TWI470270B - 光源裝置及投影機 - Google Patents

Description

光源裝置及投影機

本發明係關於光源裝置、及具備此光源裝置之投影機。

現在，資料投影機已相當普及，該資料投影機作為一種影像投影裝置，係用以將個人電腦之畫面或視訊影像、乃至儲存於記憶卡等中之影像資料所產生的影像等投影於螢幕上。此投影機係使從光源射出之光聚光於被稱為DMD(數位微鏡裝置)的微鏡顯示元件或液晶板上，而於螢幕上顯示彩色影像。

在此種投影機中，以往，主要以高亮度之放電燈作為光源，但近年來開發及提出有多種使用發光二極體、雷射二極體或有機EL、螢光體發光等作為光源的方案。例如，在日本國特開2004-341105號公報中，提出一種光源裝置，其具備：固體光源，用以射出作為激發光之紫外線；及螢光輪盤，係由配設有螢光體層的圓板狀透明基材構成，該螢光體層接收紫外線(即射出之激發光)而轉換為可視光。

日本國特開2004-341105號公報之提案，係在螢光輪盤之供紫外線射入的輪盤面形成穿透紫外線且使可視光反射之可視光反射膜，藉以使入射之紫外線照射於配置在射出側的輪盤面之螢光體層上，以生成螢光光，並使螢光光射出至射出側，同時從螢光體層朝射入面側射出之螢光光，亦藉由可視光反射膜而朝射出側反射，從而可增加從螢光輪盤射出之螢光光的光量。

另外，為了防止因照射激發光而損傷到光學零件，於該光源裝置之固體光源，還可使用射出藍色波長範圍光之藍色雷射二極體等作為激發光。在此情況下，螢光輪盤係構成為於輪盤面形成擴散層等，且使藍色頻帶光穿透螢光輪盤而直接利用。

另外，因為需要在用於此種光源裝置之螢光輪盤的射入面形成使藍色頻帶光穿透且反射其他可視光之反射膜，所以，成為製造費時且成本增加之主要原因。

在此，作為光源裝置，可考慮如下構成：以金屬板等形成輪盤基材，且以金屬板之反射面來反射作為激發光之藍色頻帶光及從螢光體發光之紅色、綠色波長範圍等的螢光光，藉此，依序射出紅色、綠色、藍色波長範圍的光。

然而，在此種情況下，當將紅色、綠色、藍色波長範圍光的光路形成為相同時，在將藍色激發光照射於紅色或綠色螢光體層上時，會於發光之紅色或綠色波長範圍的螢光光中混入反射之藍色波長範圍的光源光，所以，會有色純度變差之問題。

另外，因藍色頻帶光在螢光輪盤上之射入面與射出面為同一面，所以，會有為了分離藍色光源光的射入光路及射出光路，需要將光學配置及光學零件設計成特殊之構成的問題。

本發明係鑒於上述習知技術中的問題點而完成之發明，其目的在於提供一種光源裝置及具備此光源裝置之投影機，其中，該光源裝置不需要於螢光輪盤面設置僅用來反射特定之波長範圍光的特殊反射層，而是藉由將螢光輪盤本身作成反射板，並於反射板之一部分設置使光源光穿透之透光部，藉此可使自螢光輪盤射出之光源光與各色螢光光的射出光路分離，不僅構造簡單、製造容易，並且可射出高色純度之各色光。

本發明之光源裝置，其特徵為具備：發光板，係於基材上具有複數個分段區域，並將該複數個分段區域中的至少一個區域作成反射部，於該反射部形成有接收激發光而發出既定之波長範圍光的螢光體層，且將該複數個分段區域中的至少一個區域作成使光穿透之透光部；光源，係朝該發光板之螢光體層照射激發光；分色鏡，係配置於該光源與該發光板之間，使激發光穿透且反射來自螢光體之螢光光；及複數個反射鏡或分色鏡，係可使穿透發光板之透光部的激發光與由該分色鏡所反射之螢光光聚光於同一光路上，且可朝同一方向照射。

藉由以下之詳細說明及添加圖面，即可充分地瞭解本發明，但此等只是用於說明而已，並非用來限定本發明之範圍。

以下，參照圖面，說明實施本發明之較佳形態。然而，以下所述之實施形態雖附加有為了實施本發明而在技術上較合適之各種限定，但並不是用以將本發明限定於以下之實施形態及圖示例。

以下，針對用來實施本發明之形態進行說明。投影機10具備：光源裝置63；顯示元件51；冷卻風扇；光源側光學系統62，係將來自光源裝置63之光導光至顯示元件51；投影側光學系統90，係將從顯示元件51射出之影像投影於螢幕上；及投影機控制手段，係用來控制光源裝置63或顯示元件51。

該光源裝置63具有作為發光板之螢光輪盤71。螢光輪盤71係於可旋轉控制之基材上具有3個相鄰之扇形形狀的分段區域。3個分段區域中之2個分段區域被作成反射部，於該反射部形成有接收激發光而發出綠色波長範圍光之螢光體層131G及發出紅色波長範圍光之螢光體層131R。剩餘之一個分段區域被作成透光部，用以使光穿透。

具體而言，於圓周方向配置使激發光穿透之透光部與反射部，並沿圓周方向於反射部上形成有發出不同波長範圍光之複數個螢光體層131。另外，光源裝置63還具有：輪盤馬達73，係用以使螢光輪盤71旋轉之驅動裝置；光源72，係朝螢光輪盤71之螢光體層131照射激發光；作為分色鏡的第一光軸變換鏡1，係配置於該光源72與螢光輪盤71之間，使激發光穿透且反射來自螢光體之螢光光；及複數個反射鏡或分色鏡，係可使穿透螢光輪盤71之透光部的激發光與由第一光軸變換鏡1所反射之螢光光聚光於同一光路上，且朝同一方向照射。

另外，朝螢光輪盤71照射激發光之光源72，係射出藍色頻帶之雷射的雷射發光器，形成螢光體層131之螢光體為複數個。如上述，此等複數個螢光體係發出紅色頻帶光之螢光體及發出綠色頻帶光的螢光體。

又，於被作成螢光輪盤71之透光部的擴散板140上形成有使激發光擴散的擴散層141。

另外，光源裝置63具有由透鏡及鏡片所形成之聚光光學系統，該聚光光學系統係於光源72與螢光輪盤71之間、及從螢光輪盤71發出之螢光光或穿透螢光輪盤71之光源光的路徑上配置多個與分色鏡等之鏡片配合而使光聚光之複數個透鏡。

另外，聚光光學系統具備：作為分色鏡的第一光軸變換鏡1，係配置於螢光輪盤71與光源72之間，在不使從光源72射出之光源光的光軸改變的情況下使光源光穿透，且改變從螢光體層131射出的螢光光之光軸的方向；作為一般反射鏡的第二光軸變換鏡2，係改變穿透螢光輪盤71之擴散層141的光源光的光軸之方向；第三光軸變換鏡3，係再度變換由第一光軸變換鏡1所變換之螢光光的光軸；及第四光軸變換鏡4，係在不變換由第二光軸變換鏡2所變換之光源光的光軸的情況下使光源光穿透，並再度變換由第三光軸變換鏡3所變換之螢光光，藉以將螢光光及光源光聚光於同一光路上。

具體而言，第一光軸變換鏡1係於光源72之光軸上配置於螢光輪盤71與光源72之間；第二光軸變換鏡2係於光源72之光軸上配置於相對於螢光輪盤71而處於光源72的相反側之位置；第三光軸變換鏡3係配置於由第一光軸變換鏡1所變換之螢光光的光軸上；第四光軸變換鏡4係與第二光軸變換鏡2及第三光軸變換鏡3對向配置。

此第二至第四光軸變換鏡2～4具備：2個反射鏡，其使光源光或螢光光之光軸變換；及1個分色鏡，其在不使光源光之光軸變換的情況下使光源光穿透，且使螢光光之光軸變換。

另外，第二光軸變換鏡2係使穿透螢光輪盤71之擴散層141的光源光之光軸變換90度之反射鏡；第三光軸變換鏡3係使由第一光軸變換鏡1所變換之螢光光的光軸變換90度之反射鏡；第四光軸變換鏡4係不使由第二光軸變換鏡2所變換之光源光的光軸改變，且使由第三光軸變換鏡3所變換之螢光光的光軸變換90度之分色鏡。

〈實施例〉

以下，參照圖面，詳細說明本發明之實施例。第1圖為投影機10之外觀立體圖。又，在本實施例中，左右表示相對於投影方向的左右方向，前後表示相對於從投影機射出之光線束的行進方向的前後方向。如第1圖所示，投影機10係大致長方體形狀，在作為外殼本體前方之側板的正面面板12的側邊，具有覆蓋投影口之透鏡罩19，並且，於此正面面板12設有複數個排氣孔17。又，雖未圖示，但還具備接收來自遙控器的控制信號之Ir接收部。

另外，在作為外殼本體之上面面板11設有鍵/指示器部37。在此鍵/指示器部37上配設有電源開關鍵、通知電源之接通或切斷的電源指示器、切換投影之接通或切斷的投影開關鍵、光源裝置或顯示元件或控制電路等發生過熱時進行通知用的過熱指示器等之鍵或指示器。

又，在外殼本體之背面設有將USB端子或影像信號輸入用之D-SUB端子、S端子、RCA端子等設於背面面板的輸入輸出連接器部及電源轉接器插頭等之各種端子20。又，在未圖示之作為外殼本體之側板的右側面板14及第1圖所示之作為側板的左側面板15之下部附近，分別形成有複數個吸氣孔18。

其次，使用第2圖之方塊圖，說明投影機10之投影機控制手段。投影機控制手段係由控制部38、輸入輸出介面22、影像變換部23、顯示編碼器24及顯示驅動部26等所構成。從輸入輸出連接器部21輸入之各種規格的影像信號，透過輸入輸出介面22、系統匯流排(SB)，以統一為適合於顯示之既定格式的影像信號之方式由影像變換部23進行變換後，輸出至顯示編碼器24。

另外，顯示編碼器24係在將輸入之影像信號展開儲存於視訊RAM25之後，從視訊RAM25的儲存內容中生成視訊信號並輸出至顯示驅動部26。

顯示驅動部26係對應於從顯示編碼器24輸出之影像信號，並以適宜圖框率驅動作為空間光調變元件(SOM)的顯示元件51。另外，在光源裝置63之光源72點亮時，將從光源裝置63射出之光線束透過光源側光學系統射入顯示元件51，以藉顯示驅動部26所控制之顯示元件51的反射光來形成光像，藉此，可透過作為投影側光學系統之投影系統透鏡組，將影像投影顯示於未圖示之螢幕。又，此投影側光學系統之可動透鏡組97，係藉由透鏡馬達45進行變焦調整或聚焦調整用之驅動。

另外，影像壓縮/解壓縮31，進行將影像信號之亮度信號及色差信號依序寫入記憶卡32之記錄處理，該記憶卡32係藉由ADCT及哈夫曼編碼等之處理對資料進行壓縮而成為可裝卸自如之記錄媒體。又，影像壓縮/解壓縮31，係於再生模式時讀出記錄於記憶卡32之影像資料，以一圖框單位將構成一連串之動畫的各個影像資料解壓縮，並透過影像變換部23將此影像資料輸出至顯示編碼器24，根據儲存於記憶卡32之影像資料，進行可顯示動畫等之處理。

控制部38係負責投影機10內之各電路之動作控制，其由CPU、固定地儲存各種設定等之動作程式之ROM、及作為工作記憶體使用之RAM等所構成。

由設於外殼本體之上面面板11的主鍵及指示器等所構成之鍵/指示器部37的操作信號，直接被輸送至控制部38。來自遙控器之鍵操作信號，由Ir接收部35接收，並將由Ir處理部36所解調之編碼信號輸出至控制部38。

又，控制部38透過系統匯流排(SB)連接有聲音處理部47。此聲音處理部47具備PCM音源等之音源電路，在投影模式及再生模式時，將聲音資料類比化，並驅動揚聲器48進行聲音之擴音。

另外，控制部38係控制電源控制電路41，當電源開關鍵被操作時，此電源控制電路41使光源裝置63的光源72點亮。又，控制部38係使冷卻風扇驅動控制電路43進行設於光源裝置63等之複數個溫度感測器所進行的溫度檢測，並根據此溫度檢測結果來控制冷卻風扇之旋轉速度。另外，控制部38還使冷卻風扇驅動控制電路43進行藉由定時器等於投影機本體之電源切斷後仍持續進行冷卻風扇之旋轉，再根據利用溫度感測器進行的溫度檢測結果，來進行切斷投影機本體之電源等的控制。

接者，針對此投影機10之內部構造進行說明。第3圖為顯示投影機10之內部構造的模式俯視圖。如第3圖所示，投影機10係於右側面板14附近配置有安裝了電源電路方塊101等的電源控制電路基板102，在大致中央配置有多翼型之鼓風機110，在此鼓風機110附近配置有控制電路基板103，在正面面板12附近配置有光源裝置63，在左側面板15附近配置有光學系統單元70。另外，投影機10係藉由區隔用隔壁120將框體內氣密性地區隔成背面面板13側之吸氣側空間室121及正面面板12側之排氣側空間室122，鼓風機110係配置成使吸入口111位於吸氣側空間室121，吐出口113位於排氣側空間室122與吸氣側空間室121之交界處。

光學系統單元70係由以下三個組塊所構成之大致字形，亦即：照明側組塊78，係位於光源裝置63的附近；影像生成組塊79，係位於背面面板13側；及投影側組塊80，係位於照明側組塊78與左側面板15之間。

該照明側組塊78具有將從光源裝置63射出之光朝影像生成組塊79所具備之顯示元件51導光的光源側光學系統62的一部分。此照明側組塊78具有之光源側光學系統62，具有將從光源裝置63射出之光線束形成為均勻的強度分布之光束的導光裝置75、或使穿透導光裝置75之光聚光的聚光透鏡等。

影像生成組塊79具備以下構件作為光源側光學系統62，亦即：光軸變更鏡74，用以變更從導光裝置75射出之光線束的光軸方向；複數片聚光透鏡，係將藉由此光軸變更鏡74反射之光聚光於顯示元件51；及照射鏡84，係以既定角度將穿透此等聚光透鏡之光線束照射於顯示元件51。又，影像生成組塊79具有作為顯示元件51之DMD，在此顯示元件51之背面面板13側配置有用來冷卻顯示元件51之顯示元件冷卻裝置53，以防止顯示元件51成為高溫。

投影側組塊80具有將被顯示元件51反射而形成影像之光放射於螢幕的投影側光學系統90的透鏡組。投影側光學系統90具備內建於固定鏡筒內之固定透鏡組93及內建於可動鏡筒內之可動透鏡組97，且是具備變焦功能之可變焦型透鏡，藉由透鏡馬達使可動透鏡組97移動，可進行變焦調整或對焦調整。

另外，在投影機10之內部構造中，在吸氣側空間室121內配置有比光源裝置63低溫之構件。具體而言，配置有電源控制電路基板102、鼓風機110、控制電路基板103、光學系統單元70之影像生成組塊79、光學系統單元70之投影側組塊80、及在光學系統單元70之照明側組塊78中的聚光透鏡。

另一方面，在排氣側空間室122內配置有比較高溫之光源裝置63、光學系統單元70之照明側組塊78所具備的導光裝置75、及排氣溫減低裝置114。

另外，光源裝置63具備：螢光輪盤71，係藉由照射光而發出光的三原色之紅色、綠色、藍色的波長範圍光之發光板；輪盤馬達73，係旋轉驅動螢光輪盤71之驅動裝置；複數個光源72，係朝螢光輪盤71照射藍色的波長範圍光；及複數個鏡片，係將從螢光輪盤71發出之紅色、綠色、藍色的波長範圍光導向導光裝置75。

另外，複數個光源72係配置成使各光源72的光軸與導光裝置75之光軸大致正交。另外，螢光輪盤71係在正面面板12附近與光源72對向地配置。具體而言，以光源72的光軸與該螢光輪盤71的輪盤面正交的方式配置。亦即，使螢光輪盤71旋轉之輪盤馬達73的旋轉軸，係與光源72之光軸平行。另外，此螢光輪盤71係構成為將紅色及綠色之螢光光朝光源72側射出，且使來自光源72的藍色頻帶光穿透。

如第4圖所示，作為此發光板之螢光輪盤71，係於圓板狀基材上具有3個扇形形狀的分段區域。3個分段區域中之2個分段區域被作成反射部，剩餘之一個分段區域被作成透光部。具體而言，此螢光輪盤71係藉由將反射板130及擴散板140黏著固定於輪盤馬達73之旋轉軸上所設之馬達輪轂上而形成為一體；該反射板130係於圓周方向相鄰配置有作為發出不同波長範圍光之2種類的螢光體層131的紅色螢光體層131R及綠色螢光體層131G而成的扇形形狀的反射部；該擴散板140係作成以鄰接於螢光體層131的方式配置有擴散層141之扇形形狀的透光部。另外，反射板130及擴散板140之交界面亦被黏著。

另外，螢光輪盤71係於中央部形成有與作為輪盤馬達73之連接部的圓柱狀旋轉軸的形狀對應之圓形開口，於該圓形開口內插入旋轉軸，並藉由使馬達輪轂黏著於反射板130及擴散板140的中央部附近而被牢固地連接成為一體。

藉此，螢光輪盤71係以每秒120轉等之旋轉速度，藉由輪盤馬達73一體朝圓周方向旋轉，輪盤馬達73係作為由投影機控制手段之控制部38所驅動控制的驅動裝置。

作為該反射部之反射板130，係由銅板或鋁等之熱傳導性構件形成之不透明基材所構成。反射板130係於裝設螢光體層131之光源72側的整面，藉由銀蒸鍍等形成將來自光源72的藍色光源光及由螢光體生成之紅色及綠色波長範圍的螢光光加以反射之反射層。在此反射層上形成有螢光體層131。由於此反射層只要對反射板130之一面進行鏡面加工即可，所以可容易形成。

另外，在具有半圓以上之圓弧的優弧(major arc)之扇形形狀的反射板130之外周部附近，帶狀之2種類的螢光體層131係以沿圓周方向相鄰配置的方式藉由塗布形成。在此反射板130上形成有紅色螢光體層131R及與此紅色螢光體層131R相鄰配置之綠色螢光體層131G，此紅色螢光體層131R包含有藉由照射光源光，將來自該光源72的光作為激發光予以吸收，並藉由激發而發出原色光之紅色波長範圍光的螢光體；此綠色螢光體層131G同樣包含有將來自光源72的光作為激發光予以吸收，而發出原色光之綠色波長範圍光的螢光體。又，該螢光體層131係由螢光體結晶及黏合劑所構成。

另外，作為透光部之擴散板140，係由玻璃基材或透明樹脂基材等之透明基材所構成，於光源72側之整面具有擴散層141。具體而言，擴散板140係在具有作成圓周之大約1/3之圓弧的劣弧(minor arc)之扇形形狀的透明基材之一面整面，藉由噴砂加工等而施以粗面處理等之光學處理。藉此，形成當射入之藍色光源光穿透擴散板140時，對藍色光源光賦予擴散效果之擴散層141。

另外，擴散層141係藉由使擴散板140相對於反射板130於圓周方向相鄰地配置，而配置成與螢光體層131相鄰。又，除於該透明基材之表面施以光學處理的情況以外，擴散層141亦可藉由黏附屬光學物質之帶狀固體物來形成。另外，亦可不於光源72側形成擴散層141，而是於相反側之面形成擴散層141。

另外，光源72係用以將光照射於配置於螢光輪盤71之外周部附近的螢光體層131及擴散層141者，其是射出波長比從紅色及綠色螢光體層131R,131G所發出之紅色及綠色的波長範圍光還短之可視光之藍色波長範圍光之雷射發光器或藍色發光二極體。

如此，藉由使光源72與具有螢光體層131及擴散層141之螢光輪盤71對向配置，可將從形成於螢光輪盤71之反射部的螢光體層131射出之螢光光與穿透作為螢光輪盤71之透光部的擴散板140之光源光分離。即，藉由依序將藍色光源光照射於旋轉之螢光輪盤71的螢光體層131及擴散層141，當從光源72射出之光源光作為激發光而照射於螢光輪盤71的螢光體層131上時，則螢光光射出至光源72側，當從光源72射出之光源光照射於螢光輪盤71的透光部之擴散層141上時，則光源光會擴散及穿透至光源72之相反側。

在屬反射部之反射板130上配置有螢光體層131的面形成有反射層，所以，當從光源72朝紅色螢光體層131R照射具有指向性之光源光時，紅色螢光體層131R之螢光體會吸收藍色光作為激發光而朝全方位射出紅色波長範圍之螢光光。其中，朝向光源72射出之紅色螢光光透過具有鏡片的聚光光學系統射入導光裝置75，而朝不透明基材側射出之紅色螢光光，則被反射層反射，該反射光之大部分係作為來自螢光輪盤71的射出光，透過具有鏡片之聚光光學系統射入導光裝置75。

由於未被紅色螢光體層131R之螢光體吸收而照射於反射層之藍色光源光，亦可被反射層所反射，再度朝紅色螢光體層131R側射出而激發螢光體，所以，可提高藍色光源光之利用效率，能明亮地進行發光。

另外，由反射層所反射且未被螢光體吸收而從紅色螢光體層131R返回光源72側之藍色光源光，與紅色螢光光一起從紅色螢光體層131R朝光源72側行進。然而，該藍色光源光會藉由使紅色光反射且使藍色光穿透之作為光軸變換鏡的分色鏡而與紅色螢光光分離。即，從螢光輪盤71朝光源72側射出之光中只有紅色螢光光，藉由分色鏡反射，並透過聚光光學系統之其他鏡片及透鏡而射入導光裝置75。

另外，同樣當來自光源72之光照射於綠色螢光體層131G時，從綠色螢光體發出之綠色波長範圍的螢光光係與紅色螢光光同樣，能明亮地進行發光，在與藉由光軸變換鏡反射而返回光源72側之藍色光源光分離之後，透過聚光光學系統之其他鏡片及透鏡而射入導光裝置75。

當從光源72朝擴散層141照射藍色波長範圍之雷射等的光源光時，由於擴散層141對射入之藍色光源光賦予擴散效果，所以，成為與來自螢光體層131之射出光(紅色光及綠色光)相同的擴散光之藍色光，從擴散層141射出，該藍色光透過具有鏡片之聚光光學系統而射入導光裝置75。

藉此，當一面使螢光輪盤71旋轉一面從光源72射出具有指向性之光源光時，紅色、綠色及藍色之波長範圍光，從螢光輪盤71透過具有鏡片之聚光光學系統而依序射入導光裝置75，投影機10之顯示元件51的DMD，藉由按照資料將各色之光進行分時顯示，可於螢幕上生成彩色影像。

如第5圖所示，此光源裝置63具有配置於光源72之光軸上的射出側且將來自光源72之射出光變換為平行光之準直透鏡150。另外，此光源裝置63具備由第一至第四光軸變換鏡1～4及複數個凸透鏡等所構成之聚光光學系統；其中該第一至第四光軸變換鏡1～4係使從螢光輪盤71射出之既定波長範圍光反射或穿透，將從該螢光輪盤71射出之各色光聚光於同一光路上；該複數個凸透鏡係對從螢光輪盤71射出而射入導光裝置75的光線束進行聚光。

以下，說明本實施例之聚光光學系統。此聚光光學系統具備：4個光軸變換鏡，係配置於既定位置，以使從螢光輪盤71朝不同方向射出而分離之紅色及綠色螢光光之光軸與藍色光源光的光軸一致，而使紅色及綠色光與藍色光聚光於同一光路上。此光軸變換鏡係由：配置於光源72與螢光輪盤71之間使激發光穿透且反射來自螢光體之螢光光的分色鏡、及使穿透螢光輪盤71之透光部的激發光與由分色鏡所反射之螢光光聚光於同一光路上且可朝同一方向照射光之複數個反射鏡及分色鏡所構成。

具體而言，此聚光光學系統具備：作為分色鏡的第一光軸變換鏡1，係配置於螢光輪盤71與光源72之間，在不使從光源72射出之光源光的光軸改變的情況下使光源光穿透，且變換從螢光體之層131射出的螢光光之光軸方向；第二光軸變換鏡2，係變換穿透螢光輪盤71之擴散層141的光源光的光軸方向；及第三及第四光軸變換鏡3,4，藉由使由第一光軸變換鏡1所變換之螢光光的光軸、由第二光軸變換鏡2所變換之光軸進一步變換，使螢光光之光軸與光源光之光軸一致，而使螢光光及光源光聚光於同一光路上。

另外，本實施例中，第一光軸變換鏡1係分色鏡，其於光源72之光軸上配置於光源72與螢光輪盤71之間，不使從光源72射出之藍色光源光的光軸改變，且使從螢光輪盤71射出之紅色及綠色螢光光的光軸變換90度。即，此第一光軸變換鏡1係使從光源72發出之作為激發光的藍色光源光穿透，且使從螢光輪盤71之螢光體層131的螢光體射出之紅色及綠色波長範圍之螢光光以90度之角度改變方向而進行反射。

第二光軸變換鏡2係一般的反射鏡，其於光源72之光軸上配置於相對螢光輪盤71處於光源72之相反側的位置，使穿透螢光輪盤71之透光部的擴散層141的藍色光源光之光軸變換90度。即，第二光軸變換鏡2係將從螢光輪盤71射出之藍色頻帶光，以90度之角度改變方向而進行反射。又，第二光軸變換鏡2亦可不作成反射鏡，而作成可反射藍色頻帶光之分色鏡。

第三光軸變換鏡3係反射鏡，其於藉由第一光軸變換鏡1變換之紅色及綠色螢光光之光軸上，與第一光軸變換鏡1對向地配置，且使由第一光軸變換鏡1變換之螢光光之光軸變換90度。即，第三光軸變換鏡3係將由第一光軸變換鏡1所反射之紅色及綠色波長範圍的螢光光進一步僅以90度之角度改變方向而進行反射。又，第三光軸變換鏡3亦可不作成反射鏡，而作成可反射紅色及綠色光之分色鏡。

第四光軸變換鏡4係分色鏡，其與第二光軸變換鏡2及第三光軸變換鏡3對向地配置，不使由第二光軸變換鏡2變換之藍色光源光之光軸改變，而是使由第三光軸變換鏡3變換之紅色及綠色螢光光之光軸變換90度。即，第四光軸變換鏡4係配置於由第二光軸變換鏡2所反射之藍色光源光的光軸與由第三光軸變換鏡3所反射之紅色及綠色波長範圍的螢光光之光軸形成交叉的位置，使由第二光軸變換鏡2所反射之藍色光源光穿透並直行，而由第三光軸變換鏡3所反射之紅色及綠色波長範圍的螢光光，則以其方向僅改變90度之角度的方式進行反射。

藉此，使穿透第四光軸變換鏡4之藍色光源光與由第四光軸變換鏡4所反射之紅色及綠色螢光光聚光於同一光路上，並使此等所有顏色之光朝同一方向射出。

如此，藉由於聚光光學系統配置4個光軸變換鏡1～4，使從螢光輪盤71射出之各色光的光軸變換為與導光裝置75之光軸一致，可使各色光聚光於同一光路上且朝相同方向照射，所以，可將從螢光輪盤71射出之各色的射出光依序射入導光裝置75。

另外，此聚光光學系統係由透鏡與鏡片形成，該透鏡係於光源72與螢光輪盤71之間、及來自螢光輪盤71之螢光光或穿透螢光輪盤71之光源光的路徑上配置多個與分色鏡等之鏡片配合而使光聚光之透鏡。藉此，使被鏡片改變了行進方向之光線束藉由透鏡聚光，可效率佳地將光射入導光裝置75。

具體而言，當光源72為藍色發光二極體時，從複數個光源72射出之藍色光，藉由準直透鏡150形成為平行光，或者，當光源72為藍色雷射發光器時，則藉由準直透鏡150形成為增強指向性之平行光，且藉由配置於準直透鏡150與第一光軸變換鏡1之間的第1凸透鏡153a而聚光。另外，藉由於螢光輪盤71之表背兩面附近分別配置聚光透鏡組155，由第1凸透鏡153a所聚光後之藍色頻帶光，在藉由聚光透鏡組155進一步聚光之狀態下被照射於螢光輪盤71，並且，從螢光輪盤71之表背兩面射出的各光線束也分別被聚光。

又，在第二光軸變換鏡2與第四光軸變換鏡4之間配置有第2凸透鏡153b，在第一光軸變換鏡1與第三光軸變換鏡3之間配置有第3凸透鏡153c，在第三光軸變換鏡3與第四光軸變換鏡4之間配置有第4凸透鏡153d，並在第四光軸變換鏡4與導光裝置75之間配置有導光裝置射入透鏡154，所以，來自螢光輪盤71之射出光，作為聚光後之光線束而射入導光裝置75。

因此，透過準直透鏡150而從光源72射出之藍色光源光，係由第1凸透鏡153a聚光，並穿透第一光軸變換鏡1而由聚光透鏡組155進一步聚光後，照射於螢光輪盤71之螢光體層131或擴散層141。

另外，在光源光照射於作為螢光輪盤71之透光部的擴散板140之擴散層141的情況，穿透擴散層141而成為擴散光之藍色光源光，藉由配置於螢光輪盤71之光源72側的相反方向的聚光透鏡組155聚光，而照射於第二光軸變換鏡2。另外，藍色光源光，在由第二光軸變換鏡2反射且由第2凸透鏡153b聚光之後，穿透第四光軸變換鏡4且由導光裝置射入透鏡154聚光後，射入導光裝置75。

另外，在光源光照射於作為螢光輪盤71之反射部的反射板130之螢光體層131的情況，紅色或綠色波長範圍的螢光光，朝光源72側射出。螢光光由螢光輪盤71之光源72側的聚光透鏡組155所聚光，而照射於第一光軸變換鏡1。在此，螢光光雖由第一光軸變換鏡1所反射，但沒有被螢光體層131之螢光體吸收而反射之藍色光源光則會穿透第一光軸變換鏡1。藉此，可將紅色或綠色螢光光與藍色光源光分離，可防止色純度之降低。

另外，由第一光軸變換鏡1反射之螢光光，係由第3凸透鏡153c聚光而照射於第三光軸變換鏡3。螢光光在藉第三光軸變換鏡3反射，並由第4凸透鏡153d聚光後照射於第四光軸變換鏡4。另外，螢光光進一步藉由第4凸透鏡153d反射並由導光裝置射入透鏡154聚光後，射入導光裝置75。

如此，根據本發明，未在螢光輪盤71之面設置僅使特定波長範圍光反射之特殊的反射層，而是將螢光輪盤71本身作成反射板130，並於反射板130之一部分設置具備作為透光部而使光源光穿透且使光擴散的擴散層141之擴散板140，藉此可使自螢光輪盤71射出之光源光與各色螢光光的射出光路分離。藉此構成，可提供一種構造簡單、製造容易之光源裝置63，及具備此光源裝置63的投影機10。

另外，從螢光輪盤71射出之光中，存在有紅色或綠色螢光光，並且還略微存在有從螢光輪盤71反射之藍色光源光，藉由將作為分色鏡之第一光軸變換鏡1配置於光源72與螢光輪盤71之間，可切斷混入紅色或綠色波長範圍的螢光光中之由螢光輪盤71反射之藍色光源光，所以，可提供一種能射出確實用以防止在螢光光中混入光源光的色純度高的各色光之光源裝置63、及具備此光源裝置63的投影機10。

另外，藉由採用藍色頻帶之雷射發光器作為光源72，可更有效地激發螢光體而使其發光。另外，藉由在螢光輪盤71形成具有至少發出紅色頻帶光之螢光體及發出綠色頻帶光之螢光體的螢光體層131，可生成作為原色之紅色及綠色波長範圍光。又，藉由在透光部設置擴散層141，可使具有指向性之雷射光擴散穿透，使屬原色之藍色波長範圍光作為與螢光光相同的擴散光，射入導光裝置75。

又，亦有不在透光部設置擴散層141，透光部係由在一般之玻璃板或周圍形成框體的穿孔之空間形成，並將擴散板固定配置於接近螢光輪盤71之光源72側、或螢光輪盤71與第二光軸變換鏡2之間等的藍色光源光之光路上的情況。另外，在設光源72為藍色發光二極體之情況，此光源裝置63亦可作成不將擴散層141設於透光部或藍色光源光之光路上的構成。

另外，使用於光源裝置63之聚光光學系統的光軸變換鏡1～4之種類及設置態樣，可採用各種構成。

以下，參照第6及第7圖，說明光軸變換鏡1～4之配置構成的其他變化之實施例。

第6(a)圖為顯示在該光源裝置63之光學配置(參照第5圖)中從光源72射出的光源光之光路L及接受光源光並射出之螢光光的光路F之模式圖。即，在第6(a)圖所示之第1光學配置中，如第7圖所示，第一光軸變換鏡1係構成為用以使藍色光源光穿透，並反射紅色及綠色螢光光之分色鏡。另外，第二光軸變換鏡2係反射藍色光源光之反射鏡。另外，第三光軸變換鏡3係反射紅色及綠色螢光光之反射鏡，第四光軸變換鏡4係使藍色光源光穿透，並反射紅色及綠色螢光光之分色鏡。

另外，如第7圖所示，光學配置亦可構成為將此第1光學配置之第四光軸變換鏡4，作成反射藍色光源光且穿透紅色及綠色螢光光之分色鏡的第2光學配置(參照第6(b)圖)。

又，還可採用第二光軸變換鏡2為用以使藍色光源光穿透並反射紅色及綠色螢光光之分色鏡，並將第四光軸變換鏡4作成反射鏡之第3光學配置(參照第6(c)圖)。藉此，僅螢光光重複地反射，在光源72之光軸上可使光源光與螢光光聚光於同一光路上。

另外，藉由將第3光學配置之第二光軸變換鏡2作成反射藍色光源光且穿透紅色及綠色螢光光之分色鏡，還可構成其他光學配置的第4光學配置(參照第6(d)圖)。

又，在此光源裝置63之聚光光學系統，還可採用第二光軸變換鏡2係作成使穿透螢光輪盤71之擴散板140的擴散層141的藍色光源光之光軸變換90度之反射鏡，第四光軸變換鏡4係作成使藉由第二光軸變換鏡2所變換之藍色光源光之光軸變換90度之反射鏡，第三光軸變換鏡3不使由第一光軸變換鏡1所變換紅色及綠色螢光光的光軸改變，且使由第四光軸變換鏡4所變換之藍色光源光的光軸變換90度之分色鏡的第5光學配置(參照第6(e)圖)。

另外，還可構成為將第5光學配置中之第三光軸變換鏡3作成穿透藍色光源光且反射紅色及綠色螢光光之分色鏡的其他光學配置的第6光學配置(參照第6(f)圖)。

另外，如上述(參照第6(a)～第6(f)圖)，不限定於將第二～第四光軸變換鏡2～4由使光源光或螢光光之光軸變換的2個反射鏡、及不使光源光或螢光光之光軸中的任一光軸變換而是使另一光軸變換的一個分色鏡所構成之情況，第二～第四光軸變換鏡2～4還可採用作成使藍色光源光之光軸變換的3個反射鏡之第7光學配置(參照第6(g)圖)，藉由主要重複地反射藍色光源光，可使紅色及綠色螢光光及藍色光源光聚光於同一光路上。

如此，以第二至第四光軸變換鏡2～4之特性作為各種組合，並以既定位置、角度進行配置，可採用各種之光學配置。因此，如上述，不僅可提供一種高色純度且容易製造之光源裝置63及投影機10，並且可提高對安裝此種光源裝置63之投影機10等的機器之配置自由度。

根據本發明，可提供一種光源裝置及具備此光源裝置之投影機，其中，該光源裝置不需要於螢光輪盤面設置僅用來反射特定之波長範圍光的特殊反射層，而是藉由將螢光輪盤本身作成反射板，並於反射板之一部分設置使光源光穿透之透光部，即可使自螢光輪盤射出之光源光與各色螢光光的射出光路分離，不僅構造簡單、製造容易，並且可輸出高色純度之各色光。

另外，本發明不限定於上述實施例，只要在未超出發明之要旨的範圍內，即可自由變更及改良。例如，配置於反射板130之螢光體層131，不限定於配置紅色及綠色螢光體層131R,131G的情況，還可額外配置可射出作為黃色等之補色的波長範圍光之螢光體層131。

另外，配置於光源裝置63之光軸變換鏡，不限定於4個，還可將配置5個以上且分離之光源光與螢光光聚光於同一光路上。又，藉由設置4個光軸變換鏡1～4，可形成簡單且小型緊密之光源裝置63，故較為適宜。

另外，在上述實施例中，為了進行光軸方向之變換或根據波長來選擇光之穿透或反射，而採用分色鏡，但並不限定於此，亦能以例如分色稜鏡等之其他替代手段來取代上述分色鏡。

又，亦有不將螢光輪盤71設計成圓板形，而是形成為矩形之發光板並固定配置的情形。在此情況下，在光源72與發光板之間設置使來自光源72的光之照射方向改變的調整裝置、或是設置以使光源72之位置及/或照射方向改變的方式進行驅動之光源驅動裝置，並依序使來自光源72之光的照射點位於各分段區域，藉此可透過聚光光學系統將各色光射入導光裝置75。另外，調整裝置可採用偏光器，該偏光器係使用例如、KTN結晶、音響光學元件、MEMS鏡等的偏光器。

1．．．第一光軸變換鏡

2．．．第二光軸變換鏡

3．．．第三光軸變換鏡

4．．．第四光軸變換鏡

10．．．投影機

12．．．正面面板

13．．．背面面板

14．．．右側面板

15．．．左側面板

17．．．排氣孔

18．．．吸氣孔

19．．．透鏡罩

20．．．端子

22．．．輸入輸出介面

23．．．影像變換部

24．．．顯示編碼器

25．．．視訊RAM

26．．．顯示驅動部

31．．．影像壓縮/伸長部解壓縮

32．．．記憶卡

37．．．鍵/指示器部

38．．．控制部

43．．．冷卻風扇驅動控制電路

45．．．透鏡馬達

47．．．聲音處理部

48．．．揚聲器

51．．．顯示元件

62．．．光源側光學系統

63．．．光源裝置

70．．．光學系統單元

71．．．螢光輪盤

72．．．光源

73．．．輪盤馬達

74．．．光軸變更鏡

75．．．導光裝置

78．．．照明側組塊

79．．．影像生成組塊

80．．．投影側組塊

90．．．投影側光學系統

97．．．可動透鏡組

101．．．電源電路方塊

102．．．電源控制電路基板

110．．．鼓風機

114．．．排氣溫減低裝置

121．．．吸氣側空間室

122．．．排氣側空間室

130．．．反射板

131．．．螢光體層

131R．．．紅色螢光體層

131G．．．綠色螢光體層

140．．．擴散板

141．．．擴散層

150．．．準直透鏡

153a．．．第1凸透鏡

153b．．．第2凸透鏡

153c．．．第3凸透鏡

153d．．．第4凸透鏡

154．．．導光裝置射入透鏡

155．．．聚光透鏡組

第1圖為顯示具備本發明之實施例的光源裝置之投影機之外觀立體圖。

第2圖為顯示具備本發明之實施例的光源裝置之投影機之功能電路塊之圖。

第3圖為顯示具備本發明之實施例的光源裝置之投影機之內部構造的模式俯視圖。

第4(a)及(b)圖為顯示本發明之實施例的螢光輪盤之模式前視圖及顯示其局部剖面之模式俯視圖。

第5圖為本發明之實施例的光源裝置之模式俯視圖。

第6(a)至6(g)圖為顯示本發明之實施例的光源裝置之光源光與螢光光的光路之變化的模式圖。

第7圖為顯示本發明之實施例的光源裝置之光軸變換鏡的組合例之圖表。

1．．．第一光軸變換鏡

2．．．第二光軸變換鏡

3．．．第三光軸變換鏡

4．．．第四光軸變換鏡

63．．．光源裝置

71．．．螢光輪盤

72．．．光源

73．．．輪盤馬達

75．．．導光裝置

150．．．準直透鏡

153a．．．第1凸透鏡

153b．．．第2凸透鏡

153c．．．第3凸透鏡

153d．．．第4凸透鏡

154．．．導光裝置射入透鏡

155．．．聚光透鏡組

Claims (15)

1. 一種光源裝置，其具備：圓板形狀的發光板，係於基材上具有複數個分段區域，並將該複數個分段區域中的至少一個區域作成反射部，於該反射部形成有接收激發光而發出既定之波長範圍光的螢光體層，且將該複數個分段區域中的至少一個區域作成使光穿透之透光部；光源，係朝該發光板之螢光體層照射之藍色波長範圍之激發光；第一分色鏡，係配置於該光源與該發光板之間，使激發光穿透且反射來自螢光體之螢光光；及複數個反射鏡或第二分色鏡，係可使穿透發光板之透光部的激發光與由該分色鏡所反射之螢光光聚光於同一光路上，且可朝同一方向照射，以及驅動裝置，使該發光板在圓周方向旋轉，該複數個分段區域係配置在圓周方向，複數個形成該螢光體層的螢光體，且至少為發出紅色頻帶光的螢光體及發出綠色頻帶光的螢光體。
2. 如申請專利範圍第1項之光源裝置，其中該光源係雷射發光器。
3. 如申請專利範圍第2項之光源裝置，其中於該發光板之透光部形成有使該激發光擴散的擴散層。
4. 如申請專利範圍第3項之光源裝置，其中具備由透鏡及 鏡片所形成之聚光光學系統，該聚光光學系統係於該光源與該發光板之間、及來自該發光板之螢光光或穿透該發光板之光源光的路徑上配置多個與鏡片配合而使光聚光之透鏡。
5. 如申請專利範圍第4項之光源裝置，其中該聚光光學系統具備：第一光軸變換鏡，係配置於該發光板與該光源之間，在不使從該光源射出之光源光的光軸改變的情況下使光源光穿透，且變換從該螢光體之層射出的該螢光光之光軸的方向的分色鏡；第二光軸變換鏡，係變換穿透該發光板之擴散層的該光源光的光軸之方向的分色鏡或一般之反射鏡，或者是不使該光源光的光軸變換而使光源光穿透之分色鏡；及第三及第四光軸變換鏡，藉由使由該第一光軸變換鏡所變換之螢光光的光軸、由第二光軸變換鏡所變換之光軸進一步變換，使螢光光及光源光聚光於同一光路上。
6. 如申請專利範圍第5項之光源裝置，其中該第一光軸變換鏡係於該光源之光軸上配置於該發光板與該光源之間；該第二光軸變換鏡係於該光源之光軸上配置於相對於該發光板而處於該光源的相反側之位置；該第三光軸變換鏡係配置於由該第一光軸變換鏡所變換之螢光光的光軸上； 該第四光軸變換鏡係與該第二光軸變換鏡及第三光軸變換鏡對向配置。
7. 如申請專利範圍第5項之光源裝置，其中該第二至第四光軸變換鏡係由2個反射鏡及1個分色鏡的組合而形成，該2個反射鏡使該光源光或螢光光之光軸變換；及該1個分色鏡不使該光源光及螢光光之任一光軸變換，而是使其他光軸變換。
8. 如申請專利範圍第6項之光源裝置，其中該第二至第四光軸變換鏡係由2個反射鏡及1個分色鏡的組合而形成，該2個反射鏡使該光源光或螢光光之光軸變換；及該1個分色鏡不使該光源光及螢光光之任一光軸變換，而是使其他光軸變換。
9. 如申請專利範圍第7項之光源裝置，其中該第二光軸變換鏡係使穿透該發光板之擴散層的光源光之光軸變換90度之反射鏡；該第三光軸變換鏡係使由該第一光軸變換鏡所變換之螢光光的光軸變換90度之反射鏡；該第四光軸變換鏡係不使由該第二光軸變換鏡所變換之光源光的光軸改變，且使由該第三光軸變換鏡所變換之螢光光的光軸變換90度之分色鏡。
10. 如申請專利範圍第8項之光源裝置，其中該第二光軸變換鏡係使穿透該發光板之擴散層的光源光之光軸變換90度之反射鏡； 該第三光軸變換鏡係使由該第一光軸變換鏡所變換之螢光光的光軸變換90度之反射鏡；該第四光軸變換鏡係不使由該第二光軸變換鏡所變換之光源光的光軸改變，且使由該第三光軸變換鏡所變換之螢光光的光軸變換90度之分色鏡。
11. 如申請專利範圍第7項之光源裝置，其中該第二光軸變換鏡係使穿透該發光板之擴散層的光源光之光軸變換90度之反射鏡；該第四光軸變換鏡係使由該第二光軸變換鏡所變換之光源光的光軸變換90度之反射鏡；該第三光軸變換鏡係不使由該第一光軸變換鏡所變換之螢光光的光軸改變，且使由該第四光軸變換鏡所變換之光源光的光軸變換90度之分色鏡。
12. 如申請專利範圍第8項之光源裝置，其中該第二光軸變換鏡係使穿透該發光板之擴散層的光源光之光軸變換90度之反射鏡；該第四光軸變換鏡係使由該第二光軸變換鏡所變換之光源光的光軸變換90度之反射鏡；該第三光軸變換鏡係不使由該第一光軸變換鏡所變換之螢光光的光軸改變，且使由該第四光軸變換鏡所變換之光源光的光軸變換90度之分色鏡。
13. 如申請專利範圍第5項之光源裝置，其中該第二至第四光軸變換鏡係使該光源光之光軸變換的3個反射鏡。
14. 如申請專利範圍第6項之光源裝置，其中該第二至第四光軸變換鏡係使該光源光之光軸變換的3個反射鏡。
15. 一種投影機，其具備：申請專利範圍第1至14項中任一項之光源裝置；顯示元件；光源側光學系統，係將來自該光源裝置之光朝該顯示元件導光；投影側光學系統，係將從該顯示元件射出之影像投影於螢幕上；及投影機控制手段，係控制該光源裝置及顯示元件。