CN208766453U - 一种光转换装置、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光转换装置、激光光源系统及投影机，所述光转换装置包括基体、波长转换部和偏振转换部，波长转换部与偏振转换部沿基体的圆周方向设置在基体上；所述波长转换部包括第一反射层和与第一反射层对应设置的含有波长转换材料的波长转换层，所述波长转换材料在激光光源发射的激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层能够反射所述受激光；所述偏振转换部包括第二反射层和与第二反射层对应设置的偏振转换层，所述偏振转换部能够对激发光进行偏振转换，将第一偏振光转换为第二偏振光。采用该光转换装置的激光光源系统光学元件少，成本低，体积小。

Description

一种光转换装置、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，具体涉及一种光转换装置、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，以蓝色激光激发荧光粉产生的红光、绿光、黄光及激光光源发出的蓝光本身为光源，其一般解决方案参照图1，激光光源10发出的激发光经准直系统20、匀光系统30、二向色镜40、第一集光系统50后出射，激发光转换装置60上的波长转换材料，产生受激光，受激光由第一集光系统50收集后，被二向色镜40反射；光转换装置60具有透射部或缺口，能够透过部分激发光，透射的激发光被第二集光系统70收集，再由光回收系统80回收，光回收系统80包括三个反射镜和一个扩散片，第二集光系统70出射的激发光经多次反射和匀光后，光轴方向改变270°，自与准直系统20的光轴垂直的方向透射二向色镜40，与二向色镜40反射的受激光合光。

上述现有技术中，由于需要光回收系统多次反射激发光，导致激光光源系统存在光学元件多，成本高，体积大的缺陷，进而导致采用该激光光源系统的激光设备成本高、体积大。

实用新型内容

为了解决上述激光光源系统光学元件多，成本高，体积大的技术问题，本实用新型实施例提出了一种光转换装置，包括基体、波长转换部和偏振转换部，波长转换部与偏振转换部沿基体的圆周方向设置在基体上；所述波长转换部包括第一反射层和与第一反射层对应设置的含有波长转换材料的波长转换层，所述波长转换材料在激光光源发射的激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层能够反射所述受激光；所述偏振转换部包括第二反射层和与第二反射层对应设置的偏振转换层，所述偏振转换部能够对激发光进行偏振转换，将第一偏振光转换为第二偏振光。

进一步，所述波长转换层包括沿圆周方向设置的一种或多种颜色的波长转换层。

进一步，所述波长转换层包括蓝色波长转换层、红色波长转换层、绿色波长转换层和黄色波长转换层中的一种或多种。

进一步，所述基体呈圆盘状或圆筒状。

进一步，所述第一偏振光为P偏振光，所述第二偏振光为S偏振光；或者，所述第一偏振光为S偏振光，所述第二偏振光为P偏振光。

本实用新型实施例还提出一种激光光源系统，包括激光光源、偏振分光装置和如上所述的光转换装置；所述激光光源用于发出激发光，激发光激发所述波长转换材料，产生受激光；所述偏振分光装置用于将所述激发光分解为反射的第一偏振光和透射的第二偏振光、并透射所述受激光；所述光转换装置用于接收所述偏振分光装置反射的第一偏振光，所述波长转换材料在激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层将所述受激光反射至所述偏振分光装置；所述偏振转换部将所述第一偏振光转换为第二偏振光，转换得到的第二偏振光入射至所述偏振分光装置。

本实用新型实施例还提出一种激光光源系统，包括激光光源、偏振分光装置和如上所述的光转换装置；所述激光光源用于发出激发光，激发光激发所述波长转换材料，产生受激光；所述偏振分光装置用于将所述激发光分解为透射的第一偏振光和反射的第二偏振光、并反射所述受激光；所述光转换装置用于接收所述偏振分光装置透射的第一偏振光，所述波长转换材料在激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层将所述受激光反射至所述偏振分光装置；所述偏振转换部将所述第一偏振光转换为第二偏振光，转换得到的第二偏振光入射至所述偏振分光装置。

进一步，所述激发光为线偏振光。

进一步，所述激发光为蓝色激光。

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光转换装置具有偏振转换层，利用偏振分光和偏振方向转换的方式使激光光源系统避免了现有技术中光回收系统采用多个反射镜回收激发光的缺陷，采用的光学元件少，成本低，光转换装置无需设置缺口，且激光光源系统体积小，减小采用该激光光源系统的激光设备的体积。

附图说明

图1是现有技术的激光光源系统图；

图2是本实用新型实施例的光转换装置示意图；

图3是本实用新型实施例提出的一种激光光源系统示意图；

图4是本实用新型实施例提出的另一种激光光源系统示意图。

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。

本实用新型实施例的激光光源系统为激光荧光光源系统，利用激光光源发射的激发光激发波长转换材料，产生受激光，激发光与受激光作为基色光，该激光光源系统利用偏振分光装置与本实用新型实施例的光转换装置之间的组合来实现本实用新型，解决本实用新型所要解决的技术问题，下文依次对本实用新型实施例进行说明。

实施例1偏振分光装置

本实施例的第一种偏振分光装置能够将所述激发光分解为反射的第一偏振光和透射的第二偏振光、并透射所述受激光，例如，能够将激发光分解为反射的P偏振光、透射的S偏振光，或者分解为反射的S偏振光、透射的P偏振光。

本实施例的第二种偏振分光装置能够将所述激发光分解为透射的第一偏振光和反射的第二偏振光、并反射所述受激光。

本实用新型所利用的偏振分光装置采用常规方法即可获得，例如，通过镀膜实现偏振分光、选择性透过特定波段的光，不必赘述。

实施例2光转换装置

本实施例提出了一种光转换装置，包括基体、波长转换部和偏振转换部，所述基体例如呈圆盘状，波长转换部和偏振转换部沿所述基体的圆周方向设置在基体上；所述波长转换部包括第一反射层和与第一反射层对应设置的波长转换层，所述波长转换层含有所述波长转换材料，所述波长转换材料在激光光源发射的激发光的激发下产生所述受激光，所述第一反射层能够反射所述受激光；所述偏振转换部包括与第二反射层对应设置的偏振转换层，所述偏振转换部能够对激发光进行偏振转换，将第一偏振光转换为第二偏振光。例如，将P偏振光转换为S偏振光，或者，将S偏振光转换为P偏振光，即，当P偏振光入射到该偏振转换部时，被转换为S偏振光，当S偏振光入射到该偏振转换部时，被转换为P偏振光。

示例性的，对上述结构作进一步说明。当基体为透明体时，所述波长转换部的第一反射层可以设置在基体的第一表面上，所述波长转换层设置在基体的第二表面上，或者，第一反射层设置在基体的第一表面上，波长转换层设置在第一反射层上；同理，所述偏振转换部的第二反射层和偏振转换层的设置方式同上。当基体为非透明体时，第一反射层设置在基体的第一表面上，波长转换层设置在第一反射层上；同理，所述偏振转换部的第二反射层和偏振转换层的设置方式亦如此。

示例性的，进一步对偏振转换部作进一步说明。在一个实施方式中，所述偏振转换层由偏振转换材料制成，第一偏振光为线偏振光，第一偏振光入射至偏转转换层时，偏振转换层将线偏振光转换为圆偏振光，圆偏振光被第二反射层反射，再次入射偏振转换层，圆偏振光被转换为线偏振光出射，经此入射再出射的过程，光的偏振态发生转换，获得第二偏振光。本领域技术人员能够理解，上述实施方式仅为例举，不应理解为对本实用新型的限制。

所述基体的形状还可以为圆筒状，在圆筒状基体上沿其圆周方向设置有波长转换部和偏振转换部。其余特征与上述特征相同。

所述光转换装置采用常规方法制造，例如，通过在基体上涂布具有反射或漫反射功能的材质或膜层形成所述反射层，然后再在所述反射层上形成所需要的含有波长转换材料的波长转换层。所述偏振转换层亦由常规方法制造，不必赘述。

所述波长转换层包括沿圆周方向设置的一种或多种颜色的波长转换层，例如，所述波长转换层包括红色波长转换层、绿色波长转换层和黄色波长转换层中的一种或多种，各波长转换层分别含有红色波长转换材料、绿色波长转换材料和黄色波长转换材料，各波长转换材料分别能够在激发光的激发下发出红色受激光、绿色受激光和黄色受激光。

所述波长转换层，例如可以通过将含有波长转换材料的粘合剂(例如玻璃粉)涂敷在基体的表面上，还可以将含有波长转换材料的粘合剂(例如玻璃粉)喷涂或丝网印刷在基体的表面上。本实施例的波长转换材料不受其制造方法的限制。

所述波长转换材料，例如可以为硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、氧化物荧光粉、氮氧化物荧光粉、氯化物荧光粉、氮化物荧光粉、酰氯化物荧光粉、硫化物荧光粉、氧硫化物荧光粉、卤化物荧光粉、硫属化物荧光粉、卤磷酸盐化物荧光粉、石榴石系化合物荧光粉等，本实用新型的波长转换材料并不限于上述种类。

参照图2，示例性的，该光转换装置W包括圆盘状基体11，基体11上沿圆周方向设置有波长转换部(12，13，14)和偏振转换部15，波长转换部包括第一反射层(图中未示出)和波长转换层，所述波长转换层沿圆周方向设置有红色波长转换层12、绿色波长转换层13和黄色波长转换层14；偏振转换部包括第二反射层(图中未示出)和偏振转换层15。该实施方式仅为例举，所述波长转换层还可以为其他组合，例如还可以包括蓝色波长转换层、红色波长转换层、绿色波长转换层和黄色波长转换层等。

实施例3激光光源系统

参照图3，示例性的，本实施例提出了一种激光光源系统，包括激光光源100、准直装置200、匀光装置300、上述第一种偏振分光装置400、集光装置500和上述光转换装置W。

所述激光光源100用于发出激发光(例如蓝色激光)，激发光激发所述光转换装置上的波长转换材料，产生受激光；

所述准直装置200为透镜或透镜组，用于对激光光源发出的激发光进行准直；

所述匀光装置300，例如扩散片，用于对准直装置出射的准直光进行匀光；

所述偏振分光装置400用于将所述激发光分解为反射的第一偏振光和透射的第二偏振光、并透射所述受激光；

所述光转换装置W用于接收所述第一偏振光，所述波长转换材料在激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层将所述受激光反射至所述偏振分光装置400，所述偏振转换部能够对所述激发光进行偏振转换，将第一偏振光转换为第二偏振光，转换得到的第二偏振光入射至所述偏振分光装置；

所述集光装置500为透镜或透镜组，用于会聚所述偏振分光装置400反射的所述第一偏振光，并收集所述光转换装置反射的所述受激光和转换得到的第二偏振光。

优选的，所述激发光为线偏振光。当激光光源为线偏振光源，发出的激发光为线偏振光时，能够提高光源的利用效率。

由于该光转换装置向与第一偏振光的入射方向相反的方向反射受激光、出射转换得到的第二偏振光，使转换得到的第二偏振光无需经过多个反射镜即可透射偏振分光装置合光，避免了现有技术中激发光(例如蓝色激光)的迂回反射，从而减少了光学元件，降低了成本，减小了激光光源系统的体积。

下面，以能够将激发光分解为反射的P偏振光和透射的S偏振光、并透射受激光的偏振分光装置和能够将P偏振光转换为S偏振光的光转换装置为例，对本实用新型实施例的激光光源系统的工作方式进行说明。工作时，激光光源发出激发光(例如蓝色激光)，激发光入射至偏振分光装置，被分解为透射的S偏振光和反射的P偏振光，随着光转换装置的旋转，在某一时段，P偏振光入射至偏振转换部，被转换为S偏振光，转换得到的S偏振光透射偏振分光装置，在其他时段，P偏振光分别激发各波长转换层中的波长转换材料，产生受激光，受激光被光转换装置的第一反射层反射，被反射的受激光透射偏振分光装置，与转换得到的、透射偏振分光装置的S偏振光合光，可以作为激光显示设备，例如激光投影机，能够利用的基色光。

显然，本领域技术人员能够理解，能够反射S偏振光、并透射受激光和P偏振光的偏振分光装置和能够将S偏振光转换为P偏振光的光转换装置的组合也能用于本实用新型。

实施例4激光光源系统

参照图4，示例性的，本实施例还提出另一种激光光源系统，包括激光光源100、准直装置200、匀光装置300、上述第二种偏振分光装置400、集光装置500和上述光转换装置W。

所述激光光源100用于发出激发光(例如蓝色激光)，激发光激发所述光转换装置上的波长转换材料，产生受激光，优选的，所述激发光为线偏振光；

所述准直装置200为透镜或透镜组，用于对激光光源发出的激发光进行准直；

所述匀光装置300，例如扩散片，用于对准直装置出射的准直光进行匀光；

所述偏振分光装置400用于将所述激发光分解为透射的第一偏振光和反射的第二偏振光、并反射所述受激光；

所述光转换装置W用于接收所述第一偏振光，所述波长转换材料在激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层将所述受激光反射至所述偏振分光装置400，所述偏振转换部能够对所述激发光进行偏振转换，将第一偏振光转换为第二偏振光，转换得到的第二偏振光入射至所述偏振分光装置；

所述集光装置500为透镜或透镜组，用于会聚所述偏振分光装置400透射的所述第一偏振光，并收集所述光转换装置反射的所述受激光和转换得到的第二偏振光。

本实用新型本质在于巧妙地利用偏振分光装置和本实用新型实施例的光转换装置的组合来解决前述技术问题，在充分理解了本实用新型实施例公开的内容后，激光光源系统的其他光学元件的设置方式是本领域技术人员根据本实用新型实施例的偏振分光装置和光转换装置的具体特性及系统需求能够灵活设置的，因此，本实用新型的激光光源系统不受上述具体实施方式的限制。

<激光投影机>

本实用新型实施例还提出一种激光投影机，该激光投影机包括上述激光光源系统之一。

该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)

1.一种光转换装置，其特征在于，包括基体、波长转换部和偏振转换部，波长转换部与偏振转换部沿基体的圆周方向设置在基体上；所述波长转换部包括第一反射层和与第一反射层对应设置的含有波长转换材料的波长转换层，所述波长转换材料在激光光源发射的激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层反射所述受激光；所述偏振转换部包括第二反射层和与第二反射层对应设置的偏振转换层，所述偏振转换部对激发光进行偏振转换，将第一偏振光转换为第二偏振光。

2.如权利要求1所述的光转换装置，其特征在于，所述波长转换层包括沿圆周方向设置的一种或多种颜色的波长转换层。

3.如权利要求1所述的光转换装置，其特征在于，所述波长转换层包括蓝色波长转换层、红色波长转换层、绿色波长转换层和黄色波长转换层中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的光转换装置，其特征在于，所述基体呈圆盘状或圆筒状。

5.如权利要求1所述的光转换装置，其特征在于，所述第一偏振光为P偏振光，所述第二偏振光为S偏振光；或者，所述第一偏振光为S偏振光，所述第二偏振光为P偏振光。

6.一种激光光源系统，其特征在于，包括激光光源、偏振分光装置和如权利要求1-5之一所述的光转换装置；

所述激光光源用于发出激发光，激发光激发所述波长转换材料，产生受激光；

所述偏振分光装置用于将所述激发光分解为反射的第一偏振光和透射的第二偏振光、并透射所述受激光；

所述光转换装置用于接收所述偏振分光装置反射的第一偏振光，所述波长转换材料在激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层将所述受激光反射至所述偏振分光装置；所述偏振转换部将所述第一偏振光转换为第二偏振光，转换得到的第二偏振光入射至所述偏振分光装置。

7.一种激光光源系统，其特征在于，包括激光光源、偏振分光装置和如权利要求1-5之一所述的光转换装置；

所述激光光源用于发出激发光，激发光激发所述波长转换材料，产生受激光；

所述偏振分光装置用于将所述激发光分解为透射的第一偏振光和反射的第二偏振光、并反射所述受激光；

所述光转换装置用于接收所述偏振分光装置透射的第一偏振光，所述波长转换材料在激发光的激发下产生受激光，所述第一反射层将所述受激光反射至所述偏振分光装置；所述偏振转换部将所述第一偏振光转换为第二偏振光，转换得到的第二偏振光入射至所述偏振分光装置。

8.如权利要求6或7所述的激光光源系统，其特征在于，所述激发光为线偏振光。

9.如权利要求6或7所述的激光光源系统，其特征在于，所述激发光为蓝色激光。

10.一种激光投影机，其特征在于，包括如权利要求6-9之一所述的激光光源系统。