分光元件以及投影装置的制作方法

1.本发明是有关于一种光学元件与光学装置，且特别是有关于一种分光元件以及投影装置。


背景技术：

2.近来以发光二极管(light-emitting diode,led)和激光二极管(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。由于激光二极管具有高于约20％的发光效率，为了突破发光二极管的光源限制，因此渐渐发展了以激光光源作为投影机所需光源的机种。
3.一般而言，以激光光源作为光源的投影装置包含有波长转换模块、滤光模块、光阀、投影镜头等光学模块的设置。具体而言。滤光模块会设置于波长转换模块的后段光路上，使来自波长转换模块的不同波段的色光能在经过滤光模块后被滤出预定的色光，以纯化色彩，并达到色彩饱和的效果。之后，这些色光经由匀光元件调整色光的均匀度，再经由光阀的调变将影像光束投影至外界。
4.然而，在现有已知技术中，为了缩小系统体积以及光路设计的限制，光源只能摆在系统中的特定一侧的位置，因此被传递至匀光元件时，色光进入匀光元件的角度以及能量分布也会受限，在匀光元件内中被反射而致匀化的次数就会相对的比较少，进而容易造成后续光阀投影出的画面均匀度不均的问题。
5.对此，现有一种分光元件，其上镀有的单片分光膜的各处皆可允许具有特定波长的光束的一部分穿透，并同时反射另一部分，并借此进一步控制色光进入匀光元件的角度以及能量分布，以改善画面的均匀度。然而，由于此一单片分光膜的制造易受到镀膜制造公差上的限制，因此，具有特定波长的光束穿透或被反射的比例也会随入射位置的不同而产生误差，因此色光进入匀光元件的角度以及能量分布仍旧无法得到有效的控制。
[0006]“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，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，在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
[0007]
本发明提供一种分光元件，能够控制通过的光束的角度分布。
[0008]
本发明提供一种投影装置，能够提供具有良好均匀度的影像画面。
[0009]
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。
[0010]
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种分光元件。分光元件具有第一区与第二区，且分光元件包括第一图案膜以及第二图案膜。第一图案膜位于第二区上，用以容许发光波长落于第一波段范围内的光束穿透。第二图案膜位于第二区上，用以反射发光波长落于第一波段范围内的光束。第一图案膜与第二图案膜互不
重叠，且第一图案膜与第二图案膜在第二区上共同形成一分光图案，其中第一图案膜的面积占第二区的面积的比例介于30％至70％之间。
[0011]
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置。投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统用于提供照明光束，且包括激光光源单元、上述的分光元件以及波长转换模块。激光光源单元用以提供激光光束。分光元件位于激光光束的传递路径上。波长转换模块具有波长转换区以及非转换区，用于以转轴为中心旋转，以使波长转换区与非转换区轮流切入激光光束的传递路径上。光阀设置于来自照明系统的照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为影像光束。投影镜头设置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束投影出投影装置。
[0012]
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。在本发明的实施例中，通过第一图案膜或第二图案膜的配置，分光元件能够借由控制分光图案的轮廓以及第一图案膜或第二图案膜面积在第二区中所占的面积的比例，而控制第一子激光光束与第二子激光光束离开分光元件的位置与比例，进而控制第一子激光光束与第二子激光光束进入匀光元件的光束的角度以及能量分布，并借此对画面均匀度进行优化。并且，通过分光元件的扩散层的配置，可再进一步提升第一子激光光束与第二子激光光束的均匀度。如此，采用分光元件的投影装置将能够提供颜色均匀的显示画面，进而提升影像品质以及使用者的视觉观感。
[0013]
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
[0014]
图1是本发明一实施例的一种投影装置的方块图。
[0015]
图2a是图1的一种照明系统的激光光束的光路示意图。
[0016]
图2b是图2a的分光元件的分光图案的示意图。
[0017]
图2c是图2a的第一图案膜对不同波段的光的反射率的关系图。
[0018]
图2d是图2a的第二图案膜对不同波段的光的反射率的关系图。
[0019]
图2e是图2a的照明系统的波长转换光束的光路示意图。
[0020]
图2f是图2a的分光元件的侧视示意图。
[0021]
图3a至图3f是图2a的分光元件的不同分光图案的示意图。
[0022]
图4a是图1的另一种照明系统的辅助光束的光路示意图。
[0023]
图4b是图2a的第一图案膜对不同波段的光的反射率的关系图。
[0024]
图4c是图2a的第二图案膜对不同波段的光的反射率的关系图。
具体实施方式
[0025]
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的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，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
[0026]
图1是本发明一实施例的一种投影装置的方块图。请参照图1，投影装置200包括照
明系统100、光阀210以及投影镜头220。照明系统100用于提供照明光束70。光阀210设置于来自照明系统100的照明光束70的传递路径上，用于将照明光束70转换为影像光束80。投影镜头220设置于影像光束80的传递路径上，用于将影像光束80投影出投影装置200。在本实施例中，光阀210的数量为一个，但本发明不局限于此，在其他实施例中，光阀210的数量亦可为多个。此外，在本实施例中，光阀210可为一数字微镜元件(digital micro-mirror device,dmd)或是一硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel,lcos panel)。然而，在其他实施例中，光阀210亦可以是穿透式液晶面板或其他光束调变器。
[0027]
图2a是图1的一种照明系统的激光光束的光路示意图。图2b是图2a的分光元件的分光图案的示意图。图2c是图2a的第一图案膜对不同波段的光的反射率的关系图。图2d是图2a的第二图案膜对不同波段的光的反射率的关系图。图2e是图2a的照明系统的波长转换光束的光路示意图。图2f是图2a的分光元件的侧视示意图。具体而言，如图2a所示，在本实施例中，照明系统100包括激光光源单元110、分光元件120、波长转换模块130、第一聚光透镜cl1、光传递模块lt、滤光模块140、第二聚光透镜cl2以及光均匀化元件150。具体而言，在本实施例中，分光元件120具有第一区r1与第二区r2。举例而言，分光元件120的第一区r1与第二区r2对不同波段范围的光束分别可具有不同的光学作用。以下将搭配图2a至2d进行进一步地说明。
[0028]
举例而言，如图2a、图2b与图2e所示，在本实施例中，分光元件120具有彼此相对的第一表面s1与第二表面s2，且分光元件120包括分光图案121与分光膜122。具体而言，如图2a与图2e所示，分光膜122位于第一表面s1上且至少部分覆盖第一区r1及第二区r2，分光图案121位于第二表面s2上，且仅覆盖第二区r2。
[0029]
进一步而言，如图2b至图2d所示，在本实施例中，分光元件120包括第一图案膜121p1以及第二图案膜121p2，第一图案膜121p1以及第二图案膜121p2皆位于分光元件120的第二区r2上。第一图案膜121p1与第二图案膜121p2互不重叠，且第一图案膜121p1与第二图案膜121p2在第二区r2上共同形成分光元件120的分光图案121。举例而言，在本实施例中，分光图案121可经由光罩制程来制作，而可先于分光元件120的第二区r2上镀上第一图案膜121p1，接下来再于第二区r2上光罩，其中光罩所遮盖的区域为第一图案区rp1，于未被光罩遮到的地方为第二图案区rp2，接着，再进行一道镀膜程序，在未被光罩遮到的地方(即第二图案区rp2)镀上反射膜。换言之，如图2b至图2d所示，第二区r2包含第一图案区rp1与第二图案区rp2，第一图案膜121p1位于第一图案区rp1上，第二图案膜121p2位于第二图案区rp2上。如此，即可形成由第一图案膜121p1与第二图案膜121p2所形成的分光图案121。
[0030]
并且，如图2c所示，在本实施例中，第一图案膜121p1用以容许发光波长落于第一波段范围内的光束穿透，并反射发光波长落于第一波段范围外的光束，如图2d所示，在本实施例中，第二图案膜121p2用以反射发光波长落于可见光的全波段范围内的光束。更详细而言，如图2c与图2d所示，在本实施例中，第一波段范围例如为主发光波长小于480纳米的波段范围。也就是说，形成分光图案121的第一图案膜121p1与第二图案膜121p2对于蓝光光束也可提供不同的光学作用，而使通过分光图案121的蓝光光束部分能穿透分光图案121(第一图案膜121p1)，另一部分则可被分光图案121(第二图案膜121p2)反射(第一图案膜121p1)，且穿透分光图案121或被分光图案121反射可基于第一图案膜121p1的面积在第二区r2中所占的面积的比例所决定。举例而言，在本实施例中，第一图案膜121p1的面积占第
二区r2的面积的比例介于30％至70％之间。
[0031]
更具体而言，如图2b所示，第一图案区rp1具有多个第一子图案区rps1，且多个第一子图案区rps1的各者分别被第二图案区rp2环绕。更进一步而言，如图2b所示，第二图案膜121p2具有多个第一子条状图案121p2a与多个第二子条状图案121p2b，第一子条状图案121p2a沿一第一方向d1延伸，第二子条状图案121p2b沿一第二方向d2延伸，如此可使第一图案膜121p1与第二图案膜121p2于第二区r2上形成的分光图案121为一围棋棋盘状图案。但本发明不局限于此，在其他的实施例中，亦可透过不同轮廓的光罩来设置不同的第一图案区rp1与第二图案区rp2的轮廓，而形成不同的分光图案121的样式。
[0032]
另一方面，在本实施例中，分光膜122用以容许发光波长落于第一波段范围内的光束穿透，且用以反射发光波长落于第二波段范围内的光束，其中第一波段范围与第二波段范围不同。举例而言，在本实施例中，第一波段范围如前所述为主发光波长小于480纳米的波段范围，第二波段范围则为主发光波长大于480纳米的波段范围。换言之，在本实施例中，分光膜122可使蓝光穿透，而对蓝光以外的色光提供反射作用。
[0033]
如此，在上述配置下，在本实施例中，由于分光元件120的第一区r1中仅配置有分光膜122，因此分光元件120的第一区r1可为具有蓝光穿透作用的分色镜，而可使蓝光穿透，而对蓝光以外的色光提供反射作用。另一方面，由于分光元件120的第二区r2中还配置有形成分光图案121的第一图案膜121p1与第二图案膜121p2，因此，除了能对蓝光以外的光束提供反射作用外，能使通过分光图案121的蓝光光束部分能穿透分光图案121，另一部分则可被分光图案121反射，且穿透分光图案121或被分光图案121反射可基于第一图案膜121p1的面积在第二区r2中所占的面积的比例所决定。
[0034]
如此一来，通过分光元件120的第一图案膜121p1、第二图案膜121p2以及分光膜122的配置，投影装置200能够进一步地控制进入匀光元件的光束的角度以及能量分布，以改善画面的均匀度。以下将搭配图2a与图2e进行进一步地解说。
[0035]
具体而言，如图2a与图2e所示，在本实施例中，激光光源单元110用以提供激光光束50b。举例而言，在本实施例中，激光光束50b为蓝光激光光束，激光光源单元110可为包括多个排成阵列的蓝光激光二极管，但本发明不局限于此。由于分光元件120的第一区r1可使蓝光穿透，并对蓝光以外的色光提供反射作用，因此，分光元件120的第一区r1可使蓝色的激光光束50b穿透，并使激光光束50b可经由分光元件120的第一区r1而传递至后续的光学元件。
[0036]
并且，如图2a与图2e所示，在本实施例中，分光元件120位于激光光束50b的传递路径上，且第一聚光透镜cl1位于激光光束50b的传递路径上，并位于分光元件120与波长转换模块130之间。如此，当激光光束50b穿透分光元件120的第一区r1时，激光光束50b可经由第一聚光透镜cl1而斜向入射至波长转换模块130上。进一步而言，在本实施例中，波长转换模块130具有波长转换区(未绘示)以及非转换区(未绘示)，用于以转轴为中心旋转，以使波长转换模块130的波长转换区与非转换区轮流切入激光光束50b的传递路径上。
[0037]
更详细而言，在本实施例中，波长转换模块130的波长转换区由一波长转换层(未绘示)所构成，而可用以使通过的激光光束50b被转换为波长转换光束60y。举例而言，在本实施例中，波长转换层上的波长转换材料包括可激发出黄色光束的荧光粉，故激光光束50b入射至波长转换层后所形成的波长转换光束60y为黄光。另一方面，在本实施例中，波长转
换模块130的非转换区分别由一反射层所构成。也就是说，在本实施例中，至少一非转换区能够反射激光光束50b，并使激光光束50b能被传递至后续的光学元件。
[0038]
进一步而言，如图2a所示，当波长转换模块130的非转换区切入激光光束50b的传递路径上时，激光光束50b依序通过分光元件120的第一区r1以及第一聚光透镜cl1后斜向入射至波长转换模块130的非转换区，并被非转换区反射后经由第一聚光透镜cl1传递至分光元件120的第二区r2。如此，如图2a与图2b所示，由于分光元件120的第二区r2中设有第一图案区rp1与第二图案区rp2，且设于第一图案区rp1的第一图案膜121p1与设于第二图案区rp2的第二图案膜121p2对于蓝光光束会提供不同的光学作用，因此，当激光光束50b经由波长转换模块130的非转换区而被传递至分光元件120时，其中一部分的激光光束50b(蓝光)穿透分光元件120的第一图案膜121p1而形成第一子激光光束60b1，且另一部分的激光光束50b(蓝光)被分光元件120的第二图案膜121p2反射后形成第二子激光光束60b2。
[0039]
进一步而言，如图2a所示，在本实施例中，光传递模块lt位于来自于分光元件120的第一图案膜121p1的第一子激光光束60b1的传递路径上，而第二聚光透镜cl2位于分光元件120与滤光模块140之间。举例而言，在本实施例中，光传递模块lt可为反射元件或分色镜，而可用以将第一子激光光束60b1反射至分光元件120的第一区r1。如此一来，如图2a所示，在本实施例中，第一子激光光束60b1经由光传递模块lt传递至分光元件120的第一区r1并穿透分光元件120后被传递至第二聚光透镜cl2，第二激光光束50b形成后直接被传递至第二聚光透镜cl2，第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2分别自第二聚光透镜cl2的两侧对称斜向入射至第二聚光透镜cl2后被传递至滤光模块140。
[0040]
另一方面，如图2e所示，在本实施例中，当波长转换模块130的波长转换区切入激光光束50b的传递路径上时，激光光束50b入射至波长转换模块130的波长转换区而被转换为波长转换光束60y，并且，被波长转换区反射的波长转换光束60y经由第一聚光透镜cl1均匀地传递至分光元件120，并且由于分光元件120的第一区r1与第二区r2中的第一表面s1皆配置有分光膜122，分光膜122可用以容许激光光束50b穿透，并用以反射波长转换光束60y，因此，分光元件120能够用以反射波长转换光束60y，并将波长转换光束60y传递至第二聚光透镜cl2，而使波长转换光束60y可经由第二聚光透镜cl2对称入射至滤光模块140。
[0041]
接着，如图2a与图2e所示，在本实施例中，滤光模块140位于第一子激光光束60b1、第二子激光光束60b2以及波长转换光束60y的传递路径上，且滤光模块140具有滤光光学区(未绘示)与透光区(未绘示)。滤光模块140还包括一第二致动器(未绘示)，用于使滤光光学区(未绘示)在不同时间中对应地切入波长转换光束60y的照射范围内，以分别形成红色色光与绿色色光。另一方面，透光区(未绘示)在不同时间中亦会对应地切入被传递至滤光模块140的第一子激光光束60b1以及第二子激光光束60b2的照射范围内，以形成蓝色色光。如此，第一子激光光束60b1、第二子激光光束60b2以及波长转换光束60y依时序地通过滤光模块140而形成具有多种不同颜色的照明光束70。
[0042]
另一方面，如图2a与图2e所示，在本实施例中，投影装置200还包括一光均匀化元件150，位于通过滤光模块140后所形成的照明光束70的传递路径上。在本实施例中，光均匀化元件150包括一积分柱，但本发明不局限于此。更详细而言，如图2所示，当照明光束70中的第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2所形成的蓝色色光以及波长转换光束60y所形成的绿色色光和红色色光传递至光均匀化元件150时，光均匀化元件150可使其均匀化，
并使其传递至光阀210。
[0043]
并且，在本实施例中，由分光图案121的轮廓以及分光元件120的第一图案膜121p1与第二图案膜121p2的位置与其面积在第二区r2中所占的面积的比例可决定第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2入射至第二聚光透镜cl2的位置以及第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2被传递至滤光模块140的入射角度。因此，控制分光图案121的轮廓以及第一图案膜121p1或第二图案膜121p2面积在第二区r2中所占的面积的比例，即可进一步控制第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2离开分光元件120的位置与比例，进而控制第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2进入匀光元件的光束的角度以及能量分布，而借此对画面均匀度进行优化。
[0044]
此外，如图2f所示，在本实施例中，分光元件120还可选择性包括扩散层123，扩散层123位于第二表面s2上且至少覆盖于第二区r2。如图2f所示，扩散层123位于分光图案121与分光膜122之间，且设有分光膜122的分光元件120的第一表面s1面向波长转换模块130。如此一来，当来自波长转换模块130的激光光束50b通过分光元件120时，可先经由扩散层123扩散后，再分别经由分光图案121而穿透分光元件120或被反射而分别形成第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2，并且当波长转换光束60y通过分光元件120时，可直接被位于分光元件120的第一表面s1的分光膜122反射，而免于受到扩散层123的影响。如此，可进一步提升第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2的均匀度，也不致影响波长转换光束60y的反射。
[0045]
此外，在本实施例中，分光元件120的板体与扩散层123虽以平板状为例示，但本发明不局限于此。在其他的实施例中，分光元件120也可包含微透镜阵列，来进一步调整第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2的均匀度，而能达到类似的功能，在此就不再赘述。
[0046]
如此一来，通过第一图案膜121p1或第二图案膜121p2的配置，分光元件120能够借由控制分光图案121的轮廓以及第一图案膜121p1或第二图案膜121p2面积在第二区r2中所占的面积的比例，而控制第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2离开分光元件120的位置与比例，进而控制第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2进入匀光元件的光束的角度以及能量分布，而借此对画面均匀度进行优化。并且，通过分光元件120的扩散层123的配置，可再进一步提升第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2的均匀度。如此，采用分光元件120的投影装置200将能够提供颜色均匀的显示画面，进而提升影像品质以及使用者的视觉观感。
[0047]
值得注意的是，在前述的实施例中，分光元件120的分光图案121虽以围棋棋盘状图案为例，但本发明不局限于此。在其他的实施例中，亦可透过不同轮廓的光罩来设置不同的第一图案区rp1与第二图案区rp2的轮廓，而形成不同的分光图案121的样式。以下将搭配图3a至图3f进行进一步地说明。
[0048]
图3a至图3f是图2a的分光元件120的不同分光图案121的示意图。请参照图3a至图3f，图3a至图3f的分光图案321a、321b、321c、321d、321e、321f与图2b的分光图案121类似，而差异如下所述。在图3a至图3e的实施例中，分光图案321a、321b、321c、321d、321e的第一图案区rp1具有多个第一子图案区rps1，第二图案区rp2具有多个第二子图案区rps2。在图3f的实施例中，分光图案321f的第二区r2则是包含多个第二子区sr2，且每一第二子区sr2包含设有第一图案膜121p1的第一子图案区rps1与第二图案膜121p2的第二子图案区rps2。
[0049]
更进一步而言，在图3a与图3b的实施例中，分光图案321a与分光图案321b的第一子图案区rps1的各者与多个第二子图案区rps2的各者为矩形(如图3a所示)或菱形(如图3b所示)，且交错相间地排列。如此，可使设于第一图案区rp1的第一图案膜121p1与设于第二图案区rp2的第二图案膜121p2于第二区r2上形成的分光图案321a与分光图案321b类似于西洋棋棋盘状图案。
[0050]
在图3c至图3e的实施例中，分光图案321c、321d、321e的各第一子图案区rps1皆是形成为条状。并且，在图3c的实施例中，分光图案321c的各第二子图案区rps2也为条状，任一第一子图案区rps1位于相邻的两个第二子图案区rps2之间，且各第一子图案区rps1的延伸方向与各第二子图案区rps2的延伸方向相同。在图3d的实施例中，分光图案321d的第二子图案区rps2的形状也为条状，但第一图案区rp1与第二图案区rp2围绕一中心沿一螺旋方向延伸而呈旋涡状图案。在图3e的实施例中，分光图案321e的各第二子图案区rps2则可为不规则形状，而基于各第一子图案区rps1的分布所决定，且如图3e所示，任一第一子图案区rps1位于相邻的两个第二子图案区rps2之间，且各第一子图案区rps1与各第二子图案区rps2可以为随机分布。
[0051]
在图3f的实施例中，分光图案321f的第二区r2则是包含多个第二子区sr2，且每一第二子区sr2包含设有第一图案膜121p1的第一子图案区rps1与第二图案膜121p2的第二子图案区rps2。并且，在不同的第二子区sr2中的第一子图案区rps1与第二子图案区rps2也可以彼此不同
[0052]
如此，当分光元件120采用上述分光图案321a、321b、321c、321d、321e时，分光元件120通过分光图案321a、321b、321c、321d、321e的轮廓以及第一图案膜121p1或第二图案膜121p2面积在第二区r2中所占的面积的比例的配置，亦可对第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2离开分光元件120的位置与比例进行调整，而能达到前述的效果与优点，在此就不再赘述。如此，当投影装置200采用具有分光图案321a、321b、321c、321d、321e的分光元件120时，也能够达到前述的效果与优点，在此就不再赘述。
[0053]
图4a是图1的另一种照明系统的辅助光束的光路示意图。图4b是图2a的第一图案膜对不同波段的光的反射率的关系图。图4c是图2a的第二图案膜对不同波段的光的反射率的关系图。请参照图4a至图4c，图4a的照明系统400与图2a的照明系统100类似，而差异如下所述。如图4a所示，在本实施例中，照明系统400还包括辅助光源al，用以提供辅助光束50r，其中光传递模块lt位于辅助光源al与滤光模块140之间。举例而言，在本实施例中，辅助光源al可为红色激光光源或红光发光二极管光源，而辅助光束50r为红光光束。进一步而言，在本实施例中，光传递模块lt为分色镜，而可容许发光波长落于第三波段范围内的光束穿透，并反射发光波长落于第三波段范围外的光束。举例而言，第三波段范围例如为主发光波长大于630纳米的波段范围，如此，光传递模块lt可使红光的辅助光束50r穿透。
[0054]
并且，如图4a所示，在本实施例中，波长转换模块430的波长转换层上的波长转换材料包括可激发出绿色光束的荧光粉，故激光光束50b所形成的波长转换光束60g为绿光。并且，在本实施例中，分光膜422用以容许发光波长落于前述的第一波段范围内与第三波段范围内的光束穿透，且用以反射发光波长落于第二波段范围内的光束，举例而言，在本实施例中，第二波段范围例如为主发光波长介于480纳米至630纳米的波段范围。换言之，在本实施例中，分光膜422可使蓝光与红光穿透，而对绿光提供反射作用。
[0055]
另一方面，如图4b与图4c所示，在本实施例中，第一图案膜421p1与第二图案膜421p2分别与第一图案膜121p1与第二图案膜121p2类似，而差异如下所述。如图4b所示，在本实施例中，第一图案膜421p1用以容许发光波长落于第一波段范围内与第三波段范围内的光束穿透，并反射发光波长落于第一波段范围外与第三波段范围外的光束，如图4c所示，在本实施例中，第二图案膜421p2用以容许发光波长落于第三波段范围内的光束穿透，并反射发光波长落于第三波段范围外的光束。如此，辅助光束50r能够通过光传递模块lt与分光元件420而被传递至滤光模块140，并且，照明系统400借由辅助光源al的配置，将能增加照明光束70中的红光比例，而能提升投影画面的红色色彩表现。
[0056]
并且，当照明系统400被应用至图1的投影装置200时，投影装置200亦可通过分光元件420的分光图案421的轮廓以及第一图案膜421p1或第二图案膜421p2面积在第二区r2中所占的面积的比例的配置，亦可对第一子激光光束60b1与第二子激光光束60b2离开分光元件420的位置与比例进行调整，进而使投影装置200亦能实现前述的效果与优点，在此不再赘述。
[0057]
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，通过第一图案膜或第二图案膜的配置，分光元件能够借由控制分光图案的轮廓以及第一图案膜或第二图案膜面积在第二区中所占的面积的比例，而控制第一子激光光束与第二子激光光束离开分光元件的位置与比例，进而控制第一子激光光束与第二子激光光束进入匀光元件的光束的角度以及能量分布，而借此对画面均匀度进行优化。并且，通过分光元件的扩散层的配置，可再进一步提升第一子激光光束与第二子激光光束的均匀度。如此，采用分光元件的投影装置将能够提供颜色均匀的显示画面，进而提升影像品质以及使用者的视觉观感。
[0058]
惟以上所述者，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的范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，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权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
[0059]
附图标记说明：
[0060]
50b：激光光束
[0061]
50r：辅助光束
[0062]
60b1：第一子激光光束
[0063]
60b2：第二子激光光束
[0064]
60y、60g：波长转换光束
[0065]
70：照明光束
[0066]
80：影像光束
[0067]
100、400：照明系统
[0068]
110：激光光源单元
[0069]
120、420：分光元件
[0070]
121、321a、321b、321c、321d、321e、421：分光图案
[0071]
121p1、421p1：第一图案膜
[0072]
121p2、421p2：第二图案膜
[0073]
121p2a：第一子条状图案
[0074]
121p2b：第二子条状图案
[0075]
321s：子分光图案
[0076]
122、422：分光膜
[0077]
123：扩散层
[0078]
130、430：波长转换模块
[0079]
140：滤光模块
[0080]
150：光均匀化元件
[0081]
200：投影装置
[0082]
210：光阀
[0083]
220：投影镜头
[0084]
al：辅助光源
[0085]
cl1：第一聚光透镜
[0086]
cl2：第二聚光透镜
[0087]
d1：第一方向
[0088]
d2：第二方向
[0089]
lt：光传递模块
[0090]
s1：第一表面
[0091]
s2：第二表面
[0092]
sr2：第二子区
[0093]
r1：第一区
[0094]
r2：第二区
[0095]
rp1：第一图案区
[0096]
rp2：第二图案区
[0097]
rps1：第一子图案区
[0098]
rps2：第二子图案区。

技术特征：
1.一种分光元件，其特征在于，所述分光元件具有第一区与第二区，且所述分光元件包括第一图案膜以及第二图案膜，其中：所述第一图案膜位于所述第二区上，用以容许发光波长落于第一波段范围内的光束穿透；以及所述第二图案膜位于所述第二区上，用以反射发光波长落于所述第一波段范围内的光束，其中，所述第一图案膜与所述第二图案膜互不重叠，且所述第一图案膜与所述第二图案膜在所述第二区上共同形成分光图案，其中所述第一图案膜的面积占所述第二区的面积的比例介于30％至70％之间。2.根据权利要求1所述的分光元件，其特征在于，所述第二区包含第一图案区与第二图案区，所述第一图案膜位于所述第一图案区上，所述第二图案膜位于所述第二图案区上，所述第一图案区具有多个第一子图案区，且所述多个第一子图案区的各者分别被所述第二图案区环绕。3.根据权利要求1所述的分光元件，其特征在于，所述第二区具有第一图案区与第二图案区，所述第一图案膜位于所述第一图案区上，所述第二图案膜位于所述第二图案区上，所述第一图案区具有多个第一子图案区，所述第二图案区具有多个第二子图案区，且所述第一子图案区的各者与所述多个第二子图案区的各者为矩形或菱形，且交错相间地排列。4.根据权利要求1所述的分光元件，其特征在于，所述第二区具有第一图案区与第二图案区，所述第一图案膜位于所述第一图案区上，所述第二图案膜位于所述第二图案区上，所述第一图案区具有多个第一子图案区，所述第二图案区具有多个第二子图案区，且各所述第一子图案区与各所述第二子图案区为条状。5.根据权利要求4所述的分光元件，其特征在于，一个所述第一子图案区位于相邻的两个所述第二子图案区之间，且各所述第一子图案区与各所述第二子图案区为随机分布。6.根据权利要求5所述的分光元件，其特征在于，各所述第一子图案区的延伸方向与各所述第二子图案区的延伸方向相同。7.根据权利要求4所述的分光元件，其特征在于，所述第一图案区与所述第二图案区为条状，且所述第一图案区与所述第二图案区围绕一中心沿螺旋方向延伸而呈旋涡状图案。8.根据权利要求1所述的分光元件，其特征在于，所述第二区包含多个第二子区，且每一第二子区包含所述第一图案膜与所述第二图案膜。9.根据权利要求1所述的分光元件，其特征在于，所述分光元件具有彼此相对的第一表面与第二表面，所述分光图案位于所述第二表面上，且所述分光元件还包括：分光膜，其位于所述第一表面上且至少部分覆盖所述第一区及所述第二区，所述分光膜用以容许发光波长落于所述第一波段范围内的光束穿透，且用以反射发光波长落于第二波段范围内的光束，其中所述第一波段范围与所述第二波段范围不同。10.根据权利要求9所述的分光元件，其特征在于，所述分光元件还包括：扩散层，其位于所述第二表面上且至少覆盖于所述第二区，其中所述扩散层位于所述分光图案与所述分光膜之间。11.根据权利要求9所述的分光元件，其特征在于，所述分光元件包含微透镜阵列。12.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明系统、光阀和投影镜头，其中：
所述照明系统用于提供照明光束，并且包括激光光源单元、分光元件以及波长转换模块，其中：所述激光光源单元用以提供激光光束；所述分光元件位于所述激光光束的传递路径上，其中所述分光元件具有第一区与第二区，且所述分光元件包括第一图案膜与第二图案膜，所述第一图案膜用以容许所述激光光束穿透，且所述第一图案膜与所述第二图案膜共同形成分光图案，其中所述第二图案膜用以反射所述激光光束，所述第一图案膜与所述第二图案膜互不重叠，所述第一图案膜的面积占所述第二区的面积的比例介于30％至70％之间；以及所述波长转换模块具有波长转换区以及非转换区，其用于以转轴为中心旋转，以使所述波长转换区与所述非转换区轮流切入所述激光光束的传递路径上；所述光阀位于所述照明光束的传递路径上，且用于将所述照明光束转换成影像光束；以及所述投影镜头位于所述影像光束的传递路径上，且用于将所述影像光束转投射出所述投影装置。13.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，当所述波长转换区切入所述激光光束的传递路径上时，所述激光光束经由所述波长转换区转换为波长转换光束，当所述非转换区切入所述激光光束的传递路径上时，其中一部分的所述激光光束穿透所述分光元件的所述第一图案膜而形成第一子激光光束，且另一部分的所述激光光束被所述分光元件的所述第二图案膜反射后形成第二子激光光束，且所述照明系统还包括第一聚光透镜、光传递模块、滤光模块以及第二聚光透镜，其中：所述第一聚光透镜位于所述激光光束与所述波长转换光束的传递路径上，并位于所述分光元件与所述波长转换模块之间；所述光传递模块位于所述第一子激光光束的传递路径上；所述滤光模块位于所述第一子激光光束与所述第二子激光光束的传递路径上；以及所述第二聚光透镜位于所述分光元件与所述滤光模块之间，所述第一子激光光束经由所述光传递模块传递至所述分光元件的所述第一区并穿透所述分光元件后被传递至所述第二聚光透镜，所述第二激光光束形成后直接被传递至所述第二聚光透镜，所述第一子激光光束与所述第二子激光光束分别自所述第二聚光透镜的两侧对称斜向入射至所述第二聚光透镜后被传递至所述滤光模块。14.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述分光元件具有彼此相对的第一表面与第二表面，所述分光图案位于所述第二表面上，且所述分光元件还包括：分光膜，其位于所述第一表面上且至少部分覆盖所述第一区及所述第二区，所述分光膜用以容许所述激光光束穿透，且用以反射所述波长转换光束。15.根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于，所述分光元件还包括：扩散层，其位于所述第二表面上且至少覆盖于所述第二区，其中所述扩散层位于所述分光图案与所述分光膜之间。16.根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于，所述分光元件包含微透镜阵列。17.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括：辅助光源，其用以提供辅助光束，其中所述光传递模块位于所述辅助光源与所述滤光
模块之间，且所述光传递模块为分色镜，而能够使辅助光束传递至所述滤光模块。18.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述第二区包含第一图案区与第二图案区，所述第一图案膜位于所述第一图案区上，所述第二图案膜位于所述第二图案区上，所述第一图案区具有多个第一子图案区，且所述多个第一子图案区的各者分别被所述第二图案区环绕。19.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述第二区具有第一图案区与第二图案区，所述第一图案膜位于所述第一图案区上，所述第二图案膜位于所述第二图案区上，所述第一图案区具有多个第一子图案区，所述第二图案区具有多个第二子图案区，且所述第一子图案区的各者与所述多个第二子图案区的各者为矩形或菱形，且交错相间地排列。20.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述第二区具有第一图案区与第二图案区，所述第一图案膜位于所述第一图案区上，所述第二图案膜位于所述第二图案区上，所述第一图案区具有多个第一子图案区，所述第二图案区具有多个第二子图案区，且各所述第一子图案区与各所述第二子图案区为条状。21.根据权利要求20所述的投影装置，其特征在于，一个所述第一子图案区位于相邻的两个所述第二子图案区之间，且各所述第一子图案区与各所述第二子图案区为随机分布。22.根据权利要求21所述的投影装置，其特征在于，各所述第一子图案区的延伸方向与各所述第二子图案区的延伸方向相同。23.根据权利要求20所述的投影装置，其特征在于，所述第一图案区与所述第二图案区为条状，且所述第一图案区与所述第二图案区围绕一中心沿螺旋方向延伸而呈旋涡状图案。24.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述第二区包含多个第二子区，且每一第二子区包含所述第一图案膜与所述第二图案膜。

技术总结
一种分光元件与投影装置，用以提供具有良好均匀度的影像画面。分光元件具有第一区与第二区，且分光元件包括第一图案膜以及第二图案膜。第一图案膜位于第二区上，用以容许发光波长落于第一波段范围内的光束穿透。第二图案膜位于第二区上，用以反射发光波长落于第一波段范围内的光束。第一图案膜与第二图案膜互不重叠，且第一图案膜与第二图案膜在第二区上共同形成一分光图案，其中第一图案膜的面积占第二区的面积的比例介于30％至70％之间。本发明的分光元件可以使从投影装置投射出的影像画面具有良好的均匀度。具有良好的均匀度。具有良好的均匀度。


技术研发人员：陈昌炫
受保护的技术使用者：中强光电股份有限公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2022/5/25