CN113671779B - 光源装置及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供光源装置及投影装置。光源装置具备：荧光体板；在一方的面配置上述荧光体板的接合板；在上述接合板的另一方的面侧配置的散热部；以及热连接上述接合板和上述散热部且配置于上述接合板与上述散热部之间的导热层，上述导热层中的与上述荧光体板对应的区域的导热性比上述导热层中的与上述荧光体板对应的区域的周边的导热性低。

Description

光源装置及投影装置

本发明专利申请是申请日为2019年05月21日、申请号为201910424731.1、发明名称为“光源装置及投影装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

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

如今多使用作为将个人计算机的画面、视频图像、乃至基于存储于存储卡等的图像数据而得到的图像等投影至银幕的图像投影装置的数据投影仪。以往，这种投影仪主流上将高亮度的放电灯作为光源，但近年来，提出了具备使用了作为省电、长寿命、高亮度的半导体发光元件的激光二极管的光源装置的投影装置。

日本特开2013－187043号公报公开的光源装置具有由荧光体陶瓷等构成的荧光体层和设于荧光体层的射出光的射出侧的透明层，在荧光体层的与射出光的射出侧相反的一侧隔着接合部配置有放热基板。透明层由例如透明陶瓷、透明树脂形成，且相比空气，导热性更高。通过该透明层，能够使在荧光体层上的被来自固体光源的激励光照射的照射点产生的热有效地散放。

上述的透明层能够使由荧光体陶瓷等构成的荧光体层(荧光体板)的射出侧的散热量增大。但是，即使使荧光体板的射出侧的散热量增大来抑制荧光体板内的热应力，若在供荧光体板接合的接合板的表面和背面温度差大，则由于热膨胀，接合板产生弯曲。于是，存在产生荧光体板的破损、剥离等问题的情况。

本发明的目的在于提供降低了荧光体板的破损、剥离等的光源装置和具备该光源装置的投影装置。

发明内容

本发明的一方案为一种光源装置，其具备：

荧光体板；

在一方的面配置上述荧光体板的接合板；

在上述接合板的另一方的面侧配置的散热部；以及

热连接上述接合板和上述散热部且配置于上述接合板与上述散热部之间的导热层，

上述导热层中的与上述荧光体板对应的区域的导热性比上述导热层中的与上述荧光体板对应的区域的周边的导热性低。

本发明的另一方案为一种投影装置，其具备：

上述的光源装置；

被来自上述光源装置的光源光照射，形成图像光的显示元件；

将从上述显示元件射出的上述图像光投影至银幕的投影侧光学系；以及

控制上述显示元件和上述光源装置的投影装置控制部。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的投影装置的功能块的图。

图2是表示本发明的实施方式的投影装置的内部构造的俯视示意图。

图3中，图3(a)是本发明的实施方式的荧光体板部的从射出侧观察到的主视图，图3(b)是表示图3(a)的IIIb－IIIb截面的剖视图。

图4中，图4(a)是表示本发明的实施方式的接合板的热梯度的图，图4(b)是表示现有的荧光板装置的接合板的热梯度的图。

图5中，图5(a)是表示本发明的实施方式的变形例的荧光体板部的相当于图3(b)的剖视图，表示变形例1；图5(b)是表示本发明的实施方式的变形例的荧光体板部的相当于图3(b)的剖视图，表示变形例2。

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示投影装置10的投影装置控制部的功能电路块的图。投影装置控制部由控制部38、输入输出接口22、图像变换部23、显示编码器24、显示驱动部26等构成。

该控制部38掌管投影装置10内的各电路的动作控制，由CPU、固定地存储有各种装配等的动作程序的ROM及作为工作存储器使用的RAM等构成。

而且，通过该控制机构，从输入输出连接器部21输出的各种标准的图像信号经由输入输出接口22、***总线(SB)在图像变换部23被转换，以统一成适于显示的预定的格式的图像信号，然后输出至显示编码器24。

另外，显示编码器24将所输入的图像信号展开存储于视频RAM25，并且根据该视频RAM25的存储内容生成视频信号，输出至显示驱动部26。

显示驱动部26作为显示元件控制机构而发挥功能，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，从光源装置60射出的光束经由光学系向显示元件51照射，从而利用显示元件51的反射光形成光像，并经由投影侧光学系在未图示的银幕投影显示图像。此外，该投影侧光学系的可动透镜组235由透镜马达45进行用于变焦调整、焦点调整的驱动。

另外，图像压缩/解压部31进行如下存储处理：对图像信号的亮度信号及色差信号通过ADCT及霍夫曼编码等处理进行数据压缩，并以此写入设为装卸自如的存储介质的存储卡32。

进一步地，图像压缩/解压部31进行如下处理：在再生模式时，读出存储于存储卡32的图像数据，将构成一连串的动画的各个图像数据按照1帧单位解压，并将该图像数据经由图像变换部23输出至显示编码器24，基于存储于存储卡32的图像数据，可以进行动画等的显示。

而且，设于投影装置10的箱体的由主键及指示器等构成的键/指示器部37的操作信号直接发送至控制部38，来自遥控器的键操作信号被Ir接收部35接收，通过Ir处理部36解码而得到的编码信号输出至控制部38。

此外，在控制部38经由***总线(SB)连接有音声处理部47。该音声处理部47具备PCM音源等音源电路，投影模式及再生模式时，将音声数据模拟化，驱动扩音器48进行扩音放音。

另外，控制部38控制作为光源控制机构的光源控制电路41，该光源控制电路41以从光源装置60射出图像生成时要求的预定波段的光的方式对光源装置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独立地进行控制。

进一步地，控制部38对冷却风扇驱动控制电路43基于设于光源装置60等的多个温度传感器进行温度检测，并根据该温度检测的结果控制冷却风扇的转速。另外，控制部38对冷却风扇驱动控制电路43进行如下控制：通过定时器等，在投影装置10主体的电源断开后使冷却风扇继续旋转，或者根据温度传感器的温度检测结果使投影装置10主体的电源断开。

接下来，对该投影装置10的内部构造进行叙述。图2是表示投影装置10的内部构造的俯视示意图。在此，投影装置10的箱体形成为大致箱状，且具备上表面及下表面的面板、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，前后表示相对于投影装置10的银幕侧方向及光束的前进方向的前后方向。

投影装置10在中央部分具备光源装置60，在光源装置60的左侧方具备投影侧光学系220的透镜镜筒225。另外，投影装置10在透镜镜筒225与背面面板13之间具备DMD等显示元件51。投影装置10在显示元件51与背面面板13之间具备使显示元件51冷却的散热器191。进一步地，投影装置10在光源装置60的下方具备未图示的主控制电路基板。

光源装置60由射出绿色波段光的绿色光源装置80、射出红色波段光的红色光源装置120、射出蓝色波段光的蓝色光源装置300、以及导光光学系140形成。另外，绿色光源装置80由激励光照射装置70和荧光板装置100形成。

激励光照射装置70配置于投影装置10的左右方向的大致中央处的背面面板13附近。激励光照射装置70由两个作为半导体发光元件的蓝色激光二极管71构成。两个蓝色激光二极管71以光轴与背面面板13垂直的方式左右排列配置。而且，在蓝色激光二极管71与背面面板13之间配置有散热器81。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的射出光的指向性而将其变换成平行光的准直透镜73。另外，在散热器81与背面面板13之间配置有冷却风扇261。通过该冷却风扇261和散热器81冷却蓝色激光二极管71。

荧光板装置100通过来自激励光照射装置70的激励光照射而射出绿色波段的荧光。荧光板装置100配置于从激励光照射装置70射出的激励光的光路上且正面面板12的附近。荧光板装置100具备荧光体板部110和聚光透镜组111，荧光体板部110具备以与正面面板12平行的方式，也就是以与来自激励光照射装置70的射出光的光轴正交的方式配置的荧光体板101，聚光透镜组111将从激励光照射装置70射出的激励光的光束汇聚于荧光体板101，并且对从荧光体板部110向背面面板13方向射出的绿色波段的荧光光束进行聚光。关于荧光板装置100的荧光体板部110，后面叙述详情。此外，在荧光体板部110与正面面板12之间配置有冷却风扇261，通过该冷却风扇261冷却荧光板装置100等。

红色光源装置120具备红色光源121和汇聚来自红色光源121的射出光的聚光透镜组125。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。而且，红色光源装置120配置成，从红色光源装置120的红色光源121射出的红色波段光的光轴与从蓝色光源装置300射出的蓝色波段光的光轴及从荧光体板101射出并通过后述的第一分色镜141反射的绿色波段光的光轴交叉。进一步地，红色光源装置120具备配置于红色光源121的背面面板13侧的散热器130。在散热器130与正面面板12之间配置有冷却风扇261，通过该冷却风扇261及散热器130冷却红色光源121。

蓝色光源装置300配置于右侧面板14附近的投影装置10的前后方向大致中央位置。蓝色光源装置300配置有作为半导体发光元件的蓝色激光二极管301和为了提高来自蓝色激光二极管301的射出光的指向性而将其变换成平行光的准直透镜320。经由准直透镜320射出的来自蓝色激光二极管301的射出光的光轴以与正面面板12平行的方式朝向左侧面板15侧射出。从而，来自蓝色光源装置300的射出光与来自激励光照射装置70的射出光、来自荧光板装置100的射出光以及来自红色光源装置120的射出光正交。而且，在蓝色光源装置300的右侧面板14侧配置有散热器190。

在荧光板装置100的正面面板12侧的冷却风扇261与正面面板12之间，遍及从该冷却风扇261的正面面板12侧的位置到右侧面板14的附近的散热器190的正面面板12侧，配置有散热器135。而且，在右侧面板14的附近的散热器135与正面面板12之间配置有冷却风扇261。通过该冷却风扇261冷却散热器135、190。

而且，导光光学系140包括使红色、绿色、蓝色波段的光束汇聚的聚光透镜、变换各色波段的光束的光轴使形成同一光轴的反射镜、分色镜等。具体而言，在从蓝色光源装置300射出的蓝色波段光的光轴和从激励光照射装置70射出的蓝色波段光及从荧光板装置100射出的绿色波段光的光轴正交地交叉的位置配置有第一分色镜141，该第一分色镜141使蓝色波段光透过，对绿色波段光进行反射而将该绿色光的光轴向左侧面板15方向变换90度。通过第一分色镜141，从蓝色光源装置300射出的蓝色波段光的光轴和从荧光板装置100射出的绿色波段光的光轴成为同一光轴。

而且，在透过第一分色镜141的从蓝色光源装置300射出的蓝色波段光的光轴及被第一分色镜141反射的从荧光板装置100射出的绿色波段光的光轴和从红色光源装置120射出的红色波段光的光轴正交地交叉的位置配置有第二分色镜142，该第二分色镜142使蓝色波段光及绿色波段光透过，对红色波段光进行反射而将该红色光的光轴向左侧面板15方向变换90度。通过第二分色镜142，从蓝色光源装置300射出的蓝色波段光的光轴、从荧光板装置100射出的绿色波段光的光轴以及从红色光源装置120射出的红色波段光的光轴成为同一光轴。

在第二分色镜142的左侧面板15侧配置有漫射板144。通过漫射板144，各色波段光漫射。而且，在漫射板144的左侧面板15侧配置有微透镜阵列145。微透镜阵列145使各色波段光进一步漫射，并且使透过各微透镜阵列145的光重叠，使各波段光的强度分布均匀。

本实施方式的微透镜呈透镜形状，且将俯视横长矩形形状的两凸透镜呈格子状配列。而且，在微透镜阵列145的左侧面板15侧配置有聚光透镜147。聚光透镜147使透过微透镜阵列145的漫射均匀光汇聚成显示元件51的有效尺寸。这样，导光光学系140由第一分色镜141、第二分色镜142、漫射板144、微透镜阵列145、聚光透镜147形成。

在左侧面板15附近的背面面板13侧配置的光源侧光学系170设有光轴变换镜173、聚光透镜174。此外，聚光透镜174使从显示元件51射出的光汇聚而射入透镜镜筒225，因此为投影侧光学系220的结构要素之一。

来自光源装置60的射出光向配置于左侧面板15附近的光轴变换镜173射出。另一方面，在显示元件51的前方具备聚光透镜174。因此，被光轴变换镜173反射的光源光通过聚光透镜174有效地向显示元件51照射。

在显示元件51反射的光作为投影光通过投影侧光学系220向银幕射出。该投影侧光学系220的透镜镜筒225具备内置于透镜镜筒225的固定透镜组及可动透镜组235，并形成具备变焦功能的可变焦点型透镜。可动透镜组235以透镜马达为驱动源，可以进行变焦调整、焦点调整。

通过这样构成投影装置10，若从照射荧光板装置100的荧光体板101的激励光照射装置70以及红色光源装置120、蓝色光源装置300分别在不同时刻射出光，则红色、绿色以及蓝色各波段光经由导光光学系140及光源侧光学系170射入显示元件51，因此，投影装置10的显示元件51即DMD根据数据分时显示各色的光，从而能够向银幕投影彩色图像。

接下来，利用图3(a)、图3(b)，对荧光板装置100的荧光体板部110进行说明。图3(a)是从荧光体板部110的射出侧观察的图，图3(b)是图3(a)的IIIb－IIIb剖视图，且是从与图2的俯视同方向观察的图。荧光体板部110具备荧光体板101、接合板102、以及作为散热部的散热器103。

荧光体板101在图3(a)的主视中形成为大致正方形的矩形板状。荧光体板101能够通过在绿色荧光体使用透光性陶瓷粘合剂而形成。此外，荧光体板101也能够使用玻璃等无机材料、透明树脂粘合剂等形成。

接合板102在图3(a)的主视中形成为大致正方形的矩形板状。在接合板102的一方的面的大致中央位置通过钎焊等固定有荧光体板101。接合板102由铜、铝等构成的金属基材形成，供荧光体板101设置的一方的面通过银蒸镀等被进行了镜面加工。从而，当作为蓝色波段光的来自激励光照射装置70的激励光照射荧光体板101时，荧光体板101上的绿色荧光体被激励，从绿色荧光体全方位地射出绿色波段光。此时，朝向配置激励光照射装置70的方向即射出方向发出的荧光直接作为射出光而射出，向与射出方向相反的方向发出的荧光被进行了镜面加工的接合板102的面反射而向射出方向射出。

散热器103的荧光体板部110的射出方向侧的一方的面侧的面为矩形的平坦面。在图3(a)的主视中，散热器103的一方的面和接合板102的一方的面及另一方的面为同一形状。在散热器103的另一方侧形成有未图示的多个散热片。散热部除了散热器103外，也能够采用具备散热作用的其它装置(散热管等)。

接合板102的另一方的面与散热器103的一方的面之间形成有导热区域105。照射激励光时从荧光体板101发出的热从接合板102经由导热区域105传导至散热器103。具体而言，导热区域105由接合板102的边h1、h2和接合板102的另一方的面与散热器103的一方的面的间隙t1限定。而且，在本实施方式中，在导热区域105配置有导热层106。导热层106热连接接合板102和散热器103。导热层106形成为薄片状，紧贴接合板102的另一方的面和散热器103的一方的面而配置。

就导热层106而言，导热区域105中的与荧光体板101对应的区域由碳片106a形成，导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边由热敏片106b形成。本实施方式中，导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的碳片106a形成为比荧光体板101大某程度。在此，碳片106a相比热敏片106b，从接合板102向散热器103的方向的导热性更低。这样，导热层106通过组合导热性不同的材料而形成。因此，导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的导热性形成为比导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边的导热性低。

在此，碳片106a具有水平方向(与射出方向正交的方向、即与接合板102的一方的面、另一方的面平行的层内方向)的导热性比垂直方向(射出方向、即接合板102的一方的面、另一方的面的法线方向)的导热性高的性质。另一方面，热敏片106b在水平方向、垂直方向均具有同样的导热性。

这样形成的荧光体板部110当激励光照射荧光体板101上的激励光照射的照射点S时，发热。从荧光体板101发出的热经由接合板102传导至导热层106的碳片106a。碳片106a具有上述的性质，因此，经由接合板102传导至碳片106a的热中的一部分如箭头d1所示地沿垂直方向传递而传导至散热器103，但是，大部分的热如箭头d2、d3所示地沿水平方向传导。从碳片106a沿水平方向扩散的热传道至热敏片106b，并如箭头d4、d5所示地经由热敏片106b传导至散热器103而发散。

图4(a)、图4(b)表示接合板102内的热梯度(等温线)的示意图。

这样，若来自荧光体板101的发热散发，则如图4(a)所示，热从作为发热源的荧光体板101沿水平方向传导，因此接合板102的另一方的面的温度为接近接合板102的一方的面的温度，在接合板102的表面和背面，热梯度平缓。从而，荧光体板101的发热引起的接合板102的一方的面侧和另一方的面侧的水平方向的热膨胀导致的伸缩差变小，由此接合板102的弯曲的发生被抑制。

假如，在如以往一样地将荧光体板部110的导热层106全部由热敏片106b形成的情况下，如图4(b)所示，接合板102以荧光体板101为中心，在水平方向呈同心圆状产生热梯度，在垂直方向呈层状产生热梯度。于是，在接合板102的表面和背面产生热膨胀导致的伸缩差，从而产生接合板102的弯曲，引起荧光体板101的破损、剥离。

(变形例1)

接下来，对本发明的实施方式的变形例进行说明。图5(a)在导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的散热器103的一方的面形成矩形的凹部103a，在接合板102的另一方的面、含有凹部103a的散热器103的一方的面以紧贴的方式设有导热层106。此时，导热层106能够仅由热敏片106b形成。导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的热敏片106b形成为比导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边厚，因此导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的导热性形成为比导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边的导热性低。

(变形例2)

图5(b)在导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的散热器103的一方的面形成截面波状的连续的凹凸形状103b。而且，由热敏片106b均匀地形成的导热层106紧贴接合板102的另一方的面，与散热器103的一方的面上的凹凸形状103b点接触，与形成为平坦面的凹凸形状103b的周边(导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边)紧贴地面接触。本变形例中，导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的导热性也形成为比导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边的导热性低。

若与图5(b)的例相反地，将导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边的散热器103的一方的面形成为凹凸形状，将导热区域105中的与荧光体板101对应的区域形成为平坦面，凹凸形状和平坦面均紧贴导热层106进行面接触，则对于凹凸形状而言，作为导热层106的热敏片106b与散热器103的一方的面接触的面积增加，因此，该情况下也能够使导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的导热性形成为比导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边的导热性低。

另外，导热区域105的导热层106可以不紧贴接合板102的另一方的面、散热器103的一方的面的整个面，也可以在导热区域105的一部分形成有空间。

以上，根据本发明的实施方式，光源装置60具备荧光体板101、在一方的面配置荧光体板的接合板102、以及具有导热层106的导热区域，导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的导热性比导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边的导热性低。

由此，在导热区域105中的与荧光体板101对应的区域，从荧光体板101产生的热中的垂直方向的热的传导被阻碍，因此在接合板102的表面和背面，热梯度变得平缓，接合板102的表面和背面的热膨胀引起的伸缩差被抑制，从而接合板102的弯曲降低。因此，可降低激励光的照射导致的荧光体板101的破损、剥离等。

另外，能够使导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的水平方向的导热性比垂直方向的导热性高。由此，能够抑制接合板102的表面和背面的热膨胀导致的伸缩的差。

另外，导热层106能够通过组合导热性不同的材料而形成。由此，能够使接合板102的一方的面、散热器103的一方的面平坦地形成，因此，能够容易地制造接合板102、散热器103。

另外，导热层106用碳片106a形成导热区域105中的与荧光体板101对应的区域，用热敏片106b形成导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边。由此，能够将导热层106形成为一张薄板状，因此，能够提高荧光体板部110的装配性。

另外，导热层106的导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的厚度比导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的周边的厚度厚。另外，散热器103在作为对应于导热区域105中的与荧光体板101对应的区域的部位的一方的面形成连续的凹凸形状103b。由此，能够仅由热敏片106b等单一的材料形成导热层106，因此能够容易地制造导热层106。

另外，能够使用散热器103作为散热部。由此，能够采用具备可挤出成形的多个散热片的散热器103，因此能够使散热器103的制造容易。

另外，投影装置10具备光源装置60、显示元件51、投影侧光学系220以及投影控制部。由此，能够提供一种投影装置10，其具备降低激励光的照射导致的热应力的产生并降低荧光体板101的破损、剥离的光源装置60。

以上说明的实施方式作为例子而提出，并非意图限定发明的范围。这些新的实施方式可以通过其它各种方式实施，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、宗旨，并且包含于权利要求书记载的发明及其等效的范围。

Claims (12)

1.一种光源装置，其特征在于，具备：

导热层；

配置在上述导热层的一方的面上的接合板；以及

在上述接合板的与上述导热层相对的一方的面上配置的荧光体板，

上述导热层中的与上述荧光体板对应的区域的导热性比上述导热层中的与上述荧光体板对应的区域的周边的导热性低。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

具备在上述导热层的另一方的面侧配置的散热部，

上述散热部在上述导热层侧中的与上述荧光体板对应的区域形成有凹部，

上述导热层配置为紧贴包含上述凹部的上述散热部。

3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

具备在上述导热层的另一方的面侧配置的散热部，

上述散热部的对应于上述荧光体板的区域为连续的凹凸形状。

4.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

具备在上述导热层的另一方的面侧配置的散热部，

上述导热层的上述散热部侧的与上述荧光体板对应的区域为连续的凹凸形状。

5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

上述导热层仅由热敏片形成。

6.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，

上述导热层仅由热敏片形成。

7.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，

上述导热层仅由热敏片形成。

8.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，

上述导热层仅由热敏片形成。

9.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，

上述散热部为散热器。

10.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，

上述散热部为散热器。

11.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，

上述散热部为散热器。

12.一种投影装置，其特征在于，具备：

权利要求1～11中任一项所述的光源装置；

被来自上述光源装置的光源光照射，形成图像光的显示元件；

将从上述显示元件射出的上述图像光投影至银幕的投影侧光学系；以及

控制上述显示元件和上述光源装置的投影装置控制部。

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