專利名稱：光源模組與投影裝置的制作方法
光源模組與投影裝置
技術領域：
本發(fā)明是關于一種光學裝置，且特別是關于一種光源模組及投影裝置。
背景技術：
隨著顯示技術的進步，投影裝置除了可采用發(fā)出白光的高壓汞燈(ultra highpressure lamp, UHP lamp)搭配色輪(color wheel)來依序產(chǎn)生紅光、綠光及藍光，以使投影裝置提供彩色影像畫面之外，后來更發(fā)展出利用發(fā)光二極體(light emitting diode,LED)作為光源的投影裝置。然而，由于發(fā)光二極體的發(fā)光效率有其限制，部分技術人員便于投影裝置中采用混合型光源設計，以提升投影裝置的亮度。其中常見混合型光源例如是由發(fā)光二極體與激光光源所組成。詳細而言，混合型光源的設計是利用藍光激光來激發(fā)色輪上的綠色螢光粉(fluorescent powder)以使藍光激光轉(zhuǎn)換為新的綠色光源,并搭配合光系統(tǒng)使轉(zhuǎn)換出的綠色光源與發(fā)光二極體所提供的藍光與紅光進行合光以提供投影機所需的照明光源。除此之外，有 些光源系統(tǒng)設計是利用藍光激光來激發(fā)色輪上不同位置的螢光粉，以分別產(chǎn)生紅光與綠光。其中上述的綠光與紅光的傳遞路徑在經(jīng)過合光系統(tǒng)后會被合并。由于上述的紅光與綠光是利用藍光激光激發(fā)螢光粉所產(chǎn)生的，故此種光學設計能減少紅色發(fā)光二極體與綠色發(fā)光二極體的使用。然而，為了能以藍光激光作為光源系統(tǒng)的藍光光源，習知技藝者還會在光源系統(tǒng)中配置多面反射鏡，以將藍光激光導引到與紅光與綠光相同的傳遞方向，并透過合光系統(tǒng)進行光傳遞路徑的合并。如此一來，將造成光學元件的增加，使的光源系統(tǒng)整體體積的增加。另一方面，在投影裝置的光學設計中，若以光閥(light valve)作為分水嶺，投影裝置可被區(qū)分為由光源到光閥等的光源照明系統(tǒng)，以及由光閥到鏡頭或到屏幕的成像光學系統(tǒng)。其中前者為非成像系統(tǒng)，且著重在提供均勻的照明、足夠的色彩極盡可能提高轉(zhuǎn)換效率。除此之外，投影裝置的光源模組亦會針對不同的目的而有不同的設計。舉例而言，臺灣專利號380213揭露一種包括光源模組與光學透鏡的照明裝置，且光源模組由數(shù)個低功率發(fā)光元件所組成的陣列。另外，美國專利號7445340所揭露的照明裝置則包括LED光源、光學元件組和螢光材料。除此之外，美國專利號6710921亦揭露與照明裝置相關的技術。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光源模組，其具有較少光學元件數(shù)量使光源模組體積較小。本發(fā)明提供一種投影裝置，其具有較小的體積。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術特征中得到進一步的了解。為達到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實施例提出一種光源模組。光源模組包括一發(fā)光元件、一波長轉(zhuǎn)換元件及一偏振與分色單元。發(fā)光元件用于提供一激發(fā)光束。激發(fā)光束包括一第一部分光束，且第一部分光束具有一第一偏振方向。波長轉(zhuǎn)換元件配置于第一部分光束的傳遞路徑上。波長轉(zhuǎn)換元件用于旋轉(zhuǎn)，且包括一第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)與一偏振轉(zhuǎn)換區(qū)。當?shù)谝徊糠止馐渲恋谝徊ㄩL轉(zhuǎn)換區(qū)時，第一部分光束被轉(zhuǎn)換為第一色光束。另外，當?shù)谝徊糠止馐丈涞狡褶D(zhuǎn)換區(qū)時，第一部分光束的第一偏振方向被轉(zhuǎn)換為第二偏振方向。偏振與分色單兀配置于波長轉(zhuǎn)換兀件與發(fā)光兀件之間。偏振與分色單元用于使第一偏振方向的第一部分光束穿透，并將第二偏振方向的第一部分光束與第一色光束反射至同一方向。除此之外，本發(fā)明的一實施例更提供一種投影裝置。此投影裝置包括上述的光源模組、一投影鏡頭以及一光閥。投影鏡頭配置于第一部分光束與第一色光束的傳遞路徑上。光閥配置于光源模組與投影鏡頭之間?；谏鲜?，本發(fā)明的實施例至少具有以下其中一個優(yōu)點。在本發(fā)明的實施例中，藉由于波長轉(zhuǎn)換元件配置波長轉(zhuǎn)換區(qū)與偏振轉(zhuǎn)換區(qū)，并搭配偏振與分色單元的使用，能將轉(zhuǎn)換過的色光束以及包含第一部分光束與第二部分光束的激發(fā)光束導引至同一個方向，故可設計出簡潔的光傳遞路徑，從而能減少光學元件的使用數(shù)目。如此一來，便縮小了光源模組，以使應用上述的光源模組的投影裝置擁有較小的體積。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖作如下詳細說明。

圖1A為本發(fā)明的第一實施例的投影裝置的俯視示意圖。圖1B為圖1A的波長轉(zhuǎn)換元件沿Y方向的俯視示意圖。圖1C是圖1A中偏振與分色單元的放大示意圖。圖1D為圖1A的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的放大示意圖。
`
圖2為本發(fā)明第二實施例的投影裝置的俯視示意圖。圖3A為本發(fā)明的第三實施例的投影裝置的俯視示意圖。圖3B為圖3A的四分之一波板與偏振轉(zhuǎn)換元件沿X方向的俯視示意圖。
具體實施方式
有關本發(fā)明的前述及其他技術內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考附圖的一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如:上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明而并非用來限制本發(fā)明。第一實施例圖1A為本發(fā)明的第一實施例的投影裝置的俯視示意圖。請參照圖1A，本實施例的投影裝置1000包括:一光源模組1100、一光閥1200以及一投影鏡頭1300。光源模組1100包括一發(fā)光元件1110、一波長轉(zhuǎn)換元件1120以及一偏振與分色單元1130。發(fā)光元件1110
用于提供一激發(fā)光束Lm。激發(fā)光束Lrai包括一第一部分光束LP1—P及一第二部分光束LP2—s,其中第一部分光束LP1—P具有一第一偏振方向，第二部分光束LP2—s具有一第二偏振方向；但非限制激發(fā)光束Lrai僅包括具有第一偏振方向的第一部分光束LP1—P以及具有第二偏振方向的第二部分光束LP2—s,換句話說,激發(fā)光束Lrai可同時具有其他偏振方向的部分光束。在本實施例中，第一偏振方向例如為P偏振。然而，在其他實施例中，第一偏振方向亦可為S偏振。另外，發(fā)光元件1110可以是藍光激光或者是其他提供藍色波段的固態(tài)光源，例如LED光源。圖1B為圖1A的波長轉(zhuǎn)換元件1120沿Y方向的俯視示意圖。請同時參照圖1A與圖1B，波長轉(zhuǎn)換元件1120配置于第一部分光束Lpi P的傳遞路徑Pl上。波長轉(zhuǎn)換元件1120用于旋轉(zhuǎn)。舉例而言，本實施例的波長轉(zhuǎn)換元件1120例如為色輪。詳言之，波長轉(zhuǎn)換元件1120包括一波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R與一偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124。當?shù)谝徊糠止馐鳯pi P照射到圖1B的波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R時，第一部分光束Lpi P被轉(zhuǎn)換為一色光束Lr (繪示于圖1A)。另一方面，當?shù)谝徊糠止馐鳯pi P照射到圖1A與圖1B的偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124時，第一部分光束Lpi P的第一偏振方向(例如為P偏振)會被轉(zhuǎn)換為一第二偏振方向(例如為S偏振)，其中被轉(zhuǎn)換的第一部分光束為圖1A的LP1—s。應注意的是,在本實施例中，第一偏振方向與第二偏振方向雖分別為P偏振與S偏振,然而在其他實施例中，第一偏振方向與第二偏振方向亦可分別為S偏振與P偏振，本發(fā)明不受限于此。另外，如圖1A所示，波長轉(zhuǎn)換元件1120的偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124包括一四分之一波板1124a與一反射片1124b。在本實施例中，四分之一波板1124a是配置于反射片1124b上。因第一部分光束Lpi P來回經(jīng)過四分之一波板1124a各一次，相當于第一部分光束Lpi P經(jīng)過一個半波板，故第一部分光束LP1—P的第一偏振方向(例如為P偏振)會被轉(zhuǎn)換為第二偏振方向(例如為S偏振)，形成如圖1A所不的第一部分光束LP1—s。如圖1A所示，偏振與分色單元1130配置于波長轉(zhuǎn)換元件1120與發(fā)光元件1110之間。偏振與分色單兀1130用于使第一偏振方向的第一部分光束LP1—P穿透,并將第二偏振方向的第一部分光束LP1—s以及色光束Lr反射至同一方向，并傳遞至光閥1200。在本實施例中，第一部分光束Lpi s的顏色例如為藍色，且色光束Lr例如為紅光。因此，不同顏色的光束在經(jīng)過光閥1200作用后，能產(chǎn)生影像光束LI。然后，影像光束LI再經(jīng)過投影鏡頭1300后便能于屏幕(未繪示)上產(chǎn)生彩色影像。圖1C是圖1A中偏振與分色單元1130的放大示意圖。請參照圖1C所示，偏振與分色單元1130包括一偏振單元1132以及一分色單元1134。偏振單元1132用于使第一偏振方向的第一部分光束LP1—P穿透,并反射被轉(zhuǎn)換成第二偏振方向的第一部分光束LP1—s。分色單元1134配置于偏振單元1132與圖1A的波長轉(zhuǎn)換元件1120之間。分色單元1134用于使激發(fā)光束Lrai穿透，并反射第一色光束Lr。在本實施例中，偏振單元1132例如為偏振分光器(polarization beam splitter, PBS),且分色單兀1134例如為分光薄膜(dichroicfilm)。其中分色單元1134例如由不同折射率的光學鍍膜交替堆迭構(gòu)成，能夠讓特定的波段光通過，并反射其他波段的光束(例如紅光、綠光或黃光)。舉例而言，在本實施例中，分色單元1134例如僅讓藍光波段通過。因此，當?shù)谝徊糠止馐鳯pi s被波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R轉(zhuǎn)換成另一顏色的色光束Lr后，并入射至分光單元1134時，分光單元1134會反射非藍光的色光束Lr。另一方面，雖然第一部分光束Lpi P的第一偏振方向被圖1B的波長轉(zhuǎn)換區(qū)1124轉(zhuǎn)換成第二偏振方向(對應標號LP1—s),但由于經(jīng)轉(zhuǎn)換后的第一部分光束LP1—s的波長并沒有發(fā)生改變，亦即第一部分光束Lpi s的顏色仍為藍光，故第一部分光束Lpi s仍可穿透分光單元1134。然而,須注意的是，由于此時第一光束LP1—s的偏振方向已與先前不同,故第一光束LP1—S會被偏振單元1132所反射。由上述可知，被波長轉(zhuǎn)換區(qū)轉(zhuǎn)換成為第一部分光束的第二偏振方向LP1—s和色光束Lr會分別被偏振單兀1132與分光單兀1134反射至同一方向進行合光。請繼續(xù)參照圖1A，在本實施例中，激發(fā)光束Lrai更包括一具有一第二偏振方向的第二部分光束LP2—s,且光源模組1100還包括一偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140。在本實施例中,偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140例如為偏振轉(zhuǎn)換器(PS Converter)。如圖1A所示，偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140配置于偏振與分色單兀1130和發(fā)光兀件1110之間。其中偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140用于使第一偏振方向的第一部分光束LP1—P穿透,并將第二部分光束LP2—s的第二偏振方向(例如為S偏振)轉(zhuǎn)換為第一偏振方向(例如為P偏振)，以使第二部分光束LP2—P通過。圖1D為圖1A的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140的放大示意圖。請參照圖1D，本實施例的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140包括偏振分光單元1142與1144以及一半波板1146。其中偏振分光單元1142與1144例如為偏振分光器。如圖1D所不,偏振分光單兀1142配置于激發(fā)光束Lex的傳遞路徑Pex上。偏振分光單兀1142用于使第一偏振方向的第一部分光束LP1—P穿透,并反射第二偏振方向的第二部分光束LP2—s。另外，半波板1146配置于第二偏振方向的第二部分光束Lp2 s的傳遞路徑P2上，以將第二部分光束lP2—s的第二偏振方向(例如為S偏振)轉(zhuǎn)換為第一偏振方向(例如為P偏振)，其中轉(zhuǎn)換后的第二部分光束對應標號LP2—P。此外,偏振分光單兀1144配置于偏振分光單元1142與半波板1146之間，以將第二偏振方向的第二部分光束Lp2 s反射至半波板1146。在本實施例中，偏振分光單元1142與1144可分別由兩個等腰直角三角形的光學玻璃Gl、G2粘合而成，其中粘合面例如鍍有多層膜(未繪示)，以分離不同偏振方向的光束。由上述可知，利用偏振分光單兀1142與1144搭配半波板1146能把一未偏極化的光束(例如激發(fā)光束LeJ純化為同一偏振態(tài)(例如為P偏振)。詳細而言，請同時參照圖1A與圖1D所示，偏振與分色單元1130與波長轉(zhuǎn)換元件1120配置于第一偏振方向的第二部分光束LP2—P的傳遞路徑P2’上,且偏振與分色單兀1130用于使第一偏振方向的第二部分光束LP2—P穿透。類似地，當?shù)谝黄穹较虻牡诙糠止馐鳯p2 p照射到波長轉(zhuǎn)換元件1120的偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124(繪示于圖1B)時，第二部分光束的第一偏振方向(例如為P偏振)會被轉(zhuǎn)換為第二偏振方向(例如為S偏振)，且經(jīng)轉(zhuǎn)換后的第二部分光束LP2—P被偏振與分色單兀1130反射至與色光束Lr同一方向。另一方面，當?shù)诙糠止馐鳯p2 P照射到圖1A的波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R時，第一部分光束Lp2 P會被轉(zhuǎn)換為色光束Lr。為使本領域技術人員能更了解本實施例的投影裝置1000的光學機制，以下將作更進一步的說明。請同時參照圖1A與圖1D，在本實施例中，從發(fā)光元件1110射出的激發(fā)光束Lex包括不同偏振方向的第一部分光束LP1—P與第二部分光束LP2—s。其中第一部分光束的第一偏振方向例如為P偏振，且第二部分光束的第二偏振方向例如為垂直P偏振的S偏振,惟本發(fā)明不受限于此。當?shù)谝徊糠止馐鳯P1—P與第二部分光束LP2—s進入偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140后,第一部分光束Lpi P會直接穿透偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140，而第二部分光束Lp2 s的第二偏振方向會被轉(zhuǎn)換為第一偏振方向，而形成第一偏振方向的第二部分光束LP2—p,然后再離開偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140。更明確的說，當激發(fā)光束Lrai遇到圖1D的第一面偏振分光單元1142時，激發(fā)光束Lex的不同偏振方向的第一部分光束LP1—P與第二部分光束LP2—s會被區(qū)分出來,且第一部分光束Lp1 P與第二部分光束Lp2 s的偏振態(tài)相互垂直。在本實施例中，例如是將偏振分光單元1142與1144設計成能使第一偏振方向的第一部分光束LP1—P直接穿透,并反射第二偏振方向的第二部分光束Lp2 s。接著，被反射的第二部分光束Lp2 s在傳遞至第二面偏振分光單元1144時，又會再度被反射至半波板1146。由于半波板1146能將光束的波長相位移動半個波長的距離，故能第二部分光束Lp2 s的第二偏振方向轉(zhuǎn)換成第一偏振方向的第二部分光束Lp2 pο如此一來,第一部分光束LP1—P和第二部分光束LP2—P在離開偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140后皆為相同的第一偏振方向(例如為P偏振)。請同時參照圖1A與圖1B,繼之,偏振方向相同的第一部分光束LP1—P和第二部分光束Lp2 P在通過偏振與分色單元1130后會傳遞至波長轉(zhuǎn)換元件1120。如圖1B所示，本實施例的波長轉(zhuǎn)換元件1120還包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122G。當?shù)谝徊糠止馐鳯pi P和第二部分光束Lp2 P照射到波長轉(zhuǎn)換元件1120的波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122G時，第一部分光束Lpi^和第二部分光束Lp2 P會被轉(zhuǎn)換為一色光束Lg，并被偏振與分色單元1130反射。其中色光束Lg例如為綠光。類似地，當?shù)谝徊糠止馐鳯pi P和第二部分光束Lp2 P照射到圖1B的波長轉(zhuǎn)換元件1120的偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124時,第一偏振方向的第一部分光束LP1—P和第二部分光束LP2—P會被轉(zhuǎn)換為第二偏振方向的第一部分光束LP1—s和第二部分光束LP2—s,并被圖1C的偏振與分色單元1130的偏振單元1132反射。如此一來，色光束Lr (例如紅光)、色光束Lg(例如綠光)以及由第一部分光束Lpi s和第二部分光束Lp2 s所形成的藍色光束便會傳遞至光閥1200，且不同的色光束在被光閥1200反射后會轉(zhuǎn)換為影像光束LI，并傳遞至投影鏡頭1300。如圖1A所示，投影鏡頭1300配置于影像光束LI的傳遞路徑P3上，以將影像光束LI投射于屏幕上(未繪示)。如此一來，便能夠在屏幕上形成影像畫面。另外，在本實施例中，光閥1200例如為數(shù)字微鏡元件(digital micro-mirror device, DMD)。然而，在其他實施例中，光閥1200亦可以是娃基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel)、穿透式液晶面板或其他適當?shù)目臻g光調(diào)變器(spatial light modulator, SLM)。除此之外，如 圖1B所示，本實施例的波長轉(zhuǎn)換元件1120還包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122Y。當穿透偏振與分色單元1130的第一部分光束Lpi P和第二部分光束Lp2 P照射到波長轉(zhuǎn)換元件1120的波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122Y時，第一部分光束Lpi第二部分光束Lp2 p會被轉(zhuǎn)換為一色光束Ly，并被偏振與分色單元1130反射。在本實施例中，色光束Ly例如為黃光，其中黃光可增加影像畫面的亮度。應注意的是，在本實施例中，色光束Lr、Lg、Ly雖為紅光、綠光與黃光，然而在其他實施例中，色光束Lr、Lg、Ly亦可為其他顏色的光束,本發(fā)明并不受限于此。除此之外，本實施例的波長轉(zhuǎn)換元件1120雖是包括三個波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R、1122G與1122Y，然而波長轉(zhuǎn)換區(qū)的個數(shù)不受限于圖1B。換言之，設計者可依據(jù)實際需求而有所調(diào)整。進一步而言，如圖1B所示，本實施例的波長轉(zhuǎn)換元件1120可轉(zhuǎn)動，使激發(fā)光束Lex的第一部分光束Lp1 P和第二部分光束Lp2 P會輪流照射在波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R、1122G、1122Y和偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124上。另外，而波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R、1122G、1122Y例如包括對應不同色光波段的螢光層，其中上述的色光波段例如紅光波段、綠光波段及黃光波段，惟本發(fā)明不受限于此。如前所述，當?shù)谝徊糠止馐鳯pi jP第二部分光束Lp2 P照射在波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R時，第一部分光束Lp1 P和第二部分光束Lp2 P會被轉(zhuǎn)換為色光束Lr (例如為紅光)。類似地，當?shù)谝徊糠止馐鳯pi P和第二部分光束Lp2 P照射在波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122G或1122Y時，則第一部分光束Lp1 P和第二部分光束Lp2 P會被轉(zhuǎn)換成色光束Lg或Ly。除此之外，當?shù)谝徊糠止馐鳯p1P和第二部分光束Lp2 P照射在偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124時，第一部分光束Lpi P和第二部分光束Lp2P原本的第一偏振方向會轉(zhuǎn)換成與第一偏振方向正交的第二偏振方向。由圖1A可知，這些被轉(zhuǎn)換的色光束Lr、Lg、Ly (例如紅光、綠光與黃光)和經(jīng)過偏振轉(zhuǎn)換的第一部分光束Lpi s和第二部分光束Lp2 s (即藍色激光)會被偏振與分色單元1130反射至同一方向而到達光閥1200。上述的色光束在被光閥1200反射后會轉(zhuǎn)換為影像光束LI，并傳遞至投影鏡頭1300。
由上述可知，藉由在波長轉(zhuǎn)換元件1120配置波長轉(zhuǎn)換區(qū)1122R、1122G、1122Y與偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124，并搭配偏振與分色單元1130的使用，就能將轉(zhuǎn)換過的色光束Lr、Lg與Ly以及包含第一部分光束LP1—s與第二部分光束LP2—s的激發(fā)光束Lrai導引至同一個方向，以顯不彩色畫面。換句話說，本實施例的投影裝置1000不需用到多個光學元件或多個反射鏡就能達到上述效果，故本實施例的投影裝置1000相較于習知的投影裝置而言具有較小的體積。第二實施例圖2為本發(fā)明第二實施例的投影裝置2000的俯視示意圖。圖2的投影裝置2000與圖1A的投影裝置1000類似，惟二者主要差異之處在于:圖2的光源模組2100還包括一四分之一波板2120，且圖2的光源模組2100不具有圖1A的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1140。如圖2所示，偏振與分色單元1130配置于發(fā)光元件1110與四分之一波板2120之間。偏振與分色單兀1130用于將第二偏振方向的第二部分光束LP2—s反射至四分之一波板2120,且四分之一波板2120用于將第二部分光束LP2—S的第二偏振方向(例如為S偏振)轉(zhuǎn)換成第一偏振方向(例如為P偏振)。除此之外，光源模組2100還包括一反射單元2130。反射單元2130用將轉(zhuǎn)換過的第一偏振方向的第二部分光束LP2—P反射回偏振與分色單兀1130。在本實施例中，四分之一波板2120配置于偏振與分色單元1130與反射單元2130之間。詳言之，四分之一波板2120系配置在反射單元2130上。另外，本實施例的反射單元2130可以是任何高反射率的金屬鏡面、反射膜或者是其他適合的反射光學元件。詳細而言，當?shù)诙穹较虻牡诙糠止馐鳯p2 s被偏振與分色單元1130反射至四分之一波板2120時，第二偏振方向的第二部分光束Lp2 s會來回經(jīng)過四分之一波板2120各一次，被四分之一波板2120轉(zhuǎn)換為第一偏振方向的第二部分光束LP2—p,并再被反射單兀2130反射回偏振與分色單兀1130。如圖2所示，由于偏振與分色單元1130能使第一偏振方向的光束通過，故經(jīng)轉(zhuǎn)換的第一偏振方向的第二部分光束LP2—P便能通過偏振與分色單兀1130而傳遞至光閥1200。其中第二部分光束Lp2 P例如是作為投影裝置2000的藍色光源使用。另一方面，當?shù)谝徊糠止馐鳯P1—P照射在波長轉(zhuǎn)換單兀1120偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124時,第一部分光束LP1—P的第一偏振方向會轉(zhuǎn)換成第二偏振方向，而形成第二偏振方向的第一部分光束LP1—s,進而被偏振與分色單元1130反射至光閥1200。然后，作為藍光使用的第一部分光束Lpi s與第二部分光束Lpi P以及色光束Lr (例如為紅光)在經(jīng)過光閥1200的作用后便會轉(zhuǎn)換成影像光束L2，并傳遞至投影鏡頭1300。如此一來，投影裝置2000便能提供彩色的畫面。關于投影裝置2000的詳細描述可參照第一實施例，故在此不再贅述。第三實施例
圖3A為本發(fā)明的第三實施例的投影裝置的俯視示意圖。圖3A的投影裝置3000與圖2的投影裝置2000類似，惟二者主要差異之處在于:投影裝置3000的光源模組還包括一四分之一波板3120與一偏振轉(zhuǎn)換兀件3130。 圖3B為圖3A的四分之一波板3120與偏振轉(zhuǎn)換元件3130沿X方向的俯視示意圖。請同時參照圖3A與圖3B，本實施例的偏振轉(zhuǎn)換元件3130可轉(zhuǎn)動，且例如為色輪。其中四分之一波板3120配置于偏振轉(zhuǎn)換元件3130之上。詳言之，光源模組3100更包括一反射單元3140，且四分之一波板3120配置于反射單元3140上。詳細而言，當?shù)诙穹较虻牡诙糠止馐鳯P2—s被偏振與分色單兀1130反射至四分之一波板3120時,第二偏振方向的第二部分光束Lp2 s會來回經(jīng)過四分之一波板3120各一次，而被四分之一波板3120轉(zhuǎn)換為第一偏振方向的第二部分光束LP2—p,并被反射單兀3140反射回偏振與分色單兀1130。如圖3A所示，由于偏振與分色單元1130能使第一偏振方向的光束通過，故經(jīng)轉(zhuǎn)換的第一偏振方向的第二部分光束LP2—P便能通過偏振與分色單兀1130而傳遞至光閥1200。其中第二部分光束Lp2 P例如是作為投影裝置3000的藍色光源使用。另一方面，當穿透偏振與分色單元1130的第一部分光束Lpi P照射在波長轉(zhuǎn)換單元1120的偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124時,第一部分光束LP1—P的第一偏振方向會轉(zhuǎn)換成第二偏振方向，而形成第二偏振方向的第一部分光束Lpi s，進而被偏振與分色單元1130反射至光閥1200。然后，作為藍光使用的第一部分光束Lpi s與第二部分光束Lpi P以及色光束Lr (例如為紅光)在經(jīng)過光閥1200的作用后便會轉(zhuǎn)換成影像光束L3，并傳遞至投影鏡頭1300。如此一來，投影裝置3000便能提供彩色的畫面。由于關于投影裝置3000的詳細描述可參照第一實施例，故在此不再贅述。除此之外，如圖3B所示，當?shù)诙穹较虻牡诙糠止馐鳯p2 s未照射到偏振轉(zhuǎn)換元件3130上的四分之一波板3120，而是照射到偏振轉(zhuǎn)換元件3130上的反射單元3140時，第二偏振方向的第二部分光束Lp2 s還可再度反射至發(fā)光元件1110，以便于光束的回收再利用。詳細而言，例如將發(fā)光元件1100后方配置一反射鏡(未繪示)，便達到光束回收再利用的效果。綜上所述，本發(fā)明的實施例至少具有以下其中一個優(yōu)點。在本發(fā)明的實施例中，藉由于波長轉(zhuǎn)換元件配置波長轉(zhuǎn)換區(qū)與偏振轉(zhuǎn)換區(qū)，并搭配偏振與分色單元的使用，就能將轉(zhuǎn)換過的色光束以及包含第一部分光束與第二部分光束的激發(fā)光束導引至同一個方向。換言之，本實施例的投影裝置利用少數(shù)的光學元件就能組合出簡潔的光傳遞路徑，故能大幅減低光學元件的使用，進而能減少投影裝置的體積。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即凡是依照本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實施例或權(quán)利要求不須達成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點或特點。此外，摘要部分和發(fā)明名稱僅是用來輔助專利文件檢索之用，并非用來限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。此外，本說明書或權(quán)利要求書中提及的“第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)”、“第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區(qū)別不同實施例或范圍，而并非用來限制元件數(shù)量上的上限或下限。主要符號名稱列表1000,2000,3000:投影裝置
1100、2100、3100:光源模組1110:發(fā)光元件1120:波長轉(zhuǎn)換元件1122R、1122G、1122Y:波長轉(zhuǎn)換區(qū)1124:偏振轉(zhuǎn)換區(qū)1124a、2120、3120:四分之一波板1124b:反射片1130:偏振與分色單元1132:偏振單元1134:分光單元1140:偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)1142、1144:偏振分光單元1146:半波板1200 光閥1300:投影鏡頭

2130,3132:反射單元3130:偏振轉(zhuǎn)換元件Lex:激發(fā)光束LP1—p、LP1—s:第一部分光束Lp2 p、Lp2 s:第二部分光束Lr、Lg、Ly:色光束L1、L2、L3:影像光束Pl、P2、P2’、P3、Pex:傳遞路徑Gl、G2:光學玻璃
權(quán)利要求
1.一種光源模組，包括: 一發(fā)光元件，用于提供一激發(fā)光束，該激發(fā)光束包括一第一部分光束，且該第一部分光束具有一第一偏振方向； 一波長轉(zhuǎn)換元件，配置于該第一部分光束的傳遞路徑上，且該波長轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，且該波長轉(zhuǎn)換元件包括: 一第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)與一偏振轉(zhuǎn)換區(qū)，其中當該第一部分光束照射到該第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)時，該第一部分光束被轉(zhuǎn)換為一第一色光束，且當該第一部分光束照射到該偏振轉(zhuǎn)換區(qū)時，該第一部分光束的該第一偏振方向被轉(zhuǎn)換為一第二偏振方向；以及 一偏振與分色單兀，配置于該波長轉(zhuǎn)換兀件與該發(fā)光兀件之間，用于使該第一偏振方向的該第一部分光束穿透，并將該第二偏振方向的該第一部分光束與該第一色光束反射至同一方向。
2.如權(quán)利要求1所述的光源模組，其中該偏振與分色單元包括: 一偏振單兀，用于使該第一偏振方向的該第一部分光束穿透，并反射該第二偏振方向的該第一部分光束；以及 一分色單元，配置于該偏振單元與該波長轉(zhuǎn)換元件之間，且該分色單元貼附于該偏振單元，用于使該激發(fā)光束穿透，并反射該第一色光束。
3.如權(quán)利要求1所述的光源模組，其中該激發(fā)光束還包括一具有一第二偏振方向的第二部分光束，且該光源模組還包括一偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，配置于該偏振與分色單元和該發(fā)光元件之間，其中該偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于使該第一偏振方向的該第一部分光束穿透，并將該第二部分光束的該第二偏振方向轉(zhuǎn)換為該第一偏振方向，以使該第二部分光束通過。
4.如權(quán)利要求3所述的光源模組，其中該偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括: 一第一偏振分光單兀，配置于該激發(fā)光束的傳遞路徑上，且用于使該第一偏振方向的該第一部分光束穿透，并反射該第二偏振方向的該第二部分光束； 一半波板，配置于該第二偏振方向的該第二部分光束的傳遞路徑上，以將該第二部分光束的該第二偏振方向轉(zhuǎn)換為該第一偏振方向；以及 一第二偏振分光單兀，配置于該第一偏振分光單兀與該半波板之間，以將該第二偏振方向的該第二部分光束反射至該半波板。
5.如權(quán)利要求4所述的光源模組，其中該偏振與分色單元與該波長轉(zhuǎn)換元件配置于該第一偏振方向的該第二部分光束的傳遞路徑上，且該偏振與分色單兀用于使該第一偏振方向的該第二部分光束穿透， 其中當該第一偏振方向的該第二部分光束照射到該波長轉(zhuǎn)換兀件的該偏振轉(zhuǎn)換區(qū)時，該第二部分光束的該第一偏振方向被轉(zhuǎn)換為該第二偏振方向，且被該偏振與分色單兀反射至與該第一色光束同一方向。
6.如權(quán)利要求1所述的光源模組，其中該激發(fā)光束還包括一具有一第二偏振方向的第二部分光束，且該光源模組還包括一四分之一波板， 其中該偏振與分色單元配置于該發(fā)光元件與該四分之一波板之間，且用于將該第二偏振方向的該第二部分光束反射至該四分之一波板，且該四分之一波板用于將該第二部分光束的該第二偏振方向轉(zhuǎn)換成該第一偏振方向。
7.如權(quán)利要求6所述的光源模組,還包括一第一反射單兀，以將該第一偏振方向的該第二部分光束反射至該偏振與分色單兀，其中該四分之一波板配置于偏振與分色單兀與該第一反射單元之間。
8.如權(quán)利要求6所述的光源模組,其中該偏振與分色單兀配置于該第一偏振方向的該第二部分光束的傳遞路徑上,且用于使該第一偏振方向的該第二部分光束穿透。
9.如權(quán)利要求6所述的光源模組,還包括一偏振轉(zhuǎn)換兀件，該偏振轉(zhuǎn)換兀件用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，且該四分之一波板配置于該偏振轉(zhuǎn)換元件上。
10.如權(quán)利要求9所述的光源模組，還包括一第二反射單元，配置于該偏振轉(zhuǎn)換元件上，且位于該四分之一波板與該偏振轉(zhuǎn)換元件之間。
11.如權(quán)利要求1項所述的光源模組，其中該波長轉(zhuǎn)換元件還包括一第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)，其中當該第一部分光束照射到該第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)時，該第一部分光束被轉(zhuǎn)換為一第二色光束。
12.一種投影裝置 ，包括: 一光源模組，包括: 一發(fā)光元件，用于提供一激發(fā)光束，該激發(fā)光束包括一第一部分光束，且該第一部分光束具有一第一偏振方向； 一波長轉(zhuǎn)換元件，配置于該第一部分光束的傳遞路徑上，且該波長轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，且該波長轉(zhuǎn)換元件包括一第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)與一偏振轉(zhuǎn)換區(qū)， 其中當該第一部分光束照射到該第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)時，該第一部分光束被轉(zhuǎn)換為一第一色光束，且當該第一部分光束照射到該偏振轉(zhuǎn)換區(qū)時，該第一部分光束的該第一偏振方向被轉(zhuǎn)換為一第二偏振方向；以及 一偏振與分色單兀，配置于該波長轉(zhuǎn)換兀件與該發(fā)光兀件之間，用于使該第一偏振方向的該第一部分光束穿透，并將該第二偏振方向的該第一部分光束以及該第一色光束反射至同一方向； 一投影鏡頭，配置于該第一部分光束與該第一色光束的傳遞路徑上；以及 一光閥，配置于該光源模組與該投影鏡頭之間。
13.如權(quán)利要求12所述的投影裝置，其中該偏振與分色單元包括: 一偏振單兀，用于使該第一偏振方向的該第一偏振光束穿透，并反射該第二偏振方向的該第一偏振光束；以及 一分色單元，配置于該偏振單元與該波長轉(zhuǎn)換元件之間，且用于使該激發(fā)光束穿透，并反射該第一色光束。
14.如權(quán)利要求12所述的投影裝置，其中該激發(fā)光束還包括一具有一第二偏振方向的第二部分光束，且該光源模組還包括一偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，配置于該偏振與分色單元和該發(fā)光元件之間，其中該偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于使該第一偏振方向的該第一部分光束穿透，并將該第二部分光束的該第二偏振方向轉(zhuǎn)換為該第一偏振方向，以使該第二部分光束通過。
15.如權(quán)利要求14所述的投影裝置，其中該偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括: 一第一偏振分光單兀，配置于該激發(fā)光束的傳遞路徑上，且用于使該第一偏振方向的該第一部分光束穿透，并反射該第二偏振方向的該第二部分光束； 一半波板，配置于該第二偏振方向的該第二部分光束的傳遞路徑上，以將該第二部分光束的該第二偏振方向轉(zhuǎn)換為該第一偏振方向；以及一第二偏振分光單兀，配置于被該第一偏振分光單兀與該半波板之間，以將該第二偏振方向的該第二部分光束反射至該半波板。
16.如權(quán)利要求15所述的投影裝置，其中該偏振與分色單元與該波長轉(zhuǎn)換元件配置于該第一偏振方向的該第二部分光束的傳遞路徑上，且該偏振與分色單兀用于使該第一偏振方向的該第二部分光束穿透， 其中當該第一偏振方向的該第二部分光束照射到該波長轉(zhuǎn)換兀件的該偏振轉(zhuǎn)換區(qū)時，該第二部分光束的該第一偏振方向被轉(zhuǎn)換為該第二偏振方向，且被該偏振與分色單兀反射至與該第一色光束同一方向。
17.如權(quán)利要求12所述的投影裝置，其中該激發(fā)光束還包括一具有一第二偏振方向的第二部分光束，且該光源模組還包括一四分之一波板， 其中該偏振與分色單元配置于該發(fā)光元件與該四分之一波板之間，且用于將該第二偏振方向的該第二部分光束反射至該四分之一波板，且該四分之一波板用于將該第二部分光束的該第二偏振方向轉(zhuǎn)換成該第一偏振方向。
18.如權(quán)利要求17所述的投影裝置，還包括一第一反射單元，以將該第一偏振方向的該第二部分光束反射至該偏振與分色單兀，其中該四分之一波板配置于偏振與分色單兀與該第一反射單元之間。
19.如權(quán)利要求17所述的投影裝置，其中該偏振與分色單元配置于該第一偏振方向的該第二部分光束的傳遞路徑上，且用于使該第一偏振方向的該第二部分光束穿透。
20.如權(quán)利要求18所述的投影裝置，還包括一偏振轉(zhuǎn)換元件，該偏振轉(zhuǎn)換元件用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，且該四分之一波板配置于該偏振轉(zhuǎn)換元件上。
21.如權(quán)利要求2 0所述的投影裝置，還包括一第二反射單元，配置于該偏振轉(zhuǎn)換元件上，且位于該四分之一波板與該偏振轉(zhuǎn)換元件之間。
22.如權(quán)利要求12所述的投影裝置，其中該波長轉(zhuǎn)換元件還包括一第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)，其中當該第一部分光束照射到該第二波長轉(zhuǎn)換區(qū)時，該第一部分光束被轉(zhuǎn)換為一第二色光束。
全文摘要
一種光源模組，包括發(fā)光元件、波長轉(zhuǎn)換元件及偏振與分色單元。發(fā)光元件用于提供激發(fā)光束。激發(fā)光束包括具有第一偏振方向的第一部分光束。波長轉(zhuǎn)換元件配置于第一部分光束的傳遞路徑上，且包括第一波長轉(zhuǎn)換區(qū)與偏振轉(zhuǎn)換區(qū)。當?shù)谝徊糠止馐渲恋谝徊ㄩL轉(zhuǎn)換區(qū)時，第一部分光束被轉(zhuǎn)換為第一色光束。當?shù)谝徊糠止馐丈涞狡褶D(zhuǎn)換區(qū)時，第一部分光束的第一偏振方向轉(zhuǎn)換為第二偏振方向。偏振與分色單元配置于波長轉(zhuǎn)換元件與發(fā)光元件之間，使第一偏振方向的第一部分光束穿透，并將第二偏振方向的第一部分光束以及第一色光束反射至同一方向。
文檔編號G02B27/28GK103207507SQ20121000700
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者魏慶全, 陳淑敏, 邱浩瑋, 陳科順 申請人:中強光電股份有限公司