CN207851495U - 波长转换轮与投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种波长转换轮，具有光入射侧，波长转换轮包括马达、转盘、波长转换层以及反射元件。马达具有转轴。转盘具有内环部及环形照射部，内环部套接于转轴，环形照射部连接于内环部的外缘，环形照射部包括光反射区及波长转换区。波长转换层配置于波长转换区，并具有朝向光入射侧的受光面。反射元件配置于光反射区，并具有朝向光入射侧的反射面，其中受光面与反射面共平面，或是受光面相对于反射面较远离光入射侧。

Description

波长转换轮与投影装置
技术领域
本实用新型是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种波长转换轮以及使用此波长转换轮的投影装置。
背景技术
投影装置所使用的光源种类也随着市场对投影装置亮度、色彩饱和度、使用寿命、无毒环保等等要求，从超高压汞灯(UHP lamp)、发光二极体(light emitting diode,LED)进化到激光二极体(laser diode,LD)光源。
目前高亮度的红色激光二极体及绿色激光二极体的成本过高，为了降低成本，通常采用蓝色激光二极体激发荧光粉转轮上的荧光粉来产生黄光、绿光，再经由滤色轮(filter wheel)将所需的红光过滤出来，再搭配蓝色激光二极体发出的蓝光，而构成投影画面所需的红、绿、蓝三原色。
荧光粉转轮为目前采用激光二极体为光源的投影装置中极为重要的元件，负责将蓝色激光二极体发出的蓝光，部分转换成黄光、绿光，并使另一部分的蓝光反射或穿透。已知的能反射蓝光的荧光粉转轮中，在荧光粉转轮的转盘上设有荧光粉层，而转盘具有开孔以供设置反射玻璃。由于反射玻璃的反射面与转盘的用以设置荧光粉层的表面通常在同一平面，所以荧光粉层的表面会高于反射玻璃的反射面。在某些光学设计与应用上，会使入射的蓝光无法聚焦于荧光粉层，造成波长转换效率不佳。
本“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，因此在“背景技术”中所揭露的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。此外，在“背景技术”中所揭露的内容并不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本实用新型申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
实用新型内容
本实用新型提供一种波长转换轮，能提升波长转换效率。
本实用新型提供一种投影装置，其波长转换轮能提升波长转换效率。
本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型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他目的，本实用新型一实施例提供一种波长转换轮，具有光入射侧，波长转换轮包括马达、转盘、波长转换层以及反射元件。马达具有转轴。转盘具有内环部及环形照射部，内环部套接于转轴，环形照射部连接于内环部外缘，环形照射部包括光反射区及波长转换区。波长转换层配置于波长转换区，并具有朝向光入射侧的受光面。反射元件配置于光反射区，并具有朝向光入射侧的反射面，其中受光面与反射面共平面，或是受光面相对于反射面较远离光入射侧。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型一实施例提供一种投影装置，包括照明系统、光阀及投影镜头。照明系统用于提供照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束转换成影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。其中照明系统包括激发光源以及上述的波长转换轮。激发光源用于提供激发光束。上述的波长转换轮配置于激发光束的传递路径上，波长转换轮的波长转换层用于将激发光束转换成转换光束，波长转换轮的反射元件用于反射激发光束，而照明光束包括转换光束及被反射元件反射的激发光束。
本实用新型实施例的投影装置及波长转换轮中，藉由让朝向光入射侧的波长转换层的受光面与反射元件的反射面共平面，或是受光面相对于反射面较远离光入射侧，使入射的激发光束能较为准确地聚焦于受光面与反射面，而能提升波长转换轮的波长转换效率，并且兼顾反射元件的反射效率。
为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的波长转换轮的示意图。
图2是图1的分解示意图。
图3是图1沿A-A线的剖面示意图。
图4是本实用新型另一实施例的波长转换轮的分解示意图。
图5是图4沿B-B线的波长转换轮的整体剖面示意图。
图6是本实用新型另一实施例的波长转换轮的分解示意图。
图7是图6沿C-C线的波长转换轮的整体剖面示意图。
图8是本实用新型一实施例的一种投影装置的方块示意图。
图9是本实用新型一实施例的投影装置的照明系统的示意图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
图1是本实用新型一实施例的波长转换轮的示意图。图2是图1的分解示意图。请参考图1及图2，本实施例的波长转换轮100具有光入射侧S，并包括马达110、转盘120、波长转换层130以及反射元件140。马达110具有转轴111。转盘120的材质例如为金属，但不以此为限。转盘120具有内环部121及环形照射部122，内环部121套接于转轴111，环形照射部122连接于内环部121外缘。此环形照射部122是指随着转盘120转动，预设能被激发光束照射到的区域。环形照射部122包括光反射区1221及波长转换区1222。波长转换层130配置于环形照射部122的波长转换区1222，并具有朝向光入射侧S的受光面131。波长转换层130的材料可为荧光材料、磷光体等磷光性材料或量子点等纳米材料，但不以此为限。波长转换层130也可以包括多个区块，该些区块分别配置可被激发出不同颜色光束的波长转换材料。反射元件140配置于光反射区1221，并具有朝向光入射侧S的反射面141。此外，波长转换轮100还可进一步包括固定环160，套接于转轴111，使转盘120的内环部121固定于固定环160及马达110之间。
图3是图1沿A-A线的剖面示意图。请参考图3，本实施例的朝向光入射侧S的受光面131与反射面141例如为共平面，或是受光面131相对于反射面141较远离光入射侧S，且反射面141与受光面131之间的距离(高度差)介于0mm～1mm。换言之，图3中的受光面131与反射面141可以共平面，或者受光面131可以低于反射面141。
在本实施例中，光反射区1221例如是转盘120的环形照射部122上所设置的开孔。反射元件140包括玻璃基板142及反射膜143，反射元件140的玻璃基板142嵌入开孔(光反射区1221)中，而反射膜143配置于玻璃基板142上，藉此反射膜143可以具有较佳的平整性。反射膜143的材质例如包括金属等具有反射功能的材质，但不以此为限。上述的反射面141为反射膜143的表面。此外，玻璃基板142的厚度例如是大于转盘120的厚度。转盘120的内环部121及环形照射部122朝向光入射侧S的表面例如是共平面。
上述的波长转换轮100还可包括反射胶层150，配置于转盘120的波长转换区1222与波长转换层130之间，以提高反射率及增加波长转换层130的黏固性。反射胶层150可为银反射胶膜及二氧化钛(TiO2)反射胶膜至少其中之一，但不以此为限。于本实施例中，反射胶层150的厚度例如可为0.05mm～0.2mm，波长转换层130的厚度例如可为0.1mm～0.3mm，则使反射膜143的反射面141与波长转换层130的受光面131之间的距离(高度差)可设计成介于0mm～1mm。
本实施例的波长转换轮100藉由让朝向光入射侧S的波长转换层130的受光面131与反射元件140的反射面141共平面，在光学系统的设计上，可以使入射的激发光束能较为准确地聚焦于受光面131与反射面141，而能提升波长转换轮100的波长转换效率，并且兼顾反射元件140的反射效率。此外，若是受光面131相对于反射面141较远离光入射侧S，则波长转换轮100的波长转换效率也不会受到影响。
图4是本实用新型另一实施例的波长转换轮的分解示意图。图5是图4沿B-B线的波长转换轮的整体剖面示意图。请参考图4及图5，本实施例的波长转换轮100a与上述的波长转换轮100结构及优点相似，以下仅针对其结构的主要差异处进行说明。本实施例的波长转换轮100a中，光反射区1221a例如为转盘120a上所设置的扇形开孔，并延伸至内环部121a。反射元件140a例如为对应扇形开孔(光反射区1221a)的扇形反射元件。反射元件140a例如包括玻璃基板142a及反射膜143a，反射元件140a的玻璃基板142a嵌入扇形开孔(光反射区1221a)中，反射膜143a配置于部分或全部的玻璃基板142a上，藉此反射膜143a可以具有较佳的平整性。
上述的反射元件140a的位于内环部121a的部分是固定于固定环160与马达110之间。本实施例的波长转换轮100a还可包括条状支撑元件170，配置于转盘120a上与光入射侧S相对的一侧，且条状支撑元件170跨过扇形开孔(光反射区1221a)，用以支撑反射元件140a。于其他实施例中，条状支撑元件170与反射元件140a之间可配置胶层，使反射元件140a更稳固的被条状支撑元件170支撑。此外，上述的固定环160会覆盖反射元件140a的局部，以固定反射元件140a。
本实施例的波长转换轮100a藉由在扇形开孔(光反射区1221a)设置反射元件140a及条状支撑元件170，能调整转盘120a的整体重量分布，使转盘120a转动时能有良好的动平衡。
上述的转盘120a为金属转盘，材质例如为铝，但不以此为限。环形照射部122a是冲压转盘120a的外缘而形成，环形照射部122a为相对于内环部121a朝远离光入射侧S方向凹陷的凹陷部，而波长转换层130a设置于此凹陷部内。此外，内环部121a朝向光入射侧S的表面及反射膜143a的反射面(未标号)例如为共平面，反射元件140a凸出于扇形开孔1221a。
由于波长转换层130a的波长转换效率也与厚度有关，且不同颜色、材料的波长转换层，所需的较佳厚度也不一定相同。因此，本实施例的波长转换区1222a可具有多个凹陷区块。图4是以两个凹陷区块1223、1224为例，但不以此为限。这些凹陷区块1223、1224分别朝远离光入射侧S方向凹陷不同距离(即凹陷深度不同)。波长转换层130a包括可被激发出不同颜色光束的多种波长转换区块，图4是以两个波长转换区块132、133为例，分别配置于这些凹陷区块1223、1224。由于凹陷区块1223、1224的凹陷深度不同，虽然波长转换区块132、133的厚度不同，仍可使这些波长转换区块132、133的这些受光面131a、131b为共平面。
上述的波长转换区块132例如是可激发出绿光的绿色波长转换区块，波长转换区块133例如是可激发出黄光的黄色波长转换区块，但波长转换层130a的颜色不以此为限。需说明的是，本实施例的波长转换区1222a也可以替换成只有单一凹陷深度的凹陷部，而波长转换层130a也可以替换成只有一种颜色的波长转换层。
图6是本实用新型另一实施例的波长转换轮的分解示意图。图7是图6沿C-C线的波长转换轮的整体剖面示意图。请参考图6及图7，本实施例的波长转换轮100b与上述的波长转换轮100结构及优点相似，以下仅针对其结构的主要差异处进行说明。本实施例的波长转换轮100b中，转盘120b为金属转盘，材质例如为铝，但不以此为限。环形照射部122b的波长转换区1222b是冲压转盘120b的外缘而形成，波长转换区1222b为相对于内环部121b朝远离光入射侧S方向凹陷的凹陷部，亦为相对于光反射区1221b朝远离光入射侧S方向凹陷，则波长转换区1222b的波长转换层130的受光面与光反射区1221b的反射面共平面，或是波长转换区1222b的波长转换层130的受光面相对于光反射区1221b的反射面较远离光入射侧S。光反射区1221b与内环部121b例如是共平面。在本实施例中，光反射区1221b为金属转盘的一部分，且可选择性地配置有反射膜(图未示)。
图8是本实用新型一实施例的一种投影装置的方块示意图。请参照图8，本实施例的投影装置200包括照明系统210、光阀220及投影镜头230。照明系统210用于提供照明光束L1，光阀220配置于照明光束L1的传递路径上，以将照明光束L1转换成影像光束L2，而投影镜头230配置于影像光束L2的传递路径上，以将影像光束L2投射至屏幕，进而在屏幕上形成影像画面。光阀220可以是穿透式光阀或是反射式光阀，其中穿透式光阀可以为穿透式液晶面板，而反射式光阀可以为数字微镜元件(digital micro-mirror device,DMD)或硅基液晶面板(liquid crystal on silicon panel,LCOS panel)，但不以此为限。投影镜头230例如包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。在一实施例中，投影镜头230也可以包括平面光学镜片。本实用新型对投影镜头230的型态及其种类并不加以限制。
请参照图1与图8，上述的照明系统210包括激发光源211以及波长转换轮100，激发光源211例如是包括发光二极体或激光二极体晶片(Laser Diode,LD)的二极体模块或者是由多枚二极体模块所组成的矩阵，用于提供激发光束Le，但不以此为限制。而波长转换轮100配置于激发光束Le的传递路径上。虽然图8是以图1的波长转换轮100为例，但波长转换轮100可替换成上述任一实施例的波长转换轮。
上述的激发光束Le用于照射在波长转换轮100的环形照射部122，随着波长转换轮100以转轴111为中心的转动，环形照射部122上的波长转换层130用于将激发光束Le转换成转换光束Lp，转换光束Lp接续被反射胶层150及/或金属转盘120的环形照射部122反射，转换光束Lp的波长不同于激发光束Le的波长，而反射元件140用于反射激发光束Le(在图8中以Lr表示被反射元件140反射的激发光束)，而上述的照明光束L1即包括转换光束Lp及被反射元件140反射的激发光束Lr。照明系统210可更包括其他光学元件，以使照明光束L1传递至光阀220。以下将配合附图进一步说明照明系统210具体实施态样，但本实用新型的照明系统的具体架构不限于以下所列举的实施例。
图9是本实用新型一实施例的投影装置的照明系统的示意图。请参照图8及图9，本实施例的照明系统210除了包括上述的激发光源211以及波长转换轮100之外，还可包括合光元件212、滤色轮215、光均匀化元件216及聚光透镜217，其中光均匀化元件216可以为光积分柱，但不以此为限。
合光元件212配置于激发光源211与波长转换轮100之间，且包括分色部213及反射部214，其中分色部213与反射部214相邻，且分色部213用以允许激发光束Le、Lr穿透且反射转换光束Lp，反射部214可反射激发光束Le、Lr及转换光束Lp。聚光透镜217配置于合光元件212与波长转换轮100之间，用于汇聚激发光束Le入射至波长转换轮100且收聚被波长转换轮100反射的转换光束Lp及激发光束Lr，其中本实用新型的波长转换轮100设计成朝向光入射侧S的波长转换层130的受光面131与反射元件140的反射面141共平面，或是受光面131相对于反射面141较远离光入射侧S的架构，可使被反射的转换光束Lp及激发光束Lr更有效率地由聚光透镜217收聚而传递至合光元件212。激发光源211提供的激发光束Le穿透合光元件212的分色部213而传递至波长转换轮100，而从波长转换轮100反射的转换光束Lp及激发光束Lr会传递至合光元件212。激发光束Lr会被合光元件212的反射部214反射而依序通过滤色轮215及光均匀化元件216，而转换光束Lp会被合光元件212的反射部214及分色部213反射而依序通过滤色轮215及光均匀化元件216。因此，照明系统210提供的照明光束L1包括转换光束Lp及激发光束Lr。
综上所述，本实用新型实施例的投影装置及波长转换轮中，藉由让朝向光入射侧的波长转换层的受光面与反射元件的反射面共平面，或是受光面相对于反射面较远离光入射侧，使入射的激发光束能同时准确地聚焦于受光面与反射面，而能提升波长转换轮的波长转换效率，并且兼顾反射元件的反射效率。
以上所述，仅为本实用新型的优选实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即所有依本实用新型权利要求书及说明书所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。
附图标记
100、100a、100b：波长转换轮
110：马达
111：转轴
120、120a、120b：转盘
121、121a、121b：内环部
122、122a、122b：环形照射部
1221、1221a、1221b：光反射区
1222、1222a、1222b：波长转换区
1223、1224：凹陷区块
130、130a：波长转换层
131、131a、131b：受光面
132、133：波长转换区块
140、140a：反射元件
141：反射面
142、142a：玻璃基板
143、143a：反射膜
150：反射胶层
160：固定环
170：条状支撑元件
200：投影装置
210：照明系统
211：激发光源
212：合光元件
213：分色部
214：反射部
215：滤色轮
216：光均匀化元件
217：聚光透镜
220：光阀
230：投影镜头
L1：照明光束
L2：影像光束
Le：激发光束
Lp：转换光束
Lr：被反射的激发光束
S：光入射侧

Claims (11)

1.一种波长转换轮，具有光入射侧，其特征在于，所述波长转换轮包括：
马达，具有转轴；
转盘，具有内环部及环形照射部，所述内环部套接于所述转轴，所述环形照射部连接于所述内环部外缘，所述环形照射部包括光反射区及波长转换区；
波长转换层，配置于所述波长转换区，并具有朝向所述光入射侧的受光面；以及
反射元件，配置于所述光反射区，并具有朝向所述光入射侧的反射面，其中受光面与所述反射面共平面，或是所述受光面相对于所述反射面较远离所述光入射侧。
2.如权利要求1所述的波长转换轮，其特征在于，所述光反射区为开孔，所述反射元件嵌入所述开孔中，所述反射元件包括玻璃基板及反射膜，所述反射膜配置于所述玻璃基板上。
3.如权利要求2所述的波长转换轮，其特征在于，所述内环部及所述反射膜共平面，所述反射元件凸出于所述开孔。
4.如权利要求2所述的波长转换轮，其特征在于，所述转盘为金属转盘，所述环形照射部是冲压所述转盘而形成，所述环形照射部为相对于所述内环部朝远离所述光入射侧方向凹陷的凹陷部。
5.如权利要求4所述的波长转换轮，其特征在于，所述波长转换区具有多个凹陷区块，所述多个凹陷区块分别朝远离所述光入射侧方向凹陷不同距离，所述波长转换层包括颜色不同的多种波长转换区块，分别配置于所述多个凹陷区块，所述多种波长转换区块的厚度不同，且所述多个波长转换区块的受光面为共平面。
6.如权利要求2所述的波长转换轮，其特征在于，所述开孔为扇形开孔，并延伸至所述内环部，而所述反射元件为对应所述扇形开孔的扇形反射元件。
7.如权利要求1所述的波长转换轮，其特征在于，所述转盘为金属转盘，所述环形照射部的所述波长转换区是冲压所述转盘而形成，所述波长转换区为相对于所述内环部朝远离所述光入射侧方向凹陷的凹陷部，所述光反射区与所述内环部共平面。
8.如权利要求1所述的波长转换轮，其特征在于，还包括反射胶层，配置于所述波长转换区与所述波长转换层之间。
9.如权利要求1所述的波长转换轮，其特征在于，还包括固定环，套接于所述转轴并固定于所述内环部。
10.如权利要求1所述的波长转换轮，其特征在于，所述反射面与所述受光面之间的距离介于0mm～1mm。
11.一种投影装置，其特征在于，包括照明系统、光阀及投影镜头，所述照明系统适于提供照明光束，所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，以将所述照明光束转换成影像光束，而所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，其中所述照明系统包括：
激发光源，适于提供激发光束；
如权利要求1～10任一项所述的波长转换轮，配置于所述激发光束的传递路径上，所述波长转换轮的所述波长转换层适于将所述激发光束转换成转换光束，所述波长转换轮的所述反射元件适于反射所述激发光束，而所述照明光束包括所述转换光束及被所述反射元件反射的所述激发光束。
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