CN105759549A - 色光产生组件、投影装置及投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种色光产生组件、投影装置及投影方法，色光产生组件包括色轮模组及移动模组，色轮模组包括色轮及第一驱动装置，色轮配置于投影装置的照明光束的传递路径上。照明光束的光轴沿着预定方向照射在色轮，第一驱动装置驱动色轮旋转，以将照明光束依序转换成颜色不同的多道子照明光束，而移动模组则连接于色轮模组。当色轮被第一驱动装置驱动旋转时，移动模组驱动色轮模组在预定的路径上往复移动，照明光束照射于色轮的预定方向不平行于色轮移动的预定路径。借此以降低色轮单位面积照射的能量，进而避免色轮因高温而劣化。

Description

色光产生组件、投影装置及投影方法

技术领域

本发明是有关于一种显示装置，尤其是有关于一种投影装置及其色光产生组件以及投影方法。

背景技术

现有技术的投影装置，尤其是应用数位光源处理技术(DigitalLightProcessing，DLP)的投影装置通常会使用色轮来提供投影所需的三原色光。现有技术采用萤光剂的色轮具有多数个色光产生片，在色光产生片上涂布不同的萤光剂而形成不同的萤光层，而光束轮流照射到这些萤光层后可以产生不同的色光。

由于市场上对于高亮度的投影装置的需求逐渐增加，因此投影装置会产生高功率的光束来得到较高的投影亮度。当高功率的光束照射到色轮时，由于照明光束照射在现有的色轮上时，照明光束在色轮上产生的照射区，其随着色轮的转动只能沿着色轮的圆周方向的一环形区域移动，因此照明光束的能量会集中分布在此环形区域中，而造成此环形区域的温度大幅升高，而容易对色轮的萤光层产生不良的影响。换句话说，此高功率的光束会对色轮产生加热的作用而使色轮的温度升高而温度过高对于色轮上的萤光剂或粘着剂会有不良的影响，例如影响其光学特性或降低其寿命。

为了解决上述的问题，目前采用的做法是将色轮的直径加大，这样虽然可以增加散热的面积，但是由于色轮的转速也高达8000-9000RPM，其同时也衍生了动态平衡的问题，而且大直径的色轮也会增加投影装置的体积与并提高制造的成本。

另一种解决的办法是强制以风扇散热，但是风扇旋转会有噪音及灰尘的问题。

因此，有必要设计一种新型的色光产生组件、投影装置及投影方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种色光产生组件、投影装置及投影方法，其能够降低照射于色轮的单位面积的能量，进而避免色轮因高温而劣化。

为达到上述目的，本发明提供一种色光产生组件，适用于投影装置，该色光产生组件包括：色轮模组，包括色轮以及第一驱动装置，该色轮配置于该投影装置的照明光束的传递路径上，该照明光束的光轴沿预定方向照射在该色轮，该第一驱动装置结合于该色轮并驱动该色轮旋转，以将该照明光束依序转换成颜色不同的多道子照明光束；以及移动模组，连接于该色轮模组，该移动模组适于在该色轮被该第一驱动装置驱动旋转时，驱动该色轮模组沿预定路径往复移动，其中该预定方向不平行于该预定路径。

较佳的，该移动模组包括移动件、传动件以及第二驱动装置，该传动件连接于该移动件与该第二驱动装置，该色轮模组结合于该移动件，该第二驱动装置经由该传动件驱动该移动件沿该预定路径往复移动。

较佳的，该传动件包括螺杆，该螺杆螺合于该移动件，该第二驱动装置使该螺杆旋转而使该移动件沿该预定路径往复移动。

较佳的，该传动件包括齿轮，该移动件包括与该齿轮啮合的齿条，该第二驱动装置驱动该齿轮转动，以带动该齿条沿该预定路径往复移动。

较佳的，该移动模组还包括至少一导轨，该导轨平行于该预定路径而导引该移动件沿该预定路径往复移动。

较佳的，该预定路径平行于该色轮的径向。

较佳的，该色轮包括颜色不同的多片滤光片。

较佳的，该色轮包括多片反光片，每一该反光片包括反光层及配置于该反光层上的萤光层，该多片反光片的多个该萤光层的颜色不同。

较佳的，该预定路径的长度小于该色轮的半径。

为达到上述目的，本发明还提供一种投影装置，该投影装置包括：光源，用于提供照明光束；上述任意一项色光产生组件；光阀，配置于该色光产生组件的该色轮模组所产生的该多道子照明光束的传递路径上，以将该多道子照明光束依序转换成多道子影像光束；以及投影镜头，配置于该多道子影像光束的传递路径上。

为达到上述目的，本发明另提供一种投影方法，该投影方法包括步骤：提供一色轮；使该色轮旋转并同时沿预定路径往复移动；使照明光束沿预定方向照射于旋转且移动中的该色轮，而使该照明光束转换成颜色不同的多道子照明光束，该预定方向不平行于该预定路径；将该多道子照明光束转换成多道子影像光束；以及投射该多道子影像光束。

与现有技术相比，本发明提供的投影装置及色光产生组件，因采用移动模组使色轮模组沿预定的路径移动，使照明光束在色轮上产生的照射区相对于色轮除了做圆周方向的移动的外，也可做径向的往复移动，使照明光束的能量在色轮上可以平均地分布于较大的面积，因而降低照射于色轮的单位面积的能量，进而避免色轮因高温而劣化。另外，本发明提供的投影方法使色轮沿与照明光束的行进方向不平行的预定路径移动，使照明光束在色轮上产生的照射区相对于色轮除了做圆周方向的移动的外，也可做径向的往复移动，使照明光束的能量在色轮上可以平均地分布于较大的面积，因而降低色轮单位面积照射的能量，进而避免色轮因高温而劣化。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的投影装置的一实施例的示意图。

图2为本发明的色光产生组件的一实施例的示意图。

图3为图2的移动模组的一实施例的立体示意图。

图4为本发明的色光产生组件的另一实施例的示意图。

图5为本发明的投影方法的一实施例的流程图。

图6为本发明的色光产生组件的另一实施例的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。

请参阅图1，其表示本发明的投影装置的一实施例。本发明一实施例的投影装置1000包括光源100、色光产生组件200、光阀300以及投影镜头400。光源100产生照明光束L，照明光束L沿着传递路径行进并入射色光产生组件200。入射色光产生组件200的照明光束L由色光产生组件200依序转换成多道子照明光束L1、L2、L3及L4，这些子照明光束L1、L2、L3及L4具有不同的颜色，例如依序为红光、绿光、蓝光与白光。这些子照明光束L1、L2、L3及L4例如经由投影装置1000的反射镜M反射后以适当的角度入射光阀300。入射光阀300的子照明光束L1、L2、L3及L4由光阀300转换成多道子影像光束L1’、L2’、L3’及L4’，这些子影像光束L1’、L2’、L3’及L4’经由投影镜头400投影至荧幕上，以于荧幕上叠加而形成彩色影像。在本实施例中，光阀300例如为光反射式的数位微镜元件(digitalmicro-mirrordevice，DMD)或单晶硅液晶面板(liquidcrystalonsiliconpanel,LCoSpanel)，但不限于此，在另一实施例中，光阀300也可以是光穿透式的液晶面板(liquidcrystaldisplaypanel，LCDpanel)，但配合的光学元件及其位置需适当调整。此外，在一实施例中，图1的反射镜M也可省略或由其他元件取代(例如内部全反射棱镜)，但需适当调整其他元件的位置。以下说明本发明的色光产生组件200的构造。

请参阅图2及图3，其表示本发明的用于投影装置的色光产生组件的一实施例。本实施例的色光产生组件200包括色轮模组210以及移动模组220，移动模组220连接于色轮模组210并可驱动色轮模组210移动。

色轮模组210包括色轮212以及第一驱动装置214，第一驱动装置214结合于色轮212的中心，并驱动色轮212绕中心旋转。在本实施例中，第一驱动装置214为马达，该马达的转轴结合于色轮212的中心并驱动色轮212绕中心旋转。色轮212例如包括四个滤光片212R、212G、212B以及212W，其中滤光片212R例如是红色滤光片、滤光片212G例如是绿色滤光片、滤光片212B例如是蓝色滤光片、滤光片212W例如是白色滤光片或透明片，以使照明光束L的光轴沿预定方向(例如沿平行图1的Z轴的方向)通过滤光片212R、212G、212B以及212W后分别产生上述的不同颜色的子照明光束L1、L2、L3及L4。

移动模组220包括移动件222、传动件224以及第二驱动装置226，其中色轮模组210结合于移动件222上，传动件224连接移动件222以及第二驱动装置226。在本实施例中，移动件222为移动平台，传动件224为螺杆，第二驱动装置226为马达，传动件224螺合于移动件222且第二驱动装置226的转轴结合于传动件224。第二驱动装置226使传动件224旋转，以带动移动件222沿预定路径D移动(即沿传动件224移动)，进而使色轮模组210沿该预定路径D移动。藉由第二驱动装置226改变传动件224旋转的方向，可以改变移动件222及其所连接的色轮模组210移动的方向，因此本实施例的移动模组220能使色轮模组210沿着预定路径往复移动。此外，为了更稳固地移动色轮模组210，移动模组220可还包括导轨228，而移动件222可移动地结合于导轨228，如此可提升色轮模组210移动时的稳定度。在本实施例中，色轮模组210移动的上述预定路径D例如是平行于图1所示的Y轴，因而垂直于照明光束L的光轴入射于色轮212的上述预定方向(平行图1的Z轴的方向)。

当照明光束L沿上述预定方向照射到色轮212时，由于色轮212被第一驱动装置214驱动旋转，因此照明光束L照射在色轮212上照射区会沿着色轮212的圆周方向移动而形成环形区域(例如环形区域R1)。另外，由于色轮212连同第一驱动装置214会被移动模组220驱动而沿着该预定路径D移动，所以照明光束L照射在色轮212上的照射区域除了会沿色轮212的圆周方向移动之外，也会沿着平行于色轮212的径向的该预定路径D移动，因而使照射区变成环形区域R2，甚至比环形区域R2更内圈的环形区域。该环形区域R2包括该环形区域R1，如此，能使照明光束L均匀地照射于色轮212上较大的面积。上述预定路径D的长度例如是小于色轮212的半径。虽然在本实施例中，上述预定路径D垂直上述预定方向，但本发明不限于此，只要上述预定路径D不平行于上述预定方向，即可以使照明光束L均匀地照射于色轮212上较大的面积。

若照明光束L每单位时间所提供的能量为W，而照明光束L每单位时间照射于色轮212上的面积为A，如此色轮212每单位时间在每单位面积上承受的能量为W/A。如果照明光束L每单位时间照射在色轮212的面积愈大，则色轮212的每单位面积承受的能量W/A则愈小。因此，对比于先前技术而言，应用本实施例的色光产生组件200，色轮212的每单位面积承受的能量能减少，如此可以解决色轮212温度上升的问题，而避免色轮212劣化。

本发明的移动模组的构造并不限于图2、图3的实施例，以下将另举其他实施例，但本发明并不以此为限。

请参阅图4，其表示本发明的用于投影装置的色光产生组件的另一实施例。本实施例的色光产生组件200a与图2、图3所示的实施例的元件有部分相同，而相同的元件给予相同的符号并省略其说明，本实施例的移动模组220a的构造与图2、图3所示的实施例的移动模组220的构造不同。本实施例的移动模组220a包括移动件222a、传动件224a以及第二驱动装置226a。在本实施例中，传动件224a包括至少一齿轮(图4是以一个齿轮为例)，移动件222a例如是与齿轮啮合的齿条，第二驱动装置226a为马达(图4是以马达的转轴示意马达)，移动件222a的一端固接于色轮模组210。第二驱动装置226a驱动传动件224a(即齿轮)旋转，以带动移动件222a(即齿条)沿预定路径D移动，进而使色轮模组210沿该预定路径D移动。藉由第二驱动装置226a改变传动件224a旋转的方向，可以改变移动件222a及其所连接的色轮模组210沿该预定路径D上的移动方向，因此本实施例的移动模组220a能使色轮模组210沿着预定路径D往复移动。

图5为本发明的投影方法的一实施例的流程图。请参阅图1、图2与图5，本实施例的投影方法包括下列步骤。首先，如步骤S1所示，提供色轮212。然后，如步骤S2所示，使色轮212旋转并同时沿预定路径D往复移动。例如，以第一驱动装置214及第二驱动装置226使色轮212旋转且往复移动。

如步骤S3所示，使照明光束L沿预定方向照射于上述旋转且移动中的色轮212，而使照明光束L转换成颜色不同的多道子照明光束(例如子照明光束L1、L2、L3、L4)，且上述预定方向不平行于上述预定路径D。

之后，如步骤S4所示，将子照明光束转换成多道子影像光束，例如藉由光阀300使子照明光束L1、L2、L3与L4转换成多道子影像光束L1’、L2’、L3’与L4’。

然后，如步骤S5所示，投射子影像光束。例如，以投影镜头400将子影像光束L1’、L2’、L3’与L4’投影于荧幕上，以于荧幕上叠加形成彩色影像。

本实施例的投影方法使色轮212沿与照明光束L的行进方向不平行的预定路径D移动，使照明光束L在色轮212上产生的照射区相对于色轮212除了做圆周方向的移动之外，也可做径向的往复移动，使照明光束L的能量在色轮212上可以平均地分布于较大的面积，因而降低色轮212单位面积照射的能量，进而避免色轮212因高温而劣化。

上述实施例中，色轮模组210的色轮212是以穿透式色轮为例，但在另一实施例中，色轮也可以是反射式色轮。请参阅图6，其为本发明的色光产生组件的另一实施例的示意图。在图6中，色轮模组210’包括色轮212’以及第一驱动装置214。第一驱动装置214结合于色轮212’的中心，并驱动色轮212’绕中心旋转。色轮212’包括多片反光片213，每个反光片213包括反光层213a以及形成于反光层213a上的萤光层213b。这些反光片213的萤光层213b的颜色不同。

照明光束L照射至反光片213的萤光层213b后会激发萤光层213b发光，不同颜色的萤光层213b会发出不同颜色的光，而萤光层213b所发出的光会被反光层213a反射而形成子照明光束L8。子照明光束L8会经由其他的光学元件(如透镜、反射元件、分色元件等)而传递至光阀，并由光阀将子照明光束L8转换成子影像光束，之后再由投影镜头将子影像光束投影于荧幕上。在一实施例中，照明光束L例如是蓝光，而色轮212’的多个萤光层213b例如包括红色萤光层及绿色萤光层，其可吸收蓝光而发出红光及绿光。此外，色轮212’还可包括透光片215，其与上述的反光片213拼接成环状。当蓝光照射到透光片215时会穿透透光片215，之后再藉由多个反射元件将穿过透光片215的蓝光反射，以与红光及绿光的传递路径重叠。

综上所述，本发明的投影装置及其色光产生组件以及投影方法，可以使色轮在有别于照明光束的行进方向的另一方向上移动，而使照明光束在色轮上产生的照射区相对于色轮做除了做圆周方向的移动之外，也可做径向的往复移动，使光束的能量在色轮上可以平均地分布于较大的面积，因而降低色轮单位面积照射的能量，进而避免色轮因高温而劣化。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种色光产生组件，适用于投影装置，其特征在于，该色光产生组件包括：

色轮模组，包括色轮以及第一驱动装置，该色轮配置于该投影装置的照明光束的传递路径上，该照明光束的光轴沿预定方向照射在该色轮，该第一驱动装置结合于该色轮并驱动该色轮旋转，以将该照明光束依序转换成颜色不同的多道子照明光束；以及

移动模组，连接于该色轮模组，该移动模组适于在该色轮被该第一驱动装置驱动旋转时，驱动该色轮模组沿预定路径往复移动，其中该预定方向不平行于该预定路径。

2.如权利要求1所述的色光产生组件，其特征在于，该移动模组包括移动件、传动件以及第二驱动装置，该传动件连接于该移动件与该第二驱动装置，该色轮模组结合于该移动件，该第二驱动装置经由该传动件驱动该移动件沿该预定路径往复移动。

3.如权利要求2所述的色光产生组件，其特征在于，该传动件包括螺杆，该螺杆螺合于该移动件，该第二驱动装置使该螺杆旋转而使该移动件沿该预定路径往复移动。

4.如权利要求2所述的色光产生组件，其特征在于，该传动件包括齿轮，该移动件包括与该齿轮啮合的齿条，该第二驱动装置驱动该齿轮转动，以带动该齿条沿该预定路径往复移动。

5.如权利要求2所述的色光产生组件，其特征在于，该移动模组还包括至少一导轨，该导轨平行于该预定路径而导引该移动件沿该预定路径往复移动。

6.如权利要求1所述的色光产生组件，其特征在于，该预定路径平行于该色轮的径向。

7.如权利要求1所述的色光产生组件，其特征在于，该色轮包括颜色不同的多片滤光片。

8.如权利要求1所述的色光产生组件，其特征在于，该色轮包括多片反光片，每一该反光片包括反光层及配置于该反光层上的萤光层，该多片反光片的多个该萤光层的颜色不同。

9.如权利要求1所述的色光产生组件，其特征在于，该预定路径的长度小于该色轮的半径。

10.一种投影装置，其特征在于，包括：

光源，用于提供照明光束；

权利要求1至9任一项所述的色光产生组件；

光阀，配置于该色光产生组件的该色轮模组所产生的该多道子照明光束的传递路径上，以将该多道子照明光束依序转换成多道子影像光束；以及

投影镜头，配置于该多道子影像光束的传递路径上。

11.一种投影方法，其特征在于，包括步骤：

提供一色轮；

使该色轮旋转并同时沿预定路径往复移动；

使照明光束沿预定方向照射于旋转且移动中的该色轮，而使该照明光束转换成颜色不同的多道子照明光束，该预定方向不平行于该预定路径；

将该多道子照明光束转换成多道子影像光束；以及

投射该多道子影像光束。