CN110412817B - 投影装置以及照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种投影装置以及照明系统。投影装置包括照明系统、至少一光阀以及投影镜头。照明系统包括光源、至少一扩光元件以及光波长转换模块。至少一扩光元件设置在来自光源的光束的传递路径上。与来自光源的光束的传递路径垂直的参考平面以及至少一扩光元件之间具有倾斜角度。光波长转换模块设置在来自倾斜的至少一扩光元件的光束的传递路径上。投射在光波长转换模块上的光斑的长轴方向垂直于参考平面与至少一扩光元件的交界的延伸方向。光波长转换模块用于将来自至少一扩光元件的光束的第一部分转换成转换光束。转换光束和来自至少一扩光元件的光束的第二部分形成照明光束。本发明有助于提升光波长转换模块的光转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学装置以及光学系统,尤其涉及一种投影装置以及照明系统。
背景技术
投影装置通常利用发光元件搭配光波长转换模块(如荧光粉层),来产生照明用的光束。然而,荧光粉层会吸收外来能量。在高能量光束(如激光光束)的照射下,荧光粉层的温度会升高,而导致其光转换效率下降,甚至被烧毁。
“背景技术”部分只是用来帮助了解本发明内容,因此在“背景技术”部分所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的先前技术。在“背景技术”部分所公开的内容,不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题,也不代表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,其有助于改善因光束能量过于集中所造成的光波长转换模块被烧毁及光转换效率下降等问题。
本发明提供一种投影装置,其具有良好的效能。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的,本发明的一个实施例提供一种照明系统,其包括光源、至少一扩光元件以及光波长转换模块。光源用于发出光束。至少一扩光元件设置在来自光源的光束的传递路径上。与来自光源的光束的传递路径垂直的参考平面以及至少一扩光元件之间具有倾斜角度,使得至少一扩光元件相对于来自光源的光束的传递路径倾斜。光波长转换模块设置在来自倾斜的至少一扩光元件的光束的传递路径上。投射在光波长转换模块上的光斑的长轴方向垂直于参考平面与至少一扩光元件的交界的延伸方向。光波长转换模块用于将来自至少一扩光元件的光束的第一部分转换成转换光束。转换光束和来自至少一扩光元件的光束的第二部分形成照明光束。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的,本发明的一个实施例提供一种投影装置,其包括上述的照明系统、至少一光阀以及投影镜头。至少一光阀设置在照明光束的传递路径上,且用于将照明光束转换成影像光束。投影镜头设置在影像光束的传递路径上。
基于上述,本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。利用所述至少一扩光元件相对于来自光源的光束的传递路径倾斜,使投射在光波长转换模块上的光斑沿单一轴向扩大,从而达到降低光束的能量密度的效果。因此,本发明的实施例的照明系统可有效改善因光束的能量过于集中所造成的光波长转换模块被烧毁及光转换效率下降等问题。此外,本发明的实施例的投影装置应用上述照明系统而可具有良好的效能。
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,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的投影装置的侧视示意图;
图2是图1中的扩光元件的正视图;
图3A及图3B分别是图1中光波长转换模块的局部正视图,用以比较扩光元件未倾斜及有倾斜时投射在光波长转换模块上的光斑的差异;
图4是根据本发明的第二实施例的投影装置的俯视示意图;
图5是根据本发明的第三实施例的投影装置的俯视示意图;
图6是根据本发明的第四实施例的投影装置的俯视示意图;
图7是图6中的扩光元件的正视图;
图8A是图6中光波长转换模块的局部正视图,用以表示扩光元件倾斜时投射在光波长转换模块上的光斑;
图8B是图6中的匀光元件的出光端的正视图,用以表示扩光元件倾斜时投射在匀光元件的出光端的光斑;
图9是根据本发明的第五实施例的投影装置的俯视示意图;
图10及图11分别是多个扩光元件的两种相对配置关系图;
图12及图13分别是设置有两个光阀及三个光阀的投影装置的局部示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的第一实施例的投影装置的侧视示意图。图2是图1中扩光元件的正视图。图3A及图3B分别是图1中光波长转换模块的局部正视图,用以比较扩光元件未倾斜时(图3A)及倾斜时(图3B)投射在光波长转换模块上的光斑的差异。
请参照图1,本发明的第一实施例的投影装置100包括照明系统110、至少一光阀(如光阀120)以及投影镜头130。在本实施例中,投影装置100例如仅包括一个光阀(即光阀120),但本发明不限于此。
照明系统110包括光源112、至少一扩光元件(如扩光元件114)以及光波长转换模块116。在本实施例中,照明系统110仅包括一个扩光元件(即扩光元件114),但本发明不限于此。
光源112用于发出光束B。光源112可包括多个发光元件(未示出)。所述多个发光元件可包括多个可见光发光元件、多个非可见光发光元件或上述两种发光元件的组合。可见光发光元件可以是发光二极管或激光二极管,但不限于此。可见光发光元件可包括蓝光发光元件,非可见光发光元件可包括紫外光发光元件,但不限于此。
扩光元件114设置在来自光源112的光束B的传递路径P上,且与来自光源112的光束B的传递路径P垂直的参考平面RF以及扩光元件114之间具有倾斜角度θ,使得扩光元件114相对于来自光源112的光束B的传递路径P倾斜。请参照图1、图2及图3B,使扩光元件114相对于来自光源112的光束B的传递路径P倾斜的方法例如是使扩光元件114以其第一中线M1为转轴且以参考平面RF为起始面来转动一角度(如倾斜角度θ)。如此,穿过倾斜的扩光元件114的光束B会在与扩光元件114的转轴延伸方向D1(如第一中线M1的延伸方向)垂直的方向D2上扩大,即穿过倾斜的扩光元件114的光束B会在方向D2上扩大,使得投射在光波长转换模块116上的光斑BP的长轴方向(如方向D2及其反方向)垂直于图1中参考平面RF与扩光元件114的交界IF的延伸方向(如转轴延伸方向D1及其反方向)。
比较图3A及图3B可知,相较于图3A中将扩光元件设置为与来自光源的光束的传递路径垂直,图3B中将扩光元件设置为相对于来自光源的光束的传递路径倾斜,图3B可有效使投射在光波长转换模块116上的光斑BP沿单一轴向(如方向D2及其反方向)扩大,反观图3A中的光斑BP0不具有沿单一轴向扩大的光形。由于光斑BP的能量密度与光斑BP投射在光波长转换模块116上的面积为负相关,因此将扩光元件114设置为相对于来自光源112的光束B的传递路径P倾斜可有效地达到降低能量密度的效果,并改善因光束的能量过于集中所造成的光波长转换模块被烧毁及光转换效率下降等问题。
在本实施例中,当倾斜角度θ越大时,光束被扩大地越明显,也就是降低能量密度的效果越明显。然而,当倾斜角度θ过大时,光束穿过扩光元件的效率可能降低。在本实施例中,当倾斜角度θ大于或等于15度且小于或等于60度时,可在降低能量密度的同时,维持光束穿过扩光元件的效率。
在图1及图3B中,扩光元件114是以第一中线M1作为转轴旋转一角度(如倾斜角度θ),使得扩光元件114相对于来自光源112的光束B的传递路径P倾斜,进而让光斑BP在与转轴延伸方向D1垂直的方向D2上扩大,但本发明不限于此。详细而言,如图2所示,扩光元件114还具有第二中线M2,其中第一中线M1与第二中线M2相互垂直,且第一中线M1与第二中线M2分别垂直于来自光源112的光束B的传递路径P。在另一个实施例中,扩光元件114可以第二中线M2作为转轴且以图1的参考平面RF为起始面来转动一角度。在此架构下,穿过倾斜的扩光元件的光束会在与第二中线的延伸方向垂直的方向上扩大。也就是说,当扩光元件114以第二中线M2作为转轴旋转一角度,使得扩光元件114相对于来自光源112的光束B的传递路径P倾斜时,投射在光波长转换模块116上的光斑会以图3B中的光斑BP转90度呈现。
扩光元件114可包括扩散片或透镜阵列,但不局限于此。透镜阵列由多个透镜单元阵列排列而成。各透镜单元可以是平凸透镜、平凹透镜、双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜或凸凹透镜。虽然图2中扩光元件114的形状为长方形,其中第一中线M1由长方形中一对短边的两个中点连接而成,而第二中线M2由长方形中一对长边的两个中点连接而成,但扩光元件114的形状可根据需求改变。举例来说,扩光元件114的形状也可以是圆形、其他种类的四边形或其他多边形。此外,第一中线M1以及第二中线M2是为了方便后续说明而定义,因此在扩光元件114上可以不用实体标示出第一中线M1以及第二中线M2。
请再参照图1,光波长转换模块116设置在来自倾斜的扩光元件114的光束B的传递路径上。光波长转换模块116用于将来自扩光元件114的光束B的第一部分B1转换成转换光束C。转换光束C和来自扩光元件114的光束B的第二部分B2形成照明光束IB。详细来说,光波长转换模块116可包括光波长转换层(未示出)、承载光波长转换层的基板(未示出)以及穿过基板的中心的中心转轴S,但不限于此。光波长转换层的材料可包括荧光粉、量子点或前述两种材料的组合,但不限于此。基板可以是透光基板或反光基板(如金属基板,但不限于此)。
在本实施例中,光波长转换模块116为穿透式光波长转换模块116。进一步来说,在本实施例中,基板为透光基板,且透光基板具有穿透区以及至少一光转换区。穿透区以及所述至少一光转换区环绕设置在中心转轴S的周围。光波长转换层位于所述至少一光转换区中且暴露出穿透区。光波长转换模块116适于沿中心转轴S转动,使得所述至少一光转换区以及穿透区轮流切入来自扩光元件114的光束B的传递路径上。当所述至少一光转换区切入来自扩光元件114的光束B的传递路径上时,光束B的第一部分B1被光波长转换层转换成转换光束C,且转换光束C穿过透光基板并朝光阀120传递。当穿透区切入来自扩光元件114的光束B的传递路径上时,光束B的第二部分B2穿过透光基板并朝光阀120传递。如本领域技术人员所知,光波长转换模块116的基板可被马达(图未标示)所驱动而沿马达的中心转轴S转动。随着基板的转动,光转换区以及非光转换区(例如前述的穿透区)轮流切入来自扩光元件114的光束B的传递路径上,光束B可轮流地照射在光波长转换模块116的光转换区(光波长转换层)及非光转换区(例如前述的穿透区)。上述光束B的第一部分B1是指照射在光转换区(光波长转换层)的光束,而光束B的第二部分B2是指照射在非光转换区(例如前述的穿透区)的光束。更具体地说,在本实施例中,当光转换区转动至位于光束B的传递路径上时,此时刻照射至光转换区(光波长转换层)的光束B为其第一部分B1,会被光转换区(光波长转换层)转换成转换光束C。另一方面,在本实施例中,当非光转换区(例如前述的穿透区)转动至位于光束B的传递路径上时,此时刻照射至非光转换区(例如前述的穿透区)的光束B为其第二部分B2,会穿过透光基板并朝光阀120传递。换言之,本说明书及权利要求书所称“光束的第一部分”和“光束的第二部分”并不是指光束包含有两种光束或者两光束,而是来自于光源112的同一光束但在不同时序(时间)分别照射在光波长转换模块116,例如在不同时间分别照射在光转换区(光波长转换层)及非光转换区(例如前述的穿透区),为了方便说明在不同时间照射在光波长转换模块116的光转换区(光波长转换层)及非光转换区(例如前述的穿透区)的光束,所以称为“光束的第一部分”和“光束的第二部分”。简言之,光束B的第一部分B1是指照射在光转换区(光波长转换层)的光束,因为当光转换区转动至位于光束B的传递路径上时,光束B1照射在光转换区,光束B1会被光转换区(光波长转换层)转换为转换光束C。光束B的第二部分B2是指照射在非光转换区(例如前述的穿透区)的光束。同理,在其他实施例,基板为反光基板(金属基板)时,非光转换区实施例可以是透光区,也可以是非透光区,当非光转换区为非透光区时,非光转换区为金属基板表面的一部分,此时光束B的第二部分B2是指照射在金属基板的非光转换区的表面的光束。
在本实施例中,透光基板具有两个光转换区,如红光转换区以及绿光转换区。在本实施例中,光波长转换层包括红光波长转换材料以及绿光波长转换材料,其中红光波长转换材料位于红光转换区中,而绿光波长转换材料位于绿光转换区中。在本实施例中,红光转换区、绿光转换区以及穿透区例如轮流切入来自扩光元件114的光束B的传递路径上,使得红光C1、绿光C2以及蓝光(光束B的第二部分B2)依序自光波长转换模块116输出并朝光阀120传递。
在另一个实施例中,光波长转换模块116可仅具有一个光转换区(如黄光转换区),且光波长转换模块116可整合有滤光元件(未示出),以输出红光、绿光以及蓝光,但不限于此。在另一实施例中,滤光元件可配置在光波长转换模块116与光阀120之间。此外,光波长转换模块116与滤光元件之间及/或扩光元件114与光波长转换模块116之间可进一步设置至少一透镜元件。
在本实施例中,照明系统110还包括匀光元件118。匀光元件118设置在来自光波长转换模块116的照明光束IB的传递路径上,以提供将照明光束IB整形及均匀化的效果。举例来说,匀光元件118为积分柱,但不局限于此。
在本实施例中,匀光元件118的出光端X2的形状对应于光阀120的荧幕形状,以使自匀光元件118的出光端X2输出的光斑的形状与光阀120的荧幕形状相匹配。一般而言,光阀120的荧幕形状为长方形,因此匀光元件118的出光端X2的形状通常也为长方形。在本实施例中,匀光元件118的出光端X2的长边对应于光阀120的荧幕的长边。此外,在本实施例中,匀光元件118的入光端X1的形状与投射在光波长转换模块116上的光斑BP的形状相关。在本实施例中,匀光元件118的入光端X1的形状例如是具有一对长边与一对短边的长方形,且入光端X1的长边例如对应于图3B中光斑BP的长轴方向。在本实施例中,匀光元件118的出光端X2的长边除了对应于/平行于光阀120的荧幕的长边以及入光端X1的长边之外,还平行于图3B中光斑BP的长轴方向,但不限于此。如此,可以具有较佳的收光效率及光利用率。
光阀120设置在来自匀光元件118的照明光束IB的传递路径上,且用于将照明光束IB转换成影像光束MB。光阀120可包括数字微镜装置(Digital Micro-mirror Device,DMD)、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)或液晶显示面板(Liquid CrystalDisplay Panel,LCD panel),但不限于此。
投影镜头130设置在影像光束MB的传递路径上,且用于将来自光阀120的影像光束MB投射至成像面(未示出)。投影镜头130可采用任何型式的投影镜头,于此不加以限制。
图4是根据本发明的第二实施例的投影装置的俯视示意图。请参照图4,本发明的第二实施例的投影装置200相似于图1的投影装置100。两个实施例的主要差异说明如下。在投影装置200中,照明系统210还包括合光元件212以及多个反射元件(如反射元件214、反射元件216及反射元件218)。合光元件212设置在来自扩光元件114的光束B的传递路径上。在本实施例中,合光元件212反射来自扩光元件114的光束B且让转换光束C穿过。光波长转换模块116设置在来自合光元件212的光束B的传递路径上。在本实施例中,光波长转换模块116用于将转换光束C传递(反射)至合光元件212并让第二部分B2穿过。在本实施例中,所述多个反射元件(如反射元件214、反射元件216及反射元件218)设置在来自光波长转换模块116的第二部分B2的传递路径上,并用于将第二部分B2传递(反射)至合光元件212。
图5是根据本发明的第三实施例的投影装置的俯视示意图。请参照图5,本发明的第三实施例的投影装置300相似于图4的投影装置200。两个实施例的主要差异说明如下。在投影装置300的照明系统310中,合光元件212让来自扩光元件114的光束B穿过且反射转换光束C。
图6是根据本发明的第四实施例的投影装置的俯视示意图。图7是图6中扩光元件的正视图。图8A是图6中光波长转换模块的局部正视图,用以表示扩光元件倾斜时投射在光波长转换模块上的光斑。图8B是图6中匀光元件的出光端的正视图,用以表示扩光元件倾斜时投射在匀光元件的出光端的光斑。
请参照图6,本发明的第四实施例的投影装置400相似于图5的投影装置300。两个实施例的主要差异说明如下。在投影装置400的照明系统410中,扩光元件114配置在合光元件212面向光源112的表面S上。详细来说,合光元件212通常相对于来自光源112的光束B的传递路径P倾斜,例如合光元件212通常设置为与来自光源112的光束B的传递路径P夹45度。因此,本实施例利用此倾斜/夹角特性而将扩光元件114与合光元件212结合在一起。在这样的架构下,与来自光源112的光束B的传递路径P垂直的参考平面RF以及扩光元件114之间也具有倾斜角度θ,使得扩光元件114相对于来自光源112的光束B的传递路径P倾斜。倾斜角度θ例如为45度,但不局限于此。
请参照图6至图8B,在本实施例中,扩光元件114是以其第二中线M2为转轴且以参考平面RF为起始面来转动一角度(如倾斜角度θ)。如此,穿过倾斜的扩光元件114的光束B会先在与扩光元件114的转轴延伸方向D1(如第二中线M2的延伸方向)垂直的方向D2上扩大,即穿过倾斜的扩光元件114的光束B会先在方向D2上扩大,使得投射在光波长转换模块116上的光斑BP的长轴方向(如方向D2及其反方向)垂直于图6中参考平面RF与扩光元件114的交界IF的延伸方向(如转轴延伸方向D1及其反方向)。另外,在本实施例中,匀光元件118的入光端X1的形状例如是具有一对长边与一对短边的长方形,匀光元件118的入光端X1的长边的延伸方向(如方向D3及其反方向)设置为垂直于投射在光波长转换模块116上的光斑BP的长轴方向(如方向D2及其反方向)以及交界IF的延伸方向(如转轴延伸方向D1及其反方向)。因此,当光斑BP入射匀光元件118的入光端X1时,入光端X1的长边正好可对应于光斑BP的长轴方向,如此可以具有较佳的收光效率及光利用率。
图9是根据本发明的第五实施例的投影装置的俯视示意图。请参照图9,本发明的第五实施例的投影装置500相似于图5的投影装置300。两个实施例的主要差异说明如下。在投影装置500的照明系统510中,光源112包括多个第一发光元件112A以及多个第二发光元件112B(图9以两个方形框示意性绘示多个第一发光元件112A以及多个第二发光元件112B)。所述多个第一发光元件112A发出多个第一子光束BA(图9以箭头示意性绘示多个第一子光束BA)。所述多个第二发光元件112B发出多个第二子光束BB(图9以箭头示意性绘示多个第二子光束BB)。
此外,除了合光元件212、反射元件214、反射元件216及反射元件218之外,照明系统510还包括汇聚元件511以及准直元件512。汇聚元件511设置在来自光源112的所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB的传递路径上。准直元件512设置在来自汇聚元件511的所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB的传递路径上。合光元件212设置在来自准直元件512的所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB的传递路径上。光波长转换模块116设置在来自合光元件212的所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB的传递路径上。
承上述,照明系统510还可选择性包括其他的元件。举例来说,照明系统510还可包括反射元件R1、反射元件R2、透镜元件513以及透镜元件514。反射元件R1设置在来自多个第一发光元件112A的多个第一子光束BA的传递路径上,以将来自多个第一发光元件112A的多个第一子光束BA反射至汇聚元件511。反射元件R2设置在来自多个第二发光元件112B的多个第二子光束BB的传递路径上,以将来自多个第二发光元件112B的多个第二子光束BB反射至汇聚元件511。透镜元件513设置在来自合光元件212的所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB的传递路径上。透镜元件514设置在来透镜元件513的所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB的传递路径上。光波长转换模块116设置在来自透镜元件514的所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB的传递路径上,且来自合光元件212的所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB依序经由透镜元件513以及透镜元件514而汇聚至光波长转换模块116。
在本实施例中,扩光元件114的数量为一个,且扩光元件114设置在汇聚元件511与准直元件512之间,但不局限于此。在一实施例中,扩光元件114可设置在所述多个第一发光元件112A与汇聚元件511之间(例如所述多个第一发光元件112A与反射元件R1之间或反射元件R1与汇聚元件511之间)、所述多个第二发光元件112B与汇聚元件511之间(例如所述多个第二发光元件112B与反射元件R2之间或反射元件R2与汇聚元件511之间)或准直元件512与合光元件212之间。
在另一实施例中,照明系统510可包括多个扩光元件,且所述多个扩光元件可分别设置在所述多个第一发光元件112A与汇聚元件511之间、所述多个第二发光元件112B与汇聚元件511之间、汇聚元件511与准直元件512之间或准直元件512与合光元件212之间。此外,所述多个扩光元件可彼此连接或彼此分离。
图10及图11分别是多个扩光元件的两种相对配置关系图,用以表示多个扩光元件彼此连接的情况。然而,多个扩光元件彼此连接的情况不限于图10及图11所绘示的。此外,图10及图11虽然仅绘示出两个扩光元件的相对配置关系,但照明系统所包括的扩光元件的数量也可以超过两个。就多个扩光元件彼此连接的情况而言,如图10所示,扩光元件114A以及扩光元件114B可以单边相连。或者,如图11所示,扩光元件114A以及扩光元件114B可以交叉设置。图10及图11所绘示的多个扩光元件可应用于(但不限于)图1、图4、图5或图9的实施例。当应用于图9的实施例时,所述多个扩光元件可分别设置在(但不限于)图9所列举的多个位置处的其中一个,且所述多个扩光元件可对应一个或多个子光束(例如对应一个或多个第一子光束BA、对应一个或多个第二子光束BB、对应一个或多个第一子光束BA与一个或多个第二子光束BB的组合)。所述多个子光束可以是来自所有的第一发光元件112A(或第二发光元件112B)的第一子光束BA(或第二子光束BB)或是来自部分的第一发光元件112A(或第二发光元件112B)的第一子光束BA(或第二子光束BB)。
就多个扩光元件彼此分离的情况而言,所述多个扩光元件可分别设置在图9所列举的多个位置处的其中一个,且各扩光元件可对应一个或多个子光束。或者,所述多个扩光元件可分别设置在图9所列举的多个位置处的至少两个,且各扩光元件对应一个或多个子光束。
另外,无论是彼此连接或彼此分离的情况,多个扩光元件的倾斜角度可相同或不同。此外,当多个扩光元件彼此分离时,多个扩光元件的转轴可相同或不同。
虽然上述实施例皆绘示投影装置仅包括一个光阀,但本发明不限于此。图12及图13分别是设置有两个光阀及三个光阀的投影装置的局部示意图。请参照图12,投影装置可包括光阀121、光阀122以及分光单元U。分光单元U设置在照明光束IB的传递路径上,且分光单元U用于将照明光束IB中不同颜色的光束导引至不同的光阀。光阀121以及光阀122设置在来自分光单元U的照明光束IB的传递路径上,且光阀121以及光阀122用于将照明光束IB转换成影像光束MB。分光单元U还用于将影像光束MB传递至投影镜头130。
请参照图13,除了图12所示的光阀121、光阀122以及分光单元U之外,投影装置可进一步包括光阀123。光阀121、光阀122以及光阀123设置在来自分光单元U的照明光束IB的传递路径上,且光阀121、光阀122以及光阀123用于将照明光束IB转换成影像光束MB。分光单元U还用于将影像光束MB传递至投影镜头130。
在图12及图13中,分光单元U可包括多个棱镜。此外,分光单元U也可包括分色镜(dichroic mirror)或形成在棱镜上的分色(dichroic)层。在一实施例中,当设置有分色镜或分色层时,照明系统可以不用设置滤光元件。
综合上述,本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。利用所述至少一扩光元件相对于来自光源的光束的传递路径倾斜,使投射在光波长转换模块上的光斑沿单一轴向扩大,从而达到降低光束的能量密度的效果。因此,本发明的实施例的照明系统可有效改善因光束的能量过于集中所造成的光波长转换模块被烧毁及光转换效率下降等问题。此外,本发明的实施例的投影装置应用上述照明系统而可具有良好的效能。在一个实施例中,可使所述至少一扩光元件的倾斜角度大于或等于15度且小于或等于60度,以在降低能量密度的同时,维持光束穿过所述至少一扩光元件的效率。在另一个实施例中,可以低单价的扩光元件(如扩散片)取代高单价的扩光元件(如阵列透镜),以降低成本并降低组装公差对于光学品质的影响。在又一个实施例中,照明系统可包括多个扩光元件,且可藉由调整这些扩光元件的倾斜角度以及这些扩光元件的相对配置关系,来调整投射在光波长转换模块上的光斑的形状和大小。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种投影装置,其特征在于,包括照明系统、至少一光阀和投影镜头:
所述照明系统包括光源、合光元件、多个反射元件、至少一扩光元件和光波长转换模块:
所述光源用于发出光束;
所述至少一扩光元件设置在来自所述光源的所述光束的传递路径上且配置在所述合光元件面向所述光源的表面上,其中与来自所述光源的所述光束的传递路径垂直的参考平面以及所述至少一扩光元件之间具有固定的倾斜角度,所述倾斜角度大于或等于15度且小于或等于60度,使得所述至少一扩光元件相对于来自所述光源的所述光束的传递路径倾斜;
所述合光元件设置在来自所述至少一扩光元件的所述光束的传递路径上;
所述光波长转换模块设置在来自倾斜的所述至少一扩光元件及所述合光元件的所述光束的传递路径上,所述光波长转换模块用于将来自所述至少一扩光元件的所述光束的第一部分转换成转换光束并将所述转换光束传递至所述合光元件,所述光波长转换模块用于让所述光束的第二部分穿过,其中所述转换光束与所述光束的所述第二部分为依序从所述光波长转换模块输出;以及
所述多个反射元件设置在来自所述光波长转换模块的所述第二部分的传递路径上并用于将所述第二部分传递至所述至少一扩光元件及所述合光元件,其中投射在所述光波长转换模块上的光斑的长轴方向垂直于所述参考平面与所述至少一扩光元件的交界的延伸方向,所述光波长转换模块用于将来自所述至少一扩光元件的所述光束的第一部分转换成转换光束,所述转换光束和来自所述至少一扩光元件的所述光束的第二部分依序作为照明光束;
所述至少一光阀设置在所述照明光束的传递路径上,且用于将所述照明光束转换成影像光束;以及
所述投影镜头设置在所述影像光束的传递路径上。
2.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,所述至少一扩光元件包括扩散片或透镜阵列。
3.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,所述照明系统还包括:
匀光元件,设置在所述照明光束的传递路径上,其中所述匀光元件的出光端的长轴方向平行于所述光斑的所述长轴方向。
4.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,所述照明系统还包括:
匀光元件,设置在所述照明光束的传递路径上,其中所述匀光元件的出光端的长轴方向垂直于投射在所述光波长转换模块上的所述光斑的所述长轴方向以及所述交界的所述延伸方向。
5.根据权利要求1所述的投影装置,其特征在于,所述光源包括多个第一发光元件以及多个第二发光元件,所述多个第一发光元件发出多个第一子光束,所述多个第二发光元件发出多个第二子光束,所述照明系统还包括:
汇聚元件,设置在所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上;
准直元件,设置在来自所述汇聚元件的所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上;
合光元件,设置在来自所述准直元件的所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上,其中所述光波长转换模块设置在来自所述合光元件的所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上,所述光波长转换模块用于将所述转换光述合光元件并让所述第二部分穿过。
6.一种照明系统,其特征在于,包括光源、合光元件、多个反射元件、至少一扩光元件和光波长转换模块:
所述光源用于发出光束;
所述至少一扩光元件设置在来自所述光源的所述光束的传递路径上且配置在所述合光元件面向所述光源的表面上,其中与来自所述光源的所述光束的传递路径垂直的参考平面以及所述至少一扩光元件之间具有固定的倾斜角度,所述倾斜角度大于或等于15度且小于或等于60度,使得所述至少一扩光元件相对于来自所述光源的所述光束的传递路径倾斜;
所述合光元件设置在来自所述至少一扩光元件的所述光束的传递路径上;
所述光波长转换模块设置在来自倾斜的所述至少一扩光元件及所述合光元件的所述光束的传递路径上,所述光波长转换模块用于将来自所述至少一扩光元件的所述光束的第一部分转换成转换光束并将所述转换光束传递至所述合光元件,所述光波长转换模块用于让所述光束的第二部分穿过,其中所述转换光束与所述光束的所述第二部分为依序从所述光波长转换模块输出;以及
所述多个反射元件设置在来自所述光波长转换模块的所述第二部分的传递路径上并用于将所述第二部分传递至所述合光元件,其中投射在所述光波长转换模块上的光斑的长轴方向垂直于所述参考平面与所述至少一扩光元件的交界的延伸方向,所述光波长转换模块用于将来自所述至少一扩光元件的所述光束的第一部分转换成转换光束,所述转换光束和来自所述至少一扩光元件的所述光束的第二部分依序作为照明光束。
7.根据权利要求6所述的照明系统,其特征在于,所述至少一扩光元件包括扩散片或透镜阵列。
8.根据权利要求6所述的照明系统,其特征在于,还包括:
匀光元件,设置在所述照明光束的传递路径上,其中所述匀光元件的出光端的长轴方向平行于所述光斑的所述长轴方向。
9.根据权利要求6所述的照明系统,其特征在于,所述照明系统还包括:
匀光元件,设置在所述照明光束的传递路径上,其中所述匀光元件的出光端的长轴方向垂直于投射在所述光波长转换模块上的所述光斑的所述长轴方向以及所述交界的所述延伸方向。
10.根据权利要求6所述的照明系统,其特征在于,所述光源包括多个第一发光元件以及多个第二发光元件,所述多个第一发光元件发出多个第一子光束,所述多个第二发光元件发出多个第二子光束,所述照明系统还包括:
汇聚元件,设置在所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上;
准直元件,设置在来自所述汇聚元件的所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上;
合光元件,设置在来自所述准直元件的所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上,其中所述光波长转换模块设置在来自所述合光元件的所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上,所述光波长转换模块用于将所述转换光束传递至所述合光元件并让所述第二部分穿过。
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