光源中使用了激光的光源装置以及投影仪的制作方法

专利名称：光源中使用了激光的光源装置以及投影仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及光源中使用了激光的光源装置以及具备该光源装置的投影仪。
背景技术：
如今，作为将个人电脑的画面、视频图像、甚至存储卡等中所存储的图像数据或视 频数据读出并投影到屏幕上的图像投影装置，多使用数据投影仪。该投影仪将从光源射出 的光聚光在被称为DMD (数字微镜器件)的微镜显示元件或者液晶板上，从而在屏幕上显示 彩色图像。在这样的投影仪中，以往主流是将高亮度的放电灯作为光源，近年来，作为光源， 使用发光二极管、激光二极管、或者有机EL、荧光体发光等的开发和提案很多。例如，在日本 特开2004-341105号所记载的光源装置中，具备配设有荧光体层的由板状的透明基材构 成的荧光轮(luminescent wheel)；以及射出紫外线的固体光源，上述荧光轮接受紫外线并 将其变换为可视光。在该特开2004-341105号所记载的光源装置中，向荧光轮上所形成的 荧光体层照射作为激发光的紫外线，从而能够发出红色、绿色、蓝色波段的荧光光。但是，由于红色荧光体的发光效率比其他的荧光体的发光效率低很多，因此存在 红色的亮度不足的问题。

发明内容
本发明鉴于上述的以往技术的问题点，目的在于提供一种能够提高画面的亮度的 光源装置以及具备该光源装置的投影仪，该光源装置具备具有发光效率良好的种类的荧 光体的荧光轮；使荧光体激发的光源；以及，射出与发光效率比较低的种类的荧光体对应 的波段光的单色光源。本发明的一个方式是一种光源装置，其特征在于，具有发光板，具有多个扇形区 域，在该多个扇形区域上至少分别形成接受激发光而发出规定的波段光的荧光体的层和使 光透射的透射部；第一光源，向上述荧光体照射激发光；第二光源，发出与从上述荧光体层 射出的荧光光和从上述第一光源射出的激发光不同的波段光；聚光光学系统，使从上述发 光板射出的光和从上述第二光源射出的光聚光在同一光路上；以及光源控制单元，对上述 第一光源和第二光源的发光进行控制。本发明的另一个方式是一种投影仪，其特征在于，具备光源装置；显示元件；将 来自上述光源装置的光向上述显示元件导光的光源侧光学系统；将从上述显示元件射出的 图像投影在屏幕上的投影侧光学系统；以及控制上述光源装置和/或显示元件的投影仪控 制单元，上述光源装置是上述技术方案中所记载的光源装置。
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本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点可以通过所付的附图以及下面的详
细说明变得更加清楚。


图1是表示具备了本发明的实施例的光源装置的投影仪的外观立体图。图2是表示具备了本发明的实施例的光源装置的投影仪的功能电路模块的图。图3是表示具备了本发明的实施例的光源装置的投影仪的内部构造的俯视示意 图。图4A和图4B是表示本发明的实施例的荧光轮的主视示意图以及一部分断面的俯 视示意图。图5是表示本发明的实施例的光源装置的俯视示意图。图6A和图6B是表示本发明的实施例的第一光源熄灭范围的荧光轮的主视示意 图。图7A、图7B和图7C是表示本发明的实施例的光源控制单元的第一光源和第二光 源的点亮熄灭定时的时间图。图8A和图8B是表示本发明的实施例的光源装置中的其他形态的荧光轮的主视示 意图。图9是表示本发明的变形例的光源装置的俯视示意图。图10是表示本发明的变形例的光源装置的荧光轮的主视示意图。
具体实施例方式
下面，使用附图对实施本发明的最佳形态进行说明。其中，下述的实施方式对用于 实施本发明的技术进行优选的各种限定，本发明的范围并不仅限定于以下的实施方式以及 图示例。首先，说明本发明的投影仪的构成的概要。投影仪10具备光源装置63 ；显示元件51 ；冷却风扇；将来自光源装置63的光向 显示元件51导光的光源侧光学系统62 ；将从显示元件51射出的图像投影在屏幕上的投影 侧光学系统90 ；控制光源装置63和/或显示元件51的投影仪控制单元；以及对光源装置 63的第一光源72以及第二光源82的点亮定时进行控制的作为光源控制单元的光源控制电 路41。而且，该光源装置63在第一光源72的光轴和第二光源82的光轴交差的位置配置 有使透射荧光轮71的光源光以及从荧光轮71射出的荧光光透射、且使来自第二光源82的 光反射的二向色镜151。通过该二向色镜151来防止来自第二光源82的光对荧光轮71的 照射。该光源装置63具有焚光轮71，在能够旋转控制的透明基材上具有两个相互邻接 的半圆形状的扇形区域，在一个扇形区域即第一区域1形成有接受激发光并发出绿色的波 段光的荧光体的层131，在另一个扇形区域即第二区域2形成有使光透射的透射部；第一光 源72，向荧光体照射可视光区域的激发光；第二光源82，发出与从荧光体层131射出的荧光 光和从第一光源72射出的激发光不同的波段光；以及聚光光学系统，使从荧光轮71射出的光和从第二光源82射出的光聚光在同一光路上。而且，透明基材由玻璃基材或者透明树脂基材形成，此外，在透明基材的配置有第 一区域1的荧光体的层131侧的表面，通过涂层形成有透射激发光且反射其他的波段光的 二向色层132。而且，在透明基材的第二区域2形成有使透射的光扩散的扩散层141。另外，在透 明基材的与配置了荧光体的层131 —侧相反的一侧的整个面上通过涂层而形成有无反射涂层。此外，第一光源72是射出比绿色荧光体的层131所发出的绿色的波段光的波长短 的蓝色的波段光的激光发光器。第二光源82是射出红色的波段光的发光二极管。而且，为了防止因在第一区域1以及第二区域2的边界以照射区域7横跨二个扇 形区域的方式照射来自第一光源72的光而从荧光轮71射出二色的波段的合成光，光源控 制单元使第一光源72熄灭、使第二光源82点亮。下面，参照附图来说明本发明的实施例。图1是投影仪10的外观立体图。另外，在本实施例中，左右是表示相对于投影仪 10的投影方向的左右方向，前后是表示相对于从投影仪10射出的光束的进行方向的前后 方向。如图1所示，投影仪10是大致长方体形状，在主体外壳的前方的作为侧板的正面面 板12的侧方具有覆盖投影口的镜头盖19，并且在该正面面板12上设有多个排气孔17。另 外，虽然未图示，但还具备接收来自遥控器的控制信号的Ir接收部。此外，在主体外壳的上面面板11上设有按键指示器部37，该按键指示器部37上配 置有电源开关键、报知电源的打开或关闭的电源指示器、切换投影的打开和关闭的投影开 关键、在光源装置、显示元件或者控制电路等过热时进行报知的过热指示器等的键和/或 指不器。另外，在主体外壳的背面，在背面面板上设有输入输出连接部以及电源适配器插 头等的各种端子20，该输入输出连接部上设有USB端子、图像信号输入用的D-SUB端子、S 端子、RCA端子等。另外，在未图示的主体外壳的侧板即右侧面板14，以及，图1所示的侧板 即左侧面板15的下部附近分别形成有多个吸气孔18。下面，使用图2的框图来说明投影仪10的投影仪控制单元。投影仪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(表 示- > 二 一夕')24，显示驱动部26等，从输入输出连接部21输入的各种规格的图像信号在 经由输入输出接口 22、系统总线(SB)通过图像变换部23进行变换，以使其统一成适于显示 的规定格式的图像信号，然后被输出至显示编码器24。此外，显示编码器24将输入的图像信号展开存储到视频RAM25并根据该视频 RAM25的存储内容生成视频信号，再输出到显示驱动部26上。显示驱动部26根据从显示编码器24输出的图像信号，以适当的帧率驱动作为空 间的光调制元件(SOM)的显示元件51，从光源装置63射出的光束通过光源侧光学系统入射 显示元件51，由此利用显示元件51的反射光形成光像，通过作为投影侧光学系统的投影系 透镜组将图像投影显示在未图示的屏幕上。另外，通过透镜马达45对该投影侧光学系统的 可动透镜组97进行变焦调整或聚焦调整的驱动。此外，图像压缩伸长部31通过ADCT以及哈夫曼编码等的处理对图像信号的亮度
6信号以及色差信号进行数据压缩，并进行依次写入作为可自由装卸的记录介质的存储卡32 中的记录处理。另外，图像压缩伸长部31读出在再生模式时被记录到存储卡32中的图像 数据，并以1帧为单位对构成一系列的动画的各个图像数据进行扩展，然后通过图像变换 部23向显示编码器24输出该图像数据，根据存储在存储卡32中的图像数据进行使动画等 的显示成为可能的处理。控制部38对投影仪10内的各电路的动作进行控制，包括CPU、固定存储有各种设 置(setting)等的动作程序的ROM以及作为工作存储器(workmemory)而使用的RAM等。设置在主体外壳的上面面板11的由主按键以及指示器等构成的按键指示器部37 的操作信号被直接送出至控制部38，来自遥控器的键操作信号被Ir接收部35接收，通过 Ir处理部36解调后的码信号被输出至控制部38。另外，控制部38经由系统总线(SB)与音声处理部47连接。该音声处理部47具 备PCM音源等的音源电路，在投影模式以及再生模式时对音声数据进行模拟化，驱动扬声 器48进行扩音播放。此外，控制部38控制作为光源控制单元的光源控制电路41，该光源控制电路41根 据图像信号控制光源装置63的第一光源以及第二光源的发光。另外，控制部38使冷却风 扇驱动控制电路43利用设置在光源装置63等上的多个温度传感器进行温度检测，根据该 温度检测的结果对冷却风扇的旋转速度进行控制。此外，控制部38使冷却风扇驱动控制电路43进行通过定时器等在投影仪主体的 电源关断后仍维持冷却风扇的旋转的控制，或者，根据基于温度传感器的温度检测的结果 使投影仪主体的电源关断等的控制。下面，说明该投影仪10的内部构造。图3是表示投影仪10的内部构造的俯视示意图。如图3所示，投影仪10在右侧面板14的附近配置有安装了电源电路模块101等 的电源控制电路基板102，在大致中央配置有西罗科风扇式的鼓风机110，在该鼓风机110 的附近配置有控制电路基板103，在正面面板12的附近配置有光源装置63，在左侧面板15 的附近配置有光学系统机构70。此外，投影仪10利用区划用隔壁120以气密的方式将框体 内划分为背面面板13侧的吸气侧空间室121和正面面板12侧的排气侧空间室122，鼓风机 110配置为其吸入口 111位于吸气侧空间室121，吐出口 113位于排气侧空间室122与吸气 侧空间室121的边界。光学系统机构70包括位于光源装置63的附近的照明模块78、位于背面面板13侧 的图像生成模块79和位于照明模块78与左侧面板15之间的投影模块80这3个模块，该 光学系统机构70为大致“ 二 ”字状。该照明模块78具备光源光学系统62的一部分，该光源光学系统62将从光源装置 63射出的光导向图像生成模块79所具备的显示元件51。该照明侧模块78所具有的光源 光学系统62包括使从光源装置63射出的光束成为均勻的强度分布的光束的导光装置75 以及对透射了导光装置75的光进行聚光的聚光透镜等。作为光源侧光学系统62，图像生成模块79具备对从导光装置75射出的光束的 光轴方向进行变更的光轴变更镜74 ；将被该光轴变更镜74反射后的光聚光在显示元件51 上的多个聚光透镜；以及使透射了上述的聚光透镜的光束以规定的角度照射在显示元件
751上的照射镜84。另外，图像生成模块79具备作为显示元件51的DMD，在该显示元件51 的背面面板13侧配置有用于冷却显示元件51的显示元件冷却装置53，从而防止显示元件 51变为高温。投影模块80具有向屏幕照射被显示元件51反射而形成图像的光的投影光学系统 90的透镜组。作为该投影光学系统90，采用了具备变焦功能的可变焦点型透镜，该可变焦 点型透镜具备在固定镜筒中内置的固定透镜组93和在可动镜筒中内置的可动透镜组97， 该投影光学系统90通过透镜马达使可动透镜组97移动，从而能够进行变焦调整和/或聚 焦调整。此夕卜，在投影仪10的内部构造中，在吸气侧空间室121内配置有比光源装置63更 低温的部件，具体地讲，配置有光源控制电路基板102、鼓风机110、控制电路基板103、光学 系统机构70的图像生成模块79、光学系统机构70的投影侧模块80、以及光学系统机构70 的照明侧模块78中的聚光透镜。另一方面，在排气侧空间室122内配置有比较高温的光源装置63、光学系统机构 70的照明侧模块78所具备的导光装置75、以及排气温降低装置114。而且，光源装置63具备通过照射光而射出作为原色的绿色以及蓝色的波段光的 荧光轮71 ；对荧光轮71进行旋转驱动的驱动装置即轮马达73 ；向荧光轮71照射蓝色的波 段光的第一光源72 ；以及射出作为原色的红色的波段光的第二光源82。而且，第一光源72配置成第一光源72的光轴与导光装置75的光轴大致正交。此 外，第二光源82配置成第二光源82的光轴与导光装置75的光轴大致平行。而且，荧光轮 71配置成第一光源72的光轴与该荧光轮71的轮面正交。即，使荧光轮71旋转的轮马达 73的旋转轴与第一光源72的光轴平行。该第一光源72向配置在荧光轮71的外周部附近的荧光体层131以及扩散层141 照射光，也是射出波长比从荧光体层131发出的绿色的波段光短的可视光的蓝色的波段光 的激光发光器。此外，第二光源82是发出红色的波段光的红色发光二极管。如图4A和图4B所示，该荧光轮71是具备荧光体的层131的薄壁圆形状的透明基 材，在该透明基材的中央部形成有与轮马达73连接的连接部即与圆柱状的旋转轴的形状 对应的圆形开口，通过在该圆形开口插装旋转轴而马达毂(motor hub)与透明基材的中央 部附近接触，从而该荧光轮71与轮马达73的旋转轴被牢固地连接。因此，通过被投影仪控制单元的控制部38驱动控制的作为驱动装置的轮马达73， 该荧光轮71以每秒约120次等的旋转速度一体地在圆周方向上旋转。即，荧光轮71能够 被旋转控制。该透明基材具有两个相互邻接的半圆形状的扇形区域，由玻璃基材或者透明树脂 基材等形成。而且，该透明基材在一个扇形区域即第一区域1形成有荧光体的层131，另一 个扇形区域即第二区域2是使第一光源72的光透射的透射部。而且，在透明基材的第一区域1的外周部附近形成有带状的凹部，该凹部内形成 有荧光体层131。该荧光体层131是含有被激发后产生作为原色的绿色的波段光的层，该荧 光体层131被照射来自第一光源72的光并将来自该第一光源72的光作为激发光而吸收。 通过这样形成荧光体层131，荧光轮71能够作为发光板来发挥作用。另外，该荧光体层131 由荧光体结晶和粘合剂构成。
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而且，在该透明基材的第一区域1中的形成荧光体层131的部分的面上，通过涂层 (coating)来形成透射激发光且反射其他的波段光的二向色层132，在该二向色层132上形 成有荧光体层131。另外，二向色层132可以不仅形成在荧光体层131的部分，也可以形成 在第一区域1的整个面。此外，二向色层132只要设置在第一光源72和荧光体层131之间 即可，因此也可以形成在透明基材的第一光源72侧的面上。而且，作为透射部的第二区域2，在与第一光源72侧相反的一侧的面上具有扩散 层141。具体地讲，该扩散层141是通过对透明基材的第二区域2进行喷砂加工等喷砂处理 等的光学处理，从而在入射的蓝色光源光透射时施加扩散效果的层。另外，作为扩散层141，除了在该透明基材的表面实施光学处理的情况之外，也可 以通过固定作为光学物质的带状的固体物来形成。此外，也可以不在与第一光源72相反一 侧的面上形成扩散层141，而在第一光源72侧的面上形成扩散层141。另外，在第一光源72侧的透明基材的整个面上，通过涂层而形成有未图示的无反 射涂层。而且，荧光轮71也可以通过与二个扇形区域对应的二个过滤片来形成透明基材， 通过各个过滤片来形成荧光体的层131以及扩散层141，然后，组合成圆形状并通过粘结或 安装部件等来使其成为一体。这样，在二个扇形区域，在圆周方向上邻接地配置荧光体层131以及扩散层141。 因此，若向旋转的荧光轮71的荧光体层131以及扩散层141依次照射蓝色光源光，则在向 荧光轮71的荧光体层131照射时从荧光轮71射出绿色波段的荧光光，在向荧光轮71的透 射部的扩散层141照射时蓝色光源光被扩散透射。而且，由于在透明基材的第一区域1中的配置了荧光体层131的面上形成有二向 色层132，在第一光源72侧的面上形成有无反射涂层，因此若向第一区域1照射来自第一 光源72的光，则蓝色光源光几乎不会被第一区域1的入射面的无反射涂层发射向第一光源 72侧而是透射并入射透明基材。而且，透射了透明基材的蓝色光源光透射二向色层132并 向荧光体层131照射。该荧光体层131的荧光体将蓝色光源光作为激发光来吸收并全方位地射出绿色 波段的荧光光。然后，向与第一光源72相反一侧射出的绿色荧光光经由后述的聚光光学系 统入射导光装置75，向透明基材侧射出的绿色荧光光被二向色层132反射，该反射光的大 部分作为来自荧光轮71的射出光经由聚光光学系统而入射导光装置75。而且，若向扩散层141照射来自第一光源72的蓝色波段的激光光，则对入射扩散 层141后的蓝色光源光施加扩散效果，因此与来自荧光体的层131的射出光(绿色荧光光) 相同的作为扩散光的蓝色光从扩散层141射出，该蓝色光经由聚光光学系统而入射导光装 置75。此外，如图5所示，该光源装置63具备配置在第一光源72的出射侧的、将来自第 一光源72的射出光变换为平行光的准直透镜150。而且，该光源装置63具备聚光光学系 统，该聚光光学系统包括二向色镜151以及反射镜152以及对从荧光轮71射出并向导光装 置75入射的光束进行聚光的透镜等，上述二向色镜151以及反射镜152使从荧光轮71射 出的规定的波段光反射或者透射，变换来自该荧光轮71的蓝色光以及绿色光的光轴和来 自第二光源82的红色光的光轴并使各色光聚光在同一光路上。
下面，对本实施例的聚光光学系统进行说明。二向色镜151配置在第一光源72的光轴和第二光源82的光轴交差的位置，透射 从第一光源72射出并透射了荧光轮71的透射部的蓝色光以及从荧光轮71射出的绿色光， 反射从第二光源82射出的红色光，使方向变化90度的角度。反射镜152配置在第一光源72的光轴和导光装置75的光轴交差的位置，反射来 自荧光轮71的蓝色光以及绿色光和被二向色镜151反射后的红色光，使它们的方向向导光 装置75侧变化90度的角度。此外，通过在荧光轮71的出射面附近配置聚光透镜组155，从荧光轮71射出的光 束被聚光并向二向色镜151照射。同样，通过在第二光源82的出射面附近配置聚光透镜组155，使从第二光源82射 出的光束被聚光并向二向色镜151照射。另外，由于在二向色镜151和反射镜152之间配 置有导光装置入射透镜154，因此各色光作为被进一步聚光后的光束而入射导光装置75。因此，若使荧光轮71旋转并且以不同的定时从第一光源72和第二光源82射出 光，则红色、绿色以及蓝色的波段光从荧光轮71经由聚光光学系统依次入射导光装置75， 作为投影仪10的显示元件51的DMD根据数据对各色光进行分时显示，从而能够在屏幕上 生成彩色图像。而且，第一光源72以及第二光源82的点亮熄灭动作通过光源控制单元来分时控 制。作为该光源控制单元的光源控制电路41通过向第一区域1和第二区域2的一个边界 照射来自第一光源72的光，使第一光源72熄灭、使第二光源82点亮，以便从荧光轮71不 射出二个色的波段的合成光。具体地讲，如图6A所示，使该第一光源72熄灭的范围被决定为来自第一光源72 的光的大致圆形状的照射区域7不位于横跨第一区域1和第二区域2的位置。如图所示， 该第一光源熄灭范围是第一区域1和第二区域2的一个边界附近的由来自荧光轮71的光 的照射区域7的切线围成的范围。该切线是表示荧光轮71的规定位置的假想线，该第一光 源熄灭范围是以第一区域1以及第二区域2的边界线为中心且中心角为锐角的扇形区域， 在该区域位于被固定配置的第一光源72的中心轴上时，光源控制单元使第一光源72熄灭。S卩，通过旋转荧光轮71而使切线移动，在该切线位于被固定配置的第一光源72的 照射区域7的中心时，光源控制单元使第一光源72熄灭，在另一个切线位于照射区域7的 中心时，光源控制单元使第一光源72点亮。换言之，在荧光轮71旋转而边界线移动到与圆 形状的照射区域7接触的位置时，使第一光源72熄灭，在边界线通过照射区域7，在边界线 移动到与另一个与照射区域7接触的位置时，使第一光源72点亮。因此，光源控制单元在旋转的荧光轮71的第一区域1和第二区域2的边界接近第 一光源72的照射区域7时，熄灭第一光源72，以便在比该第一光源熄灭范围更大的范围内 使第一光源72熄灭。而且，在第一区域1和第二区域2的边界超过了第一光源72的照射 区域7时再次点亮第一光源72。其结果，能够防止在第一区域1和第二区域2的一个边界 发生光的混色。此外，如图6B所 示，通过使该第一光源72熄灭的范围设定为比导光装置75的入 射面的尺寸大的范围，能够可靠地防止该范围中的入射导光装置75的来自荧光轮71的光 的混色，从而获得良好的颜色再现性。
另外，图示的第一光源熄灭范围是使第一光源72熄灭、使第二光源82点亮的构 成，以便在二个扇形区域的一个边界不发生混色。然而，不仅限定于此，为了在二个扇形区 域的两个边界都不发生混色，也可以采用使第一光源72熄灭、使第二光源82点亮的构成， 从而按红、绿、红、蓝的顺序依次从光源装置63射出规定的波段光。下面，按照图7A、图7B和图7C所示的时间图来说明第一光源72和第二光源82的 点亮以及熄灭的定时。图中的轮角是用角度来表示将图6A和图6B所示的荧光轮71中的第一区域1和 第二区域2的一个边界线的位置作为基准(0度)时的轮面上的位置(具体地讲，被配置在 照射区域7的中心的轮面的位置)，该位置与荧光轮71的旋转一起移动。
图7A是表示从光源装置63以大致等间隔射出红色、绿色、蓝色的波段光的控制的 图。首先，光源控制单元在轮角60度的轮位置位于照射区域7的中心时使第一光源72点 亮。由此，向在荧光轮71的第一区域1形成的荧光体层131照射从第一光源72射出的光， 因此从荧光轮71发出的绿色荧光光(G)从光源装置63射出并入射导光装置75。此外，若荧光轮71旋转而轮角180度的轮位置到达照射区域7的中心，则向第二 区域2的扩散层141照射来自第一光源72的光。由此，扩散透射了荧光轮71的透射部的 蓝色光源光(B)从光源装置63射出并入射导光装置75。而且，在第一区域1和第二区域2的边界之前的轮角300度的轮位置位于第一光 源72的照射区域7的中心时，光源控制单元使第一光源72熄灭，并且使第二光源82点亮。 由此，仅来自第二光源82的红色光源光(R)从光源装置63射出并入射导光装置75。另外，在轮角60度的轮位置位于第一光源72的照射区域7的中心时，光源控制 单元再次使第一光源72点亮、使第二光源82熄灭。由此，从光源装置63射出绿色荧光光 (G)。因此，从光源装置63依次射出红(R)、绿(G)、蓝⑶的波段光，从而投影仪10根 据数据通过显示元件51来分时显示所入射的各色光，能够在屏幕上生成彩色图像。另外，为了防止第一光源72以及第二光源82两者都变为非点亮的状态而导致亮 度低的情况，光源控制单元以在即将熄灭第一光源72和第二光源82中的一个之前点亮另 一个光源的方式控制第一光源72和第二光源82的点亮以及熄灭定时。而且，由于发出红色光的第二光源82作为单色光源而被设置，能够通过光源控制 单元分别控制第一光源72和第二光源82，因此能够自由地改变第一光源72和第二光源82 的点亮时间，从而能够提供具有宽度大的明亮模式的光源装置63。此外，也可以使第一光源72以及第二光源82仅在规定时间同时点亮，并从光源装 置63射出作为补色的洋红色(M)、黄色(Y)的波段的光。具体地讲，如图7B所示，若使第 一光源72点亮并向第一区域1照射蓝色光源光则射出绿色光(R)，若通过旋转向第二区域 2照射光源光则射出蓝色光(B)。另外，若在射出蓝色光达规定时间之后点亮第二光源82， 则能够合成已透射荧光轮71的蓝色光和从第二光源82射出的红色光，从光源装置63射出 稳定的洋红色的波段光(M)并入射导光装置75。而且，在射出洋红色光(M)达规定时间之后，若仅熄灭第一光源72，则从光源装置 63射出来自第二光源82的红色光(R)。另外，在射出红色光(R)达规定时间之后，若不熄 灭第二光源82而点亮第一光源72，则合成来自第二光源82的红色光和从荧光轮71射出的绿色光，从而从光源装置63射出稳定的黄色(Y)的波段光并入射导光装置75。这样，光源控制单元分别控制第一光源72以及第二光源82的点亮，并进行使第一 光源72以及第二光源82以规定的定时仅在规定时间同时点亮的控制，以便仅在规定时间 内对接收来自第一光源72的光而从荧光轮71射出的光和从第二光源82射出的光进行合 成。其结果，不仅能够射出原色的波段光，还能够从光源装置63射出补色的波段光，能够提 高光源装置63的亮度并实现颜色再现性的提高。而且，如图7C所示，光源控制单 元能够控制第一光源72和第二光源82的点亮时 间以使各色光的射出时间的变短，自由地进行亮度的调整。此外，根据仅在射出规定的波段 光时为了抑制光源输出而光源控制单元控制第一光源72或第二光源82的构成，能够调整 配色。此外，如图4A、图4B及图6A和图6B所示，该荧光轮71不仅限于以具有二个扇形 区域的方式来形成的情况，还可以采用多种构成。例如，如图8A所示，可以在透明基材上形 成三个扇形区域，在第一区域1上设置射出绿色光(G)的绿色荧光体的层131，第二区域2 作为具有透射蓝色光(B)的扩散层141的透射部而形成，第三区域3上通过覆盖设置掩模 145而形成为不透射来自第一光源72的光源光的不透射部。这样，在规定的扇形区域形成不透射来自第一光源72的光的不透射部，且在利用 该不透射部切断第一光源72的光时照射第二光源82，从而能够在第一光源72 —直点亮的 状态下，从光源装置63射出第二光源82的红色光(R)。此外，如图8B所示，还可以在透明基材上形成三个扇形区域，在第一区域1上设置 绿色荧光体层131G，在第二区域2上设置能够射出作为补色的青绿色的波段的光的青绿色 荧光体层131C，将第三区域3形成为透射部。这样，不仅限于发出绿色波段的荧光光的荧光体的层131，也可以设置能够发出各 种波段光的荧光体的层131。而且，如图示所示，通过将第一光源点亮范围设定为从轮角30 度至轮角330度为止，将第二光源点亮范围设定为从轮角270度至轮角90度为止，在第一 光源72的照射区域中心位于从轮角330度至轮角30度为止的范围内时，从光源装置63仅 射出来自第二光源82的红色波段光(R)。而且，在照射区域中心位于从轮角30度至轮角90度为止的范围时，从光源装置63 射出合成了来自荧光轮71的绿色波段光和来自第二光源82的红色波段光而成的黄色波段 光(Y)。此外，在照射区域中心位于从轮角90度到轮角150度为止的范围时，从光源装置 63仅射出来自荧光轮71的绿色波段光(G)。另外，在照射区域中心位于从轮角150度到轮角210度为止的范围时，从光源装置 63仅射出来自荧光轮71的青绿色波段光(C)，在照射区域中心位置从轮角210度到轮角 270度为止的范围时，从光源装置63仅射出透射了荧光轮71的透射部的蓝色波段光(B)。而且，在照射区域中心位于从轮角270度到轮角330度为止的范围时，从光源装置 63射出由透射了荧光轮71的透射部的蓝色波段光和来自第二光源82的红色波段光合成的 洋红色波段光(M)。这样，通过配置多个种类的不同的荧光体层131，或者以多种组合来控制第一光源 72和第二光源82的点亮定时，能够提供可射出多种波段光的光源装置63。而且，光源的种类、配置场所也不仅限于上述的方式，第一光源72也可以使用蓝色发光二极管，第二光源82也可以使用发出红色波段的激光光的激光发光器。另外，通过 第一光源72采用蓝色激光发光器，能够射出高输出的激发光而高效率地激发荧光体，通过 第二光源82采用红色发光二极管，能够抑制产品的成本。 另外，如图5所示，不仅限于以来自第二光源82的光不照射荧光轮71的方式来构 成光学布置(layout)的情况，如图9所示，可以将第二光源82配置在第一光源72侧，使来 自第二光源82的光也照射荧光轮71。在该情况下，在荧光轮71和第一光源72之间的、第 一光源72的光轴和第二光源82的光轴交差的位置，配设使来自第一光源72的光透射并反 射来自第二光源82的光的二向色镜151。即，来自第二光源82的光也能够照射荧光轮71。而且，在这样的情况下，如图10所示，荧光轮71具有具有接受来自第一光源72 的光并发出荧光光的荧光体的层131的第一区域1 ；作为具有使来自第一光源72的光透射 的扩散层141的透射部的第二区域2 ；以及，作为使来自第二光源82的光透射的透射部的 第三区域3。而且，通过点亮第一光源72 (熄灭第二光源82)以向第一区域1和第二区域2 照射光，点亮第二光源82 (熄灭第一光源72)以向第三区域3照射光，能够从光源装置63 依次射出各色光。另外，在第二光源82为激光发光器的情况下，通过在第二区域2和第三区域3形 成扩散层141，能够使从第一光源72以及第二光源82射出的指向性高的激光光作为与从第 一区域1发出的荧光光相同的扩散光而透射。而且，在该情况下，设置在第二区域2和第三 区域3上的扩散层141可以根据所照射的光的特性而形成，可以被实施不同规格的光学处理。而且，还可以形成为荧光轮71的透射部不设置扩散层141，透射部通过通常的玻 璃板或者周围形成有框的透孔空间来形成，提供扩散效果的光学部件固定配置在最接近荧 光轮71的第一光源72侧或荧光轮71的出射侧等的激光光的光路上。此外，该光源装置63 的第一光源72以及第二光源82都是发光二极管的情况下，也可以在透射部和/或光路上 不设置扩散层141。这样，根据本发明，投影仪10具备使荧光体激发的第一光源72 ；具有发光效率良 好的种类的荧光体的荧光轮71 ；第二光源82，在荧光轮71上不形成作为发光效率比较低的 种类的荧光体的例如红色荧光体，该第二光源82是射出与该低发光效率的荧光体对应的 红色的波段光的单色光源。这样，提供能够使画面的亮度提高的光源装置63和具备该光源 装置63的投影仪10。此外，由于以规定的定时向荧光轮71照射光源光，与总是向荧光轮71照射光的情 况相比，向荧光轮71的照射时间减少，能够抑制温度上升。因此，能够抑制因荧光体的温度 上升而引起的发光效率的低下，能够提高荧光体的发光效率。而且，通过使第一光源72采用蓝色波段的激光发光器，能够高效率地使荧光体激 发并发光。此外，通过在荧光轮71上形成至少具有发出绿色波段光的荧光体的荧光体层 131，能够生成作为原色的绿色的波段光。另外，通过在透射部上设置扩散层141，能够使具 有指向性的激光光扩散透射并使原色的蓝色的波段光作为与荧光光相同的扩散光而入射 导光装置75。此外，本发明不仅限于以上的实施例，例如，可以采用不在投影仪10上设置光源 控制单元，而在光源装置63上分别设置光源控制单元的结构。此外，作为使图5所示的二向色镜151反射来自荧光轮71的光并透射来自第二光源82的光的特性的镜，也可以采用 将导光装置75配置在第二光源82的光轴上的光学布置。此外，作为使图9所示的二向色 镜151反射来自第一光源72的光并透射来自第二光源82的光的特性的镜，也可以采用交 换了第一光源72和第二光源82的位置的光学布置。此外，在上述的实施例中，第一光源72使用了蓝色波段的激光发光器，但不仅限 定于此，例如可以使用紫外线波段的激光发光器。在该情况下，优选在荧光轮71的透射部 配置发出与在反射部形成的荧光体层131所发出的波段光不同的波段的光的荧光体层。此外，在上述的实施例中，为了变换光轴方向以及根据波长选择透射和反射而使 用了二向色镜，但不仅限于此，例如也可以使用二向色棱镜等的其他的代替单元来代替上 述的二向色镜。这样，如图5、图9所示，由于光源装置63可以采用各种光学布置，因此不仅能够如 上述那样提高画面的亮度，还能够安装了这样的光源装置63的投影仪10等的设备的配置
自由度。 另外，透明基材上所形成的扇形区域也不仅限于等分的形成情况，也可以不等分 且形成4个以上的区域。而且，也可以采用下述构成在图10所示的第三区域3设有发出 红色波段光的荧光体的层131，在第三区域3位于照射区域中心时，使第一光源72和第二 光源82都点亮，将第二光源82作为增加红色光的光量的补助光源来利用。此外，作为第二 光源82，不仅限于采用发出红色波段光的光源的情况，也可以使用发出红色波段光以外的 光的、与从荧光体层131射出的荧光光以及从第一光源72射出的激发光不同的波段光的光 源。另外，荧光轮71不仅限于圆板形状，也可以形成矩形状的发光板来固定配置。在 该情况下，在第一光源72和发光板之间配设有使来自第一光源72的光的照射方向变化的 调整装置，或者，为了使第一光源72的位置以及/或者照射方向变化而进行驱动的光源驱 动装置，通过使来自第一光源72的光的照射点依次位于各扇形区域，能够通过聚光光学系 统使各色光入射导光装置75。而且，作为调整装置，可以采用使用了例如KTN结晶、声音光 学元件(acousto-optic device)、MEMS镜等的光偏光器。此外，本发明不仅限于以上的实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以自由 地变更、改良。虽然说明了多种典型的实施方式，但本发明不仅限于上述的实施方式。因此，本发 明的范围仅通过权利要求书的内容进行限定。
权利要求
一种光源装置，其特征在于，具有发光板，具有多个扇形区域，在该多个扇形区域上至少分别形成有接受激发光而发出规定的波段光的荧光体的层和使光透射的透射部；第一光源，向上述荧光体照射激发光；第二光源，发出与从上述荧光体层射出的荧光光以及从上述第一光源射出的激发光不同的波段光；聚光光学系统，使从上述发光板射出的光和从上述第二光源射出的光聚光在同一光路上；以及光源控制单元，对上述第一光源和第二光源的发光进行控制。
2.如根据权利要求1所记载的光源装置，其特征在于，上述发光板是由能够旋转控制的基材构成的轮。
3.根据权利要求1或权利要求2所记载的光源装置，其特征在于，上述光源控制单元使第一光源熄灭，以使相邻的扇形区域的至少一个边界不被照射来 自上述第一光源的光。
4.根据权利要求3所记载的光源装置，其特征在于，在上述第一光源熄灭期间，使上述第二光源点亮。
5.根据权利要求1所记载的光源装置，其特征在于，上述第一光源是蓝色波段的激光发光器。
6.根据权利要求5所记载的光源装置，其特征在于，上述荧光体是接受激发光并至少发出绿色的波段光的荧光体。
7.根据权利要求5或权利要求6所记载的光源装置，其特征在于，在上述发光板的透射部形成有使来自上述第一光源的光扩散的扩散层。
8.根据权利要求1所记载的光源装置，其特征在于，在上述发光板的透射部形成有荧光体层，该荧光体层接受来自上述第一光源的激发光 并发出与上述荧光体的层所发出的规定的波段光不同的波段的光。
9.根据权利要求5或权利要求6所记载的光源装置，其特征在于，上述第二光源是红色波段的发光二极管。
10.根据权利要求1所记载的光源装置，其特征在于，在上述透明基材中的配置有上述荧光体的层的扇形区域的表面，形成有透射上述激发 光且反射其他的波段光的二向色层。
11.根据权利要求1所记载的光源装置，其特征在于，在上述第一光源的光轴和第二光源的光轴交差的位置配置二向色镜，该二向色镜使 来自上述发光板的光透射、使来自上述第二光源的光反射，或者，使来自上述发光板的光反 射、使来自上述第二光源的光透射，防止来自上述第二光源的光向上述发光板照射。
12.根据权利要求11所记载的光源装置，其特征在于，上述光源控制单元分别对上述第一光源以及第二光源进行点亮控制，并且能够进行使 上述第一光源和第二光源同时点亮的控制，以便仅在规定时间合成接受来自上述第一光源 的光而从上述发光板射出的光和从第二光源射出的光。
13.根据权利要求1所记载的光源装置，其特征在于，在上述第一光源的光轴和第二光源的光轴交差的位置配置有二向色镜，该二向色镜使 来自上述第一光源的光透射、使来自上述第二光源的光反射，或者，使来自上述第一光源的 光反射、使来自上述第二光源的光透射，该光源装置构成为使来自上述第二光源的光透射上述发光板的透射部。
14.一种投影仪，其特征在于，具备 光源装置；显示元件；将来自上述光源装置的光向上述显示元件导光的光源侧光学系统； 将从上述显示元件射出的图像投影在屏幕上的投影侧光学系统；以及 控制上述光源装置和/或显示元件的投影仪控制单元， 上述光源装置是权利要求1所述的光源装置。
全文摘要
一种光源装置以及具有该光源装置的投影仪，该光源装置具有发光板，具有多个扇形区域，在该多个扇形区域上至少分别形成接受激发光而发出规定的波段光的荧光体的层和使光透射的透射部；第一光源，向上述荧光体照射激发光；第二光源，发出与从上述荧光体层射出的荧光光和从上述第一光源射出的激发光不同的波段光；聚光光学系统，使从上述发光板射出的光和从上述第二光源射出的光聚光在同一光路上；以及光源控制单元，对上述第一光源和第二光源的发光进行控制。
文档编号G03B21/00GK101937166SQ201010221400
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者宫崎健, 小川昌宏 申请人:卡西欧计算机株式会社