光源模组及投影装置的制作方法

本发明关于一种光源模组，尤指一种使用辅助光源搭配波长转换层的光源模组及投影装置。

背景技术：

投影机被广泛地应用在各种场合，例如学校、展览或会议等。随着技术与消费者需求的演进，投影机的发展朝轻量化或节能化来改良。一个重大改变来自于光源的改变，由高强度气体放电灯(high-intensitydischarge,hid)改良成发光二极管(light-emittingdiode,led)。此改良可大幅减少体积及增加能源转换效率。

然而发光二极管的使用伴随着各色发光元件效率不同的问题。举例来说，蓝光led的发光效率会优于红光led或绿光led，导致部分波段的色光亮度无法提升，使硬体整合上或能量匹配发生困难。此外，当提升特定颜色光的强度时，容易造成合光后的白光具有色偏现象，严重影响显示的影像品质。因此，要如何提升特定色光的强度且不影响影像品质便成为开发光源模组或投影机的重要课题之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光源模组及投影装置，用辅助光源搭配波长转换层以提升对应颜色光的强度，进而提升光源模组的合光效能并最小化合光后的照明光的色偏现象。

为达到上述目的，本发明提供一种光源模组，用以提供照明光，该光源模组包括：第一光源，提供第一光；第一波长转换层，具第一侧及第二侧，该第一侧配置于该第一光源上；第二光源，提供第二光；第二波长转换层，具第三侧及第四侧，该第三侧配置于该第二光源上；第一辅助光源，相对该第一光源且提供第一辅助光，该第一波长转换层受该第一光自该第一侧激发且受该第一辅助光自该第二侧激发而发出第一转换光；第二辅助光源，相对该第二光源且提供第二辅助光，该第二波长转换层受该第二光自该第三侧激发且受该第二辅助光自该第四侧激发而发出第二转换光；合光元件，具第五侧及第六侧，该第五侧与该第一辅助光源及该第二辅助光源相对且该第六侧与该第一波长转换层及该第二波长转换层相对，该合光元件用以使该第一辅助光及该第二辅助光穿透且使该第一转换光及该第二转换光反射；以及第三光源，提供第三光，其中该第三光由该第五侧穿透该合光元件至该第六侧；其中该第一转换光的波长落在第一波长范围，该第二转换光的波长落在第二波长范围，该第三光的波长落在第三波长范围，其中该第一波长范围与该第二波长范围与该第三波长范围皆不同，该照明光包括至少部分该第一转换光以及至少部分该第二转换光及至少部分该第三光。

较佳的，该第一光源与该第一辅助光源相对设置且该第一波长转换层设置于该第一光源与该第一辅助光源之间；该第二光源与该第二辅助光源相对设置且该第二波长转换层设置于该第二光源与该第二辅助光源之间。

较佳的，该第一光源与该第一辅助光源的出光面互相面对，该第一波长转换层的该第一侧面向该第一光源，该第二侧面向该第一辅助光源；第二光源与第二辅助光源的出光面互相面对，该第二波长转换层的该第三侧面向第二光源及该第四侧面向该第二辅助光源。

较佳的，该第三光的光路径与该第一转换光及该第二转换光的光路径重合而合成出照明光。

较佳的，该第一光为绿光，该第一辅助光为蓝光，该第二光为黄光，该第二辅助光为蓝光，该第三光为蓝光。

为达到上述目的，本发明另提供一种光源模组，用以提供照明光，该光源模组包括：第一光源，提供第一光；第一波长转换层，具第一侧及第二侧，该第一侧配置于该第一光源上；第二光源，提供第二光；第二波长转换层，具第三侧及第四侧，该第三侧配置于该第二光源上；第一辅助光源，相对该第一光源且提供第一辅助光，该第一波长转换层受该第一光自该第一侧激发且受该第一辅助光自该第二侧激发而发出第一转换光；第二辅助光源，相对该第二光源且提供第二辅助光，该第二波长转换层受该第二光自该第三侧激发且受该第二辅助光自该第四侧激发而发出第二转换光；第一合光元件，配置于该第一辅助光源和该第一波长转换层之间，其中该第一辅助光穿过该第一合光元件以激发该第一波长转换层；第二合光元件，配置于该第二辅助光源和该第二波长转换层之间该第二辅助光穿过该第二合光元件以激发该第二波长转换层；以及第三光源，提供第三光，其中该第三光穿透该第一合光元件及该第二合光元件；其中该第一转换光的波长落在第一波长范围，该第二转换光的波长落在第二波长范围，该第三光的波长落在第三波长范围，其中该第一波长范围与该第二波长范围与该第三波长范围皆不同，该照明光包括至少部分该第一转换光、至少部分该第二转换光及至少部分该第三光。

较佳的，该光源模组还包括：出光端，该第二合光元件配置于该第一合光元件以及该出光端之间；其中该第一转换光由该第一合光元件反射并穿透该第二合光元件，且该第二转换光由该第二合光元件反射，以自该出光端发出形成该照明光。

较佳的，该第三光为蓝色光，该第一转换光包括绿色光，该第二转换光包括红色光或黄色光。

较佳的，该第一转换光的亮度大于该第二转换光的亮度，该第二转换光的亮度大于该第三光的亮度。

为达到上述目的，本发明还提供一种投影装置，包括：如上所述的任意一项光源模组；以及光阀，接收该照明光并形成影像光，该影像光适于在一平面上形成影像。

与现有技术相比，本发明使用多个辅助光照射于对应的波长转换层以转换出需求颜色或波长的转换光，藉此使得合成的照明光不仅亮度提升且可调整照明光的颜色，以强化影像品质。

附图说明

图1为本发明的一实施例中光源模组示意图。

图2为本发明的另一实施例中光源模组示意图。

图3为本发明的一实施例中投影装置示意图。

具体实施方式

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。

图1为本发明的光源模组一实施例。请参照图1，光源模组100用以提供照明光120。光源模组100包括第一光源101、第二光源102、第三光源103、第一波长转换层106、第二波长转换层107、第一辅助光源104、第二辅助光源105及合光元件130。第一光源101提供第一光111，且第二光源102提供第二光112。第一波长转换层106具有第一侧1061及第二侧1062，且第一侧1061配置于第一光源101上。第二波长转换层107具有第三侧1071及第四侧1072，且第三侧1071配置于第二光源102上。第一辅助光源104相对于第一光源101且提供第一辅助光114。第一波长转换层106受第一光111自第一侧1061激发且受第一辅助光114自第二侧1062激发而发出第一转换光116。第二辅助光源105相对第二光源102且提供第二辅助光115。第二波长转换层107受第二光112自第三侧1071激发且受第二辅助光105自第四侧1072激发而发出第二转换光117。合光元件130具有第五侧131及第六侧132，其中第五侧131与第一辅助光源104及第二辅助光源105相对，且第六侧132与第一波长转换层106及第二波长转换层107相对。合光元件130用以使第一辅助光114及第二辅助光115穿透并且使第一转换光116及第二转换光117反射。第三光源103提供第三光113，且第三光113由第五侧131穿透合光元件130至第六侧132。第一转换光116的波长落在第一波长范围，第二转换光117的波长落在第二波长范围，第三光113的波长落在第三波长范围，其中第一波长范围与第二波长范围及第三波长范围皆不同。照明光120包括至少部分第一转换光116、至少部分第二转换光117及至少部分第三光113。

具体而言，本发明的光源模组100的各元件可整合于适当的壳体，而具有一体的模组化架构，以利于应用在各种显示装置或照明装置。举例而言，本发明的光源模组100较佳应用于投影装置，以作为投影装置的照明光源，但不以此为限。于其他实施例，依据实际需求，本发明的光源模组100可应用于任何需要照明光源的电子装置。

于一实施例，第一光源101、第二光源102、第三光源103、第一辅助光源104及第二辅助光源105较佳为发光二极管(led)、激光二极管(laserdiode)等具有高发光效率且体积相对较小的发光元件。再者，第一光源101、第二光源102、第三光源103、第一辅助光源104及第二辅助光源105所发出的光的颜色可依据波长转换层(例如106、107)及合光元件130的设计来变化，而使得由第一转换光116、第二转换光117及第三光113构成的照明光120为具有所需颜色的光。于一实施例，照明光120较佳为白光，但不以此为限。举例而言，当照明光120为白光时，第一光源101、第二光源102及第三光源103较佳分别为绿光led、黄光led及蓝光led，使得所发出的第一光111、第二光112及第三光113分别为绿光、黄光及蓝光。第一辅助光源104及第二辅助光源105分别发出第一辅助光114及第二辅助光115，用以激发对应的第一波长转换层106或第二波长转换层107，以形成第一转换光116及第二转换光117，藉此以加强对应颜色光的亮度及强度，进而可使得照明光120具有所需的亮度及色度。具体而言，第一辅助光源104及第二辅助光源105可依据例如光源的能源效率、所需的转换光波长、波长转换层吸收波段等进行选择。举例而言，第一辅助光源104及第二辅助光源105较佳例如为蓝光led，以使得所发出的第一辅助光114及第二辅助光115为蓝光。

第一光源101与第一辅助光源104相对设置且第一波长转换层106设置于第一光源101与第一辅助光源104之间。举例而言，第一光源101与第一辅助光源104的出光面较佳互相面对，且第一波长转换层106较佳设置于邻近第一光源101，或贴近第一光源101，使得第一波长转换层106的第一侧1061及第二侧1062分别面向第一光源101与第一辅助光源104。类似地，第二光源102与第二辅助光源105相对设置且第二波长转换层107设置于第二光源102与第二辅助光源105之间。举例而言，第二光源102与第二辅助光源105的出光面较佳互相面对，且第二波长转换层107较佳设置于邻近第二光源102，或贴近第二光源102，使得第二波长转换层107的第三侧1071及第四侧1072分别面向第二光源102与第二辅助光源105。第三光源103设置的位置较佳使第三光113的光路径与第一转换光116及第二转换光117的光路径重合而合成出照明光120。

第一波长转换层106及第二波长转换层107可为单层(monolayer)或多层结构，用以吸收能量并放出光能。第一波长转换层106及第二波长转换层107材料可为例如萤光粉或量子点(quantumdot)等受能量而直接或间接转换出光能之材料。根据波长转换层的材料不同，其转换光的波长也会有所不同，例如yag萤光粉可发出波长为550nm至560nm的光。波长转换层(例如106、107)可依据例如辅助光的波长、需求转换光的波长等来选择。举例而言，第一波长转换层106较佳具有绿萤光粉涂布于其第一侧1061及第二侧1062的膜片，使得第一波长转换层106受到第一光源101所发出的第一光111(例如绿光)及第一辅助光源104所发出的蓝光激发而可发出绿色的第一转换光116。对应地，第二波长转换层107较佳具有红萤光粉涂布于其第三侧1071及第四侧1072的膜片，使得第二波长转换层107受到第二光源102所发出的第二光112(例如黄光)及第二辅助光源102所发出的蓝光激发而可发出红色的第二转换光117。亦即，第一转换光116的波长落在绿光波长范围(即第一波长范围为波长476～570nm)，第二转换光117的波长落在红光波长范围(即第二波长范围为波长570～750nm)，且第三光113的波长落在蓝光波长范围(即第三波长范围为波长380～476nm)。

合光元件130为容许特定波长范围的光穿透且反射另一特定波长范围的光的光学元件。举例而言，合光元件130可为依据光学性质需求在受光区具有光学镀膜的分光片或滤光片。于此实施例，合光元件130较佳容许第三光113、第一辅助光114及第二辅助光115穿透，并反射第一转换光116及第二转换光117。举例而言，合光元件130可于对应第一转换光116的区域具有容许蓝光穿透且反射绿光的镀膜，而于对应第二转换光117的区域具有容许蓝光穿透且反射红光的镀膜。藉此，可使得第一转换光116、第二转换光117及第三光113朝同一方向射出而形成照明光120。于一实施例，合光元件130较佳相对于第一光源101及第二光源102(或相对于第一辅助光源104及第二辅助光源105)倾斜设置，且第一波长转换层106及第二波长转换层107分别位于合光元件130与第一光源101及第二光源102之间。举例而言，第一光源101及第二光源102较佳相对于合光元件130相邻设置于同一侧(例如第六侧132)，使得第一光源101与合光元件130之间的距离小于第二光源102与合光元件130之间的距离，且第一辅助光源104及第二辅助光源105相对于合光元件130对应设置于相对侧(例如第五侧131)，使得第一辅助光源104与合光元件130之间的距离大于第二辅助光源105与合光元件130之间的距离。

于此实施例，第一光源101及第一辅助光源104于合光元件130的垂直投影较佳重合，第二光源102及第二辅助光源105于合光元件130的垂直投影较佳重合，且第三光源103较佳位在第一光源101、第一辅助光源104、第二光源102及第二辅助光源105于合光元件130的垂直投影的范围外，例如第一光源101及第二辅助光源104的侧边，使得第三光113可由合光元件130的第五侧131穿透合光元件130至第六侧132。

于后参考图1，说明光源模组提供白色照明光的光路径。如图1所示，第一光源101所发出的第一光111(例如绿光)自第一波长转换层106的第一侧1061入射，且第一辅助光源104所发出的第一辅助光114(例如蓝光)自合光元件130的第五侧131穿透合光元件130至第六侧132以自第一波长转换层106的第二侧1062入射，进而激发第一波长转换层106发出第一转换光116(例如绿光)。第一转换光116自合光元件130的第六侧132入射且被合光元件130反射至预定方向(例如右侧)。第二光源102所发出的第二光112(例如黄光)自第二波长转换层107的第三侧1071入射，且第二辅助光源105所发出的第二辅助光115(例如蓝光)自合光元件130的第五侧131穿透合光元件130至第六侧132以自第二波长转换层107的第四侧1072入射，进而激发第二波长转换层107发出第二转换光117(例如红光或黄光)。第二转换光117自合光元件130的第六侧132入射且被合光元件130反射至相同的预设方向(例如右侧)。第三光源103所发出的第三光113(例如蓝光)自合光元件130的第五侧131穿透合光元件130至第六侧132且沿相同的预设方向行进，使得朝相同预设方向被反射的第一转换光116及第二转换光117与沿相同的预设方向行进的第三光113合成照明光120。藉此，可提升照明光120中的绿光及红光强度，来提升合光效能及照明光120的色度(例如改善色偏)。

于上述实施例中，虽藉由单一合光元件130来改变第一转换光116及第二转换光117的行进方向，但不以此为限。于其他实施例，可藉由控制复数个合光元件的倾斜角度，以更有效地分别控制第一转换光及第二转换光的反射方向。如图2所示，图2为本发明的光源模组的另一实施例。于此实施例中，光源模组200用以提供照明光220，且光源模组200包括：第一光源201、第二光源202、第三光源203、第一辅助光源204、第二辅助光源205、第一波长转换层206、第二波长转换层207、第一合光元件231及第二合光元件232。第一光源201提供第一光211。第一波长转换层206具有第一侧2061及第二侧2062，且第一侧2061配置于第一光源201上。第二光源202提供第二光212。第二波长转换层207具有第三侧2071及第四侧2072，且第三侧2071配置于第二光源202上。第一辅助光源204相对第一光源201且提供第一辅助光214。第一波长转换层206受第一光211自第一侧2061激发且受第一辅助光214自第二侧2062激发而发出第一转换光216。第二辅助光源205相对第二光源202且提供第二辅助光215。第二波长转换层207受第二光212自第三侧2071激发且受第二辅助光215自第四侧2072激发而发出第二转换光217。第一合光元件231配置于第一辅助光源204和第一波长转换层206之间，其中第一辅助光214穿过第一合光元件231以激发第一波长转换层206。第二合光元件232配置于第二辅助光源205和第二波长转换层207之间，其中第二辅助光215穿过第二合光元件232以激发第二波长转换层207。第三光源203提供第三光213，其中第三光213穿透第一合光元件231及第二合光元件232。第一转换光216的波长落在第一波长范围，第二转换光217的波长落在第二波长范围，第三光213的波长落在第三波长范围，其中第一波长范围与第二波长范围及第三波长范围皆不同，此照明光220包括至少部分第一转换光216以及至少部分第二转换光217及至少部分第三光213。

在此须注意，图2的实施例与图1的实施例的差异在于使用两个合光元件(例如231、232)，因此第一光源201、第二光源202、第三光源203、第一辅助光源204、第二辅助光源205、第一波长转换层206及第二波长转换层207的配置及细节可参考前述实施例的相关说明，于此不再赘述。于后着重说明第一合光元件231与与第二合光元件232的配置及光源模组200的光路径。

于此实施例，第一合光元件231与第二合光元件232各配置于对应辅助光源(例如204、205)与波长转换层(例如206、207)之间，用以导引光路，使第三光213与对应辅助光(例如214、215)穿透。具体而言，第一合光元件231倾斜设置于第一辅助光源204和第一波长转换层206之间，使得第一光源201及第一辅助光源204于第一合光元件231的垂直投影较佳重合，且第一辅助光源204较接近第一合光元件231的第一侧2311，而第一光源201较接近第一合光元件231的第二侧2312。类似地，第二合光元件232倾斜设置于第二辅助光源205和第二波长转换层207之间，使得第二光源202及第二辅助光源205于第二合光元件231的垂直投影较佳重合，且第二辅助光源205较接近第二合光元件232的第一侧2321，而第二光源202较接近第二合光元件232的第二侧2322。第三光源203较佳位在第一光源201与第一辅助光源204于第一合光元件231的垂直投影的范围且第二光源202与第二辅助光源205于第二合光元件232的垂直投影的范围外，例如第一光源201及第二辅助光源204的侧边，使得第三光213可由穿透第一合光元件231及第二合光元件232。

于一实施例，光源模组200可进一步包括出光端240。第二合光元件232较佳配置于第一合光元件231以及出光端240之间，使得第一转换光216由第一合光元件231反射并穿透第二合光元件232，且第二转换光217由第二合光元件232反射，以自出光端240发出形成照明光220。于一实施例，出光端240可为光源模组200的壳体开口端，但不以此为限。于其他实施例，出光端240可为光源模组200的集光端。

于后参考图2，说明光源模组200提供例如白色照明光的光路径。如图2所示，第一光源201所发出的第一光211自第一波长转换层206的第一侧2061入射，且第一辅助光源204所发出的第一辅助光214自第一合光元件231的第一侧2311穿透第一合光元件231至第二侧2312以自第一波长转换层206的第二侧2062入射，进而激发第一波长转换层206发出第一转换光216。第一转换光216自第一合光元件231的第二侧2312入射且被第一合光元件231反射，以自第二合光元件232的第一侧2321穿透第二合光元件232至其第二侧2322，而朝出光端240射出。第二光源202所发出的第二光212自第二波长转换层207的第三侧2071入射，且第二辅助光源205所发出的第二辅助光215自第二合光元件232的第一侧2321穿透第二合光元件2321至其第二侧2322以自第二波长转换层207的第四侧2072入射，进而激发第二波长转换层207发出第二转换光217。第二转换光217自第二合光元件232的第二侧2322入射且被第二合光元件232反射至出光端240。第三光源203所发出的第三光213自第一合光元件231的第一侧2311穿透第一合光元件231至其第二侧2312，进而自第二合光元件232的第一侧2321穿透第二合光元件232至其第二侧2322行进至出光端240。简而言之，朝出光端240的光分别为第一合光元件231及第二合光元件232反射的第一转换光216及第二转换光217与穿透第一合光元件231及第二合光元件232的第三光213，并于出光端240合成照明光220。藉此，可提升照明光220中的绿光及红光强度，来提升合光效能及照明光220的色度(例如改善色偏)。

在此须注意，第一合光元件231及第二合光元件232的反射特性可依照转换光216、217的种类或波长来选择。第一合光元件231及第二合光元件232的倾斜角度可依据对应转换光216、217所需的反射角度来设置。举例而言，第一合光元件231及第二合光元件232的法线方向较佳与出光端240的夹角为45度且与对应入射转换光216、217的夹角也为45度的方式设置，藉此将第一转换光216及第二转换光217朝出光端240汇聚。

在一实施例中，第三光213实质上为蓝色光，第一转换光216实质上为绿色光，第二转换光217实质上为红色光或黄色光。举例而言，第一转换光216的波长λ1为476nm<λ1≤570nm，且第二转换光217的波长λ2为570nm<λ2≤750nm。第三光光波长λ3为380nm<λ3≤476nm。具体而言，第一合光元件231较佳为容许第三光213及第一辅助光214穿透且反射第一转换光216的分光片或滤光片，例如具有容许蓝光穿透并反射绿光的光学镀膜的膜片。第二合光元件232较佳为容许第三光213、第二辅助光215及第一转换光216穿透且反射第二转换光217的分光片或滤光片，例如具有容许蓝光及绿光穿透并反射红光或黄光的光学镀膜的膜片。举例而言，因应第一转换光216的波长，第一合光元件231可选择对应透射率(t)的滤波器，例如t50％@～485nm。因应第二转换光217的波长，第二合光元件232可选择对应透射率的滤波器，例如t50％@～605nm。

于此实施例，第二光源202较佳为黄光或琥珀光的发光二极管。第二波长转换层217涂布可激发出红光的材料，例如红色萤光粉。透过第二辅助光215照射激发第二波长转换层217，再经由第二合光元件232反射或滤光，使红光亮度得到增益，提升照明光之品质，例如提升照明光亮度、白光色偏程度减少或提升色彩光输出(colorlightoutput,clo)。

在一实施例中，第一转换光216的亮度大于第二转换光217的亮度，第二转换光217的亮度大于第三光213的亮度，但不以此为限。依据实际应用，不同的亮度比例，可以达到不同的视觉效果。

图3为本发明的投影装置的一实施例。请参照图3，于一实施例，投影装置300包括任一上述光源模组100或200以及光阀302。光阀302接收照明光120或220并形成影像光304，影像光304适于在平面305上形成影像306。

在本实施例中，光阀302为一种可控开关，例如：液晶光阀或数位微镜装置(digitalmicro-mirrordevice,dmd)，用以依据影像讯号使得照明光120或220形成影像光304，进而将影像光304投影至平面305，例如：投影布幕或墙，藉此形成影像306。在此须注意，投影装置300可包含其他合宜的光学元件，例如色轮、透镜、镜头等，以形成影像306于平面305。

以上所述仅为本发明之较佳实施例。不能以此限定本发明实施之范围。任何本领域之通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可对上述实施例进行修改或润饰。此外，本说明书或申请专利范围中提及的「第一」、「第二」等用语仅用以区分或命名各别元件，而非用来限制数量的上限或下限。因此本发明之专利保护范围需视本说明书之申请专利请求范围所界定为准。