CN103777362A - 激光投影设备 - Google Patents

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张家铭
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Qisda Corp
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Abstract

本发明提供一种激光投影设备，该激光投影设备包含第一合光模块及分光模块。第一合光模块包含多个第一激光光源与多个第二激光光源及第一分光镜。多个第一激光光源分别用来发射第一偏振光。多个第二激光光源分别用来发射与第一偏振光具有相异偏振性的第二偏振光。第一分光镜设置于第一激光光源及第二激光光源之间且包含相对每一第一激光光源的第一面及相对第二激光光源的第二面，第一面反射第一偏振光，第二偏振光穿透第二面及第一面以与第一偏振光合光而形成第一激光束。分光模块用来接收第一激光束以将第一激光束分光为多个色光。

Description

激光投影设备
技术领域
本发明是关于一种激光投影设备，尤指一种使用分光镜反射第一偏振光、但允许与第一偏振光具有相异偏振性的第二偏振光通过以合光形成激光束的激光投影设备。
背景技术
一般来说，常见的激光投影设备是采用合光模块与分光模块的配置以产生可供后续投影成像所需的多个色光，其相关配置可参照图1。图1为现有技术中的一种激光投影设备10的示意图。如图1所示，激光投影设备10包含合光模块12、导光模块14，以及分光模块16，合光模块12包含多个反射镜18、多个第一激光光源20，以及多个第二激光光源22，导光模块14包含凸透镜24、反射镜26，以及凹透镜28。
由图1可知，多个反射镜18间隔设置且相对于多个第一激光光源20以及多个第二激光光源22倾斜，多个第一激光光源20分别对准多个反射镜18，而多个第二激光光源22则是分别与多个反射镜18交错排列。藉此，多个第一激光光源20所射出的光线可分别被多个反射镜18所反射，而多个第二激光光源22所射出的光线则可分别通过多个反射镜18（从相邻反射镜18的间隙或是从反射镜18的外侧通过）以与多个第一激光光源20所射出的光线合光成激光束而入射至凸透镜24。如此一来，在穿透凸透镜24、被反射镜26反射且穿透凹透镜28后，第一激光光源20以及第二激光光源22所形成的激光束即可被导光模块14缩小至可被分光模块16所接收。
最后，激光束即可被分光模块16分光为可供激光投影设备10进行后续投影成像所需的多个色光（如红光、蓝光，以及绿光等），简言之，以第一激光光源20与第二激光光源22均为蓝光激光光源以经过合光模块12以及导光模块14而形成蓝光激光束为例，如图1所示，分光模块16包含分光镜30、荧光色轮32，以及多个反射镜34，藉此，当上述激光束进入分光模块16中而入射至分光镜30时，分光镜30会允许蓝光激光束穿透以入射至荧光色轮32，此时，荧光色轮32上的荧光粉粒就会被蓝光激光束所激发而产生异于蓝光的色光（如红光以及绿光等）并反射回分光镜30，此外，穿透荧光色轮32的部分蓝光激光束也会依序被多个反射镜34所反射而再次入射至分光镜30。如此一来，在蓝光激光束再次穿透分光镜30且上述异于蓝光的色光被分光镜30反射后，分光模块16即可将蓝光激光束分光为后续投影成像所需的多个色光。
然而，由上述可知，由于受到多个反射镜18必须采用彼此之间具有间隙的间隔摆设方式以及多个第一激光光源20必须分别对准多个反射镜18且多个第二激光光源22必须分别与多个反射镜18交错排列的限制，因此，反射镜18与相邻反射镜18的间隙、第一激光光源20与相邻第一激光光源20的间隙，以及第二激光光源22与相邻第二激光光源22的间隙是无法缩减或消除，从而导致合光模块12出现整体尺寸无法进一步缩小的问题，而不利于激光投影设备10的微型化设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用分光镜反射第一偏振光、但允许与第一偏振光具有相异偏振性的第二偏振光通过以合光形成激光束的激光投影设备，进而利于激光投影设备的微型化设计。
为了达到上述目的，本发明提供了一种激光投影设备，包含：
第一合光模块，包含：
多个第一激光光源，分别用来发射第一偏振光；
多个第二激光光源，分别用来发射第二偏振光，该第一偏振光及该第二偏振光具有相异偏振性；以及
第一分光镜，设置于该多个第一激光光源以及该多个第二激光光源之间，包含：
第一面，相对每一第一激光光源；以及
第二面，相对每一第二激光光源，该第一面反射该第一偏振光，该第二偏振光穿透该第二面以及该第一面以与该第一偏振光合光而形成第一激光束；以及
分光模块，用来接收该第一激光束以将该第一激光束分光为多个色光。
较佳的，该每一第一激光光源以及该每一第二激光光源均为蓝光激光二极管。
较佳的，该第一偏振光为P偏振光或S偏振光。
较佳的，该第一分光镜的法线方向与该第一激光束所形成的夹角介于40°至50°之间。
较佳的，该激光投影设备还包含：
第二合光模块，包含：
多个第三激光光源，分别用来发射第三偏振光；
多个第四激光光源，分别用来发射第四偏振光，该第三偏振光及该第四偏振光具有相异偏振性；以及
第二分光镜，设置于该多个第三激光光源以及该多个第四激光光源的间，包含：
第三面，相对每一第三激光光源；以及
第四面，相对每一第四激光光源，该第三面反射该第三偏振光，该第四偏振光穿透该第四面以及该第三面以与该第三偏振光合光而形成第二激光束；以及
多个反射镜，设置于该第一合光模块与该第二合光模块之间，该多个反射镜分别对准该多个第二激光光源以用来反射该第一激光束进入该分光模块，该多个第四激光光源与该多个反射镜分别交错排列，以使该第二激光束进入该分光模块；
其中，该分光模块还用来接收该第二激光束以将该第二激光束分光为该多个色光。
较佳的，该每一第一激光光源、该每一第二激光光源、该每一第三激光光源，以及该每一第四激光光源均为蓝光激光二极管。
较佳的，该每一第一激光光源发射的该第一偏振光为P偏振光或者S偏振光。
较佳的，该每一第三激光光源发射的该第三偏振光为P偏振光或S偏振光。
较佳的，该第一分光镜的法线方向与该第一激光束所形成的夹角介于40°至50°之间，该第二分光镜的法线方向与该第二激光束所形成的夹角介于40°至50°之间。
较佳的，该多个反射镜平行于该第二分光镜。
综上所述，相较于现有技术采用反射镜彼此之间必须具有间隙的间隔摆设方式，本发明使用分光镜反射第一偏振光、但允许与第一偏振光具有相异偏振性的第二偏振光通过的设计，以使第一偏振光与第二偏振光可合光形成激光束而进入分光模块中进行分光。如此一来，由于不须受到现有技术中所提及的反射镜与相邻反射镜的间隙以及激光光源与相邻激光光源的间隙无法缩减或消除的限制，因此，本发明即可最大程度地缩减激光光源与相邻激光光源的间隙以及分光镜的体积，以有效地缩小合光模块的整体体积以及简化其内部光学组件的配置，从而有利于激光投影设备的微型化设计。
附图说明
图1为现有技术中的一种激光投影设备的示意图。
图2为本发明的第一实施例所提出的一种激光投影设备的示意图。
图3为本发明的第二实施例所提出的一种激光投影设备的示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图2，其为根据本发明的第一实施例所提出的一种激光投影设备100的示意图，如图2所示，激光投影设备100包含合光模块102以及分光模块104，分光模块104连接于合光模块102以用来接收合光模块102所产生的激光束并将其分光为可供激光投影设备100进行后续投影成像多个色光（如红光、蓝光，以及绿光等），其中分光模块104的组件配置可采用常见于现有技术中常见的分光设计，例如如图1所述的分光模块16中分光镜与荧光色轮以及反射镜的配置，故于此不再赘述。合光模块102包含多个第一激光光源106、多个第二激光光源108以及分光镜110。至于激光投影设备100的其它组件（如成像模块、投影模块，或导光模块等），与现有技术相同，本发明实施例在此不再赘述。
多个第一激光光源106间隔排列以分别用来发射第一偏振光P1，多个第二激光光源108间隔排列以分别用来发射第二偏振光P2且与多个第一激光光源106相邻。较佳的，每一第一激光光源106以及每一第二激光光源108为蓝光激光二极管（但不受此限，发光二极管类型可根据激光投影设备100的实际应用而有所变化）。第一偏振光P1与第二偏振光P2具有相异偏振性，第一偏振光P1与第二偏振光P2可为常见的具有相异偏振性的偏振光，举例来说，第一偏振光P1为S偏振光，而第二偏振光P2相对应地为P偏振光，但不受此限。需注意的是，激光投影设备100所采用的第一激光光源106与第二激光光源108的配置可不限于如图2所示的四个第一激光光源106与四个第二激光光源108以一对一的方式对应设置的设计，也就是说，第一激光光源106与第二激光光源108的数量及其对应关系可随着激光投影设备100的实际应用需求而有所变化，举例来说，激光投影设备100亦可改采用具有相异数量的第一激光光源106与第二激光光源108分别设置于分光镜110的两侧的设计，例如，激光投影设备100采用具有3个第一激光光源106与4个第二激光光源108分别设置于分光镜110的两侧的设计方式。
分光镜110相对倾斜地设置于多个第一激光光源106以及多个第二激光光源108之间。分光镜110为可反射第一偏振光P1、但允许与第一偏振光P1具有相异偏振性的光线（即第二偏振光P2）通过的光学组件且包含第一面112以及第二面114。第一面112与每一第一激光光源106相对，第二面114与每一第二激光光源108相对。此外，第一面112可用来反射每一第一激光光源106的第一偏振光P1，每一第二激光光源108的第二偏振光P2可穿透第二面114以及第一面112以与第一激光光源106的第一偏振光P1合光而共同形成激光束L。较佳地，分光镜110的法线方向N与激光束L所形成的夹角θ介于40°至50°之间，但不受此限。
以下是以第一偏振光P1为S偏振光、第二偏振光P2为P偏振光，以及分光镜110相对应地采用可反射S偏振光、但允许P偏振光穿透的分光设计为例，针对激光投影设备100的激光束产生过程进行详细的描述，但不受此限，举例来说，在另一实施例中，第一偏振光P1可改为P偏振光，第二偏振光P2可改为S偏振光，以及分光镜110相对应地改采用可反射P偏振光、但允许S偏振光穿透的分光设计，其相关说明可参照此实施例类推，在此不再赘述。
如图2所示，通过上述配置，在第一偏振光P1以及第二偏振光P2分别入射至分光镜110后，第一偏振光P1即可分别被分光镜110所反射，而第二偏振光P2则是可直接穿透分光镜110，藉此，穿透分光镜110的第二偏振光P2即可与被分光镜110所反射的第一偏振光P1合光而共同形成激光束L（即蓝光激光束）。接下来，分光模块104即可接收到激光束L并接着将激光束L分光为可供激光投影设备100进行后续投影成像所需的多个色光（如红光、蓝光，以及绿光等）。至于针对分光模块104的分光机制的相关描述，可参照现有技术，故在此不再赘述。
值得一提的是，本发明可采用增设合光模块的设计以进一步地提升激光投影设备的合光模块所产生的激光束的整体亮度，其相关配置请参阅图3。图3为根据本发明的第二实施例所提出的一种激光投影设备200的示意图，在此实施例中所述的组件与上述实施例中所述的组件编号相同者，表示其具有相似的功能或结构，在此不再赘述。如图3所示，激光投影设备200包含分光模块104、第一合光模块201、第二合光模块202，以及多个反射镜204。第一合光模块201可与上述合光模块102具有相同的设计，也就是说，第一合光模块201可包含多个第一激光光源106、多个第二激光光源108，以及分光镜110，其相关说明详见于上述实施例中，在此不再赘述。
第二合光模块202与第一合光模块201相邻，第二合光模块202包含多个第三激光光源206、多个第四激光光源208，以及分光镜210。多个第三激光光源206间隔排列以分别用来发射第三偏振光P3，多个第四激光光源208与多个第三激光光源206相邻，并间隔排列以分别用来发射第四偏振光P4。较佳的，每一第三激光光源206以及每一第四激光光源208为蓝光激光二极管（但不受此限，发光二极管类型可根据激光投影设备200的实际应用而有所变化），且第三偏振光P3与第四偏振光P4具有相异偏振性。第三偏振光P3与第四偏振光P4可为常见的具有相异偏振性的偏振光，举例来说，第三偏振光P3为S偏振光，而第四偏振光P4相对应地为P偏振光，但不受此限。需注意的是，激光投影设备200所采用的第三激光光源206与第四激光光源208的配置是可不限于如图3所示的四个第三激光光源206与四个第四激光光源208以一对一的方式对应设置的设计，也就是说，第三激光光源206与第四激光光源208的数量及其对应关系可随着激光投影设备200的实际应用需求而有所变化，举例来说，激光投影设备200亦可改采用具有相异数量的第三激光光源206与第四激光光源208分别设置于分光镜210的两侧的设计，例如，激光投影设备200采用具有3个第三激光光源206与2个第四激光光源208分别设置于分光镜210的两侧的设计方式。
分光镜210相对倾斜地设置于多个第三激光光源206以及多个第四激光光源208之间，分光镜210为可反射第三偏振光P3、但允许与第三偏振光P3具有相异偏振性的光线（即第四偏振光P4）通过的光学组件且包含第三面212以及第四面214。第三面212与每一第三激光光源206相对，且第四面214与每一第四激光光源208相对。此外，第三面212可用来反射每一第三激光光源206的第三偏振光P3，每一第四激光光源208的第四偏振光P4可穿透第四面214以及第三面212以与第三激光光源206的第三偏振光P3合光而共同形成激光束L1。较佳地，分光镜210的法线方向N1与激光束L1所形成的夹角θ1介于40°至50°之间。较佳的，多个反射镜204平行于分光镜210，但不受此限。
此外，由图3可知，多个反射镜204间隔排列且相对倾斜地设置于第一合光模块201以及第二合光模块202之间。多个反射镜204分别对准多个第二激光光源108以用来反射每一第一激光光源106的第一偏振光P1与每一第二激光光源108的第二偏振光P2所合光形成的激光束L进入分光模块104。多个第四激光光源208与多个反射镜204分别交错排列，以使第二激光束L1从反射镜204与相邻反射镜204的间隙或是从反射镜204的外侧通过，从而使得每一第四激光光源208的第四偏振光P4与每一第三激光光源206的第三偏振光P3所合光形成的激光束L1进入分光模块104。
以下是以第一偏振光P1以及第三偏振光P3为S偏振光、第二偏振光P2以及第四偏振光P4为P偏振光，以及分光镜110、210相对应地采用可反射S偏振光、但允许P偏振光穿透的分光设计为例，针对激光投影设备200的激光束产生过程进行详细的描述，但不受此限。举例来说，在另一实施例中，第一偏振光P1以及第三偏振光P3为P偏振光，第二偏振光P2以及第四偏振光P4为S偏振光，且分光镜110、210相对应地采用可反射P偏振光、但允许S偏振光穿透的分光设计；或者是，第一偏振光P1以及第四偏振光P4为P偏振光，第二偏振光P2以及第三偏振光P3为S偏振光，且分光镜110相对应地采用可反射P偏振光、但允许S偏振光穿透的分光设计以及分光镜210相对应地采用可反射S偏振光、但允许P偏振光穿透的分光设计，其相关说明与其它衍生变化是可参照此实施例类推，于此不再赘述。
通过上述配置，在第一偏振光P1以及第二偏振光P2分别入射至分光镜110后，第一偏振光P1被分光镜110反射、第二偏振光P2穿透分光镜110。穿透分光镜110的第二偏振光P2与被分光镜110反射的第一偏振光P1合光而共同形成激光束L（即蓝光激光束）。同样地，在第三偏振光P3以及第四偏振光P4分别入射至分光镜210后，第三偏振光P3被分光镜210反射、而第四偏振光P4穿透分光镜210。穿透分光镜210的第四偏振光P4与被分光镜210反射的第三偏振光P3合光而共同形成激光束L1（即蓝光激光束）。
接下来，如图3所示，多个反射镜204是可反射激光束L进入分光模块104且无碍激光束L1以进入分光模块104（激光束L1从反射镜204与相邻反射镜204的间隙或是从反射镜204的外侧通过）。最后，在接收到第一合光模块201所产生的激光束L以及第二合光模块202所产生的激光束L1后，分光模块104将激光束L以及激光束L1分光为可供激光投影设备200进行后续投影成像所需的多个色光（如红光、蓝光，以及绿光等），从而达到使用二个合光模块以进一步地提升激光束的整体亮度的目的。至于针对分光模块104的分光机制的相关描述，可参照现有技术，故在此不再赘述。
相较于现有技术采用反射镜彼此之间必须具有间隙的间隔摆设方式，本发明使用分光镜反射第一偏振光、但允许与第一偏振光具有相异偏振性的第二偏振光通过的设计，以使第一偏振光与第二偏振光可合光形成激光束而进入分光模块中进行分光。如此一来，由于不须受到现有技术中所提及的反射镜与相邻反射镜的间隙以及激光光源与相邻激光光源的间隙无法缩减或消除的限制，因此，本发明即可最大程度地缩减激光光源与相邻激光光源的间隙以及分光镜的体积，以有效地缩小合光模块的整体体积以及简化其内部光学组件的配置，从而有利于激光投影设备的微型化设计。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种激光投影设备，其特征在于，包含：
第一合光模块，包含：
多个第一激光光源，分别用来发射第一偏振光；
多个第二激光光源，分别用来发射第二偏振光，该第一偏振光与该第二偏振光具有相异偏振性；以及
第一分光镜，设置于该多个第一激光光源以及该多个第二激光光源之间，包含：
第一面，相对每一第一激光光源；以及
第二面，相对每一第二激光光源，该第一面反射该第一偏振光，该第二偏振光穿透该第二面以及该第一面以与该第一偏振光合光而形成第一激光束；以及
分光模块，用来接收该第一激光束以将该第一激光束分光为多个色光。
2.如权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，该每一第一激光光源以及该每一第二激光光源均为蓝光激光二极管。
3.如权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，该第一偏振光为P偏振光或S偏振光。
4.如权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，该第一分光镜的法线方向与该第一激光束所形成的夹角介于40°至50°之间。
5.如权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，该激光投影设备还包含：
第二合光模块，包含：
多个第三激光光源，分别用来发射第三偏振光；
多个第四激光光源，分别用来发射第四偏振光，该第三偏振光及该第四偏振光具有相异偏振性；以及
第二分光镜，设置于该多个第三激光光源以及该多个第四激光光源的间，包含：
第三面，相对每一第三激光光源；以及
第四面，相对每一第四激光光源，该第三面反射该第三偏振光，该第四偏振光穿透该第四面以及该第三面以与该第三偏振光合光而形成第二激光束；以及
多个反射镜，设置于该第一合光模块与该第二合光模块之间，该多个反射镜分别对准该多个第二激光光源以用来反射该第一激光束进入该分光模块，该多个第四激光光源与该多个反射镜分别交错排列，以使该第二激光束进入该分光模块；
其中，该分光模块还用来接收该第二激光束以将该第二激光束分光为该多个色光。
6.如权利要求5所述的激光投影设备，其特征在于，该每一第一激光光源、该每一第二激光光源、该每一第三激光光源，以及该每一第四激光光源均为蓝光激光二极管。
7.如权利要求5所述的激光投影设备，其特征在于，该每一第一激光光源发射的该第一偏振光为P偏振光或者S偏振光。
8.如权利要求7所述的激光投影设备，其特征在于，该每一第三激光光源发射的该第三偏振光为P偏振光或S偏振光。
9.如权利要求5所述的激光投影设备，其特征在于，该第一分光镜的法线方向与该第一激光束所形成的夹角介于40°至50°之间，该第二分光镜的法线方向与该第二激光束所形成的夹角介于40°至50°之间。
10.如权利要求9所述的激光投影设备，其特征在于，该多个反射镜平行于该第二分光镜。
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