CN109884852A - 光源模块以及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光源模块及投影装置，包括壳体、光源、至少一个第一扇叶、波长转换组件以及驱动装置。壳体具有容置空间，且光源提供激发光至容置空间。第一扇叶以及波长转换组件配置于容置空间中，波长转换组件接收来自光源的激发光，激发光藉由波长转换组件转换为照明光。驱动装置包括驱动轴以及转动驱动轴的定子。定子位于容置空间之外，驱动轴穿过壳体与第一扇叶连接。定子转动驱动轴并带动第一扇叶转动以产生第一气流，第一气流于壳体内流动。实现降低壳体内温度的同时降低壳体体积。一种投影装置亦被提出。

Description

光源模块以及投影装置

技术领域

本发明有关于一种光学设备以及光学装置，特别有关于一种光源模块以及投影装置。

背景技术

随着光学技术的进步，高亮度、高强度的固态光源可以应用在投影装置中以提供高亮度的画面。搭配例如是激光二极管(Laser Diode,LD)等激光光源以及可以转换波长的荧光粉轮(phosphor wheel)，投影装置可以在远距离投影色彩鲜明的画面于屏幕上，更可以投影至大尺寸的屏幕上。上述这些投影机已经应用于例如是表演会场、电影院或大型会议中。

然而，高亮度光源所提供的光照射在荧光粉轮时会产生大量的热能。为避免损坏荧光粉轮，放置荧光粉轮的光机(Optical Engine)需要有良好的散热设计。

现有的投影机光机中的散热设计有些加装了风扇在光机中，藉由风扇带动气流来带走荧光粉轮上的热。但是，驱动风扇的马达也会产生热能，且由于光机内的空间为接近密闭或者为完全密闭，因此热能仍无法散出。因此，光机内风扇的扇叶材质也需要以较贵的耐热材质形成。同时，为了提升散热效果，光机外也要制作散热鳍片，也进一步增加了光机体积。

因此，有必要设计一种新的光源模块以及投影装置，以克服上述缺陷。

发明内容

鉴于先前技术中的问题，本发明的目的在于提供一种显示器，其具有较佳的显示效果。

为达上述目的，本发明提供一种光源模块，用于提供照明光，包括：

壳体，具有容置空间；

光源，提供激发光至该容置空间；

至少一个第一扇叶；

波长转换组件，该第一扇叶以及该波长转换组件配置于该容置空间中，该波长转换组件接收来自该光源的该激发光，该激发光藉由该波长转换组件转换为照明光；以及

驱动装置，包括驱动轴以及转动该驱动轴的定子，该定子位于该容置空间之外，该驱动轴穿过该壳体与该第一扇叶连接，该定子转动该驱动轴并带动该第一扇叶转动以产生第一气流，该第一气流于该壳体内流动。

较佳的，该光源为激光光源。

较佳的，该激光光源的输出功率位于115瓦至250瓦的范围内。

较佳的，还包括：

至少一个第二扇叶，位于该容置空间外，且该驱动装置通过该驱动轴同时连接该第一扇叶以及该第二扇叶，该第二扇叶位于该定子与该壳体之间，该定子转动该驱动轴并带动该第二扇叶转动以产生第二气流，该第二气流吹向该壳体的外表面。

较佳的，还包括：

至少一个第三扇叶，位于该容置空间外，且该驱动装置通过该驱动轴同时连接该第一扇叶以及该第三扇叶，该定子位于该第三扇叶与该壳体之间，该定子转动该驱动轴并带动该第三扇叶转动以产生第三气流，该第三气流吹向该壳体的外表面。

为达上述目的，本发明还提供一种投影装置，包括：

数字微反射镜租；以及

光源模块，提供照明光至该数字微反射镜模块以形成影像光，其中该光源模块包括：

壳体，具有容置空间；

光源，提供激发光至该容置空间；

至少一个第一扇叶；

波长转换组件，该第一扇叶以及该波长转换组件配置于该容置空间中，该波长转换组件接收来自该光源的该激发光，该激发光藉由该波长转换组件转换为照明光；以及

驱动装置，包括驱动轴以及转动该驱动轴的定子，该定子位于该容置空间之外，该驱动轴穿过该壳体与该第一扇叶连接，该定子转动该驱动轴并带动该第一扇叶的转动产生的第一气气流，该第一气流于该壳体内流动。

较佳的，该光源为激光光源。

较佳的，该激光光源的输出功率实位于115瓦至250瓦的范围内。

较佳的，还包括：

至少一个第二扇叶，位于该容置空间外，且该驱动装置通过该驱动轴同时连接该第一扇叶以及该第二扇叶，该第二扇叶位于该定子与该壳体之间，该定子转动该驱动轴并带动该第二扇叶转动产生第二气流，该第二气流吹向该壳体的外表面。

较佳的，还包括：

至少一个第三扇叶，位于该容置空间外，且该驱动装置通过该驱动轴同时连接该第一扇叶以及该第三扇叶，该定子位于该第三扇叶与该壳体之间，该定子转动该驱动轴并带动该第三扇叶转动以产生第三气流，该第三气流吹向该壳体的外表面。

与现有技术相比，本发明所提出的光源模块的壳体中可以藉由第一扇叶降低波长转换组件的温度，同时驱动装置可以藉由驱动轴延伸至壳体内带动第一扇叶，因此部分位于壳体外的驱动装置可以进一步降低壳体的体积。本发明实施例所提出的投影装置包括上述光源模块，因此可以降低整体体积。

附图说明

图1A是本发明第一实施例中光源模块的示意图；

图1B是本发明第一实施例中投影装置的示意图；

图2是本发明第二实施例中光源模块的示意图；

图3是本发明第三实施例中光源模块的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

应当理解，尽管术语「第一」、「第二」、「第三」等在本文中可以用于描述各种组件、部件、扇叶、气流及/或部分，但是这些组件、部件、扇叶、气流及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组件、部件、扇叶、气流或部分与另一个组件、部件、扇叶、气流或部分区分开。因此，下面讨论的「第一组件」、「部件」、「扇叶」、「气流」或「部分」可以被称为第二组件、部件、扇叶、气流或部分而不脱离本文的教导。

图1A是本发明第一实施例中光源模块的示意图。请参照图1A，本实施例的光源模块100适于提供照明光L2。光源模块100包括壳体110、光源120、第一扇叶130、波长转换组件140以及驱动装置150。壳体110具有容置空间111。较佳而言，由于波长转换组件140为精密光学组件，容置空间111形成为密闭空间时可加强防尘效果，以避免波长转换组件140受外来的灰尘影响。光源120提供激发光L1至容置空间111。在本实施例中，光源模块100还包括分光镜121，分光镜121例如适于让光源120提供的激发光L1穿透，并反射其他波长的光，藉以提供光源120和壳体110之间传递光束的光路。然而，本发明并不限于此，在其他实施例中更可以藉由不同角度的入射来提供无分光镜121的光路设计，更可以再搭配其他的反射镜、曲面镜、透镜、棱镜或分光镜来设计光源120和壳体110之间的光路，本发明并不限于此。

在本实施例中，第一扇叶130以及波长转换组件140配置于容置空间111中，第一扇叶130可带动容置空间111内的空气流动，以使容置空间111中的温度均匀。波长转换组件140接收来自光源120的激发光L1，激发光L1藉由波长转换组件140转换为照明光L2。需要说明的是，本实施例的光源模块100所提供的照明光包括由波长转换组件140转换的照明光L2以及没有被波长转换组件140转换的光，为了清楚说明此处先以转换后的光为例，其并非用以限定本发明的照明光。在本实施例中，光源120例如包括固态光源，较佳包括例如是激光二极管(Laser Diode,LD)的激光光源，但本发明不限于此。在本发明的其他实施例中，光源模块的光源更可以包括发光二极管等其他发光组件。于其他实施例中，可以具有多个第一扇叶130，但不以此为限。

本发明第一实施例的驱动装置150包括驱动轴151以及转动驱动轴151的定子152。本实施例的驱动装置150例如是马达，定子152位于容置空间111之外，驱动轴151穿过壳体110与第一扇叶130连接，当具有多个第一扇叶130时，驱动轴151穿过壳体110与多个第一扇叶130连接。定子152转动驱动轴151并带动第一扇叶130转动以产生第一气流G1，第一气流G1于壳体110内流动使壳体110内部的容置空间111的温度均匀。由于定子152位于壳体110外，驱动装置150可以带动第一扇叶130产生第一气流G1来避免累积于波长转换组件140的热量过高。同时，驱动装置150在运转时，定子152所产生的温度也不会影响容置空间111中的温度。另一方面，由于驱动装置150只有驱动轴151延伸至容置空间111中，因此壳体110可以进一步缩小体积，壳体110内部的温度也不会因为过多热源而达到可能使波长转换组件损坏的温度。

详细而言，在本发明的第一实施例中，光源120的输出功率落在115瓦至250瓦的范围。本实施例的壳体110包括开口112以及开口113，光源120发出的激发光L1可以通过开口112传递至壳体110的容置空间111中；开口113可以传递穿透波长转换组件140的激发光L1。具体而言，在实施例中，壳体110的开口112以及开口113可用例如是玻璃的透光材质封闭(以虚线表示)，但本发明不限于此材质。在本发明的其他实施例中，光源模块还可以以其他透光材质形成透光窗，藉以进一步提升光源模块的防尘效果。

在本发明的第一实施例中，波长转换组件140例如是荧光粉轮(phosphor wheel)，光源模块100还包括可以沿着轴线S2转动波长转换组件140的驱动装置141。波长转换组件140例如还包括穿透区以及至少一个荧光粉区，穿透区和荧光粉区会在波长转换组件140沿着轴线S2转动时依序切入激发光L1的光路。本发明实施例的波长转换组件还可以包括量子点(Quantum Dots)，本发明不限于此。

进一步而言，本发明第一实施例的驱动装置141配置于容置空间111中，但本发明不限于此。在本发明的其他实施例中，转动波长转换组件140的驱动装置141亦可以配置于壳体110外，藉由驱动轴延伸并带动波长转换组件140的转动。

在本发明的第一实施例中，在波长转换组件140将激发光L1转换为照明光L2的过程所产生的热会由沿着轴线S1转动的第一扇叶130所产生的第一气流G1带走，藉以维持波长转换组件140的温度在一个安全范围内。第一扇叶130的材质例如是塑料。波长转换组件140的温度的安全范围例如落在不超过150摄氏度的范围。

另一方面，本发明所提出的光源模块100的体积藉由驱动装置150以及第一扇叶130的设计，可以落在500至800立方厘米的范围中，因此可以应用于小型投影装置中。本实施例的壳体110外表面还形成有散热结构114，藉以进一步增强热能自容置空间111散出壳体110外。

以下将参照上述光源模块100进一步说明本发明所提出的投影装置。图1B是本发明第一实施例中投影装置的示意图。请参照图1B，投影装置200包括上述的光源模块100以及数字微反射镜组(Digital Micromirror Device,DMD)202。为了清楚说明，附图仅示例性绘制部分组件，并清楚说明各组件之间的相对关系，本发明所属领域具有通常知识者可以视需求进一步利用棱镜等合光组件来形成光源模块100和数字微反射镜组202之间的光路，图式中各组件的位置并非用以限定本发明。

如上所述，本发明第一实施例的光源模块100中波长转换组件140在转动的过程中会依序将激发光L1转换为照明光L2或直接让光源120发出的光穿透并形成照明光L3。换句话说，另一部分的照明光L3(以虚线绘示)是自光源120发出后穿透波长转换组件140的光，因此光源模块100所提供的照明光同时包括照明光L2以及照明光L3。本实施例的投影装置200的数字微反射镜组202接收照明光L2、L3并形成为影像光L4，使影像光L4可以在屏幕上形成影像。

搭配光源模块100中驱动装置150的设计，光源模块100中的壳体110可以进一步减少体积，投影装置200的体积也因此可以进一步降低。

详细而言，在本发明的第一实施例中，投影装置200包括壳体210，且壳体210提供容置空间211，光源模块100配置于容置空间211中。投影装置200还包括镜头203、反射镜204～206，其中反射镜204、反射镜205以及反射镜206依序反射穿透波长转换组件140的照明光L3并传递至分光镜121，藉以使照明光L3可以和由波长转换组件140转换而成的照明光L2一样传递至数字微反射镜组202。换句话说，分光镜121在本实施例的投影装置200可以作为合光组件。分光镜121将不同色光再依序藉由数字微反射镜组202反射形成影像光L4，进而藉由镜头203投影至适当的距离来形成影像。本发明并不限于上述反射镜204～206、分光镜121、数字微反射镜组202以及镜头203所形成的光路，在其他实施例中更可以依照不同需求来调整为不同的光路以利用光源模块100所提供的照明光形成影像光。

本发明实施例中的驱动装置所连接的扇叶还可以有别的设计。图2是本发明第二实施例中光源模块的示意图。请参照图2，在本发明的第二实施例中，光源模块300类似上述的光源模块100包括壳体310、光源320；壳体310提供的容置空间311中配置有第一风扇330以及波长转换组件340；壳体310外配置有驱动装置350，其以定子352转动驱动轴351来带动第一扇叶330来提供第一气流G2至波长转换组件340；壳体310外形成有散热结构314来辅助热能自容置空间311散出。进一步而言，本实施例的光源320发出的激发光L5经过分光镜321传递至容置空间311中，自容置空间311发出的照明光L6再经由分光镜321反射来作为后续的应用。然而，本发明并不限于利用分光镜321来提供光源320和壳体310之间的光路，在其他实施例中更可以视需求藉由光入射的角度或是其他光学组件来提供光源以及壳体之间的光路。

与上述第一实施例不同的是，本发明第二实施例的光源模块300中还包括第二扇叶331。第二扇叶331位于容置空间311外，且驱动装置350通过驱动轴351同时连接第一扇叶330以及第二扇叶331，第二扇叶331位于定子352与壳体310之间。定子352转动驱动轴351并带动第二扇叶331的转动以产生第二气流G3，第二气流G3吹向壳体310的外表面。换句话说，藉由第二扇叶331，壳体310外表面以及其上所形成的散热结构314都可以进一步降温，藉以提升光源模块300的散热效果。同时，位于壳体310外的定子352也不会额外增加壳体310内的温度。于实际应用中，可以包括多个第二风扇331，驱动装置350通过驱动轴351同时连接第一扇叶330以及多个第二扇叶331，当然，第一风扇330亦可以为多个，驱动装置350通过驱动轴351同时连接多个第一扇叶330以及多个第二扇叶331；或者，驱动装置350通过驱动轴351同时连接多个第一扇叶330以及一个第二扇叶331，具体由设计人员根据实际情况而定，在此不再赘述。

图3是本发明第三实施例中光源模块的示意图。请参照图3，在本发明的第三实施例中，光源模块400类似上述的光源模块100包括壳体410、光源420；壳体410提供的容置空间411中配置有第一风扇430以及波长转换组件440；壳体410外配置有驱动装置450，其以定子452转动驱动轴451来带动第一扇叶430转动，以提供第一气流G4至波长转换组件440；壳体410外形成有散热结构414来辅助热能自容置空间411散出。进一步而言，本实施例的光源420发出的激发光L7经过分光镜421传递至容置空间411中，自容置空间411发出的照明光L8再经由分光镜421反射来作为后续的应用。然而，本发明并不限于利用分光镜421来提供光源420和壳体410之间的光路，在其他实施例中更可以视需求藉由光入射的角度或是其他光学组件来提供光源以及壳体之间的光路。

与上述第一实施例不同的是，本发明第三实施例的光源模块400中还包括第三扇叶431。第三扇叶431位于容置空间411外，且驱动装置450通过驱动轴451同时连接第一扇叶430以及第三扇叶431，定子452位于第三扇叶431与壳体410之间。定子452转动驱动轴451并带动第三扇叶431的转动以产生第三气流G5，第三气流G5吹向壳体410的外表面。换句话说，藉由第三扇叶431，壳体410外表面以及其上所形成的散热结构414都可以进一步降温，藉以提升光源模块400的散热效果。同时，位于壳体410外的定子452也不会额外增加壳体410内的温度。于实际应用中，可以包括多个第三扇叶431，驱动装置350通过驱动轴351同时连接第一扇叶330以及多个第三扇叶431，当然，第一风扇330亦可以为多个，驱动装置350通过驱动轴351同时连接多个第一扇叶330以及多个第三扇叶431；或者，驱动装置350通过驱动轴351同时连接多个第一扇叶330以及一个第三扇叶431，具体由设计人员根据实际情况而定，在此不再赘述。

在本发明的其他实施例中，光源模块更可以同时包含上述的第二扇叶以及第三扇叶，本发明并不限于上述的第二实施例以及第三实施例中的光源模块300、400。

综上所述，本发明所提出的光源模块的壳体中可以藉由第一扇叶降低波长转换组件的温度，同时驱动装置可以藉由驱动轴延伸至壳体内带动第一扇叶，因此部分位于壳体外的驱动装置可以进一步降低壳体的体积。本发明实施例所提出的投影装置包括上述光源模块，因此可以降低整体体积。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种光源模块，用于提供照明光，其特征在于，包括：

壳体，具有容置空间；

光源，提供激发光至该容置空间；

至少一个第一扇叶；

波长转换组件，该第一扇叶以及该波长转换组件配置于该容置空间中，该波长转换组件接收来自该光源的该激发光，该激发光藉由该波长转换组件转换为照明光；以及

驱动装置，包括驱动轴以及转动该驱动轴的定子，该定子位于该容置空间之外，该驱动轴穿过该壳体与该第一扇叶连接，该定子转动该驱动轴并带动该第一扇叶转动以产生第一气流，该第一气流于该壳体内流动。

2.如权利要求1所述的光源模块，其特征在于，该光源为激光光源。

3.如权利要求2所述的光源模块，其特征在于，该激光光源的输出功率位于115瓦至250瓦的范围内。

4.如权利要求1所述的光源模块，其特征在于，还包括：

至少一个第二扇叶，位于该容置空间外，且该驱动装置通过该驱动轴同时连接该第一扇叶以及该第二扇叶，该第二扇叶位于该定子与该壳体之间，该定子转动该驱动轴并带动该第二扇叶转动以产生第二气流，该第二气流吹向该壳体的外表面。

5.如权利要求1所述的光源模块，其特征在于，还包括：

至少一个第三扇叶，位于该容置空间外，且该驱动装置通过该驱动轴同时连接该第一扇叶以及该第三扇叶，该定子位于该第三扇叶与该壳体之间，该定子转动该驱动轴并带动该第三扇叶转动以产生第三气流，该第三气流吹向该壳体的外表面。

6.一种投影装置，其特征在于，包括：

数字微反射镜租；以及

光源模块，提供照明光至该数字微反射镜模块以形成影像光，其中该光源模块包括：

壳体，具有容置空间；

光源，提供激发光至该容置空间；

至少一个第一扇叶；

波长转换组件，该第一扇叶以及该波长转换组件配置于该容置空间中，该波长转换组件接收来自该光源的该激发光，该激发光藉由该波长转换组件转换为照明光；以及

驱动装置，包括驱动轴以及转动该驱动轴的定子，该定子位于该容置空间之外，该驱动轴穿过该壳体与该第一扇叶连接，该定子转动该驱动轴并带动该第一扇叶的转动产生的第一气气流，该第一气流于该壳体内流动。

7.如权利要求6所述的投影装置，其特征在于，该光源为激光光源。

8.如权利要求7所述的投影装置，其特征在于，该激光光源的输出功率实位于115瓦至250瓦的范围内。

9.如权利要求6所述的投影装置，其特征在于，还包括：

至少一个第二扇叶，位于该容置空间外，且该驱动装置通过该驱动轴同时连接该第一扇叶以及该第二扇叶，该第二扇叶位于该定子与该壳体之间，该定子转动该驱动轴并带动该第二扇叶转动产生第二气流，该第二气流吹向该壳体的外表面。

10.如权利要求6所述的投影装置，其特征在于，还包括：

至少一个第三扇叶，位于该容置空间外，且该驱动装置通过该驱动轴同时连接该第一扇叶以及该第三扇叶，该定子位于该第三扇叶与该壳体之间，该定子转动该驱动轴并带动该第三扇叶转动以产生第三气流，该第三气流吹向该壳体的外表面。