光波长转换模块、照明系统以及投影装置制造方法
【专利摘要】一种光波长转换模块，其包括载板、第一光波长转换层以及第一光穿透层。载板具有光通过区以及第一光波长转换区。第一光波长转换层位于第一光波长转换区，且位于第一光穿透层与载板之间。第一光波长转换层用于将同调光束转换成第一转换光束，其中同调光束与第一转换光束的波长彼此不同。本发明另提供一种照明系统以及投影装置。
【专利说明】光波长转换模块、照明系统以及投影装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学模块、光学系统及显示装置，且特别是涉及一种光波长转换模块、照明系统及投影装置。
【背景技术】
[0002]随着显示技术的进步，投影装置除了可采用发出白光的高压汞灯(Ultra HighPressure lamp, UHP lamp)搭配色轮(color wheel)来依序产生红光、绿光及蓝光，以使投影装置提供彩色影像画面之外，近来还发展出以发出红光、绿光及蓝光的发光二极管(Light Emitting D1de，LED)作为光源的投影装置。然而，发光二极管的发光效率约在5%至12%之间，远不及发光效率高于25%的激光二极管(laser d1de)，因此近年来逐渐发展出以激光光源搭配突光轮(fluorescent wheel)来作为投影装置所需的光源。
[0003]然而，现有的激光投影装置普遍有演色性不佳的问题。其主要原因在于，激光投影装置所使用的突光粉的放射频谱(emiss1n spectrum)主要在490奈米至580奈米之间，而此类荧光粉在600奈米以上的表现不佳，因此激光投影装置所显示出的影像画面在红光的表现较为不足。目前市面上的激光投影装置主要是通过额外设置红光发光二极管去改善激光投影装置的演色性。然而，此种方式需额外增加发光二极管以及其它耦合元件，而造成成本的增加。中国台湾专利第201239508号以及美国专利公开第20120102126号分别揭露了不同的照明系统，中华人民共和国专利第102272953号揭露了一种荧光粉转换型发光装置，而中华人民共和国专利第102272954号揭露了一种荧光粉层、荧光粉层的形成方法及用于形成荧光粉层的设备。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种光波长转换模块，其可加强从其出射的光束的彩度(chroma)。
[0005]本发明提供一种照明系统，其具有好的演色性(Color Rendering Index)。
[0006]本发明提供一种投影装置，其所显示出的影像色彩相对逼真。
[0007]本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
[0008]为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种光波长转换模块包括载板、第一光波长转换层以及第一光穿透层。载板具有光通过区以及位于光通过区一侧的第一光波长转换区。第一光波长转换层位于第一光波长转换区，用于将同调光束转换成第一转换光束，其中同调光束与第一转换光束的波长彼此不同。第一光波长转换层位于第一光穿透层与载板之间。
[0009]本发明的一实施例还提出一种照明系统包括光波长转换模块以及同调光源。同调光源发出同调光束。光波长转换模块配置于同调光束的传递路径上，并包括载板、第一光波长转换层及第一光穿透层。载板具有光通过区以及位于光通过区一侧的第一光波长转换区。第一光波长转换层位于第一光波长转换区上。第一光波长转换层位于第一光穿透层与载板之间。光通过区以及第一光波长转换区轮流切入同调光束的传递路径。同调光束照射于光通过区，同调光束通过光通过区。同调光束照射于第一光波长转换区，第一光波长转换层将同调光束转换成第一转换光束。同调光束与第一转换光束的波长彼此不同。
[0010]本发明的一实施例还提出一种投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统包括同调光源及光波长转换模块。同调光源发出同调光束。光波长转换模块配置于同调光束的传递路径上，并包括载板、第一光波长转换层及第一光穿透层。载板具有光通过区以及位于光通过区一侧的第一光波长转换区。第一光波长转换层位于第一光波长转换区。第一光波长转换层位于第一光穿透层与载板之间。光通过区以及第一光波长转换区轮流切入同调光束的传递路径。同调光束照射于光通过区，同调光束通过光通过区。当同调光束照射于第一光波长转换区时，第一光波长转换层将同调光束转换成第一转换光束。同调光束与第一转换光束的波长彼此不同。光阀配置于来自照明系统的照明光束的传递路径上，以将照明光束转换为影像光束，其中照明光束源自于同调光束以及第一转换光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。
[0011]基于上述，本发明的上述实施例通过光波长转换层的叠层设计，加强从光波长转换模块出射的光束的彩度，从而使应用此光波长转换模块的照明系统具有好的演色性，并使应用此照明系统的投影装置所显示出的影像色彩相对逼真。
[0012]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，并配合所附视图作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1A是依照本发明的第一实施例的一种光波长转换模块的上视示意图。
[0014]图1B是图1A中光波长转换模块的剖面示意图。
[0015]图1C至图1F是依照本发明的第一实施例的其它形态的光波长转换模块的剖面示意图。
[0016]图2A是依照本发明的第二实施例的一种光波长转换模块的上视示意图。
[0017]图2B是图2A中光波长转换模块的剖面示意图。
[0018]图2C是依照本发明的第一实施例的另一种光波长转换模块的剖面示意图。
[0019]图3是依照本发明的一实施例的一种照明系统的示意图。
[0020]图4A及图4B是图3中色轮的两种实施形态的上视示意图。
[0021]图5是依照本发明的一实施例的一种投影装置的示意图。
[0022]1:投影装置
[0023]10、20:照明系统
[0024]11、100、100a、100b、100c、200:光波长转换模块
[0025]12:同调光源
[0026]13:合光元件
[0027]14a、14b、14c:反射镜
[0028]15、15a:色轮
[0029]16:光均匀化元件
[0030]30:光阀
[0031]40:投影镜头
[0032]110:载板
[0033]120:第一光波长转换层
[0034]130:第二光波长转换层
[0035]140:第三光波长转换层
[0036]150:反光兀件
[0037]160:第四光波长转换层
[0038]Al:第一透光区
[0039]A2:第一滤光区
[0040]A3:第二滤光区
[0041]A4:第二透光区
[0042]B:同调光束
[0043]B1:第一转换光束
[0044]B2:第二转换光束
[0045]B3:第三转换光束
[0046]B4:第四转换光束
[0047]CFl:第一色滤光层
[0048]CF2:第二色滤光层
[0049]DF:扩散片
[0050]H120、H130、H140、H160:厚度
[0051]IB:照明光束
[0052]L1:第一光束
[0053]L2:第二光束
[0054]MB:影像光束
[0055]O:开口
[0056]Rl:光通过区
[0057]R2:第一光波长转换区
[0058]R3:第二光波长转换区
[0059]R4:第三光波长转换区
[0060]TSl:第一光穿透层
[0061]TS2:第二光穿透层
【具体实施方式】
[0062]有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个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」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
[0063]图1A是依照本发明的第一实施例的一种光波长转换模块的上视示意图，其中图1A省略示出光波长转换模块的第一光穿透层。图1B是图1A中光波长转换模块的剖面示意图。图1C至图1F是依照本发明的第一实施例的其它形态的光波长转换模块的剖面示意图。请先参照图1A及图1B，本实施例的光波长转换模块100包括载板110、第一光波长转换层120、第二光波长转换层130以及第一光穿透层TSl。
[0064]载板110用于承载第一光波长转换层120。载板110具有光通过区Rl以及光通过区Rl旁的第一光波长转换区R2，其中光通过区Rl以及第一光波长转换区R2环设在载板110的边缘,且第一光波长转换层120位于第一光波长转换区R2上,而第一光穿透层TSl位于第一光波长转换层120上，以将第一光波长转换层120紧密贴附于载板110上。举例而言，第一光穿透层TSl的材质例如是硅胶，如折射率为1.4的非苯环结构的胶体或是折射率为1.5的苯环结构的胶体。
[0065]在本实施例中，第一光波长转换层120例如是通过沉积的方式，例如化学气相沉积(Chemical Vapor Deposit1n, CVD)形成于第一光波长转换区R2上，而第一光穿透层TSl例如是以涂布的方式形成于第一光波长转换层120上。通过两阶段的制程步骤，可加强第一光波长转换层120与载板110之间的接触并降低第一光波长转换层120与载板110的热阻，从而可提升第一光波长转换层120的散热效率。
[0066]为提升从光波长转换模块100出射的光束的彩度，本实施例的光波长转换模块100可进一步包括第二光波长转换层130,其中第一光波长转换层120与第二光波长转换层130位于第一光波长转换区R2上，且位于载板110的同一侧，第一光波长转换层120设置于第二光波长转换层130与载板110之间。并且，第一光波长转换层120与第二光波长转换层130彼此重叠，其中第一光波长转换层120以及第二光波长转换层130位于第一光穿透层TSl与载板110之间。在本实施例中，第一光波长转换层120例如是位于第二光波长转换层130与载板110之间，而第二光波长转换层130例如是位于第一光穿透层TSl与第一光波长转换层120之间，但本发明不限于此。在其它实施例中，第一光波长转换层120与第二光波长转换层130的位置也可对调，也即是第二光波长转换层130位于第一光波长转换层120与载板110之间，且第一光波长转换层120位于第一光穿透层TSl与第二光波长转换层130之间。
[0067]此外，本实施例的光波长转换模块100可进一步于载板110上设置单一的第三光波长转换层140，并于第三光波长转换层140上再设置第一光穿透层TSl。具体地，为提升从光波长转换模块100出射的光束的色彩多样性，本实施例的光波长转换模块100可进一步设置其它的光波长转换层。如图1B所示，光波长转换模块100可还包括第三光波长转换层140,且载板110可还具有第二光波长转换区R3,其中第三光波长转换层140位于第二光波长转换区R3上，且第一光穿透层TSl还位于第三光波长转换层140上。
[0068]第一光波长转换层120用于将同调光束B转换成第一转换光束BI。第二光波长转换层130用于将同调光束B转换成第二转换光束B2。第三光波长转换层140用于将同调光束B转换成第三转换光束B3，其中同调光束B、第一转换光束B1、第二转换光束B2以及第三转换光束B3的波长彼此不同。
[0069]详言之，同调光束B、第一转换光束B1、第二转换光束B2以及第三转换光束B3分别为不同颜色的光束，而第一光波长转换层120、第二光波长转换层130以及第三光波长转换层140例如分别为可激发出不同色光的荧光粉，其材料例如是硅酸盐荧光材料、氮氧化物荧光材料、钇铝石榴石荧光材料、氮化物荧光材料及硫化物荧光材料中的一种或上述的组合。
[0070]以下以同调光束为蓝光继续说明。第一光波长转换层120例如是通过吸收蓝光频谱而激发出黄光的钇铝石榴石荧光粉，第二光波长转换层130例如是通过吸收蓝光频谱而激发出红光的氮氧化物荧光粉，而第三光波长转换层140例如是通过吸收蓝光频谱而激发出绿光的钇铝石榴石荧光粉。换言之，本实施例的同调光束B、第一转换光束B1、第二转换光束B2以及第三转换光束B3的颜色例如分别为蓝色、黄色、红色以及绿色。此外，第一光波长转换层120的放射频谱(第一转换光束BI的频谱，即黄色频谱)部分重叠于第二光波长转换层130的放射频谱(第二转换光束B2的频谱，即红色频谱)。
[0071]由于红光突光粉的成本相对高，因此若仅在第一光波长转换区R2中设置第二光波长转换层130 (吸收蓝光频谱而激发出红光)，将造成光波长转换模块100的成本过高。另一方面，若仅在第一光波长转换区R2中设置第一光波长转换层120 (吸收蓝光频谱而激发出黄光)，则从第一光波长转换区R2出射的光束在红色彩度上会不足。并且，当此光波长转换模块应用于照明系统中而搭配一色轮(Color Wheel)的设置时，由于色轮定义为具有多个滤光片(Filters)组成，而第一光波长转换区R2例如对应红色滤光片设置，因此大部分的黄光将会被红色滤光片滤除，而造成照明系统在红光的输出功率不足及演色性不佳等问题。如此，将导致应用此照明系统的投影装置难以提供真实的影像色彩。
[0072]在本实施例中，第一光波长转换区R2是采用第一光波长转换层120与第二光波长转换层130的叠层设计。当同调光束B照射至第一光波长转换区R2时，部分的同调光束B会被第二光波长转换层130吸收而放出红光(第二转换光束B2)，而部分的同调光束B经过第二光波长转换层130的间隙而到达第一光波长转换层120,并被第一光波长转换层120吸收而放出黄光。由于从第一光波长转换区R2出射的光束包括第一光波长转换层120所发出的黄光以及第二光波长转换层130所发出的红光，且红光能够补偿黄光在红色频谱的表现，因此本实施例可加强光波长转换模块100所输出的红色频谱。
[0073]此外，本实施例还可通过个别调整第一光波长转换层120以及第二光波长转换层130的厚度及浓度等参数，以有效地加强光波长转换模块100所输出的红色频谱，并使应用光波长转换模块100的照明系统在红光输出功率最大化，从而提升应用光波长转换模块100的照明系统的演色性，以及使应用此照明系统的投影装置能够显示出相对逼真的影像色彩。举例而言，第二光波长转换层130的厚度H130例如是小于第一光波长转换层120的厚度H120，但不限于此。在其它实施例中，第一光波长转换层120的厚度H120以及第二光波长转换层130的厚度H130也可视设计需求而定。若以上述沉积的方式形成第一光波长转换层120以及第二光波长转换层130，则可通过控制荧光粉的剂量来控制荧光粉层的厚度。举例而言，在上述第二光波长转换层130的厚度H130小于第一光波长转换层120的厚度H120的例子中，第二光波长转换层130的荧光粉的剂量例如是在0.2 mg/cm2至0.8 mg/cm2之间，而第一光波长转换层120的荧光粉的剂量例如是在8mg/cm2至15 mg/cm2之间。
[0074]在实际应用中，载板110可以是反光载板或透光载板。如图1A及图1B所示，当载板110采用反光载板时，例如由金属、合金或其组合所制成的载板，光通过区Rl可通过镂空反光载板的方式形成。举例而言，载板110可包括开口 0，且开口 O位在光通过区R1，以使传递至光通过区Rl的光束通过。在其它实施例中，也可在开口 O内置入透光的扩散片或填充其它的透光物质，以降低应用光波长转换模块100的系统的散斑噪声(speckle noise)。
[0075]或者，如图1C所示，光波长转换模块10a的载板110例如采用透光载板，且光波长转换模块10a可进一步在第一光波长转换区R2以及第二光波长转换区R3上设置反光元件150，并使反光元件150位于第一光波长转换层120与载板110之间、第二光波长转换层130与载板110之间以及第三光波长转换层140与载板110之间，此外,在另一实施例中，可将上述反光元件150去除，使得第一转换光束B1、第二转换光束B2可穿透透光的载板110。
[0076]须说明的是，上述实施例虽仅以加强红色彩度进行说明，但本发明不限于此，上述设计概念也可应用于加强绿色频谱的光强度。如图1D所示，光波长转换模块10b与图1B中的光波长转换模块100大致相同，且相同的元件以相同的标号表示，于此便不再赘述。与光波长转换模块100的差异在于,光波长转换模块10b还包括第四光波长转换层160,且第四光波长转换层160位于第二光波长转换区R3上，与第三光波长转换层140重叠，并与第三光波长转换层140位于载板110的同一侧，且第三光波长转换层140以及第四光波长转换层160位于第一光穿透层TSl与载板110之间。在本实施例中，第三光波长转换层140例如是位于第四光波长转换层160与载板110之间，且第四光波长转换层160位于第一光穿透层TSl与第三光波长转换层140之间，但本发明不限于此。在其它实施例中，第三光波长转换层140与第四光波长转换层160的位置也可对调，也即是第四光波长转换层160位于第三光波长转换层140与载板110之间，而第三光波长转换层140位于第一光穿透层TSl与第四光波长转换层160之间。
[0077]第四光波长转换层160也例如为荧光层，且第四光波长转换层160的激发频谱例如是重叠于第三光波长转换层140的放射频谱。换言之，第四光波长转换层160可吸收第三光波长转换层140所发出的第三转换光束B3，并将第三转换光束B3转换成第四转换光束B4，其中同调光束B、第一转换光束B1、第二转换光束B2、第三转换光束B3以及第四转换光束B4的波长彼此不同。
[0078]详言之，第四光波长转换层160例如是通过吸收波长在500奈米左右的绿光而激发出橘光的硅酸盐荧光粉。换言之，第四转换光束B4的颜色例如为橘色。当同调光束B照射至第二光波长转换区R3时，部分的同调光束B会被第三光波长转换层140吸收而放出第三转换光束B3 (绿光)，其中部分的第三转换光束B3会传递至位于第三光波长转换层140下的第四光波长转换层160并被其吸收而放出橘光。换言之，从第二光波长转换区R3出射的光束包括第三光波长转换层140所发出的绿光以及第四光波长转换层160所发出的橘光。由于橘光的频谱与绿光的频谱部分重叠，因此，本实施例可利用橘光去加强绿色频谱的光强度，从而提升光利用率以及提升应用光波长转换模块10b的照明系统在绿光的输出功率。
[0079]另外，本实施例也可通过调整第三光波长转换层140以及第四光波长转换层160的厚度及浓度等参数，以有效地加强光波长转换模块10b所输出的绿色频谱，并使应用光波长转换模块10b的照明系统在绿光输出功率最大化，从而提升应用光波长转换模块10b的照明系统的演色性，以及使应用此照明系统的投影装置能够显示出相对逼真的影像色彩。举例而言，第四光波长转换层160的厚度H160例如是小于第三光波长转换层140的厚度H140，但不限于此。在其它实施例中，第三光波长转换层140的厚度H140以及第四光波长转换层160的厚度H160可视设计需求而定。再者，本实施例的载板110虽示出图1B的形态，但光波长转换模块10b的载板110也可采用图1C的形态。
[0080]再者,光波长转换模块100也可进一步包括另一光穿透层位于光波长转换层与光波长转换层之间。如图1E所示，光波长转换模块10c例如进一步包括第二光穿透层TS2，其中第二光穿透层TS2位于第一光波长转换层120与第二光波长转换层130之间，以及第三光波长转换层140与第四光波长转换层160之间。也即是，第一光波长转换层120位于第二光穿透层TS2与载板110之间，且第三光波长转换层140位于第二光穿透层TS2与载板110之间。图1E是在图1D的架构下设置第二光穿透层TS2，然而，在图1B及图1C的架构下，也可进一步设置第二光穿透层TS2位于第一光波长转换层120与第二光波长转换层130之间。
[0081]须说明的是，在图1B至图1E中，照射于第一光波长转换层120、第二光波长转换层130、第三光波长转换层140以及第四光波长转换层160的同调光束B和第一转换光束B1、第二转换光束B2、第三转换光束B3以及第四转换光束B4，虽均以单条光束表示，然而实际的激发光束会是360度的散射(如图1F所示)。
[0082]图2A是依照本发明的第二实施例的一种光波长转换模块的上视示意图，其中图2A省略示出光波长转换模块的第一光穿透层。图2B是图2A中光波长转换模块的剖面示意图。图2C是依照本发明的第一实施例的另一种光波长转换模块的剖面示意图。请先参照图2A及图2B，本实施例的光波长转换模块200大致相同于图1A及图1B中的光波长转换模块100，且相同的元件以相同的标号表示，在此不再赘述。与光波长转换模块100的差异在于，光波长转换模块200还包括第三光波长转换区R4，且第一光波长转换层120还位于第三光波长转换区R4上，而第一光穿透层TSl还位于第三光波长转换区R4上的第一光波长转换层120上。换言之，本实施例的光波长转换模块200具有四个区域，且四个区域分别输出不同的色彩。具体而言，若以蓝光照射光通过区R1，则可输出蓝光，以蓝光照射第一光波长转换区R2，则可输出偏红光，以蓝光照射第二光波长转换区R3，则可输出绿光，而以蓝光照射第三光波长转换区R4，则可输出黄光。
[0083]另外，如图2C所示，光波长转换模块200a的载板110也可以透光载板取代图2B中的反光载板，且光波长转换模块100可进一步在第一光波长转换区R2、第二光波长转换区R3以及第三光波长转换区R4上设置反光元件150，并使反光元件150位于第一光波长转换层120与载板110之间、第二光波长转换层130与载板110之间以及第三光波长转换层140与载板110之间。
[0084]再者，在图2B及图2C的架构下，也可在第二光波长转换区R3上进一步设置图1D的第四光波长转换层160，以加强绿色频谱的光强度。详细的内容可参见图1D、图1E及对应的叙述，在此不再赘述。
[0085]图3是依照本发明的一实施例的一种照明系统的示意图。图4A及图4B是图3中色轮的两种实施形态的上视示意图。请先参照图3及图4A，本实施例的照明系统10包括光波长转换模块11以及同调光源12。同调光源12例如是激光光源，其用于提供同调光束B，而同调光束B例如为激光束。光波长转换模块11配置于同调光束B的传递路径上。在本实施例中，光波长转换模块11例如可采用图1B至图1E的光波长转换模块100、100a、100b、10c0
[0086]此外，本实施例的照明系统10可进一步包括合光元件13、多个反射镜14a、14b、14c、色轮15以及光均匀化元件16。合光元件13配置于来自同调光源12的同调光束B的传递路径上，且合光兀件13位于同调光源12与光波长转换模块11之间。合光兀件13将通过光通过区Rl (参见图1A及图1B)且通过多个反射镜14a、14b、14c的同调光束B、来自第一光波长转换区R2的第一转换光束BI以及第二转换光束B2以及来自第二光波长转换区R3的第三转换光束B3合并。
[0087]具体而言，同调光束B通过光波长转换模块11的光通过区Rl后会依序经由反射镜14a、反射镜14b以及反射镜14c反射而传递至合光元件13。同调光束B接而再穿过合光元件13并传递至色轮15。被图1B或图1D的反光载板或被图1C中的反光元件150反射至合光元件13的第一转换光束B1、第二转换光束B2以及第三转换光束B3接而会被合光元件13反射，并被传递至色轮15。此处，第一转换光束B1、第二转换光束B2以及第三转换光束B3的传递路径会与通过合光元件13的同调光束B的传递路径重合。
[0088]色轮15配置于来自合光元件13的同调光束B、第一转换光束B1、第二转换光束B2以及第三转换光束B3的传递路径上。此外，色轮15例如是对应光波长转换模块11进行分区。如图4A所示，本实施例的色轮15例如包括第一透光区Al、第一透光区Al旁的第一滤光区A2以及位于第一透光区Al与第一滤光区A2旁的第二滤光区A3。
[0089]第一透光区Al例如是配置有扩散片DF，以降低照明系统10的散斑噪声。第一滤光区A2例如配置有第一色滤光层CFl，而第二滤光区A3配置有第二色滤光层CF2。滤光层的设置可滤除各转换光束中的部分频谱，以提升自照明系统10出射的照明光束IB的色纯度。在本实施例中，第一色滤光层CFl例如为红色滤光层，而第二色滤光层CF2例如为绿色滤光层。
[0090]色轮15的第一透光区Al、第一滤光区A2以及第二滤光区A3例如是对应图1A中光波长转换模块11的光通过区R1、第一光波长转换区R2以及第二光波长转换区R3切入光束的传递路径上。具体而言，请参照图1A、图3及图4A第一透光区Al对应光通过区Rl而切入通过光通过区Rl的同调光束B的传递路径，且同调光束B穿过扩散片DF。
[0091]第一滤光区A2对应第一光波长转换区R2而切入第一转换光束BI以及第二转换光束B2的传递路径，且第一色滤光层CFl将第一转换光束BI以及第二转换光束B2转变成第一光束LI，其中第一光束LI的频谱窄于第一转换光束BI的频谱。详言之，第一转换光束BI的频谱为黄光频谱，其涵盖部分的红光频谱，而第二转换光束B2的频谱为红光频谱。因此，利用第一色滤光层CFl滤除红光频谱以外的光，即可提升自照明系统10出射的照明光束IB的色纯度。另一方面，由于本实施例的第一光波长转换区R2所采用的光波长转换层的叠层设计可加强从光波长转换模块11出射的光束在红色频谱的光强度，因此能够相对降低光束被第一色滤光层CFl滤除的比例，从而提升红光的输出功率。
[0092]第二滤光区A3对应第二光波长转换区R3而切入第三转换光束B3的传递路径，且第二色滤光层CF2将第三转换光束B3转变成第二光束L2，其中第二光束L2的频谱落在第三转换光束B3的频谱内。值得一提的是，若光波长转换模块11采用图1D的架构，即在第二光波长转换区R3上进一步设置第四光波长转换层160，则可加强从光波长转换模块11出射的光束在绿色频谱的光强度，从而提升绿光的输出功率。
[0093]光均匀化元件16配置于来自色轮15的同调光束B、第一光束LI以及第二光束L2的传递路径上。光均匀化元件16例如是光积分柱。光积分柱可由反射镜所构成，且其例如是利用多次反射提升激光束的均匀性。
[0094]须说明的是，上述实施例仅用以举例说明，而并不用以限定本发明。在其它实施例中，如图4B所示，为提升从照明系统10出射的照明光束IB的色彩多样性，本实施例的光波长转换模块11也可采用图2A至图2C的架构，且色轮15a可还包括第二透光区A4，其中第二透光区A4对应第三光波长转换区R4切入来自第三光波长转换区R4的第一转换光束BI的传递路径，以使第一转换光束BI通过第二透光区A4。如此，从色轮15a出射的光束的颜色则包括同调光束B的蓝色、第一光束LI的红色、第二光束L2的绿色以及第一转换光束BI的黄色。
[0095]图5是依照本发明的一实施例的一种投影装置的示意图。请参照图5，本实施例的投影装置I包括照明系统20、光阀30以及投影镜头40。照明系统20例如采用图3的照明系统10。光阀30配置于来自照明系统20的照明光束IB的传递路径上，以将照明光束IB转换为影像光束MB，其中照明光束IB源自于上述同调光束B、第一转换光束B1、第二转换光束B2以及第三转换光束B3(在图1D的架构下还包括第四转换光束B4)。在本实施例中，光阀110例如为数字微镜元件(Digital Micro-mirror Devices, DMD)。然而，在其它实施例中，光阀 110 也可以是娃基液晶面板(Liquid-Crystal-On-Silicon panel, LCOS panel)或穿透式液晶面板(transmissive liquid crystal panel) ?
[0096]投影镜头40配置于影像光束MB的传递路径上，用以将影像光束MB投射至屏幕或是其它用于可成像的对象上。在图4A的架构下，影像光束MB例如为蓝色光束、红色光束及绿色光束，而在图4B的架构下，影像光束MB例如为蓝色光束、红色光束、绿色光束及黄色光束，且当这些光束以高频率轮流投射于屏幕时，通过视觉暂留原理，使用者便能够在屏幕上观看到彩色的影像画面。
[0097]由于本实施例的投影装置I的照明系统20是采用图3的照明系统10，且照明系统10的光波长转换模块11所采用的光波长转换层的叠层设计能够加强从光波长转换模块出射的光束的彩度。因此，本实施例的投影装置I可投影出色彩相对逼真的影像画面。
[0098]综上所述，本发明通过光波长转换层的叠层设计能够加强从光波长转换模块出射的光束的彩度，从而使应用此光波长转换模块的照明系统具有好的演色性，并使应用此照明系统的投影装置所显示出的影像色彩相对逼真。另外，当载板采用金属底板时，可通过沉积方式将荧光粉涂布于载板上，利用增加荧光粉与金属底板的接触，以降低荧光粉粉体与载板之间的热阻，从而提升光波长转换模块的散热效率。
[0099]以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，所有依本发明权利要求及说明书内容所做的等效变化或修改，皆仍属本发明专利覆盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分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所要求保护的范围。本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等仅用以命名组件(element)的名称或区别不同实施例或范围，并非用来限制组件数量上的上限或下限。
【权利要求】
1.一种光波长转换模块，包括:载板、第一光波长转换层以及第一光穿透层，其中 所述载板，具有光通过区以及位于所述光通过区一侧的第一光波长转换区； 所述第一光波长转换层，位于所述第一光波长转换区，用于将同调光束转换成第一转换光束，其中所述同调光束与所述第一转换光束的波长彼此不同；以及 所述第一光穿透层，其中所述第一光波长转换层位于所述第一光穿透层与所述载板之间。
2.如权利要求1所述的光波长转换模块，还包括: 第二光波长转换层，位于所述第一光波长转换区，与所述第一光波长转换层重叠，并与所述第一光波长转换层位于所述载板的同一侧，且所述第一光波长转换层以及所述第二光波长转换层位于所述第一光穿透层与所述载板之间，所述第二光波长转换层用于将所述同调光束转换成第二转换光束，其中所述同调光束、所述第一转换光束以及所述第二转换光束的波长彼此不同。
3.如权利要求2所述的光波长转换模块，其中所述第一光波长转换层位于所述第二光波长转换层与所述载板之间。
4.如权利要求2所述的光波长转换模块，还包括第二光穿透层，其中所述第一光波长转换层位于所述第二光穿透层与所述载板之间。
5.如权利要求2所述的光波长转换模块，其中所述第二光波长转换层的厚度小于所述第一光波长转换层的厚度。
6.如权利要求2所述的光波长转换模块，其中所述第一光波长转换层的放射频谱部分重叠于所述第二光波长转换层的放射频谱。
7.如权利要求2所述的光波长转换模块，其中所述第一光波长转换层以及所述第二光波长转换层的材料分别为硅酸盐荧光材料、氮氧化物荧光材料、钇铝石榴石荧光材料、氮化物荧光材料以及硫化物荧光材料中的一种或上述材料的组合。
8.如权利要求2所述的光波长转换模块，其中所述载板还具有第二光波长转换区，且所述光波长转换模块还包括第三光波长转换层，位于所述第二光波长转换区上，且所述第一光穿透层还位于所述第三光波长转换层上，所述第三光波长转换层用于将所述同调光束转换成第三转换光束，其中所述同调光束、所述第一转换光束、所述第二转换光束以及所述第三转换光束的波长彼此不同。
9.如权利要求8所述的光波长转换模块，还包括第四光波长转换层，位于所述第二光波长转换区上，与所述第三光波长转换层重叠，并与所述第三光波长转换层位于所述载板的同一侧，且所述第三光波长转换层以及所述第四光波长转换层位于所述第一光穿透层与所述载板之间。
10.如权利要求9所述的光波长转换模块，其中所述第四光波长转换层的激发频谱重叠于所述第三光波长转换层的放射频谱，且所述第四光波长转换层用于将所述第三转换光束转换成第四转换光束，其中所述同调光束、所述第一转换光束、所述第二转换光束、所述第三转换光束以及所述第四转换光束的波长彼此不同。
11.如权利要求9所述的光波长转换模块，其中所述第三光波长转换层位于所述第四光波长转换层与所述载板之间，且所述第四光波长转换层位于所述第一光穿透层与所述第三光波长转换层之间。
12.如权利要求11所述的光波长转换模块，还包括第二光穿透层，其中所述第三光波长转换层位于所述第二光穿透层与所述载板之间。
13.如权利要求8所述的光波长转换模块，其中所述载板还具有第三光波长转换区，且所述第一光波长转换层还位于所述第三光波长转换区。
14.一种照明系统，包括:同调光源及光波长转换模块，其中 所述同调光源，用于发出同调光束；以及 所述光波长转换模块，配置于所述同调光束的传递路径上，所述光波长转换模块包括载板、第一光波长转换层及第一光穿透层，其中 所述载板，具有光通过区以及位于所述光通过区一侧的第一光波长转换区； 所述第一光波长转换层，位于所述第一光波长转换区上；以及 所述第一光穿透层，其中所述第一光波长转换层位于所述第一光穿透层与所述载板之间，所述光通过区以及所述第一光波长转换区轮流切入所述同调光束的传递路径，所述同调光束照射于所述光通过区，所述同调光束通过所述光通过区，且所述同调光束照射于所述第一光波长转换区，所述第一光波长转换层将所述同调光束转换成第一转换光束，且所述同调光束与所述第一转换光束的波长彼此不同。
15.如权利要求14所述的照明系统，其中所述光波长转换模块还包括第二光波长转换层，位于所述第一光波长转换区，与所述第一光波长转换层重叠，并与所述第一光波长转换层位于所述载板的同一侧，且所述第一光波长转换层以及所述第二光波长转换层位于所述第一光穿透层与所述载板之间，当所述同调光束照射于所述第一光波长转换区时，所述第一光波长转换层将所述同调光束转换成所述第一转换光束，且所述第二光波长转换层将所述同调光束转换成第二转换光束，其中所述同调光束、所述第一转换光束以及所述第二转换光束的波长彼此不同。
16.如权利要求14所述的照明系统，其中所述载板为反光载板，且所述载板包括开口，所述开口位在所述光通过区。
17.如权利要求15所述的照明系统，其中所述载板为透光载板，且所述光波长转换模块还包括反光元件，位于所述第一光波长转换区，且所述反光元件位于所述第一光波长转换层与所述载板之间以及所述第二光波长转换层与所述载板之间。
18.如权利要求15所述的照明系统，还包括合光元件，配置于来自所述同调光源的所述同调光束的传递路径上，且位于所述同调光源与所述光波长转换模块之间，所述合光元件将通过所述光通过区的所述同调光束以及来自所述第一光波长转换区的所述第一转换光束以及所述第二转换光束合并。
19.如权利要求18所述的照明系统，还包括多个反射镜，其中通过所述光通过区的所述同调光束依序经由所述反射镜反射而传递至所述合光元件。
20.如权利要求19所述的照明系统，还包括色轮，配置于来自所述合光元件的所述同调光束、所述第一转换光束以及所述第二转换光束的传递路径上，所述色轮包括第一透光区以及位于所述第一透光区一侧的第一滤光区，所述第一透光区配置有扩散片，所述第一滤光区配置有第一色滤光层，其中所述第一透光区对应所述光通过区而切入通过所述光通过区的所述同调光束的传递路径，且所述同调光束穿过所述扩散片，而所述第一滤光区对应所述第一光波长转换区而切入所述第一转换光束以及所述第二转换光束的传递路径，且所述第一色滤光层将所述第一转换光束以及所述第二转换光束转变成第一光束。
21.如权利要求20所述的照明系统，还包括光均匀化元件，配置于来自所述色轮的所述同调光束以及所述第一光束的传递路径上。
22.如权利要求20所述的照明系统，其中所述载板还具有第二光波长转换区，且所述光波长转换模块还包括第三光波长转换层，位于所述第二光波长转换区，且所述第一光穿透层还位于所述第三光波长转换层，所述第三光波长转换层用于将所述同调光束转换成第三转换光束，其中所述同调光束、所述第一转换光束、所述第二转换光束以及所述第三转换光束的波长彼此不同，所述色轮还包括所述第一滤光区旁的第二滤光区，所述第二滤光区配置有第二色滤光层，且所述第二滤光区对应所述第二光波长转换区而切入所述第三转换光束的传递路径，且所述第二色滤光层将所述第三转换光束转变成第二光束。
23.如权利要求22所述的照明系统，其中所述载板还具有第三光波长转换区，且所述第一光波长转换层还位于所述第三光波长转换区，而所述第一光穿透层还位于所述第三光波长转换区上的所述第一光波长转换层，所述色轮还包括第二透光区，其中所述第二透光区对应所述第三光波长转换区而切入来自所述第三光波长转换区的所述第一转换光束的传递路径，以使所述第一转换光束通过所述第二透光区。
24.一种投影装置，包括:照明系统、光阀及投影镜头，其中 所述照明系统，包括同调光源及光波长转换模块，其中 所述同调光源，用于发出同调光束；以及 所述光波长转换模块，配置于所述同调光束的传递路径上，所述光波长转换模块包括载板、第一光波长转换层及第一光穿透层，其中 所述载板，具有光通过区以及位于所述光通过区一侧的第一光波长转换区； 所述第一光波长转换层，位于所述第一光波长转换区；以及 所述第一光穿透层，其中所述第一光波长转换层位于所述第一光穿透层与所述载板之间，所述光通过区以及所述第一光波长转换区轮流切入所述同调光束的传递路径，所述同调光束照射于所述光通过区，所述同调光束通过所述光通过区，且当所述同调光束照射于所述第一光波长转换区时，所述第一光波长转换层将所述同调光束转换成第一转换光束，且所述同调光束与所述第一转换光束的波长彼此不同； 所述光阀，配置于来自所述照明系统的照明光束的传递路径上，以将所述照明光束转换为影像光束，其中所述照明光束源自于所述同调光束以及所述第一转换光束；以及 所述投影镜头，配置于所述影像光束的传递路径上。
25.如权利要求24所述的投影装置，其中所述光波长转换模块还包括第二光波长转换层，位于所述第一光波长转换区，与所述第一光波长转换层重叠，并与所述第一光波长转换层位于所述载板的同一侧，且所述第一光波长转换层以及所述第二光波长转换层位于所述第一光穿透层与所述载板之间，其中当所述同调光束照射于所述第一光波长转换区时，所述第一光波长转换层将所述同调光束转换成所述第一转换光束，且所述第二光波长转换层将所述同调光束转换成一第二转换光束，其中所述同调光束、所述第一转换光束以及所述第二转换光束的波长彼此不同，且所述照明光束还源自于所述第二转换光束。
26.如权利要求25所述的投影装置，其中所述照明系统还包括合光元件，配置于来自所述同调光源的所述同调光束的传递路径上，且位于所述同调光源与所述光波长转换模块之间，所述合光元件将通过所述光通过区的所述同调光束以及来自所述第一光波长转换区的所述第一转换光束以及所述第二转换光束合并。
27.如权利要求26所述的投影装置，其中所述照明系统还包括色轮，配置于来自所述合光元件的所述同调光束、所述第一转换光束以及所述第二转换光束的传递路径上，所述色轮包括第一透光区以及位于所述第一透光区一侧的第一滤光区，所述第一透光区配置有扩散片，所述第一滤光区配置有第一色滤光层，其中所述第一透光区对应所述光通过区而切入通过所述光通过区的所述同调光束的传递路径，且所述同调光束穿过所述扩散片，而所述第一滤光区对应所述第一光波长转换区而切入所述第一转换光束以及所述第二转换光束的传递路径，且所述第一色滤光层将所述第一转换光束以及所述第二转换光束转变成第一光束，所述第一光束的频谱窄于所述第一转换光束的频谱。
28.如权利要求27所述的投影装置，还包括光均匀化元件，配置于来自所述色轮的所述同调光束以及所述第一光束的传递路径上。
29.如权利要求27所述的投影装置，其中所述载板还具有第二光波长转换区，且所述光波长转换模块还包括第三光波长转换层，位于所述第二光波长转换区，且所述第一光穿透层还位于所述第三光波长转换层，所述第三光波长转换层用于将所述同调光束转换成第三转换光束，其中所述同调光束、所述第一转换光束、所述第二转换光束以及所述第三转换光束的波长彼此不同，所述色轮还包括位于所述第一滤光区一侧的第二滤光区，所述第二滤光区配置有第二色滤光层，其中所述第二滤光区对应所述第二光波长转换区而切入所述第三转换光束的传递路径，且所述第二色滤光层将所述第三转换光束转变成第二光束，所述照明光束还源自于所述第三转换光束。
30.如权利要求29所述的投影装置，其中所述载板还具有第三光波长转换区，且所述第一光波长转换层还位于所述第三光波长转换区，而所述第一光穿透层还位于所述第三光波长转换区上的所述第一光波长转换层，所述色轮还包括第二透光区，其中所述第二透光区对应所述第三光波长转换区而切入来自所述第三光波长转换区的所述第一转换光束的传递路径，以使所述第一转换光束通过所述第二透光区。
【文档编号】F21V9/10GK104516180SQ201410364904
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2013年10月7日
【发明者】谢启堂, 王嘉豪, 王纪勋, 陈科顺 申请人:中强光电股份有限公司