CN115453808A - 照明系统 - Google Patents

Abstract

一种照明系统，包括一光源模组以及一合光模组。光源模组用以分别提供一第一色光束、一第二色光束以及一第三色光束。合光模组具有彼此平行的一第一光学面、一第二光学面以及一第三光学面。第一光学面面向光源模组并位于光源模组与第二光学面之间，且第二光学面位于第一光学面与第三光学面之间。

Description

照明系统

技术领域

本发明涉及一种照明系统，尤其涉及一种具有合光模组的照明系统。

背景技术

近来以发光二极管(light-emitting diode,LED)和激光二极管(laser diode)等固态照明为主的投影装置渐渐在市场上占有一席之地。由于激光二极管具有高于约20％的发光效率，为了突破发光二极管的光源限制，因此渐渐发展了以激光二极管作为所需的纯色光源的投影装置。

然而，现有采用以激光光源的投影装置的光路架构下，需要设置不同的合光元件，但目前采用了多个激光二极管来作为作为所需的纯色光源的投影装置会具有合光结构占用体积大以及成本较高的问题，而采用了单一的三原色激光二极管来作为所需的纯色光源的投影装置，则会具有光学效率低落或色均匀度不良的问题。

“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公知常识。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

本发明提供一种照明系统，具有良好的光学效率和色均匀度以及小体积的优点。

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。

为达上述的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照明系统。照明系统包括一光源模组以及一合光模组。光源模组为单一的三原色激光二极管，用以分别提供一第一色光束、一第二色光束以及一第三色光束。合光模组具有彼此平行的一第一光学面、一第二光学面以及一第三光学面，其中第一光学面位于第一色光束、第二色光束以及第三色光束的传递路径上，第二光学面位于第二色光束以及第三色光束的传递路径上，以及第三光学面位于第三色光束的传递路径上。第一光学面面向光源模组并位于光源模组与第二光学面之间，且第二光学面位于第一光学面与第三光学面之间。

在本发明的一实施例中，上述的合光模组包括一第一分色元件以及一第二分色元件。第一分色元件的彼此相对的两表面分别为第一光学面与第二光学面，且第一光学面朝向光源模组。第二分色元件的其中一表面为第三光学面。在本发明的一实施例中，上述的合光模组包括一第一分色元件、一第二分色元件以及一第三分色元件。第一分色元件位于第一色光束的传递路径上，其中第一分色元件朝向光源模组的表面为第一光学面。第二分色元件位于第二色光束的传递路径上，其中第二分色元件朝向第一分色元件的表面为第二光学面。第三分色元件位于第三色光束的传递路径上，其中第三分色元件朝向第二分色元件的表面为第三光学面。在本发明的一实施例中，上述的第一色光束、第二色光束以及第三色光束经由第一光学面入射合光模组，第一色光束被第一光学面反射，且第二色光束穿透第一光学面后被第二光学面反射并再次穿透第一光学面，且第三色光束依序穿透第一光学面与第二光学面后，被第三光学面反射并再次依序穿透第二光学面与第一光学面，之后，第一色光束、第二色光束以及第三色光束合并成一照明光束。在本发明的一实施例中，上述的合光模组包括一第一镀膜、一第二镀膜以及一第三镀膜。第一镀膜位于第一光学面上，其中第一镀膜用以反射第一色光束，并使第二色光束以及第三色光束穿透。第二镀膜位于第二光学面上，其中第二镀膜用以反射第二色光束，并使第三色光束穿透。第三镀膜位于第三光学面上，其中第三镀膜用以反射第三色光束。在本发明的一实施例中，上述的光源模组包括一第一光源、一第二光源以及一第三光源，第一光源用以提供第一色光束，第二光源用以提供第二色光束，且第三光源用以提供第三色光束，且第一光源、第二光源以及第三光源为封装在光源模组的激光二极管元件。

为达上述的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照明系统。照明系统包括一第一色激光光源、一第二色激光光源、一第三色激光光源、一第一分色膜、一第二分色膜以及一第三分色膜。第一分色膜位于第一色激光光源的第一光路下游。第二分色膜位于第二色激光光源的第二光路下游。第三分色膜位于第三色激光光源的第三光路下游。第一分色膜、第二分色膜和第三分色膜彼此平行，部分第一光路、部分第二光路和部分第三光路彼此平行，且第二分色膜设于第一分色膜和第一色激光光源的光路之间。在本发明的一实施例中，上述的第一色激光光源用以提供一第一色光束，第二色激光光源用以提供一第二色光束，且第三色激光光源用以提供一第三色光束，且第一色激光光源、第二色激光光源以及第三色激光光源为封装在一单一的三原色激光二极管中的激光二极管元件。

为达上述的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照明系统。照明系统包括一第一颜色准直光源、一第二颜色准直光源一第三颜色准直光源一第一分色膜一第二分色膜以及一反射膜。第一颜色准直光源提供一第一颜色光束。第二颜色准直光源提供一第二颜色光束。第三颜色准直光源提供一第三颜色光束。第一分色膜设于第一颜色光束、第二颜色光束及第三颜色光束的传递路径上。第二分色膜设于第一颜色光束及第二颜色光束的传递路径上；反射膜设于第一颜色光束的传递路径上。第一颜色光束会依序穿透第一分色膜与第二分色膜，被反射膜反射，再依序穿透第二分色膜与第一分色膜，第二颜色光束会依序穿透第一分色膜、被第二分色膜反射及穿透第一分色膜，第三颜色光束会被第一分色膜反射，且第一分色膜和第二分色膜和反射膜彼此平行。

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，照明系统借由合光模组的第一光学面、第二光学面以及一第三光学面的配置，即可达到合光的功能，而不需使用其他的合光结构，如此可简化制作过程并降低制作成本，而有利于大量生产。并且，在本发明的实施例中，由于光源模组可为单一的三原色激光二极管，合光模组的第一分色元件以及第二分色元件之间的间距可因而对应地缩减，因此可有利于缩减合光模组的体积，进而可有效缩小照明系统的体积。此外，在本发明的实施例中，照明系统可基于合光模组的各元件的折射率，来适当设计各光束与各光学面之间的间距，而使得第一色光束、第二色光束以及第三色光束可由合光模组的第一光学面的相同位置出光，进而可使合并而成的照明光束具有良好的光学效率和色均匀度。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种照明系统的光学架构示意图。

图2是本发明一实施例的一种照明系统的光学架构示意图。

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，在以下配合参考图式的一较佳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，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1是本发明一实施例的一种照明系统的光学架构示意图。请参照图1，在本实施例中，照明系统100包括一光源模组110以及一合光模组120，并用以应用至一投影装置中。光源模组110用以分别提供一第一色光束L1、一第二色光束L2以及一第三色光束L3。具体而言，如图1所示，在本实施例中，光源模组110包括一第一光源111、一第二光源112以及一第三光源113，第一光源111用以提供第一色光束L1，第二光源112用以提供第二色光束L2，且第三光源113用以提供第三色光束L3。举例而言，在本实施例中，第一光源111可为蓝光激光二极管，且第一色光束L1为蓝光激光光束；第二光源112可为绿光激光二极管，且第二色光束L2为绿光激光光束；第三光源113可为红光激光二极管，且第三色光束L3为红光激光光束。此外，在本实施例中，光源模组110可为一三原色激光二极管，而第一光源111、第二光源112以及第三光源113为封装在其中的激光二极管元件，但本发明不以此为限。

另一方面，如图1所示，在本实施例中，合光模组120具有彼此平行的一第一光学面S1、一第二光学面S2以及一第三光学面S3。第一光学面S1面向光源模组110并位于光源模组110与第二光学面S2之间，且第二光学面S2位于第一光学面S1与第三光学面S3之间。

具体而言，在本实施例中，合光模组120包括一第一分色元件121以及一第二分色元件122。第一分色元件121位于第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3的传递路径上，其中第一分色元件121的彼此相对的两表面分别为第一光学面S1与第二光学面S2，且第一光学面S1朝向光源模组110。第二分色元件122位于第三色光束L3的传递路径上，其中第二分色元件122朝向第一分色元件121的表面为第三光学面S3。

具体而言，在本实施例中，合光模组120的第一光学面S1、第二光学面S2以及第三光学面S3可分别镀有不同的分色膜或反射膜，以对第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3分别提供反射或穿透的作用。举例而言，如图1所示，在本实施例中，合光模组120包括一第一镀膜F1、一第二镀膜F2以及一第三镀膜F3。如图1所示，第一镀膜F1位于第一光学面S1上，且第一镀膜F1可为蓝光反射膜(DMB)，可反射蓝光，并使红光与绿光穿透，而用以反射第一色光束L1，并使第二色光束L2以及第三色光束L3穿透。并且，如图1所示，第二镀膜F2位于第二光学面S2上，且第二镀膜F2可为绿光反射膜(DMG)，可反射绿光，并使红光穿透，而用以反射第二色光束L2，并使第三色光束L3穿透。此外，如图1所示，第三镀膜F3位于第三光学面S3上，且第三镀膜F3可为红光反射膜(DMR)或一般的反射膜，而用以反射第三色光束L3。

如此，如图1所示，当第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3经由第一光学面S1入射合光模组120时，第一色光束L1会被第一光学面S1反射。并且，第二色光束L2会穿透第一光学面S1后被第二光学面S2反射并再次穿透第一光学面S1。此外，第三色光束L3会依序穿透第一光学面S1与第二光学面S2后，被第三光学面S3反射并再次依序穿透第二光学面S2与第一光学面S1。之后，第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3即可合并成一照明光束L。

进一步而言，如图1所示，由于第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3入射合光模组120的第一光学面S1彼此平行，且合光模组120的第一光学面S1、第二光学面S2以及第三光学面S3也彼此平行，因此只要基于第一分色元件121与第二分色元件122的折射率，来适当设计第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3之间的间距以及第一光学面S1、第二光学面S2以及第三光学面S3之间的间距，第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3即可由合光模组120的第一光学面S1的相同位置出光，进而可使合并而成的照明光束L具有良好的光学效率和色均匀度。

也就是说，如图1所示，第一色光束L1与第二色光束L2之间的间距P1、第二色光束L2与第三色光束L3之间的间距P2、第一光学面S1与第二光学面S2之间的间距的范围(即图1所示的第一分色元件121的宽度尺寸W1)以及第二光学面S2与第三光学面S3之间的间距的范围(即图1所示的第一分色元件121与第二分色元件122之间的最小距离D1)可依据第一分色元件121与第二分色元件122的折射率来进行计算与设计，而可使第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3由合光模组120的第一光学面S1的相同位置出光，进而可使合并而成的照明光束L具有良好的光学效率和色均匀度。

如此一来，照明系统100借由合光模组120的第一光学面S1、第二光学面S2以及一第三光学面S3的配置，即可达到合光的功能，而不需使用其他的合光结构，如此可简化制作过程并降低制作成本，而有利于大量生产。并且，由于光源模组110可为单一的三原色激光二极管，合光模组120的第一分色元件121以及第二分色元件122之间的间距可因而对应地缩减，因此可有利于缩减合光模组120的体积，进而可有效缩小照明系统100的体积。

图2是本发明一实施例的一种照明系统的光学架构示意图。请参照图2，图2的照明系统200与图1的照明系统100类似，而差异如下所述。具体而言，如图2所示，在本实施例中，合光模组220还包括一第三分色元件223。并且，如图2所示，在本实施例中，第一分色元件221位于第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3的传递路径上，其中第一分色元件221朝向光源模组110的表面为第一光学面S1。第二分色元件222位于第二色光束L2以及第三色光束L3的传递路径上，其中第二分色元件222朝向第一分色元件221的表面为第二光学面S2。第三分色元件223位于第三色光束L3的传递路径上，其中第三分色元件223朝向第二分色元件222的表面为第三光学面S3。

如此，如图2所示，当第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3经由第一分色元件221的第一光学面S1入射合光模组220时，第一色光束L1会被第一光学面S1反射。并且，第二色光束L2会穿透第一分色元件221的第一光学面S1后被第二分色元件222的第二光学面S2反射并再次穿透第一分色元件221的第一光学面S1。此外，第三色光束L3会依序穿透第一分色元件221的第一光学面S1与第二分色元件222的第二光学面S2后，被第三分色元件223的第三光学面S3反射并再次依序穿透第二分色元件222的第二光学面S2与第一分色元件221的第一光学面S1。之后，第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3即可合并成照明光束L。

类似地，在本实施例中，照明系统200亦可基于第一分色元件221、第二分色元件222以及第三分色元件223的折射率，来适当设计第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3之间的间距以及第一光学面S1、第二光学面S2以及第三光学面S3之间的间距，第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3即可由合光模组220的第一光学面S1的相同位置出光，进而可使合并而成的照明光束L具有良好的光学效率和色均匀度。

进一步而言，如图2所示，第一色光束L1与第二色光束L2之间的间距P1、第二色光束L2与第三色光束L3之间的间距P2、第一光学面S1与第二光学面S2之间的间距的范围则会由第一分色元件221的宽度尺寸W1与第一分色元件221与第二分色元件222之间的最小距离D1所决定、第二光学面S2与第三光学面S3之间的间距的范围则会由第二分色元件222的宽度尺寸W2与第二分色元件222与第三分色元件223之间的最小距离D2所决定，上述这些参数则可依据第一分色元件221、第二分色元件222以及第三分色元件223的折射率来进行计算与设计，而可使第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3由合光模组120的第一光学面S1的相同位置出光，进而可使合并而成的照明光束L具有良好的光学效率和色均匀度。

如此一来，由于图2的照明系统200与图1的照明系统100具有相似的结构，而能借由合光模组220彼此平行的第一光学面S1、第二光学面S2以及一第三光学面S3的配置来达到相同的功能，因此的照明系统200能达到与前述的照明系统100类似的效果与优点，在此就不再赘述。

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。在本发明的实施例中，照明系统借由合光模组的第一光学面、第二光学面以及一第三光学面的配置，即可达到合光的功能，而不需使用其他的合光结构，如此可简化制作过程并降低制作成本，而有利于大量生产。并且，在本发明的实施例中，由于光源模组可为单一的三原色激光二极管，合光模组的第一分色元件以及第二分色元件之间的间距可因而对应地缩减，因此可有利于缩减合光模组的体积，进而可有效缩小照明系统的体积。此外，在本发明的实施例中，照明系统可基于合光模组的各元件的折射率，来适当设计各光束与各光学面之间的间距，而使得第一色光束、第二色光束以及第三色光束可由合光模组的第一光学面的相同位置出光，进而可使合并而成的照明光束具有良好的光学效率和色均匀度。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，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书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书中提及的“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。

Claims (10)

1.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括：

光源模组，所述光源模组为单一的三原色激光二极管，用以分别提供第一色光束、第二色光束以及第三色光束；以及

合光模组，设有彼此平行的第一光学面、第二光学面以及第三光学面，其中所述第一光学面位于所述第一色光束、所述第二色光束以及所述第三色光束的传递路径上，所述第二光学面位于所述第二色光束以及所述第三色光束的传递路径上，以及所述第三光学面位于所述第三色光束的传递路径上，其中所述第一光学面面向所述光源模组并位于所述光源模组与所述第二光学面之间，且所述第二光学面位于所述第一光学面与所述第三光学面之间。

2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述合光模组包括：

第一分色元件，其中所述第一分色元件的彼此相对的两表面分别为所述第一光学面与所述第二光学面，且所述第一光学面朝向所述光源模组；以及

第二分色元件，其中所述第二分色元件的其中一表面为所述第三光学面。

3.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述第一色光束、所述第二色光束以及所述第三色光束可经由所述第一光学面入射所述合光模组，所述第一色光束可被所述第一光学面反射，且所述第二色光束可穿透所述第一光学面，然后可被所述第二光学面反射并可再次穿透所述第一光学面，且所述第三色光束依序可穿透所述第一光学面与所述第二光学面后，然后可被所述第三光学面反射并可再次依序穿透所述第二光学面与所述第一光学面，之后，所述第一色光束、所述第二色光束以及所述第三色光束可合并成照明光束。

4.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述合光模组包括：

第一分色元件，位于所述第一色光束的传递路径上，其中所述第一分色元件朝向所述光源模组的表面为所述第一光学面；

第二分色元件，位于所述第二色光束的传递路径上，其中所述第二分色元件朝向所述第一分色元件的表面为所述第二光学面；以及

第三分色元件，位于所述第三色光束的传递路径上，其中所述第三分色元件朝向所述第二分色元件的表面为所述第三光学面。

5.如权利要求4所述的照明系统，其特征在于，所述第一色光束、所述第二色光束以及所述第三色光束经由所述第一光学面可入射所述合光模组，所述第一色光束可被所述第一光学面反射，且所述第二色光束可穿透所述第一光学面，然后可被所述第二光学面反射并可再次穿透所述第一光学面，且所述第三色光束依序可穿透所述第一光学面与所述第二光学面，然后可被所述第三光学面反射并可再次依序穿透所述第二光学面与所述第一光学面，之后，所述第一色光束、所述第二色光束以及所述第三色光束可合并成照明光束。

6.如权利要求1至5任一项所述的照明系统，其特征在于，所述合光模组包括：

第一镀膜，位于所述第一光学面上，其中所述第一镀膜用以反射所述第一色光束，并可使所述第二色光束以及所述第三色光束穿透；

第二镀膜，位于所述第二光学面上，其中所述第二镀膜用以反射所述第二色光束，并可使所述第三色光束穿透；以及

第三镀膜，位于所述第三光学面上，其中所述第三镀膜用以反射所述第三色光束。

7.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述光源模组包括第一光源、第二光源以及第三光源，所述第一光源用以提供所述第一色光束，所述第二光源用以提供所述第二色光束，且所述第三光源用以提供所述第三色光束，且所述第一光源、所述第二光源以及所述第三光源为封装在所述光源模组的激光二极管元件。

8.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述第一色激光光源用以提供第一色光束，所述第二色激光光源用以提供第二色光束，且所述第三色激光光源用以提供第三色光束，且所述第一色激光光源、所述第二色激光光源以及所述第三色激光光源为封装在单一的三原色激光二极管中的激光二极管元件。

9.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括：

第一色激光光源；

第二色激光光源；

第三色激光光源；

第一分色膜，位于所述第一色激光光源的第一光路下游；

第二分色膜，位于所述第二色激光光源的第二光路下游；以及

第三分色膜，位于所述第三色激光光源的第三光路下游，其中所述第一分色膜、所述第二分色膜和所述第三分色膜彼此平行，部分所述第一光路、部分所述第二光路和部分所述第三光路彼此平行，且所述第二分色膜设于所述第一分色膜和所述第一色激光光源的光路之间。

10.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括：

第一颜色准直光源，可提供第一颜色光束；

第二颜色准直光源，可提供第二颜色光束；

第三颜色准直光源，可提供第三颜色光束；

第一分色膜，设于所述第一颜色光束、所述第二颜色光束及所述第三颜色光束的传递路径上；

第二分色膜，设于所述第一颜色光束及所述第二颜色光束的传递路径上；以及

反射膜，设于所述第一颜色光束的传递路径上，其中所述第一颜色光束可依序穿透所述第一分色膜与所述第二分色膜后，可被所述反射膜反射，再依序可穿透所述第二分色膜与所述第一分色膜，第二颜色光束可依序穿透所述第一分色膜后，可被所述第二分色膜反射及穿透所述第一分色膜，所述第三颜色光束可被所述第一分色膜反射，且所述第一分色膜和所述第二分色膜和所述反射膜彼此平行。

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