專利名稱：光源系統(tǒng)及其適用的投影機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學系統(tǒng)及其適用的投影機，尤其涉及一種使用固態(tài)發(fā)光元件的光源系統(tǒng)及其適用的投影機。
背景技術：
近年來，各式各樣的投影機(Projector)已被廣泛地應用于各種視訊場合中，以用于將一圖像信號源所提供的圖像信號放大顯示于屏幕。為節(jié)省電力消耗以及縮小裝置體積，目前的投影機的光源系統(tǒng)(Illumination System)已使用固態(tài)發(fā)光元件，例如發(fā)光二極管或激光元件，來取代傳統(tǒng)的高密度氣體放電燈(HID Lamp)。投影機的光源系統(tǒng)需能發(fā)出紅光、綠光、藍光(R、G、B)等三原色光，然而固態(tài)發(fā)光元件的發(fā)光效率一般而言為藍光固態(tài)發(fā)光元件的發(fā)光效率>紅光固態(tài)發(fā)光元件的發(fā)光效率>>綠光固態(tài)發(fā)光元件的發(fā)光效率。由于綠光固態(tài)發(fā)光元件具有較差的發(fā)光效率，因此目前的作法是采用藍光固態(tài)發(fā)光元件配合包含熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料的板體來激發(fā)出綠光，借此取代綠光固態(tài)發(fā)光元件直接發(fā)出綠光的方式，以提升光源系統(tǒng)整體的發(fā)光效率。然而，前述光源系統(tǒng)因板體所包含的熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料易受到溫度的影響而產(chǎn)生熱衰(Thermal Quenching)的問題，因而使其轉(zhuǎn)換輸出的綠光發(fā)光效率隨溫度增加而大幅降低。圖IA顯示傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)架構圖；以及圖IB顯示圖IA所示熒光激光色輪的結(jié)構圖。傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)1包括藍光發(fā)光二極管11、紅光發(fā)光二極管12、熒光激光色輪 (Phosphor Wheel)13(以下簡稱色輪)及分光鏡(Dichroic Mirror) 14。其中，分光鏡14 設置于藍光發(fā)光二極管11與色輪13之間。藍光發(fā)光二極管11可發(fā)出藍光，并且該藍光可通過分光鏡14而導入一光路徑。紅光發(fā)光二極管12可發(fā)出紅光，并且該紅光可經(jīng)由分光鏡14反射而導入該光路徑。色輪13可由一馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，且可分為第一區(qū)段131、第二區(qū)段132及第三區(qū)段133。第一區(qū)段131包含熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料，可將藍光發(fā)光二極管11所發(fā)出的藍光激發(fā)為綠光并輸出。第二區(qū)段132及第三區(qū)段133不包含熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料且為透明區(qū)段，其分別為藍光濾光片及紅光濾光片所構成，以分別使藍光與紅光通過。于第一時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管11被驅(qū)動，紅色發(fā)光二極管12關閉，色輪13 被馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動并且使其第一區(qū)域131對應于光路徑，因此藍色發(fā)光二極管11所發(fā)出的藍光可借由色輪13的第一區(qū)域131所包含的熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料激發(fā)而轉(zhuǎn)換成綠光輸出。接續(xù)，于第二時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管11仍被驅(qū)動，紅色發(fā)光二極管12仍關閉， 色輪13被馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動并且使其第二區(qū)域132對應于光路徑，藍色發(fā)光二極管11所發(fā)出的藍光可通過色輪13的第二區(qū)域132而輸出。然后，于第三時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管11關閉，紅色發(fā)光二極管12被驅(qū)動，色輪13被馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動并且使其第三區(qū)域133 對應于光路徑，紅色發(fā)光二極管12所發(fā)出的紅光可通過色輪13的第三區(qū)域132而輸出。然而，該傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)1存在色輪轉(zhuǎn)動不平衡(Wheel rotational unbalance)的問題，且其發(fā)出的不同色光無法于同一時間點合光而使光源系統(tǒng)1無亮度合成模式 (BrightSync Modes)，因而使其發(fā)光亮度無法提升。圖2A顯示另一傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)架構圖；以及圖2B顯示圖2A所示熒光激光色輪的結(jié)構圖。傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)2包括藍光發(fā)光二極管21、紅光發(fā)光二極管22、熒光激光色輪 23 (以下簡稱色輪)及分光鏡對。其中，色輪23設置于藍光發(fā)光二極管21與分光鏡M之間。藍光發(fā)光二極管21可發(fā)出藍光至一光路徑，并且該藍光可于不同時序通過色輪23的不同區(qū)段而輸出藍光或激發(fā)為綠光后輸出，其中經(jīng)由色輪23所輸出的藍光或綠光可通過分光鏡對。紅光發(fā)光二極管22可發(fā)出紅光，并且該紅光可經(jīng)由分光鏡M反射而導入光路徑。色輪23可由一馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，且可分為第一區(qū)段231及第二區(qū)段232。第一區(qū)段231 包含熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料，可將藍光發(fā)光二極管21所發(fā)出的藍光激發(fā)為綠光并輸出。 第二區(qū)段232不包含熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料且為透明區(qū)段，其可由藍光濾光片所構成， 以用于使藍光通過。于第一時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管21被驅(qū)動，紅色發(fā)光二極管22關閉，色輪23 被馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動并且使其第一區(qū)域231對應于光路徑，因此藍色發(fā)光二極管21所發(fā)出的藍光可借由色輪23的第一區(qū)域231所包含的熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料激發(fā)而轉(zhuǎn)換成綠光輸出。接續(xù)，于第二時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管21仍被驅(qū)動，紅色發(fā)光二極管22仍關閉， 色輪23被馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動并且使其第二區(qū)域232對應于光路徑，藍色發(fā)光二極管21所發(fā)出的藍光可通過色輪23的第二區(qū)域232而輸出。然后，于第三時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管21關閉，紅色發(fā)光二極管22被驅(qū)動，色輪23無作動，紅色發(fā)光二極管22所發(fā)出的紅光可經(jīng)由分光鏡M反射而導入光路徑。然而，該傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)2仍存在色輪轉(zhuǎn)動不平衡的問題，且其分光鏡M的設計較為困難并且會產(chǎn)生綠光亮度損耗的問題。圖3A顯示另一傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)架構圖；以及圖;3B顯示圖3A所示熒光激光色輪的結(jié)構圖。傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)3包括藍光發(fā)光二極管31及熒光激光色輪32 (以下簡稱色輪)。 藍光發(fā)光二極管31可發(fā)出藍光并導入一光路徑。色輪32可由一馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，且可分為第一區(qū)段321、第二區(qū)段322及第三區(qū)段323。第一區(qū)段321包含第一熒光涂料或第一波長轉(zhuǎn)換材料，可將藍光發(fā)光二極管31所發(fā)出的藍光激發(fā)為綠光并輸出。第二區(qū)段322不包含熒光涂料或波長轉(zhuǎn)換材料且為透明區(qū)段，其可為藍光濾光片所構成，以用于使藍光通過。 第三區(qū)段323包含第二熒光涂料或第二波長轉(zhuǎn)換材料，可將藍光發(fā)光二極管31所發(fā)出的藍光激發(fā)為紅光并輸出。于第一時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管31被驅(qū)動，色輪32被馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動并且使其第一區(qū)域321對應于光路徑，因此藍色發(fā)光二極管31所發(fā)出的藍光可借由色輪32的第一區(qū)域321所包含的第一熒光涂料或第一波長轉(zhuǎn)換材料激發(fā)而轉(zhuǎn)換成綠光輸出。接續(xù)，于第二時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管31仍被驅(qū)動，色輪32被馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動并且使其第二區(qū)域322對應于光路徑，藍色發(fā)光二極管31所發(fā)出的藍光可通過色輪32的第二區(qū)域322而輸出。然后，于第三時間區(qū)段時，藍色發(fā)光二極管31仍被驅(qū)動，色輪32被馬達驅(qū)動而轉(zhuǎn)動并且使其第三區(qū)域323對應于光路徑，因此藍色發(fā)光二極管31所發(fā)出的藍光可借由色輪32 的第三區(qū)域323所包含的第二熒光涂料或第二波長轉(zhuǎn)換材料激發(fā)而轉(zhuǎn)換成紅光輸出。然而，該傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)3雖具有降低電力損耗的優(yōu)點，但仍存在色輪轉(zhuǎn)動不平衡的問題，且其發(fā)出的不同色光無法于同一時間點合光而使光源系統(tǒng)3無亮度合成模式， 因而使其發(fā)光亮度無法提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種使用固態(tài)發(fā)光元件的光源系統(tǒng)及其適用的投影機，其可達到色輪轉(zhuǎn)動平衡，可將不同色光于同一時間點合光而具有亮度合成模式(BrightSync Modes)，以及可達到提升光源系統(tǒng)與其投影機的整體發(fā)光效率及發(fā)光亮度等優(yōu)點。為達上述目的，本發(fā)明的一較佳實施態(tài)樣為提供一種光源系統(tǒng)，包括第一固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；波長轉(zhuǎn)換裝置，包括輪型本體與波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該輪型本體包括旋轉(zhuǎn)軸部，該波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸部且包含熒光涂料，用于將第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第二波段光并輸出；第二固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；以及第三固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第三波段光。為達上述目的，本發(fā)明的另一較佳實施態(tài)樣為提供一種光源系統(tǒng)，包括第一固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；第一波長轉(zhuǎn)換裝置，包括第一輪型本體與第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該第一輪型本體包括第一旋轉(zhuǎn)軸部，該第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞第一旋轉(zhuǎn)軸部且包含第一熒光涂料，用于將第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第二波段光并輸出； 第二固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；第三固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光； 以及第二波長轉(zhuǎn)換裝置，包括第二輪型本體與第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該第二輪型本體包括第二旋轉(zhuǎn)軸部，該第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞第二旋轉(zhuǎn)軸部且包含第二熒光涂料，用于將第三固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第三波段光并輸出。為達上述目的，本發(fā)明的另一較佳實施態(tài)樣為提供一種投影機，包括光源系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)。該光源系統(tǒng)包括第一固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；波長轉(zhuǎn)換裝置，包括輪型本體與波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該輪型本體包括旋轉(zhuǎn)軸部，該波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸部且包含熒光涂料，用于將第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第二波段光并輸出；第二固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；以及第三固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第三波段光。成像系統(tǒng)用于將光源系統(tǒng)所輸出的第一波段光、第二波段光及第三波段光轉(zhuǎn)換成圖像光束而成像。為達上述目的，本發(fā)明的另一較佳實施態(tài)樣為提供一種投影機，包括光源系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)。該光源系統(tǒng)包括第一固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；第一波長轉(zhuǎn)換裝置，包括第一輪型本體與第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該第一輪型本體包括第一旋轉(zhuǎn)軸部，該第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞第一旋轉(zhuǎn)軸部且包含第一熒光涂料，用于將第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第二波段光并輸出；第二固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；第三固態(tài)發(fā)光元件，其用于發(fā)出第一波段光；以及第二波長轉(zhuǎn)換裝置，包括第二輪型本體與第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該第二輪型本體包括第二旋轉(zhuǎn)軸部，該第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞第二旋轉(zhuǎn)軸部且包含第二熒光涂料，用于將第三固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第三波段光并輸出。成像系統(tǒng)用于將該光源系統(tǒng)所輸出的該第一波段光、該第二波段光及該第三波段光轉(zhuǎn)換成圖像光束而成像。本發(fā)明提供一種使用固態(tài)發(fā)光元件的光源系統(tǒng)及其適用的投影機，其利用特殊波長轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構來配合固態(tài)發(fā)光元件運作，借此可達到使色輪轉(zhuǎn)動平衡，可將不同色光于同一時間點合光而具有亮度合成模式，以及可達到提升光源系統(tǒng)與其投影機的整體發(fā)光效率及發(fā)光亮度的功效。


圖IA顯示傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)架構圖。圖IB顯示圖IA所示熒光激光色輪的結(jié)構圖。圖2A顯示另一傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)架構圖。圖2B顯示圖2A所示熒光激光色輪的結(jié)構圖。圖3A顯示另一傳統(tǒng)的光源系統(tǒng)架構圖。圖;3B顯示圖3A所示熒光激光色輪的結(jié)構圖。圖4A顯示本發(fā)明較佳實施例的光源系統(tǒng)架構圖。圖4B及圖4C顯示圖4A所示波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構圖。圖5A顯示本發(fā)明另一較佳實施例的光源系統(tǒng)架構圖。圖5B及圖5C顯示圖5A所示第一波長轉(zhuǎn)換裝置與第二波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構圖。圖6為本發(fā)明的一較佳實施例的投影機架構示意圖。其中，附圖標記說明如下1、2、3:光源系統(tǒng)11、21、31 藍光發(fā)光二極管12、22 紅光發(fā)光二極管13、23、32 熒光激光色輪14,24 分光鏡131、231、321 第一區(qū)段132、232、322 第二區(qū)段133,323 第三區(qū)段4、5、6 光源系統(tǒng)41,51 第一固態(tài)發(fā)光元件42,52 第二固態(tài)發(fā)光元件43,53 第三固態(tài)發(fā)光元件44 波長轉(zhuǎn)換裝置54 第一波長轉(zhuǎn)換裝置55 第二波長轉(zhuǎn)換裝置45,56 第一分光鏡46,57 第二分光鏡48、58 光積分柱49、59 透鏡組440 輪型本體441 波長轉(zhuǎn)換區(qū)域442 旋轉(zhuǎn)軸部540 第一輪型本體
541 第一-波長轉(zhuǎn)換區(qū)域
542 第一-旋轉(zhuǎn)軸部
550 第二輪型本體
551 第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域
552 第二旋轉(zhuǎn)軸部
8 投影機
7 成像系統(tǒng)
71 棱鏡
72 成像元件
73 投影鏡頭
具體實施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，然其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。圖4A顯示本發(fā)明較佳實施例的光源系統(tǒng)架構圖；以及圖4B及圖4C顯示圖4A所示波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構圖。本發(fā)明的光源系統(tǒng)4包括第一固態(tài)發(fā)光元件41、第二固態(tài)發(fā)光元件42、第三固態(tài)發(fā)光元件43、波長轉(zhuǎn)換裝置44、第一分光鏡45及第二分光鏡46。其中， 第一固態(tài)發(fā)光元件41、第二固態(tài)發(fā)光元件42及第三固態(tài)發(fā)光元件43可分別為發(fā)光二極管或激光元件所構成，且以發(fā)光二極管為較佳。第一固態(tài)發(fā)光元件41用于發(fā)出第一波段光， 其中第一波段光實質(zhì)上為藍光；第二固態(tài)發(fā)光元件42用于發(fā)出第一波段光；以及第三固態(tài)發(fā)光元件43用于發(fā)出第三波段光，其中第三波段光實質(zhì)上為紅光。波長轉(zhuǎn)換裝置44可為例如熒光激光色輪，且設置于第一固態(tài)發(fā)光元件41與第一分光鏡45之間。波長轉(zhuǎn)換裝置 44包括輪型本體440及波長轉(zhuǎn)換區(qū)域441。輪型本體440包括旋轉(zhuǎn)軸部442，波長轉(zhuǎn)換區(qū)域 441環(huán)繞于旋轉(zhuǎn)軸部442且包含熒光涂料，可用于將第一固態(tài)發(fā)光元件41所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第二波段光并輸出，其中第二波段光實質(zhì)上為綠光。波長轉(zhuǎn)換區(qū)域441可為輪型本體440的整體(如圖4B所示)或環(huán)繞于旋轉(zhuǎn)軸部442的一環(huán)形區(qū)域(如圖4C所示)。 波長轉(zhuǎn)換裝置44可由一馬達(未圖示)驅(qū)動而繞其旋轉(zhuǎn)軸部442轉(zhuǎn)動，且波長轉(zhuǎn)換裝置44 的波長轉(zhuǎn)換區(qū)域441設置于第一固態(tài)發(fā)光元件41所發(fā)出的第一波段光的光路徑上。于此實施例中，第一分光鏡45及第二分光鏡46設置于第一固態(tài)發(fā)光元件41、第二固態(tài)發(fā)光元件42與第三固態(tài)發(fā)光元件43之間。第一分光鏡45用于使藍光與紅光穿透并且使綠光反射而導入光路徑；以及第二分光鏡46用于使綠光與藍光穿透并且使紅光反射而導入光路徑。第一固態(tài)發(fā)光元件41可發(fā)出藍光并投射至波長轉(zhuǎn)換裝置44的波長轉(zhuǎn)換區(qū)域441， 并且借由波長轉(zhuǎn)換裝置44的波長轉(zhuǎn)換區(qū)域441所包含的熒光涂料激發(fā)為綠光后輸出，其中該綠光可進一步地傳輸至第一分光鏡45及第二分光鏡46，且該綠光穿透第二分光鏡46并由第一分光鏡45反射而導引至光路徑。第二固態(tài)發(fā)光元件42可發(fā)出藍光，該藍光可進一步地傳輸至第一分光鏡45及第二分光鏡46，且該藍光可穿透第一分光鏡45及第二分光鏡 46而導引至光路徑。第三固態(tài)發(fā)光元件43可發(fā)出紅光，該紅光可進一步地傳輸至第一分光鏡45及第二分光鏡46，且該紅光穿透第一分光鏡45并由第二分光鏡46反射而導引至光路徑。于任一時間區(qū)段中，第一固態(tài)發(fā)光元件41、第二固態(tài)發(fā)光元件42及第三固態(tài)發(fā)光元件43可同時被驅(qū)動，且波長轉(zhuǎn)換裝置44可被馬達驅(qū)動而繞其旋轉(zhuǎn)軸部442轉(zhuǎn)動。由于波長轉(zhuǎn)換裝置44僅包含單一個用以產(chǎn)生綠光的波長轉(zhuǎn)換區(qū)域441，因而波長轉(zhuǎn)換裝置44僅能用于將接收的藍光激發(fā)為綠光輸出而不會輸出其他顏色光，因此可以全時段地產(chǎn)生與輸出綠光。由于第一固態(tài)發(fā)光元件41與波長轉(zhuǎn)換裝置44的組合、第二固態(tài)發(fā)光元件42以及第三固態(tài)發(fā)光元件43可以全時段地且同時地各自發(fā)出綠光、藍光及紅光，因此可將不同色光于同一時間點合光而具有亮度合成模式，以及可達到提升光源系統(tǒng)與其投影機的整體發(fā)光效率及發(fā)光亮度等功效。此外，由于波長轉(zhuǎn)換裝置44的波長轉(zhuǎn)換區(qū)域441可為輪型本體 440的整體或環(huán)繞于旋轉(zhuǎn)軸部442的一環(huán)形區(qū)域，因此亦可達到使色輪轉(zhuǎn)動平衡的功效。再則，借由轉(zhuǎn)動波長轉(zhuǎn)換裝置44可降低溫度的影響，進而解決熱衰與發(fā)光效率的問題。圖5A顯示本發(fā)明另一較佳實施例的光源系統(tǒng)架構圖；以及圖5B及圖5C顯示圖 5A所示第一波長轉(zhuǎn)換裝置與第二波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構圖。本發(fā)明的光源系統(tǒng)5包括第一固態(tài)發(fā)光元件51、第二固態(tài)發(fā)光元件52、第三固態(tài)發(fā)光元件53、第一波長轉(zhuǎn)換裝置M、第二波長轉(zhuǎn)換裝置陽、第一分光鏡56及第二分光鏡57。其中，第一固態(tài)發(fā)光元件51、第二固態(tài)發(fā)光元件52及第三固態(tài)發(fā)光元件53可分別為發(fā)光二極管或激光元件所構成，且以發(fā)光二極管為較佳。第一固態(tài)發(fā)光元件51、第二固態(tài)發(fā)光元件52及第三固態(tài)發(fā)光元件53皆用于發(fā)出第一波段光，其中第一波段光實質(zhì)上為藍光。第一波長轉(zhuǎn)換裝置M可為例如熒光激光色輪，且設置于第一固態(tài)發(fā)光元件51與第一分光鏡56之間。第一波長轉(zhuǎn)換裝置M包括第一輪型本體540及第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域Ml。第一輪型本體540包括第一旋轉(zhuǎn)軸部M2，第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域541環(huán)繞第一旋轉(zhuǎn)軸部542且包含第一熒光涂料，可用于將第一固態(tài)發(fā)光元件 51所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第二波段光并輸出，其中第二波段光實質(zhì)上為綠光。該第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域541可為第一輪型本體MO的整體(如圖5B所示)或環(huán)繞于其第一旋轉(zhuǎn)軸部542的一環(huán)形區(qū)域(未圖示)。第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域M可由一馬達(未圖示)驅(qū)動而繞其第一旋轉(zhuǎn)軸部542轉(zhuǎn)動，且第一波長轉(zhuǎn)換裝置M的第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域541設置于第一固態(tài)發(fā)光元件51所發(fā)出的第一波段光的光路徑上。 第二波長轉(zhuǎn)換裝置55可為例如熒光激光色輪且設置于第三固態(tài)發(fā)光元件53與第二分光鏡57之間。第二波長轉(zhuǎn)換裝置55包括第二輪型本體550及第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域551。 第二輪型本體550包括第二旋轉(zhuǎn)軸部552，第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域551繞設于第二旋轉(zhuǎn)軸部552 且包含第二熒光涂料，可用于將第三固態(tài)發(fā)光元件53所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第三波段光并輸出，其中第三波段光實質(zhì)上為紅光。該第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域551可為第二輪型本體 550的整體(如圖5C所示)或環(huán)繞其第二旋轉(zhuǎn)軸部552的一環(huán)形區(qū)域(未圖示)。第二波長轉(zhuǎn)換裝置陽可由一馬達(未圖示)驅(qū)動而繞其第二旋轉(zhuǎn)軸部552轉(zhuǎn)動，且第二波長轉(zhuǎn)換裝置55的第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域551設置于第三固態(tài)發(fā)光元件53所發(fā)出的第一波段光的光路徑上。 于此實施例中，第一分光鏡56及第二分光鏡57設置于第一固態(tài)發(fā)光元件51、第二固態(tài)發(fā)光元件52與第三固態(tài)發(fā)光元件53之間。第一分光鏡56用于使藍光與紅光穿透并且使綠光反射而導入光路徑；以及第二分光鏡57用于使綠光與藍光穿透并且使紅光反射而導入光路徑。第一固態(tài)發(fā)光元件51可發(fā)出藍光并投射至第一波長轉(zhuǎn)換裝置M的第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域Ml，并且借由第一波長轉(zhuǎn)換裝置M的第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域541所包含的第一熒光涂料激發(fā)為綠光后輸出，其中該綠光可進一步地傳輸至第一分光鏡56及第二分光鏡57，且該綠光穿透第二分光鏡57并由第一分光鏡56反射而導引至光路徑。第二固態(tài)發(fā)光元件52可發(fā)出藍光，該藍光可進一步地傳輸至第一分光鏡56及第二分光鏡57，且該藍光可穿透第一分光鏡56及第二分光鏡57而導引至光路徑。第三固態(tài)發(fā)光元件53可發(fā)出藍光并投射至第二波長轉(zhuǎn)換裝置55的第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域551，并且借由第二波長轉(zhuǎn)換裝置55的第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域541所包含的第二熒光涂料激發(fā)為紅光后輸出，其中該紅光可進一步地傳輸至第一分光鏡56及第二分光鏡57，且該紅光穿透第一分光鏡56并由第二分光鏡57反射而導引至光路徑。于任一時間區(qū)段中，第一固態(tài)發(fā)光元件51、第二固態(tài)發(fā)光元件52及第三固態(tài)發(fā)光元件53可同時被驅(qū)動，且第一波長轉(zhuǎn)換裝置M與第二波長轉(zhuǎn)換裝置55可分別被各自的馬達驅(qū)動而繞其旋轉(zhuǎn)軸部542、552轉(zhuǎn)動。由于第一波長轉(zhuǎn)換裝置M僅包含單一個用以產(chǎn)生綠光的第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域M1，因而第一波長轉(zhuǎn)換裝置M僅能用于將接收的藍光激發(fā)為綠光輸出而不會輸出其他顏色光，因此可以全時段地產(chǎn)生與輸出綠光。此外，第二波長轉(zhuǎn)換裝置陽僅包含單一個用以產(chǎn)生紅光的第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域551，因而第二波長轉(zhuǎn)換裝置55僅能用于將接收的藍光激發(fā)為紅光輸出而不會輸出其他顏色光，因此可以全時段地產(chǎn)生與輸出紅光。由于第一固態(tài)發(fā)光元件51與第一波長轉(zhuǎn)換裝置M的組合、第二固態(tài)發(fā)光元件52 以及第三固態(tài)發(fā)光元件53與第二波長轉(zhuǎn)換裝置55的組合可以全時段地以及同時地各自激發(fā)或發(fā)出綠光、藍光及紅光，因此可將不同色光于同一時間點合光而具有亮度合成模式，以及可達到提升光源系統(tǒng)與其投影機的整體發(fā)光效率及發(fā)光亮度等優(yōu)點。此外，由于第一波長轉(zhuǎn)換裝置M與第二波長轉(zhuǎn)換裝置陽的第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域541與第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域551 可分別為其輪型本體M0、550的整體或繞其旋轉(zhuǎn)軸部M2、552的一環(huán)形區(qū)域，因此亦可達到色輪轉(zhuǎn)動平衡的功效。再則，借由轉(zhuǎn)動第一波長轉(zhuǎn)換裝置M及第二波長轉(zhuǎn)換裝置55可降低溫度的影響，進而解決熱衰與發(fā)光效率的問題。本發(fā)明的光源系統(tǒng)4、5可適用于各種投影機架構，例如數(shù)碼光處理(DLP)投影機或液晶(LCD)投影機。其中對于數(shù)碼光處理(DLP)投影機，投影機8還可以為例如單片或三片數(shù)碼微鏡裝置(DMD)的數(shù)碼光處理投影機。圖6為本發(fā)明的一較佳實施例的投影機架構示意圖。本實施例為單片式投影機8，其包括光源系統(tǒng)6以及成像系統(tǒng)7，其中光源系統(tǒng)6 的架構如前述光源系統(tǒng)4、5所載，于此不再贅述，成像系統(tǒng)7則用于將該光源系統(tǒng)6所輸出的該藍光、該綠光、該紅光轉(zhuǎn)換成一圖像光束而實現(xiàn)成像。于本實施例中，光源系統(tǒng)6除包含前述光源系統(tǒng)4、5的架構外，更可包括光積分柱48、58 (Light Integration Rod)及透鏡組49、59 (Lens Group)，其用于將紅光、藍光與綠光均勻化。成像系統(tǒng)7包括例如棱鏡71、 成像元件72及投影鏡頭73 (Projection Lens)。棱鏡71則用于調(diào)整光源系統(tǒng)6所發(fā)出的光束，使其投射至成像元件72上，再借由成像元件72受一控制單元(未顯示)的控制而將光束轉(zhuǎn)換成一圖像光束后投射至投影鏡頭73，以將圖像光束投射至屏幕(未顯示)而實現(xiàn)成像。于一實施例中，成像元件72可為單片式數(shù)碼微鏡裝置，其可利用單片的數(shù)碼微鏡裝置以分時的方式將紅光、藍光、綠光反射傳輸至投影鏡頭73。于一些實施例中，投影機8可為三片數(shù)碼微鏡裝置的投影機(未圖示)，該投影機將光源系統(tǒng)發(fā)出的紅光、藍光、綠光分光后，再利用三片數(shù)碼微鏡裝置分別對該紅光、藍光、綠光調(diào)變與轉(zhuǎn)換成圖像光束后，再經(jīng)過合光后傳輸至投影鏡頭，以將圖像投射至屏幕上成像。綜上所述，本發(fā)明提供一種使用固態(tài)發(fā)光元件的光源系統(tǒng)及其適用的投影機，其利用特殊波長轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構來配合固態(tài)發(fā)光元件運作，借此可達到使色輪轉(zhuǎn)動平衡，可將不同色光于同一時間點合光而具有亮度合成模式，以及可達到提升光源系統(tǒng)與其投影機的整體發(fā)光效率及發(fā)光亮度的功效?？v使本發(fā)明已由上述的實施例詳細敘述而可由本領域普通技術人員任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫所附權利要求所欲保護的范圍。
權利要求
1.一種光源系統(tǒng)，其特征在于，包括一第一固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出一第一波段光；一波長轉(zhuǎn)換裝置，包括一輪型本體與一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該輪型本體包括一旋轉(zhuǎn)軸部，該波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞該旋轉(zhuǎn)軸部且包含一熒光涂料，用于將該第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的該第一波段光激發(fā)為一第二波段光并輸出；一第二固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出該第一波段光；以及一第三固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出一第三波段光。
2.如權利要求1所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該第一波段光為一藍光，該第二波段光為一綠光，且該第三波段光為一紅光。
3.如權利要求1所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該波長轉(zhuǎn)換裝置為一熒光激光色輪。
4.如權利要求1所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該第一固態(tài)發(fā)光元件、該第二固態(tài)發(fā)光元件及該第三固態(tài)發(fā)光元件分別為發(fā)光二極管或激光元件。
5.如權利要求1所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該波長轉(zhuǎn)換區(qū)域為該輪型本體的整體或環(huán)繞于該旋轉(zhuǎn)軸部的一環(huán)形區(qū)域。
6.如權利要求1所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，還包括一第一分光鏡以及一第二分光鏡，設置于該第一固態(tài)發(fā)光元件、該第二固態(tài)發(fā)光元件與該第三固態(tài)發(fā)光元件之間。
7.如權利要求6所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該波長轉(zhuǎn)換裝置設置于該第一固態(tài)發(fā)光元件與該第一分光鏡之間。
8.如權利要求6所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該第一分光鏡用于使該第一波段光與該第三波段光穿透并且使該第二波段光反射而導入一光路徑，該第二分光鏡用于使該第二波段光與該第一波段光穿透并且使該第三波段光反射而導入該光路徑。
9.如權利要求1所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該波長轉(zhuǎn)換裝置由一馬達驅(qū)動而繞該旋轉(zhuǎn)軸部轉(zhuǎn)動，且該波長轉(zhuǎn)換裝置的該波長轉(zhuǎn)換區(qū)域設置于該第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的該第一波段光的一光路徑。
10.如權利要求9所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，于一時間區(qū)段中，該第一固態(tài)發(fā)光元件、該第二固態(tài)發(fā)光元件及該第三固態(tài)發(fā)光元件同時被驅(qū)動，該波長轉(zhuǎn)換裝置全時段地輸出該第二波段光，且該光源系統(tǒng)同時地發(fā)出該第一波段光、該第二波段光及該第三波段光。
11.一種光源系統(tǒng)，其特征在于，包括一第一固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出一第一波段光；一第一波長轉(zhuǎn)換裝置，包括一第一輪型本體與一第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該第一輪型本體包括一第一旋轉(zhuǎn)軸部，該第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞該第一旋轉(zhuǎn)軸部且包含一第一熒光涂料， 用于將該第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的該第一波段光激發(fā)為一第二波段光并輸出；一第二固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出該第一波段光；一第三固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出該第一波段光；以及一第二波長轉(zhuǎn)換裝置，包括一第二輪型本體與一第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該第二輪型本體包括一第二旋轉(zhuǎn)軸部，該第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞該第二旋轉(zhuǎn)軸部且包含一第二熒光涂料， 用于將該第三固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的該第一波段光激發(fā)為一第三波段光并輸出。
12.如權利要求11所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該第一波段光為一藍光，該第二波段光為一綠光，且該第三波段光為一紅光。
13.如權利要求11所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該第一波長轉(zhuǎn)換裝置與該第二波長轉(zhuǎn)換裝置分別為一熒光激光色輪。
14.如權利要求11所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域為該第一輪型本體的整體或環(huán)繞該第一旋轉(zhuǎn)軸部的一環(huán)形區(qū)域，且該第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域為該第二輪型本體的整體或環(huán)繞該第二旋轉(zhuǎn)軸部的一環(huán)形區(qū)域。
15.如權利要求11所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，還包括一第一分光鏡以及一第二分光鏡，設置于該第一固態(tài)發(fā)光元件、該第二固態(tài)發(fā)光元件與該第三固態(tài)發(fā)光元件之間；以及其中該第一波長轉(zhuǎn)換裝置設置于該第一固態(tài)發(fā)光元件與該第一分光鏡之間，且該第二波長轉(zhuǎn)換裝置設置于該第三固態(tài)發(fā)光元件與該第二分光鏡之間。
16.如權利要求15所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，該第一分光鏡用于使該第一波段光與該第三波段光穿透并且使該第二波段光反射而導入一光路徑，以及該第二分光鏡用于使該第二波段光與該第一波段光穿透并且使該第三波段光反射而導入該光路徑。
17.如權利要求16所述的光源系統(tǒng)，其特征在于，于一時間區(qū)段中，該第一固態(tài)發(fā)光元件、該第二固態(tài)發(fā)光元件及該第三固態(tài)發(fā)光元件同時被驅(qū)動，該第一波長轉(zhuǎn)換裝置全時段地輸出該第二波段光，該第二波長轉(zhuǎn)換裝置全時段地輸出該第三波段光，且該光源系統(tǒng)同時地發(fā)出該第一波段光、該第二波段光及該第三波段光。
18.一種投影機，其特征在于，包括一光源系統(tǒng)，包括一第一固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出一第一波段光；一波長轉(zhuǎn)換裝置，包括一輪型本體與一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該輪型本體包括一旋轉(zhuǎn)軸部，該波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞該旋轉(zhuǎn)軸部且包含一熒光涂料，用于將該第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的該第一波段光激發(fā)為一第二波段光并輸出；一第二固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出該第一波段光；以及一第三固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出一第三波段光；以及一成像系統(tǒng)，用于將該光源系統(tǒng)所輸出的該第一波段光、該第二波段光及該第三波段光轉(zhuǎn)換成一圖像光束而成像。
19.如權利要求18所述的投影機，其特征在于，該光源系統(tǒng)還包括一光積分柱與一透鏡組，該光積分柱與該透鏡組設置于一光路徑上，且用于將該第一波段光、該第二波段光及該第三波段光均勻化。
20.如權利要求19所述的投影機，其特征在于，該成像系統(tǒng)包括一棱鏡，用于調(diào)整該第一波段光、該第二波段光及該第三波段光；一成像元件，用于將該棱鏡所導引的該第一波段光、該第二波段光及該第三波段光轉(zhuǎn)換成該圖像光束；以及一投影鏡頭，用于將該圖像光束輸出而成像。
21.如權利要求20所述的投影機，其特征在于，該成像元件為數(shù)碼微鏡裝置。
22.一種投影機，其特征在于，包括一光源系統(tǒng)，包括一第一固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出一第一波段光；一第一波長轉(zhuǎn)換裝置，包括一第一輪型本體與一第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該第一輪型本體包括一第一旋轉(zhuǎn)軸部，該第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞該第一旋轉(zhuǎn)軸部且包含一第一熒光涂料， 用于將該第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的該第一波段光激發(fā)為一第二波段光并輸出； 一第二固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出該第一波段光； 一第三固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出該第一波段光；以及一第二波長轉(zhuǎn)換裝置，包括一第二輪型本體與一第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該第二輪型本體包括一第二旋轉(zhuǎn)軸部，該第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞該第二旋轉(zhuǎn)軸部且包含一第二熒光涂料， 用于將該第三固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的該第一波段光激發(fā)為一第三波段光并輸出；以及一成像系統(tǒng)，用于將該光源系統(tǒng)所輸出的該第一波段光、該第二波段光及該第三波段光轉(zhuǎn)換成一圖像光束而成像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光源系統(tǒng)及其適用的投影機，光源系統(tǒng)包括第一固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出第一波段光；波長轉(zhuǎn)換裝置，包括輪型本體與波長轉(zhuǎn)換區(qū)域，該輪型本體包括旋轉(zhuǎn)軸部、該波長轉(zhuǎn)換區(qū)域環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸部且包含熒光涂料，用于將第一固態(tài)發(fā)光元件所發(fā)出的第一波段光激發(fā)為第二波段光并輸出；第二固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出第一波段光；以及第三固態(tài)發(fā)光元件，用于發(fā)出第三波段光。本發(fā)明使用固態(tài)發(fā)光元件的光源系統(tǒng)及其適用的投影機，其利用特殊波長轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構來配合固態(tài)發(fā)光元件運作，借此可達到使色輪轉(zhuǎn)動平衡，可將不同色光于同一時間點合光而具有亮度合成模式，以及可達到提升光源系統(tǒng)與其投影機的整體發(fā)光效率及發(fā)光亮度的功效。
文檔編號F21V9/08GK102375314SQ201110231850
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權日2010年8月9日
發(fā)明者張克蘇 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司