CN104756008B - 光源单元、光源装置和图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
[问题]为了提供使光源的冷却和光的处理便利的光源单元、光源装置和图像显示装置。[解决方案]根据本技术的一个实施例,提供了具有一个或多个固态光源(131)和光收集光学***(130)的光源单元。固态光源(131)中的每一个具有发光体,其被在预定波长范围内的光激发并且以预定方向作为光轴方向发射比预定波长范围更长的波长范围内的可见光,并且固态光源中的每一个被布置在能够在光轴方向上输出包括预定波长范围内的光和从光发射体发射的可见光的光输出部分的后侧,并且固态光源中的每一个在等于光轴方向的方向上输出预定波长范围内的光。光收集光学***(130)收集预定波长范围内的光,该光是从一个或多个固态光源从光输出部分后侧输出到光发射体上的。
Description
技术领域
本技术涉及光源单元、光源装置和使用该光源单元和光源装置的图像显示装置。
背景技术
近来,采用诸如LED(发光二极管)和LD(激光二极管)之类的固态光源作为在用于演示或用于数字影院的投影仪中使用的光源的产品已被越来越多地用来代替相关领域中使用的汞灯、氙灯等。诸如LED之类的固定光源具有诸如具有长寿命、相关领域中必需的不替换灯泡和加电后立即亮起之类的优点。
这种投影仪包括这样一个类型,在该类型中固态光源被直接用作光源。另一方面,存在另一个类型,在该类型中诸如荧光体之类的受激发光激发而发射光的光发射器被用作光源。在这种情况下,固态光源被用作输出激发光的激发光源。
例如,在专利文献1中描述的光源设备中,从第一和第二固态光源组输出的蓝光被光收集光学***收集并且被施加于荧光发生单元。在荧光发生单元中,利用蓝光作为激发光,包含红光和绿光的荧光被生成。从而,包含蓝光、红光和绿光的白光被从荧光发生单元输出(见专利文献1的图1和2等)。
专利文献1:日本专利申请特开第2012-118302号
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献1中描述的光学***中,第一和第二固态光源组被布置为具有不同的光轴。从各个固态光源组输出的蓝光的光行进方向被第一和第二反射单元对准以输入到光收集光学***。沿着其输入方向,蓝光被从光收集光学***施加到荧光发生单元,并且白光被从荧光发生单元输出。如上所述,在专利文献1中描述的光学***具有复杂结构。所以,难以执行对固态光源单元的冷却或者对蓝光的处理。
鉴于如上所述的环境,本技术的一个目的是提供使光源的冷却和光的处理便利的光源单元、光源装置和图像显示装置。
解决问题的手段
为了实现上述目的,根据本技术的一个实施例,提供了包括一个或多个固态光源和光收集光学***的光源单元。
一个或多个固态光源被布置在输出部分的后侧并且各自沿着与光轴方向相同的方向输出预定波长范围内的光,输出部分包括受在预定波长范围内的光激发而以预定方向作为所光轴方向发射比预定波长范围更长的波长范围内的可见光的光发射器并且能够沿着光轴方向输出包含预定波长范围内的光和来自光发射器的可见光的光。
光收集光学***收集预定波长范围内的光,该光是从一个或多个固态光源从输出部分后侧输出到光发射器上的。
在该光源单元中,一个或多个固态光源被布置在能够输出包含预定波长范围内的光和来自光发射器的可见光的输出部分的后侧。预定波长范围内的光沿着与输出部分的光轴方向相同的方向被从一个或多个固态光源输出。该光被光收集光学***收集到输出部分的光发射器上。这允许容易地确保用于冷却一个或多个固态光源的空间。另外,因为输出部分的光轴方向和一个或多个固态光源的光轴方向是相同方向,因此这使对预定波长范围内的光的处理便利。
光收集光学***可以包括反射并收集来自一个或多个固态光源的光的非球面反射面。
使用非球面反射面来收集到光反射器的光允许使光源装置紧凑。例如,即使在固态光源的数目被增加以实现高亮度的情况下,也可以防止光收集光学***的尺寸增大。结果,可以实现高亮度同时抑制装置尺寸的增长。另外,使用非球面反射面允许根据必要亮度和形状的结构的容易实现。
光收集光学***可以包括将来自一个或多个固态光源的光反射到光发射器的反射构件,该光在非球面反射面上被反射。
利用这一反射构件,光收集光学***的设计的自由度可以被增加。结果,光源装置的尺寸缩小和期望形状可以被实现。
反射构件可以包括平面反射面、凹反射面和凸反射面中的任一个作为反射来自一个或多个固态光源的光的反射面。
适当地选择具有期望形状的反射面允许光源装置的尺寸缩小、期望形状等被实现。
光收集光学***可以包括收集来自一个或多个固态光源的光的光收集透镜。
以这种方式,来自一个或多个固态光源的光可以被光收集透镜收集。
光收集光学***可以包括导光光学***,该导光光学***包括一个或多个平面反射面并且将来自一个或多个固态光源的光引导至光收集透镜。
利用这种导光光学***,输出部分的光轴方向和一个或多个固态光源光轴方向可以被设置为相同方向。
光源单元还可以包括作为垂直于光轴方向的表面的布置表面,一个或多个固态光源被布置在该布置表面上。
这允许布置表面后侧的空间被容易地确保为用于冷却一个或多个固态光源的空间。利用在该空间内布置的冷却构件等,可以从后侧冷却一个或多个固态光源。
布置表面在从光轴方向的平面图中可以具有多角的形状。
这允许光源单元根据必要的亮度或形状而被建立。
布置表面在从光轴方向的平面图中可以具有三角的形状。
这允许光源单元根据必要的亮度或形状而被建立。
光源单元还可以包括作为一个单元来支撑一个或多个固态光源和光收集光学***的支撑部分。
因为作为一个单元被支撑部分支撑,因此多个光源单元可以被容易地布置。另外,还可以适当地组合和布置具有各种配置的光源单元。
根据本技术的另一实施例,提供了包括输出部分和一个或多个光源单元的光源装置。
输出部分包括受在预定波长范围内的光激发而以预定方向作为光轴方向发射比预定波长范围更长的波长范围内的可见光的光发射器,并且能够沿着光轴方向输出包含预定波长范围内的光和来自光发射器的可见光的光。
一个或多个光源单元包括一个或多个固态光源和光收集光学***。
一个或多个固态光源被布置在输出部分的后部并且各自沿着与光轴方向相同的方向输出预定波长范围内的光。
光收集光学***收集预定波长范围内的光,该光是从输出部分的后侧从一个或多个固态光源输出到光发射器的。
一个或多个光源单元可以是关于从输出部分输出的光的光轴对称布置的多个光源单元。
这允许高亮度被实现。
根据本技术的另一实施例,提供了包括光源装置、图像生成***和投影***的图像显示装置。
光源装置包括输出部分和一个或多个光源单元。
输出部分包括受在预定波长范围内的光激发而以预定方向作为光轴方向发射比预定波长范围更长的波长范围内的可见光的光发射器,并且能够沿着光轴方向输出包含预定波长范围内的光和来自光发射器的可见光的光。
一个或多个光源单元包括一个或多个固态光源和光收集光学***。
一个或多个固态光源被布置在输出部分的后侧并且各自沿着与光轴方向相同的方向输出预定波长范围内的光。
光收集光学***收集预定波长范围内的光,该光是从一个或多个固态光源从输出部分的后侧输出到光发射器上的。
图像生成***包括图像生成元件和照明光学***。
图像生成元件基于施加的光生成图像。
照明光学***将来自光源装置的输出光施加到图像生成元件。
投影***投射由图像生成元件生成的图像。
发明的效果
如上所述,根据本技术,可以使光源的冷却和光的处理便利。
附图说明
[图1]图1是示出根据本技术第一实施例的光源装置的配置示例的透视图。
[图2]图2是从上面看去的图1的(B)中示出的光源装置的平面图。
[图3]图3是用于描述光源装置的光发射的示意性配置图。
[图4]图4是示出光收集单元的配置示例的透视图。
[图5]图5是示出光收集单元的配置示例的透视图。
[图6]图6是从上面看去的图5中示出的光收集单元的平面图。
[图7]图7是示出反射构件的一个示例的示意图。
[图8]图8是示出反射构件的一个示例的示意图。
[图9]图9是受支撑部分支撑的平面反射部分的放大图。
[图10]图10是示出平面反射部分的配置示例的视图。
[图11]图11是示出在支撑架的下支撑部分中形成的轴支撑孔的视图。
[图12]图12是示出***到轴支撑孔中的轴部分的透视图。
[图13]图13是示出其中轴部分的***部件被***到轴支撑孔的通孔中的状态的视图。
[图14]图14是示出其中***部件被***的状态的横截面图。
[图15]图15是示出作为具体示例的光收集单元的配置的视图。
[图16]图16是示出该示例中的光收集单元的配置的视图。
[图17]图17是示出该示例中的激光光源的数目及其布置位置的视图。
[图18]图18是示出关于该示例中的光收集单元的数据项的表格。
[图19]图19是示出关于该示例中的光收集单元的数据项的表格。
[图20]图20是示出其中图15中示出的两个光收集单元被并排布置的情况下的配置示例的视图。
[图21]图21是示出针对图2中示出的光源装置的冷却设备的布置示例的示意图。
[图22]图22是示出根据本技术第二实施例的光收集单元的配置的视图。
[图23]图23是示出根据本技术第三实施例的光收集单元的配置的视图。
[图24]图24是示出根据本技术第四实施例的光收集单元的配置的视图。
[图25]图25是示出其中图24中示出的两个光收集单元被并排布置的情况下的配置示例的视图。
[图26]图26是示出根据本技术第五实施例的光收集单元的配置的视图。
[图27]图27是示出根据本技术第六实施例的光收集单元的配置的视图。
[图28]图28是示出其中多个光收集单元被布置的另一配置示例的示意图。
[图29]图29是示出用作根据本技术的图像显示装置的投影仪的配置示例的示意图。
[图30]图30是示出根据本技术的光收集光学***的修改示例的示意图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图来描述本技术的实施例。
<第一实施例>
<光源装置>
图1是示出根据本技术第一实施例的光源装置100的配置示例的透视图。光源装置100是投影仪的光源装置并且具有一个类型,在该类型中蓝波长范围内的激光被与红和绿波长范围内的光相结合以输出白光。根据受蓝波长范围内的激光激发的荧光物质生成红和绿波长范围内的光。
如在图1的(A)中示出,光源装置100包括提供给底部分的基部1和固定到基部1的侧壁部分2。另外,光源装置100包括前表面部分3、上表面部分4和盖部分5。前表面部分3和上表面部分4被连接到侧壁部分2。盖部分5被连接到上表面部分4。那些侧壁部分2、前表面部分3、上表面部分4和盖部分5形成光源装置100的外壳10。
基部1具有在一个方向上延伸的伸长形状。伸长的基部1的长度方向是光源装置100的水平方向,并且垂直于长度方向的短边方向是其前—后方向。所以,在短边方向上彼此相对的两个纵向部分中的一个是前侧6,并且另一个是后侧7。另外,与长度方向和短边方向两者垂直的方向是光源装置100的高度方向。在图1中示出的示例中,x轴方向、y轴方向和z轴方向分别对应于水平方向、前—后方向和高度方向。
图1的(B)是省略对前表面部分3、上表面部分4和盖部分5的例示并且示出光源装置100的内部配置的一个示例的视图。如在图1的(B)中示出,在侧壁部分2中,槽口(notch)9被形成在前侧6的中央,并且开口11被形成在后侧7上。荧光体单元20被布置在侧壁部分2的前侧6上的槽口9中。荧光体单元20经由槽口9被固定到基部1以使得输出面21面向前方。所以,从荧光体单元20输出的光的光轴A沿着穿过基部1的大致中央的y轴方向延伸。具体而言,在该实施例中,y轴方向对应于预定方向并且这一方向被设置为光轴方向。
两个光收集单元30被布置在荧光体单元20的后侧7上。光收集单元30被关于从荧光体单元20输出的光的光轴A对称地布置。如稍后将详细描述的,光收集单元30中的每一个都包括能够输出蓝色激光B1的多个激光光源31。如在图1的(B)中示出,各自包括多个激光光源31的两个光源部分32在长度方向上被并排布置在侧壁部分2的后侧7的开口11中。多个激光光源31被布置为以使得蓝色激光B1被沿着与光轴A的光轴方向相同的方向输出。光收集单元30收集从多个激光光源31向荧光体单元20输出的蓝色激光B1。
如在图1的(A)中示出,上表面部分4被布置在两个光收集单元30的上侧。上表面部分4被连接到侧壁部分2和两个光收集单元30。前表面部分3被布置在荧光体单元20的上侧并且被连接到荧光体单元20、上表面部分4和基部1。盖部分5被布置为覆盖两个光收集单元30之间的中间部分并且被连接到上表面部分4。
固定和连接构件的方法不受限制。例如,构件经由预定接合部分而相互接合并且通过螺旋夹具等而被固定和相互连接。
图2是从上面看去的图1的(B)中示出的光源装置100的平面图。在图2中,支撑部分33的例示被省略。支撑部分33作为一个单元来支撑光收集单元30。图3是用于描述光源装置100的光发射的示意性配置图。
光收集单元30包括光源部分32、光收集光学***和支撑部分33。光源部分32包括多个激光光源31。光收集光学***收集作为从多个激光光源31向预定点8的输出光的蓝色激光B1。支撑部分33作为一个单元来支撑光源部分32(一个或多个固态光源)和光收集光学***34。
例如,多个激光光源31是能够使具有发射强度在400nm到500nm的波长范围内的峰值波长的蓝色激光B1振荡的蓝色激光光源。多个激光光源31对应于布置在荧光体单元20的后侧的一个或多个固态光源并且沿着与光轴方向相同的方向输出预定波长范围内的光。诸如LED(发光二极管)之类的其他光源可以被用作固态光源。另外,预定波长范围内的光也不限于蓝色激光B1。
光收集光学***34将从多个激光光源31输出的蓝色激光B1从荧光体单元20后侧收集到荧光体22上。该实施例的光收集光学***34包括非球面反射面35和平面反射部分36。非球面反射面35反射并收集来自多个激光光源31的输出光。
平面反射部分36将在非球面反射面35上反射的来自多个激光光源31的光反射到荧光体22。平面反射部分36包括作为反射来自多个激光光源31的光的反射面的平面反射面37,并且使用平面反射面37将光反射到荧光体22。这使来自多个激光光源31的蓝色激光B1被收集到荧光体单元20的荧光体22上的预定点8上。
上面描述的支撑部分33作为一个单元来支撑光源部分32、非球面反射面35和平面反射部分36。光收集单元30对应于该实施例中的光源单元。光收集单元30稍后将被详细描述。
图3中示出的荧光体轮23被设在荧光体单元20中。荧光体轮23包括盘状基板24和荧光体层22。基板24透过蓝色激光B1。荧光体层22设在基板24的布置表面28上。驱动荧光体轮23的马达25被连接到基板24的中央。荧光体轮23具有在穿过基板24中央的法线上的旋转轴26并且可关于旋转轴26旋转。
荧光体轮23的旋转轴26被提供为使得其延伸方向是与穿过荧光体单元20的大致中央的光轴A相同的方向。另外,旋转轴26被布置在与光轴A不同的位置处以使得荧光体层22中的预定点8位于荧光体单元20的大致中央处(在光轴A上)。如在图2中示出,光收集单元30收集到位于荧光体单元20的大致中央处的预定点8的蓝色激光B1。
如在图3中示出,荧光体轮23被布置为使得作为基板24的两个主表面之一并且其上未设有荧光体层22的主表面27面向光收集单元30。另外,荧光体轮23被布置为使得由光收集单元30收集的蓝色激光B1的焦点位置与荧光体层22上的预定点相匹配。
荧光体层22对应于受来自多个激光光源31的光激发并且发射比来自多个激光光源31的光的波长范围更长的波长范围内的可见光。在该实施例中,荧光体层22包含通过受具有大约445nm的中心波长的蓝色激光B1激发而发射荧光的荧光物质。荧光体层22将由多个激光光源31输出的蓝色激光B1的一部分变换为包括来自红光到绿光波长范围的范围在内的波长范围内的光(即,黄光),然后输出由此得到的光。
作为荧光体层22中包含的荧光物质,例如,基于YAG(钇、铝、石榴石)的荧光体被使用。应当注意到,荧光物质的类型、激发光的波长范围以及通过激发生成的可见光的波长范围不受限制。
另外,荧光体层22透过一部分激发光同时吸收一部分激发光,并且因而荧光体层22还可以输出从多个激光光源31输出的蓝色激光B1。因此,从荧光体层22输出的光是通过蓝色激发光和黄色荧光的组合而获得的白光。为了如上所述透过一部分激发光,荧光体层22例如可以包含填充颗粒作为具有光透明性的颗粒物质。
通过由马达25旋转基板24,激光光源31向荧光体层22施加激发光,同时施加位置在荧光体层22上被相对移动。因此,包含已经穿过荧光体层22的蓝色激光B2以及用作从荧光体层22输出的可见光的绿光G2和红光R2的光被荧光体单元20输出为输出光。通过荧光体轮23的旋转,可以避免由于在长时间段内向荧光体层22的相同位置施加激发光而引起的劣化。
荧光体单元20在该实施例中对应于输出部分。应当注意到荧光体单元20的配置不受限制,例如,荧光体轮23可能不被使用。例如,荧光体层22可以被另一保持部分保持,并且来自光收集单元30蓝色激光可以被收集到其上。
图4和图5是各自示出光收集单元30的配置示例的透视图。在图5中,支撑部分33的例示被省略。图6是从上面看去的图5中示出的光收集单元30的平面图。
如上所述,光收集单元30包括光源部分32、非球面反射面35、平面反射部分36,以及作为一个单元来支撑那些光源部分32、非球面反射面35和平面反射部分36的支撑部分33。支撑部分33的形状或尺寸不受限制,只要支撑部分33可以作为一个单元整体地支撑那些组件即可。通常,套管形状的支撑部分33被使用以防止蓝色激光B1被泄漏到外部。因此,蓝色激光B1的使用效率被提高。
如在图5中示出,在该实施例中,包括28个激光光源31的激光光源阵列被用作光源部分32。光源部分32包括其中形成有开口38的板状架39。上面安装有多个激光光源31的安装基板41被布置在架39的后表面40上(后侧7的表面上)。多个激光光源31经由架39的开口38沿着与光轴A的光轴方向相同的方向朝着前侧6输出蓝色激光B1。多个激光光源31被布置在光源装置100中的水平方向(x轴方向)的四乘高度方向(z轴方向)上的七的矩阵中。
在架39的前表面42上(在前侧6的表面上),28个准直透镜43被布置以对应于多个激光光源31的位置。准直透镜43是旋转对称的非球面透镜,并且将从每一个激光光源31输出的蓝色激光B1变换为大致平行的光通量。在该实施例中,透镜单元44被使用,其中线性布置的四个准直透镜43被整体地形成。七个透镜单元44被沿着高度方向布置。利用固定到架39的固定构件45来保持透镜单元44。应当注意到准直透镜43在一些情况下在附图中被描述为激光光源31。
光源部分32的配置不受限制,只要蓝色激光B1被沿着与光轴A的光轴方向相同的方向输出即可。例如,架39可能不被使用。激光光源31的数目、其布置、准直透镜43的配置等也不受限制。例如,在不使用透镜单元44的情况下可以针对每一个激光光源31布置准直透镜。可替代地,来自多个激光光源31的光通量可以被一个准直透镜收集并被变换为大致平行的光通量。应当注意到,附图示出了从多个激光光源31(准直透镜43)输出的蓝色激光B1的光通量的一部分。
在多个激光光源31的前侧6上,包括非球面反射面35的反射构件48被布置。反射构件48被布置为使得非球面反射面35与多个激光光源31相对。非球面反射面35被针对布置表面42的平面方向(x-z平面方向)倾斜地布置,布置表面42是垂直于光轴方向的表面并且其上布置有多个激光光源31。从而,蓝色激光B1被朝着平面反射部分36反射。作为反射构件48,例如,反射镜被使用。
非球面反射面35通常是像镜面一样的凹反射面,并且其形状被设计为反射并收集来自多个激光光源31的蓝色激光B1。反射构件48的材料不受限制,并且金属材料和玻璃例如被用于反射构件。
图7和图8是各自示出反射构件48的一个示例的示意图。反射构件48的非球面反射面35可以是旋转对称的非球表面或者没有旋转对称轴的自由形态表面。基于多个激光光源31的位置、光被反射的方向和光被收集的位置、输入到非球面反射面35的蓝色激光B1的光通量的水平、入射角等来适当地设置非球面反射面35的形状。
图8是从后表面50一侧看去的示出反射构件48的视图,后表面50一侧是与非球面反射面35相对的一侧。另外,图8还示出了沿着彼此大致垂直的方向取得的反射构件48的横截面图。如在图8中示出,反射构件48当从后表面50一侧看去时具有大致矩形的外部形状(在下文中,从后表面50一侧看去的外部形状被简单地称作外部形状)。另外,反射构件48具有一横截面,该横截面的形状被形成为对应于非球面反射面35的形状。
例如,可以根据被准直透镜43变换为大致平行光通量的蓝色激光B1所被施加于的区域的尺寸来适当地改变反射构件48的外部形状。例如,如在图8中示出,大致矩形的反射构件48可以被使用。可替代地,具有三角形状或者另一多角形状等的反射构件48可以被使用。因此,与其中光收集透镜被用来收集来自多个激光光源31的光的情况相比,反射构件48的外部形状可以被适当地调节以做得更小。
例如,假定蓝色激光B1被施加于图8中示出的反射构件48的整个非球面反射面35。在这种情况下,当蓝色激光B1旨在使用光收集透镜来收集时,具有这种尺寸的透镜是必要的:该尺寸至少覆盖反射构件48的外部形状(见图8中由折线指示的圆圈G)。另外,与使用光收集透镜的情况相比,反射构件48的厚度也可以被减小(见图8中的横截面图)。结果,可以制造紧凑的光收集光学***34并且抑制光源装置100的尺寸的增长。另外,清楚地发现具有抛物面形状的反射面比依据望远镜的光学***的一般使用的包括透镜的折射***更适合于小型光收集光学***。
如在图6中示出,反射构件48被支撑构件49支撑。如在图4中示出,支撑构件49通过螺旋夹具被固定到支撑部分33。从而,反射构件48被支撑部分33支撑。
图9是受支撑部分33支撑的平面反射部分36的放大图。图10是示出平面反射部分36的配置示例的视图。
平面反射部分36包括具有平面反射面37在内的平面反射构件52。平面反射面37将在非球面反射面35上反射的蓝色激光B1反射到荧光体层22中的预定点8。通常,平面反射面37是镜面。作为平面反射构件52,例如,反射镜被使用。平面反射构件52的材料不受限制,并且例如金属材料和玻璃被用于平面反射构件。
另外,平面反射部分36包括构件保持部分54、支撑架55和耦合部分56。构件保持部分54保持平面反射构件52。支撑架55支撑构件保持部分54的下部以便可旋转和可倾斜。耦合部分56使构件保持部分54和支撑架55在构件保持部分54的上部处彼此耦合。在该实施例中,构件保持部分54、支撑架55和耦合部分56形成调节平面反射面37的位置和角度的调节机构57。
如在图9和10中示出,构件保持部分54具有板形状并且包括形成在其一个表面的几乎整个区域上的凹部分58。板状平面反射构件52被安装到凹部分58中。构件保持部分54被沿着高度方向(z轴方向)垂直地提供。上面形成有凹部分58的表面的法线方向,即平面反射面37的法线方向,是垂直于z轴的方向。
在z轴方向上延伸的轴部分60被形成在构件保持部分54的末端部分。轴部分60被与构件保持部分54整体地形成,例如,当轴部分60旋转时,构件保持部分54也旋转。所以,由构件保持部分54支撑的平面反射构件52也与轴部分60整体地移动。换言之,构件保持部分54与轴部分60整体地保持平面反射面37。
如在图9和10中示出,轴部分60被形成在构件保持部分54的上部和下部以被线性地布置。在构件保持部分54的上部和下部,稍后将被描述的连接部分61被形成。轴部分60被形成在连接部分61上。形成在上部和下部的连接部分61具有相同形状。形成在上部和下部的轴部分60具有相同形状。
两个轴部分60中的一个被***到形成在支撑架55中的轴支撑孔63中。另一轴部分60被用作当平面反射面37的角度被调节时***作的操作部分64。耦合部分56被附接到操作部分64一侧的连接部分61。例如,基于平面反射面37被布置的位置、光收集单元30的设计等来适当地选择将被***到轴支撑孔63中的轴部分60。
当构件保持部分54被形成时,具有相同形状的轴部分60被形成在构件保持部分54的上部和下部。换言之,因为轴部分60和操作部分64在其间不进行区分的情况下被形成为相同形状,因此构件保持部分54的制造成本可以被降低。另外,因为将被***到轴支撑孔63中的轴部分60可以被选择,因此构件保持部分54的附接自由度可以被增加。
支撑架55包括下支撑部分65、上支撑部分66和使这些下支撑部分65和上支撑部分66相耦合的耦合架67。下支撑部分65和上支撑部分66被分别布置在z轴方向上大致等于构件保持部分54的上部和下部的位置处以彼此相对。耦合架67沿着z轴方向延伸并且使下支撑部分65和上支撑部分66相耦合。
支撑构件保持部分54的轴部分60的轴支撑孔63被形成在下支撑部分65中。轴部分60被***到轴支撑孔63中,并且因而构件保持部分54被支撑为可旋转和可倾斜。在下文中,轴支撑孔63的形状和轴部分60的形状将被详细描述。
图11是示出在支撑架55的下支撑部分65中形成的轴支撑孔63的视图。图11的(A)是下支撑部分65的透视图,并且图11的(B)是从上面看去的轴支撑孔63的平面图。
如在图11中示出,轴支撑孔63被形成在下支撑部分65的x轴方向上的末端部分处。轴支撑孔63由凹部分68(球形支撑)和椭圆形通孔69构成。凹部分68被形成为具有大致球形形状。椭圆形通孔69被形成在凹部分68的底部。凹部分68被形成为大致半球形形状。另外,椭圆形通孔69被形成为使得其长轴l与作为光源装置100的前—后方向的y轴方向相一致。椭圆形通孔69的短轴s与作为光源装置100的水平方向的x轴方向相一致。
图12是示出将被***到轴支撑孔63中的轴部分60的透视图。轴部分60包括***部件70和球体部分71。***部件70具有圆形横截面。球体部分71被形成在***部件70的上部。***部件70具有直径大致等于轴支撑孔63的通孔69的短轴s的横截面。球体部分71具有与轴支撑孔63的凹部分68的形状相对应的大致半球形形状。***部件70被***到通孔69中以便可旋转。此时,球体部分71被轴支撑孔63的凹部分68支撑以便可移动。
图13是示出其中轴部分60的***部件70被***到轴支撑孔63的通孔69中的状态的视图。图13是从下支撑部分65下方看去的示出这种状态的视图。图14是示出其中***部件70被***的状态的横截面图。图14的(A)是沿着图13中的线A-A取得的横截面图,并且图14的(B)是沿着图13中的线B-B取得的横截面图。
在图13中,通孔69内的圆形部分是***部件70。***部件70与通孔69之间的间隙是被放置在凹部分68上的轴部分60的球体部分71。换言之,图13中的间隙72对应于图14的(B)中的间隙72。
如在图14的(A)中示出,在通孔69的短轴方向(x轴方向)上,在轴部分60的***部件70与通孔69之间没有间隙。所以,沿着x轴方向使轴部分60倾斜是不可能的。换言之,在图14的(A)中示出的箭头M的方向上相对于凹部分68来旋转球体部分71是不可能的。
另一方面,如在图14的(B)中示出,在通孔69的长轴方向(y轴方向)上,在轴部分60的***部件70与通孔69之间存在间隙72。所以,在轴部分60和通孔69彼此接触的范围内,可以沿着y轴方向使轴部分60倾斜。换言之,可以在图14的(B)中示出的箭头N的方向上相对于凹部分68来旋转球体部分71。
如上所述,在该实施例中,包括凹部分68和椭圆形通孔69的轴支撑孔63被形成在下支撑部分65中。然后,将被***到通孔69中的***部件70和将被凹部分68支撑的球体部分71被形成在轴部分60中。从而,下支撑部分65可以支撑轴部分60以便可旋转和可倾斜。
换言之,在该实施例中,如在图10中示出实现了双轴驱动机构。具体而言,双轴驱动机构包括其中轴部分60(轴B)被用作旋转轴的旋转驱动***,以及其中以轴支撑孔63作为参考的轴C被用作旋转轴的旋转驱动***(倾斜驱动***)。因此,在轴部分60的旋转方向和倾斜方向上,平面反射面37的角度可以被调节。应当注意到,倾斜方向是作为通孔69的长轴l的方向的y轴方向,但是稍后将被描述的沿着耦合部分56的倾斜方向是其中轴C被用作旋转轴的旋转方向。
应当注意到,如在图11等中示出,另一轴支撑孔63被形成在下支撑部分65的另一末端部分中。以这种方式,多个轴支撑孔63可以被形成,并且例如可以基于平面反射面37被布置的位置来适当地选择轴部分60将被***到的轴支撑孔63。因此,光收集单元30的设计的自由度可以被增加。
可以根据轴部分60被倾斜的角度来设置通孔69的长轴l的长度。随着长轴l变得更长,可倾斜的角度也变得更大。当长轴l为短时,可倾斜角度为小。在该实施例中,长轴l被设置为与y轴方向相一致。这允许轴部分60在y轴方向上被倾斜。尽管不限于其中倾斜方向被设置为y轴方向的情况,长轴l的方向可以被适当地设置。因此,可倾斜的方向也可以被适当地设置。
应当注意到,用于将轴部分60支撑为可旋转和可倾斜的配置不限于上面的配置,并且任何配置都可以被采用。另外,包括下支撑部分65的支撑架55的材料或者包括轴部分60的构件保持部分54的材料等也不限于上面的材料,并且金属、塑料等可以被适当地用于它们。
如在图9中示出,支撑架55被架支撑部分74支撑。架支撑部分74被包括在作为一个单元来支撑平面反射部分36等的支撑部分33中。在该实施例中,支撑架55被支撑以可以在光源装置100的前—后方向(y轴方向)上相对于架支撑部分74移动。当支撑架55在y轴方向上被移动时,构件保持部分54和支撑架55被整体地移动。从而,平面反射面37的位置被调节。
用于允许支撑架55可以移动的移动机构的配置不受限制。例如,引导支撑架55的引导部分等被形成在架支撑部分74的上部和下部中。可替代地,可以通过适当地使用在移动方向上施加弹力的弹簧构件等来配置移动机构。除此之外,任何配置都可以被采用。通过该移动机构,以轴D作为驱动轴的线性驱动机制被实现。
参考图9和图10,耦合部分56将被描述。如上所述,耦合部分56被附接到形成在构件保持部分54上部的连接部分61。在连接部分61的上部,操作部分64(轴部分60)和位置邻近操作部分64的突出部分75被形成。
如在图9等中示出,耦合部分56是L形构件,其中伸长板构件的一个末端部分被折叠大约90度。耦合部分56包括平面部分76和梢端(tip end)部分77,梢端部分77相对于平面部分76被折叠大约90度。耦合部分56被布置为使得平面部分76位于连接部分61和支撑架55的上支撑部分66上。另外,耦合部分56被布置为使得梢端部分77位于连接部分61的前表面78的一侧。
开口80被沿着平面部分76的长度方向大致形成在平面部分76的中央。形成在连接部分61上的突出部分75被***到开口80中以可以在开口80中移动。开口81也被沿着平面部分76的长度方向形成在其与梢端部分77相对一侧的末端部分处。螺钉83经由垫圈82被安装到开口81中。耦合部分56和支撑架55的上支撑部分66经由螺钉83而相互连接。
平面反射面37的位置和角度在螺钉83被临时接合的情况下被调节。通过操作部分64的旋转,平面反射面37关于轴部分60的角度被调节。从而,光收集点8在水平方向上的位置可以被调节。另外,操作部分64被在前—后方向上移动以使轴部分60倾斜,因而平面反射面37的倾斜可以被调节。从而,光收集点8在高度方向上的位置可以被调节。另外,支撑架55在前—后方向上的位置被调节,因而光收集点8的焦点位置可以被调节。
随同这些调节一起,耦合部分56被移动。例如,突出部分75相对于形成在平面部分76中的开口80的相对位置被改变。另外,螺钉83相对于开口81的相对位置被改变(见图9中的耦合部分56的移动)。另外,耦合部分56也在关于螺钉83的旋转方向上被移动。相应组件的移动量根据调节方式而被改变。
当调节完成时,螺钉83被紧固以使得耦合部分56和上支撑部分66被固定到架支撑部分74。另外,如在图10中示出,固定构件84被提供以夹住耦合部分56的梢端部分77和连接部分61的后表面。从而,构件保持部分54被固定在预定位置和角度。结果,平面反射面37被固定在预定位置和角度。应当注意到固定构件保持部分54的方法不受限制。
这里,根据该实施例的光收集单元的具体示例将被描述。在关于该示例的以下描述中,在不同于上面描述的那些的方向上设置将被使用的xyz坐标。
图15和图16是各自示出根据该示例的光收集单元130的配置的视图。图16是从多个激光光源131的后表面侧倾斜看去的光收集单元130的视图。
如在图15和图16中示出,来自多个激光光源131的光通量被提供给相应激光光源131的准直透镜143变换为大致平行的光通量。被变换为大致平行光通量的蓝色激光B1沿着与光轴A的光轴方向相同的方向行进并且在反射构件148的非球面反射面135上被反射以被收集。在非球面反射面135上反射的蓝色激光B1然后在平面反射面137上被反射并且被收集到荧光体层122上的预定光收集点108。
图17是示出激光光源131的数目及其布置位置的视图。图17中示出的xyz坐标是与图15中示出的xyz坐标相对应的坐标。如在图17中示出,在该示例中,包括总共28个激光光源131的激光光源阵列被使用。28个激光光源131被布置在由沿着x轴方向的四个激光光源131乘以沿着y轴的七个激光光源131组成的矩阵中。应当注意到激光光源131的数目不受限制。
激光光源131被以11mm的间隔布置在x轴方向和y轴方向上。从准直透镜143输出的大致平行光通量的蓝色激光B1具有6mm的光通量直径。所以,大致平行光通量的蓝色激光B1被朝着在x轴方向上的39mm和y轴方向上的72mm的范围内的非球面反射面135施加。
图18和图19是各自示出关于光收集单元130的数据项的表格。表格中的第一光学***指的是(由图15中的标号111表示的)光学***,其中从多个激光光源131输出的蓝色激光B1的光通量被变换为大致平行的光通量。包括多个准直透镜143的光学***对应于第一光学***111。第二光学***指的是用于将被第一光学***111变换为大致平行的光通量的、来自多个激光光源131的蓝色激光B1收集到预定点108的(由图15中的标号112表示的)光学***。所以,包括非球面反射面135和平面反射面137的光学***对应于第二光学***112。
表格中的物体侧NA指的是到来自每一个激光光源131的蓝色激光B1的准直透镜143的数值孔径。第一光学***111的焦距f1是准直透镜143的焦距(其单位是mm)。第二光学***112的焦距f2是包括非球面反射面135和平面反射面137的光学***的焦距(其单位是mm)。然而,因为平面反射面137的焦距是无穷大的,因此焦距f2是非球面反射面135的焦距。
第一光学***111的第一光学表面对应于阵列的初始面并且还对应于28个激光光源131的输出面。表面S1是盖玻璃105在光源侧的表面(见图15)。盖玻璃105覆盖激光光源131。表面S2是盖玻璃105的另一表面,即,激光B1被输出侧的表面。表面S3是准直透镜143在激光光源131一侧的平面表面。表面S4是准直透镜143的非球表面并且将是阵列的末端表面。表面S1至S4被包括在第一光学***111中。
表面S5和后续的表面被包括在第二光学***112中。表面S5是反射构件148的非球面反射面135。表面S6是平面反射构件152的平面反射面137。表面S6被设置为相对于由图15中的x轴和y轴形成的x-y平面偏心的偏心面。表面S7是位于与上面布置有荧光体层122的布置表面128相对的一侧的表面127。第二光学***112的第二光源表面是蓝色激光B1被输入到的荧光体层122的表面。
图18中的表格示出了每一个表面的曲率半径(mm)、表面之间的间隔(mm)以及具有445nm波长的蓝色激光的折射率n。曲率半径和间隔以图15中的z轴作为基准由加和减的符号来表示。应当注意到,曲率半径的无穷大意味着曲率半径的表面是平面的。针对包括盖玻璃105、准直透镜143和布置表面128的基板来描述折射率n。
图19示出了表面S4和表面S5的非球面的数据,以及被设置为偏心的表面S6和S7的数据。在该实施例中,非球面由以下方程表示。应当注意到在该方程中,c表示曲率,K表示圆锥常数,并且Ai表示校正系数。
[数学1]
通过将图19中示出的圆锥常数K和校正系数Ai代入上面的方程来表达作为准直透镜143的非球面的表面S4。另外,从图18中的曲率半径获得曲率c。作为非球面反射面的表面S5是其圆锥常数K为-1的抛物面。作为偏心面的表面S6相对于图15中示出的x-y平面在关于y轴的顺时针方向上偏心40度。表面S7在不旋转的情况下被布置为平行于x-y平面并且在x轴方向上被移动14.97mm。
例如,该示例中描述的多个激光光源131、非球面反射面135和平面反射面137被支撑部分作为一个单元来支撑。这允许根据本技术的光收集单元130被实现。应当注意到,在该示例中例示的各个部分的具体形状和数值只是用于实现本技术的实施例的示例,并且本技术的技术范围不受那些示例限制。
图20是示出其中图15中示出的两个光收集单元130被并排布置的情况下的配置示例的视图。图20对应于图2中示出的配置。两个光收集单元130被布置在关于穿过荧光体层122的轴A对称的两个相应位置处。轴A对应于从荧光体单元120输出的光的光轴。利用这种配置,激光光源131的数目被加倍,即,56片,从荧光体层122输出的白色光的高亮度因而可以被实现。
应当注意到,来自两个光收集单元130的蓝色激光B1可以在一个光收集点108处被收集。另一方面,每一个光收集点108可以被设置在荧光体层122上的不同位置处。因此,荧光体层122的劣化可以被抑制。
例如,两个光收集点108被设置在离荧光体轮的旋转轴距离不同的位置处。当荧光体轮被旋转时,在以旋转轴为中心的两个圆圈中的每一个处收集蓝色激光B1。从而,可以防止荧光体的饱和、燃烧等。该想法也可以被应用于光收集单元的数目被增加的情况。
例如,当来自56个激光光源131的光旨在利用光收集透镜来收集时,巨大的透镜是必需的。然而,因为包括非球面反射面135的光收集单元130在该实施例中被使用,因此光源装置的尺寸的增加可以被抑制。所以,可以在抑制装置尺寸的增加的同时实现高亮度。
应当注意到,图20中示出的荧光体单元120包括输出光学***180,在输出光学***180中从荧光体层122输出的白色光W的光通量可以被变换为大致平行的光通量并且焦距是可变的。
输出光学***180是用于将从荧光体层122发射的光通量带入照明***1500中(见图29)的光学***。如在图20中示出,穿过荧光体层122的轴A是光收集单元130的光轴。光以大致朗伯模式(lambertian pattern)被从荧光体层122发射,并且发射的光通量被输出光学***180变换为大致平行的光通量并且随后被输出到照明***1500。
如上所述,输出光学***180的焦距是可变的。例如,使输出光学***180在光轴方向上移动的聚焦机构被提供。从而,可以将从光发射源发射的光通量高效地带入照明***1500中而没有劣化。
在该实施例中,两个透镜181和182构成输出光学***180。然而,输出光学***180和聚焦机构的配置不受限制。
如上所述,在根据该实施例的光源装置100中,多个激光光源31被布置在荧光体单元20的后侧,该荧光体单元20能够输出包含蓝色激光B1和来自荧光体层22的可见光的光。蓝色激光B1在与荧光体单元20的光轴方向相同的方向上被从多个激光光源31输出。输出的蓝色激光B1被光收集光学***34收集到荧光体单元20的荧光体层22上。这允许用于冷却多个激光光源31的空间被容易地确保。
例如,如在图21中示出,两个光源部分32的后侧的空间90,即,上面布置有多个激光光源31的布置表面42的后侧的空间,可以被容易地确保为用于冷却的空间。诸如散热器或冷却风扇之类的冷却构件95被布置在空间90中,因而多个激光光源31可以被从后侧7冷却。
后侧7的空间90位于与接收来自荧光体单元20的白色光W的照明***1500的位置相对的一侧。所以,具有适合充分冷却光源部分32的结构的冷却构件95可以被布置而不经历由照明***1500的结构、布置等导致的限制。结果,光源部分32可以被高效地冷却。另外,因为在水平方向上并排布置两个光源部分32的布置表面42,因此可以容易地允许使用一个冷却构件95一起冷却两个光源部分32。当然,多个冷却构件可以被使用。
另外,因为来自荧光体单元20的白色光W的光轴方向和来自多个激光光源31的蓝色激光B1的输出方向是相同方向,因此促进了蓝色激光B1的处理。例如,在执行光源装置100的装配、每一个构件的调节等的情况下,可以容易地掌握蓝色激光B1的行进方向。所以,可以容易地执行诸如对激光的意外应用的预防等的安全措施。另外,白色光W的输出方向被与蓝色激光B1的输出方向相匹配,并且因而针对光泄露的遮光措施被容易地执行。
另外,在该实施例中,非球面反射面35被用于将光收集到荧光体22。这允许光源装置100被做得紧凑。例如,即使在使激光光源31的数目增加以实现高亮度的情况下,也可以防止光收集光学***34的尺寸增加。结果,可以实现高亮度同时抑制装置尺寸的增长。另外,使用非球面反射面35允许容易地实现根据必要的亮度和形状的结构。
另外,朝着荧光体22反射蓝色激光B1的平面反射构件52在该实施例中被使用,蓝色激光B1是在非球面反射面35上被反射的。利用这一反射构件,光收集光学***34的设计自由度可以被增加。结果,光源装置100的尺寸缩小和期望形状可以被实现。所以,可以容易地实现如下配置,在这种配置中使白色光W的光轴方向和来自多个激光光源31的蓝色激光B1的输出方向成为相同方向。
另外,在该实施例中,多个激光光源31和光收集光学***34被支撑部分33作为一个单元来支撑。所以,各自为单元形式的多个光收集单元30可以被布置。换言之,可以对应于多单元配置。因为光收集单元30的形状等可以被灵活地改变,因此还可以适当地组合具有各种配置的光收集单元30以对应于各种规格。
<第二实施例>
根据本技术的第二实施例的光源装置将被描述。在下面的描述中,关于在上面描述的实施例中的光源装置100中具有相同配置和动作的组件的描述将被省略或者简化。
图22是示出根据该实施例的光收集单元230的配置的视图。在该实施例中,包括总共8个激光光源231的激光光源阵列被使用。这8个激光光源231被布置在x轴方向上的三乘以y轴方向上的三的矩阵中并且该矩阵的中心是空的。如在图22中示出,包括非球面反射面235的反射构件248被布置在与多个激光光源231相对的位置处。反射构件248被布置在相对接近多个激光光源231的位置处以覆盖多个激光光源231。
包括凹反射面237的反射构件252被布置在位于8个激光光源231的大致中央的空位置处。反射构件252被布置为使得凹反射面237与非球面反射面235相对。开口(未示出)被形成在非球面反射面235的大致中央处,并且荧光体层222上的预定光收集点208被设置为超出该开口(在与非球面反射面235相对的一侧)。
作为大致平行光通量的蓝色激光B1沿着上面布置有多个激光光源231的表面的法线方向(z轴方向)被输出,即沿着与荧光体单元的光轴A的光轴方向相同的方向被输出。蓝色激光B1在非球面反射面235上被朝着反射构件252反射。然后,蓝色激光B1在凹反射面237上被反射并且经由开口被收集到光收集点208。
以这种方式,包括凹反射面237的反射构件252可以被使用。凹反射面237用作将在非球面反射面235上反射的蓝色激光B1朝着荧光体222反射的反射面。适当地选择具有期望形状的反射面允许光源装置的尺寸缩小、期望形状等被实现。
<第三实施例>
图23是示出根据本技术的第三实施例的光收集单元330的配置的视图。根据该实施例的光收集单元330具有与根据第二实施例的光收集单元230大致相同的配置。与光收集单元230的主要差异在于激光光源331的数目和反射构件352的位置。
在该实施例中,包括总共12个激光光源331的激光光源阵列被使用。这12个激光光源331被布置在x轴方向上的四乘以y轴方向上的三的矩阵中。如在图23中示出,反射构件352被布置在12个激光光源331的大致中央处并且被布置在比多个激光光源331相对更接近非球面反射面335的位置处。
作为大致平行光通量的蓝色激光B1沿着上面布置有多个激光光源331的表面的法线方向(z轴方向)被输出,即沿着与荧光体单元的光轴A的光轴方向相同的方向被输出。蓝色激光B1在非球面反射面335上被朝着反射构件352反射。然后,蓝色激光B1在凹反射面337上被反射并且经由开口(未示出)被收集到光收集点308。这一配置可以被采用。
<第四实施例>
图24是示出根据本技术第四实施例的光收集单元430的配置的视图。在根据该实施例的光收集单元430中,包括凹反射面437的反射构件452被同样使用。如在图24中示出,在该实施例中,荧光体层422上的光收集点408被设置在x轴方向上离多个激光光源431的位置和非球面反射面435的位置相对远的位置处。为了将蓝色激光B1收集到光收集点408,反射构件452也被布置在与非球面反射面435等间隔开的位置处。应当注意到包括28个激光光源431的激光光源阵列被使用。这一配置可以被采用。
图25是示出在图24中示出的两个光收集单元430被使用的情况下的配置示例的视图。如在图25中示出,光收集单元430被关于从荧光体单元420输出的光的光轴A对称地布置。因此,激光光源431的数目可以被增加,并且将被输出的白色光的高亮度可以被实现。
例如,在反射构件452的位置等被适当设置的情况下,多个光收集光学***434的布置的最合适配置可以被实现。应当注意到,在图25中示出的两个凹反射面437A和437B都是球面。例如,由一个球面构成的凹反射面426可以被用来代替两个凹反射面437A和437B。
如在该实施例中,在一个凹反射面437在一个光收集光学***中被使用的情况下,光收集光学***434中的每一个光收集光学***434的布置可以被容易地执行。在这种情况下,可以适当地调节多个凹反射面437中的每一个凹反射面437的位置、布置角度等的调节机构可以被使用。这允许多个光收集光学***被容易地布置。
调节机构的配置不受限制。例如,保持反射构件的保持机构、使保持机构旋转和移动的导向机构等可以被适当地使用。利用调节机构,反射构件可以被调节并固定到适当位置。另外,利用致动器等,可以采用如下配置,在该配置中在光源装置的操作期间可以调节反射机构的位置。
<第五实施例>
图26是示出根据本技术第五实施例的光收集单元530的配置的视图。在该实施例中,包括总共10个激光光源531的激光光源阵列被使用。这10个激光光源531被布置在x轴方向上的四乘以y轴方向上的三的矩阵中并且该矩阵的中心处的两个是空的。如在图26中示出,包括非球面反射面535的反射构件548被布置在与多个激光光源531相对的位置处。反射构件548被布置在相对接近多个激光光源531的位置处以覆盖多个激光光源531。
包括凹反射面537的反射构件552被布置在位于10个激光光源531的大致中央的空位置处。反射构件552被布置在比多个激光光源531更接近非球面反射面535的位置处。
反射构件552被布置为使得凹反射面537与非球面反射面535相对。开口(未示出)被形成在非球面反射面535的大致中央处,并且荧光体层522上的预定光收集点508被设置为超出该开口(在与非球面反射面535相对的一侧)。
作为大致平行光通量的蓝色激光B1沿着上面布置有多个激光光源531的表面的法线方向(z轴方向)被输出,即沿着与荧光体单元的光轴A的光轴方向相同的方向被输出。蓝色激光B1在非球面反射面535上被朝着反射构件552反射。然后,蓝色激光B1在凹反射面537上被反射并且经由开口被收集到光收集点508。
以这种方式,包括凹反射面537的反射构件552可以被使用。凹反射面537用作将在非球面反射面535上反射的蓝色激光B1朝着荧光体522反射的反射面。适当地选择具有期望形状的反射面允许光源装置的尺寸缩小、期望形状等被实现。
<第六实施例>
图27是示出根据本技术第六实施例的光收集单元630的配置的视图。根据该实施例的光收集单元630具有与第五实施例的光收集单元530大致相同的配置。与光收集单元530的主要差异在于激光光源631的数目。
在该实施例中,包括总共8个激光光源631的激光光源阵列被使用。这8个激光光源331被布置在x轴方向上的三乘以y轴方向上的三的矩阵中并且该矩阵的中央是空的。如在图27中示出,反射构件652被布置在8个激光光源631的大致中央处。
作为大致平行光通量的蓝色激光B1沿着上面布置有多个激光光源631的表面的法线方向(z轴方向)被输出,即沿着与荧光体单元的光轴A的光轴方向相同的方向被输出。蓝色激光B1在非球面反射面635上被朝着反射构件652反射。然后,蓝色激光B1在凹反射面637上被反射并且经由开口被收集到光收集点608。这一配置可以被采用。
图28是示出其中多个光收集单元被布置的另一配置示例的示意图。例如,如在图28的(A)和(B)中示出,四个光收集单元730(830)可以被关于光轴A对称地布置。光收集单元730(830)中的每一个被适当地调节以使得光在光轴A上的光收集点处被收集。将被布置的光收集单元的数目不受限制,并且更多的光收集单元可以被布置。
在图28的(A)中,具有矩形平面形状的表面被用作上面布置有多个激光光源的布置表面。布置表面的平面形状是从来自多个激光光源的输出光的输出方向看去的一个。例如,在图5中示出的光源部分32中,板状架39的平面形状对应于布置表面的平面形状。如在图28中示出,从光收集单元730的输出方向看去的外部形状根据布置表面的形状也被形成为矩形形状。
在图28的(B)中,具有三角形状的表面被用作上面布置有多个激光光源的布置表面。所以,光收集单元830的外部形状也可以被形成为三角形状。因为非球面反射面被用作光收集光学***,因此光源的数目、其布置等的自由度被增加。这是因为可以根据来自光源的光通量来适当地设计非球面反射面的形状、尺寸等。结果,如图28的(B)所示的多个光源被布置在具有三角形状的布置表面上的这种光源可以被使用。然后,从光轴方向看去的外部形状是三角形状的光收集单元可以被实现。
以这种方式,因为光收集单元的形状如上所述可以被自由地设置,因此易于将光收集单元形成为适合于多单元配置的形状并且还易于将多个光收集单元布置在有限的空间内。结果,光源装置的尺寸缩小可以被实现。
此外,关于光轴A对称地布置多个光收集单元可以导致光收集单元的数目的自由度以及具有各种形状的光收集单元的组合。结果,可以对应于各种规范。应当注意到,布置表面的平面形状不限于矩形或三角形状并且可以是多角形状、圆形形状等。还可以根据必要的光收集单元的形状来适当地设置布置表面的形状。
<图像显示装置>
根据该实施例的图像显示装置将被描述。在这里,能够安装在上面的实施例中描述的光源装置的投影仪将被描述为一个示例。图29是示出该投影仪的配置示例的示意图。
投影仪2000包括根据本技术的光源装置1000(例如,在上述的每一个实施例中描述的光源装置)、照明***1500和投影***1700。照明***1500包括图像生成元件1510和照明光学***1520。图像生成元件1510基于施加的光来生成图像。照明光学***1520将来自光源装置1000的输出光施加到图像生成元件1510。投影***1700投射由图像生成元件1510生成的图像。
如在图29中示出,照明***1500包括积分(integrator)元件1530、偏振转换元件1540和光收集透镜1550。积分元件1530包括第一蝇眼透镜1531和第二蝇眼透镜1532。第一蝇眼透镜1531包括二维布置的多个微透镜。第二蝇眼透镜1532包括被布置为对应于第一蝇眼透镜1531中的各个微透镜的多个微透镜。
从光源装置1000进入积分元件1530的平行光通过第一蝇眼透镜1531中的微透镜而被分成多个光通量以在第二蝇眼透镜1532中的对应微透镜上形成图像。第二蝇眼透镜1532中的微透镜各自起次级光源的作用并且将具有相同亮度的多个平行光束作为入射光施加到偏振转换元件1540。
积分元件1530具有把将从光源装置1000被施加到偏振转换元件1540的入射光修剪为作为整体具有均匀亮度分布的功能。
偏振转换元件1540具有使入射光的偏振状态均匀的功能,入射光是经由积分元件1530等输入的。偏振转换元件1540经由光收集透镜1550等输出包括蓝色激光B3、绿色光G3和红色光R3的输出光,光收集透镜1550例如被布置在光源装置1000的输出侧。
照明光学***1520包括二向色镜1560和1570,镜子1580、1590和1600,中继透镜1610和1620,场透镜1630R、1630G和1630B,用作图像生成元件的液晶光阀1510R、1510G和1510B,以及二向色棱镜1640。
二向色镜1560和1570具有选择性地反射预定波长范围内的光并透过其他波长范围内的光的属性。例如参照图29,二向色镜1560选择性地反射红色光R3。二向色镜1570选择性地反射已经穿过二向色镜1560的绿色光G3和蓝色光B3中的绿色光G3。剩余的蓝色光B3穿过二向色镜1570。从而,从光源装置1000输出的光被分为具有不同颜色的光束。
分出的红色光R3在镜子1580上被反射,通过穿过场透镜1630R而被变换为平行光,然后被输入到液晶光阀1510R中以供红色光的调制。绿色光G3通过穿过场透镜1630G而被变换为平行光,然后被输入到液晶光阀1510G中以供绿色光的调制。蓝色光B3穿过中继透镜1610并且在镜子1590上被反射,并且进一步穿过中继透镜1620并且在镜子1600上被反射。在镜子1600上发射的蓝色光B3通过穿过场透镜1630B而被变换为平行光,然后被输入到液晶光阀1510B中以供蓝色光的调制。
液晶光阀1510R、1510G和1510B被电连接到提供包含图像信息的图像信号的信号源(例如,个人计算机(PC))(未示出)。液晶光阀1510R、1510G和1510B基于提供的各个颜色的图像信号来调制每一个像素的输入光,并且分别生成红色图像、绿色图像和蓝色图像。每一个颜色的调制光(形成的图像)被输入到二向色棱镜1640中以被组合。二向色棱镜1640叠加并组合从三个方向输入的各个颜色的光束,然后朝着投影***1700输出组合后的光。
投影***1700包括多个透镜1710等并且将由二向色棱镜1640组合的光施加到平面(未示出)上。从而,全彩色的图像被显示。
根据本技术的光源装置1000允许投影仪2000被缩小尺寸。另外,光源装置1000的形状等的适当设置例如允许投影仪2000的外部形状的设计被改善。
(其他实施例)
本技术不限于上面描述的实施例并且可以实现其他各种实施例。
例如,如在图30中示出,作为光收集光学***934,包括收集来自多个激光光源931的光B1的光收集透镜950的***可以被使用。另外,导光光学***965可以被使用。导光光学***965将来自多个激光光源931的光B1引导至光收集透镜950并且包括一个或多个平面反射面960。如果荧光体单元的光轴A的光轴方向和多个激光光源931的光轴方向被设置为相同方向,则使用如上所述的光收集透镜950等的配置可以被采用。另外,如果两个输出方向都被设置为相同方向,那么光收集透镜950的类型、导光光学***965的配置等不受限制。
在图29中示出的投影仪2000中,使用透射式液晶面板形成的照明***1500被描述。然而,照明***也可以使用反射式液晶面板来形成。数字微镜器件(DMD)等可以被用作图像生成元件。此外,组合RGB颜色的视频信号或者偏振分束器(PBS)的视频信号的颜色组合棱镜、全内反射(TIR)棱镜等可以被用来代替二向色棱镜1640。
另外,在上面描述的实施例中,除投影仪之外的装置可以被形成为根据本技术的图像显示装置。此外,根据本技术的光源装置可以被用于除图像显示装置之外的装置。
上述实施例的特征中的至少两个可以被组合。
应当注意到本技术可以具有以下配置。
(1).一种光源单元,包括:
一个或多个固态光源,这一个或多个固态光源被布置在输出部分的后侧并且各自沿着与光轴方向相同的方向输出预定波长范围内的光,所述输出部分包括受在所述预定波长范围内的光激发而以预定方向作为所述光轴方向发射比所述预定波长范围更长的波长范围内的可见光的光发射器并且能够沿着所述光轴方向输出包含所述预定波长范围内的光和来自所述光发射器的所述可见光的光;以及
光收集光学***,该光收集光学***收集所述预定波长范围内的光,所述光是从所述一个或多个固态光源从所述输出部分的后侧输出到所述光发射器上的。
(2).根据(1)所述的光源单元,其中
所述光收集光学***包括反射并收集来自所述一个或多个固态光源的光的非球面反射面。
(3).根据(2)所述的光源单元,其中
所述光收集光学***包括将来自所述一个或多个固态光源的光反射到所述光发射器的反射构件,所述光在所述非球面反射面上被反射。
(4).根据(3)所述的光源单元,其中
所述反射构件包括包括平面反射面、凹反射面和凸反射面中的任一个作为反射来自所述一个或多个固态光源的光的反射面。
(5).根据(1)所述的光源单元,其中
所述光收集光学***包括收集来自所述一个或多个固态光源的光的光收集透镜。
(6).根据(5)所述的光源单元,其中
所述光收集光学***包括导光光学***,该导光光学***包括一个或多个平面反射面并且将来自所述一个或多个固态光源的光引导至所述光收集透镜。
(7).根据(1)至(6)中的任一个所述的光源单元,还包括
作为垂直于光轴方向的表面的布置表面,所述一个或多个固态光源被布置在所述布置表面上。
(8).根据(7)所述的光源单元,其中
所述布置表面在从所述光轴方向的平面图中具有多角的形状。
(9).根据(7)或(8)所述的光源单元,其中
所述布置表面在从所述光轴方向的平面图中具有三角的形状。
(10).根据(1)至(9)中的任一个所述的光源单元,还包括
作为一个单元来支撑所述一个或多个固态光源和所述光收集光学***的支撑部分。
符号描述
A 光轴
B1 蓝色激光
G2 绿色光
R2 红色光
W 白色光
20、120 荧光体单元
22、122、222、422、522 荧光体层
30、130、230、330、430、530、630、730、830 光收集单元
31、131、231、331、431、531、631、931 激光光源
33 支撑部分
34、434、934 光收集光学***
35、135、235、335、435、535、635 非球面反射面
37、137 平面反射面
42 布置表面
52、152 平面反射构件
100、1000 光源装置
237、337、437 凹反射面
252、352、452、552、652 反射构件
537、637 凸反射面
950 光收集透镜
960 平面反射面
965 导光光学***
1500 照明***
1510 图像生成元件
1520 照明光学***
1700 投影***
2000 投影仪
Claims (12)
1.一种光源单元,包括:
一个或多个固态光源,这一个或多个固态光源被布置在输出部分的后侧并且各自沿着与光轴方向相同的方向输出预定波长范围内的光,所述输出部分包括受在所述预定波长范围内的光激发而以预定方向作为所述光轴方向发射在比所述预定波长范围更长的波长范围内的可见光的光发射器并且能够沿着所述光轴方向输出包含在所述预定波长范围内的光和来自所述光发射器的所述可见光的光;
光收集光学***,该光收集光学***收集在所述预定波长范围内的光,所述光是从所述一个或多个固态光源从所述输出部分的后侧输出到所述光发射器上的;以及
将所述一个或多个固态光源和所述光收集光学***支撑为一个单元的支撑部分,所述光收集光学***的反射构件被能够调节地附接到所述支撑部分。
2.根据权利要求1所述的光源单元,其中
所述光收集光学***包括反射并收集来自所述一个或多个固态光源的光的非球面反射面。
3.根据权利要求2所述的光源单元,其中
在来自所述一个或多个固态光源的光在所述非球面反射面上被反射之后,所述反射构件将所述光反射到所述光发射器。
4.根据权利要求3所述的光源单元,其中
所述反射构件包括平面反射面、凹反射面和凸反射面中的任一个作为反射来自所述一个或多个固态光源的光的反射面。
5.根据权利要求1所述的光源单元,其中
所述光收集光学***包括收集来自所述一个或多个固态光源的光的光收集透镜。
6.根据权利要求5所述的光源单元,其中
所述光收集光学***包括导光光学***,该导光光学***包括一个或多个平面反射面并且将来自所述一个或多个固态光源的光引导至所述光收集透镜。
7.根据权利要求1所述的光源单元,还包括
作为垂直于光轴方向的表面的布置表面,所述一个或多个固态光源被布置在所述布置表面上。
8.根据权利要求7所述的光源单元,其中
所述布置表面在从所述光轴方向观察的平面图中具有多角的形状。
9.根据权利要求7所述的光源单元,其中
所述布置表面在从所述光轴方向观察的平面图中具有三角的形状。
10.一种光源装置,包括:
输出部分,该输出部分包括受在预定波长范围内的光激发而以预定方向作为光轴方向发射在比所述预定波长范围更长的波长范围内的可见光的光发射器并且能够沿着所述光轴方向输出包含在所述预定波长范围内的光和来自所述光发射器的所述可见光的光;以及
一个或多个光源单元,包括
一个或多个固态光源,这一个或多个固态光源被布置在所述输出部分的后侧并且各自沿着与所述光轴方向相同的方向输出在所述预定波长范围内的光,
光收集光学***,该光收集光学***收集在所述预定波长范围内的光,该光是从所述一个或多个固态光源从所述输出部分的后侧输出到所述光发射器上的,以及
将所述一个或多个固态光源和所述光收集光学***支撑为一个单元的支撑部分,所述光收集光学***的反射构件被能够调节地附接到所述支撑部分。
11.根据权利要求10所述的光源装置,其中
所述一个或多个光源单元是关于从所述输出部分输出的光的光轴对称布置的多个光源单元。
12.一种图像显示装置,包括:
(a)光源装置,包括
输出部分,该输出部分包括受在预定波长范围内的光激发而以预定方向作为光轴方向发射在比所述预定波长范围更长的波长范围内的可见光的光发射器并且能够沿着所述光轴方向输出包含在所述预定波长范围内的光和来自所述光发射器的所述可见光的光,以及
一个或多个光源单元,包括
一个或多个固态光源,这一个或多个固态光源被布置在所述输出部分的后侧并且各自沿着与所述光轴方向相同的方向输出在所述预定波长范围内的光,以及
光收集光学***,该光收集光学***收集在所述预定波长范围内的光,该光是从所述一个或多个固态光源从所述输出部分的后侧输出到所述光发射器上的,以及
将所述一个或多个固态光源和所述光收集光学***支撑为一个单元的支撑部分,所述光收集光学***的反射构件被能够调节地附接到所述支撑部分;
(b)图像生成***,包括
图像生成元件,基于施加的光生成图像,以及
照明光学***,将来自所述光源装置的输出光施加到所述图像生成元件;以及
(c)投影***,投射由所述图像生成元件生成的图像。
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