CN110989277A - 光学轮、光源装置和投影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学轮、含有该光学轮的光源装置以及含有该光源装置的投影装置。一种光学轮,其特征在于,包括:荧光体发光区域,其使第一波段光自一侧入射,并使被所述第一波段光激发的荧光自另一侧射出;以及调整扩散光学区域,其具有使所述第一波段光自所述一侧入射并使所述第一波段光的扩散特性在径向和周向上不同的调整部。

Description

光学轮、光源装置和投影装置
技术领域
本发明涉及光学轮、含有该光学轮的光源装置以及含有该光源装置的投影装置。
背景技术
如今使用使光源射出的光聚集到DMD(数字微镜装置)或者液晶面板而将彩色图像显示在屏幕上的投影仪。
日本特开2017-181603号公报公开了一种投影装置,其具备用于自半导体发光元件射出激励光并作为蓝色光源射出蓝色波段光的激励光源和由马达旋转驱动而被激励光照射的光学轮(荧光体轮)。在光学轮上形成有具备红色、绿色各荧光体层的红色、绿色各荧光体发光区域和用于反射激励光的反射区域。
当将激光二极管用作半导体发光元件时,会射出截面为椭圆形状的光。于是,因为图像是由因扩散光而具有圆形截面的荧光和来自椭圆截面形的激光二极管的光形成,因而有时会在投影光中产生照度误差和色差。
发明内容
本发明的目的在于提供使投影光的照度误差或色差减少的光学轮、光源装置和投影装置。
本发明的一方式为一种光学轮,其特征在于,包括:荧光体发光区域,其使第一波段光自一侧入射,并使被所述第一波段光激发的荧光自另一侧射出;以及调整扩散光学区域,其具有使所述第一波段光自所述一侧入射并使所述第一波段光的扩散特性在径向和周向上不同的调整部。
本发明的另一方式为一种光源装置,其特征在于,包括:上述方式的光学轮;马达,其用于旋转驱动所述光学轮;所述马达的驱动控制装置;以及第一半导体发光元件,其被形成为可射出所述第一波段光。
本发明的另一方式为一种投影装置,其特征在于,包括:上述方式的光源装置;显示元件,其被来自所述光源装置的光源光照射而形成图像光;投影光学系统,其将所述显示元件射出的所述图像光投影到屏幕上;以及控制部,其用于控制所述显示元件和所述光源装置。
附图说明
图1为用于表示本发明实施方式所涉及的投影装置的功能模块的图。
图2为用于表示本发明实施方式所涉及的投影装置内部构造的平面示意图。
图3A为用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的第一轮的正面示意图。
图3B为用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的第二轮的正面示意图。
图4A为用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的光学轮的示意图,且为相当于将第一轮和第二轮组合后状态下的光学轮101在图3B中的Ⅳa-Ⅳa剖面的剖视图。
图4B为图4A中的P部的放大图。
图5为用于表示本发明实施方式的变形例1所涉及的投影装置内部构造的平面示意图。
图6A为相当于用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的光学轮中的调整扩散光学区域变形例的图4B的主要部分放大剖面示意图且表示变形例2。
图6B为相当于用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的光学轮中的调整扩散光学区域变形例的图4B的主要部分放大剖面示意图且表示变形例3。
图6C为相当于用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的光学轮中的调整扩散光学区域变形例的图4B的主要部分放大剖面示意图且表示变形例4。
图7A为用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的光学轮中的调整扩散光学区域变形例5的图且为主要部分放大平面示意图。
图7B为用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的光学轮中的调整扩散光学区域变形例5的图且为图7A的Ⅶb-Ⅶb剖视图。
图7C为用于表示本发明实施方式所涉及的光学轮装置的光学轮中的调整扩散光学区域变形例5的图且为图7A的Ⅶc-Ⅶc剖视图。
具体实施方式
下面,根据附图对本发明所涉及的实施方式进行说明。图1为用于表示投影装置10的投影装置控制部功能电路模块的图。投影装置控制部由含有图像转换部23和控制部38的CPU、含有输入/输出接口22的前端单元以及含有显示编码器24和显示驱动部26的格式化程序单元构成。
该控制部38掌管投影装置10内的各电路的动作控制,且由CPU、固定存储有各种设定等动作程序的ROM以及被用作工作存储器的RAM等构成。
于是,该控制装置使输入/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)而在图像转换部23进行转换,以便统一为适于显示的规定格式的图像信号,随后被输出到显示编码器24。
而且,显示编码器24使输入的图像信号在视频RAM25上展开并进行存储,然后基于该视频RAM25的存储内容生成视频信号并输出到显示驱动部26。
显示驱动部26作为显示元件控制装置发挥作用,对应于显示编码器24输出的图像信号并以适当的帧率驱动作为空间光调制器(SOM)的显示元件51。
然后,在投影装置10中,由光源装置60射出的光线束经由光学系统而照射到显示元件51上,从而由显示元件51的反射光形成光学影像,并经由投影光学系统将图像投影显示在未图示的屏幕上。此外,镜头马达45驱动该投影光学系统的可动透镜组235以进行缩放和对焦。
并且,图像压缩/展开部31进行如下的记录处理,通过ADCT和哈夫曼编码等处理将图像信号的亮度信号和色差信号进行数据压缩,然后依次写入作为可拆卸的记录介质的存储卡32中。
进而,当在再现模式时,图像压缩/展开部31进行如下处理,读出记录在存储卡32中的图像数据并以1帧单位展开用于构成一系列视频的各图像数据,然后将该图像数据经由图像转换部23输出到显示编码器24,并根据存储在存储卡32的图像数据而使视频可显示。
然后,由设置在投影装置10的壳体上的主键和指示器等构成的键/指示器部37的操作信号被直接发送至控制部38,来自遥控器的按键操作信号由Ir接收部35接收,在Ir处理部36解调后的编码信号被输出到控制部38。
此外,在控制部38上经由系统总线(SB)连接有声音处理部47。该声音处理部47具有PCM声源等声源电路,在投影模式和再现模式时,将声音数据转换为模拟信号并驱动扬声器48扩音输出。
而且,控制部38控制作为光源控制装置的光源控制电路41,该光源控制电路41分别控制光源装置60的红色光源装置、绿色光源装置和蓝色光源装置的发光,以使生成图像时所要求的规定波段的光从光源装置60射出。
进而,控制部38使冷却风扇驱动控制电路43利用设置在光源装置60等上的多个温度传感器进行温度检测,并根据该温度检测结果而控制冷却风扇的旋转速度。并且,即使在投影装置10本体的电源关闭之后,控制部38使冷却风扇驱动控制电路43利用计时器等而使冷却风扇持续旋转,或者根据温度传感器的温度检测结果而进行关闭投影装置10本体电源等的控制。
下面,对该投影装置10的内部构造进行说明。图2为用于表示投影装置10内部构造的平面示意图。这里,投影装置10的壳体被形成为大致箱体状,并具有上表面、下表面、正面面板12、背面面板13、右侧面板14和左侧面板15。此外,在以下的说明中,投影装置10中的左右表示相对于投影方向的左右方向,前后则表示相对于投影装置10的屏幕一侧方向和光线束前进方向的前后方向。
投影装置10在左侧面板15的附近具有控制电路基板241。该控制电路基板241具有电源电路模块和光源控制模块等。而且,投影装置10在投影装置10壳体的大致中央部分具有光源装置60。并且,在投影装置10的光源装置60与左侧面板15之间配置有光源侧光学系统170和投影光学系统220。
此外,在光源装置60与右侧面板14之间设置有电源连接器57、用于冷却后述的激励光照射装置70的蓝色激光二极管71的散热器190和用于向散热器190吹冷却风的冷却风扇261。
光源装置60具有不仅作为蓝色波段光(第一波段光)的光源也作为激励光源的激励光照射装置70和光学轮装置100。从光学轮装置100射出红色波段光、绿色波段光和蓝色波段光。从光学轮装置100射出的红色波段光、绿色波段光和蓝色波段光由导光光学系统140进行导光。
激励光照射装置70分别具有一个蓝色激光二极管71和一个准直仪透镜73,该蓝色激光二极管71为被形成为可射出蓝色波段光的第一半导体发光元件,该准直仪透镜73将来自蓝色激光二极管71的出射光转换为平行光以提高其指向性。激励光照射装置70被配置在散热器190的左侧面板15一侧中的略微背面面板13一侧,并被配置成朝向左侧面板15方向射出出射光。
光学轮装置100具有光学轮101、用于对来自光学轮101的光进行聚光的聚光透镜组102、用于旋转驱动光学轮101的马达103和用于控制马达103的驱动控制装置(未图示),其中,光学轮101被配置的激励光的光路上,与自激励光照射装置70射出的激励光正交。这里,驱动控制装置由光源控制电路41(参照图2)控制。后面将对光学轮装置100进行详细叙述。
导光光学系统140具有用于使来自光学轮装置100的聚光透镜组102的出射光入射的微透镜阵列145。微透镜阵列145由多个微透镜构成。大致圆形的红色、绿色和蓝色波段光照射到微透镜阵列145的多个微透镜上。透过微透镜阵列145的各微透镜的光在显示元件51上叠加,使强度分布均匀化。导光光学系统140被设置成在显示元件51上使各色波段光的强度分布均匀。本实施方式中的微透镜阵列145的微透镜的两凸透镜的透镜形状在俯视图中为横向拉长矩形且被配置成格子状。此外,优选,微透镜的形状为与显示元件51的形状匹配的横向拉长矩形。
光源侧光学系统170具有聚光透镜172和RTIR棱镜175。配置在微透镜阵列145的左侧面板15一侧的聚光透镜172聚集透过微透镜阵列145而被分割的伪矩形光源光,以便与显示元件51的有效尺寸重叠,从而使强度分布均匀化。由聚光透镜172聚集的光线束经由RTIR棱镜175而照射到显示元件51上。然后,由RTIR棱镜175使显示元件51反射的反射光的光轴与投影光学系统220的光轴一致而朝向透镜镜筒221射出。
投影光学系统220具有透镜镜筒221。透镜镜筒221由可动透镜组235和固定透镜组225构成。可动透镜组235被形成为可由透镜马达移动。并且,可动透镜组235和固定透镜组225内置于透镜镜筒221内。这样,具有可动透镜组235的透镜镜筒221被形成为变焦透镜,并可缩放和调焦。
通过以这种方式构成投影装置10,当使光学轮101旋转且在规定时间自激励光照射装置70射出光时,红色、绿色和蓝色的各波段光经由导光光学系统140和光源侧光学系统170入射到显示元件51上,作为投影装置10的显示元件51的DMD与数据对应地分时显示各色光,从而能够将彩色图像投影到屏幕上。
下面,根据图3A、图3B、图4A和图4B,对光学轮装置100的光学轮101进行详细说明。首先,如图4A所述,光学轮101具有两个轮(第一轮110、第二轮120),第一轮110和第二轮120叠加配置。在光学轮101中,激励光自作为设置有激励光照射装置70侧的一侧100a射入,红色、绿色、蓝色各色波段光自设置有聚光透镜组102的另一侧100b射出。
如图3A所示,设置在另一侧100b的第一轮110具有第一轮基材115。第一轮基材115被形成为大致圆板状,并在其中心设置有向马达103的安装孔111。第一轮基材115由玻璃等形成。
第一轮110形成有在大致90度范围内将第一轮基材115外周部的一部分切成圆弧状的切口部112。而且,第一轮110还具有在第一轮基材115上且在大致270度范围内形成为圆弧状的二向色区113。二向色区113由形成为圆弧状的二向色镜构成。二向色区113反射蓝色波段光并透过红色和绿色波段光。
此外,也可以替代由第一轮110的二向色镜构成的二向色区113,通过在荧光体发光区域126的上表面上涂布用于反射蓝色波段光并透过红色和绿色波段光的二向色涂层而构成二向色区113。
如图3B和图4A所示,设置在一侧100a的第二轮120具有第二轮基材125。第二轮基材125被形成为大致圆板状并在中心设置有向马达103的安装孔121。第二轮基材125由玻璃等形成。第二轮120具有在第二轮基材125上形成为圆环状的透过构件122。透过构件122也由玻璃等构成并能够使光透过。
第二轮120与第二轮基材125的透过构件122对应地并排设置有分别被形成为圆弧状的荧光体发光区域126和调整扩散光学区域123。荧光体发光区域126在大约270度的范围内形成在第二轮基材125的另一侧100b的表面上。荧光体发光区域126在大约135度的范围内具有两个区域(第一荧光体发光区域126R、第二荧光体发光区域126G)。
调整扩散光学区域123在大约90度的范围内形成在自第二轮基材125的一侧100a的表面至另一侧100b的表面上。第二轮120相对于第一轮110的周向(旋转方向)配置位置使得荧光体发光区域126与二向色区113对应配置,调整扩散光学区域123与切口部112对应配置。
荧光体发光区域126由圆弧状的透过型荧光体构成。例如,透过型荧光体为含有玻璃粉末和荧光体粉末的混合粉末的烧结体,当激励光自一侧入射并透过时,荧光体被激发而发出荧光。这里,第一荧光体发光区域126R的透过型荧光体由包含用于发出红色波段荧光(第一荧光)荧光体构成。第二荧光体发光区域126G的透过型荧光体由包含用于发出波段与第一荧光不同的绿色波段荧光(第二荧光)的荧光体构成。
因此,当光学轮101旋转而使来自激励光照射装置70的蓝色激光二极管71的激励光、即蓝色波段光的照射点位于第一荧光体发光区域126R时,从一侧100a入射的激励光透过第二轮120的透过构件122而入射到第一荧光体发光区域126R,然后自第一荧光体发光区域126R发出作为红色波段光的荧光。向各方向发出的荧光的一部分被发送到另一侧100b,并透过第一轮110的二向色区113而由聚光透镜组102进行聚光。
此时,自一侧100a入射并透过第一荧光体发光区域126R而未激发荧光体的激励光被二向色区113反射,能够激发未激发的第一荧光体发光区域126R内的荧光体。此外,只要在第一荧光体发光区域126R(第二荧光体发光区域126G也同样)的一侧100a(例如透过构件122的表面上等)设置用于反射红色波段光而透过蓝色波段光的二向色涂层,就能够提高红色波段荧光的效率。而且,还可以在荧光体发光区域126的内径一侧和外形一侧预先设置反射构件。这样可以自光学轮装置100射出红色波段光。同样,当激励光的照射点位于第二荧光体发光区域126G时,可以自光学轮装置100射出绿色波段光。
如图3B、图4A和图4B所示,调整扩散光学区域123具有设置在面对第二轮120的透过构件122的一侧100a的调整部231和设置在另一侧100b的扩散部232。调整部231调整扩散角度,以便自激励光照射装置70射出的蓝色波段光从一侧100a入射时,该蓝色波段光的扩散特性在径向和周向上不同。
调整部231沿着透过构件122而形成为圆弧状。调整部231由径向截面形状相同的多个凹状圆弧状截面的柱面透镜阵列形成。换句话说,该柱面透镜阵列由多个长边方向为圆弧状且截面为凹状的柱面透镜配置形成。调整部231的另一侧100b为平面并与透过构件122接合。
扩散部232为通过喷砂等在另一侧100b上施加微细的凹凸而形成有扩散层的扩散板。扩散部232将透过调整部231的蓝色波段光进行扩散后朝向另一侧100b射出。
当光学轮101旋转而使来自激励光照射装置70的蓝色激光二极管71的激励光、即蓝色波段光的照射点位于调整扩散光学区域123时,作为激光的蓝色波段光从一侧100a入射。此时,如图3B示意所示的激光S,由蓝色激光二极管71射出的椭圆截面形的光以激光S的长轴方向与柱面透镜的长边方向(圆弧状的柱面透镜的周向)一致且激光S的短轴方向与柱面透镜的短边方向(圆弧状的柱面透镜的径向)一致的方式照射调整部231的一侧100a。于是,如图4B所示,柱面透镜CL使激光S的短轴方向的扩散角扩大,从而使得激光S的截面形状被形成为大致圆形。透过调整部231的激光S透过透过构件122,然后经由扩散部232和切口部112扩散并向另一侧100b射出。
通过这种方式,自光学轮装置100射出的蓝色波段光为使来自蓝色激光二极管71的椭圆截面形的出射光成为大致圆形的扩散光。因此,由于能够使自光学轮装置100的荧光体发光区域126射出的荧光成为大致相同大小的圆形光,从而能够减少投影光的照度误差和色差。而且,通过使荧光与激光成为大致相同的大小和形状,因而不需要对任何一种光特殊化的微透镜阵列145,而能够使用相同的微透镜阵列145有效地使光强度均匀化。
(变形例1)
下面,根据附图5对本实施方式的变形例1进行说明。本变形例取消光学轮101的第二轮120上的荧光体发光区域126的第一荧光体发光区域126R,而设置了红色光源装置80。红色光源装置80具有红色激光二极管81和准直仪透镜83,其中,红色激光二极管81是被形成为可射出红色波段光(第二波段光)的激光的第二半导体发光元件。红色激光二极管81被配置成光轴与蓝色激光二极管71的光轴正交。在红色激光二极管81与蓝色激光二极管71的光轴正交的位置上设置有二向色镜141。二向色镜141透过蓝色波段光并反射红色波段光。
在以上述方式形成的投影装置10A的光源装置60A中,作为自激励光照射装置70射出的蓝色波段光的激励光透过二向色镜141并从一侧100a射入照射点所在的光学轮101的荧光体发光区域126(含有绿色荧光体的第二荧光体发光区域126G)。因此,自光学轮100射出绿色波段光。而且,当自激励光照射装置70射出的蓝色波段光、即激励光的照射点位于光学轮101的调整扩散光学区域123时,蓝色波段光透过二向色镜141并经由调整扩散光学区域123而作为椭圆截面形状被调整为圆形的扩散光从另一侧100b射出。同样,当照射点位于光学轮101的调整扩散光学区域123时,自红色光源装置80射出的红色波段光射出,被二向色镜141反射后自一侧100a射入调整扩散光学区域123,并经由调整扩散光学区域123而作为椭圆截面形状被调整为圆形的扩散光从另一侧100b射出。
(变形例2)
下面,根据图6A对本实施方式的变形例2进行说明。本变形例为替代上述实施方式的调整扩散光学区域123而使用调整扩散光学区域123B形成第二轮120B的光学轮101B,其中,调整扩散光学区域123B由调整部231B和扩散部232B被形成为一体的调整扩散构件构成。通过使调整部231B与扩散部232B一体化,其中,调整部231B为具有多个径向截面为凹状(凹圆弧状)的柱面透镜CL的柱面透镜阵列,由于可以减少入射光入射的面(具体而言,调整部231和扩散部232同透过构件122结合的面),从而能够减小入射光的损失。
(变形例3)
下面,根据图6B对本实施方式的变形例3进行说明。本变形例替代上述实施方式的调整扩散光学区域123的调整部231而设置调整扩散光学区域123C、第二轮120C、光学轮101C,其中,调整扩散光学区域123C为具有多个径向截面为凸状(凸圆弧状)的柱面透镜CL的柱面透镜阵列。
(变形例4)
下面,根据图6C对本实施方式的变形例4进行说明。本变形例替代上述实施方式的调整扩散光学区域123的调整部231而设置调整扩散光学区域123D、第二轮120D、光学轮101D,其中,调整扩散光学区域123D具有径向截面形状为多个棱镜形状(锯齿状)的调整部231D。
如本实施方式和变形例2~4所示,在光学轮101的俯视图中(自一侧100a或者另一侧100b观察),调整部231、231B~231D可以形成多个被形成为圆弧状且径向截面形状为凹状或凸状的柱面透镜CL,或者具有形成为多个棱镜形状的棱镜面且径向截面形状为多个棱镜形状(锯齿形状)的透镜。
此外,在本实施方式和变形例2~4中,尽管调整部231、231B~231D是径向截面形状为凹状或凸状的多个柱面透镜CL或者多个棱镜形状的透镜,但并不限于此。调整部231、231B~231D的柱面透镜CL的凹状或凸状、多个透镜形状的透镜截面形状也可以不配置在径向上,只要配置成由蓝色激光二极管71(第一半导体发光元件)射出的第一波段光的椭圆截面形状在短轴方向的扩散程度大于第一波段光的椭圆截面形状在长轴方向的扩散程度即可。因此,只要激光S的椭圆截面形状的长轴方向的方向与柱面透镜CL的凹状或凸状方向、或者多个棱镜形状的透镜的截面形状的方向一致即可,也可以将调整部231B、231C、231D配置成柱面透镜CL的凹状截面或者凸状截面、多个棱镜形状的透镜的截面为第二轮120B、120C、120D的周向。
(变形例5)
下面,根据图7A、图7B和图7C,对本实施方式的变形例5进行说明。本变形例替代上述实施方式中的调整扩散光学区域123的调整部231而设置具有多个扩散单元210的调整部231E。如图7A所示,扩散单元210的透镜面211被配置成朝向一侧100a,并在俯视图中为六角形且第一方向2L(长轴方向)与第二方向2S(短轴方向)的长度不同,第一方向2L被配置成为第二光学轮120E(光学轮101E)的径向。如图7B、图7C所示,扩散单元210被形成为朝向一侧100a并呈凸状的圆弧状,且第一方向2L与第二方向2S的各曲率不同。因此,当激励光照射到调整扩散光学区域123E的调整部231E上时,可以调整激光S以扩大椭圆截面形状的激光S的短轴方向的扩散角。
此外,尽管在变形例5中,六角形的扩散单元210的第一方向2L(长轴方向)被配置成为第二光学轮120E(光学轮101E)的径向,但并不限于该构成。只要六角形的扩散单元210的方向配置成由蓝色激光二极管71(第一半导体发光元件)射出的第一波段光的椭圆截面形状的在短轴方向的扩散程度大于第一波段光的椭圆截面形状在长轴方向的扩散程度即可。因此,只要与激光S的椭圆截面形状的长轴方向对应而配置扩散单元210即可,也可以将扩散单元210的第二方向2S(短轴方向)配置成为第二光学轮120E(光学轮101E)的径向。
上面,根据本发明的实施方式,光学轮101、101B~101E具有调整扩散光学区域123、123B~123E,其中,调整扩散光学区域123、123B~123E包括荧光体发光区域126和调整部231、231B~231E,荧光体发光区域126用于使作为第一波段光的蓝色波段光(激励光)自一侧100a射入,并使被第一波段光激发的荧光自另一侧100b射出,调整部231、231B~231E使第一波段光自一侧100a射入,且相对于第一波段光的扩散特性在径向与周向上不同。
由此,当将半导体发光元件发出的出射光用作激励光,并将激励光用作光源光时,可以调整激励光的截面形状而形成与荧光大致相同形状、相同范围的光。从而能够减少投影光的照度误差和色差。
而且,在调整部231、231B~231E的径向和周向中,第一波段光的扩散程度较大的方向与第一波段光的椭圆截面形状的短轴方向大致一致。这样可以将椭圆截面形状的光调整为大致圆形。
而且,荧光体发光区域126和调整扩散光学区域123、123B~123E并排设置并被形成为圆弧状。由此,可以根据马达的旋转控制而将光学轮101、101B~101E控制为大致圆板状的光学轮101。
而且,调整扩散光学区域123具有通过使透过调整部231的第一波段光扩散并向另一侧100b射出的扩散部232,并在调整部231与扩散部232之间设置有用于使光透过的透过构件122。由此,调整部231和扩散部232可以作为独立构件形成调整扩散光学区域123,从而能够容易地组装或制造光学轮101。
而且,调整扩散光学区域123B具有通过使透过调整部231B的第一波段光扩散并向另一侧100b射出的扩散部232B,且可以将调整部231B和扩散部232B形成为一体。由此,可以减少透过光通过的面,从而能够降低光的损失。
而且,调整部231、231B~231D由多个柱面透镜CL或多个棱镜形状透镜的任何一个形成,其中,柱面透镜CL在俯视图中被形成为圆弧状,且光学轮101、101B~101D(第二轮120、120B~120D)的径向截面形状或周向截面形状为凹状或凸状。由此,利用简单的结构就可以调整激光的扩散角。
而且,调整部231E具有多个被形成为圆弧状的扩散单元210,该扩散单元210被形成为扩散角度在调整部231E的径向(例如第一方向2L)和周向(例如第二方向2S)上不同。即,扩散单元210在调整部231E的径向和周向上扩散角度不同。因此,由于可以使用由多个扩散单元形成的调整部231E,从而能够分别调整径向和周向(第一方向2L和第二方向2S)两者的扩散特性。
而且,荧光体发光区域126包括第一荧光体发光区域126R和第二荧光体发光区域126G,其中,第一荧光体发光区域126R利用第一波段光发出作为第一荧光的红色波段的荧光,第二荧光体发光区域126G利用第一波段光发出作为波长与第一荧光不同的第二荧光的绿色波段的荧光。由此能够获得波长不同的明亮荧光。
而且,在荧光体发光区域126的另一侧100b形成有用于反射第一波段光并透过来自荧光体发光区域126的荧光的二向色区113。由此,由于不仅可以减少作为第一波段光的蓝色波段光混入由光学轮101射出的荧光中,而且可以使未激发荧光体的激励光再次被反射而激发荧光体,从而可以在获得色纯度良好的光源的同时提高激励光的效率。
而且,具备光学轮101、马达103、马达103的驱动控制装置和作为被形成为可射出第一波段光的第一半导体发光元件的蓝色激光二极管71的光源装置60或者具有被形成为可射出第二波段光的第二半导体发光元件且第二波段光被形成为可透过调整扩散光学区域123的光源装置60A能够提供可以减少投影光的照度误差、色差并射出红色、绿色、蓝色的各色波段光的光源装置60、60A。
而且,还可以提供投影装置10、10A,其具有光源装置60、60A、被来自光源装置60、60A的光源光照射而形成图像光的显示元件51、用于将显示元件51射出的图像光投影到屏幕上的投影光学系统220、显示原件51和用于控制光源装置60、60A的投影装置控制部,从而减少投影光的照度误差和色差。
此外,以上说明的实施方式是作为示例而示出的,并不意味着限定发明的范围。这些新的实施方式可以通过各种方式进行实施,并且可以在不脱离发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更。这些实施方式及其变型不仅包含于发明的范围和主要内容内,而且包含于权利要求书所记载的发明及其等同范围内。

Claims (10)

1.一种光学轮,其特征在于,包括:
荧光体发光区域,其使第一波段光自一侧入射,并使被所述第一波段光激发的荧光自另一侧射出;以及
调整扩散光学区域,其具有使所述第一波段光自所述一侧入射并使所述第一波段光的扩散特性在径向和周向上不同的调整部。
2.根据权利要求1所述的光学轮,其特征在于,
在所述调整部的径向和周向中,所述第一波段光的扩散程度较大的方向与所述第一波段光的椭圆截面形状的短轴方向大致一致。
3.根据权利要求1所述的光学轮,其特征在于,
所述荧光体发光区域和所述调整扩散光学区域被形成为圆弧状且并排设置。
4.根据权利要求1所述的光学轮,其特征在于,
所述调整扩散光学区域具有用于使透过所述调整部的所述第一波段光扩散并向所述另一侧射出的扩散部,在所述调整部与所述扩散部之间设置有用于使光透过的透过构件,
所述调整扩散光学区域具有用于使透过所述调整部的所述第一波段光扩散并向所述另一侧射出的扩散部,并具有所述调整部和所述扩散部被形成为一体的调整扩散构件。
5.根据权利要求1所述的光学轮,其特征在于,
所述调整部由被形成为圆弧状且径向截面形状或周向截面形状为凹状或凸状的多个柱面透镜或多个棱镜形状的透镜中的任一个形成。
6.根据权利要求1所述的光学轮,其特征在于,
所述调整部被形成为圆弧状且具有多个扩散单元,该扩散单元被形成为扩散角度在所述调整部的径向和周向上不同。
7.根据权利要求1所述的光学轮,其特征在于,
所述荧光体发光区域包括利用所述第一波段光发出第一荧光的第一荧光体发光区域和利用所述第一波段光发出波长与所述第一荧光不同的第二荧光的第二荧光体发光区域,
在所述荧光体发光区域的所述另一侧形成有用于反射所述第一波段光并透过来自所述荧光体发光区域的荧光的二向色区。
8.一种光源装置,其特征在于,包括:
权利要求1至7中任一项所述的光学轮;
马达,其用于旋转驱动所述光学轮;
所述马达的驱动控制装置;以及
第一半导体发光元件,其被形成为可射出所述第一波段光。
9.根据权利要求8所述的光源装置,其特征在于,
具有被形成为可射出第二波段光的第二半导体发光元件,所述第二波段光被形成为可透过所述调整扩散光学区域。
10.一种投影装置,其特征在于,包括:
权利要求8所述的光源装置;
显示元件,其被来自所述光源装置的光源光照射而形成图像光;
投影光学系统,其将所述显示元件射出的所述图像光投影到屏幕上;以及
控制部,其用于控制所述显示元件和所述光源装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021238892A1 (zh) * 2020-05-28 2021-12-02 深圳光峰科技股份有限公司 色轮及投影系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209373339U (zh) * 2018-12-13 2019-09-10 中强光电股份有限公司 照明系统及投影装置
CN117311071A (zh) * 2022-06-22 2023-12-29 中强光电股份有限公司 波长转换装置以及投影装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105573030A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 海信集团有限公司 一种光源及激光投影装置
CN106918978A (zh) * 2015-12-24 2017-07-04 卡西欧计算机株式会社 光源装置及投影装置
CN107193178A (zh) * 2016-03-15 2017-09-22 松下知识产权经营株式会社 光源装置以及投影型影像显示装置
JP2017181603A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 コニカミノルタ株式会社 光源ユニット
CN206946179U (zh) * 2017-07-11 2018-01-30 深圳市光峰光电技术有限公司 光源装置及投影系统

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2133720A1 (en) 2006-03-29 2009-12-16 Sony Deutschland Gmbh Display apparatus with recombination of elementary spectral images using a rotation-controlled wheel
JP5506408B2 (ja) 2010-01-07 2014-05-28 シチズン電子株式会社 光学ユニット
JP5370764B2 (ja) 2009-09-15 2013-12-18 カシオ計算機株式会社 光源装置及びプロジェクタ
JP5601092B2 (ja) 2010-08-27 2014-10-08 セイコーエプソン株式会社 照明装置及びプロジェクター
CN102073115A (zh) 2010-11-19 2011-05-25 苏州佳世达光电有限公司 荧光粉色轮及应用其的投影机
JP2013011652A (ja) 2011-06-28 2013-01-17 Sanyo Electric Co Ltd 投写型表示装置および光変換デバイス
JP5974867B2 (ja) 2012-11-30 2016-08-23 旭硝子株式会社 照明光学系、投影装置、偏向素子、偏光非解消拡散素子および波長選択発散状態変換素子
JP6160117B2 (ja) 2013-02-21 2017-07-12 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
JP5997077B2 (ja) 2013-03-07 2016-09-21 日立マクセル株式会社 光源装置
JP6118987B2 (ja) 2013-03-26 2017-04-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 光源装置およびこれを用いた投写型表示装置
JP6287196B2 (ja) 2013-04-18 2018-03-07 大日本印刷株式会社 照明装置、投射装置および光走査装置
JP6340807B2 (ja) 2014-02-05 2018-06-13 株式会社リコー 画像表示装置及び移動体
WO2016184522A1 (en) 2015-05-21 2016-11-24 Barco Nv Polarized wavelength conversion wheel
JP6233360B2 (ja) 2015-07-16 2017-11-22 日亜化学工業株式会社 蛍光体ホイール及び蛍光体ホイールを備えた光源装置
JP6579363B2 (ja) 2015-06-08 2019-09-25 カシオ計算機株式会社 光学ホイール装置、光源装置及び投影装置
JP2017156619A (ja) 2016-03-03 2017-09-07 カシオ計算機株式会社 光源装置及び投影装置
JP6938902B2 (ja) 2016-06-21 2021-09-22 カシオ計算機株式会社 光源装置及び投影装置
CN108732852B (zh) * 2017-04-14 2021-01-05 中强光电股份有限公司 投影机及其照明系统
CN108802986B (zh) * 2017-05-02 2020-06-19 台达电子工业股份有限公司 激光投影光源

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105573030A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 海信集团有限公司 一种光源及激光投影装置
CN106918978A (zh) * 2015-12-24 2017-07-04 卡西欧计算机株式会社 光源装置及投影装置
CN107193178A (zh) * 2016-03-15 2017-09-22 松下知识产权经营株式会社 光源装置以及投影型影像显示装置
JP2017181603A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 コニカミノルタ株式会社 光源ユニット
CN206946179U (zh) * 2017-07-11 2018-01-30 深圳市光峰光电技术有限公司 光源装置及投影系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021238892A1 (zh) * 2020-05-28 2021-12-02 深圳光峰科技股份有限公司 色轮及投影系统

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Publication number Publication date
CN110989277B (zh) 2021-08-20
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JP2023081937A (ja) 2023-06-13
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US20200103736A1 (en) 2020-04-02

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