CN117130217A - 激光波长转换装置及投影仪 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种激光波长转换装置及投影仪，包括波长转换器、反光杯、光源及透镜。反光杯围设于波长转换器外围且具有与波长转换器对应的出光口；光源用于发射激发光；透镜对应光源设置；透镜和光源均设于反光杯的外部空间，光源发射的激发光到达透镜，经透镜汇聚后形成准直入射光，并投射至波长转换器，波长转换器激发准直入射光形成受激光，并经反光杯的内壁面反射后形成准直出射光从反光杯的出光口射出。本申请实施例的光源发出的激发光通过透镜准直后投射至波长转换器，从而使得大部分的激发光都能入射至波长转换器，减少了激发光的入射损失。而且受激光只需经反光杯一次反射即可从出光口出射，减少因多次反射造成的能量损失。

Description

激光波长转换装置及投影仪

技术领域

本申请涉及激光领域，尤其涉及一种激光波长转换装置及投影仪。

背景技术

相关技术中，波长转换件通常具有荧光粉层，荧光粉层被激发光激发后，发出受激光线，受激光线通常采用聚光透镜进行收集，由于波长转换件在工作时温度较高，使得荧光粉层与透镜往往需要间隔设置，从而导致部分受激光线无法被聚光透镜收集，降低了出光效率。

发明内容

本申请实施例提供了一种激光波长转换装置及投影仪，可以解决出光效率低的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种激光波长转换装置，包括波长转换器、反光杯、光源及透镜。反光杯围设于所述波长转换器外围，且所述反光杯具有与所述波长转换器对应的出光口；光源，用于发射激发光；及透镜，对应所述光源设置；其中，所述透镜和所述光源均设于所述反光杯的外部空间，所述光源发射的激发光到达所述透镜，经所述透镜汇聚后形成准直入射光，并投射至所述波长转换器，所述波长转换器激发所述准直入射光形成受激光，并经所述反光杯的内壁面反射后形成准直出射光从所述反光杯的出光口射出。

在一些示例性的实施例中，所述内壁面上开设有第一通光孔，所述准直入射光穿设所述第一通光孔并投射至所述波长转换器。

在一些示例性的实施例中，激光波长转换装置还包括分光件，分光件位于所述反光杯的外部空间，所述分光件用于改变所述准直入射光的传播方向，以使所述准直入射光能够到达所述波长转换器，和/或，所述分光件用于改变所述准直出射光的传播方向，以使所述准直出射光避让所述出光口，射出所述激光波长转换装置。

在一些示例性的实施例中，所述分光件包括第一反射件，所述准直入射光经所述第一反射件反射后投射至所述波长转换器。

在一些示例性的实施例中，所述分光件包括第二反射件，所述第二反射件对应所述出光口设置，所述准直出射光经所述第二反射件反射后，避让所述出光口射出所述激光波长转换装置。

在一些示例性的实施例中，所述分光件包括第三反射件，所述第三反射件对应所述出光口设置，所述第三反射件上开设有第二通光孔，所述准直入射光穿射所述第二通光孔并投射至所述波长转换器，所述准直出射光经所述第三反射件反射后，避让所述出光口射出所述激光波长转换装置。

在一些示例性的实施例中，所述分光件包括第一分光滤光片，所述第一分光滤光片对应所述出光口设置，所述准直入射光透射所述第一分光滤片后投射至所述波长转换器，所述准直出射光经所述第一分光滤光片反射后，避让所述出光口射出所述激光波长转换装置。

在一些示例性的实施例中，所述分光件包括第二分光滤光片，所述准直入射光经所述第二分光滤光片反射后，投射至所述波长转换器，所述准直出射光透射所述第二分光滤光片后，射出所述激光波长转换装置。

在一些示例性的实施例中，所述准直入射光投射至所述波长转换器包括：所述准直入射光直接投射至所述波长转换器，或所述准直入射光经所述反光杯的内壁面反射至所述波长转换器。

在一些示例性的实施例中，激光波长转换装置还包括散热装置，所述散热装置与所述波长转换器连接，用于冷却所述波长转换器。

在一些示例性的实施例中，所述反光杯的内壁面为曲面，用于反射所述受激光，且使所述受激光形成平行的所述准直出射光从所述出光口射出所述反光杯。

第二方面，本申请实施例提供了一种投影仪，包括如上述任一项所述的激光波长转换装置及镜头组件，所述镜头组件装设在所述激光波长转换装置的出光侧，所述激光波长转换装置出射的所述准直出射光进入所述镜头组件。

有益效果：本申请实施例光源发出的激发光通过透镜准直后投射至波长转换器，从而使得大部分的激发光都能入射至波长转换器，减少了激发光的入射损失。其次，反光杯可以对受激光进行准直，受激光只需经反光杯的内壁面一次反射，即可从出光口出射，减少因反光杯多次反射造成的能量损失，并且波长转换器在反光杯底部，受激光全部经反光杯的出光口，出射到光学系统中，提高出光效率。再者，波长转换器位于反光杯的内部空间，光源和透镜位于反光杯的外部空间，使整个装置的光路通畅，防止因结构件位置安装不当导致影响光路的情况发生，降低光损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请一种实施例中的激光波长转换装置的结构示意图；

图2为本申请一种实施例中的反光杯开设有第一通光孔的结构示意图；

图3为本申请一种实施例中的第一反射件对应光源设置的结构示意图；

图4为本申请一种实施例中第二反射件对应出光口设置的结构示意图；

图5为本申请一种实施例中第一反射件对应光源设置及第二反射件对应出光口设置的结构示意图；

图6为本申请一种实施例中第三反射件对应出光口设置的结构示意图；

图7为本申请一种实施例中第一分光滤光片对应出光口设置的结构示意图；

图8为本申请一种实施例中第二分光滤光片对应出光口设置的结构示意图；

图9为本申请又一种实施例中第三反射件对应出光口设置的结构示意图；

图10为本申请又一种实施例中第一分光滤光片对应出光口设置的结构示意图；

图11为本申请又一种实施例中第二分光滤光片对应出光口设置的结构示意图。

附图标记说明：100、激光波长转换装置；110、反光杯；110a、第一通光孔；120、波长转换器；130、光源；140、透镜；151、第一反射件；151a、第一反射面；152、第二反射件；152a、第二反射面；153、第三反射件；153a、第二通光孔；153b、第三反射面；154、第一分光滤光片；154a、第一透射面；154b、第四反射面；155、第二分光滤光片；155a、第二透射面；155b、第五反射面；160、散热装置；170a、准直入射光；170b、准直出射光。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，本申请实施例提供一种激光波长转换装置100，激光波长转换装置100包括反光杯110、波长转换器120、光源130及透镜140。

光源130用于发射激发光，透镜140对应光源130设置，光源130产生的激发光经透镜140汇聚后形成准直入射光170a，并投射至波长转换器120。透镜140可以为平凸透镜或凹凸透镜，平凸透镜或凹凸透镜对入射的激发光进行准直，使更多地激发光可以照射到波长转换器120上，减小激发光的光损。

波长转换器120包括荧光粉层，荧光粉层可以为单色荧光粉或双色荧光粉，荧光粉层用于将准直入射光170a吸收并转化成受激光。例如，光源130发射蓝色激发光时，蓝色激发光投射至波长转换器120的荧光粉层，并被荧光粉层激发，产生包括混合红光、绿光或者其他波长的受激光。

其中，反光杯110围设于波长转换器120外围，且反光杯110具有与波长转换器120对应的出光口，透镜140和光源130可以均设于反光杯110的外部空间。准直入射光170a可从出光口进入反光杯110的内部空间，并投射至波长转换器120，波长转换器120激发准直入射光170a形成受激光，受激光经反光杯110的内壁面反射形成准直出射光170b，准直出射光170b经反光杯110的出光口射出反光杯110。

反光杯110的内壁面对反射的光线具有准直的效果，例如对受激光进行反射，使受激光经过反光杯110的内壁面反射，即可从出光口出射，防止受激光在反光杯110内多次反射，造成较大的光损，从而降低出射效率。内壁面可以进行镀膜，以提升内壁面的反射效果。

综上所述，本申请的实施例通过反光杯110收集受激光，相比于透镜140，反光杯110收集受激光的效率更高，受激光的亮度更高。其次，本申请实施例的透镜140具有准直的效果，可以使得受激光通过反光杯110一次反射后即可从出光口出射，减少因反光杯110多次反射造成的能量损失，并且波长转换器120在反光杯110的底部，受激光全部经反光杯110口，出射到光学系统中，减少了受激光的光损，提升受激光的出射效率。再者，本申请实施例的透镜140可以对光源130发出的激发光进行准直，从而使得大部分的激发光入射至波长转换器120，减少了激发光光损，提升激发光的入射效率。波长转换器120位于反光杯110的内部空间，光源130和透镜140位于反光杯110的外部空间，使整个装置的光路通畅，可以防止因结构件位置安装不当导致影响光路的情况发生，降低光损耗。

如图2所示，在一些实施例中，内壁面上开设有第一通光孔110a，准直入射光170a也可穿设第一通光孔110a进入反光杯110的内部空间，并投射至波长转换器120。可设置第一通光孔110a的孔径与准直入射光170a光束的外径相等，使准直入射光170a能够全部穿设第一通光孔110a即可，尽可能地缩小第一通光孔110a的孔径，使大部分受激光都可以被反射，而从第一通光孔110a透射的受激光的比例很小，降低光损耗。

本实施例中，激光波长转换装置100具体的光路路径为，光源130发出激发光，激发光经过透镜140准直后，变成准直入射光170a，准直入射光170a穿过反光杯110侧壁上的第一通光孔110a后，投射到波长转换器120，波长转换器120将照射在其上的激发光转换成受激光，受激光散射到准直设计的反光杯110上，通过反光杯110的内壁面反射后从出光口射出形成准直出射光170b，射出激光波长转换装置100。

在一些实施例中，激光波长转换装置100还包括分光件，分光件位于反光杯110的外部空间。分光件用于改变准直入射光170a的传播方向，以使准直入射光170a能够到达波长转换器120，和/或，分光件用于改变准直出射光170b的传播方向，以使准直出射光170b避让所述出光口，射出激光波长转换装置100。换言之，分光件可以改变准直入射光170a的入射角度，以使得光源130的位置布置更加灵活；或者分光件可以改变准直出射光170b的出射角度，使得预设受光装置的位置布置更加灵活；又或者分光件可以同时改变准直入射光170a的入射角度与准直出射光170b的出射角度，以同时兼顾上述优点。受光装置可以是投影仪的LCD面板或者是投影片。

如图3所示，在一些实施例中，分光件包括第一反射件151，第一反射件151具有第一反射面151a，准直入射光170a经第一反射面151a反射后投射至波长转换器120。第一反射件151与光源130可以位于反光杯110的同一侧，也可以位于反光杯110的不同侧。第一反射件151优选设置于反光杯110的外部空间，以防止对受激光造成遮挡，影响受激光的出光效率。第一反射件151具体可以为反光镜等。本实施例中光源130与第一反射件151配合，通过改变第一反射件151的角度，可以将入射角度的准直入射光170a反射至波长转换器120，从而使得光源130的位置设置更加灵活。例如，激光波长转换装置100应用于在投影仪中，光源130可以设置在投影仪内部空间的多个位置，从而留出更多的空间给其他部件，降低其他部件的排布难度。

本实施例中，激光波长转换装置100具体的光路路径为，光源130发出激发光，激发光经过透镜140准直后，变成准直入射光170a，准直入射光170a经第一反射面151a反射后投射至波长转换器120，波长转换器120将照射在其上的激发光转换成受激光，受激光散射到准直设计的反光杯110上，通过反光杯110的内壁面反射后从出光口射出激光波长转换装置100。

如图4所示，在一些实施例中，分光件包括第二反射件152，第二反射件152具有第二反射面152a，准直出射光170b经第二反射面152a反射后射出。光源130可以设置于第二反射面152a所在的一侧，由于准直出射光170b的平行度较高，第二反射件152可以靠近出光口或者远离出光口设置。第二反射件152具体可以为反光镜或者反光滤光片等。第二反射件152可以改变准直出射光170b的出射方向，通过调整第二反射件152的角度，可以将准直出射光170b反射至预设的受光装置上。

本实施例中，激光波长转换装置100具体的光路路径为，光源130发出激发光，激发光经过透镜140准直后，变成准直入射光170a，准直入射光170a投射至波长转换器120，波长转换器120将照射在其上的激发光转换成受激光，受激光散射到准直设计的反光杯110上，通过反光杯110的内壁面反射后从出光口射出，形成准直出射光170b，准直出射光170b经第二反射面152a反射后，射出激光波长转换装置100。

如图5所示，分光件包括第一反射件151及第二反射件152，第一反射件151具有第一反射面151a，准直入射光170a经第一反射面151a反射后投射至波长转换器120。第二反射件152具有第二反射面152a，准直出射光170b经第二反射面152a反射后射出。光源130可以设置于第一反射面151a的一侧，同时，第一反射件151与光源130可以位于反光杯110的同一侧，也可以位于反光杯110的不同侧。

本实施例中，激光波长转换装置100具体的光路路径为，光源130发出激发光，激发光经过透镜140准直后，变成准直入射光170a，准直入射光170a经第一反射面151a反射后投射至波长转换器120，波长转换器120将照射在其上的激发光转换成受激光，受激光散射到准直设计的反光杯110上，通过反光杯110的内壁面反射后从出光口射出，形成准直出射光170b，准直出射光170b经第二反射面152a反射后射出激光波长转换装置100。

再次参考图2，在一些实施例中，内壁面上开设有第一通光孔110a，准直入射光170a穿设第一通光孔110a并投射至波长转换器120。分光件包括第二反射件152，第二反射件152具有第二反射面152a，准直出射光170b经第二反射面152a反射后射出。

本实施例中，激光波长转换装置100具体的光路路径为，光源130发出激发光，激发光经过透镜140准直后，变成准直入射光170a，准直入射光170a穿过反光杯110侧壁上的第一通光孔110a后，投射到波长转换器120，波长转换器120将照射在其上的激发光转换成受激光，受激光散射到准直设计的反光杯110上，通过反光杯110的内壁面反射后从出光口射出形成准直出射光170b，然后准直出射光170b经第二反射面152a反射后，射出激光波长转换装置100。

如图6所示，在一些实施例中，分光件包括第三反射件153，第三反射件153上开设有第二通光孔153a，第三反射件153具有第三反射面153b，准直入射光170a穿射第二通光孔153a并投射至波长转换器120，准直出射光170b经第三反射件153反射后射出。其中入射于第三反射面153b上第二通光孔153a以外的部分的受激光被反射，由于第二通光孔153a占第三反射面153b的面积很小，因此大部分受激光都可以被反射，而从第二通光孔153a透射的受激光的比例很小，其损失可以忽略不计。由于准直出射光170b的平行度较高，第三反射件153可以靠近出光口或者远离出光口设置。第三反射件153可以为反光镜或者反光滤光片。

本实施例中，激光波长转换装置100具体的光路路径为，光源130发出激发光，激发光经过透镜140准直后，变成准直入射光170a，准直入射光170a穿过第三反射件153上的第二通光孔153a后，投射至波长转换器120，波长转换器120将照射在其上的激发光转换成受激光，受激光散射到反光杯110的内壁面，通过反光杯110的内壁面反射后从出光口射出，形成准直出射光170b，准直出射光170b经第三反射件153反射后，射出激光波长转换装置100。

需要说明的是，上述实施例中，第一反射面151a、第二反射面152a及第三反射面153b可以是平面，也可以是曲面。第一反射面151a、第二反射面152a及第三反射面153b为平面时，平面反射面只起到反射的效果。第一反射面151a、第二反射面152a及第三反射面153b为曲面时，曲面反射面在反射的同时还可以实现其它的光学目的，比如进一步的准直或者聚焦。

如图7所示，在一些实施例中，分光件包括第一分光滤光片154，第一分光滤光片154具有相对设置的第一透射面154a和第四反射面154b，第四反射面154b朝向反光杯110的出光口设置，光源130和透镜140设于第一透射面154a所在的一侧，准直入射光170a从第一透射面154a进入第一分光滤光片154并从第四反射面154b射出第一分光滤光片154后，投射至波长转换器120，准直出射光170b经第四反射面154b反射后，射出激光波长转换装置100。

本实施例中，激光波长转换装置100具体的光路路径为，光源130发出激发光，激发光经过透镜140准直后，变成准直入射光170a，准直入射光170a透射于第一透射面154a后，投射到波长转换器120，波长转换器120将照射在其上的激发光转换成受激光，受激光散射到准直设计的反光杯110上，通过反光杯110的内壁面反射后从出光口射出，形成准直出射光170b，准直出射光170b经第四反射面154b反射后，射出激光波长转换装置100。

如图8所示，在一些实施例中，分光件包括第二分光滤光片155，第二分光滤光片155具有相对设置的第二透射面155a和第五反射面155b，第五反射面155b朝向反光杯110的出光口设置，光源130和透镜140设于第五反射面155b所在的一侧，第二分光滤光片155反射激发光且透射受激光，准直入射光170a经第二分光滤光片155反射后，投射至波长转换器120，准直出射光170b透射于第二分光滤光片155后射出。第二透射面155a可以滤除激发光，从而使得准直出射光170b的波长一致性更好。

本实施例激光波长转换装置100具体的光路路径为，光源130发出激发光，激发光经过透镜140准直后，变成准直入射光170a，准直入射光170a经第五反射面155b反射后，投射到波长转换器120，波长转换器120将照射在其上的激发光转换成受激光，受激光散射到准直设计的反光杯110上，通过反光杯110的内壁面反射后从出光口射出，形成准直出射光170b，准直出射光170b经第二透射面155a透射后，射出激光波长转换装置100。

在一些实施例中，准直入射光170a投射至波长转换器120包括两种方式，如图1-8所示，其一是准直入射光170a直接投射至波长转换器120，直射式的方式入射效率较高。如图9-11所示，其二是准直入射光170a入射至内壁面，经内壁面反射至波长转换器120，反射式的方式光源130的位置布置更加灵活。

如图1-11所示，在一些实施例中，激光波长转换装置100还包括散热装置160，散热装置160与波长转换器120连接，散热装置160可以支撑波长转换器120。散热装置160用于冷却波长转换器120，尽量保证波长转换器120处于合适的工作温度，延长波长转换器120的使用寿命。散热装置160可以包括热管散热器和风扇，热管散热器与波长转换器120抵接，使得热管散热器可以带走波长转换器120产生的热量，风扇可以设置于热管散热器上，风扇转动可以加快热管散热器的散热。

如图1-11所示，在一些实施例中，反光杯110的内壁面为曲面，曲面的内壁面用于反射受激光，且使受激光形成平行的准直出射光从出光口射出反光杯，例如反光杯110的内壁面可为自由曲面、抛物线曲面或双曲线曲面等。反光杯110的内壁面可以根据镜面反射原理，利用激发光在内壁面照射点的入射角度不同，设计内壁面曲率，形成准直设计。由于反光杯110的内壁面经过准直设计，从而使激发光进行一次反射后，即可从出光口射出，提升激发光的出射效率。

本申请实施例第二方面提供一种投影仪，包括上述任一项的激光波长转换装置100及镜头组件，镜头组件装设在激光波长转换100装置的出光侧，激光波长转换装置100出射的准直出射光170b进入镜头组件，镜头组件对准直出射光170b进一步进行光学处理。本实施例的投影仪中，激光波长转换装置100的光路较少，结构简单，有利于投影仪内光学系统的布置，同时可以节省投影仪内的空间。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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申请和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种激光波长转换装置，其特征在于，包括：

波长转换器；

反光杯，围设于所述波长转换器外围，且所述反光杯具有与所述波长转换器对应的出光口；

光源，用于发射激发光；及

透镜，对应所述光源设置；

其中，所述透镜和所述光源均设于所述反光杯的外部空间，所述光源发射的激发光到达所述透镜，经所述透镜汇聚后形成准直入射光，并投射至所述波长转换器，所述波长转换器激发所述准直入射光形成受激光，并经所述反光杯的内壁面反射后形成准直出射光从所述反光杯的出光口射出。

2.根据权利要求1所述的激光波长转换装置，其特征在于，所述内壁面上开设有第一通光孔，所述准直入射光穿设所述第一通光孔并投射至所述波长转换器。

3.根据权利要求1所述的激光波长转换装置，其特征在于，还包括：

分光件，位于所述反光杯的外部空间，所述分光件用于改变所述准直入射光的传播方向，以使所述准直入射光能够到达所述波长转换器，和/或，所述分光件用于改变所述准直出射光的传播方向，以使穿过所述出光口的所述准直出射光避让所述出光口，射出所述激光波长转换装置。

4.根据权利要求3所述的激光波长转换装置，其特征在于，所述分光件包括第一反射件，所述准直入射光经所述第一反射件反射后投射至所述波长转换器。

5.根据权利要求3或4所述的激光波长转换装置，其特征在于，所述分光件包括第二反射件，所述第二反射件对应所述出光口设置，所述准直出射光经所述第二反射件反射后，避让所述出光口射出所述激光波长转换装置。

6.根据权利要求3所述的激光波长转换装置，其特征在于，所述分光件包括第三反射件，所述第三反射件对应所述出光口设置，所述第三反射件上开设有第二通光孔，所述准直入射光穿射所述第二通光孔并投射至所述波长转换器，所述准直出射光经所述第三反射件反射后，避让所述出光口射出所述激光波长转换装置。

7.根据权利要求3所述的激光波长转换装置，其特征在于，所述分光件包括第一分光滤光片，所述第一分光滤光片对应所述出光口设置，所述准直入射光透射所述第一分光滤片后投射至所述波长转换器，所述准直出射光经所述第一分光滤光片反射后，避让所述出光口射出所述激光波长转换装置。

8.根据权利要求3所述的激光波长转换装置，其特征在于，所述分光件包括第二分光滤光片，所述准直入射光经所述第二分光滤光片反射后，投射至所述波长转换器，所述准直出射光透射所述第二分光滤光片后，射出所述激光波长转换装置。

9.根据权利要求1-8任一项所述的激光波长转换装置，其特征在于，所述准直入射光投射至所述波长转换器包括：

所述准直入射光直接投射至所述波长转换器，或所述准直入射光经所述反光杯的内壁面反射至所述波长转换器。

10.根据权利要求1-8任一项所述的激光波长转换装置，其特征在于，还包括散热装置，所述散热装置与所述波长转换器连接，用于冷却所述波长转换器。

11.根据权利要求1-8任一项所述的激光波长转换装置，其特征在于，所述反光杯的内壁面为曲面，用于反射所述受激光，且使所述受激光形成平行的所述准直出射光从所述出光口射出所述反光杯。

12.一种投影仪，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的激光波长转换装置；

镜头组件，所述镜头组件装设在所述激光波长转换装置的出光侧，所述激光波长转换装置出射的所述准直出射光进入所述镜头组件。