TWI533031B - 投影裝置及投影裝置的混光方法 - Google Patents

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Description

投影裝置及投影裝置的混光方法
本發明係與有關於投影裝置的混光方法，特別是一種使用固態光源之投影裝置的混光方法。
由於傳統以汞燈做為光源的投影機有造成環境污染的疑慮，而與現今所提倡的環保意識相違。因此，使用固態光源(如發光二極體或雷射二極體)以激發螢光體做為光源的固態光源投影機成為一個熱門的選項。
第1圖為先前技術之投影裝置100的示意圖。投影裝置100包含固態光源110，螢光色輪120、濾光色輪130及導光裝置140。固態光源110為發光二極體，用以發出偏紫藍光P1。導光裝置140會將偏紫藍光P1導入螢光色輪120。螢光色輪120包含紅光產生區122、綠光產生區124及藍光產生區126。濾光色輪130包含紅光濾光區132、綠光濾光區134及抗反射透光區136。螢光色輪120和濾光色輪130會同步旋轉，且紅光產生區122會對應到紅光濾光區132，綠光產生區124會對應到綠光濾光區134，藍光產生區126會對應到抗反射透光區136。
紅光產生區122上分布有黃色螢光粉，當偏紫藍光P1照射到紅光產生區122時，黃色螢光粉會受偏紫藍光P1的激發產生黃色光Y1。黃色光Y1會穿透導光裝置140，並入射濾光色輪130的紅光濾光區132，紅光濾光區132會過濾黃色光Y1中部分波長的光，使得通過紅光濾光區132的光為純度較高的紅色光R1。
綠光產生區124上分布有綠色螢光粉，當偏紫藍光P1照射到綠光產生區124時，綠色螢光粉會受偏紫藍光P1的激發產生綠色混色光G’1。綠色混色光G’1會穿透導光裝置140，並入射濾光色輪130的綠光濾光區134，綠光濾光區134會過濾綠色混色光G’1中部分波長的光，使得通過綠光濾光區134的光為純度較高的綠色光G2。
當偏紫藍光P1照射到藍光產生區126時，會穿透藍光產生區126並進入導光裝置140，導光裝置140會將偏紫藍光P1導入濾光色輪130的抗反射透光區136。而投影裝置100即係利用紅色光R1、綠色光G2及偏紫藍光P1作為顯示影像所需的色光。
固態光源110的物理特性有所限制，舉例如雷射二極體所發出的偏紫藍光P1在國際照明委員會(Commission Internationale de L'éclairage)色度圖(Diagram of the CIE 1931 color space)上座標(xp，yp)一般會在以下範圍：0.14 x p 0.15及0.01 y p 0.03。偏紫藍光P1的CIE座標明顯不同於ITU-R Recommendation BT.709(常見名稱為Rec.709)定義之藍光座標(0.150,0.060)，而無法呈現出純度高的藍光。由於投影裝置100係直接將偏紫藍光做為顯示影像所需的色光，因此常導致畫面有偏紫的問題，使得影像的品質不佳。
本發明之一實施例提供一種投影裝置的混光方法。投影裝置包含固態光源，而投影裝置的混光方法包含將固態光源發出之第一色光與第二色光混合成第三色光。其中第三色光依國際照明委員會(Commission Internationale de L'éclairage)色度圖(Diagram of the CIE 1931 color space)座標定義為(x3，y3)，且符合以下範圍：0.14 x 3 0.15及0.04 y 3 0.09。
本發明之另一實施例提供一種投影裝置，投影裝置包含固態光源及衍光單元。固態光源發出第一色光。衍光單元接收部分第一色光及衍生第 二色光。其中部分第一色光穿透衍光單元並與第二色光混合成第三色光。
100、200、300、400、500‧‧‧投影裝置
110、210、310、410、510‧‧‧固態光源
120、256、356‧‧‧螢光色輪
122‧‧‧紅光產生區
124‧‧‧綠光產生區
126‧‧‧藍光產生區
130、254、354‧‧‧濾光色輪
132‧‧‧紅光濾光區
134‧‧‧綠光濾光區
136、358‧‧‧抗反射穿透區
140‧‧‧導光裝置
P1‧‧‧偏紫藍光
Y1‧‧‧黃色光
G’1‧‧‧綠色混色光
G1‧‧‧綠色光
R1‧‧‧紅色光
G2‧‧‧綠色光
250、350、450、550‧‧‧衍光單元
252、352、452‧‧‧螢光粉
254B、354B、454‧‧‧藍光濾光層
456‧‧‧護罩
560‧‧‧綠色發光二極體
L1‧‧‧第一色光
L2‧‧‧第二色光
E1、E2‧‧‧受激光
L3‧‧‧第三色光
600、700、800‧‧‧混光方法
S610-S640、S710-S750、S810-S830‧‧‧步驟
第1圖為先前技術之投影裝置的示意圖。
第2圖為本發明一實施例之投影裝置的示意圖。
第3圖為本發明另一實施例之投影裝置的示意圖。
第4圖為本發明另一實施例之投影裝置的示意圖。
第5圖為本發明另一實施例之投影裝置的示意圖。
第6圖為第2圖之投影裝置的混光方法流程圖。
第7圖為第4圖之投影裝置的混光方法流程圖。
第8圖為第5圖之投影裝置的混光方法流程圖。
第2圖為本發明一實施例之投影裝置200的示意圖。投影裝置200包含固態光源210及衍光單元250。固態光源210可發出第一色光L1，而衍光單元250則可接收部分第一色光L1，並衍生出第二色光L2。部分的第一色光L1可穿透衍光單元250，並與第二色光L2混合成第三色光L3。各光束於國際照明委員會(Commission Internationale de L'éclairage)色度圖(Diagram of the CIE 1931 color space)上的座標簡稱為CIE座標。第三色光L3之CIE座標定義為(x3，y3)，且符合以下範圍：
亦即由第一色光L1及第二色光L2混合後所產生的第三色光L3係為藍色光。由於固態光源的物理性質限制，第一色光L1之CIE座標定義為(x1，y1)，且一般係符合以下範圍：
亦即第一色光L1所發出的光係為偏紫的藍光，為能與第一色光L1混合出色彩較準確的藍色光，第二色光之CIE座標定義為(x2，y2)，且應符合以下範圍：x 2<x 3
y 3<y 2<0.083
亦即，第二色光L2的座標分量x2會小於第三色光L3的座標分量x3；如此一來，即可在透過第二色光L2提高第三色光L3的座標分量y3時，避免同時提高了第三色光L3的座標分量x3，導致第三色光L3的CIE座標超出上述的範圍，而無法取得色彩較準確的藍色光。
衍光單元250可包含複數個螢光粉252及濾光單元254。螢光粉252受第一色光L1照射後可產生受激光E1，而濾光單元254則可過濾受激光E1以產生第二色光L2。在本發明的一實施例中，螢光粉252可為青色(cyan)或綠色螢光粉，而受激光E1即為青色或綠色的受激光。
在第2圖的實施例中，第一色光L1可為雷射光，而濾光單元254的構造可為包含藍光濾光層254B的濾光色輪。而衍光單元250可另包含螢光色輪256。濾光單元254及螢光色輪256會彼此相對且同步旋轉，而螢光色輪256中對應於藍光濾光層254B的區域，可分布有螢光粉252。
在本發明的一實施例中，濾光單元254及螢光色輪256除包含上述特徵之外，還可與第1圖中濾光色輪130及螢光色輪120有相似的構造，然而此非用以限定本發明；在本發明的其他實施例中，濾光單元254亦可僅具有藍光濾光層254B，亦或濾光單元254可依系統需要另包含其他色光的濾光層，而螢光色輪256亦另可包含對應的色光產生區，而皆應屬本發明的範圍。
詳言之，當衍光單元250之螢光色輪256中對應於藍光濾光層254B的區域接收到第一色光L1時，部分的第一色光L1會使螢光粉252產生受激光E1。受激光E1會入射藍光濾光層254B，而藍光濾光層254B則可過 濾受激光E1中部分波長的光以產生第二色光L2。在本發明的一實施例中，藍光濾光層254B可為僅使部分波長的光通過的濾波片，例如但不限於，僅使波長小於500nm的光通過的濾波片，以使第二色光L2的座標可在上述的範圍之中。
如此一來，投影裝置200即可透過將固態光源210所發出的第一色光L1與衍光單元250根據第一色光L1所衍生出的第二色光L2相混合，以產生色彩為藍色的第三色光L3，並解決過去固態光源投影裝置有藍光偏紫的問題，進而提升影像畫面的品質。
第3圖為本發明另一實施例之投影裝置300的示意圖。投影裝置300包含固態光源310、衍光單元350，而衍光單元350則包含螢光粉352、濾光單元354及螢光色輪356，濾光單元354包含藍光濾光層354B。投影裝置300的操作原理與投影裝置200相似，其差別在於投影裝置300可利用第1圖中的導光裝置140將第一色光L1導引至衍光單元350的螢光色輪356。螢光色輪356中對應於濾光單元354之藍光濾光層354B的區域除分布有螢光粉352之外，尚具有抗反射穿透區358，使得部分第一色光L1得以穿透螢光色輪356中對應於濾光單元354之藍光濾光層354B的區域，並經由導光裝置140入射濾光單元354之藍光濾光層354B。而螢光粉352受第一色光L1激發所發出的受激光E1則可穿透導光裝置140並入射濾光單元354之藍光濾光層354B。由於第一色光L1的波長會較受激光E1的波長短，因此第一色光L1可穿透藍光濾光層254B，並與第二色光L2混合成第三色光L3。
如此一來，投影裝置300即可透過將固態光源310所發出的第一色光L1與衍光單元350根據第一色光L1所衍生出的第二色光L2相混合，以產生色彩為藍色的第三色光L3，並解決過去固態光源投影裝置有藍光偏紫的問題，進而提升影像畫面的品質。
第4圖為本發明另一實施例之投影裝置400的示意圖。投影裝置400包含固態光源410及衍光單元450。固態光源410為發光二極體，用以發 出第一色光L1，其中第一色光L1之CIE座標定義為(x1，y1)，且符合以下範圍：
亦即第一色光L1係為偏紫的藍光。衍光單元450可接收部分第一色光L1並衍生出第二色光L2。衍光單元450可包含螢光粉452、濾光單元454及護罩456。護罩456可覆蓋固態光源410。螢光粉452可為綠色或青色的螢光粉，並用以產生綠色或青色的受激光。螢光粉452可分布於護罩456上。
在本發明的一實施例中，濾光單元454係為獨立於護罩456而設置的藍光濾光層。當衍光單元450之護罩456上的螢光粉452接收到第一色光L1時，會產生綠色或青色的受激光E2，部分受激光E2會入射濾光單元454，而濾光單元454則可過濾受激光E2中部分波長的光以產生第二色光L2。濾光單元454可例如為，但不限於，僅使波長小於500nm的光通過的濾波片，以使第二色光L2的CIE色座標(x2，y2)符合以下範圍：x 2<x 3
y 3<y 2<0.083
在本發明的另一實施例中，濾光單元454亦可設置於護罩456上，例如但不限於，濾光單元454可直接鍍於護罩456上，並可過濾受激光E2中部分波長的光以產生第二色光L2。由於第一色光L1的波長會較受激光E1的波長短，因此第一色光L1可穿透濾光單元454，並與第二色光L2混合成第三色光L3。
如此一來，投影裝置400即可透過將固態光源410所發出的第一色光L1與衍光單元450根據第一色光L1所衍生出的第二色光L2相混合，以產生色彩為藍色的第三色光L3，並解決過去固態光源投影裝置有藍光偏紫的問題，進而提升影像畫面的品質。
第5圖為本發明另一實施例之投影裝置500的示意圖。投影裝置 500包含固態光源510、衍光單元550及綠色發光二極體560。固態光源510可為發光二極體，並可發出第一色光L1，第一色光之CIE座標定義為(x1，y1)，且係符合以下範圍：
亦即第一色光為偏紫藍光。綠色發光二極體560則可發出綠色光G1。衍光單元550係為藍光濾光層，可用以使第一色光L1穿透，並過濾綠色光G1中部分波長的光以產生第二色光。衍光單元550可例如為但不限於，僅使波長小於500nm的光通過的濾波片，以使第二色光L2的CIE色座標以使第二色光L2的CIE色座標(x2，y2)符合以下範圍：x 2<x 3
y 3<y 2<0.083
在本發明的一實施例中，第一色光L1亦可入射並穿透衍光單元550。第一色光L1及第二色光L2混合後即可產生顏色為藍色的第三色光L3。
如此一來，投影裝置500即可透過將固態光源510所發出的第一色光L1與衍光單元550所衍生出的第二色光L2相混合，以產生色彩為藍色的第三色光L3，並解決過去固態光源投影裝置有藍光偏紫的問題，進而提升影像畫面的品質。
綜上所述，本發明可透過將第一色光及第二色光相混合以產生第三色光，並使第三色光的色度圖座標(x3，y3)滿足條件0.14 x 3 0.15及0.04 y 3 0.09，以解決固態光源投影裝置有藍光偏紫的問題，進而提升影像畫面的品質。
第6圖為本發明一實施例之投影裝置200的混光方法600。混光方法600包含步驟S610~S640。
S610：將螢光粉252分布於衍光單元250之螢光色輪256中且對應濾光色輪254之藍光濾光層254B； S620：使固態光源210所發出的第一色光L1照射複數個螢光粉252以產生受激光E1；S630：使受激光E1入射藍光濾光層254B以過濾受激光E1以產生第二色光L2；S640：第一色光L1與第二色光L2混合成第三色光L3。
第7圖為本發明一實施例之投影裝置400的混光方法700。混光方法700包含步驟S710~S750。
S710：將螢光粉452分布於護罩456；S720：將濾光單元454設置於護罩456或獨立於護罩456；S730：使固態光源410所發出的第一色光L1照射複數個螢光粉452以產生受激光E2；S740：使受激光E2入射濾光單元454以過濾受激光E2並產生第二色光L2；S750：第一色光L1與第二色光L2混合成第三色光L3。
第8圖為本發明一實施例之投影裝置500的混光方法800。混光方法800包含步驟S810~S830。
S810：使綠色發光二極體560發出綠色光G1；S820：利用衍光單元550過濾綠色光G1並產生第二色光L2；S830：將固態光源510所發出的第一色光L1與第二色光L2混合成第三色光L3。
透過上述混光方法600、700及800，即可透過將固態光源所發出的第一色光L1與衍光單元所衍生出的第二色光L2相混合，以產生色彩為藍色的第三色光L3，並解決過去固態光源投影裝置有藍光偏紫的問題，進而提升影像畫面的品質。
綜上所述，本發明之實施例所提供的投影裝置及混光方法，可透過將固態光源所發出的第一色光與第二色光相混合以產生色彩為藍色的第三 色光，以解決過去固態光源投影裝置有藍光偏紫的問題，進而提升影像畫面的品質。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
600‧‧‧混光方法
S610-S640‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種投影裝置的混光方法，該投影裝置包含一固態光源、一螢光色輪、一濾光色輪及一導光裝置，且該濾光色輪包含一藍光濾光層，該方法包含：將複數個螢光粉分布於該螢光色輪中且對應於該濾光色輪之該藍光濾光層；該固態光源發出一第一色光入射該螢光色輪以使該些螢光粉產生一受激光；該導光裝置使部分穿透該螢光色輪之該第一色光入射該藍光濾光層；該導光裝置使該受激光入射該藍光濾光層；該藍光濾光層過濾該受激光以產生一第二色光；將通過該藍光濾光層之該第一色光與該第二色光混合成一第三色光；其中，該第三色光的座標符合以下範圍：0.14 x 3 0.15；0.04 y 3 0.09；其中x3係該第三色光於一色度圖(Diagram of the CIE 1931 color space)之x軸座標，y3係該第三色光於該色度圖之y軸座標。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該第一色光的座標符合以下範圍：0.14 x 1 0.16；0.01 y 1 0.03；其中x1為該第一色光於該色度圖之x軸座標，y1係該第一色光於該色度圖之y軸座標。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該第二色光的座標符合以下範圍：x 2<x 3；y 3<y 2<0.083；其中x2為該第二色光於該色度圖之x軸座標，y2係該第二色光於該色度 圖之y軸座標。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該些螢光粉係為綠色螢光粉及/或青色螢光粉。
  5. 一種投影裝置的混光方法，該投影裝置包含一發光二極體、一護罩及一藍光濾光層，該方法包含：使該護罩覆蓋該發光二極體；將複數個螢光粉分布於該護罩；使該發光二極體發出之一第一色光入射該護罩以使該些螢光粉產生一受激光；將該藍光濾光層設置於該護罩或獨立於該護罩；使通過該護罩之該第一色光及該受激光入射該藍光濾光層；該藍光濾光層過濾該受激光以產生一第二色光；及將通過該藍光濾光層之該第一色光與該第二色光混合成一第三色光。
  6. 一種投影裝置，包含：一固態光源，發出一第一色光，該第一色光係為雷射光；一衍光單元，包含：一螢光色輪，包含一穿透區，用以使部分該第一色光穿透；複數個螢光粉，分布於該穿透區旁，該些螢光粉受部分該第一色光照射以產生一受激光；及一濾光色輪，包含一藍光濾光層對應於該些螢光粉及該穿透區；及一導光裝置，用以使該第一色光入射該螢光色輪，使通過該穿透區之部分該第一色光入射並穿透該藍光濾光層，以及使該受激光入射該藍光濾光層，該受激光經該藍光濾光層過濾後產生一第二色光； 其中通過該藍光濾光層之部分該第一色光與該第二色光混合成一第三色光。
  7. 如請求項6所述之投影裝置，其中該第三色光的座標符合以下範圍：0.14 x 3 0.15；0.04 y 3 0.09；其中x3係第三色光於一色度圖(Diagram of the CIE 1931 color space)之x軸座標，y3係該CIE色度圖之y軸座標。
  8. 如請求項7所述之投影裝置，其中該第一色光的座標符合以下範圍：0.14 x 1 0.16；0.01 y 1 0.03；其中x1為該第一色光於該色度圖之x軸座標，y1係該第一色光於該色度圖之y軸座標。
  9. 如請求項7所述之投影裝置，其中該第二色光的座標符合以下範圍：x 2<x 3；y 3<y 2<0.083；其中x2為該第二色光於該色度圖之x軸座標，y2係該第二色光於該色度圖之y軸座標。
  10. 一種投影裝置，包含：一固態光源，用以發出一第一色光，該固態光源為一發光二極體；複數個螢光粉，受部分該第一色光照射產生一受激光；一護罩，覆蓋該固態光源且該些螢光粉分布於該護罩；及一藍光濾光層，設置於該護罩或獨立於該護罩，用以過濾該受激光以產生一第二色光；其中通過該藍光濾光層之部分該第一色光與該第二色光混合成一第三色 光。
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