CN216210436U - 旋转式光学模块以及投影装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转式光学模块，包括驱动元件、光学转盘、平衡环、至少一配重元件以及多个凸出结构。驱动元件包括转轴，沿第一方向延伸。光学转盘套设于驱动元件的转轴。平衡环套设于驱动元件的转轴，且平衡环位于驱动元件与光学转盘之间。平衡环包括外挡墙，外挡墙位于平衡环的边缘。至少一配重元件配置于平衡环，抵接于外挡墙的内侧。多个凸出结构以转轴为中心放射状排列于平衡环，其中多个凸出结构在第一方向上的高度大于外挡墙在第一方向上的高度。本实用新型还提供一种包含上述旋转式光学模块的投影装置。本实用新型提供的旋转式光学模块以及投影装置可增加扰流，并提升散热效果。

Description

旋转式光学模块以及投影装置

技术领域

本实用新型是有关于一种光学模块以及电子装置，且特别是有关于一种旋转式光学模块以及投影装置。

背景技术

投影装置为一种用以产生大尺寸画面的显示装置，随着科技技术的演进与创新，一直不断的在进步。投影装置的成像原理是将照明系统所产生的照明光束借由光阀转换成影像光束，再将影像光束通过投影镜头投射到投射目标物(例如：屏幕或墙面上)，以形成投影画面。

此外，照明系统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，一路从超高效能灯泡(Ultra-high-performance lamp，UHP lamp)、发光二极管(Light-emitting diode，LED)，一直进化到目前最先进的激光二极管(laser diode，LD)光源。但在照明系统中，目前产生红绿光较符合成本的做法为，使用蓝光激光二极管发出激发光束至荧光色轮，并利用激发光束激发荧光色轮的荧光粉来产生黄绿光。接着，再经由滤光元件将所需的红光或绿光滤出以使用。

于已知的荧光色轮中，需要配置金属环以增加荧光粉转盘的配重，进而优化荧光色轮的质心。在此金属环的边缘为同心圆突起构造，可避免动平衡配重物质在荧光色轮在高速旋转时脱离。然而，此同心圆突起结构对于荧光粉转盘的散热效果不佳。具体而言，荧光色轮在腔体内部转动时会带动其附近周围的空气流场，冷空气会由靠近转盘轴心区域被吸入后即被荧光色轮甩出。因此，冷空气无法与荧光粉转盘及金属环有充分的扰动和热交换时间，将导致影响荧光粉转盘散热效率不佳。

除此之外，金属环若与马达在不同侧时，则会使的质量中心远离马达，不利于动平衡控制，导致荧光色轮噪音增加。另一方面，根据现行研究结果发现，在荧光粉转盘上增加凹凸结构相比于平面转盘较能使荧光粉温度下降10％～20％。然而，随着荧光粉区域的能量密度持续上升，在荧光粉转盘上增加凹凸结构的设计已经不敷使用。

“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”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，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，在本实用新型申请前已被所属技术领域中的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旋转式光学模块以及投影装置，可增加扰流，并提升散热效果。

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，本实用新型提供一种旋转式光学模块，包括驱动元件、光学转盘、平衡环、至少一配重元件以及多个凸出结构。驱动元件包括转轴，沿第一方向延伸。光学转盘套设于驱动元件的转轴。平衡环套设于驱动元件的转轴，且平衡环位于驱动元件与光学转盘之间。平衡环包括外挡墙，外挡墙位于平衡环的边缘。至少一配重元件配置于平衡环，抵接于外挡墙的内侧。多个凸出结构以转轴为中心放射状排列于平衡环，其中多个凸出结构在第一方向上的高度大于外挡墙在第一方向上的高度。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型还提供一种包含上述旋转式光学模块的投影装置。投影装置包括照明系统、至少一光阀以及投影镜头。照明系统用于提供照明光束并且包括上述旋转式光学模块。至少一光阀配置于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束投射出投影装置，其中多个凸出结构在第一方向上的高度大于外挡墙在第一方向上的高度。

基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的旋转式光学模块以及投影装置中，旋转式光学模块包括多个凸出结构，以驱动元件的转轴为中心放射状排列于平衡环。其中，多个凸出结构在转轴的延伸方向上的高度大于外挡墙在转轴的延伸方向上的高度。因此，当光学转盘的热传至平衡环上的凸出结构时，这些凸出结构的表面可以有效提升散热面积以进行散热。除此之外，当平衡环与光学转盘同步旋转时，这些凸出结构会产生流过光学转盘的扰流，而此扰流可以有效对光学转盘进行散热。如此一来，相较于传统的旋转式光学模块，可提升旋转式光学模块的散热效果。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的投影装置的示意图。

图2为本实用新型一实施例的旋转式光学模块的剖面示意图。

图3为图2的旋转式光学模块的俯视示意图。

图4为图2的旋转式光学模块俯视时的散热系数示意图。

图5为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的剖面示意图。

图6为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的俯视示意图。

图7为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的俯视示意图。

图8为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的俯视示意图。

图9为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的剖面示意图。

具体实施方式

有关本实用新型之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较佳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为本实用新型一实施例的投影装置的示意图。请参考图1。本实施例提供一种投影装置10，包括照明系统50、至少一光阀60以及投影镜头70。其中，照明系统50用以提供照明光束LB。至少一光阀60配置于照明光束LB的传递路径上，用以转换照明光束LB为影像光束LI。投影镜头70配置于影像光束LI的传递路径上，且用以将影像光束LI投射出投影装置10至投影目标(未显示)，例如屏幕或墙面。

举例而言，照明系统50例如由多个发光元件、波长转换元件、匀光元件、滤光元件以及多个分合光元件所组合而成，用以提供出不同波长的光以作为影像光的来源。然而，本实用新型并不限定投影装置10中照明系统50的种类或形态，其详细结构及实施方式可以由后述段落中及所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明。

光阀60例如是液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)、数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)等反射式光调变器。于一些实施例中，光阀60也可以是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Magneto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。本实用新型对光阀60的型态及其种类并不加以限制。光阀60将照明光束LB转换为影像光束LI的方法，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。在本实施例中，光阀60的数量为一个，例如是使用单个数字微镜元件的投影装置10，但在其他实施例中则可以是多个，本实用新型并不限于此。

投影镜头70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。于一实施例中，投影镜头70还可以包括平面光学镜片，以反射方式将来自光阀60的影像光束LI投射至投影目标。本实用新型对投影镜头70的型态及其种类并不加以限制。

照明系统50包括旋转式光学模块100，用于配置在照明系统50内的光路径上，以使通过的光线受激发或增加均匀度。举例而言，旋转式光学模块100例如为旋转式波长转换装置或旋转式扩散装置，本实用新型并不限于此。

图2为本实用新型一实施例的旋转式光学模块的剖面示意图。图3为图2的旋转式光学模块的俯视示意图。请参考图2及图3。旋转式光学模块100包括驱动元件110、光学转盘120、平衡环130、至少一配重元件140以及多个凸出结构150，其中转盘120的外径大于平衡环140的外径。

驱动元件110包括转轴112，沿第一方向D1延伸。具体而言，驱动元件110还包括本体114，用于驱动转轴112进行旋转，而转轴112用于旋转所接触的构件。驱动元件110例如是马达，但本实用新型并不限制马达的种类。

光学转盘120套设于驱动元件110的转轴112。光学转盘120例如为波长转换色轮，或者也可以是滤光色轮或扩散色轮，本新型作并不限于此。具体而言，光学转盘120包括转盘122、光学材料124以及透光件126。其中，转盘122的轴心具有开孔，用于让驱动元件110由本体114延伸的转轴112穿过。转盘122用以固定(例如是粘贴)光学材料124或镶嵌其他光学元件(例如透光件126)。转盘122的材料例如为金属、耐高温材料、高导热系数材料、胶类接着性佳的材料等，或者是上述材料的至少两者的组合，例如铝材料，本实用新型并不限于此。

光学材料124例如是波长转换材料、反射材料或扩散材料，用于转换光束的波长、反射光束或让光束通过以获得所需颜色的光束或提高均匀度。在本实施例中，光学材料124为波长转换材料，例如是陶瓷荧光片、玻璃陶瓷荧光片、有机胶荧光片或无机胶荧光片，本实用新型并不限于此。具体而言，光学材料124呈一个圆环状或部分圆环状以环状配置于转盘122。透光件126例如是透光玻璃，或其他种类透光元件，本实用新型并不限于此。

平衡环130套设于驱动元件110的转轴112，且平衡环130位于驱动元件110与光学转盘120之间。平衡环130包括外挡墙132，位于平衡环130的边缘。具体而言，在本实施例中，外挡墙132沿第一方向D1由平衡环130延伸远离平衡环130。平衡环130的材质例如为金属，用以增加旋转式光学模块100的重量或搭载其他配置物件以调整旋转式光学模块100的质心位置。举例而言，在本实施例中，平衡环130用以搭载配重元件140。

配重元件140配置于平衡环130，且抵接于外挡墙132的内侧。配重元件140用以调整配重元件140与平衡环130的共同质心(品质中心)位置，以提升旋转式光学模块100在转动的平衡性。

图4为图2的旋转式光学模块的俯视散热系数示意图。请同时参考图2至图4。多个凸出结构150以转轴112为中心以放射状排列于平衡环130，其中多个凸出结构150在第一方向D1上的高度H1大于外挡墙132在第一方向D1上的高度H2，如图2所显示。详细而言，在本实施例中，多个凸出结构150由平衡环130的边缘内部延伸至平衡环130的边缘，且这些凸出结构150具有两相对平面或两相对曲面，沿第一方向D1延伸。当光学转盘120的热传至平衡环130上的凸出结构150时，这些凸出结构150的表面可以有效提升散热面积以进行散热。除此之外，当平衡环130与光学转盘120同步旋转时，这些凸出结构150会产生流过光学转盘120的扰流，而此扰流可以有效对光学转盘120进行散热，如图4所显示的模拟示意。由模拟结果显示可知，在凸出结构150边缘热系数较无凸出结构150增加非常多。如此一来，可提升旋转式光学模块100的散热效果。在模拟中，相较于传统的旋转式光学模块，本实施例至少可增加12.6％的散热效率。

在不同的实施例中，多个凸出结构150与平衡环130可经制作为一体成形，以提升转动时的稳定性及散热效果。此外，在本实施例中，配重元件140还抵接于多个凸出结构150的至少其中之一。如此一来，可进一步提升配重元件140在旋转时的稳定性。

图5为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的剖面示意图。请参考图5。本实施例的旋转式光学模块100A类似于图2所显示的旋转式光学模块100。两者不同之处在于，在本实施例中，多个凸出结构150A还延伸超出平衡环130的边缘。具体而言，凸出结构150A在径向上的延伸线与平衡环130的外挡墙132呈现相交，以使凸出结构150A可于径向上延伸越过外挡墙132，以凸出至平衡环130外。因此，可进一步增加散热面积以提高散热效果。然而，可依据需求而调整凸出结构150A的凸出长度，本实用新型并不限于此。

图6为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的俯视示意图。图7为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的俯视示意图。图8为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的俯视示意图。请先参考图6，本实施例的旋转式光学模块100B类似于图2所显示的旋转式光学模块100。其不同之处在于，在本实施例中，多个凸出结构150呈现内外交错排列。因此，可进一步加强周围气体扰动，增加散热效果。请参考图7。本实施例的旋转式光学模块100C类似于图2所显示的旋转式光学模块100。其不同之处在于，在本实施例中，多个凸出结构150呈现与平衡环130的外挡墙132不垂直。因此，也可进一步加强周围气体扰动，增加散热效果。请参考图8。本实施例的旋转式光学模块100D类似于图2所显示的旋转式光学模块100。其不同之处在于，在本实施例中，多个凸出结构150呈现曲面。因此，也可进一步加强周围气体的扰动，增加散热效果。

图9为本实用新型另一实施例的旋转式光学模块的剖面示意图。请参考图9。本实施例的旋转式光学模块100E类似于图2所显示的旋转式光学模块100。其不同之处在于，在本实施例中，平衡环130A还包括内挡墙134，位于外挡墙132与转轴112之间。配重元件140的数量为两个，且两配重元件140分别抵接于外挡墙132的内侧以及内挡墙134的内侧，如图9所显示。而多个凸出结构150则配置于内挡墙134与外挡墙132之间。如此一来，可进一步提升配重元件140的稳定性，并且可藉由多个配重元件140提升调配旋转式光学模块100E质心位置的便利性及精密程度。此外，由于多个凸出结构150与平衡环130A的面积增加，故可再进一步提升散热效果。然而，本实用新型并不限制内挡墙134及配重元件140的数量及配置位置。

综上所述，在本实用新型的旋转式光学模块以及投影装置中，旋转式光学模块包括多个凸出结构，以驱动元件的转轴为中心放射状排列于平衡环。其中，多个凸出结构在转轴的延伸方向上的高度大于外挡墙在转轴的延伸方向上的高度。因此，当光学转盘的热传至平衡环上的凸出结构时，这些凸出结构的表面可以有效提升散热面积以进行散热。除此之外，当平衡环与光学转盘同步旋转时，这些凸出结构会产生流过光学转盘的扰流，而此扰流可以有效对光学转盘进行散热。如此一来，相较于传统的旋转式光学模块，可提升旋转式光学模块的散热效果。

惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。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之全部目的或优点或特点。此外，摘要和标题(实用新型名称)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之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明：

10：投影装置

50：照明系统

60：光阀

70：投影镜头

100,100A,100B,100C,100D,100E：旋转式光学模块

110：驱动元件

112：转轴

114：本体

120：光学转盘

122：转盘

124：光学材料

126：透光件

130,130A：平衡环

132：外挡墙

134：内挡墙

140：配重元件

150,150A：凸出结构

D1：第一方向

H1,H2：高度

LB：照明光束

LI：影像光束。

Claims (20)

1.一种旋转式光学模块，其特征在于，所述旋转式光学模块包括驱动元件、光学转盘、平衡环、至少一配重元件以及多个凸出结构，其中：

所述驱动元件包括转轴，所述转轴沿第一方向延伸；

所述光学转盘套设于所述驱动元件的所述转轴；

所述平衡环套设于所述驱动元件的所述转轴，且所述平衡环位于所述驱动元件与所述光学转盘之间，所述平衡环包括外挡墙，所述外挡墙位于所述平衡环的边缘；

所述至少一配重元件配置于所述平衡环，所述至少一配重元件抵接于所述外挡墙的内侧；以及

所述多个凸出结构以所述转轴为中心放射状排列于所述平衡环，其中所述多个凸出结构在所述第一方向上的高度大于所述外挡墙在所述第一方向上的高度。

2.根据权利要求1所述的旋转式光学模块，其特征在于，所述多个凸出结构由所述平衡环的边缘内部延伸至所述平衡环的边缘。

3.根据权利要求2所述的旋转式光学模块，其特征在于，所述多个凸出结构还延伸超出所述平衡环的边缘。

4.根据权利要求1所述的旋转式光学模块，其特征在于，所述多个凸出结构与所述平衡环一体成形。

5.根据权利要求1所述的旋转式光学模块，其特征在于，所述多个凸出结构具有两相对平面或两相对曲面，其沿所述第一方向延伸。

6.根据权利要求1所述的旋转式光学模块，其特征在于，所述外挡墙沿所述第一方向由所述平衡环延伸远离所述平衡环。

7.根据权利要求1所述的旋转式光学模块，其特征在于，所述至少一配重元件还抵接于所述多个凸出结构的至少其中之一。

8.根据权利要求1所述的旋转式光学模块，其特征在于，所述平衡环还包括至少一内挡墙，所述至少一内挡墙位于所述外挡墙与所述转轴之间，所述至少一配重元件的数量为多个，且所述多个配重元件分别抵接于所述外挡墙的内侧以及所述至少一内挡墙的内侧。

9.根据权利要求8所述的旋转式光学模块，其特征在于，多个凸出结构配置于所述至少一内挡墙与所述外挡墙之间。

10.根据权利要求1所述的旋转式光学模块，其特征在于，所述光学转盘为波长转换色轮、滤光色轮或扩散色轮。

11.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明系统、至少一光阀以及投影镜头，其中：

所述照明系统用于提供照明光束，所述照明系统包括旋转式光学模块，所述旋转式光学模块包括驱动元件、光学转盘、平衡环、至少一配重元件以及多个凸出结构，其中：

所述驱动元件包括转轴，所述转轴沿第一方向延伸；

所述光学转盘套设于所述驱动元件的所述转轴；

所述平衡环套设于所述驱动元件的所述转轴，且所述平衡环位于所述驱动元件与所述光学转盘之间，所述平衡环包括外挡墙，所述外挡墙位于所述平衡环的边缘；

所述至少一配重元件配置于所述平衡环，所述至少一配重元件抵接于所述外挡墙的内侧；以及

所述多个凸出结构以所述转轴为中心放射状排列于所述平衡环；

所述至少一光阀配置于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；以及

所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束投射出所述投影装置，其中所述多个凸出结构在所述第一方向上的高度大于所述外挡墙在所述第一方向上的高度。

12.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述多个凸出结构由所述平衡环的边缘内部延伸至所述平衡环的边缘。

13.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述多个凸出结构还延伸超出所述平衡环的边缘。

14.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述多个凸出结构与所述平衡环一体成形。

15.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述多个凸出结构具有两相对平面或两相对曲面，沿所述第一方向延伸。

16.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述外挡墙沿所述第一方向由所述平衡环延伸远离所述平衡环。

17.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述至少一配重元件还抵接于所述多个凸出结构的至少其中之一。

18.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述平衡环还包括至少一内挡墙，所述至少一内挡墙位于所述外挡墙与所述转轴之间，所述至少一配重元件的数量为多个，且所述多个配重元件分别抵接于所述外挡墙的内侧以及所述至少一内挡墙的内侧。

19.根据权利要求18所述的投影装置，其特征在于，多个凸出结构配置于所述至少一内挡墙与所述外挡墙之间。

20.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述光学转盘为波长转换色轮、滤光色轮或扩散色轮。

Images