照明系统与投影装置制造方法及图纸

一种照明系统，包括激发光源以及波长转换元件。激发光源提供激发光束。波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域。波长转换区域以及反射区域形成环形区域。透光区域被环形区域所围绕，其中激发光束用于穿透波长转换元件的透光区域。本发明专利技术的照明系统体积小可具有良好的光学效率。此外，一种具有上述照明系统的投影装置亦被提供。

Illumination System and Projection Device

【技术实现步骤摘要】
照明系统与投影装置
本专利技术是有关于一种投影装置，且特别是有关于具有一种照明系统的投影装置。
技术介绍
在激光投影机的架构中，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以输出黄光与蓝光。当蓝光激光光束照射荧光轮的荧光粉时，荧光粉被蓝光激光光束激发而发出黄光，分光镜透过其波长范围分离的特性将黄光沿着一方向传递至色轮。当蓝光激光光束照射荧光轮的反射区时，将蓝光激光光束沿着另一方向传递。并且蓝光激光光束再藉由投影机中的光学元件(反射镜、透镜)以及对应的光路设置，将蓝光激光光束重新导引至色轮。这样的结构使用了大量的光学元件，而使整体的体积以及成本上升。为了解决上述的问题，一种做法是在投影机中设置具有分合光元件的反射元件，反射元件与分合光元件的表面作为反射面。当蓝光激光光束透过分合光元件以照射荧光轮的荧光粉时，荧光粉激发出的黄光被反射面反射而往一方向传递。当蓝光激光光束透过分合光元件以照射荧光轮的反射区时，蓝光激光光束依序被反射面反射而沿着与黄光的同一传递方向传递。这样的作法是可以避免上述的问题，但是当黄光光束或蓝光激光光束传递至反射面时，部分的黄光光束或蓝光光束会经由分合光元件而溢散至外界，而导致光学效率不良。“
技术介绍
”段落只是用来帮助了解本
技术实现思路
，因此在“
技术介绍
”段落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。在“
技术介绍
”段落所揭露的内容，不代表所述内容或者本专利技术一个或多个实施例所要解决的问题，在本专利技术申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
技术实现思路
本专利技术提供一种照明系统，其可使应用此照明系统的投影装置体积较小且可使应用此照明系统的投影装置具有良好的光学效率。本专利技术提供一种照明系统，其体积小且具有良好的光学效率。本专利技术的一实施例提供一种照明系统，包括激发光源以及波长转换元件。激发光源提供激发光束。波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域。波长转换区域以及反射区域形成环形区域，透光区域被环形区域所围绕，其中激发光束用于穿透波长转换元件的透光区域。本专利技术的一实施例提供一种投影装置，包括上述的照明系统、滤光元件、至少一光阀以及投影镜头。其中滤光元件配置于来自照明系统的转换光束或激发光束的传递路径上，用于形成照明光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。基于上述，在本专利技术实施例中的照明系统与投影装置中，由于反射罩涵盖此透光区域的至少一部分，因此被反射罩反射的转换光束或者是激发光束可以透过此透光区域出射而被分合光镜组导引以沿同一方向传递。因此，相较于相关技术，本实施例的照明系统与投影装置可以以较少的光学元件以及较小的体积以达到将激发光束与转换光束导引至同一方向的效果。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明图1A是本专利技术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与图1B中的波长转换元件的前视示意图。图3是图1A与图1B中的波长转换元件的剖面示意图。图4A是图1A与图1B中的分合光镜组的第一部分的放大示意图。图4B是第一部分的光学层的光谱图。图5A是图1A与图1B中的分合光镜组的第二部分的放大示意图。图5B是第二部分的光学层的光谱图。图6是图1A与图1B中的滤光元件的前视示意图。图7A是本专利技术的另一实施例的照明系统100a在第一时间区间内的光路示意图。图7B是图7A的照明系统100a在第二时间区间内的光路示意图。图8A是图7A与图7B中分合光镜组的第一部分与第二部分的放大示意图。图8B是第一部分与第二部分共用的光学层的光谱图。图8C是第二部分的光学层的光谱图。图9A是第三部分的放大示意图。图9B是图9A的光学层的光谱图。图10、图11A以及图12为本专利技术不同实施例的第一部分与第二部分的放大示意图。图11B是图11A中的第二部分的光学层的光谱图。图13A是本专利技术另一实施例的第三部分的放大示意图。图13B是图13A中的第三部分的反射膜的光谱图。图14为本专利技术另一实施例的波长转换元件。图15为图14的波长转换元件的剖面示意图。图16为本专利技术又一实施例的波长转换元件。具体实施方式有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、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专利技术。图1A是本专利技术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与图1B中的波长转换元件的前视示意图。图3是图1A与图1B中的波长转换元件的剖面示意图。图4A是图1A与图1B中的分合光镜组的第一部分的放大示意图。图4B是第一部分的光学层的光谱图。图5A是图1A与图1B中的分合光镜组的第二部分的放大示意图。图5B是第二部分的光学层的光谱图。图6是图1A与图1B中的滤光元件的前视示意图。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、滤光元件210、匀光元件220、至少一光阀230以及投影镜头240。照明系统100用于输出光束至光阀230。照明系统100包括激发光源110、波长转换元件120、反射罩130以及分合光镜组140。于以下的段落中会详细地说明上述的各元件。在本专利技术实施例中所指的激发光源110泛指为可发出短波长光束的光源，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，例如为445、455或460纳米(nm)。激发光源110包括激光二极体(LaserDiode,LD)、发光二极体(LightEmittingDiode,LED)或者是上述两者其中之一所构成的矩阵，本专利技术并不以此为限。在本实施例中，激发光源110为激光发光元件。激发光源110提供激发光束EB。在本专利技术的实施例中所指的波长转换元件120用于将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120为荧光粉轮(PhosphorWheel)，但不以此为限制。请参照图2以及图3，详细来说，波长转换元件120具有波长转换区域R1、反射区域R2、透光区域R3、转轴128以及环形基板S。其中波长转换区域R1以及反射区域R2以转轴128为中心藉由环状排列以形成环形区域R。此外，波长转换元件120包括波长转换物质122、反射部124以及透光部126。波长转换物质122定义出波长转换区域R1，且使传递至波长转换区域R1的短波长光束转换成长波长光束。波长转换物质122是荧光粉，例如是可被激发出黄光的荧光粉称为黄色荧光粉，但不以此为限制。当激发光束EB传递至波长转换区域R1时，激发光束EB激发波长转换物质122以发出转换光束CB。转换光束CB例如是黄光光束。反射部124定义出反射区域R2，且使传递至此反射区域R2的激发光束被反射，其中反射部124可为具有反射功能的涂布层，但不以此为限。透光部126定义出透光区域R3，且使传递至此透光区域R3的光束穿透。波长转换区域R1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括激发光源以及波长转换元件，其中所述激发光源提供激发光束，所述波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域，所述波长转换区域以及所述反射区域形成环形区域，且所述透光区域被所述环形区域所围绕，其中所述激发光束用于穿透所述波长转换元件的所述透光区域。

【技术特征摘要】
1.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括激发光源以及波长转换元件，其中所述激发光源提供激发光束，所述波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域，所述波长转换区域以及所述反射区域形成环形区域，且所述透光区域被所述环形区域所围绕，其中所述激发光束用于穿透所述波长转换元件的所述透光区域。2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括反射罩，具有焦点，其中所述波长转换元件的所述波长转换区域以及所述反射区域依序进入包括所述焦点的照射区域，所述反射罩在所述波长转换元件上的正投影区域涵盖所述波长转换元件的所述透光区域的至少一部分。3.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，还包括分合光镜组，所述分合光镜组包括第一部分以及第二部分，所述第一部分与所述第二部分配置于所述激发光束的传递路径上，其中所述激发光束依序被所述第一部分导引至所述反射罩，再由所述反射罩导引至所述环形区域。4.如权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述分合光镜组与所述反射罩之间设置参考平面，且位于所述激发光束的传递路径上，其中在所述参考平面上所述激发光束的光斑面积小于或等于所述反射罩在所述参考平面上的正投影面积的二分之一。5.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述反射罩包括第一反射部以及第二反射部，所述第一反射部相对于所述第二反射部远离于所述波长转换元件，所述第二反射部在所述波长转换元件上的正投影区域涵盖所述波长转换元件的所述透光区域的至少一部分。6.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述反射罩具有抛物反射面，其中所述激发光束或所述转换光束被所述反射罩的所述抛物反射面反射。7.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述波长转换元件包括转轴、环形基板以及透光部，所述环形区域对应位于所述环形基板上，所述透光部与所述转轴对应位于所述透光区域，所述透光部分别与所述转轴与所述环形基板连接。8.如权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述透光部为透明基板，所述透明基板的外径大于或等于所述环形基板的内径。9.如权利要求7所述的照明系统，其特征在于，所述波长转换元件还包括多个支撑部，每一所述支撑部的一端与所述转轴连接，每一所述支撑部的另一端与所述环形基板连接。10.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述波长转换元件中的所述环形区域与所述透光区域以共圆心的方式设置。11.如权利要求3所述的照明系统，其特征在于，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述波长转换区域被所述激发光束激发而发出转换光束，所述转换光束被所述反射罩反射，且部分所述转换光束穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述分合光镜组的所述第一部分以及所述第二部分导引以沿一方向传递，以将所述转换光束输出，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束依序被所述反射区域与所述反射罩反射而穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述分光合镜组的所述第二部分导引以沿所述方向传递，以将所述激发光束输出。12.如权利要求11所述的照明系统，其特征在于，所述激发光束依序被所述第一部分以及所述反射罩的所述第一反射部反射而传递至所述环形区域，其中，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述转换光束中的第一转换子光束被所述第一反射部反射并穿透所述第一部分以导引沿所述方向传递，所述转换光束中的第二转换子光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分以及所述第二部分以沿所述方向传递，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述第一部分与所述第二部分导引以沿所述方向传递。13.如权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述激发光束穿透所述第一部分，且被所述反射罩的所述第一反射部反射而传递至所述环形区域，其中，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述波长转换区域的时间区间内，所述转换光束中的第一转换子光束被所述第一反射部反射并被所述第一部分反射以沿一方向传递，所述转换光束中的第二转换子光束被所述第二反射部反射且穿透所述透光区域的至少一部分，且被所述第二部分反射以沿所述方向传递，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束被所述第二反射部反射并穿透所述透光区域的至少一部分以被所述第二部分导引沿所述方向传递。14.如权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述分合光镜组还包括第三部分，所述第三部分配置于所述激发光束的传递路径上，其中，在所述激发光束传递至所述环形区域中的所述反射区域的时间区间内，所述激发光束中的第一激发子光束被所述第二部分反射以沿所述方向传递，所述激发光束中的第二激发子光束穿透所述第二部分并被所述第三部分反射以沿所述方向传递。15.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明系统、滤光元件、至少一光阀以及投影镜头，其中所述照明系统包括激发光源以及波长转换元件，所述激发光源提供激发光束，所述波长转换元件具有波长转换区域、反射区域以及透光区域，所述波长转换区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁懿萱，
申请(专利权)人：中强光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71