照明装置及投影机的制作方法_2

文档序号:9620762阅读:来源:国知局
、分色镜23、积分光学系统26、偏振变换元件27和重叠光学系统28。
[0062]阵列光源21包括多个半导体激光器21a排列而成的结构。具体地,在与光轴axl正交的面内,多个半导体激光器21a以阵列状排列。另外,阵列光源21也可以使用多个例如发光二极管(LED)等固体发光元件而代替多个半导体激光器21a。
[0063]半导体激光器21a射出在例如440?480nm的波长范围具有峰值波长的蓝色激光(以下,称为激励光)BL。另外,从各半导体激光器21a射出的激励光BL是相干的直线偏振的光,向分色镜23与光轴axl平行地射出。
[0064]从阵列光源21射出的激励光BL入射于准直光学系统22。
[0065]准直光学系统22将从阵列光源21射出的激励光BL变换为平行光,其包括例如与各半导体激光器21a对应地以阵列状排列配置的多个准直透镜22a。并且,通过该准直光学系统22而变换成了平行光的激励光BL入射于分色镜23。
[0066]分色镜23反射激励光BL,使荧光Y透射。该分色镜以相对于光轴axl成45°的角度向荧光发光元件25侧倾斜的状态配置。另外,作为分色镜23,不限于分色镜,也可以使用分色棱镜。
[0067]会聚光学系统24使激励光BL向荧光发光元件25会聚,其包括至少1块以上的会聚透镜24a。并且,由该会聚光学系统24会聚后的激励光BL入射于焚光发光兀件25。
[0068]荧光发光元件25是所谓反射型的旋转荧光板,具备:发出荧光Y的荧光体层29 ;反射荧光Y的反射膜30 ;支撑荧光体层29的旋转板(基材)31 ;对旋转板31进行旋转驱动的驱动马达32。作为旋转板31,例如使用圆板。另外,旋转板31的形状不限于圆板,只要是平板即可。驱动马达32与未图示的控制部电连接。由此,控制部通过控制驱动马达32来控制旋转板31的旋转。另外,该控制部也可以由后述的控制装置CONT构成。
[0069]旋转板31在投影机1的使用时以预定的转速旋转。这里,所谓预定的转速,是可以使因激励光的照射而在荧光发光元件25蓄积的热散热的转速。该预定的转速基于从阵列光源21射出的激励光的强度、旋转板31的直径、旋转板31的热传导率等数据来设定。预定的转速考虑安全率等而设定。预定的转速以不会蓄积使荧光体层29变质或者使旋转板31熔融那样的热能量的方式,设定成足够大的值。
[0070]在本实施方式中,上述预定的转速例如设定成7500rpm。在该情况下,旋转板31的直径是50mm,入射于荧光体层29的蓝色光的光轴构成为位于从旋转板31的旋转中心离开约22.5mm的位置。即,在旋转板31中,蓝色光的照射光斑以约18m/秒的速度绕旋转轴以画圆的方式移动。
[0071]在旋转板31的激励光BL入射的一侧的面上,层叠反射膜30和荧光体层29。反射膜30设置在旋转板31与荧光体层29之间。另外,反射膜30及荧光体层29遍及旋转板31的圆周方向设置为环状。并且,激励光BL从反射膜30的相反侧入射于荧光体层29。
[0072]荧光体层29包含吸收激励光BL而被激励的荧光体。由激励光BL激励后的荧光体射出在例如500?700nm的波长范围具有峰值波长的荧光Y作为第1照明光。
[0073]反射膜30例如包括电介质多层膜等,使从荧光体层29射出的荧光Y向激励光BL入射的一侧反射。
[0074]旋转板31包括例如铜等热传导率高的金属制的圆板,其中心部安装到驱动马达32的旋转轴32a。
[0075]驱动马达32边使旋转板31在圆周方向旋转,边使由会聚光学系统24会聚后的激励光BL对于荧光体层29的照射位置变动。由此,可以提高因激励光BL的照射而在荧光体层29产生的热的散热效果。
[0076]并且,从荧光发光元件25射出的荧光Y穿过会聚光学系统24,之后入射于分色镜23。进而,透射过分色镜23的焚光Y入射于积分光学系统26。
[0077]积分光学系统26将焚光Y的亮度分布(照度分布)均一化,其包括例如透镜阵列26a及透镜阵列26b。透镜阵列26a及透镜阵列26b包括多个透镜以阵列状排列而成的结构。另外,作为积分光学系统26,不限于这样的透镜阵列26a及透镜阵列26b,也可以使用例如棒状积分器等。通过穿过该积分光学系统26而亮度分布均一化了的荧光Y,入射于偏振变换元件27。
[0078]偏振变换元件27使荧光Y的偏振方向一致,其例如包括将偏振分离膜和相位差板组合而成的结构。并且,通过穿过该偏振变换元件27而偏振方向一致为例如P偏振分量的荧光Y,入射于重叠光学系统28。
[0079]重叠光学系统28使从积分光学系统26射出的多个光束在光调制装置等的被照明区域的上方相互重叠,其包括至少1块以上的重叠透镜28a。荧光Y通过由该重叠光学系统28重叠,其亮度分布(照度分布)被均一化,并且绕其光线轴的轴对称性提高。然后,由该重叠光学系统28重叠后的荧光Y入射于图1所示的色分离光学系统3 (分色镜8)。
[0080]在具有以上那样的结构的第1照明装置2中,作为第1照明光,可以将以具有均一的亮度分布(照度分布)的方式进行了调整的荧光(黄色光)Y向图1所示的分色镜8射出。
[0081]另外,第1照明装置2不一定限于图2所示的结构,例如也可以形成为下述结构:在准直光学系统22与分色镜23之间的光路中,配置了调整激励光BL的光斑直径的远焦光学系统和/或将激励光BL的强度分布变换为均一的状态(所谓礼帽分布)的均化光学系统等。
[0082]另外,在第1照明装置2中,使用了反射激励光BL而使荧光Υ透射的分色镜23,但是也可以使用使激励光BL透射而反射荧光Υ的分色镜。在该情况下,形成为下述结构:在一个光轴axl上,顺序排列配置阵列光源21、准直光学系统22、分色镜23、会聚光学系统24和焚光发光元件25,在另一个光轴ax2上,顺序排列配置分色镜23、积分光学系统26、偏振变换元件27和重叠光学系统28。
[0083]接着,作为应用了本发明的照明装置的一例,参照【附图说明】上述第2照明装置4的具体结构。图3是表示第2照明装置4的概略结构的俯视图。
[0084]第2照明装置4如图3所示,具备:作为本发明中的光源装置的阵列光源(第1光源)41 ;准直光学系统42 ;会聚光学系统43A ;光扩散元件44 ;镜体部件35 ;积分光学系统45 ;偏振变换元件46 ;重叠光学系统(会聚光学系统)47。
[0085]在第2照明装置4中,在同一面内的相互正交的光轴ax3及ax4之中的一个光轴ax3上,按顺序排列配置阵列光源41、准直光学系统42、会聚光学系统43A、光扩散元件44和镜体部件35。另外,在另一个光轴ax4上,按顺序排列配置镜体部件35、积分光学系统45、偏振变换元件46和重叠光学系统47。
[0086]阵列光源41包括多个半导体激光器41a排列而成的结构。另外,阵列光源41也可以取代多个半导体激光器41a而使用多个例如发光二极管(LED)等的固体发光元件。
[0087]在本实施方式中,在与光轴ax3正交的面内以阵列状排列多个半导体激光器41a。阵列光源41与控制装置C0NT电连接,其驱动被进行控制。
[0088]控制装置C0NT 包含 CPU (Central Processing Unit:中央处理单元)、ROM (ReadOnly Memory:只读存储器)和RAM (Random Access Memory:随机存取存储器)(都省略图示)而实现。CPU读出在ROM存储的控制程序,在RAM展开,并执行该RAM上的程序的步骤。通过由该CPU进行的程序执行,控制装置C0NT控制阵列光源41的工作。
[0089]另外,控制装置C0NT也可以控制投影机1的全体。
[0090]半导体激光器41a射出在例如440?480nm的波长范围具有峰值波长的蓝色激光(以下称为蓝色光)B,作为第2照明光。另外,从各半导体激光器41a射出的蓝色光B是相干的直线偏振的光,向光扩散元件44与光轴ax3平行地射出。然后,从该阵列光源41射出的蓝色光B入射于准直光学系统42。
[0091]准直光学系统42将从阵列光源41射出的蓝色光B变换为平行光,其包括例如与各半导体激光器41a对应地以阵列状排列配置的多个准直透镜42a。并且,通过穿过该准直光学系统42而变换成了平行光的蓝色光B入射于会聚光学系统43A。
[0092]会聚光学系统43A使蓝色光B向光扩散元件44会聚,其包括至少1块以上的会聚透镜43c。并且,由会聚光学系统43A会聚后的蓝色光B入射于光扩散元件44。
[0093]光扩散元件44具备:作为所谓透射型的旋转扩散板的、使由会聚光学系统43A会聚后的蓝色光B透射的旋转板(旋转扩散板)48 ;在旋转板48的光出射面侧配置的光扩散层(扩散部)49 ;在旋转板48的光入射面侧配置的检测图形(检测部)51 ;对旋转板48进行旋转驱动的驱动马达50 ;检测来自检测图形51的光的检测器52。检测器52与控制装置CONT电连接,将检测结果(来自检测图形51的光的强度)发送至控制装置CONT。控制装置CONT基于从检测器52发送的检测结果(输出的信号),控制阵列光源41的驱动。
[0094]旋转板48包括例如玻璃和/或光学树脂等具有光透射性的圆板,其中心部安装到驱动马达50的旋转轴50a。
[0095]图4是表示旋转板48的主要部分结构的图,图4 (a)是表示旋转板48的截面结构的图,图4(b)是表不从光入射面侧观察旋转板48的俯视结构的图。
[0096]如图4 (a)、(b)所示,在旋转板48的光入射面(第1面),检测图形51沿圆周方向设置。检测图形51包含多个遮光图形51a。另外,在旋转板48的光出射面(第2面),环状的光扩散层49沿圆周方向设置。另外,在本说明书中,在旋转板所具有的第1面和第2面之中,将来自光源装置的光所入射的面称为光入射面,将另一个面称为光出射面。
[0097]在本实施方式中,检测图形51相对于光扩散层49配置在旋转板48中的径向外侦k即,检测图形51设置在与来自阵列光源41的光入射于光扩散层49的位置(光扩散层49的形成区域)俯视相互错开的位置。
[0098]另外,在本实施方式中,检测图形51及光扩散层49相对于圆形状的旋转板48的旋转中心(中心),分别沿着成为同心状的圆周而设置。因此,旋转板48的旋转中心与检测图形51 (通过各遮光图形51a的径向的中心的圆)的距离不同于旋转中心与光扩散层49(通过光扩散层49的径向的中心的圆)的距离。另外,旋转板48的形状不限于圆板,只要是平板即可。
[0099]另外,为了提高光的扩散性,也可以在旋转板48的两面形成光扩散层49。另外,旋转板48为了避免不需要的光的反射,也可以形成有与蓝色光B的波长相应的反射防止膜。在本实施方式中,上述反射防止膜只要在例如旋转板48的形成了检测图形51的一侧的表面形成即可。
[0100]检测图形51包含例如通过以岛状印刷碳黑等遮光墨而断续地设置的多个遮光图形51a。另外,作为遮光图形51a的光密度(0D值),只
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