TWI502270B - 波長轉換裝置及投影機 - Google Patents

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TWI502270B TW102148785A TW102148785A TWI502270B TW I502270 B TWI502270 B TW I502270B TW 102148785 A TW102148785 A TW 102148785A TW 102148785 A TW102148785 A TW 102148785A TW I502270 B TWI502270 B TW I502270B
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Ko Shun Chen
Chi Hsun Wang
Kun Liang Jao
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Description

波長轉換裝置及投影機
本發明是有關於一種光學裝置及具有該光學裝置的顯示設備，且特別是有關於一種波長轉換裝置及具有該波長轉換裝置的投影機。
近年來以發光二極體(light-emitting diode,LED)和雷射二極體(laser diode)等固態光源為主的投影裝置漸漸在市場上占有一席之地。由於雷射二極體具有高於約20%的發光效率，為了突破發光二極體的光源限制，因此漸漸發展了以雷射光源激發螢光粉而產生投影機所需用的純色光源。此外，雷射投影裝置除了可以使用雷射光源激發螢光粉發光外，亦可直接以雷射光作為投影機照明光源，並具有因應亮度需求而調整光源數目的優點，以達到各種不同亮度的投影機需求。因此，採用雷射光源的光源系統的投影機架構具有非常大的潛力能夠取代傳統高壓汞燈的方式，而成為新一代主流投影機之光源。
在目前的雷射投影機中，一般是將螢光粉塗佈於高反射 率的金屬基板上來構成螢光粉輪(phosphor wheel)，再藉由雷射光源所發出的雷射光激發金屬基板上的螢光粉以產生不同顏色的光(如綠光及黃光)，且雷射光(如藍光)亦可經由金屬基板上的裸空開槽而直接通過螢光輪，藉以產生各種色光。在這種設計方式之下，金屬基板旋轉時會因其開槽而產生風切噪音。此外，為了避免所述開槽造成金屬基板的結構不對稱而使金屬基板旋轉時產生過大的晃動，一些螢光粉輪的金屬基板增設另一裸空開槽以使金屬基板的結構較為對稱，然此舉使得所述風切噪音的問題更加嚴重，且會減少金屬基板的散熱面積而導致螢光粉輪的散熱效率下降。
美國專利編號8157398揭露一種應用於投影機的光放射輪，光放射輪包括相鄰接的不透光基板及透光的擴散基板，光發射器發出的藍色激發光束可對不透光基板上的螢光粉進行激發或直接穿透擴散基板。中華民國專利編號200837483揭露一種應用於投影機的色輪組件，色輪組件包括墊片及濾光片，濾光片嵌合於墊片的溝槽。
本發明提供一種波長轉換裝置，可避免其運作時產生風切噪音且具有良好的散熱效率。
本發明提供一種波長轉換裝置及具有該波長轉換裝置的投影機，可節省製造成本並避免風切噪音問題。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特 徵中得到進一步的了解。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種波長轉換裝置，包括一主體及一透光元件。主體具有至少一波長轉換區及一開槽。透光元件配置於開槽內而構成一光穿透區，其中主體與透光元件的其中之一具有至少一凹溝，主體與透光元件的其中之另一卡合於凹溝以使主體與透光元件相互固定。
在本發明的一實施例中，上述的凹溝形成於透光元件的一側邊，主體的開槽的一內緣卡入凹溝。
在本發明的一實施例中，上述的凹溝形成於主體的開槽的一內緣，透光元件的一側邊卡入凹溝。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換裝置更包括一膠體，其中主體與透光元件藉由膠體而相互膠合。
在本發明的一實施例中，上述的膠體至少部分地位於凹溝內。
在本發明的一實施例中，上述的至少一凹溝的數量為兩個，透光元件的相對兩側邊分別藉由兩凹溝而固定於主體。
在本發明的一實施例中，上述的透光元件的材質包括玻璃，主體為一金屬基板。
在本發明的一實施例中，上述的透光元件上具有一抗反射層，使透光元件的透光率大於98%。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換裝置更包括一 第一組件及一第二組件，其中第一組件及第二組件分別配置於主體的相對兩表面，透光元件至少部分地夾置於第一組件與第二組件之間。
在本發明的一實施例中，上述的透光元件完全覆蓋開槽，使主體與透光元件構成一圓盤狀結構，凹溝沿圓盤狀結構的徑向延伸。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種投影機，包括一光源、一光閥、一鏡頭及一波長轉換裝置。光源適於提供一照明光束。光閥位於照明光束的傳遞路徑上且適於將照明光束轉換成一影像光束。鏡頭位於影像光束的傳遞路徑上且適於將影像光束轉換成一投影光束。波長轉換裝置配置於照明光束的傳遞路徑上且其包括一主體及一透光元件。主體具有至少一波長轉換區及一開槽。透光元件配置於開槽內而構成一光穿透區，其中主體適於運動而使波長轉換區及光穿透區依序地移至照明光束的傳遞路徑上，主體與透光元件的其中之一具有至少一凹溝，主體與透光元件的其中之另一卡合於凹溝以使主體與透光元件相互固定。
基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點，在本發明的上述實施例的波長轉換裝置中，透光元件配置於主體的開槽內，而使所述開槽被透光元件完全覆蓋以避免主體運作時產生風切噪音。由於所述開槽內配置了透光元件，使主體與透光元件構成一圓盤狀結構，因此波長轉換裝置因設置開槽而導 致結構不對稱的問題可獲得改善，故不需為了解決所述結構不對稱的問題而在主體增設另一開槽，藉以節省波長轉換裝置的製造成本並避免因過多開槽形成於主體而加劇風切噪音問題。此外，由於波長轉換裝置的主體如上述般不需額外增設開槽，故可具有較大的散熱面積以使波長轉換裝置具有良好的散熱效率。再者，本發明的波長轉換裝置在主體及透光元件的其中之一設有凹溝，並藉由主體及透光元件的其中之另一與所述凹溝的配合而使主體與透光元件相互固定，以使波長轉換裝置的整體結構較為穩固。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉多個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
100‧‧‧投影機
110‧‧‧光源
120‧‧‧光閥
130‧‧‧鏡頭
140‧‧‧波長轉換裝置
140a、140b‧‧‧波長轉換區
140c‧‧‧光穿透區
142、142’‧‧‧主體
144、144’‧‧‧透光元件
146‧‧‧膠體
148a‧‧‧第一組件
148b‧‧‧第二組件
152‧‧‧分色鏡
154‧‧‧反射鏡
156‧‧‧色輪
d‧‧‧深度
D‧‧‧徑向
E1、E1’‧‧‧側邊
E2、E2’‧‧‧內緣
G、G’‧‧‧凹溝
L1、L1’‧‧‧照明光束
L2‧‧‧影像光束
L3‧‧‧投影光束
P1、P2‧‧‧表面
S‧‧‧開槽
圖1是本發明一實施例的投影機的部分構件示意圖。
圖2是圖1的波長轉換裝置的部分構件立體圖。
圖3是圖2的波長轉換裝置的分解圖。
圖4是圖1的投影機的部分構件示意圖。
圖5是圖3的透光元件於另一視角的立體圖。
圖6是圖2的波長轉換裝置沿I-I線的局部剖面圖。
圖7是圖2的透光元件夾置於第一組件與第二組件之間的示意圖。
圖8是本發明另一實施例的波長轉換裝置的局部剖面圖。
有關本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的多個實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發明。
圖1是本發明一實施例的投影機的部分構件示意圖。請參考圖1，本實施例的投影機100包括一光源110、一光閥120、一鏡頭130及一波長轉換裝置140。光源110適於提供一照明光束L1，光閥120位於照明光束L1的傳遞路徑上且適於將照明光束L1轉換成一影像光束L2，鏡頭130位於影像光束L2的傳遞路徑上且適於將影像光束L2轉換成一投影光束L3，且波長轉換裝置140配置於照明光束L1的傳遞路徑上。舉例來說，光源110例如為雷射光源且適於發出藍色雷射光(即所述照明光束L1)，波長轉換裝置140例如為螢光粉輪(phosphor wheel)且其上設有不同顏色的螢光粉，藉由雷射光(即所述照明光束L1)激發螢光粉而對應產生不同顏色的光束，具體說明如下。
圖2是圖1的波長轉換裝置的部分構件立體圖。圖3是圖2的波長轉換裝置的分解圖。請參考圖2及圖3，本實施例的波長轉換裝置140包括一主體142及一透光元件144。主體142例如為一金屬基板，且主體142上設置至少一波長轉換區。於本實施 例中，主體142設有兩個波長轉換區，分別為波長轉換區140a及波長轉換區140b，主體142還包括一開槽S，其中主體142的材質例如為鋁或其它具有高導熱性的適當金屬材料，用以將光束反射。波長轉換區140a及波長轉換區140b上分別塗佈不同顏色的螢光粉，用以將藍色雷射光對應轉換為不同波長的色光，且透光元件144配置於主體142的開槽S內而構成一光穿透區140c。透光元件144的材質例如為玻璃且其透光率例如可約為95%，其中透光元件144上可塗布抗反射層以提升透光元件144的透光率，使透光元件144的透光率例如大於98%。
圖4是圖1的投影機的部分構件示意圖。請參考圖2及圖4，光源110提供的照明光束L1(藍色雷射光)適於穿透分色鏡(dichroic mirror)152而到達波長轉換裝置140，且波長轉換裝置140的主體142適於以一旋轉軸(未繪示)為中心轉動而使波長轉換區140a、波長轉換區140b及光穿透區140c依序地旋轉至照明光束L1的傳遞路徑上。當波長轉換區140a或波長轉換區140b移至照明光束L1的傳遞路徑上時，照明光束L1激發波長轉換區140a上的螢光粉或波長轉換區140b上的螢光粉而對應產生不同顏色的照明光束L1’(綠光或黃光)，且被激發的照明光束L1’被主體142反射回分色鏡152並被分色鏡152反射而往光閥120前進。另一方面，當波長轉換裝置140的光穿透區140c旋轉至照明光束L1的傳遞路徑上時，照明光束L1直接通過透光元件144並藉由多個反射鏡154反射並導向至分色鏡152，進而穿過分色鏡後152後朝 光閥120傳遞。藉此，多種不同顏色的照明光束可被提供至光閥120。在本實施中，分色鏡152與光閥120之間更配置一色輪(color filter wheel)156，穿透過透光元件144的照明光束L1(藍色雷射光)及照明光束L1’(綠光或黃光)藉由色輪156進行濾光而產生紅、綠、黃、藍之各種色光提供至光閥120。
在本實施例中，請參考圖2及圖3，主體142的開槽S例如為一扇形缺口，而透光元件144的形狀則與開槽S的扇形實質上相同；因此，透光元件144配置於開槽S時，可將扇形缺口完全覆蓋，使主體142與透光元件144形成一完整的圓盤狀結構。在上述配置方式之下，透光元件144配置於主體142的開槽S內，而使開槽S被透光元件144完全覆蓋以避免主體142旋轉時產生風切噪音。由於開槽S內配置了透光元件144，因此波長轉換裝置140因設置開槽S而導致結構不對稱的問題可獲得改善，故不需為了解決所述結構不對稱的問題而在主體142增設另一開槽，藉以節省波長轉換裝置140的製造成本並避免因過多開槽形成於主體142而加劇風切噪音問題。此外，由於波長轉換裝置140的主體142如上述般不需額外增設開槽，故可具有較大的散熱面積以使波長轉換裝置140具有良好的散熱效率。進一步而言，主體142的波長轉換區140a及波長轉換區140b上所塗布的螢光粉例如混合了矽膠(Silicone)，而藉由上述方式提升波長轉換裝置140的散熱效率，可有效避免所述矽膠過熱變質而導致螢光粉被激發時轉換效率變差的問題。
圖5是圖3的透光元件於另一視角的立體圖。請參考圖3及圖5，在本實施例中，透光元件144具有兩凹溝G，且凹溝G可為一種微型溝槽，兩凹溝G分別形成於透光元件144的相對兩側邊E1，主體142的開槽S的相對兩內緣E2分別緊密地嵌合於透光元件144的兩凹溝G，而使透光元件144的兩側邊E1分別藉由兩凹溝G而固定於主體142，以讓波長轉換裝置140的整體結構較為穩固。
如圖2所示，本實施例的主體142與透光元件144構成實質上完整的圓盤狀結構，而各凹溝G是沿所述圓盤狀結構的徑向D延伸而可具有較大的延伸長度，且各凹溝G於徑向D上的長度實質上與開槽S的內緣E2的長度相同，以使透光元件144能夠藉由凹溝G而穩固地與主體142相互固定。
圖6是圖2的波長轉換裝置沿I-I線的局部剖面圖。請參考圖2及圖6，本實施例的波長轉換裝置140更包括一具有黏性的膠體146，膠體146至少部分地位於各凹溝G內，使開槽S的兩內緣E2與透光元件144的凹溝G嵌合時，再藉由膠體146而相互膠合黏貼，以更穩固地將透光元件144結合於主體142。在其它實施例中，膠體146亦可膠合於主體142與透光元件144之位於凹溝G外的交界處，本發明不對此加以限制。此外，如圖6所示，本實施例的凹溝G的深度d的最大值例如為1毫米，以使主體142與透光元件144能夠確實地相互卡合並具有良好的結構強度。
為使圖式較為清楚，圖2及圖3僅繪示出波長轉換裝置 140的部分構件，以下進一步說明波長轉換裝置140的其它構件配置方式。圖7是圖2的透光元件夾置於第一組件與第二組件之間的示意圖。請參考圖7，本實施例的波長轉換裝置140更包括一第一組件148a及一第二組件148b，第一組件148a及第二組件148b分別配置於主體142的相對兩表面P1、P2，透光元件144部分地夾置於第一組件142a與第二組件142b之間，以使波長轉換裝置140的整體結構更為穩固。在本實施例中，第一組件148a例如為馬達，用以驅動主體142旋轉，而第二組件148b例如為配重塊，用以降低主體142旋轉時的晃動程度，而第一組件148a及第二組件148b位於波長轉換裝置140的旋轉軸上。在其它實施例中，可將透光元件夾置於其它適當形式的構件之間，本發明不對此加以限制。
在上述實施例中，凹溝G是形成於透光元件144，然本發明不以此為限，以下藉由圖式對此進行說明。圖8是本發明另一實施例的波長轉換裝置的局部剖面圖。圖8的主體142’及透光元件144’不同於圖6的主體142及透光元件144之處在於，凹溝G’形成於主體142’之開槽的內緣E2’，且透光元件144’的側邊E1’卡入內緣E2’的凹溝G’，以使透光元件144’能夠穩固地與主體142’相互嵌合固定。
綜上所述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點，在本發明的上述實施例的波長轉換裝置中，透光元件配置於主體的開槽內，而使所述開槽被透光元件完全覆蓋以避免主體運 作時產生風切噪音。由於所述開槽內配置了透光元件，因此波長轉換裝置因設置開槽而導致結構不對稱的問題可獲得改善，故不需為了解決所述結構不對稱的問題而在主體增設另一開槽，藉以節省波長轉換裝置的製造成本並避免因過多開槽形成於主體而加劇風切噪音問題。此外，由於波長轉換裝置的主體如上述般不需額外增設開槽，故可具有較大的散熱面積以使波長轉換裝置具有良好的散熱效率。再者，本發明的波長轉換裝置在其主體及透光元件的其中之一具有凹溝，並藉由主體及透光元件的其中之另一與所述凹溝的配合而使主體與透光元件相互固定，以使波長轉換裝置的整體結構較為穩固。
惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
140‧‧‧波長轉換裝置
140a、140b‧‧‧波長轉換區
142‧‧‧主體
144‧‧‧透光元件
D‧‧‧徑向
E1‧‧‧側邊
E2‧‧‧內緣
G‧‧‧凹溝
S‧‧‧開槽

Claims (19)

  1. 一種波長轉換裝置，包括：一主體，具有至少一波長轉換區及一開槽，其中該主體為一金屬基板；以及一透光元件，配置於該開槽內而構成一光穿透區，其中該透光元件的材質包括玻璃，該主體與該透光元件的其中之一具有至少一凹溝，該主體與該透光元件的其中之另一卡合於該凹溝以使該主體與該透光元件相互嵌合固定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該凹溝形成於該透光元件的一側邊，該主體的該開槽的一內緣卡入該凹溝。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該凹溝形成於該主體的該開槽的一內緣，該透光元件的一側邊卡入該凹溝。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，更包括一膠體，其中該主體與該透光元件藉由該膠體而相互膠合。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的波長轉換裝置，其中該膠體至少部分地位於該凹溝內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該至少一凹溝的數量為兩個，該透光元件的相對兩側邊分別藉由該兩凹溝而固定於該主體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該透光 元件上具有一抗反射層，使該透光元件的透光率大於98%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，更包括一第一組件及一第二組件，其中該第一組件及該第二組件分別配置於該主體的相對兩表面，該透光元件至少部分地夾置於該第一組件與該第二組件之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換裝置，其中該透光元件完全覆蓋該開槽，使該主體與該透光元件構成一圓盤狀結構，該凹溝沿該圓盤狀結構的徑向延伸。
  10. 一種投影機，包括：一光源，適於提供一照明光束；一光閥，位於該照明光束的傳遞路徑上且適於將該照明光束轉換成一影像光束；一鏡頭，位於該影像光束的傳遞路徑上且適於將該影像光束轉換成一投影光束；以及一波長轉換裝置，配置於該照明光束的傳遞路徑上且其包括：一主體，具有至少一波長轉換區及一開槽，其中該主體為一金屬基板；以及一透光元件，配置於該開槽內而構成一光穿透區，其中該透光元件的材質包括玻璃，該主體適於運動而使該波長轉換區及該光穿透區依序地移至該照明光束的傳遞路徑上，該主體與該透光元件的其中之一具有至少一凹溝，該主體與該透光元件的其中之另一卡合於該凹溝以使該主體與該透光元 件相互嵌合固定。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的投影機，其中該光源為雷射光源。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的投影機，其中該凹溝形成於該透光元件的一側邊，該主體的該開槽的一內緣卡入該凹溝。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的投影機，其中該凹溝形成於該主體的該開槽的一內緣，該透光元件的一側邊卡入該凹溝。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的投影機，其中該波長轉換裝置更包括一膠體，該主體與該透光元件藉由該膠體而相互膠合。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的投影機，其中該膠體至少部分地位於該凹溝內。
  16. 如申請專利範圍第10項所述的投影機，其中該至少一凹溝的數量為兩個，該透光元件的相對兩側邊分別藉由該兩凹溝而固定於該主體。
  17. 如申請專利範圍第10項所述的投影機，其中該透光元件上具有一抗反射層，使該透光元件的透光率大於98%。
  18. 如申請專利範圍第10項所述的投影機，其中該波長轉換裝置更包括一第一組件及一第二組件，該第一組件及該第二組件分別配置於該主體的相對兩表面，該透光元件至少部分地夾置於該第一組件與該第二組件之間。
  19. 如申請專利範圍第10項所述的投影機，其中該透光元件完全覆蓋該開槽，使該主體與該透光元件構成一圓盤狀結構，該凹溝沿該圓盤狀結構的徑向延伸。
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