TWI504832B - 照明系統及投影裝置 - Google Patents

Description

照明系統及投影裝置

本發明是有關於一種光學系統及顯示裝置，且特別是有關於一種照明系統及投影裝置。

隨著顯示技術的進步，目前已有多種顯示裝置可供使用者選擇，例如液晶顯示器、有機發光二極體顯示器及投影裝置等。由於投影裝置可由較小的體積產生較大的畫面，因此在某些用途上有著無法被取代的地位，諸如用於多人參加的會議室簡報、家庭劇院、教學或研究時在教室內的簡報等。

近年來，以發光二極體及雷射二極體作為固態光源的投影裝置逐漸在市場上佔有一席之地，其中雷射二極體因具有較高的發光效率而備受注目。以雷射二極體作為固態光源的投影裝置主要是藉由光源所發出的雷射光激發螢光粉以產生所需的純色光，並利用色輪(color wheel)來達到分時顯色(sequential display)以及提升所需色光的純度的目的。

雖然雷射二極體具有較高的發光效率，然而此種投影裝置仍面臨部分的色光的亮度不足的問題。現有技術主要是藉由調 整螢光粉的材料成分以改善色光的亮度，然而，此種方法不適用於調整特定色光的亮度。另外，亦有方法藉由調整色輪上對應不同色彩的區域面積來控制不同色光的出光比例，然而，此種方法可能衍生出其他問題。以紅光為例，紅色螢光粉因可靠度不佳(耐受性低且轉換效率差)而鮮少作為激發材料，因此通常需藉由設置能夠激發出黃光的螢光粉搭配色輪上的紅色濾光片並使黃光通過紅色濾光片來獲得紅光。然而，紅色濾光片會濾除部分的黃色波段，因此這種作法並無法有效提升紅光的亮度。另一方面，若欲提升紅光的亮度而對色輪上紅色濾光片的區域面積進行調整，其他顏色濾光片的區域面積勢必得隨之變動。當區域面積調整不當時，則有可能導致色偏或造成部分的色光的亮度不足。是以，如何有效地提升不同色光的亮度並避免色偏，實為當前研發人員亟欲解決的問題之一。

中華人民共和國專利第103062672號揭露一種投影裝置藉由設置有不同顏色的螢光粉及色輪以實現全彩化。美國專利第8469520號揭露一種投影裝置藉由設置不同顏色的參考光源以提升演色性。美國公開專利第20130083509號揭露一種投影裝置藉由設置不同顏色的參考光源以提升各色光的亮度。

本發明提供一種照明系統，其具有高的亮度。

本發明還提供一種投影裝置，其應用上述的照明系統而 可提高色光的亮度。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種照明系統，其包括同調光源、第一合光元件、光波長轉換模組以及第一輔助光源。同調光源適於發出同調光束。第一合光元件配置於同調光束的傳遞路徑上。光波長轉換模組配置於來自第一合光元件的同調光束的傳遞路徑上，且第一合光元件位於同調光源與光波長轉換模組之間。光波長轉換模組將同調光束轉換成第一轉換光束且將第一轉換光束反射回第一合光元件。第一轉換光束的波長不同於同調光束的波長。第一輔助光源適於發出第一輔助光束。第一輔助光束的波長不同於同調光束的波長，其中第一輔助光束沿著同調光束的傳遞路徑傳遞至第一合光元件。第一合光元件將第一輔助光束以及來自第一光波長轉換模組的第一轉換光束合併。

在本發明的一實施例中，上述的光波長轉換模組包括光通過區以及第一波長轉換區。光通過區以及第一波長轉換區輪流切入同調光束的傳遞路徑。當同調光束照射於光通過區時，同調光束穿透光通過區。當同調光束照射於第一波長轉換區時，第一波長轉換區將同調光束轉換成第一轉換光束。照明系統更包括光傳遞模組，光傳遞模組配置於來自光波長轉換模組的同調光束的傳遞路徑上，以將來自光通過區的同調光束傳遞回第一合光元件。

在本發明的一實施例中，上述的照明系統更包括濾光模組配置於來自第一合光元件的第一轉換光束、第一輔助光束以及同調光束的傳遞路徑上。濾光模組包括透光區以及第一濾光區。透光區對應光波長轉換模組的光通過區而切入通過光通過區的同調光束的傳遞路徑，且同調光束穿過透光區。第一濾光區對應光波長轉換模組的第一波長轉換區而切入第一轉換光束以及第一輔助光束的傳遞路徑，且第一濾光區將第一轉換光束以及第一輔助光束轉變成第一光束。第一光束的光波長頻譜範圍窄於第一轉換光束的光波長頻譜範圍。

在本發明的一實施例中，上述的照明系統更包括第二合光元件配置於第一輔助光束的傳遞路徑上以及來自光波長轉換模組的同調光束的傳遞路徑上，且第二合光元件配置於第一輔助光源與第一合光元件之間，其中來自光通過區的同調光束經由光傳遞模組以及第二合光元件傳遞至第一合光元件，且第一輔助光束沿著來自光通過區的同調光束的傳遞路徑傳遞至第一合光元件。

在本發明的一實施例中，上述的照明系統更包括第二輔助光源以及第三合光元件。第二輔助光源適於發出第二輔助光束，其中第二輔助光束的波長不同於同調光束以及第一輔助光束的波長。第三合光元件配置於第一輔助光束以及第二輔助光束的傳遞路徑上，且第三合光元件配置於第二輔助光源與第一合光元件之間，其中來自第一輔助光源的第一輔助光束以及來自第二輔助光源的第二輔助光束經由第三合光元件以及第二合光元件傳遞 至第一合光元件，且第一輔助光束以及第二輔助光束沿著來自通過區的同調光束的傳遞路徑傳遞至第一合光元件。

在本發明的一實施例中，上述的光波長轉換模組包括第二波長轉換區。光通過區、第一波長轉換區以及第二波長轉換區輪流切入同調光束的傳遞路徑。當同調光束照射於第二波長轉換區時，第二波長轉換區將同調光束轉換成第二轉換光束且將第二轉換光束反射回第一合光元件，其中第二轉換光束的波長不同於同調光束的波長，且第二輔助光束的光波長頻譜範圍至少部分重疊於第二轉換光束的光波長頻譜範圍。

在本發明的一實施例中，上述的第二輔助光源為發光二極體或雷射二極體。

在本發明的一實施例中，上述的第一輔助光束沿著來自同調光源的同調光束的傳遞路徑傳遞至第一合光元件。

在本發明的一實施例中，上述的第一輔助光束的光波長頻譜範圍至少部分重疊於第一轉換光束的光波長頻譜範圍，或者第一輔助光束的光波長頻譜範圍不重疊於第一轉換光束的光波長頻譜範圍。

在本發明的一實施例中，上述的第一輔助光源為發光二極體或雷射二極體。

在本發明的一實施例中，上述的照明系統更包括第二輔助光源。第二輔助光源適於發出第二輔助光束。第二輔助光束的波長不同於同調光束以及第一輔助光束的波長。第二輔助光束沿 著同調光束以及第一輔助光束的傳遞路徑傳遞至第一合光元件。

本發明之一實施例另提供一種投影裝置，其包括上述的照明系統、光閥以及投影鏡頭。光閥配置於來自照明系統的照明光束的傳遞路徑上，以將照明光束轉換為影像光束，其中照明光束源自於第一轉換光束以及第一輔助光束。投影鏡頭配置於影像光束的傳遞路徑上。

在本發明的一實施例中，上述的光波長轉換模組包括光通過區以及第一波長轉換區。光通過區以及第一波長轉換區輪流切入同調光束的傳遞路徑。當同調光束照射於光通過區時，同調光束通過光通過區。當同調光束照射於第一波長轉換區時，第一波長轉換區將同調光束轉換成第一轉換光束。照明系統更包括光傳遞模組，光傳遞模組配置於來自光波長轉換模組的同調光束的傳遞路徑上，以將來自光通過區的同調光束傳遞回第一合光元件。照明光束更源自於同調光束。

基於上述，本發明的上述實施例的照明系統藉由設置第一輔助光源，以增加色光的純度及亮度。因此，本發明的上述實施例的照明系統及應用上述照明系統的投影裝置可具有高的亮度。此外，由於本發明的上述實施例可以不用藉由調變光波長轉換模組中各顏色的區域面積比例來增加特定色光的亮度，因此可以避免色偏或部分色彩亮度不足的現象。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧投影裝置

12、100、200、300‧‧‧照明系統

14‧‧‧光閥

16‧‧‧投影鏡頭

110、120、130、140、150、160、170、180‧‧‧透鏡組

AR1‧‧‧第一陣列

AR2‧‧‧第二陣列

B1‧‧‧同調光束

B2‧‧‧第一轉換光束

B3‧‧‧第二轉換光束

B4‧‧‧第一輔助光束

B5‧‧‧第二輔助光束

BC1、BC1’‧‧‧第一合光元件

BC2‧‧‧第二合光元件

BC3‧‧‧第三合光元件

G‧‧‧光柵

I‧‧‧影像光束

I1‧‧‧第一影像光束

I2‧‧‧第二影像光束

I3‧‧‧第三影像光束

L‧‧‧照明光束

L1‧‧‧第一光束

L2‧‧‧第二光束

LS1‧‧‧同調光源

LS2‧‧‧第一輔助光源

LS3‧‧‧第二輔助光源

M1‧‧‧光波長轉換模組

M1a‧‧‧光通過區

M1b‧‧‧第一波長轉換區

M1c‧‧‧第二波長轉換區

M2‧‧‧濾光模組

M2a‧‧‧透光區

M2b‧‧‧第一濾光區

M2c‧‧‧第二濾光區

O‧‧‧開口

R1、R2、R3‧‧‧反射鏡

RD‧‧‧光均勻化元件

圖1是依照本發明的第一實施例的一種照明系統的示意圖。

圖2是圖1中的同調光源的另一種實施型態。

圖3是圖1中的光波長轉換模組的上視示意圖。

圖4是圖1中的濾光模組的上視示意圖。

圖5是依照本發明的第二實施例的一種照明系統的示意圖。

圖6是依照本發明的第三實施例的一種照明系統的示意圖。

圖7是依照本發明的第一實施例的一種投影裝置的示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之多個實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發明。

圖1是依照本發明的第一實施例的一種照明系統的示意圖。圖2是圖1中的同調光源的另一種實施型態。圖3是圖1中的光波長轉換模組的上視示意圖。圖4是圖1中的濾光模組的上視示意圖。請參照圖1至圖4，照明系統100包括一同調光源LS1、一第一合光元件BC1、一光波長轉換模組M1以及一第一輔助光 源LS2。

同調光源LS1適於發出一同調光束B1。在本實施例中，同調光源LS1例如為一雷射光源，同調光束B1例如為一雷射光束，且雷射光束的顏色例如為藍色，但不以此為限。此外，同調光源LS1可以是由多個雷射二極體排列而成的陣列，而足以產生高的光輸出功率，並具有可機動調整光源數目(雷射二極體數目)的優點，以適於應用在各種不同亮度需求的投影裝置中。

在另一實施例中，如圖2所示，同調光源LS1也可以包括一第一陣列AR1、一第二陣列AR2以及一光柵G。第一陣列AR1以及第二陣列AR2例如分別由多個雷射二極體排列而成，其中第一陣列AR1的雷射二極體設置在光柵G的一側，且適於朝光柵G的開口O發出同調光束B1，使來自第一陣列AR1的同調光束B1穿過開口O。另一方面，第二陣列AR2的雷射二極體設置在光柵G的另一側，且適於朝光柵G的開口O以外的區域發出同調光束B1。來自第二陣列AR2的同調光束B1被光柵G反射之後沿著穿過開口O的同調光束B1的傳遞方向傳遞。如此，可使傳遞至第一合光元件BC1(繪示於圖1)的同調光束B1的密集度有效地提升。

接續參照圖1至圖4，第一合光元件BC1配置於同調光束B1的傳遞路徑上且位於同調光源LS1與光波長轉換模組M1之間。第一合光元件BC1允許特定光波長的光束穿透並反射特定光波長的光束(此部分容後說明)，而本實施例中，第一合光元件BC1允許來自同調光源LS1的同調光束B1穿透。舉例而言，第一合光 元件BC1可以是一分色鏡(dichroic mirror)、一分色濾片(dichroic filter)或一合光稜鏡(X-cube)。

光波長轉換模組M1配置於來自第一合光元件BC1的同調光束B1的傳遞路徑上，且光波長轉換模組M1以一中心轉軸(未標號)為軸心旋轉，光波長轉換模組M1的中心轉軸平行於同調光束B1的傳遞方向。光波長轉換模組M1例如包括一光通過區M1a以及一第一波長轉換區M1b。在實際應用中，為增加照明系統100的色彩，光波長轉換模組M1可進一步包括一第二波長轉換區M1c，其中光通過區M1a、第一波長轉換區M1b以及第二波長轉換區M1c例如是沿著以光波長轉換模組M1的中心轉軸為軸心的一圓形路徑排列，使得光波長轉換模組M1旋轉時，光通過區M1a、第一波長轉換區M1b以及第二波長轉換區M1c輪流切入同調光束B1的傳遞路徑。

當穿透第一合光元件BC1的同調光束B1照射於光波長轉換模組M1的光通過區M1a時，同調光束B1穿透光通過區M1a。當穿透第一合光元件BC1的同調光束B1照射於第一波長轉換區M1b時，第一波長轉換區M1b將同調光束B1轉換成一第一轉換光束B2。此外，當穿透第一合光元件BC1的同調光束B1照射於第二波長轉換區M1c時，第二波長轉換區M1c將同調光束B1轉換成一第二轉換光束B3，其中第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3例如沿相同的路經傳遞至第一合光元件BC1，但不以此為限。此外，第一轉換光束B2的波長不同於第二轉換光束B3的 波長，且第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3的波長不同於同調光束B1的波長。舉例而言，第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3的顏色分別為黃色及綠色，但不以此為限。

第一波長轉換區M1b以及第二波長轉換區M1c可分別設置有一螢光粉層或一量子點層，以將同調光束B1對應轉換成第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3，例如本實施例中，第一波長轉換區M1b設置有黃色螢光粉層，以將藍色同調光束B1轉換成黃色第一轉換光束B2，而第二波長轉換區M1c設置有綠色螢光粉層，以將藍色同調光束B1轉換成綠色第二轉換光束B3，但不以此為限。此外，光波長轉換模組M1可更包括一載板(未繪示)，以承載上述的螢光粉層或量子點層。所述載板可以是反光載板或透光載板。當光波長轉換模組M1使用反光載板時，其可由金屬、合金或其組合所製成，且可透過鏤空反光載板的方式形成光通過區M1a，以使傳遞至光通過區M1a的同調光束B1通過，且可將第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3反射回第一合光元件BC1。此外，鏤空的光通過區M1a可設置透光的擴散片或填充其他具有表面擴散結構或內部具有散射材料的透光物質，用以對穿過光通過區M1a的同調光束B1產生擴散效果，進而降低同調光束B1的散斑(speckle)程度，進而降低照明系統100的散斑雜訊(speckle noise)。另一方面，當光波長轉換模組M1使用透光載板時，光波長轉換模組M1可進一步在第一波長轉換區M1b以及第二波長轉換區M1c上設置反光元件，並將反光元件配置於螢光粉層(或量子 點層)與載板之間，以將第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3反射回第一合光元件BC1，並且可藉由於載板表面設置擴散結構或於載板內部設置散射材料，使穿過光通過區M1a的同調光束B1產生擴散效果。需說明的是，光通過區M1a、第一波長轉換區M1b以及第二波長轉換區M1c的排列方式或區域面積比例等設計參數可端視實際設計需求而定，本發明的光波長轉換模組M1不限於圖3所繪示的型態。

照明系統100可進一步包括光傳遞模組配置於來自光波長轉換模組M1的同調光束B1的傳遞路徑上，以將來自光通過區M1a的同調光束B1傳遞回第一合光元件BC1。在本實施例中，光傳遞模組包括兩片用以改變同調光束B1的傳遞方向的反射鏡R1、R2，其中反射鏡R1設置在光波長轉換模組M1與反射鏡R2之間，但本發明不用以限定光傳遞模組中的元件數量、種類及設置方式。

第一輔助光源LS2適於發出一第一輔助光束B4，其中第一輔助光束B4的波長不同於同調光束B1的波長，以提升照明系統100中同調光束B1的顏色以外的特定色光的純度及亮度。舉例而言，第一輔助光源LS2可設定為至少在第一波長轉換區M1b切入同調光束B1的傳遞方向的期間開啟，以使傳遞至第一合光元件BC1的第一輔助光束B4與第一轉換光束B2進行混光，從而提升特定色光的純度、亮度及演色性等。在本實施例中，第一輔助光源LS2例如為紅色光源，且第一輔助光源LS2設定為在第一波長 轉換區M1b切入同調光束B1的傳遞方向的期間開啟，以提升紅色光的純度及亮度，但不以此為限，第一輔助光束B4的顏色(或光波長頻譜範圍)以及第一輔助光源LS2的開啟時間可依需求而定。

另外，第一輔助光源LS2可以是發光二極體或雷射二極體，且發光二極體或雷射二極體的數量可以是一個或多個。當第一輔助光源LS2為發光二極體時，第一輔助光束B4為一可見光束，而當第一輔助光源LS2為一雷射二極體時，第一輔助光束B4為一雷射光束。

在本實施例中，第一輔助光束B4例如沿著來自光通過區M1a的同調光束B1的傳遞路徑傳遞至第一合光元件BC1。詳言之，照明系統100進一步包括一第二合光元件BC2。第二合光元件BC2可以是一分色鏡、一分色濾片或一合光稜鏡。第二合光元件BC2配置於第一輔助光束B4的傳遞路徑上以及來自光波長轉換模組M1的同調光束B1的傳遞路徑上，且配置於第一輔助光源LS2與第一合光元件BC1之間，以使來自光通過區M1a的同調光束B1依序經由光傳遞模組(包括反射鏡R1、R2)以及第二合光元件BC2傳遞至第一合光元件BC1，而第一輔助光束B4經由第二合光元件BC2而傳遞至第一合光元件BC1。第一合光元件BC1再將第一輔助光束B4以及來自光波長轉換模組M1的第一轉換光束B2合併。換言之，由光波長轉換模組M1反射回第一合光元件BC1的第一轉換光束B2會被第一合光元件BC1反射，從而沿著穿透 第一合光元件BC1的第一輔助光束B4的傳遞路徑傳遞。

如圖1所示，第一合光元件BC1適於反射來自光波長轉換模組M1的第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3，且允許第一輔助光束B4以及同調光束B1穿透。另一方面，第二合光元件BC2適於反射自光波長轉換模組M1的同調光束B1，且允許第一輔助光束B4穿透。由於本實施例的同調光源LS1為藍光光源，第一輔助光源LS2為紅光光源，且第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3的顏色分別為黃色及綠色。因此，第一合光元件BC1可設計成適於反射光波長介於460nm至630nm之間的光束，且適於讓光波長小於460nm及大於630nm的光束穿透。另一方面，第二合光元件BC2可設計成適於反射光波長小於或等於460nm的光束，且適於讓光波長大於460nm的光束穿透。此外，同調光束B1的光波長頻譜範圍至少部分小於或等於460nm，且較佳是小於460nm，以提升同調光束B1穿透第一合光元件BC1的比例以及被第二合光元件BC2反射的比例。另外，第一輔助光束B4的光波長頻譜範圍至少部分大於630nm，且較佳是大於630nm，以提升第一輔助光束B4穿透第一合光元件BC1以及第二合光元件BC2的比例。

在圖1中，反射鏡R2設置在第二合光元件BC2與反射鏡R1之間，但本發明不限於此。在另一實施例中，第二合光元件BC2也可設置在反射鏡R1與反射鏡R2之間，且位於第一輔助光束B4與反射鏡R1之間。

為提供色彩純度更高的光束，照明系統100可進一步包括一濾光模組M2，配置於來自第一合光元件BC1的第一轉換光束B2、第二轉換光束B3、第一輔助光束B4以及同調光束B1的傳遞路徑上。濾光模組M2例如是對應光波長轉換模組M1進行分區。如圖4所示，濾光模組M2例如包括一透光區M2a、一第一濾光區M2b以及一第二濾光區M2c。

濾光模組M2的透光區M2a對應光波長轉換模組M1的光通過區M1a而切入通過光通過區M1a的同調光束B1的傳遞路徑，且同調光束B1穿過透光區M2a。濾光模組M2的第一濾光區M2b對應光波長轉換模組M1的第一波長轉換區M1b而切入第一轉換光束B2以及第一輔助光束B4的傳遞路徑，且第一濾光區M2b將第一轉換光束B2以及第一輔助光束B4轉變成一第一光束L1。濾光模組M2的第二濾光區M2c對應光波長轉換模組M1的第二波長轉換區M1c而切入第二轉換光束B3的傳遞路徑，且第二濾光區M2c將第二轉換光束B3轉變成一第二光束L2，其中第二光束L2的光波長頻譜範圍窄於第二轉換光束B3的光波長頻譜範圍，且第一光束L1的光波長頻譜範圍窄於第一轉換光束B2的光波長頻譜範圍，以提高色彩的純度。

在本實施例中，濾光模組M2例如是一以一轉軸為軸心旋轉的色輪(color wheel)，用以使透光區M2a、第一濾光區M2b以及第二濾光區M2c分別對應光波長轉換模組M1的光通過區M1a、第一波長轉換區M1b以及第二波長轉換區M1c而輪流切入 對應光束的傳遞路徑，其中透光區M2a上可設置有擴散片以降低照明系統100的散斑雜訊，而第一濾光區M2b及第二濾光區M2c上可分別設置有濾光片，以濾除各轉換光束中的部分頻譜，使自照明系統100出射的各純色光束的純度得以有效地提升。舉例而言，第一濾光區M2b上例如設置有紅色濾光片，使穿過第一濾光區M2b的第一轉換光束B2以及第一輔助光束B4可轉變成顏色為紅色的第一光束L1，且第一光束L1具有較高紅色純度，而第二濾光區M2c上例如設置有綠色濾光片，使穿過第二濾光區M2c的第二轉換光束B3可轉變成顏色為綠色的第二光束L2。

由於第一光束L1的強度正比於第一轉換光束B2以及第一輔助光束B4通過第一濾光區M2b上的濾光片的比例，因此第一轉換光束B2的光波長頻譜範圍至少部分重疊於第一光束L1的光波長頻譜範圍，且第一輔助光束B4的光波長頻譜範圍至少部分重疊於第一光束L1的光波長頻譜範圍，以降低第一轉換光束B2以及第一輔助光束B4在濾光模組M2被濾除的比例。第一輔助光束B4的光波長頻譜範圍可以是至少部分重疊於第一轉換光束B2的光波長頻譜範圍，或者，第一輔助光束B4的光波長頻譜範圍可以與第一轉換光束B2的光波長頻譜範圍接近但不重疊。

在本實施例中，透光區M2a上未設置濾光層。因此，為避免第一輔助光源LS2持續開啟而造成第一輔助光束B4穿透透光區M2a而造成藍光產生色偏，第一輔助光源LS2設定為僅在第一波長轉換區M1b切入同調光束B1的傳遞方向的期間開啟，且在 光通過區M1a及第二波長轉換區M1c切入同調光束B1的傳遞方向的期間關閉，以使第一輔助光束B4僅與第一轉換光束B2於第一合光元件BC1合光後進行混光，且使得經由第一輔助光束B4與第一轉換光束B2轉變而成的第一光束L1的色彩純度、亮度及演色性等得以有效提升。然而，本發明不限於上述。在另一實施例中，透光區M2a上也可設置有藍色濾光層，如此，即便第一輔助光源LS2在光通過區M1a及第二波長轉換區M1c切入同調光束B1的傳遞方向的期間仍持續開啟，位於透光區M2a及第二濾光區M2c上的濾光層可濾除第一輔助光束B4，而不會造成色偏。換言之，在透光區M2a上設置有濾光層的架構下，第一輔助光源LS2可以一直開啟。

另外，本實施例的照明系統100還可進一步包括一光均勻化元件RD配置於來自濾光模組M2的同調光束B1、第一光束L1、第二光束L2的傳遞路徑上。光均勻化元件RD例如是光積分柱或透鏡陣列(未顯示)。所述光積分柱可由多個反射鏡所構成，其利用多次反射提升雷射光的均勻性。再者，本實施例的照明系統100還可配置透鏡組110、120、130、140、150、160、170於同調光束B1以及第一輔助光束B4的傳遞路徑上，其中各透鏡組110、120、130、140、150、160、170可包括至少一透鏡，以作為匯聚光線之用，但不以此為限。

在本實施例中，第一輔助光束B4與第一轉換光束B2在傳遞至濾光模組M2之前即進行混光，因此本實施例可以不用改變 第一合光元件BC1、濾光模組M2及位於濾光模組M2之光路徑後的元件(如光均勻化元件RD)的相對配置關係。換言之，本實施例可在不大幅變更原照明系統的架構下透過第一輔助光源LS2的設置，以提升照明系統100中色彩光束的純度及亮度。並且，由於本實施例可以不用藉由調變光波長轉換模組M1中光通過區M1a、第一波長轉換區M1b以及第二波長轉換區M1c的區域面積比例來增加特定色彩的亮度，因此可以避免色偏或部分色彩亮度不足的現象。

上述實施例雖以第一輔助光源LS2為紅光光源進行說明，但不以此為限。在另一實施例中，第一輔助光源LS2也可為綠光光源。如此，第一波長轉換區M1b與第二波長轉換區M1c上的螢光粉層或量子點層需對調位置，使第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3的顏色分別為綠色及黃色。此外，第一濾光區M2b及第二濾光區M2c上的濾光層亦須對調位置，從而使第一光束L1的顏色為綠色，而第二光束L2的顏色為紅色。另外，第一合光元件BC1例如可設計成適於反射光波長介於460nm至545nm之間以及光波長大於555nm的光束，且適於讓光波長介於545nm至555nm之間以及光波長小於460nm的光束穿透。另一方面，第二合光元件BC2可設計成適於反射光波長小於或等於460nm的光束，且適於讓光波長大於460nm的光束穿透。

圖5是依照本發明的第二實施例的一種照明系統的示意圖。請參照圖5，本實施例的照明系統200大致相同於圖1的照明 系統100，且相同的元件以相同的標號表示，於此不再贅述。主要差異在於，本實施例的第一輔助光源LS2所發出的第一輔助光束B4沿著來自同調光源LS1的同調光束B1的傳遞路徑傳遞至第一合光元件BC1’。

詳言之，本實施例的同調光源LS1與第一輔助光源LS2位於第一合光元件BC1’的同一側，且來自同調光源LS1的同調光束B1與來自第一輔助光源LS2的第一輔助光束B4由第一合光元件BC1’的同一表面入射至第一合光元件BC1’中。此外，第一合光元件BC1’例如為一分光及合光功能的稜鏡，以將第一輔助光束B4往濾光模組M2的方向傳遞。再者，由於第一輔助光束B4直接入射第一合光元件BC1’並與第一轉換光束B2進行混光，因此本實施例可省略圖1中第二合光元件BC2的設置，而光傳遞模組可進一步包括反射鏡R3設置在圖1中第二合光元件BC2的位置，以將來自光波長轉換模組M1的同調光束B1傳遞回第一合光元件BC1’。

圖6是依照本發明的第三實施例的一種照明系統的示意圖。請參照圖6，本實施例的照明系統300大致相同於圖1的照明系統100，且相同的元件以相同的標號表示，於此不再贅述。主要差異在於，本實施例的照明系統300更包括一第二輔助光源LS3以及一第三合光元件BC3。第二輔助光源LS3適於發出第二輔助光束B5，其中第二輔助光束B5的波長不同於同調光束B1以及第一輔助光束B4的波長。在本實施例中，第二輔助光源LS3例如用 以提升自第二濾光區M2c(參照圖4)出射之第二光束L2的色彩純度、亮度及演色性等。舉例而言，第二輔助光源LS3例如為綠色光源，且第二輔助光源LS3可為發光二極體或雷射二極體，且發光二極體或雷射二極體的數量可為一個或多個。

第三合光元件BC3配置於第一輔助光束B4以及第二輔助光束B5的傳遞路徑上，且第三合光元件BC3配置於第二輔助光源LS3與第二合光元件BC2之間，第二合光元件BC2位於第三合光元件BC3及第一合光元件BC1之間，其中來自第一輔助光源LS2的第一輔助光束B4以及來自第二輔助光源LS3的第二輔助光束B5依序經由第三合光元件BC3以及第二合光元件BC2傳遞至第一合光元件BC1，且第一輔助光束B4以及第二輔助光束B5沿著來自光通過區M1a(參照圖3)的同調光束B1的傳遞路徑傳遞至第一合光元件BC1。並且，第一合光元件BC1將第一輔助光束B4及來自光波長轉換模組M1的第一轉換光束B2合併，以及將第二輔助光束B5及來自光波長轉換模組M1的第二轉換光束B3合併。

當第一濾光區M2b對應光波長轉換模組M1的第一波長轉換區M1b而切入第一轉換光束B2以及第一輔助光束B4的傳遞路徑時，第一濾光區M2b將第一轉換光束B2以及第一輔助光束B4轉變成第一光束L1，其中第一光束L1的光波長頻譜範圍窄於第一轉換光束B2的光波長頻譜範圍。另一方面，當第二濾光區M2c對應光波長轉換模組M1的第二波長轉換區M1c而切入第二轉換光束B3以及第二輔助光束B5的傳遞路徑時，第二濾光區 M2c將第二轉換光束B3以及第二輔助光束B5轉變成第二光束L2，其中第二光束L2的光波長頻譜範圍窄於第二轉換光束B3的光波長頻譜範圍。第一輔助光源LS2以及第二輔助光源LS3是否持續開啟或僅隨對應的濾光區切換至傳遞路徑時才開啟可視濾光模組M2的透光區M2a是否設置濾光層而定，此部分內容可參照前述，於此不再贅述。

如圖6所示，第三合光元件BC3適於反射來自第二輔助光源LS3的第二輔助光束B5，且讓第一輔助光束B4穿透。第二合光元件BC2適於反射自光波長轉換模組M1的同調光束B1，且讓第一輔助光束B4以及第二輔助光束B5穿透。第一合光元件BC1適於反射來自光波長轉換模組M1的第一轉換光束B2以及第二轉換光束B3，且讓第一輔助光束B4、第二輔助光束B5以及同調光束B1穿透。因此，第一合光元件BC1可設計成適於反射光波長介於460nm至545nm之間以及介於555nm至630nm之間的光束，且適於讓光波長頻譜小於460nm、介於545至555nm之間以及大於630nm的光束穿透。另一方面，第二合光元件BC2可設計成適於反射光波長小於或等於460nm的光束，且適於讓光波長頻譜大於460nm的光束穿透，而第三合光元件BC3可設計成適於反射光波長小於630nm的光束，且適於讓光波長大於或等於630nm的光束穿透。

再者，本實施例的照明系統300還可配置一透鏡組180於第二輔助光束B5的傳遞路徑上且位於第二輔助光源LS3及第三 合光元件BC3之間，其中透鏡組180可包括至少一透鏡，以作為匯聚光線之用，但不以此為限。

圖7是依照本發明的第一實施例的一種投影裝置的示意圖。請參照圖7，投影裝置10包括一照明系統12、一光閥14以及一投影鏡頭16。照明系統12可應用上述圖1、圖5及圖6中實施例的照明系統100、200、300。在本實施例中，照明系統12以上述照明系統100的設置舉例說明，但不以此為限。光閥14配置於來自照明系統12(即圖1中照明系統100)的一照明光束L的傳遞路徑上，以將照明光束L轉換為一影像光束I，其中照明光束L源自於第一轉換光束B2以及第一輔助光束B4。進一步而言，照明光束L更源自於同調光束B1、第一轉換光束B2、第二轉換光束B3以及第一輔助光束B4，且本實施例的照明光束L包括上述的第一光束L1、第二光束L2以及同調光束B1。

光閥14例如為數位微鏡元件(digital micro-mirror device,DMD)、矽基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel)、穿透式液晶面板或其他適當的空間光調變器(spatial light modulator,SLM)，其適於將照明光束L中的第一光束L1、第二光束L2以及同調光束B1分別轉換成一第一影像光束I1、一第二影像光束I2以及一第三影像光束I3，其中第一影像光束I1的傳遞路徑、第二影像光束I2的傳遞路徑以及第三影像光束I3的傳遞路徑實質上重合。投影鏡頭16配置於影像光束I的傳遞路徑上，用以將第一影像光束I1、第二影像光束I2以及第三影像光束I3投射至屏幕或是其他用於可 成像的物件上。在本實施例中，光閥為數位微鏡元件為例，第一影像光束I1、第二影像光束I2及第三影像光束I3例如為紅色影像光束、綠色影像光束以及藍色影像光束，這些影像光束以高頻率輪流投射於屏幕時，藉由視覺暫留原理，使用者便能夠在屏幕上觀看到彩色影像畫面，若光閥為三片穿透式液晶面板時，則以另一方式投射於屏幕上(在此不贅述)，以讓使用者觀看到彩色影像畫面。

綜上所述，本發明之實施例可達到下列優點或功效之至少其一。本發明的上述實施例的照明系統及應用上述照明系統的投影裝置可藉由至少一輔助光源的設置而提升至少一色彩光束的純度及亮度。此外，由於本發明的上述實施例可以不用藉由調變光波長轉換模組中各顏色的區域面積比例來增加特定色彩的亮度，因此可以避免色偏或部分色彩亮度不足的現象。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。另外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”及“第三”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100‧‧‧照明系統

110、120、130、140、150、160、170‧‧‧透鏡組

B1‧‧‧同調光束

B2‧‧‧第一轉換光束

B3‧‧‧第二轉換光束

B4‧‧‧第一輔助光束

BC1‧‧‧第一合光元件

BC2‧‧‧第二合光元件

L1‧‧‧第一光束

L2‧‧‧第二光束

LS1‧‧‧同調光源

LS2‧‧‧第一輔助光源

M1‧‧‧光波長轉換模組

M2‧‧‧濾光模組

R1、R2‧‧‧反射鏡

RD‧‧‧光均勻化元件

Claims (13)

1. 一種照明系統，包括：一同調光源，適於發出一同調光束；一第一合光元件，配置於該同調光束的傳遞路徑上；一光波長轉換模組，配置於來自該第一合光元件的該同調光束的傳遞路徑上，該第一合光元件位於該同調光源與該光波長轉換模組之間，該光波長轉換模組將該同調光束轉換成一第一轉換光束且將該第一轉換光束反射回該第一合光元件，該第一轉換光束的波長不同於該同調光束的波長；以及一第一輔助光源，適於發出一第一輔助光束，該第一輔助光束的波長不同於該同調光束的波長，其中該第一輔助光束沿著該同調光束的傳遞路徑傳遞至該第一合光元件，且該第一合光元件將該第一輔助光束以及來自該光波長轉換模組的該第一轉換光束合併。
2. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，其中該光波長轉換模組包括一光通過區以及一第一波長轉換區，該光通過區以及該第一波長轉換區輪流切入該同調光束的傳遞路徑，當該同調光束照射於該光通過區時，該同調光束穿透該光通過區，當該同調光束照射於該第一波長轉換區時，該第一波長轉換區將該同調光束轉換成該第一轉換光束，該照明系統更包括一光傳遞模組，配置於來自該光波長轉換模組的該同調光束的傳遞路徑上，以將來自該光通過區的該同調光束傳遞回該第一合光元件。
3. 如申請專利範圍第2項所述的照明系統，更包括：一濾光模組，配置於來自該第一合光元件的該第一轉換光束、該第一輔助光束以及該同調光束的傳遞路徑上，該濾光模組包括一透光區以及一第一濾光區，該透光區對應該光波長轉換模組的該光通過區而切入通過該光通過區的該同調光束的傳遞路徑，且該同調光束穿過該透光區，該第一濾光區對應該光波長轉換模組的該第一波長轉換區而切入該第一轉換光束以及該第一輔助光束的傳遞路徑，且該第一濾光區將該第一轉換光束以及該第一輔助光束轉變成一第一光束，該第一光束的光波長頻譜範圍窄於該第一轉換光束的光波長頻譜範圍。
4. 如申請專利範圍第2項所述的照明系統，更包括：一第二合光元件，配置於該第一輔助光束的傳遞路徑上以及來自該光波長轉換模組的該同調光束的傳遞路徑上，且該第二合光元件配置於該第一輔助光源與該第一合光元件之間，其中來自該光通過區的該同調光束經由該光傳遞模組以及該第二合光元件傳遞至該第一合光元件，且該第一輔助光束沿著來自該光通過區的該同調光束的傳遞路徑傳遞至該第一合光元件。
5. 如申請專利範圍第4項所述的照明系統，更包括：一第二輔助光源，適於發出一第二輔助光束，該第二輔助光束的波長不同於該同調光束以及該第一輔助光束的波長；以及一第三合光元件，配置於該第一輔助光束以及該第二輔助光束的傳遞路徑上，且該第三合光元件配置於該第二輔助光源與該 第一合光元件之間，其中來自該第一輔助光源的該第一輔助光束以及來自該第二輔助光源的該第二輔助光束經由該第三合光元件以及該第二合光元件傳遞至該第一合光元件，且該第一輔助光束以及該第二輔助光束沿著來自該通過區的該同調光束的傳遞路徑傳遞至該第一合光元件。
6. 如申請專利範圍第5項所述的照明系統，其中該光波長轉換模組包括一第二波長轉換區，該光通過區、該第一波長轉換區以及該第二波長轉換區輪流切入該同調光束的傳遞路徑，當該同調光束照射於該第二波長轉換區時，該第二波長轉換區將該同調光束轉換成一第二轉換光束且將該第二轉換光束反射回該第一合光元件，該第二轉換光束的波長不同於該同調光束的波長，該第二輔助光束的光波長頻譜範圍至少部分重疊於該第二轉換光束的光波長頻譜範圍。
7. 如申請專利範圍第5項所述的照明系統，其中該第二輔助光源為發光二極體或雷射二極體。
8. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，其中該第一輔助光束沿著來自該同調光源的該同調光束的傳遞路徑傳遞至該第一合光元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，其中該第一輔助光束的光波長頻譜範圍至少部分重疊於該第一轉換光束的光波長頻譜範圍，或者該第一輔助光束的光波長頻譜範圍不重疊於該第一轉換光束的光波長頻譜範圍。
10. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，其中該第一輔助光源為發光二極體或雷射二極體。
11. 如申請專利範圍第1項所述的照明系統，更包括：一第二輔助光源，適於發出一第二輔助光束，該第二輔助光束的波長不同於該同調光束以及該第一輔助光束的波長，其中該第二輔助光束沿著該同調光束以及該第一輔助光束的傳遞路徑傳遞至該第一合光元件。
12. 一種投影裝置，包括：一照明系統，包括：一同調光源，適於發出一同調光束；一第一合光元件，配置於該同調光束的傳遞路徑上；一光波長轉換模組，配置於來自該第一合光元件的該同調光束的傳遞路徑上，該第一合光元件位於該同調光源與該光波長轉換模組之間，該光波長轉換模組將該同調光束轉換成一第一轉換光束且將該第一轉換光束反射回該第一合光元件，該第一轉換光束的波長不同於該同調光束的波長；以及一第一輔助光源，適於發出一第一輔助光束，該第一輔助光束的波長不同於該同調光束的波長，其中該第一輔助光束沿著該同調光束的傳遞路徑傳遞至該第一合光元件，且該第一合光元件將該第一輔助光束以及來自該光波長轉換模組的該第一轉換光束合併；一光閥，配置於來自該照明系統的一照明光束的傳遞路徑 上，以將該照明光束轉換為一影像光束，其中該照明光束源自於該第一轉換光束以及該第一輔助光束；以及一投影鏡頭，配置於該影像光束的傳遞路徑上。
13. 如申請專利範圍第12項所述的投影裝置，其中該光波長轉換模組包括一光通過區以及一第一波長轉換區，該光通過區以及該第一波長轉換區輪流切入該同調光束的傳遞路徑，當該同調光束照射於該光通過區時，該同調光束通過該光通過區，當該同調光束照射於該第一波長轉換區時，該第一波長轉換區將該同調光束轉換成該第一轉換光束，該照明系統更包括一光傳遞模組，配置於來自該光波長轉換模組的該同調光束的傳遞路徑上，以將來自該光通過區的該同調光束傳遞回該第一合光元件，該照明光束更源自於該同調光束。