TWI614562B

TWI614562B - 雷射投影機的光源裝置

Info

Publication number: TWI614562B
Application number: TW106120304A
Authority: TW
Inventors: 王勇鈞; 蕭森崇; 林向陽; 許文耀
Original assignee: 澤米科技股份有限公司
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2018-02-11
Also published as: TW201905572A

Abstract

本發明為一種雷射投影機的光源裝置，其主要是由雷射光源、偏光鏡、分光鏡、螢光體、補償鏡、反射鏡、色輪、及接收投影單元所組成，其藉由該分光鏡能將S偏振藍色光折射導向，並能夠供一P偏振藍色光及一黃色光通過，並搭配補償鏡以及反射鏡的設置，可以讓該雷射光源所產生的藍色光不需藉由透過呈環形排列的反射鏡才能將該藍色光折射導向到色輪，因此，確實能夠達到縮小投影機體積空間的目的。

Description

雷射投影機的光源裝置

本發明係與投影機有關，特別是指一種雷射投影機的光源裝置。

一般投影機在光源部分大都採用以相對較低耗電、發熱較少、體積較小且壽命較長的發光二極體(LED)來作為光源。而雷射光源同時可解決光的指向性及色純度上相對較差、四處散色的發光方式造成光利用率降低，進而導致投影機的投影亮度無法提昇的問題。

參閱圖1所示，顯示一般雷射投影機的光源裝置，其主要是由產生藍色光111的雷射光源11、用以受藍色光111照射而激發出黃色光121的螢光體12、用以容許藍色光111通過及用以將黃色光121折射導向的分光鏡13、複數用以將顏色光光線集中的透鏡14、複數用以將藍色光111折射導向的反射鏡15、受黃色光121及藍色光111互補作用而形成白色光源照射而激發出所需要顏色光的色輪16、及受該色輪16產生的顏色光照射，並先把影像信號經過數位處理，然後再把光投影出來的數位微鏡顯示元件17、以及用以將該數位微鏡顯示元件17所投影出的影像投射出去的投影鏡頭組18。

雖然前述光源裝置所採用的光源是雷射光源11而得以解決光的指向性及色純度上相對較差、解決四處散色的發光方式造成光利用率降低，所導致投影機的投影亮度無法提昇的問題，然而，由於其結構設計使得該投影機無法真正的小型化，特別是該雷射光源11所產生的藍色光111在經過該分光鏡13及螢光體12之後，所產生的藍色光111必須透過至少三個呈環形排列的反射鏡15才能將該藍色光111折射導向與該黃色光121互補形成白色光源、以及折射導向到色輪16，因此，造成該投影機體積過大，對於電子產品發展以「輕、薄、短、小、成本低」的趨勢發展明顯是一種阻礙。

本發明的目的在於提供一種雷射投影機的光源裝置，其主要縮小投影機的體積空間。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供一種雷射投影機的光源裝置，包含：一雷射光源，用以產生一藍色光；一偏光鏡，設在該藍色光的路徑上並供該藍色光通過，用以將通過的該藍色光轉變成一S偏振藍色光；一分光鏡，設在該S偏振藍色光的路徑上，用以將該S偏振藍色光折射導向，並能夠供一P偏振藍色光及一黃色光通過；一螢光體，設在該分光鏡將該S偏振藍色光折射導向的路徑上，並能夠供該S偏振藍色光通過及受該S偏振藍色光照射而激發出該黃色光，且該黃色光通過該分光鏡；一補償鏡，設在該S偏振藍色光通過該螢光體的路徑上並供該S偏振藍色光通過，用以將通過的該S偏振藍色光轉變成一圓偏振藍色光；一反射鏡，設在該圓偏振藍色光的路徑上，能夠將該圓偏振藍色光反射導向該補償鏡，使該圓偏振藍色光通過該補償鏡轉變成該P偏振藍色光，該P偏振藍色光再通過該螢光體及分光鏡；一色輪，設在通過該分光鏡的該黃色光及該P偏振藍色光的路徑上，並供該黃色光及該P偏振藍色光照射，以激發出所需的顏色光；一接收投影單元，接收該色輪被激發出的顏色光並將該顏色光投影出去。

較佳地，其中該補償鏡為延相器或四分之一波片。

較佳地，其中該接收投影單元包括一數位微鏡顯示元件及一投影鏡頭組，該數位微鏡顯示元件設在該色輪與該投影鏡頭組之間，該數位微鏡顯示元件接收該色輪被激發出的顏色光並經過數位處理後投影出去，該投影鏡頭組將該數位微鏡顯示元件所投影出的影像投射出去。

較佳地，其中更包含一前置反射鏡，該前置反射鏡設在該分光鏡與該色輪之間，用以將通過該分光鏡的該黃色光及該P偏振藍色光反射導向該色輪。

較佳地，其中更包含複數個透鏡，其分別設在該偏光鏡與該分光鏡之間、該分光鏡與該螢光體之間、該螢光體與該補償鏡之間、以及該分光鏡與該色輪之間。

藉此，藉由該分光鏡能夠將將該S偏振藍色光折射導向，並能夠供一P偏振藍色光及一黃色光通過，並搭配補償鏡以及反射鏡的設置，可以讓該雷射光源所產生的藍色光不需藉由透過呈環形排列的反射鏡才能將該藍色光折射導向到色輪，因此，確實能夠達到縮小投影機體積空間的目的。

另外，同樣為了達成前述目的，依據本發明所提供一種雷射投影機的光源裝置，包含：一雷射光源，用以產生一藍色光；一偏光鏡，設在該藍色光的路徑上並供該藍色光通過，用以將通過的該藍色光轉變成一S偏振藍色光；一分光鏡，設在該S偏振藍色光的路徑上，用以將該S偏振藍色光折射導向，並能夠供一P偏振藍色光及一黃色光通過；一補償鏡，設在該分光鏡將該S偏振藍色光折射導向的路徑上，用以將通過的該S偏振藍色光轉變成一圓偏振藍色光；一螢光體，設在該圓偏振藍色光的路徑上，並能夠受該圓偏振藍色光照射而激發出該黃色光，且該黃色光通過該分光鏡，以及將該圓偏振藍色光反射導向該補償鏡，使該圓偏振藍色光通過該補償鏡轉變成該P偏振藍色光，該P偏振藍色光再通過該分光鏡；一色輪，設在通過該分光鏡的該黃色光及該P偏振藍色光的路徑上，並供該黃色光及該P偏振藍色光照射，以激發出所需的顏色光；一接收投影單元，接收該色輪被激發出的顏色光並將該顏色光投影出去。

較佳地，其中該補償鏡為延相器或四分之一波片。

較佳地，其中更包含複數個透鏡，其分別設在該偏光鏡與該分光鏡之間、該分光鏡與該補償鏡之間、該補償鏡與螢光體之間、以及該分光鏡與該色輪之間。

藉此，藉由該分光鏡能夠將將該S偏振藍色光折射導向，並能夠供一P偏振藍色光及一黃色光通過，並搭配偏光鏡以及補償鏡的設置，可以讓該雷射光源所產生的藍色光不需藉由透過呈環形排列的反射鏡才能將該藍色光折射導向到色輪，因此，確實能夠達到縮小投影機體積空間的目的。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉六較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。

在提出詳細說明之前，要注意的是，在以下的說明中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2所示，本發明第一實施例所提供的一種雷射投影機的光源裝置，其主要是由一雷射光源20、一偏光鏡30、一分光鏡40、一螢光體50、一補償鏡60、一反射鏡70、一色輪80、及一接收投影單元91所組成，其中：

該雷射光源20，用以產生一藍色光21；本實施例中，該雷射光源20為雷射二極光 (LD)。

該偏光鏡30，設在該藍色光21的路徑上並供該藍色光21通過，用以將通過的該藍色光21轉變成一S偏振藍色光31。

該分光鏡40，設在該S偏振藍色光31的路徑上，用以將該S偏振藍色光31折射導向，並能夠供一P偏振藍色光62及一黃色光51通過。

該螢光體50，設在該分光鏡40將該S偏振藍色光31折射導向的路徑上，並能夠供該S偏振藍色光31通過及受該S偏振藍色光31照射而激發出該黃色光51，且該黃色光51通過該分光鏡40。

該補償鏡60，設在該S偏振藍色光31通過該螢光體50的路徑上並供該S偏振藍色光31通過，用以將通過的該S偏振藍色光31轉變成一圓偏振藍色光61；本實施例中，該補償鏡60為四分之一波片，當然也可以是延相器。

該反射鏡70，設在該圓偏振藍色光61的路徑上，能夠將該圓偏振藍色光61反射導向該補償鏡60，使該圓偏振藍色光61通過該補償鏡60轉變成該P偏振藍色光62，該P偏振藍色光62再通過該螢光體50及分光鏡40。

該色輪80，設在通過該分光鏡40的該黃色光51及該P偏振藍色光62的路徑上，並供該黃色光51及該P偏振藍色光62照射，以激發出所需的顏色光；本實施例中，該色輪80為持續旋轉的面板，且該色輪80的受光表面上具有四個呈環狀排列的光照區塊，其分別為黃色光照區塊、紅色光照區塊、藍色光照區塊及綠色光照區塊；各光照區塊受該黃色光51及該P偏振藍色光62互補作用而形成白色光源照射，以產生所需的紅色光、綠色光、藍色光或黃色光等顏色光。由於該色輪80的結構為習知構件，且其作動方式與習知相同，亦非本發明之創作重點，因此對該色輪80之詳細結構與作動方式不再詳述。

該接收投影單元91，接收該色輪80被激發出的顏色光將該顏色光投影出去。本實施例中，該接收投影單元91包括一數位微鏡顯示元件911及一投影鏡頭組912，該數位微鏡顯示元件911設在該色輪80與該投影鏡頭組912之間，該數位微鏡顯示元件911接收該色輪80被激發出的紅色光、綠色光、藍色光或黃色光等顏色光並經過數位處理後投影出去，該投影鏡頭組912將該數位微鏡顯示元件911所投影出的影像投射出去。同樣的，該接收投影單元91為習知構件，且其作動方式與習知相同，亦非本發明之創作重點，因此對該接收投影單元91之詳細結構與作動方式不再詳述。

以上所述即為本發明第一實施例各主要構件之結構及其組態說明。至於第一實施例的光路作動方式與功效說明如下。

參閱圖2所示，當該雷射光源20產生的該藍色光21通過該偏光鏡30時，該偏光鏡30將該藍色光21轉變成一S偏振藍色光31。此時，該當該S偏振藍色光31照射到該分光鏡40時，由於該分光鏡40在鍍膜設計後無法被該S偏振藍色光31通過，但是容許被P偏振藍色光62及黃色光51通過，因此，該分光鏡40將該S偏振藍色光31折射導向依序設置的螢光體50、補償鏡60、反射鏡70方向。

當該S偏振藍色光31通過該螢光體50時，該S偏振藍色光31會照射該螢光體50而激發出該黃色光51，此時黃色光51的路徑會朝向該分光鏡40照射，並通過該分光鏡40；此外，通過該螢光體50的該S偏振藍色光31在通過該補償鏡60(四分之一波片)時，該補償鏡60會將該S偏振藍色光31轉變成一圓偏振藍色光61，並朝向該反射鏡70方向照射。當該圓偏振藍色光61照射到該反射鏡70時，該反射鏡70會等角地將該圓偏振藍色光61反射回去，即朝該補償鏡60、螢光體50、及分光鏡40方向照射。當該圓偏振藍色光61通過該補償鏡60時，該補償鏡60會將該圓偏振藍色光61轉變成P偏振藍色光62。而由於本發明將該分光鏡40在鍍膜設計後容許被該P偏振藍色光62通過，因此，經反射通過該補償鏡60而變成該P偏振藍色光62則直接通過該分光鏡40，進而與該螢光體50被激發所產生的黃色光51相互補而形成白色光源照射該色輪80，以產生所需的顏色光，並由該接收投影單元91所接收與投影出去。

據此，藉由該分光鏡40能夠將將該S偏振藍色光31折射導向，並能夠供一P偏振藍色光62及一黃色光51通過，並搭配補償鏡60以及反射鏡70的設置，可以讓該雷射光源20所產生的藍色光21不需藉由透過呈環形排列的反射鏡70才能將該藍色光21折射導向到色輪80，也就是，本發明可以將除了該雷射光源20之外的偏光鏡30、分光鏡40、螢光體50、補償鏡60、反射鏡70、色輪80、及接收投影單元91設在同一軸線上，因此，確實能夠達到縮小投影機體積空間的目的。

參閱圖3所示，本發明第二實施例所提供的一種雷射投影機的光源裝置，其同樣是由雷射光源20、偏光鏡30、分光鏡40、螢光體50、補償鏡60、反射鏡70、色輪80、及接收投影單元91所組成，由於其組態作動方式及功效同於第一實施例，故不再贅述，至於第二實施例不同之處在於：

該雷射投影機的光源裝置更包含一前置反射鏡93，該前置反射鏡93設在該分光鏡40與該色輪80之間，用以將通過該分光鏡40的該黃色光51及該P偏振藍色光62反射導向該色輪80，藉以縮短該光源裝置排列的長度，以符合需求。

參閱圖4所示，本發明第三實施例所提供的一種雷射投影機的光源裝置，其同樣是由雷射光源20、偏光鏡30、分光鏡40、螢光體50、補償鏡60、反射鏡70、色輪80、及接收投影單元91所組成，由於其組態作動方式及功效同於第一實施例，故不再贅述，至於第三實施例不同之處在於：

該雷射投影機的光源裝置更包含複數個透鏡95，其分別設在該偏光鏡30與該分光鏡40之間、該分光鏡40與該螢光體50之間、該螢光體50與該補償鏡60之間、以及該分光鏡40與該色輪80之間。藉以將通過上述各構件的光線集中射出。

參閱圖5所示，本發明第四實施例所提供的一種雷射投影機的光源裝置，其主要是由一雷射光源20、一偏光鏡30、一分光鏡40、一補償鏡60 、一螢光體50、一色輪80、及一接收投影單元91所組成，該第四實施例與第一實施例不同處在於將該補償鏡60設在該分光鏡40與螢光體50之間，且該螢光體50本身具有反射功能，同時省略反射鏡，以達成結構更為精簡的雷射投影機的光源裝置。其中：

該補償鏡60，設在該分光鏡40將該S偏振藍色光31折射導向的路徑上，用以將通過的該S偏振藍色光31轉變成一圓偏振藍色光61。

該螢光體50，設在該圓偏振藍色光61的路徑上，並能夠受該圓偏振藍色光61照射而激發出該黃色光51，且該黃色光51先通過該補償鏡60再通過該分光鏡40，以及將該圓偏振藍色光61反射導向該補償鏡60，使該圓偏振藍色光61通過該補償鏡60轉變成該P偏振藍色光62，該P偏振藍色光62再通過該分光鏡40。

該色輪80，設在通過該分光鏡40的該黃色光51及該P偏振藍色光62的路徑上，並供該黃色光51及該P偏振藍色光62照射，以激發出所需的顏色光；由於該色輪80的作用及功效同於第一實施例，故不再詳述。

該接收投影單元91，接收該色輪80被激發出的顏色光將該顏色光投影出去。由於該接收投影單元91的作用及功效同於第一實施例，故不再詳述。

以上所述即為本發明第二實施例各主要構件之結構及其組態說明。至於第二實施例的光路作動方式與功效說明如下。

參閱圖5所示，當該雷射光源20產生的該藍色光21通過該偏光鏡30時，該偏光鏡30將該藍色光21轉變成一S偏振藍色光31。此時，該當該S偏振藍色光31照射到該分光鏡40時，由於該分光鏡40在鍍膜設計後無法被該S偏振藍色光31通過，但是容許被P偏振藍色光62及黃色光51通過，因此，該分光鏡40將該S偏振藍色光31折射導向依序設置的補償鏡60及螢光體50方向。

當該S偏振藍色光31通過該補償鏡60(四分之一波片)時，該補償鏡60會將該S偏振藍色光31轉變成一圓偏振藍色光61，並朝向該螢光體50方向照射。當該圓偏振藍色光61照射該螢光體50時，該螢光體61受激發而產生該黃色光51，且該黃色光51的會朝向該分光鏡40方向照射，並通過該分光鏡40；此外，該圓偏振藍色光61照射該螢光體50時，該螢光體50會將該圓偏振藍色光61反射導向該補償鏡60，使該圓偏振藍色光61通過該補償鏡60轉變成該P偏振藍色光62，而由於本發明將該分光鏡40在鍍膜設計後容許被該P偏振藍色光62通過，因此，經反射通過該補償鏡60而變成該P偏振藍色光62則直接通過該分光鏡40，進而與該螢光體50被激發所產生的黃色光51相互補而形成白色光源照射該色輪80，以產生所需的顏色光，並由該接收投影單元91所接收與投影出去。

據此，藉由該分光鏡40能夠將將該S偏振藍色光31折射導向，並能夠供一P偏振藍色光62及一黃色光51通過，並搭配補償鏡60以及螢光體50的設置，可以讓該雷射光源20所產生的藍色光21不需藉由透過呈環形排列的反射鏡70才能將該藍色光21折射導向到色輪80，同時相較於第一實施例而言，更省略了反射鏡的元件，除了達到縮小投影機體積空間的目的之外，更達成結構更為精簡的雷射投影機的光源裝置。

參閱圖6所示，本發明第五實施例所提供的一種雷射投影機的光源裝置，其同樣是由雷射光源20、偏光鏡30、分光鏡40、補償鏡60 、螢光體50、色輪80、及接收投影單元91所組成，由於其組態作動方式及功效同於第四實施例，故不再贅述，至於第五實施例不同之處在於：

參閱圖7所示，本發明第六實施例所提供的一種雷射投影機的光源裝置，其同樣是由雷射光源20、偏光鏡30、分光鏡40、補償鏡60 、螢光體50、色輪80、及接收投影單元91所組成，由於其組態作動方式及功效同於第四實施例，故不再贅述，至於第六實施例不同之處在於：

該雷射投影機的光源裝置更包含複數個透鏡95，其分別設在該偏光鏡30與該分光鏡40之間、該分光鏡40與該補償鏡60之間、該補償鏡60與螢光體50之間、以及該分光鏡40與該色輪50之間。藉以將通過上述各構件的光線集中射出。

綜上所述，上述各實施例及圖式僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋之範圍內。

[習知]
11‧‧‧雷射光源
111‧‧‧藍色光
12‧‧‧螢光體
121‧‧‧黃色光
13‧‧‧分光鏡
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧反射鏡
16‧‧‧色輪
17‧‧‧數位微鏡顯示元件
18‧‧‧投影鏡頭組
[本發明]
20‧‧‧雷射光源
21‧‧‧藍色光
30‧‧‧偏光鏡
31‧‧‧S偏振藍色光
40‧‧‧分光鏡
50‧‧‧螢光體
51‧‧‧黃色光
60‧‧‧補償鏡
61‧‧‧圓偏振藍色光
62‧‧‧P偏振藍色光
70‧‧‧反射鏡
80‧‧‧色輪
91‧‧‧接收投影單元
911‧‧‧數位微鏡顯示元件
921‧‧‧投影鏡頭組
93‧‧‧前置反射鏡
95‧‧‧透鏡

圖1是一般雷射投影機的光源裝置的配置示意圖。圖2是本發明第一實施例的示意圖。圖3是本發明第二實施例的示意圖。圖4是本發明第三實施例的示意圖。圖5是本發明第四實施例的示意圖。圖6是本發明第五實施例的示意圖。圖7是本發明第六實施例的示意圖。

20‧‧‧雷射光源

21‧‧‧藍色光

30‧‧‧偏光鏡

31‧‧‧S偏振藍色光

40‧‧‧分光鏡

50‧‧‧螢光體

51‧‧‧黃色光

60‧‧‧補償鏡

61‧‧‧圓偏振藍色光

62‧‧‧P偏振藍色光

70‧‧‧反射鏡

80‧‧‧色輪

91‧‧‧接收投影單元

911‧‧‧數位微鏡顯示元件

912‧‧‧投影鏡頭組

Claims

一種雷射投影機的光源裝置，包含：一雷射光源，用以產生一藍色光；一偏光鏡，設在該藍色光的路徑上並供該藍色光通過，用以將通過的該藍色光轉變成一S偏振藍色光；一分光鏡，設在該S偏振藍色光的路徑上，用以將該S偏振藍色光折射導向，並能夠供一P偏振藍色光及一黃色光通過；一螢光體，設在該分光鏡將該S偏振藍色光折射導向的路徑上，並能夠供該S偏振藍色光通過及受該S偏振藍色光照射而激發出該黃色光，且該黃色光通過該分光鏡；一補償鏡，設在該S偏振藍色光通過該螢光體的路徑上並供該S偏振藍色光通過，用以將通過的該S偏振藍色光轉變成一圓偏振藍色光；一反射鏡，設在該圓偏振藍色光的路徑上，能夠將該圓偏振藍色光反射導向該補償鏡，使該圓偏振藍色光通過該補償鏡轉變成該P偏振藍色光，該P偏振藍色光再通過該螢光體及分光鏡；一色輪，設在通過該分光鏡的該黃色光及該P偏振藍色光的路徑上，並供該黃色光及該P偏振藍色光照射，以激發出所需的顏色光；一接收投影單元，接收該色輪被激發出的顏色光並將該顏色光投影出去。
如請求項1所述之雷射投影機的光源裝置，其中該補償鏡為延相器或四分之一波片。
如請求項1所述之雷射投影機的光源裝置，其中該接收投影單元包括一數位微鏡顯示元件及一投影鏡頭組，該數位微鏡顯示元件設在該色輪與該投影鏡頭組之間，該數位微鏡顯示元件接收該色輪被激發出的顏色光並經過數位處理後投影出去，該投影鏡頭組將該數位微鏡顯示元件所投影出的影像投射出去。
如請求項1所述之雷射投影機的光源裝置，其中更包含一前置反射鏡，該前置反射鏡設在該分光鏡與該色輪之間，用以將通過該分光鏡的該黃色光及該P偏振藍色光反射導向該色輪。
如請求項1所述之雷射投影機的光源裝置，其中更包含複數個透鏡，其分別設在該偏光鏡與該分光鏡之間、該分光鏡與該螢光體之間、該螢光體與該補償鏡之間、以及該分光鏡與該色輪之間。
一種雷射投影機的光源裝置，包含：一雷射光源，用以產生一藍色光；一偏光鏡，設在該藍色光的路徑上並供該藍色光通過，用以將通過的該藍色光轉變成一S偏振藍色光；一分光鏡，設在該S偏振藍色光的路徑上，用以將該S偏振藍色光折射導向，並能夠供一P偏振藍色光及一黃色光通過；一補償鏡，設在該分光鏡將該S偏振藍色光折射導向的路徑上，用以將通過的該S偏振藍色光轉變成一圓偏振藍色光；一螢光體，設在該圓偏振藍色光的路徑上，並能夠受該圓偏振藍色光照射而激發出該黃色光，且該黃色光通過該分光鏡，以及將該圓偏振藍色光反射導向該補償鏡，使該圓偏振藍色光通過該補償鏡轉變成該P偏振藍色光，該P偏振藍色光再通過該分光鏡；一色輪，設在通過該分光鏡的該黃色光及該P偏振藍色光的路徑上，並供該黃色光及該P偏振藍色光照射，以激發出所需的顏色光；一接收投影單元，接收該色輪被激發出的顏色光並將該顏色光投影出去。
如請求項6所述之雷射投影機的光源裝置，其中該補償鏡為延相器或四分之一波片。
如請求項6所述之雷射投影機的光源裝置，其中該接收投影單元包括一數位微鏡顯示元件及一投影鏡頭組，該數位微鏡顯示元件設在該色輪與該投影鏡頭組之間，該數位微鏡顯示元件接收該色輪被激發出的顏色光並經過數位處理後投影出去，該投影鏡頭組將該數位微鏡顯示元件所投影出的影像投射出去。
如請求項6所述之雷射投影機的光源裝置，其中更包含一前置反射鏡，該前置反射鏡設在該分光鏡與該色輪之間，用以將通過該分光鏡的該黃色光及該P偏振藍色光反射導向該色輪。
如請求項6所述之雷射投影機的光源裝置，其中更包含複數個透鏡，其分別設在該偏光鏡與該分光鏡之間、該分光鏡與該補償鏡之間、該補償鏡與螢光體之間、以及該分光鏡與該色輪之間。