CN112445052A - 激光投影光学光源架构 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种激光投影光学光源架构，其包含：激光光源组、颜色控制装置、荧光粉装置及滤光片组。借此，使激光投影光学光源架构可不需考量荧光粉装置与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步转动的问题，颜色控制不需事先设定，并可借由调整颜色控制装置的位置来取得不同的红蓝绿区段(Duty)，再经由电子同步设定完成调整红蓝绿区段达成自由控制颜色的目的，改善多段色轮无法直接使用电子调整区段自由控制颜色的问题，而不需要较复杂的同步控制***。

Description

激光投影光学光源架构
【技术领域】
本发明是关于一种激光投影光学光源架构，特别是一种荧光粉装置无须与面板同步的光源架构。
【背景技术】
传统的单片式LCOS光机技术在光源的使用上会因为***面板技术的不同而分为两类：彩色滤光片式(Color Filter)和场色序式(Field Color Sequential)，其中后者光使用效率较高。
场色序式中的光源技术又可以区分为含色轮(color wheel)和不含色轮两类，色轮种类又可以区分为滤光色轮和荧光粉色轮两类。其中使用滤光色轮的光源模块通常会是白光或是彩色混和光源，可以利用滤光色轮中多段多色的滤光片来进行红色光线、绿色光线、蓝色光线与其他光线滤光，而使用荧光粉色轮的光源模块亦采用白光或是彩色混和光源，可以利用荧光粉色轮中多段多色的荧光粉产生红色光线、绿色光线、蓝色光线与其他光线。传统的多段荧光粉色轮摆放位置是与光路光轴互相垂直，且多段荧光粉色轮的区段固定不动，无法自由调整。而不使用色轮的光源技术为使用红色、绿色与蓝色个别颜色光源循序点亮，但要取得高亮度光源的成本相对较高。
传统的激光投影光学光源架构，有采用一蓝色激光光源搭配一多段荧光粉色轮的基本架构。详细而言，该蓝色激光光源可提供蓝色光线，而该蓝色光线依序激发该多段荧光粉色轮(phosphor color wheel)上的红色荧光粉或是绿色荧光粉或是经由透明玻璃区块穿透该多段荧光粉色轮，进而产生循序的红色光线、绿色光线或是蓝色光线入射场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板，必须使多段荧光粉色轮与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步，且控制颜色的区段于多段荧光粉色轮制作完成时即已固定，无法自由调整不同光线的时间占比。
已知技术请参阅图1及所示，另有一种应用于激光投影光学光源架构1，采用二蓝色激光光源搭配一双段荧光粉色轮及一红色荧光粉色轮的基本架构。详细而言，二蓝色激光光源11、12可提供二蓝色光线1B、2B，其中，一蓝色光线1B穿透第一滤光片18入射双段荧光粉色轮16，该蓝色光线1B依序激发双段荧光粉色轮16的绿色荧光粉或是经由透明玻璃区块穿透该双段荧光粉色轮16，进而产生循序的绿色光线G或是蓝色光线1B，另一蓝色光线2B穿透第二滤光片19入射红色荧光粉色轮17，该蓝色光线2B激发红色荧光粉色轮17的红色荧光粉，进而产生红色光线R，该红色光线R、绿色光线G及蓝色光线1B循序的入射场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板，其中，的双段荧光粉色轮仍须与面板同步，且控制颜色的区段于双段荧光粉色轮制作完成时即已固定，无法自由调整不同光线的时间占比。
又有一种激光投影光学光源架构采用双色轮架构，其中，一为黄色荧光粉色轮，另一为传统滤光色轮，此架构与传统场色序式色轮投影机控制方式相同。
然而，上述的光源架构，由于多段荧光粉色轮或是双段荧光粉色轮的转动均必须事先精准地设定与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步，且控制颜色的区段于多段荧光粉色轮或是双段荧光粉色轮制作完成时即已固定而无法自由调整不同光线的时间占比，故需要较复杂的控制***。
有鉴于此，提供一种可改善上述缺失的光源架构，乃为此业界亟待解决的问题。
【发明内容】
本发明提供一种激光投影光学光源架构，其无荧光粉装置的转动必须事先精准地设定与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步的问题。
为达成上述目的，本发明提供一种激光投影光学光源架构，包括：一激光光源组，用以产生光线；一颜色控制装置，用以将光线分光为经镀铝反射膜区块反射的光线与穿透透明玻璃区块的光线，并可使用电子控制或手动方式沿45度方向移动该颜色控制装置，用以自由调整反射光线与穿透光线的不同时间占比而控制颜色；一反射器组，用以引导光线入射光机***；至少一荧光粉装置，设置于光线通过路径，用以使光线经荧光粉激发产生对应光线；一滤光片组，设置于光线通过路径，仅反射特定光线、使非特定光线穿透，用以引导光线入射光机***。
【附图说明】
图1为使用双荧光粉色轮架构的已知技术结构配置示意图。
图2为本发明第一例的结构配置示意图。
图3为本发明第二例的结构配置示意图。
图4为本发明第三例的结构配置示意图。
【符号说明】
Figure BDA0002189447950000041
【具体实施方式】
以下仅以实施例说明本发明可能的实施态样，然并非用以限制本发明所欲保护的范畴，合先叙明。
请参阅图2及所示，为本发明的第一实施例的结构配置示意图。于第一实施例中，激光投影光学光源架构2可包含：一第一光源21、一第二光源22、一颜色控制装置23、一第一反射器24、一第二反射器25、一第一荧光粉色轮26、一第二荧光粉色轮27、一第一滤光片28、一第二滤光片29。
第一实施例红色光线R、绿色光线G与蓝色光线B的产生是以红色荧光粉色轮、绿色荧光粉色轮与蓝色激光交互循序产生光线入射光机***，其中，蓝色光线与绿色光线的输出是以与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步的颜色控制装置23来控制，该场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板可使用于单片式或是双片式架构，该颜色控制装置23可为一部分区块镀有反射铝膜的透反轮或是具有一片特殊区块镀膜片的致动器。
第一光源21为一蓝色激光光源，该蓝色激光光源可产生第一蓝色光线1B，当该第一蓝色光线1B向上入射在颜色控制装置23的反射铝膜区块时，该第一蓝色光线1B会被颜色控制装置23反射向左，经颜色控制装置23反射的该第一蓝色光线1B继续向左入射第一反射器24，经第一反射器24反射的该第一蓝色光线1B继续向上入射第二反射器25，经第二反射器25反射的该第一蓝色光线1B继续向右穿透第一滤光片28与第二滤光片29后进入光机***中。
当第一蓝色光线1B向上入射在颜色控制装置23的透明玻璃区块时，该第一蓝色光线1B会穿透颜色控制装置23而成为第三蓝色光线3B，该第三蓝色光线3B穿透第一滤光片28入射至第一荧光粉色轮26，其中，该第一荧光粉色轮26可以使用荧光粉面板(phosphorplate)来替代，该第一荧光粉色轮26可以不转动，或是为了在高能量激光入射时具有散热的功能而采用自由转动(free run)方式转动，该第一荧光粉色轮26透过第三蓝色光线3B激发绿色荧光粉产生向下的绿色光线G，该向下的绿色光线G经第一滤光片28反射向右，经第一滤光片28反射的该绿色光线G穿透第二滤光片29后进入光机***中。
第二光源22为一蓝色激光光源，该蓝色激光光源可产生第二蓝色光线2B，该第二蓝色光线2B向上穿透第二滤光片29入射至第二荧光粉色轮27，其中，该第二荧光粉色轮可以使用荧光粉面板来替代，该第二荧光粉色轮27可以不转动，或是为了在高能量激光入射时具有散热的功能而采用自由转动方式转动，该第二荧光粉色轮27透过第二蓝色光线2B激发红色荧光粉产生向下的红色光线R，该向下的红色光线R经第二滤光片29反射后向右进入光机***中。
本实施例中，颜色控制装置23的反射铝膜与透明区块的占比在不同半径时设计成由小到大的不同，呈不规则的对称图样，如此可使用电控或手动方式沿45度方向移动该颜色控制装置23，使蓝色激光光源入射在颜色控制装置23不同的位置上，再使用电子调整方式使颜色控制装置23与时序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步，借由调整蓝色光线与绿色光线不同的时间占比，达成自由控制颜色的目的。
请参阅图3及所示，为本发明的第二实施例的结构配置示意图。于第二实施例中，激光投影光学光源架构3可包含：一第一光源31、一第二光源32、一颜色控制装置33、一第一反射器34、一第二反射器35、一荧光粉色轮36、一第一滤光片37、一第二滤光片38。
第二实施例红色光线R、绿色光线G与蓝色光线B的产生是以红色激光、绿色荧光粉色轮与蓝色激光交互循序产生光线入射光机***，其中，蓝色光线与绿色光线的输出是以与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步的颜色控制装置33来控制，该场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板可使用于单片式或是双片式架构，该颜色控制装置33可为一部分区块镀有反射铝膜的透反轮或是具有一片特殊区块镀膜片的致动器。
第一光源31为一蓝色激光光源，该蓝色激光光源可产生第一蓝色光线1B，当该第一蓝色光线1B向上入射在颜色控制装置33的反射铝膜区块时，该第一蓝色光线1B会被颜色控制装置33反射向左，其中，该颜色控制装置33为具有一片特殊区块镀膜片的致动器(箭头是震动方向，图3中为垂直纸面方向)，经颜色控制装置33反射的该第一蓝色光线1B继续向左入射第一反射器34，经第一反射器34反射的该第一蓝色光线1B继续向上入射第二反射器35，经第二反射器35反射的该第一蓝色光线1B继续向右穿透第一滤光片37与第二滤光片38后，该第一蓝色光线1B进入光机***中。
当第一蓝色光线1B向上入射在颜色控制装置33的透明玻璃区块时，该第一蓝色光线1B会穿透颜色控制装置33而成为第三蓝色光线3B，该第三蓝色光线3B穿透第一滤光片37入射至荧光粉色轮36，其中，该荧光粉色轮36可以使用荧光粉面板来替代，该荧光粉色轮36可以不转动，或是为了在高能量激光入射时具有散热的功能而采用自由转动方式转动，该荧光粉色轮36透过第三蓝色光线3B激发绿色荧光粉产生向下的绿色光线G，该向下的绿色光线G经第一滤光片37反射向右，经第一滤光片37反射的该绿色光线G穿透第二滤光片38后进入光机***中。
第二光源32为红色激光光源，该红色激光光源可产生红色光线R，该红色光线R向下入射第二滤光片38，该红色光线R可经第二滤光片38反射向右进入光机***中。
本实施例中，颜色控制装置33的反射铝膜与透明区块的占比在不同高度时设计成由小到大的不同，如此可使用电控或手动方式沿45度方向移动该颜色控制装置33，使蓝色激光光源入射在镀膜片不同的位置上，再使用电子调整方式使颜色控制装置33与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步，借由调整蓝色光线与绿色光线不同的时间占比，达成自由控制颜色的目的。
请参阅图4及所示，为本发明的第三实施例的结构配置示意图。于第三实施例中，激光投影光学光源架构4可包含：一蓝光光源41、一颜色控制装置42、一反射器43、一第一滤光片44、一第二滤光片45、一第三滤光片46、一第四滤光片47、一荧光粉色轮48、一第一电控光开关491、一第二电控光开关492。
第三实施例红色光线R、绿色光线G与蓝色光线B的产生是以黄色荧光粉色轮与蓝色激光交互循序产生光线入射光机***，其中，红色光线、绿色光线与蓝色光线的输出是以与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步的颜色控制装置42与第一电控光开关491、第二电控光开关492来控制，该场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板可使用于单片式或是双片式架构，该颜色控制装置42可为一部分区块镀有反射铝膜的透反轮或是具有一片特殊区块镀膜片的致动器。
蓝光光源41可产生第一蓝色光线1B，当该第一蓝色光线1B向上入射在颜色控制装置42的反射铝膜区块时，该第一蓝色光线1B会被颜色控制装置42反射向右，经颜色控制装置42反射的该第一蓝色光线1B继续向右入射第四滤光片47，经第四滤光片47反射向下的该第一蓝色光线1B进入光机***中。
当第一蓝色光线1B向上入射在颜色控制装置42的透明玻璃区块时，该第一蓝色光线1B会穿透颜色控制装置42而成为第二蓝色光线2B，该第二蓝色光线2B穿透第一滤光片44与第二滤光片45入射至荧光粉色轮48，其中，该荧光粉色轮48可以使用荧光粉面板来替代，该荧光粉色轮48可以不转动，或是为了在高能量激光入射时具有散热的功能而采用自由转动方式转动，该荧光粉色轮48透过第二蓝色光线2B激发黄色荧光粉产生向下的黄色光线Y，该黄色光线Y是由绿色光线G与红色光线R混合而成，其中，该向下的绿色光线G经第一滤光片44反射向右，经过第二电控光开关492后入射第三滤光片46，该绿色光线G入射第三滤光片46后经反射向下，穿透第四滤光片47后进入光机***中。
当第一蓝色光线1B向上入射在颜色控制装置42的透明玻璃区块时，该第一蓝色光线1B会穿透颜色控制装置42而成为第二蓝色光线2B，该第二蓝色光线2B穿过第一滤光片44与第二滤光片45入射至荧光粉色轮48，该荧光粉色轮48透过第二蓝色光线2B激发黄色荧光粉产生向下的黄色光线Y，该黄色光线Y是由绿色光线G与红色光线R混合而成，其中，该向下的红色光线R经第二滤光片45反射向右，经过第一电控光开关491后入射反射器43，该红色光线R经由反射器43反射向下，穿透第三滤光片46与第四滤光片47后进入光机***中。
本实施例中，颜色控制装置42的反射铝膜与透明区块的占比在不同半径时设计成由小到大的不同，呈不规则的对称图样，如此可使用电控或手动方式沿45度方向移动该颜色控制装置42，使蓝色激光光源入射在镀膜片不同的位置上，再使用电子调整方式使颜色控制装置42、第一电控光开关491、第二电控光开关492与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步，其中，的第一电控光开关491、第二电控光开关492可以是EO或是AO元件，借由调整红色光线、绿色光线与蓝色光线不同的时间占比，达成自由控制颜色的目的。
综上所述，本发明的激光投影光学光源架构是利用颜色控制装置取代多段荧光粉色轮或是双段荧光粉色轮进行分光，使荧光粉装置可以采用不转动方式或是自由转动方式转动，而不用事先精准地设定与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步转动，因此激光投影光学光源架构可不需考量荧光粉装置与场色序式LCOS或是DLP或是LCD面板同步转动的问题，颜色控制不需事先设定，且无控制颜色的区段于多段荧光粉色轮或是双段荧光粉色轮制作完成时即已固定而无法自由调整不同光线时间占比的问题，并可借由电子同步设定颜色控制装置、第一电控光开关、第二电控光开关的方式来取得红色光线、绿色光线与蓝色光线不同的时间区段进行颜色控制，而不需要较复杂的同步控制***。
上述的实施例仅用来举例本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准，任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围。

Claims (21)

1.一种激光投影光学光源架构，其特征在于，包含：
一激光光源，用以产生光线；以及
一颜色控制装置，为一部分区块镀有反射铝膜的透反轮，设置于光线通过路径且与光轴成45度，用以将光线分光为反射光线与穿透光线，并可沿该45度方向移动调整穿透光线与反射光线不同的时间占比，用以进行颜色控制。
2.如权利要求1所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置的反射铝膜与透明区块的占比在不同半径时设计成由小到大的不同，呈不规则的对称图样。
3.如权利要求1所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置为具有一片特殊区块镀膜片的致动器。
4.如权利要求3所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置的反射铝膜与透明区块的占比在不同高度时设计成由小到大的不同。
5.如权利要求2或4所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，包含一电控光开关组，可借由调整颜色控制装置以及电控光开关组的同步调整红色光线、绿色光线与蓝色光线不同的时间占比，用以进行颜色控制。
6.一种激光投影光学光源架构，其特征在于，包含：
一激光光源组，具有一第一激光光源及一第二激光光源，分别用以产生第一光线以及第二光线；
一颜色控制装置，为一部分区块镀有反射铝膜的透反轮，设置于第一光线通过路径且与光轴成45度，用以将第一光线分光为反射的第一光线与穿透的第三光线，并可沿该45度方向移动调整第一光线与第三光线不同的时间占比，用以进行颜色控制；
一荧光粉装置，设置于第三光线通过路径，用以使第三光线经绿色荧光粉激发产生绿色光线；
一第二荧光粉装置，设置于第二光线通过路径，用以使第二光线经红色荧光粉激发产生红色光线；以及
一滤光片组，设置于光线通过路径，其中具有第一滤光片，反射绿色光线、使其他光线穿透，以及第二滤光片，反射红色光线、使其他光线穿透，用以引导光线入射光机***。
7.如权利要求6所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该荧光粉装置与第二荧光粉装置可以固定不动或采自由转动方式转动。
8.如权利要求7所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置的反射铝膜与透明区块的占比在不同半径时设计成由小到大的不同，呈不规则的对称图样。
9.如权利要求7所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置为具有一片特殊区块镀膜片的致动器。
10.如权利要求9所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置的反射铝膜与透明区块的占比在不同高度时设计成由小到大的不同。
11.一种激光投影光学光源架构，其特征在于，包含：
一激光光源组，具有一第一激光光源及一第二激光光源，分别用以产生第一光线以及第二光线；
一颜色控制装置，为一部分区块镀有反射铝膜的透反轮，设置于第一光线通过路径且与光轴成45度，用以将第一光线分光为反射的第一光线与穿透的第三光线，并可沿该45度方向移动调整第一光线与第三光线不同的时间占比，用以进行颜色控制；
一荧光粉装置，设置于第三光线通过路径，用以使第三光线经绿色荧光粉激发产生绿色光线；以及
一滤光片组，设置于光线通过路径，其中具有第一滤光片，反射绿色光线、使其他光线穿透，以及第二滤光片，反射红色光线、使其他光线穿透，用以引导光线入射光机***。
12.如权利要求11所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该荧光粉装置可以固定不动或采自由转动方式转动。
13.如权利要求12所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置的反射铝膜与透明区块的占比在不同半径时设计成由小到大的不同，呈不规则的对称图样。
14.如权利要求12所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置为具有一片特殊区块镀膜片的致动器。
15.如权利要求14所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置的反射铝膜与透明区块的占比在不同高度时设计成由小到大的不同。
16.一种激光投影光学光源架构，其特征在于，包含：
一蓝色激光光源，用以产生第一光线；
一颜色控制装置，为一部分区块镀有反射铝膜的透反轮，设置于第一光线通过路径且与光轴成45度，用以将第一光线分光为反射的第一光线与穿透的第三光线，并可沿该45度方向移动调整第一光线与第三光线不同的时间占比，用以进行颜色控制；
一荧光粉装置，设置于第二光线通过路径，用以使第二光线经黄色荧光粉激发产生红色光线与绿色光线混合的黄色光线；以及
一滤光片组，设置于光线通过路径，其中具有第一滤光片和第三滤光片，反射绿色光线、使其他光线穿透；第二滤光片，仅反射红色光线、使其他光线穿透，以及第四滤光片，仅反射第一光线、使其他光线穿透，用以引导光线入射光机***。
17.如权利要求16所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该荧光粉装置可以不转动或采自由转动方式转动。
18.如权利要求17所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置的反射铝膜与透明区块的占比在不同半径时设计成由小到大的不同，呈不规则的对称图样。
19.如权利要求17所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置为具有一片特殊区块镀膜片的致动器。
20.如权利要求19所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，该颜色控制装置的反射铝膜与透明区块的占比在不同高度时设计成由小到大的不同。
21.如权利要求18或20所述的激光投影光学光源架构，其特征在于，包含一电控光开关组，设置于绿色光线与红色光线通过路径，可借由调整颜色控制装置以及电控光开关组的同步调整红色光线、绿色光线与蓝色光线不同的时间占比，用以进行颜色控制。
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