藍(lán)光合成方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光合成方法及系統(tǒng)，特別涉及一種藍(lán)光合成方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]投影儀產(chǎn)生色彩畫(huà)面需要紅藍(lán)綠(RGB)三原色互相搭配比例，一般而言，可通過(guò)白平衡計(jì)算來(lái)預(yù)估各顏色所需的成分比例，其中，藍(lán)光的比例對(duì)于白平衡色坐標(biāo)位置與色溫點(diǎn)影響甚巨。若以紅、綠、藍(lán)三色混光討論，僅需約10%以內(nèi)的藍(lán)光比例，即可達(dá)到一般常用的白平衡規(guī)格，剩下的90%比例則主要是由紅光與綠光組成。因此，換個(gè)角度說(shuō)，藍(lán)光成分的多少，決定了投影儀白畫(huà)面的亮度。
[0003]不同于傳統(tǒng)燈泡(Lamp)結(jié)合濾鏡或是搭配藍(lán)光LED的藍(lán)色光源，激光投影儀一般是使用藍(lán)光激光作為主要藍(lán)色光源。然而，若以上述藍(lán)光激光作為投影儀的藍(lán)色光源，整個(gè)投影儀能顯示的色域無(wú)法涵蓋Rec.709的標(biāo)準(zhǔn)色域而降低了色彩豐富度。再者，由于藍(lán)色光源的成分是以藍(lán)光激光為主，隨著產(chǎn)品規(guī)格的提升，激光的瓦數(shù)也隨之增加，高亮度的產(chǎn)品勢(shì)必會(huì)面臨殘余激光過(guò)多，而無(wú)法符合激光產(chǎn)品安全規(guī)范的問(wèn)題。
[0004]因此，如何提供一種藍(lán)光合成方法及系統(tǒng)，將合成后的藍(lán)光作為藍(lán)色光源，可使得系統(tǒng)顯示的色彩涵蓋Rec.709的標(biāo)準(zhǔn)色域，并且能符合激光產(chǎn)品的安全規(guī)范已成為重要課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的為提供一種可符合Rec.709規(guī)范并同時(shí)符合IEC-60825-1激光產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)安全規(guī)范的藍(lán)色光源的藍(lán)光合成方法及系統(tǒng)。
[0006]為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種藍(lán)光合成方法，其包括以下步驟:提供一藍(lán)光激光；在藍(lán)光激光的光路徑配置一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，部分的藍(lán)光激光激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件而發(fā)出一經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光；將未經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光激光與經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光進(jìn)行混光。
[0007]在一實(shí)施例中，進(jìn)行混光步驟前還包括一步驟:對(duì)未經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光激光進(jìn)行強(qiáng)度衰減或部分濾除。
[0008]在一實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件具有一透光區(qū)。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料配置于透光區(qū)以外的區(qū)域。
[0009]在一實(shí)施例中，藍(lán)光激光部分通過(guò)透光區(qū)，部分經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料調(diào)制波長(zhǎng)而為經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光。
[0010]在一實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件包括一色輪。
[0011 ] 在一實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料包括熒光材料、磷光材料、或其組合。
[0012]在一實(shí)施例中，熒光材料包括硅氧化合物。
[0013]在一實(shí)施例中，藍(lán)光激光的波長(zhǎng)為445nm至448nm，該經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光的主要發(fā)光波長(zhǎng)為460nm±5nm。
[0014]為達(dá)上述目的,依據(jù)本發(fā)明的一種藍(lán)光合成系統(tǒng),其包括:一發(fā)光源、一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件以及一光學(xué)元件組。發(fā)光源用以提供一藍(lán)光激光。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件配置于藍(lán)光激光的一光路徑。光學(xué)元件組構(gòu)成光路徑。部分的藍(lán)光激光激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件而發(fā)出一經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光。將未經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光激光與經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光進(jìn)行混光。
[0015]在一實(shí)施例中，光學(xué)元件組包括一濾光片，用以濾除藍(lán)光激光，且經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光穿透濾光片。
[0016]在一實(shí)施例中，光學(xué)元件組包括一衰減片，用以衰減藍(lán)光激光，且經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光穿透衰減片。
[0017]在一實(shí)施例中，光學(xué)元件組包括一分光鏡，用以反射藍(lán)光激光，且經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光穿透分光鏡。
[0018]在一實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件具有一透光區(qū)。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料配置于透光區(qū)以外的區(qū)域。
[0019]在一實(shí)施例中，藍(lán)光激光部分通過(guò)透光區(qū)，部分經(jīng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料調(diào)制波長(zhǎng)而為經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光。
[0020]在一實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件包括一色輪。
[0021]在一實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料包括熒光材料、磷光材料、或其組合。
[0022]在一實(shí)施例中，熒光材料包括硅氧化合物。
[0023]在一實(shí)施例中，藍(lán)光激光的波長(zhǎng)為445nm至448nm。經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光的主要發(fā)光波長(zhǎng)為 460nm±5nm。
[0024]本發(fā)明的有益效果在于，綜上所述，本發(fā)明的藍(lán)光合成方法及系統(tǒng)，通過(guò)部分藍(lán)光激光激發(fā)出經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光，并將部分藍(lán)光激光與經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光進(jìn)行混光，以產(chǎn)生符合Rec.709規(guī)范的藍(lán)色光源，同時(shí)符合IEC-60825-1激光產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)安全規(guī)范。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種藍(lán)光合成方法的步驟流程圖。
[0026]圖2為熒光頻譜圖。
[0027]圖3A及圖3B為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的示意圖。
[0028]圖4A為藍(lán)光激光頻譜圖。
[0029]圖4B為藍(lán)光激光、衰減片及濾光片的頻譜圖。
[0030]圖4C為混光藍(lán)光頻譜圖。
[0031]圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種藍(lán)光合成系統(tǒng)的示意圖。
[0032]圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例的另一種藍(lán)光合成系統(tǒng)的示意圖。
[0033]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0034]1、2:藍(lán)光合成系統(tǒng)
[0035]11,21:發(fā)光源
[0036]12,22:波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件
[0037]13,23:光學(xué)元件組
[0038]131、132:透鏡
[0039]133:濾光片/衰減片
[0040]14、24:積分柱
[0041]231:分光鏡
[0042]232:反射鏡
[0043]A:透光區(qū)
[0044]L:光路徑
[0045]L1:路徑
[0046]L2:路徑
[0047]S、R:區(qū)域
[0048]S102、S104、S105、S106:步驟
【具體實(shí)施方式】
[0049]以下將參照相關(guān)附圖，說(shuō)明依本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種藍(lán)光合成方法及系統(tǒng)，其中相同的元件將以相同的參照符號(hào)加以說(shuō)明。
[0050]圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種藍(lán)光合成方法的步驟流程圖。請(qǐng)參考圖1所示，藍(lán)光合成方法包括以下步驟:提供一藍(lán)光激光(S102);在藍(lán)光激光的光路徑配置一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，部分的藍(lán)光激光激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件而發(fā)出一經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光(S104);將未經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光激光與經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光進(jìn)行混光(S106)。本發(fā)明的藍(lán)光合成方法可適用但不限制為照明系統(tǒng)、投影儀、顯示器或其他光學(xué)裝置，本實(shí)施例是以激光投影儀為例。
[0051]于步驟S102中，提供藍(lán)光激光的方式，可以是通過(guò)氣體激光器、固體激光器、光纖激光器或半導(dǎo)體激光器等發(fā)光源提供，本發(fā)明不作限制。在本實(shí)施例中，由于藍(lán)光激光除了作為激發(fā)光源以外，另有混光的用途。目前市面上的激光器所提供的藍(lán)光激光中，其波長(zhǎng)大多介于445nm?448nm之間，而為了降低混光的成本，因此本實(shí)施例所選用的藍(lán)光激光，其波長(zhǎng)即是介于445nm?448nm之間。如此一來(lái)，可不用特制提供特定波長(zhǎng)的激光器，故可降低成本。當(dāng)然，本發(fā)明并不限定其藍(lán)光激光的波長(zhǎng)范圍，以能夠混出所需要的混光藍(lán)光為主要考慮。
[0052]在步驟S104中，在藍(lán)光激光的光路徑配置一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件，部分的藍(lán)光激光激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件而發(fā)出一經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，較佳是一色輪。在本實(shí)施例中，當(dāng)藍(lán)光激光射向波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件并且打在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料上時(shí)，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料會(huì)被激發(fā)出光。而本實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料所激發(fā)出的光是以藍(lán)光為主，其主要波長(zhǎng)為460nm±5nm，可根據(jù)不同波長(zhǎng)的調(diào)制需求對(duì)應(yīng)選用不同波長(zhǎng)的材料。在實(shí)施上，當(dāng)使用波長(zhǎng)為445nm的藍(lán)光激光時(shí)，為了有效降低藍(lán)光激光的殘余量(即更能符合激光產(chǎn)品安全規(guī)范)則可以使用波長(zhǎng)為460nm的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。于此，相較于現(xiàn)有技術(shù)使用綠色熒光粉(主波長(zhǎng)約在550nm)或是青色熒光粉(主波長(zhǎng)約在490nm)來(lái)混光，本實(shí)施例使用的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(主波長(zhǎng)460nm±5nm)可有效降低藍(lán)光激光需求量。
[0053]另外，轉(zhuǎn)換材料可以是熒光材料、磷光材料、或其組合。在本實(shí)施例中，可以采用熒光材料實(shí)現(xiàn)，其主要成分包括娃氧化合物。而本實(shí)施例的突光材料，其主要波長(zhǎng)為460nm,其激發(fā)出的熒光頻譜圖如圖2所示。
[0054]在本實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件可具有一透光區(qū)，其可以是一透明的實(shí)體例如是玻璃，也可以是一通孔，只要能達(dá)到透光效果即可，在此不作限制。在其他實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料可以是配置于上述透光區(qū)以外的區(qū)域。請(qǐng)參考圖3A及圖3B，分別為本實(shí)施例的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件12及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件22的示意圖，并以色輪為例。如圖3A所示，在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件12的區(qū)域R配置波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，使得藍(lán)光激光(區(qū)域S為入射的藍(lán)光激光的截面示意)穿透波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件12的區(qū)域R時(shí)，雖然全部藍(lán)光激光均會(huì)打在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料上，但其中部分的藍(lán)光激光會(huì)激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料產(chǎn)生調(diào)制后的藍(lán)光，而部分藍(lán)光激光則不會(huì)被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料所吸收，將直接穿透出射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，并且波長(zhǎng)不會(huì)改變。而如圖3B所示的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件22，由于激光具有方向性，也即光束的平行度高，因此當(dāng)藍(lán)光激光(區(qū)域S為入射的藍(lán)光激光的截面示意)射向透光區(qū)A的邊緣時(shí)，部分的藍(lán)光激光會(huì)穿透透光區(qū)A而透出，而未穿透透光區(qū)A的部分藍(lán)光激光會(huì)打在具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的區(qū)域R上而激發(fā)出光。在本實(shí)施例中，被激發(fā)出的光為藍(lán)光，較佳為藍(lán)光熒光。
[0055]圖4A為藍(lán)光激光頻譜圖，請(qǐng)參考圖4A所示。由于藍(lán)光激光在激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的過(guò)程中，部分藍(lán)光激光穿透透光區(qū)，因此穿透透光區(qū)而進(jìn)行混光的藍(lán)光激光，其所具有的能量相較于完整藍(lán)光激光的能量低，從而符合IEC-60825-1激光產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)安全規(guī)范(藍(lán)光激光的能量值，其瓦數(shù)依實(shí)際應(yīng)用需求而有不同規(guī)范，例如須小于5mW或2mW)。而在部分實(shí)施例中，未經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光激光，仍具有較高的能量，而無(wú)法達(dá)到IEC-60825-1激光產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)安全規(guī)范，因此在進(jìn)行混光步驟之前，可對(duì)未經(jīng)調(diào)制波長(zhǎng)的藍(lán)光激光進(jìn)行強(qiáng)度衰減或部分濾除，即步驟S105。在本實(shí)施例中，于藍(lán)光激光的光路徑上配置一濾光片，其用以濾除部分的藍(lán)光激光，例如濾除60%的藍(lán)光激光，并且濾光片可濾除的波長(zhǎng)范圍是設(shè)計(jì)在445nm?448nm之間。如此一來(lái)，本實(shí)施例的濾光片僅可濾除部分的藍(lán)光激光，而不會(huì)濾除主要波長(zhǎng)為460nm±5nm的藍(lán)光熒光。值得一提的是，本實(shí)施例的濾光片也可以衰減片替代。類(lèi)似地，衰減片可衰減的波長(zhǎng)范圍是設(shè)計(jì)在445nm?448nm之間，以衰減部分的藍(lán)光激光,例如衰減60%的藍(lán)光激光，并且不會(huì)衰減主要波長(zhǎng)為460nm±5nm的藍(lán)光熒光。于此，濾除或衰減后的藍(lán)光激光，其具有的能量較低，進(jìn)而符合IEC-60825-1激光產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)安全規(guī)范。上述濾光片/衰減片的頻譜圖的設(shè)計(jì)即如圖4B所示，其為藍(lán)光激光、衰減片及濾光片的頻譜圖，其中濾光片/衰減片可將多余的藍(lán)光激