CN210142253U - 扩散旋转装置及投影装置 - Google Patents

Abstract

一种扩散旋转装置，配置于一光束的传递路径上。扩散旋转装置包括基板、转轴以及驱动元件。转轴连接于基板。驱动元件连接于转轴，且用以驱动转轴旋转。基板包括相邻配置的第一扩散区与光学区，第一扩散区具有多个第一扩散子区，其中各多个第一扩散子区沿着基板的周向延伸且多个第一扩散子区沿着基板的径向同心排列，其中当第一扩散区切入光束的传递路径上时，光束于基板的第一扩散区上形成一第一光斑，且在基板的径向上，多个第一扩散子区中对应于第一光斑的中心部分的第一扩散子区的扩散度大于对应于第一光斑的边缘部分的第一扩散子区的扩散度。一种投影装置也被提及。借此，应用此扩散旋转装置的投影装置具有良好的光学效率。

Description

扩散旋转装置及投影装置

技术领域

本实用新型是有关于一种旋转装置及光学装置，且特别是有关于一种扩散旋转装置及投影装置。

背景技术

在激光投影机的架构中，其主要透过蓝色激光光束来依序地照射荧光轮的荧光粉区与反射区(或穿透区)以输出黄光与蓝光，再透过投影机中的滤光元件将宽波段的黄光撷取出所需要的色光(绿光或/及红光)。为了使荧光轮上所形成的激光光斑达到理想的能量分布，可通过光斑整形元件来调整蓝色激光的光斑。然而，一般的光斑整形元件无法对应于荧光轮上不同的荧光粉区来做各别的优化，且蓝光激光为了配合荧光粉区所需的能量密度而一同扩大光斑，导致蓝光的效率降低。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，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，不代表所述内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。

实用新型内容

本实用新型提供一种扩散旋转装置，可使应用此扩散旋转装置的投影装置具有良好的光学效率。

本实用新型提供一种投影装置，具有良好的光学效率。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型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，本实用新型的一实施例提出一种扩散旋转装置，配置于一光束的传递路径上。扩散旋转装置包括基板、转轴以及驱动元件。转轴连接于基板。驱动元件连接于转轴，且用以驱动转轴旋转。基板包括相邻配置的第一扩散区与光学区，第一扩散区具有多个第一扩散子区，其中各所述多个第一扩散子区沿着基板的周向延伸且多个第一扩散子区沿着基板的径向同心排列，其中当第一扩散区切入光束的传递路径上时，光束于基板的第一扩散区上形成一第一光斑，且在基板的径向上，所述多个第一扩散子区中对应于第一光斑的中心部分的第一扩散子区的扩散度大于对应于第一光斑的边缘部分的第一扩散子区的扩散度。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种投影装置，包括照明系统、至少一光阀以及投影镜头。照明系统用于提供照明光束，照明系统包括第一光源、上述的扩散旋转装置以及光波长转换元件。至少一光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束调变为影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。第一光源用以发出第一光束。扩散旋转装置配置于第一光束的传递路径上，且第一扩散区与光学区依序切入第一光束的传递路径上。光波长转换元件配置于来自扩散旋转装置的第一光束的传递路径上，且光波长转换元件包括相邻配置的第一波长转换区以及光作用区，其中第一波长转换区对应切入来自第一扩散区的第一光束的传递路径上，以及光作用区对应切入来自光学区的第一光束的传递路径上，且第一波长转换区用以将来自第一扩散区的第一光束转换为第一转换光束，照明光束包括第一转换光束。

基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本实用新型的扩散旋转装置的驱动元件用以驱动连接于基板的转轴旋转，且扩散旋转装置的基板包括相邻配置的第一扩散区与光学区，因此扩散旋转装置可透过不同的分区来各别优化光束的光斑，使通过扩散旋转装置的光束于不同时序可具有不同的光斑能量密度。此外，第一扩散区具有多个第一扩散子区，当第一扩散区切入光束的传递路径上时，光束于基板的第一扩散区上形成第一光斑，且在基板的径向上，所述多个第一扩散子区中对应于第一光斑的中心部分的第一扩散子区的扩散度大于对应于第一光斑的边缘部分的第一扩散子区的扩散度，因此，所述多个第一扩散子区可进一步优化光斑的能量分布，使光斑能量不过度集中于中心部分。如此一来，应用此扩散旋转装置的投影装置可对应于光波长转换元件的不同分区来做各别的优化。此外，照射至第一波长转换区的光束的光斑能量不过度集中于中心部分，可具有较佳的光转换效率且较不易烧损光波长转换元件。因此，本实用新型的投影装置具有良好的光学效率。

为让本实用新型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是依照本实用新型第一实施例的一种投影装置的示意图。

图2A是图1中的扩散旋转装置的正视示意图。

图2B是图2A中的第一扩散区的扩散度分布图。

图3是图1中的光波长转换元件的正视示意图。

图4是依照本实用新型第一实施例的另一种扩散旋转装置的正视示意图。

图5是与图4对应的另一种光波长转换元件的正视示意图。

图6是依照本实用新型第二实施例的一种投影装置的示意图。

图7是依照本实用新型第三实施例的一种投影装置的示意图。

图8是依照本实用新型第四实施例的一种投影装置的示意图。

具体实施方式

有关本实用新型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实用新型。

图1是依照本实用新型第一实施例的一种投影装置的示意图。请参照图1，本实施例的投影装置200用于提供投影光束PB，且投影装置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调变成一影像光束IMB。投影镜头220配置于影像光束IMB的传递路径上，并用于从至少一光阀210接收影像光束IMB并形成投影光束PB，且将投影光束PB投射至屏幕、白板或墙壁(未绘示)上，以形成影像画面。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经由投影镜头200产生投影光束PB，而投影光束PB被投射出投影装置200所形成的影像画面便能够成为彩色画面。

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。此外，本实施例对光阀210的数量并不加以限制。在本实施例中，投影镜头220例如是包括具有屈光度的一个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。本实用新型对投影镜头220的型态及其种类并不加以限制。

如图1所示，照明系统100包括第一光源110、扩散旋转装置120以及光波长转换元件130。第一光源110用以发出第一光束L1。扩散旋转装置120配置于第一光束L1的传递路径上。光波长转换元件130配置于来自扩散旋转装置120的第一光束L1的传递路径上。扩散旋转装置120配置第一光源110与光波长转换元件130之间。

在本实施例中，第一光源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线的波长范围内，其中峰值波长被定义为光强度最大处所对应的波长。第一光源110包括激光二极管(Laser Diode,LD)、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)或者是上述两者其中之一所构成的阵列或群组，本实用新型并不局限于此。在本实施例中，第一光源110为包括激光二极管的激光发光元件。举例而言，第一光源110例如可为蓝光激光二极管阵列(Blue Laser diode Bank)，第一光束L1则为蓝色激光光束，但本实用新型并不局限于此。

图2A是图1中的扩散旋转装置的正视示意图。图2B是图2A中的第一扩散区的扩散度分布图。请先参照图2A，扩散旋转装置120为可旋转的盘状装置，其包括基板S1、转轴RA1以及驱动元件DR1。转轴RA1连接于基板S1。驱动元件DR1连接于转轴RA1，且用以驱动转轴RA1旋转并带动基板S1转动。基板S1包括相邻配置的第一扩散区122与光学区124。第一扩散区122具有多个第一扩散子区(例如是图2A中的第一扩散子区122a至第一扩散子区122e)，其中各个第一扩散子区(第一扩散子区122a至第一扩散子区122e)沿着基板S1的周向延伸且该些第一扩散子区(第一扩散子区122a至第一扩散子区122e)沿着基板S1的径向同心排列。光学区124例如为光穿透区，其例如由玻璃或其他透明板而形成，光学区124亦可为于基板S1上的挖空区。

在本实施例中，当扩散旋转装置120的基板S1旋转时，第一扩散区122与光学区124依序切入第一光束L1的传递路径上。当第一扩散区122切入第一光束L1的传递路径上时，第一光束L1于基板S1的第一扩散区122上形成一第一光斑SP1(第一光斑的形成范围例如可涵盖到第一扩散子区122a至第一扩散子区122e)中的至少二者，且在基板S1的径向上，该些第一扩散子区中对应于第一光斑SP1的中心部分的第一扩散子区(例如是第一扩散子区122c)的扩散度大于对应于第一光斑SP1的边缘部分的第一扩散子区(例如是第一扩散子区122a和第一扩散子区122e)的扩散度。

一般来说，半导体激光所形成的光斑的形状近似于椭圆形，且其光强度分布近似于高斯分布(Gaussian distribution)。由于光强度近似于高斯分布的激光光束所形成的光斑之中央的单位面积光强度较强，这会使得后续在照射至光波长转换元件130的第一波长转换区132(见图3)时温度过高，导致第一波长转换区132的转换效率下降。因此，当对应于第一光斑SP1的中心部分的第一扩散子区(例如是第一扩散子区122c)的两相对侧的两第一扩散子区(例如是第一扩散子区122a和第一扩散子区122e)的扩散度小于对应于第一光斑SP1的中心部分的第一扩散子区(例如是第一扩散子区122c)的扩散度时，可优化第一光束L1所形成之光斑的能量分布，以使通过第一扩散区122的第一光束L1的能量均匀化，因此光斑能量不过度集中于中心部分，进而使后续的光波长转换元件130可具有较佳的光转换效率且较不易烧损光波长转换元件130上的波长转换物质。

详细来说，本实施例的第一扩散子区122a至第一扩散子区122e可分别具有不同的扩散度。请接着参照图2B，在图2B中，纵轴代表扩散度，扩散度越大表示扩散能力越大，可使通过的光束具有较大的发散程度，而横轴代表相对于基板S1中心的径向位置，径向位置越大表示离基板S1中心越远，其中位置a例如是对应于第一扩散子区122a，位置b例如是对应于第一扩散子区122b，位置c例如是对应于第一扩散子区122c，位置d例如是对应于第一扩散子区122d，位置e例如是对应于第一扩散子区122e。如图2B所示，在基板S1不同的径向位置的多个第一扩散子区的扩散度可不相同，其中第一扩散子区122c的扩散度可为最大，而分别于第一扩散子区122c的两相对侧的第一扩散子区122b和第一扩散子区122d的扩散度次之，第一扩散子区122a和第一扩散子区122e的扩散度可为最小。

进一步来说，该些第一扩散子区可例如设置有复眼透镜(flyeye lens)、扩散粒子、绕射光学元件(diffraction optical element，DOE)或其他可提供扩散效果的结构。当该些第一扩散子区设置有复眼透镜时，可透过调整其微透镜的曲率来调整扩散度，举例来说，可使对应于第一光斑SP1的中心部分的第一扩散子区122c的微透镜曲率大于第一扩散子区122b和第一扩散子区122d的微透镜曲率，且使第一扩散子区122b和第一扩散子区122d的微透镜曲率大于第一扩散子区122a和第一扩散子区122e的微透镜曲率。当该些第一扩散子区设置有扩散粒子时，可透过调整其粒子尺寸(雾度)来调整扩散度，举例来说，可使对应于第一光斑SP1的中心部分的第一扩散子区122c的粒子尺寸(雾度)大于第一扩散子区122b和第一扩散子区122d的粒子尺寸(雾度)，且使第一扩散子区122b和第一扩散子区122d的粒子尺寸(雾度)大于第一扩散子区122a和第一扩散子区122e的粒子尺寸(雾度)。当该些第一扩散子区设置有绕射光学元件时，可透过调整其光栅间距来调整扩散度，举例来说，可使对应于第一光斑SP1的中心部分的第一扩散子区122c的光栅间距小于第一扩散子区122b和第一扩散子区122d的光栅间距，且使第一扩散子区122b和第一扩散子区122d的光栅间距小于第一扩散子区122a和第一扩散子区122e的光栅间距。本实施例是以五个第一扩散子区为例，然而本实用新型并不限制第一扩散子区的数量。

另外，本实施例的多个第一扩散子区(第一扩散子区122a至第一扩散子区122e)各自具有离散的扩散度，也就是各个第一扩散子区具有单一扩散度，且相邻两个第一扩散子区的扩散度不同且不连续(如图2B的扩散度曲线呈阶梯状)。然而，在其他实施例中，相邻两个第一扩散子区的扩散度也可以是连续渐变的(例如扩散度曲线呈平滑弯曲状)，本实用新型不局限于此。

在本实施例中，当旋转扩散装置120以转轴RA1为中心轴转动时，第一扩散区122与光学区124依序切入第一光束L1的传递路径上。由于第一扩散区122可扩散第一光束L1，而例如作为光穿透区的光学区124可使第一光束L1直接通过而不扩散第一光束L1，因此通过第一扩散区122的第一光束L1的发散角不同于(大于)通过光学区124的第一光束L1的发散角，且通过第一扩散区122的第一光束L1的光斑尺寸不同于(大于)通过光学区124的第一光束L1的光斑尺寸。因此扩散旋转装置120可透过不同的分区来各别调整及优化第一光束L1的光斑，使通过扩散旋转装置120的第一光束L1于不同时序可具有不同的光斑能量密度。

值得一提的是，由于通过光学区124的第一光束L1可作为照明光束IB的蓝光部分，而例如作为光穿透区的光学区124可使第一光束L1直接通过而不扩散第一光束L1，因此通过光学区124的第一光束L1可保持原本准直的光束及高能量，进而可维持蓝光的效率。另外，本实施例的扩散旋转装置120可用来提供扩散的作用，以调整光斑的尺寸、形状及能量分布，而不具有滤色的功能。

图3是图1中的光波长转换元件的正视示意图。请参照图3，光波长转换元件130为可旋转的盘状装置，其包括基板S2、转轴RA2以及驱动元件DR2。转轴RA2连接于基板S2。驱动元件DR2连接于转轴RA2，且用以驱动转轴RA2旋转并带动基板S2转动。基板S2包括相邻配置的第一波长转换区132以及光作用区134，且基板S2例如是反射基板或是透光基板涂布反射层。第一波长转换区132内设置有波长转换物质CM1，波长转换物质CM1例如是黄色荧光粉，当蓝色激光光束(第一光束L1)入射至第一波长转换区132时，黄色荧光粉可被蓝色激光光束(第一光束L1)激发而发出黄色光束(第一转换光束CB1)。光作用区134例如是反射区。

请同时参照图2A和图3，扩散旋转装置120的第一扩散区122相对于扩散旋转装置122的中心轴(转轴RA1)所涵盖的角度范围相同于光波长转换元件130的第一波长转换区132相对于光波长转换元件130的中心轴(转轴RA2)所涵盖的角度范围，且扩散旋转装置120的光学区124相对于扩散旋转装置120的中心轴(转轴RA1)所涵盖的角度范围相同于光波长转换元件130的光作用区134相对于光波长转换元件130的中心轴(转轴RA2)所涵盖的角度范围。

在本实施例中，当光波长转换元件130的基板S2以转轴RA2为中心轴旋转时，第一波长转换区132以及光作用区134(反射区)依序切入第一光束L1的传递路径上，其中第一波长转换区132对应切入来自扩散旋转装置120的第一扩散区122的第一光束L1的传递路径上，以及光作用区134(反射区)对应切入来自扩散旋转装置120的光学区124(光穿透区)的第一光束L1的传递路径上。当第一波长转换区132切入来自扩散旋转装置120的第一扩散区122的第一光束L1的传递路径上时，第一波长转换区132用以将来自第一扩散区122的第一光束L1转换为波长不同于第一光束L1的第一转换光束CB1，且第一转换光束CB1被基板S2反射。当光作用区134(反射区)切入来自扩散旋转装置120的光学区124(光穿透区)的第一光束L1的传递路径上时，光作用区134(反射区)反射来自光学区124(光穿透区)的第一光束L1。

在本实施例中，光波长转换元件130还包括至少一滤光区(例如是图3中相邻配置的三个滤光区，包含红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B)，用以滤除特定波长范围的光束之外的光束且允许此特定波长范围的光束通过，以提升色光的色纯度。至少一滤光区(红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B)相对于光波长转换元件130的中心轴(转轴RA2)的径向距离不同于第一波长转换区132及光作用区134相对于光波长转换元件130的中心轴(转轴RA2)的径向距离。此处，本实施例是以至少一滤光区(红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B)相对于光波长转换元件130的中心轴(转轴RA2)的径向距离小于第一波长转换区132及光作用区134相对于光波长转换元件130的中心轴(转轴RA2)的径向距离为例，也就是至少一滤光区(红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B)靠近基板S2的内圈，而第一波长转换区132及光作用区134靠近基板S2的外圈，即位在外圈的第一波长转换区132及光作用区13围绕着位在内圈的红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B。另外，若基板S2例如是反射基板，则位在外圈的第一波长转换区132及光作用区13例如设置于基板S2上，而位于内圈的红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B则例如为与基板连接的红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片。若或是透光基板涂布反射层，则位在外圈的第一波长转换区132及光作用区13例如设置于基板S2的反射层上，而位于内圈的红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B例如于透光基板S2上涂布对应的滤光膜层。然而在其他实施例中，也可以是至少一滤光区(红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B)相对于光波长转换元件130的中心轴(转轴RA2)的径向距离大于第一波长转换区132及光作用区134相对于光波长转换元件130的中心轴(转轴RA2)的径向距离，也就是至少一滤光区(红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B)靠近基板S2的外圈，而第一波长转换区132及光作用区134靠近基板S2的内圈。

本实施例将滤光元件整合至光波长转换元件130，有助于减少体积及成本。

请再次参照图1，本实施例的照明系统100还包括合光模块140及反射镜150。合光模块140位于第一光源110与光波长转换元件130之间，且位于来自第一光源110的第一光束L1以及来自光波长转换元件130的第一光束L1和第一转换光束CB1的传递路径上。具体而言，合光模块140可包括第一分色单元142和第二分色单元144。第一分色单元142位于来自第一光源110的第一光束L1以及来自光波长转换元件130的第一光束L1和第一转换光束CB1的传递路径上。第二分色单元144位于来自光波长转换元件130的第一光束L1的传递路径上。第一分色单元142和第二分色单元144例如为分色镜(Dichroic Mirror，DM)或分色棱镜，而可对不同颜色的光束提供不同的光学作用。举例而言，在本实施例中，第一分色单元142例如可让蓝色光束穿透，而对其他颜色(如红色、绿色、黄色等)的光束提供反射作用。第二分色单元144例如可对蓝色光束提供反射作用。在一些实施例中，可使用反射镜来取代第二分色单元144。

在本实施例中，第一分色单元142可被设计为使第一光束L1穿透而反射第一转换光束CB1。第二分色单元144可被设计为反射第一光束L1。因此，第一分色单元142可将来自第一光源110的第一光束L1传递至光波长转换元件130，且将来自光波长转换元件130的第一光束L1和第一转换光束CB1分别传递至第二分色单元144和反射镜150，并在第二分色单元144将第一光束L1反射回第一分色单元142后，第一分色单元142可将来自第二分色单元144的第一光束L1传递至反射镜150。

接着，反射镜150将来自合光模块140的第一转换光束CB1和第一光束L1于不同时序传递至光波长转换元件130，其中光波长转换元件130的红光滤光区FR-R和绿光滤光区FR-G对应切入来自第一波长转换区132的第一转换光束CB1的传递路径上，以及光波长转换元件130的蓝光滤光区FR-B对应切入来自光作用区134(反射区)的第一光束L1的传递路径上。当第一转换光束CB1(例如为黄色光束)传递至红光滤光区FR-R或绿光滤光区FR-G时，第一转换光束CB1会被过滤而形成红光光束或绿光光束。当第一光束L1(蓝色激光光束)传递至蓝光滤光区FR-B时，第一光束L1通过而例如是作为蓝光光束。

透过合光模块140以及反射镜150的设置，可将来自光波长转换元件130的第一侧的第一转换光束CB1和第一光束L1传递至光波长转换元件130的第二侧，其中第一侧与第二侧相对，也就是第一侧与第二侧分别为转轴RA2的相对两侧。因此，蓝光滤光区FR-B相对于中心轴(转轴RA2)所涵盖的方位角范围相对于光作用区134(反射区)相对于中心轴(转轴RA2)所涵盖的方位角范围将旋转180度。也就是说，蓝光滤光区FR-B在顺时针方向的边界A1的方位角和光作用区134(反射区)在顺时针方向的边界B1的方位角相差180度，蓝光滤光区FR-B在逆时针方向的边界A2的方位角和光作用区134(反射区)在逆时针方向的边界B2的方位角相差180度。同理，红光滤光区FR-R和绿光滤光区FR-G相对于中心轴(转轴RA2)所涵盖的方位角范围相对于第一波长转换区132相对于中心轴(转轴RA2)所涵盖的方位角范围也是旋转180度。也就是说，红光滤光区FR-R和绿光滤光区FR-G在顺时针方向的边界C1的方位角和第一波长转换区132在顺时针方向的边界D1的方位角相差180度，红光滤光区FR-R和绿光滤光区FR-G在逆时针方向的边界C2的方位角和第一波长转换区132在逆时针方向的边界D2的方位角相差180度。

请再次参照图1，本实施例的照明系统100还包括集光元件160以及多个透镜(例如是图1中的透镜O1至透镜O6)。集光元件160配置于来自至少一滤光区的第一转换光束CB1和第一光束L1的传递路径上，用于将第一转换光束CB1和第一光束L1均匀化，以形成照明光束IB，也就是本实施例的照明光束IB包括第一转换光束CB1和第一光束L1。在本实施例中，集光元件160例如为积分柱(integration rod)，但不限于此。多个透镜(透镜O1至透镜O6)用以调整照明系统100内部的光束路径。

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是依照本实用新型第一实施例的另一种扩散旋转装置的正视示意图。图5是与图4对应的另一种光波长转换元件的正视示意图。图4和图5中的扩散旋转装置120a与光波长转换元件130a与图2A和图3的扩散旋转装置120与光波长转换元件130相似，主要差异在于，图4的扩散旋转装置120a还包括第二扩散区126，且图5的光波长转换元件130a还包括第二波长转换区136。

请先参照图4，扩散旋转装置120a的基板S1包括相邻配置的第一扩散区122、光学区124与第二扩散区126。第二扩散区126具有多个第二扩散子区(例如是图4中的第二扩散子区126a至第二扩散子区126e)，其中各个第二扩散子区(第二扩散子区126a至第二扩散子区126e)沿着扩散旋转装置120a的基板S1的周向延伸且该些第二扩散子区(第二扩散子区126a至第二扩散子区126e)沿着基板S1的径向同心排列。

在本实施例中，当扩散旋转装置120a的基板S1以转轴RA1为中心轴旋转时，第一扩散区122、光学区124与第二扩散区126依序切入第一光束L1的传递路径上。当扩散旋转装置120a的第一扩散区122切入第一光束L1的传递路径上时，第一光束L1于基板S1的第一扩散区122上形成前述的第一光斑SP1。当扩散旋转装置120a的第二扩散区126切入第一光束L1的传递路径上时，第一光束L1于基板S1的第二扩散区126上形成一第二光斑(第二光斑的形成范围例如可涵盖到第二扩散子区126a至第二扩散子区126e的至少两者)，且在基板S1的径向上，该些第二扩散子区中对应于第二光斑的中心部分的第二扩散子区(例如是第二扩散子区126c)的扩散度大于对应于第二光斑的边缘部分的第二扩散子区(例如是第二扩散子区126a和第二扩散子区126e)的扩散度。

本实施例的第二扩散区126与第一扩散区122相似，相关描述可参考前述实施例，于此不再赘述。第一扩散区122及第二扩散区126的主要差异在于第一扩散区122及第二扩散区126分别为不同的扩散元件，其中第一扩散区122的整体扩散度不同于第二扩散区126的整体扩散度，因此通过第一扩散区122的第一光束L1的发散角不同于通过第二扩散区126的第一光束L1的发散角，且通过第一扩散区122的第一光束L1的光斑尺寸不同于通过第二扩散区126的第一光束L1的光斑尺寸。因此扩散旋转装置120a可透过不同的分区来各别调整及优化第一光束L1的光斑，使通过扩散旋转装置120a的第一光束L1于不同时序可具有不同的光斑能量密度。

此外，在本实施例中，第一扩散区122具有多个第一扩散子区(第一扩散子区122a至第一扩散子区122e)，而第二扩散区126具有多个第二扩散子区(第二扩散子区126a至第二扩散子区126e)。然而，在其他实施例中，也可以是第一扩散区122具有多个第一扩散子区(第一扩散子区122a至第一扩散子区122e)，而第二扩散区126仅具有单一扩散度而不具有多个第二扩散子区。或者，也可以是第二扩散区126具有多个第一扩散子区(第二扩散子区126a至第二扩散子区126e)，而第一扩散区122仅具有单一扩散度而不具有多个第一扩散子区。

请接着参照图5，光波长转换元件130a的基板S2包括相邻配置的第一波长转换区132、光作用区134与第二波长转换区136。第一波长转换区132内设置有波长转换物质CM1，第二波长转换区136内设置有波长转换物质CM2。波长转换物质CM1不同于波长转换物质CM2。波长转换物质CM1例如是黄色荧光粉或红色荧光粉，蓝色激光光束(第一光束L1)入射至第一波长转换区132的波长转换物质CM1时，黄色荧光粉或红色荧光粉可被蓝色激光光束(第一光束L1)激发而发出黄色光束或红色光束(第一转换光束)。波长转换物质CM2例如是绿色荧光粉，蓝色激光光束(第一光束L1)入射至第二波长转换区136的波长转换物质CM2时，绿色荧光粉可被蓝色激光光束(第一光束L1)激发而发出绿色光束(第二转换光束)。

请同时参照图4和图5，扩散旋转装置120a的第一扩散区122相对于扩散旋转装置120a的中心轴(转轴RA1)所涵盖的角度范围相同于光波长转换元件130a的第一波长转换区132相对于光波长转换元件130a的中心轴(转轴RA2)所涵盖的角度范围，扩散旋转装置120a的光学区124相对于扩散旋转装置120a的中心轴(转轴RA1)所涵盖的角度范围相同于光波长转换元件130a的光作用区134相对于光波长转换元件130a的中心轴(转轴RA2)所涵盖的角度范围，且扩散旋转装置120a的第二扩散区126相对于扩散旋转装置120a的中心轴(转轴RA1)所涵盖的角度范围相同于光波长转换元件130a的第二波长转换区136相对于光波长转换元件130a的中心轴(转轴RA2)所涵盖的角度范围。

在本实施例中，当光波长转换元件130a的基板S2以转轴RA2为中心轴旋转时，第一波长转换区132、光作用区134(反射区)以及第二波长转换区136依序切入来自第一光源110的第一光束L1的传递路径上，其中第一波长转换区132对应切入来自扩散旋转装置120a的第一扩散区122的第一光束L1的传递路径上，光作用区134(反射区)对应切入来自扩散旋转装置120a的光学区124(光穿透区)的第一光束L1的传递路径上，以及第二波长转换区136对应切入来自扩散旋转装置120a的第二扩散区126的第一光束L1的传递路径上。当第一波长转换区132切入来自第一扩散区122的第一光束L1的传递路径上时，第一波长转换区132用以将来自第一扩散区122的第一光束L1转换为波长不同于第一光束L1的第一转换光束CB1，且第一转换光束CB1接着被基板S2反射。当光作用区134(反射区)切入来自光学区124(光穿透区)的第一光束L1的传递路径上时，光作用区134(反射区)反射来自光学区124(光穿透区)的第一光束L1。当第二波长转换区136切入来自第二扩散区126的第一光束L1的传递路径上时，第二波长转换区136用以将来自第二扩散区126的第一光束L1转换为波长不同于第一光束L1的第二转换光束CB2，且第二转换光束CB2接着被基板S2反射。

由于波长转换物质CM1与波长转换物质CM2为不同的材料，因此不同的物质可能具有不同的耐热度。举例来说，红色荧光粉的耐热度小于黄色荧光粉或绿色荧光粉，因此可根据不同的波长转换物质的耐热度来调整第一光束L1的光斑尺寸，以提升各别的转换效率。在本实施例中，当波长转换物质CM1为红色荧光粉时，波长转换物质CM1的耐热度例如是小于波长转换物质CM2的耐热度，因此与第一波长转换区132对应的第一扩散区122的整体扩散度可以是大于与第二波长转换区136对应的第二扩散区126的整体扩散度。因此通过第一扩散区122的第一光束L1的发散角可大于通过第二扩散区126的第一光束L1的发散角，且通过第一扩散区122的第一光束L1的光斑尺寸可大于通过第二扩散区126的第一光束L1的光斑尺寸。

在其他实施例中，光波长转换元件也可以具有其他数量的波长转换区，因此扩散旋转装置也可以具有对应数量的扩散区，以针对不同波长转换区来做各别优化。

在此需说明的是，当图1的光波长转换元件130是采用图3的光波长转换元件130时，照明系统不具有第二转换光束CB2，当图1的光波长转换元件130是采用图5的光波长转换元件130a时，照明系统可具有第二转换光束CB2，且第二转换光束CB2具有与第一转换光束CB1实质上相同的光路径。因此，在图1中，第二转换光束CB2的标号标示在括弧内，且第二转换光束CB2和第一转换光束CB1以同一光路径来表示。

图6是依照本实用新型第二实施例的一种投影装置的示意图。请参照图6，本实施例的投影装置200a与图1的投影装置200相似，其主要差异在于，投影装置200a的照明系统100a还包括第二光源170。第二光源170用以发出第二光束L2，且第二光束L2的波长不同于第一转换光束CB1或第二转换光束CB2。在本实施例中，第二光源170与第一光源110相似，且第二光束L2可用来作为照明光束IB的蓝光部分，而第一光束L1可仅用来作为用来激发波长转换物质的激发光束。因此，本实施例的光波长转换元件130b可与图5的光波长转换元件130a相似，但可不设置如同图5中的光作用区134，且本实施例的扩散旋转装置120b可与图4中的扩散旋转装置120a相似，但可不设置如同图4中的光学区124。此外，本实施例的合光模块140a可不包括第二分光元件144。

在本实施例中，第一光源110所发出的第一光束L1具有第一波长，第二光源170所发出的第二光束L2具有第二波长，第一波长可以不同于第二波长。举例来说，第一波长例如是455奈米，第二波长例如是465奈米。然而在其他实施例中，第一波长也可以相同于第二波长，本实用新型不局限于此。

在本实施例中，第一分色单元142(合光模块140a)可被设计为允许第一光束L1和第二光束L2穿透而反射第一转换光束CB1和第二转换光束CB2。因此，第一分色单元142可将来自第一光源110的第一光束L1传递至光波长转换元件130b，且将来自光波长转换元件130b的第一转换光束CB1和第二转换光束CB2与来自第二光源170的第二光束L2传递至反射镜150。接着，反射镜150将来自合光模块140a的第一转换光束CB1、第二转换光束CB2和第二光束L2于不同时序传递至光波长转换元件130b的至少一滤光区(红光滤光区FR-R、绿光滤光区FR-G及蓝光滤光区FR-B)和集光元件160，以形成照明光束IB，也就是本实施例的照明光束IB包括第一转换光束CB1、第二转换光束CB2和第二光束L2。

图7是依照本实用新型第三实施例的一种投影装置的示意图。请参照图7，本实施例的投影装置200b与图1中的投影装置200相似，其主要差异在于投影装置200b的光波长转换元件130c的光作用区134为透光区，以允许来自光穿透区124的第一光束L1通过，且本实施例的合光模块140a可不包括第二分光元件144。此外，本实施例的照明系统100b还包括设置于合光模块140a与集光元件160之间的滤光元件190(例如为滤光轮(filter wheel))，用以提高色光的色纯度，因此本实施例的光波长转换元件130c可不设置滤光区。

在本实施例中，照明系统100b还包括光传递模块180，用以将穿透光作用区134(透光区)的第一光束L1传递回合光模块140a。光传递模块180例如为多个反射镜182。此外，多个透镜(透镜O1至透镜O9)用以调整照明系统100b内部的光束路径。

图8是依照本实用新型第四实施例的一种投影装置的示意图。请参照图8，本实施例的投影装置200c与图7中的投影装置200b相似，其主要差异在于，投影装置200b还包括第二光源170。第二光源170的相关描述可参考前述第二实施例，于此不再赘述。

此外，本实施例的光波长转换元件130d可不设置如同图5中的光作用区134，本实施例的扩散旋转装置120b可不设置如同图4中的光学区124，且投影装置100c不具有如图7的光传递模块180。

在本实施例中，第一分色单元142(合光模块140a)可被设计为允许第一光束L1和第二光束L2穿透而反射第一转换光束CB1和第二转换光束CB2。因此，第一分色单元142可将来自第一光源110的第一光束L1传递至光波长转换元件130d，且将来自光波长转换元件130d的第一转换光束CB1和第二转换光束CB2与来自第二光源170的第二转换光束L2传递至滤光元件190和集光元件160，以形成照明光束IB。

综上所述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本实用新型的扩散旋转装置的驱动元件用以驱动连接于基板的转轴旋转，且扩散旋转装置的基板包括相邻配置的第一扩散区与光学区，因此扩散旋转装置可透过不同的分区来各别优化光束的光斑，使通过扩散旋转装置的光束于不同时序可具有不同的光斑能量密度。此外，第一扩散区具有多个第一扩散子区，当第一扩散区切入光束的传递路径上时，光束于基板的第一扩散区上形成第一光斑，且在基板的径向上，多个第一扩散子区中对应于第一光斑的中心部分的第一扩散子区的扩散度大于对应于第一光斑的边缘部分的第一扩散子区的扩散度，因此，多个第一扩散子区可进一步调整及优化光斑的能量分布，使光斑能量不过度集中于中心部分。如此一来，应用此扩散旋转装置的投影装置可对应于光波长转换元件的不同分区来做各别的优化。此外，照射至第一波长转换区的光束的光斑能量不过度集中于中心部分，可具有较佳的光转换效率且较不易烧损光波长转换元件。因此，本实用新型的投影装置具有良好的光学效率。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型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：第一光源

120、120a、120b：扩散旋转装置

122：第一扩散区

122a、122b、122c、122d、122e：第一扩散子区

124：光学区

126：第二扩散区

126a、126b、126c、126d、126e：第二扩散子区

130、130a、130b、130c、130d：光波长转换元件

132：第一波长转换区

134：光作用区

136：第二波长转换区

140、140a：合光模块

142：第一分色单元

144：第二分色单元

150：反射镜

160：集光元件

170：第二光源

180：光传递模块

182：反射镜

190：滤光元件

200、200a、200b、200c：投影装置

210：光阀

220：投影镜头

a、b、c、d、e：位置

A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2：边界

CM1、CM2：波长转换物质

CB1：第一转换光束

CB2：第二转换光束

DR1、DR2：驱动元件

FR-R：红光滤光区

FR-G：绿光滤光区

FR-B：蓝光滤光区

O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7、O8、O9：透镜

IB：照明光束

IMB：影像光束

L1：第一光束

L2：第二光束

PB：投影光束

RA1、RA2：转轴

S1、S2：基板

SP1：第一光斑。

Claims (20)

1.一种扩散旋转装置，配置于光束的传递路径上，其特征在于，所述扩散旋转装置包括基板、转轴以及驱动元件，其中：

所述转轴连接于所述基板；

所述驱动元件连接于所述转轴，且用以驱动所述转轴旋转；以及

所述基板包括相邻配置的第一扩散区与光学区，所述第一扩散区具有多个第一扩散子区，其中各所述多个第一扩散子区沿着所述基板的周向延伸且所述多个第一扩散子区沿着所述基板的径向同心排列，其中当所述第一扩散区切入所述光束的传递路径上时，所述光束于所述基板的所述第一扩散区上形成第一光斑，且在所述基板的所述径向上，所述多个第一扩散子区中对应于所述第一光斑的中心部分的所述第一扩散子区的扩散度大于对应于所述第一光斑的边缘部分的所述第一扩散子区的扩散度。

2.根据权利要求1所述的扩散旋转装置，其特征在于，在所述基板的所述径向上，对应于所述第一光斑的所述中心部分的所述第一扩散子区的两相对侧的所述两第一扩散子区的扩散度小于对应于所述第一光斑的所述中心部分的所述第一扩散子区的所述扩散度，以使通过所述多个第一扩散子区的所述光束的能量均匀化。

3.根据权利要求1所述的扩散旋转装置，其特征在于，当所述第一扩散区与所述光学区依序切入光束的传递路径上时，通过所述第一扩散区的所述光束的发散角不同于通过所述光学区的所述光束的发散角。

4.根据权利要求1所述的扩散旋转装置，其特征在于，当所述第一扩散区与所述光学区依序切入光束的传递路径上时，通过所述第一扩散区的所述光束的光斑的尺寸不同于通过所述光学区的所述光束的光斑的尺寸。

5.根据权利要求1所述的扩散旋转装置，其特征在于，所述光学区为光穿透区。

6.根据权利要求1所述的扩散旋转装置，其特征在于，所述光学区为第二扩散区，所述第一扩散区及所述第二扩散区分别为不同的扩散元件，其中所述第一扩散区的整体扩散度不同于所述第二扩散区的整体扩散度。

7.根据权利要求6所述的扩散旋转装置，其特征在于，所述第二扩散区具有多个第二扩散子区，且各所述多个第二扩散子区沿着所述基板的所述周向延伸，且所述多个第二扩散子区沿着所述基板的所述径向同心排列，其中当所述第二扩散区切入所述光束的传递路径上时，所述光束于所述基板的所述第二扩散区上形成第二光斑，且在所述基板的所述径向上，在所述多个第二扩散子区中对应于所述第二光斑的中心部分的所述第二扩散子区的扩散度大于在所述多个第二扩散子区中对应于所述第二光斑的边缘部分的所述第二扩散子区的扩散度。

8.根据权利要求6所述的扩散旋转装置，其特征在于，所述基板还包括光穿透区。

9.一种投影装置，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光源、扩散旋转装置以及光波长转换元件，其中：

所述第一光源用以发出第一光束；

所述扩散旋转装置配置于所述第一光束的传递路径上，且所述扩散旋转装置包括相邻配置的第一扩散区与光学区，所述第一扩散区与所述光学区依序切入所述第一光束的传递路径上，其中所述第一扩散区具有多个第一扩散子区，各所述多个第一扩散子区沿着所述扩散旋转装置的周向延伸且所述多个第一扩散子区沿着所述扩散旋转装置的径向同心排列，其中当所述第一扩散区切入所述第一光束的传递路径上时，所述第一光束于所述第一扩散区上形成光斑，且在所述扩散旋转装置的所述径向上，所述多个第一扩散子区中对应于所述光斑的中心部分的所述第一扩散子区的扩散度大于在对应于所述光斑的边缘部分的所述第一扩散子区的扩散度；以及

所述光波长转换元件配置于来自所述扩散旋转装置的所述第一光束的传递路径上，且所述光波长转换元件包括相邻配置的第一波长转换区以及光作用区，其中所述第一波长转换区对应切入来自所述第一扩散区的所述第一光束的传递路径上，以及所述光作用区对应切入来自所述光学区的所述第一光束的传递路径上，且所述第一波长转换区用以将来自所述第一扩散区的所述第一光束转换为第一转换光束，所述照明光束包括所述第一转换光束；

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。

10.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，在所述扩散旋转装置的所述径向上，对应于所述光斑的所述中心部分的所述第一扩散子区的两相对侧的所述两第一扩散子区的扩散度小于对应于所述光斑的所述中心部分的所述第一扩散子区的所述扩散度，以使通过所述多个第一扩散子区的所述第一光束的能量均匀化。

11.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，通过所述第一扩散区的所述第一光束的发散角不同于通过所述光学区的所述第一光束的发散角。

12.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，通过所述第一扩散区的所述第一光束于所述第一波长转换区上所形成的光斑的尺寸不同于通过所述光学区的所述第一光束于所述光作用区上所形成的光斑的尺寸。

13.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，所述扩散旋转装置的所述光学区为光穿透区，且所述光波长转换元件的所述光作用区为透光区或反射区，以允许来自所述光穿透区的所述第一光束通过或反射来自所述光穿透区的所述第一光束。

14.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，所述扩散旋转装置的所述光学区为第二扩散区，所述第一扩散区及所述第二扩散区分别为不同的扩散元件，其中所述第一扩散区的整体扩散度不同于所述第二扩散区的整体扩散度，且其中所述光波长转换元件的所述光作用区为第二波长转换区，所述第二波长转换区用以将来自所述第二扩散区的所述第一光束转换为第二转换光束。

15.根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于，所述第二扩散区具有多个第二扩散子区，且各所述多个第二扩散子区沿着所述扩散旋转装置的所述周向延伸，且所述多个第二扩散子区沿着所述扩散旋转装置的所述径向同心排列，其中当所述第二扩散区切入所述第一光束的传递路径上时，所述第一光束于所述第二扩散区上形成一第二光斑，且在所述扩散旋转装置的所述径向上，在所述多个第二扩散子区中对应于所述第二光斑的中心部分的扩散度大于对应于所述第二光斑的边缘部分的所述第二扩散子区的扩散度。

16.根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于，所述扩散旋转装置还包括光穿透区，所述第一扩散区、所述第二扩散区以及所述光穿透区依序切入所述第一光束的传递路径上，且所述光波长转换元件还包括透光区或反射区，以允许来自所述光穿透区的所述第一光束通过或反射来自所述光穿透区的所述第一光束。

17.根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于，所述第一波长转换区设置有第一波长转换物质，所述第二波长转换区设置有第二波长转换物质，其中所述第一波长转换物质的耐热度小于所述第二波长转换物质的耐热度，所述第一扩散区的所述整体扩散度大于所述第二扩散区的所述整体扩散度。

18.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，所述扩散旋转装置的所述第一扩散区相对于所述扩散旋转装置的中心轴所涵盖的角度范围相同于所述光波长转换元件的所述第一波长转换区相对于所述光波长转换元件的中心轴所涵盖的角度范围，且所述扩散旋转装置的所述光学区相对于所述扩散旋转装置的所述中心轴所涵盖的角度范围相同于所述光波长转换元件的所述光作用区相对于所述光波长转换元件的所述中心轴所涵盖的角度范围。

19.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括第二光源以及集光元件，其中：

所述第二光源用以发出第二光束；以及

所述集光元件用以形成所述照明光束，且所述集光元件至少配置于所述第一转换光束与所述第二光束的传递路径上，所述照明光束包括所述第二光束。

20.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，所述光波长转换元件还包括至少一滤光区，所述至少一滤光区相对于所述光波长转换元件的中心轴的径向距离不同于所述第一波长转换区及所述光作用区相对于所述光波长转换元件的所述中心轴的径向距离。

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