具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

本发明揭示了一种激光发光光源装置，如图1所示，该激光发光光源装置包括至少一个激光二极管及其配套的准直透镜，激光聚光镜组104，光波长转换模组，光扩散模组，二向色镜，第一异形反光镜，第二异形反光镜。光波长转换模组位于第一异形反光镜的焦点，光扩散模组位于第二异形反光镜的焦点，第一异形反光镜与第二异形反光镜的光轴互相垂直。激光二极管发出的激光经准直透镜准直后平行入射激光聚光镜组104形成会聚激光束，会聚激光束经二向色镜作用后一部分汇聚在光波长转换模组上激发光转换模组发射荧光109，另一部分汇聚在光扩散模组上形成扩散光113，荧光109和扩散光113分别由第一异形反光镜和第二异形反光镜，然后经过二向色镜后合并后形成混合平行光输出。

本技术方案中，可以包含一个或多个激光二极管，激光二极管可以是相同波长，也可以是多种不同波长的组合。激光二极管发射光波长范围可以是400nm~470nm。所包含的激光二极管可以被独立控制，包括开关、信号调制、驱动电流增大或减小。

本技术方案中，可以包含一个或多个准直透镜，准直透镜位于激光二极管后面，准直透镜是将激光二极管发出的大发散角激光进行准直后以平行光输出。

从准直透镜出射的激光束，可以部分先入射到反射镜组，然后再被反射进入激光聚焦镜组。或者部分直接入射到激光聚光镜组。也可以全部入射到反射镜组后再被反射进入聚光镜组，或者全部直接入射到聚光镜组。

反射镜组可以由1个平面反射镜组成，也可以由2个相互平行的反射镜组成，其中一个反射镜可以绕某一个轴向旋转，另一个反射镜可以绕垂直于该轴向的另一轴向旋转。还可以由多个独立的反射镜组合成，这些反射镜以特定的排列分布，这些独立反射镜可独立的被旋转控制。

入射到激光聚光镜组的准直激光束可以全部相互平行，也可以是部分平行。可以是垂直正入射到聚光镜组，即入射方向平行于聚光镜组的中心光轴，也可以以一定角度入射到聚光镜组。

激光聚光镜组，位于激光器和二向色镜之间。其组成可以是单个透镜，也可以是多个透镜组合，可以是非球面透镜，也可以是球面透镜和非球面透镜组合。可以全是正透镜组合，也可以是正透镜和负透镜组合，它还可以是凹面反射聚光镜。

激光聚光镜组，具有正的光焦度，其焦距大小根据聚光镜组与二向色镜的中心距离以及二向色镜与光波长转换模组或光扩散模组的距离而定。

二向色镜位于激光聚光透镜组后面，它可以是平行平板，其光轴相对于聚光透镜组的中心光轴成45°夹角，它包含第一表面和第二表面，其中至少有一个表面能够对入射的激光进行分光，让一部分反射，另一部分透射。二向色镜也可以是包含45°分光面的立方体棱镜。

光波长转换模组至少包含有光波长转换材料单元，以及材料固定和散热模块，光波长转换材料单元可以是荧光陶瓷或者其它发光材料。激光束经过聚光镜组会聚后，能聚焦到光波长转换材料单元上，使得光波长转换单元能吸收激光器发射的激光能量，并辐射波长位于470nm~720nm范围内的荧光。

在光波长转换模组的外围，包围着第一异形反光镜，异形反光镜可以是抛物形反射镜，内表面镀反射膜，例如金属银膜或介质膜。可以是组合式反射镜，采用精密模压成型技术，形成形状复杂的内表面。例如：由许多小的平面反射镜拼接组合的反射镜，或者其它。第一异形反光镜有一个焦点，焦点发出的光经反光镜内表面反射后，以平行光朝二向色镜方向射出。

光波长转换模组中的光波长转换材料单元，设置于第一异形反光镜的焦点上，或者焦点附近。当荧光转换材料单元被入射的激光激发，发出的荧光，被第一异形反光镜内壁反射后朝二向色镜方向射出。

光扩散模组至少包含光扩散材料单元，以及扩散材料固定和散热模块。光扩散材料单元包含能将激光扩散开的散射材料和结构。激光束经过聚光镜组会聚后，能聚焦到光扩散材料单元上，然后被散射扩散，生成合色用的扩散光。

在光扩散模组的外围，包围着第二异形反光镜，异形反光镜可以是抛物形反射镜，内表面镀反射膜，例如金属银膜或介质膜。可以是组合式反射镜，采用精密模压成型技术，形成形状复杂的内表面。例如：由许多小的平面反射镜拼接组合的反射镜，或者其它。第二异形反光镜有一个焦点，焦点发出的光经反光镜内表面反射后，以平行光朝二向色镜方向射出。

光扩散模组中的光扩散材料单元，设置于第二异形反光镜的焦点上，或者焦点附近。当光扩散材料单元被入射的激光照射，产生的同波长扩散光，被第二异形反光镜内壁反射后朝二向色镜方向射出。

二向色镜有以下两种方案：

第一种方案是：从激光聚光镜组出射的激光束，一部分被二向色镜反射，然后被聚焦到光波长转换材料单元，激发光波长转换材料辐射发光。另一部分从二向色镜透射，透射的激光被聚焦到光扩散材料单元，生成用于合色的扩散光。

经光波长转换后的辐射发光，被第一异形反光镜收集后以平行光出射，然后再从二向色镜透射出去，此时，第一异形反光镜的光轴与激光聚光镜组光轴垂直，而用于合色的扩散光，被第二异形反光镜收集后以平行光出射，然后被二向色镜反射出去。第二异形反光镜的光轴与激光聚光镜组光轴重合，经二向色镜透射的辐射光与反射的扩散光重合合并，混合生成白光出射。

第二种方案是：

从激光聚光镜组出射的激光束，一部分从二向色镜透射，透射的激光被聚焦到光波长转换材料单元生成辐射光，另一部分被二向色镜反射，反射的激光被聚焦到光扩散材料单元生成扩散光。

辐射光被第一异形反光镜收集后以平行光出射，然后再被二向色镜反射出去，此时，第一异形反光镜的光轴与激光聚光镜组光轴重合。

扩散光被第二异形反光镜收集后以平行光出射，再从二向色镜透射出去，第二异形反光镜的光轴与激光聚光镜组光轴垂直，经二向色镜反射的辐射光与透射的扩散光重合合并，混合生成白光出射。

改变二向色镜的透射和反射比例，可以改变输出白光的色温和显色效果，改变反射镜组中独立反射镜的位置和角度，可以改变输出白光的角度，可以对输出的白光束再进一步做光束变换，包括压缩光束尺寸、或者扩大光束尺寸、或者聚焦后再准直等等，以便应用于各种照明场合。

实施例一：

如图1所示，激光器101发出的发散激光束被激光准直镜102收集和准直后输出准直的激光束103，准直后的激光束103垂直入射到激光聚光镜组104。激光聚光镜组104位于激光器101和二向色镜105之间，在本技术方案中，激光器101发出的光波长位于400nm~470nm范围内。

激光聚光镜组104的组成可以是单个透镜，也可以是多个透镜组合，可以是非球面透镜，也可以是球面透镜和非球面透镜组合，可以全是正透镜组合，也可以是正透镜和负透镜组合，它还可以是凹面反射聚光镜。激光聚光镜组104具有正的光焦度，其焦距大小根据聚光镜组104与二向色镜105的中心距离以及二向色镜105与光波长转换模组107或光扩散模组111的距离而定。

在本实施例中，激光光束103的中心光轴与激光聚光镜组104的中心光轴重合，激光光束103透过激光聚光镜组104后被会聚，在聚焦之前，被二向色镜105分成两路，其中一路被反射得到会聚光束106，另一路透射得到透射光束110。

二向色镜105位于激光聚光透镜组104的后面，在本实施例中，所述二向色镜为平行平板或包含45°分光面的立方体棱镜，且二向色镜的光轴相对于聚光透镜组的中心光轴成45°夹角，其中平行平板包含第一表面和第二表面，至少有一个表面能够对入射的激光进行分光，让一部分反射、另一部分透射。本实施例中，第一表面是分光面。二向色镜105对激光束反射和透射的比例可以根据设计需要而定，例如，反射85%，透射15%；此外，二向色镜也可以是包含45°分光面的立方体棱镜。

本实施例中，被二向色镜105反射后的会聚光束106，聚焦到光波长转换模组107。光波长转换模组107包含有光波长转换材料单元107a，以及材料固定和散热模块107b，光波长转换材料单元107a可以是荧光陶瓷或者其它发光材料。会聚光束106能聚焦到光波长转换材料单元107a上，使得光波长转换单元能吸收激光器发射的激光能量，并辐射出波长位于470nm~720nm范围内的荧光109。

在光波长转换模组107的外围设置第一异形反光镜108，第一异形反光镜108为内表面镀反射膜的抛物形反射镜，例如金属银膜或介质膜；也可以是组合式反射镜，采用精密模压成型技术，形成形状复杂的内表面，例如：由许多小的平面反射镜拼接组合的反射镜，或者其它。

本实施例中，第一异形反光镜108是抛物形反射镜，它有一个焦点，光波长转换材料单元107a，设置于第一异形反光镜108的焦点上，或者焦点附近。当荧光转换材料单元107a被入射的会聚光束106激发，发出的荧光109，被第一异形反光镜108内壁反射后以平行光朝二向色镜105方向射出。

从二向色镜105分光并且透射的光束110，会聚聚焦到了光扩散模组111。光扩散模组111至少包含光扩散材料单元111a，以及扩散材料固定和散热模块111b。光扩散材料单元111a具有能将激光扩散开的散射材料和结构。

在光扩散模组111外围包围设置有第二异形反光镜112，第二异形反光镜112为内表面镀反射膜的抛物形反射镜，例如金属银膜或介质膜；也可以是组合式反射镜，采用精密模压成型技术，形成形状复杂的内表面，例如：由许多小的平面反射镜拼接组合的反射镜，或者其它。

本实施例中，第二异形反光镜112是抛物形反射镜，它有一个焦点，光扩散模组中的光扩散材料单元111a设置于第二异形反光镜的焦点上，或者焦点附近。会聚光束110聚焦到光扩散材料单元111a，然后被散射漫反射扩散开，生成扩散光113，被第二异形反光镜112内壁收集反射，然后以平行光朝二向色镜105射出。

在本实施例中，经光波长转换后的辐射荧光109，经第一异形反光镜108反射后以平行光输出，且能从二向色镜105完全透射出去，此时，第一异形反光镜108的光轴与激光聚光镜组104的光轴垂直。第一异形反光镜108的光轴与会聚激发光束106的光轴重合。而用于合色的扩散光113，被112反射后以平行光出射，然后被二向色镜部分反射出去。第二异形反光镜112的光轴与激光聚光镜组104光轴重合。第二异形反光镜112的光轴与会聚光束110的光轴重合。

经二向色镜透射的辐射光与反射的扩散光重合合并，混合生成白光114出射。

实施例二：

如图2所示，激光器101发出的发散激光束被激光准直镜102收集和准直后输出准直的激光束103，激光束103垂直入射到激光聚光镜组104。激光聚光镜组104位于激光器101和二向色镜105之间，激光聚光镜组104，具有正的光焦度，其焦距大小根据聚光镜组104与二向色镜201的中心距离以及二向色镜与光波长转换模组107或光扩散模组111的距离而定。

在本实施例中，激光光束103的中心光轴与聚光镜组104中心光轴重合，激光光束103透过激光聚光镜组104后被会聚，在聚焦之前，被二向色镜201分成两路，其中一路透射，得到会聚光束202，另一路被反射，得到反射光束204。

二向色镜201位于激光聚光透镜组104的后面，在本实施例中，二向色镜201是平行平板，其光轴相对于聚光透镜组的中心光轴成45°夹角，二向色镜201包含第一表面和第二表面，其中至少有一个表面能够对入射的激光进行分光，让一部分反射，另一部分透射，本实施例中，第一表面是分光面。

本实施例中，从二向色镜201透射后的会聚光束202，聚焦到光波长转换模组107。光波长转换模组107包含有光波长转换材料单元，会聚光束202能聚焦到光波长转换材料单元上，使得光波长转换单元能吸收激光器发射的激光能量，并辐射出波长位于470nm~720nm范围内的荧光203。

在光波长转换模组107的外围包围设置第一异形反光镜108，本实施例中，第一异形反光镜108是抛物形反射镜。它有一个焦点，光波长转换模组中的光波长转换材料单元，设置于第一异形反光镜108的焦点上，或者焦点附近。当荧光转换材料单元被入射的激光202激发，发出的荧光203，被第一异形反光镜108内壁反射后以平行光朝二向色镜201方向射出。

从二向色镜201分光并且被反射的光束204，会聚聚焦到了光扩散模组111。光扩散模组111至少包含光扩散材料单元，光扩散材料单元具有能将激光扩散开的散射材料和结构。

在光扩散模组111外侧包围设置第二异形反光镜112，本实施例中，第二异形反光镜112是抛物形反射镜，它有一个焦点，光扩散模组中的光扩散材料单元，设置于第二异形反光镜的焦点上，或者焦点附近。会聚光束204聚焦到光扩散材料单元，然后被散射漫反射扩散开，生成扩散光205，被第二异形反光镜112内壁收集反射，然后以平行光朝二向色镜201射出。

在本实施例中，辐射荧光203，经108反射后以平行光输出，当入射到二向色镜201后，被完全反射，此时，第一异形反光镜108的光轴与激光聚光镜组104光轴重合。第一异形反光镜108的光轴与会聚激发光束202的光轴重合。而扩散光205被第二异形反光镜112收集反射后以平行光出射，且部分透过二向色镜出射。第二异形反光镜112的光轴与激光聚光镜组104的光轴垂直，第二异形反光镜112的光轴与会聚光束204的光轴垂直。

经二向色镜反射的辐射光与透射的扩散光重合合并，混合生成白光206出射。

实施例三：

如图3所示，激光器101发出的发散激光束被激光准直镜102收集和准直输出准直的激光束103，激光束103入射到反射镜301上，然后出射光302再次入射到凹面反射镜303上，出射光302光束的入射方向平行于凹面反射镜303的光轴，本实施例中，303是抛物面凹面反射镜，303的内表面镀反射膜。

凹面反光镜303具有正的光焦度，其焦距大小根据凹面反光镜303与二向色镜105的中心距离以及二向色镜与光波长转换模组107或光扩散模组111的距离而定。

在本实施例中，光束302被凹面反光镜303反射而且被会聚，在聚焦之前，被二向色镜105分成两路，其中一路被反射，得到会聚光束304，另一路透射，得到透射光束305。

被105反射后的会聚光束304，聚焦到光波长转换模组107。光波长转换模组107包含有光波长转换材料单元，会聚光束304能聚焦到光波长转换材料单元107a上，使得光波长转换单元能吸收激光器发射的激光能量，并辐射出波长位于470nm~720nm范围内的荧光109。

在光波长转换模组107的外围，包围着第一异形反光镜108，本实施例中，第一异形反光镜108是抛物形反射镜。它有一个焦点，光波长转换模组中的光波长转换材料单元，被设置于第一异形反光镜108的焦点上，或者焦点附近。

当荧光转换材料单元被入射的激光304激发，发出的荧光109，被第一异形反光镜108内壁反射后以平行光朝二向色镜105方向射出。

从二向色镜105分光并且透射的光束305，会聚聚焦到了光扩散模组111。光扩散模组111至少包含光扩散材料单元，它具有能将激光扩散开的散射材料和结构。

在光扩散模组111外围，包围着第二异形反光镜112，本实施例中，第二异形反光镜112是抛物形反射镜，它有一个焦点，光扩散模组中的光扩散材料单元，设置于第二异形反光镜的焦点上，或者焦点附近。会聚光束305聚焦到光扩散材料单元后，被散射漫反射扩散开，生成扩散光113，被第二异形反光镜112内壁收集反射，然后以平行光朝二向色镜105射出。

在本实施例中，经光波长转换后的辐射荧光109，经第一异形反光镜108反射后以平行光输出，且能从二向色镜105完全透射出去，此时，第一异形反光镜108的光轴与凹面反光镜303的光轴垂直。而第一异形反光镜108的光轴与会聚光束304的光轴不重合，即会聚光束304斜入射到光波长转换模组107上。

而用于合色的扩散光113，被第二异形反光镜112反射后以平行光出射，然后被二向色镜部分反射出去。第二异形反光镜112的光轴与与凹面反光镜303的光轴重合，而第二异形反光镜112的光轴与会聚光束305的光轴不重合，经二向色镜透射的辐射光与反射的扩散光重合合并，混合生成白光306出射。

实施例四：

如图4所示，经激光聚光镜组出射的会聚光束被二向色镜105分为反射光束和透射光束，反射光束去激发光波长转换模组107，生成辐射的光109被第一异形反光镜108的内壁反射，以平行光透射二向色镜105后输出。而从二向色镜105透射的光束聚焦到光扩散模组111，生成的扩散光113被第二异形反光镜112的内壁反射，变为平行光输出，被二向色镜105部分反射后，与辐射光109重合合并，输出白光404。

所述准直透镜与激光聚光镜组之间的光路上设置有第一平面反射镜和第二平面反射镜，激光二极管发出的激光经准直透镜准直后平行入射第一平面反射镜，经第一平面反射镜反射后入射第二平面反射镜，由第二平面反射镜反射的平行光再经过激光聚光镜组形成会聚激光束，会聚激光束经二向色镜作用后一部分汇聚在光波长转换模组上激发辐射荧光，另一部分汇聚在光扩散模组上形成扩散光；其中第一平面反射镜绕一个轴向旋转，第二平面反射镜绕垂直于该轴向的另一轴向旋转。

在本实施例中，在激光准直镜102和激光聚光镜组104之间，设置一对平面反射镜，分别为第一反射镜401和第二反射镜402。初始零位时，第一反射镜401和第二反射镜402相互平行，且第二反射镜402的法线与激光聚光镜组104的光轴夹角为45°。

激光器101发出的发散激光束被激光准直镜102收集和准直，输出准直的激光束103，激光束103以45°角入射到反射镜401，被第一反射镜401反射，以45°角入射到第二反射镜402，再次被反射后，平行于激光聚光镜组104的光轴，入射到激光聚光镜组104上。

403为本实施例的坐标系，反射镜401可以绕Y轴旋转，旋转角度范围为0~45°。反射镜402可以绕X轴旋转，旋转角度范围为0~45°。第一反射镜401和第二反射镜402可以分别被调节控制。

当绕Z轴旋转调节反射镜401时，可以引起激光束聚焦在光波长转换模组107和光扩散模组111上的位置变化，从而改变辐射光109辐射发光点的位置，以及扩散光113散射光点位置，最后改变出射光束404绕Z轴的出射角度。

当绕X轴旋转调节反射镜402时，可以引起激光束聚焦在光波长转换模组107和光扩散模组111上的位置变化，从而改变辐射光109辐射发光点的位置，以及扩散光113散射光点位置，最后改变出射光束404绕X轴的出射角度。

实施例五：

如图5所示，包含两个以上任意空间排列的激光二极管及配套准直透镜，对应激光二极管数量发射出的多股平行光入射到激光聚光镜，形成多股会聚激光束，全部会聚激光束经二向色镜作用后分别聚焦于光波长转换模组和光扩散模组。

在本技术方案中，激光器101可包含一个或多个激光二极管，激光二极管可以是相同波长或多种不同波长的组合。激光二极管发射光的波长范围为400nm~470nm，典型的中心波长例如：405nm，423nm，455nm等。激光二极管可以被独立控制，包括开关、信号调制、驱动电流增大或减小。本实施中，激光器101由第一激光二极管501a，第二激光二极管501b和第三激光二极管501c组成。在激光二极管的后面，依次跟随第一准直透镜502a，第二准直透镜502b和第三准直透镜502c，准直透镜102将激光二极管发出的大发散角激光进行准直后以平行光输出。

从准直透镜102出射的激光束，可以部分先入射到反射镜组，然后再被反射进入激光聚焦镜组，或者部分直接入射到激光聚光镜组，也可以全部入射到反射镜组后再被反射进入聚光镜组，或者全部直接入射到聚光镜组。

反射镜组可以由1个平面反射镜组成，也可以由2个相互平行的反射镜组成，其中一个反射镜可以绕某一个轴向旋转，另一个反射镜可以绕垂直于该轴向的另一轴向旋转。在本实施例中，反射镜组503是由多个独立的反射镜组合成的，它们分别是第一反射镜503a，第二反射镜503b和第三反射镜503c，这些反射镜以特定的排列分布，这些独立反射镜可独立的被旋转控制，在本实施例中，它们可以绕X轴或Z轴旋转，旋转角度为0~45°。

入射到激光聚光镜组的准直激光束可以全部相互平行，也可以是部分平行，可以是垂直正入射到聚光镜组（即入射方向平行于聚光镜组的中心光轴），也可以以一定角度入射到聚光镜组。在本实施例中，从第一反射镜503a，第二反射镜503b和第三反射镜503c反射的准直激光束，它们彼此以一定间距，垂直正入射到聚光镜组104。

本实施例中，经激光聚光镜组104出射的会聚光束有三束，它们被二向色镜105分为反射光束和透射光束，反射光束都被会聚成一点，去激发光波长转换模组107，生成辐射的光109被第一异形反光镜108的内壁反射，变成平行光从二向色镜105透射后输出。而从105透射的光束全部被聚焦到光扩散模组111，生成的扩散光113被第二异形反光镜112的内壁反射，变为平行光输出，被105部分反射后，与辐射光109重合合并，输出白光505。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。