CN103389614B - 光源装置及投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确保所需的安全性并且实现低成本化的光源装置以及投影仪。光源装置包括多个固体发光元件，具有使全部发光区域与几何光学的一个输出像共轭的光束变换光学系统，全部固体发光元件串联连接，以相互电绝缘的状态相对于散热器固定，供电电路的输入侧与输出侧的电路为电非绝缘，具有用于从主电路接收调制量指定信号的接口电路，构成为对开关元件的导通时间相对于开关周期的比例进行反馈控制，以使输出电流信号所示的电流值与目标电流信号所示的电流值之差变小，接口电路针对与由调制量指定信号指定的调制量相关的模拟量，通过数据绝缘传递单元生成目标电流信号。

Description

光源装置及投影仪

技术领域

本发明例如涉及能够在投影仪等光学装置中使用的、使用半导体激光器等固体发光元件的光源装置及投影仪。

背景技术

例如，在DLP（TM）投影仪或液晶投影仪这样的图像显示用的投影仪、光掩模曝光装置中，以往一直使用氙灯或超高压水银灯等高亮度放电灯（HID灯）。

作为一例，在图16中示出投影仪的原理图（参考：日本特开2004-252112号等）。

如上所述，来自由高亮度放电灯等构成的光源（UsA）的光借助由凹面反射镜或透镜等构成的聚光单元（省略图示）等，输入至光均匀化单元（FmA）的入射端（PmiA），并从射出端（PmoA）输出。在此，作为所述光均匀化单元（FmA），例如能够使用光导，光导也称为积分棒、光隧道等名称，通过由玻璃或树脂等光透射性的材料构成的角柱构成，输入至所述入射端（PmiA）的光按照与光纤相同的原理，一边在所述光均匀化单元（FmA）的侧面反复发生全反射，一边在所述光均匀化单元（FmA）之中传播，由此实现如下功能：即使输入至所述入射端（PmiA）的光的分布存在不均，所述射出端（PmoA）上的照度也充分均匀化。

以所述射出端（PmoA）的四边形的像成像在二维光振幅调制元件（DmjA）上的方式配置照明透镜（Ej1A），由此，通过从所述射出端（PmoA）输出的光照亮所述二维光振幅调制元件（DmjA）。其中，在图16中，在所述照明透镜（Ej1A）与所述二维光振幅调制元件（DmjA）之间配置有镜（MjA）。另外，所述二维光振幅调制元件（DmjA）按照影像信号，按每个像素进行调整，以使光朝向入射至投影透镜（Ej2A）的方向或朝向不入射至投影透镜（Ej2A）的方向，由此在屏幕（Tj）上显示图像。

其中，如上所述的二维光振幅调制元件有时也称为灯泡，在图16的光学系统的情况下，作为所述二维光振幅调制元件（DmjA），一般多使用DMD(TM)（数字·微镜·设备）。

关于光均匀化单元，除了上述的光导之外，还有被称为蝇眼积分器的单元，关于使用该光均匀化单元的投影仪，作为一例，在图17中示出原理图（参考：日本特开2001-142141号等）。

来自由高亮度放电灯等构成的光源（UsB）的光借助由凹面反射镜或透镜等构成的准直单元（省略图示）等，作为大致平行光束，输入至基于蝇眼积分器的光均匀化单元（FmB）的入射端（PmiB），并从射出端（PmoB）输出。在此，所述光均匀化单元（FmB）由入射侧的前级蝇眼透镜（F1B）与射出侧的后级蝇眼透镜（F2B）与照明透镜（Ej1B）的组合构成。所述前级蝇眼透镜（F1B）和所述后级蝇眼透镜（F2B）都通过将同一焦距、同一形状的四边形透镜纵横分别排列多个来形成。

所述前级蝇眼透镜（F1B）的各透镜与位于各自的后级的所述后级蝇眼透镜（F2B）的对应的透镜构成被称为库勒照明的光学系统，因此，库勒照明光学系统纵横排列多个。一般而言，库勒照明光学系统由两片透镜构成，在前级透镜聚光并照亮对象面时，前级透镜不是在对象面上使光源像成像，而是在后级透镜中央的面上使光源像成像，后级透镜配置为使前级透镜的外形的四边形在对象面（希望照明的面）上成像，由此均匀照明对象面。后级透镜的作用在于，在不存在后级透镜的情况下，在光源不是完全的点光源而具有有限的大小时，依赖于其大小而对象面的四边形的周围部的照度下降，为了防止这种现象，通过后级透镜，能够不依赖于光源的大小，而使得到对象面的四边形的周围部为止都成为均匀的照度。

在此，在图17的光学系统的情况下，以向所述光均匀化单元（FmB）输入大致平行光束为基本条件，因此所述前级蝇眼透镜（F1B）与所述后级蝇眼透镜（F2B）的间隔配置为与它们的焦距相等，由此作为库勒照明光学系统的均匀照明的对象面的像生成在无限远处。其中，在所述后级蝇眼透镜（F2B）的后级配置有所述照明透镜（Ej1B），因此对象面从无限远处向所述照明透镜（Ej1B）的焦点面上接近。在纵横排列多个的库勒照明光学系统中，与入射光轴（ZiB）平行且相对于各自的中心轴大致轴对称地输入光束，因此输出光束也大致轴对称，所以由于“向透镜面以相同角度入射的光线与透镜面上的入射位置无关地被折射为朝向焦点面上的相同点”这一透镜的性质、即透镜的傅里叶变换作用，全部库勒照明光学系统的输出都在所述照明透镜（Ej1B）的焦点面上的相同对象面成像。

结果，所述前级蝇眼透镜（F1B）的各透镜面上的照度分布全部重合，由此，与一个库勒照明光学系统的情况相比，照度分布更均匀的一个合成四边形的像形成在所述入射光轴（ZiB）上。通过在所述合成四边形的像的位置配置二维光振幅调制元件（DmjB），由从所述射出端（PmoB）输出的光对作为照明对象的所述二维光振幅调制元件（DmjB）进行照明。其中，在照明时，在所述照明透镜（Ej1B）与所述二维光振幅调制元件（DmjB）之间配置偏振光波束分光器（MjB），由此使得光向所述二维光振幅调制元件（DmjB）反射。另外，所述二维光振幅调制元件（DmjB）按照影像信号，按每个像素进行调制以使光的偏振方向旋转90度或不旋转并反射，从而仅旋转后的光透射所述偏振光波束分光器（MjB）并入射至投影透镜（Ej3B），在屏幕（Tj）上显示图像。

其中，在图17的光学系统的情况下，作为所述二维光振幅调制元件（DmjA），一般多使用LCOS(TM)（硅液晶设备）。在这种液晶设备的情况下，仅能够有效调制规定的偏振方向的光的成分，因此一般将偏振光整列功能元件（PcB）例如插入所述后级蝇眼透镜（F2B）的后级，该偏振光整列功能元件（PcB）用于使与规定的偏振方向平行的成分直接透射，而仅使与规定的偏振方向垂直的成分的偏振方向旋转90度，结果使得全部光都能够有效利用。另外，为了使大致平行光入射至所述二维光振幅调制元件（DmjB），例如在其紧前插入场透镜（Ej2B）。

其中，关于二维光振幅调制元件，除了如图17中记载的反射型之外，透射型的液晶设备（LCD）也被作为适合的光学配置使用（参考：日本特开平10-133303号等）。

然而，在通常的投影仪中，为了彩色显示图像，例如在所述光均匀化单元的前级或者后级配置色轮等动态滤色器，作为R·G·B（红、绿、蓝）顺序颜色光束照明所述二维光振幅调制元件，通过时间分割来实现彩色显示，或者在所述光均匀化单元的后级配置二向色镜或二向色棱镜，分解为R·G·B这3原色而得到的光照明按各色独立设置的二维光振幅调制元件，并配置用于对R·G·B这3原色的调制光束进行色合成的二向色镜或二向色棱镜，为了避免说明繁冗，在图16、图17中省略。

但是，上述高亮度放电灯具有以下缺点：从接通电力向光能的变换效率低、即发热损失大，或者寿命短等。作为克服这些缺点的替代光源，近年来，发光二极管或半导体激光器等固体发光元件受到瞩目。其中，发光二极管与放电灯相比发热损失小，另外寿命长，但放射的光与放电灯同样不具有指向性，因此在上述投影仪或曝光装置等仅能够利用特定方向的光的用途中，存在光的利用效率低的问题，而半导体激光器与发光二极管相同，发热损失小，寿命长，而且指向性高，因此在上述投影仪或曝光装置等仅能够利用特定方向的光的用途中，光的利用效率也很高。

然而，无论是发光二极管还是半导体激光器，在固体发光元件的情况下，一个元件的光放射量小，因此要想实现投影仪等光学装置，需要搭载多个元件，合计来自各固体发光元件的光，来实现规定的光量。因此，例如在日本特开2011-076781号公报中记载了以下技术：多个光源以构成行以及列的方式排列，以所述各光源的光轴相互大致平行的方式由光源保持体保持所述光源群，所述光源保持体经由传热部件与散热器热连接。另外，例如在日本特开2005-129877号公报中，记载了串联连接多个发光二极管的技术。

在对多个固体发光元件同时通电的情况下，从低成本化的观点出发，像这样串联连接比并列连接更加有利。这是因为，在串联连接的情况下，针对连接的固体发光元件整体，施加的电压需要高达一个固体发光元件量的连接个数倍，但流过的电流为一个固体发光元件量即可，因此为小电流即可，与此相对，在并列连接的情况下，针对连接的固体发光元件整体，施加的电压为一个固体发光元件即可，因此为低电压即可，但流过的电流需要为一个固体发光元件量的连接个数倍而较大，串联连接的情况与并联连接的情况存在以上差异，一般而言，与产生高电压的电路相比，流过大电流的电路容易效率变差，而成本变高。

另一方面，与上述高亮度放电灯那样的白色光源不同，发光二极管或半导体激光器等固体发光元件为单色光源，因此例如日本特开2002-268140号公报所记载，需要准备R·G·B各色的固体发光元件来实现彩色化。或者，不准备多色的固体发光元件，而例如在日本特开2004-341105号公报中记载了以下技术：向将发出R、G，B各色的荧光的荧光体层分割而形成的色轮，照射作为单色光源的发出紫外光的固体发光元件的光，成为R·G·B各色的顺序颜色光束。

另外，例如在日本特开2010-231063公报中记载了以下技术：向将发出R、G各色的荧光的荧光体层以及散射或透射B色的层分割而形成的色轮，照射作为单色光源的发出蓝色光的固体发光元件的光，成为R·G·B各色的顺序颜色光束。其中，像这样不使用多色的固体发光元件，而使用发出单色光的固体发光元件和动态颜色变换元件的色轮，是为了简化结构和降低成本。

如上所述，相比以往，虽然为了降低使用固体发光元件的光源装置的成本而进行了努力，但仍然不够。例如，在上述使用发出单色光的固体发光元件和动态颜色变换元件的情况下，R·G·B各色的明亮度与入射的单色光的明亮度不是简单地成比例，因此如果进行调光则不免丧失各色的平衡，而且为了修正荧光体的恶化的影响，需要对各色的平衡进行微妙的调整。或者，为了在上述二维光振幅调制元件所具有的有限的可表现灰度数之下得到精细的灰度表现能力，在昏暗的影像的情况下与昏暗度相应地定量降低R·G·B各色的明亮度，另外在泛红的影像的情况下与泛红程度相应地定量降低G·B色的明亮度等，为了进行这些操作，需要对各色的平衡进行微妙的调整。

但是，在实际进行这些操作的情况下，需要与动态颜色变换中的颜色切换定时相应地改变单色光的明亮度，此时，根据是否对生成单色光的明亮度的控制目标值的调制量指定信号的主电路与使电流流过固体发光元件的供电电路绝缘，进而在绝缘的情况下上述调制量指定信号采取怎样的传送方法，光源装置的成本受到很大影响，但在以往的光源装置中，没有提供最适于低成本化的构成。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2011-076781号

【专利文献2】日本特开2005-129877号

【专利文献3】日本特开2002-268140号

【专利文献4】日本特开2004-341105号

【专利文献5】日本特开2010-231063号

发明内容

本发明所要解决的课题在于，提供一种光源装置及投影仪，针对各固体发光元件、与各固体发光元件固定的散热器、向全部固体发光元件供电的供电电路的输入侧及输出侧、以及生成调制量指定信号的主电路，使它们相互的电绝缘成为适当的构成，由此确保所需的安全性并且实现低成本化。

本发明中的第1发明的光源装置具有包括多个固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的发光元件集合体（Ud）、以及用于向该发光元件集合体（Ud）供电的供电电路（Ub），其特征在于，所述发光元件集合体（Ud）具有用于使全部所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）各自的发光区域（Ky1、Ky2、……）与几何光学的一个输出像（Kf）共轭的光束变换光学系统（Uf），全部所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）被串联连接，构成发光元件串联连接电路（Ns），而且全部所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）以相互电绝缘的状态相对于散热器（Hs）固定；

所述供电电路（Ub）具有用于对该供电电路（Ub）的前级所连接的DC电源（Uv）的输出电压进行降压的变换器电路（Ex），将由所述变换器电路（Ex）生成的输出电压Vo施加至所述发光元件串联连接电路（Ns），所述变换器电路（Ex）包括至少一个开关元件（Qx），而且输入侧与输出侧的电路为电非绝缘，所述供电电路（Ub）还具有：输出电流检测单元（Ix），检测流向所述发光元件串联连接电路（Ns）的所述变换器电路（Ex）的输出电流Io并生成输出电流信号（Si）；供电控制电路（Fx），用于控制所述变换器电路（Ex）；以及接口电路（Tx），用于从主电路（Uh）接收调制量指定信号（Sm）；

所述供电控制电路（Fx）构成为：对所述开关元件（Qx）的导通时间相对于开关周期的比例进行反馈控制，以使所述输出电流信号（Si）所示的电流值与从所述接口电路（Tx）输入的目标电流信号（Sj）所示的电流值之差变小，所述接口电路（Tx）具有用于生成与所述调制量指定信号（Sm）电绝缘的模拟量的数据绝缘传递单元（At），所述接口电路（Tx）针对与由所述调制量指定信号（Sm）指定的调制量相关的模拟量，通过所述数据绝缘传递单元（At）生成所述目标电流信号（Sj）。

本发明中的第2发明的光源装置的特征在于，所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）具有芯片形状，多个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）固装在绝缘材料基板（Pih）上，所述绝缘材料基板（Pih）固定在所述散热器（Hs）上。

本发明中的第3发明的光源装置的特征在于，所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）具有被外围器覆盖的构造，该外围器由金属壳体部（My1、My2、……）和光透射窗部（Wy1、Wy2、……）构成，以经由绝缘部件（IsA1、IsA2、……）和绝缘部件（IsB1、IsB2、……），从光射出侧及其相反侧由所述散热器（Hs）和固定用部件（Fs）夹着所述金属壳体部（My1、My2、……）的方式，配置所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）、所述散热器（Hs）和所述固定用部件（Fs），所述固定用部件（Fs）具有弹性，通过将该固定用部件（Fs）固定于所述散热器（Hs），所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）被固定于所述散热器（Hs）。

本发明中的第4发明的光源装置的特征在于，所述光束变换光学系统（Uf）由与所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）分别对应设置的准直透镜（Lz1、Lz2、……）构成，以平行光相对于所述金属壳体部（My1、My2、……）的基准面（Pz1、Pz2，……）在特定的方向射出的方式，对所述金属壳体部（My1、My2、……）设置固装有所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）的透镜支架（Hz1、Hz2、……）。

本发明中的第5发明的光源装置的特征在于，所述透镜支架（Hz1、Hz2、……）兼做所述绝缘部件（IsA1、IsA2、……）。

本发明中的第6发明的投影仪的特征在于，利用第1～5的发明所记载的光源装置来投影显示图像。

本发明中的第7发明的投影仪的特征在于，所述DC电源（Uv）对商用电源（Ps）进行变换来生成输出电压，所述DC电源（Uv）的输出与所述商用电源（Ps）为电非绝缘。

发明效果

能够提供一种确保所需的安全性并且实现低成本化的光源装置以及投影仪。

附图说明

图1示出简化表示本发明的光源装置的框图。

图2示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图3示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图4示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图5示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图6示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图7示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图8示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图9示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图10示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图11示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图12示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图13示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图14示出简化表示本发明的光源装置的实施例的一部分的一个方式的图。

图15示出简化表示本发明的投影仪的实施例的一个方式的框图。

图16示出说明本发明的投影仪所涉及的以往的一种投影仪的一部分的一个方式的原理图。

图17示出说明本发明的投影仪所涉及的以往的一种投影仪的一部分的一个方式的原理图。

标记说明

A01运算放大器

A02运算放大器

As半导体激光器活性层

As’半导体激光器活性层

At数据绝缘传递单元

Bf输出光束

By1光束

By2光束

C01积分电容器

C02相位补偿电容器

CK调制数据闩锁信号

Ci放射模式

CiA放射模式

Cx平滑电容器

D0～D7调制数据信号

D01LED

D02光电二极管

D03光电二极管

DA01DA变换器

Dm二维光振幅调制元件

DmjA二维光振幅调制元件

DmjB二维光振幅调制元件

Dx续流二极管

Dy1固体发光元件

Dy2固体发光元件

Ej1照明透镜

Ej1A照明透镜

Ej1B照明透镜

Ej2投影透镜

Ej2A投影透镜

Ej2B场透镜

Ej3B投影透镜

Ex变换器电路

F1B前级蝇眼透镜

F2B后级蝇眼透镜

Fh贯通孔

Fm光均匀化单元

FmA光均匀化单元

FmB光均匀化单元

Fs固定用部件

Fsf突出部

Fx供电控制电路

Gx栅极驱动电路

HpA粘接剂灌封

HpB粘接剂灌封

HpC粘接剂灌封

HpD粘接剂灌封

Hs散热器

Hz1透镜支架

Hz1’透镜安装体

Hz2透镜支架

Hz2’透镜安装体

IsA1绝缘部件

IsA2绝缘部件

IsB1绝缘部件

IsB2绝缘部件

Ix输出电流检测单元

Kf输出像

Ky1发光区域

Ky2发光区域

LCD液晶设备

LDA半导体激光器阵列设备

La放射角度修正透镜阵列

Lg1透镜

Lg2透镜

Lmx1周边光线

Lmx2周边光线

Lmy1周边光线

Lmy2周边光线

LmyA1周边光线

LmyA2周边光线

Lp中心光线

Lp’中心光线

Lps中心光线

Lx扼流圈线圈

Lz1准直透镜

Lz2准直透镜

Ma1镜

Ma2镜

Mb螺钉

Mh螺孔

MjA镜

MjB偏振光波束分光器

Ms衬垫

My1金属壳体部

My2金属壳体部

Ns发光元件串联连接电路

Pc盖

PcB偏振光整列功能元件

Ph固定用孔

Pih绝缘材料基板

Pim安装绝缘材料层

Pmd安装台

PmiA入射端

PmiB入射端

PmoA射出端

PmoB射出端

Ps商用电源

Pu1发光元件模组

Pu2发光元件模组

Pw窗

Py封装

Pz基准面

Pz1基准面

Pz2基准面

Q0～Q7闩锁调制数据信号

Q01晶体管

Qx开关元件

R01电阻

R02电阻

R03电阻

Sa调制量相关信号

Sg栅极驱动信号

Si输出电流信号

Sj目标电流信号

Sm调制量指定信号

Sp旋转相位信号

Sr影像信号

T10节点

T11节点

T20节点

T21节点

Tj屏幕

Tx接口电路

TyA通电用端子

TyB通电用端子

U01寄存器

U02DC电源

Ua信号变换电路

Ub供电电路

Ud发光元件集合体

Uf光束变换光学系统

Uh主电路

UsA光源

UsB光源

UvDC电源

Vx输出电压检测单元

Wc荧光体轮

Wf聚光光学系统

Wi聚光器光学系统

Wy1光透射窗部

Wy2光透射窗部

ZiB入射光轴

具体实施方式

在本发明相关的说明中，关于共轭这样的用语，作为几何光学领域中的一般用语，例如在言及A与B共轭时，意思是：至少基于近轴理论，由于具有透镜等的成像功能的光学元件的作用，A被成像为B，或者B被成像为A。此时，A、B是像，当然包括孤立的点像作为对象，而且还包括由多个点像构成的集合、以及点像连续分布而成的有扩展的像作为对象。

在此，点像或像点（即像）作为几何光学领域中的一般用语，包括以下几种情况中的任一种而不做区别：实际上光从该点放射的情况；光向该点收敛行进，如果放置屏幕则映出亮点的情况；看起来光向该点收敛行进（但该点在光学系统的内部而不放置屏幕）的情况；看起来光从该点放射（但该点在光学系统的内部而不放置屏幕）的情况。其中，认为平行光束形成无限远处的像点。

此时，即使输出像（Kf）伴有以下现象，只要在装入本光源装置的投影仪等主体装置中能够有效地利用生成的输出像，则可以忽略这些现象：即使是在几何光学的设计中应该生成点像的条件，但由于衍射现象而实际上未形成点像，而形成扩展为一定面积的聚光区域的现象；由于成像中的像差或焦点调整误差、透镜等光学元件的缺陷或组装误差等而产生模糊，只形成与基于衍射现象的极限的聚光区域相比以更大面积扩展的聚光区域的现象；进而由于光学系统的组装调整误差等，像点的位置从理想的设计位置偏离的现象。

首先，利用简化表示本发明的光源装置的框图、即图1，说明用于实施本发明的方式。构成发光元件集合体（Ud）的各固体发光元件（Dy1、Dy2、……）例如是半导体激光器，将它们串联连接来构成发光元件串联连接电路（Ns）。进而，为了将所述发光元件串联连接电路（Ns）中流过电流时产生的热排出，所述各固体发光元件（Dy1、Dy2、……）以相互施以电绝缘的状态相对于散热器（Hs）固定，以实现所需的热接触。

另外，在所述发光元件集合体（Ud）中设有光束变换光学系统（Uf），该光束变换光学系统（Uf）接受来自所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）各自的发光区域（Ky1、Ky2、……）的光束（By1、By2、……），变换为输出光束（Bf）并输出，由此构成为各个所述发光区域（Ky1、Ky2、……）作为整体成像为共通的一个输出像（Kf）。其中，作为本光源装置的所述输出像（Kf），也可以设为生成无限远处的像点。这是因为：无限远处的像点能够在装入本光源装置的投影仪等主体装置中根据需要使用凸透镜等简单地变换为任意位置的像点。当然，也可以在该像点位置设置光纤的一端的芯端面来输入光，并利用从该光纤的另一端的芯端面射出的光。

其中，在如上所述像点在无限远处的情况下，来自各个所述发光区域（Ky1、Ky2、……）的光束需要被准直，但在无法使准直后的光束的粗细足够粗时，不得不成为发散光，严密地说，无法使用凸透镜等使全部光束成像为一个像点。在这种情况下，来自各个所述发光区域（Ky1、Ky2、……）的光束的主光线、即光束的中心光线相互平行，在输出侧应该成为远心系统，因此在后级插入凸透镜等的情况下，在与原本设想的无限远处对应的像点位置生成出瞳，但只要其大小充分小，能够由投影仪等的主体装置有效利用，则将其作为所述输出像（Kf）对待即可。

用于向所述发光元件串联连接电路（Ns）流通规定的电流的供电电路（Ub）具备能够将其前级所连接的DC电源（Uv）的电压降压至比其更低的电压的变换器电路（Ex），所述变换器电路（Ex）的输出电压Vo从其输出的节点（T20、T21）施加至所述发光元件串联连接电路（Ns）。所述变换器电路（Ex）在其输入的节点（T10、T11）与所述节点（T20、T21）的相互之间具有例如未通过变压器绝缘的非绝缘的构造，例如通过基于FET的开关元件（Qx）的开关动作产生所述输出电压Vo，供电控制电路（Fx）构成为：生成用于使所述开关元件（Qx）成为导通状态或者断开状态的栅极驱动信号（Sg），该信号经由栅极驱动电路（Gx）施加给所述开关元件（Qx）。

流向所述发光元件串联连接电路（Ns）的电流、即所述变换器电路（Ex）的输出电流Io由输出电流检测单元（Ix）检测，并生成与所述输出电流Io的大小相关的输出电流信号（Si）。另一方面，输出电流Io的目标值通过与该目标值的大小相关的目标电流信号（Sj）施加给所述供电控制电路（Fx），该供电控制电路（Fx）对所述开关元件（Qx）的开关动作的占空循环比、即导通时间相对于开关周期的比例进行反馈控制，以使所述输出电流Io与其目标值之差变小。

主电路（Uh）、即装入本光源装置的投影仪等主体装置（或者，尤其是主体装置中包括的负责生成影像信号的控制电路）为了实现以如上所述的事项为目的的各色的平衡的微妙调整等，生成用于规定所述目标电流信号（Sj）的大小的调制量指定信号（Sm），本光源装置由接口电路（Tx）接收该调制量指定信号（Sm）。在所述接口电路（Tx）中，通过用于生成与所述调制量指定信号（Sm）电绝缘的模拟量的数据绝缘传递单元，变换为具有所述调制量指定信号（Sm）所指定的大小的模拟的所述目标电流信号（Sj）。

在如上构成的本发明的光源装置中，从来自多个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的所述光束（By1、By2、……）形成一个所述输出像（Kf），因此本光源装置的输出能够在实质上视为点光源，因此例如在将本光源装置用作投影仪用的光源的情况下，能够最大限度地提高光的利用效率。

另外，所述各固体发光元件（Dy1、Dy2、……）串联连接，因此串联连接的全部固体发光元件由共通的唯一一个电流环路驱动，由此来自所述供电电路（Ub）的输出电流Io被抑制为最小限度，无需使用高成本的大电流用的电路元件，能够实现低成本化。进而，能够较低地抑制由电流产生的电路元件的焦耳损失，因此电路的效率提高，发热得到抑制，能够较低地设定所需的冷却能力，能够实现低成本化。进而，所述变换器电路（Ex）非绝缘即可，不需要例如使用变压器等对输入侧即与所述节点（T10、T11）导通的系统同输出侧即与所述节点（T20、T21）导通的系统进行绝缘，因此能够实现低成本化。

其中，在本发明的光源装置中，通过上述减轻焦耳损失和不需要绝缘用变压器的特征，对于本光源装置和装入本光源装置的投影仪等主体装置，不仅能够期待实现低成本化，而且能够期待实现小型化和轻量化。

其中，例如，如果设所述各固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的电压为4.5V，固体发光元件的串联个数为50个，则应该在所述发光元件串联连接电路（Ns）的两端施加的电压为225V。因此，作为所述DC电源（Uv），需要准备输出针对该电压加上用于实现高速且稳定的控制的富余量而得到的电压、例如270V程度的电源。另外，在所述散热器（Hs）由金属等导电性材料构成，且在一个所述散热器（Hs）上固定全部所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的情况下，在对上述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）实施的电绝缘上有可能经由所述散热器（Hs）施加最大225V的电压，因此对上述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）实施的电绝缘需要与该电压相应的承受力。

其中，关于所述发光元件串联连接电路（Ns）中串联连接的各个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……），例如在一个封装内多个固体发光元件并列连接并收纳而成的元件也能够用作本发明的光源装置的固体发光元件。

一般而言，半导体激光器或发光二极管等固体发光元件由于制造不均等，即使流通相同电流，端子间所产生的电压按每个固体发光元件不同，因此如果将多个元件并列连接，则有可能发生显著的电流不均衡。因此，在本发明的光源装置中，以各个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）串联连接作为基本，但在上述一个封装内多个固体发光元件并列连接而收纳并从厂商供给的情况下，封装内包含的各固体发光元件是在一个半导体基板上形成多个固体发光元件而成的元件，为了并列连接也没有问题，选择特性一致的固体发光元件进行组合，并且通过收纳在相同封装内来置于同一热环境中，因此无需在意并列连接，能够视为一个固体发光元件。

同样，为了并列连接也没有问题，构成为选择特性一致的固体发光元件进行组合而并列连接，并使组合的组内的全部固体发光元件的热接触良好而置于同一热环境中，由此将所述组视为一个固体发光元件，能够用作本发明的光源装置的固体发光元件。

所述发光元件串联连接电路（Ns）所能够包括的所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的个数存在上限。如果使所述发光元件串联连接电路（Ns）所包括的固体发光元件的个数依次增加，在应该向所述发光元件串联连接电路（Ns）施加的电压成为与所述DC电源（Uv）的电压相同程度时，固体发光元件的个数无法继续增加。实际上，估计用于实现高速且稳定的控制的富余量，优选向串联连接极限个数的所述发光元件串联连接电路（Ns）施加的电压抑制为所述DC电源（Uv）的电压的80％程度的个数以下。

所述发光元件串联连接电路（Ns）所包括的各个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）存在特性不均，因此在发光元件串联连接电路（Ns）存在多个的情况下，各自包括的固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的个数即使相同，一般而言就算施加相同电压，流通的电流也不相同。因此，如果需要将各个所述发光元件串联连接电路（Ns）中流通的电流控制为期望值，就算希望连接的固体发光元件的个数超过了上述串联连接极限个数，在一个所述供电电路（Ub）上并列连接多个所述发光元件集合体（Ud）的使用方法也是不适当的。在这种情况下，能够通过采用下述方法来解决：在所述DC电源（Uv）上，并联连接需要个数的由一个所述供电电路（Ub）和一个所述发光元件集合体（Ud）构成的组。

其中，关于由所述发光元件串联连接电路（Ns）和与其串联连接的开关设备构成的组，相对于将其多组并列连接的使用方法，也能够采用下述使用方法：设为从一个所述供电电路（Ub）供电的构成，并总是仅选择一个所述开关设备并控制使其导通。在该情况下，也能够采用下述使用方法：按每个组使连接的固体发光元件的种类（例如发光色）不同，与选择的开关设备相应地使所述调制量指定信号（Sm）变化，独立地设定每个发光元件串联连接电路（Ns）中流通的电流模式。在此，FET等作为使用的开关设备是合适的，针对之前的图1而言，将该开关设备插入至所述发光元件串联连接电路（Ns）与低压侧的节点（T20）之间即可。

其中，在串联连接多个固体发光元件而成的所述发光元件串联连接电路（Ns）的情况下，存在下述问题：以断路模式故障的固体发光元件即使出现了1个，所述发光元件串联连接电路（Ns）整体也以断路模式故障而不能使用。为了解决该问题，例如将1个以上的固体发光元件的串联连接部分作为一个组，将所述发光元件串联连接电路（Ns）视为多个组串联连接而成的电路，按每个组事先并联连接短路设备，将以断路模式故障的固体发光元件所存在的组的短路设备设为导通状态、即短路状态，由此电流被旁通而恢复作为整体的串联连接，因此能够避免整体不能使用的问题。

在此，作为使用的短路设备，例如也能够使用SCR（即半导体开关元件）或FET等具有控制端子的元件，而以下元件是适合的：像2端子元件、例如高压触发二极管或SSS那样，在端子间产生的电压超过阈值之前为断开状态，若超过阈值则转移至导通状态并开始流通电流，只要流通预定值的电流则维持导通状态的元件；像齐纳二极管那样，若端子间产生的电压上升则端子间阻抗急剧下降，以实质上维持阈值（即齐纳电压）的方式动作的元件。在此，在选择2端子元件时，选择具有下述阈值的元件即可：该阈值与在流通输出电流Io时一个组所包括的固体发光元件整体所产生的电压相比，高用于实现稳定动作的适当的富余电压。

例如，在所述固体发光元件为一个正向电压的最大值为5.3V的半导体激光器，且串联连接50个半导体激光器来构成所述发光元件串联连接电路（Ns）的情况下，例如，将串联连接2个半导体激光器而成的部分作为一个组，视为总计25个组串联连接，按每个组并列连接齐纳二极管，例如估计0.4V的富余电压，选择具有11V的齐纳电压的齐纳二极管即可。或者，例如将串联连接5个半导体激光而成的部分作为一个组，视为总计10个组串联连接，按每个组并列连接SCR，则例如估计1.5V的富余电压，以28V的阈值电压的方式构成栅极电路。

图2示出能够在本发明的光源装置中使用的所述变换器电路（Ex）的具体化的一例。以降压斩波电路作为基本的所述变换器电路（Ex）构成为：从与所述节点（T10、T11）连接的所述DC电源（Uv）接受电压的供给而动作，进行针对所述发光元件串联连接电路（Ns）的供电量调整。在所述变换器电路（Ex）中，通过FET等开关元件（Qx）对来自所述DC电源（Uv）的电流进行导通·断开的切换，经由扼流圈线圈（Lx）对平滑电容器（Cx）进行充电，该电压从节点（T20、T21）施加给所述发光元件串联连接电路（Ns），能够使电流流向所述发光元件串联连接电路（Ns）。

其中，在所述开关元件（Qx）为导通状态的期间，通过流通所述开关元件（Qx）的电流，直接进行向所述平滑电容器（Cx）的充电和向作为负荷的所述发光元件串联连接电路（Ns）的电流供给，并且在所述扼流圈线圈（Lx）中以磁通量的形式蓄积能量，另一方面，在所述开关元件（Qx）为断开状态的期间，通过经由续流二极管（Dx）的所述扼流圈线圈（Lx）中以磁通量的形式蓄积的能量、以及来自所述平滑电容器（Cx）的放电，进行向所述发光元件串联连接电路（Ns）的电流供给。在这种降压斩波型的所述变换器电路（Ex）中，通过所述开关元件（Qx）为导通状态的期间相对于所述开关元件（Qx）的动作周期之比、即占空循环比，能够调整向所述发光元件串联连接电路（Ns）的供电量。在此，具有某占空循环比的栅极驱动信号（Sg）由供电控制电路（Fx）生成，经由栅极驱动电路（Gx），控制所述开关元件（Qx）的栅极端子，由此控制来自所述DC电源（Uv）的电流的导通·断开。

构成为流向所述发光元件串联连接电路（Ns）的输出电流Io和施加给所述发光元件串联连接电路（Ns）的输出电压Vo能够由输出电流检测单元（Ix）和输出电压检测单元（Vx）检测，关于所述输出电流检测单元（Ix），能够使用分流电阻来简单地实现，另外关于所述输出电压检测单元（Vx），能够使用分压电阻来简单地实现。

所述DC电源（Uv）的输入与商用电源（Ps）连接而向后级进行电力供给，具有例如未通过变压器绝缘的非绝缘的构造，因此，在所述DC电源（Uv）的输出与所述商用电源（Ps）为电非绝缘的情况下，如上所述，所述变换器电路（Ex）的输入侧与输出侧的电路也为电非绝缘，因此从所述变换器电路（Ex）供电的所述发光元件串联连接电路（Ns）也与所述商用电源（Ps）为电非绝缘。

在这种情况下，如上所述，所述各固体发光元件（Dy1、Dy2、……）在相互实施电绝缘的状态下，相对于散热器（Hs）以实现所需的热接触的方式固定，因此如上所述，在所述散热器（Hs）由金属等导电性材料构成的情况下，所述散热器（Hs）也不会成为危险电压充电部。因此，只要使针对上述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）实施的电绝缘具有安全标准所要求的绝缘承受力，装入本光源装置的投影仪等主体装置的箱体即使为导电性，也能够将所述散热器（Hs）与其直接连接。

如此，本发明的光源装置不产生安全上的问题，作为与商用电源（Ps）连接的所述DC电源（Uv），其输出即使从相对于所述商用电源（Ps）非绝缘地构成的元件也能够接受供电，因此能够有助于装入本光源装置的投影仪等主体装置的低成本化。一般而言，在投影仪等中，作为这种与商用电源（Ps）连接而输入输出非绝缘的DC电源，多使用以升压斩波作为基本的廉价的功率因数改善有源滤波器型DC电源，本光源装置当然能够从该类型的DC电源接受供电。

在所述接口电路（Tx）中，与所述调制量指定信号（Sm）电绝缘的模拟量的生成，例如能够利用与基于光纤的数字数据转发中使用的技术相同的技术来实现。例如，能够通过下述形式的数据绝缘传递单元（At）实现：将所述调制量指定信号（Sm）设为某比特长的并行的数字数据，首先使用并行·串行变换电路将其变换为串行电信号之后，通过调制电路和发光元件，变换为以该串行电信号调制的光信号，接着通过与调制电路电绝缘的受光元件和解调电路，对该光信号进行解调并变换为串行电信号，使用串行·并行变换电路复原为相同比特长的并行的数字数据，由此生成与调制量指定信号（Sm）电绝缘的同样形式·同样内容的电信号之后，将其通过DA变换器变换为模拟信号。

或者，也能够通过下述模拟量传递形式的数据绝缘传递单元（At）实现：将所述调制量指定信号（Sm）作为数字数据，首先变换为与数据内容相关的模拟量，接着将其变换为电绝缘的其他信号之后，得到作为目的的模拟信号。

例如，能够通过下述方式的模拟量传递形式的数据绝缘传递单元（At）来得到作为目的的模拟信号：将所述调制量指定信号（Sm）作为某比特长的并行的数字数据，将其变换为具有与数据内容相关的脉冲宽度的串行信号（所谓PWM），接着使用光耦合器将其变换为电绝缘的串行信号之后，使用低通滤波器去除脉冲性成分而变换为电平信号。另外，通过替代上述脉冲宽度，而变换为具有与数据内容相关的脉冲频度或频率的串行信号（所谓FM）的方式的模拟量传递形式的数据绝缘传递单元（At），也能够进行同样的处理。进而，能够替代使用上述光耦合器，而使用经由绝缘变压器向2次侧传送并解调的磁耦合方式。

另外，能够通过下述方式的模拟量传递形式的数据绝缘传递单元（At）来得到作为目的的模拟信号：例如同样将所述调制量指定信号（Sm）作为某比特长的并行的数字数据，使用DA变换器变换为具有与数据内容相关的大小的模拟信号，针对该模拟信号以电绝缘的状态传递模拟量。图3示出本发明的光源装置中能够使用的基于上述最后描绘的方式的所述接口电路（Tx）的具体化的一例。

从所述主电路（Uh）接收的所述调制量指定信号（Sm）输入至位于信号变换电路（Ua）之中的寄存器（U01）。在此，所述调制量指定信号（Sm）由8比特长的数字的调制数据信号（D0～D7）和调制数据闩锁信号（CK）构成，在数据确定时，设想所述调制数据闩锁信号（CK）从低电平转移至高电平。所述寄存器（U01）在接受到所述调制数据闩锁信号（CK）的低电平向高电平的迁移时，保持所述调制数据信号（D0～D7）的各比特值，并作为闩锁调制数据信号（Q0～Q7）输入至DA变换器（DA01），该DA变换器（DA01）输出与所述闩锁调制数据信号（Q0～Q7）所表现的值对应的、因此与所述调制量指定信号（Sm）成比例的模拟的调制量相关信号（Sa）。

所述调制量相关信号（Sa）输入至用于以电绝缘的状态传递模拟量的、基于使用光耦合器（例如Avago公司制的HCNR201）的绝缘方式的、模拟量传递形式的数据绝缘传递单元（At）。上述模拟量传递形式的数据绝缘传递单元（At）的LED（D01）被从具有适当的电压的DC电源（U02）经由电阻（R01）流入晶体管（Q01）的发射极端子的电流驱动，构成发射极跟随器电路的所述晶体管（Q01）的基极端子被运算放大器（A01）的输出信号驱动。

所述调制量相关信号（Sa）经由电阻（R02）输入至所述运算放大器（A01）的反转输入端子。同样，在所述运算放大器（A01）的反转输入端子输入来自与所述LED（D01）光耦合的光电二极管（D02）的电流信号，进而经由积分电容器（C01）还被反馈所述运算放大器（A01）的输出信号，因此，所述运算放大器（A01）作为对流向所述LED（D01）的电流进行反馈控制以使来自所述光电二极管（D02）的电流信号与所述调制量相关信号（Sa）的差异变小的误差积分电路发挥功能。

另一方面，在与所述运算放大器（A01）及其连接的电路电绝缘的运算放大器（A02）的反转输入端子，输入来自与所述LED（D01）光耦合的光电二极管（D03）的电流信号，进而经由电阻（R03）以及与其并列的响应速度限制用的相位补偿电容器（C02）还被反馈所述运算放大器（A02）的输出信号，因此，所述运算放大器（A02）输出与来自所述光电二极管（D03）的电流信号成比例的电压信号。结果，所述光电二极管（D02）和所述光电二极管（D03）同样与所述LED（D01）光耦合，并同时被驱动，因此所述光电二极管（D02）以及所述光电二极管（D03）所输出的电流信号的大小与所述调制量相关信号（Sa）的大小成比例，因此所述运算放大器（A02），在与所述调制量指定信号（Sm）电绝缘的状态下，生成模拟的所述目标电流信号（Sj）作为与所述调制量指定信号（Sm）的大小成比例的电压信号。

其中，作为所述模拟量传递形式的数据绝缘传递单元（At），除了上述光耦合器绝缘方式之外，例如还能够使用以高频进行AM调制、经由绝缘变压器向2次侧传送并解调的磁耦合方式等。

接着，利用作为简化示出本发明的光源装置的一部分的一例的概念图的图4，说明用与实施本发明的方式。图4（a）示出收纳了固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的封装的外观，图4（b）示出所述封装的内部构造。散热器（Hs）由金属等导热性好的材料构成，形成封装（Py）的底面，也可以经由固定用孔（Ph）将所述散热器（Hs）与更大的散热器固定，成为一体来作为散热器发挥功能。在以金属或陶瓷等为材料的盖（Pc），设有用于取出从固体发光元件（Dy1、Dy2、……）发出的光束的窗（Pw），与所述散热器（Hs）接合而设为气密封接构造。

在所述盖（Pc）的内部，在所述散热器（Hs）上利用粘接等手段，例如固定氮化铝等导热性好的绝缘材料基板（Pih），在该绝缘材料基板（Pih）之上，直接或经由构造物利用粘接等手段，固装所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）。其中，在所述盖（Pc）内部的空间，为了防止所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）等的恶化，封入稀有气体等气体。其中，本发明的光源装置也可以由多个封装（Py）构成。以下，针对在所述绝缘材料基板（Pih）之上固装的结构的若干例，参照作为简化示出本发明的光源装置的一部分的一例的概念图的图5、图6、图7进行说明。

在图5中描述出：固体发光元件（Dy1、Dy2、……）固装在由金属等导热性良好的材料构成的安装台（Pmd）之上，构成发光元件模组（Pu1），将多个发光元件模组（Pu1、Pu2、……）固装在例如氮化铝等导热性好的绝缘材料基板（Pih）之上。其中，在所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）与所述安装台（Pmd）之间设置安装绝缘材料层（Pim），由此确保各个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）之间的绝缘。因此，构成为各个所述发光元件模组（Pu1、Pu2、……）之间的绝缘、以及所述发光元件模组（Pu1、Pu2、……）与所述散热器（Hs）之间的绝缘由绝缘材料基板（Pih）确保。其中，所述安装绝缘材料层（Pim）所需的绝缘承受力为：在所述发光元件串联连接电路（Ns）中流通所需的电流时在1个所述安装台（Pmd）上安装的全部所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的串联连接部所可能产生的最大电压上，加上富余而得到的量。

在此，将所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）设为半导体激光器，以半导体基板的形成有发光区域的端面在图中向上的方式，将半导体基板的背面固装在所述安装绝缘材料层（Pim）上。因此，来自发光区域的中心光线（Lp）与所述绝缘材料基板（Pih）垂直，但光束由于衍射现象的影响而具有发散角。半导体激光器活性层的宽度方向的周边光线（Lmx1、Lmx2）的发散角小，但由于活性层的厚度薄，厚度方向的周边光线（Lmy1、Lmy2）的发散角大，放射模式（Ci）、即表示放射角度域的锥体的底面成为在所述发光元件模组（Pu1、Pu2、……）的排列方向上长的楕圆。

在图6中，安装绝缘材料层（Pim）形成于安装台（Pmd）的上侧的面（与绝缘材料基板（Pih）平行），将各个固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的半导体基板的背面固装在该面上，因此来自所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的发光区域的中心光线（Lp）与所述绝缘材料基板（Pih）平行射出。构成为将镜（Ma1、Ma2、……）与发光元件模组（Pu1、Pu2、……）一起固装在所述绝缘材料基板（Pih）上，由此反射所述中心光线（Lp），成为在与所述绝缘材料基板（Pih）垂直的方向上立起的中心光线（Lp’）并射出。

与图6相同，在图7中描述了下述情形：安装绝缘材料层（Pim）也形成于安装台（Pmd）的上侧的面，将各个固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的半导体基板的背面固装在该面上，但将所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）设为面发光的半导体激光器，以半导体基板的形成有发光区域的表面在图中向上的方式构成。由此，来自所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的发光区域的中心光线（Lp）与绝缘材料基板（Pih）垂直地射出。在该情况下，放射模式（Ci）、即表示放射角度域的锥体的底面大致为圆形。

从所述封装（Py）的所述窗（Pw）的外侧观察，各个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的发光区域（Ky1、Ky2、……）能够视为在同一平面内独立地纵横排列的点像集合。这样，如上所述，来自各点像的放射角度域的发散角比较大，因此使全部固体发光元件各自的发光区域与几何光学的一个输出像共轭这一用于构成本发明的条件，无法通过一个同轴透镜系统实现。

如作为简化示出本发明的光源装置的一部分的一例的概念图的图8所示，为了避免该问题，与该点像集合的各点像相对应地排列各自独立的透镜（Lg1、Lg2、……）来构成所述光束变换光学系统（Uf），由此使各点像成像为几何光学的一个输出像（Kf）即可。其中，如果设置所述光束变换光学系统（Uf）的位置离所述封装（Py）过远，从所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）分别发出的光束相互重叠，来自多个固体发光元件的光射入1个透镜（Lg1、Lg2、……），无法实现希望的成像，因此需要以光束不重叠的程度，使所述光束变换光学系统（Uf）接近所述封装（Py）来设计。

另外，在端面具有活性层的半导体激光器的情况下，如果发散角大的方向上的固体发光元件的排列间隔不充分设置，则发生下述问题：即使所述光束变换光学系统（Uf）与所述封装（Py）接近直到相接，从固体发光元件发出的光束也重叠。因此，例如，在图5的构成中，优选以不发生该问题的程度，将所述发光元件模组（Pu1、Pu2、……）的间隔设定为大于发光元件模组上的所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的间隔。

关于所述光束变换光学系统（Uf）的透镜，例如，若以所述封装（Py）的所述散热器（Hs）的上表面作为基准面（Pz），将与该基准面垂直的方向上的无限远处设定为所述输出像（Kf），则使所述透镜（Lg1、Lg2、……）作为准直透镜发挥功能，各个所述透镜（Lg1、Lg2、……）的光轴通过对应的各固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的发光区域（Ky1、Ky2、……）的位置，与所述基准面（Pz）垂直即可。

其中，如图8所记载的透镜（Lg1、Lg2、……）以矩阵状排列的构成，优选通过与上述蝇眼透镜的制作技术相同的技术，作为一体的构成来成型。此时，以矩阵状排列透镜（Lg1、Lg2、……）而一体构成的所述光束变换光学系统（Uf）也可以以兼做所述窗（Pw）的方式构成所述封装（Py）。

虽省略图示，例如在之前的图4的所述封装（Py）的内部，在实现针对所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的电连接时，能够使用与半导体元件的安装和封装相关的现有技术即片接合或线接合等技术。另外，在实现用于从外部向所述封装（Py）的内部供电的电连接时，同样能够使用与半导体芯片的封装或气密封接相关的现有技术即馈通等技术。

其中，例如之前的图4的所述封装（Py）中，可以例如以能够与装入本光源装置的投影仪等主体装置的导电性箱体直接连接的程度，使所述绝缘材料基板（Pih）具有充分的绝缘承受力，但也可以构成为：例如与后述的图9或图10所记载的结构相同，以在封装即外围器的外部介有具有充分的绝缘承受力的绝缘部件、并与散热器或投影仪等主体装置的导电性箱体固定作为前提，使所述绝缘材料基板（Pih）仅具有能够实现对所述封装（Py）内包括的各个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）进行串联连接的程度的绝缘承受力。

接着，利用作为简化示出本发明的光源装置的一部分的一例的概念图的图9，说明用于实施本发明的方式。图9（a）示出将固定有所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的散热器（Hs）切断而得到的截面的外观，（b）示出从散热器（Hs）的与光射出侧的相反侧观察的外观中安装后述的固定用部件（Fs）之前的情形，（c）示出固定用部件（Fs）的形状，都示出整体之中的一部分（仅2个固体发光元件（Dy1、Dy2、……））。

构成所述发光元件串联连接电路（Ns）的各个固体发光元件（Dy1、Dy2、……）具有被外围器覆盖的一般称为罐型的构造，该外围器由金属壳体部（My1、My2、……）和光透射窗部（Wy1、Wy2、……）构成。针对所述金属壳体部（My1、My2、……），在光射出侧配置绝缘部件（IsA1、IsA2、……），在光射出侧的相反侧配置绝缘部件（IsB1、IsB2、……），将它们用所述散热器（Hs）和固定用部件（Fs）夹住，由此将所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）与所述散热器（Hs）固定。

所述固定用部件（Fs）例如将以磷青铜等具有弹性的金属为材料的板材打通为图9（c）所记载的形状来构成，以与所述绝缘部件（IsB1、IsB2、……）相接的方式设置突出部（Fsf）。因此，针对所述散热器（Hs）的螺孔（Mh），通过所述固定用部件（Fs）的贯通孔（Fh）隔着衬垫（Ms）紧固螺钉（Mb），由此所述突出部（Fsf）弹性变形，因此通过与该变形量相应的压力将所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）分别按压在所述散热器（Hs）上。通过适当设定所述固定用部件（Fs）的材质、厚度、施加的变形量即所述衬垫（Ms）的长度，能够施加所需的固定强度。

介于所述散热器（Hs）与所述金属壳体部（My1、My2、……）之间的所述绝缘部件（IsA1、IsA2、……）需要例如由导热性好的陶瓷等材料构成。需要针对所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）各自的通电用端子（TyA、TyB）设置供电布线并串联连接，为此，优选使用在聚酰亚胺等的薄膜状基材的表面上形成了铜箔图案的柔性印刷布线板。此时，在该柔性印刷布线板上除了设置供所述通电用端子（TyA、TyB）插通的孔，尽量不开通多余的大孔，由此在该柔性印刷布线板与所述散热器（Hs）之间形成封闭的空间，因此能够将该空间用作流通冷却风的管道，由此，能够提高所述散热器（Hs）的冷却效率。

其中，关于所述绝缘部件（IsA1、IsA2、……）和所述绝缘部件（IsB1、IsB2、……）的形状，圆筒状的部分的长度和凸缘状的部分的直径可能看起来比需要更大，这是因为：如上所述，为了保证与商用电源（Ps）非绝缘的所述发光元件串联连接电路（Ns）、进而所述金属壳体部（My1、My2、……）和所述通电用端子（TyA、TyB）同有可能与投影仪等主体装置的箱体连接的所述散热器之间的绝缘承受力，需要确保沿面距离。

其中，在此，设为在所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的光射出侧配置所述散热器（Hs），但也可以设为在光射出侧的相反侧配置所述散热器（Hs），具体结构如图10所示。在该图中，对于附加了与图9相同记号的部件，发挥与图9相同的功能，能够适用与上述图9相关的说明。

接着，利用作为简化示出本发明的光源装置的一部分的一例的概念图的图11，说明用于实施本发明的方式。图11（a）示出用于在固体发光元件上安装准直透镜的组装构造，（b）示出固装了准直透镜（Lz1、Lz2、……）的透镜支架（Hz1、Hz2、……）被安装在所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）上的状态的情形，都示出整体之中的一部分（仅1个或2个固体发光元件（Dy1、Dy2、……））。

本图中，通过针对与图9相同的罐型的所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）分别安装并设置准直透镜（Lz1、Lz2、……），作为所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）的总体构成所述光束变换光学系统（Uf）。为了设置所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）以使平行光在与所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的所述金属壳体部（My1、My2、……）的构造上的基准面（Pz1、Pz2，……）垂直的方向上射出，例如利用粘接等手段，首先针对透镜安装体（Hz1’、Hz2’、……）固装所述准直透镜（Lz1、Lz2、……），接着针对与所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）固定的透镜支架（Hz1、Hz2、……），例如利用粘接等手段，固装所述透镜安装体（Hz1’、Hz2’、……），由此实现所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）向所述透镜支架（Hz1、Hz2、……）的固装。即，在将所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）固装在所述透镜支架（Hz1、Hz2、……）上时，不是直接固装，而是在其间介有所述透镜安装体（Hz1’、Hz2’、……）。

通过设为这种构造，如果以相对于所述透镜安装体（Hz1’、Hz2’、……）没有偏心的方式固装了所述准直透镜（Lz1、Lz2、……），则相对于与所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）固定的所述透镜支架（Hz1、Hz2、……），使所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）流通电流并发光，以通过所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）的光成为正确的平行光的方式一边进行光学观测一边将光轴方向的位置（以及与其垂直的面内的位置）移入规定位置，能够将所述透镜安装体（Hz1’、Hz2’、……）固装于所述透镜支架（Hz1、Hz2、……）。其中，在图11（b）中，记载了用于固装所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）的粘接剂灌封（HpA）、用于固装所述透镜安装体（Hz1’、Hz2’、……）的粘接剂灌封（HpB），但无需对所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）或所述透镜安装体（Hz1’、Hz2’、……）的周围全部实施，对周围的2～3部分至数部分实施即可。

另外，通过与之前的图9比较能够容易理解，在图11（b）中，所述透镜支架（Hz1、Hz2、……）兼做所述绝缘部件（IsA1、IsA2、……），通过如此设为兼具功能的构造，能够减少部件数量，实现低成本化。

进而，利用与之前的图11类似的、作为简化示出本发明的光源装置的一部分的一例的概念图的图12，说明用于实施本发明的方式。图12（a）示出用于在固体发光元件上安装准直透镜的组装构造，（b）示出固装了准直透镜的透镜支架被安装在所述固体发光元件上的状态的情形，都表示整体之中的一部分（仅1个固体发光元件（Dy1、Dy2、……））。

与图11不同，准直透镜（Lz1）例如通过粘接等手段固装在透镜支架（Hz1）上，该透镜支架（Hz1）例如通过粘接等手段固装在固体发光元件的金属壳体部（My1）上。通过设为这种构造，使所述固体发光元件（Dy1）流通电流并发光，以通过所述准直透镜（Lz1）的光正确地成为与基准面（Pz1）垂直的平行光的方式一边进行光学观测一边将光轴方向的位置以及与其垂直的面内的位置移入规定位置，能够将所述透镜支架（Hz1）固装至所述金属壳体部（My1）。

在此，在图12（b）中，记载了用于将所述准直透镜（Lz1）固装至所述透镜支架（Hz1）的粘接剂灌封（HpC）、用于将所述透镜支架（Hz1）固装至所述金属壳体部（My1）的粘接剂灌封（HpD），但与图11（b）所记载时相同，无需在全周实施，在周围的2～3部分至数部分实施即可。其中，与图11（b）不同，图12（b）中，所述透镜支架（Hz1）不兼做所述散热器（Hs）与所述金属壳体部（My1）之间的绝缘部件。

除了之前在图5、图6、图7中记载的芯片形状的分离型的固体发光元件之外，在图13（a）中示出概念图的半导体激光器阵列设备（LDA）也能够适用为本发明的光源装置的固体发光元件（Dy1、Dy2、……）。在该半导体激光器阵列设备（LDA）的端面上排列有一列半导体激光器活性层（As、As’、……），从各个所述半导体激光器活性层（As、As’、……）放射发散光。无论是分离型，还是阵列型，如上所述，在端面发光型的半导体激光器的情况下，由于衍射现象的影响，与半导体基板面垂直的即活性层的厚度方向上的周边光线（Lmy1、Lmy2）的发散角特别大，放射模式（CiA）、即表示放射角度域的锥体的底面不是圆形，而成为显著的楕圆。

与之前针对图8所说明的相同，在该情况下，也考虑与所述半导体激光器活性层（As、As’、……）的排列对应地排列配置与所述透镜（Lg1、Lg2、……）相同的透镜的方法，但例如与之前的图5所示的分离型的所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的排列的间隔相比，阵列型的所述半导体激光器活性层（As、As’、……）的排列的间隔非常小（例如分离型的百分之一），因此为了使来自所述半导体激光器活性层（As、As’、……）的光束不重叠，必须将焦距与所述透镜（Lg1、Lg2、……）相比非常短的透镜配置为极为接近半导体激光器阵列设备（LDA）。

基于这种情况，能够使用可接近配置的放射角度修正透镜阵列（La），针对如图13（b）中示出概念图的来自所述半导体激光器活性层（As、As’、……）的各个光束个别地进行校准。在所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）那样焦距长、离开发光区域的情况下，将作为所述发光区域（Ky1、Ky2、……）的活性层视为点像而没有问题。但是，像所述放射角度修正透镜阵列（La）那样焦距短、与发光区域接近的情况下，由所述半导体激光器活性层（As、As’、……）的扁平形状引起而从发光区域发出的光束所包含的大量的非点像差成分无法无视。因此，所述放射角度修正透镜阵列（La）的各折射面不成型为球面，而成型为在与基板面垂直的方向同平行的方向上曲率半径不同的例如环面（toric）。

由此，像周边光线（LmyA1、LmyA2）那样，与基板面平行的方向的发散角减少，并且与基板面垂直的方向的发散角更加减少，理想情况下，使与基板面平行·垂直的方向的发散角成为相同程度。这是因为：在几何光学的理想情况下，与基板面平行以及垂直的双方向都应该成为平行光，但通过所述放射角度修正透镜阵列（La）后的光束很细，因此由于上述衍射现象而具有某种程度的发散角。

其中，能够替代实现环面，而准备在与基板面垂直的方向上具有曲率、且对所述半导体激光器活性层（As、As’、……）共通设置的圆柱透镜、以及在与基板面平行的方向上具有曲率、且按各个所述半导体激光器活性层（As、As’、……）个别设置的圆柱透镜的排列，通过该组合，能够实现与所述放射角度修正透镜阵列（La）相同的功能。

在作为简化示出本发明的光源装置的一部分的一例的概念图的图14中，与之前的图6相同，描绘出下述构造体：将图13（b）所记载的附带上述放射角度修正透镜阵列（La）的半导体激光器阵列设备（LDA）作为固体发光元件（Dy1、Dy2、……）（或作为固体发光元件（Dy1、Dy2、……）与光束变换光学系统（Uf）的复合体）隔着安装绝缘材料层（Pim）固装在安装台（Pmd）上而成为发光元件模组（Pu1、Pu2、……），将该发光元件模组（Pu1、Pu2、……）和镜（Ma1、Ma2、……）固装在所述绝缘材料基板（Pih）上。

通过将该构造体收纳在如之前的图4记载的封装（Py）中，能够构成发光元件集合体（Ud）。来自各个半导体激光器活性层（As、As’、……）的中心光线（Lps）相互平行，因此构成所谓远心光学系统，如上所述，由于所述放射角度修正透镜阵列（La）的作用，各个所述中心光线（Lps）的周围的光束的发散角小，因此如果在该发光元件集合体（Ud）的后级例如设置凸透镜，则在其焦点面上产生小的出瞳，因此能够将该出瞳作为所述输出像（Kf）对待。

利用作为简化示出本发明的投影仪的框图的图15，说明用于实施本发明的方式。与商用电源（Ps）连接的DC电源（Uv）例如由以升压斩波作为基本的输入输出非绝缘的功率因数改善有源滤波器构成。供电电路（Ub）从所述DC电源（Uv）接受电力供给，向发光元件集合体（Ud）之中的发光元件串联连接电路（Ns）供给电流。此时，为了实现以如上所述的情况为目的的各色的平衡的微妙调整等，所述供电电路（Ub）对供给至所述发光元件串联连接电路（Ns）的电流进行反馈控制，以追随从主电路（Uh）发送的调制量指定信号（Sm）。

所述发光元件集合体（Ud）例如生成基于B色半导体激光器的无限远处的一个输出像（Kf）。荧光体轮（Wc）形成为通过照射来自B色半导体激光器的光而产生R色的荧光的R色荧光体层、产生G色的荧光的G色荧光体层和至少对B色的光进行散射或者透射的层在玻璃圆板上沿旋转方向分割，以追随来自所述主电路（Uh）的旋转相位信号（Sp）旋转的方式，例如通过PLL控制，由控制旋转的马达驱动。来自所述输出像（Kf）的光例如通过由凸透镜构成的聚光光学系统（Wf），相对于所述荧光体轮（Wc）聚光为适于其构造的光束，通过荧光发光或者散射·透射从所述荧光体轮（Wc）按颜色顺序输出的R、G，B的光，例如通过由凸透镜或凹面镜、或者双方的组合构成的聚光器光学系统（Wi），例如引导至由光导构成的光均匀化单元（Fm）的入射端。

与之前针对图16说明的相同，将所述光均匀化单元（Fm）的射出端的四边形的像通过照明透镜（Ej1）成像，由此例如使用DMD的二维光振幅调制元件（Dm）被均匀地照明。所述二维光振幅调制元件（Dm）按照来自所述主电路（Uh）的影像信号（Sr）按每个像素调制反射光，所述二维光振幅调制元件（Dm）的像通过投影透镜（Ej2）投射到屏幕（Tj）上。

在此，记载使用光导和DMD的投影仪，但本发明也可以适用于使用蝇眼积分器、LCOS、LCD的投影仪。

另外，作为所述发光元件集合体（Ud）说明了使用B色半导体激光器的情况，但也可以适用于下述情况：例如使用发出紫外光的半导体激光器，所述荧光体轮（Wc）形成为通过照射紫外光而产生R色的荧光的R色荧光体层与产生G色的荧光的G色荧光体层、产生B色的荧光的G色荧光体层在玻璃圆板上沿旋转方向分割。

进而，也可以适用于下述情况：所述主电路（Uh）除了所述调制量指定信号（Sm）之外还生成颜色选择信号，所述接口电路（Tx）除了所述目标电流信号（Sj）之外，还利用所述颜色选择信号，生成与所述颜色选择信号电绝缘的光源选择信号，从上述具备开关设备的由发光色不同的固体发光元件构成的多个发光元件串联连接电路（Ns）中，按照所述光源选择信号选择1个进行供电，通过设为这种结构，按颜色依次输出R、G，B的光。

本发明在设计·制造投影仪等光学装置中能够使用的、使用了半导体激光器等固体发光元件的光源装置以及投影仪的产业中能够利用。

Claims (7)

1.一种光源装置，具有包括多个固体发光元件（Dy1、Dy2、……）的发光元件集合体（Ud）、以及用于向该发光元件集合体（Ud）供电的供电电路（Ub），其特征在于，

所述发光元件集合体（Ud）具有用于使全部所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）各自的发光区域（Ky1、Ky2、……）与几何光学的一个输出像（Kf）共轭的光束变换光学系统（Uf），全部所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）串联连接，构成发光元件串联连接电路（Ns），并且全部所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）以相互电绝缘的状态相对于散热器（Hs）固定，

所述供电电路（Ub）具有用于对该供电电路（Ub）的前级所连接的DC电源（Uv）的输出电压进行降压的变换器电路（Ex），将由所述变换器电路（Ex）生成的输出电压Vo施加至所述发光元件串联连接电路（Ns），

所述变换器电路（Ex）包括至少一个开关元件（Qx），并且输入侧与输出侧的电路为电非绝缘，

所述供电电路（Ub）还具有：

输出电流检测单元（Ix），检测流向所述发光元件串联连接电路（Ns）的、所述变换器电路（Ex）的输出电流Io，并生成输出电流信号（Si）；

供电控制电路（Fx），用于控制所述变换器电路（Ex）；以及

接口电路（Tx），用于从主电路（Uh）接收调制量指定信号（Sm）；

所述供电控制电路（Fx）构成为：对所述开关元件（Qx）的导通时间相对于开关周期的比例进行反馈控制，以使所述输出电流信号（Si）所示的电流值与从所述接口电路（Tx）输入的目标电流信号（Sj）所示的电流值之差变小，

所述接口电路（Tx）具有用于生成与所述调制量指定信号（Sm）电绝缘的模拟量的数据绝缘传递单元（At），所述接口电路（Tx）针对与由所述调制量指定信号（Sm）指定的调制量相关的模拟量，通过所述数据绝缘传递单元（At），生成所述目标电流信号（Sj）。

2.如权利要求1记载的光源装置，其特征在于，

所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）具有芯片形状，多个所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）固装在绝缘材料基板（Pih）上，所述绝缘材料基板（Pih）固定在所述散热器（Hs）上。

3.如权利要求1记载的光源装置，其特征在于，

所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）具有被外围器覆盖的构造，该外围器由金属壳体部（My1、My2、……）和光透射窗部（Wy1、Wy2、……）构成，以从光射出侧及其相反侧经由绝缘部件（IsA1、IsA2、……）和绝缘部件（IsB1、IsB2、……）由所述散热器（Hs）和固定用部件（Fs）夹着所述金属壳体部（My1、My2、……）的方式，配置所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）、所述散热器（Hs）和所述固定用部件（Fs），所述固定用部件（Fs）具有弹性，通过将该固定用部件（Fs）固定于所述散热器（Hs），所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）被固定于所述散热器（Hs）。

4.如权利要求3记载的光源装置，其特征在于，

所述光束变换光学系统（Uf）由与所述固体发光元件（Dy1、Dy2、……）分别对应设置的准直透镜（Lz1、Lz2、……）构成，以平行光相对于所述金属壳体部（My1、My2、……）的基准面（Pz1、Pz2，……）向特定的方向射出的方式，对所述金属壳体部（My1、My2、……）设置固装有所述准直透镜（Lz1、Lz2、……）的透镜支架（Hz1、Hz2、……）。

5.如权利要求4记载的光源装置，其特征在于，

所述透镜支架（Hz1、Hz2、……）兼做所述绝缘部件（IsA1、IsA2、……）。

6.一种投影仪，其特征在于，

利用权利要求1～5中任一项记载的光源装置，来投影显示图像。

7.如权利要求6记载的投影仪，其特征在于，

所述DC电源（Uv）对商用电源（Ps）进行变换而生成输出电压，所述DC电源（Uv）的输出与所述商用电源（Ps）为电非绝缘。