TWI479251B - 光源系統 - Google Patents

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TWI479251B TW100136636A TW100136636A TWI479251B TW I479251 B TWI479251 B TW I479251B TW 100136636 A TW100136636 A TW 100136636A TW 100136636 A TW100136636 A TW 100136636A TW I479251 B TWI479251 B TW I479251B
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Description

光源系統
本發明係關於一種用於一投影裝置之光源系統。更詳細地說，本發明係為一種避免燈泡長期受到光線反射而導致燈泡使用壽命縮短的光源系統。
隨著科技進步，各種顯示裝置不斷推陳出新，其中投影機因可配合使用場地而改變影像大小，故成為企業召開會議或是一般視聽娛樂時，用於呈現影像資訊的必備電子產品。
然而，習知投影裝置之光源系統係將燈泡、色輪及光導管(light tunnel)沿同一軸向依序設置，使燈泡所射出之光線，可聚焦至色輪，再於光導管均勻化。如此一來，當燈泡朝向色輪方向射出光線時，大部分光線適以通過色輪及光導管後，在經由成像系統將影像投射至螢幕上。
然而，習知色輪的擺設，係與燈泡的光軸(或光的行進方向)垂直。而在此種配置下，並非所有的光線均能順利通過色輪，少部分光線將會被色輪反射，而反向投射回到燈泡，甚至聚焦於燈芯處。若長時間的使用，燈泡便可能會因接受過多反射光線，而產生高溫高熱，導致燈泡使用壽命週期縮短，以至於使用者需不時更換投影裝置之燈泡。
綜上所述，如何避免未通過色輪之光線朝燈泡方向反射，且不會使燈泡使用壽命週期受到光線反射影響，便成為重要的技術議題之一。
本發明之一目的在於提供一種光源系統，其係為了解決燈泡長期受到光線反射之影響。本發明係將色輪偏斜一角度，使得部分未能通過色輪而反射之光線，亦不會循原路徑往燈泡投射，而會因為色輪的偏斜而反射至燈泡的外部區域，於此便不至於縮短燈泡使用壽命。
本發明之另一目的在於提供一種光源系統，可進一步考慮採用複眼透鏡，為通過色輪後的光線進行均勻化，並使其沿預定的光軸行進，更可兼顧光源系統的小型化。
為達成前述目的，本發明提供一種光源系統，其包含一發光元件、一色輪及一均光模組。發光元件設置於一第一軸向上以提供一光線；色輪定義出一第二軸向以於第二軸向進行旋轉，其中，第二軸向相對於第一軸向偏移一角度，且發光元件所提供之光線，實質上聚焦至第一軸向且於色輪上；均光模組沿第一軸向設置，以接受通過色輪之部分光線，並使其平行第一軸向均勻地射出。
在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，所屬技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其它目的、優點以及本發明之技術手段及實施態樣。
以下將透過實施方式來解釋本發明內容，本發明係關於一種光源系統。需說明者，在下述的實施例以及附圖中，關於實施方式之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以直接限制本發明，同時， 以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件均已省略而未繪示；且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。
本發明之第一實施例係為用於投影裝置之光源系統1，其示意圖係如第1圖所示。投影裝置包含一光源系統1以及一成像系統5，其中，成像系統5包含例如：數位微鏡裝置(digital micromirror device)、光學透鏡及鏡頭等等。投影裝置之光源系統1所提供之光線，將輸出至成像系統，俾成像系統將光線成像顯示為一投影畫面。本發明第一實施例之光源系統1包括一發光元件11、一濾光元件13、一色輪15及一均光模組17。
發光元件11設置於一第一軸向111上以提供一光線A，第1圖所示之第一軸向111為一水平方向。為方便說明，可將光線A區分包含第一部分A’及第二部分A”，而於本實施例中，發光元件11例如是高壓汞燈(ultra high pressure lamp，UHP lamp)，其燈芯所產生的高流明光線A，經由半圓形的杯狀反射面，而進行聚焦。請併參第2圖所示，調整光線A恰聚焦於色輪15上，而光線A之邊界適可定義出一錐狀夾角θ”。其中，發光元件11的聚焦能力(即錐狀夾角θ”的大小)係依照發光元件11的設計規格而定，一般來說，目前常見的發光元件11之錐狀夾角θ”大約是介於30度至60度之間。
濾光元件13設置於發光元件11與色輪15之間，濾光元件13定義出一法線方向131。一般來說，濾光元件13垂直於第一軸向111設置即可，亦即濾光元件13之法線方向131與第一軸向111 彼此平行，然而與本實施例中，濾光元件13之法線方向131較佳係相對於第一軸向111偏移，即法線方向131與水平方向具有一夾角θ，使發光元件11所提供之光線A穿過濾光元件13後，投射至色輪15上。於本實施例中，濾光元件13可以是紫外-紅外濾光片(UV-IR filter)。
請進一步參考第2圖，第2圖所示為本實施例之光源系統1之局部放大示意圖，可清楚顯示色輪15相對於第一軸向111之配置。色輪15可定義出一第二軸向151，色輪15即是依據第二軸向151作為軸心進行旋轉，其中，第二軸向151相對於第一軸向111偏移一角度θ’，該角度θ’至少為該錐狀夾角θ”之一半(即大於或至少等於錐狀夾角θ”之一半)，較佳地，該角度θ’係介於15度至30度之間，且可根據發光元件11之錐狀夾角θ”，綜合考量及調整。如此一來，當發光元件11所提供之光線A實質上射向第一軸向111並聚焦至色輪15上，光線A之第一部分A’(通常佔光線A之大部分)將穿透色輪15，隨著色輪15之高速旋轉，第一部分A’之光線將形成三原色之光線，以利後續之運用；另外，光線A之第二部分A”(通常佔光線A之少部分)則無法穿透色輪15，而被色輪15反射，本發明特色之一在於，藉由色輪15之第二軸向151相對於第一軸向111偏移一角度θ’，使得少部分被色輪15反射之第二部分A”，將不會反向回到發光元件11，而是偏離而朝遠離第一軸向111之方向射出。
均光模組17沿第一軸向111設置並接受通過色輪15之光線A之第一部分A’，使光線A之第一部分A’平行第一軸向111均勻地 射出。於本實施例中，均光模組17依序包含一準直器(collimator)171及一複眼(fly eyes)透鏡173。其中藉由準直器171將光線A之第一部分A’調整為平行光，再藉由複眼透鏡173均勻化該平行光。採用準直器171配合複眼透鏡173之優點，在於可有效縮減整體之體積，而仍能發揮極佳的均光效果。
以下將詳細介紹本實施例之光源系統1的運作機制。當發光元件11射出光線A通過濾光元件13並聚焦至色輪15，此時色輪15會允許光線A之第一部分A’通過，光線A之第一部分A’隨後進入均光模組17被均勻化，並平行第一軸向111射出，藉以提供至成像系統5進行成像。
當發光元件11射出光線A通過濾光元件13並聚焦至色輪15，此時利用色輪15之第二軸向151與發光元件11之第一軸向111偏移一角度，使光線A之一部分將朝與光線A之第一部份A’行進方向之反向射出，而成為第二部分A”，無論是否再通過濾光元件13，第二部分A”將以偏離發光元件11或偏離第一軸向111之方向行進。
依據前述第一實施例，熟知本領域技術者亦可推及其他類似實施態樣，例如以下所述。請參閱第3圖為第二實施例之光源系統2，本發明第二實施例之光源系統2包括一發光元件21、一濾光元件23、一色輪25及一均光模組27，第二實施例所具有之元件大致與第一實施例相似，以下將重點說明光源系統2與光源系統1的差異之處，而相似之處將與簡述或省略。
本實施例之光源系統2，亦是用於投影裝置，投影裝置更包含一 成像系統5。本實施例之光源系統2大致與前一實施例相同，主要差異在於將第一實施例中均光模組17係採用準直器171及複眼透鏡173，於本實施例中可替換為一光導管(light tunnel)或是一集光柱(light integration rod)，同樣可達到均光的效果，設計者可考慮成本或體積的需求及限制，進行選擇或搭配。除此之外，其他各元件間之相應位置及作動關係係皆與第一實施例相同，故於此不另贅述。
綜上所述，本發明藉由將色輪偏斜一角度，部分未能通過色輪而反射之光線，將被導向燈泡以外的區域，適可避免燈泡長期受到部分光線反射，而可有效延長燈泡使用壽命。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
1‧‧‧光源系統
11‧‧‧發光元件
111‧‧‧第一軸向
13‧‧‧濾光元件
131‧‧‧法線方向
15‧‧‧色輪
151‧‧‧第二軸向
17‧‧‧均光模組
171‧‧‧準直器
173‧‧‧複眼透鏡
2‧‧‧光源系統
21‧‧‧發光元件
23‧‧‧濾光元件
25‧‧‧色輪
27‧‧‧均光模組
5‧‧‧成像系統
A‧‧‧光線
A’‧‧‧第一部分
A”‧‧‧第二部分
θ‧‧‧夾角
θ’‧‧‧夾角
θ”‧‧‧錐狀夾角
第1圖係本發明第一實施例之光源系統示意圖；第2圖係本發明第一實施例之局部放大示意圖；以及第3圖係本發明第二實施例之光源系統示意圖；
1‧‧‧光源系統
11‧‧‧發光元件
111‧‧‧第一軸向
13‧‧‧濾光元件
131‧‧‧法線方向
15‧‧‧色輪
151‧‧‧第二軸向
17‧‧‧均光模組
171‧‧‧準直器
173‧‧‧複眼透鏡
5‧‧‧成像系統
A‧‧‧光線
A’‧‧‧第一部分
A”‧‧‧第二部分
θ‧‧‧夾角

Claims (9)

  1. 一種光源系統，包含：一發光元件，設置於一第一軸向上以提供一光線；一色輪，定義出一第二軸向以於該第二軸向進行旋轉，其中，該第二軸向相對於該第一軸向偏斜具有一角度，當該發光元件所提供之該光線實質上聚焦至該色輪上時，該光線之一第一部分穿透該色輪，該光線之一第二部分被該色輪反射而遠離該第一軸向；以及一均光模組，設置於該第一軸向上且位於該色輪之後，其中該均光模組接受通過該色輪後之該光線之該第一部分，並使該光線之該第一部分沿該第一軸向均勻地射出。
  2. 如請求項2所述之光源系統，其中該發光元件所提供之該光線聚焦而定義出一錐狀夾角，該第二軸向相對於該第一軸向偏斜之該角度，至少為該錐狀夾角之一半。
  3. 如請求項3所述之光源系統，其中該第二軸向相對於該第一軸向偏斜之該角度，係介於15度至30度之間。
  4. 如請求項2所述之光源系統，更包含一濾光元件，設置於該發光元件與該色輪之間，使該發光元件所提供之該光線經由該濾光元件投射至該色輪。
  5. 如請求項5所述之光源系統，其中該濾光元件定義出一法線方向，該法線方向相對於該第一軸向偏斜。
  6. 如請求項5所述之光源系統，其中該濾光元件為一紫外-紅外濾光片(UV-IR filter)。
  7. 如請求項2所述之光源系統，其中該均光模組包含一準直器 (collimator)及一複眼(fly eyes)透鏡。
  8. 如請求項8所述之光源系統，其中該準直器將該光線之該第一部分調整為平行光，該複眼透鏡均勻化該平行光。
  9. 如請求項2所述之光源系統，其中該均光模組可為一光導管(light tunnel)或一集光柱(light integration rod)。
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