CN102692799A - 光源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明用于一投影装置的一光源系统包含一第一光源、一第一时序控制单元、一曲面反射元件及一波段转换元件。第一光源提供一第一波段光线，第一时序控制单元将第一波段光线分为一第一时序部分及一第二时序部分。曲面反射元件具有一焦点，且波段转换元件设置于焦点，以将第一波段光线的第一时序部分转换为一第二波段光线。

Description

光源系统
技术领域
本发明关于一光源系统，特别是关于一种使用于一投影装置，可通过一波段转换元件将一第一波段光线转换为一第二波段光线的光源系统。
背景技术
固态光源如发光二极管(Light emitting diode，LED)或激光(Laser)虽然具有使用寿命长、体积小以及不含汞等优点，然而当应用为投影装置的发光光源时，固态光源所提供的亮度与传统高压汞灯相比，两者间仍存在有相当大差距，因此，固态光源的利用虽然已经愈趋普遍，但在投影领域中仍还未可全面取代掉传统的高压汞灯。
另一方面，为使投影装置里的发光光源得以均匀地投射出红、蓝、绿三原色光以供设置于投影装置内部的一合光总成进行合光作业，于先前技术中多采用下列两种方式进行红、蓝、绿三原色光的输出：第一种方式利用固态光源投射出一白光，并使该白光通过具有红、蓝、绿三色的色轮，从而个别产生相对应的红、蓝、绿三时序光的方式进行合光输出；第二种则为利用固态光源的蓝光激光，用以激发涂布在旋转转盘上的萤光粉以产生红、蓝、绿或黄色光的方式，借着将该蓝光激光所发出的蓝色光与该红、绿或黄色光进行合光后输出，从而获得所需的影像。
然而，上述两种方式虽皆可利用固态光源所发射的光束形成红、蓝、绿三色光或再加上黄色光以完成合光作业，不过由于光源先天光学特性的限制，上述两种合光方式所得的光线皆较为发散，且效率也不高。
有鉴于此，如何增加合光后光线的形成效率，乃为此一业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种使用于一投影装置的光源系统，通过曲面反射元件与波段转换元件的设置，以将一第一光源所提供的一第一波段光线的一第一时序部分转换为一第二波段光线，使第二波段光线能够以收敛而非发散的方式发射，并通过一均光元件的设置，使其于接收第一波段光线的一第二时序部分、一第二波段光线及一第二光源的一第三波段光线后进行合光，并将的均匀射出。
为达上述目的，本发明的光源系统包含一第一光源、一第一时序控制单元、一曲面反射元件及一波段转换元件。其中，第一光源提供一第一波段光线，第一时序控制单元将第一波段光线分为一第一时序部分及一第二时序部分。曲面反射元件具有一焦点，且波段转换元件设置于该焦点，以将第一波段光线的第一时序部分转换为一第二波段光线后收敛射出，从而达到光线集中及提升亮度的优点。
为让上述目的、技术特征、和优点能更明显易懂，下文以较佳实施例配合所附图式进行详细说明。
附图说明
图1为本发明光源系统第一实施例的示意图；
图2为本发明光源系统第二实施例的示意图；
图3为本发明光源系统的第一时序控制单元示意图；
图4为本发明光源系统第三实施例的示意图；
图5为本发明光源系统的第二时序控制单元示意图；
图6为本发明光源系统的第三实施例所具有的曲面反射元件的示意图；以及
图7为本发明光源系统第四实施例的示意图。
【主要元件符号说明】
200光源系统
210第一光源
220第二光源
230第一时序控制单元
231穿透部
232反射部
240曲面反射元件
241焦点
242开孔
250波段转换元件
260均光元件
270分色镜
271第一分色镜
272第二分色镜
280曲面反射元件
281焦点
282开孔
283开口
290第三光源
300光线
310第一波段光线
311第一时序部分
312第二时序部分
320第二波段光线
330第三波段光线
340第四波段光线
400第二时序控制单元
410转盘
411转换部
412反光部
具体实施方式
本发明用于一投影装置的一光源系统200的第一实施例如图1所示。光源系统200包含一第一光源210、一第二光源220、一第一时序控制单元230、一曲面反射元件240、一波段转换元件250、一均光元件260及至少一分色镜270。其中，第一光源210用以提供一第一波段光线310，第二光源220用以提供一第三波段光线330，同时，第一时序控制单元230适可将第一波段光线310分为一第一时序部分311及一第二时序部分312。波段转换元件250设置于曲面反射元件240的一焦点241上，适以，当波段转换元件250接收第一波段光线310的第一时序部分311后，便可将其转换为一第二波段光线320，并经由曲面反射元件240反射第二波段光线320后收敛射出。
详细而言，本发明的第一时序控制单元230具有至少一穿透部231及至少一反射部232，且如图3所示，于本实施例中，第一时序控制单元230较佳是具有二穿透部231及二反射部232，且穿透部231及反射部232彼此间隔设置。于图1所示的第一实施例中，当第一波段光线310穿透第一时序控制单元230的穿透部231时，其适可形成第一波段光线310的第一时序部分311，而当第一波段光线310为第一时序控制单元230的反射部232反射时，其适可形成第一波段光线310的第二时序部分312。
此外，如图1所示，本实施例的至少一分色镜270较佳是包含一第一分色镜271及一第二分色镜272。第一分色镜271邻设于第二光源220，用以反射第一波段光线310的第二时序部分312，并允许第三波段光线330穿透。第二分色镜272邻设于均光元件260，用以反射第一波段光线310的第二时序部分312及第三波段光线330，并允许第二波段光线320穿透。
以下将针对本发明光源系统200的第一实施例中，第一波段光线310、第二波段光线320及第三波段光线330的行进路线进行说明。
如图1所示，当第一光源210发射第一波段光线310至第一时序控制单元230后，第一波段光线310穿透第一时序控制单元230的穿透部231的部分将形成第一时序部分311，从而穿过形成于曲面反射元件240上的一开孔242，将第一时序部分311投射至位于曲面反射元件240的焦点241上的波段转换元件250，波段转换元件250于接收第一波段光线310的第一时序部分311后，适可将其转换为第二波段光线320，曲面反射元件240反射第二波段光线320，并将其收敛射出至第二分色镜272，第二波段光线320接着将穿透第二分色镜272，从而为均光元件260所接收。
需说明的是，波段转换元件250可通过支撑架或其他固定方式设置于曲面反射元件240的焦点241上，于此并不加以限制。再者，本实施例的第一时序部分311经由开孔242投射入曲面反射元件240，然于其他实施态样中，亦可于开孔上设置一层分色镀膜，且第一波段光线经由此分色镀膜穿透开孔，而第二波段光线则会由分色镀膜反射回曲面反射元件内，使整体光线利用更为有效率。
另一方面，第一波段光线310为第一时序控制单元230的反射部232所反射的部分将形成第二时序部分312，从而朝第一分色镜271的方向前进，第一波段光线310的第二时序部分312接着将依序为第一分色镜271及第二分色镜272所反射，而同样为均光元件260所接收。
最后，由第二光源220所提供的第三波段光线330于发射后，首先将穿透第一分色镜271，接着由第二分色镜272所反射，而为均光元件260所接收。
适以，当第一波段光线310的第二时序部分312、第二波段光线320及第三波段光线330皆为均光元件260所接收并均匀化后，便可形成具有均匀亮度的一光线300，从而提供予一成像系统(图未示出)进行成像。
于本实施例中，第一光源210为一蓝色激光光源，且第一波段光线310为一蓝光，第二光源220为一红色LED光源或一红色激光光源，且第三波段光线330为一红光。波段转换元件250为一绿光磷光物质，且第二波段光线320相应地为一绿光，曲面反射元件240具有一双曲面，且本发明的双曲面为一椭球面或一抛物面，如此将可协助汇集并反射出转换后的第二波段光线320。
本发明光源系统200的第二实施例如图2所示，同样包含第一光源210、第二光源220、第一时序控制单元230、曲面反射元件240、波段转换元件250、均光元件260、第一分色镜271及第二分色镜272等元件，且各元件间的相互设置关系皆大致与第一实施例相同。
谨将第二实施例的第一波段光线310、第二波段光线320及第三波段光线330的行进路线说明如下。如图2所示，当第一光源210发射第一波段光线310时，第一波段光线310的第一时序部分311将为第一时序控制单元230的反射部232所反射，而穿过形成于曲面反射元件240的开孔242，投射至位于曲面反射元件240的焦点241上的波段转换元件250，波段转换元件250在将第一波段光线310的第一时序部分311转换为第二波段光线320后，将经由曲面反射元件240反射第二波段光线320并收敛射出至第一分色镜271，且为第一分色镜271反射后，继而接续穿透第二分色镜272，从而为均光元件260所接收。另外，当第一波段光线310的第二时序部分312穿透第一时序控制单元230的穿透部231后，其将为第二分色镜272所反射，从而为均光元件260所接收。最后，由第二光源220所发射的第三波段光线330将依序穿透第一分色镜271及第二分色镜272，而为均光元件260所接收。
本发明的第一实施例与第二实施例间的差异在于：于第一实施例中，第一时序控制单元230的穿透部231为第一波段光线310的第一时序部分311所穿透，而第一时序控制单元230的反射部232用以反射第一波段光线310的第二时序部分312。相对于第二实施例，第一时序控制单元230的穿透部231为第一波段光线310的第二时序部分312所穿透，而第一时序控制单元230的反射部232用以反射第一波段光线310的第一时序部分311。此外，于第一实施例中，第二光源220所发射的第三波段光线330于穿透第一分色镜271后，而为第二分色镜272所反射，而于第二实施例中，第二光源220所发射的第三波段光线330直接依序穿透第一分色镜271及第二分色镜272。
本发明的第三实施例如图4所示，亦同样包含第一光源210、第二光源220、第一时序控制单元230、波段转换元件250、均光元件260、第一分色镜271及第二分色镜272等元件，且各元件间的相互设置关系亦皆大致与第一实施例相同。第一实施例与第三实施例间的差异在于，第三实施例更进一步包含一第二时序控制单元400及一第三光源290，且原具有一开孔242的曲面反射元件240以另具有二开孔282及一开口283的一曲面反射元件280取代，透过上述配置将更强化整体的光线强度。
详细而言，第三实施例所具有的第二时序控制单元400用以将所接收的第一波段光线310的第一时序部分311分为一第三时序部分(图未示出)及一第四时序部分(图未示出)，且第三时序部分与第二时序部分312具有相同的时序。其中，第二时序控制单元400包含一转盘410，且转盘410具有至少一转换部及至少一反光部。如图5所示，于本实施例中，转盘410较佳是两面均具有二转换部411及二反光部412。更详细而言，转换部411位于曲面反射元件280的焦点281处，藉此，波段转换元件250适可形成于所述这些转换部411对应于该焦点281的区块。
请接续参考图6，第三实施例所具有的曲面反射元件280具有一焦点281、相对焦点281设置于曲面反射元件280两侧的二开孔282，以及开口283。
请一并参考图4及图6，当第二时序控制单元400的转盘410经由曲面反射元件280的开口283而设置于曲面反射元件280中时，形成于所述这些转换部411的波段转换元件250适可对应于曲面反射元件280的焦点281。适以，当第一光源210发射第一波段光线310至第一时序控制单元230后，第一波段光线310穿透第一时序控制单元230的穿透部231的部分将形成第一时序部分311，从而透过设置于曲面反射元件280左侧的开孔282，将第一时序部分311投射至位于第二时序控制单元400上，投射至第二时序控制单元400的转换部411者为第四时序部分，第四时序部分受到转换部411上的波段转换元件250转换后，从而成为第二波段光线320自曲面反射元件280收敛射出。相似地，当第一时序部分311投射至位于第二时序控制单元400的反光部412者，便为第三时序部分。第三时序部分与第二时序部分312具有相同时序，不同的是，前者自曲面反射元件280射出。
第三光源290相对第一光源210邻设于曲面反射元件280的一侧，以提供一第四波段光线340。当第四波段光线340经由右侧的开孔282进入至曲面反射元件280后，第四波段光线340亦因应投射至第二时序控制单元400的转换部411或反光部412，而分别形成第四时序部分及第三时序部分。如前所述，波段转换元件250适可将第四波段光线340转换为第二波段光线320后射出；另一方面，投射至位于第二时序控制单元400的反光部412的第三时序部分，具有与第二时序部分312具有相同时序，并由曲面反射元件280收敛后射出。其中，如同前述，二开孔282亦可增设一层分色镀膜，此分色镀膜适可使第一波段光线及第四波段光线穿透开孔，并使第二波段光线反射回曲面反射元件内，藉以提高光线的有效使用。
于第三实施例中所提及的第二时序控制单元400及第三光源290亦可相应地以第二实施例为基础进行设置，从而成为如图7所示的第四实施例。由于各该波段光线及各该时序部分的光路皆相似于第二实施例，且第二时序控制单元400及第三光源290的功用亦已描述于第三实施例中，故于此不多赘述。
前述的第一实施例、第二实施例、第三实施例及第四实施例虽皆同样揭露利用第一波段光线310的第一时序部分311激发波段转换元件250以产生第二波段光线320的技术特征，但在各光学元件的配置上仍可依需求进行调整，譬如，可额外设置多个中继透镜(relay lens)或透镜阵列(lens array)于各该光源的出光面，或设置于均光元件的入光面，以提高其聚光效果等，非仅具有上述实施态样。并且，第一时序控制单元及第二时序控制单元皆可包含有一镜轮或一多角形反射镜。
综上所述，通过前述所述这些光学元件的设置，本发明的光源系统仅需配置二相异的发光光源(即蓝光光源及红光光源)与一波段转换元件(即绿光磷光物质)，即可使均光元件在分别均匀第一波段光线的第二时序部分与第三时序部分(即蓝光)、第二波段光线(即绿光)，以及第三波段光线(即红光)后产生亮度均匀且集中的光线供投影机使用，从而避免传统固态光源的投射角度发散与光形成效率不高等问题。同时，更可通过额外设置的第三光源(即蓝光光源)，加倍增强绿光，藉以提升投影机的亮度及色彩，强化其影像表现。
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。任何本领域技术人员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为准。

Claims (25)

1.一种用于一投影装置的光源系统，包含：
一第一光源，提供一第一波段光线；
一第一时序控制单元，将该第一波段光线分为一第一时序部分及一第二时序部分；
一曲面反射元件，具有一焦点；以及
一波段转换元件，设置于该焦点，将该第一波段光线的该第一时序部分转换为一第二波段光线。
2.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于，该第一时序控制单元具有至少一穿透部及至少一反射部，该第一波段光线通过该至少一穿透部以形成该第一时序部分及该第二时序部分其中之一，且该第一波段光线由该至少一反射部反射以形成该第一时序部分及该第二时序部分其中之另一。
3.如权利要求2所述的光源系统，其特征在于，更包含一第二光源，提供一第三波段光线。
4.如权利要求3所述的光源系统，其特征在于，更包含一均光元件，接收并均匀该第一波段光线、该第二波段光线及该第三波段光线。
5.如权利要求4所述的光源系统，其特征在于，包含至少一分色镜，以反射该第一波段光线的该第二时序部分、该第二波段光线及该第三波段光线至少其中之一。
6.如权利要求5所述的光源系统，其特征在于，该至少一分色镜包含一第一分色镜，邻设于该第二光源，以反射该第一波段光线的该第二时序部分及该第二波段光线至少其中之一，并允许该第三波段光线穿透。
7.如权利要求6所述的光源系统，其特征在于，该至少一分色镜更包含一第二分色镜，邻设于该均光元件，以反射该第一波段光线的该第二时序部分及该第三波段光线，并允许该第二波段光线穿透。
8.如权利要求6所述的光源系统，其特征在于，该至少一分色镜更包含一第二分色镜，邻设于该均光元件，以反射该第一波段光线的该第二时序部分，并允许该第二波段光线及该第三波段光线穿透。
9.如权利要求6所述的光源系统，其特征在于，更包含一第二时序控制单元，将该第一波段光线的该第一时序部分分为一第三时序部分及一第四时序部分，其中该第三时序部分与该第二时序部分具有相同时序。
10.如权利要求9所述的光源系统，其特征在于，该第二时序控制单元具有一转盘，该曲面反射元件具有一开口，该转盘通过该开口而位于该曲面反射元件中，该转盘具有至少一转换部及至少一反光部，该波段转换元件形成于该至少一转换部对应于该焦点的一区块，以将第一波段光线的该第一时序部分的该第四时序部分转换为该第二波段光线，且该第三时序部分由该至少一反光部反射以形成该第二时序部分。
11.如权利要求3所述的光源系统，其特征在于，该第一光源为一蓝色激光光源，且该第一波段光线为一蓝光。
12.如权利要求11所述的光源系统，其特征在于，该第二波段光线为一绿光。
13.如权利要求12所述的光源系统，其特征在于，该第二光源为一红色LED光源或一红色激光光源，且该第三波段光线为一红光。
14.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于，该第一时序控制单元具有一镜轮或一多角形反射镜。
15.如权利要求9所述的光源系统，其特征在于，该第二时序控制单元具有一镜轮或一多角形反射镜。
16.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于，该波段转换元件为一绿光磷光物质。
17.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于，该曲面反射元件具有一双曲面，且该双曲面为一椭球面或一抛物面。
18.如权利要求17所述的光源系统，其特征在于，该曲面反射元件具有至少一开孔。
19.如权利要求18所述的光源系统，其特征在于，该至少一开孔上设置一分色镀膜，该第一波段光线经由该分色镀膜穿透该至少一开孔，且该第二波段光线经由该分色镀膜反射。
20.如权利要求9所述的光源系统，其特征在于，更包含一第三光源，相对该第一光源邻设于该曲面反射元件的一侧，以提供一第四波段光线。
21.如权利要求20所述的光源系统，其特征在于，该波段转换元件适可将该第四波段光线转换为该第二波段光线。
22.如权利要求21所述的光源系统，其特征在于，该第三光源为一蓝色激光光源，且该第四波段光线为一蓝光。
23.如权利要求21所述的光源系统，其特征在于，该曲面反射元件具有至少一开孔。
24.如权利要求23所述的光源系统，其特征在于，该至少一开孔上设置一分色镀膜，该第一波段光线及该第四波段光线经由该分色镀膜穿透该至少一开孔，且该第二波段光线经由该分色镀膜反射。
25.一种投影装置，包含：
如权利要求1所述的光源系统，提供一光线；以及
一成像系统，用以接收来自该光源系统的一光线以进行成像。
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