CN211826879U - 照明系统与投影装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种照明系统与具有照明系统的投影装置。照明系统用于提供照明光束，包括同调光源、第一光学模块、第二光学模块、第一光扩散元件以及第二光扩散元件。同调光源所发出的同调光束经由第一光学模块而聚焦于第一位置，第一光扩散元件位于第一位置或第一位置的附近。来自第一光扩散元件的同调光束经由第二光学模块而聚焦于第二位置。第二光扩散元件位于来自第二光学模块的同调光束的传递路径上，且位于第二位置或第二位置的附近。同调光束依序通过第一光扩散元件、第二光学模块以及第二光扩散元件以形成照明光束。本实用新型提供的照明系统及投影装置可提供具有良好均匀度的照明光束且具有良好的光学效率。

Description

照明系统与投影装置

技术领域

本实用新型是有关于一种光学系统及光学装置，且特别是有关于一种照明系统与投影装置。

背景技术

近来以发光二极管(light-emitting diode,LED)和激光二极管(laser diode)等固态光源为主的投影装置渐渐在市场上占有一席之地，其中由于激光二极管具有准直性高、能量强和可汇聚光源等优点，已成为近代投影机的主流光源来源。

然而，由于激光二极管提供的激光光束为同调光束，而同调光束具有高同调性，因此当激光光束照射不平滑的物体表面(例如透镜、反射器等)时，物体表面的起伏不平会使反射或散射的光，彼此间形成光程差，而在空间形成建设性或破坏性干涉(interference)现象，进而在被照射面上产生斑点状的激光散斑(laser speckle)。此种激光散斑是一种不规则的杂讯状图案，具有看似不规则的亮暗杂点，而会导致被照射面上的亮度不均匀，进而造成应用此光源的投影装置的影像品质下降，而令使用者视觉观感变差。

为了改善激光所产生的激光散斑现象，常见的方式是在光路集中处设置扩散元件。然而若为了加强扩散效果而加大扩散元件的扩散度(雾度)或数量，则皆可能导致光学耦合效率降低。

“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，不代表该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照明系统，能提供具有良好均匀度的照明光束，且具有良好的光学效率。

本实用新型提供一种投影装置，能提供具有良好的影像品质的画面，且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照明系统。照明系统用于提供照明光束，包括同调光源、第一光学模块、第二光学模块、第一光扩散元件以及第二光扩散元件。同调光源用于发出同调光束。第一光学模块位于同调光束的传递路径上，其中同调光束经由第一光学模块而聚焦于第一位置。第一光扩散元件位于同调光束的传递路径上，且位于第一位置或第一位置的附近。第二光学模块位于来自第一光扩散元件的同调光束的传递路径上，其中同调光束经由第二光学模块而聚焦于第二位置。第二光扩散元件位于来自第二光学模块的同调光束的传递路径上，且位于第二位置或第二位置的附近，其中同调光束依序通过第一光扩散元件、第二光学模块以及第二光扩散元件以形成照明光束。

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。投影装置包括上述的照明系统、光阀以及投影镜头。光阀设置于来自照明系统的照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为影像光束。投影镜头设置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束投影出投影装置。

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。在本实用新型的实施例中，照明系统与投影装置可通过第一光扩散元件位于第一位置或其附近，第二光扩散元件位于第二位置或其附近，并使第二光扩散元件的雾度小于第一光扩散元件的雾度，而能有效避免照明光束形成不均匀的强度分布以及散斑现象。如此一来，照明系统能据此产生亮度较为均匀的光斑，从而使之后形成的照明光束具有良好的均匀度，投影装置也能提供具有良好的影像品质的画面，且照明系统与投影装置皆能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是本实用新型一实施例的一种投影装置的架构示意图。

图2至图7是图1的不同照明系统的架构示意图。

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的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实用新型。

图1是本实用新型一实施例的一种投影装置的架构示意图。图2至图7是图1的不同照明系统的架构示意图。请参照图1，在本实施例中，投影装置200包括照明系统100、光阀210以及投影镜头220。照明系统100用于提供照明光束70。光阀210设置于来自照明系统100的照明光束70的传递路径上，用于将照明光束70转换为影像光束80。投影镜头220设置于影像光束80的传递路径上，用于将影像光束80投影出投影装置200，并投影至一屏幕(未绘示)上，以形成影像画面。由于照明光束70会聚在光阀210上后，光阀210可依序将照明光束70形成不同颜色的影像光束80传递至投影镜头220，因此，光阀210所转换出的影像光束80所被投影出的影像画面便能够成为彩色画面。

举例而言，在本实施例中，光阀210例如为数字微镜元件(digital micro-mirrordevice，DMD)或硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel，LCOS panel)等反射式光调变器。然而，在其他实施例中，光阀210也可以是透光液晶面板(transparent liquidcrystal 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。本实用新型对光阀210的数量、型态及其种类并不加以限制。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。

更具体而言，如图2所示，在本实施例中，照明系统100包括同调光源110、第一光学模块120、第一光扩散元件130、第二光学模块140、第二光扩散元件150以及光均匀化元件160。同调光源110用于发出同调光束60I。同调光源110包括第一子同调光源110B、第二子同调光源110G与第三子同调光源110R，分别用于发出第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R，第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R的颜色彼此不同。举例而言，在本实施例中，同调光源110的第一子同调光源110B、第二子同调光源110G与第三子同调光源110R分别为蓝光激光光源、绿光激光光源、红光激光光源，而同调光源110提供的同调光束60I所包含的第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R分别为蓝色激光光束、绿色激光光束以及红色激光光束，但本实用新型不局限于此。

如图2所示，在本实施例中，照明系统100还包括合光元件170，合光元件170位于第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R的传递路径上，第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R通过合光元件170后沿同一方向行进而形成同调光束60I，同调光束60I并依序入射至第一光学模块120以及第一光扩散元件130。换言之，如图2所示，第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R自第一光扩散元件130的同一侧入射于第一光扩散元件130。

更具体而言，如图2所示，在本实施例中，第一光学模块120位于同调光束60I的传递路径上，其中同调光束60I经由第一光学模块120而聚焦于第一位置P1。进一步而言，第一光学模块120包括第一子光学模块121以及第二子光学模块122，第一光扩散元件130位于第一子光学模块121与第二子光学模块122之间。第一子光学模块121、第一光扩散元件130与第二子光学模块122依序配置于同调光束60I的传递路径上，其中同调光束60I经由第一子光学模块121聚焦于第一位置P1。举例而言，如图2所示，在本实施例中，第一子光学模块121可包括至少一光学透镜。更详细而言，如图2所示，在本实施例中，同调光束60I经由第一子光学模块121而聚焦于等效焦点，即，第一子光学模块121的等效焦点为第一位置P1。接着，如图2所示，同调光束60I在通过第一位置P1后经由第二子光学模块122扩光并准直化。

更详细而言，如图2所示，第一光扩散元件130位于第一位置P1或第一位置P1的附近。值得注意的，上述的「附近」的意义是指同调光束60I的传递路径上的某一位置前后的预定区段，但不跨越其他光学透镜的位置。换句话说，第一光扩散元件130与第一位置P1之间不存在其他光学透镜。举例而言，在本实施例中，第一光扩散元件130与第一位置P1之间的距离小于5毫米。如此，由于第一光扩散元件130位于第一子光学模块121的等效焦点(即第一位置P1)上或第一子光学模块121的等效焦点(即第一位置P1)的附近，因此经由第一光扩散元件130所扩散的光斑不至于过大而影响后续的光均匀化元件160的收光效率。

接着，如图2所示，同调光束60I在通过第一子光学模块121、第一光扩散元件130以及第二子光学模块122后，依序入射至第二光学模块140以及第二光扩散元件150。具体而言，如图2所示，第二光学模块140位于来自第一光扩散元件130的同调光束60I的传递路径上。第二光学模块140位于第一光扩散元件130与第二光扩散元件150之间。同调光束60I经由第二光学模块140而聚焦于第二位置P2。举例而言，如图2所示，在本实施例中，第二光学模块140可包括至少一光学透镜。更详细而言，如图2所示，在本实施例中，同调光束60I经由第二光学模块140而聚焦于等效焦点，即，第二光学模块140的等效焦点为第二位置P2。

第二光扩散元件150与光均匀化元件160位于来自第二光学模块140的同调光束60I的传递路径上，且位于第二位置P2或第二位置P2的附近。值得注意的，上述的「附近」的意义也是指同调光束60I的传递路径上的某一位置前后的预定区段，但不跨越其他光学透镜的位置。换句话说，第二光扩散元件150与第二位置P2之间也不存在其他光学透镜。举例而言，在本实施例中，第二光扩散元件150与第二位置P2之间的距离小于5毫米。如此，且由于第二光扩散元件150位于第二光学模块140的等效焦点(即第二位置P2)上或第二光学模块140的等效焦点(即第二位置P2)的附近，因此经由第二光扩散元件150所扩散的光斑不至于过大而影响后续的光均匀化元件160的收光效率。

进一步而言，如图2所示，第二光扩散元件150也位于光均匀化元件160与第二光学模块140之间，而光均匀化元件160位于来自于第二光扩散元件150的同调光束60I的传递路径上，且光均匀化元件160的入口也位于第二位置P2或第二位置P2的附近。举例而言，在本实施例中，光均匀化元件160的入口与第二位置P2之间的距离也小于5毫米。并且，第二位置P2不限于位在光均匀化元件160的入口上、入口内或入口外，仅需使光均匀化元件160可达到预定的光均匀效果即可。在本实施例中，光均匀化元件160例如为积分柱，但本实用新型不局限于此。如此，同调光束60I可在依序通过第一子光学模块121、第一光扩散元件130、第二子光学模块122、第二光扩散元件150以及第二光学模块140后，将其光斑聚焦收光至光均匀化元件160中，并形成照明光束70。

更具体而言，在本实施例中，第一光扩散元件130与第二光扩散元件150类似，而可分别为光扩散片(Diffuser sheet)、光扩散轮(Diffuser wheel)、光致动器(Actuator)或其他具有光扩散效果的光学元件。此外，第一光扩散元件130与第二光扩散元件150也可包括致动机构AS，使第一光扩散元件130与第二光扩散元件150的受光部分可旋转或位移。具体而言，第一光扩散元件130的雾度与第二光扩散元件150的雾度彼此不同。如此，同调光束60I经过第二光扩散元件150时，会产生与第一光扩散元件130不同的光扩散效果，而能有效避免散斑现象。

然而，由于光扩散元件的雾度会直接影响照明系统100的光学效率以及散斑效能，当光扩散元件的雾度大时，同调光束60I的扩散角度大，而容易降低光学效率，光扩散元件的雾度小时，同调光束60I的光扩散效率低，则无法有效避免形成不均匀的强度分布与散斑现象。因此，在本实施例中，照明系统100通过在不同的位置上配置第一光扩散元件130与第二光扩散元件150，并且，通过考量相关光学设计的收光效率，而将第二光扩散元件150的雾度小于第一光扩散元件130的雾度，以有效避免照明光束70形成不均匀的强度分布以及散斑现象，并具有较好的光学效率。

更具体而言，在本实施例中，由于第一光扩散元件130位于第一位置P1或其附近，因此仅会影响同调光束60I进入第一光学模块120与第二光学模块140的角度，然而，由于第一光学模块120与第二光学模块140的功能是将同调光束60I导引进入积分柱，且第一光学模块120与第二光学模块140也可接收很大角度的光线(±80度左右)，因此，即使第一光扩散元件130可设为具有较大的雾度，也不致影响第一光学模块120与第二光学模块140的收光效率。举例而言，在本实施例中，第一光扩散元件130的雾度的范围介于3度至8度之间。

另一方面，由于第二光扩散元件150位于第二位置P2或其附近，因此，会直接影响光线进入积分柱的角度分布，一般来说，光阀210与镜头能接收的光束角度是固定的，超过的话，会降低光学效率，因此第二光扩散元件150的雾度具有其上限。举例而言，在本实施例中，第二光扩散元件150的雾度的范围可设为比第一光扩散元件130的雾度更小的值，例如介于1度至3度之间，会达到较好的收光效率。

换言之，在本实施例中，照明系统100通过第一光扩散元件130位于第一位置P1或其附近，第二光扩散元件150位于第二位置P2或其附近，并将第二光扩散元件150的雾度小于第一光扩散元件130的雾度，如此，能有效避免照明光束70形成不均匀的强度分布以及散斑现象。如此，照明系统100能据此产生亮度较为均匀的光斑，从而使之后形成的照明光束70具有良好的均匀度，投影装置200也能提供具有良好的影像品质的画面，且照明系统100与投影装置200皆能具有良好的光学效率。

请参照图3，图3的照明系统300与图2的照明系统100类似，而差异如下所述。具体而言，如图3所示，在本实施例中，第一光扩散元件130以及第二光扩散元件150可设为轴向连结或以控制单元CU通过电子控制方式控制其运动模式。如此，通过将第一光扩散元件130以及第二光扩散元件150设为轴向连结的设置，第一光扩散元件130以及第二光扩散元件150的运动模式可被设置为同步。举例而言，第一光扩散元件130以及第二光扩散元件150可同步进行转动、位移、或反向转动、反向位移等具有特定关系的运动方式。此外，第一光扩散元件130以及第二光扩散元件150也可通过致动机构AS而设为非同步运动，其各自以达到预定光扩散效果的方式运动。

并且，由于照明系统300也可通过第一光扩散元件130位于第一位置P1或其附近，第二光扩散元件150位于第二位置P2或其附近，并将第二光扩散元件150的雾度小于第一光扩散元件130的雾度，而能有效避免照明光束70形成不均匀的强度分布以及散斑现象。如此一来，照明系统300能据此产生亮度较为均匀的光斑，从而使之后形成的照明光束70具有良好的均匀度，进而可使照明系统300能达到与前述的照明系统100类似的效果与优点，在此就不再赘述。并且，当照明系统300应用至图1的投影装置200时，亦能使投影装置200达到前述的效果与优点，在此也不再赘述。

请参照图4，图4的照明系统400与图2的照明系统100类似，而差异如下所述。具体而言，如图4所示，在本实施例中，照明系统400还包括不可见光光源410，用于发出不可见光光束IR。并且，如图4所示，照明系统400还包括分光元件DMV，分光元件DMV位于同调光束60I以及不可见光光束IR的传递路径上，且位于第一光学模块120与第二光学模块140之间。举例而言，在本实施例中，不可见光光束IR例如为红外光光束，并且分光元件DMV可为具有可见光反射作用的分光镜，而对可见光提供反射作用，并让不可见光穿透。即分光元件DMV可反射同调光束60I且允许不可见光光束IR穿透。

如此，如图4所示，照明系统400可同时提供具有可见光波段以及不可见光波段的照明光束70，并且照明系统400也可通过第一光扩散元件130位于第一位置P1或其附近，第二光扩散元件150位于第二位置P2或其附近，并使第二光扩散元件150的雾度小于第一光扩散元件130的雾度，而能有效避免照明光束70形成不均匀的强度分布以及散斑现象。如此一来，照明系统400能据此产生亮度较为均匀的光斑，从而使之后形成的照明光束70具有良好的均匀度，进而可使照明系统400能达到与前述的照明系统100类似的效果与优点，在此就不再赘述。并且，当照明系统400应用至图1的投影装置200时，亦能使投影装置200达到前述的效果与优点，在此也不再赘述。

此外，值得注意的是，在前述的实施例中，照明系统100、300、400虽以第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R自第一光扩散元件130的同一侧入射于第一光扩散元件130为例示，但本实用新型不局限于此。在其他的实施例中，第一子同调光束50B、第二子同调光束50G或第三子同调光束50R亦可从第一光扩散元件130的不同侧入射于第一光扩散元件130。以下将进行进一步的说明。

请参照图5，图5的照明系统500与图2的照明系统100类似，而差异如下所述。具体而言，如图5所示，在本实施例中，第一光扩散元件130具有彼此相对的第一侧S1与第二侧S2，第一子同调光束50B与第二子同调光束50G自第一侧S1入射于第一光扩散元件130，并穿透第一光扩散元件130后从第二侧S2离开第一光扩散元件130，而第三子同调光束50R自第二侧S2入射于第一光扩散元件130，并穿透第一光扩散元件130后从第一侧S1离开第一光扩散元件130。如此，由于第一光扩散元件130的双侧皆可入光，因此，照明系统500中可具有更多空间来设置光源，而可满足更高亮度的需求。

此外，如图5所示，在本实施例中，第一光学模块520的第一子光学模块521位于第一子同调光源110B与第二子同调光源110G此两者与第一光扩散元件130之间，且第二子光学模块522位于第一光扩散元件130与第三子同调光源110R之间。进一步而言，如图5所示，第一子光学模块521与第二子光学模块522位于第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R的传递路径上，第一子同调光束50B与第二子同调光束50G经由第一子光学模块521聚焦于第一位置P1，且第一子同调光束50B与第二子同调光束50G通过第一位置P1后经由第二子光学模块522扩光并准直化。而第三子同调光束50R经由第二子光学模块522聚焦于第一位置P1，且第三子同调光束50R通过第一位置P1后经由第一子光学模块521扩光并准直化。

并且，照明系统100还包括多个光学元件，而可使第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R能得以在上述光路上传递。举例而言，多个光学元件包括第一分光镜DM1、第二分光镜DM2、第三分光镜DM3、光传递元件LT以及合光元件DM4。

更进一步而言，在本实施例中，第一分光镜DM1位于第一子同调光源110B与第二子同调光源110G此两者与第一光学模块520之间。举例而言，第一分光镜DM1可为具有绿光反射作用的分光镜，而对绿光提供反射作用，并让蓝光穿透。如此，第一子同调光束50B可穿透第一分光镜DM1而被传递至第一光学模块520与第一光扩散元件130处，第二子同调光束50G也可经由第一分光镜DM1而被反射至第一光学模块520与第一光扩散元件130处，但本实用新型不局限于此。

此外，在本实施例中，第二分光镜DM2位于第一分光镜DM1与第一子光学模块521之间，第三分光镜DM3位于第三子同调光源110R与第二子光学模块522之间，并且，第二分光镜DM2可为具有红光反射作用的分光镜，而对红光提供反射作用，并让蓝光与绿光穿透，第三分光镜DM3可为具有蓝光与绿光反射作用的分光镜，而对蓝光与绿光提供反射作用，并让红光穿透。光传递元件LT则为反射元件，而可反射所有波段的光束。

如此，如图5所示，第一子同调光束50B与第二子同调光束50G在通过第一分光镜DM1后可再穿过第二分光镜DM2而被传递至第一光扩散元件130处，并且，在第一子同调光束50B与第二子同调光束50G自第一侧S1入射于第一光扩散元件130，并从第二侧S2离开第一光扩散元件130后，第一子同调光束50B与第二子同调光束50G可先后经由第三分光镜DM3以及光传递元件LT而被传递至合光元件DM4处。另一方面，第三子同调光束50R可穿过第三分光镜DM3而被传递至第一光扩散元件130处，并且，在第三子同调光束50R自第二侧S2入射于第一光扩散元件130，并从第一侧S1离开第一光扩散元件130后，第三子同调光束50R可经由第二分光镜DM2而被传递至合光元件DM4处。

更进一步而言，在本实施例中，合光元件DM4可为具有蓝光与绿光反射作用的分光镜，而对蓝光与绿光提供反射作用，并让红光穿透。如此，第三子同调光束50R可穿透合光元件DM4而被传递至第二光学模块140以及第二光扩散元件150处，第一子同调光束50B与第二子同调光束50G也可经由合光元件DM4而被反射至第二光学模块140以及第二光扩散元件150处。如此，第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R通过合光元件DM4后沿同一方向行进而形成同调光束60I后依序入射第二光学模块140以及第二光扩散元件150。并且同调光束60I可在通过第二光学模块140以及第二光扩散元件150后，将其光束聚焦收光至光均匀化元件160中，并形成照明光束70。

如此，如图5所示，在本实施例中，通过第二分光镜DM2与第三分光镜DM3的设置，仅有第一子同调光束50B与第二子同调光束50G这两者会通过位于第一分光镜DM1与第二分光镜DM2之间的光学透镜，而也仅有第三子同调光束50R会通过位于第三子同调光源110R与第三分光镜DM3之间的光学透镜。换言之，第一子同调光束50B与第二子同调光束50G这两者与第三子同调光束50R可分别通过不同光学模块的光学透镜，并先后聚焦于第一位置P1以及被传递至后续的光均匀化元件160处。并且，一般来说，作为红光激光光源的第三子同调光源110R的发光元件数量会大于作为蓝光激光光源的第一子同调光源110B的发光元件数量或作为绿光激光光源的第二子同调光源110G的发光元件数量，因此，对应的第三子同调光束50R的发散角也会不同于第一子同调光束50B与第二子同调光束50G这两者的发散角。因此，照明系统100可通过对上述不同光学透镜的曲率设计来针对不同颜色的子同调光束调整光斑大小，使其进入光均匀化元件160中的收光角度一致，进而提高收光效率。

另一方面，在本实施例中，由于照明系统500也可通过第一光扩散元件130位于第一位置P1或其附近，第二光扩散元件150位于第二位置P2或其附近，并使第二光扩散元件150的雾度小于第一光扩散元件130的雾度，而能有效避免照明光束70形成不均匀的强度分布以及散斑现象。如此一来，照明系统500能据此产生亮度较为均匀的光斑，从而使之后形成的照明光束70具有良好的均匀度，进而可使照明系统500能达到与前述的照明系统100类似的效果与优点，在此就不再赘述。并且，当照明系统500应用至图1的投影装置200时，亦能使投影装置200达到前述的效果与优点，在此也不再赘述。

此外，值得注意的是，在前述的实施例中，照明系统500的合光元件DM4虽以具有蓝光与绿光反射作用的分光镜为例示，但本实用新型不局限于此。在其他的实施例中，合光元件DM4或其他具有分光特性的分光镜或分光元件亦可视光学需求而具有不同的分光特性。以下将进行进一步的说明。

请参照图6，图6的照明系统600与图5的照明系统500类似，而差异如下所述。具体而言，如图6所示，在本实施例中，照明系统600还包括不可见光光源410，用于发出不可见光光束IR。并且，如图6所示，照明系统600还包括分光元件DMV，分光元件DMV位于第三子同调光束50R以及不可见光光束IR的传递路径上，且位于第三子同调光源110R与第一光学模块520之间。举例而言，在本实施例中，不可见光光束IR例如为红外光光束，并且分光元件DMV可为具有不可见光反射作用的分光镜，而对不可见光提供反射作用，并让可见光穿透。

如此，如图6所示，不可见光光束IR可经由分光元件DMV而与第三子同调光束50R合光，并通过与第三子同调光束50R相同的传递路径而被传递至合光元件DM4处。更进一步而言，在本实施例中，为了可使不可见光光束IR能得以在上述光路上传递，第三分光镜DM3除了对蓝光与绿光提供反射作用，并让红光穿透外，还可让不可见光光束IR穿透，而第二分光镜DM2除了能对红光提供反射作用，并让蓝光与绿光穿透，也还可对不可见光光束IR提供反射作用。如此，如图6所示，第一子同调光束50B、第二子同调光束50G、第三子同调光束50R与不可见光光束IR皆可被传递至合光元件DM4处。

此外，如图6所示，由于第二光学模块140以及第二光扩散元件150与合光元件DM4的相对位置与图5的第二光学模块140以及第二光扩散元件150与合光元件DM4的相对位置并不相同，因此，在本实施例中，合光元件DM4可选择为具有红光与不可见光反射作用的分光镜，而对红光与不可见光提供反射作用，并让蓝光与绿光穿透。如此，第三子同调光束50R与不可见光束IR可经由合光元件DM4而被反射至第二光学模块140以及第二光扩散元件150处，第一子同调光束50B与第二子同调光束50G也可穿透合光元件DM4而被反射至第二光学模块140以及第二光扩散元件150处。

如此，如图6所示，照明系统600可同时提供具有可见光波段以及不可见光波段的照明光束70，并且照明系统600也可通过第一光扩散元件130位于第一位置P1或其附近，第二光扩散元件150位于第二位置P2或其附近，并使第二光扩散元件150的雾度小于第一光扩散元件130的雾度，而能有效避免照明光束70形成不均匀的强度分布以及散斑现象。如此一来，照明系统600能据此产生亮度较为均匀的光斑，从而使之后形成的照明光束70具有良好的均匀度，进而可使照明系统600能达到与前述的照明系统500类似的效果与优点，在此就不再赘述。并且，当照明系统600应用至图1的投影装置200时，亦能使投影装置200达到前述的效果与优点，在此也不再赘述。

此外，值得注意的是，在前述的实施例中，照明系统100、300、400、500、600的第一子同调光束50B、第二子同调光束50G、第三子同调光束50R的传递路径虽皆以通过第一光学模块120、第一光扩散元件130、第二光学模块140以及第二光扩散元件150的光路径为例示，但本实用新型不局限于此。在其他的实施例中，并非所有子同调光束都会通过上述的光路径，以下将进行进一步的说明。

请参照图7，图7的照明系统700与图1的照明系统100类似，而差异如下所述。具体而言，如图7所示，在本实施例中，在本实施例中，第一光扩散元件730B、730G、730R与第一光学模块720B、720G、720R可选择性地设置于至少一子同调光源与第二光学模块140之间。具体而言，在本实施例中，第一光扩散元件730B、730G、730R与第一光学模块720B、720G、720R的数量为三个，且各第一光扩散元件730B、730G、730R与各第一光学模块720B、720G、720R分别对应地设置于第一子同调光源110B、第二子同调光源110G、第三子同调光源110R与第二光学模块140之间，但本实用新型不局限于此。在其他的实施例中，第一光扩散元件730B、730G、730R与第一光学模块720B、720G、720R的数量也可小于三个，而选择性地设置于部分的子同调光源与第二光学模块140之间。

如此，如图7所示，第一子同调光束50B、第二子同调光束50G与第三子同调光束50R可分别通过各自独立的第一光扩散元件730B、730G、730R与第一光学模块720B、720G、720R。因此，照明系统700可通过对各第一光学模块720B、720G、720R的光学透镜的曲率设计来针对不同颜色的子同调光束调整光斑大小，使其进入光均匀化元件160中的收光角度一致，进而提高收光效率。

并且，如图7所示，穿透第一光扩散元件730B的第一子同调光束50B、穿透第一光扩散元件730G的第二子同调光束50G、穿透第一光扩散元件730R的第三子同调光束50R分别经由合光元件771、合光元件772、合光元件773反射后沿同一方向行进而形成同调光束60I后依序入射第二光学模块140以及第二光扩散元件150。更进一步而言，在本实施例中，合光元件771可为用以反射蓝光的任何光学元件，如具有蓝光反射作用的分光镜或是反射元件皆可。合光元件772可为具有绿光反射作用，并使蓝光穿透的分光镜。合光元件773可为具有红光反射作用，并使蓝光与绿光穿透的分光镜。如此，如图7所示，第一子同调光束50B可被合光元件771反射后会依序穿透合光元件772与合光元件773而传递至第二光学模块140处，第二子同调光束50G经由合光元件772反射后会穿透合光元件773而传递至第二光学模块140处，第三子同调光束50R经由合光元件773反射后直接传递至第二光学模块140处，并且第一子同调光束50B、第二子同调光束50G、第三子同调光束50R所形成的同调光束60I亦可经由第二光学模块140会聚于第二光扩散元件150上或其附近。

也就是说，在本实施例中，由于照明系统700也可通过将各第一光扩散元件730B、730G、730R对应地配置于各第一光学模块720B、720G、720R的第一位置P1B、P1G、P1R或其附近，将第二光扩散元件150配置于第二位置P2或其附近，并使第二光扩散元件150的雾度小于第一光扩散元件730B、730G、730R的雾度，而能有效避免照明光束70形成不均匀的强度分布以及散斑现象。如此一来，照明系统700能据此产生亮度较为均匀的光斑，从而使之后形成的照明光束70具有良好的均匀度，进而可使照明系统700能达到与前述的照明系统100类似的效果与优点，在此就不再赘述。并且，当照明系统700应用至图1的投影装置200时，亦能使投影装置200达到前述的效果与优点，在此也不再赘述。

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。在本实用新型的实施例中，照明系统与投影装置可通过第一光扩散元件位于第一位置或其附近，第二光扩散元件位于第二位置或其附近，并使第二光扩散元件的雾度小于第一光扩散元件的雾度，而能有效避免照明光束形成不均匀的强度分布以及散斑现象。如此一来，照明系统能据此产生亮度较为均匀的光斑，从而使之后形成的照明光束具有良好的均匀度，投影装置也能提供具有良好的影像品质的画面，且照明系统与投影装置皆能具有良好的光学效率。

惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求书不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。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：

50B：第一子同调光束

50G：第二子同调光束

50R：第三子同调光束

60I：同调光束

70：照明光束

80：影像光束

100、300、400、500、600、700：照明系统

110：同调光源

110B：第一子同调光源

110G：第二子同调光源

110R：第三子同调光源

120、520、720B、720G、720R：第一光学模块

121、521：第一子光学模块

122、522：第二子光学模块

130、730B、730G、730R：第一光扩散元件

140：第二光学模块

150：第二光扩散元件

160：光均匀化元件

170、DM4、771、772、773：合光元件

200：投影装置

210：光阀

220：投影镜头

410：不可见光光源

IR：不可见光光束

DMV：分光元件

DM1：第一分光镜

DM2：第二分光镜

DM3：第三分光镜

LT：光传递元件

AS：致动机构

CU：控制单元

P1、P1B、P1G、P1R：第一位置

P2：第二位置

S1：第一侧

S2：第二侧。

Claims (20)

1.一种照明系统，用于提供照明光束，其特征在于，所述照明系统包括同调光源、第一光学模块、第二光学模块、第一光扩散元件以及第二光扩散元件，其中：

所述同调光源用于发出同调光束；

所述第一光学模块位于所述同调光束的传递路径上，其中所述同调光束经由所述第一光学模块而聚焦于第一位置；

所述第一光扩散元件位于所述同调光束的传递路径上，且位于所述第一位置或所述第一位置的附近；

所述第二光学模块位于来自所述第一光扩散元件的所述同调光束的传递路径上，其中所述同调光束经由所述第二光学模块而聚焦于第二位置；以及

所述第二光扩散元件位于来自所述第二光学模块的所述同调光束的传递路径上，且位于所述第二位置或所述第二位置的附近，其中所述同调光束依序通过所述第一光扩散元件、所述第二光学模块以及所述第二光扩散元件以形成所述照明光束。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述第二光扩散元件的雾度小于所述第一光扩散元件的雾度。

3.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括：

光均匀化元件，其位于所述第二位置或所述第二位置的附近，其中所述第二光扩散元件位于所述光均匀化元件与所述第二光学模块之间。

4.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述同调光源包括第一子同调光源、第二子同调光源与第三子同调光源，其分别用于发出第一子同调光束、第二子同调光束与第三子同调光束，且所述照明系统还包括合光元件，其位于所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束的传递路径上，所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束通过所述合光元件后沿同一方向行进而形成所述同调光束。

5.根据权利要求4所述的照明系统，其特征在于，所述同调光束通过所述合光元件后入射所述第一光学模块以及所述第一光扩散元件，且所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束自所述第一光扩散元件的同一侧入射于所述第一光扩散元件。

6.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于，所述第一光学模块包括第一子光学模块以及第二子光学模块，所述第一光扩散元件位于所述第一子光学模块与所述第二子光学模块之间，所述第一子光学模块与所述第二子光学模块位于所述同调光束的传递路径上，其中所述同调光束经由所述第一子光学模块聚焦于所述第一位置，且所述同调光束通过所述第一位置后经由所述第二子光学模块扩光并准直化。

7.根据权利要求4所述的照明系统，其特征在于，所述第一光扩散元件具有彼此相对的第一侧与第二侧，所述第一子同调光束与所述第二子同调光束自所述第一侧入射于所述第一光扩散元件，并从所述第二侧离开所述第一光扩散元件，而所述第三子同调光束自所述第二侧入射于所述第一光扩散元件，并从所述第一侧离开所述第一光扩散元件。

8.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述第一光学模块包括第一子光学模块以及第二子光学模块，所述第一光扩散元件位于所述第一子光学模块与所述第二子光学模块之间，所述第一子光学模块位于所述第一子同调光源与所述第二子同调光源此两者与所述第一光扩散元件之间，且所述第二子光学模块位于所述第一光扩散元件与所述第三子同调光源之间。

9.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于，所述第一子光学模块与所述第二子光学模块位于所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束的传递路径上，其中所述第一子同调光束与所述第二子同调光束经由所述第一子光学模块聚焦于所述第一位置，且所述第一子同调光束与所述第二子同调光束通过所述第一位置后经由所述第二子光学模块扩光并准直化，而所述第三子同调光束经由所述第二子光学模块聚焦于所述第一位置，且所述第三子同调光束通过所述第一位置后经由所述第一子光学模块扩光并准直化。

10.根据权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束通过所述合光元件后沿同一方向行进而形成所述同调光束后依序入射所述第二光学模块以及所述第二光扩散元件。

11.一种投影装置，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，其中：

所述照明系统用于提供照明光束，并且包括同调光源、第一光学模块、第二光学模块、第一光扩散元件以及第二光扩散元件，其中：

所述同调光源用于发出同调光束；

所述第一光学模块位于所述同调光束的传递路径上，其中所述同调光束经由所述第一光学模块而聚焦于第一位置；

所述第一光扩散元件位于所述同调光束的传递路径上，且位于所述第一位置或所述第一位置的附近；

所述第二光学模块位于来自所述第一光扩散元件的所述同调光束的传递路径上，其中所述同调光束经由所述第二光学模块而聚焦于第二位置；以及

所述第二光扩散元件位于来自所述第二光学模块的所述同调光束的传递路径上，且位于所述第二位置或所述第二位置的附近，其中所述同调光束依序通过所述第一光扩散元件、所述第二光学模块以及所述第二光扩散元件以形成所述照明光束；以及

所述光阀配置于来自所述照明系统的所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；以及

所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束投影出所述投影装置。

12.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述第二光扩散元件的雾度小于所述第一光扩散元件的雾度。

13.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，还包括：

光均匀化元件，其位于所述第二位置或所述第二位置的附近，其中所述第二光扩散元件位于所述光均匀化元件与所述第二光学模块之间。

14.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述同调光源包括第一子同调光源、第二子同调光源与第三子同调光源，其分别用于发出第一子同调光束、第二子同调光束与第三子同调光束，且所述照明系统还包括合光元件，其位于所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束的传递路径上，所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束通过所述合光元件后沿同一方向行进而形成所述同调光束。

15.根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于，所述同调光束通过所述合光元件后入射所述第一光学模块以及所述第一光扩散元件，且所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束自所述第一光扩散元件的同一侧入射于所述第一光扩散元件。

16.根据权利要求15所述的投影装置，其特征在于，所述第一光学模块包括第一子光学模块以及第二子光学模块，所述第一光扩散元件位于所述第一子光学模块与所述第二子光学模块之间，所述第一子光学模块与所述第二子光学模块位于所述同调光束的传递路径上，其中所述同调光束经由所述第一子光学模块聚焦于所述第一位置，且所述同调光束通过所述第一位置后经由所述第二子光学模块扩光并准直化。

17.根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于，所述第一光扩散元件具有彼此相对的第一侧与第二侧，所述第一子同调光束与所述第二子同调光束自所述第一侧入射于所述第一光扩散元件，并从所述第二侧离开所述第一光扩散元件，而所述第三子同调光束自所述第二侧入射于所述第一光扩散元件，并从所述第一侧离开所述第一光扩散元件。

18.根据权利要求17所述的投影装置，其特征在于，所述第一光学模块包括第一子光学模块以及第二子光学模块，所述第一光扩散元件位于所述第一子光学模块与所述第二子光学模块之间，所述第一子光学模块位于第一子同调光源与第二子同调光源此两者与所述第一光扩散元件之间，且所述第二子光学模块位于所述第一光扩散元件与所述第三子同调光源之间。

19.根据权利要求18所述的投影装置，其特征在于，所述第一子光学模块与所述第二子光学模块位于所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束的传递路径上，其中所述第一子同调光束与所述第二子同调光束经由所述第一子光学模块聚焦于所述第一位置，且所述第一子同调光束与所述第二子同调光束通过所述第一位置后经由所述第二子光学模块扩光并准直化，而所述第三子同调光束经由所述第二子光学模块聚焦于所述第一位置，且所述第三子同调光束通过所述第一位置后经由所述第一子光学模块扩光并准直化。

20.根据权利要求17所述的投影装置，其特征在于，所述第一子同调光束、所述第二子同调光束与所述第三子同调光束通过所述合光元件后沿同一方向行进而形成所述同调光束后依序入射所述第二光学模块以及所述第二光扩散元件。

Images