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CN109932858B - 照明系统与投影装置 - Google Patents

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CN109932858B
CN109932858B CN201711363155.1A CN201711363155A CN109932858B CN 109932858 B CN109932858 B CN 109932858B CN 201711363155 A CN201711363155 A CN 201711363155A CN 109932858 B CN109932858 B CN 109932858B
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Abstract

一种照明系统，包括第一发光模块、波长转换单元以及球壳形分色膜。第一发光模块用以发出包括第一部分光束及第二部分光束的第一色光束。波长转换单元配置于第一部分光束的传递路径上，其中第一部分光束会聚于波长转换单元，第二部分光束从波长转换单元旁通过，波长转换单元将第一部分光束转换为转换光束，转换光束的波长大于第一色光束的波长。球壳形分色膜配置于第一色光束的传递路径上，且适于让第一色光束穿透及反射转换光束，其中来自波长转换单元的转换光束被球壳形分色膜反射，然后与第二部分光束至少部分重叠。一种投影装置也被提供。本发明的照明系统及投影装置具有简单的结构以及较低的制造成本。

Description

照明系统与投影装置
技术领域
本发明是有关于一种照明系统与投影装置，且特别是有关于一种架构简单的照明系统与投影装置。
背景技术
一般激光投影机的光源模块的架构中通常设置有蓝光激光模块以提供连续的蓝色光，另外利用部分蓝光激光照射在转动的萤光粉轮(phosphor wheel)上以激发出其他色光，例如蓝色激光照射可转换出黄光的萤光粉上，以产生黄色光束。一般光源模块的合光系统(laser combiner)架构中需要提供给蓝色激光额外的光束传递路径，使得合光系统体积不易缩小，并且提升制造成本，另外，基于上述的架构的合光系统也难以应用在三片式架构的投影机结构中，例如三片式液晶显示(three panel liquid-crystal display，简称3LCD)投影系统或三片式液晶覆硅(three panel Liquid Crystal On Silicon，简称3LCoS)投影系统。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”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“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该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
本发明的实施例提供一种照明系统与投影装置，其具有简单的结构以及较低的制造成本，并且可与多片式光阀架构的光学镜组系统结合。
本发明的其他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。
为达上述之一或部份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。照明系统包括：第一发光模块、波长转换单元、球壳形分色膜以及透光基板。第一发光模块用以发出至少一第一色光束，至少一第一色光束包括第一部分光束及第二部分光束。波长转换单元配置于第一部分光束的传递路径上，其中第一部分光束会聚于波长转换单元，第二部分光束从波长转换单元旁通过，波长转换单元将第一部分光束转换为转换光束，转换光束的波长大于至少一第一色光束的波长。球壳形分色膜配置于至少一第一色光束的传递路径上，且位于第一发光模块与波长转换单元之间，球壳形分色膜适于让至少一第一色光束穿透，且适于反射转换光束，其中来自波长转换单元的转换光束被球壳形分色膜反射，然后与第二部分光束至少部分重叠。透光基板承载球壳形分色膜。
为达上述之一或部份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、分色性分合光模块、多个光阀以及成像镜头。分色性分合光模块配置于来自球壳形分色膜的第二部分光束与转换光束的传递路径上，以将第二部分光束与转换光束分成多个不同颜色的照明光束。多个光阀分别配置于这些不同颜色的照明光束的传递路径上，并分别将这些不同颜色的照明光束转换成多个不同颜色的影像光束。成像镜头配置于这些不同颜色的影像光束的传递路径上，其中分色性分合光模块使这些不同颜色的影像光束合并且传递至成像镜头。
基于上述，本发明实施例的照明系统与投影装置具有结构简单，降低制造成本的优点，进而可以减少结构体积，并易于与光学镜组系统结合。
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，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种照明系统的示意图。
图2A至图2C分别是依照本发明的一实施例的一种透光基板承载球壳形分色膜的结构示意图。
图3是依照本发明的一实施例的一种球壳形分色膜的反射率对入射波长分布图。
图4是依照本发明的一实施例的一种波长转换单元的结构示意图。
图5与图6分别是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图。
图7是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图。
图8是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图。
图9A是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图。
图9B是依照本发明的一实施例的一种球壳形分色膜的反射率对入射波长分布图。
图10是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图。
图11是依照本发明的一实施例的一种投影装置的示意图。
图12是依照本发明的另一实施例的一种投影装置的示意图。
具体实施方式
有关本发明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发明。
图1是依照本发明的一实施例的一种照明系统的示意图。请参考图1，照明系统100包括第一发光模块110、波长转换单元122、球壳形分色膜130以及透光基板140。第一发光模块110用以发出至少一第一色光束B，第一色光束B可以穿透球壳形分色膜130以及透光基板140，其中透光基板140上承载球壳形分色膜130。第一色光束B包括第一部分光束B1及第二部分光束B2，波长转换单元122配置于第一部分光束B1的传递路径上且由旋转轮盘120所承载。在图1中，第一发光模块110与旋转轮盘120配置在透光基板140的相反侧(例如透光基板140的上端与下端)。换句话说，球壳形分色膜130以及透光基板140配置于第一色光束B的传递路径上，且位于第一发光模块110与波长转换单元122之间。
第一部分光束B1在穿透球壳形分色膜130以及透光基板140后会聚于波长转换单元122上，而第二部分光束B2在穿透球壳形分色膜130以及透光基板140后会从波长转换单元122旁通过，亦即第二部分光束B2不会通过波长转换单元122。波长转换单元122将第一部分光束B1转换为转换光束TL，转换光束TL的波长大于第一色光束B的波长。球壳形分色膜130适于让第一色光束B穿透且反射转换光束TL，因此来自波长转换单元122的转换光束TL会被球壳形分色膜130反射，然后与穿透球壳形分色膜130后的第二部分光束B2至少部分重叠。于以下段落中将会详细地说明上述各元件。
在本实施例中，第一发光模块110包括至少一激光光源用以发出至少一第一色光束B。图1的实施例中显示三组激光光源BS，但激光光源的数目不以三组为限，且每一激光光源BS可包括一个激光二极管(Laser Diode)或多个成阵列配置的激光二极管。在本实施例中，激光光源BS所发出的第一色光束B是蓝色激光光束。
在本实施例中，第一发光模块110还包括聚焦镜头150，第一色光束B通过聚焦镜头150聚焦以入射到透光基板140与球壳形分色膜130，其中第一色光束B中沿着激光光源BS的光轴发出的中心光线入射球壳形分色膜130的入射角小于或等于30度，该中心光线可以属于第一部分光束B1或第二部分光束B2。具体来说，第一组激光光源BS所发出沿着自己的光轴的中心光线为BI1，属于第二部分光束B2，第二组激光光源BS所发出的中心光线为BI2及第三组激光光源BS所发出的中心光线为BI3，两者属于第一部分光束B1，中心光线BI1、BI2以及BI3入射在球壳形分色膜130或是透光基板140的入射角分别为θ1、θ2与θ3，其大小皆大于等于0度并且小于或等于30度，其中以图1为例，中心光线入射至透光基板140的入射点具有一切线，上述切线的法线与中心光线的夹角即为入射角。而于其他实施例中，中心光线也可先入射至球壳形分色膜，则入射角可为中心光线于球壳形分色膜上切线的法线之间的夹角。
图2A至图2C分别是依照本发明的一实施例的一种透光基板承载球壳形分色膜的结构示意图。请搭配图1参照图2A至图2C，透光基板140的整体完整，其表面上并无缺口或孔洞，第一色光束B可以直接穿透透光基板140，不需通过孔洞或狭缝来穿过透光基板140。球壳形分色膜130呈现一个完整的球形的一部分的形状，其表面上无缺口或孔洞，可以共形涂覆或贴附在透光基板140的任一表面。在图1的实施例中，透光基板140为厚度均匀的同心球壳，球壳形分色膜130共形涂覆或贴附在透光基板140的内侧表面(亦即曲率为正值的表面)，即球壳形分色膜130配置于透光基板140朝向波长转换单元122的表面，但本发明并不以此为限，在一实施例中，球壳形分色膜130也可以涂覆或贴附在透光基板140的外侧表面，即球壳形分色膜130配置于透光基板140朝向第一发光模块110的表面，如图2A所示。在另一实施例中，透光基板140的厚度可以是不均等的，其内侧表面与外侧表面的曲率变化可以不同，例如厚度可以由球壳中心往球壳边缘递减，或是厚度由球壳中心往球壳边缘递增。举例来说，透光基板140位于球壳形分色膜130的中央的厚度与位于球壳形分色膜130的边缘的厚度的比值落在1/4至4的范围内。在图2B的实施例中，球壳形分色膜130涂覆或贴附在透光基板140A的内侧表面，透光基板140A位于球壳形分色膜130的中央的厚度是t1，大于位于球壳形分色膜130的边缘的厚度t2，也就是说透光基板140A中间的厚度最厚，透光基板140A的厚度从透光基板140A的中央朝向边缘逐渐变薄。在图2C的实施例中，球壳形分色膜130涂覆或贴附在透光基板140B的外侧表面，透光基板140B位于球壳形分色膜130的中央的厚度是t1，小于位于球壳形分色膜130的边缘的厚度t2，也就是说透光基板140B中间的厚度最薄，透光基板140B的厚度从透光基板140B的中央朝向边缘逐渐变厚。
图3是依照本发明的一实施例的一种球壳形分色膜的反射率对入射波长分布图，图4是依照本发明的一实施例的一种波长转换单元的结构示意图。请搭配图1参照图3与图4，在本实施例中，旋转轮盘120为萤光粉轮(Phosphor Wheel)，但不以此为限制。在本实施例中，旋转轮盘120包括本体部124、转轴SA以及设置在本体部124表面的波长转换单元122。转轴SA与马达(Motor，未示出)耦接，且穿设于本体部124。波长转换单元122呈连续环状地配置于旋转轮盘120上。在本实施例中，波长转换单元122具有至少一种光致发光材料,光致发光材料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TL(如图1所示)。光致发光材料例如是萤光粉，而萤光粉的种类例如是可激发出黄色光束的黄光萤光粉或可激发出绿色光束的绿光萤光粉，本发明并不以此为限制。当光致发光材料为黄光萤光粉时，转换光束TL相对应为黄色光束，当光致发光材料为绿光萤光粉时，转换光束TL相对应为绿色光束。
如图1及图3所绘示的实施例中，第一色光束B的中心波长例如为445纳米(nm)。转换光束TL的波长范围例如为480nm～700nm。球壳形分色膜130对于入射光束的波长与反射率的变化曲线为310，在本实施例中，反射率曲线310显示属于蓝光波段的第一色光束B绝大部分可穿透球壳形分色膜130，反射率曲线310显示属于黄光波段的转换光束TL绝大部分可被球壳形分色膜130反射。具体来说，聚焦镜头150将第一部分光束B1会聚于波长转换单元122上，且当旋转轮盘120旋转时，第一部分光束B1维持照射于波长转换单元122上，而第二部分光束B2不会照射到波长转换单元122，而是会聚在波长转换单元122旁边，例如第二位置P2，如图4中所显示的光斑410是由第一部分光束B1与第二部分光束B2共同形成。在下文中，波长转换单元122被第一部分光束B1照射的位置称为第一位置P1，第一位置P1位于球壳形分色膜130的球心旁。
另一方面，球壳形分色膜130将来自波长转换单元122的转换光束TL会聚于球心旁的第二位置P2，并且于第二位置P2上与第二部分光束B2至少部分重叠。也就是说，聚焦镜头150会将至少部分第二部分光束B2会聚于第二位置P2。换句话说，第一部分光束B1与第二部分光束B2分别照射至球壳形分色膜130的球心附近的第一位置P1与第二位置P2，其中第一位置P1与第二位置P2以球心为基准而互为共轭位置，且第一位置P1与第二位置P2与球壳形分色膜130的球心的距离例如分别是大于0公分并且小于球壳形分色膜130的半径的1/10。
需特别说明的是，上述的共轭位置是指以球心为中心点的对称位置，除此之外，本发明并不限制波长转换单元122的设置方式，在其他的实施例中，波长转换单元122可以不设置在旋转轮盘120上，而是设置在固定的元件上。
在本实施例中，照明系统100还包括准直镜头160，准直镜头160用以准直第二部分光束B2以及被球壳形分色膜130反射的转换光束TL。而在某些实施例中，照明系统100可以不包括准直镜头160。
图5与图6分别是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图。请参照图5，图5的实施例与图1至图4相似，照明系统500包括第一发光模块110、旋转轮盘120、波长转换单元122、球壳形分色膜130以及透光基板140。照明系统500相较于照明系统100还包括了光扩散单元170，光扩散单元170连接至波长转换单元122，且配置于第二部分光束B2与转换光束TL的传递路径上，用以使会聚的第二部分光束B2与转换光束TL扩散，使得光线均匀。
在本实施例中，光扩散单元170是配置旋转轮盘120的下方，并延伸出旋转轮盘120，以使被球壳形分色膜130反射的转换光束TL及穿透球壳形分色膜130的第二部分光束B2会穿过光扩散单元170，但光扩散单元170的设置位置并不用以限制本发明。接着请参照图6，照明系统500’与照明系统500相似，差别在于光扩散单元170是配置在旋转轮盘120侧边，相对于波长转换单元122为外圈。关于照明系统500’与照明系统500其余的详细实施方式与配置关系可从上述实施例的说明获得足够的启示与建议，在此不再加以赘述。
图7是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图。请参照图7，照明系统700包括第一发光模块110’、旋转轮盘120、波长转换单元122、球壳形分色膜130以及透光基板140。第一发光模块110’包括至少一第一激光光源112与至少一第二激光光源114，在本实施例中，至少一第一激光光源112为三组蓝光激光光源BS，用以发出第一部分光束B1，至少一第二激光光源114为另外三组蓝光激光光源BS，用以发出第二部分光束B2。在此，激光光源的数目并不以此为限，且每一激光光源BS可包括一个激光二极管(Laser Diode)或多个成阵列配置的激光二极管。第一发光模块110’还包括第一聚焦镜头152与第二聚焦镜头154，第一聚焦镜头152将第一部分光束B1会聚于波长转换单元122上，即第一位置P1；第二聚焦镜头154将第二部分光束B2会聚于波长转换单元122旁的位置，即第二位置P2。第一部分光束B1会被波长转换单元122转换成波长较长的转换光束TL，转换光束TL会被球壳形分色膜130反射而会聚到波长转换单元122旁的第二位置P2，因此转换光束TL与第二部分光束B2至少部分重叠，相关的实施方式、配置关系与光束传递路径可从上述实施例的说明获得足够的启示与建议，在此不再加以赘述。
图8是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图。请参照图8，照明系统800包括第一发光模块110”、旋转轮盘120、波长转换单元122、球壳形分色膜130以及透光基板140。第一发光模块110”包括至少一第一激光光源112与至少一第二激光光源116以及聚焦镜头150，在本实施例中，至少一第一激光光源112为三组蓝光激光光源BS，用以发出第一部分光束B1，至少一第二激光光源116为另外二组蓝光激光光源BS，用以发出第二部分光束B2。激光光源的数目并不以此为限，且每一激光光源BS可包括一个激光二极管(LaserDiode)或多个成阵列配置的激光二极管。照明系统800还包括倾斜摆放的透光板172(例如与第一激光光源112以及第二激光光源116的光轴各夹45度角)、反射镜片阵列174，其中透光板172配置在第一部分光束B1的传递路径上，透光板172例如是透光的基板或是镂空的金属板，具有孔洞或狭缝可以让第一部分光束B1穿透。第一部分光束B1穿透透光板172后，通过聚焦镜头150而照射到波长转换单元122上以产生转换光束TL，反射镜片阵列174配置在透光板172面向第二激光光源116的表面上，且位于第二部分光束B2的传递路径上，而相邻反射镜片之间的间隙则位于第一部分光束B1的传递路径上，反射镜片阵列174将第二部分光束B2反射到聚焦镜头150，第二部分光束B2通过聚焦镜头150而被会聚到波长转换单元122旁的位置，例如第二位置P2。来自波长转换单元122的转换光束TL被球壳形分色膜130反射，然后与第二部分光束B2至少部分重叠。其余的实施方式、配置关系与光束传递路径可从上述实施例的说明获得足够的启示与建议，在此不再加以赘述。
图9A是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图，图9B是依照本发明的一实施例的一种球壳形分色膜的反射率对入射波长分布图。请参照图9A与图9B，照明系统900包括第一发光模块110、第二发光模块910、旋转轮盘120、波长转换单元122、球壳形分色膜130’以及透光基板140。第二发光模块910包括至少一激光光源RS，用以发出第二色光束R，第二色光束R的颜色不同于第一色光束B的颜色与转换光束TL的颜色。图9A的实施例显示三组激光光源RS，但激光光源的数目不以三组为限，且每一激光光源RS可包括一个激光二极管(Laser Diode)或多个成阵列配置的激光二极管。在本实施例中，三组激光光源RS所发出的第二色光束R是红色激光光束，不同于第一色光束B的蓝色与转换光束TL的黄色。在本实施例中，第二发光模块910还包括另一聚焦镜头150，第二色光束R通过对应的聚焦镜头150而会聚到波长转换单元122旁的位置，例如第二位置P2。
如图9A及图9B所示，第一色光束B的中心波长例如为445纳米(nm)。转换光束TL的波长范围例如为480nm～700nm，第二色光束R的中心波长例如为635nm。球壳形分色膜130’对于入射光束的波长与反射率的变化曲线为310’，在本实施例中，反射率曲线310’显示属于蓝光波段的第一色光束B绝大部分可穿透球壳形分色膜130’而被会聚第一位置P1(第一部分光束B1)或是第二位置P2(第二部分光束B2)，而反射率曲线310’显示属于黄光波段的绝大部分的转换光束TL会被球壳形分色膜130’所反射，反射率曲线310’显示属于红光波段的第二色光束R绝大部分可穿透球壳形分色膜130’。因此，球壳形分色膜130’将来自波长转换单元122的转换光束TL会聚于球心旁的第二位置P2，其中转换光束TL是由第一部分光束B1被波长转换单元122转换来的。
在本实施例中，穿透球壳形分色膜130’的第二色光束R，与穿透球壳形分色膜130’的第二部分光束B2及被球壳形分色膜130’反射的转换光束TL至少部分重叠，其余的实施方式、配置关系与光束传递路径可从上述实施例的说明获得足够的启示与建议，在此不再加以赘述。
图10是依照本发明的另一实施例的一种照明系统的示意图，请参照图10，在照明系统1000中，第二发光模块910’可以不必包括上述的另一聚焦镜头150，而与第一发光模块110共用一个聚焦镜头150。
照明系统1000还包括分光元件1010，分光元件1010为具有分光功能的光学元件。在本实施例中，分光元件1010为分光镜(Dichroic Mirror,DM)，其具有波长选择性，为利用波长(颜色)进行分光的分色片，但不以此为限制。在本实施例中，分光元件1010用以使第一色光束B穿透，且反射第二色光束R。换言之，在本实施例中，分光元件1010被设计为可使蓝色光束通过，而反射红色光束。第一色光束B穿透分光元件1010后，第一色光束B中的第一部分光束B1会被聚焦镜头150会聚到波长转换单元122(例如第一位置P1)，第一色光束B中的第二部分光束B2会被聚焦镜头150会聚到波长转换单元122旁边(例如第二位置P2)，而第二色光束R被分光元件1010反射后，会被聚焦镜头150会聚到波长转换单元122旁边(即第二位置P2)，而与第二部分光束B2以及转换光束TL至少部分重叠，其余的实施方式、配置关系与光束传递路径可从上述实施例的说明获得足够的启示与建议，在此不再加以赘述。
图11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11，投影装置1100包括照明系统100、分色性分合光模块LA、多个光阀，例如光阀212、光阀214、光阀216，以及成像镜头220。投影装置1100的照明系统可以适用于图1至图10中任一个照明系统的实施例，在此以图1的照明系统100为例，此时的照明系统100不包括准直镜头160。照明系统100提供第二部分光束B2(例如为蓝光)以及转换光束TL(例如为黄光)，光积分柱IR配置于第二部分光束B2与转换光束TL的传递路径上，第二部分光束B2与转换光束TL在部分重叠后进入光积分柱IR以共同形成集成光束IL，光积分柱IR用以将光线均匀化，使通过之光束能均匀且准确地投射出来。
光学透镜组LS配置在由光积分柱IR出光后的集成光束IL的传递路径上。分色性分合光模块LA配置于来自光学透镜组LS的集成光束IL的传递路径上，且位于光阀212、光阀214、光阀216以及成像镜头220之间。成像镜头220配置在来自分色性分合光模块LA的集成光束IL的传递路径上。集成光束IL通过光学透镜组LS中的聚光透镜组聚光之后，进入分色性分合光模块LA，并且被分色性分合光模块LA中的分光棱镜组将集成光束IL进行分光，而使集成光束IL中的第一分光光束L1传递至光阀212，将集成光束IL中的第二分光光束L2传递至光阀214，且将集成光束IL中的第三分光光束L3传递至光阀216，其中第一分光光束L1、第二分光光束L2及第三分光光束L3为不同颜色的光束。
光阀212将第一分光光束L1转换成第一影像光束IB1。光阀214将第二分光光束L2转换成第二影像光束IB2。光阀216将第三分光光束L3转换成第三影像光束IB3。接着，第一影像光束IB1、第二影像光束IB2以及第三影像光束IB3再藉由分色性分合光模块LA中的光学镜片组以及投影镜头220传递至投影媒介(在此未显示)上以形成投影画面，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获得足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
在本实施例中，光阀系指数位微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)、硅基液晶面板(Liquid-crystal-on-silicon Panel,LCOS Panel)或是液晶面板(LiquidCrystal Panel,LCD)等空间光调变器之任一者，于本实施例中，光阀的数量例如是三个，即光阀212、光阀214、光阀216，但并不用以限制本发明。于其他实施例中，光阀的数量例如是两个，而藉由分色性分合光模块LA中分光棱镜组将集成光束IL进行分光，而使集成光束IL中的第一分光光束及第二分光光束传递至一光阀，将集成光束IL中的第三分光光束传递至另一光阀，其形成投影画面的实施方式可由所属技术领域的通常知识获得足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
图12是依照本发明的另一实施例的一种投影装置的示意图，请参照图12，投影装置1200包括照明系统100、分色性分合光模块LA1、多个光阀，例如光阀212、光阀214、光阀216，以及成像镜头220。投影装置1200的照明系统可以适用于图1至图10中任一个照明系统的实施例，在此以图1的照明系统100为例，此时的照明系统100包括准直镜头160。照明系统100提供被准直镜头160准直后的第二部分光束B2(例如为蓝光)以及转换光束TL(例如为黄光)。透镜阵列组LAS配置于来自照明系统100的第二部分光束B2与转换光束TL的传递路径上，且位于照明系统100与分色性分合光模块LA1之间。分色性分合光模块LA1配置于透镜阵列组LAS以及成像镜头220之间的光束传递路径上。成像镜头220配置在来自分色性分合光模块LA1的光束的传递路径上。光阀212、光阀214、光阀216则配置在分色性分合光模块LA1中。
第二部分光束B2以及转换光束TL离开透镜阵列组LAS后进入分色性分合光模块LA1，其中转换光束TL依序被分光元件230与分光元件240分光成第一分光光束L1与第二分光光束L2，第二部分光束B2则穿透分光元件230与分光元件240，不被分光。第一分光光束L1传递至光阀212，第二分光光束L2传递至光阀214，且第二部分光束B2传递至光阀216，其中第一分光光束L1、第二分光光束L2及第二部分光束B2为不同颜色的光束。光阀212将第一分光光束L1转换成第一影像光束IB1。光阀214将第二分光光束L2转换成第二影像光束IB2。光阀216将第二部分光束B2转换成第三影像光束IB3。接着，第一影像光束IB1、第二影像光束IB2以及第三影像光束IB3再藉由分色性分合光模块LA1中的光学镜片组以及投影镜头220传递至投影媒介(在此未显示)上以形成投影画面，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获得足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。
综上所述，本发明的示范实施例中提供一种照明系统与投影装置，投影装置包括上述的照明系统。上述的照明系统包括发出第一色光束的第一发光模块、波长转换单元、球壳形分色膜。第一色光束包括第一部分光束及第二部分光束，第一部分光束会聚于波长转换单元，第二部分光束会聚于波长转换单元旁且从波长转换单元旁通过，波长转换单元将第一部分光束转换为转换光束，转换光束的波长大于第一色光束的波长。球壳形分色膜配置于第一色光束的传递路径上，且位于第一发光模块与波长转换单元之间，且适于让第一色光束穿透以及反射转换光束。来自波长转换单元的转换光束被球壳形分色膜反射，然后与第二部分光束至少部分重叠。因此，本发明实施例的照明系统以及投影装置具有简单结构以及较低的制造成本，且可适用于三片式光阀架透的投影结构。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，都仍属于本发明专利覆盖的范围。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，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的权利范围。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。
附图标记
100、500、500’、700、800、900、1000：照明系统
110、110’、110”：第一发光模块
112：第一激光光源
114、116：第二激光光源
120：旋转轮盘
122：波长转换单元
124：本体部
130、130’：球壳形分色膜
140、140A、140B：透光基板
150：聚焦镜头
152：第一聚焦镜头
154：第二聚焦镜头
160：准直镜头
170：光扩散单元
172：透光板
174：反射镜片阵列
212、214、216：光阀
220：成像镜头
1010、230、240：分光元件
310、310’：反射率曲线
410：光斑
910：第二发光模块
1100、1200：投影装置
LA、LA1：分色性分合光模块
BS、RS：激光光源
B：第一色光束
B1：第一部分光束
B2：第二部分光束
BI1、BI2、BI3：中心光线
L1：第一分光光束
L2：第二分光光束
L3：第三分光光束
LAS：透镜阵列组
LS：光学透镜组
IR：光积分柱
IL：集成光束
t1、t2：厚度
TL：转换光束
SA：转轴
P1：第一位置
P2：第二位置
θ1、θ2、θ3：入射角

Claims (20)

1.一种照明系统，其特征在于，包括第一发光模块、波长转换单元、球壳形分色膜以及透光基板，
所述第一发光模块用以发出至少一第一色光束，所述至少一第一色光束包括第一部分光束及第二部分光束；
所述波长转换单元配置于所述第一部分光束的传递路径上，其中所述第一部分光束会聚于所述波长转换单元，所述第二部分光束汇聚至所述波长转换单元旁的位置且从所述波长转换单元旁通过，所述波长转换单元将所述第一部分光束转换为转换光束，所述转换光束的波长大于所述至少一第一色光束的波长；
所述球壳形分色膜配置于所述至少一第一色光束的传递路径上，且位于所述第一发光模块与所述波长转换单元之间，所述球壳形分色膜适于让所述至少一第一色光束穿透，且适于反射所述转换光束并将所述转换光束汇聚至所述波长转换单元旁的位置，其中来自所述波长转换单元的所述转换光束被所述球壳形分色膜反射，然后与所述第二部分光束至少部分重叠；
所述透光基板承载所述球壳形分色膜。
2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述波长转换单元被所述第一部分光束照射的位置位于所述球壳形分色膜的球心旁的第一位置，所述球壳形分色膜将来自所述波长转换单元的所述转换光束会聚于所述球心旁的第二位置，且所述第一位置与所述第二位置以所述球心为基准而互为共轭位置。
3.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述第一部分光束与所述第二部分光束分别照射至所述第一位置与所述第二位置。
4.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述球壳形分色膜呈现一个完整的球形的一部分的形状，所述透光基板位于所述球壳形分色膜的中央的厚度与位于所述球壳形分色膜的边缘的厚度的比值落在1/4至4的范围内。
5.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述第一发光模块包括至少一激光光源以及聚焦镜头，
所述至少一激光光源发出所述至少一第一色光束；
所述聚焦镜头将所述第一部分光束会聚于所述波长转换单元上，且将所述第二部分光束会聚于所述波长转换单元旁的位置。
6.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述第一发光模块包括至少一第一激光光源、第一聚焦镜头、至少一第二激光光源以及第二聚焦镜头，
所述至少一第一激光光源发出所述第一部分光束；
所述第一聚焦镜头将所述第一部分光束会聚于所述波长转换单元上；
所述至少一第二激光光源发出所述第二部分光束；
所述第二聚焦镜头将所述第二部分光束会聚于所述波长转换单元旁的位置。
7.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括旋转轮盘，其中所述波长转换单元呈连续环状地配置于所述旋转轮盘上，当所述旋转轮盘旋转时，所述第一部分光束维持照射于所述波长转换单元上。
8.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括第二发光模块，用以发出第二色光束，其中所述第二色光束穿透所述球壳形分色膜并被汇聚到所述波长转换单元旁的位置，然后与穿透所述球壳形分色膜的所述第二部分光束及所述转换光束至少部分重叠，且所述第二色光束的颜色不同于所述第一色光束的颜色与所述转换光束的颜色。
9.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述第一发光模块包括至少一激光光源，发出所述至少一第一色光束，所述至少一第一色光束中沿着所述至少一激光光源的光轴发出的中心光线入射所述球壳形分色膜的入射角小于或等于30度。
10.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括光扩散单元，连接至所述波长转换单元，且配置于所述第二部分光束与所述转换光束的传递路径上。
11.一种投影装置，其特征在于，包括照明系统、分色性分合光模块、多个光阀以及成像镜头，
所述照明系统包括第一发光模块、波长转换单元、球壳形分色膜以及透光基板，
所述第一发光模块用以发出至少一第一色光束，所述至少一第一色光束包括第一部分光束及第二部分光束；
所述波长转换单元配置于所述第一部分光束的传递路径上，其中所述第一部分光束会聚于所述波长转换单元上，所述第二部分光束汇聚至所述波长转换单元旁的位置且从所述波长转换单元旁通过，所述波长转换单元将所述第一部分光束转换为转换光束，所述转换光束的波长大于所述第一色光束的波长；
所述球壳形分色膜配置于所述至少一第一色光束的传递路径上，且位于所述第一发光模块与所述波长转换单元之间，所述球壳形分色膜适于让所述至少一第一色光束穿透，且适于反射所述转换光束并将所述转换光束汇聚至所述波长转换单元旁的位置，其中来自所述波长转换单元的所述转换光束被所述球壳形分色膜反射，然后与所述第二部分光束至少部分重叠；
所述透光基板承载所述球壳形分色膜；
所述分色性分合光模块配置于来自所述球壳形分色膜的所述第二部分光束与所述转换光束的传递路径上，以将所述第二部分光束与所述转换光束分成多个不同颜色的照明光束；
所述多个光阀分别配置于所述多个不同颜色的照明光束的传递路径上，并分别将所述多个不同颜色的照明光束转换成多个不同颜色的影像光束；
所述成像镜头配置于所述多个不同颜色的影像光束的传递路径上，其中所述分色性分合光模块使所述多个不同颜色的影像光束合并且传递至所述成像镜头。
12.如权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换单元被所述第一部分光束照射的位置位于所述球壳形分色膜的球心旁的第一位置，所述球壳形分色膜将来自所述波长转换单元的所述转换光束会聚于所述球心旁的第二位置，且所述第一位置与所述第二位置以所述球心为基准而互为共轭位置。
13.如权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述第一部分光束与所述第二部分光束分别照射至所述第一位置与所述第二位置。
14.如权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述球壳形分色膜呈现一个完整的球形的一部分的形状，所述透光基板位于所述球壳形分色膜的中央的厚度与位于所述球壳形分色膜的边缘的厚度的比值落在1/4至4的范围内。
15.如权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述第一发光模块包括至少一激光光源以及聚焦镜头，
所述至少一激光光源发出所述至少一第一色光束；
所述聚焦镜头将所述第一部分光束会聚于所述波长转换单元上，且将所述第二部分光束会聚于所述波长转换单元旁的位置。
16.如权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述第一发光模块包括至少一第一激光光源、第一聚焦镜头、至少一第二激光光源以及第二聚焦镜头，
所述至少一第一激光光源发出所述第一部分光束；
所述第一聚焦镜头将所述第一部分光束会聚于所述波长转换单元上；
所述至少一第二激光光源发出所述第二部分光束；
所述第二聚焦镜头，将所述第二部分光束会聚于所述波长转换单元旁的位置。
17.如权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括旋转轮盘，所述波长转换单元呈连续环状地配置于所述旋转轮盘上，当所述旋转轮盘旋转时，所述第一部分光束维持照射于所述波长转换单元上。
18.如权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括第二发光模块，用以发出第二色光束，所述第二色光束穿透所述球壳形分色膜并被汇聚到所述波长转换单元旁的位置，然后与穿透所述球壳形分色膜的所述第二部分光束及所述转换光束至少部分重叠，且所述第二色光束的颜色不同于所述第一色光束的颜色与所述转换光束的颜色。
19.如权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述第一发光模块包括至少一激光光源，发出所述至少一第一色光束，所述至少一第一色光束中沿着所述至少一激光光源的光轴发出的中心光线入射所述球壳形分色膜的入射角小于或等于30度。
20.如权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括光扩散单元，连接至所述波长转换单元，且配置于所述第二部分光束与所述转换光束的传递路径上。
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