投影装置以及照明系统转让专利
申请号 : CN201810965509.8
文献号 : CN110858051A
文献日 : 2020-03-03
发明人 : 陈昌炫 , 廖建中
申请人 : 中强光电股份有限公司
摘要 :
本发明提供一种投影装置以及照明系统。照明系统包括激发光源以及光波长转换模块。激发光源适于提供激发光束。光波长转换模块包括第一荧光轮以及第二荧光轮。第二荧光轮邻近第一荧光轮设置，且第一荧光轮与第二荧光轮分别设置在激发光束的第一部分与第二部分的传递路径上，使得在激发光源被开启的期间，第一荧光轮与第二荧光轮共同被激发光束照射。本发明的照明系统有助于提高荧光粉转换效率并避免荧光粉被烧毁。本发明的投影装置具有良好的效能。
权利要求 :
1.一种投影装置，其特征在于，包括照明系统、显示装置以及投影镜头，其中：
所述照明系统包括激发光源以及光波长转换模块，其中：
所述激发光源适于提供激发光束；以及
所述光波长转换模块包括第一荧光轮以及第二荧光轮，其中所述第二荧光轮邻近所述第一荧光轮设置，且所述第一荧光轮与所述第二荧光轮分别设置在所述激发光束的第一部分与第二部分的传递路径上，使得在所述激发光源被开启的期间，所述第一荧光轮与所述第二荧光轮共同被所述激发光束照射；
所述显示装置设置在从所述照明系统输出的照明光束的传递路径上且将所述照明光束转换成影像光束；以及所述投影镜头设置在所述影像光束的传递路径上。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括：
多向元件，设置在来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上且位于所述激发光源与所述光波长转换模块之间，其中所述多向元件具有曲面以及多向平面，所述多向平面与所述曲面彼此相对，所述多向平面包括面向不同方向的多个子平面，且来自所述激发光源的所述激发光束经由所述多个子平面分离成多个子光束。
3.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括：
扩光元件，设置在来自所述多向元件的所述激发光束的传递路径上且位于所述多向元件与所述光波长转换模块之间。
4.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于，所述激发光源包括第一发光单元以及第二发光单元，所述第一发光单元发出第一子光束，所述第二发光单元发出第二子光束，所述多向元件设置在所述第一子光束以及所述第二子光束的传递路径上，其中所述第一子光束穿过所述多个子平面中的第一部分子平面，所述第二子光束穿过所述多个子平面中的第二部分子平面，且所述照明系统还包括：第一扩光元件，设置在来自所述第一部分子平面的所述第一子光束的传递路径上且位于所述多向元件与所述光波长转换模块之间；以及第二扩光元件，设置在来自所述第二部分子平面的所述第二子光束的传递路径上且位于所述多向元件与所述光波长转换模块之间，其中所述第一扩光元件与所述第二扩光元件具有不同的光扩散效果。
5.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括：
光斑整型元件，设置在来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上且位于所述激发光源与所述光波长转换模块之间。
6.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述激发光源包括第一发光单元以及第二发光单元，所述第一发光单元发出第一子光束，所述激发光束的所述第一部分源自于所述第一子光束，所述第二发光单元发出第二子光束，所述激发光束的所述第二部分源自于所述第二子光束，其中所述第一发光单元相对于所述第一荧光轮倾斜，且所述第二发光单元相对于所述第二荧光轮倾斜。
7.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述激发光源包括第一发光单元以及第二发光单元，所述第一发光单元发出第一子光束，所述激发光束的所述第一部分源自于所述第一子光束，所述第二发光单元发出第二子光束，所述激发光束的所述第二部分源自于所述第二子光束，且所述照明系统还包括：第一反射元件，设置在来自所述第一子光束的传递路径上且位于所述第一发光单元与所述光波长转换模块之间；以及第二反射元件，设置在来自所述第二子光束的传递路径上且位于所述第二发光单元与所述光波长转换模块之间，其中所述第一反射元件相对于所述第一荧光轮倾斜，且所述第二反射元件相对于所述第二荧光轮倾斜，使得投射在所述第一荧光轮与所述第二荧光轮上的多个光斑彼此分离。
8.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一荧光轮与所述第二荧光轮部分重叠，且所述第一荧光轮与所述第二荧光轮在径向上重叠的宽度小于所述第一荧光轮的光转换区的径向宽度以及所述第二荧光轮的光转换区的径向宽度，使得所述第一荧光轮的所述光转换区与所述第二荧光轮的所述光转换区共同被所述激发光束照射。
9.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述显示装置包括一个或两个光阀，所述第一荧光轮与所述第二荧光轮各自包括光转换区以及非光转换区，其中所述第一荧光轮的所述光转换区以及所述第二荧光轮的所述光转换区同步切到所述第一部分与所述第二部分的传递路径上，且所述第一荧光轮的所述非光转换区以及所述第二荧光轮的所述非光转换区同步切到所述第一部分与所述第二部分的传递路径上；
所述第一荧光轮的所述光转换区将所述第一部分转换成第一转换光束，所述第二荧光轮的所述光转换区将所述第二部分转换成第二转换光束，且所述第一转换光束与所述第二转换光束具有至少部分重叠的光谱；且所述照明系统还包括：
滤光模块，设置在来自所述光波长转换模块的所述第一转换光束以及所述第二转换光束的传递路径上。
10.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述显示装置包括两个光阀，所述照明系统不包括滤光模块，且所述第一荧光轮与所述第二荧光轮各自包括光转换区以及非光转换区，其中所述第一荧光轮的所述光转换区以及所述第二荧光轮的所述光转换区同步切到所述第一部分与所述第二部分的传递路径上，且所述第一荧光轮的所述非光转换区以及所述第二荧光轮的所述非光转换区同步切到所述第一部分与所述第二部分的传递路径上；
所述第一荧光轮的所述光转换区将所述第一部分转换成第一转换光束，所述第二荧光轮的所述光转换区将所述第二部分转换成第二转换光束，且所述第一转换光束与所述第二转换光束具有相同颜色；且所述照明系统还包括：
红光光源，适于提供红色光束。
11.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述显示装置包括三个光阀，所述第一荧光轮与所述第二荧光轮各自包括光转换区，其中所述第一荧光轮的所述光转换区将所述第一部分转换成第一转换光束，所述第二荧光轮的所述光转换区将所述第二部分转换成第二转换光束，且所述第一转换光束与所述第二转换光束具有相同颜色；且所述照明系统还包括：
蓝光光源；以及
红光光源，其中所述激发光源、所述蓝光光源以及所述红光光源同时开启。
12.一种照明系统，其特征在于，包括激发光源以及光波长转换模块，其中：
所述激发光源适于提供激发光束；以及
所述光波长转换模块包括第一荧光轮以及第二荧光轮，其中所述第二荧光轮邻近所述第一荧光轮设置，且所述第一荧光轮与所述第二荧光轮分别设置在所述激发光束的第一部分与第二部分的传递路径上，使得在所述激发光源被开启的期间，所述第一荧光轮与所述第二荧光轮共同被所述激发光束照射。
13.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，还包括：
多向元件，设置在来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上且位于所述激发光源与所述光波长转换模块之间，其中所述多向元件具有曲面以及多向平面，所述多向平面与所述曲面彼此相对，所述多向平面包括面向不同方向的多个子平面，且来自所述激发光源的所述激发光束经由所述多个子平面分离成多个子光束。
14.根据权利要求13所述的照明系统，其特征在于，还包括：
扩光元件，设置在来自所述多向元件的所述激发光束的传递路径上且位于所述多向元件与所述光波长转换模块之间。
15.根据权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述激发光源包括第一发光单元以及第二发光单元，所述第一发光单元发出第一子光束，所述第二发光单元发出第二子光束，所述多向元件设置在所述第一子光束以及所述第二子光束的传递路径上，其中所述第一子光束穿过所述多个子平面中的第一部分子平面，所述第二子光束穿过所述多个子平面中的第二部分子平面，且所述照明系统还包括：第一扩光元件，设置在来自所述第一部分子平面的所述第一子光束的传递路径上且位于所述多向元件与所述光波长转换模块之间；以及第二扩光元件，设置在来自所述第二部分子平面的所述第二子光束的传递路径上且位于所述多向元件与所述光波长转换模块之间，其中所述第一扩光元件与所述第二扩光元件具有不同的光扩散效果。
16.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，还包括：
光斑整型元件，设置在来自所述激发光源的所述激发光束的传递路径上且位于所述激发光源与所述光波长转换模块之间。
17.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述激发光源包括第一发光单元以及第二发光单元，所述第一发光单元发出第一子光束，所述激发光束的所述第一部分源自于所述第一子光束，所述第二发光单元发出第二子光束，所述激发光束的所述第二部分源自于所述第二子光束，其中所述第一发光单元相对于所述第一荧光轮倾斜，且所述第二发光单元相对于所述第二荧光轮倾斜。
18.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述激发光源包括第一发光单元以及第二发光单元，所述第一发光单元发出第一子光束，所述激发光束的所述第一部分源自于所述第一子光束，所述第二发光单元发出第二子光束，所述激发光束的所述第二部分源自于所述第二子光束，且所述照明系统还包括：第一反射元件，设置在来自所述第一子光束的传递路径上且位于所述第一发光单元与所述光波长转换模块之间；以及第二反射元件，设置在来自所述第二子光束的传递路径上且位于所述第二发光单元与所述光波长转换模块之间，其中所述第一反射元件相对于所述第一荧光轮倾斜，且所述第二反射元件相对于所述第二荧光轮倾斜，使得投射在所述第一荧光轮与所述第二荧光轮上的多个光斑彼此分离。
19.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述第一荧光轮与所述第二荧光轮部分重叠，且所述第一荧光轮与所述第二荧光轮在径向上重叠的宽度小于所述第一荧光轮的光转换区的径向宽度以及所述第二荧光轮的光转换区的径向宽度，使得所述第一荧光轮的所述光转换区与所述第二荧光轮的所述光转换区共同被所述激发光束照射。
20.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述第一荧光轮与所述第二荧光轮各自包括光转换区以及非光转换区，其中所述第一荧光轮的所述光转换区以及所述第二荧光轮的所述光转换区同步切到所述第一部分与所述第二部分的传递路径上，且所述第一荧光轮的所述非光转换区以及所述第二荧光轮的所述非光转换区同步切到所述第一部分与所述第二部分的传递路径上；
所述第一荧光轮的所述光转换区将所述第一部分转换成第一转换光束，所述第二荧光轮的所述光转换区将所述第二部分转换成第二转换光束，且所述第一转换光束与所述第二转换光束具有至少部分重叠的光谱；且所述照明系统还包括：
滤光模块，设置在来自所述光波长转换模块的所述第一转换光束以及所述第二转换光束的传递路径上。
21.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述照明系统不包括滤光模块，且所述第一荧光轮与所述第二荧光轮各自包括光转换区以及非光转换区，其中所述第一荧光轮的所述光转换区以及所述第二荧光轮的所述光转换区同步切到所述第一部分与所述第二部分的传递路径上，且所述第一荧光轮的所述非光转换区以及所述第二荧光轮的所述非光转换区同步切到所述第一部分与所述第二部分的传递路径上；
所述第一荧光轮的所述光转换区将所述第一部分转换成第一转换光束，所述第二荧光轮的所述光转换区将所述第二部分转换成第二转换光束，且所述第一转换光束与所述第二转换光束具有相同颜色；且所述照明系统还包括：
红光光源，适于提供红色光束。
22.根据权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述第一荧光轮与所述第二荧光轮各自包括光转换区，其中所述第一荧光轮的所述光转换区将所述第一部分转换成第一转换光束，所述第二荧光轮的所述光转换区将所述第二部分转换成第二转换光束，且所述第一转换光束与所述第二转换光束具有相同颜色；且所述照明系统还包括：
蓝光光源；以及
红光光源，其中所述激发光源、所述蓝光光源以及所述红光光源同时开启。
说明书 :
投影装置以及照明系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种光学装置以及光学系统，尤其涉及一种投影装置以及照明系统。
背景技术
[0002] 投影装置通常利用发光元件搭配光波长转换模块(如荧光粉层)，来产生照明用的光束。然而，荧光粉层会吸收外来能量。在高能量光束(如激光光束)的照射下，荧光粉层的温度会升高，而导致荧光粉转换效率下降，甚至被烧毁。
[0003] “背景技术”部分只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”部分所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的现有技术。在“背景技术”部分所记载的内容，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，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
[0004] 本发明提供一种照明系统，其有助于提高荧光粉转换效率并避免荧光粉被烧毁。
[0005] 本发明提供一种投影装置，其具有良好的效能。
[0006] 本发明的其他目的和优点可以从本发明所记载的技术特征中得到进一步的了解。
[0007] 为达上述的一个或部份或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提供一种照明系统。照明系统包括激发光源以及光波长转换模块。激发光源适于提供激发光束。光波长转换模块包括第一荧光轮以及第二荧光轮。第二荧光轮邻近第一荧光轮设置，且第一荧光轮与第二荧光轮分别设置在激发光束的第一部分与第二部分的传递路径上，使得在激发光源被开启的期间，第一荧光轮与第二荧光轮共同被激发光束照射。
[0008] 为达上述的一个或部份或全部目的或是其他目的，本发明的实施例提供一种投影装置。投影装置包括上述的照明系统、显示装置以及投影镜头。显示装置设置在从照明系统输出的照明光束的传递路径上且将照明光束转换成影像光束。投影镜头设置在影像光束的传递路径上。
[0009] 基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的照明系统的实施例中，藉由多个荧光轮共同设置在来自激发光源的激发光束的传递路径上，以使每个荧光轮所接收到的激发光束是来自激发光源的激发光束的部分而非全部(即激发光束在每个荧光轮上的照射面积小于激发光束的总照射面积，且每个荧光轮所接收到的激发光束的能量小于来自激发光源的激发光束的能量)，从而降低投射在每个荧光轮上的光斑的能量。因此，本发明的实施例的照明系统有助于提高荧光粉转换效率并避免荧光粉被烧毁，且本发明的实施例的投影装置具有良好的效能。
[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1A是本发明的第一个实施例的投影装置的示意图；
[0012] 图1B是图1A中第一荧光轮与第二荧光轮的正视图；
[0013] 图1C是图1A中滤光模块的正视图；
[0014] 图2A是本发明的第二个实施例的投影装置的示意图；
[0015] 图2B是图2A中多向平面的正视图；
[0016] 图2C是图2B中多向平面的多个子平面的侧视图，用以解释多个子平面的面向；
[0017] 图2D是图2A中第一荧光轮与第二荧光轮的正视图；
[0018] 图3A是本发明的第三个实施例的投影装置的示意图；
[0019] 图3B是图3A中第一荧光轮与第二荧光轮的正视图；
[0020] 图4至图7分别是本发明的第四个实施例至第七个实施例的投影装置的示意图；
[0021] 图8A是本发明的第八个实施例的投影装置的示意图；
[0022] 图8B是图8A中第一荧光轮与第二荧光轮的正视图；
[0023] 图9A至图9C分别是本发明的第九个实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图；
[0024] 图10A至图10C分别是本发明的第十个实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图；
[0025] 图11A至图11C分别示出本发明的第十一个实施例的投影装置中蓝色光束、绿色光束以及红色光束的传递路径；
[0026] 图12A至图12C是应用于第十一个实施例的显示装置及投影镜头的放大示意图，其分别示出蓝色光束、绿色光束以及红色光束的传递路径；
[0027] 图13A至图13C是应用于本发明的实施例的显示装置及投影镜头的一种放大示意图，其分别示出蓝色光束、绿色光束以及红色光束的传递路径；以及
[0028] 图14A至图14C是应用于本发明的实施例的显示装置及投影镜头的另一种放大示意图，其分别示出蓝色光束、绿色光束以及红色光束的传递路径。
具体实施方式
[0029] 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。
[0030] 图1A是本发明的第一个实施例的投影装置的示意图。请参照图1A，本发明的第一个实施例的投影装置1包括照明系统10、显示装置11以及投影镜头12。
[0031] 详细而言，照明系统10包括激发光源100以及光波长转换模块101。激发光源100适于提供激发光束B。举例来说，激发光源100包括多个发光元件。所述多个发光元件可包括多个激光二极管、多个发光二极管或上述两种发光元件的组合。
[0032] 光波长转换模块101包括第一荧光轮1010以及第二荧光轮1011。第二荧光轮1011邻近第一荧光轮1010设置。举例来说，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011位于同一个参考平面RF上，且第二荧光轮1011接近但不接触第一荧光轮1010，以维持独立运作(如转动功能)。第一荧光轮1010与第二荧光轮1011的排列方向垂直于激发光束B入射光波长转换模块101的方向。在本实施例中，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011的排列方向垂直于激发光束B在激发光源100与光波长转换模块101之间的光传递方向(如第一方向D1)。在本实施例中，若从激发光源100看向光波长转换模块101，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011呈纵向排列(例如沿第二方向D2排列)。也就是说，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011分别排列在照明系统10的光轴(未示出)的上下侧。然而，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011的排列方向可依需求改变。举例来说，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011也可呈横向排列(例如沿第三方向D3排列)。也就是说，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011分别排列在照明系统10的光轴的左右侧。替代地，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011也可呈斜向排列。举例来说，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011的排列方向与第二方向D2(或第三方向D3)夹有角度。此角度大于
0度且小于90度。在以下的实施例中，多个荧光轮的排列方向皆可同上述改良，于下便不再重述。
0度且小于90度。在以下的实施例中，多个荧光轮的排列方向皆可同上述改良，于下便不再重述。
[0033] 图1B是图1A中第一荧光轮1010与第二荧光轮1011的正视图。请参照图1A及图1B，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011分别设置在激发光束B的第一部分BP1与第二部分BP2的传递路径上，使得在激发光源100被开启的期间，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011共同被激发光束B照射。换句话说，在激发光源100被开启的期间，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011皆被激发光束B照射，且照射在第一荧光轮1010与第二荧光轮1011上的激发光束B分别为来自激发光源100的激发光束B的不同部分。
[0034] 在本实施例中，由于第一荧光轮1010与第二荧光轮1011位于同一个参考平面RF上，因此在激发光源100被开启的期间，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011同时被激发光束B照射。
[0035] 详细而言，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011各自包括载板CP、荧光粉层PH以及转轴SH。载板CP适于承载荧光粉层PH。举例来说，载板CP可以是透光载板或金属载板。载板CP包括光转换区R1以及非光转换区R2。光转换区R1以及非光转换区R2沿着载板CP的圆周方向设置，以环绕转轴SH。荧光粉层PH设置在光转换区R1中且暴露出非光转换区R2。也就是说，荧光粉层PH未覆盖非光转换区R2。载板CP适于以转轴SH为中心旋转，使得光转换区R1与非光转换区R2轮流切入激发光束B的传递路径上。
[0036] 在本实施例中，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011皆为穿透式荧光轮。对应地，载板CP为透光载板，且非光转换区R2为光穿透区。光穿透区可具有扩光特性(例如设置有扩散片，但不局限于此)。第一荧光轮1010与第二荧光轮1011适于沿反方向转动，使得第一荧光轮1010的非光转换区R2与第二荧光轮1011的非光转换区R2同步(且同时)切入激发光束B的传递路径上。进一步来说，第一荧光轮1010的非光转换区R2与第二荧光轮1011的非光转换区R2分别切入激发光束B的第一部分BP1及第二部分BP2的传递路径上，使得第一部分BP1及第二部分BP2分别穿过第一荧光轮1010的非光转换区R2与第二荧光轮1011的非光转换区R2并一起朝显示装置11传递。
[0037] 另一方面，第一荧光轮1010的光转换区R1与第二荧光轮1011的光转换区R1同步(且同时)切入激发光束B的传递路径上。进一步来说，第一荧光轮1010的光转换区R1与第二荧光轮1011的光转换区R1分别切入激发光束B的第一部分BP1及第二部分BP2的传递路径上，使得第一荧光轮1010的荧光粉层PH与第二荧光轮1011的荧光粉层PH分别将第一部分BP1及第二部分BP2转换成第一转换光束B1及第二转换光束B2，且第一转换光束B1及第二转换光束B2分别穿过第一荧光轮1010的光转换区R1与第二荧光轮1011的光转换区R1并一起朝显示装置11传递。
[0038] 第一转换光束B1与第二转换光束B2具有至少部分重叠的光谱。在本实施例中，激发光束B为蓝色光束，且第一转换光束B1与第二转换光束B2同为黄色光束。也就是说，第一转换光束B1的光谱与第二转换光束B2的光谱可完全重叠。然而，荧光轮中的光转换区的数量以及转换光束的颜色(荧光粉的种类、成分及组成)可依需求改变，而不以上述为限。举例来说，荧光粉层可进一步包括光扩散粒子、量子点或上述两个的组合。此外，每个荧光轮可包括多个光转换区，如红色光转换区、绿色光转换区及黄色光转换区中的至少两个。
[0039] 依据不同的需求，照明系统10可进一步包括其他元件。举例来说，照明系统10可进一步包括多个透镜元件(如透镜元件102、透镜元件103、透镜元件104、透镜元件105以及透镜元件106)，以达到汇聚光束或将光束准直化的功能。此外，照明系统10可进一步包括滤光模块107，以提升自照明系统10输出的光束的纯度。另外，照明系统10可进一步包括匀光元件108，以提升自照明系统10输出的光束的均匀性。举例来说，匀光元件108为光积分柱，但不局限于此。
[0040] 透镜元件102设置在来自激发光源100的激发光束B的传递路径上。透镜元件103设置在来自透镜元件102的激发光束B的传递路径上。光波长转换模块101设置在来自透镜元件103的激发光束B的传递路径上。透镜元件104设置在来自光波长转换模块101的光束(包括激发光束B、第一转换光束B1及第二转换光束B2)的传递路径上。透镜元件105设置在来自透镜元件104的光束的传递路径上。透镜元件106设置在来自透镜元件105的光束的传递路径上。滤光模块107设置在来自透镜元件106的光束的传递路径上。匀光元件108设置在来自滤光模块107的光束的传递路径上。
[0041] 图1C是图1A中滤光模块107的正视图。请参照图1B及图1C，滤光模块107具有多个光学区，如光穿透区T、绿色滤光区FG以及红色滤光区FR。然而，光学区的数量可依需求改变而不以上述为限。
[0042] 光穿透区T、绿色滤光区FG以及红色滤光区FR沿着滤光模块107的圆周方向设置，以环绕滤光模块107的转轴SHA。滤光模块107适于以转轴SHA为中心旋转，使得光穿透区T、绿色滤光区FG以及红色滤光区FR轮流切入来自透镜元件106的光束的传递路径上。滤光模块107的光穿透区T适于让至少部分激发光束B(如蓝色光束)通过。举例来说，光穿透区T可设置蓝色滤光片或不设置任何滤光片。滤光模块107的绿色滤光区FG适于让绿色光束通过且将其余颜色光束滤除。举例来说，绿色滤光区FG可设置绿色滤光片。滤光模块107的红色滤光区FR适于让红色光束通过且将其余颜色光束滤除。举例来说，红色滤光区FR可设置红色滤光片。
[0043] 详细而言，滤光模块107适于与第一荧光轮1010及第二荧光轮1011同部旋转。在第一时间段内，第一荧光轮1010的非光转换区R2切入第一部分BP1的传递路径上，第二荧光轮1011的非光转换区R2切入第二部分BP2的传递路径上，且滤光模块107的光穿透区T切入来自透镜元件106的光束(如激发光束B)的传递路径上。传递至第一荧光轮1010的非光转换区R2的激发光束B的第一部分BP1依序通过第一荧光轮1010的非光转换区R2、透镜元件104、透镜元件105、透镜元件106、滤光模块107的光穿透区T以及匀光元件108，然后自照明系统10输出。此外，传递至第二荧光轮1011的非光转换区R2的激发光束B的第二部分BP2依序通过第二荧光轮1011的非光转换区R2、透镜元件104、透镜元件105、透镜元件106、滤光模块107的光穿透区T以及匀光元件108，然后自照明系统10输出。换句话说，在第一时间段内，自照明系统10输出的光束为蓝色光束。
[0044] 在第二时间段内，第一荧光轮1010的光转换区R1切入第一部分BP1的传递路径上，第二荧光轮1011的光转换区R1切入第二部分BP2的传递路径上，且滤光模块107的绿色滤光区FG切入来自透镜元件106的光束(如第一转换光束B1及第二转换光束B2)的传递路径上。激发光束B的第一部分BP1(如蓝色光束)通过第一荧光轮1010的光转换区R1后变成第一转换光束B1(如黄色光束)。第一转换光束B1依序通过透镜元件104、透镜元件105及透镜元件
106而传递至滤光模块107。第一转换光束B1中的绿色光束通过滤光模块107的绿色滤光区FG，且第一转换光束B1中的其余颜色光束(如红色光束)被滤光模块107的绿色滤光区FG滤除。通过绿色滤光区FG的绿色光束接着通过匀光元件108，然后自照明系统10输出。此外，激发光束B的第二部分BP2(如蓝色光束)通过第二荧光轮1011的光转换区R1后变成第二转换光束B2(如黄色光束)。第二转换光束B2依序通过透镜元件104、透镜元件105及透镜元件106而传递至滤光模块107。第二转换光束B2中的绿色光束通过滤光模块107的绿色滤光区FG，且第二转换光束B2中的其余颜色光束(如红色光束)被滤光模块107的绿色滤光区FG滤除。
通过绿色滤光区FG的绿色光束接着通过匀光元件108，然后自照明系统10输出。换句话说，在第二时间段内，自照明系统10输出的光束为绿色光束。
106而传递至滤光模块107。第一转换光束B1中的绿色光束通过滤光模块107的绿色滤光区FG，且第一转换光束B1中的其余颜色光束(如红色光束)被滤光模块107的绿色滤光区FG滤除。通过绿色滤光区FG的绿色光束接着通过匀光元件108，然后自照明系统10输出。此外，激发光束B的第二部分BP2(如蓝色光束)通过第二荧光轮1011的光转换区R1后变成第二转换光束B2(如黄色光束)。第二转换光束B2依序通过透镜元件104、透镜元件105及透镜元件106而传递至滤光模块107。第二转换光束B2中的绿色光束通过滤光模块107的绿色滤光区FG，且第二转换光束B2中的其余颜色光束(如红色光束)被滤光模块107的绿色滤光区FG滤除。
通过绿色滤光区FG的绿色光束接着通过匀光元件108，然后自照明系统10输出。换句话说，在第二时间段内，自照明系统10输出的光束为绿色光束。
[0045] 在第三时间段内，第一荧光轮1010的光转换区R1切入第一部分BP1的传递路径上，第二荧光轮1011的光转换区R1切入第二部分BP2的传递路径上，且滤光模块107的红色滤光区FR切入来自透镜元件106的光束(如第一转换光束B1及第二转换光束B2)的传递路径上。转换光束(包括第一转换光束B1及第二转换光束B2)在传递至滤光模块107前的传递路径可参照第二时间段的相关描述，于此不再重述。传递至滤光模块107的转换光束中的红色光束通过滤光模块107的红色滤光区FR，且转换光束中的其余颜色光束(如绿色光束)被滤光模块107的红色滤光区FR滤除。通过红色滤光区FR的红色光束接着通过匀光元件108，然后自照明系统10输出。换句话说，在第三时间段内，自照明系统10输出的光束为红色光束。
[0046] 根据上述，照明系统10可依据滤光模块107中的光学区的数量切出多个时间段(如第一时间段至第三时间段)，且照明系统10在不同时间段输出不同颜色的光束(如蓝色光束、绿色光束及红色光束)。这些不同颜色的光束构成图1A所示的照明光束IB。在本实施例中，照明系统10具有三个时间段，且照明系统10在三个时间段内分别输出蓝色光束、绿色光束及红色光束。然而，时间段的数量、每个时间段所输出的颜色、输出颜色的顺序及各时间段的持续时间等可依需求改变。
[0047] 请参照图1A，显示装置11设置在从照明系统10输出的照明光束IB的传递路径上且将照明光束IB转换成影像光束MB。举例来说，显示装置11可包括至少一光阀。光阀可以是数字微镜元件(Digital Micro-mirror Devices,DMD)、硅基液晶面板(Liquid-Crystal-On-Silicon panel,LCOS panel)或穿透式液晶面板(transmissive liquid crystal panel)，但不局限于此。
[0048] 投影镜头12设置在影像光束MB的传递路径上，以将影像光束MB投射至屏幕或其他可成像的物件上。投影镜头12可采用现有的投影镜头，于此不多加赘述。
[0049] 在本实施例中，藉由多个荧光轮(包括第一荧光轮1010以及第二荧光轮1011)共同设置在来自激发光源100的激发光束B的传递路径上，以使每个荧光轮所接收到的激发光束B仅是来自激发光源100的激发光束B的部分而非全部，从而降低投射在每个荧光轮上的光斑的能量。进一步而言，如图1B所示，激发光束B在第一荧光轮1010上的照射面积(参见第一部分BP1所在处的面积)小于激发光束B的总照射面积(参见激发光束B所在处的面积)，且激发光束B在第二荧光轮1011上的照射面积(参见第二部分BP2所在处的面积)小于激发光束B的总照射面积。换句话说，第一荧光轮1010以及第二荧光轮1011共同分担来自激发光源100的激发光束B的照射面积/能量(即每个荧光轮所接收到的激发光束B的能量小于来自激发光源100的激发光束B的能量)。因此，照明系统100能够提高荧光粉转换效率并避免荧光粉被烧毁，且投影装置1具有良好的效能。此外，由于每个荧光轮上的光斑的能量可被有效降低，因此照明系统100中的激发光源100可采用高功率激发光源。另外，相较于采用两个照明系统来降低光斑的能量，本实施例可简化光学设计架构并降低所需的元件数量。
[0050] 在以下的实施例中，相同或相似的元件以相同或相似的标号表示，以下便不再重述相同元件的相关描述(如设置关系、材料或功效等)。
[0051] 图2A是本发明的第二个实施例的投影装置的示意图。请参照图2A，第二个实施例的投影装置1A与图1A的投影装置1的主要差异说明如下。在投影装置1A中，照明系统10A还包括多向元件109以及透镜元件110。
[0052] 多向元件109设置在来自激发光源100的激发光束B的传递路径上且位于激发光源100与光波长转换模块101之间。在本实施例中，多向元件109位于激发光源100与透镜元件
110之间。
110之间。
[0053] 多向元件109具有曲面SC以及多向平面SD。多向平面S2与曲面S1彼此相对。举例来说，曲面SC位于激发光源100与多向平面SD之间，但不局限于此。多向元件109适于将来自激发光源100的激发光束B汇聚至透镜元件110，因此多向元件109的曲面SC为凸面。
[0054] 图2B是图2A中多向平面SD的正视图。图2C是图2B中多向平面SD的多个子平面的侧视图，用以解释多个子平面的面向。图2D是图2A中第一荧光轮1010与第二荧光轮1011的正视图。请参照图2A至图2D，多向平面SD包括面向不同方向的多个子平面，如子平面SD1、子平面SD2、子平面SD3及子平面SD4。来自激发光源100的激发光束B经由这些子平面分离成多个子光束(未示出)。此外，通过控制这些子平面的旋转角度，可将这些子光束偏折至荧光轮的不同位置处，使得荧光轮的不同位置处形成彼此分离的多个光斑BPA，如图2D所示。
[0055] 在本实施例中，子平面SD1与子平面SD2位于多向平面SD的第一中线M1的同一侧，且子平面SD1与子平面SD2分别位于多向平面SD的第二中线M2的相对侧。此外，子平面SD3与子平面SD4位于第一中线M1的同一侧，且子平面SD1与子平面SD2分别位于第二中线M2的相对侧。另外，子平面SD1与子平面SD3位于第二中线M2的同一侧，且子平面SD2与子平面SD4位于第二中线M2的同一侧。子平面SD1与子平面SD2分别由图2C中的参考平面RFA沿第一中线M1顺时针旋转不同角度形成。此外，子平面SD3与子平面SD4分别由图2C中的参考平面RFA沿第一中线M1逆时针旋转不同角度形成。在本实施例中，每个子平面所旋转的角度大于0度且小于或等于4度。若以正值表示顺时针旋转，且以负值表示逆时针旋转，则这些子平面所旋转的角度可选自以下组合的一种：±0.5度以及±1.5度、±1度以及±2.5度、±1.5度以及±2.5度、±1度以及±3度或±1.5度以及±4度。
[0056] 藉由设置多向元件109以及控制这些子平面的旋转角度，可有效将来自激发光源100的激发光束B分离成多个子光束，并将这些子光束分别汇聚至第一荧光轮1010与第二荧光轮1011的不同位置处。如此一来，可减少两个荧光轮之间的空隙所造成的光损失。
[0057] 应说明的是，在多向元件109中，这些子平面的数量、这些子平面之间设置关系以及旋转方式可依需求改变，而不以上述为限。
[0058] 透镜元件110设置在来自多向元件109的激发光束B的传递路径上。举例来说，透镜元件110可为准直透镜，但不局限于此。
[0059] 图3A是本发明的第三个实施例的投影装置的示意图。图3B是图3A中第一荧光轮与第二荧光轮的正视图。请参照图3A，第三个实施例的投影装置1B与图2A的投影装置1A的主要差异说明如下。在投影装置1B中，照明系统10B还包括扩光元件111。扩光元件111设置在来自多向元件109的激发光束B的传递路径上且位于多向元件109与光波长转换模块101之间。在本实施例中，扩光元件111位于多向元件109与透镜元件110之间。
[0060] 请参照图3B，扩光元件(如图3A的扩光元件111)的设置有助于将光斑扩散，使得投射在每个荧光轮(如第一荧光轮1010以及第二荧光轮1011)上的光斑由图2D所示的多个光斑BPA形成图3B所示的一个分布面积较大的等效光斑BPB。因此，扩光元件的设置有助于进一步降低投射在每个荧光轮上的光斑的能量。举例来说，扩光元件可以是扩散片，但不局限于此。
[0061] 图4至图7分别是本发明的第四个实施例至第七个实施例的投影装置的示意图。请参照图4，第四个实施例的投影装置1C与图3A的投影装置1B的主要差异说明如下。在投影装置1C中，激发光源100C包括第一发光单元1000以及第二发光单元1001。第一发光单元1000以及第二发光单元1001各自可包括多个发光元件。所述多个发光元件可包括多个激光二极管、多个发光二极管或上述两种发光元件的组合。
[0062] 第一发光单元1000发出第一子光束BA。第二发光单元1001发出第二子光束BB。多向元件109设置在第一子光束BA以及第二子光束BB的传递路径上。第一子光束BA穿过多个子平面(未绘示)中的第一部分子平面(如这些子平面中的多个子平面)。第二子光束BB穿过多个子平面中的第二部分子平面(如这些子平面中的其余子平面)。
[0063] 此外，照明系统10C包括两个扩光元件，如第一扩光元件112以及第二扩光元件113。第一扩光元件112设置在来自第一部分子平面的第一子光束BA的传递路径上且位于多向元件109与光波长转换模块101之间。在本实施例中，第一扩光元件112位于多向元件109与透镜元件110之间。第二扩光元件113设置在来自第二部分子平面的第二子光束BB的传递路径上且位于多向元件109与光波长转换模块101之间。在本实施例中，第二扩光元件113位于多向元件109与透镜元件110之间。第一扩光元件112与第二扩光元件113具有不同的光扩散效果。举例来说，第一扩光元件112与第二扩光元件113可分别为扩散片，且第一扩光元件
112的雾度小于第二扩光元件113的雾度。
112的雾度小于第二扩光元件113的雾度。
[0064] 第一子光束BA通过多向平面SD中具有较大的旋转角度的多个子平面后在光波长转换模块101上形成多个光斑，再经由雾度较低的第一扩光元件112进行光均匀化。第二子光束BB通过多向平面SD中具有较小的旋转角度的多个子平面后在光波长转换模块101上形成多个光斑，再经由雾度较高的第二扩光元件113进行光均匀化。如此，可得到一个边缘锐利、中心能量密度为50％且边缘能量高的光斑设计。
[0065] 请参照图5，第五个实施例的投影装置1D与图2A的投影装置1A的主要差异说明如下。在投影装置1D中，照明系统10D以汇聚透镜109A取代图2A的多向元件109。此外，照明系统10D还包括光斑整型元件114。光斑整型元件114设置在来自激发光源100C的激发光束(包括第一子光束BA以及第二子光束BB)的传递路径上且位于激发光源100C与光波长转换模块101之间，以调整光斑的形状及能量分布。举例来说，光斑整型元件114可以是阵列透镜(lens array)或柱状透镜(wedge lens)。在本实施例中，光斑整型元件114设置在汇聚透镜
109A与透镜元件110之间。替代地，光斑整型元件114可设置在激发光源100C与汇聚透镜
109A之间或透镜元件110与光波长转换模块101之间的任两个元件之间。
109A与透镜元件110之间。替代地，光斑整型元件114可设置在激发光源100C与汇聚透镜
109A之间或透镜元件110与光波长转换模块101之间的任两个元件之间。
[0066] 请参照图6，第六个实施例的投影装置1E与图5的投影装置1D的主要差异说明如下。在投影装置1E中，照明系统10E省略了图5的光斑整型元件114。此外，第一发光单元1000相对于第一荧光轮1010倾斜，且第二发光单元1001相对于第二荧光轮1011倾斜。
[0067] 详细来说，照射在第一荧光轮1010上的激发光束(即激发光束的第一部分)源自于第一子光束BA。此外，照射在第二荧光轮1011上的激发光束(即激发光束的第二部分)源自于第二子光束BB。因此，藉由使每个发光单元相对于对应的荧光轮倾斜(例如使每个发光单元转向照明系统10E的光轴)，可使投射在第一荧光轮1010与第二荧光轮1011上的光斑分离。如此一来，可减少两个荧光轮之间的空隙所造成的光损失。
[0068] 请参照图7，第七个实施例的投影装置1F与图6的投影装置1E的主要差异说明如下。在图6的投影装置1E中，藉由旋转每个发光单元来使投射在第一荧光轮1010与第二荧光轮1011上的光斑分离。在图7的投影装置1F中，藉由旋转反射元件来使投射在第一荧光轮1010与第二荧光轮1011上的光斑分离。
[0069] 详细而言，照明系统10F还包括第一反射元件115以及第二反射元件116。第一反射元件115设置在来自第一子光束BA的传递路径上且位于第一发光单元1000与光波长转换模块101之间。在本实施例中，第一反射元件115设置在第一发光单元1000与汇聚透镜109A之间，以将来自第一发光单元1000的第一子光束BA传递至汇聚透镜109A。第二反射元件116设置在来自第二子光束BB的传递路径上且位于第二发光单元1001与光波长转换模块101之间。在本实施例中，第二反射元件116设置在第二发光单元1001与汇聚透镜109A之间，以将来自第二发光单元1001的第二子光束BB传递至汇聚透镜109A。第一反射元件115相对于第一荧光轮1010倾斜(例如使第一反射元件115朝照明系统10F的光轴转动大于0度且小于45度的角度)，且第二反射元件116相对于第二荧光轮1011倾斜(例如使第二反射元件116朝照明系统10F的光轴转动大于0度且小于45度的角度)，使得投射在第一荧光轮1010与第二荧光轮1011上的多个光斑彼此分离。
[0070] 图8A是本发明的第八个实施例的投影装置的示意图。图8B是图8A中第一荧光轮与第二荧光轮的正视图。请参照图8A及图8B，第八个实施例的投影装置1G与图1A的投影装置1的主要差异说明如下。在投影装置1G中，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011部分重叠，且第一荧光轮1010与第二荧光轮1011在径向上重叠的宽度W小于第一荧光轮1010的光转换区R1的径向宽度WR1以及第二荧光轮1011的光转换区R1的径向宽度WR1，使得第一荧光轮1010的光转换区R1与第二荧光轮1011的光转换区R1共同被激发光束B照射。另一方面，第一荧光轮1010与第二荧光轮1011在径向上重叠的宽度W小于第一荧光轮1010的非光转换区R2的径向宽度WR2以及第二荧光轮1011的非光转换区R2的径向宽度WR2，使得第一荧光轮1010的非光转换区R2与第二荧光轮1011的非光转换区R2共同被激发光束B照射。
[0071] 藉由上述设计，可减少两个荧光轮之间的空隙所造成的光损失。除此之外，也可避免因高能量光束仅照射单一荧光轮所造成的荧光粉转换效率降低以及荧光粉被烧毁等问题。
[0072] 在本实施例中，第一荧光轮1010比第二荧光轮1011更靠近激发光源100。也就是说，两个荧光轮没有设置在相同的参考平面(如图1A所示的参考平面RF)上。在此架构下，第一部分BP1从激发光源100传递至第一荧光轮1010的路径长度及时间会小于第二部分BP2从激发光源100传递至第二荧光轮1011的路径长度及时间。然而，由于这两个路径长度的差异远小于光束每秒行进的长度，因此第一部分BP1与第二部分BP2几乎同时传递至光波长转换模块101。在另一实施例中，第二荧光轮1011可比第一荧光轮1010更靠近激发光源100。
[0073] 图9A至图9C分别是本发明的第九个实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图。请参照图9A至图9C，本发明的第九个实施例的投影装置1H与图1A的投影装置1的主要差异说明如下。在投影装置1H中，光波长转换模块101A的第一荧光轮1010A以及第二荧光轮1011A皆为反射式荧光轮。详细而言，第一荧光轮1010A的载板以及第二荧光轮1011A的载板皆为金属载板或皆为其上形成有反射层的透光载板。每个荧光轮(如第一荧光轮1010A及第二荧光轮1011A)的光转换区皆为将光束反射的反射区，且每个荧光轮的非光转换区皆为让激发光束通过的光穿透区。当载板为金属载板时，非光转换区可形成有镂空的开口，以让激发光束通过。当载板为其上形成有反射层的透光载板时，反射层暴露出非光转换区，以让激发光束通过。
[0074] 照明系统10H还可包括分色元件117、分色元件118、多个反射元件(如反射元件119及反射元件120)、多个透镜元件(如透镜元件121及透镜元件122)以及辅助光源(如红光光源123)。
[0075] 分色元件117设置在来自激发光源100的激发光束B的传递路径上以及来自红光光源123的红色光束BR的传递路径上。在本实施例中，分色元件117让激发光束B(如蓝色光束)以及红色光束BR(如波长大于或等于638nm的红色光束)穿透且将其余颜色光束(如绿色光束、黄色光束及橘色光束等)反射。替代地，分色元件117可将激发光束B以及红色光束BR反射且让其余颜色光束穿透。
[0076] 多个反射元件依序设置在通过荧光轮的非光转换区的激发光束B的传递路径上，且分色元件118设置在来自反射元件(如反射元件120)的激发光束B的传递路径上。分色元件118适于将激发光束B反射，以将通过荧光轮的非光转换区的激发光束B传递回分色元件117。分色元件118还设置在来自红光光源123的红色光束BR的传递路径上，且分色元件118适于让来自红光光源123的红色光束BR通过。
[0077] 多个透镜元件可设置在相邻两个反射元件之间、反射元件120与分色元件118之间及/或分色元件117与分色元件118之间，以汇聚光束。
[0078] 请参照图9A，在第一时间段内，激发光源100开启，且红光光源123关闭。每个荧光轮的非光转换区切入激发光束B的传递路径上，且滤光模块107的光穿透区切入来自透镜元件106的光束的传递路径上。来自激发光源100的激发光束B经由图9A所示的回圈(参见照明系统10H中的细实线)传递至匀光元件108，然后自照明系统10H输出。换句话说，在第一时间段内，自照明系统10H输出的光束为蓝色光束。
[0079] 请参照图9B，在第二时间段内，激发光源100开启，且红光光源123关闭。每个荧光轮的光转换区切入激发光束B的传递路径上，且滤光模块107的绿色滤光区切入来自透镜元件106的光束的传递路径上。来自激发光源100的激发光束B依序通过分色元件117、透镜元件102及透镜元件103而传递至每个荧光轮的光转换区。激发光束B的第一部分(激发光束B中照射到第一荧光轮1010A的部分)以及第二部分(激发光束B中照射到第二荧光轮1011A的部分)分别被第一荧光轮1010A的光转换区以及第二荧光轮1011A的光转换区转换成第一转换光束B1以及第二转换光束B2。在本实施例中，第一转换光束B1以及第二转换光束B2皆为黄色光束。第一转换光束B1以及第二转换光束B2(以下统称为转换光束)分别被第一荧光轮1010A的光转换区以及第二荧光轮1011A的光转换区反射，被反射的转换光束依序通过透镜元件103及透镜元件102，然后传递至分色元件117。转换光束中的绿色光束、黄色光束及橘色光束等颜色光束被分色元件117反射，接着通过透镜元件106而传递至滤光模块107的绿色滤光区。绿色滤光区让传递至滤光模块107的颜色光束中的绿色部分通过，且通过绿色滤光区的绿色部分接着通过匀光元件108，然后自照明系统10H输出。换句话说，在第二时间段内，自照明系统10H输出的光束为绿色光束。
[0080] 请参照图9C，在第三时间段内，激发光源100开启，且红光光源123开启。每个荧光轮的光转换区切入激发光束B的传递路径上，且滤光模块107的红色滤光区切入来自透镜元件106的光束的传递路径上。激发光束B以及转换光束的路径请参照图9B的描述，于此不再重述。图9B及图9C的主要差异在于：红色滤光区让传递至滤光模块107的颜色光束中的红色部分通过，且通过红色滤光区的红色部分接着通过匀光元件108，然后自照明系统10H输出。
[0081] 另外，来自红光光源123的红色光束BR依序通过分色元件118、分色元件117以及透镜元件106而传递至滤光模块107的红色滤光区。红色光束BR的至少部分通过滤光模块107的红色滤光区，且通过红色滤光区的红色光束BR接着通过匀光元件108，然后自照明系统10输出。换句话说，在第三时间段内，自照明系统10H输出的光束为红色光束。此处，红色光束包括来自红光光源123的红色光束BR(例如波长大于或等于638nm)及转换光束中的红色部分(例如波长小于638nm的红色光束)。
[0082] 依据不同的需求，照明系统10H可进一步包括其他元件或省略部分元件。举例来说，可省略滤光模块107，并将每个荧光轮中用以产生黄色光束的荧光粉层替换成用以产生绿色光束的荧光粉层以及用以产生红色光束的荧光粉层。在此架构下，在第一时间段内，激发光源100开启，且红光光源123关闭；每个荧光轮的非光转换区切入激发光束B的传递路径上。在第二时间段内，激发光源100开启，且红光光源123关闭；每个荧光轮的绿色光转换区切入激发光束B的传递路径上。在第三时间段内，激发光源100开启，且红光光源123开启；每个荧光轮的红色光转换区切入激发光束B的传递路径上。替代地，可省略滤光模块107，并将每个荧光轮中用以产生黄色光束的荧光粉层替换成用以产生绿色光束的荧光粉层。在此架构下，激发光源100与红光光源123分时开起。具体地，在第一时间段内，激发光源100开启，且红光光源123关闭；每个荧光轮的非光转换区切入激发光束B的传递路径上。在第二时间段内，激发光源100开启，且红光光源123关闭；每个荧光轮的绿色光转换区切入激发光束B的传递路径上。在第三时间段内，激发光源100关闭，且红光光源123开启。
[0083] 此外，照明系统10H中的多个元件之间的相对设置关系可依需求改变，而不以上述为限。举例来说，第一荧光轮1010A以及第二荧光轮1011A可在径向上部分重叠(如图8A及图8B所示)。以下实施例可同此改良，于下便不再重述。
[0084] 图10A至图10C分别是本发明的第十个实施例的投影装置处于第一时间段至第三时间段内的示意图。请参照图10A至图10C，本发明的第十个实施例的投影装置1I与图9A至图9C的投影装置1H的主要差异说明如下。在投影装置1I中，光波长转换模块101B中的每个荧光轮(包括第一荧光轮1010B以及第二荧光轮1011B)的非光转换区为反射区。也就是说，传递至非光转换区的激发光束B会被非光转换区反射。
[0085] 此外，照明系统10I省略图9A至图9C中用于将通过光波长转换模块101B的激发光束B传递回分色元件117的光学元件(如透镜元件104、透镜元件105、反射元件119、透镜元件121、反射元件120、透镜元件122及分色元件118)。
[0086] 另外，照明系统10I进一步包括分色元件124。分色元件124设置在依序通过透镜元件103、透镜元件102以及分色元件117的激发光束B的传递路径上以及来自红光光源123的红色光束BR的传递路径上。在本实施例中，分色元件124适于将激发光束B反射且让红色光束BR穿透。
[0087] 请参照图10A，在第一时间段内，激发光源100开启，且红光光源123关闭。每个荧光轮的非光转换区切入激发光束B的传递路径上，且滤光模块107的光穿透区切入来自透镜元件106的光束的传递路径上。来自激发光源100的激发光束B经由图10A所示的回圈(参见照明系统10I中的细实线)传递至匀光元件108，然后自照明系统10I输出。换句话说，在第一时间段内，自照明系统10I输出的光束为蓝色光束。另一提的是，在图10A中，由激发光源100传递至光波长转换模块101B的激发光束B被每个荧光轮的非光转换区反射而传递回分色元件117，其中由激发光源100射向光波长转换模块101B的激发光束B以及由光波长转换模块
101B传递回分色元件117的激发光束B分别通过分色元件117的相对两端部(end portion)。
101B传递回分色元件117的激发光束B分别通过分色元件117的相对两端部(end portion)。
[0088] 请参照图10B，在第二时间段内，激发光源100开启，且红光光源123关闭。每个荧光轮的光转换区切入激发光束B的传递路径上，且滤光模块107的绿色滤光区切入来自透镜元件106的光束的传递路径上。来自激发光源100的激发光束B依序通过分色元件117、透镜元件102及透镜元件103而传递至每个荧光轮的光转换区。激发光束B的第一部分(激发光束B中照射到第一荧光轮1010B的部分)以及第二部分(激发光束B中照射到第二荧光轮1011B的部分)分别被第一荧光轮1010B的光转换区以及第二荧光轮1011B的光转换区转换成第一转换光束B1以及第二转换光束B2。在本实施例中，第一转换光束B1以及第二转换光束B2皆为黄色光束。第一转换光束B1以及第二转换光束B2(以下统称为转换光束)分别被第一荧光轮1010B的光转换区以及第二荧光轮1011B的光转换区反射，被反射的转换光束依序通过透镜元件103及透镜元件102，然后传递至分色元件117。转换光束中的绿色光束、黄色光束及橘色光束等颜色光束被分色元件117反射，接着通过透镜元件106而传递至滤光模块107的绿色滤光区。绿色滤光区让传递至滤光模块107的颜色光束中的绿色部分通过，且通过绿色滤光区的绿色部分接着通过匀光元件108，然后自照明系统10I输出。换句话说，在第二时间段内，自照明系统10I输出的光束为绿色光束。
[0089] 请参照图10C，在第三时间段内，激发光源100开启，且红光光源123开启。每个荧光轮的光转换区切入激发光束B的传递路径上，且滤光模块107的红色滤光区切入来自透镜元件106的光束的传递路径上。激发光束B以及转换光束的路径请参照图10B的描述，于此不再重述。图10B及图10C的主要差异在于：红色滤光区让传递至滤光模块107的颜色光束中的红色部分通过，且通过红色滤光区的红色部分接着通过匀光元件108，然后自照明系统10I输出。
[0090] 另外，来自红光光源123的红色光束BR的一部分依序通过分色元件124、分色元件117以及透镜元件106而传递至滤光模块107的红色滤光区，且来自红光光源123的红色光束BR的另一部分依序通过分色元件117以及透镜元件106而传递至滤光模块107的红色滤光区。换句话说，分色元件124设置在仅部分红色光束BR的传递路径上，而非全部红色光束BR的传递路径上。红色光束BR的至少部分通过滤光模块107的红色滤光区，且通过红色滤光区的红色光束BR接着通过匀光元件108，然后自照明系统10I输出。换句话说，在第三时间段内，自照明系统10I输出的光束为红色光束。此处，红色光束包括来自红光光源123的红色光束BR(例如波长大于或等于638nm)及转换光束中的红色部分(例如波长小于638nm的红色光束)。
[0091] 依据不同的需求，照明系统10I可进一步包括其他元件或省略部分元件，例如依照前述段落省略滤光模块107。相关的说明请参照对应于图9C段落，于此不再重述。
[0092] 图11A至图11C分别示出本发明的第十一个实施例的投影装置中蓝色光束、绿色光束以及红色光束的传递路径。请参照图11A至图11C，本发明的第十一个实施例的投影装置1J与图10A至图10C的投影装置1I的主要差异说明如下。
[0093] 在投影装置1J中，照明系统10J省略图10A至图10C中的分色元件124以及滤光模块107。
[0094] 此外，光波长转换模块101C的每个荧光轮(如第一荧光轮1010C以及第二荧光轮1011C)包括光转换区(如图1B的光转换区R1)，但不包括非光转换区(如图1B的非光转换区R2)。在此架构下，光转换区的形状可为环绕转轴布置的环形。
[0095] 另外，照明系统10J进一步包括图5中的汇聚透镜109A以及透镜元件110。汇聚透镜109A以及透镜元件110的相关描述请参照前述，于此不再赘述。
[0096] 再者，照明系统10J还包括蓝光光源125、分色元件126、多个透镜元件(如透镜元件127、透镜元件128、透镜元件129及透镜元件130)及扩光元件131。
[0097] 蓝光光源125适于提供蓝色光束BBL。举例来说，蓝光光源125包括多个发光元件。所述多个发光元件可包括多个激光二极管、多个发光二极管或上述两种发光元件的组合。
[0098] 分色元件126设置在来自蓝光光源125的蓝色光束BBL的传递路径上以及来自红光光源123的红色光束BR的传递路径上。在本实施例中，分色元件126适于让蓝色光束BBL穿透且将红色光束BR反射。在另一实施例中，蓝光光源125与红光光源123的位置可对调，且分色元件126可让红色光束BR穿透且将蓝色光束BBL反射。
[0099] 透镜元件127、透镜元件128、扩光元件131、透镜元件129及透镜元件130依序配置在分色元件126与分色元件117之间。所述多个透镜元件例如适于汇聚光束，而扩光元件131适于扩散光斑。举例来说，扩光元件131可为扩散片，但不局限于此。扩光元件131可具有旋转的功能，但不局限于此。
[0100] 请参照图11A，在蓝光光源125开启时，来自蓝光光源125的蓝色光束BBL经由图11A所示的路径(参见照明系统10J中的细实线)传递至匀光元件108，然后自照明系统10J输出。
[0101] 请参照图11B，在激发光源100开启时，来自激发光源100的激发光束B依序通过汇聚透镜109A、透镜元件110、分色元件117、透镜元件102以及透镜元件103而传递至每个荧光轮(如第一荧光轮1010C以及第二荧光轮1011C)的光转换区。激发光束B的第一部分通过第一荧光轮1010C的光转换区后变成第一转换光束B1(如黄色光束)。第一转换光束B1被光转换区反射后依序通过透镜元件103及透镜元件102而传递回分色元件117。第一转换光束B1中的绿色光束被分色元件117反射，且第一转换光束B1中的红色光束穿透分色元件117(未示出)。被反射的绿色光束依序通过透镜元件106及匀光元件108，然后自照明系统10J输出。此外，激发光束B的第二部分通过第二荧光轮1011C的光转换区后变成第二转换光束B2(如黄色光束)。第二转换光束B2被光转换区反射后依序通过透镜元件103及透镜元件102而传递回分色元件117。第二转换光束B2中的绿色光束被分色元件117反射，且第二转换光束B2中的红色光束穿透分色元件117(未示出)。被反射的绿色光束依序通过透镜元件106及匀光元件108，然后自照明系统10J输出。
[0102] 请参照图11C，在红光光源123开启时，来自红光光源123的红色光束BR经由图11C所示的路径(参见照明系统10J中的细实线)传递至匀光元件108，然后自照明系统10J输出。
[0103] 图12A至图12C是应用于第十一个实施例的显示装置及投影镜头的放大示意图，其分别示出蓝色光束、绿色光束以及红色光束的传递路径。请参照图12A至图12C，显示装置11可包括多个光阀(如光阀V1、光阀V2及光阀V3)、多个棱镜(如棱镜PS1、棱镜PS2、棱镜PS3、棱镜PS4及棱镜PS5)及多个光学层(如光学层L1及光学层L2)。
[0104] 光阀V1、光阀V2及光阀V3分别用于将蓝色光束、绿色光束及红色光束转换成影像光束MB。举例来说，每个光阀可为液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)面板、硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon,LCOS)面板或数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)，但不局限于此。
[0105] 多个棱镜以及多个光学层用于将不同颜色光束导引至不同的光阀。举例来说，光学层L1适于将蓝色光束BBL反射且让绿色光束BG(即转换光束中的绿色光束)及红色光束BR通过，而光学层L2适于将红色光束BR反射且让绿色光束BG(即转换光束中的绿色光束)通过。
[0106] 在本实施例中，藉由显示装置11进行分色，三个光源(如图11A至图11C所示的蓝光光源125、激发光源100及红光光源123)可同时开启。
[0107] 应说明的是，本发明的投影装置所使用的显示装置不限于图12A至图12C所示的显示装置11。在其他实施例中，投影装置所使用的显示装置中的光阀的数量可以为一个(如图13A至图13C所示)或两个(如图14A至图14C所示)。
[0108] 图13A至图13C是应用于本发明的实施例的显示装置及投影镜头的一种放大示意图，其分别示出蓝色光束Bb、绿色光束Bg以及红色光束Br的传递路径。请参照图13A至图13C，显示装置11A可包括一个光阀(如光阀V4)以及多个棱镜(如棱镜PS1A及棱镜PS2A)。
[0109] 光阀V4用于将蓝色光束Bb、绿色光束Bg及红色光束Br转换成影像光束MB。举例来说，光阀V4可为液晶显示面板、硅基液晶面板或数字微镜元件，但不局限于此。
[0110] 多个棱镜用于将不同颜色光束导引至光阀V4。在本实施例中，不同颜色光束基本上沿着相同的路径传递至光阀V4。
[0111] 在显示装置11A中的光阀的数量仅为一个的架构下，投影装置可藉由滤光模块进行分色。在此架构下，蓝色光束Bb例如源自于来自激发光源的激发光束。绿色光束Bg例如源自于转换光束(如黄色光束)中的绿色光束。红色光束Br例如源自于转换光束中的红色部分及/或来自红色光源的红色光束。此外，在光波长转换模块中，不同荧光轮所产生的第一转换光束与第二转换光束具有至少部分重叠的光谱。
[0112] 图14A至图14C是应用于本发明的实施例的显示装置及投影镜头的另一种放大示意图，其分别示出蓝色光束Bb、绿色光束Bg以及红色光束Br的传递路径。请参照图14A至图14C，显示装置11B可包括两个光阀(如光阀V5及光阀V2)、多个棱镜(如棱镜PS1B、棱镜PS2B及棱镜PS3B)以及至少一光学层(如光学层L1B)。
[0113] 光阀V5用于将蓝色光束Bb及红色光束Br转换成影像光束MB。换句话说，蓝色光束Bb及红色光束Br共用光阀V5。光阀V2用于将绿色光束Bg转换成影像光束MB。举例来说，每个光阀可为液晶显示面板、硅基液晶面板或数字微镜元件，但不局限于此。
[0114] 多个棱镜以及所述至少一光学层用于将不同颜色光束导引至对应的光阀。举例来说，光学层L1B适于将蓝色光束Bb及红色光束Br反射且让绿色光束Bg通过。在本实施例中，蓝色光束Bb及红色光束Br基本上沿着相同的路径传递至光阀V5，而绿色光束Bg以不同于蓝色光束Bb及红色光束Br的路径传递至光阀V2。
[0115] 在显示装置11B中的光阀的数量仅为两个的架构下，投影装置可藉由滤光模块进行分色。在此架构下，蓝色光束Bb例如源自于来自激发光源的激发光束。绿色光束Bg例如源自于转换光束(如黄色光束)中的绿色光束。红色光束Br例如源自于转换光束中的红色部分及/或来自红色光源的红色光束。此外，在光波长转换模块中，不同荧光轮所产生的第一转换光束与第二转换光束具有至少部分重叠的光谱。替代地，藉由光波长转换模块的光转换区及非光转换区轮流切入光束的传递路径上，可在省略滤光模块的同时进行分色(参见图9A至图9C及图10A至图10的说明)。
[0116] 综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的照明系统以及投影装置的实施例中，藉由多个荧光轮共同设置在来自激发光源的激发光束的传递路径上，以使每个荧光轮所接收到的激发光束仅是来自激发光源的激发光束的部分而非全部(即激发光束在每个荧光轮上的照射面积小于激发光束的总照射面积，且每个荧光轮所接收到的激发光束的能量小于来自激发光源的激发光束的能量)，从而降低投射在每个荧光轮上的光斑的能量。因此，照明系统能够提高荧光粉转换效率并避免荧光粉被烧毁，且投影装置具有良好的效能。此外，由于每个荧光轮上的光斑的能量可被有效降低，因此照明系统中的激发光源可采用高功率激发光源。另外，相较于采用两个照明系统来降低光斑的能量，本发明的照明系统可简化光学设计架构并降低所需的元件数量。在一实施例中，可藉由设置多向元件、旋转发光单元、旋转反射元件或使两个荧光轮在径向上部分重叠，以减少两个荧光轮之间的空隙所造成的光损失。在另一实施例中，可藉由设置至少一扩光元件或光斑整型元件，来调整投射在每个荧光轮上的光斑的形状及/或能量分布。在又一实施例中，照明系统可依需求而进一步包括红色光源及/或蓝色光源。此外，投影装置可依需求采用包括一个或多个光阀的显示装置。
[0117] 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，即所有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。另外本发明的任一个实施例或权利要求不须达成本发明所记载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。