CN111562666A - 激光荧光光源装置和激光荧光显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光荧光光源装置和激光荧光显示系统，包括：激发光发生器、二向色元件、滤光透镜和波长转换装置，其中，滤光透镜的第一目标面的中心镀有可见光全透膜，在可见光全透膜的外侧镀有受激光透射激发光反射膜，第一目标面为激发光出射侧对应的面；二向色元件用于将激发光发生器发出的激发光引导至滤光透镜；滤光透镜用于将激发光汇聚于波长转换装置，并收集波长转换装置返回的受激光，以使受激光经由二向色元件达到光机系统。本发明的激光荧光光源装置能够获得高纯度的受激光。

Description

激光荧光光源装置和激光荧光显示系统

技术领域

本发明涉及激光荧光显示的技术领域，尤其是涉及一种激光荧光光源装置和激光荧光显示系统。

背景技术

亮度和颜色，一直是各类显示设备关注聚焦的最重要指标。激光荧光显示技术在现有显示技术中的高亮度上表现尤为突出，激光荧光显示技术因荧光材料的受激光光谱较宽、材料界面反射等问题，得到的受激光(如，黄光，绿光等)中往往掺杂着激发光(即激光，也就是蓝光)，影响了颜色的纯正度。

为了获得纯正的颜色，一般都是在激光荧光光源装置中增加滤光色轮，滤光色轮上有过滤激发光(即激光，也就是蓝光)的层膜，通过层膜对受激光(如，黄光，绿光等)中掺杂的激发光进行过滤，进而得到纯正的受激光。但是，增加滤光色轮后，会降低受激光的亮度。

综上，现有的激光荧光光源装置得到的光源无法同时满足高亮度和高纯度的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光荧光光源装置和激光荧光显示系统，以缓解现有的激光荧光光源装置得到的光源无法同时满足高亮度和高纯度的要求。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光荧光光源装置，包括：激发光发生器、二向色元件、滤光透镜和波长转换装置，其中，所述滤光透镜的第一目标面的中心镀有可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜，在所述可见光全透膜/所述激发光透射受激光反射膜的外侧镀有受激光透射激发光反射膜，所述第一目标面为激发光出射侧对应的面；

所述二向色元件，用于将所述激发光发生器发出的激发光引导至所述滤光透镜；

所述滤光透镜，用于将所述激发光汇聚于所述波长转换装置，并收集所述波长转换装置返回的受激光，以使所述受激光经由所述二向色元件达到光机系统。

进一步地，所述可见光全透膜/所述激发光透射受激光反射膜的尺寸不小于所述激发光的光斑的尺寸。

进一步地，所述光斑为位于所述第一目标面上的光斑。

进一步地，所述滤光透镜的第二目标面透明或设有增透膜，所述第二目标面为激发光入射侧对应的面。

进一步地，所述波长转换装置上涂布有波长转换材料，且所述波长转换装置的波长转换面位于所述滤光透镜聚焦激发光的光斑的后端。

进一步地，所述第一目标面设置为水平的面。

进一步地，所述第一目标面设置为中心曲率比外侧曲率大的面。

进一步地，还包括：多个透镜组和多个反射镜。

第二方面，本发明实施例还提供了一种激光荧光显示系统，包括：上述第一方面中任一项所述的激光荧光光源装置，还包括：光机系统；

所述光机系统，用于显示所述激光荧光光源装置发出的光源。

在本发明实施例中，该激光荧光光源装置包括：激发光发生器、二向色元件、滤光透镜和波长转换装置，其中，滤光透镜的第一目标面的中心镀有可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜，在可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜的外侧镀有受激光透射激发光反射膜，二向色元件用于将激发光发生器发出的激发光引导至滤光透镜，滤光透镜通过可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜将激发光汇聚于波长转换装置，并通过受激光透射激发光反射膜收集波长转换装置返回的受激光，以使受激光经由二向色元件达到光机系统。通过上述描述可知，当激发光汇聚于波长转换装置后，波长转换装置返回的受激光中，由于材料界面反射的存在，会掺杂有激发光，但是掺杂有激发光的受激光再经过受激光透射激发光反射膜后，最终得到的受激光纯正，并且亮度也没有降低，也就是说，本发明的激光荧光光源装置得到的光源能够同时满足高亮度和高纯度的要求，缓解了现有的激光荧光光源装置得到的光源无法同时满足高亮度和高纯度要求的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的现有的激光荧光光源装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的采用现有的激光荧光光源装置获得的绿光的光谱图；

图3为本发明实施例提供的一种激光荧光光源装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的滤光透镜的局部光路图；

图5为本发明实施例提供的滤光透镜的第一目标面的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种滤光透镜的示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种滤光透镜的示意图；

图8为本发明实施例提供的采用本申请的激光荧光光源装置获得的绿光的光谱图。

图标：11-激发光发生器；12-缩束组件；13-扩散片；14-二向色元件；15-凸透镜；16-波长转换装置；17-波长转换材料；18-反射镜；19-滤光透镜；20-可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜；21-受激光透射激发光反射膜；22-透镜组。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为现有的激光荧光光源装置。在图1中，激发光发生器11发射激光，发射的激光经过缩束组件12之后，激光光束缩小，随后通过扩散片13将缩束后的激光光束的能量打散，进而能量均匀的激光再到达二向色元件14(也称为分光片)，由于二向色元件14具有透射激发光，反射受激光的特点，所以能量均匀的激光可透过二向色元件14，再通过凸透镜15将激光汇聚于波长转换装置16(圆形的)，波长转换装置16上涂布有波长转换材料17(360度的圆形波长转换装置16上，以不同的角度涂布不同的波长转换材料17，如，120度的范围内涂布黄光波长转换材料17，再120度的范围内涂布绿光波长转换材料17，60度的范围内涂布红光波长转换材料17等等)，激光照射到波长转换材料17上，便激励产生了受激光(如果激光打到了黄光波长转换材料17上，产生的受激光便为黄光；如果波长转换材料17为绿光波长转换材料17，产生的受激光便为绿光；如果波长转换材料17为红光波长转换材料17，产生的受激光便为红光，由于波长转换装置16是高度旋转的，所以可以得到多种颜色的受激光)，受激光再经由波长转换材料17后方反射膜的反射，经由凸透镜15到达二向色元件14(图1中的虚线)，二向色元件14对受激光进行反射，随后经反射的受激光便通过出口进入到光机系统中进行显示。

在上述光路传播的过程中，因波长转换材料17对激发光的吸收率达不到100％，另外，波长转换材料17粘合剂的透过率也达不到100％，所以部分激发光会被材料(波长转换材料17及其粘合剂)界面反射至二向色元件14，也就是，最终进入到光机系统中的受激光中掺杂有激发光(材料界面反射带来的)，影响了受激光的光纯度，并且降低了激发光的利用率。

在图1中，一般在波长转换装置16上设置一扇形(圆心角可以为60度，也可以为其它角度)的镂空部，这样当波长转换装置16的镂空部朝向激光时，激光便经由该镂空部透射出去，透射出的激光经由凸透镜15，反射镜18以及扩散片13的作用到达二向色元件14，二向色元件14能够透射激发光，所以激光(即蓝光)便可透过二向色元件14到达出口，进而进入到光机系统中。光机系统中便能得到颜色纯正的激发光(蓝光)。

图2为采用现有的激光荧光光源装置获得的绿光的光谱图，从图2中可以看出，获得的受激光中掺杂有激光(蓝光)，也就是说采用现有的激光荧光光源装置得到受激光的光纯度差。

为了改善材料界面反射所带来的受激光光纯度差的问题，可以在光引擎系统中设置滤光色轮，通过滤光色轮滤除掺杂在受激光中的激发光，但是，增设滤光色轮后，不仅增加了成本，另外也降低了受激光的光亮度。

基于此，发明人设计了本申请的激光荧光光源装置，其得到的光源能够同时满足高亮度和高纯度的要求。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种激光荧光光源装置进行详细介绍。

实施例一：

图3是根据本发明实施例的一种激光荧光光源装置的结构示意图，如图3至图5所示，该激光荧光光源装置包括：激发光发生器11、二向色元件14、滤光透镜19和波长转换装置16，其中，滤光透镜19的第一目标面的中心镀有可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20，在可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20的外侧镀有受激光透射激发光反射膜21，第一目标面为激发光出射侧对应的面；

二向色元件14，用于将激发光发生器11发出的激发光引导至滤光透镜19；

滤光透镜19，用于将激发光汇聚于波长转换装置16，并收集波长转换装置16返回的受激光，以使受激光经由二向色元件14达到光机系统。

在本发明实施例中，该激光荧光光源装置包括：激发光发生器11、二向色元件14、滤光透镜19和波长转换装置16，其中，滤光透镜19的第一目标面的中心镀有可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20，在可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20的外侧镀有受激光透射激发光反射膜21，二向色元件14用于将激发光发生器11发出的激发光引导至滤光透镜19，滤光透镜19通过可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20将激发光汇聚于波长转换装置16，并通过受激光透射激发光反射膜21收集波长转换装置16返回的受激光，以使受激光经由二向色元件14达到光机系统。通过上述描述可知，当激发光汇聚于波长转换装置16后，波长转换装置16返回的受激光中，由于材料界面反射的存在，会掺杂有激发光，但是掺杂有激发光的受激光再经过受激光透射激发光反射膜21后，最终得到的受激光纯正，并且亮度也没有降低，也就是说，本发明的激光荧光光源装置得到的光源能够同时满足高亮度和高纯度的要求，缓解了现有的激光荧光光源装置得到的光源无法同时满足高亮度和高纯度要求的技术问题。

在本发明的一个可选实施例中，可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20的尺寸不小于激发光的光斑的尺寸。

具体的，可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20的尺寸要比激发光的光斑的尺寸略大，这样激发光才能全部透射至波长转换装置16。

在本发明的一个可选实施例中，上述激发光的光斑为位于第一目标面上的光斑。

当激发光的光斑的聚焦点在第一目标面上时，可以最大限度的减小可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20的尺寸，另外，若激发光的光斑的聚焦点在波长转换装置16上，温度会很高，影响受激光的转换效率，所以，本申请中将激发光的光斑的聚焦点做在了滤光透镜19的第一目标面上。

在本发明的一个可选实施例中，滤光透镜19的第二目标面透明或镀有增透膜，第二目标面为激发光入射侧对应的面。

在本发明的一个可选实施例中，波长转换装置16上涂布有波长转换材料17，且波长转换装置的波长转换面位于滤光透镜聚焦激发光的光斑的后端。

具体的，波长转换装置16为圆形，且时刻保持高速旋转，在涂布波长转换材料17时，可以以预设的角度涂布不同的波长转换材料17。例如，圆形的波长转换装置16上，120度的范围内涂布黄光波长转换材料17，再120度的范围内涂布绿光波长转换材料17，再60度的范围内涂布红光波长转换材料17，最后的60度范围镂空设置，以能够透射激发光(即蓝光)，这样激发光打到高速旋转的波长转换装置16上后，便能够激励出不同颜色的受激光。

在本发明的一个可选实施例中，参考图6和图7，第一目标面设置为水平的面，或者，第一目标面设置为中心曲率比外侧曲率大的面。

当第一目标面设置为中心曲率比外侧曲率大的面时，受激光的收集效率更好，因为在相同的光斑聚焦点尺寸下，滤光透镜19离波长转换装置16越近，受激光的收集效率越好。优选地，第一目标面的中心曲率使得激发光的聚焦点尽量靠近滤光透镜。

在本发明的一个可选实施例中，参考图3，还包括：多个透镜组22和多个反射镜18。

下面对本发明的激光荧光光源装置的工作过程进行介绍：

如图3所示，激发光发生器11发射激发光(也即激光)，到达透镜组22，透镜组22对激发光进行缩束处理，进而缩束之后的激发光到达二向色元件14，该二向色元件14具有反射激发光，透射受激光的特点，所以激发光被二向色元件14发射，反射到达滤光透镜19，先到达滤光透镜19的第二目标面(透明或设有增透膜)，透射过第二目标面后在第一目标面的中心汇聚形成光斑聚焦点，而滤光透镜19的第一目标面的中心镀有可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20，且可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20的尺寸不小于激发光的光斑聚焦点的尺寸(这样激发光可以完全透射出去，不会存在能量损失，也就是不会影响亮度)，所以光斑聚焦点可从第一目标面透射至波长转换装置16(参考图4所示)，也就是波长转换装置16上的波长转换材料17受到激发光的激励，如此便产生了受激光，受激光经反射到达滤光透镜19，同样此时也会存在材料的界面反射问题，激发光也会被反射至滤光透镜19，但是滤光透镜19的第一目标面上在可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜20的外侧镀有受激光透射激发光反射膜21，这样激发光便会被阻挡，只有受激光才能透过，然后受激光到达二向色元件14(具有反射激发光，透射受激光的特点)，并从二向色元件14透射出去，再经由透镜组22达到光机系统。也就是进入光机系统中的受激光的颜色纯正。

另外，当波长转换装置16的镂空部朝向滤光透镜19时，激发光(也就是激光)透射出来，随后经由一系列的透镜组22和反射镜18的作用到达二向色元件14(具有反射激发光，透射受激光的特点)，激发光再经由二向色元件14的反射进入至光机系统，也就是光机系统可以得到纯正的蓝光。

图8为采用本发明的激光荧光光源装置获得的绿光的光谱图，从图8中可以看出，采用本发明的激光荧光光源装置获得的绿光的纯度高。

通过上述的描述可知，本发明的激光荧光光源装置得到的光源亮度好，纯度高，能够提高激发光的利用率，并且本发明的激光荧光光源装置无需滤光色轮，降低了器件成本。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种激光荧光显示系统，该激光荧光显示系统包括上述实施例一中的激光荧光光源装置，还包括：光机系统；

光机系统，用于显示激光荧光光源装置发出的光源。

本发明实施例所提供的激光荧光光源装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种激光荧光光源装置，其特征在于，包括：激发光发生器、二向色元件、滤光透镜和波长转换装置，其中，所述滤光透镜的第一目标面的中心镀有可见光全透膜/激发光透射受激光反射膜，在所述可见光全透膜/所述激发光透射受激光反射膜的外侧镀有受激光透射激发光反射膜，所述第一目标面为激发光出射侧对应的面；

所述二向色元件，用于将所述激发光发生器发出的激发光引导至所述滤光透镜；

所述滤光透镜，用于将所述激发光汇聚于所述波长转换装置，并收集所述波长转换装置返回的受激光，以使所述受激光经由所述二向色元件达到光机系统。

2.根据权利要求1所述的激光荧光光源装置，其特征在于，所述可见光全透膜/所述激发光透射受激光反射膜的尺寸不小于所述激发光的光斑的尺寸。

3.根据权利要求2所述的激光荧光光源装置，其特征在于，所述光斑为位于所述第一目标面上的光斑。

4.根据权利要求1所述的激光荧光光源装置，其特征在于，所述滤光透镜的第二目标面透明或设有增透膜，所述第二目标面为激发光入射侧对应的面。

5.根据权利要求1所述的激光荧光光源装置，其特征在于，所述波长转换装置上涂布有波长转换材料，且所述波长转换装置的波长转换面位于所述滤光透镜聚焦激发光的光斑的后端。

6.根据权利要求1所述的激光荧光光源装置，其特征在于，所述第一目标面设置为水平的面。

7.根据权利要求1所述的激光荧光光源装置，其特征在于，所述第一目标面设置为中心曲率比外侧曲率大的面。

8.根据权利要求1所述的激光荧光光源装置，其特征在于，还包括：多个透镜组和多个反射镜。

9.一种激光荧光显示系统，其特征在于，包括上述权利要求1至8中任一项所述的激光荧光光源装置，还包括：光机系统；

所述光机系统，用于显示所述激光荧光光源装置发出的光源。

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