光學投影裝置的光源模塊和包含光源模塊的光學投影裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于光學投影裝置的光源模塊包含有該光源模塊的光學投影裝置。
【背景技術】
[0002]投影機的發展和普及為各種大中型會議或者展覽提供了極大的便利。適于單個人或者二至三個人的會議、數碼相機照片顯示、個人掌上電腦多媒體信息顯示等的投影機需要設計的更加輕巧并便于隨身攜帶，還要求投影機能夠快速開啟和關閉，同時還要具有更低的功耗、更長的使用壽命和相對低廉的成本。然而，現在廣泛使用的弧光燈光源的投影機，它不僅功耗大而且還體積大，限制了其在個人投影領域的應用。
[0003]隨著激光技術的發展以及激光裝置的小型化，激光投影裝置被越來越廣泛的應用。在激光投影裝置的光源中通常會使用熒光體色輪和二向色鏡片來處理來自發光單元的光線，以出射包含有理想的波長的光束，例如包含有紅、綠、藍色光，然而其中，由二向色鏡阻擋的光線并沒有被充分利用，使得光引擎的光效率低。此外，為了使光源產生一束或多束具有三色的光，即紅、綠、藍色的光線，現有的激光投影裝置由于使用了復雜的光源結構，例如為了產生一束具有三色的光線需要至少使用四個二向色鏡片，因此其光引擎的體積較大，使得激光投影裝置的體積也較大。
【發明內容】
[0004]為了解決以上的技術問題，本發明提供了一種新型的用于光學投影裝置的光源模塊以及包含有該光源模塊的光學投影裝置。根據本發明的光源模塊能夠提供高的光輸出效率，采用了數量減少的二向色鏡，具有緊湊的光學結構布置，并且利用該緊湊的結構能夠產生一束或多束具有三色的出射光。
[0005]本發明的一個目的通過這樣一種用于光學投影裝置的光源模塊來實現，即一種用于光學投影裝置的光源模塊，包括能夠發出具有第一波長的光線的多個發光單元、至少兩個能夠以第一形式和第二形式處理入射光的光學單元，以及至少兩個光轉換單元，其中，第一發光單元的光線經過第一光學單元和第二光學單元以第一形式處理后作為第一出射光出射，第二發光單元的光線經過第一光學單元以第一形式處理后并經過第一光轉換單元轉換后形成包括具有第二波長的光線的第一轉換光，第三發光單元的光線經過第二光學單元以第一形式處理后并經過第二光轉換單元轉換后形成包括具有第三波長的光線的第二轉換光，其中，第二轉換光經過第二光學單元以第二形式處理后，并經過第一光學單元以第一形式處理后作為第二出射光出射，并且第一轉換光經過第一光學單元以第二形式處理后作為第三出射光并結合第一出射光和第二出射光形成第一束包括第一波長、第二波長以及第三波長的出射光。
[0006]根據以上的本發明的設計，該光源模塊能夠在僅僅利用兩個光學單元，例如兩個二向色鏡的情況下即可實現一束包括平行出射的藍光、紅光和綠光并具有三種波長的三色出射光。這相對于現有技術中例如必須至少使用四個二向色鏡來實現一束三色光而言，有效地減少了光源模塊的組成部件，使得該光源模塊更為緊湊。根據本發明的光源模塊具有減少的光學部件和因此而縮短的光路徑，這提供了更高的光傳輸效率和光輸出率。此外，根據本發明的光源模塊還能夠有效的再次利用由光學單元阻擋或者過濾掉的光線，并提供了利用該光線形成第二束三色光的可能性。
[0007]根據本發明的優選的實施例，第一形式為反射的形式并且第二形式為透射的形式，或者第一形式為透射的形式并且第二形式為反射的形式。實施為例如二向色鏡的光學單元能夠同時提供反射和透射兩種功能，即在入射光包括不同波長的光線時，該光學單元能夠使得一種波長的光線透射過去，使得另一種波長的光線被阻擋并被反射，由此可用于將不同波長的光線進行重新組合，這種設置對于由例如熒光體色輪而轉換后的包括多種波長的轉換光而言是非常有利的。
[0008]根據本發明的優選的實施例，第一光轉換單元和第二光轉換單元分別設置在第二光學單元的兩側，并且第一發光單元和第一光轉換單元設置在第二光學單元的同一側。這由此提供了一種有效利用僅僅兩個光學單元而實現出射一束三色出射光的光學結構布置。
[0009]根據本發明的優選的實施例，第一光轉換單元和第二光轉換單元設置在第二光學單元的同一側，并且第一發光單元和第一光轉換單元分別設置在第二光學單元的兩側。這由此提供了另一種有效利用僅僅兩個光學單元而實現出射一束三色出射光的光學結構布置。
[0010]優選的是，第一轉換光還包括具有第三波長的光線，并且第二轉換光還包括具有第二波長的光線。由例如熒光體色輪轉換后的轉換光可包括多種波長的光線，可利用這些光線形成多于一束的具有三色的出射光，以實現利用簡單和緊湊的光學結構布置而生成多束三色光。
[0011]優選的是，第四發光單元的光線經過第三光學單元以透射的形式處理后作為第四出射光出射，第一轉換光的具有第三波長的光線經過第一光學單元和第三光學單元以反射的形式處理后作為第五出射光出射，并且，第二轉換光的具有第二波長的光線經過第二光學單元和第一光學單元以透射的形式處理，并再經過第三光學單元以反射的形式處理后作為第六出射光出射，從而第四出射光結合第五出射光和第六出射光形成第二束包括第一波長、第二波長以及第三波長的出射光。根據這樣的配置，在利用例如三個光學單元，即例如三個二向色鏡的情況下，該光源模塊能夠出射兩束三色光，這相比于形成一束三色光的光源結構只添加了一個光學單元。利用同一個光學模塊形成兩束三色光對于例如3D成像應用而言是非常有利和重要的。
[0012]優選的是，第四發光單元的光線經過第三光學單元和第四光學單元以透射的形式處理后作為第四出射光出射，第一轉換光的具有第三波長的光線經過第一光學單元以透射的形式處理，并經過第三光學單元以反射的形式處理后作為第五出射光出射，并且，第二轉換光的具有第二波長的光線經過第二光學單元以透射的形式處理，并經過第四光學單元以反射的形式處理后作為第六出射光出射，從而第四出射光結合第五出射光和第六出射光形成第二束包括第一波長、第二波長以及第三波長的出射光。由此，這在基于前述的一種形成一束三色光的光學結構布置的基礎上，通過添加額外兩個光學單元，以形成兩束三色光。
[0013]對于本發明有利的是，第一出射光、第二出射光和第三出射光為相互平行的光。平行出射光對于位于光源模塊下游的其他光學部件而言是非常有利的，可例如免除了其他光學部件對光線進行二次準直。
[0014]有利的是,第四出射光、第五出射光和第六出射光為相互平行的光。根據本發明，在利用同一個具有緊湊的光學結構的光源模塊時，光源能夠形成兩束三色的平行出射光，并且每束三色光分別由三路不同路徑的單色光構成。
[0015]有利的是，第一光學單元、第二光學單元和第三光學單元設置為彼此平行的。平行設置的光學單元有利的實現了出射平行光，簡化了光源模塊的光學結構。
[0016]有利的是，第一光學單元、第二光學單元、第三光學單元和第四光學單元設置為彼此平行的。這由此簡化了為形成兩束三色光的光源模塊的光學結構。
[0017]優選的是，光學單元配置為二向色鏡。實施為二向色鏡的光學單元能夠同時提供反射和透射兩種功能，即在入射光包括不同波長的光線時，該光學單元能夠使得一種波長的光線透射過去，使得另一種波長的光線被阻擋并被反射。
[0018]優選的是，發光單元配置為具有經過準直校正的激光光源。激光光源有利的提供了入射至各光學部件的平行光線，并且激光提供了高功率的光束，在將激光作為泵浦光投射至例如熒光體色輪時，能有效地獲得高輸出率的轉換光，由此可提高光源模塊的光輸出率。
[0019]優選的是，第一光轉換單元和第二光轉換單元為熒光體色輪。在將激光作為泵浦光投射至熒光體色輪上時，可從色輪的反射光獲得經過波長轉換的光線，例如由藍色光獲得包括轉換后的綠色光和紅色光的光線。
[0020]優選的是，具有第一波長的出射光為藍色光，具有第二波長的出射光為紅色光，具有第三波長的出射光為綠色光。根據本發明的光源模塊能夠有效的提供具有三色光，即藍光、綠光和紅光的出射光，這有利的提供了便于進行成像的三原色光束。
[0021]優選的是，第一光轉換單元和第二光轉換單元配置為靜態的或者能夠線性移動的。發光單元的光線照射在光轉換單元上后，被光轉換單元上的光轉換材料而轉換波長。設計例如為線性移動的光轉換單元可以改變光線照射并聚焦在光轉換單元上的位置，以改變由光轉換單元發射出的轉換光線中所具有的不同波長的光線的比例，從而對轉換光進行調制。
[0022]本發明的另一個目的通過這樣一種光學投影裝置來實現，該光學投影裝置包括以上的光源模塊。該光學投影裝置具有根據本發明的緊湊的光源模塊，并只需數量減少的光學單元即可實現由光源模塊提供一束或多束三色光。
[0023]本發明的另一個目的通過這樣一種用于光學投影裝置的光源模塊來實現，該光源模塊包括能夠發出包括第一波長的光線的多個發光單元、能夠以第一和第二形式處理光線的光學單元和光轉換單元，其中，第一發光單元的光線