CN104749865B - 波长转换装置及投影机 - Google Patents
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Abstract
一种波长转换装置，包括一主体及一透光元件。主体具有至少一波长转换区及一开槽。透光元件配置于开槽内构成一光穿透区，主体与透光元件中的一个具有至少一凹沟，主体与透光元件中的另一个卡合于凹沟以使主体与透光元件相互固定。此外，一种具有此波长转换装置的投影机亦被提及。
Description
技术领域
本发明关于一种光学装置及具有所述光学装置的显示设备，且特别是关于一种波长转换装置及具有所述波长转换装置的投影机。
背景技术
近年来以发光二极管(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激发荧光粉产生投影机所需用的纯色光源。此外，激光投影装置除了可以使用激光光源激发荧光粉发光外，亦可直接以激光作为投影机照明光源，并具有因应亮度需求调整光源数目的优点，以实现各种不同亮度的投影机需求。因此，采用激光光源的光源系统的投影机架构具有非常大的潜力能够取代传统高压汞灯的方式，且成为新一代主流投影机的光源。
在目前的激光投影机中，一般是将荧光粉涂布于高反射率的金属基板上来构成荧光粉轮(phosphor wheel)，再通过激光光源所发出的激光激发金属基板上的荧光粉以产生不同颜色的光(如绿光及黄光)，且激光(如蓝光)亦可经由金属基板上的裸空开槽直接通过荧光轮，藉以产生各种色光。在这种设计方式之下，金属基板旋转时会因开槽产生风切噪音。此外，为了避免所述开槽造成金属基板的结构不对称使金属基板旋转时产生过大的晃动，一些荧光粉轮的金属基板增设另一裸空开槽以使金属基板的结构较为对称，然此举使得所述风切噪音的问题更加严重，且会减少金属基板的散热面积且导致荧光粉轮的散热效率下降。
美国专利文献第8157398号揭露一种应用于投影机的光放射轮，光放射轮包括相邻接的不透光基板及透光的扩散基板，光发射器发出的蓝色激发光束可对不透光基板上的荧光粉进行激发或直接穿透扩散基板。中国台湾专利文献第200837483号揭露一种应用于投影机的色轮组件，色轮组件包括垫片及滤光片，滤光片嵌合于垫片的沟槽。
发明内容
本发明提供一种波长转换装置，可避免运作时产生风切噪音且具有良好的散热效率。
本发明提供一种波长转换装置及具有波长转换装置的投影机，可节省制造成本并避免风切噪音问题。
本发明的其它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。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种波长转换装置，包括一主体及一透光元件。主体具有至少一波长转换区及一开槽。透光元件配置于开槽内构成一光穿透区，主体与透光元件中的一个具有至少一凹沟，主体与透光元件中的另一个卡合于凹沟以使主体与透光元件相互固定。
在本发明的一实施例中，上述的凹沟形成于透光元件的一侧边，主体的开槽的一内缘卡入凹沟。
在本发明的一实施例中，上述的凹沟形成于主体的开槽的一内缘，透光元件的一侧边卡入凹沟。
在本发明的一实施例中，上述的波长转换装置还包括一胶体，主体与透光元件通过胶体相互胶合。
在本发明的一实施例中，上述的胶体至少部分地位于凹沟内。
在本发明的一实施例中，上述的至少一凹沟的数量为两个，透光元件的相对两侧边分别通过两凹沟固定于主体。
在本发明的一实施例中，上述的透光元件的材质包括玻璃，主体为一金属基板。
在本发明的一实施例中，上述的透光元件上具有一抗反射层，使透光元件的透光率大于98％。
在本发明的一实施例中，上述的波长转换装置还包括一第一组件及一第二组件，第一组件及第二组件分别配置于主体的相对两表面，透光元件至少部分地夹置于第一组件与第二组件之间。
在本发明的一实施例中，上述的透光元件完全覆盖开槽，使主体与透光元件构成一圆盘状结构，凹沟沿圆盘状结构的径向延伸。
为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种投影机，包括一光源、一光阀、一镜头及一波长转换装置。光源用于提供一照明光束。光阀位于照明光束的传递路径上且用于将照明光束转换成一影像光束。镜头位于影像光束的传递路径上且用于将影像光束转换成一投影光束。波长转换装置配置于照明光束的传递路径上且包括一主体及一透光元件。主体具有至少一波长转换区及一开槽。透光元件配置于开槽内构成一光穿透区，主体用于运动且使波长转换区及光穿透区依序地移至照明光束的传递路径上，主体与透光元件中的一个具有至少一凹沟，主体与透光元件中的另一个卡合于凹沟以使主体与透光元件相互固定。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下一个优点，在本发明的上述实施例的波长转换装置中，透光元件配置于主体的开槽内，且使所述开槽被透光元件完全覆盖以避免主体运作时产生风切噪音。由于所述开槽内配置了透光元件，使主体与透光元件构成一圆盘状结构，因此，波长转换装置因设置开槽导致结构不对称的问题可获得改善，故不需为了解决所述结构不对称的问题在主体增设另一开槽，藉以节省波长转换装置的制造成本并避免因过多开槽形成于主体加剧风切噪音问题。此外，由于波长转换装置的主体如上述般不需额外增设开槽，故可具有较大的散热面积以使波长转换装置具有良好的散热效率。再者，本发明的波长转换装置在主体及透光元件中的一个设有凹沟，并通过主体及透光元件中的另一个与所述凹沟的配合使主体与透光元件相互固定，以使波长转换装置的整体结构较为稳固。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的投影机的部分构件示意图。
图2是图1的波长转换装置的部分构件立体图。
图3是图2的波长转换装置的分解图。
图4是图1的投影机的部分构件示意图。
图5是图3的透光元件于另一视角的立体图。
图6是图2的波长转换装置沿I-I线的局部剖面图。
图7是图2的透光元件夹置于第一组件与第二组件之间的示意图。
图8是本发明另一实施例的波长转换装置的局部剖面图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如上、下、前、后、左、右等，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。
图1是本发明一实施例的投影机的部分构件示意图。请参考图1，本实施例的投影机100包括一光源110、一光阀120、一镜头130及一波长转换装置140。光源110用于提供一照明光束L1，光阀120位于照明光束L1的传递路径上且用于将照明光束L1转换成一影像光束L2，镜头130位于影像光束L2的传递路径上且用于将影像光束L2转换成一投影光束L3，且波长转换装置140配置于照明光束L1的传递路径上。举例来说，光源110例如为激光光源且用于发出蓝色激光(即所述照明光束L1)，波长转换装置140例如为荧光粉轮(phosphorwheel)且荧光粉轮上设有不同颜色的荧光粉，通过激光(即所述照明光束L1)激发荧光粉且对应产生不同颜色的光束，具体说明如下。
图2是图1的波长转换装置的部分构件立体图。图3是图2的波长转换装置的分解图。请参考图2及图3，本实施例的波长转换装置140包括一主体142及一透光元件144。主体142例如为一金属基板，且主体142上设置至少一波长转换区。于本实施例中，主体142设有两个波长转换区，分别为波长转换区140a及波长转换区140b，主体142还包括一开槽S，主体142的材质例如为铝或其它具有高导热性的适当金属材料，用以将光束反射。波长转换区140a及波长转换区140b上分别涂布不同颜色的荧光粉，用以将蓝色激光对应转换为不同波长的色光，且透光元件144配置于主体142的开槽S内构成一光穿透区140c。透光元件144的材质例如为玻璃且透光率例如可约为95％，透光元件144上可涂布抗反射层以提升透光元件144的透光率，使透光元件144的透光率例如大于98％。
图4是图1的投影机的部分构件示意图。请参考图2及图4，光源110提供的照明光束L1(蓝色激光)用于穿透分色镜(dichroic mirror)152到达波长转换装置140，且波长转换装置140的主体142用于以一旋转轴(未示出)为中心转动使波长转换区140a、波长转换区140b及光穿透区140c依序地旋转至照明光束L1的传递路径上。当波长转换区140a或波长转换区140b移至照明光束L1的传递路径上时，照明光束L1激发波长转换区140a上的荧光粉或波长转换区140b上的荧光粉对应产生不同颜色的照明光束L1’(绿光或黄光)，且被激发的照明光束L1’被主体142反射回分色镜152并被分色镜152反射且往光阀120前进。另一方面，当波长转换装置140的光穿透区140c旋转至照明光束L1的传递路径上时，照明光束L1直接通过透光元件144并通过多个反射镜154反射并导向至分色镜152，进而穿过分色镜后152后朝光阀120传递。藉此，多种不同颜色的照明光束可被提供至光阀120。在本实施例中，分色镜152与光阀120之间还配置一色轮(colorfilter wheel)156，穿透过透光元件144的照明光束L1(蓝色激光)及照明光束L1’(绿光或黄光)通过色轮156进行滤光产生红、绿、黄、蓝的各种色光提供至光阀120。
在本实施例中，请参考图2及图3，主体142的开槽S例如为一扇形缺口，且透光元件144的形状则与开槽S的扇形相同；因此，透光元件144配置于开槽S时，可将扇形缺口完全覆盖，使主体142与透光元件144形成一完整的圆盘状结构。在上述配置方式之下，透光元件144配置于主体142的开槽S内，且使开槽S被透光元件144完全覆盖以避免主体142旋转时产生风切噪音。由于开槽S内配置了透光元件144，因此波长转换装置140因设置开槽S导致结构不对称的问题可获得改善，故不需为了解决所述结构不对称的问题在主体142增设另一开槽，藉以节省波长转换装置140的制造成本并避免因过多开槽形成于主体142加剧风切噪音问题。此外，由于波长转换装置140的主体142如上述般不需额外增设开槽，故可具有较大的散热面积以使波长转换装置140具有良好的散热效率。进一步而言，主体142的波长转换区140a及波长转换区140b上所涂布的荧光粉例如混合了硅胶(Silicone)，且通过上述方式提升波长转换装置140的散热效率，可有效避免所述硅胶过热变质导致荧光粉被激发时转换效率变差的问题。
图5是图3的透光元件于另一视角的立体图。请参考图3及图5，在本实施例中，透光元件144具有两凹沟G，且凹沟G可为一种微型沟槽，两凹沟G分别形成于透光元件144的相对两侧边E1，主体142的开槽S的相对两内缘E2分别紧密地嵌合于透光元件144的两凹沟G，且使透光元件144的两侧边E1分别通过两凹沟G固定于主体142，以让波长转换装置140的整体结构较为稳固。
如图2所示，本实施例的主体142与透光元件144构成完整的圆盘状结构，且各凹沟G是沿所述圆盘状结构的径向D延伸并可具有较大的延伸长度，且各凹沟G于径向D上的长度与开槽S的内缘E2的长度相同，以使透光元件144能够通过凹沟G稳固地与主体142相互固定。
图6是图2的波长转换装置沿I-I线的局部剖面图。请参考图2及图6，本实施例的波长转换装置140还包括一具有粘性的胶体146，胶体146至少部分地位于各凹沟G内，使开槽S的两内缘E2与透光元件144的凹沟G嵌合时，再通过胶体146相互胶合粘贴，以更稳固地将透光元件144结合于主体142。在其它实施例中，胶体146亦可胶合于主体142与透光元件144的位于凹沟G外的交界处，本发明不对此加以限制。此外，如图6所示，本实施例的凹沟G的深度d的最大值例如为1毫米，以使主体142与透光元件144能够确实地相互卡合并具有良好的结构强度。
为使附图较为清楚，图2及图3仅示出出波长转换装置140的部分构件，以下进一步说明波长转换装置140的其它构件配置方式。图7是图2的透光元件夹置于第一组件与第二组件之间的示意图。请参考图7，本实施例的波长转换装置140还包括一第一组件148a及一第二组件148b，第一组件148a及第二组件148b分别配置于主体142的相对两表面P1、P2，透光元件144部分地夹置于第一组件148a与第二组件148b之间，以使波长转换装置140的整体结构更为稳固。在本实施例中，第一组件148a例如为马达，用以驱动主体142旋转，第二组件148b例如为配重块，用以降低主体142旋转时的晃动程度，且第一组件148a及第二组件148b位于波长转换装置140的旋转轴上。在其它实施例中，可将透光元件夹置于其它适当形式的构件之间，本发明不对此加以限制。
在上述实施例中，凹沟G是形成于透光元件144，然而本发明不限于此，以下通过附图对此进行说明。图8是本发明另一实施例的波长转换装置的局部剖面图。图8的主体142’及透光元件144’不同于图6的主体142及透光元件144之处在于，凹沟G’形成于主体142’的开槽的内缘E2’，且透光元件144’的侧边E1’卡入内缘E2’的凹沟G’，以使透光元件144’能够稳固地与主体142’相互嵌合固定。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下一个优点，在本发明的上述实施例的波长转换装置中，透光元件配置于主体的开槽内，且使所述开槽被透光元件完全覆盖以避免主体运作时产生风切噪音。由于所述开槽内配置了透光元件，因此波长转换装置因设置开槽导致结构不对称的问题可获得改善，故不需为了解决所述结构不对称的问题在主体增设另一开槽，藉以节省波长转换装置的制造成本并避免因过多开槽形成于主体加剧风切噪音问题。此外，由于波长转换装置的主体如上述般不需额外增设开槽，故可具有较大的散热面积以使波长转换装置具有良好的散热效率。再者，本发明的波长转换装置在主体及透光元件中的一个具有凹沟，并通过主体及透光元件中的另一个与所述凹沟的配合使主体与透光元件相互固定，以使波长转换装置的整体结构较为稳固。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利覆盖的范围。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭露的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的权利范围。本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等仅用以命名组件(element)的名称或区别不同实施例或范围，并非用来限制组件数量上的上限或下限。
【符号说明】
100：投影机
110：光源
120：光阀
130：镜头
140：波长转换装置
140a、140b：波长转换区
140c：光穿透区
142、142’：主体
144、144’：透光元件
146：胶体
148a：第一组件
148b：第二组件
152：分色镜
154：反射镜
156：色轮
d：深度
D：径向
E1、E1’：侧边
E2、E2’：内缘
G、G’：凹沟
L1、L1’：照明光束
L2：影像光束
L3：投影光束
P1、P2：表面
S：开槽
Claims (18)
1.一种波长转换装置，包括一主体及一透光元件，
所述主体，具有至少一波长转换区及一开槽，
所述透光元件，配置于所述开槽内构成一光穿透区，所述主体与所述透光元件中的一个具有至少一凹沟，所述主体与所述透光元件中的另一个卡合于所述凹沟以使所述主体与所述透光元件相互固定，
其中所述透光元件完全覆盖所述开槽，使所述主体与所述透光元件构成一圆盘状结构，所述凹沟沿所述圆盘状结构的径向延伸。
2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述凹沟形成于所述透光元件的一侧边，所述主体的所述开槽的一内缘卡入所述凹沟。
3.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述凹沟形成于所述主体的所述开槽的一内缘，所述透光元件的一侧边卡入所述凹沟。
4.如权利要求1所述的波长转换装置，还包括一胶体，所述主体与所述透光元件通过所述胶体相互胶合。
5.如权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述胶体至少部分地位于所述凹沟内。
6.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述至少一凹沟的数量为两个，所述透光元件的相对两侧边分别通过两个所述凹沟固定于所述主体。
7.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述透光元件的材质包括玻璃，所述主体为一金属基板。
8.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述透光元件上具有一抗反射层，使所述透光元件的透光率大于98％。
9.如权利要求1所述的波长转换装置，还包括一第一组件及一第二组件，所述第一组件及所述第二组件分别配置于所述主体的相对两表面，所述透光元件至少部分地夹置于所述第一组件与所述第二组件之间。
10.一种投影机，包括一光源、一光阀、一镜头及一波长转换装置，
所述光源，用于提供一照明光束，
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一影像光束，
所述镜头，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换成一投影光束，
所述波长转换装置，配置于所述照明光束的传递路径上且包括一主体及一透光元件，
所述主体，具有至少一波长转换区及一开槽，
所述透光元件，配置于所述开槽内构成一光穿透区，所述主体用于运动使所述波长转换区及所述光穿透区依序地移至所述照明光束的传递路径上，所述主体与所述透光元件中的一个具有至少一凹沟，所述主体与所述透光元件中的另一个卡合于所述凹沟以使所述主体与所述透光元件相互固定，
其中所述透光元件完全覆盖所述开槽，使所述主体与所述透光元件构成一圆盘状结构，所述凹沟沿所述圆盘状结构的径向延伸。
11.如权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述光源为激光光源。
12.如权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述凹沟形成于所述透光元件的一侧边，所述主体的所述开槽的一内缘卡入所述凹沟。
13.如权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述凹沟形成于所述主体的所述开槽的一内缘，所述透光元件的一侧边卡入所述凹沟。
14.如权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述波长转换装置还包括一胶体，所述主体与所述透光元件通过所述胶体相互胶合。
15.如权利要求14所述的投影机，其特征在于，所述胶体至少部分地位于所述凹沟内。
16.如权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述至少一凹沟的数量为两个，所述透光元件的相对两侧边分别通过两个所述凹沟固定于所述主体。
17.如权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述透光元件上具有一抗反射层，使所述透光元件的透光率大于98％。
18.如权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述波长转换装置还包括一第一组件及一第二组件，所述第一组件及所述第二组件分别配置于所述主体的相对两表面，所述透光元件至少部分地夹置于所述第一组件与所述第二组件之间。
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