CN112835254B - 光源模块 - Google Patents

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Abstract

一种供投影设备使用的光源模块，其主要目的以及优点在于可缩小投影设备的体积。该光源模块包含一发光单元，一光收集单元，一分光装置以及一光转换单元。该发光单元包含有一镭射光源或一发光二极体(LED)光源，用以产生一第一色光束。该光收集单元包含有一第一光轴，以及至少一第一镜片用以收集从该发光单元或其他元件入射至该光收集单元的光源。该分光装置与该光收集单元布置于同一区域上，用以反射从该发光单元入射至该光收集单元的该第一色光束。该光转换单元包含有一与该第一光轴大致垂直相交的第一平面，以及至少一波长转换区域，用以将从该分光装置入射至该至少一波长转换区域的该第一色光束转换成可大致沿该第一光轴射出的至少一第二色光束。

Description

光源模块
技术领域
本发明与投影设备有关，特别是关于一种供投影设备使用的光源模块。
背景技术
美国9,429,831专利案揭露了一种投影机光源系统，如该专利案的图2所示，该光源系统必须在投影机内提供一个特定的空间来容纳分光组件25A。同样地，美国10,571,788专利案所揭露的投影机光源系统，如该专利案的图1所示，也必须在该投影机内提供一个特定的空间来设置分光组件730。前述这些光源系统最主要的缺失是会增加投影机的体积，相当不利于现代设计所需求的微缩特征。换言之，一种可缩小投影机体积的光源系统一直有待被提出。
发明内容
本发明所揭露的一种供投影设备使用的光源模块，其主要目的以及优点在于可缩小投影设备的体积。该光源模块包含一发光单元，一光收集单元，一分光装置以及一光转换单元。该发光单元包含有一镭射光源或一发光二极体(LED)光源，用以产生一第一色光束。该光收集单元包含有一第一光轴，以及至少一第一镜片用以收集从该发光单元或其他元件入射至该光收集单元的光源。该分光装置与该光收集单元布置于同一区域上，用以反射从该发光单元入射至该光收集单元的该第一色光束。该光转换单元包含有一与该第一光轴大致垂直相交的第一平面，以及至少一波长转换区域，用以将从该分光装置入射至该至少一波长转换区域的该第一色光束转换成可大致沿该第一光轴射出的至少一第二色光束。
本发明的另一特征是该发光单元的第一色光束具有一第二光轴，该第二光轴以一预定角度与该第一光轴相交，该预定角度可为0度或小于90度。
本发明的再一特征是该发光单元与该分光装置位于该第一光轴所在平面的同一侧。
本发明的又一特征是该分光装置包含一分光镀膜，布设于该光收集单元的第一镜片上。进一步的说，在一较佳实施例中，该光收集单元的该第一镜片可为一平凸透镜，该平凸透镜具有一第一入光面，以及一第一出光面，该分光装置的该分光镀膜，布设于该第一出光面的一第一部分。
本发明的更一特征是该第一镜片的第一出光面包含有一第二部分用以透射所入射的光束，另外，在实施上亦可在该第二部分布设有一抗反射镀膜(Anti ReflectionCoating)。
本发明的又另一特征是该光收集单元更包含有一布置于该第一镜片出光路径上的第二镜片，该第二镜片亦可为一平凸透镜，具有一第二入光面，以及一第二出光面；在实施时，该分光装置包含有一分光镀膜，该分光镀膜布设于该第二入光面的一第一部分。
本发明的又再一特征是该光收集单元更包含有一布置于该第一镜片出光路径上的第二镜片，该第二镜片亦为一平凸透镜，具有一第二入光面，以及一第二出光面；该分光装置包含一分光镜片，布设于该第一镜片的第一出光面与该第二镜片的第二入光面之间。
本发明的又更一特征是该光转换单元更包含有一散热基板，该波长转换区域布设于该散热基板上。
本发明的更再一特征是该光转换单元更包含有一可转动的轮状散热基板，该波长转换区域布设于轮状散热基板上，并且包含有一第一波长转换部，以及一第二波长转换部，用以使各该波长转换部可轮流的进入该第一光束传递的路径上进行波长转换的工作。
本发明的另再一特征是该光转换单元更包含有一可转动的轮状散热基板，该波长转换区域布设于轮状散热基板上，并且包含有一第一波长转换部，一第二波长转换部，以及一反射区，用以使各该波长转换部以及该反射区可轮流的进入该第一光束传递的路径上进行光波长转换以及反射的工作。
本发明的又再一特征是该光转换单元更包含有一可转动的轮状散热基板，该波长转换区域布设于轮状散热基板上，并且包含有一第一波长转换部，一第二波长转换部，以及一透射区，用以使各该波长转换部以及该透射区可轮流的进入该第一光束传递的路径上进行光波长转换以及透射的工作。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的光源模块的示意图；
图2为本发明第一较佳实施例的光源模块的一平凸透镜上布设有一分光镀膜以及一抗反射镀膜的示意图；
图3为本发明第二实施例的光源模块的示意图；
图4为本发明第三实施例的光源模块的示意图；
图5为本发明第四实施例的光源模块的示意图；
图6为本发明第五实施例的光源模块的示意图；
图7为本发明第五实施例的光源模块的光转换单元的顶视图；
图8为本发明第六实施例的光源模块的示意图；
图9为本发明第六实施例的光源模块的光转换单元的立体图；
图10为本发明第七实施例的光源模块的光转换单元的立体图；
图11为本发明第八实施例的光源模块的示意图；
图12为本发明第八实施例的光源模块的光转换单元的立体图；以及
图13为本发明第九实施例的光源模块的光转换单元的立体图。
上述附图中，附图标记含义如下：
10，10’，10”：光源模块；12，12’，12”：发光单元；14：光收集单元；
16，16’，16”：分光装置；17：分光镀膜；18：光转换单元；
19：抗反射镀膜；20，20’，20”：蓝色光束；22：第一平凸透镜；
23：第一入光面；24，24”：第二平凸透镜；25：第一出光面；
26：双凸非球面镜；27：第一部分；28：散热基板；29：第二部分；
30，30”：波长转换区域；
100：光源模块；102：发光单元；104：光收集单元；106：分光装置；
108：光转换单元；110：第一平凸透镜；112：第二平凸透镜；
114：双凸非球面镜；1020：蓝色光束；1100：第一出光面；
1120：第二入光面；
200：光源模块；202：发光单元；204：光收集单元；206：分光装置；
208：光转换单元；210：第一平凸透镜；212：第二平凸透镜；
214：双凸非球面镜；216：轮状散热基板；218：波长转换区域；
220：马达；224：蓝色光束；226：激发光束；240”：第二入光面；
300：光源模块；302：发光单元；304：光收集单元；306：分光装置；
308：光转换单元；310：第一平凸透镜；312：第二平凸透镜；
314：双凸非球面镜；316：散热基板；318：波长转换区域；
320：第一波长转换部；322：第二波长转换部；324：反射区；
328：蓝色光束；
400：光转换单元；402：散热基板；404：波长转换区域；
406：第一波长转换部；408：第二波长转换部；410：反射区；
500：光转换单元；502：散热基板；504：波长转换区域；
506：第一波长转换部；508：第二波长转换部；510：透射区；
512：蓝色光束；514：分光装置；516：平板镜片；
BL1，BL1’，BL1”，BL10：第二光轴；
L1，L2，L2’，L2”，L20：激发光束；
L3：反射光束；L4：透射光束；
S：第二平面；X：第一平面；Y：第一光轴；θ：角度。
具体实施方式
首先，请参阅图1及图2，本发明第一较佳实施例的光源模块，如图号10所示，包含有一发光单元12，一光收集单元14，一分光装置16，以及一光转换单元18。
该发光单元12通常可以是一镭射光源或一发光二极体(LED)光源，用以产生一第一色光束，于本实施例为一镭射光源，并且产生一蓝色光束20。该光收集单元14可以仅具有一镜片用以收集，例如准直与收聚，该光转换单元18所射出的激发光束或该发光单元12所射出的光源。该分光装置16可与该光收集单元14布置于同一区域上。于本实施例，该光收集单元14具有依序排列的一第一平凸透镜22，一第二平凸透镜24，以及一双凸非球面镜26。该分光装置16布设于该第一平凸透镜22的表面。该光转换单元18具有一散热基板28以及一布设于该散热基板28上的波长转换区域30。
更详细的说，如图1所示，该光转换单元18具有一第一平面X，本实施例各元件的相对位置以该第一平面X为基准来说明。该光源模块10具有一与该第一平面X大致垂直的第一光轴Y。该发光单元12所发出的蓝色光束20具有一第二光轴BL1，该第二光轴BL1以一预定角度θ与该第一光轴Y相交，该角度θ可为0度或小于90度，于本实施例该角度θ约为30度。该光收集单元14的该第一平凸透镜22，该第二平凸透镜24以及该双凸非球面镜26共轴地设置。该第一平凸透镜22具有一第一入光面23，以及一第一出光面25，于本实施例，如图2所示，该第一出光面25具有一第一部分27以及一第二部分29，该分光装置16于本实施例为一布设于该第一部分27的分光镀膜17，该第二部分29则布设有一抗反射镀膜(Anti ReflectionCoating)19。另外，于本实施例，该发光单元12与该分光镀膜17同样位于该第一光轴Y所在的一第二平面S的左侧。该第一部分27的面积可小于或等于该第一出光面25整体表面积的50％。
该波长转换区域30上布设有一第一荧光受激材料，用以将被该分光装置16反射至该波长转换区域30的该蓝色光束20转换成一红色光束，一绿色光束或者一黄色光束。进一步的说，该蓝色光束20射入该光收集单元14时，会被该分光装置16反射而在该波长转换区域30上汇聚成一光斑并产生一不同波长的激发光束L2，再透射该光收集单元14而传输至后端装置。
请参阅图3，本发明第二较佳实施例的光源模块如图号10’所示，该光源模块10’与第一实施例的光源模块10所不同者在于该发光单元12’所发出的蓝色光束20’的第二光轴BL1’与该第一光轴Y平行。该蓝色光束20’被该分光装置16’反射而于该波长转换区域30产生一激发光束L2’。
请参阅图4，本发明第三较佳实施例的光源模块如图号10”所示，该光源模块10”与第一实施例的光源模块10所不同者在于该分光装置16”布设于该第二平凸透镜24”的第二入光面240”上。图号BL1”所示者为该发光单元12”所发出的蓝色光束20”的第二光轴。图号L2”所示者为该波长转换区域30”被该蓝色光束20”所激发而产生的激发光束。
请参阅图5，本发明第四较佳实施例的光源模块如图号100所示，该光源模块100包含有一发光单元102，一光收集单元104，一分光装置106，以及一光转换单元108。该光收集单元104具有依序排列的一第一平凸透镜110，一第二平凸透镜112，以及一双凸非球面镜114。该光源模块100与第一实施例的光源模块10不同之处在于该分光装置106为一分光镜片，该分光镜片106布设于该第一平凸透镜110的第一出光面1100与该第二平凸透镜112的第二入光面1120之间。图号BL10所示者为该发光单元102所发出的蓝色光束1020的第二光轴。图号L20所示者为该光转换单元108被该蓝色光束1020所激发而产生的激发光束。
请参阅图6及图7，本发明第五较佳实施例的光源模块如图号200所示，该光源模块200包含有一发光单元202，一光收集单元204，一分光装置206，以及一光转换单元208。该光收集单元204具有依序排列的一第一平凸透镜210，一第二平凸透镜212，以及一双凸非球面镜214。该光源模块200与第一实施例的光源模块10不同之处在于该光转换单元208包含有一轮状散热基板216，以及一波长转换区域218。该轮状散热基板216由一马达220所驱动，该波长转换区域218布设于轮状散热基板216上。于本实施例，如图7所示，该波长转换区域218呈环状。该发光单元202的蓝色光束224经由该分光装置206反射至该波长转换区域218而产生一激发光束226。该激发光束226透射该光收集单元204而传输至后端装置。
请参阅图8及图9，本发明第六较佳实施例的光源模块如图号300所示，该光源模块300包含有一发光单元302，一光收集单元304，一分光装置306，以及一光转换单元308。该光收集单元304具有依序排列的一第一平凸透镜310，一第二平凸透镜312，以及一双凸非球面镜314。该光源模块300与第五实施例的光源模块200不同之处，如图9所示，在于该光转换单元308的散热基板316上所布设的波长转换区域318具有第一波长转换部320，以及一第二波长转换部322，该散热基板316更具有一反射区324。藉此，该轮状散热基板316转动时，被该分光装置306所反射的该蓝色光束328将轮流地入射至该第一波长转换部320，该第二波长转换部322，以及该反射区324。于本实施例，如图9所示，该反射区324呈平面状。当该蓝色光束328经由该分光装置306反射而入射至该第一波长转换部320时将产生一第一激发光束L1，当该蓝色光束328经由该分光装置306反射而入射至该第二波长转换部322时将产生一第二激发光束L2，当该蓝色光束328经由该分光装置306反射而入射至该反射区324时将产生一反射光束L3。
再请参阅图10，本发明第七实施例的光源模块具有一不同于第六较佳实施例的光转换单元400。该光转换单元400的散热基板402上同样布设有一波长转换区域404。该波长转换区域404具有一第一波长转换部406，以及一第二波长转换部408。另外，该散热基板402更具有一反射区410。于本实施例，该反射区410呈斜面状，用以可调整被其所反射的光束的进行方向。
请参阅图11及图12，本发明第八较佳实施例的光源模块具有一不同于第七较佳实施例的光转换单元500。该光转换单元500的散热基板502上布设有一波长转换区域504。该波长转换区域504具有一第一波长转换部506，以及一第二波长转换部508。另外，该散热基板502更具有一镂空的透射区510。当该蓝色光束512经由该分光装置514反射而入射至该透射区510时将产生一透射光束L4。再请参阅图13，在另一实施例中，该镂空的透射区510上可镶嵌一透射式平板镜片516。或者，在该镂空的透射区510上亦可镶嵌一透射式扩散镜片，用以产生透射以及散射的效果。
另外，必须一提的是，在本发明的某些实施例中，于该发光单元与该光收集单元之间的光路中，可以设置一扩散单元，用以使该发光单元所提供的光束可于该波长转换区域所汇聚成的光斑得到均匀度的提升。或者，于该发光单元与该光收集单元之间的光路中，可设置一阵列透镜单元，用以使该发光单元所提供的光束在该波长转换区域所汇聚的光斑得到均匀度的提升。

Claims (10)

1.一种光源模块，包含有：
一发光单元，用以产生一第一色光束；
一光收集单元，包含有一第一光轴，以及至少一第一镜片用以收集入射至该光收集单元的光源；
一分光装置，与该光收集单元布置于同一区域上，用以反射从该发光单元入射至该光收集单元的该第一色光束；以及
一光转换单元，包含有一与该第一光轴大致垂直相交的第一平面，以及至少一波长转换区域，用以将从该分光装置入射的该第一色光束转换成可大致沿该第一光轴射出的至少一第二色光束；
其中，该第一镜片为一第一平凸透镜，该第一平凸透镜具有一第一入光面，以及一第一出光面，该分光装置包含有一分光镀膜，该分光镀膜布设于该第一出光面的一第一部分；
其中，该第一色光束具有一第二光轴，该第二光轴以一预定角度与该第一光轴相交，该预定角度可为0度或小于90度。
2.如权利要求1所述的光源模块，其中该发光单元包含有一镭射光源或一发光二极体(LED)光源。
3.如权利要求1所述的光源模块，其中该第一平凸透镜的第一出光面包含有一第二部分，该第二部分布设有一抗反射镀膜(Anti Reflection Coating)。
4.如权利要求1所述的光源模块，其中该第一出光面的第一部分的面积小于或等于该第一出光面整体面积的50％。
5.一种光源模块，包含有：
一发光单元，用以产生一第一色光束；
一光收集单元，包含有一第一光轴，以及至少一第一镜片用以收集入射至该光收集单元的光源；
一分光装置，与该光收集单元布置于同一区域上，用以反射从该发光单元入射至该光收集单元的该第一色光束；以及
一光转换单元，包含有一与该第一光轴大致垂直相交的第一平面，以及至少一波长转换区域，用以将从该分光装置入射的该第一色光束转换成可大致沿该第一光轴射出的至少一第二色光束；
其中，该第一镜片为一第一平凸透镜，该第一平凸透镜具有一第一入光面，以及一第一出光面；该光收集单元更包含有一布置于该第一镜片出光路径上的第二镜片，该第二镜片为一第二平凸透镜，具有一第二入光面，以及一第二出光面，该分光装置包含有一分光镀膜，该分光镀膜布设于该第二平凸透镜的第二入光面的一第一部分；
其中，该第一色光束具有一第二光轴，该第二光轴以一预定角度与该第一光轴相交，该预定角度可为0度或小于90度。
6.如权利要求5所述的光源模块，其中该发光单元包含有一镭射光源或一发光二极体(LED)光源。
7.如权利要求5所述的光源模块，该光收集单元更包含有一布置于该第二镜片出光路径上的第三镜片，该第三镜片为一双凸非球面镜。
8.一种光源模块，包含有：
一发光单元，用以产生一第一色光束；
一光收集单元，包含有一第一光轴，以及至少一第一镜片用以收集入射至该光收集单元的光源；
一分光装置，与该光收集单元布置于同一区域上，用以反射从该发光单元入射至该光收集单元的该第一色光束；以及
一光转换单元，包含有一与该第一光轴大致垂直相交的第一平面，以及至少一波长转换区域，用以将从该分光装置入射的该第一色光束转换成可大致沿该第一光轴射出的至少一第二色光束；
其中，该第一镜片为一第一平凸透镜，该第一平凸透镜具有一第一入光面，以及一第一出光面；该光收集单元更包含有一布置于该第一镜片出光路径上的第二镜片，该第二镜片为一第二平凸透镜，具有一第二入光面，以及一第二出光面，该分光装置包含一分光镜片，布设于该第一平凸透镜的第一出光面与第二平凸透镜的第二入光面之间；
其中该第一色光束具有一第二光轴，该第二光轴以一预定角度与该第一光轴相交，该预定角度可为0度或小于90度。
9.如权利要求8所述的光源模块，其中该发光单元包含有一镭射光源或一发光二极体(LED)光源。
10.如权利要求8所述的光源模块，该光收集单元更包含有一布置于该第二镜片出光路径上的第三镜片，该第三镜片为一双凸非球面镜。
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