投影裝置,dlp投影儀的光模塊和用于制造二向色鏡的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種投影裝置的光模塊，包括第一激發(fā)光束源，其設(shè)計(jì)用于發(fā)射具有至少一個(gè)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，其設(shè)計(jì)用于發(fā)射具有至少一個(gè)光學(xué)屬性的第二值的第二激發(fā)光束，其中，第二值與第一值不同；至少一種熒光材料，其設(shè)計(jì)用于使第一激發(fā)光束轉(zhuǎn)化為第一轉(zhuǎn)換光束，并且使第二激發(fā)光束轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)換光束；第一二向色鏡，其布置在第一激發(fā)光束源和能預(yù)定的照射區(qū)域之間的光路中；第二二向色鏡，其布置在第二激發(fā)光束源和能預(yù)定的照射區(qū)域之間的光路中；第一聚焦裝置，其布置在第一二向色鏡和能預(yù)定的照射區(qū)域之間的光路中；第二聚焦裝置，其布置在第二二向色鏡和能預(yù)定的照射區(qū)域之間的光路中；以及出口，在出口處能夠提供第一和第二轉(zhuǎn)換光束。本發(fā)明還包括一種使至少一個(gè)圖像投影到投影面上的具有至少一個(gè)這種光模塊的DLP投影儀以及一種用于制造二向色鏡的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多LARP (Laser Activated Remote Phosphor激光遠(yuǎn)程激發(fā)突光粉)投影光源的實(shí)施方式中，藍(lán)光是必需的。通常，所謂的藍(lán)光路徑在也經(jīng)常以熒光材料輪形式來(lái)實(shí)施的熒光材料處開始，其中，圍繞熒光材料輪引導(dǎo)藍(lán)光，從而使其與由熒光材料所轉(zhuǎn)換的光重疊。如此實(shí)現(xiàn)的藍(lán)光路徑是不利的，因?yàn)槠湫枰~外的空間，并且由此在生產(chǎn)成本上表現(xiàn)為不利的。特別是為了實(shí)現(xiàn)盡可能緊湊的光模塊，例如用于移動(dòng)式應(yīng)用，所期望的是，繞過(guò)這種藍(lán)光路徑。公知的用于避免藍(lán)光路徑的可行性在于，使用旋轉(zhuǎn)偏振的元件。在此，激發(fā)光例如通過(guò)二向色鏡和λ/4板照射到熒光材料輪的未涂覆熒光材料的區(qū)段上。在兩次穿過(guò)入/4板之后，藍(lán)光的偏振已經(jīng)旋轉(zhuǎn)，并且然后能夠由相應(yīng)構(gòu)造的二向色的分光器來(lái)轉(zhuǎn)向。然而，這種解決方案的缺點(diǎn)在于，旋轉(zhuǎn)偏振的元件，特別是用于旋轉(zhuǎn)激發(fā)光束的偏振的λ /4板，是昂貴的，并且因此其應(yīng)用是不期望的。
[0003]在另一種解決方案中，充分利用發(fā)射藍(lán)光的激發(fā)源的降低了的光學(xué)擴(kuò)展量。為了充分利用具有圖1中示出的對(duì)光模塊10的布置的構(gòu)思，例如必須構(gòu)造對(duì)于藍(lán)光是穿透的二向色鏡12，然后藍(lán)光射到布置在照射區(qū)域P中的光學(xué)軸線14上的、至少部分地反射的光學(xué)元件16上。在反射了藍(lán)光之后，必須構(gòu)造其他的二向色鏡18，以便反射該藍(lán)光。為了使這種布置適用于所述構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)地必須使發(fā)射激發(fā)光束20的激發(fā)光束源22的光學(xué)擴(kuò)展量減半，即如下地，使得由激發(fā)光束源22發(fā)射的激發(fā)光束20僅僅射到二向色鏡12上，而不射到二向色鏡18上，因?yàn)榉駝t會(huì)損失這一部分。然而光學(xué)擴(kuò)展量的降低是不期待的，因?yàn)樵谔岣吡思ぐl(fā)要求時(shí)，具有降低了的光學(xué)擴(kuò)展量的激發(fā)光束源伴隨有允許公差的不期待的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的在于，如下地改進(jìn)這種光模塊，使得實(shí)現(xiàn)了對(duì)藍(lán)光路徑的阻礙，然而在不使用昂貴的λ/4板的情況下也能仍伴隨有降低了的光學(xué)擴(kuò)展量。該目的還在于，提供一種使至少一個(gè)圖像投影到投影面上的具有至少一個(gè)這種光模塊的DLP投影儀以及一種用于制造二向色鏡的方法。
[0005]該目的還通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的光模塊、一種具有權(quán)利要求12所述特征的DLP投影儀以及一種具有權(quán)利要求17所述特征的用于制造二向色鏡的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明基于以下認(rèn)知，當(dāng)?shù)谝缓偷诙ぐl(fā)光束源分別具有數(shù)值彼此不同的光學(xué)屬性時(shí)，該目的能夠?qū)崿F(xiàn)。以這種方式能夠使第一二向色鏡和第二二向色鏡設(shè)計(jì)用于，通過(guò)充分利用光學(xué)屬性的不同數(shù)值有區(qū)別地處理第一和第二激發(fā)光束，也就是說(shuō)以設(shè)置了的方式來(lái)反射或者透射。
[0007]因此，根據(jù)本發(fā)明提出，光模塊還包括至少一個(gè)在保持第一和第二激發(fā)光束的至少一種光學(xué)屬性的相應(yīng)值的情況下至少部分地反射的光學(xué)元件，該光學(xué)元件至少在能預(yù)定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)能夠布置在能預(yù)定的照射區(qū)域處，其中，從第一激發(fā)光束源起的第一光學(xué)路徑依次包括第一二向色鏡、第一聚焦裝置、能預(yù)定的照射區(qū)域、第二聚焦裝置和第二二向色鏡，其中從第二激發(fā)光束源起的第二光學(xué)路徑依次包括第二二向色鏡、第二聚焦裝置、能預(yù)定的照射區(qū)域、第一聚焦裝置和第一二向色鏡。
[0008]激發(fā)光束源的更大的光學(xué)擴(kuò)展量導(dǎo)致了在熒光材料上的更大的泵浦光斑。因此，光束源的大小發(fā)生變化，并且因而光密度也隨之變化。光密度是對(duì)于以下應(yīng)用的重要參量，其中，光束必須以限定的空間角度穿過(guò)小光闌。在投影時(shí)，最終損失了在熒光材料上的能預(yù)定的矩形以外形成的光束，并且因此該光束對(duì)于在投影屏幕上的光通量沒有貢獻(xiàn)。
[0009]通過(guò)減少激發(fā)光束源中的公差，能夠使光學(xué)擴(kuò)展量減半。在使用激光二級(jí)管作為泵浦光源時(shí)，最關(guān)鍵的是準(zhǔn)直透鏡的定位。準(zhǔn)直透鏡必須以極受限制的距離并且以很小的偏差度和傾斜度集中于光學(xué)軸線地來(lái)定位(光學(xué)軸線通過(guò)激光二極管棱端面上的激光光束的重心和激光二極管的主光束方向來(lái)定義)。通常使用階梯鏡，其鏡面區(qū)段必須以所定義的角度位于所定義的位置處，以便繼續(xù)接合光束區(qū)。在此，公差也是關(guān)鍵的。當(dāng)在準(zhǔn)直時(shí)已經(jīng)達(dá)到很小的公差時(shí)，光束的“壓縮”也能夠設(shè)計(jì)得更緊密。因此，減小了由射束透射的面積。泵浦光源的可行的光學(xué)擴(kuò)展量也隨著面積而相應(yīng)地減小。
[0010]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的工作方法能夠避開λ /4板，因?yàn)樵诙蛏R和照射區(qū)域P之間基本上不再需要偏振旋轉(zhuǎn)。此外，還能夠放棄降低光學(xué)擴(kuò)展量，從而根據(jù)本發(fā)明的光模塊在高激發(fā)要求時(shí)也能夠出色地表現(xiàn)出高度的公差無(wú)關(guān)性。當(dāng)使用例如波長(zhǎng)為450或465nm的藍(lán)光作為激發(fā)光束時(shí)，所反射的激發(fā)光束能供藍(lán)光通道使用。
[0011]特別優(yōu)選地，至少一種光學(xué)屬性是波長(zhǎng)和/或偏振。通過(guò)使得相應(yīng)的激發(fā)光束源自身旋轉(zhuǎn)90°，能夠在不使用λ/4板或λ/2板的情況下制造有不同偏振的激發(fā)光束。
[0012]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中提出，兩個(gè)二向色鏡中的一個(gè)在相應(yīng)的光學(xué)路徑中透射地施加，另一個(gè)反射地施加。
[0013]特別有利的是，一方面第一和第二激發(fā)光束以及另一方面第一和第二轉(zhuǎn)換光束在出口處與光學(xué)軸線所成的角度彡10°地延伸，優(yōu)選地彡5°。由此能夠?qū)崿F(xiàn)特別緊湊的、小型構(gòu)造的根據(jù)本發(fā)明的光模塊。
[0014]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，第一聚焦裝置設(shè)計(jì)用于，使得第一激發(fā)光束在能預(yù)定的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向到能預(yù)定的照射區(qū)域上，并且使得第二轉(zhuǎn)換光束偏轉(zhuǎn)成，即其以45°的角度射到第一二向色鏡上，而第二聚焦裝置設(shè)計(jì)用于，使得第二激發(fā)光束在能預(yù)定的角度范圍內(nèi)，然而以相反的符號(hào)轉(zhuǎn)向到能預(yù)定的照射區(qū)域上，并且使得第一轉(zhuǎn)換光束偏轉(zhuǎn)成，即其以45°的角度射到第二二向色鏡上。以這種方式能夠使用相同的光學(xué)系統(tǒng)，特別是透鏡系統(tǒng)，作為第一和第二聚焦裝置。在此，該角度范圍例如是0°到45°，因?yàn)樵谕哥R后方由于通過(guò)透鏡的不同的角度變化，總是存在角譜。
[0015]優(yōu)選地，第一二向色鏡相對(duì)于由第一激發(fā)光束源發(fā)射的第一激發(fā)光束的光路傾斜45°地布置，而第二二向色鏡相對(duì)于由第二激發(fā)光束源發(fā)射的第二激發(fā)光束的光路傾斜45°地布置。以這種方式使得本發(fā)明能夠以最小數(shù)量的光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此一方面能夠極其緊湊并且另一方面成本特別低廉地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0016]原則上在實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)區(qū)分兩種主要的變體:在第一變體中，激發(fā)光束通過(guò)相應(yīng)的二向色鏡，相反，反射了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換光束，而在第二變體中，激發(fā)光束在二向色鏡處反射，相反，由