CN113467170A - 激光光学引擎模块及激光投影机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光光学引擎模块及激光投影机，包含激光光源，第一分色镜，波长转换模块，第二分色镜，第一光阀、第二光阀、第三光阀，及合光镜组。激光光源用以提供蓝光束，该蓝光束包含第一部分及第二部分。第一分色镜接收且允许该蓝光束穿透。波长转换模块用以接收该第一部分且发出黄光束至该第一分色镜。第二分色镜用以接收且分离经该第一分色镜反射的该黄光束为绿光束及红光束。第一光阀、第二光阀及第三光阀用以各自接收且调变该蓝光束的该第二部分、该绿光束及该红光束。合光镜组用以结合调变后的该第二部分、该绿光束及该红光束以形成全彩影像。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光投影机，尤指一种能合并光路，减少镜片，提升效率的激光投影机。
背景技术
现有投影机使用激光光源技术优势在于，激光光在物理条件下具较高的光效率、应用免对焦优势，实际使用上极为便利。激光光源本身亦有极度微缩的整合设计条件，在光机设计可用激光束调变照射所需光色，简化省略发光二极管光源必备的光学透镜系统，可大幅节省光学材料制作成本与空间问题，亦可开发投影光机微缩的设计。激光光源具有快速反应的特点，在投影休眠时，投影可以自动降低亮度，从而达到节能效果，并可以根据环境亮度自动调节亮度。
然而，激光投影机一般使用蓝光激光源提供照明光束。照明光束需经由波长转换装置(如：局部涂覆荧光粉或量子点的色轮)转化为其它颜色的激发光束，再与照明光束进行合光以供使用。传统的合光模块利用分光片反射照明光束而投往色轮，色轮具波长转换材质处相应产生激发光束，且激发光束可直接穿透分光片。此外，部分照明光束会穿越色轮无波长转换材质处，且经由多个反射件返回分光片，并经分光片反射与激发光束合光。由此可知，传统的合光模块需配置多种光学组件，不仅大幅提高硬件成本，亦增加产品重量与体积。
发明内容
本发明的目的在于减少光学组件的数量，降低硬件成本和产品重量及体积。
基于上述目的，本发明提出一种激光光学引擎模块，其包含：
激光光源，用以提供蓝光束，该蓝光束包含第一部分及第二部分；
第一分色镜，接收且允许该蓝光束穿透；
波长转换模块，用以接收该第一部分且发出黄光束至该第一分色镜，该第一分色镜反射该黄光束；
第二分色镜，用以接收且分离经该第一分色镜反射的该黄光束为绿光束及红光束；
第一光阀、第二光阀、第三光阀，用以各自接收且调变该蓝光束的该第二部分、该绿光束及该红光束；及
合光镜组，用以结合调变后的该第二部分、该绿光束及该红光束以形成全彩影像。
较佳的，该波长转换模块具荧光粉或量子点。
较佳的，还包含：
第一反射镜，设置于该波长转换模块与该第一光阀之间，该第一反射镜反射该蓝光束的该第二部分至该第一光阀；或者，第一反射镜，设置于该第一分色镜与该第二分色镜之间，该第一反射镜反射该黄光束至该第二分色镜；以及
第二反射镜及第三反射镜，设置于该第二分色镜与该第三光阀之间，该红光束依序经该第二反射镜及该第三反射镜反射至该第三光阀；
其中，该第二分色镜反射该绿光束至该第二光阀。
较佳的，该波长转换模块为可转动的。
较佳的，该波长转换模块包含：
反射基板；
波长转换涂层，成环状涂布于该反射板上，用以接收该蓝光束的该第一部分以发出该黄光束；以及
穿透部，设置于该反射基板上且邻接该波长转换涂层，用以允许该蓝光束的该第二部分穿透。
较佳的，该反射基板具圆心，该波长转换涂层与该穿透部与该圆心等距或不等距。
较佳的，该穿透部包含开孔。
较佳的，该穿透部还包含为透光材质以覆盖该开口。
较佳的，该波长转换模块包含：
基板，用以允许该蓝光束的该第二部分穿透及反射该黄光束；以及
波长转换涂层，成环状涂布于该基板上，用以接收该第一部分以激发出该黄光束；或者，
该第一部分照射于该波长转换模块，该第二部分绕过该波长转换模块，该波长转换模块包含：
反射基板；以及
波长转换涂层，成环状涂布于该反射基板上，用以接收该第一部分束以激发出该黄光束。
较佳的，该第一光阀、该第二光阀以及该第三光阀为液晶材料所组成。
基于上述目的，本发明还提出一种激光投影机，其特征在于，该激光投影机包含上述任一项所述的激光光学引擎模块。
与现有技术相比，本发明提供的激光投影机，包含激光光源，第一分色镜，波长转换模块，第二分色镜，第一光阀、第二光阀、第三光阀，及合光镜组。激光光源用以提供蓝光束，蓝光束包含第一部分及第二部分。第一分色镜接收且允许蓝光束穿透。波长转换模块用以接收蓝光束的第一部分光束且激发出黄光束至第一分色镜，且第一分色镜反射黄光束。第二分色镜用以接收且分离经第一分色镜反射的黄光束为绿光束及红光束。第一光阀、第二光阀及第三光阀用以分别接收且调变蓝光束的第二部分光束、绿光束及红光束。合光镜组用以结合调变后的第二部分光束、绿光束及红光束以形成全彩影像。本发明实施例的合光方式可减少所需配置的光学组件，不仅大幅降低硬件成本，亦可降低产品重量与体积。
附图说明
图1为本发明实施例的激光投影机的示意图。
图2为图1激光投影机的波长转换模块的示意图。
图3为图1激光投影机的另一种波长转换模块的示意图。
图4为图1激光投影机的另一种波长转换模块的示意图。
图5为本发明另一实施例的激光投影机的示意图。
图6为图5激光投影机的波长转换模块的示意图。
图7为本发明另一实施例的激光投影机的示意图。
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1为本发明实施例的激光投影机100的示意图。激光投影机100可包含激光光源10，第一分色镜12，第二分色镜14，第一反射镜16，第二反射镜18，第三反射镜20，第一光阀22，第二光阀24，第三光阀26，合光镜组30，波长转换模块40。激光光源10用以提供蓝光束BL，蓝光束BL由第一部分光束BL1及第二部分光束BL2组成。第一分色镜12接收且允许蓝光束BL穿透。波长转换模块40为可转动的组件，用以接收第一部分光束BL1且激发出黄光束YL至第一分色镜12，第一分色镜12进而反射黄光束YL。第二分色镜14用以接收且分离经第一分色镜12反射的黄光束YL为绿光束GL及红光束RL。第一光阀22、第二光阀24及第三光阀26用以分别接收且调变蓝光束BL的第二部分光束BL2、绿光束GL及红光束RL，第一光阀22、第二光阀24及第三光阀26由液晶材料所组成。合光镜组30用以结合调变后的蓝光束BL的第二部分光束BL2、绿光束GL及红光束RL以形成全彩影像。第一反射镜16设置于波长转换模块40与第一光阀22之间，并且第一反射镜16反射蓝光束BL的第二部分光束BL2至第一光阀22。第二分色镜14反射绿光束GL至第二光阀24。第二反射镜18及第三反射镜20设置于第二分色镜14与第三光阀26之间，红光束RL依序经第二反射镜18及第三反射镜20反射至第三光阀26。
换言之，本发明实施例的激光投影机光路的叙述如下。激光光源10发出蓝光束BL，通过第一分色镜12，照射至波长转换模块40。波长转换模块40接收蓝光束BL的第一部分光束BL1且激发出黄光束YL射至第一分色镜12，第一分色镜12反射黄光束YL至第二分色镜14，第二分色镜14接收且分离黄光束YL成为绿光束GL及红光束RL。蓝光束BL的第二部分光束BL2穿过波长转换模块40至第一反射镜16并被其反射至第一光阀22。第二分色镜14反射绿光束GL至第二光阀24。红光束RL依序经第二反射镜18及第三反射镜20反射至第三光阀26。经第一光阀22、第二光阀24及第三光阀26分别调变后的蓝光束BL的第二部分光束BL2、绿光束GL及红光束RL照射至合光镜组30并结合形成全彩影像。
图2为图1中波长转换模块40的示意图。如图2所示，波长转换模块40具有反射基板42及穿透部44。波长转换涂层46涂布于反射基板42上用以接收蓝光束BL以激发出黄光束YL，且穿透部44设置于反射基板42上且邻接波长转换涂层46，穿透部44可为开孔，其上可覆盖或不覆盖允许蓝光穿透的透光材质，其中透光材质可调节蓝光的强度及色调。反射基板42可为一般反光材质，波长转换涂层46可为荧光粉或量子点，故可吸收第一部分光束BL1而激发黄光束YL。于此实施例中，波长转换模块40可为可转动的色轮，包含盘型反光材质，举例为铝制的圆盘。波长转换涂层46可为盘型反光材质上的C型环状范围，穿透部44可为C型环状范围的缺口处，波长转换涂层46与穿透部44可与反射基板42的圆心等距。当蓝光束BL照射高速旋转的波长转换模块40时，穿透部44使部分光束穿透，在此穿透的光束称为第二部分光束BL2，并传递至第一反射镜16。波长转换涂层46则藉由第一部分光束BL1激发出黄光束YL，并反射至第一分色镜12。如此一来，蓝光束BL的第二部分光束BL2与激发的黄光束YL的光路便能分开以分别导向其它部件以供应用。
图3为实施例中另一波长转换模块50的示意图。波长转换模块50可代替波长转换模块40应用于激光投影机100。与波长转换模块40类似，波长转换模块50具有反射基板52及穿透部54。波长转换涂层56涂布于反射基板52上用以接收蓝光束BL以激发出黄光束YL，且穿透部54设置于反射基板52上且邻接波长转换涂层56，穿透部54可为透光材质让蓝光穿透，其中透光材质可调节蓝光的强度及色调。反射基板52可为一般反光材质，波长转换涂层56可为荧光粉或量子点，故可吸收蓝光而激发出黄光。于此实施例中，波长转换模块50为可转动的色轮，包含盘型反光材质。波长转换涂层56为盘型反光材质上外圈的环状范围，穿透部54为内圈的环状范围，波长转换涂层46与穿透部44可与反射基板42的圆心不等距。当蓝光束BL照射高速旋转的波长转换模块50上的照射点P1，穿透部54使部分光束穿透，在此穿透的光束称为第二部分光束BL2，并传递至第一反射镜16。波长转换涂层56则藉由第一部分光束BL1激发出黄光束YL，并反射至第一分色镜12。如此一来，蓝光束BL的第二部分光束BL2与激发的黄光束YL的光路便能分开以分别导向其它部件以供应用。
图4为实施例中另一波长转换模块60的示意图。波长转换模块60可代替波长转换模块40应用于激光投影机100。波长转换模块60具有透光材质基板62，例如玻璃基板，允许至少部分蓝光束BL穿透及反射黄光束YL。举例而言，基板62可具有镀膜，此镀膜可使80％的蓝光反射及20％的蓝光穿透，或者使70％的蓝光反射及30％的蓝光穿透，可依照需求使用具有不同透光率的镀膜。本实施例可利用镀膜特性，决定蓝光反射与穿透的比例来达到分光的目的。波长转换涂层66涂布于基板62上用以接收第一部分光束BL1以激发出黄光束YL，波长转换涂层66可为荧光粉或量子点，故可吸收蓝光而激发黄光。于此实施例中，波长转换模块60为可转动的色轮，盘型为透光材质。波长转换涂层66为透光材质基板上环状范围。当蓝光束BL照射高速旋转的波长转换模块60上的照射点P2，基板62使部分光束穿透，在此穿透的光束称为第二部分光束BL2，并传递至第一反射镜16。波长转换涂层66则藉由第一部分光束BL1激发出黄光束YL，并反射至第一分色镜12。如此一来，蓝光束BL的第二部分光束BL2与激发的黄光束YL的光路便能分开以分别导向其它部件以供应用。
图5为本发明实施例的另一激光投影机200的示意图。激光投影机200与激光投影机100大致相同。激光投影机200使用波长转换模块70，设置于蓝光束BL的光路上，蓝光束BL包含第一部分光束BL1及第二部分光束BL2。激光光源10发出蓝光束BL，通过第一分色镜12，照射至波长转换模块70。第一部分光束BL1照射于波长转换模块70而激发出黄光束YL，并反射至第一分色镜12，第二部分光束BL2与波长转换模块70错开，即绕过波长转换模块70，且传递至第一反射镜16并被其反射至第一光阀22。第二分色镜14反射绿光束GL至第二光阀24。红光束RL依序经第二反射镜18及第三反射镜20反射至第三光阀26。经第一光阀22、第二光阀24及第三光阀26分别调变后的蓝光束BL的第二部分光束BL2、绿光束GL及红光束RL照射至合光镜组30并结合形成全彩影像。
图6为图5中波长转换模块70的示意图。波长转换模块70具有反射基板72。波长转换涂层76涂布于反射基板72上用以接收蓝光束BL的第一部分光束BL1以激发出黄光束YL，波长转换涂层76可为荧光粉或量子点，故可吸收蓝光而激发黄光。于此实施例中，波长转换模块70可为可转动的色轮，盘型为反光材质。波长转换涂层76可为反射基板72上环状范围。当蓝光束BL照射高速旋转的波长转换模块70上的照射点P3，部分光束可绕过波长转换模块70，在此绕过的光束称为第二部分光束BL2，并传递至第一反射镜16。波长转换涂层76则藉由第一部分光束BL1激发出黄光束YL，并反射至第一分色镜12。如此一来，蓝光束BL的第二部分光束BL2与激发的黄光束YL的光路便能分开以分别导向其它部件以供应用。
图7为本发明另一实施例的激光投影机100的示意图。激光投影机100可包含激光光源10，第一分色镜12，第二分色镜14，第一反射镜16，第二反射镜18，第三反射镜20，第一光阀22，第二光阀24，第三光阀26，合光镜组30，波长转换模块40。激光光源10用以提供蓝光束BL，蓝光束BL由第一部分光束BL1及第二部分光束BL2组成。第一分色镜12接收且允许蓝光束BL穿透。波长转换模块40为可转动的组件，用以接收第一部分光束BL1且激发出黄光束YL至第一分色镜12，第一分色镜12进而反射黄光束YL。第二分色镜14用以接收且分离经第一分色镜12反射的黄光束YL为绿光束GL及红光束RL。第一光阀22、第二光阀24及第三光阀26用以分别接收且调变蓝光束BL的第二部分光束BL2、绿光束GL及红光束RL，第一光阀22、第二光阀24及第三光阀26由液晶材料所组成。合光镜组30用以结合调变后的蓝光束BL的第二部分光束BL2、绿光束GL及红光束RL以形成全彩影像。
第一反射镜16设置于第一分色镜12与第二分色镜14之间，并且第一反射镜16反射黄光束YL至第二分色镜14。第二分色镜14反射绿光束GL至第二光阀24。第二反射镜18及第三反射镜20设置于第二分色镜14与第三光阀26之间，红光束RL依序经第二反射镜18及第三反射镜20反射至第三光阀26。
换言之，本发明实施例的激光投影机光路的叙述如下。激光光源10发出蓝光束BL，通过第一分色镜12，照射至波长转换模块40。波长转换模块40接收蓝光束BL的第一部分光束BL1且激发出黄光束YL射至第一分色镜12，第一分色镜12反射黄光束YL，并经由第一反射镜16反射至第二分色镜14，第二分色镜14接收且分离黄光束YL成为绿光束GL及红光束RL。蓝光束BL的第二部分光束BL2穿过波长转换模块40并投射至第一光阀22。第二分色镜14反射绿光束GL至第二光阀24。红光束RL依序经第二反射镜18及第三反射镜20反射至第三光阀26。经第一光阀22、第二光阀24及第三光阀26分别调变后的蓝光束BL的第二部分光束BL2、绿光束GL及红光束RL照射至合光镜组30并结合形成全彩影像。
如图7所示的波长转换模块40，其也可以采用上述任一实施例中的波长转换模块40，在此不再赘述。
综上所述，实施例提供一种激光投影机，包含激光光源，第一分色镜，波长转换模块，第二分色镜，第一光阀、第二光阀、第三光阀，及合光镜组。激光光源用以提供蓝光束，蓝光束包含第一部分及第二部分。第一分色镜接收且允许蓝光束穿透。波长转换模块用以接收蓝光束的第一部分光束且激发出黄光束至第一分色镜，且第一分色镜反射黄光束。第二分色镜用以接收且分离经第一分色镜反射的黄光束为绿光束及红光束。第一光阀、第二光阀及第三光阀用以分别接收且调变蓝光束的第二部分光束、绿光束及红光束。合光镜组用以结合调变后的第二部分光束、绿光束及红光束以形成全彩影像。本发明实施例的合光方式可减少所需配置的光学组件，不仅大幅降低硬件成本，亦可降低产品重量与体积。
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 (11)
1.一种激光光学引擎模块，其特征在于，包含：
激光光源，用以提供蓝光束，该蓝光束包含第一部分及第二部分；
第一分色镜，接收且允许该蓝光束穿透；
波长转换模块，用以接收该第一部分且发出黄光束至该第一分色镜，该第一分色镜反射该黄光束；
第二分色镜，用以接收且分离经该第一分色镜反射的该黄光束为绿光束及红光束；
第一光阀、第二光阀、第三光阀，用以各自接收且调变该蓝光束的该第二部分、该绿光束及该红光束；及
合光镜组，用以结合调变后的该第二部分、该绿光束及该红光束以形成全彩影像。
2.如权利要求1所述的激光光学引擎模块，其特征在于，该波长转换模块具荧光粉或量子点。
3.如权利要求1所述的激光光学引擎模块，其特征在于，还包含：
第一反射镜，设置于该波长转换模块与该第一光阀之间，该第一反射镜反射该蓝光束的该第二部分至该第一光阀；或者，第一反射镜，设置于该第一分色镜与该第二分色镜之间，该第一反射镜反射该黄光束至该第二分色镜；以及
第二反射镜及第三反射镜，设置于该第二分色镜与该第三光阀之间，该红光束依序经该第二反射镜及该第三反射镜反射至该第三光阀；
其中，该第二分色镜反射该绿光束至该第二光阀。
4.如权利要求1所述的激光光学引擎模块，其特征在于，该波长转换模块为可转动的。
5.如权利要求1所述的激光投影机，其特征在于，该波长转换模块包含：
反射基板；
波长转换涂层，成环状涂布于该反射板上，用以接收该蓝光束的该第一部分以发出该黄光束；以及
穿透部，设置于该反射基板上且邻接该波长转换涂层，用以允许该蓝光束的该第二部分穿透。
6.如权利要求5所述的激光光学引擎模块，其特征在于，该反射基板具圆心，该波长转换涂层与该穿透部与该圆心等距或不等距。
7.如权利要求5所述的激光光学引擎模块，其特征在于，该穿透部包含开孔。
8.如权利要求7所述的激光光学引擎模块，其特征在于，该穿透部还包含为透光材质以覆盖该开口。
9.如权利要求1所述的激光光学引擎模块，其特征在于，
该波长转换模块包含：
基板，用以允许该蓝光束的该第二部分穿透及反射该黄光束；以及
波长转换涂层，成环状涂布于该基板上，用以接收该第一部分以激发出该黄光束；或者，
该第一部分照射于该波长转换模块，该第二部分绕过该波长转换模块，该波长转换模块包含：
反射基板；以及
波长转换涂层，成环状涂布于该反射基板上，用以接收该第一部分束以激发出该黄光束。
10.如权利要求1所述的激光光学引擎模块，其特征在于，该第一光阀、该第二光阀以及该第三光阀为液晶材料所组成。
11.一种激光投影机，其特征在于，该激光投影机包含上述权利要求1～10任一项所述的激光光学引擎模块。
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