CN110568706A - 投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影机，其包含有光源模组、准直透镜、波长转换模组以及分光元件。该光源模组用来提供第一光束。该准直透镜具有第一部份及第二部份。该波长转换模组具有反射盘以及波长转换涂层，且该波长转换涂层为设置在该反射盘中的环状结构。该分光元件设置在相对于该准直透镜的该第一部份的位置，该分光元件用来反射该第一光束以同时投射到该反射盘与该波长转换涂层。该反射盘反射生成的第二光束通过该准直透镜的该第二部份，且该波长转换涂层受激生成的第三光束通过该准直透镜的该第一部份与该第二部份以及该分光元件。

Description

投影机
技术领域
本发明涉及一种投影机，尤指一种具有节省元件、效率提升及体积最小化优点的投影机。
背景技术
如美国专利号US 9618737B2，激光投影机一般使用蓝光激光源提供照明光束。照明光束需经由波长转换装置(如：局部涂覆荧光粉/量子点的色轮)转化为其它颜色的受激光束，再与照明光束进行合光以供使用。传统的合光模组利用分光片反射照明光束而投往色轮，色轮具波长转换材质处相应生成受激光束，且受激光束可直接穿透分光片。此外，部份照明光束会穿越色轮无波长转换材质处，且经由多个反射件返回分光片，并经分光片反射与受激光束合光。由此可知，传统合光模组需配置多种光学元件，不仅大幅提高硬体成本，亦增加产品重量与体积。
发明内容
本发明提供一种具有节省元件、效率提升及体积最小化优点的投影机，以解决上述问题。
本发明的一种投影机，其包含：
光源模组，用来提供第一光束；
准直透镜，具有由轴所区隔的第一部份及第二部份；
波长转换模组，具有反射盘以及波长转换涂层，该波长转换涂层为设置在该反射盘的环状结构；以及
分光元件，设置在相对于该准直透镜的该第一部份的位置，该分光元件用来反射该第一光束以同时投射到该反射盘与该波长转换涂层，该反射盘反射生成的第二光束通过该准直透镜的该第二部份，且该波长转换涂层受激生成的第三光束通过该准直透镜的该第一部份与该第二部份以及该分光元件。
较佳的，还包含：
聚光模组，设置在该光源模组与该分光元件之间，用来收敛该第一光束的投射面积。
较佳的，该轴为该准直透镜的中心轴。
较佳的，该波长转换涂层以该反射盘的中心为基准形成该环状结构。
较佳的，该波长转换涂层的该环状结构为实心涂层。
较佳的，该波长转换模组还具有扩散涂层，以环状模式设置在该反射盘，该扩散涂层贴齐该波长转换涂层的内侧或外侧。
较佳的，该波长转换涂层由多个涂布块以间隔方式排列形成该环状结构。
较佳的，该波长转换模组还具有扩散涂层，设置在间隔排列的该多个涂布块之间。
较佳的，该波长转换模组为可转动的。
较佳的，该第一光束与该第二光束为蓝光，该分光元件反射该蓝光且允许其他色光穿透，该第三光束为黄光。
较佳的，该分光元件具有允许第一偏振态光束穿透且反射第二偏振态光束的特性，该投影机还包含有：
第一偏光元件，设置在该光源模组与该分光元件之间，用来将该第一光束从该第一偏振态光束转换为该第二偏振态光束；以及
第二偏光元件，设置在该分光元件与该准直透镜之间，用来生成具有第一偏振态的该第二光束；其中，该分光元件反射具有第二偏振态的第一光束以同时投射到该反射盘与该波长转换涂层。
较佳的，该分光元件的边缘切齐该轴，或是跨过该轴而位于相对该准直透镜的该第二部份的位置。
本发明的投影机利用局部反射照明光束及局部生成受激光束的波长转换模组，搭配与准直透镜的第一部份相对的分光元件、或是结合偏光元件而搭配与准直透镜的中心轴贴近或对齐的分光元件，架构成有限空间里最少元件数的合光模组以进行光束结合。分光元件可有多种应用态样，例如其中一种反射特定色彩光束且允许其它色彩光束穿透，另一种则允许特定偏极态光束穿透且反射其它偏极态光束。配合不同特性的分光元件，投影机之光源模组、分光元件与偏光元件的摆放位置也会随着相应改变。
附图说明
图1为本发明实施例的投影机的示意图。
图2为本发明实施例的波长转换模组的示意图。
图3与图4分别为本发明其它实施例的波长转换模组的示意图。
图5为本发明另一实施例的投影机的示意图。
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。
请参阅图1与图2，图1为本发明实施例的投影机10的示意图，图2为本发明实施例的波长转换模组16的示意图。投影机10可包含光源模组12、准直透镜14、波长转换模组16、分光元件18以及聚光模组20。准直透镜14位于光源模组12与波长转换模组16之间，可具有由经过轴Ax的面所区隔的第一部份22及第二部份24。其中，经过轴Ax的面可以是例如垂直于纸面方向且经过轴Ax的平面。经过轴Ax的面也可以是曲面；例如，曲面与准直透镜14相交形成上述区隔的第一部分22及第二部分24；又如，曲面投影在垂直于轴Ax的截面中为一闭合区域，该曲面将准直透镜14区隔为上述第一部分22及第二部分24，其中第一部分22被第二部分24包围。本发明不以此为限。一般来说，轴Ax为准直透镜14的中心轴，然实际应用不限于此。波长转换模组16可具有反射盘26以及波长转换涂层28。波长转换涂层28为设置在反射盘26的环状结构。分光元件18可设置在相对于准直透镜14的第一部份22的位置，用来反射光源模组12提供的第一光束B1以投射至准直透镜14的第一部份22。聚光模组20为选择性配件，可设置在光源模组12与分光元件18之间，用来收敛第一光束B1的投射面积。
本实施例中，光源模组12的第一光束B1通过聚光模组20投射到分光元件18，由分光元件18进行反射与转向。转向后的第一光束B1可穿过准直透镜14的第一部份22而投射到波长转换模组16；此时第一光束B1会同时照射波长转换模组16的反射盘26与波长转换涂层28。第一光束B1投射到反射盘26反射生成第二光束B2。第一光束B1投射到波长转换涂层28则会受激生成第三光束B3。第二光束B2因光反射定律而通过准直透镜14的第二部份24往收光区A传递。第三光束B3为波长转换涂层28激发后所发散出来的光束，故会通过准直透镜14的第一部份22与第二部份24以及分光元件18，往收光区A传递。
本实施例的准直透镜14为单片光学元件，然实际应用不限于此，亦可由多片光学元件组合作为准直透镜，例如2片或3片；只要能通过经由轴Ax的面区分为第一部份22及第二部份24的准直透镜，皆符合本发明的设计范畴。此外，波长转换模组16具有可转动特性。反射盘26可在安装轴(未绘制于图式)上旋转，波长转换涂层28则是以反射盘26的中心为基准形成的环状结构。在波长转换模组16的旋转过程中，第一光束B1生成的光点P投射于反射盘26与波长转换涂层28，故反射生成的第二光束B2及受激生成的第三光束B3持续且同时输出至收光区A进行结合。收光区A可以是光导管或是显示面板等光学元件，其变化端视设计需求而定。
本实施例的波长转换涂层28为实心涂层，意即在环状结构的轮廓内完整涂布波长转换材料，投射到波长转换涂层28的第一光束B1可完全受激生成第三光束B3；然波长转换涂层亦可以有其它变化态样。较佳的，可通过印刷或喷砂的方式形成环状的波长转换涂层28。请参阅图3与图4，图3与图4分别为本发明其它实施例的波长转换模组16’与16”的示意图。波长转换模组16’可具有反射盘26、波长转换涂层28与扩散涂层30。扩散涂层30可以环状模式设置在反射盘26上，并且贴齐波长转换涂层28的外侧，如图3所示实施例；然实际应用不限于此，例如扩散涂层30也可以贴齐波长转换涂层28的内侧。此时，第一光束B1同时投射于波长转换涂层28与扩散涂层30；第一光束B1投射到波长转换涂层28受激生成第三光束B3，投射到扩散涂层30则反射生成第二光束B2。
另外，如图4所示实施例，波长转换模组16”可具有反射盘26以及波长转换涂层28’，且波长转换涂层28’由多个涂布块32以间隔方式排列形成环状结构。第一光束B1投射于波长转换模组16”时，会一并照射到波长转换涂层28’的涂布块32、以及相邻涂布块32缝隙间的反射盘26，意即可同时反射生成第二光束B2与受激生成第三光束B3。涂布块32的尺寸、形状、排列方式与密度不限于图式的实施态样，端视设计需求而定。在前述多个实施例中，分光元件18反射蓝光且允许其他色光穿透，故第一光束B1与第二光束B2为蓝光，并且第三光束B3视波长转换模组的特性而为黄光；第一光束、第二光束与第三光束的色彩依分光元件18的反射与穿透特性而定。
请参阅图5，图5为本发明另一实施例的投影机10’的示意图。投影机10’可包括光源模组12、准直透镜14、波长转换模组16、分光元件18’、聚光模组20、第一偏光元件34以及第二偏光元件36。本实施例中，与先前实施例具有相同编号的元件具有相同的结构与功能，于此不再重复说明。此实施例与前揭实施例的差异为，分光元件18’可设置在靠近轴Ax的位置，例如分光元件18’的边缘切齐轴Ax、或是分光元件18’的边缘跨过轴Ax而位于相对第二部份24的位置。相应地，分光元件18’会具有允许第一偏振态光束穿透且反射第二偏振态光束的特性。本实施例的第一偏振态光束属于P偏振光、且第二偏振态光束属于S偏振光；然亦可将第一偏振态光束设为S偏振光、而第二偏振态光束设为P偏振光。
第一偏光元件34可设置在光源模组12与分光元件18’之间，用来将光束从第一偏振态光束转换为第二偏振态光束。第二偏光元件36可设置在分光元件18与准直透镜14之间，用来生成具有第一偏振态光束的第二光束B2。此外，分光元件18’还能够反射第二偏振态光束。这样一来，若光源模组12提供具有第一偏振态的第一光束B1时，第一光束B1首先会通过第一偏光元件34而转换为第二偏振态。第二偏振态的第一光束B1投射到分光元件18’，经反射转向而通过第二偏光元件36与准直透镜14的第一部份22，再投射到波长转换模组16的反射盘26与波长转换涂层28。在本实施例中，第一偏光元件34可以为二分之一波片，分光元件18’允许P偏振光穿透，并反射S偏振光，第二偏光元件34可以为四分之一波片。
反射盘26反射生成的第二光束B2通过准直透镜14的第二部份24与第二偏光元件36可具有第一偏振态，并往收光区A传递。波长转换涂层28则会受激生成第三光束B3，第三光束B3则会通过准直透镜14的第一部份22与第二部份24以及分光元件18’，往收光区A传递而与第二光束B2结合。此实施例中，投影机10’加装第一偏光元件34与第二偏光元件36，可使第一光束B1经分光元件18’反射后以较小的入射角投射至波长转换模组16，并让第二光束B2及第三光束B3以较小的出射角投射向准直透镜14；可使分光元件18’的边缘接近或跨越轴Ax，让第二光束B2与第三光束B3的投射范围更接近光轴，能进一步改善投影机10’的投影画面色彩均匀性。
综上所述，本发明的投影机利用局部反射照明光束及局部生成受激光束的波长转换模组，搭配与准直透镜的第一部份相对的分光元件、或是结合偏光元件而搭配与准直透镜的中心轴贴近或对齐的分光元件，架构成有限空间里最少元件数的合光模组以进行光束结合。分光元件可有多种应用态样，例如其中一种反射特定色彩光束且允许其它色彩光束穿透，另一种则允许特定偏振态光束穿透且反射其它偏振态光束。配合不同特性的分光元件，投影机的光源模组、分光元件与偏光元件的摆放位置也会随着相应改变。
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 (12)

1.一种投影机，其特征在于，包含：
光源模组，用来提供第一光束；
准直透镜，具有由轴所在的面所区隔的第一部份及第二部份；
波长转换模组，具有反射盘以及波长转换涂层，该波长转换涂层为设置在该反射盘的环状结构；以及
分光元件，设置在相对于该准直透镜的该第一部份的位置，该分光元件用来反射该第一光束以同时投射到该反射盘与该波长转换涂层，该反射盘反射生成的第二光束通过该准直透镜的该第二部份，且该波长转换涂层受激生成的第三光束通过该准直透镜的该第一部份与该第二部份以及该分光元件。
2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，还包含：
聚光模组，设置在该光源模组与该分光元件之间，用来收敛该第一光束的投射面积。
3.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该轴为该准直透镜的中心轴。
4.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该波长转换涂层以该反射盘的中心为基准形成该环状结构。
5.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该波长转换涂层的该环状结构为实心涂层。
6.如权利要求5所述的投影机，其特征在于，该波长转换模组还具有扩散涂层，以环状模式设置在该反射盘，该扩散涂层贴齐该波长转换涂层的内侧或外侧。
7.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该波长转换涂层由多个涂布块以间隔方式排列形成该环状结构。
8.如权利要求7所述的投影机，其特征在于，该波长转换模组还具有扩散涂层，设置在间隔排列的该多个涂布块之间。
9.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该波长转换模组为可转动的。
10.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该第一光束与该第二光束为蓝光，该分光元件反射该蓝光且允许其他色光穿透，该第三光束为黄光。
11.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该分光元件具有允许第一偏振态光束穿透且反射第二偏振态光束的特性，该投影机还包含有：
第一偏光元件，设置在该光源模组与该分光元件之间，用来将该第一光束从该第一偏振态光束转换为该第二偏振态光束；以及
第二偏光元件，设置在该分光元件与该准直透镜之间，用来生成具有第一偏振态的该第二光束；
其中，该分光元件反射具有第二偏振态的第一光束以同时投射到该反射盘与该波长转换涂层。
12.如权利要求11所述的投影机，其特征在于，该分光元件的边缘切齐该轴，或是跨过该轴而位于相对该准直透镜的该第二部份的位置。
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