CN101750860A

CN101750860A - 适用于投影装置的光源模块

Info

Publication number: CN101750860A
Application number: CN200810184666A
Authority: CN
Inventors: 刘劲谷
Original assignee: Coretronic Corp
Current assignee: Coretronic Corp
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-12-11
Also published as: CN101750860B

Abstract

一种光源模块，适用于投影装置，所述光源模块包含：第一发光二极管装置，其适于在第一时间内产生沿着第一光路径传递的第一光束；第二发光二极管装置，其适于在第二时间内产生沿着第二光路径传递的第二光束；以及光切换元件，设置于第一光路径与第二光路径的交会处，其适于使第一光束与第二光束的其一沿着第三光路径传递。

Description

适用于投影装置的光源模块

技术领域

本发明涉及一种光源模块，尤其指适用于投影装置的光源模块。

背景技术

德州仪器(TI)发展的数字光处理(digital light processing，DLP)技术，可广泛适用于数字投影和显示装置，其主要是利用一种以微机电(MEMS)技术所制造的数字微型反射镜元件(digital micromirror device，DMD)为基础，进而发展出来的投影与显示技术。数字微型反射镜元件包含数量庞大的超小型数字光开关，它们是面积非常小的微反射镜，可以接受电子信号的控制而快速地产生旋转，进而使每个微反射镜都能将光束从两个方向反射出去，其中处于「ON」状态的微反射镜会把入射光反射进入投影镜头的透光孔，使得处于「ON」状态的反射镜看起来非常明亮，而处于「OFF」状态的微反射镜则把入射光反射离开投影镜头的透光孔，因此处于「OFF」状态的反射镜看起来就很黑暗。

如此一来，再利用二进制脉冲宽度调制(binary pulsewidth modulation)来对微反射镜进行控制，便可以得到效果相当好的灰度效果。举例来说，一个8位的数字数据可被转换成256阶的脉冲宽度，进而使微反射镜于一单位时间中处于“明亮”与“黑暗”的时间比例也具有256种，也就是灰度分辨率等于256。

参照图1，其为单一数字微型反射镜元件的彩色投影机功能框图，其中以传统白色光源10发出的白光经过透镜组11的聚光与整形后，便送到数字微型反射镜元件12来处理，最后经过投影透镜组14的作用而投射至屏幕15上。而为能利用数字微型反射镜元件12显示出彩色的影像，置于其间的分光转盘(color wheel)13是不可或缺的元件，其主要是在单位时间中旋转一周，进而将白色光源10发出的白光过滤出不同颜色的光来分时投射至数字微型反射镜元件12，举例而言，如果分光转盘上具有四个不同颜色的透光区域，便可以于单位时间内的四个时段中分别过滤出白、红、绿、蓝(W、R、G、B)四种颜色的光并投射至数字微型反射镜元件12，因此在每个时段中皆搭配上述二进制脉冲宽度调制的技术，便可分别调整出不同颜色光的强度，进而混合出设计者想要的色彩。

由于发光二极管(light emitting diode，LED)的技术快速发展，利用发光二极管来取代传统白色光源10的投影机也应运而生。参照图2，其是以不同波长的发光二极管光源所完成的投影机示意图，例如图2中的发光二极管光源R、G、B，用于分别发出红光、绿光与蓝光，利用反射镜21与分色镜(dichroic mirror)22、23的作用，其中反射镜21用于反射红光，分色镜22用于使红光透射并反射绿光，分色镜23用于使红光与绿光透射并反射蓝光，进而可将红光、绿光与蓝光混光，然后再利用聚焦透镜24与积分柱25(rod)来将光均匀化，进而提供给后端的数字微型反射镜元件26处理，最后经过投影透镜组27的作用而投射至屏幕28上。由于发光二极管对于电源切换的反应快速，因此只要透过切换电路来对发光二极管进行亮/灭的控制，便可省去图1中分光转盘13的设置。但是，目前技术受限于分色镜22、23的设置，相同波长的发光二极管只能各有一组，造成每一组发光二极管的热负载过大，而发光二极管极易因高温导致发光效率变差，导致投影机亮度无法有效提升。而如何改善上述现有手段的缺陷，为发展本申请的主要目的，至于本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

发明内容

本发明在于提供一种温度低且亮度高的光源模块，尤其指适用于投影装置的光源模块。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述的一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种光源模块，适用于投影装置，该模块包含：第一发光二极管装置，其适于在第一时间内产生沿着第一光路径传递的第一光束；第二发光二极管装置，其适于在第二时间内产生沿着第二光路径传递的第二光束；以及光切换元件，设置于该第一光路径与该第二光路径的交会处，其适于使该第一光束与该第二光束的其一沿着第三光路径传递。

本发明的另一实施例提出一种光源模块，适用于投影装置，光源模块包含：第一发光二极管装置，其适于在第一时间内产生沿着第一光路径传递的第一光束；第二发光二极管装置，其适于在第二时间内产生沿着第二光路径传递的第二光束；第一光切换元件，设置于第一光路径与第二光路径的交会处，其适于使第一光束与第二光束的其一沿着第三光路径传递；第三发光二极管装置，其适于在第三时间内产生沿着第四光路径传递的第三光束；以及第二光切换元件，设置于第三光路径与第四光路径的交会处，其适于使沿着第三光路径传递的第一光束与第二光束的其一与沿着第四光路径传递的第三光束的其一沿着第五光路径传递。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

通过下列附图及说明，可得到本发明的实施例的更深入的了解：

图1为单一数字微型反射镜元件的彩色投影机功能框图；

图2为利用发光二极管为光源的投影机；

图3为本发明的适用于投影装置一光源模块的一实施例的构造示意图；

图4为本发明的一实施利中用于完成光切换元件的转盘示意图；

图5(a)、(b)、(c)为本发明的一实施例中第一发光二极管装置与第二发光二极管装置轮流发光的三个颜色序列示意图；

图6为本发明的适用于投影装置一光源模块的一实施例的构造示意图；

图7为本发明的适用于投影装置一光源模块的一实施例的构造示意图；

图8为本发明的一实施例中用于完成第一光切换元件与第二光切换元件的转盘示意图；

图9为本发明的一实施例中第一发光二极管装置、第二发光二极管装置与第三发光二极管装置轮流发光的颜色序列示意图。

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，在以下结合附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

参照图3，其为本发明的适用于投影装置一光源模块的一实施例的构造示意图，本发明的一实施例设置有两个发光二极管装置，分别为第一发光二极管装置31与第二发光二极管装置32，其各自具有多个单色发光二极管。如图3所示，第一发光二极管装置31包含三个单色发光二极管R1、G1、B1，用于分别发出红光、绿光与蓝光，利用反射镜311与分色镜312、313的作用，其中反射镜311用于反射红光，分色镜312用于使红光透射并反射绿光，分色镜313用于使红光与绿光透射并反射蓝光，进而使红光、绿光与蓝光混光以产生沿着第一光路径310传递的第一光束。第二发光二极管装置32包含三个单色发光二极管R2、G2、B2，用于分别发出红光、绿光与蓝光，利用另一组反射镜321与分色镜322、323的作用，其中反射镜321用于反射红光，分色镜322用于使红光透射并反射绿光，分色镜323用于使红光与绿光透射并反射蓝光，进而使红光、绿光与蓝光混光以产生沿着第二光路径320传递的第二光束。其中单色发光二极管R1与R2可分别发出波长相当接近的红光，单色发光二极管G1与G2可分别发出波长相当接近的绿光，以及单色发光二极管B1与B2可分别发出波长相当接近的蓝光。

于第一光路径310与第二光路径320的交会处，本发明的一实施例设置有光切换元件33，其主要作用是使沿着第一光路径310传递的第一光束与沿着第二光路径320传递的第二光束的其一沿着第三光路径330传递。于第三光路径330中分别设置聚焦透镜34与积分柱35(rod)，用于分别使沿着第三光路径330传递的第一光束与第二光束的其一聚焦及均匀化，接着提供给后端的数字微型反射镜元件36处理，并经由投影透镜组37的作用而投射至屏幕38上。

参照图4，其为本发明的一实施利中用于完成光切换元件的转盘示意图。光切换元件33包含转盘4，转盘4具有两个区域，分别为透射区域41与反射区域42。透射区域41包含高透射率的透明镜片，而反射区域42包含反射镜，透射区域41与反射区域42的面积相等，而且转盘4适于以特定转速来旋转。如此一来，当透射区域41转到第一光路径310与第二光路径320的交会处时，沿着第一光路径310传递的第一光束透过透射区域41而沿着第三光路径330传递，而当反射区域42转到第一光路径310与第二光路径320的交会处时，沿着第二光路径320传递的第二光束被反射区域42反射而沿着第三光路径330传递。

因此第一发光二极管装置31与第二发光二极管装置32可以轮流发光，主要是第一发光二极管装置31可于第一时间内发光，且第二发光二极管装置32可于第二时间内发光。当透射区域41转到第一光路径310与第二光路径320的交会处时，第一发光二极管装置31处于发光状态且第二发光二极管装置32关闭，而当反射区域42转到第一光路径310与第二光路径320的交会处时，则第二发光二极管装置32处于发光状态且第一发光二极管装置31关闭。其细节可如图5(a)所示，在转盘4旋转的周期T的时间内，第一发光二极管装置31与第二发光二极管装置32于半个周期中发光，而且是第一发光二极管装置31中的单色发光二极管R1、G1、B1与第二发光二极管装置32中单色发光二极管的R2、G2、B2轮流发光。如此一来，发光二极管装置因为轮流发光而得到半个周期的关闭时间，将可大幅降低发光二极管装置的热负载而让工作温度降低，让发光二极管装置工作在更有效率的区域，使得投影机的整体亮度可以更有效提升。

另外，当转盘4转至由透射区域41与反射区域42的交界处来处理第一光束与第二光束时(例如图4中所示的光形43)，因反射与透射皆会发生，所以第一光束与第二光束皆会同时进入第三光路径330，以图5(a)为例，单色发光二极管R1与B2(或B1与R2)会同时进入第三光路径330而造成颜色不正确。而为能改善此段轮辐时间(spoke time)所造成颜色不正确的缺陷，本发明的一实施例提出如图5(b)所示的颜色序列，如图5所示中，单色发光二极管的颜色序列以R1G1B1、B2G2R2、R1G1B1、B2G2R2的排列顺序来进行切换，如此一来，在轮辐时间内，同时进入第三光路径330的光束的颜色将相同，如此将不会有颜色不正确的情况发生。而若是轮辐时间过长，也可改以如图5(c)所示的颜色序列来控制第一发光二极管装置31中的单色发光二极管R1、G1、B1与第二发光二极管装置32中的单色发光二极管R2、G2、B2的发光时间，如图5(c)所示，单色发光二极管的颜色序列以R1G1B1、B2G2R2、R1G1B1、B2G2R2的排列顺序来进行切换，于轮辐时间内使单色发光二极管R2、R1及B1、B2同时发光。如此一来，可大幅降低发光二极管装置的温度，使得投影机的整体亮度可以更有效提升。

参照图6，其为本发明的适用于投影装置一光源模块的一实施例的构造示意图，本发明的一实施例设置有两个发光二极管装置，分别为第一发光二极管装置31与第二发光二极管装置32，其各自具有多个单色发光二极管。第一发光二极管装置31包含三个单色发光二极管R1、G1、B1，用于分别发出红光、绿光与蓝光，进而使红光、绿光与蓝光混光并产生沿着第一光路径310传递的第一光束。第二发光二极管装置32包含三个单色发光二极管R2、G2、B2，用于分别发出红光、绿光与蓝光，进而使红光、绿光与蓝光混光并产生沿着第二光路径320传递的第二光束。于第一光路径310与第二光路径320的交会处，本发明的一实施例设置有光切换元件63，其主要作用是适于使沿着第一光路径310传递的第一光束与沿着第二光路径320传递的第二光束中的其一沿着第三光路径330传递。于第三光路径330中分别设置聚焦透镜34与积分柱35(rod)用于分别使沿着第三光路径330传递的第一光束与第二光束的其一聚焦及均匀化，接着提供给后端的数字微型反射镜元件36处理，并经由投影透镜组37的作用而投射至屏幕38上。

本发明的一实施例中，上述光切换元件63可使用与数字微型反射镜元件36相同的装置，因为数字微型反射镜元件中的每个微型反射镜都可受控而产生角度变化，进而可使沿着第一光路径310传递的第一光束与沿着第二光路径320传递的第二光束的其一沿着第三光路径330传递，进而达到与转盘4的相同功能，而与其搭配的第一发光二极管装置31中单色发光二极管R1、G1、B1与第二发光二极管装置32中单色发光二极管R2、G2、B2的发光时间则可依照上述图5(a)、(b)、(c)中所示的一种序列来进行控制，故不再赘述。

参照图7，其为本发明的适用于投影装置一光源模块的一实施例的构造示意图，如图7所示中，本实施例与图3与图6中的实施例的不同处在于设置有三个发光二极管装置，分别为第一发光二极管装置31、第二发光二极管装置32与第三发光二极管装置71，其各自具有多个单色发光二极管。第三发光二极管装置71包含三个单色发光二极管R3、G3、B3，用于分别发出红光、绿光与蓝光。利用反射镜711与分色镜712、713的作用，其中反射镜711用于反射红光，分色镜712用于使红光透射并反射绿光，分色镜713用于使红光与绿光透射并反射蓝光，进而使红光、绿光与蓝光混光以产生沿着第四光路径714传递的光束。由于第一发光二极管装置31与第二发光二极管装置32的构造与动作皆与图3与图6的实施例相同，故不再加以赘述。

参照图8，其为本发明的一实施例中用于完成第一光切换元件与第二光切换元件的转盘示意图。于第一光路径310与第二光路径320的交会处，本发明的一实施例设置有第一光切换元件73，而于第三光路径330与第四光路径714的交会处设置有第二光切换元件74。第一光切换元件73包含转盘80，且第二光切换元件74包含转盘81。而转盘80、81旋转的周期同样是T。转盘80具有两个区域，分别为透射区域801与反射区域802。透射区域801的面积为反射区域802的两倍，透射区域801包含高透射率的透明镜片，且反射区域802包含反射镜。转盘81具有两个区域，分别为透射区域811与反射区域812。透射区域811的面积为反射区域812的两倍，透射区域811包含高透射率的透明镜片，且反射区域812包含反射镜。至于与其搭配的第一发光二极管装置31中单色发光二极管R1、G1、B1、第二发光二极管装置32中单色发光二极管R2、G2、B2与第三发光二极管装置71中单色发光二极管R3、G3、B3的发光时间则为依照图9中所示的颜色序列来进行控制，而每一个发光二极管装置可以轮流得到三分之二个周期T的关闭时间，可大幅降低发光二极管装置的温度，使得投影机的整体亮度可以更有效提升。

本发明的一实施例中，上述第一光切换元件73与第二光切换元件74也可使用数字微型反射镜元件，或是将转盘与数字微型反射镜元件混合使用，甚至是将第一实施例与第二实施例合并使用来完成多组发光二极管装置的组合，都是本技术领域中具有通常知识者可以轻易完成的技术更动。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种光源模块，适用于投影装置，所述光源模块包含：

第一发光二极管装置，其适于在第一时间内产生沿着第一光路径传递的第一光束；

第二发光二极管装置，其适于在第二时间内产生沿着第二光路径传递的第二光束；以及

光切换元件，设置于所述第一光路径与所述第二光路径的交会处，其适于使所述第一光束与所述第二光束的其一沿着第三光路径传递。

2.如权利要求1所述的光源模块，其中所述第一发光二极管装置包含：

三个单色发光二极管，用于分别发出红光、绿光与蓝光；

反射镜，用于反射所述红光；

第一分色镜，用于使所述红光透射并反射所述绿光；以及

第二分色镜，用于使所述红光与所述绿光透射并反射所述蓝光，进而使所述红光、所述绿光与所述蓝光混光而产生沿着所述第一光路径传递的所述第一光束。

3.如权利要求1所述的光源模块，其中所述第二发光二极管装置包含：

三个单色发光二极管，用于分别发出红光、绿光与蓝光；

反射镜，用于反射所述红光；

第一分色镜，用于使所述红光透射并反射所述绿光；以及

第二分色镜，用于使所述红光与所述绿光透射并反射所述蓝光，进而使所述红光、所述绿光与所述蓝光混光而产生沿着所述第二光路径传递的所述第二光束。

4.如权利要求1所述的光源模块，其中所述光切换元件包含转盘，所述转盘具有面积相等的透射区域与反射区域，所述透射区域包含透明镜片，且所述反射区域包含反射镜。

5.如权利要求4所述的光源模块，其中所述转盘适于以特定转速旋转，当所述透射区域转到所述第一光路径与所述第二光路径的所述交会处时，使沿着所述第一光路径传递的所述第一光束透过所述透射区域而沿着所述第三光路径传递，而当所述反射区域转到所述第一光路径与所述第二光路径的所述交会处时，使沿着所述第二光路径传递的所述第二光束被所述反射区域反射而沿着所述第三光路径传递。

6.如权利要求5所述的光源模块，其中当所述透射区域转到所述第一光路径与所述第二光路径的所述交会处时，所述第一发光二极管装置处于发光状态且所述第二发光二极管装置关闭，而当所述反射区域转到所述第一光路径与所述第二光路径的所述交会处时，所述第二发光二极管装置处于发光状态且所述第一发光二极管装置关闭。

7.如权利要求6所述的光源模块，其中所述第一发光二极管装置处于所述发光状态时，由所述第一发光二极管装置的多个单色发光二极管轮流发光，所述第二发光二极管装置处于所述发光状态时，由所述第二发光二极管装置的多个单色发光二极管轮流发光。

8.如权利要求7所述的光源模块，其中所述第一发光二极管装置的所述单色发光二极管轮流发光的颜色顺序，与所述第二发光二极管装置的所述单色发光二极管轮流发光的颜色顺序相反。

9.如权利要求8所述的光源模块，其中所述第一发光二极管装置与所述第二发光二极管装置于一轮辐时间内同时发出单色光。

10.如权利要求1所述的光源模块，其中所述光切换元件包含数字微型反射镜元件，用于使沿着所述第一光路径传递的所述第一光束与沿着所述第二光路径传递的所述第二光束的其一沿着所述第三光路径传递。

11.一种光源模块，适用于投影装置，所述光源模块包含：

第二发光二极管装置，其适于在第二时间内产生沿着第二光路径传递的第二光束；

第一光切换元件，设置于所述第一光路径与所述第二光路径的交会处，其适于使所述第一光束与所述第二光束的其一沿着第三光路径传递；

第三发光二极管装置，其适于在第三时间内产生沿着第四光路径传递的第三光束；以及

第二光切换元件，设置于所述第三光路径与所述第四光路径的交会处，其适于使沿着所述第三光路径传递的所述第一光束与所述第二光束的其一与沿着所述第四光路径传递的所述第三光束的其一沿着第五光路径传递。

12.如权利要求11所述的光源模块，其中所述第一光切换元件包含第一转盘，所述第一转盘具有透射区域与反射区域，所述透射区域的面积为所述反射区域的两倍，所述透射区域包含透明镜片，且所述反射区域包含反射镜。

13.如权利要求12所述的光源模块，其中所述第一转盘适于以特定转速旋转，当所述透射区域转到所述第一光路径与所述第二光路径的所述交会处时，使沿着所述第一光路径传递的所述第一光束透过所述透射区域而沿着所述第三光路径传递，而当所述反射区域转到所述第一光路径与所述第二光路径的所述交会处时，使沿着所述第二光路径传递的所述第二光束被所述反射区域反射而沿着所述第三光路径传递。

14.如权利要求11所述的光源模块，其中所述第二光切换元件包含第二转盘，所述第二转盘具有透射区域与反射区域，所述透射区域的面积为所述反射区域的两倍，所述透射区域包含透明镜片，且所述反射区域包含反射镜。

15.如权利要求14所述的光源模块，其中所述第二转盘适于以特定转速旋转，当所述透射区域转到所述第三光路径与所述第四光路径的所述交会处时，使沿着所述第三光路径传递的所述第一光束与所述第二光束的其一透过所述透射区域而沿着所述第五光路径传递，而当所述反射区域转到所述第三光路径与所述第四光路径的所述交会处时，使沿着所述第四光路径传递的所述第三光束被所述反射区域反射而沿着所述第五光路径传递。

16.如权利要求11所述的光源模块，其中所述第一光切换元件或所述第二光切换元件包含数字微型反射镜元件。