CN204302653U - 一种激光光源和投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光光源和投影显示装置，实现提高红光出光效率，进而提升激光光源整体亮度的技术效果。激光光源包括激励光源、荧光轮、滤色轮和控制单元；荧光轮包括反射部和能够透射激励光源的透射部；反射部表面附有受激励光源激发能发出黄光的荧光体和受激励光源激发能发出绿光的荧光体；滤色轮包括透明部、红色滤色部和绿色滤色部；控制单元控制荧光轮与滤色轮同步转动，保持滤色轮的透明部对应荧光轮的透射部和一部分荧光轮上受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，滤色轮的红色滤色部对应荧光轮上另一部分受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，以及滤色轮的绿色滤色部对应荧光轮上受激励光源激发发出绿色荧光体的部分。

Description

一种激光光源和投影显示装置

技术领域

本发明涉及激光光源技术领域，尤其涉及一种激光光源和投影显示装置。

背景技术

传统投影显示产品(简称投影机)中使用高压汞灯(为高强度气体放电光源)作为投影光源，但其使用寿命短，更换灯泡成本高，且汞具有剧毒等原因，逐渐被新的光源替代，其中激光光源作为一种固态光源，具有高亮，高效，寿命常，色域佳，环保等一系列优点成为新兴的投影光源的选择。同时，随着投影显示产品从会议室逐渐走向家庭，激光投影类产品也成为一种新的消费电子产品受到消费者欢迎。

现有的一种激光光源是将激光作为激励光源，激发荧光体产生三基色光；具体的是，使用激光激发附着在荧光轮上受激光激发能发光的荧光体，荧光体被激发产生对应波长的光，并经过滤色，最终形成三基色。而自然界的颜色可以通过红绿蓝三色按照不同的比例合成产生，因此投影显示产品可以依据三种基色光合成显示彩色画面。

使用激光激发荧光体发光，是基于利用短波长的光激发长波长的光的原理。从可见光的光谱可以得知，相比绿光和红光的波长，蓝光的波长最短，因现有技术中通常都是使用蓝色激光激发红光和绿光。但这其中也存在问题，因为光的波长越长，受激发后的出光效率也就随之降低，由于红光的波长在可见光中最长，因此，受激发发红光的荧光体在受激发后发出红光的效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光光源和投影显示装置，解决受激发发红光的荧光体受激发后发出红光的出光效率低的技术效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

提出了一种激光光源，包括激励光源、荧光轮、滤色轮和控制单元；所述荧光轮包括反射部和能够透射所述激励光源的透射部；所述反射部表面附有受所述激励光源激发能发出黄光的荧光体部分和受所述激励光源激发能发出绿光的荧光体部分；所述滤色轮包括透明部、红色滤色部和绿色滤色部；所述控制单元，控制所述荧光轮与所述滤色轮同步转动，保持所述滤色轮的所述透明部对应所述荧光轮的透射部和一部分所述荧光轮上受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，所述滤色轮的所述红色滤色部对应所述荧光轮上另一部分受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，以及所述滤色轮的所述绿色滤色部对应所述荧光轮上受激励光源激发发出绿色荧光体的部分。

进一步的，所述激励光源为蓝色波段的激光。

进一步的，所述透射部的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述受激励光源激发发出黄光的荧光体部分的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述受激励光源激发发出绿光荧光体部分的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述滤色轮包括透明部、红色滤色部和绿色滤色部；所述透明部的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述红色滤色部的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述绿色滤色部的个数为两个，呈中心对称关系分布。

进一步的，一个所述透射部、一个所述受激励光源激发发出黄光的荧光体部分与一个所述受激励光源激发发出绿光的荧光体部分共占据一个半圆周；一个所述透明部、一个所述红色滤色部与一个所述 绿色滤色部共占据一个半圆周。

进一步的，所述激光光源还包括光束整形装置、第一光轴变换镜和聚光装置；所述光束整形装置将所述激励光源整形成为一束激励光源；所述第一光轴变换镜，置于所述光束整形装置与所述荧光轮之间，透射所述激励光源并反射来自所述荧光轮的荧光；所述聚光装置，包括多个光轴变换镜和聚焦透镜；所述多个光轴变换镜用于改变经所述荧光轮的透射部和所述滤色轮的透明部透射的所述激励光源的光路；所述聚焦透镜将经由所述第一光轴变换镜反射和透射后的光聚在同一光路上。

进一步的，所述荧光轮的正面和/或反面放置有准直透镜组。

进一步的，所述聚焦透镜的出射光半角为23^°。

进一步的，所述光束整形装置与所述第一光轴变换镜之间放置有扩散片，用于扩散所述激励光源。

进一步的，所述聚光装置还包括置于所述多个光轴变换镜之间的转像镜组。

提供一种投影显示装置，包括上述的激光光源；激光光源包括激励光源、荧光轮、滤色轮和控制单元；所述荧光轮包括反射部和能够透射所述激励光源的透射部；所述反射部表面附有受所述激励光源激发能发出黄光的荧光体和受所述激励光源激发能发出绿光的荧光体；所述滤色轮包括透明部、红色滤色部和绿色滤色部；所述控制单元，控制所述荧光轮与所述滤色轮同步转动，保持所述滤色轮的所述透明部对应所述荧光轮的透射部和一部分所述荧光轮上受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，所述滤色轮的所述红色滤色部对应所述荧光轮上另一部分受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，以及所述滤色轮的所述绿色滤色部对应所述荧光轮上受激励光源激发发出绿色荧 光体的部分。

本发明实施例技术方案，其具有的技术效果或者优点是：

从自然光的光谱特性可知，一个波段的光谱中除了包含本波段的主光谱之外，也包含了其相邻波段的部分光谱，基于此原理，本发明提出的方案是：对于荧光轮上的能受激发发出的黄光的荧光体部分，对应滤色轮上的透明部和红色滤色部，当荧光体受激励光源激发发出黄荧光时，透明部能透过黄光，而滤色部实现过滤出红光；而对于荧光轮上能受激发发出绿光的荧光体部分，对应滤色轮上的一个绿色滤色部，当荧光体受激励光源激发发出绿光时，滤出绿光；对于荧光轮上的透射部，对应滤色轮上的透明部，实现透射出激励光源；从而实现了依据荧光轮和滤色轮上的设置和对应关系，最终从滤色轮的出光面产生出了四种颜色的光；因为使用增加了黄色的四基色光来组合各种颜色，相比于用三基色组合各种颜色，组合出的激光光源的色域也更宽。而且，由于波长越长，被激发转化成对应波长光能的效率越低，在本技术方案中，红光是由红色滤色部从黄色荧光中过滤得出的，由于黄光的波长比红光的波长短，相比于使用激励光源激发受激发发出红光的荧光体得到的红光，使用从激励光源激发受激发发出黄光的荧光体得到的黄光中过滤出的红光的光能量更高，从而红光的出光效率更高，红光亮度也得到提高；同时，因为红光的出光效率提高，则受激发发出黄光的荧光体在圆周上占的角度比得到相同能效的红光所占的角度可以减小，从而受激发发出黄光和绿光的荧光体占比就可以适当增加，受激发发出黄光和绿光的能量转换效率(出光效率)相比之前增加，并且，因为黄光和绿光的波长均小于红光波长，因此受激发后发出黄光和绿光的转换效率比红光的高，从而通过增加这些颜色光的光能，提高这些颜色光的亮度，激光光源的亮度整体上得到了提 升。

附图说明

图1为光束整形装置的结构示意图；

图2为光束整形装置的机构图；

图3为发明提供的荧光轮的一种实施例；

图4为本发明提供的滤色轮的一种实施例；

图5为本发明提供的荧光轮与滤色轮对应关系图；

图6为本发明提供的荧光轮的又一实施例；

图7为发明提供的滤色轮的又一实施例；

图8为本发明提供的荧光轮与滤色轮又一对应关系图；

图9为本发明提供的激光光源的结构示意图；

图10为本发明提供的激光光源中过滤出的红光光谱示意图；

图11为本发明提供的激光光源中过滤出的绿光光谱示意图；

图12为本发明提供的激光光源产生的四基色组合成的激光光源色域示意图；

图13为激励光源激发受激发发红光的荧光体发出的红光再经过滤色后得到的红光光谱示意图；

图14为激发受激发发黄光的荧光体和激发受激发发红光的荧光体的出光效率曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心思想是，基于自然光光谱的特性：一方面，在一种波段光的光谱中包含其相邻波段光的部分光谱，本发明提供的激光光源，基于在黄色波段光的光谱中包含部分红色波段光的光谱的特性，采用荧光轮与滤色轮配合的方式，在荧光轮上的受激励光源激发发出黄光的荧光体受激励光源激发发出黄光后，由滤色轮上的透明部透射黄光，而由滤色轮上的红色滤色部从黄色荧光中滤出红光，实现从一种波段的荧光中提取出两种颜色光；另一方面，基于利用短波长的光激发长波长的光时，长波长光的波长越长，被激发出的光的效率越低的原理，使用激励光源激发受激发发出黄光的荧光体，并从发出的黄光中过滤出红光，由于黄光的波长比红光的波长短，相比于使用激励光源激发受激发发出红光的荧光体得到红光，从黄光中过滤出红光的出光效率更高；基于上述实现提高红光出光效率，在保证相同能效的红光时，可以增加其他颜色光的能效，进而提升激光光源的整体亮度。

下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。

如图9所示，本发明提出的激光光源，包括激励光源、荧光轮23、滤色轮26和控制单元。

其中，如图3所示，荧光轮包括反射部32和能够透射激励光源的透射部31，在反射部的表面附有受激励光源激发能发出两种不同颜色光的荧光体321和322；如图4所示，滤色轮包括透明部41和两种颜色的滤色部42和43；控制单元用于控制荧光轮与滤色轮同步转动。

激光光源还包括光束整形装置(包括激光阵列11、反光镜12、凸透镜13和凹透镜14)、第一光轴变换镜21和聚光装置；光束整形装置将激励光源整形成为一束激励光源；第一光轴变换镜置于光束整形装置与荧光轮之间，透射激励光源并反射来自荧光轮的荧光；聚光 装置包括多个光轴变换镜和聚焦透镜27；多个光轴变换镜用于改变经荧光轮的透射部和滤色轮的透明部透射的激励光源的光路；聚焦透镜将经由第一光轴变换镜反射和透射后的光聚在同一光路上。

如图1和图2所示，组成激励光源的激光阵列11用小功率的激光器组成，使激光光功率达到几十瓦或者更高功率后，通过包含有与两个激光阵列均呈45°的反射镜12、凸透镜13和凹透镜14的光束整形装置(又称合光镜)的整形后(例如改变光束传输方向、合光、会聚等等光路转换)成为一束激励光源；经过整形成为一束光的激励光源再激发荧光体发出荧光。

使用本发明提供的激光光源，在光束整形装置将光源整形为一束激励光源后，激励光源激发荧光轮上的荧光体，荧光体受激发发出荧光，经第一光轴变换镜的反射和聚焦透镜的会聚后照射在滤色轮上，滤色轮透射激励光源以及从荧光中滤出三种颜色的光，从而得到四种颜色的基色光。如图5所示，对于荧光轮上的能受激发发出荧光的一个荧光体部分，对应滤色轮上的一个透明部和一个滤色部，当荧光体受激励光源激发发出荧光时，透明部能透过该波段包含的主光谱对应颜色的光，而滤色部实现过滤出该波段包含相邻波段部分光谱对应颜色的光；而对于荧光轮上另一个能受激发发出荧光的荧光体部分，对应滤色轮上的一个滤色部，当荧光体受激励光源激发发出荧光时，滤出该波段主光谱对应颜色的光；对于荧光轮上的透射部，对应滤色轮上的透明部，实现透射出激励光源；从而实现了依据荧光轮和滤色轮上的设置和对应关系，最终从滤色轮的出光面产生出了四种颜色的基色光；而用这四色的基色光来组合各种颜色，相比于用三基色组合各种颜色，组合出的颜色色域更宽，能实现拓宽激光光源色域的技术效果。

本发明提供的激光光源中，荧光轮的反射部表面附有受激励光源激发能发出黄光的荧光体部分和受激励光源激发能发出绿光的荧光体部分，激励光源优选蓝色波段的激光。从自然光光谱可知，黄色波段光中包含有红色波段光的一部分光谱，基于此，在激励光源激励荧光体发出黄色荧光和绿色荧光后，经第一光轴变换镜反射，然后经聚焦透镜的会聚照射在滤色轮上，由滤色轮进行透射和滤光。

具体的，滤色轮的透明部对应荧光轮的透射部和一部分荧光轮上受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，滤色轮的红色滤色部对应荧光轮上另一部分受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，以及滤色轮的绿色滤色部对应荧光轮上受激励光源激发发出绿色荧光体的部分。

对于荧光轮上的能受激发发出黄色荧光的荧光体部分，对应滤色轮上的一个透明部和红色滤色部，当荧光体受激励光源激发发出黄色荧光时，透明部能透过黄色的光，而红色滤色部实现从黄色荧光中过滤出红色的光。

而对于荧光轮上另一个能受激发发出绿光的荧光体部分，对应滤色轮上的绿色滤色部，当荧光体受激励光源激发发出绿色荧光时，滤出更纯的绿色的光；如图11所示，实线所示为经绿色滤色部滤出的绿色光的光谱，而虚线所示为未经过滤的绿色光光谱，显然，经滤色部的过滤后，滤出更纯净的绿色，彩色画面中绿色表现更优秀。

对于荧光轮上的透射部，对应滤色轮上的透明部，实现透射出蓝色的激励光源。

综上，在本申请实施例中，红光是由一部分黄光经过滤色轮的红色滤色部滤色出来的，绿色也经过了绿色滤色部成为更纯的绿色(光谱宽度越窄代表颜色越纯)，另外一部分的黄光没有滤色而直接透射，蓝色的激励光源也直接透射，总共得到了四种颜色的光。实现了依据 荧光轮和滤色轮上的设置和对应关系，最终从滤色轮的出光面产生出了黄、红、绿和蓝四种颜色的基色；而用这四色的光来组合各种颜色，如图12所示光谱图中，在马蹄形的光谱色域中，虚线部分表示的是现有技术中用三基色合成的颜色的色域范围，而实线部分表示的是本申请实施例提供的四基色合成颜色的色域范围，很明显，经本申请实施例提供的激光光源，其色域更宽。

如图6-图8所示的荧光轮与滤色轮的结构以及对应关系，本申请实施例提出的又一荧光轮与滤色轮以及二者对应关系的例子。

荧光轮中，透射部31、受激励光源激发发黄光的荧光体部分321与受激励光源激发发绿光的荧光体部分322的个数分别为两个；其中，两个透射部呈中心对称关系分布，两个受激励光源激发发黄光的荧光体部分呈中心对称关系分布，以及两个受激励光源激发发绿光的荧光体部分呈中心对称关系分布；滤色轮中，透明部41、红色滤色部43和绿色滤色部42的个数分别为两个；其中，两个透明部呈中心对称关系分布，两个红色滤色部呈中心对称关系分布，两个绿色滤色部呈中心对称关系分布。

优选的，一个透射部、一个受激励光源激发发黄光的荧光体部分与一个受激励光源激发发绿光的荧光体部分共占据一个半圆周；一个透明部、一个红色滤色部与一个绿色滤色部共占据一个半圆周。

一个具体的实施例是，荧光轮中，透射部、受激励光源激发发黄光的荧光体部分和受激励光源激发发绿光的荧光体部分，依次占据半圆周的角度分别为28°、93°和59°；滤色轮中，透明部、红色滤色部和绿色滤色部，依次占据半圆周的角度分别为51°、70°和59°

荧光轮与滤色轮的镜像对应关系为：滤色轮的透明部对应荧光轮的透射部(28°)和一部分受激励光源激发发黄光的荧光体部分(23°)， 红色滤色部对应剩余受激励光源激发发黄光的荧光体部分(70°)，绿色滤色部对应受激励光源激发发绿光的荧光体部分(59°)。

激励光源为发蓝色波段光的激光。则基于上述，从荧光轮的透射部透射的激励光源从滤色轮的透明部穿射出，受激励光源激发发出的黄色波段光中，与滤色轮的透明部对应的部分从滤色轮的透明部透过黄光，而与滤色轮的红色滤色部对应的部分被红色滤色部滤为红光透出，受激励光源激发发出的绿色波段光中，与滤色轮的绿色滤色部对应滤出滤光，由此，透过滤色片的光包括蓝色波段的激光，黄光、红光和绿光。

由于波长越长，被激发转化成对应波长光能的转换效率越低，在本技术方案中，红光是由红色滤色部从黄色荧光中过滤得出的，由于黄光的波长比红光的波长短，相比于使用激励光源激发受激发发出红光的荧光体得到的红光，使用从激励光源激发受激发发出黄光的荧光体得到的黄光中过滤出的红光的光能量更高。

下面将详述本方案能提高红光出光效率，从而提升激光光源整体亮度的理由。

本发明实施例提供的激光光源，相比于现有技术中用激励光源激发红色荧光粉(在荧光轮上涂覆受激励光源激发后发出红光的荧光体)发出红光，再经过滤色后得到的红光，本申请实施例中提供的用激励光源激发黄色荧光粉(在荧光轮上涂覆受激励光源激发后发出黄光的荧光体)发出黄光，再从黄光中滤出的红光的出光效率更高。具体的，如下表-1,表-2，表-3所示。

表-1

由上表-1内容可知，若是采用红色荧光粉的方案，同样为四基色方案，黄色荧光粉23°、红色荧光粉70°、绿色荧光粉59°、蓝色荧光粉28°，在达到7.64％(红光在白光中占的亮度的比例)的亮度比例下，整体激光光源出射的白光(四基色混合后的光)的亮度为8257lm；而如果采用同样的角度设置(如前所述的23°、70°、59°、28°)，而只是把红色荧光粉换位黄色荧光粉(当然滤色轮会相应的调整呈黄光滤红光的方案)，从表-1可知，其红光在白光中的亮度比例达到了11.30％。可见，同样角度设置时，由黄光中滤出红光的出光效率更高，产生红光的亮度高，同时，激光光源整体亮度提升(8706-8257)/8257＝5.43％。

而实际应用中，若不需要那么高亮度比例的红光，可以进行荧光粉角度的重新分配调整，以达到需求。

如上表-1所示，采用黄光中滤红光的方案后，若是将红光占白光 的亮度比例保持与激发红色荧光粉的方案相同(即红光占白光的亮度比例为7.64％)，就可以降低红色色段的角度分给其他的颜色色段(从70°降到56°)，比如本实施例中，用于产生黄色光的黄色荧光粉增加8°，绿色荧光粉增加6°，而其他色段，本实施例中，黄色和绿色因为激发转换效率比产生红光的转换效率高很多(因为其他色段颜色的波长都比红光的要短)，因此，激光光源的整体亮度得到提升，由表中数据可计算的出，激光光源的整体亮度提升了(9695-8257)/8257＝17.42％。

如下表-2，提供了一种荧光轮角度设置方案。

由上表-2的内容可知，若是采用红色荧光粉的方案，在达到11.30％(红光在白光中占的亮度的比例)的亮度比例下，整体激光光源出射的白光(四基色混合后的光)的亮度为7323lm；采用黄光中滤红光的方案，将红光占白光的亮度比例保持与激发红色荧光粉的方案相同(即红光占白光的亮度比例为11.30％)，就可以将产生红色色段的荧光粉角度从88°降到70°，并将多余的角度分配给其他颜色，同表-1原理所述，其他颜色的光获得更多的激光激发能，从而光能效率提高， 亮度也随之提升，此方案下，激光光源的整体亮度可提升(8706-7323)/7323＝18.89％。从另一个方面来讲，使用原红色荧光粉产生红色光的方案，既需要为红色荧光粉分配较大的角度值，同时，整体光源的亮度还有损失。

如下表-3也提供了一种荧光轮角度设置方案。

由上述表-3内容可知，当采用红色荧光粉获得红光的方案，红光在白光中所占亮度比例为8.70％时，红色荧光粉角度占76°，光源整体亮度值为8109lm，当采用黄色荧光粉滤红光的方案时，相同的红光亮度比例前提下，用以产生红光的黄色荧光粉的角度为60°，光源整体亮度为9420lm，提升16.71％。

而当采用黄色荧光粉方案，改变用以产生红光的黄色荧光粉角度时，通过比较表-3第二(黄色荧光粉总角度90°)和第三行(黄色荧 光粉总角度87°)可知，将产生红光的黄色荧光粉比例从60°降为56°，并将角度增加到绿色荧光粉和产生黄光的黄色荧光粉上时，光源的红色的亮度比例虽然有所降低，但是由于绿光和黄光的效率增加更多，亮度也提升更多，从而激光光源的整体亮度从9420lm提升到9695lm。

由以上描述可见，当采用本发明实施例技术方案后，相同角度方案下，由于红光的出光效率更高，红光亮度也得到提高；而因为红光的出光效率提高，则受激发发出黄光的荧光体在圆周上占的角度比得到相同能效的红光所占的角度可以减小，形成新的角度分配，从而受激发发出其他颜色光的荧光体占比就可以适当增加，其他颜色的光受到的激发能相比之前增加，从而能增加这些颜色光的光能，提高出光效率，激光光源的亮度整体上均得到了提升。

本发明实施例提供的激光光源，彩色画面中红色表现更优秀，系统整体亮度也可以提升，解决了系统亮度难以提升的技术问题，同时也解决了画面红色表现不够好的问题，而且色域也比现有的HDTV(高清晰度电视标准)色域大30％以上。

并且，一个附加的效果在于，相比于现有技术中用激励光源激发红色荧光粉(在荧光轮上涂覆受激励光源激发后发出红光的荧光体)发出红光，再经过滤色后得到的红光，本申请实施例中提供的用激励光源激发黄色荧光粉(在荧光轮上涂覆受激励光源激发后发出黄光的荧光体)发出黄光，再从黄光中滤出的红光的纯度更高；具体的，如图10所示，为红色滤色部从受激发后的荧光体发出的黄光中过滤出红光的光谱示意图，其中横轴表示光的波长，纵轴表示光的强度，从图中可以看出，虚线所示为红光未经滤色前的光谱范围(480nm-780nm：纳米)，实线所示(580nm-780nm)为本申请实施例中经红色滤色部滤出的红光光谱范围；而如图13所示，为用激励 光源激发红色荧光粉发出的红光再经过滤色后得到的红光光谱示意图，其中，虚线所示为红光未经滤色前的光谱范围，实线所示(570nm-780nm)用激励光源激发红色荧光粉发出的红光再经过滤色后的红光光谱范围；由图10和图13对比可以看出，经本申请实施例中的从黄光中过滤出的红光的纯度要高于红色荧光粉发荧光后过滤出的红光的纯度(光谱宽度越窄代表颜色越纯)。

本申请实施例中，上述所用的蓝色波段的激光的功率在70W-80W之间，而随着激光功率的增加，受激发发出红光的荧光体的激发效率衰减与激发发出黄光的荧光体的激发效率是不一样的，如图14所示，随着激光使用的功率的增加，从黄光中滤红光的出光效率比激发受激发发红光的荧光体发出红光的出光效率大，则亮度提升的优势也会越来越明显；其中，虚线表示激发受激发发黄光的荧光体发出黄光的出光效率曲线，实线表示激发受激发发红光的荧光体发出红光的出光效率曲线。

控制单元控制荧光轮和滤色轮同步转动，本申请实施例中，从荧光轮发出的荧光被第一光轴变换镜变换了方向，而荧光轮和滤色轮分别位于第一光轴变换镜的入射端和出射端；其中，第一光轴变换镜为二向色镜。

对于一个使用该激光光源的投影显示装置而言，荧光轮和滤色轮每转动一周，图像输出一帧，也即需要设定荧光轮与滤色轮的转动频率与投影显示装置的显示频率相同；频率越高，图像显示效果也就越好。例如，显示频率为120HZ时，荧光轮和滤色轮每秒钟转动120周。

工作时，控制单元控制荧光轮和滤色轮先转，当转速达到设定值时点亮激励光源，并在输出图像过程中持续点亮激励光源。

相应的，由于蓝色波段的激光从荧光轮的透射部透射一部分，而受激光光源激发的荧光体发出的荧光由荧光轮反射，两部分光的光路不同，针对上述，本申请实施例的聚光装置中，还包括将透射的激励光源与由第一光轴变换镜反射的荧光聚光在同一光路上的多个光轴变换镜。具体的，如图9所示，包括第二光轴变换镜24a、第三光轴变换镜24b和第四光轴变换镜24c，上述三个光轴变换镜可以为反射镜也可以为二向色镜，将从荧光轮透射部透射的蓝色波段激光进行折射反向后，最终通过第一光轴变换镜21透射进入聚焦透镜27，与从荧光体部分受激发发出的荧光最终会聚在一起达到滤色轮。

在荧光轮的正面和/或反面附近还放置有准直透镜组22，第二光轴变换镜平行与第一光轴变换镜放置在荧光轮反面附近的准直透镜组的出光侧，第三光轴变换镜相对于第二光轴变换镜放置在与第二光轴变换镜(和第一光轴变换镜)所处光路垂直的光路上，而第四光轴变换镜相对于第三光轴变换镜放置在第三光轴变换镜的光路上，并与第一光轴变换镜平行相对放置。

聚光装置中还包括放置于第二光轴变换镜至第四光轴变换镜之间的转像镜组25；在第三光轴变换镜与第四光轴变换镜之间的转像镜的出光侧还可以放置扩散片30，用于适当扩散激光匀化光斑。

如图9所示，为本发明提供的激光光源的系统图，具体的工作过程是，蓝色波段的激励光源(激光阵列11)经包括反光镜12、凸透镜13和凹透镜14的光束整形装置整形为一束激励光源射向第一光轴变换镜，优选的，可在激励光源射向第一光轴变换镜之前先经过一扩散片29，能够适当扩散激光匀化光斑，射向第一光轴变换镜的激励光源透射过第一光轴变换镜，经过准直透镜组的调整射向荧光轮，一方面，蓝色波段的激励光源经由荧光轮的透射部透射，经荧光轮反面 附近的准直透镜组调整后射向第二光轴变换镜，并由聚光装置中的第二光轴变换镜、第三光轴变换镜、第四光轴变换镜和转像镜组转像后射向第一光轴变换镜，并透射第一光轴变换镜射向聚光装置中的聚焦透镜；另一方面，激励光源激励荧光轮上的荧光体，激发并反射出黄色波段的荧光和绿色波段的荧光，荧光经第一光轴变换镜的反射射向聚光装置中的聚焦透镜；由此，透射的蓝色波段激励光源和激发的黄色波段和绿色波段的荧光经由聚光装置会聚在同一光路上射向滤色轮。滤色轮经过透明部的透射和滤色部的滤色，产生红、绿、蓝和黄四颜色的基色光，具体的滤色过程上述已经详述，此处不予赘述；产生的四基色光进入光棒30。

对一个投影显示装置而言，现有技术中，激光光源中的通常是使用球面镜出射光半角为25°到30°的聚焦透镜，而对于超短焦投影显示设备而言，镜头的渐晕比较大，为较好的控制渐晕，压缩入射入光棒的光的角度，需要压缩聚焦透镜的球面半径的夹角，本发明的申请实施例中，聚焦透镜27的出射光半角为23°，能够使投影出的光的亮度更大，有利于提高投影镜头的工作效率。

用红、绿、蓝和黄四种颜色作为基色，合成的自然界其他各种颜色的色域更宽，实现了拓宽投影显示装置显示色域的技术效果。

本发明还提供了一种投影显示装置，包括上述的激光光源。应当指出的是，投影机不仅包括上述激光光源，还包括机箱、散热装置、微处理器等等其他器件。具备上述激光光源的投影显示装置，用四种颜色作为基色合成其他各种颜色具备的色域更宽，图像显示效果更好。

本发明实施例提出的激光光源和投影显示装置，采用从黄光中过滤出红光的方式得到出光效率更高的红光，并增加了黄光作为第四种基色来与红光、绿光和蓝光一起实现组合各种颜色，实现的是提高红 光的出光效率，进而提高其他颜色光的出光效率，使得四基色合成彩色的整体亮度高，色域更宽。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种激光光源，其特征在于，包括激励光源、荧光轮、滤色轮和控制单元；

所述荧光轮包括反射部和能够透射所述激励光源的透射部；所述反射部表面附有受所述激励光源激发能发出黄光的荧光体部分和受所述激励光源激发能发出绿光的荧光体部分；

所述滤色轮包括透明部、红色滤色部和绿色滤色部；

所述控制单元，控制所述荧光轮与所述滤色轮同步转动，保持所述滤色轮的所述透明部对应所述荧光轮的透射部和一部分所述荧光轮上受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，所述滤色轮的所述红色滤色部对应所述荧光轮上另一部分受激励光源激发发出黄光的荧光体部分，以及所述滤色轮的所述绿色滤色部对应所述荧光轮上受激励光源激发发出绿色荧光体的部分。

2.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述激励光源为蓝色波段的激光。

3.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述透射部的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述受激励光源激发发出黄光的荧光体部分的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述受激励光源激发发出绿光荧光体部分的个数为两个，呈中心对称关系分布；

所述滤色轮包括透明部、红色滤色部和绿色滤色部；所述透明部的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述红色滤色部的个数为两个，呈中心对称关系分布；所述绿色滤色部的个数为两个，呈中心对称关系分布。

4.根据权利要求3所述的激光光源，其特征在于，

一个所述透射部、一个所述受激励光源激发发出黄光的荧光体部分与一个所述受激励光源激发发出绿光的荧光体部分共占据一个半圆周；

一个所述透明部、一个所述红色滤色部与一个所述绿色滤色部共占据一个半圆周。

5.根据权利利要求1-4任一项权利要求所述的激光光源，其特征在于，所述激光光源还包括光束整形装置、第一光轴变换镜和聚光装置；

所述光束整形装置将所述激励光源整形成为一束激励光源；

所述第一光轴变换镜，置于所述光束整形装置与所述荧光轮之间，透射所述激励光源并反射来自所述荧光轮的荧光；

所述聚光装置，包括多个光轴变换镜和聚焦透镜；所述多个光轴变换镜用于改变经所述荧光轮的透射部和所述滤色轮的透明部透射的所述激励光源的光路；所述聚焦透镜将经由所述第一光轴变换镜反射和透射后的光聚在同一光路上。

6.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述荧光轮的正面和/或反面放置有准直透镜组。

7.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述聚焦透镜的出射光半角为。

8.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述光束整形装置与所述第一光轴变换镜之间放置有扩散片，用于扩散所述激励光源。

9.根据权利要求5所述的激光光源，其特征在于，所述聚光装置还包括置于所述多个光轴变换镜之间的转像镜组。

10.一种投影显示装置，其特征在于，包括权利要求1~9任一项权利要求所述的激光光源。