光源装置以及投影装置的制作方法

本发明涉及投影装置领域，尤其涉及一种光源装置以及投影装置。

背景技术：

在激光投影机的设计中，在利用激光光束产生投影装置投射画面所需的多个颜色的光时，通常使用将具有第一波长的光束(例如蓝光)打在色轮的荧光粉区域形成投射画面所需的除蓝色光之外的其它颜色光，而将部分蓝色光束直接穿透色轮，之后经过延迟(delay)系统来反射蓝色光束使得蓝色光束再次经由分光镜进入光管的设计形成投射画面所需的蓝色光，这样，导致使用元件过多且增加投影装置的体积。另外，现有技术中，为保证光束的正常投射，在设计投影装置时，在四分之一波片(Quarter Wave Plate)与色轮之间会设置两个非球面透镜，这样，在光束第一次穿过四分之一波片后会穿过两个非球面透镜，且在光束再次穿过两个非球面透镜后会再次穿过四分之一波片，S偏振光在第一次穿过四分之一波片后会形成圆偏振光，因两个非球面透镜的部分双折射效应，导致S偏振光在第一次穿过四分之一波片后，部分圆偏振光会变成椭圆偏振光，而这些椭圆偏振光再次经过四分之一波片时，无法转成P偏振光，导致转换效率较低，进而降低了光束的能量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光源装置以及投影装置，以解决上述问题。

为了达到上述目的，第一方面，本发明提供一种光源装置，包含：光源模块、分光镜、四分之一波片、透镜组、色轮以及光接收模组。光源模块用于提供第一光束，该第一光束具有第一波长且具有S偏振态。分光镜设置于该第一光束的传递路径上，该分光镜被配置为具有第一偏振态与该第一波长的光入射至该分光镜时穿透该分光镜，具有第二偏振态与该第一波长的光入射至该分光镜时由该分光镜反射，具有第二波长的光入射至该分光镜时穿透该分光镜。四分之一波片设置于该第一光束的传递路径上，该第一光束经由该分光镜之后，穿透该四分之一波片而形成第二光束。透镜组设置于该第二光束的传递路径上，该透镜组由一个非球面镜与两个球面镜构成。色轮设置于该第二光束的传递路径上，该第二光束穿透该透镜组后入射至旋转的该色轮产生具有该第二波长的第三光束和具有该第一波长的第四光束，该第三光束穿透该透镜组后穿透该四分之一波片而形成第五光束，该第四光束穿透该透镜组后穿透该四分之一波片而形成第六光束，该第六光束具有该P偏振态。光接收模组设置于该第五光束与该第六光束的传递路径上，该第五光束经由该分光镜后入射至该光接收模组以提供投射画面所需的具有该第二波长的光，该第六光束经由该分光镜后入射至该光接收模组以提供投射画面所需的具有该第一波长的光。

较佳的，该两个球面镜较该非球面镜接近该色轮，该第二光束穿透该透镜组时，依次穿透该非球面镜、该两个球面镜，该第三光束、该第四光束穿透该透镜组时，依次穿透该两个球面镜、该非球面镜；或者，该非球面镜较该两个球面镜接近该色轮，该第二光束穿透该透镜组时，依次穿透该两个球面镜、该非球面镜，该第三光束、该第四光束穿透该透镜组时，依次穿透该非球面镜、该两个球面镜。

较佳的，该两个球面镜为玻璃球面镜。

较佳的，该色轮包含多个荧光粉区段以及至少一个反射区段，该多个荧光粉区段用于接收该第二光束以射出不同波长的光束，该至少一个反射区段用于反射该第二光束；该第二光束穿透该透镜组后，入射至该多个荧光粉区段中的任一荧光粉区段所产生的光线经由该反射基板反射而产生该第三光束；该第二光束穿透该透镜组后，入射至该至少一个反射区段后，经该至少一个反射区段反射形成该第四光束。

较佳的，该第一偏振态为该P偏振态，该第二偏振态为该S偏振态，则该第一光束入射至该分光镜时，经该分光镜反射后穿透该四分之一波片而形成该第二光束，该第五光束穿透该分光镜后入射至该光接收模组以提供该光源装置所需的具有该第二波长的光，该第六光束穿透该分光镜后入射至该光接收模组以提供该光源装置所需的具有该第一波长的光。

较佳的，该第一偏振态为该S偏振态，该第二偏振态为该P偏振态，则该第一光束入射至该分光镜时，穿透该分光镜之后穿透该四分之一波片而形成该第二光束，该第五光束经该分光镜反射后入射至该光接收模组以提供该光源装置所需的具有该第二波长的光，该第六光束经该分光镜反射后入射至该光接收模组以提供该光源装置所需的具有该第一波长的光。

较佳的，该光源模块包括：第一激光光源以及第一聚光部件，第一激光光源用于发射具有该第一波长与该S偏振态的第一激光光束，第一聚光部件用于对该第一激光光束进行会聚以形成该第一光束；或者，该光源模块包括：第一激光光源、第二激光光源、半穿半反式光学元件以及第一聚光部件，第一激光光源用于发射具有该第一波长与该S偏振态的第一激光光束，第二激光光源用于发射具有该第一波长与该S偏振态的第二激光光束，半穿半反式光学元件位于该第一激光光束及该第二激光光束的光路上，用于反射该第一激光光束及透射该第二激光光束，第一聚光部件用于对该经半穿半反式光学元件出射的光束进行会聚以形成该第一光束。

较佳的，入射至该分光镜的该第一光束的光轴与该分光镜的夹角范围为40度至50度。

较佳的，该第一波长为蓝色光对应的波长区间，该第二波长为红色光、绿色光、黄色光对应的波长区间。

第二方面，本发明提供一种投影装置，包含：上述第一方面所述的光源装置、光阀以及投影透镜；光阀用于接收该光源装置提供的该第五光束以及第六光束，并将该第五光束以及第六光束转换成影像光束；投影透镜用于接收并投射该影像光束。

本发明提供的光源装置以及投影装置，光源模块提供的第一光束经由分光镜后，入射至四分之一波片而形成第二光束，第二光束在穿过透镜组后入射至色轮，第二光束经色轮形成具有第二波长的第三光束、具有第一波长的第四光束，第三光束再次穿过透镜组后穿过四分之一波片而形成第五光束进而形成投射画面所需的具有第一波长的光，第四光束再次穿过透镜组后穿过四分之一波片而形成第六光束进而形成投射画面所需的具有第二波长的光，这样，在形成投射画面所需的第一波长的光时，光源模块提供的光束在入射至色轮时直接被色轮反射，相对于现有技术中使得蓝色光束直接穿透色轮，之后经过延迟(delay)系统来反折蓝色光束使得蓝色光束再次经由分光镜进入光管的设计，减少元件的使用进而减少光源装置的体积，且无需在色轮上设置供蓝色光束通过的穿透区域，另外，透镜组包含非球面镜与两个球面镜，避免应力残留，且不会出现双折射效应，使得在保证光束的正常投射的基础上，S偏振光在两次经过四分之一波片后能够以较高的转换效率转换为P偏振光，进而不会降低光源模块的光束的能量。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种光源装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的光源装置的示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种光源装置的部分结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的色轮的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

图1为本发明一实施例提供的一种光源装置的结构示意图。如图1所示的光源装置100可以包含：光源模块1、分光镜3、四分之一波片4、透镜组5、色轮6以及光接收模组7。光源模块1用于提供第一光束L11，第一光束L11具有第一波长且具有S偏振态。如图1所示，光源装置100还可以包含匀光单元2，匀光单元2位于第一光束L11的传递路径上，用于均匀化第一光束L11。本发明实施例中，分光镜3被配置为当具有第一偏振态与第一波长的光入射至分光镜3时穿透分光镜3，当具有第二偏振态与第一波长的光入射至分光镜3时由分光镜3反射，具有第二波长的光入射至分光镜3时穿透分光镜3；具体的，第一波长可以为蓝色光对应的波长区间，第二波长可以为红色光、绿色光、黄色光对应的波长区间。对于图1所示的实施例，第一偏振态为P偏振态，第二偏振态为S偏振态，即分光镜3被配置为当具有P偏振态与第一波长的光入射至分光镜3时穿透分光镜3，当具有S偏振态与第一波长的光入射至分光镜3时被分光镜3反射，而具有第二波长的光入射至分光镜3时穿透分光镜3，即不论偏振态如何，只要光的波长满足第二波长，便可穿透分光镜3。四分之一波片4用来使偏振光的偏振性在偏振光穿透四分之一波片4后产生四分之一相位差的改变，例如使S偏振光改变为圆偏振光等。分光镜3、四分之一波片4设置于第一光束L11的传递路径上，分光镜3位于光源模块1与四分之一波片4之间，四分之一波片4设置于分光镜3与透镜组5之间，四分之一波片4、透镜组5设置于分光镜3与色轮6之间。透镜组5由一个非球面镜51与两个球面镜52(两个球面镜52相邻)构成。光接收模组7设置于第五光束L51与第六光束L61的传递路径上，如图1所示，光接收模组7可以包含透镜71以及光管72。

第一光束L11经由分光镜3之后，再穿透四分之一波片4而形成第二光束L21，其中第二光束L21具有第一波长；具体的，对于图1所示的实施例，第一光束L11入射至分光镜3时，经由分光镜3反射后穿透四分之一波片4而形成第二光束L21，第二光束L21为圆偏振光束。透镜组5、色轮6设置于第二光束L21的传递路径上。第二光束L21穿透透镜组5后入射至旋转的色轮6，一部分与色轮6上的荧光粉作用产生具有第二波长的第三光束L31，另一部分被色轮6反射形成具有第一波长的第四光束L41，第三光束L31、第四光束L41与第二光束L21的方向相反，第三光束L31穿透透镜组5后穿透四分之一波片4而形成第五光束L51，第四光束L41穿透透镜组5后穿透四分之一波片4而形成第六光束L61，第六光束L61具有P偏振态，第五光束L51是非偏振光。第五光束L51经由分光镜3后入射至光接收模组7以提供投射画面所需的具有第二波长的光，第六光束L61经由分光镜3后入射至光接收模组7以提供投射画面所需的具有第一波长的光；具体的，第五光束L51入射至分光镜3时，第五光束L51穿透分光镜3后入射至透镜71，之后入射至光管72以提供投射画面所需的具有第二波长的光，第六光束L61入射至分光镜3时，第六光束L61穿透分光镜3后入射至透镜71，之后入射至光管72以提供光源装置100投射画面所需的具有第一波长的光。

图2为本发明另一实施例提供的光源装置100的示意图。图2所示的光源装置100′与图1所示的光源装置100的区别在于，分光镜3′被配置为当具有S偏振态与第一波长的光入射至分光镜3时穿透分光镜3，当具有P偏振态与第一波长的光入射至分光镜3时由分光镜3反射，具有第二波长的光入射至分光镜3时穿透分光镜3(即第一偏振态为该S偏振态，第二偏振态为该P偏振态)，另外，图1所示的光源装置100中，入射至分光镜3的第一光束L11的光轴与第二光束L21、第三光束L31、第四光束L41、以及入射至分光镜3的第五光束L51和第六光束L61的光轴相垂直，而图2所示的光源装置100′中，入射至分光镜3′的第一光束L12的光轴与第二光束L22、第三光束L32、第四光束L42、以及入射至分光镜3′的第五光束L52与第六光束L62的光轴相平行，入射至分光镜3′的第一光束L12的光轴与由分光镜3′出射的第五光束L52及由分光镜3′出射的第六光束L62的光轴相垂直。图2所示的光源装置100′，光源模块1提供第一光束L12后，第一光束L21穿透分光镜3′后入射至四分之一波片4而形成第二光束L22(圆偏振光)，第二光束L22穿透透镜组5后入射至旋转的色轮6产生具有第二波长的第三光束L32或形成具有第一波长的第四光束L42，第三光束L32穿透透镜组5后再穿透四分之一波片4而形成第五光束L52，第五光束L52经由分光镜3′反射后入射至光接收模组7以提供光源装置100所需的具有第二波长的光，第四光束L42穿透透镜组5后穿透四分之一波片4而形成第六光束L62(P偏振光)，第六光束L62经由分光镜3′反射后入射至光接收模组7以提供光源装置100所需的具有第一波长的光。

图1、图2中，透镜组5中两个球面镜52较非球面镜51接近色轮6，则第二光束L21、L22穿透透镜组5时，依次穿透非球面镜51、两个球面镜52，第三光束L31、L32与第四光束L41、L42穿透透镜组5时，依次穿透两个球面镜52、非球面镜51。然而两个球面镜52与非球面镜51相对于色轮的位置布局，不限于此，例如也可配置为图3所示的布局。图3为本发明一实施例提供的一种光源装置100的部分结构示意图。如图3所示，在本发明的另一实施例中，透镜组5′中非球面镜51较两个球面镜52接近色轮6，第二光束L21、L22穿透透镜组5时，依次穿透两个球面镜52、非球面镜51，第三光束L31、L32与第四光束L41、L42穿透透镜组5时，依次穿透非球面镜51、两个球面镜52。较佳的，两个球面镜52为非塑胶球面镜，具体的，两个球面镜52为玻璃球面镜，以更好地避免双折射现象。

图4为本发明一实施例提供的色轮6的示意图。如图1、图2所示，光源装置100或100′还可以包含马达60，马达60用于驱动色轮6旋转。如图4所示，色轮6包含多个荧光粉区段62至67、以及至少一个反射区段68、69，多个荧光粉区段用于接收激发光(即第二光束L21、L22)以射出不同波长的光束。而至少一个反射区段用于反射所接收的光束，具体的，反射区段68、69上涂覆有反射材料。如图4所示的色轮6，具体的，荧光粉区段62、65为黄光荧光粉区段，荧光粉区段63、66为红光荧光粉区段，荧光粉区段64、67为绿光荧光粉区段，但本发明不以此为限，在本发明的其它实施例中，色轮也可仅包含一个绿光荧光粉区段、一个红光荧光粉区段、一个黄光银光粉区段以及一个反射区段。第二光束L21或L22穿透透镜组5后，入射至多个荧光粉区段中的任一荧光粉区段产生第三光束L31或L32；第二光束L21或L22穿透透镜组5后，入射至至少一个反射区段后，经至少一个反射区段反射形成第四光束L41或L42。荧光粉区段上涂覆有荧光粉，第二光束L21或L22入射到荧光粉上，激发荧光粉产生波长与第二光束L21或L22的波长(即第一波长)相异的具有第二波长的第三光束L31或L32，且因涂覆的荧光粉的颜色不同，第三光束L31、L32的第二波长也不同，例如，对于红光荧光粉区段(即荧光粉区段上涂覆有红光荧光粉)，因蓝光的频率较红光高，因而当光源模块11发出的蓝色光束(即第二光束L21或L22)入射至红色荧光粉区段时，会激发红光荧光粉而产生红光，红光的波长大于蓝光的波长，又如，对于黄光荧光粉区段(即荧光粉区段上涂覆有黄光荧光粉)，当光源模块11发出的蓝色光束(即第二光束L21或L22)入射至黄光荧光粉区段时，会激发黄光荧光粉而产生黄光，再如，对于绿光荧光粉区段(即荧光粉区段上涂覆有绿光荧光粉)，当光源模块11发出的蓝色光束(即第二光束L21或L22)入射至绿光荧光粉区段时，会激发绿光荧光粉而产生绿光。通过控制光源模块11的点亮时间及色轮6的旋转速度，红、绿、蓝、黄色光束分时进入光接收模组7内，得到投影装置所需的不同颜色的光。这样，本发明所述的光源装置100或100′，在形成投影装置投射画面所需的蓝光时，光源模块1提供的第二光束L21、L22(蓝光)在入射至色轮6时直接被色轮6反射，相对于现有技术中使得蓝色光束直接穿透色轮6，之后经过延迟(delay)系统来反折蓝色光束使得蓝色光束再次经由分光镜3进入光管的设计，减少元件的使用进而减少光源装置100的体积，且无需在色轮6上设置供蓝色光束通过的穿透区域。

如图1、图2所示，光源模块11可以包括：第一激光光源11、第二激光光源12、半穿半反式光学元件13以及第一聚光部件14。第一激光光源11用于发射具有第一波长与S偏振态的第一激光光束。第二激光光源12用于发射具有第一波长与S偏振态的第二激光光束。半穿半反式光学元件13位于第一激光光束及第二激光光束的光路上，用于反射第一激光光束及透射第二激光光束。第一聚光部件14用于对经半穿半反式光学元件13出射的光束进行会聚以形成第一光束L11或L12。本实施例中，第一激光光源11发出的第一激光光束为平行光束，第二激光光源12发出的第二激光光束亦为平行光束，且第一激光光束的光轴与第二激光光束的光轴相垂直。当驱动第一激光光源11和第二激光光源12时，第二激光光源12射出的第二激光光束透过半穿半反式光学元件13，第一激光光源11射出的第一激光光束经半穿半反式光学元件13反射后光轴旋转90度，即半穿半反式光学元件13通过反射第一激光光束和透射第二激光光束将第一激光光束和第二激光光束进行合光以形成第一光束；经由半穿半反式光学元件13出射的第一光束10入射至第一聚光部件14以进行会聚从而提高其集中度。另外，需要说明的是，在本发明的其它实施例中，光源模块11亦可只包含第二激光光源12和聚光部件14，而省略第一激光光源11和半穿半反式光学元件13，即第二激光光源12射出的第二激光光束直接经聚光部件14会聚后形成第一光束，亦能达到相同的效果。本实施例中，第一激光光源11和第二激光光源12为蓝光半导体激光器，可发射出蓝光。

具体的，入射至分光镜3或3′的第一光束L11或L12的光轴与分光镜3或3′的夹角范围为40度至50度，如图1、图2所示，较佳的，夹角为45度，当然，于实际应用中，也可以设置夹角为41度、42度、43度、44度、46度等。

本发明一实施例提供一种投影装置，此投影装置包含：上述光源装置(100或100′)、光阀以及投影镜头，光阀用于接收光源装置100提供的第五光束(L51或L52)以及第六光束(L61或L62)，并将第五光束(L51或L52)以及第六光束(L61或L62)转换成影像光束；投影镜头，用于接收并投射影像光束。具体的，此投影装置为激光投影机。

本发明提供的光源装置以及投影装置，光源模块提供的第一光束经由分光镜后，入射至四分之一波片而形成第二光束，第二光束在穿过透镜组后入射至色轮，第二光束经色轮形成具有第二波长的第三光束、具有第一波长的第四光束，第三光束再次穿过透镜组后穿过四分之一波片而形成第五光束进而形成投射画面所需的具有第一波长的光，第四光束再次穿过透镜组后穿过四分之一波片而形成第六光束进而形成投射画面所需的具有第二波长的光，这样，在形成投射画面所需的第一波长的光时，光源模块提供的光束在入射至色轮时直接被色轮反射，相对于现有技术中使得蓝色光束直接穿透色轮，之后经过延迟(delay)系统来反折蓝色光束使得蓝色光束再次经由分光镜进入光管的设计，减少元件的使用进而减少光源装置的体积，且无需在色轮上设置供蓝色光束通过的穿透区域，另外，透镜组包含非球面镜与两个球面镜，避免应力残留，且不会出现双折射效应，使得在保证光束的正常投射的基础上，S偏振光在两次经过四分之一波片后能够以较高的转换效率转换为P偏振光，进而不会降低光源模块的光束的能量。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。