，波长为460nm的激光模块11调成S偏振光出射，被偏振分束器(PBS) 13反射后入射到二向色镜14;激光模块12调成P偏振光出射，被偏振分束器(PBS)13透射后入射到二向色镜14。这二束蓝激光被二向色镜14反射后入射到焚光盘16，被蓝激光激发的红绿焚光被焚光盘16反射后透过二向色镜14;而激发荧光后剩余的蓝激光透过荧光盘16，经三个反射镜和准直透镜组成的额外光学系统收集，最后被二向色镜14反射，该蓝激光与透过二向色镜14的红绿荧光一起合成白光。这就是现用的投影机激光光源。显然，此激光光源是通过偏振分束器(PBS)13合束的，入射到二向色镜上的激光包含s偏振光和p偏振光，而且其二向色膜上的入射角均为45°。
[0034]现用激光光源存在着二个问题:一是偏振分束器(PBS)13的光学胶会很快被激光破坏;二是需要一额外的光学系统收集蓝激光。为克服这二个问题，本实用新型提出了一种具有激光合束功能的二向色镜，它具有三个特异的特性:1.反射s偏振的蓝激光束而透射P偏振的蓝激光束;2.蓝激光束在二向色膜上的中心入射角为55° ; 3.二向色膜的角度效应非常小。以此二向色镜构成的新激光光源工作原理如图2所示，一种用于投影装置的光模块，包括:沿光路方向设置的激光模块(为3个，激光模块1、2、3)、具有激光合束功能的二向色镜
4、四分之一波片5以及荧光盘6。激光模块1、2、3用于发射蓝激光并将蓝激光入射到具有激光合束功能的二向色镜4的二向色膜8上，具有激光合束功能的二向色镜4的二向色膜8将蓝激光反射到四分之一波片5上，透过四分之一波片5后，蓝激光由s偏振光变为圆偏振光，圆偏振光入射到荧光盘6上，荧光盘6被激发出来的红绿荧光和激发荧光后剩余的圆偏振光(剩余的蓝激光)被荧光盘6反射后，透过四分之一波片5和具有激光合束功能的二向色镜4，一起合成白光。图中激光模块以激光模块1、2、3合束为例，若有必要也可五束甚至更多束激光合束。蓝激光模块1、2、3发出的s偏振光分别以55° ±3°入射至具有激光合束功能的二向色镜4，即蓝激光模块1、2、3的入射角分别为52°、55°、58°，经具有激光合束功能的二向色镜4反射后第一次透过四分之一波片5，使s偏振光(蓝激光)变为圆偏振光(蓝激光)入射到焚光盘6，被蓝激光激发出来的红绿荧光被荧光盘6反射后透过四分之一波片5和具有激光合束功能的二向色镜4，而激发焚光后剩余的圆偏振光(蓝激光)被焚光盘6反射，经四分之一波片5再次透射后变为p偏振光，恰好也能透过具有激光合束功能的二向色镜4，最后与透过具有激光合束功能的二向色镜4的红绿荧光一起合成白光。很显然，釆用本实用新型的用于投影装置的光模块已不复存在现用激光光源的二个问题。
[0035]图3是本实用新型中具有激光合束功能的二向色镜的示意图。如图3所示，具有激光合束功能的二向色镜4包括基板7以及设置在基板7两侧的二向色膜8和减反射膜9，基板7由石英玻璃制成，减反射膜9为可见光区常用的宽带减反射膜系，二向色膜8为了获得上面所述的三个独异特性，从基板7向外依次设置了基板匹配膜系、主膜系和空气匹配膜系。基板匹配膜系由高折射率膜、次高折射率膜和低折射率膜三种材料组成;主膜系由高折射率膜和低折射率膜二种材料交替组成;空气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四种材料组成。所述的高折射率膜为Ti02膜，在波长550nm的折射率为2.385；次高折射率膜为Ta205膜，在波长550nm的折射率为2.11;次低折射率膜为A1203膜，在波长550nm的折射率为1.621;低折射率膜为Si02膜，在波长550nm的折射率为1.46。
[0036]基板匹配膜系为6层，从基板7—侧向外各膜层(即第1层至第6层)的厚度依次为:23.24，56.15，13.97，38.1，70.47，4.67，单位为11111;在基板匹配膜系中，第1、4层为高折射率膜，第3、6层为次高折射率膜，其余为低折射率膜。
[0037]主膜系为15层，从基板匹配膜系向外各膜层(即第1层至第15层)的厚度依次为: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,单位为nm;在主膜系中，奇数层为高折射率膜，偶数层为低折射率膜。
[0038]空气匹配膜系为13层，从主膜系向外各膜层(即第1层至第13层)的厚度依次为: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，单位为nm;在空气匹配膜系中，第3、6、9、12层为高折射率膜，第1、4、11层为次高折射率膜，第7层为次低折射率膜，其余为低折射率膜。
[0039]图4是本实用新型上述二向色膜8每层膜的膜厚和折射率的对应关系图，可以看出，膜系总层数为34层，总厚度为1638nm。
[0040]图5是本实用新型的二向色膜8在入射角为52°、55°、58°时的偏振透射分光曲线，图5中(a)为入射角52°时的偏振透射分光曲线，图5中(b)为入射角55°时的偏振透射分光曲线，图5中(c)为入射角58°时的偏振透射分光曲线。从图5可见，对短波蓝激光波长460nm附近的波段，在入射角52°至58°范围内，s偏振光均具有高反射率，而p偏振光均具有高透射率，它是一个偏振薄膜;而在长波红绿光区，无论是s偏振光还是P偏振光，都具有高透射率，它是长波通薄膜。
[0041 ]本实用新型通过变换激光束入射角，把多路s-偏振激光同时被具有激光合束功能的二向色镜4合束，并被具有激光合束功能的二向色镜4反射到一个荧光盘6上，百瓦级/mm2光功率密度的蓝激光束足以使荧光粉激发出很强的红绿光，最终与被荧光盘6反射的蓝激光合成满足一定色温要求的白光，可成功取代现用的UHP灯。
【主权项】
1.一种用于投影装置的光模块，其特征在于，包括:沿光路方向设置的激光模块、具有激光合束功能的二向色镜、四分之一波片以及荧光盘。2.根据权利要求1所述的用于投影装置的光模块，其特征在于，所述的具有激光合束功能的二向色镜包括基板以及设置在基板两侧的二向色膜和减反射膜，所述的二向色膜包括沿基板向外依次设置的基板匹配膜系、主膜系和空气匹配膜系； 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组成； 所述的主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替组成； 所述的空气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组成； 所述的高折射率膜为Ti02膜，所述的次高折射率膜为Ta205膜，所述的次低折射率膜为A1203膜，所述的低折射率膜为Si02膜。3.根据权利要求2所述的用于投影装置的光模块，其特征在于，所述的基板匹配膜系为6层，从基板一侧向外第1至6层的厚度依次为:23.24，56.15，13.97，38.1，70.47，4.67，单位为nm，其中，第1、4层为高折射率膜，第3、6层为次高折射率膜，其余为低折射率膜。4.根据权利要求2所述的用于投影装置的光模块，其特征在于，所述的主膜系为15层，从基板匹配膜系向外第1至15层的厚度依次为: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，单位为11111，其中，奇数层为高折射率膜，偶数层为低折射率膜。5.根据权利要求2所述的用于投影装置的光模块，其特征在于，所述的空气匹配膜系为13层，从主膜系向外第1至13层的厚度依次为: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，单位为11111，其中，第3、6、9、12层为高折射率膜，第1、4、11层为次高折射率膜，第7层为次低折射率膜，其余为低折射率膜。6.根据权利要求1所述的用于投影装置的光模块，其特征在于，所述的激光模块为2?13个。7.根据权利要求6所述的用于投影装置的光模块，其特征在于，所述的激光模块为3?5个。8.根据权利要求1所述的用于投影装置的光模块，其特征在于，所述的激光模块在具有激光合束功能的二向色镜的二向色膜上的入射角为50°?60°。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于投影装置的光模块，包括：激光模块、具有激光合束功能的二向色镜、四分之一波片以及荧光盘，该二向色镜包括基板以及二向色膜和减反射膜，二向色膜包括依次设置的基板匹配膜系、主膜系和空气匹配膜系。基板匹配膜系由高折射率膜、次高折射率膜和低折射率膜组成，主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替组成，空气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组成。高折射率膜为TiO2膜，次高折射率膜为Ta2O5膜，次低折射率膜为Al2O3膜，低折射率膜为SiO2膜。本实用新型不仅可避免激光对合束器件的损伤，而且可降低制造成本，缩小系统体积，在投影系统中具有重要的应用价值。
【IPC分类】G03B21/14, G03B21/20, G02B27/28
【公开号】CN205139559
【申请号】CN201520714557
【发明人】顾培夫, 艾曼灵, 张梅骄, 杨晓华
【申请人】杭州科汀光学技术有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年9月15日