光源装置以及包括光源装置的图像投影仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用激光的光源装置以及包括光源装置的图像投影仪。
【背景技术】
[0002]现今，传统地，已知一种图像投影仪，该图像投影仪使用存储在个人计算机的屏幕、视频图像以及存储卡等等中的图像数据来将图像投射在屏幕上。该图像投影仪被配置成通过从利用被称为DMD(数字微镜装置)的微镜显示元件、液晶板等等的光源装置发出的光来将图像投射在屏幕上。
[0003]近年来，图像投影仪的光源装置采用发光二极管(LED)、激光二极管(LD)以及诸如有机EL(电致发光)等等的半导体元件作为光源。
[0004]顺便说说，激光是具有准直的(aligned)波面和大直线性的相干光。因此，有这样的可能性，如果激光直接进入人眼，那么将给视网膜带来阻碍。此外，因为激光具有大的能量强度，所以有激光在被照射至人的皮肤时影响人体的可能性。
[0005]因此，已知一种技术，在该技术中，减轻高输出的激光的能量密度的漫射部件被设置在激光的行进光路中，以致激光被直接发射至图像投影仪的外部，以便有助于改善在包括激光源的图像投影仪的光源装置中的激光的安全性(参见日本专利申请公报第2010-231063 号)。
[0006]如果高输出的激光持续被照射至由玻璃制成的漫射部件，那么该漫射部件趋向于产生热破裂并且损坏。换句话说，因为玻璃具有非常小的热导率，所以，膨胀力仅仅通过激光的照射而被局部添加至加热部分。因此，在加热部分与加热部分周边之间出现热应力差，并且当热应力差超过玻璃的破裂极限时，在漫射部件中出现热破裂。
[0007]重要的是，不要使漫射部件破裂，以防止激光直接泄漏至图像投影仪的外部，而不使激光被漫射。
[0008]然而，在如上所述的日本专利申请公报第2010-231063号中公开的技术假定，如果漫射部件背离激光的行进光路，那么激光不被泄漏至外部。该技术没有考虑即使漫射部件没有背离激光的行进光路，通过使漫射部件的一部分破裂，漫射部件在激光的行进光路中也不处于正常状态的情形。因此，有必要考虑激光安全性的进一步改善。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种光源装置，该光源装置能够通过减少漫射部件接收的热量并且抑制由热应力导致的漫射部件的损坏来防止高输出的激光泄漏至图像投影仪的外部而没有漫射激光。
[0010]为了实现上述目的，根据本发明实施例的光源装置包括发射激光的光源部分、漫射和反射从光源装置发射的激光的反射和漫射部件、以及冷却反射和漫射部件的冷却器。
【附图说明】
[0011]图1是显示根据本发明的实施例1的光源装置的主要配置的光学图。
[0012]图2是在图1中显示的光源装置的光路切换盘的平面视图。
[0013]图3是在图1中显示的光源装置的颜色成分切换盘的平面视图。
[0014]图4是在图1中显示的光源装置的反射和漫射部件的示意性视图。
[0015]图5是显示根据本发明的实施例2的光源装置的主要配置的光学图。
[0016]图6是显示根据本发明的实施例3的光源装置的主要配置的光学图。
[0017]图7是显示根据本发明的实施例3的反射和漫射部件的放大的视图。
[0018]图8是显示根据本发明的实施例4的光源装置的主要配置的光学图。
[0019]图9是示意地显示根据本发明的实施例5的图像投影仪的一个实例的光学图。
【具体实施方式】
[0020]以下将参考附图描述根据本发明的实施例。
[0021][实施例1]
[0022]如图1至4所示，第一实施例是根据本发明的光源装置的实例。光源装置包括发射激光的光源部分、发射和漫射从光源装置发射的激光的反射和漫射部件、以及冷却反射和漫射部件的冷却器。
[0023]图1是显示根据本发明的光源装置的主要部分的光学图。光源装置I主要由作为发射激光的光源的激光二极管(LD) la、親合透镜lb、第一聚光透镜lc、激光二极管保持器
2、以及散热器(散热板)19组成。注意，作为其它实例，散热器(散热板)19可以不被设置在光源部分上。
[0024]激光二极管Ia被设置在激光二极管保持器2上。耦合透镜Ib被设置在激光二极管保持器2的前面侧，以面向激光二极管la。释放在作为光源的激光二极管Ia中产生的热量的散热器19被设置在激光二极管保持器2的背面侧。散热器19由诸如铝、铜等等的具有良好的导热性的金属形成。
[0025]从激光二极管Ia发射出的激光P通过耦合透镜Ib被凝聚，并且作为平行光通量被引导至第一聚光透镜lc。第一聚光透镜Ic实施了凝聚通过耦合透镜Ib被形成为平行光通量的激光P。
[0026]这里，虽然在实例中描述了激光二极管Ia被配置成发射蓝色成分的激光P，但是，可以使用发射蓝色成分或者红色成分的激光的激光二极管。此外，代替激光二极管，可以使用至少一个LED (发光二极管)。虽然该实例通过利用单个激光二极管Ia以及单个耦合透镜Ib来被描述，但是根据需要，可以使用多个激光二极管和多个耦合透镜。
[0027]蓝色成分的激光P被引导至作为光路切换部分的光路切换盘3。在光路切换盘3中，激光P被形成为点状的形状。激光P的点状的形状被调整为具有适当地最佳尺寸，以防止颜色混合等等。
[0028]如图2所示，光路切换盘3由光路时间划分旋转盘组成，光路时间划分旋转盘包括在旋转方向上被划分的反射区域3a以及透射区域3b。光路切换盘3相对于第一聚光透镜Ic的光轴O被倾斜地布置(在该实例中，相对于光轴45度)。
[0029]光路切换盘3由作为驱动源的第一步进马达4可旋转地驱动。这里，在图2中的参考标号4a显示第一步进马达4的驱动轴。
[0030]光路切换盘3的反射区域3a包括反射膜，该反射膜被设置为反射蓝色成分的激光Po另一方面，光路切换盘3的透射区域3b包括抗反射膜，该抗反射膜被设置为透射蓝色成分的激光P而没有反射(参见图2)。
[0031]第三聚光透镜11、光路折叠镜12、光路合成光学元件9、第四聚光透镜14、以及荧光体轮5被设置在前进光路或者第二光路中，在前进光路或者第二光路上，透射通过透射区域3b的蓝色成分的激光P前进(参见图2)。
[0032]第三聚光透镜11凝聚通过透射区域3b以及第一聚光透镜Ic形成为点状的形状的蓝色成分的激光P，以将其转换成平行光通量。被凝聚的蓝色成分的激光P在光路折叠镜12上被反射朝向光路合成光学元件9 (参见图1)。
[0033]光路合成光学元件9例如由分色镜组成。分色镜透射蓝色成分的激光P，并且具有反射如下所述的绿色荧光G(以下，称为荧光G)以及红色荧光R(以下，称为荧光R)的光学特性。分色镜起到将蓝色成分的激光P、以及荧光G和荧光R的光路结合的作用。
[0034]荧光体轮5由旋转盘组成，并且由在图1中示出的第二步进马达6可旋转地驱动。环形的荧光膜5a沿着荧光体轮的圆周方向被形成在荧光体轮5上。荧光材料(通过蓝色成分的激光P的激励来产生荧光G和荧光R)的混合材料(产生黄色荧光的材料)被用于荧光膜5a。然而，荧光体轮不局限于这个材料。例如，可以使用具有从绿色成分的波长范围至红色成分的波长范围的荧光分布特性的荧光材料。
[0035]透射通过光路合成光学元件9的蓝色成分的激光P通过第四聚光透镜14被凝聚，以便以点状的形状被照射至荧光膜5a。荧光膜5a通过激光P被激励，以产生荧光G和荧光R0
[0036]如图1所示，荧光G、荧光R、以及在荧光膜5a上被反射的一部分激光P通过第四聚光透镜14被凝聚成平行光通量，并且此后，被再次引导至光路合成光学元件9。荧光G和荧光R在光路合成光学元件9上被反射，以便被引导至第五聚光透镜16。在荧光膜5a上被反射的一部分激光P透射通过光路合成光学元件9，以便被引导至光路折叠镜12。
[0037]注意，因为通过荧光体轮5的旋转，激光P被照射的荧光膜5的位置每小时改变，所以荧光膜5a的劣化被抑制。当激光被照射至荧光膜5a时，激光P在荧光体轮5上没有被散射成相干光。因此，只要激光P被照射至荧光膜5a，在考虑人眼的安全性上就没有问题。