照明系统与投影装置.pdf

一种照明系统，包括一同调光源、一荧光切换模组、一合光单元及一扩散切换模组。同调光源用以发出一同调光束。荧光切换模组包括一光通过区及一第一荧光反射区，光通过区与第一荧光反射区用于轮流切入同调光束的传递路径。第一荧光反射区用以将同调光束转换且反射成一第一色光束。合光单元用以将通过光通过区的同调光束与第一色光束合并。扩散切换模组包括一光扩散区及一第一透光区，用于轮流切入同调光束与第一色光束的传递路径。一种投影装置亦被提出。

权利要求书一种照明系统，包括：
一同调光源，用以发出一同调光束；
一荧光切换模组，配置于所述同调光束的传递路径上，所述荧光切换模组包括一光通过区及一第一荧光反射区，其中所述光通过区与所述第一荧光反射区用于轮流切入所述同调光束的传递路径，所述第一荧光反射区用以将所述同调光束转换且反射成一第一色光束；
一合光单元，用以将通过所述光通过区的所述同调光束与由所述第一荧光反射区所转换且反射的所述第一色光束合并；以及
一扩散切换模组，配置于来自所述合光单元的所述同调光束与所述第一色光束的传递路径上，以将所述同调光束与所述第一色光束处理成一照明光束，所述扩散切换模组包括一光扩散区及一第一透光区，其中当所述荧光切换模组的所述光通过区切入所述同调光束的传递路径时，所述扩散切换模组的所述光扩散区切入来自所述合光单元的所述同调光束的传递路径。
如权利要求1所述的照明系统，其中所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区切入所述同调光束的传递路径时，所述扩散切换模组的所述第一透光区切入来自所述合光单元的所述第一色光束的传递路径。
如权利要求1所述的照明系统，其中所述荧光切换模组还包括一第二荧光反射区，所述光通过区、所述第一荧光反射区及所述第二荧光反射区用于轮流切入所述同调光束的传递路径，所述第二荧光反射区用以将所述同调光束转换且反射成一第二色光束，且所述合光单元用以将通过所述光通过区的所述同调光束、由所述第一荧光反射区所转换且反射的所述第一色光束及由所述第二荧光反射区所转换且反射的所述第二色光束合并。
如权利要求3所述的照明系统，其中所述扩散切换模组的所述第一透光区为一滤光区，且所述扩散切换模组还包括一第二透光区，当所述荧光切换模组的所述第二荧光反射区切入所述同调光束的传递路径时，所述扩散切换模组的所述第二透光区切入来自所述合光单元的所述第二色光束的传递路径。
如权利要求4所述的照明系统，其中所述同调光束为一蓝色光束，所述第一荧光反射区为一橘红色荧光反射区，所述第一色光束为一橘红色光束，所述第二荧光反射区为一绿色荧光反射区，所述第二色光束为一绿色光束，所述滤光区为一红色滤光区，且所述第二透光区为一透明区。
如权利要求1所述的照明系统，其中所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区为一黄色荧光反射区，所述扩散切换模组的所述第一透光区包括一红色子滤光区与一绿色子滤光区，且当所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区切入所述同调光束的传递路径时，所述红色子滤光区与所述绿色子滤光区轮流切入来自所述合光单元的所述第一色光束的传递路径。
如权利要求6所述的照明系统，其中所述扩散切换模组的所述第一透光区还包括一子透明区，且当所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区切入所述同调光束的传递路径时，所述红色子滤光区、所述绿色子滤光区及所述子透明区轮流切入来自所述合光单元的所述第一色光束的传递路径。
如权利要求2所述的照明系统，其中所述荧光切换模组还包括一第二荧光反射区，所述光通过区、所述第一荧光反射区及所述第二荧光反射区用于轮流切入所述同调光束的传递路径，所述第二荧光反射区用以将所述同调光束转换且反射成一第二色光束，所述合光单元用以将通过所述光通过区的所述同调光束、由所述第一荧光反射区所转换且反射的所述第一色光束及由所述第二荧光反射区所转换且反射的所述第二色光束合并，当所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区与所述第二荧光反射区轮流切入所述同调光束的传递路径时，所述扩散切换模组的所述第一透光区位于来自所述合光单元的所述第一色光束的传递路径上，且所述第一透光区为一透明区。
如权利要求1所述的照明系统，还包括一光均匀化元件，配置于来自所述扩散切换模组的所述照明光束的传递路径上。
如权利要求1所述的照明系统，其中所述合光单元为一分色镜，所述分色镜用于让所述同调光束与所述第一色光束之其一通过，且用于反射所述同调光束与所述第一色光束之另一。
如权利要求1所述的照明系统，其中所述合光单元配置于所述同调光束的传递路径上，且配置于所述同调光源与所述荧光切换模组之间，所述照明系统还包括复数个反射镜，配置于来自所述荧光切换模组的所述光通过区的所述同调光束的传递路径上，以依序将所述同调光束反射回所述合光单元。
如权利要求1所述的照明系统，其中所述荧光切换模组与所述扩散切换模组各为一用于转动的转动轮。
如权利要求1所述的照明系统，其中所述荧光切换模组的所述光通过区为一透明区或一无材料开口。
一种投影装置，包括：
一照明系统，包括：
一同调光源，用以发出一同调光束；
一荧光切换模组，配置于所述同调光束的传递路径上，所述荧光切换模组包括一光通过区及一第一荧光反射区，其中所述光通过区与所述第一荧光反射区用于轮流切入所述同调光束的传递路径，所述第一荧光反射区用以将所述同调光束转换且反射成一第一色光束；
一合光单元，用以将通过所述光通过区的所述同调光束与所述第一荧光反射区所转换且反射成的所述第一色光束合并；以及
一扩散切换模组，配置于来自所述合光单元的所述同调光束与所述第一色光束的传递路径上，以将所述同调光束与所述第一色光束处理成一照明光束，所述扩散切换模组包括一光扩散区及一第一透光区，其中当所述荧光切换模组的所述光通过区切入所述同调光束的传递路径时，所述扩散切换模组的所述光扩散区切入来自所述合光单元的所述同调光束的传递路径；
一光阀，配置于来自所述扩散切换模组的所述照明光束的传递路径上，以将所述照明光束转换为一影像光束；以及
一投影镜头，配置于所述影像光束的传递路径上。
如权利要求14所述的投影装置，其中所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区切入所述同调光束的传递路径时，所述扩散切换模组的所述第一透光区切入来自所述合光单元的所述第一色光束的传递路径。
如权利要求15所述的投影装置，其中所述荧光切换模组还包括一第二荧光反射区，所述光通过区、所述第一荧光反射区及所述第二荧光反射区用于轮流切入所述同调光束的传递路径，所述第二荧光反射区用以将所述同调光束转换且反射成一第二色光束，且所述合光单元用以将通过所述光通过区的所述同调光束、由所述第一荧光反射区所转换且反射的所述第一色光束及由所述第二荧光反射区所转换且反射的所述第二色光束合并。
如权利要求16所述的投影装置，其中所述扩散切换模组的所述第一透光区为一第一滤光区，且所述扩散切换模组还包括一第二透光区，当所述荧光切换模组的所述第二荧光反射区切入所述同调光束的传递路径时，所述扩散切换模组的所述第二透光区切入来自所述合光单元的所述第二色光束的传递路径。
如权利要求17所述的投影装置，其中所述同调光束为一蓝色光束，所述第一荧光反射区为一橘红色荧光反射区，所述第一色光束为一橘红色光束，所述第二荧光反射区为一绿色荧光反射区，所述第二色光束为一绿色光束，所述第一滤光区为一红色滤光区，且所述第二滤光区为一透明区。
如权利要求14所述的投影装置，其中所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区为一黄色荧光反射区，所述扩散切换模组的所述第一透光区包括一红色子滤光区与一绿色子滤光区，且当所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区切入所述同调光束的传递路径时，所述红色子滤光区与所述绿色子滤光区轮流切入来自所述合光单元的所述第一色光束的传递路径。
如权利要求17所述的投影装置，其中所述扩散切换模组的所述第一透光区还包括一子透明区，且当所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区切入所述同调光束的传递路径时，所述红色子滤光区、所述绿色子滤光区及所述子透明区轮流切入来自所述合光单元的所述第一色光束的传递路径。
如权利要求14所述的投影装置，其中所述荧光切换模组还包括一第二荧光反射区，所述光通过区、所述第一荧光反射区及所述第二荧光反射区用于轮流切入所述同调光束的传递路径，所述第二荧光反射区用以将所述同调光束转换且反射成一第二色光束，所述合光单元用以将通过所述光通过区的所述同调光束、由所述第一荧光反射区所转换且反射的所述第一色光束及由所述第二荧光反射区所转换且反射的所述第二色光束合并，当所述荧光切换模组的所述第一荧光反射区与所述第二荧光反射区轮流切入所述同调光束的传递路径时，所述扩散切换模组的所述第一透光区位于来自所述合光单元的所述第一色光束的传递路径上，且所述第一透光区为一透明区。
如权利要求14所述的投影装置，其中所述照明系统还包括一光均匀化元件，配置于所述照明光束的传递路径上，且位于所述扩散切换模组与所述光阀之间。
如权利要求14所述的投影装置，其中所述合光单元为一分色镜，所述分色镜用于让所述同调光束与所述第一色光束之其一通过，且用于反射所述同调光束与所述第一色光束之另一。
如权利要求14所述的投影装置，其中所述合光单元配置于所述同调光束的传递路径上，且配置于所述同调光源与所述荧光切换模组之间，所述照明系统还包括复数个反射镜，配置于来自所述荧光切换模组的所述光通过区的所述同调光束的传递路径上，以依序将所述同调光束反射至所述合光单元。
如权利要求14所述的投影装置，其中所述荧光切换模组与所述扩散切换模组各为一用于转动的转动轮。
如权利要求14所述的投影装置，其中所述荧光切换模组的所述光通过区为一透明区或一无材料开口。

说明书照明系统与投影装置
【技术领域】
本发明是有关于一种显示装置与光学系统，且特别是有关于一种投影装置与照明系统。
【背景技术】
近来以发光二极管(light‑emitting diode，LED)和雷射二极管(laser diode)等固态光源为主的投影装置渐渐在市场上占有一席之地。发光二极管的发光效率约在5％‑8％之间，且发光二极管拥有不同的发光频谱可供选择，包含红色、绿色及蓝色频谱。发光二极管拥有优秀的发光频谱亦即具有高频谱顶峰值及窄频谱宽度，可以作为投影机所需的纯色光源。
另一方面，由于雷射二极管具有高于20％的发光效率，为了突破发光二极管的光源限制，渐渐发展了以雷射光源激发荧光粉而产生投影机所需用的纯色光源。此二种形式为目前固态照明投影装置的光源主流。
为了要达到足够输出亮度，雷射投影装置就可使用多颗的雷射阵列并将之聚焦于荧光粉层，以产生足够的输出荧光强度。此种以雷射二极管排列而成的阵列能够产生非常高的光输出功率以激发荧光粉，并且具有可机动调整光源数目的优点，以达到各种不同亮度的投影需求。因此，以此种方式为光源的投影装置具有非常大的潜力能够取代传统采用高压汞灯(ultra high pressure lamp，UHP lamp)为光源的投影装置，而成为新一代主流的投影装置。
美国专利公开第20100328632号揭露了一种光源装置，包括光源、分光镜、三个反射镜、色轮及光积分柱。美国专利公开第20110205502号揭露了一种投影装置，包括蓝色光源、红色光源、光量控制器、积分器、色轮、分光镜、反射镜、光阀、光量侦测器、光量调节器及投影镜头。美国专利第7461950号揭露了一种光源装置，光源装置包含：光源、光转换分割、色轮、UV‑IR切割滤光片、极化转换元件、积分器、照明光学系统、光调变装置以及投影装置，其中光转换切割与色轮的转速相对应，以达到颜色较纯以及亮度较亮的效果。
【发明内容】
本发明提供一种照明系统，具有较长的使用寿命。
本发明提供一种投影装置，具有较长的使用寿命。
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，本发明一实施例提出一种照明系统，包括一同调光源、一荧光切换模组、一合光单元及一扩散切换模组。同调光源用以发出一同调光束。荧光切换模组配置于同调光束的传递路径上。荧光切换模组包括一光通过区及一第一荧光反射区，其中光通过区与第一荧光反射区用于轮流切入同调光束的传递路径。第一荧光反射区用以将同调光束转换且反射成一第一色光束。合光单元用以将通过光通过区的同调光束与第一荧光反射区所转换且反射成的第一色光束合并。扩散切换模组配置于来自合光单元的同调光束与第一色光束的传递路径上，以将同调光束与第一色光束处理成一照明光束。扩散切换模组包括一光扩散区及一第一透光区。当荧光切换模组的光通过区切入同调光束的传递路径时，扩散切换模组的光扩散区切入来自合光单元的同调光束的传递路径。当荧光切换模组的第一荧光反射区切入同调光束的传递路径时，扩散切换模组的第一透光区切入来自合光单元的第一色光束的传递路径。荧光切换模组还包括一第二荧光反射区，光通过区、第一荧光反射区及第二荧光反射区用于轮流切入同调光束的传递路径，第二荧光反射区用以将同调光束转换且反射成一第二色光束，且合光单元用以将通过光通过区的同调光束、由第一荧光反射区所转换且反射的第一色光束及由第二荧光反射区所转换且反射的第二色光束合并。扩散切换模组的第一透光区为一滤光区，且扩散切换模组还包括一第二透光区，当荧光切换模组的第二荧光反射区切入同调光束的传递路径时，扩散切换模组的第二透光区切入来自合光单元的第二色光束的传递路径。
同调光束为一蓝色光束，第一荧光反射区为一橘红色荧光反射区，第一色光束为一橘红色光束，第二荧光反射区为一绿色荧光反射区，第二色光束为一绿色光束，滤光区为一红色滤光区，且第二透光区为一透明区。
荧光切换模组的第一荧光反射区为一黄色荧光反射区，扩散切换模组的第一透光区包括一红色子滤光区与一绿色子滤光区，且当荧光切换模组的第一荧光反射区切入同调光束的传递路径时，红色子滤光区与绿色子滤光区轮流切入来自合光单元的第一色光束的传递路径。扩散切换模组的第一透光区还包括一子透明区，且当荧光切换模组的第一荧光反射区切入同调光束的传递路径时，红色子滤光区、绿色子滤光区及子透明区轮流切入来自合光单元的第一色光束的传递路径。
荧光切换模组还包括一第二荧光反射区，光通过区、第一荧光反射区及第二荧光反射区用于轮流切入同调光束的传递路径，第二荧光反射区用以将同调光束转换且反射成一第二色光束，合光单元用以将通过光通过区的同调光束、由第一荧光反射区所转换且反射的第一色光束及由第二荧光反射区所转换且反射的第二色光束合并，当荧光切换模组的第一荧光反射区与第二荧光反射区轮流切入同调光束的传递路径时，扩散切换模组的第一透光区位于来自合光单元的第一色光束的传递路径上，且第一透光区为一透明区。
本发明一实施例的照明系统，还包括一光均匀化元件，配置于来自扩散切换模组的照明光束的传递路径上。合光单元为一分色镜，分色镜用于让同调光束与第一色光束之其一通过，且用于反射同调光束与第一色光束之另一。合光单元配置于同调光束的传递路径上，且配置于同调光源与荧光切换模组之间，照明系统还包括复数个反射镜，配置于来自荧光切换模组的光通过区的同调光束的传递路径上，以依序将同调光束反射回合光单元。荧光切换模组与扩散切换模组各为一用于转动的转动轮。荧光切换模组的光通过区为一透明区或一无材料开口。
本发明之另一实施例提出一种投影装置，包括上述照明系统、一光阀及一投影镜头。光阀配置于来自扩散切换模组的照明光束的传递路径上，以将照明光束转换为一影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。
本发明的实施例可达到下列优点之至少其一。在本发明的实施例的投影装置及照明系统中，由于光扩散区是配置于荧光切换模组之后的光路径上的扩散切换模组中，因此同调光束可激发荧光切换模组中的第一荧光反射区，但较不会破坏光扩散区。所以，光扩散区的使用寿命可以延长，进而延长投影装置与照明系统的使用寿命。
光扩散区是配置于荧光切换模组之后的光路径上的扩散切换模组中，因光展量(Etendue)较小所以可使用较小的光学元件，使的光学系统整体体积缩小。
荧光切换模组可将红色荧光粉换成橘红色荧光粉，可提高荧光粉的转换效率，以提高色彩的表现。
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，并配合所附图式作详细说明如下。
【附图说明】
图1为本发明一实施例的投影装置的示意图。
图2为图1中的荧光切换模组与扩散切换模组的正视示意图。
图3为荧光粉的热淬火(thermal quenching)效应的示意图。
图4为本发明之另一实施例的投影装置的示意图。
图5A为图4中的荧光切换模组与扩散切换模组的正视示意图。
图5B绘示图4与图5A中的荧光切换模组与扩散切换模组的另一种变化。
图6为本发明又一实施例的投影装置的示意图。
图7为图6中的荧光切换模组与扩散切换模组的正视示意图。
【主要元件符号说明】
100、100a、100c：投影装置
110：光阀
112：影像光束
120：投影镜头
200、200a、200c：照明系统
202、202a：照明光束
210：同调光源
212：同调光束
213、215：子光束
214、214a、214c：第一色光束
216：第二色光束
220、220a、220c：荧光切换模组
222：光通过区
224、224a、224c：第一荧光反射区
226：第二荧光反射区
230：合光单元
240、240a、240b、240c：扩散切换模组
241：红色子滤光区
242：光扩散区
243：绿色子滤光区
244、244a、244b、244c：第一透光区
245：子透明区
246：第二透光区
250：光均匀化元件
262、264、266：反射镜
271～278：透镜
【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，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。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为本发明之一实施例的投影装置的示意图，而图2为图1中的荧光切换模组与扩散切换模组的正视示意图。请参照图1与图2，本实施例的投影装置100包括一照明系统200、一光阀110及一投影镜头120。照明系统200包括一同调光源210、一荧光切换模组220、一合光单元230及一扩散切换模组240。同调光源210用以发出一同调光束212。在本实施例中，同调光源210为雷射光源，而同调光束212为雷射光束，其中同调光源210例如为雷射二极管、发光二极管或其他适当的雷射产生器。此外，在本实施例中，同调光束212例如为一蓝色光束。
荧光切换模组220配置于同调光束212的传递路径上。如图2所示，荧光切换模组220包括一光通过区222及一第一荧光反射区224，其中光通过区222与第一荧光反射区224用于轮流切入同调光束212的传递路径。此外，第一荧光反射区224用以将同调光束212转换且反射成一第一色光束214。在本实施例中，光通过区222为一透明区。然而，在其他实施例中，光通过区222亦可以是一无设置任何材料的开口。当光通过区222切入同调光束212的传递路径时，来自同调光源210的同调光束212会通过光通过区222。此外，第一荧光反射区224例如是由反射基板与涂布于反射基板上的荧光粉层(phosphor layer)所形成，反射基板可为金属基板或是具有反射膜层的玻璃基板，因此当第一荧光反射区224切入同调光束212的传递路径时，同调光束212会激发第一荧光反射区224中的荧光粉层而产生第一色光束214，而第一荧光反射区224中的反射基板则将第一色光束214反射。在本实施例中，第一荧光反射区224例如为一橘红色荧光反射区，亦即第一荧光反射区224中的荧光粉层为橘红色荧光粉层，而第一色光束214为橘红色光束。
在本实施例中，荧光切换模组220还包括一第二荧光反射区226，且光通过区222、第一荧光反射区224及第二荧光反射区226用于轮流切入同调光束212的传递路径。第二荧光反射区226用以将同调光束212转换成一第二色光束216并反射。第二荧光反射区226例如是由反射基板与涂布于反射基板上的荧光粉层(phosphor layer)所形成，在本实施例中，此荧光粉层例如为绿色荧光粉层，亦即第二荧光反射区226例如为绿色荧光反射区，而第二色光束216例如为一绿色光束。在本实施例中，荧光切换模组220为一用于转动的转动轮，而光通过区222、第一荧光反射区224及第二荧光反射区226各为一扇形区域。当荧光切换模组220转动时，光通过区222、第一荧光反射区224及第二荧光反射区226轮流切入同调光束212的传递路径。
合光单元230用以将通过光通过区222的同调光束212与由第一荧光反射区224所转换且反射的第一色光束214合并。在本实施例中，合光单元230用以将通过光通过区222的同调光束212、由第一荧光反射区224所转换且反射的第一色光束214及由第二荧光反射区226所转换且反射的第二色光束216合并。扩散切换模组240配置于来自合光单元230的同调光束212与第一色光束214的传递路径上，以将同调光束212与第一色光束214处理成一照明光束202。在本实施例中，扩散切换模组将同调光束212、第一色光束214及第二色光束216处理成照明光束202。
在本实施例中，合光单元230为一分色镜，此分色镜用于让同调光束212与第一色光束214之其一通过，且用于反射同调光束212与第一色光束214之另一。在本实施例中，合光单元230用于让同调光束212通过，且用于反射第一色光束214与第二色光束216。在本实施例中，合光单元230配置于同调光束212的传递路径上，且配置于同调光源210与荧光切换模组220之间。具体而言，合光单元230让来自同调光源210的同调光束212通过而传递至荧光切换模组220，且合光单元230将由荧光切换模组220所转换且反射的第一色光束214与第二色光束216反射至扩散切换模组240。
在本实施例中，照明系统200更包括复数个反射镜(例如反射镜262、264及266)，其配置于来自荧光切换模组220的光通过区222的同调光束212的传递路径上，以依序将同调光束212反射至合光单元230。具体而言，当荧光切换模组220的光通过区222切入同调光束212的传递路径时，来自同调光源210及合光单元230的同调光束212会先通过光通过区222而传递至反射镜262。然后，反射镜262将同调光束212反射至反射镜264，接着，反射镜264将同调光束212反射至反射镜266，最后，反射镜266将同调光束212反射至合光单元230，且同调光束212接着穿透合光单元230而传递至扩散切换模组240。
然而，在另一实施例中，合光单元230亦可以是将来自同调光源210的同调光束212反射至荧光切换模组220，此时可将同调光源210的位置与扩散切换模组240的位置对调。当同调光束212通过光通过区222后，则依序被反射镜262、264及266反射回合光单元230，然后合光单元230再将同调光束210反射至扩散切换模组240。另外，由荧光切换模组220所依序转换且反射的第一色光束214与第二色光束216则会穿透合光单元230而传递至扩散切换模组240。
参考图2所示，扩散切换模组240包括一光扩散区242及一第一透光区244。在本实施例中，光扩散区242例如是一光扩散片，其具有表面扩散结构，或内部具有散射粒子或散射材料。此外，在本实施例中，第一透光区244为滤光区，例如为红色滤光区。当荧光切换模组220的光通过区222切入同调光束212的传递路径时，扩散切换模组240的光扩散区242切入来自合光单元230的同调光束212的传递路径。此时，同调光束212会通过光通过区222并被反射镜262、264、266反射回合光单元230，并接着传递至光扩散区242。光扩散区242可对同调光束212产生扩散效果，进而降低同调光束212的散斑(speckle)程度。
当荧光切换模组220的第一荧光反射区224切入同调光束212的传递路径时，扩散切换模组240的第一透光区244切入来自合光单元230的第一色光束214的传递路径。此时，第一荧光反射区224将同调光束212转换且反射成第一色光束214(在本实施例中即为橘红色光束)，合光单元230接着使第一色光束214传递至第一透光区244。然后，第一透光区244将第一色光束214(橘红色光束)过滤成红色光束。
在本实施例中，扩散切换模组240还包括一第二透光区246，其中第二透光区246例如为一透明区。当荧光切换模组220的第二荧光反射区226切入同调光束212的传递路径时，扩散切换模组240的第二透光区246切入来自合光单元230的第二色光束216的传递路径。此时，第二荧光反射区226将同调光束212转换且反射成第二色光束216(在本实施例中即为绿色光束)，合光单元230使第二色光束216传递至第二透光区246，而第二透光区246则让第二色光束216穿透。
在本实施例中，光扩散区242所扩散的同调光束212(在本实施例中为蓝色光束)、第一透光区244所过滤而成的红色光束及穿透第二透光区246的第二色光束216(在本实施例中即为绿色光束)轮流射出扩散切换模组240，而形成照明光束202。在本实施例中，扩散切换模组240例如为一用于转动的转动轮，而光扩散区242、第一透光区244及第二透光区246各为一扇形区域。当转动轮转动时，光扩散区242、第一透光区244及第二透光区246轮流切入经过合光单元230后的光路径，亦即在不同的时间分别切入同调光束212、第一色光束214及第二色光束216的传递路径。
光阀110配置于来自扩散切换模组240的照明光束202的传递路径上，以将照明光束202转换为一影像光束112。在本实施例中，光阀110例如为数位微镜元件(digital micro‑mirror device，DMD)。然而，在其他实施例中，光阀110亦可以是硅基液晶面板(liquid‑crystal‑on‑silicon panel，LCD panel)、穿透式液晶面板或其他适当的空间光调变器(spatial light modulator)。投影镜头120配置于影像光束112的传递路径上，以将影像光束112投射于一屏幕上，以产生影像画面。在本实施例中，由于照明光束202包含红色光束、绿色光束及蓝色光束，因此投影装置100可投影出全彩画面。
在本实施例中，照明系统200还包括一光均匀化元件250，配置于来自扩散切换模组240的照明光束202的传递路径上，且位于扩散切换模组240与光阀110之间。在本实施例中，光均匀化元件250例如为光积分柱(light integration rod)，以将照明光束202均匀化。
在实施例的投影装置100及照明系统200中，由于光扩散区242是配置于荧光切换模组220之后的光路径上的扩散切换模组240中，因此同调光束212可激发荧光切换模组220中的第一荧光反射区224与第二荧光反射区226，但较不会破坏光扩散区242。具体而言，在本实施例中，同调光束212照射于荧光切换模组220上的光斑小于同调光束212照射于扩散切换模组240的光斑，这样的设计是因为同调光束212须激发荧光切换模组220上的荧光粉层，所以光斑要设计得小，才能使光能量集中而激发出更强的第一色光束214与第二色光束216。然而，在扩散切换模组240上的光斑则可以较大，因为光斑的大小只要能够让照明光束202进入光均匀化元件250即可。所以，即使在荧光切换模组220上的光斑较小，但荧光切换模组220中没有设置光扩散区242，而是设置光通过区222，光通过区222不太会吸收或不吸收同调光束212的能量，因此光通过区222不太会随着投影装置100的使用时间增长，而被同调光束212所破坏。另一方面，由于光扩散区242是设置于光斑较大处，此处的光能量较不集中，亦即此处的单位置积光强度较小，因此可抑制光扩散区242随着使用时间的增长而受到同调光束212的破坏。如此一来，光扩散区242的使用寿命便可以增长，进而延长照明系统200与投影装置100的使用寿命。
一般而言，当光通过光扩散区242后，光展量会变大，而采用较大或较多的光学元件则可尽量收集被扩散的光。在本实施例中，由于扩散切换模组240是设置于靠近光均匀化元件250处，亦即使光扩散区242在扩散同调光束212时靠近光均匀化元件250，因此光均匀化元件250与光扩散区242的距离可以较短而利于收光，所以本实施例可以不采用较大或较多的光学元件来收集光扩散区242所扩散的同调光束212，进而缩小照明系统200与投影装置100的体积。
在本实施例中，光路径上可视设计需求而适当地配置多个透镜，例如透镜271～278。在本实施例中，透镜271与272配置于合光单元230与荧光切换模组220之间，透镜273与274配置于荧光切换模组220与反射镜262之间，透镜275配置于反射镜262与反射镜264之间，透镜276配置于反射镜264与反射镜266之间，透镜277配置于反射镜266与合光单元230之间，且透镜278配置于合光单元230与扩散切换模组240之间。此外，在本实施例中，可利用一控制单元电性连接荧光切换模组220与扩散切换模组240，以使荧光切换模组220与扩散切换模组240同步作动，例如同步转动。
图3为荧光粉的热淬火(thermal quenching)效应的示意图。请参照图1至图3，在图3中，纵轴代表荧光粉受到入射光照射后将入射光转换成荧光的转换效率，横轴则代表入射光的光强度。由图3可知，随着入射光的光强度越来越强，荧光粉的转换效率的提升速率越来越慢，其中，绿色荧光粉的转换效率的提升速率变慢的程度较小，黄色或橘红色荧光粉次之，而红色荧光粉较大。换言之，入射光最难使红色荧光粉发出强荧光，最易使绿色荧光粉发出强荧光，而黄色或橘红色荧光粉则次之。由于橘红色荧光粉的转换效率较红色荧光粉强，本实施例采用第一荧光反射区224(其具有橘红色荧光粉)搭配第一透光区244(即红色滤光区)可产生较强的红光，即使第一透光区244具有滤光效果而会使光强度减弱，但本实施例所产生的红光强度仍大于直接采用蓝色同调光束激发红色荧光粉所得到的红光之强度来得强。如此一来，照明系统200的光效率便可以提升，且投影装置100所产生的影像画面的亮度及色彩表现亦可提升。
图4为本发明另一实施例的投影装置的示意图，而图5A为图4中的荧光切换模组与扩散切换模组的正视示意图。请先参照图4与图5A，本实施例的投影装置100a与图1的投影装置100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的照明系统200a中，荧光切换模组220a的第一荧光反射区224a为一黄色荧光反射区，且扩散切换模组240a的第一透光区244a包括一红色子滤光区241与一绿色子滤光区243。第一荧光反射区224a用于将同调光束212转换成第一色光束214a，即黄色光束，此黄色光束不是纯黄色光束，而其波段包含了红色波段、黄色波段与绿色波段，且将这些波段的光综合起来看是呈现黄色。在本实施例中，当荧光切换模组220a的第一荧光反射区224a切入同调光束212的传递路径时，红色子滤光区241与绿色子滤光区243轮流切入来自合光单元230的第一色光束214a的传递路径。当红色子滤光区241切入第一色光束214a的传递路径时，红色子滤光区241将第一色光束214a中的黄色波段与绿色波段滤除，而过滤出红色光束。此外，当绿色子滤光区243切入第一色光束214a的传递路径时，绿色子滤光区241将第一色光束214a中的红色波段与黄色波段滤除，而过滤出绿色光束。如此一来，经由扩散的同调光束、红色光束及绿色光束便可形成照明光束202a。
图5B绘示图4与图5A中的荧光切换模组与扩散切换模组的另一种变化。请参照图4与图5B，在本实施例中，扩散切换模组240b的第一透光区244b更包括一子透明区245。当荧光切换模组220a的第一荧光反射区224a切入同调光束212的传递路径时，红色子滤光区241、绿色子滤光区243及子透明区245轮流切入来自合光单元230的第一色光束214a的传递路径。当子透明区245切入第一色光束214a的传递路径时，由于子透明区245呈现透明状态，所以呈黄色的第一色光束214a穿透子透明区245而传递至光均匀化元件250。换言之，在本实施例中，照明光束是由红色光束、绿色光束、黄色光束与蓝色光束所形成，如此可使投影装置投影出色彩更为丰富的影像画面。
图6为本发明又一实施例的投影装置的示意图，而图7为图6中的荧光切换模组与扩散切换模组的正视示意图。请参照图6与图7，本实施例的投影装置100c与图1的投影装置100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的照明系统200c中，光通过区222、第一荧光反射区224c及第二荧光反射区226用于轮流切入同调光束212的传递路径，且第一透光区244c为一透明区。在本实施例中，第一荧光反射区224c例如为一红色荧光反射区。当荧光切换模组220c的第一荧光反射区224c与第二荧光反射区226轮流切入同调光束212的传递路径时，扩散切换模组240c的第一透光区244c位于来自合光单元230的第一色光束214c的传递路径上。具体而言，当第一荧光反射区224c切入同调光束212的传递路径时，第一荧光反射区224c将同调光束212转换并反射成一子光束213，在本实施例中子光束213为红色光束。子光束213接着被合光单元230传递至第一透光区244c，且子光束213接着穿透第一透光区244c。另一方面，当第二荧光反射区226切入同调光束212的传递路径时，第二荧光反射区226将同调光束212转换并反射成一子光束215，在本实施例中子光束215为绿色光束。子光束215接着被合光单元230传递至第一透光区244c，且子光束215接着穿透第一透光区244c。子光束213与子光束215轮流射向扩散切换模组240c，因此子光束213与子光束215可视为合并成第一色光束214c，且在本实施例中，第一色光束214c可视为由红色光束与绿色光束所组成的黄色光束。在本实施例中，照明光束202c即由红色光束、绿色光束与蓝色光束所形成，因此投影装置100c可投影出全彩画面。
在另一实施例中，亦可采用图2的第一荧光反射区244来取代图7的第一荧光反射区224c，如此一来，照明光束202c即由橘红色光束、绿色光束与蓝色光束所形成，如此仍能够使投影装置投影出彩色画面。
综上所述，本发明的实施例可达到下列优点之至少其一。
1.在本发明的实施例的投影装置及照明系统中，由于光扩散区是配置于荧光切换模组之后的光路径上的扩散切换模组中，因此同调光束可激发荧光切换模组中的第一荧光反射区，但较不会破坏光扩散区。所以，光扩散区的使用寿命可以延长，进而延长投影装置与照明系统的使用寿命。
2.一般光经过扩散区后光展量会变大造成需较大的光学元件方可使光的收集效率变好，但同时也造成光学系统整体体积变大，所以扩散区的设置显得很重要而本发明将光扩散区是配置于荧光切换模组之后的光路径上的扩散切换模组中，使光展量较小所以可使用较小的光学元件也使的光学系统整体体积也可缩小。
3.荧光切换模组将红色荧光粉换成橘红色荧光粉，可提高荧光粉的转换效率，以提高色彩的表现。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。另外，说明书中提及的”第一”、”第二”等用语，仅用以表示元件的名称，并非用来限制元件数量上的上限或下限。