投影机及其照明系统技术方案

本发明专利技术提出一种照明系统，其包括激发光源、透镜组、分光装置及荧光转轮。透镜组具有光轴与垂直于光轴的光通截面。分光装置包括分光层，其能将激发光源所发出的激发光束反射至透镜组。分光层沿着平行光轴的方向在光通截面上投影出重叠区域，而光轴未通过重叠区域。重叠区域的面积大于光通截面的1/4面积，小于光通截面的1/2面积。荧光转轮能接收通过透镜组的激发光束，并具有反射区以及至少一荧光区。荧光区能将激发光束转换成转换光束，并反射转换光束至透镜组，而反射区能将激发光束反射回透镜组。上述照明系统具有较少的光学元件以及简化的光学设计，以帮助降低成本以及缩小体积。此外，一种包括上述照明系统的投影机也在此提出。

Projector and lighting system

The invention provides an illumination system, which comprises an excitation light source, a lens group, a light splitter and a fluorescent runner. The lens group has a light cross section perpendicular to the optical axis. The light splitting device comprises a light dividing layer, which can reflect the excited light emitted by the excitation light source to the lens group. The spectroscopic layer projects overlapping areas on the optical cross section along the direction of the parallel optical axis, while the optical axis does not pass through the overlapping areas. The area of the overlap area is larger than the 1/4 area of the optical cross section, less than the 1/2 area of the optical cross section. The fluorescent wheel can receive the excitation beam passing through the lens group, and has a reflection area and at least one fluorescent region. The fluorescence region can convert the excitation beam into the converted beam, and reflect the converted beam to the lens group, while the reflection region can reflect the excitation beam back to the lens group. The above lighting system has fewer optical components and simplified optical design to help reduce costs and reduce volume. In addition, a projector including the above lighting system is also presented here.

【技术实现步骤摘要】
投影机及其照明系统
本专利技术涉及一种显示装置，且特别涉及一种投影机及其照明系统。
技术介绍
现有的数字光源处理(DigitalLightProcessing，DLP)投影机包括照明系统、数字微镜元件(DigitalMicro-mirrorDevice，DMD)及投影镜头，其中照明系统用于提供照明光束，而数字微镜元件用于将照明光束转换成影像光束。投影镜头用于将影像光束投影于荧幕上，以在荧幕上形成影像画面。此外，随着照明技术的发展，上述投影机目前很多已采用激光光源(lasersource)来作为照明系统的光源，其中激光光源可为激光二极管(LaserDiode，LD)。图1是现有一种采用激光光源的照明系统的示意图。请参阅图1，在照明系统100中，激光光源模块110能发出蓝光光束112。蓝光光束112在依序通过准直元件122、分色片(dichroicmirror)130以及透镜123、124之后，蓝光光束112照射于荧光转轮(phosphorwheel)140。荧光转轮140转动，并可具有反射部、绿色荧光区、黄色荧光区与透射区或开孔区(这些荧光转轮140的元件图都未示)，而绿色荧光区与黄色荧光区都形成于反射部上。当蓝光光束112个别照射在绿色荧光区与黄色荧光区时，绿色荧光区与黄色荧光区会分别激发出绿光光束113与黄光光束114，而反射部会将绿光光束113及黄光光束114反射至分色片130。绿光光束113及黄光光束114被分色片130反射后会通过透镜125而照射于可转动的色轮150。荧光转轮140的开孔区可供蓝光光束112穿透。当蓝光光束112穿过开孔区之后，蓝光光束112会依序通过透镜126、127、反射部161、162、透镜128、反射部163、透镜129及分色片130、透镜125。之后，蓝光光束112会照射于色轮150。色轮150具有红光滤光区、绿光滤光区、透明区以及扩散区，其中黄色荧光区对应于红光滤光区及透明区，绿色荧光区对应于绿光滤光区，而开孔区对应于扩散区。色轮150与荧光转轮140能彼此配合地转动，以使绿光光束113照射于绿光滤光区，黄光光束114照射于红光滤光区及透明区，而蓝光光束112照射于扩散区。通过色轮150过滤后的色光光束，是形成彩色影像的蓝光光束、绿光光束、红光光束以及用于提升亮度的黄光光束。各色光束会进入光积分柱170。然而，从以上描述可知现有照明系统100需要许多光学元件(例如多个透镜123至128)，而且照明系统100的光学设计(opticallayout)复杂，因而具有成本高、体积大以及光学效率差的缺点。本“
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
”中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。此外，在“
技术介绍
”中所揭露的内容并不代表该内容或者本专利技术一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表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，其具有较少的光学元件以及简化的光学设计，以帮助降低成本以及缩小体积。本专利技术另提供一种投影机，其包括上述照明系统。本专利技术的其它优点可以从以下本专利技术所揭露的技术特征中得到进一步的了解。本专利技术所提供的照明系统包括激发光源、透镜组、分光装置(dichroicdevice)以及荧光转轮。激发光源用于发出激发光束(excitationbeam)，而透镜组具有光轴(opticalaxis)以及光通截面(lightfluxcross-section)，其中光通截面与光轴呈垂直。分光装置包括分光层。分光层用于将激发光束反射至透镜组，并沿着平行光轴的方向在光通截面上投影出重叠区域，其中光轴未通过重叠区域，且重叠区域的面积大于光通截面的1/4面积，小于光通截面的1/2面积。荧光转轮用于接收通过透镜组的激发光束，并具有反射区以及至少一荧光区。荧光区用于将激发光束转换成转换光束，并反射转换光束至透镜组，而反射区用于将激发光束反射回透镜组。激发光束与转换光束都通过光通截面，而转换光束穿透分光层。本专利技术所提供的投影机包括上述照明系统、光阀单元以及投影镜头。光阀单元配置于光积分柱所转换成的照明光束的传递路径上，以将照明光束转换成影像光束。光阀单元配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束转换成影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。由于分光层在光通截面上所投影的重叠区域未被透镜组的光轴所通过，而且此重叠区域的面积大于光通截面的1/4面积，小于光通截面的1/2面积，以至于激发光束的轴心(axis)与透镜组光轴不共轴(noncoaxial)。因此，透镜组得以偏折(deflecting)激发光束，以使从荧光转轮出射的激发光束不会全部入射于分光层，甚至完全不会入射于分光层。如此，从荧光转轮而来的激发光束不会完全被分光层所阻挡，以使激发光束与转换光束得以被转换成照明光束。相较于现有照明系统(如图1所示)，本专利技术显然采用较少的光学元件，并且具有较为简化的光学设计，从而帮助降低成本以及缩小体积。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1是现有一种采用激光光源的照明系统的示意图。图2A是本专利技术一实施例的照明系统的示意图。图2B是图2A中的分光层与光通截面之间的重叠区域的示意图。图2C是图2A中的分光层与光通截面之间的另一种重叠区域的示意图。图2D是图2A中的荧光转轮的正面示意图。图2E是图2D中沿线2E-2E剖面所绘制的荧光转轮的剖面示意图。图2F是图2A中的滤光转轮的正面示意图。图2G是图2F中沿线2G-2G剖面所绘制的滤光转轮的剖面示意图。图3A是本专利技术另一实施例中的荧光转轮的剖面示意图。图4A是本专利技术另一实施例中的滤光转轮的正面示意图。图4B是图4A中沿线4B-4B剖面所绘制的滤光转轮的剖面示意图。图5A是本专利技术另一实施例中的荧光转轮的正面示意图。图5B是图5A中沿线5B-5B剖面所绘制的荧光转轮的剖面示意图。图6是本专利技术另一实施例中的荧光转轮的正面示意图。图7A至图7C是本专利技术其它三种实施例中的荧光转轮的立体示意图。图8是本专利技术另一实施例的照明系统的示意图。图9是本专利技术另一实施例的照明系统的示意图。图10是本专利技术另一实施例的照明系统的示意图。图11是本专利技术另一实施例的照明系统的示意图。图12是本专利技术一实施例的投影机的示意图。具体实施方式有关本专利技术的前述及其它
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图的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2A是本专利技术一实施例的照明系统的示意图。请参阅图2A，照明系统200包括激发光源210、分光装置220以及透镜组230。激发光源210能发出激发光束L10，并可为激光光源，例如激光二极管，所以激发光束L10可为一种激光光束(laserbeam)，也可为发光二级管光源(lightemittingdiode，LED)。此外，激发光束L10可以是蓝色光束，其波长例如是445纳米(nm)或455纳米。分光装置220包括分光层221与透明基板222。透明基板222例如是玻璃板或亚克力板本文档来自技高网...

【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、透镜组、分光装置以及荧光转轮，所述激发光源用于发出激发光束；所述透镜组具有光轴以及与所述光轴垂直的光通截面；所述分光装置包括分光层，所述分光层用于将所述激发光束反射至所述透镜组，并沿着平行所述光轴的方向在所述光通截面上投影出重叠区域，其中所述光轴未通过所述重叠区域，且所述重叠区域的面积大于所述光通截面的1/4面积，小于所述光通截面的1/2面积；所述荧光转轮用于接收通过所述透镜组的所述激发光束，并具有反射区以及至少一荧光区，其中所述至少一荧光区用于将所述激发光束转换成转换光束，并反射所述转换光束至所述透镜组，而所述反射区用于将所述激发光束反射回所述透镜组，其中所述激发光束与所述转换光束都通过所述光通截面，而所述转换光束穿透所述分光层。

【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、透镜组、分光装置以及荧光转轮，所述激发光源用于发出激发光束；所述透镜组具有光轴以及与所述光轴垂直的光通截面；所述分光装置包括分光层，所述分光层用于将所述激发光束反射至所述透镜组，并沿着平行所述光轴的方向在所述光通截面上投影出重叠区域，其中所述光轴未通过所述重叠区域，且所述重叠区域的面积大于所述光通截面的1/4面积，小于所述光通截面的1/2面积；所述荧光转轮用于接收通过所述透镜组的所述激发光束，并具有反射区以及至少一荧光区，其中所述至少一荧光区用于将所述激发光束转换成转换光束，并反射所述转换光束至所述透镜组，而所述反射区用于将所述激发光束反射回所述透镜组，其中所述激发光束与所述转换光束都通过所述光通截面，而所述转换光束穿透所述分光层。2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述荧光转轮包括转盘以及至少一荧光材料，所述转盘具有光接收面，其中所述光接收面区分成所述反射区与所述至少一荧光区；所述至少一荧光材料配置于所述至少一荧光区内，并用于转换所述激发光束为所述转换光束。3.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述转盘还具有：光学微结构，形成于所述光接收面，并位于所述反射区内，其中所述光学微结构用于散射所述激发光束。4.如权利要求3所述的照明系统，其特征在于，所述光学微结构为形成于所述光接收面上的多个凸部或多个凹陷。5.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述荧光转轮还包括：光扩散膜，形成于所述光接收面，并位于所述反射区内。6.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述转盘还具有位于所述光接收面的倾斜部，所述倾斜部位于所述反射区内，并具有相对于所述光接收面倾斜的斜面。7.如权利要求6所述的照明系统，其特征在于，所述倾斜部相对于所述光接收面的高度从所述转盘的圆心朝向远离所述圆心的方向而递减。8.如权利要求6所述的照明系统，其特征在于，所述倾斜部相对于所述光接收面的高度从所述转盘的圆心朝向远离所述圆心的方向而递增。9.如权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述转盘还具有多个位于所述光接收面的倾斜部，各所述倾斜部位于所述反射区内，并具有斜面，其中各所述斜面相对于所述光接收面倾斜，而各所述倾斜部沿着所述转盘的半径而呈直线排列。10.如权利要求9所述的照明系统，其特征在于，各所述倾斜部相对于所述光接收面的高度从所述转盘的圆心朝向远离所述圆心的方向而递减。11.如权利要求9所述的照明系统，其特征在于，各所述倾斜部相对于所述光接收面的高度从所述转盘的圆心朝向远离所述圆心的方向而递增。12.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述荧光转轮包括：辅助荧光材料，配置于所述反射区，并用于转换部分所述激发光束为辅助色光。13.如权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述辅助荧光材料局部覆盖所述反射区。14.如权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述辅助荧光材料全面覆盖所述反射区。15.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述分光装置还包括一透明基板，所述透明基板具有平面，而所述分光层形成于所述平面上。16.如权利要求15所...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖建中，
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