專利名稱：光源裝置和投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源裝置及投影機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在投影機(jī)中，作為光源一般采用超高壓水銀燈等放電燈?？墒?，這種放電燈存在壽命比較短、難以瞬間點(diǎn)亮、從燈所放射的紫外線會(huì)使液晶光閥劣化等問(wèn)題。因此，提出采用代替放電燈的方式的光源的投影機(jī)。例如，在以專利文獻(xiàn)1所提出的投影機(jī)中，采用使激勵(lì)光從外部入射于熒光體、使所得到的發(fā)射光(熒光)射出的光源。詳細(xì)而言，在專利文獻(xiàn)1中，作為光源提出如下光源熒光體的可見(jiàn)光放射方向端面面積總和設(shè)定為，比激勵(lì)光的發(fā)光端面面積總和小，能夠從比直接采用激勵(lì)光的光源更小的面積放出強(qiáng)光。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)光利用效率高、低成本、低功耗且明亮的投影機(jī)。專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2004-327361號(hào)公報(bào)可是，在記載于專利文獻(xiàn)1的光源中，若光太過(guò)集中于熒光體，則由于如下的原因而導(dǎo)致發(fā)光量下降。S卩，若激勵(lì)光的強(qiáng)度高，則因?yàn)闊晒怏w分子之中受激勵(lì)的電子比例增大，能夠激勵(lì)的電子(基底狀態(tài)的電子)減少，所以產(chǎn)生無(wú)法發(fā)出相應(yīng)于激勵(lì)光的光量的光的、所謂的光飽和現(xiàn)象。由此，發(fā)光效率(熒光體發(fā)光量相對(duì)于激勵(lì)光入射光量的比例)下降。因此，即使采用如上述專利文獻(xiàn)1的光源，想要得到強(qiáng)光而增加激勵(lì)光的光量，也難以得到預(yù)期的光量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于如此的情形所作出，目的在于提供可以抑制發(fā)光效率的下降、射出強(qiáng) (光量多)的光的光源裝置。并且，目的在于提供具有如此的光源裝置、可以進(jìn)行高質(zhì)量圖像顯示的投影機(jī)。發(fā)明人關(guān)于上述問(wèn)題反復(fù)銳意探討的結(jié)果是，達(dá)到以下認(rèn)識(shí)若對(duì)上述光飽和現(xiàn)象進(jìn)行考慮，則激勵(lì)光的光強(qiáng)度在照射區(qū)域內(nèi)盡量均勻?yàn)楹?。這是因?yàn)?，在以使得從熒光體發(fā)出盡可能多的光量的熒光的方式照射激勵(lì)光的情況下，若激勵(lì)光的光量中存在不均勻， 則無(wú)法使熒光從將激勵(lì)光照射于熒光體的面整體良好地射出。另一方面，作為用于使熒光體良好地發(fā)光的激勵(lì)光的光源，通常采用如激光光源的固體光源，進(jìn)而，為了使光量增加而采用使用多個(gè)固體光源的固體光源陣列?？墒牵舨捎霉腆w光源陣列，則從各固體光源所射出的光的光線軸分別離開(kāi)，在固體光源陣列整體中， 在所射出的激勵(lì)光的光線束內(nèi)，產(chǎn)生在對(duì)應(yīng)于各固體光源的光線軸附近亮、在對(duì)應(yīng)于各固體光源間區(qū)域的部分暗的光量不均勻。因此，難以進(jìn)行使熒光體不產(chǎn)生光飽和、且使熒光從熒光體整面射出的有效發(fā)光。于是，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的光源裝置特征為，具備包括射出激勵(lì)光的多個(gè)固體光源，將前述激勵(lì)光射出為平行光線束的光源部；將前述激勵(lì)光分割為多個(gè)子光線束的透鏡陣列；使分割為前述多個(gè)子光線束的前述激勵(lì)光進(jìn)行聚光的聚光光學(xué)系統(tǒng)；和通過(guò)所聚光的前述激勵(lì)光激勵(lì)而發(fā)出熒光的發(fā)光元件。根據(jù)該構(gòu)成，則從多個(gè)固體光源所射出而具有離散性光強(qiáng)度分布的激勵(lì)光通過(guò)經(jīng)由透鏡陣列與聚光光學(xué)系統(tǒng)而在發(fā)光元件上進(jìn)行重疊，可對(duì)光強(qiáng)度分布進(jìn)行平均化。因此， 可以將激勵(lì)光以同樣的光強(qiáng)度照射于發(fā)光元件整體，容易對(duì)光量進(jìn)行控制以使光飽和不在照射了激勵(lì)光的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生。從而，能夠成為可以容易地對(duì)發(fā)光效率的下降進(jìn)行抑制、穩(wěn)定射出強(qiáng)光的光源裝置。第1，在本發(fā)明中，優(yōu)選前述聚光光學(xué)系統(tǒng)具有與前述透鏡陣列成對(duì)的、前述子光線束進(jìn)行入射的第2透鏡陣列，和使從前述第2透鏡陣列所射出的前述子光線束在前述發(fā)光元件上重疊的重疊光學(xué)系統(tǒng)；前述透鏡陣列的透鏡面與前述發(fā)光元件的光照射面通過(guò)前述聚光光學(xué)系統(tǒng)而處于共軛關(guān)系。根據(jù)該構(gòu)成，則因?yàn)槎鄠€(gè)子光線束在發(fā)光元件的光照射面上良好地進(jìn)行重疊，所以易于使光強(qiáng)度分布平均化，容易對(duì)光量進(jìn)行控制以使發(fā)光元件的光飽和不會(huì)產(chǎn)生。在本發(fā)明中，優(yōu)選構(gòu)成前述透鏡陣列的多個(gè)小透鏡的俯視形狀與前述光照射面的俯視形狀為相似形，前述光照射面的俯視面積、與前述激勵(lì)光在與前述光照射面相同的空間位置對(duì)與前述光照射面平行的平面進(jìn)行照射的照射面積，基本相等。根據(jù)該構(gòu)成，則因?yàn)槟軌驅(qū)⒓?lì)光不浪費(fèi)地照射于發(fā)光元件，所以能夠使相對(duì)于所投入的激勵(lì)光的光量的取出熒光量最大化。在本發(fā)明中，優(yōu)選前述光源部具有使從前述多個(gè)固體光源所射出的前述激勵(lì)光進(jìn)行聚光的聚光透鏡、和使從前述聚光透鏡所射出的前述激勵(lì)光平行化的平行化透鏡；前述平行化透鏡在入射面或射出面的任一方，具有旋轉(zhuǎn)二次曲面形狀的凹面。根據(jù)該構(gòu)成，則因?yàn)槟軌蚴谷肷溆谕哥R陣列的激勵(lì)光的平行度提高，所以容易對(duì)采用透鏡陣列及聚光光學(xué)系統(tǒng)后的激勵(lì)光的平均化按照設(shè)計(jì)地進(jìn)行控制，能夠容易地對(duì)發(fā)光效率的下降進(jìn)行抑制。在本發(fā)明中，優(yōu)選前述平行化透鏡中，前述入射面為球面狀凸面，前述射出面為前述凹面。根據(jù)該構(gòu)成，在入射于透鏡陣列的激勵(lì)光中，難以產(chǎn)生由于透射平行化透鏡引起的強(qiáng)度分布，易于進(jìn)行采用透鏡陣列及聚光光學(xué)系統(tǒng)后的激勵(lì)光的平均化。因此，容易對(duì)光飽和進(jìn)行抑制而使發(fā)光元件發(fā)光。第2，在本發(fā)明中，優(yōu)選前述發(fā)光元件中，光照射面重疊于前述聚光光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置而設(shè)置，以前述透鏡陣列和前述聚光光學(xué)系統(tǒng)為兩端的積分光學(xué)系統(tǒng)中，與前述光照射面共軛的面設(shè)定為無(wú)限遠(yuǎn)。根據(jù)該構(gòu)成，即使未細(xì)致地對(duì)聚光光學(xué)系統(tǒng)與透鏡陣列的相對(duì)位置進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)對(duì)聚光光學(xué)系統(tǒng)與發(fā)光元件的相對(duì)位置進(jìn)行設(shè)定，也能夠使激勵(lì)光向發(fā)光元件重疊。并且，因?yàn)樵诮裹c(diǎn)位置處激勵(lì)光并未成像，所以激勵(lì)光的像模糊，容易使光強(qiáng)度平均化。因此， 容易對(duì)光量進(jìn)行控制以使光飽和不會(huì)在發(fā)光元件中產(chǎn)生。在本發(fā)明中，優(yōu)選構(gòu)成前述透鏡陣列的多個(gè)小透鏡的俯視形狀與前述發(fā)光元件的光照射面的俯視形狀為相似形，前述發(fā)光元件的光照射面的俯視面積與前述積分光學(xué)系
5統(tǒng)的射出瞳的大小基本相等。根據(jù)該構(gòu)成，因?yàn)槟苁辜?lì)光不浪費(fèi)地照射于發(fā)光元件，所以能夠使相對(duì)于投入的激勵(lì)光的光量的取出熒光量最大化。在本發(fā)明中，優(yōu)選前述光源部具有使從前述多個(gè)固體光源所射出的前述激勵(lì)光進(jìn)行聚光的聚光透鏡、和使從前述聚光透鏡所射出的前述激勵(lì)光平行化的平行化透鏡；前述平行化透鏡在入射面或射出面的任一方，具有旋轉(zhuǎn)二次曲面形狀的凹面。根據(jù)該構(gòu)成，因?yàn)槟軌蚴谷肷溆谕哥R陣列的激勵(lì)光平行度提高，所以容易對(duì)采用透鏡陣列及聚光光學(xué)系統(tǒng)后的激勵(lì)光的平均化按照設(shè)計(jì)地進(jìn)行控制，能夠容易地對(duì)發(fā)光效率的下降進(jìn)行抑制。在本發(fā)明中，優(yōu)選前述平行化透鏡中，前述入射面為前述凹面，前述射出面為平面。根據(jù)該構(gòu)成，因?yàn)槟軌蚴雇干淦叫谢哥R的激勵(lì)光平行度進(jìn)一步提高，所以容易進(jìn)行采用透鏡陣列及聚光光學(xué)系統(tǒng)后的激勵(lì)光平均化，容易對(duì)光飽和進(jìn)行抑制而使發(fā)光元件發(fā)光。在本發(fā)明中，優(yōu)選當(dāng)設(shè)以前述凹面與前述光線束的中心軸的交點(diǎn)為原點(diǎn)、以前述中心軸為Z軸、以與前述中心軸相正交的軸為r軸的r θ Z圓柱坐標(biāo)系中坐標(biāo)值為r及Ζ，設(shè)近軸曲率為c，設(shè)圓錐常數(shù)為K時(shí)，前述凹面為通過(guò)以下式(1)所表示的形狀。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，其特征在于，具備光源部，其包括射出激勵(lì)光的多個(gè)固體光源，將前述激勵(lì)光射出為平行的光線束； 透鏡陣列，其將前述激勵(lì)光分割為多個(gè)子光線束； 聚光光學(xué)系統(tǒng)，其使分割為前述多個(gè)子光線束的前述激勵(lì)光進(jìn)行聚光；和發(fā)光元件，其通過(guò)所聚光的前述激勵(lì)光激勵(lì)而發(fā)出熒光。
2.按照權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于前述聚光光學(xué)系統(tǒng)具有與前述透鏡陣列成對(duì)的、前述子光線束進(jìn)行入射的第2透鏡陣列；和使從前述第2透鏡陣列所射出的前述子光線束在前述發(fā)光元件上重疊的重疊光學(xué)系統(tǒng)，前述透鏡陣列的透鏡面與前述發(fā)光元件的光照射面，通過(guò)前述聚光光學(xué)系統(tǒng)而處于共軛關(guān)系。
3.按照權(quán)利要求2所述的光源裝置，其特征在于構(gòu)成前述透鏡陣列的多個(gè)小透鏡的俯視形狀與前述光照射面的俯視形狀為相似形； 前述光照射面的俯視面積、與前述激勵(lì)光在與前述光照射面相同的空間位置對(duì)與前述光照射面平行的平面進(jìn)行照射的照射面積，基本相等。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的光源裝置，其特征在于前述光源部具有使從前述多個(gè)固體光源所射出的前述激勵(lì)光進(jìn)行聚光的聚光透鏡和使從前述聚光透鏡所射出的前述激勵(lì)光平行化的平行化透鏡；前述平行化透鏡在入射面或射出面的任一方，具有旋轉(zhuǎn)二次曲面形狀的凹面。
5.按照權(quán)利要求4所述的光源裝置，其特征在于前述平行化透鏡中，前述入射面為球面狀的凸面，前述射出面為前述凹面。
6.按照權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于前述發(fā)光元件的光照射面重疊于前述聚光光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置而設(shè)置； 以前述透鏡陣列和前述聚光光學(xué)系統(tǒng)為兩端的積分光學(xué)系統(tǒng)的、與前述光照射面共軛的面，設(shè)定為無(wú)限遠(yuǎn)。
7.按照權(quán)利要求6所述的光源裝置，其特征在于構(gòu)成前述透鏡陣列的多個(gè)小透鏡的俯視形狀與前述發(fā)光元件的光照射面的俯視形狀為相似形；前述發(fā)光元件的光照射面的俯視面積與前述積分光學(xué)系統(tǒng)的射出瞳的大小基本相等。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的光源裝置，其特征在于前述光源部具有使從前述多個(gè)固體光源所射出的前述激勵(lì)光進(jìn)行聚光的聚光透鏡和使從前述聚光透鏡所射出的前述激勵(lì)光平行化的平行化透鏡；前述平行化透鏡在入射面或射出面的任一方，具有旋轉(zhuǎn)二次曲面形狀的凹面。
9.按照權(quán)利要求8所述的光源裝置，其特征在于前述平行化透鏡中，前述入射面為前述凹面，前述射出面為平面。
10.按照權(quán)利要求4、5、8、9中任一項(xiàng)所述的光源裝置，其特征在于當(dāng)設(shè)以前述凹面與前述光線束的中心軸的交點(diǎn)為原點(diǎn)、以前述中心軸為Z軸、以與前述中心軸相正交的軸為r軸的r θ Z圓柱坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為r及Ζ，設(shè)近軸曲率為c，設(shè)圓錐常數(shù)為K時(shí)，前述凹面為通過(guò)下式所表示的形狀，
11. 一種投影機(jī)，其特征在于具備權(quán)利要求1 10中的任一項(xiàng)的光源裝置、對(duì)從前述光源裝置所射出的光進(jìn)行調(diào)制的光調(diào)制元件和對(duì)通過(guò)前述光調(diào)制元件所調(diào)制的光進(jìn)行投影的投影光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光源裝置及投影機(jī)。對(duì)在發(fā)光元件中因光飽和引起的發(fā)光效率下降進(jìn)行抑制、可以穩(wěn)定地射出強(qiáng)光。具備射出激勵(lì)光的光源部、將激勵(lì)光分割為多個(gè)子光線束的透鏡陣列、使分割為多個(gè)子光線束的激勵(lì)光進(jìn)行聚光的聚光光學(xué)系統(tǒng)和通過(guò)所聚光的激勵(lì)光激勵(lì)而發(fā)出熒光的發(fā)光元件。
文檔編號(hào)G03B21/14GK102478754SQ20111038665
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者秋山光一 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社