光源单元及投影仪的制作方法

专利名称：光源单元及投影仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源单元和具备该光源单元的投影仪。
背景技术：
当今，较多使用一种作为图像投影装置的数据投影仪，该图像投影装置将个人计算机的图像或视频图像、以及基于存储在存储卡等中的图像数据的图像等投影在屏幕上。 该投影仪将从光源射出的光聚光到DMD (数字微镜器件)、液晶板等显示元件上，在屏幕上显示出彩色图像。在这样的投影仪中，以前，将高亮度放电灯作为光源成为主流，但是近年来，将发光二极管、激光二极管、或有机EL、荧光体发光等作为光源来使用的研发、提案有很多。例如，在日本特开2004-341105号公报中，提出了关于如下光源单元的提案，该光源单元具有作为激励光源的固体光源、和由设置有荧光体层的圆板状透明基材构成的荧光轮，该荧光体层接收从该固体光源射出的作为激励光的紫外光并转换为可见光。日本特开2004-341105号公报中，能够向形成于轮面的荧光体层照射作为激励光的紫外光而使得发出红色、绿色、蓝色波段的荧光。但是，由于红色荧光体的发光效率比其他荧光体的发光效率低，因此，如果使对轮圆周方向的各荧光体层的配置比例为相同程度， 则会存在红色的亮度不足的问题。

发明内容
本发明是鉴于这样的现有技术的问题而提出的，目的在于提供一种光源单元和具备该光源单元的投影仪，通过配置对荧光体进行激励的光源、具有发光效率良好的种类的荧光体的荧光板、和发出与发光效率较低的种类的荧光体相对应的波段光的单色光源，从而能够提高画面亮度。本发明的光源单元是一种射出多色波段光的光源单元，其特征在于，具备荧光板，该荧光板具有荧光发光部和使光扩散并透射的扩散透射部，该荧光发光部形成有接收激励光并发出荧光的荧光体层；第一光源，射出能够激励上述荧光体的波段的光；第二光源，射出波段与从上述荧光体射出的荧光和从上述第一光源射出的光不同的光；导光光学系统，将从上述荧光板射出的各色波段光向规定的一面导光；以及光源控制部，分别地控制上述第一光源和第二光源的发光。上述荧光板配置在上述第一光源和第二光源的光路上， 该光源单元构成为，使得上述荧光板上的来自上述第一光源的光的照射位置与来自上述第二光源的光的照射位置不同。并且，本发明的投影仪，其特征在于，具备上述光源单元；显示元件；光源侧光学系统，将来自上述光源单元的光聚光到上述显示元件；投影侧光学系统，将从上述显示元件射出的图像投影到屏幕上；以及投影仪控制部，控制上述光源单元及显示元件。根据本发明，通过配置对荧光体进行激励的光源、具有发光效率良好的种类的荧光体的荧光板、以及发出与发光效率较低的种类的荧光体相对应的波段的光的单色光源，
4从而能够提供一种可提高画面亮度的光源单元以及具备该光源单元的投影仪。并且，该光源单元的荧光板形成有荧光发光部和扩散透射部，通过将来自第一光源的激励光和来自第二光源的单色光照射到该荧光板上，从而能够射出多个颜色的波段的光，因此，能够提供结构简单的光源单元和具备该光源单元的小型投影仪。


虽然根据以下的详细说明和附图可更好地理解本发明，但这些专门用于说明，并不是对本发明范围的限定。图1是表示本发明实施例的投影仪的外观立体图。图2是本发明实施例的投影仪的功能框图。图3是本发明实施例的投影仪的功能框图。图4是表示本发明实施例的投影仪的内部结构的平面示意图。图5是本发明实施例的荧光轮的正面示意图和表示局部截面的平面示意图。图6是表示本发明实施例的扩散透射部的其他结构的局部截面图。图7是表示本发明实施例的光源控制部的第一光源及第二光源的闪烁时机的时序图表。图8是说明本发明实施例的用于从光源单元射出各色光的、第一光源和第二光源的发光控制以及荧光轮的旋转驱动控制的示意图。图9是表示具备上述荧光轮的光源单元中的光源控制部的第一光源和第二光源的闪烁时机的时序图表。图10是本发明变形例的荧光轮的正面示意图。图11是表示本发明的变形例的光源控制部的第一光源和第二光源的闪烁时机的时序图表。图12是本发明其他变形例的荧光轮的正面示意图。图13是表示本发明其他变形例的光源控制部的第一光源和第二光源的闪烁时机的时序图表。
具体实施例方式以下，利用附图来说明用于实施本发明的优选方式。但是，在下述的实施方式中， 虽然进行了用于实施本发明的技术上的优选的种种限定，但并不是将发明的范围限定在以下实施方式和图示例中。以下，说明用于实施本发明的方式。投影仪10包括光源单元60，显示元件51， 将来自光源单元60的光向上述显示元件51聚光的光源侧光学系统170，将从显示元件51 射出的图像投影到屏幕上的投影侧光学系统220，以及对光源单元60、显示元件51进行控制的投影仪控制部。该投影仪控制部具备分别对光源单元60中的第一光源71和第二光源 121的发光进行控制的光源控制部。并且，该光源单元60具备蓝色光源装置70，荧光发光装置100，红色光源装置 120，以及导光光学系统140。蓝色光源装置70具有多个发出蓝色波段的光的作为激光发光器的第一光源71。红色光源装置120具有多个发出红色波段的光的作为激光发光器的第二光源121。此外，荧光发光装置100具备由圆板状基材形成的荧光轮101，和旋转驱动荧光轮 101的轮马达110。荧光轮101具有扩散透射部104和荧光发光部103，该扩散透射部104 使从第一光源71或第二光源121射出的光扩散并透射，该荧光发光部103形成有将来自第一光源71的射出光作为激励光接收并发出绿色波段的荧光的绿色荧光体层。在荧光发光部103，形成有使光发生反射的反射面，在该反射面上形成有接收激励光并发出荧光的荧光体层。并且，荧光轮101配置在第一光源71和第二光源121的光路上。此外，配置第一光源71、第二光源121以及荧光轮101，以使得荧光轮101上的来自第一光源71的光的照射位置、与荧光轮101上的来自第二光源121的光的照射位置，相对于荧光轮101的旋转中心轴而成为点对称。即，该光源单元60构成为，使得荧光轮101上的来自第一光源71的光的照射位置与来自第二光源121的光的照射位置不同。并且，第一光源71能够将蓝色波段的激光顺次照射到旋转的荧光轮101的扩散透射部104和荧光发光部103，第二光源121能够将红色波段的激光照射到旋转的荧光轮101 的扩散透射部104。由此，当蓝色波段的激光被照射到旋转的荧光轮101的扩散透射部104时，蓝色波段的光发生扩散透射，当蓝色波段的激光被照射到荧光发光部103时，从绿色荧光体发出绿色波段的荧光。此外，当红色波段的激光被照射到旋转的荧光轮101的扩散透射部104 时，红色波段的光发生扩散透射。也就是说，该荧光轮101，通过将来自第一光源71或第二光源121的激光照射到旋转的该荧光轮101，从而起到如下的荧光板的作用，该荧光板通过在荧光发光部103将来自第一光源71的蓝色波段的激光作为激励光接收而发出绿色波段的荧光，通过在扩散透射部104接收来自第一光源71的蓝色波段的激光从而将该蓝色光扩散并射出，通过在扩散透射部104接收来自第二光源121的红色波段的激光，从而将该红色光扩散并射出。此外，导光光学系统140由透镜、反射镜等构成，将从荧光发光装置100射出的红色、绿色和蓝色波段的光聚光到作为规定的一面的光通道175的入射口。即，通过导光光学系统140，将从荧光轮101射出的红色、绿色和蓝色光导光到光通道175的入射口。此外，在光通道175中传导的各色光，通过光学系统单元160内的光源侧光学系统 170聚光到显示元件51，通过投影侧光学系统220投射到屏幕上。S卩，光源单元60，通过由投影仪控制部中的光源控制部来执行使第一光源71和第二光源121分别发光的控制，从而能够在1帧中使来自该光源单元60的红色、绿色和蓝色波段的单色光依次射出。并且，通过由作为投影仪10的显示元件51的DMD对应于数据而分时显示各色光，从而能够在屏幕上生成彩色图像。此外，光源控制部具有执行如下控制的结构，该控制为使第一光源71和第二光源121同时发光，以使得仅在规定时间内对接收来自第一光源71的光而从荧光发光部103 射出的绿色光、和从扩散透射部104扩散透射的从第二光源121射出的红色光进行合成。并且，光源控制部具有执行如下控制的结构，该控制为使第一光源71和第二光源121同时发光，以使得仅在规定时间内对从扩散透射部104扩散透射的来自第一光源71 的蓝色光、和从扩散透射部104扩散透射的来自第二光源121的红色光进行合成。
S卩，控制光源单元60，以使得在1帧内包含分别射出作为光的三原色的红色、绿色和蓝色的波段的光的期间，并且包含射出合成光的期间，从而不仅能够射出光的三原色的波段的光，还能够射出作为互补色的黄色、品红色的波段的光。<实施例>以下基于附图对本发明实施例进行详细说明。图1是投影仪10的外观立体图。此外，本实施例中，投影仪10的左右表示相对于投影方向而言的左右方向，前后表示相对于投影仪10的屏幕侧方向和光束行进方向而言的前后方向。并且，如图1所示，投影仪10为大致长方体形状，在作为投影仪机箱的前方侧板的正面板12的侧方，具有覆盖投影口的透镜盖(lens cover) 19，并且，在该正面板12设有多个进气孔18。此外，还具备未图示的接收来自遥控器的控制信号的Ir接收部。此外，在机箱的上面板11设有键/指示器部37，在该键/指示器部37，配置有如下键及指示器电源开关键(switch key)、通知电源的开启或关闭的电源指示器(power indicator)；切换投影的开启(on)或关闭(off)的投影开关键；光源单元、显示元件或控制电路等过热时进行通知的过热指示器等。此外，在机箱的背面，在背面板设有输入输出连接器部和电源适配器插头等各种端子20，该输入输出连接器部设置USB端子及图像信号输入用的D-SUB端子、S端子、RCA 端子等。此外，在背面板，形成有多个进气孔18。另外，在未图示的作为机箱侧板的右侧板、 以及图1所示的作为侧板的左侧板15，各形成有多个排气孔17。此外，在左侧板15的靠近背面板的角部，也形成有进气孔18。接着，利用图2和图3的功能框图对投影仪10的投影仪控制部进行描述。投影仪控制部由控制部38、图像转换部23、显示编码器M、显示驱动部沈等构成。该控制部38负责投影仪10内的各电路的动作控制，由CPU、固定存储各种设置等的动作程序的ROM、和用作工作存储器(work memory)的RAM等构成。并且，通过该投影仪控制部，从输入输出连接器部21输入的各种格式的图像信号，经由输入输出接口 22、系统总线(SB)而由图像转换部23按照统一为适于显示的规定格式的图像信号的方式进行了转换后，被输出到显示编码器对。此外，显示编码器M，将输入的图像信号扩展存储到视频RAM25中，根据该视频 RAM25的存储内容来生成视频信号并输出到显示驱动部26。显示驱动部沈与从显示编码器M输出的图像信号对应地以适当的帧频(frame rate)来驱动作为空间光调制元件(SOM)的显示元件51，将从光源单元60射出的光束、即通过光源单元60的导光光学系统被向规定的一面进行了导光的光束，经由光源侧光学系统向显示元件51进行聚光，由此，利用显示元件51的反射光来形成光学图像，经由后述的投影侧光学系统将图像投影显示在未图示的屏幕上。此外，该投影侧光学系统的可动透镜组235通过透镜马达(lens motor) 45而被进行用于变焦(zoom)调整、对焦(focus)调整的驱动。此外，图像压缩解压部31通过ADCT及霍夫曼(Huffman)编码等处理对图像信号的亮度信号和色差信号进行数据压缩，并进行依次向被做成装拆自由的记录介质的存储卡 32中写入的记录处理。此外，图像压缩解压部31，在再现模式时读取存储卡32中记录的图像数据，将构成一系列动态图像的各个图像数据以1帧为单位进行解压，经由图像转换部23将该图像数据输出到显示编码器M，并基于存储卡32中记录的图像数据，进行使动态图像等的显示成为可能的处理。并且，在机箱上面板11所设的由主键和指示器等构成的键/指示器部37的操作信号被直接送出到控制部38，来自遥控器的键操作信号由Ir接收部35接收，由Ir处理部 36解调后的代码信号被输出到控制部38。另外，控制部38经由系统总线(SB)与声音处理部47连接。该声音处理部47具备PCM声源等声源电路，在投影模式和再现模式时，将声音数据模拟化并驱动扬声器48使其进行扩音发声。此外，控制部38与光源单元驱动电路41连接，该控制部38和光源单元驱动电路 41作为对光源单元60进行控制的光源控制部而发挥作用，以使得能够从光源单元60射出在图像生成时所要求的规定波段的光源光。具体来说，如图3所示，控制部38对光源驱动电路41a进行控制，分别对光源单元60中的蓝色光源装置的第一光源71和红色光源装置的第二光源121的发光进行控制。此外，控制部38通过对旋转马达驱动电路41b进行控制， 从而驱动轮马达(wheel motor) 110，使荧光发光装置的荧光轮101以规定的转速沿圆周方向旋转。另外，针对于荧光轮101的旋转的、光源控制部的发光控制的具体内容将在后面叙述。此外，轮马达110与能够检测旋转位置的旋转位置检测部56连接。旋转位置检测部56是对在荧光轮101的表面上的一部分上设置的标记(mark)进行光检测的光传感器， 或者是采用了霍尔元件(Hall element)等的磁传感器，由该光传感器或磁传感器检测出的旋转位置数据被送出到控制部38。并且，控制部38使冷却风扇驱动控制电路43通过设在光源单元60等中的多个温度传感器进行温度检测，根据该温度检测结果分别控制多个冷却风扇的旋转速度。此外，控制部38和冷却风扇驱动控制电路43，通过定时器等而在投影仪主体的电源关闭后仍然使冷却风扇持续旋转，或者，还根据温度传感器的温度检测结果进行使投影仪主体的电源关闭等控制。接着，对该投影仪10的内部结构进行描述。图4是表示投影仪10的内部结构的平面示意图。如图所示，投影仪10在右侧面板14附近具备控制电路基板Ml。该控制电路基板241具备电源电路模块、光源控制模块等。此外，投影仪10在控制电路基板241的侧方、即投影仪机箱的大致中央部分具备光源单元60。并且，投影仪10在光源单元60和左侧板15之间具备光学系统单元160。光源单元60具备蓝色光源装置70，配置在投影仪机箱的左右方向上的大致中央部分、且背面板13的附近；荧光发光装置100，配置在从该蓝色光源装置70射出的光束的光轴上、且正面板12的附近；红色光源装置120，配置在该荧光发光装置100的右侧； 以及导光光学系统140，进行转换以使得从荧光发光装置100中的荧光轮101射出的各色波段的光的光轴成为同一光轴，并将各色波段的光向作为规定的一面的光通道(light tunnel) 175的入射口进行导光。蓝色光源装置70具备以下等部件光源组，具有配置为使光轴与背面板13平行的多个第一光源71 ；多个反射镜75，将来自各第一光源71的射出光的光轴向正面板12方向进行90度变换；聚光透镜78，对由多个反射镜75反射后的来自各第一光源71的射出光进行聚光；以及散热器(heat sink)81、冷却风扇沈1，配置在第一光源71和右侧板14之间。光源组由矩阵状排列的发出蓝色波段光的作为半导体发光元件的第一光源71构成。此外，作为第一光源71，优选采用可射出指向性高的光束的高输出激光发光器。此外， 在各第一光源71的光轴上的各第一光源71的射出侧，分别配置有作为聚光透镜的准直透镜73，以使来自各第一光源71的射出光的指向性提高的方式变换为平行光。并且，多个反射镜75阶梯状排列，通过缩小从各第一光源71射出的光源光束彼此的间隔，从而在水平方向上缩小从光源组射出的光束的截面积，并向聚光透镜78反射。在散热器81和背面板13之间配置有冷却风扇沈1，通过该冷却风扇261和散热器81冷却第一光源71。并且，在反射镜75和背面板13之间也配置有冷却风扇，通过该冷却风扇261冷却反射镜75、聚光透镜78和第一光源71。红色光源装置120具备光源组，该光源组具有配置为与第一光源71的光轴平行的多个第二光源121。光源组由矩阵状排列的发出红色波段光的作为半导体发光元件的第二光源121构成。此外，作为第二光源121，与第一光源71相同，优选采用能够射出指向性高的光束的高输出激光发光器。此外，在各第二光源121的光轴上的各第二光源121的射出侧，分别配置有作为聚光透镜的准直透镜123，以使来自各第二光源121的射出光的指向性提高的方式变换为平行光。此外，红色光源装置120具备聚光透镜125，将来自准直透镜123的光聚光；以及反射镜124，将来自聚光透镜125的光向背面板13的方向进行90度变换。红色光源装置 120还具备散热器130，配置在第二光源121的右侧板14侧。并且，在散热器130和正面板 12之间配置有冷却风扇沈1，通过该冷却风扇261冷却第二光源121。荧光发光装置100具备荧光轮101和轮马达110。该荧光轮101为圆板形状，配置为，与正面板12平行、即与来自蓝色光源装置70的射出光的光轴正交，并且与来自红色光源装置120的射出光的光轴正交。由此，从第一光源71射出的光被照射在荧光轮101的一个面(与背面板13相对的面)上，从第二光源121射出的光被照射在荧光轮101的另一个面(与正面板12相对的面)上。轮马达110是使荧光轮101向圆周方向旋转的驱动装置。并且，该荧光发光装置 100具备聚光透镜组111，将从蓝色光源装置70射出的光束聚光到荧光轮101，并且将从荧光轮101向背面板13方向射出的光束聚光；以及聚光透镜115，将从荧光轮101向正面板12方向射出的光束聚光。此外，该荧光发光装置100具备聚光透镜116，将从红色光源装置120射出的光束聚光到荧光轮101 ；以及聚光透镜组112，将从荧光轮101向背面板13 方向射出的光束聚光。并且，若从上述蓝色光源装置70中的各第一光源71射出的激光作为激励光而照射到荧光轮101的荧光发光部，则荧光发光部中的绿色荧光体被激励，从绿色荧光体向全方位进行荧光发光的绿色光直接向背面板13侧射出、或者在荧光轮101的表面进行了反射后向背面板13侧射出，并入射到聚光透镜组111。此外，若从上述蓝色光源装置70中的各第一光源71射出的蓝色波段的激光被照射到荧光轮101的扩散透射部，则入射的蓝色激光由于微细凹凸而扩散透射，入射到聚光透镜115。并且，若从上述红色光源装置120中的各第二光源121射出的红色波段的激光被照射到荧光轮101的扩散透射部，则入射的红色激光由于细微凹凸而扩散透射，入射到聚光透镜组112。
像这样，荧光轮101被配置在第一光源71和第二光源121的光路上，并且，第一光源71、第二光源121和荧光轮101配置为，使荧光轮101的来自第一光源71的光的照射位置、与荧光轮101的来自第二光源121的光的照射位置相对于荧光轮101的旋转中心轴而成为点对称。即，该光源单元60构成为，使得荧光轮101的来自第一光源71的光的照射位置与来自第二光源121的光的照射位置不同。由此，该荧光发光装置100能够从轮面的不同位置(相对于轮旋转中心轴而成为点对称的位置)射出蓝色及绿色光、和红色光。另外，在轮马达Iio和正面板12之间配置有冷却风扇沈1，通过该冷却风扇261冷却荧光发光装置100等。关于该荧光轮101的具体结构将在后面描述。并且，导光光学系统140具有以下等部件聚光透镜，将红色、绿色、蓝色波段的光束聚光；反射镜、分色镜(dichroic mirror)，将各色波段的光束的光轴变换为同一光轴。 具体而言，在从红色光源装置120的反射镜IM射出并在荧光轮101的扩散透射部发生了扩散透射的光的光轴上，配置有将入射的红色光的光轴向左侧板15方向进行90度变换的反射镜142。并且，在由反射镜142反射的红色波段光的光轴、与穿过蓝色光源装置70的聚光透镜78的蓝色波段光的光轴相交叉的位置，配置有第一分色镜141，该第一分色镜141 使蓝色波段光和红色波段光透射，对绿色波段光进行反射并将该绿色光的光轴向左侧板15 方向进行90度变换。此外，在扩散透射过荧光轮101的蓝色波段光的光轴上，即聚光透镜115和正面板 12之间，配置有第一反射镜143，该第一反射镜143反射蓝色波段光并将该蓝色光的光轴向左侧板15方向进行90度变换。并且，在由第一反射镜143反射后的蓝色波段光的光轴上、 且在光学系统单元160附近，配置有第二反射镜145，该第二反射镜145将该蓝色光的光轴向背面板13方向进行90度变换。此外，在透射过第一分色镜141的红色波段光的光轴以及与该光轴一致的被第一分色镜141反射后的绿色波段光的光轴、与由第二反射镜145反射后的蓝色波段光的光轴相交叉的位置，配置有第二分色镜148，该第二分色镜148使蓝色波段光透射，反射红色和绿色波段的光并将这些红色和绿色光的光轴向背面板13方向进行90度变换。并且，在分色镜、反射镜之间分别配置有聚光透镜。并且，在光通道175的附近配置有聚光透镜173，该聚光透镜173将各色波段的光源光聚光到该光通道175的入射口。光学系统单元160通过照明侧模块161、图像生成模块165和投影侧模块168这三个模块而构成为大致二字状，该照明侧模块161位于蓝色光源装置70的左侧，该图像生成模块165位于背面板13和左侧板15相交叉的位置附近，该投影侧模块168位于导光光学系统140和左侧板15之间。该照明侧模块161具备光源侧光学系统170的一部分，将从光源单元60射出的光源光聚光到图像生成模块165所具备的显示元件51。作为该照明侧模块161所具有的光源侧光学系统170，有以下等部件光通道175，作为使从光源单元60射出的光束成为强度分布均勻的光束的导光装置；聚光透镜178，将从该光通道175射出的光聚光；光轴变换镜 181，将从光通道175射出的光束的光轴向图像生成模块165方向进行变换。图像生成模块165具有聚光透镜183和照射镜185作为光源侧光学系统170，该聚光透镜183将由光轴变换镜181反射后的光源光聚光到显示元件51，该照射镜151将透射过该聚光透镜183的光束以规定角度照射到显示元件51。并且，图像生成模块165具备作为显示元件51的DMD，在该显示元件51和背面板13之间配置有用于冷却显示元件51的散热器190，通过该散热器190冷却显示元件51。此外，在显示元件51的正面附近，配置有作为投影侧光学系统220的聚光透镜195。投影侧模块168具有投影侧光学系统220的透镜组，将由显示元件51反射而得到的工作光(on-light、才 >光)投放到屏幕。作为该投影侧光学系统220，设计为具备内置于固定镜筒中的固定透镜组225和内置于可动镜筒中的可动透镜组235、且具有变焦功能的可变焦点型透镜，通过利用透镜马达来移动可动透镜组235从而能够进行变焦调整、对焦调整。通过这样构成投影仪10，若使荧光轮101旋转并且按不同时机来从蓝色光源装置 70和红色光源装置120射出光，则能够经由导光光学系统140使红色、绿色和蓝色波段的光依次入射到光通道175中。也就是说，装载在该投影仪10中的光源单元60，通过由投影仪控制部中的光源控制部来执行使第一光源71和第二光源121分别发光的控制，从而能够在 1帧中从该光源单元60依次射出红色、绿色和蓝色波段的单色光。并且，由于从光源单元60射出的各色光经由光源侧光学系统170入射到显示元件 51，因此，通过由作为投影仪10的显示元件51的DMD与数据对应地对各色光进行分时显示，从而可经由透镜组而在屏幕上生成放大的彩色图像。接着，参照图5说明荧光轮101的具体结构。如图5(a)、图5(b)所示，荧光轮101 是圆板状的由铜、铝等构成的金属基材，在该基材上设有圆弧状的缺口部102。该缺口部 102，使从基材的一个面到另一个面、即从配置有第一光源71的一侧的面到相反侧的面被贯通开口。并且，该荧光轮101具有荧光发光部103和扩散透射部104，该荧光发光部103位于在作为配置第一光源71的一侧的面的基材的一个面上设置的凹部中，该扩散透射部104 位于缺口 102中。荧光发光部103，通过将接收来自蓝色光源装置70的第一光源71的射出光作为激励光并发出绿色波段的荧光的绿色荧光体均勻混合到具有耐热性且透光性高的硅树脂等粘结剂中，从而形成层，呈现圆弧状。此外，在基材的第一光源71侧的表面，通过银蒸镀等进行镜面加工以使得形成对光进行反射的反射面，在进行了该镜面加工的凹部的表面，形成荧光体层。并且，扩散透射部104是不对入射光的波段进行变换并具有扩散效果的光学部件。该扩散透射部104构成为，例如通过在玻璃材料的一个面上实施喷射(blast)处理，从而由细微凹凸形成使光进行扩散的部分l(Ma。此外，该扩散透射部104是与荧光轮101的圆弧状的缺口部102相对应的圆弧状，并以堵塞该圆弧状缺口部102的方式而配置。即，该荧光发光部103和扩散透射部104并列设置在成为配置第一光源71的一侧的面的圆周方向上。此外，不限于像上述那样将扩散透射部104中的使光进行扩散的部分10 配置在第一光源71侧，也可以如图6(a)所示，配置在第二光源121侧。此外，也可以如图6(b)所示，在第一光源71侧和第二光源121侧的两面上配置使光进行扩散的部分10如。并且，如图6(c)所示，也可以是，利用通过在玻璃、塑料、树脂等透明基材中添加具有光扩散性的填料而形成的光扩散性部件，形成使光进行扩散的部分104a，将该光扩散性部件配置在荧光轮101的厚度方向上的中央。此外，如图6(d)所示，也可以是，采用将嵌入到缺口部102中的部件整体作为光扩散性部件的结构。若采用如图6(c)和图6(d)所示的结构，则由于分别来自第一光源71和第二光源121的激光相互比较均勻地进行扩散透射，从而是优选的。 进一步，如果考虑被扩散透射的激光的衰减，则如图6(c)所示的结构更为优选。因此，该光源单元60，能够使来自第一光源71的激光入射到旋转的荧光轮101的荧光发光部103和扩散透射部104，并且，能够使来自第二光源121的激光入射到旋转的荧光轮101的扩散透射部104。这样，形成荧光轮101，并采用能够使蓝色和红色的激光照射到轮面的不同位置的结构，从而该光源单元60能够射出合成光或单色光。以下，对用于生成各色光的第一光源 71和第二光源121的发光控制，参照图7至图13进行说明。图7是表示第一光源71和第二光源121的点亮和熄灭的时机的时序图表，一并示出了从光源单元60射出的光的颜色以及轮角(wheel angle)、相对于荧光轮101的第一光源71和第二光源121的照射位置。对图中的轮角进行说明。如图5所示，荧光轮101具有带状的荧光发光部103和扩散透射部104。并且，将荧光发光部103划分为第1区域1、第 2区域2和第3区域3这三个区域。此外，将扩散透射部104作为第4区域4。这里，以荧光轮101的第1区域1和第4区域4的假想边界线的位置为基准(0度)，以角度表示轮面上的位置(具体而言，配置在来自第一光源71的光的照射区域中心处的轮面的位置)，该位置随着荧光轮101的旋转而移动。以下，将照射区域的中心描述为来自第一光源71的光的照射区域的中心。如图7和图8(a)所示，在使轮角为0度 90度的轮位置位于照射区域的中心时， 光源控制部执行使第一光源71点亮、第二光源121熄灭的控制。由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第1区域1 (荧光发光部103)，因此从荧光轮101发出的绿色荧光(G)从光源单元60射出。并且，如图7和图8(b)所示，在使轮角为90度 180度之间的90度 135度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71和第二光源121共同点亮的控制。由此，来自第一光源71的光被照射到第2区域2 (荧光发光部10 ，因此从荧光轮 101发出的绿色荧光(G)从光源单元60射出。此外，由于来自第二光源121的光被照射到第4区域4 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的红色光(R)从光源单元60射出。即，从光源单元60射出将绿色光和红色光合成而得到的作为互补色的黄色(Y)波段的光。此外，如图7和图8 (c)所示，在使轮角为90度 180度之间的后半部的135度 180度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71熄灭、使第二光源 121点亮的控制。由此，从第二光源121射出的光被照射到荧光轮101的第4区域4 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的红色光(R)从光源单元60射出。并且，如图7和图8(d)所示，在使轮角为180度 270度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71点亮、使第二光源121熄灭的控制。由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第3区域3 (荧光发光部10 ，因此从荧光轮101 发出的绿色荧光(G)从光源单元60射出。并且，如图7和图8(e)所示，在使轮角为270度 360度(0度)的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71点亮、使第二光源121熄灭的控制。由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第4区域4 (扩散透射部104)，因此，扩散透射过荧光轮101的蓝色光(B)从光源单元60射出。即，该光源控制部构成为，执行控制以使第一光源71和第二光源121同时或分别发光。因此，利用光源控制部对该光源单元60进行控制，以使得包含如下期间，即将作为光的三原色的红色、绿色和蓝色波段的单色光分别射出的期间，以及使红色光和绿色光在规定时间合成并射出的期间。此外，通过在轮角为90度 180度之间的轮位置处的、第一光源71的熄灭和第二光源121的点亮的控制，能够任意分配射出红色波段的光的期间、和射出作为互补色的黄色波段的光的期间。当然，该光源单元60也可以采用不射出作为互补色的黄色波段的光的结构。艮口， 如图9所示，光源控制部通过执行如下控制，即当使轮角为90度 180度的轮位置位于照射区域的中心时、不使第一光源71点亮而仅使第二光源121点亮的控制，从而能够使扩散透射过荧光轮101的红色光(R)从光源单元60射出。因此，装载该光源单元60的投影仪 10能够在各种亮度模式下将投影图像投影到屏幕上。由此，根据本实施例，具备第一光源71，对荧光体进行激励；荧光轮101，具有发光效率良好的种类的荧光体；以及作为单色光源的第二光源121，作为发光效率较低的种类的荧光体、例如红色荧光体不形成于荧光轮101，射出与该低发光效率的荧光体对应的红色波段的光。由此，能够提供可提高图像亮度的光源单元60、和具备该光源单元60的投影仪10。此外，该光源单元60，由于采用使来自第一光源71的激光和来自第二光源121的激光照射到一个荧光轮101并依次生成各色光的简单结构，因此能够实现具备该光源单元 60的投影仪10的小型化。并且，由于将激光发光器作为第一光源71和第二光源121，因此，能够容易地提高画面的亮度并且使光源单元60小型化。此外，第一光源71和第二光源121不限于激光发光器，通过设置多个高输出发光二极管等，也能够实现亮度的提高。并且，对本实施例的光源单元60进行控制的光源控制部，由于采用能够执行使第一光源71和第二光源121同时或分别发光的控制的结构，因此该光源单元60能够射出合成光或单色光。此外，光源控制部，以在规定时间内对接收来自第一光源71的光而从荧光发光部 103射出的荧光、和扩散透射过扩散透射部104的来自第二光源121的光进行合成的方式进行控制，以使按规定的时机、在规定的时间内同时使第一光源71和第二光源121发光，从而从光源单元60不仅射出作为光的三原色的红色、绿色和蓝色波段的单色光、还能射出作为互补色的黄色波段的合成光，能够实现来自投影仪10的投影图像的亮度及色彩再现性的提尚。此外，如上所述，在规定时间内使第一光源71和第二光源121同时点亮而生成作为互补色的黄色波段的光，不仅如此，还能够将可生成品红色波段的光的轮设置于光源单元60。作为生成该品红色波段的光的荧光轮101的结构，例如，如图10所示，通过将作为形成有绿色荧光体层的荧光发光部103的第1区域1、作为扩散透射部104的第2区域2、 作为形成有绿色荧光体层的荧光发光部103的第3区域3、作为扩散透射部104的第4区域
134并列设置在圆周方向上而成。并且，如图11所示，在使轮角为0度 90度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71点亮、第二光源121熄灭的控制。由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第1区域1 (荧光发光部103)，因此从荧光轮101发出的绿色荧光 (G)从光源单元60射出。并且，在使轮角为90度 180度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71熄灭、第二光源121点亮的控制。由此，从第二光源121射出的光被照射到荧光轮101的第4区域4 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的红色光(R)从光源单元60射出。此外，在使轮角为180度 270度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71点亮、第二光源121熄灭的控制。由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第3区域3 (荧光发光部10 ，因此从荧光轮101发出的绿色荧光(G)从光源单元60射出。并且，在使轮角为270度 360度之间的270度 315度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71和第二光源121共同点亮的控制。由此，来自第一光源71的光被照射到第4区域4 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的蓝色光(B)从光源单元60射出。并且，来自第二光源121的光被照射到第2区域2 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的红色光(R)从光源单元60射出。也就是说，从光源单元60射出作为由蓝色光和红色光合成而得到的互补色的品红色(M)波段的光。并且，在使轮角为270度 360度之间的后半部的315度 360度(0度)的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71点亮、第二光源121熄灭的控制。 由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第4区域4 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的蓝色光(B)从光源单元60射出。此外，通过轮角为270度 360度之间的轮位置处的第一光源71的点亮和第二光源121的熄灭的控制，能够对射出蓝色波段的光的期间、和射出作为互补色的品红色波段的光的期间任意进行分配。S卩，该光源控制部构成为，执行使第一光源71和第二光源121同时或分别发光的控制。因此，利用光源控制部对该光源单元60进行控制，以使得包含如下期间，即使作为光的三原色的红色、绿色和蓝色波段的单色光分别射出的期间，以及使红色光和蓝色光在规定时间内合成并射出的期间。这样，光源控制部，以在规定时间内对从扩散透射部104扩散透射的来自第一光源71的光、和从扩散透射部104扩散透射的来自第二光源121的光进行合成的方式，进行以规定时机并在规定时间内使第一光源71和第二光源121同时发光的控制，从而不仅射出作为光的三原色的红色、绿色和蓝色波段的单色光，还能够从光源单元60射出作为互补色的品红色波段的合成光，能够实现来自投影仪10的投影图像的亮度和色彩再现性的提高。此外，如上所述，在规定时间内使第一光源71和第二光源121同时点亮而生成黄色或品红色中的某一波段的光，不仅如此，也可以将能够在1帧内生成作为互补色的黄色和品红色的两种波段的光的轮设置在光源单元60中。作为生成该黄色和品红色波段的光的荧光轮101的结构，例如，如图12所示，通过将作为形成有绿色荧光体层的荧光发光部103的第1区域1、作为形成有绿色荧光体层的荧光发光部103的第2A区域2a、作为扩散透射部104的第2B区域2b、作为形成有绿色荧光体层的荧光发光部103的第3区域3、作为扩散透射部104的第4区域4并列设置在圆周方向上而成。并且，如图13所示，在使轮角为0度 90度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71点亮、第二光源121熄灭的控制。由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第1区域1 (荧光发光部103)，因此从荧光轮101发出的绿色荧光 (G)从光源单元60射出。并且，在使轮角为90度 180度之间的90度 135度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71和第二光源121共同点亮的控制。由此，来自第一光源71的光被照射到第2A区域2a (荧光发光部10 ，因此从荧光轮101发出的绿色荧光 (G)从光源单元60射出。并且，来自第二光源121的光被照射到第4区域4(扩散透射部 104)，因此扩散透射过荧光轮101的红色光(R)从光源单元60射出。即，从光源单元60射出由绿色光和红色光合成而得到的作为互补色的黄色(Y)波段的光。此外，在使轮角为90度 180度之间的后半部的135度 180度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71熄灭、第二光源121点亮的控制。由此，从第二光源121射出的光被照射到荧光轮101的第4区域4 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的红色光(R)从光源单元60射出。并且，在使轮角为180度 270度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71点亮、第二光源121熄灭的控制。由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第3区域3 (荧光发光部10 ，因此从荧光轮101发出的绿色荧光(G)从光源单元60射出。此外，在使轮角为270度 360度之间的270度 315度的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71点亮、第二光源121熄灭的控制。由此，从第一光源71射出的光被照射到荧光轮101的第4区域4 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的蓝色光(B)从光源单元60射出。并且，在使轮角为270度 360度之间的后半部的315度 360度(0度)的轮位置位于照射区域的中心时，光源控制部执行使第一光源71和第二光源121共同点亮的控制。由此，来自第一光源71的光被照射到第4区域4 (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的蓝色光(B)从光源单元60射出。并且，来自第二光源121的光被照射到第 2B区域2b (扩散透射部104)，因此扩散透射过荧光轮101的红色光(R)从光源单元60射出。即，从光源单元60射出由蓝色光和红色光合成而得到的作为互补色的品红色(M)波段的光。这样，将荧光发光部103和扩散透射部104配置于荧光轮101，并对第一光源71和第二光源121的点亮时机进行各种组合来进行控制，从而能够提供可射出多种波段的光的光源单元60。并且，光源控制部控制第一光源71和第二光源121的点亮时间以使得缩短各色光的射出时间，能够自由进行亮度的调整。此外，构成为，光源控制部控制第一光源71或第二光源121，以使得仅在射出规定波段的光时抑制光源输出，从而能够调整色调。并且，由于光源单元60采用形成圆板形状的荧光轮101作为荧光板、并使该荧光轮101旋转的结构，因此，能够提供一种简单的光源单元60，能够扩大照射面积而避免热量集中。此外，由于在荧光轮101的荧光发光部103形成反射面，因此能够使照射在反射面上的蓝色光被反射面反射而不被荧光体吸收、再次向荧光体侧射出并激励荧光体，由此，能够提高来自第一光源71的蓝色光的利用效率，使发光更加明亮。并且，由于从绿色荧光体向基材侧射出的绿色光也能够被反射面反射并作为光源光而射出，因此能够提高荧光的利用效率。此外，通过对荧光轮101的基材采用热传导率高的金属基材，能够更加高效地冷却荧光轮101。并且，本发明并不限于以上实施例，可在不脱离发明主旨的范围内自由地作出变更、改良。例如，对于荧光轮101中的荧光发光部103和扩散透射部104的各自的区域，能够自由变更面积比例。由此，能够任意设定各色的占有比例(duty ratio) 0并且，在红色荧光体的发光效率比绿色荧光体高的情况下，能够使荧光发光部103 形成红色荧光体层来替代绿色荧光体层。此时，第二光源121中，替代发出红色波段的激光的激光发光器而采用发出绿色波段的激光的激光发光器，从而能够提供可射出高亮度的各色光的光源单元60。此外，这样的结构的光源单元60，除了作为光的三原色的红色、绿色和蓝色波段的光以外，还能够射出作为互补色的黄色、青色波段的光。此外，荧光轮101不限于由金属基材形成的情况，也可以由玻璃等透明基材形成。 这种情况下，在如图4所示的光学布局中，不配置第一分色镜141，而使第二分色镜148具有使蓝色和绿色波段的光透射、使红色光反射的特性。并且，光源单元60的光学布局不限于图示的内容，而能够采用与机箱内的各光源装置的配置结构相应的各种形式。例如，图4中，红色光源装置120的位置使得从红色光源装置120射出的光源光被反射镜124反射并入射到聚光透镜116，但是，也可以不配置反射镜124，而是以能够直接入射到聚光透镜116的方式来配置红色光源装置120。此外，光源控制部也可以不设在投影仪10中而分别设在光源单元60中。并且，由于第一光源71为蓝色激光发光器，因此来自第一光源71的光发生扩散透射而能够保持作为明亮的光源光来使用。但是，第一光源71不限于发出蓝色波段的光的激光发光器的情况，也可以是发出紫外区域的光(紫外线)的激光发光器。这种情况下，在荧光轮101上，形成由蓝色荧光体层、绿色荧光体层构成的荧光发光部103、和扩散透射部 104。并且，光源控制部以使光不从紫外激光发光器照射到扩散透射部104的方式进行控制。另外，光源单元60不限于具备使荧光板(荧光轮101)采用上述那样的圆形板并进行旋转的结构的荧光发光装置100，也可以具备将形成为矩形的荧光板固定的荧光发光装置100。在这样固定荧光板的情况下，在第一光源71及第二光源121与荧光板之间，设置使分别从第一光源71和第二光源121射出的光的照射方向变化的调整装置，或者，设置以使第一光源71和第二光源121的位置和/或照射方向变化的方式进行驱动的光源驱动装置，使来自第一光源71和第二光源121的光的照射点位置进行移动，由此，能够从荧光板射出荧光和扩散光。此外，作为调整装置，例如可采用使用KTN晶体、声光元件、MEMS镜(MEMS mirror)等的光偏光器。此外，本发明不限于上述实施方式，在实施阶段能够在不脱离主旨的范围内进行各种变形。此外，以上述实施方式执行的功能也能够尽可能地适当组合而实施。在上述实施方式中包含各种阶段，通过公开的多个结构要素的适当组合能够提取得到各种发明。例如，也可以从实施方式中示出的全部结构要素中删除某些结构要素，只要能够取得效果，则删除该结构要素而得到的结构能够作为发明来提取。
权利要求
1.一种光源单元，具备荧光板，该荧光板具有荧光发光部和扩散透射部，该荧光发光部形成有接收激励光并发出荧光的荧光体的层，该扩散透射部对光进行扩散并透射； 第一光源，射出能够激励上述荧光体的波段的光；第二光源，射出波段与从上述荧光体射出的荧光和从上述第一光源射出的光不同的光；导光光学系统，将从上述荧光板射出的各色波段光向规定的一面进行导光；以及光源控制部，分别地控制上述第一光源和第二光源的发光， 上述荧光板配置在上述第一光源和第二光源的光路上，该光源单元构成为，使得上述荧光板上的来自上述第一光源的光的照射位置与来自上述第二光源的光的照射位置不同。
2.根据权利要求1所述的光源单元，其中，上述光源控制部进行以下控制，即使上述第一光源和第二光源同时发光的控制，和使上述第一光源和第二光源分别发光的控制。
3.根据权利要求1所述的光源单元，其中，上述光源控制部进行使上述第一光源和第二光源同时发光的控制，以使得在规定时间内，对接收来自上述第一光源的光并从上述荧光发光部射出的荧光、和扩散透射过上述扩散透射部的来自上述第二光源的光进行合成。
4.根据权利要求1所述的光源单元，其中，上述荧光板是由通过轮马达而被旋转驱动的基材构成的荧光轮。
5.根据权利要求1所述的光源单元，其中，在上述荧光发光部，形成有使光反射的反射面，在该反射面上，形成有接收激励光并发出荧光的荧光体层。
6.根据权利要求1 5中任意一项所述的光源单元，其中， 上述第一光源是发出蓝色波段的光的激光发光器。
7.根据权利要求6所述的光源单元，其中，上述光源控制部构成为，进行使上述第一光源和第二光源同时发光的控制，以使得在规定时间内，对扩散透射过上述扩散透射部的来自上述第一光源的光、和扩散透射过上述扩散透射部的来自上述第二光源的光进行合成。
8.根据权利要求6所述的光源单元，其中，上述第二光源是发出红色波段的光的激光发光器，上述荧光体是接收来自上述第一光源的激励光并发出绿色波段的荧光的荧光体。
9.根据权利要求8所述的光源单元，其中，上述光源控制部进行使上述第一光源和上述第二光源分别发光的控制，以使得包含从该光源单元分别射出红色、绿色和蓝色波段的光的期间。
10.一种投影仪，具备权利要求9所记载的光源单元； 显示元件；光源侧光学系统，将来自上述光源单元的光聚光到上述显示元件；投影侧光学系统，将从上述显示元件射出的图像投影到屏幕上；以及投影仪控制部，控制上述光源单元及显示元件。
全文摘要
一种光源单元，具备具有荧光发光部和扩散透射部的荧光板；第一光源，射出可激励荧光体的波段的光；第二光源，射出波段与荧光和从第一光源射出的光不同的光；导光光学系统，将从荧光板射出的各色波段的光向规定的一面导光；以及光源控制部，分别地控制第一光源和第二光源的发光。荧光板配置在第一光源和第二光源的光路上，该光源单元构成为，使得荧光板上的来自第一光源的光的照射位置与来自第二光源的光的照射位置不同，光源控制部执行使第一光源和第二光源同时或分别发光的控制，从而射出合成光或单色光。
文档编号F21V14/08GK102419509SQ201110246829
公开日2012年4月18日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月30日
发明者增田弘树 申请人:卡西欧计算机株式会社