CN113534439A - 波长转换装置及投影设备 - Google Patents

Abstract

一种波长转换装置，包括柱状基材及波长转换层。柱状基材具有围绕中心轴的外侧面。波长转换层设置于外侧面上。本发明另提供一种具有此波长转换装置的投影设备。本发明的波长转换装置能有效缩小体积，且采用此波长转换装置的投影设备能薄型化。

Description

波长转换装置及投影设备

技术领域

本发明有关一种波长转换装置，尤其是一种适用于投影设备的波长转换装置，以及具有此波长转换装置的投影设备。

背景技术

时至今日，投影设备已广泛应用于电影播放、会议简报以及家庭剧院等用途。近年来，愈来愈多投影设备以激光二极管(laser diode，LD)作为光源。具体来说，激光二极管能产生激发光束，而激发光束的传递路径上设置有荧光粉轮。借由上述的配置，激发光束(例如为蓝色激发光束)会被荧光粉轮转换为具有其他颜色(例如为黄色、绿色)的转换光束。

已知的荧光粉轮包括基板与荧光粉层，其中基板呈圆盘状，并具有散热功能。荧光粉层则设置在基板上，以将激发光束转换成转换光束。因激发光束具有能量集中的特性，因此当荧光粉层持续被激发光束照射时，荧光粉层上会累积大量的热能。一般来说，若荧光粉层的温度过高，会降低光转换效率，因此需借由上述的基板对荧光粉层进行散热。

在已知技术中，为了提升散热效果，需要增加基板的直径，以增加散热面积。因此，荧光粉轮的尺寸通常较大，导致已知投影设备的厚度无法有效缩减。

本「背景技术」段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在「背景技术」中所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的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所述内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种波长转换装置，以缩小体积。

本发明提供一种投影设备，以具有薄型化的优点。

本发明的其他目的和优点可以从本发明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，本发明所提供的波长转换装置包括柱状基材及波长转换层。柱状基材具有围绕中心轴的外侧面。波长转换层设置于外侧面上。本发明另提供一种具有此波长转换装置的投影设备。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的投影设备包括照明系统、光阀、投影镜头及光机壳体。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以投射影像光束。照明系统包括激发光源及前述的波长转换装置。激发光源用于提供激发光束。光阀、激发光源与波长转换装置的波长转换层位于光机壳体内，波长转换装置的柱状基材枢接于光机壳体，且投影镜头连接于光机壳体。

本发明实施例之波长转换装置采用柱状基材来承载波长转换层，而非采用已知技术中呈圆盘状的基板，因此有效地缩小体积。另一方面，因本发明之投影设备采用上述的波长转换装置，故具有薄型化的优点。

为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的波长转换装置的示意图。

图2是本发明另一实施例的波长转换装置的剖面示意图。

图3是本发明另一实施例的波长转换装置的剖面示意图。

图4是本发明一实施例的投影设备的方块示意图。

图5是本发明一实施例的波长转换装置与光机壳体的立体示意图。

图6是本发明另一实施例的波长转换装置与光机壳体的立体示意图。

图7是本发明另一实施例的波长转换装置与光机壳体的立体示意图。

图8是本发明另一实施例的波长转换装置与光机壳体的立体示意图。

具体实施方式

有关本发明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发明。

图1是本发明一实施例的波长转换装置的示意图。请参考图1，波长转换装置100包括柱状基材110及波长转换层120。柱状基材110具有围绕中心轴111的外侧面112。波长转换层120设置于外侧面112上。

柱状基材110的材料可为金属，例如为铝、铜、银，或其他具有散热的功能的材料，但不局限于此。在本实施例中，柱状基材110的形状例如为圆柱体，但不局限于此。柱状基材110的外侧面112例如具有围绕中心轴的光接收区域(未绘示)，而波长转换层120是设置于光接收区域。

波长转换层120可包括发光波长相异的荧光材料、磷光体等磷光性材料，或为量子点等纳米材料。举例来说，波长转换层120可包括两个波长转换区块(未绘示)，而这些波长转换区块例如分别包括黄色荧光粉和绿色荧光粉，但不局限于此。此外.波长转换层120可不需覆盖整个光接收区域，而光接收区域未被波长转换层120覆盖的部分可作为光反射区域。或者，波长转换层120是整个覆盖光接收区域，但波长转换层120除了包括上述的波长转换区块外，还包括了不具有波长转换功能的光反射区块(未绘示)，用以反射入射光线。

在本实施例中，波长转换层120可先单独制作，再套设在柱状基材110上并且围绕柱状基材110的中心轴111。在另一实施例中，波长转换层120也可由涂布在柱状基材110上的波长转换胶固化而形成。详细来说，所述之波长转换胶例如先涂布在柱状基材110的外侧面112上，再经由固化步骤后形成波长转换层120，但不局限于此。

波长转换装置100可还包括驱动元件130，连接于柱状基材110，且用以驱使柱状基材110绕中心轴111转动。以图1为例，驱动元件130例如经由第一端面113连接中心轴111，但不局限于此。在一实施例中，驱动元件130例如为马达(motor)，但本发明不局限于此。

相较于已知技术，因波长转换装置100采用柱状基材110来承载波长转换层120，而非采用已知技术中呈圆盘状的基板，因此在维持相同散热效率的前提下，本实施例之柱状基材110的直径可大幅缩减，甚至可比驱动元件130的直径还小，因此能有效地缩小体积。

在本实施例中，波长转换装置100可还包括反射层(未绘示)，设置于外侧面112上且位于外侧面112与波长转换层120之间，以提升光反射效率。

为了进一步提升散热效果，本实施例的波长转换装置100可还包括多个散热件140，设置于外侧面112上。详细来说，柱状基材110还具有相对的第一端面113与第二端面114。外侧面112连接于第一端面113与第二端面114之间。这些散热件140位于波长转换层120与第一端面113之间或波长转换层120与第二端面114之间。这些散热件140也可同时位于波长转换层120与第一端面113之间及波长转换层120与第二端面114之间。举例来说，如图1所示，散热件140可同时位于波长转换层120的两侧，以使波长转换层120的热能能经由散热件140散出，但不局限于此。此外，散热件140数量可依实际需求而调整；在所附图式中，散热件140的数量仅为示意，并非用于限制本发明。在一实施例中，这些散热件140包括多个散热片或多个散热柱。具体来说，所述的散热片例如为圆环状或圆盘状，所述的散热柱则例如为圆柱状或角柱状，但不局限于此。

图2是本发明另一实施例的波长转换装置的剖面示意图。本实施例的波长转换装置100a与上述之波长转换装置100的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。请参考图2，波长转换装置100a还包括热管150(Heat pipe)。柱状基材110a内部具有沿中心轴111延伸的容置空间S，热管150设置于容置空间S。具体来说，热管150具有良好的导热能力，因此能加强波长转换装置100a的散热效率。须注意的是，虽然图2的波长转换装置100a同时具有散热件140及热管150，但波长转换装置100a也可只设置热管150，而不设置散热件140。此外，波长转换装置100a也可包括图1所示之驱动元件130。

图3是本发明另一实施例的波长转换装置的剖面示意图。本实施例之波长转换装置100b与上述之波长转换装置100的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。请参考图3，本实施例之柱状基材110b包含位于外侧面112b上的凹槽115，且波长转换层120b设置在凹槽115内。在本实施例中，凹槽115例如具有朝向中心轴111凹陷的表面115b，且波长转换层120b可设置在表面115b上，但不局限于此。一般而言，波长转换层120b所产生的转换光束Lp可经由光学透镜L折射后，进一步传递到其他元件。在本实施例中，由于波长转换层120b是朝向中心轴111凹陷，因此转换光束Lp的光型能更集中地入射到光学透镜L，进而提升光利用率。须注意的是，图3所示的光学透镜L仅为举例说明，在其他实施例中，光学透镜L亦可替换成不同的光学元件，本实施例不以图3所示的光学透镜L为限。此外，凹槽115内也可设置反射层(未绘示)，以提升光反射效率。

图4是发明一实施例的投影设备的方块示意图。图5是本发明一实施例的波长转换装置与光机壳体的立体示意图。请参考图4与图5，投影设备200包括照明系统210、光阀220、投影镜头230及光机壳体240。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。投影镜头230配置于影像光束L2的传递路径上以投射影像光束L2。照明系统210例如包括激发光源211及波长转换装置100，其中波长转换装置100亦可替换为上述任一实施例之波长转换装置100a或100b。激发光源211用于提供激发光束Le。光阀220、激发光源211与波长转换装置100的波长转换层120位于光机壳体240内，波长转换装置100的柱状基材110枢接于光机壳体240(如图5所示)，且投影镜头230连接于光机壳体240。

照明系统210包括激发光源211以及波长转换元件100。激发光源211例如包括发光二极管或激光二极管(Laser Diode，LD)，且所述之发光二极管或激光二极管的数量可以是一个或多个。举例来说，当所述之发光二极管或激光二极管数量为多个时，这些发光二极管或激光二极管例如排成的矩阵，但本发明不局限于此。波长转换装置100配置于激发光束Le的传递路径上，使一部分的激发光束Le被波长转换装置100的波长转换层120转换为转换光束Lp，而另一部分的激发光束Le则会被上述的光反射区域或光反射区块反射(图4以光束Lr表示被光反射区域或光反射区块反射的光束)，并与转换光束Lp形成照明光束L1。须注意的是，图5绘示之激发光束Le会先经过光学透镜L，再入射到波长转换层120，但不局限于此。因波长转换装置100的特征已在前文中详细说明，故在此省略相关描述。

光阀220例如是数字微型反射镜元件(Digital Micromirror Device，DMD)、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)或液晶显示面板(Liquid Crystal Display，LCD)，但本发明并不局限于此。此外，本发明不限定光阀220的数量。举例来说，本实施例之投影设备200可采用单片式液晶显示面板或是三片式液晶显示面板的架构，但本发明仍不局限于此。

投影镜头230例如包括具有屈光度的一个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。另一方面，投影镜头230也可以包括平面光学镜片。本发明对投影镜头230的型态及其种类并不加以限制。

请继续参考图5。在本实施例中，柱状基材110的第一端面113与第二端面114位于光机壳体240外。第一端面113与波长转换层120之间以及第二端面114与波长转换层120之间都设置有散热件140，而散热件140例如位于光机壳体240外。由于光机壳体240会密封内部空间，以隔绝灰尘或其他微粒子进入光机壳体240内，因此将散热件140设置于光机壳体240外，能加强投影设备200的散热效率。此外，驱动元件130也设置于光机壳体240外，有助于进一步降低光机壳体240内的热能，并进一步地提升投影设备200的散热效率。投影设备200还包括轴承250，柱状基材110例如是经由轴承250枢接于光机壳体240，其中轴承250能加强光机壳体240的密封性，但不局限于此。

在图6所绘示的另一实施例中，投影设备200a的散热件140及驱动元件130也可位于光机壳体240a内，并搭配其他散热装置提升散热效率，但不局限于此。在另一实施例中，散热件140可位于光机壳体240a内，而驱动元件130则可位于光机壳体240a外(参考图8)，以利驱动元件130散热，进而提升光机壳体240a的散热效率。

图7是本发明另一实施例的波长转换装置与光机壳体的立体示意图。本实施例之投影设备200b与上述之投影设备200的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。请参考图7，在本实施例中，投影设备200b还包括风扇260和261。风扇260的出风方向O及风扇261入风方向I平行于这些散热件140的延伸方向E，且这些散热件140的延伸方向E平行于柱状基材110的径向。由于风扇260的出风方向O及风扇261的入风方向I是平行于散热件140的延伸方向E，当风扇260、261运转时，所产生的气流能顺利流经散热件140，以提升散热效率。须注意的是，图7的风扇260和261的数量与位置仅为示意，本实施例的风扇数量也可以是一个或超过两个，而风扇的位置亦可不同于图7。

图8是本发明另一实施例的波长转换装置与光机壳体的立体示意图。请参考图8，本实施例之投影设备200c与上述之投影设备200的结构与优点相似，主要差异在于本实施例的投影设备200c还包括径向位移感测器270及径向位移参考件280。径向位移感测器270位于柱状基材110上且位于光机壳体240c外，且径向位移感测器270随柱状基材110绕中心轴111转动。径向位移参考件280位于光机壳体240c上，且径向位移参考件280与径向位移感测器270相对设置。径向位移参考件280可为参考记号，径向位移感测器270则可为光信号收发器。举例来说，径向位移感测器270可提供光信号，当柱状基材110转动至径向位移感测器270正对径向位移参考件280时，径向位移参考件280例如会将光信号反射回径向位移感测器270，借此可以得知柱状基材110转动的位置。由于径向位移感测器270在运作时会产生热能，因此将径向位移感测器270设置在光机壳体240c外，能降低光机壳体240c内的热能，并进一步地提升投影设备200c的散热效率。

此外，在本实施例中，虽然散热件140是位于光机壳体240c内，但散热件140也可以如图5所示，设在光机壳体240c外。

综上所述，本发明实施例之波长转换装置采用柱状基材来承载波长转换层，而非采用已知技术中呈圆盘状的基板，因此有效地缩小体积。另一方面，因本发明之投影设备采用上述的波长转换装置，故具有薄型化的优点。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。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：

100、100a、100b：波长转换装置

110、110a、110b：柱状基材

111：中心轴

112、112b：外侧面

113：第一端面

114：第二端面

115：凹槽

115a：表面

120、120b：波长转换层

130：驱动元件

140：散热件

150：热管

200、200a、200b、200c：投影设备

210：照明系统

211：激发光源

220：光阀

230：投影镜头

240、240b、240c：光机壳体

250：轴承

260、261：风扇

270：径向位移感测器

280：径向位移参考件

L1：照明光束

Le：激发光束

Lp：转换光束

Lr：光束

L2：影像光束

L：光学透镜

S：容置空间

O：出风方向

I：入风方向

E：延伸方向。

Claims (19)

1.一种波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置包括柱状基材以及波长转换层，其中：

所述柱状基材具有围绕中心轴的外侧面；以及

所述波长转换层设置于所述外侧面上。

2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括多个散热件，其设置于所述外侧面上。

3.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述柱状基材还具有相对的第一端面与第二端面，所述外侧面连接于所述第一端面与所述第二端面之间，所述多个散热件位于所述波长转换层与所述第一端面之间或所述波长转换层与所述第二端面之间。

4.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述多个散热件包括多个散热片或多个散热柱。

5.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述柱状基材包含位于所述外侧面上的凹槽，且所述波长转换层设置在所述凹槽内。

6.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括热管，其中所述柱状基材内部具有沿所述中心轴延伸的容置空间，所述热管设置于所述容置空间。

7.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括反射层，其设置于所述外侧面上且位于所述外侧面与所述波长转换层之间。

8.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括驱动元件，其连接于所述柱状基材，且用以驱使所述柱状基材绕所述中心轴转动。

9.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括照明系统、光阀、投影镜头及光机壳体，所述照明系统用于提供照明光束，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以投射所述影像光束，其中所述照明系统包括激发光源以及波长转换装置，其中：

所述激发光源用于提供激发光束；以及

所述波长转换装置配置于所述激发光束的传递路径上，所述波长转换装置包括柱状基材及波长转换层，所述柱状基材具有围绕中心轴的外侧面，且所述波长转换层设置于所述外侧面上；

其中所述光阀、所述激发光源与所述波长转换装置的所述波长转换层位于所述光机壳体内，所述波长转换装置的所述柱状基材枢接于所述光机壳体，且所述投影镜头连接于所述光机壳体。

10.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，所述波长转换装置还包括多个散热件，其设置于所述外侧面上。

11.根据权利要求10所述的投影设备，其特征在于，所述柱状基材还具有相对的第一端面与第二端面，所述外侧面连接于所述第一端面与所述第二端面之间，所述多个散热件位于所述波长转换层与所述第一端面之间或所述波长转换层与所述第二端面之间，所述第一端面与所述第二端面位于所述光机壳体外。

12.根据权利要求10所述的投影设备，其特征在于，所述多个散热件包括多个散热片或多个散热柱。

13.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，所述柱状基材包含位于所述外侧面上的凹槽，且所述波长转换层设置在所述凹槽内。

14.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，所述波长转换装置还包括热管，所述柱状基材内部具有沿所述中心轴延伸的容置空间，所述热管设置于所述容置空间。

15.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，所述波长转换装置还包括反射层，其设置于所述外侧面上且位于所述外侧面与所述波长转换层之间。

16.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，所述波长转换装置还包括驱动元件，其连接于所述柱状基材，且用以驱使所述柱状基材绕所述中心轴转动，所述驱动元件位于所述光机壳体外或所述光机壳体内。

17.根据权利要求10所述的投影设备，其特征在于，还包括风扇，其中所述风扇的出风方向或入风方向平行于所述多个散热件的延伸方向，且所述多个散热件的延伸方向平行于所述柱状基材的径向。

18.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，还包括轴承，其中所述柱状基材是经由所述轴承枢接于所述光机壳体。

19.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，还包括径向位移感测器及径向位移参考件，其中

所述径向位移感测器位于所述柱状基材上且位于所述光机壳体外，且所述径向位移感测器随所述柱状基材绕所述中心轴转动，且其中

所述径向位移参考件位于所述光机壳体上，且所述径向位移参考件与所述径向位移感测器相对设置。

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