CN106200231B - 投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影机，其包括一光源模块、一光机、一光阀及一投影镜头。光源模块提供一第一照明光束且包括多个光源、多个光纤及一光积分柱。各光源提供一照明子光束。各照明子光束藉由对应的光纤而传递至光积分柱，并通过光积分柱而射出以形成第一照明光束。光机包括一荧光粉轮，荧光粉轮位于第一照明光束的传递路径上且将第一照明光束转换为一第二照明光束。光阀位于第二照明光束的传递路径上且将第二照明光束转换成一影像光束。投影镜头位于影像光束的传递路径上且将影像光束投影至投影机外。本发明可降低光源模块的设计难度，并可提供均匀的照明光束至荧光粉轮，使投影机具有良好的投影效果。

Description

投影机
技术领域
本发明涉及一种光学装置，且特别涉及一种投影机。
背景技术
投影机为一种用以产生画面的显示设备。投影机的成像原理是将光源所产生的照明光束藉由光阀(light valve)转换成影像光束，再将影像光束通过镜头投射到屏幕或墙面上以形成影像。
一般来说，投影机具有光源模块，以提供投影画面所需的光线。图6是一种已知的投影机600的部分构件示意图，投影机600包括光源模块610以及光机620，其中光源模块610包括多个光源612、合光组件614(combiner)以及准直透镜616(collimator)，光机620包括荧光粉轮622(phosphor wheel)以及多个中继透镜624(relay lens)，其中光源612例如是以多个蓝光激光二极管(laser diode)作为光源，透过合光组件614将多个蓝光激光二极管发出的蓝光集中并传递至准直透镜616，然后透过中继透镜624等光学组件将所述蓝光传递至荧光粉轮622，藉由荧光粉轮622将部分蓝光转换为红光及绿光。为了提升投影画面的亮度，在投影机的设计中通常会增加激光二极管的使用数量，然而随着激光二极管的数量增加，合光组件614的尺寸需相应地增大，以有效地集中这些激光二极管发出的蓝光，如此将会增加光源模块610的制造成本。此外，随着合光组件614的尺寸增大，部分激光二极管发出的光束需在通过合光组件614后，以较大的弯折角度往准直透镜616传递，如此将会大幅提高光源模块610的设计难度。
本“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”中所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域的技术人员所知道的已知技术。此外，在“背景技术”中所揭露的内容并不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域的技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种投影机，其光源模块具有较低的制造成本及设计难度，且可提供均匀的照明光束至荧光粉轮。
本发明的投影机包括一光源模块、一光机、一光阀及一投影镜头。光源模块适于提供一第一照明光束且包括多个光源、多个光纤及一光积分柱(light integration rod)。各光源适于提供一照明子光束。各光纤具有相对的一第一末端及对应于第一末端的一第二末端，这些第一末端分别对位于这些光源。光积分柱具有一入光端及一出光端，其中这些第二末端对位于入光端，各照明子光束适于藉由对应的光纤而传递至入光端，并通过光积分柱而从出光端射出以形成第一照明光束。光机包括一荧光粉轮，其中荧光粉轮位于第一照明光束的传递路径上，荧光粉轮适于将第一照明光束转换为一第二照明光束。光阀位于第二照明光束的传递路径上且适于将第二照明光束转换成一影像光束。投影镜头位于影像光束的传递路径上且适于将影像光束投影至投影机外。
在本发明一实施例中，光源模块包括一集束件，这些光纤的第二末端藉由集束件而集束。
在本发明一实施例中，光积分柱为一空心柱体，集束件及这些光纤的第二末端的至少部分位于空心柱体内。
在本发明一实施例中，光积分柱的截面为一矩形。
在本发明一实施例中，光源模块包括至少一准直中继透镜，准直中继透镜对位于光积分柱的出光端，第一照明光束通过准直中继透镜而往荧光粉轮传递。
在本发明一实施例中，各光源包括一激光二极管及一准直透镜，激光二极管适于发出照明子光束，照明子光束通过准直透镜而往对应的光纤的第一末端传递。
在本发明一实施例中，各光源还包括一耦合透镜，位于对应的准直透镜及光纤的第一末端之间，用以将通过准直透镜的照明子光束导入对应的光纤的第一末端。
基于上述，在本发明的光源模块中，多个光源发出的照明子光束分别藉由多个光纤的导引而被集中至光积分柱，而非藉由合光组件被集中，故光源模块不需因光源的数量较多而配置较大尺寸的合光组件，进而不会导致照明子光束通过大尺寸合光组件后以较大的弯折角度传递，如此可节省光源模块的制造成本并降低光源模块的设计难度。此外，在这些照明子光束被这些光纤集中并通过光积分柱之后，这些照明子光束的分布会被光积分柱均匀化，以提供均匀的照明光束至荧光粉轮，使投影机具有良好的投影效果。
为让本发明的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1是本发明一实施例的投影机的方块图。
图2是图1的投影机的部分构件示意图。
图3A示出光源模块未配置光积分柱时，第一照明光束在荧光粉轮处的分布。
图3B示出光源模块配置光积分柱时，第一照明光束在荧光粉轮处的分布。
图4是图2的光源模块的局部放大图。
图5是图4的光源模块沿I-I线的剖面图。
图6是一种已知的投影机的部分构件示意图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之多个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”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1是本发明一实施例的投影机的方块图。图2是图1的投影机的部分构件示意图。请参考图1及图2，本实施例的投影机100包括一光源模块110、一光机120、一光阀130及一投影镜头140。光源模块110适于提供一第一照明光束L1，其中光源模块110例如为蓝色激光光源且第一照明光束L1为其所提供的蓝光。光机120包括一荧光粉轮122，荧光粉轮122位于第一照明光束L1的传递路径上且适于将第一照明光束L1转换为一第二照明光束L2，其中荧光粉轮122例如是将部分所述蓝光转换为红光及绿光而形成第二照明光束L2。光阀130位于第二照明光束L2的传递路径上且适于将第二照明光束L2转换成一影像光束L3。投影镜头140位于影像光束L3的传递路径上且适于将影像光束L3投影至投影机100外。
详细而言，本实施例的光源模块110如图2所示包括多个光源112、多个光纤114，图2中示意性地绘示为5个光源112及5条光纤(optical fiber)114，但数量不限于此，以及一光积分柱116。各光源112包括一激光二极管112a、一准直透镜112b及一耦合透镜112c，各光纤114具有一第一末端114a及相对于第一末端114a的一第二末端114b，每一光纤114的第一末端114a分别对位于每一光源112的耦合透镜112c。各光源112的激光二极管112a适于提供一照明子光束SL，照明子光束SL通过准直透镜112b而往对应的光纤114的第一末端114a传递，并藉由耦合透镜112c导入第一末端114a以增加光线利用率。
光积分柱116具有一入光端116a及一出光端116b，每一光纤114的第二末端114b皆对位于光积分柱116的入光端116a。各光源112所提供的各照明子光束SL适于藉由对应的光纤114而传递至光积分柱116的入光端116a，并通过光积分柱116而从出光端116b射出以形成所述第一照明光束L1。
在光源模块110的上述配置方式之下，这些光源112发出的照明子光束SL分别藉由这些光纤114的导引而集中至光积分柱116，而非藉由已知的合光组件集中，故光源模块110不会如同已知的投影机中因光源112的数量增加而必需配置较大尺寸的合光组件，因此也不会导致照明子光束SL通过大尺寸合光组件后以较大的弯折角度传递，如此可节省光源模块110的制造成本，光源模块110的设计难度也大幅降低。此外，在这些照明子光束SL被这些光纤114集中并通过光积分柱116之后，这些照明子光束SL的分布会被光积分柱均匀化，以提供均匀的第一照明光束L1至荧光粉轮122，使投影机100具有良好的投影效果。
以下藉由图式举例说明光积分柱116对第一照明光束L1的均匀化效果。图3A示出光源模块未配置光积分柱时，第一照明光束在荧光粉轮处的分布，图3B示出光源模块配置光积分柱时，第一照明光束在荧光粉轮处的分布。请参考图2、图3A以及图3B，当光源模块110未配置光积分柱116时，第一照明光束L1’在荧光粉轮122上的分布将如图3A所示较为集中而不均匀。因此本发明藉由光积分柱116的配置，令第一照明光束L1可被光积分柱116均匀化，而使第一照明光束L1在荧光粉轮122上的分布如图3B所示较为均匀而不会导致荧光粉轮122因光束分布过于集中而烧毁。
图4是图2的光源模块的局部放大图。图5是图4的光源模块沿I-I线的剖面图。请参考图4及图5，在本实施例中，光积分柱116例如为空心柱体且其截面例如为矩形(如图5所示)。光源模块110还包括一集束件118，集束件118例如为金属套环或其它适当的集束结构，这些光纤114的这些第二末端114b藉由集束件118而集束，且集束件118及这些第二末端114b的至少部分位于所述空心柱体内而固定于光积分柱116的入光端116a。在其它实施例中，光积分柱116可为实心柱体且集束件118及这些第二末端114b可藉由其它适当结构而被固定于所述实心柱体的入光端处，本发明不限于此。
在本实施例中，光积分柱116的截面为非轴对称的矩形，故在图2所示的各照明子光束SL从对应的光纤114的第二末端114b进入光积分柱116之后，各照明子光束SL的轴对称分布可有效地被具有非轴对称截面的光积分柱116破坏，以产生更为均匀的照明光束L1。在其它实施例中，光积分柱116的截面可为圆形、六角形或其它适当形状，本发明不限于此。
请参考图2，本实施例的光源模块100还包括一准直中继透镜119，准直中继透镜119对位于光积分柱116的出光端116b，且光机120包括多个中继透镜124。从光积分柱116的出光端116b射出的第一照明光束L1通过光源模块110的准直中继透镜119及光机120的部分中继透镜124而往荧光粉轮122传递。第一照明光束L1被荧光粉轮122转换成第二照明光束L2后通过光机120的另一部分中继透镜124而往图1所示的光阀130传递。
在其它实施例中，可将图2所示的光源模块110应用于其它形式的光机，本发明不限于此。举例来说，光机120除了可如图2所示藉由这些中继透镜124及荧光粉轮122的配置而构成穿透式的光机形式，亦可依设计上的需求将这些中继透镜124及荧光粉轮122搭配反射组件以及分光组件而构成反射式的光机形式。
综上所述，在本发明的光源模块中，多个光源发出的照明子光束分别藉由多个光纤的导引而被集中至光积分柱，而非藉由合光组件被集中，故光源模块不需因光源的数量较多而配置较大尺寸的合光组件，进而不会导致照明子光束通过大尺寸合光组件后以较大的弯折角度传递，如此可节省光源模块的制造成本并降低光源模块的设计难度。此外，在这些照明子光束被这些光纤集中并通过光积分柱之后，这些照明子光束的分布会被光积分柱均匀化，以提供均匀的照明光束至荧光粉轮，使投影机具有良好的投影效果。光积分柱的截面可为非轴对称的形状，如此一来，在各照明子光束从对应的光纤的第二末端进入光积分柱之后，各照明子光束的轴对称分布可有效地被具有非轴对称截面的光积分柱破坏，以产生更为均匀的照明光束而进一步提升投影机的投影效果。
虽然本发明已经公开了上述实施例，但这些实施例并非用以限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当以后附的权利要求为准。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之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。另外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
符号说明
100、600：投影机
110、610：光源模块
112、612：光源
112a：激光二极管
112b：准直透镜
112c：耦合透镜
114：光纤
114a：第一末端
114b：第二末端
116：光积分柱
116a：入光端
116b：出光端
118：集束件
119：准直中继透镜
124、624：中继透镜
120、620：光机
122、622：荧光粉轮
130：光阀
140：投影镜头
614：合光组件
616：准直透镜
L1、L1’：第一照明光束
L2：第二照明光束
L3：影像光束
SL：照明子光束

Claims (5)

1.一种投影机，包括：
一光源模块，适于提供一第一照明光束且包括：
多个光源，各该光源适于提供一照明子光束；
多个光纤，各该光纤具有相对的一第一末端及一第二末端，这些第一末端分别对位于这些光源；以及
一光积分柱，具有一入光端及相对于入光端的一出光端，其中这些第二末端对位于该入光端，各该照明子光束适于藉由对应的该光纤而传递至该入光端，并通过该光积分柱而从该出光端射出以形成该第一照明光束；
一光机，包括一荧光粉轮，其中该荧光粉轮位于该第一照明光束的传递路径上，该荧光粉轮适于将该第一照明光束转换为一第二照明光束；
一光阀，位于该第二照明光束的传递路径上且适于将该第二照明光束转换成一影像光束；以及
一投影镜头，位于该影像光束的传递路径上且适于将该影像光束投影至该投影机外；
其中，该光源模块包括一集束件，这些第二末端藉由该集束件而集束，该光积分柱为一空心柱体，该集束件及这些第二末端的至少部分位于该空心柱体内。
2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该光积分柱的截面为一矩形。
3.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该光源模块包括至少一准直中继透镜，该至少一准直中继透镜对位于该出光端，该第一照明光束通过该至少一准直中继透镜而往该荧光粉轮传递。
4.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，各该光源包括一激光二极管及一准直透镜，该激光二极管适于发出该照明子光束，该照明子光束通过该准直透镜而往对应的该第一末端传递。
5.如权利要求4所述的投影机，其特征在于，各该光源还包括一耦合透镜，位于该准直透镜及该第一末端之间，用以将通过该准直透镜的该照明子光束导入该第一末端。
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