CN109073204B - 光源装置和电子设备 - Google Patents

光源装置和电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN109073204B
CN109073204B CN201780019873.9A CN201780019873A CN109073204B CN 109073204 B CN109073204 B CN 109073204B CN 201780019873 A CN201780019873 A CN 201780019873A CN 109073204 B CN109073204 B CN 109073204B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
substrate
color light
light source
source device
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
CN201780019873.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109073204A (zh
Inventor
田中雅
田尻真一郎
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN109073204A publication Critical patent/CN109073204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109073204B publication Critical patent/CN109073204B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S10/00Lighting devices or systems producing a varying lighting effect
    • F21S10/007Lighting devices or systems producing a varying lighting effect using rotating transparent or colored disks, e.g. gobo wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/002Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
    • F21V5/004Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light using microlenses
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/142Adjusting of projection optics
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/16Cooling; Preventing overheating
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033LED or laser light sources
    • G03B21/204LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2066Reflectors in illumination beam
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2073Polarisers in the lamp house

Abstract

本发明的光源装置设置有波长转换元件,该波长转换元件具有:基板;以及波长转换层,由基板保持,并且在吸收输入的第一颜色光的一部分并且输出在与第一颜色光的波长范围不同的波长范围内的第二颜色光的同时,输出未被吸收的第一颜色光。基板和/或波长转换层的一部分具有漫射第一颜色光的功能。

Description

光源装置和电子设备
技术领域
本公开内容涉及采用波长转换元件的光源装置和电子设备。
背景技术
近来,至于诸如投影仪(投影型显示装置)的电子设备,提出了使用荧光体轮的光源装置,该荧光体轮吸收从光源输出的光(激发光)用于激发以使得荧光发射(专利文献1和专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本未经审查专利申请公开号2014-134808
专利文献2:日本未经审查专利申请公开号2015-203857
发明内容
以上描述的这种光源装置使用激发光和荧光的组合作为照明光。理想的是这种照明光具有抑制在受辐照表面上出现颜色不均匀的特性。
因此,理想的是提供允许生成在受辐照表面几乎不会引起颜色不均匀的照明光的光源装置,以及采用这种光源装置的电子设备。
根据本公开的实施方式的光源装置包括波长转换元件,该波长转换元件包括:基板;以及波长转换层,由基板保持,并且吸收入射的第一颜色光的一部分以输出在与第一颜色光不同的波长范围内的第二颜色光,同时输出第一颜色光的未被吸收部分,其中,基板和波长转换层的一部分具有漫射第一颜色光的功能。
根据本公开的实施方式的电子设备包括根据本公开内容的实施方式的上述光源装置。
在根据本公开内容的实施方式的光源装置和电子设备中,第一颜色光的一部分通过波长转换元件转换为第二颜色光以被输出,并且未被吸收部分在不经受波长转换的情况下被输出。即,从波长转换元件输出的光包括第一颜色光和第二颜色光,并且照明光基于所输出的光输出。在波长转换元件中,基板和波长转换层的一部分具有漫射第一颜色光的功能,从而减少从波长转换元件输出的第一颜色光(未被吸收部分)的发散角与第二颜色光的发散角之间的差异。
根据本公开内容的实施方式的光源装置和电子设备,第一颜色光的未被吸收部分和第二颜色光从波长转换元件输出,并且基于输出的光生成照明光。在波长转换元件中,基板和波长转换层的一部分具有漫射第一颜色光的功能,这使得能够减少第一颜色光的发散角与第二颜色光的发散角之间的差异,以便使第一颜色光和第二颜色光的角度分布彼此更接近。因此,可以实现在受辐照表面上极少出现颜色不均匀的照明光。
应注意的是,以上描述的内容仅是本公开内容的实例。本公开内容的效果不必局限于以上描述的效果,并且可以是任何其他效果,或者可以进一步包括任何其他效果。
附图说明
[图1]是根据本公开的实施方式的光源装置的配置的示意图。
[图2]是图1中示出的波长转换元件的主要部分配置的示意图。
[图3]是根据比较例的波长转换元件的主要部分配置及其工作的描述的示意图。
[图4]是图1中示出的波长转换元件的主要部分配置及其工作的描述的示意图。
[图5A]是示出了在漫射板的漫射角改变的情况下发射光的角度分布的特性曲线图。
[图5B]是示出了相对于图5A中示出的漫射角的荧光的角度分布匹配率和透射率的图表。
[图6A]是示出了来自光源装置的发散角相对于漫射板的漫射角的图表。
[图6B]是绘制了发散角相对于图6A中示出的漫射角的曲线图。
[图7]是根据变形例1的波长转换元件的主要部分配置及其工作的示意图。
[图8]是根据变形例2的波长转换元件的主要部分配置及其工作的示意图。
[图9]是根据变形例3的波长转换元件的主要部分配置及其工作的示意图。
[图10]是根据变形例4的光源装置的配置的示意图。
[图11]是示出了根据应用例的投影型显示装置的配置的功能框图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述本公开内容的实施方式。应注意,按下列顺序进行描述。
1.实施方式(其中透射型波长转换元件中的荧光体层包括漫射材料的光源装置的实例)
2.变形例1(在基板的荧光体层侧上的表面上具有漫射配置的实例)
3.变形例2(荧光体层具有空腔的实例)
4.变形例3(基板具有空腔的实例)
5.变形例4(使用透射/反射型波长转换元件的情况的实例)
6.应用例(投影型显示装置的实例)
[实施方式]
[配置]
图1示出了根据本公开的实施方式的光源装置(光源装置10)的配置实例。光源装置10用作诸如随后描述的投影型显示装置(投影仪)的电子设备的照明。
光源装置10发射例如作为照明光的白光Lw,并且包括例如光源单元11、聚光光学系统12、波长转换元件13和校准光学系统14。聚光光学系统12和校准光学系统14中间布置有波长转换元件13。光源装置10通过将从光源单元11发射的颜色光与来自波长转换元件13的荧光混合发射照明光,例如,白光Lw。
光源单元11包括例如一个或多个激光二极管(LD)(本文中示意性地示出了多个LD)并且发射例如蓝光L1。光L1在例如蓝色波长范围(例如,从430nm至480nm,包括430nm和480nm)内具有强度峰值。光源单元11例如是波长转换元件13的激发光源。应注意的是,根据本实施方式的光L1对应于本公开内容的“第一颜色光”的具体实例。此外,尽管以下假设光L1为蓝光进行描述,另一个波长范围中的光可用作根据波长转换元件13中使用的荧光体层13a(荧光体粒子13a1)的特性的光L1。此外,光不限于可见范围内的光,而是可以使用诸如紫外线区域的不可见范围内的光。应注意的是,本实施方式的荧光体层13a对应于本公开的“波长转换层”的具体实例。
聚光光学系统12例如包括一个或多个透镜(本文中示出了一个透镜12a)。聚光光学系统12例如是布置在光源单元11与波长转换元件13之间的光学系统,并且使从光源单元11发射的光L1朝向波长转换元件聚光。
波长转换元件13具有如下功能:吸收入射光L1的一部分以输出与光L1的波长范围不同的波长范围内的光(光L2),并且输出光L1的未被吸收的部分(波长未被转换的部分)。理想的是,波长转换元件13例如具有容易实现尺寸缩小且增强光使用效率的所谓的透射型荧光体轮。根据本实施方式的波长转换元件13具有透射配置。即,波长转换元件13输出用作激发光的光L1的未被吸收的部分同时允许未被吸收的部分穿过该波长转换元件,并且光L1的输出方向和用作荧光的光L2的输出方向彼此一致。
光L2例如是在包括绿色波长范围和红色波长范围的波长范围(从480nm至700nm,包括480nm和700nm)内具有强度峰值的黄光。光L2可被视为作为荧光从波长转换元件13(荧光体层13a)的表面发射或者从该表面发射。应注意的是,本实施方式的光L2对应于本公开内容的“第二颜色光”的具体实例。此外,尽管以下假设光L2是黄光进行描述,但是光L2可以是根据光L1的波长范围以及波长转换元件13中使用的荧光体的特性的另一个波长范围内的光。可以根据用于光源单元11的LD的类型和波长转换元件13中的荧光体层13a的特性选择通过颜色混合(颜色合成)导致例如白光Lw的组合。
波长转换元件13例如包括基板130、保持在基板130上或基板130中的荧光体层13a、以及使基板130围绕轴线C旋转驱动的电机131(驱动单元)。基板130具有一对表面(入射侧上的表面S1和输出侧上的表面S2),并且例如,荧光体层13a布置在基板130的输出侧上的表面S2上。
例如,基板130具有光L1的透射率,并且例如,配置具有圆盘形状的旋转体(轮)。理想的是使用蓝宝石等作为基板130以便使在荧光发射期间生成的热量消散。例如,荧光体层13a沿着基板130的平面中的一个圆周布置(在环形区域中)。荧光体层13a的一部分被配置为通过基板130的旋转以时间划分方式布置在光轴上。荧光体层13a包括使用作为激发光(随后描述的荧光体粒子13a1)的光L1发射作为荧光的光L2的材料。例如,荧光体层13a可以通过涂覆形成在基板130上。应注意的是,波长转换元件13可以设置有未示出的冷却机构。此外,基板130可以经受分色涂层,以用于荧光的有效利用。
尽管作为实例在此描述了波长转换元件13包括荧光体轮的配置,即,布置在基板130上的荧光体层13a是可旋转的配置,但应注意的是,荧光体层13a可以不根据荧光体层13a的激发能等旋转。
校准光学系统14是布置在波长转换元件13的光输出侧上的光学系统。例如,校准光学系统14是使入射光平行的光学系统,并且包括一个或多个透镜。应注意的是,例如,在光源装置10用于投影型显示装置(投影仪)等的情况下,校准光学系统14布置在波长转换元件13的光输出侧上,但是另一个光学系统(除了校准光学系统14以外的光学系统)可以根据光源装置10的应用进行配置。
在光源装置10的波长转换元件13中,基板130和荧光体层13a的一部分具有光L1的漫射功能(漫射光L1的功能)。在本实施方式中,波长转换元件13的荧光体层13a具有漫射功能。
图2示意性地示出了波长转换元件13的主要部分配置。例如,荧光体层13a包括基板130的表面S2上的荧光体粒子13a1。荧光体粒子13a1由粘合剂132保持(封入粘合剂中),同时分散在粘合剂132中(在分散状态下)。荧光体粒子13a使用作为激发光的光L1(例如,蓝光)发射作为荧光的光L2(黄光)。例如,粘合剂132包括用于密封(enclose)荧光体粒子13a1的树脂。在本实施方式中,荧光体层13a进一步包括漫射和反射光L1的漫射材料133。漫射材料133由粘合剂132连同分散的荧光体粒子13a保持。如附图所示,漫射材料133可具有颗粒形状,例如,具有等于荧光体粒子13a1的大小的粒子大小。可以以例如但不限于以下的方式设置漫射材料133的材料、密度(浓度)、粒子大小等。即,漫射材料133的材料、密度(浓度)、粒子大小等可以设置为使得从波长转换元件13输出的光L1的漫射角理想地为20度或更大,并且更理想地为50度或更大。
[工作和效果]
如图1所示,在根据本实施方式的光源装置10中,例如,在蓝光L1从光源单元11发射的情况下,光L1进入聚光光学系统12。光L1通过聚光光学系统12朝向波长转换元件13聚光以预定光点直径聚集在荧光体层13a附近或荧光体层13a内部。在波长转换元件13中,例如,基板130通过电机131旋转驱动,从而将由基板130保持的荧光体层13a的一部分以时间划分方式(以环状方式)布置在光轴上。在光L1进入荧光体层13a的情况下,吸收光L1的一部分以发射作为荧光的光L2,并且光L2从波长转换元件13输出。相比之下,未被光L1的荧光体层13a吸收的部分(未被吸收的部分)在没有经受波长转换的情况下穿过其中,并且在与光L2相同的方向上从波长转换元件13输出。以此方式,波长转换元件13在相同光程上输出用作激发光的光L1以及用作荧光的光L2。
从波长转换元件13输出的光L1和光L2进入校准光学系统14,并且通过校准光学系统14转换为平行光。通过光L1和光L2的颜色混合输出作为照明光的白光Lw。
在此,在波长转换元件13中,尽管入射光L1的一部分被荧光体粒子13a1吸收,但是光L1的另一部分穿过荧光体层13a中的荧光体粒子13a1之间的间隙或者通过荧光体粒子13a1的表面反射,从而在没有经受波长转换的情况下穿过荧光体层13a并从荧光体层13a输出。
图3示出了根据本实施方式的比较例的波长转换元件(波长转换元件101)的主要部分配置。根据比较例的波长转换元件101包括形成在基板102上的荧光体层103,并且荧光体层103包括荧光体粒子104和粘合剂105。在波长转换元件101中,光L1中进入荧光体层103的部分被荧光体粒子104吸收以作为光L2输出,并且未被荧光体粒子104吸收的光L1在没有经受波长转换的情况下输出(作为光L1)。
用作光L1和光L2的荧光的光L2从荧光体层13a的表面类似所谓的朗伯漫射(朗伯反射)基本上朝向四面八方输出。即,光L2的发散角大(图3中示出的虚线)。相比之下,光L1在穿过荧光体层13a的过程中漫射地反射在荧光体粒子13a1的表面上;因此,光L1具有特定的发散角度,但是该发散角小于朗伯光的发散角(图3中示出的实线)。因此,光L1和光L2在输出后通过校准光学系统14聚集的光通量直径不同,这使得光L1和光L2在受辐照表面(例如,随后描述的面板表面等)的亮度分布和角度分布不同。这造成受辐照表面中的颜色不均匀。例如,在光源装置10用于随后描述的投影型显示装置的情况下,穿过面板和投影透镜的光在投影光学系统中造成所谓的渐晕。在以上描述的光L1和光L2在面板表面上的角度分布不同的情况下,渐晕也不同,导致屏幕上的颜色不均匀。以此方式,面板(光阀)或屏幕利用照明光(或基于照明光的光)照射,但是在它的受辐照表面上发生颜色不均匀。应注意的是,在本文中具有照明光的“受辐照表面”对应于例如面板表面、屏幕的投影面等。
因此,存在的相当重要的技术是例如通过在空间上划分荧光体轮的平面中的区域,即,提供具有荧光体的一部分以及允许激发光穿过其中同时漫射的一部分,并且使得光以时间划分方式从各个部分输出来增加激发光的发散角。然而,这个技术可应用于使用以高速操作(诸如,数字光处理(DLP))的面板的单CCD显示系统,但是难以将该技术应用于三CCD系统。此外,例如,提供用于反射的荧光体轮中的荧光体层的表面上的激发光的漫射反射面的技术也相当重要。这个技术使用用于激发光和荧光的分离和多路传输的偏振器。然而,在偏振光穿过荧光体层的情况下偏振光被干扰,并且偏振光在这种干扰状态下穿过偏振器,这使整个装置的光使用效率降低。可替换地,存在的技术是通过分离用于激发光和荧光的光程控制激发光的发散角并且提供在用于激发光的光程上具有大发散角的漫射表面,但是在这个技术中,光学系统变大,并且成本增加。因此,理想的是实现不同于这些技术的技术。
在本实施方式中,波长转换元件13的荧光体层13a具有漫射光L1的功能(包括漫射材料133)。这使得未被荧光体粒子13a1吸收的光L1穿过荧光体层13a同时由荧光体粒子13a1和漫射材料133反射并且从荧光体层13a输出。这使得能够增加光L1的发散角。因此,从波长转换元件13输出的光L1的发散角和光L2的发散角之间的差异减少。理想地,如图4中示意性地示出的,光L1利用接近于朗伯漫射的发散角输出,即,光L1和光L2的发散角相等(基本上匹配)。这使得从校准光学系统14输出的光L1和光L2的角度分布和光通量直径基本上相等。
在此,图5A示出了光L1(蓝光)的发散角(角度分布)和光L2(荧光)的发散角(角度分布)。具体地,图5A示出了在不使用漫射材料的情况、使用漫射材料的情况(其中漫射角为10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度和80度的情况)以及荧光发射的情况下的相应的角度分布(关于角度的发射强度)。应注意的是,在垂直于输出表面的方向(前面方向)上输出的光的强度以0°漫射角表示,并且在平行于输出表面的方向上发射的光的强度以+90°和-90°的漫射角表示。
此外,图5B示出了光L1的角度分布与荧光(光L2)的角度分布之间的匹配率、以及每个漫射角的透射率。漫射角设置得越大,光L1和光L2的角度分布可变得彼此越接近,同时透射率(光使用效率)趋向于减少。因此,理想的是根据与光使用效率的平衡设置漫射角。例如,通过将漫射角设置为20度或更大(图5B中的范围A和B)可实现抑制颜色不均匀的效果。然而,在具体强调光使用效率的情况下,漫射角理想地设置在从20度至50度(包括20度和50度)的范围(范围A)内,并且在具体强调抑制颜色不均匀的情况下,漫射角理想地设置为50度或更大(范围A)。在本实施方式中,可通过适当地设置荧光体层13a中的漫射材料133的材料、密度、粒子大小等调整漫射角。
应注意的是,漫射角是表示为角度的从漫射板输出的光的中心强度的半值。还应注意的是,发散角是FWHM(半峰全宽)。图6A示出了光L1(蓝光)的发散角相对于漫射板的漫射角以及荧光(朗伯)的情况。此外,图6B示出了图6A中的相应值的绘图。
此外,本实施方式不仅可应用于单CCD显示系统而且可应用于三CCD显示系统。
此外,波长转换元件13是透射型的;因此,与使用反射轮的情况不同,不需要用于激发光和荧光的分离和多路传输的偏振器。因此,与反射配置不同,由于以上描述的偏振器可能不会出现光使用效率的降低。在本实施方式中,在偏振光被干扰之后,可以通过使用例如积分器光学系统等中的PS转换器对准偏振光。
此外,分离激发光(L1)和荧光(L2)的光程并且提供具有专用于激发光的光程的大发散角的漫射表面的技术担忧增加装置的大小和成本。然而,在本实施方式中,可以使激发光和荧光的光程一致,这使得能够使组件的数量最小化并且减少装置的大小和成本。
此外,光L1和光L2的发散角基本上一致,这使得在从波长转换元件13输出之后进入光学系统的光L1和光L2的角度分布和光通量直径一致。例如,这使得能够在积分器光学系统中设计光L1和光L2的相等的照明效率。在此,在光L1和光L2的光通量直径不一致的情况下,遵照光通量直径中的任一个设计使得效率中的一个减少。然而,在本实施方式中,可以抑制这种效率减少。
如上所述,在本实施方式中,光L1的进入波长转换元件13的部分通过荧光体层13a转换为光L2以被输出,并且其他未被吸收的部分在没有经受波长转换的情况下被输出。即,从波长转换元件13输出的光包括光L1和光L2,并且照明光基于所输出的光输出。在波长转换元件13中,荧光体层13a具有漫射光L1的功能(包括漫射材料133),这允许光L1的未被吸收的部分穿过荧光体层13a同时通过荧光体粒子13a1和漫射材料133反射并且从荧光体层13a输出。这使得能够减少从波长转换元件13输出的光L1的发散角和光L2的发散角之间的差异以便使得光L1和光L2的角度分布彼此更接近。因此,可以实现在受辐照表面上极少出现颜色不均匀的照明光。
此外,例如,这允许其中光量通过投影透镜减少的部分(外围部分)中的角度分布与随后待描述的投影型显示装置基本上一致。因此,光L1和光L2的外围光量的减少程度相等,并且投影面上的光L1和光L2的亮度分布因此相等,这使得能够抑制颜色不均匀的出现。
接下来,描述上述实施方式的变形例。在下文中,由相同的参考标号表示与上述实施方式中相似的组件,并且根据情况将省略其描述。
[变形例1]
图7示出了根据变形例1的波长转换元件的主要部分配置。尽管上述实施方式涉及波长转换元件的荧光体层13a具有漫射光L1的功能(包括漫射材料133),但是如在本变形例中,基板130可具有漫射光L1的功能。在本变形例中,例如,漫射结构134设置在基板130的表面S2所在的侧面上(基板130的表面S2被配置为漫射光L1)。荧光体层13b形成在基板130的表面S2上,漫射结构134在荧光体层13b和表面S2之间。例如,荧光体层13b包括荧光体粒子13a1和粘合剂132。
例如,漫射结构134包括多个微距透镜(多个显微透镜形成在基板130的表面S2上)。可替换地,漫射结构134可具有凹凸形状,该凹凸形状形成在基板130的表面S2所在的侧面上。可以通过在基板130的表面S2上执行例如鼓风、蚀刻等形成凹凸形状。应注意的是,尽管此处漫射结构134布置在基板130的表面S2所在的侧面上,但是这种漫射结构134可以布置在基板130的表面S1所在的侧面上或者可以布置在表面S1和S2所在的两个侧面上。然而,与漫射结构134布置在表面S1所在的侧面上的情况相比,如在本变形例中,理想的是将漫射结构134布置在基板130的表面S2所在的侧面上,这使得能够减少光损耗。
如在本变形例中,光L1的漫射结构134可以设置在基板130的一个表面上,并且即使在这种情况下,如在上述实施方式中,也可以允许进入波长转换元件的光L1穿过其中同时被漫反射。这使得能够减少从荧光体层13b输出的光L1和光L2的发散角之间的差异,以使得相应的角度分布彼此更接近。因此,可以获得与上述实施方式相同的效果。
[变形例2]
图8示出了根据变形例2的波长转换元件的主要部分配置。尽管上述实施方式涉及波长转换元件的荧光体层13a包括漫射材料133的实例,但是如在本变形例中,空腔135可以分散在荧光体层13a中,而不是漫射材料133。在本变形例中,荧光体层13a形成在基板130的表面S2上,并且荧光体层13a包括荧光体粒子13a1和粘合剂132。空腔135分散地存在粘合剂132内部。
如在本变形例中,荧光体层13a通过包括空腔135可具有漫射功能。如在上述实施方式中,即使在这种情况下,也可以允许进入波长转换元件的光L1穿过其中同时被反射在荧光体粒子13a1和空腔135的表面上。这使得能够减少从荧光体层13b输出的光L1和光L2的发散角之间的差异以使得相应的角度分布彼此更接近。因此,可以获得与上述实施方式相同的效果。
[变形例3]
图9示出了根据变形例3的波长转换元件的主要部分配置。尽管上述实施方式涉及波长转换元件的荧光体层13a具有漫射光L1的功能(包括漫射材料133),如在本变形例中,基板(基板136)可具有漫射光L1的功能。例如,在本变形例中,空腔136a分散在基板136内部(空腔136a可以分散在基板136内部)。荧光体层13b形成在基板136的表面S2上,漫射结构134在荧光体层13b和表面S2之间。例如,荧光体层13b包括荧光体粒子13a1和粘合剂132。
如在本变形例中,基板136通过包括空腔136a可具有漫射功能。如在上述实施方式中,即使在这种情况下,也可以允许进入波长转换元件的光L1穿过其中同时被反射在荧光体粒子13a1和空腔136a的表面上。这使得能够减少从荧光体层13b输出的光L1和光L2的发散角之间的差异以使得相应的角度分布彼此更接近。因此,可以获得与上述实施方式相同的效果。
[变形例4]
图10示出了根据变形例4的光源装置的配置。尽管在上述实施方式中描述了使用透射型波长转换元件13的配置实例,但是本变形例采用所谓的透射/反射型波长转换元件(波长转换元件15)。在本变形例中,聚光光学系统12和波长转换元件15从光源单元11所在的侧面依次顺序布置。波长分离器16布置在聚光光学系统12和波长转换元件15之间。例如,在用作激发光的光L1进入波长转换元件15的情况下,光L1的一部分通过荧光体层13a转换为光L2然后通过反射面反射,从而输出至与光L1进入的侧面相同的侧面。相比之下,光L1的未被吸收的部分穿过波长转换元件15的荧光体层13a和基板130,然后朝向与光L2相反的方向输出。校准光学系统14A和14B分别布置在从波长转换元件15输出的光L1和光L2的光程上。
接下来,描述作为根据上述实施方式等中的任一个的光源装置(光源装置10)应用的电子设备的实例的投影仪(投影型显示装置)。应注意的是,根据上述实施方式等中的任一个的光源装置可应用于除了以下描述的投影型显示装置之外的发射诸如用于汽车的头灯(前灯)的白光的各种类型的照明装置。
[应用例]
图11是示出了根据应用例的投影型显示装置(投影型显示装置1)的总体配置的功能框图。例如,投影型显示装置1是将图像投影到屏幕300(投影面)上的显示装置。投影型显示装置1经由接口(I/F)耦接至未示出的计算机,诸如,PC或诸如各种类型的图像播放器的未示出的外部图像供应装置,并且基于输入至该接口的图像信号投影到屏幕300上。
投影型显示装置1包括例如光源驱动单元31、光源装置10、照明光学系统20、光调制器32、投影光学系统33、图像处理器34、帧存储器35、面板驱动单元36、投影光学系统驱动单元37和控制器30。
光源驱动单元31输出用于控制布置在光源装置10中的光源单元11的发射时间的脉冲信号。光源驱动单元31包括例如未示出的PWM设置器、示出的PWM信号生成器、示出的限制器等。光源驱动单元31基于控制器30的控制来控制光源装置10的光源驱动器,并且通过例如在光源单元11上执行PWN控制来调整光源单元11的开/关和亮度。
尽管未具体示出,但是除了在上述实施方式中描述的组件之外,光源装置10进一步包括例如驱动光源单元11的光源驱动器以及设置驱动光源单元11的电流值的电流值设置器。光源驱动器基于未示出的电源电路供应的电力生成具有通过电流值设置器设置的电流值、与从光源驱动器31输入的脉冲信号同步的脉冲电流。生成的脉冲电流被供应至光源单元11。
照明光学系统20是基于例如从光源装置10发射的光(白光Lw)在光调制器32中形成用于每个面板的照明光的光学系统,并且包括例如波束形成元件、积分器光学系统、颜色分离器等。
光调制器32基于图像信号调制从照明光学系统20输出的光(照明光)以生成图像光。光调制器32包括例如对应于RGB的相应颜色的三个透射或反射型光阀。它的实例包括调制蓝光(B)的液晶面板、调制红光(R)的液晶面板、以及调制绿光(G)的液晶面板。例如,作为反射液晶面板,可以使用诸如硅基液晶(LCOS)等液晶元件。然而,不仅液晶元件而且诸如数字式微镜装置(DMD)的其他光调制元件可以用于光调制器32。通过光调制器32调制的RGB的相应的颜色光通过未示出的十字分色棱镜等结合,并且引导至投影光学系统33。
投影光学系统33包括例如用于将通过光调制器32调制的光投影到屏幕300上以形成图像的透镜组等。
图像处理器34获取从外面输入的图像信号并且执行图像大小的判断、分辨率的判断、静止图像或移动图像的判断。在移动图像的情况下,还确定图像数据的属性,诸如,帧速率。此外,在获取的图像信号的分辨率不同于光调制器32中的每一个液晶面板的显示分辨率的情况下,执行分辨率转换。图像处理器34在帧存储器35中部署每帧的已经经受这些相应处理的图像,并且将在帧存储器35中部署的每帧的图像输出至面板驱动单元36作为显示信号。
面板驱动单元36在光调制器32中驱动每一个液晶面板。通过面板驱动单元36的驱动改变布置在每一个液晶面板中的每个像素中的光的透射率,从而形成图像。
投影光学系统驱动单元37包括驱动布置在投影光学系统33中的透镜的电机。例如,投影光学系统驱动单元37根据控制器30的控制驱动投影光学系统33,以执行缩放调整、聚焦调整、孔径调整等。
控制器30控制光源驱动单元31、图像处理器34、面板驱动单元36和投影光学系统驱动单元37。
在投影型显示装置1中,根据布置在不包括透镜光瞳的位置处的透镜的有效直径等,已进入投影光学系统33的光被投影在屏幕300上,同时消减外围光线。此时,投影型显示装置1包括上述光源装置10,该光源装置10允许从光源装置10发射的光L1和光L2的发散角(角度分布)基本上一致。这使光L1和光L2中的上述消减导致的外围光量的减少水平均衡。因此,可以抑制屏幕300上的颜色不均匀的出现。
尽管以上参考实施方式和变形例描述了本公开内容,但是本公开内容不限于此,并且可以各种方式进行修改。例如,在上述实施方式中举例说明的光学系统的组件等(例如,光源、聚光光学系统、波长转换元件、校准光学系统等)仅是实例,并且可以不必包括所有组件,或者可以进一步包括任何其他组件。应注意的是,说明书中描述的效果是说明性的和非限制性的,并且可以包括其他效果。
此外,本公开内容可具有以下配置。
(1)一种包括波长转换元件的光源装置,该波长转换元件包括:
基板;以及
波长转换层,由基板保持,并且吸收入射的第一颜色光的一部分以输出在与第一颜色光不同的波长范围内的第二颜色光,同时输出第一颜色光的未被吸收的部分,其中
基板和波长转换层的一部分具有漫射第一颜色光的功能。
(2)根据项(1)所述的光源装置,其中,波长转换层包括:
荧光体粒子,吸收第一颜色光以发射作为荧光的第二颜色光,
粘合剂,将荧光体粒子在分散状态保持在其中,以及
漫射材料,与荧光体粒子一起分散在粘合剂中。
(3)根据项(1)或(2)所述的光源装置,其中,波长转换层包括:
荧光体粒子,吸收第一颜色光以发射作为荧光的第二颜色光,
粘合剂,将荧光体粒子以分散状态保持在其中,以及
空腔,与荧光体粒子一起分散在粘合剂中。
(4)根据项(1)至(3)中任一项所述的光源装置,其中,基板具有面向彼此的一对表面,并且一对表面中的一个或两个被配置为漫射第一颜色光。
(5)根据项(4)所述的光源装置,其中,多个显微透镜形成在一对表面的一个或两个上。
(6)根据项(4)或(5)所述的光源装置,其中,一对表面的一个或两个具有凹凸形状。
(7)根据项(4)至(6)中任一项所述的光源装置,其中,位于基板的一对表面中的波长转换层的所在一侧上的表面被配置为漫射第一颜色光。
(8)根据项(1)至(7)中任一项所述的光源装置,其中,基板包括分散在基板中的空腔。
(9)根据项(1)至(8)中任一项所述的光源装置,其中,从波长转换元件输出的第一颜色光的漫射角是20度或更大。
(10)根据项(1)至(9)中任一项所述的光源装置,其中,从波长转换元件输出的第一颜色光的漫射角是50度或更大。
(11)根据项(1)至(10)中任一项所述的光源装置,其中
第一颜色光的未被吸收部分穿过波长转换元件以被输出,以及
第二颜色光在与第一颜色光相同的方向上输出。
(12)根据项(1)至(11)中任一项所述的光源装置,其中,波长转换元件包括旋转驱动基板的驱动单元。
(13)一种设置有光源装置的电子设备,该光源装置包括波长转换元件,该波长转换元件包括:
基板,以及
波长转换层,由基板保持,并且吸收入射的第一颜色光的一部分以输出在与第一颜色光不同的波长范围内的第二颜色光,同时输出第一颜色光的未被吸收部分,其中
基板和波长转换层的一部分具有漫射第一颜色光的功能。
本申请要求于2016年3月31日提交给日本专利局的日本专利申请No.2016-69940的优先权,其全部内容通过引证结合于此。
本领域技术人员应当理解的是,只要在所附权利要求或其等同物的范围内,根据设计需求和其他因素可以做出各种变形、组合、子组合、以及更改。

Claims (11)

1.一种包括波长转换元件的光源装置,所述波长转换元件包括:
基板,以及
波长转换层,由所述基板保持,并且吸收入射的第一颜色光的一部分以输出在与所述第一颜色光不同的波长范围内的第二颜色光,同时输出所述第一颜色光的未被吸收部分,其中
所述基板和所述波长转换层的一部分具有漫射所述第一颜色光的功能,
其中,所述基板具有面向彼此的一对表面,并且所述一对表面中的一个或两个被配置为仅漫射所述第一颜色光,或者
所述基板包括分散在所述基板中的空腔。
2.根据权利要求1所述的光源装置,其中,所述波长转换层包括:
荧光体粒子,吸收所述第一颜色光以发射作为荧光的所述第二颜色光,
粘合剂,将所述荧光体粒子以分散状态保持在其中,以及
漫射材料,与所述荧光体粒子一起分散在所述粘合剂中。
3.根据权利要求1所述的光源装置,其中,所述波长转换层包括:
荧光体粒子,吸收所述第一颜色光以发射作为荧光的所述第二颜色光,
粘合剂,将所述荧光体粒子以分散状态保持在其中,以及
空腔,与所述荧光体粒子一起分散在所述粘合剂中。
4.根据权利要求1所述的光源装置,其中,多个显微透镜形成在所述一对表面的一个或两个上。
5.根据权利要求1所述的光源装置,其中,所述一对表面的一个或两个具有凹凸形状。
6.根据权利要求1所述的光源装置,其中,位于所述基板的所述一对表面中的所述波长转换层的所在一侧上的表面被配置为漫射所述第一颜色光。
7.根据权利要求1所述的光源装置,其中,从所述波长转换元件输出的所述第一颜色光的漫射角是20度或更大。
8.根据权利要求1所述的光源装置,其中,从所述波长转换元件输出的所述第一颜色光的漫射角是50度或更大。
9.根据权利要求1所述的光源装置,其中
所述第一颜色光的所述未被吸收部分穿过所述波长转换元件以被输出,以及
所述第二颜色光在与所述第一颜色光相同的方向上被输出。
10.根据权利要求1所述的光源装置,其中,所述波长转换元件包括旋转驱动所述基板的驱动单元。
11.一种设置有光源装置的电子设备,所述光源装置包括波长转换元件,所述波长转换元件包括:
基板,以及
波长转换层,由所述基板保持,并且吸收入射的第一颜色光的一部分以输出在与所述第一颜色光不同的波长范围内的第二颜色光,同时输出所述第一颜色光的未被吸收部分,其中
所述基板和所述波长转换层的一部分具有漫射所述第一颜色光的功能,
其中,所述基板具有面向彼此的一对表面,并且所述一对表面中的一个或两个被配置为仅漫射所述第一颜色光,或者
所述基板包括分散在所述基板中的空腔。
CN201780019873.9A 2016-03-31 2017-02-13 光源装置和电子设备 Active CN109073204B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016069940 2016-03-31
JP2016-069940 2016-03-31
PCT/JP2017/005071 WO2017169187A1 (ja) 2016-03-31 2017-02-13 光源装置および電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109073204A CN109073204A (zh) 2018-12-21
CN109073204B true CN109073204B (zh) 2021-02-05

Family

ID=59963891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780019873.9A Active CN109073204B (zh) 2016-03-31 2017-02-13 光源装置和电子设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11242963B2 (zh)
JP (1) JPWO2017169187A1 (zh)
CN (1) CN109073204B (zh)
WO (1) WO2017169187A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7212699B2 (ja) * 2018-04-28 2023-01-25 マテリオン プレシジョン オプティクス (シャンハイ) リミテッド レーザ励起による高効率及び均一な白色光生成装置
CN112585240A (zh) * 2018-07-27 2021-03-30 美题隆公司 用于荧光体照明系统的反射颜色校正
US20220136679A1 (en) * 2019-02-06 2022-05-05 Sharp Kabushiki Kaisha Wavelength conversion element, light source device, vehicle headlight, transmissive lighting device, display device, and lighting device
TWI718748B (zh) * 2019-05-16 2021-02-11 台達電子工業股份有限公司 螢光色輪及使用其的光源系統
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
JP2023058756A (ja) * 2020-03-10 2023-04-26 シャープ株式会社 光学素子および発光システム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000338476A (ja) * 1999-05-25 2000-12-08 Toppan Printing Co Ltd 反射型液晶表示装置用カラーフィルター基板
CN1327706A (zh) * 1999-07-23 2001-12-19 奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司 荧光装置,波长转换的浇注料和光源
CN1732695A (zh) * 2003-01-08 2006-02-08 3M创新有限公司 光学核心和包括该光学核心的投影系统
CN101203798A (zh) * 2005-06-24 2008-06-18 3M创新有限公司 偏振敏感照明元件以及使用该元件的系统
CN103210252A (zh) * 2010-03-03 2013-07-17 克利公司 将光扩散成均匀发射图案的非均匀扩散器
CN103928594A (zh) * 2014-03-21 2014-07-16 京东方科技集团股份有限公司 一种发光装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006291064A (ja) * 2005-04-12 2006-10-26 Seiko Instruments Inc 蛍光体フィルム、照明装置、及び、これを有する表示装置
JP5803137B2 (ja) * 2010-09-16 2015-11-04 セイコーエプソン株式会社 光源装置およびプロジェクター
US20120106126A1 (en) * 2010-11-01 2012-05-03 Seiko Epson Corporation Wavelength conversion element, light source device, and projector
JP5286393B2 (ja) 2011-07-29 2013-09-11 シャープ株式会社 発光素子、発光装置および発光素子の製造方法
CN202177773U (zh) * 2011-08-25 2012-03-28 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 光源系统及其应用的投影系统
JPWO2014174618A1 (ja) 2013-04-24 2017-02-23 日立マクセル株式会社 光源装置および車両用灯具
JP2015065142A (ja) * 2013-08-26 2015-04-09 東芝ライテック株式会社 固体照明装置および波長変換部材
JP6314472B2 (ja) * 2013-12-20 2018-04-25 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール、その製造方法及びプロジェクター用発光デバイス
JP5780325B2 (ja) * 2014-02-26 2015-09-16 カシオ計算機株式会社 光源装置及びプロジェクタ
CN109634041B (zh) * 2014-04-02 2020-12-15 深圳光峰科技股份有限公司 一种光源系统及投影系统
JP6427929B2 (ja) 2014-04-16 2018-11-28 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
JP2016018010A (ja) * 2014-07-04 2016-02-01 セイコーエプソン株式会社 波長変換装置、照明装置およびプロジェクター
CN104534409B (zh) * 2014-12-15 2017-02-22 杨毅 波长转换装置和发光装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000338476A (ja) * 1999-05-25 2000-12-08 Toppan Printing Co Ltd 反射型液晶表示装置用カラーフィルター基板
CN1327706A (zh) * 1999-07-23 2001-12-19 奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司 荧光装置,波长转换的浇注料和光源
CN1732695A (zh) * 2003-01-08 2006-02-08 3M创新有限公司 光学核心和包括该光学核心的投影系统
CN101203798A (zh) * 2005-06-24 2008-06-18 3M创新有限公司 偏振敏感照明元件以及使用该元件的系统
CN103210252A (zh) * 2010-03-03 2013-07-17 克利公司 将光扩散成均匀发射图案的非均匀扩散器
CN103928594A (zh) * 2014-03-21 2014-07-16 京东方科技集团股份有限公司 一种发光装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Arrays of Cone-Shaped ZnO Nanorods Decorated with Ag Nanoparticles as 3D Surface-Enhanced Raman Scattering Substrates for Rapid Detection of Trace Polychlorinated Biphenyls;Haibin Tang;《Advanced Functional Materials》;20120131;第22卷(第1期);第218-224页 *
基板预热温度对激光金属沉积成形零件微观组织的影响;苏荣华;《工程设计学报》;20090630;第16卷(第3期);第210-216页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109073204A (zh) 2018-12-21
JPWO2017169187A1 (ja) 2019-02-07
US20210208491A1 (en) 2021-07-08
WO2017169187A1 (ja) 2017-10-05
US11242963B2 (en) 2022-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109073204B (zh) 光源装置和电子设备
US10073333B2 (en) Light irradiation device, and image display equipped with the same, for emitting light of two or more components by laser light
US9249949B2 (en) Lighting device and projection-type display device using the same including a color-combining prism
EP3550832B1 (en) Projection apparatus
US20130088689A1 (en) Light source module and projection apparatus
US10031405B2 (en) Light source device and projector with reducing optical system having adjustable position for positive power lens
US9500935B2 (en) Projection image display device
CN107193178B (zh) 光源装置以及投影型影像显示装置
US10831087B2 (en) Illumination system and projection apparatus
US10091478B2 (en) Projection display apparatus
WO2017154371A1 (ja) 光源装置および電子機器
WO2015111145A1 (ja) 光源装置およびこれを用いた映像表示装置
JP2022084619A (ja) 光源光学系、光源装置及び画像投射装置
US20150323156A1 (en) Light source device
US11669001B2 (en) Projection display system
TWI720144B (zh) 光源裝置
WO2020021980A1 (ja) 照明装置、およびプロジェクタ
JP5825697B2 (ja) 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置
JP7365595B2 (ja) 光源装置及び投写型映像表示装置
JP2017129847A (ja) 投写型映像表示装置
US20120002174A1 (en) Light source system of pico projector
JP6459024B2 (ja) 光源装置および画像表示装置
JP2017161627A (ja) プロジェクター及びその照明光学系の制御方法
JP7341740B2 (ja) 光源装置および画像投射装置
US20230168571A1 (en) Light source apparatus and projector

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant