一种投影照明光源装置的制作方法

1.本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种投影照明光源装置。


背景技术：

2.投影装置的光源装置通常利用发光元件搭配光波长转换模块，来产生照明用的光束。光源装置由最初的灯泡、led光源演变成现在的激光激发荧光粉（波长转换物质）方案，装置的电光转换效率越来越高，普遍应用于消费级投影。
3.现有技术激发光激发荧光粉入射方式有三种方案，第一种方案光束通过波长分光片入射，蓝光段透过波长转换装置，光束再通过中继镜、匀光器件与所激发的荧光合光，此方案需要光学器件多、成本高、体积大；第二种方案光束通过区域合光的方式正入射至荧光粉，荧光段通过波长装换装置发射荧光，接着荧光通过准直透镜组，这种方案在区域合光位置会有能量损失，光学效率较低；第三种方案激发光从侧面入射至准直透镜组后经过荧光修色片、荧光粉，然后蓝光段通过v形角度出射，此方案蓝光经过各个透镜、荧光修色片的角度大，透过率低，导致光学效率较低。
[0004]“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在“背景技术”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的先前技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
[0005]
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中投影照明光源装置的光学效率低、系统复杂、成本高的缺陷，从而提供一种光源装置。
[0006]
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
[0007]
为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明公开的实施例至少提供一种投影照明光源装置。
[0008]
第一方面，本发明公开实施例提供了一种投影照明光源装置，其特征在于，包括：设置在第一方向上的光源、第一匀光器件、第一1/4波片、第一反射镜、准直透镜组及波长转换装置；设置在第二方向上的第二匀光器件、第二1/4波片、第二反射镜；偏振分光片，设置在所述第一方向及所述第二方向的交汇处；其中，所述光源设置位于所述第一反射镜远离所述偏振分光片的一侧；其中，所述第一方向与所述第二方向不同；其中，在所述第一方向上所述第一1/4波片和所述第一匀光器件均设置于所述偏振分光片与所述第一反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
；其中，在所述第二方向上所述第二1/4波片和所述第二匀光器件均设置于所述偏振分光片与所述第二反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
；
所述波长转换装置位于所述准直透镜组远离所述偏振分光片的一侧；所述光源发射第一光，所述第一光为线偏振光。
[0009]
优选地，所述第一1/4波片的中部开设有用于让光束穿过的区域，所述区域为通孔或镀膜。
[0010]
优选地，所述第一反射镜的中部开设有用于让光束穿过的区域，所述区域为通孔或镀膜。
[0011]
优选地，所述第一匀光器件和所述第二匀光器件均为单复眼。
[0012]
优选地，所述波长转换装置包括第一波长转换区、第二波长转换区和反射区。
[0013]
优选地，所述反射区包括第三1/4波片及消散斑装置。
[0014]
第二方面，本发明公开实施例提供了另一种投影照明光源装置，包括：设置在第一方向上的反光组件、第一匀光器件、第一1/4波片、第一反射镜、准直透镜组及波长转换装置；所述光源设置在所述第一反射镜的一侧；设置在第二方向上的光源、第三匀光器件、第二匀光器件、第二1/4波片、第二反射镜；偏振分光片，设置在所述第一方向及所述第二方向的交汇处；其中，所述光源设置位于所述第一反射镜远离所述偏振分光片的一侧；其中，所述第三匀光器件与所述光源的正对设置；其中，所述第一方向与所述第二方向不同；其中，在所述第一方向上所述第一1/4波片和所述第一匀光器件均设置于所述偏振分光片与所述第一反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
；其中，在所述第二方向上所述第二1/4波片和所述第二匀光器件均设置于所述偏振分光片与所述第二反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
；所述波长转换装置位于所述准直透镜组远离所述偏振分光片的一侧；所述反光组件位于所述偏振分光片与所述第一匀光器件之间；所述光源发射第一光，所述第一光为线偏振光。
[0015]
优选地，所述第一匀光器件和所述第二匀光器件均为单复眼。
[0016]
优选地，所述波长转换装置包括第一波长转换区、第二波长转换区和反射区。
[0017]
优选地，所述反射区包括第三1/4波片及消散斑装置。
[0018]
基于上述内容，本发明至少具有以下其中一个优点或功效：（1）第一反射镜、第一1/4波片中部开设有用于让光束通过的通孔或镀膜区域，结合匀光器件的组合，调整了光束的角度形状；（2）波长转换装置设置有波长转换区及反射区，当照射至波长转换区时，波长转换装置发射受激光，受激光通过准直透镜组、偏振分光片分光后，分为相互垂直的两种偏振态，再分别通过匀光器件、1/4波片、反射镜反射，最终在偏振分光片与激发光合光出射；当照射至反射区时，激发光通过第三1/4波片、消散斑装置、准直透镜组、偏振分光片、第二匀光器件、第二1/4波片、第二反射镜反射，最终在偏振分光片合光出射；与传统方案对比，由于激发光仅与反射的受激光的其中一种偏振态进行区域合光，荧光损失降为传统方案的一半，光学效率高，且光源的光束整形器件与照明系统共用一个匀光器件，成本低，且结构紧凑，体积小；（3）光束两次通过了匀光器件，偏振分光片与匀光器件及反射镜之间的光程实现复用，系统使用单复眼就可以实现普通双复眼的效
果，不仅节约了成本，进一步减少了系统的体积。
[0019]
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]
图1为本发明的第一种实施方式中提供的投影照明光源装置的平面结构图；图2为本发明的第一种实施方式中提供的投影照明光源装置的第一反射镜和第一1/4波片的平面结构图；图3为本发明的第一种实施方式中提供的投影照明光源装置的波长转换装置的平面结构图；图4为本发明的第二种实施方式中提供的投影照明光源装置的平面结构图；图5为本发明的第三种实施方式中提供的投影照明光源装置的平面结构图；图6为本发明的第四种实施方式中提供的投影照明光源装置的平面结构图。
[0022]
附图标记说明：1-光源； 21-第一反射镜； 22-第二反射镜；31-第一1/4波片； 32-第二1/4波片； 41-第一匀光器件； 42-第二匀光器件； 43-第三匀光器件； 5-偏振分光片； 6-准直透镜组； 7-波长转换装置； 71-反射区； 72-第一波长转换区； 73-第二波长转换区； 8-反光组件； 200-通孔或镀膜。
具体实施方式
[0023]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0025]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0026]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0027]
实施例1参照图1，本实施例公开一种投影照明光源装置，包括：光源1、第一反射镜21、第二反射镜22、第一1/4波片31、第二1/4波片32、第一匀光器件41、第二匀光器件42、偏振分光片5、准直透镜组6和波长转换装置7。
[0028]
具体地，光源1发出的第一光（也称为激发光）为p光或s光，其中，光源1是线偏振光源，可以是激光光源，只要能发射出包含p光或s光的第一光即可。
[0029]
以下仅以p光的传输过程为例加以说明，p光入射至第一反射镜21、第一1/4波片31和第一匀光器件41，由于第一反射镜21和第一1/4波片31的中部开设有用于通过光束的通孔或镀膜区域，故p光经过第一反射镜21、第一1/4波片31和第一匀光器件41，光束被调整为矩形角度光束，然后p光光束射入偏振分光片5、准直透镜组6后投射至波长转换装置7，当照射至第一波长转换区72或第二波长转换区73时，波长转换装置7发射第二光，第二光通过准直透镜组6、偏振分光片5分光后，分为相互垂直的两种偏振态光束，s偏振态光束经偏振分光片5反射至第二匀光器件42、第二1/4波片32及第二反射镜22，该部分光束经第二反射镜22反射后第二次经过第二1/4波片32和第二匀光器件42，s偏振态转化为p偏振态光束；p偏振态光束经偏振分光片5透射至第一匀光器件41、第一1/4波片31及第一反射镜21，该部分光束经第一反射镜21反射后第二次经过第一1/4波片31和第一匀光器件41，偏振态转化为s偏振态光束，两种偏振态的光束在偏振分光片5处合光；当照射至反射区71时，第一光两次经过第三1/4波片及消散斑装置，此时第一光由p偏振态转化为s偏振态，且经过消散斑处理，再透过准直透镜组6，经偏振分光片5反射至第二匀光器件42、第二1/4波片32及第二反射镜22，光束经第二反射镜22反射后第二次经过第二1/4波片32和第二匀光器件42，此时第一光由s偏振态转化为p偏振态；最终，第一光与第二光在偏振分光片5出合光输出。
[0030]
具体地，参照图1，光源1、第一反射镜21、第一1/4波片31、第一匀光器件41、准直透镜组6和波长转换装置设置在第一方向上，更具体地，第一方向为x轴方向；第二反射镜22、第二1/4波片32、第二匀光器件42设置在第二方向上，更具体地，第二方向为y轴方向。偏振分光片5设置在第一方向和第二方向的交汇处，即x轴与y轴的相交处。光源1设置在第一反射镜21的远离偏振分光片5的一侧，波长转换装置设置在准直透镜组6远离偏振分光片5的一侧。
[0031]
具体地，在第一方向上所述第一1/4波片和所述第一匀光器件均设置于所述偏振分光片与所述第一反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
；在所述第二方向上所述第二1/4波片和所述第二匀光器件均设置于所述偏振分光片与所述第二反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
。
[0032]
具体地，波长转换装置7包括反射区71、第一波长转换区72和第二波长转换区73，波长转换区至少包含一种波长转换物质，反射区上有第三1/4波片、消散斑装置，消散斑装置具体可以是散射片。当激发光照射至第一波长转换区72或第二波长转换区73时，波长转换装置7发射受激光，受激光通过准直透镜组6、偏振分光片5分光后，分为相互垂直的两种偏振态，再分别通过两组匀光器件、波片及反射镜组合后反射并第二次经过该组合，最终受激光在偏振分光片5处与激发光合光出射；当激发光照射至反射区71时，激发光经反射区71反射后，两次经过反射区上的第三1/4波片、消散斑装置，将激发光偏振态旋转90度，同时对激发光做消散斑处理，再通过准直透镜组6、偏振分光片5、第二匀光器件42、第二1/4波片
32、第二反射镜22的组合，经反射镜反射并第二次经过组合，将激发光偏振态旋转90度，最终在偏振分光片5处合光出射。
[0033]
具体地，第一匀光器件41和第二匀光器件42均为单复眼，由于光束两次通过了第二匀光器件42，偏振分光片5与第二匀光器件42及第一反射镜之间的光程实现复用，系统使用单复眼就可以实现普通双复眼的效果，不仅节约了成本，更减少了系统的体积。
[0034]
实施例2参照图4，为本实施例的一种更优选的方式，本实施例中，光源发出的第一光包含第一分光束和第二分光束，其中，第一分光束为激发光，第二分光束与第一分光束的偏振态相互垂直。更具体地，光源1发出的第一光包含p光以及s光，其中，光源1是线偏振光源，可以是激光光源，只要能发射出包含p光以及s光的第一光即可。
[0035]
以下仅以p光（第一光第一分光束，称为激发光），s光（第一光第二分光束）为例，对光的传输过程加以说明，s光入射至第一反射镜21、第一1/4波片31和第一匀光器件41，由于第一反射镜21和第一1/4波片31的中部开设有用于通过光束的通孔或镀膜区域，故s光经过第一反射镜21、第一1/4波片31和第一匀光器件41，光束被调整为矩形角度光束，然后矩形角度s光光束射入偏振分光片5后反射输出。
[0036]
同时，p光入射至第一反射镜21、第一1/4波片31和第一匀光器件41，由于第一反射镜21和第一1/4波片31的中部开设有用于通过光束的通孔或镀膜区域，故p光经过第一反射镜21、第一1/4波片31和第一匀光器件41，光束被调整为矩形角度光束，然后矩形角度p光光束透过偏振分光片5、准直透镜组6，投射至波长转换装置7，当照射至第一波长转换区72或第二波长转换区73时，波长转换装置7发射第二光，第二光通过准直透镜组6、偏振分光片5分光后，分为相互垂直的两种偏振态光束，s偏振态光束经偏振分光片5反射至第二匀光器件42、第二1/4波片32及第二反射镜22，该部分光束经第二反射镜22反射后第二次经过第二1/4波片32和第二匀光器件42，s偏振态转化为p偏振态光束；p偏振态光束经偏振分光片5透射至第一匀光器件41、第一1/4波片31及第一反射镜21，该部分光束经第一反射镜21反射后第二次经过第一1/4波片31和第一匀光器件41，偏振态转化为s偏振态光束，两种偏振态的光束在偏振分光片5处合光；当照射至反射区71时，第一光两次经过第三1/4波片及消散斑装置，此时第一光由p偏振态转化为s偏振态，且经过消散斑处理，再透过准直透镜组6，经偏振分光片5反射至第二匀光器件42、第二1/4波片32及第二反射镜22，光束经第二反射镜22反射后第二次经过第二1/4波片32和第二匀光器件42，此时第一光由s偏振态转化为p偏振态；最终，第一光与第二光在偏振分光片5出合光输出。
[0037]
实施例1和2的光源装置具有以下优点：（1）第一反射镜及第一1/4波片中部开设有用于光束通过的通孔或镀膜区域，可以使第一光通过；（2）第一光经过匀光器件，将第一光光束整形为矩形角度光束；（3）波长转换装置设置有波长转换区及反射区，当照射至波长转换区时，发射受激光，受激光通过准直透镜组、偏振分光片分光后，分为相互垂直的两种偏振态，再分别通过匀光器件、1/4波片、反射镜反射，最终在偏振分光片与激发光合光出射；当照射至反射区时，激发光两次经过反射区上的1/4波片及消散斑装置，将偏振态旋转90度，并对激发光消散斑，再通过准直透镜组、偏振分光片、匀光器件、1/4波片、反射镜反射，最终在偏振分光片合光出射；由于激发光仅与反射的受激光的一种偏振态进行区域合光，
荧光损失降为传统方案的一半，光学效率高，且光源的光束整形器件与照明系统共用一个匀光器件，成本低，且结构紧凑，体积小；（4）光束两次通过了匀光器件，偏振分光片与匀光器件及反射镜之间的光程实现复用，系统使用单复眼就可以实现普通双复眼的效果，不仅节约了成本，进一步减少了系统的体积。
[0038]
实施例3参照图5，本实施例公开一种投影照明光源装置，包括：光源1、第三匀光器件43、第一反射镜21、第二反射镜22、第一1/4波片31、第二1/4波片32、第一匀光器件41、第二匀光器件42、偏振分光片5、准直透镜组6、波长转换装置7及反光组件8。
[0039]
具体地，光源1发出的第一光（也称为激发光）为p光或s光，其中，光源1是线偏振光源，可以是激光光源，只要能发射出包含p光或s光的第一光即可。
[0040]
以下仅以p光的传输过程为例加以说明，p光入射至第三匀光器件43后整形为矩形角度光束，矩形角度p光光束进入反光组件8，经反光组件8反射至偏振分光片5，然后矩形角度p光光束透过偏振分光片5、准直透镜组6，投射至波长转换装置7，当照射至第一波长转换区72或第二波长转换区73时，波长转换装置7发射第二光，第二光通过准直透镜组6、偏振分光片5分光后，分为相互垂直的两种偏振态光束，s偏振态光束经偏振分光片5反射至第二匀光器件42、第二1/4波片32及第二反射镜22，该部分光束经第二反射镜22反射后第二次经过第二1/4波片32和第二匀光器件42，s偏振态转化为p偏振态光束；p偏振态光束经偏振分光片5透射至第一匀光器件41、第一1/4波片31及第一反射镜21，该部分光束经第一反射镜21反射后第二次经过第一1/4波片31和第一匀光器件41，偏振态转化为s偏振态光束，两种偏振态的光束在偏振分光片5处合光；当照射至反射区71时，第一光两次经过1/4波片及消散斑装置，此时第一光由p偏振态转化为s偏振态，同时进行消散斑处理，再透过准直透镜组6，经偏振分光片5反射至第二匀光器件42、第二1/4波片32及第二反射镜22，光束经第二反射镜22反射后第二次经过第二1/4波片32和第二匀光器件42，此时第一光由s偏振态转化为p偏振态；最终，第一光与第二光在偏振分光片5出合光输出。
[0041]
具体地，参照图5，反光组件8、第一反射镜21、第一1/4波片31、第一匀光器件41、准直透镜组6和波长转换装置设置在第一方向上，更具体地，第一方向为x轴方向；光源1、第三匀光器件43、第二反射镜22、第二1/4波片32、第二匀光器件42设置在第二方向上，更具体地，第二方向为y轴方向。偏振分光片5设置在第一方向和第二方向的交汇处，即x轴与y轴的相交处。第三匀光器件43和反光组件8设置在正对光源1的位置处，波长转换装置7设置在准直透镜组6远离偏振分光片5的一侧。
[0042]
具体地，在第一方向上所述第一1/4波片和所述第一匀光器件均设置于所述偏振分光片与所述第一反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
；在所述第二方向上所述第二1/4波片和所述第二匀光器件均设置于所述偏振分光片与所述第二反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
。
[0043]
具体地，波长转换装置7包括反射区71、第一波长转换区72和第二波长转换区73，波长转换区至少包含一种波长转换物质，反射区上有第三1/4波片、消散斑装置，消散斑装置具体可以为散射片。当激发光照射至第一波长转换区72或第二波长转换区73时，波长转换装置7发射受激光，受激光通过准直透镜组6、偏振分光片5分光后，分为相互垂直的两种
偏振态，再分别通过两组匀光器件、波片及反射镜组合后反射并第二次经过该组合，最终受激光在偏振分光片5处与激发光合光出射；当激发光照射至反射区71时，激发光经反射区71反射后，两次经过第三1/4波片、消散斑装置，将激发光偏振态旋转90度，同时进行消散斑处理，再依次通过准直透镜组6、偏振分光片5、第二匀光器件42、第二1/4波片32、第二反射镜22的组合，经第二反射镜22反射并第二次经过组合，最终在偏振分光片5处合光出射。
[0044]
具体地，第一匀光器件41和第二匀光器件42均为单复眼，由于光束两次通过了第二匀光器件42，偏振分光片5与第二匀光器件42及第一反射镜之间的光程实现复用，系统使用单复眼就可以实现普通双复眼的效果，不仅节约了成本，更减少了系统的体积。
[0045]
实施例4参照图6，为上述实施例的一种更优选的方式，本实施例中，光源发出的第一光包含第一分光束和第二分光束，其中，第一分光束为激发光，第二分光束与第一分光束的偏振态相互垂直。更具体地，光源1发出的第一光包含p光以及s光，其中，光源1是线偏振光源，可以是激光光源，只要能发射出包含p光以及s光的第一光即可。
[0046]
以下仅以p光（第一光第一分光束，称为激发光），s光（第一光第二分光束）为例，对光的传输过程加以说明，s光入射至第三匀光器件43后整形为矩形角度光束，矩形角度s光光束进入反光组件8，经反光组件8反射至偏振分光片5后反射输出。
[0047]
同时，p光入射至第三匀光器件43后整形为矩形角度光束，矩形p光光束进入反光组件8，经反光组件8反射至偏振分光片5后，然后矩形角度p光光束透过偏振分光片5、准直透镜组6，投射至波长转换装置7，当照射至第一波长转换区72或第二波长转换区73时，波长转换装置7发射第二光，第二光通过准直透镜组6、偏振分光片5分光后，分为相互垂直的两种偏振态光束，s偏振态光束经偏振分光片5反射至第二匀光器件42、第二1/4波片32及第二反射镜22，该部分光束经第二反射镜22反射后第二次经过第二1/4波片32和第二匀光器件42，s偏振态转化为p偏振态光束；p偏振态光束经偏振分光片5透射至第一匀光器件41、第一1/4波片31及第一反射镜21，该部分光束经第一反射镜21反射后第二次经过第一1/4波片31和第一匀光器件41，偏振态转化为s偏振态光束，两种偏振态的光束在偏振分光片5处合光；当照射至反射区71时，第一光两次经过1/4波片及消散斑装置，此时第一光由p偏振态转化为s偏振态，且经过消散斑处理，再透过准直透镜组6，经偏振分光片5反射至第二匀光器件42、第二1/4波片32及第二反射镜22，光束经第二反射镜22反射后第二次经过第二1/4波片32和第二匀光器件42，此时第一光由s偏振态转化为p偏振态，第一光与第二光在偏振分光片5出合光输出。
[0048]
实施例3和4的光源装置具有以下优点：（1）通过第三匀光器件和反光组件的组合，调整了光束的角度形状；（2）波长转换装置设置有波长转换区及反射区，当照射至波长转换区时，发射受激光，受激光通过准直透镜组、偏振分光片分光后，分为相互垂直的两种偏振态，再分别通过匀光器件、1/4波片、反射镜反射，最终在偏振分光片与激发光合光出射；当照射至反射区时，激发光通过准直透镜组、偏振分光片、第二匀光器件、第二1/4波片、第二反射镜反射，最终在偏振分光片合光出射；由于激发光仅与反射的受激光的一种偏振态进行区域合光，荧光损失降为传统方案的一半，光学效率高，且光源的光束整形器件与照明系统共用一个匀光器件，成本低，且结构紧凑，体积小；（3）光束两次通过了匀光器件，偏振分光片与匀光器件及反射镜之间的光程实现复用，系统使用单复眼就可以实现普通双复眼的
效果，不仅节约了成本，进一步减少了系统的体积。
[0049]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0050]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。