光源装置及投影装置的制作方法

本发明涉及光源装置和具备该光源装置的投影装置。

背景技术：

以往，已公开了具备出射蓝色波段光的蓝色光源装置、具备以来自蓝色光源装置的光为激发光而出射绿色波段光的荧光发光区域及扩散透射区域的荧光轮、以及出射红色波段光的红色光源装置的投影装置。例如，在专利文献1中，作为荧光的绿色波段光出射到荧光轮的正面侧。关于蓝色波段光，是使来自蓝色光源装置的光在荧光轮的扩散透射区域内扩散透射过，并通过多个反射镜或聚光透镜使该光从荧光轮的背面侧绕行而引导到与绿色波段光或红色波段光相同的光路上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2018-159835号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

如专利文献1的投影装置的荧光轮装置这样，为了将从正面侧出射荧光的荧光轮的激发光设为蓝色波段光的光源，需要配置用于使蓝色波段光从荧光轮的背面侧绕行的光学元件，装置有时会大型化。

本发明的目的在于，提供小型的光源装置及投影装置。

用于解决问题的方案

本发明的光源装置的特征在于，具有：第1光源，其出射第1波段光；第2光源，其出射波段与上述第1波段光不同的第2波段光；轮，其在周向上排列设置有：波长转换区域，其接受从上述轮的一面侧入射的上述第1波段光，将它转换为波段与上述第1波段光和上述第2波段光不同的第3波段光，并使上述第3波段光从上述轮的另一面侧出射；以及透光区域，其使从上述一面侧入射的上述第1波段光从上述另一面侧出射；以及分色镜，其使上述第1波段光和上述第2波段光中的一方波段光透射过并使另一方波段光反射。

本发明的投影装置的特征在于，具有：上述的光源装置；显示元件，其被来自上述光源装置的光源光照射，形成图像光；投影光学系统，其将从上述显示元件出射的上述图像光投影到屏幕；以及投影装置控制部，其控制上述显示元件和上述光源装置。

发明效果

根据本发明，能够提供小型的光源装置及投影装置。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的投影装置的功能模块的图。

图2是示出本发明的第1实施方式的投影装置的内部结构的俯视示意图。

图3是示出本发明的第1实施方式的投影装置的荧光轮的主视图。

图4是示出本发明的第2实施方式的投影装置的内部结构的俯视示意图。

图5是示出本发明的第3实施方式的投影装置的内部结构的俯视示意图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，基于附图来说明本发明的第1实施方式。图1是示出投影装置10的投影装置控制部的功能电路模块的图。投影装置控制部包括：包含图像转换部23和控制部38的cpu、包含输入输出接口22的前端单元、以及包含显示编码器24和显示驱动部26的格式化单元。

该控制部38掌管投影装置10内的各电路的动作控制，由cpu、固定地存储有各种设定等的动作程序的rom、以及作为工作存储器使用的ram等构成。

并且，通过该控制机构，从输入输出连接器部21输入的各种规格的图像信号经由输入输出接口22、系统总线(sb)在图像转换部23中进行转换而统一为适于显示的规定格式的图像信号后，被输出到显示编码器24。

另外，显示编码器24将所输入的图像信号展开存储到视频ram25后，根据该视频ram25的存储内容生成视频信号，并将其输出到显示驱动部26。

显示驱动部26作为显示元件控制机构发挥功能，与从显示编码器24输出的图像信号对应地以适当的帧率驱动作为空间光调制元件(som)的显示元件51。

并且，在该投影装置10中，将从光源装置60出射的光束经由光学系统照射到显示元件51，从而由显示元件51的反射光形成光像，经由投影光学系统将图像投影显示于未图示的屏幕等被投影体。此外，该投影光学系统的可动透镜群235由透镜马达45进行用于变焦调整、聚焦调整的驱动。

另外，图像压缩/解压缩部31进行如下记录处理：通过adct和霍夫曼编码等处理将图像信号的亮度信号和色差信号进行数据压缩，并将其依次写入到作为插拔自如的记录介质的存储卡32。

进而，图像压缩/解压缩部31在再现模式时读出存储卡32中记录的图像数据，将构成一连串动态图像的各个图像数据按1帧单位进行解压缩，将该图像数据经由图像转换部23输出到显示编码器24，并进行使得能基于存储卡32中存储的图像数据进行动态图像等的显示的处理。

并且，由设置在投影装置10的壳体的主健和指示器等构成的键/指示器部37的操作信号直接送出到控制部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解调后的代码信号输出到控制部38。

此外，控制部38经由系统总线(sb)连接有声音处理部47。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，驱动扬声器48进行扩声放音。

另外，控制部38控制作为光源控制部的光源控制电路41，该光源控制电路41对光源装置60的红色光源装置、绿色光源装置以及蓝色光源装置的发光单独地进行控制，使得从光源装置60出射图像生成时所要求的规定波段的光。

而且，控制部38使冷却风扇驱动控制电路43通过设置于光源装置60等的多个温度传感器进行温度检测，并使其根据该温度检测的结果控制冷却风扇的旋转速度。另外，控制部38还进行如下控制：使冷却风扇驱动控制电路43通过计时器等在投影装置10主体的电源断开后仍使冷却风扇继续旋转；或者根据温度传感器的温度检测的结果使投影装置10主体的电源断开等。

接着，描述该投影装置10的内部结构。图2是示出投影装置10的内部结构的俯视示意图。在此，投影装置10的壳体形成为大致箱状，具备上表面及下表面、正面面板12、背面面板13、右侧面板14以及左侧面板15。此外，在以下的说明中，投影装置10的左右表示相对于投影方向的左右方向，投影装置10的前后表示相对于投影装置10的屏幕侧方向和光束的行进方向的前后方向。

投影装置10在右侧面板14的附近具备控制电路基板241。该控制电路基板241具备电源电路模块、光源控制模块等。另外，投影装置10在控制电路基板241的侧方，也就是说在投影装置10壳体的大致中央部分具备光源装置60。而且，在投影装置10中，在光源装置60与左侧面板15之间配置有光源侧光学系统170、投影光学系统220。

光源装置60具备：激发光照射装置700，其是蓝色波段光(第1波段光)的光源，并且是激发光源；红色光源装置120，其是红色波段光(第2波段光)的光源；以及绿色光源装置80，其是绿色波段光(第3波段光)的光源。绿色光源装置80包括激发光照射装置700和荧光轮装置100。另外，在光源装置60中，配置有对蓝色波段光、绿色波段光、红色波段光进行引导的导光光学系统140。导光光学系统140具备分色镜146、反射镜147(全反射镜)，使从激发光照射装置700、绿色光源装置80、红色光源装置120出射的各色波段光聚光到光通道175的入射口。

作为光源部的激发光照射装置700配置在投影装置10壳体的左右方向上的大致中央部分。在激发光照射装置700中，被设为2行4列的总计8个半导体发光元件的多个蓝色激光二极管71(第1光源)由保持构件730保持。在各蓝色激光二极管71的光轴上，分别配置有为了提高来自各蓝色激光二极管71的出射光的指向性而将其分别转换为平行光的准直透镜73。激发光照射装置700配置为出射光向正面面板12方向出射。

在激发光照射装置700中，在保持构件730的右侧面板14侧设置有以未图示的导热管等与保持构件730热连接的散热器81。在散热器81和背面面板13之间配置有冷却风扇261，蓝色激光二极管71由该冷却风扇261和散热器81冷却。而且，在激发光照射装置700和背面面板13之间也配置有冷却风扇261。

绿色光源装置80中的荧光轮装置100具备荧光轮101、马达110、聚光透镜群111以及聚光透镜115。荧光轮101以与右侧面板14平行的方式配置，也就是说，荧光轮101配置成与在分色镜146上反射后的被作为激发光的蓝色波段光的光轴正交。聚光透镜群111使激发光聚光并照射到荧光轮101，聚光透镜115使从荧光轮101向左侧面板15方向出射的光束聚光。

如图3所示，荧光轮101由板状的金属基材101a形成为圆板状。在荧光轮101的中央连接有马达110的马达轴112，荧光轮101通过马达110进行旋转驱动。在荧光轮101(轮)的金属基材101a排列设置有荧光发光区域102(波长转换区域)、扩散透射区域103a以及透射区域103b。荧光发光区域102形成在约200度的角度范围内，扩散透射区域103a形成在约60度的角度范围内，透射区域103b形成在约100度的角度范围内。荧光发光区域102、扩散透射区域103a以及透射区域103b以分别嵌入到金属基材101a的方式形成。

荧光发光区域102由圆弧板状的透射型荧光体形成。激发光从透射型荧光体的一面侧入射，被该激发光激发的荧光从透射型荧光体的另一面侧出射。透射型荧光体例如能够将荧光体分散并固定于硅树脂或环氧树脂等有机系粘合剂或者无机系粘合剂来形成，或者形成为包含玻璃粉末和荧光体的粉末的混合粉末的烧结体。或者，还能够在形成为圆弧板状的透射玻璃的一个面或者另一个面敷设荧光体来形成。

来自透射型荧光体的荧光体的荧光被全方位地出射。因而，在透射型荧光体的一面侧或者另一面侧设置有使规定的光透射或者反射的滤光器。例如，在激发光入射的一面侧(在本实施方式中为荧光轮101的正面侧)设置有该滤光器的情况下，该滤光器形成为使激发光(蓝色波段光)透射过并使荧光(绿色波段光)反射。另一方面，在与激发光入射的一侧相反的另一面侧(在本实施方式中为荧光轮101的背面侧)设置有该滤光器的情况下，该滤光器形成为使激发光反射并使荧光透射过。

另外，扩散透射区域103a形成为使作为激光的来自激发光照射装置700的蓝色波段光入射并使该激光扩散而透射过的区域。例如，扩散透射区域103a由形成为圆弧板状的扩散板形成。另一方面，透射区域103b形成为使来自红色光源装置120的红色波段光不扩散并透射过的区域。例如，透射区域103b由形成为圆弧板状的玻璃板形成。由扩散透射区域103a和透射区域103b形成使从一面侧入射的光从另一面侧出射的透光区域103。

红色光源装置120具备：红色光源121，其配置为出射光向左侧面板15侧出射；以及聚光透镜群125，其使来自红色光源121的出射光聚光。该红色光源121是作为发出红色波段的光的半导体发光元件的红色发光二极管(第2光源)。红色光源装置120具备配置在红色光源121的右侧面板14侧的散热器130。配置在散热器130的右侧面板14侧的冷却风扇261将该散热器130冷却来使红色光源121被冷却。

在来自红色光源装置120的出射光与来自激发光照射装置700的出射光所交叉的位置配置有分色镜146。分色镜146使红色波段光透射过，使蓝色波段光反射。因而，从红色光源装置120出射的红色波段光透射过分色镜146，并入射到聚光透镜群111。另一方面，从激发光照射装置700出射的蓝色波段光通过分色镜146将光轴转换90度而反射到左侧面板15侧，并入射到聚光透镜群111。

在聚光透镜115的左侧面板15侧配置有反射镜147。反射镜147将从聚光透镜115出射的光的光轴转换90度而使其反射到背面面板13侧，并入射到光源侧光学系统170的聚光透镜173。此外，也可以构成为不设置反射镜147，而使从聚光透镜115出射的光入射到聚光透镜173。

光源侧光学系统170包括聚光透镜173、光通道175、聚光透镜178、光轴转换镜181、聚光透镜183、照射镜185、会聚透镜195。此外，会聚透镜195将从配置于会聚透镜195的背面面板13侧的显示元件51出射的图像光向投影光学系统220出射，因此也成为投影光学系统220的一部分。

在光通道175的附近配置有使光源光聚光到光通道175的入射口的聚光透镜173。因而，在反射镜147上反射后的红色波段光、绿色波段光以及蓝色波段光被聚光透镜173聚光，并入射到光通道175。入射到光通道175的光束通过光通道175成为强度分布均匀的光束。

在光通道175的背面面板13侧的光轴上，隔着聚光透镜178配置有光轴转换镜181。从光通道175的出射口出射的光束在被聚光透镜178聚光后，通过光轴转换镜181将光轴转换到左侧面板15侧。

由光轴转换镜181反射的光束在被聚光透镜183聚光后，通过照射镜185并经由会聚透镜195以规定的角度照射到显示元件51。此外，被设为dmd的显示元件51在背面面板13侧设置有散热器190，显示元件51由该散热器190冷却。

作为通过光源侧光学系统170照射到显示元件51的图像形成面的光源光的光束在显示元件51的图像形成面上被反射，作为投影光经由投影光学系统220投影到屏幕。在此，投影光学系统220包括会聚透镜195、可动透镜群235、固定透镜群225。可动透镜群235形成为能通过透镜马达移动。并且，可动透镜群235和固定透镜群225内置于固定镜筒。因而，具备可动透镜群235的固定镜筒为可变焦点型透镜，形成为能进行变焦调节、聚焦调节。

通过这样构成投影装置10，从而根据经由输入输出接口22输入的图像信号，由光源控制电路41选择性地驱动激发光照射装置700及红色光源装置120。因而，会从激发光照射装置700及红色光源装置120以不同的定时出射光。如此，从被设为蓝色光源的激发光照射装置700、绿色光源装置80以及红色光源装置120出射的红色、绿色以及蓝色的各波段光会经由导光光学系统140依次入射到聚光透镜173及光通道175，进而经由光源侧光学系统170入射到显示元件51，因此，作为投影装置10的显示元件51的dmd通过根据数据分时显示各色的光，而能够将彩色图像投影到屏幕。

(第2实施方式)

接着，基于图4来说明本发明的第2实施方式。本实施方式的投影装置10a变更了第1实施方式的激发光照射装置700的配置。本实施方式的激发光照射装置700配置为出射光与红色光源装置120的出射光平行。因而，作为荧光轮101上的照射点，除了来自红色光源装置120的红色波段光所照射的照射点之外，还形成有来自激发光照射装置700的蓝色波段光所照射的照射点。

2个照射点能够设定于荧光轮101的圆周上的任意的位置。另外，与此相应地，在荧光轮装置100中，除了对来自红色光源装置120的红色波段光进行聚光的聚光透镜群111、以及对透射过荧光轮101的透射区域103b的红色波段光进行聚光的聚光透镜115之外，还配置有：对来自激发光照射装置700的蓝色波段光进行聚光的聚光透镜群111a；以及对扩散透射过荧光轮101的扩散透射区域103a的蓝色波段光、或者由于作为激发光的来自激发光照射装置700的蓝色波段光照射荧光发光区域102使得荧光体被激发而从荧光轮101的背面侧出射的荧光即绿色波段光进行聚光的聚光透镜115a。

在聚光透镜115a的左侧面板15侧配置有分色镜146a。分色镜146a使蓝色波段光及绿色波段光反射，使红色波段光透射过。

因而，分色镜146a使经由荧光轮101的扩散透射区域103a从聚光透镜115a出射的被扩散透射过的蓝色波段光、荧光发光区域102的荧光体被激发而从聚光透镜115a出射的绿色波段光向背面面板13侧反射，并入射到聚光透镜173。并且，从聚光透镜115出射的红色波段光被反射镜147向背面面板13侧反射，透射过分色镜146a而入射到聚光透镜173。这样，红色波段光、绿色波段光以及蓝色波段光的光轴经由分色镜146a在聚光透镜173中被调为同一光轴。

(第3实施方式)

接着，基于图5来说明本发明的第3实施方式。本实施方式的投影装置10b变更了第2实施方式的图4的红色光源装置120的配置。即，本实施方式的红色光源装置120配置为出射光不透射过荧光轮101，出射光与激发光照射装置700的出射光成为大致垂直。

因而，荧光轮装置100与第1实施方式的图2所示的构成相同。即，在荧光轮装置100中，不需要图4中存在的那种对来自红色光源装置120的红色波段光进行聚光的聚光透镜群111和对透射过荧光轮101的透射区域103b的红色波段光进行聚光的聚光透镜115。

但是，与第2实施方式的图4同样地配置有：对来自激发光照射装置700的蓝色波段光进行聚光的聚光透镜群111a；以及与对蓝色波段光、及荧光发光区域102的荧光体被蓝色波段光激发而从荧光轮101的背面侧出射的荧光的绿色波段光进行聚光的聚光透镜115a。

而且，在聚光透镜115a的左侧面板15侧，与第2实施方式的图4同样地配置有使蓝色波段光及绿色波段光反射并使红色波段光透射过的分色镜146a。

通过以上的构成，与第2实施方式的图4相比，不需要聚光透镜群111和聚光透镜115。另外，也不需要第1实施方式的图2和第2实施方式的图4所示那样的、使红色波段光反射的反射镜147。因而，能够减少部件个数，能够将投影装置更进一步小型化。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于本实施方式，能够施加各种变更来实施。例如，红色光源装置120在本实施方式中使用红色发光二极管来作为红色光源121，但也可以使用红色激光二极管。在这种情况下，荧光轮101的透光区域103能够由扩散板形成(换言之，能够仅由扩散透射区域103a来形成)。并且，只要在来自红色激光二极管的出射光、来自蓝色激光二极管71的出射光对透光区域103进行照射的期间驱动荧光轮101旋转，就能够对沿圆周方向移动的透光区域103照射激光，因此能够减少斑点噪声。另外，红色波段光、蓝色波段光均透射过荧光轮101的透光区域103，因此不必配置与激发光照射装置700或红色光源装置120对应的专用的扩散板，就能够利用明亮的激光光源。

另外，荧光轮101的荧光发光区域102也可以设为由通过激发光的激发而出射红色波段光的荧光体形成的荧光发光区域102。在这种情况下，能够取代红色光源装置120而设为具备绿色激光二极管或者绿色发光二极管的绿色光源装置。

以上，根据本发明的实施方式，荧光轮101(轮)在周向上排列设置有：荧光发光区域102(波长转换区域)，其以来自激发光照射装置700的蓝色波段光为激发光，接受从作为荧光轮101(轮)的一面侧的正面侧入射的蓝色波段光，将它转换为绿色波段光的荧光而从作为荧光轮101(轮)的另一面侧的背面侧出射；以及透光区域103，其使从正面侧入射的该蓝色波段光、来自红色光源装置120的红色波段光从背面侧出射。并且，分色镜146、146a使蓝色波段光和红色波段光中的一方波段光透射过并使另一方波段光反射。

由此，对于荧光轮101，能够形成为光从其正面侧入射并出射到背面侧，因此，与使荧光出射到荧光轮101的正面侧而使还被作为激发光的光源光出射到背面侧的构成相比，能够削减光学元件的部件个数，因而能够实现光源装置60的小型化。

另外，透光区域103在周向上排列设置有使光不扩散并透射过的透射区域103b和使光扩散并透射过的扩散透射区域103a。由此，能够将一方光源(例如红色光源装置120)设为红色发光二极管使其从透射区域103b透射，将另一方光源(例如激发光照射装置700)设为蓝色激光二极管71使其从扩散透射区域103a扩散透射。

另外有时也可以是，透光区域103包括使光扩散并透射过的扩散透射区域。由此，即使红色光源装置120也使用发出激光的红色激光二极管，也无需按每一激光光源单独地准备扩散板。

另外，分色镜146配置于作为与反射镜147相对的荧光轮101的一面侧的正面侧。由此，能够使得只要在激发光照射装置700与红色光源装置120的各出射光所交叉的位置配置分色镜146，将使光照射到荧光轮101的聚光透镜群111、使从荧光轮101的背面侧出射的光聚光的聚光透镜115等光学元件准备一组就够了。

另外，分色镜146a配置于荧光轮101的另一面侧。由此，能够以激发光照射装置700和红色光源装置120的各出射光成为平行的方式分别配置激发光照射装置700和红色光源装置120。

另外，分色镜146、146a使蓝色波段光反射，使红色波段光透射过。由此，能够提高出射蓝色波段光的激发光照射装置700和出射红色波段光的红色光源装置120的布局自由度。

另外，能够在荧光轮101的另一面侧配置反射镜147(全反射镜)。因而，能够转换来自荧光轮101的出射光的光轴的朝向。

另外，在荧光轮101中设置有出射荧光的荧光发光区域102。由此，能够将明亮的荧光作为光源使用。

另外，在荧光发光区域102的一面侧设置有使蓝色波段光透射过并使荧光反射的滤光器。由此，能够提高激发光对荧光的激发效率。

另外，投影装置10、10a具有光源装置60、显示元件51、投影光学系统220以及投影装置控制部。由此，能够提供形成为小型的投影装置10、10a。

此外，在上述实施方式中，作为波长转换区域，示出了使用荧光体的荧光发光区域的例子，但不限于该构成。也可以是使用荧光体以外的波长转换材料、波长转换膜等的构成。

另外，以上说明的实施方式是作为例子给出的，并无意限制发明的范围。这些新的实施方式能通过其它各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨内，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提供小型的光源装置及投影装置。

附图标记说明

10、10a、10b投影装置

12正面面板

13背面面板

14右侧面板

15左侧面板

21输入输出连接器部

22输入输出接口

23图像转换部

24显示编码器

25视频ram

26显示驱动部

31图像压缩/解压缩部

32存储卡

35ir接收部

36ir处理部

37键/指示器部

38控制部

41光源控制电路

43冷却风扇驱动控制电路

45透镜马达

47声音处理部

48扬声器

51显示元件

60光源装置

71蓝色激光二极管

73准直透镜

80绿色光源装置

81散热器

100荧光轮装置

101荧光轮(轮)

101a金属基材

102荧光发光区域(波长转换区域)

103透光区域

103a扩散透射区域

103b透射区域

110马达

111聚光透镜群

111a聚光透镜群

112马达轴

115聚光透镜

115a聚光透镜

120红色光源装置

121红色光源

125聚光透镜群

130散热器

140导光光学系统

146、146a分色镜

147反射镜

170光源侧光学系统

173聚光透镜

175光通道

178聚光透镜

181光轴转换镜

183聚光透镜

185照射镜

190散热器

195会聚透镜

220投影光学系统

225固定透镜群

235可动透镜群

241控制电路基板

261冷却风扇

700激发光照射装置

730保持构件。