一种双通道二向色镜及投影装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于投影装置的激光光源领域，具体涉及一种双通道二向色镜及投影装置。
【背景技术】
[0002]现有投影机釆用高压汞灯(UHP)作为光源，不仅体积大、重量重、易爆炸，而且使用寿命短、亮度低、能耗大、色彩差，更麻烦的是使用非环保的汞材料。因此，近年来激光光源正在成为投影显示领域的热点之一。然而，由于釆用红、绿、蓝全激光的激光光源不仅光源成本高，而且绿激光的输出功率嫌低，更是存在着激光散斑和扩束匀束等难题，故目前比较实用的方式是用波长460nm附近的蓝激光激发荧光粉来获得白光。如图1所示，激光光源是目前常用的结构，s偏振的蓝激光束9入射到二向色镜10后被反射到荧光盘11，被蓝激光激发出来的红绿荧光返回后再透过二向色镜10，同时剩余部分的蓝激光透过荧光盘11，通过一额外的光学系统后被二向色镜10反射，从而获得红绿蓝三基色组成的白光。这种系统的二向色镜设计比较简单，只要能反射s偏振的蓝激光，透射s和P偏振的红绿荧光即可。但是这种系统有二个问题:一是由于二向色镜10不透射s偏振的蓝激光，因此需要一额外的光学系统收集蓝激光;二是输出的激光功率较低，被激发的荧光较弱，显示亮度不足。
[0003]申请公布号为CN 104698729A(申请号为201410723068.2)的中国发明专利申请公开了一种投影装置、DPL投影仪的光模块和用于制造二向色镜的方法，一种用于投影装置的光膜块，包括:第一激发光束源，所述第一激发光束源设计用于发射具有至少一个光学属性的第一值的第一激发光束;第二激发光束源，所述第二激发光束源设计用于发射具有至少一个光学属性的第二值的第二激发光束，所述第二值与第一值不同；至少一种荧光材料，所述荧光材料设计用于使得所述第一激发光束转换成第一转化光束并且使得所述第二激发光束转换成第二转化光束;第一二向色镜，所述第一二向色镜布置在所述第一激发光束源和能预定的照明区域之间的光路中；第二二向色镜，所述第二二向色镜布置在所述第二激发光束源和能预定的照明区域之间的光路中；第一聚焦装置，所述第一聚焦装置布置在所述第一二向色镜和能预定的所述照明区域之间的光路中；第二聚焦装置，所述第二聚焦装置布置在所述第二二向色镜和能预定的所述照明区域之间的光路中；光学元件，在保持了所述第一激发光束和第二激发光束的至少一种光学属性相应值的情况下至少部分地反射。上述的技术方案通过光学结构的改进，使其结构紧凑，效率提高，但是，仍没有对二向色镜进行较大改进，仍存在上述问题。
[0004]申请号为201510586053.0(公开号为CN105044806A)的中国发明专利申请公开了一种具有激光合束功能的二向色镜及投影装置，如图2所示的激光光源，用一个四分之一波片14巧妙地省去了图1所示的收集剩余蓝激光的额外光学系统，S卩:s偏振的蓝激光束12被二向色镜13反射，透过四分之一波片14后变成圆偏振光，经激发荧光后剩余的蓝激光被荧光盘15反射、四分之一波片14透射后的P偏振蓝激光可以透过二向色镜13，这样就可与同时透过二向色镜13的无偏振红绿荧光合成白光。但是这种激光光源依然存在着输出激光功率较低、显示亮度不足的问题，本实用新型的目的正是要解决这一问题。如果把图2所示的系统称为单通道激光光源，则本实用新型的系统可称为双通道激光光源，后者的显示亮度可望比前者提高一倍。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种双通道二向色镜及投影装置，投影装置采用双通道激光光源，其输出亮度能够提高一倍。
[0006]本实用新型的构思是:
[0007]为了提高激光光源亮度，必须增加激光束的数量，如何把现用的单通道激光束增加到双通道激光束，这就是本实用新型需要解决的问题。为此本实用新型提出构想:若能设计一个双通道二向色膜，它能使其中一个通道入射的s偏振蓝激光束反射，经荧光激发后的剩余蓝激光和红绿荧光透射;而使另一个通道入射的P偏振蓝激光束透射，经荧光激发后的剩余蓝激光和红绿荧光反射，则就可达到两束光合成的目的。遗憾的是，设计这种双通道二向色膜的难度非常大，因为可以看出，这两个通道的光学特性实际上是截然相反的:一个通道是长波通型薄膜，而另一个通道是短波通型薄膜。这两个截然相反的特性要在同一个薄膜上实现，几乎是不可能的事。但是，如果我们调节一下入射激光束的入射角，从现用系统的入射角45°分别改为55°和35°，即分别增减10°，奇迹会否发生呢？设计表明，若二向色镜采用立方棱镜结构，尽可能地增加偏振效应，增加短波蓝激光波段上两个偏振分量的偏振分离，同时抑制长波荧光波段上的偏振分离，则上述构思是可能实现的。虽然这种立方棱镜结构的薄膜和胶层的抗激光损伤阈值会比平板结构低，但是由于双通道蓝激光束入射在二向色膜上的位置不同，因此输出光强比现用单通道激光投影机提高一倍的目标是可望实现的，这种光源系统在中、低亮度的激光投影机中仍不失其应用价值。
[0008]根据上述构想，现用的二向色镜必须作如下变革:1.用立方棱镜代替平板构成二向色镜;2.对入射蓝激光束的偏振态，由现用单通道的s偏振光改变为双通道的s偏振光和P偏振光；3.对入射蓝激光束的入射角，由现用单通道的45°改变为双通道的55°和35° ; 4.对二向色镜的偏振效应，由现用单通道的没有要求改变为双通道的偏振效应尽可能地大;5.对二向色膜，现用单通道的要求:入射角为45°时，对蓝激光s偏振反射、P偏振透射，对红绿荧光全部透射。对本实用新型双通道的要求:入射角为55°时，与入射角45°时的单通道一样，即对蓝激光s偏振反射、P偏振透射，对红绿荧光全部透射;而在入射角为35°时，对蓝激光也是s偏振反射^偏振透射，对红绿焚光却全部反射。
[0009]为实现上述目的，本实用新型所采取的具体技术方案是:
[0010]一种双通道二向色镜，包括:
[0011 ]斜面相对设置的第一直角棱镜和第二直角棱镜；
[0012]设置在所述第一直角棱镜和第二直角棱镜两个斜面之间的双通道二向色膜和胶入[3
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[0013]以下作为本实用新型的优选技术方案:
[0014]所述的双通道二向色膜设置在所述第一直角棱镜的斜面上，所述的胶合层的一面与所述双通道二向色膜连接，另一面与所述第二直角棱镜的斜面连接。
[0015]所述的第一直角棱镜和第二直角棱镜大小相等，所述的第一直角棱镜和第二直角棱镜均为等腰直角棱镜，即其角度为45度、45度、90度。
[0016]所述的双通道二向色膜包括:在第一直角棱镜的斜面上依次设有第一匹配膜系、主膜系和第二匹配膜系；
[0017]所述的第一匹配膜系和第二匹配膜系均由高折射率膜、次高折射率膜和次低折射率膜组成;所述的主膜系由高折射率膜、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T12膜，次高折射率膜为Ta2O5膜，次低折射率膜为S12膜，低折射率膜为MgF2膜。本实用新型中的高折射率膜、次高折射率膜、次低折射率膜和低折射率膜，高、次高、次低、低是相对的概念，用于表明折射率的相对高低。
[0018]所述的第一匹配膜系层数为8层，从第一直角棱镜的斜面向外各膜层的厚度依次为:283.2，11.7，60.7，143.2，70.6，40.1，91.1，49.3，单位为醒;在第一匹配膜系中，第4层为高折射率膜，第2、6、8层为次高折射率膜，其余为次低折射率膜。
[0019]所述的主膜系为47层，从第一匹配膜系向外各膜层的厚度依次为:90.7，39.2，65.8，55.7，91.3，32.3，117.3，15.9，31.7，77.4，43.7，89.9，55.3，48.5，53.4，98.4，27.3，92.5，20.8，157.6，9.4，161.9，88.2，350.5，96.6，437.7，87.3，462.1，64.2，71.5，101.4，11.0，215.7，71.5，138.6，337.4，42.4，67.5，149.7，14.0，178.8，57.4，5.6，164.7，18.5，181.5，60.4，单位为11111;在主膜系中，第2、4、9、11、13、15、17、19、21、25、27、29、37、42、47层为高折射率膜，第6、23、32、34、40、43、45层为次高折射率膜，第3、8、22、24、30、35、38层为次低折射率膜，其余为低折射率膜。
[0020]所述的第二匹配膜系层数为13层，从主膜系向外各膜层的厚度依次为:157.6，8.9，168.9，63.9，170.1，9.1，154.6，57.5，383.3，57.5，27.3，32.7，36.0，单位为11111;在第二匹配膜系中，第2、4、6、8、10层为高折射率膜，第11、13层为次高折射率膜，其余为次低折射率膜。
[0021]一种双通道激光光源，包括:
[0022]双通道二向色镜；
[0023]用于向所述双通道二向色镜发出s偏振的蓝激光的第一蓝激光模块；
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