專利名稱：光源裝置及投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源裝置及投影儀。
背景技術(shù)：
目前，作為將個(gè)人電腦的畫面、視頻圖像、還有存儲(chǔ)于存儲(chǔ)卡等中的圖像數(shù)據(jù)的圖像等投影于屏幕上的圖像投影裝置，多使用數(shù)據(jù)投影儀。該投影儀是使從光源射出的光聚光到被稱為DMD(digital micro-mirror device,數(shù)字微鏡裝置)的微鏡顯示元件或者液晶板上，并在屏幕上顯示彩色圖像的裝置。而且，伴隨個(gè)人電腦、DVD播放機(jī)等視頻設(shè)備的普及，投影儀的用途從業(yè)務(wù)用演示擴(kuò)大至家庭使用。在這種投影儀中，目前的主流是以高亮度的放電燈作為光源，但近年來，使用LED、激光二極管等半導(dǎo)體發(fā)光元件作為光源的開發(fā)及提案也逐漸增多。 因此，例如，在日本特開2007-157548號(hào)公報(bào)中，考慮因紅色、綠色及藍(lán)色用的各LED芯片的形狀及發(fā)光色的不同而發(fā)生變化的配光特性，公開有提高光利用效率的光源裝置及投影儀。但是，上述投影儀是按照發(fā)光色的配光特性而使用不同的配光部件，并對(duì)其配光特性進(jìn)行調(diào)整，提高光的利用效率并向規(guī)定長(zhǎng)的導(dǎo)光裝置導(dǎo)光的設(shè)備，但是不能抑制從導(dǎo)光裝置向規(guī)定的一面照射的射出光在該一面內(nèi)的光照不均。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光源裝置，包括多個(gè)光源，分別照射波段彼此不同且配光分布彼此不同的光；聚光透鏡組，使來自所述各光源的光分別聚光；導(dǎo)光裝置，配置于所述各光源的被聚光的光的光軸上，使所述各光源的被聚光的光以均勻的照度進(jìn)行分布；導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，使所述各光源的被聚光的光以同一光軸向所述導(dǎo)光裝置的入射口照射；擴(kuò)散板輪(wheel)，配置于所述導(dǎo)光裝置的入射口，在圓周方向具備擴(kuò)散率不同的多個(gè)區(qū)段(segment)；電動(dòng)機(jī)，使所述擴(kuò)散板輪旋轉(zhuǎn)；光源控制部，與所述光源的點(diǎn)燈同步地控制所述擴(kuò)散板輪的旋轉(zhuǎn)。另外，本發(fā)明提供一種投影儀，其具備技術(shù)方案I所述的光源裝置；顯示元件；光源側(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其將來自所述光源裝置的光向所述顯示元件導(dǎo)光；投影側(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其將從所述顯示元件射出的圖像投影于屏幕上；投影儀控制裝置，其控制所述光源裝置及顯示元件，
所述光源裝置作為多個(gè)光源具備發(fā)出紅色波段的光的光源、發(fā)出藍(lán)色波段的光的光源、及發(fā)出綠色波段的光的光源。如以下所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)分為以下四部分，各部分通過以下描述明確，或者也可以在實(shí)踐本發(fā)明的過程中了解其優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可通過以下特別提出的儀器及其組合實(shí)現(xiàn)及獲得。


以下為本發(fā)明的附圖，該附圖屬于說明書并構(gòu)成本說明書的一部分，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，并與以上給出的概述和以下給出的詳述共同用于解釋本發(fā)明。圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的投影儀的外觀立體圖；圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的投影儀的功能框圖； 圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的投影儀的內(nèi)部構(gòu)造的平面示意圖；圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的說明圖；圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式的向擴(kuò)散板照射的各色光的配光特性的說明圖；圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式的擴(kuò)散板輪的正面圖；圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式的基于表面處理的擴(kuò)散板的剖面圖；圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式的含有光擴(kuò)散粒子的擴(kuò)散板的剖面圖；圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式的從擴(kuò)散板射出的各色光的配光特性的說明圖。
具體實(shí)施例方式下面，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I是投影儀10的外觀立體圖。另外，在本實(shí)施方式中，投影儀10的左右表示相對(duì)于投影方向的左右方向。前后表示相對(duì)于投影儀10的屏幕側(cè)方向及光束的行進(jìn)方向的前后方向。而且，如圖I所示，投影儀10為大致長(zhǎng)方體形狀，在投影儀框體的前方的側(cè)板即正面面板12的側(cè)方具有覆蓋投影口的透鏡蓋19，同時(shí)，在該正面面板12上設(shè)置有多個(gè)進(jìn)氣孔18。而且，具備未圖示但接收來自遠(yuǎn)程控制器的控制信號(hào)的Ir接收部。另外，在框體的上面面板11設(shè)置有鍵/指示燈部37，在該鍵/指示燈部37配置有電源開關(guān)鍵及報(bào)告電源的接通或斷開的電源指示燈；切換投影的接通、斷開的投影開關(guān)鍵；在光源單元、顯示元件或控制電路等過熱時(shí)進(jìn)行報(bào)告的過熱指示燈等鍵及指示燈。而且，在框體的背面設(shè)置有對(duì)背面面板(panel)設(shè)置USB端子、及輸入模擬RGB視頻信號(hào)的視頻信號(hào)輸入用的D-SUB端子、S端子、RCA端子、聲音輸出端子等的輸入輸出連接器部、及電源轉(zhuǎn)接插頭等各種端子20。另外，在背面面板形成有多個(gè)進(jìn)氣孔。另外，在未圖示的框體的側(cè)板即右側(cè)面板及圖I所示的側(cè)板即左側(cè)面板15分別形成有多個(gè)排氣孔17。另外，在左側(cè)面板15的背面面板附近的角部還形成有進(jìn)氣孔18。接著，采用圖2的功能框圖對(duì)投影儀10的投影儀控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行敘述。投影儀控制機(jī)構(gòu)由控制部38、輸入輸出接口 22、圖像變換部23、顯示編碼器24、顯示驅(qū)動(dòng)部26等構(gòu)成。該控制部38為管理投影儀10內(nèi)的各電路的動(dòng)作控制的部件，其由CPU、固定地存儲(chǔ)有各種設(shè)定(setting)等動(dòng)作程序的ROM、及作為工作存儲(chǔ)器使用的RAM等構(gòu)成。而且，通過該投影儀控制機(jī)構(gòu)，從輸入輸出連接器部21輸入的各種規(guī)格的圖像信號(hào)經(jīng)由輸入輸出接ロ 22、系統(tǒng)總線(SB)而通過圖像變換部23變換，以使其統(tǒng)一成與顯示相匹配的規(guī)定格式的圖像信號(hào)，之后向顯示編碼器24輸出。另外，顯示編碼器24在將輸入的圖像信號(hào)展開存儲(chǔ)至視頻RAM25的基礎(chǔ)上，根據(jù)該視頻RAM25的存儲(chǔ)內(nèi)容生成視頻信號(hào)并向顯示驅(qū)動(dòng)部26輸出。顯示驅(qū)動(dòng)部26作為顯示元件控制裝置發(fā)揮功能，與從顯示編碼器24輸出的圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)地以適當(dāng)?shù)膸俾黍?qū)動(dòng)空間光調(diào)制元件(SOM)即顯示元件51。而且，該投影儀10通過使從光源単元60射出的光束經(jīng)由后述的光源側(cè)光學(xué)系統(tǒng)向顯示元件51照射，從而利
用顯示元件51的反射光形成光像，并經(jīng)由投影側(cè)光學(xué)系統(tǒng)向未圖示的屏幕上投影顯示圖像。另外，該投影側(cè)光學(xué)系統(tǒng)的可移動(dòng)透鏡組235通過透鏡電動(dòng)機(jī)45進(jìn)行用于變焦調(diào)整及聚焦調(diào)整的驅(qū)動(dòng)。另外，圖像壓縮/伸長(zhǎng)部31通過ADCT及霍夫曼編碼等處理對(duì)圖像信號(hào)的亮度信號(hào)及色差信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮而進(jìn)行向作為可自如拆卸的記錄介質(zhì)的存儲(chǔ)卡32依次寫入的記錄處理。進(jìn)而，圖像壓縮/伸長(zhǎng)部31在再現(xiàn)模式時(shí)讀出記錄于存儲(chǔ)卡32的圖像數(shù)據(jù)，并使構(gòu)成一系列的動(dòng)畫的各個(gè)圖像數(shù)據(jù)以I幀為單位進(jìn)行伸長(zhǎng)，將該圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由圖像變換部23向顯示編碼器24輸出，并基于存儲(chǔ)于存儲(chǔ)卡32的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行可顯示動(dòng)畫等的處理。而且，由設(shè)置于框體的上面面板11的主鍵及指示燈等構(gòu)成的鍵/指示燈部37的操作信號(hào)被直接送出至控制部38，來自遠(yuǎn)程控制器的鍵操作信號(hào)被Ir接收部35接收，被Ir處理部36解調(diào)的代碼(code)信號(hào)被向控制部38輸出。另外，在控制部38經(jīng)由系統(tǒng)總線(SB)連接有聲音處理部47。該聲音處理部47具備PCM音源等音源電路，在投影模式及再現(xiàn)模式時(shí)對(duì)聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬化，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器48使其揚(yáng)聲放出。另外，控制部38對(duì)作為光源控制部的光源控制電路41進(jìn)行控制，該光源控制電路41分別控制光源単元60的紅色光源裝置、緑色光源裝置及藍(lán)色光源裝置的發(fā)光，以使圖像生成時(shí)所要求的規(guī)定波段的光從光源単元60射出。另外，光源控制電路41與各光源的點(diǎn)燈同步地對(duì)后述的擴(kuò)散板輪的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。進(jìn)而，控制部38使冷卻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)控制電路43進(jìn)行基于設(shè)置于光源単元60等的多個(gè)溫度傳感器的溫度檢測(cè)，根據(jù)該溫度檢測(cè)的結(jié)果控制冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度。另外，控制部38使冷卻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)控制電路43通過定時(shí)器等在投影儀主體的電源斷開后也使冷卻風(fēng)扇持續(xù)旋轉(zhuǎn)，或者，根據(jù)溫度傳感器的溫度檢測(cè)的結(jié)果也進(jìn)行將投影儀主體電源斷開等的控制。接著，對(duì)該投影儀10的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行敘述。圖3是表示投影儀10的內(nèi)部構(gòu)造的平面示意圖。圖4是投影儀10內(nèi)的光源裝置的說明圖。如圖3所示，投影儀10在右側(cè)面板14的附近具備控制電路基板241。該控制電路基板241具備電源電路模塊及光源控制模塊等。另外，投影儀10在控制電路基板241的側(cè)方即投影儀框體的大致中央部分具備光源単元60。而且，投影儀10在光源単元60和左側(cè)面板15之間具備光學(xué)系統(tǒng)單兀160。光源単元60作為光源裝置，具備分別照射波段彼此不同且配光分布彼此不同的光的多個(gè)光源。
具體而言，光源単元60具備激勵(lì)光照射裝置70及基于熒光發(fā)光裝置100的緑色光源裝置80，激勵(lì)光照射裝置70位于投影儀框體的左右方向的大致中央部分并作為配置于背面面板13附近的第一光源，熒光發(fā)光裝置100位于從該激勵(lì)光照射裝置70射出的光束的光軸上并配置于正面面板12附近。光源単元60還具備按照與從熒光發(fā)光裝置100射出的光束平行的方式配置于正面面板12的附近的第二光源即藍(lán)色光源裝置300。光源単元60還具備配置于激勵(lì)光照射裝置70與熒光發(fā)光裝置100之間的第三光源即紅色光源裝置120。而且，如圖4所示，光源單元60還具備以來自熒光發(fā)光裝置100的射出光、來自紅色光源裝置120的射出光、來自藍(lán)色光源裝置300的射出光的光軸分別成為同一光軸的方式進(jìn)行變換而將各色光向光隧道(light tunnel) 175的入射ロ導(dǎo)光的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)140及光隧道175。如圖3及圖4所示，光隧道175為如下的導(dǎo)光裝置，其為大致長(zhǎng)方體形狀，使通過導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)140聚光的各光從入射ロ入射并使光無浪費(fèi)地通過射出ロ以均勻的照度進(jìn)行分布。而且，光隧道175在入射的各色光束的配光特性不同的情況下，將隧道長(zhǎng)度成設(shè)為 規(guī)定長(zhǎng)度，以使配光特性的擴(kuò)散度較小的顏色的光束的光通過光隧道175的射出ロ成為均勻照度的光而射出。另外，導(dǎo)光裝置除光隧道175之外也可以為，使實(shí)心的棒狀積分器(rodintegrator)等表面照度分布均勻化的裝置。另外，光源裝置為配置于光隧道175的入射ロ附近的圓板狀的旋轉(zhuǎn)的基材，其具備在圓周方向具備擴(kuò)散率不同的多個(gè)區(qū)段的擴(kuò)散板輪176、和使擴(kuò)散板輪176旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)即擴(kuò)散板輪電動(dòng)機(jī)177。緑色光源裝置80的激勵(lì)光照射裝置70具備作為第一光源而按照光軸與背面面板13平行的方式配置的半導(dǎo)體發(fā)光元件的激勵(lì)光源71、將來自激勵(lì)光源71的射出光的光軸向正面面板12方向變換90度的反射鏡組75、使通過反射鏡組75反射的來自激勵(lì)光源71的射出光聚光的聚光透鏡組78、配置于激勵(lì)光源71和右側(cè)面板14之間的散熱器81。激勵(lì)光源71為3行8列共24個(gè)的半導(dǎo)體發(fā)光元件，即藍(lán)色激光二極管矩陣狀排列而成的光源組，在各藍(lán)色激光二極管的光軸上分別配置有將來自各藍(lán)色激光二極管的射出光變換為平行光的聚光透鏡即準(zhǔn)直透鏡73。另外，反射鏡組75將多個(gè)反射鏡階梯狀排列而成，將從激勵(lì)光源71射出的光束的截面積沿一方向減小而向聚光透鏡組78射出。在散熱器81和背面面板13之間配置有冷卻風(fēng)扇261，通過該冷卻風(fēng)扇261和散熱器81冷卻激勵(lì)光源71。另外，在反射鏡組75和背面面板13之間也配置有冷卻風(fēng)扇261，通過該冷卻風(fēng)扇261冷卻反射鏡組75及聚光透鏡組78。緑色光源裝置80的熒光發(fā)光裝置100具備按照與正面面板12平行的方式即與來自激勵(lì)光照射裝置70的射出光的光軸正交的方式配置的熒光輪101、使該熒光輪101旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的輪電動(dòng)機(jī)110、將從熒光輪101向背面面板13方向射出的光束聚光的聚光透鏡組111。熒光輪101為圓板狀的金屬基材，其作為熒光體發(fā)揮功能，該熒光體作為凹部形成有環(huán)狀的熒光發(fā)光區(qū)域，并接收激勵(lì)光并進(jìn)行熒光發(fā)光，其中環(huán)狀的熒光發(fā)光區(qū)域?qū)碜约?lì)光源71的射出光作為激勵(lì)光而射出緑色波段的熒光發(fā)光。另外，包含熒光發(fā)光區(qū)域的熒光輪101的激勵(lì)光源71側(cè)的表面通過采用銀蒸鍍等鏡面加工形成為反射光的反射面，在該反射面上鋪設(shè)有綠色熒光體層。而且，向熒光輪101的綠色熒光體層照射的來自激勵(lì)光照射裝置70的射出光，激勵(lì)綠色熒光體層中的綠色熒光體，從綠色熒光體全方位熒光發(fā)光的光束直接向激勵(lì)光源71側(cè)射出，或者在熒光輪101的反射面反射后向激勵(lì)光源71側(cè)射出。另外，不被熒光體層的熒光體吸收而向金屬基材照射的激勵(lì)光被反射面反射而再次向熒光體層入射，激勵(lì)熒光體。因此，通過將熒光輪101的凹部的表面作為反射面，能夠提高從緑色的光源即激勵(lì)光源71射出的激勵(lì)光的利用效率，能夠使其更明亮地發(fā)光。另外，在通過熒光輪101的反射面而熒光體層側(cè)被反射的激勵(lì)光中，未被熒光體吸收而向激勵(lì)光源71側(cè)射出的激勵(lì)光透射后述的第一分色鏡141，熒光光被第一分色鏡141反射，因此，激勵(lì)光不會(huì)向外部射出。而且，在輪電動(dòng)機(jī)110和正面面板12之間配置有冷卻風(fēng)扇261，通過該冷卻風(fēng)扇261冷卻熒光輪101。 紅色光源裝置120具備作為第三光源而按照光軸與激勵(lì)光源71平行的方式配置的紅色光源121、和使來自紅色光源121的射出光聚光的聚光透鏡組125。而且，該紅色光源裝置120按照光軸與來自激勵(lì)光照射裝置70的射出光及從熒光輪101射出的緑色波段光交差的方式配置。另外，紅色光源121為作為發(fā)出紅色的波段光的半導(dǎo)體發(fā)光元件的紅色發(fā)光二極管。另外，紅色光源裝置120具備配置于紅色光源121的右側(cè)面板14側(cè)的散熱器130。而且，在散熱器130和正面面板12之間配置有冷卻風(fēng)扇261，通過該冷卻風(fēng)扇261冷卻紅色光源 121。藍(lán)色光源裝置300具備作為第二光源而按照與來自熒光發(fā)光裝置100的射出光的光軸平行的方式配置的藍(lán)色光源301、和使來自藍(lán)色光源301的射出光聚光的聚光透鏡組305。而且，該藍(lán)色光源裝置300按照光軸與來自紅色光源裝置120的射出光交差的方式配置。另外，藍(lán)色光源301為作為發(fā)出藍(lán)色的波段光的半導(dǎo)體發(fā)光元件的藍(lán)色發(fā)光二極管。另外，藍(lán)色光源裝置300具備配置于藍(lán)色光源301的正面面板12側(cè)的散熱器310。而且，在散熱器310與正面面板12之間配置有冷卻風(fēng)扇261，通過該冷卻風(fēng)扇261冷卻藍(lán)色光源301。而且，導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)140由使紅色、緑色、藍(lán)色波段的光束聚光的聚光透鏡、和對(duì)各色波段的光束的光軸進(jìn)行變換而使其成為同一光軸的分色鏡等組成。具體而言，在從激勵(lì)光照射裝置70射出的藍(lán)色波段光及從熒光輪101射出的緑色波段光的光軸、和從紅色光源裝置120射出的紅色波段光的光軸交差的位置，配置有第一分色鏡141，該第一分色鏡使藍(lán)色及紅色波段光透過，反射緑色波段光井將該綠色光的光軸向左側(cè)面板15方向變換90度。另外，在從藍(lán)色光源裝置300射出的藍(lán)色波段光的光軸和從紅色光源裝置120射出的紅色波段光的光軸交差的位置，配置有第二分色鏡148，該第二分色鏡透過藍(lán)色波段光，反射緑色及紅色波段光而將該緑色及紅色光的光軸向背面面板13方向變換90度。而且，在第一分色鏡141和第二分色鏡148之間配置有聚光透鏡。進(jìn)而，在光隧道175的附近配置有對(duì)光隧道175的入射進(jìn)行光源光聚光的聚光透鏡173。光學(xué)系統(tǒng)單元160由位于激勵(lì)光照射裝置70的左側(cè)方的照明側(cè)模塊161、位于背面面板13和左側(cè)面板15交差的位置附近的圖像生成模塊165、位于導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)140和左偵愐板15之間的投影側(cè)模塊168這樣的三個(gè)模塊構(gòu)成為大致“コ”字形。該照明側(cè)模塊161具備將從光源単元60射出的光源光向圖像生成模塊165具備的顯示元件51導(dǎo)光的光源側(cè)光學(xué)系統(tǒng)170的一部分。作為該照明側(cè)模塊161具有的光源側(cè)光學(xué)系統(tǒng)170，具有對(duì)從作為光源裝置的光源単元60射出的光進(jìn)行聚光的聚光透鏡178、將從光隧道175射出的光束的光軸變換為圖像生成模塊165方向的光軸轉(zhuǎn)換鏡181等，其中上述光源裝置具備使光束成為均勻照度分布的光束的光隧道175。圖像生成模塊165作為光源側(cè)光 學(xué)系統(tǒng)170，具有使由光軸轉(zhuǎn)換鏡181反射的光源光在顯示元件51聚光的聚光透鏡183、和將透過該聚光透鏡183的光束以規(guī)定的角度向顯示元件51照射的照射鏡185。而且，圖像生成模塊165具備作為顯示元件51的DMD，在該顯示元件51和背面面板13之間配置有用于冷卻顯示元件51的散熱器190，通過該散熱器190冷卻顯示元件51。另外，在顯示元件51的正面附近配置有作為投影側(cè)光學(xué)系統(tǒng)220的聚光透鏡(condenser lens) 195。投影側(cè)模塊168具有將由顯示元件51反射的接通光向屏幕放出的投影側(cè)光學(xué)系統(tǒng)220的透鏡組。作為該投影側(cè)光學(xué)系統(tǒng)220，具備內(nèi)置于固定鏡筒的固定透鏡組225和內(nèi)置于可動(dòng)鏡筒的可移動(dòng)透鏡組235，而制成具備變焦功能的可變焦型透鏡，利用透鏡電動(dòng)機(jī)使可移動(dòng)透鏡組235移動(dòng)，從而可進(jìn)行變焦調(diào)整或聚焦調(diào)整。接著，使用附圖對(duì)向光隧道175入射的各色光的配光特性進(jìn)行說明。圖5是向光隧道175的入射ロ聚光的各色光的配光特性的說明圖。由導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)140聚光而向光隧道175入射的各色光的配光特性，根據(jù)配光特性不同的光源及光路上的聚光透鏡等的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)定，例如如圖5所示成為各自不同。紅色光及藍(lán)色光為發(fā)光二極管的射出光，因此，與激光等相比，光的直線度較弱且具有一定的廣度，因此，成為如下的配光特性，如圖5(a)所示的紅色具有最大廣度，與紅色相比藍(lán)色具有稍次于紅色的廣度。另外，如圖5(b)所示，緑色光成為如下的配光特性，作為將基于激光二極管的直線度良好的激勵(lì)光照射于綠色熒光體而激勵(lì)發(fā)散出的綠色熒光光，與紅色光及藍(lán)色光相比亮度偏向中央。而且，光隧道175需要增長(zhǎng)隧道長(zhǎng)度，以使配光特性偏向中央且擴(kuò)散度較小的綠色光束的光在光隧道175的射出ロ成為均勻光而射出。因此，通過使配光特性偏向中央且擴(kuò)散度較小的緑色光束的配光特性與具有最大廣度的紅色的配光特性相同，能夠縮短光隧道175的隧道長(zhǎng)度。接著，使用附圖對(duì)為了使向本發(fā)明的光隧道175入射的各色光的配光特性相同而設(shè)置的擴(kuò)散板輪176進(jìn)行說明。圖6是擴(kuò)散板輪176的正面圖。如圖6所示，擴(kuò)散板輪176設(shè)置為如下構(gòu)造，在中央具有安裝電動(dòng)機(jī)軸的輪孔176a的圓形的玻璃板的基材上設(shè)置有三個(gè)圓弧狀的切ロ部，具有不同的擴(kuò)散特性的各擴(kuò)散板176R、176G、176B嵌入該切ロ部而具有作為三個(gè)擴(kuò)散區(qū)域的區(qū)段。而且，各擴(kuò)散板176R、176G、176B為不對(duì)入射的光的波段進(jìn)行變換而帶來擴(kuò)散効果的光學(xué)零件。另外，該各擴(kuò)散板176R、176G、176B為與擴(kuò)散板輪176的切ロ部對(duì)應(yīng)的圓弧形狀，被安裝于配置光源的ー側(cè)而堵塞圓弧狀的切ロ部。另外，為了帶來擴(kuò)散効果，例如對(duì)該各擴(kuò)散板176R、176G、176B實(shí)施微細(xì)凹凸的表面處理。
擴(kuò)散板輪電動(dòng)機(jī)177為使該擴(kuò)散板輪176沿圓周方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置，通過光源控制電路41控制各光源的發(fā)光的同時(shí)控制擴(kuò)散板輪電動(dòng)機(jī)177的旋轉(zhuǎn)。S卩，擴(kuò)散板輪176，通過在旋轉(zhuǎn)的該擴(kuò)散板輪176的一面、使來自各光源的光向規(guī)定的擴(kuò)散板176R、176G、176B照射，從而作為給各色光帶來規(guī)定的擴(kuò)散効果的擴(kuò)散板176R、176GU76B發(fā)揮功能。接著，使用附圖對(duì)各擴(kuò)散板176R、176G、176B的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖7是為了使各色光的配光特性相同而使設(shè)置的各擴(kuò)散板176R、176G、176B的表面粗糙度發(fā)生變化的情況下的剖面圖。另外，圖8是為了使各色光的配光特性相同而使設(shè)置的各擴(kuò)散板176RU76G、176B的內(nèi)部包含的圓球形狀的光散射粒子的含量密度發(fā)生變化的情況下的剖面圖。擴(kuò)散板176R、176G、176B例如能夠成為以下構(gòu)成，通過對(duì)玻璃件的表面實(shí)施噴砂(blast)處理等而形成微細(xì)凹凸、使入射光擴(kuò)散。而且，通過對(duì)微細(xì)凹凸設(shè)置強(qiáng)弱，能夠使擴(kuò)散特性發(fā)生變化。微細(xì)凹凸的強(qiáng)弱例如能夠通過表示表面粗糙度的參數(shù)即算木平均粗糙度、最大高度、十點(diǎn)(ten point)平均粗糙度、凹凸的平均間隔等進(jìn)行設(shè)定。在此，對(duì)使微細(xì)凹凸的平均間隔發(fā)生變化而使擴(kuò)散特性發(fā)生變化的情況進(jìn)行說明。擴(kuò)散板輪176構(gòu)成為為了使如圖5所示的各色光不同的配光特性相同，在三個(gè)擴(kuò)散區(qū)域配置使微細(xì)凹凸的強(qiáng)弱發(fā)生變化的各擴(kuò)散板176R、176G、176B。在向光隧道175入射的各色光中，紅色光具有最大廣度的配光特性，因此，如圖7(a)所示，紅色擴(kuò)散板176R具有完全不實(shí)施表面處理而使擴(kuò)散率成為O的特性，或増大凹凸的平均間隔、稍微實(shí)施微細(xì)凹凸而降低擴(kuò)散特性。在向光隧道175入射的各色光中，藍(lán)色光與紅色光相比，配光特性具有稍窄的廣度，因此，如圖7(c)所示，藍(lán)色擴(kuò)散板176B作為實(shí)施將凹凸的平均間隔設(shè)為規(guī)定值的微細(xì)凹凸的部件而提高擴(kuò)散特性。在向光隧道175入射的各色光中，緑色光的配光特性最窄，因此，如圖7(b)所示，綠色擴(kuò)散板176G作為實(shí)施使凹凸的平均間隔最窄的微細(xì)凹凸的部件，而進(jìn)一歩提高擴(kuò)散特性。另外，各色光的配光特性例如若對(duì)于紅色及藍(lán)色而言相同，則也可以作為以下部件，對(duì)紅色擴(kuò)散板176R及藍(lán)色擴(kuò)散板176B完全不實(shí)施表面處理而使擴(kuò)散率成為0，僅對(duì)綠色擴(kuò)散板176G實(shí)施將凹凸的平均間隔設(shè)為規(guī)定值的微細(xì)凹凸。即，在光隧道175的入射ロ附近設(shè)置具有與各色光相應(yīng)的擴(kuò)散板176R、176G、176B的擴(kuò)散板輪176，從而無需增長(zhǎng)光隧道175，就能提高光的利用效率，同時(shí)，能夠使各色光擴(kuò)散而抑制光照不均地向顯示元件51規(guī)定的面照射。另外，擴(kuò)散板輪176也可以在基材即圓形的玻璃板上直接加工形成微細(xì)凹凸，而設(shè)為具有三個(gè)擴(kuò)散區(qū)域的結(jié)構(gòu)，以使各擴(kuò)散區(qū)域的每個(gè)具有規(guī)定的擴(kuò)散特性，。另外，擴(kuò)散板176R、176G、176B能夠構(gòu)成為，通過在粘結(jié)劑(binder)等介質(zhì)中含有折射率較大的圓球形狀的光散射粒子而成形的基材，從而使入射光擴(kuò)散。擴(kuò)散板176R、176GU76B是例如向丙烯酸樹脂或聚碳酸酯樹脂等透明樹脂中添加無機(jī)類的氧化鈦或硫酸 鋇作為圓球形狀的光散射粒子而性成的。而且，通過使光散射粒子的含量密度、大小、或成分發(fā)性變化，能夠使擴(kuò)散特性發(fā)性變化。在此，對(duì)使光散射粒子的含有密度發(fā)性變化而側(cè)擴(kuò)散特性發(fā)性變化的情況進(jìn)行說明。在向光隧道175入射的各色光中，紅色光具有最大廣度的配光特性，因此，如圖8(a)所示，基于光散射粒子的紅色擴(kuò)散板176R被設(shè)為完全不含有光散射粒子的部件，或稍微含有光散射粒子而降低擴(kuò)散特性。在向光隧道175入射的各色光中，藍(lán)色光與紅色光相比配光特性稍窄，因此，如圖8(c)所示，基于光散射粒子的藍(lán)色擴(kuò)散板176B作為使光散射粒子的含量密度成為規(guī)定值的部件，提高擴(kuò)散特性。在向光隧道175入射的各色光中，緑色光的配光特性最窄，因此，如圖8(b)所示，基于光散射粒子的綠色擴(kuò)散板176G作為使光散射粒子的含量密度増加最多的部件，進(jìn)ー步提高擴(kuò)散特性。另外，在擴(kuò)散板輪176的三個(gè)擴(kuò)散區(qū)域，擴(kuò)散板176R、176G、176也可以將通過噴砂 處理帶來擴(kuò)散効果的擴(kuò)散板、和通過含有圓球形狀的光散射粒子而成形的基材帶來擴(kuò)散効果的擴(kuò)散板混用，只要是采用帶來規(guī)定的擴(kuò)散特性的擴(kuò)散板176R、176G、176B，如圖9所示使各色光的配光特性相同的構(gòu)成即可。另外，向光隧道175入射的各色光的配光特性不限定于上述的情況，即使是紅色光或藍(lán)色光的配光特性最窄的情況下的光學(xué)系統(tǒng)，也是只要選擇并采用使其窄的配光特性的光成為與具有較廣的配光特性的光相同的特性的擴(kuò)散板176R、176G、176B即可。在本實(shí)施方式中，對(duì)采用射出藍(lán)色波段的激光的半導(dǎo)體發(fā)光元件即藍(lán)色激光二極管作為激勵(lì)緑色波段的熒光體的激勵(lì)光照射裝置70的激勵(lì)光源71，對(duì)于紅色、藍(lán)色而言，分別設(shè)置由發(fā)光二極管組成的紅色光源裝置120、藍(lán)色光源裝置300而性成的光源裝置的情況進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明不限定于以上的實(shí)施方式，在不脫離發(fā)明的宗g的范圍內(nèi)可自由地進(jìn)行變更、改良。例如，也可以不設(shè)置藍(lán)色光源裝置300，而設(shè)置鋪設(shè)有緑色波段的熒光體層及擴(kuò)散透射層的熒光輪101、和使經(jīng)過該熒光輪的101的擴(kuò)散透射層的藍(lán)色波段光向本發(fā)明中采用的擴(kuò)散板輪176導(dǎo)光的反射鏡及透鏡的光學(xué)系統(tǒng)。若這樣構(gòu)成，則通過使基于激勵(lì)光照射裝置70的、射出的藍(lán)色波段激光的藍(lán)色激光二極管的激勵(lì)光向旋轉(zhuǎn)的熒光輪101照射，也可以使本發(fā)明適用于分別射出緑色、藍(lán)色兩種色的光源裝置。這樣，即使不設(shè)置藍(lán)色光源裝置300而設(shè)為由激勵(lì)光照射裝置70和紅色光源裝置120的光源組成的光源裝置，也能夠抑制光照不均。另外，作為不設(shè)置紅色光源裝置120及藍(lán)色光源裝置300而僅有激勵(lì)光照射裝置70的光源，也可以設(shè)為使用沿周方向分別鋪設(shè)有紅色及緑色的熒光體層和擴(kuò)散透射層的熒光輪101的構(gòu)成。該情況下，設(shè)置基于反射鏡及透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)使通過向突光輪101的紅色波段的熒光體層及綠色波段的熒光體層和擴(kuò)散透射層照射激勵(lì)光而射出的紅色波段光、緑色波段光及藍(lán)色波段光向本發(fā)明中采用的擴(kuò)散板輪176導(dǎo)光。而且，也可以設(shè)為使基于激勵(lì)光照射裝置70的、射出藍(lán)色波段的激光的作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的藍(lán)色激光二極管的激勵(lì)光，向旋轉(zhuǎn)的熒光輪101照射而分別射出紅色、緑色、藍(lán)色的光源裝置的構(gòu)成。
這樣，即使為不設(shè)置紅色光源裝置120和藍(lán)色光源裝置300而由來自激勵(lì)光照射裝置70的光源組成的光源裝置，也能夠抑制光照不均。而且，作為上述的激勵(lì)光照射裝置70的半導(dǎo)體發(fā)光元件，不僅可以將激勵(lì)光源71設(shè)置為藍(lán)色激光二極管，也可以將其設(shè)置為射出紫外線激光的紫外線激光二極管的構(gòu)成。該情況下，熒光輪101設(shè)為沿周方向分別鋪設(shè)有紅色區(qū)域、緑色區(qū)域、藍(lán)色區(qū)域，其中紅色區(qū)域鋪設(shè)有發(fā)出紅色的波段光的熒光光的熒光體，緑色區(qū)域鋪設(shè)有發(fā)出綠色的波段光的熒光光的熒光體，藍(lán)色區(qū)域鋪設(shè)有發(fā)出藍(lán)色的波段光的熒光光的熒光體。而且，也可以設(shè)置基于反射鏡及透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)使通過向熒光輪101的紅色波段的熒光體層、緑色波段的熒光體層及藍(lán)色波段的熒光體層照射激勵(lì)光而射出的紅色波段光、緑色波段光及藍(lán)色波段光向本發(fā)明中采用的擴(kuò)散板輪176導(dǎo)光，并構(gòu)成為通過將基于激勵(lì)光照射裝置70的、射出紫外線激光的紫外線激光二極管的激勵(lì)光向旋轉(zhuǎn)的熒光輪101照射而分別射出紅色、緑色、藍(lán)色的光源裝置。 這樣，即使不設(shè)置紅色光源裝置120和藍(lán)色光源裝置300而采用基于如下光源的光源裝置，也能夠抑制光照不均，上述光源采用發(fā)出能量密度較高的紫外線激光的紫外線激光二極管來作為激勵(lì)光照射裝置70具有的激勵(lì)光源71。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，對(duì)采用半導(dǎo)體發(fā)光元件即藍(lán)色激光二極管作為激勵(lì)緑色波段的熒光體的激勵(lì)光照射裝置70具有的激勵(lì)光源71，對(duì)于除緑色之外的紅色、藍(lán)色而言，分別設(shè)置紅色光源裝置120、藍(lán)色光源裝置300而性成的光源裝置的情況進(jìn)行了說明。但是，例如也可以為如下構(gòu)成，設(shè)置紅色、緑色、藍(lán)色三色用的三個(gè)激勵(lì)光照射裝置70，作為半導(dǎo)體發(fā)光元件設(shè)置分別射出紫外線激光的紫外線激光二極管，且設(shè)置用于射出紅色、綠色、藍(lán)色各色的三個(gè)獨(dú)立的熒光輪即第一、第二、第三熒光輪。而且，也可以設(shè)置將從第一熒光輪的紅色波段的熒光體層射出的紅色波段光向光隧道175導(dǎo)光的基于反射鏡及透鏡的光學(xué)系統(tǒng)、將從第二熒光輪的緑色波段的熒光體層射出的緑色波段光向擴(kuò)散板輪176導(dǎo)光的基于反射鏡及透鏡的光學(xué)系統(tǒng)、將從第三熒光輪的藍(lán)色波段的熒光體層射出的藍(lán)色波段光向擴(kuò)散板輪176導(dǎo)光的基于反射鏡及透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，并對(duì)各熒光輪分別設(shè)置基于照射紫外線激光的紫外線激光二極管即半導(dǎo)體發(fā)光元件的激勵(lì)光照射裝置70，從而構(gòu)成為使紫外線激光向各熒光輪照射而分別射出紅色、緑色、藍(lán)色的光源裝置。而且，作為熒光體層也可以施加使用了發(fā)出黃色(Y)或品紅(M)等補(bǔ)色波段光的熒光體的熒光體層。這樣，即使作為應(yīng)用了多個(gè)激勵(lì)光照射裝置70的光源裝置，也能夠抑制光照不均。 如上，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供光源裝置及投影儀10，其通過在導(dǎo)光裝置的入射ロ附近設(shè)置擴(kuò)散板輪176，提高光的利用效率，同吋，能夠抑制使各色光擴(kuò)散而照射到顯示元件51等規(guī)定平面的光、進(jìn)而向屏幕的投影目的地的光照度不均。另外，目前，以光特性的擴(kuò)散度最小的顔色的光束的光決定并設(shè)計(jì)光隧道175的隧道長(zhǎng)度，以使在光隧道175的射出ロ成為均勻照度的光而射出。因此，縮短光隧道175的隧道長(zhǎng)度較為困難。但是，若使用本發(fā)明，則使較窄的配光特性的光成為與具有較廣的配光特性的光同等的特性后，使各光向光隧道175入射，因此，與目前相比，能夠縮短光隧道175的隧道長(zhǎng)度。而且，根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)光源的數(shù)量和擴(kuò)散率不同的區(qū)段的數(shù)量相同，因此，按照與各光源的點(diǎn)燈同步地向各區(qū)段照射的方式控制擴(kuò)散板輪的旋轉(zhuǎn)，能夠減輕設(shè)計(jì)負(fù)荷。而且，根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)區(qū)段內(nèi)的至少ー個(gè)擴(kuò)散率為0，由此，對(duì)于具有配光分布的廣度的光源而言，能夠抑制過多地?cái)U(kuò)散而光產(chǎn)性發(fā)散、向光隧道175入射的光的量減少。另夕卜，若為光不會(huì)過多地?cái)U(kuò)散的程度，則也可不像本實(shí)施方式那樣將與配光特性最廣的光對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散板的擴(kuò)散率設(shè)為0，而是設(shè)計(jì)為比與其它光對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散板的擴(kuò)散率小。另外，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)擴(kuò)散板176R、176G、176B中的至少ー個(gè)通過表面處理而帶來擴(kuò)散効果，該表面處理形成基于噴砂處理的微細(xì)凹凸，由此，能夠?qū)⑽⒓?xì)凹凸的間距等變細(xì)，井能夠易于設(shè)定擴(kuò)散特性的強(qiáng)弱。另外，根據(jù)本發(fā)明，擴(kuò)散板176R、176G、176B中的至少ー個(gè)含有由圓球形狀的光散射粒子組成的擴(kuò)散件而帶來擴(kuò)散効果，由此，通過在成形時(shí)改變光散射粒子的含量密度，能 夠易于進(jìn)行擴(kuò)散特性的微調(diào)整。另外，根據(jù)本發(fā)明，第一光源為發(fā)出能量密度較大的藍(lán)色波段的激勵(lì)光的激光二極管，因此，通過向綠色熒光體照射激勵(lì)光進(jìn)行熒光體發(fā)光，能夠獲得穩(wěn)定的緑色的亮度。另外，根據(jù)本發(fā)明，第二光源為藍(lán)色波段的發(fā)光二極管，因此，能夠活用顏色純度較高的藍(lán)色。而且，根據(jù)本發(fā)明，第三光源為紅色波段的發(fā)光二極管，因此，能夠活用顏色純度較高的紅色。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，對(duì)采用半導(dǎo)體發(fā)光元件即藍(lán)色激光二極管作為激勵(lì)緑色波段的熒光體的激勵(lì)光照射裝置70具有的激勵(lì)光源71，對(duì)于除緑色之外的紅色、藍(lán)色而言，分別設(shè)置紅色光源裝置120、藍(lán)色光源裝置300而生成的光源裝置的情況進(jìn)行了說明。但是，例如，也有將第二光源設(shè)為藍(lán)色激光二極管的情況、將第三光源設(shè)為紅色激光二極管的情況、以及將第一光源設(shè)為綠色激光二極管的情況。這樣，即使為設(shè)置紅色激光二極管、綠色激光二極管、藍(lán)色激光二極管的構(gòu)成，在直接利用從激光二極管發(fā)出的光來構(gòu)成投影圖像的情況下，通常也會(huì)產(chǎn)生因在屏幕上的各部分散射的散射光之間的干涉而產(chǎn)生的微小噪聲即斑點(diǎn)噪聲。但是，如本發(fā)明的構(gòu)成，具備配置于導(dǎo)光裝置的入射ロ而使其旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散板，在使激光透過該擴(kuò)散板的情況下，能夠降低斑點(diǎn)噪聲。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)和變更顯而易見。因此，本發(fā)明不限于上述特定的細(xì)節(jié)及上述實(shí)施例。因此，只要不脫離由附加的權(quán)利要求及其等同替換所定義的本發(fā)明的精神及范圍，就能夠?qū)Ρ景l(fā)明進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，其具備 多個(gè)光源，分別照射波段彼此不同且配光分布彼此不同的光； 聚光透鏡組，使來自所述各光源的光分別聚光； 導(dǎo)光裝置，配置于所述各光源的被聚光的光的光軸上，使所述各光源的被聚光的光以均勻的照度進(jìn)行分布； 導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，使所述各光源的被聚光的光以同一光軸向所述導(dǎo)光裝置的入射口照射； 擴(kuò)散板輪，配置于所述導(dǎo)光裝置的入射口，在圓周方向具備擴(kuò)散率不同的多個(gè)區(qū)段； 電動(dòng)機(jī)，使所述擴(kuò)散板輪旋轉(zhuǎn)； 光源控制部，與所述光源的點(diǎn)燈同步地控制所述擴(kuò)散板輪的旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的光源裝置，其中， 所述光源的數(shù)量與所述擴(kuò)散率不同的區(qū)段的數(shù)量相同。
3.如權(quán)利要求I所述的光源裝置，其中， 所述區(qū)段內(nèi)的至少一個(gè)的擴(kuò)散率為O。
4.如權(quán)利要求I所述的光源裝置，其中， 所述擴(kuò)散率不同的區(qū)段的至少一個(gè)為被實(shí)施了噴砂處理的擴(kuò)散板。
5.如權(quán)利要求I所述的光源裝置，其中， 所述擴(kuò)散率不同的區(qū)段的至少一個(gè)為含有擴(kuò)散件的擴(kuò)散板。
6.如權(quán)利要求I所述的光源裝置，其中， 所述光源內(nèi)的至少一個(gè)光源為以激光為激勵(lì)光進(jìn)行熒光體發(fā)光的光源。
7.如權(quán)利要求I所述的光源裝置，其中， 所述光源內(nèi)的至少一個(gè)光源為發(fā)光二極管。
8.如權(quán)利要求7所述光源裝置，其中， 所述發(fā)光二極管即光源有兩個(gè)，一個(gè)為發(fā)出紅色波段光的發(fā)光二極管的光源、另一個(gè)為發(fā)出藍(lán)色波段的光的發(fā)光二極管的光源。
9.如權(quán)利要求6所述光源裝置，其中， 進(jìn)行所述熒光體發(fā)光的光源為一個(gè)，發(fā)出綠色波段光。
10.如權(quán)利要求I所述的光源裝置，其中， 所述光源分別為激光二極管。
11.一種投影儀，其具備 權(quán)利要求I所述的光源裝置； 顯示元件； 光源側(cè)光學(xué)系統(tǒng)，將來自所述光源裝置的光向所述顯示元件導(dǎo)光； 投影側(cè)光學(xué)系統(tǒng)，將從所述顯示元件射出的圖像投影于屏幕上； 投影儀控制機(jī)構(gòu)，控制所述光源裝置及顯示元件， 所述光源裝置作為光源具備發(fā)出紅色波段的光的光源、發(fā)出藍(lán)色波段的光的光源、及發(fā)出綠色波段的光的光源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光源裝置，其具備多個(gè)光源，分別照射波段彼此不同且配光分布彼此不同的光；聚光透鏡組，使來自所述各光源的光分別聚光；導(dǎo)光裝置，配置于被所述各光源聚光的光的光軸上，使所述各光源的被聚光的光以均勻的照度進(jìn)行分布；導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，使所述各光源的被聚光的光以同一光軸向所述導(dǎo)光裝置的入射口照射；擴(kuò)散板輪，配置于所述導(dǎo)光裝置的入射口，在圓周方向具備擴(kuò)散率不同的多個(gè)區(qū)段；電動(dòng)機(jī)，使所述擴(kuò)散板輪旋轉(zhuǎn)；光源控制部，與所述光源的點(diǎn)燈同步地控制所述擴(kuò)散板輪的旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F21V13/00GK102681320SQ20121009714
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者佐藤誠(chéng) 申請(qǐng)人:卡西歐計(jì)算機(jī)株式會(huì)社