CN108073024A - 波长转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波长转换器，其包含基板、萤光粉层、透光元件以及质心调整件。基板套设于马达的驱动轴上，并具有镂空孔位于基板的外缘之内。萤光粉层设置于基板上，并与镂空孔邻接。透光元件嵌合至镂空孔。质心调整件设置于基板上，并位于萤光粉层的外缘与透光元件的外缘之外。基板、萤光粉层、透光元件与质心调整件的组合的等效质心实质上位于驱动轴的轴心上。

Description

波长转换器

技术领域

本发明涉及一种波长转换器，特别是涉及一种应用于投影机内的色轮。

背景技术

萤光色轮(phosphor wheel)是一种波长转换元件，作为激光投影机里的一关键光学元件，将激光光源波长转成萤光色光光源。萤光色轮上的波长转换材料吸收某特定的波长后，将内部电子从基态跃迁至激态，再以光子(photon)与声子(phonon)等辐射方式释放能量。其中，光子转换是指激态电子放能至基态时，以释放其他波长光子做为投影机光源色光，而声子转换是指激态电子直接在能带以热能方式释放，使得萤光色轮温度上升。

一般而言，波长转换器可依三片式(3-chip)或单片式(1-chip)投影机分为两种设计。其中，单片式投影机所使用的波长转换器在设计上则较为复杂。在入射光抵达波长转换器后，会在某时序下保留全部或大部分的入射光输出(也就是说，不作其他萤光波长转换)。由于在光学设计上需留给入射光通过，所以在基板上会有一段区域需为穿透的。目前市面上大部分可分为以下做法：(1)破孔设计；以及(2)玻璃复合设计。

采用破孔设计的基板直接在基板的边缘形成破孔，以让入射光通过，因此具有结构单纯的优点。然而，采用破孔设计的基板的外型非为一正圆，故旋转时会有较大的风切声。而且，基板的结构为一质心非对称设计，在设计上还需额外给予质心的补偿，使整个旋转原件的质心接近中心点，否则马达易损毁，其中转动平衡不好也会造成震动与噪音。因此，采用破孔设计的基板会有噪音过大以及转动平衡值等缺点。

采用玻璃复合设计的基板以玻璃代替缺口，可将质心大幅拉回，使其靠近中心点，且在旋转时可大幅降低风切声，因此具有转动平衡值佳以及噪音小等优点。然而，对于采用玻璃复合设计的基板来说，玻璃与马达的驱动轴或其他元件相粘着，在高速旋转的状况下，会有玻璃飞出的疑虑，且随着基板的设计半径越大，其脱离的机率越高。一旦玻璃脱离，将造成整个机台损毁。再者，玻璃的热传导系数较小，故采用玻璃复合设计的基板还具有散热效果较差的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可在降低降低热累积的情形以避免萤光元件发生热衰减效应的前提之下，进一步提升萤光元件的激发效率的波长转换器。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种波长转换器包含基板、萤光粉层、透光元件以及质心调整件。基板套设于马达的驱动轴上，并具有镂空孔。镂空孔位于基板的外缘之内。萤光粉层设置于基板上，并与镂空孔邻接。透光元件嵌合至镂空孔。质心调整件设置于基板上，并位于萤光粉层的外缘与透光元件的外缘之外。基板、萤光粉层、透光元件与质心调整件的组合的等效质心实质上位于驱动轴的轴心上。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的质心调整件为负重件。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的质心调整件为穿孔。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的基板的外缘相对于驱动轴的轴心具有第一外径。镂空孔的外缘相对于驱动轴的轴心具有第二外径。萤光粉层的外缘相对于驱动轴的轴心具有第三外径。第一外径大于第二外径，且第二外径等于或大于第三外径。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的基板进一步具有两个该镂空孔。驱动轴的轴心实质上位于两镂空孔之间。波长转换器进一步包含两个透光元件。两透光元件分别与两镂空孔嵌合。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的基板位于萤光粉层的外缘与透光元件的外缘之外的部位实质上呈环状。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的基板为金属基板。

为了达到上述目的，依据本发明的另一实施方式，一种波长转换器包含基板、萤光粉层、透光元件、第一质心调整件以及第二质心调整件。基板套设于马达的驱动轴上，并具有镂空孔。镂空孔位于基板的外缘之内。萤光粉层设置于基板上，并与镂空孔邻接。透光元件嵌合至镂空孔。第一质心调整件设置于基板上，并位于萤光粉层的外缘与透光元件的外缘之外。第二质心调整件设置于基板上，并位于萤光粉层的内缘之内。基板、萤光粉层、透光元件、第一质心调整件与第二质心调整件的组合的等效质心实质上位于驱动轴的轴心上。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的第一质心调整件为负重件。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的第一质心调整件为穿孔。

于本发明的一或多个实施方式中，上述的第二质心调整件包含套环以及多个负重件。套环套设于驱动轴上，并固定至基板。负重件设置于套环上。

综上所述，本发明的波长转换器应用于单片式投影机中，并具有将透光元件嵌合至位于基板的外缘之内的镂空孔的设计(也就是说，透光元件包覆于基板之内)。因此，本发明的波长转换器仍能维持圆对称结构的外型，旋转时可免除现有采用破孔设计的基板所带来的风切声。并且，嵌合至镂空孔的透光元件以及设置于基板上的质心调整件可将波长转换器整体的等效质心往驱动轴的轴心移动，因此可使得波长转换器具有较佳的动平衡设计。再者，由于透光元件嵌合至镂空孔，代表基板的一部分做为挡墙结构以机械扣合的方式固定透光元件，因此可抵抗旋转时的离心力，以降低透光元件脱离基板的风险。此外，基板可为金属材质，因此前述挡墙结构可增加散热面积以及基板热涵，进而提升散热效率。

以上所述仅用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为绘示本发明一实施方式的波长转换器的主视图。

图2为绘示图1中的波长转换器沿着线段2-2的剖视图。

图3为绘示本发明另一实施方式的波长转换器的主视图。

图4为绘示图3中的波长转换器沿着线段4-4的剖视图。

图5为绘示本发明另一实施方式的波长转换器的主视图。

图6为绘示本发明另一实施方式的波长转换器的主视图。

图7为绘示本发明另一实施方式的波长转换器的主视图。

图8为绘示本发明另一实施方式的波长转换器的主视图。

【符号说明】

100、200、300、400、500、600：波长转换器

110、210、310：基板

111：镂空孔

120：萤光粉层

130：透光元件

140、240、340：质心调整件

440、540、640：第一质心调整件

450：第二质心调整件

451：套环

452：负重件

700：马达

710：驱动轴

A：轴心

C：等效质心

R1：第一外径

R2：第二外径

R3：第三外径

具体实施方式

以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

请参照图1以及图2。图1为绘示本发明一实施方式的波长转换器100的主视图。图2为绘示图1中的波长转换器100沿着线段2-2的剖视图。如图1与图2所示，于本实施方式中，波长转换器100包含基板110、萤光粉层120以及透光元件130。基板110套设于马达700的驱动轴710上，并具有镂空孔111。镂空孔111位于基板110的外缘之内。萤光粉层120设置于基板110上，并与镂空孔111邻接。透光元件130嵌合至镂空孔111。

由于透光元件130嵌合至镂空孔111，代表基板110的一部分做为挡墙结构以机械扣合(interlock)的方式固定透光元件130，因此可抵抗旋转时的离心力，以降低透光元件130脱离基板110的风险。具体而言，基板110的外缘相对于驱动轴710的轴心A具有第一外径R1(于图1中，驱动轴710的轴心A与等效质心C重合，因此恕省略标示，但可参照图2)。镂空孔111的外缘相对于驱动轴710的轴心A具有第二外径R2。萤光粉层120的外缘相对于驱动轴710的轴心A具有第三外径R3。第一外径R1大于第二外径R2，且第二外径R2等于或大于第三外径R3。

由前述结构配置可知，基板110的镂空孔111并未连通至基板110的外缘，且透光元件130填补了镂空孔111的空间，因此本实施方式的波长转换器100仍能维持圆对称结构的外型，旋转时可免除现有采用破孔设计的基板所带来的风切声。并且，嵌合至镂空孔111的透光元件130可将波长转换器100整体的等效质心C往驱动轴710的轴心A(见图2)移动，因此本实施方式的波长转换器100相较于现有采用破孔设计的基板的波长转换器具有较佳的动平衡设计。

进一步来说，由于基板110的密度与透光元件130的密度一般来说并不相同，因此在透光元件130嵌合至镂空孔111后，仍需考量波长转换器100的转动平衡。有鉴于此，于本实施方式中，波长转换器100还包含质心调整件140。质心调整件140设置于基板110上，并位于萤光粉层120的外缘与透光元件130的外缘之外。通过在基板110上设置质心调整件140，即可使得基板110、萤光粉层120、透光元件130与质心调整件140的组合的等效质心C(即波长转换器100整体的等效质心C)实质上位于驱动轴710的轴心A上。换言之，通过在基板110上设置质心调整件140，即可使波长转换器100整体具有较佳的转动平衡值。于实际应用中，波长转换器100整体的等效质心C的位置可由特定检测仪器所测得，在此恕不详细介绍。

于一些实施方式中，基板110由高导热性材料所制成，例如为金属基板110，但本发明并不以此为限。并且，于一些实施方式中，基板110位于萤光粉层120的外缘与透光元件130的外缘之外的部位实质上呈环状。由此，基板110的此环状部位(其一部分形成基板110位于透光元件130外侧的挡墙结构)即可有效地增加散热面积以及基板110热涵，进而提升散热效率。

于一些实施方式中，透光元件130由透明材料所制成，例如二氧化硅(SiO2)、氟化钙(CaF2)、蓝宝石(Sapphire)等，但本发明并不以此为限。于其他一些实施方式中，透光元件130的表面可有抗反射镀膜及/或抗静电镀膜。

于本实施方式中，设置于基板110上的质心调整件140为具有质量的负重件。于一些实施方式中，基板110的密度大于透光元件130的密度，则如图1与图2所示，为了达到将波长转换器100整体的等效质心C调整至驱动轴710的轴心A的目的，质心调整件140与透光元件130位于驱动轴710的轴心A的同一侧。

然而，本发明并不以此为限。请参照图3以及图4。图3为绘示本发明另一实施方式的波长转换器200的主视图。图4为绘示图3中的波长转换器200沿着线段4-4的剖视图。如图3与图4所示，于本实施方式中，波长转换器200包含基板210、萤光粉层120、透光元件130以及质心调整件240，其中萤光粉层120与透光元件130的结构、功能以及与基板210之间的连接关系实质上与图1所示的实施方式相同，因此在此不再赘述，可参照前述相关说明。在此要说明的是，本实施方式的波长转换器200与图1所示的波长转换器100的差异处，在于本实施方式的波长转换器200的质心调整件240为形成于基板210上的穿孔。

于一些实施方式中，基板210的密度大于透光元件130的密度，则如图3与图4所示，为了达到将波长转换器200整体的等效质心C调整至驱动轴710的轴心A的目的，质心调整件240与透光元件130分别位于驱动轴710的轴心A的相对两侧。

请参照图5，其为绘示本发明另一实施方式的波长转换器300的主视图。如图5所示，于本实施方式中，波长转换器300包含基板310、萤光粉层120、透光元件130以及质心调整件340，其中萤光粉层120与透光元件130的结构、功能以及与基板310之间的连接关系实质上与图1所示的实施方式相同，因此在此不再赘述，可参照前述相关说明。在此要说明的是，本实施方式的波长转换器300与图1所示的波长转换器100的差异处，在于本实施方式的波长转换器300的基板310进一步具有两个镂空孔111。波长转换器300还进一步包含两个透光元件130。两透光元件130分别与两镂空孔111嵌合。

于一些实施方式中，如图5所示，为了达到将波长转换器300整体的等效质心C调整至驱动轴710的轴心A的目的，可设计使驱动轴710的轴心A实质上位于两镂空孔111之间。进一步来说，由于相对于驱动轴710的轴心A对称设置的两透光元件130已可有效改善波长转换器300整体的动平衡，因此通过在基板310上设置质量较小的质心调整件340，即可将波长转换器300整体的等效质心C调整至驱动轴710的轴心A。

于实际应用中，波长转换器300所包含的透光元件130的数量并不以图5所示的实施方式为限，可依据实际需求而弹性地增减。

请参照图6，其为绘示本发明另一实施方式的波长转换器400的主视图。如图6所示，于本实施方式中，波长转换器400包含基板110、萤光粉层120、透光元件130、第一质心调整件440以及第二质心调整件450，其中基板110、萤光粉层120与透光元件130的结构、功能以及各元件之间的连接关系实质上与图1所示的实施方式相同，且第一质心调整件440也与图1所示的质心调整件140相同，因此在此不再赘述，可参照前述相关说明。在此要说明的是，本实施方式的波长转换器400与图1所示的波长转换器100的差异处，在于本实施方式的波长转换器400额外增设第二质心调整件450。第二质心调整件450设置于基板110上，并位于萤光粉层120的内缘之内。特别来说，基板110、萤光粉层120、透光元件130、第一质心调整件440与第二质心调整件450的组合的等效质心C实质上位于驱动轴710的轴心A上。

具体来说，第二质心调整件450包含套环451以及多个负重件452。套环451套设于驱动轴710上，并固定至基板110。负重件452设置于套环451上。需说明的是，由于第一质心调整件440与驱动轴710的轴心A之间的距离，大于负重件452至驱动轴710的轴心A之间的距离，因此调整第一质心调整件440的质量对于波长转换器400整体的等效质心C的影响，远大于调整负重件452的质量对于波长转换器400整体的等效质心C的影响。在此结构配置之下，本实施方式的波长转换器400可通过第一质心调整件440将波长转换器400整体的等效质心C概略地粗调至驱动轴710的轴心A附近，再通过负重件452将波长转换器400整体的等效质心C更精准地微调至驱动轴710的轴心A。

于一些实施方式中，第二质心调整件450的负重件452可为滚珠，但本发明并不以此为限。

请参照图7，其为绘示本发明另一实施方式的波长转换器500的主视图。如图7所示，于本实施方式中，波长转换器500包含基板210、萤光粉层120、透光元件130、第一质心调整件540以及第二质心调整件450，其中萤光粉层120与透光元件130的结构、功能以及与基板210之间的连接关系实质上与图6所示的实施方式相同，因此在此不再赘述，可参照前述相关说明。在此要说明的是，本实施方式的波长转换器500与图6所示的波长转换器400的差异处，在于本实施方式的波长转换器500的第一质心调整件540为形成于基板210上的穿孔。

于一些实施方式中，基板210的密度大于透光元件130的密度，则如图7所示，为了达到将波长转换器500整体的等效质心C调整至驱动轴710的轴心A的目的，质心调整件540与透光元件130分别位于驱动轴710的轴心A的相对两侧。

请参照图8，其为绘示本发明另一实施方式的波长转换器600的主视图。如图8所示，于本实施方式中，波长转换器600包含基板310、萤光粉层120、透光元件130、第一质心调整件640以及第二质心调整件450，其中萤光粉层120与透光元件130的结构、功能以及与基板310之间的连接关系实质上与图6所示的实施方式相同，因此在此不再赘述，可参照前述相关说明。在此要说明的是，本实施方式的波长转换器600与图6所示的波长转换器400的差异处，在于本实施方式的波长转换器600的基板310进一步具有两个镂空孔111。波长转换器600还进一步包含两个透光元件130。两透光元件130分别与两镂空孔111嵌合。

于一些实施方式中，如图8所示，为了达到将波长转换器600整体的等效质心C调整至驱动轴710的轴心A的目的，可设计使驱动轴710的轴心A实质上位于两镂空孔111之间。进一步来说，由于相对于驱动轴710的轴心A对称设置的两透光元件130已可有效改善波长转换器600整体的动平衡，因此通过在基板310上设置质量较小的第一质心调整件640，即可将波长转换器600整体的等效质心C粗调至驱动轴710的轴心A附近。并且，再通过第二质心调整件450的负重件452的辅助，即可将波长转换器600整体的等效质心C更精准地微调至驱动轴710的轴心A。

由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，本发明的波长转换器应用于单片式投影机中，并具有将透光元件嵌合至位于基板的外缘的内的镂空孔的设计(也就是说，透光元件包覆于基板之内)。因此，本发明的波长转换器仍能维持圆对称结构的外型，旋转时可免除现有采用破孔设计的基板所带来的风切声。并且，嵌合至镂空孔的透光元件以及设置于基板上的质心调整件可将波长转换器整体的等效质心往驱动轴的轴心移动，因此可使得波长转换器具有较佳的动平衡设计。再者，由于透光元件嵌合至镂空孔，代表基板的一部分做为挡墙结构以机械扣合的方式固定透光元件，因此可抵抗旋转时的离心力，以降低透光元件脱离基板的风险。此外，基板可为金属材质，因此前述挡墙结构可增加散热面积以及基板热涵，进而提升散热效率。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并不用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1.一种波长转换器，其特征在于，包含：

一基板，套设于一马达的一驱动轴上，并具有一镂空孔，该镂空孔位于该基板的外缘之内；

一萤光粉层，设置于该基板上，并与该镂空孔邻接；

一透光元件，嵌合至该镂空孔；以及

一质心调整件，设置于该基板上，并位于该萤光粉层的外缘与该透光元件的外缘之外；

其中该基板、该萤光粉层、该透光元件与该质心调整件的组合的一等效质心实质上位于该驱动轴的轴心上。

2.如权利要求1所述的波长转换器，其中该质心调整件为一负重件。

3.如权利要求1所述的波长转换器，其中该质心调整件为一穿孔。

4.如权利要求1所述的波长转换器，其中该基板的外缘相对于该驱动轴的轴心具有一第一外径，该镂空孔的外缘相对于该驱动轴的轴心具有一第二外径，该萤光粉层的外缘相对于该驱动轴的轴心具有一第三外径，该第一外径大于该第二外径，且该第二外径等于或大于该第三外径。

5.如权利要求1所述的波长转换器，其中该基板进一步具有两个该镂空孔，该驱动轴的轴心实质上位于两个该镂空孔之间，该波长转换器进一步包含两个该透光元件，且两个该透光元件分别与两个该镂空孔嵌合。

6.如权利要求1所述的波长转换器，其中该基板位于该萤光粉层的外缘与该透光元件的外缘之外的部位实质上呈环状。

7.如权利要求1所述的波长转换器，其中该基板为一金属基板。

8.一种波长转换器，其特征在于，包含：

一基板，套设于一马达的一驱动轴上，并具有一镂空孔，该镂空孔位于该基板的外缘之内；

一萤光粉层，设置于该基板上，并与该镂空孔邻接；

一透光元件，嵌合至该镂空孔；

一第一质心调整件，设置于该基板上，并位于该萤光粉层的外缘与该透光元件的外缘之外；以及

一第二质心调整件，设置于该基板上，并位于该萤光粉层的内缘之内；

其中该基板、该萤光粉层、该透光元件、该第一质心调整件与该第二质心调整件的组合的一等效质心实质上位于该驱动轴的轴心上。

9.如权利要求8所述的波长转换器，其中该第一质心调整件为一负重件。

10.如权利要求8所述的波长转换器，其中该第一质心调整件为一穿孔。

11.如权利要求8所述的波长转换器，其中该第二质心调整件包含：

一套环，套设于该驱动轴上，并固定至该基板；以及

多个负重件，设置于该套环上。

12.如权利要求8所述的波长转换器，其中该基板的外缘相对于该驱动轴的轴心具有一第一外径，该镂空孔的外缘相对于该驱动轴的轴心具有一第二外径，该萤光粉层的外缘相对于该驱动轴的轴心具有一第三外径，该第一外径大于该第二外径，且该第二外径等于或大于该第三外径。

13.如权利要求8所述的波长转换器，其中该基板进一步具有两个该镂空孔，该驱动轴的轴心实质上位于两个该镂空孔之间，该波长转换器进一步包含两个该透光元件，且两个该透光元件分别与两个该镂空孔嵌合。

14.如权利要求8所述的波长转换器，其中该基板位于该萤光粉层的外缘与该透光元件的外缘之外的部位实质上呈环状。

15.如权利要求8所述的波长转换器，其中该基板为一金属基板。