CN114967310A - 一种滤光扩散器件及其光源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种波长转换装置，包括：基板，所述基板包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面；波长转换层，所述波长转换层设于所述基板第一表面，其中，所述基板第一表面至少设有一波长转换层；滤色层，所述滤色层设于所述波长转换层远离所述基板的一侧。本发明提供的一种波长转换装置将滤色层设于所述基板的一侧，与所述波长转换层同时位于基板一侧，这样当激光穿过滤色层后照射到波长转换层，使的发出受激发光，在通过滤色层进行滤色；由于滤色层与所述波长转换层都设于所述基板，这样使用在光源系统时组装结构简易，体积小，成本低，可小型化设计；同时易加工，可降低电机负载，提高寿命与可靠性。

Description

一种滤光扩散器件及其光源系统

技术领域

本发明涉及滤光技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种滤光扩散器件及其光源系统。

背景技术

激光荧光粉技术因其高效率、高亮度的优势，在照明、显示及投影领域得到了广泛的应用

常用的是蓝色激光作为光源，照射到不同颜色的荧光粉上，反射相应颜色的受激光，蓝光则透过荧光轮上的透明玻璃直接透射，经过后端光路的反射，与受激光混合。由于受激光显宽光谱光，在后端光路中常常设置滤色轮，对不同颜色的受激光进行滤光修色，以达到显示色域要求的红色光与绿色光。

激光是一种高亮度，方向性强，单色相干好的光束，不可避免会产生散斑现象，所谓散斑是指相干光源在照射粗糙的物体时，散射后的的光，由于其波长相同，相位恒定，就会在空间中产生干涉，空间中有些部分发生干涉相长, 有部分发生干涉相消, 最终的结果是在屏幕上出现颗粒状的明暗相间的斑点，也就是一些未聚焦的斑点闪烁, 长时间观看易产生眩晕感，造成投影图像质量的下降，降低用户的观看体验。常用的解决方案是在蓝光激光透过荧光轮上的透明玻璃，在与受激光混合之前的光路中设置扩散片，能有效改善散斑现象，但这种设计光路较复杂，用到的光学元件较多，成本较高。

随着投影机的低成本、小型化设计需求越来越强，采用全反射式的荧光轮，光路简单，满足小型化设计需求，同时能大大降低成本，但激光本身带来的散斑问题随之加重。

如何在小型化设计的同时减小激光由于本身特性带来的散斑效应成为亟待解决的技术问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种滤光扩散器件及其光源系统以解决上述的技术问题。

本发明的一个技术方案是：

一种滤光扩散器件，其特征在于，包括：

承载体，所述承载体包括若干分区，所述承载体包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面；

滤光层，所述承载体表面至少两个分区设有滤光层，且至少一个所述滤光层为红色滤光层或绿色滤光层；

扩散层，所述承载体表面至少一个分区设有扩散层。

在其中一实施例中，所述承载体表面存在两个分区分别设有红色滤光层与绿色滤光层，且所述红色滤光层和/或绿色滤光层设于所述承载体第一表面或第二表面。

在其中一实施例中，所述红色滤光层和/或绿色滤光层至少包括第一滤光层以及第二滤光层，且所述第一滤光层与所述第二滤光层折射率不同。

在其中一实施例中，当所述承载体分区表面设有滤光层时，其所述承载体分区的相对设置的表面设有增透层；

或者，所述承载体表面设有滤光层以及增透层，所述滤光层与所述增透层叠加设置。

在其中一实施例中，所述承载体表面至少一个分区设有微纳结构，形成所述扩散层；或者所述承载体表面至少一分区设有聚合物层，所述聚合物层远离所述承载体一侧设有微纳结构，形成所述扩散层。

在其中一实施例中，还包括增透层，所述增透层设于与所述扩散层相对设置的所述承载体表面；或者所述增透层与所述扩散层位于所述承载体同侧，且所述增透层在垂直于所述承载体表面投影与所述扩散层在垂直于所述承载体表面投影存在部分重叠。

在其中一实施例中，至少存在一所述承载体分区为透明状；或者，至少存在一所述承载体分区为黄色。

在其中一实施例中，至少存在一所述承载体分区设有滤光层与所述扩散层，其中，所述滤光层与所述扩散层位于承载体同侧；或者分别位于所述承载体两侧。

在其中一实施例中，所述承载体为一整体结构，或者所述承载体由若干基底拼接而成。

一种光源系统，其特征在于，包括激光光源以及上述任一所述的滤色扩散器件。

本发明的有益效果：本发明提供的一种滤光扩散器件包括滤光区与扩散区，滤光区对受激光进行滤色，出射绿色光或/和红色光，扩散区对蓝色激光进行消散斑出射，这样能够达到滤色和扩散的双重作用。该器件有利于简化光源系统光路架构，降低成本，同时有效解决了使用激光光源带来的散斑现象而导致投影图像质量降低的技术问题。

附图说明

图1为本发明一种滤光扩散器件的平面结构示意图；

图2为本发明一种滤光扩散器件的另一种平面结构示意图；

图3为本发明一种滤光扩散器件中滤色区一种截面结构示意图；

图4为本发明一种滤光扩散器件中滤色区另一种截面结构示意图；

图5为本发明一种滤光扩散器件中滤色区另一种截面结构示意图；

图6为本发明一种滤光扩散器件中滤色区另一种截面结构示意图；

图7为本发明一种滤光扩散器件中扩散区一种截面结构示意图；

图8为本发明一种滤光扩散器件中扩散区另一种截面结构示意图；

图9为本发明一种滤光扩散器件中扩散区另一种截面结构示意图；

图10为本发明一种滤光扩散器件中一种截面结构示意图；

图11为本发明一种光源系统结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于下面所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种滤光扩散器件，包括：

承载体，所述承载体包括若干分区，所述承载体包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面；所述承载体为透明材质，例如玻璃、蓝宝石玻璃等，这样以保证光线可以透过承载体；所述承载体为一整体结构，此时在所述承载体表面划分若干分区，至少要包括三个分区，或者所述承载体由若干基底拼接而成，这样每个基底就形成一个分区。

滤光层，所述承载体表面至少两个分区设有滤光层，且至少一个所述滤光层为红色滤光层或绿色滤光层；所述滤光层在接收到波长转换装置的受激发光能够通过预设波段的光线，正常显示需要的三基色，当激发光为蓝色激光时，当蓝色激光照射到波长转换层产生受激发光，因为需要三基色，此时需要红色滤光层以及绿色滤光层，这样可以得到红光和绿光，蓝色激光可以作为另一基色光，与红光、绿光混合；所述滤光层可以直接形成与所述承载体表面，可以通过磁控溅射、真空镀等方式形成于所述承载体表面；或者所述滤光层通过粘结层与所述承载体表面连接，所述粘结层可以具有增透功能，当然也可以只起到粘结的作用，但是所述粘结层与所述承载体、所述滤光层的折射率之差不大于0.5，或者所述承载体与所述滤光层之间的折射率之差不大于0.5。

扩散层，所述承载体表面至少一个分区设有扩散层，所述扩散层可以直接形成于所述承载体表面，或者所述扩散层通过粘结层与所述承载体连接；当所述激光光源经过所述扩散层时，可以很好的消除激光光源所带来的光斑；所述扩散层可以通过形成的几何结构来达到扩散的效果，也可以通过具有扩散功能的材料所形成的结构来实现扩散的效果。

在其中一实施例中，所述承载体表面存在两个分区分别设有红色滤光层与绿色滤光层，且所述红色滤光层和/或绿色滤光层设于所述承载体第一表面或第二表面；所述所述红色滤光层可以设于所述承载体的第一表面，同样可以设于所述承载体第二表面，同样可以在所述承载体两个表面都设有红色滤光层；所述绿色滤光层可以设有所述承载体的第一表面，同样可以设于所述承载体的第二表面；这样所述红色滤光层与所述绿色滤光层可以位于所述承载体的同一侧，也可以位于所述承载体不同的表面。当然所述承载体的其他分区还可以设有别的颜色的滤光层，比如蓝色、黄色等颜色的滤光层。

在其中一实施例中，所述红色滤光层和/或绿色滤光层至少包括第一滤光层以及第二滤光层，且所述第一滤光层与所述第二滤光层折射率不同。所述滤光层可以是单层结构，也可以是复数滤光层叠加形成的；所述滤光层至少包括第一滤光层以及第二滤光层，第一滤光层以及第二滤光层之间存在折射率差，所述折射率差绝对值不大于0.5；当然所述滤光层还可以由第一滤光层、第二滤光层以及第三滤光层构成，这样所述第一滤光层、第二滤光层以及第三滤光层的折射率可以都不同，其俩俩之前的折射率之差的绝对值不大于0.5，当然也可以有其中一层折射率与另一层折射率相同。

在其中一实施例中，当所述承载体分区表面设有滤光层时，其所述承载体分区的相对设置的表面设有增透层；或者，所述承载体表面设有滤光层以及增透层，所述滤光层与所述增透层叠加设置；为了增加光线透过，可以在滤光层所在的分区设有增透层，当所述增透层与所述滤光层位于所述承载体同侧时，可以位于所述滤光层与所述承载体之间，也可以是位于所述滤光层远离所述承载体表面的一侧；所述增透层与所述滤光层可以分别位于所述承载体的两侧。再者，还可以设有两层增透层，所述增透层分别位于所述承载体两侧，这样一增透层与所述滤光层同侧，另一增透层位于所述滤光层相对侧。

在其中一实施例中，所述承载体表面至少一个分区设有微纳结构，形成所述扩散层，所述微纳结构可以通过蚀刻的方式直接形成于所述承载体表面，此时所述微纳结构与所述承载体为一体结构，而且此时所述滤光层表面高于所述扩散层的表面；或者所述承载体表面至少一分区设有聚合物层，所述聚合物层远离所述承载体一侧设有微纳结构，形成所述扩散层，该种层叠结构的扩散层的微纳结构可以通过压印的方式形成，此时所述扩散层可以与所述滤光层共面，也可以存在一定的高度差。另外，所述扩散层可以通过在聚合物中掺杂扩散粒子，这样可以达到扩散光线的效果。

在其中一实施例中，还包括增透层，所述增透层设于与所述扩散层相对设置的所述承载体表面；或者所述增透层与所述扩散层位于所述承载体同侧，且所述增透层在垂直于所述承载体表面投影与所述扩散层在垂直于所述承载体表面投影存在部分重叠。再者，还可以设有两层增透层，所述增透层分别位于所述承载体两侧，这样一增透层与所述扩散层同侧，另一增透层位于所述扩散层相对侧。

在其中一实施例中，至少存在一所述承载体分区为透明状，该分区不具有任何颜色，可以设有增透层，该分区承载体不具有扩散功能也不具有滤色功能；或者，至少存在一所述承载体分区为黄色，可以是承载体本身就是黄色透明体，也可以是黄色滤光层。

同时，所述承载体具有若干的分区，可以具有两个分区设有红色滤光层，也可以有两个分区设有绿色滤光层；也可以具有两个分区为透明状；也可以具有两个分区为黄色。

在其中一实施例中，至少存在一所述承载体分区设有所述滤光层与所述扩散层，其中，所述滤光层与所述扩散层位于承载体同侧；或者分别位于所述承载体两侧。该种结构所述滤光层与所述扩散层在所述承载体表面的投影至少存在部分重叠，也就是说同一分区内既有所述滤光层也有所述扩散层，既有滤光的功能也有扩散的功能，当使用二基色光源时，此时可能需要两个分区既设有滤光层也设有扩散层，设有扩散层主要是消除光源带来的光斑。

一种光源系统，其特征在于，包括激光光源以及上述任一所述的滤色扩散器件。

请参阅图1与图2，一种滤光扩散器件100，所述滤光扩散器件100包括三个分区，分别为第一分区、第二分区以及第三分区，这里的第一、第二以及第三只是为了方便描述，并没有排序、大小等意义；所述第一分区设有红色滤光层20，所述第二分区设有绿色滤光层21，所述第三分区设有扩散层30。图2中给出另一种滤光扩散器件101，所述滤光扩散器件101包括四个分区，分别为第一分区、第二分区、第三分区以及第四分区，所述第一分区设有红色滤光层22，所述第二分区设有绿色滤光层23，所述第三分区设有蓝色扩散层31，所述第四分区设有透明材质40，所述透明材质可以是玻璃等，该结构中的所述蓝色扩散层31可以是蓝色滤光层与扩散层的叠加，而且该结构中的所述第一分区与所述第二分区中的滤光层与扩散层的结合，其中，所述所述第四分区还可以设有滤光层，例如黄色滤光层。图1与图2中分别给出三个分区以及四个分区，当然可以设有5个分区、6个分区、7个分区、8个分区等，当分区变多的时候，在不同分区上可以这是相同滤色层，例如可以设置两个红色滤色层、两个绿色滤色层等等，还可以设置两个透明的玻璃区。

请参阅图3以及图4，一种滤光扩散器件100中的滤光截面，包括承载体10以及滤色层20，所述滤色层20设于所述承载体10表面；所述承载体10的另一表面还可以设有增透层50，这样保证光线的通过，所述滤色层20为红色滤色层，主要是将受激光中的红色光线通过；所述增透层50还可以与所述滤色层20同侧，或者所述滤色层20一侧设有增透层，所述承载体10的另一侧也设有增透层，这样就有两层增透层，大大提高光线的透过率。

请参阅图5以及图6，一种滤光扩散器件，所述滤光层20包括第一滤光层210以及第二滤光层220，其中，所述第一滤光层210的折射率与所述第二滤光层220的折射率不同，两层滤光层的折射率之差不大于0.5；图6给出的是滤光层20包括第一滤光层210、第二滤光层220以及第三滤光层230，三者的折射率可以都不相同，也可以存在两者的折射率相同；也就是说所述滤光层20可以是单层结构，也可是多层结构，由多层滤光层叠加而形成，当然不管基层叠加，当是红色滤光层时，不管几层它只能透过红光；其他中滤光层具有同样的特性，再此不一一列举。

请参阅图7以及图8，一种滤光扩散器件100中的扩散层的截面结构，包括承载体11以及扩散层30，所述扩散层30形成于所述承载体11表面，所述扩散层30由微纳结构构成，当然所述微纳结构可以直接形成于所述承载体11的表面。其中，所述承载体11的另一表面还设有增透层51，所述增透层还可以与所述扩散层30位于同一侧，或者所述扩散层30的一侧设有增透层，所述承载体11的另一表面也设有增透层，这样承载体11的两侧都设有增透层。图8中扩散层的另一种结构，所述承载体11一表面设有聚合物层，所述聚合物层远离所述承载体11的一侧设有微纳结构，形成扩散层32。

请参阅图9，一种滤光扩散器件100中的扩散层的另一截面结构，包括承载体11、第一扩散层30以及第二扩散层33，所述第一扩散层30与所述第二扩散层33分别设于所述承载体11的两个表面，当然，该结构在所述承载体11的两侧还可以设有增透层。

请参阅图10，一种滤光扩散器件的另一种结构，包括承载体12、滤光层24以及扩散层34，所述滤光层24与所述扩散层34分别设于所述承载体12的两个表面，这样滤光扩散器件既可以对受激光进行滤光也可以通过扩散层消除激光的光斑；当然，该种器件结构还可以设有增透层，提高光的透过率。

请参阅图11，一种光源系统，包括包括激光光源200以及上述任一结构的滤光扩散器件100，所述激光光源200射出激光，所述激光经过透镜组300后，在经过分光片400以及聚光透镜组500后照射到波长转换装置600上，受激光以及激光通过波长转换装置600反射，然后经过聚光透镜组500、分光片400、聚光透镜700以及聚光透镜800后，照射到滤光扩散器件100，在入射到匀光棒900后射出。

本发明提供的一种滤光扩散器件包括滤光区与扩散区，滤光区对受激光进行滤色，出射绿色光或/和红色光，扩散区对蓝色激光进行消散斑出射，这样能够达到滤色和扩散的双重作用。该器件有利于简化光源系统光路架构，降低成本，同时有效解决了使用激光光源带来的散斑现象而导致投影图像质量降低的技术问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，上面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于上面描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。并且，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种滤光扩散器件，其特征在于，包括：

承载体，所述承载体包括若干分区，所述承载体包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面；

滤光层，所述承载体表面至少两个分区设有滤光层，且至少一个所述滤光层为红色滤光层或绿色滤光层；

扩散层，所述承载体表面至少一个分区设有扩散层。

2.根据权利要求1所述的一种滤光扩散器件，其特征在于，所述承载体表面存在两个分区分别设有红色滤光层与绿色滤光层，且所述红色滤光层和/或绿色滤光层设于所述承载体第一表面或第二表面。

3.根据权利要求2所述的一种滤光扩散器件，其特征在于，所述红色滤光层和/或绿色滤光层至少包括第一滤光层以及第二滤光层，且所述第一滤光层与所述第二滤光层折射率不同。

4.根据权利要求1所述的一种滤光扩散器件，其特征在于，当所述承载体分区表面设有滤光层时，其所述承载体分区的相对设置的表面设有增透层；

或者，所述承载体表面设有滤光层以及增透层，所述滤光层与所述增透层叠加设置。

5.根据权利要求1所述的一种滤光扩散器件，其特征在于，所述承载体表面至少一个分区设有微纳结构，形成所述扩散层；或者所述承载体表面至少一分区设有聚合物层，所述聚合物层远离所述承载体一侧设有微纳结构，形成所述扩散层。

6.根据权利要求5所述的一种滤光扩散器件，其特征在于，还包括增透层，所述增透层设于与所述扩散层相对设置的所述承载体表面；或者所述增透层与所述扩散层位于所述承载体同侧，且所述增透层在垂直于所述承载体表面投影与所述扩散层在垂直于所述承载体表面投影存在部分重叠。

7.根据权利要求1所述的一种滤光扩散器件，其特征在于，至少存在一所述承载体分区为透明状；或者，至少存在一所述承载体分区为黄色。

8.根据权利要求1所述的一种滤光扩散器件，其特征在于，至少存在一所述承载体分区设有滤光层与所述扩散层，其中，所述滤光层与所述扩散层位于承载体同侧；或者分别位于所述承载体两侧。

9.根据权利要求1~8任一所述的一种滤光扩散器件，其特征在于，所述承载体为一整体结构，或者所述承载体由若干基底拼接而成。

10.一种光源系统，其特征在于，包括激光光源以及上述权利要求1~9任一所述的滤色扩散器件。

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