一種雙通道激光光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于投影裝置的激光光源領(lǐng)域，具體涉及一種采用雙通道二向色鏡的雙通道激光光源。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有投影機(jī)釆用高壓汞燈(UHP)作為光源，不僅體積大、重量重、易爆炸，而且使用壽命短、亮度低、能耗大、色彩差，更麻煩的是使用非環(huán)保的汞材料。因此，近年來激光光源正在成為投影顯示領(lǐng)域的熱點之一。然而，由于釆用紅、綠、藍(lán)全激光的激光光源不僅光源成本高，而且綠激光的輸出功率嫌低，更是存在著激光散斑和擴(kuò)束勻束等難題，故目前比較實用的方式是用波長460nm附近的藍(lán)激光激發(fā)熒光粉來獲得白光。如圖1所示，激光光源是目前常用的結(jié)構(gòu)，s偏振的藍(lán)激光束9入射到二向色鏡10后被反射到熒光盤11，被藍(lán)激光激發(fā)出來的紅綠熒光返回后再透過二向色鏡10，同時剩余部分的藍(lán)激光透過熒光盤11，通過一額外的光學(xué)系統(tǒng)后被二向色鏡10反射，從而獲得紅綠藍(lán)三基色組成的白光。這種系統(tǒng)的二向色鏡設(shè)計比較簡單，只要能反射s偏振的藍(lán)激光，透射s和p偏振的紅綠熒光即可。但是這種系統(tǒng)有二個問題:一是由于二向色鏡10不透射s偏振的藍(lán)激光，因此需要一額外的光學(xué)系統(tǒng)收集藍(lán)激光；二是輸出的激光功率較低，被激發(fā)的熒光較弱，顯示亮度不足。
[0003]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(shè)計用于發(fā)射具有至少一個光學(xué)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(shè)計用于發(fā)射具有至少一個光學(xué)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(shè)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)定的所述照明區(qū)域之間的光路中；光學(xué)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(xué)屬性相應(yīng)值的情況下至少部分地反射。上述的技術(shù)方案通過光學(xué)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使其結(jié)構(gòu)緊湊，效率提高，但是，仍沒有對二向色鏡進(jìn)行較大改進(jìn)，仍存在上述問題。
[0004]申請?zhí)枮?01510586053.0(公開號為CN105044806A)的中國發(fā)明專利申請公開了一種具有激光合束功能的二向色鏡及投影裝置，如圖2所示的激光光源，用一個四分之一波片14巧妙地省去了圖1所示的收集剩余藍(lán)激光的額外光學(xué)系統(tǒng)，即:s偏振的藍(lán)激光束12被二向色鏡13反射，透過四分之一波片14后變成圓偏振光，經(jīng)激發(fā)熒光后剩余的藍(lán)激光被焚光盤15反射、四分之一波片14透射后的p偏振藍(lán)激光可以透過二向色鏡13，這樣就可與同時透過二向色鏡13的無偏振紅綠焚光合成白光。但是這種激光光源依然存在著輸出激光功率較低、顯示亮度不足的問題，本發(fā)明的目的正是要解決這一問題。如果把圖2所示的系統(tǒng)稱為單通道激光光源，則本發(fā)明的系統(tǒng)可稱為雙通道激光光源，后者的顯示亮度可望比前者提高一倍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種雙通道激光光源，采用雙通道激光光源，其輸出亮度能夠提高一倍。
[0006]本發(fā)明的構(gòu)思是:
[0007]為了提高激光光源亮度，必須增加激光束的數(shù)量，如何把現(xiàn)用的單通道激光束增加到雙通道激光束，這就是本發(fā)明需要解決的問題。為此本發(fā)明提出構(gòu)想:若能設(shè)計一個雙通道二向色膜，它能使其中一個通道入射的s偏振藍(lán)激光束反射，經(jīng)熒光激發(fā)后的剩余藍(lán)激光和紅綠熒光透射；而使另一個通道入射的P偏振藍(lán)激光束透射，經(jīng)熒光激發(fā)后的剩余藍(lán)激光和紅綠熒光反射，則就可達(dá)到兩束光合成的目的。遺憾的是，設(shè)計這種雙通道二向色膜的難度非常大，因為可以看出，這兩個通道的光學(xué)特性實際上是截然相反的:一個通道是長波通型薄膜，而另一個通道是短波通型薄膜。這兩個截然相反的特性要在同一個薄膜上實現(xiàn)，幾乎是不可能的事。但是，如果我們調(diào)節(jié)一下入射激光束的入射角，從現(xiàn)用系統(tǒng)的入射角45°分別改為55°和35°，即分別增減10°，奇跡會否發(fā)生呢？設(shè)計表明，若二向色鏡采用立方棱鏡結(jié)構(gòu)，盡可能地增加偏振效應(yīng)，增加短波藍(lán)激光波段上兩個偏振分量的偏振分離，同時抑制長波熒光波段上的偏振分離，則上述構(gòu)思是可能實現(xiàn)的。雖然這種立方棱鏡結(jié)構(gòu)的薄膜和膠層的抗激光損傷閾值會比平板結(jié)構(gòu)低，但是由于雙通道藍(lán)激光束入射在二向色膜上的位置不同，因此輸出光強(qiáng)比現(xiàn)用單通道激光投影機(jī)提高一倍的目標(biāo)是可望實現(xiàn)的，這種光源系統(tǒng)在中、低亮度的激光投影機(jī)中仍不失其應(yīng)用價值。
[0008]根據(jù)上述構(gòu)想，現(xiàn)用的二向色鏡必須作如下變革:1.用立方棱鏡代替平板構(gòu)成二向色鏡；2.對入射藍(lán)激光束的偏振態(tài)，由現(xiàn)用單通道的s偏振光改變?yōu)殡p通道的s偏振光和P偏振光；3.對入射藍(lán)激光束的入射角，由現(xiàn)用單通道的45°改變?yōu)殡p通道的55°和35° ；4.對二向色鏡的偏振效應(yīng)，由現(xiàn)用單通道的沒有要求改變?yōu)殡p通道的偏振效應(yīng)盡可能地大；5.對二向色膜，現(xiàn)用單通道的要求:入射角為45°時，對藍(lán)激光s偏振反射、p偏振透射，對紅綠熒光全部透射。對本發(fā)明雙通道的要求:入射角為55°時，與入射角45°時的單通道一樣，即對藍(lán)激光s偏振反射、P偏振透射，對紅綠熒光全部透射；而在入射角為35°時，對藍(lán)激光也是s偏振反射、p偏振透射，對紅綠熒光卻全部反射。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是:
[0010]一種雙通道激光光源，包括:
[0011]雙通道二向色鏡；
[0012]用于向所述雙通道二向色鏡發(fā)出s偏振的藍(lán)激光的第一藍(lán)激光模塊；
[0013]用于向所述雙通道二向色鏡發(fā)出p偏振的藍(lán)激光的第二藍(lán)激光模塊；
[0014]沿所述第一藍(lán)激光模塊的光路方向設(shè)置的第一 1/4波片(也稱第一四分之一波片)和第一熒光盤；
[0015]沿所述第二藍(lán)激光模塊的光路方向設(shè)置的第二 1/4波片(也稱第二四分之一波片)和第二熒光盤。
[0016]進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所述的第一藍(lán)激光模塊發(fā)出s偏振的藍(lán)激光在所述雙通道二向色鏡的雙通道二向色膜上的入射角為55° ;所述的第二藍(lán)激光模塊發(fā)出p偏振的藍(lán)激光在所述雙通道二向色鏡的雙通道二向色膜上的入射角為35°。本發(fā)明的雙通道二向色膜，入射角無論是55°還是35°，在短波藍(lán)激光波段區(qū)都是偏振膜特性:s偏振反射，p偏振透射；而在長波紅綠熒光區(qū)，入射角55°時，s和p偏振均透射，而入射角35°時，s和p偏振均反射。
[0017]由第一藍(lán)激光模塊發(fā)出的s偏振的藍(lán)激光以55°角入射到雙通道二向色鏡的雙通道二向色膜上時將被全部反射，并在透過第一四分之一波片后，將s偏振的藍(lán)激光轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振的藍(lán)激光，此圓偏振的藍(lán)激光入射到第一熒光盤激發(fā)出紅綠熒光，被激發(fā)出來的紅綠熒光為無偏振的自然光，可透過第一四分之一波片和雙通道二向色鏡的雙通道二向色膜出射，而激發(fā)熒光后剩余的圓偏振藍(lán)激光被第一熒光盤反射，透過第一四分之一波片后轉(zhuǎn)變?yōu)镻偏振光，因而能透過雙通道二向色鏡的雙通道二向色膜，并與被第一熒光盤激發(fā)的紅綠熒光一起合成一個通道的白光。與此同時，第二藍(lán)激光模塊發(fā)出的P偏振的藍(lán)激光以35°角入射到雙通道二向色鏡的雙通道二向色膜上時將被透射，并在透過第二四分之一波片后，將P偏振的藍(lán)激光轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振的藍(lán)激光，此圓偏振的藍(lán)激光入射到第二熒光盤，被激發(fā)出來的紅綠熒光亦為無偏振的自然光，可透過第二四分之一波片，并被雙通道二向色鏡的雙通道二向色膜5反射，而激發(fā)熒光后剩余的圓偏振藍(lán)激光被熒光盤4’反射，透過四分之一波片3 ’后轉(zhuǎn)變?yōu)閟偏振光，因而亦能被雙通道二向色鏡2的雙通道二向色膜反射，并與被第二熒光盤激發(fā)的紅綠熒光一起合成另一個通道的白光。這兩個通道的白光在立方二向色棱鏡外側(cè)相交，并用一個準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直。
[0018]第一藍(lán)激光模塊的藍(lán)激光束入射到雙通道二向色膜上的入射光點和第二藍(lán)激光模塊的藍(lán)激光束入射到雙通道二向色膜上的入射光點之間的距離由以下條件決定:使兩束光的出射交點位于立方二向色棱鏡的外面。
[0019]所述的雙通道二向色鏡，包括:
[0020]斜面相對設(shè)置的第一直角棱鏡和第二直角棱鏡；
[0021]設(shè)置在所述第一直角棱鏡和第二直角棱鏡兩個斜面之間的雙通道二向色膜和膠入[3口 /Ζλ ο
[0022]以下作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案:
[0023]所述的雙通道二向色膜設(shè)置在所述第一直角棱鏡的斜面上，所述的膠合層的一面與所述雙通道二向色膜連接，另一面與所述第二直角棱鏡的斜面連接。
[0024]所述的第一直角棱鏡和第二直角棱鏡大小相等，所述的第一直角棱鏡和第二直角棱鏡均為等腰直角棱鏡，即其角度為45度、45度、90度。
[0025]所