照明系统与投影装置的制作方法

本发明关于一种具有双光阀的投影装置，且特别是关于一种照明系统用于双光阀的投影装置。

背景技术：

在双片式数字光处理(digitallightprocessing,dlp)投影机的架构中，其主要透过蓝光激光光束来依序地照射荧光轮的荧光粉与反射区(或透射区)以输出黄光与蓝光，再透过投影机中的分光镜将黄光中的红光与绿光以形成两种基色光，如此一来，可以构成蓝、绿、红三种色光。上述的三色光在不同的时序下传递至双片式数字光处理投影机中的两个光阀。详细来说，当蓝光激光光束照射至荧光粉的时间区间内时，荧光粉所放出的黄光被分光镜分成红光与绿光。分光镜依据不同的波长范围将红光与绿光以不同的光传递路径分别传递至位于不同位置的两个光阀。然而，当蓝光传递至反射区(或透射区)的时间区间内时，由于蓝光是单色光，因此分光镜无法将蓝光同时传递至两个光阀，而只能将蓝光传递至两个光阀中的其中一个光阀。上述的状况会导致另一个光阀没有接收到色光而导致此光阀处于闲置的状态，造成双片式数字光处理投影机的光学效率低落，同时，也造成了画面颜色中断的现象，导致影像品质不良。

另一方面，倘若要使上述投影机架构中所投射的红光的比例调高，一种做法是将黄光再经由滤光膜将黄光中的绿光光束滤除，以得到红光。但是，倘若黄光中被滤除的绿光波段范围过小，则其滤除而得的红光色纯度差。倘若黄光中被滤除的绿光波段范围过大，则其滤除而得的红光亮度较低。上述的情况会导致投影机所投影的影像品质不良或者是影像亮度不高。

“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习知技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表所述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本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种照明系统，其能够使应用此照明系统的投影装置具有良好的光学效率以及良好的影像品质。

本发明提供一种投影装置，其具有良好的光学效率以及良好的影像品质。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种照明系统包括第一光源、第二光源、第三光源以及分光元件。第一光源发出第一光束。第二光源发出第二光束。第三光源发出第三光束。分光元件配置于第一光束、第二光束以及第三光束的传递路径上。分光元件反射第三光束以及第一光束且让第二光束穿透。在第一时间区间内，第一光源发出第一光束，且第一光束藉由分光元件传递至第一位置，且第二光源发出第二光束，且第二光束藉由分光元件传递至第二位置。在第二时间区间内，第三光源发出第三光束，且第三光束藉由分光元件传递至第一位置，且第二光源发出第二光束，且第二光束藉由分光元件传递至第二位置。第一位置不同于第二位置。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置，包括上述的照明系统、第一光阀、第二光阀以及投影镜头。第一光阀设置于第一位置，且用于接收第一光束或第三光束，并对应将第一光束以及第三光束分别转换成第一影像光束以及第三影像光束。第二光阀设置于第二位置，且用于接收第二光束，并对应将第二光束转换成第二影像光束。投影镜头配置于第一影像光束、第二影像光束以及第三影像光束的传递路径上。

基于上述，在本发明的实施例中的照明系统中，透过分光元件的设置，在第一时间区间内将第一光束以及第二光束传递至不同的第一、第二位置，且在第二时间区间内将第三光束以及第二光束传递至不同的第一、第二位置。因此，分别在两个不同的第一、第二位置的第一、第二光阀可以在第一、第二时间区间接收到光束而转换出对应的影像光束而降低闲置的情形，整体投影装置的光学效率以及影像品质因而提升。

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，并配合所附图作详细说明如下。

附图说明

图1a是本发明的一实施例的投影装置在第一时间区间内的光路示意图。

图1b是图1a的投影装置在第二时间区间内的光路示意图。

图2是图1a以及图1b中的波长转换元件的前视示意图。

图3是图1a以及图1b中散射元件的前视示意图。

图4是图1a以及图1b中的第三光源与波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图1a以及图1b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

图5a是本发明的另一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。

图5b是图5a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。

图6是图5a以及图5b中的第三光源、第二子光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图5a以及图5b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

图7a是本发明的另一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。

图7b是图7a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。

图8是图7a以及图7b中的第三光源、第二子光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图7a以及图7b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

图9a是本发明的另一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。

图9b是图9a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。

图10是图9a以及图9b中的波长转换元件的前视示意图。

图11是图9a以及图9b中的第三光源、第二子光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图9a以及图9b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

图12a是本发明的另一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。

图12b是图12a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。

图13是图12a以及图12b中的第三光源、第二子光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图12a以及图12b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

图14a是本发明的一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。

图14b是图14a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。

图15是图14a以及图14b中的第三光源、第一光源、第二光源在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图14a以及图14b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

图16a是本发明的一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。

图16b是图16a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。

图17是图16a以及图16b中的第三光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图16a以及图16b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

图18a是应用于本发明的实施例的投影装置的影像显示控制系统在第一时间区间内的信号传递示意图。

图18b是应用于本发明的实施例的投影装置的影像显示控制系统在第二时间区间下的信号传递示意图。

具体实施方式

有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之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发明。

图1a是本发明的一实施例的投影装置在第一时间区间内的光路示意图。图1b是图1a的投影装置在第二时间区间内的光路示意图。图2是图1a以及图1b中的波长转换元件的前视示意图。图3是图1a以及图1b中散射元件的前视示意图。图4是图1a以及图1b中的第三光源与波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图1a以及图1b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

请参照图1a以及图1b，在本实施例中，投影装置200包括照明系统100、第一光阀210、第二光阀220以及投影镜头250。照明系统100用于输出光束至分别到第一光阀210以及第二光阀220，其中第一光阀210以及第二光阀220位于投影装置200中不同的位置。其中照明系统100包括第一分光元件110、第二分光元件120、第三分光元件130、第一光源140、第二光源150、第三光源160、波长转换元件170、滤光元件180以及散射元件190。投影装置200还包括第四分光元件240。于以下的段落中会详细地说明上述的元件。

在本发明的实施例中所指的分光元件系为具有分光功能的光学元件。在本实施例中，分光元件为分色镜(dichroicmirror,dm)，其具有波长选择性，为利用限制波长/颜色的范围进行分光的分色片，但不以此为限制。在本实施例中，照明系统100的第一分光元件110被设计成能够反射蓝光波长范围的光束，并能够让黄光波长范围的光束穿透的分光元件。第二分光元件120被设计成能够反射黄光波长范围的光束，且让蓝光波长范围的光束穿透的分光元件。第三分光元件130被设计成能够反射蓝光波长范围的光束以及绿光波长范围的光束且让红光波长范围的光束穿透的分光元件。第四分光元件240被设计成能够让蓝光波长范围的光束以及绿光波长范围的光束穿透，且使红光波长范围的光束反射的分光元件。

在本发明的实施例中所指的第一光源140、第二光源150、第三光源160系泛指分别能够发出第一光束gb、第二光束rb以及第三光束bb的光源，其中第一光束gb是具有绿色波长范围的光束、第二光束rb是具有红色波长范围的光束以及第三光束bb是具有蓝色波长范围的光束。其中第三光源160可作为激发光源，提供激发光束。上述的光源例如是包括发光二极管(lightemittingdiode,led)或者是激光二极管(laserdiode,ld)，例如使用单个上述光源或者多个上述光源所形成的阵列光源，但不以此为限制。第一光束gb的峰值波长(peakwavelength)落在470纳米至570纳米的波长区间内，或者例如落在500纳米至565纳米的波长区间内。第二光束rb的峰值波长落在570纳米至650纳米的波长区间内，或者例如落在625纳米至740纳米的波长区间内。第三光束bb的峰值波长落在445纳米至470纳米的波长区间内，或者例如落在400至470纳米的波长区间内。峰值波长被定义为光强度最大处所对应的波长。

在本发明的实施例中的波长转换元件170用于使通过此波长转换元件170的短波长光束转换成相对于短波长光束的长波长光束的光学元件。在本实施例中，波长转换元件170例如是为穿透式荧光轮，但不以此为限制。反射式荧光轮在下面内容中也有描述。请参照图1a、图1b以及图2，详细来说，波长转换元件170包括波长转换物质172、基板174以及转轴176。在本发明实施例中所指的波长转换物质172为可以接收短波长光束并藉由光致发光现象产生相对应的转换光束。波长转换物质172包括荧光粉(phosphor)，且荧光粉被胶体包覆起来以形成荧光胶层。荧光粉的种类例如是黄色荧光粉，但不以此为限制。当波长转换物质172例如是激发出具有黄色波长范围的光束的荧光粉，可称为黄色荧光粉，其可被激发光束激发而将至少部分的激发光束转换成第四光束。第四光束具有一黄光光谱，也就是具有黄色波长范围的光束，其峰值波长介于535纳米至570纳米之间，其中黄光波长范围的光束大致定义为470纳米(nm)～650(nm)。基板174例如是透光基板，且具有彼此相对的表面s1、s2，表面s1面对第一分光元件110。转轴176穿设于基板174，且与驱动元件(未示出)耦接，驱动波长转换元件130转动。

请再参照图2，在本实施例中。波长转换元件170具有波长转换区域r。波长转换物质172以环状方式设置于基板174上的表面s1上以定义出波长转换区域r。波长转换区域r包括第一区域r1以及第二区域r2。第一区域r1例如是占整个波长转换区域r的5/6，第二区域r2例如是占整个波长转换区域r的1/6，但不以此为限制，本领域的技术人员可以依照设计上的需求而进行调整。在第一区域r1中的波长转换物质172的浓度大于在第二区域r2中的波长转换物质172的浓度。在第二区域r2中的波长转换物质172的浓度大于零。换言之，第一区域r1被定义为波长转换物质172浓度较浓的区域，第二区域r2则被定义为波长转换物质172浓度较淡的区域。更具体来说，在单位面积的条件下，以光转换的程度来定义浓淡区域，若激发光束传递至第一区域r1，则至少有98％以上的激发光束被第一区域r1中的波长转换物质172转换。若激发光束传递至第二区域r2，则至少有65％以下的第三光束bb被第二区域r2中的波长转换物质132转换。在其他实施例中，若第三光束bb传递至第二区域r2，则至少有20％以上的第三光束bb穿透第二区域r2，而不被第二区域r2中的波长转换物质132转换。此外，基板174例如为铝基板，可将激发光束被第一区域r1中的波长转换物质172转换后的第四光束yb反射至第一分光元件110。另一实施例中，可在基板174上相对于第一区域r1的地方涂布一层高反射层，可将第四光束yb反射至第一分光元件110。而第二区域r2为透光区域，例如为玻璃材料。

在本发明实施例中所指的滤光元件180系泛指可以滤除特定波长范围的光束且使除了此特定波长范围的光束之外的光束通过的光学元件。在本实施例中，滤光元件180例如是绿光滤光膜，其可滤除第一光束且使除了第一光束以外的光束通过，进一步说明，滤光元件180可滤除绿光波长范围的光束且使除了绿光波长范围的光束以外的光束通过。

在本发明的实施例中的散射元件190系为用于使通过此散射元件190的光束散射/扩散的光学元件，以改变光束的行径路径。散射元件190例如是扩散轮、扩散板、具有散射粒子或者散射结构的光学元件，本发明并不以此为限制。请参照图3，在本实施例中，散射元件190为扩散轮。散射元件190包括第三区域r3以及第四区域r4。散射元件190的第三区域r3为具有透光功能的透光区域。散射元件190的第四区域r4包括具有使光束散射功能的散射粒子或者散射结构p。第三光束bb能被第四区域r4中的散射粒子或散射结构p散射而降低或消除光斑(speckle)现象，若第三光束bb为激光光束则可破坏激光光束的同调性(coherence)。散射元件190的第三区域r3例如是占整个散射元件190的5/6，第四区域r4例如是占整个散射元件190的1/6，整个散射元件190为360度，第三区域r3对应波长转换装置190的r1区域(例如为300度)，第四区域r4对应波长转换装置190的r2区域(例如为60度)，但不以此为限制，本领域的技术人员可以依照设计上的需求而进行调整。

在本发明的实施例中的光阀(第一光阀210、第二光阀220)系指数字微镜元件(digitalmicro-mirrordevice,dmd)、硅基液晶面板(liquid-crystal-on-siliconpanel,lcospanel)或是液晶面板(liquidcrystalpanel,lcd)等空间光调变器之任一者，但不以此为限制。于本实施例中，第一光阀210、第二光阀220为数字微镜元件。

在本发明的实施例中的投影镜头250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、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。本发明对投影镜头250的型态及其种类并不加以限制。

此外，在本实施例中，照明系统100内部可以选择性地增设一至多个反射镜m1～m3以及散射元件(未示出)，反射镜m1～m3用于导引第三光束bb的光学路径。投影装置200的内部还可选择性地增设第一分光棱镜组la1以及第二分光棱镜组la2，以调整投影装置200所输出的光束路径。

于以下的段落中会详细地说明上述元件之间的配置关系以及在投影装置200中的光学行为。

请参照图1a以及图1b，第一分光元件110配置于第三光束bb、第四光束yb以及第五光束yb’的传递路径上，其中第四光束yb以及第五光束yb’可为具有波长范围470nm～650nm且颜色呈现黄色的光束。第二分光元件120设置于波长转换元件170的第二区域r2，且设置于表面s2上。波长转换元件170的波长转换区域r配置于第三光束bb的传递路径上。滤光元件180设置于散射元件190的第四区域r4。散射元件190配置于第三光束bb以及第四光束yb以及第五光束yb’的传递路径上。第一光阀210设置于第一位置p1，且用于接收第一光束gb或第三光束bb。第二光阀220配置于与第一位置p1不同的第二位置p2，且用于接收第二光束rb。第四分光元件240配置于第一、第二、第三影像光束im1～im3的传递路径上。反射镜m1～m3配置于第三光束bb的传递路径上。第一分光棱镜组la1配置于第三光束bb与第一光束gb的传递路径上。第二分光棱镜组la2配置于第二光束rb的传递路径上。

波长转换元件170的驱动元件带动转轴176以使第一区域r1以及第二区域r2以旋转的方式依序进入第三光束bb的传递路径。在本实施例中，照明系统100藉由波长转换元件170与散射元件190同步转动的方式，以使散射元件190的第三区域r3对应于波长转换元件170的第一区域r1，散射元件190的第四区域r4对应于波长转换元件170的第二区域r2。更具体来说，被第一区域r1作用的第三光束bb所对应形成的光束会通过第三区域r3，被第二区域r2作用的第三光束bb所对应形成的光束会通过第四区域r4。

在本实施例中，第三光源160的光源形式是实体的发光元件，且例如是蓝光激光发光元件或蓝光发光二极管。首先，请参照图1a以及图4，第三光束bb传递至第一区域r1的时间区间为第一时间区间t1。在第一时间区间t1内，第三光源160发出第三光束bb，被第一分光元件110反射而传递至波长转换区域r的第一区域r1。在本实施例中，第三光束bb作为激发光束。第三光束bb传递至波长转换物质172的一照射区域w，由于波长转换物质172的照射区域w被第三光束bb所激发而能够发出转换光束(即第四光束yb)因此作为转换光源cls，转换光源cls可被视为包括第一光源140与第二光源150。由于转换光源cls所射出的第四光束yb则可被视为第一光源140与第二光源150分别发出的第一光束gb以及第二光束rb所合成的光束。第三光束bb激发在第一区域r1中的波长转换物质172以使转换光源cls发出第四光束yb。第四光束yb穿透第一分光元件110以及散射元件190的第三区域r3后传递至第三分光元件130。第三分光元件130反射第四光束yb中的第一光束gb，且让第四光束yb中的第二光束rb穿透。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100输出第二光束rb以及第一光束gb。第四光束yb(包括的第一光束gb以及第二光束rb)的构成是来自于波长转换物质172。

接着，在第一时间区间t1内，第一光束gb藉由第三分光元件130以及第一分光棱镜组la1藉由第一光路传递至设置于第一位置p1的第一光阀210。第一光阀210将第一光束gb转换成第一影像光束im1。第一影像光束im1穿透第四分光元件240以传递至投影镜头250。另一方面，第二光束rb藉由第三分光元件130以及第二分光棱镜组la2藉由第二光路传递至设置于第二位置p2的第二光阀220。第二光阀220将第二光束rb转换成第二影像光束im2。第二影像光束im2被第四分光元件240反射以传递至投影镜头250。投影镜头250再将上述的第一、第二影像光束im1、im2传递至一投影媒介(例如是投影屏幕，未示出)上以形成影像画面。因此，在第一时间区间t1内，第一光阀210可以接收第一光束gb。第二光阀220可以接收第二光束rb。

请参照图1b以及图4，第三光束bb传递至第二区域r2的时间区间为第二时间区间t2。第一时间区间t1与第二时间区间t2为连续的两个时间区间，且两者被定义为一帧f(frame)。在第二时间区间t2内，第三光源160发出第三光束bb，藉由第一分光元件110反射而传递至波长转换区域r的第二区域r2。部分的第三光束bb传递至第二区域r2的波长转换物质172，以使波长转换物质172发出第五光束yb’。需说明的是，由于在第一区域r1的波长转换物质172的浓度大于在第二区域r2的波长转换物质172的浓度，因此第四光束yb(呈现黄光)的光强度大于第五光束yb’(呈现黄光)的光强度，第四光束yb与第五光束yb’具有相同的波长范围，差异在于光强度(intensity)的不同。第五光束yb’被第二分光元件120反射后，往第一分光元件110的方向传递并穿透第一分光元件110。接着，第五光束yb’1包括第一光束gb与第二光束rb。第五光束yb’中的第一光束gb’(未示出)被滤光元件180滤除，而仅让第二光束rb’(红光)通过。第二光束rb’穿透第三分光元件130。另一方面，大部分的第三光束bb被波长转换元件170作用(藉由波长转换元件170的第二区域r2让大部分的第三光束bb穿透或反射)而传递至第三分光元件130。具体而言，大部分的第三光束bb穿透第二区域r2以及第二分光元件120后，并透过反射镜m1～m3以另一方向入射第一分光元件110，再被第一分光元件110反射至散射元件190的第四区域r4。第三光束bb能被第四区域r4中的散射粒子或者散射结构p散射而降低光斑(speckle)现象。接着，第三光束bb再传递至第三分光元件130，而被第三分光元件130反射。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100输出第二光束rb’以及第三光束bb。

接着，在第二时间区间t2内，第三光束bb藉由第三分光元件130以及第一分光棱镜组la1以第一光路传递至设置于第一位置p1的第一光阀210。第一光阀210将第三光束bb转换成第三影像光束im3。第三影像光束im3穿透第四分光元件240以传递至投影镜头250。另一方面，第二光束rb’藉由第三分光元件130以及第二分光棱镜组la2以第二光路传递至设置于第二位置p2的第二光阀220。第二光阀220将第二光束rb’转换成第二影像光束im2。第二影像光束im2被第四分光元件240反射以传递至投影镜头250。投影镜头250再将上述的第二、第三影像光束im2、im3传递至一投影媒介(例如是投影屏幕，未示出)上以形成影像画面。因此，在第二时间区间t2内，第一光阀210可以接收第三光束bb。第二光阀220可以接收第二光束rb’。

承上述，在本实施例的照明系统100中，其透过第三分光元件130的设置，在第一时间区间t1内将第一光束gb以及第二光束rb传递至不同的第一、第二位置p1、p2，且在第二时间区间t2内将第三光束bb以及第二光束rb’传递至不同的第一、第二位置p1、p2。因此，分别在两个不同的第一、第二位置p1、p2的第一、第二光阀210、220可以在第一、第二时间区间t1、t2接收到光束而转换出对应的影像光束而降低闲置的情形，整体投影装置100的光学效率以及影像品质因而提升。

接着，由于本实施例的照明系统100所使用的第三分光元件130的功能系使第三光束bb以及第一光束gb反射，且让第二光束rb穿透的高通分光元件(highpassfilter)，而达到上述所提到的将第三光束bb、第一光束gb以及第二光束rb在不同时间区间t1、t2下传递至位于不同位置p1、p2的第一、第二光阀210、220的效果。并且，由于此种功能的分光元件容易制造，因此，本实施例的照明系统100可以在较低的制造成本下以达到提升投影装置200的光学效率以及影像品质。

另一方面，相较于习知技术，投影装置200在第一、第二时间区间t1、t2下皆能投射由第二光束rb/rb’转换的第二影像光束im2，因此处理红光的时间较长，画面颜色可更饱和。

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。

图5a是本发明的另一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。图5b是图5a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。图6是图5a以及图5b中的第三光源、第二子光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图5a以及图5b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

请同时参照图5a以及图5b的照明系统100a，其与图1a与图1b中的照明系统100在架构上的主要差异在于：第二光源150a包括第一子光源150a1以及第二子光源150a2。转换光源clsa包括第一子光源150a1。第二子光源150a2为红光发光元件，且例如是红光激光发光元件或发光二极管。也就是说，在本实施例中，提供第二光束的第二光源具有两种形式，一种为来自转换光源clsa，另一为来自红光发光元件。于下列的实施例中，由转换光源clsa中所发出的第四光束中的第二光束称为第一子光束rb1，由第二子光源150a2发出的第二光束称为第二子光束rb2，其中第一子光束rb1与第二子光束rb2是具有红色波长范围的光束。照明系统100a还包括控制器c以及合光元件ce。控制器c电连接于第二子光源150a2，且用于控制第二子光源150a2发光与否。在本发明实施例中所指的合光元件ce指能够将一个以上的光束合成一光束的光学元件，例如是合光镜。合光元件ce包括反射部rp以及穿透部tp。反射部rp位于第二子光束rb2的传递路径上。穿透部tp位于第四光束yb以及第五光束yb’以及蓝色光束bb的传递路径上。

接着，于下方的段落介绍照明系统100a的光学行为。

请参照图5a以及图6，在第一时间区间t1内，控制器c控制第二子光源150a2不发光。照明系统100a的光学行为与照明系统100的光学行为类似，其主要差异在于：由转换光源clsa形成的第四光束yb穿透第一分光元件110后，再依序穿透合光元件ce的穿透部tp以及散射元件190的第三区域r3以传递至第三分光元件130。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100a输出第二光束rba(即第一子光束rb1)与第一光束gb。

请参照图5b以及图6，在第二时间区间t2内，照明系统100a的光学行为与照明系统100的光学行为类似，其主要差异在于：大部分的第三光束bb穿过波长转换元件170后，被第一分光元件110第二次反射后，再依序穿透合光元件ce的穿透部tp以及散射元件190的第四区域r4以传递至第三分光元件130。少部分的第三光束bb激发在第二区域r2的波长转换物质172，以使转换光源clsa发出第五光束yb’。转换光源clsa包括第一光源140以及第一子光源150a1。第五光束yb’穿透第一分光元件110后，依序穿透穿透部tp以及第四区域r4，第五光束yb’中的第一光束被滤光元件180滤除而得到第一子光束rb1。第一子光束rb1作为第二光束rba’的至少一部分。另一方面，控制器c控制第二子光源150a2以发出第二子光束rb2。第二子光束rb2被反射部rp反射后而依序传递至第四区域r4以及第三分光元件130。类似地，由于第二子光束rb2为红光光束，例如红光激光光束，因此第四区域r4中的散射粒子或者散射结构p可以降低光斑现象。在本实施例中，第一子光束rb1与第二子光束rb2共同作为第二光束rba’。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100a输出第三光束bb与第二光束rba’。

应注意的是，图5a以及图5b中的照明系统100a可以替换图1a以及图1b的照明系统100，以在第一、第二时间区间t1、t2输出光束至第一、第二光阀210、220，照明系统100a在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为类似于照明系统100在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为，于此不再赘述。

相较于照明系统100，本实施例的照明系统100a在第二时间区间t2中所提供的第二光束rba’包括来自转换光源clsa的第一子光束rb1以及来自红光发光元件(即第二子光源150a2)的第二子光束rb2。因此，应用此照明系统100a的投影装置所投影出的影像画面中红光的亮度以及红光的色纯度更为良好。

另一方面，相较于习知技术，由于本实施例的照明系统的所提供的第二光束rba’还包括第二子光束rb2，能够兼顾红光的色纯度以及亮度，因此应用此照明系统100a的投影装置所投影出的影像画面的影像品质良好且其亮度较高。

投影装置200在第一、第二时间区间t1、t2下皆能投射由第二光束rb/rb’转换的第二影像光束im2，因此处理红光的时间较长，投影出的影像画面的影像品质良好且其亮度较高。

在其他实施例中，本发明另一实施例的照明系统的合光元件ce例如为分色镜(dichroicmirror,dm)，用于反射第二子光束rb2，而让第三光束bb、第四光束yb以及第五光束yb’通过且传递至散射元件190。值得一提的是，此实施例中，由于合光元件ce是分色镜，因此会将第四光束yb中的第一子光束rb1反射而不进入散射元件190。

图7a是本发明的另一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。图7b是图7a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。图8是图7a以及图7b中的第三光源、第二子光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图7a以及图7b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

请同时参照图7a以及图7b的照明系统100b，其与图5a与图5b中的照明系统100a主要的差异在于：照明系统100b不具有控制器c，其他的部分则大致相同，于此不再赘述。

请参照图7a以及图8，在第一时间区间t1内，照明系统100b的光学行为与照明系统100a的光学行为类似，其主要差异在于：第二子第二光源150b2发出第二子第二光束rb2。第二子第二光束rb2被反射部rp反射后而依序穿透第三区域r3以及第三分光元件130。第四光束中yb的第二光束则作为第一子第二光束rb1。第一子第二光束rb1与第二子第二光束rb2共同作为第二光束rbb。第四光束yb中的第一光束gb则被第三分光元件130反射。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100b输出第二光束rbb与第一光束gb。

请参照图7b以及图8，在第二时间区间t2内，照明系统100b的光学行为与照明系统100a的光学行为类似，于此不再赘述。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100b输出第三光束bb与第二光束rbb’。

应注意的是，图7a以及图7b中的照明系统100b可以替换图1a以及图1b的照明系统100，以在第一、第二时间区间t1、t2输出光束至第一、第二光阀210、220，照明系统100b在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为类似于照明系统100在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为，于此不再赘述。

相较于照明系统100a，本实施例的照明系统100b中的第二子光源150b2在第一、第二时间区间t1、t2持续提供第二子光束rb2，因此不需要控制第二子光源150b2在不同的时间区间内开启或关闭。并且，由于在第一、第二时间区间t1、t2内，照明系统100b输出的红色光束rbb除了转换光源clsb所提供的第一子光束rb1之外，还包括第二子光源150b2所提供的第二子光束rb2。因此，应用此照明系统100b的投影装置所投影出的影像画面的红光亮度以及红光色纯度更为良好。

图9a是本发明的另一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。图9b是图9a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。图10是图9a以及图9b中的波长转换元件的前视示意图。图11是图9a以及图9b中的第三光源、第二子光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图9a以及图9b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

请同时参照图9a以及图9b的照明系统100c以及图10，其与图5a与图5b中的照明系统100a在架构上的主要差异在于：本实施例的照明系统100c不包括滤光元件180以及第二分光元件120。并且，第二区域r2的波长转换物质172的浓度等于零，换言之，第二区域r2不包括波长转换物质172。接着，于下方的段落介绍照明系统100c的光学行为。

请参照图9a、图10以及图11，在第一时间区间t1内，控制器c控制第二子光源150c2不发光。照明系统100c的光学行为与照明系统100a的光学行为类似，于此不再赘述。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100c输出第二光束rbc与第一光束gb，其中第二光束rbc包括rb1。

请参照图9b、图10以及图11，在第二时间区间t2内，控制器c控制第二子光源150c2发出第二子光束rb2。照明系统100c的光学行为与照明系统100a的光学行为类似，其主要差异在于：由于第二区域r2的波长转换物质172的浓度为零，也就是不设置波长转换物质172于第二区域r2。当第三光束bb照射到第二区域r2时，不会有第五光束的产生。在本实施例中，在第二时间区间t2内，第二子光源150c2发出的第二子光束rb2作为第二光束rbc’。照明系统100c输出第三光束bb与第二光束rbc’。

应注意的是，图9a以及图9b中的照明系统100c可以替换图1a以及图1b的照明系统100，以在第一、第二时间区间t1、t2输出光束至第一、第二光阀210、220，照明系统100c在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为类似于照明系统100在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为，于此不再赘述。相较于照明系统100a，由于本实施例的照明系统100c在第二时间区间t2中所提供的第三光束bb并没有被波长转换物质172进行转换，因此，应用此照明系统100c的投影装置所投影出的影像画面中的蓝光亮度更为良好。

图12a是本发明的另一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。图12b是图12a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。图13是图12a以及图12b中的第三光源、第二子光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图12a以及图12b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

请同时参照图12a以及图12b的照明系统100d，其与图9a与图9b中的照明系统100c主要的差异在于：照明系统100d不具有控制器c，其他的部分则在架构上大致相同，于此不再赘述架构的差异。

请参照图12a以及图13，在第一时间区间t1内，照明系统100d的光学行为与照明系统100c的光学行为类似，其主要差异在于：第二子光源150d2发出第二子光束rb2。第二子光束rb2被反射部rp反射后而依序穿透第三区域r3以及第三分光元件130。第四光束yb具有第一子光束rb1。第一子光束rb1与第二子光束rb2共同作为第二光束rbd。第四光束yb中的第一光束gb则被第三分光元件130反射。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100d输出第二光束rbd与第一光束gb。

请参照图12b以及图13，在第二时间区间t2内，第二子光源150d2发出第二子光束rb2。照明系统100d的光学行为与照明系统100c的光学行为类似，于此不再赘述。因此，在第二时间区间t2中，照明系统100d输出第三光束bb与第二光束rbd’，其中第二光束rbd’包括第二子光束rb2。

应注意的是，图12a以及图12b中的照明系统100d可以替换图1a以及图1b的照明系统100，以在第一、第二时间区间t1、t2输出光束至第一、第二光阀210、220，照明系统100d在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为类似于照明系统100在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为，于此不再赘述。

相较于照明系统100c，本实施例的照明系统100d中的第二子光源150d2在第一、第二时间区间t1、t2持续提供第二子光束rb2，因此不需要控制器c以控制第二子光源150d2在不同的时间区间内开启或关闭。并且，由于在第一、第二时间区间t1、t2内，照明系统100d输出的第二光束rbb除了转换光源clsd所提供的第一子光束rb1之外，还包括第二子光源150d2所提供的第二子光束rb2。因此，应用此照明系统100d的投影装置所投影出的影像画面的红光亮度以及红光色纯度更为良好。

图14a是本发明的一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。图14b是图14a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。图15是图14a以及图14b中的第三光源、第一光源、第二光源在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图14a以及图14b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

请同时参照图14a以及图14b的照明系统100e，照明系统100e包括第一光源140e、第二光源150e、第三光源160、反射元件re、第一合光元件ce1、第二合光元件ce2、第三分光元件130以及控制器ce。第一光源140e例如包括发出绿光的发光元件。第二光源150e例如包括发出红光的发光元件。第三光源160例如包括发出蓝光的发光元件。上述的发光元件例如是包括发光二极管(lightemittingdiode,led)或者是激光二极管(laserdiode,ld)，但不以此为限制。控制器ce电连接于第一光源140e、第二光源150e以及第三光源160，并且用于控制第一光源140e、第二光源150e以及第三光源160发光与否。反射元件re对应设置于第一光束gb的传递路径上。合光元件ce1～ce2的架构类似于图5a、图5b中的合光元件ce的架构或者为分光元件，于此不再赘述。第一合光元件ce1中的穿透部tp1设置于第一光束gb的传递路径上，第一合光元件ce1中的反射部rp1设置于第二光束rb的传递路径上。第二合光元件ce2中的穿透部tp2设置于第一光束gb与第二光束rb的传递路径上，第二合光元件ce2中的反射部rp2设置于第三光束bb的传递路径上。第三分光元件130设置于第一光束gb、第二光束rb以及第三光束bb的传递路径上。

在本发明的另一实施例中，合光元件ce1～ce2的架构类似于图5a、图5b中的合光元件ce的架构为分光元件，参照图14a以及图14b的照明系统100e，合光元件c可由分光元件所取代。第一合光元件ce1可让第一光束gb穿过而让第二光束rb反射。第二合光元件ce1可让第一光束gb与第二光束rb穿过而让第三光束bb反射。接着，于下方的段落介绍照明系统100e的光学行为。

请参照图14a与图15，在第一时间区间t1内，控制器ce控制绿色光源140e与红色光源150e分别发出第一光束gb与第二光束rb，且控制第三光源160不发光。第一光束gb被反射元件re反射后，依序穿透穿透部tp1、tp2并被第三分光元件130反射。第二光束rb被反射部rp1反射后，依序穿透穿透部tp2以及第三分光元件130。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100e输出第二光束rb与第一光束gb。

请参照图14b与图15，在第二时间区间t2内，控制器ce控制绿色光源140e不发光，且控制红色光源150e与第三光源160分别发出第二光束rb与第三光束bb。第二光束rb被反射部rp1反射后，依序穿透穿透部tp2以及第三分光元件130。第三光束bb则依序被反射部rp2以及第三分光元件130反射。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100e输出第二光束rb与第三光束gb。

应注意的是，图14a以及图14b中的照明系统100e可以替换图1a以及图1b的照明系统100，以在第一、第二时间区间t1、t2输出光束至第一、第二光阀210、220，照明系统100e在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为类似于照明系统100在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为，于此不再赘述。

图16a是本发明的一实施例的照明系统在第一时间区间内的光路示意图。图16b是图16a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。图17是图16a以及图16b中的第三光源、波长转换元件在不同时间区间内所发出的光束颜色示意图以及是图16a以及图16b中的第一、第二光阀在不同时间区间内所对应接收光束颜色的示意图。

请同时参照图16a以及图16b的照明系统100f，其与图1a与图1b中的照明系统在架构上的主要差异在于：照明系统100f包括第一分光元件110f、反射元件120f、波长转换元件170f、散射元件190以及具有屈光度的多个透镜l。第一分光元件110f被设计成能够反射第四光束且使其他光束穿透的分光元件。反射元件120f被设计成能够反射第三光束。波长转换元件170f则为反射式荧光轮。具体来说，波长转换元件170f大致类似于波长转换元件170，其主要差异在于：波长转换元件170f的基板174f包括反射部rp。波长转换区域r的第二区域r2对应位于反射部rp上。

请同时参照图16a以及图17，在第一时间区间t1内，第三光源160发出第三光束bb。第三光束bb穿透第一分光元件110f后传递至第一区域r1，并激发在第一区域r1中的波长转换物质172以使转换光源cls发出第四光束yb。第四光束yb被第一分光元件110f反射后，穿透散射元件190的第三区域r3以传递至第三分光元件130。第四光束yb中的第二光束rb穿透第三分光元件130。第四光束yb中的第一光束gb则被第三分光元件130反射。

请同时参照图16b以及图17，在第二时间区间t2内，第三光源160发出第三光束bb。第三光束bb穿透第一分光元件110f传递至第二区域r2。部分的第三光束bb激发第二区域r2的波长转换物质172，以使转换光源cls发出第五光束yb’，第五光束yb’被反射部rp反射至第一分光元件110f。另一部分的第三光束bb被反射部rp反射，而穿透第一分光元件110f后且被反射元件120f反射并再次穿透第一分光元件110f，并透过散射元件190的第四区域r4而传递至第三分光元件130。第三光束bb再被第三分光元件130反射。此外，第五光束yb’则被第一分光元件110f反射并穿透散射元件190的第四区域r4。第五光束yb’中的第二光束rb穿透第三分光元件130。而第五光束yb’中的第一光束gb则被滤光元件180所滤除。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100f输出第三光束bb以及第二光束rb。

应注意的是，图16a以及图16b中的照明系统100f可以替换图1a以及图1b的照明系统100，以在第一、第二时间区间t1、t2输出光束至第一、第二光阀210、220，照明系统100f在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为类似于照明系统100在第一、第二时间区间t1、t2输出的光束行为，于此不再赘述。图18a是应用于本发明的实施例的投影装置的影像显示控制系统在第一时间区间内的信号传递示意图。图18b是应用于本发明的实施例的投影装置的影像显示控制系统在第二时间区间下的信号传递示意图。

请参照图18a以及图18b，影像显示控制系统10包括解码器dvi、第一资料处理器ddp1以及第二资料处理器ddp2。解码器dvi电连接于第一资料处理器ddp1以及第二资料处理器ddp2。第一资料处理器ddp1电连接于第一光阀210。第二资料处理器ddp2电连接于第二光阀220。于以下的段落中会以图1a以及图1b中的照明系统100为范例详细地说明影像显示控制系统10的作动方式。

请参照图18a，在第一时间区间t1内，解码器dvi发出第一通知讯号gns以通知第一资料处理器ddp1处理绿色影像讯号，第一光阀210接收第一光束gb。第一资料处理器ddp1接收到第一通知讯号gns后，即发出第一光束影像调制讯号gis以控制第一光阀210中对应于第一光束gb的部分微反射镜至开启状态(on-state)，而无对应于第一光束gb的其他部分的微反射镜则至关闭状态(off-state)。因此，当第一光阀210接收到第一光束gb后，透过上述的调制方式，将第一光束gb转换成第一影像光束im1。另一方面，解码器dvi同时也发出第一子光束通知讯号rns1以通知第二资料处理器ddp2处理红色影像讯号，第二光阀220接收来自转换光源cls的第二光束rb(第一子光束rb1)。第二资料处理器ddp2接收到第一子光束通知讯号rns1后，即发出第一子光束影像调制讯号ris1以控制第二光阀220中对应于来自第一子光束rb1的部分微反射镜至开启状态，而无对应第一子光束rb1的其他部分微反射镜则至关闭状态。因此，当第二光阀220接收到第一子光束rb1后，透过上述的调制方式，将第一子光束rb1转换成不分第二影像光束im2。

请参照图18b，在第二时间区间t2内，解码器dvi发出第三通知讯号bns以通知第一资料处理器ddp1处理蓝色影像讯号，第一光阀210接收第三光束bb。第一资料处理器ddp1接收到第三通知讯号bns后，即发出第三光束影像调制讯号bis以控制第一光阀210中对应于第三光束bb的部分微反射镜至开启状态，而无对应于第三光束bb的其他部分的微反射镜则至关闭状态。因此，当第一光阀210接收到第三光束bb后，透过上述的调制方式，将第三光束bb转换成第三影像光束im3。另一方面，解码器dvi同时也发出第二子光束通知讯号rns2以通知第二资料处理器ddp2处理红色影像讯号，第二光阀220即将接收来自第二子光源的第二子光束rb2。第二资料处理器ddp2接收到第二子光束通知讯号rns2后，即发出第二子光束影像调制讯号ris2以控制第二光阀220中对应于第二子光束rb2的部分微反射镜至开启状态，而无对应于第二子光束rb2的其他部分微反射镜则至关闭状态。因此，当第二光阀220接收到第二子光束rb2后，透过上述的调制方式，将第一子光束rb1与第二子光束rb2(第二光束rb)转换成第二影像光束im2。

应注意的是，上述的影像显示控制系统10不限制使用于照明系统100，也可以应用于本发明其他的实施范例，其主要差异在于：当第二光阀220准备要接收来自第二子光源的第二子光束rb2时，解码器dvi会发出第二子光束通知讯号rns2以通知第二资料处理器ddp2：第二光阀220即将接收来自第二子光源的第二子光束rb2。其他的说明类似于上述的说明，于此不再赘述。

综上所述，在本发明的实施例中的照明系统中，透过分光元件的设置，在第一时间区间内将第一光束以及第二光束传递至不同的第一、第二位置，且在第二时间区间内将第三光束以及第二光束传递至不同的第一、第二位置。因此，分别在两个不同的第一、第二位置的第一、第二光阀可以在第一、第二时间区间接收到光束而转换出对应的影像光束而降低闲置的情形，整体投影装置的光学效率以及影像品质因而提升。

以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施之范围，即凡是依照本发明权利要求书及说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开之全部目的或优点或特点。此外，说明书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”等用语仅用于命名元件(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。

附图标记列表

10：影像显示控制系统

100、100a、100b、100c、100d、100e、100f：照明系统

110：第一分光元件

120：第二分光元件

120f：反射元件

130：第三分光元件

140、140e：第一光源

150、150e：第二光源

150a1、150b1、150c1、150d1：第一子光源

150a2、150b2、150c2、150d2：第二子光源

160：第三光源

170、170c、170f：波长转换元件

172：波长转换物质

174、174f：基板

176：转轴

180：滤光元件

190：散射元件

200：投影装置

210：第一光阀

220：第二光阀

240：第四分光元件

250：投影镜头

bb：第三光束

bns：第三通知讯号

bis：第三光束影像调制讯号

c、ce：控制器

ce：合光元件

ce1：第一合光元件

ce2：第二合光元件

cls、clsa、clsb、clsc、clsd：转换光源

dvi：解码器

ddp1：第一资料处理器

ddp2：第二资料处理器

f：帧

gb：第一光束

gns：第一通知讯号

gis：第一光束影像调制讯号

im1：第一影像光束

im2：第二影像光束

im3：第三影像光束

la1：第一分光棱镜组

la2：第二分光棱镜组

m1、m2、m3：反射镜

p：散射粒子或者散射结构

p1：第一位置

p2：第二位置

r：波长转换区域

r1：第一区域

r2：第二区域

r3：第三区域

r4：第四区域

rb、rb’、rba、rba’、rbb、rbb’、rbc、rbc’、rbd、rbd’：第二光束

rb1：第一子光束

rb2：第二子光束

rns1：第一子光束通知讯号

rns2：第二子光束通知讯号

ris1：第一子光束影像调制讯号

ris2：第二子光束影像调制讯号

rp、rp1、rp2：反射部

s1、s2：表面

t1：第一时间区间

t2：第二时间区间

tp、tp2、tp3：穿透部

w：照射区域

yb：第四光束

yb’：第五光束