CN102147561B - 投影型显示装置 - Google Patents

投影型显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102147561B
CN102147561B CN2010105254148A CN201010525414A CN102147561B CN 102147561 B CN102147561 B CN 102147561B CN 2010105254148 A CN2010105254148 A CN 2010105254148A CN 201010525414 A CN201010525414 A CN 201010525414A CN 102147561 B CN102147561 B CN 102147561B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
light source
white
display device
projection display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2010105254148A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102147561A (zh
Inventor
木村展之
平田浩二
池田英博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Consumer Electronics Co Ltd filed Critical Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority to CN201210377776.6A priority Critical patent/CN103019018B/zh
Publication of CN102147561A publication Critical patent/CN102147561A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102147561B publication Critical patent/CN102147561B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133617—Illumination with ultraviolet light; Luminescent elements or materials associated to the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3158—Modulator illumination systems for controlling the spectrum
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H05B33/145—Arrangements of the electroluminescent material

Abstract

本发明提供一种投影型显示装置，适合采用固体光源来取代现有技术的灯作为其光源。该投影型显示装置，具有：射出白光的光源单元；将来自该光源单元的白光分离为红色R、绿色G、蓝色B三原色光的光分离光学系统；R、G、B的光调制单元，其对分离后的R、G、B的各偏振光分别根据影像信号进行光调制，形成R、G、B的各光学像；对由该R、G、B的光调制单元所形成的各光学像进行光合成的光合成单元；和将该合成后的光学像放大投影的投影单元，其中，上述光源单元，向上述R、G、B的光调制单元射出包含来自固体发光元件的激发光的从大致点光源射出的白光。

Description

投影型显示装置
技术领域
本发明涉及投影型显示装置，其利用透过型或反射型液晶面板，或者多个微镜排列在一起的数字微镜器件(DMD)等，根据影像信号对来自光源的光进行光强度调制，并将所形成的光学像放大投影；此外，特别涉及适于采用固体光源作为该光源的投影型显示装置。
背景技术
将光学单元与驱动电路、电源电路以及冷却用风扇等一起收纳在框体中的投影型显示装置，在例如日本特开10-171045号公报中已经公开，该光学单元使用光阀根据影像信号对来自光源的光进行光强度调制，并将形成的光学像放大投影。
在该现有的投影型显示装置中，尤其是为了在投影面上确保充分的亮度，作为照明光学系统，主流上已通常利用单位输入功率的发光效率较高(例如70lm/W)的超高压水银灯作为光源。
然而，如果使用产生白光的放电灯，则需要高压电源，其难以使用并且寿命短、耐冲击性低，因此，为了取而代之，提出了利用发光二极管或激光二极管等固体光源作为投影型显示装置的光源的各种方案。
例如，在日本特开2002-268140号公报中，提出了将阵列状排列发射三原色即红色R、绿色G和蓝色B的光的发光二极管而成的面状光源配置于按R、G、B对应的光调制器(光阀)的背面的投影型显示装置。
此外，在日本特开2004-341105号公报公开的投影型显示装置中，作为该投影型显示装置的光源，使用作为固体光源的发射紫外线的发光二极管，使该紫外线依次照射由R、G、B的荧光体层形成的色轮(colorwheel)，转换成R光、G光、B光，使各色光依次通过空间调制器由投影透镜放大投影，从而显示光学像。
另外，日本特开2009-277516号公报提出了为了防止紫外线带来的损伤，保证光学部件的寿命，使用产生蓝光的发光二极管或激光发光器来取代上述发射紫外线作为激发光的发光二极管。此外，日本特开2009-259583号公报公开了在使用多个发光二极管并将射出的光线束会聚起来利用的情况下，用于消除尤其是来自绿色发光二极管的光量不足的问题的结构。即，提出了具备第三光源的光源装置，利用分色镜对来自G色的发光二极管的光合成来自B色的发光二极管的光(激发光)，该第三光源透过G光并且因吸收B光而激发发射G光。
发明内容
如上所述，由于超高压水银灯大量地产生紫外线，对构成照明光学系统的液晶阀和偏振片等——尤其是由有机物构成的部件产生很大的损伤，因此上述部件的寿命会减少。而且，该灯本身也会在比较短的时间内发生由于电极的耗损和发光管的白浊化而引起亮度降低。另外，还存在由于含有水银而导致废弃处理困难等问题。因此，如上所述，为了取代上述超高压水银灯，在上述的专利文献中提出了各种利用发光二极管或激光二极管等固体光源的投影型显示装置的光源，然而，尤其是作为投影型显示装置的光源，仍存在以下问题。
即，投影型显示装置，利用透过型或反射型液晶面板，或者多个微镜排列在一起的数字微镜器件(DMD)等，根据影像信号对从以超高压水银灯为代表的发光效率高的点状光源射出的白光进行光强度调制，并将所形成的光学像放大投影(光学元件部分)。对于这一点，包括上述专利文献在内的现有技术所提出的光源装置(固体光源)不一定能提供适合投影型显示装置的光源。即，利用上述现有的光源装置得到的光，是将集聚配置在较大面积上的大量固体光源所射出的光会集而成的，因此，在采用上述的固体光源取代现有的水银灯——而不是形成光量足够的白光点光源的情况下，包含光强度调制部在内的光学系统部分不能得到充足的性能，造成投影面上产生白平衡的劣化和颜色不均。
于是，本发明鉴于上述的现有的技术中所存在的问题点而完成，进一步地说，其目的是提供适合采用固体光源作为其光源的投影型显示装置。
为了达成上述目的，本发明提供的投影型显示装置具有：射出白光的光源单元；将来自该光源单元的白光分离为红色R、绿色G、蓝色B三原色光的光分离光学系统；R、G、B的光调制单元，其对分离后的R、G、B的各偏振光分别根据影像信号进行光调制，形成R、G、B的各光学像；对由该R、G、B的光调制单元所形成的各光学像进行光合成的光合成单元；和将该合成后的光学像放大投影的投影单元，其中，上述光源单元向上述R、G、B的光调制单元射出包含来自固体发光元件的激发光的从大致点光源射出的白光。
并且，根据本发明，在如上所述的投影型显示装置中，从上述光源单元射出的白光优选包含激发光和由该激发光所激发的来自荧光体的发光，上述荧光体优选射出与上述激发光相对于白色成补色关系的波长区域的光束。另外，上述激发光优选为B色光，来自上述荧光体的发光优选为Y色光。更进一步地，从上述光源单元射出的白光，优选通过将来自上述半导体激光元件的B色的激光与来自上述荧光体的Y色的发光以分时的方式依次切换进行混色而生成。
并且，根据本发明，在如上所述的投影型显示装置中，从上述光源单元射出的白光进一步优选为平行光，更进一步地，从上述光源单元射出的白光的偏振面优选统一为规定方向。此外，在上述光源单元的输出侧，还优选具备用于使从该光源单元射出的白光的偏振面统一为规定方向的单元。
另外，根据本发明，在如上所述的投影型显示装置中，R、G、B的光调制单元优选为透过型的液晶面板、反射型的液晶面板或者多个微镜排列在一起的数字微镜器件(DMD)，其中，该R、G、B的光调制单元，根据影像信号对从上述光源单元射出的白光中色分离得到的R、G、B的各偏振光进行光调制，形成R、G、B的各光学像。
根据上述的本发明，在投影型显示装置中，通过使用以固体光源作为光源的固体发光光源代替其照明光学系统，能够简单地适用于投影型显示装置，即使以固体发光元件作为光源，在其光学系统部分中仍可获得足够的性能，即，针对投影面上的白平衡的劣化和颜色不均的产生，能够提供相比现状得到改善的投影型显示装置。
附图说明
图1是表示投影型显示装置的整体结构的图。
图2是对投影型显示装置中光源单元(固体发光光源)的结构以及详细原理进行说明的图。
图3是光源单元(固体发光光源)的纵截面图。
图4是表示光源单元(固体发光光源)中的分离镜的特性的一例的图。
图5是表示光源单元(固体发光光源)中的圆盘(圆轮)部件的详细结构的示意图。
图6是表示由圆盘(圆轮)部件反射的激发光与因该激发而产生的荧光的关系的一例的图。
图7是表示在圆盘(圆轮)部件的表面形成凹部的其它例子的图。
图8是表示将圆盘(圆轮)部件的其它例子中荧光的散射状态与不形成凹部的例子进行比较的图。
图9是表示圆盘(圆轮)部件另一其它的变形例的图。
具体实施方式
下面参照附图对实施方式进行详细说明。在各图中，对具有相同功能的构成要素附以同一标记。
首先，参照附图1说明作为一个实施例的投影型显示装置。其中，该图1表示了本实施例涉及的投影型显示装置的整体结构，特别地表示了利用所谓透过型液晶面板进行与影像信号相应的光强度调制的装置。此外，在本图中，在对配置于各色光的光路上的元件进行区别时，在标记后附以表示色光的R、G、B，在没有必要区别时，省略色光的后缀。并且，在本图中，为了明确偏振方向，引入局域右手直角坐标系。即，以光轴101作为Z轴，在与Z轴正交的面内，以与图1的纸面平行的轴作为Y轴，以从图1的纸面内向外而去的轴作为X轴。与X轴平行的方向称为“X方向”，与Y轴平行的方向称为“Y方向”。偏振方向为X方向的偏振光称为“X偏振光”，偏振方向为Y方向的偏振光称为“Y偏振光”。
在图1中，投影型显示装置的光学系统具备：照明光学系统100、光分离光学系统30、中继(relay)光学系统40、三个场透镜29(29R、29G、29B)、三个透过型液晶面板60(60R、60G、60B)、作为光合成单元的光合成棱镜200和作为投影单元的投影透镜300。液晶面板60在光入射侧具备入射侧偏振片50(50R、50G、50B)，在光出射侧具备出射侧偏振片80(80R、80G、80B)。这些光学元件安装在基体550上，构成光学单元500。此外，光学单元500与用于驱动液晶面板60的驱动电路570、用于冷却液晶面板60等的冷却用风扇580和用于向各电路供给电的电源电路560一起，安装于未图示的框体中，由此构成投影型显示装置。
下面，对构成上述投影型显示装置的各部分的细节进行说明。首先，照明光学系统100包括：由出射大致白光的固体发光元件构成的光源单元10，构成光学积分器的第1阵列透镜21、第2阵列透镜22，偏振变换元件25以及聚光透镜(复合透镜)27，该照明光学系统100均匀地向作为影像显示元件的液晶面板60照射光，以下对其进行详细说明。
将来自上述照明光学系统100的大致白光分离成光的三原色的光分离光学系统30，包括两个分色镜31、32和改变光路方向的反射镜33。此外，中继光学系统40包括作为场透镜的第1中继透镜41、作为中继透镜的第2中继透镜42以及改变光路方向的两个反射镜45、46。
在上述的结构中，从由固体发光元件构成的光源单元10出射与图中虚线所示的光轴101大致平行的光束。接着，该光源单元10所出射的光，入射至偏振变换积分器。如图所示，该偏振变换积分器包括：进行均匀照明的光学积分器，其由第1阵列透镜21和第2阵列透镜22构成；和由偏振分束器阵列构成的偏振变换元件25，其使光的偏振方向统一在规定偏振方向上，变换为直线偏振光。即，上述偏振变换积分器中，来自上述第2阵列透镜22的光，通过偏振变换元件25的作用，统一成规定的偏振方向的光——例如，作为直线偏振光的X偏振光(在与光轴101正交的面内，偏振方向与图1的纸面垂直的X方向的光)。
而且，第1阵列透镜21的各透镜单元的投影像，各自通过聚光透镜27，场透镜29G、29B，中继光学系统40，场透镜29R，重叠在各液晶面板60上。由此，来自灯(光源)的偏振方向随机的光能够被统一在规定偏振方向上(在此为X偏振光)，同时对液晶面板进行均匀照明。
另一方面，光分离光学系统30将从照明光学系统100出射的大致白光分离为光的三原色即B光(蓝色波段的光)、G光(绿色波段的光)和R光(红色波段的光)，并导向前往相应的液晶面板60(60B、60G、60R)的各个光路(B光路、G光路、R光路)。即，由分色镜31反射的B光，被反射镜33反射，通过场透镜29B、入射侧偏振片50B，入射至B光用的液晶面板60B(B光路)。此外，G光及R光透过分色镜31，由分色镜32分离成G光和R光。G光被分色镜32反射，通过场透镜29G、入射侧偏振片50G，入射至G光用液晶面板60G(G光路)。R光透过分色镜32，入射至中继光学系统40。
入射至中继光学系统40的R光，经过作为场透镜的第1中继透镜41、反射镜45，在第2中继透镜42的附近聚光(会聚)，向着场透镜29R发散。接着，在场透镜29R的作用下成为大致与光轴平行的光，并通过入射侧偏振片50R，入射到R光用的液晶面板60R(R光路)。
接着，构成光强度调制部的各液晶面板60(60R、60G、60B)被驱动电路570驱动，根据要显示的彩色影像信号，对从光分离光学系统30入射的偏振度得到提高的X偏振的色光进行调制(光强度调制)，形成各色光的Y偏振的光学像，其中，入射的X偏振的色光的偏振度因以X方向为透过轴的入射侧偏振片50(50R、50G、50B)而得到提高。以上述方式形成的各色光的Y偏振的光学像，入射到出射偏振片80(80R、80G、80B)。上述出射侧偏振片80R、G、B是以Y方向为透过轴的偏振片。由此，除去了不需要的偏振光成分(在此为X偏振光)，提高了对比度。
如上述所形成的各色光的Y偏振的光学像，入射到作为光合成单元的光合成棱镜200。此时，G光的光学像仍以Y偏振(对于光合成棱镜200的分色膜面而言为P偏振)的状态入射。另一方面，B光路以及R光路中，由于在出射侧偏振片80B、80R与光合成棱镜200之间设置了1/2λ波片90B、90R，因此Y偏振的B光以及R光的光学像被变换为X偏振(对于光合成棱镜200中进行色合成的分色膜而言为S偏振)的光学像，然后入射到光合成棱镜200中。其目的是考虑到分色膜210的分光特性，通过进行使G光成为P偏振光、R光和B光成为S偏振光的所谓SPS合成，从而高效地进行光合成。
光合成棱镜200由反射B光的分色膜(多层电介质膜)210b与反射R光的分色膜(多层电介质膜)210r在四个直角棱镜的界面上呈大致X字状(交叉状)形成。从光合成棱镜200的三个入射面中相对着的入射面入射的B光和R光(对于分色膜而言为S偏振光)，分别被交叉的B光用分色膜210b以及R光用的分色膜210r反射。此外，从中央的入射面入射的G光(对于分色膜而言为P偏振光)则直线前进。以上的各色光的光学像被光合成，从出射面出射彩色影像光(合成光)。
然后，上述从光合成棱镜200出射的合成光，例如，通过像可变焦距透镜那样的投影透镜300投影到透过型或者投影型屏幕(未图示)上，由此显示放大投影后的影像。此外，上述冷却用风扇580，向构成上述投影型显示装置的各种部件中的——尤其是被来自光源单元10的高强度的所加热、或者需要冷却的部件——例如入射侧偏振片50、液晶面板60、出射侧偏振片80等，通过朝向这些部件形成的风道585进行送风。即，对吸收了来自光源单元10的照射光的一部分而产生的热量进行冷却。
此外，上述的实施例中展示了光强度调制部由3个透过型液晶面板60(60R、60G、60B)所构成的例子，但是，本发明并非限定于此，例如，该光强度调制部也可以由反射型的液晶面板，或者多个微镜排列在一起的数字微镜器件(DMD)等构成。
接着，在采用上述结构的投影型显示装置——尤其是其照明光学系统100中，对用于出射与光轴101大致平行的白光光束的由固体发光元件构成的光源单元(固体发光光源)10的细节进行说明。
附图2是用于说明本发明的一个实施例(实施例1)的光源单元10的原理的图。从图中可以明确，该单元10具备：半导体激光元件组110，其在大致圆板状的基板上排列有多个作为固体元件发光光源的发射蓝色波段(B色)的光的半导体激光元件或者发光二极管；分离镜120，其与上述半导体激光元件组110的激光出射面相对，呈大约45度角倾斜配置；具有例如抛物面的反射镜(反射器)130，其配置在与该分离镜120的激光反射面相对的位置上；圆盘(圆轮)部件140，其在该反射镜的焦点(F)附近旋转；和作为驱动单元的例如电动机150，其以期望的旋转速度对该圆盘(圆轮)部件进行旋转驱动。此外，该光源单元10(除电动机150外)的纵截面如图3所示。
在上述光源单元10的结构中，首先对产生激发光的半导体激光元件组110进行说明。如以下说明，作为用于产生激发光的光源，虽然固体发光元件例如发光二极管或激光光源性能优秀，但因为一般来说高输出功率激光器的价格昂贵，因此如上所述，优选同时使用多个蓝色激光半导体激光元件作为激发光源。尤其是，考虑到属于可见光区域的蓝光波段、能源效率高、窄波段、再者单偏振等原因，优选蓝色激光；在本实施例中，将多个出射蓝色波段(B色)的光的半导体激光元件排列在例如上述的圆板状、矩形或者多边形的基板上，由此构成半导体激光元件组110。此外，这些多个半导体激光元件按照从其发光面出射的光的偏振面统一在规定方向上的方式配置。
如下文所述，相对上述半导体激光元件组的激光出射面倾斜配置的分离镜120，使从半导体激光元件组出射的、其偏振面统一在规定方向上的蓝色激光透过并射向反射镜(反射器)130，并且，使从反射镜(反射器)入射的、具有与该规定方向上的偏振面垂直的偏振面的光反射。该分离镜120的特性的一例如附图4所示。
另外，在反射镜(反射器)130的内侧面上形成有具有曲面的反射镜(面)131，该曲面是通过旋转抛物线得到的抛物面或以该抛物面为基础的曲面，或者是通过旋转椭圆得到的椭球面或以该椭球面为基础的曲面。并且，如后文详述，从上述半导体激光元件组110出射的透过上述分离镜120的蓝色激光，被该反射镜(反射器)130的内侧面的反射面所反射，聚光于其焦点附近(在上述图2中记为“F”)。此外，从该焦点附近出射的光，作为平行光向上述分离镜120反射。
附图5(A)及(B)表示了上述圆盘(圆轮)部件140的细节。其中，图5(A)表示圆盘(圆轮)部件140的侧面截面，图5(B)表示其俯视图。
从这些图中可以明确，该圆盘(圆轮)部件140在其中心部具备用于进行旋转驱动的旋转轴141，并具备呈圆盘状的基材142。而且，在可进行旋转控制的圆盘状基材142的表面设置有多个(本例中为12个)分段(segment)区域。这些多个分段区域分为两种区域。在一种分段区域(图5(B)中用“Y”表示)中，设置有由通过接收可见光区域的激发光(蓝色(B)激光)而出射规定波段区域的光的荧光层所形成的荧光面143；在另一种分段区域中，设置有将激发光反射、扩散的反射面144，并覆盖其表面形成有透过膜145(图5(B)中用“Y”表示)，该透过膜145是使激发光的相位正好移动1/4波长(1/4λ)的相位变换单元。于是，通过使该基材142以规定的速度旋转，被上述反射镜(反射器)130反射从而聚光于焦点附近F的激发光如图5(B)的粗线圆所示，交替地入射到荧光面143(Y)和表面覆盖了透过膜145Y的反射面144。其结果是，以分时的方式从上述圆盘(圆轮)部件140依次取出来自荧光体的发光光束和被基材142的反射面144所扩散反射的激发光。
另外，涂布在上述基材142的一种分段区域Y上形成的荧光体，即，作为会受蓝色区域的激发光激发而发光的荧光体，一般使用能高效出射与蓝光成补色关系的黄光的YAG荧光体((Y，Gd)3(Al，Ga)O12:Ce3+)。然而，本发明并未限定于此，只要是会受蓝色区域的激发光激发而发黄光的物质即可。此外，关于该蓝色区域的激发光与受该激发光激发而发出的Y色的荧光，其波长和强度的关系的一个例子如附图6所示。
此外，由于荧光体会受激发光激发而发热，因此作为在表面形成该荧光体的圆盘状基材142，优选使用导热率高的部件。例如，通过使用导热率在5/W·m-1·K-1以上的水晶、蓝宝石或者金属等，能够高效地进行冷却，其结果是，提高了荧光体的发光效率，并且对延长其寿命也是有效的。
接着，以下对详细结构已叙述的光源单元10的动作进行说明，即，对在投影型显示装置的光学照明系统100中出射与光轴101大致平行的白光光束的动作进行说明。
再次参照上述图2进行说明，来自半导体激光元件组110的偏振面统一在规定方向上的蓝色波段(B色)的光，透过分离镜120前往反射镜(反射器)130，被其内侧面的反射镜(面)131所反射，聚光在其焦点附近F。该聚光在焦点附近F的蓝色波段(B色)的光，随着圆盘(圆轮)部件140的旋转，依次入射到形成在构成该部件的圆盘状基材142的表面上的荧光面143(Y)和反射面144(B)上。其结果是，蓝色波段(B色)的光在上述荧光面143上作为激发光被荧光体接收，变换成作为其荧光的黄光，从而发射黄光。另一方面，蓝色波段(B色)的光在上述反射面144(B)上被其表面所反射和散射，这两种情况连续地反复进行。并且在此时，入射到反射面144(B)并被该反射面反射、散射的光，由于两次通过了覆盖在其表面上的将相位正好移动1/4波长(1/4λ)的作为相位变换单元的透过膜145，所以其偏振面正好改变了90度(即，相位正好移动1/2波长(1/2λ))。
于是，如上所述，来自圆盘(圆轮)部件140的荧光面143的光(黄光)，与来自其反射面144(B)的作为反射光的B色光，再次射向上述反射镜(反射器)130，被其内侧面的反射镜(面)131反射，作为平行光束再次前往分离镜120。并且，如上所述，该分离镜120使偏振面被透过膜145正好改变了90度的B色光透过。此外，由荧光面143产生的光(黄光)也同样通过分离镜120。其结果是，作为激发光的B色光与来自荧光面的黄光，随着上述圆盘(圆轮)部件140的旋转而混色，成为大致白色的光。即，利用上述光源单元10，能够得到从分离镜120的背面(与来自半导体激光元件组110的偏振光的入射面相反的一侧的面)向着图2的下侧方向，入射到投影型显示装置的照明光学系统100中的白色的照明光。此外，如果将分离镜120小型化，即使存在因B反射面144和反射镜130所造成的偏振面的混乱，但能够减少分离镜120对来自反射面144(B)的作为反射光的B色光的通过产生妨碍，变得效率更高。
进一步地，作为其他方式，在上述反射镜(面)131的一部分设置透过性的窗或者开口部，通过光纤等将激发光集中在反射面的焦点上，能够得到同样效果。结果是，与上述的第一方式相同，激发光与来自荧光体的发光光束混色，成为大致的白光。
如上所述，本发明的一个实施例的光源单元10中，通过依次切换射出从荧光体产生的规定波段的光束(黄光)和被反射面所反射、散射的激发(蓝色)光束，能够利用余辉进行混色，获得白色的光源。更具体地说，作为构成光源单元10的部件，通过使具备将激发光变换为黄光的荧光面和反射激发光的反射面的圆盘(圆轮)部件140高速旋转——即通过依次切换激发光所入射到的分段区域来获得白光，由此能够将该单元10应用于照明光学系统。
接下来，尤为重要的一点是，投影型显示装置的照明光学系统100中使用的白色的光源是从点状光源获得的光束。即，在上述现有的一般的投影型显示装置中，作为其光源，主要广泛采用单位输入功率的发光效率高的超高压水银灯，在该情况下，该灯的灯丝构成点状的发光光源，通过使来自上述点状发光光源的光变成平行光从而得到作为光源的白光。因此，投影型显示装置中，如本说明书的背景技术所述利用来自照明光学系统100的白光生成期望的影像的光学系统，包括例如光强度调制部、光分离光学系统30和中继光学系统40等在内，都是以从该点状的发光光源获得的平行光为前提来进行设计的。因此，作为由固体发光元件构成的光源，在采用将包含R、G、B的大量发光二极管或半导体激光元件排列于平面上所形成的光源的情况下，存在不能使光学系统部分获得足够的性能，在投影面上产生白平衡的劣化或颜色不均等问题。
针对上述问题，上述本发明的一个实施例的光源单元10中，从其构成亦可明确，来自半导体激光元件组110的激发(蓝色)光被上述反射镜(反射器)130聚光于其焦点F上，在圆盘(圆轮)部件140的荧光面上被变换为作为点状光的黄光，或者在圆盘(圆轮)部件140的反射面上被反射。由此，通过本发明的一个实施例的光源单元10所获得的白光，与上述的水银灯相同，是从点状光源获得的光束。因此，即使在现有的投影型显示装置中，本发明的一个实施例的光源单元10也能够除了照明光学系统100以外按照原样采用，此为一个有利条件。并且，在这种情况下，除了因采用发光二极管或者激光二极管等固体光源所带来的寿命提高和耐冲击性之外，也不需要使用放电灯所必须的高压电源，从降低产品的制造价格的观点上看也是有利的。
此外，附图7(A)和(B)，以及图8(A)和(B)中，表示了上述圆盘(圆轮)部件140的其它例子。
在该其他例子中，在构成圆盘(圆轮)部件140的圆盘状的基材142的表面——尤其是激发光入射的焦点F的附近(图5(B)的粗线圆的部分)的表面，形成了大量微小的凹部146，图7(A)表示从圆盘状的基材切出的微小凹部形成部分的放大立体图，图7(B)表示包含一个该凹部的基材的放大截面图。从这些图中可见，按照覆盖形成在表面的大量研钵状的凹陷即凹部146的方式，形成有由荧光体层构成的荧光面143。
利用该作为其他例子的圆盘(圆轮)部件140，与不在激发光的入射表面形成该凹部的情况(参照图8(A))相比，因激发光的入射而从形成了该凹部146的面出射的荧光，如图8(B)所示，其散射方向变窄(具有方向性)，因此更容易被配置在其上方的反射镜(反射器)130所捕捉，因而从光的利用效率上看更为有利。
另外，其他的变形例如附图9所示。该变形例中，从图中可见，在上述圆盘(圆轮)部件140的外周部设置了球面的反射器(球面反射器)147，用于反射从激发光入射的上述焦点F的附近发出的荧光中不到达反射镜(反射器)130的反射面131的光。通过上述球面反射器147，能够使从上述焦点F的附近发出的荧光的几乎全部通过反射镜(反射器)130输出，因此从光的利用效率上看较为有利。
此外，在上述实施例中，作为对从反射镜(反射器)130聚光于其焦点附近F的激发光按时间顺序依次切换荧光面143和反射面144的方法，利用将圆盘状的基材142的表面分割成多个分段从而形成荧光面143和反射面144的圆盘(圆轮)部件140，但是，本发明并非局限于此，例如，在一片矩形状的基材表面形成荧光面143和反射面144，通过将其前后移动，也可能得到同样效果。

Claims (8)

1.一种投影型显示装置，其特征在于，具有：
射出白光的光源单元；
将来自该光源单元的白光分离为红色R、绿色G、蓝色B三原色光的光分离光学系统；
R、G、B的光调制单元，其对分离后的R、G、B的各偏振光分别根据影像信号进行光调制，形成R、G、B的各光学像；
对由该R、G、B的光调制单元所形成的各光学像进行光合成的光合成单元；和
将该合成后的光学像放大投影的投影单元，其中
所述光源单元，向所述R、G、B的光调制单元射出包含来自固体发光元件的激发光的从大致点光源射出的白光，
从所述光源单元射出的白光，包含激发光和由该激发光所激发的来自荧光体的发射光，
从所述光源单元射出的白光，是由具有焦点的反射面构成的光束捕捉单元对包含来自固体发光元件的激发光的从大致点光源射出的白光进行捕捉而获得的白光。
2.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述荧光体发射与所述激发光相对于白色成补色关系的波长区域的光束。
3.如权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于：
所述激发光是B色光，来自所述荧光体的发射光是Y色光。
4.如权利要求3所述的投影型显示装置，其特征在于：
从所述光源单元射出的白光，通过将来自半导体激光元件的B色的激光与来自所述荧光体的Y色的发射光以分时的方式依次切换进行混色而生成。
5.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：
从所述光源单元射出的白光为大致平行的光。
6.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：
R、G、B的光调制单元是透过型的液晶面板，该R、G、B的光调制单元，根据影像信号对从所述光源单元射出的白光中色分离得到的R、G、B的各偏振光进行光调制，形成R、G、B的各光学像。
7.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：
R、G、B的光调制单元是反射型的液晶面板，该R、G、B的光调制单元，根据影像信号对从所述光源单元射出的白光中色分离得到的R、G、B的各偏振光进行光调制，形成R、G、B的各光学像。
8.如权利要求1所述的投影型显示装置，其特征在于：
R、G、B的光调制单元是多个微镜排列在一起的数字微镜器件(DMD)，该R、G、B的光调制单元，根据影像信号对从所述光源单元射出的白光中色分离得到的R、G、B的各偏振光进行光调制，形成R、G、B的各光学像。
CN2010105254148A 2010-02-05 2010-10-27 投影型显示装置 Active CN102147561B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210377776.6A CN103019018B (zh) 2010-02-05 2010-10-27 投影型显示装置和光源装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010023911A JP5491888B2 (ja) 2010-02-05 2010-02-05 投写型表示装置
JP2010-023911 2010-02-05

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210377776.6A Division CN103019018B (zh) 2010-02-05 2010-10-27 投影型显示装置和光源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102147561A CN102147561A (zh) 2011-08-10
CN102147561B true CN102147561B (zh) 2012-11-28

Family

ID=43413967

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210377776.6A Active CN103019018B (zh) 2010-02-05 2010-10-27 投影型显示装置和光源装置
CN2010105254148A Active CN102147561B (zh) 2010-02-05 2010-10-27 投影型显示装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210377776.6A Active CN103019018B (zh) 2010-02-05 2010-10-27 投影型显示装置和光源装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8462296B2 (zh)
EP (1) EP2355524B1 (zh)
JP (1) JP5491888B2 (zh)
CN (2) CN103019018B (zh)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9063402B2 (en) * 2010-03-26 2015-06-23 Nec Corporation Illuminating optical system and projector using the same
JP5672949B2 (ja) * 2010-10-25 2015-02-18 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
EP2466375B1 (en) * 2010-12-17 2019-12-25 Maxell, Ltd. Light Source Apparatus
TWI427397B (zh) * 2011-03-23 2014-02-21 Delta Electronics Inc 光源系統
JP2013012358A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Sharp Corp 照明装置および車両用前照灯
TWI447513B (zh) * 2011-08-03 2014-08-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 投影機光源裝置
CN105549311B (zh) * 2011-08-27 2018-11-13 深圳市光峰光电技术有限公司 投影系统及其发光装置
US10310363B2 (en) 2011-09-22 2019-06-04 Delta Electronics, Inc. Phosphor device with spectrum of converted light comprising at least a color light
US10688527B2 (en) 2011-09-22 2020-06-23 Delta Electronics, Inc. Phosphor device comprising plural phosphor agents for converting waveband light into plural color lights with different wavelength peaks
TWI448806B (zh) 2011-09-22 2014-08-11 Delta Electronics Inc 螢光劑裝置及其所適用之光源系統及投影設備
JP5494610B2 (ja) * 2011-10-17 2014-05-21 カシオ計算機株式会社 投影装置、投影制御方法及びプログラム
CN102650812B (zh) * 2011-11-07 2014-08-06 深圳市光峰光电技术有限公司 光源组件、光源系统及投影装置
CN103365051B (zh) * 2012-04-01 2016-08-03 欧司朗股份有限公司 照明装置及投影仪
JP6136744B2 (ja) 2013-08-15 2017-05-31 ソニー株式会社 光源装置、及び画像表示装置
US9329461B2 (en) * 2013-10-28 2016-05-03 Dell Products, Lp Hybrid light engine for projector
JP6233572B2 (ja) 2013-11-05 2017-11-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置
JP6476545B2 (ja) * 2014-01-22 2019-03-06 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール及びプロジェクター用発光デバイス
CA2939461A1 (en) 2014-02-17 2015-08-20 Ricoh Company, Ltd. Light irradiation device and image display apparatus equipped with the same
CN103974046A (zh) * 2014-04-14 2014-08-06 湖州清维电子科技有限公司 一种激光激发连续白光投影系统及投影方法
CN105093776B (zh) * 2014-05-13 2020-08-25 深圳光峰科技股份有限公司 波长转换装置、光源系统及投影系统
CN105322433B (zh) * 2014-05-28 2020-02-04 深圳光峰科技股份有限公司 波长转换装置及其相关发光装置
US9864263B2 (en) 2014-09-30 2018-01-09 Canon Kabushiki Kaisha Optical unit, optical apparatus using the same, light source apparatus, and projection display apparatus
JP6547270B2 (ja) * 2014-10-10 2019-07-24 株式会社リコー 光源装置及びこの光源装置を有する画像投影装置
WO2017126027A1 (ja) * 2016-01-19 2017-07-27 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 蛍光体ホイールとこれを用いた発光ユニットおよびプロジェクタ
CN110275380B (zh) * 2016-04-19 2021-11-23 台达电子工业股份有限公司 荧光剂装置
JP2018031995A (ja) * 2016-08-26 2018-03-01 株式会社ライトショー・テクノロジー 光源装置および投射型表示装置
JP6711333B2 (ja) * 2017-08-16 2020-06-17 日亜化学工業株式会社 発光装置
CN111247795B (zh) * 2017-10-19 2022-08-12 昕诺飞控股有限公司 用于投影照明的增强白光
CN109932858B (zh) 2017-12-18 2021-04-23 中强光电股份有限公司 照明系统与投影装置
CN110632814A (zh) 2018-06-25 2019-12-31 中强光电股份有限公司 照明系统以及投影装置
JP7014835B2 (ja) * 2019-05-16 2022-02-01 台達電子工業股▲ふん▼有限公司 蛍光カラーホイール及びそれを用いた光源システム
CN111948890B (zh) * 2019-05-16 2023-02-03 台达电子工业股份有限公司 荧光色轮及使用其的光源系统
CN112213908B (zh) * 2019-07-12 2022-12-02 深圳光峰科技股份有限公司 光源系统与显示设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101581410A (zh) * 2008-05-15 2009-11-18 卡西欧计算机株式会社 光源装置及投影机

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0547312A (ja) * 1991-08-13 1993-02-26 Ricoh Co Ltd 蛍光体の下地層およびその製法
JPH10171045A (ja) 1996-12-10 1998-06-26 Seiko Epson Corp 投写型表示装置
JP2002268140A (ja) 2001-03-08 2002-09-18 Seiko Epson Corp 投射型カラー表示装置
JP4182804B2 (ja) * 2003-04-28 2008-11-19 セイコーエプソン株式会社 照明装置および投射型表示装置
JP4829470B2 (ja) 2003-05-14 2011-12-07 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 投写型表示装置
JP2004354495A (ja) * 2003-05-27 2004-12-16 Nec Viewtechnology Ltd 光源装置
US7070300B2 (en) 2004-06-04 2006-07-04 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Remote wavelength conversion in an illumination device
WO2006133214A2 (en) 2005-06-07 2006-12-14 Optical Research Associates Phosphor wheel illuminator
JP2007156270A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Sharp Corp 光源装置及び投射型画像表示装置
JP2007200782A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Ricoh Opt Ind Co Ltd 蛍光体光源およびその製造方法および光源装置および照明装置
TR201809376T4 (tr) 2006-06-02 2018-07-23 Philips Lighting Holding Bv Renkli ve beyaz ışık üreten aydınlatma cihazı.
JP2008293838A (ja) 2007-05-25 2008-12-04 Nikon Corp 光源装置
US7547114B2 (en) * 2007-07-30 2009-06-16 Ylx Corp. Multicolor illumination device using moving plate with wavelength conversion materials
JP2009251147A (ja) 2008-04-03 2009-10-29 Topcon Corp プロジェクター光学系及びプロジェクター
JP4662183B2 (ja) * 2008-04-16 2011-03-30 カシオ計算機株式会社 光源装置及びプロジェクタ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101581410A (zh) * 2008-05-15 2009-11-18 卡西欧计算机株式会社 光源装置及投影机

Also Published As

Publication number Publication date
US20110194038A1 (en) 2011-08-11
EP2355524B1 (en) 2012-08-22
US20130242232A1 (en) 2013-09-19
US8593580B2 (en) 2013-11-26
JP2011164173A (ja) 2011-08-25
CN103019018B (zh) 2015-09-09
CN102147561A (zh) 2011-08-10
CN103019018A (zh) 2013-04-03
EP2355524A1 (en) 2011-08-10
JP5491888B2 (ja) 2014-05-14
US8462296B2 (en) 2013-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102147561B (zh) 投影型显示装置
CN102155639B (zh) 固体光源装置
CN101937127B (zh) 光源装置和投影机
US9081268B2 (en) Lighting device and projection-type display apparatus including lighting device
JP5494053B2 (ja) プロジェクター
CN101937166B (zh) 光源中使用了激光的光源装置以及投影仪
CN101937164B (zh) 光源装置以及投影仪
US9323045B2 (en) Illumination device and projector
CN103062672B (zh) 照明系统与投影装置
US20090128781A1 (en) LED multiplexer and recycler and micro-projector incorporating the Same
WO2011118536A1 (ja) 投写型映像表示装置および光源装置
CN102023468A (zh) 光源装置及投影器
CN104849952A (zh) 光源装置和图像显示设备
TW201235618A (en) Illumination device and image display apparatus
JP2011512547A (ja) 光マルチプレクサとリサイクラ、及び、これらを内蔵するマイクロプロジェクタ
EP2889685B1 (en) Wavelength converter, optical system and light source unit incorporating wavelength converter, and projection device incorporating light source unit
CN109643050A (zh) 照明装置和图像投影装置
JP4581407B2 (ja) 光源ユニットおよびそれを用いた投射型映像表示装置
JP2004302357A (ja) 投写型表示装置の光源装置
CN103868009A (zh) 舞台灯光系统
JPWO2018198201A1 (ja) 固体光源装置およびヘッドライト装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: HITACHI MAXELL LTD.

Free format text: FORMER OWNER: HITACHI LTD.

Effective date: 20150302

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150302

Address after: Osaka Japan

Patentee after: Hitachi Maxell, Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Hitachi Consumer Electronics Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180625

Address after: Kyoto Japan

Patentee after: MAXELL, Ltd.

Address before: Osaka Japan

Patentee before: Hitachi Maxell, Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Kyoto Japan

Patentee after: MAXELL, Ltd.

Address before: Kyoto Japan

Patentee before: MAXELL HOLDINGS, Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220609

Address after: Kyoto Japan

Patentee after: MAXELL HOLDINGS, Ltd.

Address before: Kyoto Japan

Patentee before: MAXELL, Ltd.