照明装置及运用此照明装置的投影系统.pdf

一种照明装置及运用此照明装置的投影系统。此照明装置包括多个光源模块与多通道式光积分管。其中此多通道式光积分管具有多个光通道，每一光通道具有其光源导光部，而每一光通道对应其中的一个光来源模块。而光源模块将其输出的光线传送到对应的光通道，而每一光通道的光源导光部具有反射面，用以将经由这些光通道所输入的光来源，汇整到多通道式光积分管，并据以提供照明装置的输出。

1、  一种照明装置，其特征是包括：
多个光源模块；以及
多通道式光积分管，具有多个光通道，每一该光通道具有其光源导光部，而每一该光通道对应上述这些光来源模块中之一个，其中该光源模块将其输出的光线传送到对应的该光通道，而每一该光通道的光源导光部具有反射面，用以将经由上述这些光通道所输入的光来源，汇整到该多通道式光积分管，并据以提供该照明装置的输出。

2、  根据权利要求1所述的照明装置，其特征是还包括透镜组，用以对该多通道式光积分管所输出的光线进行光折射或散射处理。

3、  根据权利要求1所述的照明装置，其特征是上述这些光通道的光通量面积总和等于该多通道式光积分管内的光通量面积。

4、  根据权利要求1所述的照明装置，其特征是该光源导光部的表面为曲面设计。

5、  根据权利要求1所述的照明装置，其特征是该光源导光部的表面为弧面设计。

6、  根据权利要求1所述的照明装置，其特征是上述这些光源模块提供不同的光源组合，而调整该照明装置输出的光线成分。

7、  根据权利要求1所述的照明装置，其特征是上述这些光源模块为发光二极管光源模块。

8、  根据权利要求7所述的照明装置，其特征是上述这些发光二极管光源模块包括多个红色、绿色与蓝色发光二极管所组成的阵列。

9、  根据权利要求7所述的照明装置，其特征是上述这些发光二极管光源模块包括多个单一颜色发光二极管所组成的阵列。

10、  根据权利要求7所述的照明装置，其特征是上述这些发光二极管光源模块包括多个白色发光二极管所组成的阵列。

11、  根据权利要求1所述的照明装置，其特征是上述这些光源模块为有机光发射二极管光源模块、激光二极管光源模块、场致发光元件光源模块、场致发射显示器光源模块或冷阴极荧光灯光源模块。

12、  根据权利要求1所述的照明装置，其特征是该多通道式光积分管包括散热鳍片，可用以散热。

13、  一种投影系统，其特征是包括：
照明装置，包括：
多个光源模块；以及
多通道式光积分管，具有多个光通道，每一该光通道具有其光源导光部，而每一该光通道对应上述这些光来源模块中之一个，其中该光源模块将其输出的光线传送到对应的该光通道，而每一该光通道的光源导光部具有反射面，用以将经由上述这些光通道所输入的光来源，汇整到该多通道式光积分管，并据以提供该照明装置的输出；以及
图像产生模块，根据图像信号来源，运用该照明装置所产生的光线产生对应的图像。

14、  根据权利要求13所述的投影系统，其特征是上述这些光源模块为发光二极管光源模块。

15、  根据权利要求13所述的投影系统，其特征是还包括散热装置，其中该照明装置可通过该散热装置进行散热。

16、  根据权利要求13所述的投影系统，其特征是该投影系统为液晶显示投影装置。

17、  根据权利要求13所述的投影系统，其特征是该投影系统为具有单一硅液晶板的硅液晶板投影装置。

18、  根据权利要求13所述的投影系统，其特征是该投影系统为具有三面硅液晶板的硅液晶板投影装置。

19、  根据权利要求13所述的投影系统，其特征是该投影系统为数字光学处理投影装置。

照明装置及运用此照明装置的投影系统
技术领域
本发明涉及一种照明装置及投影系统，且特别涉及一种具有多光源通道的照明装置与投影系统。
背景技术
可携式微型投影机势必成为未来个人数字市场主流的趋势，但仍须成本低且效果佳的光学引擎来搭配。一般的发光二极管(Light EmittingDiode，底下简称“LED”)投影机使用的方式，均为将一群LED阵列方式排列放置，以提高所需总流明(Luminance)，进而增加投影出来的亮度。例如请参照图1，在美国专利申请第2003/0147055号公开案中即利用LED阵列达到提高总流明数与平均亮度的目的。如图所示，此照明装置100包括由多个发光二极管单体110所组程的LED阵列120。而经由光线导引方块(Light Guide Block)130发送光线。而在此光线导引方块130的内侧，则使用多个具有反射表面的侧壁135反射后输出光线。
而另外在与本案相同申请人的中国台湾专利第88100890号申请案中，亦是将光源以阵列方式排列，请参照图2A与图2B。而所提出的照明装置，包含光源200、楔型玻璃柱阵列210、楔型玻璃柱220与光阀(light valve)230。而光源200由多个发光模块202所构成的阵列。楔型玻璃柱阵列210则由多个楔形玻璃柱212所构成，各个楔形玻璃柱212具有第一端212a与第二端212b，其中各个楔形玻璃柱212的第一端212a与各个发光模块密接，用以收集各个发光模块所发出大角度光束，并且将光源200所发出的光转换成小角度光，而从各个楔形玻璃柱212的第二端212b射出均匀化的光。而楔型玻璃柱220具有第一端220a与第二端220b，其第一端220a用以接收楔型玻璃柱阵列210所射出均匀化的光，并将其均匀重叠到光阀(light valve)230上。此种架构可提高整体输出光源的亮度。
但上述的照明装置，若是运用在微型的照明装置中，特别是可携式微型投影机，将会有体积过于庞大，不适于微型化，另外还有散热问题不易克服，减短光源的寿命。
发明内容
本发明在于提供一种适用于可携式的微型照明装置，可有效地减少体积，并具有更好的散热效果，可增加光源的寿命。
本发明所提出的照明装置的一实施例，包括多个光源模块与多通道式光积分管(multi-channel optical light tube)。其中此多通道式光积分管具有多个光通道，每一光通道具有其光源导光部，而每一光通道对应其中的一个光来源模块。而光源模块将其输出的光线传送到对应的光通道，而每一光通道的光源导光部具有反射面，用以将经由这些光通道所输入的光来源，汇整到多通道式光积分管，并据以提供照明装置的输出。
上述照明装置，还包括透镜组，用以对多通道式光积分管所输出的光线进行光折射或散射处理。
上述照明装置，其中光通道的光通量面积总和等于多通道式光积分管内的光通量面积。
上述照明装置，其中光源导光部的表面为曲面设计或是弧面设计。
上述照明装置，其中这些光源模块提供不同的光源组合，而调整照明装置输出的光线成分。
上述照明装置，其中此发光二极管(Light Emitting Diode)光源模块可由多个红色(R)、绿色(G)与蓝色(B)发光二极管所组成的阵列。或是由多个单一颜色或白色发光二极管所组成的阵列。
上述照明装置，其中这些光源模块可以是有机光发射二极管光源模块、激光二极管光源模块、场致发光元件光源模块、场致发射显示器光源模块或冷阴极荧光灯光源模块。
上述照明装置，其中多通道式光积分管包括散热鳍片，可用以散热。
本发明提出一实施例的投影系统，包括照明装置与图像产生模块。而此照明装置包括多个光源模块与多通道式光积分管。其中此多通道式光积分管具有多个光通道，每一光通道具有其光源导光部，而每一光通道对应其中的一个光来源模块。而光源模块将其输出的光线传送到对应的光通道，而每一光通道的光源导光部具有反射面，用以将经由这些光通道所输入的光来源，汇整到多通道式光积分管，并据以提供照明装置的输出。而图像产生模块则根据图像信号来源，运用照明装置所产生的光线产生对应的图像。
上述投影系统，还包括散热装置，其中照明装置可通过散热装置进行散热。
上述投影系统，可以是液晶显示(LCD)投影装置、单一或三面硅液晶板的硅液晶板(LCOS)投影装置或数字光学处理(DLP)投影装置。
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，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是说明传统发光二极管投影机的LED排列放置示意图。
图2A与图2B是说明传统光源以阵列方式排列的照明装置。
图3A是说明本发明一实施例的运用于LED投影机的照明装置。
图3B是说明图3A的LED投影机的照明装置的较佳实施例的组成元件示意图。
图4A是说明图3A中，积分管主体经由横切线I-I与II-II之间的横切面所具有的积分管主体内部的光通管所接受的光源组合示意图。
图4B、图4C与图4D是说明由图4A中的横切面经由不同光通道的光线来源组成。
图5是说明本发明的实施例所提出的运用于LED投影机的照明装置。
图6是说明运用本发明较佳实施例的照明装置的液晶显示投影装置。
图7A是说明此运用本发明较佳实施例的照明装置的具有三个硅液晶面板的硅液晶(LCoS)投影装置。
图7B是说明此运用本发明较佳实施例的照明装置的具有单一硅液晶面板的硅液晶(LCoS)投影装置。
图8是说明运用本发明较佳实施例的照明装置的数字光学处理(DLP)投影装置。
主要元件标记说明
100：照明装置
110：发光二极管单体
120：LED阵列
130：光线导引方块
135：侧壁
200：光源
202：发光模块
210：楔型玻璃柱阵列
212：楔形玻璃柱
220：楔型玻璃柱
230：光阀(light valve)
310、320、330与340：LED光源输入
315、325、335与345：输入孔
313、323、333与343：光源导光部
350：多通道光积分管
351：积分管主体
352、354、356：多通道光积分管组成部分
370：输出孔
380：光反射面
410、420、430与440：光源位置
500：LED照明装置
510：多通道式光积分管
520：LED阵列
530：透镜装置
600：液晶显示投影装置
610：照明装置
620：分色镜(Dichroic Mirror)
630：液晶显示面板
640：结合棱柱体(Combining Prism)
650：发射镜(Projecting Len)
700A与700B：硅液晶(LCoS)投影装置
710：照明装置
720：分色镜组
720B：反射镜
722：鼓状色轮(Color Drum Wheel)
724：极化板(Polarizing Plate)
725：硅液晶面板
730：结合棱柱体
730B：极化分光镜
740：反射镜
750：发射镜
800：数字光学处理投影装置
810：照明装置
820：色轮(Color Wheel)
830：反射镜面
840：极化板(Polarizing Plate)
850：数字微晶镜片(DMD)
860：发射镜(Projecting Len)
具体实施方式
本发明披露一种均匀化的照明装置与投影系统，利用多个光源经过多通道型光积分管以及照明透镜组同时达到光均匀化与混光的效果。另外运用环形及球状光源分布的技术，运用在照明装置的散热处，可大幅增加散热的面积，并运用导热机制到机壳以进一步改善散热的效果，此亦可增加照明装置的寿命。此种照明装置与投影系统可运用在各种微型显像面板，例如液晶显示(Liquid Crystal Display，底下简称“LCD”)面板、硅液晶(LiquidCrystal on Silicon，底下简称“LCoS”)面板及数字光学处理(Digital LightProcessing，底下简称“DLP”)面板等等的各种显像面板。
上述光源部分，可以是发光二极管(Light Emitting Diode，底下简称“LED”)、有机光发射二极管(Organic Light Emitting Diode，底下简称“OLED”)、激光二极管(Laser Diode，底下简称“LD”)、场致发光元件(Electro-luminescence Device，底下简称“EL”)、场致发射显示器(FieldEmission Display，底下简称“FED”)以及冷阴极荧光灯(Cold CathodeFluorescence Lamp，底下简称“CCFL”)等。
为详述本发明的特征，底下的实施例则以发光二极管(LED)投影机的运用说明，然并代表本发明仅限于此LED的照明装置与投影系统。
请参照图3A，为本发明一实施例的运用于LED投影机的照明装置，而图3B则是图3A的LED投影机的照明装置的较佳实施例的组成元件示意图。底下将配合图3A与图3B说明。本发明所提出具有多通道的照明装置，是利用多个小通道的光总量汇总集合为大光通管的光总量，并同时达到光均匀化与混光的效果。
首先，提供不同的LED光源来源给多通道光积分管350，如图3A中的LED光源输入310、320、330与340，分别经由输入孔315、325、335与345输入此多通道光积分管350。输入孔335部分可由图3B中得知。而这些输入孔315、325、335与345面积总和，在一实施例中可以等于或是接近于此多通道光积分管350的积分管主体351经由横切线I-I与II-II之间的横切面面积大小。当然，在另外选择实施例中，输入孔315、325、335与345面积总和未必需要与积分管主体351横切面的面积大小相等，只要经过适度的调整，亦可不同。
而LED光源输入310、320、330与340分别经由输入孔315、325、335与345输入后，经由光源导光部313、323、333与343所形成的光通道反射到多通道光积分管350的积分管主体351内部，而经由输出孔370输出具有光均匀化与混光效果的光线360。根据光学不变的原理，所有光源导光部313、323、333与343所形成的光通道的光通量面积总和等于积分管主体351内部的大光通管的光通量面积。这些光源导光部313、323、333与343的设计可以是曲面或是弧面的设计。而在每个光源导光部313、323、333与343的曲面或是弧面内侧，则具有光反射面380，此可例如使用银或其它具有反射效果的物质在表面上铺上一层，以便对入射的光线进行反射。
而如图3B所示，多通道光积分管350可由三个部分所组成，第一部分352具有输入孔335与345，而第二部分354则具有输入孔315与325，此第一部分352与第二部分354可组成并结合为积分管主体351。而第三部分356则具有光源导光配置部分390，包括光源导光部313、323、333与343的光反射面380。而此三个部分352、354与356则构成多通道光积分管350。如此之架构，非常适合于大量生产制造，而且由于组装简单，还适用于微型化的可携式微型投影机。
除此之外，此多通道光积分管350亦可连接到导热及散热装置，此可以是LED光源原有的散热架构，另外亦可增加散热鳍片，可增加散热的面积与散热效率。还可利用风扇来进行热流的控制，将有助于整体的散热效果。
对于本发明实施例的运用于LED投影机的照明装置，对于光均匀化与混光效果部分，如图4A所示，是说明图3A中，积分管主体351经由横切线I-I与II-II之间的横切面所具有的积分管主体351内部的光通管所接受的光源组合示意图。在此假设光源导光部313、323、333与343所导入的光线分别位于位置410、420、430与440，而这些光线则由不同的LED光源所提供。此由不同LED光源提供的设计，正是本发明所提出将LED光源分散置于不同的位置，而非聚在同一处，如此可作为分开散热的机制，所以可以大大地提高LED使用的寿命并且可提高整体发光的效率。而且，基于微型化的要求，还可有效地控制LED发光模块的体积大小，还适于可携式微型投影机。
假设投影系统所需要的光源为三原色，也就是红色、绿色与蓝色(RGB)，则可将光线来源分为如RGGB，也就是将位置410所进入的光线安排为红色(R)，而位置420与430所进入的光线则是绿色(G)，而位置440所进入的光线则是蓝色(B)，如图4B所示。当然，此来源光线颜色的设置可依照所需要的运用而修正，并不限于此。假设投影系统所需要的光源都是单色(Mono)，则可将光线来源在位置410～440部分都以此单色的光线，如图4B所示。假设投影系统所需要的光源都白色(White)，则可将光线来源在位置410～440部分都以此白色的光线，如图4C所示。本发明所提出的照明装置，光源可使用LED模块，而此LED模块可包括多个R、G、B或其它颜色LED混合，或是单一颜色的LED阵列等等。而此种设计，让使用本发明所提出的照明装置的电子装置，例如投影机，可根据需求而提供不同特性的光源。
本实施例所提出的于LED投影机的照明装置，请参照图5，主要是由多个配合小通道的LED阵列520、多通道式光积分管510与透镜装置530所组成的LED照明装置500。本实施例采用LED阵列产生所需要的光源，当然所属技术领域的技术人员皆知可运用任何形式可产生所需要光线的光源取代。LED阵列520与其对应由光源导光部所形成的小通道之间的连结关系可紧密结合或是有一小距离都可视运用的需要而定。而经由多通道式光积分管510所发射出的光线515，则具有均匀化与混光的效果，而经由透镜装置530转换为所需要的光束525。
本实施例所提出的于LED投影机的照明装置可运用在液晶显示(LCD)投影装置、硅液晶(LCOS)投影装置、及数字光学处理(DLP)投影装置等等需要用到均匀光源的所有电子装置。而经由运用本发明所提出的照明装置，投影系统的图像产生模块可根据此具有高均匀度且高亮度的光源达到显示图像的目的。而且，本发明所提出的照明装置，可连接到投影系统的导热及散热装置进行导热与散热。另外，也可增加散热鳍片，增加散热的面积与散热效率。还可利用风扇来进行热流的控制，将有助于整体的散热效果。
底下仅就运用本发明所提出的照明装置的投影系统的实际例子加以说明，然并非以此为限。
请参照图6，此示意图主要说明运用本发明较佳实施例的照明装置的液晶显示投影装置600。此液晶显示投影装置600使用本发明所提出的照明装置610，此照明装置610的光源例如是LED光源。而来源光线会经由多个分色镜(Dichroic Mirror)620将三原色红绿蓝(RGB)分离出来，并传送给对应的液晶显示面板630，而后经过结合棱柱体(Combining Prism)640将所产生三原色的图像结合后，产生全彩(Full-Color)图像经由发射镜(Projecting Len)650传送到显像屏幕上。
请参照图7A，此示意图主要说明运用本发明较佳实施例的照明装置的硅液晶(LCoS)投影装置700A。此硅液晶投影装置700A具有三个硅液晶面板725，并使用本发明所提出的照明装置710，此照明装置710的光源例如是LED光源。而来源光线会经由多个分色镜组720将三原色红、绿、蓝(R、G、B)分离出来，并传送给对应的硅液晶面板725，而后经过结合棱柱体(Combining Prism)730将所产生三原色的图像结合后，产生全彩(Full-Color)图像经由反射镜740与发射镜(Projecting Len)750传送到显像屏幕上。
请参照图7B，此示意图主要说明运用本发明较佳实施例的照明装置的硅液晶(LCoS)投影装置700A。此硅液晶投影装置700A具有单硅液晶(Single LCoS)面板725，并使用本发明所提出的照明装置710，此照明装置710的光源例如是LED光源。而来源光线经由反射镜720B反射到具有多个不同滤光区域的鼓状色轮(Color Drum Wheel)722，此鼓状色轮722利用旋转的方式，让入射光线接触到不同位置的滤光区域，以便将来源光线中的三原色红、绿、蓝(R、G、B)分离出来。接着经由极化板(PolarizingPlate)724、极化分光镜(Polarizing Beam Splitter，PBS)730B将并传送给对应的硅液晶面板725，而后再经过极化分光镜730B将所产生的全彩(Full-Color)图像经由发射镜(Projecting Len)750传送到显像屏幕上。
请参照图8，此示意图主要说明运用本发明较佳实施例的照明装置的数字光学处理(DLP)投影装置800。此数字光学处理投影装置800具有一个数字微晶镜片(Digital Micro-Mirror Device，底下简称DMD)850，并使用本发明所提出的照明装置810，此照明装置810的光源例如是LED光源。
而来源光线先经由具有多个不同滤光区域的色轮(Color Wheel)820，此色轮820利用旋转的方式，让入射光线接触到不同位置的滤光区域，以便将来源光线中的三原色红、绿、蓝(R、G、B)分离出来。接着经由反射镜面830与极化板(Polarizing Plate)840后，传到数字微晶镜片(DMD)850后，经由数字光学处理后传送到发射镜(Projecting Len)860并传送到显像屏幕上。
本发明所披露的照明装置与投影系统，利用多个光源经过多通道型光积分管以及照明透镜组同时达到光均匀化与混光的效果。另外运用光源分布的技术，运用在照明装置的散热处，可大幅增加散热的面积，并运用导热机制到机壳以进一步改善散热的效果，此亦可增加照明装置的寿命。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。