CN117687259A - 反射式扩散装置及投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种反射式扩散装置，包括反射件及扩散件，且用于反射且扩散来自光源模块所发出的激光光束。反射件具有中心轴线且包括朝向光源模块的反射面。反射面与中心轴线之间具有大于0度小于90度的一夹角。扩散件设置于反射件的反射面的至少一部分上。激光光束以平行中心轴线的入射方向入射反射式扩散装置的第一位置被反射面反射而传递并入射至反射式扩散装置的第二位置，再被反射面反射而维持激光光束或形成扩散光束，激光光束或扩散光束以平行中心轴线的出射方向从反射式扩散装置出射，第一位置与第二位置对称于中心轴线。一种具有反射式扩散装置的投影装置亦被提出。本发明的反射式扩散装置及投影装置有助于空间上的运用。

Description

反射式扩散装置及投影装置
技术领域
本发明是有关于一种光束扩散装置及投影装置，且特别是有关于一种反射式扩散装置及投影装置。
背景技术
以激光作为光源的投影成像系统(例如投影机)，常会有影响成像品质的散斑(speckle)问题。为了消除激光散斑的问题，一般投影系统采用静态的扩散片或是高速旋转的穿透式扩散轮。当激光穿透扩散片或扩散轮时，其能量密度降低，进而产生散射的激光，以此消除集中性光斑。然而，这种投影系统的入射激光与出射激光分别位于扩散片或扩散轮的两侧，导致光束路径的布局方式受限，不利于空间上的运用。
“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所属技术领域中的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所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种反射式扩散装置，有助于空间运用。
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反射式扩散装置，用于反射且扩散来自光源模块所发出的激光光束，包括反射件及扩散件。反射件具有中心轴线且包括朝向光源的反射面。反射面与中心轴线之间具有大于0度小于90度的一夹角。扩散件设置于反射件的反射面的至少一部分上。激光光束以平行中心轴线的入射方向入射反射式扩散装置的第一位置并被反射件的反射面反射而传递并入射至反射式扩散装置的第二位置，再被反射面反射而维持激光光束或形成一扩散光束，激光光束或扩散光束沿平行中心轴线的出射方向从反射式扩散装置出射，该第一位置与该第二位置对称于该中心轴线。
本发明的一实施例还提出一种投影装置，包括照明模块、光阀及投影镜头。照明模块用以提供照明光束，包括光源模块、反射式扩散装置及一波长转换装置。光源模块用于发出激光光束。反射式扩散装置包括反射件及扩散件。反射件具有中心轴线且包括朝向光源的反射面。反射面与中心轴线之间具有大于0度小于90度的夹角。扩散件设置于反射件的反射面的至少一部分上。激光光束以平行中心轴线的入射方向入射反射式扩散装置的第一位置并被反射件的反射面反射而传递并入射至反射式扩散装置的第二位置，再被反射面反射而维持激光光束或形成扩散光束，激光光束或扩散光束沿平行中心轴线的出射方向从反射式扩散装置出射。波长转换装置设置于来自反射式扩散装置的激光光束或扩散光束的路径上，以将激光光束或扩散光束转换为转换光束。传递出照明模块的转换光束作为照明模块所提供的照明光束，该第一位置与该第二位置对称于该中心轴线。光阀设置于照明光束的路径上，以将照明光束转换为影像光束。投影镜头设置于影像光束的路径上，用以将影像光束投射出投影装置。
基于上述，本发明的反射式扩散装置包括反射件及扩散件，用于反射或反射扩散光源模块所发出的激光光束。透过反射件及扩散件的配合，入射的激光光束与出射的扩散光束位于反射式扩散装置的同一侧，有助于空间运用，并增进光线路径设计上的灵活度。此外，激光光束通过扩散件至少两次，可达到更佳的光束扩散效果。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种投影装置的示意图。
图2A是图1的投影装置的部分照明模块的立体示意图。
图2B是图2A的分解示意图。
图2C是图2A沿A-A剖线的剖面示意图。
图3A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的立体示意图。
图3B是图3A的分解示意图。
图3C是图3A沿B-B剖线的剖面示意图。
图4A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的立体示意图。
图4B是图4A的分解示意图。
图4C是图4A沿C-C剖线的剖面示意图。
图5A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的立体示意图。
图5B是图5A的分解示意图。
图5C是图5A沿D-D剖线的剖面示意图。
图6A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的立体示意图。
图6B是图6A的另一视角的分解示意图。
图7A是图6A在第一时序的上视图。
图7B是图6A在第一时序的侧视图。
图8A是图6A在第二时序的上视图。
图8B是图6A在第二时序的侧视图。
图9A是图6A在第三时序的上视图。
图9B是图6A在第三时序的侧视图。
图10A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的第一时序的上视图。
图10B是图10A在第一时序的侧视图。
图11A是图10A在第二时序的上视图。
图11B是图10A在第二时序的侧视图。
图12A是图10A在第三时序的上视图。
图12B是图10A在第三时序的侧视图。
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一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是依照本发明的一实施例的一种投影装置的示意图。请参阅图1，投影装置10包括一照明模块100、一光阀200及一投影镜头300。投影装置10用以将一照明光束L1转换为一影像光束L4，并将影像光束L4投射出投影装置10。
照明模块100包括一光源模块110、一反射式扩散装置120及一波长转换装置130，照明模块100用以提供一照明光束L3。光源模块110用于发出激光光束L1。在本实施例中，光源模块110例如是一个或是多个激光发光元件。光源模块110所发出的激光例如是蓝光，但也可以是其他颜色的光束，不局限于此。
反射式扩散装置120用于反射扩散来自光源模块110所发出的激光光束L1并形成一扩散光束L2。一般而言，激光因能量密度高，容易形成集中性光斑，影响成像品质。来自光源模块110的激光光束L1通过反射式扩散装置120后发散成扩散光束L2，能量密度因而降低，达到消除散斑的效果。
波长转换装置130设置于扩散光束L2的传递路径上，以将扩散光束L2转换成一转换光束。波长转换装置130例如是荧光粉轮(Phosphor Wheel)且可配置至少一波长转换区以及至少一非波长转换区，至少一波长转换区以及至少一非波长转换区可轮流切入扩散光束L2的传递路径上，至少一波长转换区例如配置有荧光粉，当至少一波长转换区切入扩散光束L2的传递路径上时，可将入射的扩散光束L2转换成不同波长的转换光束。例如，将蓝色的扩散光束L2转换成黄色的转换光束，惟波长种类不局限于此，可依设计需求而调整。而转换光束接续被传递出照明模块100，则在此时序，转换光束作为照明模块100所提供的照明光束L3。当至少一非波长转换区切入扩散光束L2的传递路径上时，扩散光束L2可例如被反射或穿透该非波长转换区并传递出照明模块100，则在此时序，扩散光束L2作为照明模块100所提供的照明光束L3，即照明光束L3于不同时序可为转换光束或扩散光束L2。
光阀200设置于照明光束L3的路径上，以将照明光束L3转换为影像光束L4。在本实施例中，光阀200例如是数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)或液晶覆硅面板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)等反射式光调变器。在一些实施例中，光阀200例如可为穿透式液晶面板(Liquid Crystal Display Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。但不局限于此。当然，光阀200也可以是其他光学镜片等，不局限于此。
投影镜头300设置于来自光阀200的影像光束L4的路径上，用以将影像光束L4投射出投影装置10，显示于屏幕、墙面、或其他投影目标上。在本实施例中，投影镜头300例如包括具有屈光度的一或多个反射面光学镜片的组合，例如双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等反射面镜片的各种组合。在一实施例中，投影镜头300也可以包括平面光学镜片，以反射或穿透方式将来自光阀200的影像光束L4投射出投影装置10外。
图2A是图1的投影装置的部分照明模块100的立体示意图。图2B是图2A的分解示意图。要说明的是，图2B中的光源及镜片被隐藏。
请参阅图2A至图2B，在本实施例中，反射式扩散装置120包括一反射件140(图2B)、一扩散件124以及一驱动元件150。反射件140设置于驱动元件150。反射件140具有一中心轴线AX且包括朝向光源模块110的一反射面S1(图2B)，其中反射面S1与中心轴线AX之间具有大于0度小于90度的一夹角θi。反射件140例如是金属散热基板，其材质可以是陶瓷、金属或具有反射能力的复合材料，用于反射光源模块110发出的激光光束L1(图1)，但反射件140的种类与材质不局限于此。反射件140可以是以冲压、机械加工、铸造、压铸或射出等制程成型，但反射件140的成型方法不局限于此。此外，本实施例的反射面S1呈环绕中心轴线AX的环形，且反射面S1是碗型曲面，但反射面S1的几何形状不局限于此。另需说明的是，由于本实施例的反射件140的反射面S1是碗型曲面，所以夹角θi定义为反射件140的碗口边缘上任意一点与驱动元件150的转轴152(图2B)的上表面的圆心之间的连线与中心轴线AX的夹角。
扩散件124共形设置于反射件140的反射面S1的全部，例如是以涂布、粘贴或背面镀制的方式共形设置于反射件140上。扩散件124可以是具有位于表面的微结构的透光材质，或是内部含有散射粒子的雾化层，又或是上述透光材质及雾化层的结合，用以扩散来自光源模块110所发出的激光光束L1。举例而言，扩散件124可以是以玻璃蚀刻、有机胶混合材质及无机胶混合扩散材质等方法制作，而扩散材质可以是氧化硅或陶瓷材料。当然，扩散件124的材质及结构不局限于此，端赖设计需求而定。
在本实施例中，照明模块100的反射式扩散装置120的驱动元件150例如是马达，具有一转轴152(图2B)，且转轴152与中心轴线AX共线。反射件140与扩散件124设置于驱动元件150的转轴152。当驱动元件150旋转时，可带动反射件140及扩散件124以中心轴线AX旋转(围绕中心轴线AX旋转)，以使入射反射式扩散装置120的激光光束L1形成扩散光束L2(图1)。
图2C是图2A沿A-A剖线的剖面示意图。请参阅图2C，详细而言，光源模块110设置于扩散件124的上方且不位于中心轴线AX上，扩散件124位于反射件140与光源模块110之间。激光光束L1由光源模块110发出，先以平行中心轴线AX的一入射方向D1入射扩散件124的一第一位置P1并传递至反射件140的反射面S1(图2B)而形成扩散光束L2，扩散光束L2经反射件140反射而穿透对应第一位置P1的扩散件124且离开扩散件124后，再度入射至扩散件124的一第二位置P2，扩散光束L2传递至反射件140的反射面S1再被反射件140反射而穿透对应第二位置P2的扩散件124，并沿平行中心轴线AX的一出射方向D2从扩散件124出射。在本实施例中，第一位置P1与第二位置P2对称于中心轴线AX。
借由两次反射的设计，激光光束L1的入射方向D1及出射方向D2均位于反射式扩散装置120的同一侧(例如都位于朝光源模块110的一侧)，不穿透反射式扩散装置120，节省了在中心轴线AX的方向上的空间，使投影装置10的内部空间运用更具弹性。经实际测试，投影装置10的体积比起已知投影装置的体积可减少10％以上，有助于减少重量与成本。
值得注意的是，激光光束L1在入射或从反射件140出射的过程中均通过扩散件124。激光光束L1例如以一准直状态入射扩散件124而通过扩散件124形成具有扩散角例如是1.5度的光束。当激光光束L1入射且从第一位置P1出射时，通过扩散件124两次，即扩散光束L2是激光光束L1经历两次扩散所形成，而使从第一位置P1出射的扩散光束L2具有3度的扩散角。同样地，当扩散光束L2入射且从第二位置P2出射时，也通过扩散件124两次，所以扩散光束L2又经历两次扩散，而使从第二位置P2出射的扩散光束L2具有6度的扩散角。当然，通过扩散件124后光束所具有的扩散角的度数不局限于此，视实际设计需求而定。因此，照明模块100的反射式扩散装置120只需设置单一扩散件124，光束所具有的扩散角即能比穿透式扩散片或扩散轮多两倍，形成扩散效果充足的扩散光束L2，有效地消除散斑问题。
此外，本实施例的反射式扩散装置120除了可透过改变扩散件124的材质与结构，还可借由调整反射件140的反射面S1与入射方向D1之间的夹角度数，来达到调整光束扩散的路径，设计上相当灵活。
另外，在已知的投影装置中，穿透式扩散片或扩散轮在径向上的尺寸通常必须大于驱动元件在径向上的尺寸，以避免驱动元件阻挡穿透扩散片或扩散轮的激光光束的行进。相较之下，本实施例的激光光束L1不穿透反射件140及扩散件124，所以位于反射件140与扩散件124下方的驱动元件150不会妨碍激光光束L1的行进。是以，扩散件124的尺寸可大幅缩小。经实测，相较于已知的穿透式扩散片或扩散轮，反射式扩散装置120的扩散件124的体积可减少达30％以上，有助于空间运用及节省成本。
在扩散光束L2离开反射式扩散装置120后，入射且穿透一镜片160。镜片160设置于扩散件124的上方，且镜片160与光源模块110对称于中心轴线AX。镜片160例如为准直透镜，可将扩散光束L2转换为平行光束，但镜片160的种类与功能不局限于此。扩散光束L2在穿透镜片160后，进入后续的光路系统(未绘示)以做进一步的运用与处理。扩散光束L2例如可作为照明模块100所提供的照明光束L3。
请参阅图2B及图2C，本实施例的照明模块100的反射式扩散装置120还包括一反射层122及多个粘着层180。扩散件124透过粘着层180固定于反射件140，而反射件140透过粘着层180固定于驱动元件150，用以将激光光束L1(图2C)入射至反射件140所产生的热散出，以避免驱动元件150过热而损坏或中止运作。反射层122配置于反射件140及扩散件124之间，用以加强反射件140的光反射较果。
本实施例的粘着层180例如是涂布层，也可以是胶层，用以将扩散件124固定于反射层122或/及反射件140上，但粘着层180的种类不局限于此。
此外，照明模块100还包括一转接件170。转接件170连接于驱动元件150，且转接件170透过粘着层180将扩散件124、反射件140固定于驱动元件150的转轴152上。转接件170具有平衡校正的功能。详细而言，转接件170用来填充胶或金属，以平衡反射式扩散装置120旋转时的偏心，用以校正以及固定元件作为框架。并且，转接件170加强扩散件124与驱动元件150接着，且转接件170与扩散件124之间在径向上具有一间隙(未绘示)，可避免扩散件124因热胀冷缩抵压驱动元件150而破裂。
图3A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的立体示意图。图3B是图3A的分解示意图。要说明的是，图3B的光源模块与镜片被隐藏。请参阅图3A与图3B，本实施例的照明模块100A与前述照明模块100相似，两者的主要差异在于照明模块100A的反射式扩散装置120A没有配置驱动元件150。换句话说，在照明模块100A运行的过程中，反射式扩散装置120A的反射件140A(图3B)与扩散件124A保持静止。由于照明模块100A的反射式扩散装置120A没有配置驱动元件150，也不需具有转接件170，可进一步节省空间与成本。
图3C是图3A沿B-B剖线的剖面示意图。类似于前述反射式扩散装置120的反射与扩散方式，本实施例中激光光束L1由光源模块110发出，先以平行中心轴线AX的入射方向D1入射扩散件124A的第一位置P1并传递至反射件140A的反射面S2(图3B)而形成扩散光束L2，扩散光束L2经反射件140A反射而穿透对应第一位置P1的扩散件124A且离开扩散件124A后，并再度入射至扩散件124A的第二位置P2，扩散光束L2传递至反射件140A的反射面S2，再被反射件140A反射而穿透对应第二位置P2的扩散件124A，并沿平行中心轴线AX的出射方向D2从扩散件124A出射。本实施例中，反射式扩散装置120A还包括一反射层122A及多个粘着层180。扩散件124A透过粘着层180固定于反射件140A，而反射层122A配置于反射件140A及扩散件124A之间，用以加强反射件140A的光反射较果。
图4A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的立体示意图。图4B是图4A的分解示意图。要说明的是，图4B的光源及镜片被隐藏。请参阅图4A与图4B，本实施例的照明模块100B与前述照明模块100相似，两者差异在于照明模块100B的反射式扩散装置120B的反射件140B的反射面S3(图4B)为一圆锥面的至少部分，其中圆锥面的至少部分指的是圆锥截去圆锥顶点所形成的环型锥面。换句话说，反射面S3是斜面而不是曲面，且反射面S3与中心轴线AX之间的距离朝远离驱动元件150的方向而越大。
图4C是图4A沿C-C剖线的剖面示意图。类似于前述反射式扩散装置120的反射与扩散方式，激光光束L1由光源模块110发出，先以平行中心轴线AX的入射方向D1入射扩散件124B的第一位置P1并传递至反射件140B的反射面S3(图4B)而形成扩散光束L2，扩散光束L2经反射件122B反射而穿透对应第一位置P1的扩散件124B且离开扩散件124B后，并入射至扩散件124B的第二位置P2，扩散光束L2传递至反射件140B的反射面S3，再被反射件140B反射而穿透对应第二位置P2的扩散件124B，并沿平行中心轴线AX的出射方向D2从扩散件124B出射。本实施例中，反射式扩散装置120B还包括一反射层122B及多个粘着层180。扩散件124B透过粘着层180固定于反射件140B，而反射层122B配置于反射件140B及扩散件124B之间，用以加强反射件140B的光反射较果。
图5A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的立体示意图。图5B是图5A的分解示意图。要说明的是，图5B的光源模块110及镜片160被隐藏。请参阅图5A与5B，本实施例的照明模块100C与前述照明模块100A相似，两者差异在于照明模块100C的反射式扩散装置120C的反射面S4(图5B)为朝向彼此的两斜面。此外，本实施例的反射件140C与扩散件124C呈V字型。
图5C是图5A沿D-D剖线的剖面示意图。类似于前述反射式扩散装置120的反射与扩散方式，激光光束L1由光源模块110发出，先以平行中心轴线AX的入射方向D1入射扩散件124C的第一位置P1(位于两斜面的其一)并传递至反射件140C的反射面S4(图5B)而形成扩散光束L2，扩散光束L2被反射件140C反射而穿透对应第一位置P1的扩散件124C且离开扩散件124C后，并入射至扩散件124C的第二位置P2(位于两斜面的另一)并传递至反射件140C的反射面S4，再被反射件140C反射而穿透对应第二位置P2的扩散件124C，并沿平行中心轴线AX的出射方向D2从扩散件124C出射。本实施例中，反射式扩散装置120C还包括一反射层122C及多个粘着层180。扩散件124C透过粘着层180固定于反射件140C，而反射层122C配置于反射件140C及扩散件124C之间，用以加强反射件140C的光反射较果。
图6A是依照本发明的另一实施例的部分照明模块的立体示意图。图6B是图6A的另一视角的分解示意图。要说明的是，图6B的光源模块、镜片及波长转换装置被隐藏。请参阅图6A与图6B，本实施例的照明模块100D与前述照明模块100B相似，两者的差异在于扩散件124D设置于反射件140D的反射面S5(图6B)的一部分而形成至少一扩散区段1240，且反射件140D的反射面S5未被扩散件124D覆盖而暴露出的部分形成至少一反射区段1220。扩散区段1240以中心轴线AX为圆心而分布的角度与反射区段1220以中心轴线AX为圆心而分布的角度总和为360度。由于扩散件124D并没有设置于反射件140D的全部，有助于减少重量与成本。
此外，本实施例的照明模块100D还包括一波长转换装置130，例如是荧光粉轮(Phosphor Wheel)。波长转换装置130包括一第一波长转换区1301、一第二波长转换区1302及一第三波长转换区1303。第一波长转换区1301例如是绿色荧光区，用以将入射的光束转换成绿光，第二波长转换区1302例如是黄色荧光区，用以将入射的光束转换成黄光，第三波长转换区1303例如是红色荧光区，用以将入射的光束转换成红光，但第一波长转换区1301、第二波长转换区1302及第三波长转换区1303的波长转换类型不局限于此。本实施例中，反射式扩散装置120D还包括一反射层122D及粘着层180。反射层122D配置于反射件140D及扩散件124D之间，用以加强反射件140D的光反射较果。
图7A是图6A在第一时序的上视图。为了清楚呈现反射式扩散装置，图7A的波长转换装置被隐藏，且光源模块与镜片以虚线绘示。请参阅图6A及图7A，在本实施例中，扩散区段1240包括分离的一第一扩散区段1241及一第二扩散区段1242。反射区段1220包括一第一反射区段1221及一第二反射区段1222。第一扩散区段1241位于第一反射区段1221及第二反射区段1222之间，且第一反射区段1221位于第一扩散区段1241及第二扩散区段1242之间。第一扩散区段1241以中心轴线AX为圆心而分布的第一角度θ1可相同或不同于第二扩散区段1242以中心轴线AX为圆心而分布的第二角度θ2，或/且，第一反射区段1221以中心轴线AX为圆心而分布的第三角度θ3相同或不同于第二反射区段1222以中心轴线AX为圆心而分布的第四角度θ4。
本实施例的第一扩散区段1241的第一角度θ1为60度。第二扩散区段1242的第二角度θ2为120度。第一反射区段1221的第三角度θ3为120度。第二反射区段1222的第四角度θ4为60度。当然，第一角度θ1、第二角度θ2、第三角度θ3及第四角度θ4的度数不局限于此，只要第一角度θ1、第二角度θ2、第三角度θ3及第四角度θ4的角度总和为360度即可。
图7B是图6A在第一时序的侧视图。为了清楚呈现扩散件，图7B的反射件以虚线表示。激光光束在L1入射反射式扩散装置120D后，可从扩散区段1240出射而形成扩散光束L2(图1)或从反射区段1220出射而保持为激光光束L1。并且，当扩散光束L2或激光光束L1入射波长转换装置130的第一波长转换区1301、第二波长转换区1302或第三波长转换区1303时，可转换成不同波长的转换光束L5。
请参阅图7A与图7B。详细而言，当驱动元件150带动反射件140D及扩散件124D围绕中心轴线AX转动时，于一第一时序T1下，第一位置P1与第二位置P2均在反射区段1220。举例而言，第一位置P1位于第一反射区段1221，且第二位置P2位于第二反射区段1222。如此一来，激光光束L1(图7B)从入射第一位置P1传递至第二位置P2并再从第二位置P2出射的过程中完全没有经过扩散件124D，因此激光光束L1并未被扩散而维持较高的能量。
另一方面，第一波长转换区1301、第二波长转换区1302以及第三波长转换区1303用于轮流切入扩散光束L2或激光光束L1的传递路径上。于第一时序T1下，第一波长转换区1301(图7B)切入来自第二位置P2的激光光束L1的传递路径上，以使激光光束L1入射第一波长转换区1301。值得一提的是，第一波长转换区1301(例如为绿色荧光区)的耐温性高于第二波长转换区1302(例如为黄色荧光区)，且第二波长转换区1302(例如为黄色荧光区)的耐温性高于第三波长转换区1303(例如为红色荧光区)。当能量较高的激光光束L1例如是蓝色的激光入射至第一波长转换区1301时，会使第一波长转换区1301的局部温度较高，但由于第一波长转换区1301的耐温性佳，所以第一波长转换区1301在高温中依然能保持高转换效率，并将激光光束L1转换成例如是绿色的转换光束L5。
图8A是图6A在第二时序的上视图。图8B是图6A在第二时序的侧视图。为了清楚呈现反射式扩散装置，在图8A中，波长转换装置被隐藏，且光源模块与镜片以虚线绘示。为了清楚呈现扩散件，图8B的反射件以虚线表示。请参阅图8A与8B，于一第二时序T2下，第一位置P1与第二位置P2的其中一者在反射区段1220，另一者在扩散区段1240。举例而言，第一位置P1位于第一反射区段1221，而第二位置P2位于第二扩散区段1242。如此一来，激光光束L1(图8B)在入射且出射自第一位置P1时没有被扩散，但在入射且出射自第二位置P2时经历两次扩散。因此，在第二时序T2下从第二位置P2出射的扩散光束L2(图8B)的能量比在第一时序T1下从第二位置P2出射的激光光束L1的能量低。
另一方面，于第二时序T2下，第二波长转换区1302(图8B)切入来自第二位置P2的扩散光束L2的传递路径上，以使扩散光束L2入射至第二波长转换区1302。当能量较低的扩散光束L2入射第二波长转换区1302时，第二波长转换区1302的局部温度比第一时序T1的第一波长转换区1301的局部温度低，适合耐温性弱于第一波长转换区1301的第二波长转换区1302。因此，第二波长转换区1302可保持良好的转换效率，并将扩散光束L2转换成例如是黄色的转换光束L5。
图9A是图6A在第三时序的上视图。图9B是图6A在第三时序的侧视图。为了清楚呈现反射式扩散装置，图9A的波长转换装置被隐藏，且光源模块与镜片以虚线绘示。为了清楚呈现扩散件，图9B的反射件以虚线表示。请参阅图9A及9B，于一第三时序T3下，第一位置P1与第二位置P2均在扩散区段1240。举例而言，第一位置P1位于第一扩散区段1241内，且第二位置P2位于第二扩散区段1242内。如此一来，激光光束L1(图9B)在入射且出射自第一位置P1时经历两次扩散且形成扩散光束L2，并在入射且出射自第二位置P2时也经历两次扩散。因此，于第三时序T3下出射于第二位置P2的扩散光束L2共经历扩散四次，其能量比在第二时序T2的扩散光束L2的能量低。
另一方面，于第三时序T3下，第三波长转换区1303(图9B)切入来自第二位置P2的扩散光束L2的传递路径上，以使扩散光束L2射至第三波长转换区1303。当能量更低的扩散光束L2入射至第三波长转换区1303时，第三波长转换区1303的局部温度比第二时序T2的第二波长转换区1302的局部温度更低，适合耐温性弱于第二波长转换区1302的第三波长转换区1303。因此，第三波长转换区1303可保持良好的转换效率，并将扩散光束L2转换成例如是红色的转换光束L5。
在第三时序T3结束后，反射式扩散装置120D与波长转换装置130回到第一时序T1，并依此类推。经实测，相较于已知的波长转换装置，波长转换装置130的转换效率比至少多了5％，说明借由反射式扩散装置120D在不同时序所出射的不同扩散光束L2或激光光束L1，配合不同的波长转换区，大大提高了波长转换装置130的转换效率。另外，波长转换装置130可为穿透式波长转换装置或反射式波长转换装置，本实施例的波长转换装置130为反射式波长转换装置，从波长转换装置130反射出的转换光束L5作为照明模块所提供的照明光束L3(如图1)。
于另一实施例中，波长转换装置上还可以配置非波长转换区(未绘示)，并使非波长转换区以及波长转换区轮流切入扩散光束或激光光束的传递路径上，反射式扩散装置所出射的蓝色的扩散光束或激光光束入射至非波长转换区可被反射或穿透而接续作为照明模块所提供的照明光束。
图10A是依照本发明的另一实施例的一种照明模块的第一时序的上视图。图10B是图10A在第一时序的侧视图。为了清楚呈现反射式扩散装置，图10A的波长转换装置被隐藏，且光源模块与镜片以虚线绘示。为了清楚呈现扩散件，图10B的反射件以虚线表示。请参阅图10A与10B，本实施例的照明模块100E与前述照明模块100D相似，两者差异在于照明模块100E的反射式扩散装置120E的扩散区段1240的数量为一个，且反射区段1220的数量也为一个。扩散区段1240所分布的第五角度θ5例如是60度，且反射区段1220所分布的第六角度θ6例如是300度。当然，第五角度θ5及第六角度θ6的度数不局限于此。
当驱动元件150带动扩散件124E及反射件140E围绕中心轴线AX转动时，于第一时序T1下，第一位置P1与第二位置P2均在反射区段1220。也就是说，激光光束L1(图10B)从入射至第一位置P1并传递到第二位置P2，再从第二位置P2出射的过程中，激光光束L1完全没有经过扩散件124E，而具有较高的能量。
另一方面，于第一时序T1下，第一波长转换区1301(图10B)切入来自第二位置P2的激光光束L1的传递路径上，以使激光光束L1入射至第一波长转换区1301。当能量较高的激光光束L1例如是蓝色的激光入射第一波长转换区1301(例如是绿色荧光区)时，会使第一波长转换区1301的局部温度较高。但由于第一波长转换区1301的耐温性佳，所以在高温中依然能保持高转换效率，并将激光光束L1转换成例如是绿色的转换光束L5。
图11A是图10A在第二时序的上视图。图11B是图10A在第二时序的侧视图。为了清楚呈现反射式扩散装置，图11A的波长转换装置被隐藏，且光源模块与镜片以虚线绘示。为了清楚呈现扩散件，图11B的反射件以虚线表示。请参阅图11A及11B，于第二时序T2下，第一位置P1与第二位置P2的其中一者在反射区段1220，另一者在扩散区段1240。举例而言，第一位置P1位于反射区段1220，而第二位置P2位于扩散区段1240。如此一来，激光光束L1(图11B)在入射且出射自第一位置P1时没有被扩散，但在入射且出射自第二位置P2时经历两次扩散而形成扩散光束L2。因此，在第二时序T2下从第二位置P2出射的扩散光束L2(图11B)的能量比在第一时序T1下从第二位置P2出射的激光光束L1的能量低。
另一方面，于第二时序T2下，第二波长转换区1302(图11B)切入来自第二位置P2的扩散光束L2的传递路径上，以使扩散光束L2射至第二波长转换区1302。当能量较低的扩散光束L2入射第二波长转换区1302时，第二波长转换区1302的局部温度比第一时序T1的第一波长转换区1301的局部温度低，适合耐温性弱于第一波长转换区1301的第二波长转换区1302例如是黄色荧光区。因此，第二波长转换区1302可保持良好的转换效率，并将扩散光束L2转换成例如是黄色的转换光束L5。
图12A是图10A在第三时序的上视图。图12B是图10A在第三时序的侧视图。为了清楚呈现反射式扩散装置，图11A的波长转换装置被隐藏，且光源模块与镜片以虚线绘示。为了清楚呈现扩散件，图12B的反射件以虚线表示。请参阅图12A及12B，于一第三时序T3下，第一位置P1与第二位置P2回到在反射区段1240。如此一来，激光光束L1(图12B)从入射第一位置P1到传递至第二位置P2并从第二位置P2出射的过程中完全没有经过扩散件124E，因此激光光束L1并未被扩散而维持较高的能量。
另一方面，于第三时序T3下，第三波长转换区1303(图12B)切入来自第二位置P2的激光光束L1的传递路径上，以使激光光束L1入射第三波长转换区1303。当激光光束L1入射第三波长转换区1303时，第三波长转换区例如是红色荧光区，可将激光光束L1转换成例如是红色的转换光束L5。
在第三时序T3结束后，反射式扩散装置120E与波长转换装置130回到第一时序T1的位置，并依此类推。借由调整扩充件124E的数量与在反射件140E上的分布方式，可在不同时序产生的激发光束L1或不同颜色的扩散光束L2，并可配合不同的波长转换区，提高了波长转换装置130的转换效率。从波长转换装置130出射的转换光束L5作为照明模块所提供的照明光束L3(如图1)。
于另一实施例中，波长转换装置上还可以配置非波长转换区(未绘示)，并使非波长转换区以及波长转换区轮流切入扩散光束或激光光束的传递路径上，反射式扩散装置所出射的蓝色的扩散光束或激光光束入射至非波长转换区可被反射或穿透而接续作为照明模块所提供的照明光束。
综上所述，本发明的反射式扩散装置包括反射件及扩散件，用于反射且扩散光源模块所发出的激光光束。透过反射件及扩散件的配合，入射的激光光束与出射的扩散光束位于反射式扩散装置的同一侧，使光束路径不需穿透反射式扩散装置即可达消除光斑的效果，有助于空间运用，并增进光束路径设计的灵活度。此外，激光光束通过扩散件至少两次，可达到更佳的光束扩散效果。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。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之全部目的或优点或特点。此外，摘要和标题(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之权利范围。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。
附图标记说明：
A-A、B-B、C-C、D-D：剖线
AX：中心轴线
D1：入射方向
D2：出射方向
L1：激光光束
L2：扩散光束
L3：照明光束
L4：影像光束
L5：转换光束
P1：第一位置
P2：第二位置
S1、S2、S3：反射面
T1：第一时序
T2：第二时序
T3：第三时序
θi：夹角
θ1：第一角度
θ2：第二角度
θ3：第三角度
θ4：第四角度
θ5：第五角度
θ6：第六角度
10：投影装置
100、100A、100B、100C、100D、100E：照明模块
110：光源模块
120、120A、120B、120C、120D、120E：反射式扩散装置
122、122A、122B、122C、122D、122E：反射层
1220：反射区段
1221：第一反射区段
1222：第二反射区段
124、124A、124B、124C、124D、124E：扩散件
1240：扩散区段
1241：第一扩散区段
1242：第二扩散区段
130：波长转换装置
1301：第一波长转换区
1302：第二波长转换区
1303：第三波长转换区
140、140A、140B、140C、140D：反射件
150：驱动元件
152：转轴
160：镜片
170：转接件
180：粘着层
200：光阀
300：投影镜头。

Claims (26)

1.一种反射式扩散装置，其特征在于，所述反射式扩散装置用于反射且扩散来自光源模块所发出的激光光束，并且包括反射件以及扩散件，其中：
所述反射件具有中心轴线且包括朝向所述光源模块的反射面，其中所述反射面与所述中心轴线之间具有大于0度小于90度的夹角；以及
所述扩散件设置于所述反射件的所述反射面的至少一部分上，其中所述激光光束以平行所述中心轴线的入射方向入射所述反射式扩散装置的第一位置并被所述反射件的所述反射面反射而传递并入射至所述反射式扩散装置的第二位置，再被所述反射面反射而维持所述激光光束或形成扩散光束，所述激光光束或所述扩散光束沿平行所述中心轴线的出射方向从所述反射式扩散装置出射，所述第一位置与所述第二位置对称于所述中心轴线。
2.根据权利要求1所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述第一位置在所述扩散件或所述反射件的其一，所述第二位置在所述扩散件或所述反射件的其一。
3.根据权利要求1所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述反射面包括碗型曲面、圆锥面的至少部分或是朝向彼此的两斜面。
4.根据权利要求1所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述扩散件共形设置于所述反射面的全部。
5.根据权利要求1所述的反射式扩散装置，其特征在于，还包括驱动元件，所述驱动元件具有转轴，所述反射件设置于所述驱动元件的所述转轴，所述转轴与所述中心轴线共线，所述驱动元件用于带动所述扩散件以及所述反射件围绕所述中心轴线旋转。
6.根据权利要求5所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述反射面呈环绕所述中心轴线的环形，所述扩散件设置于所述反射件的所述反射面的一部分而形成至少一扩散区段，所述反射面未被所述扩散件覆盖而暴露出的部分形成至少一反射区段，所述至少一扩散区段以所述中心轴线为圆心而分布的角度与所述至少一反射区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度总和为360度。
7.根据权利要求6所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述至少一扩散区段的数量为一个，且所述扩散区段所分布的所述角度为60度，所述至少一反射区段的数量为一个，且所述反射区段所分布的所述角度为300度。
8.根据权利要求6所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述驱动元件带动所述反射件转动，于第一时序下，所述第一位置与所述第二位置均在所述至少一反射区段，于第二时序下，所述第一位置与所述第二位置的其中一者在所述至少一反射区段，另一者在所述至少一扩散区段。
9.根据权利要求6所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述至少一扩散区段包括分离的第一扩散区段及第二扩散区段，所述至少一反射区段包括第一反射区段及第二反射区段，所述第一扩散区段位于所述第一反射区段及所述第二反射区段之间，所述第一反射区段位于所述第一扩散区段及所述第二扩散区段之间。
10.根据权利要求9所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述第一扩散区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度相同或不同于所述第二扩散区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度，或/且，所述第一反射区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度相同或不同于所述第二反射区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度。
11.根据权利要求10所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述第一扩散区段所分布的所述角度为60度，所述第二扩散区段所分布的所述角度为120度，所述第一反射区段所分布的所述角度为120度，所述第二反射区段所分布的所述角度为60度。
12.根据权利要求9所述的反射式扩散装置，其特征在于，所述驱动元件带动所述扩散件及所述反射件转动，于第一时序下，所述第一位置在所述第一反射区段，所述第二位置在所述第二反射区段，于第二时序下，所述第一位置在所述第一反射区段，所述第二位置在所述第二扩散区段，于第三时序下，所述第一位置在所述第一扩散区段，所述第二位置在所述第二扩散区段。
13.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明模块、光阀以及投影镜头，其中所述照明模块用以提供照明光束，所述光阀设置于所述照明光束的路径上，以将所述照明光束转换为影像光束，所述投影镜头设置于所述影像光束的路径上，用以将所述影像光束投射出所述投影装置；其中，所述照明模块包括光源模块、反射式扩散装置以及波长转换装置，其中：
所述光源模块用于发出激光光束；
所述反射式扩散装置包括反射件以及扩散件，其中：
所述反射件具有中心轴线且包括朝向所述光源模块的反射面，其中所述反射面与所述中心轴线之间具有大于0度小于90度的夹角；以及
所述扩散件设置于所述反射件的所述反射面的至少一部分上，其中所述激光光束以平行所述中心轴线的入射方向入射所述反射式扩散装置的第一位置并被所述反射件的所述反射面反射而传递并入射至所述反射式扩散装置的第二位置，再被所述反射面反射而维持所述激光光束或形成扩散光束，所述激光光束或所述扩散光束沿平行所述中心轴线的出射方向从所述反射式扩散装置出射，所述第一位置与所述第二位置对称于所述中心轴线；以及
所述波长转换装置设置于来自所述反射式扩散装置的所述激光光束或所述扩散光束的路径上，以将所述激光光束或所述扩散光束转换为转换光束，传递出所述照明模块的所述转换光束作为所述照明模块所提供之所述照明光束。
14.根据权利要求13所述的投影装置，其特征在于，所述第一位置在所述扩散件和所述反射件的其一，所述第二位置在所述扩散件及所述反射件的其一。
15.根据权利要求13所述的投影装置，其特征在于，所述反射面包括碗型曲面、圆锥面的至少部分或是朝向彼此的两斜面。
16.根据权利要求13所述的投影装置，其特征在于，所述扩散件共形设置于所述反射面的全部。
17.根据权利要求13所述的投影装置，其特征在于，所述反射式扩散装置还包括驱动元件，所述驱动元件具有转轴，所述反射件设置于所述驱动元件所述转轴，所述转轴与所述中心轴线共线，所述驱动元件用于带动所述扩散件以及所述反射件围绕所述中心轴线旋转。
18.根据权利要求17所述的投影装置，其特征在于，所述反射面呈环绕所述中心轴线的环形，所述扩散件设置于所述反射件的所述反射面的一部分而形成至少一扩散区段，所述反射面未被所述扩散件覆盖而暴露出的部分形成至少一反射区段，所述至少一扩散区段以所述中心轴线为圆心而分布的角度与所述至少一反射区段的以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度总和为360度。
19.根据权利要求18所述的投影装置，其特征在于，所述至少一扩散区段的数量为一个，且所述扩散区段所分布的所述角度为60度，所述至少一反射区段的数量为一个，且所述反射区段所分布的所述角度为300度。
20.根据权利要求18所述的投影装置，其特征在于，所述驱动元件带动所述扩散件及所述反射件转动，于第一时序下，所述第一位置与所述第二位置均在所述至少一反射区段，于第二时序下，所述第一位置与所述第二位置的其中一者在所述至少一反射区段，另一者在所述至少一扩散区段。
21.根据权利要求20所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括第一波长转换区及第二波长转换区，且所述第一波长转换区及所述第二波长转换区用于轮流切入所述激光光束或所述扩散光束的传递路径上，于所述第一时序下，所述第一波长转换区切入来自所述第二位置的所述激光光束的传递路径上，于所述第二时序下，所述第二波长转换区切入来自所述第二位置的所述扩散光束的传递路径上。
22.根据权利要求18所述的投影装置，其特征在于，所述至少一扩散区段包括分离的第一扩散区段及第二扩散区段，所述至少一反射区段包括第一反射区段及第二反射区段，所述第一扩散区段位于所述第一反射区段及所述第二反射区段之间，所述第一反射区段位于所述第一扩散区段及所述第二扩散区段之间。
23.根据权利要求22所述的投影装置，其特征在于，所述第一扩散区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度相同或不同于所述第二扩散区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度，或/且，所述第一反射区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度相同或不同于所述第二反射区段以所述中心轴线为所述圆心而分布的角度。
24.根据权利要求23所述的投影装置，其特征在于，所述第一扩散区段所分布的所述角度为60度，所述第二扩散区段所分布的所述角度为120度，所述第一反射区段所分布的所述角度为120度，所述第二反射区段所分布的所述角度为60度。
25.根据权利要求22所述的投影装置，其特征在于，所述驱动元件带动所述反射件转动，于第一时序下，所述第一位置在所述第一反射区段，所述第二位置在所述第二反射区段，于第二时序下，所述第一位置在所述第一反射区段，所述第二位置在所述第二扩散区段，于第三时序下，所述第一位置在所述第一扩散区段，所述第二位置在所述第二扩散区段。
26.根据权利要求25所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换装置包括第一波长转换区、第二波长转换区及第三波长转换区，且所述第一波长转换区、所述第二波长转换区以及所述第三波长转换区用于轮流切入所述激光光束或所述扩散光束的传递路径上，于所述第一时序下，所述第一波长转换区切入来自所述第二位置的所述激光光束的传递路径上，于所述第二时序下，所述第二波长转换区切入来自所述第二位置的所述扩散光束的传递路径上，于所述第三时序下，所述第三波长转换区切入来自所述第二位置的所述扩散光束的传递路径上。
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