TW201516555A - 光源單元以及投影式顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
光源單元包括綠色光源、紅色光源和藍色光源,以及將綠色光和紅色光聚光在彼此不同的位置處的聚光透鏡系統。
Description
本發明涉及一種光源單元以及具有該光源單元的投射型顯示設備,例如液晶投影機。
日本專利特開(“JP”)第2012-142222號公開了如下的白色光源單元,其中,該白色光源單元用於回應於作為激發光的固體光源的光通過螢光層來生成螢光,使用該螢光作為綠色光束、並且針對紅色光束和藍色光束使用固體光源的光束從而通過分光鏡將光路彼此合成。在任意光路中,從多個光源發射的光束通過鏡頭系統聚光一次,然後,使紅色光束和藍色光束通過用於斑點去除的擴散器、使綠色光束通過螢光層並且再次被鏡頭系統準直。
JP2012-142222中的各光源需要高NA鏡頭系統以使得高效地取入任何光路中的擴散光,這導致尺寸增大。因此,此先前技術不能簡單地應用於需要高亮度和小且重量輕的本體的投影機。
本發明提供了一種小且高效的光源單元以及具有該光源單元的投射型顯示設備。
根據本發明的光源單元,包括:第一光源,用於發射第一光束;第二光源,用於發射第二光束;以及聚光光學系統,用於將從所述第一光源發射的所述第一光束聚光至第一位置,並且將從所述第二光源發射的所述第二光束聚光至不同於所述第一位置的第二位置。所述聚光光學系統配置成使得所述第一光束和所述第二光束以彼此不同的角度入射至所述聚光光學系統。
從下述示範之具體實施例及參考附圖,將會清楚本發明的其它特徵。
1‧‧‧光源
2‧‧‧準直透鏡
4‧‧‧分光鏡
5‧‧‧聚光透鏡系統
6‧‧‧擴散反射器
201‧‧‧光源
202‧‧‧分光鏡
203‧‧‧分光鏡
204‧‧‧鏡
205‧‧‧偏振分束器
206‧‧‧偏振分束器
207‧‧‧偏振分束器
208‧‧‧液晶面板
209‧‧‧液晶面板
210‧‧‧液晶面板
211‧‧‧X稜鏡
212‧‧‧投影透鏡
圖1A和1B是根據本發明實施例1的光源單元的光路圖。
圖2A和2B是圖1A和1B中所示的光源單元的G光路圖。
圖3A和3B是圖1A和1B中所示的光源單元的R光路圖。
圖4A和4B是圖1A和1B中所示的光源單元的B光路圖。
圖5A~5C是示出圖1A和1B中所示的光源單元中所使用的分光鏡的特性的圖。
圖6A和6B是示出圖1A和1B中所示的光源單元的光譜的圖。
圖7A~7C是示出根據本發明實施例2的光源單元中所使用的分光鏡的特性的圖。
圖8A和8B是示出根據本發明實施例2的光源單元的光譜的圖。
圖9是根據本發明實施例3的光源單元的光路圖。
圖10A~10C是示出圖9中所示的光源單元中所使用的分光鏡的特性的圖。
圖11是根據本發明實施例1、2和3中的各個實施例的投射型顯示設備的光路圖。
圖12是根據本發明實施例4的聚光光學系統的光路圖。
圖11是根據本發明各實施例的液晶投影機的光路圖。液晶投影機是示例的投射型顯示設備(圖像顯示設備)。根據本實施例的液晶投影機包括:光源201,分光鏡202和203,鏡204,偏振分束器205、206和207,液晶面板208、209和210,X稜鏡(交叉二向色稜鏡)211,以及投影透鏡(投影光學系統)212。
光源201包括輸出白光的光源部和以來自光源部的光照射光調變器的照明光學系統(未示出)。稍後描
述的實施例1~3的各個實施例中的光源單元作為該光源部應用。如需要,照明光學系統可以包括積分器、UV-IR(紫外-紅外光)截止濾波器和對齊偏振方向的偏振轉換器。
來自光源201的白光入射至分光鏡202。分光鏡202反射綠色(以下稱為“G”)成分光並且透過紅色(以下稱為“R”)成分光和藍色(以下稱為“B”)成分光。G成分光、R成分光和B成分光具有彼此不同的波長範圍。因此,從R成分光和B成分光分離出G成分光。
然後,R成分光和B成分光入射至分光鏡203。分光鏡203反射R成分光並且透過B成分光。因此,從B成分光分離出R成分光。通過彎折鏡204使G成分光的光路彎折。
這樣,分光鏡202和203各自作為將白光分光為多個顏色成分的顏色分離單元。
分離後的G成分光、R成分光和B成分光分別入射至偏振分束器205、206和207。偏振分束器205、206和207各自作為設置有透過第一偏振光並且反射第二偏振光的偏振分離面的偏振分離單元。第一偏振光和第二偏振光具有彼此正交的偏振方向:例如,第一偏振光是P偏振光並且第二偏振光是S偏振光。
將在偏振分束器205、206和207處反射的G成分光、R成分光和B成分光分別供給至反射型液晶面板208、209和210。液晶面板208、209和210各自作為回應於稍後描述的圖像信號輸出單元109所輸出的圖像信號
來調變對應的成分光並且反射對應的成分光的光調變器。
被液晶面板208、209和210反射並且偏振方向被轉換的G成分光、R成分光和B成分光分別返回到偏振分束器205、206和207。這樣,G成分光、R成分光和B成分光各自被分離為透過偏振分束器205、206和207中對應的一個偏振分束器並且入射至X稜鏡211的成分光、以及被偏振分束器205、206和207中對應的一個偏振分束器反射並且返回至光源的成分光。
X稜鏡211用作為對已調變且已通過偏振分離單元的成分光進行合成的合成單元。X稜鏡211合成G成分光、R成分光和B成分光,並且將其作為合成光供給至投影透鏡212。投影透鏡212具有變焦功能,並且將供給的合成光以可選放大倍率投射至諸如畫面等的投影面以顯示圖像。本實施例描述了使用三個液晶面板的示例,但是本發明不限於此。本實施例可以應用於以一個液晶面板通過時間分割來進行顏色再現的系統或者包括數位鏡裝置的系統。
接著,描述光源單元作為光源201的光源部的應用。
根據本實施例的光源單元至少包括兩個光源,例如,用於發射第一光束的第一光源和用於發射第二光束的第二光源。在這種情況下,第一光源可以是發射綠色光的綠色光源,並且第二光源可以是發射紅色光的紅色光源或者是發射藍色光的藍色光源。可選地,第一光源可
以是發射紅色光的紅色光源,並且第二光源可以是發射藍色光的藍色光源。第一光束和第二光束可以具有相同或不同的波長帶。
光源單元還包括聚光光學系統、第一特性改變元件、第二特性改變元件、第一導光元件和第二導光元件。
聚光光學系統將從第一光源發射的第一光束聚光至第一位置,並且將從第二光源發射的第二光束聚光至不同於第一位置的第二位置。藉由單一聚光光學系統在不同位置處形成聚光光斑使得能夠小型化。例如,聚光光學系統包括兩個平凸透鏡和兩個彎月透鏡。
在光源由該第一光源的陣列和該第二光源的陣列構成的情況下,第一光源陣列和第二光源陣列可以相對於聚光光學系統的光軸以彼此不同的角度配置。這種配置便於聚光至兩個不同的聚光位置。其他結構是可能的,其中,在該結構中使第一光束透過第一導光元件,並且使第二光束不通過第二導光元件而入射至聚光光學系統。
第一特性改變元件配置於第一位置處,並且改變第一光束的波長帶和光路中的至少一個並反射第一光束。第二特性改變元件配置於第二位置處,並且改變第二光束的波長帶和光路中的至少一個並反射第二光束。第一特性改變元件和第二特性改變元件中的至少一個特性改變元件可以包括回應於作為激發光的入射光來發出螢光的螢光層。例如,第一特性改變元件包括綠色光用螢光層,並
且第二特性改變元件包括紅色光用螢光層。在入射光的光路和發射光的光路(內向光路和外向光路)相同的情況下,通過特性改變元件改變發射光和入射光的至少波長特性。可選地,第一特性改變元件和第二特性改變元件中的至少一個特性改變元件可以通過例如擴散反射器偏轉入射光並且改變其角度特性。這樣,可以在光源和聚光光學系統之間配置通過利用不同波長特性或偏轉入射光來透過入射光和反射發射光的導光元件,這使得光源單元能夠小型化。
可以使入射光通過或者不通過導光元件入射至聚光光學系統。
第一導光元件引導從第一特性改變元件通過聚光光學系統(至,例如照明光學系統)的光束。第二導光元件配置於與第一導光元件的位置不同的位置處,並且引導從第二特性改變元件通過聚光光學系統(至,例如照明光學系統)的光束。第一導光元件和第二導光元件可以但不限於是具有彼此不同的分光反射特性的分光鏡,並且例如可以是偏振分束器(PBS)。分光鏡的反射面以彼此不同的角度配置。這種配置允許處理來自不同的聚光位置的光。第二導光元件的分光鏡可以具有根據第二導光元件的第二光束的入射角而改變的反射帶。第一導光元件和第二導光元件可以疊加光束。第一導光元件和第二導光元件可以配置於在將聚光光學系統的聚光位置設置為物體位置的情況下聚光光學系統的光瞳位置處。
當然,根據本實施例的光源單元還包括第三
光源、第三特性改變元件和第三導光元件。第三光源可以用於發射具有與第一光束的波長和第二光束的波長不同的波長的第三光束。第三特性改變元件可以配置於與第一位置和第二位置不同的位置處,並且用於改變第三光束的波長帶和光路中的至少一個並反射第三光束。第三導光元件可以配置於與第一導光元件的位置和第二導光元件的位置不同的位置處,並且用於引導從第三特性改變元件通過聚光光學系統的光束。
[實施例1]
圖1A和1B是根據本發明實施例1的光源單元的光路圖。光源單元包括固體光源1、準直透鏡2、分光鏡4、聚光透鏡系統5和擴散反射器6。從光源1發射的光束通過聚光透鏡系統5在擴散反射器6處聚光、被擴散反射器6擴散反射、通過聚光透鏡系統5形成為平行光、被分光鏡4反射、並且被引導至照明光學系統。在本實施例中,單一聚光透鏡系統(聚光光學系統)5形成大於兩個聚光光斑,這減小了尺寸和重量。然而,根據本發明的聚光光學系統可以包括除透鏡以外的例如鏡等的光學元件。圖1A示出從光源1至擴散反射器6的光束的光路,並且圖1B示出擴散反射器6反射後的光束的光路。以下字母R、G和B編號各自表示要通過對應的元件最終從光源發射的光束的顏色,並且分別與紅色、綠色和藍色相對應。
圖2A是從綠色光源1G發射至擴散反射器6G的光源光的光路圖。綠色光源1G是具有448nm的中心波長的藍雷射光源。準直透鏡2配置於緊挨綠色光源1G的後方並且將雷射發射光束形成為平行光。綠色光源1G和準直透鏡2成對地跨圖2A的紙面並且在與紙面垂直的方向(未示出)排列,其中各對的光發射方向平行於聚光透鏡系統5的光軸對齊。通過準直透鏡2將從綠色光源1G發射的光束形成為平行光並且作為平行光束3G入射至分光鏡4。
從光源起按照順序配置分光鏡4的4R、4G和4B這三類分光鏡。分光鏡4G配置於其表面法線相對於平行光束3G(聚光透鏡系統的光軸)傾斜45°的位置處。分光鏡4R和4B配置於與分光鏡4G成θ(角度)的、其表面法線分別相對於平行光束3G成45°+θ角度和45°-θ角度的位置處。
圖5A~5C分別示出分光鏡4R、4G和4B的分光反射特性。
分光鏡4R和4G沒有針對藍色帶的反射特性,並且設計分光鏡4R和4G以使得其反射特性不隨入射角顯著改變。因此,在不反射平行光束3G的情況下,分光鏡4R和4G透過波長為448nm的平行光束3G。
另一方面,設計分光鏡4B以使得反射帶偏移隨入射角增加。一般地,在分光鏡的反射帶擴展為更大入射角的情況下,分光鏡的反射帶偏移至更短波長側。根據
薄膜材料和薄膜結構可以一定程度上調節偏移的大小。平行光束3G以45°-θ的角度入射至分光鏡4B。如圖5C所示,針對45°-θ的入射角,448nm的波長駐留在反射帶外,並且平行光束3G在不被反射的情況下透過分光鏡4B。
因此,在不被反射的情況下,平行光束3G透過分光鏡4R、4G和4B並入射至聚光透鏡系統5。
聚光透鏡系統5將多個入射平行光束3G聚光至一個點。擴散反射器6G配置於該聚光光斑處。擴散反射器6G是回應於作為激發光的448nm的光發出綠色螢光的螢光層,並且擴散反射器6G擴散地反射光束3G,因而通過轉換成具有綠色帶中的光譜的擴散反射光7G來聚光。
圖6A示出從光源1發射至擴散反射器6的光束的光譜,並且圖6B示出光束在擴散反射器6反射後直到從光源單元發射為止的光譜。在圖6A中,以448nm為中心的雷射光譜與綠色光源1G的發射光譜相對應,並且該光譜在示出擴散反射後的光譜的圖6B中被轉換為綠色光用螢光材料的光譜。
圖2B是直到從光源單元發射擴散反射光7G為止、擴散反射器6G擴散反射後的擴散反射光7G的光路圖。擴散反射光7G再次通過聚光透鏡系統5並且在到達分光鏡4之前再次形成為平行光。如圖5A~5C所示,分光鏡4B沒有針對綠色帶的反射特性,因此,分光鏡4B
在不反射綠色帶的情況下透過平行光。分光鏡4G具有針對綠色帶的反射特性,因此,分光鏡4G對擴散反射光7G進行反射並且將擴散反射光7G引導至照明光學系統。
圖3A是從紅色光源1R發射至擴散反射器6R的光源光的光路圖。紅色光源1R是638nm的紅色雷射光源。準直透鏡2配置於緊挨紅色光源1R的後方並且將雷射發射光束形成為平行光。紅色光源1R和準直透鏡2跨圖3A的紙面並且在與紙面垂直的方向(未示出)成對地排列,其中各對相對於聚光透鏡系統5的光軸傾斜2 θ。
通過準直透鏡2將從紅色光源1R發射的光束形成為作為平行光束3R的平行光。設計並配置分光鏡4,以使得不干涉平行光束3R的光路,因此,平行光束3R在不受分光鏡4的影響的情況下入射至聚光透鏡系統5。聚光透鏡系統5將入射的平行光束3R聚光至一個點。平行光束3R相對於聚光透鏡系統5的光軸傾斜,因此,平行光束3R入射至與圖2A和2B中的平行光束3G的聚光點不同的點。擴散反射器6R配置於平行光束3R的聚光點處。
圖3B是平行光束3R在由擴散反射器6R擴散反射後直到從光源單元發射平行光束3R為止的光路圖。擴散反射器6R包括具有隨機的擴散形狀的反射面,並且在將平行光束3R的行進方向改變為擴散反射器6R的法線方向並且將平行光束3R引導至聚光透鏡系統5時,擴散反射器6R擴散傾斜入射的平行光束3R。擴散反
射光7R再次通過聚光透鏡系統5並且在到達分光鏡4之前形成為平行光。擴散反射光7R以45°-θ的角度入射至分光鏡4R。如圖5A~5C所示,分光鏡4B和4G沒有針對紅色帶的反射特性,因此,平行光在不被反射的情況下透過分光鏡4B和4G。分光鏡4R具有針對紅色帶的反射特性,因此,分光鏡4R對擴散反射光7R進行反射並且將擴散反射光7R引導至照明光學系統。
圖4A是從藍色光源1B發射至擴散反射器6B的光源光的光路圖。藍色光源1B是465nm的藍色雷射光源。準直透鏡2配置於緊挨藍色光源1B的後方並且將雷射發射光束形成為平行光。藍色光源1B和準直透鏡2成對地排列在與圖4A的紙面垂直的方向(未示出),其中各對相對於聚光透鏡系統5的光軸傾斜-2 θ。
通過準直透鏡2將從藍色光源1B發射的光束形成為作為平行光束3B的平行光。設計分光鏡4以使得不干涉平行光束3B的光路,因此,平行光束3B在不受分光鏡4的影響的情況下入射至聚光透鏡系統5。聚光透鏡系統5將入射的平行光束3B聚光至一個點。平行光束3B相對於聚光透鏡系統5的光軸在與平行光束3R相反的方向傾斜,因此,平行光束3B入射至與圖2A和2B中的平行光束3G的聚光點以及圖3A和3B中的平行光束3R的聚光點不同的點。擴散反射器6B配置於平行光束3B的聚光點處。
圖4B是平行光束3B在由擴散反射器6B擴
散反射後直到從光源單元發射為止的光路圖。擴散反射器6B包括具有隨機的擴散形狀的反射面,並且在將平行光束3B的行進方向改變為擴散反射器6B的法線方向並且將平行光束3B引導至聚光透鏡系統5時,擴散反射器6B擴散傾斜入射的平行光束3B。擴散反射光7B再次通過聚光透鏡系統5並且在到達分光鏡4之前形成為平行光。
擴散反射光7B以45°+θ的角度入射至分光鏡4B。如圖5A~5C所示,針對角度45°+θ,分光鏡4B的反射帶偏移至更短波長側。因此,分光鏡4B對擴散反射光7B進行反射並且將擴散反射光7B引導至照明光學系統。
這樣,光源單元發射圖6B中所示的光譜。
[實施例2]
儘管根據實施例2的光學設備的結構與實施例1的光學設備的結構相同,但是其區別在於,實施例2中的藍色光源1B的振盪波長與綠色光源1G的振盪波長相同,並且分光鏡4B的反射特性不同於實施例1中的分光鏡4B的反射特性。圖8A和8B示出根據實施例2的光譜。與圖6A和6B不同,圖8A示出在465nm處無光譜以及在448nm處增加的光譜。在448nm處的光譜表示藍色光源1B和綠色光源1G的總輸出光。
在圖8B中,構成在448nm處的光譜並且與綠色光源1G相對應的輸出光被轉換為綠色帶中的螢光。圖8B和圖6B的比較示出本實施例中的藍色輸出波長駐
留於更靠近更短波長側。
分光鏡4B具有圖7C中示出的特性。具體地,該特性必須使得分光鏡4B在45°-θ的入射角處大致完全透過具有448±10nm的波長的光並且在45°+θ的入射角處大致完全反射具有448±10nm的波長的光。示出比實施例1中的反射帶的偏移量更大的偏移量的特性是可獲取的,例如通過選擇薄膜材料和薄膜結構或者更大的入射角差θ。本實施例需要少於實施例1中的光源類型的光源類型,這便於電子控制。
[實施例3]
圖9是根據實施例3的光源單元的光路圖。本實施例與實施例1和2的不同是在本實施例中不同地配置分光鏡4。本實施例使用的光源波長和由擴散反射器反射後的平行光的光譜與實施例2中的相同。
從光源起按照順序配置根據本實施例的分光鏡4的4R、4G和4B這三類分光鏡。分光鏡4G配置於其表面法線相對於平行光束3G(聚光透鏡系統的光軸)傾斜45°的角度的位置處。分光鏡4R和4B配置於與分光鏡4G成θ的、其表面法線角度分別為45°-θ和45°+θ的位置處。
圖10A~10C示出分光鏡4R、4G和4B的分光反射特性。分光鏡4R和4G沒有針對藍色帶的反射特性,並且設計分光鏡4R和4G以使得其反射特性不隨入
射角顯著改變。因此,在不反射平行光束3G的情況下,分光鏡4R和4G透過波長為448nm的平行光束3G。另一方面,設計分光鏡4B以使得反射帶偏移隨入射角增加。在本實施例中,設置分光鏡4B的反射特性,以使得平行光束3G(448nm)在以45°+θ入射的情況下通過分光鏡4B,並且在以45°-θ外向入射的情況下被分光鏡4B反射。
[實施例4]
圖12是根據實施例4的光源單元的光路圖。在本實施例中,來自光源的光束以彼此不同的角度入射至聚光透鏡系統5。本實施例與目前為止的實施例不同的是聚光位置位於單個螢光材料處。在針對各光源的聚光光斑的直徑用S表示並且聚光透鏡系統5的焦距用f表示的情況下,設置滿足f*tan θ>S的角度θ作為來自光源的光束的角度。這種設置避免了聚光光斑之間的重疊。針對小角度θ,聚光光斑重疊。螢光材料的效率在高溫劣化。為了避免劣化和燒壞,舉例而言,需要盡可能地減小光密度。使光源的光束成一定的角度從而滿足該需要,以使得減小的光密度能夠提高耐久性和效率。
儘管已經參考典型實施例說明了本發明,但是應該理解,本發明不限於所公開的典型實施例。所附權利要求的範圍符合最寬的解釋,以包含所有這類修改、等同結構和功能。
例如,各實施例使用配置在陣列中的多個光源1,但是也可以使用單一光源1。另外,可以使用諸如LED等的固體光源單元來替代雷射光源。紅色光和藍色光是雷射源光,但是也可以是以與針對綠色光相同的方式從螢光體發射的光。光源波長和分光鏡的特性可以任意改變。擴散反射器的光源像的數量不限於3個。儘管分光鏡以相對於聚光透鏡系統成45°的角度來配置,但是45°的角度可以是不同的角度。
各實施例提供了一種小且高效的光源單元以及具有該光源單元的投射型顯示設備。
[其他實施例]
還可以通過電腦系統或設備讀出並執行記錄在儲存媒體(例如非暫態電腦可讀儲存媒體)上的電腦可執行指令以進行本發明的上述實施例中的一個或多個的功能,以及利用該電腦系統或設備執行下面的方法來實現本發明的實施例,例如讀出並執行該儲存媒體上的電腦可執行指令以進行上述實施例中的一個或多個的功能。電腦可以包括中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)、或者其他電路中的一個或多個,並且可以包括分離的電腦或者分離的電腦處理器的網路。例如,通過網路或者通過儲存媒體將該電腦可執行指令提供給電腦。儲存媒體可以包括例如一個或多個硬碟、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、分散式電腦系統的儲存器、光碟(諸如光碟
(CD)、數位多功能光碟(DVD)、藍光光碟(BD)TM)、快閃記憶體裝置、存儲卡等。
1‧‧‧光源
1B‧‧‧藍色光源
1G‧‧‧綠色光源
1R‧‧‧紅色光源
2‧‧‧準直透鏡
3B、3G、3R‧‧‧平行光束
4、4B、4G、4R‧‧‧分光鏡
5‧‧‧聚光透鏡系統
6、6B、6G、6R‧‧‧擴散反射器
Claims (14)
- 一種光源單元,包括:第一光源,用於發射第一光束;第二光源,用於發射第二光束;以及聚光光學系統,用於將從該第一光源發射的該第一光束聚光至第一位置,並且將從該第二光源發射的該第二光束聚光至不同於該第一位置的第二位置,該光源單元的特徵在於,該聚光光學系統配置成使得該第一光束和該第二光束以彼此不同的角度入射至該聚光光學系統。
- 根據申請專利範圍第1項所述的光源單元,還包括:第一特性改變元件,配置於該第一位置處,並且該第一特性改變元件用於改變該第一光束的波長帶和光路中的至少一個並反射該第一光束;第二特性改變元件,配置於該第二位置處,並且該第二特性改變元件用於改變該第二光束的波長帶和光路中的至少一個並反射該第二光束;第一導光元件,用於引導從該第一特性改變元件通過該聚光光學系統的光束;以及第二導光元件,配置於與該第一導光元件的位置不同的位置處,並且用於引導從該第二特性改變元件通過該聚光光學系統的光束。
- 根據申請專利範圍第2項所述的光源單元,其 中,該第一導光元件和該第二導光元件是具有彼此不同的光譜反射特性的分光鏡。
- 根據申請專利範圍第3項所述的光源單元,其中,作為該第一導光元件的該分光鏡的反射面和作為該第二導光元件的該分光鏡的反射面以彼此不同的角度配置。
- 根據申請專利範圍第3項所述的光源單元,其中,作為該第二導光元件的該分光鏡的反射帶根據該第二光束在該第二導光元件上的入射角而改變。
- 根據申請專利範圍第2項所述的光源單元,其中,該第一特性改變元件和該第二特性改變元件中的一個特性改變元件包括回應於作為激發光的入射光來發出螢光的螢光層,並且該第一特性改變元件和該第二特性改變元件中的另一個特性改變元件包括擴散反射器。
- 根據申請專利範圍第2項所述的光源單元,其中,該第一特性改變元件用於改變該第一光束的波長帶,該第一光束通過該第一導光元件入射至該聚光光學系統,該第二特性改變元件用於改變該第二光束的光路,以及該第二光束不通過該第二導光元件而入射至該聚光光學系統。
- 根據申請專利範圍第1項所述的光源單元,還包括: 該第一光源的陣列;以及該第二光源的陣列,其中,該第一光源的陣列和該第二光源的陣列相對於該聚光光學系統的光軸以彼此不同的角度配置。
- 根據申請專利範圍第1項所述的光源單元,其中,該第一光束和該第二光束具有彼此不同的波長帶。
- 根據申請專利範圍第1項所述的光源單元,其中,該第一光束和該第二光束具有相同的波長帶。
- 根據申請專利範圍第2項所述的光源單元,其中,該第一導光元件和該第二導光元件配置於在將該聚光光學系統的聚光位置設置為物體位置的情況下該聚光光學系統的光瞳位置處。
- 根據申請專利範圍第2項所述的光源單元,還包括:第三光源,用於發射具有與該第一光束的波長和該第二光束的波長不同的波長的第三光束;第三特性改變元件,配置於與該第一位置和該第二位置不同的位置處,並且該第三特性改變元件用於改變該第三光束的波長帶和光路中的至少一個並反射該第三光束;以及第三導光元件,配置於與該第一導光元件的位置和該第二導光元件的位置不同的位置處,並且該第三導光元件用於引導從該第三特性改變元件通過該聚光光學系統的光束。
- 根據申請專利範圍第12項所述的光源單元,其中,該第三特性改變元件用於改變該第三光束的光路,以及該第三光束不通過該第三導光元件而入射至該聚光光學系統。
- 一種投射型顯示設備,包括根據申請專利範圍第1至13項中任一項所述的光源單元。
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Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11112684B2 (en) | 2018-11-30 | 2021-09-07 | Coretronic Corporation | Projection apparatus with illumination system having plurality of laser modules |
US11442351B2 (en) | 2020-03-12 | 2022-09-13 | Coretronic Corporation | Illumination system and projection apparatus for enhancing uniformity of illumination light beams |
US11320727B2 (en) | 2020-03-13 | 2022-05-03 | Coretronic Corporation | Light source module and projection apparatus |
US11333963B2 (en) | 2020-04-30 | 2022-05-17 | Coretronic Corporation | Illumination system and projection device |
Also Published As
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