光源系統及其應用的投影系統的製作方法
2023-05-02 05:02:51
專利名稱：光源系統及其應用的投影系統的製作方法
技術領域：
光源系統及其應用的投影系統
技術領域：
本實用新型涉及一種光源系統，特別是涉及一種照明裝置及投影系統的光源系統。
背景技術：
固態光源，例如雷射二極體(LD，Lasor Diode)，其可產生高亮度的光線，並已被廣泛應用於各種電子產品中，例如應用於投影系統中。目前，投影系統可利用固態光源的激發光來形成多色光，此多色光可通過光學積分器來進行混雜，混雜後的光通過稜鏡來聚焦到微顯示成像器上。經過此微顯示成像器調製過的光可由投影透鏡投影到顯示屏幕上，而形成多色影像。當利用固態光源的激發光來形成多色光時，固態光源的激發光可通過一色輪來產生多色光。然而，由於固態光源的激發光具有能量高集中性，亦即激發光具有高準直性，使得通過此色輪的多色光容易具有不均勻的亮點，因此，未處理的固態光源的激發光難以達到符合要求的影像顯示效果。故，有必要提供一種光源系統及其應用的投影系統，以解決現有技術所存在的問題。
實用新型內容本實用新型主要解決的技術問題是提供一種光源系統及其應用的投影系統，以均勻化光線。本實用新型的主要目的在於提供一種光源系統，所述光源系統包括雷射光源，用於產生第一光線；基板，包括設置於所述第一光線的傳播路徑上的至少一個分區；以及無機透明材質的散光結構，設於所述基板的所述至少一個分區上，用於散射第一光線。本實用新型的另一目的在於提供一種投影系統，所述投影系統包括上述光源系統。優選的，所述第一光線為激發光，所述基板包括第一分區，所述第一分區包含吸收該分區的部分所述激發光並發出一受雷射的波長轉換材料。優選的，所述基板包括第二分區，所述第二分區不包含波長轉換材料，所述散光結構的位置與所述第二分區對應，用以散射所述第二分區上的激發光。優選的，所述散光結構為散光片，所述散光片具有表面微結構，所述散光片固定連接於所述基板上。優選的，所述表面微結構位於所述散光片的面向所述雷射光源入射光的一側，而所述散光片背向所述雷射光源入射光的一側為一平面，該平面貼合於所述基板的表面上。優選的，所述散光片為玻璃材質。CN 202177773 U
說明書
2/5頁優選的，所述基板為無機透明材質，所述散光結構為表面微結構，所述散光結構一體成型於所述基板面向所述雷射光源入射光的表面上。優選的，所述基板為無機透明材質，所述散光結構為散光顆粒，所述散光顆粒散布於所述基板的內部。優選的，所述基板還包括一反射層，所述反射層設置於散光結構背向所述雷射光源入射光的一側表面上。優選的，所述基板允許相對於所述雷射光源運動，以使所述基板的各個分區輪流位於第一光線的傳播路徑上。相較於現有固態光源的激發光具有能量高集中性問題，本實用新型的光源系統及其應用的投影系統可有效地散射光源的激發光，以均勻化光線，避免不均勻的亮點問題，因而可確保光源系統的光線視覺效果及其應用的影像顯示效果。為讓本實用新型的上述內容能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下
圖1是本實用新型的光源系統的第一實施例的結構示意圖；圖2是圖1所示實施例中圓形基板的主視圖；圖3是圖1所示實施例中圓形基板與散光結構的剖視圖；圖4為本實用新型中投影系統的結構示意圖；圖5是本實用新型的光源系統的第二實施例的結構示意圖；圖6是本實用新型光源系統的第三實施例的結構示意圖；圖7是本實用新型光源系統的第四實施例的結構示意圖；圖8是本實用新型基板的第五實施例的結構示意圖；以及圖9是本實用新型光源系統的第六實施例的結構示意圖。
具體實施方式以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本實用新型可用以實施的特定實施例。本實用新型所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本實用新型，而非用以限制本實用新型。在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。請參照圖1，其為本實用新型的光源系統的第一實施例的結構示意圖。本實施例的光源系統100可用於產生高亮度的多色光，並可用於作為照明裝置。光源系統100可包括光源110及無機透明材質的基板130。光源110用於產生第一光線。基板130可以允許相對於雷射光源110運動，以使基板130的各個分區輪流位於第一光線的傳播路徑上。如圖1所示，本實施例的光源110可為一個固態光源或多個固態光源的組合，此固態光源例如為雷射二極體(LD)、發光二極體(LED，Light Emitting Diode)或其它固態光源，用於產生激發光。在本實施例中，光源110可為一藍光LD，其可提供激發光至基板130。請參照圖2，其是圖1所示實施例中圓形基板的主視圖。本實施例的基板130是由光學透明材料製成，例如玻璃、PMMA塑料等。基板130具有多個分區131、132、133及134，這些分區131-134中的至少一個(第一分區)包含波長轉換材料(未顯示)，用於吸收該分區 131的部分所述激發光，並發出波長不同於激發光的波長的受雷射，亦即可通過分區的波長轉換材料來產生不同於藍光的其它色光。分區的波長轉換材料優選為磷光性材料、例如磷光體、納米材料(如量子點)等。此波長轉換材料可沉積於基板130的表面上，或者摻雜於基板130的材料內。在本實施例中，基板130包括第二分區，所述第二分區不包含波長轉換材料，散光結構的位置與第二分區對應，用以散射第二分區上的激發光。如圖2所示，在本實施例中，基板130例如為圓形的轉輪，此轉輪是繞著轉軸A來旋轉，而基板130的這些分區131-134可依序地圍繞此轉輪的轉軸A來設置，且這些分區 131-134可為藍光分區131、綠光分區132、紅光分區133及白光分區134。在本實施例中， 光源110可發出激發光，而藍光分區131 (第二分區)可不具有波長轉換材料，使得光源110 的激發光可直接在藍光分區131上形成藍光。綠光分區132、紅光分區133及白光分區134 上的波長轉換材料分別優選在波長範圍500 580nm、580 700nm、480 700nm發出光， 使得光源110的激發光可分別在綠光分區132、紅光分區133及白光分區134上轉換成綠光、紅光及白光。當基板130繞著轉軸A來旋轉時，基板130可相對於光源110來轉動，以使不同的分區131-134在不同的時間暴露於激發光，因而可通過旋轉的基板130來依序發出不同顏色的色光。在其它實施例中，基板130可具有更少(例如二個或三個)或更多(例如8個) 的分區。基板130也可以只有一個藍光分區，此時基板可無需相對於所述光源110運動，只要能保證藍光分區能夠設置於激發光的傳播路徑上即可。在基板具有至少兩個分區時，基板也可以不能相對於光源110運動，而採用多個光源對應基板的各分區，例如，一個藍光光源與基板的藍光分區對應設置以得到藍光，一個紫外光光源與基板的紅光分區對應設置以得到紅光。如圖1所示，本實施例的基板130包括散光結構135，以散射光源110的激發光， 使得光源110的激發光可充分地進行散射，以形成均勻的色光。在本實施例中，此散光結構 135為散光片，其具有表面微結構(未顯示)，例如為霧面結構或散射點結構，以便均勻化光源110的激發光，減少由基板130的出光不均(Mura)現象。散光片固定連接於基板130 上，此表面微結構其可形成於散光片的單面或雙面上，用於折射及反射光源110的激發光， 而可達到散光效果。由於光源110的激發光可具有極高的能量密度，因而此散光片優選是由無機透明材料所製成，例如玻璃。其中，散光片的表面微結構的製作方法可包括加熱軟化後模壓、化學腐蝕或噴砂。如圖1和圖2所示，在本實施例中，光源110例如可發出激發光，則藍光分區131可不具有波長轉換材料，此時，散光結構135是設置於藍光分區131，用於散光。此散光片(散光結構)135的表面微結構位於散光片的面向雷射光源110入射光的一側，而散光片背向雷射光源110入射光的一側為一平面，其貼合於基板130的表面上，此時，散光片135的出光側平面優選是位於激發光的焦點上或焦點附近。當光源110的激發光入射至基板130時， 光源110的激發光可先射至散光片的表面微結構，並通過表面微結構來散光，接著，散射後的光線可穿透過基板130，而形成一能量分布均勻的色光。[0042]請參照圖3及圖4，圖3為圖1所示實施例中圓形基板的設置有散光結構的區域的剖視圖，圖4為本發明中投影系統的結構示意圖。本實施例的光源系統100可應用於投影系統，此時，此投影系統可包括光源110、聚焦光學組件120、基板130、光學積分器150、光學中繼(relay)或收集器件160、稜鏡170、微顯示成像器(micro-display imager) 180及投影透鏡190。聚焦光學組件120是用於將激發光聚焦至基板130的一個小的面積上，來自光源110的激發光可通過基板130來形成多色光，其中基板130包括散光結構135，以散射光源110的激發光。接著，經過基板130的此多色光可通過光學積分器150來進行強度均化(進行混雜)。光學中繼160可將混雜後的光通過稜鏡170來聚焦到微顯示成像器180上。經過微顯示成像器180調製過的光可由投影透鏡190投影到顯示屏幕上，通過微顯示成像器180與基板130之間的同步操作，可實現一多色影像，其中微顯示成像器180與基板130之間的同步操作可通過一信號處理器(未顯示)來控制。請參照圖5，其為本實用新型的光源系統的第二實施例的結構示意圖。第二實施例的光源系統200可包括光源210及基板230。光源210是用於產生激發光，基板230是被支撐來運動，以使基板230的不同分區在不同的時間暴露於激發光。基板230例如為圓形的轉輪，此轉輪是繞著轉軸A來旋轉。在第二實施例中，基板230例如是由無機透明材料所製成，例如玻璃。此時，基板230的散光結構235可一體地形成於基板230的表面上。例如，散光結構235可為表面微結構，其一體成型於基板230面向雷射光源210入射光的表面上，以散射光源210的激發光。請參照圖6，其為本實用新型光源系統的第三實施例的結構示意圖。第三實施例的光源系統300可包括光源310及基板330。基板330例如為圓形的轉輪，此轉輪是繞著轉軸A來旋轉。基板310為無機透明材質，基板330的散光結構335可為散光顆粒，其可散布於基板330的內部，以散射光源310的激發光。散光結構335可為不同折射率或不透明的微小顆粒，其摻雜於基板330內。例如，基板330的材料可為折射率1. 51的玻璃，而散光結構335可折射率為2. 36的二氧化鈦顆粒。當光源310的激發光在基板330內傳播時，入射到玻璃和二氧化鈦界面的光線會產生折射及反射現象，進而產生散射的效果。請參照圖7，其為本實用新型光源系統的第四實施例的結構示意圖。第四實施例的光源系統400可包括光源410及基板430。光源410是用於產生激發光，基板430是被支撐來運動，以使基板430的不同分區在不同的時間暴露於激發光。基板430例如為圓形的轉輪，此轉輪是繞著轉軸A來旋轉。在第四實施例中，基板430具有一反射層436，例如反射膜或反射鏡，其可設置於基板430的一側表面上，且位於散光結構435背向雷射光源410入射光的一側表面上，用於反射一入射至基板430的光線。此時，基板430的散光結構435可為散光片或散光顆粒，以散射光源410的激發光。當光源410的激發光入射到散光結構435時，部分光被散光結構435直接反射，透射的光則入射到反射層436上反射，並在經過散光結構435散射一次後從基板430的入射面出光。請參照圖8，其為本實用新型基板的第五實施例的結構示意圖。在第五實施例中，光源系統的基板530具有二個分區531和532，分區531可不具有波長轉換材料，分區532可具有波長轉換材料，用於轉換光源510的光波長，以得到不同於光源510的激發光的色光。基板530的散光結構535可設置於分區531上。在本實施例中，光源510例如是發出激發光，而分區532可轉換此激發光成綠光，且第五實施例的光源系統可包括另一光源(未顯示)，用於提供另一不同波長範圍的色光，此另一光源例如為紅光LED，用於發出紅光。請參照圖9，其為本實用新型光源系統的第六實施例的結構示意圖。第六實施例的光源系統600可包括光源610、聚焦光學組件620及基板630。光源610是用於產生激發光，聚焦光學組件620是用於將激發光聚焦至基板630的一個小的面積上，基板630是被支撐來運動，以使基板630的不同分區在不同的時間暴露於激發光，且基板630包括散光結構 635，用於散射光源610的激發光。在第六實施例中，基板630可為矩形移動板，不同顏色的分區631、632及633是線性地配置於基板630上。當矩形的基板630線性振動時，這些分區631、632及633可被交替激發及產生交替顏色的色光。散光結構635可設置於分區631 上，以散射光源610的激發光。由上述可知，本實用新型的光源系統及其應用的投影系統可利用基板的散光結構來散射光源的激發光，以均勻化光線，因而可確保光源系統的光線視覺效果及其應用的投影系統的影像顯示效果。綜上所述，雖然本實用新型已以優選實施例揭露如上，但上述優選實施例並非用以限制本實用新型，本領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，均可作各種更動與潤飾，因此本實用新型的保護範圍以權利要求界定的範圍為準。
權利要求1.一種光源系統，其特徵在於所述光源系統包括雷射光源，用於產生第一光線；基板，包括設置於所述第一光線的傳播路徑上的至少一個分區；以及無機透明材質的散光結構，設於所述基板的所述至少一個分區上，用於散射第一光線。
2.根據權利要求1所述的光源系統，其特徵在於所述第一光線為激發光，所述基板包括第一分區，所述第一分區包含吸收該分區的部分所述激發光並發出一受雷射的波長轉換材料。
3.根據權利要求1所述的光源系統，其特徵在於所述基板包括第二分區，所述第二分區不包含波長轉換材料，所述散光結構的位置與所述第二分區對應，用以散射所述第二分區上的激發光。
4.根據權利要求3所述的光源系統，其特徵在於所述散光結構為散光片，所述散光片具有表面微結構，所述散光片固定連接於所述基板上。
5.根據權利要求4所述的光源系統，其特徵在於所述表面微結構位於所述散光片的面向所述雷射光源入射光的一側，而所述散光片背向所述雷射光源入射光的一側為一平面，該平面貼合於所述基板的表面上。
6.根據權利要求4所述的光源系統，其特徵在於所述散光片為玻璃材質。
7.根據權利要求3所述的光源系統，其特徵在於所述基板為無機透明材質，所述散光結構為表面微結構，所述散光結構一體成型於所述基板面向所述雷射光源入射光的表面上。
8.根據權利要求3所述的光源系統，其特徵在於所述基板為無機透明材質，所述散光結構為散光顆粒，所述散光顆粒散布於所述基板的內部。
9.根據權利要求3所述的光源系統，其特徵在於所述基板還包括一反射層，所述反射層設置於散光結構的背向所述雷射光源入射光的一側表面上。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的光源系統，其特徵在於所述基板允許相對於所述雷射光源運動，以使所述基板的各個分區輪流位於第一光線的傳播路徑上。
11.一種投影系統，其特徵在於所述投影系統包括如權利要求1至10中任一項所述的光源系統。
專利摘要本實用新型提供一種光源系統及其應用的投影系統。此光源系統包括雷射光源，用於產生第一光線；基板，包括設置於第一光線的傳播路徑上的至少一個分區；以及無機透明材質的散光結構，設於基板的至少一個分區上，用於散射第一光線。此光源系統可應用於投影系統。本實用新型可均勻化光源的激發光。
文檔編號G02B27/18GK202177773SQ20112031326
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者楊毅, 樊曉軍 申請人:繹立銳光科技開發(深圳)有限公司