CN102608852A - 用于一投影装置的光源系统及投影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光源系统及一包括该光源系统的投影装置。该光源系统包括一光学组件总成以及一第一光源模块。第一光源模块具有一第一发光二极管以及一第一反射罩。第一发光二极管俾以产生数根光线。第一反射罩则具有一反射曲面，适可反射并汇聚第一发光二极管的这些光线至光学组件总成中。

Description

用于一投影装置的光源系统及投影装置
技术领域
本发明关于一种光源系统以及使用该光源系统的投影装置。
背景技术
由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有寿命长、体积小、使用温度较低等优点，因此逐渐取代超高压水银灯泡(Ultra High Performance，UHP)作为投影装置的光源。
请参图1为已知投影装置的光源系统1的示意图，已知光源系统1包括一发光二极管11及一透镜组12，发光二极管11放置透镜组12的一侧，以经由透镜组12汇聚发光二极管11的数根光线111。但是，由于发光二极管11的这些光线111发散角度大，因此无法将其所有光线投射至透镜组中，进而影响已知投影装置的投影画面亮度。再者，透镜组12包括数个具不同曲率的非球面透镜，这些透镜的配置不仅使已知投影装置的占据体积较大，且亦因制造这些非球面透镜的过程较为复杂，而使已知投影装置的生产成本大幅提高。
有鉴于此，提供一种光源系统及包括该光源系统的投影装置，从而有效利用发光二极管的光线并同时减小投影装置的体积就成为此业界亟需努力的目标。
发明内容
为解决前述的问题，本发明的目的在于提供一投影装置及其光源系统，该光源系统可有效汇聚发光二极管的光线，以避免不必要的光损失，提高光源的利用效率，并同时使得光源系统的结构更为简化，以缩小投影装置的体积。
为达上述目的，本发明的投影装置包括一成像系统及一光源系统，其中，该光源系统可提供一光源予该成像系统。该光源系统包括一光学组件总成和一第一光源模块，该第一光源模块具有一第一发光二极管和一第一反射罩。该第一发光二极管可以射出数根光线。该第一反射罩则具有一反射曲面，适以反射并有效汇聚该第一发光二极管的这些光线至该光学组件总成中，进而通过该光学组件总成将光线投射至成像系统，进而使投影装置产生亮度足够的投影画面。
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方面。
附图说明
图1为已知光源模块的示意图；
图2为本发明的一实施例的投影装置示意图；及
图3为本发明的一实施例的一第一光源模块的光线路径示意图。
【主要组件符号说明】
1：光源系统
11：发光二极管
111：数根光线
12：透镜组
2：投影装置
21：成像系统
3：光源系统
31：光学组件总成
311：合光装置
3111：合光光线
311a：合光装置的第一侧面
311b：合光装置的第二侧面
311c：合光装置的第三侧面
311d：合光装置的第四侧面
312：第一透镜
313：第二透镜
314：第三透镜
315：光匀化组件
316：第四透镜
32：第一光源模块
321：第一发光二极管
321a：数根光线
322：第一反射罩
323：第一反射镜
33：第二光源模块
331：第二发光二极管
332：第二反射罩
333：第二反射镜
34：第三光源模块
341：第三发光二极管
342：第三反射罩
343：第三反射镜
具体实施方式
请参阅图2所示的本发明的投影装置2示意图。本发明一实施例的投影装置2包括一成像系统21及一光源系统3。光源系统3适以提供一光源予成像系统21。其中，图中未绘示与本发明精神无关连性的其它组件；且图中各组件间的形状与尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际结构与比例。
详细而言，请续参阅图2及图3，光源系统3包括一光学组件总成31及一第一光源模块32，第一光源模块32包括一第一发光二极管321、一第一反射罩322。第一发光二极管321适以射出数根光线321a，第一反射罩322具有一反射曲面，并设置于第一发光二极管321的一侧且延伸至第一发光二极管321的一上方，藉此，适以有效地反射并汇聚第一发光二极管321的这些光线321a至光学组件总成31中。
如图2所示，本实施例的光源系统3还包括一第二光源模块33及一第三光源模块34。第二光源模块33包括一第二发光二极管331适以射出数根光线及一第二反射罩332具有一反射曲面。第三光源模块34包括一第三发光二极管341亦可射出数根光线及一第三反射罩342同样地具有反射曲面。第二反射罩332及第三反射罩342均分别设置于第二发光二极管331及第三发光二极管341的一侧且延伸至第二发光二极管331及第三发光二极管341的一上方，以反射并汇聚第二发光二极管331及第三发光二极管341的大部分光线至光学组件总成31中。
承上所述，为反射并汇聚第一发光二极管321、第二发光二极管331及第三发光二极管341的另一侧所射出的一部分光线，第一反射镜323、第二反射镜333及第三反射镜343分别设置于第一发光二极管321、第二发光二极管331及第三发光二极管341的另一侧。亦即，第一发光二极管321设置于第一反射罩322及第一反射镜323之间，第二发光二极管331设置于第二反射罩332及第二反射镜333之间，而第三发光二极管341则设置于第三反射罩342及第三反射镜343之间，且第一反射镜323、第二反射镜333及第三反射镜343适以分别将第一发光二极管321另一侧的这些光线反射至第一反射罩322、第二发光二极管331另一侧的这些光线反射至第二反射罩332及第三发光二极管341另一侧的这些光线反射至第三反射罩342。
在本实施例中，较佳地，第一反射罩322、第二反射罩332及第三反射罩342的反射曲面为一椭球面具有两个椭球心，并且该第一发光二极管321、第二发光二极管331及第三发光二极管341分别设置于第一反射罩322、第二反射罩332及第三反射罩342的两个椭球心其中之一，适以进行反射和汇聚相对应的第一发光二极管321、第二发光二极管331及第三发光二极管341的这些光线至光学组件总成31中。需说明的是，在本发明其它实施例中，可依照需求分别调整第一反射罩322、第二反射罩332及第三反射罩342的曲度，此技术领域的通常知识者于了解本发明后，可轻易推及之，于此不再赘述。
如图2所示，本实施例的光学组件总成31还包括一合光装置311、一第一透镜312、一第二透镜313、一第三透镜314、一光匀化组件315及一第四透镜316。第一光源模块32对应于合光装置311的一第一侧面311a，第一透镜312设置于第一光源模块32及合光装置311的第一侧面311a之间。第二光源模块33对应于合光装置311的一第二侧面311b，第二透镜313设置于第二光源模块32及合光装置311的第二侧面311b之间。第三光源模块34对应于合光装置311的一第三侧面311c，第三透镜314设置于第三光源模块34及合光装置311的第三侧面311c之间，光匀化组件315对应于合光装置311的一第四侧面311d设置，第四透镜316为一凸透镜并设置于合光装置311与光匀化组件315之间。
请参看图3为第一光源模块32的这些光线的路径示意图，首先，第一反射罩322及第一反射镜323将第一发光二极管321的这些光线321a反射后，第一透镜312为一凹透镜，用以将这些光线321a平行化并投射至合光装置311。而第二光源模块33及第三光源模块34的这些光线的路径应可根据第一光源模块32同理推得之。换言之，第二透镜313及第三透镜314均为一凹透镜，并分别将第二光源模块33及第三光源模块34的这些光线平行化射至合光装置311中。
合光装置311适以将这些平行化后的光线合并为一合光光线3111并通过第四透镜316和光匀化组件315。经由第四透镜316加以汇聚该合光光线后，光匀化组件315适可接收该合光光线，并加以匀化投射至成像系统21中。其中，于本实施例中，合光装置311可为一十字合光立方棱镜(X-Cube)，然于本发明其它实施例中，合光装置311可为一十字合光平板(X-Plate)、一十字棱镜(X-Prism)及二分色滤光镜(dichroic filter)其中之一，以达成集合光线的效用，而光匀化组件315则可为一光隧道(light tunnel)及一集光柱(Integration rod)的其中之一。上述实施例的光学组件的种类、位置及数量仅用以阐释本发明，已知此项技术者可轻易推及其它实施方式。
此外，在本实施例中，第一发光二极管321为红色发光二极管、第二发光二极管331为绿色发光二极管及第三发光二极管341为蓝色发光二极管。但是，前述发光二极管的实施方式仅作为说明之用，而非用以限制本发明。例如第一发光二极管321亦可为一绿光发光二极管，第二发光二极管331可为一红光发光二极管，而第三发光二极管341仍为一蓝光发光二极管。亦或，第一发光二极管321为一红光发光二极管，第二发光二极管331为一蓝光发光二极管，第三发光二极管341为一绿光发光二极管，于此亦不再赘述。
综上所述，相较于已知光源模块，本发明光源模块经由反射罩及反射镜的设置，适可有效反射并汇聚发光二极管的数根光线，避免不必要的光损失，以使投影装置投射出亮度足够的投影画面，进而提升投影装置的成像质量，同时，亦能简化光源组件的配置以缩小投影装置的体积，不仅能降低生产成本，更能够满足使用者对其轻量化的需求。上述的实施例仅用来例举本发明的实施方面，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权利要求书所限定的范围为准。

Claims (23)

1.一种光源系统，应用于一投影装置中，该光源系统包括：
一光学组件总成；以及
一第一光源模块，包括：
一第一发光二极管，适以射出数根光线；以及
一第一反射罩，具有一反射曲面，适以反射并汇聚该第一发光二极管的这些光线至该光学组件总成中。
2.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于，该第一光源模块还包括一第一反射镜，该第一发光二极管设于该第一反射罩及该第一反射镜之间，并且该第一反射镜适以将该第一发光二极管的这些光线的一部分反射至该第一反射罩。
3.如权利要求2所述的光源系统，其特征在于，该第一反射罩的该反射曲面为一椭球面，具有两个椭球心，并且该第一发光二极管设置于该第一反射罩的这些椭球心的其中之一。
4.如权利要求3所述的光源系统，其特征在于，该光源系统还包括一第二光源模块，并且该第二光源模块包括：
一第二发光二极管，适以射出数根光线；
一第二反射罩，具有一反射曲面，适以反射该第二发光二极管的这些光线至该光学组件总成中，其中该第二反射罩的该反射曲面为一椭球面，具有两个椭球心，并且该第二发光二极管设置于该第二反射罩的这些椭球心的其中之一；以及
一第二反射镜，其中该第二发光二极管设于该第二反射罩及该第二反射镜之间，并且该第二反射镜适以将该第二发光二极管的这些光线的一部分反射至该第二反射罩。
5.如权利要求4所述的光源系统，其特征在于，该光源系统还包括一第三光源模块，并且该第三光源模块包括：
一第三发光二极管，适以射出数根光线；
一第三反射罩，具有一反射曲面，适以反射该第三发光二极管的这些光线至该光学组件总成中，其中该第三反射罩的该反射曲面为一椭球面，具有两个椭球心，并且该第三发光二极管设置于该第三反射罩的这些椭球心的其中之一；以及
一第三反射镜，其中该第三发光二极管设于该第三反射罩及该第三反射镜之间，并且该第三反射镜适以将该第三发光二极管的这些光线的一部分反射至该第三反射罩。
6.如权利要求5所述的光源系统，其特征在于，该光学组件总成还包括一合光装置，且该第一光源模块、该第二光源模块及该第三光源模块分别对应于该合光装置的一第一侧面、一第二侧面及一第三侧面设置，并且该合光装置适以合并该第一光源模块的这些光线、该第二光源模块的这些光线及该第三光源模块的这些光线为一合光光线。
7.如权利要求6所述的光源系统，其特征在于，该合光装置为一十字棱镜、一十字合光立方棱镜、一十字合光平板及二分色滤光镜其中之一。
8.如权利要求6所述的光源系统，其特征在于，该第一发光二极管、该第二发光二极管及该第三发光二极管分别为一红色发光二极管、一绿色发光二极管及一蓝色发光二极管。
9.如权利要求8所述的光源系统，其特征在于，该光学组件总成还包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，该第一透镜设置于该第一光源模块及该合光装置的该第一侧面之间，该第二透镜设置于该第二光源模块及该合光装置的该第二侧面之间，该第三透镜设置于该第三光源模块及该合光装置的该第三侧面之间，并且该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜适以分别将该第一光源模块的这些光线、该第二光源模块的这些光线及该第三光源模块的这些光线平行化并射至该合光装置。
10.如权利要求9所述的光源系统，其特征在于，该光学组件总成还包括一光匀化组件，该光匀化组件对应于该合光装置的一第四侧面设置，适可接收并匀化自该合光装置发出的该合光光线。
11.如权利要求10所述的光源系统，其特征在于，该光学组件总成还包括一第四透镜，设置于该合光装置与该光匀化组件之间，适可汇聚自该合光装置发出的该合光光线至该光匀化组件中。
12.如权利要求11所述的光源系统，其特征在于，该光匀化组件为一光隧道及一集光柱其中之一。
13.如权利要求12所述的光源系统，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜均各为一凹透镜，而该第四透镜为一凸透镜。
14.一种投影装置，包括：
一成像系统；以及
一如权利要求1所述的光源系统，适以提供一光源予该成像系统。
15.如权利要求14所述的投影装置，其特征在于，该第一光源模块还包括一第一反射镜，该第一发光二极管设于该第一反射罩及该第一反射镜之间，并且该第一反射镜适以将该第一发光二极管的这些光线的一部分反射至该第一反射罩。
16.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，该第一反射罩的该反射曲面为一椭球面，具有两个椭球心，并且该第一发光二极管设置于该第一反射罩的这些椭球心的其中之一。
17.如权利要求16所述的投影装置，其特征在于，该光源系统还包括一第二光源模块，并且该第二光源模块包括：
一第二发光二极管，适以射出数根光线；
一第二反射罩，具有一反射曲面，适以反射该第二发光二极管的这些光线至该光学组件总成中，其中该第二反射罩的该反射曲面为一椭球面，具有两个椭球心，并且该第二发光二极管设置于该第二反射罩的这些椭球心的其中之一；以及
一第二反射镜，其中该第二发光二极管设于该第二反射罩及该第二反射镜之间，并且该第二反射镜适以将该第二发光二极管的这些光线的一部分反射至该第二反射罩。
18.如权利要求17所述的投影装置，其特征在于，该光源系统还包括一第三光源模块，并且该第三光源模块包括：
一第三发光二极管，适以射出数根光线；
一第三反射罩，具有一反射曲面，适以反射该第三发光二极管的这些光线至该光学组件总成中，其中该第三反射罩的该反射曲面为一椭球面，具有两个椭球心，并且该第三发光二极管设置于该第三反射罩的这些椭球心的其中之一；以及
一第三反射镜，其中该第三发光二极管设于该第三反射罩及该第三反射镜之间，并且该第三反射镜适以将该第三发光二极管的这些光线的一部分反射至该第三反射罩。
19.如权利要求18所述的投影装置，其特征在于，该光学组件总成还包括一合光装置，且该第一光源模块、该第二光源模块及该第三光源模块分别对应于该合光装置的一第一侧面、一第二侧面及一第三侧面设置，并且该合光装置适以合并该第一光源模块的这些光线、该第二光源模块的这些光线及该第三光源模块的这些光线为一合光光线。
20.如权利要求19所述的投影装置，其特征在于，该光学组件总成还包括一第一透镜、一第二透镜及一第三透镜，该第一透镜设置于该第一光源模块及该合光装置的该第一侧面之间，该第二透镜设置于该第二光源模块及该合光装置的该第二侧面之间，该第三透镜设置于该第三光源模块及该合光装置的该第三侧面之间，并且该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜适以分别将该第一光源模块的这些光线、该第二光源模块的这些光线及该第三光源模块的这些光线平行化并射至该合光装置。
21.如权利要求20所述的投影装置，其特征在于，该光学组件总成还包括一光匀化组件，该光匀化组件对应于该合光装置的一第四侧面设置，适可接收并匀化自该合光装置发出的该合光光线。
22.如权利要求21所述的投影装置，其特征在于，该光学组件总成还包括一第四透镜，设置于该合光装置与该光匀化组件之间，适可汇聚自该合光装置发出的该合光光线至该光匀化组件中。
23.如权利要求22所述的投影装置，其特征在于，该第一透镜、该第二透镜及该第三透镜均各为一凹透镜，而该第四透镜为一凸透镜。
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