用于小型化投影机的照明系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于小型化投影机的照明系统，该小型化投影机包含用以形成一图像画面的显示元件（面板）。该照明系统具有多个发光单元，任一发光单元可发出一光束，照射于该显示元件；其中，各光束在该显示元件上形成一光照范围，且各光照范围彼此间实质上不互相重叠。本发明专利技术有利于投影机小型化／可携式程度的提高，同时提升了照明光源的光及能源使用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明系统，特别是涉及一种适合应用于小型化投影机的照明系统。
技术介绍
传统的投影机所使用的光源是以高压放电的原理制作，其不但耗电、体积大，同时 因其工作时所产生的高热等问题，一直成为投影机设计上的瓶颈。近来因发光二极管(LED， Light-Emitting Diode)的发光功率已被大幅提高，例如LUXEON，CREE等厂牌的LED，即以 大功率的产品为主，某些产品甚至可达200流明(Lumen)以上。因此，开始有人尝试以LED 作为投影机的光源。而随着可携式个人电子产品风潮的兴起，若投影机也可缩小体积而方 便携带，势必为投影机及个人电子产品的应用及市场带来一波革命性的改变。然而，由于现有的LED产品的设计仍以一般照明为主要目标，其光线照射的分布 面积过大，造成到达投影显示元件(一般为液晶面板)的光线强度不够。举例来说，若一 LED芯片的发光面积为1平方毫米(mm2)，而发光范围为120°，则在距芯片10毫米(mm)的 地方，发光范围将暴增至900倍，而芯片与投影显示元件的距离一般是远远超过IOmm的，故 光线漏失的情况将颇为严重。为解决光线强度不够的问题，曾有业者在投影机照明系统中 使用多个LED重叠照射显示元件的同一区域，如图1所示，采用多个的LED灯41的用意是 为了增强投影机照明系统在显示元件31上的照度，因此每个LED灯41所发出的光束410 在显示元件31上必有部分的交错重叠。然而如此一来，光束410所需的光学路径势必要有 一定的距离，也因而不利于整个投影机的小型化。此外，由于投影显示元件需要被均勻的光源照射，否则可能在画面的边缘或中心 造成光度或色彩不均的现象，这也是制造投影光源亟待解决的课题。再者，若投影设备可缩小至个人可携式设备的尺寸，势必要使用电池等可携式电 源，因而如何更有效的节能，在小型化投影设备的设计中也应列入考虑。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种利于投 影机小型化/可携式程度提高，同时能够提升照明光源的光及能源使用效率的用于小型化 投影机的照明系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一 种照明系统，应用于小型化投 影机，其中该小型化投影机具显示元件，用以呈现图像画面。该照明系统包括多个发光单 元，任一发光单元均可发出一光束，照射至该显示元件上，形成一光照范围；该显示元件分 割为多个子区域，且该多个发光单元对应该多个子区域排列安装，使任一该多个子区域恰 可由一对应的该光照范围所涵盖。该显示元件为穿透式液晶面板。该显示元件为反射式液晶面板。该显示元件为数字微型反射式元件。 该多个发光单元排列成二维阵列。任一发光单元均包括至少一个发光二极管芯片、封装结构底座以及杯形反射结 构，该杯形反射结构形成于该封装结构底座上；其中，该至少一个发光二极管芯片安装于该 杯形反射结构内，且该杯形反射结构用以将该至少一 个发光二极管芯片所发出的光集聚成 该光束。该杯形反射结构具开口及底部，且该开口比该底部面积大。该开口的形状为圆形或方形。所述照明系统，还包括偏振片，以让该光束中的P偏振光穿透，并反射该光束的S 偏振光。所述照明系统还包括极性转化元件，将反射自该偏振片的S偏振光部分转化为P 偏振光。该极性转化元件为极性转化薄膜。该极性转化元件为极性转化介质，注入于该杯形反射结构中，以利用该杯形反射 结构，将自该偏振片反射的S偏振光，经该极性转化介质部分转化为P偏振光后，再度反射 回该偏振片。任一发光单元还包括透镜，该透镜与该封装结构底座组合成封装结构。任一发光单元还包括有反射光管，安装于该封装结构之前，用以将该光束整型收 聚至该光照范围。 该反射光管具有第一开口及第二开口，该第一开口接至该封装结构，且该第二开 口接至一收束透镜。该收束透镜安装于该多个发光单元之前，并由该多个发光单元所共享。任一发光单元具一独立的该收束透镜，且该收束透镜安装于该第二开口之上。该反射光管前设有偏振片，容许该光束的P偏振光穿透，并将该光束的S偏振光反 射回该反射光管，且该照明系统还包括可将该偏极光所反射的S偏振光转化为P偏振光的 极性转化元件，使自该偏振片反射的S偏振光被转化为P偏振光，并由该反射光管再度反射 回该偏振片。该极性转化元件为极性转化薄膜，安装于该反射光管与该显示元件之间。该极性转化元件为极性转化介质，注入于该反射光管之中。该反射光管具内壁，而该内壁靠近该第一开口的部分呈圆形，靠近该第二开口的 部分呈方形。所述照明系统还包括连接该多个发光单元的控制器，该控制器可独立控制该任一 发光单元的亮度，以控制相对应的该子区域内该图像画面的亮度。任一发光单元具有多个发光二极管芯片，该多个发光二极管芯片所发出的光彼此 颜色不同，且该控制器可控制该多个发光二极芯片在不同的时序中发光。本专利技术还提供一种应用上述照明系统的小型化投影机，该小型化投影机还包括投影透镜组。本专利技术各发光单元光束的行进方向彼此间大致是平行的，对显示元件表面的法线 的偏移角很小，各光照范围彼此间大体上不互相重叠，而是各自涵盖所对应的显示元件的 子区域，再加上光线是直接照射并穿透显示元件，因此，缩短了投影机照明系统的成像光源的光学路径，大幅的缩小了投影机的体积，使投影机的小型化/可携式程度大大的提高；同 时显示元件的任一该多个子区域恰被其发光单元的光照范围所涵盖，可提升照明光源的光 及能源使用效率；另外还可使用更为通用/价廉的发光/显示元件，大幅降低所需成本。附图说明图1为现有投影机照明系统的照明光路径示意图。图2为根据本专利技术技术概念的投影机较佳实施例的系统示意图。图3及图4为根据本专利技术技术概念的投影机另二较佳实施例的系统示意图。图5为根据本专利技术技术概念的照明系统的较佳实施例的剖面图。图6为根据本专利技术技术概念的照明系统的另一较佳实施例的剖面图。图7为显示元件子区域与所对应发光单元的示意图。图8为根据本专利技术技术概念的照明系统的照明光路径示意图。图9为根据本专利技术技术概念的照明系统的发光单元的另一较佳实施例的剖面图。图10为图5所示的发光二极管封装结构的立体分解图。图11为图5所示的发光二极管封装结构的剖面图。图12为图5所示的照明系统的控制线路示意图。具体实施例方式图2所示的投影机9包括照明系统1、显示元件2及投影透镜组3，用以投影形成 一图像画面4。图像画面4首先呈现于显示元件2上，经照明系统1所提供的光线5 (参见 图8)照射穿透后，投射至投影透镜组3之上。投影透镜组3可以将呈现于显示元件2的图 像投影放大，而形成图像画面4。显示元件2可为穿透式液晶面板。当然，本专利技术概念的应 用并不限于使用穿透式液晶面板的投影设备，如图3及图4所示，也可将本专利技术的照明系 统Ia或Ib应用于使用反射式液晶面板2a (如LCOS等)或数字微型反射式元件2b(DMD， DigitalMicromirror Device)等其它显示元件的投影设备。如图3所示，反射式液晶面板 2a必须配合偏光分离棱镜(PBS，Polarized Beam Splitter) 30a使用。而数字微型反射式 元件2b，如图4所示，则必须配合全内反射(TIR，Total InternalReflect)棱镜30b使用。照明系统1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统，应用于小型化投影机，其中该小型化投影机具显示元件，用以呈现图像画面，其特征在于：该照明系统包括多个发光单元，任一发光单元均可发出一光束，照射至该显示元件上，形成一光照范围；该显示元件分割为多个子区域，且该多个发光单元对应该多个子区域排列安装，使任一该多个子区域恰可由一对应的该光照范围所涵盖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭华，
申请(专利权)人：华柏光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]