CN113311653B - 一种波长转换装置、光源装置及投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波长转换装置、光源装置及投影系统，所述波长转换装置包括：基板；波长转换材料，设置于所述基板用于接收激发光的区域上；减光元件，设置于所述波长转换材料朝向入射的激发光的一侧，用于反射第一部分的激发光，并透射第二部分的激发光至所述波长转换材料，以产生受激光，所述受激光和所述第一部分的激发光合光。本申请的波长转换装置由于只有部分激发光入射到波长转换材料上，减少了波长转换材料承受的激发光能量密度，进而减少了对波长转换材料转换效率的影响，从而提升转换效率，反射的第一部分的激发光和产生的受激光进行合光，提高了激发光的利用率。

Description

一种波长转换装置、光源装置及投影系统

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种波长转换装置、光源装置及投影系统。

背景技术

激光荧光光源技术因其成本较三基色激光光源技术成本低，使用寿命较传统灯泡光源技术长，亮度较LED光源技术高的特点，在投影光源技术中得到迅速的推广使用。

蓝光是显示或照明光源中不可或缺的光，现有市场上光源的蓝光基本都是由芯片直接发出的短波蓝光，其波长为450nm左右，能量较为集中，且波长为450nm的蓝光为短波蓝光，对人眼视力伤害较大。而对于一些采用蓝光波长转换材料产生蓝光受激光的光源，该光源通常是以短波蓝光作为激发光，该激发光直接入射到蓝光波长转换材料上，影响蓝光波长转换效率，且受蓝光波长转换材料的配方一致性影响，使得蓝光受激光的波段范围一致性不佳，进而使得色温调节更加复杂。

因此，鉴于上述问题的存在，本发明提出一种新的波长转换装置、光源装置及投影系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种波长转换装置，所述波长转换装置包括：

基板；

波长转换材料，设置于所述基板用于接收激发光的区域上；

减光元件，设置于所述波长转换材料朝向入射的激发光的一侧，用于反射第一部分的激发光，并透射第二部分的激发光至所述波长转换材料，以产生受激光，所述受激光和所述第一部分的激发光合光。

示例性地，所述减光元件还用于过滤波长大于预定波长的光。

示例性地，所述预定波长为520nm。

示例性地，所述第一部分的激发光的波段范围为440nm至470nm；所述第二部分的激发光的波段范围为440nm至470nm。

示例性地，所述波长转换材料包括在所述激发光激发下产生蓝色受激光的蓝光波长转换材料。

示例性地，所述波长转换材料包括多种颜色光的波长转换材料，所述多种颜色光的波长转换材料包括黄光波长转换材料、绿光波长转换材料和红光波长转换材料中的至少一种，以及所述蓝光波长转换材料，不同颜色光的波长转换材料按时序设置在所述基板的不同区域。

示例性地，所述基板上所有所述波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续单一颜色受激光。

示例性地，所述连续单一颜色受激光包括黄色受激光或白色受激光。

示例性地，所述减光元件设置在所述波长转换材料的表面并与所述波长转换材料接触，或者，所述减光元件设置在所述波长转换材料的表面上方并与所述波长转换材料之间存在间隔

示例性地，所述减光元件为扇形，且所述扇形的角度小于或等于所述蓝光波长转换材料所在扇形区的角度。

示例性地，入射至所述减光元件上的激发光的光轴与所述减光元件的表面垂直。

示例性地，所述减光元件为中灰密度镜。

本申请另一方面还提供一种光源装置，所述光源装置包括：

光源，用于发射具有第一偏振方向的激发光；

偏振分光元件，用于透射或反射所述第一偏振方向的激发光；

前述的波长转换装置，波长转换装置，当经所述偏振分光元件透射或反射的所述第一偏振方向的激发光入射至所述波长转换装置的减光元件后，所述减光元件用于反射第一部分的激发光并透射第二部分的所述激发光，经所述减光元件透射的第二部分的激发光入射至波长转换材料产生受激光；

偏振转换元件，设置在所述波长转换装置和所述偏振分光元件之间，用于将经所述减光元件反射的所述第一部分的激发光的偏振方向转换为与所述第一偏振方向不同的第二偏振方向；

当所述偏振分光元件反射所述第一偏振方向的激发光时，所述偏振分光元件还用于透射具有所述第二偏振方向的所述第一部分的激发光以及透射所述受激光，以进行合光，或者，当所述偏振分光元件透射所述第一偏振方向的激发光时，所述偏振分光元件还用于反射具有所述第二偏振方向的所述第一部分的激发光以及反射所述受激光，以进行合光。

示例性地，所述偏振转换元件设置在所述波长转换装置的减光元件和所述偏振分光元件之间。

示例性地，当所述基板上所有所述波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续单一颜色受激光时，所述减光元件设置在所述波长转换装置和所述偏振转换元件之间。

示例性地，所述偏振转换元件包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，经所述偏振分光元件反射或透射的激发光先入射至所述第一表面，所述减光元件与偏振转换元件一体设置，且设置在所述偏振转换元件的第二表面。

示例性地，所述偏振转换元件包括四分之一玻片。

示例性地，还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述波长转换装置旋转。

本申请再一方面还提供一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括前述的光源装置。

综上所述，本申请的波长转换装置通过在蓝光波长转换材料朝向入射的激发光的一侧设置减光元件，以将第一部分的激发光反射并透射第二部分的激发光，经透射的第二部分的激发光入射至波长转换材料以产生受激光，由于只有部分激发光入射到波长转换材料上，降低了入射到波长转换材料上的激发光的能量密度(也即减少了波长转换材料承受的激发光能量密度)，从而减少了对波长转换材料转换效率的影响，进而提升转换效率，反射的第一部分的激发光和产生的受激光进行合光，提高了激发光的利用率。并且，本申请通过使用受激光和第一部分的激发光的合光来用于后端光机系统，可以降低该合光能量的集中性，从而降低对人眼视力的伤害。

另外，由于减光元件还具有过滤波长大于预定波长的光的作用，因此，经过减光元件的滤光作用，能够使蓝色受激光的发光波长稳定在预定范围内，进而改善蓝光颜色偏青的问题。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

附图中：

图1A示出了一种常规的光源装置的示意图；

图1B示出了另一种常规的光源装置的示意图；

图1C示出了再一种常规的光源装置的示意图；

图2示出了本申请一个实施例中的波长转换装置的示意图；

图3示出了本申请一个实施例中的中灰密度镜的光谱示意图；

图4示出了本申请一个实施例中的具有滤光作用的中灰密度镜的光谱示意图；

图5示出了本申请一个实施例中的光源装置的光路示意图；

图6示出了本申请另一个实施例中的光源装置的光路示意图；

图7示出了本申请一个实施例中的减光元件位于偏振转换元件上时的示意图；

图8示出了本申请再一个实施例中的光源装置的光路示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下面提供详细的描述，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

如图1A所示的为一种常规的用于数字光处理(Digital Light Processor，简称DLP)投影系统的光源装置中，激发光源101发射蓝光激发光，并经整形透镜后，入射至分光合光元件102，蓝光激发光经分光合光元件102反射后，入射至会聚透镜，经会聚透镜会聚后入射至波长转换装置103，波长转换装置用于接收激发光的一面设置有多种波长转换材料，各种波长转换材料分别用于在激发光激发下产生不同颜色的受激光，例如用于产生黄光受激光、绿光受激光和红光受激光，受激光经波长转换装置反射后最终从分光合光元件102透射以进行合光，由于波长转换装置旋转，蓝光激发光透过波长转换装置后，经缩束元件缩束后入射至反射元件，经过多个反射元件的多次反射后，入射至分光合光元件102，再经分光合光元件102反射后和经分光合光元件102透射的受激光合光，进入光机系统104，以用于显示，由于用于合光的激发光是由芯片直接发出的短波蓝光，其波长为450nm左右，且能量较为集中，450nm的蓝光为短波蓝光，对人眼视力伤害较大。且上述光源装置的光路结构复杂，体积大，且容易出现散斑以及蓝光偏紫的问题。

而对于一些采用蓝光波长转换材料产生蓝光受激光作为合光用的蓝光的光源，如图1B所示，该光源通常是以短波蓝光作为激发光，该激发光直接入射到蓝光波长转换材料上，由于蓝光波长转换材料通常具有较差的耐受功率性，因此会影响蓝光波长转换效率，并且受蓝光波长转换材料的配方一致性影响，使得蓝光受激光的波段范围一致性不佳，在蓝光受激光中还具有部分长波段的光，使得蓝光偏青，进而导致最终的合光色温偏低(例如颜色偏黄)等问题，最终影响投影系统的显示效果

图1C所示的一种用于(Liquid Crystal Display，简称LCD)液晶显示投影仪的光源装置，该光源装置的波长转换装置用于产生连续单色光，该光源装置包括光源1，其中光源1用于发射激发光，以使波长转换装置的波长转换材料产生连续单色的受激光，为了实现白光合成或者蓝光补偿，通常需要再增加一个光源2，该光源2用于发射蓝光，由于，如图1C所示的这种结构，其需要两个光源，通常两个光源又各自具有各自的散热系统以及驱动系统等，因此，成本高，体积大，光路结构更加复杂。

鉴于上述问题的存在，本申请提供一种波长转换装置，所述波长转换装置包括：基板；波长转换材料，设置于所述基板用于接收激发光的区域上；减光元件，设置于所述波长转换材料朝向入射的激发光的一侧，用于反射第一部分的激发光，并透射第二部分的激发光至所述波长转换材料，以产生受激光，所述受激光和所述第一部分的激发光合光。

由于只有部分激发光入射到波长转换材料上，降低了入射到波长转换材料上的激发光的能量密度(也即减少了波长转换材料承受的激发光能量密度)，从而减少了对波长转换材料转换效率的影响，进而提升转换效率，反射的第一部分的激发光和产生的受激光进行合光，提高了激发光的利用率。并且，本申请通过使用受激光和第一部分的激发光的合光来用于后端光机系统，可以降低该合光能量的集中性，从而降低对人眼视力的伤害。

下面参考图2至图8对本申请的波长转换装置和光源装置进行描述，其中，图2示出了本申请一个实施例中的波长转换装置的示意图；

图3示出了本申请一个实施例中的中灰密度镜的光谱示意图；图4示出了本申请一个实施例中的具有滤光作用的中灰密度镜的光谱示意图。

作为示例，如图2所示，波长转换装置210包括基板211，基板211可以为圆形基体，在其他示例中，基摄的形状为圆盘形、滚筒状、多边柱体、半球状或半椭球形。

基板211可以是由铜、铝等形成的金属基材，通过银蒸镀等对该基板211的激发光照射装置侧的表面进行镜面加工，以使受激光反射出波长转换装置。所述波长转换材料形成在进行了镜面加工的基板211的表面。

继续如图2所示，波长转换装置210还包括波长转换材料，其中，波长转换材料设置于所述基板用于接收激发光的区域上，其中，所述波长转换材料包括在所述激发光激发下产生蓝色受激光的蓝光波长转换材料212。

所述波长转换材料包括多种颜色光的波长转换材料，所述多种颜色光的波长转换材料包括黄光波长转换材料(用于在所述激发光激发下产生黄色受激光)、绿光波长转换材料(用于在所述激发光激发下产生绿色受激光)和红光波长转换材料(用于在所述激发光激发下产生红色受激光)中的至少一种，以及所述蓝光波长转换材料212，不同颜色光的波长转换材料按时序设置在所述基板的不同区域，例如对于圆盘形基板，波长转换材料在基板211的周向上设置，在基板211上形成扇环形、半环形等，对于不同颜色光的波长转换材料还可以在基板211的外周缘附近在周向上依次排列设置。

波长转换材料可以为用于在激发光激发下产生受激光的荧光粉，例如蓝光波长转换材料为在激发光激发下可产生蓝色受激光的荧光粉，该荧光粉为稀土掺杂的下述物质的一种或多种:硅酸盐、铝酸盐、氮化物、氢氧化物，或者，其他任意适合的能够产生蓝色受激光的材料也均可以适用于本申请。

优选地，稀土掺杂的硅酸盐例如为BaAl₂Si₂O₈:Eu、Sr₂MgSi₃O₉:Eu等。稀土掺杂的铝酸盐例如为Lu₃Al₅O₁₂:Ce、BaMgA1₁₀O₁₇:Eu等。稀土掺杂的氮化物例如为A1N:Eu。稀土掺杂的氮氧化物例如为MSi₂O₂N₂:Eu，M＝Ba、Ca或Sr中的一种或两种或三种。还优选地，蓝光波长转换材料为上述的稀土掺杂的铝酸盐、上述的稀土掺杂的氮氧化物或其混合物。

各个颜色光的波长转换材料可以通过过粘接剂附着在基板被激发光照射的区域。该粘接剂可为硅胶等聚合物，也可为水玻璃等无机粘接剂。

当基板为圆盘状时，此时基板接收激发光的区域为基板的外缘；当基板为滚筒状时，此时基板被激光照射的区域为荧光轮基板的内外侧壁，优选为外侧壁；基板为多边柱体时，此时基板用于接收激发光照射的区域为基板的内外侧壁，优选为外侧壁。但本领域技术人员知晓，基板的形状不限于上述提到的形状，例如还可以为半椭球形状。

在一个示例中，波长转换装置还包括减光元件213，该减光元件213设置于蓝光波长转换材料212上(也即设置于蓝光波长转换材料用于接收激发光的区域上)，例如减光元件213可以直接接触设置在蓝光波长转换材料212上，或者，减光元件213还可以与蓝光波长转换材料212之间具有一定的间隔，但对应设置于蓝光波长转换材料212上，当波长转换装置旋转时，减光元件213也随之旋转以保证始终对应设置于蓝光波长转换材料212上。

可选地，入射至所述减光元件213上的激发光的光轴与所述减光元件的表面垂直，以保证透射的激发光具有高的转换效率。

在一个示例中，所述减光元件213为扇形，且该扇形的角度小于或等于蓝光波长转换材料所在扇形区的角度，以避免减光元件设置到其他颜色光的波长转换材料上，而影响其他颜色受激光的转换效率。

减光元件213用于反射第一部分的激发光，并透射第二部分的激发光至所述蓝光波长转换材料，以产生蓝色受激光。由于只有部分激发光入射到蓝光波长转换材料上，降低了入射到蓝光波长转换材料上的激发光的能量密度，减少了对波长转换材料转换效率的影响，从而提升蓝光转换效率，产生的蓝光受激光和反射的第一部分的激发光进行合光，提高了激发光的利用率，提高了蓝光受激光和第一部分的激发光的耦合效率。

还可以通过调整减光元件所反射的第一部分的激发光和透射光的比例，从而提高色温的可控和可调节性。

减光元件213例如为中灰密度镜，或者其他的任意具有能够反射部分激发光并透射部分激发光的材料，如图3所示，当减光元件213为中灰密度镜时，其对于480nm波长以下的蓝光的透过率为T1，而对于480nm以上的光的透过率为T2,其中T2显著大于T1，对于480nm以下的蓝光例如波长处于440nm至470nm之间的激发光，其透过率为T1，从而使得该波段范围内的激发光部分透过，而为透过的则被反射。其中，蓝色受激光大体为波长大于460nm或者470nm的蓝光，因此，其绝大部分的蓝色受激光再被反射后透过减光元件213而进行合光。

在一个示例中，被反射的第一部分的激发光在入射到减光元件213的总的激发光中所占的比例低于50％，例如所占的比例介于10％-30％之间，或者其他的适合的比例，由于被反射的第一部分的激发光的波长通常是低于470nm的蓝光，因此通过控制反射的比例使其低于50％或者更低，可以使得第一部分的激发光和蓝光受激光的合光中的455nm以下的光所占的能量小于50％，从而满足电子显示产品中对蓝光管理的要求，以符合护眼标准，同时还能投影显示对色温的要求，提高显示效果。

减光元件213还可以具有波长过滤特性，也即减光元件213还用于过滤波长大于预定波长的光。可选地，该预定波长可以为520nm，或者，进一步，该预定波长可以为540nm，或者其他任意适合的波长。也即减光元件213可以截至长波段光，长波段光为520nm以上的光，透射部分短波段激发光(对应第二部分的激发光)，反射部分短波段激发光(对应第一部分的激发光)，可选地，所述第一部分的激发光的波段范围为440nm至470nm；所述第二部分的激发光的波段范围为440nm至470nm。该减光元件213还对于波长位于480nm至520nm之间的光具有高的透过率，例如图4中的透过率T2。

具有滤光作用的减光元件213可以是具有滤光作用的中灰密度镜(也可以称中灰密度滤光镜)，例如可以在中灰密度镜表面设置滤光膜，该滤光膜具有对过滤波长大于预定波长的光而透射部分激发光的作用，或者还可以是在中灰密度镜中添加具有滤光作用的滤光物质，该滤光物质具有对过滤波长大于预定波长的光而透射部分激发光的作用。

具有滤光作用的中灰密度镜的光谱如图4所示，从图中可以看出，具有滤光作用的中灰密度镜对于处于例如440nm至470nm的激发光的透过率为T1，而对于480nm至520nm之间的蓝光的透过率则达到T2，而对于长波段的光则截止，其透射率接近0。

由于减光元件还具有过滤波长大于预定波长的光的作用，因此，经过减光元件的滤光作用，能够使蓝色受激光的发光波长中长波的部分去除，进而改善蓝光颜色偏青的问题。

在本申请的另一个实施例中，还提供一种波长转换装置，下文中仅对该波长转换装置区别于前一实施例之处进行描述，在不冲突的前提下，本申请各个实施例中的特征可以相互结合。在本实施例中，波长转换装置的基板上所有波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续单一颜色受激光。所述连续单一颜色受激光包括黄色受激光或白色受激光。其中用于在所述激发光激发下产生黄色受激光的波长转换材料可以为黄光波长转换材料，而用于在所述激发光激发下产生白色受激光的波长转换材料可以为白光波长转换材料。波长转换装置的所有用于接收激发光的区域均设置为黄光波长转换材料或者白光波长转换材料。

其中，减光元件可以具有如下的设置方式，例如，所述减光元件设置在所述波长转换材料的表面并与所述波长转换材料接触，或者，所述减光元件设置在所述波长转换材料的表面上方并与所述波长转换材料之间存在间隔。更具体地，减光元件的设置方式将在下文中描述。

通过本申请实施例中的波长转换装置，由于只有部分激发光入射到波长转换材料上，降低了入射到波长转换材料上的激发光的能量功率，减少了对波长转换材料转换效率的影响，从而提升转换效率，反射的第一部分的激发光和产生的受激光进行合光，进而提高激发光的利用率，并且，当产生的受激光是白色受激光时，被反射的第一部分的激发光为蓝光时，则第一部分的激发光用于对白色受激光的颜色进行补偿，以改善白色受激光的显色效果，而当产生的受激光为黄色受激光时，则被反射的第一部分的激发光为蓝光时，则第一部分的激发光用于和黄色受激光合光为白光。并且，本实施例的波长转换装置应用于光源装置时，其无需再利用额外的光源提供合光或者补偿用的蓝光，因此，使得光源装置的光路结构更加简单，体积更小，本实施例的波长转换装置适用于非脉冲式的光源装置，例如LCD投影系统中的光源装置。

下面，参考附图5至图8对本申请实施例的光源装置进行描述，其中，图5示出了本申请一个实施例中的光源装置的光路示意图；图6示出了本申请另一个实施例中的光源装置的光路示意图。值得一提的是，图5和图6的光源装置仅作为示例，并不构成限制，其他的包括前文所述的波长转换装置的光源装置也同样落入本申请的保护范围内；图7示出了本申请一个实施例中的减光元件位于偏振转换元件上时的示意图；图8示出了本申请再一个实施例中的光源装置的光路示意图。

在一个示例中，如图5所示，本申请实施例的光源装置包括光源201，光源201用于发射具有第一偏振方向的激发光。可选地，光源可以为激光光源，用于发射激光光束作为激发光。

光源201的光束可以为蓝色光、红色光、紫色光或者紫外光等，但并不以上述为限。示例性地，光源201为激光发射装置，由特定的激光光源装置发射具有单一偏振特性的激光，目前使用较多的是日本日亚公司的445nm/30W的激光光源，当然也可以使用其他激光光源。为了保证光源的出光效果，根据使用的激光光源数量及偏振特性不同，可适当调整合光的光路。在一个示例中，激发光可以为蓝光，例如波长位于440-470nm之间的蓝光，同时该蓝光还可以作为合成白光中的三基色中的一种基色光。

本申请的光源装置还包括前文描述的波长转换装置，为了避免重复，波长转换装置的一些细节描述可以参考前文。当经所述偏振分光元件反射或透射的所述第一偏振方向的激发光入射至所述波长转换装置的减光元件后，所述减光元件用于反射第一部分的激发光并透射第二部分的所述激发光，经所述减光元件透射的第二部分的激发光入射至波长转换材料产生受激光。其中，所述受激光(例如受激光被波长转换装置的基板或反射结构反射后沿原激发光光路入射至偏振分光元件例如二向色元件)和第一部分的激发光合光。其中原激发光光路也即入射至波长转换装置的激发光光路。

在一个示例中，光源装置还包括偏振分光元件203，偏振分光元件203用于反射所述第一偏振方向的激发光，以及透射第二偏振方向的激发光以及透射受激光例如蓝色受激光、黄色受激光、绿色受激光、红色受激光等，如图5所示；在其他示例中，偏振分光元件203用于透射所述第一偏振方向的激发光，反射具有第二偏振方向的激发光以及反射受激光例如蓝色受激光、黄色受激光、绿色受激光、红色受激光等，如图6所示。

第一偏振方向的激发光可以是任意的偏振光，例如第一偏振方向的激发光为具有线偏振或近似线偏振的偏振光。

偏振分光元件203选用偏振分光镜或其他可以实现对具有不同偏振方向(也指偏振方向)的偏振光分别透射和反射的目的光学元件，在此不再赘述。

示例性地，偏振分光元件203可选用偏振分光镜PBS(Polarized Beam Splitter)，该偏振分光镜可以是棱镜，也可以是平面镜。

偏振分光元件203倾斜设置，以使入射至偏振分光元件203的激发光的光轴(也称激发光的中心轴)与入射面之间的夹角为45°，例如，偏振分光元件203(例如偏振分光镜)相对于水平面倾斜45度设置，由于激发光出射后通常具有一定的发散角，光轴之外的其他光线和该光轴大体近似平行，除了光轴之外的其他光线与入射面的夹角可能不为45°，但是和45°的偏差不会很大。这样设置的目的是使经波长转换装置改变波长后的受激光经偏振分光元件203反射或透射后的传播方向与光源发射的激发光相互垂直，以及经偏振分光元件203反射或透射用于合光的激发光与光源发射的激发光相互垂直，如图5所示。

偏振分光元件203可以通过镀膜技术形成对第一偏振方向的激发光反射而对受激光和第二偏振方向的激发光透射的光谱区域，或者，可通过镀膜技术形成对第一偏振方向的激发光透射而对受激光和第二偏振方向的激发光反射的光谱区域，例如第一偏振方向的激发光为蓝光波段的S光，则偏振分光元件203蓝光波段的S光反射，以及对其余波段的光的透过。偏振分光元件203例如为45度偏光镜，利用蓝光波段的S偏振特性及其发射光谱窄带宽分布的特性，该偏光镜实现激光蓝光(445+/-3nm)S光的高反射率，波长在470nm以上的可见光的高透过率以及对不同于S偏振特性的第二偏振方向(例如P光)的激发光的高透过率。

由于目前常规的激光投影技术中，蓝光光路并没有透过波长转换装置被激发，而是利用另外一条光路最后再与被波长转换装置激发的其他颜色的受激光做合光，这样的架构除了激光本身的蓝光偏紫、需合光调整、系统体积笨重外，还会在激光投射到画面后，画面会有散斑的效应。而本发明通过采用激发蓝光波长转换材料产生蓝色受激光，从而能有效地解决蓝光偏紫问题，也能让各颜色去激光化，在画面上不会有散斑效应；再者，本发明的光路只需单一光路，除了可以缩小系统体积、减少镜片数量以及降低成本外，还可以因为简化设计后减少了生产制程上的问题；另外，在白光合光的部分，因为是单一光路，因此不会出现白画面不均匀的现象。

在一个示例中，如图5和图6所示，波长转换装置210为旋转式的波长转换装置，其绕其旋转轴进行周期性的旋转。波长转换装置还包括驱动装置(未示出)，用于驱动所述波长转换装置210按照预定的周期旋转。可选地，所述驱动装置包括马达，波长转换装置210的基板20大致为圆盘状，其中心部固定到马达的轴部。

其中，如图5和图6所示，当经偏振分光元件203透射或反射的所述第一偏振方向的激发光入射至所述波长转换装置210的减光元件213后，减光元件213用于反射第一部分的激发光并透射第二部分的激发光，经减光元件213透射的第二部分的激发光入射至蓝光波长转换材料产生蓝色受激光。通过这样的设置，可以无需使用多个反射元件，即可将部分激发光用于合光，使得光源装置的结构更加简单，体积更小，且更容易进行调试。

在一个示例中，如图5和图6所示，在偏振分光元件203和光源201之间还设置有缩束元件202，用于对光源发出的第一偏振方向的激发光进行缩束，该缩束元件202可以由一个或多个透镜组成。

在一个示例中，如图5和图6所示，光源装置还包括偏振转换元件204，偏振转换元件204设置在所述波长转换装置210和所述偏振分光元件203之间，在一个示例中，偏振转换元件204设置在波长转换装置的减光元件213和偏振分光元件203之间。偏振转换元件204用于将经所述减光元件反射的所述第一部分的激发光的偏振方向转换为与所述第一偏振方向不同的第二偏振方向。

偏振转换元件204可以是任意的能够改变偏振方向的元件，例如，1/4波片，线偏振光经过1/4波片转换为圆偏振光或椭圆偏振光，而圆偏振光或椭圆偏振光经过1/4波片则转换为线偏振光，例如，如图5所示，第一偏振方向的激发光为线偏振光，经偏振转换元件204后转变为圆偏振光或椭圆偏振光，圆偏振光或椭圆偏振光经减光元件213反射后再次经过偏振转换元件204转换为与所述第一偏振方向不同的第二偏振方向的偏振光(例如线偏振光)。其中，偏振分光元件203可以是反射第一偏振方向的激发光而透射第二偏振方向的激发光，如图5所示；或者，偏振分光元件203可以是透射第一偏振方向的激发光而反射第二偏振方向的激发光，如图6所示。

进一步，光源装置还包括会聚透镜205，会聚透镜205可以设置在偏振转换元件204和波长转换装置210之间，或者，会聚透镜205还可以设置在偏振分光元件203和偏振转换元件204之间，该会聚透镜205用于将激发光会聚后入射至波长转换装置210，以及用于对经波长转换装置210的减光元件213反射的激发光和波长转换装置210产生的受激光进行准直。

其中，会聚透镜205可以由一个具有会聚作用的透镜组成，例如凸透镜，或者，还可以由多个透镜组合为具有会聚作用的透镜组。

在一个示例中，当波长转换装置的基板上所有所述波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续单一颜色受激光时，所述减光元件设置在所述波长转换材料的表面上方并与所述波长转换材料之间存在间隔，例如，所述减光元件设置在所述波长转换装置和所述偏振转换元件之间。更具体地，例如，如图8所示，减光元件213设置在偏振转换元件204和会聚透镜205之间。再例如，减光元件213还可以设置波长转换装置210和会聚透镜205之间。

在另一个示例中，当波长转换装置的基板上所有所述波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续单一颜色受激光时，如图7所示，所述偏振转换元件204包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，经所述偏振分光元件反射或透射的激发光先入射至所述第一表面，所述减光元件213与偏振转换元件一体设置，且设置在所述偏振转换元件204的第二表面。例如减光元件213通过镀膜的方式在偏振转换元件204的第二表面形成减光膜层等。通过这样的设置方式可以在不增加光源装置的体积的前提下，仍然实现本申请实施例中减光元件的作用。

下面结合附图5，对图5所示的光源装置的光路结构进行描述，其中，光源201发射单一线性的偏振光例如具有第一偏振方向的激发光，激发光入射至缩束元件202之后进行缩束，经缩束后的第一偏振方向的激发光入射至偏振分光元件203，经偏振分光元件203反射后入射至偏振转换元件204，偏振转换元件204将线性的激发光转换为圆偏振光或者椭圆偏振光，经偏振转换元件204转换后的激发光经会聚透镜205汇聚后入射至波长转换装置210的减光元件213，其中，第一部分的激发光被减光元件213反射，第二部分的激发光透过减光元件213入射到蓝光波长转换材料212，从而产生蓝色受激光，而蓝色受激光被波长转换装置反射后从减光元件213透射，再经会聚透镜205准直后入射至偏振转换元件204，再从偏振转换元件204透过之后，入射至偏振分光元件203并透射以进行合光，而被减光元件213反射的具有第一部分的激发光(例如圆偏振光)，则经会聚透镜205准直后入射至偏振转换元件204，经偏振转换元件204转变为第二偏振方向的激发光后，自偏振分光元件203透射后与蓝色受激光进行合光，该合光进入光机系统206，以用于显示。其中，当波长转换装置上还设置有其他颜色光的波长装换材料时，则还可以产生其他颜色的受激光，其他颜色的受激光经波长转换装置反射后，最终透过偏振分光元件、自偏振分光元件203透射的第二偏振方向的激发光和蓝色受激光进行合光。

下面结合附图6，对图6所示的光源装置的光路结构进行描述，其中，光源201发射单一线性的偏振光例如具有第一偏振方向的激发光，激发光入射至缩束元件202之后进行缩束，经缩束后的第一偏振方向的激发光入射至偏振分光元件203，经偏振分光元件203透射后入射至偏振转换元件204，偏振转换元件204将线性的激发光转换为圆偏振光或者椭圆偏振光，经偏振转换元件204转换后的激发光经会聚透镜205汇聚后入射至波长转换装置210的减光元件213，其中，第一部分的激发光被减光元件213反射，第二部分的激发光透过减光元件213入射到蓝光波长转换材料212，从而产生蓝色受激光，而蓝色受激光被波长转换装置反射后从减光元件213透射，再经会聚透镜205准直后入射至偏振转换元件204，再从偏振转换元件204透过之后，入射至偏振分光元件203并反射以进行合光，而被减光元件213反射的具有第一部分的激发光(例如圆偏振光)，则经会聚透镜205准直后入射至偏振转换元件204，经偏振转换元件204转变为第二偏振方向的激发光后，自偏振分光元件203反射后与蓝色受激光进行合光，该合光进入光机系统206，以用于显示。其中，当波长转换装置上还设置有其他颜色光的波长装换材料时，则还可以产生其他颜色的受激光，其他颜色的受激光经波长转换装置反射后，最终被偏振分光元件203反射后与被偏振分光元件203反射的第二偏振方向的激发光和蓝色受激光进行合光。

值得一提的是，本文中，图5和图6的光路结构的描述以波长转换装置上的波长转换材料为蓝光波长转换材料为例，但可以理解的是，该光路结构也同样适用于波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续单一颜色受激光的情况，也即适用于LCD投影系统。

例如，如图8所示的光源装置可以应用于LCD投影系统，光源201发射单一线性的偏振光例如具有第一偏振方向的激发光，激发光入射至缩束元件202之后进行缩束，经缩束后的第一偏振方向的激发光入射至偏振分光元件203，经偏振分光元件203透射后入射至偏振转换元件204，偏振转换元件204将线性的激发光转换为圆偏振光或者椭圆偏振光，经偏振转换元件204转换后的激发光入射至减光元件213，第一部分的激发光(图8中虚线)被减光元件213反射，第二部分的激发光透过减光元件213入射到会聚透镜205。经会聚透镜205汇聚后入射至波长转换装置210的波长转换材料212(例如黄光波长转换材料或白光波长转换材料)，从而产生受激光黄色受激光或者白色受激光，而受激光被波长转换装置反射后再经会聚透镜205准直后入射至减光元件213，至少部分受激光再从减光元件213透射后入射至偏振转换元件204，再从偏振转换元件204透过之后，入射至偏振分光元件203并反射以进行合光，而被减光元件213反射的具有第一部分的激发光(例如圆偏振光)，经偏振转换元件204转变为第二偏振方向的激发光后，自偏振分光元件203反射后与受激光进行合光，该合光进入光机系统206，以用于显示。

至此完成了对本发明的光源系统的解释和说明，对于完整的光源装置还可以包括其他的元件，在此不做赘述。

本发明的光源系统可以应用于任何需要合成光或单色光的应用场景中，包括但不限于应用于例如激光投影系统的投影系统，激光投影系统例如单片式激光投影机。

综上所述，由于本申请的光源装置具有前文所述的波长转换装置，因此其同样具有前述的波长转换装置的优点，同时当该光源装置应用于投影系统时，能够提高投影系统的投影显示效果，提升用户的使用体验。

另外，本申请还提供一种投影系统，该投影系统包括前述的光源装置，其以前述的光源装置作为照明系统，从光源装置出射的光束作为照明光束。投影系统例如为激光投影系统。

在一个示例中，投影系统还包括投影组件例如光机系统，用于出射投影光束并进行影像投影显示，例如在幕布等显示界面上显示影像，例如图像或视频等，其还可以是音视频一体化的装置。示例性地，投影系统包括用于执行投影功能的各种元件，例如投影组件、用于对来自外部的视频信号应用进行图像处理(例如A/D转换、同步信号分离、向帧存储器重新写入/从帧存储器读出数据)的图像处理单元、和根据来自图像处理单元的图像数据来驱动显示设备的驱动单元。

光源装置可以作为投影组件中的一部分，投影组件还可以包括所述投影镜头用于出射由所述照明光束转换成的投影光束。

投影组件还可以包括光机组件，光机组件用于将照明光束转换成影像光束。而投影镜头则用于将影像光束转换成投影光束，并将投影光束透射处以形成画面，例如在幕布上形成画面，以供用户观看。

投影系统还包括数据传输接口，用于自外部接收待投影显示的图像数据信息或视频数据信息，并且将所述待投影显示的图像数据信息或视频数据信息输出至投影组件。

投影系统还包括电力接口，该电力结构用于和外部电源电连接后为投影系统供电，以使投影系统能够正常工作。

对于完整的投影系统的结构在此不做进行一一描述，本领域技术人员可以想到的是，本申请的投影系统还可以包括其他的必要的部件。

综上所述，本申请的投影系统由于具有前述的光源装置，因此具有较好的投影显示效果，提升了用户的使用体验。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。本领域技术人员还可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (19)

1.一种波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置包括：

基板；

波长转换材料，设置于所述基板用于接收激发光的区域上；

减光元件，设置于所述波长转换材料朝向入射的激发光的一侧，用于反射激发光中480nm波长以下的蓝光中的第一部分的激发光，并透射激发光中480nm波长以下的蓝光中的第二部分的激发光至所述波长转换材料，以产生受激光，所述受激光和所述第一部分的激发光合光。

2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述减光元件还用于过滤波长大于预定波长的光。

3.如权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述预定波长为520nm。

4.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一部分的激发光的波段范围为440nm至470nm；所述第二部分的激发光的波段范围为440nm至470nm。

5.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换材料包括在所述激发光激发下产生蓝色受激光的蓝光波长转换材料。

6.如权利要求5所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换材料包括多种颜色光的波长转换材料，所述多种颜色光的波长转换材料包括黄光波长转换材料、绿光波长转换材料和红光波长转换材料中的至少一种，以及所述蓝光波长转换材料，不同颜色光的波长转换材料按时序设置在所述基板的不同区域。

7.如权利要求5或6所述的波长转换装置，其特征在于，所述减光元件为扇形，且所述扇形的角度小于或等于所述蓝光波长转换材料所在扇形区的角度。

8.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述基板上所有所述波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续单一颜色受激光。

9.如权利要求8所述的波长转换装置，其特征在于，所述连续单一颜色受激光包括黄色受激光；或者

所述基板上所有所述波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续的白色受激光。

10.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述减光元件设置在所述波长转换材料的表面并与所述波长转换材料接触，或者，所述减光元件设置在所述波长转换材料的表面上方并与所述波长转换材料之间存在间隔。

11.如权利要求1至6任一项或8至10任一项所述的波长转换装置，其特征在于，入射至所述减光元件上的激发光的光轴与所述减光元件的表面垂直。

12.如权利要求1至6任一项或8至10任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述减光元件为中灰密度镜。

13.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置包括：

光源，用于发射具有第一偏振方向的激发光；

偏振分光元件，用于透射或反射所述第一偏振方向的激发光，其中，具有所述第一偏振方向的激发光为线偏振光；

如权利要求1至12任一项所述的波长转换装置，当经所述偏振分光元件透射或反射的所述第一偏振方向的激发光入射至所述波长转换装置的减光元件后，所述减光元件用于反射激发光中480nm波长以下的蓝光中的第一部分的激发光并透射激发光中480nm波长以下的蓝光中的第二部分的所述激发光，经所述减光元件透射的第二部分的激发光入射至波长转换材料产生受激光；

偏振转换元件，设置在所述波长转换装置和所述偏振分光元件之间，用于将经所述减光元件反射的所述第一部分的激发光的偏振方向转换为与所述第一偏振方向不同的第二偏振方向；

当所述偏振分光元件反射所述第一偏振方向的激发光时，所述偏振分光元件还用于透射具有所述第二偏振方向的所述第一部分的激发光以及透射所述受激光，以进行合光，或者，当所述偏振分光元件透射所述第一偏振方向的激发光时，所述偏振分光元件还用于反射具有所述第二偏振方向的所述第一部分的激发光以及反射所述受激光，以进行合光。

14.如权利要求13所述的光源装置，其特征在于，所述偏振转换元件设置在所述波长转换装置的减光元件和所述偏振分光元件之间。

15.如权利要求13所述的光源装置，其特征在于，当所述基板上所有所述波长转换材料用于在所述激发光激发下产生连续单一颜色受激光时，所述减光元件设置在所述波长转换装置和所述偏振转换元件之间。

16.如权利要求15所述的光源装置，其特征在于，所述偏振转换元件包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，经所述偏振分光元件反射或透射的激发光先入射至所述第一表面，所述减光元件与偏振转换元件一体设置，且设置在所述偏振转换元件的第二表面。

17.如权利要求13所述的光源装置，其特征在于，所述偏振转换元件包括四分之一玻片。

18.如权利要求13所述的光源装置，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述波长转换装置旋转。

19.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统包括权利要求13至18任一项所述的光源装置。

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