CN109991798A - 投影装置以及光源装置 - Google Patents

Abstract

一种投影装置及光源装置。光源装置包括至少一第一光源、至少一第二光源、波长转换元件以及滤光元件。第一光源用于提供第一光束。第二光源用于提供第二光束，且第一光束的波长与第二光束的波长不同。波长转换元件设置于来自第一光源的第一光束的传递路径上，并用于将第一光束转换为转换光束。滤光元件对应于波长转换元件，设置于第一光源与波长转换元件之间，并设置于第二光源与波长转换元件之间。滤光元件用于让第一光束及转换光束穿过，并用于反射第二光束。投影装置及光源装置具有良好的光使用效率。

Description

投影装置以及光源装置

技术领域

本发明涉及一种光学装置，且特别是涉及一种投影装置以及光源装置。

背景技术

投影机为一种用以产生大尺寸画面的显示设备，其成像原理是将光源模块所提供的照明光束藉由光阀转换成影像光束后，再将影像光束藉由镜头投射到屏幕以形成影像。投影机对于信息的传递起了非常大的作用，因此被广泛地用于许多领域。使用者利用投影机并搭配投影屏幕，以配合影像源提供影像信息的内容做图形画面的呈现

“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”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的现有技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，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本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种投影装置以及光源装置，其具有良好的光源使用效率。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置，包括光源装置、光阀以及镜头。光源装置用于提供照明光束。光源装置包括至少一第一光源、至少一第二光源、波长转换元件以及滤光元件。第一光源用于提供第一光束。第二光源用于提供第二光束，其中第一光束的波长与第二光束的波长不同。波长转换元件设置于来自至少一第一光源的第一光束的传递路径上，并用于将第一光束转换为转换光束。滤光元件对应于波长转换元件。滤光元件设置于至少一第一光源与波长转换元件之间。滤光元件设置于至少一第二光源与波长转换元件之间。滤光元件用于让第一光束及转换光束穿过，并用于反射第二光束。照明光束包括转换光束与第二光束。光阀设置于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为影像光束。镜头设置于影像光束的传递路径上，其中影像光束穿过镜头后用于成为投影光束。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的另一实施例提出一种光源装置，包括至少一第一光源、至少一第二光源、波长转换元件以及滤光元件。第一光源用于提供第一光束。第二光源用于提供第二光束，其中第一光束的波长与第二光束的波长不同。波长转换元件设置于来自至少一第一光源的第一光束的传递路径上，并用于将第一光束转换为转换光束。滤光元件对应于波长转换元件。滤光元件设置于至少一第一光源与波长转换元件之间。滤光元件设置于至少一第二光源与波长转换元件之间。滤光元件用于让第一光束及转换光束穿过，并用于反射第二光束。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，光源装置中的波长转换元件上可配置滤光元件，使第一光束透射/穿过滤光元件后被传递至波长转换元件以转换成转换光束，并且反射第二光束回光学系统中。因此，可提高第二光束及转换光束的使用效率，进而使投影装置及光源装置具有良好的光源使用效率。

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，并结合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明一实施例的投影装置的方块示意图；

图1B为波长转换元件的侧视示意图；

图2为本发明一实施例的光源装置中的第一光束与转换光束的示意图；

图3为本发明一实施例的光源装置中的第二光束的示意图；

图4A～图4C为本发明三个实施例的第一光源及第二光源的示意图；

图5为本发明另一实施例的光源装置中的第一光束与转换光束的示意图；

图6为本发明另一实施例的光源装置中的第二光束的示意图；以及

图7～图11为本发明五个实施例的第二光束及滤光元件的光学特性示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下结合附图的优选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、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A为本发明一实施例的投影装置的方块示意图。图1B为波长转换元件的侧视示意图。图2为本发明一实施例的光源装置中的第一光束与转换光束的示意图，图3为本发明一实施例的光源装置中的第二光束的示意图。请同时参考图1A、图1B、图2与图3，在本实施例中，投影装置50包括光源装置100、光阀60以及镜头70。光源装置100提供照明光束LB。光阀60设置于照明光束LB的传递路径上，将照明光束LB转换为影像光束LI。镜头70设置于影像光束LI的传递路径上，且影像光束LI穿过(pass through)镜头70成为投影光束LP，以产生投影画面。

光阀60例如包含数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device，DMD)、液晶显示器(liquid-crystal display，LCD)或硅基液晶板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)。此外，光阀60也可以包含透光液晶面板(Transparent Liquid CrystalPanel)、电光调制器(Electro-Optical Modulator)、磁光调制器(Maganeto-Opticmodulator)、声光调制器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等透射式光调制器。但本发明对光阀的型态及其种类并不加以限制。

在本实施例中，光源装置100包括至少一第一光源110、至少一第二光源120、波长转换元件130以及滤光元件140。第一光源110用于提供第一光束L1。第二光源120用于提供第二光束L2。在本实施例中，第一光源110与第二光源120为固态光源，例如是激光二极管(Laser Diode)或发光二极管(Light Emitting Diode,LED)，但本发明不加以限制。在本实施例中，第一光束L1的波长与第二光束L2的波长不同。举例而言，第一光束L1例如是波长为445纳米或455纳米的蓝光光束，而第二光束L2例如是波长为460纳米的蓝光光束，本发明并不以此为限。在其他的实施例中，第二光束L2例如也可以是波长为638纳米的红光光束，本发明并不以此为限。波长转换元件130设置于来自至少一第一光源110的第一光束L1的传递路径上，用于将第一光束L1转换为转换光束L3。在本实施例中，波长转换元件130例如配置于基板130S上。在本实施例中，波长转换元件130位于滤光元件140与基板130S之间，滤光元件140例如位于波长转换元件130的表面S1上，基板130S例如位于波长转换元件130的表面S2上，但本发明不以此为限。在一实施例中，基板130S例如是反射式基板，因而由波长转换元件130与基板130S所构成的反射式波长转换装置可反射转换光束L3，并将转换光束L3反射回滤光元件140。在一实施例中，基板130S例如是透射式基板，因而由波长转换元件130与基板130S所构成的透射式波长转换装置可让转换光束L3穿过。滤光元件140对应于波长转换元件130设置。此外，滤光元件140设置于第一光源110与波长转换元件130之间，并设置于第二光源120与波长转换元件130之间。滤光元件140用于让第一光束L1及转换光束L3穿过，并用于反射第二光束L2。在一实施例中，波长转换元件130具有由至少一波长转换材料所组成的波长转换区，且滤光元件140对应于波长转换材料(波长转换区)。在一实施例中，波长转换区的波长转换材料用于将来自于滤光元件140的第一光束L1转换为转换光束L3。在一实施例中，波长转换元件130具有非波长转换区，非波长转换区不会对第一光束L1的波长进行转换，且滤光元件140对应于非波长转换区。在部分实施例中，非波长转换区可为反射区，因此，非波长转换区可将来自于滤光元件140的第一光束L1反射回滤光元件140。在部分实施例中，非波长转换区可为穿透区，因此，非波长转换区可让来自于滤光元件140的第一光束L1穿过，即第一光束L1可依序穿过滤光元件140与非波长转换区。

此外，本发明不限制于滤光元件140与波长转换元件的波长转换材料(波长转换区)的对应关系。也就是说，在本实施例中，滤光元件140可对应至单一种波长转换材料(波长转换区)，也可对应至多种波长转换材料(波长转换区)。即，在本实施例中，滤光元件140对应于至少一波长转换材料(至少一波长转换区)的全部部分或其中一部分。

由上述可知，因为第二光束L2不会入射至波长转换元件130，因此第二光束L2不会被波长转换元件130中的波长转换材料(波长转换区)所激发。如此，可使第二光束L2反射回系统中，而使第二光束L2可被充分地利用，进而提升光源的使用效率。

详细而言，在本实施例中，波长转换元件130例如是波长转换轮，且例如是磷光粉轮(phosphor wheel)或是荧光粉轮(fluorescence wheel)，用于将第一光束L1转换成不同波长的转换光束L3。具体而言，在本实施例中，波长转换元件130包括至少一波长转换材料(例如磷光(phosphor)或荧光(fluorescence))，此波长转换材料用于将第一光束L1转换成不同波长的转换光束L3。

又详细而言，在本实施例中，滤光元件140例如是波长转换元件130上的镀膜。在其他实施例中，滤光元件140也可例如是可连接或固设于波长转换元件130的滤光片，并且可选择性地与波长转换元件130分开设置，本发明并不以此为限。在本实施例中，滤光元件140的位置对应于波长转换元件130上的波长转换材料(例如磷光或荧光)，本发明并不以此为限。

在本实施例中，光源装置100所提供的照明光束LB(见如图1)包括由第一光束L1转换形成的转换光束L3以及自滤光元件140反射的第二光束L2，即照明光束LB包括来自于波长转换元件130的波长转换材料(波长转换区)的转换光束L3与来自于滤光元件140的第二光束L2。由于第二光束L2不会入射至波长转换元件130，因此第二光束L2的使用效率可提升，进而使光源装置100具有良好的光源使用效率。在一未绘示的实施例中，照明光束LB包括未被激发的第一光束L1，即照明光束LB包括来自于波长转换元件130的非波长转换区的第一光束L1，本发明并不限于此。

在本实施例中，光源装置100中可进一步设置具有分色元件162与透镜164的光学导引元件160，分色元件162可决定光束的穿过或反射，透镜164可聚焦光束，但本发明不以此为限。在其他实施例中，光学导引元件160可进一步包括透镜166，但本发明仍不以此为限。在一实施例中，光学导引元件160也可进一步包括可动件以移动或转动分色元件162，但本发明并不以此为限。此外，在图2与图3的实施例中，多个光源的排列方式例如是多个第一光源110围绕多个第二光源120的形式，如图4A所示，但本发明不以此为限。在其他实施例中，多个光源的排列方式也可以是多个第二光源120围绕多个第一光源110的形式，如图4B所示，但本发明仍不以此为限。

图4C为本发明一实施例的第一光源及第二光源的示意图。请参考图4C，多个第一光源110与多个第二光源120的排列方式例如是并列排列，即上排的多个第一光源110与下排的多个第二光源120彼此并列，但本发明仍不以此为限。在一未绘示的实施例中，上排的第一光源110的数量可为一个，下排的第二光源120的数量也可为一个，但本发明仍不以此为限。在上述实施例中，第一光源110所提供的第一光束L1的光轴例如平行于第二光源120所提供的第二光束L2的光轴，但本发明不以此为限。以下举例说明第一光束L1的光轴不平行于第二光束L2的光轴的实施例。

图5为本发明另一实施例的光源装置中的第一光束与转换光束的示意图，图6为本发明另一实施例的光源装置中的第二光束的示意图。请参考图5与图6，本实施例的光源装置100A类似于图2与图3中的光源装置100，两者的不同之处主要在于，在本实施例中，光源装置100A还包括合光元件170，且第一光源110及第二光源120分开配置。在本实施例中，合光元件170位于第一光源110及第二光源120之间，第一光源110及第二光源120例如分别位于合光元件170的相对两表面旁，但本发明不以此为限。在本实施例中，第一光源110所提供的第一光束L1的光轴例如垂直于第二光源120所提供的第二光束L2的光轴，但本发明仍不以此为限。在其他实施例中，第一光束L1的光轴也可不平行且不垂直于第二光束L2的光轴，即第一光束L1的光轴与第二光束L2的光轴之间的夹角可为任意角度。简言之，在本实施例中，第一光束L1的光轴与第二光束L2的光轴夹有角度，且此角度介于0度与180度之间。

在图2、图3、图5与图6中，为了简化第一光束L1、第二光束L2、第三光束L3的描述，故仅绘示主要的几道主光束。即，图2、图3、图5与图6中，并非绘示完整的光路径，而第一光束L1、第二光束L2、第三光束L3仅为部分的光束。

图7为本发明一实施例的第二光束及滤光元件的光学特性示意图。图7中的滤光元件140A至少可应用于上述图2、图3、图5及/或图6的光源装置。在本实施例中，第二光束L2为波长为630至650纳米波段的光束(红色光束)，而滤光元件140A则选用可反射625纳米以上波段光束的滤光元件，即例如选用可让高频率的光束穿过的高通滤光片(highpassfilter)。

图8为本发明另一实施例的第二光束及滤光元件的光学特性示意图。图8中的滤光元件140B至少可应用于上述图2、图3、图5及/或图6的光源装置。在本实施例中，第二光束L2例如是波长为630至650纳米波段的光束(红色光束)，而滤光元件140B选用可反射625纳米至655纳米波段光束的滤光元件，即例如选用带通滤光片(bandpass filter)。在本实施例中，滤光元件140B可反射第二光束L2，且使大部分的转换光束L3仍可透射/穿过滤光元件140B而返回到系统中，进而可同时提升第二光束L2与转换光束L3的使用效率。

图9～图11为本发明另三个实施例的第二光束及滤光元件的光学特性示意图。图9～图11中的滤光元件140C、140D、140E至少可应用于上述图2、图3、图5及/或图6的光源装置。在本实施例中，第二光束L2例如是波长为460纳米波段的光束(蓝色光束)。在图9的实施例中，滤光元件140C例如选用带通滤光片。在图10的实施例中，滤光元件140D例如选用高通滤光片。在图11的实施例中，滤光元件140E例如选用低通滤光片。由上述可知，各种型态的滤光元件皆可适用于投影装置中，因此本发明的实施例的滤光元件不仅可提升光使用效率，还具有通用性。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的范例实施例中，光源装置中的波长转换元件上可配置滤光元件，使第一光束透射/穿过滤光元件后被传递至波长转换元件以转换成转换光束，并且反射第二光束回光学系统中。因此，可提高第二光束及转换光束的使用效率，进而使投影装置及光源装置具有良好的光源使用效率。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。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的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的权利范围。此外，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

50：投影装置

60：光阀

70：镜头

100、100A：光源装置

110：第一光源

120：第二光源

130：波长转换元件

130S：基板

140、140A、140B：滤光元件

160：光学导引元件

162：分色元件

164、166：透镜

170：合光元件

C：波长转换材料

L1：第一光束

L2：第二光束

L3：转换光束

LB：照明光束

LI：影像光束

LP：投影光束

S1、S2：表面

Claims (12)

1.一种投影装置，其特征在于，包括光源装置、光阀以及镜头，

所述光源装置用于提供照明光束，所述光源装置包括至少一第一光源、至少一第二光源、波长转换元件以及滤光元件，

所述至少一第一光源用于提供第一光束；

所述至少一第二光源用于提供第二光束，其中所述第一光束的波长与所述第二光束的波长不同；

所述波长转换元件设置于来自所述至少一第一光源的所述第一光束的传递路径上，用于将所述第一光束转换为转换光束；

所述滤光元件对应于所述波长转换元件，设置于所述至少一第一光源与所述波长转换元件之间，设置于所述至少一第二光源与所述波长转换元件之间，用于让所述第一光束及所述转换光束穿过，并用于反射所述第二光束，其中所述照明光束包括所述转换光束与所述第二光束；

所述光阀设置于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；

所述镜头设置于所述影像光束的传递路径上，其中所述影像光束穿过所述镜头后用于成为投影光束。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中所述波长转换元件包括：

波长转换区，用于将来自于所述滤光元件的所述第一光束转换为所述转换光束；以及

非波长转换区，用于将来自于所述滤光元件的所述第一光束反射至所述滤光元件，或用于让来自于所述滤光元件的所述第一光束穿过。

3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中所述第一光束的光轴与所述第二光束的光轴夹有角度，且所述角度介于0度与180度之间。

4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中所述波长转换元件包括至少一波长转换材料，所述滤光元件对应于所述至少一波长转换材料的全部部分或其中一部分。

5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中所述滤光元件为滤光片。

6.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中所述滤光元件为所述波长转换元件上的镀膜。

7.一种光源装置，其特征在于，包括：

至少一第一光源，用于提供第一光束；

至少一第二光源，用于提供第二光束，其中所述第一光束的波长与所述第二光束的波长不同；

波长转换元件，设置于来自所述至少一第一光源的所述第一光束的传递路径上，用于将所述第一光束转换为转换光束；以及

滤光元件，对应于所述波长转换元件，设置于所述至少一第一光源与所述波长转换元件之间，设置于所述至少一第二光源与所述波长转换元件之间，用于让所述第一光束及所述转换光束穿过，并用于反射所述第二光束。

8.如权利要求7所述的光源装置，其特征在于，其中所述波长转换元件包括：

波长转换区，用于将来自于所述滤光元件的所述第一光束转换为所述转换光束；以及

非波长转换区，用于将来自于所述滤光元件的所述第一光束反射至所述滤光元件，或用于让来自于所述滤光元件的所述第一光束穿过。

9.如权利要求7所述的光源装置，其特征在于，其中所述第一光束的光轴与所述第二光束的光轴夹有角度，且所述角度介于0度与180度之间。

10.如权利要求7所述的光源装置，其特征在于，其中所述波长转换元件包括至少一波长转换材料，所述滤光元件对应于所述至少一波长转换材料的全部部分或其中一部分。

11.如权利要求7所述的光源装置，其特征在于，其中所述滤光元件为滤光片。

12.如权利要求7所述的光源装置，其特征在于，其中所述滤光元件为所述波长转换元件上的镀膜。