TWI633383B

TWI633383B - 波長轉換裝置

Info

Publication number: TWI633383B
Application number: TW107100115A
Authority: TW
Inventors: 潘浩煒; 蔡志賢
Original assignee: 中強光電股份有限公司
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-01-02
Publication date: 2018-08-21
Also published as: US10678122B2; US20190196315A1; CN109976075B; TW201928493A; CN109976075A

Abstract

一種波長轉換裝置，包括一第一波長轉換部以及第二波長轉換部。第一波長轉換部適於接收光源裝置的激發光束，並適於將激發光束轉換成第一色光束。第二波長轉換部包括波長維持區以及多個波長轉換結構。當第二波長轉換部切入激發光束的傳遞路徑上時，部分激發光束適於入射波長維持區而為第二色光束，另一部分的激發光束適於入射這些波長轉換結構而轉換成預定色光束。第二色光束於色彩空間的第一色度座標值為(x,y)，第二色光束與預定色光束合併並通過分色元件後於色彩空間中的第二色度座標值為(x’,y’)，且x’≦x且y’≧y。本發明的波長轉換裝置適用於投影機且可提高投影機所投影出影像畫面的品質。

Description

波長轉換裝置

本發明涉及一種波長轉換裝置，尤其是關於一種用於投影機的波長轉換裝置。

現行的投影機的架構主要包括照明系統、光閥以及投影鏡頭，其中照明系統用以提供照明光束，而光閥用以將照明光束轉換成影像光束，投影鏡頭則用以將影像光束投影於螢幕上，以於螢幕上形成影像畫面。其中照明系統可以產生不同顏色的照明光束，主要原理就是藉由激光二極管良好的發光效率來激發螢光粉輪上的螢光粉，進而產生所需的純色光源。

在投影機的光路架構中，影像畫面中藍色色光的來源為藍光激光二極管，為了激發螢光粉輪上的螢光粉而達到良好轉換成不同色光的效率，選用可發出短波長藍光(也就是波長小於445nm的藍光)的激光二極管，但短波長藍光在人眼的感覺中為一種偏紫色的藍光，因此，為了提高影像畫面的品質，必須將偏紫色的藍光調整成接近偏藍色的藍光，然而，激光二極管的頻寬極窄具單色性，其所發出的藍光在CIE1931色彩空間的色度座標值已經非常接近色彩空間的臨界值，因而無法再透過彩色濾光片將偏紫色的藍光純化而於色彩空間中達到所需的度座標值。

因此，如何針對上述的問題進行改善，實為本領域相關人員所關注的焦點。

本”先前技術”段落只是用來幫助瞭解本發明內容，因此在” 先前技術”中所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。此外，在” 先前技術”中所揭露的內容並不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，也不代表在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明的目的之一在於提供一種波長轉換裝置，適用於投影機中，進而提高投影機所投影出影像畫面的品質。

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。

為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明提供一種波長轉換裝置，適用於投影系統，投影系統包括光源裝置與分色元件，光源裝置提供激發光束，波長轉換裝置位於激發光束的傳遞路徑上，波長轉換裝置包括第一波長轉換部以及第二波長轉換部。第一波長轉換部配置至少一波長轉換材料且適於接收光源裝置的激發光束，並適於將激發光束轉換成第一色光束。第二波長轉換部包括波長維持區以及多個波長轉換結構，第二波長轉換部與第一波長轉換部輪流切入激發光束的傳遞路徑上。當第二波長轉換部切入激發光束的傳遞路徑上時，部分激發光束適於入射波長維持區而為第二色光束，另一部分的激發光束適於入射這些波長轉換結構而轉換成預定色光束。第二色光束於色彩空間的第一色度座標值為(x,y)，第二色光束與預定色光束藉由分色元件合併後於色彩空間中的第二色度座標值為(x’,y’)，且x’≦x且y’≧y。

在本發明的一實施例中，上述的波長轉換裝置還包括基板，基板具有第一表面、第二表面以及軸心，第一表面相對於第二表面，第一波長轉換部與第二波長轉換部配置於基板的第一表面且圍繞軸心。

在本發明的一實施例中，上述的波長轉換裝置還包括反射層，反射層配置於基板的第一表面，且反射層位於第一波長轉換部與第一表面之間以及位於第二波長轉換部與第一表面之間，用以反射第一色光束、第二色光束及預定色光束。

在本發明的一實例中，上述的基板為透明基板，且波長轉換裝置還包括多個反射層，這些反射層配置於基板的第一表面，且這些反射層分別位於對應的波長轉換結構與第一表面之間，用以反射預定色光束，而第二色光束穿透波長維持區。

在本發明的一實施例中，上述的波長轉換裝置還包括擴散層，擴散層配置於基板的第一表面，且擴散層位於第二波長轉換部的波長維持區內。

在本發明的一實施例中，上述的基板的第一表面上這些波長轉換結構彼此之間具有間隙，且這些波長轉換結構構成圖案。

在本發明的一實施例中，上述的圖案為多個弧形條狀結構，這些弧形條狀結構以軸心為中心朝遠離軸心的方向同心排列。

在本發明一實施例中，上述的圖案為多個條狀結構，這些條狀結構分別朝向遠離軸心的方向徑向延伸，且這些條狀結構彼此間隔排列。

在本發明的一實施例中，上述的這些波長轉換結構分別為點狀微結構，這些點狀微結構隨機分佈於第二波長轉換部內，且每一點狀微結構具有弧面。

在本發明的一實施例中，上述的至少一波長轉換材料的數量為兩個，這些波長轉換材料分別為第一波長轉換材料與第二波長轉換材料，第一波長轉換材料適於將激發光束轉換成黃色光束，第二波長轉換材料適於將激發光束轉換成綠色光束。

在本發明的一實施例中，上述的這些波長轉換結構藉由網板印刷的方式或鋼板印刷方式形成於第二波長轉換部內。

在本發明的一實施例中，上述的第二波長轉換部的這些波長轉換結構的面積為A1，波長維持區的面積為A2，且A1/(A1+A2)的比值介於1/10~4/5之間。

在本發明的一實施例中，上述的激發光束入射第一波長轉換部而轉換成第一色光束的轉換率≧90%。

在本發明的一實施例中，上述的分色元件為分色稜鏡或分色鏡。

本發明實施例的波長轉換裝置適用於投影機中，且包括第一波長轉換部以及第二波長轉換部，其中第二波長轉換部包括波長維持區以及多個波長轉換結構。在這樣的結構設計下，當第二波長轉換部切入激發光束的傳遞路徑上時，部分激發光束入射波長維持區而使激發光束維持在藍色的色光，另一部分的激發光束入射這些波長轉換結構而轉換成偏黃或偏綠的色光。當偏紫色的藍光與偏黃或偏綠的色光藉由分色元件合併後，將偏紫色的藍光調整成偏藍色的色光，進而提升投影機所投影出影像畫面的品質。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，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1是本發明一實施例的投影系統1的架構示意圖。如圖1所示，本實施例的投影系統1包括光源模組10、光閥11以及鏡頭12。光源模組10用於提供照明光束L1。光閥11位於照明光束L1的傳遞路徑上，且適於將照明光束L1轉換成影像光束L2，在本實施例中，光閥11可以是數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device, DMD)、矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)或液晶顯示面板(Liquid Crystal Display, LCD)，但本發明並不以此為限。鏡頭12位於影像光束L2的傳遞路徑上，當影像光束L2通過鏡頭12後成為投影光束L3。在本實施例中，光源模組10包括光源裝置101、波長轉換裝置102以及分色元件105。光源裝置101適於提供激發光束EL。波長轉換裝置102配置於激發光束EL的傳遞路徑上。在本實施例中，分色元件105例如是位於波長轉換裝置102與光源裝置101 之間的分色鏡或分色稜鏡，但本發明並不以此為限。

圖2是圖1所示的波長轉換裝置102的結構示意圖。圖3是沿圖2所示的AA線段的剖面示意圖。圖4是本實施例投影系統1顯示色彩於色度圖中的調整示意圖。如圖1至圖3所示，本實施例的波長轉換裝置102包括第一波長轉換部1021以及第二波長轉換部1022。其中，第一波長轉換部1021配置至少一種波長轉換材料，第二波長轉換部1022包括波長維持區Z以及多個波長轉換結構P。在本實施例中，波長轉換裝置102的第一波長轉換部1021以及第二波長轉換部1022輪流切入激發光束EL的傳遞路徑上，當第一波長轉換部1021切入激發光束EL的傳遞路徑上時，第一波長轉換部1021的波長轉換材料適於將激發光束EL轉換成第一色光束。當第二波長轉換部1022切入激發光束EL的傳遞路徑上時，部分的激發光束EL適於入射波長維持區Z而為第二色光束BL，另一部分的激發光束EL適於入射這些波長轉換結構P而轉換成預定色光束BL’。而更進一步說明，本實施例的第一波長轉換部1021上所配置的波長轉換材料的數量例如是兩個，即第一波長轉換材料M1以及第二波長轉換材料M2，但本發明並不加以限定波長轉換材料的數量。本實施例中，波長轉換裝置102的第一波長轉換部1021的第一波長轉換材料M1、第一波長轉換部1021的第二波長轉換材料M2以及第二波長轉換部1022輪流切入激發光束EL的傳遞路徑上，當第一波長轉換部1021的第一波長轉換材料M1切入激發光束EL的傳遞路徑上時，第一波長轉換材料M1適於將激發光束EL轉換成第一色光束YL，當第一波長轉換部1021的第二波長轉換材料M2切入激發光束EL的傳遞路徑上時，第二波長轉換材料M2適於將激發光束EL轉換成第三色光束GL，在本實施例中，激發光束EL入射第一波長轉換部1021的第一波長轉換材料M1而轉換成第一色光束YL的轉換率大於等於90%，激發光束EL入射第一波長轉換部1021的第二波長轉換材料M2而轉換成第三色光束GL的轉換率大於等於90%。如圖4所示，在本實施例中，第二色光束BL於色彩空間的第一色度座標值為(x,y)，而第二色光束BL與預定色光束BL’藉由分色元件105合併後於色彩空間的第二色度座標值為(x’,y’)，其中x’≦x且y’≧y，也就是說，藉由本實施例波長轉換裝置102的結構設計，能夠達到調整第二色光束BL顏色的目的，進而提升投影機所投影出影像畫面的品質。

需特別說明的是，在本實施例中，第二波長轉換部1022的這些波長轉換結構P為間隔配置，且波長維持區Z為第二波長轉換部102中沒有配置這些波長轉換結構P的區域。在本實施例中，激發光束EL例如是藍色光束，第一波長轉換材料M1例如是可將激發光束EL轉換為黃色光束的黃光螢光粉，第一色光束YL例如是黃色光束，第二波長轉換材料M2例如是可將激發光束EL轉換為綠色光束的綠光螢光粉，第三色光束GL例如是綠色光束，由於激發光束EL入射波長維持區Z(沒有配置這些波長轉換結構P的區域)後，激發光束EL的波長不會改變，因此第二色光束BL仍舊為藍色光束，預定色光束BL’例如是偏綠色或偏黃色的光束。而分色元件105例如可讓藍色光束通過而反射其他色光束。在本實施例中，第二色光束BL於色彩空間的第一色度座標值為(x,y)以及第二色光束BL與預定色光束BL’藉由分色元件105合併後於色彩空間的第二色度座標值為(x’,y’)分別為CIE1931 色度座標。

以下再就本實施例波長轉換裝置102的詳細結構以及投影系統1的詳細結構做更進一步的說明。

如圖1所示，本實施例的投影系統1還包括准直元件104、分色元件103、透鏡106、107、108、109、110、111、112、反射元件113、114、115以及積分柱116。其中，本實施例的分色元件105例如是可讓第二色光束(藍色光束)通過而反射其他色光束的光學元件，分色元件103可為適於轉動的色輪。光源裝置101提供的激發光束EL通過准直元件104後穿過分色元件105，接著再通過透鏡106、107而照射於可轉動的波長轉換裝置102。激發光束EL會依序照射在波長轉換裝置102的第一波長轉換部1021 的第一波長轉換材料M1、第一波長轉換部1021的第二波長轉換材料M2以及第二波長轉換部1022，激發光束EL照射於第一波長轉換材料M1激發出的第一色光束YL、激發光束EL照射於第二波長轉換材料M2激發出的第三色光束GL，第一色光束YL與第三色光束GL分別被反射至分色元件105，接著第一色光束YL與第三色光束GL分別被分色元件105反射後通過透鏡112而照射於可轉動的色輪103，第一色光束YL與第三色光束GL通過色輪103後進入積分柱116。另外一方面，部分激發光束EL穿過波長維持區Z而為第二色光束BL，第二色光束BL依序經由透鏡108、109、反射元件113、114、透鏡110、反射元件115、透鏡111及分色元件105、透鏡112後而照射於色輪103，另一部分激發光束BL’ 入射這些波長轉換結構P而轉換成預定色光束BL’，預定色光束BL’被反射回分色元件105，接著預定色光束BL’被分色元件105反射後通過透鏡112而照射於可轉動的色輪103，來自波長維持區Z的第二色光束BL以及來自這些波長轉換結構P的預定色光束BL’於分色元件105合併後，再通過色輪103後進入積分柱116。在本實施例中，色輪103包括對應不同色光的濾光片及/或透光片，可與波長轉換裝置102同步轉動，用以使投影系統具有更好的顏色表現。

如圖2與圖3所示，本實施例的波長轉換裝置102還包括基板1023。基板1023具有第一表面S1、第二表面S2以及軸心C，基板1023的第一表面S1相對於第二表面S2，第一波長轉換部1021以及第二波長轉換部1022配置於基板1023的第一表面S1，且第一波長轉換部1021以及第二波長轉換部1022圍繞基板1023的軸心C。

如圖1至圖3所示，本實施例的基板1023例如是透明基板，且波長轉換裝置102還包括多個反射層1024。這些反射層1024配置於基板1023的第一表面S1，且這些反射層1024分別位於對應的波長轉換結構P與第一表面S1之間，也就是每一個波長轉換結構P與第一表面S1之間設置反射層1024。在本實施例中，這些反射層1024用以反射激發波長轉換結構P所產生的預定色光束BL’，在本實例中，由於基板1023為透明基板，因此波長與激發光束EL相同的第二色光束BL則直接穿透第二波長轉換部1022的波長維持區Z。值得一提的是，上述於每一個波長轉換結構P與第一表面S1之間設置反射層1024僅為本發明的其中之實施例，本發明並不以此為限，在其它的實施例中，也可以將這些反射層1024置換成兼具有散射與反射功能的反射擴散層，用以使預定色光束BL’擴散反射，進而降低投影光束L3於投影螢幕上所形成的散斑(speckle)現象。

如圖1至圖3所示，本實施例的波長轉換裝置102還包括擴散層1025。擴散層1025配置於基板1023的第一表面S1，且擴散層1025位於第二波長轉換部1022的波長維持區Z內。當第二色光束BL入射第二波長轉換部1022的波長維持區Z時，擴散層1025使第二色光束BL散射後再穿透基板1023，進而降低投影光束L3於投影螢幕上所形成的散斑(speckle)現象。需特別說明的是，上述於第二波長轉換部1022的波長維持區Z內配置擴散層1025僅為本發明的其中之一實施例，本發明並不以此為限，在其它的實施例中，第二波長轉換部1022的波長維持區Z內也可以不配置擴散層1025。

如圖1至圖3所示，本實施例的這些波長轉換結構P例如是彼此不相連的點狀微結構，這些點狀微結構隨機分佈於第二波長轉換部1022內，且每一個外型為點狀微結構的波長轉換結構P具有弧面S3。再者，在本實施例中，這些波長轉換結構P分佈於第二波長轉換部1022內的面積為A1，波長維持區Z分佈於第二波長轉換部1022內的面積為A2，且A1/(A1+A2)的比值介於1/10~4/5之間，也就是說，激發光束EL入射至第二波長轉換部1022而激發這些波長轉換結構P成為預定色光束BL’的轉換率大於等於10%且小於等於80%。此外，本實施例的這些波長轉換結構P藉由網板印刷的方式或是鋼板印刷方式形成於第二波長轉換部1022內，但本發明並不加以限定這些波長轉換結構P的形成方式。需特別說明的是，這些波長轉換結構P為點狀微結構僅為本發明的其中之一實施例，但本發明並不以此為限，在其它的實施例中，這些波長轉換結構彼此之間具有間隙，且這些波長轉換結構構成特定的圖案。舉例而言，如圖5所示，第二波長轉換部1022’的這些波長轉換結構P’所構成的圖案例如是多個弧狀條狀結構，這些弧形條狀結構以基板1023的軸心C為中心朝遠離軸心C的方向同心排列。如圖6所示，第二波長轉換部1022”這些波長轉換結構P”例如是多個條狀結構，這些條狀結構分別朝遠離基板1023軸心C的方向徑向延伸，且這些條狀結構彼此間隔排列。

圖7是本發明另一實施例的投影系統的架構示意圖。本實施例的投影系統2包括光源模組20、光閥21以及鏡頭22。光源模組20包括光源裝置201、波長轉換裝置102a、分色元件205、第一透鏡組204、色輪203、第二透鏡組206、第三透鏡組207以及積分柱208。在本實施例中，光源裝置201所提供的激發光束EL例如是藍色光束，第一色光束YL例如是黃色光束，第三色光束GL例如是綠色光束，預定色光束BL’例如是偏綠色或偏黃色的光束。分色元件205配置於波長轉換裝置102a與光源裝置201 之間，分色元件205的第一區域(未標號，例如圖7中分色元件205的上半區域)位於激發光束EL的傳遞路徑上，用以讓藍色光束通過而反射其他色光束，而第二區域(未標號，例如圖7中分色元件205的下半區域)則沒有位於激發光束EL的傳遞路徑上，用以反射所有顏色的光束。色輪203例如可與波長轉換裝置102a彼此配合轉動。

圖8是圖7所示波長轉換裝置的結構示意圖。圖9是沿圖8所示的BB線段的示意圖。本實施例的波長轉換裝置102a與圖1至圖3所示的波長轉換裝置102類似，差異處在於，本實施例的波長轉換裝置102a包括反射層1026。反射層1026配置於基板1023的第一表面S1，且反射層1026位於第一波長轉換部1021與第一表面S1之間以及第二波長轉換部1022與第一表面S1之間，也就是第一波長轉換部1021以及第二波長轉換部1022分別配置於反射層1026上。在本實施例中，反射層1026用以反射激發第一波長轉換部1021的第一波長轉換材料M1以及第二波長轉換材料M2所分別產生的第一色光束YL及第三色光束GL，且反射層1026用以反射照射在波長維持區Z的第二色光束BL以及激發波長轉換結構P所產生的預定色光束BL’。

如圖7至圖9所示，當第一波長轉換部1021的第一波長轉換材料M1切入激發光束EL的傳遞路徑上時，激發光束EL依序通過第一透鏡組204、分色元件205的第一區域以及第二透鏡組206而傳遞至波長轉換裝置102a，激發光束EL照射於第一波長轉換材料M1激發出的第一色光束YL，當第一波長轉換部1021的第二波長轉換材料M2切入激發光束EL的傳遞路徑上時，激發光束EL依序通過第一透鏡組204、分色元件205的第一區域以及第二透鏡組206而傳遞至波長轉換裝置102a，激發光束EL照射於第二波長轉換材料M2激發出的第三色光束GL，第一色光束YL與第三色光束GL被反射層1026反射並通過第二透鏡組206而傳遞至分色元件205，接著第一色光束YL與第三色光束GL分別被分色元件205(第一區域及第二區域)反射後通過第三透鏡組207而照射於可轉動的色輪203，第一色光束YL與第三色光束GL通過色輪203後進入積分柱208。當第二波長轉換部1022切入激發光束EL的傳遞路徑上時，激發光束EL依序通過第一透鏡組204、分色元件205的第一區域以及第二透鏡組206而傳遞至波長轉換裝置102a，部分激發光束EL適於入射波長維持區Z而為第二色光束BL，另一部分的激發光束EL適於入射這些波長轉換結構P而轉換成預定色光束BL’，第二色光束BL與預定色光束BL’被反射層1026反射並通過第二透鏡組206而傳遞至分色元件205，接著第二色光束BL被分色元件205的第二區域反射後、預定色光束BL’被分色元件205的第一區域及第二區域反射後合併而通過第三透鏡組207而照射於可轉動的色輪203，預定色光束BL與預定色光束BL’通過色輪203後進入積分柱208。

圖10是本發明另一實施例的投影系統的架構示意圖。本實施例的投影系統3與圖1所示的投影系統1類似，差異處在於，本實施例投影系統3包括第一光閥31、第二光閥32、分色元件33、第一稜鏡組34、第二稜鏡組35、合光元件36以及鏡頭37。在本實施例中，投影系統3省略了如圖1所示的色輪(分色元件103)而改用另一種類的分色元件33，在本實施例中，分色元件33例如是分色鏡，此外，本實施例的波長轉換裝置102b的第一波長轉換部僅有一種波長轉換材料，而本實例的波長轉換裝置102b的其它結構則與圖2所示的波長轉換裝置102類似。

如圖10所示，本實施例的投影系統3的分色元件33例如可反射特定波段的綠色光束而使其他顏色的光束穿透，則分色元件33可將由波長轉換裝置102b所產生的黃色光束YL’(與圖1所示的第一色光束YL類似)分成綠色光束GL’與紅色光束RL’，紅色光束RL’與綠色光束GL’分別朝向不同方向而傳遞至第一稜鏡組34與第二稜鏡組35，紅色光束RL’經由第一稜鏡組34而傳遞至第一光閥31，第一光閥31適於將紅色光束RL’轉換成第一子影像光束m1並將第一子影像光束m1反射傳遞至合光元件36，綠色光束GL’經由第二稜鏡組35而傳遞至第二光閥32，第二光閥32適於將綠色光束GL’轉換成第二子影像光束m2並將第二子影像光束m2反射傳遞至合光元件36，再者，由波長轉換裝置102b所產生的藍色光束(類似圖1所示的第二色光束BL)以及偏綠色或偏黃色的光束(類似圖1所示的預定色光束BL’)透過分色元件105合併後傳遞至分色元件33，藍色光束及大部分的預定色光束BL’穿透分色元件33形成一混合光束(未標號)而傳遞至第一稜鏡組34，再分別經由第一稜鏡組34而傳遞至第一光閥31，第一光閥31適於將混合光束轉換成第三子影像光束m3並將第三子影像光束m3反射傳遞至合光元件36，然後，合光元件36將第一子影像光束m1、第二子影像光束m2以及第三子影像光束m3合併成影像光束L2，影像光束L2通過鏡頭37後成為投影光束L3。

需特別說明的是，本實施例的投影系統3的架構中，光源模組10也可以置換成如圖7所示的光源模組20架構，當本實例的光源模組10置換成如圖7所示的光源模組20架構後，同樣需省略掉圖7所示的色輪203而改用如圖10所示的分色元件33(分色鏡)。

需特別說明的是，圖1至圖3所示的波長轉換裝置102以及圖7至圖9所示的波長轉換裝置102a也可以應用在三片式光閥的投影系統架構中。無論是圖1至圖3所示的架構或是圖7至圖9所示的架構，皆能達到調整藍色光束顏色的目的，進而提升投影機所投影出影像畫面的品質。

綜上所述，本發明實施例的波長轉換裝置適用於投影機中，且包括具有不同激發光束轉換率的第一波長轉換部以及第二波長轉換部，其中第二波長轉換部包括波長維持區以及多個波長轉換結構。在這樣的結構設計下，當第二波長轉換部切入激發光束的傳遞路徑上時，部分激發光束入射波長維持區而使激發光束維持在藍色的色光，另一部分的激發光束入射這些波長轉換結構而轉換成偏黃或偏綠的色光。當藍光與偏黃或偏綠的色光藉由分色元件合併後，將偏紫色的藍光調整成偏藍色的色光，使調整後的光束顏色更接近純藍色，進而提升投影機所投影出影像畫面的品質。

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。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的”第一”、”第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

1、2、3‧‧‧投影系統
10、20‧‧‧光源模組
11、21‧‧‧光閥
12、22、37‧‧‧鏡頭
101、201‧‧‧光源裝置
102、102a、102b‧‧‧波長轉換裝置
103、203‧‧‧色輪
104‧‧‧準直元件
105、205、33‧‧‧分色元件
106、107、108、109、110、111、112‧‧‧透鏡
113、114、115‧‧‧反射元件
116、208‧‧‧積分柱
1021‧‧‧第一波長轉換部
1022、1022’、1022”‧‧‧第二波長轉換部
1023‧‧‧基板
1024、1026‧‧‧反射層
1025‧‧‧擴散層
204‧‧‧第一透鏡組
205‧‧‧分色鏡
206‧‧‧第二透鏡組
207‧‧‧第三透鏡組
31‧‧‧第一光閥
32‧‧‧第二光閥
34‧‧‧第一稜鏡組
35‧‧‧第二稜鏡組
36‧‧‧合光元件
A1、A2‧‧‧面積
C‧‧‧軸心
EL‧‧‧激發光束
L1‧‧‧照明光束
L2‧‧‧影像光束
L3‧‧‧投影光束
M1‧‧‧第一波長轉換材料
M2‧‧‧第二波長轉換材料
P、P’、P”‧‧‧波長轉換結構
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
S3‧‧‧弧面
Z‧‧‧波長維持區
YL‧‧‧第一色光束
BL‧‧‧第二色光束
GL‧‧‧第三色光束
BL’‧‧‧ 預定色光束
YL’‧‧‧黃色光束
GL’‧‧‧綠色光束
RL’‧‧‧紅色光束
m1‧‧‧第一子影像光束
m2‧‧‧第二子影像光束
m3‧‧‧第三子影像光束
x、y、x’、y’‧‧‧座標

圖1是本發明一實施例的投影系統的架構示意圖。圖2是圖1所示的波長轉換裝置的結構示意圖。圖3是沿圖2所示的AA線段的剖面示意圖。圖4是本實施例投影系統顯示色彩於色度圖中的調整示意圖。圖5是本發明另一實施例的波長轉換裝置的結構示意圖。圖6是本發明另一實施例的波長轉換裝置的結構示意圖。圖7是本發明另一實施例的投影系統的架構示意圖。圖8是圖7所示波長轉換裝置的結構示意圖。圖9是沿圖8所示的BB線段的示意圖。圖10是本發明另一實施例的投影系統的架構示意圖。

Claims

一種波長轉換裝置，適用於一投影系統，該投影系統包括一光源裝置與一分色元件，該光源裝置提供一激發光束，該波長轉換裝置位於該激發光束的傳遞路徑上，該波長轉換裝置包括：一第一波長轉換部，配置至少一波長轉換材料，適於接收該激發光束，並適於將該激發光束轉換成一第一色光束；以及一第二波長轉換部，包括一波長維持區以及多個波長轉換結構，該第二波長轉換部與該第一波長轉換部輪流切入該激發光束的傳遞路徑上，當該第二波長轉換部切入該激發光束的傳遞路徑上時，部分該激發光束適於入射該波長維持區而為一第二色光束，另一部分的該激發光束適於入射該些波長轉換結構而轉換成一預定色光束，其中該第二色光束於一色彩空間的一第一色度座標值為(x,y)，該第二色光束與該預定色光束藉由該分色元件合併後於該色彩空間中的一第二色度座標值為(x’,y’)，其中x’≦x且y’≧y。
如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，還包括一基板，該基板具有一第一表面、一第二表面以及一軸心，該第一表面相對於該第二表面，該第一波長轉換部與該第二波長轉換部配置於該基板的該第一表面且圍繞該軸心。
如申請專利範圍第2項所述的波長轉換裝置，還包括一反射層，該反射層配置於該基板的該第一表面，且該反射層位於該第一波長轉換部與該第一表面之間以及位於該第二波長轉換部與該第一表面之間，用以反射該第一色光束、該第二色光束及該預定色光束。
如申請專利範圍第2項所述的波長轉換裝置，其中該基板為一透明基板，且該波長轉換裝置還包括多個反射層，該些反射層配置於該基板的該第一表面，且該些反射層分別位於對應的該些波長轉換結構與該第一表面之間，用以反射該預定色光束，而該第二色光束穿透該波長維持區。
如申請專利範圍第4項所述的波長轉換裝置，還包括一擴散層，該擴散層配置於該基板的該第一表面，且該擴散層位於該第二波長轉換部的該波長維持區內。
如申請專利範圍第2項所述的波長轉換裝置，其中於該基板的該第一表面上該些波長轉換結構彼此之間具有間隙，且該些波長轉換結構構成一圖案。
如申請專利範圍第6項所述的波長轉換裝置，其中該圖案為多個弧形條狀結構，該些弧形條狀結構以該軸心為中心朝遠離該軸心的方向同心排列。
如申請專利範圍第6項所述的波長轉換裝置，其中該圖案為多個條狀結構，該些條狀結構分別朝向遠離該軸心的方向徑向延伸，且該些條狀結構彼此間隔排列。
如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該些波長轉換結構分別為點狀微結構，該些點狀微結構隨機分佈於該第二波長轉換部內，且每一該點狀微結構具有一弧面。
如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該至少一波長轉換材料的數量為兩個，該些波長轉換材料分別為一第一波長轉換材料與一第二波長轉換材料，該第一波長轉換材料適於將該激發光束轉換成一黃色光束，該第二波長轉換材料適於將該激發光束轉換成一綠色光束。
如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該些波長轉換結構藉由一網板印刷的方式或一鋼板印刷方式形成於該第二波長轉換部內。
如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該第二波長轉換部的該些波長轉換結構的面積為A1，該波長維持區的面積為A2，且A1/(A1+A2)的比值介於1/10~4/5之間。
如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該激發光束入射該第一波長轉換部而轉換成該第一色光束的轉換率≧90%。
如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該分色元件為一分色稜鏡或一分色鏡。