TW201232149A - Light system for projection device and projection device comprising the same - Google Patents

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TW201232149A TW100102222A TW100102222A TW201232149A TW 201232149 A TW201232149 A TW 201232149A TW 100102222 A TW100102222 A TW 100102222A TW 100102222 A TW100102222 A TW 100102222A TW 201232149 A TW201232149 A TW 201232149A
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Description

201232149 六、發明說明： 【發明所屬之技術頌威】 [0001]本發明係關於/種光源系統以及使用該光源系統之投影 裝置。 【先前技術】 [0002] 由於發光二極體（Light Emitting j)i〇de，LED)具 有壽命長、體積小、使用溫度較低等優點，因此逐漸取 代超高壓水銀燈泡（UItra HiSh Performance，UHP )作為投影裝置之光源。 [0003] 請參第1圖為習知投影裝置之光源系統丨之示意圖，習知 光源系統1包含一發光二極體11及一遠鏡|且12，發光二極 體11係放置透鏡組12之一側，以藉由透鏡組12匯聚發光 二極體11之複數光線111。然，由於發光二極體Π之該等 光線111發散角度大’因此無法將其所有光線投射至透鏡 組中，進而影響習知投影裝置之投影書面亮度。再者， 透鏡組12包含複數具不同曲率之非球面透鏡，該等透鏡 的配置不僅使習知投影裝置之佔據體積較大，且亦因製 造該等非球面透鏡之過程較為複雜，而使習知投影裝置 之生產成本大幅提高。 [0004] 有鑑於此’提供-種m統及包含該光源系統之投影 裝置’適以有效利用發光二極體之光線，並同時減小投 影裝置之體積，乃為此業界②需努力之目標。 100102222 【發明内容】 為解決前述之問題，本發明之目的在於提供—投影裝置 及其光源系統，該光源系統適可有效匯聚發光二極體之 表單編號A0101 第4頁/共19頁 1002003968-0 [0005] 201232149 光線，以避免不必要之光損失，提高光源之利用效率， 並同時使得光源系統之結構更為簡化，以縮小投影裝置 之體積。 [0006] 為達上述目的，本發明之投影裝置包含一成像系統及一 光源系統，其中，該光源系統適可提供一光源予該成像 系統。該光源系統包括一光學元件總成和一第一光源模 組，該第一光源模組具有一第一發光二極體和一第一反 射罩。該第一發光二極體俾以射出複數光線。該第一反 射罩則具有一反射曲面，適以反射並有效匯聚該第一發 光二極體之該等光線至該光學元件總成中，進而透過該 光學元件總成將光線投射至成像系統，進而使投影裝置 產生亮度足夠之投影畫面。 [0007] 在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，所屬技術領域具 有通常知識者便可瞭解本發明之其它目的、優點以及本 發明之技術手段及實施態樣。 【實施方式】 [0008] 請參閱第2圖為本發明之投影裝置2示意圖。本發明一實 施例之投影裝置2包含一成像系統21及一光源系統3。光 源系統3適以提供一光源予成像系統21。其中，圖式中未 繪示與本發明精神無關連性之其他元件；且圖式中各元 件間之形狀與尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實 際結構與比例。 [0009] 詳細而言，請續參第2圖及第3圖，光源系統3包含一光學 元件總成31及一第一光源模組32，第一光源模組32包含 一第一發光二極體321、一第一反射罩322。第一發光二 100102222 表單編號A0101 第5頁/共19頁 1002003968-0 201232149 極體321適以射出複數光線321a，第一反射罩322具有一 反射曲面，並設置於第一發光二極體321之一側且延伸至 第一發光二極體321之一上方，藉此，適以有效地反射並 匯聚第一發光二極體321之該等光線321a至光學元件總成 31中。 [0010] 如第2圖所示，本實例之光源系統3更包含一第二光源模 組3 3及一第三光源模組3 4。第二光源模組3 3包令—第二 發光二極體331適以射出複數光線及一第二反射罩332具 有一反射曲面。第三光源模組34包含一第三發光二極體 341亦可射出複數光線及一第三反射罩342同樣地具有反 射曲面。第二反射罩332及第三反射罩342均分別設置於 第二發光二極體331及第三發光二極體341之一側且延伸 至第二發光二極體331及第三發光二極體341之一上方， 以反射並匯聚第二發光二極體331及第三發光二極體341 之大部分光線至光學元件總成31中。 [0011] 承上所述，為反射並匯聚第一發光二極體321、第二發光 二極體331及第三發光二極體341之男一側所射出之一部 分光線，第一反射鏡323、第二反射鏡333及第三反射鏡 343係分別設置於第一發光二極體321、第二發光二極體 331及第三發光二極體341之另一側。亦即，第一發光二 極體321設置於第一反射罩322及第一反射鏡323間，第 二發光二極體331設置於第二反射罩332及第二反射鏡 333間，而第三發光二極體341則設置於第三反射罩342 及第三反射鏡343間，且第一反射鏡323、第二反射鏡 333及第三反射鏡343適以分別將第一發光二極體321另 100102222 表單編號A0101 第6頁/共19頁 1002003968-0 201232149 一側之該等光線反射至第一反射罩322、第二發光二極體 331另一側之該等光線反射至第二反射罩332及第三發光 二極體341另一侧之該等光線反射至第三反射罩342。 [0012] Ο 於本實施例中，較佳地，第一反射罩322、第二反射罩 332及第三反射罩342之反射曲面係為一橢球面具有二橢 球心’並且該第一發光二極體321、第二發光二極體331 及第三發光二極體341係分別設置於第一反射罩322、第 二反射罩332及第三反射罩342之二橢球心其中之一，適 以進行反射和匯聚相對應之第一發先今極體321、第二發 光二極體331及第三發光二極體341之該等光線至光學元 件總成31中。需說明的是，於本發明其他實施例中，係 可依照需求分別調整第一反射罩32_2:<第二反射罩332及 第三反射罩342之曲度，此技術領域之通常知識者於了解 本發明後，可輕易推及之，於此不再贅述。 [0013] Ο 如第2圖所示，本實施例之光學元件總成,31更包含一合光 裝置311、一第一透鏡312、一第二透鏡313、一第三透 鏡314、一光勻化元件315及一第四透鏡316。第一光源 模組32係對應於合光裝置311之一第一侧面311a，第一 透鏡312係設置於第一光源模組32及合光裝置311之第一 侧面311a間。第二光源模組33係對應於合光裝置311之 一第二侧面311b，第二透鏡313係設置於第二光源模組 32及合光裝置311之第二侧面311b間。第三光源模組34 對應於合光裝置311之一第三側面311c，第三透鏡314設 置於第三光源模組34及合光裝置311之第三側面311c間 ，光勻化元件315對應於合光裝置311之一第四側面311d 100102222 表單編號A0101 第7頁/共19頁 1002003968-0 201232149 设置，第四透鏡316為一凸透鏡並設置於合光裝置311與 光勻化元件315間。 [0014] [0015] 請參看第3圖為第一光源模組32之該等光線之路徑示意圖 ，首先，第一反射罩322及第一反射鏡323將第一發光二 極體321之該等光線32ia反射後，第一透鏡312為—凹透 鏡，係用以將該等光線32U平行化並投射至合光裝置3ιι 。而第二光源模組33及第三光源模組34之該等光線的路 徑應可根據第一光源模組32同理推得之。換言之，第二 透鏡313及第三透鏡314均為一凹透鏡，並分別將第二光 源模組33及第三光源模組34之該等光線平行化射至合光 裝置311中。 ： 合光裝置311適以將該等平行化後之光線合併為一合光光 線3111並通過第四透鏡316和光勻化元件315。藉由第四 透鏡316加以匯聚該合光光線後，光勻化元件315適可接 收該合光光線，並加以勻化投射至成像系統21中。其中 ，於本實施例中，合光裝置311係可為一十字合光立方稜 鏡（X-Cube)，然於本發明其他實施例中，合光裝置 311係可為一十字合光平板（X-Plate)、一十字棱鏡（ X-Prism)及二分色濾光鏡（dichroic filter)其中 之 以達成集合光線之效用，而光勻化元件315則可為 光隨(light tunnel)及一集光柱（integration rod)的其中之—。上述實施例之光學元件之種類、位置 及數量僅用以閣釋本發明，習知此項技術者可輕易推及 其他實施態樣。 [0016] 100102222 此外，於本實施例中，第一發光二極體321為紅色發光二 表單編號A0101 第8頁/共19頁 1002003968-0 201232149 極體、第二發光二極體331為綠色發光二極體及第三發光 二極體341為藍色發光二極體。然，前述發光二極體之實 施態樣僅作為說明之用，而非用以限制本發明。例如第 一發光二極體321係亦可為一綠光發光二極體，第二發光 二極體331係可為一紅光發光二極體，而第三發光二極體 341仍係為一藍光發光二極體。亦或，第一發光二極體 321為一紅光發光二極體，第二發光二極體331為一藍光 發光二極體，第三發光二極體341為一綠光發光二極體， 於此亦不再贅述。 Ο [0017] 〇 [0018] [0019] [0020] 綜上所述，相較於習知光源模組，本發明光源模組藉由 反射罩及反射鏡之設置，適可有效反射並匯聚發光二極 體之複數光線，避免不必要之光損失，以使投影裝置投 射出亮度足夠之投影畫面，進而提升投影裝置之成像品 質，同時，亦能簡化光源組件之配置以縮小投影裝置之 體積，不僅能降低生產成本，更能夠滿足使用者對其輕 量化之需求。 上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋 本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。 任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均 屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以 申請專利範圍為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係習知光源模組之示意圖； 第2圖係本發明之一實施例之投影裝置示意圖；及 100102222 表單編號Α0101 第9頁/共19頁 1002003968-0 201232149 [0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] 第3圖係本發明之一實施例之一第一光源模組之光線路徑 示意圖。 【主要元件符號說明】 I :光源系統 II :發光二極體 III :複數光線 12 :透鏡組 2:投影裝置 21 :成像系統 3 :光源系統 31 :光學元件總成 311 :合光裝置 3111 :合光光線 311a :合光裝置之第一側面 311b :合光裝置之第二側面 311c :合光裝置之第三側面 311d ··合光裝置之第四側面 312 :第一透鏡 313 :第二透鏡 314 :第三透鏡 100102222 表單編號A0101 第10頁/共19頁 1002003968-0 201232149
[0039] 315 :光勻化元件 [0040] 316 :第四透鏡 [0041] 32 :第一光源模組 [0042] 321 :第一發光二極體 [0043] 321a :複數光線 [0044] 322 :第一反射罩 [0045] 323 :第一反射鏡 [0046] 33 :第二光源模組 [0047] 331 :第二發光二極體 [0048] 332 :第二反射罩 [0049] 333 :第二反射鏡 [0050] 34 :第三光源模組 [0051] 341 :第三發光二極體 [0052] 342 :第三反射罩 [0053] 343 :第三反射鏡 100102222 表單編號A0101 第11頁/共19頁 1002003968-0

Claims (1)

  1. 201232149 七、申請專利範圍： 1 . 一種光源系統，應用於一投影裝置中，該光源系統包含： 一光學元件總成；以及 一第一光源模組，包含： 一第一發光二極體，適以射出複數光線；以及 一第一反射罩，具有一反射曲面，適以反射並匯聚 該第一發光二極體之該等光線至該光學元件總成中。 2 .如請求項1所述之光源系統，其中該第一光源模組更包含 一第一反射鏡，該第一發光二極體係設於該第一反射罩及 該第一反射鏡間，並且該第一反射鏡適以將該第一發光二 極體之該等光線之一部分反射至該第一反射罩。 3 .如請求項2所述之光源系統，其中該第一反射罩之該反射 曲面係為一橢球面，具有二橢球心，並且該第一發光二極 體係設置於該第一反射罩之該等橢球心之其中之一。 4 .如請求項3所述之光源系統，其中該光源系統更包含一第 二光源模組，並且該第二光源模組包含： 一第二發光二極體，適以射出複數光線； 一第二反射罩，具有一反射曲面，適以反射該第二發 光二極體之該等光線至該光學元件總成中，其中該第二反 射罩之該反射曲面係為一橢球面，具有二橢球心，並且該 第二發光二極體係設置於該第二反射罩之該等橢球心之其 中之一；以及 一第二反射鏡，其中該第二發光二極體係設於該第二 反射罩及該第二反射鏡間，並且該第二反射鏡適以將該第 二發光二極體之該等光線之一部分反射至該第二反射罩。 100102222 表單編號A0101 第12頁/共19頁 1002003968-0 201232149 5 .如請求項4所述之光源系統，其中該光源系統更包含一第 三光源模組，並且該第三光源模組包含： 一第三發光二極體，適以射出複數光線； 一第三反射罩，具有一反射曲面，適以反射該第三發 光二極體之該等光線至該光學元件總成中，其中該第三反 射罩之該反射曲面係為一橢球面，具有二橢球心，並且該 第三發光二極體係設置於該第三反射罩之該等橢球心之其 中之一；以及 一第三反射鏡，其中該第三發光二極體係設於該第三 0 反射罩及該第三反射鏡間，並且該第三反射鏡適以將該第 三發光二極體之該等光線之一部分反射至該第三反射罩。 6 .如請求項5所述之光源系統，其中該光學元件總成更包含 一合光裝置，且該第一光源模組、該第二光源模組及該第 三光源模組係分別對應於該合光裝置之一第一側面、一第 二側面及一第三侧面設置，並且該合光裝置適以合併該第 一光源模組之該等光線、該第二光源模組之該等光線及該 第三光源模組之該等光線為一合光光線。 Q 7 .如請求項6所述之光源系統，其中該合光裝置係為一十字 稜鏡（X-Prism)、—h字合光立方棱鏡（X-Cube )、 —h字合光平板（X-Plate)及二分色遽光鏡（ dichroic filter)其中之一。 8 .如請求項6所述之光源系統，其中該第一發光二極體、該 第二發光二極體及該第三發光二極體係分別為一紅色發光 二極體、一綠色發光二極體及一藍色發光二極體。 9 .如請求項8所述之光源系統，其中該光學元件總成更包含 一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡係設 100102222 表單編號A0101 第13頁/共19頁 1002003968-0 201232149 ίο . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 置於該第-光源模組及該合光裝置之該第一側面間該第 二透鏡係設置於該第二光源模組及該合光裝置之該第二側 面間，該第三透鏡係設置於該第三光源模組及該合光裝置 之该第三側面間’並且該第—透鏡、該第二透鏡及該第三 透鏡適以分別將該第〜光_組之料紐、該第二光源 模組之該等光線及該第三光源模組之該等織平行化並射 至該合光裝置。 如請求項9所述之光源系統，其中該光學元件總成更包含 一光勻化元件，該光勻化元件係對應於該合光裝置之一第 四側面設置，適可接收並勻化自該合光裝置發出之該合光 光線。 如請求項10所述之光源系統，其中該光學元件總成更包含 一第四透鏡，設置於該合光裝置與該光勻化元件間，適可 匯聚自該合光裝置發出之該合光光線至該光勻化元件中。 如請求項11所述之光源系統，其中該光勻化元件係為一光 隧道（light tunnel)及一集光柱(Integration rod)其中之一。 如請求項12所述之光源系統，其；該第一透鏡、該第二透 鏡及該第三透鏡均各為一凹透鏡，而該第四透鏡係為一凸 透鏡。 一種投影裝置，包含： 一成像系統，以及 一如請求項1所述之光源系統，適以提供一光源予該 成像系統。 如請求項14所述之投影裝置’其中該第一光源模組更包含 一第一反射鏡，該第一發光二極體係設於該第一反射罩及 100102222 表單編號A0101 第14頁/共19頁 1002003968-0 201232149 16 . 17 . ❹ 18 · Ο 該第一反射鏡間，並且該第一反射鏡適以將該第一發光二 極體之該等光線之一部分反射至該第一反射罩。 如請求項15所述之投影裝置，其中該第一反射罩之該反射 曲面係為一橢球面，具有二橢球心，並且該第一發光二極 體係設置於該第一反射罩之該等橢球心之其中之一。 如請求項16所述之投影裝置，其中該光源系統更包含一第 二光源模組，並且該第二光源模組包含： 一第二發光二極體，適以射出複數光線； 一第二反射罩，具有一反射曲面，適以反射該第二發 光二極體之該等光線至該光學元件總成中，其中該第二反 射罩之該反射曲面係為一橢球面，具有二橢球心，並且該 第二發光二極體係設置於該第二反射罩之該等橢球心之其 中之一；以及 一第二反射鏡，其中該第二發光二極體係設於該第二 反射罩及該第二反射鏡間，並且該第二反射鏡適以將該第 二發光二極體之該等光線之一部分反射至該第二反射罩。 如請求項17所述之投影裝置，其中該光源系統更包含一第 三光源模組，並且該第三光源模組包含： 一第三發光二極體，適以射出複數光線； 一第三反射罩，具有一反射曲面，適以反射該第三發 光二極體之該等光線至該光學元件總成中，其中該第三反 射罩之該反射曲面係為一橢球面，具有二橢球心，並且該 第三發光二極體係設置於該第三反射罩之該等橢球心之其 中之一；以及 一第三反射鏡，其中該第三發光二極體係設於該第三 反射罩及該第三反射鏡間，並且該第三反射鏡適以將該第 100102222 表單編號Α0101 第15頁/共19頁 1002003968-0 201232149 三發光二極體之該等光線之一部分反射至該第三反射罩。 19 .如請求項18所述之投影裝置，其中該光學元件總成更包含 一合光裝置，且該第一光源模組、該第二光源模組及該第 三光源模組係分別對應於該合光裝置之一第一側面、一第 二側面及一第三侧面設置，並且該合光裝置適以合併該第 一光源模組之該等光線、該第二光源模組之該等光線及該 第三光源模組之該等光線為一合光光線。 20 .如請求項19所述之投影裝置，其中該光學元件總成更包含 一第一透鏡、一第二透鏡及一第三透鏡，該第一透鏡係設 置於該第一光源模組及該合光裝置之該第一侧面間，該第 二透鏡係設置於該第二光源模組及該合光裝置之該第二側 面間，該第三透鏡係設置於該第三光源模組及該合光裝置 之該第三侧面間，並且該第一透鏡、該第二透鏡及該第三 透鏡適以分別將該第一光源模組之該等光線、該第二光源 模組之該等光線及該第三光源模組之該等光線平行化並射 至該合光裝置。 21 .如請求項20所述之投影裝置，其中該光學元件總成更包含 一光勻化元件，該光勻化元件係對應於該合光裝置之一第 四側面設置，適可接收並勻化自該合光裝置發出之該合光 光線。 22 .如請求項21所述之投影裝置，其中該光學元件總成更包含 一第四透鏡，設置於該合光裝置與該光勻化元件間，適可 匯聚自該合光裝置發出之該合光光線至該光勻化元件中。 23 .如請求項22所述之投影裝置，其中該第一透鏡、該第二透 鏡及該第三透鏡均各為一凹透鏡，而該第四透鏡係為一凸 透鏡。 100102222 表單編號A0101 第16頁/共19頁 1002003968-0
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