CN108693637A - 用于光转换的组合轮 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种用于光转换的组合轮，该组合轮包括：滤色器；反射基板，其与滤色器的表面同轴对准并且设置在滤色器的表面上；不同颜色的光发射荧光体区，其设置在反射基板上；以及漫射体区。当使用蓝色激光发生器以及一系列二向色滤色器和反射镜时，组合轮调谐并转换要被后续光学系统收集的光。

Description

用于光转换的组合轮

技术领域

本发明涉及将色轮和荧光体轮整合在一起的光学光转换装置。该光学光转换装置可以用于例如投影显示系统，以通过波长转换而生成彩色连续照明(color sequentialillumination)。

背景技术

荧光体轮用于各种光学装置，诸如使用数字光处理(DLP)技术的基于投影或基于其它图像生成系统的光学装置。荧光体轮包括毂盘部分，毂盘部分是在与电动机联接时用作转子的柱状体。光活性径向部分附接于毂盘部分或与毂盘部分成一体。光活性径向部分上的波长转换材料(荧光体)生成波长不同于入射激发光的发射光。

现有固态激光源(固态照明或SSI)使用蓝色激光来激发荧光体轮并且生成发射光，取决于荧光粉，发射光可以为绿色、黄色或红色。然后，单色光波被混合在一起以产生白光。

尽管通过荧光体轮产生单色光，但荧光体通常不能达到标准投影仪的色域，即，在投影仪上可获得的整个颜色范围。结果，必须通过滤色器来调谐颜色。通常，滤色器也是以与荧光体轮同步的速度旋转的轮的形式。在色轮中，光活性部分通常包括用于过滤入射光的一个或多个滤色器。这些滤色器通常是覆盖有薄膜的平坦玻璃区(segments)以便以波长相关方式来反射或透射光。在径向光活性部分的不同部分中可以设置多个滤色器，从而色轮的旋转导致入射光受到这些不同部分的不同影响。

通常，荧光体轮必须与色轮一起使用。期望的是生成可在高功率电源状态下运行的光学光转换装置(例如激光投影仪)，这克服了单个荧光体轮和色轮的缺点。具体地说，期望的是生成这样的光学光转换装置：其将荧光体轮和色轮整合进单个结构、不需要超过现有电动机负荷、实现灵活的颜色调节、可以由更少的构件制造并且使用低成本构件。

发明内容

本发明由此涉及组合轮，该组合轮可以实施荧光体轮和色轮两者的功能。本文中还披露了包括以下部分的装置：组合轮；蓝色激光发生器，其产生激发蓝光；以及一系列二向色滤色器(dichroic filter)和反射镜，其用于调谐并转换要被后续光学系统收集的光。

在本文的各个实施例中披露了组合轮，其包括滤色器、具有至少两个荧光体区的反射基板以及漫射体区。滤色器被分为至少三种不同颜色的区。反射基板在滤色器的第一表面上与滤色器同轴对准。反射基板为去除了楔形或扇形部分的圆形/柱状形式。反射基板可以被描述为具有小于360°的中心角。第一光发射荧光体区布置(沉积) 在反射基板的第一扇形区上。第二光发射荧光体区布置在反射基板的第二扇形区上。漫射体区位于滤色器的第一表面上与反射基板相邻的位置，并且可以被描述为填充楔形或扇形部分被从反射基板去除的位置。

在具体实施例中，第一光发射荧光体区包含绿光发射荧光体；并且第二光发射荧光体区包含红光或黄光发射荧光体。此外，第一光发射荧光体区与滤色器的绿色区沿径向对准；第二光发射荧光体区与滤色器的红色或黄色区沿径向对准；并且漫射体区与滤色器的蓝色区沿径向对准。

在一些实施例中，反射基板是滤色器的表面上的高反射率覆层。这些实施例可以被视为“单基板”轮。在其它实施例中，反射基板是诸如铝或铝合金等反射性金属。这种实施例被视为“双基板”轮。滤色器可以包括玻璃基板，玻璃基板上具有合适的覆层。

组合轮还可以包括联接至电动机的毂盘，滤色器联接至毂盘。

还披露了一种装置，其包括：如这里所描述的组合轮；蓝色激光发生器，其(A)产生激发蓝光，并且(B)与反射基板和漫射体区对准；第一二向色滤色器，其位于蓝色激光发生器与组合轮之间，其中，蓝光穿过第一二向色滤色器，并且其它颜色光被第一二向色滤色器反射；第一反射镜，其位于使来自第一二向色滤色器的其它颜色光改变方向为朝向组合轮的滤色器的位置，使得其它颜色光穿过组合轮的滤色器并且被调谐而产生已调谐其它颜色光；以及光学系统，其被对准成接收已调谐其它颜色光。

该装置还可以包括：第二二向色滤色器，其位于组合轮与光学系统之间；以及第二反射镜；其中，第二二向色滤色器和第二反射镜构造为使得已调谐其它颜色光和已调谐蓝光被导向光学系统。

在一些实施例中，第二二向色滤色器位于组合轮与光学系统之间，其中，已调谐其它颜色光穿过第二二向色滤色器，并且蓝光被第二二向色滤色器反射；并且第二反射镜位于使穿过组合轮的漫射体区的蓝光改变方向为朝向第二二向色滤色器的位置，使得蓝光再被第二二向色滤色器朝向光学系统反射。

在其它实施例中，第二二向色滤色器位于组合轮与光学系统之间，其中，蓝光穿过第二二向色滤色器，并且其它颜色光被第二二向色滤色器反射；并且第二反射镜位于使已调谐其它颜色光改变方向为朝向第二二向色滤色器的位置，使得已调谐其它颜色光再被第二二向色滤色器朝向光学系统反射。

还披露了一种组合轮，其包括：滤色器，其被分为至少两种不同颜色的区并且具有小于360°的中心角；反射基板，其在滤色器的第一表面上与滤色器同轴对准；第一光发射荧光体区，其布置在反射基板的第一扇形区上；第二光发射荧光体区，其布置在反射基板的第二扇形区上；以及漫射体区，其位于与滤色器相邻的位置，并且具有与滤色器的半径相等的半径。在这些实施例中，滤色器为去除了楔形或扇形部分的圆形/柱状形式。漫射体区可以被描述为填充楔形或扇形部分被从滤色器去除的位置。

第一光发射荧光体区可以包含绿光发射荧光体；并且第二光发射荧光体区可以包含红光或黄光发射荧光体。第一光发射荧光体区可以与滤色器的绿色区沿径向对准；并且第二光发射荧光体区可以与滤色器的红色或黄色区沿径向对准。

反射基板可以是高反射率覆层。滤色器可以被分为绿色区以及红色或黄色区。滤色器可以包括玻璃基板，玻璃基板上具有合适的覆层。

使用该组合轮的装置也包括：蓝色激光发生器，其(A)产生激发蓝光，并且(B)与反射基板和漫射体区对准；第一二向色滤色器，其位于蓝色激光发生器与组合轮之间，其中，蓝光穿过第一二向色滤色器，并且其它颜色光被第一二向色滤色器反射；第一反射镜，其位于使来自第一二向色滤色器的其它颜色光改变方向为朝向组合轮的滤色器的位置，使得其它颜色光穿过组合轮的滤色器并且被调谐而产生已调谐其它颜色光；以及光学系统，其被对准成接收已调谐其它颜色光。该装置可以还包括蓝色滤色器，蓝色滤色器用于调谐激发蓝光以产生已调谐蓝光。该装置还可以进一步包括：第二二向色滤色器，其位于组合轮与光学系统之间；以及第二反射镜；其中，第二二向色滤色器和第二反射镜构造为使得已调谐其它颜色光和已调谐蓝光被导向光学系统。这种装置还在上文中被进一步描述。

在下文中更具体地披露了本发明的这些和其它非限制性特征。

附图说明

下面是对附图的简要说明，其目的是示出所本文公开的示例性实施例，并且不应作为对公开内容的限制。

图1A是常规的RGB色轮的平面图。图1B是示出经过RGB色轮的光学路径的侧视图。

图2示出了图1A的色轮的RGB滤色器光谱。

图3A是常规的反射式荧光体轮的平面图。图3B是示出经过反射式荧光体轮的光学路径的侧视图。

图4示出了R/G/Y荧光体和蓝色激光器的色谱。y轴线是透射率，并且x轴线是以纳米为单位的波长。

图5A是常规透射式荧光体轮的平面图。图5B是示出经过透射式荧光体轮的光学路径的侧视图。

图6示出了蓝色二向色滤色器的色谱。y轴线是透射率，并且x 轴线是以纳米为单位的波长。

图7示出了这样的光学路径：其经过所应用的包括反射式荧光体轮和单独的色轮的光学系统。

图8示出了这样的光学路径：其经过所应用的包括透射式荧光体轮和单独的色轮的光学系统。

图9A是组合了透射式荧光体轮与色轮的常规夹层结构的平面图。图9B是示出经过夹层结构的光学路径的侧视图。

图10示出了这样的光学路径：其经过所应用的包括图9A(9B) 的夹层结构组合轮的光学系统。

图11A是本发明的组合轮的第一示例性实施例的平面图。本实施例是双基板结构。图11B是组合轮的侧剖视图，并且还示出了经过组合轮的光学路径。

图12A是本发明的组合轮的第二示例性实施例的平面图。本实施例是单基板结构。图12B是组合轮的侧剖视图，并且还示出了经过组合轮的光学路径。

图13A是本发明的组合轮的第三示例性实施例的平面图。本实施例是较薄结构。图13B是组合轮的侧剖视图，并且还示出了经过组合轮的光学路径。

图14示出了这样的光学路径：其经过所应用的包括图11A的双基板结构的光学系统。

图15示出了这样的光学路径：其经过所应用的包括图13A的结构的光学系统。

具体实施方式

通过参考附图可以获得对在本文中所披露的构件、过程和装置的更加充分的理解。这些附图仅仅是基于便利性和解释本发明的容易性的示意性表示，并且因此不意在体现附图的装置或构件的相对大小和尺寸和/或限定或限制示例性实施例的范围。

尽管在下述说明中为了清楚的目的而使用特定的术语，但是这些术语仅仅用于指代为说明附图而选择的实施例的特定结构，并不用于定义或限定公开内容的范围。在下述附图和说明中，应理解，相同附图标记表示相同功能的部件。

除非特别说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“这种”包括复数的所指对象。

如在本说明书和权利要求中所使用的那样，术语“包含”、“包括”、“具有”、“有”、“可以”、“含有”及其各种变型意为要求存在指定的成分/步骤并且容许存在其它成分/步骤的开放式连接短语、术语或词。然而，这种描述应当被解释为也将组分或过程描述为由所枚举成分/步骤“组成”或“基本组成”，这允许仅存在指定的成分/步骤以及由指定的成分/步骤产生的任何不可避免的杂质，而不包括其它成分/步骤。

本申请的说明书和权利要求中数值应当被理解为包括当简化为相同的有效数字时相同的那些数值，以及与所述值的差异在本申请中所述的用于确定所述值的常规测量技术的实验误差以下的数值。

本文所公开的所有范围包括范围的端点并且这些范围可独立地组合(例如，范围“2g至10g”包括端点2g和10g，以及所有中间的值)。

术语“约”和“大致”可以用来包括可以在不改变该值的基本功能的情况下变化的任何数值。在用于范围时，“约”和“大致”也公开了由两个端点的绝对值限定的范围，例如“约2至约4”也公开了范围“从2至4”。通常地，术语“约”和“大致”可以指所表示的数的正负10％。

如在本文中使用的，术语“激发光”和“激励光”用来指输入光(例如，来自基于激光的照明源或其它光源)，并且术语“发射光”和“发出光”在本文中用来指来自色轮的被转换反射光。

作为参考，红色通常指具有约780纳米至约622纳米的波长的光。绿色通常指具有约577纳米至约492纳米的波长的光。蓝色通常指具有约492纳米至约455纳米的波长的光。黄色通常指具有约 597纳米至约577纳米的波长的光。然而，这可能取决于应用情景。例如，这些颜色有时用于标注各个部分并且使这些部分彼此区别开。

在本文中所使用的二向色滤色器指这样的滤色器：在选择性地使某些波长范围的光穿过的同时反射其它的光。

本发明涉及这样的组合轮：起到荧光体轮和色轮两者的功能，但将这些功能整合进单个结构，从而仅需要一个电动机。这可容许整个装置的尺寸更小。为了说明该组合轮如何发挥作用，首先研究常规的荧光体轮和色轮如何运行可能是有益的。

图1A和图1B示出了常规的色轮设计。图1A和图1B中示出了已知的这种色轮设计的实例。通过切割或涂色(scribble)处理而将分区结构模块111分隔成三个(或在必要时更多)区。这里，分区结构模块111具有三个区：绿色区111a、红色区111b和蓝色区 111c。这容许色轮实现三基(RBG)色。为了获得更丰富的颜色，可以添加蓝绿色(青色)区、品红色区和黄色区以及白色区，以便在与数字微镜装置(DMD)配合时实现更大的亮度。如图1B所示，分区结构模块111与电动机112结合，以制成色轮110。如在图1B 中所看到的，入射光113a穿过分区结构模块111以产生已调谐光 113b。

图2示出了RGB色轮的典型滤色器光谱。如这里所看到的，整个光谱的透射率由于三个颜色区的组合而非常高(接近1.0)。

荧光体轮用于依次地生成不同颜色的光。将诸如荧光体等光转换(或波长转换)材料用在荧光体轮上。荧光体轮通常具有一些扇状区，这些扇状区含有不同类型的荧光体以将激发光转换为绿色、黄色或红色。典型地，使用蓝光激光(具有约440nm至约460nm的波长)来激发荧光体轮上的荧光体区。荧光体轮还可以具有一个或多个间隙以供蓝色光源光以不经转换的方式穿过。荧光体轮具有两个基本结构：反射式和透射式。

在反射式荧光体轮中，蓝光激光的激发光在激发荧光体之前不穿过基板。图3A和图3B示出了反射式荧光体轮的典型结构。将荧光粉与粘合剂混合以制成布置在基板312上的荧光体混合物，基板 312通常为覆有高反射膜的金属基板(例如，铝)。在规定或期望的温度下固化之后，荧光体层311紧紧地粘合在基板上。如图3A所示，荧光体层具有三个区：绿色区311a、红色区311b和蓝色区311c，以便实现RGB光。这三个区位于圆形(从平面图看)基板312的周部。应注意，蓝色区不包含荧光粉(这是因为激发光通常为蓝光)，而是取而代之地包含漫射体。这减少了色斑。基板312的设置有红色区和绿色区的部分是高反射式的。基板的设置有蓝色区的部分由与基板的其余部分不同的材料制成或包括贯穿基板的槽，不同材料/ 槽容许蓝光穿过轮而不被反射。如图3B所示，随后将基板312安装在电动机313上以获得荧光体轮310。

如图3B所示，激发蓝光314a激发红色和绿色荧光体311，并且发射光314b被基板312反射，然后被后续的光学系统收集。以这种方式，激发光不穿过基板312以便激发荧光体而获得发射光。红色和绿色发射光不穿过基板312。然而，蓝光则穿过(由不同的非反射材料制成或包括槽的)基板。

由于红色荧光体具有相对低的转换效率，因此有时使用黄色荧光体来替代红色荧光体，并且从黄色光谱提取红色。图4示出了 R/G/Y荧光体和蓝色激光的典型色谱。如这里所看到的，蓝色激光在440nm与460nm之间急剧地透射。绿色(G)荧光体在左边，而黄色(Y)荧光体在中央，并且红色(R)荧光体在右边。Y和R荧光体在约622nm处开始具有明显的重叠。

第二种类型的荧光体轮是透射式荧光体轮。在透射式荧光体轮中，激发光在激发荧光体之前穿过基板。图5A和图5B示出了典型的透射式荧光体轮结构。同样，将荧光粉与粘合剂混合以制成布置在基板512上的荧光体混合物。如这里所示出的，荧光体层511具有三个区：绿色区511a、红色区511b和蓝色区511c。然而，在透射式荧光体轮中，整个基板512是涂覆有蓝色二向色膜的透明基板而不是反射式基板。通常，将玻璃或蓝宝石用作基板材料。蓝光可以穿过基板，而由荧光体发射的红色、绿色和黄色(RGY)光则被反射。

如图5B所示，激发蓝光514a首先穿过基板(即，从荧光体轮的背侧透射)，然后激发荧光体511。发射光514b被后续的光学系统收集。

图6示出了用在透射式荧光体轮中的基板的典型光谱。该基板用作蓝色二向色滤色器，并且仅容许蓝光透射(即，穿过)。

图7示出了在使用反射式荧光体轮(见图5A)和单独的色轮两者时所需要的典型的光学路径。蓝色激光发生器730产生的蓝色激光穿过蓝色二向色滤色器740。激发蓝光790a激发反射式荧光体轮 720上的荧光体。红色/绿色/黄色(RGY)光790b被反射式荧光体轮720的基板的反射部分朝向蓝色二向色滤色器740反射回，并在蓝色二向色滤色器740处被朝向反射镜750反射。反射镜750使RGY 光改变方向为朝向第二二向色滤色器760。二向色滤色器760具有与二向色滤色器740相逆的光谱。换言之，使蓝光被反射，而其它颜色的光则被透射(即，穿过滤色器)。如附图标记790d所表示的， RGY光穿过第二二向色滤色器760，并且通过调谐色光的色轮710。然后，已调谐色光790e被后续的光学系统780收集。如附图标记790c所表示的，蓝色发射光穿过荧光体轮(这是由于用于基板的该部分的不同材料或槽或者基板中的槽容许蓝光穿过)。蓝光被反射镜770 改变方向为朝向第二二向色滤色器760，第二二向色滤色器760随后朝向光学系统780反射蓝光。

图8示出了使用透射式荧光体轮和单独的色轮的典型光学路径。蓝色激光发生器820产生穿过透射式荧光体轮830的基板的蓝色激光850a，从而激发荧光粉以产生RGY发射光850b。然后，RGY 发射光850b穿过对光进行调谐的色轮810。然后，已调谐光850c被后续的光学系统840收集。该系统远比图7的系统简单，并且不需要附加的二向色滤色器或反射镜。

生成夹层结构以将透射式荧光体轮和色轮整合进单个轮中。图 9A和图9B示出了具有该夹层结构的组合轮。如图9B所示，在该夹层结构中，荧光体层911被夹置在基板912与滤色器915之间。如在图9A中所看到的，在基板912的周部上荧光体层示出为三个不同的颜色区(R、G、B)。滤色器也由三个不同的区915a、915b、915c 组成，并且滤色器与荧光体颜色对应。这里，例如，红色滤色器在红色荧光体区的顶部。然后将滤色器附接于电动机913。

回看图9B，激发蓝光914a穿过基板912以激发荧光层911。然后，来自荧光体的发射光穿过滤色器915并且被立即调谐。然后，可以收集已调谐色光914b。

夹层结构的滤色器和单独色轮基本上具有相同的光谱需求。它们仅在入射角度上存在差异。对于独立的色轮，AOI可以较小，通常小于30°。然而，在夹层结构中，AOI大于45°，并且通常被设计为具有60°的AOI。这是由于荧光体的发射光具有朗伯分布(即，由朗伯余弦定则限定)，这意味着80％的光能集中在+/-60°范围。为收集尽可能多的发射光，(由于荧光体与滤色器之间的较小的距离)夹层结构的滤色器的入射光的AOI要求尽可能大。

图10示出了使用夹层结构组合轮的典型光学路径。该光学路径与图8的光学路径非常类似，但不存在单独的色轮。这里，蓝色激光发生器1020产生蓝色激光1040a，该蓝色激光1040a穿过夹层结构组合轮1010，激发荧光粉并穿过滤色器，以调谐发射光。然后，已调谐色光1040b被后续的光学系统1030收集。

透射式荧光体具有更简单的光学路径，需要更少数量的光学部件，并且通常可以以更小、更轻和更低廉的封装的方式制造。然而，透射式荧光体轮具有显著的缺点：诸如低散热效率和低亮度(在投影仪应用中通常不超过2000ANSI)等。因此，透射式荧光体轮的转换效率仅为反射式荧光体轮的约70-80％，这使得透射式荧光体轮仅在低端SSI投影仪中有用。

反射式荧光体轮通常采用涂覆有高反射膜的铝作为基板材料。超过95％的发射光被反射。由于铝基板具有高导热性(大于 220W/m·k)，因此反射式荧光体轮具有更好的散热效率。因此，反射式荧光体轮适用于能够达到10000ANSI的高端SSI投影仪。然而，反射式荧光体轮具有其它固有缺陷，诸如复杂的光学路径结构 (这需要更多的光学部件)，以及通常仅适配在更大和更重的封装中。还需要单独的色轮以实现用于投影仪应用所必需的颜色调谐。

本发明涉及将反射式荧光体轮和色轮整合在一起的组合轮。如图11A至图13B所示，设想了至少三个不同的实施例。

图11A和图11B示出了双基板结构。图11A是平面图，并且图 11B是侧剖视图。滤色器1115被分为至少三种不同颜色(这里为RGB)的区。如在图11A中所看到的，三个区1115a、1115b、1115c 可以具有任何中心角。这里，G区1115a具有180°的中心角，并且 R区1115b和B区1115c均具有90°的中心角。R区用作供红光穿过的红色二向色滤色器，G区用作供绿光穿过的绿色二向色滤色器，并且B区用作供蓝光穿过的蓝色二向色滤色器(其它颜色被反射)。

反射基板1112与滤色器1115同轴对准，并且位于滤色器的第一表面1116上。反射基板具有去除了一个楔形部分(扇形部分)的圆柱形状，或者换言之具有小于360°的中心角。如在图11A中所看到的，反射基板1112具有270°的中心角。在反射基板的周部(不同于滤色器的周部)上存在两个光发射荧光体区1111a、1111b。G 荧光体区1111a与G滤色器区1115a沿径向对准，并且R荧光体区 1111b与R滤色器区1115b沿径向对准。这里，反射基板1112由高反射金属(例如，铝)或其上形成有高反射膜的金属形成。反射基板例如可以通过冲压或冲裁制成。应注意，滤色器1115的半径大于反射基板1112的半径。例如，滤色器的半径可以为约25毫米(mm)，且反射基板的半径为约15mm。

漫射体区1118位于滤色器的第一表面1116上与反射基板1112 相邻的位置。漫射体区可以被描述为填充从反射基板去除的楔形部分。如在图11A中所看到的，漫射体区1118与B滤色器区1115c 沿径向对准。漫射体1118例如可以由具有通过刻蚀或压缩模塑而实现的漫射体图案的玻璃或蓝宝石制成。漫射体区和反射基板可以具有相同厚度。然后，将滤色器1115、反射基板1112和漫射体区1118 安装在电动机1113上。

如图11B所示，激发蓝光1114a激发荧光体区1111。来自荧光体的发射光1114b被反射基板反射，然后被其它光学器件(未示出) 反射，从而穿过滤色器1115。然后，已调谐色光1114c被后续的光学系统收集。蓝光穿过漫射体区1118，然后直接穿过蓝色滤色器区 1115c而不被其它光学器件反射。应注意，蓝光在组合轮的中央部分中瞄准反射基板，而不是如图7那样瞄准荧光体轮的周部。

图11A和图11B的实施例使用了双基板结构。这两个基板是滤色器和反射基板，并且反射基板用于承载荧光粉。该结构导致更高的电动机负载和更复杂的安装。通常地，反射基板由不同于滤色器和漫射体区的材料制成。反射基板可以由金属/合金制成，但也可以是陶瓷、蓝宝石或类似的材料。漫射器和滤色器通常为玻璃材料，但也可以由陶瓷、蓝宝石或类似的材料制成。

图12A和图12B示出了单基板结构，这与双基板结构相对而言类似。滤色器1215被分为至少三种不同颜色(这里为RGB)的区。如在图12A中所看到的，三个区1215a、1215b、1215c可以具有任何中心角。这里，G区1215a具有180°的中心角，并且R区1215b 和B区1215c均具有90°的中心角。

在该单基板结构中，不存在附加的反射基板。取而代之，滤色器的中央部分1217用作蓝光的颜色调谐器。然后，在中央部分1217 上存在两个光发射荧光体区1211a、1211b。将高反射材料涂覆在荧光体区下面的中央部分上。G荧光体区1211a与G滤色器区1215a 沿径向对准，并且R荧光体区1211b与R滤色器区1215b沿径向对准。

漫射体区1218位于滤色器的第一表面1216上。漫射体区1218 与B滤色器区1215c沿径向对准。

如图12B所示，激发蓝光1214a激发荧光体区1211。来自荧光体的发射光1214b被高反射材料反射，然后被其它光学器件(未示出)反射，从而穿过滤色器1215。然后，已调谐色光1214c被后续的光学系统收集。蓝光穿过漫射体区1218，然后直接穿过蓝色滤色器区1215c而不被其它光学器件反射。

如图13A和图13B所示，为了进一步减小厚度，可以对图12A 至图12B的单基板实施例进行变型。这里，漫射体区1318完全替代了蓝色滤色器区，这使厚度减小了。图13A至图13B的较薄的单基板实施例在其它方面与图12A和图12B的单基板实施例相同。

滤色器1315被分为至少两种不同颜色(这里为RG)的区。整个滤色器1315具有小于360°的中心角(其余部分被漫射体区1318 填充)。如在图13A中所看到的，G区1315a具有180°的中心角，且R区1315b具有90°的中心角。

滤色器的中央部分1317用作反射器。然后，在中央部分1317 上存在两个光发射荧光体区1311a、1311b。将高反射材料涂覆在荧光体区下面的中央部分上。G荧光体区1311a与G滤色器区1315a 沿径向对准，并且R荧光体区1311b与R滤色器区1315b沿径向对准。

漫射体区1318位于与滤色器1315相邻的位置。漫射体区的半径等于滤色器1315的半径。蓝光将被后续的光学部件调谐。

如图13B所示，激发蓝光1314a激发荧光体区1311。来自荧光体的发射光1314b被位于荧光体区与滤色器之间的高反射材料反射，然后被其它光学器件(未示出)反射，从而穿过滤色器1315。然后，已调谐色光1314c被后续的光学系统收集。蓝光穿过漫射体区1318，然后直接穿过蓝色滤色器区1315c而不被其它光学器件反射。

图14示出了这样的光学路径：其经过所应用的包括图11A至图11B的双基板结构的光学系统。蓝色激光发生器1420产生穿过第一蓝色二向色滤色器1430的440～460nm蓝色激光。蓝色二向色滤色器1430使蓝光穿过，并且反射其它颜色的光。在穿过第一蓝色二向色滤色器1430之后，蓝光1480a激发组合轮1410上的荧光体。RGY 发射光1480b被组合式荧光体轮/色轮1410的反射基板朝向第一蓝色二向色滤色器反射回。RGY光1480b(即，除蓝色以外的光)被二向色滤色器1430反射，并且被反射镜1440再次改变方向为朝向组合轮1410的滤色器。RGY光被组合轮1410调谐。然后，已调谐色光穿过第二二向色滤色器1450。二向色滤色器1450具有与二向色滤色器1440相逆的光谱，换言之，其使其它颜色(例如，RGY)光穿过而反射蓝色光。RGY光穿过第二二向色滤色器1450。然后，已调谐RGY光1480d被后续的光学系统1470收集。已穿过组合轮1410 的漫射体和蓝色二向色滤色器区的蓝光1480c被第二反射镜1460改变方向为朝向第二二向色滤色器1450，第二二向色滤色器1450将蓝光反射到光学系统1470。

经过所应用的使用图12A至图12B以及图13A至图13B的组合轮的光学系统的光学路径与图14中所描述的光学路径大致类似。然而，对于图13A至图13B的组合轮，蓝光可以被例如二向色膜覆层等后续的光学部件调谐以获得已调谐蓝光。

在图14中，光学系统1470与RGY光1480b对准。如图15所示，取而代之地，光学系统1470可以与蓝光1480a对准。另外，在图15中，取而代之地，使用图13A的组合轮1413。利用组合轮1413，蓝光1480a穿过漫射体区并保持未调谐状态。未调谐蓝光1480c穿过蓝色滤色器1490，然后已调谐蓝光1480e穿过第二蓝色二向色滤色器1460，第二蓝色二向色滤色器1460使已调谐蓝光从中穿过并到达光学系统1470。由荧光体发射的RGY光1480b被第一蓝色二向色滤色器1430反射，然后被第一反射镜1440改变方向而穿过滤色器，并且变为已调谐的其它颜色(例如，RGY)光1480d。然后，已调谐其它颜色光被第二反射镜1450改变方向为朝向第二蓝色二向色滤色器1460，第二蓝色二向色滤色器1460朝向光学系统1470反射已调谐其它颜色光1480d。

使用这些组合式荧光体轮/色轮以使激发光从蓝光转换为其它颜色。例如，特别是在激光投影显示系统中，组合式荧光体轮/色轮可以将蓝光转换为黄光或绿光。

已参考优选实施例对本发明进行了描述。在阅读和理解上述详细说明的基础上，本领域技术人员将想到修改与变型。本发明应解释为包括落入所附权利要求书及其等同内容所限定的范围以内的所有修改与变型。

Claims (20)

1.一种组合轮，其包括：

滤色器，其被分为至少三种不同颜色的区；

反射基板，其在所述滤色器的第一表面上与所述滤色器同轴对准，并且具有小于360°的中心角；

第一光发射荧光体区，其布置在所述反射基板的第一扇形区上；

第二光发射荧光体区，其布置在所述反射基板的第二扇形区上；以及

漫射体区，其位于所述滤色器的所述第一表面上与所述反射基板相邻的位置。

2.根据权利要求1所述的组合轮，其中，所述第一光发射荧光体区包含绿光发射荧光体；并且所述第二光发射荧光体区包含红光或黄光发射荧光体。

3.根据权利要求2所述的组合轮，其中，所述第一光发射荧光体区与所述滤色器的绿色区沿径向对准；所述第二光发射荧光体区与所述滤色器的红色区或黄色区沿径向对准；并且所述漫射体区与所述滤色器的蓝色区沿径向对准。

4.根据权利要求1所述的组合轮，其中，所述反射基板是高反射率覆层。

5.根据权利要求1所述的组合轮，其中，所述反射基板是反射性金属。

6.根据权利要求5所述的组合轮，其中，所述反射基板由铝或铝合金构成。

7.根据权利要求1所述的组合轮，其中，所述滤色器包括玻璃基板。

8.根据权利要求1所述的组合轮，还包括联接至电动机的毂盘，所述滤色器联接至所述毂盘。

9.一种装置，其包括：

根据权利要求1所述的组合轮；

蓝色激光发生器，其(A)产生激发蓝光，并且(B)与所述反射基板和所述漫射体区对准；

第一二向色滤色器，其位于所述蓝色激光发生器与所述组合轮之间，其中，蓝光穿过所述第一二向色滤色器，并且其它颜色光被所述第一二向色滤色器反射；

第一反射镜，其位于使来自所述第一二向色滤色器的所述其它颜色光改变方向为朝向所述组合轮的所述滤色器的位置，使得所述其它颜色光穿过所述组合轮的所述滤色器并且被调谐而产生已调谐其它颜色光；以及

光学系统，其被对准成接收所述已调谐其它颜色光。

10.根据权利要求9所述的装置，还包括：

第二二向色滤色器，其位于所述组合轮与所述光学系统之间，其中，所述已调谐其它颜色光穿过所述第二二向色滤色器，并且蓝光被所述第二二向色滤色器反射；以及

第二反射镜，其位于使穿过所述组合轮的所述漫射体区的蓝光改变方向为朝向所述第二二向色滤色器的位置，使得所述蓝光再被所述第二二向色滤色器朝向所述光学系统反射。

11.根据权利要求9所述的装置，还包括：

第二二向色滤色器，其位于所述组合轮与所述光学系统之间，其中，其中，蓝光穿过所述第二二向色滤色器，并且其它颜色光被所述第二二向色滤色器反射；以及

第二反射镜，其位于使所述已调谐其它颜色光改变方向为朝向所述第二二向色滤色器的位置，使得所述已调谐其它颜色光再被所述第二二向色滤色器朝向所述光学系统反射。

12.一种组合轮，其包括：

滤色器，其被分为至少两种不同颜色的区并且其具有小于360°的中心角；

反射基板，其在所述滤色器的第一表面上与所述滤色器同轴对准；

第一光发射荧光体区，其布置在所述反射基板的第一扇形区上；

第二光发射荧光体区，其布置在所述反射基板的第二扇形区上；以及

漫射体区，其位于与所述滤色器相邻的位置，并且具有与所述滤色器的半径相等的半径。

13.根据权利要求12所述的组合轮，其中，所述第一光发射荧光体区包含绿光发射荧光体；并且所述第二光发射荧光体区包含红光或黄光发射荧光体。

14.根据权利要求13所述的组合轮，其中，所述第一光发射荧光体区与所述滤色器的绿色区沿径向对准；并且所述第二光发射荧光体区与所述滤色器的红色区或黄色区沿径向对准。

15.根据权利要求12所述的组合轮，其中，所述反射基板是高反射率覆层。

16.根据权利要求12所述的组合轮，其中，所述滤色器被分为绿色区和红色或黄色区。

17.根据权利要求12所述的组合轮，其中，所述滤色器包括玻璃基板。

18.一种装置，其包括：

根据权利要求12所述的组合轮；

蓝色激光发生器，其(A)产生激发蓝光，并且(B)与所述反射基板和所述漫射体区对准；

第一二向色滤色器，其位于所述蓝色激光发生器与所述组合轮之间，其中，蓝光穿过所述第一二向色滤色器，并且其它颜色光被所述第一二向色滤色器反射；

第一反射镜，其位于使来自所述第一二向色滤色器的所述其它颜色光改变方向为朝向所述组合轮的所述滤色器的位置，使得所述其它颜色光穿过所述组合轮的所述滤色器并且被调谐而产生已调谐其它颜色光；以及

光学系统，其被对准成接收所述已调谐其它颜色光。

19.根据权利要求18所述的装置，还包括蓝色滤色器，所述蓝色滤色器用于调谐所述激发蓝光以产生已调谐蓝光。

20.根据权利要求19所述的装置，还包括：

第二二向色滤色器，其位于所述组合轮与所述光学系统之间；以及

第二反射镜；

其中，所述第二二向色滤色器和所述第二反射镜构造为使得所述已调谐其它颜色光和所述已调谐蓝光被导向所述光学系统。