旋转式光学模块及投影装置
技术领域
本实用新型是有关于一种光学模块及电子装置，且特别是有关于一种旋转式光学模块及投影装置。
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。
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(色轮)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色轮的配重，进而优化荧光色轮的质心。然而，目前的金属环位于转盘离马达较远的一侧(即面光侧)，因此其平衡完毕时，转子质心势必落于转盘中。如此一来，会导致轴向的力较大，最终会导致元件本体振动大。此外，现有金属环只有一个轴向的转折挡墙，因此固化胶与铜片只能加在此挡墙附近的外径处，且金属环外径小，铜片只能配置在相对转盘的内圈部分。在进行动平衡时，需耗费更多的时间，且同等质量的铜片效用较低。另外，已知的反射玻璃或透光玻璃等光学元件与金属环的接着面积小，故结构强度不佳。当高速旋转时，若有结构自然频率的外力振动时，会产生共振，导致转盘严重变形，最后使得本体振动与噪音大。
“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及投影装置，可有效降低旋转式光学模块的质心位置，避免结构不稳固而使转盘变形，且减少在旋转时发生的振动现象。
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。
为达到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，旋转式光学模块包括驱动元件、转盘、光学材料、平衡环以及第一配重物质。驱动元件具有本体及由本体延伸的转轴体。转盘套设于转轴体上，并具有相对的第一面及第二面。光学材料配置于转盘的第一面。平衡环配置于驱动元件与转盘之间，并具有相对的第三面及第四面，第三面与第二面彼此面向。第一配重物质配置于平衡环的第四面。其中，平衡环具有由第四面突起的外挡墙及至少一内挡墙，第一配重物质抵接于外挡墙与至少一内挡墙之间。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型另提供一种投影装置，投影装置包括照明系统、至少一光阀以及投影镜头。其中照明系统用于提供照明光束。照明系统包括旋转式光学模块。旋转式光学模块包括驱动元件、转盘、光学材料、平衡环以及第一配重物质。驱动元件具有本体及由本体延伸的转轴体。转盘套设于转轴体上，并具有相对的第一面及第二面。光学材料配置于转盘的第一面。平衡环配置于驱动元件与转盘之间，并具有相对的第三面及第四面，第三面与第二面彼此面向。第一配重物质配置于平衡环的第四面。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，平衡环具有由第四面突起的外挡墙及至少一内挡墙，第一配重物质抵接于外挡墙与至少一内挡墙之间。
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及投影装置中，旋转式光学模块的平衡环配置于转盘下方，可避免干涉转盘上方光学材料的光学作用。同时，由于平衡环配置于转盘下方，故可提高调整负重的可操作性。更进一步地，平衡环配置于转盘下方可避免旋转式光学模块的整体质心过高，进而提高旋转式光学模块在旋转时的稳定性。换句话说，上述的配置可有效降低旋转式光学模块的质心位置，以避免结构不稳固而使转盘变形，且减少在旋转时发生的振动现象。
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2A及图2B分别为本实用新型一实施例的旋转式光学模块的不同视角的立体示意图。
图3A及图3B分别为图2A及图2B的旋转式光学模块的立体分解示意图。
图4为图2A的旋转式光学模块沿A-A’线的剖面示意图。
图5为另一实施例的旋转式光学模块沿图2A的旋转式光学模块的A-A’线的剖面示意图。
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。
照明系统50用以提供一照明光束LB。举例而言，在本实施例中，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束以作为影像光束的来源。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。
图2A及图2B分别为本实用新型一实施例的旋转式光学模块的不同视角的立体示意图。图3A及图3B分别为图2A及图2B的旋转式光学模块的立体分解示意图。图4为图2A的旋转式光学模块沿A-A’线的剖面示意图。请参考图2A至图4。在本实施例中，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。
请参考图2A及图2B，旋转式光学模块100包括驱动元件110、转盘120、光学材料130、平衡环140以及配重物质150，其中配重物质150可包含第一配重物质152以及第二配重物质154。转盘120的外径大于平衡环140的外径。
请参考图3A及图3B，驱动元件110具有本体112及由本体112延伸的转轴体114，本体112用于驱动转轴体114进行旋转，而转轴体114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。
转盘120套设于驱动元件110的转轴体114上，并具有相对的第一面S1及第二面S2。制作转盘120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。在本实施例中，转盘120用以固定(例如是粘贴)光学材料130或镶嵌其他光学元件。转盘120的轴心具有开孔，用于让驱动元件110由本体112延伸的转轴体114穿过。
光学材料130配置于转盘120的第一面S1，用于接收激发光束。光学材料130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130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130呈一个圆环状或部分圆环状以环状配置于转盘120的第一面S1上，如图2A所显示。
详细而言，在本实施例中，旋转式光学模块100还包括连接层162，连接层162连接于光学材料130与转盘120之间。连接层162用以将光学材料130粘着于转盘120的第一面S1上。在本实施例中，连接层162的材料使用导热材料，用以将光学材料130所产生的热传递至转盘120，故可进一步提高光学材料130的散热效果。然而，连接层162的材料亦可选择使用非导热材料，本实用新型并不限于此。连接层162例如为硅胶或有机胶，但本实用新型并不限于此。此外，在较佳的实施例中，连接层162亦可以使用具散射、反射或漫射功能的材料制成，本实用新型亦不限于此。
除此之外，在本实施例中，转盘120具有缺口B，且旋转式光学模块100还包括光学元件170，配置于缺口B中。光学元件170用以反射光束进而提供原有波长的光束。在本实施例中，光学元件170可以为穿透式或反射式，例如为具有抗反射镀膜的玻璃或具有反射镀膜的玻璃，或者是在转盘120的第一面S1镀上高反射层，本实用新型并不限于此。详细而言，若光学元件170为穿透式的抗反射镀膜玻璃，平衡环140半径的最大值则需要视光学元件170上的光斑区域而定(不遮蔽光斑)，也就是让原有波长的光束(例如激发光束)通过旋转式光学模块100；若光学元件170为反射式的反射镀膜玻璃，用于反射原有波长的光束(例如激发光束)，则平衡环140的半径的最大值可近似于转盘120。
此外，在本实施例中，旋转式光学模块100还包括连接件180，连接于光学元件170与平衡环140之间。连接件180例如为硅胶或有机胶，但本实用新型并不限于此。相较于传统的中平衡环140配置于转盘120，考量于避免质心相对于驱动元件110向上偏移量过多的问题，传统的中平衡环140的半径较小。在本实施例中，连接件180的面积小于光学元件170(例如连接件180以及光学元件170皆为扇形，光学元件170的等效半径大于连接件180的等效半径)，经此配置，本实施例的配置可使光学元件170有较大的接着面积，进而提升光学元件170在旋转时的稳定性。
平衡环140配置于驱动元件110与转盘120之间，并具有相对的第三面S3及第四面S4，其中第三面S3与转盘120的第二面S2彼此面向，而第四面S4则面向驱动元件110。在本实施例中，平衡环140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140用以搭载配重物质150。
详细而言，在本实施例中，旋转式光学模块100还包括连接层164，连接层164连接于转盘120与平衡环140之间。连接层164用以将转盘120的第二面S2粘着于平衡环140的第三面S3上。在本实施例中，连接层164的材料使用导热材料，用以将转盘120上的热传递至平衡环140，故可进一步提高转盘120及配置于转盘120上的光学材料130的散热效果。然而，连接层164的材料亦可选择使用非导热材料，本实用新型并不限于此。连接层164例如为硅胶或有机胶，但本实用新型并不限于此。
另一方面，在本实施例中，旋转式光学模块100还包括连接层166，连接层166连接于平衡环140与驱动元件110之间。如图3A所显示，连接层166用以将平衡环140粘着于驱动元件110上，例如是本体112的顶面(本体112靠近平衡环140的面)，平衡环140透过连接层166粘着并抵靠于本体112上。在本实施例中，连接层166为材料使用非导热材料，用以绝缘平衡环140与驱动元件110的热传递，故可进一步减少热能传递至驱动元件110以维持驱动元件110的工作效率。连接层166例如为硅胶或有机胶，但本实用新型并不限于此。
第一配重物质152配置于平衡环140的第四面S4。具体而言，在本实施例中，平衡环140具有由第四面S4突起的外挡墙142及第一内挡墙144，而第一配重物质152抵接于外挡墙142与第一内挡墙144之间。因此，当旋转式光学模块100进行旋转时，第一配重物质152可借由外挡墙142与第一内挡墙144夹持而固定第一配重物质152的位置，以避免第一配重物质152与平衡环140的共同质心(质量中心)位置改变。在一实施例中，第一配重物质152与外挡墙142、第一内挡墙144以及第四面S4粘着而固定位置。
请参考图4，旋转式光学模块100可配置第二配重物质154进一步调整共同质心，第二配重物质154与第一内挡墙144以及第四面S4的贴附而固定第二配重物质154的位置。在其他实施例中，第二配重物质154可借由第一内挡墙144与第二内挡墙(未显示)夹持而固定位置，其中第二内挡墙的结构与第一内挡墙144的结构类似，且第二内挡墙设置于第二配重物质154与本体112之间。在一实施例中，第二配重物质154与第一内挡墙144、本体112的侧壁以及第四面S4粘着而固定位置，但不局限于此。在一实施例中，第二配重物质154与第一内挡墙144以及第四面S4粘着而固定位置，不接触本体112的侧壁。
须进一步说明，在其他实施例中，平衡环140可具有由第四面S4突起的多个内挡墙，例如是包括第一内挡墙144、第二内挡墙(未显示)及第三内挡墙(未显示)，且第二内挡墙位于第一内挡墙144与第三内挡墙之间。第三内挡墙的结构与第一内挡墙144的结构类似。此外，配重物质150可进一步包含第三配重物质(未显示)，其中第三配重物质抵接且固定于第二内挡墙与第三内挡墙之间。换句话说，旋转式光学模块100可适需求增加平衡环140的挡墙数量，以增加可配置的配重物质数量。
如此一来，平衡环140配置于转盘120下方，可避免干涉转盘120上方光学材料130的光学作用。同时，由于平衡环140配置于转盘120下方，故可提高调整负重的可操作性。更进一步地，平衡环140配置于转盘120下方可避免旋转式光学模块100的整体质心过高，进而提高旋转式光学模块100在旋转时的稳定性。换句话说，上述的配置可有效降低旋转式光学模块100的质心位置，以避免结构不稳固而使转盘变形，且减少在旋转时发生的振动现象。
此外，在本实施例中，旋转式光学模块100还可包括另一平衡环190及另一连接层168，其中平衡环190通过连接层168连接配置于转盘120的第一面S1。在本实施例中，平衡环190的尺寸小于平衡环140的尺寸。因此，可进一步增加旋转式光学模块100的结构稳定性。
此外，转盘120还具有光学元件170，平衡环190与平衡环140共同夹持光学元件170以加强光学元件170的稳固性。
图5为另一实施例的旋转式光学模块沿图2A的旋转式光学模块的A-A’线的剖面示意图。请参考图5。本实施例的旋转式光学模块100A类似于图2A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，平衡环140A套接于驱动元件110的本体112上。换句话说，在本实施例中，可省略平衡环140A与驱动元件110之间的连接层。除此之外，由于平衡环140A套接于驱动元件110的本体112上，故可进一步下降旋转式光学模块100的整体质心位置，以提升旋转式光学模块100的质心可调性。在本实施例中，平衡环140A的第三面S3与驱动元件110的本体112顶面同平面，但本实用新型并不限于此。本体112顶面是一环状平面围绕转轴体114，如图5。
综上所述，在本实用新型的旋转式光学模块及投影装置中，旋转式光学模块的平衡环配置于转盘下方，可避免干涉转盘上方光学材料的光学作用。同时，由于平衡环配置于转盘下方，故可提高调整负重的可操作性。更进一步地，平衡环配置于转盘下方可避免旋转式光学模块的整体质心过高，进而提高旋转式光学模块在旋转时的稳定性。换句话说，上述的配置可有效降低旋转式光学模块的质心位置，以避免结构不稳固而使转盘变形，且减少在旋转时发生的振动现象。
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:旋转式光学模块
110:驱动元件
112:本体
114:转轴体
120:转盘
130:光学材料
140,140A,190:平衡环
142:外挡墙
144:第一内挡墙
150:配重物质
152:第一配重物质
154:第二配重物质
162,164,166,168:连接层
170:光学元件
180:连接件
B:缺口
LB:照明光束
LI:影像光束
S1:第一面
S2:第二面
S3:第三面
S4:第四面。
