CN102262342B

CN102262342B - 光源系统以及使用该光源系统的投影装置

Info

Publication number: CN102262342B
Application number: CN 201010192743
Authority: CN
Inventors: 黄俊杰
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: CN102262342A

Abstract

本发明是关于一种光源系统以及使用该光源系统的投影装置。该光源系统包含一光线导引模块、一发光模块以及一波长转换元件。该光线导引模块具有一第一侧以及一第二侧。该发光模块用以产生一第一光线、一第二光线、一第三光线以及一第四光线。该波长转换元件设置于该光线导引模块的第二侧，用以接收该第二光线以及该第四光线，并根据该第二光线以及该第四光线产生一第五光线。其中，该第二光线以及该第四光线通过该光线导引模块被导引至该波长转换元件，该第一光线、该第三光线以及该第五光线通过该光线导引模块被导引至该第一侧。

Description

光源系统以及使用该光源系统的投影装置

技术领域

本发明是关于一种光源系统以及使用该光源系统的投影装置。更详细地说，本发明是一种同时具有高亮度与小型化特点的光源系统以及使用该光源系统的投影装置。

背景技术

近年来，由于发光二极管(Light Emitting Diode；LED)具有高使用寿命、低使用温度以及可立即切换开与关以进行操作等优点，因此发光二极管已逐渐取代超高压水银灯泡(Ultra High Performance；UHP)作为投影装置的光源。

然而，由于发光二极管的光源是属于发散光。因此，于投影装置中使用发光二极管作为光源时，将因其产生的光线不够集中，导致投影装置的显示画面的亮度过低。更甚者，若于使用发光二极管作为光源的投影装置中，进一步使用色轮(colorwheel)作为分色装置，则发光二极管的亮度将会进一步被分散，使得投影装置的显示画面的亮度更为降低。由于投影装置的光源对于其显示画面的亮度有相当直接的影响，因此投影装置的制造厂商提出了许多提高投影装置的显示画面的亮度的方法。

其中一种常用的方法是利用多个聚光透镜，将投影装置的光源所发出的光线集中，使得发散的光线可以通过许多不同聚光透镜的设置，达到投影装置的显示画面的亮度的提升。然而，利用此种方式集中光源的光线，亦会于光线经过许多聚光透镜的过程中，造成光能量的消耗。此外，过多的透镜设置，亦将会导致投影装置的体积大幅增加。

另外一种常用的方法则是直接利用多个红、蓝、绿三种发光二极管作为光源，其目的通过增加光源数量的方式，提高光源整体的亮度。然而，用以产生绿光的发光二极管，因其工艺上的限制，其发光的效率将较其它二种光源(红及蓝)为低。因此，于同时使用多个红、蓝、绿三种发光二极管时，必须特别注意其配置，以避免因不同颜色的光源的强度不同，而造成显示画面的色彩不均的问题。再者，若于投影装置中配置过多数量的光源，将会造成能源的浪费以及散热的困难。

综上所述，要如何使得投影装置同时具有较高效率的光源系统以及较小的体积，并同时能够减少能源的浪费以及避免显示画面的色彩不均的问题，此为业界仍亟需努力的目标。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种投影装置，同时具有较高效率的光源系统以及较小的体积，并同时能够减少能源的浪费以及避免显示画面的色彩不均的问题。

本发明的投影装置，其包含一成像系统以及一光源系统。该光源系统包含一光线导引模块、一发光模块以及一波长转换元件。该光线导引模块具有一第一侧以及一第二侧。该发光模块用以产生一第一光线、一第二光线、一第三光线以及一第四光线。该波长转换元件设置于该光线导引模块的第二侧，用以接收该第二光线以及该第四光线，并根据该第二光线以及该第四光线产生一第五光线。该第二光线以及该第四光线通过该光线导引模块被导引至该波长转换元件；该第一光线、该第三光线以及该第五光线则通过该光线导引模块被导引至该第一侧。

本发明的有益技术效果是：本发明的光源系统可将光源进行最佳化的利用，以提高使用本发明的光源系统的投影装置的显示画面的亮度并减少其色彩不均的问题。与此同时，使用本发明的光源系统的投影装置还能够避免因过于复杂的光源元件的配置，而造成能源的过度使用或投影装置的体积增加的问题。

附图说明

在参阅附图及随后描述的实施方式后，所属技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其它目的、优点以及本发明的技术手段及实施态样，其中：

图1是本发明第一实施例的投影装置的示意图；以及

图2是本发明第二实施例的投影装置的示意图。

具体实施方式

以下将通过实施方式来解释本发明内容，本发明是关于一种光源系统以及使用该光源系统的投影装置。投影装置可以是数字光处理(Digital Light Processing；DLP)投影显示器或是液晶(Liquid Crystal Display；LCD)投影显示器等具有投影显示功能的设备。需说明的是，在下述的实施例以及附图中，关于实施方式的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以直接限制本发明，同时，以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的元件均已省略而未绘示；且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。

本发明的第一实施例如图1所示，其是一投影装置1，其包含一光源系统11以及一成像系统12。投影装置1的光源系统11用以产生光线，并将光线输出至成像系统12，以便成像系统12通过光线显示一投影画面。

光源系统11包含由多个光源111、112、113、114组成的一发光模块、一波长转换元件115、一光线导引模块116、多个第一透镜1171、1172、1173、1174、多个第二透镜1181、1182以及一均光模块119。为简明起见，光源111、112、113、114分别以第一光源111、第二光源112、第三光源113以及第四光源114称的。光线导引模块116则具有一第一侧1161、一第二侧1162，其包含一第一分色元件1163以及一第二分色元件1164。

于本实施例中，第一光源111以及第二光源112是蓝光发光二极管，其分别用以产生属于蓝光的第一光线1110以及第二光线1120；第三光源113是红光发光二极管，用以产生属于红光的第三光线1130；第四光源114是紫外光发光二极管，用以产生属于紫外光的第四光线1140。而第一分色元件1163以及第二分色元件1164是以一序列方式设置。波长转换元件115上则具有一为绿色荧光体(greenphosphor)的转换物质。均光模块119可为一积分柱(Integrating Rod)以及一透镜阵列组其中之一。

在此需特别说明的是，均光模块119以及成像系统12实质上设置于光线导引模块116的第一侧1161，波长转换元件115实质上则设置于光线导引模块116的第二侧1162。同时，本发明并不限定均光模块119是一积分柱或是一透镜阵列组。所属技术领域具有通常知识者亦可直接通过具有均光功能的任何其它元件，输出光源投射的光线，故在此不再赘述。

进一步来说，本实施例中所述的第一分色元件1163用以反射蓝光，第二分色元件1164则用以反射紫外光以及红光。据此，当属于蓝光的第一光线1110通过第一透镜1171集中至第一分色元件1163后，属于蓝光的第一光线1110将直接被反射至光线导引模块116的第一侧1161，并透过第二透镜1181集中至均光模块119，以便第一光线1110投射至成像系统12。

同样地，当属于红光的第三光线1130通过第一透镜1173集中投射至第二分色元件1164后，属于红光的第三光线1130将直接被反射至光线导引模块116的第一侧1161，并透过第二透镜1181集中至均光模块119，以便第三光线1130投射至成像系统12。在此需特别说明的是，属于红光的第三光线1130被反射至光线导引模块116的第一侧1161的过程中，将经过第一分色元件1163，但第一分色元件1163用以反射蓝光，并无反射红光的能力；因此，属于红光的第三光线1130可直接穿透第一分色元件1163，并透过第二透镜1181集中至均光模块119。

利用与上述相似的原理，当属于蓝光的第二光线1120通过第一透镜1172集中投射至第一分色元件1163后，属于蓝光的第二光线1120将直接被反射至光线导引模块116的第二侧1162，并透过第二透镜1182集中至波长转换元件115。在此需特别说明的是，属于蓝光的第二光线1120被反射至光线导引模块116的第二侧1162的过程中，将经过第二分色元件1164，但第二分色元件1164用以反射紫外光以及红光，并无反射蓝光的能力；因此，属于蓝光的第二光线1120便可直接穿透第二分色元件1164，并透过第二透镜1182集中至波长转换元件115。

同样地，当属于紫外光的第四光线1140通过第一透镜1147集中投射至第二分色元件1164后，第四光线1140将直接被反射至光线导引模块116的第二侧1162，并透过第二透镜1182集中至波长转换元件115。

当波长转换元件115接收到属于蓝光的第二光线1120以及属于紫外光的第四光线1140之后，将透过转换物质，将其转换为属于绿光的第五光线1150。随后，波长转换元件115所产生属于绿光的第五光线1150，将透过第二透镜1181、1182，通过光线导引模块116集中至均光模块119。在此需特别说明的是，属于绿光的第五光线1150通过光线导引模块116被集中至均光模块119的过程中，将经过第一分色元件1163以及第二分色元件1164，但第一分色元件1163用以反射蓝光，并无反射绿光的能力，且第二分色元件1164用以反射紫外光以及红光，亦无反射绿光的能力；因此，属于绿光的第五光线1150便可往光导引模块116的第一侧1161的方向，直接穿透第二分色元件1164以及第一分色元件1163，并透过第二透镜1181集中至均光模块119。

最后，均光模块119将属于蓝光的第一光线1110、属于红光的第三光线1130以及属于绿光的第五光线1150输出至成像系统12，以便成像系统12通过前述的第一光线1110、第三光线1130以及第五光线1150显示一投影画面。

本发明的第二实施例如图2所示，其是一投影装置2，其包含一光源系统21以及一成像系统22。投影装置2的光源系统21用以产生光线，并将光线输出至成像系统22，以便成像系统22通过光线显示一投影画面。

光源系统21包含由多个光源211、212、213、214组成的一发光模块、一波长转换元件215、一光线导引模块216、多个第一透镜2171、2172、多个第二透镜2181、2182以及一均光模块219。为简明起见，光源211、212、213、214分别以第一光源211、第二光源212、第三光源213以及第四光源214称的。光线导引模块216则具有一第一侧2161、一第二侧2162，其包含一第一分色元件2163以及一第二分色元件2164。

于本实施例中，第一光源211以及第二光源212是蓝光发光二极管，其分别用以产生属于蓝光的第一光线2111以及第二光线2121；第三光源213是红光发光二极管，用以产生属于红光的第三光线2131；第四光源214是紫外光发光二极管，用以产生属于紫外光的第四光线2141。而第一分色元件2163以及第二分色元件2164是以一十字(X-plate)方式交叉设置。波长转换元件215上则具有一为绿色荧光体(green phosphor)的转换物质。均光模块219可为一积分柱(Integrating Rod)以及一透镜阵列组其中之一。

在此需特别说明的是，均光模块219以及成像系统22实质上设置于光线导引模块216的第一侧2161，波长转换元件215实质上则设置于光线导引模块216的第二侧2162。同时，本发明并不限定均光模块219是一积分柱或是一透镜阵列组。所属技术领域具有通常知识者亦可直接通过具有集光功能的任何其它元件，输出光源投射的光线，故在此不再赘述。

进一步来说，本实施例中所述的第一分色元件2163用以反射蓝光，第二分色元件2164则用以反射紫外光以及红光。据此，当属于蓝光的第一光线2111通过第一透镜2171集中至第一分色元件2163后，属于蓝光的第一光线2111将直接被反射至光线导引模块216的第一侧2161，并透过第二透镜2181集中至均光模块219，以便第一光线2111投射至成像系统22。在此需特别说明的是，属于蓝光的第一光线2111被反射至光线导引模块216的第二侧2162的过程中，将经过第二分色元件2164，但第二分色元件2164用以反射紫外光以及红光，并无反射蓝光的能力；因此，属于蓝光的第一光线2111便可直接穿透第二分色元件2164，并透过第二透镜2182集中至波长转换元件215。

同样地，当属于红光的第三光线2131通过第一透镜2172集中投射至第二分色元件2164后，属于红光的第三光线2131将直接被反射至光线导引模块216的第一侧2161，并透过第二透镜2181集中至均光模块219，以便第三光线2131投射至成像系统22。在此需特别说明的是，属于红光的第三光线2131被反射至光线导引模块216的第一侧2161的过程中，将经过第一分色元件2163，但第一分色元件2163用以反射蓝光，并无反射红光的能力；因此，属于红光的第三光线2131可直接穿透第一分色元件2163，并透过第二透镜2181集中至均光模块219。

利用与上述相似的原理，当属于蓝光的第二光线2121通过第一透镜2172集中投射至第一分色元件2163后，属于蓝光的第二光线2121将直接被反射至光线导引模块216的第二侧2162，并透过第二透镜2182集中至波长转换元件215。在此需特别说明的是，属于蓝光的第二光线2121被反射至光线导引模块216的第二侧2162的过程中，将经过第二分色元件2164，但第二分色元件2164用以反射紫外光以及红光，并无反射蓝光的能力；因此，属于蓝光的第二光线2121便可直接穿透第二分色元件2164，并透过第二透镜2182集中至波长转换元件215。

同样地，当属于紫外光的第四光线2141通过第一透镜2171集中投射至第二分色元件2164后，第四光线2141将直接被反射至光线导引模块216的第二侧2162，并透过第二透镜2182集中至波长转换元件215。在此需特别说明的是，属于紫外光的第四光线2141被反射至光线导引模块216的第一侧2161的过程中，将经过第一分色元件2163，但第一分色元件2163用以反射蓝光，并无反射紫外光的能力；因此，属于紫外光的第四光线2141可直接穿透第一分色元件2163，并透过第二透镜2181集中至均光模块219。

当波长转换元件215接收到属于蓝光的第二光线2121以及属于紫外光的第四光线2141之后，将透过转换物质，将其转换为属于绿光的第五光线2150。随后，波长转换元件215所产生属于绿光的第五光线2150，将透过第二透镜2181、2182，通过光线导引模块216集中至均光模块219。在此需特别说明的是，属于绿光的第五光线2150通过光线导引模块216被集中至均光模块219的过程中，将经过第一分色元件2163以及第二分色元件2164，但第一分色元件2163用以反射蓝光，并无反射绿光的能力，且第二分色元件2164用以反射紫外光以及红光，亦无反射绿光的能力；因此，属于绿光的第五光线2150便可往光导引模块216的第一侧2161的方向，直接穿透第一分色元件2163以及第二分色元件2164，并透过第二透镜2181集中至均光模块219。

最后，均光模块219将属于蓝光的第一光线2111、属于红光的第三光线2131以及属于绿光的第五光线2150输出至成像系统22，以便成像系统22通过前述的第一光线2111、第三光线2131以及第五光线2150显示一投影画面。

综上所述，本发明的光源系统能够在最小的体积使用下，利用独立的蓝光发光二极管、红光发光二极管以及具有绿色荧光物质的波长转换元件，取代使用单一光源投射至色轮的方式，因此，便能有效地增加光源的强度。更者，通过本发明的光源系统，其透过紫外光发光二极管、蓝光发光二极管以及具绿色荧光物质的波长转换元件间的作用，藉以代替绿光发光二极管产生绿光，进而提升绿光的光源强度，则现有光源系统因使用绿光发光二极管而导致绿色发光效率低落的问题将不复存在。如此一来，通过本发明的光源系统，将能大幅改善现有的投影装置中所存在的问题。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准。

Claims

1.一种光源系统，包含：

一光线导引模块，具有一第一侧以及一第二侧；

一发光模块，用以产生一第一光线、一第二光线、一第三光线以及一第四光线；以及

一波长转换元件，设置于该光线导引模块的第二侧，用以接收该第二光线以及该第四光线，并将该第二光线以及该第四光线转换为一第五光线；

其中，该第二光线以及该第四光线通过该光线导引模块被导引至该波长转换元件，该第一光线、该第三光线以及该第五光线通过该光线导引模块被导引至该第一侧。

2.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，该光线导引模块还包含：

一第一分色元件，用以导引该第一光线至该第一侧，并导引该第二光线至该波长转换元件；以及

一第二分色元件，用以导引该第三光线至该第一侧，并导引该第四光线至该波长转换元件；

其中，该第五光线透过该第一分色元件以及该第二分色元件被导引至该第一侧。

3.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，该第一分色元件以及该第二分色元件是以一序列方式设置。

4.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，该第一分色元件以及该第二分色元件是以一十字方式设置。

5.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，该第一光线以及该第二光线是一蓝光，该第三光线是一红光，该第四光线是一紫外光。

6.根据权利要求5所述的光源系统，其特征在于，该波长转换元件还包含：

一转换物质，用以将该蓝光以及该紫外光转换为该第五光线；

其中，该第五光线是一绿光。

7.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，该发光模块还包含：

一第一蓝光发光单元，用以产生该蓝光；

一第二蓝光发光单元，用以产生该蓝光；

一红光发光单元，用以产生该红光；以及

一紫外光发光单元，用以产生该紫外光。

8.根据权利要求7所述的光源系统，其特征在于，该第一分色元件可以反射蓝光并通过其它色光，而该第二分色元件可以反射紫外光及红光并通过其它色光。

9.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，还包含一均光模块，设置于该光线导引模块的第一侧。

10.根据权利要求9所述的光源系统，其特征在于，该均光模块是一积分柱及一透镜阵列组其中之一。

11.一种投影装置，包含：

一成像系统；以及

一光源系统，包含：

一光线导引模块，具有一第一侧以及一第二侧，其中该成像系统设置于该光线导引模块的第一侧；

12.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，该光源系统的光线导引模块还包含：

一第一分色元件，用以导引该第一光线至该成像系统，并导引该第二光线至该波长转换元件；以及

一第二分色元件，用以导引该第三光线至该成像系统，并导引该第四光线至该波长转换元件；

其中，该第五光线透过该第一分色元件以及该第二分色元件被导引至该成像系统。

13.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，该第一分色元件以及该第二分色元件是以一序列方式设置。

14.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，该第一分色元件以及该第二分色元件是以一十字方式设置。

15.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，该第一光线以及该第二光线是一蓝光，该第三光线是一红光，该第四光线是一紫外光。

16.根据权利要求15所述的投影装置，其特征在于，该光源系统的波长转换元件还包含：

其中，该第五光线是一绿光。

17.根据权利要求16所述的投影装置，其特征在于，该光源系统的发光模块还包含：

一第一蓝光发光单元，用以产生该蓝光；

一第二蓝光发光单元，用以产生该蓝光；

一红光发光单元，用以产生该红光；以及

一紫外光发光单元，用以产生该紫外光。

18.根据权利要求17所述的投影装置，其特征在于，该第一分色元件可以反射蓝光并通过其它色光，而该第二分色元件可以反射紫外光及红光并通过其它色光。

19.根据权利要求16所述的投影装置，其特征在于，该转换物质是选自一绿色荧光体。