[发明专利]用于一投影系统的光源切换装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种用于一投影系统的光源切换装置，更具体说，是关于一种可依特定时序选择不同光源，以将光源提供至投影系统的光源切换装置。 

背景技术

为节省电力消耗和装置体积，许多投影系统逐渐采用发光二极管(LED)作为光源。发光二极管具有起动时间短的优点，运用在投影系统中，可解决传统高压汞灯投影系统无法快速开机的问题。由于光源的运用受到光展量(étendue)守恒的限制，意指仅有限定的光源面积及光线角度内始为有效光。当欲增加投影系统的光源亮度时，并非仅由增加发光二极管的数目可以解决，使得提升发光二极管为光源的投影系统的亮度，为此业界长久以来的瓶颈。 

现有的投影系统是以间断脉冲驱动发光二极管，通过输入较高的电流以提升亮度，其示意图是如图1所示。此投影系统1包含第一发光二极管组件11a、第二发光二极管组件11b、一镜轮13、一马达(图未示出)、一数字微镜装置(DigitalMicromirror Device，DMD)15、一棱镜17与一成像透镜19。每一发光二极管组件11a、11b均具有红色、绿色及蓝色发光二极管(图未示出)，三者轮流发光，以提供光线，而镜轮13则设置于此二发光二极管组件11a、11b之间。 

镜轮13包含多个交错设置的扇形反射区域及穿透区域，以其轴心旋转。当使第一发光二极管组件11a发光时，马达驱动镜轮13的其中一穿透区域同步地旋转至与第一发光二极管组件11a的光束射出方向对应的位置，使光束通过穿透区域并往一输出方向射出；当使第二发光二极管组件11b发光，此时第一发光二极管组件11a停止发射光束，且镜轮13的其中一反射区域旋转至与第二发光二极管组件11b的光束射出方向对应的位置，使光束反射而同样地往输出方向射出。借助上述动作，便能使二个发光二极管组件11a、11b以快速交错的方式提供所需光线，且由肉眼观之，此光线是一近乎连续的光线。 

然而于实际运作上，因镜轮13是由多个反射区域及穿透区域交错组成，因此 其间必形成若干交界区域。若任一发光二极管组件光束的全部或局部恰落于此交界区域，非但散失部分光线，亦降低出口光线的瞬时通量。为避免光线散失，便需控制发光二极管组件所产生光束尽可能避开交界区域，但由于发光二极管组件的设置位置已预先固定，故仅能使镜轮13的交界区域旋转而趋近光束之前，便提早熄灭发光二极管组件，再随即激活对向的发光二极管组件；换言之，亦即使交界区域尽可能落于关闭态，待交界区域通过对向的发光二极管组件后，再使另一发光二极管组件发亮。 

虽然如此，发光二极管组件是提供一极度发散的光束，而非如椭球灯产生的聚光光束，亦非抛物面灯提供的平行光束。因此，发光二极管组件的光束投射于镜轮13上时，将占据相当的面积，上述控制发光二极管组件明灭的操作，恐无法达成预期的功效。此外，镜轮13具有多处交界区域，为避开每一交界处，镜轮13便会有相当的面积无法利用，此举无异提高发光通量的非连续性，并大幅减低了镜轮13的使用效率。 

另一方面，发光二极管组件之间的切换需同时配合镜轮13及马达等运转组件。由于发光二极管组件的切换是由电信号达成，而镜轮13及马达等运转元件起动的反应较慢，再加上这些元件易有校准误差和磨损，因此难以准确配合发光二极管光源的切换速度及切换时间间隔。除外，此配置完全采用镜轮整合光束，而每使用一镜轮便会使投影系统的尺寸大幅增加，限于业界对体积的要求，使得此配置能提高的亮度有限。 

综上所述，现有的投影系统的发光二极管光源配置具有光通量不连续、光源切换速度较慢、体积庞大及元件配置复杂等问题，有鉴于此，提供一种快速切换光源、尺寸较小且整体元件配置简易的光源系统，这是此一业界所共同企盼达成的目标。 

发明内容

本发明的一目的是提供一种用于一投影系统的光源切换装置，使投影系统适可交替式地(alternately)提供一第一光线及一第二光线。此光源切换装置可使投影系统不需通过镜轮即可增加光强度，且能使光通量更为连续、光源切换速度更快、缩小整体尺寸并且简化元件配置。另外，这种光源切换装置还可作为积光柱，在不增加集光率的情况下，仍能将亮度提高数倍。