CN106773488A - 激光投影机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光投影机，其包含合光模块和分光模块。合光模块用来提供激光束，其中激光束包含第一偏振光和第二偏振光，且第一偏振光和第二偏振光具有相异偏振性。分光模块包含分光镜，用来使第一偏振光穿透且反射第二偏振光；二分之一波片，用来接收穿透第一分光镜的第一偏振光并转化成第三偏振光，第三偏振光和第二偏振光具有相同偏振性；荧光色轮模块，用来接收经分光镜反射的第二偏振光且提供可穿透分光镜的第一受激光；以及光导管，用来接收第一受激光及第三偏振光以提供照明光束,可减少光机组件、简化荧光色轮设计和降低荧光粉过热。

Description

激光投影机

技术领域

本发明相关于一种激光投影机，尤指一种可减少光机组件、简化荧光色轮设计和降低荧光粉过热的激光投影机。

背景技术

激光投影技术利用激光光源的高聚焦、波长可选择性和高光谱亮度等特性，可以让投影机呈现出大屏幕和高分辨率的高质量画面。图1为先前技术中激光投影机100的示意图。激光投影机100包含合光模块10、导光模块20，以及分光模块30。合光模块10包含多个激光光源以提供激光束。导光模块20包含凸透镜22和凹透镜24，用来调整激光束的尺寸。分光模块30包含分光镜32、多个反射镜34、荧光色轮36，以及光导管38。

图2为先前技术激光投影机100中荧光色轮36的示意图。荧光色轮36包含红色区块R、绿色区块G、蓝色区块B，以及黄色区块Y。红色区块R、绿色区块G和黄色区块Y上分别覆盖相对应的红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉，而蓝色区块B则为荧光色轮36上的透光区域。在运作时利用马达驱动荧光色轮36而旋转，使得激光束在不同时间会入射至荧光色轮36上的不同区域，进而产生不同颜色的光输出。

在先前技术的激光投影机100中，分光镜32设计成蓝色光反射和其它色光穿透的特性。亦即，当上述激光束进入分光模块30中而入射至分光镜32时，分光镜32会允许蓝光激光束反射到荧光色轮36。当蓝光激光束击中荧光色轮36的红色区块R、绿色区块G和黄色区块Y时会分别激发红色色光、绿色色光和黄色色光(由图2中的箭头S1来表示)反射回分光镜32，此时分光镜32会允许红色色光、绿色色光和黄色色光通过而抵达光导管38。另一方面，当蓝光激光束抵达蓝色区块B处会通过荧光色轮36上的透光区域，并依序被三个反射镜34所反射而再次入射至分光镜32，此时分光镜32会将蓝光激光束(由图1中的箭头S2来表示)反射到光导管38。最后，光导管38可将激光投影机100进行后续投影成像所需的多个成像色光投射至影像调变装置(未显示)上以进行混光。

先前技术的激光投影机100采用激光荧光粉显示技术，其利用单色蓝光激光结合多色荧光粉的旋转荧光粉色轮，进而提供成像所需的多个色光。然而，先前技术的激光投影机100所采用的蓝光中继架构会造成分光模块30需要使用很多反射镜34。同时，荧光色轮36上需要规划多个荧光粉色区和透光区域，不但制作复杂，且在运作旋转时会产生较大噪音。

因此，需要设计出一种新的激光投影机，以克服上述缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种激光投影机，可减少光机组件、简化荧光色轮设计和降低荧光粉过热。

为达上述目的，本发明提供一种激光投影机，包含：

第一合光模块，用来提供第一激光束，其中该第一激光束包含第一偏振光和第二偏振光，且该第一偏振光和该第二偏振光具有相异偏振性；

分光模块，用来接收该第一激光束，该分光模块包含：

第一分光镜，用来使该第一偏振光穿透且反射该第二偏振光；

二分之一波片，用来接收穿透该第一分光镜的该第一偏振光并转化成第三偏振光，该第三偏振光和该第二偏振光具有相同偏振性；

荧光色轮模块，用来接收经该第一分光镜反射的该第二偏振光以提供第一受激光，该第一受激光穿透该第一分光镜；以及

光导管，用来接收该第一受激光及该第三偏振光以提供照明光束；以及

色轮，用来接收该照明光束且提供多色光。

较佳的，该第一合光模块包含：

第一激光模块，包含一个或多个第一激光光源，用来发射沿着第一路径行进的该第一偏振光；

第二激光模块，包含一个或多个第二激光光源，用来发射沿着第二路径行进的该第二偏振光，其中该第二路径垂直于该第一路径；以及

一个或多个反射镜，每一个反射镜的镜面和该第一路径呈特定角度，且设置对应于该一个或多个第二激光光源并与该一个或多个第一激光光源错位。

较佳的，该第一激光光源组还包含至少一个第二激光光源，用来发射沿着该第一路径行进的该第二偏振光且设置与该一个或多个反射镜错位。

较佳的，该特定角度等于45°。

较佳的，该一个或多个第一激光光源为P偏振的蓝光激光二极管，而该一个或多个第二激光光源为S偏振的蓝光激光二极管。

较佳的，还包含：

第二合光模块，用来提供第二激光束，其中该第二激光束包含第四偏振光和第五偏振光，且该第四偏振光和该第五偏振光具有相异偏振性；

第二分光镜，设置于该分光模块中与且该第一分光镜相对，用来使该第四偏振光穿透且反射该第五偏振光；以及

反射镜，设置于该分光模块中且与该第二分光镜相对，其中：

该第四偏振光依序穿透该第二分光镜及该二分之一波片并转化成第六偏振光，该第六偏振光和该第五偏振光具有相同偏振性，且该第六偏振光经该第一分光镜反射至该光导管；且

该荧光色轮模块还用于接收经该第二分光镜反射的该第五偏振光以提供第二受激光，该第二受激光穿透该第二分光镜至该反射镜，该反射镜反射该第三偏振光及该第二受激光至该光导管。

较佳的，该荧光色轮模块包含荧光色轮，该荧光色轮具有：

圆心；

第一部分，具该圆心第一距离，用以接收该第二偏振光；以及

第二部分，具该圆心第二距离，用以接收该第五偏振光。

较佳的，该荧光色轮模块包含：

第一荧光色轮，用以接收该第二偏振光；以及

第二荧光色轮，用以接收该第五偏振光。

较佳的，该光导管包含：

第一入光面，相对该荧光色轮模块设置，用来接收该第一受激光和该第六偏振光；

中继面，与该第一入光面夹45度；以及

第二入光面，对应该中继面，用来接收该第二受激光和该第三偏振光。

较佳的，该第一偏振光和该第四偏振光为P偏振蓝光，而该第二偏振光、该第三偏振光、该第五偏振光和该第六偏振光为S偏振蓝光。

为达上述目的，本发明的激光投影机采用激光荧光粉显示技术，其利用单色蓝光激光结合单色荧光粉的旋转荧光粉色轮，进而提供成像所需的多个色光。本发明激光投影机的分光模块使用两分光镜和二分之一波片来提供蓝光传递路径，因此可减少反射镜的数目。此外，本发明荧光色轮模块中的一个或多个荧光色轮仅需规划单一荧光粉色区，并能提供相异荧光粉激发路径，不但制作容易，在运作旋转时亦能分散荧光粉的热淬灭效应和降低噪音。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1为先前技术中激光投影机的示意图。

图2为先前技术激光投影机中荧光色轮的示意图。

图3为本发明实施例中激光投影机的示意图。

图4a、图4b为本发明分光镜的光谱示意图。

图5为本发明激光投影机中光导管的放大示意图。

图6为本发明实施例中荧光色轮模块的示意图。

图7为本发明另一实施例中荧光色轮模块的示意图。

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。

图3为本发明实施例中激光投影机200的示意图。激光投影机200包含第一合光模块50、第二合光模块60、第一导光模块70、第二导光模块80、分光模块90，以及色轮95。

第一合光模块50和第二合光模块60可分别提供第一激光束和第二激光束，其中第一合光模块50提供的第一激光束包含P偏振蓝光L1和S偏振蓝光L2，第二合光模块60提供的第二激光束包含P偏振蓝光L4和S偏振蓝光L5。

在本发明的激光投影机200中，第一合光模块50和第二合光模块60各包含两激光模块和一个或多个反射镜。在本发明实施例中，第一合光模块50的激光模块51包含A1个P偏振的蓝光激光二极管DP和B1个S偏振的蓝光激光二极管DS，用来发射沿着第一路径(图3中的X轴)行进的P偏振蓝光L1和S偏振蓝光L2。第一合光模块50的激光模块52包含C1个S偏振的蓝光激光二极管DS，用来发射沿着第二路径(图3中的Y轴)行进的S偏振蓝光L2，其中第二路径垂直于第一路径。第二合光模块60的激光模块61包含A2个P偏振的蓝光激光二极管和B2个S偏振的蓝光激光二极管，用来发射沿着第一路径行进的P偏振蓝光L4和S偏振蓝光L5。第二合光模块60的激光模块62包含C2个S偏振的蓝光激光二极管，用来发射沿着第二路径行进的S偏振蓝光L5。依据不同应用，A1、B1、C1、A2、B2和C2可为零或任意正整数。为了说明目的，图3显示了A1＝B1＝A2＝B2＝2和C1＝C2＝4时的实施例，然而在其它实施例中，第一合光模块50的激光模块51可仅包含一个或多个的P偏振的蓝光激光二极管(B1＝0)，第二合光模块60的激光模块61可仅包含一个或多个P偏振的蓝光激光二极管(B2＝0)。值得注意的是，第一合光模块50和第二合光模块60中的蓝光激光二极管的数目和偏振类型并不限定本发明的范畴。

在第一合光模块50中，每一反射镜55的镜面和第一路径呈特定角度(例如45度)，且设置对应于激光模块52中的蓝光激光二极管并与激光模块51中的蓝光激光二极管呈错位，以将沿着第二路径行进的S偏振蓝光L2反射至沿着第一路径行进，且使P偏振蓝光L1和激光模块51提供的S偏振光L2沿着第一路径行进。同理，在第二合光模块60中，每一反射镜65的镜面和第一路径呈特定角度(例如45度)，且设置对应于激光模块62中的蓝光激光二极管并与激光模块61中的蓝光激光二极管呈错位，以将沿着第二路径行进的S偏振蓝光L5反射至沿着第一路径行进，且使P偏振蓝光L4和激光模块61提供的S偏振光L5沿着第一路径行进。

第一导光模块70包含凸透镜72、凹透镜74和扩散片(di ffuser)76，其中凸透镜72和凹透镜74可调整第一激光束的尺寸，而扩散片76可使第一激光束成为均匀的面光源。第二导光模块80包含凸透镜82、凹透镜84和扩散片86，其中凸透镜82和凹透镜84可调整第二激光束的尺寸，而扩散片86可使第二激光束成为均匀的面光源。然而，第一导光模块70和第二导光模块80的结构并不限定本发明的范畴。

分光模块90包含第一分光镜91、第二分光镜92、二分之一波片93、反射镜94、荧光色轮模块96，以及光导管98。当激光光线入射时，第一分光镜91和第二分光镜92反射S偏振蓝光，并让P偏振蓝光和其它色光穿透。

图4a和图4b为本发明分光镜的光谱示意图。横轴为波长(nm)，LS代表蓝光激光频谱。于图4a中纵轴为光线穿透率(％)，P-Pol代表P偏振光。于图4b中纵轴为光线反射率(％)，S-Pol代表S偏振光。如图4a所示，P偏振光P-Pol在蓝光波长范围其光线穿透率(经积分换算后)高于95％。如图4b所示，S偏振光S-Pol在蓝光波长范围其光线反射率(经积分换算后)高于95％。更详细地说，当第一合光模块50所提供的第一激光束入射至分光模块90后，第一分光镜91会让P偏振蓝光L1穿透至二分之一波片93，但会将S偏振蓝光L2反射至荧光色轮模块96。荧光色轮模块96接收经第一分光镜91反射的S偏振蓝光L2后，会提供第一受激光Y1(例如黄色色光)。另一方面，二分之一波片93会接收穿透第一分光镜91的P偏振蓝光L1，并将P偏振蓝光L1转化成S偏振蓝光L3。因此，第一受激光Y1会穿透第一分光镜91而抵达光导管98，而S偏振蓝光L3可被第二分光镜92和反射镜94反射而导引至光导管98。

同理，当第二合光模块60所提供的第二激光束入射至分光模块90后，第二分光镜92会让P偏振蓝光L4穿透至二分之一波片93，但会将S偏振蓝光L5反射至荧光色轮模块96。荧光色轮模块96接收经第二分光镜92反射的S偏振蓝光L5后，会提供第二受激光Y2(例如黄色色光)。另一方面，二分之一波片93会接收穿透第二分光镜92的P偏振蓝光L4，并将P偏振蓝光L4转化成S偏振蓝光L6。因此，第二受激光Y2在穿透第二分光镜92后会被反射镜94反射而导引至光导管98，而S偏振蓝光L6会被第一分光镜91反射而导引至光导管98。

图5为本发明光导管98的放大示意图。光导管98包含第一入光面2、中继面4，以及第二入光面6。第一入光面2相对荧光色轮模块90设置，用来接收第一受激光Y1和S偏振蓝光L6。中继面4与第一入光面2夹45度。第二入光面6对应于中继面4，用来接收第二受激光Y2和S偏振蓝光L3。中继面4可将入射的第二受激光Y2和S偏振蓝光L3反射至和第一受激光Y1和S偏振蓝光L6相同的行进方向。在接收第一受激光Y1、第二受激光Y2、S偏振蓝光L3和S偏振蓝光L6后，光导管98可提供照明光束LB至色轮95。在接收照明光束LB后，色轮95可过滤出多个色光供激光投影机200投影成像所需。多个色光经由光学组件依序传递至影像调变装置(未显示)及镜头(未显示)，呈现投影影像。

图6为本发明实施例中荧光色轮模块96的示意图。在此实施例中，荧光色轮模块96包含荧光色轮PW，其包含圆心8、第一部分R1和第二部分R2，由马达(未图标)来驱动以在运作中旋转。荧光色轮PW上覆盖着对应特定色光的荧光粉，例如可激发出黄色色光的荧光粉。第一合光模块50所提供的S偏振蓝光L2会入射在荧光色轮PW的第一部分R1，其激发荧光粉的圆形路径由P1来表示。第二合光模块60所提供的S偏振蓝光L5会入射在荧光色轮PW的第二部分R2，其激发荧光粉的圆形路径由P2来表示。如图5所示，圆形路径P1和圆心X之间的第一距离d1不等于圆形路径P2和圆心之间的第二距离d2，因此可分散荧光粉的热淬灭效应以改善荧光色轮模块96的散热问题。当然，于其他实施例中，亦可以设置成：第一合光模块50所提供的S偏振蓝光L2入射荧光色轮PW的第一位置，第二合光模块60所提供的S偏振蓝光L5入射荧光色轮PW的第二位置，该第一位置距该圆心的距离等于该第二位置距离该圆心的距离，例如，第一合光模块50所提供的S偏振蓝光L2和第二合光模块60所提供的S偏振蓝光L5都入射第一部分R1，或者都入射第二部分R2，具体由设计人员根据实际情况而定，在此不再赘述。

图7为本发明另一实施例中荧光色轮模块96的示意图。在此实施例中，荧光色轮模块96包含第一荧光色轮PW1和第二荧光色轮PW2。第一荧光色轮PW1和第二荧光色轮PW2可由同一马达来驱动，或分别由不同马达来驱动以在运作中旋转。第一荧光色轮PW1和第二荧光色轮PW2上覆盖着对应特定色光的荧光粉，例如可激发出黄色色光的荧光粉。第一合光模块50所提供的S偏振蓝光L2会入射在第一荧光色轮PW1，激发荧光粉的圆形路径由P1来表示。第二合光模块60所提供的S偏振蓝光L5会入射在第二荧光色轮PW2，激发荧光粉的圆形路径由P2来表示。图7所示的荧光色轮模块使用两个荧光色轮，因此可分散荧光粉的热淬灭效应以改善荧光色轮模块96的散热问题。

需要特别说明的是，上述实施例均以同时具有第一合光模块50和第二合光模块60为例进行说明，于实际应用中，亦可以仅具有第一合光模块50或者第二合光模块60，具体由设计人员根据实际情况而定，在此不再赘述。

综上，本发明的激光投影机采用激光荧光粉显示技术，其利用单色蓝光激光结合单色荧光粉的旋转荧光粉色轮，进而提供成像所需的多个色光。本发明激光投影机的分光模块使用两分光镜和二分之一波片来提供蓝光传递路径，因此可减少反射镜的数目。此外，本发明荧光色轮模块中的一个或多个荧光色轮仅需规划单一荧光粉色区，并能提供相异荧光粉激发路径，不但制作容易，在运作旋转时亦能分散荧光粉的热淬灭效应和降低噪音。

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)

1.一种激光投影机，其特征在于，包含：

第一合光模块，用来提供第一激光束，其中该第一激光束包含第一偏振光和第二偏振光，且该第一偏振光和该第二偏振光具有相异偏振性；

分光模块，用来接收该第一激光束，该分光模块包含：

第一分光镜，用来使该第一偏振光穿透且反射该第二偏振光；

二分之一波片，用来接收穿透该第一分光镜的该第一偏振光并转化成第三偏振光，该第三偏振光和该第二偏振光具有相同偏振性；

荧光色轮模块，用来接收经该第一分光镜反射的该第二偏振光以提供第一受激光，该第一受激光穿透该第一分光镜；以及

光导管，用来接收该第一受激光及该第三偏振光以提供照明光束；以及

色轮，用来接收该照明光束且提供多色光。

2.如权利要求1所述的激光投影机，其特征在于，该第一合光模块包含：

第一激光模块，包含一个或多个第一激光光源，用来发射沿着第一路径行进的该第一偏振光；

第二激光模块，包含一个或多个第二激光光源，用来发射沿着第二路径行进的该第二偏振光，其中该第二路径垂直于该第一路径；以及

一个或多个反射镜，每一个反射镜的镜面和该第一路径呈特定角度，且设置对应于该一个或多个第二激光光源并与该一个或多个第一激光光源错位。

3.如权利要求2所述的激光投影机，其特征在于，该第一激光光源组还包含至少一个第二激光光源，用来发射沿着该第一路径行进的该第二偏振光且设置与该一个或多个反射镜错位。

4.如权利要求2所述的激光投影机，其特征在于，该特定角度等于45°。

5.如权利要求2所述的激光投影机，其特征在于，该一个或多个第一激光光源为P偏振的蓝光激光二极管，而该一个或多个第二激光光源为S偏振的蓝光激光二极管。

6.如权利要求1所述的激光投影机，其特征在于，还包含：

第二合光模块，用来提供第二激光束，其中该第二激光束包含第四偏振光和第五偏振光，且该第四偏振光和该第五偏振光具有相异偏振性；

第二分光镜，设置于该分光模块中与且该第一分光镜相对，用来使该第四偏振光穿透且反射该第五偏振光；以及

反射镜，设置于该分光模块中且与该第二分光镜相对，其中：

该第四偏振光依序穿透该第二分光镜及该二分之一波片并转化成第六偏振光，该第六偏振光和该第五偏振光具有相同偏振性，且该第六偏振光经该第一分光镜反射至该光导管；且

该荧光色轮模块还用于接收经该第二分光镜反射的该第五偏振光以提供第二受激光，该第二受激光穿透该第二分光镜至该反射镜，该反射镜反射该第三偏振光及该第二受激光至该光导管。

7.如权利要求6所述的激光投影机，其特征在于，该荧光色轮模块包含荧光色轮，该荧光色轮具有：

圆心；

第一部分，具该圆心第一距离，用以接收该第二偏振光；以及

第二部分，具该圆心第二距离，用以接收该第五偏振光。

8.如权利要求6所述的激光投影机，其特征在于，该荧光色轮模块包含：

第一荧光色轮，用以接收该第二偏振光；以及

第二荧光色轮，用以接收该第五偏振光。

9.如权利要求6所述的激光投影机，其特征在于，该光导管包含：

第一入光面，相对该荧光色轮模块设置，用来接收该第一受激光和该第六偏振光；

中继面，与该第一入光面夹45度；以及

第二入光面，对应该中继面，用来接收该第二受激光和该第三偏振光。

10.如权利要求6所述的激光投影机，其特征在于，该第一偏振光和该第四偏振光为P偏振蓝光，而该第二偏振光、该第三偏振光、该第五偏振光和该第六偏振光为S偏振蓝光。