CN112540500B - 一种激光光源结构及投影光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光光源结构及投影光学系统，所述激光光源结构包括设置于光路中的激发光源、第一分光合光元件、第一波长转换装置、第二波长转换装置以及光机；其中，所述激发光源用于发射激发光；一部分所述激发光被所述第一分光合光元件引导至所述第一波长转换装置，产生第一受激光；另一部分所述激发光被所述第一分光合光元件引导至所述第二波长转换装置，产生第二受激光；所述第一受激光、所述第二受激光分别在所述第一分光合光元件引导下合光后，出射至所述光机。本发明提供的激光光源结构，将激发光分为两部分，再分别将两部分激发光转换为波长大于短波蓝光波长的受激光后进行合光，去除光源中的短波蓝光。

Description

一种激光光源结构及投影光学系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种激光光源结构及投影光学系统。

背景技术

激光光源具有亮度高、色彩好、能耗低、寿命长且体积小的优势，在光学领域得到了广泛的应用；随着激光投影行业的迅猛发展，人们对于激光投影机亮度色彩的要求逐渐提高的同时，也开始重视激光投影的使用对人体健康的影响。

目前市场上LCD激光光源产品的光源光路，通常通过将蓝光激光器发出的蓝光与经波长转换后的受激光耦合，形成白光，然后使白光入射至光机系统中；这种结构的激光光源结构，与DLP投影系统相比，减少了蓝光对人眼的伤害；但是由于用于显示的蓝光中仍然存在短波蓝光成分，使用过程中仍易于对使用者的眼睛造成伤害。

发明内容

本发明解决的问题是目前的激光光源，因用于显示的蓝光中存在短波蓝光成分而对使用者的眼睛造成伤害。

为解决上述问题，本发明提供一种激光光源结构，包括设置于光路中的激发光源、第一分光合光元件、第一波长转换装置、第二波长转换装置以及光机；其中，

所述激发光源用于发射激发光；

一部分所述激发光被所述第一分光合光元件引导至所述第一波长转换装置，产生第一受激光；

另一部分所述激发光被所述第一分光合光元件引导至所述第二波长转换装置，产生第二受激光；

所述第一受激光、所述第二受激光的波长均大于短波蓝光的波长；

所述第一受激光、所述第二受激光分别在所述第一分光合光元件引导下合光后，出射至所述光机。

可选地，还包括第一整形组件、第二整形组件以及第三整形组件，其中所述第一整形组件设置于所述激发光源与所述第一分光合光元件之间；所述第二整形组件设置于所述第一分光合光元件与所述第一波长转换装置之间；所述第三整形组件设置于所述第一分光合光元件与所述第二波长转换装置之间。

可选地，所述第一整形组件、所述第二整形组件以及所述第三整形组件均为透镜组。

可选地，所述第一分光合光元件用于对一部分所述激发光以及一部分所述第二受激光进行透射，对另一部分所述激发光、另一部分所述第二受激光以及所述第一受激光进行反射。

可选地，所述第一分光合光元件用于对一部分所述激发光以及一部分所述第二受激光进行反射，对另一部分所述激发光、另一部分所述第二受激光以及所述第一受激光进行透射。

可选地，所述第一分光合光元件包括对所述激发光进行反射的受激发光区，以及对所述激发光进行透射的激发光区。

可选地，所述激发光区位于所述受激发光区的外周。

可选地，所述激发光区与所述受激发光区并排设置。

可选地，所述第二波长转换装置用于接受所述受激发光区反射的所述激发光，并产生所述第二受激光；

所述第一波长转换装置用于接受所述激发光区透射的所述激发光，并产生所述第一受激光。

可选地，所述激发光区为蓝光区域；所述蓝光区域能够透射所述激发光，并反射所述第一受激光。

可选地，所述激发光区与所述受激发光区的面积比为(2～6)：1。

可选地，所述第一波长转换装置用于接受所述受激发光区反射的所述激发光，并产生所述第一受激光；

所述第二波长转换装置用于接受所述激发光区透射的所述激发光，并产生所述第二受激光。

可选地，所述激发光区为空白区域或蓝光区域；所述空白区域能够透射所有波段的光；所述蓝光区域能够透射所述激发光，并且至少能够反射一部分所述第二受激光。

可选地，所述受激发光区与所述激发光区的面积比为(2～6)：1。

可选地，所述第一波长转换装置包括第一波长转换材料，所述第一波长转换材料在所述激发光激励下产生所述第一受激光，所述第一受激光的主波长范围为535nm～565nm；所述第二波长转换装置包括第二波长转换材料，所述第二波长转换材料在所述激发光激励下产生所述第二受激光，所述第二受激光的主波长范围为470nm～530nm。

可选地，还包括蓝光补偿装置，所述蓝光补偿装置设置于所述第一分光合光元件与所述第二波长转换装置之间。

可选地，所述蓝光补偿装置包括LED光源与第二分光合光元件；所述第二分光合光元件设置于所述第一分光合光元件与所述第二波长转换装置之间的光路上；所述LED光源用于将补偿蓝光发射至所述第二分光合光元件；所述补偿蓝光与所述第二受激光合光后，穿过所述第二分光合光元件，再经过所述第一分光合光元件进入所述光机。

可选地，所述蓝光补偿装置还包括第四整形组件，所述第四整形组件设置于所述LED光源与所述第二分光合光元件之间的光路上。

本发明的另一目的在于提供一种投影光学系统，包括如上所述的激光光源结构。

与现有技术相比，本发明提供的激光光源结构具有如下优势：

本发明提供的激光光源结构，通过第一分光合光元件、第一波长转换装置以及第二波长转换装置相结合，将激发光源发出的激发光分为两部分，再分别将两部分激发光转换为波长大于短波蓝光波长的受激光后，进一步通过两个受激光进行合光，从而达到去除光源中的短波蓝光的目的。

附图说明

图1为本发明所述的激光光源结构的结构简图一；

图2为本发明所述的蓝光危害等级图；

图3为本发明所述的第一分光合光元件的结构简图一；

图4为本发明所述的激光光源结构的结构简图二；

图5为本发明所述的第一膜层的光谱图；

图6为本发明所述的第一分光合光元件的结构简图二；

图7为本发明所述的第一基板与第一波长转换材料的结构示意图；

图8为本发明所述的蓝光的光谱图；

图9为本发明所述的激光光源结构的结构简图三；

图10为本发明所述的第一分光合光元件整体镀膜的光谱图。

附图标记说明：

1-激发光源；2-第一分光合光元件；21-受激发光区；22-激发光区；3-第一波长转换装置；31-第一波长转换材料；32-第一基板；33-第一电机；4-第二波长转换装置；41-第二波长转换材料；42-第二基板；43-第二电机；5-光机；6-蓝光补偿装置；61-LED光源；62-第二分光合光元件；63-第四整形组件；7-第一整形组件；8-第二整形组件；9-第三整形组件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于简化描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定为“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第一特征之“上”或之“下”，可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

为解决用于显示的蓝光中存在短波蓝光成分而对使用者的眼睛造成伤害的问题，本发明提供一种激光光源结构，参见图1所示，该激光光源结构包括设置于光路中的激发光源1、第一分光合光元件2、第一波长转换装置3、第二波长转换装置4以及光机5；其中，激发光源1用于发射激发光；本申请中激发光源1发出的激发光为主波长小于460nm的光；参见图2所示，主波长小于460nm的光为短波蓝光，对使用者的眼睛有较大的伤害；为避免短波蓝光对人体的伤害，本申请提供的激光光源结构，通过对光路进行设计，使得激发光源1发出的激发光发射至第一分光合光元件2，该第一分光合光元件2同时具有分光作用与合光作用；首先该第一分光合光元件2通过分光作用，将激发光源1发射的激发光分为两部分，一部分激发光被第一分光合光元件2引导至第一波长转换装置3，经第一波长转换装置3对激发光的波长进行转换后，产生第一受激光；另一部分激发光被第一分光合光元件2引导至第二波长转换装置4，经第二波长装换装置4对激发光的波长进行转换后，产生第二受激光；为去除短波蓝光，本申请中第一受激光的波长、第二受激光的波长均大于短波蓝光的波长，以使波长经过转换后的第一受激光、第二受激光中均不含有短波蓝光。

进一步的，在第一波长转换装置3以及第二波长转换装置4作用下，第一受激光、第二受激光均被发射至第一分光合光元件2处；第一受激光、第二受激光分别在第一分光合光元件2引导下合光后，出射至光机5；由于第一受激光、第二受激光中均不含有短波蓝光，从而使得合光后的光源不含有短波蓝光，避免短波蓝光对使用者的眼睛造成伤害。

本申请提供的激光光源结构，通过第一分光合光元件2、第一波长转换装置3以及第二波长转换装置4相结合，将激发光源1发出的激发光分为两部分，再分别将两部分激发光转换为波长大于短波蓝光波长的受激光后，进一步通过两个受激光进行合光，从而达到去除光源中的短波蓝光的目的。

此外，本申请提供的激光光源结构，由于进行合光的第一受激光与第二受激光中均不含有短波蓝光，通过该激光光源结构，还能够修正激光光源的显示中蓝光偏紫的问题，提高使用舒适度。

本申请提供的激光光源结构，激发光经两个波长转换装置进行波长转换后的受激发光，均为散射或漫反射光，因此，通过两个受激发光进行合光，还具有消散斑的作用。

进一步的，为便于对光束的方向进行调整，本申请提供的激光光源结构还包括第一整形组件7、第二整形组件8以及第三整形组件9，其中第一整形组件7设置于激发光源1与第一分光合光元件2之间，用于对激发光源1发出的激发光方向进行调整，以使激发光源1发出的激发光能够直接出射至第一分光合光元件2上；第二整形组件8设置于第一分光合光元件2与第一波长转换装置3之间，该第二整形组件8一方面对从第一分光合光元件2射向第一波长转换装置3的激发光进行整形，以使该部分激发光能够直接入射至第一波长转换装置3上；另一方面，该第二整形组件8还对从第一波长转换装置3射向第一合光分光元件2的第一受激光进行整形，以使第一受激光能够直接入射至第一分光合光元件2上；同样，第三整形组件9设置于第一分光合光元件2与第二波长转换装置4之间，该第三整形组件9一方面对从第一分光合光元件2射向第二波长转换装置4的激发光进行整形，以使该部分激发光能够直接入射至第二波长转换装置4上；另一方面，该第三整形组件9还对从第二波长转换装置4射向第一合光分光元件2的第二受激光进行整形，以使第二受激光能够直接入射至第一分光合光元件2上。

第一整形组件7、第二整形组件8以及第三整形组件9的结构可以相同也可以不同，第一整形组件7、第二整形组件8以及第三整形组件9可以为透镜，也可以为透镜组，本申请优选第一整形组件7、第二整形组件8以及第三整形组件9均为透镜组。

其中第一受激光以及第二受激光的波长范围可以根据光源的具体需求而定；本申请优选第一受激光的主波长范围为535nm～565nm；第二受激光的主波长范围为470nm～530nm；以便于在去除短波蓝光的同时，使第一受激光与第二受激光合光后，得到白色光源。

为使得第一分光合光元件2同时具有分光作用与合光作用，参见图4所示，要求本申请中的第一分光合光元件2具有透射激发光，并反射第一受激光的功能，同时还具有反射激发光，并透射第二受激光的功能；或者，参见图1所示，要求本申请中的第一分光合光元件2具有反射激发光，并透射第一受激光的功能，同时还具有透射激发光，并反射第二受激光的功能；上述两种分光合光的作用模式可根据具体的需求而定；比如，对于色温偏低的情况，可优选前种分光合光模式。

本申请提供的第一分光合光元件2可以通过整体镀膜的方式来实现；一种整体镀膜的实现方式为，第一分光合光元件2用于对一部分激发光以及一部分第二受激光进行透射，对另一部分激发光、另一部分第二受激光以及第一受激光进行反射，其中该第一分光合光元件2进行透射的激发光与进行反射的激发光的比例可以根据需求而定；参见图10所示，本申请优选该第一分光合光元件2能够对20％的激发光进行反射，同时对80％的激发光进行透射，对一部分第二受激光进行透射，一部分第二受激光进行反射，并且能够对几乎所有的第一受激光进行透射。

参见图4所示，本申请具体说明该整体镀膜方式下光路的一种具体实现方式。该方式中，本申请优选激发光源1、第二波长转换装置4设置于第一分光结合光元件2的一侧，第一波长转换装置3以及光机5设置于第一分光合光元件2的另一侧；具体的，激发光源1、第一整形组件7、第一分光合光元件2、第二整形组件8以及第一波长转换装置3依次设置于同一光路中，为便于理解，本申请优选激发光源1、第一整形组件7、第一分光合光元件2、第二整形组件8以及第一波长转换装置3依次设置于一直线上，同时，光机5设置于第一分光合光元件2的上方，第二波长转换装置4设置于第一分光合光元件2的下方，使得光机5、第一分光合光元件2以及第二波长转换装置4依次设置于另一直线上；两条直线之间的夹角根据第一分光合光元件2的倾斜方向而定；本申请优选第一分光合光元件2与水平方向的夹角为45°，两条直线垂直设置，以使激发光源1发射的激发光经第一分光合光元件2进行反射后，能够入射至第二波长转换装置4上。

该激发光光源结构工作过程中，激发光源1发射的激发光经第一整形组件7进行调整后，到达第一分光合光元件2，其中20％的激发光被反射，反射后的激发光经第三整形元件9收集、调整后，入射至第二波长转换装置4，经第二波长转换装置4转换为主波长范围为470nm～530nm的第二受激光，该第二受激光经第三整形元件9收集、调整后，入射至第一分光合光元件2上，一部分第二受激光穿过第一分光合光元件2，射向光机5；到达第一分光合光元件2上的激发光中的80％在透射作用下穿过第一分光合光元件2，经第二整形组件8进行调整，入射至第一波长转换装置3，经第一波长转换装置3转换为主波长范围为535nm～565nm的第一受激光，该第一受激光被第二整形组件8收集并进行调整后，入射至第一分光合光元件2，经反射，第一受激光与第二受激光合光后，射向光机5。

本申请还提供另一种整体镀膜的实现方式，第一分光合光元件2用于对一部分激发光以及一部分第二受激光进行反射，对另一部分激发光、另一部分第二受激光以及第一受激光进行透射；本申请优选该第一分光合光元件2能够对80％的激发光进行反射，同时对20％的激发光进行透射，对一部分第二受激光进行透射，一部分第二受激光进行反射，并且能够对几乎所有的第一受激光进行反射；该整体镀膜方式中，镀膜的光谱形状与图10中光谱的形状相反。

参见图1所示，本申请具体说明该整体镀膜方式下光路的一种具体实现方式。本申请优选激发光源1、第一波长转换装置3设置于第一分光合光元件2的一侧，第二波长转换装置4以及光机5设置于第一分光合光元件2的另一侧；具体的，激发光源1、第一整形组件7、第一分光合光元件2、第三整形组件9以及第二波长转换装置4依次设置于一直线上，同时，光机5设置于第一分光合光元件2的上方，第一波长转换装置3设置于第一分光合光元件2的下方，使得光机5、第一分光合光元件2以及第一波长转换装置3依次设置于另一直线上；两条直线之间的夹角根据第一分光合光元件2的倾斜方向而定；本申请优选第一分光合光元件2与水平方向的夹角为45°，两条直线垂直设置，以使激发光源1发射的激发光经第一分光合光元件2进行反射后，能够入射至第一波长转换装置3上。

该激发光光源结构工作过程中，激发光源1发射的激发光经第一整形组件7进行调整后，到达第一分光合光元件2，其中80％的激发光被反射，经第二整形元件8收集、调整后，入射至第一波长转换装置3，经第一波长转换装置3转换为第一受激光，该第一受激光经第二整形元件8收集、调整后，入射至第一分光合光元件2上，在透射作用下，第一受激光穿过第一分光合光元件2，射向光机5；到达第一分光合光元件2上的激发光，20％在透射作用下穿过第一分光合光元件2，经第三整形组件9进行调整，入射至第二波长转换装置4，经第二波长转换装置4转换为第二受激光，该第二受激光被第三整形组件9收集并进行调整后，入射至第一分光合光元件2，一部分第二受激光经反射，与第一受激光合光后，射向光机5。

本申请中的第一分光合光元件2还可以通过分区域镀膜的方式来实现相应的分光合光功能。

具体的，参见图3所示，本申请中的第一分光合光元件2包括受激发光区21与激发光区22；其中受激发光区21用于对激发光进行反射，激发光区22用于对激发光进行透射，以便于通过在第一分光合光元件2上设置受激发光区21与激发光区22来将激发光分成两部分，再分别通过两个波长转换装置对两部分激发光进行波长转换，得到两部分波长不同的受激光，对两部分波长不同的受激光合光后出射至光机5。

第一分光合光元件2的分光合光功能可通过选择相应的二向色镜来实现，也可通过分区域镀膜来实现；本申请优选该第一分光合光元件2通过分区域镀膜来实现分光合光功能，即第一分光合光元件2通过在基材上进行镀膜得到；本申请中的基材包括但不限于玻璃。

第一分光合光元件2上受激发光21与激发光区22的分布方式以及面积比例均可根据需求而定；参见图3所示，本申请的一种分布方式为激发光区22位于受激发光区21的外周；参见图6所示，本申请还提供另一种分布方式，激发光区22与受激发光区21并排设置，即在第一分光合光元件2上，一侧设置有受激发光区21，另一侧设置有激发光区22。

其中受激发光区21与激发光区22均处于激发光源1的光斑范围内；受激发光区21与激发光区22的面积比值，决定了经第一分光合光元件2进行透射部分的激发光，与经该第一分光合光元件2进行反射部分的激发光的比值，从而决定了经两个波长转换装置产生的受激光的能量比值；本申请优选受激发光区21与激发光区22的面积比为可根据激光光源的具体需求而定。

为便于理解，本申请分别对第一分光合光元件2的两种作用模式进行详细说明。

第一分光合光元件2的第一种作用模式，第二波长转换装置4用于接受受激发光区21反射的激发光，并产生第二受激光；第一波长转换装置3用于接受激发光区22透射的激发光，并产生第一受激光。

这种作用方式中，本申请优选在该第一分光合光元件2上的受激发光区21进行镀膜，形成第一膜层，以使得受激发光区21能够对第一膜层光谱中大于某一波长，本申请命名为临界波长的光进行透射，而对小于该临界波长的光进行反射；该第一膜层的光谱如图5所示，从图中可知，该临界波长为500nm，从而使得受激发光区21对激发光以及部分波段的第二受激光，即波长小于500nm的第二受激光具有反射作用，同时对第一受激光以及部分波段的第二受激光，即波长不小于500nm的第二受激光具有透射作用；同时，本申请中的激发光区22可以为蓝光区域；蓝光区域能够透射激发光，即蓝光区域能够对激发光波段范围内的光进行透射，并且能够反射第一受激光，该蓝光区域通过镀膜来实现，譬如，在激发光区22进行镀膜，形成第二膜层，该第二膜层的光谱与第一膜层的光谱波形相反，从而使得激发光区22对激发光以及部分波段的第二受激光，即第二受激光中波长小于500nm的光具有透射作用，同时对第一受激光以及部分波段的第二受激光，即波长不小于500nm的第二受激光具有反射作用。

参见图4所示，本申请优选激发光源1、第二波长转换装置4设置于第一分光结合光元件2的一侧，第一波长转换装置3以及光机5设置于第一分光合光元件2的另一侧；具体的，激发光源1、第一整形组件7、第一分光合光元件2、第二整形组件8以及第一波长转换装置3依次设置于同一光路中，为便于理解，本申请优选激发光源1、第一整形组件7、第一分光合光元件2、第二整形组件8以及第一波长转换装置3依次设置于一直线上，同时，光机5设置于第一分光合光元件2的上方，第二波长转换装置4设置于第一分光合光元件2的下方，使得光机5、第一分光合光元件2以及第二波长转换装置4依次设置于另一直线上；两条直线之间的夹角根据第一分光合光元件2的倾斜方向而定；本申请优选第一分光合光元件2与水平方向的夹角为45°，两条直线垂直设置，以使激发光源1发射的激发光经第一分光合光元件2进行反射后，能够入射至第二波长转换装置4上。

该激发光光源结构工作过程中，激发光源1发射的激发光经第一整形组件7进行调整后，到达第一分光合光元件2，其中到达受激发光区21处的激发光进行反射，反射后的激发光经第三整形元件9收集、调整后，入射至第二波长转换装置4，经第二波长转换装置4转换为主波长范围为470nm～530nm的第二受激光，该第二受激光经第三整形元件9收集、调整后，入射至第一分光合光元件2上，在透射作用下，部分第二受激光穿过第一分光合光元件2，射向光机5；激发光源1发射的激发光还有一部分到达第一分光合光元件2上的激发光区22，该部分激发光在透射作用下穿过第一分光合光元件2，经第二整形组件8进行调整，入射至第一波长转换装置3，经第一波长转换装置3转换为主波长范围为535nm～565nm的第一受激光，该第一受激光被第二整形组件8收集并进行调整后，入射至第一分光合光元件2，经反射，第一受激光与第二受激光合光后，射向光机5。

由于受激发光区21能够对激发光进行反射，同时对部分波段的第二受激光具有透射作用，而激发光区22对激发光以及部分波段的第二受激光进行透射，并对第一受激光进行反射，经第二波长转换装置4产生的第二受激光入射至第一分光合光元件2上后，位于受激发光区21处的第二受激光中的一部分光以及位于激发光区22处的第二受激光中的一部分光，均可经透射作用穿过第一分光合光元件2，入射至光机5，参与合光；经第一波长转换装置3产生的第一受激光入射至第一分光合光元件2上后，位于激发光区22处的第一受激光经反射作用入射至光机5，与入射至光机5的第二受激光进行合光。

为保证合光后光源的效果，本申请优选激发光区22与受激发光区21的面积比为(2～6)：1，并进一步优选该比值为4：1，以保证将较多的激发光用于激发具有更长波长的第一受激光。

第一分光合光元件2的第二种作用模式，第一波长转换装置3用于接受受激发光区21反射的激发光，并产生第一受激光；第二波长转换装置4用于接受激发光区22透射的激发光，并产生第二受激光。

与第一种作用模式相同，本申请优选在该第一分光合光元件2上的受激发光区21进行镀膜，形成第一膜层，以使得受激发光区21能够对第一膜层光谱中大于某一波长，本申请命名为临界波长的光进行透射，而对小于该临界波长的光进行反射；该第一膜层的光谱如图5所示，从图中可知，该临界波长为500nm，从而使得受激发光区21对激发光以及部分波段的第二受激光，即波长小于500nm的第二受激光具有反射作用，同时对第一受激光以及部分波段的第二受激光，即波长不小于500nm的第二受激光具有透射作用；与第一种作用模式不同的是，第二种作用模式中的激发光区22可以为白光区域，也可以为蓝光区域；其中空白区域能够透射所有波段的光，即不对激发光区22进行镀膜；蓝光区域能够透射激发光，即蓝光区域能够对激发光波段范围内的光进行透射，并且能够反射第一受激光，该蓝光区域通过镀膜来实现，譬如，在激发光区22进行镀膜，形成第二膜层，该第二膜层的光谱与第一膜层的光谱波形相反，从而使得激发光区22对激发光以及部分波段的第二受激光，即第二受激光中波长小于500nm的光具有透射作用，同时对第一受激光以及部分波段的第二受激光，即波长不小于500nm的第二受激光具有反射作用。

具体的，参见图1所示，本申请优选激发光源1、第一波长转换装置3设置于第一分光合光元件2的一侧，第二波长转换装置4以及光机5设置于第一分光合光元件2的另一侧；具体的，激发光源1、第一整形组件7、第一分光合光元件2、第三整形组件9以及第二波长转换装置4依次设置于一直线上，同时，光机5设置于第一分光合光元件2的上方，第一波长转换装置3设置于第一分光合光元件2的下方，使得光机5、第一分光合光元件2以及第一波长转换装置3依次设置于另一直线上；两条直线之间的夹角根据第一分光合光元件2的倾斜方向而定；本申请优选第一分光合光元件2与水平方向的夹角为45°，两条直线垂直设置，以使激发光源1发射的激发光经第一分光合光元件2进行反射后，能够入射至第一波长转换装置3上。

该激发光光源结构工作过程中，激发光源1发射的激发光经第一整形组件7进行调整后，到达第一分光合光元件2，其中到达受激发光区21处的激发光被反射，经第二整形元件8收集、调整后，入射至第一波长转换装置3，经第一波长转换装置3转换为第一受激光，该第一受激光经第二整形元件8收集、调整后，入射至第一分光合光元件2上，在透射作用下，第一受激光穿过第一分光合光元件2，射向光机5；激发光源1发射的激发光还有一部分到达第一分光合光元件2上的激发光区22，该部分激发光在透射作用下穿过第一分光合光元件2，经第三整形组件9进行调整，入射至第二波长转换装置4，经第二波长转换装置4转换为第二受激光，该第二受激光被第三整形组件9收集并进行调整后，入射至第一分光合光元件2，经反射，与第一受激光合光后，射向光机5。

当激发光区22为空白区域时，由于受激发光区21能够对激发光以及部分波段的第二受激光进行反射，同时对第一受激光具有透射作用，而激发光区22对所有光进行透射，经第一波长转换装置3产生的第一受激光入射至第一分光合光元件2上后，位于受激发光区21以及激发光区22处的第一受激光均可经透射作用穿过第一分光合光元件2，入射至光机5，参与合光；经第二波长转换装置4产生的第二受激光入射至第一分光合光元件2上后，位于受激发光区21处的部分波段的第二受激光经反射作用入射至光机5，与入射至光机5的第一受激光进行合光。

当激发光区22为蓝光区域时，激发光区22对激发光以及部分波段的第二受激光具有透射作用，同时对第一受激光以及部分波段的第二受激光具有反射作用；经第一波长转换装置3产生的第一受激光入射至第一分光合光元件2上后，位于受激发光区21处的第一受激光经透射作用穿过第一分光合光元件2，入射至光机5，参与合光；经第二波长转换装置4产生的第二受激光入射至第一分光合光元件2上后，位于受激发光区21处的部分波段的第二受激光，以及位于激发光区22处的部分波段的第二受激光均经反射作用入射至光机5，与入射至光机5的第一受激光进行合光。

为保证合光后光源的效果，本申请优选受激发光区21与激发光区22的面积比为(2～6)：1，并进一步优选该比值为4：1，以保证将较多的激发光用于激发具有更长波长的第一受激光。

进一步的，本申请优选进行合光时，第二受激光与第一受激光相平行，以便于提高合光效果。

为实现对激发光波长的转换，本申请中的第一波长转换装置3包括第一波长转换材料31，第一波长转换材料31在激发光激励下产生第一受激光；第二波长转换装置4包括第二波长转换材料41，第二波长转换材料41在激发光激励下产生第二受激光。

其中第一波长转换材料31以及第二波长转换材料41的具体成分、组成等根据第一受激光以及第二受激光的波长而定，本申请不对第一波长转换材料31以及第二波长转换材料41进行具体限定。

进一步的，为保证激光光源的效果，本申请提供的技术方案，可以通过对第一波长转换材料31以及第二波长转换材料41进行选择，使得第一波长转换材料31能够对入射的所有激发光进行波长转换，而第二波长转换材料41可以对入射的所有激发光进行波长转换，也可以仅对部分的激发光进行波长转换；譬如，在光源的效率足够时，可选择第二波长转换材料41对入射的所有激发光进行波长转换，在光源的效率不足时，可选择第二波长转换材料41仅对部分的激发光进行波长转换。

具体的，本申请中的第一波长转换装置3包括第一波长转换材料31、第一基板32以及第一电机33；参见图7所示，第一波长转换材料31呈圆环状设置于第一基板32上，第一基板32与第一电机33相连，工作中过程中，通过第一电机33带动第一基板32转动，进而带动第一波长转换材料31转动；激发光入射至第一波长转换材料31上，第一波长转换材料31在激发光激励下产生第一受激光，实现波长转换。

同样，本申请中的第二波长转换装置4包括第二波长转换材料41、第二基板42以及第二电机43；第二波长转换材料41呈圆环状设置于第二基板42上，第二基板42与第二电机43相连，工作中过程中，通过第二电机43带动第二基板42转动，进而带动第二波长转换材料41转动；激发光入射至第二波长转换材料41上，第二波长转换材料41在激发光激励下产生第二受激光，实现波长转换。

此外，本申请中的第二波长转换材料41与第二基板42之间还可以设置一层反射层，同时，第二波长转换材料41中还可以包括氧化铝、硫酸钡、二氧化钛、氧化硅等颗粒，以达到消散斑的作用。

进一步的，本申请提供的激光光源结构还包括蓝光补偿装置6，该蓝光补偿装置6设置于第一分光合光元件2与第二波长转换装置4之间，以便于通过补偿一部分蓝光来对光源进行调节。

具体的，蓝光补偿装置6包括LED光源61与第二分光合光元件62；第二分光合光元件62设置于第一分光合光元件2与第二波长转换装置4之间的光路上；进一步的，本申请优选第二分光合光元件62设置于第一分光合光元件2与第三整形组件9之间的光路上；LED光源61用于将补偿蓝光发射至第二分光合光元件62，第二分光合光元件62对补偿蓝光进行反射，经反射后的补偿蓝光与第二受激光合光，穿过第二分光合光元件62，再经第一分光合光元件2进入光机5。

本申请优选该第二分光合光元件62的分布方向与第一分光合光元件2的分布方向相垂直，同时，该第二分光合光元件62能够对补偿蓝光进行反射，同时对第二受激光进行透射。

进一步的，本申请优选蓝光补偿装置6还包括第四整形组件63，该第四整形组件63设置于LED光源61与第二分光合光元件62之间的光路上，通过该第四整形组件63对LED光源61发出的补偿蓝光进行调整，使得补偿蓝光能够直接入射至第二分光合光元件62上；其中第四整形组件63可以是透镜，也可以是透镜组件。

参见图9所示，本申请以第一分光合光元件2以第二种模式进行作用时，蓝光补偿装置6的工作过程进行描述。

激发光在第一分光合光元件2引导下，穿过第二分光合光元件62，入射至第二波长转换装置4，在激发光的激励下，第二波长转换装置4中的第二波长转换材料41产生第二受激光；经第三整形组件9进行收集、调整后，第二受激光入射并再次穿过第二分光合光元件62，LED光源61发出的补偿蓝光入射至第二分光合光元件62，并被第二分光合光元件62反射，反射后的补偿蓝光与再次穿过第二分光合光元件62的第二受激光进行合光形成蓝光，该蓝光的光谱如图8所示；该部分蓝光入射至第一分光合光元件2，经第一分光合光元件2的引导，使得该蓝光与第一受激光合光后，出射至光机5。

本申请优选补偿蓝光的主波长为452nm，利用LED光源对蓝光进行补偿，在保证光源效果的同时，不会引起激光辐射，减小对人眼的伤害。

本发明提供的激光光源结构，元件较少，光路简单，同时还具有提高蓝光安全等级、对蓝光色彩进行修正、解决偏紫问题，以及去除激光辐射的作用。

本发明的另一目的在于提供一种投影光学系统，该投影光学系统包括上述的激光光源结构。

本发明提供的投影光学系统，通过激光光源结构中的第一分光合光元件2、第一波长转换装置3以及第二波长转换装置4相结合，将激发光源1发出的激发光分为两部分，再分别将两部分激发光转换为波长大于短波蓝光波长的受激光后，进一步通过两个受激光进行合光，从而达到去除光源中的短波蓝光的目的。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种激光光源结构，其特征在于，包括设置于光路中的激发光源（1）、第一分光合光元件（2）、第一波长转换装置（3）、第二波长转换装置（4）以及光机（5）；其中，

所述激发光源（1）用于发射短波蓝光的激发光；

一部分所述激发光被所述第一分光合光元件（2）引导至所述第一波长转换装置（3），产生第一受激光；

另一部分所述激发光被所述第一分光合光元件（2）引导至所述第二波长转换装置（4），产生第二受激光；

所述第一受激光、所述第二受激光的波长均大于短波蓝光的波长；所述第一受激光、所述第二受激光分别在所述第一分光合光元件（2）引导下合光后，出射至所述光机（5）；

所述第一波长转换装置（3）包括第一波长转换材料（31），所述第一波长转换材料（31）在所述激发光激励下产生所述第一受激光，所述第一受激光的主波长范围为535nm~565nm；所述第二波长转换装置（4）包括第二波长转换材料（41），所述第二波长转换材料（41）在所述激发光激励下产生所述第二受激光，所述第二受激光的主波长范围为470nm~530nm；

还包括蓝光补偿装置（6），所述蓝光补偿装置（6）设置于所述第一分光合光元件（2）与所述第二波长转换装置（4）之间；

所述蓝光补偿装置（6）包括LED光源（61）与第二分光合光元件（62）；所述第二分光合光元件（62）设置于所述第一分光合光元件（2）与所述第二波长转换装置（4）之间的光路上；所述LED光源（61）用于将补偿蓝光发射至所述第二分光合光元件（62）；所述补偿蓝光与所述第二受激光合光后，穿过所述第二分光合光元件（62），再经过所述第一分光合光元件（2）进入所述光机（5）。

2.如权利要求1所述的激光光源结构，其特征在于，还包括第一整形组件（7）、第二整形组件（8）以及第三整形组件（9），其中所述第一整形组件（7）设置于所述激发光源（1）与所述第一分光合光元件（2）之间；所述第二整形组件（8）设置于所述第一分光合光元件（2）与所述第一波长转换装置（3）之间；所述第三整形组件（9）设置于所述第一分光合光元件（2）与所述第二波长转换装置（4）之间。

3.如权利要求2所述的激光光源结构，其特征在于，所述第一整形组件（7）、所述第二整形组件（8）以及所述第三整形组件（9）均为透镜组。

4.如权利要求1所述的激光光源结构，其特征在于，所述第一分光合光元件（2）用于对一部分所述激发光以及一部分所述第二受激光进行透射，对另一部分所述激发光、另一部分所述第二受激光以及所述第一受激光进行反射。

5.如权利要求1所述的激光光源结构，其特征在于，所述第一分光合光元件（2）用于对一部分所述激发光以及一部分所述第二受激光进行反射，对另一部分所述激发光、另一部分所述第二受激光以及所述第一受激光进行透射。

6.如权利要求1所述的激光光源结构，其特征在于，所述第一分光合光元件（2）包括对所述激发光进行反射的受激发光区（21），以及对所述激发光进行透射的激发光区（22）。

7.如权利要求6所述的激光光源结构，其特征在于，所述激发光区（22）位于所述受激发光区（21）的外周。

8.如权利要求6所述的激光光源结构，其特征在于，所述激发光区（22）与所述受激发光区（21）并排设置。

9.如权利要求6所述的激光光源结构，其特征在于，所述第二波长转换装置（4）用于接受所述受激发光区（21）反射的所述激发光，并产生所述第二受激光；

所述第一波长转换装置（3）用于接受所述激发光区（22）透射的所述激发光，并产生所述第一受激光。

10.如权利要求9所述的激光光源结构，其特征在于，所述激发光区（22）为蓝光区域；所述蓝光区域能够透射所述激发光，并反射所述第一受激光。

11.如权利要求10所述的激光光源结构，其特征在于，所述激发光区（22）与所述受激发光区（21）的面积比为（2~6）：1。

12.根据权利要求6所述的激光光源结构，其特征在于，所述第一波长转换装置（3）用于接受所述受激发光区（21）反射的所述激发光，并产生所述第一受激光；

所述第二波长转换装置（4）用于接受所述激发光区（22）透射的所述激发光，并产生所述第二受激光。

13.如权利要求12所述的激光光源结构，其特征在于，所述激发光区（22）为空白区域或蓝光区域；所述空白区域能够透射所有波段的光；所述蓝光区域能够透射所述激发光，并且至少能够反射一部分所述第二受激光。

14.如权利要求13所述的激光光源结构，其特征在于，所述受激发光区（21）与所述激发光区（22）的面积比为（2~6）：1。

15.如权利要求1所述的激光光源结构，其特征在于，所述蓝光补偿装置（6）还包括第四整形组件（63），所述第四整形组件（63）设置于所述LED光源（61）与所述第二分光合光元件（62）之间的光路上。

16.一种投影光学系统，其特征在于，包括如权利要求1~15任一项所述的激光光源结构。

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