TWI689774B

TWI689774B - 雷射投影光源與雷射投影裝置

Info

Publication number: TWI689774B
Application number: TW106126325A
Authority: TW
Inventors: 張克蘇; 呂俊賢; 周彥伊; 陳琪; 郭柏村
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2020-04-01
Also published as: CN108445700A; TW201831978A

Abstract

一種雷射投影光源包含雷射光源模組、第一收光模組、螢光輪、第二收光模組與合光模組。雷射光源模組發射雷射光。雷射光通過第一收光模組。螢光輪具有第一側與第二側。螢光輪接收雷射光且轉換雷射光為第一螢光與第二螢光。第一側接收雷射光且發射第一螢光。第二側發射第二螢光。第一螢光通過第一收光模組與第二螢光通過第二收光模組後，第一螢光與第二螢光中的至少一個的光軸會被轉折，而第一螢光與第二螢光的光軸的轉折次數和為至少兩次。合光模組接收通過第一收光模組的第一螢光與通過第二收光模組的第二螢光且發射合光。

Description

雷射投影光源與雷射投影裝置

本發明是有關於一種雷射投影光源與一種雷射投影裝置。

隨著雷射光源開發的進步，雷射光源的尺寸越做越小，功率與亮度越來越佳，因此以雷射作為光源的投影機也就越來越普遍。

為了進一步改善雷射投影光源的各項特性，相關領域莫不費盡心思開發。如何能提供一種具有較佳特性的雷射投影光源，實屬當前重要研發課題之一，亦成爲當前相關領域亟需改進的目標。

本發明之一技術態樣是在提供一種雷射投影光源，以提升其所發射的合光的亮度。

根據本發明一實施方式，一種雷射投影光源包含至少一第一雷射光源模組、第一收光模組、螢光輪、第二收光模組以及合光模組。第一雷射光源模組發射第一雷射光。第一雷射光通過第一收光模組。螢光輪具有第一側與第二側。螢光輪接收第一雷射光，且轉換第一雷射光為第一螢光與第二螢光。第一側接收通過第一收光模組的第一雷射光且發射第一螢光。第二側發射第二螢光。第一螢光通過第一收光模組與第二螢光通過第二收光模組後，第一螢光與第二螢光中的至少一個的光軸會被轉折，而第一螢光與第二螢光的光軸的轉折次數和為至少兩次。合光模組接收通過第一收光模組的第一螢光與通過第二收光模組的第二螢光且進行合光而形成合光。於本發明之一或多個實施方式中，第一雷射光為藍光。

於本發明之一或多個實施方式中，第一螢光與第二螢光具有相同頻譜。

於本發明之一或多個實施方式中，第一螢光與第二螢光的亮度差異小於5%。

於本發明之一或多個實施方式中，第一螢光與第二螢光為紅光、綠光、黃光或其組合。

於本發明之一或多個實施方式中，第一收光模組包含至少一分色鏡。分色鏡使雷射光通過分色鏡與反射第一螢光。

於本發明之一或多個實施方式中，第一收光模組包含至少一會聚模組。會聚模組會聚第一螢光。

於本發明之一或多個實施方式中，第二收光模組包含至少一反射鏡。反射鏡反射第二螢光。

於本發明之一或多個實施方式中，第二收光模組包含至少一會聚模組。會聚模組會聚第二螢光。

於本發明之一或多個實施方式中，合光模組包含積分柱(Integration Rod)與光路整理模組。積分柱具有開口且發射合光。光路整理模組使第一螢光與第二螢光在通過光路整理模組後，第一螢光的光軸與第二螢光的光軸的方向相同，且使第一螢光與第二螢光進入開口。

於本發明之一或多個實施方式中，雷射投影光源更包含第二雷射光源模組。第二雷射光源模組發射第二雷射光，其中第二雷射光進入合光模組。

於本發明之一或多個實施方式中，第一雷射光通過螢光輪，使第一雷射光自第二側離開並進入第二收光模組，第二收光模組改變第一雷射光的光軸的方向，且使第一雷射光在離開第二收光模組後進入合光模組。

於本發明之一或多個實施方式中，螢光輪包含至少一第一螢光層，第一螢光層轉換第一雷射光為第一螢光與第二螢光。

於本發明之一或多個實施方式中，螢光輪更包含至少一透明基板。第一螢光層設置於透明基板上。

於本發明之一或多個實施方式中，螢光輪更具有至少一第一部分，第一螢光層設置於第一部分。

於本發明之一或多個實施方式中，螢光輪更具有至少一第二部分，其中第二部分為透明，且第一部分與第二部分依不同時序接收第一雷射光。

於本發明之一或多個實施方式中，螢光輪更具有第三部分，螢光輪更包含至少一第二螢光層，第二螢光層設置於第三部分，其中第一部分與第三部分依不同時序接收第一雷射光，第一螢光層與第二螢光層依不同時序轉換第一雷射光，使第一螢光層與第二螢光層所發射的光線合光成為第一螢光與第二螢光。

根據本發明另一實施方式，一種雷射投影裝置包含前述之雷射投影光源、波長選擇器、至少一影像模組以及投影模組。波長選擇器接收合光，並發射第一色光、第二色光以及第三色光。影像模組接收第一色光、第二色光以及第三色光，並產生至少一影像光。投影模組接收影像光，並產生至少一投影光。

於本發明之一或多個實施方式中，影像模組的數量為三個，影像模組分別接收第一色光、第二色光以及第三色光且分別產生第一色影像光、第二色影像光以及第三色影像光，第一色影像光、第二色影像光以及第三色影像光合光後成為影像光。

於本發明之一或多個實施方式中，影像模組的數量為一個，波長選擇器依不同時序發射第一色光、第二色光以及第三色光，影像模組依不同時序接收第一色光、第二色光以及第三色光，並依不同時序產生影像光，投影模組依不同時序接收影像光，並依不同時序產生投影光。

本發明上述實施方式藉由雷射投影光源的螢光輪省略反射層的設計，因而使一部分的螢光自螢光輪的第一側射出，另一部分的螢光自螢光輪的第二側射出，即螢光可由螢光輪的雙面出光。於是，因為沒有設置反射層，反射層吸收部份螢光的情況將不會發生，合光模組所接收的螢光可隨之增加，因而可以大幅提升雷射投影光源所發射的合光的亮度。

進一步來說，在螢光粉以自身為起點向四周發射螢光後，螢光可能會被其他的螢光粉吸收，而發生螢光自吸收發光的情況，因而使螢光輪的出光率下降。因為雷射投影光源的螢光輪省略反射層的設計，因此螢光到達螢光輪的第一側或第二側後，螢光將會直接離開螢光層。於是，螢光在螢光層中的平均路徑長度將會較短，螢光層較不易發生螢光自吸收發光，因此將能有效提升螢光層的發光效率。

藉由前述兩種機制，雷射投影光源所發射的合光的亮度將能大幅提升。在一些實施方式中，相較於傳統雷射投影光源，雷射投影光源所發射的合光的亮度將能提升約20%至30%。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示依照本發明一實施方式之雷射投影光源100與其光路的示意圖。本發明不同實施方式提供一種雷射投影光源100。如第1圖所繪示，雷射投影光源100包含雷射光源模組111、收光模組120、螢光輪130、收光模組140以及合光模組150。

雷射光源模組111發射雷射光901。雷射光901通過收光模組120。螢光輪130具有第一側130a與第二側130b。螢光輪130接收雷射光901，且轉換部分的雷射光901為螢光903與螢光904。第一側130a接收通過收光模組120的雷射光901且發射螢光903。第二側130b發射螢光904以及穿透螢光輪130之雷射光901。螢光903具有第一光軸，螢光903可在收光模組120中被轉折，如轉折一次，使螢光903在通過收光模組120後，收光模組120改變第一光軸的方向。收光模組140接收螢光904，其中螢光904具有第二光軸，螢光904可在收光模組140中被轉折，如兩次，使螢光904在通過收光模組140後，收光模組140改變第二光軸的方向。合光模組150接收通過收光模組120的螢光903與通過收光模組140的螢光904且進行合光而形成合光905，其中螢光903、904在進入合光模組150時，第一光軸與第二光軸的角度差大於30度。在本實施方式中，第一光軸與第二光軸的角度差為約90度。

進一步來說，雷射光901通過螢光輪130，使雷射光901自螢光輪130的第二側130b離開而進入收光模組140，雷射光901具有第三光軸，雷射光901可在收光模組140中被轉折，如轉折兩次，而在收光模組140改變第三光軸的方向，且使雷射光901在離開收光模組140後進入合光模組150。

第2圖繪示依照本發明一實施方式之螢光輪130的部分側視示意圖。如第2圖所繪示，螢光輪130包含螢光層131，螢光層131轉換雷射光901為螢光903與螢光904。

第3圖繪示依照傳統雷射投影光源的螢光輪810的部分側視示意圖。如第1圖、第2圖以及第3圖所繪示，在傳統的雷射投影光源中，螢光輪可能為穿透式螢光輪或反射式螢光輪，舉例來說，螢光輪810為反射式螢光輪。螢光輪810藉由其中的反射層812蒐集螢光層811所射出的螢光，因而使螢光992自螢光輪810的其中一側射出。由於雷射光射入螢光層811且激發螢光層811中的螢光粉811a後，螢光粉811a會以自身為起點向四周發射螢光992，因此螢光992會以不同角度入射反射層812。在螢光992入射反射層812的入射角角度大於一定角度的時候(舉例來說，60度)，反射層812的反射率將會有一定程度地下降。換句話說，反射層812將會吸收部份的螢光992。為了避免類似的情況發生，雷射投影光源100的螢光輪130省略反射層的設計，因而使螢光903自螢光輪130的第一側130a射出，螢光904自螢光輪130的第二側130b射出。於是，因為沒有設置反射層，反射層吸收部份螢光903、904的情況將不會發生，合光模組150將能接收更多的螢光903、904，因而可以大幅提升雷射投影光源100所發射的合光905的亮度。

進一步來說，如第2圖與第3圖所繪示，在螢光粉131a、811a以自身為起點向四周發射螢光991、992後，螢光991、992可能會被其他的螢光粉吸收，而發生螢光自吸收發光的情況，此部分是為能量的損失，因而使螢光輪130、810的出光率下降。在傳統的雷射投影光源中，螢光992有可能會通過部分螢光層811，然後被反射層812反射，之後再折回螢光層811。對比之下，因為雷射投影光源100的螢光輪130省略反射層的設計，因此螢光991到達第一側130a或第二側130b後，螢光將會直接離開螢光層131。於是，假設在相同厚度的螢光層之下，相較於螢光992在螢光層811中的平均路徑長度，螢光991在螢光層131中的平均路徑長度將會相對較短，因此相較於傳統雷射投影光源，螢光層131較不易發生螢光自吸收發光，因此將能有效控制螢光層131的發光效率。

藉由前述機制，雷射投影光源100所發射的合光905的亮度將能大幅提升。在一些實施方式中，相較於傳統雷射投影光源，雷射投影光源100所發射的合光905的亮度將能提升約20%至30%。然而，就整體雷射投影光源100而言，其螢光903、904經收光模組120、140後未必需要經由合光模組150合光，其當然也可以分開為兩個光路徑而為後端所對應的波長選擇器210及影像模組220進行處理，其同樣能達到本發明之功效。

雷射光901是為用以激發螢光層131之激發光，較佳地應是由較短波長的雷射光被螢光粉131a轉化為具有較長波長之受激光。具體而言，雷射光901為藍光或紫外光，而螢光903、904即為所述受激光。應了解到，以上所舉之雷射光901的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇雷射光901的具體實施方式。

具體而言，螢光903與螢光904具有相同頻譜，且螢光903與螢光904的亮度差異小於5%。螢光903與螢光904為紅光、綠光、黃光或其組合。應了解到，以上所舉之螢光903與螢光904的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇螢光903與螢光904的具體實施方式。

如第2圖所繪示，螢光層131為將螢光粉131a燒結於其中的玻璃塊材，但不限於此。在其他實施方式中，螢光層131可為其他透光材質。

第4圖至第9圖繪示依照本發明不同實施方式之螢光輪130的部分側視示意圖。如第4圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第2圖的螢光輪130相同，以下主要將描述差異處。

螢光輪130更包含透明基板132。螢光層131設置於透明基板132上。具體而言，透明基板132位於第一側130a，且螢光層131位於第二側130b。進一步來說，螢光輪130更包含抗反射膜133。抗反射膜133設置於透明基板132相對於螢光層131的一側，也就是雷射光901進入螢光輪130的入光側，以提升透明基板132的透光能力。

具體而言，螢光層131為混雜螢光粉131a於其中的透明膠體，但不限於此。在其他實施方式中，螢光層131可為其他透光材質。

具體而言，透明基板132之材質可為玻璃，但不限於此。在其他實施方式中，透明基板132可為其他透明材質。

如第5圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第4圖的螢光輪130相同，主要差異在於，螢光層131位於第一側130a，且透明基板132位於第二側130b。另外，抗反射膜133設置於透明基板132相對於螢光層131的一側，也就是螢光904的出光側，以提升螢光輪130的出光效率。

如第6圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第2圖的螢光輪130相同，以下主要將描述差異處。

螢光輪130更包含二透明基板132a、132b。螢光層131夾設於透明基板132a與透明基板132b之間。具體而言，透明基板132a位於第一側130a，且透明基板132b位於第二側130b。進一步來說，螢光輪130更包含抗反射膜133a、133b。抗反射膜133a設置於透明基板132a相對於螢光層131的一側，抗反射膜133b設置於透明基板132b相對於螢光層131的一側。

如第7圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第5圖的螢光輪130相同，以下主要將描述差異處。

螢光輪130更包含螢光層131b。螢光層131與螢光層131b分別設置於透明基板132的兩側。具體而言，螢光層131位於第一側130a，且螢光層131b位於第二側130b。另外，螢光輪130沒有包含抗反射膜133。在其他的應用上，螢光層131與螢光層131b可以是相同或不同的螢光材料，使螢光903與螢光904的頻譜範圍相同或具有差異，使在後端合光905將可以被調整成具有所想要的波長範圍或強度等光學性質。

如第8圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第4圖的螢光輪130相同，主要差異在於，抗反射膜133c可以藉由鍍膜或其他可能的形成方式設置於螢光層131與透明基板132之間，其中抗反射膜133c的光學特性與螢光層131和透明基板132匹配，因而得以處理螢光層131和透明基板132間的抗反射需求。

如第9圖所繪示，本實施方式的螢光層131大致與第2圖的螢光層131相同，主要差異在於，抗反射膜133d可以藉由鍍膜或其他可能的形成方式設置於螢光層131的兩側，抗反射膜133d的光學特性與螢光層131和空氣匹配，因而得以提升螢光層131的出光能力。

類似第8圖與第9圖，第5圖至第7圖的螢光輪130亦額外設置抗反射膜133c或抗反射膜133d於螢光層的兩側或者螢光層與透明基板之間。

第10圖至第15圖繪示依照本發明不同實施方式之螢光輪130的前視示意圖。如第10圖所繪示，螢光層131佈滿整個螢光輪130。另外，雷射光901(參照第1圖)入射螢光輪130的位置為點138a，而虛線部分則為當螢光輪130旋轉時雷射光901照射於螢光輪130之軌跡。在其他變化的態樣上，螢光層131並不一定是需要佈滿整個螢光輪130，其也可以是為分布於所述軌跡上的環型分佈方式，同樣可以達成本發明之目的。

如第11圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第10圖的螢光輪130相同，以下主要將描述差異處。

雷射光源模組111(參照第1圖)的數量為複數個，因此雷射光901(參照第1圖)的數量亦為複數個。其中一個雷射光901入射螢光輪130的位置為點138a，另一個雷射光901入射螢光輪130的位置為點138b。點138a與螢光輪130之中心的距離和點138b與螢光輪130之中心的距離相同。需要注意的是，在其他實施方式中，二雷射光901入射螢光輪130的能量或頻譜可以不同，或依時序發射光線，此外雷射光901入射螢光輪130的位置可以不只點138a、138b，且雷射光901入射螢光輪130的不同位置與螢光輪130之中心的距離可能相同或不同。

進一步來說，點138a、138b分別設置於螢光輪130的左右兩側。於是，在雷射投影光源100運作且螢光輪130在轉動的時候，剛通過點138a、138b的螢光層131的部分會在螢光輪130轉半圈之後才會再通過點138a、138b，因而使螢光層131的各部分通過點138a、138b的時間間隔可以延長，進而避免螢光層131的各部分被雷射光901燒壞，在類似的應用上，投至點138a、138b上的雷射光源模組111更可以按時序發光。應了解到，以上所舉之點138a、138b的位置僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇點138a、138b的位置。

如第12圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第11圖的螢光輪130相同，以下主要將描述差異處。

點138a與螢光輪130之中心的距離大於點138b與螢光輪130之中心的距離。因為點138a與螢光輪130之中心的距離和點138b與螢光輪130之中心的距離不同，所以通過點138a的螢光層131的部分不會通過點138b，通過點138b的螢光層131的部分不會通過點138a。於是，螢光層131的各部分通過點138a、138b的時間間隔可以進一步延長，進而避免螢光層131的各部分被雷射光901燒壞。

第13圖至第15圖的螢光輪130大致與第10圖至第12圖的螢光輪130相同，其主要差異在於，螢光輪130具有不同部分，不同部分可能設置不同螢光層或沒有設置螢光層。

如第13圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第10圖的螢光輪130相同，以下主要將描述差異處。

以螢光輪130的中心為基準，將螢光輪130切分為其形狀為扇形的部分139a、139b、139c、139d。螢光層131設置於部分139a。螢光輪130更包含螢光層131b、131c。螢光層131b設置於部分139b，螢光層131c設置於部分139c。部分139d為透明。當雷射光源模組111 持續發出雷射光901(參照第1圖)且螢光輪130在轉動的時候，部分139a、139b、139c、139d依不同時序接收雷射光901。於是，螢光層131、131b、131c依不同時序轉換雷射光901，且螢光層131、131b、131c會分別發射不同或相同的螢光，這些螢光將會合光而成為螢光903與螢光904。在部分139d接收雷射光901的時候，雷射光901將會穿透螢光輪130的部分139d。

具體而言，螢光層131、131b、131c所發射的螢光可為紅光、綠光、黃光或其組合。更進一步來說，螢光層131、131b、131c所發射的螢光的其中兩個或三個可為兩種或三種具有不同頻譜的紅光、兩種或三種具有不同頻譜的綠光或者兩種或三種具有不同頻譜的黃光。於是，螢光903與螢光904在後端合光後將可以被調整成具有所想要的頻譜。

如第14圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第11圖的螢光輪130相同，以下主要將描述差異處。

以螢光輪130的中心為基準，將螢光輪130切分為其形狀為扇形的兩個部分139a、兩個部分139b、兩個部分139c與兩個部分139d。螢光層131設置於部分139a。螢光層131b設置於部分139b，螢光層131c設置於部分139c。部分139d為透明。部分139a、139b、139c、139d依不同時序接收雷射光901(參照第1圖)。於是，螢光層131、131b、131c依不同時序轉換雷射光901，且螢光層131、131b、131c會分別發射不同或相同的螢光，這些螢光將會合光而成為螢光903與螢光904。在部分139d接收雷射光901的時候，雷射光901將會穿透螢光輪130的部分139d。

具體而言，螢光層131、131b、131c所發射的螢光可為紅光、綠光、黃光或其組合。更進一步來說，螢光層131、131b、131c所發射的螢光的其中兩個或三個可為兩種或三種具有不同頻譜的紅光、兩種或三種具有不同頻譜的綠光或者兩種或三種具有不同頻譜的黃光。

如第15圖所繪示，本實施方式的螢光輪130大致與第14圖的螢光輪130相同，以下主要將描述差異處。

點138a與螢光輪130之中心的距離大於點138b與螢光輪130之中心的距離。因為點138a與螢光輪130之中心的距離和點138b與螢光輪130之中心的距離不同，所以通過點138a的螢光層131的部分不會通過點138b，通過點138b的螢光層131的部分不會通過點138a。

需要注意的是，螢光輪130中不同部分的位置配置未必需要依照前述實施方式。舉例來說，在一些實施方式中，部分139a中較靠近螢光輪130之中心的部分與較遠離螢光輪130之中心的部分可以再切分為兩個部分，於是部分139a中較靠近螢光輪130之中心的部分可以通過點138b但是沒辦法通過點138a，部分139a中較遠離螢光輪130之中心的部分可以通過點138a但是沒辦法通過點138b。部分139a亦可以與螢光輪130之中心的距離為基準而切分為三個以上的部分。部分139b、139c、139d亦可切分為多個部分。

第16圖與第17圖繪示依照本發明不同實施方式之螢光輪130的前視示意圖。如第16圖所繪示，螢光輪130更包含馬達134與上套環135。馬達134設置於螢光輪130的中心。螢光層131環繞馬達134。上套環135設置於馬達134與螢光層131之間，因而使馬達134固定於螢光層131。可以添加材料到上套環135上或移除上套環135上的部分材料，因而調整螢光輪130的轉動平衡。

如第17圖所繪示，螢光輪130更包含馬達134、上套環135以及剛性板材136。馬達134固定於剛性板材136，螢光層131環繞剛性板材136。上套環135設置於剛性板材136與螢光層131之間，因而使剛性板材136固定於螢光層131。

需要注意的是，在一些實施方式中，螢光層131亦可以被切分為不同部分，不同部分可以設置有不同螢光層，同時一些部分可為透明。

再回到第1圖，如第1圖所繪示，收光模組120包含分色鏡121與會聚模組122。在雷射光源模組111發射雷射光901後，雷射光901將會通過分色鏡121與會聚模組122而入射螢光輪130。在螢光輪130的第一側130a發射螢光903後，會聚模組122會聚螢光903。然後，分色鏡121反射螢光903，讓螢光903在分色鏡121處轉折，以改變螢光903的第一光軸的方向。具體而言，螢光903入射分色鏡121的角度小於約60度(在本實施方式中，螢光903入射分色鏡121的角度為約45度)，以避免分色鏡121吸收螢光903的情況發生。

具體而言，會聚模組122包含至少一會聚透鏡。需要注意的是，因為螢光粉會以自身為起點向四周發散螢光903，所以會聚模組122與螢光輪130之間的光路的長度宜視發散情況而調整，以使會聚模組122可以有效會聚螢光903。

另外，收光模組120的內部光路配置並不限於前述。舉例來說，在一些實施方式中，在螢光輪130的第一側130a發射螢光903後，先由分色鏡121反射螢光903。然後，會聚模組122會聚螢光903後送往合光模組150。另外，在一些實施例中，雷射光901僅會通過分色鏡121而不會通過會聚模組122。

收光模組140包含反射鏡141、142與會聚模組143。在螢光輪130的第二側130b發射螢光904後，反射鏡141、142依序反射雷射光901與螢光904，且反射鏡141、142改變螢光904的第一光軸的方向與雷射光901的第三光軸的方向，即螢光904與雷射光901過兩次轉折後進入會聚模組143。然後，會聚模組143會聚螢光904，雷射光901通過會聚模組143。具體而言，螢光904入射反射鏡141、142的角度小於約60度(在本實施方式中，螢光904入射反射鏡141、142的角度為約45度)，以避免反射鏡141、142吸收螢光904的情況發生。在其他變化的態樣上，所述反射鏡141、142也可以視實際需求選用針對雷射光901及螢光904之特定波長範圍對應穿透或反射之分色鏡，以調整後端合光905的光學性質。

具體而言，會聚模組143包含至少一會聚透鏡。需要注意的是，因為螢光粉會以自身為起點向四周發散螢光903，所以會聚模組143與螢光輪130之間的光路的長度宜視發散情況而調整，以使會聚模組143可以有效會聚螢光904。

另外，收光模組140的內部光路配置並不限於前述。舉例來說，在一些實施方式中，在螢光輪130的第二側130b發射螢光904後，會聚模組143會聚螢光904，且雷射光901通過會聚模組143。然後，反射鏡141、142依序反射雷射光901與螢光904。

第18圖與第19圖繪示依照本發明不同實施方式之合光模組150的側視示意圖。如第18圖所繪示，合光模組150包含光路整理模組151與積分柱(Integration Rod)152。積分柱152具有開口152o且於出口處發射合光905。光路整理模組151使雷射光901與螢光903、904在通過光路整理模組151後，螢光903的第一光軸、螢光904的第二光軸以及雷射光901的第三光軸的方向相同，且使雷射光901與螢光903、904進入開口152o。然後，在積分柱152均勻混合進入開口152o的雷射光901與螢光903、904後，積分柱152發射合光905。

具體而言，光路整理模組151具有反射面151r。反射面151r反射雷射光901與螢光904。雷射光901與螢光904入射反射面151r的角度為約45度。

在其他實施方式中，光路整理模組151可以有其他的態樣。舉例來說，第19圖繪示光路整理模組151的另一種態樣。又例如，光路整理模組151與積分柱152可以為一體，主要是先使入光面進行各路光線方向上的整合，使整合為與第三光軸的方向相同，而後再讓各路光線均勻混合。再例如，在其他可能實施的態樣上，光路整理模組151亦可以為光纖模組。

在一些實施方式中，可以使用會聚透鏡取代積分柱152。另外，合光模組150可以為光纖模組。

第20圖至第23圖分別繪示依照本發明不同實施方式之雷射投影光源100與其光路的示意圖，雷射投影光源100中的元件細節如前所述，在此不再贅述。如第20圖所繪示，雷射投影光源100更包含另一雷射光源模組112。雷射光源模組112發射藍色雷射光902，其中雷射光902進入合光模組150。另外，雷射光901通過螢光輪130時被螢光輪130的螢光層吸收，因此雷射光901沒有通過收光模組140，且雷射光901沒有進入合光模組150，但並不限於此。在其他實施方式中，雷射光901可以通過螢光輪130，於是雷射光901自第二側130b離開並進入收光模組140，收光模組140改變雷射光901的第三光軸的方向，且使雷射光901在離開收光模組140後進入合光模組150。

原則上，雷射光源模組112之雷射光902是作為補充特定波長範圍之光線使用，目的是使雷射投影光源100具有更完整的色彩表現。舉例而言，當雷射光901及螢光903、904中缺乏藍光元素時，則雷射光902為藍光，若缺乏紅光元素時，則雷射光902為紅光。在作為補光目的上以補藍光為例，雷射光902也可以由收光模組120進入補光，例如由分色鏡121進入補光。應了解到，以上所舉之雷射光902的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇雷射光902的具體實施方式。

又或者，如第21圖所繪示，雷射光源模組111發射雷射光901。雷射光901通過收光模組120。螢光輪130具有第一側130a與第二側130b。螢光輪130接收雷射光901，且轉換雷射光901為螢光903與螢光904並分別從第一側130a與第二側130b發射。螢光903具有第一光軸，螢光903可在收光模組120中被會聚模組122會聚，以及被轉折，如被分色鏡121、反射鏡124、126轉折三次，使螢光903在通過收光模組120後，收光模組120改變第一光軸的方向。收光模組140具有會聚模組143以接收並會聚螢光904。合光模組150接收通過收光模組120的螢光903與通過收光模組140的螢光904且進行合光而形成合光905，其中螢光903、904在進入合光模組150時，第一光軸與第二光軸的角度差約90度。

在其他實施例中，如第22圖所繪示，雷射光源模組111發射雷射光901。雷射光901通過收光模組120。螢光輪130具有第一側130a與第二側130b。螢光輪130接收雷射光901，且轉換雷射光901為螢光903與螢光904並分別從第一側130a與第二側130b發射。螢光903具有第一光軸，螢光903可在收光模組120中被會聚模組122會聚，以及被轉折，如被分色鏡121、反射鏡124轉折兩次，使螢光903在通過收光模組120後，收光模組120改變第一光軸的方向。收光模組140具有會聚模組143以接收並會聚螢光904。合光模組150接收通過收光模組120的螢光903與通過收光模組140的螢光904且進行合光而形成合光905，其中螢光903、904在進入合光模組150時，第一光軸與第二光軸大致上平行。

在其他的實施例中，如第23圖所繪示，雷射光源模組111發射雷射光901。雷射光901通過收光模組120。螢光輪130具有第一側130a與第二側130b。螢光輪130接收雷射光901，且轉換雷射光901為螢光903與螢光904並分別從第一側130a與第二側130b發射。螢光903具有第一光軸，螢光903可在收光模組120中被會聚模組122會聚，以及被轉折，如被分色鏡121與反射鏡124轉折兩次，使螢光903在通過收光模組120後，收光模組120改變第一光軸的方向。螢光904具有第二光軸，螢光904可在收光模組140中被會聚模組143會聚，以及被轉折，如被反射鏡142、144轉折兩次，使螢光904在通過收光模組140後，收光模組140改變第二光軸的方向。合光模組150接收通過收光模組120的螢光903與通過收光模組140的螢光904且進行合光而形成合光905，其中螢光903、904在進入合光模組150時，第一光軸與第二光軸的角度差約180度。

第24圖與第25圖繪示依照本發明不同實施方式之雷射投影裝置200與其光路的示意圖。如第24圖與第25圖所繪示，雷射投影裝置200包含雷射投影光源100、波長選擇器210、至少一影像模組以及投影模組230。波長選擇器210接收合光905，並發射第一色光911、第二色光912以及第三色光913。影像模組接收第一色光911、第二色光912以及第三色光913，並產生至少一影像光。投影模組230接收影像光，並產生至少一投影光。

如第1圖與第24圖所繪示，第24圖中的雷射投影光源100可以為前述的任何一個雷射投影光源100。雷射投影裝置200包含影像模組220，且影像模組220的數量為一個，波長選擇器210依不同時序發射第一色光911、第二色光912以及第三色光913，影像模組220依不同時序接收第一色光911、第二色光912以及第三色光913。在影像模組220接收第一色光911後，影像模組220產生影像光921。在影像模組220接收第二色光912後，影像模組220產生影像光922。在影像模組220接收第三色光913後，影像模組220產生影像光923。換句話說，影像模組220依不同時序產生影像光921、922、923。投影模組230依不同時序接收影像光921、922、923。在投影模組230接收影像光921後，投影模組230產生投影光931。在投影模組230接收影像光922後，投影模組230產生投影光932。在投影模組230接收影像光923後，投影模組230產生投影光933。換句話說，投影模組230依不同時序產生投影光931、932、933。

具體而言，波長選擇器210可為具有濾光片的色輪。色輪的旋轉方式將會對應於螢光輪130的旋轉方式。舉例來說，在一些實施方式中，當螢光輪130進行旋轉而使螢光輪130發射螢光903、904，且假設雷射光901會被螢光輪130的螢光層完全轉化，色輪將旋轉至所對應的濾光片而使其選擇並過濾出螢光903、904的頻譜中所具有的特定頻譜範圍(例如紅光或綠光)。當螢光輪130進行旋轉而使雷射光901通過螢光輪130的時候(此時螢光輪130沒有發射螢光904)，色輪將會旋轉至所對應的濾光片或擴散片而使其選擇並發射雷射光901的頻譜中所具有的特定頻譜範圍(例如藍光)。

具體而言，影像模組220可為液晶面板或數位微反射晶片(Digital Micro-mirror Device，DMD)。應了解到，以上所舉之影像模組220的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇影像模組220的具體實施方式。

具體而言，投影模組230可包含複數個透鏡，舉例來說，會聚透鏡或發散透鏡。應了解到，以上所舉之投影模組230的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇投影模組230的具體實施方式。

具體而言，因應色輪旋轉而產生的第一色光911、第二色光912以及第三色光913可以分別為紅光、綠光或藍光，各色光依時序以分時的方式經由影像模組220而形成影像光921、922、923則分別為紅色影像光、綠色影像光或藍色影像光。投影光931、932、933可以分別為紅色投影光、綠色投影光或藍色投影光。應了解到，以上所舉之第一色光911、第二色光912與第三色光913、影像光921、922、923以及投影光931、932、933的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇第一色光911、第二色光912與第三色光913、影像光921、922、923以及投影光931、932、933的具體實施方式。

如第20圖與第25圖所繪示，第25圖的雷射投影裝置200大致與第24圖的雷射投影裝置200相同，以下主要將介紹其相異處。

第25圖中的雷射投影光源100可以為前述的任何一個雷射投影光源100。雷射投影裝置200包含影像模組221、222、223。影像模組221接收第一色光911且產生影像光921。影像模組222接收第二色光912且產生影像光922。影像模組223接收第三色光913且產生影像光923。影像光921、922、923合光後成為影像光924。投影模組230接收影像光924，並產生投影光934。

具體而言，波長選擇器210可包含複數個分色鏡或者包含複數個稜鏡。更具體地說，合光905的頻譜實質上為白光，包含第一色光911的頻譜、第二色光912的頻譜與第三色光913的頻譜，且波長選擇器210在接收合光905後，同時分離出第一色光911、第二色光912以及第三色光913。

具體而言，影像模組221、222、223可為液晶面板或數位微反射晶片(Digital Micro-mirror Device，DMD)。應了解到，以上所舉之影像模組221、222、223的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇影像模組221、222、223的具體實施方式。

具體而言，雷射投影光源100可以藉由複數個反射鏡調整影像光921、922、923的光軸的方向，因而使影像光921、922、923合光後成為影像光924。

本發明上述實施方式藉由雷射投影光源的螢光輪省略反射層的設計，因而使螢光自螢光輪的兩相對側射出。於是，因為沒有設置反射層，反射層吸收部份螢光的情況將不會發生，合光模組將能接收更多的螢光，因而可以大幅提升雷射投影光源所發射的合光的亮度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧雷射投影光源111、112‧‧‧雷射光源模組120、140‧‧‧收光模組121‧‧‧分色鏡122、143‧‧‧會聚模組124、126‧‧‧反射鏡130、810‧‧‧螢光輪130a‧‧‧第一側130b‧‧‧第二側131、131b、131c‧‧‧螢光層131a‧‧‧螢光粉132、132a、132b‧‧‧透明基板133、133a、133b、133c、133d‧‧‧抗反射膜134‧‧‧馬達135‧‧‧上套環136‧‧‧剛性板材138a、138b‧‧‧點139a、139b、139c、139d‧‧‧部分141、142、144‧‧‧反射鏡150‧‧‧合光模組151‧‧‧光路整理模組151r‧‧‧反射面152‧‧‧積分柱152o‧‧‧開口200‧‧‧雷射投影裝置210‧‧‧波長選擇器220、221、222、223‧‧‧影像模組230‧‧‧投影模組810‧‧‧螢光輪811‧‧‧螢光層811a‧‧‧螢光粉812‧‧‧反射層901、902‧‧‧雷射光903、904、991、992‧‧‧螢光905‧‧‧合光911‧‧‧第一色光912‧‧‧第二色光913‧‧‧第三色光921、922、923、924‧‧‧影像光931、932、933、934‧‧‧投影光

第1圖繪示依照本發明一實施方式之雷射投影光源與其光路的示意圖。第2圖繪示依照本發明一實施方式之螢光輪的部分側視示意圖。第3圖繪示依照傳統雷射投影光源的螢光輪的部分側視示意圖。第4圖至第9圖繪示依照本發明不同實施方式之螢光輪的部分側視示意圖。第10圖至第15圖繪示依照本發明不同實施方式之螢光輪的前視示意圖。第16圖與第17圖繪示依照本發明不同實施方式之螢光輪的前視示意圖。第18圖與第19圖繪示依照本發明不同實施方式之合光模組的示意圖。第20圖至第23圖分別繪示依照本發明不同實施方式之雷射投影光源與其光路的示意圖。第24圖與第25圖繪示依照本發明不同實施方式之雷射投影裝置與其光路的示意圖。

100‧‧‧雷射投影光源

111‧‧‧雷射光源模組

120、140‧‧‧收光模組

121‧‧‧分色鏡

122、143‧‧‧會聚模組

130‧‧‧螢光輪

130a‧‧‧第一側

130b‧‧‧第二側

141、142‧‧‧反射鏡

150‧‧‧合光模組

901‧‧‧雷射光

903、904‧‧‧螢光

905‧‧‧合光

Claims

一種雷射投影光源，包含：至少一第一雷射光源模組，用以發射一第一雷射光；一第一收光模組，其中該第一雷射光通過該第一收光模組；一螢光輪，具有一第一側與一第二側，用以接收該第一雷射光，且轉換該第一雷射光為該第一螢光與該第二螢光，其中該第一側接收通過該第一收光模組的該第一雷射光且發射該第一螢光，該第二側發射該第二螢光；一第二收光模組，用以接收該第二螢光，其中該第一螢光通過該第一收光模組與該第二螢光通過該第二收光模組後，該第一螢光與該第二螢光中的至少一個的光軸會被轉折，而該第一螢光與該第二螢光的光軸的轉折次數和為至少兩次；一合光模組，用以接收通過該第一收光模組的該第一螢光與通過該第二收光模組的該第二螢光且進行合光而形成一合光；以及一第二雷射光源模組，發射直接進入該合光模組的一第二雷射光。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該第一雷射光為藍光。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該第一螢光與該第二螢光具有相同頻譜。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該第一螢光與該第二螢光的亮度差異小於5%。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該第一螢光與該第二螢光為紅光、綠光、黃光或其組合。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該第一收光模組包含：至少一分色鏡，用以使該雷射光通過該分色鏡與反射該第一螢光。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該第一收光模組包含：一會聚模組，用以會聚該第一螢光。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該第二收光模組包含：至少一反射鏡，用以反射該第二螢光。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該第二收光模組包含：一會聚模組，用以會聚該第二螢光。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該合光模組包含：一積分柱(Integration Rod)，具有一開口，用以發射該合光；以及一光路整理模組；用以使該第一螢光與該第二螢光在通過該光路整理模組後，該第一螢光的光軸與該第二螢光的光軸的方向相同，且使該第一螢光與該第二螢光進入該開口。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中第一雷射光通過該螢光輪，使該第一雷射光自該第二側離開並進入該第二收光模組，該第二收光模組用以改變該第一雷射光的光軸的方向，且使該第一雷射光在離開該第二收光模組後進入該合光模組。
如請求項1所述之雷射投影光源，其中該螢光輪包含至少一第一螢光層，該第一螢光層用以轉換該第一雷射光為該第一螢光與該第二螢光。
如請求項12所述之雷射投影光源，其中該螢光輪更包含至少一透明基板，該第一螢光層設置於該透明基板上。
如請求項12所述之雷射投影光源，其中該螢光輪更具有至少一第一部分，該第一螢光層設置於該第一部分。
如請求項14所述之雷射投影光源，其中該螢光輪更具有至少一第二部分，其中該第二部分為透明，且該第一部分與該第二部分用以依不同時序接收該第一雷射光。
如請求項14所述之雷射投影光源，其中該螢光輪更具有一第三部分，該螢光輪更包含至少一第二螢光層，該第二螢光層設置於該第三部分，其中該第一部分與該第三部分用以依不同時序接收該第一雷射光，該第一螢光層與該第二螢光層用以依不同時序轉換該第一雷射光，使該第一螢光層與該第二螢光層所發射的光線合光成為該第一螢光與該第二螢光。
一種雷射投影裝置，包含：請求項1所述之雷射投影光源；一波長選擇器，用以接收該合光，並發射一第一色光、一第二色光以及一第三色光；至少一影像模組，用以接收該第一色光、該第二色光以及該第三色光，並產生至少一影像光；以及一投影模組，用以接收該影像光，並產生至少一投影光。
如請求項17所述之雷射投影裝置，其中該些影像模組的數量為三個，該些影像模組分別接收該第一色光、該第二色光以及該第三色光且分別產生一第一色影像光、一第二色影像光以及一第三色影像光，該第一色影像光、該第二色影像光以及該第三色影像光合光後成為該影像光。
如請求項17所述之雷射投影裝置，其中該影像模組的數量為一個，該波長選擇器依不同時序發射該第一色光、該第二色光以及該第三色光，該影像模組依不同時序接收該第一色光、該第二色光以及該第三色光，並依不同時序產生該些影像光，該投影模組依不同時序接收該些影像光，並依不同時序產生該些投影光。