CN116009342A - 光源模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光源模块包含第一发光单元、第二发光单元、第一分光镜以及波长转换单元。第一发光单元配置以发射第一色光。第二发光单元配置以发射第二色光。分光镜配置以允许第一色光透射，并具有穿越区。穿越区配置以供第二色光通过。波长转换单元包含基板以及设置于基板上的荧光粉层。荧光粉层配置以将透射第一分光镜的第一色光转换成第三色光，并配置以反射与散射通过穿越区的第二色光。第一分光镜还配置以反射经波长转换单元反射的第二色光以及第三色光。

Description

光源模块

技术领域

本发明涉及一种光源模块，尤其涉及一种与激光荧光色轮投影相关的光源模块。

背景技术

在现有的激光荧光色轮投影机中，常使用额外的激光光源发射色光来补光(例如：以红光激光补足红光)，以增加色光的比例和饱和度。现有的激光荧光色轮投影机通过设置分光镜以及荧光色轮来产生红色光、黄色光以及蓝色光等色光。

然而，当长波长的色光通过分光镜时，会使长波长的色光能量削减，而造成最后投影出来的该色光的比例和饱和度不足。

因此，如何提出可以减少色光能量削减的一种光源模块，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可有解决上述问题的光源模块。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种光源模块包含第一发光单元、第二发光单元、分光镜以及波长转换单元。第一发光单元配置以发射第一色光。第二发光单元配置以发射第二色光。第一分光镜配置以允许第一色光透射，并具有穿越区。穿越区配置以供第二色光通过。波长转换单元包含基板以及设置于基板上的荧光粉层。荧光粉层配置以将透射第一分光镜的第一色光转换成第三色光，并配置以反射与散射通过穿越区的第二色光。第一分光镜还配置以反射经波长转换单元反射的第二色光以及第三色光。

于本发明的一或多个实施方式中，穿越区系开孔。

于本发明的一或多个实施方式中，荧光粉层还配置以反射与散射第二色光。

于本发明的一或多个实施方式中，基板为反射式基板且不包含透射式基板。

于本发明的一或多个实施方式中，基板具有透射部，透射部配置以供第一色光通过。

于本发明的一或多个实施方式中，透视部透射材料或镂空部。

于本发明的一或多个实施方式中，光源模块进一步包含第二分光镜，第二分光镜配置以反射第二色光且供第一色光通过，并使第一色光以及第二色光抵达中继透镜。

于本发明的一或多个实施方式中，光源模块进一步包含第二分光镜，第二分光镜配置以反射第一色光且供第二色光通过，并使第一色光以及第二色光抵达中继透镜。

于本发明的一或多个实施方式中，中继透镜设置于第二发光单元与第一分光镜之间，并配置以将第一色光以及第二色光传递抵达第一分光镜。

于本发明的一或多个实施方式中，中继透镜还配置以将第二色光传递通过穿越区。

于本发明的一或多个实施方式中，第三色光的峰值波长大于第一色光的峰值波长，并小于第二色光的峰值波长。

于本发明的一或多个实施方式中，第二色光的波长范围与第三色光的波长范围至少部分重叠。

于本发明的一或多个实施方式中，第二色光的波长范围皆大过于第三色光的波长范围。

于本发明的一或多个实施方式中，第一色光为蓝光，且第二色光为红光。

于本发明的一或多个实施方式中，第三色光实质上为黄光。

综上所述，于本发明的光源模块中，通过在第一分光镜上设置穿越区，即可让作为补光用途的一色光经由穿越区通过第一分光镜。由穿越区通过的此色光接着被波长转换单元的荧光粉层反射与散射，并由积光柱收光。由此可知，此色光从发射到抵达积光柱的过程中并无过多损耗，以达到最佳的补光效果。

以上所述仅用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为示出根据本发明的一实施方式的光源模块的示意图；

图2为示出根据本发明的一实施方式的分光镜的示意图；

图3为示出根据本发明的一实施方式的波长转换单元的示意图；

图4为示出根据本发明的一实施方式的光源模块的示意图；

图5为示出根据本发明的一实施方式的光源模块的示意图。

附图标号说明：

100,400,400’:光源模块

110,410:第一发光单元

120,420,420’:第二发光单元

130,440:第一分光镜

132:涂层区

134,444:穿越区

140,450:第二分光镜

150,460:波长转换单元

152,462:旋转轴

154,464:基板

156,466:荧光粉层

430:第三发光单元

CL1,CR:中继透镜

CL2:凸透镜L1:第一色光

L2:第二色光

L3:第三色光

M:反射镜

R:积光柱

T:透射部

具体实施方式

以下将以附图揭示本发明的复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，于本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出。在所有附图中相同的标号将用于表示相同或相似的元件。

以下将详述根据本发明的一或多个实施方式中的光源模块100。

请参考图1，其为根据本发明的一实施方式示出的光源模块100的结构配置。光源模块100包含第一发光单元110、第二发光单元120、第一分光镜130、第二分光镜140、波长转换单元150、数个反射镜M以及积光柱R。第一发光单元110配置以发射第一色光L1。第二发光单元120配置以发射第二色光L2。第一分光镜130配置以允许第一色光L1透射并具有穿越区134。穿越区134配置以供第二色光L2通过。第一分光镜130还配置以反射经波长转换单元150反射的第二色光L2以及第三色光L3。第二分光镜140配置以允许第二色光L2透射，还配置以反射第一色光L1。波长转换单元150实质上为高速旋转的荧光色轮，配置以将透射第一分光镜130的第一色光L1转换成第三色光L3，并配置以反射第二色光L2。反射镜M配置以反射第一色光L1。积光柱R配置以接收第一色光L1以及经过波长转换单元150反射与散射的第二色光L2与第三色光L3。

请参考图2，其为根据本发明的一实施方式示出的第一分光镜130的结构。第一分光镜130具有涂层区132以及穿越区134。涂层区132围绕穿越区134。在一些实施方式中，穿越区134为一个开孔，可以让任何光线通过。

请参考图3，其为根据本发明的一实施方式示出的波长转换单元150的结构。波长转换单元150包含旋转轴152、基板154以及荧光粉层156。旋转轴152配置以接受马达的驱动，以使波长转换单元150基于旋转轴152旋转。基板154设置于旋转轴152上并围绕旋转轴152。基板154具有透射部T，透射部T譬如是透射材料(例如：玻璃)或镂空部，而透射部T的区域面积或数量视需求而定；荧光粉层156的基底为反射基底，譬如为玻璃基底并涂布有分光膜层，又或者是金属反射基底，能使荧光粉层156受激发后朝着激发光源的方向以反射式出光。在一些实施方式中，光源模块100为单片式DLP(Digital Light Processing)系统中的激光光模块。荧光粉层156设置于基板154上并部分地围绕旋转轴152，具体来说，基板154的配置用以透射第一色光L1。荧光粉层156配置以将第一色光L1转换为第三色光L3，并配置以反射与散射第二色光L2。另须说明的是，荧光粉层156由于材料本身包含波长转化粒子，例如YAG粉，在较短波长光线(例如：蓝光或UV光)的照射下可以转化为较长波长的受激发光(例如：绿光或是黄光)，但是在较长波长的照射下并不会产生上述受激发光，此时波长转化粒子的作用相当于散射颗粒，因此本实施例中荧光粉层156的另一功效还配置以散射第二色光L2。

在一些实施方式中，第三色光L3的峰值波长大于第一色光L1的峰值波长，并小于第二色光L2的峰值波长，进一步地，第二色光L2的波长范围与第三色光L3的波长范围至少部分重叠，或是第二色光L2的波长范围皆大过于第三色光L3的波长范围。更具体地说，在一些实施方式中，第一色光L1实质上为蓝光，第二色光L2实质上为红光，第三色光L3实质上为黄光，其中红光的波长范围可以在黄光之中，或是在黄光的波长范围之外，方得以达到补光的效果。根据上述原理，在其他的变化形态中，当波长转化粒子为绿色荧光粉时，则可以用来反射及散射黄色或红色光。另外，当波长转化粒子为混粉或多层复合型态时也适用上述原则。

通过前述结构配置，第一发光单元110以及第二发光单元120即可通过第一分光镜130、第二分光镜140以及波长转换单元150而产生第一色光L1、第二色光L2以及第三色光L3。

为了使阅读者获得更佳的理解，以下将各别针对第一色光L1、第二色光L2以及第三色光L3在光源模块100中的示意性路径进行说明。

请参考图1，由第一发光单元110发射的第一色光L1首先经由第二分光镜140的反射而抵达第一分光镜130，第一色光L1穿过第一分光镜130而抵达波长转换单元150。当第一色光L1通过波长转换单元150的基板154时，第一色光L1穿过波长转换单元150，随后第一色光L1经过数个反射镜M的反射，再穿过第一分光镜130。最后，第一色光L1在第一时序上抵达积光柱R。

请参考图1，由第一发光单元110发射的第一色光L1经由第二分光镜140的反射而抵达第一分光镜130，第一色光L1穿过第一分光镜130而抵达波长转换单元150。当波长转换单元150旋转使得荧光粉层156面对第一色光L1时会将第一色光L1进行波长转换，并产生第三色光L3。接着，第三色光L3再抵达第一分光镜130被其反射。最后，经过荧光粉层156所产生的第三色光L3在第二时序上抵达积光柱R。

请参考图1，由第二发光单元120发射的第二色光L2穿过第二分光镜140，再经由第一分光镜130上的穿越区134穿过第一分光镜130而抵达波长转换单元150。荧光粉层156会反射与散射第二色光L2(亦即，荧光粉层156并不会对第二色光L2进行波长转换)。接着，第二色光L2抵达第一分光镜130后被其反射。最后，第二色光L2可以同样在上述第二时序上抵达积光柱R。须说明的是，由于第二色光L2被荧光粉层156反射与散射的作用，因此由波长转换单元150反射后的第二色光L2出光的角度及面积会变大，因此当上述第二色光L2反射回到第一分光镜130时，大部分的光线被第一分光镜130的涂层区132反射，而仅会有一小部分的光线穿过穿越区134而损失，而对于第三色光L3而言也是类似。综合上述，第一时序产生第一色光L1而第二时序产生第三色光L3与第二色光L2的模式，适用于后端搭配滤光色轮的单片式投影架构。

在一些实施方式中，穿越区134为开孔，但本发明不限于此。在一些实施方式中，举例来说，穿越区134也可以是可使第二色光L2通透的光学薄膜或其他透光板。

在一些实施方式中，举例来说，在图2中作为穿越区134的开孔的形状可以是矩形，但本发明不限于此。在一些实施方式中，开孔可以为圆形、正方形、多边形或不规则形等形状。换言之，本发明不意欲针对开孔的形状及大小进行限制，主要是可以让第二色光的光束可以通过即可。

接下来，以下将详述根据本发明的一或多个实施方式中的光源模块400。

请参考图4，其为根据本发明的一实施方式示出的光源模块400的结构配置。光源模块400包含第一发光单元410、第二发光单元420、第三发光单元430、第一分光镜440、第二分光镜450、波长转换单元460、中继透镜CL1、凸透镜CL2、中继透镜CR以及积光柱R。第一发光单元410配置以发射第一色光L1。第二发光单元420配置以发射第二色光L2。第三发光单元430配置以发射第一色光L1。第一分光镜440配置以允许第一色光L1透射并具有穿越区444。穿越区444配置以供第二色光L2通过。第一分光镜440还配置以反射经波长转换单元460反射的第二色光L2以及第三色光L3。第二分光镜450配置以允许第一色光L1透射，还配置以反射第二色光L2。波长转换单元460实质上为高速旋转的荧光色轮，配置以将透射第一分光镜440的第一色光L1转换成第三色光L3，并配置以反射第二色光L2。中继透镜CL1设置于第二发光单元420与第一分光镜440之间。中继透镜CL1配置以传递第二色光L2以及由第三发光单元430发射的第一色光L1。凸透镜CL2配置以汇聚透射第一分光镜440的由第三发光单元430发射的第一色光L1以及第二色光L2，并接收经波长转换单元460反射与散射的第二色光L2以及第三色光L3。中继透镜CR配置以汇聚第一色光L1以及经过波长转换单元460反射与散射的第二色光L2与第三色光L3。积光柱R配置以接收第一色光L1以及经过波长转换单元460反射与散射的第二色光L2与第三色光L3。

在一些实施方式中，第一分光镜440的结构实质上与第一分光镜130的结构相同。具体来说，在图4中，第一分光镜440亦包含穿越区444以及涂层区(未示出)。

在一些实施方式中，波长转换单元460的结构与图3中的波长转换单元150的结构相似，惟波长转换单元460的基板464为反射式基板且不包含透射式基板。具体来说，波长转换单元460包含旋转轴462、基板464以及荧光粉层466。荧光粉层466配置以将第一色光L1转换为第三色光L3，并配置以反射与散射第二色光L2。荧光粉层466还配置以反射与散射第三色光L3。在一些实施方式中，光源模块400为三片式DLP系统中的激光光模块。基板464与荧光粉层466皆完全环绕旋转轴462。

通过前述配置，第一发光单元410、第二发光单元420以及第三发光单元430即可通过第一分光镜440、第二分光镜450以及波长转换单元460而产生第一色光L1、第二色光L2以及第三色光L3，并且在时序上同时抵达积光柱R，并整合为等效白光而适用于三片式投影架构。

为了使阅读者获得更佳的理解，以下将各别针对第一色光L1、第二色光L2以及第三色光L3在光源模块400中的示意性路径进行说明。

请参考图4，由第一发光单元410发射的第一色光L1直接穿过第一分光镜440，第一色光L1再经由中继透镜CR的汇聚抵达积光柱R。

请参考图4，由第二发光单元420发射的第二色光L2穿过第二分光镜450抵达中继透镜CL1。接着，第二色光L2穿过中继透镜CL1抵达第一分光镜440，再通过第一分光镜440上的穿越区444穿过第一分光镜440而抵达凸透镜CL2，第二色光L2穿过凸透镜CL2抵达波长转换单元460。当第二色光L2抵达波长转换单元460的荧光粉层466时，荧光粉层466将反射与散射第二色光L2。然后，经荧光粉层466反射与散射的第二色光L2再度穿过凸透镜CL2而抵达第一分光镜440。接着，第二色光L2大部分的光线被第一分光镜440反射而抵达中继透镜CR。最后，第二色光L2再经由中继透镜CR的汇聚抵达积光柱R。

请参考图4，由第三发光单元430发射的第一色光L1穿过第二分光镜450抵达中继透镜CL1。接着，第一色光L1经由中继透镜CL1传递抵达第一分光镜440，再穿过第一分光镜440而抵达凸透镜CL2。第一色光L1经由凸透镜CL2的汇聚抵达波长转换单元460。当第一色光L1抵达波长转换单元460的荧光粉层466时被转换成第三色光L3，且荧光粉层466同时也将反射与散射第二色光L2。然后，经荧光粉层466转换的第三色光L3与所反射与散射的第二色光L2再度穿过凸透镜CL2而抵达第一分光镜440。接着，第二色光L2及第三色光L3被第一分光镜440反射而抵达中继透镜CR。最后，第二色光L2及第三色光L3再经由中继透镜CR的汇聚抵达积光柱R。

在一些实施方式中，在光源模块400中，经由第二发光单元420发射的第二色光L2为光束截面较小的平行光。

在一些实施方式中，在光源模块400中第二发光单元420所发出的第二色光L2及第三发光单元430发射的第一色光L1相对于第二分光镜450的穿透或反射也可以互换，也就是可以使第一色光L1由第二分光镜450反射而第二色光L2穿透后，抵达中继透镜CL1。

接下来，以下将详述根据本发明的一或多个实施方式中的光源模块400’。

请参考图5，其为根据本发明的一实施方式示出的光源模块400’的结构。实际上，光源模块400’的结构配置与光源模块400的结构配置相似，惟光源模块400’的第二发光单元420’不同于光源模块400的第二发光单元420。在光源模块400’中，第二发光单元420’发射的第二色光L2为光束截面较大的平行光。具体来说，经由第二发光单元420’发射的第二色光L2的光束宽度大于经由第二发光单元420发射的第二色光L2的光束宽度。

需要说明的是，在图5中没有示出第一色光L1以及第三色光L3在光源模块400’中的示意性路径，因为第一色光L1以及第三色光L3在光源模块400’中的示意性路径实质上与在光源模块400中的示意性路径相同。因此，为了简单说明，图5仅示出第二色光L2在光源模块400’中的示意性路径。

请参考图5，由第二发光单元420’发射的第二色光L2经由第二分光镜450抵达中继透镜CL1。接着，第二色光L2经由中继透镜CL1的汇聚抵达第一分光镜440，再通过第一分光镜440上的穿越区444穿过第一分光镜440而抵达凸透镜CL2，第二色光L2经由凸透镜CL2的汇聚抵达波长转换单元460。当第二色光L2抵达波长转换单元460的荧光粉层466时，荧光粉层466将反射与散射第二色光L2。然后，经荧光粉层466反射与散射的第二色光L2再度穿过凸透镜CL2而抵达第一分光镜440。接着，第二色光L2被第一分光镜440反射而抵达中继透镜CR。最后，第二色光L2再经由中继透镜CR的汇聚抵达积光柱R。

由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，于本发明的光源模块中，通过在第一分光镜上设置穿越区，来达到使红光可以经由穿越区通过第一分光镜的功效。除此之外，于本发明的光源模块中，因为波长转换单元包含荧光粉层，使得红光抵达荧光粉层时，荧光粉层反射与散射红光，以达到补足红光的效果。

上述内容概述若干实施方式的特征，使得本领域技术人员可更好地理解本案的实施例。本领域技术人员应了解，在不脱离本案的精神和范围的情况下，可轻易使用上述内容作为设计或修改为其他变化的基础，以便实施本文所介绍实施方式的相同目的和/或实现相同优势。上述内容应当被理解为本发明的举例，其保护范围应以权利要求范围为准。

Claims (15)

1.一种光源模块，包含：

第一发光单元，配置以发射第一色光；

第二发光单元，配置以发射第二色光；

第一分光镜，配置以允许所述第一色光透射，并具有穿越区，所述穿越区配置以供所述第二色光通过；以及

波长转换单元，包含基板以及设置于所述基板上的荧光粉层，所述荧光粉层配置以将透射所述第一分光镜的所述第一色光转换成第三色光，并配置以反射与散射通过所述穿越区的所述第二色光，

其中所述第一分光镜还配置以反射经所述波长转换单元反射的所述第二色光以及所述第三色光。

2.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述穿越区系一开孔。

3.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述荧光粉层还配置以反射与散射所述第二色光。

4.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述基板为反射式基板且不包含透射式基板。

5.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述基板具有一透射部，所述透射部配置以供所述第一色光通过。

6.根据权利要求5所述的光源模块，其中所述透射部系一透射材料或一镂空部。

7.根据权利要求1所述的光源模块，进一步包含第二分光镜，所述第二分光镜配置以反射所述第二色光且供所述第一色光通过，并使所述第一色光以及所述第二色光抵达中继透镜。

8.根据权利要求1所述的光源模块，进一步包含第二分光镜，所述第二分光镜配置以反射所述第一色光且供所述第二色光通过，并使所述第一色光以及所述第二色光抵达中继透镜。

9.根据权利要求7或8所述的光源模块，其中所述中继透镜设置于所述第二发光单元与所述第一分光镜之间，并配置以将所述第一色光以及所述第二色光传递抵达所述第一分光镜。

10.根据权利要求9所述的光源模块，其中所述中继透镜进一步配置以将所述第二色光传递通过所述穿越区。

11.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述第三色光的峰值波长大于所述第一色光的峰值波长，并小于所述第二色光的峰值波长。

12.根据权利要求11所述的光源模块，其中所述第二色光的波长范围与所述第三色光的波长范围至少部分重叠。

13.根据权利要求11所述的光源模块，其中所述第二色光的所述波长范围皆大过于所述第三色光的所述波长范围。

14.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述第一色光为蓝光，且所述第二色光为红光。

15.根据权利要求1所述的光源模块，其中所述第三色光实质上为黄光。

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