专利名称：光源装置的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及一种用于投影型显示装置的光源装置。
背景技术：
如图9所示，在现有的光源装置中，从半导体发光元件80和半导体发光元件81照射的照射光分别通过聚光透镜82、83而收敛为平行光，然后被旋转抛物面镜84反射，并会聚在旋转抛物面镜84的焦点85上。
会聚后的照射光在光积分器86的内表面反射多次，并透过中继透镜87、88、89照射到光阀(液晶面板)60上。光阀60根据图像信号处理电路(省略图示)的图像来控制半导体发光元件80、81的照射光并生成图像，由光阀60生成的图像通过投影透镜61放大后被投影到屏幕62上。
另外，散热片90用于防止半导体发光元件80、81由于自身发热而导致亮度降低。
散热片90相对于基板91设在配置有半导体发光元件80、81的面的相反侧的面上，以便借助于冷却风扇(省略图示)进行冷却。(例如参照日本特开2005-292642号公报)在日本特开2005-292642号公报所记载的现有的光源装置中，在半导体发光元件达到使用寿命的情况或者发生了故障的情况下，在更换新的半导体发光元件时，必须还同时卸下光积分器，导致配置于光源装置的半导体发光元件的更换作业繁杂。即，不能容易地更换配置在光源装置内部的半导体发光元件。
另外，近年来，应用于投影型显示装置的光源装置越发要求高亮度化。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提供一种光源装置，该光源装置能够容易地更换配置在内部的半导体发光元件，并且能够实现高亮度化。
本发明的光源装置包括照明单元，该照明单元包括第一旋转椭圆镜，其具有第一焦点和第二焦点；和光源单元，其具有多个半导体发光元件，上述半导体发光元件通过支承体配置成相对于上述第一旋转椭圆镜的旋转轴呈放射状，在该光源单元中，使上述半导体发光元件各自的光束在经过上述第二焦点并在上述第一旋转椭圆镜的内表面发生反射后会聚于上述第一焦点，并且将上述旋转轴与上述半导体发光元件的各发光中心轴所构成的角度设定在90度以上，在上述照明单元中，上述光源单元可以装卸地配置在设于上述第一旋转椭圆镜的非反射部的开口部中。
根据本发明的光源装置，由于具有这样的光源单元使半导体发光元件各自的光束在经过第二焦点后会聚于第一焦点，并且将旋转轴与半导体发光元件的各发光中心轴所构成的角度设定在90度以上，而且上述光源单元可装卸地配置在设于上述第一旋转椭圆镜的非反射部的开口部中，所以通过将光源单元拔出到第一旋转椭圆镜的后方，就能够更换配置于光源单元的半导体发光元件，能够容易地进行半导体发光元件的更换作业。
另外，由于各照射光不会与大致对置的半导体发光元件发生干涉，所以能够通过增加半导体发光元件的配设数量来提高光源装置的亮度。
另外，即使在多个半导体发光元件中的一个因故障而不发光的情况下，也能够防止亮度极端劣化。
本发明的上述和其他目的、特征、方面和优点通过下面结合附图的详细说明中将更加清楚。
图1是本发明实施方式1的光源装置的侧剖面图。
图2是本发明实施方式1的光源装置的主视图。
图3是本发明实施方式1的光源装置的立体图。
图4是本发明实施方式1的光源装置的后视图。
图5是表示使用本发明实施方式1的光源装置的图像显示装置的主要部分剖面图。
图6是本发明实施方式2的光源装置的主视图。
图7是本发明实施方式2的光源装置的主要部分侧剖面图。
图8是本发明实施方式2的光源装置的立体图。
图9是表示现有的光源装置的主要部分侧剖面图。
具体实施例方式
下面根据
本发明的各实施方式。
此外，在各图中，相同的标号表示相同或相当的部分。
实施方式1图1～图4是将本发明实施方式1的光源装置用于投影型显示装置时的图，图1是沿图2中的I-I线的向箭头方向观察到的侧剖面图，图2是从图1中的箭头A方向观察到的主视图，图3是从斜向观察图2而得的立体图，图4是从图1中的箭头B方向观察到的后视图。
以下根据图1～图4说明由光源单元73和第一旋转椭圆镜10构成的照明单元78。
如后边说明的那样，该光源单元73由多个半导体发光元件、聚光透镜、支承体(底座、保持件、基板等)等构成。
首先说明第一旋转椭圆镜和光源单元73中的半导体发光元件、聚光透镜。
在图1～图4中，以红色波长发光的半导体发光元件1、2、3配置成它们的照射光4、5、6的发光中心轴(单点划线)7、8、9相对于第一旋转椭圆镜(以下称为“第一椭圆镜”)10的旋转轴101呈放射状并且以大致120度的间隔分开。
另外，如图1所示，第一椭圆镜10的镜面根据其椭圆曲率而具有第一焦点11和第二焦点12。
从半导体发光元件1照射的、以大致60度的角度发散照射的照射光4因折射透过聚光透镜13、14而会聚于第二焦点12，然后在第一椭圆镜10的内表面反射，然后再次会聚于第一焦点11。
以红色波长发光的半导体发光元件2、3也和半导体发光元件1一样，照射光5、6分别因折射透过聚光透镜15、16、17、18而会聚于第二焦点12，然后在第一椭圆镜10的内表面反射，然后再次会聚于第一焦点11。
另外，半导体发光元件19、20、21以绿色波长发光，和半导体发光元件1、2、3一样，半导体发光元件19、20、21分别配置成它们的照射光22、23、24各自的发光中心轴25、26、27相对于第一椭圆镜10的旋转轴101呈放射状并且以大致120度的间隔分开，而且，半导体发光元件19、20、21分别配置在相对于半导体发光元件1、2、3沿旋转轴101的旋转方向顺时针旋转了大致40度的位置，照射光22、23、24分别通过聚光透镜28、29、30、31、32、33而会聚的位置与第二焦点12一致。
因此，与半导体发光元件1、2、3一样，半导体发光元件19、20、21的照射光22、23、24也分别在会聚于第二焦点12后通过第一椭圆镜10的内表面反射，然后再次会聚于第一焦点11。
并且，半导体发光元件34、35、36以蓝色波长发光，和半导体发光元件1、2、3、19、20、21一样，半导体发光元件34、35、36分别配置成它们的照射光37、38、39各自的发光中心轴40、41、42相对于第一椭圆镜10的旋转轴101呈放射状并且以大致120度的间隔分开，而且，半导体发光元件34、35、36分别配置在相对于半导体发光元件1、2、3沿旋转轴101的旋转方向逆时针旋转了大致40度的位置，照射光37、38、39分别通过聚光透镜43、44、45、46、47、48而会聚的位置与第二焦点12一致。
因此，与半导体发光元件1、2、3、19、20、21一样，半导体发光元件34、35、36的照射光37、38、39在分别会聚于第二焦点12后在第一椭圆镜10的内表面反射，然后再次会聚于第一焦点11。
因此，半导体发光元件1、2、3、19、20、21、34、35、36的照射光全部会聚于第一焦点11。
另外，如图1所示，由于通过焦点12的旋转轴101与发光中心轴7、8、9、25、26、27、40、41、42所构成的角度，即连接半导体发光元件的发光点、第二焦点12和第一焦点11的角度D开在90度以上，所以来自各个半导体发光元件的照射光不会与配置在大致对置位置上的半导体发光元件发生干涉。
另外，当增大从聚光透镜14、16、18、29、31、33、44、46、48到第二焦点12的距离时，相邻的各半导体发光元件之间的空隙也增大，从而还可以配置更多个的半导体发光元件。
图5是将本光源装置用于投影型显示装置时的主要部分侧剖面图，在图中，在第一焦点11配置有光积分器(生成多个二次光源的柱状光学元件)49的入射开口50。
半导体发光元件1、2、3、19、20、21、34、35、36的照射光4、5、6、22、23、24、37、38、39在通过第一焦点11之后再次扩散，并在光积分器49的内表面反射多次，然后从光积分器49的出射开口面51扩散地射出，接着由于折射透过中继透镜52、53、54、55而形成大致平行的光束，然后又在第一反射镜56和第二反射镜57发生反射并入射到棱镜58，并在棱镜58的反射面59发生反射后照射光阀(液晶面板)60。
光阀60根据省略了图示的图像信号处理电路的图像信号来控制照射光的反射方向以形成图像，然后通过投影透镜61放大图像并将图像投影到屏幕62上。
接下来说明在照明单元78中利用支承体(底座63、基板66、保持件70等)将光源单元73安装到第一椭圆镜10的开口部10a上的结构。
在图1～图5中，半导体发光元件1、2、3、19、20、21、34、35、36分别通过粘结定位并固定在形成于底座63的槽64中，聚光透镜13、14、15、16、17、18、28、29、30、31、32、33、43、44、45、46、47、48也同样通过粘结定位并固定在槽64中，并且维持姿态使各照射光会聚于第二焦点12。
另外，底座63由铝等导热率高的材料形成，在其背面的一部分一体地形成有散热片65。
另外，在底座63的背面粘结固定有基板66，半导体发光元件1、2、3、19、20、21、34、35、36的端子焊接在基板66上并从基板66提供发光所必需的电流。
另外，散热片65从形成在基板66中央的孔部67贯穿插入在基板66中。
因此，底座63将因半导体发光元件发光而引起的发热传递给散热片65，并如图5所示通过冷却风扇68的送风对散热片65进行冷却，由此抑制了各个半导体发光元件的发热。
另外，如图1所示，在底座63的外周设有形成有定位部69的保持件70，该保持件70与定位部71可装卸地配合，该定位部71形成于设在第一椭圆镜的后表面即非反射部的光源单元更换兼支承用的开口部10a。
另外，如图5所示，第一椭圆镜10紧固于收纳有各光学部件的壳体72，定位部69与定位部71相配合。
因此，由于冷却风扇68的送风而从装置外部吸入的灰尘不会在照射光4、5、6、22、23、24、37、38、39从投影透镜61射出之前的光路的中途附着在各透镜和镜子的表面，即使长时间使用光源装置，亮度也不会因灰尘的附着而劣化。
另外，由于散热片65与以直接接触的方式定位并固定有半导体发光元件的底座63形成为一体，并将散热片65从形成在基板66上的孔部67贯穿插入，而且该基板66上焊接有半导体发光元件，所以和冷却半导体发光元件的送风一起从装置外部吸入的灰尘不会附着在半导体发光元件的照射光所透过的各光学部件上，具有能够防止因灰尘的附着而导致亮度劣化的效果。
并且，在半导体发光元件1、2、3、19、20、21、34、35、36中的某一个或者全部因故障或达到使用寿命而不发出照射光的情况下，或者在亮度极端降低的情况下，即使不卸下第一椭圆镜10和光积分器49也能够更换为新的半导体发光元件(光源单元73)。
另外，在更换半导体发光元件(光源单元73)时，灰尘或皮脂不会附着在光积分器49和第一椭圆镜10的反射面上，能够防止投影图像的性能在光源装置更换后劣化，另外，能够不更换光积分器49或第一椭圆镜10地继续使用，从而具有能够抑制更换部件费用的效果。
此外，光源单元73由以下部件构成半导体发光元件1、2、3、19、20、21、34、35、36；聚光透镜13、14、15、16、17、18、28、29、30、31、32、33、43、44、45、46、47、48；底座63；基板66；和保持件70，不包括第一椭圆镜10和光积分器49。
光积分器49和第一椭圆镜10被实施了特殊的涂覆以提高反射面的反射率，所以是价格比较高的光学部件，如果以处理时在反射面上附着了灰尘或附着了皮脂的状态直接使用装置，则所附着的灰尘和皮脂的影子就会映在投影图像上，不能获得足够的亮度。
因此，通过沿箭头C的方向拔出光源单元73、并使新的光源单元73与第一椭圆镜10的定位部71配合，来进行光源装置的维修作业。这时，维修作业人员握住保持件70或者散热片65来更换光源单元73，而不从壳体72上卸下光积分器49和第一椭圆镜10，所以作业人员的手不会接触到光积分器49和第一椭圆镜10的反射面。
实施方式2图6～图8表示本发明实施方式2的光源装置，图6是其主视图，图7是侧视图，图8是立体图。
在图6～图8中，第二旋转椭圆镜74(以下称为“第二椭圆镜”)在其旋转轴75的轴上具有第三焦点76和第四焦点77，在第三焦点76的附近配置有光积分器49的入射开口50，另外，通过组合在实施方式1中使用的第一椭圆镜10和光源单元73而形成的照明单元78相对于旋转轴75呈放射状地配设有多个。
而且，各个光源单元73的第一焦点11配设在与第二椭圆镜74的第四焦点77一致的位置上。
另外，通过光源单元73的第二焦点12、第二椭圆镜74的第四焦点77和第二椭圆镜74的第三焦点76的两条直线(通过光源单元73的第二焦点12和第一焦点11的直线、与通过第四焦点77和第三焦点76的直线)在第四焦点所构成的角度，即第二旋转椭圆镜的旋转轴75和各第一旋转椭圆镜的旋转轴101在第四焦点所构成的角度配设为开在90度以上。
因此，即使相对于旋转轴75呈放射状地配设多个照明单元78，照明单元78的照射光79也不会与大致对置的位置上的第一椭圆镜10发生干涉，所以与只使用单个的照明单元78时相比，能够获得高亮度的照明光。
另外，由于第二旋转椭圆镜的旋转轴75和各第一旋转椭圆镜的旋转轴101所构成的角度配置为90度以上，所以具有能够获得亮度高的光源装置的效果，该光源装置能够使多个照明单元78的照射光会聚于光积分器49的入射开口。
此外，该光源装置能够应用于对在光源发生故障或者光源达到使用寿命的情况下通过尽快更换来恢复的需要性高的监视用投影型图像显示装置的光源装置。
此外，作为用于光源单元的光源的各个半导体发光元件，本发明表示了使用发光二极管的示例，但是也可以是激光光源、引导从激光光源发出的光的光纤，并且可以是发光二极管和激光光源的组合，都可以起到同样的效果。
虽然表示和说明了本发明的当前的优选实施例，但是应该了解这些公开旨在进行例示，可以在不脱离所附上的权力要求书记载的本发明的范围内进行各种变更和修改。
权利要求
1.一种光源装置，其特征在于，上述光源装置包括照明单元，该照明单元包括第一旋转椭圆镜，其具有第一焦点和第二焦点；和光源单元，其具有多个半导体发光元件，上述半导体发光元件通过支承体配置成相对于上述第一旋转椭圆镜的旋转轴呈放射状，在该光源单元中，使上述半导体发光元件各自的光束在经过上述第二焦点并在上述第一旋转椭圆镜的内表面发生反射后会聚于上述第一焦点，并且将上述旋转轴与上述半导体发光元件的各发光中心轴所构成的角度设定在90度以上，在上述照明单元中，上述光源单元可以装卸地配置在设于上述第一旋转椭圆镜的非反射部的开口部中。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，上述光源装置包括柱状光学元件，该柱状光学元件具有入射开口和出射开口，并生成二次光源，上述第一旋转椭圆镜的第一焦点配置于上述柱状光学元件的入射开口。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，上述半导体发光元件的支承体可自由装卸地配合于上述第一旋转椭圆镜的开口部。
4.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，在上述半导体发光元件的支承体中，由高导热性材料构成与上述半导体发光元件接触的部分，并且在该部分形成有散热片。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，上述光源装置包括具有第三焦点和第四焦点的第二旋转椭圆镜，相对于该第二旋转椭圆镜的旋转轴呈放射状地配设有多个上述照明单元，上述第一旋转椭圆镜的各第一焦点配置在与上述第四焦点一致的位置上，并且在上述第四焦点，将上述第二旋转椭圆镜的旋转轴与上述各第一旋转椭圆镜的旋转轴所构成的角度设定在90度以上。
6.根据权利要求5所述的光源装置，其特征在于，上述光源装置包括柱状光学元件，该柱状光学元件具有入射开口和出射开口，并生成二次光源，上述第二旋转椭圆镜的第三焦点配置于上述柱状光学元件的入射开口。
全文摘要
本发明提供一种光源装置，其包括照明单元(78)，照明单元包括第一旋转椭圆镜(10)，其具有第一焦点(11)和第二焦点(12)；和光源单元(73)，其具有多个半导体发光元件(1、35)，半导体发光元件通过支承体配置成相对于第一旋转椭圆镜(10)的旋转轴(101)呈放射状，在光源单元(73)中，使半导体发光元件各自的光束在经过第二焦点(12)并在第一旋转椭圆镜(10)的内表面发生反射后会聚于第一焦点(11)，并且将旋转轴(101)与半导体发光元件的各发光中心轴所构成的角度设定在90度以上，在该照明单元中(78)中，光源单元(73)可装卸地配置在设于第一旋转椭圆镜(10)的非反射部的开口部中。
文档编号G03B21/14GK101078865SQ20071009139
公开日2007年11月28日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年5月22日
发明者角田吉典 申请人:三菱电机株式会社