TWI792623B - 光源模組 - Google Patents

Abstract

一種光源模組包含第一發光單元、第二發光單元、第一分光鏡以及波長轉換單元。第一發光單元配置以發射第一色光。第二發光單元配置以發射第二色光。分光鏡配置以允許第一色光透射，並具有穿越區。穿越區配置以供第二色光通過。波長轉換單元包含基板以及設置於基板上之螢光粉層。螢光粉層配置以將透射第一分光鏡之第一色光轉換成第三色光，並配置以反射與散射通過穿越區之第二色光。第一分光鏡還配置以反射經波長轉換單元反射之第二色光以及第三色光。

Description

光源模組

本揭露係有關於一種光源模組，尤其是一種與雷射螢光色輪投影相關的光源模組。

在習知的雷射螢光色輪投影機中，常使用額外的雷射光源發射色光來補光(例如：以紅光雷射補足紅光)，以增加色光的比例和飽和度。現有的雷射螢光色輪投影機透過設置分光鏡以及螢光色輪來產生紅色光、黃色光以及藍色光等色光。

然而，當長波長的色光通過分光鏡時，會使長波長的色光能量削減，而造成最後投影出來的該色光之比例和飽和度不足。

因此，如何提出可以減少色光能量削減之一種光源模組，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。

有鑑於此，本揭露之一目的在於提出一種可有解決上述問題之光源模組。

為了達到上述目的，依據本揭露之一實施方式，一種光源模組包含第一發光單元、第二發光單元、分光鏡以及波長轉換單元。第一發光單元配置以發射第一色光。第二發光單元配置以發射第二色光。第一分光鏡配置以允許第一色光透射，並具有穿越區。穿越區配置以供第二色光通過。波長轉換單元包含基板以及設置於基板上之螢光粉層。螢光粉層配置以將透射第一分光鏡之第一色光轉換成第三色光，並配置以反射與散射通過穿越區之第二色光。第一分光鏡還配置以反射經波長轉換單元反射之第二色光以及第三色光。

於本揭露的一或多個實施方式中，穿越區係開孔。

於本揭露的一或多個實施方式中，螢光粉層還配置以反射與散射第二色光。

於本揭露的一或多個實施方式中，基板為反射式基板且不包含透射式基板。

於本揭露的一或多個實施方式中，基板具有透射部，透射部配置以供第一色光通過。

於本揭露的一或多個實施方式中，透視部係透射材料或鏤空部。

於本揭露的一或多個實施方式中，光源模組進一步包含第二分光鏡，第二分光鏡配置以反射第二色光且供第一色光通過，並使第一色光以及第二色光抵達中繼透鏡。

於本揭露的一或多個實施方式中，光源模組進一步包含第二分光鏡，第二分光鏡配置以反射第一色光且供第二色光通過，並使第一色光以及第二色光抵達中繼透鏡。

於本揭露的一或多個實施方式中，中繼透鏡設置於第二發光單元與第一分光鏡之間，並配置以將第一色光以及第二色光傳遞抵達第一分光鏡。

於本揭露的一或多個實施方式中，中繼透鏡還配置以將第二色光傳遞通過穿越區。

於本揭露的一或多個實施方式中，第三色光的峰值波長大於第一色光的峰值波長，並小於第二色光的峰值波長。

於本揭露的一或多個實施方式中，第二色光之波長範圍與第三色光之波長範圍至少部分重疊。

於本揭露的一或多個實施方式中，第二色光之波長範圍皆大過於第三色光之波長範圍。

於本揭露的一或多個實施方式中，第一色光為藍光，且第二色光為紅光。

於本揭露的一或多個實施方式中，第三色光實質上為黃光。

綜上所述，於本揭露的光源模組中，藉由在第一分光鏡上設置穿越區，即可讓作為補光用途之一色光經由穿越區通過第一分光鏡。由穿越區通過的此色光接著被波長轉換單元的螢光粉層反射與散射，並由積光柱收光。由此可知，此色光從發射到抵達積光柱的過程中並無過多損耗，以達到最佳的補光效果。

以上所述僅係用以闡述本揭露所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本揭露之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，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揭露。也就是說，於本揭露部分實施方式中，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。在所有圖式中相同的標號將用於表示相同或相似的元件。

以下將詳述根據本揭露之一或多個實施方式中之光源模組100。

請參考第1圖，其為根據本揭露之一實施方式繪示之光源模組100的結構配置。光源模組100包含第一發光單元110、第二發光單元120、第一分光鏡130、第二分光鏡140、波長轉換單元150、數個反射鏡M以及積光柱R。第一發光單元110配置以發射第一色光L1。第二發光單元120配置以發射第二色光L2。第一分光鏡130配置以允許第一色光L1透射並具有穿越區134。穿越區134配置以供第二色光L2通過。第一分光鏡130還配置以反射經波長轉換單元150反射之第二色光L2以及第三色光L3。第二分光鏡140配置以允許第二色光L2透射，還配置以反射第一色光L1。波長轉換單元150實質上為高速旋轉的螢光色輪，配置以將透射第一分光鏡130之第一色光L1轉換成第三色光L3，並配置以反射第二色光L2。反射鏡M配置以反射第一色光L1。積光柱R配置以接收第一色光L1以及經過波長轉換單元150反射與散射的第二色光L2與第三色光L3。

請參考第2圖，其為根據本揭露之一實施方式繪示之第一分光鏡130的結構。第一分光鏡130具有塗層區132以及穿越區134。塗層區132圍繞穿越區134。在一些實施方式中，穿越區134為一個開孔，可以讓任何光線通過。

請參考第3圖，其為根據本揭露之一實施方式繪示之波長轉換單元150的結構。波長轉換單元150包含旋轉軸152、基板154以及螢光粉層156。旋轉軸152配置以接受馬達之驅動，以使波長轉換單元150基於旋轉軸152旋轉。基板154設置於旋轉軸152上並圍繞旋轉軸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)或鏤空部，而透射部T的區域面積或數量視需求而定；螢光粉層156的基底為反射基底，譬如為玻璃基底並塗布有分光膜層，又或者是金屬反射基底，能使螢光粉層156受激發後朝著激發光源的方向以反射式出光。在一些實施方式中，光源模組100為單片式DLP(Digital Light Processing)系統中的雷射光模組。螢光粉層156設置於基板154上並部分地圍繞旋轉軸152，具體來說，基板154的配置用以透射第一色光L1。螢光粉層156配置以將第一色光L1轉換為第三色光L3，並配置以反射與散射第二色光L2。另須說明的是，螢光粉層156由於材料本身包含波長轉化粒子，例如YAG粉，在較短波長光線(例如：藍光或UV光)的照射下可以轉化為較長波長的受激發光(例如：綠光或是黃光)，但是在較長波長的照射下並不會產生上述受激發光，此時波長轉化粒子的作用相當於散射顆粒，因此本實施例中螢光粉層156的另一功效還配置以散射第二色光L2。

在一些實施方式中，第三色光L3的峰值波長大於第一色光L1的峰值波長，並小於第二色光L2的峰值波長，進一步地，第二色光L2的波長範圍與第三色光L3的波長範圍至少部分重疊，或是第二色光L2的波長範圍皆大過於第三色光L3的波長範圍。更具體地說，在一些實施方式中，第一色光L1實質上為藍光，第二色光L2實質上為紅光，第三色光L3實質上為黃光，其中紅光的波長範圍可以在黃光之中，或是在黃光的波長範圍之外，方得以達到補光的效果。根據上述原理，在其他的變化態樣中，當波長轉化粒子為綠色螢光粉時，則可以用來反射及散射黃色或紅色光。另外，當波長轉化粒子為混粉或多層複合型態時也適用上述原則。

藉由前述結構配置，第一發光單元110以及第二發光單元120即可藉由第一分光鏡130、第二分光鏡140以及波長轉換單元150而產生第一色光L1、第二色光L2以及第三色光L3。

為了使閱讀者獲得更佳的理解，以下將各別針對第一色光L1、第二色光L2以及第三色光L3在光源模組100中的示意性路徑進行說明。

請參考第1圖，由第一發光單元110發射的第一色光L1首先經由第二分光鏡140的反射而抵達第一分光鏡130，第一色光L1穿過第一分光鏡130而抵達波長轉換單元150。當第一色光L1通過波長轉換單元150的基板154時，第一色光L1穿過波長轉換單元150，隨後第一色光L1經過數個反射鏡M的反射，再穿過第一分光鏡130。最後，第一色光L1在第一時序上抵達積光柱R。

請參考第1圖，由第一發光單元110發射的第一色光L1經由第二分光鏡140的反射而抵達第一分光鏡130，第一色光L1穿過第一分光鏡130而抵達波長轉換單元150。當波長轉換單元150旋轉使得螢光粉層156面對第一色光L1時會將第一色光L1進行波長轉換，並產生第三色光L3。接著，第三色光L3再抵達第一分光鏡130被其反射。最後，經過螢光粉層156所產生的第三色光L3在第二時序上抵達積光柱R。

請參考第1圖，由第二發光單元120發射的第二色光L2穿過第二分光鏡140，再經由第一分光鏡130上的穿越區134穿過第一分光鏡130而抵達波長轉換單元150。螢光粉層156會反射與散射第二色光L2（亦即，螢光粉層156並不會對第二色光L2進行波長轉換）。接著，第二色光L2抵達第一分光鏡130後被其反射。最後，第二色光L2可以同樣在上述第二時序上抵達積光柱R。須說明的是，由於第二色光L2被螢光粉層156反射與散射的作用，因此由波長轉換單元150反射後的第二色光L2出光的角度及面積會變大，因此當上述第二色光L2反射回到第一分光鏡130時，大部分的光線被第一分光鏡130的塗層區132反射，而僅會有一小部分的光線穿過穿越區134而損失，而對於第三色光L3而言也是類似。綜合上述，第一時序產生第一色光L1而第二時序產生第三色光L3與第二色光L2的模式，適用於後端搭配濾光色輪的單片式投影架構。

在一些實施方式中，穿越區134為開孔，但本揭露不限於此。在一些實施方式中，舉例來說，穿越區134也可以是可使第二色光L2通透的光學薄膜或其他透光板。

在一些實施方式中，舉例來說，在第2圖中作為穿越區134的開孔之形狀可以是矩形，但本揭露不限於此。在一些實施方式中，開孔可以為圓形、正方形、多邊形或不規則形等形狀。換言之，本揭露不意欲針對開孔的形狀及大小進行限制，主要是可以讓第二色光的光束可以通過即可。

接下來，以下將詳述根據本揭露之一或多個實施方式中之光源模組400。

請參考第4圖，其為根據本揭露之一實施方式繪示之光源模組400的結構配置。光源模組400包含第一發光單元410、第二發光單元420、第三發光單元430、第一分光鏡440、第二分光鏡450、波長轉換單元460、中繼透鏡CL1、凸透鏡CL2、中繼透鏡CR以及積光柱R。第一發光單元410配置以發射第一色光L1。第二發光單元420配置以發射第二色光L2。第三發光單元430配置以發射第一色光L1。第一分光鏡440配置以允許第一色光L1透射並具有穿越區444。穿越區444配置以供第二色光L2通過。第一分光鏡440還配置以反射經波長轉換單元460反射之第二色光L2以及第三色光L3。第二分光鏡450配置以允許第一色光L1透射，還配置以反射第二色光L2。波長轉換單元460實質上為高速旋轉的螢光色輪，配置以將透射第一分光鏡440之第一色光L1轉換成第三色光L3，並配置以反射第二色光L2。中繼透鏡CL1設置於第二發光單元420與第一分光鏡440之間。中繼透鏡CL1配置以傳遞第二色光L2以及由第三發光單元430發射的第一色光L1。凸透鏡CL2配置以匯聚透射第一分光鏡440的由第三發光單元430發射的第一色光L1以及第二色光L2，並接收經波長轉換單元460反射與散射的第二色光L2以及第三色光L3。中繼透鏡CR配置以匯聚第一色光L1以及經過波長轉換單元460反射與散射的第二色光L2與第三色光L3。積光柱R配置以接收第一色光L1以及經過波長轉換單元460反射與散射的第二色光L2與第三色光L3。

在一些實施方式中，第一分光鏡440的結構實質上與第一分光鏡130的結構相同。具體來說，在第4圖中，第一分光鏡440亦包含穿越區444以及塗層區(未繪示)。

在一些實施方式中，波長轉換單元460的結構與第3圖中的波長轉換單元150的結構相似，惟波長轉換單元460的基板464為反射式基板且不包含透射式基板。具體來說，波長轉換單元460包含旋轉軸462、基板464以及螢光粉層466。螢光粉層466配置以將第一色光L1轉換為第三色光L3，並配置以反射與散射第二色光L2。螢光粉層466還配置以反射與散射第三色光L3。在一些實施方式中，光源模組400為三片式DLP系統中的雷射光模組。基板464與螢光粉層466皆完全環繞旋轉軸462。

藉由前述配置，第一發光單元410、第二發光單元420以及第三發光單元430即可藉由第一分光鏡440、第二分光鏡450以及波長轉換單元460而產生第一色光L1、第二色光L2以及第三色光L3，並且在時序上同時抵達積光柱R，並整合為等效白光而適用於三片式投影架構。

為了使閱讀者獲得更佳的理解，以下將各別針對第一色光L1、第二色光L2以及第三色光L3在光源模組400中的示意性路徑進行說明。

請參考第4圖，由第一發光單元410發射的第一色光L1直接穿過第一分光鏡440，第一色光L1再經由中繼透鏡CR之匯聚抵達積光柱R。

請參考第4圖，由第二發光單元420發射的第二色光L2穿過第二分光鏡450抵達中繼透鏡CL1。接著，第二色光L2穿過中繼透鏡CL1抵達第一分光鏡440，再通過第一分光鏡440上的穿越區444穿過第一分光鏡440而抵達凸透鏡CL2，第二色光L2穿過凸透鏡CL2抵達波長轉換單元460。當第二色光L2抵達波長轉換單元460的螢光粉層466時，螢光粉層466將反射與散射第二色光L2。然後，經螢光粉層466反射與散射的第二色光L2再度穿過凸透鏡CL2而抵達第一分光鏡440。接著，第二色光L2大部分的光線被第一分光鏡440反射而抵達中繼透鏡CR。最後，第二色光L2再經由中繼透鏡CR之匯聚抵達積光柱R。

請參考第4圖，由第三發光單元430發射的第一色光L1穿過第二分光鏡450抵達中繼透鏡CL1。接著，第一色光L1經由中繼透鏡CL1傳遞抵達第一分光鏡440，再穿過第一分光鏡440而抵達凸透鏡CL2。第一色光L1經由凸透鏡CL2之匯聚抵達波長轉換單元460。當第一色光L1抵達波長轉換單元460的螢光粉層466時被轉換成第三色光L3，且螢光粉層466同時也將反射與散射第二色光L2。然後，經螢光粉層466轉換的第三色光L3與所反射與散射的第二色光L2再度穿過凸透鏡CL2而抵達第一分光鏡440。接著，第二色光L2及第三色光L3被第一分光鏡440反射而抵達中繼透鏡CR。最後，第二色光L2及第三色光L3再經由中繼透鏡CR之匯聚抵達積光柱R。

在一些實施方式中，在光源模組400中，經由第二發光單元420發射的第二色光L2為光束截面較小的平行光。

在一些實施方式中，在光源模組400中第二發光單元420所發出的第二色光L2及第三發光單元430發射的第一色光L1相對於第二分光鏡450的穿透或反射也可以互換，也就是可以使第一色光L1由第二分光鏡450反射而第二色光L2穿透後，抵達中繼透鏡CL1。

接下來，以下將詳述根據本揭露之一或多個實施方式中之光源模組400’。

請參考第5圖，其為根據本揭露之一實施方式繪示之光源模組400’的結構。實際上，光源模組400’的結構配置與光源模組400的結構配置相似，惟光源模組400’的第二發光單元420’不同於光源模組400的第二發光單元420。在光源模組400’中，第二發光單元420’發射的第二色光L2為光束截面較大的平行光。具體來說，經由第二發光單元420’發射的第二色光L2之光束寬度大於經由第二發光單元420發射的第二色光L2之光束寬度。

需要說明的是，在第5圖中沒有繪示第一色光L1以及第三色光L3在光源模組400’中的示意性路徑，因為第一色光L1以及第三色光L3在光源模組400’中的示意性路徑實質上與在光源模組400中的示意性路徑相同。因此，為了簡單說明，第5圖僅繪示第二色光L2在光源模組400’中的示意性路徑。

請參考第5圖，由第二發光單元420’發射的第二色光L2經由第二分光鏡450抵達中繼透鏡CL1。接著，第二色光L2經由中繼透鏡CL1之匯聚抵達第一分光鏡440，再通過第一分光鏡440上的穿越區444穿過第一分光鏡440而抵達凸透鏡CL2，第二色光L2經由凸透鏡CL2之匯聚抵達波長轉換單元460。當第二色光L2抵達波長轉換單元460的螢光粉層466時，螢光粉層466將反射與散射第二色光L2。然後，經螢光粉層466反射與散射的第二色光L2再度穿過凸透鏡CL2而抵達第一分光鏡440。接著，第二色光L2被第一分光鏡440反射而抵達中繼透鏡CR。最後，第二色光L2再經由中繼透鏡CR之匯聚抵達積光柱R。

由以上對於本揭露之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，於本揭露的光源模組中，藉由在第一分光鏡上設置穿越區，來達到使紅光可以經由穿越區通過第一分光鏡的功效。除此之外，於本揭露的光源模組中，因為波長轉換單元包含螢光粉層，使得紅光抵達螢光粉層時，螢光粉層反射與散射紅光，以達到補足紅光的效果。

上述內容概述若干實施方式之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本案之態樣。熟習此項技術者應瞭解，在不脫離本案的精神和範圍的情況下，可輕易使用上述內容作為設計或修改為其他變化的基礎，以便實施本文所介紹之實施方式的相同目的及/或實現相同優勢。上述內容應當被理解為本揭露的舉例，其保護範圍應以申請專利範圍為準。

100,400,400’:光源模組 110,410:第一發光單元 120,420,420’:第二發光單元 130,440:第一分光鏡 132:塗層區 134,444:穿越區 140,450:第二分光鏡 150,460:波長轉換單元 152,462:旋轉軸 154,464:基板 156,466:螢光粉層 430:第三發光單元 CL1,CR:中繼透鏡 CL2:凸透鏡L1:第一色光 L2:第二色光 L3:第三色光 M:反射鏡 R:積光柱 T:透射部

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為繪示根據本揭露之一實施方式之光源模組的示意圖。 第2圖為繪示根據本揭露之一實施方式之分光鏡的示意圖。 第3圖為繪示根據本揭露之一實施方式之波長轉換單元的示意圖。 第4圖為繪示根據本揭露之一實施方式之光源模組的示意圖。 第5圖為繪示根據本揭露之一實施方式之光源模組的示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:光源模組

110:第一發光單元

120:第二發光單元

130:第一分光鏡

134:穿越區

140:第二分光鏡

150:波長轉換單元

152:旋轉軸

154:基板

156:螢光粉層

L1:第一色光

L2:第二色光

L3:第三色光

M:反射鏡

R:積光柱

Claims (15)

1. 一種光源模組，包含： 一第一發光單元，配置以發射一第一色光； 一第二發光單元，配置以發射一第二色光； 一第一分光鏡，配置以允許該第一色光透射，並具有一穿越區，該穿越區配置以供該第二色光通過；以及 一波長轉換單元，包含一基板以及設置於該基板上之一螢光粉層，該螢光粉層配置以將透射該第一分光鏡之該第一色光轉換成一第三色光，並配置以反射與散射通過該穿越區之該第二色光， 其中該第一分光鏡還配置以反射經該波長轉換單元反射之該第二色光以及該第三色光。
2. 如請求項1所述之光源模組，其中該穿越區係一開孔。
3. 如請求項1所述之光源模組，其中該螢光粉層還配置以反射與散射該第二色光。
4. 如請求項1所述之光源模組，其中該基板為反射式基板且不包含透射式基板。
5. 如請求項1所述之光源模組，其中該基板具有一透射部，該透射部配置以供該第一色光通過。
6. 如請求項5所述之光源模組，其中該透射部係一透射材料或一鏤空部。
7. 如請求項1所述之光源模組，進一步包含一第二分光鏡，該第二分光鏡配置以反射該第二色光且供該第一色光通過，並使該第一色光以及該第二色光抵達一中繼透鏡。
8. 如請求項1所述之光源模組，進一步包含一第二分光鏡，該第二分光鏡配置以反射該第一色光且供該第二色光通過，並使該第一色光以及該第二色光抵達一中繼透鏡。
9. 如請求項7或8所述之光源模組，其中該中繼透鏡設置於該第二發光單元與該第一分光鏡之間，並配置以將該第一色光以及該第二色光傳遞抵達該第一分光鏡。
10. 如請求項9所述之光源模組，其中該中繼透鏡進一步配置以將該第二色光傳遞通過該穿越區。
11. 如請求項1所述之光源模組，其中該第三色光的一峰值波長大於該第一色光的一峰值波長，並小於該第二色光的一峰值波長。
12. 如請求項11所述之光源模組，其中該第二色光之一波長範圍與該第三色光之一波長範圍至少部分重疊。
13. 如請求項11所述之光源模組，其中該第二色光之該波長範圍皆大過於該第三色光之該波長範圍。
14. 如請求項1所述之光源模組，其中該第一色光為藍光，且該第二色光為紅光。
15. 如請求項1所述之光源模組，其中該第三色光實質上為黃光。

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