光学投影装置的光源模块和包含光源模块的光学投影装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于光学投影装置的光源模块包含有该光源模块的光学投影装置。
【背景技术】
[0002]投影机的发展和普及为各种大中型会议或者展览提供了极大的便利。适于单个人或者二至三个人的会议、数码相机照片显示、个人掌上电脑多媒体信息显示等的投影机需要设计的更加轻巧并便于随身携带，还要求投影机能够快速开启和关闭，同时还要具有更低的功耗、更长的使用寿命和相对低廉的成本。然而，现在广泛使用的弧光灯光源的投影机，它不仅功耗大而且还体积大，限制了其在个人投影领域的应用。
[0003]随着激光技术的发展以及激光装置的小型化，激光投影装置被越来越广泛的应用。在激光投影装置的光源中通常会使用荧光体色轮和二向色镜片来处理来自发光单元的光线，以出射包含有理想的波长的光束，例如包含有红、绿、蓝色光，然而其中，由二向色镜阻挡的光线并没有被充分利用，使得光引擎的光效率低。此外，为了使光源产生一束或多束具有三色的光，即红、绿、蓝色的光线，现有的激光投影装置由于使用了复杂的光源结构，例如为了产生一束具有三色的光线需要至少使用四个二向色镜片，因此其光引擎的体积较大，使得激光投影装置的体积也较大。
【发明内容】
[0004]为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种新型的用于光学投影装置的光源模块以及包含有该光源模块的光学投影装置。根据本发明的光源模块能够提供高的光输出效率，采用了数量减少的二向色镜，具有紧凑的光学结构布置，并且利用该紧凑的结构能够产生一束或多束具有三色的出射光。
[0005]本发明的一个目的通过这样一种用于光学投影装置的光源模块来实现，即一种用于光学投影装置的光源模块，包括能够发出具有第一波长的光线的多个发光单元、至少两个能够以第一形式和第二形式处理入射光的光学单元，以及至少两个光转换单元，其中，第一发光单元的光线经过第一光学单元和第二光学单元以第一形式处理后作为第一出射光出射，第二发光单元的光线经过第一光学单元以第一形式处理后并经过第一光转换单元转换后形成包括具有第二波长的光线的第一转换光，第三发光单元的光线经过第二光学单元以第一形式处理后并经过第二光转换单元转换后形成包括具有第三波长的光线的第二转换光，其中，第二转换光经过第二光学单元以第二形式处理后，并经过第一光学单元以第一形式处理后作为第二出射光出射，并且第一转换光经过第一光学单元以第二形式处理后作为第三出射光并结合第一出射光和第二出射光形成第一束包括第一波长、第二波长以及第三波长的出射光。
[0006]根据以上的本发明的设计，该光源模块能够在仅仅利用两个光学单元，例如两个二向色镜的情况下即可实现一束包括平行出射的蓝光、红光和绿光并具有三种波长的三色出射光。这相对于现有技术中例如必须至少使用四个二向色镜来实现一束三色光而言，有效地减少了光源模块的组成部件，使得该光源模块更为紧凑。根据本发明的光源模块具有减少的光学部件和因此而缩短的光路径，这提供了更高的光传输效率和光输出率。此外，根据本发明的光源模块还能够有效的再次利用由光学单元阻挡或者过滤掉的光线，并提供了利用该光线形成第二束三色光的可能性。
[0007]根据本发明的优选的实施例，第一形式为反射的形式并且第二形式为透射的形式，或者第一形式为透射的形式并且第二形式为反射的形式。实施为例如二向色镜的光学单元能够同时提供反射和透射两种功能，即在入射光包括不同波长的光线时，该光学单元能够使得一种波长的光线透射过去，使得另一种波长的光线被阻挡并被反射，由此可用于将不同波长的光线进行重新组合，这种设置对于由例如荧光体色轮而转换后的包括多种波长的转换光而言是非常有利的。
[0008]根据本发明的优选的实施例，第一光转换单元和第二光转换单元分别设置在第二光学单元的两侧，并且第一发光单元和第一光转换单元设置在第二光学单元的同一侧。这由此提供了一种有效利用仅仅两个光学单元而实现出射一束三色出射光的光学结构布置。
[0009]根据本发明的优选的实施例，第一光转换单元和第二光转换单元设置在第二光学单元的同一侧，并且第一发光单元和第一光转换单元分别设置在第二光学单元的两侧。这由此提供了另一种有效利用仅仅两个光学单元而实现出射一束三色出射光的光学结构布置。
[0010]优选的是，第一转换光还包括具有第三波长的光线，并且第二转换光还包括具有第二波长的光线。由例如荧光体色轮转换后的转换光可包括多种波长的光线，可利用这些光线形成多于一束的具有三色的出射光，以实现利用简单和紧凑的光学结构布置而生成多束三色光。
[0011]优选的是，第四发光单元的光线经过第三光学单元以透射的形式处理后作为第四出射光出射，第一转换光的具有第三波长的光线经过第一光学单元和第三光学单元以反射的形式处理后作为第五出射光出射，并且，第二转换光的具有第二波长的光线经过第二光学单元和第一光学单元以透射的形式处理，并再经过第三光学单元以反射的形式处理后作为第六出射光出射，从而第四出射光结合第五出射光和第六出射光形成第二束包括第一波长、第二波长以及第三波长的出射光。根据这样的配置，在利用例如三个光学单元，即例如三个二向色镜的情况下，该光源模块能够出射两束三色光，这相比于形成一束三色光的光源结构只添加了一个光学单元。利用同一个光学模块形成两束三色光对于例如3D成像应用而言是非常有利和重要的。
[0012]优选的是，第四发光单元的光线经过第三光学单元和第四光学单元以透射的形式处理后作为第四出射光出射，第一转换光的具有第三波长的光线经过第一光学单元以透射的形式处理，并经过第三光学单元以反射的形式处理后作为第五出射光出射，并且，第二转换光的具有第二波长的光线经过第二光学单元以透射的形式处理，并经过第四光学单元以反射的形式处理后作为第六出射光出射，从而第四出射光结合第五出射光和第六出射光形成第二束包括第一波长、第二波长以及第三波长的出射光。由此，这在基于前述的一种形成一束三色光的光学结构布置的基础上，通过添加额外两个光学单元，以形成两束三色光。
[0013]对于本发明有利的是，第一出射光、第二出射光和第三出射光为相互平行的光。平行出射光对于位于光源模块下游的其他光学部件而言是非常有利的，可例如免除了其他光学部件对光线进行二次准直。
[0014]有利的是,第四出射光、第五出射光和第六出射光为相互平行的光。根据本发明，在利用同一个具有紧凑的光学结构的光源模块时，光源能够形成两束三色的平行出射光，并且每束三色光分别由三路不同路径的单色光构成。
[0015]有利的是，第一光学单元、第二光学单元和第三光学单元设置为彼此平行的。平行设置的光学单元有利的实现了出射平行光，简化了光源模块的光学结构。
[0016]有利的是，第一光学单元、第二光学单元、第三光学单元和第四光学单元设置为彼此平行的。这由此简化了为形成两束三色光的光源模块的光学结构。
[0017]优选的是，光学单元配置为二向色镜。实施为二向色镜的光学单元能够同时提供反射和透射两种功能，即在入射光包括不同波长的光线时，该光学单元能够使得一种波长的光线透射过去，使得另一种波长的光线被阻挡并被反射。
[0018]优选的是，发光单元配置为具有经过准直校正的激光光源。激光光源有利的提供了入射至各光学部件的平行光线，并且激光提供了高功率的光束，在将激光作为泵浦光投射至例如荧光体色轮时，能有效地获得高输出率的转换光，由此可提高光源模块的光输出率。
[0019]优选的是，第一光转换单元和第二光转换单元为荧光体色轮。在将激光作为泵浦光投射至荧光体色轮上时，可从色轮的反射光获得经过波长转换的光线，例如由蓝色光获得包括转换后的绿色光和红色光的光线。
[0020]优选的是，具有第一波长的出射光为蓝色光，具有第二波长的出射光为红色光，具有第三波长的出射光为绿色光。根据本发明的光源模块能够有效的提供具有三色光，即蓝光、绿光和红光的出射光，这有利的提供了便于进行成像的三原色光束。
[0021]优选的是，第一光转换单元和第二光转换单元配置为静态的或者能够线性移动的。发光单元的光线照射在光转换单元上后，被光转换单元上的光转换材料而转换波长。设计例如为线性移动的光转换单元可以改变光线照射并聚焦在光转换单元上的位置，以改变由光转换单元发射出的转换光线中所具有的不同波长的光线的比例，从而对转换光进行调制。
[0022]本发明的另一个目的通过这样一种光学投影装置来实现，该光学投影装置包括以上的光源模块。该光学投影装置具有根据本发明的紧凑的光源模块，并只需数量减少的光学单元即可实现由光源模块提供一束或多束三色光。
[0023]本发明的另一个目的通过这样一种用于光学投影装置的光源模块来实现，该光源模块包括能够发出包括第一波长的光线的多个发光单元、能够以第一和第二形式处理光线的光学单元和光转换单元，其中，第一发光单元的光线