本实用新型是有关于一种光学装置及其构件，且特别是有关于一种投影机、照明系统及扩散元件。
背景技术：
投影机为一种用以产生大尺寸画面的显示装置。投影机的成像原理是藉由光阀将光源所产生的照明光束转换成影像光束，再藉由镜头将影像光束投射到荧幕或墙面上。
一般来说，投影机内的扩散元件对激光光源发出的激光光束进行雾化，其主要目的为消除激光光束之中心光斑并让激光光束的能量不过度集中，避免后续之荧光轮之荧光胶或其他元件中心位置会有烧黑或劣化的现象，从而提高投影机的可靠度。然而，若扩散元件的雾度过高，会降低其光穿透率而无法于激光光束之非中心处提供足够的光强度，从而影响投影机的光利用率。因此，如何在有效消除激光光束之中心光斑的同时，于激光光束之非中心处提供足够的光强度，是扩散元件设计上的重要课题。
“背景技术”部分只是用来帮助了解本
技术实现要素：
，因此在“背景技术”部分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公知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，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机、照明系统及扩散元件，可让激发光束的能量不过度集中的同时还能提供足够的光强度。
本实用新型提供一种投影机、照明系统及扩散元件，可提升光束的扩散效果以及降低制程成本。
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，本实用新型的一实施例提出一种投影机，包括照明系统、光阀及镜头。照明系统用于提供照明光束且包括光源及扩散元件。光源用于提供激发光束。扩散元件位于至少部分的激发光束的传递路径上，且用于接收至少部分的激发光束以输出至少部分的照明光束。扩散元件包括至少一第一扩散区及至少一第二扩散区，至少一第二扩散区围绕至少一第一扩散区，至少一第一扩散区的雾度(haze)大于至少一第二扩散区的雾度。光阀位于来自于照明系统的照明光束的传递路径上，且用于将来自于照明系统的照明光束转换为影像光束。镜头位于影像光束的传递路径上。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种照明系统，包括光源及扩散元件。光源用于提供激发光束。扩散元件位于至少部分的激发光束的传递路径上。扩散元件包括至少一第一扩散区及至少一第二扩散区，至少一第二扩散区围绕至少一第一扩散区，至少一第一扩散区的雾度大于至少一第二扩散区的雾度。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种扩散元件，包括至少一第一扩散区及至少一第二扩散区。至少一第二扩散区围绕至少一第一扩散区，其中至少一第一扩散区的雾度大于至少一第二扩散区的雾度。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出另一种投影机，包括照明系统、光阀及镜头。照明系统用于提供照明光束并包括光源及扩散元件。光源用于提供激发光束。扩散元件位于至少部分的激发光束的传递路径上，且用于接收至少部分的激发光束以输出至少部分的照明光束，并具有多个扩散结构以及相对的入光面与出光面。位于入光面与出光面上的这些扩散结构呈均匀分布。光阀位于来自于照明系统的照明光束的传递路径上，且用于将来自于照明系统的照明光束转换为影像光束。镜头位于影像光束的传递路径上。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出另一种照明系统，包括光源及扩散元件。光源用于提供激发光束。扩散元件位于至少部分的激发光束的传递路径上，并具有多个扩散结构以及相对的入光面与出光面。位于入光面与出光面上的这些扩散结构呈均匀分布。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出另一种扩散元件，包括多个扩散结构、入光面以及出光面。出光面相对于入光面。位于入光面与出光面上的这些扩散结构呈均匀分布。
基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的实施例中，扩散元件可区分为第一扩散区及围绕第一扩散区的第二扩散区，且第一扩散区的雾度大于第二扩散区的雾度，即扩散元件可具有多个雾化程度不同的扩散区。藉此，可利用第一扩散区的高雾度来有效消除激发光束之中心光斑并让激发光束的能量不过度集中，且可利用第二扩散区的低雾度于激发光束之非中心处提供足够的光强度，使投影机具有良好的亮度、可靠度及光利用率。在本实用新型的实施例中，扩散元件的入光面与出光面上可皆具有呈均匀分布的多个扩散结构。藉此，可提升光束的扩散效果以及降低制程成本。
为让本实用新型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
图1是本实用新型一实施例的投影机的示意图。
图2是图1的扩散元件的前视图。
图3是图2的扩散元件的局部放大图。
图4是图1的扩散元件的侧视图。
图5是本实用新型另一实施例的扩散元件的侧视图。
图6是本实用新型另一实施例的扩散元件的前视图。
图7是本实用新型另一实施例的扩散元件的前视图。
图8是本实用新型另一实施例的扩散元件的前视图。
具体实施方式
有关本实用新型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，将可清楚地呈现。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实用新型。
图1是本实用新型一实施例的投影机的示意图。请参考图1，本实施例的投影机100包括照明系统110、光阀120及镜头130。照明系统110用于提供照明光束L2。光阀120位于来自于照明系统110的照明光束L2的传递路径上且用于将来自于照明系统110的照明光束L2转换成影像光束L3。镜头130位于影像光束L3的传递路径上且用于将影像光束L3投射至投影机100外。光阀120可包括数字微镜装置(Digital Micro-mirror Device,DMD)、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)或液晶显示面板(Liquid Crystal Display Panel,LCD panel)，但不限于此。
在本实施例中，照明系统110包括光源112及扩散元件114。光源112例如是激光光源且用于提供激发光束L1，但不限于此。在其他实施例中，光源112也可以是发光二极管光源，但不限于此。扩散元件114位于至少部分的激发光束L1的传递路径上，且用于接收至少部分的激发光束L1以输出至少部分的照明光束L2。详细而言，在一实施例中，扩散元件114可应用于无荧光轮(phosphor wheel)的投影机，照明光束L2由被扩散元件114所扩散且可无需被荧光轮所激发的激发光束L1所形成。此外，在另一实施例中，扩散元件114可应用于具有荧光轮的投影机，部分的激发光束L1可被扩散元件114扩散而成为部分的照明光束L2，且另一部分的激发光束L1的波长可被荧光轮进行波长转换而成为另一部分的照明光束L2。
图2是图1的扩散元件的前视图。请参考图2，本实施例的扩散元件114例如是扩散轮(diffuser wheel)且用于转动，以避免激发光束L1持续地照射扩散元件114的单一区域而使此区域过热。扩散元件114包括第一扩散区114a及第二扩散区114b，第二扩散区114b围绕第一扩散区114a，照明光束L2(绘示于图1)的光轴通过第一扩散区114a，且第一扩散区114a的雾度大于第二扩散区114b的雾度。举例来说，在一实施例中，第一扩散区114a的雾度例如是20～30，而使第一扩散区114a的扩散角为约2.2度。在一实施例中，第二扩散区114b的雾度例如是10～20，而使第二扩散区114b的扩散角为约1.8度。
如上述般将扩散元件114区分为第一扩散区114a及围绕第一扩散区114a的第二扩散区114b且第一扩散区114a的雾度大于第二扩散区114b的雾度，因高雾度的第一扩散区114a对应于激发光束L1的中心处因而可有效消除激发光束L1的中心光斑并让激发光束L1的能量不过度集中，且因激发光束L1的非中心处对应于低雾度的第二扩散区114b因而可提供足够的光强度。如此一来，可使投影机100所提供的投射影像具有良好的光均匀度、可靠度及光利用率。
图3是图2的扩散元件的局部放大图。请参考图3，在本实施例中，第一扩散区114a具有多个第一扩散结构114a1，第二扩散区114b具有多个第二扩散结构114b1。在本实施例中，这些第一扩散结构114a1的排列密度大于这些第二扩散结构114b1的排列密度，以使第一扩散区114a的雾度大于第二扩散区114b的雾度。在一实施例中，每一第一扩散结构114a1的尺寸例如小于每一第二扩散结构114b1的尺寸，也可实现第一扩散区114a的雾度大于第二扩散区114b的雾度，但不限于此。
图4是图1的扩散元件的侧视图。请参考图4，在本实施例中，扩散元件114具有入光面114c，第一扩散区114a及第二扩散区114b皆位于入光面114c。然本实用新型不局限于此，以下藉由图式对此举例说明。图5是本实用新型另一实施例的扩散元件的侧视图。图5所示实施例与图4所示实施例的不同处主要在于，扩散元件114具有相对的入光面114c及出光面114d，两个第一扩散区114a-in与第一扩散区114a-out分别位于入光面114c及出光面114d且彼此对位，内圈的两个第二扩散区114b-in与第二扩散区114b-out分别位于入光面114c及出光面114d且彼此对位，外圈的两个第二扩散区114b-in与第二扩散区114b-out分别位于入光面114c及出光面114d且彼此对位。藉此，即使激发光束L1(绘示于图1)因入射入光面114c的相邻的扩散结构的交界处而未有效地在入光面114c被雾化，其仍会藉由出光面114d的扩散结构而有效地被雾化。简言之，入光面114c及出光面114d上皆设置第一扩散区(114a-in/114a-out)与第二扩散区(114b-in/114b-out)以形成双面雾化的扩散元件114，其有助于提升光束的扩散效果。此外，在一实施例中，图5中第一扩散区114a-in/114a-out的厚度例如小于图4中第一扩散区114a的厚度，图5中第二扩散区114b-in/114b-out的厚度例如小于图4中第二扩散区114b的厚度，但不限于此。在一实施例中，藉由减少第一扩散区114a-in/114a-out的厚度与第二扩散区114b-in/114b-out的厚度，可降低制程成本。另外，在其他未绘示的实施例中，双面雾化的扩散元件的入光面上的扩散结构例如呈均匀分布因而雾度值例如是定值，双面雾化的扩散元件的出光面上的扩散结构例如呈均匀分布因而雾度值例如是定值，即其他实施例的双面雾化扩散元件中的第一扩散区114a-in(或114a-out)的雾度值等于第二扩散区114b-in(或114b-out)的雾度值；从另一个角度来看，其他实施例的双面雾化扩散元件中也可不划分上述实施例中的第一扩散区与第二扩散区。在部分实施例中，双面雾化的扩散元件的入光面上呈均匀分布的扩散结构的雾度值与出光面上呈均匀分布的扩散结构的雾度值例如相同或不同。整体而言，双面雾化的扩散元件可达到提高光穿透率、光束雾化程度(光扩散角)的精准度、光扩散角的均匀性等效果。在上述图4的实施例中，扩散元件114可为穿透式扩散轮或反射式扩散轮。在上述图4与图5的实施例中，用以驱动扩散元件114的驱动装置(例如马达)例如位于入光面114c的对面或出光面114d，但不限于此。
图6是本实用新型另一实施例的扩散元件的前视图。在图6所示的扩散元件214中，第二扩散区214b围绕第一扩散区214a。然而，由于第一扩散区214a及第二扩散区214b的配置与作用方式类似于图2所示的第一扩散区114a及第二扩散区114b的配置与作用方式，故于此不再赘述。扩散元件214与扩散元件114的不同处主要在于，图6中的扩散元件214是固定式的扩散片，其不同于图2中的扩散元件114为扩散轮。即，图6中的扩散元件214用以作为静态的扩散片，图2中的扩散元件114用以作为动态的扩散轮。在本实施例中，第一扩散区214a中的第一扩散结构例如均匀分布因而第一扩散区214a的雾度值例如是定值，第二扩散区214b中的第二扩散结构例如均匀分布因而第二扩散区214b的雾度值例如是定值，但不限于此。此外，在其他未绘示的实施例中，上述双面雾化的扩散元件也可以是固定式的(静态的)扩散片。
图7是本实用新型另一实施例的扩散元件的前视图。在图7所示的扩散元件314中，第一扩散区314a及第二扩散区314b的配置与作用方式类似于图6所示的第一扩散区214a及第二扩散区214b的配置与作用方式，于此不再赘述。扩散元件314与扩散元件214的不同处主要在于，扩散元件314的雾度从第一扩散区314a往第二扩散区314b渐减。在本实施例中，第一扩散区314a的雾度例如从第一扩散区314a的中心往第二扩散区314b渐减，第二扩散区314b的雾度例如从第一扩散区314a的外围往第二扩散区314b的外围渐减。然而，在其他实施例中，图7中雾度从中心往外围渐减的第一扩散区314a与第二扩散区314b也可应用于动态的扩散轮中。
图8是本实用新型另一实施例的扩散元件的前视图。在图8所示的扩散元件414中，第一扩散区414a及第二扩散区414b的配置与作用方式类似于图2所示的第一扩散区114a及第二扩散区114b的配置与作用方式，于此不再赘述。扩散元件414与扩散元件114的不同处主要在于，扩散元件414为整合了扩散轮及荧光轮的转动轮，其包含荧光粉区P以及第一扩散区414a与第二扩散区414b所构成的扩散区。随着此转动轮的转动，荧光粉区P及所述扩散区(第一扩散区414a与第二扩散区414b)可依序移至激发光束L1(绘示于图1)的传递路径上。
在上述实施例中，扩散元件中的扩散结构可藉由蚀刻、喷砂、研磨或其他雾化方法搭配适当的治具所制造而成，但不限于此。
综上所述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的实施例中，扩散元件可区分为第一扩散区及围绕第一扩散区的第二扩散区，且第一扩散区的雾度大于第二扩散区的雾度，即扩散元件可具有多个雾化程度不同的扩散区。藉此，可利用第一扩散区的高雾度来有效消除激发光束之中心光斑并让激发光束的能量不过度集中，且可利用第二扩散区的低雾度于激发光束之非中心处提供足够的光强度，使投影机具有良好的亮度、可靠度及光利用率。在本实用新型的实施例中，扩散元件的入光面与出光面上可皆具有呈均匀分布的多个扩散结构。藉此，可提升光束的扩散效果以及降低制程成本。整体而言，本实用新型的实施例可提高投影机的光机设计弹性。在本实用新型的一实施例中，当本实用新型的实施例的扩散元件应用于具有荧光轮与滤光轮(filter wheel)的投影机中时，还可提高扩散元件(动态的扩散轮或静态的扩散片)、荧光轮与滤光轮的设计弹性，进而提高扩散元件(动态的扩散轮或静态的扩散片)、荧光轮与滤光轮的光扩散/光转换/滤光效率。
惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即所有依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。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之全部目的或优点或特点。此外，摘要和题目仅是用来辅助专利文件搜索之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。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。
符号说明：
100：投影机
110：照明系统
112：光源
114、214、314、414：扩散元件
114a、214a、314a、414a：第一扩散区
114a1：第一扩散结构
114b、214b、314b、414b：第二扩散区
114b1：第二扩散结构
114c：入光面
114d：出光面
120：光阀
130：镜头
L1：激发光束
L2：照明光束
L3：影像光束
P：荧光粉区。