CN106062628A - 光照射设备和装备其的图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

光照射设备，其包括用于发射激光的激光源(1a)和用于将从激光源(1a)发射的激光转变为漫射光的光漫射构件，并且其通过包含光路——由光漫射构件转变的漫射光经过该光路——的一个或多个发射光路将来源于从激光源(1a)发射的激光的光从光发射单元(17)发射到外部，其中光漫射构件是漫射和光路改变构件(8)，其用于将从激光源(1a)发射的激光转变为漫射光并改变光路，并且不存在发射光路，所述发射光路使得发射至漫射和光路改变构件(8)的激光朝向光发射单元(17)直行通过漫射和光路改变构件(8)的光漫射点。

Description

光照射设备和装备其的图像显示装置
发明背景
1.发明领域
一般而言，本文的公开内容涉及光照射设备和装备其的图像显示装置，所述光照射设备用于照射来自激光源的激光或照射基于激光的光从光输出单元至外部。
2.相关领域的描述
照射激光或基于激光的光从光输出单元至外部的光照射设备用于图像显示装置，比如投影仪，用于投影个人电脑屏幕的图像、视频图像或进一步在记忆卡中存储的图像数据等。投影仪通常在图像形成构件——比如称为数字微镜装置(DMD)的微镜显示元件或液晶板——处收集自光照射设备发射的光，并在屏幕上显示图像。传统上，每个具有用作光源的高强度放电灯的光照射设备主要地被用于这样的投影仪。但是，近来，对于光源，使用激光源——比如发射激光的激光二极管(LD)——的投影仪已经被提议(例如，专利文件1)。
关于装备有激光源的光照射设备，在IEC 60825——其是国际电工技术委员会(IEC)的国际标准，或者在JIS C6802：2005——其是日本标准，激光产品被分类，并且对于每一分类，建立制造者或使用者遵循的指导方针，从而增强激光产品的安全性。
在装备有激光源的光照射设备中，一般而言，为了防止自激光源发射的激光被直接地照射到外部，在激光的光路上设置用于漫射激光的光漫射构件。然后，基于自激光源发射的激光的光经由包含如此光路的输出光路或者两个或多个输出光路——由光漫射构件转变的漫射光经过所述光路——从光输出单元照射至外部。由于激光经过光漫射构件被转变为漫射光并被发射，即使激光源发射具有高强度的激光，安全性也将被确保。
[引用列表]
[专利文献]
[PTL 1]日本未审查的专利申请公开号2013-195838
发明内容
[技术问题]
在大多数常规的光照射设备中，在激光的光路上设置的光漫射构件是光透射的。在这样的光照射设备中，例如，在光照射设备倒下(fall)和严重损坏等的事件发生时，以及光漫射构件倒下或坏掉的事件发生时，来自激光源的激光可以以非漫射状态经过根据光漫射构件的光漫射位置。在这种情况下，如下问题发生：自激光源发射的激光可以被直接地照射到外部。
考虑到上述的问题，进行本发明，并且目标是提供光照射设备和装备其的图像显示装置，在所述光照射设备中甚至当在激光的光路上设置的光漫射构件倒下或坏掉并且激光以非漫射状态经过根据光漫射构件的光漫射位置时，可以防止激光从光输出单元直接地照射到外部。
[问题的解决方案]
根据本发明的一方面，光照射设备包括配置为发射激光的激光源；和配置为将激光转变为漫射光的光漫射构件。基于激光的光经由包含漫射光经过的光路的输出光路或者两个或多个输出光路从光输出单元发射到外部。光漫射构件包括漫射光路改变构件，其配置为将激光转变为漫射光并且改变光路。输出光路不包括如此光路：在该光路中，朝向漫射光路改变构件发射的激光在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行以朝向光输出单元前进。
[发明的有益效果]
根据本发明，甚至当在激光的光路上设置的光漫射构件倒下或坏掉并且激光以非漫射状态经过根据光漫射构件的光漫射位置时，可以防止激光从光输出单元直接地照射到外部。
附图描述
图1是描绘根据第一实施方式的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
图2是示意性地描绘光照射设备中光路转换盘(panel)的实例配置的平面图。
图3是示意性地描绘光照射设备中彩色成分转换盘的实例配置的平面图。
图4是描绘第一实施方式中反射漫射板的实例配置的截面图。
图5是描绘由反射漫射板漫射的光的解释图。
图6是描绘当使用漫射板代替光吸收构件作为激光防漏泄装置时的实例的示意图。
图7是描绘使用根据第一实施方式的光照射设备的实例投影仪的示意图。
图8是描绘根据变型的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
图9是用于解释根据变型的操作的实例的流程图。
图10是描绘根据第二实施方式的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
图11是示意性地描绘根据第二实施方式的彩色成分转换盘的实例配置的平面图。
图12是描绘根据第三实施方式的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
图13是示意性地描绘根据第三实施方式的彩色成分/光路转换盘的实例配置的平面图。
图14是描绘根据第一参照实例的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
图15是示意性地描绘根据第一参照实例的光路转换盘的实例配置的平面图。
图16是描绘根据第二参照实例的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
图17是示意性地描绘根据第二参照实例的光路转换盘的实例配置的平面图。
优选实施方式的描述
[第一实施方式]
在下文中，将描述本发明的实施方式(在下文中，本实施方式将被称为“第一实施方式”)，其中光照射设备用于投影仪的光照射设备，所述投影仪是图像显示装置的实例。
图1是描绘根据第一实施方式的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
在图1中图解的光源单元1包括为激光源的激光二极管1a、耦合透镜1b和聚光透镜1c。激光二极管1a或者两个或多个激光二极管1a布置在激光二极管固定器2中。在激光二极管固定器2的背面侧上，设置了用于驱散在激光二极管1a处生成的热的散热装置(或散热板)21。散热装置21的材料是金属，比如铝或铜。
来自激光二极管1a的激光被耦合透镜1b聚光，并作为平行光通量被引导至聚光透镜1c。聚光透镜1c具有聚光激光的作用，所述激光已经由耦合透镜1b使其为平行光通量。对于第一实施方式中的激光二极管1a，虽然用于输出蓝色成分的激光的蓝色激光源的情况将被描述为实例，但是可以使用用于输出绿色成分的激光或红色成分的激光的激光源。而且，其它激光源可以代替激光二极管使用。
由聚光透镜1c聚光的蓝色成分的激光被引导至光路转换板3，其为光路转换构件的实例。在光路转换板3上照射的激光的光斑大小被适当地限定从而防止颜色混合等。
图2是示意性地描绘光路转换板3的实例配置的平面图。
如图2中所图解的，光路转换板3由用于光路时分(time division)的转动圆盘形成，所述旋转圆盘具有在转动方向分开的反射区域3a和透明区域3b。布置光路转换板3使得板表面相对于自光源单元1输出的蓝色成分的激光的光轴倾斜(在这里，相对于光轴45度)。如图1中所图解的，光路转换板3围绕转动驱动轴4a由作为驱动源的实例的步进电机4转动地驱动。
在光路转换板3的反射区域3a中，反射膜被设置在蓝色成分的激光照射的板表面侧上。而且，在光路转换板3的透明区域3b中，增透膜被设置用蓝色成分的激光照射的板表面侧上。
经过光路转换板3的透明区域3b的蓝色成分的激光通过聚光透镜11、反射镜12、分色镜9和聚光透镜14被引导至为波长改变构件的实例的磷轮(phosphor wheel)5。聚光透镜11具有将由透明区域3b透射的蓝色成分的激光聚光并将其转变为平行光通量的功能。分色镜9具有透射蓝色成分的光并将其引导至磷轮5的功能，和反射除了蓝色成分之外的彩色成分的荧光并且将其引导至彩色成分转换板10的功能。聚光透镜14具有以光斑状形式将平行光通量聚光在磷轮5上的功能，和聚光来自磷轮5的荧光并将其转变为平行光通量的功能。
磷轮5由转动圆盘形成，并且围绕转动驱动轴6a由为驱动源的实例的步进电机6转动地驱动。在磷轮5上，施加磷膜5b，当用由光源单元1发射的蓝色成分的激光照射时，其生成包含与蓝色成分(B)不同的绿色成分(G)和红色成分(R)的荧光。对于磷膜5b，如上面所描述，例如，可以使用生成450nm或更多且750nm或更少的黄色成分(Y)的荧光的磷膜，包括580nm或更多且750nm或更少的波长区域的红色成分和450nm或更多且600nm或更少的蓝色成分。
根据磷轮5的转动，防止激光连续地照射在相同的部分上，并且防止磷轮5的退化。对于磷膜5b的磷材料，例如，可以使用通过蓝色成分的激光的照射而激发并生成绿色成分的荧光的磷材料和以与上述相同的方式激发并生成红色成分的荧光的材料(生成黄色荧光的磷材料)的混合物，但是不限于此。例如，可以使用具有遍布绿色成分的波长区域和红色成分的波长区域的磷分布特性的磷材料。
经过光路转换板3的透明区域3b的蓝色成分的激光经过分色镜9并且被发射至磷轮5，并且因而磷轮5生成包含绿色成分和红色成分的荧光。当以此方式生成的绿色成分和红色成分的荧光被输入至分色镜9时，荧光在分色镜9处被反射，由聚光透镜16聚光，并且被引导至彩色成分转换板10。
图3示意性地描绘彩色成分转换板10的实例配置的平面图。
彩色成分转换板10由转动圆盘形成，并且以转动方向围绕转动驱动轴15a由为驱动源的实例的步进电机15转动地驱动。如图3中所图解的，彩色成分转换板10由用于彩色成分时分的转动圆盘形成，所述转动圆盘具有在转动方向分开并形成的第一区域(B)、第二区域(G)和第三区域(R)，该第一区域(B)在转动方向(在该实例中，逆时针方向)透射蓝色成分的光，该第二区域(G)透射绿色成分的荧光并吸收或反射红色成分的荧光，该第三区域(R)透射红色成分的荧光并吸收或反射绿色成分的荧光。彩色成分转换板10的蓝色成分透射区域(即，第一区域(B))可以由透明玻璃板或切口部分形成。但是，第一区域可以由仅透射包含蓝色成分的波长带的特定波长带的滤光器形成。通过使用滤光器，可以通过改变遮光来调整颜色再现范围。
在自磷轮5输出并被引导至彩色成分转换板10的包含绿色成分和红色成分的荧光中，通过经过彩色成分转换板10的第二区域(G)切割红色成分，并且因而仅绿色成分的光经过彩色成分转换板10并被引导至为光输出单元的实例的光隧道17。而且，在被引导至彩色成分转换板10的包含绿色成分和红色成分的荧光中，通过经过彩色成分转换板10的第三区域(R)切割绿色成分，并且因而仅红色成分的光经过彩色成分转换板10并被引导至光隧道17。
图4是描绘根据第一实施方式的反射漫射板8的实例配置的截面图。
在光路转换板3的反射区域3a中反射的蓝色成分的激光通过聚光透镜7转变为平行光通量，并且通过形成反射漫射构件——其为漫射光路改变构件的实例——的反射散射板8反射。在根据第一实施方式的反射漫射板8中，如图4中所图解的，透射和漫射蓝色成分的激光L的光透射漫射层8a在基材8b上形成，在基材8b上形成为光反射表面的实例的镜面。在光透射漫射层8a中，光漫射表面在板状光透射构件的输入表面侧上形成，并且在光漫射表面上涂覆增透膜。光透射漫射层8a具有将蓝色成分的输入激光L转变为漫射光以去除相干性的功能。根据第一实施方式的基材8b的镜面反射宽波长范围的光，但是可以采用反射一部分波长带并透射其它波长带的分色镜。
图5是描绘由反射漫射板8漫射的光的解释图。
进入反射漫射板8的激光L在反射漫射板8的光透射漫射层8a的漫射表面上漫射，以成为第一漫射光通量L1、L2，并经过光透射漫射层8a。然后，第一漫射光L1、L2在反射漫射板8的基材8b上的镜面上反射，并再次经过光透射漫射层8a并且经过漫射表面。这时，第一漫射光L1、L2分别再次漫射，以成为第二漫射光L11、L12、L21、L22。在图5中，利用图解有几个光的实例提供了解释，但是实际上存在无限数目的光，并且每一个光都被漫射，成为均匀的光通量。
以这种方式，通过使用反射漫射构件，比如反射漫射板8，对于用于漫射激光L的光漫射构件，可以在单个漫射表面进行两次漫射成形，并且可以利用单个漫射表面获得激光L的高漫射性能。当光透射性材料用于光漫射构件时，为了进行两次漫射成形，需要两个漫射表面。因此，通过使用如在第一实施方式中的反射漫射构件，存在可以容易地获得高漫射性能的优势。
由于第一实施方式的反射漫射板8透射激光并且漫射光透射漫射层8a在光反射表面上形成，光反射表面可以形成为平面，可以容易地施加反射涂层，并且可以获得高反射率。反射涂层可以通过用介电多层膜或金属膜涂覆形成。
被反射漫射板8反射并漫射的蓝色成分的激光(漫射光)L’被引导至分色镜9。如上面所描述的，由于分色镜9具有透射蓝色成分的光的功能，由反射漫射板8反射并漫射的光经过分色镜9，由聚光透镜16聚光，并且然后被引导至彩色成分转换板10。以这种方式被引导至彩色成分转换板10的蓝色成分的激光经过彩色成分转换板10的第一区域并被引导至光隧道17。
光隧道17具有降低光量不均匀性的功能。代替光隧道17，可以使用另一构件比如复眼透镜(fly eye lens)。被引导至光隧道17的光被光隧道引导并且被发射至光照射设备的外部。
在第一实施方式中，如图1中所图解的，在朝向反射漫射板8发射的蓝色成分的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行所至的目的地处，布置了为激光衰减构件的吸收构件19，其为激光防漏泄装置的实例，用于防止激光L漏泄至设备的外部保持未漫射状态。吸收构件19至少吸收预定量或更多的蓝色成分。例如，可以使用在其上施加黑色和非反射性涂料的构件。
对于激光防漏泄装置，其不限于吸收装置19，可以使用用于简单地屏蔽蓝色成分的激光L的光屏蔽构件。作为光屏蔽构件，可以使用光照射设备的自身罩(case)，或者光屏蔽构件可以是不同于罩的构件。
而且，如图6中所图解的，作为激光防漏泄装置，可以使用漫射板22，其为用于漫射激光L的激光漫射构件的实例。漫射板22具有光透射率。漫射表面设置在用激光L照射的表面侧，并且增透膜在激光L进入的侧上形成。通过布置如上面所描述的漫射板22，当激光L经过漫射板22时，相干性通过漫射板22的漫射作用去除。因此，即使经过漫射板22的激光(漫射光)漏泄至外部，也不存在完全问题。
在反射漫射板8由于老化退化、来自外界的冲击或振动等而坏掉或跌落(dropoff)的事件发生时，来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行保持非漫射状态的事件可能发生。但是，在第一实施方式中，不存在输出光路，其中来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行至光隧道17。因此，根据第一实施方式，即使反射漫射板8由于老化退化、来自外界的冲击或振动等而坏掉或跌落的事件发生，保持非漫射状态的激光L不从光隧道17发射至外部。
而且，在其中存在输出光路的配置中，在该输出光路中来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行至光隧道17，不能在激光L直行至的目的地处布置激光防漏泄装置比如吸收构件19或漫射构件22。当这样的激光防漏泄装置被布置时，激光防漏泄装置阻碍输出光路。
相反，在第一实施方式中，由于不存在输出光路，在该输出光路中来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行至光隧道17，可以在激光L直行至的目的地处布置激光防漏泄装置比如吸收构件19或漫射构件22。因此，在由于反射漫射板8的损坏或跌落，来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行保持非漫射状态的事件发生时，激光防漏泄装置可以可靠地防止保持非漫射状态的激光L被从除了光隧道17之外的部分(罩中的间隙、通风孔等)发射至外部。
而且，通过使用反射漫射板8比如第一实施方式，与使用其中透射漫射板和反射镜被组合的配置的情况相比，除了部件的数目的减少和低成本之外，还可以实现空间节约，并且能够实现小尺寸的光照射设备。
接下来，将描述安装根据第一实施方式的光照射设备的为图像显示装置的实例的投影仪的配置和操作。
图7是描绘使用根据第一实施方式的光照射设备的投影仪的实例的示意图。
通过配置照明光学***的聚光透镜25，使得穿过上面描述的光照射设备的光隧道17的光成为平行光通量，其后光由配置照明光学***的反射镜26、27反射，并被引导至为图像形成构件的实例的图像形成盘13。图像形成盘13由公众已知的图像形成单元(未图解)控制，每种彩色成分的光由图像形成盘13反射，并且经由配置照明光学***的投影透镜单元28发射至屏幕S。因此，彩色图像放大并在屏幕S上显示。
在第一实施方式中，作为图像形成盘13，示例了响应于调制信号形成图像的反射型盘。但是可以使用透射型盘。光隧道17是光量均匀装置的代表性实例。而且，投影透镜单元28是投影光学***的代表性实例。而且，在彩色成分转换板10和投影透镜单元28之间的光路上布置的各自的光学部件存储在投影***罩29中。光源单元1和聚光透镜16之间的部件存储在照明***罩20中。投影***罩29和照明***罩20之间的连接单元具有密封的配置，使得光不漏泄至外部。
在图7中，照明罩20和投影罩29分别地形成。但是，不限于此，照明***罩20和投影***罩29可以根据需要整体地形成。在图7中图解的配置中，在激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置处直行至的目的地处存在的照明***罩20的部分起吸收构件19具有的激光防漏泄装置的功能。
[变型]
接下来，将描述上面描述的第一实施方式1中的光照明设备的变型。
由于变型的基本配置与上面描述的第一实施方式相同，在下面，将主要描述与上面的第一实施方式的区别。
图8是描绘根据变型的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
变型提供有为激光检测装置的实例的光传感器23，其用于检测在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行的蓝色成分的激光L。由于激光检测装置仅必须检测激光，因此不限于光传感器23，但是，例如，激光检测装置可以通过使用温度检测装置，比如热敏电阻，检测温度变化。光传感器23布置在反射漫射板8和吸收构件19之间。
图9是解释根据变型的操作的实例的流程图。
当光源单元1的激光二极管1a被驱动以输出蓝色成分的激光L时(步骤S1)，在其中异常比如反射漫射板8的跌落或损坏不发生的情况中，蓝色成分的激光L由反射漫射板8适当地反射和漫射，并且不使用激光L照射光传感器23(步骤S2：否)。相反，当反射漫射板8由于老化退化、来自外部的冲击或振动等而坏掉或跌落的异常发生时，激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置处直行并被发射至光传感器23(步骤S2：是)。然后，自光传感器23输出指示激光L检测到的检测确认信号(步骤S3)。
自光传感器23输出的检测确认信号被发送至为激光停止控制装置的实例的紧急关闭电路24。当检测确认信号自光传感器23接收时，该紧急关闭电路24运行(步骤S4)，并且至激光二极管的电源断开。然后，自光源单元1的激光二极管1a的激光的输出停止。
根据该变型，在异常在反射漫射板8上发生和来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行保持非漫射状态的事件发生时，自光源单元1的激光L的输出停止。因此，可以可靠地防止激光L漏泄至外部保持非漫射状态。
[第二实施方式]
接下来，将描述另一实施方式(在下文中，称为“第二实施方式”)，在该实施方式中根据本发明的光照射设备被用作为图像显示装置的实例的投影仪的光照射设备。
由于第二实施方式的基本配置与第一实施方式相同，因此在下面将主要地描述与第一实施方式的区别。
图10是描绘根据第二实施方式的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。
将描述当发射蓝色成分(B)的光时的根据第二实施方式的光路。自光源单元1输出的蓝色成分(B)的激光L由聚光透镜1c聚光并聚焦在光路转换板3的近似一个点上，并且在光路转换板3上的反射区域3a中反射。因此，光通过透镜7被引导至反射漫射板8，由反射漫射板8反射并漫射，并且然后，被引导至第二分色镜34。第二分色镜34具有反射蓝色成分的光的功能和透射除了蓝色成分之外的彩色成分的荧光的功能。因此，被引导至第二分色镜34的蓝色成分的光在第二分色镜34处被反射并且被引导至彩色成分转换板35。
图11是示意性地描绘根据第二实施方式的彩色成分转换板35的实例配置的平面图。
虽然根据第二实施方式的彩色成分转换板35的基本配置与第一实施方式相同，但是如图11中所图解的，在由箭头指示的转动方向中(在该实施例中，逆时针方向)，除了透射蓝色成分的光的第一区域(B)、透射绿色成分的荧光并且吸收或反射红色成分的荧光的第二区域(G)和透射红色成分的荧光并且吸收或反射绿色成分的荧光的第三区域(R)之外，吸收或反射蓝色成分的光的第四区域(Y)在通过在转动方向中分开而形成的用于彩色成分时分的转动圆盘上形成。在该实例中，第四区域(Y)在转动方向上在第一区域(B)和第二区域(G)之间形成。
被引导至彩色成分转换盘35的蓝色成分(B)的光经过彩色成分转换盘35的第一区域(B)并被引导至光隧道17。经过彩色成分转换盘35的蓝色成分(B)的光被注入光隧道17并且成为均匀光，并且然后，通过透镜25和镜27注入至图像形成盘13，并且通过投影透镜单元28投影在屏幕上。
接下来，将描述当发射红色成分(R)、绿色成分(G)和黄色成分(Y)的光时的根据第二实施方式的光路。
自光源单元1输出的蓝色成分(B)的激光L由聚光透镜1c聚光并聚焦在光路转换板3的近似一个点上，并且经过光路转换板3上的透明区域3b。经过光路转换板3上的透明区域3b的蓝色成分(B)的激光L当经过透射漫射板31时成为漫射光，并且其后，通过透镜11被引导至第一分色镜33。第一分色镜33具有透射蓝色成分的光的功能和反射除了蓝色成分之外的彩色成分的荧光的功能。因此，被引导至第一分色镜33的蓝色成分的光经过第一分色镜33并被引导至磷轮5。
在第二实施方式中，通过布置透射漫射板31，来自光源单元1的激光L由透射漫射板31漫射，然后被发射至随后阶段的光学部件，比如透镜11、磷轮5等。因此，与其中非漫射状态的激光L被直接发射的情况相比，可以防止由于将聚焦光在一个点上而引起的温度升高造成的透镜11或磷轮5的损坏等。
当蓝色成分的光被发射至磷轮5时，生成包括红色成分(R)和绿色成分(G)二者的黄色成分(Y)的荧光。黄色成分(Y)的荧光由透镜14聚光，并且其后，在第一分色镜33处反射并被引导至第二分色镜34。被引导至第二分色镜34的黄色成分(Y)的荧光经过第二分色镜34并被引导至彩色成分转换板35。
通过经过彩色成分转换板35的第二区域(G)，从自磷轮5输出并被引导至彩色成分转换板35的黄色成分(Y)的荧光去除红色成分，并且仅绿色成分的光经过彩色成分转换板35并被引导至为光输出单元的实例的光隧道17。因此，绿色成分(G)的光被注入光隧道17并成为均匀光，其后，通过透镜25和镜27被注入至图像形成盘13，并且通过投影透镜单元28投影在屏幕上。
而且，通过经过彩色成分转换板35的第三区域(R)，从黄色成分(Y)的荧光去除绿色成分，并且仅红色成分的光经过彩色成分转换板35并被引导至为光输出单元的实例的光隧道17。因此，红色成分(R)的光被注入光隧道17并成为均匀光，其后，通过透镜25和镜27被注入至图像形成盘13，并且通过投影透镜单元28投影在屏幕上。
而且，通过使黄色成分(Y)的荧光经过彩色成分转换板35的第四区域(Y)，包含绿色成分(G)和红色成分(R)的黄色成分(Y)的光经过彩色成分转换板35并被引导至为光输出元件的实例的光隧道17。因此，黄色成分(Y)的光被注入光隧道17并成为均匀光，其后，通过透镜25和镜27被注入至图像形成盘13，并且通过投影透镜单元28投影在屏幕上。
在反射漫射板8由于老化退化、来自外界的冲击或振动等而坏掉或跌落的事件发生时，来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行保持非漫射状态的事件可能发生。但是，同样在第二实施方式中，不存在输出光路，在输出光路中来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行至光隧道17。因此，根据第二实施方式，即使反射漫射板8由于老化退化、来自外界的冲击或振动等而坏掉或跌落的事件发生，保持非漫射状态的激光L不从光隧道17发射至外部。而且，以与第一实施方式相同的方式，由于在保持非漫射状态的来自光源单元的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行至的目的地处布置吸收构件19，可靠地防止保持非漫射状态的激光L从除了光隧道17之外的部分(罩中的间隙、通风孔等)发射至外部。
同样在第二实施方式中，代替吸收构件19，可以使用另一激光防漏泄装置，比如漫射板22或使用照明***罩20的一部分的构件。而且，与在变型中一样，可以采用其中安装光传感器23或紧急关闭电路24的配置。
[第三实施方式]
接下来，将描述又另一实施方式(在下文中，称为“第三实施方式”)，在该实施方式中根据本发明的光照射设备被用作为图像显示装置的实例的投影仪的光照射设备。
由于第三实施方式的基本配置与第二实施方式相同，因此在下面将主要地描述与第二实施方式的区别。
图12是描绘根据第三实施方式的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。而且，图13是示意性地描绘根据第三实施方式的彩色成分/光路转换板41的实例配置的平面图。
如图13中所图解的，根据第三实施方式的彩色成分/光路转换板41由用于光路时分的转动圆盘形成，该转动圆盘具有在由箭头指示的转动方向(在该实施例中，逆时针方向)中分开的蓝色成分透明区域41a、红色成分透明区域41b、绿色成分透明区域41c和黄色成分透明区域41d。蓝色成分透明区域可以由透明玻璃或切口形成。任何其他的区域41b、41c、41d反射蓝色成分(B)。其他的区域41b、41c、41d的每个由仅透射红色成分(R)、绿色成分(G)或黄色成分的分色镜形成。根据第三实施方式的彩色成分/光路转换板41被等分为四个区域41a、41b、41c和41d(弧角(segment angle)是90°)。但是，各自区域的角度不限于此。根据使用光照射设备的投影仪的颜色设计，可以选择弧角的最佳值。
将描述当发射蓝色成分(B)的光时的根据第三实施方式的光路。自光源单元1输出的蓝色成分(B)的激光L由聚光透镜1c聚光并聚焦在彩色成分/光路转换板41的近似一个点上。被引导至彩色成分/光路转换板41的蓝色成分(B)的激光L经过彩色成分/光路转换板41上的蓝色成分透明区域41a，并且其后，通过透镜7被引导至反射漫射板8，并且由反射漫射板8反射和漫射，并且其后，在反射镜42处反射并被引导至分色镜43。分色镜43具有反射蓝色成分的光的功能和透射除了蓝色成分之外的彩色成分的荧光的功能。因此，被引导至分色镜43的蓝色成分的光在分色镜43处被反射并且经由透镜16被引导至光隧道17。然后，蓝色成分的光被注入光隧道17并成为均匀光，其后，通过透镜25和镜27被注入至图像形成盘13，并且通过投影透镜单元28投影在屏幕上。
接下来，将描述当发射红色成分(R)、绿色成分(G)和黄色成分(Y)的光时的根据第三实施方式的光路。
自光源单元1输出的蓝色成分(B)的激光L由聚光透镜1c聚光并聚焦在彩色成分/光路转换板41的近似一个点上，并在彩色成分/光路转换板41上的红色成分透明区域41b处反射，并穿过透镜44、透射漫射板45和透镜46被引导至磷轮5。同样在第三实施方式中，通过以与第二实施方式相同的方式布置透射漫射板45，来自光源单元1的激光L由透射漫射板31漫射，然后，被发射至随后阶段的光学部件，比如透镜46、磷轮5等。因此，与其中非漫射状态的激光L被直接发射的情况相比，可以防止由于聚焦光在一个点上而引起的温度升高造成的透镜46或磷轮5的损坏等。
当蓝色成分的光被发射至磷轮5时，生成包含红色成分(R)和绿色成分(G)二者的黄色成分(Y)的荧光。黄色成分(Y)的荧光经过透镜44、透射漫射板45和透镜46并被引导至彩色成分/光路转换板41。当经过彩色成分/光路转换板41上的红色成分透明区域41b时，从黄色成分(Y)的荧光去除除了红色成分之外的彩色成分。因此，红色成分的光经过透镜47，被引导至分色镜43，经过分色镜43，并被引导至光隧道17。然后，红色成分的光被注入光隧道17并且成为均匀光，并且然后，通过透镜25和镜27注入至图像形成盘13，并且通过投影透镜单元28投影在屏幕上。
而且，当经过彩色成分/光路转换板41上的绿色成分透明区域41c，从黄色成分(Y)的荧光去除除了绿色成分之外的彩色成分，并且绿色成分的光通过透镜47被引导至分色镜43。然后，绿色成分的光经过分色镜43，被引导至光隧道17，被注入光隧道17并成为均匀光，并且其后，通过透镜25和镜27被注入至图像形成盘13，并且通过投影透镜单元28投影在屏幕上。
而且，当黄色成分(Y)的荧光经过彩色成分/光路转换板41上的黄色成分透明区域41d时，去除除了黄色成分之外的彩色成分，黄色成分的光通过透镜47被引导至分色镜43。然后，黄色成分的光经过分色镜43，被引导至光隧道17，被注入光隧道17并成为均匀光，其后，通过透镜25和镜27被注入至图像形成盘13，并且通过投影透镜单元28投影在屏幕上。
在反射漫射板8由于老化退化、来自外界的冲击或振动等而坏掉或跌落的事件发生时，来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行保持非漫射状态的事件可能发生。但是，同样在第三实施方式中，不存在输出光路，在输出光路中来自光源单元1的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行至光隧道17。因此，根据第三实施方式，即使反射漫射板8由于老化退化、来自外界的冲击或振动等而坏掉或跌落的事件发生，保持非漫射状态的激光L不从光隧道17发射至外部。而且，以与第一和第二实施方式相同的方式，由于在保持非漫射状态的来自光源单元的激光L在根据反射漫射板8的光漫射位置(即，反射漫射板8的安装位置)处直行至的目的地处布置吸收构件19，可靠地防止保持非漫射状态的激光L从除了光隧道17之外的部分(罩中的间隙、通风孔等)发射至外部。
同样在第三实施方式中，代替吸收构件19，可以使用另一激光防漏泄装置，比如漫射板22或使用照明***罩20的一部分的构件。而且，与在变型中一样，可以采用其中安装光传感器23或紧急关闭电路24的配置。
在此，在第三实施方式中，不设置在第一或第二实施方式中设置的彩色成分转换板10、35。这是因为彩色成分/光路转换板41具有彩色成分转换板10、35的功能。因此，除了减少部件的数目和成本降低之外，可以实现空间节约并且可以提供小尺寸的光照射设备。而且，如在第一和第二实施方式中，在其中光路转换板3和彩色成分转换板10、35被分别设置的配置中，在光路转换板3和彩色成分转换板10、35之间需要转动同步控件。但是，根据第三实施方式，这样的转动同步控件是不必要的，并且控件可以被简化。
而且，在第三实施方式中，可以交换和布置反射漫射板8和反射镜42。在这种情况下，根据反射漫射板8和反射镜42之间的布置的交换，可以改变吸收构件19的安装位置。
而且，在第三实施方式中，不但反射漫射板8而且反射镜42可以由反射漫射板形成。在这种情况下，对于蓝色成分的光，可以获得更大的漫射效果。甚至当在反射镜42的位置处布置的第二反射漫射板跌落等时，待要注入至第二反射漫射板的光已经由反射漫射板8漫射，并且在由于第二反射漫射板的跌落等光直行至的目的地处不必须布置激光防漏泄装置比如吸收部件19。
而且，在第三实施方式中，彩色成分/光路转换板41上的红色成分透明区域41b、绿色成分透明区域41c和黄色成分透明区域41d的反射表面可以充当反射漫射表面。因此，由于透射漫射板45变得不必要，部件的数目减少，可以实现光照射设备的成本降低和尺寸减小。
[第一参照实例]
接下来，将描述在为图像显示装置的实例的投影仪中使用的光照射设备的参照实例(在下文中，本参照实例被称为“第一参照实例”)。
由于第一参照实例的基本配置与第二实施方式相同，因此在下面将主要地描述与第二实施方式的区别。
图14是描绘根据第一参照实例的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。而且，图15是示意性地描绘根据第一参照实例的光路转换板51的实例配置的平面图。
如图15中所图解的，根据第一参照实例的光路转换板51由用于光路时分的转动圆盘形成，该转动圆盘具有在转动方向中分开的反射漫射区域51a和透射区域51b。根据第一参照实例的反射漫射区域51a由与上面描述的反射漫射板8相同的反射漫射构件形成。
由于根据第一参照实例的光路转换板51中的反射漫射区域51a由反射漫射构件形成，因此可以省略在第二实施方式中设置的反射漫射板8，并且代替反射漫射板8，安装不提供光漫射功能的一般反射镜52。毋庸置疑，可以代替反射镜52布置反射漫射板8。在这种情况下，对于蓝色成分的光，可以获得更大的漫射效果。而且，在这种情况下，甚至当代替反射镜52布置的反射漫射板8跌落等时，待注入至反射漫射板8的光已经由光路转换板51上的反射漫射区域51a漫射，并且在由于反射漫射板8的跌落等光直行至的目的地处不必须布置激光防漏泄装置比如吸收部件19。
而且，在第一参照实例中，为了漫射光路转换板51上反射漫射区域51a中的蓝色成分的激光L，用蓝色成分的激光L照射的反射漫射部分根据光路转换板51的转动暂时地改变。根据漫射激光的部分的暂时改变，屏幕上的照度分布随着时间变化。结果，投影图像的不均匀性被暂时地平均，并且可以获得均匀图像。因此，与其中相同部分总是用蓝色成分的激光L照射的情况比如第二实施方式中的反射漫射板8相比，可以增强使图像均匀的效果。结果，可以使获得均匀图像所需要的漫射角更小，在不引起效率退化——其由于随后的光学***的增加——或漫射光渐晕的情况下，可以形成照明光学***。因此，可以设置照明光学***，其是小的并且具有高的效率，同时获得均匀图像。
[第二参照实例]
接下来，将描述在为图像显示装置的实例的投影仪中使用的光照射设备的另一个参照实例(在下文中，本参照实例被称为“第二参照实例”)。
由于第二参照实例的基本配置与第一参照实例相同，因此在下面将主要地描述与第一参照实例的区别。
图16是描绘根据第二参照实例的光照射设备的一部分的实例配置的示意图。而且，图17是示意性地描绘根据第二参照实例的光路转换板61的实例配置的平面图。
如图17中所图解的，根据第二参照实例的光路转换板61由用于光路时分的转动圆盘形成，该转动圆盘具有在转动方向中分开的反射漫射区域61a和透射漫射区域61b。根据第二参照实例的反射漫射区域51a由与上面描述的反射漫射板8相同的反射漫射构件形成。根据第二参照实例的透射漫射区域61b由与上面描述的透射漫射板31相同的透射漫射构件形成。
由于根据第二参照实例的光路转换盘61中的透射漫射区域61b由透射漫射构件形成，因此可以省略在第一参照实例中设置的透射漫射板31。因此，减少了部件的数目，可以实现光照射设备的成本降低和尺寸减小。
在第二参照实例中，光路转换板61中的反射漫射区域61a和透射漫射区域61b的漫射表面设置在相同的表面侧上。但是，不限于此，例如，设置有反射漫射区域61a和透射漫射区域61b的光路转换板61可以通过以下步骤制造：制备板，在该板中一个表面是漫射表面并且另一表面经受增透(AR)涂层(anti-reflection coating)或反射涂层(reflectioncoating)，切割经受涂层的板，和将板彼此粘结。在这种情况下，可以任意地选择透射漫射表面的前面和后面。
而且，在根据第二参照实例的光路转换板61中的透射漫射区域61b中，仅一个表面充当漫射表面。但是，两个表面可以都充当漫射表面。因此，由于激光L经过漫射表面两次，可以增强漫射效果。
在实施方式和参照实例中，任何将入射光转变为漫射光并反射所述光的参照漫射构件可以具有如此配置：其中用于透射和漫射光的光透射漫射层在光反射表面上形成，如图4和5中所图解的。
实施方式、变型和参照实例是实施例，并且具体的效果通过本发明的如下方面的每一个实现：
(方面A)
方面A是，在光照射设备中，所述光照射设备包括激光源比如用于发射激光L的激光二极管1a；和用于将由激光源发射的激光L转变为漫射光的光漫射构件，并且其经由包含如此光路的输出光路或者两个或多个输出光路——由光漫射构件转变的光经过所述光路——从光输出单元比如光隧道17发射基于由激光源发射的激光的光至外部，光漫射构件是漫射光路改变构件比如反射漫射板8，其将由激光源发射的激光转变为漫射光并且改变光路，输出光路不包括如此光路：在该光路上朝向漫射光路改变构件发射的激光在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行并且朝向光输出单元前进。
根据方面A，即使在激光的光路上布置的漫射光路改变构件(或光漫射构件)跌落或坏掉并且保持非漫射状态的激光在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行，激光不行进至光输出单元。因此，可以防止激光直接地从光输出单元发射至外部。
(方面B)
方面B是，在上面描述的方面A中，在朝向漫射光路改变构件发射的激光在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行至的目的地处，包括激光防漏泄装置比如吸收构件19、漫射板22或照明***罩20，其防止激光漏泄至设备的外部保持非漫射状态。
根据方面B，当激光在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行保持非漫射状态时，可靠地防止保持非漫射状态的激光L从除了光输出单元之外的部分(罩中的间隙、通风孔等)发射至外部。
(方面C)
方面C是，在上面描述的方面B中，激光防漏泄装置是使激光衰减的激光衰减构件，比如吸收构件19。
根据方面C，可以防止高强度激光漏泄至外部。
(方面D)
方面D是，在上面描述的方面B中，激光防漏泄装置是使激光漫射的激光漫射构件，比如漫射板22。
根据方面D，由于漏泄至外部的光是漫射光，因此即使一部分光漏泄至外部，可以减少问题。
(方面E)
方面E包括——在上面描述的方面A到D的任一个中，检测激光的激光检测装置比如光传感器23，所述激光在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行。
根据方面E，当在激光的光路上布置的漫射光路改变构件跌落或坏掉并且保持非漫射状态的激光在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行时，光可以被检测。因此，可以执行用于使激光源的输出停止或报告给使用者的处理操作。
(方面F)
方面F使用——在上面描述的方面E中，温度检测装置作为激光检测装置。
根据方面F，可以容易地检测在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行的激光。
(方面G)
方面G包括——在上面描述的方面E或F中，激光停止控制装置比如紧急关闭电路24，当激光检测装置检测到激光时，该激光停止控制装置使激光源的激光的发射停止。
因此，可以可靠地防止激光漏泄至外部保持非漫射状态。
(方面H)
方面H是，在上面描述的方面A到G的任一个中，漫射光路改变构件由反射漫射构件形成，所述反射漫射构件将由激光源发射的激光转变为漫射光并反射所述激光。
根据方面H，与通过折射激光改变光路的构件相比，漫射光路改变装置可以更加容易地形成。
(方面I)
方面I是，在上面描述的方面H中，反射漫射构件是如此构件：在该构件中透射和漫射激光的光透射漫射层在光反射表面上形成。
根据方面I，注入至光透射漫射层的激光在光反射表面处反射直到从光透射漫射层输出，漫射成形可以在光透射漫射层上的单个漫射表面上进行两次。因此，对于激光，在单个漫射表面上可以获得高的漫射性能。而且，由于光反射表面可以形成为平面，因此可以获得高的反射率。
(方面J)
方面J包括——在上面描述的方面I中，波长转变构件比如磷轮5，其接收来自激光源的激光并且从而发射与该激光不同的另一波长带的光；第一输出光路，用于通过反射漫射构件反射和漫射由激光源发射的激光和在不通过波长转变构件的情况下朝向光输出单元引导激光；和第二输出光路，利用由激光源发射的激光照射波长转变构件和朝向光输出单元引导从波长转变构件发射的另一波长带的光。
根据方面J，由于在发射许多波长带的光照射设备中，来自激光源的激光可以在不进行波长转变的情况下作为漫射光发射，因此可以使得配置简单。在这种情况下，当在光路上布置的光漫射构件是光透射的时，如果光漫射构件跌落或坏掉，则激光从光输出单元发射至外部保持非漫射状态。根据方面J，由于在光路上布置的光漫射构件是漫射光路改变构件，因此可以抑制激光从光输出单元发射至外部保持非漫射状态。
(方面K)
方面K是包含根据上面描述的方面A到J的任一个的光照射设备的图像显示装置，比如投影仪；照明光学***比如聚光透镜25或反射镜26、27，其将从光照射设备发射的光转移至图像形成构件比如图像形成板13；和投影光学***比如投影透镜单元28，其放大和投影在图像形成构件中形成的图像。
根据方面K，即使在激光的光路上布置的漫射光路改变构件(光学漫射构件)跌落或坏掉并且激光在根据漫射光路改变构件的光漫射位置处直行保持非漫射状态，抑制从光输出单元直接发射激光至外部并且可以提供更安全的图像显示装置。
分配给实施方式和参照实例的顺序号1、2......不代表优选实施方式和优选参照实例的顺序。
如上面所描述，公开的光照射设备和设置其的图像显示设备通过实施方式、变型和参照实例解释。但是，本发明不限于上面描述的实施方式。不言而喻，可以进行各种变型和修改而不背离本发明的范围。
本发明基于2014年2月17日向日本专利局提交的日本优先权申请号2014-027911，该日本优先权申请号2014-027911的全部内容在此通过引用并入。
[附图标记列表]
1 光源单元
1a 激光二极管
3 光路转换板
3a 反射区域
3b 透射区域
5 磷轮
8 反射漫射板
8a 光透射漫射层
8b 基材
8 反射漫射板
9 分色镜
10、35 彩色成分转换板
13 图像形成盘
17 光隧道
19 吸收构件
20 照明***罩
22 漫射板
23 光传感器
24 紧急关闭电路
28 投影透镜单元
29 投影***罩
31 透射漫射板
41 彩色成分/光路转换板
41a 蓝色成分透射区域
41b 红色成分透射区域
41c 绿色成分透射区域
41d 黄色成分透射区域
45 透射漫射板
51 光路转换板
51a 反射漫射区域
51b 透射区域
61 光路转换板
61a 反射漫射区域
61b 透射漫射区域

Claims (11)

1.光照射设备，其包括：
激光源，其配置为发射激光；和
光漫射构件，其配置为将所述激光转变为漫射光，
其中基于所述激光的光经由包含所述漫射光经过的光路的输出光路或者两个或多个输出光路从光输出单元发射至外部，
其中所述光漫射构件包括漫射光路改变构件，其配置为将所述激光转变为所述漫射光并改变光路，和
其中所述输出光路不包括如此光路：在所述光路中朝向所述漫射光路改变构件发射的激光在根据所述漫射光路改变构件的光漫射位置处直行以朝向所述光输出单元前进。
2.根据权利要求1所述的光照射设备，
其中在朝向所述漫射光路改变构件发射的激光在根据所述漫射光路改变构件的所述光漫射位置处直行至的目的地处，布置用于防止所述激光漏泄至所述光照射设备的外部保持非漫射状态的激光防漏泄装置。
3.根据权利要求2所述的光照射设备，
其中所述激光防漏泄装置包括配置为使所述激光衰减的激光衰减构件。
4.根据权利要求2所述的光照射设备，
其中所述激光防漏泄装置包括配置为使所述激光漫射的激光漫射构件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光照射设备，进一步包括：
激光检测装置，其用于检测在根据所述漫射光路改变构件的所述光漫射位置处直行的激光。
6.根据权利要求5所述的光照射设备，
其中所述激光检测装置包括温度检测装置。
7.根据权利要求5或6所述的光照射设备，进一步包括
激光停止控制装置，其用于当所述激光检测装置检测到激光时，停止所述激光源的激光发射。
8.根据权利要求1-7任一项所述的光照射设备，
其中所述漫射光路改变构件包括反射漫射构件，其配置为将由所述激光源发射的激光转变为漫射光并反射所述激光。
9.根据权利要求8所述的光照射设备，
其中在所述反射漫射构件中，配置为透射和漫射所述激光的光透射漫射层在光反射表面上形成。
10.根据权利要求9所述的光照射设备，进一步包括：
波长转变构件，其配置为通过接收来自所述激光源的激光发射与所述激光不同的另一波长带的光；
第一输出光路，其配置为通过所述反射漫射构件反射和漫射由所述激光源发射的激光，和在不通过所述波长转变构件的情况下朝向所述光输出单元引导所述激光；和
第二输出光路，其配置为利用由所述激光源发射的激光照射所述波长转变构件，和朝向所述光输出单元引导从所述波长转变构件发射的另一波长带的光。
11.图像显示设备，其包括：
根据权利要求1-10中任一项所述的光照射设备；
照明光学***，其配置为将从所述光照射设备发射的光转移至图像形成构件；和
投影光学***，其配置为放大和投影在所述图像形成构件中形成的图像。
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