CN104880900A - 投影型影像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影型影像显示装置，其为当使用通过激励光使荧光体发光的光源时，不会导致装置大型化，改善了荧光体光源的寿命的投影型影像显示装置。该投影型影像显示装置具有：发出激励光的激励光源组；涂敷有因激励光的入射而发出荧光的荧光体的基材；检测激励光的强度的第一光强度检测器；检测荧光的强度的第二光强度检测器；基于第一光强度检测器和第二光强度检测器的检测值，判断是否使基材移动的控制装置；和根据控制装置的指示，使基材移动的移动装置。该控制装置在荧光强度的降低相对于激励光强度的降低的比例超过规定值的情况下，对移动装置发出指示使其移动基材。而且，该移动装置可以使基材在与激励光入射到基材的入射光轴方向正交的方向上移动。

Description

投影型影像显示装置

(本申请是申请日为2011年4月22日、申请号为201110105237.2的同名发明专利申请的分案申请)

技术领域

本发明涉及投影型影像显示装置。

背景技术

在该技术领域中，提出有将从固体光源出射的激励光作为可视光也可以高效率地发光的光源装置(日本特开2009-277516号公报)。在该公报中，将比紫外线的能量低的可视光作为激励光照射荧光体，将荧光体粘着在能够控制旋转的圆形状的基材上，由此防止激励光只照射荧光体的一个位置。

发明内容

根据日本特开2009-277516号公报，在圆盘的圆周上，激励光总是照射这一点并没有改变，作为对荧光体的寿命改善是不充分的。另外，虽然如果在远离旋转中心的位置照射激励光，能够增大实际照射区域，但圆盘的形状会变大，存在装置变得大型化的课题。

于是，本发明的目的在于，提供不会导致装置大型化地，改善了荧光体光源的寿命的投影型影像显示装置。

为了解决上述课题，本发明的一个期望方式如下。

该投影型影像显示装置具有：发出激励光的激励光源组；涂敷有因激励光的入射而发出荧光的荧光体的基材；检测激励光的强度的第一光强度检测器；检测荧光的强度的第二光强度检测器；基于第一光强度检测器和第二光强度检测器的检测值，判断是否使基材移动的控制装置；和根据控制装置的指示，使基材移动的移动装置。

附图说明

图1是表示本实施例的照明光学***的一部分的附图。

图2是投影型影像显示装置的光学***的概略结构图。

图3是表示现有技术的照明光学***的一部分的附图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实施例进行说明。另外，在各图中，对同一部分采用相同符号，对已经说明过的部分，省略说明。

在这里，导入右手直角坐标系。将图中纸面内从左至右、即各图中光轴100的光的行进方向作为Z轴，令在与Z轴正交的面内与纸面平行的轴为X轴，令纸面从里向外的轴为Y轴(但是，对图1(B)、图1(C)、图3(B)来说，从外向里的轴为X轴)。将平行于X轴的方向称为“X方向”，将平行于Y轴的方向为“Y方向”，将平行于Z轴的方向为“Z方向”，将偏振方向为X方向的偏振光称为“X偏振光”，将偏振方向为Y方向的偏振光称为“Y偏振光”。

首先，为了容易明白本实施例与现有技术的差异，对现有技术(专利文献1)进行说明。图3是表示现有技术的照明光学***的一部分的附图。

在图3(A)中，从激励光源组5出射的激励光，是通过准直透镜组6实现的大致平行光，入射到二向色镜(dichroic mirror)7。二向色镜7具有使激励光的波长域透过，将荧光的波长域反射的特性。于是，激励光，通过二向色镜7，通过聚光透镜4后，入射到涂敷了荧光体3的圆盘1。将聚光透镜4的曲率设定为，入射的平行光聚光到圆盘1的一个位置上。

圆盘1是以旋转元件2为中心轴的能够控制旋转的圆形状的基材。由激励光激励的圆盘1上的荧光体3，在聚光透镜4的方向上射出荧光。荧光通过聚光透镜4后，变为大致平行光，在二向色镜7上反射，入射到投影透镜侧。

在图3(B)中，激励光在圆盘1的照射区域31中聚光。为了防止激励光总是在荧光体3的一个位置聚光，圆盘1以旋转元件2为中心旋转。与激励光总是在荧光体3的一个位置聚光的情况(圆盘1不旋转)相比，圆周一周变为照射区域，荧光体的寿命得到改善。

接着，对本实施例进行说明。图1是表示本实施例的照明光学***的一部分的附图。另外，在本实施例中，所谓照明光学***是指，图2中，除去投影透镜22和屏幕120以外的部分。

在图1(A)中，受到从激励光源组5射出的激励光的入射荧光体3发出荧光，其后，荧光入射到投影透镜侧，这一点与图3的说明相同。

圆盘1是以旋转元件2为中心轴能够控制旋转的圆形状的基材，通过连结部40，与能够在Z方向移动圆盘1的移动装置42连接。在连结部40中开孔，位置决定销41通过孔。于是，控制装置60通过使移动装置42工作，能够在Z方向移动圆盘1。

在圆盘1的后面，配置了检测从激励光源组5射出的激励光的强度的第一光强度检测器50。另外，为了在圆盘1的后面检测激励光强度，令圆盘1的基材为透射(透过)基材，设置荧光体不粘着的区域(无荧光体区域30)。进一步，在二向色镜7的投影透镜侧，配置检测荧光的强度的第二光强度检测器51。

第一光强度检测器50和第二光强度检测器51，分别将光强度的监视结果发送到控制装置60。控制装置60基于接收到的监视结果，判断是否移动圆盘1。

随着投影型影像显示装置的实际使用，激励光源、荧光体一起逐渐劣化，投影型影像显示装置的亮度也降低。当激励光源劣化时，由于激励光输出降低，所以因激励而发出的荧光的输出也与激励光强度的降低成比例地降低，投影型影像显示装置的亮度降低。另外，当只有荧光体劣化时，荧光的输出也会降低，投影型影像显示装置的亮度降低。

荧光体的劣化较大的情况，与激励光强度的降低相比，荧光强度的降低的检测值较大。于是，当荧光强度降低对激励光强度降低的比例超过规定值时，控制装置60作出使圆盘1移动的判断。

接着，控制装置60使圆盘1在Z方向移动激光照射尺寸程度(例如1～2mm)。例如，在荧光体3的涂敷宽度10mm、激光照射尺寸为2mm的情况下，激励光能够照射的位置为5个位置(移动次数是4次)。即，与在Z方向不移动的情况(专利文献1)相比，寿命变为约5倍。

存储装置61，将荧光体3的涂敷宽度、激光照射尺寸、成为当前聚光位置的圆周上的位置等存储，控制装置60基于这些信息，对移动装置42作出移动圆盘1的指示。当判断为已经不存在下一个应该移动位置时，可以通过用户界面通知用户交换圆盘1。

另外，控制装置60，在投影型显示装置工作中(激光照射中)，总是使圆盘旋转。这是因为，由于这里使用的激励光是高功率的(20～30W)，所以如果不旋转而使热集中于一点，则将荧光体粘着在基材上的硅粘着剂就会在一瞬间烧掉。由于使之总是旋转，所以一次旋转，无荧光体区域30通过聚光位置一次。由此，第一光强度检测器50能够可靠地检测出激励光强度。

图1(B)表示荧光体3粘着在圆盘1上的状态。在圆盘1的面上，存在荧光体3粘着的区域(用斜线表示)，和荧光体3内的照射区域31.，进一步，设置了没有荧光体3粘着的无荧光体区域30。圆盘1旋转，无荧光体区域30通过照射区域31时，第一光强度检测器50检测出激励光强度。为了防止光束量降低，希望无荧光体区域30与照射区域31是相同程度的宽度。

图1(C)表示在Z方向移动圆盘位置的情况的一例。荧光体3粘着的区域的半径方向的宽度，是能够在半径方向收纳多个照射区域31的大小。通过将圆盘位置只移动与照射区域31相同程度的尺寸，能够在与劣化的荧光体区域不同的别的区域的荧光体上照射激励光，所以能够提高荧光的输出，恢复亮度。即，能够改善光源的寿命。

另外，虽然使第一光强度检测器50的位置位于圆盘1的后面，使第二光强度检测器51的位置位于二向色镜的后面，但只要是能够检测出激励光强度的位置，并不限定该位置。另外，只要是能够回避荧光体3的已劣化区域的移动方向，并不限定于Z方向。

在上述实施例中，对涂敷荧光体的对象以圆盘进行了说明，但并不限定于圆盘，也可以是例如多边形形状的基材。

接着，对投影型影像显示装置的照明光学***进行说明。图2是投影型影像显示装置的光学***的概略结构图。当区别配置在各色光的光路上的要素时在符号后面添加表示色光的R、G、B，当不需要区别时，省略色光的添加字。

首先，对在液晶型影像显示元件(以下称为液晶面板)17R、17G上以均匀的照度照射红色光和绿色光的原理进行说明。

作为激励光源使用蓝色激光器。这是因为，由于激光器的发光源的发光区域较小，所以光的聚光、校准较容易。从激励光源组5射出的蓝色激励光，通过准直透镜组6成为大致平行，入射到二向色镜7。二向色镜7具有使蓝色光透射(透过)，将绿色光和红色光反射的特性。因此，蓝色激励光通过二向色镜7，由聚光透镜4聚光，聚光到圆盘1。在黄色荧光体3发生的包含绿色光和红色光的成分的黄色光，从圆盘1射出后，通过聚光透镜4变得平行，在二向色镜7反射，入射到偏光转换积分器70。

偏光转换积分器70，含有由第一透镜组8和第二透镜组9构成的进行均匀照明的光学积分器，和使光的偏振方向在规定偏振方向一致从而转换为直线偏振光的偏振光分束器阵列和λ/2片组合而成的偏光转换元件10。来自第二透镜组9的光由偏光转换元件10而成为在规定的偏振方向大致一致，成为例如Y方向的直线偏振光。然后，第一透镜组8的各透镜单元的投影像，分别又聚光透镜11、准直透镜15R、15G在各液晶面板17R、17G上重合(叠加)。

此时，通过聚光透镜11的黄色光，被二向色镜12分离为红色光和绿色光。由于二向色镜12具有使绿色光通过，将红色光反射的特性，所以入射到二向色镜12的黄色光之中，绿色光通过二向色镜12，在反射镜13上反射，在准直透镜15G变为大致平行，在入射偏振片16G进一步除去X偏振光后，入射到液晶面板17G。另一方面，红色光在二向色镜12反射，在反射镜14反射，在准直透镜15R变为大致平行，在入射偏振片16R进一步除去X偏振光后，入射到液晶面板17R。

由此，能够一边使来自激励光源组5的偏振方向随机的光被统一至规定的偏光方向(此处为Y偏振光)，一边对液晶面板进行均匀的照明。

接着，对在液晶面板17B上以均匀的照度照射蓝色光的原理进行说明。

蓝色光源使用LED。这是因为，与激光不同，LED对眼睛的危险性较小，由于发光率低所以对亮度的贡献少，寿命长等理由。

通过使用容易聚光、校准的蓝色激光器作为激励光源，使用LED作为投影用的光源，发挥能够保持光的亮度，而且对眼睛的危险性也较小的效果。

从LED19发出的蓝色光，入射到随后配置的多重反射元件20。蓝色光在多重反射元件20多次反射，在多重反射元件20的出射开口面上，变为具有均匀照度分布的光。多重反射元件20的出射开口面的形状，是与液晶面板17B大致相似的形状。从多重反射元件20射出的蓝色光，在准直透镜15B成为大致平行，入射到入射偏振片16B。由于从LED射出的光是偏振方向随机的光，通过入射偏振片16B，除去X偏振光，只让Y偏振光通过，入射到液晶面板17B。

接着，由以Y方向为透射轴的入射偏振片16(16R、16G、16B)提高了偏振度的各色光，通过构成光强度调制部的各液晶面板17(17R、17G、17B)，根据未图示的彩色影像信号调制(光强度调制)，形成蓝色光和红色光的X偏振、绿色光的Z偏振的光学像。

该光学像，入射到出射偏振片18(18R、18G、18B)。出射偏振片18R、18B，是以X方向为透射轴的偏振片，出射偏振片18G是以Z方向为透射轴的偏振片。由此，除去不要的偏振光成分(在这里，是Y偏振光)，提高对比度。

该光学像，入射到作为色合成机构的色合成棱镜21。此时，绿色光的光学图像，保持Z偏振(相对于色合成棱镜21的二向色膜面为P偏振)入射。另一方面，在蓝色光路和红色光路中，由于在出射偏振片18B、18R和色合成棱镜21之间设置了未图示的1/2λ波长板，所以将X偏振的蓝色光和红色光的光学像，转换为Y偏振(相对于色合成棱镜21进行色合成的二向色膜面为S偏振)的光学像后，入射到色合成棱镜21。这是因为，由于考虑了二向色膜的分光特性，所以通过使绿色光为P偏振光，红色光和蓝色光为S偏振光的所谓SPS合成，进行效率良好的色合成。

接着，色合成棱镜21由反射蓝色光的二向色膜(电介质多层膜)，和反射红色光的二向色膜(电介质多层膜)，在四个直角棱镜的界面上形成为大致X字状(交叉状)。色合成棱镜21的三个入射面中，入射到相对的入射面上的蓝色光和红色光(相对于二向色膜面为S偏振光)，分别在交叉的蓝色光用的二向色膜和红色光用的二向色膜反射。另外，入射到中央的入射面的绿色光(相对于二向色膜面为P偏振光)笔直前进。该各色光的光学像被色合成，彩色影像光(合成光)从出射面射出。

然后，从色合成棱镜21出射的合成光，由例如作为变焦透镜的投影透镜22，投影到透射型或投影型的屏幕120上，由此，显示放大投影的影像。

在这里，作为影像显示元件，以液晶型影像显示元件(液晶面板)为例进行了说明，但当然也能够适用于使用DMD(Digital MirrorDevice：数字微镜设备)元件的投影型影像显示装置。

根据本发明，能够提供在不会导致装置大型化的情况下改善了荧光体光源的寿命的投影型影像显示装置。

Claims (5)

1.一种投影型影像显示装置，其特征在于，包括：

发出激励光的激励光源；

涂敷有因激励光的入射而发出荧光的荧光体的基材；

检测激励光的强度的第一光强度检测器；

检测荧光的强度的第二光强度检测器；

基于所述第一光强度检测器和所述第二光强度检测器的检测值，判断是否使所述基材移动的控制装置；和

根据所述控制装置的指示，使所述基材在与激励光入射到所述基材的入射光轴方向大致正交的方向上移动的移动装置。

2.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

所述控制装置在荧光强度的降低相对于激励光强度的降低的比例超过规定值的情况下，对所述移动装置发出指示使其移动所述基材。

3.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

所述基材的接收所述激励光的一侧的面，具备用于使所述激励光透射的无荧光体区域。

4.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

涂敷有所述荧光体的区域，包括激励光实际聚光的照射区域，

涂敷有所述荧光体的区域被形成为圆形，并且该圆形的半径方向的宽度为能够在该半径方向上收纳多个所述照射区域的尺寸。

5.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：

所述激励光源是蓝色激光器，

投影型影像显示装置还具备向屏幕进行投影的LED的投影用光源。