CN208737198U - 一种波长转换装置、激光光源系统及激光投影机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种波长转换装置、激光光源系统和激光投影机，所述波长转换装置包括基体和含有波长转换材料的波长转换层，所述波长转换材料能够在激光器发出的激发光的激发下产生受激光；所述基体具有基底和形成在基底上的反射层，所述基体的主体大致呈圆筒状，所述基体的外周面具有非倾斜区域和向基体的轴向方向倾斜的倾斜区域，所述倾斜区域呈弧面形状，所述波长转换装置旋转时，所述倾斜区域能够将激发光沿同一光路反射；所述波长转换层与反射层对应地设置在所述非倾斜区域的外表面上。采用该波长转换装置的激光光源系统，能够使用大功率激光器，在提升光源亮度的同时，实现光源系统体积小型化，且寿命长。

Description

一种波长转换装置、激光光源系统及激光投影机

技术领域

本实用新型属于激光设备技术领域，具体涉及一种波长转换装置、激光光源系统及激光投影机。

背景技术

激光具有很好的单色性，能量集中度高，其准直的方向性方便光路设计，并且亮度高，寿命长，能耗低。目前，市场上的一种主流激光光源系统是激光荧光光源系统，以蓝色激光激发波长转换材料产生的受激光为基色光，有的还利用蓝色激光本身作为基色光。激发光激发波长转换材料时，会产生大量的热量，导致波长转换材料温度升高。波长转换材料的转换效率与被激发波长转换材料的温度成反比，一般波长转换材料的温度超过200℃后转换效率快速下降，并且，混合波长转换材料的粘合剂也会因长时间高温而快速老化，影响使用寿命，然而，欲获得较高的亮度，需要提升激光功率，但功率越大，激发波长转换材料时产生的热量越多。

现有技术中的波长转换装置多为圆盘式结构，波长转换材料设置于盘面上，激发光沿波长转换装置的轴向照射波长转换材料，盘式波长转换装置的直径决定了激光光源系统的体积，欲提高激光功率，获得高亮度，就需要增加直径以满足散热要求，而直径增加将导致激光光源系统的体积增大。并且，目前的激光光源系统中，波长转换装置上波长转换材料的受照射面积较小，使用面积只局限在很小的区域，不能实现均匀照射，造成使用区寿命低。

可见，采用传统盘式波长转换装置的激光光源系统，由于散热问题的制约，难以实现大功率激发，无法兼顾光源系统高亮度和小型化，并且，波长转换材料的受照射面积小，照射不均，寿命低。

实用新型内容

为了解决上述激光光源系统的体积和亮度无法兼顾的技术问题，本实用新型实施例提出了一种波长转换装置，包括基体和含有波长转换材料的波长转换层，所述波长转换材料能够在激光器发出的激发光的激发下产生受激光；所述基体具有基底和形成在基底上的反射层，所述基体的主体大致呈圆筒状，所述基体的外周面具有非倾斜区域和向基体的轴向方向倾斜的倾斜区域，所述倾斜区域呈弧面形状，所述波长转换装置旋转时，所述倾斜区域能够将激发光沿同一光路反射；所述波长转换层与反射层对应地设置在所述非倾斜区域的外表面上。

进一步，经过所述倾斜区域的弧面上的激发光的照射点的切面与基体的旋转轴的夹角相同。

进一步，所述波长转换装置还包括与所述基体固定连接的、用于支撑所述基体的支撑件，所述支撑件设置于所述基体的轴向端部。

进一步，经过所述倾斜区域的弧面上的与基体的旋转轴等距离的点的切面与基体的旋转轴的夹角相同。

进一步，所述支撑件与所述基体一体成型。

本实用新型实施例还提出一种激光光源系统，包括激光器、如上所述的波长转换装置、二向色镜和光回收装置；所述激光器用于发射激发光，激发波长转换材料，产生受激光；所述二向色镜用于透射所述激发光，并反射所述受激光；波长转换装置用于接收二向色镜出射的激发光，所述倾斜区域将激发光沿同一光路反射，所述波长转换材料在所述激发光的激发下产生受激光，非倾斜区域上的反射层反射受激光；光回收装置用于回收所述倾斜区域反射的激发光，回收的激发光透射二向色镜后与受激光合光。

本实用新型实施例还提出另一种激光光源系统，包括激光器、如上所述的波长转换装置、二向色镜和光回收装置；所述激光器用于发射激发光，激发波长转换材料，产生受激光；所述二向色镜用于反射所述激发光，并透射所述受激光；波长转换装置用于接收二向色镜出射的激发光，所述倾斜区域将激发光沿同一光路反射，所述波长转换材料在所述激发光的激发下产生受激光，非倾斜区域上的反射层反射受激光；光回收装置用于回收所述倾斜区域反射的激发光，回收的激发光被二向色镜反射后与受激光合光。

进一步，所述激发光为蓝色激光。

进一步，所述激光光源系统还包括轴向驱动装置，用于驱动所述波长转换装置沿轴向往复运动。

本实用新型实施例还提出一种激光投影机，包括如上所述的波长转换装置之一，或者，包括如上所述的激光光源系统之一。

本实用新型实施例的有益效果：本实用新型实施例提出的波长转换装置，由于采用筒式结构，在应用于激光光源系统时，波长转换装置的散热面积大大增加，波长转换材料的被照射面积增大，照射更均匀，波长转换材料的寿命得以延长，因此，能够提高激光功率，激光光源系统的亮度得以提升，同时能够实现激光光源系统的小型化，且激光光源系统寿命长。

附图说明

图1是本实用新型实施例提出的波长转换装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提出的一种激光光源系统结构示意图；

图3是本实用新型实施例提出的另一种激光光源系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

实施例1波长转换装置

参照图1，本实施例提出了一种波长转换装置W，包括基体1和波长转换层(图中未示出)；所述基体用作波长转换层的载体，所述波长转换层设置在所述基体上，所述波长转换层含有波长转换材料，所述波长转换材料能够在激光器发出的激发光的激发下产生受激光。

所述基体为中空体，具有中空部，例如，由金属材料、透明玻璃等制成，所述基体具有基底和形成在基底上的反射层；所述基体的主体大致呈圆筒状，基体的外周面具有向基体的轴向方向倾斜的倾斜区域11和非倾斜区域12，所述倾斜区域呈弧面形状，经过所述倾斜区域的弧面上的激发光的照射点的切面与基体的旋转轴的夹角相同，优选的，经过所述倾斜区域的弧面上的与基体的旋转轴等距离的点的切面与基体的旋转轴的夹角相同；所述反射层形成在所述基底的内表面上或外表面上，当基底为透明基底时，所述反射层设置在所述基底的内表面上或外表面上，当基底为非透明基底时，所述反射层设置在所述基底的外表面上，所述反射层，例如通过镀膜等方式形成。

所述基体的非倾斜区域的外表面上与反射层对应设置有波长转换层，该反射层用于反射受激光；所述倾斜区域具有反射层，构成反射区域，在波长转换装置旋转时，该倾斜区域能够将激发光沿同一光路反射。

所述波长转换层沿圆周方向包括一个或多个波长转换区域，当波长转换区域为多个时，不同的波长转换区域含有不同颜色的波长转换材料，不同的波长转换材料在激发光的激发下产生不同颜色的受激光。

优选的，所述波长转换区域包括红色波长转换区域、绿色波长转换区域、黄色波长转换区域中的一个或多个，各波长转换区域分别具有不同颜色的波长转换材料。所述波长转换材料，例如可以是荧光材料，具体的，例如为红色荧光材料、绿色荧光材料、黄色荧光材料中的一种或多种。激光器发出的激发光激发不同颜色的波长转换材料，产生受激光，如红色受激光、绿色受激光、黄色受激光等。

进一步，所述波长转换装置还包括支撑件2，所述支撑件的外部轮廓大致呈圆形，设置于所述基体的轴向端部，优选与所述基体的旋转轴垂直设置，与所述基体固定连接，用于支撑所述基体，并且，所述支撑件还可以用于连接驱动波长转换装置的驱动部。所述支撑件，例如为支撑板或支撑辐，所述支撑板主体大致呈圆板状，所述支持辐是指由自中心沿径向向外周延伸若干相互隔离的支撑条构成的支撑件。

所述“设置于所述基体的轴向端部”既包括所述支撑件设置于所述基体内部靠近轴向端部的位置，也包括支撑件的一个表面的圆周外环与基体的轴向的一个侧壁连接。

优选的，所述支撑件与所述基体一体成型。

工作时，在驱动部的驱动下，波长转换装置绕轴旋转，由于构成反射区域的基体的倾斜区域和波长转换层沿圆周方向分布，激光器发出的激发光将在不同时段分别照射至反射区域和波长转换层，当激发光照射至反射区域时，反射区域反射的激发光被回收后可以作为基色光，当激发光照射至波长转换层时，随着波长转换装置的旋转，激发不同颜色的波长转换材料(如有不同颜色的波长转换材料)，产生不同颜色的受激光，受激光被所述反射层反射，经收集后可以作为基色光，由此，激发光和受激光均可以作为基色光，用于激光设备，例如激光投影机等。

以下，示例性地提出激光光源系统的具体实施方式，该激光光源系统采用上述实施例的波长转换装置以解决本实用新型所要解决的技术问题。本领域技术人员能够理解，在本说明书公开的内容的基础上，在激光设备领域，该波长转换装置在激光光源系统中的设置方式是本领域技术人员根据实际需求能够灵活设置的，因此，本实用新型的激光光源系统并不受下述具体实施方式的限制。

实施例2激光光源系统

参照图2，本实施例提出一种激光光源系统包括激光器100、准直装置200、上述波长转换装置W、匀光装置300、二向色镜400、会聚装置500、光回收装置600；

激光器100，用于发射激光，所述激光作为激发光，激发波长转换材料，产生受激光；

准直装置200，可以为透镜或透镜组，用于对所述激光光源发出的激发光进行准直；

匀光装置300，用于对激发光进行匀光，以消除散斑效应；

二向色镜400，用于透射所述激发光，并反射所述受激光；

上述波长转换装置W，用于接收二向色镜出射的激发光，所述倾斜区域将激发光沿同一光路反射，所述波长转换材料在所述激发光的激发下产生受激光，非倾斜区域的反射层反射受激光；

会聚装置500，可以为透镜或透镜组，用于会聚所述二向色镜400透射的激发光，并收集所述受激光；

光回收装置600，用于回收所述倾斜区域反射的激发光，示例性的，所述光回收装置包括一个准直装置(透镜或透镜组)、两个反射镜和一个扩散片，被所述倾斜区域反射的激发光由会聚装置收集后，再经两次反射和匀光，透射二向色镜400，与受激光合光。

激光器100发出的激发光经准直装置200准直后，被匀光装置300匀光，再透射二向色镜400，透射的激发光经会聚装置500会聚后，照射至波长转换装置W，波长转换装置旋转，使激发光在不同时段分别照射至所述波长转换装置的倾斜区域和波长转换层，倾斜区域的反射层反射所述激发光，激发光经光回收装置600回收后，透射二向色镜；激发光照射波长转换装置的波长转换层时，激发波长转换材料，产生受激光，所述受激光被非倾斜区域的反射层反射，再经会聚装置500收集后，被所述二向色镜400反射，反射的受激光与回收的激发光合光。

优选的，所述激发光为蓝色激光。

所述激发光和所述受激光均可以作为基色光，例如，在激光投影机中，可以输入光机系统，用于显示图像。

优选的，所述激光光源系统还包括轴向驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述波长转换装置沿轴向往复运动，例如使用马达使波长转换装置轴向往复运动，此类机械装置均为惯用动力装置，本领域技术人员根据现有技术能够容易实现。由于波长转换装置能够沿轴向往复运动，波长转换层的面积可以更大，通过控制装置控制波长转换装置可以在不同时间照射波长转换层的轴向分布的不同区域，能够避免大功率激光反复照射同一区域的波长转换材料时，产生大量的热，导致波长转换装置寿命降低，并且，此种设计允许采取更大功率的激光，因此，能够获得更高的亮度。

采用本实用新型实施例的波长转换装置，能够将激发光在其聚焦点附近被反射，能够减小光回收装置的光学部件的体积，不影响波长转换装置的直径和厚度，并且结构简单，容易准确固定。相比之下，现有技术采用反射镜反射激发光，反射镜距离波长转换装置的距离比本实用新型实施例更大，造成光发散距离远，光斑面积较大，则反射镜面积较大，造成波长转换装置厚度增加、直径增加，并且，本实用新型实施例，由于构成反射区域的倾斜区域为波长转换装置的一部分，组装激光光源系统时，该反射区域不需要如反射镜和波长装换装置分别设置的情况那样，进行额外调整，因此，更加容易准确固定该波长装换装置。

实施例3激光光源系统

参照图3，本实施例提出了另一种激光光源系统，其与实施例2的区别在于，二向色镜400用于反射所述激发光，并透射所述受激光。所述波长转换装置W用于接收所述二向色镜400反射的激发光，所述倾斜区域将激发光沿同一光路反射，所述波长转换材料在所述激发光的激发下产生受激光，非倾斜区域的反射层反射受激光。

其余特征与实施例2相同，不必赘述。

实施例4激光投影机

本实施例还提出一种激光投影机，所述激光投影机包括上述波长转换装置。

本实施例还提出一种激光投影机，所述激光投影机包括上述激光光源系统之一。

波长转换装置及激光光源系统在激光投影机中的设置方式是本领域技术人员在理解了本实用新型充分公开的内容后能够灵活设置的，不再赘述。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括基体和含有波长转换材料的波长转换层，所述波长转换材料能够在激光器发出的激发光的激发下产生受激光；所述基体具有基底和形成在基底上的反射层，所述基体的主体大致呈圆筒状，所述基体的外周面具有非倾斜区域和向基体的轴向方向倾斜的倾斜区域，所述倾斜区域呈弧面形状，所述波长转换装置旋转时，所述倾斜区域能够将激发光沿同一光路反射；所述波长转换层与反射层对应地设置在所述非倾斜区域的外表面上。

2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，经过所述倾斜区域的弧面上的激发光的照射点的切面与基体的旋转轴的夹角相同。

3.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括与所述基体固定连接的、用于支撑所述基体的支撑件，所述支撑件设置于所述基体的轴向端部。

4.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，经过所述倾斜区域的弧面上的与基体的旋转轴等距离的点的切面与基体的旋转轴的夹角相同。

5.如权利要求3所述的波长转换装置，其特征在于，所述支撑件与所述基体一体成型。

6.一种激光光源系统，其特征在于，包括激光器、如权利要求1-5所述的波长转换装置、二向色镜和光回收装置；

所述激光器用于发射激发光，激发波长转换材料，产生受激光；

所述二向色镜用于透射所述激发光，并反射所述受激光；

波长转换装置用于接收二向色镜出射的激发光，所述倾斜区域将激发光沿同一光路反射，所述波长转换材料在所述激发光的激发下产生受激光，非倾斜区域上的反射层反射受激光；

光回收装置用于回收所述倾斜区域反射的激发光，回收的激发光透射二向色镜后与受激光合光。

7.一种激光光源系统，其特征在于，包括激光器、如权利要求1-5所述的波长转换装置、二向色镜和光回收装置；

所述激光器用于发射激发光，激发波长转换材料，产生受激光；

所述二向色镜用于反射所述激发光，并透射所述受激光；

波长转换装置用于接收二向色镜出射的激发光，所述倾斜区域将激发光沿同一光路反射，所述波长转换材料在所述激发光的激发下产生受激光，非倾斜区域上的反射层反射受激光；

光回收装置用于回收所述倾斜区域反射的激发光，回收的激发光被二向色镜反射后与受激光合光。

8.如权利要求6或7所述的激光光源系统，其特征在于，所述激发光为蓝色激光。

9.如权利要求6或7所述的激光光源系统，其特征在于，所述激光光源系统还包括轴向驱动装置，用于驱动所述波长转换装置沿轴向往复运动。

10.一种激光投影机，其特征在于，包括如权利要求1-5之一所述的波长转换装置，或者，包括如权利要求6-9之一所述的激光光源系统。