[发明专利]照明系统及投影装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明系统(illumination system)及投影装置，特别是涉及一种具有多光源(multiple light sources)的照明系统及投影装置。

背景技术

随着光学投影技术的进步，能够输出高画质及高亮度影像的投影装置已经被大量开发并广泛使用。投影装置主要是由照明系统、光阀(light valve)以及成像系统所构成，而照明系统所提供光源的强度往往是影响投影影像亮度的重要关键，因此，改进照明系统是成为一个重要的研究课题。

请参考图1，美国第6,196,699号专利所揭示的双灯照明系统100包括一第一灯具110、一第二灯具120及一反射器130，其中第一灯具110与第二灯具120相对，且第一灯具110与第二灯具120的光轴位于同一轴线50上，而反射器130是配置于第一灯具110与第二灯具120之间。反射器130具有两个反射面132、134，且其与轴线50之间的夹角分别为45度。

第一与第二灯具110、120分别包括一灯芯112、122与一抛物面灯罩114、124。灯芯112、122适于提供一发散光，而抛物面灯罩114、124是用以使发散光形成平行光束112a、122a，且此两平行光束112a、122a的光轴平行于轴线50。此外，部分平行光束112a、122a是经由反射器130的反射面132、134反射而形成一合成光束140。未被反射器130反射的另一部分平行光束112a、122a是经由抛物面灯罩124、114反射至反射器130，再由反射面134、132反射而形成合成光束140。

上述的双灯照明系统100中，平行光束112a、122a是经过多次反射后才形成合成光束140，而每一次反射皆会稍微降低平行光束112a、122a的平行度。这会使得合成光束140具有较大的发散角度(Divergence angle)，因而使合成光束的光学不变量(Etendue，E)增加，所谓Etendue表示发光或集光的几何极限值，其定义为E＝πA×sin²(θ_1/2)，其中A为光束的截面积，θ_1/2为光束的发散角度。然投影装置的Etendue值取决于所使用的光阀(例如：数字微镜装置(Digital Micro-mirror Device，DMD))的规格，而现有照明系统提供的Etendue大于DMD所需要的值，故会使光利用效率降低，而将照明系统提供的光束亮度损失，使得无法达到提升投影装置的亮度。

此外，由于平行光束112a、122a分别直接照射第二与第一灯具120、110，且重复经过灯芯112、122，所以容易造成灯芯112、122过热而损坏。而且，若其中有一灯具发生故障时，则会造成投影装置所投影出的影像有一半较暗的情形。另外，双灯照明系统100的架构较大，使得投影装置的体积也较为庞大，在现今电子产品追求短小轻薄的趋势下，这种架构的双灯照明系统100显然不符合现今的设计需求。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种照明系统，其提供的光束具有较佳的收敛程度及较高亮度。

本发明的另一目的在于提供一种投影装置，包括可提供收敛程度较佳及较高亮度的光束的照明系统，以提高投影装置的亮度及光使用效率。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种照明系统，其包括一第一偏极化光源、一第二偏极化光源及一偏极分光元件(Polarization Beam Splitter，PBS)。第一偏极化光源适于提供一具有一第一偏振方向的第一光束，而第二偏极化光源适于提供一具有一第二偏振方向的第二光束，其中第二偏振方向与第一偏振方向互为正交。偏极分光元件是配置于第一光束与第二光束的光路交会处，而偏极分光元件适于反射第一光束，并使第二光束穿过，其中被偏极分光元件反射的第一光束以及穿过偏极分光元件的第二光束重迭。偏极分光元件例如为一偏极分光镜(Polarization Beam Splitter Mirror)或一偏极分光棱镜(Polarization Beam Splitter Prism)。

此外，为达上述或是其它目的，本发明另提出一种投影装置，其包括一如前述的照明系统、一光阀及一成像系统。照明系统适于提供一合成光束，而合成光束是由第一光束与第二光束重叠所形成。光阀是配置于合成光束的光路上，并适于将合成光束转换成一影像，且成像系统是配置于影像的光路上。