CN110389490B - 投影装置以及照明*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投影装置以及照明***。投影装置包括照明***、光阀以及投影镜头。照明***包括光源、第一透镜元件以及光波长转换模块。光源发出光束。第一透镜元件设置在来自光源的光束的传递路径上。第一透镜元件具有曲面以及多向平面。多向平面与曲面相对配置。多向平面包括面向不同方向的多个子平面。光波长转换模块设置在来自第一透镜元件的光束的传递路径上。光波长转换模块将来自第一透镜元件的光束的第一部分转换成转换光束。转换光束和来自第一透镜元件的光束的第二部分形成照明光束。光阀设置在照明光束的传递路径上且将照明光束转换成影像光束。投影镜头设置在影像光束的传递路径上。本发明可改善光波长转换模块的光转换效率。

Description

投影装置以及照明***
技术领域
本发明涉及一种光学装置以及光学***，尤其涉及一种投影装置以及照明***。
背景技术
投影装置通常利用发光元件搭配光波长转换模块(如荧光粉层)，来产生照明用的光束。然而，荧光粉层会吸收外来能量。在高能量光束(如激光光束)的持续照射下，荧光粉层的温度会升高，而导致其光转换效率下降，甚至被烧毁。
“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”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的先前技术。在“背景技术”段落所公开的内容，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，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***，其有助于改善因光束能量过于集中所造成的光波长转换模块被烧毁及光转换效率下降等问题。
本发明提供一种投影装置，其具有良好的效能。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开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它目的，本发明的一个实施例提供一种照明***，其包括光源、第一透镜元件以及光波长转换模块。光源发出光束。第一透镜元件设置在来自光源的光束的传递路径上。第一透镜元件具有曲面以及多向平面。多向平面与曲面相对配置。多向平面包括面向不同方向的多个子平面。光波长转换模块设置在来自第一透镜元件的光束的传递路径上。光波长转换模块将来自第一透镜元件的光束的第一部分转换成转换光束。转换光束和来自第一透镜元件的光束的第二部分形成照明光束。
为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一个实施例提供一种投影装置，其包括上述的照明***、光阀以及投影镜头。光阀设置在照明光束的传递路径上且将照明光束转换成影像光束。投影镜头设置在影像光束的传递路径上。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。通过多向平面将光束偏折到光波长转换模块的不同位置处，可达到分散光束的能量密度的效果。因此，本发明的实施例的照明***可有效改善因光束的能量过于集中所造成的光波长转换模块被烧毁及光转换效率下降等问题。此外，本发明的实施例的投影装置应用上述照明***而可具有良好的效能。
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，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的投影装置的示意图；
图2A是图1中多向平面的第一种正视图；
图2B是图2A中多向平面的多个子平面的侧视图，用以解释多个子平面的面向；
图3A至图3C分别是图1中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在未设置多向平面、设置图2A的多向平面及设置图2A的多向平面并进一步设置扩光元件等三种情况下形成于光波长转换模块上的光斑；
图4是图1中多向平面的第二种正视图；
图5A及图5B分别是图1中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在设置图4的多向平面及设置图4的多向平面并进一步设置扩光元件等两种情况下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图；
图6是图1中多向平面的第三种正视图；
图7A及图7B分别是图1中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在设置图6的多向平面及设置图6的多向平面并进一步设置扩光元件等两种情况下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图；
图8A及图8B分别是图1中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在设置具有八个子平面的多向平面及设置具有八个子平面的多向平面并进一步设置扩光元件等两种情况下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图；
图9是根据本发明的第二实施例的投影装置的示意图；
图10A是图9中多向平面的一种正视图；
图10B是图9中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在设置图9的多向平面下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图；
图11及图12分别是根据本发明的第三实施例及第四实施例的投影装置的示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的第一实施例的投影装置的示意图。请参照图1，本发明的第一实施例的投影装置100包括照明***110、光阀120以及投影镜头130。照明***110包括光源112、第一透镜元件114以及光波长转换模块116。光源112发出光束B。第一透镜元件114设置在来自光源112的光束B的传递路径上。光波长转换模块116设置在来自第一透镜元件114的光束B的传递路径上。光波长转换模块116将来自第一透镜元件114的光束B的第一部分B1转换成转换光束C。转换光束C和来自第一透镜元件114的光束B的第二部分B2形成照明光束IB。光阀120设置在照明光束IB的传递路径上且将照明光束IB转换成影像光束MB。投影镜头130设置在影像光束MB的传递路径上。
进一步来说，光源112可包括多个发光元件(未示出)。所述多个发光元件可包括多个可见光发光元件、多个非可见光发光元件或上述两种发光元件的组合。可见光发光元件可以是发光二极体(Light emitting diode,LED)或是激光二极体(Laser Diode,LD)，如蓝光发光二极体或蓝光激光二极体，但不限于此。非可见光发光元件可包括紫外光发光二极体，但不限于此。
第一透镜元件114具有曲面SC以及多向平面SM。多向平面SM与曲面SC相对配置。进一步来说，多向平面SM与曲面SC分别为第一透镜元件114中被照明***110的光轴OA穿过的两个相对的表面。在本实施例中，曲面SC位于光源112与多向平面SM之间，即来自光源112的光束B依序穿过第一透镜元件114的曲面SC及多向平面SM，但不限于此。在另一个实施例中，多向平面SM可位于光源112与曲面SC之间，即来自光源112的光束B依序穿过第一透镜元件114的多向平面SM及曲面SC。
在本实施例中，第一透镜元件114是聚焦透镜，其适于将来自光源112的光束B汇聚至光波长转换模块116上。对应地，第一透镜元件114的曲面SC为适于汇聚光束的凸面。
多向平面SM包括面向不同方向的多个子平面，以将穿过曲面SC的光束偏折至光波长转换模块116的不同位置处。此处，“面向不同方向的多个子平面”可包括“多个子平面所面向的方向皆不同”的情况以及“多个子平面所面向的方向部分相同且部分不同”的情况。
图2A是图1中多向平面的第一种正视图。图2B是图2A中多向平面的多个子平面的侧视图，用以解释多个子平面的面向(orientation)。请先参照图2A，多向平面SM具有第一中线M1以及第二中线M2，其中第一中线M1与第二中线M2相互垂直，且第一中线M1与第二中线M2分别垂直于照明***110的光轴OA。在本实施例中，多向平面SM的形状为长方形，其中第一中线M1由长方形的一对短边的两个中点连接而成，而第二中线M2由长方形的一对长边的两个中点连接而成。然而，多向平面SM的形状可根据需求改变。举例来说，多向平面SM的形状也可以是圆形、其他种类的四边形或其他多边形。此外，第一中线M1以及第二中线M2是为了方便后续说明而定义，因此在多向平面SM上可以不用实体标示出第一中线M1以及第二中线M2。
在本实施例中，多向平面SM包括两个第一子平面P1，如图2A所示的第一子平面P11及第一子平面P12，其中第一子平面P11及第一子平面P12分别位于第二中线M2的相对两侧。请参照图2B，第一子平面P11及第一子平面P12分别由与照明***110的光轴OA垂直的参考平面RF沿多向平面SM的第一中线M1旋转不同的角度形成。此处，“旋转不同的角度”可包括“旋转方向相反但旋转角度相同”的情况以及“旋转方向相同(即同为顺时针旋转或同为逆时针旋转)但旋转角度不同”的情况。图2B显示出第一子平面P11及第一子平面P12为前述旋转方向相反但旋转角度相同(旋转角度皆为θ)的情况。进一步来说，在图2B中，第一子平面P11由参考平面RF沿第一中线M1顺时针旋转角度θ，而第一子平面P12由参考平面RF沿第一中线M1逆时针旋转角度θ。
图3A至图3C分别是图1中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在未设置多向平面、设置图2A的多向平面及设置图2A的多向平面并进一步设置光扩散元件等三种情况下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图。进一步来说，图3A是以传统的平凸透镜替代图1中的第一透镜元件114所获得的光斑的示意图，而图3C是在图1至图2B的架构下进一步在光源112与第一透镜元件114之间或第一透镜元件114与光波长转换模块116之间设置光扩散元件所获得的光斑的示意图。
比较图3A及图3B可发现，通过使多个第一子平面分别由参考平面RF沿第一中线M1(参见图2B)旋转不同的角度，可在第二中线M2(参见图2A)的延伸方向上使一个光斑P分离成多个光斑P’。因此，通过多向平面的设计将光束偏折到光波长转换模块116的不同位置处(也就是在光波长转换模块116的不同位置处形成光斑P’)，可达到降低光束的能量密度的效果。据此，本实施例的照明***110可有效改善因光束的能量过于集中所造成的光波长转换模块被烧毁及光转换效率下降等问题。此外，本实施例的投影装置100应用照明***110而可具有良好的效能(例如具有良好的光转换效率以及收光效率)。
另一提的是，当子平面的旋转角度越大时，光束的偏折越明显，例如以图1及图2B来举例说明，当子平面顺时针的旋转角度越大时，光束B往上偏离的角度会越明显(也就是光束B会往光波长转换模块116的边缘偏离)；而当子平面逆时针的旋转角度越大时，光束B往下偏离的角度会越明显(也就是光束B会往光波长转换模块116的中心转轴S偏离)。因此，当子平面的旋转角度越大时，图3B中多个光斑P’之间的距离D就越大。然而，当子平面的旋转角度过大时，可能造成不必要的光损耗，使得光利用率降低。此外，在相同的旋转角度下，多向平面与光波长转换模块之间的距离越远，光束的偏折越明显。因此，可依据多向平面与光波长转换模块之间的距离及/或所需的光斑的形状等来调整多个子平面各自的旋转角度。在图1的架构下，多个第一子平面的多个旋转角度例如分别大于0度且小于或等于6度。
另外，比较图3B以及图3C可发现，若在图1的架构下进一步设置扩光元件，可使图3B中多个分离的光斑P’形成图3C中在第二中线M2(参见图2B)的延伸方向上延伸的一个光斑P”。换句话说，扩光元件的设置可使位于光波长转换模块116上的光斑P”的能量分布在第二中线M2(参见图2B)的延伸方向上进一步均匀化。因此，在图1的架构下，也可在光源112与第一透镜元件114之间或第一透镜元件114与光波长转换模块116之间设置扩光元件。扩光元件可包括扩散片、阵列透镜(lens array)或柱状透镜，但不以此为限。然而，图1的架构也可省略扩光元件，以降低成本及/或组装公差对于效能的影响。
请再参照图1，光波长转换模块116可包括光波长转换层(未示出)、承载光波长转换层的基板(未示出)、穿过基板的中心的中心转轴S以及连接于中心转轴S的马达(未示出)。光波长转换层的材料可包括荧光粉、量子点或前述两种材料的组合。基板可以是透光基板或反光基板(如金属基板)，马达用以驱动基板旋转。在本实施例中，光波长转换模块116为穿透式光波长转换模块116。进一步来说，基板为透光基板，且透光基板具有穿透区以及至少一光转换区。穿透区以及所述至少一光转换区环绕设置在中心转轴S的周围。光波长转换层位于所述至少一光转换区中且暴露出穿透区。所述至少一光转换区以及穿透区轮流切入来自第一透镜元件114的光束B的传递路径上。当所述至少一光转换区切入来自第一透镜元件114的光束B的传递路径上时，光束B的第一部分B1被光波长转换层转换成转换光束C，且转换光束C穿过透光基板并朝光阀120传递。当穿透区切到来自第一透镜元件114的光束B的传递路径上时，光束B的第二部分B2穿过透光基板并朝光阀120传递。
在本实施例中，透光基板具有两个光转换区，如红光转换区以及绿光转换区，用以分别将光束B转换成红光C1及绿光C2。此外，光波长转换层包括红光波长转换材料以及绿光波长转换材料，其中红光波长转换材料位于红光转换区中并暴露出穿透区以及绿光转换区，而绿光波长转换材料位于绿光转换区中并暴露出穿透区以及红光转换区。红光转换区、绿光转换区以及穿透区例如轮流切到来自第一透镜元件114的光束B的传递路径上，使得红光C1、绿光C2以及蓝光(光束B的第二部分B2)依序自光波长转换模块116输出并朝光阀120传递。
在一实施例中，光波长转换模块116可仅具有一个光转换区(如黄光转换区)，用以将光束B转换成黄光，且光波长转换模块116可整合有滤光元件(未示出)，以输出红光、绿光以及蓝光，但不限于此。在另一实施例中，滤光元件可配置在光波长转换模块116与光阀120之间。此外，光波长转换模块116与滤光元件之间及/或第一透镜元件114与光波长转换模块116之间可进一步设置至少一透镜元件。另外，滤光元件与光阀120之间可进一步设置匀光元件，匀光元件可例如为积分柱(rod)。
光阀120可包括数字微镜装置(Digital Micro-mirror Device,DMD)、反射式的硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)或透射式的空间光调制器，例如透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，但不限于此。投影镜头130适于将来自光阀120的影像光束MB投射至成像面(未示出)，投影镜头130可采用任何型式的投影镜头，于此不加以限制。
应说明的是，图1中的多向平面SM不限于由图2A及图2B所显示的第一子平面P11及第一子平面P12所构成。举例来说，在一个实施例中，图1中的多向平面SM所包括的第一子平面的数量可大于2。图4是图1中多向平面的第二种正视图。如图4所示，多向平面SM可包括四个第一子平面P1，如第一子平面P11、第一子平面P12、第一子平面P13以及第一子平面P14。通过控制这些第一子平面P1的旋转角度，可将光束偏折到光波长转换模块的不同位置处(也就是在光波长转换模块的不同位置处形成光斑)，从而达到降低光束的能量密度的效果。
图5A及图5B分别是图1中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在设置图4的多向平面及设置图4的多向平面并进一步设置扩光元件等两种情况下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图。进一步来说，图5A所获得的光斑P’的示意图是在以下情况下获得：图4中的第一子平面P11及第一子平面P12分别由图2B中的参考平面RF沿第一中线M1顺时针旋转不同角度形成，且图4中的第一子平面P13及第一子平面P14分别由图2B中的参考平面RF沿第一中线M1逆时针旋转不同角度形成。在本实施例中，四个第一子平面P1的旋转角度分别大于0度且小于或等于4度。若以正值表示顺时针旋转，且以负值表示逆时针旋转，则四个第一子平面P1所旋转的角度例如可选自以下角度组合的一种：±0.5度以及±1.5度、±1度以及±2.5度、±1.5度以及±2.5度、±1度以及±3度或±1.5度以及±4度。
如图5B所示，当图1的架构采用图4所示的多向平面SM时，可选择性地进一步设置扩光元件(如扩散片、阵列透镜或柱状透镜)，以使形成于光波长转换模块116上的光斑P”的能量分布在第二中线M2(参见图2B)的延伸方向上进一步均匀化。
应说明的是，图1中的多向平面SM的多个子平面不限于沿图2A中的第一中线M1旋转不同的角度形成。在一个实施例中，图1中的多向平面SM的多个子平面也可分别由参考平面沿图2A中的第二中线M2旋转不同的角度形成。当多个子平面由参考平面沿图2A中的第二中线M2旋转不同的角度形成，则形成于光波长转换模块116上的光斑将沿图2A中的第一中线M1的延伸方向排列。
此外，图1中的多向平面SM的多个子平面不限于沿单一中线旋转角度形成。在另一个实施例中，图1中的多向平面SM的多个子平面可包括沿图2A中的第一中线M1旋转不同的角度形成的多个第一子平面以及沿图2A中的第二中线M2旋转不同的角度形成的多个第二子平面。图6是图1中多向平面的第三种正视图。如图6所示，多向平面SM可包括沿图2A中的第一中线M1旋转不同的角度形成的多个第一子平面P1(如第一子平面P11以及第一子平面P12)以及沿图2A中的第二中线M2旋转不同的角度形成的多个第二子平面P2(如第二子平面P21以及第二子平面P22)。
图7A及图7B分别是图1中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在设置图6的多向平面及设置图6的多向平面并进一步设置扩光元件等两种情况下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图。进一步来说，图7A所获得的光斑P’的示意图是在以下情况下获得：图6中的第一子平面P11及第一子平面P12分别由图2B中的参考平面RF沿第一中线M1旋转不同角度形成，且图6中的第二子平面P21以及第二子平面P22分别由图2B中的参考平面RF沿第二中线M2旋转不同角度形成。在本实施例中，多个第一子平面P1的多个旋转角度分别大于0度且小于或等于6度，而多个第二子平面P2的多个旋转角度分别大于0度且小于或等于6度。通过上述设计，多个光斑P’沿图2A中的第二中线M2以及第一中线M1的延伸方向排列。
如图7B所示，当图1的架构采用图6所示的多向平面SM时，可选择性地进一步设置扩光元件(如扩散片、阵列透镜或柱状透镜)，以使位于光波长转换模块116上的光斑P”的能量分布进一步均匀化。
图8A及图8B分别是图1中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在设置具有八个子平面的多向平面及设置具有八个子平面的多向平面并进一步设置扩光元件等两种情况下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图。如图8A及图8B所示，可通过调整多向平面中多个第一子平面以及多个第二子平面的数量及旋转角度，来控制多个光斑P’的分布，例如分成左右5:3的比例(如图8A所示)，再通过扩光元件(如扩散片、阵列透镜或柱状透镜)使位于光波长转换模块116上的光斑P的能量分布进一步均匀化，得到接近于梯形的光斑P”(如图8B所示)，而可用于非对称光机***。
应说明的是，多向平面的多个子平面各自的形状及多个子平面之间的相对配置关系可依需求改变。举例来说，多个子平面的形状可以为三角形、四边形、五边形、六边形、其他多边形、前述两种以上的多边形的组合或不规则形状。此外，多个子平面可以沿第一中线或第二中线的延伸方向排列或以其他合适的方式排列，如阵列排列、斜向排列或蜂巢状排列。以下实施例皆可同此改良，于下便不再重述。
图9是根据本发明的第二实施例的投影装置的示意图。图10A是图9中多向平面的一种正视图。图10B是图9中光波长转换模块的局部正视图，用以表示在设置图9的多向平面下形成于光波长转换模块上的光斑的示意图。
请参照图9，本发明的第二实施例的投影装置200相似于图1的投影装置100。两个实施例的主要差异说明如下。在投影装置200的照明***210中，光源212包括多个第一发光元件212A以及多个第二发光元件212B(图9以两个方形框示意性显示出多个第一发光元件212A以及多个第二发光元件212B)。所述多个第一发光元件212A发出多个第一子光束BA(图9以箭头示意性显示出多个第一子光束BA)。所述多个第二发光元件212B发出多个第二子光束BB(图9以箭头示意性显示出多个第二子光束BB)。
此外，第一透镜元件114设置在所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB的传递路径上。所述多个第一子光束BA分别穿过所述多个子平面中部分子平面(例如具有较大的旋转角度的多个子平面)，且所述第二子光束BB分别穿过所述多个子平面中另一部分子平面(例如具有较小的旋转角度的多个子平面)。如图10A所示，多向平面SM例如包括四个第一子平面P1(如第一子平面P11、第一子平面P12、第一子平面P13以及第一子平面P14)以及四个第二子平面P2(如第二子平面P21、第二子平面P22、第二子平面P23及第二子平面P24)。
本实施例中，图10A中的第一子平面P11、第一子平面P12、第一子平面P13以及第一子平面P14分别由图2B中的参考平面RF沿第一中线M1及第二中线M2旋转不同角度形成，且图10A中的第二子平面P21、第二子平面P22、第二子平面P23及第二子平面P24分别由图2B中的参考平面RF沿第一中线M1及第二中线M2旋转不同角度形成。在本实施例中，若以正值表示顺时针旋转，且以负值表示逆时针旋转，则第一子平面P11及第二子平面P23沿第一中线M1旋转1度及沿第二中线M2旋转-0.8度；第一子平面P12及第二子平面P24沿第一中线M1旋转1度及沿第二中线M2旋转0.8度；第一子平面P13沿第一中线M1旋转4度及沿第二中线M2旋转-0.8度；第一子平面P14沿第一中线M1旋转4度及沿第二中线M2旋转0.8度；第二子平面P21沿第一中线M1旋转-4度及沿第二中线M2旋转-0.8度；第二子平面P22沿第一中线M1旋转-4度及沿第二中线M2旋转0.8度。
另外，照明***210还包括第一扩光元件211以及第二扩光元件213。第一扩光元件211设置在来自所述多个第一发光元件212A的所述多个第一子光束BA的传递路径上且位于所述多个第一发光元件212A与光波长转换模块116之间。第二扩光元件213设置在来自所述多个第二发光元件212B的所述多个第二子光束BB的传递路径上且位于所述多个第二发光元件212B与光波长转换模块116之间。第一扩光元件211以及第二扩光元件213具有不同的光扩散效果。举例来说，第一扩光元件211以及第二扩光元件213可分别为扩散片，且第一扩光元件211的雾度小于第二扩光元件213的雾度。
所述多个第一子光束BA通过多向平面SM中具有较大的旋转角度的多个子平面后在光波长转换模块116上形成区域A1中的四个光斑P’，再经由雾度较低的第一扩光元件211进行光均匀化。多个第二子光束BB通过多向平面SM中具有较小的旋转角度的多个子平面后在光波长转换模块116上形成区域A2中的四个光斑P’，再经由雾度较高的第二扩光元件213进行光均匀化。如此，可得到一个边缘锐利、中心能量密度为50％且区域A1能量较高的光斑设计。
在本实施例中，第一透镜元件114例如作为聚焦透镜。对应地，第一透镜元件114的曲面SC为适于汇聚光束的凸面。照明***210可进一步包括作为准直透镜的第二透镜元件215。第二透镜元件215设置第一透镜元件114与光波长转换模块116之间，以将所述多个第一子光束BA以及所述多个第二子光束BB光束准直化。第一扩光元件211以及第二扩光元件213设置在第一透镜元件114与第二透镜元件215之间，但不以此为限。在一个实施例中，第一扩光元件211以及第二扩光元件213可设置在光源212与第一透镜元件114之间。
在另一个实施例中，第一透镜元件114可作为准直元件，且第一透镜元件114的曲面SC为凹面，其中凹面可位于光源212与多向平面SM之间，或者多向平面SM可位于光源212与凹面之间。在此架构下，多个第一子平面P1的多个旋转角度分别大于0度且小于或等于12度，而多个第二子平面P2的多个旋转角度分别大于0度且小于或等于12度。
根据其他需求，照明***210可进一步包括其他透镜元件、匀光元件或滤光元件等，于此不再赘述。
图11及图12分别是根据本发明的第三实施例及第四实施例的投影装置的示意图。
请参照图11，本发明的第三实施例的投影装置300相似于图1的投影装置100。两个实施例的主要差异说明如下。在投影装置300中，照明***310还包括扩光元件311、第二透镜元件313以及合光元件315。
扩光元件311设置在来自第一透镜元件114的光束B的传递路径上。举例来说，扩光元件可包括扩散片、阵列透镜或柱状透镜，但不以此为限。
第二透镜元件313设置在来自扩光元件311的光束B的传递路径上，以将来自扩光元件311的光束B准直化。举例来说，第二透镜元件313可以是平凹透镜，但不以此为限。
合光元件315设置在来自第二透镜元件313的光束B的传递路径上，且光波长转换模块116设置在来自合光元件315的光束B的传递路径上。在本实施例中，合光元件315适于让光束B穿透且将转换光束C(例如包括红光C1及绿光C2)反射。
光波长转换模块116例如为反射式光波长转换模块。进一步来说，光波长转换模块116中承载光波长转换层的基板(未示出)为反光基板(如金属基板或透光基板镀上反射层)，且反光基板的穿透区具有让光束B的第二部分B2穿透的开口(未示出)。照明***310还可包括多个反射元件R，以使穿透开口的光束B的第二部分B2传递回合光元件315并穿过合光元件315而传递至光阀120。
在一个实施例中，多向平面SM可位于光源112与曲面SC之间。在另一个实施例中，扩光元件311可设置在光源112与第一透镜元件114之间或第二透镜元件313与合光元件315之间。
在图11的架构下，多向平面SM的多个子平面的多个旋转角度例如分别大于0度且小于或等于6度。
请参照图12，本发明的第四实施例的投影装置400相似于图11的投影装置300。两个实施例的主要差异说明如下。
在图11中，第一透镜元件114设置在光源112与扩光元件311之间，其中第一透镜元件114作为聚焦透镜，且第一透镜元件114的曲面SC为凸面。此外，第二透镜元件313设置在扩光元件311与合光元件315之间，其中第二透镜元件313作为准直元件，如平凹透镜，但不以此为限。
另一方面，在图12中，第二透镜元件313设置在来自光源112的光束B的传递路径上，以汇聚来自光源112的光束B。进一步来说，第二透镜元件313设置在光源112与扩光元件311之间，其中第二透镜元件313作为聚焦透镜，如平凸透镜，但不以此为限。此外，扩光元件311设置在来自第二透镜元件313的光束B的传递路径上。第一透镜元件114设置在来自扩光元件311的光束B的传递路径上，且合光元件315设置在来自第一透镜元件114的光束B的传递路径上。进一步来说，第一透镜元件114设置在扩光元件311与合光元件315之间，其中第一透镜元件114作为准直元件，且第一透镜元件114的曲面SC为凹面。在本实施例中，曲面SC位于光源112与多向平面SM之间。然而，在另一个实施例中，多向平面SM也可位于光源112与曲面SC之间。
在图12的架构下，多向平面SM的多个子平面的多个旋转角度例如分别大于0度且小于或等于12度。
综合上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。通过多向平面将光束偏折到光波长转换模块的不同位置处，可达到分散光束的能量密度的效果。因此，本发明的实施例的照明***可有效改善因光束的能量过于集中所造成的光波长转换模块被烧毁及光转换效率下降等问题。此外，本发明的实施例的投影装置应用上述照明***而可具有良好的效能(如良好的光转换效率以及收光效率)。在一个实施例中，照明***可包括扩光元件，以进一步使形成于光波长转换模块上的光斑的能量分布均匀化。在另一个实施例中，可省略扩光元件，或以低单价的扩光元件(如扩散片)取代高单价的扩光元件(如阵列透镜)，以降低成本并降低组装公差对于光学品质的影响。或者，可以设计较简单的扩光元件(如柱状透镜)取代设计较复杂的扩光元件(如阵列透镜)。在又一个实施例中，可通过调整多向平面的多个子平面的数量以及旋转角度来设计出非对称的光斑，以应用于特殊的光机***。在再一个实施例中，可使用具有不同光扩散效果的多个扩光元件，来控制光斑周围及内部的能量密度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种投影装置，其特征在于，包括：照明***、光阀以及投影镜头；其中，
所述照明***包括：光源、第一透镜元件以及光波长转换模块；其中，
所述光源发出光束；
所述第一透镜元件设置在来自所述光源的所述光束的传递路径上，其中所述第一透镜元件具有相对配置的曲面以及多向平面，所述曲面为凸面且配置于所述第一透镜元件朝向所述光源的表面，用以汇聚所述光束，所述多向平面配置于所述第一透镜元件朝向所述波长转换模块的表面，且所述多向平面包括面向不同方向的多个子平面，所述多个子平面包括多个第一子平面及多个第二子平面，所述多个第一子平面分别由所述照明***的光轴垂直的参考平面沿所述多向平面的第一中线旋转不同的角度形成，所述多个第二子平面分别由所述参考平面沿所述多向平面的第二中线旋转不同的角度形成，其中所述第一中线与所述第二中线相互垂直，来自所述光源的所述光束依序穿透所述第一透镜元件的所述曲面及所述多向平面，并借由所述多向平面的所述多个第一子平面及所述多个第二子平面而偏折至所述光波长转换模块的不同位置处；以及
所述光波长转换模块设置在来自所述第一透镜元件的所述光束的传递路径上，其中所述光波长转换模块将来自所述第一透镜元件的所述光束的第一部分转换成转换光束，且所述转换光束和来自所述第一透镜元件的所述光束的第二部分形成照明光束；
所述光阀设置在所述照明光束的传递路径上且将所述照明光束转换成影像光束；以及
所述投影镜头设置在所述影像光束的传递路径上。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述多个第一子平面的多个旋转角度分别大于0度且小于或等于12度，所述多个第二子平面的多个旋转角度分别大于0度且小于或等于12度。
3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光源包括多个第一发光元件以及多个第二发光元件，所述多个第一发光元件发出多个第一子光束，所述多个第二发光元件发出多个第二子光束，所述第一透镜元件设置在所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上，其中所述多个第一子光束分别穿过所述多个子平面中部分子平面，且所述第二子光束分别穿过所述多个子平面中另一部分子平面，所述照明***还包括：
第一扩光元件，设置在所述多个第一子光束的传递路径上且位于所述多个第一发光元件与所述光波长转换模块之间；以及
第二扩光元件，设置在所述多个第二子光束的传递路径上且位于所述多个第二发光元件与所述光波长转换模块之间，其中所述第一扩光元件与所述第二扩光元件具有不同的光扩散效果。
4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述多个子平面中的所述部分子平面具有较大的旋转角度，所述多个子平面中的所述另一部分子平面具有较小的旋转角度。
5.根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述第一扩光元件与所述第二扩光元件分别为扩散片，且所述第一扩光元件的雾度小于所述第二扩光元件的雾度。
6.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述照明***还包括：
扩光元件，设置在来自所述第一透镜元件的所述光束的传递路径上；
第二透镜元件，设置在来自所述扩光元件的所述光束的传递路径上，以将来自所述扩光元件的所述光束准直化；以及
合光元件，设置在来自所述第二透镜元件的所述光束的传递路径上，且所述光波长转换模块设置在来自所述合光元件的所述光束的传递路径上。
7.一种投影装置，其特征在于，包括：照明***、光阀以及投影镜头；其中，
所述照明***包括：光源、第一透镜元件、扩光元件以及光波长转换模块；其中，
所述光源发出光束；
所述第一透镜元件设置在来自所述光源的所述光束的传递路径上，其中所述第一透镜元件具有相对配置的曲面以及多向平面，所述曲面为凸面且配置于所述第一透镜元件朝向所述光源的表面，用以汇聚所述光束，所述多向平面配置于所述第一透镜元件朝向所述波长转换模块的表面，且所述多向平面包括至少多个面向不同方向的子平面，其中所述多个子平面包括多个第一子平面和多个第二子平面，所述多个第一子平面分别由与所述照明***的光轴垂直的参考平面沿所述多向平面的第一中线旋转不同的角度形成，所述多个第二子平面分别由所述参考平面沿所述多向平面的第二中线旋转不同的角度形成，其中所述第一中线与所述第二中线相互垂直，来自所述光源的所述光束依序穿透所述第一透镜元件的所述曲面及所述多向平面，并借由所述多向平面的所述多个第一子平面及所述多个第二子平面而偏折至所述光波长转换模块的不同位置处；
所述扩光元件设置在来自所述第一透镜元件的所述光束的传递路径上；以及
所述光波长转换模块设置在来自所述第一透镜元件的所述光束的所述传递路径上，其中所述光波长转换模块将来自所述第一透镜元件的所述光束的第一部分转换成转换光束，且所述转换光束和来自所述第一透镜元件的所述光束的第二部分形成照明光束；
所述光阀设置在所述照明光束的传递路径上且将所述照明光束转换成影像光束；以及
所述投影镜头设置在所述影像光束的传递路径上
8.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述光源包括多个第一发光元件以及多个第二发光元件，所述多个第一发光元件发出多个第一子光束，所述多个第二发光元件发出多个第二子光束，所述第一透镜元件设置在所述多个第一子光束以及所述多个第二子光束的传递路径上，其中所述多个第一子光束分别穿过所述多个子平面中部分子平面，且所述第二子光束分别穿过所述多个子平面中另一部分子平面，所述扩光元件包括：
第一扩光元件，设置在所述多个第一子光束的传递路径上且位于所述多个第一发光元件与所述光波长转换模块之间；以及
第二扩光元件，设置在所述多个第二子光束的传递路径上且位于所述多个第二发光元件与所述光波长转换模块之间，其中所述第一扩光元件与所述第二扩光元件具有不同的光扩散效果。
9.根据权利要求8所述的投影装置，其特征在于，所述多个子平面中的所述部分子平面具有较大的旋转角度，所述多个子平面中的所述另一部分子平面具有较小的旋转角度。
10.根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于，所述第一扩光元件与所述第二扩光元件分别为扩散片，且所述第一扩光元件的雾度小于所述第二扩光元件的雾度。
11.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述照明***还包括：
第二透镜元件，设置在来自所述扩光元件的所述光束的传递路径上，以将来自所述扩光元件的所述光束准直化；以及
合光元件，设置在来自所述第二透镜元件的所述光束的传递路径上，且所述光波长转换模块设置在来自所述合光元件的所述光束的传递路径上。
12.一种照明***，其特征在于，包括：光源、第一透镜元件以及光波长转换模块；其中，
所述光源发出光束；
所述第一透镜元件设置在来自所述光源的所述光束的传递路径上，其中所述第一透镜元件具有相对配置的曲面以及多向平面，所述曲面为凸面且配置于所述第一透镜元件朝向所述光源的表面，用以汇聚所述光束，所述多向平面配置于所述第一透镜元件朝向所述波长转换模块的表面，且所述多向平面包括面向不同方向的多个子平面，所述多个子平面包括多个第一子平面及多个第二子平面，所述多个第一子平面分别由所述照明***的光轴垂直的参考平面沿所述多向平面的第一中线旋转不同的角度形成，所述多个第二子平面分别由所述参考平面沿所述多向平面的第二中线旋转不同的角度形成，其中所述第一中线与所述第二中线相互垂直，来自所述光源的所述光束依序穿透所述第一透镜元件的所述曲面及所述多向平面，并借由所述多向平面的所述多个第一子平面及所述多个第二子平面而偏折至所述光波长转换模块的不同位置处；以及
所述光波长转换模块设置在来自所述第一透镜元件的所述光束的传递路径上，其中所述光波长转换模块将来自所述第一透镜元件的所述光束的第一部分转换成转换光束，且所述转换光束和来自所述第一透镜元件的所述光束的第二部分形成照明光束。
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