CN110554554B - 照明系统以及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明系统以及投影装置。照明系统包括激发光源、合光元件、滤光模块以及波长转换模块。激发光源用于提供激发光束。合光元件设置在来自激发光源的激发光束的传递路径上。滤光模块设置在来自合光元件的激发光束的传递路径上。滤光模块具有让激发光束通过的光通过区以及将激发光束反射的至少一滤光区。波长转换模块设置在被至少一滤光区反射的激发光束的传递路径上。波长转换模块用于将被至少一滤光区反射的激发光束转换成转换光束并将转换光束反射，使转换光束朝至少一滤光区传递。通过光通过区的激发光束以及通过至少一滤光区的转换光束形成照明光束。本发明的投影装置可节省处理电信号的时间、降低成本并缩小体积。

Description

照明系统以及投影装置

技术领域

本发明涉及一种光学系统以及应用所述光学系统的装置，尤其涉及一种照明系统以及投影装置。

背景技术

一般而言，投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统通常采用激发光源搭配荧光轮(phosphor wheel)来产生所需的色光，并藉由设置滤光轮(filter wheel)来提升色纯度。在现有技术中，激发光源所发出的激发光束会经由合光元件传递至荧光轮。荧光轮具有波长转换区以及光通过区。波长转换区以及光通过区轮流切入激发光束的传递路径上。波长转换区将激发光束转换成转换光束并将转换光束反射回合光元件。被反射回合光元件的转换光束接着经由合光元件传递至滤光轮。另一方面，光通过区让激发光束通过。通过光通过区的激发光束(如蓝色光束)接着经由多个光传递元件(如反射镜)传递回合光元件，再经由合光元件传递至滤光轮。由于需设置多个光传递元件来传递激发光束，因此无法有效缩减照明系统的体积以及成本。此外，由于能支援荧光轮与滤光轮同步旋转的光阀价格较昂贵，因此也无法有效缩减投影装置的成本。

“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现有技术。在“背景技术”段落所记载的内容，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以及投影装置可节省处理电信号的时间、降低成本并缩小体积。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所记载的技术特征中得到进一步的了解。

为达到上述的一个或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提供一种照明系统包括激发光源、合光元件、滤光模块以及波长转换模块。激发光源用于提供激发光束。合光元件设置在来自激发光源的激发光束的传递路径上。滤光模块设置在来自合光元件的激发光束的传递路径上。滤光模块具有让激发光束通过的光通过区以及将激发光束反射的至少一滤光区。波长转换模块设置在被所述至少一滤光区反射的激发光束的传递路径上。波长转换模块用于将被所述至少一滤光区反射的激发光束转换成转换光束并将转换光束反射，使转换光束朝所述至少一滤光区传递。通过光通过区的激发光束以及通过所述至少一滤光区的转换光束形成照明光束。

为达到上述的一个或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提供一种投影装置包括上述的照明系统、光阀以及投影镜头。光阀设置在照明光束的传递路径上且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。在本发明的照明系统以及投影装置的实施例中，自激发光源的激发光束可在未传递至波长转换模块的情况下经由合光元件传递至滤光模块，且传递至滤光模块的激发光束经由滤光模块的光通过区从滤光模块输出。因此，在本发明的照明系统以及投影装置的实施例中，可以不用在波长转换模块中形成让激发光束通过的开口，也不用额外设置用于将通过开口的激发光束传递回合光元件的多个光传递元件。此外，波长转换模块可以不用与滤光模块同步旋转。也就是说，投影装置可以选用仅支援与滤光模块的旋转同步的光阀。据此，本发明的照明系统以及投影装置可节省处理电信号的时间、降低成本并缩小体积等优点。

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是本发明的实施例的投影装置的示意图。

图2A及图2B分别是在不同时序下本发明的第一个实施例的照明系统的两种光路图。

图3是图1中滤光模块的正视示意图。

图4A及图4B分别是图1中波长转换模块的侧视示意图及正视示意图。

图5是本发明的第二实施例的照明系统的示意图。

图6是本发明的第三实施例的照明系统的示意图。

图7A至图7C分别是在不同时序下本发明的第三实施例的照明系统的三种光路图。

图8是本发明的第四实施例的照明系统的示意图。

图9A至图9C分别是在不同时序下本发明的第四实施例的照明系统的三种光路图。

图10是本发明的第五实施例的照明系统的示意图。

图11A及图11B分别是在不同时序下本发明的第五实施例的照明系统的两种光路图。

图12是本发明的第六实施例的照明系统的示意图。

图13A至图13C分别是在不同时序下本发明的第六实施例的照明系统的三种光路图。

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较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。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1是本发明的实施例的投影装置的示意图。图2A及图2B分别是在不同时序下本发明的图1的照明系统的两种光路图，其中图2A示出从照明系统输出的照明光束中激发光束的传递路径，且图2B示出从照明系统输出的照明光束中转换光束的传递路径。图3是图1中滤光模块的正视示意图。图4A及图4B分别是图1中波长转换模块的侧视示意图及正视示意图。

请参照图1至图2B，投影装置10包括照明系统100、光阀200以及投影镜头300。照明系统100输出照明光束IB，其中照明光束IB源自于图2A中从滤光模块130输出的激发光束B以及图2B中从滤光模块130输出的转换光束CB。光阀200设置在照明光束IB的传递路径上且将照明光束IB转换成影像光束MB。举例来说，光阀200可以是数字微镜元件(DigitalMicro-mirror Devices,DMD)、硅基液晶面板(Liquid-Crystal-On-Silicon panel,LCOSpanel)或穿透式液晶面板(transmissive liquid crystal panel)，但不以此为限。投影镜头300设置在影像光束MB的传递路径上，将影像光束MB投射至屏幕、墙壁或是其他用于可成像的物件上。

照明系统100包括激发光源110、合光元件120、滤光模块130以及波长转换模块140。激发光源110用于提供激发光束B。举例来说，激发光源110例如包括单一发光元件或者多个发光元件。所述发光元件可包括激光二极管、发光二极管或上述两种发光元件的组合，所述多个发光元件可包括阵列排列的激光二极管与发光二极管。

合光元件120设置在来自激发光源110的激发光束B的传递路径上。在本实施例中，合光元件120包括分色部122以及反射部124，且分色部122以及反射部124设置在同一个元件上。举例来说，分色部122以及反射部124形成在同一载板的不同区域上。在另一个实施例中，分色部122以及反射部124可分别形成在物理上分离的两个载板上，使得分色部122以及反射部124彼此分离。分色部122例如是分色镜(dichroic mirror)，反射部124例如是反射镜(mirror)，但不以此为限。

如图2A所示，分色部122设置在来自激发光源110的激发光束B的传递路径上，且分色部122让激发光束B通过。如图2B所示，分色部122还设置在被波长转换模块140反射的转换光束CB(参照粗实线)的传递路径上，且分色部122将转换光束CB反射。反射部124设置在被滤光模块130反射的激发光束B的传递路径上，且反射部124将激发光束B反射至波长转换模块140。此外，反射部124还设置在被波长转换模块140反射的转换光束CB的传递路径上，且反射部124将转换光束CB反射至滤光模块130。

滤光模块130设置在来自合光元件120的激发光束B的传递路径上。滤光模块130例如是滤光轮(filter wheel)。在本实施例中，滤光模块130设置在通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上。如图3所示，滤光模块130具有让激发光束B通过的光通过区T以及将激发光束B反射的至少一滤光区F。光通过区T可设置有让至少部分的激发光束B通过的滤波片。此外，光通过区T也可包括具有扩散片，用于有效改善激发光束B的激光光斑(speckle)的问题。滤光模块130可具有三个滤光区，如图3所示的第一色滤光区F1、第二色滤光区F2及第三色滤光区F3。第一色滤光区F1设置有让第一色光束通过且将其余颜色光束(例如激发光束B以及第二色光束)反射的第一色滤波片。第二色滤光区F2设置有让第二色光束通过且将其余颜色光束(例如激发光束B以及第一色光束)反射的第二色滤波片。第三色滤光区F3设置有让转换光束CB通过且将激发光束B反射的第三色滤波片。在本实施例中，例如激发光束B为蓝色光束，转换光束CB为黄色光束，且第一色光束及第二色光束分别为红色光束及绿色光束，其中转换光束CB包括第一色光束及第二色光束。光通过区T、第一色滤光区F1、第二色滤光区F2及第三色滤光区F3分别设置有蓝色滤波片、红色滤波片、绿色滤波片及黄色滤波片。然而，滤光模块130中滤光区F的数量、各滤光区F的颜色及多个滤光区F的排列方式可依实际需求改变，而不限于图3所显示的。举例来说，滤光模块130可不包括第三色滤光区F3。值得一提的是，滤波片是将光束中的部分波长过滤掉，使得通过滤波片的光束是具有所要的波长，具有纯化光束颜色的功能。当所述至少一滤光区F(如第一色滤光区F1、第二色滤光区F2或第三色滤光区F3)切入通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，所述至少一滤光区F将激发光束B反射。

波长转换模块140例如是荧光轮(phosphor wheel)。波长转换模块140与滤光模块130设置于合光元件120的同一侧，激发光源110则与波长转换模块140设置于合光元件120的相对两侧。波长转换模块140设置在被所述至少一滤光区F反射的激发光束B的传递路径上。在本实施例中，合光元件120的反射部124设置在被所述至少一滤光区F反射的激发光束B的传递路径上，且波长转换模块140设置在被合光元件120的反射部124反射的激发光束B的传递路径上。换句话说，被所述至少一滤光区反射的激发光束B经由合光元件120的反射部124的反射而朝波长转换模块140传递。波长转换模块140用于将被所述至少一滤光区F反射的激发光束B转换成转换光束CB并将转换光束CB反射，使转换光束CB朝所述至少一滤光区F传递。

如图4A及图4B所示，波长转换模块140可包括波长转换层142以及载板144。波长转换层142吸收短波长的光束(激发光束B)且被激发出长波长的光束(转换光束CB)。举例来说，波长转换层142的材料可包括荧光粉、量子点或上述两种材料的组合。此外，波长转换层142的材料还可选择性地包括光散射粒子，以提升散射效率。载板144具有反光特性，用于将转换光束CB反射回合光元件120。举例来说，载板144可为金属载板或者是具有高反射涂层的载板。如此，载板144除了具有反光特性之外还有助于散热。或者，载板144可为透光载板，且至少在载板144面向波长转换层142的表面S上形成有反射层。波长转换层142设置在载板144面向合光元件120的表面S上，在激发光束B的传递路径上波长转换层142设置于载板144与合光元件120之间且波长转换层142可沿着载板144的圆周布置，形成环形分布，但本发明不用限定波长转换层142在载板144上的布置方式。

请再参照图2A、图2B以及图3，滤光模块130的光通过区T以及所述至少一滤光区F可轮流切入来自合光元件120的激发光束B的传递路径上。当滤光模块130的光通过区T切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，如图2A所示，激发光束B通过滤光模块130的光通过区T，而从滤光模块130输出。另一方面，当滤光模块130的所述至少一滤光区F(如图3所示的第一色滤光区F1、第二色滤光区F2或第三色滤光区F3)切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，转换光束CB通过滤光模块130的所述至少一滤光区F，而从滤光模块130输出。进一步来说，所述至少一滤光区F将通过合光元件120的分色部122的激发光束B反射。合光元件120的反射部124设置在被滤光模块130的所述至少一滤光区F反射的激发光束B的传递路径上，使得通过分色部122的激发光束B依序经由所述至少一滤光区F以及反射部124的反射而传递至波长转换模块140。波长转换模块140将激发光束B转换成转换光束CB，被波长转换模块140反射的转换光束CB再经由分色部122以及反射部124的反射而朝滤光模块130传递。图2A中通过光通过区T的激发光束B以及图2B中通过所述至少一滤光区F的转换光束CB形成图1的照明光束IB。

图2B示出图3的第三色滤光区F3(黄色滤光区)切入通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时的光路。当第三色滤光区F3切入通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，传递至滤光模块130的转换光束CB(黄色光束)的至少部分(或全部)会接续通过第三色滤光区F3而自滤光模块130输出。另一方面，当图3的第一色滤光区F1(红色滤光区)切入通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，传递至滤光模块130的转换光束CB(黄色光束)中的第一色光束(红色光束)会接续通过第一色滤光区F1而自滤光模块130输出，且传递至滤光模块130的转换光束CB(黄色光束)中的第二色光束(绿色光束)会被第一色滤光区F1过滤(反射或吸收)。当图3的第二色滤光区F2(绿色滤光区)切入通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，传递至滤光模块130的转换光束CB(黄色光束)中的第二色光束(绿色光束)会接续通过第二色滤光区F2而自滤光模块130输出，且传递至滤光模块130的转换光束CB(黄色光束)中的第一色光束(红色光束)会被第二色滤光区F2过滤(反射或吸收)。

由于自激发光源110的激发光束B可在未传递至波长转换模块140的情况下经由合光元件120先传递至滤光模块130，且传递至滤光模块130的激发光束B经由滤光模块130的光通过区T从滤光模块130输出，因此可以不用在波长转换模块140中(如载板144中)形成让激发光束B通过的开口，也不用额外设置用于将通过开口的激发光束B传递回合光元件120的多个光传递元件。据此，照明系统100可具有体积小且成本低等优点。此外，波长转换模块140将蓝色的激发光束B转换成黄色的转换光束CB，且黄色的转换光束CB再经由滤光模块130的多个滤光区F过滤出照明所需的多种颜色光束(如红光、绿光及黄光)。也就是说，在波长转换模块140中，载板144上只需设置用于转换出黄光的光波长转换材料，而无须对应滤光模块130的光通过区T及多个滤光区F将波长转换模块140划分成光通过区以及设置不同光波长转换材料的多个波长转换区。因此，滤光模块130的旋转与波长转换模块140的旋转可不同步。举例来说，波长转换模块140可不旋转。或者，波长转换模块140可旋转，但可以不用与波长转换模块140同步旋转，滤光模块130与波长转换模块140的转动也不需要设计为同步旋转，大幅度的节省投影装置10中处理电信号的时间。如此，投影装置10可选用仅支援与滤光模块130的旋转同步的光阀200，以降低投影装置10的成本。据此，应用照明系统100的投影装置10也可具有体积小且成本低等优点。

依据不同的需求，照明系统100可选择性地包括其他元件。举例来说，照明系统100还可包括多个透镜元件，如图1所示的透镜元件151、透镜元件152、透镜元件153、透镜元件154及透镜元件155，以达到汇聚光束或将光束准直化的效果。此外，照明系统100还可包括匀光元件160。匀光元件160设置在从滤光模块130输出的激发光束B以及转换光束CB的传递路径上，以提升光束的均匀性。举例来说，匀光元件160为光积分柱或者透镜阵列，但不以此为限。

图5是本发明的另一实施例的照明系统的示意图，且图5示出图3的第三色滤光区F3(黄色滤光区)切入通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上的光路。

请参照图5，照明系统200与图1的照明系统100相似，其中相同的元件以相同的标号表示，于下便不再重述。照明系统200与照明系统100的主要差异如下所述。在照明系统200中，分色部122以及反射部124彼此分离，且分色部122位于反射部124与波长转换模块140之间。

当滤光模块130的光通过区T切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，激发光束B的光路径可参照图2A。另一方面，当滤光模块130的所述至少一滤光区F(参照图3)切入通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，通过分色部122的激发光束B被所述至少一滤光区F反射后会依序通过分色部122而传递至反射部124、被反射部124反射、再次通过分色部122再传递至波长转换模块140。被波长转换模块140反射的转换光束CB经由分色部122的反射而朝滤光模块130传递。具体地，由于分色部122会将转换光束CB反射，且分色部122位于反射部124与波长转换模块140之间，因此转换光束CB在传递至分色部122时即被分色部122反射，也就是说，转换光束CB不会传递至反射部124也不会被反射部124反射。

综上所述的实施例中，合光元件120的分色部122可让激发光束B穿透且让转换光束CB反射。此外，激发光源110在任何时序中呈现开启状态。

图6是本发明的第三实施例的照明系统的示意图。图7A至图7C分别是在不同时序下本发明的第三实施例的照明系统的三种光路图，其中图7A示出从照明系统输出的照明光束中激发光束的传递路径，图7B示出从照明系统输出的照明光束中第一色光束的传递路径，且图7C示出从照明系统输出的照明光束中第二色光束的传递路径。在第三实施例中，滤光模块可包括或不包括图3所示的第三色滤光区F3。关于第三色滤光区F3的描述请参照前述，于下便不再重述。

请参照图6至图7C，照明系统300与图1的照明系统100相似，其中相同的元件以相同的标号表示，于下便不再重述。照明系统300与照明系统100的主要差异如下所述。照明系统300还包括第一色补充光源310以及分色元件320。第一色补充光源310提供第一色光束B1(红色光束)。分色元件320例如是分色镜(dichroic mirror)。分色元件320设置在来自激发光源110的激发光束B的传递路径上以及来自第一色补充光源310的第一色光束B1的传递路径上。来自激发光源110的激发光束B以及来自第一色补充光源310的第一色光束B1经由分色元件320传递至合光元件120。在本实施例中，分色元件320让激发光束B通过且将第一色光束B1反射，但不以此为限。在另一个实施例中，分色元件320可让第一色光束B1通过且将激发光束B反射。

第一色补充光源310用于提升照明光束中的红光成分，以改善现有技术中红光颜色不纯的问题。第一色补充光源310例如是红光激光二极管或者是红光发光二极管。在第一色补充光源310提供第一色光束B1时，图3所示的第一色滤光区F1切入来自合光元件120的第一色光束B1的传递路径上，且第一色补充光源310在光通过区T或第二色滤光区F2切入来自合光元件120的激发光束B的传递路径上时关闭。换句话说，第一色补充光源310仅在第一色滤光区F1切入来自合光元件120的第一色光束B1的传递路径上时开启，且在其余时序(time periods)中关闭。此外，激发光源110可以在任何时序中开启。或者在其他实施例中，在搭配第一色补充光源310开启时，激发光源110则可以关闭；在第一色补充光源310关闭时，激发光源110则可以开启。在下面内容中加以详述。

请参照图7A至图7C，分色部122设置在来自分色元件320的激发光束B以及第一色光束B1的传递路径上。分色部122让来自分色元件320的激发光束B以及第一色光束B1通过，且将其余颜色光束(如第二色光束)反射。滤光模块130的第一色滤光区F1(参照图3)让第一色光束B1的至少部分通过且将其余颜色光束反射。反射部124设置在被第一色滤光区F1或第二色滤光区F2反射的激发光束B的传递路径上且将激发光束B反射。

请参照图7A，当滤光模块130的光通过区T(参照图3)切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，第一色补充光源310关闭，且来自激发光源110的激发光束B依序通过分色元件320、透镜元件151、透镜元件152、分色部122、透镜元件153以及滤光模块130的光通过区T，并自滤光模块130输出。

请参照图7B，当滤光模块130的第一色滤光区F1(参照图3)切入来自合光元件120的第一色光束B1的传递路径上时，来自第一色补充光源310的第一色光束B1被分色元件320反射之后，依序通过透镜元件151、透镜元件152、分色部122、透镜元件153以及滤光模块130的第一色滤光区F1，并自滤光模块130输出。

当滤光模块130的第一色滤光区F1切入来自合光元件120的第一色光束B1的传递路径上时，激发光源110可为开启状态。来自激发光源110的激发光束B依序通过分色元件320、透镜元件151、透镜元件152、分色部122以及透镜元件153然后被滤光模块130的第一色滤光区F1反射。被反射的激发光束B接着通过透镜元件153、被反射部124反射、通过透镜元件154以及透镜元件155再传递至波长转换模块140并被转换成转换光束CB。转换光束CB被波长转换模块140反射并依序通过透镜元件155以及透镜元件154然后传递至分色部122以及反射部124。分色部122让转换光束CB中的第一色光束CB1通过并将转换光束CB中的第二色光束CB2反射。反射部124将转换光束CB中的第一色光束CB1以及第二色光束CB2反射。滤光模块130的第一色滤光区F1让转换光束CB中的第一色光束CB1通过且将转换光束CB中的第二色光束CB2过滤(反射/吸收)。换句话说，通过第一色滤光区F1的光束包括来自第一色补充光源310的第一色光束B1以及转换光束CB中的第一色光束CB1。在另一实施例中，当滤光模块130的第一色滤光区F1切入来自合光元件120的第一色光束B1的传递路径上时，激发光源110也可为关闭状态。如此，通过第一色滤光区F1的光束仅为来自第一色补充光源310的第一色光束B1，而不包括转换光束CB中的第一色光束CB1。

请参照图7C，当滤光模块130的第二色滤光区F2(参照图3)切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，第一色补充光源310关闭，且激发光束B与转换光束CB的传递路径同图7B所述，于此不再重述。图7C与图7B的差异在于，在图7C中，滤光模块130的第二色滤光区F2(参照图3)切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上，其中滤光模块130的第二色滤光区F2让转换光束CB中的第二色光束CB2的至少部分通过且将其余颜色光束过滤(反射/吸收)(例如将转换光束CB中的第一色光束CB1反射)。换句话说，通过第二色滤光区F2的光束为转换光束CB中的第二色光束CB2。

图8是本发明的第四实施例的照明系统的示意图。图9A至图9C分别是在不同时序下本发明的第四实施例的照明系统的三种光路图，其中图9A示出从照明系统输出的照明光束中激发光束的传递路径，图9B示出从照明系统输出的照明光束中第一色光束的传递路径，且图9C示出从照明系统输出的照明光束中第二色光束的传递路径。在第四实施例中，滤光模块可包括或不包括图3所示的第三色滤光区F3。关于第三色滤光区F3的描述请参照前述，于下便不再重述。

请参照图8至图9C，照明系统400与图6的照明系统300相似，其中相同的元件以相同的标号表示，于下便不再重述。照明系统400与照明系统300的主要差异如下所述。在照明系统400中，分色部122以及反射部124彼此分离，且分色部122位于反射部124与波长转换模块140之间。

请参照图9A，当滤光模块130的光通过区T(参照图3)切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，激发光束B的传递路径与图7A相同，于此不再重述。

请参照图9B，当滤光模块130的第一色滤光区F1(参照图3)切入来自合光元件120的第一色光束B1的传递路径上时，来自第一色补充光源310的第一色光束B1的传递路径与图7B相同，于此不再重述。

当滤光模块130的第一色滤光区F1切入来自合光元件120的第一色光束B1的传递路径上时，激发光源110为开启状态以及第一色补充光源310为开启状态。在图9B中，激发光束B与转换光束CB的传递路径大致与图7B中的激发光束B与转换光束CB的传递路径相同，两图的主要差异如下所述。被滤光模块130的第一色滤光区F1反射的激发光束B依序通过透镜元件153以及分色部122、被反射部124反射、再次通过分色部122、通过透镜元件154以及透镜元件155再传递至波长转换模块140并被转换成转换光束CB。转换光束CB被波长转换模块140反射并依序通过透镜元件155以及透镜元件154然后传递至分色部122。分色部122让转换光束CB中的第一色光束CB1通过并将转换光束CB中的第二色光束CB2反射。通过分色部122的第一色光束CB1的至少部分经由反射部124的反射而再次通过分色部122并朝滤光模块130的第一色滤光区F1传递。滤光模块130的第一色滤光区F1让第一色补充光源310的第一色光束B1以及转换光束CB中的第一色光束CB1通过且将转换光束CB中的第二色光束CB2反射。

请参照图9C，当滤光模块130的第二色滤光区F2(参照图3)切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时，第一色补充光源310关闭，且激发光束B与转换光束CB的传递路径同图9B所述，于此不再重述。图9C与图9B的差异在于，在图9C中，滤光模块130的第二色滤光区F2(参照图3)切入来自合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上，其中滤光模块130的第二色滤光区F2让转换光束CB中的第二色光束CB2的至少部分通过且将其余颜色光束过滤(反射/吸收)(例如将转换光束CB中的第一色光束CB1反射)。

综上所述的实施例中，合光元件120的分色部122让激发光束B与第一色光束B1以及转换光束CB的第一色光束B1穿透，让第二色光束CB2反射。

图10是本发明的第五实施例的照明系统的示意图。图11A及图11B分别是在不同时序下本发明的第五实施例的照明系统的两种光路图，其中图11A示出从照明系统输出的照明光束中激发光束的传递路径，且图11B示出从照明系统输出的照明光束中转换光束的传递路径。进一步来说，图11B示出图3的第三色滤光区F3(黄色滤光区)切入通过合光元件120的分色部122的激发光束B的传递路径上时的光路。

请参照图10至图11B，照明系统500与图1的照明系统100相似，其中相同的元件以相同的标号表示，于下便不再重述。照明系统500与照明系统100的主要差异如下所述。在照明系统500中，合光元件520包括分色部522，但不包括图1的反射部124。分色部522将激发光束B反射且让转换光束CB通过。此外，分色部522设置在来自激发光源110的激发光束B的传递路径上以及被波长转换模块140反射的转换光束CB的第一部分CBP1的传递路径上，且分色部522设置在被波长转换模块140反射的转换光束CB的第二部分CBP2的传递路径之外。换句话说，在转换光束CB传递至滤光模块130之前，仅转换光束CB的第一部分CBP1会通过分色部522，而转换光束CB的第二部分CBP2不会通过分色部522。

请参照图11A，当滤光模块130的光通过区T(参照图3)切入来自合光元件520的分色部522的激发光束B的传递路径上时，来自激发光源110的激发光束B依序通过透镜元件151以及透镜元件152，被分色部522反射，然后依序通过透镜元件153以及滤光模块130的光通过区T，并自滤光模块130输出。

请参照图11B，当滤光模块130的所述至少一滤光区F(参照图3)切入来自合光元件520的分色部522的激发光束B的传递路径上时，来自激发光源110的激发光束B依序通过透镜元件151以及透镜元件152，被分色部522反射，然后通过透镜元件153并被滤光模块130的所述至少一滤光区F反射。被所述至少一滤光区F反射的激发光束B依序通过透镜元件153、透镜元件154以及透镜元件155再传递至波长转换模块140并被转换成转换光束CB。转换光束CB被波长转换模块140反射并依序通过透镜元件155以及透镜元件154。通过透镜元件154之后，转换光束CB的第一部分CBP1会依序通过分色部522、透镜元件153以及滤光模块130的所述至少一滤光区F，并自滤光模块130输出。此外，转换光束CB的第二部分CBP2依序通过透镜元件153以及滤光模块130的所述至少一滤光区F，并自滤光模块130输出。

图12是本发明的第六实施例的照明系统的示意图。图13A至图13C分别是在不同时序下本发明的第六实施例的照明系统的三种光路图，其中图13A示出从照明系统输出的照明光束中激发光束的传递路径，图13B示出从照明系统输出的照明光束中第一色光束的传递路径，且图13C示出从照明系统输出的照明光束中第二色光束的传递路径。在第六实施例中，滤光模块可包括或不包括图3所示的第三色滤光区F3。关于第三色滤光区F3的描述请参照前述，于下便不再重述。

请参照图12至图13C，照明系统600与图10的照明系统500相似，其中相同的元件以相同的标号表示，于下便不再重述。照明系统600与照明系统500的主要差异如下所述。照明系统600还包括第一色补充光源310以及分色元件320。关于第一色补充光源310以及分色元件320的描述请参照前述，于此不再赘述。在本实施例中，合光元件520的分色部522还用于将第一色补充光源310的第一色光束B1反射。

请参照图13A，当滤光模块130的光通过区T(参照图3)切入来自合光元件520的分色部522的激发光束B的传递路径上时，激发光束B的传递路径与图11A相同，于此不再重述。

请参照图13B，当滤光模块130的第一色滤光区F1(参照图3)切入来自合光元件520的分色部522的第一色光束B1的传递路径上时，来自第一色补充光源310的第一色光束B1被分色元件320反射之后，依序通过透镜元件151以及透镜元件152，然后被分色部522反射，再依序通过透镜元件153以及滤光模块130的第一色滤光区F1，并自滤光模块130输出。

当滤光模块130的第一色滤光区F1切入来自合光元件520的第一色光束B1的分色部522的传递路径上时，激发光源110也可为开启状态。来自激发光源110的激发光束B依序通过分色元件320、透镜元件151以及透镜元件152，然后被分色部522反射，再通过透镜元件153，然后被滤光模块130的第一色滤光区F1反射。被反射的激发光束B接着依序通过透镜元件153、透镜元件154以及透镜元件155再传递至波长转换模块140并被转换成转换光束CB。转换光束CB被波长转换模块140反射并依序通过透镜元件155以及透镜元件154。分色部522设置在被波长转换模块140反射的转换光束CB的第一部分CBP1的传递路径上，且分色部522设置在被波长转换模块140反射的转换光束CB的第二部分CBP2的传递路径之外。分色部522让转换光束CB中的第二色光束CB2通过并将转换光束CB中的第一色光束CB1反射。通过分色部522的第二色光束CB2接着通过透镜元件153再传递至滤光模块130。滤光模块130的第一色滤光区F1让转换光束CB中的第一色光束CB1通过且将转换光束CB中的第二色光束CB2反射。换句话说，通过第一色滤光区F1的光束包括来自第一色补充光源310的第一色光束B1以及转换光束CB中的第一色光束CB1。在另一实施例中，当滤光模块130的第一色滤光区F1切入来自合光元件120的第一色光束B1的传递路径上时，激发光源110也可为关闭状态。如此，通过第一色滤光区F1的光束仅为来自第一色补充光源310的第一色光束B1，而不包括转换光束CB中的第一色光束CB1。

请参照图13C，当滤光模块130的第二色滤光区F2(参照图3)切入来自合光元件520的分色部522的激发光束B的传递路径上时，第一色补充光源310关闭。激发光束B与转换光束CB的传递路径同图13B所述，于此不再重述。图13C与图13B的差异在于，在图13C中，滤光模块130的第二色滤光区F2(参照图3)切入来自合光元件520的分色部522的激发光束B的传递路径上，其中滤光模块130的第二色滤光区F2让转换光束CB中的第二色光束CB2通过且将转换光束CB中的第一色光束CB1反射。换句话说，通过第二色滤光区F2的光束为转换光束CB中的第二色光束CB2。

在上述的实施例中，合光元件520的分色部522让激发光束B与第一色光束B1以及转换光束CB的第一色光束CB1反射，让第二色光束CB2穿透。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的照明系统以及投影装置的实施例中，合光元件设置在来自激发光源的激发光束的传递路径上，且滤光模块设置在来自合光元件的激发光束的传递路径上。藉此，自激发光源的激发光束可在未传递至波长转换模块的情况下经由合光元件传递至滤光模块，且传递至滤光模块的激发光束经由滤光模块的光通过区从滤光模块输出。因此，在本发明的照明系统以及投影装置的实施例中，可以不用在波长转换模块中形成让激发光束通过的开口，也不用额外设置用于将通过开口的激发光束传递回合光元件的多个光传递元件。此外，波长转换模块可以不用与滤光模块同步旋转。也就是说，投影装置可以选用仅支援与滤光模块的旋转同步的光阀，以降低成本。据此，本发明的照明系统以及投影装置可节省处理电信号的时间、降低成本并缩小体积。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡是依照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饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一个实施例或权利要求不须达成本发明所记载的全部目的或优点或特点。此外，说明书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”等用语仅用以命名元件(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。

Claims (14)

1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头，

所述照明系统包括激发光源、合光元件、滤光模块、波长转换模块、第一色补充光源以及分色元件，

所述激发光源用于提供激发光束；

所述合光元件设置在来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上，所述合光元件包括分色部以及反射部，所述分色部以及所述反射部可分别形成在物理上分离的两个载板，使得所述分色部以及所述反射部彼此分离；

所述滤光模块设置在来自所述合光元件的所述激发光束的传递路径上，其中所述滤光模块具有让所述激发光束通过的光通过区以及将所述激发光束反射的至少一滤光区，所述反射部设置在被所述至少一滤光区反射的所述激发光束的所述传递路径上，所述至少一滤光区包括第一色滤光区以及第二色滤光区；

所述波长转换模块设置在被所述至少一滤光区反射的所述激发光束的传递路径上，其中所述波长转换模块用于将被所述至少一滤光区反射的所述激发光束转换成转换光束并将所述转换光束反射，使所述转换光束朝所述至少一滤光区传递，且通过所述光通过区的所述激发光束以及通过所述至少一滤光区的所述转换光束形成照明光束，且所述分色部位于所述反射部与所述波长转换模块之间，通过所述分色部的所述激发光束被所述至少一滤光区反射后会依序通过所述分色部，被所述反射部反射，再次通过所述分色部再传递至所述波长转换模块，且被所述波长转换模块反射的所述转换光束经由所述分色部的反射而朝所述滤光模块传递；

所述第一色补充光源提供第一色光束，所述激发光束与所述第一色光束具有不同颜色；

所述分色元件设置在来自所述激发光源的所述激发光束的所述传递路径上以及来自所述第一色补充光源的所述第一色光束的传递路径上，且来自所述激发光源的所述激发光束以及来自所述第一色补充光源的所述第一色光束经由所述分色元件传递至所述合光元件，其中在所述第一色补充光源提供所述第一色光束时，所述第一色滤光区切入来自所述合光元件的所述第一色光束的传递路径上和来自所述合光元件的所述激发光束的传递路径上，使所述第一色光束入射并透射所述第一色滤光区且所述激发光束被所述第一色滤光区所反射，所述第一色补充光源在所述光通过区或所述第二色滤光区切入来自所述合光元件的所述激发光束的所述传递路径上时关闭；

所述光阀设置在所述照明光束的传递路径上且将所述照明光束转换成影像光束；

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，所述分色部让所述激发光束通过并将所述转换光束反射，所述反射部将所述激发光束反射，所述分色部设置在来自所述激发光源的所述激发光束的所述传递路径上以及被所述波长转换模块反射的所述转换光束的传递路径上。

3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，

其中所述分色部设置在来自所述分色元件的所述激发光束以及所述第一色光束的传递路径上，所述分色部让来自所述分色元件的所述激发光束以及所述第一色光束通过，所述滤光模块的所述第一色滤光区让所述第一色光束的至少部分通过且将其余颜色光束反射，且所述反射部设置在被所述第一色滤光区或所述第二色滤光区反射的所述激发光束的传递路径上且将所述激发光束反射。

4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，通过所述分色部的所述激发光束被所述第一色滤光区或所述第二色滤光区反射后会依序通过所述分色部、被所述反射部反射、再次通过所述分色部再传递至所述波长转换模块，所述转换光束被所述波长转换模块反射至所述分色部，所述分色部让所述转换光束中的第一色光束通过并将所述转换光束中的第二色光束反射，且通过所述分色部的所述第一色光束的至少部分经由所述反射部的反射而再次通过所述分色部并朝所述滤光模块传递。

5.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中所述分色部将所述激发光束反射且让所述转换光束通过，所述分色部设置在来自所述激发光源的所述激发光束的所述传递路径上以及被所述波长转换模块反射的所述转换光束的第一部分的传递路径上，且所述分色部设置在被所述波长转换模块反射的所述转换光束的第二部分的传递路径之外。

6.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，

所述分色部设置在来自所述分色元件的所述激发光束以及所述第一色光束的传递路径上且将来自所述分色元件的所述激发光束以及所述第一色光束反射，所述滤光模块的所述第一色滤光区让所述第一色光束的至少部分通过且将其余颜色光束反射，所述分色部设置在被所述第一色滤光区或所述第二色滤光区反射的所述激发光束的传递路径之外，且所述波长转换模块设置在被所述第一色滤光区或所述第二色滤光区反射的所述激发光束的传递路径上，所述分色部设置在被所述波长转换模块反射的所述转换光束的所述第一部分的传递路径上，所述分色部将所述第一部分中的第一色光束反射并让所述第一部分中的第二色光束通过，且所述滤光模块设置在所述第二色光束以及被所述波长转换模块反射的所述转换光束的所述第二部分的传递路径上。

7.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述滤光模块的旋转与所述波长转换模块的旋转不同步。

8.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括激发光源、合光元件、滤光模块、波长转换模块、第一色补充光源以及分色元件，

所述激发光源用于提供激发光束；

所述合光元件设置在来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上，所述合光元件包括分色部以及反射部，所述分色部以及所述反射部可分别形成在物理上分离的两个载板，使得所述分色部以及所述反射部彼此分离；

所述滤光模块设置在来自所述合光元件的所述激发光束的传递路径上，其中所述滤光模块具有让所述激发光束通过的光通过区以及将所述激发光束反射的至少一滤光区，所述反射部设置在被所述至少一滤光区反射的所述激发光束的所述传递路径上，所述至少一滤光区包括第一色滤光区以及第二色滤光区；

所述波长转换模块设置在被所述至少一滤光区反射的所述激发光束的传递路径上，其中所述波长转换模块用于将被所述至少一滤光区反射的所述激发光束转换成转换光束并将所述转换光束反射，使所述转换光束朝所述至少一滤光区传递，且通过所述光通过区的所述激发光束以及通过所述至少一滤光区的所述转换光束形成照明光束，且所述分色部位于所述反射部与所述波长转换模块之间，通过所述分色部的所述激发光束被所述至少一滤光区反射后会依序通过所述分色部，被所述反射部反射，再次通过所述分色部再传递至所述波长转换模块，且被所述波长转换模块反射的所述转换光束经由所述分色部的反射而朝所述滤光模块传递；

所述第一色补充光源提供第一色光束，所述激发光束与所述第一色光束具有不同颜色；

所述分色元件设置在来自所述激发光源的所述激发光束的所述传递路径上以及来自所述第一色补充光源的所述第一色光束的传递路径上，且来自所述激发光源的所述激发光束以及来自所述第一色补充光源的所述第一色光束经由所述分色元件传递至所述合光元件，其中在所述第一色补充光源提供所述第一色光束时，所述第一色滤光区切入来自所述合光元件的所述第一色光束的传递路径上和来自所述合光元件的所述激发光束的传递路径上，使所述第一色光束入射并透射所述第一色滤光区且所述激发光束被所述第一色滤光区所反射，所述第一色补充光源在所述光通过区或所述第二色滤光区切入来自所述合光元件的所述激发光束的所述传递路径上时关闭。

9.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于，所述分色部让所述激发光束通过并将所述转换光束反射，所述反射部将所述激发光束反射，所述分色部设置在来自所述激发光源的所述激发光束的所述传递路径上以及被所述波长转换模块反射的所述转换光束的传递路径上。

10.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于，

所述分色部设置在来自所述分色元件的所述激发光束以及所述第一色光束的传递路径上，所述分色部让来自所述分色元件的所述激发光束以及所述第一色光束通过，所述滤光模块的所述第一色滤光区让所述第一色光束的至少部分通过且将其余颜色光束反射，且所述反射部设置在被所述第一色滤光区或所述第二色滤光区反射的所述激发光束的传递路径上且将所述激发光束反射。

11.根据权利要求10所述的照明系统，其特征在于，通过所述分色部的所述激发光束被所述第一色滤光区或所述第二色滤光区反射后会依序通过所述分色部、被所述反射部反射、再次通过所述分色部再传递至所述波长转换模块，所述转换光束被所述波长转换模块反射至所述分色部，所述分色部让所述转换光束中的第一色光束通过并将所述转换光束中的第二色光束反射，且通过所述分色部的所述第一色光束的至少部分经由所述反射部的反射而再次通过所述分色部并朝所述滤光模块传递。

12.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于，其中所述分色部将所述激发光束反射且让所述转换光束通过，所述分色部设置在来自所述激发光源的所述激发光束的所述传递路径上以及被所述波长转换模块反射的所述转换光束的第一部分的传递路径上，且所述分色部设置在被所述波长转换模块反射的所述转换光束的第二部分的传递路径之外。

13.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，

所述分色部设置在来自所述分色元件的所述激发光束以及所述第一色光束的传递路径上且将来自所述分色元件的所述激发光束以及所述第一色光束反射，所述滤光模块的所述第一色滤光区让所述第一色光束的至少部分通过且将其余颜色光束反射，所述分色部设置在被所述第一色滤光区或所述第二色滤光区反射的所述激发光束的传递路径之外，且所述波长转换模块设置在被所述第一色滤光区或所述第二色滤光区反射的所述激发光束的传递路径上，所述分色部设置在被所述波长转换模块反射的所述转换光束的所述第一部分的传递路径上，所述分色部将所述第一部分中的第一色光束反射并让所述第一部分中的第二色光束通过，且所述滤光模块设置在所述第二色光束以及被所述波长转换模块反射的所述转换光束的所述第二部分的传递路径上。

14.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于，所述滤光模块的旋转与所述波长转换模块的旋转不同步。

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