投影机的制作方法

专利名称：投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影机。
背景技术：
现有，已知有具备生成激励光的多个固体光源和从激励光生成荧光的荧光生成部并且具备生成照明光的照明装置、根据图像信息对来自照明装置的照明光进行调制的光调制装置、对来自光调制装置的光进行投影的投影光学系统的投影机(例如参照专利文献 1)。根据现有的投影机，可以使用生成特定波长的激励光的多个固体光源投影所期望的高亮度彩色图像。专利文献1特开2004-327361号公报但是，在现有的投影机中，由于通过从激励光生成荧光而生成由投影机使用的全部色光，所以存在着施加于荧光层的热负荷大、因之难以实现进一步高亮度化的问题。

发明内容
因此，本发明是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于提供与现有的投影机相比可以实现进一步高亮度化的投影机。[1]本发明的投影机，具备照明装置，其生成照明光；光调制装置，其根据图像信息对来自前述照明装置的前述照明光进行调制；以及投影光学系统，其投影来自前述光调制装置的光；其中，作为前述照明装置，具备第1照明装置，其具备生成激励光的第1固体光源、从由前述第1固体光源生成的前述激励光生成荧光的荧光生成部和用于将来自前述荧光生成部的前述荧光的面内光强度分布均勻化的透镜积分器光学系统；以及第2照明装置，其具备生成特定的色光的第2固体光源和用于将由前述第2固体光源生成的前述色光的面内光强度分布均勻化的棒式积分器光学系统。因此，根据本发明的投影机，由于关于特定的色光，从第2固体光源直接生成，所以可以减小对荧光层施加的热负荷，结果，与现有的投影机相比可以实现进一步高亮度化。此外，根据本发明的投影机，由于作为照明装置，具备第1照明装置和第2照明装置，所述第1照明装置以从第1固体光源所生成的激励光而生成的荧光为照明光，所述第2 照明装置直接以由第2固体光源生成的色光为照明光，所以关于与直接以由固体光源生成的色光为照明光相比、以从固体光源所生成的激励光而生成的荧光为照明光这一方成为高光利用效率的色光(例如绿色光)使用第1照明装置来生成，关于与以从固体光源所生成的激励光而生成的荧光为照明光相比直接以由固体光源生成的色光为照明光这一方成为高光利用效率的色光(例如，蓝色光)使用第2照明装置来生成，由此可以进一步提高光利用效率而实现进一步高亮度化。另外，关于无论直接以由固体光源生成的色光为照明光还是以从固体光源所生成的激励光而生成的荧光为照明光、光利用效率都不改变的色光和/或即使与以从固体光源所生成的激励光而生成的荧光为照明光相比，直接以由固体光源生成的色光为照明光这一方为高光利用效率、其差异也较小的色光(例如红色光)，也可以在第1照明装置及第2照明装置的任一方中生成。 此外，根据本发明的投影机，在第2照明装置中，使用光利用效率稍微低、相反可以将来自固体光源的光均勻化的棒式积分器光学系统，使来自第2固体光源的色光的面内光强度分布均勻化，并且在第1照明装置中，使用光利用效率高的透镜积分器光学系统，使来自荧光生成部的荧光的面内光强度分布均勻化，由此可以投影具有高的光利用效率且明亮度不均少的投影图像。

另外，所谓“透镜积分器光学系统”，指具备多个透镜阵列及重叠透镜，将所入射的光分割为多个部分光束，且在被照明区域使多个部分光束重叠由此将光的面内光强度分布均勻化的积分器光学系统。此外，所谓“棒式积分器光学系统”，指具备积分器棒，使所入射的光在积分器棒内多重反射由此将光的面内光强度分布均勻化的积分器光学系统。[2]在本发明的投影机中，优选地，前述第1照明装置，具备多个第1固体光源作为前述第1固体光源；前述第2照明装置，具备多个第2固体光源作为前述第2固体光源。由此，通过这样的结构，可以使用多个固体光源实现进一步高亮度化。[3]在本发明的投影机中，优选地，前述第1固体光源及前述第2固体光源包括半导体激光器。因为半导体激光器小型且是高输出的，所以通过上述的结构，可以实现第1照明装置及第2照明装置的小型化及高输出化。另外，因为半导体激光器具有上述的特征，所以在使用半导体激光器作为上述[2] 中记载的投影机中的第1固体光源及第2固体光源的情况下，可以将这些第1固体光源及第2固体光源以高密度集成化，可以实现第1照明装置及第2照明装置的进一步高输出化。[4]在本发明的投影机中，优选地，前述透镜积分器光学系统构成为，作为前述荧光射出偏振方向一致的荧光；前述棒式积分器光学系统构成为，作为前述色光射出偏振方向一致的色光。通过这样的结构，特别是在具备液晶光调制装置作为光调制装置的投影机中可以设定为最佳的结构。[5]在本发明的投影机中，优选地，前述棒式积分器光学系统，具备积分器棒，其在内部使前述色光多重反射；反射镜，其与前述积分器棒的入射面相接而配置，并且具有导入来自前述第2固体光源的前述色光的色光导入孔；λ/4板，其与前述积分器棒的射出面相接而配置；以及反射型偏振板，其与前述λ/4板的射出面相接而配置。通过这样的结构，可以高效地将由第2固体光源生成的色光设定为偏振方向一致了的色光[6]在本发明的投影机中，优选地，前述第2照明装置具备使前述色光以散射的状态入射于前述积分器棒的散射单元。通过这样的结构，可以将具有各种入射角的色光导入于积分器棒内，结果，可以将面内光强度分布设定为更加均勻的分布。另外，上述的结构在使用难以使面内光强度分布均勻化的半导体激光器作为固体光源的情况下特别有效。作为散射单元，例如能够使用使玻璃表面粗糙化而成的散射板、在玻璃表面涂敷散射性涂料而成的散射板、在内部分散有散射微粒的散射板等。此外，也能够在积分器棒的入射面的与色光导入孔对应的部分形成散射面，将该散射面用作为散射单元。[7]在本 发明的投影机中，优选地，作为前述第1照明装置，具备射出红色光及绿色光双方的第1照明装置；作为前述第2照明装置，具备射出蓝色光的第2照明装置。由于关于蓝色光，与使用从固体光源所生成的激励光而生成的荧光作为照明光相比、直接使用由固体光源生成的色光作为照明光这一方存在高光利用效率且高亮度的固体光源，所以通过上述的结构，可以进一步提高光利用效率而实现进一步高亮度化。[8]在本发明的投影机中，优选地，作为前述第1照明装置，具备射出绿色光的第1 照明装置；作为前述第2照明装置，具备射出红色光的第2照明装置和射出蓝色光的第2照明装置。由于关于红色光，也与使用从固体光源所生成的激励光而生成的荧光作为照明光相比、直接使用由固体光源生成的色光作为照明光这一方存在高光利用效率且高亮度的固体光源，所以通过上述的结构，可以进一步提高光利用效率而实现进一步高亮度化。[9]在本发明的投影机中，前述第1固体光源，生成在430nm 450nm具有强度峰值的蓝色光；前述射出蓝色光的第2照明装置的前述第2固体光源，生成在450nm 480nm 具有强度峰值的蓝色光。由于在使用蓝色光作为色光的情况下，从视觉性的观点来看优选使用450nm 480nm的蓝色光，此外，在使用蓝色光作为激励光的情况下，从荧光的生成效率的观点来看优选使用430nm 450nm的蓝色光，所以通过上述的结构，可以进一步提高光利用效率而实
现进一步高亮度化。


图1是表示实施方式1所涉及的投影机1000的光学系统的俯视图。图2是从准直透镜阵列30侧观察实施方式1的第1固体光源阵列20的图。图3是表示实施方式1中的第1固体光源24的发光强度特性、荧光体的发光强度特性以及第2固体光源224的发光强度特性的曲线图。图4是表示实施方式2所涉及的投影机1002的光学系统的俯视图。图5是表示实施方式2中的荧光体的发光强度特性及第2固体光源224R的发光强度特性的曲线图。图6是表示变形例1所涉及的投影机1004的光学系统的俯视图。图7是表示变形例2所涉及的投影机1006的光学系统的俯视图。图8是表示变形例3所涉及的投影机1008 (未图示符号)的光学系统的一部分的俯视图。图9是表示变形例4所涉及的投影机1010的光学系统的俯视图。图10是变形例5的棒式积分器光学系统700的顶面图。符号说明20,160...第1固体光源阵列，22...基板，24、164...第1固体光源，30、170、 230、230R...准直透镜阵列，32、172、232、232R...准直透镜，40、80、180、240、240R...聚光光学系统，50、51、51R、56...荧光生成部，52、53、53R、55...荧光层，54、54R...透明部件，55...反射部件，60...聚光光学系统，70、72、310...分色镜，82、372...(聚光光学系统的)第1透镜，84、374···(聚光光学系统的)第2透镜，100、102、104、106··.第1照明装 g, 100axU02axU04axU06ax...第1照明光轴，110...透镜积分器光学系统，120...第 1透镜阵列，122...第1小透镜，130...第2透镜阵列，132...第2小透镜，140...偏振变换元件，150...重叠透镜，200、200R、202...第2照明装置，220、220R...第2固体光源阵列，224、224R...第2固体光源，250、250R、252、700. · ·棒式积分器光学系统，260、260R(棒式积分器光学系统的)反射镜，262、262R...反射镜主体，264、264R...色光导入孔，270、 270R、276、710...积分器棒，272、272R...棒部，274、274R...棱镜部，280、280R. . . λ/4 板，290、290R...反射型偏振板，300...色分离导光光学系统，320,330...(色分离导光光学系统的)反射镜，350R、350G...聚光透镜，360...导光光学系统，370...(导光光学系统的)聚光光学系统，380...(导光光学系统的)反射镜，400R、400G、400B...液晶光调制装置，500...十字分色棱镜，600...投影光学系统，720...偏振分离层，730...反射层， 740... λ/2 板，1000、1002、1004、1006、1010...投影机，SCR...屏幕。
具体实施方式
以下，关于本发明的投影机，基于图示的实施方式进行说明。实施方式1图1是表示实施方式1所涉及的投影机1000的光学系统的俯视图。图2是从准直透镜阵列30侧观察实施方式1的第1固体光源阵列20的图。图3是表示实施方式1中的第1固体光源24的发光强度特性、荧光体的发光强度特性以及第2固体光源224的发光强度特性的曲线图。图3(a)是表示第1固体光源24的发光强度特性的曲线图，图3(b)是表示荧光层52所含有的荧光体的发光强度特性的曲线图，图3(c)是表示第2固体光源224的发光强度特性的曲线图。所谓发光强度特性，如果是光源，则指在施加电压时以怎样程度的强度射出怎样波长的光的特性，如果是荧光体，则指在激励光入射时以怎样程度的强度射出怎样波长的光的特性。曲线图的纵轴表示相对发光强度，将发光强度最强的波长下的发光强度设定为1。曲线图的横轴表示波长。另外，在各附图中，符号R表示红色光，符号G表示绿色光，符号B表示蓝色光。在本说明书以及附图中，关于与光学系统不直接相关的构成要素(框体和/或用于固定构成要素的固定工具等)，省略了记载及图示。实施方式1所涉及的投影机1000，如图1所示，具备第1照明装置100 ；第2照明装置200 ；色分离导光光学系统300 ；作为光调制装置的3个液晶光调制装置400R、400G、 400B ；十字分色棱镜500 ；投影光学系统600。第1照明装置100具备第1固体光源阵列20、准直透镜阵列30、聚光光学系统 40、荧光生成部50、准直光学系统60、透镜积分器光学系统110。第1照明装置100射出红色光以及绿色光双方。第1固体光源阵列20，如图2所示，具有基板22以及生成激励光(蓝色光)的25 个第1固体光源24。在第1固体光源阵列20中，25个第1固体光源24配置为5行5列的矩阵状。在图2中，仅对最左上方的第1固体光源24赋予了符号。另外，在本发明的投影机中，第1固体光源的数量并不限定于25个。此外，在使用多个第1固体光源的情况下，各个第1固体光源也可以独立地配置。后述的第2固体光源也是同样。基板22，具有搭载第1固体光源24的功能。详细的说明省略，但是基板22 —并具有提供对第1固体光源24的电力供给的媒介的功能和/或将使第1固体光源24产生的热散热的功 能等。第1固体光源24，包括半导体激光器，该半导体激光器生成蓝色光(发光强度的峰值约440nm、参照图3(a))作为激励光。S卩，第1固体光源24，满足生成在430nm 450nm 具有强度峰值的蓝色光的条件。该半导体激光器，如图2所示构成为具有长方形形状的发光区域，发光区域的沿着短边方向的扩展角比前述发光区域的沿着长边方向的扩展角大。 半导体激光器的发光区域的大小为例如长边18 μ m、短边2 μ m。准直透镜阵列30，如图1所示，具有与25个第1固体光源24对应地设置、将由25 个第1固体光源24生成的光分别大致平行化的多个准直透镜32 (仅对端部的一个图示符号)。基于图示的说明省略，但是多个准直透镜32配置为5行5列的矩阵状。准直透镜32，其详细的说明省略，但是包括入射面为双曲面并且射出面为平面的非球面平凸透镜。聚光光学系统40，将来自准直透镜阵列30的光聚光于预定的聚光位置。聚光光学系统40，其详细的说明省略，但是包括入射面为平面并且射出面为双曲面的非球面平凸透
^Ml O荧光生成部50，从由第1固体光源24生成的激励光(蓝色光)生成荧光(红色光及绿色光)。荧光生成部50，具有荧光层52及支持荧光层52的透明部件54。荧光生成部50整体具有正方形的板状形状，其固定于预定的位置(参照图1)。荧光生成部50，是入射激励光(蓝色光)的一侧与射出所生成的荧光的一侧为相反侧的所谓透射型的荧光生成部。荧光生成部50配置于由聚光光学系统40会聚的蓝色光以聚焦的状态入射于荧光层52的位置。荧光层52，包括含有本身为YAG类荧光体的(Y，GcD3 (Al, Ga)5012:Ce的层。而且， 荧光层也可以包括含有(Y，Gd)3(Al，Ga)5012:Ce以外的YAG类荧光体的层、包括含有硅酸盐类荧光体的层或者包括含有TAG类荧光体的层。另外，也可以包括含有将激励光变换为红色光的荧光体(例如CaAlSiN3红色荧光体)与将激励光变换为绿色光的荧光体(例如β 硅铝氧氮聚合物(寸〃 τ· 口 > )绿色荧光体)的混合物的层。荧光层52，从来自聚光光学系统40的蓝色光生成包含红色光(发光强度的峰值 约eiOnm)以及绿色光(发光强度的峰值约550nm)的荧光(参照图3(b))。透明部件54，例如包括石英玻璃或光学玻璃。在荧光层52的聚光光学系统40侧，也可以形成使来自聚光光学系统40的蓝色光通过而反射荧光的层(所谓的分色涂层)。准直光学系统60将来自荧光生成部50的荧光大致平行化。准直光学系统60如图ι所示，具备第ι透镜62以及第2透镜64。第1透镜62以及第2透镜64包括双凸透镜。而且，第1透镜以及第2透镜的形状，并不限定于上述形状，总之，只要包括第1透镜以及第2透镜的准直光学系统是将来自荧光生成部的光大致平行化的形状即可。此外，构成准直光学系统的透镜的块数，既可以是1块，也可以是3块以上。透镜积分器光学系统110，将荧光的面内光强度分布均勻化。透镜积分器光学系统 110，具备第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振变换元件140和重叠透镜150。
第1透镜阵列120，如图1所示，具有用于将来自准直光学系统60的光分割为多个部分光束的多个第1小透镜122。第1透镜阵列120，具有作为将来自准直光学系统60的光分割为多个部分光束的光束分割光学元件的功能，其具有多个第1小透镜122在与第1 照明光轴IOOax正交的面内排列为多行、多列的矩阵状而成的结构。基于图示的说明省略， 但是第1小透镜122的外形形状，与液晶光调制装置400R、400G的作为光调制区域的图像形成区域的外形形状相关，是大致相似形状。第2透镜阵列130，具有与第1透镜阵列120的多个第1小透镜122对应的多个第 2小透镜132。第2透镜阵列130，与重叠透镜150 —起，具有使第1透镜阵列120的各第1 小透镜122的像成像于液晶光调制装置400R、400G的图像形成区域附近的功能。第2透镜阵列130，具有多个第2小透镜132在与第1照明光轴IOOax正交的面内排列为多行、多列的矩阵状而成的结构。偏振变换元件140，是将通过第1透镜阵列120分割而成的各部分光束作为包括偏振方向一致了的大致一种直线偏振光的光而射出的偏振变换元件。偏振变换元件140，具有偏振分离层，其使来自准直光学系统60的光所包含的偏振分量之中的一种直线偏振分量直接透射，使其他的直线偏振分量向与第1照明光轴 IOOax垂直的方向反射；反射层，其使由偏振分离层反射的其他的直线偏振分量向与第1照明光轴IOOaz平行的方向反射；λ /2板，其将由反射层反射后的其他的直线偏振分量变换为一种直线偏振分量。透镜积分器光学系统110，通过具备偏振变换元件140，射出偏振方向一致了的荧光。重叠透镜150，使来自偏振变换元件140的各部分光束在被照明区域重叠。重叠透镜150，是用于使该部分光束聚光而重叠于液晶光调制装置400R、400G的图像形成区域附近的光学元件。重叠透镜150以重叠透镜150的光轴与第1照明光轴IOOax大致一致的方式配置。另外，重叠透镜，也可以包括将多个透镜组合而成的复合透镜。第2照明装置200，具备第2固体光源阵列220、准直透镜阵列230、聚光光学系统240、棒式积分器光学系统250。第2照明装置200，作为色光射出蓝色光。第2固体光源阵列220，具有基板222 (未图示符号)及生成特定的色光(蓝色光) 的25个第2固体光源224。第2固体光源阵列，除了第2固体光源224以外，具有与第1固体光源阵列20同样的结构。第2固体光源224，除了包括生成蓝色光(发光强度的峰值约460nm，参照图 3(c))(即，第2固体光源224满足生成在450nm 480nm具有强度峰值的蓝色光的条件) 作为色光的半导体激光器以外，具有与第1固体光源24同样的结构。准直透镜阵列230与准直透镜阵列30、聚光光学系统240与聚光光学系统40分别具有基本同样的结构，从而省略说明。棒式积分器光学系统250，将由第2固体光源224生成的色光(蓝色光)的面内光强度分布均勻化。棒式积分器光学系统250，具备反射镜260、积分器棒270、λ /4板280、 反射型偏振板290。棒式积分器光学系统250的射出面(即反射型偏振板290的射出面)配置于液晶光调制装置400B的附近。 反射镜260，与积分器棒270的入射面相接而配置，具有导入由第2固体光源224 生成、经过了准直透镜阵列230及聚光光学系统240的蓝色光的色光导入孔264。由符号 262表示的是反射镜主体，该反射镜主体262在积分器棒270侧具有反射面。积分器棒270在内部使蓝色光多重反射。积分器棒，具有棒部272及棱镜部274。 积分器棒270整体的入射面是棒部272的入射面，整体的射出面是棱镜部274的射出面。棒部272具有棱柱状的形状且为实心。另外，作为棒部，也能够使用中空的类型。 基于图示的说明省略，但是棒部272的剖面形状，与液晶光调制装置400B的作为光调制区域的图像形成区域的外形形状相关，是大致相似形状。棱镜部274，具有使来自棒部272的光的行进方向朝向液晶光调制装置400B侧的功能。棱镜部274的入射面及射出面，具有与棒部272的剖面形状同样的形状。在反射镜260的色光导入孔264，基于图示的说明省略，但是设置有使蓝色光以散射的状态入射于积分器棒270的散射单元。该散射单元，包括使玻璃表面粗糙化而成的散射板(即磨砂玻璃)。另外，也可以使用上述的散射单元以外的散射单元。此外，在即使没有散射单元也能够使色光的面内光强度分布成为均勻的分布的情况下，也可以不使用散射单元。λ /4板280，与积分器棒270的射出面相接而配置。λ /4板280是使通过的光的偏振状态变化的波长板的一种，通过λ/4板280的光，其一种偏振分量的相位与另一种偏振分量的相位产生η/2(1/4波长)的偏离。例如，包括一种直线偏振分量的光若通过一次 λ/4板，则成为包括一种方向(例如向右方旋转)的圆偏振分量的光，该一定方向的圆偏振光若再次通过λ /4板，则成为包括另一种直线偏振分量的光，该包括另一种直线偏振分量的光若进而通过λ/4板，则成为包括另一方向(例如向左方旋转)的圆偏振分量的光。反射型偏振板290，与λ /4板280的射出面相接而配置。反射型偏振板290，使来自λ /4板280的光所包含的偏振分量之中一种直线偏振分量直接透射，使另一种直线偏振分量朝向λ/4板280反射。作为反射型偏振板290，例如能够使用线栅型的反射型偏振板。 通过反射型偏振板290，棒式积分器光学系统250构成为射出偏振方向一致了的蓝色光。在此，说明实施方式1的棒式积分器光学系统250的光的流程。来自聚光光学系统240的蓝色光，首先从反射镜260的色光导入孔264入射，在积分器棒270内多重反射之后，经过λ /4板280而到达反射型偏振板290。到达了反射型偏振板290的蓝色光之中包括一种直线偏振分量的蓝色光通过反射型偏振板290而入射于液晶光调制装置400Β。包括另一种直线偏振分量的蓝色光被反射型偏振板290反射并通过λ /4板280而成为包括另一方向的圆偏振分量的光，并且经过积分器棒270而由反射镜 260反射，并再次经过积分器棒270且通过λ /4板280而成为一种直线偏振分量，并通过反射型偏振板290而入射于液晶光调制装置400Β。另外，即使在通过积分器棒270内的反射等偏振状态产生了散乱的情况下，通过上述过程的反复，蓝色光也会作为包括一种直线偏振分量的蓝色光而从棒式积分器光学系统250射出。而且，由反射型偏振板290反射且经过积分器棒270到达反射镜260的蓝色光的一部分，通过色光导入孔264而丢失，但是通过将色光导入孔264的大小设定为微小的大小，可以减少所丢失的蓝色光。
色分离导光光学系统300，具备分色镜310、反射镜320、330。色分离导光光学系统 300，具有将来自第1照明装置100的光分离为红色光及绿色光并将各个色光导光至作为照明对象的液晶光调制装置400R、400G。在色分离导光光学系统300与液晶光调制装置400R、400G之间，配置有聚光透镜 350R、350G。分色 镜310是在基板上形成有反射绿色光并使红色光通过的波长选择透射膜的镜体。反射镜320是反射绿色光分量的反射镜。反射镜330是反射红色光分量的反射镜。通过了分色镜310的红色光，由反射镜330反射，通过聚光透镜350而入射于红色光用的液晶光调制装置400R的图像形成区域。由分色镜310反射后的绿色光，由反射镜320进一步反射，通过聚光透镜350G而入射于绿色光用的液晶光调制装置400G的图像形成区域。液晶光调制装置400R、400G、400B根据图像信息对所入射的色光进行调制而形成彩色图像，液晶光调制装置400R、400G为第1照明装置100的照明对象，液晶光调制装置 400B为第2照明装置200的照明对象。而且，省略了图示，但是在聚光透镜350R、350G与液晶光调制装置400R、400G之间以及第2照明装置200的反射型偏振板290与液晶光调制装置400B之间，分别介入配置有入射侧偏振板，在液晶光调制装置400R、400G、400B与十字分色棱镜500之间，分别介入配置有射出侧偏振板。通过这些入射侧偏振板、液晶光调制装置 400R、400G、400B以及射出侧偏振板，进行所入射的各色光的光调制。液晶光调制装置400R、400G、400B是具有将作为电光物质的液晶密闭封入于一对透明的玻璃基板而成的光调制区域的透射型的液晶光调制装置，其例如以多晶硅TFT作为开关元件，根据所提供的图像信号对从入射侧偏振板射出的一种直线偏振光的偏振方向进行调制。十字分色棱镜500，是对从射出侧偏振板射出的按每一色光进行了调制的光学像进行合成而形成彩色图像的光学元件。该十字分色棱镜500，呈将4个直角棱镜粘贴而成的俯视大致正方形形状，在将直角棱镜彼此粘贴而成的大致X字状的界面，形成有电介质多层膜。在大致X字状的一个界面形成的电介质多层膜反射红色光，在另一个界面形成的电介质多层膜反射蓝色光。通过利用这些电介质多层膜，使红色光以及蓝色光折曲，与绿色光的行进方向一致，而对3种色光进行合成。从十字分色棱镜500射出的彩色图像，通过投影光学系统600放大投影，在屏幕 SCR上形成图像。接着，说明实施方式1所涉及的投影机1000的效果。根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于关于特定的色光(蓝色光)，从第2固体光源224直接生成，所以可以减小对荧光层52施加的热负荷，结果，与现有的投影机相比可以实现进一步高亮度化。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于作为照明装置，具备第1照明装置100和第2照明装置200，所述第1照明装置100以从激励光(蓝色光)生成的荧光(红色光及绿色光)为照明光，该激励光由第1固体光源24生成，所述第2照明装置200直接以由第2固体光源224生成的色光(蓝色光)为照明光，所以通过关于绿色光使用第1照明装置100来生成，关于蓝色光使用第2照明装置200来生成，可以进一步提高光利用效率而实现进一步高亮度化。此外 ，根据实施方式1所涉及的投影机1000，在第2照明装置200中，使用光利用效率稍微低、相反可以将来自固体光源的光均勻化的棒式积分器光学系统250，使来自第2 固体光源224的色光的面内光强度分布均勻化，并且在第1照明装置100中，使用光利用效率高的透镜积分器光学系统110，使来自荧光生成部50的荧光的面内光强度分布均勻化， 由此可以投影具有高的光利用效率且明亮度不均少的投影图像。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于第1照明装置100具备多个第1 固体光源24作为第1固体光源，第2照明装置具备多个第2固体光源224作为第2固体光源，所以可以使用多个固体光源实现进一步高亮度化。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于第1固体光源24及第2固体光源224包括半导体激光器，所以可以实现第1照明装置100及第2照明装置200的小型化及高输出化。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于作为第1固体光源24及第2固体光源224使用半导体激光器，所以可以将这些第1固体光源24及第2固体光源224以高密度集成化，可以实现第1照明装置100及第2照明装置200的进一步高输出化。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于透镜积分器光学系统110构成为作为荧光射出偏振方向一致了的荧光，棒式积分器光学系统250构成为作为色光射出偏振方向一致了的色光，所以在具备液晶光调制装置作为光调制装置的投影机中可以形成为最佳的结构。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于棒式积分器光学系统250具备积分器棒270、反射镜260、λ /4板280和反射型偏振板290，所以可以高效地将由第2固体光源224生成的色光设定为偏振方向一致了的色光。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于第2照明装置200具备使色光以散射的状态入射于积分器棒270的散射单元，所以可以将具有各种入射角的色光导入至积分器棒270内，结果，可以将面内光强度分布设定为更加均勻的分布。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于作为第1照明装置，具备射出红色光及绿色光双方的第1照明装置100，作为第2照明装置，具备射出蓝色光的第2照明装置200，所以由于直接使用由固体光源生成的色光作为照明光这一方从第2照明装置200射出存在高光利用效率且高亮度的固体光源的蓝色光，所以可以进一步提高光利用效率而实现进一步高亮度化。此外，根据实施方式1所涉及的投影机1000，由于第1固体光源24生成在440nm 具有强度峰值的蓝色光，射出蓝色光的第2照明装置200的第2固体光源224生成在460nm 具有强度峰值的蓝色光，所以由于使用生成从视觉性的观点来看优选的蓝色光的第2固体光源224和生成从荧光的生成效率的观点来看优选的蓝色光的第1固体光源24，所以可以进一步提高光利用效率而实现进一步高亮度化。实施方式2图4是表示实施方式2所涉及的投影机1002的光学系统的俯视图。
图5是表示实施方式2中的荧光体的发光强度特性及第2固体光源224R的发光强度特性的曲线图。图5(a)是表示荧光层53所含有的荧光体的发光强度特性的曲线图， 图5(b)是表示第2固体光源224R的发光强度特性的曲线图。实施方式2所涉及的投影机1002，基本上具有与实施方式1所涉及的投影机1000 同样的结构，但是照明装置的结构与实施方式1所涉及的投影机1000的情况不同。S卩，在实施方式2所涉及的投影机1002中，如图4所示，作为第1照明装置，具备射出绿色光的第 1照明装置102，作为第2照明装置，具备射出红色光的第2照明装置200R和射出蓝色光的第2照明装置200。此外，伴随于此，投影机1002不具备色分离导光光学系统及红色光用的聚光透镜。第1照明装置102，除了荧光生成部51的结构以外，具有与实施方式1中的第1照明装置100基本同样的结构。荧光生成部51，除了具有从来自聚光光学系统40的蓝色光生成包含绿色光(发光强度的峰值约570nm，参照图5(a))的荧光的荧光层53以外，具有与实施方式1中的荧光生成部50基本同样的结构。荧光层53，包括含有将蓝色光变换为绿色光的荧光体(例如β硅铝氧氮聚合物绿色荧光体)的层。第2照明装置200R，除了第2固体光源224R的结构以外，具有与实施方式1中的第2照明装置200基本同样的结构。第2固体光源224R，除了包括作为色光而生成红色光(发光强度的峰值约 640nm，参照图5(b))的半导体激光器以外，具有与第1固体光源24同样的结构。如上所述，实施方式2所涉及的投影机1002，照明装置的结构与实施方式1所涉及的投影机1000的情况不同，但是与实施方式1所涉及的投影机1000同样，由于关于特定的色光(蓝色光及红色光)，从第2固体光源224、224R直接生成，所以可以减小对荧光层52 施加的热负荷，结果，与现有的投影机相比可以实现进一步高亮度化。此外，根据实施方式2所涉及的投影机1002，与实施方式1所涉及的投影机1000 同样，由于作为照明装置，具备第1照明装置102和第2照明装置200，所述第1照明装置 102以从第1固体光源24所生成的激励光(蓝色光)生成的荧光(绿色光)为照明光，所述第2照明装置200直接以由第2固体光源224生成的色光(蓝色光)为照明光，所以通过关于绿色光使用第1照明装置102来生成，关于蓝色光使用第2照明装置200来生成，可以进一步提高光利用效率而实现进一步高亮度化。此外，根据实施方式2所涉及的投影机1002，与实施方式1所涉及的投影机1000 同样，在第2照明装置200、200R中，使用光利用效率稍微低、相反可以将来自固体光源的光均勻化的棒式积分器光学系统250、250R，使来自第2固体光源224、224R的色光的面内光强度分布均勻化，并且在第1照明装置102中，使用光利用效率高的透镜积分器光学系统110， 使来自荧光生成部51的荧光的面内光强度分布均勻化，由此可以投影具有高的光利用效率且明亮度不均少的投影图像。此外，根据实施方式2所涉及的投影机1002，由于作为第1照明装置，具备射出绿色光的第1照明装置102，作为第2照明装置，具备射出红色光的第2照明装置200R和射出蓝色光的第2照明装置200，所以由于直接使用由固体光源生成的色光作为照明光这一方从第2照明装置200射出存在高光利用效率且高亮度的固体光源的红色光，所以可以进一步提高光利用效率而实现进一步高亮度化。此外，根据实施方式2所涉及的投影机1002，由于除了照明装置的结构与实施方式1所涉及的投影机1000不同以外，具有与实施方式1所涉及的投影机1000同样的结构， 所以也具有实施方式1所涉及的投影机1000所具有的效果之中相应的效果。以上，基于上述实施方式说明了本发明，但是本发明并不限定于上述的实施方式。 在不脱离其主旨的范围内可以以各种方式来实施，例如也可以如以下那样变形。(1)在上述各实施方式中， 作为荧光生成部使用了所谓的透射型的荧光生成部，但是本发明并不限定于此。图6是表示变形例1所涉及的投影机1004的光学系统的俯视图。 变形例1所涉及的投影机1004，如图6所示，具备第1照明装置104，该第1照明装置104具备反射蓝色光且使红色光及绿色光通过的分色镜70、荧光生成部56和使来自分色镜70的光聚光并且将来自荧光生成部56的光大致平行化的聚光光学系统80，所述荧光生成部56 具有荧光层52及支持荧光层52的反射部件55。荧光生成部56是入射激励光(蓝色光) 的一侧与射出所生成的荧光的一侧为相同侧的所谓反射型的荧光生成部。例如，如图6所示，也可以使用所谓的反射型的荧光生成部。(2)在上述实施方式1中，使用了从蓝色光生成包含红色光及绿色光的荧光的荧光生成部50，但是本发明并不限定于此。图7是表示变形例2所涉及的投影机1006的光学系统的俯视图。变形例2所涉及的投影机1006，如图7所示，具备第1照明装置106，该第1照明装置106具备第1固体光源阵列20、160、准直透镜阵列30、170、聚光光学系统40、 180、从蓝色光生成包含绿色光的荧光的荧光生成部51、具有从蓝色光生成包含红色光的荧光的荧光层53R的荧光生成部51R、准直光学系统60、190和反射红色光并使绿色光通过的分色镜72。例如，如图7所示，也可以使用从蓝色光生成包含红色光的荧光的荧光生成部及从蓝色光生成包含绿色光的荧光的荧光生成部。(3)在上述各实施方式中，使用了具有棱镜部的积分器棒，但是本发明并不限定于此。图8是表示变形例3所涉及的投影机1008 (未图示符号)的光学系统的一部分的俯视图。变形例3所涉及的投影机1008，由于除了第2照明装置202以外具有与实施方式1所涉及的投影机1000同样的结构，所以在图8中，仅图示第2照明装置202、液晶型光调制装置400B及十字分色棱镜500。由符号276表示的是不具有棱镜部(即仅具有棒部)的积分器棒。例如，如图8所示，也可以使用不具有棱镜部的积分器棒。(4)在上述各实施方式中，使用了射出面配置于液晶光调制装置的附近的棒式积分器光学系统，但是本发明并不限定于此。图9是表示变形例4所涉及的投影机1010的光学系统的俯视图。变形例4所涉及的投影机1010，如图9所示，作为第2照明装置具备第 2照明装置202，此外，还具备对来自第2照明装置202的蓝色光进行导光的导光光学系统 360。第2照明装置202，具有与变形例3中的第2照明装置202同样的结构。导光光学系统360，具备抑制来自第2照明装置202的蓝色光的扩展的聚光光学系统370及反射镜380。 例如，如图9所示，在具备导光光学系统的投影机中，也可以使用射出面不配置于液晶光调制装置的附近的棒式积分器光学系统。(5)在上述各实施方式中，使用了具备反射镜260、积分器棒270、λ /4板280和反射型偏振板290的棒式积分器光学系统，但是本发明并不限定于此。图10是表示变形例5中的棒式积分器光学系统700的顶面图。变形例5中的棒式积分器光学系统700，具有在内部使光多重反射的积分器棒710、使来自积分器棒710的光所包含的偏振分量之中一种直线偏振分量直接透射且使另一种直线偏振分量反射的偏振分离层720、使由偏振分离层 720反射后的另一种直线偏振分量反射的反射层730、将由反射层730反射后的另一种直线偏振分量变换为一种直线偏振分量的λ/2板740。即，可以认为，偏振分离层720、反射层 730及λ /2板740是将来自积分器棒710的光作为包括偏振方向一致了的大致一种直线偏振光的光而射出的偏振变换元件。例如，也可以使用图10所示的棒式积分器光学系统。(6)在上述各实施方式中，在棒式积分器光学系统的反射镜的聚光光学系统侧，也可以还具备λ/4板。在上述各实施方式中，由于使用由射出包括直线偏振光的色光的半导体激光器构成的第2固体光源，所以通过上述的结构，可以使来自第2固体光源的色光的大部分2次通过λ /4板而作为包括直线偏振光的色光入射于反射型偏振板，可以使棒式积分器光学系统的偏振变换效率提高。(7)在上述各实施方式中，使用了固定于预定的位置的荧光生成 部，但是本发明并不限定于此。也可以使用可以绕预定的旋转轴旋转且以荧光生成部的入射区域的位置根据荧光生成部的旋转而移动的方式构成的荧光生成部。(8)在上述各实施方式中，使用了包括入射面为双曲面且射出面为平面的非球面平凸透镜的准直透镜，但是本发明并不限定于此。例如，也可以使用包括入射面为平面且射出面为椭圆面的非球面平凸透镜的准直透镜。此外，也可以代替包括一块透镜的准直透镜， 而使用包括多块透镜的准直透镜。总之，只要使用与第1固体光源或第2固体光源对应地设置且可以将由对应的固体光源生成的光大致平行化的准直透镜即可。(9)在上述各实施方式中，使用了包括入射面为平面且射出面为双曲面的非球面平凸透镜的聚光光学系统，但是本发明并不限定于此。例如，也可以使用包括入射面为椭圆面且射出面为平面的非球面平凸透镜的聚光光学系统。此外，也可以代替包括一块透镜的聚光光学系统，而使用包括多块透镜的聚光光学系统。总之，只要使用可以使来自准直透镜阵列的光聚光于预定的聚光位置的聚光光学系统即可。(10)在上述各实施方式中，使用了包括半导体激光器的第1固体光源及第2固体光源，但是本发明并不限定于此。例如，也可以使用包括发光二极管的第1固体光源及第2 固体光源。(11)在上述各实施方式中，使用了透射型的投影机，但是本发明并不限定于此。例如，也可以使用反射型的投影机。在此，所谓“透射型”，指如透射型的液晶显示装置等那样作为光调制单元的光调制装置使光透射的类型之意，所谓“反射型”，指如反射型的液晶显示装置等那样作为光调制单元的光调制装置使光反射的类型之意。在将本发明应用于反射型的投影机的情况下，也能够得到与透射型的投影机同样的效果。(12)在上述实施方式1中，例示使用了 3个光调制装置的投影机而进行了说明，但本发明并不限定于此。也可以应用于使用了 1个、2个或4个以上的光调制装置的投影机。(13)本发明既可以应用于从观察投影图像的一侧进行投影的前投影型投影机，也可以应用于从与观察投影图像的一侧相反侧进行投影的背投影型投影机。
权利要求
1.一种投影机，其特征在于，具备 照明装置，其生成照明光；光调制装置，其根据图像信息对来自前述照明装置的前述照明光进行调制；以及投影光学系统，其投影来自前述光调制装置的光； 其中，作为前述照明装置，具备第1照明装置，其具备生成激励光的第1固体光源、从由前述第1固体光源生成的前述激励光生成荧光的荧光生成部和用于将来自前述荧光生成部的前述荧光的面内光强度分布均勻化的透镜积分器光学系统；以及第2照明装置，其具备生成特定的色光的第2固体光源和用于将由前述第2固体光源生成的前述色光的面内光强度分布均勻化的棒式积分器光学系统。
2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于前述第1照明装置，具备多个第1固体光源作为前述第1固体光源； 前述第2照明装置，具备多个第2固体光源作为前述第2固体光源。
3.根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于 前述第1固体光源及前述第2固体光源包括半导体激光器。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的投影机，其特征在于 前述透镜积分器光学系统构成为，作为前述荧光射出偏振方向一致的荧光； 前述棒式积分器光学系统构成为，作为前述色光射出偏振方向一致的色光。
5.根据权利要求4所述的投影机，其特征在于 前述棒式积分器光学系统，具备积分器棒，其在内部使前述色光多重反射；反射镜，其与前述积分器棒的入射面相接而配置，并且具有导入来自前述第2固体光源的前述色光的色光导入孔；λ/4板，其与前述积分器棒的射出面相接而配置；以及反射型偏振板，其与前述λ/4板的射出面相接而配置。
6.根据权利要求5所述的投影机，其特征在于前述第2照明装置具备使前述色光以散射的状态入射于前述积分器棒的散射单元。
7.根据权利要求1 6中的任意一项所述的投影机，其特征在于 作为前述第1照明装置，具备射出红色光及绿色光双方的第1照明装置； 作为前述第2照明装置，具备射出蓝色光的第2照明装置。
8.根据权利要求1 6中的任意一项所述的投影机，其特征在于 作为前述第1照明装置，具备射出绿色光的第1照明装置；作为前述第2照明装置，具备射出红色光的第2照明装置和射出蓝色光的第2照明装置。
9.根据权利要求7或8所述的投影机，其特征在于前述第1固体光源，生成在430nm 450nm具有强度峰值的蓝色光； 前述射出蓝色光的第2照明装置的前述第2固体光源，生成在450nm 480nm具有强度峰值的蓝色光。
全文摘要
本发明提供与现有的投影机相比可以实现进一步高亮度化的投影机。本发明的投影机具备照明装置，其生成照明光；以及光调制装置，其根据图像信息对照明光进行调制；其中，作为照明装置，具备第1照明装置，其具备从由第1固体光源生成的激励光生成荧光的荧光生成部和用于将来自荧光生成部的荧光的面内光强度分布均匀化的透镜积分器光学系统；以及第2照明装置，其具备用于将由第2固体光源生成的特定的色光的面内光强度分布均匀化的棒式积分器光学系统。
文档编号G03B21/20GK102346366SQ20111021324
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年7月30日
发明者秋山光一 申请人:精工爱普生株式会社