TW201544891A - 光源系統及其適用之投影設備 - Google Patents

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Abstract

本案係關於一種光源系統，適用於沿第一光路徑發出第一波段光之投影設備，包括波長轉換元件、分時濾光裝置及光導引裝置。波長轉換元件設置於第二光路徑，以將第一波段光轉換為第二波段光並輸出。分時濾光裝置設置於第三光路徑以進行分時過濾。光導引裝置連接於第一光路徑、第二光路徑及第三光路徑，用以導引第一波段光及第二波段光進入第三光路徑或導引第一波段光至波長轉換元件，以使第一波段光及第二波段光之第一光束及第二光束經分時過濾，俾以該第一波段光、該第一光束及該第二光束分時投影。藉此可簡化結構並提升色光表現及影像品質。

Description

光源系統及其適用之投影設備 【0001】
本案係關於一種光源系統，尤指一種分時顯色之複合式光源系統及其適用之投影設備。
 【0002】
近年來，隨著製造及生產投影設備之科技不斷演進及改良，輕巧且薄型化的投影設備已成為市場上的主流產品。因此，投影設備的開發也走向以持續改良設計的方向為主，開發小巧且具有高效能及良好影像品質的投影設備以滿足市場需求，遂成為業界各製造商之主要課題。
【0003】
有鑑於此，業界多採搭配雷射元件及螢光劑裝置之投影設備，以滿足前述需求。請參閱第1圖，其係顯示單片式數位光處理投影設備之傳統光源系統架構圖。如第1圖所示，傳統光源系統10包括雷射元件11、透鏡組12及螢光劑裝置13，其中螢光劑裝置13具有多種不同色之螢光劑131，塗佈於複數個區段132上。雷射元件11發出之光線係穿透透鏡組12而入射至螢光劑裝置13，螢光劑裝置13之螢光劑131係將入射光線轉換為具較長波長之光線，例如紅光，且當螢光劑裝置13轉動時，螢光劑裝置13之複數個區段132及塗佈於複數個區段132之螢光劑131係以一時序轉動，進而使各色色光依該時序分別顯色。
【0004】
然而，此種傳統光源系統不僅無法使用於反射式之螢光劑裝置，且若欲於單一螢光劑裝置上同時使用濾光片及螢光劑，又會衍生多種問題。舉例而言，由於螢光劑轉換後所射出之光線係全向性之散射光線，然習用濾光片於規格上皆要求光線之入射角必須限制於一定角度內，方可達到良好之濾光效果。由此可知，傳統光源系統不僅具有結構複雜且無法應用於反射式螢光劑裝置之問題，更因同時使用濾光片時無法達到良好之濾光效果，進而使得發光轉換效率不佳，連帶影響影像品質。
【0005】
是以，實有必要發展一種得以解決前述習知技術問題之光源系統及其適用之投影設備，進而增進其產業上之實用性。

 【0006】
本案之主要目的為提供一種光源系統及其適用之投影設備，俾解決傳統光源系統及投影設備之結構複雜、發光轉換效率不佳以及色光表現及影像品質不佳等問題。
【0007】
本案之另一目的為提供一種光源系統及其適用之投影設備，藉由波長轉換元件及分時濾光裝置分別設置於第二光路徑及第三光路徑，可簡化結構並縮小產品體積，並達到良好之濾光效果，進而提升色光表現及影像品質。
【0008】
本案之另一目的為提供一種光源系統及其適用之投影設備，透過光源系統之特殊光路徑設計，可於使用普遍光學元件之情況下，達到有效提升發光轉換效率以及濾光效果等功效。
【0009】
為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種光源系統，適用於沿一第一光路徑至少發出一第一波段光之一投影設備，包括：一波長轉換元件，設置於一第二光路徑，用以將該第一波段光轉換為一第二波段光並輸出至該第二光路徑；一分時濾光裝置，設置於一第三光路徑，用以分時過濾該第一波段光及該第二波段光；以及一光導引裝置，設置並連接於該第一光路徑、該第二光路徑及該第三光路徑，用以導引該第一波段光及該第二波段光進入該第三光路徑，或導引該第一波段光至該波長轉換元件，以使該第一波段光及該第二波段光之一第一光束及一第二光束經該分時濾光裝置分時過濾，俾以該第一波段光、該第一光束及該第二光束分時投影。
【0010】
為達上述目的，本案之另一較佳實施態樣為提供一種投影設備，包括：一第一固態發光元件，設置於一第一光路徑，用以發出一第一波段光至該第一光路徑；以及一光源系統，包括：一波長轉換元件，設置於一第二光路徑，用以將該第一波段光轉換為一第二波段光並輸出至該第二光路徑；一分時濾光裝置，設置於一第三光路徑，用以分時過濾該第一波段光及該第二波段光；以及一光導引裝置，設置並連接於該第一光路徑、該第二光路徑及該第三光路徑，用以導引該第一波段光及該第二波段光進入該第三光路徑，或導引該第一波段光至該波長轉換元件，以使該第一波段光及該第二波段光之一第一光束及一第二光束經該分時濾光裝置分時過濾，俾以該第一波段光、該第一光束及該第二光束分時投影。

 【0031】
10‧‧‧傳統光源系統
11‧‧‧雷射元件
12‧‧‧透鏡組
13‧‧‧螢光劑裝置
131‧‧‧螢光劑
132‧‧‧區段
2‧‧‧光源系統
21‧‧‧波長轉換元件
22‧‧‧分時濾光裝置
221‧‧‧第一區段
222‧‧‧第二區段
223‧‧‧第三區段
23‧‧‧光導引裝置
231‧‧‧偏振光束片
232‧‧‧分光鏡
233、235‧‧‧四分之一波板
234‧‧‧偏振光束方塊
236‧‧‧第一分光鏡
237‧‧‧第二分光鏡
238‧‧‧全內部反射稜鏡
239‧‧‧第三分光鏡
31、41‧‧‧第一固態發光元件
42‧‧‧第二固態發光元件
43‧‧‧第三固態發光元件
D1、D2、P、S‧‧‧曲線
L1‧‧‧第一波段光
L1’‧‧‧類第一波段光
L2‧‧‧第二波段光
L21‧‧‧第一光束
L22‧‧‧第二光束
L3‧‧‧第三波段光
P1‧‧‧第一光路徑
P2‧‧‧第二光路徑
P3‧‧‧第三光路徑
【0011】
第1圖係顯示單片式數位光處理投影設備之傳統光源系統架構圖。
第2A圖係顯示本案較佳實施例之光源系統架構圖。
第2B圖係顯示本案較佳實施例之光源系統之分時濾光裝置之示意圖。
第3圖係顯示第二波段光之第一光束經第2B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖。
第4圖係顯示第二波段光之第二光束經第2B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖。
第5圖係顯示本案一實施例之第一波段光及第二波段光之第一光束及第二光束之波長分布圖。
第6A圖係顯示本案另一較佳實施例之光源系統架構圖。
第6B圖係顯示本案另一較佳實施例之光源系統之分時濾光裝置之示意圖。
第7圖係顯示第二波段光之第一光束經第6B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖。
第8圖係顯示第二波段光之第二光束經第6B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖。
第9圖係顯示本案另一實施例光導引裝置之偏振光束方塊對於第一波段光之S偏光及P偏光之波長-反射率曲線圖。
第10A圖係顯示本案又一較佳實施例之光源系統架構圖。
第10B圖係顯示本案又一較佳實施例之光源系統之分時濾光裝置之示意圖。
第11圖係顯示第二波段光之第一光束經第10B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖。
第12圖係顯示第二波段光之第二光束經第10B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖。
第13圖係顯示本案又一實施例光導引裝置之第一分光鏡及第二分光鏡之波長-反射率曲線圖。
第14A圖係顯示本案再一較佳實施例之光源系統架構圖。
第14B圖係顯示本案再一較佳實施例之光源系統之分時濾光裝置之示意圖。
第15圖係顯示第二波段光之第一光束經第14B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖。
第16圖係顯示第二波段光之第二光束經第14B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖。
第17圖係顯示本案再一實施例光導引裝置之第一分光鏡及第二分光鏡之波長-反射率曲線圖。

 【0012】
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。
【0013】
請參閱第2A圖、第2B圖、第3圖、第4圖及第5圖，其中第2A圖係顯示本案較佳實施例之光源系統架構圖，第2B圖係顯示本案較佳實施例之光源系統之分時濾光裝置之示意圖，第3圖係顯示第二波段光之第一光束經第2B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖，第4圖係顯示第二波段光之第二光束經第2B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖，以及第5圖係顯示本案一實施例之第一波段光及第二波段光之第一光束及第二光束之波長分布圖。如第2A圖、第2B圖、第3圖、第4圖及第5圖所示，本案之光源系統2係適用於沿第一光路徑P1至少發出第一波段光L1之投影設備，例如但不限於以第一固態發光元件31發出第一波段光L1之投影設備，光源系統2包括波長轉換元件21、分時濾光裝置22及光導引裝置23。於一些實施例中，波長轉換元件21係可為特定之波長轉換材料，例如但不限於螢光劑或螢光板等，設置於第二光路徑P2，用以將第一波段光L1轉換為第二波段光L2並輸出至第二光路徑P2。分時濾光裝置22係可為但不限於濾光色輪，設置於第三光路徑P3，用以分時過濾第一波段光L1及第二波段光L2。至於光導引裝置23，係設置並連接於第一光路徑P1、第二光路徑P2及第三光路徑P3，用以導引第一波段光L1及第二波段光L2進入第三光路徑P3，或導引第一波段光L1至波長轉換元件21，以進行例如激發之方式轉換為第二波段光L2，以使第一波段光L1及第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22經分時濾光裝置22分時過濾，俾以第一波段光L1、第一光束L21及第二光束L22分時投影。
【0014】
根據本案之構想，光導引裝置23可包括偏振光束片231、分光鏡232及四分之一波板233，其中偏振光束片231可為線柵式偏振光束片，且係於第一光路徑P1上與第一固態發光元件31對應設置，以架構於使P偏光通過並反射S偏光。分光鏡232係鄰設於偏振光束片231，並以與偏振光束片231平行設置為佳，但不以此為限。四分之一波板233係相對偏振光束片231設置於分光鏡232之另一側，且係設置於第三光路徑上，以架構於使第一波段光L1之P偏光穿透兩次後轉換為S偏光。於此實施例中，第一波段光L1係為藍光，且第二波段光L2係為黃光。第一固態發光元件31係為藍光固態發光元件，並以藍光雷射元件為佳，且波長轉換元件21係為黃色螢光劑。由於黃光包含綠光及紅光之頻譜，故為以三原色光分時投影，第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22係分別以綠光及紅光為佳，但不以此為限。此外，分光鏡232係架構於反射黃光並使藍光穿透，然亦不以此為限。
【0015】
根據本發明之構思，第一光路徑P1係為第一固態發光元件31至偏振光束片231之光學路徑，第二光路徑P2係為波長轉換元件2至分光鏡232之光學路徑，且第三光路徑P3係為分光鏡232至分時濾光裝置22，並經分時濾光裝置22濾光輸出之光學路徑。此外，分時濾光裝置22係可具有第一區段221、第二區段222及第三區段223。其中，第一區段221係為透明區段，第二區段222係為綠光穿透區段，且第三區段223係為紅光穿透區段，例如第一區段221係為透明之玻璃或其他材質，第二區段222係為玻璃及設置於玻璃上之綠光濾光片，且第三區段223係為玻璃及設置於玻璃上之紅光濾光片，然皆不以此為限。
【0016】
簡言之，於本實施例中，本案光源系統2所適用之投影設備，係以第一固態發光元件31沿第一光路徑P1發出第一波段光L1，即藍光，並通過光導引裝置23之偏振光束片231，以使藍光之P偏光通過，並輸出至第三光路徑P3，且經四分之一波板233而射向分時濾光裝置22，當分時濾光裝置22之第一區段221旋轉至該第三光路徑P3上時，第一波段光L1係直接穿透該第一區段221而輸出投影。
【0017】
反之，若分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223旋轉至第三光路徑P3上，則第一波段光L1係被分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223反射經過四分之一波板233，由於第一波段光L1之P偏光穿透四分之一波板233兩次，故受四分之一波板233轉換為S偏光，再穿透分光鏡232至偏振光束片231，由於偏振光束片231之特性使然，第一波段光L1係受偏振光束片231反射而射向波長轉換元件21。波長轉換元件21主要係以反射式螢光劑元件為佳，於接收或吸收第一波段光L1後，係將第一波段光L1轉換為第二波段光L2，並輸出至第二光路徑P2。接著，第二波段光L2係受分光鏡232之反射而導引進入第三光路徑P3，進而傳輸至分時濾光裝置22，當分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223旋轉至該第三光路徑P3時，第二波段光L2之第一光束L21係穿透該第二區段222（如第3圖所示）或第二波段光L2之第二光束L22係穿透該第三區段223（如第4圖所示）而輸出投影，藉以完成第一波段光L1及第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22之分時投影。其中，第一波段光L1及第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22之波長分布圖係如第5圖所示。由此可見，本案藉由波長轉換元件21及分時濾光裝置22分別設置於第二光路徑P2及第三光路徑P3，可簡化結構並縮小產品體積，並達到良好之濾光效果，進而提升色光表現及影像品質。
【0018】
請參閱第6A圖、第6B圖、第7圖、第8圖及第9圖，其中第6A圖係顯示本案另一較佳實施例之光源系統架構圖，第6B圖係顯示本案另一較佳實施例之光源系統之分時濾光裝置之示意圖，第7圖係顯示第二波段光之第一光束經第6B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖，第8圖係顯示第二波段光之第二光束經第6B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖，以及第9圖係顯示本案另一實施例光導引裝置之偏振光束方塊對於第一波段光之S偏光及P偏光之波長-反射率曲線圖。如第6A圖、第6B圖、第7圖、第8圖及第9圖所示，本案之光源系統2係包括波長轉換元件21、分時濾光裝置22及光導引裝置23。其中，波長轉換元件21及分時濾光裝置22係與前述實施例相同，故於此不再贅述。惟於此實施例中，光導引裝置23係包括偏振光束方塊234及四分之一波板235，偏振光束方塊234係設置並連接於第一光路徑P1、第二光路徑P2及第三光路徑P3，且於第一光路徑P1上鄰設於第一固態發光元件31及四分之一波板235，以架構於使P偏光通過並反射S偏光。四分之一波板235係相對該第一固態發光元件31設置於偏振光束方塊234之另一側，且係設置於第三光路徑上，並以與第一固態發光元件31及偏振光束方塊234平行設置為佳，以架構於使特定光線之P偏光穿透兩次後轉換為S偏光。於一些實施例中，第一波段光L1係為藍光，且第二波段光L2係為黃光。第一固態發光元件31係為藍光固態發光元件，並以藍光雷射元件為佳，且波長轉換元件21係為黃色螢光劑。由於黃光包含綠光及紅光之頻譜，故為以三原色光分時投影，第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22係分別以綠光及紅光為佳，但不以此為限。
【0019】
於此實施例中，第一光路徑P1係為第一固態發光元件31至偏振光束方塊234之光學路徑，第二光路徑P2係為波長轉換元件2至偏振光束方塊234之光學路徑，且第三光路徑P3係為偏振光束方塊234至分時濾光裝置22，並經分時濾光裝置22濾光輸出之光學路徑。此外，分時濾光裝置22係可具有第一區段221、第二區段222及第三區段223，其實施態樣係已揭露於前述實施例，故此不再贅述。
【0020】
因此，本實施例所揭示之光源系統2所適用之投影設備，係以第一固態發光元件31沿第一光路徑P1發出第一波段光L1，即藍光，並通過光導引裝置23之偏振光束方塊234，以使藍光之P偏光通過，並輸出至第三光路徑P3，且經四分之一波板235而射向分時濾光裝置22，當分時濾光裝置22之第一區段221旋轉至該第三光路徑P3上時，第一波段光L1係直接穿透該第一區段221而輸出投影；反之，若分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223旋轉至第三光路徑P3上，則第一波段光L1係被分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223反射經過四分之一波板235，並受四分之一波板235轉換為S偏光，再受偏振光束方塊234反射而導引至波長轉換元件21。波長轉換元件21於接收或吸收第一波段光L1後，係將第一波段光L1轉換為第二波段光L2，並輸出至第二光路徑P2。接著，第二波段光L2係受偏振光束方塊234之反射導引進入第三光路徑P3，進而傳輸至分時濾光裝置22，當分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223旋轉至該第三光路徑P3時，第二波段光L2之第一光束L21係穿透該第二區段222（如第7圖所示）或第二波段光L2之第二光束L22係穿透該第三區段223（如第8圖所示）而輸出投影，藉以完成第一波段光L1及第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22之分時投影。其中，光導引裝置23之偏振光束方塊234對於第一波段光L1之S偏光及P偏光之反射率曲線係如第9圖之曲線S及曲線P所示。是以，再次驗證本案透過光源系統2之特殊光路徑設計，可於使用普遍光學元件之情況下，達到有效提升發光轉換效率以及濾光效果等功效。
【0021】
請參閱第10A圖、第10B圖、第11圖、第12圖及第13圖，其中第10A圖係顯示本案又一較佳實施例之光源系統架構圖，第10B圖係顯示本案又一較佳實施例之光源系統之分時濾光裝置之示意圖，第11圖係顯示第二波段光之第一光束經第10B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖，第12圖係顯示第二波段光之第二光束經第10B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖，以及第13圖係顯示本案又一實施例光導引裝置之第一分光鏡及第二分光鏡之波長-反射率示意圖。如第10A圖、第10B圖、第11圖、第12圖及第13圖所示，本案之光源系統2係包括波長轉換元件21、分時濾光裝置22及光導引裝置23。其中，波長轉換元件21及分時濾光裝置22係與前述實施例相同，故於此不再贅述。惟於此實施例中，光導引裝置23係包括第一分光鏡236、第二分光鏡237及全內部反射稜鏡(Total Internal Reflection Prism, TIR Prism)238，其中全內部反射稜鏡238係設置並連接於第一光路徑P1、第二光路徑P2及第三光路徑P3。同時，本實施例之光源系統適用之投影設備除以第一固態發光元件41發出第一波段光L1至第一光路徑P1外，係進一步以第二固態發光元件42發出類第一波段光L1’至第一光路徑P1，其中第一固態發光元件41係與第二固態發光元件42平行且並排設置，第一分光鏡236係設置於第一固態發光元件41及全內部反射稜鏡238之間，且第二分光鏡237係設置於第二固態發光元件42及全內部反射稜鏡238之間。
【0022】
於一些實施例中，第一波段光L1係為波長約460奈米之藍光，類第一波段光L1’係為波長約445奈米之藍光，且第二波段光L2係為黃光。第一固態發光元件41及第二固態發光元件42係為藍光固態發光元件，並以藍光雷射元件為佳，且波長轉換元件21係為黃色螢光劑。由於黃光包含綠光及紅光之頻譜，故為以三原色光分時投影，第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22係分別以綠光及紅光為佳，但不以此為限。
【0023】
根據本實施例之構想，第一光路徑P1係為第一固態發光元件41及第二固態發光元件42至全內部反射稜鏡238之光學路徑，第二光路徑P2係為波長轉換元件21至全內部反射稜鏡238之光學路徑，且第三光路徑P3係為全內部反射稜鏡238至分時濾光裝置22，並經分時濾光裝置22濾光輸出之光學路徑。此外，分時濾光裝置22係可具有第一區段221、第二區段222及第三區段223，其實施態樣係已揭露於前述實施例，故此不再贅述。
【0024】
易言之，第一固態發光元件41及第二固態發光元件42係同時沿第一光路徑P1分別發出第一波段光L1及類第一波段光L1’，第一波段光L1及類第一波段光L1’係分別穿透第一分光鏡236及第二分光鏡237後進入全內部反射稜鏡238，並受全內部反射稜鏡238導引進入第三光路徑P3，進而傳輸至分時濾光裝置22。當分時濾光裝置22之第一區段221旋轉至該第三光路徑P3上時，第一波段光L1及類第一波段光L1’係直接穿透第一區段221而輸出投影；反之，若分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223旋轉至第三光路徑P3上，則第一波段光L1及類第一波段光L1’係被分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223反射至全內部反射稜鏡238，再經全內部反射稜鏡238分別反射至第二分光鏡237及第一分光鏡236。第一波段光L1及類第一波段光L1’係分別被第二分光鏡237及第一分光鏡236反射而受全內部反射稜鏡238導引至波長轉換元件21。波長轉換元件21於接收或吸收第一波段光L1及類第一波段光L1’後，係將第一波段光L1及類第一波段光L1’轉換為第二波段光，並輸出至第二光路徑P2。接著，第二波段光L2係受全內部反射稜鏡238、第一分光鏡236及第二分光鏡237之反射導引進入第三光路徑P3，進而傳輸至分時濾光裝置22。當分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223旋轉至該第三光路徑P3時，第二波段光L2之第一光束L21係穿透該第二區段222（如第11圖所示）或第二波段光L2之第二光束L22係穿透該第三區段223（如第12圖所示）而輸出投影，藉以完成第一波段光L1及第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22之分時投影。其中，光導引裝置23之第一分光鏡236及第二分光鏡237之波長-反射率曲線係如第13圖之曲線D1及曲線D2所示。
【0025】
請參閱第14A圖、第14B圖、第15圖、第16圖及第17圖，其中第14A圖係顯示本案再一較佳實施例之光源系統架構圖，第14B圖係顯示本案再一較佳實施例之光源系統之分時濾光裝置之示意圖，第15圖係顯示第二波段光之第一光束經第14B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖，第16圖係顯示第二波段光之第二光束經第14B圖所示之分時濾光裝置濾光投影之示意圖，以及第17圖係顯示本案再一實施例光導引裝置之第一分光鏡及第二分光鏡之波長-反射率曲線圖。如第14A圖、第14B圖、第15圖、第16圖及第17圖所示，本案之光源系統2係包括波長轉換元件21、分時濾光裝置22及光導引裝置23。其中，波長轉換元件21及分時濾光裝置22係與前述實施例相同，故於此不再贅述。於此實施例中，光導引裝置23除包括第一分光鏡236、第二分光鏡237及全內部反射稜鏡(Total Internal Reflection Prism, TIR Prism)238外，係進一步包括第三分光鏡239。本實施例之光源系統適用之投影設備除以第一固態發光元件41及第二固態發光元件42發出第一波段光L1及類第一波段光L1’至第一光路徑P1外，係進一步以第三固態發光元件43發出第三波段光L3至第一光路徑P1，其中第一固態發光元件41及第二固態發光元件42係設置於第三分光鏡239鄰近第一光路徑P1之一側，第三固態發光元件43係相對設置於第三分光鏡239遠離第一光路徑P1之另一側，且第三分光鏡239係架構於使第三波段光L3穿透並反射第一波段光L1及類第一波段光L1’。
【0026】
於一些實施例中，第一波段光L1係為波長約460奈米之藍光，類第一波段光L1’係為波長約445奈米之藍光，第二波段光L2係為黃光，且第三波段光L3係為紅光。第一固態發光元件41及第二固態發光元件42係為藍光固態發光元件，並以藍光雷射元件為佳，第三固態發光元件43係為紅光固態發光元件，並以紅光雷射元件為佳，且波長轉換元件21係為黃色螢光劑。由於黃光包含綠光及紅光之頻譜，故為以三原色光分時投影，第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22係分別以綠光及紅光為佳，且第三固態發光元件43所發出之第三波段光L3較佳係以與第二波段光L2之第二光束L22整合為較佳，以架構於形成色彩品質更佳之紅光。
【0027】
根據本實施例之構想，第一光路徑P1係為第一固態發光元件41、第二固態發光元件42及第三固態發光元件43至全內部反射稜鏡238之光學路徑，第二光路徑P2係為波長轉換元件21至全內部反射稜鏡238之光學路徑，且第三光路徑P3係為全內部反射稜鏡238至分時濾光裝置22，並經分時濾光裝置22濾光輸出之光學路徑。此外，分時濾光裝置22係可具有第一區段221、第二區段222及第三區段223，其實施態樣係已揭露於前述實施例，故此不再贅述。
【0028】
易言之，第一固態發光元件41、第二固態發光元件42及第三固態發光元件43係同時沿第一光路徑P1分別發出第一波段光L1、類第一波段光L1’及第三波段光L3，第一波段光L1、類第一波段光L1’及第三波段光L3係受光導引裝置23導引進入全內部反射稜鏡238，並受全內部反射稜鏡238導引進入第三光路徑P3，進而傳輸至分時濾光裝置22。當分時濾光裝置22之第一區段221旋轉至該第三光路徑P3上時，第一波段光L1及類第一波段光L1’係直接穿透第一區段221而輸出投影；反之，若分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223旋轉至第三光路徑P3上，則第一波段光L1、類第一波段光L1’係被分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223反射至全內部反射稜鏡238，再經全內部反射稜鏡238分別反射至第二分光鏡237及第一分光鏡236。第一波段光L1及類第一波段光L1’係分別被第二分光鏡237及第一分光鏡236反射而受全內部反射稜鏡238導引至波長轉換元件21。波長轉換元件21於接收或吸收第一波段光L1及類第一波段光L1’後，係將第一波段光L1及類第一波段光L1’轉換為第二波段光，並輸出至第二光路徑P2。接著，第二波段光L2係受全內部反射稜鏡238、第一分光鏡236及第二分光鏡237之反射導引進入第三光路徑P3，進而傳輸至分時濾光裝置22。當分時濾光裝置22之第二區段222或第三區段223旋轉至該第三光路徑P3時，第二波段光L2之第一光束L21係穿透該第二區段222（如第15圖所示）或第二波段光L2之第二光束L22及第三波段光L3係同時或整合穿透該第三區段223（如第16圖所示）而輸出投影，藉以完成第一波段光L1及第二波段光L2之第一光束L21及第二光束L22之分時投影，且因第三波段光L3之引入，可使第二光束L22與第三波段光L3整合或互相補光，以使整體之紅光色彩品質提升。其中，光導引裝置23之第一分光鏡236及第二分光鏡237之波長-反射率曲線係如第17圖之曲線D1及曲線D2所示。
【0029】
綜上所述，本案提供一種光源系統及其適用之投影設備，藉由波長轉換元件及分時濾光裝置分別設置於第二光路徑及第三光路徑，可簡化結構並縮小產品體積，並達到良好之濾光效果，進而提升色光表現及影像品質。此外，透過光源系統之特殊光路徑設計，亦即第一光路徑為固態發光元件至光導引裝置之光學路徑，第二光路徑為波長轉換元件至光導引裝置之光學路徑，且第三光路徑為光導引裝置至分時濾光裝置，並經分時濾光裝置濾光輸出之光學路徑，可於使用普遍光學元件之情況下，達到有效提升發光轉換效率以及濾光效果等功效。
【0030】
縱使本發明已由上述之實施例w詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
 
2‧‧‧光源系統
21‧‧‧波長轉換元件
22‧‧‧分時濾光裝置
23‧‧‧光導引裝置
231‧‧‧偏振光束片
232‧‧‧分光鏡
233‧‧‧四分之一波板
31‧‧‧第一固態發光元件
L1‧‧‧第一波段光
L2‧‧‧第二波段光
L21‧‧‧第一光束
L22‧‧‧第二光束
P1‧‧‧第一光路徑
P2‧‧‧第二光路徑
P3‧‧‧第三光路徑

Claims (20)

  1. 【第1項】
    一種光源系統，適用於沿一第一光路徑至少發出一第一波段光之一投影設備，包括：
    　　一波長轉換元件，設置於一第二光路徑，用以將該第一波段光轉換為一第二波段光並輸出至該第二光路徑；
    　　一分時濾光裝置，設置於一第三光路徑，用以分時過濾該第一波段光及該第二波段光；以及
    　　一光導引裝置，設置並連接於該第一光路徑、該第二光路徑及該第三光路徑，用以導引該第一波段光及該第二波段光進入該第三光路徑，或導引該第一波段光至該波長轉換元件，以使該第一波段光及該第二波段光之一第一光束及一第二光束經該分時濾光裝置分時過濾，俾以該第一波段光、該第一光束及該第二光束分時投影。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中該第一波段光係為藍光，該波長轉換元件係為黃色螢光劑，且該第二波段光係為黃光。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第2項所述之光源系統，其中該第二波段光之該第一光束係為綠光，且該第二波段光之該第二光束係為紅光。
  4. 【第4項】
    如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中該第一光路徑係為自至少一固態發光元件至該光導引裝置之光學路徑，該第二光路徑係為自該波長轉換元件至該光導引裝置之光學路徑，且該第三光路徑係為自光導引裝置至該分時濾光裝置，並經該分時濾光裝置濾光輸出之光學路徑。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中該分時濾光裝置係具有一第一區段、一第二區段及一第三區段，其中該第一區段係為透明區段，該第二區段係為綠光穿透區段，且該第三區段係為紅光穿透區段。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第5項所述之光源系統，其中該第一波段光係由一第一固態發光元件發出，且該光導引裝置係包括：
    　　一偏振光束片，於該第一光路徑上與該第一固態發光元件對應設置，以架構於使P偏光通過並反射S偏光；
    　　一分光鏡，鄰設於該偏振光束片，並與該偏振光束片平行設置；以及
    　　一四分之一波板，相對該偏振光束片設置於該分光鏡之另一側，且設置於該第三光路徑，以架構於使該第一波段光之P偏光穿透兩次後轉換為S偏光。
  7. 【第7項】
    如申請專利範圍第6項所述之光源系統，其中該第一波段光係通過該光導引裝置之該偏振光束片並輸出至該第三光路徑，且經過該四分之一波板射向該分時濾光裝置，當該分時濾光裝置之該第一區段旋轉至該第三光路徑上時，該第一波段光係直接穿透該第一區段輸出投影；當該分時濾光裝置之該第二區段或該第三區段旋轉至該第三光路徑上時，該第一波段光係受該第二區段或該第三區段反射經過該四分之一波板，並通過該分光鏡而受該偏振光束片反射至該波長轉換元件。
  8. 【第8項】
    如申請專利範圍第7項所述之光源系統，其中該波長轉換元件係將該第一波段光轉換為該第二波段光並輸出至該第二光路徑，該第二波段光係受該光導引裝置之該分光鏡反射導引進入該第三光路徑，以傳輸至該分時濾光裝置，當該分時濾光裝置之該第二區段或該第三區段旋轉至該第三光路徑時，第二波段光之該第一光束係穿透該第二區段或該第二波段光之該第二光束係穿透該第三區段輸出投影。
  9. 【第9項】
    如申請專利範圍第5項所述之光源系統，其中該第一波段光係由一第一固態發光元件發出，且該光導引裝置係包括：
    　　一偏振光束方塊，設置並連接於該第一光路徑、該第二光路徑及該第三光路徑，且於該第一光路徑上鄰設於該第一固態發光元件，以架構於使P偏光通過並反射S偏光；以及
    　　一四分之一波板，相對該第一固態發光元件設置於該偏振光束方塊之另一側，且設置於該第三光路徑上。
  10. 【第10項】
    如申請專利範圍第9項所述之光源系統，其中該第一波段光係通過該光導引裝置之該偏振光束方塊並輸出至該第三光路徑，且經過該四分之一波板射向該分時濾光裝置，當該分時濾光裝置之該第一區段旋轉至該第三光路徑上時，該第一波段光係直接穿透該第一區段輸出投影；當該分時濾光裝置之該第二區段或該第三區段旋轉至該第三光路徑上時，該第一波段光係受該第二區段或該第三區段反射經過該四分之一波板，並通過該分光鏡而受該偏振光束方塊反射至該波長轉換元件。
  11. 【第11項】
    如申請專利範圍第10項所述之光源系統，其中該波長轉換元件係將該第一波段光轉換為該第二波段光並輸出至該第二光路徑，該第二波段光係受該光導引裝置之該偏振光束方塊反射導引進入該第三光路徑，以傳輸至該分時濾光裝置，當該分時濾光裝置之該第二區段或該第三區段旋轉至該第三光路徑時，第二波段光之該第一光束係穿透該第二區段或該第二波段光之該第二光束係穿透該第三區段輸出投影。
  12. 【第12項】
    一種投影設備，包括：
    　　一第一固態發光元件，設置於一第一光路徑，用以發出一第一波段光至該第一光路徑；以及
    　　一光源系統，包括：
    　　　　一波長轉換元件，設置於一第二光路徑，用以將該第一波段光轉換為一第二波段光並輸出至該第二光路徑；
    　　　　一分時濾光裝置，設置於一第三光路徑，用以分時過濾該第一波段光及該第二波段光；以及
    　　　　一光導引裝置，設置並連接於該第一光路徑、該第二光路徑及該第三光路徑，用以導引該第一波段光及該第二波段光進入該第三光路徑，或導引該第一波段光至該波長轉換元件，以使該第一波段光及該第二波段光之一第一光束及一第二光束經該分時濾光裝置分時過濾，俾以該第一波段光、該第一光束及該第二光束分時投影。
  13. 【第13項】
    如申請專利範圍第12項所述之投影設備，其中該第一波段光係為藍光，該波長轉換元件係為黃色螢光劑，且該第二波段光係為黃光，其中該第二波段光之該第一光束係為綠光，且該第二波段光之該第二光束係為紅光。
  14. 【第14項】
    如申請專利範圍第12項所述之投影設備，其中該第一光路徑係為自至少該第一固態發光元件至該光導引裝置之光學路徑，該第二光路徑係為自該波長轉換元件至該光導引裝置之光學路徑，且該第三光路徑係為自光導引裝置至該分時濾光裝置，並經該分時濾光裝置濾光輸出之光學路徑。
  15. 【第15項】
    如申請專利範圍第12項所述之投影設備，其中該分時濾光裝置係具有一第一區段、一第二區段及一第三區段，其中該第一區段係為透明區段，該第二區段係為綠光穿透區段，且該第三區段係為紅光穿透區段。
  16. 【第16項】
    如申請專利範圍第15項所述之投影設備，更包括一第二固態發光元件，設置於該第一光路徑，用以發出一類第一波段光至該第一光路徑，且該光導引裝置係包括一第一分光鏡、一第二分光鏡以及一全內部反射稜鏡，其中該全內部反射稜鏡係設置並連接於該第一光路徑、該第二光路徑及該第三光路徑，該第一分光鏡係設置於該第一固態發光元件及該全內部反射稜鏡之間，且該第二分光鏡係設置於該第二固態發光元件及該全內部反射稜鏡之間。
  17. 【第17項】
    如申請專利範圍第16項所述之投影設備，其中該第一波段光係為波長峰值為460奈米之藍光，且該類第一波段光係為波長峰值為445奈米之藍光。
  18. 【第18項】
    如申請專利範圍第17項所述之投影設備，其中該第一波段光及該類第一波段光係分別穿透該第一分光鏡及該第二分光鏡後，受該全內部反射稜鏡導引進入該第三光路徑，進而傳輸至該分時濾光裝置，並直接穿透該第一區段輸出投影，或受該第二區段及該第三區段反射，再由該全內部反射稜鏡導引至該波長轉換元件。
  19. 【第19項】
    如申請專利範圍第18項所述之投影設備，其中該波長轉換元件係將該第一波段光及該類第一波段光轉換為該第二波段光，並經該全內部反射稜鏡、該第一分光鏡及該第二分光鏡之導引將該第二波段光傳輸至該分時濾光裝置，該第二波段光之該第一光束及該第二光束再依序穿透該分時濾光裝置之該第二區段及第三區段輸出投影。
  20. 【第20項】
    如申請專利範圍第15項所述之投影設備，更包括一第三固態發光元件，以架構於發出一第三波段光至該第一光路徑，該光源系統之該光導引裝置更包括一第三分光鏡，其中該第一固態發光元件及該第二固態發光元件係設置於該第三分光鏡鄰近該第一光路徑之一側，該第三固態發光元件係相對設置於該第三分光鏡遠離該第一光路徑之另一側，且該第三分光鏡係架構於使該第三波段光穿透並反射該第一波段光及該類第一波段光。
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