專利名稱：燈源模塊及其投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燈源模塊及其投影裝置，特別是涉及一種使用橢球反射罩的燈源模塊及其投影裝置。
背景技術(shù)：
圖1是現(xiàn)有投影機(jī)的燈源模塊結(jié)構(gòu)圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，燈源模塊100包括弧光燈(Arc Lamp)110以及橢球反射罩120。弧光燈110包括燈泡(Bulb)112，且燈泡112的右半邊燈壁上鍍了一層反射層113。橢球反射罩120具有第一焦點(diǎn)f1及第二焦點(diǎn)f2。弧光燈110中心O位于第一焦點(diǎn)f1上?；」鉄?10用以產(chǎn)生光束L1，其中左半部的光束L1直接經(jīng)由橢球反射罩120的反射匯聚進(jìn)入位于第二焦點(diǎn)f2的積分柱130。而右半部的光束L1經(jīng)由反射層113反射后入射回橢球反射罩120，再經(jīng)由橢球反射罩120反射匯聚進(jìn)入位于第二焦點(diǎn)f2的積分柱130。
傳統(tǒng)的橢球反射罩的設(shè)計(jì)對(duì)弧光燈110的電極間隙(Arc Gap)很敏感，由分析得知，燈源模塊100于電極間隙為1.3mm的發(fā)光效率約為電極間隙為1.0mm時(shí)的83％。若燈源模塊100使用時(shí)間一久，不盡燈源模塊110本身的發(fā)光效率減低，并且由于電極間隙變大之后，弧光燈110的光學(xué)耦合效率(Optical Coupling Efficiency)也會(huì)大大的降低。由于這雙重的降低，盡管弧光燈110的亮度還是維持在50％以上，但是投影裝置的亮度已大大的低于初始狀況的50％，降低了投影裝置的使用壽命。當(dāng)投影裝置所使用的面板尺寸愈小時(shí)，壽命會(huì)大大的往下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如使用大尺寸面板時(shí)的系統(tǒng)效率。此外，燈泡112上反射層113的設(shè)計(jì)，大大降低弧光燈110的放射效率，反射層113必須使用耐高溫材質(zhì)因而提高制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種燈源模塊及其投影裝置。通過調(diào)整橢球反射罩的第一焦點(diǎn)與第二焦點(diǎn)與橢球反射罩中心的距離，以達(dá)到降低燈源模塊發(fā)光效率對(duì)電極間隙敏感度的目的。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種燈源模塊，包括光源、橢球反射罩以及次反射罩。光源用以產(chǎn)生一光束。橢球反射罩用以反射并匯聚光束，橢球反射罩具有第一焦點(diǎn)以及第二焦點(diǎn)，且光源的中心位于第一焦點(diǎn)上。次反射罩用以反射光束至橢球反射罩。第一焦點(diǎn)與第二焦點(diǎn)的距離為X，第一焦點(diǎn)距橢球反射罩中心的距離為Y，且X、Y滿足Y≥-0.0012*X^2+0.3728*X-6.8512。
根據(jù)本發(fā)明的目的在于提出一種投影裝置，包括第一燈源模塊以及積分柱。第一燈源模塊包括第一光源、第一橢球反射罩以及第一次反射罩。第一光源用以產(chǎn)生第一光束。第一橢球反射罩用以反射并匯聚第一光束，第一橢球反射罩具有第一焦點(diǎn)以及第二焦點(diǎn)，且第一光源的中心位于第一焦點(diǎn)上。第一次反射罩用以反射第一光束至第一橢球反射罩。積分柱用以收集自第一橢球反射罩反射的第一光束。第一焦點(diǎn)與第二焦點(diǎn)的距離為X1，第一焦點(diǎn)距第一橢球反射罩中心的距離為Y1，且X1、Y1滿足Y1≥-0.0012*X1^2+0.3728*X1-6.8512。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下


圖1為現(xiàn)有投影機(jī)的燈源模塊結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種投影裝置的燈源模塊結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的電極間隙敏感度曲線及滿足Y＝-0.0012*X^2+0.3728-6.8512的二次曲線；圖4為圖2的燈源模塊與傳統(tǒng)E22燈源模塊的電極間隙與發(fā)光效率關(guān)系比較圖；圖5為本發(fā)明的較佳實(shí)施例使用二組燈源模塊的投影裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參照?qǐng)D2，其繪示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種投影裝置的燈源模塊結(jié)構(gòu)圖。投影裝置的燈源模塊200包括光源210、橢球反射罩220以及次反射罩230。光源210，例如是弧光燈，用以產(chǎn)生光束L1。橢球反射罩220用以反射并匯聚光束L1。橢球反射罩220具有第一焦點(diǎn)f1以及第二焦點(diǎn)f2。而光源210的中心位于第一焦點(diǎn)f1上。次反射罩230，例如是球面型反射罩，用以反射光束L1回橢球反射罩220上。經(jīng)由橢球反射罩220反射的光束L1匯聚進(jìn)入位于第二焦點(diǎn)f2的積分柱240。
如圖2所示，第一焦點(diǎn)f1至橢球反射罩罩緣M的聯(lián)機(jī)Lm與第一焦點(diǎn)f1至橢球反射罩中心O的聯(lián)機(jī)Lr所呈的夾角θ不小于90度，以避免部分光源210發(fā)出的光束L1經(jīng)次反射罩230反射后無法回到橢球反射罩220上。次反射罩230的球面中心位于光源210的中心f1。另外，次反射罩230之曲率半徑R大于第一焦點(diǎn)f1至橢球反射罩罩緣M的距離Dm，以避免阻擋到由橢球反射罩220反射的光束L1而無法入射至積分柱240。
根據(jù)本實(shí)施例，本發(fā)明的特點(diǎn)在于通過調(diào)整橢球反射罩220的第一焦點(diǎn)f1及第二焦點(diǎn)f2與橢球反射罩220中心O的距離F1及F2，以有效降低燈源模塊200發(fā)光效率對(duì)電極間隙的敏感度。第一焦點(diǎn)f1與第二焦點(diǎn)f2的距離設(shè)為2c(＝F2-F1)。如表一～表六所示，次反射罩230使用球面型反射罩，取固定的2c值，測(cè)量于不同的F1(F2)值情況下，燈源模塊200于電極間隙為1.3mm以及電極間隙為1.0mm的發(fā)光效率比(％)，亦即燈源模塊200的光學(xué)耦合效率。
表一


表二

表三


表四

表五

表六

如表一所示，取2c＝54.19880，測(cè)量不同F(xiàn)1值情況下的光學(xué)耦合效率，結(jié)果可知，當(dāng)F1＝9.85時(shí)，光學(xué)耦合效率約為90％，且F1值愈大，光學(xué)耦合效率愈高。如表二所示，取2c＝56.15，測(cè)量不同F(xiàn)1值情況下的光學(xué)耦合效率，結(jié)果可知，當(dāng)F1＝10時(shí)，光學(xué)耦合效率約為90％，且F1值愈大，光學(xué)耦合效率愈高。如表三所示，取2c＝61.15，測(cè)量不同F(xiàn)1值情況下的光學(xué)耦合效率，結(jié)果可知，當(dāng)F1＝11.35時(shí)，光學(xué)耦合效率約為90％，且F1值愈大，光學(xué)耦合效率愈高。如表四所示，取2c＝66.15，測(cè)量不同F(xiàn)1值情況下的光學(xué)耦合效率，結(jié)果可知，當(dāng)F1＝11.85時(shí)，光學(xué)耦合效率約為90％，且F1值愈大，光學(xué)耦合效率愈高。如表五所示，取2c＝75.15，測(cè)量不同F(xiàn)1值情況下的光學(xué)耦合效率，結(jié)果可知，當(dāng)F1＝14.85時(shí)，光學(xué)耦合效率約為90％，且F1值愈大，光學(xué)耦合效率愈高。如表六所示，取2c＝96.34911，測(cè)量不同F(xiàn)1值情況下的光學(xué)耦合效率，結(jié)果可知，當(dāng)F1＝17.35時(shí)，光學(xué)耦合效率約為90％，且F1值愈大，光學(xué)耦合效率愈高。
根據(jù)上述六組數(shù)據(jù)的分析，可整理得出如表七所示代表光學(xué)耦合效率約為90％情況下系數(shù)2c與F1的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及圖3所示的對(duì)應(yīng)電極間隙敏感度曲線C1。
表七

接著再根據(jù)圖3所示的電極間隙敏感度曲線C1，取光學(xué)耦合效率至少90％，并且最接近曲線C1函數(shù)的二次曲線，如圖3所示滿足Y＝-0.0012*X^2+0.3728-6.8512的二次曲線C2，其中X代表第一焦點(diǎn)f1與第二焦點(diǎn)f2的距離2c，且Y代表第一焦點(diǎn)f1距橢球反射罩220中心O2的距離F1。表八是表列滿足上述方程式的系數(shù)2c與F1的關(guān)系數(shù)據(jù)。
表八

在曲線C2(含)以上的部分，也就是滿足Y≥-0.0012*X^2+0.3728-6.8512關(guān)系的X及Y值，均為當(dāng)電極間隙分別為1.3mm與1.0mm對(duì)同一個(gè)橢球反射罩220的光學(xué)耦合效率至少大于或等于90％。若取一固定的2c值，則F1值愈大(愈遠(yuǎn)離曲線C2)，則光學(xué)耦合效率愈接近100％，甚至大于100％。接下來，就舉一個(gè)實(shí)際可行的實(shí)例作說明。表九為取2c＝61.15且F1＝16.35，本發(fā)明的燈源模塊200與傳統(tǒng)之E22燈源模塊的發(fā)光效率與電極間隙的對(duì)照關(guān)系表。并可據(jù)以得出圖4曲線C3及C4，分別代表本發(fā)明燈源模塊200及傳統(tǒng)E22燈源模塊的發(fā)光效率對(duì)電極間隙敏感度曲線。由圖4可知，利用本發(fā)明的燈源模塊200，在電極間隙由1.0mm增大到1.5mm時(shí)，光源發(fā)光效率仍達(dá)94.5％，而傳統(tǒng)的E22燈源模塊發(fā)光效率僅為82.74％。甚至當(dāng)電極間隙再增大到1.7mm時(shí)，本發(fā)明的燈源模塊200發(fā)光效率仍有90％以上，而傳統(tǒng)的E22燈源模塊發(fā)光效率卻僅有76％左右。因此，本發(fā)明的燈源模塊200在第一焦點(diǎn)f1與第二焦點(diǎn)f2距離為X，第一焦點(diǎn)f1與反射罩中心O2的距離為Y，且X、Y值滿足Y≥-0.0012*X^2+0.3728-6.8512的情況下，可將發(fā)光效率于電極間隙1.3mm及1.0mm的光學(xué)耦合效率提高至90％以上，大大降低光源發(fā)光效率對(duì)電極間隙的敏感度，并提高投影裝置的使用壽命。
此外，請(qǐng)參照?qǐng)D5，其繪示根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例使用二組燈源模塊的投影裝置結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的投影裝置也可以是更包括第二燈源模塊520以及反射模塊530。第二燈源模塊520包括第二光源522、第二橢球反射罩524以及第二次反射罩526。第二燈源模塊520的結(jié)構(gòu)與上述的燈源模塊200相同，在此便不再贅述。第二燈源模塊520的焦點(diǎn)f3與f4的距離為X2，焦點(diǎn)f5距橢球反射罩524中心O2的距離為Y2，且X2、Y2也滿足Y2≥-0.0012*X2^2+0.3728*X2-6.8512。另外，反射模塊530，例如是棱鏡，用以反射自橢球反射罩514以及橢球反射罩524反射的光束L1以及L2至積分柱240。此外，反射模塊530也可為平面鏡模塊、分色鏡(dichroic mirrOr)模塊或冷光鏡(cold mirror)模塊等，然不以此為限，熟悉此項(xiàng)技術(shù)者可作等效的應(yīng)用。
由于燈源模塊200及520的發(fā)光效率對(duì)電極間隙的敏感度明顯降低，因此，本發(fā)明使用兩組燈源模塊200及520所產(chǎn)生的發(fā)光效率會(huì)高于傳統(tǒng)使用兩組燈源模塊所產(chǎn)生的發(fā)光效率。以330W且電極間隙為1.3mm的燈源模塊為例，使用0.7時(shí)面板的傳統(tǒng)投影機(jī)，單燈照明的發(fā)光亮度約為3000流明，而使用雙燈照明的發(fā)光亮度僅提高1.5倍，僅約4500流明。然而，若是使用本發(fā)明具有雙燈源模塊200及520的投影裝置，其發(fā)光亮度可達(dá)到6000流明以上，也就是提高發(fā)光亮度達(dá)2倍以上。
如上所述，本發(fā)明雖以次反射罩230為球面型反射罩為例作說明，然而本發(fā)明燈源模塊200的次反射罩230也可以是一種橢球反射鏡，次反射罩230的中心軸穿過光源中心O1，且次反射罩230上任一點(diǎn)與第一焦點(diǎn)f1的距離大于Dm。只要能反射光束L1回到橢球反射罩220，不致于阻擋由橢球反射罩220反射的光束L1入射至積分柱240，達(dá)到提高燈源模塊200發(fā)光效率的目的，也不脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍。
本發(fā)明上述實(shí)施例所揭露的燈源模塊及其投影裝置具有下列的優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的燈源模塊，對(duì)橢球反射罩的第一焦點(diǎn)及第二焦點(diǎn)距反射罩中心的距離進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)，使得發(fā)光效率于電極間隙分別為1.3mm與1.0mm的光學(xué)耦合效率達(dá)到90％以上，有效降低光源發(fā)光效率對(duì)電極間隙的敏感度。
2.在使用本發(fā)明的燈源模塊時(shí)，可以使用較長的電極間隙的燈泡，例如是1.3mm以上，在同瓦數(shù)的發(fā)光功率下，增加投影裝置的壽命。
3.由于電極間隙愈長，燈泡愈可以朝高瓦數(shù)方向發(fā)展。目前，投影機(jī)所使用的燈泡來說，電極間隙1.0mm的燈泡以220W為極限，而電極間隙1.3mm的燈泡以330W為極限。又由于本燈源模塊可以使電極間隙1.0及1.3之間沒有明顯的差別，因此可以同時(shí)提高燈源模塊的瓦數(shù)以及發(fā)光效率。
4.將本發(fā)明的燈源模塊應(yīng)用于雙燈照明的投影裝置，可提高發(fā)光亮度為單燈照明的兩倍以上。
綜上所述，雖然結(jié)合以上一較佳實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種燈源模塊，包括一光源，用以產(chǎn)生一光束；一橢球反射罩，用以反射并匯聚該光束，其中該橢球反射罩具有一第一焦點(diǎn)以及一第二焦點(diǎn)，且該光源的中心位于該第一焦點(diǎn)上；以及一次反射罩，用以反射該光束至該橢球反射罩；其中，該第一焦點(diǎn)與該第二焦點(diǎn)的距離為X，該第一焦點(diǎn)距該橢球反射罩中心的距離為Y，且X、Y滿足Y≥-0.0012*X^2+0.3728*X-6.8512。
2.如權(quán)利要求1所述的燈源模塊，其中該光源為一弧光燈(Arc Lamp)。
3.如權(quán)利要求2所述的燈源模塊，其中該弧光燈的電極間隙(Arc Gap)不小于1.3mm。
4.如權(quán)利要求1所述的燈源模塊，其中該第一焦點(diǎn)至該橢球反射罩罩緣的聯(lián)機(jī)與該第一焦點(diǎn)至該橢球反射罩中心的聯(lián)機(jī)所呈的夾角不低于90度。
5.如權(quán)利要求1所述的燈源模塊，其中該次反射罩為一球面型反射罩，且該球面型反射罩的球面中心位于該光源中心。
6.如權(quán)利要求1所述的燈源模塊，其中該次反射罩為一橢球反射罩，且該橢球反射罩的中心軸穿過該光源中心。
7.如權(quán)利要求1所述的燈源模塊，其中該次反射罩任一點(diǎn)與該第一焦點(diǎn)的距離大于該第一焦點(diǎn)至該橢球反射罩罩緣的距離。
8.如權(quán)利要求1所述的燈源模塊，使用于一投影機(jī)。
9.一種投影裝置，包括一第一燈源模塊，包括一第一光源，用以產(chǎn)生一第一光束；一第一橢球反射罩，用以反射并匯聚該第一光束，其中該第一橢球反射罩具有一第一焦點(diǎn)以及一第二焦點(diǎn)，且該第一光源的中心位于該第一焦點(diǎn)上；以及一第一次反射罩，用以反射該第一光束至該第一橢球反射罩；以及一積分柱，用以收集自該第一橢球反射罩反射的該第一光束；其中，該第一焦點(diǎn)與該第二焦點(diǎn)的距離為X1，該第一焦點(diǎn)距該第一橢球反射罩中心的距離為Y1，且X1、Y1滿足Y1≥-0.0012*X1^2+0.3728*X1-6.8512。
10.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中該第一光源為一弧光燈(ArcLamp)。
11.如權(quán)利要求10所述的投影裝置，其中該弧光燈的電極間隙(Arc Gap)不小于1.3mm。
12.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中該第一焦點(diǎn)至該第一橢球反射罩罩緣的聯(lián)機(jī)與該第一焦點(diǎn)至該第一橢球反射罩中心的聯(lián)機(jī)所呈的夾角不低于90度。
13.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中該第一次反射罩為一球面型反射罩，且該球面型反射罩的球面中心位于該第一光源中心。
14.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中該第一次反射罩為一橢球反射鏡，且該橢球反射鏡的中心軸穿過該第一光源中心。
15.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其中該第一次反射罩任一點(diǎn)與該第一焦點(diǎn)的距離大于該第一焦點(diǎn)至該第一橢球反射罩罩緣的距離。
16.如權(quán)利要求9所述的投影裝置，還包括一第二燈源模塊，該第二燈源模塊包括一第二光源，用以產(chǎn)生一第二光束；一第二橢球反射罩，用以反射并匯聚該第二光束，其中該第二橢球反射罩具有一第三焦點(diǎn)以及一第四焦點(diǎn)，且該第二光源的中心位于該第三焦點(diǎn)上；以及一第二次反射罩，用以反射該第二光束至該第二橢球反射罩；其中，該第三焦點(diǎn)與該第四焦點(diǎn)的距離為X2，該第三焦點(diǎn)距該第二橢球反射罩中心的距離為Y2，且X2、Y2滿足Y2≥-0.0012*X2^2+0.3728*X2-6.8512。
17.如權(quán)利要求16所述的投影裝置，還包括一反射模塊，用以反射自該第一橢球反射罩以及該第二橢球反射罩反射的該第一光束以及該第二光束至該積分柱。
18.如權(quán)利要求17所述的投影裝置，其中該反射模塊為一棱鏡。
19.如權(quán)利要求17所述的投影裝置，其中該反射模塊選自于由平面鏡模塊、分色鏡模塊以及冷光鏡模塊所組成族群中的反射模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開一種燈源模塊，包括光源、橢球反射罩以及次反射罩。光源用以產(chǎn)生一光束。橢球反射罩用以反射并匯聚光束，橢球反射罩具有第一焦點(diǎn)以及第二焦點(diǎn)，且光源的中心位于第一焦點(diǎn)上。次反射罩用以反射光束至橢球反射罩。第一焦點(diǎn)與第二焦點(diǎn)的距離為X，第一焦點(diǎn)距橢球反射罩中心的距離為Y，且X、Y滿足Y≥－0.0012＊X
文檔編號(hào)G02B27/18GK1932637SQ20051010961
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月14日
發(fā)明者王正, 謝定衡 申請(qǐng)人:揚(yáng)明光學(xué)股份有限公司