CN111983878A - 光学旋转装置、照明系统以及投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种光学旋转装置，包括基板、转轴、驱动元件、波长转换层以及偏光元件。基板具有相对的第一表面和第二表面。转轴连接于基板。驱动元件连接于转轴，且用于驱动转轴旋转。波长转换层配置于基板的第一表面上，以将第一激光光束转换为转换光束。偏光元件配置于基板的第二表面上，其中第一激光光束与至少一第二激光光束分别从相反方向传递至波长转换层及偏光元件，驱动元件用于带动基板、波长转换层以及偏光元件以转轴为旋转中心轴转动，且当偏光元件转动时，偏光元件用于使从偏光元件输出的至少一第二激光光束于不同时间具有不同的偏振状态。一种照明系统以及一种投影装置也被提出。本发明的投影装置可提供成色或亮暗均匀的显示画面。

Description

光学旋转装置、照明系统以及投影装置
技术领域
本发明是有关于一种光学旋转装置、照明系统以及投影装置。
背景技术
投影装置为一种用于产生大尺寸画面的显示装置，随着科技技术的演进与创新，一直不断的在进步。投影装置的成像原理是将照明系统所产生的照明光束借由光阀转换成影像光束，再将影像光束通过投影镜头投射到投射目标物(例如：屏幕或墙面上)，以形成投影画面。
激光投影装置除了可以使用激光光源激发荧光粉发光外，亦可直接以激光作为投影机照明光源，并具有因应亮度需求而调整光源数目的优点，以达到各种不同亮度的投影机需求。
然而，于已知的照明系统架构中，激光光束在进入投影装置后的偏振极性会被投影装置内部的光学元件破坏，使得激光的偏振方向及强度变的散乱不一，进而造成显示画面的光亮度不均的问题。因此，若投影装置在偏振立体模式(镜头外加偏振片)产生立体影像的显示画面时，将使从镜头及偏振片投影出的影像画面出现画面颜色不均匀或亮暗不均匀的现象。
“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”部分所揭露的内容，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，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
本发明提供一种光学旋转装置、照明系统以及投影装置，投影装置在偏振立体模式时，可使显示画面的成色或亮暗均匀，让使用者观察出均匀度较佳的立体显示画面。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露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他目的，本发明的一实施例提出一种光学旋转装置，包括基板、转轴、驱动元件、波长转换层以及偏光元件。基板具有相对的第一表面和第二表面。转轴连接于基板。驱动元件连接于转轴，且用于驱动转轴旋转。波长转换层配置于基板的第一表面上，且配置于第一激光光束的传递路径上，以将第一激光光束转换为转换光束。偏光元件配置于基板的第二表面上，且配置于至少一第二激光光束的传递路径上，其中第一激光光束与至少一第二激光光束分别从相反方向传递至波长转换层及偏光元件，驱动元件用于带动基板、波长转换层以及偏光元件以转轴为旋转中心轴转动，且当偏光元件转动时，偏光元件用于使从偏光元件输出的至少一第二激光光束于不同时间具有不同的偏振状态。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种照明系统，用于提供一照明光束。照明系统包括第一激光光源单元、第二激光光源单元以及上述的光学旋转装置。第一激光光源单元用于发出第一激光光束。第二激光光源单元用于发出至少一第二激光光束。光学旋转装置配置于第一激光光束与至少一第二激光光束的传递路径上。照明光束包括转换光束以及至少一第二激光光束。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置，包括上述的照明系统、至少一光阀以及投影镜头。至少一光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束调变成影像光束。投影镜头配置于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。在本发明的光学旋转装置或配置有光学旋转装置的照明系统或投影装置中，驱动元件用于带动基板、波长转换层以及偏光元件以转轴为旋转中心轴转动。因此可使从偏光元件输出的至少一第二激光光束于不同时间具有不同的偏振状态。如此一来，投影装置在偏振立体模式时(投影镜头外加偏振片)，可使得显示画面的成色或亮暗均匀，进而让使用者透过偏振式立体眼镜观察出均匀度较佳的立体显示画面。
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是依照本发明第一实施例的一种投影装置的示意图。
图2为图1中的光学旋转装置的结构示意图。
图3是依照本发明第一实施例的一种操作模式的示意图。
图4是依照本发明第二实施例的一种投影装置的示意图。
图5是依照本发明第二实施例的一种操作模式的示意图。
图6是依照本发明第三实施例的一种投影装置的示意图。
图7至图9为图6中的光学旋转装置于不同实施例的结构示意图。
图10A至图10C为图9中的区域X于不同实施例的局部放大示意图。
图11是依照本发明第四实施例的一种投影装置的示意图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之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是依照本发明第一实施例的一种投影装置的示意图。图2为图1中的光学旋转装置的结构示意图。请先参照图1，本实施例的投影装置200用于提供投影光束PB。投影装置200包括照明系统100、至少一光阀210以及投影镜头220。照明系统100用于发出照明光束IB。至少一光阀210配置于照明光束IB的传递路径上，以将照明光束IB调变成影像光束IMB。投影镜头220配置于影像光束IMB的传递路径上，并用于将影像光束IMB投射出投影装置200而形成投影光束PB，投影光束PB于屏幕或墙壁(未绘示)上形成影像画面。由于这些不同颜色的照明光束IB照射在至少一光阀210上后，至少一光阀210依时序将不同颜色的照明光束IB转换成影像光束IMB并传递至投影镜头220，因此，至少一光阀210所转换出的影像光束IMB被投射出投影装置200的影像画面便能够成为彩色画面。在本实施例中，光阀210的数量为可以为一个、两个或三个，其操作模式将在后续的图3进行示例性说明。
在本实施例中，光阀210例如为数字微镜元件(digital micro-mirror device,DMD)或硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel,LCOS panel)。然而，在其他实施例中，光阀210也可以是穿透式液晶面板或其他空间光调变器。在本实施例中，投影镜头220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、平凹透镜等非平面镜片或其各种组合。本发明对投影镜头220的型态及其种类并不加以限制。
此外，在一些实施例中，投影装置200还可选择性地包括聚光、折射或反射功能的光学元件，用于将照明系统100发出的照明光束IB引导至至少一光阀210，以及，用于将至少一光阀210发出的影像光束IMB引导至投影镜头220，进而产生投影光束PB，但本发明不限于此。
在应用于立体显示的技术中，本实施例的投影装置200可应用作为偏振式立体影像投影机。具体而言，两个投影装置200在偏振立体模式(即于投影镜头220外配置偏振片或于投影装置200内建偏振片)时，可使用两个投影装置200所提供投影光束PB分别通过偏振片以产生不同偏振状态的影像画面，进而让使用者透过偏振式立体眼镜观察出立体的显示画面，例如使用者所配戴的立体眼镜分别配置用于左眼镜片和右眼镜片的两个偏振元件，且两个偏振元件对应于投影装置的偏振片所产生的偏振状态的影像画面而让使用者的左右眼分别接收对应投影机所投射出的影像画面，进而达到立体显示的效果。
如图1所示，照明系统100包括第一激光光源单元110、第二激光光源单元120以及光学旋转装置130。第一激光光源单元110用于发出第一激光光束L1。第二激光光源单元120用于发出至少一第二激光光束L2。在本实施例中，第二激光光源单元120包括第一色激光光源122和第二色激光光源124。第一色激光光源122和第二色激光光源124分别发出第一色激光光束L22和第二色激光光束L24，其中至少一第二激光光束L2包括第一色激光光束L22及第二色激光光束L24。
在本实施例中，第一激光光源单元110与第二激光光源单元120的第一色激光光源122和第二色激光光源124各自为包括激光二极管的激光发光元件。具体来说，第一激光光源单元110和第二激光光源单元120的第一色激光光源122例如可为蓝光激光二极管阵列(Blue Laser diode Bank)，第一激光光束L1和第一色激光光束L22则为蓝光激光光束，第二激光光源单元120的第二色激光光源124例如可为红光激光二极管阵列(Red Laserdiode Bank)，第二色激光光束L24则为红光激光光束。举例而言，第一激光光束L1的主波长(峰值波长)例如是445奈米，第一色激光光束L22的主波长例如是460奈米，而第二色激光光束L24的主波长例如是638奈米，但本发明并不局限于此。此处，第一激光光束L1和第一色激光光束L22的主波长例如为不相同，然而在其他实施例中，第一激光光束L1和第一色激光光束L22的主波长也可以为相同。
请同时参照图1与图2，在本实施例中，光学旋转装置130为可旋转的圆盘状元件，且配置于第一激光光束L1和至少一第二激光光束L2(即，第一色激光光束L22和第二色激光光束L24)的传递路径上。光学旋转装置130包括基板SUB、转轴RA、驱动元件132、波长转换层134以及偏光元件136。基板SUB具有相对的第一表面S1和第二表面S2。转轴RA连接于基板SUB。驱动元件132连接于转轴RA，且用于驱动转轴RA旋转，进而带动基板SUB以转轴RA为中心轴旋转。
波长转换层134配置于基板SUB的第一表面S1上，且配置于第一激光光束L1的传递路径上，以将第一激光光束L1转换为转换光束CB，第一激光光束L1与转换光束CB的主波长不同。波长转换层134例如是呈环状配置于第一表面S1，且以旋转的方式切入第一激光光束L1的传递路径上。波长转换层134包括波长转换物质，波长转换物质例如是包括可产生黄光光束的荧光粉和可产生绿光光束的荧光粉(以下称为黄色荧光粉和绿色荧光粉)。黄色荧光粉和绿色荧光粉均匀混合且分布于波长转换层134中。
偏光元件136配置于基板SUB的第二表面S2上，且配置于至少一第二激光光束L2的传递路径上。驱动元件132用于带动基板SUB、波长转换层134以及偏光元件136以转轴RA为旋转中心轴转动，且当偏光元件136转动时，偏光元件136用于使从偏光元件136输出的至少一第二激光光束L2于不同时间具有不同的偏振状态。在图2中的偏光元件136是以整面覆盖(贴合)基板SUB的第二表面S2为例，然而，在其他实施例中，偏光元件136可以是部分的覆盖基板SUB的第二表面S2，且偏光元件136的设置范围可依据第二激光光束L2的照射位置而定。举例来说，若第二激光光束L2的照射位置靠近基板SUB的第二表面S2的周边区，则偏光元件136可呈环状而仅设置在基板SUB的第二表面S2的周边区，若第二激光光束L2的照射位置靠近基板SUB的第二表面S2的中心区，则偏光元件136可仅设置在基板SUB的第二表面S2的中心区，以减少非必要的材料成本。
在本实施例中，偏光元件136可例如为四分之一波片、二分之一波片、去偏振片或圆偏振片。由于第二激光光束L2为具偏极性(线偏振)的光，故第二激光光束L2于不同时间照射至旋转中的偏光元件136的不同位置，使得从偏光元件136输出的第二激光光束L2会因偏光元件136的类型而时序性的改变偏振状态。因此，当偏光元件136转动时，从偏光元件136输出的第二激光光束L2于不同时间具有不同的偏振状态。换句话说，照明系统100在运作时，第二激光光束L2会透过光学旋转装置130的转动而被快速的不断切换出不同偏振方向及光强度的出射光。
由于光学旋转装置130所转动的速度所造成不同偏振方向的第二激光光束L2会操控在无法被人眼察觉出的范围，故人眼将感受到强度均匀且无特定偏振方向的影像画面。举例来说，光学旋转装置130的转速可以是大于等于每分钟1800转(rpm，Revolution(s)PerMinute)，其转速例如是每分钟1800转、每分钟3600转或每分钟7200转，但本发明不局限于此。如此一来，当两个投影装置200在偏振立体模式(即于投影镜头220外配置偏振片或于投影装置220内建偏振片)时，使得两投影装置200中从光学旋转装置130输出的第二激光光束L2再依序穿透投影镜头220及偏振片后，可于屏幕上产生成色及亮暗均匀的影像画面，进而让使用者透过偏振式立体眼镜观察出均匀度较佳的立体显示画面。
值得一提的是，本实施例将波长转换层134和偏光元件136整合为同一装置，而无须分别设置两个独立的转动件，且波长转换层134和偏光元件136可共用同一驱动元件132，因此可简化机构设计，进而提高空间运用的弹性、降低成本以及减少噪音源。
在本实施例中，基板SUB的第一表面S1和第二表面S2为反射表面。因此，当第一激光光束L1传递至波长转换层134时，波长转换层134的波长转换物质被第一激光光束L1激发而发出转换光束CB，且转换光束CB被基板SUB的第一表面S1反射。当第二激光光束L2传递至偏光元件136时，第二激光光束L2依序地穿透偏光元件136、被基板SUB的第二表面S2反射以及再次穿透偏光元件136。换言之，第二激光光束L2穿透偏光元件136两次。在本实施例中，第一激光光源单元110与第二激光光源单元120分别位于光学旋转装置130的相对两侧，波长转换层134以及偏光元件136分别配置于基板SUB的相对两表面，其中第一激光光束L1与第二激光光束L2分别从相反方向传递至波长转换层134及偏光元件136，且转换光束CB和第二激光光束L2分别从相反方向输出。
详细来说，基板SUB可由金属材质(例如，铝)制成，且基板SUB的相对两表面可涂布有高反射率的涂层(例如，银)，以减少光学耗损。此外，由于金属具有良好的导热性质，因此以金属材质制成的基板SUB有助于波长转换层134的散热，可避免波长转换层134的光学转换效率下降或烧损波长转换层134。
如图1所示，照明系统100还包括合光元件140、合光元件150、透镜160、光传递模块170、匀光元件180以及扩散装置190。合光元件140配置于来自第二激光光源单元120的第一色激光光束L22与第二色激光光束L24的传递路径上，且位于第二激光光源单元120的第一色激光光源122与光学旋转装置130之间。具体来说，合光元件140可例如为分色镜(dichroic mirror,DM)或分色棱镜(dichroic prism)，而可对不同颜色的光束提供不同的光学作用。在本实施例中，合光元件140为反射红光分光镜(Dichroic Mirror with Redreflect，DMR)，用于使第一色激光光束L22(蓝光激光光束)穿透而反射第二色激光光束L24(红光激光光束)，来自不同传递方向的第一色激光光束L22及第二色激光光束L24经过合光元件140后被导引成相同传递方向，因此合光元件140可用于将来自第二激光光源单元120的第一色激光光束L22与第二色激光光束L24传递至透镜160。
透镜160配置于来自合光元件140的第一色激光光束L22与第二色激光光束L24(第二激光光束L2)的传递路径上，且位于第二激光光源单元120及光学旋转装置130之间。如图1与图2所示，第二激光光源单元120所发出的第二激光光束L2偏心穿透透镜160后入射至偏光元件136，且被基板SUB的第二表面S2反射的第二激光光束L2偏心穿透透镜160并传递至光传递模块170。换言之，第二激光光源单元120所发出的第二激光光束L2在入射至透镜160时，第二激光光束L2于透镜160上所形成的光斑偏离透镜160的中心轴(光轴)，且被基板SUB的第二表面S2反射的第二激光光束L2在入射至透镜160时，第二激光光束L2于透镜160上所形成的光斑也偏离透镜160的中心轴(光轴)。如图1所示，第二激光光源单元120所发出的第二激光光束L2从透镜160的右半部入射至透镜160，被基板SUB反射的第二激光光束L2从透镜160的左半部出射。
光传递模块170包括多个反射镜172，多个反射镜172配置于第二激光光束L2的传递路径上且用于将来自偏光元件136的第二激光光束L2传递至合光元件150。
合光元件150配置于来自第一激光光源单元110的第一激光光束L1、来自光传递模块170的第二激光光束L2以及来自波长转换层134的转换光束CB的传递路径上，且位于第一激光光源单元110与光学旋转装置130之间。具体来说，合光元件150可例如为分色镜(dichroic mirror,DM)或分色棱镜(dichroic prism)，而可对不同颜色的光束提供不同的光学作用。在本实施例中，合光元件150为反射黄光分光镜(Dichroic Mirror with Yellowreflect，DMY)，用于使第一激光光束L1和第二激光光束L2穿透而反射转换光束CB，因此合光元件150可用于将来自光传递模块170的第二激光光束L2以及来自波长转换层134的转换光束CB进行合光，并传递至匀光元件180。
匀光元件180系指可让通过此匀光元件180的光束均匀化的光学元件。在本实施例中，匀光元件180配置于来自合光元件150的第二激光光束L2与转换光束CB的传递路径上，以形成照明光束IB输出。换言之，照明光束IB包括第二激光光束L2以及转换光束CB。在本实施例中，匀光元件180例如是积分柱(Integration Rod)。在其他实施例中，匀光元件180也可以是透镜阵列或其他具有光均匀化效果的光学元件。
扩散装置190配置于第二激光光束L2的传递路径上。扩散元件190为可旋转的圆盘状元件，扩散装置190可配置有扩散片、扩散粒子或扩散结构，用于减少或消除第二激光光束L2的散斑(speckle)现象。
图3是依照本发明第一实施例的一种操作模式的示意图。以下配合图1至图3，举例说明当光阀210的数量是两个时(例如是使用两个数字微镜元件(2-DMD))，例如光阀210包括光阀210A及光阀210B，另外，分光模块(未绘示)配置在匀光元件180及光阀210之间，用于将不同色的光束分别传递至光阀210A及光阀210B，投影装置200提供投影画面的过程。
请参照图1至图3，于第一时序TA1内，开启第一激光光源单元110以发出第一激光光束L1(例如：蓝光)，关闭第二激光光源单元120的第一色激光光源122，以及开启第二激光光源单元120的第二色激光光源124以发出第二色激光光束L24(例如：红光)。于第一时序TA1内，光学旋转装置130的波长转换层134将第一激光光束L1转换为转换光束CB(例如：黄绿光)。于第一时序TA1内，光阀210A与光阀210B切换至第一状态，转换光束CB中的绿光部分入射至光阀210A，第二色激光光束L24以及转换光束CB中的红光部分入射至光阀210B，而光阀210A将转换光束CB中的绿光部分转换为绿色影像光束IMB-G，光阀210B将第二色激光光束L24及转换光束CB中的红光部分转换为红色影像光束IMB-R。绿色影像光束IMB-G和红色影像光束IMB-R透过投影镜头220投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成绿色和红色画面。
请参照图1至图3，于第二时序TA2内，关闭第一激光光源单元110，开启第二激光光源单元120的第一色激光光源122以发出第一色激光光束L22(例如：蓝光)，以及关闭第二激光光源单元120的第二色激光光源124。于第二时序TA2内，光阀210A切换至闲置(idle)状态，光阀210B切换至第二状态，第二激光光束L22入射至光阀210B，而光阀210B将第一色激光光束L22转换为蓝色影像光束IMB-B。蓝色影像光束IMB-B透过投影镜头220投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成蓝色画面。
如上所述，投影装置200于第一时序TA1投射绿色影像光束IMB-G和红色影像光束IMB-R，于第二时序TA2投射蓝色影像光束IMB-B至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，利用人眼的视觉暂留，其所形成的绿色、红色及蓝色画面能组成所需的彩色投影画面。
另外，当光阀210的数量是三个时(例如是使用三个数字微镜元件(3-DMD))，在开启使用后，无须关闭第一激光光源单元110以及第二激光光源单元120，而三个光阀210依时序分别将第二色激光光束L24及转换光束CB中的红光部分、转换光束CB中的绿光部分以及第一色激光光束L22各自转换成红色影像光束IMB-R、绿色影像光束IMB-G以及蓝色影像光束IMB-B。此外，在一些实施例中，第二激光光源单元120可以不包括第二色激光光源124，而红色影像光束IMB-R由转换光束CB中的红光部分来提供。
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4是依照本发明第二实施例的一种投影装置的示意图。请参照图4，本实施例的投影装置200a与图1的投影装置200相似，其在架构上的主要差异在本实施例的投影装置200a的照明系统100a还包括滤光装置FW，且光阀210的数量为一个。
在本实施例中，滤光装置FW为可旋转的圆盘状元件，例如为滤光色轮(filterwheel)。滤光装置FW用于滤除(反射或吸收)特定波长范围的光束之外的光束且使此特定波长范围的光束通过，可以提升色光的色纯度，以形成照明光束IB。此外，光学旋转装置130的波长转换层134的波长转换物质例如是包括可产生黄光光束的荧光粉和可产生绿光光束的荧光粉(以下称为黄色荧光粉和绿色荧光粉)。黄色荧光粉和绿色荧光粉各自设置于波长转换层134的不同区域，黄色荧光粉和绿色荧光粉一起形成环状且依序切入第一激光光束L1的传递路径上。
图5是依照本发明第二实施例的一种操作模式的示意图。以下配合图4至图5，举例说明当光阀210的数量是一个时(例如是使用一个数字微镜元件(1-DMD))，例如为光阀210C，投影装置200a提供投影画面的过程。在本实施例中，滤光装置FW可包括多个子滤光区，举例来说，本实施例的滤光装置FW可包括绿光滤光区GR、红光滤光区RR、透光区TR以及扩散区DR。
请参照图4至图5，于第一时序TB1内，开启第一激光光源单元110以发出第一激光光束L1(例如：蓝光)，关闭第二激光光源单元120的第一色激光光源122以及第二色激光光源124。于第一时序TB1内，光学旋转装置130的波长转换层134中设置有绿色荧光粉的区域切入第一激光光束L1的传递路径，以将第一激光光束L1转换为绿色转换光束CB，此时滤光装置FW的绿光滤光区GR切入绿色转换光束CB的传递路径，用于让绿色转换光束CB穿透。于第一时序TB1内，光阀210C切换至第一状态，绿色转换光束CB入射至光阀210C，而光阀210C将转换光束CB转换为绿色影像光束IMB-G。绿色影像光束IMB-G投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成绿色画面。
请参照图4至图5，于第二时序TB2内，持续开启第一激光光源单元110以发出第一激光光束L1(例如：蓝光)以及关闭第二激光光源单元120的第一色激光光源122，且开启第二激光光源单元120的第二色激光光源124以发出第二色激光光束L24(例如：红光)。于第二时序TB2内，光学旋转装置130的波长转换层134中设置有黄色荧光粉的区域切入第一激光光束L1的传递路径，以将第一激光光束L1转换为黄色转换光束CB，此时滤光装置FW的红光滤光区GR切入黄色转换光束CB以及第二色激光光束L24的传递路径，用于让转换光束CB的黄光部分及第二色激光光束L24穿透。于第二时序TB2内，光阀210C切换至第二状态，转换光束CB的红光部分以及第二色激光光束L24入射至光阀210C，而光阀210C将转换光束CB的红光部分以及第二激光光束L24转换为红色影像光束IMB-R。红色影像光束IMB-R投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成红色画面。此外，在一些实施例中，第二激光光源单元120可以不包括第二色激光光源124，而红色影像光束IMB-R由转换光束CB中的红光部分来提供。
请参照图4至图5，于第三时序TB3内，持续开启第一激光光源单元110以发出第一激光光束L1(例如：蓝光)以及关闭第二激光光源单元120的第一色激光光源122，并关闭第二激光光源单元120的第二色激光光源124。于第三时序TB3内，光学旋转装置130的波长转换层134中设置有黄色荧光粉的区域切入第一激光光束L1的传递路径，以将第一激光光束L1转换为黄色转换光束CB，此时滤光装置FW的透光区TR切入黄色转换光束CB的传递路径，用于让黄色转换光束CB穿透。于第三时序TB3内，光阀210C切换至第三状态，黄色转换光束CB入射至光阀210C，而光阀210C将转换光束CB转换为黄色影像光束IMB-Y。黄色影像光束IMB-Y投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成黄色画面。
请参照图4至图5，于第四时序TB4内，关闭第一激光光源单元110，开启第二激光光源单元120的第一色激光光源122以发出第一色激光光束L22(例如：蓝光)，以及关闭第二激光光源单元120的第二色激光光源124。于第四时序TB4内，滤光装置FW的扩散区DR切入第一色激光光束L22的传递路径，用于让第一色激光光束L22穿透并减少或消除第一色激光光束L22的散斑(speckle)现象。于第四时序TB4内，光阀210C切换至第四状态，第一色激光光束L22入射至光阀210C，而光阀210C将第一色激光光束L22转换为蓝色影像光束IMB-B。蓝色影像光束IMB-B投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成蓝色画面。
如上所述，投影装置200a于第一时序TB1投射绿色影像光束IMB-G，于第二时序TB2投射红色影像光束IMB-R，于第三时序TB3投射黄色影像光束IMB-Y，于第四时序TB4投射蓝色影像光束IMB-B至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，藉此时序性的提供绿色影像光束IMB-G、红色影像光束IMB-R、黄色影像光束IMB-Y及蓝色影像光束IMB-B，利用人眼的视觉暂留，其所形成的绿色、红色、黄色及蓝色画面能组成所需的彩色投影画面。
图6是依照本发明第三实施例的一种投影装置的示意图。图7至图9为图6中的光学旋转装置于不同实施例的结构示意图。图10A至图10C为图9中的区域X于不同实施例的局部放大示意图。请参照图6至图10C，本实施例的投影装置200b与图1的投影装置200相似，其在架构上的主要差异在本实施例的投影装置200b的照明系统100b将扩散装置结合至光学旋转装置。换言之，本实施例不具有如同图1的扩散装置190，而光学旋转装置130a还包括扩散元件138。扩散元件138配置于基板SUB的第二表面S2上，并与偏光元件136重叠。
如图7所示，偏光元件136位于扩散元件138与基板SUB之间。如图8所示，扩散元件138位于偏光元件136与基板SUB之间。如图9、图10A和图10B所示，扩散元件138为扩散微结构DMS，且扩散微结构DMS配置于偏光元件136的任一表面，其中扩散微结构DMS可以是配置于偏光元件136中远离基板SUB的表面(图10A)，扩散微结构DMS也可以是配置于偏光元件136中朝向基板SUB的表面(图10B)。如图9和图10C所示，扩散元件138为扩散微结构DMS，且扩散微结构DMS配置于基板SUB的第二表面S2上。扩散微结构DMS可以呈弧形或其他适当的规则或不规则形状。
值得一提的是，本实施例将波长转换层134、偏光元件136和扩散元件138整合为同一装置，而无须分别设置三个独立的转动件，且波长转换层134、偏光元件136和扩散元件138可共用同一驱动元件132，因此可简化机构设计，进而提高空间运用的弹性、降低成本以及减少噪音源。
图11是依照本发明第四实施例的一种投影装置的示意图。请参照图11，本实施例的投影装置200c与图6的投影装置200b相似，其在架构上的主要差异在本实施例的投影装置200c的照明系统100c还包括滤光装置FW，且光阀210的数量为一个。本实施例的关于滤光装置FW以及操作模式的相关描述可参考前述第二实施例，于此不再赘述。
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。在本发明的光学旋转装置或配置有光学旋转装置的照明系统或投影装置中，驱动元件用于带动基板、波长转换层以及偏光元件以转轴为旋转中心轴转动。因此可使从偏光元件输出的至少一第二激光光束于不同时间具有不同的偏振状态。如此一来，投影装置在偏振立体模式时(投影镜头外加偏振片)，可使得显示画面的成色或亮暗均匀，进而让使用者透过偏振式立体眼镜观察出均匀度较佳的立体显示画面。此外，透过将波长转换层与偏光元件和/或扩散元件整合为同一装置，而无须分别设置多个独立的转动件，且波长转换层与偏光元件和/或扩散元件可共用同一驱动元件，因此可简化机构设计，进而提高空间运用的弹性、降低成本以及减少噪音源。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
附图标记说明：
100、100a、100b、100c：照明系统
110：第一激光光源单元
120：第二激光光源单元
122：第一色激光光源
124：第二色光源
130、130a：光学旋转装置
132：驱动元件
134：波长转换层
136：偏光元件
138：扩散元件
140、150：合光元件
160：透镜
170：光传递模块
172：反射镜
180：匀光元件
190：扩散装置
200、200a、200b、200c：投影装置
210、210A、210B、210C：光阀
220：投影镜头
CB：转换光束
DMS：扩散微结构
DR：扩散区
FW：滤光装置
GR：绿光滤光区
IB：照明光束
IMB：影像光束
IMB-B：蓝色影像光束
IMB-G：绿色影像光束
IMB-R：红色影像光束
IMB-Y：黄色影像光束
L1：第一激光光束
L2：第二激光光束
L22：第一色激光光束
L24：第二色激光光束
PB：投影光束
RA：转轴
RR：红光滤光区
S1：第一表面
S2：第二表面
SUB：基板
TA1、TB1：第一时序
TA2、TB2：第二时序
TB3：第三时序
TB4：第四时序
TR：透光区。

Claims (20)

1.一种光学旋转装置，其特征在于，所述光学旋转装置包括基板、转轴、驱动元件、波长转换层以及偏光元件，其中：
所述基板具有相对的第一表面和第二表面；
所述转轴连接于所述基板；
所述驱动元件连接于所述转轴，且用于驱动所述转轴旋转；
所述波长转换层配置于所述基板的所述第一表面上，且配置于第一激光光束的传递路径上，以将所述第一激光光束转换为转换光束；以及
所述偏光元件配置于所述基板的所述第二表面上，且配置于至少一第二激光光束的传递路径上，其中所述第一激光光束与所述至少一第二激光光束分别从相反方向传递至所述波长转换层及所述偏光元件，所述驱动元件用于带动所述基板、所述波长转换层以及所述偏光元件以所述转轴为旋转中心轴转动，且当所述偏光元件转动时，所述偏光元件用于使从所述偏光元件输出的所述至少一第二激光光束于不同时间具有不同的偏振状态。
2.根据权利要求1所述的光学旋转装置，其特征在于，所述基板的所述第一表面以及所述第二表面为反射表面。
3.根据权利要求1所述的光学旋转装置，其特征在于，当所述至少一第二激光光束传递至所述偏光元件时，所述至少一第二激光光束依序地穿透所述偏光元件、被所述基板的所述第二表面反射以及再次穿透所述偏光元件。
4.根据权利要求1所述的光学旋转装置，其特征在于，所述偏光元件为四分之一波片、二分之一波片、去偏振片或圆偏振片。
5.根据权利要求1所述的光学旋转装置，其特征在于，还包括：
扩散元件，其配置于所述基板的所述第二表面上，并与所述偏光元件重叠。
6.根据权利要求5所述的光学旋转装置，其特征在于，所述偏光元件位于所述扩散元件与所述基板之间。
7.根据权利要求5所述的光学旋转装置，其特征在于，所述扩散元件位于所述偏光元件与所述基板之间。
8.根据权利要求5所述的光学旋转装置，其特征在于，所述扩散元件为扩散微结构，其中所述扩散微结构配置于所述偏光元件的任一表面或是所述基板的所述第二表面上。
9.一种照明系统，用于提供照明光束，其特征在于，所述照明系统包括第一激光光源单元、第二激光光源单元以及光学旋转装置，其中：
所述第一激光光源单元用于发出第一激光光束；
所述第二激光光源单元用于发出至少一第二激光光束；以及
所述光学旋转装置配置于所述第一激光光束与所述至少一第二激光光束的传递路径上，且所述光学旋转装置包括基板、转轴、驱动元件、波长转换层以及偏光元件，其中：
所述基板具有相对的第一表面以及第二表面；
所述转轴连接于所述基板；
所述驱动元件连接于所述转轴且用于驱动所述转轴旋转；
所述波长转换层配置于所述基板的所述第一表面上，且配置于所述第一激光光束的传递路径上，以将所述第一激光光束转换为转换光束，所述照明光束包括所述转换光束以及所述至少一第二激光光束；以及
所述偏光元件配置于所述基板的所述第二表面上，且配置于所述至少一第二激光光束的传递路径上，其中所述第一激光光束与所述至少一第二激光光束分别从相反方向传递至所述波长转换层及所述偏光元件，所述驱动元件用于带动所述基板、所述波长转换层以及所述偏光元件以所述转轴为旋转中心轴转动，且当所述偏光元件转动时，所述偏光元件用于使从所述偏光元件输出的所述至少一第二激光光束于不同时间具有不同的偏振状态。
10.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于，所述基板的所述第一表面以及所述第二表面为反射表面。
11.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于，当所述至少一第二激光光束传递至所述偏光元件时，所述至少一第二激光光束依序地穿透所述偏光元件、被所述基板的所述第二表面反射以及再次穿透所述偏光元件。
12.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于，所述偏光元件为四分之一波片、二分之一波片、去偏振片或圆偏振片。
13.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于，还包括：
扩散装置，其配置于所述至少一第二激光光束的传递路径上。
14.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于，所述光学旋转装置还包括：
扩散元件，其配置于所述基板的所述第二表面上，并与所述偏光元件重叠。
15.根据权利要求14所述的照明系统，其特征在于，所述偏光元件位于所述扩散元件与所述基板之间。
16.根据权利要求14所述的照明系统，其特征在于，所述扩散元件位于所述偏光元件与所述基板之间。
17.根据权利要求14所述的照明系统，其特征在于，所述扩散元件为扩散微结构，其中所述扩散微结构位于所述偏光元件的任一表面或是所述基板的所述第二表面上。
18.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于，还包括：
合光元件，其配置于所述第一激光光束、所述至少一第二激光光束以及所述转换光束的传递路径上；以及
光传递模块，其用于将来自所述偏光元件的所述至少一第二激光光束传递至所述合光元件，其中所述合光元件将来自所述光传递模块的所述至少一第二激光光束以及来自所述波长转换层的所述转换光束进行合光。
19.根据权利要求18所述的照明系统，其特征在于，所述照明系统还包括透镜，所述透镜配置于所述至少一第二激光光束的传递路径上且位于所述第二激光光源及所述光学旋转装置之间，所述第二激光光源所发出的所述至少一第二激光光束偏心穿透所述透镜后入射至所述偏光元件，被所述基板的所述第二表面反射的所述至少一第二激光光束偏心穿透所述透镜并传递至所述光传递模块。
20.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明系统、至少一光阀以及投影镜头，其中：
所述照明系统用于提供照明光束，所述照明系统包括第一激光光源单元、第二激光光源单元以及光学旋转装置，其中：
所述第一激光光源单元用于发出第一激光光束；
所述第二激光光源单元用于发出至少一第二激光光束；以及
所述光学旋转装置配置于所述第一激光光束与所述至少一第二激光光束的传递路径上，且所述光学旋转装置包括基板、转轴、驱动元件、波长转换层以及偏光元件，其中：
所述基板具有相对的第一表面以及第二表面；
所述转轴连接于所述基板；
所述驱动元件连接所述转轴，且用于驱动所述转轴旋转；
所述波长转换层配置于所述基板的所述第一表面上，且配置于所述第一激光光束的传递路径上，以将所述第一激光光束转换为转换光束，所述照明光束包括所述转换光束以及所述至少一第二激光光束；以及
所述偏光元件配置于所述基板的所述第二表面上，且配置于所述至少一第二激光光束的传递路径上，其中所述第一激光光束与所述至少一第二激光光束分别从相反方向传递至所述波长转换层及所述偏光元件，所述驱动元件用于带动所述基板、所述波长转换层以及所述偏光元件以所述转轴为旋转中心轴转动，且当所述偏光元件转动时，所述偏光元件用于使从所述偏光元件输出的所述至少一第二激光光束于不同时间具有不同的偏振状态；
所述至少一光阀配置于所述照明光束的传递路径上，以将所述照明光束调变为影像光束；以及
所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上。
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