CN110083000B - 照明系统与投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明系统，包括激发光源以及波长转换元件。激发光源提供激发光束。波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域。波长转换区域以及反射区域形成环形区域。透光区域被环形区域所围绕，其中激发光束用于穿透波长转换元件的透光区域。本发明的照明系统体积小可具有良好的光学效率。此外，一种具有上述照明系统的投影装置亦被提供。

Description

照明系统与投影装置
技术领域
本发明是有关于一种投影装置，且特别是有关于具有一种照明系统的投影装置。
背景技术
在激光投影机的架构中，其主要透过蓝光激光光束来依序地照射荧光轮的荧光粉与反射区以输出黄光与蓝光。当蓝光激光光束照射荧光轮的荧光粉时，荧光粉被蓝光激光光束激发而发出黄光，分光镜透过其波长范围分离的特性将黄光沿着一方向传递至色轮。当蓝光激光光束照射荧光轮的反射区时，将蓝光激光光束沿着另一方向传递。并且蓝光激光光束再借由投影机中的光学元件(反射镜、透镜)以及对应的光路设置，将蓝光激光光束重新导引至色轮。这样的结构使用了大量的光学元件，而使整体的体积以及成本上升。
为了解决上述的问题，一种做法是在投影机中设置具有分合光元件的反射元件，反射元件与分合光元件的表面作为反射面。当蓝光激光光束透过分合光元件以照射荧光轮的荧光粉时，荧光粉激发出的黄光被反射面反射而往一方向传递。当蓝光激光光束透过分合光元件以照射荧光轮的反射区时，蓝光激光光束依序被反射面反射而沿着与黄光的同一传递方向传递。这样的作法是可以避免上述的问题，但是当黄光光束或蓝光激光光束传递至反射面时，部分的黄光光束或蓝光光束会经由分合光元件而溢散至外界，而导致光学效率不良。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表所述内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种照明系统，其可使应用此照明系统的投影装置体积较小且可使应用此照明系统的投影装置具有良好的光学效率。
本发明提供一种照明系统，其体积小且具有良好的光学效率。
本发明的一实施例提供一种照明系统，包括激发光源以及波长转换元件。激发光源提供激发光束。波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域。波长转换区域以及反射区域形成环形区域，透光区域被环形区域所围绕，其中激发光束用于穿透波长转换元件的透光区域。
本发明的一实施例提供一种投影装置，包括上述的照明系统、滤光元件、至少一光阀以及投影镜头。其中滤光元件配置于来自照明系统的转换光束或激发光束的传递路径上，用于形成照明光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。
基于上述，在本发明实施例中的照明系统与投影装置中，由于反射罩涵盖此透光区域的至少一部分，因此被反射罩反射的转换光束或者是激发光束可以透过此透光区域出射而被分合光镜组导引以沿同一方向传递。因此，相较于相关技术，本实施例的照明系统与投影装置可以以较少的光学元件以及较小的体积以达到将激发光束与转换光束导引至同一方向的效果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明的一实施例的投影装置在第一时间区间内的光路示意图。
图1B是图1A的投影装置在第二时间区间内的光路示意图。
图2是图1A与图1B中的波长转换元件的前视示意图。
图3是图1A与图1B中的波长转换元件的剖面示意图。
图4A是图1A与图1B中的分合光镜组的第一部分的放大示意图。
图4B是第一部分的光学层的光谱图。
图5A是图1A与图1B中的分合光镜组的第二部分的放大示意图。
图5B是第二部分的光学层的光谱图。
图6是图1A与图1B中的滤光元件的前视示意图。
图7A是本发明的另一实施例的照明系统100a在第一时间区间内的光路示意图。
图7B是图7A的照明系统100a在第二时间区间内的光路示意图。
图8A是图7A与图7B中分合光镜组的第一部分与第二部分的放大示意图。
图8B是第一部分与第二部分共用的光学层的光谱图。
图8C是第二部分的光学层的光谱图。
图9A是第三部分的放大示意图。
图9B是图9A的光学层的光谱图。
图10、图11A以及图12为本发明不同实施例的第一部分与第二部分的放大示意图。
图11B是图11A中的第二部分的光学层的光谱图。
图13A是本发明另一实施例的第三部分的放大示意图。
图13B是图13A中的第三部分的反射膜的光谱图。
图14为本发明另一实施例的波长转换元件。
图15为图14的波长转换元件的剖面示意图。
图16为本发明又一实施例的波长转换元件。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1A是本发明的一实施例的投影装置在第一时间区间内的光路示意图。图1B是图1A的投影装置在第二时间区间内的光路示意图。图2是图1A与图1B中的波长转换元件的前视示意图。图3是图1A与图1B中的波长转换元件的剖面示意图。图4A是图1A与图1B中的分合光镜组的第一部分的放大示意图。图4B是第一部分的光学层的光谱图。图5A是图1A与图1B中的分合光镜组的第二部分的放大示意图。图5B是第二部分的光学层的光谱图。图6是图1A与图1B中的滤光元件的前视示意图。
请参照图1A以及图1B，在本实施例中，投影装置200包括照明系统100、滤光元件210、匀光元件220、至少一光阀230以及投影镜头240。照明系统100用于输出光束至光阀230。照明系统100包括激发光源110、波长转换元件120、反射罩130以及分合光镜组140。于以下的段落中会详细地说明上述的各元件。
在本发明实施例中所指的激发光源110泛指为可发出短波长光束的光源，短波长光束的峰值波长(Peak Wavelength)例如是落在蓝光的波长范围或紫外光的波长范围内，其中峰值波长被定义为光强度最大处所对应的波长，例如为445、455或460纳米(nm)。激发光源110包括激光二极体(Laser Diode,LD)、发光二极体(Light Emitting Diode,LED)或者是上述两者其中之一所构成的矩阵，本发明并不以此为限。在本实施例中，激发光源110为激光发光元件。激发光源110提供激发光束EB。
在本发明的实施例中所指的波长转换元件120用于将短波长光束转换成相对于短波长光束的长波长光束的光学元件。在本实施例中，波长转换元件120为荧光粉轮(Phosphor Wheel)，但不以此为限制。请参照图2以及图3，详细来说，波长转换元件120具有波长转换区域R1、反射区域R2、透光区域R3、转轴128以及环形基板S。其中波长转换区域R1以及反射区域R2以转轴128为中心借由环状排列以形成环形区域R。此外，波长转换元件120包括波长转换物质122、反射部124以及透光部126。波长转换物质122定义出波长转换区域R1，且使传递至波长转换区域R1的短波长光束转换成长波长光束。波长转换物质122是荧光粉，例如是可被激发出黄光的荧光粉称为黄色荧光粉，但不以此为限制。当激发光束EB传递至波长转换区域R1时，激发光束EB激发波长转换物质122以发出转换光束CB。转换光束CB例如是黄光光束。反射部124定义出反射区域R2，且使传递至此反射区域R2的激发光束被反射，其中反射部124可为具有反射功能的涂布层，但不以此为限。透光部126定义出透光区域R3，且使传递至此透光区域R3的光束穿透。波长转换区域R1与反射区域R2形成环形区域R。透光区域R3被环形区域R所围绕。环形区域R与透光区域R3例如是以共圆心CR的方式设置，但本发明并不以此为限制。环型区域R对应设置于环型基板S上，其中透光部126设置于环型基板S与转轴128之间。透光部126对应位于透光区域R3。透光部126分别与转轴128与环型基板S连接。在本实施例中，透光部126为透明基板，且透明基板的外径(半径)OR大于环型基板S的内径IR。透明基板抵靠于环形基板S的卡槽T。在其他的实施例中，透明基板的外径OR也可以是等于环型基板S的内径IR，并且透明基板例如是透过胶体与环形基板S黏着，本发明并不以此为限制。环形基板S例如为金属基板或具有高反射镀膜的基板，环形基板S可用于反射转换光束CB。
在本发明的实施例中所指的反射罩130指具有反射功能的罩体，可为金属材料或透明基材上涂布高反射材料(例如银或其化合物等)所制成。在本实施例中，反射罩130具有抛物反射面RS(设置于反射罩130内表面)，且抛物反射面RS具有焦点F。反射罩130包括彼此相连的第一反射部132以及第二反射部134。第一反射部132例如是反射罩130的上半部。第二反射部134例如是反射罩130的下半部。第一反射部132相对于第二反射部134远离波长转换元件120。第二反射部134于波长转换元件120上的正投影区域涵盖波长转换元件120的透光区域R3的至少一部分。
在本实施例中，分合光镜组140包括第一部分142以及第二部分144。请参照图4A以及图5A，更详细来说，第一部分142包括第一基板S1、光学层OL1以及抗反射涂层AR1(Anti-reflection coating,AR Coating)。光学层OL1以及抗反射涂层AR1分别设置于第一基板S1的相对两表面上。第二部分144包括第二基板S2、光学层OL2以及抗反射涂层AR2。光学层OL2以及抗反射涂层AR2分别设置于第二基板S2的相对两表面上。请参照图4B，光学层OL1对于蓝光波长范围的光束反射，而让绿光波长范围的光束与红光波长范围的光束穿透。在本实施例中，光学层OL1反射蓝光，且可让绿光与红光穿透。请参照图5B，光学层OL2对于蓝光波长范围的部分光束反射，而让绿光波长范围的光束与红光波长范围的光束穿透。在本实施例中，光学层OL2可让部分的蓝光反射，且可让部分的蓝光、绿光以及红光穿透。第一基板S1与第二基板S2的材质皆为透光材质，且例如是玻璃或塑胶，但不以此为限制。
在本发明的实施例中的光阀230指数字微镜元件(Digital Micro-mirrorDevice,DMD)、硅基液晶面板(Liquid-crystal-on-silicon Panel,LCOS Panel)或是液晶面板(Liquid Crystal Panel,LCD)等空间光调变器之任一者。于本实施例中，光阀230为数字微镜元件。在本实施例中，光阀230的数量为一个。于其他的实施例中，光阀230的数量可以为多个，本发明并不以此为限制。
在本发明实施例中所指的滤光元件210泛指可以滤除特定波长范围的光束且使除了此特定波长范围的光束之外的光束通过的光学元件。请参照图6，在本实施例中，滤光元件210例如是色轮(Color Wheel)。滤光元件210具有红光滤光区域RR、绿光滤光区域GR以及透光区域TR，且包括红光滤光片212、绿光滤光片214、透光元件(玻璃片)216以及转轴218。红光滤光区域RR内设置有红光滤光片212，用于使红光穿透且滤除除了红光以外的光束。绿光滤光区域GR内设置有绿光滤光片214，用于使绿光穿透且滤除除了绿光以外的光束。举例而言，红光滤光片212，用于使具有红光波段范围的光束穿透且滤除(或反射)其他波段范围的光束，以此类推。透光区域TR内设置有透光元件216。在其他实施例中，透光区域TR内还设置扩散片、扩散粒子或扩散结构，用于减少或消除激发光束的光斑(Speckle)现象。红光滤光区域RR例如是占整个滤光元件210的5/12，绿光滤光区域GR例如是占整个滤光元件210的5/12，且透光区域TR例如是占了整个滤光元件210的1/6，但不以此为限制，本领域技术人员可以依照设计上的需求而进行调整。
在本发明实施例中的匀光元件220指可让通过此匀光元件220的光束均匀化的光学元件。在本实施例中，匀光元件220例如是积分柱(Integration Rod)、透镜阵列或其他具有光均匀化效果的光学元件，但不以此为限制。
在本发明实施例中的投影镜头240例如是包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，光学镜片例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。本发明对投影镜头240的型态及其种类并不加以限制。此外，在本实施例中，投影装置200内部可以选择性地设置会聚透镜C与导光组LA，以调整投影装置200内的光束路径。
于以下的段落中会详细地说明上述元件之间的配置关系。请再参照图1A以及图1B，分合光镜组140的第一部分142配置于激发光束EB的传递路径上。反射罩130配置于来自第一部分142的激发光束EB的传递路径上。波长转换元件120配置于来自反射罩130的激发光束EB的传递路径上。分合光镜组140的第二部分144配置于来自波长转换元件120的激发光束EB或转换光束CB的传递路径上。会聚透镜C配置于来自分合光镜组140的激发光束EB与转换光束CB的传递路径上，且位于分合光镜组144与滤光元件210之间。匀光元件220配置于来自滤光元件210的照明光束IB的传递路径上，且位于滤光元件210与至少一光阀230之间。导光组LA配置于来自匀光元件220的照明光束IB的传递路径上。光阀230配置于来自滤光元件210的照明光束IB的传递路径上。投影镜头240配置于影像光束IMB的传递路径上。
波长转换元件120的驱动元件(例如马达(motor))带动转轴128以使波长转换区域R1以及反射区域R2以旋转的方式依序进入包括抛物反射面RS的焦点F的一照射区域P。在本实施例中，投影装置200借由使波长转换元件120与滤光元件210同步转动的方式，以使滤光元件210的红光滤光区域RR与绿光滤光区域GR对应于波长转换元件120的波长转换区域R1，且使滤光元件210的透光区域TR对应于波长转换元件120的反射区域R2。也就是说，来自波长转换区域R1的光束会通过红光滤光区域RR或绿光滤光区域GR，且来自反射区域R2的光束会通过透光区域TR。于以下的段落中会详细地说明在投影装置200中的光学行为。
请参照图1A，激发光束EB传递至环形区域R中的波长转换区域R1的时间区间为第一时间区间。在第一时间区间内，激发光束EB由激发光源110发出，并依序被分合光镜组140的第一部分142以及反射罩130的第一反射部132导引至环形区域R的波长转换区域R1。详细来说，激发光束EB被第一部分142反射至第一反射部132。激发光束EB再被第一反射部132反射而传递至包括抛物反射面RS的焦点F的照射区域P。在本实施例中，此照射区域P例如是激发光束EB照射到波长转换区域R1上的光斑的区域范围，此光斑面积的长轴长度小于波长转换区域R1的宽度。波长转换区域R1被激发光束EB激发后而发出转换光束CB。转换光束CB传递至反射罩130的第一反射部132与第二反射部134，而被第一反射部132与第二反射部134反射。由于第一反射部132与第二反射部134的表面为抛物反射面RS，因此被第一反射部132与第二反射部134反射后的转换光束CB会以平行的方式出射于反射罩130。此外，值得一提的是，参考平面RP设置于分合光镜组140的第一部分142与反射罩130的第一反射部132之间的激发光束EB的传递路径上，其中在参考平面RP上激发光束EB的光斑面积小于或等于反射罩130的抛物反射面RS在参考平面RP上正投影(projection)面积的二分之一(1/2)。
请再参照图1A，接着，反射后的转换光束CB被分合光镜组140的第一部分142与第二部分144导引以沿方向D传递，以将转换光束CB输出于照明系统100。具体而言，转换光束CB包括第一转换子光束CB1以及第二转换子光束CB2。第一转换子光束CB1被第一反射部132反射并穿透分合光镜组140的第一部分142而沿方向D传递。另一方面，第二转换子光束CB2被第二反射部134反射并穿透波长转换元件120的透光区域R3的至少一部分，并穿透分合光镜组140的第二部分144而沿方向D传递。转换光束CB(第一转换子光束CB1以及第二转换子光束CB2)借由会聚透镜C会聚于滤光元件140的红光滤光区域RR或绿光滤光区域GR。具体而言，当转换光束CB传递至红光滤光区域RR/绿光滤光区域GR时，红光滤光区域RR/绿光滤光区域GR可使转换光束CB中的红光/绿光通过，并滤除其他色光。也就是说，滤光元件210可以提升色光的色纯度。
请参照图1B，激发光束EB传递至环形区域R中的反射区域R2的时间区间为第二时间区间。在第二时间区间内，激发光束EB由激发光源110发出，并被分合光镜组140的第一部分142反射至反射罩130的第一反射部132。激发光束EB被第一反射部132反射而传递至包括抛物反射面RS的焦点F的照射区域P。激发光束EB再被反射区域R2反射后而传递至反射罩130的第二反射部134，借由第二反射部134的反射，穿透透光区域R3的至少一部分。同样地，激发光束EB也会以平行地方式出射于反射罩130。
请再参照图1B，接着，反射后的激发光束EB被分合光镜组140的第二部分144导引以沿方向D传递，以将激发光束EB输出于照明系统100。具体而言，激发光束EB包括第一激发光束EB1以及第二激发光束EB2。当激发光束EB传递至第二部分144时，由于第二部分144的光学层144b能使一半的蓝光反射且让一半的蓝光穿透，因此，第一激发光束EB1被第二部分144所反射而传递至第一部分142，第一激发光束EB1再被第一部分142所反射而沿方向D传递。另一方面，第二激发光束EB2穿透第二部分144而沿方向D传递。第一激发光束EB1与第二激发光束EB2借由会聚透镜C会聚于滤光元件140的透光区域TR。进一步说明，借由第二部分144的分光作用(部分穿透部分反射)，激发光束EB可平均地传递至会聚透镜C，不会造成激发光束EB分布不均匀的状态传递至会聚透镜C。
接着，同时参考图1A与图1B，借由滤光元件140的红光滤光区域RR与绿光滤光区域GR，让转换光束CB中的红光/绿光通过。借由滤光元件140的透光区域TR，让激发光束EB通过，其中激发光束EB例如为蓝光。依据时序通过滤光元件140的红光、绿光与蓝光以形成照明光束IB。照明光束IB传递至匀光元件220，并借由匀光元件220将照明光束IB均匀化。照明光束IB再借由导光组LA导引至光阀230，其中导光组LA可为全反射棱镜(TIR prism)。光阀230再将照明光束IB转换成影像光束IMB。投影镜头240再将影像光束IMB传递至一投影媒介(例如是投影屏幕，未示出)上以形成影像画面。
承上述，在本实施例中的照明系统100与投影装置200中，由于反射罩130在波长转换元件120上的正投影(projection)区域涵盖此透光区域R3的至少一部分，因此被反射罩130反射的转换光束CB或者是激发光束EB可以透过此透光区域R3出射而被分合光镜组140导引而沿同一方向D传递。因此，相较于相关技术，本实施例的照明系统100与投影装置200可以以较少的光学元件以及较小的体积以达到将激发光束EB与转换光束CB导引至同一方向D的效果。
另一方面，在本实施例的照明系统100与投影装置200中，激发光束EB或转换光束CB借由反射罩130的反射面RS而反射至分合光镜组140。本发明实施例的照明系统100与投影装置200较不容易有光束溢散，而具有良好的光学效率。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的部分内容，省略了相同技术内容的说明，关于相同的元件名称可以参考前述实施例的部分内容，下述实施例不再重复赘述。
图7A是本发明的另一实施例的照明系统100a在第一时间区间内的光路示意图。图7B是图7A的照明系统100a在第二时间区间内的光路示意图。图8A是图7A与图7B中分合光镜组的第一部分与第二部分的放大示意图。图8B是第一部分与第二部分共用的光学层的光谱图。图8C是第二部分的光学层的光谱图。图9A是第三部分的放大示意图。图9B是图9A的光学层的光谱图。
请同时参照图7A以及图7B的照明系统100a以及图8A、图8B、图8C、图9A以及图9B，照明系统100a大致上类似于图1A与图1B中的照明系统100，其在架构上的主要差异在于：分合光镜组140a除了第一部分142a与第二部分144a外，还包括第三部分146a。第三部分146a配置于激发光束EB的传递路径上。请参照图8A、图8B与图8C，在本实施例中，分合光镜组140a的第一部分142a与分合光镜组140a的第二部分144a例如设置于同一基板S3。第一部分142a与第二部分144a共用同一光学层OL3，且设置于基板S3的表面上。光学层OL4与抗反射镀膜AR3设置于基板S3的另一表面上。抗反射镀膜AR3与光学层OL4分别定义出第一部分142a与第二部分144b在基板S3上的区域。请参照图8B，在本实施例中，光学层OL3让蓝光波长范围的光束穿透，且对于绿光波长范围的光束与红光波长范围的光束反射。光学层OL3可让蓝光穿透，且反射绿光与红光(即可反射包含黄光波长范围的光束)。请参照图8C，在本实施例中，光学层OL4对于蓝光波长范围的光束部分反射部分穿透，且对于绿光波长范围的光束与红光波长范围的光束反射。光学层OL4可反射部分的蓝光，且可让部分的蓝光、绿光以及红光穿透(即可让包含黄光波长范围的光束穿透)。
请参照图9A与图9B，分合光镜组140a的第三部分146a包括基板S4以及光学层OL5，光学层OL5设置于基板S4的表面上。光学层OL5对于蓝光波长范围的光束反射。光学层OL5可反射蓝光，且让红光波长范围的光束与绿光波长范围的光束穿透。在其他实施例中，光学层OL5可为高反射率的反射层，例如银或铝基材上镀上二氧化硅或氟化镁。接着，于下方的段落介绍照明系统100a的光学行为。
请参照图7A，在第一时间区间内，激发光束EB先穿透第一部分142a后，且被反射罩130的第一反射部132反射而传递至环形区域R的波长转换区域R1而使波长转换区域R1被激发出转换光束CB。转换光束CB中的第一子转换光束CB1被第一反射部132反射而平行出射于反射罩130。第一子转换光束CB1再被第一部分142a反射以沿方向D传递。另一方面，转换光束CB中的第二子转换光束CB2被第二反射部134反射且穿透透光区域R3的至少一部分。第二子转换光束CB2再被第二部分144a反射以沿方向D传递而被会聚透镜C会聚于滤光元件210。转换光束CB后续的光学行为类似于图1A的光学行为，于此不再赘述。
请参照图7B，在第二时间区间内，激发光束EB穿透第一部分142a后，被反射罩130的第一反射部132反射而传递至环形区域R的反射区域R2。激发光束EB被反射区域R2反射后，再被反射罩130的第二反射部134反射并穿透透光区域T3的至少一部分。激发光束EB再被第二部分144b导引以沿方向D传递。具体而言，激发光束EB中的第一激发子光束EB1被第二部分144a反射而沿方向D传递。激发光束EB中的第二激发子光束EB2穿透第二部分144a后再被第三部分146a反射而传递至第一部分142a。第二激发子光束EB2再穿透第一部分142a以沿方向D传递而被会聚透镜C会聚于滤光元件210。激发光束EB后续的光学行为类似于图1B中的光学行为，于此不再赘述。
图10、图11A以及图12为本发明不同实施例的第一部分与第二部分的放大示意图。图11B是图11A中的第二部分的光学层的光谱图。图13A是本发明另一实施例的第三部分的放大示意图。图13B是图13A中的第三部分的反射膜的光谱图。
请参照图10，分合光镜组140b的第一部分142b与第二部分144b大致类似于图8A的第一部分142a与第二部分144a，其主要差异在于：第一部分142b与第二部分144b彼此分离。应注意的是，上述的第一部分142b与第二部分144b可替换如图7A与图7B中的第一部分142a与第二部分144a，而达到同样的光学效果。
请参照图11A与图11B，分合光镜组140c的第一部分142c与第二部分144c大致类似于图8A的第一部分142a与第二部分144a，其主要差异在于：第一部分142c与第二部分144c共用抗反射镀膜AR3。光学层OL3与光学层OL6分别定义出第一部分142c与第二部分144c。请参照图11B，光学层OL6对于蓝光波长范围的光束部分穿透部分反射，且对红光波长范围的光束与绿光波长范围的光束反射。光学层OL6可反射部分的蓝光、绿光以及红光(即可反射包含黄光波长范围的光束)，且可让部分的蓝光穿透。应注意的是，上述的第一部分142c与第二部分144c可替换如图7A与图7B中的第一部分142a与第二部分144a，而达到同样的光学效果。
请参照图12，第一部分142d与第二部分144d大致类似于图11A的第一部分142c与第二部分144c，其主要差异在于：第一部分142d与第二部分144d彼此分离。应注意的是，上述的第一部分142d与第二部分144d可替换如图7A与图7B中的第一部分142a与第二部分144a，而达到同样的光学效果。
请参照图13A与图13B，第三部分146e大致类似于图9A与图9B中的第三部分146，其主要差异在于：反射层RL设置于第三基板S3的表面上。反射层RL反射蓝光，例如银或铝基材上镀上二氧化硅或氟化镁。应注意的是，上述的第三部分146e可替换如图7A与图7B中的第三部分146，而达到同样的光学效果。
图14为本发明另一实施例的波长转换元件。图15为图14的波长转换元件的剖面示意图。
请参照图14与图15，在本实施例中，波长转换元件120f还包括多个支撑部121。每一支撑部121分别具有两端E1与E2，每一支撑部121的一端E2与转轴128连接。每一支撑部121的另一端E1与环形基板S连接。本实施例中三个支撑部121可区分透光区域R3成三个区域，且三个区域呈扇形且具有相等的面积(两个支撑部121之间的夹角为120度)。因此，透过这些支撑部121的设置，本实施例的波长转换元件120f的结构强度相较于波长转换元件120更为坚固。
此外，图16为本发明又一实施例的波长转换元件。请参照图6以及图16，在本实施例中，这些支撑部121对应于滤光元件210的红光滤光区域RR、绿光滤光区域GR与透光区域TR两两区域之间的间隔设置。当转换光束CB或者是激发光束EB由透光区域R3穿透时，部分的转换光束CB或者是部分的激发光束EB会被这些支撑部121所阻挡，而不会传递至滤光元件210中的三个区域两两之间的间隔。这样的配置方式避免了当转换光束CB传递至三个区域两两之间的间隔时，会对应产生杂散色光的问题。同时，也可以透过滤光元件210中轮辐区的特性降低激发光束EB或转换光束CB的损耗。根据滤光元件210的红光滤光区域RR、绿光滤光区域GR与透光区域TR两两区域之间具有间隔，在此间隔处通过这些滤光区域的光束会产生非预期的颜色(非纯色)，光阀230大都会在此间隔处所对应的时间区间中处于关闭的状态，因此借由上述这些支撑部121的位置设计也不会影响到投射的影像画面的画质或颜色。应注意的是，上述的波长转换元件120f可替换如同照明系统100与照明系统100a中的波长转换元件120。
综上所述，在本发明实施例中的照明系统与投影装置200中，由于反射罩涵盖此透光区域的至少一部分，因此被反射罩反射的转换光束或者是激发光束可以透过此透光区域出射而被分合光镜组导引而沿同一方向传递。因此，相较于相关技术，本发明实施例的照明系统与投影装置可以以较少的光学元件以及较小的体积以达到将激发光束与转换光束导引至同一方向的效果。此外，反射罩的反射面并非由分合光元件的表面构成，因此，本发明实施例的照明系统与投影装置较不容易有光束溢散，而具有良好的光学效率。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用于命名元件(Element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记
100、100a：照明系统
110：激发光源
120、120f：波长转换元件
121：支撑部
122：波长转换物质
124：反射部
126：透光部
128：转轴
130：反射罩
132：第一反射部
134：第二反射部
140、140a、140b、140c、140d、140e：分合光镜组
142、142a、142b、142c、142d：第一部分
144、144a、144b、144c、144d：第二部分
146a、146e：第三部分
200、200a：投影装置
210：滤光元件
220：匀光元件
230：光阀
AR1、AR2、AR3：抗反射镀膜
C：会聚透镜
D：方向
CR：圆心
CB：转换光束
CB1：第一转换子光束
CB2：第二转换子光束
EB：激发光束
EB1：第一激发子光束
EB2：第二激发子光束
F：焦点
IR：内径
LA：导光组
P：照射区域
R：环形区域
R1：波长转换区域
R2：反射区域
R3：透光区域
RP：参考平面
S：环型基板
S1、S2、S3、S4：基板
OR：外径
OL1、OL2、OL3、OL4、OL5、OL6：光学层。

Claims (29)

1.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括激发光源、分合光镜组、反射罩以及波长转换元件，其中：
所述激发光源提供激发光束，
所述波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域，所述波长转换区域以及所述反射区域形成环形区域，且所述透光区域被所述环形区域所围绕，其中所述激发光束用于穿透所述波长转换元件的所述透光区域，以及
所述分合光镜组包括第一部分以及第二部分，所述第一部分配置于来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上以及配置于来自所述波长转换元件且被所述反射罩反射的转换光束的传递路径上，所述第二部分配置于来自所述波长转换元件且被所述反射罩反射的所述激发光束与所述转换光束的传递路径上，其中所述第一部分以及所述第二部分让所述转换光束穿透。
2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述反射罩具有焦点，其中所述波长转换元件的所述波长转换区域以及所述反射区域依序进入包括所述焦点的照射区域，所述反射罩在所述波长转换元件上的正投影区域涵盖所述波长转换元件的所述透光区域的至少一部分。
3.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，来自所述激发光源的所述激发光束依序被所述第一部分导引至所述反射罩，再由所述反射罩导引至所述环形区域。
4.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述分合光镜组与所述反射罩之间设置参考平面，且位于所述激发光束的传递路径上，其中在所述参考平面上所述激发光束的光斑面积小于或等于所述反射罩在所述参考平面上的正投影面积的二分之一。
5.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述反射罩包括第一反射部以及第二反射部，所述第一反射部相对于所述第二反射部远离于所述波长转换元件，所述第二反射部在所述波长转换元件上的正投影区域涵盖所述波长转换元件的所述透光区域的至少一部分。
6.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述反射罩具有抛物反射面，其中所述激发光束被所述反射罩的所述抛物反射面反射。
7.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述波长转换元件包括转轴、环形基板以及透光部，所述环形区域对应位于所述环形基板上，所述透光部与所述转轴对应位于所述透光区域，所述透光部分别与所述转轴与所述环形基板连接。
8.如权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述透光部为透明基板，所述透明基板的外径大于或等于所述环形基板的内径。
9.如权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述波长转换元件还包括多个支撑部，每一所述支撑部的一端与所述转轴连接，每一所述支撑部的另一端与所述环形基板连接。
10.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述波长转换元件中的所述环形区域与所述透光区域以共圆心的方式设置。
11.如权利要求5所述的照明系统，其特征在于，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述波长转换区域被所述激发光束激发而发出所述转换光束，所述转换光束被所述反射罩反射，且部分所述转换光束穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述分合光镜组的所述第一部分以及所述第二部分导引以沿一方向传递，以将所述转换光束输出，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束依序被所述反射区域与所述反射罩反射而穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述分合光镜组的所述第二部分导引以沿所述方向传递，以将所述激发光束输出。
12.如权利要求11所述的照明系统，其特征在于，
所述激发光束依序被所述第一部分以及所述反射罩的所述第一反射部反射而传递至所述环形区域，其中，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述转换光束中的第一转换子光束被所述第一反射部反射并穿透所述第一部分以导引沿所述方向传递，所述转换光束中的第二转换子光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分以及所述第二部分以沿所述方向传递，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述第一部分与所述第二部分导引以沿所述方向传递。
13.如权利要求11所述的照明系统，其特征在于，
所述激发光束穿透所述第一部分，且被所述反射罩的所述第一反射部反射而传递至所述环形区域，其中，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述转换光束中的第一转换子光束被所述第一反射部反射并被所述第一部分反射以沿一方向传递，所述转换光束中的第二转换子光束被所述第二反射部反射且穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述第二部分反射以沿所述方向传递，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分以被所述第二部分导引沿所述方向传递。
14.如权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述分合光镜组还包括第三部分，所述第三部分配置于所述激发光束的传递路径上，其中，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束中的第一激发子光束被所述第二部分反射以沿所述方向传递，所述激发光束中的第二激发子光束穿透所述第二部分并被所述第三部分反射以沿所述方向传递。
15.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明系统、滤光元件、至少一光阀以及投影镜头，其中
所述照明系统包括激发光源、分合光镜组、反射罩以及波长转换元件，其中：
所述激发光源提供激发光束，
所述波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域，所述波长转换区域以及所述反射区域形成环形区域，且所述透光区域被所述环形区域所围绕，其中所述激发光束用于穿透所述波长转换元件的所述透光区域，以及
所述分合光镜组包括第一部分以及第二部分，所述第一部分配置于来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上以及配置于来自所述波长转换元件且被所述反射罩反射的转换光束的传递路径上，所述第二部分配置于来自所述波长转换元件且被所述反射罩反射的所述激发光束与所述转换光束的传递路径上，其中所述第一部分以及所述第二部分让所述转换光束穿透，
所述滤光元件配置于来自所述照明系统的所述激发光束的传递路径上，用于形成照明光束，
所述至少一光阀配置于来自所述滤光元件的所述照明光束的传递路径上，以将所述照明光束转换成影像光束，以及
所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上。
16.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，所述反射罩具有焦点，其中所述波长转换元件的所述波长转换区域以及所述反射区域依序进入包括所述焦点的照射区域，所述反射罩在所述波长转换元件上的正投影区域涵盖所述波长转换元件的所述透光区域的至少一部分。
17.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，来自所述激发光源的所述激发光束依序被所述第一部分以及所述反射罩导引而传递至所述环形区域。
18.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，所述分合光镜组与所述反射罩之间设置参考平面，且位于所述激发光束的传递路径上，其中在所述参考平面上所述激发光束的光斑面积小于或等于所述反射罩在所述参考平面上的正投影面积的二分之一。
19.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，所述反射罩包括第一反射部以及第二反射部，所述第一反射部相对于所述第二反射部远离于所述波长转换元件，所述第二反射部在所述波长转换元件上的正投影区域涵盖所述波长转换元件的所述透光区域的至少一部分。
20.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，所述反射罩具有抛物反射面，其中所述激发光束被所述反射罩的所述抛物反射面反射。
21.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换元件包括转轴、环形基板以及透光部，所述环形区域对应位于所述环形基板上，所述透光部与所述转轴对应位于所述透光区域，所述透光部分别与所述转轴与所述环形基板连接。
22.如权利要求21所述的投影装置，其特征在于，所述透光部为透明基板，所述透明基板的外径大于或等于所述环形基板的内径。
23.如权利要求21所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换元件还包括多个支撑部，每一所述支撑部的一端与所述转轴连接，每一所述支撑部的另一端与所述环形基板连接。
24.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换元件中的所述环形区域与所述透光区域以共圆心的方式设置。
25.如权利要求19所述的投影装置，其特征在于，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述波长转换区域被所述激发光束激发而发出所述转换光束，所述转换光束被所述反射罩反射，且部分所述转换光束穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述分合光镜组的所述第一部分以及所述第二部分导引以沿一方向传递，以将所述转换光束输出，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束依序被所述反射区域与所述反射罩反射而穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述分合光镜组的所述第二部分导引以沿所述方向传递，以将所述激发光束输出。
26.如权利要求25所述的投影装置，其特征在于，
所述激发光束依序被所述第一部分以及所述反射罩的所述第一反射部反射而传递至所述环形区域，其中，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述转换光束中的第一转换子光束被所述第一反射部反射并穿透所述第一部分以导引沿所述方向传递，所述转换光束中的第二转换子光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分以及所述第二部分以沿所述方向传递，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述第一部分与所述第二部分导引以沿所述方向传递。
27.如权利要求25所述的投影装置，其特征在于，
所述激发光束穿透所述第一部分，且被所述反射罩的所述第一反射部反射而传递至所述环形区域，其中，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述转换光束中的第一转换子光束被所述第一反射部反射并被所述第一部分反射以沿一方向传递，所述转换光束中的第二转换子光束被所述第二反射部反射且穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述第二部分反射以沿所述方向传递，
在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分以被所述第二部分导引沿所述方向传递。
28.如权利要求27所述的投影装置，其特征在于，所述分合光镜组还包括第三部分，所述第三部分配置于所述激发光束的传递路径上，其中，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束中的第一激发子光束被所述第二部分反射以沿所述方向传递，所述激发光束中的第二激发子光束穿透所述第二部分并被所述第三部分反射以沿所述方向传递。
29.如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，还包括匀光元件，配置于来自所述滤光元件的所述照明光束的传递路径上，且位于所述滤光元件与所述至少一光阀之间。
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