一種用于投影裝置的光模塊的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及用于投影裝置的激光光源模塊領域，具體涉及一種用于投影裝置的光模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有投影機幾乎95%以上的光源都釆用高壓汞燈(UHP)，不僅體積大、重量重、易爆炸，更重要的是燈泡使用壽命短、亮度低、能耗大、色彩差，而且使用非環(huán)保的汞材料。為此，業(yè)界一直在尋找可以替代UHP的光源。在新光源領域中，激光(LD)—直是投影顯示新光源的發(fā)展方向，其重要優(yōu)勢是:1.長壽命，目前UHP的實際使用壽命小于2000小時，而激光光源可大于2萬小時;2.高亮度，常規(guī)UHP投影機的亮度為3000流明左右，而激光光源投影機報導的最高亮度已達50000流明；3.節(jié)能環(huán)保，激光的能耗只有燈泡的1/7左右，且不使用UHP的有毒材料一汞;4.彩色艷麗，激光具有高的色飽和度，呈現(xiàn)最艷麗的色彩，為寬色域顯示提供了基礎。正因為如此，近年來激光光源投影機成為該領域的熱點之一。
[0003]考慮到激光光源的成本和激光的散斑等問題，目前最常用的方式是用460nm的藍激光激發(fā)熒光粉來獲得白光。由于1個激光束的亮度太低，故常2個激光束并用偏振分束器(PBS)合束的工作模式。其中一個激光二極管(LD)以s偏振光出射，被PBS薄膜反射，而另一激光二極管(LD)以p偏振光出射，被PBS薄膜透射，這兩束藍激光被二向色鏡反射到熒光盤后，被藍激光激發(fā)出來的紅綠熒光返回后再透過二向色鏡(DM)，同時剩余部分藍激光透過熒光盤，通過一額外的光學系統(tǒng)最后被二向色鏡收集并反射，從而獲得紅綠藍三基色光。這種工作模式有二個問題:一是隨著激光功率增大，合束PBS的光學膠會很快破壞而失效;二是由于二向色鏡不透射藍激光，為此需要一額外的光學系統(tǒng)收集藍激光。
[0004]申請公布號為CN 104698729A(申請?zhí)枮?01410723068.2)的中國發(fā)明專利申請公開了一種投影裝置、DPL投影儀的光模塊和用于制造二向色鏡的方法，一種用于投影裝置的光膜塊，包括:第一激發(fā)光束源，所述第一激發(fā)光束源設計用于發(fā)射具有至少一個光學屬性的第一值的第一激發(fā)光束;第二激發(fā)光束源，所述第二激發(fā)光束源設計用于發(fā)射具有至少一個光學屬性的第二值的第二激發(fā)光束，所述第二值與第一值不同；至少一種熒光材料，所述熒光材料設計用于，使得所述第一激發(fā)光束轉(zhuǎn)換成第一轉(zhuǎn)化光束并且使得所述第二激發(fā)光束轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)化光束;第一二向色鏡，所述第一二向色鏡布置在所述第一激發(fā)光束源和能預定的照明區(qū)域之間的光路中；第二二向色鏡，所述第二二向色鏡布置在所述第二激發(fā)光束源和能預定的照明區(qū)域之間的光路中；第一聚焦裝置，所述第一聚焦裝置布置在所述第一二向色鏡和能預定的所述照明區(qū)域之間的光路中；第二聚焦裝置，所述第二聚焦裝置布置在所述第二二向色鏡和能預定的所述照明區(qū)域之間的光路中；光學元件，在保持了所述第一激發(fā)光束和第二激發(fā)光束的至少一種光學屬性相應值的情況下至少部分地反射。上述的技術(shù)方案通過光學結(jié)構(gòu)的改進，使其結(jié)構(gòu)緊湊，效率提高，但是，仍沒有對二向色鏡進行較大改進，仍存在上述問題?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有用于投影裝置的光模塊的問題，本實用新型提供了一種用于投影裝置的光模塊，采用具有激光合束功能的二向色鏡，可以簡化用于投影裝置的光模塊的結(jié)構(gòu)。
[0006]本實用新型的構(gòu)思是:
[0007]為了提高投影裝置亮度，必須增加激光光源數(shù)量，如何把2個以上的激光束有效地合成，但又可回避現(xiàn)用的PBS，這是本實用新型需解決的第一個問題。為此設想省去PBS，將s偏振的激光束按不同角度直接入射到二向色鏡。第二個問題是如何把激發(fā)熒光粉后的剩余藍激光在不使用額外光學系統(tǒng)的前提下收集起來。為此，設想在光路中加上一塊四分之一波片，使s偏振激光束的偏振面轉(zhuǎn)90°而變成p偏振，從而使二向色鏡能透射剩余藍激光。
[0008]根據(jù)上述設想，二向色鏡必須作如下變革:1.對藍激光束，由現(xiàn)用的反射s偏振光和P偏振光改變?yōu)榉瓷鋝偏振光、透射p偏振光;2.為了提高p偏振光的透射率，對藍激光束的入射角，由現(xiàn)用的45°改變?yōu)橹行慕?5°，以滿足布儒斯特角條件；3.對二向色膜的角度效應，由現(xiàn)用的沒有任何要求改變?yōu)榻嵌刃仨毐M可能地小，使不同入射角下二向色鏡的特性變化最小，這對激光束數(shù)目較多時尤為重要。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的具體技術(shù)方案是:
[0010]—種用于投影裝置的光模塊，包括:沿光路方向設置的激光模塊、具有激光合束功能的二向色鏡、四分之一波片以及焚光盤；
[0011]所述的激光模塊用于發(fā)射藍激光并將藍激光射在具有激光合束功能的二向色鏡的二向色膜上，具有激光合束功能的二向色鏡的二向色膜將藍激光反射到四分之一波片上，透過四分之一波片后，藍激光由s偏振光變?yōu)閳A偏振光，圓偏振光入射到熒光盤上，激發(fā)出來的紅綠焚光和激發(fā)焚光后剩余的圓偏振光被焚光盤反射后一起透過四分之一波片和具有激光合束功能的二向色鏡，合成白光。
[0012]所述的激光模塊為2?13個，進一步優(yōu)選，為3?5個。
[0013]所述的激光模塊的發(fā)射激光波長為455?465nm，進一步優(yōu)選，為460nmo
[0014]所述的激光模塊在具有激光合束功能的二向色鏡的二向色膜上的入射角為50°?60°，進一步優(yōu)選，所述的激光模塊為三個，入射角分別為52°、55°和58°。
[0015]所述的具有激光合束功能的二向色鏡，包括基板以及設置在基板兩側(cè)的二向色膜和減反射膜，所述的二向色膜包括沿基板向外依次設置的基板匹配膜系、主膜系和空氣匹配膜系；
[0016]所述的基板匹配膜系由高折射率膜、次高折射率膜和低折射率膜組成；
[0017]所述的主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成；
[0018]所述的空氣匹配膜系由高折射率膜、次高折射率膜、次低折射率膜和低折射率膜組成；
[0019]所述的高折射率膜為Ti02膜，所述的次高折射率膜為Ta205膜，所述的次低折射率膜為A1203膜，所述的低折射率膜為Si02膜。
[0020]本實用新型中，這種具有激光合束功能的二向色鏡不僅可避免激光對合束器件的損傷，而且可降低制造成本，縮小系統(tǒng)體積，在激光投影系統(tǒng)中具有重要的應用價值。
[0021]進一步地，所述的基板為石英玻璃基板。
[0022]最優(yōu)選地，本實用新型中，所述的基板匹配膜系為6層，從基板一側(cè)向外第1至6層的厚度依次為:23.24，56.15，13.97，38.1，70.47，4.67，單位為nm，在基板匹配膜系中，第1、4層為高折射率膜，第3、6層為次高折射率膜，其余為低折射率膜。
[0023]所述的主膜系為15層，從基板匹配膜系向外第1至15層的厚度依次為:35.12，76.25，44.5，77.44，40.84，75.32，44.05，80.01，41.94，73.88，43.1，81.39，43.46，70.87，34.57，單位為nm，在主膜系中，奇數(shù)層為高折射率膜，偶數(shù)層為低折射率膜。
[0024]所述的空氣匹配膜系為13層，從主膜系向外第1至13層的厚度依次為:9.69，78.1，39.12，16.59，41.65，38.48，75.39，28.46，25.97，18.87，47.73，36.15，112.17，單位為nm，在空氣匹配膜系中，第3、6、9、12層為高折射率膜，第1、4、11層為次高折射率膜，第7層為次低折射率膜，其余為低折射率膜。
[0025]—種投影裝置，包括用于投影裝置的光模塊，即采用用于投影裝置的光模塊。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0027]第一，現(xiàn)有技術(shù)釆用PBS合束，但隨著激光功率的增加，PBS已不敷應用。而本實用新型將多個激光束以不同入射角入射到二向色膜上進行直接合束，不僅回避了 PBS中光學膠的激光損傷，而且減少了合束器件的成本。但這在以前并未被認識到，通過降低二向色膜的角度效應可以實現(xiàn)不同入射角的多個激光束合束，因為入射角對二向色膜的特性漂移極為嚴重，特別是在中心角55°的情況下。但本實用新型通過基板匹配膜系和空氣匹配膜系，不僅減少了透射-反射過渡區(qū)的角度漂移，而且實現(xiàn)了透射帶的高透射率和反射帶的高反射率。第二，通過在藍激光波長上把二向色膜設計為偏振膜，即反射s偏振激光而透射p偏振激光，借助于在四分之一波片中的二次透射，使得被熒光盤反射的藍激光可以直接透過二向色鏡，而不像現(xiàn)用合束系統(tǒng)需要額外的光學系統(tǒng)來收集剩余的藍激光，不僅降低了制造成本和裝調(diào)難度，而且合束系統(tǒng)的體積大大縮小。
【附圖說明】
[0028]圖1是現(xiàn)用二向色鏡的激光光源工作原理示意圖；
[0029]圖2是本實用新型中具有激光合束功能的二向色鏡的激光光源工作原理示意圖；
[0030]圖3是本實用新型中具有激光合束功能的二向色鏡的示意圖；
[0031]圖4是本實用新型中二向色膜的每層膜的膜厚和折射率的對應關系圖；
[0032]圖5是本實用新型中二向色膜在入射角為52°、55°、58°時的偏振透射分光曲線，圖5中(a)為入射角52°時的偏振透射分光曲線，圖5中(b)為入射角55°時的偏振透射分光曲線，圖5中(c)為入射角58°時的偏振透射分光曲線。
【具體實施方式】
[0033]圖1是現(xiàn)用二向色鏡的激光光源工作原理示意圖，如圖1所示