CN114594652B - 光源设备和投影设备 - Google Patents

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Abstract

一种光源设备包括光源、多个波长转换单元以及多个光学***。所述多个波长转换单元各自包含波长转换区域，波长转换区域被配置为接收从光源发射的光并发射波长与接收到的光的波长不同的光。所述多个光学***被配置为形成所述多个波长转换单元的波长转换区域的图像。光源被配置为在相同的定时用光照射波长转换单元。所述多个光学***被配置为使所述多个波长转换单元的波长转换区域的图像彼此相邻或彼此叠加。

Description

光源设备和投影设备
技术领域
本发明涉及光源设备和投影设备。
背景技术
被配置为放大和投影各种图像的投影仪(图像投影设备)最近已被广泛使用。投影仪是一种将从光源发出的光会聚(condense)到诸如数字镜面设备(DMD)或液晶元件之类的空间光调制元件(图像显示元件)并在屏幕上将来自空间光调制元件的基于视频信号被调制的发射光(反射光)显示为彩色图像的设备。
常规的投影仪(其主要采用具有高辉度的超高压汞灯等)寿命短并且需要经常维护。而且，考虑到环境方面，需要抑制有害物质汞的使用。因此，投影仪已开始使用固态光源，诸如激光光源或发光二极管(LED)光源。激光光源或LED光源由于其单色性而具有长寿命和高色彩再现性。因此，包括超高压汞灯的投影仪未来将只用于特殊用途，大部分商用投影仪会被包括固态光源的投影仪所取代。
顺便提及，投影彩色图像要求具有至少三种基色的照明光源。所有这些颜色都可以由激光光源生成；但是，这不是优选的，因为绿色激光和红色激光的发光效率低于蓝色激光。因此，在主要采用的方法中，用蓝色激光作为激发光照射荧光体，并且从具有在荧光体中转换的波长的荧光生成红光和绿光。
另一方面，由于数十瓦的激发光被会聚并用其照射荧光体，因此效率降低并且由于烧坏或温度升高而发生随时间的改变。鉴于此，开发了在圆板上形成荧光体层并使这个圆板旋转以使用激发光的照射位置不集中在一点的技术。但是，这种技术不足以用更亮的光源设备执行投影。作为解决这个问题的方法之一，已经开发了使用更多荧光轮并将从这些荧光轮发射的荧光组合的技术(例如，参见日本未审查的专利申请公开No.2019-184628)。
在使用荧光体的方法中，可以使用从荧光体发射的荧光的波长颜色(例如，黄色和绿色)和光源(例如，蓝色光源或红色光源)的原始颜色。在这种情况下，可以实现光源设备的大幅尺寸减小的DLP(注册商标)单芯片方法存在切换颜色时发生损失的问题。
本发明是鉴于上述问题而做出的，并且其目的在于提供能够以光源的更高光使用效率发射更明亮的光的光源设备和投影设备。
发明内容
根据本发明的一方面，一种光源设备包括光源、多个波长转换单元和多个光学***。多个波长转换单元各自包括波长转换区域，该波长转换区域被配置为接收从光源发射的光并发射波长与接收到的光的波长不同的光。多个光学***被配置为形成多个波长转换单元的波长转换区域的图像。光源被配置为在相同的定时用光照射波长转换单元。多个光学***被配置为使多个波长转换单元的波长转换区域的图像彼此相邻或叠加。
本发明的一方面提供了可以提高光源的光使用效率并且可以发射更明亮的光的效果。
附图说明
图1A是根据第一实施例的投影设备的示意性结构图；
图1B是图示根据第一实施例的投影设备的光源设备的结构的一个示例的图；
图2是图示根据第一实施例的光源设备中的波长转换元件的结构的一个示例的图；
图3是图示根据第一实施例的光源设备的结构的一个示例的示意图；
图4是图示根据第一实施例的光源设备中的波长转换光源单元的结构的一个示例的示意图；
图5A至5C是用于描述根据第一实施例的光源设备的基本特征部分的一个示例的图；
图6是用于描述根据第一实施例的光源设备中使波长转换元件的光照射定时同步的操作的示例的图；
图7A是用于描述根据第一实施例的来自第一和第二光源单元的激发光的输出驱动定时、波长转换元件的旋转信号的输出定时以及从投影设备中的波长转换元件发射的荧光的光发射定时的一个示例的图；
图7B是用于描述根据第一实施例的投影设备中的波长转换元件的旋转信号的输出定时和从波长转换元件发射的荧光的光发射定时的一个示例的图；
图7C是用于描述根据第一实施例的投影设备中的波长转换元件的旋转信号的输出定时和从波长转换元件发射的荧光的光发射定时的一个示例的图；
图8A是用于描述根据第一实施例的其中投影设备中波长转换元件的边界通过照射光斑的图案的一个示例的图；
图8B是用于描述根据第一实施例的其中投影设备中波长转换元件的边界通过照射光斑的图案的一个示例的图；
图8C是用于描述根据第一实施例的其中投影设备中波长转换元件的边界通过照射光斑的图案的一个示例的图；
图8D是用于描述根据第一实施例的其中投影设备中波长转换元件的边界通过照射光斑的图案的一个示例的图；
图9是用于描述根据第一实施例的投影设备中的波长转换元件的激发光的光斑尺寸的图；
图10是图示根据第一修改的光源设备中的波长转换元件的结构的一个示例的图；
图11是图示在根据第二实施例的投影设备中第一波长转换区域的图像和第二波长转换区域的图像彼此完全重叠的情况下为光均化元件形成图像的一个示例的图；
图12A是图示根据第三实施例的光源设备中的荧光轮的结构的一个示例的图；
图12B是图示根据第一示例的光源设备中的荧光轮的结构的一个示例的图；
图12C是图示根据第一示例的光源设备中的荧光轮的结构的一个示例的图；
图12D是图示根据第一示例的光源设备中的荧光轮的结构的一个示例的图；
图13是用于描述根据第四实施例的光源设备中的波长转换光的图像的形成过程的一个示例的图；
图14是图示根据第五实施例的光源设备的结构的一个示例的图；
图15A和15B是用于描述根据第五实施例的投影设备中的第一和第二激发光源的激发光的输出驱动定时和从波长转换元件发射的荧光的光发射定时的示例的图；
图16是图示根据第六实施例的光源设备的结构的一个示例的图；
图17A和17B是用于描述根据第六实施例的光源设备中来自激发光源的激发光的输出光驱动定时和从波长转换元件发射的荧光(例如，蓝色或红色激光)的光发射定时的示例的图；
图18是用于描述根据一个实施例的光源设备的波长转换区域的图像的形成方法的示例的图；以及
图19是用于描述根据一个实施例的光源设备的波长转换区域的图像的形成方法的一个示例的图。
附图旨在描绘本发明的示例性实施例并且不应当被解释为限制其范围。在各个附图中，完全相同或相似的附图标记表示完全相同或相似的部件。
具体实施方式
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。
如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。
在描述附图中所示的优选实施例时，为了清楚起见，可以采用特定术语。但是，本专利说明书的公开内容并不旨在限于如此选择的特定术语，并且应该理解的是，每个特定元素包括具有相同功能、以类似方式操作并实现相似结果的所有技术等同物。
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。
下文中参考附图对光源设备和投影设备的实施例进行详细描述。
第一实施例
图1A是根据第一实施例的投影设备的示意性结构图。根据本实施例的投影设备1是例如投影仪，并且包括壳体10、光源设备20、光均化(homogenize)元件30、照明光学***40、图像形成元件(图像显示元件)50，以及投影光学***60。
壳体10容纳光源设备20、光均化元件30、照明光学***40、图像形成元件50和投影光学***60。
光源设备20发射具有与RGB的相应颜色对应的波长的光。下面详细描述光源设备20的内部结构。
光均化元件30通过混合来均化从光源设备20发射的光。光均化元件30的示例包括组合四个反射镜的光隧道、棒状积分器和蝇眼透镜。
照明光学***40用由光均化元件30均化的光基本上均匀地照亮图像形成元件50。例如，照明光学***40包括一个或多个透镜或一个或多个反射表面。
图像形成元件50包括例如诸如数字微镜设备(DMD)、透射型液晶面板或反射型液晶面板之类的光阀。图像形成元件50通过调制从照明光学***40发射的光(来自光源设备20的光源光学***的光)来形成图像。即，图像形成元件50用作空间调制器的一个示例，该空间调制器通过为由光源设备20形成的图像的每个像素打开和关闭光来形成图像。
投影光学***60放大由图像形成元件50形成的图像并将图像投影到屏幕(投影表面)70。投影光学***60例如包括一个或多个透镜。
图1B是图示根据第一实施例的投影设备的光源设备的结构的一个示例的图。根据本实施例的光源设备20包括波长转换光源单元A和B。虽然下面描述波长转换光源单元A的结构，但波长转换光源单元B也具有相似的结构。
波长转换光源单元A包括由2*4个半导体激光器LD1和LD2构成的第一光源单元。从第一光源单元(光源的一个示例)发射的光(光线、光源光)被会聚到准直透镜CL并且通过会聚元件L1和L2的光学***被引导到分色镜DM。被引导到分色镜DM的光源光被分色镜DM反射并用其照射在基板C上形成的波长转换元件(例如，荧光体，波长转换单元的一个示例)F1的第一波长转换区域A1。
通过光源光的到达而获得的波长转换元件F1的波长转换区域(第一波长转换区域A1)上的图像通过例如光学元件L3和L4以及反射镜M1和M2以图像形成关系在共轭位置处形成。共轭位置是形成在图1B中所示的第一波长转换区域A1处存在的波长转换光的图像(第一波长转换光的图像)的位置。在此，波长转换光是其波长由波长转换元件F1转换的光。
另一方面，与波长转换元件F1的第一波长转换区域A1不同的另一个波长转换元件(荧光体)F2的第二波长转换区域A2被来自第二光源单元(光源的一个示例)的光源光照射并且与第二波长转换区域A2具有共轭位置关系的波长转换光的图像(第二波长转换光的图像)通过例如光学元件L3和L4以及反射镜M1和M2与第一波长转换光的图像相邻地(或叠加在其上)形成。在本实施例中，第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2用作接收从第一和第二光源单元发射的光并发射其波长与接收到的光的波长不同的光的波长转换区域的一个示例。准直透镜CL、会聚元件L1和L2、光学元件L3和L4、分色镜DM以及反射镜M1和M2用作形成第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2的图像的第一光学***501(参见图5A至5C)和第二光学***502(参见图5A至5C)。
组合第一波长转换光的图像和第二波长转换光的图像的一个图像存在于光均化元件30的用虚线所示的入射开口部分处；因此，此后，图像在光均化元件30内部被反射并被均化。根据本实施例的光源设备20的特征在于第一光源单元和第二光源单元在相同的定时或基本上相同的定时向波长转换元件(荧光体)F1和F2的第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2发射光源光。第一光学***501(参见图5A至5C)和第二光学***502(参见图5A至5C)使第一波长转换区域A1的图像与波长转换区域A2的图像彼此相邻或叠加，从而形成一个图像。因此，可以增加从光源设备20发射的光的光量并且可以减轻波长转换元件F1、F2上的热负荷；因此，可以提高第一和第二光源单元的光使用效率并且可以发射更明亮的光。
第一和第二光源单元中的每一个可以是发射用于波长转换元件F1和F2的包括蓝色和紫外线区域的激发光的任何光源。具体而言，第一和第二光源单元用作在相同的定时用光照射第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2的多个激发光源的一个示例。在本实施例中，第一和第二光源单元中的每一个可以包括一个LD或者可以是其中布置多个LD列以使整个形状变为矩形的LD阵列。在本实施例中，第一和第二光源单元中的每一个是包括2*4个LD的LD阵列，这意味着总共8个LD，但也可以是多芯片类型。虽然在本实施例中第一和第二光源单元是同一个光源单元，但是可以采用两个光源单元；例如，4*4个LD的一半可以被反射镜分支或被半反射镜分隔。
虽然在本实施例中波长转换元件F1和F2的第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2由在不同基板C上形成的波长转换单元形成，但是实施例不限于这种结构，并且第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2可以在同一个基板C上形成。作为基板C的优选结构，导热率比荧光体高的圆盘状的基板是优选的；例如，优选的是将荧光体涂布在由陶瓷、金属等构成的基板上，或者用粘接构件将荧光体固定到基板。可替代地，基板C可以具有荧光轮形状；例如，基板C具有圆盘状并且以中心为中心轴被旋转，沿着圆周形成荧光体(波长转换元件F1、F2)，并且荧光体(波长转换元件F1、F2)通过旋转被移动。
图2是图示根据第一实施例的光源设备中的波长转换元件的结构的一个示例的图。如图2中所示，根据本实施例的波长转换元件F1是荧光轮，其包括至少与波长转换构件(荧光体)的区域对应的荧光体区域201-1(第一波长转换区域A1)和反射从第一光源单元发射的光的反射区域202-1(换句话说，从第一光源单元接收的光而不转换光的波长的非转换区域发射)的两个片段。类似地，波长转换元件F2是荧光轮，其包括至少与波长转换构件(荧光体)的区域对应的荧光体区域201-2(第二波长转换区域A2)和反射从第二光源单元发射的光的反射区域202-2(换句话说，从第二光源单元接收的光而不转换光的波长的非转换区域发射)的两个片段。在下面的描述中，除非需要区分它们，否则荧光体区域201-1和201-2被称为荧光体区域201，而反射区域202-1和202-2被称为反射区域202。
在波长转换元件F1中被来自第一光源单元的光照射的照射光斑处，荧光体区域201-1和反射区域202-1交替切换，并以时分方式发射具有不同波长的光。而且，在波长转换元件F2中被来自第二光源单元的光照射的照射光斑处，荧光体区域201-2和反射区域202-2交替切换，并以时分方式发射具有不同波长的光。
在这种情况下，第一和第二光源单元优选地发射蓝色光源光。在根据本实施例的光源设备20中，在波长转换元件F1、F2的每个轮上或在支撑该轮的同时旋转的构件上部署光吸收或光反射构件，并且例如使用光耦合器执行检查，以使两个轮的旋转速度相同。
在根据本实施例的光源设备20中，第一和第二光源单元在基本相同的定时用光照射荧光体区域201-1和201-2与反射区域202-1和202-2之间的边界。因此，可以缩短辐条(spoke)时间并且可以实现具有亮度和高光使用效率的光源设备20。可替代地，根据本实施例的光源设备20使第一光源单元和第二光源单元在相同的定时发射光源光，使得至少荧光体区域201-1和反射区域202-1之间的边界跨过照射光斑，荧光体区域201-2和反射区域202-2之间的边界跨过另一个照射光斑。
如上所述，波长转换光源单元A和B包括一种结构，该结构包括第一和第二光源单元、将从第一和第二光源单元发射的光源光引导到波长转换元件F1和F2的第一光学***501和第二光学***502(参见图5A至5C)、波长转换元件F1和F2，以及形成波长转换元件F1和F2的波长转换区域的图像的元件。根据本实施例的光源设备20包括设置为处于近似90°的两个反射镜M2，用于组合由如图1B中所示的波长转换光源单元A和B的两个集合形成的共轭图像，并且通过两个反射镜M2，两个共轭图像被放成彼此相邻并且形成一个图像。
图3是图示根据第一实施例的光源设备的结构的一个示例的示意图。如图3中所示，根据本实施例的光源设备20包括波长转换光源单元A和B、光学路径组合元件80和光均化元件30。波长转换光源单元A和B基于基本的设计概念(包括反射方向在内的一些方向可以不同)而构造并且发射具有预定形状的光束。
从波长转换光源单元A、B发射的光束被光学路径组合元件80偏转并进入光均化元件30的入射表面。通过入射表面进入光均化元件30的光束在光均化元件30中重复反射的同时传播，并从发射表面离开。在根据本实施例的光源设备20中，从波长转换光源单元A、B发射的光束在光均化元件30内被多次反射，以便可以在发射表面上形成均匀的平面光源。注意的是，内部中空并且具有由反射镜形成的内表面的光隧道、其棱柱由诸如玻璃之类的透明材料形成的棒等可以用作光均化元件30。
图4是图示根据第一实施例的光源设备中的波长转换光源单元的结构的一个示例的示意图。波长转换光源单元A和B各自包括作为固态光源的光源21(包括LD1、LD2)、根据相应光源21提供的准直透镜CL、第一透镜组23(会聚元件L1、L2)、分色镜DM、第二透镜组25(光学元件L3)、波长转换元件(荧光轮)F1或F2、第三透镜组27(光学元件L4)、光学路径组合元件80、色轮(未示出)等。波长转换光源A和B各自具有其中这些部件在从光源21发射的激发光传播的方向上按这个次序布置的结构。
光源21发射其发射强度的中心波长是455nm的蓝色频带中的光作为激发波长转换元件F1或F2中的荧光体的激发光。从光源21发射的蓝色光是其偏振状态恒定的线性偏振光并且被设置为相对于偏振分束器(分色镜DM)变成S偏振光。波长带不限于蓝色频带，并且可以是能够激发波长转换元件F1或F2的任何频带。图中多个激光光源被用作光源21；但是，可以使用一个激光光源。当光源21是激光光源时，光源21可以是但不限于在基板上呈阵列状布置的光源单元。
从光源21发射的激发光通过与相应光源21对应的准直透镜CL变成近似平行光。变成近似平行光的激发光通过第一透镜组23并被引导到分色镜DM。分色镜DM是平行平板状的玻璃板并且其入射表面侧被涂覆，以反射激发光的波长带并且从波长转换元件F1、F2生成的荧光通过；因此，实现了分色镜DM的功能。光导构件可以由透明树脂制成。分色镜DM的中心偏离第二透镜组25的光轴，并且从光源21发射的激发光在从荧光轮(波长转换元件F1或F2)的法线方向倾斜的同时入射。
被分色镜DM反射的激发光被第二透镜组25引导搭到波长转换元件F1或F2。在波长转换元件F1或F2的反射区域202-1或202-2上反射的激发光再次通过第二透镜组25，通过分色镜DM相对于第二透镜组25的光轴的相对侧，通过第三透镜组27，被光学路径组合元件80偏转，并进入光均化元件30。
由激发光入射到波长转换元件F1或F2的荧光体区域201-1或201-2而发射的荧光通过第二透镜组25变成近似平行光，通过导光构件，被第三透镜组27折射从而会聚在光均化元件30附近，被光学路径组件元件80偏转，并进入光均化元件30(光隧道)。
接下来，参考图5A至5C，描述根据本实施例的光源设备20的基本特征部分的一个示例。图5A至5C是用于描述根据第一实施例的光源设备的基本特征部分的一个示例的图。图5A是根据本实施例的光源设备20的不同视点的结构概念图。图5B是图示在光均化元件30的入口附近形成激发光源的图像的状态的图。图5C是图示在光均化元件30的入口附近形成荧光的状态的图。
在根据本实施例的光源设备20中，波长转换元件F1上的第一波长转换区域A1的图像通过第一光学***501在光均化元件30的开口位置附近形成。第一光学***501如果具有近似圆形的开口，那么具有与透镜的开口相似的圆形形状的像圈(image circle)。第一光学***501的像圈在光均化元件30的开口位置附近形成。由第二光学***502形成的第二波长转换区域A2的图像被形成为波长转换元件F2上的荧光体区域201-2的图像，同时叠加在第一波长转换区域A1的图像(波长转换元件F1上的荧光体区域201-1的图像)上。
在此，在从光源21发射的蓝光作为激发光在波长转换元件F1和F2上的反射区域202-1和202-2上被反射的情况下，如图5B中所示，根据激发光的光源21的数量具有点状图案的激发光源图像在与第一光学***501和第二光学***502的像圈对应的图像形成范围中形成。在图中，作为光源21，提供包括八个LD的2*4的LD阵列；但是，LD的数量和布置不限于这个示例。
具体而言，波长转换光源单元A会聚在波长转换元件F1上的图像再次并且在光均化元件30的入口处的共轭位置处形成，该图像被形成为如图5B中所示的像圈中的八个点。另一方面，波长转换光源单元B的图像亦在荧光轮(波长转换元件F2)上被反射并在波长转换光源单元B的像圈中形成，同时与波长转换光源单元A的像圈的一部分重叠。如上面已经描述的，LD1和LD2的形状、布置和列数不限于这个示例。
在光均化元件30的共轭位置处，在激发光的光斑光(spot light)周围生成荧光，并且如图5C中所示，通过生成的荧光，在与激发光的图像相似的布置中，荧光的图像在波长转换光源单元A和B中的每一个的像圈内形成。关于这个荧光的图像，由于波长转换元件F1和F2中的内部散射，激发光的光斑光在光斑尺寸上稍微扩展，从而形成比激发光斑尺寸更大的荧光光斑。因此，如图5C中所示，光斑连续形成，就好像它们在共轭位置处被连接一样。光学***被设计为彼此相邻地形成两组2*4的荧光图像并基本上落在光均化元件30入口处的开口内。
接下来，参考图6描述本实施例中的光源设备20中的波长转换元件F1、F2的光照射定时的同步操作的一个示例及其效果的一个示例。图6是用于描述根据第一实施例的光源设备中使波长转换元件的光照射定时同步的操作的示例的图。图6在(a)处图示了在用于常规光源设备(即，仅包括一个荧光轮的光源设备)中波长转换区域的照射光斑的光照射方法中荧光体区域201-1和反射区域202-1之间的边界跨过照射光斑的时间内波长转换光的图像的行为。光源单元会聚来自4*4LD单元的照射光，以发射光斑光，以便获得必要的照射功率。
另一方面，图6在(b)处图示了在根据本实施例的光源设备20中在从光源21发射的光被划分为两个并且不同的荧光轮(波长转换元件F1和F2)同时用划分的光照射的情况下在荧光体区域201-1和反射区域202-2之间的边界跨过照射光斑的时间内第一和第二波长转换光的图像的行为。如图5B中所示，光均化元件30上的上两列中的照射光斑是第一波长转换区域A1的图像，并且光均化元件30上的下两列中的照射光斑是第二波长转换区域A2的图像。
在根据本实施例的光源设备20中，荧光轮(波长转换元件F1、F2)被旋转并移动；因此，反射区域202-1和荧光体区域201-1之间的边界以及反射区域202-1和荧光体区域201-2之间的边界进入照射光斑之后且这些边界完全离开照射光斑之前的时间是有限的。这个时间就是所谓的辐条时间，并且存在波长从蓝色波长切换到转换后的波长的时间；因此，这个时间与发生颜色混合的时段(period)对应。辐条时间越短，光使用效率越高，并且颜色纯度也越高。
如从图6中(a)与(b)之间的比较清楚的，当从光源21发射的光被分开并且分开的第一和第二波长转换区域A1和A2同时被分开的光照射时，辐条时间减少到一半。因此，可以缩短将蓝色波长的光切换到波长转换的光的时间，并相应地可以防止辐条时间的损失或混色。因此，可以实现具有高光使用效率的光源设备20和投影设备1。
因此，根据第一实施例的投影设备1可以增加从光源设备20发射的光的光量，并减少波长转换元件F1和F2上的热负荷；因此，可以提高第一和第二光源单元的光使用效率，并且可以发射更明亮的光。
图7A是用于描述根据第一实施例的来自第一和第二光源单元的激发光的输出驱动定时、波长转换元件的旋转信号的输出定时以及从投影设备中的波长转换元件发射的荧光的光发射定时的一个示例的图。图7B和图7C各自是用于描述根据第一实施例的投影设备中的荧光轮(波长转换元件)的旋转信号的输出定时和从荧光轮(波长转换元件)发射的荧光的光发射定时的一个示例的图。关于图2中所示的荧光轮(波长转换元件F1或F2)，荧光体区域201和反射区域202部署在荧光轮的圆周上。通过荧光轮F1或F2的旋转，用其照射荧光轮F1或F2的激发光的照射光斑在波长转换区域201和反射区域202之间交替切换。
图7A中的一帧周期(period)与荧光轮F1或F2旋转一次的周期对应。一帧周期被划分为用照射光斑照射荧光体区域201的周期和用照射光斑照射反射区域的周期。如图7A中所示，荧光轮F1或F2在用照射光斑照射荧光体区域201的周期内输出荧光(图中为“1”)，并且荧光轮F1或F2在用照射光斑照射反射区域202的周期内输出蓝色光(图中，“1”)。
在此，从第一光源单元和第二光源单元输出的光是恒定输出。因此，荧光轮F1或F2输出荧光的定时和荧光轮F1或F2输出蓝色光的定时取决于用照射光斑照射荧光体区域201的定时和用照射光斑照射反射区域202的定时。
荧光轮F1和F2各自包括旋转检测传感器，并且通过监视荧光轮F1和F2的旋转速度，控制荧光轮的旋转。在图7A中所示的示例中，旋转检测传感器在照射光斑通过荧光轮F1上反射区域202-1和荧光体区域201-1之间的边界的定时输出旋转信号(旋转信号F1f1、F1f2、F1f3)。类似地，旋转检测传感器在照射光斑通过荧光轮F2上反射区域202-2和荧光体区域201-2之间的边界的定时输出旋转信号(旋转信号F2f1、F2f2、F2f3)。在根据本实施例的光源设备20中，基于荧光轮F1和F2的旋转信号来控制荧光轮F1和F2的旋转。
图7B图示了控制荧光轮F1和F2的旋转使得荧光轮F1的旋转信号和荧光轮F2的旋转信号的定时重合的示例。控制旋转，使荧光轮F1(波长转换元件F1)的旋转信号F1f1、F1f2、F1f3和荧光轮F2(波长转换元件F2)的旋转信号F2f1、F2f2、F2f3分别在相同的定时输出。因此，从荧光轮F1和F2输出的光在相同的定时从蓝色光切换到荧光。因此，在光学路径组合元件80中组合的光的输出可以在短时间内从蓝色光切换到荧光。因而，因为基于旋转信号控制荧光轮F1和F2的旋转，所以可以缩短与从光源设备20输出的荧光和蓝色光的混合的周期对应的混色周期(辐条时间)。
图7C是用于描述在荧光轮F1的旋转信号和荧光轮F2的旋转信号的定时偏离的情况下光源设备20输出蓝色光和荧光的定时的图。在图中，旋转信号F2f1、F2f2和F2f3相对于旋转信号F1f1、F1f2和F1f3被延迟。因此，荧光轮F1的反射区域202-1和荧光体区域201-1之间的边界被照射光斑中的激发光照射的定时早于荧光轮F2的反射区域202-2和荧光体区域201-2之间的边界被照射光斑中的激发光照射的定时。
因此，荧光轮F1输出蓝色光和荧光的定时早于荧光轮F2输出蓝色光和荧光的定时。因此，在光学路径组合元件80中组合并从光源设备20输出的光从蓝色光切换到荧光的周期(辐条时间)被延长，并且蓝色光和荧光混合的周期(混色周期)变得更长。在以这种方式混色周期变得更长的情况下，对策是必要的；例如，在混色周期中关闭光源设备20的输出，并且在这种情况下，光使用效率恶化。在根据本实施例的光源设备20中，如图7B中所示，基于荧光轮F1、F2的旋转信号来控制荧光轮F1、F2的旋转；因此，可以缩短混色周期并且可以提高光使用效率。
从光源设备20输出的光的颜色混合的周期还取决于用其照射荧光轮F1和F2的激发光的照射光斑的尺寸。图8A至图8D中的每一个是用于描述根据第一实施例的用其照射荧光轮(波长转换元件)的照射光斑的尺寸、照射光斑通过反射区域和荧光区域之间的边界时的定时以及从光源设备中的光源设备输出的荧光之间的关系的一个示例的图。在图8A至图8D中，纵轴表示来自荧光轮(波长转换元件F1和F2)的光的输出(相对值)，横轴表示时间。与用其照射荧光轮F1和F2的激发光的照射光斑的尺寸对应的直径是S，并且荧光轮F1和F2与荧光轮F1和F2上的照射光斑之间的相对移动速度是v。图9是用于图示在根据第一实施例的光源设备中用其照射荧光轮的激发光的光斑直径S的图。图9示意性地图示了第一光源单元(或第二光源单元)包括2*4个半导体激光器的情况下的照射光斑。
第一光源单元(或第二光源单元)中的每个半导体激光器的强度分布是如图9中所示的高斯分布。因此，照射光斑的强度分布与组合相应高斯分布的强度分布对应。在此，照射光斑的直径是强度变为组合强度分布的峰值的1/e2时的直径。虽然本实施例描述了圆形照射光斑，但是照射光斑可以是例如椭圆形或矩形。在这种情况下，采用在荧光轮F1和F2与照射光斑之间的相对移动方向(相对速度v的方向)上的照射光斑的尺寸。
照射光斑通过荧光轮F1的反射区域202-1和荧光体区域201-1之间的边界所必需的周期T1被表述为T1＝S/v。类似地，照射光斑通过荧光轮F1的反射区域202-2和荧光体区域201-2之间的边界所必需的周期T2被表述为T2＝S/v。由于周期T1和T2与相应的荧光轮F1和F2的混色周期(辐条时间)对应，因此减小照射光斑的直径S对于缩短混色周期是有效的。如参考图6所描述的，根据本实施例的光源设备20包括两个荧光轮(波长转换元件F1和F2)，使得光斑尺寸可以为大约一半；因此，混色周期可以减半。
在荧光轮(波长转换元件)F1和荧光轮(波长转换元件)F2的旋转信号偏离Δt的情况下，荧光轮F1的反射区域202-1和荧光体区域201-1的边界与荧光轮F2的反射区域202-2和荧光体区域201-2之间的边界之间的相对位移被表述为Δt*v。在此，Δt是旋转信号的偏差的绝对值并且是零或正值。图8A图示了Δt为零的状态，并且在这种情况下，荧光轮F1的边界与荧光轮F2的边界之间的相对位移最小(Δt*v＝0)。在这种状态下组合的荧光的输出在周期T1中增加。这个周期T1与辐条时间(即，混色周期)对应。图8A中的混色周期是T1＝T2并且是最小值。
图8B图示了其中荧光轮F1的边界与荧光轮F2的边界之间的相对位置移位照射光斑的尺寸的近似一半(Δt*v＝S/2)的状态。以与图8A相似的方式，组合荧光的输出增加并且混色周期是1.5*T1(＝1.5*T2)。图8C图示了其中荧光轮F1的边界与荧光轮F2的边界之间的相对位置移位照射光斑的尺寸(Δt*v＝S)的状态。以与图8A相似的方式，组合荧光的输出增加并且混色周期是2*T1(＝2*T2)。因此，在图8A至图8C的状态下，即，在0≤Δt<2*T1(＝2*T2)的范围内，混色周期中组合荧光的输出处于简单增加的状态。此外，通过将Δt设置在上面提到的范围内，相对于图6中的(a)处所示的包括一个波长转换元件的结构，可以缩短混色周期(辐条时间)。
图8D图示了其中荧光轮F1的边界与荧光轮F2的边界之间的相对位置移位远大于照射光斑的尺寸(Δt*v>S)的状态。混色周期中组合荧光的输出趋于逐步增加，并且由于混色周期大于2*T1，因此光使用效率下降。因此，通过满足范围0≤Δt<2*T1(＝2*T2)，即，图8A至图8C中所示的范围，可以充分缩短混色周期(辐条时间)并且可以提高光使用效率。
虽然上面已经描述了根据照射光斑的尺寸和照射光斑与荧光轮F1和F2之间的相对速度v来控制荧光轮F1和F2的旋转信号的偏差Δt的示例，但是可以根据荧光轮上的反射区域和荧光体区域的片段的数量、荧光轮的直径和转速以及光斑尺寸来控制荧光体区域和反射区域之间的边界被照射光斑中的光照射的定时。
如上所述，通过缩短荧光和蓝色光的混色时间来提高光使用效率的条件是图8A至图8C中所示的其中波长转换元件F1和F2被激发光照射的条件。这些条件是基于用激发光照射荧光轮(波长转换元件)F1的荧光体区域201-1和反射区域202-1之间的边界的周期T1与用激发光照射荧光轮(波长转换元件)F2的荧光体区域201-2和反射区域202-2之间的边界的周期T2之间的关系来描述的。
在图8A的条件下，荧光轮(波长转换元件)F1的边界被激发光照射的周期T1与荧光轮(波长转换元件)F2的边界被激发光照射的周期T2重合。在周期T1中，用激发光照射荧光轮F1的边界和荧光轮F2的边界。在图8B的情况下，周期T2的开始时间早于周期T1的结束时间，并且存在周期T1和周期T2重叠的时段。因此，在图8B的情况下，在周期T1内并且在周期T2的开始时间和周期T1的结束时间之间，荧光轮F1的边界和荧光轮F2的边界被激发光照射。在图8C的条件下，周期T1的结束时间和周期T2的开始时间重合，并且在周期T1的结束时间，荧光轮F1的边界和荧光轮F2的边界被激发光照射。图8A至图8C的条件可以被认为是在周期T1的至少一部分中荧光轮F1的边界和荧光轮F2的边界被激发光照射的状态。即，在用光照射荧光轮(波长转换元件)F1和F2中包括的一个荧光轮(波长转换元件)的荧光体区域(波长转换区域)201和反射区域202的边界的时段中，光源21用光照射荧光轮(波长转换元件)F1和F2中包括的另一个波长转换元件的荧光体区域(波长转换区域)201和反射区域202之间的边界。
在此，图8A至图8C的优选条件基于其中有两个荧光轮(波长转换元件F1、F2)的情况进行描述；但是，如图12A至图12D中所示，在一个波长转换元件被激发光的两个或更多个照射光斑照射的情况下，也可以通过用激发光照射的荧光体区域201-1和反射区域202-1之间的边界的周期T1和用激发光照射荧光体区域201-2和反射区域202-2之间的边界的周期T2来设置相似的状态。
第一实施例的第一修改
在第一实施例中，作为波长转换元件的荧光轮F1和F2各自包括反射区域202和荧光体区域201，如图2中所示。在此，荧光体区域201还可以被划分为包括多个不同荧光体的区域。图10是图示根据第一修改的光源设备中的波长转换元件的结构的一个示例的图。如图10中所示，在本修改中，荧光体区域201被划分为荧光体区域201a(第二区域的一个示例)和荧光体区域201b(第一区域的一个示例)。在这种情况下，荧光体区域201a可以是发射绿色荧光(具有第一波长的光的一个示例)的荧光体，并且荧光体区域201b(具有第二区域的一个示例)可以是发射具有黄色波长范围的荧光(具有第二波长的光的一个示例)的荧光体。通过以这种方式将荧光轮F1和F2中的每一个的荧光体区域201划分为发射不同颜色的荧光体区域201a和201b，可以从荧光轮F1和F2中的每一个输出不同颜色的荧光。
在此，也在荧光轮F1和F2的荧光体区域201a和荧光体区域201b之间的边界B3处，其中以与当用激发光的照射光斑照射(被其通过)反射区域202和荧光体区域201之间的边界B1和B2时生成的混色时段相似的方式生成绿色荧光和黄色荧光混合的混色周期(辐条时间)。缩短在边界B3处生成的绿色和黄色荧光的混色周期(辐条时间)的条件可以以与图8A至图8C中的方式相似的方式设置。
如图8A至图8C中所示，当荧光体区域201a和荧光体区域201b被荧光轮F1上的照射光斑照射的周期为T1并且荧光体区域201a和荧光体区域201b被荧光轮F2上的照射光斑照射的周期为T2时，荧光轮F1和F2的旋转被控制，使得存在周期T1和周期T2重叠的时段。
即，荧光轮F1和F2的荧光体区域(波长转换区域)包括发射绿色波长范围内的光(具有第一波长的光的一个示例)的荧光体区域201a(第一区域的一个示例)，以及发射黄色波长范围内的光(具有第二波长的光的一个示例)的荧光体区域201b(第二区域的一个示例)。当要用激发光的照射光斑照射的区域在荧光体区域201a和荧光体区域201b之间切换时，绿色波长范围内的荧光和黄色波长范围内的荧光在时分方式被发射。在这种情况下，在荧光轮F1的荧光体区域201a和荧光体区域201b之间的边界用光照射的时段中，光源21用光照射荧光轮F2的荧光体区域201a和荧光体区域201b之间的边界B3；因此，可以缩短绿色荧光和黄色荧光的混色时间。因而，可以提高光使用效率。
注意的是，在这个示例中，荧光体区域201被划分为荧光体区域201a和荧光体区域201b这两个荧光体区域；但是，划分的荧光体区域的数量不限于两个。例如，可以将荧光体区域划分为发射红色、绿色和黄色波长范围内的荧光的三个荧光体区域。反射区域202可以由发射蓝色荧光的荧光体构成的荧光体区域201代替，并且可以通过使用波长比蓝色光短的光(例如，紫外光)作为激发光来发射蓝色荧光。
第二实施例
在第二实施例中，第一波长转换区域的图像和第二波长转换区域的图像并非彼此相邻放置，而是彼此部分或全部重叠。与第一实施例相似的结构在下面不再描述。
图11是图示在根据第二实施例的投影设备中第一波长转换区域的图像和第二波长转换区域的图像彼此完全重叠的情况下为光均化元件形成图像的一个示例的图。图11图示了在荧光体区域201-1和反射区域202-1之间的边界以及反射区域202-2和荧光体区域201-2之间的边界开始跨过具有有限尺寸的照射光斑之后并且在这些边界离开照射光斑之前的时间(辐条时间)内第一和第二波长转换光的图像的行为。应该理解的是，边界在图6(a)处跨过辐条时间的一半时间。
在此，当光源21在相同的定时用光照射第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2时，缩短辐条时间的效果被最大化。随着这个照射定时偏离越多，辐条时间由于偏离时间的长度变得越长，并且这个时间只需要落在荧光体区域201和荧光轮的反射区域202的边界跨过光斑光的时间范围内即可。
以这种方式，通过根据第二实施例的投影设备1，可以获得与第一实施例相似的操作效果。
第三实施例
在第三实施例中，为一个荧光轮形成多个照射光斑。与上述实施例相似的结构在下文中不再描述。
在第一和第二实施例中，照射光斑被提供给两个荧光轮(波长转换元件F1和F2)中的每一个。另一方面，在第三实施例中，在一个荧光轮上同时生成多个照射光斑(第一照射光斑和第二照射光斑)。
图12A是图示根据第三实施例的光源设备中的荧光轮的结构的一个示例的图。在本实施例中，沿着荧光轮的圆周，反射区域202和荧光体区域201形成两个循环。即，在本实施例中，一个荧光轮包括荧光体区域201。确定区域，使得第一照射光斑跨过一侧的反射区域202-1和荧光体区域201-1之间的边界的时间与第二照射光斑跨过另一侧的反射区域202-2和荧光体区域201-2之间的边界的时间变得基本相同。即，在本实施例中，在荧光轮上，荧光体区域201和反射区域202在照射光斑处被交替切换，并且以时分方式发射具有不同波长的光。光源21在基本相同的定时用光照射每个荧光体区域201和反射区域202之间的边界。在本实施例中，荧光轮包括基板C，基板C包括荧光体区域201、反射区域202和边界。即，荧光轮包括在一个基板C上的荧光体区域201、反射区域202和边界。
以这种方式，根据第三实施例的投影设备1消除了同步两个荧光轮的必要性；因此，两个荧光轮之间的控制变得不必要。
第一示例
在第一示例中，反射区域和荧光体区域的多个集合在沿着从荧光轮的旋转中心到外径的方向提供的两个带上形成。与第三实施例相似的结构在下面不再描述。
图12B至图12D是图示根据第一示例的光源设备中的荧光轮的结构的一个示例的图。在本示例中，在荧光轮上，反射区域202和荧光体区域201在沿着从荧光轮的旋转中心到外径的方向提供的两个带中的每一个上形成，如图12B中所示。即，在本示例中，以与第三实施例相似的方式，一个荧光轮包括荧光体区域201。如图12C和图12D中所示，确定每个区域，使得第一照射光斑跨过一侧的反射区域202-1和荧光体区域201-1之间的边界的时间与第二照射光斑跨过另一侧的反射区域202-2和荧光体区域201-2之间的边界的时间变得基本上相同。
图12C图示了其中第一照射光斑和第二照射光斑各自跨过反射区域202和荧光体区域201之间的边界的状态。即，在本实施例的荧光轮中，荧光体区域201和反射区域202在照射光斑中被交替切换，并且以时分方式发射具有不同波长的光。然后，光源21在基本上相同的定时用光照射每个荧光体区域201和反射区域202之间的边界。在本示例中，荧光轮包括具有荧光体区域201、反射区域202和边界的基板C。即，荧光轮包括在一个基板C上的荧光体区域201、反射区域202和边界。
在图12B和图12C中所示的荧光轮中，第一和第二照射光斑的位置设置在但不限于荧光轮的旋转中心位于其间的位置。例如，荧光体区域201和反射区域202之间的边界不需要在如图12D中所示的相对于荧光轮的旋转中心对称的位置处提供并且第一和第二照射光斑的位置可以在一定程度上自由设置。荧光体区域201和反射区域202之间的边界可以根据形成第一和第二照射光斑的光学***的布局来确定。
另一方面，在根据上述实施例的投影设备1中，关于跨过荧光体区域201和反射区域202中的每一个之间的边界的时间，当形成荧光体区域201和反射区域202之间的物理位置误差的区域202不为零；因此，简单地组装可能无法匹配定时。为了避免这种情况，在设备的制造中，例如，可以在制造中通过监视来自光源21的发射光来调整驱动光源21的定时。在这种情况下，调整驱动光源21的定时的量被记录在要安装在投影设备1中的分开的存储器等中。然后，通过在投影设备1起动时从存储器读取调整量并根据调整量控制驱动光源21的定时，跨过每个荧光体区域201和反射区域202之间的边界的定时可以被正确匹配。
以这种方式，在第一示例中的投影设备1中，只必需将荧光轮的转速控制为与使用荧光轮时相同的转速即可；因此，简化了控制。而且，当根据本实施例的光源设备20用在投影设备1中时，有必要与色轮或另一个光源同步控制，但是由于必需的荧光轮只有一个，因此控制容易。此外，增加了关于在基板C上设置荧光体区域201和反射区域202的边界的地点的自由度，并且可以提高关于第一和第二照射光斑的位置和投影设备1的布局的自由度。
注意的是，用激发光的照射光斑照射荧光体区域201和反射区域202之间的边界的定时取决于照射光斑的位置准确性，以及荧光轮上的荧光体区域201-1和201-2与反射区域202-1和202-2之间的边界的位置准确度。根据本实施例的光源设备20优选地被配置为在照射光斑用光照射荧光体区域201-1和反射区域202-1之间的边界的时段的至少一部分中用照射光斑照射荧光体区域201-2和反射区域202-2之间的边界。因此，可以缩短从光源设备20发射的组合光的混色周期(辐条时间)。
在本示例中，以与第一实施例的第一修改相似的方式，荧光体区域201-1和201-2中的每一个可以被划分为荧光体区域201a和荧光体区域201b，如图10中所示。在这种情况下，光源设备20可以被配置为在如图8A至图8C中所示的范围内的定时用激发光的照射光斑照射荧光体区域201a和荧光体区域201b之间的边界B3。因此，可以缩短荧光的混色周期(辐条时间)，并且可以提高光源设备20的光使用效率。
第四实施例
在第四实施例中，光源设备包括一个光源单元，并且划分从光源单元发射的光并且用其照射第一波长转换区域和第二波长转换区域。与上述实施例相似的结构在下文中不再描述。
图13是用于描述根据第四实施例的光源设备中的波长转换光的图像的形成过程的一个示例的图。在本实施例中，从在一个光源单元中包括4*4个LD的光源21发射的光源光被会聚元件L1和L2并且被分色镜DM2(划分单元的一个示例)会聚，并且光源光被划分，使得光源光的功率变为一半。以与上面提到的实施例相似的方式用由分色镜DM2划分得到的光源光照射波长转换元件F1、F2。在本实施例中，波长转换元件F1和F2的第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2是固定的。因此，由于旋转和移动第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2的驱动单元变得不必要，因此可以实现具有高可靠性的光源设备20。
由于根据第四实施例的投影设备1包括用光源光照射波长转换元件F1和F2的一个光源单元，因此变得不必同步用来自光源21的光源光照射波长转换元件F1和F2的照射定时。
第五实施例
在第五实施例中，主要使用发射激发光的光源作为用于波长转换的光源单元，并且也采用使用从光源发射的光而没有波长转换的另一种光源单元。与上述实施例相似的结构在下文中不再描述。
图14是图示根据第五实施例的光源设备的结构的一个示例的图。如图14中所示，根据本实施例的光源设备20包括多个(在本实施例中是两个)激发光源，第一激发光源101-1和第二激发光源101-2。从第一激发光源101-1和第二激发光源101-2发射的激发光被分色镜DM1和DM2引导至波长转换元件F1和波长转换元件F2，并形成照射光斑。波长转换元件F1的第一波长转换区域A1通过第一光学***501形成第一波长转换区域A1的图像(换句话说，第一波长转换区域A1中的第一波长转换光的图像)。而且，波长转换元件F2的第二波长转换区域A2通过第二光学***502形成第二波长转换区域A2的图像(换句话说，第二波长转换区域A2中的第二波长转换光的图像)。第一波长转换区域A1的图像与第二波长转换区域A2的图像相邻或重叠，以便形成一个图像。
波长转换元件F1和波长转换元件F2是部署在基板C上的荧光体，并且通过激发光将光转换成例如具有黄色、绿色或红色波长的光。已经说过，在已经接收到从第一激发光源101-1和第二激发光源101-2发射的激发光的波长转换元件F1和F2中，并非激发光的全部能量都被转换成具有黄色波长等的光，而是能量的一部分变成热量并恶化波长转换效率。因此，根据本实施例的光源设备20包括关于波长转换元件F1、F2通过基板C散热的散热构件(散热器)H1和H2。在根据本实施例的光源设备20中，散热构件H1、H2可以与波长转换元件F1和F2(荧光体)直接接触，或者可以用导热油脂等使散热构件H1和H2紧贴(键合)，以便最小化热阻。
在根据本实施例的光源设备20中，要用来自第一激发光源101-1和第二激发光源101-2的激发光照射的波长转换区域不是一个而是分开的波长转换区域(第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2)。因此，波长转换元件F1和F2的散热效果提高并且波长转换效率也提高。在这种情况下，第一波长转换区域A1与第二波长转换区域A2不移动而是固定，并且激发光源在相同的定时用激发光照射第一波长转换区域A1与第二波长转换区域A2。
根据本实施例的光源设备20除了第一激发光源101-1和第二激发光源101-2之外还包括发射蓝色光的光源102，并且例如组合(构造)这些光源使光与分色镜DM1中荧光的图像形成光学路径相交。也用作激发光源的反射镜的分色镜DM1也可以可替代地是分开的主体。
图15A和15B是用于描述根据第五实施例的投影设备中的第一和第二激发光源的激发光的输出驱动定时和从波长转换元件发射的荧光的光发射定时的示例的图。
第一激发光源101-1和第二激发光源101-2根据开始光发射的触发信号Sr1开始发射激发光(LD输出)。即，第一激发光源101-1通过与这个触发信号Sr1同步地匹配定时(输出驱动定时)来控制激发光的光发射。图15A是表述当第一激发光源101-1和第二激发光源101-2的定时(输出驱动定时)重合时来自每个激发光源的激发光的LD输出的时序图以及来自波长转换元件F1和F2的荧光的输出。从触发信号Sr1到下一个触发信号Sr2的时段与一帧对应。如图15A中所示，如果来自第一激发光源101-1和第二激发光源101-2的激发光的输出驱动定时是同步的，那么立即执行来自波长转换元素F1和F2的荧光的输出的开始和停止。
但是，在第一激发光源101-1和第二激发光源101-2的输出驱动定时偏离非常小的时间差Δt的情况下，来自第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2的荧光的输出以时间差Δt变为阶梯状，如图15B中所示。这个时间差Δt与光从荧光切换到另一种颜色(例如，蓝色光)时的辐条时间对应。这个时间差Δt可以通过输出驱动定时的调整而基本上为零，或者可以在必要时被延迟。最初，混色发生达辐条时间。在增加颜色纯度的情况下，期望在辐条时间内关闭光源或关闭显示器，以使辐条时间尽可能短。但是，取决于应用，混色是有意执行的，并且在这种情况下，时间差Δt被延长足够长以引起混色。在这种情况下，一种颜色和混合颜色之间的边界变成轮辐时间，并且这个时间可以通过本技术最小化。
以这种方式，在根据第五实施例的投影设备1中，用来自第一激发光源101-1和第二激发光源101-2的激发光照射的波长转换区域不是一个而是分开的波长转换区域(第一波长转换区域A1和第二波长转换区域A2)。因此，可以提高波长转换元件F1和F2的散热效果，并且还可以提高波长转换效率。
第六实施例
在第六实施例中，从激发光源发射的激发光被划分为多个划分激发光，并且一个波长转换元件被一个划分激发光照射，而另一个波长转换元件被另一个划分激发光照射。与上述实施例相似的结构在下面不再描述。
图16是图示根据第六实施例的光源设备的结构的一个示例的图。在本实施例中，来自激发光源101的激发光的输出(功率)是来自根据第五实施例的光源设备20中的第一激发光源101-1和第二激发光源101-2的激发光的输出的两倍。在本实施例中，从激发光源101发射的激发光通过分色镜DM1和DM2(划分单元的一个示例)被划分为两个划分激发光。分开的波长转换元件F1和F2(第一波长转换区域A1、第二波长转换区域A2)被划分激发光中的一个和另一个照射。因此，用于抑制激发光源之间的输出驱动定时的偏差的串行驱动是不必要的，并且可以用具有简单结构的驱动用电源线来开始和停止激发光源101的光发射。因此，在从波长转换元件F1、F2发射荧光的定时不生成时间差Δt并且可以获得具有高波长转换效率且清晰的荧光。
根据本实施例的光源设备20除了激发光源101之外还包括发射蓝色光的光源102，并且例如，组合(构造)这些光源使得光与分色镜DM1中的荧光的图像形成光学路径相交。也用作激发光源101的反射镜的分色镜DM1可以可替代地是分开的主体。除了激发光源101之外还提供的光源102不限于蓝色光源并且可以是绿色或红色光源。
图17A和17B是用于描述根据第六实施例的光源设备中来自激发光源的激发光的输出光驱动定时和从波长转换元件发射的荧光(例如，蓝色或红色激光)的光发射定时的示例的图。
激发光源101根据用于开始光发射的触发信号Sr1开始发射(输出)激发光。即，激发光源101与这个触发信号Sr1同步地匹配定时(输出驱动定时)并且控制激发光的光发射。在停止从波长转换元件F1和F2输出荧光并从另一个光源102输出光的情况下，根据本实施例的光源设备20通过用于激发光的驱动停止信号St1停止来自激发光源101的激发光的输出。可替代地，光源设备可以在从触发信号Sr1的输出起经过一定时间之后停止来自波长转换元件F1和F2的荧光的输出。另一方面，发射蓝色光的光源102将用于激发光的驱动停止信号St1或来自输出驱动停止信号St的控制器的发射开始信号作为触发器来控制开始发射蓝色光。
在此，如果在激发光源101停止激发光的发射的定时与光源102开始发射蓝色光的定时之间生成时间差Δt，那么在从波长转换元件F1和F2发射的荧光与从另一个光源102发射的光(例如，蓝色光)之间发生混色，如图17B中所示。这个时间差Δt是与如上述实施例中所述切换颜色时的辐条时间对应的时间，并且如果生成时间差Δt，那么混色时间随着时间差Δt增加并且颜色纯度降低。在这种情况下，通过关闭光源达时间差Δt的量而不执行显示的控制是必要的，并且光使用效率急剧下降。因此，通过控制驱动激发光源101和驱动另一个光源102的定时，根据本实施例的光源设备20可以抑制光使用效率的降低。
因此，通过根据第六实施例的投影设备1，用于抑制激发光源之间的输出驱动定时的偏差的串行驱动是不必要的，并且可以用具有简单结构的驱动用电源线来开始和停止激发光源101的光发射。因此，在从波长转换元件F1、F2发射荧光的定时不生成时间差Δt并且可以获得具有高波长转换效率且清晰的荧光。
图18和图19是用于描述根据本实施例的光源设备的波长转换区域的图像的形成方法的示例的图。在上述实施例中其中光源设备20包括波长转换光源单元的两个集合的示例中，确定荧光轮(波长转换元件F1和F2)相对于照射光斑的移动方向，使得由波长转换光源单元A和B形成的次级光源(第一波长转换区域A1、第二波长转换区域A2)的图像(荧光，或光源光)如图6中所示垂直布置。但是，如图18中所示，荧光轮相对于照射光斑的移动方向可以是横向方向。例如，波长转换光的图像可以通过使用发射镜等在光学路径中的反射被旋转90°到共轭位置；例如，使用反射镜等确定荧光轮的入射方向。
虽然根据本实施例的光源设备20包括两个波长转换光源单元A和B，但是可以可替代地提供两个或更多个(三个或四个)波长转换光源单元。例如，如图19中所示，光源设备20可以包括2*2布置的四个光源、四个波长转换区域或四个荧光轮(波长转换元件)。可替代地，光源设备20可以包括荧光轮的两个集合(参见图12A至12D)，包括荧光体区域201和反射区域202的两个或更多个片段，并且通过使用四个荧光体区域201和四个用于形成图像的光学***，可以将四个图像形成为一个图像。在这种情况下，光源设备20只需要使四个荧光体区域201和反射区域202之间的边界部分通过激发光的聚光光斑的位置，如图19中所示。取决于边界部分通过的方向，辐条时间缩短提供的数量。波长转换光的图像可以在各个方向上设置，并且图19中的方向只是一个示例。
如上所述，通过提供波长转换光源单元，可以减小各个波长转换区域的尺寸，并且还可以降低接收激发光的功率；因此，可以增加每照射能量的波长转换光的比率。即，可以提高转换效率。虽然未图示，但用于照射空间调制器并用投影透镜等放大并投影在空间调制器上形成的信息的投影设备如果包括上述光源设备，那么可以具有更高的亮度和更高的效率。
上述实施例是说明性的，并不限制本发明。因此，根据上述教导，许多附加的修改和变化是可能的。例如，在本公开和所附权利要求的范围内，本文中不同说明性和示例性实施例的至少一个元素可以彼此组合或彼此替代。另外，实施例的组件的特征(诸如数量、位置和形状)不限于实施例，因此可以优选地设置。因此应该理解的是，在所附权利要求的范围内，本发明的公开内容可以以不同于本文具体描述的方式来实践。

Claims (10)

1.一种光源设备，包括：
光源；
多个波长转换单元，每个波长转换单元包含波长转换区域，所述波长转换区域被配置为接收从光源发射的光并发射波长与接收到的光的波长不同的光；以及
多个光学***，被配置为形成所述多个波长转换单元的波长转换区域的图像，其中
所述光源被配置为在相同的定时用光照射波长转换单元，以及
所述多个光学***被配置为使所述多个波长转换单元的波长转换区域的图像彼此相邻或彼此叠加，
所述多个波长转换单元当中的至少两个波长转换单元各自包含波长转换区域和非转换区域，所述非转换区域被配置为发射从光源接收到的光而不进行波长的转换，并且在被来自光源的光照射的位置处，波长转换区域和非转换区域被交替切换以便以时分方式发射具有不同波长的光，以及
所述光源被配置为，在所述至少两个波长转换单元之一的波长转换区域和非转换区域之间的边界被光照射的时段内，用光照射所述至少两个波长转换单元中的另一个波长转换单元的波长转换区域和非转换区域之间的边界，
所述光源包括多个激发光源，每个激发光源在相同的定时用光照射波长转换区域之一。
2.根据权利要求1所述的光源设备，其中
包含在所述多个波长转换单元当中的至少两个波长转换单元中的波长转换区域各自包含被配置为发射具有第一波长的光的第一区域和被配置为发射具有与第一波长不同的第二波长的光的第二区域，并且在被来自光源的光照射的位置处，第一区域和第二区域被切换以便以时分方式发射具有第一波长的光和具有第二波长的光，以及
所述光源被配置为，在所述至少两个波长转换单元之一的第一区域和第二区域之间的边界被光照射的时段内，用光照射所述至少两个波长转换单元中的另一个波长转换单元的第一区域和第二区域之间的边界。
3.一种光源设备，包括：
光源；
波长转换单元，包含多个波长转换区域，每个波长转换区域被配置为接收从光源发射的光并发射波长与接收到的光的波长不同的光；以及
多个光学***，被配置为形成所述多个波长转换区域的图像，其中
所述光源被配置为在相同的定时用光照射所述多个波长转换区域，以及
所述多个光学***被配置为使所述多个波长转换区域的图像彼此相邻或彼此叠加，
波长转换单元还包括非转换区域，所述非转换区域被配置为发射从光源接收到的光而不进行波长的转换，并且在被来自光源的光照射的位置处，波长转换区域和非转换区域被交替切换以便以时分方式发射具有不同波长的光，以及
所述光源被配置为，在所述多个波长转换区域之一和非转换区域之间的边界被光照射的时段内，用光照射所述多个波长转换区域中的另一个波长转换区域和所述非转换区域之间的边界，
所述光源包括多个激发光源，每个激发光源在相同的定时用光照射波长转换区域之一。
4.根据权利要求3所述的光源设备，其中
所述多个波长转换区域各自包含被配置为发射具有第一波长的光的第一区域和被配置为发射具有与第一波长不同的第二波长的光的第二区域，并且在被来自光源的光照射的位置处，第一区域和第二区域被切换以便以时分方式发射具有第一波长的光和具有第二波长的光，以及
所述光源被配置为，在所述多个波长转换区域之一的第一区域和第二区域之间的边界被光照射的时段内，用光照射所述多个波长转换区域中另一个波长转换区域的第一区域和第二区域之间的边界。
5.根据权利要求3所述的光源设备，其中所述波长转换单元包括基板，所述基板包含所述多个波长转换区域、非转换区域和边界。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光源设备，还包括划分单元，所述划分单元被配置为划分从光源发射的光并且同时用划分的光照射所述波长转换区域。
7.根据权利要求1或3所述的光源设备，其中所述光源包括被配置为用激发光照射所述波长转换区域的激发光源和被配置为发射具有未被波长转换区域转换的波长的光的光源。
8.根据权利要求7所述的光源设备，其中所述波长转换区域是固定的。
9.根据权利要求7所述的光源设备，还包括划分单元，所述划分单元被配置为将从所述激发光源发射的激发光划分为多个划分激发光并且用所述多个划分激发光照射所述波长转换区域。
10.一种投影设备，包括：
空间调制器，被配置为对由根据权利要求1至9中的任一项所述的光源设备形成的波长转换区域的图像的每个像素进行开灯和关灯，以形成图像；以及
投影光学***，被配置为放大由空间调制器形成的图像并将放大的图像投影到投影表面上。
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