CN104570567B - 光源单元以及投射型显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光源单元和投射型显示设备。光源单元包括绿色光源、红色光源和蓝色光源，以及将绿色光和红色光聚光在彼此不同的位置处的聚光透镜***。

Description

光源单元以及投射型显示设备
技术领域
本发明涉及一种光源单元以及具有该光源单元的投射型显示设备，例如液晶投影仪。
背景技术
日本特开(“JP”)2012-142222公开了如下的白色光源单元，其中，该白色光源单元用于响应于作为激发光的固体光源的光通过荧光层来生成荧光，使用该荧光作为绿色光束、并且针对红色光束和蓝色光束使用固体光源的光束从而通过分光镜将光路彼此合成。在任意光路中，从多个光源发射的光束通过镜头***聚光一次，然后，使红色光束和蓝色光束通过用于斑点去除的扩散器、使绿色光束通过荧光层并且再次被镜头***准直。
JP2012-142222中的各光源需要高NA镜头***以使得高效地取入任何光路中的扩散光，这导致尺寸增大。因此，该现有技术不能简单地应用于需要高亮度和小且重量轻的本体的投影仪。
发明内容
本发明提供了一种小且高效的光源单元以及具有该光源单元的投射型显示设备。
根据本发明的光源单元，包括：第一光源，用于发射第一光束；第二光源，用于发射第二光束；以及聚光光学***，用于将从所述第一光源发射的所述第一光束聚光至第一位置，并且将从所述第二光源发射的所述第二光束聚光至不同于所述第一位置的第二位置，所述光源单元的特征在于，所述聚光光学***配置成使得所述第一光束和所述第二光束以彼此不同的角度入射至所述聚光光学***。
根据本发明的一种投射型显示设备，其特征在于，包括上述的光源单元。
附图说明
图1A和1B是根据本发明实施例1的光源单元的光路图。
图2A和2B是图1A和1B中所示的光源单元的G光路图。
图3A和3B是图1A和1B中所示的光源单元的R光路图。
图4A和4B是图1A和1B中所示的光源单元的B光路图。
图5A～5C是示出图1A和1B中所示的光源单元中所使用的分光镜的特性的图。
图6A和6B是示出图1A和1B中所示的光源单元的光谱的图。
图7A～7C是示出根据本发明实施例2的光源单元中所使用的分光镜的特性的图。
图8A和8B是示出根据本发明实施例2的光源单元的光谱的图。
图9是根据本发明实施例3的光源单元的光路图。
图10A～10C是示出图9中所示的光源单元中所使用的分光镜的特性的图。
图11是根据本发明实施例1、2和3中的各个实施例的投射型显示设备的光路图。
图12是根据本发明实施例4的聚光光学***的光路图。
具体实施方式
图11是根据本发明各实施例的液晶投影仪的光路图。液晶投影仪是示例的投射型显示设备(图像显示设备)。根据本实施例的液晶投影仪包括：光源201，分光镜202和203，镜204，偏振分束器205、206和207，液晶面板208、209和210，X棱镜(交叉二向色棱镜)211，以及投影透镜(投影光学***)212。
光源201包括输出白光的光源部和以来自光源部的光照射光调制器的照明光学***(未示出)。稍后描述的实施例1～3的各个实施例中的光源单元作为该光源部应用。如若需要，照明光学***可以包括积分器、UV-IR(紫外-红外光)截止滤波器和对齐偏振方向的偏振转换器。
来自光源201的白光入射至分光镜202。分光镜202反射绿色(以下称为“G”)成分光并且透过红色(以下称为“R”)成分光和蓝色(以下称为“B”)成分光。G成分光、R成分光和B成分光具有彼此不同的波长范围。因此，从R成分光和B成分光分离出G成分光。
然后，R成分光和B成分光入射至分光镜203。分光镜203反射R成分光并且透过B成分光。因此，从B成分光分离出R成分光。通过镜204使G成分光的光路弯折。
这样，分光镜202和203各自作为将白光分光为多个颜色成分的颜色分离单元。
分离后的G成分光、R成分光和B成分光分别入射至偏振分束器205、206和207。偏振分束器205、206和207各自作为设置有透过第一偏振光并且反射第二偏振光的偏振分离面的偏振分离单元。第一偏振光和第二偏振光具有彼此正交的偏振方向：例如，第一偏振光是P偏振光并且第二偏振光是S偏振光。
将在偏振分束器205、206和207处反射的G成分光、R成分光和B成分光分别供给至反射型液晶面板208、209和210。液晶面板208、209和210各自作为响应于稍后描述的图像信号输出单元所输出的图像信号来调制对应的成分光并且反射对应的成分光的光调制器。
被液晶面板208、209和210反射并且偏振方向被转换的G成分光、R成分光和B成分光分别返回到偏振分束器205、206和207。这样，G成分光、R成分光和B成分光各自被分离为透过偏振分束器205、206和207中对应的一个偏振分束器并且入射至X棱镜211的成分光、以及被偏振分束器205、206和207中对应的一个偏振分束器反射并且返回至光源的成分光。
X棱镜211用作为对已调制且已通过偏振分离单元的成分光进行合成的合成单元。X棱镜211合成G成分光、R成分光和B成分光，并且将其作为合成光供给至投影透镜212。投影透镜212具有变焦功能，并且将供给的合成光以可选放大倍率投射至诸如画面等的投影面以显示图像。本实施例描述了使用三个液晶面板的示例，但是本发明不限于此。本实施例可以应用于以一个液晶面板通过时间分割来进行颜色再现的***或者包括数字镜装置的***。
接着，描述光源单元作为光源201的光源部的应用。
根据本实施例的光源单元至少包括两个光源，例如，用于发射第一光束的第一光源和用于发射第二光束的第二光源。在这种情况下，第一光源可以是发射绿色光的绿色光源，并且第二光源可以是发射红色光的红色光源或者是发射蓝色光的蓝色光源。可选地，第一光源可以是发射红色光的红色光源，并且第二光源可以是发射蓝色光的蓝色光源。第一光束和第二光束可以具有相同或不同的波长带。
光源单元还包括聚光光学***、第一特性改变元件、第二特性改变元件、第一导光元件和第二导光元件。
聚光光学***将从第一光源发射的第一光束聚光至第一位置，并且将从第二光源发射的第二光束聚光至不同于第一位置的第二位置。通过单一聚光光学***在不同位置处形成聚光光斑使得能够小型化。例如，聚光光学***包括两个平凸透镜和两个弯月透镜。
在光源由该第一光源的阵列和该第二光源的阵列构成的情况下，第一光源阵列和第二光源阵列可以相对于聚光光学***的光轴以彼此不同的角度配置。这种配置便于聚光至两个不同的聚光位置。其它结构是可能的，其中，在该结构中使第一光束透过第一导光元件，并且使第二光束不通过第二导光元件而入射至聚光光学***。
第一特性改变元件配置于第一位置处，并且改变第一光束的波长带和光路中的至少一个并反射第一光束。第二特性改变元件配置于第二位置处，并且改变第二光束的波长带和光路中的至少一个并反射第二光束。第一特性改变元件和第二特性改变元件中的至少一个特性改变元件可以包括响应于作为激发光的入射光来发出荧光的荧光层。例如，第一特性改变元件包括绿色光用荧光层，并且第二特性改变元件包括红色光用荧光层。在入射光的光路和发射光的光路(内向光路和外向光路)相同的情况下，通过特性改变元件改变发射光和入射光的至少波长特性。可选地，第一特性改变元件和第二特性改变元件中的至少一个特性改变元件可以通过例如扩散反射器偏转入射光并且改变其角度特性。这样，可以在光源和聚光光学***之间配置通过利用不同波长特性或偏转入射光来透过入射光和反射发射光的导光元件，这使得光源单元能够小型化。
可以使入射光通过或者不通过导光元件入射至聚光光学***。
第一导光元件引导从第一特性改变元件通过聚光光学***(至，例如照明光学***)的光束。第二导光元件配置于与第一导光元件的位置不同的位置处，并且引导从第二特性改变元件通过聚光光学***(至，例如照明光学***)的光束。第一导光元件和第二导光元件可以但不限于是具有彼此不同的分光反射特性的分光镜，并且例如可以是偏振分束器(PBS)。分光镜的反射面以彼此不同的角度配置。这种配置允许处理来自不同的聚光位置的光。第二导光元件的分光镜可以具有根据第二导光元件的第二光束的入射角而改变的反射带。第一导光元件和第二导光元件可以叠加光束。第一导光元件和第二导光元件可以配置于在将聚光光学***的聚光位置设置为物***置的情况下聚光光学***的光瞳位置处。
当然，根据本实施例的光源单元还包括第三光源、第三特性改变元件和第三导光元件。第三光源可以用于发射具有与第一光束的波长和第二光束的波长不同的波长的第三光束。第三特性改变元件可以配置于与第一位置和第二位置不同的位置处，并且用于改变第三光束的波长带和光路中的至少一个并反射第三光束。第三导光元件可以配置于与第一导光元件的位置和第二导光元件的位置不同的位置处，并且用于引导从第三特性改变元件通过聚光光学***的光束。
[实施例1]
图1A和1B是根据本发明实施例1的光源单元的光路图。光源单元包括固体光源1、准直透镜2、分光镜4、聚光透镜***5和扩散反射器6。从光源1发射的光束通过聚光透镜***5在扩散反射器6处聚光、被扩散反射器6扩散反射、通过聚光透镜***5形成为平行光、被分光镜4反射、并且被引导至照明光学***。在本实施例中，单一聚光透镜***(聚光光学***)5形成大于两个聚光光斑，这减小了尺寸和重量。然而，根据本发明的聚光光学***可以包括除透镜以外的例如镜等的光学元件。图1A示出从光源1至扩散反射器6的光束的光路，并且图1B示出扩散反射器6反射后的光束的光路。以下字母编号R、G和B各自表示要通过对应的元件最终从光源发射的光束的颜色，并且分别与红色、绿色和蓝色相对应。
图2A是从绿色光源1G发射至扩散反射器6G的光源光的光路图。绿色光源1G是具有448nm的中心波长的蓝激光光源。准直透镜2配置于紧挨绿色光源1G的后方并且将激光发射光束形成为平行光。绿色光源1G和准直透镜2成对地跨图2A的纸面并且在与纸面垂直的方向(未示出)排列，其中各对的光发射方向平行于聚光透镜***5的光轴对齐。通过准直透镜2将从绿色光源1G发射的光束形成为平行光并且作为平行光束入射至分光镜4。
从光源起按照顺序配置分光镜4的4R、4G和4B这三类分光镜。分光镜4G配置于其表面法线相对于平行光束3G(聚光透镜***的光轴)倾斜45°的位置处。分光镜4R和4B配置于与分光镜4G成θ(角度)的、其表面法线分别相对于平行光束3G成45°+θ角度和45°-θ角度的位置处。
图5A～5C分别示出分光镜4R、4G和4B的分光反射特性。
分光镜4R和4G没有针对蓝色带的反射特性，并且设计分光镜4R和4G以使得其反射特性不随入射角显著改变。因此，在不反射平行光束3G的情况下，分光镜4R和4G透过波长为448nm的平行光束3G。
另一方面，设计分光镜4B以使得反射带偏移随入射角增加。一般地，在分光镜的反射带扩展为更大入射角的情况下，分光镜的反射带偏移至更短波长侧。根据薄膜材料和薄膜结构可以一定程度上调节偏移的大小。平行光束3G以45°-θ的角度入射至分光镜4B。如图5C所示，针对45°-θ的入射角，448nm的波长驻留在反射带外，并且平行光束3G在不被反射的情况下透过分光镜4B。
因此，在不被反射的情况下，平行光束3G透过分光镜4R、4G和4B并入射至聚光透镜***5。
聚光透镜***5将多个入射平行光束3G聚光至一个点。扩散反射器6G配置于该聚光光斑处。扩散反射器6G是响应于作为激发光的448nm的光发出绿色荧光的荧光层，并且扩散反射器6G扩散地反射光束3G，因而通过转换成具有绿色带中的光谱的扩散反射光7G来聚光。
图6A示出从光源1发射至扩散反射器6的光束的光谱，并且图6B示出光束在扩散反射器6反射后直到从光源单元发射为止的光谱。在图6A中，以448nm为中心的激光光谱与绿色光源1G的发射光谱相对应，并且该光谱在示出扩散反射后的光谱的图6B中被转换为绿色光用荧光材料的光谱。
图2B是直到从光源单元发射扩散反射光7G为止、扩散反射器6G扩散反射后的扩散反射光7G的光路图。扩散反射光7G再次通过聚光透镜***5并且在到达分光镜4之前再次形成为平行光。如图5A～5C所示，分光镜4B没有针对绿色带的反射特性，因此，分光镜4B在不反射绿色带的情况下透过平行光。分光镜4G具有针对绿色带的反射特性，因此，分光镜4G对扩散反射光7G进行反射并且将扩散反射光7G引导至照明光学***。
图3A是从红色光源1R发射至扩散反射器6R的光源光的光路图。红色光源1R是638nm的红色激光光源。准直透镜2配置于紧挨红色光源1R的后方并且将激光发射光束形成为平行光。红色光源1R和准直透镜2跨图3A的纸面并且在与纸面垂直的方向(未示出)成对地排列，其中各对相对于聚光透镜***5的光轴倾斜2θ。
通过准直透镜2将从红色光源1R发射的光束形成为作为平行光束3R的平行光。设计并配置分光镜4，以使得不干涉平行光束3R的光路，因此，平行光束3R在不受分光镜4的影响的情况下入射至聚光透镜***5。聚光透镜***5将入射的平行光束3R聚光至一个点。平行光束3R相对于聚光透镜***5的光轴倾斜，因此，平行光束3R入射至与图2A和2B中的平行光束3G的聚光光斑不同的点。扩散反射器6R配置于平行光束3R的聚光光斑处。
图3B是平行光束3R在由扩散反射器6R扩散反射后直到从光源单元发射平行光束3R为止的光路图。扩散反射器6R包括具有随机的扩散形状的反射面，并且在将平行光束3R的行进方向改变为扩散反射器6R的法线方向并且将平行光束3R引导至聚光透镜***5时，扩散反射器6R扩散倾斜入射的平行光束3R。扩散反射光7R再次通过聚光透镜***5并且在到达分光镜4之前形成为平行光。扩散反射光7R以45°-θ的角度入射至分光镜4R。如图5A～5C所示，分光镜4B和4G没有针对红色带的反射特性，因此，平行光在不被反射的情况下透过分光镜4B和4G。分光镜4R具有针对红色带的反射特性，因此，分光镜4R对扩散反射光7R进行反射并且将扩散反射光7R引导至照明光学***。
图4A是从蓝色光源1B发射至扩散反射器6B的光源光的光路图。蓝色光源1B是465nm的蓝色激光光源。准直透镜2配置于紧挨蓝色光源1B的后方并且将激光发射光束形成为平行光。蓝色光源1B和准直透镜2成对地排列在与图4A的纸面垂直的方向(未示出)，其中各对相对于聚光透镜***5的光轴倾斜-2θ。
通过准直透镜2将从蓝色光源1B发射的光束形成为作为平行光束3B的平行光。设计分光镜4以使得不干涉平行光束3B的光路，因此，平行光束3B在不受分光镜4的影响的情况下入射至聚光透镜***5。聚光透镜***5将入射的平行光束3B聚光至一个点。平行光束3B相对于聚光透镜***5的光轴在与平行光束3R相反的方向倾斜，因此，平行光束3B入射至与图2A和2B中的平行光束3G的聚光光斑以及图3A和3B中的平行光束3R的聚光光斑不同的点。扩散反射器6B配置于平行光束3B的聚光光斑处。
图4B是平行光束3B在由扩散反射器6B扩散反射后直到从光源单元发射为止的光路图。扩散反射器6B包括具有随机的扩散形状的反射面，并且在将平行光束3B的行进方向改变为扩散反射器6B的法线方向并且将平行光束3B引导至聚光透镜***5时，扩散反射器6B扩散倾斜入射的平行光束3B。扩散反射光7B再次通过聚光透镜***5并且在到达分光镜4之前形成为平行光。
扩散反射光7B以45°+θ的角度入射至分光镜4B。如图5A～5C所示，针对角度45°+θ，分光镜4B的反射带偏移至更短波长侧。因此，分光镜4B对扩散反射光7B进行反射并且将扩散反射光7B引导至照明光学***。
这样，光源单元发射图6B中所示的光谱。
[实施例2]
尽管根据实施例2的光学设备的结构与实施例1的光学设备的结构相同，但是其区别在于，实施例2中的蓝色光源1B的振荡波长与绿色光源1G的振荡波长相同，并且分光镜4B的反射特性不同于实施例1中的分光镜4B的反射特性。图8A和8B示出根据实施例2的光谱。与图6A和6B不同，图8A示出在465nm处无光谱以及在448nm处增加的光谱。在448nm处的光谱表示蓝色光源1B和绿色光源1G的总输出光。
在图8B中，构成在448nm处的光谱并且与绿色光源1G相对应的输出光被转换为绿色带中的荧光。图8B和图6B的比较示出本实施例中的蓝色输出波长驻留于更靠近更短波长侧。
分光镜4B具有图7C中示出的特性。具体地，该特性必须使得分光镜4B在45°-θ的入射角处大致完全透过具有448±10nm的波长的光并且在45°+θ的入射角处大致完全反射具有448±10nm的波长的光。示出比实施例1中的反射带的偏移量更大的偏移量的特性是可获取的，例如通过选择薄膜材料和薄膜结构或者更大的入射角差θ。本实施例需要少于实施例1中的光源类型的光源类型，这便于电子控制。
[实施例3]
图9是根据实施例3的光源单元的光路图。本实施例与实施例1和2的不同是在本实施例中不同地配置分光镜4。本实施例使用的光源波长和由扩散反射器反射后的平行光的光谱与实施例2中的相同。
从光源起按照顺序配置根据本实施例的分光镜4的4R、4G和4B这三类分光镜。分光镜4G配置于其表面法线相对于平行光束3G(聚光透镜***的光轴)倾斜45°的角度的位置处。分光镜4R和4B配置于与分光镜4G成θ的、其表面法线角度分别为45°-θ和45°+θ的位置处。
图10A～10C示出分光镜4R、4G和4B的分光反射特性。分光镜4R和4G没有针对蓝色带的反射特性，并且设计分光镜4R和4G以使得其反射特性不随入射角显著改变。因此，在不反射平行光束3G的情况下，分光镜4R和4G透过波长为448nm的平行光束3G。另一方面，设计分光镜4B以使得反射带偏移随入射角增加。在本实施例中，设置分光镜4B的反射特性，以使得平行光束3G(448nm)在以45°+θ入射的情况下通过分光镜4B，并且在以45°-θ外向入射的情况下被分光镜4B反射。
[实施例4]
图12是根据实施例4的光源单元的光路图。在本实施例中，来自光源的光束以彼此不同的角度入射至聚光透镜***5。本实施例与目前为止的实施例不同的是聚光位置位于单个荧光材料处。在针对各光源的聚光光斑的直径用S表示并且聚光透镜***5的焦距用f表示的情况下，设置满足f*tanθ>S的角度θ作为来自光源的光束的角度。这种设置避免了聚光光斑之间的重叠。针对小角度θ，聚光光斑重叠。荧光材料的效率在高温劣化。为了避免劣化和烧坏，需要尽可能地减小光密度。使光源的光束成一定的角度从而满足该需要，以使得减小的光密度能够提高耐久性和效率。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
例如，各实施例使用配置在阵列中的多个光源1，但是也可以使用单一光源1。另外，可以使用诸如LED等的固体光源单元来替代激光光源。红色光和蓝色光是激光源光，但是也可以是以与针对绿色光相同的方式从荧光体发射的光。光源波长和分光镜的特性可以任意改变。扩散反射器的光源像的数量不限于3个。尽管分光镜以相对于聚光透镜***成45°的角度来配置，但是45°的角度可以是不同的角度。
各实施例提供了一种小且高效的光源单元以及具有该光源单元的投射型显示设备。
[其它实施例]
还可以通过计算机***或设备读出并执行记录在存储器装置(例如非瞬态计算机可读存储介质)上的可执行指令以进行本发明的上述实施例中的一个或多个的功能，以及利用计算机***或设备执行下面的方法来实现本发明的实施例，例如读出并执行存储器装置上的可执行指令以进行上述实施例中的一个或多个的功能。计算机可以包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)、或者其它电路中的一个或多个，并且可以包括分离的计算机或者分离的计算机处理器的网络。例如，通过网络或者通过存储介质将该计算机可执行程序提供给计算机。存储介质可以包括例如一个或多个硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算机***的存储、光盘(诸如光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光碟(BD)TM)、快闪存储器装置、存储卡等。

Claims (13)

1.一种光源单元，包括：
第一光源，用于发射第一光束；
第二光源，用于发射第二光束；
聚光光学***，用于将从所述第一光源发射的所述第一光束聚光至第一位置，并且将从所述第二光源发射的所述第二光束聚光至不同于所述第一位置的第二位置；
第一光学元件，配置于所述第一位置处；以及
第二光学元件，配置于所述第二位置处，
所述光源单元的特征在于，
所述聚光光学***配置成使得所述第一光束和所述第二光束以彼此不同的角度入射至所述聚光光学***，
并且，所述第一光学元件和所述第二光学元件分别用于扩散反射所述第一光束和所述第二光束，
并且，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的至少一个用于改变入射光束的波长带。
2.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，还包括：
第一导光元件，用于引导从所述第一光学元件通过所述聚光光学***的光束；以及
第二导光元件，配置于与所述第一导光元件的位置不同的位置处，并且用于引导从所述第二光学元件通过所述聚光光学***的光束。
3.根据权利要求2所述的光源单元，其特征在于，所述第一导光元件和所述第二导光元件是具有彼此不同的分光反射特性的分光镜。
4.根据权利要求3所述的光源单元，其特征在于，所述第一导光元件的所述分光镜的反射面和所述第二导光元件的所述分光镜的反射面以彼此不同的角度配置。
5.根据权利要求3所述的光源单元，其特征在于，
所述第二导光元件的所述分光镜的反射带根据所述第二光束在所述第二导光元件上的入射角而改变。
6.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的一个光学元件包括响应于作为激发光的入射光来发出荧光的荧光层，并且所述第一光学元件和所述第二光学元件中的另一个光学元件包括扩散反射器。
7.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，所述第一光学元件用于改变所述第一光束的波长带，
所述第一光束通过所述第一导光元件入射至所述聚光光学***，
所述第二光学元件用于改变所述第二光束的光路，以及
所述第二光束不通过所述第二导光元件而入射至所述聚光光学***。
8.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，还包括：
所述第一光源的阵列；以及
所述第二光源的阵列，
其中，所述第一光源的阵列和所述第二光源的阵列相对于所述聚光光学***的光轴以彼此不同的角度配置。
9.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，所述第一光束和所述第二光束具有彼此不同的波长带。
10.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，所述第一光束和所述第二光束具有相同的波长带。
11.根据权利要求2所述的光源单元，其特征在于，还包括：
第三光源，用于发射具有与所述第一光束的波长和所述第二光束的波长不同的波长的第三光束；
第三光学元件，配置于与所述第一位置和所述第二位置不同的位置处；以及
第三导光元件，配置于与所述第一导光元件的位置和所述第二导光元件的位置不同的位置处，并且所述第三导光元件用于引导从所述第三光学元件通过所述聚光光学***的光束。
12.根据权利要求11所述的光源单元，其特征在于，所述第三光学元件用于改变所述第三光束的光路，以及
所述第三光束不通过所述第三导光元件而入射至所述聚光光学***。
13.一种投射型显示设备，其特征在于，包括根据权利要求1～12中任一项所述的光源单元。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6717197B2 (ja) * 2014-11-19 2020-07-01 コニカミノルタ株式会社 光源装置およびプロジェクタ
JP6907882B2 (ja) * 2017-10-25 2021-07-21 セイコーエプソン株式会社 照明装置及びプロジェクター
WO2019142698A1 (ja) * 2018-01-19 2019-07-25 ソニー株式会社 光源装置および投射型表示装置
JP7090238B2 (ja) 2018-04-27 2022-06-24 日亜化学工業株式会社 光源モジュール
JP6829821B2 (ja) 2018-10-01 2021-02-17 カシオ計算機株式会社 光源装置及び投影装置
CN111258159B (zh) 2018-11-30 2022-07-12 中强光电股份有限公司 照明***及投影装置
JP7188161B2 (ja) * 2019-02-13 2022-12-13 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
CN113009754B (zh) * 2019-12-20 2023-04-28 深圳光峰科技股份有限公司 一种光束校准设备、投影设备及光束校准方法
CN113391506B (zh) 2020-03-12 2022-12-06 中强光电股份有限公司 照明***及投影装置
CN113391507B (zh) 2020-03-13 2022-07-19 中强光电股份有限公司 光源模块与投影装置
CN113589635B (zh) 2020-04-30 2023-03-31 中强光电股份有限公司 照明***及投影装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6648475B1 (en) 2002-05-20 2003-11-18 Eastman Kodak Company Method and apparatus for increasing color gamut of a display
TWI262353B (en) 2004-11-19 2006-09-21 Global Fiberoptics Inc A high luminant solid-state illuminator and its applications
CN102472897B (zh) * 2009-07-13 2014-10-22 马丁专业公司 颜色-组合照明装置
JP5574458B2 (ja) * 2010-10-19 2014-08-20 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置
JP2012108486A (ja) * 2010-10-21 2012-06-07 Panasonic Corp 光源装置および画像表示装置
JP5699568B2 (ja) 2010-11-29 2015-04-15 セイコーエプソン株式会社 光源装置、プロジェクター
JP5605866B2 (ja) * 2010-12-08 2014-10-15 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 照明光学系、およびそれを備えた投写型表示装置
JP2012123180A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Seiko Epson Corp 光源装置およびプロジェクター
JP5716401B2 (ja) 2011-01-05 2015-05-13 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
TWI432780B (zh) * 2011-01-19 2014-04-01 台達電子工業股份有限公司 光源系統
TWI425249B (zh) * 2011-02-25 2014-02-01 Delta Electronics Inc 光源系統及包含該光源系統之投影裝置
JP5783406B2 (ja) * 2011-03-31 2015-09-24 カシオ計算機株式会社 光源装置、及びプロジェクタ
JP5762198B2 (ja) * 2011-07-27 2015-08-12 京セラ株式会社 光学装置及びプロジェクタ装置
WO2013098941A1 (ja) * 2011-12-27 2013-07-04 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 励起光合成ユニット、光源ユニットおよび投写型表示装置
CN104169637B (zh) * 2012-06-21 2015-09-16 松下知识产权经营株式会社 发光装置以及投影装置
JP6019891B2 (ja) * 2012-07-30 2016-11-02 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
JP6347050B2 (ja) * 2013-01-24 2018-06-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体光源装置

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