TWI392954B - 照明系統及照明控制方法 - Google Patents

Description

照明系統及照明控制方法

本發明是有關於一種光源及其控制方法，且特別是有關於一種適用於投影裝置的照明系統及照明控制方法。

一般投影裝置之所以能夠提供彩色的影像畫面，主要是因為投影裝置的照明系統能夠依序提供紅色、綠色及藍色照明光束以照射投影裝置中的光閥(light valve)，進而使投影裝置在屏幕上依序投射出紅色、綠色及藍色影像畫面。當紅色、綠色及藍色影像畫面依序快速地循環出現時，由於人眼的視覺暫留效應，紅色、綠色及藍色影像畫面會混合成彩色畫面，這是投影裝置為何能提供彩色畫面的原因。

一種習知的照明系統是採用高壓汞燈(ultra high pressure lamp,UHP lamp)來產生白色光束，並讓白色光束通過轉動中的色輪(color wheel)。色輪例如是由紅色扇形濾光片(filter)、綠色扇形濾光片及藍色扇形濾光片所構成的環形濾光片，因此白色光束在通過轉動中的色輪後，會依序成為紅色光束、綠色光束及藍色光束。

然而，當不同顏色的濾光片的交界切入白色光束的照射範圍內時，即在輪輻時間(spoke time)時，會將白色光束轉換成兩種不同顏色的光束，而導致照射於光閥上的光束之顏色不正確，進而影響屏幕上之影像畫面的色彩正確性。舉例而言，美國公開專利第20060002109號揭露了燈源持續發出通過色輪的白色光束，就會使白色光束通過兩種不同顏色的扇形濾光片之交界。

美國專利第5774196號揭露了在輪輻時間關閉空間光調變器(spatial light modulator,SLM)。雖然在輪輻時間關閉空間光調變器有助於改善屏幕上之影像畫面的色彩正確性，但由於空間光調變器關閉時燈源仍開啟，因此容易使暗畫面不夠暗，進而使影像畫面的對比降低。此外，在空間光調變器關閉時使燈源開啟會造成光能量的浪費。

此外，台灣公開專利第200729148及200729149號揭露在光閥的不同狀態時關閉及開啟燈源，如此雖可節省能源，但沒有提及在輪輻時間內如何改善色彩之不正確性。

本發明提供一種照明系統，能夠提高投影裝置所投影出的影像畫面之色彩正確性，且能夠更有效率地利用光能量。

本發明提供一種照明系統，能夠根據使用者的不同需求來調整投影裝置所投影出的影像畫面之亮度及色彩品質，且能夠更有效率地利用光能量。

本發明提供一種照明控制方法，能夠提高投影裝置所投影出的影像畫面之色彩正確性，且能夠更有效率地利用光能量。

本發明提供一種照明控制方法，能夠根據使用者的不同需求來調整投影裝置所投影出的影像畫面之亮度及色彩品質，且能夠更有效率地利用光能量。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提出一種照明系統，適於照明一投影裝置的一光閥。照明系統包括一光源模組、一光色調變模組及一控制單元。當光源模組處於開啟狀態時，適於發出一光束，且當光源模組處於關閉狀態時，適於不發出光束。光色調變模組配置於光束的傳遞路徑上。光色調變模組包括複數個光色調變單元，其中這些光色調變單元之任二相鄰者適於分別將光束的顏色調變成二種彼此不同的顏色。光色調變模組適於運動，以使這些光色調變單元依序切入光束的照射範圍內。控制單元電性連接至光源模組與光色調變模組，其中控制單元藉由光色調變模組所傳來的訊號判斷光色調變模組與光束的相對位置。當控制單元判斷這些光色調變單元之任二相鄰者的交界切入光束的照射範圍時，控制單元使光源模組切換至關閉狀態。當控制單元判斷這些光色調變單元之任二相鄰者的交界切離光束的照射範圍時，控制單元使光源模組切換至開啟狀態。光源模組從開啟狀態切換至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間小於這些光色調變單元之二相鄰者的交界從切入至切離光束的照射範圍所經過的時間。

在本發明之一實施例中，光色調變模組包括一色輪，且色輪包括這些光色調變單元。這些光色調變單元環繞色輪的一幾何中心配置，且色輪適於轉動，以使這些光色調變單元依序切入光束的照射範圍內。光源模組可包括一發光二極體(light emitting diode,LED)。發光二極體所發出的光束例如為一白色光束，且這些光色調變單元包括一紅色濾光片、一綠色濾光片及一藍色濾光片。這些光色調變單元可更包括一無色濾光片。

在本發明之一實施例中，光源模組包括複數個發光二極體，這些發光二極體之至少其一為一白光發光二極體，且這些發光二極體之至少另一為一光色為一非白色的發光二極體。這些光色調變單元可包括一無色濾光片。當光束的照射範圍位於無色濾光片的範圍內時，控制單元在一第一時間間隔內使白光發光二極體處於開啟狀態，且在一第二時間間隔內使光色為非白色的發光二極體處於開啟狀態，且第一時間間隔與第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊或完全重合。這些光色調變單元可更包括一顏色為非白色的濾光片，當光束的照射範圍位於顏色為非白色的濾光片的範圍內時，控制單元使光色為非白色的發光二極體處於開啟狀態，且使白光發光二極體處於關閉狀態。上述非白色例如為紅色、綠色或藍色。

在本發明之一實施例中，光源模組所發出的光束為一紫外光束，且這些光色調變單元包括複數個螢光片。紫外光束在通過這些螢光片後被轉換為複數種顏色的光束。光源模組可包括一紫外光發光二極體及一可見光發光二極體，且這些光色調變單元可包括至少一螢光片及至少一濾光片。當光束的照射範圍位於螢光片的範圍內時，控制單元使紫外光發光二極體處於開啟狀態，並使可見光發光二極體處於關閉狀態。當光束的照射範圍位於濾光片的範圍內時，控制單元使可見光發光二極體處於開啟狀態，並使紫外光發光二極體處於關閉狀態。

在本發明之一實施例中，光源模組包括一藍光發光二極體，且這些光色調變單元包括一濾光片、一紅色螢光片及一綠色螢光片，其中藍光發光二極體所發出的一藍色光束適於穿透濾光片。光源模組可包括一發光元件，這些光色調變單元包括一白色光色調變單元。光束在通過白色光色調變單元後的光色為白色，且控制單元適於調整當光束的照射範圍位於白色光色調變單元的範圍內時之發光元件的開啟時間。

本發明之另一實施例提出一種照明系統，適於照明一投影裝置的一光閥。照明系統包括一光源模組、一光色調變模組及一控制單元。當光源模組開啟時，適於發出一光束，且當光源模組關閉時，適於不發出光束。光源模組包括一發光元件。光色調變模組配置於光束的傳遞路徑上，且光色調變模組包括複數個光色調變單元。這些光色調變單元之任二相鄰者適於分別將光束的顏色調變成二種彼此不同的顏色，且光色調變模組適於運動，以使這些光色調變單元依序切入光束的照射範圍內。這些光色調變單元包括一白色光色調變單元，光束在通過白色光色調變單元後的光色為白色。控制單元電性連接至光源模組與光色調變模組，其中控制單元藉由光色調變模組所發出的訊號判斷光色調變模組與光束的相對位置，控制單元適於調整當光束的照射範圍位於白色調變單元的範圍內時之發光元件的開啟時間。光源模組從開啟狀態切換至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間小於白色調變單元從切入至切離光束的照射範圍所經過的時間。

在本發明之一實施例中，發光元件為一白光發光元件，且白色光色調變單元為一無色濾光片。光源模組更包括一光色為一非白色的可見光發光元件。當光束的照射範圍位於無色濾光片的範圍內之時間內，控制單元在一第一時間間隔內使白光發光元件處於開啟狀態，且在一第二時間間隔內使光色為非白色的可見光發光元件處於開啟狀態。第一時間間隔與第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊或完全重合。這些光色調變單元可更包括一顏色為非白色的濾光片，當光束的照射範圍位於顏色為非白色的濾光片的範圍內時，控制單元使光色為非白色的可見光發光元件處於開啟狀態，且使白光發光元件處於關閉狀態。在本發明之一實施例中，發光元件例如為一紫外光發光元件，且白色光色調變單元例如為一白色螢光片。

本發明之又一實施例提出一種照明控制方法，適於控制一投影裝置中的一照明系統。照明系統包括一光源模組及一光色調變模組。光源模組適於發出一光束，光色調變模組配置於光束的傳遞路徑上，並包括複數個光色調變單元。這些光色調變單元之任二相鄰者適於分別將光束的顏色調變成二種彼此不同的顏色，且光色調變模組適於運動，以使這些光色調變單元依序切入光束的照射範圍內。照明控制方法包括下列步驟：首先，當光束的照射範圍位於這些光色調變單元之任一個的範圍內時，使光源模組處於開啟狀態；此外，當這些光色調變單元之任二相鄰者的交界切入光束的照射範圍內時，使光源模組切換至關閉狀態。

在本發明之一實施例中，這些光色調變單元之至少其一為一白色螢光片，且光源模組包括一紫外光發光元件。照明控制方法可更包括調整當光束的照射範圍位於白色螢光片的範圍內時之紫外光發光元件的開啟時間。在本發明之一實施例中，這些光色調變單元之至少其一為一無色濾光片，且光源模組包括一白光發光元件。照明控制方法可更包括調整當光束的照射範圍位於無色濾光片的範圍內時之白光發光元件的開啟時間。

在本發明之一實施例中，光源模組更包括一光色為一非白色的發光元件。照明控制方法可更包括，當光束的照射範圍位於無色濾光片的範圍內時，在一第一時間間隔內使白光發光元件處於開啟狀態，且在一第二時間間隔內使光色為非白色的發光元件處於開啟狀態，其中第一時間間隔與第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊或完全重合。這些光色調變單元之至少另一可為一顏色為非白色的濾光片。照明控制方法可更包括，當光束的照射範圍位於顏色為非白色的濾光片的範圍內時，使光色為非白色的發光元件處於開啟狀態，並使白光發光元件處於關閉狀態。

本發明之再一實施例提出一種照明控制方法，適於控制一投影裝置中的一照明系統。照明系統包括一光源模組及一光色調變模組。光源模組適於發出一光束，且包括一發光元件。光色調變模組配置於光束的傳遞路徑上，並包括複數個光色調變單元。這些光色調變單元之任二相鄰者適於分別將光束的顏色調變成二種彼此不同的顏色，且光色調變模組適於運動，以使這些光色調變單元依序切入光束的照射範圍內。這些光色調變單元之至少其一為一白色光色調變單元，且光束在通過白色光色調變單元後的光色為白色。照明控制方法包括下列步驟：首先，當光束的照射範圍位於白色光色調變單元的範圍內時，調整發光元件的開啟時間；此外，當光束的照射範圍位於白色光色調變單元以外之其餘的這些光色調變單元的範圍內時，使發光元件處於開啟狀態。

基於上述，在本發明之實施例之照明系統及照明控制方法中，當光色調變單元之任二相鄰者的交界切入光束的照射範圍時，該光源模組切換至關閉狀態，如此可改善投影裝置所投影出的影像畫面之色彩正確性，且可更有效率地運用光源模組所提供的光能量。在本發明之實施例之照明系統及照明控制方法中，當光束的照射範圍位於白色光色調變單元的範圍內時，發光元件的開啟時間可被調整，如此可根據使用者的不同需求來調整投影裝置所投影出的影像畫面之亮度及色彩品質，且可更有效率地運用光源模組所提供的光能量。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1A為本發明之一實施例之照明系統應用於一投影裝置中的結構示意圖，而圖1B為圖1A中之光色調變模組的正視圖。請參照圖1A與圖1B，本實施例之照明系統100適於照明一投影裝置200的一光閥210。照明系統100包括一光源模組110、一光色調變模組120及一控制單元130。當光源模組110處於開啟狀態時，適於發出一光束112，且當光源模組110處於關閉狀態時，適於不發出光束112。光色調變模組120配置於光束112的傳遞路徑上。光色調變模組120包括複數個光色調變單元122，其中這些光色調變單元122之任二相鄰者適於分別將光束112的顏色調變成二種彼此不同的顏色。光色調變模組120適於運動，以使這些光色調變單元122依序切入光束112的照射範圍內。

在本實施例中，光色調變模組120包括一色輪121，且色輪121包括這些光色調變單元122。這些光色調變單元122環繞色輪121的一幾何中心C配置，且色輪121適於轉動，以使這些光色調變單元122依序切入光束112的照射範圍內，進而將光束112依序調變成複數種不同的顏色。在本實施例中，照明系統100更包括一光積分柱(light integration rod)140，配置於該光束112的傳遞路徑上。在本實施例中，光色調變模組120配置於光源模組110與光積分柱140之間。然而，在其他實施例中，亦可以是光積分柱140配置於光源模組110與光色調變模組120之間。

在本實施例中，光束112的照射範圍定義為光積分柱140的入光口於光色調變模組120上的正投影之範圍，如圖1B所繪示。然而，在光積分柱140配置於光源模組110與光色調變模組120之間的實施例中，光束112的照射範圍定義為光積分柱140的出光口於光色調變模組120上的正投影之範圍。在本實施例中光束112在經過光積分柱140的均勻化及整形作用後，會被透鏡220及反射鏡230投射於光閥210上，且光閥210會將光束112反射且轉換為一影像光束212。投影鏡頭240會將影像光束212投射於屏幕(未繪示)上以產生影像畫面。在本實施例中，光閥210例如為一數位微鏡元件(digital micro-mirror device,DMD)。然而，在其他實施例中，光閥210亦可以是一矽基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel)。

控制單元130電性連接至光源模組110與光色調變模組120，其中控制單元130會藉由光色調變模組120所傳來的訊號判斷出光色調變模組120與光束112的相對位置。具體而言，光色調變模組120可更具有一轉子(rotor)124及一光偵測器126。轉子124的旋轉可帶動色輪121的旋轉。轉子124的表面具有一位置標記125，且光偵測器126朝向轉子124。位置標記125會隨著轉子124的旋轉而旋轉，當位置標記125旋轉至光偵測器126所對準的位置時，光偵測器126便會偵測到位置標記125，進而傳遞訊號至控制單元130。控制單元130根據位置標記125及色輪121的轉速，便能夠計算出色輪121與光束112的相對位置。

當控制單元130判斷這些光色調變單元122之任二相鄰者的交界B切入光束112的照射範圍時，控制單元130會使光源模組110切換至關閉狀態。當控制單元130判斷這些光色調變單元122之任二相鄰者的交界B切離光束112的照射範圍時，控制單元130會使光源模組110切換至開啟狀態。光源模組110從開啟狀態切換至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間小於這些光色調變單元122之二相鄰者的交界B從切入至切離光束的照射範圍所經過的時間(即輪輻時間)。此處的關閉狀態是指光源模組110中的發光元件不發光的狀態，而此處的開啟狀態是指光源模組110中的發光元件在正常的工作模式下發光的狀態。

舉例而言，當色輪121的轉速為每秒120轉時，且在輪輻時間內色輪121所轉動的角度假設為12度時，則可計算出輪輻時間約為1/3600秒，但本發明並不以此為限。在本實施例中，光源模組110包括一發光二極體114。由於發光二極體114具有反應快速的特點，因此能確保其從開啟狀態切換至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間比輪輻時間短。相較之下，習知採用高壓汞燈的光源模組之從開啟狀態切排至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間則會超過輪輻時間，主要是因為高壓汞燈有較長的暖燈時間。在本實施例中，發光二極體114例如為一白光發光二極體，所發出的光束112為一白色光束。此外，光色調變單元120可包括一紅色濾光片122a、一綠色濾光片122b及一藍色濾光片122c。在本實施例中，光色調變單元120更包括一無色濾光片122d。

圖2為圖1A中之色輪的位置狀態與光源模組的開關狀態之時間對照圖。請參照圖1A、圖1B及圖2，由圖2可知，當光束112的照射範圍位於紅色濾光片122a、綠色濾光片122b、藍色濾光片122c及無色濾光片122d的範圍內時，光源模組100是處於開啟狀態。此外，當交界B切入光束112的照射範圍內時，即在輪輻時間時，光源模組是處於關閉狀態。

在本實施例之照明系統100中，由於光源模組100在輪輻時間內是處於關閉狀態，因此能避免二相鄰之濾光片122將光束112的顏色同時調變為兩種不同的顏色，進而改善投影裝置200所投影出的影像畫面之色彩正確性。此外，由於光源模組110在輪輻時間內是處於關閉狀態，因此可降低光源模組110的功率損耗，進而使照明系統100更省電。再者，光源模組110在輪輻時間內關閉更能夠減少光源模組110的熱累積，進而降低發光二極體114的溫度，以減少發光二極體114的熱衰減，並延長發光二極體114的使用壽命。另外，光源模組110在輪輻時間內關閉還能夠降低黑畫面的亮度，以提高影像畫面的對比。

另一方面，當本實施例之照明系統100與習知照明系統的功率消耗一致時，由於本實施例之光源模組110的發光時間較短，因此驅動電流便可以較高。如此一來，在相同的功率消耗的前提下，本實施例之照明系統100所能夠提供的亮度較習知照明系統為高。

圖3為圖1A中之照明系統於另一模式下之色輪的位置狀態、光閥的開關狀態及光源模組的開關狀態之時間對照圖。請參照圖1A、圖1B及圖3，光源模組110包括一發光元件(在本實施例中為發光二極體114)，這些光色調變單元122包括一白色光色調變單元(在本實施例中為無色濾光片122d)，光束112在通過白色光色調變單元後的光色為白色，且控制單元130適於調整當光束112的照射範圍位於白色光色調變單元時之發光元件的開啟時間。由圖3可知，當光束112的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內時，光源模組110在這段時間內只有部分時間開啟，而此部分時間的長短為可調整，或在其他模式下光源模組110在這段時間內亦可以是處於關閉狀態。如此一來，便可以隨著使用者的需求來調整影像畫面的亮度與色彩品質。

舉例而言，當投影裝置200是用以作書面資料的簡報，而對色彩飽和度之要求不高時，為了提升影像畫面的亮度，可使光源模組110在光束112的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內時維持於開啟狀態，如圖2所繪示。然而，當投影裝置200是用以放映影片時，由於對色彩飽和度之要求較高，可使光源模組110在光束112的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內時維持於關閉狀態。此外，如果使用者對色彩飽和度及亮度的需求是介於上述兩者之間時，可使光源模組在光束112的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內時的部分時間內使光源模組110處於開啟狀態，如圖3所繪示。再者，使光源模組110在光束112的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內時的部分時間或全部時間內關閉亦可以節省功率的消耗。

在本實施例中，控制單元130亦可電性連接至光閥210。控制單元130可同時關閉光閥210與光源模組110，如圖3所繪示，以使影像畫面的對比提升，並節省能源。

在其他實施例之照明系統中，光源模組110在輪輻時間亦可以不關閉，且控制單元130適於調整當光束112的照射範圍位於白色光色調變單元時之發光元件的開啟時間，且光源模組110從開啟狀態切換至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間小於白色調變單元從切入至切離光束112的照射範圍所經過的時間。舉例而言，假設色輪121的轉速為每秒120轉，而無色濾光片122d的角度範圍假設為105度，則可計算出無色濾光片從切入至切離光束112的照射範圍所經過的時間約為1/412秒，但本發明並不以此為限。

圖4為本發明之另一實施例之照明系統應用於投影裝置中的結構示意圖。請參照圖4，本實施例之照明系統100a與上述照明系統100(如圖1A所繪示)類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例之照明系統100a中，光源模組110a包括複數個發光二極體114、116，這些發光二極體114、116之至少其一為一白光發光二極體(如發光二極體114為白色發光二極體)，且這些發光二極體114、116之至少另一為一光色為一非白色的發光二極體(如發光二極體116為非白色發光二極體)。在本實施例中，此非白色例如為紅色，且發光二極體114所發出的白色光束與發光二極體116所發出的紅色光束可藉由合光元件119混合成光束112a。合光元件119例如是分色鏡(dichroic mirror)、中性密度濾光片(neutral density filter)、偏振分光鏡(polarizing beam splitter,PBS)或其他適當的分合光元件。

請參照圖1B與圖4，這些光色調變單元122可包括無色濾光片122d。當光束112a的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內時，控制單元會在一第一時間間隔內使白光發光二極體(如發光二極體114)處於開啟狀態，且會在一第二時間間隔內使光色為非白色的發光二極體(如發紅光的發光二極體116)處於開啟狀態，且第一時間間隔與第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊或完全重合。

圖5為圖4中之色輪的位置狀態、白色發光二極體的開關狀態及紅光發光二極體的開關狀態之時間對照圖。請參照圖1B、圖4及圖5，在本實施例中，上述第一時間間隔與第二時間間隔完全重合，如圖5中所繪示的時間間隔11。

請參照圖1B、圖4及圖5，這些光色調變單元122可更包括一顏色為非白色的濾光片，在本實施例中例如為紅色濾光片122a。當光束112a的照射範圍位於顏色為非白色的濾光片(如紅色濾光片122a)的範圍內時，控制單元會使光色為非白色的發光二極體(發紅光的發光二極體116)處於開啟狀態，且使白光發光二極體(如發光二極體114)處於關閉狀態。在其他實施例中，上述非白色亦可以是綠色、藍色或其他適當的顏色。

在其他實施例之照明系統中，光源模組110a在輪輻時間亦可以不關閉，且控制單元130適於調整當光束112a的照射範圍位於白色光色調變單元時之發光元件的開啟時間，且光源模組110從開啟狀態切換至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間小於白色調變單元從切入至切離光束112的照射範圍所經過的時間。

圖6為白光發光二極體與紅光發光二極體的光譜圖。請參照圖4、圖5與圖6，由圖6中可知，白光發光二極體所發出的白光在紅色波長範圍處的光強度較低，因此若在時間間隔I1中同時開啟白光發光二極體與紅光發光二極體，將可彌補白光發光二極體所發出的白光在紅色波長範圍處的光強度較低的問題，以使照明系統100a能夠提供色彩較為標準的白光，進而提升影像畫面的色彩正確性。

圖7為本發明之另一實施例之照明系統的光色調變模組之正視圖，而圖8為圖7中之色輪的位置狀態、白色發光二極體的開關狀態及紅光發光二極體的開關狀態之時間對照圖。本實施例之照明系統與圖4之照明系統100a類似，而兩者的差異在於色輪之光色調變單元之不同及白色發光二極體與紅光發光二極體之開啟時間的不同。請參照圖7與圖8，相較於圖1B之色輪121，本實施例之光色調變模組120b之色輪121b不具有紅色濾光片122a(如圖1B所繪示)。此外，當光束的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內時，白色發光二極體開啟時的第一時間間隔I1’與紅光發光二極體開啟時的第二時間間隔I2’為部分重疊。當紅光發光二極體開啟而白色發光二極體關閉時，紅光發光二極體所發出的紅色光束會穿透無色濾光片122d，而使照射至光閥的光束呈紅色。另一方面，當紅光發光二極體與白光發光二極體同時開啟時，則可增進白色光束的色彩正確性。

值得注意的是，本發明並不限定光源模組須包括白色發光元件或白光發光二極體，在其他實施例中，圖1A中的白光發光二極體亦可以用紫外光發光二極體取代，而紅色濾光片122a、綠色濾光片122b、藍色濾光片122c及無色濾光片122d可分別用紅色螢光片、綠色螢光片、藍色螢光片及白色螢光片取代。紫外光發光二極體所發出的紫外光束在通過紅色、綠色、藍色及白色螢光片後，會分別被轉換成紅色、綠色、藍色及白色光束。螢光片是將螢光粉或螢光材質塗佈於透光基板的表面或摻雜於透光基板內而製成。換言之，光源模組所發出的光束亦可以是紫外光束，且光色調變單元可包括複數個螢光片，而紫外光束在通過這些螢光片後，會被轉換為複數種顏色的光束。

在另一實施例中，圖1中的白光發光二極體亦可以用藍光發光二極體取代，且光色調變單元包括一濾光片、一紅色螢光片及一綠色螢光片，藍光發光二極體所發出的藍色光束會穿透此濾光片，而此濾光片例如為無色濾光片或藍色濾光片。藍光發光二極體所發出的藍色光束在通過紅色螢光片及綠色螢光片後，會分別被轉換成紅色光束與綠色光束。在又一實施例中光色調變單元可更包括白色螢光片，以將藍色光束轉換為白色光束。

在再一實施例中，圖4中的白光發光二極體可用紫外光發光二極體取代，而圖1B中的綠色濾光片122b、藍色濾光片122c及無色濾光片122d可分別用綠色螢光片、藍色螢光片及白色螢光片取代。當光源模組所發出的光束的照射範圍位於綠色發光片、藍色發光片或白色發光片的範圍內時，控制單元會使紫外光發光二極體處於開啟狀態，並使紅光發光二極體(即發光二極體116)處於關閉狀態。另外，當光源模組所發出的光束之照射範圍位於紅色濾光片122a(如圖1B所繪示)的範圍內時，控制單元會使紅光發光二極體處於開啟狀態，並使紫外光發光二極體處於關閉狀態。換言之，光源模組可包括一紫外光發光二極體及一可見光發光二極體，且這些光色調變單元可包括至少一螢光片及至少一濾光片。當光束的照射範圍位於螢光片的範圍內時，控制單元會使紫外光發光二極體處於開啟狀態，並使可見光發光二極體處於關閉狀態。當光束的照射範圍位於濾光片的範圍內時，控制單元會使可見光發光二極體處於開啟狀態，並使紫外光發光二極體處於關閉狀態。因此，在另一實施例中，亦可以用紫外光發光二極體來取代圖4中的紅光發光二極體(即發光二極體116)，並分別以紅色、綠色及藍色螢光片來取代圖1B中的紅色、綠色及藍色濾光片。

在又一實施例中，亦可用紅色、綠色及藍色發光二極體來取代圖1A中的白色發光二極體(即發光二極體114)，而紅色、綠色及藍色發光二極體可利用合光元件混合成白光。

本發明之又一實施例提出一種照明控制方法，其適於控制上述實施例之照明系統，例如圖1A之照明系統100。請參照圖1A、圖1B與圖2，本實施例之照明控制方法包括下列步驟：首先，當光束112的照射範圍位於這些光色調變單元122之任一個的範圍內時，使光源模組110處於開啟狀態；此外，當這些光色調變單元122之任二相鄰者的交界B切入光束112的照射範圍內時，使光源模組110切換至關閉狀態。照明控制方法所能達到的優點與功效與上述用以描述照明系統100的段落中之優點與功效相同，在此不再重述。

在本發明之再一實施例之照明控制方法適於控制上述實施例之照明系統，例如圖1A之照明系統100。請參照圖1A、圖1B與圖3，這些光色調變單元122之至少其一為一無色濾光片(如圖1B之無色濾光片122d)，且光源模組110包括一白光發光元件(如圖1A之發光元件112)。本實施例之照明控制方法包括調整當光束112的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內之時白光發光元件的開啟時間。此外，在本實施例中，照明控制方法更包括，當光束112的照射範圍位於白色光色調變單元(例如圖1B之無色濾光片122d)以外之其餘的光色調變單元122(例如紅色、綠色、藍色濾光片122a、122b、122c)的範圍內時，使發光元件(如發光二極體114)處於開啟狀態。

在本發明之另一實施例之照明控制方法中，這些光色調變單元122之至少其一為一白色螢光片，例如以此白色螢光片取代圖1B中的無色濾光片122d，且光源模組110包括一紫外光發光元件，例如以此紫外光發光元件取代圖1A中的發光元件114。本實施例之照明控制方法包括調整當光束112的照射範圍位於白色螢光片的範圍內時之紫外光發光元件的開啟時間。

在本發明之又一實施例之照明控制方法可用以控制上述實施例之照明系統(例如圖4之照明系統100a或採用圖7之光色調變模組120b之照明系統)。請參照圖1B、圖4、圖5與圖8，本實施例之照明控制方法可更包括，當光束112a的照射範圍位於無色濾光片122d的範圍內時，在一第一時間間隔內使白光發光元件(如發白光的發光二極體114)處於開啟狀態，且在一第二時間間隔內使光色為非白色的發光元件(例如發紅光的發光二極體116)處於開啟狀態，其中第一時間間隔與第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊(如圖8所示)或完全重合(如圖5所示)。

當本實施例之照明控制方法應用於圖4之照明系統100a時，照明控制方法可更包括，當光束112a的照射範圍位於顏色為非白色的濾光片(例如紅色濾光片122a)的範圍內時，使光色為非白色的發光元件(例如發紅光的發光二極體116)處於開啟狀態，並使白光發光元件(如發白光的發光二極體114)處於關閉狀態。

綜上所述，在本發明之實施例之照明系統及照明控制方法中，當光色調變單元之任二相鄰者的交界切入光束的照射範圍時(即在輪輻時間時)，該光源模組會切換至關閉狀態，如此可改善投影裝置所投影出的影像畫面之色彩正確性，且可更有效率地運用光源模組所提供的光能量。在本發明之實施例之照明系統及照明控制方法中，當光束的照射範圍位於白色光色調變單元的範圍內時，發光元件的開啟時間可被調整，如此可根據使用者的不同需求來調整投影裝置所投影出的影像畫面之亮度及色彩品質，且可更有效率地運用光源模組所提供的光能量。在本發明之實施例之照明系統及照明控制方法中，可採用其他非白光的發光二極體來補償白光發光二極體在光譜中某些光色的強度不足之問題，且當光束照射於無色濾光片時，開啟非白光的發光二極體與白光發光二極體，如此便能夠提升投影裝置所投影出的影像畫面之色彩正確性。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100、100a．．．照明系統

110、110a．．．光源模組

112、112a．．．光束

114、116．．．發光二極體

119．．．合光元件

120、120b．．．光色調變模組

121、121b．．．色輪

122．．．光色調變單元

122a．．．紅色濾光片

122b．．．綠色濾光片

122c．．．藍色濾光片

122d．．．無色濾光片

124．．．轉子

125．．．位置標記

126．．．光偵測器

130．．．控制單元

140．．．光積分柱

200．．．投影裝置

210．．．光閥

212．．．影像光束

220．．．透鏡

230．．．反射鏡

B．．．交界

C．．．幾何中心

I1．．．時間間隔

I1’．．．第一時間間隔

I2’．．．第二時間間隔

圖1A為本發明之一實施例之照明系統應用於一投影裝置中的結構示意圖。

圖1B為圖1A中之光色調變模組的正視圖。

圖2為圖1A中之色輪的位置狀態與光源模組的開關狀態之時間對照圖。

圖3為圖1A中之照明系統於另一模式下之色輪的位置狀態、光閥的開關狀態及光源模組的開關狀態之時間對照圖。

圖4為本發明之另一實施例之照明系統應用於投影裝置中的結構示意圖。

圖5為圖4中之色輪的位置狀態、白色發光二極體的開關狀態及紅光發光二極體的開關狀態之時間對照圖。

圖6為白光發光二極體與紅光發光二極體的光譜圖。

圖7為本發明之另一實施例之照明系統的光色調變模組之正視圖。

圖8為圖7中之色輪的位置狀態、白色發光二極體的開關狀態及紅光發光二極體的開關狀態之時間對照圖。

100．．．照明系統

110．．．光源模組

112．．．光束

114．．．發光二極體

120．．．光色調變模組

121．．．色輪

124．．．轉子

125．．．位置標記

126．．．光偵測器

130．．．控制單元

140．．．光積分柱

200．．．投影裝置

210．．．光閥

212．．．影像光束

220．．．透鏡

230．．．反射鏡

240．．．投影鏡頭

Claims (28)

1. 一種照明系統，適於照明一投影裝置的一光閥，該照明系統包括：一光源模組，其中當該光源模組處於開啟狀態時，適於發出一光束，且當該光源模組處於關閉狀態時，適於不發出該光束；一光色調變模組，配置於該光束的傳遞路徑上，該光色調變模組包括複數個光色調變單元，其中該些光色調變單元之任二相鄰者適於分別將該光束的顏色調變成二種彼此不同的顏色，且該光色調變模組適於運動，以使該些光色調變單元依序切入該光束的照射範圍內；以及一控制單元，電性連接至該光源模組與該光色調變模組，其中該控制單元藉由該光色調變模組所傳來的訊號判斷該光色調變模組與該光束的相對位置，當該控制單元判斷該些光色調變單元之任二相鄰者的交界切入該光束的照射範圍時，該控制單元使該光源模組切換至關閉狀態，且當該控制單元判斷該些光色調變單元之任二相鄰者的交界切離該光束的照射範圍時，該控制單元使該光源模組切換至開啟狀態，其中，該光源模組從開啟狀態切換至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間小於該些光色調變單元之任二相鄰者的交界從切入至切離該光束的照射範圍所經過的時間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該光色調變模組包括一色輪，該色輪包括該些光色調變單元，其中該些光色調變單元環繞該色輪的一幾何中心配置，且該色輪適於轉動，以使該些光色調變單元依序切入該光束的照射範圍內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該光源模組包括一發光二極體。
4. 如申請專利範圍第3項所述之照明系統，其中該發光二極體所發出的該光束為一白色光束，且該些光色調變單元包括一紅色濾光片、一綠色濾光片及一藍色濾光片。
5. 如申請專利範圍第4項所述之照明系統，其中該些光色調變單元更包括一無色濾光片。
6. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該光源模組包括複數個發光二極體，該些發光二極體之至少其一為一白光發光二極體，且該些發光二極體之至少另一為一光色為一非白色的發光二極體，該些光色調變單元包括一無色濾光片，當該光束的照射範圍位於該無色濾光片的範圍內時，該控制單元在一第一時間間隔內使該白光發光二極體處於開啟狀態，且在一第二時間間隔內使光色為該非白色的該發光二極體處於開啟狀態，該第一時間間隔與該第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊或完全重合。
7. 如申請專利範圍第6項所述之照明系統，其中該些光色調變單元更包括一顏色為該非白色的濾光片，當該光束的照射範圍位於顏色為該非白色的該濾光片的範圍內時，該控制單元使光色為該非白色的該發光二極體處於開啟狀態，且使該白光發光二極體處於關閉狀態。
8. 如申請專利範圍第6項所述之照明系統，其中該非白色為紅色、綠色或藍色。
9. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該光源模組所發出的該光束為一紫外光束，且該些光色調變單元包括複數個螢光片，該紫外光束在通過該些螢光片後被轉換為複數種顏色的光束。
10. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該光源模組包括一紫外光發光二極體及一可見光發光二極體，且該些光色調變單元包括至少一螢光片及至少一濾光片，當該光束的照射範圍位於該螢光片的範圍內時，該控制單元使該紫外光發光二極體處於開啟狀態，並使該可見光發光二極體處於關閉狀態，且當該光束的照射範圍位於該濾光片的範圍內時，該控制單元使該可見光發光二極體處於開啟狀態，並使該紫外光發光二極體處於關閉狀態。
11. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該光源模組包括一藍光發光二極體，且該些光色調變單元包括一濾光片、一紅色螢光片及一綠色螢光片，其中該藍光發光二極體所發出的一藍色光束適於穿透該濾光片。
12. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該光源模組包括一發光元件，該些光色調變單元包括一白色光色調變單元，該光束在通過該白色光色調變單元後的光色為白色，該控制單元適於調整當該光束的照射範圍位於該白色光色調變單元的範圍內時之該發光元件的開啟時間。
13. 一種照明系統，適於照明一投影裝置的一光閥，該照明系統包括：一光源模組，其中當該光源模組開啟時，適於發出一光束，且當該光源模組關閉時，適於不發出該光束，該光源模組包括一發光元件；一光色調變模組，配置於該光束的傳遞路徑上，該光色調變模組包括複數個光色調變單元，其中該些光色調變單元之任二相鄰者適於分別將該光束的顏色調變成二種彼此不同的顏色，且該光色調變模組適於運動，以使該些光色調變單元依序切入該光束的照射範圍內，該些光色調變單元包括一白色光色調變單元，該光束在通過該白色光色調變單元後的光色為白色；以及一控制單元，電性連接至該光源模組與該光色調變模組，其中該控制單元藉由該光色調變模組所發出的訊號判斷該光色調變模組與該光束的相對位置，該控制單元適於調整當該光束的照射範圍位於該白色調變單元的範圍內時之該發光元件的開啟時間，其中，該光源模組從開啟狀態切換至關閉狀態的反應時間加上從關閉狀態切換至開啟狀態的反應時間小於該白色調變單元從切入至切離該光束的照射範圍所經過的時間。
14. 如申請專利範圍第13項所述之照明系統，其中該發光元件為一白光發光元件，且該白色光色調變單元為一無色濾光片。
15. 如申請專利範圍第14項所述之照明系統，其中該光源模組更包括一光色為一非白色的可見光發光元件，當該光束的照射範圍位於該無色濾光片的範圍內之時間內，該控制單元在一第一時間間隔內使該白光發光元件處於開啟狀態，且在一第二時間間隔內使光色為該非白色的該可見光發光元件處於開啟狀態，該第一時間間隔與該第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊或完全重合。
16. 如申請專利範圍第15項所述之照明系統，其中該些光色調變單元更包括一顏色為該非白色的濾光片，當該光束的照射範圍位於顏色為該非白色的該濾光片的範圍內時，該控制單元使光色為該非白色的該可見光發光元件處於開啟狀態，且使該白光發光元件處於關閉狀態。
17. 如申請專利範圍第13項所述之照明系統，其中該發光元件為一紫外光發光元件，且該白色光色調變單元為一白色螢光片。
18. 一種照明控制方法，適於控制一投影裝置中的一照明系統，該照明系統包括一光源模組及一光色調變模組，該光源模組適於發出一光束，該光色調變模組配置於該光束的傳遞路徑上，並包括複數個光色調變單元，該些光色調變單元之任二相鄰者適於分別將該光束的顏色調變成二種彼此不同的顏色，且該光色調變模組適於運動，以使該些光色調變單元依序切入該光束的照射範圍內，該照明控制方法包括：當該光束的照射範圍位於該些光色調變單元之任一個的範圍內時，使該光源模組處於開啟狀態；以及當該些光色調變單元之任二相鄰者的交界切入該光束的照射範圍內時，使該光源模組切換至關閉狀態。
19. 如申請專利範圍第18項所述之照明控制方法，其中該些光色調變單元之至少其一為一白色螢光片，且該光源模組包括一紫外光發光元件，該照明控制方法更包括調整當該光束的照射範圍位於該白色螢光片的範圍內時之該紫外光發光元件的開啟時間。
20. 如申請專利範圍第18項所述之照明控制方法，其中該些光色調變單元之至少其一為一無色濾光片，且該光源模組包括一白光發光元件，該照明控制方法更包括調整當該光束的照射範圍位於該無色濾光片的範圍內時之該白光發光元件的開啟時間。
21. 如申請專利範圍第20項所述之照明控制方法，其中該光源模組更包括一光色為一非白色的發光元件，該照明控制方法更包括：當該光束的照射範圍位於該無色濾光片的範圍內時，在一第一時間間隔內使該白光發光元件處於開啟狀態，且在一第二時間間隔內使光色為該非白色的發光元件處於開啟狀態，其中該第一時間間隔與該第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊或完全重合。
22. 如申請專利範圍第21項所述之照明控制方法，該些光色調變單元之至少另一為一顏色為該非白色的濾光片，該照明控制方法更包括：當該光束的照射範圍位於顏色為該非白色的該濾光片的範圍內時，使光色為該非白色的該發光元件處於開啟狀態，並使該白光發光元件處於關閉狀態。
23. 如申請專利範圍第21項所述之照明控制方法，其中該非白色為紅色、綠色或藍色。
24. 一種照明控制方法，適於控制一投影裝置中的一照明系統，該照明系統包括一光源模組及一光色調變模組，該光源模組適於發出一光束，且包括一發光元件，該光色調變模組配置於該光束的傳遞路徑上，並包括複數個光色調變單元，該些光色調變單元之任二相鄰者適於分別將該光束的顏色調變成二種彼此不同的顏色，且該光色調變模組適於運動，以使該些光色調變單元依序切入該光束的照射範圍內，該些光色調變單元之至少其一為一白色光色調變單元，該光束在通過該白色光色調變單元後的光色為白色，該照明控制方法包括：當該光束的照射範圍位於該白色光色調變單元的範圍內時，調整該發光元件的開啟時間；以及當該光束的照射範圍位於該白色光色調變單元以外之其餘的該些光色調變單元的範圍內時，使該發光元件處於開啟狀態。
25. 如申請專利範圍第24項所述之照明控制方法，其中該發光元件為一白光發光元件，且該白色光色調變單元為一無色濾光片。
26. 如申請專利範圍第25項所述之照明控制方法，其中該光源模組更包括一光色為一非白色的可見光發光元件，該照明控制方法更包括：當該光束的照射範圍位於該無色濾光片的範圍內時，該控制單元在一第一時間間隔內使該白光發光元件處於開啟狀態，且在一第二時間間隔內使光色為該非白色的該可見光發光元件處於開啟狀態，該第一時間間隔與該第二時間間隔彼此不重疊、部分重疊或完全重合。
27. 如申請專利範圍第26項所述之照明控制方法，其中該些光色調變單元更包括一顏色為該非白色的濾光片，該照明控制方法更包括：當該光束的照射範圍位於顏色為該非白色的該濾光片的範圍內時，該控制單元使光色為該非白色的該可見光發光元件處於開啟狀態，且使該白光發光元件處於關閉狀態。
28. 如申請專利範圍第24項所述之照明控制方法，其中該發光元件為一紫外光發光元件，且該白色光色調變單元為一白色螢光片。