CN101435903A - 滤光模块及采用所述滤光模块的投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滤光模块及采用所述滤光模块的投影系统，该投影系统包含输出光束的光源模块、分离该光束成第一色光与双色光的分色镜，及供该第一色光含有影像信号的第一影像单元，而该滤光模块包含滤光单元及驱动单元，其中，该滤光单元位于该分色镜与第一影像单元之间且在该第一色光的光路上；该驱动单元包括连接于该滤光单元的联结件，及驱动该联结件的驱动件；该驱动件藉由该联结件带动该滤光单元在供宽波长范围光谱穿过的第一状态，及供窄波长范围光谱穿过的第二状态之间转换。

Description

滤光模块及采用所述滤光模块的投影系统

技术领域

本发明涉及一种滤光模块及采用所述滤光模块的投影系统。

背景技术

当使用投影机投射影像时，会因应用场合而有不同的需求，例如：当家庭剧院用的投影机，会需要强调输出色彩的逼真，而当会议简报用的投影机，则会需要强调输出亮度的提高。

参阅图1，是现有一种UHP光源的光谱能量分布图，在可见光波长380~780nm之间，有两道分别代表绿光波长的550nm，及代表黄光波长的570nm的高能量波峰，而这两道高能量波峰因投影机的应用场合不同而有下列的区别：(一)对于家庭剧院用的投影机，需要较精确的色彩表现，以逼近真实的颜色，所以希望经滤光片后的绿光能较精纯，因此滤光片被设计成能将代表黄光波长570nm的高能量波峰滤掉，只剩代表绿光波长550nm的高能量波峰，如此，能与其它原色搭配出精确的色彩；但是却也因舍弃了代表黄光波长570nm的高能量波峰，而造成投射影像亮度降低的问题。(二)对于会议简报用的投影机，则因需要有较高亮度的输出，以便达到多人一起使用的目的，所以希望能使用较高能量输出，因此滤光片被设计成过滤的范围会保留住代表黄光波长570nm的高能量波峰，如此，未被滤掉570nm高能量波峰可以增加输出的亮度；但是绿光波长中含有黄光波长，会造成与其它原色搭配后色彩表现精确性不佳的问题。综合上述的说明可知，目前单一部投影机难以兼顾使用于家庭剧院时精确色彩输出，及使用于会议简报时高亮度输出的两种需求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，针对现有投影机的上述缺陷，提供一种可在高亮度输出与精确色彩输出之间转换的滤光模块及采用所述滤光模块的投影系统。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种滤光模块，应用于投影系统中，所述投影系统包含第一色光，而所述滤光模块包含：

滤光单元，位于所述第一色光的光路上；及

驱动单元，包括连接于所述滤光单元的联结件，及驱动所述联结件的驱动件；所述驱动件藉由所述联结件带动所述滤光单元在第一状态及第二状态之间转换，且于所述第一、第二状态期间分别使宽波长范围光谱、窄波长范围光谱通过。

在本发明所述的滤光模块中，所述滤光单元更包括：

前置滤光片，用以使第一波长范围的光谱通过；及

后置滤光片，用以使第二波长范围的光谱通过。

在本发明所述的滤光模块中，所述驱动单元的联结件是连接于所述后置滤光片，并于第一状态期间藉由所述联结件将所述后置滤光片由所述光路上移除。

在本发明所述的滤光模块中，所述滤光单元包括带宽穿透滤光片，且当滤光单元处于第一状态时，所述带宽穿透滤光片的法线与所述光路呈平行；当所述滤光单元处于第二状态时，所述带宽穿透滤光片的法线与所述第一色光的光路呈非平行。

在本发明所述的滤光模块中，所述驱动件驱动所述联结件带动带宽穿透滤光片转动。

本发明还提供了一种投影系统，包含：

光源模块，用以输出光束；

分色镜，分离所述光束成第一色光与双色光；

滤光单元，位于所述第一色光的光路上；及

驱动单元，包含：

联结件，连接于所述滤光单元；及

驱动件，驱动所述联结件，其中，所述驱动件藉由所述联结件带动所述滤光单元在第一状态及第二状态之间转换，以分别使宽波长范围光谱、窄波长范围光谱通过。

在本发明所述的投影系统中，所述滤光单元更包括：

前置滤光片，令第一波长范围光谱穿透；及

后置滤光片，令第二波长范围光谱穿透。

在本发明所述的投影系统中，所述滤光单元处于第一状态的期间，所述驱动件藉由所述联结件驱动所述后置滤光片于所述光路上移除。

在本发明所述的投影系统中，所述滤光单元更包括带宽穿透滤光片，且当所述带宽穿透滤光单元处于第一状态时，所述带宽穿透滤光片的法线与所述光路呈平行；当所述滤光单元处于第二状态时，所述带宽穿透滤光片的法线与所述光路呈非平行。

在本发明所述的投影系统中，所述驱动件驱动所述联结件带动带宽穿透滤光片转动。

本发明的有益效果在于：因为该滤光单元在第一状态时可以供宽波长范围光谱穿过，使得该第一色光有较多能量能穿过该滤光单元，得到高亮度的输出，另外，当该滤光单元被转换至第二状态时，则可以供窄波长范围光谱穿过，使得该第一色光得以较精确的波长穿过该滤光单元，之后与其它色光配合可以得到精确色彩的输出，确实能达到本发明的目的。

附图说明

图1现有一种UHP光源的光谱能量分布图；

图2是俯视示意图，说明本发明用于投影系统的滤光模块的第一较佳实施例，及所设置的投影系统；

图3是各波长的穿透率示意图，说明该第一较佳实施例的滤光单元的滤光特性；

图4是侧视示意图，说明该第一较佳实施例的驱动单元；

图5是俯视示意图，说明本发明用于投影系统的滤光模块的第二较佳实施例，及所设置的投影系统；及

图6是侧视示意图，说明该第二较佳实施例的驱动单元。

附图标号说明：

1   滤光单元                              921 分色镜

11  前置滤光片                            922 反射件

12  后置滤光片                            923 相位板

2   驱动单元                              924 第一偏极分光镜

21  框架                                  925 第二偏极分光镜

22  联结件                                926 双色棱镜

23  驱动件                                93  信号模块

24  滑轨                                  931 第一影像单元

3   滤光单元                              932 第二影像单元

31  带宽穿透滤光片                        933 第三影像单元

4   驱动单元                              94  投影镜头

41  框架                                  95  光束

411 支点部                                951 第一色光

412 滑槽                                  952 双色光

42  联结件                                953 第二色光

43  驱动件                                954 第三色光

9   投影系统                              N   法线

91  光源模块                              θ   夹角

92  光管理模块

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的两个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的标号来表示。

参阅图2、图3，是本发明滤光模块应用于投影系统的第一较佳实施例，说明本第一较佳实施例是安装于投影系统9中。该投影系统9包含有光源模块91、光管理模块92、信号模块93，及投影镜头94。该光源模块91可输出呈第一极性的白色光束95；该光管理模块92包括分离该光束95成第一色光951与双色光952的分色镜921、多个分别反射该第一色光951与双色光952的反射件922、供该第一色光951转换成第二极性的相位板923、供呈第二极性的第一色光951输入的第一偏极分光镜924、黏合于该第一偏极分光镜924并供呈第一极性的双色光952的第二偏极分光镜925，及黏合于该第二偏极分光镜925并供分离该双色光952成第二色光953与第三色光954的双色棱镜926；该信号模块93包括邻近该第一偏极分光镜924并供该第一色光951的第二极性转换成第一极性的第一影像单元931，及邻近该双色棱镜926并分别供该第二、第三色光953、954的第一极性转换成第二极性的第二影像单元932与第三影像单元933，另外，每一影像单元931~933供对应的色光951、953、954含有影像信号；该投影镜头94邻近该第二偏极分光镜925并供该第二偏极分光镜925内含有影像信号的这些色光951、953、954投影输出。在本实施例中，该第一色光951是三原色光中的绿光，该第二色光953是三原色光中的蓝光，该第三色光954是三原色光中的红光。而本发明用于投影系统的滤光模块包含有滤光单元1，及驱动单元2。

该滤光单元1，位于该分色镜921与第一影像单元931之间且在该第一色光951的光路上，包括有供第一种波长范围光谱穿过的前置滤光片11，及供第二种波长范围光谱穿过的后置滤光片12。在本第一较佳实施例中，配合如图1所示一种现有UHP光源的光谱能量分布，该第一种波长范围光谱如图3中的实线所示；而该第二种波长范围光谱则如图3中的虚线所示，所以，该第一种波长范围光谱可穿过的波长范围是宽于该第二种波长范围光谱可穿过的波长范围。

配合图4，该驱动单元2，包括供该后置滤光片12设置的框架21、藉由该框架21连接于该滤光单元1的后置滤光片12的联结件22、驱动该联结件22的驱动件23，及两个供该框架21与后置滤光片12滑动的滑轨24；在本第一较佳实施例中，该联结件22是设置于该框架21的齿轮条，该驱动件23是可驱动该联结件来回移动的马达，且于该马达心轴上连接与该齿轮条啮合的齿轮。

接着说明本第一较佳实施例如何让该投影系统9在高亮度输出与精确色彩输出之间进行转换：

当使用者选择让该投影系统9高亮度输出时，控制该驱动件23转动，藉由该联结件22将该后置滤光片12由该第一色光951的光路上移开，如图4中的移动方向所示，此时，该滤光单元1只有该前置滤光片11位于该第一色光951的光路上，而对应该前置滤光片11的第一种波长范围光谱，可以让图1上所示的两道分别代表绿光波长的550nm，及代表黄光波长的570nm的高能量波峰，均通过该前置滤光片11，直接输出到后续的该相位板923。由上述的说明定义该滤光单元1此时位于供宽波长范围光谱穿过的第一状态，即能让570nm的高能量波峰穿过，达到该投影系统9在亮度输出上的增加，形成高亮度输出。

另外，当使用者选择让该投影系统9由高亮度输出转换至精确色彩输出时，控制该驱动件23反向转动，藉由该联结件22将该后置滤光片12移回到该第一色光951的光路上，如图2所示，此时，该滤光单元1的前置滤光片11及后置滤光片12皆是位于该第一色光951的光路上，如此，两道分别代表绿光波长的550nm，及代表黄光波长的570nm的高能量波峰，虽然均符合对应该前置滤光片11的第一种波长范围光谱，而通过该前置滤光片11；但当行进至该后置滤光片12时，其中代表黄光波长的570nm的高能量波峰即无法符合对应该后置滤光片12的第二种波长范围光谱，而无法通过该后置滤光片12，所以，最后将只有代表绿光波长550nm的高能量波峰可以通过该前、后置滤光片11、12，直接输出到后续的该相位板923。由上述的说明定义该滤光单元1此时位于供窄波长范围光谱穿过的第二状态，即只能让550nm的高能量波峰穿过，达到该投影系统9在绿光输出上的纯化，之后与其它色光配合可以得到精确色彩的输出。

值得说明的是：在本第一较佳实施例中，该前、后置滤光片11、12是位于该第一色光951的光路上并呈相邻间隔地排列，之后才是该相位板923，但如果因为空间不足等因素而无法被设计成相邻间隔地排列时，该前、后置滤光片11、12也可以被设计分别位于该第一色光951的光路上其它组件之前、后面，一样能达到上述在高亮度输出与精确色彩输出之间转换的功效。另外，在本第一较佳实施例中，该第二种波长范围光谱可穿过的波长范围也可以是宽于该第一种波长范围光谱可穿过的波长范围，并且配合将该驱动单元2改变设计至连接于该前置滤光片11，一样能达到上述在高亮度输出与精确色彩输出之间转换的功效。

参阅图5、图6，是本发明滤光模块应用于投影系统的第二较佳实施例，与该第一较佳实施例主要不同之处在于：该滤光单元3只有一片带宽穿透滤光片31，而且是利用该驱动单元4改变该带宽穿透滤光片31的角度达到上述在高亮度输出与精确色彩输出之间转换的功效。以下说明本第二较佳实施例：

该滤光单元3，位于该分色镜921与第一影像单元931之间且在该第一色光951的光路上，包括有供宽波长范围光谱穿过的带宽穿透滤光片31；在本第二较佳实施例中，配合如图1所示一种现有UHP光源的光谱能量分布，如图3中的实线。

该驱动单元4，包括供该带宽穿透滤光片31设置的框架41、藉由该框架41连接于该滤光单元3的带宽穿透滤光片31的联结件42、驱动该联结件42的驱动件43；其中，该框架41具有支点部411，及滑槽412。在本第二较佳实施例中，该联结件42是连接于该框架41的滑槽412的凸轮杆，该驱动件43是可驱动该凸轮杆来回转动的马达。

接着说明本第二较佳实施例如何让该投影系统9在高亮度输出与精确色彩输出之间进行转换：

当使用者选择让该投影系统9高亮度输出时，控制该驱动件43转动，藉由该联结件42在该框架41的滑槽412内朝靠近该支点部411的移动，带动该带宽穿透滤光片31与该第一色光951的光路呈垂直，也就是带宽穿透滤光片31的法线与第一色光951的光路呈平行，如图5所示；此时，对应该带宽穿透滤光片31的宽波长范围光谱，可以让图1上所示的两道分别代表绿光波长的550nm，及代表黄光波长的570nm的高能量波峰，均通过该带宽穿透滤光片31，直接输出到后续的该相位板923。由上述的说明定义该滤光单元3此时位于供宽波长范围光谱穿过的第一状态，即能让570nm的高能量波峰穿过，达到该投影系统9在亮度输出上的增加，形成高亮度输出。

另外，当使用者选择让该投影系统9由高亮度输出转换至精确色彩输出时，控制该驱动件43反向转动，藉由该联结件42在该框架41的滑槽412内朝远离该支点部411的移动，带动该带宽穿透滤光片31与该第一色光951的光路呈非垂直，即该带宽穿透滤光片31的法线N与该第一色光951的光路夹设有夹角θ，如图6所示；此时，该带宽穿透滤光片31对该第一色光951可通过的光谱范围会由呈垂直时的宽波长范围光谱偏移成窄波长范围光谱；换句话说，对欲通过该带宽穿透滤光片31的第一色光951，当该带宽穿透滤光片31由呈垂直转换成非垂直时，其可通过的光谱范围会由宽波长范围随着该夹角θ的角度变大而逐渐往窄波长范围光谱方向偏移。在本第二较佳实施例中，当夹角θ由0度转换成27.5度时，该宽波长范围光谱，会偏移成窄波长范围光谱。因此，两道分别代表绿光波长的550nm，及代表黄光波长的570nm的高能量波峰，最后将只有代表绿光波长550nm的高能量波峰可以通过该带宽穿透滤光片31，直接输出到后续的该相位板923。由上述的说明定义该滤光单元3此时位于供窄波长范围光谱穿过的第二状态，即只能让550nm的高能量波峰穿过，达到该投影系统9在绿光输出上的纯化，之后与其它色光配合可以得到精确色彩的输出。

综合上述两个较佳实施例的说明，可以得知本发明的滤光模块利用控制该驱动单元2、4，带动该滤光单元1、3在供宽波长范围光谱穿过的第一状态与供窄波长范围光谱穿过的第二状态之间转换，当该滤光单元1、3在第一状态时，可以供宽波长范围光谱穿过，使得该第一色光951的二道高能量波峰均可以穿过该滤光单元1、3，得到高亮度的输出，另外，当该滤光单元1、3在第二状态时，可以供窄波长范围光谱穿过，使得该第一色光951中只有一道绿光的高能量波峰可以穿过该滤光单元1、3，如此该第一色光951得以较精确的波长与其它色光配合，得到精确色彩的输出；所以本发明用于投影系统的滤光模块可以达到在高亮度输出与精确色彩输出之间转换的功效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种滤光模块，应用于投影系统中，其特征在于，所述投影系统包含第一色光，而所述滤光模块包含：

滤光单元，位于所述第一色光的光路上；及

驱动单元，包括连接于所述滤光单元的联结件，及驱动所述联结件的驱动件；所述驱动件藉由所述联结件带动所述滤光单元在第一状态及第二状态之间转换，且于所述第一、第二状态期间分别使宽波长范围光谱、窄波长范围光谱通过。

2.依据权利要求1所述的滤光模块，其特征在于，所述滤光单元更包括：

前置滤光片，用以使第一波长范围的光谱通过；及

后置滤光片，用以使第二波长范围的光谱通过。

3.依据权利要求2所述的滤光模块，其特征在于，所述驱动单元的联结件是连接于所述后置滤光片，并于第一状态期间藉由所述联结件将所述后置滤光片由所述光路上移除。

4.依据权利要求1所述的滤光模块，其特征在于，所述滤光单元包括带宽穿透滤光片，且当滤光单元处于第一状态时，所述带宽穿透滤光片的法线与所述光路呈平行；当所述滤光单元处于第二状态时，所述带宽穿透滤光片的法线与所述第一色光的光路呈非平行。

5.依据权利要求4所述的滤光模块，其特征在于，所述驱动件驱动所述联结件带动带宽穿透滤光片转动。

6.一种投影系统，其特征在于，包含：

光源模块，用以输出光束；

分色镜，分离所述光束成第一色光与双色光；

滤光单元，位于所述第一色光的光路上；及

驱动单元，包含：

联结件，连接于所述滤光单元；及

驱动件，驱动所述联结件，其中，所述驱动件藉由所述联结件带动所述滤光单元在第一状态及第二状态之间转换，以分别使宽波长范围光谱、窄波长范围光谱通过。

7.依据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述滤光单元更包括：

前置滤光片，令第一波长范围光谱穿透；及

后置滤光片，令第二波长范围光谱穿透。

8.依据权利要求7所述的投影系统，其特征在于，所述滤光单元处于第一状态的期间，所述驱动件藉由所述联结件驱动所述后置滤光片于所述光路上移除。

9.依据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述滤光单元更包括带宽穿透滤光片，且当所述带宽穿透滤光单元处于第一状态时，所述带宽穿透滤光片的法线与所述光路呈平行；当所述滤光单元处于第二状态时，所述带宽穿透滤光片的法线与所述光路呈非平行。

10.依据权利要求9所述的投影系统，其特征在于，所述驱动件驱动所述联结件带动带宽穿透滤光片转动。

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