激光光源装置的制作方法

本发明涉及激光应用技术领域，更具体的说，涉及一种激光光源装置。

背景技术：

激光具有亮度高、波长宽度小、光学扩展量小等特点，在激光显示领域和激光照明领域具有广阔的应用前景。

近年来，激光光源在投影、探照等领域的应用已经越来越广泛，激光作为新一代的光源，在各个领域出现了逐步替代led和灯泡的趋势。

目前，市场上高亮度的激光光源光路结构简单，往往设备体积庞大，而灯泡体积往往较小，激光却无法直接用来代替传统灯泡，只能借助于光纤进行传输。因此，实现激光光源体积小、集成度高、单位体积输出功率高，始终是激光设备小型化和集成化的发展方向。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种激光光源装置，光路结构简单，可以有效减小设备体积，提高集成度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光光源装置，所述激光光源装置包括：

蓝色激光器，所述蓝色激光器用于出射蓝色激光；

可转动的荧光轮，所述荧光轮具有红色荧光区域、蓝光区域以及绿色荧光区域；所述红色荧光区域受所述蓝色激光激发，出射红色荧光；所述绿色荧光区域受所述蓝色激光激发，出射绿色荧光；所述蓝光区域能够反射所述蓝色激光；

设置在所述荧光轮下方的红绿激光器组，所述红绿激光器组在所述红色荧光区域转动到其上方时，出射红色激光，所述红色激光通过所述红色荧光区域出射，在所述绿色荧光区域转动其上方时，出射绿色激光，所述绿色激光通过所述绿色荧光区域出射；

合束准直组件，所述合束准直组件用于将所述荧光轮出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。

优选的，在上述的激光光源装置中，所述激光光源装置包括：多个所述蓝色激光器，以及与所述蓝色激光器一一对应的第一导光组件；

所述蓝色激光器出射的蓝色激光通过所对应的第一导光组件入射到所述荧光轮的上表面，以使得所述荧光轮出射或透射对应颜色的荧光；所述荧光轮出射的荧光通过第二导光组件入射至所述合束准直组件。

优选的，在上述的激光光源装置中，所述第一导光组件包括：准直透镜组以及第一反射镜组；所述蓝色激光器出射的蓝色激光通过准直透镜组准直处理后，入射所述第一反射镜组，通过所述第一反射镜组反射至所述荧光轮的上表面。

优选的，在上述的激光光源装置中，所述荧光轮具有在其圆心两侧相对设置的两个所述绿色荧光区域，在其圆心两侧相对设置的两个所述蓝光区域，在其圆心两侧相对设置的两个所述红色荧光区域，所有荧光区域位于所述荧光轮上表面的同一圆环内。

优选的，在上述的激光光源装置中，一部分所述蓝色激光器通过所对应的第一导光组件照射到第一区域，另一部分所述蓝色激光器通过所对应的第一导光组件照射到第二区域；

其中，所述第一区域与所述第二区域为预设平面的两个不同的区域，且位于所述圆心的两侧；所述预设平面与所述荧光轮的上表面重合，且位于所述圆环上。

优选的，在上述的激光光源装置中，具有两个所述第二导光组件，一个所述第二导光组件与所述第一区域相对，用于使得所述第一区域所对应的荧光区域出射的光线入射至所述合束准直组件，另一个所述第二导光组件与所述第二区域相对设置，用于使得所述第二区域所对应的荧光区域出射的光线入射至所述合束准直组件。

优选的，在上述的激光光源装置中，所述第二导光组件包括：第一平凸透镜以及第二反射镜组；

所述第一平凸透镜用于将所述荧光轮出射的光线汇聚到所述第二反射镜组，所述第二反射镜组用于将入射光线反射至所述合束准直组件。

优选的，在上述的激光光源装置中，所述红绿激光器组包括：红色激光器以及绿色激光器，二者出射激光分别通过单独的透镜汇聚到同一第二平凸透镜，所述第二平凸透镜将入射光线汇聚到所述荧光轮的下表面。

优选的，在上述的激光光源装置中，所述合束准直组件包括：合束三角棱镜以及第三平凸透镜；

所述合束三角棱镜用于将入射光线耦合后，传输至所述第三平凸透镜，所述第三平凸透镜用于将入射光线形成平行光出射。

优选的，在上述的激光光源装置中，所述荧光轮的上表面具有第一薄膜，所述第一薄膜为蓝光增透膜；

所述荧光轮下表面具有第二薄膜，所述第二薄膜能够反射蓝光，且增透红绿光。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的激光光源装置中，具有可转动的荧光轮，该荧光轮具有红色荧光区域、蓝光区域以及绿色荧光区域，本申请中将蓝色激光器出射的蓝色激光照射到荧光轮上，激发荧光轮上的红色荧光区域出射红色荧光，激发绿色荧光区域出射绿色荧光，蓝光区域能够反射蓝色激光，进一步的，荧光轮还设置于红绿激光器组的上方，当荧光轮的红色荧光区域转动到红绿激光器组的上方时，出射红色激光，红色激光通过红色荧光区域出射，红色荧光和红色激光同时输出，当荧光轮的绿色荧光区域转动到红绿激光器组的上方时，出射绿色激光，绿色激光通过绿色荧光区域出射，绿色荧光和绿色激光同时输出，合束准直组件将荧光轮出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。应用本发明提供的激光光源装置，光路结构简单，可以有效减小设备体积，提高集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种激光光源装置的光路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种荧光轮的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

激光的发散角小，功率高，可以实现较远距离下亮度依然很高。特别是汽车车灯、灯塔指示、矿井头灯、便携照明等领域都将会有广泛应用。

近年来，激光光源在投影、探照等领域的应用已经越来越广泛，激光作为新一代的光源，在各个领域出现了逐步替代led和灯泡的趋势。目前市场上的led光源照射距离有限，亮度随着照射距离的增加，衰减的极为严重，发散角大，导致远距离照射区域变的极大，光线分散，亮度不够，并且显色性差。因此，实现激光光源体积小、集成度高、单位体积输出功率高，始终是激光设备小型化和集成化的发展方向。

为了解决上述问题，本发明提供了一种激光光源装置，所述激光光源装置包括：

蓝色激光器，所述蓝色激光器用于出射蓝色激光；

可转动的荧光轮，所述荧光轮具有红色荧光区域、蓝光区域以及绿色荧光区域；所述红色荧光区域受所述蓝色激光激发，出射红色荧光；所述绿色荧光区域受所述蓝色激光激发，出射绿色荧光；所述蓝光区域能够反射所述蓝色激光；

设置在所述荧光轮下方的红绿激光器组，所述红绿激光器组在所述红色荧光区域转动到其上方时，出射红色激光，所述红色激光通过所述红色荧光区域出射，在所述绿色荧光区域转动其上方时，出射绿色激光，所述绿色激光通过所述绿色荧光区域出射；

合束准直组件，所述合束准直组件用于将所述荧光轮出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的激光光源装置中，具有可转动的荧光轮，该荧光轮具有红色荧光区域、蓝光区域以及绿色荧光区域，本申请中将蓝色激光器出射的蓝色激光照射到荧光轮上，激发荧光轮上的红色荧光区域出射红色荧光，激发绿色荧光区域出射绿色荧光，蓝光区域能够反射蓝色激光，进一步的，荧光轮还设置于红绿激光器组的上方，当荧光轮的红色荧光区域转动到红绿激光器组的上方时，出射红色激光，红色激光通过红色荧光区域出射，红色荧光和红色激光同时输出，当荧光轮的绿色荧光区域转动到红绿激光器组的上方时，出射绿色激光，绿色激光通过绿色荧光区域出射，绿色荧光和绿色激光同时输出，合束准直组件将荧光轮出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。应用本发明提供的激光光源装置，光路结构简单，可以有效减小设备体积，提高集成度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图1和图2，图1为本发明实施例提供的一种激光光源装置的光路结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种荧光轮的结构示意图。

如图1和图2所示，所述激光光源装置包括：

蓝色激光器11，所述蓝色激光器11用于出射蓝色激光；

可转动的荧光轮12，所述荧光轮12具有红色荧光区域123、蓝光区域122以及绿色荧光区域121；所述红色荧光区域123受所述蓝色激光激发，出射红色荧光；所述绿色荧光区域121受所述蓝色激光激发，出射绿色荧光；所述蓝光区域122能够反射所述蓝色激光；

设置在所述荧光轮12下方的红绿激光器组13，所述红绿激光器组13在所述红色荧光区域123转动到其上方时，出射红色激光，所述红色激光通过所述红色荧光区域123出射，在所述绿色荧光区域121转动其上方时，出射绿色激光，所述绿色激光通过所述绿色荧光区域121出射；

合束准直组件14，所述合束准直组件14用于将所述荧光轮12出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。

本发明实施例中，所述激光光源装置包括：多个所述蓝色激光器11，以及与所述蓝色激光器11一一对应的第一导光组件21；所述蓝色激光器11出射的蓝色激光通过所对应的第一导光组件21入射到所述荧光轮12的上表面，以使得所述荧光轮12出射红绿颜色的荧光及透射蓝色激光；所述荧光轮12出射的荧光通过第二导光组件22入射至所述合束准直组件14。

其中，所述第一导光组件21包括：准直透镜组211以及第一反射镜组212；所述蓝色激光器11出射的蓝色激光通过准直透镜组211准直处理后，入射至所述第一反射镜组212，通过所述第一反射镜组212反射至所述荧光轮12的上表面。可以基于光路布局需求设置第一反射镜组212具有至少一个反射镜，所述反射镜为蓝光反射镜。如图1所示，本发明实施例中，蓝色激光器11出射蓝色激光通过两个准直透镜组211后，通过两个反射镜入射至荧光轮12的上表面。以虚线箭头表示光线传播方向。

本发明通过巧妙设计蓝色激光器11的排布，可以实现多个蓝色激光器11经过第一导光组件21多次反射后入射至荧光轮12，使得荧光轮12出射或透射对应颜色的荧光和激光，从而实现红绿蓝三色光分时输出。

具体的，蓝色激光器11出射的蓝色激光通过准直透镜组211准直处理后，入射至第一反射镜组212，通过第一反射镜组212反射后入射至荧光轮12的上表面，随着荧光轮12转动位置的不同，如果激发荧光轮12上的红色荧光区域123出射红色荧光，如果激发绿色荧光区域121出射绿色荧光，如果激发蓝光区域122透射蓝色激光，通过荧光轮12的转动可以时序的出射红绿颜色的荧光和透射蓝色激光，荧光轮12将出射的荧光通过第二导光组件22入射至合束准直组件14，合束准直组件14将荧光轮12出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。红绿荧光和三色激光耦合后形成白光。而且红绿荧光与三色激光耦合，能够使得出射的白光具有很好的显色性，且能够消除由于单独窄带激光干涉产生的散斑。

图2所示方式中，所述荧光轮12具有在其圆心两侧相对设置的两个所述绿色荧光区域121，在其圆心两侧相对设置的两个所述蓝光区域122，在其圆心两侧相对设置的两个所述红色荧光区域123，所有荧光区域位于所述荧光轮12上表面的同一圆环内。所述荧光轮12圆心为其转轴位置。

本发明实施例中，将荧光轮12设置于红绿激光器组13的上方，当荧光轮12的红色荧光区域123转动到红绿激光器组13的上方时，出射红色激光，红色激光通过红色荧光区域123出射，当荧光轮12的绿色荧光区域121转动到红绿激光器组13的上方时，出射绿色激光，绿色激光通过绿色荧光区域121出射，红色激光和绿色激光通过第二导光组件22入射至合束准直组件14，合束准直组件14将荧光轮12出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。

其中，一部分所述蓝色激光器11通过所对应的第一导光组件21照射到第一区域，另一部分所述蓝色激光器11通过所对应的第一导光组件21照射到第二区域；其中，所述第一区域与所述第二区域为预设平面的两个不同的区域，且位于所述圆心的两侧；所述预设平面与所述荧光轮12的上表面重合，且位于所述圆环上。

需要说明的是，蓝色激光器11持续开启，任意时刻，都可以通过第一区域和第二区域激发两个相同颜色的荧光区域，提高荧光出射亮度。如随着荧光轮12的转动，在第一时段，第一区域和第二区域能够分别位于两个红色荧光区域123内，从而激发荧光轮12出射红色荧光，在第二时间段内，第一区域和第二区域能够分别位于两个绿色荧光区域121内，从而激发荧光轮12出射绿色荧光，在第三时间段内，第一区域和第二区域能够分别位于两个蓝光区域122内，从而透射荧光轮12出射蓝色激光。

如图1所示方式中，具有两个所述第二导光组件22，一个所述第二导光组件22与所述第一区域相对，用于使得所述第一区域所对应的荧光区域出射的光线入射至所述合束准直组件14，另一个所述第二导光组件22与所述第二区域相对设置，用于使得所述第二区域所对应的荧光区域出射的光线入射至所述合束准直组件14。

其中，所述第二导光组件22包括：第一平凸透镜221以及第二反射镜组222；所述第一平凸透镜221用于将所述荧光轮12出射的光线汇聚到所述第二反射镜组222，所述第二反射镜组222用于将入射光线反射至所述合束准直组件14。可以基于光路布局需求设置第二反射镜组222具有至少一个反射镜，所述反射镜能够反射或透射三色荧光以及三色激光。如图1所示，本发明实施例中，第二反射镜组222具有一个反射镜。

本发明实施例中，一部分蓝色激光器11出射的蓝色激光通过准直透镜组211准直处理后，入射至第一反射镜组212，通过第一反射镜组212反射后入射至第一区域，蓝色激光激发荧光轮12上的红色荧光区域123出射红色荧光，激发绿色荧光区域121出射绿色荧光，蓝光区域122透射蓝色激光，第一区域所对应的红色荧光区域出射的红色荧光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束准直组件14，第一区域所对应的绿色荧光区域出射的绿色荧光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束准直组件14，第一区域所对应的蓝光区域122透射的蓝色激光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束准直组件14。

另一部分蓝色激光器11出射的蓝色激光通过准直透镜组211准直处理后，入射至第一反射镜组212，通过第一反射镜组212反射后入射至第二区域，蓝色激光激发荧光轮12上的红色荧光区域123出射红色荧光，激发绿色荧光区域121出射绿色荧光，激发蓝光区域122透射蓝色激光，第二区域所对应的红色荧光区域出射的红色荧光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束准直组件14，第二区域所对应的绿色荧光区域出射的绿色荧光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束准直组件14，第二区域所对应的蓝光区域122透射的蓝色激光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束准直组件14。

如图2所示，本发明实施例中以10个蓝色激光器11为例，其中五个蓝色激光器11用于照射第一区域，另外五个蓝色激光器11用于照射第二区域。蓝色激光器11的数量可以基于需求设定，不限于10个，可以为任意多个。

进一步的，当荧光轮12的红色荧光区域123转动到红绿激光器组13的上方时，出射红色激光，红色激光通过红色荧光区域123出射，当荧光轮12的绿色荧光区域121转动到红绿激光器组13的上方时，出射绿色激光，绿色激光通过绿色荧光区域121出射，荧光轮12将出射的荧光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束准直组件14，合束准直组件14将荧光轮12出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。

其中，所述红绿激光器组13包括：红色激光器132以及绿色激光器133，二者出射的激光分别通过单独的透镜汇聚到同一第二平凸透镜131，所述第二平凸透镜131将入射光线汇聚到所述荧光轮12的下表面。

其中，所述合束准直组件14包括：合束三角棱镜141以及第三平凸透镜142；所述合束三角棱镜141用于将入射光线耦合后，传输至所述第三平凸透镜142，所述第三平凸透镜142用于将入射光线形成平行光出射。

本发明实施例中，蓝色激光器11出射的蓝色激光通过准直透镜组211准直处理后，入射至第一反射镜组212，通过第一反射镜组212反射后入射至荧光轮12的上表面，激发荧光轮12上的红色荧光区域123出射红色荧光，激发绿色荧光区域121出射绿色荧光，蓝光区域122透射蓝色激光，红色荧光、绿色荧光以及蓝色激光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束三角棱镜141，合束三角棱镜141将入射光线进行耦合后，传输至第三平凸透镜142并形成平行光出射。

进一步的，当荧光轮12的红色荧光区域123转动到红绿激光器组13的上方时，红色激光器132出射的红色激光通过透镜134汇聚到第二平凸透镜131，通过第二平凸透镜131汇聚后入射至荧光轮12的下表面，出射红色激光，红色激光通过红色荧光区域123出射；当荧光轮12的绿色荧光区域121转动到红绿激光器组13的上方时，绿色激光器133出射的绿色激光通过透镜135汇聚到第二平凸透镜131，通过第二平凸透镜131汇聚后入射至荧光轮12的下表面，出射绿色激光，绿色激光通过绿色荧光区域121出射；红色激光和绿色激光通过第一平凸透镜221会聚后入射至第二反射镜组222，第二反射镜组222将入射的光线反射至合束三角棱镜141，合束三角棱镜141将入射光线进行耦合后，传输至第三平凸透镜142并形成平行光出射。

本发明实施例中，所述荧光轮12的上表面具有第一薄膜，所述第一薄膜为蓝光增透膜；所述荧光轮12下表面具有第二薄膜，所述第二薄膜能够反射蓝光，且增透红绿光。

其中，荧光轮12的上表面镀蓝光增透膜，可以增透蓝光，能够提高蓝光利用率，增加荧光出射，荧光轮12下表面镀第二薄膜，可以反射蓝光，同样是增加蓝光利用率，增加产生荧光，另外，荧光轮12下表面镀第二薄膜，可以增透红绿光，使得红色荧光区域123提高红色激光利用率，使得绿色荧光区域121提高绿色激光利用率。

本发明通过巧妙设计蓝色激光器11的排布，用蓝色激光激发透射式分段荧光轮12，多个蓝光激光器11的光斑经过光束准直、会聚、整形后汇聚为一点后激发荧光区域，红、绿、蓝三种颜色的荧光粉分段呈扇形涂覆在呈圆环的荧光轮12上，且该荧光轮12可透射红色和绿色激光，因此，蓝色激光可以分时激发红、绿、蓝三色荧光粉发光，使得荧光轮12出射对应颜色的荧光，实现高亮度的白光输出。

需要说明的是，绿色荧光粉和红色荧光粉是涂覆在旋转的荧光轮12上，荧光轮12的上表面镀蓝光增透膜，蓝光激光分时照射到不同颜色的荧光粉上，通过旋转按照时序依次输出三种颜色的激光。另外，荧光轮12下表面具有第二薄膜，第二薄膜能够透射蓝光，且增透红绿光，红色激光和绿色激光可以分时透射红光和绿光，与蓝光激发的红光和绿光，同种颜色的光在同一时间合束成同一种颜色的红光和绿光。两侧相同颜色的光束最终通过第二导光组件22会聚成一个光斑。可以广泛应用于单dlp(digitallightprocessing，数字光处理)产品，利用时间混色，实现高效率的白光输出。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的激光光源装置中，具有可转动的荧光轮，该荧光轮具有红色荧光区域、蓝色区域以及绿色荧光区域，本申请中将蓝色激光器出射的蓝色激光照射到荧光轮上，激发荧光轮上的红色荧光区域出射红色荧光，激发绿色荧光区域出射绿色荧光，蓝光区域透射蓝色激光，进一步的，荧光轮还设置于红绿激光器组的上方，当荧光轮的红色荧光区域转动到红绿激光器组的上方时，出射红色激光，红色激光通过红色荧光区域出射，红色荧光和红色激光同时输出，当荧光轮的绿色荧光区域转动到红绿激光器组的上方时，出射绿色激光，绿色激光通过绿色荧光区域出射，绿色荧光和绿色激光同时输出，合束准直组件将荧光轮出射的荧光以及激光进行耦合和准直后，形成平行光出射。应用本发明提供的激光光源装置，光路结构简单，可以有效减小设备体积，提高集成度。

本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。