波长转换装置及投影机的制作方法

本实用新型涉及一种光学装置及投影机，且特别是有关于一种波长转换装置及具有此波长转换装置的投影机。

背景技术：

在目前的激光投影机中，一般是以镀膜的方式在金属基板上形成反射层，并将荧光粉层涂布于反射层上来构成荧光粉轮(phosphor wheel)。接着，再借由激光光源装置所发出的激光光束激发荧光粉轮的金属基板上的荧光粉层，以产生不同颜色的光束(如绿光及黄光)。此时，亦可经由金属基板上的镂空开槽或金属基板上配置透光板而使激光光束(如蓝光)直接通过荧光轮，借以产生各种色光。

为了提高荧光粉轮的结构平衡效果，一些投影机中增设了位于金属基板与驱动器之间且厚度均匀的平衡片。由于平衡片的外型呈现不对称，因此在高速旋转时将产生阻力与风切，进而影响荧光粉轮在光机中的振动与噪音。此外，在增设平衡片之后，整个驱动器前端的载重质心将往前偏移(即远离驱动器)，进而造成驱动器旋转轴承受不平衡与较大的荷重，除了会影响驱动器寿命之外，亦会在驱动器旋转时产生较大振动，而造成光机机构产生较大的噪音。因此，如何解决上述问题，实为目前本领域研发人员研发的重点之一。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，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

本实用新型是针对一种波长转换装置，其组装件的厚度或形状于径向上呈不对称，可减少整体波长转换装置的结构不平衡量，借此达到结构平衡效果。

本实用新型还针对一种投影机，其包括上述的波长转换装置，可有效的降低结构震动所产生噪音。

本实用新型是针对一种波长转换装置，其环状组装件与驱动单元位于基板的同一侧，且环状组装件环绕驱动单元，借此达到结构平衡效果。

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。

为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种波长转换装置，用于接收激发光束，且包括基板、至少一波长转换材料层、驱动单元以及组装件。基板具有相邻配置的第一区与第二区。波长转换材料层配置于基板上且位于第一区，用于转换激发光束的波长。驱动单元包括旋转轴。驱动单元连接基板，用于驱动基板以旋转轴为轴心旋转。组装件配置于基板上，且基板带动组装件旋转。组装件的厚度或形状于径向上呈不对称。

为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种投影机，包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统用于提供照明光束，且照明系统包括激发光源装置以及波长转换装置。激发光源装置用于提供激发光束。波长转换装置包括基板、至少一波长转换材料层、驱动单元以及组装件。基板具有相邻配置的第一区与第二区。波长转换材料层配置于基板上且位于第一区。驱动单元包括旋转轴。驱动单元连接基板，用于驱动基板以旋转轴为轴心旋转。组装件配置于基板上，且基板带动组装件旋转。组装件的厚度或形状于径向上呈不对称。基板的第一区与第二区轮流切入激发光束的传递路径上。当第二区进入激发光束的传递路径上时，激发光束被传递至光阀。当位于第一区的波长转换材料层进入激发光束的传递路径上，波长转换材料层转换激发光束的波长。照明光束包括激发光束。光阀位于照明光束的传递路径上，且用于将照明光束转换成影像光束。投影镜头位于影像光束的传递路径上，且用于将影像光束转换成投影光束。

为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种波长转换装置，用于接收激发光束。波长转换装置包括基板、至少一波长转换材料层、驱动单元以及环状组装件。基板具有相邻配置的第一区与第二区。波长转换材料层配置于基板上且位于第一区，用于转换激发光束的波长。驱动单元包括旋转轴。驱动单元连接基板，用于驱动基板以旋转轴为轴心旋转。环状组装件配置于基板上，且与驱动单元位于基板的同一侧。环状组装件与驱动单元的轴心同轴设置，且环状组装件环绕驱动单元。

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。在本实用新型的波长转换装置中，组装件的厚度或形状于径向上呈不对称。据此，无须增设已知的平衡片即可达到结构平衡效果。此外，由于本实施例无须设置平衡片，因此波长转换装置整体结构质心较接近驱动单元的旋转轴的中心，在高速旋转时噪音及风阻较小，且可使驱动单元寿命较长。

附图说明

包含附图以便进一步理解本实用新型，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本实用新型的实施例，并与描述一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型的一实施例的投影机的示意图；

图2A为图1的波长转换装置的立体图；

图2B为图2A的波长转换装置的立体分解图；

图2C为图2A的波长转换装置的剖面图；

图3A为本实用新型的一实施例的一种波长转换装置的前视图；

图3B为图3A的波长转换装置的后视图；

图3C为图3A的波长转换装置的剖面图；

图4A为本实用新型的另一实施例的一种波长转换装置的立体图；

图4B为图4A的波长转换装置的剖面图；

图5A为本实用新型的另一实施例的一种波长转换装置的立体图；

图5B为图5A的波长转换装置的剖面图；

图6A为本实用新型的一实施例的一种波长转换装置的立体图；

图6B为图6A的波长转换装置的立体分解图；

图6C为图6A的波长转换装置的剖面图；

图7A为本实用新型的一实施例的一种波长转换装置的前视图；

图7B为图7A的波长转换装置的剖面图；

图8为本实用新型的另一实施例的一种波长转换装置的剖面图。

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的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为本实用新型的一实施例的投影机的示意图。请参考图1，本实施例的投影机10包括照明系统100、光阀200以及投影镜头300。照明系统100用于提供照明光束L，且照明系统100包括激发光源装置110以及波长转换装置120a。激发光源装置110例如是激光光源且用于提供激发光束L1。波长转换装置120a例如是荧光粉轮(phosphor wheel)，用于接收激发光束L1，波长转换装置120a位于激发光束L1的传递路径上且用于转换激发光束L1的波长，以产生具有不同波长的转换光束。此处，照明光束L包括激发光束L1及转换光束。光阀200位于照明光束L的传递路径上，用于将照明光束L调制成影像光束L2。投影镜头300位于影像光束L2的传递路径上，用于将影像光束L2转换成投影光束L3。

更进一步来说，本实施例所使用的激发光源装置110例如是激光二极管(Laser Diode，LD)，例如是激光二极管阵列(Laser diode Bank)。具体而言，依实际设计上符合体积要求的光源皆可实施，本实用新型并不限于此。光阀200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。在一实施例中，光阀200例如是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器，但本实施例对光阀200的型态及其种类并不加以限制。光阀200将照明光束L(激发光束L1及转换光束)调制成影像光束L2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。另外，投影镜头300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。在一实施例中，投影镜头300也可以包括平面光学镜片，以反射或穿透方式将来自光阀200的影像光束转换成投影光束并投射出投影机。于此，本实施例对投影镜头300的型态及其种类并不加以限制。

图2A为图1的波长转换装置的立体图。图2B为图2A的波长转换装置的立体分解图。图2C为图2A的波长转换装置的剖面图。请同时参考图2A、图2B及图2C，本实施例的波长转换装置120a包括基板122a、至少一波长转换材料层(示意地绘示两个第一波长转换材料层124a及一个第二波长转换材料层124b)、驱动单元126以及组装件128a。详细来说，基板122a例如是金属基板，具有第一区S1与第二区S2以及反射表面R，其中第一区S1与第二区S2为相邻配置，第一区S1为激发光束波长转换区，而第二区S2为非波长转换区。此处，基板122a的第二区S2具体化为镂空开孔。因此，本实施例的波长转换装置120a可还包括透光板121，其中透光板121配置于基板122a的第二区S2，以与基板122a定义成一圆盘状。此处，透光板121的材质不同于基板122a的材质，且基板122a的第一区S1与第二区S2轮流切入图1的激发光束L1的传递路径上。

本实施例的第一波长转换材料层124a与第二波长转换材料层124b皆例如是荧光粉层，配置于基板122a的反射表面R上且位于第一区S1。第一波长转换材料层124a与第二波长转换材料层124b用于转换图1的激发光束L1的波长且分别产生不同波长的转换光束。驱动单元126例如是马达，其包括旋转轴126a、转子126b及定子126c。驱动单元126的转子126b与旋转轴126a同时相对于定子126c旋转，而基板122a固定于驱动单元126的转子126b，且基板122a被转子126b带动而以旋转轴126a为轴心旋转。简言之，本实施例的驱动单元126连接基板122a，用于驱动基板122a以旋转轴126a为轴心X旋转。此处，第一波长转换材料层124a、第二波长转换材料层124b与驱动单元126分别位于基板122a的相对两侧。

当基板122a旋转时，可带动位于第一区S1的第一波长转换材料层124a与第二波长转换材料层124b及位于第二区S2的透光板121依序移至图1所示的激发光束L1的传递路径上。当位于第二区S2的透光板121进入激发光束L1的传递路径上时，激发光束L1穿透透光板121且被传递至光阀200。当位于第一区S1的第一波长转换材料层124a与第二波长转换材料层124b依序进入图1的激发光束L1的传递路径上，第一波长转换材料层124a与第二波长转换材料层124b转换激发光束L1的波长。此处，第一波长转换材料层124a用于将激发光束L1转换为具有第一波长的第一转换光束(例如是黄光)，而第二波长转换材料层124b用于将激发光束L1转换为具有第二波长的第二转换光束(例如是绿光)，其中第一波长不同于第二波长。图1的激发光束L1亦可经由基板122a上的第二区S2而直接通过基板122a。另外，第一转换光束(黄光)及第二转换光束(绿光)例如会被基板122a的反射表面R反射而被传递至照明系统100的其他光学组件，进而与穿透基板122a的激发光束L1(蓝光)合光后以形成照明光束L。借此，图1的激发光束L1通过波长转换装置120a后可产生各种不同颜色的转换光束。

再者，本实施例的组装件128a配置于基板122a上，且基板122a带动组装件128a旋转。此处，组装件128a与驱动单元126分别位于基板122a的相对两侧，可使基板122a被稳固地夹置于组装件128a与驱动单元126之间。特别是，本实施例的组装件128a的厚度于径向上呈不对称，其中径向垂直于轴心X的延伸方向，组装件128a的非对称不平衡量大于30mg，其中非对称不平衡量是指组装件128a在相对于基板122a载重较大的区域增加大于30mg，以使整体装置可以达到平衡。具体来说，本实施例的组装件128a的形状为中空环形且与驱动单元126的轴心X同轴设置。组装件128a至少具有第一部分128a1与第二部分128a2，其中组装件128a的第一部分128a1于径向上的第一厚度T1大于第二部分128a2于径向上的第二厚度T2。意即，组装件128a的形状为轴对称，但组装件128a的厚度在径向上呈不对称，其中组装件128a的厚度是指在驱动单元126的轴心X的延伸方向上的两相对表面之间的距离。相较于第一波长转换材料层124a与第二波长转换材料层124b所位于的基板122a的第一区S1，基板122a的第二区S2的载重较小，因此使组装件128a的第一部分128a1于基板122a上的正投影重叠于透光板121的部分，借此达到结构平衡效果。此处，组装件128a的外径D1大于驱动单元126的外径D2。于其他未绘示的实施例中，组装件的内径亦可等于驱动单元的外径，此仍属于本实用新型所欲保护的范围。组装件128a的材质例如是金属、塑胶或陶瓷，于此并不加以限制。

此外，请再同时参考图2B与图2C，波长转换装置120a还包括胶体层123、125、127。胶体层123配置于驱动单元126与基板122a之间，其中胶体层123直接连接驱动单元126与基板122a。胶体层125配置于组装件128a与基板122a之间，其中胶体层125直接连接组装件128a与基板122a。胶体层127配置于第一波长转换材料层124a与基板122a之间以及第二波长转换材料层124b与基板122a之间，其中胶体层127直接连接第一波长转换材料层124a与基板122a以及第二波长转换材料层124b与基板122a。

简言之，本实施例的波长转换装置120a中，组装件128a的厚度于径向上呈不对称。据此，无须增设已知的平衡片即可达到结构平衡效果，因此在高速旋转时噪音及风阻较小。再者，由于本实施例无须设置平衡片，因此可减少波长转换装置120a的制作成本及降低结构复杂度。此外，本实施例的组装件128a的结构可使整体波长转换装置120a的结构质心较接近驱动单元126的旋转轴126a的中心，可使驱动单元126寿命较长且所产生的噪音也较低。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。

图3A为本实用新型的一实施例的一种波长转换装置的前视图。图3B为图3A的波长转换装置的后视图。图3C为图3A的波长转换装置的剖面图。请先同时参考图2C以及图3C，本实施例的波长转换装置120b与图2C的波长转换装置120a相似，两者的差异在于：本实施例的组装件128b与驱动单元126位于基板122a的同一侧，且驱动单元126以及组装件128b皆固定于基板122a。详细来说，请同时参考图3A、图3B及图3C，本实施例的组装件128b不位于基板122a的反射表面R上，而是与驱动单元126一起配置于基板122a相对于反射表面R的底表面B上。此处，组装件128b的内径D1’大于驱动单元126的外径D2。于其他未绘示的实施例中，组装件的内径亦可等于驱动单元的外径，此仍属于本实用新型所欲保护的范围。

图4A为本实用新型的另一实施例的一种波长转换装置的立体图。图4B为图4A的波长转换装置的剖面图。请先同时参考图2C、图4A及图4B，本实施例的波长转换装置120c与图2C的波长转换装置120a相似，两者的差异在于：本实施例的波长转换装置120c还包括填充物129c，其中填充物129c配置于组装件128c上，借此使波长转换装置120c的结构平衡量更精确。

更进一步来说，在本实施例中，相较于第一波长转换材料层124a与第二波长转换材料层124b所位于的基板122a的第一区S1，基板122a的第二区S2的载重较小，因此，使组装件128c的第一部分128c1及填充物129c于基板122a上的正投影重叠于透光板121的部分，借此达到结构平衡效果。当然，于其他实施例中，填充物129c亦可依据平衡需求而设置在组装件128c的第二部分128c2，此仍属于本实用新型所欲保护的范围。

图5A为本实用新型的另一实施例的一种波长转换装置的立体图。图5B为图5A的波长转换装置的剖面图。请先同时参考图2C、图5A及图5B，本实施例的波长转换装置120d与图2C的波长转换装置120a相似，两者的差异在于：本实施例的组装件128d的第二部分128d2具有至少一穿孔(示意地绘示三个穿孔T)，借此使波长转换装置120d的结构平衡量更精确。

更进一步来说，在本实施例中，相较于第一波长转换材料层124a与第二波长转换材料层124b所位于的基板122a的第一区S1，基板122a的第二区S2的载重较小，因此透过穿孔T来减小基板122a的第一区S1的载重，借此达到结构平衡效果。当然，于其他实施例中，穿孔T亦可依据平衡需求而设置在组装件128d的第一部分128d1，此仍属于本实用新型所欲保护的范围。

图6A为本实用新型的一实施例的一种波长转换装置的立体图。图6B为图6A的波长转换装置的立体分解图。图6C为图6A的波长转换装置的剖面图。请先同时参考图2A、图6A、图6B及图6C，本实施例的波长转换装置120e与图2A的波长转换装置120a相似，两者的差异在于：本实施例的组装件128e的形状于径向上呈不对称，其中组装件128e的中心C(例如为组装件128e的质心)偏离驱动单元126的轴心(此处是以旋转轴126a为轴心X)，且组装件的中心C例如是较靠近于基板122a的第二区S2，借此使波长转换装置120e具有较佳的结构平衡效果。也就是说，本实施例的组装件128e具体化具有均匀厚度的偏心结构，借此设计使波长转换装置120e具有较佳的结构平衡效果。

图7A为本实用新型的一实施例的一种波长转换装置的前视图。图7B为图7A的波长转换装置的剖面图。请先同时参考图2C、图7A及图7B，本实施例的波长转换装置120f与图2C的波长转换装置120a相似，两者的差异在于：本实施例的基板122b的材质为透光的非金属材料，其中基板122a的第二区S2作为非波长转换区，第二区S2具体化可为没有贴附任何反射层的透光区域，则如图1所示的激发光束L1穿透透光的基板122a的第二区S2后，被传递至光阀200。再者，本实施例的波长转换装置120f还包括反射层129f，其中反射层129f配置于基板122b上，且位于第一波长转换材料层124a与基板122b之间以及第二波长转换材料层124b与基板122b之间。组装件128a的第一部分128a1于基板122b上的正投影重叠于基板122b的第二区S2的部分。

图8为本实用新型的另一实施例的一种波长转换装置的剖面图。请先同时参考图3C及8，本实施例的波长转换装置120g与图3C的波长转换装置120b相似，两者的差异在于：本实施例的组装件为环状组装件128g。详细来说，环状组装件128g配置于基板122a上，且与驱动单元126位于基板122a的同一侧。环状组装件128g与驱动单元126的轴心X同轴设置，且环状组装件128g环绕驱动单元126。驱动单元126透过胶体层123直接连接于基板122a上，借此可降低高速旋转时噪音及风阻较小。

综上所述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的波长转换装置中，组装件的厚度或形状于径向上呈不对称。据此，无须增设已知的平衡片即可达到结构平衡效果，因此在高速旋转时噪音及风阻较小。再者，由于本实施例无须设置平衡片，因此整体结构质心较接近驱动单元的旋转轴的中心，可使驱动单元寿命较长且所产生的噪音也较低。

惟以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即所有依本实用新型权利要求书及实用新型内容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，摘要和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的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用于命名元件(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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

附图标号说明：

10：投影机；

100：照明系统；

110：激发光源装置；

120a、120b、120c、120d、120e、120f、120g：波长转换装置；

121：透光板；

122a、122b：基板；

123、125、127：胶体层；

124a：第一波长转换材料层；

124b：第二波长转换材料层；

126：驱动单元；

126a：旋转轴；

126b：转子；

126c：定子；

128a、128b、128c、128d、128e：组装件；

128g：环状组装件；

128a1、128c1、128d1：第一部分；

128a2、128c2、128d2：第二部分；

129c：填充物；

129f：反射层

200：光阀；

300：投影镜头；

B：底表面；

C：中心；

L：照明光束；

L1：激发光束；

L2：影像光束；

L3：投影光束；

S1：第一区；

S2：第二区；

T：穿孔；

T1：第一厚度；

T2：第二厚度；

R：反射表面；

D1：外径；

D1’：内径

D2：外径；

X：轴心。