TWI668468B

TWI668468B - 投影裝置及其波長轉換模組

Info

Publication number: TWI668468B
Application number: TW107129685A
Authority: TW
Inventors: 黃麗蓉; 陳文章
Original assignee: 佳世達科技股份有限公司
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2019-08-11
Also published as: TW202009549A

Abstract

一種波長轉換模組，用於設置在投影裝置所發出的光線的傳輸路徑上。波長轉換模組包括一驅動模組以及一轉盤。轉盤具有一軸孔、一散熱區以及一波長轉換區，軸孔連接驅動模組，散熱區環繞軸孔，波長轉換區環繞散熱區且光線投射於波長轉換區，其中，散熱區包括複數個通孔貫穿轉盤，複數個通孔包括複數個第一通孔以及複數個第二通孔，複數個第一通孔以軸孔為中心環形分布於轉盤，複數個第二通孔設置於每兩相鄰的第一通孔之間，且較兩相鄰的第一通孔靠近波長轉換區。

Description

投影裝置及其波長轉換模組

本發明涉及一種投影裝置，尤其是涉及一種使用色輪的投影裝置及其所使用的波長轉換模組。

現有技術提供一種數位光處理投影裝置(digital light processing projector；DLP projector)，利用色輪來對光源進行分光。色輪具有多個對應不同顏色的濾光區，透過轉動色輪，使光源打在不同顏色分區後能產生多色光。上述投影裝置中常見的光源架構為使用藍色雷射光，並在色輪上設置螢光粉，使藍色雷射光激發螢光粉而產生波長較長的綠光與紅光。

由於色輪由馬達轉動，然而螢光粉被雷射光激發後轉換波長所產生的高溫廢熱容易傳導至馬達，導致馬達過熱而運作失常，進一步影響馬達的壽命及色輪的運作。此外，基於上述原因，色輪本體與鄰近元件通常設置有額外的散熱裝置或加強風扇散熱，然而額外的散熱裝置需額外成本及加強風扇運轉往往形成更多的噪音。緣此，現有技術的投影裝置仍有改善的空間。

本發明一實施例提供一種波長轉換模組，用於設置在投影裝置所發出的光線的傳輸路徑。波長轉換模組包括轉盤以及波長轉換層。轉盤具有第一表面以及與第一表面相背的第二表面。第一表面具有波長轉換區以及一散熱區，波長轉換區環繞散熱區。散熱區包括複數個貫穿轉盤並連接第一表面與第二表面的通孔。波長轉換層設置於第一表面的波長轉換區，用以轉換光線的波長。波長轉換模組具有一第一共振頻率f，每一通孔具有一直徑d，每相鄰的兩通孔之間具有距離D，且第一共振頻率f、直徑d與距離D符合下列關係：，其中，c為光速，t為轉盤之一厚度，L為轉盤的第二表面上之空氣層厚度。

本發明另一實施例提供一種波長轉換模組，用於設置在投影裝置所發出的光線的傳輸路徑上。波長轉換模組包括一轉盤以及一波長轉換層。該轉盤具有第一表面以及與第一表面相背的第二表面，第一表面具有波長轉換區、散熱區以及補償散熱區，波長轉換區環繞散熱區，補償散熱區環繞波長轉換區。散熱區包括複數個貫穿該轉盤並連接該第一表面與該第二表面的通孔。波長轉換層設置於該第一表面的該波長轉換區，用以轉換該光線的波長。

本發明另一實施例提供一種投影裝置，其包含上述波長轉換模組以及、用以發出該光線的光源模組以及驅動模組，驅動模組連接於波長轉換模組以驅動轉盤轉動。

本發明另一實施例提供一種波長轉換模組，用於設置在投影裝置所發出的光線的傳輸路徑上。波長轉換模組包括驅動模組以及轉盤。轉盤具有一軸孔、一散熱區以及一波長轉換區，軸孔連接驅動模組，散熱區環繞軸孔，波長轉換區環繞散熱區且光線投射於波長轉換區，其中，散熱區包括複數個通孔貫穿轉盤，複數個通孔包括複數個第一通孔以及複數個第二通孔，複數個第一通孔以軸孔為中心環形分布於轉盤，複數個第二通孔設置於每兩相鄰的第一通孔之間，且較兩相鄰的第一通孔靠近波長轉換區。

為更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

U‧‧‧投影裝置

M‧‧‧驅動模組

Z‧‧‧波長轉換模組

1‧‧‧轉盤

101a‧‧‧波長轉換區

101b‧‧‧散熱區

101c‧‧‧補償散熱區

101‧‧‧第一表面

102‧‧‧第二表面

2‧‧‧波長轉換層

H‧‧‧通孔

H1‧‧‧第一通孔

H2‧‧‧第二通孔

d‧‧‧通孔直徑

D‧‧‧通孔間距離

S‧‧‧軸孔

t‧‧‧轉盤厚度

L‧‧‧空氣層厚度

A‧‧‧光源模組

B‧‧‧光線

圖1為本發明第一實施例的投影裝置的示意圖。

圖2A至圖2C分別為本發明第一實施例的轉盤、波長轉換層以及波長轉換模組。

圖3為本發明第一實施例的波長轉換模組的一變化實施例。

圖4A至圖4C分別為本發明第二實施例的轉盤、波長轉換層以及波長轉換模組。

以下通過特定的具體實施例並配合圖1至圖4C以說明本發明所公開的投影裝置以及波長轉換模組的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。然而，以下所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍，在不悖離本發明構思精神的原則下，本領域技術人員可基於不同觀點與應用以其他不同實施例實現本發明。另外，需事先聲明的是，本發明的附圖僅為示意說明，並非依實際尺寸的描繪。此外，雖本文中可能使用第一、第二、第三等用語來描述各種元件，但該些元件不應受該些用語的限制。這些用語主要用以區分元件。

第一實施例

請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種投影裝置U，其具有波長轉換模組Z、光源模組A、以及驅動模組M。波長轉換模組Z包括一轉盤1，其通過驅動模組M驅動而轉動。轉盤1具有第一表面101以及第二表面102，且以第一表面101接受發自光源模組A的光線B。本實施例以穿透式光路架構的投影裝置U為例說明，然而，本發明不限於此。在其他實施例中，本發明的投影裝置U也可使用反射式光路架構，使波長轉換模組Z反射光線B。

請配合參閱圖1及圖2A，其顯示圖1的轉盤1。本實施例中，轉盤1的第一表面101具有波長轉換區101a以及散熱區101b，且波長轉換區101a環繞散熱區101b。散熱區101b具有複數個貫穿轉盤1並連接第一表面101與第二表面102的通孔H。轉盤通過軸孔S與驅動模組M相連接。

請參閱圖2B，波長轉換模組Z還進一步包括波長轉換層2，其設置於轉盤1的波長轉換區101a上，如圖2C所示。波長轉換層2由可轉換光線B波長的物質組成，其可例如為螢光粉層，受光線B的激發而產生波長不同於光線B波長的光，並將波長轉換後的光投射出投影裝置U。需要強調的是，本實施例中，波長轉換模組Z是應用在如圖1所繪示的穿透式光路架構的投影裝置Z中，然而，本發明不限於此。在其他實施例中，波長轉換模組Z也可應用在反射式光路架構的投影裝置Z，例如，光線B經波長轉換層2反射後射入一成像模組(例如：DMD)，並經成像模組投射出投影裝置U。

請配合參閱圖1及圖2C，本實施例中，波長轉換模組Z 具有一第一共振頻率f，上述每一通孔H具有直徑d，每相鄰的兩通孔H之間具有距離D，且第一共振頻率f、直徑d與距離D符合下列關係：，其中，c為光速，t為該轉盤之一厚度，L為該轉盤的該第二表面上之空氣層厚度。明確來說，如圖2C所示，本實施例中，L為第二表面102對應第一表面101接受光線B的部分至投影裝置U之間的垂直距離。本實施例中，藉由使通孔H的尺寸以及通孔H之間的距離符合上列公式，可使波長轉換模組Z運轉時具有第一共振頻率f。藉此，當第一共振頻率f等於本實施例的投影裝置U欲降噪的頻率，可消除該與第一共振頻率f同頻的噪音。換句話說，當已知一欲消除的噪音頻率f’，則通過通孔H尺寸與間距的調整，使波長轉換模組Z的第一共振頻率f等於該噪音頻率f’，可達到消除該噪音頻率的效果。

進一步來說，本實施例中，通孔H直徑d較佳介於3mm至6mm之間，距離D較佳介於5mm至30mm之間，且散熱區101b的所有通孔H具有一總通孔面積，總通孔面積與散熱區的面積比較佳介於5%至20%之間。上述僅為本實施例中的較佳實施方式，本發明不限於此。

請參閱圖3，其顯示第一實施例的一變化實施例。本變化實施例中，除了依上述第一共振頻率公式排列通孔H，還可進一步依下列方式排列。如圖3所示，通孔H分為複數個第一通孔H1與複數個第二通孔，其中複數個第一通孔H1以軸孔S為中心環形分佈於轉盤1，複數個第二通孔H2設置於每兩相鄰的第一通孔H1之間，且較該兩相鄰的第一通孔H1靠近波長轉換區101a(被波長轉換層2覆蓋)。詳細來說，本變化實施例藉由將第一通孔H1環繞軸孔S環形排列，且第二通孔H2與第一通孔H1交錯排列，可使轉盤1在每一徑向上皆大致設有一第一通孔H1或一第二通孔H2以進行散熱，以更有效地阻隔波長轉換層2所產生的熱量沿徑向而內傳至軸孔S。

藉由上述技術手段，本實施例在散熱區101b設置多個通孔H，並藉由調整通孔H的直徑d及間距D，使波長轉換模組Z具有一第一共振頻率f，以消除波長轉換模組Z本身產生的噪音頻率。此外，本實施例的波長轉換模組Z透過通孔H而對波長轉換層2產生的廢熱進行散熱，可避免驅動模組M接收波長轉換層2傳遞的熱量而導致過熱。

值得一提的是，通孔H的設置可進一步協助波長轉換模組Z達到配重平衡。舉例而言，在滿足上述第一共振頻率公式、達到降低熱量傳遞至驅動模組M的前提下，可依據波長轉換模組Z整體的配重需求而移動通孔H的位置，以使達到配重平衡。

第二實施例

請參閱圖4A至圖4C，其顯示本發明第二實施例的轉盤1、波長轉換層2以及波長轉換模組Z。本實施例與第一實施例相同的元件具有相同的元件標號，且具有相似的功能，於此不再贅述。請參閱圖4A，本實施例與第一實施例的主要差異點在於，轉盤1的第一表面101具有波長轉換區101a、散熱區101b以及補償散熱區101c。波長轉換區101a環繞散熱區101b，且補償散熱區101c環繞波長轉換區101a。

明確來說，補償散熱區101c較佳可由一金屬材料製成，用以彌補散熱區101b因設置通孔H而損失的散熱面積。因此，補償散熱區101c體積較佳可約略等於通孔H的總體積，以彌補通孔H 的設置而損失的散熱面積。補償散熱區101c可沿轉盤1的徑向向外擴散波長轉換層2產生的熱量，進一步提高波長轉換模組Z的散熱效果，避免驅動模組M發生過熱。

綜合上述，藉由本發明實施例的技術手段，本發明的投影裝置及波長轉換模組通過「散熱區101b包括複數個貫穿轉盤1並連接第一表面101與第二表面102的通孔H」以及「每一通孔H具有直徑d，每相鄰的兩通孔H之間具有距離D」的技術方案，以達到「波長轉換模組Z具有第一共振頻率」。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均落入本發明的申請專利範圍內。

Claims

一種波長轉換模組，用於設置在一投影裝置所發出的一光線的一傳輸路徑上，該波長轉換模組包括：一轉盤，該轉盤具有一第一表面以及與該第一表面相背的一第二表面，該第一表面具有一波長轉換區以及一散熱區，該波長轉換區環繞該散熱區，其中，該散熱區包括複數個貫穿該轉盤並連接該第一表面與該第二表面的通孔；以及一波長轉換層，設置於該第一表面的該波長轉換區，用以轉換該光線的波長，其中，該波長轉換模組具有一第一共振頻率f，每一該通孔具有一直徑d，每相鄰的兩該通孔之間具有一距離D，且該第一共振頻率f、該半徑d與該距離D符合下列關係：，其中，c為光速，t為該轉盤之一厚度，L為該轉盤的該第二表面上之一空氣層厚度。
如請求項1所述的波長轉換模組，其中，該複數個通孔具有一總通孔面積，且該總通孔面積與該散熱區的面積比介於5%與20%之間。
如請求項1所述的波長轉換模組，其中，該直徑d介於3mm至6mm之間。
如請求項1所述的波長轉換模組，其中，該距離D介於5mm至30mm之間。
如請求項1所述的波長轉換模組，其中，該轉盤具有一軸孔，用以與一驅動模組相接，該第一表面的該散熱區環繞該軸孔，其中，該複數個通孔包括複數個第一通孔以及複數個第二通孔，該複數個第一通孔以該軸孔為中心環形分布於該轉盤，該複數個第二通孔設置於每兩相鄰的該第一通孔之間，且較該兩相鄰的第一通孔靠近該波長轉換區。
一種波長轉換模組，用於設置在一投影裝置所發出的一光線的一傳輸路徑上，該波長轉換模組包括：一轉盤，該轉盤具有一第一表面以及與該第一表面相背的一第二表面，該第一表面具有一波長轉換區、一散熱區以及一補償散熱區，該波長轉換區環繞該散熱區，該補償散熱區環繞該波長轉換區，其中，該散熱區包括複數個貫穿該轉盤並連接該第一表面與該第二表面的通孔，該補償散熱區的體積實質上等於該複數個通孔的總體積；以及一波長轉換層，設置於該第一表面的該波長轉換區，用以轉換該光線的波長。
如請求項6所述的波長轉換模組，其中，該波長轉換模組具有一第一共振頻率f，每一該通孔具有一直徑d，每相鄰的兩該通孔之間具有一距離D，且該第一共振頻率f、該直徑d與該距離D符合下列關係：，其中，c為光速，t為該轉盤之一厚度，L為該轉盤的該第二表面上之一空氣層厚度。
如請求項7所述的波長轉換模組，其中，該直徑d介於3mm至6mm之間。
如請求項7所述的波長轉換模組，其中，該距離D介於5mm至30mm之間。
如請求項6所述的波長轉換模組，其中，該複數個通孔具有一總通孔面積，且該總通孔面積與該散熱區的面積比介於5%與20%之間。
如請求項6所述的波長轉換模組，其中，該轉盤具有一軸孔，用以與一驅動模組相接，該第一表面的該散熱區環繞該軸孔，其中，該複數個通孔包括複數個第一通孔以及複數個第二通孔，該複數個第一通孔以該軸孔為中心環形分布於該轉盤，該複數個第二通孔設置於每兩相鄰的該第一通孔之間，且較該兩相鄰的第一通孔靠近該波長轉換區。
一種投影裝置，包含：如請求項1至4、6至10中任一項所述的波長轉換模組；一光源模組，用以發出該光線；以及一驅動模組，連接於該波長轉換模組以驅動該轉盤轉動。
如請求項12所述的投影裝置，其中，該轉盤具有一軸孔，用以與該驅動模組相接，該第一表面的該散熱區環繞該軸孔，其中，該複數個通孔包括複數個第一通孔以及複數個第二通孔，該複數個第一通孔以該軸孔為中心環形分布於該轉盤，該複數個第二通孔設置於每兩相鄰的該第一通孔之間，且較該兩相鄰的第一通孔靠近該波長轉換區。
一種波長轉換模組，用於設置在一投影裝置所發出的一光線的一傳輸路徑上，該波長轉換模組包括：一驅動模組；以及一轉盤，該轉盤具有一軸孔、一散熱區以及一波長轉換區，該軸孔連接該驅動模組，該散熱區環繞該軸孔，該波長轉換區環繞該散熱區且該光線投射於該波長轉換區，其中，該散熱區包括複數個通孔貫穿該轉盤，該複數個通孔包括複數個第一通孔以及複數個第二通孔，該複數個第一通孔以該軸孔為中心環形分布於該轉盤，該複數個第二通孔設置於每兩相鄰的該第一通孔之間，且較該兩相鄰的第一通孔靠近該波長轉換區。
如請求項14所述的波長轉換模組，更包括：一補償散熱區，該補償散熱區環繞該波長轉換區，其中，該補償散熱區的體積等於該複數個通孔的體積。