CN103309140A - 光源装置及投影机 - Google Patents

Abstract

本发明的光源装置具备：激励光源；多个光源，至少1个射出与上述激励光源不同种类的波段的光；多个准直透镜，使上述各光源的射出光分别为平行光；荧光发光装置，使来自上述激励光源的射出光进行荧光发光；微透镜阵列，一边使来自上述各光源的射出光分别扩散到规定范围，一边在上述规定范围内使亮度分布均匀化；聚光透镜，使从上述微透镜阵列射出的来自各光源的光线束聚光；配置各光源，以使上述多个光源的射出光与上述激励光源的射出光正交。

Description

光源装置及投影机

本申请基于2012年3月14日提出的日本专利申请第2012－056591号主张优先权，这里引用其全部内容。

技术领域

本发明涉及光源装置及投影机。

背景技术

目前，较多使用作为将个人计算机的画面或视频图像、还有存储在存储卡等中的图像数据的图像等向屏幕投影的图像投影装置的数据投影机。在这样的投影机中，以往以高亮度的放电灯为光源的结构是主流，但近年来，较多地开发及提出了作为光源使用发光二极管（LED）或激光发光元件、有机EL或荧光体等的结构。

并且，开发了考虑根据红色、绿色及蓝色用的各LED的芯片形状或发光色而变化的配光特性使光利用效率提高的光源装置及投影机。例如，在由本申请人提出申请的日本特开2011－53323号公报中，公开了一种光源装置及具备该光源装置的投影机，所述光源装置具备：激励光源，将由激光二极管形成的蓝色的波段光射出；荧光轮（旋转板），具有将从该激励光源射出的光吸收并变换为绿色光的可视光的荧光体的层和使从该激励光源射出的光扩散透射的扩散透射层，并由马达旋转驱动；发光二极管，发出红色光。

此外，在日本特开2004－341105号公报中，提出了在由具有透光性的圆板构成的发光板的表面上，排列设置红色、绿色、蓝色荧光体层、在发光板的背面配置紫外线透射、可视光反射的分色滤光片、通过从发光板的背面侧向荧光体层照射紫外光来生成红色、绿色、蓝色波段的光的光源装置。

但是，在上述光源装置中，由于红色、绿色及蓝色波段光的从各发光点的发光方向分别不同，所以用来使各波段光的光轴方向一致地向显示元件照射的光学布局变复杂。并且，由于光学布局较复杂，所以透镜及反射镜的量增加，成本高或成为投影机的小型化的妨碍。

发明内容

本发明是鉴于这样的以往技术的问题而做出的，目的是提供一种小型且发光效率较高的光源装置、和具备该光源装置的投影机。

本发明的光源装置的特征在于，具有：激励光源；荧光发光板，对置于该激励光源；发光光源，发出与来自通过从上述激励光源发出的光而发光的上述荧光发光板的发光光的波段不同的至少两种波段的光；以及分色镜，设置在使上述激励光源发出的光束的光轴与上述发光光源发出的光束的光轴正交的、两光轴交叉的位置上；将由上述分色镜反射的荧光光和透射过上述分色镜的上述发光光源的光朝向同一方向射出。

本发明的投影机的特征在于，具备：上述光源装置；显示元件，生成投影光；光学系统，将来自上述光源装置的射出光导光到上述显示元件；投影光学系统，将由上述显示元件生成的投影光导光；以及投影机控制机构，进行上述显示元件及上述光源装置的控制。

根据本发明，能够提供小型且发光效率较高的光源装置、和具备该光源装置的投影机。

本发明通过以下的详细的说明及附图能够更充分地理解，但它们是专门用于说明的，并不限定本发明的范围。

附图说明

图1是有关本发明的实施方式的投影机的外观立体图。

图2是有关本发明的实施方式的投影机的功能块图。

图3是表示有关本发明的实施方式的投影机的内部构造的平面示意图。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。图1是投影机10的外观立体图。另外，在本实施方式中，投影机10的左右表示相对于投影方向的左右方向，所谓前后，表示投影机10的屏幕侧方向及相对于光线束的行进方向的前后方向。

并且，投影机10如图1所示，是大致长方体形状，在作为投影机壳体的前方的侧板的正面板12的侧方具有投影部，并且在该正面板12上设有多个排气孔17。虽然没有图示，但还具备接收来自遥控器的控制信号的Ir接收部。

此外，在壳体的上壳11上设有键/指示器部37，在该键/指示器部37中，配置有电源开关键及报告电源的开启或关闭的电源指示器、切换投影的开启、关闭的投影开关键、当光源单元、显示元件或控制电路等过热时进行报告的过热指示器等的键及指示器。此外，上壳11覆盖到投影机壳体的上面和左侧面的一部分，为在故障时等将上壳11从下壳16拆下的结构。

进而，在壳体的背面上，在背面板上设有设置USB端子及输入模拟RGB影像信号的影像信号输入用的D－SUB端子、S端子、RCA端子、声音输出端子等的输入输出连接器部及电源适配器插头等的各种端子。此外，在背面板上，形成有多个吸气孔。

接着，使用图2的功能块图对投影机10的投影机控制机构进行说明。投影机控制机构由控制部38、输入输出接口22、图像变换部23、显示编码器24、显示驱动部26等构成。

该控制部38是负责投影机10内的各电路的动作控制的，由CPU、固定地存储有各种设置等的动作程序的ROM及作为工作存储器使用的RAM等构成。

并且，通过该投影机控制机构，将从输入输出连接器部21输入的各种规格的图像信号经由输入输出接口22、系统总线（SB）用图像变换部23变换以统一为适合于显示的规定的格式的图像信号后，向显示编码器24输出。

此外，显示编码器24在使输入的图像信号解压缩存储到视频RAM25中后，根据该视频RAM25的存储内容生成视频信号，向显示驱动部26输出。

显示驱动部26是作为显示元件控制机构发挥功能的，是对应于从显示编码器24输出的图像信号而以适当的帧速率驱动作为空间的光调制元件（SOM）的显示元件51的。

并且，在该投影机10中，通过将从光源单元60射出的光线束经由光学系统向显示元件51照射，用显示元件51的反射光形成光像，经由投影光学系统将图像投影显示到未图示的屏幕上。另外，该投影光学系统的可动透镜组235通过透镜马达45进行用于缩放调节或焦点调节的驱动。

此外，图像压缩/解压缩部31进行将图像信号的亮度信号及色差信号通过ADCT及霍夫曼编码等的处理实施数据压缩、向作为拆装自如的记录媒体的存储卡32依次写入的记录处理。

进而，图像压缩/解压缩部31在再现模式时进行如下处理：将记录在存储卡32中的图像数据读出，将构成一系列的运动图像的各个图像数据以1帧单位解压缩，并将该图像数据经由图像变换部23向显示编码器24输出，使得能够基于存储在存储卡32中的图像数据进行运动图像等的显示的处理。

并且，将在壳体的上壳11上的由主键及指示器等构成的键/指示器部37的操作信号直接向控制部38送出，将来自遥控器的键操作信号用Ir接收部35接收，将由Ir处理部36解调后的代码信号向控制部38输出。

另外，在控制部38上经由系统总线（SB）连接着声音处理部47。该声音处理部47具备PCM音源等的音源电路，在投影模式及再现模式时将声音数据模拟化，驱动扬声器48而扩声放音。

此外，控制部38控制作为光源控制机构的光源控制电路41，该光源控制电路41分别控制光源单元60的红色光源装置、绿色光源装置及蓝色光源装置的发光，以将在图像生成时要求的规定波段的光从光源单元60射出。

进而，控制部38使冷却风扇驱动控制电路43进行通过设在光源单元60等上的多个温度传感器的温度检测，根据该温度检测的结果控制冷却风扇的旋转速度。此外，控制部38还进行通过定时器等使冷却风扇驱动控制电路43在投影机主体的电源关闭后也继续使冷却风扇旋转、或者根据温度传感器的温度检测的结果将投影机主体的电源关闭等的控制。

接着，对该投影机10的内部构造进行说明。图3是表示投影机10的内部构造的平面示意图。

投影机10如图3所示，在中央部分具备光源单元60，在光源单元60的左侧方具备内装有投影光学系统的透镜镜筒225。此外，投影机10在透镜镜筒225与背面板13之间具备DMD等的显示元件51。进而，投影机10在光源单元60的下方具备主控制电路基板。

此外，投影机10在显示元件51与背面板13之间具备使显示元件51冷却的热沉191。此外，在光源单元60与右侧板15之间，具备红色光源121及蓝色光源301用的热沉131、190。

光源单元60具备：绿色光源装置80，由在投影机壳体的左右方向上的大致中央部分上配置的激励光照射装置70、和配置在从该激励光照射装置70射出的光线束的光轴上并配置在正面板12的附近的荧光发光装置100；二色光源装置400，由在激励光照射装置70与荧光发光装置100之间并列配置的蓝色光源装置300和红色光源装置120形成；以及光学系统，变换光路，以使来自荧光发光装置100的射出光及来自红色光源装置120的射出光、来自蓝色光源装置300的射出光的光轴分别为相同的光轴，将各色光向规定的一个面即显示元件51照射。

绿色光源装置80的激励光照射装置70具备由配置为使光轴与背面板13垂直的半导体发光元件形成的激励光源71、和配置在激励光源71与背面板13之间的热沉81。

激励光源71排列配置有两个作为半导体发光元件的蓝色激光二极管，在各蓝色激光二极管的光轴上，分别配置有将来自各蓝色激光二极管的射出光变换为平行光的作为聚光透镜的准直透镜73。

在热沉81与背面板13之间，配置有将外气作为冷却媒体向热沉81侧送风的作为送风风扇的冷却风扇261，通过该冷却风扇261和热沉81将激励光源71冷却。

绿色光源装置80的荧光发光装置100具备配置为与正面板12平行、即与来自激励光照射装置70的射出光的光轴正交的荧光轮101、将该荧光轮101旋转驱动的轮马达110、和将从荧光轮101向背面板13方向射出的光线束聚光的聚光透镜组111。

荧光轮101是圆板状的金属基材，作为凹部而形成有以来自激励光源71的射出光为激励光射出绿色波段的荧光发光光的环状的荧光发光区域，作为接受激励光而荧光发光的荧光体发挥功能。此外，包括荧光发光区域的荧光轮101的激励光源71侧的表面通过用银蒸镀等进行反射镜加工而形成将光反射的反射面，在该反射面上铺设有绿色荧光体的层。

并且，照射在荧光轮101的绿色荧光体层上的来自激励光照射装置70的射出光将绿色荧光体层的绿色荧光体激励，从绿色荧光体向全方位荧光发光后的光线束被直接向激励光源71侧、或者由荧光轮101的反射面反射后被向激励光源71侧射出。

此外，没有被荧光体层的荧光体吸收而照射在金属基材上的激励光被反射面反射，再次入射到荧光体层中，将荧光体激励。由此，通过将荧光轮101的凹部的表面作为反射面，能够提高从作为绿色的光源的激励光源71射出的激励光的利用效率，能够更明亮地发光。

另外，在被荧光轮101的反射面向荧光体层侧反射的激励光中没有被荧光体吸收而向激励光源71侧射出的激励光透射过分色镜141，荧光光被分色镜141反射，所以激励光不会射出到外部。并且，在轮马达110与正面板12之间配置有热沉130等，通过它们将荧光轮101冷却。

由蓝色光源装置300和红色光源装置120形成的二色光源装置400并列设置，使其射出光的光轴与来自激励光源71的光的光轴正交。并且，装置内的蓝色光源装置300具备蓝色光源301、和将来自蓝色光源301的射出光聚光为规定范围的光并射出的准直透镜305。此外，装置内的红色光源装置120具备红色光源121、和将来自红色光源121的射出光聚光为规定范围的光并射出的聚光透镜125。并且，蓝色光源装置300及红色光源装置120配置为，使光轴与来自激励光照射装置70的射出光及从荧光轮101射出的绿色波段光交叉。

蓝色光源301是发出蓝色的波段光的作为半导体发光元件的蓝色激光发光器。此外，红色光源121是发出红色的波段光的作为半导体发光元件的红色激光发光器。进而，蓝色光源装置300及红色光源装置120具备配置在蓝色光源301及红色光源121附近的热沉131、190。

并且，在热沉131、190与正面板12之间，配置有用来将从送风风扇送风、由热沉131、190加温后的冷却媒体吸入并向装置外部排出的作为吸入风扇的冷却风扇261，通过该冷却风扇261将红色光源121及蓝色光源301冷却。

并且，装置内的光学系统由使红色、绿色、蓝色波段的光线束聚光的聚光透镜、及将各色波段的光线束的光轴变换而成为同一光轴的分色镜等构成。

具体而言，在从激励光照射装置70射出的蓝色波段光及从荧光轮101射出的绿色波段光的光轴、和从二色光源装置400射出的红色波段光及蓝色波段光的光轴交叉的位置上，配置有使蓝色及红色波段光透射、将绿色波段光反射而将该绿色光的光轴向左侧板14方向变换90度的分色镜141。

并且，在分色镜141的左方，配置有一边使来自各光源的射出光分别扩散到规定范围一边在规定范围内使亮度分布均匀化的微透镜阵列254。

微透镜阵列254如上述那样，是在入射的射出光的规定范围内使亮度分布均匀化的机构，例如，可以采用以往需要空间的光通道或导光杆。

在本实施方式中，作为微透镜阵列254，采用以0.2至0.4mm间距排列多个微小的微透镜而形成的结构。微透镜作为透镜形状是将平凸非球面透镜或平凹透镜等以格子状或六方格子状等排列的形状。并且，在微透镜阵列254附近，配置有使来自微透镜阵列254的扩散均匀光被透射后的光聚光到显示元件51的有效尺寸上的聚光透镜255。

聚光透镜125、305通过将多个透镜组合而构成为一个聚光透镜。另外，分色镜141配置在激励光照射装置70的光轴与二色光源装置400的光轴交叉的位置。

因而，通过1片分色镜141，能够使红色波段光、绿色波段光及蓝色波段光的各光叠加在同一光路中。

进而，当将从该光源单元60射出的光源光向显示元件51导光时，能够使通过微透镜阵列254成为均匀的强度分布的光线束向光轴变换镜173射出。

此外，具有将由光轴变换镜173反射的光源光向显示元件51有效地照射的聚光透镜174。并且，在该显示元件51与背面板13之间配置有用来将显示元件51冷却的热沉191等。

并且，具有将由显示元件51反射的工作光向屏幕释放的投影光学系统168的透镜组。作为该投影光学系统168，为具备内置在透镜镜筒225中的固定透镜组和内置在可动镜筒中的可动透镜组235并具备缩放功能的可变焦点型透镜，能够通过透镜马达使可动透镜组移动来进行缩放调节及焦点调节。

另外，假设本实施方式的光源装置的蓝色光源301是发出蓝色的波段光的作为半导体发光元件的蓝色激光发光器、红色光源121是发出红色的波段光的作为半导体发光元件的红色激光发光器进行了说明，但并不限定于此，例如也可以是亮度较高的发光二极管。

并且，对于这些红色光源及蓝色光源，进行准直透镜和发光元件的距离调节，使作为不同的波段光的红色波段光及蓝色波段光的两发光光接近并平行地向同一方向射出，以使向微透镜阵列254的照射光聚光到规定范围中而射出。

并且，通过该微透镜阵列254，使光轴一致后的红色、绿色及蓝色波段光在亮度分布中使明亮度均匀化而透射，并由聚光透镜255聚光。并且被聚光透镜255聚光为与显示元件51的有效尺寸同等，向显示元件51照射。

如以上这样，根据本发明的实施方式，通过1片分色镜141，将红色波段光、绿色波段光及蓝色波段光的各光叠加在同一光路中，所以能够提供使光学零件数削减、并且随着光学零件数的削减使光的衰减减轻而实现高亮度的投影光的小型的光源装置、和具备该光源装置的投影机10。

此外，根据本发明的实施方式，通过将发出红色波段光的光源及发出蓝色波段光的光源并列设置做成一个单元，能够使两发光光的光轴接近且平行，向同一方向射出。

进而，根据本发明的实施方式，由于荧光发光装置100具备接受激励光源71射出的光而发出绿色荧光光的荧光板，所以能够形成高亮度的绿色光。

并且，根据本发明的实施方式，通过使用微透镜阵列254，能够用与显示元件51的有效尺寸同等那样小型的光学部件使亮度均匀化。

此外，根据本发明的实施方式，通过在多个光源的射出光与激励光源71的射出光正交的位置配置1片使红色波段光及蓝色波段光透射、使绿色波段光反射的分色镜，能够使三种光一致，做成紧凑的光学系统。

进而，根据本发明的实施方式，通过发光光源分别设有多个发出不同的波段光的上述发光光源元件，各光都能够确保规定的亮度。

并且，根据本发明的实施方式，由于激励光源71是激光发光器，所以能够生成高亮度的绿色波段光。

此外，根据本发明的实施方式，由于发光光源元件是激光发光器，所以能够生成高亮度的红色波段光及蓝色波段光。

进而，根据本发明的实施方式，如果使发光光源元件为发光二极管，则能够降低零件单价。

说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意味着限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替代、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (9)

1.一种光源装置，其特征在于，

具有：

激励光源；

荧光发光板，对置于该激励光源；

发光光源，发出与来自通过从上述激励光源发出的光而发光的上述荧光发光板的发光光的波段不同的至少两种波段的光；以及

分色镜，设置在使上述激励光源发出的光束的光轴与上述发光光源发出的光束的光轴正交的、两光轴交叉的位置上，

将由上述分色镜反射的荧光光和透射过上述分色镜的上述发光光源的光朝向同一方向射出。

2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

上述荧光发光板上具有的荧光体是发出绿色波段光的荧光体；

上述发光光源并列设置有发出蓝色波段光的发光光源元件和发出红色波段光的发光光源元件。

3.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

上述分色镜使蓝色及红色波段光透射，将绿色波段光反射。

4.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

在来自上述发光光源的光透射过上述分色镜后的光路上，还配置有微透镜阵列。

5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

上述发光光源分别设有多个发出不同的波段光的上述发光光源元件。

6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

上述激励光源是激光发光器。

7.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，

上述发光光源元件是激光发光器。

8.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，

上述发光光源元件是发光二极管。

9.一种投影机装置，其特征在于，具备：

权利要求1～8中任一项所述的光源装置；

显示元件，生成投影光；

光学系统，将来自上述光源装置的射出光导光到上述显示元件；

投影光学系统，将由上述显示元件生成的投影光导光；以及

投影机控制机构，进行上述显示元件及上述光源装置的控制。

Images