专利名称：光源模块及光学投影装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种光源模块，且特别是有关于一种光学投影装置的光源模块。
背景技术：
请参照图1A与图1B，习知光学投影装置100中，包括一照明系统110、一投影镜头120与一数字微镜装置130。其中，数字微镜装置(Digital Micro-Mirror Device，DMD)130配置于照明系统110与投影镜头120之间。此外，照明系统110包括一光源组112、一光积分柱(light integration rod)114与一透镜116，其中光积分柱114配置于光源组112与数字微镜装置130之间，透镜116配置于光积分柱114与数字微镜装置130之间。
光源组112适于提供一光束113，其通过光积分柱114与透镜116后会传递至数字微镜装置130，而数字微镜装置130会将此光束113转换成一影像光束113’，而投影镜头120会将此影像光束113’投影于屏幕(未绘示)上以形成影像。
上述的光学投影装置100中，受限于数字微镜装置130的面通量(etendue)，光源组112仅能由四颗发光二极管所组成，较常见的是由一颗红光发光二极管R、一颗蓝光发光二极管B与两颗绿光发光二极管G所组成。然而，采用DMD的光学投影装置，其光源组的发光二极管是为轮流发亮以依序产生红光、绿光、蓝光，由于单颗发光二极管的发光亮度不足，因此投影镜头120所投影出的影像的亮度偏低。
请参照图2A与图2B，是习知另一光学投影装置100a，其与100相似，不同处在于为了提高影像亮度，光学投影装置100a的照明系统110a使用了两光源组112a、112b。其中，光源组112a是配置于光积分柱114a的入光端，而光源组112b是配置于光积分柱114b的入光端，且光积分柱114a与114b之间配置一滤光片(filter)118用以使光源组112a所发出的光束113a通过，并将光源组112b所发出的光束113b反射。
上述的光源组112a是由两颗红光发光二极管R与两颗蓝光发光二极管B所组成，而光源组112b是由四颗绿光发光二极管G所组成。由于光学投影装置100a具有两组光源组112a、112b，所以可有效提升影像的亮度。然而，在此种架构下，照明系统110a所占用的空间较大，因此光学投影装置100a的体积较为庞大，不符现今电子产品追求轻薄短小的趋势。
发明内容本发明的一目的是提供一种光源模块，其架构较小且可提高发光亮度。
本发明的另一目的是提供一种光学投影装置，其架构较小且可提高发光亮度。
为达上述目的，本发明提出一种光源模块，其包括一导光组件，具有一出光端、一入光端以及连接于该出光端与该入光端之间的多个反射面，该导光组件内部具有一第一滤光膜及一第二滤光膜，配置于该出光端边缘与该入光端之间，以于该导光组件内部划分出位于该第一滤光膜与该入光端之间的一第一楔形区域、位于该第二滤光膜与该入光端之间的一第二楔形区域以及位于该第一滤光膜与第二滤光膜之间的一第三楔形区域；一第一光源组，配置于该导光组件的该入光端，且对应于该第一楔形区域；以及一第二光源组，配置于该导光组件的该入光端，且对应于该第二楔形区域，其中该第一滤光膜适于使该第一光源组所发出的光线穿透，并反射该第二光源组所发出的光线，而该第二滤光膜适于使该第二光源组所发出的光线穿透，并反射该第一光源组所发出的光线。
本发明另提出一种光源模块，其包括一导光组件与多个光源组。其中，导光组件具有一出光端、一入光端以及连接于出光端与入光端之间的多个反射面。导光组件内部具有多个滤光膜，其是配置于出光端边缘与入光端之间，以于导光组件内部划分出多个锥形区域以及位于这些锥形区域之间的一共享区域。此外，光源组是配置于导光组件的入光端，且对应于锥形区域。各光源组所对应的滤光膜适于使其所发出的光线穿透，并反射其它不同色光的光源组所发出的光线。
本发明更提出一种光学投影装置，其包含一导光组件、多个光源组、一数字微镜装置与一投影镜头。其中，导光组件具有一出光端、一入光端以及连接于出光端与入光端之间的多个反射面。导光组件内部具有多个滤光膜，配置于出光端边缘与入光端之间，以于导光组件内部划分出多个锥形区域以及位于锥形区域之间的一共享区域。光源组配置于导光组件的入光端，且对应于锥形区域，各光源组所对应的滤光膜适于使其所发出的光线穿透，并反射其它不同色光的光源组所发出的光线，且光线是由出光端射出导光组件。此外，数字微镜装置是设置于光线的传递路径上，以将光线转换成一影像光束，而投影镜头是设置于影像光束的传递路径上，以将影像光束投影于一屏幕上以形成影像。
本发明的光源模块因具有多个光源组，因此可提高发光亮度。此外，由于光源组皆配置于导光组件的入光端，相较于习知技术中采用两个光源组的架构，本发明的光源模块的架构较小。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1A是习知一种以发光二极管为光源的光学投影装置的示意图。
图1B是图1A中光源组的示意图。
图2A是习知另一种以发光二极管为光源的光学投影装置的示意图。
图2B是图2A中两个光源组的示意图。
图3A是本发明第一实施例的光源模块的立体图。
图3B是图3A的上视图。
图4是本发明第一实施例中第一光源组与第二光源组的示意图。
图5A是本发明第一光源组所发出的光线的光路径示意图。
图5B是本发明第二光源模块所发出的光线的光路径示意图。
图6是本发明第一实施例的导光组件的一种构成方式的示意图。
图7是本发明第一实施例的导光组件的另一种构成方式的示意图。
图8是本发明第二实施例的光源模块的立体图。
图9A是图8的上视9B是图8的侧视图。
图10是本发明第二实施例中多个光源组的示意图。
图11A与图11B是本发明第二实施例的导光组件的一种构成方式的示意图。
图12是本发明一实施例的光学投影装置的结构示意图。
具体实施方式第一实施例请参照图3A与图3B，本发明第一实施例的光源模块200适用于一光学投影装置中，以提供其所需的光源。光源模块200包括一导光组件210、一第一光源组220与一第二光源组230。其中，导光组件210具有一入光端211、一出光端212以及连接于出光端212与入光端211之间的多个反射面213。此外，导光组件210内部具有一第一滤光膜214及一第二滤光膜215，其配置于出光端212边缘与入光端211之间，以于导光组件210内部划分出位于第一滤光膜214与入光端211之间的一第一楔形区域216、位于第二滤光膜215与入光端211之间的一第二楔形区域217以及位于第一滤光膜214、第二滤光膜215与出光端212之间的一第三楔形区域218。另外，第一光源组220是配置于导光组件210的入光端211，且对应于第一楔形区域216，而第二光源组230是配置于导光组件210的入光端211，且对应于第二楔形区域217。第一滤光膜214适于使第一光源组220所发出的光线穿透，并反射第二光源组230所发出的光线，而第二滤光膜215适于使第二光源组230所发出的光线穿透，并反射第一光源组220所发出的光线。
请参照图4，光源模块200中，第一光源组220与第二光源组230例如是配置于一电路板240上。第一光源组220包括多个第一色光光源，例如为绿光光源G’，而第二光源组230包括多个第二色光光源与多个第三色光光源，例如为蓝光光源B’及红光光源R’。在本实施例中，上述色光光源例如为发光二极管。
请参照图5A，在本实施例中，绿光光源G’、蓝光光源B’与红光光源R’可配合光学投影装置的需求而轮流发光。当绿光光源G’发光时(即第一光源组220发光时)，由于第一滤光膜214会使第一光源组220所发出的光线222穿透，而第二滤光膜215会将光线222反射，因此部分光线222自入光端211入射导光组件210后，会在第一楔形区域216及第三楔形区域218周围的反射面213与第二滤光膜215之间反射。换言的，当第一光源组220发光时，可将导光组件210视为由第一楔形区域216及第三楔形区域218周围的反射面213与第二滤光膜215所构成的光积分柱。
请参照图5B，当蓝光光源B’或红光光源R’发光时(即第二光源组230发光时)，由于第二滤光膜215会使第二光源组230所发出的光线232穿透，而第一滤光膜214会将光线232反射，因此部分光线232自入光端211入射导光组件210内部后，会在第二楔形区域217及第三楔形区域218周围的反射面213与第一滤光膜214之间反射，并自出光端212出射。换言的，当第二光源组230发光时，可将导光组件210视为由第二楔形区域217及第三楔形区域218周围的多个反射面213与第一滤光膜214所构成的光积分柱。
下表为习知光学投影装置100(如图1A所示)投影于屏幕的影像亮度与应用本实施例的光源模块200的光学投影装置投影于屏幕的影像亮度的比较数据。需注意的是，下表中所列举的数据为仿真十万条光线所得的结果，其仅为举例的用，并非用以限定本发明。此外，各光源组皆由四个1公厘×1公厘的发光二极管所组成，而习知光积分柱114与导光组件210的长度为30公分，且其出光端的大小相同。
由上表的数据资料可知，若将习知光学投影装置100投影于屏幕的影像亮度视为100％，则应用本发明的光源模块200的光学投影装置投影于屏幕的影像亮度可达175.9％。此外，由于导光组件210的体积仅稍微大于习知光积分柱的体积，且相较于习知技术中采用两个光源组的架构(如图2A所示)，本实施例的光源模块200的架构明显较小。所以，将此光源模块200应用于光学投影装置中，不仅能提高影像的亮度，亦不至于增加整个光学投影装置的体积。
本实施例的导光组件210可由不同的方式构成，以下将举两个例子来说明，但本发明并不限定构成导光组件210的方式。
图6是本发明第一实施例的导光组件的一种构成方式的示意图。请参照图3B与图6，本实施例的导光组件210可由分别对应第一楔形区域216、第二楔形区域217以及第三楔形区域218的一第一棱镜250、一第二棱镜260及一第三棱镜270所构成，以提供第一滤光膜214、第二滤光膜215与反射面213。第一滤光膜214为配置于第一棱镜250与第三棱镜270的交接面上的一镀层275，而第二滤光膜215为配置于第二棱镜260与第三棱镜270的交接面上的一镀层265。各反射面213例如为第一棱镜250、第二棱镜260以及第三棱镜270的全反射面。
承上述，由于棱镜切割与镀膜均为成熟的技术，不仅生产良率高，还可节省导光组件的生产成本。此外，虽然图6中所绘示的镀层275是配置于第三棱镜270上，但此镀层275亦可配置于第一棱镜250上。同样地，虽然图6中所绘示的镀层265是配置于第二棱镜260上，但此镀层265亦可配置于第三棱镜270上。
图7是本发明第一实施例的导光组件的另一种构成方式的示意图。请参照图3B与图7，本实施例的导光组件210亦可由多个反射镜280、一第一滤光片290与一第二滤光片295所构成。其中，反射镜280是用以提供反射面213，而第一滤光片290与第二滤光片295则作为第一滤光膜214与第二滤光膜215。此种组成方式较为简单，其生产成本也较低。此外，此种组成方式还可避免棱镜吸收光线的问题。
第二实施例请参照图8、图9A与图9B，本实施例的光源模块300包括一导光组件310与多个光源组320。其中，导光组件310具有一入光端311、一出光端312以及连接于入光端311与出光端312之间的多个反射面313。导光组件310内部具有多个滤光膜314，其配置于出光端312边缘与入光端311之间，以于导光组件310内部划分出多个锥形区域315以及位于这些锥形区域315之间的一共享区域316。此外，光源组320是配置于导光组件310的入光端311，且各光源组320是对应于一个锥形区域315。另外，各光源组330所对应的滤光膜314适于使其所发出的光线穿透，并反射其它不同色光的光源组320所发出的光线。
请参照图10，光源模块300中，各光源组320例如是配置于一电路板330上。此外，这些光源组320依发光颜色可区分为第一色光光源组321、第二色光光源组322与第三色光光源组323。在本实施例中，第一色光光源组321有两个，其分别包括多个第一色光光源，如绿光光源G’，第二色光光源组322有一个，其包括多个第二色光光源，如蓝光光源B’，而第三色光光源组323有一个，其包括多个第三色光光源，如红光光源R’。另外，上述这些色光光源例如为发光二极管。
在本实施例中，绿光光源G’、蓝光光源B’与红光光源R’可配合光学投影装置的需求而轮流发光。当绿光光源G’发光时，第一色光光源组321所对应的滤光膜314会使绿光穿透，而其余的滤光膜314会使绿光反射。因此，部分绿光自入光端311入射导光组件310后，会在第一色光光源组321所对应的锥形区域315周围的反射面313、共享区域区域316周围的反射面313与会使绿光反射的滤光膜314之间反射，并自出光端312出射。
同理，当蓝光光源B’发光时，部分蓝光自入光端311入射导光组件310后，会在第二色光光源组322所对应的锥形区域315周围的反射面313、共享区域区域316周围的反射面313与会使蓝光反射的滤光膜314之间反射，并自出光端312出射。当红光光源R’发光时，部分红光自入光端311入射导光组件310后，会在第三色光光源组323所对应的锥形区域315周围的反射面313、共享区域区域316周围的反射面313与会使红光反射的滤光膜314之间反射，并自出光端312出射。
由于本实施例的光源模块300具有四个光源组320，所以其发光亮度较高。将此光源模块300应用在光学投影装置中，可大幅提升其所投影出的影像的亮度。此外，相较于习知技术中采用两个光源组的架构，本实施例的光源模块300的架构明显较小。
图11A与图11B是本发明第二实施例的导光组件的一种构成方式的示意图。请参照图8、图11A与图11B，本实施例的导光组件310可由对应锥形区域315的多个棱镜340以及对应共享区域316的棱镜所构成，以提供上述的滤光膜314与反射面313。其中，对应共享区域315的棱镜可为多个。举例来说，对应共享区域315的棱镜例如是由棱镜350、连接棱镜350上表面与下表面的棱镜360a、360b以及连接棱镜350左侧与右侧的棱镜370a、370b所组成。此外，各滤光膜314为配置于各棱镜340与其相接的棱镜的交接面上的一镀层380。
值得注意的是，本实施例的导光组件310亦可由多个反射镜与多个滤光片所构成。其中，反射镜是用以提供反射面313，而滤光片则作为滤光膜314。
图12是本发明一实施例的光学投影装置的结构示意图。请参照图12，本实施例的光学投影装置400包括一数字微镜装置410、一投影镜头420以及上述的光源模块300(如图8所示)。数字微镜装置410是设置于光源模块300所提供的光线302的传递路径上，以将光线302转换成一影像光束302’。投影镜头420是设置于影像光束302’的传递路径上，以将影像光束302’投影于一屏幕(未绘示)上以形成影像。
由于光源模块300的架构较小，且可提供较高亮度的光线302，所以将此光源模块300应用于光学投影装置400中，不仅能提高影像的亮度，亦不至于大幅增加整个光学投影装置400的体积。此外，在本实施例中亦可将光学投影装置400的光源模块300换成第一实施例的光源模块200(如图3A所示)。
综上所述，本发明的光源模块至少具有下列优点1.本发明的光源模块因具有多个光源组，因此可提高发光亮度。将此光源模块应用于光学投影装置中，可大幅提升其所投影出的影像的亮度。
2.由于导光组件的体积仅稍微大于习知技术中采用单一光源组架构其光积分柱的体积，且相较于习知技术中采用两光源组的架构，本发明的光源模块的架构明显较小，因此不至于增加光学投影装置的体积。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
主要组件符号说明100、100a光学投影装置
110照明系统112、112a、112b光源组113、113a、113b光束113’影像光束114、114a、114b光积分柱116透镜118滤光片120投影镜头130数字微镜装置200、300光源模块210、310导光组件211、311入光端212、312出光端213、313反射面214第一滤光膜215第二滤光膜216第一楔形区域217第二楔形区域218第三楔形区域220第一光源组222、232光线230第二光源组240、330电路板250第一棱镜
260第二棱镜265、275、380镀层270第三棱镜280反射镜290第一滤光片295第二滤光片302光线314滤光膜315锥形区域316共享区域320光源组321第一色光光源组322第二色光光源组323第三色光光源组340、350、360a、360b、370a、370b棱镜400光学投影装置410数字微镜装置420投影镜头R红光发光二极管R’红光光源G绿光发光二极管G’绿光光源B蓝光发光二极管B’蓝光光源
权利要求
1.一种光源模块，其特征在于包括一导光组件，具有一出光端、一入光端以及连接于该出光端与该入光端之间的多个反射面，该导光组件内部具有一第一滤光膜及一第二滤光膜，配置于该出光端边缘与该入光端之间，以于该导光组件内部划分出位于该第一滤光膜与该入光端之间的一第一楔形区域、位于该第二滤光膜与该入光端之间的一第二楔形区域以及位于该第一滤光膜与第二滤光膜之间的一第三楔形区域；一第一光源组，配置于该导光组件的该入光端，且对应于该第一楔形区域；以及一第二光源组，配置于该导光组件的该入光端，且对应于该第二楔形区域，其中该第一滤光膜适于使该第一光源组所发出的光线穿透，并反射该第二光源组所发出的光线，而该第二滤光膜适于使该第二光源组所发出的光线穿透，并反射该第一光源组所发出的光线。
2.如权利要求1所述的光源模块，其特征在于该第一光源组包括多个第一色光光源，而该第二光源组包括多个第二色光光源与多个第三色光光源。
3.如权利要求2所述的光源模块，其特征在于该第一色光光源为绿光光源，该第二色光光源为蓝光光源，而该第三色光光源为红光光源。
4.如权利要求2所述的光源模块，其特征在于该第一、第二与第三色光光源为发光二极管。
5.如权利要求1所述的光源模块，其特征在于该导光组件是由分别对应该第一楔形区域、该第二楔形区域以及该第三楔形区域的一第一棱镜、一第二棱镜以及一第三棱镜所构成，该第一滤光膜为配置于该第一棱镜与该第三棱镜的交接面上的一镀层，该第二滤光膜为配置于该第二棱镜与该第三棱镜的交接面上的一镀层，该些反射面为该第一棱镜、该第二棱镜及该第三棱镜的全反射面。
6.如权利要求1所述的光源模块，其特征在于该导光组件是由多个反射镜、一第一滤光片及一第二滤光片构成，该反射镜形成该反射面，而该第一滤光片为该第一滤光膜，该第二滤光片为该第二滤光膜。
7.一种光源模块，其特征在于包括一导光组件，具有一出光端、一入光端以及连接于该出光端与该入光端之间的多个反射面，该导光组件内部具有多个滤光膜，配置于该出光端边缘与该入光端之间，以于该导光组件内部划分出多个锥形区域以及位于该些锥形区域之间的一共享区域；以及多个光源组，配置于该导光组件的该入光端，且对应于该些锥形区域，其中各该光源组所对应的该些滤光膜适于使其所发出的光线穿透，并反射其它不同色光的光源组所发出的光线。
8.如权利要求7所述的光源模块，其特征在于该些光源组包含具有多个第一色光光源的一第一色光光源组、具有多个第二色光光源的一第二色光光源组与具有多个第三色光光源的一第三色光光源组。
9.如权利要求8所述的光源模块，其特征在于该些第一色光光源为绿光光源，该些第二色光光源为蓝光光源，而该些第三色光光源为红光光源。
10.如权利要求9所述的光源模块，其特征在于该些第一色光光源、该些第二色光光源与该些第三色光光源为发光二极管。
11.如权利要求7所述的光源模块，其特征在于该导光组件是由对应该些锥形区域与该共享区域的多个棱镜所构成。
12.如权利要求11所述的光源模块，其特征在于该些滤光膜为设置于该些棱镜上的镀层，该些反射面为该些棱镜的全反射面。
13.如权利要求7所述的光源模块，其特征在于该导光组件是包含多个反射镜及多个滤光片，该些反射镜形成该些反射面，而该些滤光片形成该些滤光膜。
14.一种光学投影装置，其特征在于是包含一导光组件，具有一出光端、一入光端以及连接于该出光端与该入光端之间的多个反射面，该导光组件内部具有多个滤光膜，配置于该出光端边缘与该入光端之间，以于该导光组件内部划分出多个锥形区域以及位于该些锥形区域之间的一共享区域；多个光源组，配置于该导光组件的该入光端，且对应于该些锥形区域，其中各该光源组所对应的该些滤光膜适于使其所发出的光线穿透，并反射其它不同色光的光源组所发出的光线，该光线是由该出光端射出该导光组件；一数字微镜装置，是设置于该光线的传递路径上，以将该光线转换成一影像光束；以及一投影镜头，是设置于该影像光束的传递路径上，以将该影像光束投影于一屏幕上以形成影像。
15.如权利要求14所述的光学投影装置，其特征在于该导光组件是由对应该些锥形区域与该共享区域的多个棱镜所构成。
16.如权利要求14所述的光学投影装置，其特征在于该导光组件是包含多个反射镜及多个滤光片，该些反射镜形成该些反射面，而该些滤光片形成该些滤光膜。
全文摘要
一种光源模块适用于一光学投影装置，其包括导光组件、第一光源组与第二光源组。导光组件具有出光端、入光端及连接于其间的多个反射面。导光组件内部具有第一及第二滤光膜，配置于出光端边缘与入光端之间，以划分出位于第一滤光膜与入光端之间、位于第二滤光膜与入光端之间及位于第一与第二滤光膜之间的第一、第二与第三楔形区域。第一光源组配置于导光组件的入光端，且对应第一楔形区域。第二光源组配置于导光组件的入光端，且对应于第二楔形区域。第一滤光膜适于使第一光源组发出的光线穿透，并反射第二光源组发出的光线，第二滤光膜适于使第二光源组发出的光线穿透，并反射第一光源组发出的光线。本发明的光源模块架构较小且可提高发光亮度。
文档编号H01L33/00GK101055410SQ20061007357
公开日2007年10月17日 申请日期2006年4月10日 优先权日2006年4月10日
发明者刘劲谷 申请人:中强光电股份有限公司