合光模组及投影装置的制作方法

本发明涉及一种合光模组及投影装置，尤其涉及一种使用合光单元之分光面以及反射面将激发光源之第一色光与经过波长转换单元转换形成之第二色光进行单轴合光的合光模组及投影装置。

背景技术：

1、一般来说，在现有激光投影机的架构中，其所采用的合光设计通常使用蓝色激光激发荧光粉产生红绿色光而与蓝色激光共同形成多色成像色光，以供后续投影成像之用，其常见配置可参照图1，其为先前技术的激光投影设备10的简示图。如图1所示，激光投影设备10包含激光光源12以及合光模组14，使得激光光源12所发出的色光可透过合光模组14进行合光而提供多色成像色光(如红光、蓝光，以及绿光等)，以供激光投影设备10进行后续投影成像之用。

2、简言之，以激光光源12为蓝色激光光源为例，如图1所示，合光模组14包含分光镜16、荧光色轮18，以及多个反射镜20，当激光光源12所发出的蓝光进入合光模组14中而入射至分光镜16时，分光镜16会允许蓝光穿透入射至荧光色轮18，此时，荧光色轮18上的荧光粉层就会被蓝光所激发而产生异于蓝光的成像色光(如红光以及绿光等)并反射回分光镜16，此外，穿透荧光色轮18的部分蓝光也会依序被多个反射镜20所反射而再次入射至分光镜16。如此一来，在蓝光透过多个反射镜20的反射引导而再次穿透分光镜16且上述异于蓝光的成像色光被分光镜16反射后，合光模组14即可为激光投影设备10提供后续投影成像所需的多个成像色光。

3、然而，由图1可知，合光模组14必须配置多种光学元件以合光形成多色成像色光，故上述设计不仅大幅提高光学元件配置成本，同时亦增加激光投影设备的整体重量与体积而不利于激光投影设备的微型化设计。

4、因此，有必要设计一种新型的合光模组及投影装置，以克服上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种合光模组及投影装置，其能够使用合光单元的分光面以及反射面将激发光源的第一色光与经过波长转换单元转换形成的第二色光进行单轴合光的合光模组以减少光学元件的同时提升影像颜色均匀。

2、为达到上述目的，本发明提供了一种合光模组，用于提供合光光束至投影设备，该合光模组包括：激发光源，发射第一色光；至少一个第一聚光透镜，具有第一透镜部以及第二透镜部；合光单元，设置于该激发光源以及该第一聚光透镜之间且具有反射面以及分光面，该反射面倾斜地设置于与该第二透镜部彼此相对的位置，该分光面倾斜地设置于该反射面以及该第一聚光透镜之间且与该第一透镜部以及该第二透镜部彼此相对，该分光面允许该第一色光穿透入射至该第一透镜部，该反射面反射从该第二透镜部所传来的该第一色光，使得该第一色光穿透该分光面而从该合光单元射出；以及波长转换单元，设置于该第一聚光透镜相对该合光单元的另一侧，用来将该第一色光部分反射以依序穿透该第二透镜部以及该分光面而入射至该反射面，且将该第一色光部分转换为至少一个第二色光反射回该分光面，使得该至少一个第二色光被该分光面反射且与被该反射面反射的该第一色光进行合光以产生合光光束。

3、较佳的，该合光单元为分光镜，该反射面形成于该分光镜面对该激发光源的第一表面，该分光面形成于该分光镜面对该第一聚光透镜的第二表面。

4、较佳的，该合光单元包含第一分光镜以及第二分光镜，该第一分光镜倾斜地设置于该激发光源以及该第一透镜部之间，该第二分光镜连接于该第一分光镜的一侧且倾斜地与该第二透镜部彼此相对，该分光面形成于该第一分光镜面对该第一透镜部的第一表面且形成于该第二分光镜面对该第二透镜部的第二表面，该反射面形成于该第二分光镜的第三表面，该第二表面与第三表面彼此相对，该第一分光镜的厚度小于该第二分光镜的厚度。

5、较佳的，该合光单元包含反射镜以及分光镜，该反射镜倾斜地与该第二透镜部彼此相对，该分光镜倾斜地设置于该反射镜以及该第一聚光透镜之间，该分光面形成于该分光镜面对该第一聚光透镜的表面，该反射面形成于该反射镜面对该分光镜的表面。

6、较佳的，该波长转换单元为荧光色轮，该荧光色轮可旋转地设置于该另一侧且具有至少一个荧光粉层以及反射层以依序环设于该荧光色轮的周缘，该至少一个荧光粉层激发该第一色光转换为该至少一个第二色光，该反射层反射该第一色光至该第二透镜部。

7、较佳的，该反射层的反射表面在该荧光色轮上等高于或高于该荧光粉层的荧光层表面，该反射层的反射表面与该荧光粉层之荧光层表面之间的高度差介于0～0.2mm。

8、较佳的，该荧光色轮还具有扩散结构，该扩散结构形成于该反射层以扩散该第一色光。

9、较佳的，还包含：匀光元件，设置于该激发光源以及该合光单元之间，用来接收该第一色光以进行匀光叠合。

10、较佳的，还包含：滤光色轮，用来接收该合光光束以产生多个投影色光；以及第二聚光透镜，设置于该滤光色轮以及该合光单元之间，用来聚焦该合光光束以入射至该滤光色轮。

11、较佳的，该合光单元为分光镜，该波长转换单元为荧光色轮，该合光模组还包含匀光元件、滤光色轮，以及第二聚光透镜；该反射面形成于该分光镜面对该激发光源的第一表面，该分光面形成于该分光镜面对该第一聚光透镜的第二表面，其中该分光镜的厚度介于9mm～11mm之间，该分光镜的折射率介于1.4～1.6之间；该荧光色轮可旋转地设置于该另一侧且具有至少一个荧光粉层以及反射层以依序环设于该荧光色轮的周缘，该至少一个荧光粉层激发该第一色光转换为该至少一个第二色光，该反射层反射该第一色光至该第二透镜部；该匀光元件设置于该激发光源以及该合光单元之间，该匀光元件面对该激发光源以及该合光单元的其中之一的光学表面形成有透镜阵列以对该第一色光进行匀光叠合；该滤光色轮用来接收该合光光束以产生多个投影色光，且该第二聚光透镜设置于该滤光色轮以及该合光单元之间，用来聚焦该合光光束以入射至该滤光色轮。

12、较佳的，该合光单元包含第一分光镜以及第二分光镜，该波长转换单元为荧光色轮，该合光模组还包含匀光元件、滤光色轮，以及第二聚光透镜；该第一分光镜倾斜地设置于该激发光源以及该第一透镜部之间，该第二分光镜连接于该第一分光镜的一侧且倾斜地与该第二透镜部彼此相对，该分光面形成于该第一分光镜面对该第一透镜部的第一表面且形成于该第二分光镜面对该第二透镜部的第二表面，该反射面形成于该第二分光镜的第三表面，该第二表面与第三表面彼此相对，该第一分光镜的厚度小于该第二分光镜的厚度，其中该第二分光镜的厚度介于9mm～11mm之间，该第一分光镜以及该第二分光镜的折射率介于1.4～1.6之间；该荧光色轮可旋转地设置于该另一侧且具有至少一个荧光粉层以及反射层以依序环设于该荧光色轮的周缘，该至少一个荧光粉层激发该第一色光转换为该至少一个第二色光，该反射层反射该第一色光至该第二透镜部；该匀光元件设置于该激发光源以及该合光单元之间，该匀光元件面对该激发光源以及该合光单元的其中之一的光学表面形成有透镜阵列以对该第一色光进行匀光叠合；该滤光色轮用来接收该合光光束以产生多个投影色光，且该第二聚光透镜设置于该滤光色轮以及该合光单元之间，用来聚焦该合光光束以入射至该滤光色轮。

13、较佳的，该合光单元包含反射镜以及分光镜，该波长转换单元为荧光色轮，该合光模组还包含匀光元件、滤光色轮，以及第二聚光透镜；该反射镜倾斜地与该第二透镜部彼此相对，该分光镜倾斜地设置于该反射镜以及该第一聚光透镜之间，该分光面形成于该分光镜面对该第一聚光透镜的表面，该反射面形成于该反射镜面对该分光镜的表面；该荧光色轮可旋转地设置于该另一侧且具有至少一个荧光粉层以及反射层以依序环设于该荧光色轮的周缘，该至少一个荧光粉层激发该第一色光转换为该至少一个第二色光，该反射层反射该第一色光至该第二透镜部；该匀光元件设置于该激发光源以及该合光单元之间，该匀光元件面对该激发光源以及该合光单元的其中之一的光学表面形成有透镜阵列以对该第一色光进行匀光叠合；该滤光色轮用来接收该合光光束以产生多个投影色光，且该第二聚光透镜设置于该滤光色轮以及该合光单元之间，用来聚焦该合光光束以入射至该滤光色轮。

14、本发明还提供一种投影装置，包括：如上所述的合光模组，提供合光光束；以及投影设备，接受该合光光束投射出。

15、与现有技术相比，本发明实施例提供的一种合光模组及投影装置，仅使用合光单元(分面导光设计)与波长转换元件(色光转换反射设计)的简单配置，即可提供色光色彩以适当比例分配的多色合光光束，如此一来，本发明不仅可大幅降低光学元件配置成本，同时亦可有效地缩减激光投影设备的整体重量与体积而有利于激光投影设备的微型化设计。除此之外，透过上述适当地控制合光单元结构厚度以延长第一色光的光路行程距离的设计，本发明不仅可准确地引导激发光源所发射的第一色光与经波长转换元件所激发的第二色光进行共光轴合光，进而达到减少合光模组的光学元件配置数量及降低组装公差的功效并提升激光投影设备的影像投影品质与色彩均匀度，同时亦可避免第一色光以大角度入射第一聚光透镜导致光斑能量不均匀且与经波长转换元件所激发的第二色光的光斑能量不匹配而造成投影影像颜色不均的问题。