激光投影机的制作方法

1.本发明关于一种激光投影机，尤指一种能减少光学元件，提升效率的激光投影机。


背景技术：

2.现投影机使用激光光源技术优势在于，激光光束在物理条件下具有较高的光效率，且具有免对焦优势，实际使用上极为便利。激光光源本身亦有极度微缩的整合设计条件，在光机设计可用激光光束调变照射所需光色，简化省略发光二极管光源必备的光学透镜系统，可大幅节省光学材料制作成本与空间问题，亦可开发投影光机微缩的设计。激光光源具有快速反应的特点，在投影休眠时，投影可以自动降低亮度，从而达到节能效果，并可以根据环境亮度自动调节亮度。
3.然而，激光投影机一般使用蓝光激光源提供照明光束。照明光束需经由波长转换装置(如：局部涂覆荧光粉或量子点的色轮)转化为其它颜色的激发光束，再与照明光束进行合光以供使用。传统的合光模组系利用分光片反射照明光束而投往色轮，色轮具波长转换材质处相应产生激发光束，且激发光束可直接穿透分光片。此外，部分照明光束会穿越色轮无波长转换材质处，且经由多个反射件返回分光片，并经分光片反射与激发光束合光。由此可知，传统的合光模组需配置多种光学元件，不仅大幅提高硬体成本，亦增加产品重量与体积。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种激光投影机，能减少光学元件，提升效率。
5.本发明实施例提供一种激光投影机，包含合光装置，分光模组，多个光阀及合光镜组。合光装置包含激光光源，分色模组，反射模组，及波长转换模组。合光装置用以发出照明光束。激光光源用以提供第一光束于第一光路上。分色模组具有第一面及第二面并设置于第一光路上，第一面反射第一光束之第一部分。反射模组设置于第一光路上且分色模组位于激光光源与反射模组间，反射模组用以反射第一光束之第二部分至第二面，第二面反射第二部分至第二光路。波长转换模组用以接收第一面反射的第一光束的第一部分且发出第二光束至第二光路，其中第一光束之第二部分与第二光束在第二光路上形成照明光束。分光模组设置于第二光路上，并用以接收照明光束以产生复数色光束。多个光阀各自接收且调变复数色光束。合光镜组用以结合调变后的复数色光束以形成全彩影像。
6.优选的方案，该波长转换模组具荧光粉或量子点。
7.优选的方案，该波长转换模组可转动。
8.优选的方案，该分光模组包含偏振转换模组，用以转换该照明光束成为偏振光束。
9.优选的方案，该第一光束属第一波段，该第二光束属第二波段，该第一波段相异于该第二波段。
10.优选的方案，该第一光束为蓝光，该第二光束为黄光。
11.优选的方案，该第一波段包含相异的第一波长及第二波长，该分色模组允许该第
一波长以第一比例穿透且该第二波长以第二比例穿透。
12.优选的方案，该第一比例相同或不同于该第二比例。
13.优选的方案，该第一光路垂直该第二光路。
14.优选的方案，该分色模组与该第一光路夹角45度。
15.本发明实施例另提供一种激光投影机，包含合光装置，分光模组，多个光阀及合光镜组。合光装置包含激光光源，分色模组，反射模组，及波长转换模组。合光装置用以发出照明光束。激光光源用以提供第一光束于第一光路上。分色模组具有第一面及第二面并设置于第一光路上，第一面反射第一光束之第一部分且第一光束之第二部分穿透分色模组。反射模组设置于第一光路上并用以反射第一光束之第二部分至第二面，第二面反射第二部分至第二光路。波长转换模组用以接收第一面反射的第一光束的第一部分，及发出第二光束于第二光路且穿透分色模组，其中第一光束之第二部分与第二光束在第二光路上形成照明光束。分光模组设置于第二光路上，并用以接收照明光束以产生复数色光束。多个光阀各自接收且调变复数色光束。合光镜组用以结合调变后的复数色光束以形成全彩影像。
16.优选的方案，该波长转换模组具荧光粉或量子点。
17.优选的方案，该波长转换模组可转动。
18.优选的方案，该分光模组包含偏振转换模组，用以转换该照明光束成为偏振光束。
19.优选的方案，该第一光束属第一波段，该第二光束属第二波段，该第一波段相异于该第二波段。
20.优选的方案，该第一光束为蓝光，该第二光束为黄光。
21.优选的方案，该第一波段包含相异的第一波长及第二波长，该分色模组允许该第一波长以第一比例穿透且该第二波长以第二比例穿透。
22.优选的方案，该第一比例相同或不同于该第二比例。
23.优选的方案，该第一光路垂直该第二光路。
24.优选的方案，该分色模组与该第一光路夹角45度。
25.与现有技术相比，本发明可减少投影机所需的镜片及其他光学元件，可降低硬体成本及降低产品重量与体积，并提升光学效率。
附图说明
26.图1为本发明实施例的激光投影机的示意图。
27.图2为图1激光投影机的合光装置的示意图。
28.图3为图2实施例中波长转换模组的示意图。
29.图4为图1激光投影机的合光装置的另一实施例的示意图。
30.图5为图2及图4中分色模组的波长与穿透率的对照示意图。
具体实施方式
31.为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
32.图1为本发明实施例的激光投影机100的示意图。激光投影机100包含合光装置10、分光模组20、多个光阀(32、34、36)及合光镜组40。合光装置10用以发出照明光束wl。分光模
组20用以接收照明光束wl以产生复数色光束，包含蓝光束bl、黄光束yl、绿光束gl、红光束rl。第一光阀32接收且调变蓝光束bl，第二光阀34接收且调变绿光束gl，第三光阀36接收且调变红光束rl。合光镜组40用以结合调变后的蓝光束bl、绿光束gl、红光束rl以形成全彩影像。分光模组20包含偏振转换模组pcs用以转换照明光束wl成为偏振光束wpl，分光模组20还包含第一分色镜22、第二分色镜24及第一反射镜26、第二反射镜27及第三反射镜28，用以将偏振光束wpl转换为复数色光束并导至相对应的光阀。
33.换言之，本发明实施例的激光投影机光路的叙述如下。合光装置10发出照明光束wl至偏振转换模组pcs，偏振转换模组pcs将照明光束wl转换成偏振光束wpl，并照射至第一分色镜22。第一分色镜22将偏振光束wpl分离成蓝光束bl及黄光束yl，并将黄光束yl导至第二分色镜24，将蓝光束bl导至第一反射镜26。第一反射镜26则将蓝光束bl反射至第一光阀32。第二分色镜24接收且分离黄光束yl成为绿光束gl及红光束rl。第二分色镜24反射绿光束gl至第二光阀34。红光束rl依序经第二反射镜27及第三反射镜28反射至第三光阀36。经第一光阀32、第二光阀34及第三光阀36分别调变后的蓝光束bl、绿光束gl及红光束rl照射至合光镜组40并结合形成全彩影像。
34.图2为图1中的合光装置10的示意图。合光装置10包含激光光源12、分色模组14、反射模组16及波长转换模组18。激光光源12用以提供第一光束l1于第一光路op1上。分色模组14具有第一面s1及第二面s2，分色模组14设置于第一光路op1上，第一面s1反射第一光束l1的第一部分l11。反射模组16设置于第一光路op1上，分色模组14位于激光光源12与反射模组16之间，使第一光束l1的第二部分l12可被反射模组16反射至分色模组14的第二面s2。而第二面s2接着反射第一光束l1的第二部分l12至第二光路op2。波长转换模组18用以接收第一面反射的第一光束l1的第一部分l11且激发出第二光束l2至第二光路op2，而第一光束l1的第二部分l12与第二光束l2在第二光路op2上形成照明光束wl。第一光束l1可为蓝色光，其波段可为450nm至475nm，第二光束l2可为黄色光，其波段可为570nm至590nm。分色模组14可对于不同波长的光束具有不同的穿透率。第一光路op1可垂直第二光路op2，且分色模组14与第一光路op1的夹角可为45度。
35.换言之，合光装置10的光路的叙述如下。激光光源12发出第一光束l1至第一光路op1，第一光束l1的第一部分l11照射至分色模组14的第一面s1，而被反射至波长转换模组18。波长转换模组18接收第一光束l1的第一部分l11并激发出第二光束l2至第二光路op2，且第二光束l2穿过分色模组14。第一光束l1的第二部分l12绕过分色模组14投射至反射模组16，并被反射模组16反射至分色模组14的第二面s2，而分色模组14的第二面s2反射第一光束l1的第二部分l12至第二光路op2。第一光束l1的第二部分l12与第二光束l2结合成为照明光束wl，由合光装置10出光，作为激光投影机100的照明光源。
36.图3是实施例中波长转换模组18的示意图。波长转换模组18具有反射基板62。波长转换涂层66涂布于基板62上用以接收第一光束l1的第一部分l11以激发出第二光束l2。举例而言，波长转换涂层66可为荧光粉或量子点，可吸收蓝光并激发出黄光。于此实施例中，波长转换模组18为可转动的色轮，盘型为反光材质。波长转换涂层66为反光材质基板上环状范围。当第一光束l1的第一部分l11照射高速旋转的波长转换模组18上的照射点p，波长转换涂层66可藉由第一光束l1的第一部分l11激发出第二光束l2，并反射至第二光路op2。波长转换模组18可藉由高速旋转使波长转换涂层66均匀消耗。藉由前述的光学机制，第一
光束l1的第二部分l12与激发的第二光束l2便能结合成照明光束wl，作为激光投影机100的照明光源以供应用。
37.图4为图1合光装置10的另一实施例的示意图。合光装置10包含激光光源12、分色模组14、反射模组16及波长转换模组18。激光光源12用以提供第一光束l1于第一光路op1上。图4中分色模组14及反射模组16的设置与图2中的设置不同。分色模组14具有第一面s1及第二面s2，并且设置于第一光路op1上，位于激光光源12与反射模组16之间。分色模组14的第一面s1反射第一光束l1的第一部分l11，且第一光束l1的第二部分l12穿透分色模组14。反射模组16设置于第一光路op1上并且与第一光束l1的第二部分l12垂直，用以反射第一光束l1的第二部分l12至第二面s2，而第二面s2接着反射第一光束l1的第二部分l12至第二光路op2。波长转换模组18用以接收第一面反射的第一光束l1的第一部分l11且激发出第二光束l2至第二光路op2，其中第一光束l1的第二部分l12与第二光束l2在第二光路op2上形成照明光束wl。第一光束l1可为蓝色光，其波段可为450nm至475nm，第二光束l2可为黄色光，其波段可为570nm至590nm。分色模组14可对于不同波长的光束具有不同的穿透率。另外，第一光路op1与第二光路op2相互垂直，且分色模组14与第一光路op1的夹角为45度。
38.换言之，合光装置10的光路的叙述如下。激光光源12发出第一光束l1至第一光路op1，第一光束l1照射至分色模组14的第一面s1，第一光束l1的第一部分l11被反射至波长转换模组18。波长转换模组18接收第一光束l1的第一部分l11并激发第二光束l2至第二光路op2，且第二光束l2穿透分色模组14。第一光束l1的第二部分l12穿透分色模组14投射至反射模组16，并被反射至分色模组14的第二面s2，而分色模组14的第二面s2反射第一光束l1的第二部分l12至第二光路op2。第一光束l1的第二部分l12与第二光束l2结合成为照明光束wl，由合光装置10出光，作为激光投影机100的照明光源。
39.图5为图2及图4中分色模组14的波长与穿透率的对照示意图。由图5可知，分色模组的镀膜对于波长大于500nm的光波有几乎100％穿透率，波长在450nm以下的光波则只有约20％的穿透率。光波波长介于500nm至450nm的穿透率则按比例逐步下降。利用此镀膜特性，若激光光源12发出的第一光束l1为具有波段450nm至475nm的蓝色光，则一部分光束可穿透分色模组，另一部分光束会被分色模组14反射。若波长转换模组18所激发的第二光束l2为具有波段570nm至590nm的黄色光，则第二光束l2可几乎完全穿透分色模组14。此配置可使合光装置10结合蓝色光束及黄色光束作为激光投影机100的照明光源。
40.综上所述，本发明实施例提供一种激光投影机，包含合光装置、分光模组、多个光阀及合光镜组。合光装置包含激光光源、分色模组、反射模组及波长转换模组。激光光源可用以提供第一光束于第一光路上。分色模组可设置于第一光路上并具有第一面及第二面，分色模组的第一面可反射第一光束的第一部分且第一光束的第二部分可绕过或穿透分色模组。反射模组设置于第一光路上并用以反射第一光束的第二部分至分色模组的第二面，第二面反射第二部分至第二光路。波长转换模组用以接收分色模组的第一面反射的第一光束的第一部分并激发出第二光束于第二光路，第二光束可绕过或穿透分色模组，其中第一光束的第二部分与第二光束在第二光路上形成照明光束。分光模组设置于第二光路上，并用以接收照明光束以产生复数色光束。多个光阀各自接收且调变复数色光束。合光镜组用以结合调变后的复数色光束以形成全彩影像。本发明实施例可减少投影机所需的镜片及其他光学元件，可降低硬体成本及降低产品重量与体积，并提升光学效率。
41.本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。