一种光学旋转装置，包括基板、转轴、驱动元件、波长转换层以及偏光元件。基板具有相对的第一表面和第二表面。转轴连接于基板。驱动元件连接于转轴，且用于驱动转轴旋转。波长转换层配置于基板的第一表面上，以将第一激光光束转换为转换光束。偏光元件配置于基板的第二表面上，其中第一激光光束与至少一第二激光光束分别从相反方向传递至波长转换层及偏光元件，驱动元件用于带动基板、波长转换层以及偏光元件以转轴为旋转中心轴转动，且当偏光元件转动时，偏光元件用于使从偏光元件输出的至少一第二激光光束于不同时间具有不同的偏振状态。一种照明系统以及一种投影装置也被提出。本发明的投影装置可提供成色或亮暗均匀的显示画面。