本实用新型是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种投影装置及其照明系统。
背景技术：
就投影装置而言，一般采用蓝色激光二极管提供蓝光激发萤光粉转轮上的萤光粉来产生黄光，再经由滤光轮(filter wheel)将所需的红光、绿光过滤出来，再搭配蓝色激光二极管发出的蓝光，而构成投影画面所需的红、绿、蓝三原色。
传统上采用蓝色激光二极管搭配萤光粉转轮的架构中，在蓝色激光二极管与萤光粉转轮之间设有分色件(dichroic element)，蓝光穿过分色件传递至萤光粉转轮，而萤光粉产生的黄光会被反射至分色件并被分色件反射至滤光轮(filter wheel)。此外，需要使用多个反射镜使未被萤光粉吸收的蓝光额外地绕一圈光路径而穿过分色件以传递至滤光轮，因此传统上采用蓝色激光二极管搭配萤光粉转轮的架构体积较为庞大，导致投影装置的体积无法缩小。
本“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”中所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。此外，在“背景技术”中所揭露的内容并不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本实用新型申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
实用新型内容
本实用新型提供一种投影装置，具有体积较小的优点。
本实用新型提供一种照明系统，具有体积较小的优点。
本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型一实施例所提供的一种投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统用于提供照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，且用于将照明光束转换为影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，且用于使影像光束穿过。照明光束包括激发光源组、第一分色装置、第二分色装置、致动元件以及波长转换装置。激发光源组包括多个激发光源，其中每一激发光源用于提供激发光束。第一分色装置配置于激发光束的传递路径上，且用于使激发光束穿过。第二分色装置与第一分色装置交叉设置，具有第一区与第二区，并包括多个分色件。多个分色件间隔排列且位于第一区与第二区中，第一分色装置位于第一区与第二区之间。多个分色件分别对应多个激发光源，且用于反射激发光束。致动元件用于使激发光束在第一时段藉由多个分色件之间的间隔穿过第二分色装置，并用于使激发光束在第二时段被分色件反射。波长转换装置配置于穿过第二分色装置的激发光束的传递路径上，以在第一时段将激发光束转换成转换光束，并将转换光束反射至第一分色装置。第一分色装置用于反射转换光束，被第一分色装置反射的转换光束与被分色件反射的激发光束朝相同方向传递，且照明光束包括转换光束与被分色件反射的激发光束。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型一实施例所提供的一种照明系统包括激发光源组、第一分色装置、第二分色装置、致动元件以及波长转换装置。激发光源组包括多个激发光源，其中每一激发光源用于提供激发光束。第一分色装置配置于激发光束的传递路径上，且用于使激发光束穿过。第二分色装置与第一分色装置交叉设置，具有第一区与第二区，并包括多个分色件。多个分色件间隔排列且位于第一区与第二区中，第一分色装置位于第一区与第二区之间。多个分色件分别对应多个激发光源，且用于反射激发光束。致动元件用于使激发光束在第一时段藉由多个分色件之间的间隔穿过第二分色装置，并用于使激发光束在第二时段被分色件反射。波长转换装置配置于穿过第二分色装置的激发光束的传递路径上，以在第一时段将激发光束转换成转换光束，并将转换光束反射至第一分色装置。第一分色装置用于反射转换光束，被第一分色装置反射的转换光束与被分色件反射的激发光束朝相同方向传递。
本实用新型实施例的照明系统具有交叉设置的第一分色装置与第二分色装置。在第一时段时，致动元件用于使激发光束穿过第二分色装置的多个分色件之间的间隔以进一步被波长转换装置转换成转换光束，而后转换光束被第一分色装置反射；而在第二时段时，致动元件用于使激发光束被第二分色装置的分色件反射。如此，被第二分色装置的分色件反射的激发光束与被第一分色装置反射的转换光束朝相同方向传递。相较于已知技术，本实用新型实施例不需使用多个反射件而使未被波长转换装置转换的激发光束在照明系统中额外地绕一圈光路径，因此可让照明系统的架构可以配置地更紧密，因而具有体积较小的优点。本实用新型实施例的投影装置因使用上述照明系统，因此可缩小投影装置的体积。
为让本实用新型之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A是本实用新型一实施例的照明系统在第一时段的示意图。
图1B是本实用新型一实施例的照明系统在第二时段的示意图。
图2是图1B的分色件于参考平面的正投影及光束于参考平面的光斑示意图。
图3是本实用新型一实施例中致动元件、第一分色装置与第二分色装置的立体示意图。
图4是本实用新型另一实施例中致动元件、第一分色装置与第二分色装置的立体示意图。
图5是本实用新型一实施例的波长转换装置的示意图。
图6是本实用新型一实施例的色轮的示意图。
图7A是本实用新型另一实施例的照明系统在第一时段的示意图。
图7B是本实用新型另一实施例的照明系统在第二时段的示意图。
图8A是本实用新型另一实施例的照明系统在第一时段的示意图。
图8B是本实用新型另一实施例的照明系统在第二时段的示意图。
图9是本实用新型一实施例的投影装置的方块图。
具体实施方式
有关本实用新型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一优选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实用新型。
图1A是本实用新型一实施例的照明系统在第一时段的示意图，图1B是本实用新型一实施例的照明系统在第二时段的示意图。请先参照图1A，本实施例的照明系统100包括激发光源组110、第一分色 (dichroic)装置120、第二分色装置130、致动元件140以及波长转换装置150。激发光源组110包括多个激发光源111，其中每一激发光源111用于提供激发光束L。第一分色装置120配置于激发光束L的传递路径上，且用于使激发光束L穿过。第二分色装置130与第一分色装置120交叉设置。第二分色装置130具有第一区131与第二区132，并包括多个分色件133。这些分色件133间隔排列并位于第一区131 与第二区132中，第一分色装置120位于第一区131与第二区132之间。在本实施例中，相邻两分色件133之间具有间隔。多个分色件133 分别对应多个激发光源111，且用于反射激发光束L。如图1A所示，致动元件140用于使激发光束L在第一时段藉由多个分色件133之间的间隔穿过第二分色装置130。如图1B所示，致动元件140用于使激发光束L在第二时段被分色件133反射。波长转换装置150配置于穿过第二分色装置130的激发光束L的传递路径上，以在第一时段中将激发光束L转换成转换光束L1，并将转换光束L1反射至第一分色装置120。分色件133例如是可让转换光束L1穿过。第一分色装置120 用于反射转换光束L1。如此，在第一时段被第一分色装置120反射的转换光束L1(如图1A所示)与在第二时段被第二分色装置130的分色件133反射的激发光束L(如图1B所示)朝相同方向传递。
在本实施例中，激发光源111例如是激光光源、发光二极管或其他固态光源，但不以此为限。这些激发光源111例如是呈阵列排列。
请再参照图1A与图1B，本实施例的致动元件140例如是驱使第二分色装置130在第一位置A与第二位置B之间移动。如图1A所示，第二分色装置130在第一时段位于第一位置A，激发光束L在此时藉由多个分色件133之间的多个间隔穿过第二分色装置130。如图1B所示，第二分色装置130在第二时段位于第二位置B，此时多个分色件 133分别对应于多道激发光束L，且每一分色件133用于反射对应的激发光束L。
图2是图1B的分色件于参考平面的正投影及光束于参考平面的光斑示意图。请参照图1B与图2，在本实施例中，每一分色件133例如呈条状，这些分色件133数量是以四个为例。每一分色件133的中心例如是沿着预定路径Pa排列，其中第一分色装置120与预定路径 Pa交叉。这些分色件133彼此平行。每一分色件133分别与预定路径 Pa交叉。此外，每一分色件133例如是相对于参考平面P倾斜一个角度，其中倾斜角度(即每一分色件133与参考平面P之间的夹角)大于零。参考平面P位于第二分色装置130的入光侧与激发光源组110 之间，并与来自于激发光源组110的激发光束L垂直。在本实施例中，每一分色件133例如是对应四个激发光源111，因此在图2的每一分色件133的正投影133P上对应至四个光斑S。
请再参照图1A、图1B与图2，在本实施例中，每一分色件133 于参考平面P上的正投影的宽度为W1，每一激发光束L于参考平面P 上的光斑S具有长轴与短轴，短轴的宽度为W2，相邻的两个分色件 133于参考平面P上的正投影之间的间距为W3，第一位置A与第二位置B之间的移动距离为D1。本实施例例如是符合下列关系式：W1 ≧W2，W3＞W2，D1≧W1。如此，可确保第二分色装置130在第一位置A(如图1A所示)时，激发光束L都能穿过多个分色件133之间的多个间隔，而不会受到分色件133的阻挡；并且，可确保第二分色装置130在第二位置B(如图1B所示)时，激发光束L都能被分色件133反射。如图1A与图1B所示，在本实施例中，第二分色装置 130在第一位置A与第二位置B之间移动的路径例如是线性的上下移动路径，但本实用新型不以此为限。
然而，在其他实施例中，第二分色装置130在第一位置A与第二位置B之间移动的路径也可以是转动路径，如图3与图4所示。图3 是本实用新型一实施例中致动元件、第一分色装置与第二分色装置的立体示意图。请参照图3，在本实施例中，照明系统100例如还包括框体210，而第一分色装置120与第二分色装置130是固定于框体210 内。第一分色装置120例如包括边框121与分色片122，边框121固定于框体210，而分色片122固定于边框121。在本实施例中，第二分色装置130还包括外框134，外框134用以固定分色件133，且外框 134固定于框体210内。致动元件140连接于框体210，以驱使框体 210移动/转动，进而驱使第二分色装置130在第一位置A(如图1A 所示)与第二位置B(如图1B所示)之间移动。在本实施例中，当第二分色装置130移动/转动时，第一分色装置120例如会随着移动/转动，但本实用新型不以此为限。在其他实施例中，第一分色装置120也可不随着第二分色装置130移动/转动而移动/转动。然而，本实用新型并不限制致动元件与第二分色装置之间的连接方式，举凡能够让致动元件驱使第二分色装置移动/转动的连接方式即是本实用新型的范围。在图4所示的另一实施例中，致动元件140也可以连接于第二分色装置 130的外框134，而第一分色装置120的边框121用以连接于外框134 且固定分色片122。
图5是本实用新型一实施例的波长转换装置的示意图。请参照图 5，本实施例的波长转换装置150例如是萤光粉轮。然而，有别于传统技术，在本实施例中，由于上述的激发光束L在第二时段中不会照射在波长转换装置150，所以萤光粉轮可以具有呈封闭环状的波长转换材料层151。波长转换材料层151的材质例如是萤光粉。在一实施例中，上述激发光束L例如是蓝光，而萤光粉例如将蓝色的激发光束L 转换成黄色的转换光束L1，但本实用新型不以此为限。此外，波长转换材料层151也可视不同的设计需求而区分为多个区块，这些区块中的萤光粉的颜色例如不同，例如可以将激发光束L转换成成黄色的转换光束L1及绿色的转换光束L1，但本实用新型不以此为限。
在本实施例中，由于激发光束L在第二时段中并未照射在波长转换装置150，所以能降低波长转换装置150的热累积，进而提升波长转换材料层151的寿命以及降低波长转换材料层151的温度。在另一实施例中，上述的激发光束L在第二时段中并未照射在波长转换装置 150，因此在波长转换装置150对应的区段上可以不须设有波长转换材料层151，而仅为通孔或透明片或直接裸露底板，但本实用新型不以此为限。
请再参照图1A与图1B，上述照明系统100还可包括色轮160，如图6所示。请同时参照图1A、图1B与图6，在本实施例中，色轮 160配置于被第一分色装置120反射的转换光束L1及被分色件133反射的激发光束L的传递路径上。请参照图6，色轮160包括激发光滤光区161与转换光滤光区162。在一实施例中，激发光滤光区161例如包括蓝色滤光区，而转换光滤光区162例如包括红色滤光区及绿色滤光区。在本实施例中，色轮160转动一圈的时间包括转换光滤光时段、第一轮辐时段(spoke time)、激发光滤光时段以及第二轮辐时段，但本实用新型不以此为限。在上述图1A实施例中的第一时段对应于转换光滤光时段，在转换光滤光时段，转换光束L1可穿过转换光滤光区162(或可被转换光滤光区162反射)而形成绿光与红光。在上述图1B实施例中的第二时段对应于激发光滤光时段，在激发光滤光时段，激发光束L可穿过激发光滤光区161(或可被激发光滤光区161 反射)而形成蓝光，但本实用新型不以此为限。在部分实施例中，激发光滤光区161可由不具有滤光功能的光穿透区/光反射区所取代，但本实用新型仍不以此为限。在本实施例中，激发光滤光区161与转换光滤光区162两者之间具有交界区块T1、T2，第一轮辐时段与第二轮辐时段是指光束照射在激发光滤光区161与转换光滤光区162两者之间的交界区块T1、T2的时段。在本实施例中，致动元件140可于第一轮辐时段与第二轮辐时段驱使第二分色装置130移动/转动(作动)。
上述照明系统100还可包括多个透镜或其他光学元件，例如透镜101、102、103。透镜101、102配置于第二分色装置130(分色件133) 与波长转换装置150之间，且透镜101、102配置于第一分色装置120 与波长转换装置150之间。透镜103配置于第二分色装置130(分色件 133)与色轮160之间，且透镜103配置于第一分色装置120与色轮160 之间。此外，上述照明系统100还可包括匀光装置180，匀光装置180 例如是光积分柱(light integration rod)，但不以此为限。匀光装置180 例如是配置于色轮160之远离透镜103的一侧，即色轮160位于匀光装置180与透镜103之间。在另一实施例中，匀光装置180也可以配置于色轮160与透镜103之间。
本实施例的照明系统100因具有致动元件140而可驱使第二分色装置130至第一位置A与第二位置B。第二分色装置130位于第一位置A时(即第一时段)，激发光束L穿过第二分色装置130，波长转换装置150将穿过第二分色装置130的激发光束L转换成转换光束L1，且波长转换装置150将转换光束L1反射至第一分色装置120，第一分色装置120再反射转换光束L1。另一方面，第二分色装置130位于第二位置B时(即第二时段)，激发光束L可直接被分色件133反射。相较于传统技术，本实施例在第二时段的激发光束L可省略多绕一圈的光路径，因而可提升效率，且照明系统100可省略设置许多光学元件，进而让照明系统100的架构可以配置地更紧密以及缩小整体体积。
如图1A所示，上述照明系统100还可选择性包括补充光源170。补充光源170用于提供补充光束L2，补充光束L2用于穿过第一分色装置120与第二分色装置130的分色件133。补充光束L2、被分色件 133反射的激发光束L以及被第一分色装置120反射的转换光束L1朝相同方向传递至色轮160。为了简化说明，图1B省略绘示补充光源 170与补充光束L2。此外，补充光束L2可以是红光、青光(cyan light) 或绿光，但本实用新型不以此为限。在一实施例中，红光、绿光可以在上述的第一时段提供，而青光可以在上述的第二时段提供，但本实用新型不以此为限。
图7A是本实用新型另一实施例的照明系统在第一时段的示意图，图7B是本实用新型另一实施例的照明系统在第二时段的示意图。请同时参照图7A与图7B，本实施例的照明系统100a与上述的照明系统 100结构及优点相似，以下仅针对其结构的主要差异处进行说明。本实施例的照明系统100a还包括多个准直透镜(collimating lens)112 与反射件190。在本实施例中，多个准直透镜112分别对应地设置于多个激发光源111的前方，准直透镜112位于激发光束L的传递路径上，且准直透镜112位于激发光源111与反射件190之间。反射件190 配置于激发光源组110与第二分色装置130之间，反射件190配置于激发光源组110与第一分色装置120之间，且反射件190用于反射激发光束L。反射件190并不特别限制，举凡具有反射功能的光学元件即是本实用新型的范围。致动元件140连接于反射件190，以驱使反射件190转动。请参照图7A，在第一时段，反射件190位于第一位置 A1，激发光束L首先被反射件190反射后，激发光束L可藉由多个分色件133之间的多个间隔而穿过第二分色装置130并传递至波长转换装置150，而后波长转换装置150将激发光束L转换成转换光束L1。由于转换光束L1的传递路径与上述实施例相同/相似，故在此不再重述。
请参照图7B，在第二时段，反射件190位于第二位置B1以将激发光束L反射至对应的分色件133，接着激发光束L被分色件133反射。由于激发光束L被分色件133反射后的传递路径与上述实施例相同/相似，故在此不再重述。
图8A是本实用新型另一实施例的照明系统在第一时段的示意图，图8B是本实用新型另一实施例的照明系统在第二时段的示意图。请先参照图8A，本实施例的照明系统100b与上述的照明系统100、100a 结构及优点相似，以下仅针对其结构的主要差异处进行说明。本实施例的照明系统100b还包括折射件191，折射件191配置于激发光源组 110与第二分色装置130之间，且折射件191配置于激发光源组110 与第一分色装置120之间。折射件191用于折射激发光束L。折射件 191可以是平板玻璃，或其他可以折射激发光束L的元件。致动元件 140连接于折射件191，以驱使折射件191转动。请参照图8A，在第一时段，致动元件140可驱使折射件191位于第一位置A2，而激发光束L首先被折射件191折射后会藉由多个分色件133之间的多个间隔而穿过第二分色装置130并传递至波长转换装置150，而后波长转换装置150将激发光束L转换成转换光束L1。由于转换光束L1的传递路径与上述实施例相同/相似，故在此不再重述。
请参照图8B，在第二时段，致动元件140可驱使折射件191位于第二位置B2，折射件191将激发光束L折射至对应的分色件133，接着激发光束L被分色件133反射。由于激发光束L被分色件133反射后的传递路径与上述实施例相同/相似，故在此不再重述。
然而，在其他实施例中，上述图8A与图8B中的折射件191也可由第三分色装置所取代，致动元件140可驱使第三分色装置移动/转动至第一位置B1与第二位置B2。关于第三分色装置与光传递路径的关系，可藉由本领域具通常知识者所熟知的任意架构来实施，本实用新型并无限制。
图9是本实用新型一实施例的投影装置的方块图。请参照图1A、图1B与图9，本实施例的投影装置10包括上述的照明系统100、光阀11以及投影镜头12。照明系统100用于提供照明光束L3，光阀11 配置于照明光束L3的传递路径上，以将照明光束L3转换成影像光束 L4。投影镜头12配置于影像光束L4的传递路径上，且用于使影像光束L4穿过而投射于屏幕(图未示)，以于屏幕形成影像画面。在一实施例中，光阀11可以是数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device， DMD)、液晶显示器(liquid-crystal display，LCD)、液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)、透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)、电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)，但本实用新型不以此为限。在本实施例中，照明光束L3包括上述的转换光束L1与被第二分色装置130的分色件133 反射的激发光束L。在照明系统100包括补充光源170的实施例中，照明光束L3还包括补充光束L2。在一实施例中，照明光束L3穿过色轮160后，可依时序生成红光、绿光、蓝光(顺序不以此为限)，但本实用新型不以此为限。基于上述可知，由于照明系统100的体积较小，所以投影装置10具有体积较小的优点。在其他实施例中，投影装置 10也可使用上述其他实施例的照明系统100a或100b。
综上所述，本实用新型实施例的照明系统具有交叉设置的第一分色装置与第二分色装置。在第一时段时，致动元件用于使激发光束穿过第二分色装置的多个分色件之间的间隔以进一步被波长转换装置转换成转换光束，而后转换光束被第一分色装置反射；而在第二时段时，致动元件用于使激发光束被第二分色装置的分色件反射。如此，被第二分色装置的分色件反射的激发光束与被第一分色装置反射的转换光束朝相同方向传递。相较于已知技术，本实用新型实施例不需使用多个反射件而使未被波长转换装置转换的激发光束在照明系统中额外地绕一圈光路径，因此可让照明系统的架构可以配置地更紧密，因而具有体积较小的优点。本实用新型实施例的投影装置因使用上述照明系统，因此可缩小投影装置的体积。
以上所述，仅为本实用新型的优选实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型权利要求书及说明书所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。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。
附图标记
10：投影装置
11：光阀
12：投影镜头
100、100a、100b：照明系统
110：激发光源组
101、102、103：透镜
111：激发光源
112：准直透镜
120：第一分色装置
121：边框
122：分色片
130：第二分色装置
131：第一区
132：第二区
133：分色件
133P：正投影
134：外框
140：致动元件
150：波长转换装置
151：波长转换材料层
160：色轮
161：激发光滤光区
162：转换光滤光区
170：补充光源
180：匀光装置
190：反射件
191：折射件
210：框架
A：第一位置
B：第二位置
L：激发光束
L1：转换光束
L2：补充光束
L3：照明光束
L4：影像光束
P：参考平面
Pa：预定路径
S：光斑
T1：交界区块
T2：交界区块
W1、W2：宽度
W3：间距
P：参考平面。