阅读说明：本技术 光源装置及显示设备 (Light source device and display device ) 是由 郭祖强 鲁宁 李屹 于 2018-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种光源装置及显示设备。所述光源装置包括激发光源、补充光源及色轮,所述激发光源用于发出第一颜色光至所述色轮,所述色轮包括第一发光区、波长转换区及补充发光区,所述第一发光区及所述波长转换区沿圆周方向依次排列,所述第一发光区在第一时段接收所述第一颜色光并发出所述第一颜色光,所述波长转换区在第二时段接收所述第一颜色光并发出受激光,所述补充发光区位于所述波长转换区的内侧或外侧,所述补充光源在所述第二时段发出拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠的补充光,所述补充光经由所述补充发光区出射后与所述波长转换区发出的所述受激光合光。(The invention relates to a light source device and a display device. The light source device comprises an excitation light source, a supplementary light source and a color wheel, wherein the excitation light source is used for emitting first color light to the color wheel, the color wheel comprises a first light emitting area, a wavelength conversion area and a supplementary light emitting area, the first light emitting area and the wavelength conversion area are sequentially arranged along the circumferential direction, the first light emitting area receives the first color light and emits the first color light in a first period, the wavelength conversion area receives the first color light and emits a laser beam in a second period, the supplementary light emitting area is positioned on the inner side or the outer side of the wavelength conversion area, the supplementary light source emits supplementary light which widens a color gamut and is at least partially overlapped with a spectrum of the laser beam in the second period, and the supplementary light is combined with the excited light emitted by the wavelength conversion area after being emitted by the supplementary light emitting area.)

光源装置及显示设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光源装置及显示设备。

背景技术

随着投影显示领域技术的不断发展，人们对投影设备的参数要求越来越高，高亮度，HDR(High-Dynamic Range，高动态范围图像)，高分辨率(如4K)以及尽可能大的色域范围(DCI、Rec.2020)成为目前投影仪产品市场上非常流行的概念。使用激光荧光光源的投影设备相对于灯泡光源、LED光源和纯激光光源分别具有长寿命、高亮度、高性价比的优势，是目前投影仪光源的理想选择。但是由于激光激发产生的荧光光谱波长范围宽，相比纯激光光源在扩展色域范围方面存在较多限制。

目前，针对激光荧光光源，常用的达到Rec.709或DCI色域标准的方法为电子校正并在光路中增加滤波片。如图1所示，激光荧光光源中使用蓝激光作为激发光，入射色轮的激发光激发荧光粉得到绿色荧光和红色荧光(绿色荧光和红色荧光也可以称为受激光)，荧光波长范围比较宽，颜色不够饱和，因此通过Notch filter 71滤除绿光长波长和红光短波长部分改善绿光和红光的色坐标。此外，由于绿色荧光的效率高，红色荧光效率低，也就是说三基色光中红光太少而绿光太多，通常使用电子校正方式滤除过量的绿光，保证三基色光配比为白光的色坐标满足色域标准要求。

使用上述扩展色域的方法能够达到Rec.709或DCI色域标准，但是Notch filter和电子校正过程中滤除了相当一部分的荧光，导致投影设备光效下降，最终亮度降低，限制了投影产品性能。为进一步解决扩大色域范围和提升亮度这一矛盾，提出在光源中增加红激光模块方法。如图2所示，蓝激光模块分为两部分，一部分作为激发光入射色轮产生绿光和红光，另一部分作为蓝光显示。同时增加红激光模块，通过红激光和红荧光合光方式调整红光色坐标并增大红光占比，从而可以减少Notch filter滤除的红色荧光比例并改善绿光过量的问题，提高了投影机光效。

但是在光源中增加红激光模块后，红激光与红色荧光合光过程仍然存在荧光损失。如图2所示，红激光与红色荧光通过二向色片61合光，二向色片透射红激光、蓝激光，反射红色荧光和绿色荧光。一般使用638nm主波长的红光激光器，谱宽范围为几纳米；而红色荧光为宽谱光，与红激光光谱有部分重叠区域。二向色片合光时638nm附近波长区域的红色荧光损失，但是这一区间的红色荧光色纯度高且占比较多，导致红色荧光光效降低。

为进一步提升激光荧光合光过程中荧光光效，提出利用激光和荧光光学扩展量的差异特点进行合光。如图3中(a)图所示，荧光粉51被激发产生荧光过程为朗伯散射，光学扩展量大；激光器52出射的激光经过准直透镜后为近似的平行光，光学扩展量小。荧光经过光收集装置被准直后与红激光在区域膜片53位置合光。如图3中(b)图所示，区域膜片分为透射区域41和反射红激光区域42。激光光学扩展量小，经过聚焦透镜后汇聚于膜片中心的第一发光区域被反射；荧光光学扩展量大，入射区域膜片的光斑面积大，大部分荧光被膜片透射，与红激光波长重叠部分的红色荧光仅在区域膜片位置存在损失。因此，这种利用光学扩展量进行合光的方法能够进一步减少红色荧光损失，提升光效。

然而，投影系统要求的色域范围越大，光源中红激光所占的比例就越多，同时绿色荧光的色坐标也不再能够满足色域标准要求，需要再加入绿激光模块。激光比例的提升难以通过增大驱动电流的方式实现，通常增加激光器数量以提升激光荧光合光过程中激光占比。实际光源结构中，激光器排布为阵列形式，如果激光器数量增加，那么从激光器出射的激光光斑阵列面积越大，对应聚焦于区域膜片位置的激光光斑越大，也就是说膜片区域膜片尺寸变大。那么在激光荧光合光过程中，荧光损失也随着区域的增大而变多。此外，由于区域膜片反射激光区域需要同时反射红激光和绿激光(红激光和绿激光也可以称为补充光)且透射荧光，镀膜工艺难度增大，成本提升。因此色域范围更大的情况下(如Rec.2020)，采用光学扩展量合光的方式并不实用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种具有宽色域标准的新的受激光及补充光合光方式的光源装置，实现合光过程中补充光占比提升的同时避免了受激光光效降低。此外，本发明还提出采用上述光源装置的显示设备。

一种光源装置，其包括激发光源、补充光源及色轮，所述激发光源用于发出第一颜色光至所述色轮，所述色轮包括第一发光区、波长转换区及补充发光区，所述第一发光区及所述波长转换区沿圆周方向依次排列，所述第一发光区在第一时段接收所述第一颜色光并发出所述第一颜色光，所述波长转换区在第二时段接收所述第一颜色光并发出受激光，所述补充发光区位于所述波长转换区的内侧或外侧，所述补充光源在所述第二时段发出拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠的补充光，所述补充光经由所述补充发光区出射后与所述波长转换区发出的所述受激光合光。

一种显示设备，其包括光源装置及空间光调制器，所述光源装置发光至所述空间光调制器，所述空间光调制器依据图像数据调制所述光源装置发出的光产生图像光，所述光源装置包括激发光源、补充光源及色轮，所述激发光源用于发出第一颜色光至所述色轮，所述色轮包括第一发光区、波长转换区及补充发光区，所述第一发光区及所述波长转换区沿圆周方向依次排列，所述第一发光区在第一时段接收所述第一颜色光并发出所述第一颜色光，所述波长转换区在第二时段接收所述第一颜色光并发出受激光，所述补充发光区位于所述波长转换区的内侧或外侧，所述补充光源在所述第二时段发出拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠的补充光，所述补充光经由所述补充发光区出射后与所述波长转换区发出的所述受激光合光。

相较于现有技术，本发明光源装置采用适用于宽色域标准的补充光与受激光合光方式，通过使补充光从色轮上的补充发光区发出来完成补充光和受激光合光，实现了补充光占比的提升，并且避免了现有的光学扩展量合光方式下扩大色域范围导致的受激光损失增加，具有重要的实用价值。

附图说明

图1至图3是三种现有技术的光源装置的结构及光路原理示意图。

图4是本发明第一实施方式的光源装置的结构示意图。

图5是图4所示的光源装置的色轮的平面结构示意图。

图6是图4所示的光源装置的光偏转装置的结构示意图。

图7是图4所示的光源装置在第一时段的光路原理示意图。

图8是图4所示的光源装置在第二时段的光路原理示意图。

图9是本发明第二实施方式的光源装置的结构示意图。

图10是图9所示的光源装置的区域膜片的平面结构示意图。

图11是图9所示的光源装置的色轮的平面结构示意图。

图12是本发明第三实施方式的光源装置的结构示意图。

主要元件符号说明

光源装置100、200、300

第一光源101a、201a、301a

第二光源101b、201b、301b

补充光源102

第二颜色激光光源102a、202a、302a

第三颜色激光光源102b、202b、302b

二向色片109、209、309

偏振分光片103、203、303

第一区域103a

第二区域103b

光偏转装置104、204、304

色轮108、208、308

第一发光区108a、208a

波长转换区108b、208b

补充发光区108c、208c

第一透镜105、205、305

第二透镜106、206、306

准直透镜111、211、311

光收集装置110、210、310

光偏转结构104a

驱动装置104b

开口107a

反射凹面107b

滤光区208d

区域膜片207

第三区域207b

第四区域207c

收集透镜组218、318

中继透镜212、312

引导元件213、313

反射镜315

如下

具体实施方式

将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图4，图4是本发明第一实施方式的光源装置的结构示意图。所述光源装置100包括激发光源101、补充光源102、二向色片109、色轮108、偏振分光片103、光偏转结构104、第一透镜105、第二透镜106、准直透镜111、引导装置107及光收集装置110。

所述激发光源101用于发出第一颜色光至所述色轮108，所述激发光源101包括用于发出第一偏振态的第一颜色光的第一光源101a及用于发出第二偏振态的第一颜色光的第二光源101b。其中，所述第一光源101a可以包括两个或两个以上的激光器，所述两个或两个以上的激光器可以呈阵列排布，每个激光器可以对应设置一准直透镜111，用于对每个激光器发出的第一颜色光进行准直。本实施方式中，第一颜色光为蓝色光，所述第一光源101a与所述第二光源101b均为蓝色激光光源，所述第一偏振态的第一颜色光为蓝色P光，所述第二偏振态的第一颜色光为蓝色S光，且均为激光。

请参阅图5，图5是图4所示的光源装置的色轮108的平面结构示意图。所述色轮108包括第一发光区108a、波长转换区108b及补充发光区108c，所述第一发光区108a及所述波长转换区108b沿圆周方向依次排列，所述第一发光区108a在第一时段接收所述第一颜色光并将所述第一颜色光反射，所述波长转换区108b在第二时段接收所述第一颜色光产生受激光并将所述受激光反射，所述补充发光区108c位于所述波长转换区108b的内侧或外侧，所述补充发光区108c为透射区且包括散射层，所述补充光源102在所述第二时段发出的补充光经由所述补充发光区108c透射并散射后与所述波长转换区108b发出的所述受激光合光，其中，所述补充光用于拓宽色域且与所述受激光光谱至少部分重叠。可以理解，本实施方式中，所述第一发光区108a、波长转换区108b为反射区域，所述补充发光区108c为透射区域，所述第一颜色光与所述受激光的合光均在所述色轮108处完成，但是，可以理解在变更实施方式中，所述第一发光区108a、波长转换区108b也可以为透射区域且所述补充发光区108c为反射区域等方式，同样可以实现所述第一颜色光与所述受激光的合光均在所述色轮108处完成，因此，所述色轮108的各区域的透反射特性并不以上述为限，可以依据实际需要设置。

本实施方式中，所述第一发光区108a发出第一颜色光，所述第一颜色光为蓝色光，故所述第一发光区108a也可以标示为第一发光区B。进一步地，所述第一发光区108a也包括散射层，即所述第一发光区108a用于接收所述第一颜色光并对所述第一颜色光进行散射及反射。所述补充发光区108c可以位于所述波长转换区108b的内侧，且所述补充发光区108c的宽度与所述波长转换区108b的宽度之和可以等于所述第一发光区108a的宽度，从而三者围成完整的圆环。

其中所述波长转换区108b发出的所述受激光包括第二颜色受激光及第三颜色受激光，其中，所述第二颜色可以为红色与绿色中的一个，所述第三颜色可以为红色与绿色中的另外一个。所述波长转换区108b包括发出第二颜色受激光的第二颜色波长转换区R及发出第三颜色受激光的第三颜色波长转换区G。可以理解，所述第二颜色波长转换区R可以设置有红色波长转换材料，所述第三颜色波长转换区可以设置有绿色波长转换材料。

进一步地，所述补充光也可以包括第二颜色激光及第三颜色激光，即所述补充光源102包括第二颜色激光光源102a及第三颜色激光光源102b，所述第二颜色激光光源102a在所述第二颜色波长转换区R发出第二颜色受激光时开启，所述第三颜色激光光源102b在所述第三颜色波长转换区G发出第三颜色受激光时开启。所述第二颜色激光光源102a及第三颜色激光光源102b分别发出所述第二颜色激光及第三颜色激光至所述二向色片109，所述二向色片109用于将所述第二颜色激光及第三颜色激光引导至所述补充发光区108c。可以理解，每个所述第二颜色激光光源102a及第三颜色激光光源102b前方都可以设置准直透镜111，用于对所述第二颜色激光及第三颜色激光进行准直。

所述偏振分光片103具有第一区域103a及第二区域103b，所述第二区域103b用于接收所述第一光源101a发出的第一偏振态的第一颜色光，所述光偏转装置104设置于所述第二光源101b与所述偏振分光片103之间且用于控制所述第二光源101b发出的第二偏振态的第一颜色光在所述第一时段位于所述第一区域103a以及在所述第二时段位于所述第二区域103b。具体地，在所述第一时段，所述第一区域103a发出所述第二偏振态的第一颜色光至所述色轮108的第一发光区108a，所述第二区域103b发出所述第一偏振态的第一颜色光至所述第一发光区108a，所述第一发光区108a发出所述第一及第二偏振态的第一颜色光。在所述第二时段，所述第二区域103b发出所述第一及第二偏振态的第一颜色光至所述波长转换区108b，所述波长转换区108b发出受激光，所述补充光源102发出与所述受激光颜色相同的补充光至所述补充发光区108c，由于所述波长转换区108b与所述补充发光区相邻设置，波长转换区108b的受激光的光斑与补充发光区108c的补充光的光斑相邻，且沿着同一方向出射，即从所述波长转换区108b发出的受激光与所述补充发光区108c发出的相同颜色的补充光在色轮108处实现了合光。

本实施方式中，在所述第一时段，所述第一发光区108a上的第一及第二偏振态的第一颜色光的光斑均为矩形光斑，且所述第一发光区108a上的第一偏振态的第一颜色光的光斑与所述第二偏振态的第一颜色光的光斑并列且相邻设置，二者也组成一个第一颜色光光斑。在所述第二时段，所述波长转换区108b的受激光光斑与所述补充发光区108c的补充光光斑并列且相邻设置。

请参阅图6，图6是图4所示的光源装置100的光偏转装置104的结构示意图。所述光偏转装置104包括光偏转结构104a及驱动结构104b，所述光偏转结构104a用于改变入射光的光路，所述驱动结构104b用于控制所述光偏转结构104a是否位于所述第二光源101b发出的所述第二偏振态的第一颜色光的光路上。具体地，所述光偏转结构104a具有相对设置的第一反射面104c及第二反射面104d，所述第二偏振态的第一颜色光经由所述第一反射面104c及所述第二反射面104d依次反射后光路发生偏移。本实施方式中，所述光偏转结构104a包括截面为平行四边形的光棒，所述光棒还包括入射面104e及出射面104f，所述入射面104e与所述出射面104f平行，所述第一反射面104c与所述第二反射面104d平行且均连接于所述入射面104e与所述出射面104f之间，其中，所述第一反射面104c与所述入射面104e之间的夹角为45度。然而，在一种变更实施方式中，所述光偏转结构104a也可以包括相互平行设置的具有所述第一反射面的第一反射镜及具有所述第二反射面的第二反射镜，所述第一反射镜用于接收并反射所述第二偏振态的第一颜色光至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于接收并反射所述第二偏振态的光至所述偏振分光片103。

所述第一透镜105位于所述偏振分光片103及所述第二透镜106之间，所述第二透镜106位于所述第一透镜105及所述色轮108之间，所述第一透镜105可以为凸透镜，用于将所述偏振分光片103发出的第一颜色光汇聚后引导至所述第二透镜106，所述第二透镜106可以为凹透镜，用于将所述第一透镜105发出的第一颜色光准直后提供至所述色轮108。

所述引导装置107位于所述偏振分光片103与所述色轮108之间，具体地，可以位于所述第二透镜106与所述色轮108之间，所述偏振分光片103发出的所述第一及第二偏振态的第一颜色光经由所述引导装置107被引导至所述色轮108，所述引导装置107还接收所述波长转换区108b及补充发光区108c发出所述受激光及所述补充光以及所述第一发光区108a发出的第一颜色光并将所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光引导至所述光收集装置110。

本实施方式中，所述引导装置107包括反光碗，所述反光碗包括开口107a及位于所述开口107a***的反射凹面107b，所述偏振分光片103发出的所述第一及第二偏振态的第一颜色光经由所述开口107a被引导至所述色轮108，所述反射凹面107b接收并反射所述色轮108发出的所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光至所述光收集装置110。

所述光收集装置110可以为方棒，设置于所述色轮108的一侧(如上侧)，所述引导装置107引导的所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光均被引导至所述方棒的入口，经由所述方棒匀光处理后进入后端光机设备等(如空间光调制系统)，用于被调制以显示图像用的图像光。

以下对所述光源装置100工作时的光路原理进行介绍。所述光源装置100工作时，所述驱动装置104b控制所述光偏转结构104a周期性运动，从而所述光偏转结构104a周期性位于所述第二光源101b发出的第二偏振态的第一颜色光的光路上。所述色轮108也不断旋转，使得所述第一发光区108a、所述波长转换区108b依次位于所述偏振分光片103发出的第一颜色光的光路上，所述补充光源102在所述波长转换区108b发出所述受激光时发出与所述受激光颜色相同的补充光，从而所述第一发光区108a在第一时段发出所述第一颜色光，所述波长转换区108b与所述补充发光区108c在第二时段发出所述受激光与补充光的合光。

具体地，请参阅图7，在第一时段，所述驱动装置104b控制所述光偏转结构104a位于所述第二光源101b发出的第二偏振态的第一颜色光的光路上，所述第一光源101a发出第一偏振态的第一颜色光至所述偏振分光片103的第二区域103b，所述第二光源101b发出第二偏振态的第一颜色光经由所述光偏转结构104a至所述偏振分光片103的第一区域103a，其中，所述第二区域103b可以将所述第一偏振态的第一颜色光透射，将所述第二偏振态的第一颜色光反射；所述第一区域103a可以将所述第二偏振态的第一颜色光反射，所述第一偏振态的第一颜色光的光斑可以与所述第二偏振态的第一颜色光的光斑相互分离，所述第一偏振态的第一颜色光入射至所述第一透镜105的下半部分，所述第二偏振态的第一颜色光入射至所述第一透镜105的上半部分，所述第一透镜105将所述第一偏振态的第一颜色光及所述第二偏振态的第一颜色光引导至所述第二透镜106前汇聚，所述第一及第二偏振态的第一颜色光经由所述第二透镜106准直、并经由所述引导装置107的开口107a透射至所述色轮108的所述第一发光区108a，其中，所述第一偏振态的第一颜色光可以成像在所述第一发光区108a的上半部分，所述第二偏振态的第一颜色光可以成像在所述第一发光区的下半部分，所述第一及第二偏振态的第一颜色光在所述第一发光区108a上形成的光斑的总宽度大致等于所述第一发光区108a的宽度，所述第二透镜106发出的第一颜色光经所述第一发光区108a散射并反射后被提供至所述反射凹面107b，所述反射凹面107b将所述第一颜色光反射至所述光收集装置110的入口，所述光收集装置110将所述第一颜色光进一步合光匀光后提供至后端设备进一步处理，如提供至光机设备等(如空间光调制系统)，以用于被调制以显示图像用的第一颜色图像光。

请参阅图8，在第二时段，所述驱动装置104b控制所述光偏转结构104a未位于所述第二光源101b发出的第二偏振态的第一颜色光的光路上，所述第一光源101a发出第一偏振态的第一颜色光至所述偏振分光片103的第二区域103b，所述第二光源101b也发出第二偏振态的第一颜色光至所述偏振分光片103的第二区域103b，所述第二区域103b将所述第一偏振态的第一颜色光与第二偏振态的第一颜色光合光，其中，所述第二区域103b可以将所述第一偏振态的第一颜色光透射以及将所述第二偏振态的第一颜色光反射以将二者合光，所述第一偏振态的第一颜色光的光斑可以与所述第二偏振态的第一颜色光的光斑刚好重合，所述合光后的第一颜色光入射至所述第一透镜105；所述第一透镜105为凸透镜且所述合光后的第一颜色光入射至所述第一透镜105的下半部分，从而所述合光后的第一颜色光被引导至所述第二透镜106前汇聚，所述第二透镜106将所述汇聚后的第一颜色光准直，所述准直后的第一颜色光经由所述引导装置107的开口107a透射至所述色轮108的波长转换区108b。

在所述第二时段中，当所述第一颜色光入射至所述波长转换区108b的第二颜色波长转换区R，所述波长转换区108b上形成的第一颜色光的光斑宽度大致等于所述波长转换区108b的宽度，所述第二颜色波长转换区R上的第二颜色波长转换材料被激发而产生第二颜色受激光，所述第二颜色受激光被反射至所述引导装置107的反射凹面107b，所述补充光源102的第二颜色激光光源102a开启且所述第三颜色激光光源102b关闭，所述第二颜色激光光源102a发出第二颜色激光至邻近所述第二颜色波长转换区R的部分补充发光区108c，所述部分补充发光区108c上的第二颜色激光光斑的宽度大致等于所述补充发光区108c的宽度，所述部分补充发光区108c将所述第二颜色激光透射并散射，从而所述补充发光区108c的第二颜色激光与所述第二颜色波长转换区R发出的第二颜色受激光合光，所述散射后的第二颜色激光也被引导至所述反射凹面107b，所述反射凹面107b将所述第二颜色受激光及所述第二颜色激光均反射至所述光收集装置110的入口，所述光收集装置110将所述第二颜色受激光及所述第二颜色激光进一步合光匀光后提供至后端设备进一步处理，如提供至光机设备等(如空间光调制系统)，以用于被调制以显示图像用的第二颜色图像光。第二颜色受激光和第二颜色激光经过光收集装置110匀光后，形成一个均匀的光斑，且由于激光和受激光的均匀混合，很好地消除了激光的散斑效应。

在所述第二时段中，当所述第一颜色光入射至所述波长转换区108b的第三颜色波长转换区G，所述第三颜色波长转换区G上的第三颜色波长转换材料被激发而产生第三颜色受激光，所述第三颜色受激光被反射至所述引导装置107的反射凹面107b，所述补充光源102的第三颜色激光光源102b开启且所述第二颜色激光光源102a关闭，所述第三颜色激光光源102b发出第三颜色激光至邻近所述第三颜色波长转换区R的部分补充发光区108c，所述部分补充发光区108c将所述第三颜色激光透射并散射，从而所述补充发光区108c的第三颜色激光与所述第三颜色波长转换区G发出的第三颜色受激光合光，所述散射后的第三颜色激光也被引导至所述反射凹面107b，所述反射凹面107b将所述第三颜色受激光及所述第三颜色激光均反射至所述光收集装置110的入口，所述光收集装置110将所述第三颜色受激光及所述第三颜色激光进一步合光匀光后提供至后端设备进一步处理，如提供至光机设备等(如空间光调制系统)，以用于被调制以显示图像用的第三颜色图像光。

相较于现有技术，本发明光源装置100采用适用于宽色域标准的补充光与受激光合光方式，通过使补充光从反射式色轮108上具有散射层的补充发光区108c透射来完成补充光和受激光合光，实现了补充光占比的提升，并且避免了现有的光学扩展量合光方式下扩大色域范围导致的受激光损失增加，具有重要的实用价值。

进一步地，本发明通过使得所述第一光源101a和第二光源101b出射的第一颜色光处于不同的偏振态，进而通过所述偏振分光片103将不同偏振态的第一颜色光合光，合光后的第一颜色光通过所述第一透镜105和所述第二透镜106成像到所述色轮108。由于第一光源101a与所述第二光源101b的激光器为阵列的排布方式，经过所述准直透镜111后出射的所述第一光源101a与所述第二光源101b的光斑相互分离，因此成像到色轮108上的激光光斑也可以互不重合，降低了入射色轮108上的激光功率密度，保证了荧光光效。其中，所述第一颜色光作为受激光的激发光入射色轮108时，所述第一光源101a出射的第一偏振态的第一颜色光与所述第二光源101b出射的第二偏振态的第一颜色光合光后光路重合，此时所述第一光源101a和所述第二光源101b的激光光斑在色轮108上成像位置相同，入射荧光粉层的激光功率密度较大，可以微调所述第二光源位置，使得成像到色轮108的波长转换区108b的光斑与所述第一光源101a激光光斑位置分离，进一步提升受激光光效。

如图5所示，所述色轮108对应于第一颜色光显示(如蓝光显示)的第一发光区108a为反射式的散射片，其作用是消相干，减弱投影显示的散斑现象；对应第二颜色和第三颜色显示部分(如绿光和红光显示部分)分为同心的两圈，外圈为波长转换材料层，第一颜色光入射波长转换材料层产生第二或第三颜色受激光(如红色或绿色荧光)，内圈的补充发光区108c为散射层，补充光源102分别在对应产生第二颜色受激光和第三颜色受激光的时段内打开出射第二颜色补充光和第三颜色补充光并从色轮108散射层透射，完成消相干后与受激光合光。

由于所述第一颜色光显示时段所述补充光源102不开，为避免出现显示不均匀性问题，必须保证出射所述色轮108的第一颜色光斑与第二颜色光/第三颜色光光斑一致，从而入射所述光收集装置110的光斑大小和角度一致，因此调制所述光偏转结构104a，使其处于所述第二光源101b出射激光光路中。此时，第一颜色光经过光偏转结构104a的两次反射后光束平移，入射对应第二颜色补充光/第三颜色补充光透射散射层的位置，同时所述第一光源101a出射的第一颜色光光入射对应于所述波长转换区108b的位置，保证了第一颜色光出射光斑的一致性。

所述色轮108的波长转换区产生的受激光和经过透射或反射式散射层散射的补充光出射色轮时角度很大，本实施方式中使用具有所述反射凹面107b的反光碗对出射色轮108的大角度光束进行收集，其中反光碗的中心区域被掏空形成所述开口107a，蓝激光从开口107a透射后入射所述色轮108，所述反光碗朝向所述色轮108的一面镀高反膜形成所述反射凹面107b，出射色轮108的激光和荧光大部分被反光碗的反射凹面107b反射后入射至所述光收集装置110。

请参阅图9、图10及图11，图9是本发明第二实施方式的光源装置200的结构示意图，图10是图9所示的光源装置200的引导装置207的区域膜片207的平面结构示意图，图11是图9所示的光源装置200的色轮208的平面结构示意图。所述光源装置200与第一实施方式的光源装置100基本相同，也就是说，上述对所述光源装置100的描述基本适用于所述第二实施方式的光源装置200，二者的主要区别在于：引导装置207的结构、色轮208的结构、光收集装置210的位置与第一实施方式中不同。

具体来说，所述引导装置207包括区域膜片207及引导元件213，所述区域膜片207包括第三区域207b及第四区域207c，所述第三区域207b为第一颜色光透射区域，所述第四区域207c可以为反射区域，偏振分光片203发出的第一及第二偏振态的第一颜色光经由所述第三区域207b透射至所述色轮208，所述第四区域207c接收并反射所述波长转换区208b及补充发光区208c发出受激光及补充光以及第一发光区a208发出的第一颜色光至所述引导元件213，所述引导元件213将所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光引导至所述光光收集装置210。

进一步地，所述色轮208还包括滤光区208d，所述引导元件213将所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光引导至所述滤光区208d，所述滤光区208d将滤光后的所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光提供至所述光光收集装置210。

更进一步地，所述光源装置200还可以包括收集透镜组218及中继透镜212，所述收集透镜组218位于所述引导装置207的区域膜片207及所述色轮208之间，所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光经由所述中继透镜212被提供至所述引导元件213。

可以理解，所述色轮208发出的经过反射的第一颜色光被收集透镜组218收集后再次入射所述区域膜片207，由于所述第一颜色光被散射后光学扩展量变大，因此大部分所述第一颜色光被所述区域膜片207的第三区域207b反射，经过所述中继透镜212和所述引导元件213入射光收集装置210。本实施方式中，所述光收集装置210可以位于所述色轮208的下方。

进一步地，如图11所示，可将色轮208变为同心的三圈结构，最外圈为波长转换区208b，第一颜色光入射波长转换区208b产生受激光；中间一圈为具有散射层的补充发光区208c，补充光透射过补充发光区208c与所述受激光合光，同时对应于所述波长转换区208b和补充发光区208c的第一颜色显示部分的第一发光区208a为反射式散射片；最内圈为滤光区208d，用于滤除受激光中颜色饱和度不够的波长部分，扩展投影系统色域范围。可以理解，所述滤光区208d对应所述第一颜色光、第二颜色受激光及第三颜色受激光可以分为三个区域RF、BF及GF。

所述第一实施方式中，使用反光碗的引导装置107进行光收集时，所述色轮108上出射的第一颜色光、受激光和补充光入射到引导装置107的开口107a时直接被透射，第一颜色光、受激光和补充光都存在损失，所述第二实施方式中，所述引导装置207具有所述收集透镜组218，并针对性设置透射第一颜色光的区域膜片207，可以有效减少受激光及补充光损失；对于第一颜色光来说，由于第一颜色光被散射后偏振状态被改变，基本上可认为是非偏振光，因此还可以利用激光的偏振特性，在所述区域膜片207时透射特定偏振态的入射蓝激光，反射另一偏振态的蓝光，蓝光损失进一步减少。此外，所述收集透镜组218进行光收集可以有效减少光源装置200体积，相比反光碗的引导装置107更为实用。

请参阅图12，图12是本发明第三实施方式的光源装置300的结构示意图。所述光源装置300与第二实施方式的光源装置200基本相同，也就是说，上述对所述光源装置200的描述基本适用于所述第三实施方式的光源装置300，二者的主要区别在于：引导装置307的结构与第二实施方式中不同。

所述第三实施方式中，使用二向色片307a及反射镜315替代第二实施方式中的区域膜片207，偏振分光片303发出的所述第一及第二偏振态的第一颜色光经由所述二向色片307a透射至色轮308，所述二向色片307a接收并反射波长转换区及补充发光区发出受激光及补充光经由收集透镜组318至所述引导元件313，所述反射镜315接收并反射第一发光区发出的第一颜色光经由中继透镜312至所述引导元件313，所述引导元件313将所述受激光、所述补充光及所述第一颜色光引导至光收集装置310。

所述第三实施方式中，将区域膜片变为二向色片307及反射镜315，色轮308上对应第一颜色光显示的部分为反射镜315，第一颜色光对应的滤光段为散射片，用于第一颜色光的激光消相干，减弱散斑现象。

所述二向色片307a透射蓝光，反射受激光及补充光(即反射第二颜色光及第三颜色光)。第一光源301a和第二光源301b阵列出射的第一颜色光的激光光束相对于色轮308的波长转换区及补充发光区中心向下偏移，第一颜色光在所述二向色片307a透射后斜入射所述色轮308，在所述色轮上对应于第一颜色光显示的部分被反射，由于激光光学扩展量小，被反射后的第一颜色光透射所述二向色片307a后被所述反射镜315反射，经过中继透镜312、引导元件313和色轮308上滤色区对应的散射片散射后入射光收集装置310。从所述色轮308到所述光收集装置310入口是成像过程，所述色轮308上第一颜色光光斑与第二颜色光光斑及第三颜色光斑相同，那么，忽略透镜引入的像差，第一颜色光入射光收集装置310的光斑也与第二颜色光光斑及第三颜色光斑相同。

本实施方式中，不再使用区域膜片的镜片进行色轮308上第一颜色光的入射和出射，消除了第一颜色光出射所述色轮308时存在的区域损失，提升了第一颜色光光效和图像显示效果。

可以理解，上述第二及第三实施方式中，第一光源201a、301a、第二光源201b、301b、补充光源202a、202b、302a、302b、二向色片209、309、偏振分光片203、303、光偏转结构204a、204b、304a、304b、色轮208、308的第一发光区、波长转换区及补充发光区、第一透镜205、305、第二透镜206、306、准直透镜211、311及光光收集装置210、310与第一实施方式中的第一光源101a、第二光源101b、补充光源102a、102b、二向色片109、偏振分光片103、光偏转结构104a、104b、色轮108的第一发光区、波长转换区及补充发光区、第一透镜105、第二透镜106、准直透镜111及光收集装置110基本相同，故在所述第二及第三实施方式中并未赘述其结构，但并不影响所属领域的一般技术人员对于本案的理解。

本发明还提供一种显示设备，所述显示设备可以应用于投影机、LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)显示等，所述显示设备可以包括光源装置、空间光调制器及投影镜头，所述光源装置采用上述实施方式中的括光源装置100、200、300及其变更实施方式的光源装置。所述空间光调制器用于依据所述光源装置发出的光及输入图像数据调制图像而输出图像光，所述投影镜头用于依据所述图像光进行投影而显示投影图像。采用上述实施方式中的光源装置100、200、300及其变更实施方式的包括光源装置的显示设备，具有亮度较高、结构紧凑、体积较小等技术效果。

另外，可以理解，本发明上述实施方式中的光源装置100、200、300及其变更实施方式的光源装置还可以用于舞台灯系统、车载照明系统及手术照明系统等，并不限于上述的显示设备。

可以理解，上述各个实施方式中，所述各种元件(如分光元件、引导元件及合光元件)对各种光的“引导”可以为“透射式”，也可以为“反射式”，通过波长分光/合光、偏振分光/合光、及/或区域分光/合光等均可以实现，因不能一一穷举各种变更实施方式，此处就不再一一赘述各种变更实施方式，但是，所属领域的一般技术人员基于本案记载的内容完成可以完成多种变更实施方式，来实现对所述各种光的“引导”。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。