光源系统、投影装置与光源切换方法_2

文档序号:9304030阅读:来源:国知局
明所提供的光源系统100切换为第一状态的示意图。在此实施例中,第一光源SlO发出第一光线至第一分光兀件110。然后,第一分光兀件110将第一光线反射至波长转换元件130而产生不同于第一光线的一第二光线。详细而言,当第一光线穿透第一分光元件110而到达第一分光元件110的全反射面IlOT时,由于第一光线与全反射面IlOT的入射角大于第一分光元件110的临界角,因此第一光线被第一分光元件110反射至波长转换元件130。
[0046]值得注意的是,波长转换元件130包括黄突光粉(yellow phosphor)。第一光源SlO所发出的第一光线包括第一蓝光,举例而言,此第一蓝光的波长约为440至450纳米(nm)。在此实施例中,波长转换元件130所发出的第二光线包括部分未被黄荧光粉所转化的第一蓝光,以及被黄荧光粉所转化的黄光。详细而言,第二光线实质上包含第一蓝光、第一绿光、第二绿光以及第一红光,其中第二绿光不同于第一绿光。举例而言,第一绿光的波长约为510至520纳米,第二绿光的波长约为550至560纳米,第一红光的波长约为610至620纳米。由此可知,由于波长转换元件130被第一光线照射后,会产生包括第一绿光与第二绿光的第二光线。因此,通过本发明所提供的光源系统100可取代功率较低的绿光激光,得以降低成本并且取得高功率的绿色光源。
[0047]如图4A所示,相位转换元件(phase retarder) 112配置于第一分光元件110靠近波长转换元件130的一侧。在一实施例中,相位转换元件112为四分之一波片(quarterwave plate)。第一光源SlO所发出的第一光线(包括第一蓝光)被第一分光元件110反射后会穿透相位转换元件112而到达波长转换元件130,然后波长转换元件130所发出的第二光线(包括第一蓝光)再次穿透相位转换元件112而到达第一分光元件110。由此可知,第一蓝光会穿透相位转换元件112两次。举例而言,如图4B所示,当第一光线中的第一蓝光为P相位,则第二光线中的第一蓝光为S相位。因此,第一分光兀件110可视为蓝光的偏振分光器(PBS)。
[0048]然后,当波长转换元件130所发出的第二光线抵达第一分光元件110时,由于第二光线的入射角小于临界角,因此可穿透第一分光元件I1而到达光线切换元件140。值得注意的是,光线切换元件140用以在第一状态以及不同于第一状态的一第二状态之间进行切换,以支援3D影像的投影。在一实施例中,光源系统100在第一状态时产生第一波段光线,并且在第二状态产生不同于第一波段光线的第二波段光线。详细而言,光源系统100在第一时段切换为第一状态,而在第二时段切换为第二状态,然后在第三时段再切换为第一状态。通过周期性的切换于第一状态以及第二状态之间,使得光源系统100能够交替产生第一波段光线以及第二波段光线给成像系统以形成3D影像。在另一实施例中,光线切换元件140为一转盘,并且上述转盘的转速,决定于光源系统100切换第一波段光线以及第二波段光线的速度。
[0049]当光源系统100为第一状态时,第二光线穿透第一分光元件110而到达光线切换元件140。详细而言,在第一状态时,光线切换元件140会转动使得共轭焦点CPl落在反射区域142,并且第二光线穿透第一分光元件110而到达光线切换元件140的反射区域142。换言之,在第一状态时,光线切换元件140反射第二光线,使得第二光线到达第二分光元件122。详细而言,如图4A所示,光线切换元件140反射第二光线的位置为反射元件150的共轭焦点CP1。然后,第二光线经由第二分光元件122的全反射面122T反射至第一滤光元件124,而产生第一波段光线。如图4C所示,其中粗线部分代表第一滤光元件124的穿透率。由此可知,第一滤光元件124约在550至560纳米的波长范围具有最高的穿透滤。换言之,第一滤光元件124用以穿透第二绿光,并且反射第二绿光以外的其他光线。在此实施例中,第二分光兀件122反射至第一滤光兀件124的第二光线包括了第一蓝光、第一绿光、第一红光以及第二绿光。因此,只有第二绿光会穿透第一滤光元件124,而第一蓝光、第一绿光以及第一红光都会被第一滤光兀件124所反射而成为第一波段光线。换言之,在第一状态中,光源系统100所产生的第一波段光线包括第一蓝光、第一绿光以及第一红光。
[0050]图5A、图5B为本发明所提供的光源系统100切换为第二状态的示意图。在5A图所示的实施例与图4A所示的实施例的差别在于,来自波长转换元件130的第二光线穿透第一分光元件110后,到达光线切换元件140的穿透区域144而非反射区域142。详细而言,在第二状态时,光线切换元件140会转动使得共轭焦点CPl落在穿透区域144,并且第二光线穿透第一分光元件110而到达光线切换元件140的穿透区域144。换言之,当光源系统100切换为第二状态时,光线切换元件140穿透第二光线至反射元件150。详细而言,光线切换元件140穿透第二光线的位置为反射元件150的共轭焦点CP1,亦即第二光线聚焦于共轭焦点CP1。另一方面,被反射元件150所反射的第二光线也聚焦于另一共轭焦点CP2。如前所述,共轭焦点CPl与CP2为反射元件150的焦面152上的共轭两点。值得注意的是,反射元件150、第一聚光元件160以及第二聚光元件170沿着光轴156而配置,并且共轭焦点CPl与CP2对称于光轴156。然后,被反射的第二光线到达第一分光元件110,被第一分光元件110反射至第一滤光元件124。由于第一滤光元件124仅用以穿透第二绿光,因此只有第二光线中的第二绿光能够穿透第一滤光元件124,而成为第二状态的第二波段光源的一部分。
[0051]在另一实施例中,如图5B所示,第二光源S20发出第三光线,而第三光线穿透第二分光兀件122。详细而言,第三光线包括第二红光、以及不同于第一蓝光的一第二蓝光。在此实施例中,第三光线穿透第二分光元件后,聚焦于共轭焦点CP2,然后到达反射元件150。值得注意的是,被反射元件150所反射的第三光线聚焦于共轭焦点CP1,并且穿透光线切换元件140的穿透区域144而再次到达第二分光元件122。此时,第二分光元件122将第三光线反射至第一滤光元件124。由于第一滤光元件124用以穿透第二绿光,因此第三光线所包含的第二红光与第二蓝光都会被第一滤光元件124所反射,而成为第二状态的第二波段光源的一部分。由此可知,第二波段光线包括第二红光、第二蓝光以及第二绿光。
[0052]图6A为本发明所提供的光源系统100切换为2D模式的示意图。图6A所示的实施例与图1所不的实施例的差别在于,光源系统100使用第三分光兀件126,而非第二分光元件122。在一实施例中,第二滤光元件128配置于第三分光元件126靠近光线切换元件140的一侧,并且镜面129配置于第三分光元件126以及第一分光元件110之间。此外,第二滤光元件128用以反射第二光源S20所发出的第二蓝光以及第二红光。图6B为本发明所提供的第二滤光元件128的穿透率的示意图。由此可知,穿透率最低的是波长约为460至470nm的第二蓝光、以及波长约为635至645nm的第二红光。换言之,第二蓝光以及第二红光无法通过第二滤光元件128。
[0053]如图6A所示,第一光源SlO所发出的第一光线被第一分光元件110反射至波长转换元件130而产生第二光线,然后第二光线穿透第一分光元件110,被光线切换元件140所反射而到达第二滤光兀件128。由于第二光线包括第一蓝光、第一绿光、第一红光以及第二绿光,并未包括第二红光与第二蓝光。因此,第二光线可完全穿透第二滤光元件128而到达第三分光元件126。然后,第二光线被第三分光元件126反射至镜面129,再被镜面129反射而成为光源系统100的输出光源。由此可知,当光源系统100切换为2D模式时,会输出由第一光源SlO以及波长转换兀件130所产生的第一蓝光、第一绿光、第二绿光以及第一红光。
[0054]图6C为本发明所提供的光源系统切换为2D模式的另一示意图。在此实施例中,光源S20所发出的第三光线穿透第三分光元件126而到达第二滤光元件128。由于第三光线包括第二红光与第二蓝光,因此被第二滤光元件128反射而无法通过。然后,被第二滤光兀件128所反射的第三光线被第三分光兀件126反射至镜面129,再被镜面129反射而成为光源系统100的输出光源。由此可知,当切换为2D模式时,光源系统100亦会输出由第二光源S20所产生的第二红光与第二蓝光。综上所述,由于光源系统100切换为2D模式时,第一光源SlO与第二光源S20会同时运作,因此光源系统100会输出第一蓝光、第二蓝光、第一绿光、第二绿光、第一红光以及第二红光。换言之,光源系统100会同时输出第一波段光源以及第二波段光源,而不需要进行切换而轮流输出第一波段光源以及第二波段光源。
[0055]此外,本发明更提供一种投影装置,包括光源系统100以及一成像系统。光源系统100用以输出第一
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