光源裝置及投影儀的製作方法
2023-05-14 11:00:06
專利名稱：光源裝置及投影儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及光源裝置及投影儀。
背景技術：
目前，作為將個人電腦的畫面、視頻圖像、還有存儲於存儲卡等中的圖像數據的圖像等投影於屏幕上的圖像投影裝置，多使用數據投影儀。該投影儀是使從光源射出的光聚光到被稱為DMD(digital micro-mirror device,數字微鏡裝置)的微鏡顯示元件或者液晶板上，並在屏幕上顯示彩色圖像的裝置。而且，伴隨個人電腦、DVD播放機等視頻設備的普及，投影儀的用途從業務用演示擴大至家庭使用。在這種投影儀中，目前的主流是以高亮度的放電燈作為光源，但近年來，使用LED、雷射二極體等半導體發光元件作為光源的開發及提案也逐漸增多。 因此，例如，在日本特開2007-157548號公報中，考慮因紅色、綠色及藍色用的各LED晶片的形狀及發光色的不同而發生變化的配光特性，公開有提高光利用效率的光源裝置及投影儀。但是，上述投影儀是按照發光色的配光特性而使用不同的配光部件，並對其配光特性進行調整，提高光的利用效率並向規定長的導光裝置導光的設備，但是不能抑制從導光裝置向規定的一面照射的射出光在該一面內的光照不均。
發明內容
本發明提供一種光源裝置，包括多個光源，分別照射波段彼此不同且配光分布彼此不同的光；聚光透鏡組，使來自所述各光源的光分別聚光；導光裝置，配置於所述各光源的被聚光的光的光軸上，使所述各光源的被聚光的光以均勻的照度進行分布；導光光學系統，使所述各光源的被聚光的光以同一光軸向所述導光裝置的入射口照射；擴散板輪(wheel)，配置於所述導光裝置的入射口，在圓周方向具備擴散率不同的多個區段(segment)；電動機，使所述擴散板輪旋轉；光源控制部，與所述光源的點燈同步地控制所述擴散板輪的旋轉。另外，本發明提供一種投影儀，其具備技術方案I所述的光源裝置；顯示元件；光源側光學系統，其將來自所述光源裝置的光向所述顯示元件導光；投影側光學系統，其將從所述顯示元件射出的圖像投影於屏幕上；投影儀控制裝置，其控制所述光源裝置及顯示元件，
所述光源裝置作為多個光源具備發出紅色波段的光的光源、發出藍色波段的光的光源、及發出綠色波段的光的光源。如以下所述，本發明的優點分為以下四部分，各部分通過以下描述明確，或者也可以在實踐本發明的過程中了解其優點。本發明的優點可通過以下特別提出的儀器及其組合實現及獲得。
以下為本發明的附圖，該附圖屬於說明書並構成本說明書的一部分，對本發明的實施方式進行了說明，並與以上給出的概述和以下給出的詳述共同用於解釋本發明。圖I是表示本發明的實施方式的投影儀的外觀立體圖；圖2是表示本發明的實施方式的投影儀的功能框圖； 圖3是表示本發明的實施方式的投影儀的內部構造的平面示意圖；圖4是表示本發明的實施方式的導光光學系統的說明圖；圖5是本發明的實施方式的向擴散板照射的各色光的配光特性的說明圖；圖6是本發明的實施方式的擴散板輪的正面圖；圖7是本發明的實施方式的基於表面處理的擴散板的剖面圖；圖8是本發明的實施方式的含有光擴散粒子的擴散板的剖面圖；圖9是本發明的實施方式的從擴散板射出的各色光的配光特性的說明圖。
具體實施例方式下面，基於附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。圖I是投影儀10的外觀立體圖。另外，在本實施方式中，投影儀10的左右表示相對於投影方向的左右方向。前後表示相對於投影儀10的屏幕側方向及光束的行進方向的前後方向。而且，如圖I所示，投影儀10為大致長方體形狀，在投影儀框體的前方的側板即正面面板12的側方具有覆蓋投影口的透鏡蓋19，同時，在該正面面板12上設置有多個進氣孔18。而且，具備未圖示但接收來自遠程控制器的控制信號的Ir接收部。另外，在框體的上面面板11設置有鍵/指示燈部37，在該鍵/指示燈部37配置有電源開關鍵及報告電源的接通或斷開的電源指示燈；切換投影的接通、斷開的投影開關鍵；在光源單元、顯示元件或控制電路等過熱時進行報告的過熱指示燈等鍵及指示燈。而且，在框體的背面設置有對背面面板(panel)設置USB端子、及輸入模擬RGB視頻信號的視頻信號輸入用的D-SUB端子、S端子、RCA端子、聲音輸出端子等的輸入輸出連接器部、及電源轉接插頭等各種端子20。另外，在背面面板形成有多個進氣孔。另外，在未圖示的框體的側板即右側面板及圖I所示的側板即左側面板15分別形成有多個排氣孔17。另外，在左側面板15的背面面板附近的角部還形成有進氣孔18。接著，採用圖2的功能框圖對投影儀10的投影儀控制機構進行敘述。投影儀控制機構由控制部38、輸入輸出接口 22、圖像變換部23、顯示編碼器24、顯示驅動部26等構成。該控制部38為管理投影儀10內的各電路的動作控制的部件，其由CPU、固定地存儲有各種設定(setting)等動作程序的ROM、及作為工作存儲器使用的RAM等構成。而且，通過該投影儀控制機構，從輸入輸出連接器部21輸入的各種規格的圖像信號經由輸入輸出接ロ 22、系統總線(SB)而通過圖像變換部23變換，以使其統一成與顯示相匹配的規定格式的圖像信號，之後向顯示編碼器24輸出。另外，顯示編碼器24在將輸入的圖像信號展開存儲至視頻RAM25的基礎上，根據該視頻RAM25的存儲內容生成視頻信號並向顯示驅動部26輸出。顯示驅動部26作為顯示元件控制裝置發揮功能，與從顯示編碼器24輸出的圖像信號對應地以適當的幀速率驅動空間光調製元件(SOM)即顯示元件51。而且，該投影儀10通過使從光源単元60射出的光束經由後述的光源側光學系統向顯示元件51照射，從而利
用顯示元件51的反射光形成光像，並經由投影側光學系統向未圖示的屏幕上投影顯示圖像。另外，該投影側光學系統的可移動透鏡組235通過透鏡電動機45進行用於變焦調整及聚焦調整的驅動。另外，圖像壓縮/伸長部31通過ADCT及霍夫曼編碼等處理對圖像信號的亮度信號及色差信號進行數據壓縮而進行向作為可自如拆卸的記錄介質的存儲卡32依次寫入的記錄處理。進而，圖像壓縮/伸長部31在再現模式時讀出記錄於存儲卡32的圖像數據，並使構成一系列的動畫的各個圖像數據以I幀為單位進行伸長，將該圖像數據經由圖像變換部23向顯示編碼器24輸出，並基於存儲於存儲卡32的圖像數據進行可顯示動畫等的處理。而且，由設置於框體的上面面板11的主鍵及指示燈等構成的鍵/指示燈部37的操作信號被直接送出至控制部38，來自遠程控制器的鍵操作信號被Ir接收部35接收，被Ir處理部36解調的代碼(code)信號被向控制部38輸出。另外，在控制部38經由系統總線(SB)連接有聲音處理部47。該聲音處理部47具備PCM音源等音源電路，在投影模式及再現模式時對聲音數據進行模擬化，驅動揚聲器48使其揚聲放出。另外，控制部38對作為光源控制部的光源控制電路41進行控制，該光源控制電路41分別控制光源単元60的紅色光源裝置、緑色光源裝置及藍色光源裝置的發光，以使圖像生成時所要求的規定波段的光從光源単元60射出。另外，光源控制電路41與各光源的點燈同步地對後述的擴散板輪的旋轉進行控制。進而，控制部38使冷卻風扇驅動控制電路43進行基於設置於光源単元60等的多個溫度傳感器的溫度檢測，根據該溫度檢測的結果控制冷卻風扇的旋轉速度。另外，控制部38使冷卻風扇驅動控制電路43通過定時器等在投影儀主體的電源斷開後也使冷卻風扇持續旋轉，或者，根據溫度傳感器的溫度檢測的結果也進行將投影儀主體電源斷開等的控制。接著，對該投影儀10的內部構造進行敘述。圖3是表示投影儀10的內部構造的平面示意圖。圖4是投影儀10內的光源裝置的說明圖。如圖3所示，投影儀10在右側面板14的附近具備控制電路基板241。該控制電路基板241具備電源電路模塊及光源控制模塊等。另外，投影儀10在控制電路基板241的側方即投影儀框體的大致中央部分具備光源単元60。而且，投影儀10在光源単元60和左側面板15之間具備光學系統單兀160。光源単元60作為光源裝置，具備分別照射波段彼此不同且配光分布彼此不同的光的多個光源。
具體而言，光源単元60具備激勵光照射裝置70及基於螢光發光裝置100的緑色光源裝置80，激勵光照射裝置70位於投影儀框體的左右方向的大致中央部分並作為配置於背面面板13附近的第一光源，螢光發光裝置100位於從該激勵光照射裝置70射出的光束的光軸上並配置於正面面板12附近。光源単元60還具備按照與從螢光發光裝置100射出的光束平行的方式配置於正面面板12的附近的第二光源即藍色光源裝置300。光源単元60還具備配置於激勵光照射裝置70與螢光發光裝置100之間的第三光源即紅色光源裝置120。而且，如圖4所示，光源單元60還具備以來自螢光發光裝置100的射出光、來自紅色光源裝置120的射出光、來自藍色光源裝置300的射出光的光軸分別成為同一光軸的方式進行變換而將各色光向光隧道(light tunnel) 175的入射ロ導光的導光光學系統140及光隧道175。如圖3及圖4所示，光隧道175為如下的導光裝置，其為大致長方體形狀，使通過導光光學系統140聚光的各光從入射ロ入射並使光無浪費地通過射出ロ以均勻的照度進行分布。而且，光隧道175在入射的各色光束的配光特性不同的情況下，將隧道長度成設為 規定長度，以使配光特性的擴散度較小的顏色的光束的光通過光隧道175的射出ロ成為均勻照度的光而射出。另外，導光裝置除光隧道175之外也可以為，使實心的棒狀積分器(rodintegrator)等表面照度分布均勻化的裝置。另外，光源裝置為配置於光隧道175的入射ロ附近的圓板狀的旋轉的基材，其具備在圓周方向具備擴散率不同的多個區段的擴散板輪176、和使擴散板輪176旋轉的電動機即擴散板輪電動機177。緑色光源裝置80的激勵光照射裝置70具備作為第一光源而按照光軸與背面面板13平行的方式配置的半導體發光元件的激勵光源71、將來自激勵光源71的射出光的光軸向正面面板12方向變換90度的反射鏡組75、使通過反射鏡組75反射的來自激勵光源71的射出光聚光的聚光透鏡組78、配置於激勵光源71和右側面板14之間的散熱器81。激勵光源71為3行8列共24個的半導體發光元件，即藍色雷射二極體矩陣狀排列而成的光源組，在各藍色雷射二極體的光軸上分別配置有將來自各藍色雷射二極體的射出光變換為平行光的聚光透鏡即準直透鏡73。另外，反射鏡組75將多個反射鏡階梯狀排列而成，將從激勵光源71射出的光束的截面積沿一方向減小而向聚光透鏡組78射出。在散熱器81和背面面板13之間配置有冷卻風扇261，通過該冷卻風扇261和散熱器81冷卻激勵光源71。另外，在反射鏡組75和背面面板13之間也配置有冷卻風扇261，通過該冷卻風扇261冷卻反射鏡組75及聚光透鏡組78。緑色光源裝置80的螢光發光裝置100具備按照與正面面板12平行的方式即與來自激勵光照射裝置70的射出光的光軸正交的方式配置的螢光輪101、使該螢光輪101旋轉驅動的輪電動機110、將從螢光輪101向背面面板13方向射出的光束聚光的聚光透鏡組111。螢光輪101為圓板狀的金屬基材，其作為螢光體發揮功能，該螢光體作為凹部形成有環狀的螢光發光區域，並接收激勵光並進行螢光發光，其中環狀的螢光發光區域將來自激勵光源71的射出光作為激勵光而射出緑色波段的螢光發光。另外，包含螢光發光區域的螢光輪101的激勵光源71側的表面通過採用銀蒸鍍等鏡面加工形成為反射光的反射面，在該反射面上鋪設有綠色螢光體層。而且，向螢光輪101的綠色螢光體層照射的來自激勵光照射裝置70的射出光，激勵綠色螢光體層中的綠色螢光體，從綠色螢光體全方位螢光發光的光束直接向激勵光源71側射出，或者在螢光輪101的反射面反射後向激勵光源71側射出。另外，不被螢光體層的螢光體吸收而向金屬基材照射的激勵光被反射面反射而再次向螢光體層入射，激勵螢光體。因此，通過將螢光輪101的凹部的表面作為反射面，能夠提高從緑色的光源即激勵光源71射出的激勵光的利用效率，能夠使其更明亮地發光。另外，在通過螢光輪101的反射面而螢光體層側被反射的激勵光中，未被螢光體吸收而向激勵光源71側射出的激勵光透射後述的第一分色鏡141，螢光光被第一分色鏡141反射，因此，激勵光不會向外部射出。而且，在輪電動機110和正面面板12之間配置有冷卻風扇261，通過該冷卻風扇261冷卻螢光輪101。 紅色光源裝置120具備作為第三光源而按照光軸與激勵光源71平行的方式配置的紅色光源121、和使來自紅色光源121的射出光聚光的聚光透鏡組125。而且，該紅色光源裝置120按照光軸與來自激勵光照射裝置70的射出光及從螢光輪101射出的緑色波段光交差的方式配置。另外，紅色光源121為作為發出紅色的波段光的半導體發光元件的紅色發光二極體。另外，紅色光源裝置120具備配置於紅色光源121的右側面板14側的散熱器130。而且，在散熱器130和正面面板12之間配置有冷卻風扇261，通過該冷卻風扇261冷卻紅色光源 121。藍色光源裝置300具備作為第二光源而按照與來自螢光發光裝置100的射出光的光軸平行的方式配置的藍色光源301、和使來自藍色光源301的射出光聚光的聚光透鏡組305。而且，該藍色光源裝置300按照光軸與來自紅色光源裝置120的射出光交差的方式配置。另外，藍色光源301為作為發出藍色的波段光的半導體發光元件的藍色發光二極體。另外，藍色光源裝置300具備配置於藍色光源301的正面面板12側的散熱器310。而且，在散熱器310與正面面板12之間配置有冷卻風扇261，通過該冷卻風扇261冷卻藍色光源301。而且，導光光學系統140由使紅色、緑色、藍色波段的光束聚光的聚光透鏡、和對各色波段的光束的光軸進行變換而使其成為同一光軸的分色鏡等組成。具體而言，在從激勵光照射裝置70射出的藍色波段光及從螢光輪101射出的緑色波段光的光軸、和從紅色光源裝置120射出的紅色波段光的光軸交差的位置，配置有第一分色鏡141，該第一分色鏡使藍色及紅色波段光透過，反射緑色波段光井將該綠色光的光軸向左側面板15方向變換90度。另外，在從藍色光源裝置300射出的藍色波段光的光軸和從紅色光源裝置120射出的紅色波段光的光軸交差的位置，配置有第二分色鏡148，該第二分色鏡透過藍色波段光，反射緑色及紅色波段光而將該緑色及紅色光的光軸向背面面板13方向變換90度。而且，在第一分色鏡141和第二分色鏡148之間配置有聚光透鏡。進而，在光隧道175的附近配置有對光隧道175的入射進行光源光聚光的聚光透鏡173。光學系統單元160由位於激勵光照射裝置70的左側方的照明側模塊161、位於背面面板13和左側面板15交差的位置附近的圖像生成模塊165、位於導光光學系統140和左偵愐板15之間的投影側模塊168這樣的三個模塊構成為大致「コ」字形。該照明側模塊161具備將從光源単元60射出的光源光向圖像生成模塊165具備的顯示元件51導光的光源側光學系統170的一部分。作為該照明側模塊161具有的光源側光學系統170，具有對從作為光源裝置的光源単元60射出的光進行聚光的聚光透鏡178、將從光隧道175射出的光束的光軸變換為圖像生成模塊165方向的光軸轉換鏡181等，其中上述光源裝置具備使光束成為均勻照度分布的光束的光隧道175。圖像生成模塊165作為光源側光 學系統170，具有使由光軸轉換鏡181反射的光源光在顯示元件51聚光的聚光透鏡183、和將透過該聚光透鏡183的光束以規定的角度向顯示元件51照射的照射鏡185。而且，圖像生成模塊165具備作為顯示元件51的DMD，在該顯示元件51和背面面板13之間配置有用於冷卻顯示元件51的散熱器190，通過該散熱器190冷卻顯示元件51。另外，在顯示元件51的正面附近配置有作為投影側光學系統220的聚光透鏡(condenser lens) 195。投影側模塊168具有將由顯示元件51反射的接通光向屏幕放出的投影側光學系統220的透鏡組。作為該投影側光學系統220，具備內置於固定鏡筒的固定透鏡組225和內置於可動鏡筒的可移動透鏡組235，而製成具備變焦功能的可變焦型透鏡，利用透鏡電動機使可移動透鏡組235移動，從而可進行變焦調整或聚焦調整。接著，使用附圖對向光隧道175入射的各色光的配光特性進行說明。圖5是向光隧道175的入射ロ聚光的各色光的配光特性的說明圖。由導光光學系統140聚光而向光隧道175入射的各色光的配光特性，根據配光特性不同的光源及光路上的聚光透鏡等的光學系統的設定，例如如圖5所示成為各自不同。紅色光及藍色光為發光二極體的射出光，因此，與雷射等相比，光的直線度較弱且具有一定的廣度，因此，成為如下的配光特性，如圖5(a)所示的紅色具有最大廣度，與紅色相比藍色具有稍次於紅色的廣度。另外，如圖5(b)所示，緑色光成為如下的配光特性，作為將基於雷射二極體的直線度良好的激勵光照射於綠色螢光體而激勵發散出的綠色螢光光，與紅色光及藍色光相比亮度偏向中央。而且，光隧道175需要增長隧道長度，以使配光特性偏向中央且擴散度較小的綠色光束的光在光隧道175的射出ロ成為均勻光而射出。因此，通過使配光特性偏向中央且擴散度較小的緑色光束的配光特性與具有最大廣度的紅色的配光特性相同，能夠縮短光隧道175的隧道長度。接著，使用附圖對為了使向本發明的光隧道175入射的各色光的配光特性相同而設置的擴散板輪176進行說明。圖6是擴散板輪176的正面圖。如圖6所示，擴散板輪176設置為如下構造，在中央具有安裝電動機軸的輪孔176a的圓形的玻璃板的基材上設置有三個圓弧狀的切ロ部，具有不同的擴散特性的各擴散板176R、176G、176B嵌入該切ロ部而具有作為三個擴散區域的區段。而且，各擴散板176R、176G、176B為不對入射的光的波段進行變換而帶來擴散効果的光學零件。另外，該各擴散板176R、176G、176B為與擴散板輪176的切ロ部對應的圓弧形狀，被安裝於配置光源的ー側而堵塞圓弧狀的切ロ部。另外，為了帶來擴散効果，例如對該各擴散板176R、176G、176B實施微細凹凸的表面處理。
擴散板輪電動機177為使該擴散板輪176沿圓周方向旋轉的驅動裝置，通過光源控制電路41控制各光源的發光的同時控制擴散板輪電動機177的旋轉。S卩，擴散板輪176，通過在旋轉的該擴散板輪176的一面、使來自各光源的光向規定的擴散板176R、176G、176B照射，從而作為給各色光帶來規定的擴散効果的擴散板176R、176GU76B發揮功能。接著，使用附圖對各擴散板176R、176G、176B的構成進行說明。圖7是為了使各色光的配光特性相同而使設置的各擴散板176R、176G、176B的表面粗糙度發生變化的情況下的剖面圖。另外，圖8是為了使各色光的配光特性相同而使設置的各擴散板176RU76G、176B的內部包含的圓球形狀的光散射粒子的含量密度發生變化的情況下的剖面圖。擴散板176R、176G、176B例如能夠成為以下構成，通過對玻璃件的表面實施噴砂(blast)處理等而形成微細凹凸、使入射光擴散。而且，通過對微細凹凸設置強弱，能夠使擴散特性發生變化。微細凹凸的強弱例如能夠通過表示表面粗糙度的參數即算木平均粗糙度、最大高度、十點(ten point)平均粗糙度、凹凸的平均間隔等進行設定。在此，對使微細凹凸的平均間隔發生變化而使擴散特性發生變化的情況進行說明。擴散板輪176構成為為了使如圖5所示的各色光不同的配光特性相同，在三個擴散區域配置使微細凹凸的強弱發生變化的各擴散板176R、176G、176B。在向光隧道175入射的各色光中，紅色光具有最大廣度的配光特性，因此，如圖7(a)所示，紅色擴散板176R具有完全不實施表面處理而使擴散率成為O的特性，或増大凹凸的平均間隔、稍微實施微細凹凸而降低擴散特性。在向光隧道175入射的各色光中，藍色光與紅色光相比，配光特性具有稍窄的廣度，因此，如圖7(c)所示，藍色擴散板176B作為實施將凹凸的平均間隔設為規定值的微細凹凸的部件而提高擴散特性。在向光隧道175入射的各色光中，緑色光的配光特性最窄，因此，如圖7(b)所示，綠色擴散板176G作為實施使凹凸的平均間隔最窄的微細凹凸的部件，而進一歩提高擴散特性。另外，各色光的配光特性例如若對於紅色及藍色而言相同，則也可以作為以下部件，對紅色擴散板176R及藍色擴散板176B完全不實施表面處理而使擴散率成為0，僅對綠色擴散板176G實施將凹凸的平均間隔設為規定值的微細凹凸。即，在光隧道175的入射ロ附近設置具有與各色光相應的擴散板176R、176G、176B的擴散板輪176，從而無需增長光隧道175，就能提高光的利用效率，同時，能夠使各色光擴散而抑制光照不均地向顯示元件51規定的面照射。另外，擴散板輪176也可以在基材即圓形的玻璃板上直接加工形成微細凹凸，而設為具有三個擴散區域的結構，以使各擴散區域的每個具有規定的擴散特性，。另外，擴散板176R、176G、176B能夠構成為，通過在粘結劑(binder)等介質中含有折射率較大的圓球形狀的光散射粒子而成形的基材，從而使入射光擴散。擴散板176R、176GU76B是例如向丙烯酸樹脂或聚碳酸酯樹脂等透明樹脂中添加無機類的氧化鈦或硫酸 鋇作為圓球形狀的光散射粒子而性成的。而且，通過使光散射粒子的含量密度、大小、或成分發性變化，能夠使擴散特性發性變化。在此，對使光散射粒子的含有密度發性變化而側擴散特性發性變化的情況進行說明。在向光隧道175入射的各色光中，紅色光具有最大廣度的配光特性，因此，如圖8(a)所示，基於光散射粒子的紅色擴散板176R被設為完全不含有光散射粒子的部件，或稍微含有光散射粒子而降低擴散特性。在向光隧道175入射的各色光中，藍色光與紅色光相比配光特性稍窄，因此，如圖8(c)所示，基於光散射粒子的藍色擴散板176B作為使光散射粒子的含量密度成為規定值的部件，提高擴散特性。在向光隧道175入射的各色光中，緑色光的配光特性最窄，因此，如圖8(b)所示，基於光散射粒子的綠色擴散板176G作為使光散射粒子的含量密度増加最多的部件，進ー步提高擴散特性。另外，在擴散板輪176的三個擴散區域，擴散板176R、176G、176也可以將通過噴砂 處理帶來擴散効果的擴散板、和通過含有圓球形狀的光散射粒子而成形的基材帶來擴散効果的擴散板混用，只要是採用帶來規定的擴散特性的擴散板176R、176G、176B，如圖9所示使各色光的配光特性相同的構成即可。另外，向光隧道175入射的各色光的配光特性不限定於上述的情況，即使是紅色光或藍色光的配光特性最窄的情況下的光學系統，也是只要選擇並採用使其窄的配光特性的光成為與具有較廣的配光特性的光相同的特性的擴散板176R、176G、176B即可。在本實施方式中，對採用射出藍色波段的雷射的半導體發光元件即藍色雷射二極體作為激勵緑色波段的螢光體的激勵光照射裝置70的激勵光源71，對於紅色、藍色而言，分別設置由發光二極體組成的紅色光源裝置120、藍色光源裝置300而性成的光源裝置的情況進行了說明。但是，本發明不限定於以上的實施方式，在不脫離發明的宗g的範圍內可自由地進行變更、改良。例如，也可以不設置藍色光源裝置300，而設置鋪設有緑色波段的螢光體層及擴散透射層的螢光輪101、和使經過該螢光輪的101的擴散透射層的藍色波段光向本發明中採用的擴散板輪176導光的反射鏡及透鏡的光學系統。若這樣構成，則通過使基於激勵光照射裝置70的、射出的藍色波段雷射的藍色雷射二極體的激勵光向旋轉的螢光輪101照射，也可以使本發明適用於分別射出緑色、藍色兩種色的光源裝置。這樣，即使不設置藍色光源裝置300而設為由激勵光照射裝置70和紅色光源裝置120的光源組成的光源裝置，也能夠抑制光照不均。另外，作為不設置紅色光源裝置120及藍色光源裝置300而僅有激勵光照射裝置70的光源，也可以設為使用沿周方向分別鋪設有紅色及緑色的螢光體層和擴散透射層的螢光輪101的構成。該情況下，設置基於反射鏡及透鏡的光學系統，該光學系統使通過向突光輪101的紅色波段的螢光體層及綠色波段的螢光體層和擴散透射層照射激勵光而射出的紅色波段光、緑色波段光及藍色波段光向本發明中採用的擴散板輪176導光。而且，也可以設為使基於激勵光照射裝置70的、射出藍色波段的雷射的作為半導體發光元件的藍色雷射二極體的激勵光，向旋轉的螢光輪101照射而分別射出紅色、緑色、藍色的光源裝置的構成。
這樣，即使為不設置紅色光源裝置120和藍色光源裝置300而由來自激勵光照射裝置70的光源組成的光源裝置，也能夠抑制光照不均。而且，作為上述的激勵光照射裝置70的半導體發光元件，不僅可以將激勵光源71設置為藍色雷射二極體，也可以將其設置為射出紫外線雷射的紫外線雷射二極體的構成。該情況下，螢光輪101設為沿周方向分別鋪設有紅色區域、緑色區域、藍色區域，其中紅色區域鋪設有發出紅色的波段光的螢光光的螢光體，緑色區域鋪設有發出綠色的波段光的螢光光的螢光體，藍色區域鋪設有發出藍色的波段光的螢光光的螢光體。而且，也可以設置基於反射鏡及透鏡的光學系統，該光學系統使通過向螢光輪101的紅色波段的螢光體層、緑色波段的螢光體層及藍色波段的螢光體層照射激勵光而射出的紅色波段光、緑色波段光及藍色波段光向本發明中採用的擴散板輪176導光，並構成為通過將基於激勵光照射裝置70的、射出紫外線雷射的紫外線雷射二極體的激勵光向旋轉的螢光輪101照射而分別射出紅色、緑色、藍色的光源裝置。 這樣，即使不設置紅色光源裝置120和藍色光源裝置300而採用基於如下光源的光源裝置，也能夠抑制光照不均，上述光源採用發出能量密度較高的紫外線雷射的紫外線雷射二極體來作為激勵光照射裝置70具有的激勵光源71。進而，在本實施方式中，對採用半導體發光元件即藍色雷射二極體作為激勵緑色波段的螢光體的激勵光照射裝置70具有的激勵光源71，對於除緑色之外的紅色、藍色而言，分別設置紅色光源裝置120、藍色光源裝置300而性成的光源裝置的情況進行了說明。但是，例如也可以為如下構成，設置紅色、緑色、藍色三色用的三個激勵光照射裝置70，作為半導體發光元件設置分別射出紫外線雷射的紫外線雷射二極體，且設置用於射出紅色、綠色、藍色各色的三個獨立的螢光輪即第一、第二、第三螢光輪。而且，也可以設置將從第一螢光輪的紅色波段的螢光體層射出的紅色波段光向光隧道175導光的基於反射鏡及透鏡的光學系統、將從第二螢光輪的緑色波段的螢光體層射出的緑色波段光向擴散板輪176導光的基於反射鏡及透鏡的光學系統、將從第三螢光輪的藍色波段的螢光體層射出的藍色波段光向擴散板輪176導光的基於反射鏡及透鏡的光學系統，並對各螢光輪分別設置基於照射紫外線雷射的紫外線雷射二極體即半導體發光元件的激勵光照射裝置70，從而構成為使紫外線雷射向各螢光輪照射而分別射出紅色、緑色、藍色的光源裝置。而且，作為螢光體層也可以施加使用了發出黃色(Y)或品紅(M)等補色波段光的螢光體的螢光體層。這樣，即使作為應用了多個激勵光照射裝置70的光源裝置，也能夠抑制光照不均。 如上，根據本發明，能夠提供光源裝置及投影儀10，其通過在導光裝置的入射ロ附近設置擴散板輪176，提高光的利用效率，同吋，能夠抑制使各色光擴散而照射到顯示元件51等規定平面的光、進而向屏幕的投影目的地的光照度不均。另外，目前，以光特性的擴散度最小的顔色的光束的光決定並設計光隧道175的隧道長度，以使在光隧道175的射出ロ成為均勻照度的光而射出。因此，縮短光隧道175的隧道長度較為困難。但是，若使用本發明，則使較窄的配光特性的光成為與具有較廣的配光特性的光同等的特性後，使各光向光隧道175入射，因此，與目前相比，能夠縮短光隧道175的隧道長度。而且，根據本發明，多個光源的數量和擴散率不同的區段的數量相同，因此，按照與各光源的點燈同步地向各區段照射的方式控制擴散板輪的旋轉，能夠減輕設計負荷。而且，根據本發明，多個區段內的至少ー個擴散率為0，由此，對於具有配光分布的廣度的光源而言，能夠抑制過多地擴散而光產性發散、向光隧道175入射的光的量減少。另夕卜，若為光不會過多地擴散的程度，則也可不像本實施方式那樣將與配光特性最廣的光對應的擴散板的擴散率設為0，而是設計為比與其它光對應的擴散板的擴散率小。另外，根據本發明，對擴散板176R、176G、176B中的至少ー個通過表面處理而帶來擴散効果，該表面處理形成基於噴砂處理的微細凹凸，由此，能夠將微細凹凸的間距等變細，井能夠易於設定擴散特性的強弱。另外，根據本發明，擴散板176R、176G、176B中的至少ー個含有由圓球形狀的光散射粒子組成的擴散件而帶來擴散効果，由此，通過在成形時改變光散射粒子的含量密度，能 夠易於進行擴散特性的微調整。另外，根據本發明，第一光源為發出能量密度較大的藍色波段的激勵光的雷射二極體，因此，通過向綠色螢光體照射激勵光進行螢光體發光，能夠獲得穩定的緑色的亮度。另外，根據本發明，第二光源為藍色波段的發光二極體，因此，能夠活用顏色純度較高的藍色。而且，根據本發明，第三光源為紅色波段的發光二極體，因此，能夠活用顏色純度較高的紅色。進而，在本實施方式中，對採用半導體發光元件即藍色雷射二極體作為激勵緑色波段的螢光體的激勵光照射裝置70具有的激勵光源71，對於除緑色之外的紅色、藍色而言，分別設置紅色光源裝置120、藍色光源裝置300而生成的光源裝置的情況進行了說明。但是，例如，也有將第二光源設為藍色雷射二極體的情況、將第三光源設為紅色雷射二極體的情況、以及將第一光源設為綠色雷射二極體的情況。這樣，即使為設置紅色雷射二極體、綠色雷射二極體、藍色雷射二極體的構成，在直接利用從雷射二極體發出的光來構成投影圖像的情況下，通常也會產生因在屏幕上的各部分散射的散射光之間的幹涉而產生的微小噪聲即斑點噪聲。但是，如本發明的構成，具備配置於導光裝置的入射ロ而使其旋轉的擴散板，在使雷射透過該擴散板的情況下，能夠降低斑點噪聲。對於本領域的技術人員來說，本發明的其它的優點和變更顯而易見。因此，本發明不限於上述特定的細節及上述實施例。因此，只要不脫離由附加的權利要求及其等同替換所定義的本發明的精神及範圍，就能夠對本發明進行各種變更。
權利要求
1.一種光源裝置，其具備 多個光源，分別照射波段彼此不同且配光分布彼此不同的光； 聚光透鏡組，使來自所述各光源的光分別聚光； 導光裝置，配置於所述各光源的被聚光的光的光軸上，使所述各光源的被聚光的光以均勻的照度進行分布； 導光光學系統，使所述各光源的被聚光的光以同一光軸向所述導光裝置的入射口照射； 擴散板輪，配置於所述導光裝置的入射口，在圓周方向具備擴散率不同的多個區段； 電動機，使所述擴散板輪旋轉； 光源控制部，與所述光源的點燈同步地控制所述擴散板輪的旋轉。
2.如權利要求I所述的光源裝置，其中， 所述光源的數量與所述擴散率不同的區段的數量相同。
3.如權利要求I所述的光源裝置，其中， 所述區段內的至少一個的擴散率為O。
4.如權利要求I所述的光源裝置，其中， 所述擴散率不同的區段的至少一個為被實施了噴砂處理的擴散板。
5.如權利要求I所述的光源裝置，其中， 所述擴散率不同的區段的至少一個為含有擴散件的擴散板。
6.如權利要求I所述的光源裝置，其中， 所述光源內的至少一個光源為以雷射為激勵光進行螢光體發光的光源。
7.如權利要求I所述的光源裝置，其中， 所述光源內的至少一個光源為發光二極體。
8.如權利要求7所述光源裝置，其中， 所述發光二極體即光源有兩個，一個為發出紅色波段光的發光二極體的光源、另一個為發出藍色波段的光的發光二極體的光源。
9.如權利要求6所述光源裝置，其中， 進行所述螢光體發光的光源為一個，發出綠色波段光。
10.如權利要求I所述的光源裝置，其中， 所述光源分別為雷射二極體。
11.一種投影儀，其具備 權利要求I所述的光源裝置； 顯示元件； 光源側光學系統，將來自所述光源裝置的光向所述顯示元件導光； 投影側光學系統，將從所述顯示元件射出的圖像投影於屏幕上； 投影儀控制機構，控制所述光源裝置及顯示元件， 所述光源裝置作為光源具備發出紅色波段的光的光源、發出藍色波段的光的光源、及發出綠色波段的光的光源。
全文摘要
本發明提供一種光源裝置，其具備多個光源，分別照射波段彼此不同且配光分布彼此不同的光；聚光透鏡組，使來自所述各光源的光分別聚光；導光裝置，配置於被所述各光源聚光的光的光軸上，使所述各光源的被聚光的光以均勻的照度進行分布；導光光學系統，使所述各光源的被聚光的光以同一光軸向所述導光裝置的入射口照射；擴散板輪，配置於所述導光裝置的入射口，在圓周方向具備擴散率不同的多個區段；電動機，使所述擴散板輪旋轉；光源控制部，與所述光源的點燈同步地控制所述擴散板輪的旋轉。
文檔編號F21V13/00GK102681320SQ20121009714
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月7日 優先權日2011年3月7日
發明者佐藤誠 申請人:卡西歐計算機株式會社