光源装置和投影装置的制作方法

本发明涉及光源装置和具备该光源装置的投影装置。

背景技术

如今，已广泛采用数据投影仪作为将个人计算机的画面、视频画面以及基于存储于存储卡等的图像数据的图像等投影到屏幕上的图像拍摄装置。该投影仪使从光源出射的光向被称为dmd(数字微镜器件)的微镜显示元件或者液晶板聚光，在屏幕上显示彩色图像。

在这样的投影仪中，以往，将高亮度的放电灯作为光源的投影仪是主流，但是近年来已在进行使用发光二极管或激光二极管、有机el或荧光体等作为光源的各种投影仪的开发。

例如，特开2013-61525号公报的投影仪的光源用扩散轮具备：具有第1扩散角度的第1扩散部；以及与第1扩散部相邻并配置在第1扩散部的径向外侧和内侧的第2扩散部。第2扩散部具有扩散角度比第1扩散角度小的第2扩散角度。由此，光源用扩散轮能以简单的构成抑制亮度不均、斑点噪声。

在特开2013-61525号公报的投影仪中，为了抑制使用激光作为蓝色的光源光所引起的斑点噪声，光学用扩散轮设为具备扩散角度不同的第1扩散部和第2扩散部的构成。但是，当设为这样的扩散部的构成时，其结构是复杂的。

本发明是鉴于以上的情况完成的，其目的在于提供减少了斑点噪声的光源装置和使用该光源装置的投影装置。

技术实现要素：

本发明的一方式是一种光源装置，具备：激发光源，其出射激发光；荧光体轮，其在周向上配置有第1区域和第2区域，上述第1区域设置有将上述激发光变换为第1波段光的第1荧光体层，上述第2区域设置有将上述激发光变换为波段与上述第1波段光相邻的第2波段光的第2荧光体层，在上述第1荧光体层的与被照射上述激发光的面相反的一侧，设置有使上述第1波段光反射的反射部，在上述第2荧光体层的与被照射上述激发光的面相反的一侧，设置有使上述第2波段光透射过的透射部。

本发明的另一方式是一种投影装置，具备：上述光源装置；显示元件，其被照射来自上述光源装置的光源光，形成图像光；投影侧光学系统，其将从上述显示元件出射的上述图像光投影到屏幕上；以及控制部，其控制上述显示元件和上述光源装置。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的投影装置的外观立体图。

图2是示出本发明的实施方式1的投影装置的功能电路框图。

图3是示出本发明的实施方式1的投影装置的内部结构的平面示意图。

图4的(a)是本发明的实施方式1的荧光轮的示意图，示出正视图。图4的(b)是图4的(a)的荧光轮的示意图，示出ivb-ivb截面图。

图5是示出本发明的实施方式1的第一分色镜的反射特性的图。

图6是示出本发明的实施方式1的第二分色镜的反射特性的图。

图7的(a)是本发明的实施方式2的荧光轮的示意图，示出正视图。图7的(b)是图7的(a)的荧光轮的示意图，示出viib-viib截面图。

具体实施方式

(实施方式1)

以下，描述用于实施本发明的方式。图1是本实施方式的投影装置10的外观立体图。此外，在本实施方式中，投影装置10的左右表示相对于投影方向的左右方向，投影装置10的前后表示相对于投影装置10的屏幕侧方向和光束的行进方向的前后方向。

如图1所示，投影装置10是大致长方体形状，在作为箱体的前方的侧板的正面面板12的侧方具有覆盖投影口的透镜盖19，并且在该正面面板12上设置有多个进气孔18、排气孔17。而且，虽然未图示，但是具备接收来自遥控器的控制信号的ir接收部。

另外，在箱体的上面面板11上设置有键/指示器部37，在该键/指示器部37配置有电源开关键、报告电源的接通或断开的电源指示器、切换投影的开启、关闭的投影开关键、光源单元或显示元件或控制电路等过热时进行报告的过热指示器等键、指示器。

而且，在箱体的背面面板上设置有输入输出连接器部和电源适配器插头等各种端子20，该输入输出连接器部设置有usb端子、图像信号输入用的d-sub端子、s端子、rca端子等。另外，在背面面板上形成有多个进气孔。此外，在作为箱体的侧板的未图示的右侧面板和图1所示的作为侧板的左侧面板15上分别形成有多个排气孔17。另外，在左侧面板15的位于背面面板附近的角落，形成有进气孔18。

接着，使用图2的功能电路框图描述投影装置10的投影装置控制单元。投影装置控制单元包括控制部38、输入输出接口22、图像变换部23、显示编码器24、显示驱动部26等。从输入输出连接器部21输入的各种标准的图像信号经由输入输出接口22、系统总线(sb)并由图像变换部23进行变换而统一为适于显示的规定格式的图像信号后，输出给显示编码器24。

显示编码器24在将输入的图像信号展开存储在视频ram25中之后，根据该视频ram25的存储内容生成视频信号并将其输出给显示驱动部26。

显示驱动部26作为显示元件控制单元发挥功能。显示驱动部26与从显示编码器24输出的图像信号对应地以适当帧率驱动作为空间光调制元件(som)的显示元件51。并且，投影装置10将从光源装置60出射的光束经由导光光学系统照射到显示元件51，由此，以显示元件51的反射光形成光学像，经由后述的投影侧光学系统将图像投影显示在未图示的屏幕上。此外，该投影侧光学系统的可动透镜群235由透镜马达45进行用于变焦调整或聚焦调整的驱动。

图像压缩/解压缩部31进行通过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并将其依次写入作为插拔自如的记录介质的存储卡32中的记录处理。而且，图像压缩/解压缩部31在再现模式时读出记录在存储卡32中的图像数据，将构成一连串动态图像的各个图像数据按1帧单位进行解压缩。图像压缩/解压缩部31进行将该图像数据经由图像变换部23输出给显示编码器24，使得能基于存储在存储卡32中的图像数据进行动态图像等的显示的处理。

控制部38负责投影装置10内的各电路的动作控制，包括cpu、固定地存储有各种设置等的动作程序的rom和用作工作存储器的ram等。

包括设置在箱体的上面面板11上的主键和指示器等的键/指示器部37的操作信号直接送出给控制部38。来自遥控器的键操作信号由ir接收部35接收，由ir处理部36解调为代码信号后输出给控制部38。

控制部38经由系统总线(sb)与声音处理部47连接。该声音处理部47具备pcm声源等声源电路，在投影模式和再现模式时将声音数据模拟化，驱动扬声器48进行扩声放音。

另外，控制部38控制作为光源控制单元的光源控制电路41。光源控制电路41单独控制光源装置60的激发光照射装置70(参照图3)的动作，使得从光源装置60出射生成图像时所要求的规定波段的光。另外，光源控制电路41根据控制部38的指示，与投影模式相应地控制荧光体轮101等的同步的定时。

而且，控制部38使冷却风扇驱动控制电路43通过设置于光源装置60等的多个温度传感器进行温度检测，使其根据该温度检测的结果控制冷却风扇的旋转速度。另外，控制部38进行如下控制：使冷却风扇驱动控制电路43通过计时器等在投影装置10主体的电源断开后仍保持冷却风扇的旋转；或者根据温度传感器的温度检测结果使投影装置10主体的电源断开等。

图3是示出投影装置10的内部结构的平面示意图。投影装置10在右侧面板14的附近具备控制电路基板241。该控制电路基板241具备电源电路模块、光源控制模块等。另外，投影装置10在投影装置10的箱体的大致中央部分具备光源装置60。而且，在投影装置10中，在光源装置60与左侧面板15之间具备光源侧光学系统170、投影侧光学系统220。

光源装置60具备：激发光照射装置70；作为红色波段光和绿色波段光的光源的荧光轮装置100；以及作为蓝色波段光的光源的蓝色光源装置120。光源装置60中配置有引导各色波段光并使其出射的导光光学系统140。导光光学系统140将从各装置(荧光轮装置100和蓝色光源装置120)出射的各色波段光向光源侧光学系统170引导。

激发光照射装置70在投影装置10的箱体的左右方向的大致中央部分配置在背面面板13附近。并且，激发光照射装置70具备：由被配置为光轴与背面面板13平行的多个作为半导体发光元件的蓝色激光二极管71组成的光源群(激发光源)；将来自各蓝色激光二极管71的出射光的光轴以90度变换为正面面板12方向的反射镜群75；以及配置在蓝色激光二极管71与右侧面板14之间的散热器81等。

光源群是多个蓝色激光二极管71配置为矩阵状而形成的。在本实施方式的例子中，将图3的上下方向作为行，将与纸面垂直的方向作为列，在从左侧面板15侧观看的侧视时，总共6个蓝色激光二极管71配置为2行3列的矩阵状。

在各蓝色激光二极管71的光轴上配置有多个准直透镜73，多个准直透镜73将从各蓝色激光二极管71出射的蓝色波段光变换为平行光以提高从各蓝色激光二极管71出射的蓝色波段光的指向性。反射镜群75是多个反射镜配置为台阶状并与镜基板一体化而形成的。反射镜群75将从蓝色激光二极管71出射的光束在一个方向上缩小而使其朝向第一分色镜141出射。

在散热器81与背面面板13之间配置有冷却风扇261，由该冷却风扇261和散热器81冷却蓝色激光二极管71。而且，在反射镜群75与背面面板13之间也配置有冷却风扇261，由该冷却风扇261冷却反射镜群75等。

荧光轮装置100在从激发光照射装置70出射的激发光的光路上配置在正面面板12的附近。荧光轮装置100具备荧光体轮101、马达110、聚光透镜群111、聚光透镜115。

荧光体轮101配置为与正面面板12大致平行，即，与来自激发光照射装置70的出射光的光轴正交。马达110驱动荧光轮101旋转。聚光透镜群111使从激发光照射装置70出射的激发光向荧光体轮101聚光并且使从荧光体轮101向背面面板13方向出射的荧光聚光。聚光透镜115使从荧光体轮101向正面面板12方向出射的荧光聚光。此外，在马达110的正面面板12侧配置有冷却风扇261，由该冷却风扇261冷却荧光轮装置100等。

在此，说明荧光体轮101。图4的(a)是从正面侧(图3的激发光入射的一侧)观看荧光体轮101的示意图。图4的(b)是图4的(a)的荧光体轮101的ivb-ivb截面的示意图。

荧光体轮101形成为大致圆盘状。荧光体轮101的中心轴112固定到图3的马达110的轴部。荧光体轮101的基材102能由铜、铝等金属形成。激发光照射装置70侧的基材102的表面为通过银蒸镀等进行了镜面加工的反射面102a。在荧光体轮101的外周缘附近，在激发光的入射侧在周向上排列设置有出射绿色波段光的第1区域310和出射红色波段光的第2区域320。第1区域310具有作为绿色荧光体的第1荧光体层311，第2区域320具有作为红色荧光体的第2荧光体层321。第1区域310和第2区域320分别形成为半圆弧状。

第1荧光体层311形成在进行了镜面加工的荧光体轮101的反射面102a上。在基材102上的设置有第2区域320的位置形成透射区域322(参照图4的(b))。透射区域322也形成为半圆弧状。透射区域322例如是向在荧光体轮101的基材102的外周缘部形成的切口部嵌入具有透光性的透明基材而形成的。在透射区域322的表面侧，形成有防反射(ar：antireflection)滤光器323。在本实施方式中，在第2荧光体层321的与被照射激发光的面相反的一侧，设置有使红色波段光(第2波段光)透射过的透射部p1。透射部p1包含透射区域322和未配置荧光体轮101等构件的空间。

第1荧光体层311在被照射了从激发光照射装置70出射的蓝色波段光时，出射绿色波段光(第1波段光)作为荧光。另外，第2荧光体层321在被照射了从激发光照射装置70出射的蓝色波段光时，出射波段与绿色波段光相邻的红色波段光(第2波段光)作为荧光。透射区域322使由第2荧光体层321发出的扩散光从荧光体轮101的表侧朝向里侧透射。

返回图3，蓝色光源装置120设置有：被配置为光轴与蓝色激光二极管71平行的蓝色光源121；以及使来自蓝色光源121的出射光聚光的聚光透镜群125。该蓝色光源121是作为发出蓝色波段光(第3波段光)的半导体发光元件的发光二极管。并且，蓝色光源装置120配置为，蓝色光源装置120出射的蓝色波段光的光轴与从荧光体轮101出射的绿色波段光的光轴交叉。另外，蓝色光源装置120在蓝色光源121的右侧面板14侧具备散热器130。在该散热器130与正面面板12之间配置有冷却风扇261。由该冷却风扇261和散热器130冷却蓝色光源121。

导光光学系统140包括分色镜(第一分色镜141、第二分色镜143、第三分色镜148)、对各色波段的光束的光轴进行变换使其成为相同的光轴的反射镜145、使各色波段的光束聚光的聚光透镜146、147、149等。以下，说明各构件。

第一分色镜141配置在反射镜群75与聚光透镜群111之间的位置。图5示出从荧光体轮101的第1荧光体层311出射的绿色波段的荧光l1的分布曲线和第一分色镜141的反射特性a1。另外“b”表示蓝色波段，“g”表示绿色波段，“r”表示红色波段。说明绿色波段的荧光l1的分布曲线。图5的右侧的纵轴表示光强度，横轴表示光的波长。接着，说明第一分色镜141的反射特性a1。图5的左侧的纵轴表示反射率，横轴表示光的波长。

第一分色镜141如反射特性a1所示使绿色波段光主要反射，而使蓝色波段光和红色波段光透射过。第一分色镜141使绿色波段的荧光l1的波长成分中的大部分波段的光反射，而向图3的聚光透镜149引导。本图的第二分色镜143使绿色波段的荧光l1的波长成分中的作为短波长侧的蓝色波段侧和作为长波长侧的红色波段侧的一部分光透射过。因此，由第一分色镜141反射的绿色波段光被作为色纯度高的光引导。蓝色光源121出射的蓝色波段光透射过第一分色镜141，第1荧光体层311出射的绿色波段光由第一分色镜141反射，因此蓝色波段光和绿色波段光朝向左侧面板15方向而成为同一光路。

返回图3，在从荧光体轮101出射的红色波段光的光轴上，即，在聚光透镜115与正面面板12之间，配置有第二分色镜143。在此参照图6说明第二分色镜143的反射特性。图6的左侧的纵轴表示反射率，横轴表示光的波长。与图5同样，图6的“b”表示蓝色波段，“g”表示绿色波段，“r”表示红色波段。在图6中，示出从第2荧光体层321经由透射区域322出射的红色波段的荧光l2的分布曲线。图6的右侧的纵轴表示光强度，横轴表示光的波长。

第二分色镜143如反射特性a2所示使红色波段光主要反射，而使蓝色波段光、绿色波段光透射过。第二分色镜143使红色波段的荧光l2的波长成分中的大部分波段的光反射，而向图3的聚光透镜146引导。本图的第二分色镜143使红色波段的荧光l2的波长成分中的作为短波长侧的绿色波段侧和长波长侧的一部分光透射过。因此，由第二分色镜143反射的红色波段光被作为色纯度高的光引导。第二分色镜143使红色波段光反射而将其光轴以90度变换为左侧面板15方向。在第二分色镜143的左侧面板15侧，配置有聚光透镜146。在该聚光透镜146的左侧面板15侧，配置有反射镜145。反射镜145将从聚光透镜146入射的红色波段光的光轴以90度变换为背面面板13侧。

聚光透镜147配置在反射镜145的背面面板13侧。另外，第三分色镜148配置在聚光透镜149的左侧面板15侧，且是配置在聚光透镜147的背面面板13侧。第三分色镜148使绿色波段光和蓝色波段光反射，而使红色波段光透射过。

由聚光透镜147聚光后的红色波段光透射过第三分色镜148，并聚光于光源侧光学系统170的聚光透镜173。

另外，聚光透镜149配置在第一分色镜141的左侧面板15侧。由第一分色镜141反射后的绿色波段光和蓝色波段光被引导至聚光透镜149。入射并聚光于聚光透镜149后的绿色波段光和蓝色波段光由第三分色镜148反射，并聚光于光源侧光学系统170的聚光透镜173。这样，蓝色波段光、绿色波段光以及红色波段光被引导到光源侧光学系统170。

光源侧光学系统170包括聚光透镜173、光通道175、聚光透镜178、光轴变换镜181、聚光透镜183、照射镜185、会聚透镜195等。此外，会聚透镜195将从配置在会聚透镜195的背面面板13侧的显示元件51出射的图像光朝向投影侧光学系统220出射，因此是投影侧光学系统220的一部分。

聚光透镜173配置在光通道175的入射口的附近，使光源光聚光。由聚光透镜173聚光后的各色波段光朝向光通道175出射。

光轴变换镜181在光通道175的背面面板13侧的光轴上配置在聚光透镜178的后方。从光通道175的出射口出射的光束由聚光透镜178聚光后，由光轴变换镜181将光轴变换为左侧面板15侧。

由光轴变换镜181反射后的光束由聚光透镜183聚光，然后由照射镜185经由会聚透镜195以规定的角度照射到显示元件51。此外，在本实施方式中，使用dmd作为显示元件51。由设置在背面面板13侧的散热器190冷却显示元件51。

作为由光源侧光学系统170照射到显示元件51的图像形成面的光源光的光束在显示元件51的图像形成面上反射，作为投影光经由投影侧光学系统220投影到屏幕上。在此，投影侧光学系统220包括会聚透镜195、可动透镜群235、固定透镜群225等。可动透镜群235形成为能利用透镜马达进行移动。并且，可动透镜群235和固定透镜群225内置于固定镜筒。从而，具备可动透镜群235的固定镜筒为可变焦点型透镜，形成为能进行变焦调节、聚焦调节。

通过这样构成投影装置10，当使荧光轮101旋转并且从激发光照射装置70和蓝色光源装置120以适当的定时出射光时，蓝色、绿色以及红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。因此，作为投影装置10的显示元件51的dmd通过根据数据分时地显示各色的光，能将彩色图像投影到屏幕上。

(实施方式2)

接着，说明实施方式2。在本实施方式中，代替实施方式1的荧光体轮101而设置的是荧光体轮101a。图7的(a)是从正面侧(图3的激发光入射的一侧)观看荧光体轮101a的示意图。图7的(b)是图7的(a)的荧光体轮101a的viib-viib截面的示意图。此外，在荧光体轮101a的说明中，对与实施方式1的荧光体轮101同样的构成标注相同的附图标记，而省略或简化其说明。

荧光体轮101a与荧光体轮101同样地形成为大致圆盘状，基材102能由铜、铝等金属形成。激发光照射装置70侧的基材102的表面为通过银蒸镀等进行了镜面加工的反射面102a。

在本实施方式中，第1区域310的第1荧光体层311形成在荧光体轮101a的激发光的入射侧，第2区域320的第2荧光体层321形成在荧光体轮101a的背面侧即第2波段光的出射侧。另外，在透射区域322的里面侧，形成有二向色滤光器324。二向色滤光器324使第2荧光体层321出射的荧光反射，而使激发光透射过。在本实施方式中，二向色滤光器324使红色波段光反射，而使蓝色波段光透射过。在本实施方式中，在第2荧光体层321的与被照射激发光的面相反的一侧，设置有使红色波段光(第2波段光)透射过的透射部p2。透射部p2包含未配置荧光体轮101a等构件的空间。

第1荧光体层311在被照射了从激发光照射装置70出射的蓝色波段光时，出射绿色波段光(第1波段光)作为荧光。另外，透射区域322使从蓝色激光二极管71出射的激发光从荧光体轮101a的表侧朝向里侧透射。第2荧光体层321在被照射了透射过透射区域322的激发光时，出射红色波段光(第2波段光)作为荧光。该荧光的大部分在与激发光大致相同的方向上作为扩散光出射。红色波段光的一部分有时也向透射区域322侧出射，但是会被二向色滤光器324反射。由此，红色波段光在与激发光大致相同的方向上出射。

从第1荧光体层311出射的绿色波段光去往第一分色镜141，之后与实施方式1同样地被引导。另外，从第2荧光体层321出射的红色波段光去往第二分色镜143，之后与实施方式1同样地被引导。

在本实施方式中，能减少从第2荧光体层321出射的荧光向荧光体轮101a的表侧的出射，因此能效率良好地将荧光利用为光源装置60的光源光。此外，在荧光体轮101的第2区域320形成的透射区域322与第2荧光体层321之间，或者在透射区域322的与设置有第2荧光体层321的面相反的一侧的面上，可以层叠使红色波段光(第2波段光)透射过并且使蓝色光反射的滤光器。通过设为这样的构成，蓝色的激发光中的对红色波段光(第2波段光)的荧光的发光没有贡献而透射过第2荧光体层321的一部分激发光被滤光器反射，因此该一部分激发光再次返回到第2荧光体层321。因此，由滤光器反射的该一部分激发光能对红色波段光(第2波段光)的荧光的发光有贡献，因此能提高荧光的变换效率。

如以上说明所示，本发明的实施方式的光源装置60和具有光源装置60的投影装置10为具备荧光体轮101、101a的构成，荧光体轮101、101a在周向上配置有第1区域310和第2区域320，第1区域310设置有将激发光变换为第1波段光的第1荧光体层311，第2区域320设置有将激发光变换为波段与第1波段光相邻的第2波段光的第2荧光体层321。另外，在第1荧光体层311的与被照射激发光的面相反的一侧，设置有使第1波段光反射的反射部，在第2荧光体层321的与被照射激发光的面相反的一侧，设置有使第2波段光透射过的透射部。第1波段光和第2波段光均是荧光，因此能将扩散光作为光源光来引导。由此，能减少投影到屏幕等上的图像的斑点噪声。

另外，在第1波段光和第2波段光中的一方是红色波段光而另一方是绿色波段光的光源装置60中，能将作为扩散光出射的红色波段光和绿色波段光作为光源光。由此，光源装置60能减少投影图像的斑点噪声。

另外，在激发光是蓝色波段光的光源装置60中，与紫外光等短波长侧的光输出相比，即使在低功率下也能激发第1荧光体层311和第2荧光体层321。

另外，在具备出射蓝色波段光的发光二极管(蓝色光源121)的光源装置60中，能出射不易产生斑点噪声的蓝色波段的光源光。

另外，在激发光源是激光二极管的光源装置60中，能从第1荧光体层311和第2荧光体层321出射高亮度的荧光。

另外，在第2荧光体层321在透射区域322中设置在激发光的入射侧，在透射区域322形成有防止第2波段光的反射的防反射滤光器323的光源装置60中，第2荧光体层321和第1荧光体层311形成在基材102的同一面侧，因此能容易地形成荧光体轮101。另外，能使激发光直接照射到第2荧光体层321，因此能效率良好地激发荧光。

另外，在第2荧光体层321在透射区域322设置在第2波段光的出射侧，在透射区域322形成有使激发光透射过而使第2波段光反射的二向色滤光器324的光源装置60中，能使由第2荧光体层321激发的荧光在与激发光相同的方向上效率良好地出射。

另外，在具备使第1波段光中的规定的波段的光透射过的第一分色镜141的光源装置60中，能将色纯度高的第1波段光利用为光源光。

另外，在具备使第2波段光中的规定的波段的光透射过的第二分色镜143的光源装置60中，能将色纯度高的第2波段光利用为光源光。

此外，以上说明的实施方式是作为例子给出的，无意限定发明的范围。这些新的实施方式能通过其它的各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围或要旨内，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

例如，在图4的(a)、图4的(b)的荧光体轮101中，也可以将第1荧光体层311设为红色荧光体层，将第2荧光体层321设为绿色荧光体层。在该情况下，图3的第一分色镜141能设为使红色波段光反射而使蓝色波段光和绿色波段光透射过的构成。另外，第二分色镜143能设为使绿色波段光反射而使蓝色波段光和红色波段光透射过的构成。而且，第三分色镜148能设为使蓝色波段光和红色波段光反射而使绿色波段光透射过的构成。

另外，也可以使用出射紫外波段光等短波长的光的光源来代替蓝色激光二极管71。该光源能设为激光二极管、发光二极管。