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：

在激光光源的投影机的架构中，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投影机中的两个光阀(lightvalve)。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，蓝光只能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。

“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，包括第一激发光源、波长转换元件以及散射元件。第一激发光源用于发出第一激发光束。波长转换元件包括波长转换物质。波长转换元件具有第一区域以及第二区域。在第一区域中的波长转换物质的浓度大于在第二区域中的波长转换物质的浓度。第一区域与第二区域依序进入第一激发光束的传递路径。第一激发光束传递至第一区域，第一激发光束激发在第一区域中的波长转换物质以发出第一转换光束，且第一转换光束包括第一色光束。照明系统输出第一色光束与第二色光束。第一激发光束传递至第二区域，部分的第一激发光束激发在第二区域中的波长转换物质以发出第二转换光束，其中第二转换光束包括第三色光束。另一部分的第一激发光束藉由波长转换元件传递至照明系统的外部。散射元件配置于第一激发光束的传递路径上。其中照明系统输出第一色光束、第二色光束、第三色光束以及另一部分的第一激发光束。

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、第三分光元件、第一光阀以及第二光阀。第三分光元件配置于第一色光束、第二色光束、第三色光束以及另一部分的第一激发光束的传递路径上。滤光元件配置于第二转换光束的传递路径上，且用于滤除第二转换光束中的第四色光束，并使第二转换光束中的第三色光束通过。第一光阀配置于第一色光束以及该第三色光束的传递路径上。第一光阀将第一色光束转换成第一影像光束，或将第三色光束转换成第三影像光束。第三分光元件将第一色光束或将第三色光束导引至第一光阀。第二光阀配置于第二色光束以及另一部分的第一激发光束的传递路径上。第二光阀将第二色光束转换成第二影像光束，或且将另一部分的第一激发光束转换成第四影像光束。第三分光元件将第二色光束或将另一部分的第一激发光束导引至第二光阀。投影镜头配置于第一影像光束、第二影像光束、第三影像光束以及第四影像光束的传递路径上。

基于上述，在本发明实施例中的照明系统中，透过将第一激发光束传递至波长转换元件上的具有不同波长转换物质浓度的第一、第二区域，在第一激发光束传递至第一、第二区域的时间区间下，照明系统能够输出光束至投影装置中的第一、第二光阀，而避免了习知技术中其中一个光阀处于闲置的状态，因此本发明实施例的投影装置具有良好的光学效率以及良好的影像品质。

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1c是图1a以及图1b中的第一激发光束以及第一、第二转换光束的波长与光相对强度的关系图。

图1d是图1a以及图1b中的第一分光元件的波长与穿透率的关系图。

图2a是图1a中的投影装置的波长转换元件的前方示意图。

图2b是图2a的波长转换元件的侧面示意图。

图3是图1a以及图1b中的散射元件的前方示意图。

图4是第一、第二光阀在第一、第二时间区间内所对应接收各色光束颜色的示意图。

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6a是图5a中的照明系统的波长转换元件的前方示意图。

图6b是图6a的波长转换元件的侧面示意图。

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7c是图7a以及图7b中第一激发光束、第二光束、第一转换光束与第二转换光束的波长与光相对强度的关系图。

图7d是图7a以及图7b中第二分光元件的波长与穿透率的关系图。

图8a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8b是图8a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。

图8c是图8a以及图8b中第一分光元件的波长与穿透率的关系图。

图8d是图8a以及图8b中第二分光元件的波长与穿透率的关系图。

图9a是图8a中的照明系统的波长转换元件的前方示意图。

图9b是图9a的波长转换元件的侧面示意图。

图10是图8a与图8b中的照明系统的散射元件的前方示意图。

图11a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11b是图11a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。

图12a是图11a、图11b中的照明系统的波长转换元件的前方示意图。

图12b是图12a的波长转换元件的侧面示意图。

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，在以下配合参考图式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，仅是参考附加图式的方向。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1c是图1a以及图1b中的第一激发光束以及第一、第二转换光束的波长与光相对强度的关系图。图1d是图1a以及图1b中的第一分光元件的波长与穿透率的关系图。图2a是图1a中的投影装置的波长转换元件的前方示意图。图2b是图2a的波长转换元件的侧面示意图。图3是图1a以及图1b中的散射元件的前方示意图。图4是第一、第二光阀在第一、第二时间区间内所对应接收各色光束颜色的示意图。

请参照图1a、图1b、图2a以及图2b，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、投影镜头250以及合光元件270。照明系统100用于输出光束至第一光阀210以及第二光阀220。照明系统100包括第一激发光源110、第一分光元件120、波长转换元件130以及散射元件140。在其他实施例中，照明系统100还包括第二分光元件160。在本实施例中，投影装置200还包括第三分光元件230。而在本实施例中，照明系统100的波长转换元件130还包括第四分光元件240，以及照明系统100还包括滤光元件260。以下的段落中会详细地说明上述的各元件的相关位置与作用。

在本发明的实施例中的第一激发光源110系泛指为可发出短波长光束的光源，主要定义为可激发荧光粉(phosphorparticle)以产生长波长光束的光源。短波长光束的峰值波长(peakwavelength)例如是落在蓝光的波长范围或紫外光的波长范围内，其中峰值波长被定义为光强度最大处所对应的波长。第一激发光源110例如包括激光二极管(laserdiode,ld)、发光二极管(lightemittingdiode,led)的单一光源或者是上述两者其中之一所构成的矩阵(例如多个激光二极管所构成)，本发明并不以此为限。在本实施例中，第一激发光源110用于发出第一激发光束l1。请参照图1c，第一激发光束l1例如是蓝色激发光束，且具有一蓝光光谱。第一激发光束l1的峰值波长介于400纳米(nm)至470纳米(nm)之间，但不以此为限制。在本发明的实施例中，第一激发光束l1的峰值波长例如为455纳米。

在本发明的实施例中的分光元件(例如是第一、第三、第四分光元件120、230、240)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)，其具有波长范围的选择性，为利用限制波长/颜色的范围得以穿透或反射而进行分光的分色片，但不以此为限制。在本实施例中，请参照图1d，第一分光元件120被设计成能够反射蓝光，并能够使绿光以及红光穿透的分光元件。详言之，第一分光元件120可让位在呈现蓝色的波长范围中的光束反射，使位在呈现绿色以及红色的波长范围中的光束穿透。第三分光元件230被设计成能够被蓝光、红光穿透，且能够反射绿光的分光元件。第四分光元件240被设计成能够反射黄光的分光元件。应注意的是，上述分光元件能够反射某种色光或能够被某种色光穿透的设计皆是作为范例说明之用，并非用于限定本发明。

在本发明的实施例中的波长转换元件130用于使通过此波长转换元件130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130为具有荧光粉层的转轮，如同荧光轮(phosphorwheel)，但不以此为限制。请参照图2a以及图2b，详细来说，波长转换元件130的具体实施态样例如是穿透式荧光轮，穿透式荧光轮定义为让部分第一激发光束l1可穿透荧光轮的部分区域。波长转换元件130包括波长转换物质132、基板134以及转轴136。在本发明实施例中所指的波长转换物质132包括荧光粉(phosphor)。波长转换物质132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132可被胶体包覆起来以形成荧光胶层。荧光粉的种类例如是激发出黄色光束的荧光粉，可称为黄色荧光粉，但不以此为限制。当波长转换物质132例如为黄色荧光粉时，其被激发而转换的第一转换光束cl1以及第二转换光束cl2相对应具有波长范围为470～650nm，其具有一黄光光谱，请参照图1c，黄光的峰值波长介于535纳米至570纳米之间。因此，第一转换光束cl1与第二转换光束cl2为具有黄色波长范围的转换光束。基板134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120。转轴136穿设于基板134的几何中心，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2a，在本实施例中。波长转换元件130具有波长转换区域r。波长转换物质132以环状方式设置于基板134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132的浓度大于在第二区域r2中的波长转换物质132的浓度。换言之，第一区域r1被定义为波长转换物质132浓度较浓的区域，第二区域r2则被定义为波长转换物质132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，若第一激发光束l1传递至第一区域r1，则至少有98％以上的第一激发光束l1被第一区域r1中的波长转换物质132转换。若第一激发光束l1传递至第二区域r2，则至少有65％以下的第一激发光束l1被第二区域r2中的波长转换物质132转换。在其他实施例中，若第一激发光束l1传递至第二区域r2，则至少有20％以上的第一激发光束l1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。

在本发明的实施例中的散射元件140用于使通过此散射元件140的部分光束被散射/扩散，改变光束的行径路径。散射元件140例如是扩散轮、扩散板或具有散射粒子或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140为扩散轮。散射元件140包括第三区域r3以及第四区域r4。散射元件140的第三区域r3为具有透光功能的透光区域。散射元件140的第四区域r4包括具有使光束散射功能的散射粒子或散射结构p。第一激发光束l1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，若第一激发光束l1为激光光束则可破坏激光光束的同调性(coherence)。散射元件140的第三区域r3例如是占整个散射元件140面积的5/6，。散射元件140的第四区域r4例如是占整个散射元件140面积的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。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。

在本发明实施例中所指的滤光元件260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260例如是红光滤光膜，其可滤除红光且使除了红光以外的光束通过。换句话说，绿除掉波长范围590nm～650nm的红光。请参照图3，在本实施例中，滤光元件260设置于散射元件140的第四区域r4，或者如图1a所绘，滤光元件260可设置在散射元件140相对于第四区域r4的一表面上。

在本发明实施例中所指的合光元件270系泛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270被设计成能够反射蓝光以及红光，且能使绿光穿透的合光元件。合光元件270例如是分色镜(dichroicmirror,dm)。

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，反射镜m1～m3用于调整部分第一激发光束l1的光学路径。投影装置200的内部还可选择性地增设集光柱(integrationrod)ir以及第一分光棱镜组la1与第二分光棱镜组la2，以调整照明系统100输出光束的均匀性与光束的路径方向。

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100中的光学行为。

请先参照图1a、图1b，第一分光元件120配置于第一激发光束l1、第一转换光束cl1、第二转换光束cl2的传递路径上。波长转换元件130的波长转换区域r配置于第一激发光束l1的传递路径上。散射元件140配置于第一激发光束l1、第一转换光束cl1以及第二转换光束cl2的传递路径上。第一转换光束cl1包括第一色光束b1与第二色光束b2，第二转换光束cl2包括第三色光束b3。第一光阀210配置于第一色光束b1以及第三色光束b3的传递路径上。第二光阀220配置于第二色光束b2以及第一激发光束l1的传递路径上。藉由第一光阀210将第一色光束b1以及第三色光束b3转换成第一影像光束im1与第三影像光束im3，藉由第二光阀220将第二色光束b2以及第一激发光束l1转换成第一影像光束im2与第四影像光束im4。第三分光元件230配置于第一转换光束cl1、第二转换光束cl2以及第一激发光束l1的传递路径上。第四分光元件240配置于第一激发光束l1与第二转换光束cl2的传递路径上。投影镜头250配置于第一、第二、第三、第四影像光束im1～im4的传递路径上。滤光元件260配置于第二转换光束cl2与第一激发光束l1的传递路径上。合光元件270配置于第一、第二、第三、第四影像光束im1～im4的传递路径上。反射镜m1～m3配置于第一激发光束l1的传递路径上。集光柱ir配置于第一激发光束l1、第一、第二转换光束cl1、cl2的传递路径上。第一光学棱镜组la1配置于第一色光束b1以及第三色光束b3的传递路径上。第二光学棱镜组la2配置于第一激发光束l1与第二色光束b2的传递路径上。

波长转换元件130的驱动元件带动转轴136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一激发光束l1的传递路径。在本实施例中，照明系统100藉由使波长转换元件130与散射元件140同步转动的方式，以使散射元件140的第三区域r3对应于波长转换元件130的第一区域r1，散射元件140的第四区域r4对应于波长转换元件130的第二区域r2。更具体来说，被第一区域r1作用的第一激发光束l1所对应形成的光束会通过第三区域r3，被第二区域r2作用的第一激发光束l1所对应形成的光束会通过第四区域r4。

请参照图1a、图2a、图2b、图3以及图4，第一激发光束l1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，第一激发光束l1从第一激发光源110发出，并被第一分光元件120反射往波长转换元件130的第一区域r1的方向传递。大部分的(大于98％以上)第一激发光束l1激发在第一区域r1中的波长转换物质132以发出第一转换光束cl1(具有波长范围为470nm～650nm的转换光束，呈现黄色)。第一转换光束cl1穿透第一分光元件120以及散射元件140的第三区域r3以输出至集光柱ir。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100输出第一转换光束cl1。在本实施例中，第一转换光束cl1包括第一色光束b1以及第二色光束b2。第一转换光束cl1被集光柱ir均匀化光束后传递至第三分光元件230。第三分光元件230将第一转换光束cl1分成第一色光束b1以及第二色光束b2。在本实施例中，第一色光束b1为绿色光束，第一色光束b1具有470nm～570nm的波长范围，第二色光束b2为红色光束，第二色光束b2具有570nm～650nm的波长范围。第一色光束b1藉由第三分光元件230与第一分光棱镜组la1而被导引至第一光阀210。第二色光束b2藉由第三分光元件230与第二分光棱镜组la2而被导引至第二光阀220。第一光阀210将第一色光束b1转换成第一影像光束im1。第二光阀220将第二色光束b2转换成第二影像光束im2。第一影像光束im1穿透合光元件270而传递至投影镜头250。第二影像光束im2被合光元件270反射而传递至投影镜头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。请参照图4，因此，在第一时间区间t1内，第一光阀210可以接收第一色光束b1(绿色光束)，第二光阀220可以接收第二色光束b2(红色光束)。

此外，请回头参照图3，在其他实施例中，在散射元件140的第三区域r3上可涂布一特定镀膜层(layer)，用于让具有470～650nm波长范围的第一转换光束cl1中的波长范围530～590nm的部分色光适度的衰减或滤除，如此可让第一转换光束cl1中具有470～530nm的波长范围的第一色光b1(绿色光束)穿过散射元件140的第三区域r3，第一转换光束cl1中具有590～650nm的波长范围的第二色光束b2(红色光束)穿过散射元件140的第三区域r3，使得绿色光束与红色光束具有色彩更纯(饱和)的表现。

请参照图1b、图2a、图2b、图3以及图4，第一激发光束l1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，第一激发光束l1从第一激发光源110发出，并被第一分光元件120反射往波长转换元件130的第二区域r2的方向传递。少部分(少于65％)的第一激发光束l1激发在第二区域r1中的波长转换物质132以发出第二转换光束cl2(呈现黄色的转换光束)，其中第一转换光束cl1与第二转换光束cl2具有相同的波长范围，差异在于光强度(intensity)的不同，由于在第一区域r1的波长转换物质132的浓度大于在第二区域r2的波长转换物质132的浓度，因此第一转换光束cl1的光强度大于第二转换光束cl2的光强度。第二转换光束cl2被第四分光元件240反射而往第一分光元件120的方向传递。第二转换光束cl2穿透第一分光元件120以及散射元件140的第四区域r4以输出至集光柱ir。滤光元件260用于滤除第二转换光束cl2中的第四色光束(例如是红色光束)，第四色光束具有570nm～650nm的波长范围，并使第二转换光束cl2中的第三色光束b3(例如是绿色光束)通过。另一方面，大部分的第一激发光束l1穿透第二区域r2并透过反射镜m1～m3以另一方向入射第一分光元件120，再被第一分光元件120反射至散射元件140的第四区域r4。第一激发光束l1能被第四区域r4中的散射粒子或散射结构p散射而降低光斑(speckle)现象，并输出至集光柱ir。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100输出第一激发光束l1与第三色光束b3。接着，第三色光束b3被第三分光元件230反射后，并藉由第一分光棱镜组la1传递至第一光阀210。第一光阀210将第三色光束b3转换成第三影像光束im3。第一激发光束l1穿过第三色光束b3再藉由第二分光棱镜组la2传递至第二光阀220。第二光阀220再将第一激发光束l1转换成第四影像光束im4。第三影像光束im3穿透合光元件270而传递至投影镜头250。第四影像光束im4被合光元件270反射而传递至投影镜头250。投影镜头250再将上述的第三、第四影像光束im3、im4传递至一投影媒介上以形成影像画面。请参照图4，因此，在第二时间区间t2内，第一光阀210可以接收第三色光束b3(绿色光束)，第二光阀220可以接收第一激发光束l1(蓝色光束)。

请参照图1a以及图1b，在本实施例中，照明系统100在第一时间区间t1下输出的第一色光束b1与第二色光束b2分别与在第二时间区间t2下输出的第三色光束b3与第一激发光束l1具有共同的光路径，也就是第一色光束b1与第三色光束b3具有共同的光路径，第二色光束b2与第一激发光束l1具有共同的光路径。第一影像光束im1与第三影像光束im3具有共同的光路径，第二影像光束im2与第四影像光束im4具有共同的光路径。

承上述，在本实施例中的照明系统100中，透过将第一激发光束l1传递至波长转换元件130上的具有不同波长转换物质132浓度的第一、第二区域r1、r2。在第一激发光束l1传递至第一区域r1的时间区间下，照明系统100输出第一色光束b1以及第二色光束b2。第三分光元件230将第一色光束b1以及第二色光束b2以分别导引至第一光阀210以及第二光阀220。在第一激发光束l1传递至第二区域r2的时间区间下，照明系统100输出第三色光束b3以及另一部分的第一激发光束l1。第三分光元件230则将第三色光束b3与另一部分的第一激发光束l1分别导引至第一、第二光阀210、220。如此一来，在不同的时间区间下，投影装置200中的第一、第二光阀210、220都可以接收到光束以产生对应的影像光束，而避免了习知技术中双光阀设计中，其中有一个光阀在某一时间区间内，光阀处于闲置的状态，因此本实施例的投影装置200具有良好的光学效率(亮度增加)以及良好的影像品质(影像色彩鲜艳)，其中对比习知技术中的双光阀设计，本发明可让投影装置200产生的影像的亮度提升5～10％。

接着，请参照图4，在第一时间区间t1中，第一光阀210接收来自第一转换光束cl1的第一色光束b1，在第二时间区间t2中，第一光阀210接收来自第二转换光束cl2的第三色光束b3(绿色光束)。由于第二转换光束cl2的光强度弱于第一转换光束cl1的光强度，因此第三色光束b3的光强度弱于第一色光束b1的光强度。因此，本实施例的投影装置200减少了暗部噪讯(ditheringnoise)现象，适用于影像在暗画面时的处理，使得观赏者可看到高对比度的影像画面。

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6a是图5a中的照明系统的波长转换元件的前方示意图。图6b是图6a的波长转换元件的侧面示意图。

请同时参照图5a以及图5b的照明系统100a以及图6a与图6b，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：波长转换元件130a的第二区域r2除了设有第四分光元件240之外，还设置滤光元件260。第四分光元件240设置于表面s2上。滤光元件260设置于相对于第二区域r2的表面s1上。散射元件140a位于波长转换元件130的第二区域r2，且为多个散射粒子或散射结构p。

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，在第一时间区间t1内，照明系统100a与照明系统100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100a输出第一转换光束cl1。

请参照图5b，在第二时间区间t2内，第一激发光束l1从第一激发光源110发出，并被第一分光元件120反射往波长转换元件130的第二区域r2的方向传递。第一激发光束l1穿透滤光元件260，并激发在第二区域r2中的波长转换物质132以发出第二转换光束cl2。当第二转换光束cl2朝四方发射后，部分第二转换光束cl2先被第四分光元件240反射后往第一分光元件120的方向传递。第二转换光束cl2中的第四色光束(红色光束)被滤光元件260所滤除，使得第三色光束(绿色光束)b3通过滤光元件260。第三色光束b3再穿透第一分光元件120以输出照明系统100a。另一方面，另一部分的第一激发光束l1则藉由反射镜m1～m3以及第一分光元件120以输出于照明系统100a。由于另一部分的第一激发光束l1会被位于基板134内的散射元件140a所散射，因此可破坏第一激发光束l1的同调性且第一激发光束l1产生的光斑现象也可被降低。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100a输出第一激发光束l1与第三色光束b3。

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。

在本实施例中的照明系统100a中，散射元件140a位于波长转换元件130中，因此将散射的功能与波长转换的功能整合于波长转换元件130处。相较于照明系统100a来说，本实施例的照明系统100a在可以达到类似的功能的情况下，无须设置一扩散轮，使得投影装置200具有较小的体积。

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7c是图7a以及图7b中第一激发光束、第二光束、第一转换光束与第二转换光束的波长与光相对强度的关系图。图7d是图7a以及图7b中第二分光元件的波长与穿透率的关系图。

请同时参照图7a以及图7b的照明系统100b，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：照明系统100b还包括第二光源150以及第二分光元件160。第二光源150类似于第一激发光源110的说明，其主要差异在于：第二光源150用于发出第二光束l2。在本实施例中，第二光源150例如是红光激光发光二极管或者是发光二极管，但不限于此。请参照图7c，第二光束l2例如是红色激光光束，且具有一红光光谱。第二光束l2的峰值波长介于620纳米至750纳米之间。第二光束l2与第二色光束b2具有相似的波长范围，因此第二光束l2可取代第二色光束b2，使得图7a以及图7b的照明系统100b可输出第一色光b1、第二光束l2、第三色光b3以及第一激发光束l1。第一激发光束l1的出射方向与第二光束l2的出射方向相同。第二分光元件160配置于第一激发光束l1、第二光束l2、第一转换光束cl1以及第二转换光束cl2的传递路径上。第二分光元件160用于将第二光束l2反射以及使部分第一转换光束cl1、第二转换光束cl2以及第一激发光束l1穿透。请参照图7d，第二分光元件160例如是被设计成能够被蓝光、绿光穿透，且使红光反射的分光元件。散射元件140配置于第二光束l2的传递路径上。

接着，于下方的段落介绍照明系统100b的光学行为。

请参照图7a，在第一时间区间t1内，第一激发光束l1传递至第一区域r1以使在第一区域r1中的波长转换物质132发出第一转换光束cl1。第一转换光束cl1穿透第一分光元件120以传递至第二分光元件160。第一转换光束cl1中的第一色光束b1(绿色光束)穿透第二分光元件160。第一转换光束cl1中的第二色光束b2(红色光束)被第二分光元件160反射。第二光束l2被第二分光元件160反射而传递至散射元件140的第三区域r3。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100b输出第一转换光束cl1中的第一色光束b1与第二光束l2。第二光束l2作为第二色光束b2。其中，散射元件140的第三区域r3可设置散射粒子或散射结构p，因此可破坏第二激发光束l2的同调性且第二激发光束l2产生的光斑现象也可被降低。

请参照图7b，在第二时间区间t2内，第一激发光束l1由第一激发光源110发出，藉由第一分光元件120反射第一激发光束l1并传递至波长转换元件130，部分的第一激发光束l1用于激发第二区域r2中的波长转换物质132以发出第二转换光束cl2。第四分光元件240反射第二转换光束cl2并传递至第一分光元件120。第二转换光束cl2穿透第一分光元件120以传递至第二分光元件160。第二分光元件160则将第二转换光束cl2中的第四色光束b4(红色光束)反射，而使第二转换光束cl2中的第三色光束b3(绿色光束)穿透。另一方面，另一部分的第一激发光束l1穿过第二区域r2，则依序经过反射镜m1～m3、第一分光元件120、第二分光元件160以及散射元件140的第四区域r4，以输出于照明系统100b。而第二光源150则停止发出第二光束l2。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100b输出第一激发光束l1与第三色光束b3。

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。请再次参考图1a以及图1b，照明系统100b在第一时间区间t1输出的第一色光束b1与第二光束l2的光学行为分别类似于图1a与图1b中的第一色光束b1与第二色光束b2。具体来说，第二光阀220配置于第二光束l2的传递路径上，且将第二光束l2转换成第五影像光束im5。投影镜头250配置于第五影像光束im5的传递路径上。也就是说，图1a中的第二色光束b2与第二光束l2具有共同的光路径。图1a中的第二影像光束im2与第五影像光束im5具有共同的光路径。照明系统100b在第二时间区间t2输出的第三色光束b3与第一激发光束l1的光学行为分别类似于图1a与图1b中的第三色光束b3与第一激发光束l1的光学行为，于此不再赘述。

在本实施例中的照明系统100b中，由于第二光束l2(红色光束)的光强度大于第一转换光束cl1所分出的第二色光束b2(红色光束)的光强度，因此，若投影装置200中的照明系统100更换成图7a以及图7b的照明系统100b时，则第二光阀220在第一时间区间t1所转换的第五影像光束im5的光强度大于第二影像光束im2的光强度。则使用此照明系统100b的投影装置在第一时间区间t1的所投射的整体影像画面的亮度则会提升。

图8a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8b是图8a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。图8c是图8a以及图8b中第一分光元件的波长与穿透率的关系图。图8d是图8a以及图8b中第二分光元件的波长与穿透率的关系图。图9a是图8a中的照明系统的波长转换元件的前方示意图。图9b是图9a的波长转换元件的侧面示意图。图10是图8a与图8b中的照明系统的散射元件的前方示意图。

请同时参照图8a以及图8b的照明系统100c，其与图7a与图7b中的照明系统100b在架构上的主要差异在于：第一激发光源110与第二光源150对向设置，以使第一激发光束l1的出射方向与第二光束l2的出射方向相反。第二分光元件160c的位置替换反射镜m3的位置。请参照图9a以及图9b，波长转换元件130c的第二区域r2设有第四分光元件240以及滤光元件260。第四分光元件240设置于表面s2上。滤光元件260设置于第二区域r2与表面s1上。散射元件140c设置于第一分光元件120c与第二分光元件160c之间。请参照图10，散射元件140c中的散射粒子或散射结构p平均地散布。第二分光元件160c用于将第一激发光束l1反射且将使第二光束l2穿透。请参照图8c，也就是说，第一分光元件120c被设计成使蓝光、红光反射，且使绿光穿透的分光元件。请参照图8d，第二分光元件160c被设计成能使蓝光反射，且使红光穿透的分光元件。

接着，于下方的段落介绍照明系统100c的光学行为。

请参照图8a，在第一时间区间t1内，第一激发光束l1藉由第一分光元件120c传递至第一区域r1以使在第一区域r1中的波长转换物质132发出第一转换光束cl1。第一转换光束cl1中的第二色光束b2被第一分光元件120c反射，第一转换光束cl1中的第一色光束b1穿透第一分光元件120c。另一方面，第二光源150发出第二光束l2。第二光束l2依序穿透第二分光元件160c以及散射元件140c并被第一分光元件120c反射。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100c输出第一转换光束cl1与第二光束l2。第二光束l2取代而作为第二色光束b2。

请参照图8b，在第二时间区间t2内，第一激发光束l1由第一激发光源110发出，藉由藉由第一分光元件120c传递至第二区域r2，部分的第一激发光束l1以激发第二区域r2中的波长转换物质132以发出第二转换光束cl2。第四分光元件240反射第二转换光束cl2。第二转换光束cl2中的第四色光束(红色光束)被滤光元件260所滤除，使得第三色光束b3(绿色光束)穿过滤光元件260。第三色光束b3穿透第一分光元件120，以输出于照明系统100c。另一方面，另一部分的第一激发光束l1则藉由反射镜m1、m2、第二分光元件160c、散射元件140c以及第一分光元件120，以输出于照明系统100c。而第二光源150则停止发出第二光束l2。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100c输出第三色光束b3与第一激发光束l1。

应注意的是，图8a以及图8b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在第一时间区间t1、第二时间区间t2输出的光束的光学行为类似于图7a与图7b中的照明系统100b输出的光束的光学行为，于此不再赘述。

图11a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11b是图11a的照明系统在第二时间区间内的光路示意图。图12是图11a、图11b中的照明系统的波长转换元件的前方示意图。

请同时参照图11a以及图11b的照明系统100d，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：照明系统100d包括第一激发光源110、第一分光元件120d、波长转换元件130d、反射元件150d、散射元件140以及分别具有屈光度的多个透镜c。第一分光元件120d被设计成能够反射黄光(包括绿光与红光波长范围)且使蓝光穿透的分光元件。反射元件150d例如是反射镜，反射元件150d被设计成能够反射蓝光。波长转换元件130d则为反射式荧光轮。具体来说，波长转换元件130d大致类似于波长转换元件130，其主要差异在于：波长转换元件130d的基板134d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。

请参照图11a，在第一时间区间t1内，第一激发光束l1从第一激发光源110发出，并穿透第一分光元件120d以传递至波长转换元件130d的第一区域r1。第一区域r1的波长转换物质132被第一激发光束l1激发而发出第一转换光束cl1。第一转换光束cl1被第一分光元件120d反射而传递至散射元件140的第三区域r3，以输出照明系统100d。因此，在第一时间区间t1内，照明系统100d输出第一转换光束cl1，第一转换光束cl1中的绿色光束与红色光束分别做为第一色光束b1与第二色光束b2。

请参照图11b，在第二时间区间t2内，第一激发光束l1从第一激发光源110发出，并穿透第一分光元件120d以传递至波长转换元件130d的第二区域r2。部分的第一激发光束l1激发第二区域r2的波长转换物质132而发出第二转换光束cl2。第二转换光束cl2被反射部rp反射并传递至第一分光元件120d。第二转换光束cl2被第一分光元件120d反射而传递至散射元件140的第四区域r4。滤光元件260滤除第二转换光束cl2中的第四色光束(红色光束)，让第三色光束b3(绿色光束)穿过滤光元件260。照明系统100d输出第三色光束b3。另一部分的第一激发光束l1则被反射部rp反射而穿透第一分光元件120d并被反射元件150d反射而传递至散射元件140的第四区域r4，以输出照明系统100d。因此，在第二时间区间t2内，照明系统100d输出第三色光束b3以及第一激发光束l1。

应注意的是，图11a以及图11b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。

综上所述，在本发明实施例中的照明系统中，透过将第一激发光束传递至波长转换元件上的具有不同波长转换物质浓度的第一、第二区域，因此在第一激发光束传递至第一区域的时间区间下，照明系统输出第一色光束以及第二色光束。第三分光元件将第一色光束以及第二色光束以分别导引至第一、第二光阀。在第一激发光束传递至第二区域的时间区间下，照明系统输出第一激发光束与第三色光束，而第三分光元件将第三色光束与第一激发光束分别导引至第一、第二光阀。如此一来，在不同的时间区间下，第一、第二光阀都可以接收到光束以产生对应的影像光束，而避免了习知技术中光阀处于闲置的状态，因此本发明实施例的投影装置具有良好的光学效率以及良好的影像品质。

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，本说明书或申请专利范围中提及的“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

100、100a、100b、100c、100d：照明系统

110：第一激发光源

120：第一分光元件

130、130a：波长转换元件

132：波长转换物质

134、134d：基板

136：转轴

140、140a：散射元件

150：第二光源

150d：反射元件

160：第二分光元件

200：投影装置

201：成像系统

210：第一光阀

220：第二光阀

230：第三分光元件

240：第四分光元件

250：投影镜头

260：滤光元件

270：合光元件

b1：第一色光束

b2：第二色光束

b3：第三色光束

b4：第四色光束

c：透镜

cl1：第一转换光束

cl2：第二转换光束

f：帧

ir：集光柱

im1：第一影像光束

im2：第二影像光束

im3：第三影像光束

im4：第四影像光束

im5：第五影像光束

l1：第一激发光束

l2：第二光束

la1：第一分光棱镜组

la2：第二分光棱镜组

m1、m2、m3：反射镜

p：散射粒子或散射结构

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

rp：反射部

s1、s2：表面

t1：第一时间区间

t2：第二时间区间