CN102235618A - 照明模块与投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明模块，包括发光元件、波长转换单元、调控单元以及判断单元。发光元件适于发出激发光束。波长转换单元配置于激发光束的传输路径上，用以将激发光束转换为色光束。调控单元连接至波长转换单元。调控单元适于驱使波长转换单元旋转，且适于使波长转换单元相对于激发光束平移。判断单元电连接至调控单元。当判断单元判断出平移条件成立时，判断单元命令调控单元使波长转换单元相对于激发光束平移，用以改变激发光束照射于所述波长转换单元上的位置。平移条件包括预设时间的到达、平移指令的输入或色光束的参数的改变达到预设程度。

Description

照明模块与投影装置
技术领域
本发明涉及一种照明模块与投影装置，且特别涉及一种可提升亮度的照明模块与投影装置。
背景技术
随着显示技术的进步，投影装置除了可采用发出白光的高压汞灯(ultrahigh pressure lamp，UHP lamp)搭配色轮(color wheel)来依次产生红光、绿光及蓝光，以使投影装置提供彩色影像画面之外，近来更发展出以红光、绿光及蓝光发光二极管(light emitting diode，LED)作为光源的投影装置。
在以发光二极管作为光源的投影装置中，红光、绿光及蓝光发光二极管所发出的光束会经由一合光系统来合光，以使不同传输方向的不同色光束能被导引至同一方向。由于此架构的投影机的亮度取决于发光二极管的亮度，其中绿光发光二极管又为主要的亮度贡献光源，故投影机的整体亮度会受限于绿光发光二极管的发光效率。然而，目前绿光发光二极管的发光效率不高，不太适合作为高亮度投影机(例如，大于2000ANSI流明)的光源。
目前有几种与投影机相关的专利被提出。举例而言，美国专利第7651243号揭露一种照明装置，包括光源与磷光色轮，其中光源用以轮流照射包含多个区块的磷光色轮以产生不同颜色的光束。
另外，美国公开专利第20090268167号揭露一种利用激发光源照射绿光磷光板产生绿光的绿光光源元件。除此之外，美国公开专利第20090284148号则利用激发光束轮流激发透明基板上的磷光粉以轮流产生红光与绿光。
发明内容
本发明提供一种照明模块，能提供亮度较高的照明。
本发明提供一种投影装置，能提供亮度较高的影像画面。
本发明提供一种光源调控方法，能提供亮度较高的照明。
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。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明实施例提出一种照明模块。照明模块包括第一发光元件、波长转换单元、调控单元以及判断单元。第一发光元件适于发出激发光束。波长转换单元配置于激发光束的传输路径上，用以将激发光束转换成第一色光束，其中第一色光束与激发光束的波长不相同。调控单元连接至波长转换单元，其中调控单元适于驱使波长转换单元旋转，且适于驱使波长转换单元相对于激发光束平移。判断单元电连接至调控单元。当判断单元判断出平移条件成立时，判断单元命令调控单元使波长转换单元相对于激发光束平移，用以改变激发光束照射于波长转换单元上的位置。
除此之外，本发明实施例还提出一种投影装置，其包括照明模块、光阀以及投影镜头，其中照明模块包括上述第一发光元件、上述波长转换单元、上述调控单元、上述判断单元、第二发光元件以及合光元件。第二发光元件适于发出第二色光束。合光元件配置于第一色光束与第二色光束的传输路径上，用以将第一色光束与第二色光束的传输路径合并。光阀配置于第一色光束与第二色光束的传输路径上。投影镜头配置于来自光阀的所述第一色光束与第二色光束的传输路径上。
另外，本发明实施例又提出一种光源调控方法。光源调控方法包括以下步骤。首先，利用波长转换单元将激发光束转换成第一色光束，其中第一色光束的波长与激发光束的波长不相同。接着，使波长转换单元相对于激发光束旋转。再来，当判断平移条件成立时，使波长转换单元相对于激发光束平移，以改变激发光束照射于所述波长转换单元上的位置。
本发明实施例可达到下列优点或功效的至少其中之一。在本发明的实施例中，通过以激发的方式使波长转换单元转换成第一色光束，因此可产生强度较强的第一色光束。另外，由于本发明实施例采用适于旋转的波长转换单元，且波长转换单元适于相对于激发光束平移，故能使激发光束于不同时间照射在波长转换单元上的不同位置，进而能避免因激发光束于同一区域累积热能而造成的损坏。如此一来，便能产生光强度稳定的第一光束以提升投影装置的投影质量。
为让本发明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
图1A绘示为本发明第一实施例的投影装置的光路图；
图1B绘示为本发明第一实施例的投影装置的方块图；
图1C绘示为图1A的波长转换单元沿+x方向观看的示意图；
图1D绘示为本发明另一实施例的合光元件的示意图；
图2绘示为本发明第二实施例的投影装置的方块图；
图3绘示为本发明第三实施例的投影装置的方块图；
图4绘示为本发明第四实施例的投影装置的光路图；
图5绘示为本发明第五实施例的投影装置的光路图；
图6绘示为本发明第六实施例的投影装置的光路图；
图7为本发明第七实施例的光源调控方法的步骤流程图；
图8绘示为本发明第八实施例的投影装置的光路图；以及
图9绘示为本发明第九实施例的投影装置的光路图。
【主要元件符号说明】
1000、1000a、1000b、2000、3000、4000、5000、6000：投影装置
1100：照明模块
1110：第一发光元件
1120、2120：波长转换单元
1122、1194、3160：反射镜
1124、2124：磷光层
1130：第二发光元件
1140、2140、3140、4140：合光元件
1142、2142、3142、5142：第一分色单元
1144、2144、3144、4144、5144：第二分色单元
1150：第三发光元件
1160、2160：第三分色单元
1170：调控单元
1180、1180a、1180b：判断单元
1182：计算比对单元
1184、1188：计时器
1186：使用者界面
1190：光检测器
1192：光均匀化元件
1196：颜色调整单元
1200：光阀
1220、1222、1224：微反射镜
1300：投影镜头
2122：透光基板
2146a～2146d：棱镜
SP：光斑
L1：激发光束
L2：第一色光束
L3：第二色光束
L4：第三色光束
P1～P4、P2’：传输路径
CL：准直器
O：转动中心
C1～C3：轨迹
T1：入光端
R：提醒指令
S110～S130：步骤
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，在以下配合参考附图的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。
第一实施例
图1A绘示为本发明第一实施例的投影装置1000的光路图。图1B绘示为本发明第一实施例的投影装置1000的方块图。同时参照图1A与图1B，本实施例的投影装置1000包括照明模块1100、光阀1200以及投影镜头1300。照明模块1100包括第一发光元件1110、波长转换单元1120、第二发光元件1130、合光元件1140、调控单元1170以及判断单元1180。
如图1A所示，第一发光元件1110适于发出激发光束L1，其中第一发光元件1110例如为激光光源。在本实施例中，第一发光元件1110例如是蓝光固态激光器(blue solid-state laser)或紫外光激光器(UV laser)，且激发光束L1的波长范围例如是落在350纳米与450纳米之间。然而，在其它实施例中，第一发光元件1110亦可以是发光二极管或其它适当的光源。
波长转换单元1120配置于激发光束L1的传输路径P1上，用以将激发光束L1转换为第一色光束L2，其中第一色光束L2与激发光束L1的波长不相同。本实施例的波长转换单元1120包括磷光层(phosphor layer)1124。激发光束L1适于激发磷光层1124，以使磷光层1124发出第一色光束L2。在本实施例中，第一色光束L2例如是绿光，且第一色光束L2的波长范围落在520纳米与560纳米之间。应注意的是，第一色光束L2的波长范围并不受限于此。换句话说，在其它实施例中，第一色光束L2的颜色亦可为蓝光或红光。除此之外，波长转换单元1120还包括反射镜1122，且磷光层1124配置于反射镜1122上。另外，磷光层1124例如包括涂布于反射镜1122上的磷光粉。
在本实施例中，波长转换单元1120将第一色光束L2传输至合光元件1140。当激发光束L1照射到波长转换单元1120时，磷光层1124中的粒子会被激发并释放出第一色光束L2。
图1C绘示为图1A的波长转换单元1120沿+x方向观看的示意图。参照图1C，在本实施例中，反射镜1122的形状例如为圆形，而在其它实施例中亦可为其它形状。磷光层1124均匀涂布于反射镜1122上，且可包括任意材料。通过搭配不同的激发光束L1，本实施例的波长转换单元1120可产生投影装置1000所需的红、绿、蓝光或其它波段的光线。
波长转换单元1120适于依转动中心O保持旋转，以使激发光束L1的光斑SP于不同时间照射在波长转换单元1120的轨迹C1的不同位置，进而避免激发光束L1长时间照射在波长转换单元1120的同一区域而累积热能。
另一方面，假设最初激发光束L1的照射轨迹为轨迹C1，故只有最外围的磷光层1124会受到激发而产生第一色光束L2。在本实施例中，为了避免受照射的磷光层1124因累积热能或使用时间过长或其它因素所造成第一色光束L2的光强度衰减，如图1A与图1C所示，波长转换单元1120还适于相对于激发光束L1平移，以使激发光束L1照射于波长转换单元1120上的位置至波长转换单元1120之转动中心O的距离改变。值得注意的是，在本实施例中，相对平移可以是指波长转换单元1120在照明模块1100中移动，而第一发光元件1110不移动，或者第一发光元件1110在照明模块1100中移动，而波长转换单元1120不移动。
详细来说，可通过移动激发光束L1或波长转换单元1120的位置使得激发光束L1的照射轨迹往波长转换单元1120的内圈移动，亦即激发光束L1的照射轨迹由轨迹C1变更为轨迹C2。如此一来，磷光层1124的受照区域能被持续更新，以避免激发光束L1长时间照射在波长转换单元1120的同一区域而累积热能，进而造成磷光层1124的损坏并影响后续第一色光束L2的转换。换句话说，通过旋转波长转换单元1120，以及使波长转换单元1120相对于激发光束L1移动，有助于投影装置1000的散热以增加磷光层1124的发光效率，进而能提升投影装置1000亮度及颜色可靠度。上述相关于投影装置1000中波长转换单元1120的平移机制将于稍后作详细说明。
继续参照图1A，本实施例的第二发光元件1130适于发出第二色光束L3，其中第一色光束L2与第二色光束L3的颜色彼此不同。在本实施例中，第一色光束L2与第二色光束L3的颜色分别为绿色与红色，且第二发光元件1130例如为发光二极管(light emitting diode，LED)。另外，合光元件1140配置于第一色光束L2与第二色光束L3的传输路径P2、P3上，用以将第一色光束L2与第二色光束L3的传输路径P2、P3合并。光阀1200配置于第一色光束L2与第二色光束L3的传输路径P2、P3上。
除此之外，本实施例的投影装置1000还包括第三发光元件1150，其中第三发光元件1150例如为发光二极管。第三发光元件1150适于发出第三色光束L4，且第三色光束L4、第一色光束L2及第二色光束L3的颜色彼此不同。在本实施例中，第三色光束L4的颜色例如为蓝色。另外，如图1A所示，合光元件1140配置于第三色光束L4的传输路径P4上，以将第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4的传输路径合并。在本实施例中，第二色光束L3与第三色光束L4的颜色虽然分别为红色与蓝色，然而在其它实施例中，第二色光束L3与第三色光束L4的颜色亦可分别为蓝色与红色。不同颜色的光束在经过光阀1200的作用后，就能够形成彩色的影像画面。投影镜头1300配置于来自光阀1200的第一色光束L2与第二色光束L3的传输路径P2、P3上。
除此之外，本实施例的第三色光束L4、第一色光束L2及第二色光束L3例如是轮流经过合光元件1140到达光阀1200。而在其它实施例中，第三色光束L4、第一色光束L2及第二色光束L3亦可是同时经过合光元件1140并照射于光阀1200以产生彩色光源。
在本实施例中，光阀1200例如是数字微镜元件(digital micro-mirrordevice，DMD)。如图1A所示，数字微镜元件1200包括多个微反射镜1220。每一微反射镜1220适于转动至开启状态(on-state)与关闭状态(off-state)。当微反射镜1220(例如微反射镜1222)转动至开启状态时，微反射镜1222适于将投射至微反射镜1222上的第一色光束L2反射至投影镜头1300。另一方面，当微反射镜1220(例如微反射镜1224)转动至关闭状态时，微反射镜1224将投射至微反射镜1224上的第一色光束L2反射至偏离投影镜头1300的方向。
除此之外，本实施例的投影装置1000亦包括光检测器1190。光检测器1190配置于第一色光束L2的传输路径P2上，以检测第一色光束L2。详细而言，在本实施例中，光检测器1190是配置于微反射镜1224处于关闭状态时所反射的第一色光束L2的传输路径P2’上。
如图1A所示，在本实施例中，投影装置1000还可包括光均匀化元件1192。在本实施例中，光均匀化元件1192例如为光积分柱(light integrationrod)，然而在其它实施例中，光均匀化元件1192亦可以是透镜阵列。在本实施例中，光均匀化元件1192配置于合光元件1140与光阀1200之间，以使第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4均匀化。在另一实施例中，光检测器1190亦可配置于光均匀化元件1192旁，且例如是配置于积分柱1192的入光端T1周围，以检测第一色光束L2所形成的杂散光(未绘示)。
另外，在本实施例中，投影装置1000还包括反射镜1194。反射镜1194配置于合光元件1140与光阀1200之间，以将来自合光元件1140的第一色光束L2反射至光阀1200。在另一实施例中，光检测器1190亦配置于反射镜1194周围，以检测第一色光束L2所形成的杂散光(未绘示)。应注意的是，在其它实施例中，投影装置1000可不包括反射镜1194，亦即反射镜1194的设置可依据光学设计作调整。由上述可知，在本发明实施例的光检测器1190可依据实际情况而选择配置于第一色光束L2的传输路径P2’上、光均匀化元件1192的入光端T1周围或反射镜1194周围，以检测第一色光束L2。
同时参照图1A与图1B，本实施例的调控单元1170连接至波长转换单元1120。调控单元1170适于驱使波长转换单元1120旋转，且适于驱使波长转换单元1120相对于激发光束L1平移(如图1C所示)。
另外，判断单元1180电连接至调控单元1170。在本实施例中，当判断单元1180判断出平移条件成立时，判断单元1180命令调控单元1170使波长转换单元1120相对于激发光束L1平移，以改变激发光束L1照射于波长转换单元1120上的位置(如图1C所示)。上述平移条件可包括预设时间的到达、平移指令的输入或第一色光束L2的参数的改变达到预设程度，而在图1B中是以第一色光束L2的参数的改变达到预设程度为例。
另一方面，在本实施例中，判断单元1180包括计算比对单元1182。计算比对单元1182电连接至光检测器1190及调控单元1170。如图1A所示，光检测器1190配置于第一色光束L2的传输路径P2或P2’上，以检测第一色光束L2。另外，计算比对单元1182计算从光检测器1190撷取的第一色光束L2的参数，且比对参数的改变是否达到预设程度。当参数的改变达到预设程度时，计算比对单元1182命令调控单元1170使波长转换单元1120相对于激发光束L1平移。在本实施例中，光检测器1190亦可配置于第二色光束L3与第三色光束L4的传输路径上以检测第二色光束L3及第三色光束L3，而上述参数例如为第一色光束L2的光强度，或第一色光束L2的光强度相对于第二色光束L3的光强度及第三色光束L4的光强度的比例。
举例来说，光检测器1190的目的例如为检测投影装置1000中第一色光束L2、第二色光束L3或第三色光束L4的光强度，以作为计算比对单元1182比对光源变化的依据。在投影装置1000出厂前，制造者可先对光检测器1190进行校正。之后当投影装置1000在运作时，光检测器1190会持续监测第一色光束L2、第二色光束L3或第三色光束L4的光强度，以使计算比对单元1182判别目前的投影颜色或亮度是否合适。
承上述，当使用者在使用一段时间后，磷光层1124的光强度衰减会致使投影颜色(例如白画面的色坐标或色温)与出厂值相差越来越大或是失去平衡。当计算比对单元1182判断出第一色光束L2的参数的改变达到预设程度时(例如第一色光束L2的光强度下降程度达到预设程度时)，计算比对单元1182命令调控单元1170使波长转换单元1120相对于激发光束L1平移，以改变激发光束L1照射于波长转换单元1120上的位置。亦即，如图1C所示地将激发光束L1的照射轨迹由轨迹C1变更为轨迹C2。由于轨迹C2在激发光束L1的照射轨迹C1时，没有被激发光束L1照射，因此磷光粉并未损耗，故激发光束L1照射于轨迹C2上能激发出适当强度的第一色光束L2，进而使投影装置1000回到适当的色平衡状态。
除此之外，本实施例的投影装置1000还可包括颜色调整单元1196。颜色调整单元1196电连接至第一发光元件1110、第二发光元件1130、第三发光元件1150、光检测器1190及判断单元1180。当判断单元1180命令调控单元1170平移波长转换单元1120后，且颜色调整单元1196判断光检测器1190所检测到的第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的光强度的比例超出预设范围时，颜色调整单元1196可调整第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4的光强度，以使第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的光强度的比例落在预设范围内。
另一方面，参照图1A，本实施例的投影装置1000还包括第三分色单元1160，其中的第三分色单元1160例如为分色镜(dichroic mirror)。第三分色单元1160配置于第一发光元件1110与波长转换单元1120之间的激发光束L1的传输路径P1上，且位于波长转换单元1120与合光元件1140之间的第一色光束L2的传输路径P2上。另外，第三分色单元1160适于让激发光束L1传输至波长转换单元1120，且适于让第一色光束L2传输至合光元件1140。除此之外，在本实施例中，投影装置1000还可包括准直器(collimator)CL。准直器CL适于使第一色光束L2平行出光。在本实施例中，准直器CL例如为准直透镜。在其它实施例中，波长转换单元1120与激发光束L1的相对移动亦可通过转动或移动第三分色单元1160而不移动波长转换单元1120与第一发光元件1110来达成。
当激发光束L1经第三分色单元1160反射至磷光层1124而产生第一色光束L2(例如为绿色磷光)时，第一色光束L2会被反射镜1122反射。接着，第一色光束L2会透射第三分色单元1160以及合光元件1140，并与第二色光束L3以及第三色光束L4合光以组成投影装置1000所需宽带光源。由于投影装置1000所使用的三色光源均为较宽带的单色光源，故能有效避免激光投影机所产生的光斑效应(speckle)，进而能有较好的投影品质。另外，如图1A所示，激发光束L1虽是垂直入射波长转换单元1120，然而在其它实施例中，亦可将第一发光元件1110倾斜摆放，使激发光束L1斜向入射波长转换单元1120，而在此时投影装置1000便可不采用第三分色单元1160。
另一方面，由于投影装置1000可以不使用绿光发光二极管来产生绿色光束，而是以短波长的激发光束L1(例如激光)激发第一色光束L2(例如为绿色磷光)，故本实施例的投影装置1000不会受限于目前发光二极管光源的发展状况，进而能提高投影装置1000的亮度。举例而言，在本实施例中，第一光束L2约能产生5000～6000流明的亮度，其较现有的绿光发光二极管的亮度要来得高。另外，适于旋转与平移运动的波长转换单元1120亦有助于投影装置1000的散热，进而可以缩小投影装置1000散热所需的体积。除此之外，由于第一色光束L2的光谱类似现有的绿光发光二极管的光谱，故投影装置1000能产生和现有的投影装置相似的色域范围。另外，通过将磷光层1124涂布在反射镜1122上，亦能将第一色光束L2的发射方向限制在相同方向，进而能够提高投影装置1000的收光效率，并降低投影装置1000于光学设计上的复杂度。
继续参照图1A，本实施例的合光元件1140包括第一分色单元1142与第二分色单元1144，其中第一分色单元1142与第二分色单元1144例如为分色镜。第一分色单元1142配置于第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4的传输路径P2、P3、P4上。第一分色单元1142适于反射第一色光束L2与第二色光束L3的其中之一，并使第一色光束L2与第二色光束L3的另一透射。详细来说，在本实施例中，第一分色单元1142适于反射第二色光束L3，并使第一色光束L2透射。
另外，如图1A所示，第二分色单元1144与第一分色单元1142互相交叉，且第二分色单元1144配置于第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4的传输路径上。第二分色单元1144适于反射第三色光束L4且适于让第一色光束L2与第二色光束L3透射，以使第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的传输路径P2、P3、P4合并。
图1D绘示为本发明另一实施例的合光元件的示意图。参照图1D，合光元件2140包括第一分色单元2142、第二分色单元2144以及棱镜2146a～2146d，其中第一分色单元2142与第二分色单元2144互相交叉且例如为分色膜。部分的第一分色单元2142位于棱镜2146a与棱镜2146b的交界处，且另一部分的第一分色单元2142是位于棱镜2146c与棱镜2146d的交界处。另外，部分的第二分色单元2144是位于棱镜2146b与棱镜2146c的交界处，且另一部分的第二分色单元2144是位于棱镜2146a与棱镜2146d的交界处。由于合光元件2140的功能与合光元件1140相同，且合光元件1140的功能可参照前述说明，故在此不再赘述。
第二实施例
图2绘示为本发明第二实施例的投影装置1000a的方块图。图2的投影装置1000a与图1B的投影装置1000的方块图类似，二者主要差异之处在于：判断单元1180a包括计时器1184。计时器1184电连接至调控单元1170，并计算波长转换单元1120的使用时间，其中当波长转换单元1120的使用时间到达预设时间后，计时器1184命令调控单元1170使波长转换单元1120相对于激发光束L1(绘示于图1A)平移。
同时参照图1A与图2，换句话说，当投影装置在使用达到预设时间后，计时器1184会命令波长转换单元1120相对于激发光束L1平移，以自动改变磷光层1124的照射区域而产生稳定的第一色光束L2的光强度。关于波长转换单元1120的平移机制请参照图1A至图1C的实施例的描述，在此不再重述。
另一方面，与第一实施例类似，颜色调整单元1196可通过光检测器1190的回传值来判别目前的色平衡状态，进而微调第一发光元件1110、第二发光元件1130、第三发光元件1150以改变第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4光强度的比例，进而使投影装置1000a回到适当的色平衡状态。
第三实施例
图3绘示为本发明第三实施例的投影装置1000b的方块图。图3的投影装置1000b与图1B的投影装置1000的方块图类似，二者主要差异之处在于：判断单元1180b包括使用者界面1186。使用者界面1186电连接至调控单元1170，当平移指令输入使用者界面1186时，使用者界面1186命令调控单元1170使波长转换单元1120相对于激发光束L1(绘示于图1A)平移。
同时参照图1A与图3，详细来说，当使用者感受到画面的颜色开始失去平衡时，可在使用者界面1186按下校正钮(未绘示)以输入平移指令，或通过控制触控式屏幕、声控、遥控器或其它操作方式输入平移指令。如此一来，调控单元1170便会使波长转换单元1120相对于激发光束L1平移，进而改变磷光层1124的照射区域而产生稳定的第一色光束L2。
另外，本实施例的投影装置还可包括计时器1188。计时器1188耦接于使用者界面1186，并计算波长转换单元1120的使用时间，其中当波长转换单元1120的使用时间到达预设时间后，计时器1188会输出提醒指令R至使用者界面1186或利用投影至屏幕的方式以提醒使用者输入平移指令，进而使调控单元1170命令波长转换单元1120相对于激发光束L1平移，以改变磷光层1124的照射区域而产生稳定的第一色光束L2。
关于波长转换单元1120的平移机制请参照图1A至图1C的实施例的描述，在此不再重述。
另一方面，与第一实施例类似，颜色调整单元1196可通过光检测器1190的回传值来判别目前的色平衡状态，进而微调第一发光元件1110、第二发光元件1130、第三发光元件1150以改变第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4光强度的比例，进而使投影装置1000b回到适当的色平衡状态。
第四实施例
图4绘示为本发明第四实施例的投影装置2000的光路图。本实施例的投影装置2000与图1A的投影装置1000类似，二者主要差异之处在于：投影装置2000未采用投影装置1000的第三分色单元1160，而是直接让激发光束L1透射波长转换单元2120以转换为第一色光束L2。详细来说，波长转换单元2120包括透光基板2122以及磷光层2124。磷光层2124配置于透光基板2122上，且位于透光基板2122与第一发光元件1110之间。当激发光束L1照射到波长转换单元2120时，磷光层2124中的粒子会被激发并释放出第一色光束L2，其中第一色光束L2的颜色例如是绿色。除此之外，在另一实施例中，透光基板2122也可位于磷光层2124与第一发光元件1110之间。
在本实施例中，激发光束L1虽是垂直入射波长转换单元2120，然而在其它实施例中，亦可将第一发光元件1110倾斜摆放，使激发光束L1斜向入射至波长转换单元2120。
第五实施例
图5绘示为本发明第五实施例的投影装置3000的光路图。本实施例的投影装置3000与图4的投影装置2000类似，二者主要差异之处在于：本实施例第一分色单元3142与第二分色单元3144的摆设和图4有所不同。如图5所示，反射镜3160适于将第一色光束L2反射至第一分色单元3142。第一分色单元3142配置于第一色光束L2与第二色光束L3的传输路径P2、P3上，其中第一分色单元3142适于反射第一色光束L2与第二色光束L3的其中之一，并使第一色光束L2与第二色光束L3的另一透射。除此之外，第一分色单元3142将第一色光束L2与第二色光束L3的传输路径P2、P3合并。进一步而言，在本实施例中，第一分色单元3142适于反射第二色光束L3，并使第一色光束L2透射。而在另一实施例中，第一发光元件1110、波长转换单元2120的位置亦可与第二发光元件1130的位置调换，如此一来，第一分色单元3142便适于反射经波长转换单元2120转换过的第一色光束L2，并使第二色光束L3透射。
另一方面，本实施例的第二分色单元3144是配置于第三色光束L4的传输路径P4上，且配置于第一色光束L2与第二色光束L3的经合并的传输路径P2、P3上。如图5所示，第二分色单元3144适于反射第三色光束L4且适于让第一色光束L2与第二色光束L3透射，以使第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的传输路径P2、P3、P4合并。而第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4在经过光阀1200的作用后，就能够形成彩色的影像画面。
除此之外，在其它实施例中，第一发光元件1110、波长转换单元2120的位置亦可与第三发光元件1150的位置调换。如此一来，第一分色单元3142便是配置于第二色光束L3与第三色光束L4的传输路径P3、P4上，且第一分色单元3142适于反射第二色光束L3与第三色光束L4的其中之一，并使第二色光束L3与第三色光束L4的另一透射，且第一分色单元3142将第二色光束L3与第三色光束L4的传输路径P3、P4合并。
另一方面，在第一发光元件1110、波长转换单元2120的位置与第三发光元件1150的位置调换的情况下，第二分色单元3144则是配置于第一色光束L2的传输路径P2上，且配置于第二色光束L3与第三色光束L4的经合并的传输路径P3、P4上，其中第二分色单元3144适于反射第一色光束L2且适于让第二色光束L3与第三色光束L4透射。
第六实施例
图6绘示为本发明第六实施例的投影装置4000的光路图。本实施例的投影装置4000与图5的投影装置3000类似，二者主要差异之处在于：本实施例第二分色单元4144适于反射第一色光束L2与第二色光束L3且适于让第三色光束L4透射，以使第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的传输路径P2、P3、P4合并。而第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4在经过光阀1200的作用后，就能够形成彩色的影像画面。
除此之外，在其它实施例中，第一发光元件1110、波长转换单元2120的位置亦可与第三发光元件1150的位置调换。在此情况下，第二分色单元4144便适于反射第二色光束L3与第三色光束L4，且适于让第一色光束L2透射，以使第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的传输路径P2、P3、P4合并。
第七实施例
图7为本发明第七实施例的光源调控方法的步骤流程图。本实施例的光源调控方法可应用于上述图1A至图1C、图2及图3的照明模块及投影装置。参照图1A、图1B及图7，首先利用波长转换单元1120将激发光束L1转换成第一色光束L2，其中第一色光束L2的波长与激发光束L1的波长不相同(步骤S110)。接着，使波长转换单元1120相对于激发光束L1旋转(步骤S120)。最后，当判断平移条件成立时，使波长转换单元1120相对于激发光束L1平移，以改变激发光束L1照射于波长转换单元1120上的位置，其中平移条件包括预设时间的到达、平移指令的输入或第一色光束L2的参数的改变达到预设程度(步骤S130)。在本实施例中，例如是利用调控单元1170使波长转换单元1120相对于激发光束L1平移，利用判断单元1180判断出平移条件的成立与否，具体细节请参照上述第一实施例，在此不再重述。
另外，在另一实施例中，步骤S120与步骤S130之间还可包括以下步骤。举例而言，先检测第一色光束L2。之后，计算第一色光束L2的参数，并比对参数的改变是否达到预设程度，其中当参数的改变达到预设程度时，使波长转换单元1120相对于激发光束L1平移。在本实施例中，例如是利用光检测器1190检测第一色光束L2，且利用计算比对单元1182比对参数的改变是否达到预设程度，具体细节请参照上述第一实施例，在此不再重述。
或者，步骤S120与步骤S130之间也可包括以下步骤。举例而言，先检测第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4，其中第一色光束L2的参数为第一色光束L2的光强度相对于第二色光束L3的光强度及第三色光束L4的光强度的比例。之后，以及当第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的光强度的比例超出预设范围时，调整第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4的光强度，以使第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的光强度的比例落在预设范围内。在本实施例中，例如是利用光检测器1190检测第一色光束L2，且利用计算比对单元1182比对参数的改变是否达到预设程度，具体细节请参照上述第一实施例，在此不再重述。
关于本实施例的光源调控方法可参照图1A至图1C的实施例，因此不再赘述。
第八实施例
图8绘示为本发明第八实施例的投影装置5000的光路图。本实施例的投影装置5000与图1A的投影装置1000类似，二者主要差异之处在于：本实施例第三分色单元2160适于让激发光束L1透射，并适于反射第一色光束L2，以使第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的传输路径P2、P3、P4在通过合光元件1140后合并。而第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4在经过光阀1200的作用后，就能够形成彩色的影像画面。
第九实施例
图9绘示为本发明第九实施例的投影装置6000的光路图。本实施例的投影装置6000与图6的投影装置4000类似，二者主要差异之处在于：本实施例第一分色单元5142适于让激发光束L1与第二色光束L3透射，并适于反射第一色光束L2。另外，第二分色单元5144适于让第三色光束L4透射，并适于反射第一色光束L2与第二色光束L3，以使第一色光束L2、第二色光束L3及第三色光束L4的传输路径P2、P3、P4合并。而第一色光束L2、第二色光束L3与第三色光束L4在经过光阀1200的作用后，就能够形成彩色的影像画面。
综上所述，本发明实施例包括以下优点或功效的至少其中之一。在本发明的实施例中，通过以激发的方式使波长转换单元转换出第一色光束，因此可产生强度较强的第一色光束。另外，由于本发明实施例的波长转换单元适于旋转，且能通过自动监控或人工调制的方法使波长转换单元相对于激发光束平移，以使激发光束于不同时间照射在波长转换单元上的不同位置，故能避免因激发光束于同一区域累积热能而造成的损坏，进而能够产生稳定的光束以提升投影装置的投影质量。
以上所述者，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和标题仅是用来辅助专利检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (35)

1.一种照明模块，包括：
第一发光元件，适于发出激发光束；
波长转换单元，配置于所述激发光束的传输路径上，用以将所述激发光束转换成第一色光束，其中所述第一色光束与所述激发光束的波长不相同；
调控单元，连接至所述波长转换单元，其中所述调控单元适于驱使所述波长转换单元旋转，且适于驱使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移；以及
判断单元，电连接至所述调控单元，当所述判断单元判断出平移条件成立时，所述判断单元命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移，用以改变所述激发光束照射于所述波长转换单元上的位置。
2.根据权利要求1所述的照明模块，其中所述平移条件包括预设时间的到达、平移指令的输入或判断所述第一色光束的参数的改变达到预设程度。
3.根据权利要求1所述的照明模块，其中所述波长转换单元包括磷光层，且所述激发光束适于激发所述磷光层，以使所述磷光层发出所述第一色光束。
4.根据权利要求3所述的照明模块，其中所述波长转换单元还包括透光基板，其中所述磷光层配置于所述透光基板上。
5.根据权利要求3所述的照明模块，其中所述波长转换单元还包括反射镜，其中所述磷光层配置于所述反射镜上。
6.根据权利要求2所述的照明模块，其中所述判断单元包括计时器，电连接至所述调控单元，以计算所述波长转换单元的使用时间，其中当所述波长转换单元的所述使用时间到达所述预设时间后，所述计时器命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移。
7.根据权利要求2所述的照明模块，还包括光检测器，配置于所述第一色光束的传输路径上，用以检测所述第一色光束，且所述判断单元包括计算比对单元，电连接至所述光检测器及所述调控单元，用以计算从所述光检测器撷取的所述第一色光束的所述参数，且比对所述参数的改变是否达到所述预设程度，其中当所述参数的改变达到所述预设程度时，所述计算比对单元命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移。
8.根据权利要求7所述的照明模块，其中所述参数为所述第一色光束的光强度。
9.根据权利要求7所述的照明模块，还包括：
第二发光元件，适于发出第二色光束；
第三发光元件，适于发出第三色光束；以及
合光元件，配置于所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的传输路径上，用以将所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的传输路径合并，其中所述光检测器亦配置于所述第二色光束与所述第三色光束的传输路径上，用以检测所述第二色光束及所述第三色光束，且所述第一色光束的所述参数为所述第一色光束的光强度相对于所述第二色光束的光强度及所述第三色光束的光强度的比例。
10.根据权利要求1所述的照明模块，还包括：
第二发光元件，适于发出第二色光束；
第三发光元件，适于发出第三色光束；
光检测器，配置于所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的传输路径上；以及
颜色调整单元，电连接至所述第一发光元件、所述第二发光元件、所述第三发光元件、所述光检测器及所述判断单元，当所述判断单元命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移后，且所述颜色调整单元判断所述光检测器所检测到的所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的光强度的比例超出预设范围时，所述颜色调整单元调整所述第一色光束、所述第二色光束与所述第三色光束的光强度，用以使所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的光强度的比例落在所述预设范围内。
11.根据权利要求2所述的照明模块，其中所述判断单元包括使用者界面，电连接至所述调控单元，其中当所述平移指令输入所述使用者界面时，所述使用者界面命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移。
12.根据权利要求11所述的照明模块，所述判断单元还包括计时器，电连接至所述使用者界面，并计算所述波长转换单元的使用时间，其中当所述波长转换单元的所述使用时间到达所述预设时间后，所述计时器输出提醒指令以提醒使用者将所述平移指令输入所述使用者界面。
13.根据权利要求1所述的照明模块，其中所述波长转换单元的平移使所述激发光束照射于所述波长转换单元上的位置至所述波长转换单元的转动中心的距离改变。
14.一种投影装置，包括：
照明模块，包括；
第一发光元件，适于发出激发光束；
波长转换单元，配置于所述激发光束的传输路径上，用以将所述激发光束转换成第一色光束，其中所述第一色光束与所述激发光束的波长不相同；
调控单元，连接至所述波长转换单元，其中所述调控单元适于驱使所述波长转换单元旋转，且适于驱使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移；以及
判断单元，电连接至所述调控单元，当所述判断单元判断出平移条件成立时，所述判断单元命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移，用以改变所述激发光束照射于所述波长转换单元上的位置；
第二发光元件，适于发出第二色光束；以及
合光元件，配置于所述第一色光束与所述第二色光束的传输路径上，用以将所述第一色光束与所述第二色光束的传输路径合并；
光阀，配置于所述第一色光束与所述第二色光束的传输路径上；以及
投影镜头，配置于来自所述光阀的所述第一色光束与所述第二色光束的传输路径上。
15.根据权利要求14所述的投影装置，其中所述平移条件包括预设时间的到达、平移指令的输入或所述第一色光束的参数的改变达到预设程度。
16.根据权利要求15所述的投影装置，其中所述判断单元包括计时器，电连接至所述调控单元，并计算所述波长转换单元的使用时间，其中当所述波长转换单元的所述使用时间到达所述预设时间后，所述计时器命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移。
17.根据权利要求15所述的投影装置，还包括光检测器，配置于所述第一色光束的传输路径上，用以检测所述第一色光束，且所述判断单元包括计算比对单元，电连接至所述光检测器及所述调控单元，用以计算从所述光检测器撷取的所述第一色光束的所述参数，且比对所述参数的改变是否达到所述预设程度，其中当所述参数的改变达到所述预设程度时，所述计算比对单元命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移。
18.根据权利要求17所述的投影装置，其中所述参数为所述第一色光束的光强度。
19.根据权利要求17所述的投影装置，还包括第三发光元件，适于发出第三色光束，其中所述合光元件配置于所述第三色光束的传输路径上，用以将所述第一色光束、所述第二色光束与所述第三色光束的传输路径合并。
20.根据权利要求18所述的投影装置，其中所述光检测器亦配置于所述第二色光束与所述第三色光束的传输路径上，用以检测所述第二色光束及所述第三色光束，且所述第一色光束的所述参数为所述第一色光束的光强度相对于所述第二色光束的光强度及所述第三色光束的光强度的比例。
21.根据权利要求14所述的投影装置，还包括：
光检测器，配置于所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的传输路径上；以及
颜色调整单元，电连接至所述第一发光元件、所述第二发光元件、所述第三发光元件、所述光检测器及所述判断单元，当所述判断单元命令所述调控单元平移所述波长转换单元后，且所述颜色调整单元判断所述光检测器所检测到的所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的光强度的比例超出预设范围时，所述颜色调整单元调整所述第一色光束、所述第二色光束与所述第三色光束的光强度，用以使所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的光强度的比例落在所述预设范围内。
22.根据权利要求15所述的投影装置，其中所述判断单元包括使用者界面，电连接至所述调控单元，其中当所述平移指令输入所述使用者界面时，所述使用者界面命令所述调控单元使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移。
23.根据权利要求22所述的投影装置，所述判断单元还包括计时器，电连接至所述使用者界面，并计算所述波长转换单元的使用时间，其中当所述波长转换单元的所述使用时间到达所述预设时间后，所述计时器输出提醒指令以提醒使用者将所述平移指令输入所述使用者界面。
24.根据权利要求14所述的投影装置，其中所述波长转换单元的平移使所述激发光束照射于所述波长转换单元上的位置至所述波长转换单元的转动中心的距离改变。
25.根据权利要求14所述的投影装置，其中所述光阀为数字微镜元件，且所述数字微镜元件包括多个微反射镜，每一微反射镜适于转动至开启状态与关闭状态，其中当所述微反射镜转动至所述开启状态时，所述微反射镜将投射至所述微反射镜上的所述第一色光束反射至所述投影镜头，且当所述微反射镜转动至所述关闭状态时，所述微反射镜将投射至所述微反射镜上的所述第一色光束反射至偏离所述投影镜头的方向，光检测器配置于这些微反射镜处于所述关闭状态时所反射的所述第一色光束的传输路径上。
26.根据权利要求14所述的投影装置，还包括反射元件，配置于所述合光元件与所述光阀之间，用以将来自所述合光元件的所述第一色光束反射至所述光阀，且光检测器配置于所述反射元件周围，用以检测所述第一色光束反射至所述光阀时所形成的杂散光。
27.根据权利要求14所述的投影装置，还包括光均匀化元件，配置于所述合光元件与所述光阀之间，且光检测器配置于所述光均匀化元件周围，以检测所述第一色光束所形成的杂散光。
28.一种光源调控方法，包括：
利用波长转换单元将激发光束转换成第一色光束，其中所述第一色光束的波长与所述激发光束的波长不相同；
将所述波长转换单元相对于所述激发光束旋转；以及
当判断平移条件成立时，使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移，用以改变所述激发光束照射于所述波长转换单元上的位置。
29.根据权利要求28所述的光源调控方法，其中所述平移条件包括预设时间的到达、平移指令的输入或所述第一色光束的参数的改变达到预设程度。
30.根据权利要求29所述的光源调控方法，还包括计算所述波长转换单元使用所述预设时间的到达后，所述波长转换单元相对于所述激发光束平移。
31.根据权利要求29所述的光源调控方法，还包括：
检测所述第一色光束；以及
计算所述第一色光束的所述参数，并比对所述参数的改变是否达到所述预设程度，其中当所述参数的改变达到所述预设程度时，使所述波长转换单元相对于所述激发光束平移。
32.根据权利要求31所述的光源调控方法，其中所述参数为所述第一色光束的光强度。
33.根据权利要求29所述的光源调控方法，还包括利用使用者界面接受所述平移指令的输入，其中当所述平移指令输入时，所述使用者界面命令所述调控单元平移所述波长转换单元。
34.根据权利要求29所述的光源调控方法，还包括：
检测所述第一色光束、第二色光束及第三色光束，其中所述第一色光束的所述参数为所述第一色光束的光强度相对于所述第二色光束的光强度及所述第三色光束的光强度的比例；以及
当所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的光强度的比例超出预设范围时，调整所述第一色光束、所述第二色光束与所述第三色光束的光强度，用以使所述第一色光束、所述第二色光束及所述第三色光束的光强度的比例落在所述预设范围内。
35.根据权利要求28所述的光源调控方法，其中所述波长转换单元的平移使所述激发光束照射于所述波长转换单元上的位置至所述波长转换单元的转动中心的距离改变。
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Assignor: Zhongqiang Photoelectric Co., Ltd.

Contract record no.: 2018990000001

Denomination of invention: Illumination module and projector

Granted publication date: 20141119

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