CN108732852B - 投影机及其照明*** - Google Patents

Abstract

本发明提出一种照明***，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***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***的投影机也在此提出。

Description

投影机及其照明***

技术领域

本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种投影机及其照明***。

背景技术

现有的数字光源处理(Digital Light Processing，DLP)投影机包括照明***、数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device，DMD)及投影镜头，其中照明***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(laser source)来作为照明***的光源，其中激光光源可为激光二极管(Laser Diode，LD)。

图1是现有一种采用激光光源的照明***的示意图。请参阅图1，在照明***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(dichroic mirror)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***100需要许多光学元件(例如多个透镜123至128)，而且照明***100的光学设计(optical layout)复杂，因而具有成本高、体积大以及光学效率差的缺点。

本“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”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“背景技术”中所揭露的内容并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，也不代表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

本发明提供一种照明***，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。

本发明另提供一种投影机，其包括上述照明***。

本发明的其它优点可以从以下本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

本发明所提供的照明***包括激发光源、透镜组、分光装置(dichroic device)以及荧光转轮。激发光源用于发出激发光束(excitation beam)，而透镜组具有光轴(opticalaxis)以及光通截面(light flux cross-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。

本发明所提供的投影机包括上述照明***、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***(如图1所示)，本发明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。

为让本发明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***的示意图。

图2A是本发明一实施例的照明***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是本发明另一实施例中的荧光转轮的剖面示意图。

图4A是本发明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是本发明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是本发明另一实施例中的荧光转轮的正面示意图。

图7A至图7C是本发明其它三种实施例中的荧光转轮的立体示意图。

图8是本发明另一实施例的照明***的示意图。

图9是本发明另一实施例的照明***的示意图。

图10是本发明另一实施例的照明***的示意图。

图11是本发明另一实施例的照明***的示意图。

图12是本发明一实施例的投影机的示意图。

具体实施方式

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发明。

图2A是本发明一实施例的照明***的示意图。请参阅图2A，照明***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(laser beam)，也可为发光二级管光源(light emitting diode，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，透明基板222具有平面222f，而分光层221形成于平面222f上，并且覆盖平面222f。

分光层221能反射特定波长范围的光束，并且让此特定波长范围以外的其它特定波长范围的光束穿透。例如，分光层221配置于激发光束L10的传递路径上，并且能将激发光束L10反射至透镜组230。此外，分光层221例如是分色镜(dichroic mirror)、或者干涉滤波膜(interference filter film)，并且具有光学多层膜结构(optical multilayerstructure)。

透镜组230也配置于激发光束L10的传递路径上，并可包括至少一片透镜。以图2A实施例为例，透镜组230包括两片透镜231与232，但在其它实施例中，透镜组230可以只包括一片透镜，或是包括三片以上的透镜。所以，透镜组230所包括的透镜数量不限定如图2A所示的两片。在图2A的实施例中，激发光束L10依序通过透镜231与透镜232而透镜231与232彼此重叠，且透镜231的尺寸大于透镜232的尺寸，其中透镜232不会凸出透镜231的边缘231e，即透镜232不会遮盖透镜231的边缘231e，以控制激发光束L10的光发散角度。

透镜组230具有光轴230a，其中光轴230a沿着透镜231与232两者的轴心而穿透透镜231与232，所以透镜231与232彼此共轴(coaxial)。此外，透明基板222可以具有斜切边222e(beveled edge)，其可与光轴230a平行。透镜组230还具有光通截面231f，而光轴230a垂直于光通截面231f，并通过光通截面231f，其中光轴230a通过光通截面231f的中心位置。

激发光束L10也会通过光通截面231f，但激发光束L10的轴心不与光轴230a重叠，所谓激发光束L10的轴心是指激发光束L10的主光线的轴心，所以激发光束L10的轴心与透镜组230的光轴230a不共轴，以使透镜组230能偏折激发光束L10的行进方向，如图2A所示。此外，本案的附图都以直线来表示激发光束L10的主光线，而此直线可视为激发光束L10的轴心。因此，从图2A来看，显然激发光束L10的轴心与透镜组230的光轴230a不共轴，以至于激发光束L10能被透镜组230偏折，如图2A所示。

请参阅图2A与图2B，其中图2B是沿着图2A中方向V1观看透镜组230而绘制的侧视示意图，而方向V1平行于光轴230a。由于透镜231的尺寸大于透镜232的尺寸，而且透镜231与透镜232彼此共轴，因此从方向V1观看透镜组230，会发现透镜231完全遮盖透镜232，所以图2B仅绘示透镜231。光通截面231f为透镜组230所具有的虚拟平面(imaginary plane)，而光通截面231f的轮廓(contour)等同于透镜组230中有效的最大尺寸的透镜的边缘。以图2B为例，光通截面231f的轮廓等同于透镜231的边缘231e。也就是说，图2B中边缘231e所围绕的区域等同于光通截面231f。

分光装置220、透镜231与232都沿着光轴230a排列，而且分光装置220与透镜组230重叠。具体而言，分光层221沿着平行光轴230a的方向在光通截面231f上投影出重叠区域Z2b，如图2B所示。从图2B来看，呈矩形形状的重叠区域Z2b的面积显然大于光通截面231f(即边缘231e所围绕的区域)的1/4面积，小于光通截面231f的1/2面积。另外，光轴230a不会通过重叠区域Z2b，即光轴230a也不会通过分光层220。

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。请参阅图2A与图2C，除了图2B所示的重叠区域Z2b之外，分光层221也可沿着平行光轴230a的方向在光通截面231f上投影出重叠区域Z2c，如图2C所示。不同于图2B中形状为矩形的重叠区域Z2b，图2C中的重叠区域Z2c形状为扇形。此外，从图2C来看，重叠区域Z2c的面积显然也是大于光通截面231f的1/4面积，小于光通截面231f的1/2面积，而且光轴230a不会通过重叠区域Z2c。由此可知，分光层221在光通截面231f上所投影的重叠区域的形状可以有多种，例如矩形的重叠区域Z2b或扇形的重叠区域Z2c。

请参阅图2A，照明***200还包括荧光转轮240，其配置于激发光束L10的传递路径上。透镜组230配置在分光装置220与荧光转轮240之间，所以荧光转轮240能接收通过透镜组230的激发光束L10。荧光转轮240能相对于分光装置220而旋转，以使激发光束L10能照射在荧光转轮240的多个不同部位(section)。荧光转轮240的至少一部位能将激发光束L10转换成至少一种转换光束L11，并反射转换光束L11至透镜组230，而荧光转轮240的另一部位能直接将激发光束L10反射回透镜组230，以使激发光束L10与转换光束L11都通过光通截面231f。转换光束L11能穿透分光装置220，即转换光束L11会穿透分光层221。

图2D是图2A中的荧光转轮的正面示意图。请参阅图2A与图2D，荧光转轮240具有反射区24b，而反射区24b能将激发光束L10反射回透镜组230。此外，荧光转轮240还具有至少一个荧光区。以图2D的实施例为例，荧光转轮240具有两个荧光区24y与24g，其中荧光区24y与24g能将激发光束L10分别转换成两种波长不同的转换光束L11，并反射这些转换光束L11至透镜组230。

举例而言，荧光区24y所转换出来的转换光束L11可为黄光，而荧光区24g所转换出来的转换光束L11可为绿光，所以荧光区24y与24g所产生的转换光束L11分别具有彼此不同的波长，以使荧光转轮240能提供绿光与黄光。此外，这些转换光束L11(例如黄光与绿光)都能穿透分光装置220及其分光层221。虽然在图2D的实施例中，荧光转轮240具有两个荧光区24y与24g，但在其它实施例中，荧光转轮240也可以仅具有一个荧光区24y，所以荧光转轮240所具有的荧光区的数量可以是一个，不限定是多个。

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。请参阅图2D与图2E，荧光转轮240包括转盘241以及至少一种荧光材料。转盘241可以是金属板或表面镀有反光层的基板，其中反光层例如是金属薄膜(未显示)，而基板例如是玻璃板或陶瓷板。转盘241具有光接收面241s，其能反射光线，而上述荧光材料配置于光接收面241s上。

在图2D与图2E所示的实施例中，光接收面241s区分成反射区24b、荧光区24y与24g，而荧光转轮240包括两种不同的荧光材料，其例如是荧光粉体(phosphor powder)。在这两种荧光材料中，其中一种是荧光材料242y，其配置于荧光区24y内，且可为黄色荧光粉。另一种荧光材料(未绘示)配置于荧光区24g，且可为绿色荧光粉。因此，这两种荧光材料能分别转换激发光束L10为不同的转换光束L11，例如黄光与绿光转换光束L11，而这些荧光材料底下的光接收面241s能反射这些转换光束L11，以使这些转换光束L11入射于透镜组230。

当上述荧光材料(包括荧光材料242y)为荧光粉体时，从荧光区24y与24g所发出的转换光束L11都为散射光(scattered light)，且可呈朗伯特分布(Lambertiandistribution)。也就是说，这些刚从荧光区24y与24g发出的转换光束L11都是发散光束(diverging beam)。透镜组230能收集这些发散的转换光束L11，并将这些转换光束L11集中并准直出射，以减少转换光束L11的损耗。

荧光转轮240还包括光扩散膜242b，其用来散射光线。光扩散膜242b形成于光接收面241s上，并位于反射区24b内。当激发光束L10入射于光扩散膜242b时，光扩散膜242b能散射一部分的激发光束L10。由于激发光束L10是激光光束，因此激发光束L10具有同调性(coherence)，以至于入射于光滑表面的激发光束L10容易会因为干涉(interference)而产生光斑(speckle)，导致降低影像的质量。利用光扩散膜242b对激发光束L10的散射，可以降低或破坏同调性的影响，进而减少或消除光斑的产生。然而，在本实施例中，光扩散膜242b可以仅让少部分的激发光束L10散射。也就是说，从光扩散膜242b出射的激发光束L10可以不是呈朗伯特分布，以维持一定的光学效率。

请参阅图2A与图2D，当激发光束L10被反射区24b反射回透镜组230时，由于激发光束L10在入射于反射区24b以前已被透镜组230偏折，所以反射回透镜组230的激发光束L10的轴心不会通过分光层221，即激发光束L10不会直接入射于分光层221。因此，分光层221不会阻挡到透镜组230所传递的激发光束L10。如此，从荧光转轮240出射的激发光束L10不会全部被分光层221所阻挡，以使激发光束L10与转换光束L11能够被后续的光学元件接收，并且被转换成照明光束L13。另外，由于透明基板222所具有的斜切边222e平行于光轴230a平行，因此避免从荧光转轮240出射的激发光束L10入射于透明基板222的光线，提高光学效率。

请参阅图2A，照明***200还可包括收光件260与滤光转轮250，其中收光件260与滤光转轮250依序配置于激发光束L10与转换光束L11两者的传递路径上。分光装置220配置于收光件260与透镜组230之间，而透镜组230与收光件260都配置在滤光转轮250与荧光转轮240之间，以使从荧光转轮240出射的激发光束L10与转换光束L11在通过透镜组230之后，会依序通过收光件260与滤光转轮250。

收光件260能收敛激发光束L10与转换光束L11，其中收光件260例如是凸透镜，但不限于此。滤光转轮250能相对于分光装置220而旋转，以使激发光束L10与转换光束L11能分别照射在滤光转轮250的不同部位。滤光转轮250能过滤转换光束L11，以形成多个滤光光束L12(附图仅绘示一条)，而且滤光转轮250还可允许激发光束L10穿透。此外，在本实施例中，穿透滤光转轮250后的激发光束L10的颜色不会改变，但不限于此。

图2F是图2A中的滤光转轮的正面示意图。请参阅图2A与图2F，滤光转轮250可具有多个光穿透部25b、25y与多个滤光部25r、25g。光穿透部25b用于让激发光束L10穿透，而光穿透部25y用于让其中一部份转换光束L11穿透。而滤光部25r与25g能过滤其它部分的转换光束L11，以形成这些滤光光束L12，其中这些滤光光束L12可为原色光(primary colorlight)，或颜色贴近原色的光束，不限于此。

具体而言，入射于滤光转轮250的这些转换光束L11可分别是黄光与绿光。黄光转换光束L11会穿透滤光部25r与光穿透部25y，其中穿透光穿透部25y后的黄光转换光束L11的颜色不会改变。由于黄光可由红光与绿光混合而成，因此黄光含有红光与绿光。所以，穿透滤光部25r后的黄光转换光束L11会被转换成红光滤光光束L12。绿光转换光束L11穿透滤光部25g，并且被滤光部25g转换成绿光滤光光束L12，其中此绿光滤光光束L12可为绿色的原色光，或是比绿光转换光束L11更贴近绿原色的光束。此外，由于黄光含有红光与绿光，因此在其它实施例中，绿光滤光光束L12可由滤光部25g过滤黄光转换光束L11而形成，而荧光转轮240可以仅包括一种黄光荧光材料，例如荧光材料242y。

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。请参阅图2F与图2G，在本实施例中，光穿透部25b可具有表面散射结构S1，其用于散射激发光束L10，以使激发光束L10能均匀地从滤光转轮250出射，以及有效地降低或消除因干涉所产生的光斑(speckle)。从图2G来看，表面散射结构S1呈现一种锯齿状结构，而表面散射结构S1具有多个凸部(未标示)，其中这些凸部的形状实质上/大体上相同。这些凸部个别的宽度实质上相同，且此宽度在1微米(μm)以上，所以表面散射结构S1难以产生明显可见的光绕射现象。

在图2G的实施例中，这些凸部是呈规则排列，而且表面散射结构S1可与棱镜片(prism sheet)的表面棱柱结构相同，以使光穿透部25b得以偏折激发光束L10，如图2G所示。不过，在其它实施例中，表面散射结构S1的这些凸部可以呈不规则排列，而且其中至少两个凸部的尺寸(例如宽度)或形状可以彼此不同。此外，表面散射结构S1的凸部可替换成尺寸及形状都相同的凹陷。或者，表面散射结构S1的凸部也可替换成呈不规则排列的凹陷，其中这些凹陷的至少其中两个尺寸或形状彼此不同。

请参阅图2A，照明***200还包括光积分柱270，其位于滤光光束L12与激发光束L10两者的传递路径上。滤光转轮250位于光积分柱270与分光装置220之间，以使光积分柱270能接收并集中从滤光转轮250而来的这些滤光光束L12与激发光束L10，并将这些滤光光束L12与激发光束L10转换成照明光束L13。照明光束L13可应用于投影机，并且可入射于光阀单元与投影镜头，从而转换成能在荧幕上形成影像画面的影像光束。

图3A是本发明另一实施例中的荧光转轮的剖面示意图。请参阅图3A，图3A的荧光转轮340与图2E的荧光转轮240相似，且荧光转轮340也具有反射区34b以及至少一个荧光区(未绘示)，并且包括转盘341以及荧光材料(未绘示)。由于荧光转轮340与240相似，因此有关两者的相同结构特征，原则上下文不再重复叙述，而图3A也仅绘示两者的差异，即荧光转轮340的反射区34b。

具体而言，转盘341具有光学微结构342b。光学微结构342b形成于光接收面341s，并位于反射区34b内。光学微结构342b能散射激发光束L10，且光学微结构342b可以是形成于光接收面341s上的多个凹陷(未标示)，如图3A所示。光学微结构342b的凹陷的尺寸可相当于图2G中表面散射结构S1的凸部的尺寸，所以光学微结构342b同样也难以产生明显可见的光绕射现象。

在图3A的实施例中，光学微结构342b的这些凹陷的形状可以实质上相同，而且这些凹陷可以实质上具有相同的宽度，并且可以呈规则排列。不过，在其它实施例的光学微结构342b中，这些凹陷可以呈不规则排列，而且其中至少两个凹陷的尺寸或形状可以彼此不同。此外，光学微结构342b也可以是形成于光接收面341s上的多个凸部，其结构如同图2G的表面散射结构S1。

图4A是本发明另一实施例中的滤光转轮的正面示意图，而图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。请参阅图4A与图4B，图4A的滤光转轮450相似于图2F的滤光转轮250。例如，滤光转轮450也具有多个光穿透部45b、25y以及多个滤光部25r、25g。不过，不同于滤光转轮250，滤光转轮450的光穿透部45b具有多个光散射粒子451。这些光散射粒子451的作用与图2G中的表面散射结构S1相似，即这些光散射粒子451用于散射激发光束L10。由此可知，本发明多种实施例所披露的滤光转轮可采用表面散射结构S1或多个散射粒子451来体现散射激发光束L10，如同上述滤光转轮450与250。

图5A是本发明另一实施例中的荧光转轮的俯视示意图，而图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。请参阅图5A与图5B，图5A与图5B的荧光转轮540相似于图2D的荧光转轮240。例如，荧光转轮540也具有反射区54b与两个荧光区24y与24g，并包括转盘241以及荧光材料242y。然而，不同于荧光转轮240，荧光转轮540还包括辅助荧光材料542b，其配置于反射区54b，并能转换激发光束L10为辅助色光(未绘示)。

以图5B为例，辅助荧光材料542b可为荧光粉体，并且全面覆盖反射区54b。如图5B所示，辅助荧光材料542b的厚度小于荧光材料242y的厚度，而辅助荧光材料542b可为薄薄一层荧光粉体层，以使辅助荧光材料542b只能转换部分激发光束L10为辅助色光，不会转换全部或大部分的激发光束L10为辅助色光。此外，辅助荧光材料542b与荧光区24g内的荧光材料可为同一种荧光粉体，即辅助色光与荧光区24g所发出的转换光束L11都是相同的颜色。

在本实施例中，荧光区24g所发出的转换光束L11可为绿光，而辅助色光也可以是绿光。激发光束L10可为波长445纳米或455纳米的蓝光，而这种蓝光实际上是偏紫色的蓝光。然而，由于辅助荧光材料542b转换部分激发光束L10为辅助色光(绿光)，所以激发光束L10与辅助色光得以彼此混合而形成贴近蓝原色的光束，甚至形成蓝色的原色光，进而提升影像色彩。

请参阅图6，其绘示另一实施例的荧光转轮640。荧光转轮640相似于图5A的荧光转轮540，并且也具有反射区64b，而且荧光转轮640与荧光转轮540两者功能相同，都能把部分激发光束L10转换为辅助色光。不过，不同于荧光转轮540，虽然荧光转轮640也包括配置于反射区64b的辅助荧光材料642b，但辅助荧光材料642b是局部覆盖反射区64b，即辅助荧光材料642b不是全面覆盖反射区64b。以图6为例，辅助荧光材料642b是呈点状分布于反射区64b内。当然，辅助荧光材料642b也可以呈其它分布方式而形成于反射区64b内，例如条纹分布或网格分布。所以，辅助荧光材料642b不限定只能呈点状分布。

辅助荧光材料642b的厚度可以相同于荧光区24y内的荧光材料242y厚度(图6未绘示)，即图6的辅助荧光材料642b的厚度可大于图5B的辅助荧光材料542b的厚度。此外，特别一提的是，图5A、图5B与图6所示的辅助荧光材料542b、642b也可以用于图2D与图3A的荧光转轮240与340。也就是说，辅助荧光材料542b或642b也可以形成于荧光转轮240的反射区24b内，或是形成于荧光转轮340的反射区34b内。

图7A至图7C是本发明其它三种实施例中的荧光转轮的立体示意图，其中图7A至图7C所示的荧光转轮740a、740b与740c与前述实施例的荧光转轮240、540与640相似，而且荧光转轮740a、740b与740c三者的整体功能也都相同。不过，有别于前述荧光转轮240、540与640，荧光转轮740a、740b与740c三者分别具有斜面74a、74b与74c，其中斜面74a、74b与74c可用来反射及偏折激发光束L10，以帮助从荧光转轮(例如荧光转轮240)出射的激发光束L10不被分光层221(请参阅图2A)所阻挡。

请参阅图7A，荧光转轮740a包括转盘741a，而转盘741a具有光接收面741as以及位于光接收面741as的倾斜部743a，其中倾斜部743a位于反射区74ab内。倾斜部743a具有斜面74a，其相对于光接收面741as倾斜，其中斜面74a与光接收面741as之间的夹角A1可界于0至10度之间。此外，倾斜部743a相对于光接收面741as的高度从转盘741a的圆心朝向远离此圆心的方向而递减。

请参阅图7B，荧光转轮740b相似于荧光转轮740a，且也包括转盘741b。转盘741b具有光接收面741bs以及位于光接收面741bs的倾斜部743b，其中倾斜部743b位于反射区74bb内。倾斜部743b具有斜面74b，其相对于光接收面741bs倾斜，其中斜面74b与光接收面741bs之间的夹角(未标示)可以等于图7A中的夹角A1。另外，不同于荧光转轮740a，倾斜部743b相对于光接收面741bs的高度从转盘741b的圆心朝向远离此圆心的方向而递增，如图7B所示。

请参阅图7C，其所示的荧光转轮740c相似于前述实施例的荧光转轮740a与740b，且具有光接收面741cs及反射区74cb。不过，不同于荧光转轮740a与740b，荧光转轮740c的转盘741c具有多个位于光接收面741cs的倾斜部743c。各个倾斜部743c位于反射区74cb内，并具有斜面74c，其中各面斜面74c相对于光接收面741cs倾斜，而各斜面74c与光接收面741cs之间的夹角(未标示)可等于夹角A1。从图7C来看，显然这些倾斜部743c是沿着转盘741c的半径而呈直线排列，而各个倾斜部743c相对于光接收面741cs的高度从转盘741c的圆心朝向远离圆心的方向而递增。不过，在其它实施例中，各个倾斜部743c相对于光接收面741cs的高度也可以从转盘741c的圆心朝向远离圆心的方向而递减。

图8是本发明另一实施例的照明***的示意图。请参阅图8，其所示的照明***801与图2A实施例的照明***200相似，而且照明***801与200也具有相同的功效，并且包括相同的元件，例如激发光源210、透镜组230、荧光转轮840及滤光转轮850，其中荧光转轮840可为前述实施例的荧光转轮240、340、540、640、740a、740b或740c，而滤光转轮850可为前述实施例的滤光转轮250或450。照明***801与200两者相同特征原则上不再重复叙述，而以下主要介绍照明***801与200之间的主要差异：分光装置821。

具体而言，与图2A的分光装置220相比，虽然分光装置821也包括分光层221与透明基板21h，且分光层221也形成于透明基板21h的平面21f上，但不同于分光装置220，在分光装置821中，分光层221局部覆盖平面21f，并暴露部分平面21f。也就是说，分光层221没有全面覆盖平面21f。此外，在图8中，光轴230a虽然会通过分光装置821，但不会通过分光层221。而且，分光层221沿着平行光轴230a的方向在光通截面231f上所投影出的重叠区域可以相同于图2B与图2C所示的重叠区域Z2b或Z2c，即图8中的分光层221投影在光通截面231f上的重叠区域也是大于光通截面231f的1/4面积，小于光通截面231f的1/2面积。

图9是本发明另一实施例的照明***的示意图。请参阅图9，其所示的照明***802与图8实施例的照明***801相似，而且照明***802与801也包括相同的元件，只是照明***802与801之间的主要差异在于：包括棱镜组22h的分光装置822。具体而言，棱镜组22h为对称棱镜组，并且包括一对棱镜P1与P2，如图9所示。棱镜P1与P2分别具有棱面PS1与PS2，而这些棱面PS1与PS2彼此面对面，以在这些棱面PS1与PS2之间形成交界面(未标示)。分光层221可形成于棱面PS1与PS2其中一者，即分光层221形成于此交界面。此外，分光层221还可以覆盖这些棱面PS1与PS2。

图10是本发明另一实施例的照明***的示意图。请参阅图10，其所示的照明***803与图9实施例的照明***802相似，而且照明***803与802也包括相同的元件，只是照明***803与802之间的主要差异在于：照明***803的分光装置823所包括的不对称棱镜组23h，如图10所示。

详细而言，分光装置823的棱镜组23h包括棱镜P1与P4，其中棱镜P4的体积明显大于棱镜P1的体积，如图10所示。棱镜P4具有棱面PS4与光穿透面PF4，而光穿透面PF4邻接棱面PS4，其中激发光束L10、转换光束L11与光轴230a会从光穿透面PF4穿透棱镜P4，但光轴230a不穿透分光装置823的分光层221。在图10的实施例中，光轴230a可以垂直于光穿透面PF4，以减少光穿透面PF4对激发光束L10与转换光束L11两者的偏折(deflection)，从而帮助大部分或全部激发光束L10与转换光束L11进入光积分柱270。

图11是本发明另一实施例的照明***的示意图。请参阅图11，其所示的照明***804与图9实施例的照明***802相似，而以下主要介绍照明***804与802两者之间的差异：照明***804的分光装置824。如同图9的分光装置822，分光装置824也包括对称的棱镜组24h，而棱镜组24h包括一对棱镜P5与P6，其中棱镜P5与P6分别具有棱面PS5与PS6，而这些棱面PS5与PS6彼此面对面。不过，不同于分光装置822，棱镜组24h的体积明显大于图9的棱镜组22h的体积，而且在分光装置824中，分光层221局部覆盖棱面PS5与PS6，即分光层221不覆盖各面棱面PS5与PS6的一部分，且光轴230a也不通过分光层221。

以上实施例所述的照明***都能用于投影机。请参阅图12，其绘示本发明一实施例的投影机900。投影机900包括照明***910、光阀单元930以及投影镜头940，其中照明***910为前述实施例的照明***200、801、802、803或804，并能产生照明光束L13。光阀单元930配置于照明光束L13的传递路径上，并能将照明光束L13转换成影像光束L14。投影镜头940配置于影像光束L14的传递路径上，并能将影像光束L14投影在荧幕上，形成影像画面。此外，光阀单元930可包括反射式的硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)或者数字微镜组件(Digital Micro-mirror Device，DMD)等；透射式的空间光调制器，例如透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)。另外，依据输入控制信号方式的不同，光调制器120例如是光寻址空间光调制器(Optically addressed spatial light modulator，OASLM)或者是电寻址的空间光调制器(Electrically addressed spatial lightmodulator，EASLM)，本发明对光调制器120的型态及其种类并不加以限制。

综上所述，利用上述分光层与透镜组之间的配置方式，让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，并使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。如此，透镜组的光轴不会通过分光层，而激发光束的轴心与透镜组光轴不共轴，以使透镜组能偏折激发光束，进而让从荧光转轮出射的激发光束不会全部被分光层阻挡，甚至完全不会被分光层阻挡。相较于现有照明***，本发明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。

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发明说明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需达成本发明所揭露的全部优点或特点。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。

Claims (23)

1.一种照明***，其特征在于，所述照明***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，

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，

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，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递减或递增。

2.如权利要求1所述的照明***，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。

3.如权利要求2所述的照明***，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。

4.如权利要求1所述的照明***，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。

5.如权利要求1所述的照明***，其特征在于，所述倾斜部的数量为多个，各所述倾斜部沿着所述转盘的半径而呈直线排列。

6.如权利要求5所述的照明***，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。

7.如权利要求5所述的照明***，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。

8.如权利要求1所述的照明***，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。

9.如权利要求8所述的照明***，其特征在于，所述辅助荧光材料局部覆盖所述反射区。

10.如权利要求8所述的照明***，其特征在于，所述辅助荧光材料全面覆盖所述反射区。

11.如权利要求1所述的照明***，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。

12.如权利要求11所述的照明***，其特征在于，所述分光层暴露部分所述平面。

13.如权利要求11所述的照明***，其特征在于，所述透明基板具有斜切边，而所述斜切边与所述光轴平行。

14.如权利要求1所述的照明***，其特征在于，所述分光装置还包括：

棱镜组，包括一对棱镜，各所述棱镜具有棱面，而各所述棱镜的棱面彼此面对面，以在这些棱面之间形成交界面，所述分光层形成于所述交界面，并覆盖这些棱面。

15.如权利要求14所述的照明***，其特征在于，所述分光层不覆盖各所述棱面的一部分。

16.如权利要求14所述的照明***，其特征在于，所述的一对棱镜中的一个棱镜具有邻接所述棱面的光穿透面，而所述激发光束、所述转换光束与所述光轴从所述光穿透面穿透所述棱镜。

17.如权利要求1所述的照明***，其特征在于，所述照明***还包括：

收光件，用于收敛所述激发光束与所述转换光束，其中所述分光装置配置于所述收光件与所述透镜组之间。

18.如权利要求1所述的照明***，其特征在于，所述照明***还包括：

滤光转轮，用于过滤所述转换光束，以形成多个滤光光束，其中所述透镜组配置于所述滤光转轮与所述荧光转轮之间。

19.如权利要求18所述的照明***，其特征在于，所述滤光转轮具有让所述激发光束穿透的光穿透部，而所述光穿透部具有表面散射结构或多个光散射粒子。

20.如权利要求18所述的照明***，其特征在于，所述照明***还包括：

光积分柱，配置于这些滤光光束与所述激发光束的传递路径上，并用于将这些滤光光束与所述激发光束转换成照明光束。

21.一种投影机，其特征在于，所述投影机包括照明***、光阀单元以及投影镜头，

所述照明***包括激发光源、透镜组、分光装置、荧光转轮、滤光转轮以及光积分柱，

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；

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，

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，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递减或递增；

所述滤光转轮配置于所述转换光束与所述激发光束的传递路径上，并用于过滤所述转换光束，以形成多个滤光光束；

所述光积分柱配置于这些滤光光束与所述激发光束的传递路径上，并用于将这些滤光光束与所述激发光束转换成照明光束；

所述光阀单元配置于所述照明光束的传递路径上，以将所述照明光束转换成影像光束；

所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上。

22.如权利要求21所述的投影机，其特征在于，所述照明***还包括：

收光件，用于收敛所述激发光束与所述转换光束，其中所述分光装置配置于所述收光件与所述透镜组之间。

23.如权利要求21所述的投影机，其特征在于，所述光阀单元包括反射式液晶面板、穿透式液晶面板或数字微镜元件。

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