JP7193280B2

JP7193280B2 - Illumination system and projection device using the illumination system

Info

Publication number: JP7193280B2
Application number: JP2018170142A
Authority: JP
Inventors: ▲徳▼生楊; 銘▲つん▼ 翁
Original assignee: 中強光電股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: TW201915535A; CN109557750B; JP2019061237A; CN109557750A; TWI639035B

Description

本発明は、光源モジュールに関し、特に、照明システム及び照明システムを使用する投影装置に関する。 The present invention relates to light source modules, and more particularly to illumination systems and projection apparatus using illumination systems.

デジタル光源処理（digital light processing、DLP）投影装置が、照明システム、デジタルマイクロミラー素子（digital micro-mirror device、DMD）及び投影レンズを含み、そのうち、照明システムは、照明光束を提供し、デジタルマイクロミラー素子は、照明光束を映像光束に変換し、投影レンズは、映像光束をスクリーンに投影してスクリーン上で映像画面を形成させる。超高圧水銀ランプが、初期の照明システムに良く用いられていた光源であり、それは、白色光を照明光束として提供することができる。照明技術の発展に伴い、発光ダイオード光源やレーザー光源（レーザーダイオード）などの省エネの利点を有する光源も次第に採用されている。 A digital light processing (DLP) projection device includes an illumination system, a digital micro-mirror device (DMD) and a projection lens, wherein the illumination system provides an illumination light flux and a digital micro-mirror device. The mirror element converts the illumination light beam into the image light beam, and the projection lens projects the image light beam onto the screen to form an image image on the screen. Ultra-high pressure mercury lamps were a popular light source in early lighting systems, which can provide white light as the illumination flux. With the development of lighting technology, light sources with energy-saving advantages, such as light-emitting diode light sources and laser light sources (laser diodes), are also gradually adopted.

図1は、従来のレーザー光源を使用する照明システムを示す図である。図1に示すように、従来の照明システム100では、レーザー光源モジュール110が提供した青色光束112は、コリメート素子122を通過して分色（色分解）片（ダイクロイックミラー(dichroic mirror)）130を通過し、そして、レンズ123、124を通過して回転可能な蛍光体（例えば、蛍光粉）ホイール（phosphor wheel）140を照らす（照射する）。この蛍光体ホイール140は、緑色蛍光体領域、黄色蛍光体領域及び光透過領域（transparent zone）などに分けることができ、そのうち、蛍光体ホイール140の緑色蛍光体領域及び黄色蛍光体領域の背面141には、対応して反射素子（図示せず）が設けられる。青色光束112は、順に、緑色蛍光体領域、黄色蛍光体領域及び光透過領域を照射することができ、青色光束112が緑色蛍光体領域及び黄色蛍光体領域を照射する時に、励起により緑色光束113及び黄色光束114を生成させることができ、反射素子は、緑色光束113及び黄色光束114をダイクロイックミラー130へ反射することができ、それから、緑色光束113及び黄色光束114は、ダイクロイックミラー130により反射された後にレンズ125を通過して回転可能なフィルターホイール（filter wheel）150に到着することができる。また、一部の青色光束112は、光透過領域を通過し、そして、順にレンズ126、127、反射素子161、162、レンズ128、反射素子163、レンズ129、ダイクロイックミラー130及びレンズ125を経由してフィルターホイール150に伝播することができる。 FIG. 1 is a diagram showing an illumination system using a conventional laser light source. As shown in FIG. 1, in a conventional illumination system 100, a blue light beam 112 provided by a laser light source module 110 passes through a collimating element 122 to a color separation piece (dichroic mirror) 130. illuminates a rotatable phosphor (eg, phosphor powder) wheel 140 through lenses 123 , 124 . The phosphor wheel 140 can be divided into a green phosphor area, a yellow phosphor area and a transparent zone. is correspondingly provided with a reflective element (not shown). The blue light flux 112 can sequentially illuminate the green phosphor area, the yellow phosphor area, and the light-transmitting area, and when the blue light flux 112 illuminates the green phosphor area and the yellow phosphor area, the excitation causes the green light flux 113 and yellow luminous flux 114 , the reflective element can reflect the green luminous flux 113 and the yellow luminous flux 114 to the dichroic mirror 130 , and the green luminous flux 113 and the yellow luminous flux 114 are then reflected by the dichroic mirror 130 . After that, it can pass through lens 125 and reach a rotatable filter wheel 150 . Also, part of the blue light flux 112 passes through the light transmission region, and passes through lenses 126, 127, reflective elements 161, 162, lens 128, reflective element 163, lens 129, dichroic mirror 130, and lens 125 in order. can be propagated to the filter wheel 150.

また、フィルターホイール150は、上述の黄色蛍光体領域の一部に対応する赤色光フィルタリング領域と透明領域、上述の緑色蛍光体領域に対応する緑色光フィルタリング領域、及び上述の光透過領域に対応する拡散領域を有する。フィルターホイール150及び蛍光体ホイール140が互いに合わせて回転するように制御することにより、緑色光束113は、緑色光フィルタリング領域を照射し、黄色光束114は、赤色光フィルタリング領域及び透明領域を照射し、青色光束112は、拡散領域を照射することができる。このように、フィルターホイール150を通過した後に光積分ロッド170（rod）に進入した光束は、カラー映像を形成するための青色光束、緑色光束、及び赤色光束、並びに輝度を向上させるための黄色光束を含むようになる。 Filter wheel 150 also has a red light filtering region and a transparent region corresponding to a portion of the yellow phosphor region described above, a green light filtering region corresponding to the green phosphor region described above, and a light transmission region described above. It has a diffusion area. By controlling the filter wheel 150 and the phosphor wheel 140 to rotate in unison with each other, the green light flux 113 illuminates the green light filtering area, the yellow light flux 114 illuminates the red light filtering area and the clear area, A blue light flux 112 can illuminate the diffusion area. Thus, the light beams entering the light integrating rod 170 (rod) after passing through the filter wheel 150 are divided into blue, green, and red light beams to form a color image, and yellow light beams to improve brightness. will include

従来の照明システム100は、構造が複雑であり、多くの光学素子を要するので、コストが比較的高く、体積が大きく、及び発光効率が比較的低いという欠点を有する。 The conventional illumination system 100 has the drawbacks of relatively high cost, large volume, and relatively low luminous efficiency, due to its complex structure and the need for many optical elements.

なお、この“背景技術”の部分が、本発明の内容への理解を助けるためだけのものであるため、この“背景技術”の部分に開示されている内容は、当業者に知られていない技術を含む可能性がある。よって、この“背景技術”の部分に開示されている内容は、該内容、又は、本発明の１つ又は複数の実施例が解決しようとする課題が本発明出願前に既に当業者に周知されていることを意味しない。 It should be noted that the content disclosed in this "Background Art" section is not known to those skilled in the art, since this "Background Art" section is only intended to assist in understanding the content of the present invention. May include technology. Accordingly, the material disclosed in this "Background" section is intended to be understood by those skilled in the art prior to the filing of the present application to the subject matter or the problems to be solved by one or more embodiments of the present invention. does not mean that

本発明の目的は、複雑な光路を簡略化し、体積を小さくすることができる照明システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an illumination system that simplifies a complicated optical path and reduces the volume.

本発明のもう１つの目的は、体積が比較的小さい利点を有する投影装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a projection apparatus which has the advantage of being relatively small in volume.

本発明の他の目的及び利点は、本発明に開示されている技術的特徴からさらに理解することができる。 Other objects and advantages of the present invention can be further understood from the technical features disclosed in the present invention.

上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本発明の一実施例は、照明システムを提供し、それは、励起光源組、第一レンズ組、蛍光体ホイール、少なくとも１つの反射素子、及び集光素子を含む。励起光源組は、第一光軸を有し、励起光源組は、第一色光束を提供する。分色素子が、第一色光束の伝播経路に配置され、分色素子は、第一色光束を通過させる。第一レンズ組は、励起光源組を離れる分色素子の一方側に配置され、また、分色素子を通過した第一色光束を通過させ、第一レンズ組は、第二光軸を有し、そのうち、第二光軸及び第一光軸は、互いに共軸でない。蛍光体ホイールは、分色素子を離れる第一レンズ組の一方側に配置され、蛍光体ホイールは、光波長変換部及び反射部を有し、光波長変換部は、第一レンズ組を通過した第一色光束の第一部分を第二色光束に変換し、また、第二色光束を分色素子へ反射し、反射部は、第一レンズ組を通過した第一色光束の第二部分を分色素子へ反射し、分色素子は、第二色光束を反射し、また、第一色光束の第二部分を通過させる。少なくとも１つの反射素子は、励起光源組に近い分色素子の一方側に配置され、また、分色素子と距離を隔て、少なくとも１つの反射素子は、分色素子を通過した第一色光束の第二部分を反射して、第一色光束の第二部分を再び分色素子を通過させる。集光素子は、第一レンズ組に近い分色素子の一方側に配置され、集光素子は、少なくとも１つの反射素子により反射された第一色光束の第二部分、及び分色素子により反射された第二色光束を通過させる。 To achieve one or some or all of the above objectives or other objectives, an embodiment of the present invention provides an illumination system, which includes an excitation light source set, a first lens set, a phosphor wheel, It includes at least one reflective element and a light concentrating element. The excitation light source set has a first optical axis, and the excitation light source set provides a first colored light beam. A color splitting element is arranged in the propagation path of the first color beam, the color splitting element allowing the first color beam to pass through. A first lens set is disposed on one side of the color-splitting element leaving the excitation light source set and allows passage of the first color luminous flux that has passed through the color-splitting element, the first lens set having a second optical axis. , wherein the second optical axis and the first optical axis are not coaxial with each other. A phosphor wheel was disposed on one side of the first lens set leaving the color separation element, the phosphor wheel having a light wavelength converting portion and a reflecting portion, the light wavelength converting portion passing through the first lens set. converting a first part of the first color luminous flux into a second color luminous flux, and reflecting the second color luminous flux to the color splitting element, the reflecting part reflecting the second part of the first color luminous flux passing through the first lens group; It reflects to the color splitting element, which reflects the second color beam and also allows the second portion of the first color beam to pass through. At least one reflective element is disposed on one side of the color-separating element near the excitation light source set, and is spaced apart from the color-separating element, and the at least one reflective element reflects the first color luminous flux that has passed through the color-separating element. Reflecting the second portion causes the second portion of the first color beam to pass through the color splitter again. A condensing element is disposed on one side of the color separation element near the first lens set, the condensing element reflecting a second portion of the first color beam reflected by the at least one reflective element and the color separation element. passes the second color luminous flux.

上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本発明の一実施例は、投影装置を提供し、それは、上述の照明システム、ライトバルブ及び投影レンズを含む。照明システムは、照明光束を提供する。ライトバルブは、照明システムが提供する照明光束の伝播経路に配置され、照明光束を映像光束に変換する。投影レンズは、映像光束の伝播経路に配置される。 To achieve one or some or all of the above objectives or other objectives, one embodiment of the present invention provides a projection apparatus, which includes an illumination system, a light valve and a projection lens as described above. The illumination system provides an illumination light flux. A light valve is placed in the propagation path of the illumination light flux provided by the illumination system and converts the illumination light flux into an image light flux. The projection lens is arranged in the propagation path of the image light flux.

本発明の実施例による照明システムは、第一色光束の伝播経路に分色素子、第一レンズ組及び少なくとも１つの反射素子を設置し、第一レンズ組により、励起光源組が提供した第一色光束を蛍光体ホイールの光波長変換部及び反射部に伝播させるので、光波長変換部により反射された第二色光束及び反射部により反射された第一色光束の第二部分が反射により分色素子に到着した後に、分色素子により、第二色光束を反射し、また、少なくとも１つの反射素子により、分色素子を通過した第一色光束の第二部分を再び分色素子へ反射し、これにより、第一色光束の第二部分及び第二色光束は、同じ経路に沿って集光素子に伝播し、照明光束を形成することができる。従来の技術に比べて言えば、本発明の実施例による照明システムは、使用される光学素子が比較的少ないので、複雑な光路を簡略化し、照明システム及びこの照明システムを使用する投影装置の体積を小さくすることができ。 An illumination system according to an embodiment of the present invention includes a color-splitting element, a first lens set and at least one reflective element installed in a propagation path of a first color beam, wherein the first lens set provides a first Since the color luminous fluxes are propagated to the light wavelength converting portion and the reflecting portion of the phosphor wheel, the second color luminous flux reflected by the light wavelength converting portion and the second portion of the first color luminous flux reflected by the reflecting portion are separated by reflection. After reaching the color elements, the second color light flux is reflected by the color separation elements, and at least one reflection element reflects a second portion of the first color light flux that has passed through the color separation elements back to the color separation elements. This allows the second part of the first color beam and the second color beam to propagate along the same path to the condensing element to form the illumination beam. Compared to the prior art, the illumination system according to embodiments of the present invention uses relatively few optical elements, thereby simplifying the complex optical path and reducing the volume of the illumination system and projection apparatus using this illumination system. can be smaller.

本発明の上述の特徴及び利点をより明らかにするために、以下、実施例を挙げて、添付した図面を参照することにより、詳細に説明する。 In order to make the above-mentioned features and advantages of the present invention clearer, examples will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

従来のレーザー光源を使用する照明システムを示す図である。1 shows an illumination system using a conventional laser light source; FIG. 本発明の一実施例における照明システムを示す図である。Fig. 2 shows a lighting system according to an embodiment of the invention; 図2の蛍光体ホイールの正面図である。FIG. 3 is a front view of the phosphor wheel of FIG. 2; 本発明の他の実施例における照明システムの蛍光体ホイールの側面図である。FIG. 4 is a side view of a phosphor wheel of a lighting system according to another embodiment of the invention; 本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。Fig. 3 shows a lighting system according to another embodiment of the invention; 本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。Fig. 3 shows a lighting system according to another embodiment of the invention; 本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。Fig. 3 shows a lighting system according to another embodiment of the invention; 本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。Fig. 3 shows a lighting system according to another embodiment of the invention; 本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。Fig. 3 shows a lighting system according to another embodiment of the invention; 本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。Fig. 3 shows a lighting system according to another embodiment of the invention; 本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。Fig. 3 shows a lighting system according to another embodiment of the invention; 本発明の一実施例における投影装置を示す図である。1 shows a projection device according to one embodiment of the present invention; FIG.

本発明の上述した及び他の技術的内容、特徴、機能及び効果は、添付した図面に基づく次のような好ましい実施例における詳細な説明により明確になる。なお、次の実施例に言及されている方向についての用語、例えば、上、下、左、右、前又は後などは、添付した図面の方向に過ぎない。よって、使用されている方向の用語は、本発明を説明するためだけのものであり、本発明を限定するためのものではない。 The above-mentioned and other technical contents, features, functions and effects of the present invention will become clear from the detailed description of the following preferred embodiments based on the accompanying drawings. It should be noted that directional terms, such as up, down, left, right, front or back, referred to in the following embodiments are merely the directions of the attached drawings. Accordingly, the directional terminology used is for the purpose of describing the invention only and is not intended to be limiting of the invention.

図2は、本発明の一実施例における照明システムを示す図である。図3は、図2の蛍光体ホイールの正面図である。図2及び図3に示すように、本実施例における照明システム200は、励起光源組210、分色素子220、第一レンズ組230、蛍光体ホイール240、少なくとも１つの反射素子250（図2では、１つの反射鏡を例とする）、及び集光素子260を含む。励起光源組210は、第一光軸A1を有し、励起光源組210は、第一色光束B1を提供する。分色素子220は、第一色光束B1の伝播経路に配置され、分色素子220は、第一色光束B1を通過させる。第一レンズ組230は、励起光源組210を離れる分色素子220の一方側に配置され、言い換えると、第一レンズ組230及び励起光源組210は、それぞれ、分色素子220の対向する両側に配置され、分色素子220を通過した第一色光束B1を通過させ、第一レンズ組230は、第二光軸A2を有し、そのうち、第二光軸A2及び第一光軸A1は、互いに共軸でなく、ここで、いわゆる光軸は、光学素子の主光線の方向と定義される。蛍光体ホイール240は、分色素子220を離れる第一レンズ組230の一方側に配置され、言い換えると、蛍光体ホイール240及び分色素子220は、それぞれ、第一レンズ組230の対向する両側に配置され、蛍光体ホイール240は、光波長変換部241及び反射部242を有し、光波長変換部241は、第一レンズ組230を通過した第一色光束B1の第一部分B11を第二色光束B2に変換し、また、第二色光束B2を分色素子220へ反射し、反射部242は、第一レンズ組230を通過した第一色光束B1の第二部分B12を分色素子220へ反射し、分色素子220は、さらに、第二色光束B2を反射し、また、第一色光束B1の第二部分B12を通過させる。反射素子250は、励起光源組210に近い分色素子220の一方側に配置され、また、分色素子220と距離D1を隔て、反射素子250は、分色素子220を通過した第一色光束の第二部分B12を反射し、第一色光束の第二部分B12を再び分色素子220を通過させる。集光素子260は、第一レンズ組230に近い分色素子220の一方側に配置され、集光素子260は、反射素子250により反射された第一色光束B1の第二部分B12、及び分色素子220により反射された第二色光束B2を通過させる。 FIG. 2 is a diagram showing a lighting system in one embodiment of the present invention. 3 is a front view of the phosphor wheel of FIG. 2. FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the illumination system 200 in this embodiment includes an excitation light source set 210, a color separation element 220, a first lens set 230, a phosphor wheel 240, and at least one reflective element 250 ( , one reflector for example), and a focusing element 260 . The excitation light source set 210 has a first optical axis A1, and the excitation light source set 210 provides a first color beam B1. The color dividing element 220 is arranged on the propagation path of the first color beam B1, and the color dividing element 220 allows the first color beam B1 to pass through. The first lens set 230 is located on one side of the color separation element 220 leaving the excitation light source set 210 , in other words, the first lens set 230 and the excitation light source set 210 are on opposite sides of the color separation element 220 respectively. The first lens set 230 has a second optical axis A2, wherein the second optical axis A2 and the first optical axis A1 are arranged to pass the first color light beam B1 that has passed through the color splitting element 220. Not coaxial with each other, here the so-called optical axis is defined as the direction of the chief ray of the optical element. The phosphor wheel 240 is disposed on one side of the first lens set 230 leaving the color separation element 220, in other words, the phosphor wheel 240 and the color separation element 220 are on opposite sides of the first lens set 230, respectively. The phosphor wheel 240 has a light wavelength converting portion 241 and a reflecting portion 242, and the light wavelength converting portion 241 converts the first portion B11 of the first color light beam B1 that has passed through the first lens set 230 into a second color light beam. The reflection unit 242 converts the second color luminous flux B1 into the luminous flux B2 and reflects the second color luminous flux B2 to the color separation element 220. The color splitting element 220 also reflects the second color beam B2 and also passes the second portion B12 of the first color beam B1. The reflective element 250 is disposed on one side of the color separating element 220 near the excitation light source set 210, and separated from the color separating element 220 by a distance D1. , and the second portion B12 of the first color beam passes through the color splitter 220 again. A condensing element 260 is disposed on one side of the color separation element 220 near the first lens set 230, and the condensing element 260 collects a second portion B12 of the first color beam B1 reflected by the reflective element 250 and a second portion B12 of the color separation element 220. The second color luminous flux B2 reflected by the color element 220 is allowed to pass through.

本実施例における励起光源組210は、１つの励起光源211及び第二レンズ組212を含むものを例とし、励起光源211は、例えば、複数のレーザー素子（図示せず）を含み、これらのレーザー素子は、例えば、アレー状に配列され、レーザー素子は、例えば、レーザーダイオード（laser diode、LD）である。また、他の実施例では、励起光源211のレーザー素子は、１つであっても良い。また、本発明の励起光源211は、レーザー素子に限定されず、設計のニーズに応じて適切な光源、例えば、発光ダイオード（Light-emitting diode、LED）を選択しても良い。 The excitation light source set 210 in this embodiment includes one excitation light source 211 and a second lens set 212, and the excitation light source 211 includes, for example, a plurality of laser elements (not shown), and these lasers The elements are, for example, arranged in an array, and the laser elements are, for example, laser diodes (LDs). Also, in other embodiments, the excitation light source 211 may have a single laser element. Also, the excitation light source 211 of the present invention is not limited to a laser element, and an appropriate light source such as a light-emitting diode (LED) may be selected according to design needs.

さらに言えば、第二レンズ組212に面する励起光源211の表面2111は、中心軸N1を有し、第二レンズ組212は、第一光軸A1を有し、中心軸N1及び第一光軸A1は、互いに共軸である。第二レンズ組212は、例えば、２つのレンズ2121、2122を含み、レンズ2121は、励起光源211とレンズ2122との間に配置され、且つ励起光源211の中心軸N1及び第一光軸A1は、互に共軸である。なお、本発明は、これに限定されず、励起光源211の中心軸N1及び第一光軸A1は、互に共軸でなくても良く、また、設計のニーズに応じて励起光源211の位置を調整しても良い。一実施例では、励起光源211の中心軸N1は、例えば、第一光軸A1と互いに平行であり、中心軸N1は、例えば、第一光軸A1と距離(図示せず)を有しても（隔ても）良く、この距離は、0.2mmであっても良いが、本発明は、これに限定されない。 More specifically, the surface 2111 of the excitation light source 211 facing the second lens set 212 has a central axis N1, the second lens set 212 has a first optical axis A1, the central axis N1 and the first light Axis A1 is coaxial with each other. The second lens set 212 includes, for example, two lenses 2121 and 2122, the lens 2121 is disposed between the excitation light source 211 and the lens 2122, and the central axis N1 and the first optical axis A1 of the excitation light source 211 are , are coaxial with each other. The present invention is not limited to this, and the central axis N1 and the first optical axis A1 of the excitation light source 211 may not be coaxial with each other. may be adjusted. In one embodiment, the central axis N1 of the excitation light source 211 is, for example, parallel to the first optical axis A1, and the central axis N1 is, for example, at a distance (not shown) from the first optical axis A1. The distance may be 0.2 mm, but the invention is not so limited.

本実施例における分色素子220は、例えば、分色鏡(Dichroic mirror)であっても良く、少なくとも２種類の異なる波長範囲の光束を分離するために用いられるが、これに限定されず、これにより、各光束は、異なる経路に沿って伝播することができる。具体的に言えば、分色素子220は、励起光源組210からの第一色光束B1を通過させ、また、蛍光体ホイール240からの第二色光束B2を反射する。 The color separation element 220 in this embodiment may be, for example, a dichroic mirror, and is used to separate light beams of at least two different wavelength ranges, but is not limited thereto. allows each ray bundle to propagate along a different path. Specifically, the color separation element 220 passes the first color beam B1 from the excitation light source set 210 and reflects the second color beam B2 from the phosphor wheel 240. FIG.

本実施例における第一レンズ組230は、例えば、２つのレンズ231、232を含み、レンズ231は、分色素子220とレンズ232との間に配置され、そのうち、レンズ231、232は、中心軸を有し、第二光軸A2は、この中心軸である。図2に示すように、第二光軸A2は、例えば、励起光源組210の第一光軸A1と互いに平行であり、そのうち、第二光軸A2は、例えば、第一光軸A1と距離D2を有する（隔てる）。一実施例では、この距離D2は、5.5mmであっても良いが、本発明は、これに限定されない。 The first lens set 230 in this embodiment includes, for example, two lenses 231 and 232, the lens 231 is disposed between the color separation element 220 and the lens 232, wherein the lenses 231 and 232 are the central axis and the second optical axis A2 is this central axis. As shown in FIG. 2, the second optical axis A2 is, for example, parallel to the first optical axis A1 of the excitation light source set 210, and the second optical axis A2 is, for example, the first optical axis A1 and the distance Have (separate) D2. In one embodiment, this distance D2 may be 5.5 mm, but the invention is not so limited.

本実施例における蛍光体ホイール240は、例えば、回転盤243、及び回転盤243が回転するように駆動するモーター(図示せず)を含み、光波長変換部241及び反射部242は、例えば、回転盤243に配置される。回転盤243は、例えば、反射型金属基板又は反射鏡であり、光波長変換部241は、例えば、回転盤243に配置される蛍光体層である。蛍光体（蛍光粉）は、例えば、黄色蛍光体であっても良いが、これに限定されず、他の実施例では、蛍光体層は、励起によって２種類の色を生成させる蛍光体層を含んでも良く、例えば、励起によって黄色光束を生成させる蛍光体及び励起によって緑色光束を生成させる蛍光体を含んでも良い。上述の第一光束B1の第一部分B11とは、光波長変換部241を照射する第一光束B1を指し、第一光束B1の第二部分B12とは、反射部242を照射する第一光束B1を指す。モーターにより、回転盤243が回転するように駆動する時に、励起光源組210が提供した第一色光束B1は、順番に光波長変換部241及び反射部242を照射し、これにより、第一色光束B1の第一部分B11は、蛍光体を励起して第二色光束B2を生成させる。また、第一色光束B1の第二部分B12は、反射部242に到着して分色素子220へ反射される。本実施例では、第一色光束B1は、例えば、青色光束であり、第二色光束B2は、例えば、黄色光束又は緑色光束であるが、これに限定されない。 The phosphor wheel 240 in this embodiment includes, for example, a rotating disk 243 and a motor (not shown) that drives the rotating disk 243 to rotate. Arranged on board 243. The rotating disk 243 is, for example, a reflective metal substrate or a reflecting mirror, and the light wavelength converting section 241 is, for example, a phosphor layer arranged on the rotating disk 243. FIG. The phosphor (phosphor powder) may be, for example, but not limited to, a yellow phosphor, and in another embodiment, the phosphor layer comprises a phosphor layer that produces two colors upon excitation. For example, it may include a phosphor that upon excitation produces a yellow flux and a phosphor that upon excitation produces a green flux. The first portion B11 of the first light beam B1 described above refers to the first light beam B1 that irradiates the light wavelength conversion section 241, and the second portion B12 of the first light beam B1 refers to the first light beam B1 that irradiates the reflection section 242. point to When the rotating disk 243 is driven to rotate by the motor, the first color light flux B1 provided by the excitation light source set 210 sequentially irradiates the light wavelength conversion unit 241 and the reflection unit 242, thereby producing the first color A first portion B11 of the beam B1 excites the phosphor to produce a second colored beam B2. Also, the second portion B12 of the first color beam B1 arrives at the reflecting portion 242 and is reflected to the color separating element 220. FIG. In this embodiment, the first color luminous flux B1 is, for example, a blue luminous flux, and the second color luminous flux B2 is, for example, a yellow or green luminous flux, but is not limited thereto.

本実施例における反射素子250は、反射鏡を例とし、この反射鏡は、分色素子220を通過した第一色光束B1の第二部分B12を反射する。なお、本発明は、これに限定されず、反射素子250の数量は、複数であっても良い。 The reflecting element 250 in this embodiment is a reflecting mirror, and this reflecting mirror reflects the second part B12 of the first color beam B1 that has passed through the color dividing element 220. FIG. The present invention is not limited to this, and the number of reflecting elements 250 may be plural.

上述の照明システム200の光路設計構造により、励起光源組210が提供する第一色光束B1は、分色素子220及び第一レンズ組230を通過して蛍光体ホイール240を照らすことができる。第一光軸A1及び第二光軸A2が互に共軸でないので、第一色光束B1は、第一レンズ組230に屈折され、これにより、第一色光束B1は、蛍光体ホイール240に傾斜して入射することができ、そのため、蛍光体ホイール240により反射された後に、入射時と異なる経路に沿って伝播することができる。具体的に言えば、第一色光束B1の第一部分B11は、蛍光体ホイール240の光波長変換部241を照らして励起により第二色光束B2を生成させ、且つ第二色光束B2は、回転盤243により反射され、第二色光束B2は、第一レンズ組230を通過して分色素子220に伝播することができる。第二色光束B2は、分色素子220により反射されて集光素子260に伝播することができる。他方では、第一色光束B1の第二部分B12は、蛍光体ホイール240の反射部242を照らし、また、反射部242により反射されて第一レンズ組230及び分色素子220を通過し、そして、反射素子250に伝播し、これにより、反射素子250により反射されて再び分色素子220を通過して集光素子260に伝播することができる。よって、第一色光束B1の第二部分B12及び第二色光束B2を同じ経路に沿って集光素子260に伝播させることができる。 Due to the optical path design structure of the illumination system 200 described above, the first color luminous flux B1 provided by the excitation light source set 210 can pass through the color separation element 220 and the first lens set 230 to illuminate the phosphor wheel 240 . Since the first optical axis A1 and the second optical axis A2 are not coaxial with each other, the first color beam B1 is refracted by the first lens set 230, so that the first color beam B1 is directed to the phosphor wheel 240. It can be incident obliquely, so that after being reflected by the phosphor wheel 240 it can propagate along a different path than when it was incident. Specifically, the first portion B11 of the first color beam B1 illuminates the light wavelength conversion portion 241 of the phosphor wheel 240 to excite the second color beam B2, and the second color beam B2 rotates. Reflected by the disc 243 , the second color beam B2 can pass through the first lens set 230 and propagate to the color separation element 220 . The second color beam B2 can be reflected by the color separation element 220 and propagate to the light collection element 260 . On the other hand, the second portion B12 of the first color beam B1 illuminates the reflector 242 of the phosphor wheel 240, is also reflected by the reflector 242, passes through the first lens set 230 and the color separator 220, and , propagates to the reflective element 250 , whereupon it can be reflected by the reflective element 250 and propagate through the color-splitting element 220 again to the concentrating element 260 . Therefore, the second portion B12 of the first color beam B1 and the second color beam B2 can propagate to the condensing element 260 along the same path.

このように、本発明の実施例における照明システム200では、第一色光束B1の伝播経路に分色素子220、第一レンズ組230及び少なくとも１つの反射素子250を設け、第一レンズ組230により、励起光源組210が提供した第一色光束B1を蛍光体ホイール240の光波長変換部241及び反射部242に伝播させるため、光波長変換部241により反射された第二色光束B2及び反射部242により反射された第一色光束B1の第二部分B12が反射により分色素子220に伝播した後に、分色素子220により、第二色光束B2を反射し、また、反射素子250により、分色素子220を通過した第一色光束B1の第二部分B12を再び分色素子220に反射することで、第一色光束B1の第二部分B12及び第二色光束B2は、同じ経路に沿って集光素子260に伝播して照明光束B51を形成することができる。よって、本発明の実施例における照明システム200は、複雑な光路を簡略化し、照明システム全体の体積を小さくすることができる。 Thus, in the illumination system 200 according to the embodiment of the present invention, the propagation path of the first color beam B1 is provided with the color separation element 220, the first lens set 230 and at least one reflective element 250, and the first lens set 230 provides , the first color beam B1 provided by the excitation light source set 210 is propagated to the light wavelength conversion unit 241 and the reflection unit 242 of the phosphor wheel 240, so that the second color beam B2 reflected by the light wavelength conversion unit 241 and the reflection unit After the second portion B12 of the first color beam B1 reflected by 242 propagates to the color separation element 220 by reflection, the second color beam B2 is reflected by the color separation element 220 and separated by the reflection element 250. By reflecting the second portion B12 of the first color beam B1 that has passed through the color element 220 again to the color splitting element 220, the second portion B12 of the first color beam B1 and the second color beam B2 travel along the same path. can propagate to the condensing element 260 to form an illumination beam B51. Therefore, the lighting system 200 in the embodiment of the present invention can simplify the complicated optical path and reduce the volume of the whole lighting system.

また、本実施例における照明システム200は、さらに、光積分ロッド270及びフィルターホイール280を含んでも良く、フィルターホイール280は、光積分ロッド270と集光素子260との間に配置される。フィルターホイール280の回転に伴い、第一色光束B1の第二部分B12及び第二色光束B2を複数種類の異なる色のサブ光束、例えば、赤色サブ光束、緑色サブ光束、及び青色サブ光束に分割することができる。 Also, the illumination system 200 in this embodiment may further include a light integrating rod 270 and a filter wheel 280 , with the filter wheel 280 positioned between the light integrating rod 270 and the light collecting element 260 . As the filter wheel 280 rotates, the second part B12 of the first color beam B1 and the second color beam B2 are divided into a plurality of different color sub-beams, such as a red sub-beam, a green sub-beam and a blue sub-beam. can do.

上述の照明システム200が投影装置に応用される時に、結像時に第一色光（例えば、青色光）のカラーポイント（point of color）が著しい問題があれば、照明システム200における蛍光体カラーホイール240の設計を変更することにより改善することができる。例えば、図4に示すように、蛍光体ホイール240aは、さらに光波長変換層244を有し、それは、反射部242に配置され、且つ一部の反射部242を覆い、光波長変換層244は、第一色光束B1の第二部分B12を第三色光束に変換し、第三色光束は、蛍光体ホイール240aにより分色素子へ反射され、そして、分色素子により集光素子へ反射される。具体的に言えば、光波長変換層244は、蛍光体（蛍光粉）を有し、蛍光体は、緑色蛍光体であるが、これに限定されない。光波長変換層244は、第一レンズ組を通過した第一色光束の第二部分の一部を第三色光束に変換することができ、且つ第一色光束の波長範囲は、第三色光束の波長範囲を含む。これにより、第一色光（例えば、青色光）のカラーポイントが著しい問題の改善を助けることができる。また、光波長変換層244は、例えば、薄膜であり、蛍光体は、光波長変換層244の中に散布しており、これにより、第一色光束の第二部分の一部の光束は、依然として、分色素子へ反射することができ、他の一部の光束は、第三色光束に変換することができる。 When the illumination system 200 described above is applied to a projection device, if the point of color of the first color light (eg, blue light) has a significant problem when imaging, the phosphor color wheel in the illumination system 200 Improvements can be made by modifying the design of the 240. For example, as shown in FIG. 4, the phosphor wheel 240a further has a light wavelength conversion layer 244, which is disposed on the reflective portion 242 and covers a portion of the reflective portion 242, and the light wavelength conversion layer 244 is , converts the second portion B12 of the first color beam B1 into a third color beam, which is reflected by the phosphor wheel 240a to the color-splitting element and by the color-splitting element to the concentrating element. be. Specifically, the light wavelength conversion layer 244 has a phosphor (fluorescent powder), and the phosphor is a green phosphor, but is not limited to this. The light wavelength conversion layer 244 can convert a portion of the second portion of the first color luminous flux that has passed through the first lens set into a third color luminous flux, and the wavelength range of the first color luminous flux is the third color luminous flux. Including the wavelength range of the luminous flux. This can help ameliorate the problem that the color point of the first color light (eg, blue light) is significant. Also, the light wavelength conversion layer 244 is, for example, a thin film, and the phosphor is dispersed in the light wavelength conversion layer 244, so that part of the second part of the first color light flux is Still can be reflected to the color-splitting element, and another part of the light flux can be converted into a third color light flux.

また、本発明は、照明システムの光路設計構造を調整することで、第一色光束B1の第二部分B12が光積分ロッド270に伝播した時に、反射素子250により、第一色光束B1の第二部分B12の主光線の方向と光積分ロッド270の中心軸N2との間の夾角が小さくなるようにさせ、これにより、後続の結像時の色彩均一度を向上させることができる。詳細については、後述する。 In addition, the present invention adjusts the optical path design structure of the illumination system, so that when the second portion B12 of the first color beam B1 propagates to the light integrating rod 270, the reflection element 250 causes the first color beam B1 to pass through the second portion B12. The included angle between the direction of the chief ray of the two parts B12 and the central axis N2 of the light integrating rod 270 is made small, so that the color uniformity in subsequent imaging can be improved. Details will be described later.

図5は、本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。図5に示すように、本発明の他の実施例における照明システム200aは、前述の実施例における照明システム200に類似したが、主な相違点は、本実施例における照明システム200aの反射素子の数量が２つであり、即ち、反射素子251、252があることにある。反射素子251、252は、例えば、反射鏡であり、順に分色素子220を通過した第一色光束B1の第二部分B12を反射するために用いられ、これにより、第一色光束B1の第二部分B12は、再び分色素子220に到着し、第二色光束B2及び第一色光束B1の第二部分B12は、集光素子260に伝播し、照明光束B52を形成することができる。よって、反射素子251、252は、第一色光束B1の第二部分B12の主光束の方向と光積分ロッド270の中心軸N2との間の夾角が小さくなるように助け、これにより、後続の結像時の色彩均一度を向上させることができる。また、図5における反射素子251、252は、球面の反射面を有するものを例とするが、本発明では、これらの反射素子の数量及びその反射面の形状は、設計のニーズに応じて選択されても良く、例えば、球面の反射面を有する反射素子及び平面の反射面を有する反射素子の任意の数量の組み合わせを選択しても良く、又は、すべて平面の反射面を有する反射素子を選択しても良いが、これに限定されない。 FIG. 5 is a diagram showing a lighting system in another embodiment of the invention. As shown in FIG. 5, an illumination system 200a in another embodiment of the invention is similar to the illumination system 200 in the previous embodiment, the main difference being the reflective elements of the illumination system 200a in this embodiment. The quantity is two, ie, there are reflective elements 251 , 252 . The reflecting elements 251 and 252 are, for example, reflecting mirrors, and are used to reflect the second part B12 of the first color beam B1 that has passed through the color splitting element 220 in turn, thereby turning the first color beam B1 into a second part B12. The two portions B12 arrive at the color splitting element 220 again, and the second color beam B2 and the second portion B12 of the first color beam B1 can propagate to the condensing element 260 to form the illumination beam B52. Thus, the reflective elements 251, 252 help reduce the included angle between the direction of the main beam of the second portion B12 of the first color beam B1 and the central axis N2 of the light integrating rod 270, thereby reducing the following Color uniformity during imaging can be improved. In addition, although the reflecting elements 251 and 252 in FIG. 5 have spherical reflecting surfaces, in the present invention, the number of reflecting elements and the shape of the reflecting surfaces are selected according to design needs. For example, any number of combinations of reflective elements with spherical reflective surfaces and reflective elements with planar reflective surfaces may be selected, or reflective elements with all planar reflective surfaces may be selected. However, it is not limited to this.

図6は、本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。図6に示すように、本実施例における照明システム200bは、前述の実施例における照明システム200に類似したが、主な相違点は、図2に比べ、本実施例における反射素子250の位置が、例えば、右側へ平行移動して分色素子220により近いことにある。光積分ロッド270の中心軸N2は、例えば、集光素子260の光軸A3と互に共軸であり、反射素子250の幾何学中心位置Oは、例えば、中心軸N2の延長線に位置し、これにより、反射素子250により反射された第一色光束B1の第二部分B12は、集光素子260の光軸A3を均一に取り囲むことができる。 FIG. 6 is a diagram showing a lighting system in another embodiment of the invention. As shown in FIG. 6, the lighting system 200b in this embodiment is similar to the lighting system 200 in the previous embodiment, but the main difference is that the position of the reflective element 250 in this embodiment is different from that in FIG. , for example, to be closer to the color separator 220 by translating to the right. The central axis N2 of the light integrating rod 270 is, for example, coaxial with the optical axis A3 of the condensing element 260, and the geometric center position O of the reflecting element 250 is, for example, located on the extension line of the central axis N2. Thus, the second portion B12 of the first color beam B1 reflected by the reflective element 250 can uniformly surround the optical axis A3 of the condensing element 260. FIG.

図7は、本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。図7に示すように、本発明の他の実施例における照明システム200cは、前述の実施例における照明システム200に類似したが、主な相違点は、フィルターホイール280aの構造設計が異なることにある。具体的に言えば、フィルターホイール280aは、少なくとも１つの光フィルタリング部281及び透光部282を有し、少なくとも１つの光フィルタリング部281は、第二色光束B2を通過させ、透光部282は、第一色光束B1の第二部分B12を通過させ、且つ透光部282には、マイクロプリズム構造283が設けられ、それは、第一色光束B1の第二部分B12を屈折するために用いられる。マイクロプリズム構造283は、例えば、平行に配列される複数の傾斜面を有し、各傾斜面を通過した第一色光束B1の第二部分B12の出光経路を変えることで、第二色光束B2と一緒に照明光束B54を形成することができる。よって、第一色光束B1の第二部分B12の光軸と光積分ロッド270の中心軸N2との間の夾角が小さくなるように助け、これにより、後続の結像時の色彩均一度を向上させることができる。なお、本発明は、図7におけるマイクロプリズム構造283の形状に限定されず、設計のニーズに応じて調整されても良い。 FIG. 7 is a diagram showing a lighting system in another embodiment of the invention. As shown in FIG. 7, the illumination system 200c in another embodiment of the invention is similar to the illumination system 200 in the previous embodiment, the main difference being the structural design of the filter wheel 280a. . Specifically, the filter wheel 280a has at least one light filtering portion 281 and a light transmitting portion 282, the at least one light filtering portion 281 allows the second color beam B2 to pass through, and the light transmitting portion 282 , the second part B12 of the first color luminous flux B1 passes through, and the transparent part 282 is provided with a micro-prism structure 283, which is used to refract the second part B12 of the first color luminous flux B1. . The microprism structure 283 has, for example, a plurality of slanted surfaces arranged in parallel, and changes the light output path of the second portion B12 of the first color luminous flux B1 that has passed through each slanted surface so that the second color luminous flux B2 together can form an illumination beam B54. Therefore, it helps to reduce the included angle between the optical axis of the second part B12 of the first color beam B1 and the central axis N2 of the light integrating rod 270, thereby improving the color uniformity during subsequent imaging. can be made It should be noted that the present invention is not limited to the shape of the microprism structures 283 in FIG. 7 and may be adjusted according to design needs.

図8は、本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。図8に示すように、本発明の他の実施例における照明システム200dは、前述の実施例における照明システム200に類似したが、主な相違点は、分色素子220aの構造が異なることにある。具体的に言えば、分色素子220aは、例えば、分色部221a及び分光（光分割）部222aを有し、分色部221a及び分光部222aは、互に隣接し、例えば、貼り合わせの方式で分色部221aと分光部222aを結合することができるが、これに限定されない。分色部221aは、励起光源組210からの第一色光束B1の伝播経路に位置し、分光部222aは、蛍光体ホイール240により反射された第一色光束の第二部分B12の伝播経路に位置し、第二色光束B2は、蛍光体ホイール240により分色部221a及び分光部222aへ反射される。分色部221aは、第一色光束B1を通過させ、また、第二色光束B2を反射する。分光部222aは、一部の第一色光束の第二部分B12を通過させて、少なくとも１つの反射素子250に伝播させ、分光部222aは、他の一部の第一色光束B1の第二部分B12及び第二色光束B2を反射して、集光素子260に伝播させる。少なくとも１つの反射素子250により反射された一部の第一色光束の第二部分B12は、分色部221aを通過して集光素子260に伝播し、分色部221aにより反射された他の一部の第一色光束の第二部分B12及び第二色光束B2と一緒に集光素子260に伝播し、照明光束B55を形成することができる。 FIG. 8 is a diagram showing a lighting system in another embodiment of the invention. As shown in FIG. 8, the illumination system 200d in another embodiment of the invention is similar to the illumination system 200 in the previous embodiment, the main difference being the different structure of the color separator 220a. . Specifically, the color separation element 220a has, for example, a color separation section 221a and a light splitting (light splitting) section 222a. The color separation unit 221a and the spectroscopy unit 222a can be combined in any manner, but are not limited to this. The color separation unit 221a is positioned on the propagation path of the first color beam B1 from the excitation light source set 210, and the spectroscopic unit 222a is positioned on the propagation path of the second portion B12 of the first color beam reflected by the phosphor wheel 240. The second color beam B2 is reflected by the phosphor wheel 240 to the color separation section 221a and the light separation section 222a. The color separation section 221a passes the first color beam B1 and reflects the second color beam B2. The spectroscopic section 222a passes the second part B12 of the part of the first color luminous flux and propagates it to at least one reflective element 250, and the spectroscopic part 222a transmits the second part B12 of the other part of the first color luminous flux B1. The portion B12 and the second color beam B2 are reflected and propagate to the concentrating element 260. FIG. A second portion B12 of a portion of the first color light flux reflected by at least one reflecting element 250 propagates through the color separating portion 221a to the light collecting element 260, and the other portion reflected by the color separating portion 221a A part of the second part of the first color beam B12 and the second color beam B2 can propagate to the condensing element 260 to form the illumination beam B55.

また、図8では、分色素子220aの分色部221a及び分光部222aは、各側面に対して接続されるものを例とするが、他の実施例では、分光部は、分色部に配置されても良く、これにより、後続の結像時の色彩均一度を向上させることもできる。例えば、図9に示すように、分色素子220bの分光部222bは、分色部221bに配置され、分光部222bは、少なくとも１つの反射素子250と分色部221bとの間に位置する。第一色光束の第二部分B12は、図8における第一色光束の第二部分B12と類似した伝播経路を有するため、ここでは、その詳しい説明を省略する。なお、分光部222bが分色部221bに配置されても良いので、分色部221bは、第二色光束B2をすべて集光素子260へ反射し、第一色光束の第二部分B12と一緒に照明光束B56を形成させても良い。 Also, in FIG. 8, the color separation section 221a and the light separation section 222a of the color separation element 220a are connected to each side surface, but in other embodiments, the light separation section may be connected to the color separation section. It may also be positioned to improve color uniformity during subsequent imaging. For example, as shown in FIG. 9, the light-splitting portion 222b of the color-splitting element 220b is arranged in the color-splitting portion 221b, and the light-splitting portion 222b is located between the at least one reflective element 250 and the color-splitting portion 221b. The second portion B12 of the first color beam has a propagation path similar to that of the second portion B12 of the first color beam in FIG. 8, so a detailed description thereof will be omitted here. In addition, since the spectroscopic section 222b may be arranged in the color separation section 221b, the color separation section 221b reflects the entire second color beam B2 to the condensing element 260, together with the second portion B12 of the first color beam. may form the illumination light beam B56.

また、本発明の照明システムは、第三色光源を、第三色光束を提供するために増設しても良く、それは、照明システムの第二色光束の一部の波長範囲の光強度を補充し、これにより、照明システムの後続の結像時の色彩均一度の調整を助けることができる。詳細については、後述する。 Also, the illumination system of the present invention may be augmented with a third color light source to provide a third color flux, which supplements the light intensity of a portion of the second color flux of the illumination system in the wavelength range. , which can assist in adjusting color uniformity during subsequent imaging of the illumination system. Details will be described later.

図10は、本発明の他の実施例における照明システムを示す図である。図10に示すように、本発明の他の実施例における照明システム200fは、前述の実施例における照明システム200と類似したが、主な相違点は、照明システム200fがさらに第三色光源290を含むことにある。具体的に言えば、第三色光源290及び少なくとも１つの反射素子250は、分色素子220bの同じ側に配置され、第三色光源290は、第三色光束B3を提供し、それは、分色素子220bを通過して集光素子260に伝播し、そのうち、分色素子220bは、第一色光束B1及び第三色光束B3を通過させ、第二色光束B2を反射することができる。他の実施例では、第二色光束B2は、第一波長範囲及び第二波長範囲を有し、第一波長範囲及び第三色光束B3の波長範囲は、重なり合い、分色素子220bは、第二色光束の第二波長範囲の光束B22を反射し、第二色光束の第一波長範囲の光束B21を通過させて少なくとも１つの反射素子250に伝播させ、第二色光束の第一波長範囲の光束B21は、少なくとも１つの反射素子250により分色素子220bへ反射され、そして、分色素子220bを通過して集光素子260に伝播する。第一色光束の第二部分B12の伝播経路は、図1と類似したので、ここでは、その詳しい説明を省略する。これにより、第一色光束の第二部分B12、第二色光束B2及び第三色光束B3が照明光束B57を形成するようにさせることができる。このように、第三光源290が提供した第三色光束B3により、第二色光束の一部の波長範囲の光強度を補充することで、照明システムの後続の結像時の色彩均一度の調整を助けることができる。また、本実施例における第三色光束B3及び第一波長範囲の光束B21は、赤色光束であり、第二色光束B2は、黄色光束であり、第二波長範囲の光束B22は、緑色光束であり、第一色光束B1は、青色光束であるが、これに限定されない。 FIG. 10 is a diagram showing a lighting system in another embodiment of the invention. As shown in FIG. 10, illumination system 200f in another embodiment of the present invention is similar to illumination system 200 in the previous embodiment, with the main difference being that illumination system 200f further includes a third color light source 290. to include. Specifically, third color light source 290 and at least one reflective element 250 are positioned on the same side of color splitting element 220b, and third color light source 290 provides third color beam B3, which splits It passes through the color element 220b and propagates to the condensing element 260, where the color separation element 220b can pass the first color beam B1 and the third color beam B3 and reflect the second color beam B2. In another embodiment, the second color beam B2 has a first wavelength range and a second wavelength range, the first wavelength range and the third wavelength range of the color beam B3 overlap, and the color splitter 220b has a third reflecting the light beam B22 in the second wavelength range of the two-color light beams, transmitting the light beam B21 in the first wavelength range of the second-color light beams through the at least one reflecting element 250, and transmitting the light beam B21 in the first wavelength range of the second color light beams to the at least one reflecting element 250; light beam B21 is reflected by at least one reflective element 250 to the color splitting element 220b and propagates through the color splitting element 220b to the light collecting element 260. FIG. The propagation path of the second part B12 of the first color luminous flux is similar to that in FIG. 1, so detailed description thereof will be omitted here. This allows the second portion B12 of the first color beam, the second color beam B2 and the third color beam B3 to form the illumination beam B57. In this way, the third color beam B3 provided by the third light source 290 supplements the light intensity of a portion of the wavelength range of the second color beam, thereby improving the color uniformity during subsequent imaging of the illumination system. can help you adjust. Further, the third color beam B3 and the first wavelength range beam B21 in this embodiment are red beams, the second color beam B2 is a yellow beam, and the second wavelength range beam B22 is a green beam. Yes, and the first color beam B1 is a blue beam, but is not limited to this.

また、図10の照明システム200fでは、第三色光源290及び分色素子220bの光学設計構造を例とするが、他の実施例では、第三色光源は、図8の照明システムの光学設計構造と組み合わせても良く、即ち、分色素子は、分色部及び分光部を有し、これにより、照明システムの後続の結像時の色彩均一度の調整を助けることができる。 Also, in the illumination system 200f of FIG. 10, the optical design structure of the third color light source 290 and the color separation element 220b is taken as an example. It may also be combined with a structure, ie, a color-splitting element having a color-splitting portion and a light-splitting portion, which can assist in adjusting color uniformity during subsequent imaging of the illumination system.

例えば、図11に示すように、一実施例では、第三色光源290及び少なくとも１つの反射素子250は、分色素子220cの同じ側に配置され、第三色光源290は、分光部222cへの第三色光束B3を提供し、一部の第三色光束B31は、分光部222cを通過して集光素子260に伝播する。他の一部の第三色光束B32は、分光部222cにより反射されて少なくとも１つの反射素子250に伝播し、また、少なくとも１つの反射素子250の反射により、他の一部の第三色光束B32を分色部221cを通過させ、集光素子260に伝播させる。また、第一色光束の第二部分B12は、図8の伝播経路に類似したので、ここでは、その詳しい説明を省略する。このように、第一色光束の第二部分B12、第二色光束B2及び第三色光束B3が照明光束B58を形成するようにさせることができる。一実施例では、分色素子220cの配置は、図9に類似した設計を採用しても良く、これにより、類似した光補充効果を有する。 For example, as shown in FIG. 11, in one embodiment, third color light source 290 and at least one reflective element 250 are positioned on the same side of color splitting element 220c, and third color light source 290 is directed to light splitting section 222c. A portion of the third color light flux B31 propagates to the condensing element 260 through the spectroscopic section 222c. Another part of the third color light flux B32 is reflected by the spectroscopic section 222c and propagates to at least one reflecting element 250, and is reflected by the at least one reflecting element 250 to be another part of the third color light flux. B32 passes through the color separation section 221c and propagates to the condensing element 260. FIG. Also, the second portion B12 of the first color luminous flux is similar to the propagation path in FIG. 8, so detailed description thereof will be omitted here. Thus, the second portion B12 of the first color beam, the second color beam B2 and the third color beam B3 can be caused to form the illumination beam B58. In one embodiment, the arrangement of the color separation element 220c may adopt a design similar to that of FIG. 9, thereby having a similar light replenishment effect.

また、再び図2及び図4を参照する。上述の照明システム200が投影装置に応用される時に、結像時に第一色光（例えば、青色光）のカラーポイントが著しい問題があれば、照明システム200における蛍光体カラーホイール240の設計を変えることで、改善させることができる。例えば、蛍光体ホイール240aは、さらに、光波長変換層244を有し、それは、反射部242に配置され、且つ一部の反射部242を覆い、光波長変換層244は、第一色光束B1の第二部分B12を第四色光束に変換し、第四色光束は、蛍光体ホイール240aにより分色素子へ反射され、また、分色素子により集光素子へ反射される。具体的に言えば、光波長変換層244は、蛍光体（蛍光粉）を有し、蛍光体は、緑色蛍光体であるが、これに限定されない。光波長変換層244は、第一レンズ組を通過した第一色光束の第二部分の一部を第四色光束に変換することができ、且つ第一色光束の波長範囲は、第四色光束の波長範囲を含む。これにより、第一色光（例えば、青色光）のカラーポイントが著しい問題の改善を助けることができる。また、光波長変換層244は、例えば、薄膜であり、蛍光体は、光波長変換層244の中に散布しており、これにより、第一色光束の第二部分の一部の光束は、依然として、分色素子へ反射することができ、他の一部の光束は、第四色光束に変換することができる。 Also, refer to FIGS. 2 and 4 again. When the illumination system 200 described above is applied to a projection device, if the color point of the first color light (e.g., blue light) has significant problems during imaging, the design of the phosphor color wheel 240 in the illumination system 200 is changed. can be improved by doing so. For example, the phosphor wheel 240a further has a light wavelength conversion layer 244, which is disposed on the reflective portion 242 and covers a portion of the reflective portion 242, the light wavelength conversion layer 244 is the first color ray bundle B1. The second portion B12 of is converted into a fourth color beam, and the fourth color beam is reflected by the phosphor wheel 240a to the color separation element, and is also reflected by the color separation element to the collecting element. Specifically, the light wavelength conversion layer 244 has a phosphor (fluorescent powder), and the phosphor is a green phosphor, but is not limited to this. The light wavelength conversion layer 244 can convert a part of the second part of the first color light beam passing through the first lens set into a fourth color light beam, and the wavelength range of the first color light beam is the fourth color light beam. Including the wavelength range of the luminous flux. This can help ameliorate the problem that the color point of the first color light (eg, blue light) is significant. Also, the light wavelength conversion layer 244 is, for example, a thin film, and the phosphor is dispersed in the light wavelength conversion layer 244, so that part of the second part of the first color light flux is It can still be reflected to the color separating element, and another part of the light flux can be converted into a fourth color light flux.

図12は、本発明の一実施例における投影装置を示す図である。図11に示すように、本実施例における投影装置300は、ライトバルブ320、投影レンズ330及び照明システム310を含む。ライトバルブ320は、照明システム310が提供する照明光束Biの伝播経路に位置し、これにより、照明光束Biを映像光束Bmに変換することができ、投影レンズ330は、映像光束Bmの伝播経路に配置され、これにより、映像光束Bmをスクリーン（図示せず）に投影して屏幕上で映像画面を形成させることができる。照明システム310は、上述の任意の１つの実施例における照明システム、例えば、照明システム200、200a、200b、200c、200d、200e、200f又は200gであっても良い。また、図12では、１つのライトバルブ320を例とするが、他の実施例では、ライトバルブ320の数量は、複数であっても良い。また、本実施例におけるライトバルブ320は、例えば、反射型ライトバルブ、例えば、DMD、又は、LCoSパネル（Liquid Crystal on Silicon Panel、LCoS Panel）である。照明光束Biの伝播経路には、反射素子311を設置しても良く、これにより、照明光束Biをライトバルブ320に反射することができるが、他の光学素子により、照明光束Biをライトバルブ320に照射することができる。また、他の実施例では、ライトバルブ320は、透過型ライトバルブ（例えば、透過型液晶パネル）を採用しても良いが、この場合、一緒に用いられる光学素子の種類及び設置位置は、適切に調整する必要がある。 FIG. 12 is a diagram showing a projection device in one embodiment of the invention. As shown in FIG. 11, the projection device 300 in this embodiment includes a light valve 320, a projection lens 330 and an illumination system 310. As shown in FIG. The light valve 320 is positioned in the propagation path of the illumination luminous flux Bi provided by the illumination system 310 so as to convert the illumination luminous flux Bi into the image luminous flux Bm, and the projection lens 330 is positioned in the propagation path of the image luminous flux Bm. By this arrangement, the image light beam Bm can be projected onto a screen (not shown) to form an image screen on the screen. Illumination system 310 may be the illumination system in any one of the embodiments described above, such as illumination system 200, 200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f or 200g. Also, in FIG. 12, one light valve 320 is taken as an example, but in other embodiments, the number of light valves 320 may be plural. Also, the light valve 320 in this embodiment is, for example, a reflective light valve such as a DMD or an LCoS panel (Liquid Crystal on Silicon Panel, LCoS Panel). A reflective element 311 may be installed in the propagation path of the illumination beam Bi, which allows the illumination beam Bi to be reflected to the light valve 320. Other optical elements are used to reflect the illumination beam Bi to the light valve 320. can be irradiated to In another embodiment, the light valve 320 may employ a transmissive light valve (eg, a transmissive liquid crystal panel). should be adjusted to

以上を纏めると、本発明の実施例における照明システムは、第一色光束の伝播経路に分色素子、第一レンズ組及び少なくとも１つの反射素子を設置し、第一レンズ組により、励起光源組が提供した第一色光束を蛍光体ホイールの光波長変換部及び反射部に伝播させるので、光波長変換部により反射された第二色光束は、分色素子により、集光素子へ反射され、反射部により反射された第一色光束の第二部分は、分色素子に反射された後に、分色素子により、少なくとも１つの反射素子に伝播し、少なくとも１つの反射素子により、第一色光束の第二部分を再び分色素子を反射して集光素子に伝播させて照明光束とすることができる。従来技術に比べ、本発明の実施例における照明システムは、用いられる光学素子が比較的少ないため、複雑な光路を簡略化し、照明システム及び該照明システムを使用する投影装置の体積を小さくすることができる。 In summary, the illumination system in the embodiment of the present invention comprises a color-separating element, a first lens set and at least one reflective element on the propagation path of the first color luminous flux. propagates the first color luminous flux provided by the phosphor wheel to the light wavelength conversion part and the reflection part of the phosphor wheel, so that the second color luminous flux reflected by the light wavelength conversion part is reflected by the color separation element to the condensing element, A second portion of the first color beam reflected by the reflector is reflected by the color dividing element, propagates through the color dividing element to at least one reflecting element, and is reflected by the at least one reflecting element as the first color beam. can be reflected again by the color-splitting element and propagated to the condensing element to form an illumination light beam. Compared to the prior art, the illumination system in embodiments of the present invention uses relatively few optical elements, thus simplifying the complex optical path and reducing the volume of the illumination system and the projection apparatus using the illumination system. can.

本発明は、前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本発明を限定するためのものでなく、当業者は、本発明の思想と範囲を離脱しない限り、本発明に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本発明の保護範囲は、添付した特許請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本発明の何れの実施例又は特許請求の範囲は、本発明に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の一部と発明の名称は、文献の検索を助けるためのみのものであり、本発明の権利範囲を限定するものでない。また、本明細書又は特許請求の範囲に言及している「第一」、「第二」などの用語は、要素（element）に名前を付け、または、異なる実施例又は範囲を区別するためのものみであり、要素の数量上での上限又は下限を限定するためのものでない。 Although the present invention has been disclosed above based on the preferred embodiments described above, the preferred embodiments described above are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art will appreciate the spirit of the present invention. Since minor changes and embellishments can be made to the present invention without departing from the scope, the protection scope of the present invention shall be based on that defined in the appended claims. Moreover, no single embodiment or claim of the invention need achieve all objects or advantages or features disclosed in the invention. Also, part of the abstract and the title of the invention are only intended to aid in document searching and are not intended to limit the scope of the invention. Also, terms such as "first," "second," etc. in the specification or claims may be used to name elements or to distinguish between different embodiments or scopes. It is intended only as a reference and is not intended to limit the upper or lower limits of the quantity of the elements.

100、200、200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g、310：照明システム
110：レーザー光源モジュール
112：青色光束
113：緑色光束
114：黄色光束
122：コリメート素子
123、124、126、127、128、129、2121、2122、231、232：レンズ
130：ダイクロイックミラー
140、240、240a：蛍光体ホイール
141：背面
150、280、280a：フィルターホイール
161、162、163、250、251、252：反射素子
170、270：光積分ロッド
210：励起光源組
211：励起光源
2111：表面
212：第二レンズ組
220、220a、220b、220c：分色素子
221、221a、221b、221c：分色部
222、222a、222b、222c：分光部
230：第一レンズ組
241：光波長変換部
242：反射部
243：回転盤
244：光波長変換層
260：集光素子
281：光フィルタリング部
282：透光部
283：マイクロプリズム構造
290：第三色光源
300：投影装置
320：ライトバルブ
330：投影レンズ
A1：第一光軸
A2：第二光軸
A3：光軸
B1、B11、B12：第一色光束
B2、B21、 B22：第二色光束
B3、B31、B32：第三色光束
B51、B52、B53、B54、B55、B56、B57、B58、Bi：照明光束
Bm：映像光束
D1、D2：距離
N1、N2：中心軸
O：中心位置 100, 200, 200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f, 200g, 310: lighting system
110: Laser light source module
112: blue luminous flux
113: green flux
114: yellow flux
122: collimating element
123, 124, 126, 127, 128, 129, 2121, 2122, 231, 232: Lens
130: Dichroic mirror
140, 240, 240a: phosphor wheel
141: Back
150, 280, 280a: filter wheel
161, 162, 163, 250, 251, 252: Reflective elements
170, 270: light integrating rod
210: Excitation light source set
211: Excitation light source
2111: surface
212: Second lens group
220, 220a, 220b, 220c: color separation elements
221, 221a, 221b, 221c: color separation
222, 222a, 222b, 222c: spectrometer
230: First lens set
241: Optical wavelength converter
242: Reflector
243: Turntable
244: Optical wavelength conversion layer
260: Condensing element
281: Optical filtering part
282: Translucent part
283: Microprism structure
290: Third color light source
300: Projector
320: light valve
330: projection lens
A1: First optical axis
A2: Second optical axis
A3: optical axis
B1, B11, B12: First color flux
B2, B21, B22: Second color flux
B3, B31, B32: Third color flux
B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, Bi: Light flux
Bm: Image luminous flux
D1, D2: Distance
N1, N2: central shaft
O: Center position

Claims

An illumination system comprising an excitation light source set, a color separation element, a first lens set, a phosphor wheel, at least one reflective element, and a light collection element,
The excitation light source set includes an excitation light source and a second lens set, the surface of the excitation light source facing the second lens set has a central axis, and the second lens set has a first optical axis. wherein the central axis and the first optical axis are parallel to each other, and the excitation light source is used to provide a first color luminous flux;
the color separation element is arranged on a propagation path of the first color light flux, the color separation element allows the first color light flux to pass through,
The first lens set is disposed on one side of the color separation element away from the excitation light source set and allows the first color light flux passing through the color separation element to pass therethrough; having two optical axes, wherein the second optical axis and the first optical axis are not coaxial with each other, and the central axis, the first optical axis, and the second optical axis are parallel to each other;
The phosphor wheel is disposed on one side of the first lens set away from the color-separating element, the phosphor wheel has a light wavelength converting portion and a reflecting portion, and the light wavelength converting portion converting a first portion of the first color luminous flux that has passed through one lens set into a second color luminous flux, and reflecting the second color luminous flux to the color separation element; Reflecting a second portion of the passed first color beam to the color separation element, the color separation element reflecting the second color beam and allowing the second portion of the first color beam to pass through. ,
The at least one reflective element is disposed on one side of the color-separating element close to the set of excitation light sources, and is spaced apart from the color-separating element so that the at least one reflective element passes through the color-separating element. reflecting the second part of the first color light beam, and allowing the second part of the first color light beam to pass through the color separation element again;
The condensing element is disposed on one side of the color separation element near the first lens set, and the condensing element receives the second portion of the first color beam reflected by the at least one reflective element. and passing the second color light flux reflected by the color separation element ,
The color-separating element has a color-separating section and a spectroscopic section, the color-separating section is located on the propagation path of the first color light flux from the excitation light source set, and the spectroscopic section is configured by the phosphor wheel. An illumination system located in the propagation path of said second portion of said reflected first color luminous flux .

A lighting system according to claim 1, comprising:
The color-splitting element is a color-splitting mirror, and the first color beam from the excitation light source set, the second color beam reflected by the phosphor wheel, and the second part of the first color beam are , all propagate to the color-splitting element, the color-splitting element passing the first color beam and reflecting the second color beam.

3. A lighting system according to claim 2, wherein
The illumination system further includes a third color light source, wherein the third color light source and the at least one reflective element are arranged on the same side of the color separating element, the third color light source emitting a third color light beam. wherein said third color light beam propagates through said color splitting element to said light collecting element.

A lighting system according to claim 1, comprising:
The color separation section and the spectroscopic section are adjacent to each other , the second color beam is reflected by the phosphor wheel to the color separation section and the spectroscopic section, and the color separation section is adjacent to the first color beam. and reflects the second color luminous flux, the spectroscopic section allowing the second portion of the first color luminous flux to pass through and propagate to the at least one reflective element, the spectroscopic section comprising: An illumination system, wherein the second color light flux is reflected and propagated to the concentrating element.

A lighting system according to claim 1, comprising:
The illumination system further includes a third color light source, the color separation section and the light separation section are adjacent to each other , and the third color light source and the at least one reflective element are on the same side of the color separation element. Illumination system arranged such that the third color light source provides a third color light flux to the spectroscopic section, and a portion of the third color light flux propagates through the spectroscopic section to the condensing element. .

An illumination system comprising an excitation light source set, a color separation element, a first lens set, a phosphor wheel, at least one reflective element, and a light collection element,
The excitation light source set includes an excitation light source and a second lens set, the surface of the excitation light source facing the second lens set has a central axis, and the second lens set has a first optical axis. wherein the central axis and the first optical axis are parallel to each other, and the excitation light source is used to provide a first color luminous flux;
the color separation element is arranged on a propagation path of the first color light flux, the color separation element allows the first color light flux to pass through,
The first lens set is disposed on one side of the color separation element away from the excitation light source set and allows the first color light flux passing through the color separation element to pass therethrough; having two optical axes, wherein the second optical axis and the first optical axis are not coaxial with each other, and the central axis, the first optical axis, and the second optical axis are parallel to each other;
The phosphor wheel is disposed on one side of the first lens set away from the color-separating element, the phosphor wheel has a light wavelength converting portion and a reflecting portion, and the light wavelength converting portion converting a first portion of the first color luminous flux that has passed through one lens set into a second color luminous flux, and reflecting the second color luminous flux to the color separation element; Reflecting a second portion of the passed first color beam to the color separation element, the color separation element reflecting the second color beam and allowing the second portion of the first color beam to pass through. ,
The at least one reflective element is disposed on one side of the color-separating element close to the set of excitation light sources, and is spaced apart from the color-separating element so that the at least one reflective element passes through the color-separating element. reflecting the second part of the first color light beam, and allowing the second part of the first color light beam to pass through the color separation element again;
The condensing element is disposed on one side of the color separation element near the first lens set, and the condensing element receives the second portion of the first color beam reflected by the at least one reflective element. and passing the second color light flux reflected by the color separation element,
An illumination system according to claim 1, wherein said at least one reflective element comprises two reflective mirrors, which in turn reflect said second portion of said first color light flux passing through said color separating element.

A lighting system according to claim 1, comprising:
The phosphor wheel further has a light wavelength conversion layer, the light wavelength conversion layer is disposed on the reflection part and partially covers the reflection part, and the light wavelength conversion layer is the first color converting a portion of the second portion of the light beam into a fourth color light beam, the fourth color light beam being reflected by the phosphor wheel to the color separation element and by the color separation element to the light collection element; Reflected lighting system.

A lighting system according to claim 1, comprising:
The illumination system further comprising a light integrating rod and a filter wheel, wherein the filter wheel is positioned between the light integrating rod and the light collecting element.

9. A lighting system according to claim 8, wherein
The central axis of the light integrating rod and the optical axis of the condensing element are coaxial with each other, and the geometric center of the at least one reflective element is located in the extension of the central axis of the light integrating rod. , lighting system.

10. A lighting system according to claim 9, comprising:
The filter wheel has at least one light filtering section and a light transmitting section, the at least one light filtering section allows the second color light flux to pass therethrough, and the light transmission section transmits the first color light flux. An illumination system, wherein the second part is passed through and the translucent part is provided with a micro-prism structure, the micro-prism structure refracting the second part of the first color luminous flux.

A shadow device comprising an illumination system according to any one of claims 1 to 10, a light valve and a projection lens,
The illumination system provides an illumination light flux,
the light valve is positioned in a propagation path of the illumination light flux provided by the illumination system and is used to convert the illumination light flux into an image light flux;
The projection device, wherein the projection lens is arranged on a propagation path of the image light flux.