照明系统及投影装置的制作方法

1.本实用新型是有关于一种光学系统及光学装置，且特别是有关于一种照明系统及应用上述照明系统的投影装置。


背景技术：

2.目前使用激发光源(laser light source)的投影装置，可利用合光架构将两组光源模块所发出的激发光合光以提高投影装置的亮度。合光架构主要是使用反射镜及分色镜将红光、绿光、蓝光等多个色光合成白光。之后，再将两组白光的光路合在一起并入射至阵列透镜形成照明光束。最后，照明光束被光阀转换为影像光束，影像光束再借由投影镜头投射出投影装置。
3.然而，当投影镜头采用小光圈镜头时，使得投影装置的照明系统收光效率不佳，造成不良的影像品质。
[0004]“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
实用新型内容
[0005]
本实用新型提供一种照明系统及使用所述照明系统的投影装置，可提升照明光束的收光效率，并提高照明光束的均匀度。当使用小光圈镜头时，可提升影像品质。
[0006]
本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
[0007]
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提供一种照明系统，其包括两组光源模块、两组导光模块、第一反射镜以及匀光元件。每一光源模块包括多个光源，用以提供多个激发光束。两组导光模块分别配置于两组光源模块所产生的激发光束的传递路径上，以分别产生两组引导光束。第一反射镜配置在两组引导光束的其中之一组引导光束的传递路径上。两组引导光束的其中之一组引导光束被第一反射镜反射至匀光元件。两组引导光束的所述其中之另一组引导光束直接传递至匀光元件。匀光元件，接收两组引导光束，两组引导光束从匀光元件出光后形成照明光束。
[0008]
为实现上述目的中的一个或部分或全部目的或其他目的，本实用新型的一实施例还提供一种投影装置，其包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统用以产生照明光束，且包括两组光源模块、两组导光模块、第一反射镜以及匀光元件。每一光源模块包括多个光源，用以提供多个激发光束。两组导光模块分别配置于两组光源模块所产生的激发光束的传递路径上，以分别产生两组引导光束。第一反射镜配置在两组引导光束的其中之一组引导光束的传递路径上。两组引导光束的其中之一组引导光束被第一反射镜反射至匀光元件。两组引导光束的其中之另一组引导光束直接传递至匀光元件。两组引导光束从匀光元
件出光后形成照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，用以将照明光束转换成影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，用以将影像光束投射出投影装置。
[0009]
基于上述，在本实用新型的一实施例中，照明系统及使用所述照明系统的投影装置使用两组光源模块产生照明光束，并利用第一反射镜使两组引导光束入射至匀光元件的方向不互相垂直且不互相平行。因此，前述照明光束从匀光元件出射后的光斑较小而有助于提高照明系统收光效率，以符合投影装置使用小光圈的投影镜头时，而达到优良的影像品质。
附图说明
[0010]
图1是根据本实用新型的一实施例的投影装置的示意图。
[0011]
图2a是根据本实用新型的一实施例的投影装置中的照明系统的示意图。
[0012]
图2b是图2a中光源模块的示意图。
[0013]
图2c是图2a中引导光束被第一反射镜反射的放大示意图。
[0014]
图2d是图2a中两组引导光束入射至匀光元件的放大示意图。
具体实施方式
[0015]
有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
[0016]
图1是根据本实用新型的一实施例的投影装置的示意图。图 2a是根据本实用新型的一实施例的投影装置中的照明系统的示意图。图2b是图2a中光源模块的示意图。请参考图1、图2a 与图2b，本实用新型的一实施例提供一种投影装置10，其包括照明系统100、光阀200以及投影镜头300。
[0017]
在本实施例中，光阀200例如是数字微镜元件(digitalmicro-mirror device,dmd)、硅基液晶面板 (liquid-crystal-on-silicon panel,lcos panel)或是液晶面板 (liquid crystal panel)等空间光调变器。此外，投影镜头300例如是包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合。光学镜片例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。本实用新型对投影镜头300 的型态及其种类并不加以限制。
[0018]
在本实施例中，照明系统100用以产生照明光束il。光阀200 配置于照明光束il的传递路径上，用以将照明光束il转换成影像光束ib。投影镜头300配置于影像光束ib的传递路径上，用以将影像光束ib投射出投影装置10。
[0019]
在本实施例中，照明系统100可包括两组光源模块110、110’、两组导光模块120、120’、第一反射镜130以及匀光元件140。每一光源模块110、110’可包括多个光源112、112’、114、114’、116、 116’，用以提供多个激发光束l、l’。光源112、112’、114、114’、 116、116’可为发光二极管光源(light emitting diodes,leds)或激光二极管光源(laser diodes,lds)。激发光束l、l’可为红光、绿光与蓝光光束的至少其中之一。例如，光源112、112’可提供红光光束，光源114、114’可提供绿光光束，以及光源116、116’可提供蓝光光束。但本实用
新型不局限于此。
[0020]
在本实施例中，参考图2a与图2b，光源模块110、110’具有两个光源112、112’，一个光源114、114’以及一个光源116、116’。其中光源112、112’面对分色镜122、122’，光源112、112’与分色镜122、122’之间不设置其他光学元件，以达到照明系统100体积的最小化，而光源114、114’以及光源116、116’面对第二反射镜 124、124’，同理，光源114、114’以及光源116、116’与第二反射镜124、124’之间不设置其他光学元件，以达到照明系统100体积的最小化。其中分色镜122、122’例如是二向色镜(dichroic mirror)，分色镜122、122’用于让红光光束穿透且让绿光光束与蓝光光束反射。
[0021]
在本实施例中，两组导光模块120、120’分别配置于两组光源模块110、110’所产生的激发光束l、l’的传递路径上，以分别产生两组引导光束(guiding light beam)cb、cb’。引导光束(guidinglight beam)cb、cb’包括红光、绿光与蓝光光束的至少其中之一。每一导光模块120、120’包括分色镜122、122’以及第二反射镜124、 124’。每一光源模块110、110’所发出的激发光束l、l’中的至少其中之一(例如光源112、112’所发出的激发光束l、l’)穿过分色镜122、122’再传递至匀光元件140。所述每一光源模块110、 110’所发出的其余激发光束l、l’(即光源114、114’、116、116’所发出的激发光束l、l’)依序被第二反射镜124、124’反射而传递至分色镜122、122’，再被分色镜122、122’反射再传递至匀光元件140。
[0022]
在本实施例中，第一反射镜130配置在两组引导光束cb、cb’的其中之一组引导光束的传递路径上(即引导光束cb’的传递路径上)。两组引导光束cb、cb’的所述其中之一组引导光束被第一反射镜130反射至匀光元件140。两组引导光束cb、cb’的其中之另一组引导光束(即引导光束cb)直接传递至匀光元件140。匀光元件140，接收两组引导光束cb、cb’。两组光源模块110、 110’的主光轴110c、110c’互相垂直。其中，主光轴110c、110c’可定义是光源模块110、110’的出光表面的法线，且平行于激发光束l、l’从光源模块110、110’出光的方向。
[0023]
在本实施例中，两组引导光束cb、cb’从匀光元件140出光后形成照明光束il。其中，照明光束il包括红光、绿光与蓝光光束的至少其中之一。匀光元件140例如是积分柱(integration rod)、透镜阵列(lens array)或其他具有光均匀化效果的光学元件，但本实用新型不局限于此。
[0024]
除此之外，在本实施例中，两组引导光束cb、cb’入射至匀光元件140的方向不互相垂直且不互相平行。两组引导光束cb、 cb’分别从两组导光模块120、120’出射后的传递方向互相垂直。
[0025]
在本实施例中，第一反射镜130与任一分色镜122、122’之间不互相垂直且不互相平行。第一反射镜130与任一第二反射镜 124、124’之间不互相垂直且不互相平行。
[0026]
在本实施例中，两组引导光束cb、cb’的所述其中之另一组引导光束垂直入射至匀光元件140。而且，两组引导光束cb、cb’入射至匀光元件140的入光端的光斑重叠。
[0027]
图2c是图2a中引导光束被第一反射镜反射的放大示意图。请参考图2a与图2c，在本实施例中，两组引导光束cb、cb’的所述其中之一组引导光束(例如是引导光束cb’)入射至第一反射镜130的入射角θ1与出射于第一反射镜130的出射角θ2相加小于90度。
[0028]
图2d是图2a中两组引导光束入射至匀光元件的放大示意图。请参考图2a与图2d，在本实施例中，两组引导光束cb’、 cb分别入射至匀光元件140的入射角θ3、θ4不相等。其
中，引导光束cb’是从第一反射镜130反射至匀光元件140，引导光束 cb垂直入射至匀光元件140，使入射角θ4＝0。
[0029]
综上所述，在本实用新型的一实施例中，照明系统及使用所述照明系统的投影装置使用两组光源模块产生照明光束，因此可提供较高亮度的照明光束以及高均匀度的照明光束。而照明系统设有第一反射镜，使得两组引导光束入射至匀光元件的方向不互相垂直且不互相平行。因此，两组引导光束在光束传递的路径上可被设计为互相靠近的方式入射于匀光元件，进而使照明光束从匀光元件出射后的光斑较小。前述照明光束从匀光元件出射后的光斑较小而有助于提高照明系统收光效率，以符合投影装置使用小光圈的投影镜头，而达到优良的影像品质。
[0030]
此外，在一实施例中，两组引导光束在光路上可被设计为以更靠近的方式入射于匀光元件，进而使两组引导光束入射至匀光元件的入光端的光斑重叠，因此提高照明系统的光均匀度。
[0031]
惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和标题(实用新型名称)仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element) 的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
[0032]
附图标记说明：
[0033]
10：投影装置
[0034]
100：照明系统
[0035]
110、110’：光源模块
[0036]
110c、110c’：主光轴
[0037]
112、112’、114、114’、116、116’：光源
[0038]
120、120’：导光模块
[0039]
122、122’：分色镜
[0040]
124、124’：第二反射镜
[0041]
130：第一反射镜
[0042]
140：匀光元件
[0043]
200：光阀
[0044]
300：投影镜头
[0045]
cb、cb’：引导光束
[0046]
ib：影像光束
[0047]
il：照明光束
[0048]
l、l’：激发光束
[0049]
θ1、θ3、θ4：入射角
[0050]
θ2：出射角。