照明系统及投影装置的制作方法

1.本发明是有关于一种光学系统以及包含上述光学系统的光学装置，且特别是有关于一种照明系统以及投影装置。


背景技术：

2.在激光投影机的架构中，可包括波长转换轮(wavelength conversion wheel)和滤光色轮(filtering wheel)。波长转换轮可具有波长转换区以及非波长转换区。当来自光源的蓝光激光光束照射至波长转换区时，蓝光激光光束可被转换成转换光束。当蓝光激光光束照射至非波长转换区时，蓝光激光光束自非波长转换区输出。最后，将转换光束以及蓝光激光光束分别导引至滤光色轮，并通过对应的滤光区来分别滤出所需要的色光。然而，在此架构中，需先将蓝光激光光束传递至波长转换轮，再将不需转换的蓝光激光光束重新导引至滤光色轮，才能形成所需的蓝光，使得蓝光的光路过长，进而导致蓝光损耗的问题。
3.为了解决上述问题，目前可能的作法是使来自光源的蓝光激光光束在不同时序下行经不同的光束路径，使不需转换的蓝光激光光束可直接传递至滤光色轮，而不传递至波长转换轮，借此来缩短光路以减低光束在传递时的能量损耗。然而，此架构需额外设置分光转动元件，因此可能增加成本，且增加电子元件之间同步控制的困难度。
[0004]“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，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
[0005]
本发明提供一种照明系统及投影装置，有助于降低成本，且同时简化了电子元件之间同步控制的复杂度。
[0006]
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。
[0007]
为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提出一种照明系统，包括激发光源、分光滤光装置以及波长转换元件。激发光源用于发出激发光束。分光滤光装置包括光穿透区及分光滤光区，光穿透区及分光滤光区依序切入激发光束的传递路径上，当光穿透区切入激发光束的传递路径时，激发光束穿透光穿透区以形成第一光束，当分光滤光区切入激发光束的传递路径时，激发光束被分光滤光区反射。波长转换元件配置于来自分光滤光区的激发光束的传递路径上，波长转换元件用于将来自分光滤光区的激发光束转换为转换光束并将转换光束传递回分光滤光区，且转换光束至少部分地穿透分光滤光区以形成第二光束。
[0008]
为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提出一种投影装置，包括上述的照明系统、至少一光阀以及投影镜头。至少一光阀配置于第一光束和第二光束的传递路径上，以将第一光束和第二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。
[0009]
基于上述，在本发明的实施例的照明系统与投影装置中，分光滤光装置可同时具有分光及滤光的功能。也就是说，分光滤光装置除了可使来自激发光源的激发光束在不同时序时行经不同的光束路径，以使不需转换的激发光束可不传递至波长转换元件之外，还可对来自波长转换元件的转换光束进行滤光。因此，本实施例的照明系统与投影装置可具有较简单的架构，而不需设置两个独立的光学元件来分别达到分光及滤光的作用，此有助于降低成本，且同时简化了电子元件之间同步控制的复杂度。
[0010]
为让本发明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
[0011]
图1是依照本发明的第一实施例的一种投影装置的架构示意图。
[0012]
图2和图3分别是本发明的第一实施例的一种分光滤光装置和一种波长转换元件的前视示意图。
[0013]
图4是依照本发明的第一实施例的一种操作模式的示意图。
[0014]
图5是本发明的第一实施例的另一种波长转换元件的前视示意图。
[0015]
图6是依照本发明的第一实施例的另一种操作模式的示意图。
[0016]
图7是依照本发明的第二实施例的一种投影装置的架构示意图。
[0017]
图8是依照本发明的第二实施例的一种操作模式的示意图。
[0018]
图9是依照本发明的第二实施例的另一种操作模式的示意图。
[0019]
图10是依照本发明的第三实施例的一种投影装置的架构示意图。
[0020]
图11是本发明的第三实施例的一种分光滤光装置的前视示意图。
[0021]
图12是依照本发明的第三实施例的一种操作模式的示意图。
[0022]
图13是依照本发明的第三实施例的另一种操作模式的示意图。
[0023]
图14是依照本发明的第四实施例的一种投影装置的架构示意图。
[0024]
图15是本发明的第四实施例的一种分光滤光装置的前视示意图。
[0025]
图16是依照本发明的第四实施例的一种操作模式的示意图。
[0026]
图17是依照本发明的第五实施例的一种投影装置的架构示意图。
[0027]
图18是依照本发明的第五实施例的一种操作模式的示意图。
[0028]
图19是依照本发明的第六实施例的一种投影装置的架构示意图。
[0029]
图20是本发明的第六实施例的一种分光滤光装置的前视示意图。
[0030]
图21是依照本发明的第六实施例的一种操作模式的示意图。
具体实施方式
[0031]
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的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。
[0032]
图1是依照本发明的第一实施例的一种投影装置的架构示意图。图2和图3分别是
本发明的第一实施例的一种分光滤光装置和一种波长转换元件的前视示意图。请先参照图1，本实施例的投影装置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用于提供照明光束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，并用于将影像光束imb投射至屏幕或墙壁(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被投射出投影装置200的影像画面便能够成为彩色画面。
[0033]
在本实施例中，至少一光阀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，至少一光阀210也可以是穿透式液晶面板或其他空间光调变器。在本实施例中，至少一光阀210的数量可以为一个。然而，在其他实施例中，至少一光阀210的数量可以为多个。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。本发明对投影镜头220的型态及其种类并不加以限制。
[0034]
请参照图1至图3，照明系统100包括激发光源110、分光滤光装置120以及波长转换元件130。激发光源110用于发出激发光束eb。分光滤光装置120包括光穿透区122及分光滤光区124。光穿透区122及分光滤光区124依序切入激发光束eb的传递路径上。当光穿透区122切入激发光束eb的传递路径时，激发光束eb穿透光穿透区122以形成第一光束l1。当分光滤光区124切入激发光束eb的传递路径时，激发光束eb被分光滤光区124反射。波长转换元件130配置于来自分光滤光区124的激发光束eb的传递路径上，波长转换元件130用于将来自分光滤光区124的激发光束eb转换为转换光束cb并将转换光束cb传递回分光滤光区124，且转换光束cb至少部分地穿透分光滤光区124以形成第二光束l2。
[0035]
激发光源110可包括激光二极管(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，本发明并不局限于此。在本实施例中，激发光源110为包括激光二极管的激光发光元件。此外，激发光源110可包括多个子激发光源，使激发光束eb包括多个子激发光束。举例来说，激发光源110可包括子激发光源112和子激发光源114，子激发光源112用于发出子激发光束eb1，子激发光源114用于发出子激发光束eb2，其中激发光束eb包括子激发光束eb1和子激发光束eb2。在本实施例中，子激发光源112和子激发光源114可包括蓝光激光二极管阵列(blue laser diode bank)，子激发光束eb1和子激发光束eb2则包括蓝色激光光束，但本发明并不局限于此。
[0036]
子激发光束eb1和子激发光束eb2可透过合光元件140合并为激发光束eb。详细来说，合光元件140可具有交替排列的多个穿透部及多个反射部，穿透部及反射部分别设置于子激发光束eb1和子激发光束eb2的传递路径上，以使子激发光束eb1穿透，且反射子激发光束eb2。因此，合光元件140可将来自子激发光源112的子激发光束eb1和来自子激发光源114的子激发光束eb2合并并传递至分光滤光装置120。需说明的是，图1中的子激发光源的数量仅为说明性实例，激发光源110可包括更多或更少的子激发光源。举例来说，在其他实施例中，可省略子激发光源114。在此情况下，也可省略合光元件140。
[0037]
在本实施例中，波长转换元件130可以是转动件，且波长转换元件130包括波长转
换区132。波长转换区132具有波长转换物质，以将激发光束eb转换为转换光束cb。在本实施例中，波长转换区132呈环状且具有相同的波长转换物质，因此转换光束cb在不同时序时可具有相同的波长范围。波长转换区132例如可使激发光束eb转换为黄绿色光束，但不局限于此。由于波长转换区132呈完整的环形，因此不需对波长转换元件130进行时序的控制，可简化了电子元件之间同步控制的复杂度。此处，波长转换元件130例如是反射式元件，因此波长转换元件130可将转换光束cb传递回分光滤光装置120。
[0038]
在本实施例中，分光滤光装置120可以是转动件，且分光滤光装置120的光穿透区122及分光滤光区124呈环状配置。光穿透区122的面积可小于分光滤光区124的面积，但不局限于此。当分光滤光装置120转动时，来自激发光源110的激发光束eb可依序照射至分光滤光装置120的光穿透区122及分光滤光区124。光穿透区122可允许激发光束eb通过，且光穿透区122可配置有扩散片、扩散粒子或扩散结构，用于减少或消除激发光束eb的散斑(speckle)现象，以形成第一光束l1输出。
[0039]
分光滤光区124可被设计为使激发光束eb反射，并允许转换光束cb至少部分地通过，以达到分光及滤光的作用。在本实施例中，分光滤光区124可包括彼此不同的多个分光滤光子区。举例来说，分光滤光区124可包括分光滤光子区124a、分光滤光子区124b及分光滤光子区124c。分光滤光子区124a、分光滤光子区124b及分光滤光子区124c可分别为分色单元，例如为分色镜(dichroic mirror,dm)，而可对不同颜色/波长的光束提供不同的光学作用。举例来说，分光滤光子区124a可被设计为使激发光束eb反射，并滤除转换光束cb中的绿光波长范围的光束以外的光束且使此绿光波长范围的光束通过；分光滤光子区124b可被设计为使激发光束eb反射，并滤除转换光束cb中的红光波长范围的光束之外的光束且使此红光波长范围的光束通过；且分光滤光子区124c可被设计为使激发光束eb反射，并滤除转换光束cb中的黄光波长范围的光束之外的光束且使此黄光波长范围的光束通过。
[0040]
因此，分光滤光子区124a、分光滤光子区124b及分光滤光子区124c可将来自激发光源110的激发光束eb传递至波长转换元件130的波长转换区132，且来自波长转换元件130的转换光束cb在依序照射分光滤光子区124a、分光滤光子区124b及分光滤光子区124c之后所形成的第二光束l2在不同时序时可具有不同的波长范围。
[0041]
由于分光滤光装置120可同时具有分光及滤光的功能。也就是说，分光滤光装置120除了可使来自激发光源110的激发光束eb在不同时序时行经不同的光束路径，以使不需转换的激发光束eb可不传递至波长转换元件130之外，还可对来自波长转换元件130的转换光束cb进行滤光。因此，可具有较简单的架构，而不需设置两个独立的光学元件来分别达到分光及滤光的作用，此有助于降低成本，且同时简化了电子元件之间同步控制的复杂度。
[0042]
在本实施例中，分光滤光装置120相对于激发光束eb的行经方向倾斜，因此激发光束eb倾斜入射分光滤光装置120。
[0043]
如图1所示，照明系统100还包括光斑整形元件(例如是图1中的光斑整形元件150a或光斑整形元件150b)。光斑整形元件配置于激发光源110与分光滤光装置120之间，且用于调整激发光束eb的光斑形状或光斑能量分布。举例来说，光斑整形元件可使激发光束eb的光斑的长宽比与光阀210的有效区域的长宽比更加匹配，以提升光利用率。或者，光斑整形元件可使激发光束eb的光斑的能量分布均匀化，而不过度集中于中央，以提升波长转换元件130的转换效率。在一些实施例中，照明系统100可包括光斑整形元件150a，光斑整形元件
150a例如为透镜阵列(lens array)或扩散元件，且光斑整形元件150a可配置于激发光源110与聚焦透镜c1之间。在一些实施例中，照明系统100可包括光斑整形元件150b，光斑整形元件150b例如为光积分柱(light integration rod)，且光斑整形元件150b可配置于聚焦透镜c1与分光滤光装置120之间。
[0044]
此外，照明系统100还包括光传递模块160、合光元件170、匀光元件180以及多个透镜c2。光传递模块160位于来自分光滤光装置120的第一光束l1的传递路径上，且可包括光传递元件162和光传递元件164，以将来自分光滤光装置120的第一光束l1传递至合光元件170。光传递元件162和光传递元件164例如为反射镜。合光元件170配置于来自光传递模块160的第一光束l1和来自分光滤光装置120的第二光束l2的传递路径上。在本实施例中，第二光束l2沿着同一行进方向自分光滤光装置120传递至合光元件170。具体而言，合光元件170可为分色单元，例如分色镜(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。在本实施例中，合光元件170可被设计为使第一光束l1反射，并允许第二光束l2穿透，以将来自光传递模块160的第一光束l1和来自分光滤光装置120的第二光束l2传递至匀光元件180。匀光元件180配置于来自合光元件170的第一光束l1和第二光束l2的传递路径上，且用以均匀化第一光束l1和第二光束l2，以形成照明光束ib。匀光元件180例如是光积分柱，但不局限于此制。多个透镜c2用以调整照明系统100内部的光束。
[0045]
图4是依照本发明的第一实施例的一种操作模式的示意图。以下配合图1至图4，举例说明当至少一光阀210的数量是一个时，投影装置200提供投影画面的过程。本实施例的投影装置200例如具有第一时序ta1、第二时序ta2、第三时序ta3以及第四时序ta4，且在上述时序内持续开启激发光源110以发出激发光束eb(例如：蓝光)。
[0046]
于第一时序ta1内，分光滤光装置120的分光滤光子区124a将来自激发光源110的激发光束eb反射至波长转换元件130的波长转换区132，波长转换元件130的波长转换区132将来自分光滤光装置120的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：黄绿光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置120的分光滤光子区124a，且来自波长转换元件130的转换光束cb至少部分地穿透分光滤光子区124a以形成第二光束l2(例如：绿光)。于第一时序ta1内，光阀210切换至第一状态，以将第二光束l2转换为绿色影像光束imb-g。绿色影像光束imb-g被投影镜头220投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成绿色画面。
[0047]
于第二时序ta2内，来自激发光源110的激发光束eb穿透分光滤光装置120的光穿透区122，以形成第一光束l1(例如：蓝光)。于第二时序ta2内，光阀210切换至第二状态，以将第一光束l1转换为蓝色影像光束imb-b。蓝色影像光束imb-b被投影镜头220投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成蓝色画面。
[0048]
于第三时序ta3内，分光滤光装置120的分光滤光子区124b将来自激发光源110的激发光束eb反射至波长转换元件130的波长转换区132，波长转换元件130的波长转换区132将来自分光滤光装置120的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：黄绿光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置120的分光滤光子区124b，且来自波长转换元件130的转换光束cb至少部分地穿透分光滤光子区124b以形成第二光束l2(例如：红光)。于第三时序ta3内，光阀210切换至第三状态，以将第二光束l2转换为红色影像光束imb-r。红色影像光束imb-r被投影镜头220投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成红色画面。
[0049]
于第四时序ta4内，分光滤光装置120的分光滤光子区124c将来自激发光源110的
激发光束eb反射至波长转换元件130的波长转换区132，波长转换元件130的波长转换区132将来自分光滤光装置120的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：黄绿光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置120的分光滤光子区124c，且来自波长转换元件130的转换光束cb至少部分地穿透分光滤光子区124c以形成第二光束l2(例如：黄光)。于第四时序ta4内，光阀210切换至第四状态，以将第二光束l2转换为黄色影像光束imb-y。黄色影像光束imb-y被投影镜头220投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成黄色画面。
[0050]
如上所述，投影装置200于第一时序ta1投射绿色影像光束imb-g、于第二时序ta2投射蓝色影像光束imb-b、于第三时序ta3投射红色影像光束imb-r及于第四时序ta4投射黄色影像光束imb-y至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，利用人眼的视觉暂留，其所形成的绿色、蓝色、红色及黄色画面能组成所需的彩色投影画面。亦即，光阀210依时序形成的影像光束imb包括绿色影像光束imb-g、蓝色影像光束imb-b、红色影像光束imb-r及黄色影像光束imb-y，影像光束imb被传递至投影镜头220而被投射出投影装置200，进而形成彩色画面。
[0051]
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。
[0052]
图5是本发明的第一实施例的另一种波长转换元件的前视示意图。请参照图1、图2和图5，本实施例的波长转换元件1301和图3的波长转换元件130相似，其主要差异在于本实施例的波长转换元件1301的波长转换区1321包括彼此不同的多个波长转换子区。举例来说，波长转换元件1301可包括波长转换子区132a、波长转换子区132b及波长转换子区132c。波长转换子区132a、波长转换子区132b及波长转换子区132c可分别具有不同的波长转换物质，以使转换光束cb在不同时序时具有不同的波长范围。波长转换子区132a例如可使激发光束eb转换为绿色光束，波长转换子区132b例如可使激发光束eb转换为红色光束，波长转换子区132c例如可使激发光束eb转换为黄色光束，但不局限于此。
[0053]
在本实施例中，波长转换元件1301的波长转换子区132a、波长转换子区132b及波长转换子区132c分别对应于分光滤光装置120的分光滤光子区124a、分光滤光子区124b及分光滤光子区124c。也就是说，来自波长转换子区132a的转换光束cb(例如：绿光)可照射至分光滤光子区124a，来自波长转换子区132b的转换光束cb(例如：红光)可照射至分光滤光子区124b，且来自波长转换子区132c的转换光束cb(例如：黄光)可照射至分光滤光子区124c。
[0054]
需说明的是，在其他实施例中，多个波长转换子区中的其中至少两者也可以具有相同的波长转换物质。举例来说，波长转换子区132b及波长转换子区132c可具有相同的波长转换物质。波长转换子区132b及波长转换子区132c例如可使激发光束eb转换为黄色光束，而来自波长转换子区132b及波长转换子区132c的转换光束cb(例如：黄光)仍可透过分光滤光子区124b及分光滤光子区124c而形成在不同时序时具有不同波长范围的第二光束l2。
[0055]
图6是依照本发明的第一实施例的另一种操作模式的示意图。以下配合图1、图2、图5及图6，举例说明当至少一光阀210的数量是一个时，投影装置200提供投影画面的过程。
[0056]
图6的操作模式和图4的操作模式相似，其主要的差异在于，在本实施例中，于第一时序ta1内，分光滤光装置120的分光滤光子区124a将来自激发光源110的激发光束eb反射
至波长转换元件1301的波长转换子区132a，波长转换元件1301的波长转换子区132a将来自分光滤光装置120的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：绿光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置120的分光滤光子区124a；于第三时序ta3内，分光滤光装置120的分光滤光子区124b将来自激发光源110的激发光束eb反射至波长转换元件1301的波长转换子区132b，波长转换元件1301的波长转换子区132b将来自分光滤光装置120的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：红光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置120的分光滤光子区124b；及于第四时序ta4内，分光滤光装置120的分光滤光子区124c将来自激发光源110的激发光束eb反射至波长转换元件1301的波长转换子区132c，波长转换元件1301的波长转换子区132c将来自分光滤光装置120的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：黄光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置120的分光滤光子区124c。
[0057]
图7是依照本发明的第二实施例的一种投影装置的架构示意图。请参照图7，本实施例的投影装置200a和图1的投影装置200相似，其主要差异在于本实施例的投影装置200a的照明系统100a还包括补充光源(例如是图7中的补充光源190a或补充光源190b)。补充光源用于发出补充光束l3，其中合光元件170还配置于补充光束l3的传递路径上，以将补充光束l3传递至匀光元件180。在本实施例中，补充光源可包括红光激光二极管阵列(blue laser diode bank)，补充光束l3则包括红色激光光束，但本发明并不局限于此。此外，照明系统100a还可包括扩散元件(例如是图7中的扩散元件df1、扩散元件df2或扩散元件df3)，配置于补充光束l3的传递路径上，且用于减少或消除补充光束l3的散斑(speckle)现象。
[0058]
需说明的是，图7中绘示多个补充光源及多个扩散元件仅是为了绘示上述元件可能设置的位置，而非同时设置多个补充光源及多个扩散元件。也就是说，可以仅设置补充光源190a和补充光源190b中的其中一个以及一个对应的扩散元件。
[0059]
在一些实施例中，照明系统100a可包括补充光源190a，且补充光源190a发出补充光束l3至光传递元件162。光传递元件162允许补充光束l3通过而将补充光束l3传递至光传递元件164，光传递元件164反射补充光束l3至合光元件170，合光元件170还可被设计为反射补充光束l3而将补充光束l3传递至匀光元件180，以形成照明光束ib。光传递元件162例如是分色单元，用以允许补充光束l3通过而反射第一光束l1。光传递元件164例如是反射镜，但在采用补充光源190a的其他实施例中，光传递元件164也可以是具有可反射补充光束l3并反射第一光束l1功能的分色单元。在这些实施例中，照明系统100a可包括位于补充光源190a和光传递元件162之间的扩散元件df1，或是位于传递元件164和合光元件170之间的扩散元件df2。
[0060]
在一些实施例中，照明系统100a可包括补充光源190b，且补充光源190b发出补充光束l3至光传递元件164。光传递元件164允许补充光束l3通过而将补充光束l3传递至合光元件170，合光元件170还可被设计为反射补充光束l3而将补充光束l3传递至匀光元件180，以形成照明光束ib。光传递元件164例如是分色单元，用以允许补充光束l3通过而反射第一光束l1。在这些实施例中，照明系统100a可包括位于补充光源190b和光传递元件164之间的扩散元件df3，或是位于传递元件164和合光元件170之间的扩散元件df2。
[0061]
图8是依照本发明的第二实施例的一种操作模式的示意图。本实施例的投影装置200a可配合图2的分光滤光装置120及图3的波长转换元件130，以下配合图7、图2、图3及图8，举例说明当至少一光阀210的数量是一个时，投影装置200a提供投影画面的过程。
[0062]
图8的操作模式和图4的操作模式相似，其主要的差异在于，本实施例的投影装置200a于第一时序ta1、第二时序ta2及第四时序ta4关闭补充光源(例如是图7中的补充光源190a或补充光源190b)，而在第三时序ta3开启补充光源以发出补充光束l3(例如：红光)。于第三时序ta3内，光阀210将第二光束l2及补充光束l3转换为红色影像光束imb-r。
[0063]
图9是依照本发明的第二实施例的另一种操作模式的示意图。本实施例的投影装置200a可配合图2的分光滤光装置120及图5的波长转换元件1301，以下配合图7、图2、图5及图9，举例说明当至少一光阀210的数量是一个时，投影装置200a提供投影画面的过程。
[0064]
图9的操作模式和图6的操作模式相似，其主要的差异在于，本实施例的投影装置200a于第一时序ta1、第二时序ta2及第四时序ta4关闭补充光源(例如是图7中的补充光源190a或补充光源190b)，而在第三时序ta3开启补充光源以发出补充光束l3(例如：红光)。于第三时序ta3内，光阀210将第二光束l2及补充光束l3转换为红色影像光束imb-r。
[0065]
图10是依照本发明的第三实施例的一种投影装置的架构示意图。图11是本发明的第三实施例的一种分光滤光装置的前视示意图。请参照图10和图11，本实施例的投影装置200b和图1的投影装置200相似，其主要差异在于本实施例的投影装置200b的照明系统100b还包括补充光源(例如是图10中的补充光源190a或补充光源190b)。补充光源用于发出补充光束l3，其中合光元件170还配置于补充光束l3的传递路径上，以将补充光束l3传递至匀光元件180。在本实施例中，补充光源可包括红光激光二极管阵列(blue laser diode bank)，补充光束l3则包括红色激光光束，但本发明并不局限于此。此外，本实施例的分光滤光装置1201的分光滤光子区124d取代图2中的分光滤光装置120的分光滤光子区124b。
[0066]
在本实施例中，补充光源发出补充光束l3至分光滤光装置1201的分光滤光区124的至少部分区域(例如分光滤光子区124d)，且补充光束l3被分光滤光装置1201的分光滤光区124的所述至少部分区域(例如分光滤光子区124d)反射至合光元件170。详细来说，分光滤光子区124d可被设计为使激发光束eb及补充光束l3反射，并滤除转换光束cb中的红光波长范围的光束之外的光束且使此转换光束cb中的红光波长范围的光束通过。值得一提的是，此处的转换光束cb中的红光波长范围不包括补充光束l3的波长范围。也就是说，分光滤光子区124d反射补充光束l3，且允许波长不同于补充光束l3的红光光束通过。
[0067]
因此，当来自激发光源110的激发光束eb和来自补充光源(例如是图10中的补充光源190a或补充光源190b)的补充光束l3分别由分光滤光装置1201的相对两侧入射至分光滤光区124的分光滤光子区124d时，分光滤光子区124d可将来自激发光源110的激发光束eb传递至波长转换元件130的波长转换区132(或波长转换子区132b)，将来自补充光源(例如是图10中的补充光源190a或补充光源190b)的补充光束l3传递至合光元件170，且允许来自波长转换元件130的转换光束cb至少部分地通过以形成第二光束l2(例如，红光)，其中在此时序(如图12或图13中的第三时序ta3)内的第二光束l2的波长范围不同于且不包括补充光束l3的波长范围。
[0068]
另需说明的是，图10中绘示多个补充光源及多个扩散元件仅是为了绘示上述元件可能设置的位置，而非同时设置多个补充光源及多个扩散元件。也就是说，可以仅设置补充光源190a和补充光源190b中的其中一个以及一个对应的扩散元件。
[0069]
在一些实施例中，照明系统100b可包括补充光源190a，且补充光源190a发出补充光束l3至光传递元件162。光传递元件162允许补充光束l3通过而将补充光束l3传递至分光
滤光子区124d，分光滤光子区124d反射补充光束l3至合光元件170，合光元件170还可被设计允许补充光束l3通过而将补充光束l3传递至匀光元件180，以形成照明光束ib。光传递元件162例如是分色单元，用以允许补充光束l3通过而反射第一光束l1。在这些实施例中，照明系统100b可包括位于补充光源190a和光传递元件162之间的扩散元件df1，或是分光滤光区124的分光滤光子区124d可包括扩散结构。
[0070]
在一些实施例中，照明系统100b可包括补充光源190b，且补充光源190b发出补充光束l3至光传递元件164。光传递元件164允许补充光束l3通过而将补充光束l3传递至光传递元件162，光传递元件162反射补充光束l3至分光滤光子区124d，分光滤光子区124d反射补充光束l3至合光元件170，合光元件170还可被设计为允许补充光束l3通过而将补充光束l3传递至匀光元件180，以形成照明光束ib。光传递元件164例如是分色单元，用以允许补充光束l3通过而反射第一光束l1。光传递元件162例如是反射镜，但在采用补充光源190b的其他实施例中，光传递元件162也可以是具有可反射补充光束l3并反射第一光束l1功能的分色单元。在这些实施例中，照明系统100b可包括位于补充光源190b和光传递元件164之间的扩散元件df2，或是分光滤光区124的分光滤光子区124d可包括扩散结构。
[0071]
图12是依照本发明的第三实施例的一种操作模式的示意图。本实施例的投影装置200b可配合图11的分光滤光装置1201及图3的波长转换元件130，以下配合图10、图11、图3及图12，举例说明当至少一光阀210的数量是一个时，投影装置200b提供投影画面的过程。
[0072]
图12的操作模式和图8的操作模式相似，其主要的差异在于，在本实施例中，于第三时序ta3内，分光滤光装置1201的分光滤光子区124d反射来自补充光源190a或补充光源190b的补充光束l3，且将来自激发光源110的激发光束eb反射至波长转换元件130的波长转换区132，波长转换元件130的波长转换区132将来自分光滤光装置1201的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：黄绿光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置1201的分光滤光子区124d，且来自波长转换元件130的转换光束cb至少部分地穿透分光滤光子区124d以形成第二光束l2(例如：红光)，其中第二光束l2的波长范围不同于且不包括补充光束l3的波长范围。于第三时序ta3内，光阀210切换至第三状态，以将第二光束l2及补充光束l3转换为红色影像光束imb-r。
[0073]
图13是依照本发明的第三实施例的另一种操作模式的示意图。本实施例的投影装置200b可配合图11的分光滤光装置1201及图5的波长转换元件1301，以下配合图10、图11、图5及图13，举例说明当至少一光阀210的数量是一个时，投影装置200b提供投影画面的过程。
[0074]
图13的操作模式和图9的操作模式相似，其主要的差异在于，在本实施例中，于第三时序ta3内，分光滤光装置1201的分光滤光子区124d反射来自补充光源190a或补充光源190b的补充光束l3，且将来自激发光源110的激发光束eb反射至波长转换元件1301的波长转换子区132b，波长转换元件1301的波长转换子区132b将来自分光滤光装置1201的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：红光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置1201的分光滤光子区124d，且来自波长转换元件1301的转换光束cb至少部分地穿透分光滤光子区124d以形成第二光束l2(例如：红光)，其中第二光束l2的波长范围不同于且不包括补充光束l3的波长范围。于第三时序ta3内，光阀210切换至第三状态，以将第二光束l2及补充光束l3转换为红色影像光束imb-r。
[0075]
图14是依照本发明的第四实施例的一种投影装置的架构示意图。图15是本发明的第四实施例的一种分光滤光装置的前视示意图。请参照图14和图15，本实施例的投影装置200c和图1的投影装置200相似，其主要差异在于本实施例的投影装置200c的至少一光阀210的数量为两个(如图14中的光阀210a和光阀210b)，且投影装置200c的照明系统100c的分光滤光装置1202的分光滤光区1242不具有多个分光滤光子区。由于本实施例的投影装置200c可配合图3的波长转换元件130，且分光滤光区1242由相同材质构成，因此第二光束l2在不同时序时具有相同的波长范围。
[0076]
在本实施例中，分光滤光区1242可被设计为使激发光束eb反射，并滤除转换光束cb中的黄绿光波长范围的光束以外的光束且使此黄绿光波长范围的光束通过。
[0077]
在本实施例中，投影装置200c还包括分光元件230、光学镜组240、光学镜组250及合光元件260。分光元件230配置于第一光束l1及第二光束l2的传递路径上。分光元件230例如为分色镜，且可被设计为反射第一光束l1，并反射第二光束l2中的红光波长范围的光束以外的光束且使此红光波长范围的光束通过。因此，第一光束l1被分光元件230反射至光学镜组240，第二光束l2借由分光元件230形成通过分光元件230的红光光束l21以及形成被分光元件230反射的绿光光束l22。光学镜组240用于将来自分光元件230的第一光束l1及绿光光束l22传递至光阀210a，并将来自光阀210a的影像光束imb传递至合光元件260。光学镜组240用于将来自分光元件230的红光光束l21传递至光阀210b，并将来自光阀210b的影像光束imb传递至合光元件260。合光元件260允许来自光阀210a和光阀210b的其中一者的影像光束imb(在本实施例中，例如是来自光阀210a的影像光束imb)通过，并反射来自光阀210a和光阀210b的其中另一者的影像光束imb(在本实施例中，例如是来自光阀210b的影像光束imb)，以将来自光阀210b和光阀210b的影像光束imb传递至投影镜头220。
[0078]
图16是依照本发明的第四实施例的一种操作模式的示意图。本实施例的投影装置200c可配合图15的分光滤光装置1202及图3的波长转换元件130，以下配合图14、图15、图3及图16，举例说明当至少一光阀210的数量是两个时，投影装置200c提供投影画面的过程。本实施例的投影装置200c例如具有第一时序ta1以及第二时序ta2，且在上述时序内持续开启激发光源110以发出激发光束eb(例如：蓝光)。
[0079]
于第一时序ta1内，分光滤光装置1202的分光滤光区1242将来自激发光源110的激发光束eb反射至波长转换元件130的波长转换区132，波长转换元件130的波长转换区132将来自分光滤光装置1202的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：黄绿光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置1202的分光滤光区1242，且来自波长转换元件130的转换光束cb至少部分地穿透分光滤光区1242以形成第二光束l2(例如：黄绿光)。于第一时序ta1内，光阀210a与光阀210b切换至第一状态。来自分光元件230的绿光光束l22入射至光阀210a，以将绿光光束l22转换为绿色影像光束imb-g。来自分光元件230的红光光束l21入射至光阀210b，以将红光光束l21转换为红色影像光束imb-r。绿色影像光束imb-g和红色影像光束imb-r被投影镜头220投射至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，而形成绿色和红色画面。
[0080]
于第二时序ta2内，来自激发光源110的激发光束eb穿透分光滤光装置1202的光穿透区122，以形成第一光束l1(例如：蓝光)。于第二时序ta2内，光阀210a切换至第二状态，而光阀210b切换至闲置(idle)状态。来自分光元件230的第一光束l1入射至光阀210a，以将第一光束l1转换为蓝色影像光束imb-b。蓝色影像光束imb-b被投影镜头220投射至投射目标
物(例如：屏幕或墙面)，而形成蓝色画面。
[0081]
如上所述，投影装置200c于第一时序ta1投射绿色影像光束imb-g和红色影像光束imb-r，且于第二时序ta2投射蓝色影像光束imb-b至投射目标物(例如：屏幕或墙面)，利用人眼的视觉暂留，其所形成的绿色、红色及蓝色画面能组成所需的彩色投影画面。
[0082]
图17是依照本发明的第五实施例的一种投影装置的架构示意图。请参照图17，本实施例的投影装置200d和图14的投影装置200c相似，其主要差异在于本实施例的投影装置200d的照明系统100d还包括补充光源(例如是图17中的补充光源190a或补充光源190b)及扩散元件(例如是图17中的扩散元件df1、扩散元件df2或扩散元件df3)。关于补充光源及扩散元件的相关描述可参考前述图7的投影装置200a，于此不再赘述。
[0083]
在本实施例中，分光元件230还配置于补充光束l3的传递路径上，且还可被设计为允许补充光束l3通过。光学镜组240将来自分光元件230的补充光束l3传递至光阀210b。
[0084]
图18是依照本发明的第五实施例的一种操作模式的示意图。本实施例的投影装置200d可配合图15的分光滤光装置1202及图3的波长转换元件130，以下配合图17、图15、图3及图18，举例说明当至少一光阀210的数量是两个时，投影装置200d提供投影画面的过程。
[0085]
图18的操作模式和图16的操作模式相似，其主要的差异在于，本实施例的投影装置200d于第一时序ta1开启补充光源(例如是图17中的补充光源190a或补充光源190b)以发出补充光束l3(例如：红光)，而在第二时序ta2关闭补充光源。于第一时序ta1内，光阀210b将来自分光元件230的红光光束l21及补充光束l3转换为红色影像光束imb-r。
[0086]
图19是依照本发明的第六实施例的一种投影装置的架构示意图。图20是本发明的第六实施例的一种分光滤光装置的前视示意图。请参照图19和图20，本实施例的投影装置200e和图14的投影装置200c相似，其主要差异在于本实施例的投影装置200e的照明系统100e还包括补充光源(例如是图19中的补充光源190a或补充光源190b)及/或扩散元件(例如是图19中的扩散元件df1或扩散元件df2)。关于补充光源或扩散元件的相关描述可参考前述图10的投影装置200b，于此不再赘述。此外，本实施例的分光滤光装置1203的分光滤光区126取代图15中的分光滤光区1242。当照明系统100e不包括扩散元件df1或扩散元件df2时，分光滤光区126可包括扩散结构。
[0087]
在本实施例中，补充光源发出补充光束l3至分光滤光装置1203的分光滤光区126，且补充光束l3被分光滤光装置1203的分光滤光区126反射至合光元件170。详细来说，分光滤光区126可被设计为使激发光束eb及补充光束l3反射，并滤除转换光束cb中的黄绿光波长范围的光束之外的光束且使此黄绿光波长范围的光束通过。值得一提的是，此处的黄绿光波长范围不包括补充光束l3的波长范围。也就是说，分光滤光区126反射补充光束l3，且允许波长不同于补充光束l3的红光光束通过。
[0088]
因此，当来自激发光源110的激发光束eb和来自补充光源(例如是图19中的补充光源190a或补充光源190b)的补充光束l3分别由分光滤光装置1203的相对两侧入射至分光滤光区126时，分光滤光区126可将来自激发光源110的激发光束eb传递至波长转换元件130的波长转换区132，将来自补充光源(例如是图19中的补充光源190a或补充光源190b)的补充光束l3传递至合光元件170，且允许来自波长转换元件130的转换光束cb至少部分地通过以形成第二光束l2(例如，黄绿光)，其中在此时序(如图21中的第一时序ta1)内的第二光束l2的波长范围不同于且不包括补充光束l3的波长范围。
[0089]
图21是依照本发明的第六实施例的一种操作模式的示意图。本实施例的投影装置200e可配合图20的分光滤光装置1203及图3的波长转换元件130，以下配合图19、图20、图3及图21，举例说明当至少一光阀210的数量是两个时，投影装置200e提供投影画面的过程。
[0090]
图21的操作模式和图18的操作模式相似，其主要的差异在于，在本实施例中，于第一时序ta1内，分光滤光装置1203的分光滤光区126反射来自补充光源190a或补充光源190b的补充光束l3，且将来自激发光源110的激发光束eb反射至波长转换元件130的波长转换区132，波长转换元件130的波长转换区132将来自分光滤光装置1203的激发光束eb转换为转换光束cb(例如：黄绿光)后将转换光束cb传递回分光滤光装置1203的分光滤光区126，且来自波长转换元件130的转换光束cb至少部分地穿透分光滤光区126以形成第二光束l2(例如：黄绿光)，其中第二光束l2的波长范围不同于且不包括补充光束l3的波长范围。光阀210b将来自分光元件230的红光光束l21及补充光束l3转换为红色影像光束imb-r。
[0091]
综上所述，在本发明的实施例的照明系统与投影装置中，分光滤光装置可同时具有分光及滤光的功能。也就是说，分光滤光装置除了可使来自激发光源的激发光束在不同时序时行经不同的光束路径，以使不需转换的激发光束可不传递至波长转换元件之外，还可对来自波长转换元件的转换光束进行滤光。因此，本实施例的照明系统与投影装置可具有较简单的架构，而不需设置两个独立的光学元件来分别达到分光及滤光的作用，此有助于降低成本，且同时简化了电子元件之间同步控制的复杂度。
[0092]
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。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的全部目的或优点或特点。此外，摘要和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的权利范围。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。
[0093]
附图标记说明：
[0094]
100、100a、100b、100c、100d、100e:照明系统
[0095]
110:激发光源
[0096]
112、114:子激发光源
[0097]
120、1201、1202、1203:分光滤光装置
[0098]
122:光穿透区
[0099]
124、1241、1242、126:分光滤光区
[0100]
124a、124b、124c、124d:分光滤光子区
[0101]
130、1301:波长转换元件
[0102]
132、1321:波长转换区
[0103]
132a、132b、132c:波长转换子区
[0104]
140:合光元件
[0105]
150a、150b:光斑整形元件
[0106]
160:光传递模块
[0107]
162、164:光传递元件
[0108]
170:合光元件
[0109]
180:匀光元件
[0110]
190a、190b:补充光源
[0111]
200、200a、200b、200c、200d、200e:投影装置
[0112]
210、210a、210b:光阀
[0113]
220:投影镜头
[0114]
230:分光元件
[0115]
240、250:光学镜组
[0116]
260:合光元件
[0117]
c1:聚焦透镜
[0118]
c2:透镜
[0119]
cb:转换光束
[0120]
df1、df2、df3:扩散元件
[0121]
eb:激发光束
[0122]
eb1、eb2:子激发光束
[0123]
l1:第一光束
[0124]
l2:第二光束
[0125]
l21:红光光束
[0126]
l22:绿光光束
[0127]
l3:补充光束
[0128]
ib:照明光束
[0129]
imb:影像光束
[0130]
imb-b:蓝色影像光束
[0131]
imb-g:绿色影像光束
[0132]
imb-r:红色影像光束
[0133]
imb-y:黄色影像光束
[0134]
ta1:第一时序
[0135]
ta2:第二时序
[0136]
ta3:第三时序
[0137]
ta4:第四时序。