TWI446093B - 光源裝置及投影機 - Google Patents

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光源裝置及投影機 [本發明相關參考資料]

本發明是基於2011年3月31日所提出之日本專利申請案第2001-079371號主張其優先權，其所揭露之全部內容包含說明、申請專利範圍、圖式及摘要皆在此並提全文以供參考。

本發明之實施形態係有關光源裝置及投影機。

現今，多採用將個人電腦的畫面或影像、甚至是藉由被記憶於記憶卡等的影像資料所得之影像等，投影至螢幕之作為影像投影裝置的資料投影機。該投影機係將由光源射出的光聚光至稱為DMD(數位微鏡裝置：digital micromirror device)的微鏡顯示元件或使之聚光至液晶板並使彩色影像顯示於螢幕上者。

於這樣的投影機，雖然係以高亮度的放電燈作為光源者為主流，但是近年來使用發光二極體或雷射二極體、或是有機EL(電場發光元件)、螢光體等作為光源的各種投影機的開發被廣為進行。

而，日本國特開2011-13313號公報之第5圖，揭示有一種投影機，該投影機具備有複數個雷射光源、及與該複數個雷射光源分別對應之複數個準直透鏡，由該複數個雷射光源透過複數個準直透鏡所射出的激發光，經由作為聚光透鏡之凸透鏡而照射至螢光輪的螢光體層，並使螢光光由螢光體層射出。

但是，日本國特開2011-13313號公報所記載之投影機的構成為了獲得高亮度，必須更增加雷射光源及準直透鏡的個數，而將該等構件以形成列及行的方式配列成平面狀時，必須有較大尺寸的聚光透鏡。因此，會有製造成本增加或投影機殼體部變得大型的情況。

本發明之實施形態係鑒於上述問題而完成者，本發明之目的在於提供簡單的構造、低製造成本、高亮度的光源裝置及具有該光源裝置的投影機。

本發明之光源裝置，其特徵在於包含：複數個光源，係配置成平面狀；複數個準直透鏡，係配置於前述複數個激發光源各個的附近且將由前述各光源所射出之光聚光；及保持體，係保持前述複數個光源及前述複數個準直透鏡。前述保持體係以使前述準直透鏡的光軸與前述光源的光軸平行地偏移的方式保持前述準直透鏡及前述光源，並且以使由前述光源經由前述準直透鏡所射出之光聚光於被照射體上之既定區域的方式規定作為前述準直透鏡的光軸與前述光源的光軸之偏移量的位移量，且由前述光源射出之光在前述準直透鏡折射並聚光於前述既定區域。

又，本發明之投影機，其特徵在於包含：紅色光源裝置；綠色光源裝置；藍色光源裝置；導光光學系統，係將來自於前述各光源裝置的射出光導光成為同一光軸；顯示元件；光源側光學系統，係將藉由前述導光光學系統所導光成為前述同一光軸之光導引至前述顯示元件 ；投影側光學系統，係將藉由前述顯示元件形成的光學像投影至螢幕；及投影機控制手段，係控制前述光源裝置或前述顯示元件。前述紅色光源裝置、前述綠色光源裝置及前述藍色光源裝置之中至少一光源裝置，係包含：螢光板、及透過準直透鏡將激發光照射至前述螢光體之光源，且照射該激發光之光源係上述本發明的光源裝置。

依據本實施形態，提供簡單的構造、低製造成本、高亮度的光源裝置及具有該光源裝置的投影機。

本發明藉由以下詳細的說明及所附圖式而可更充分理解，惟，該等說明及圖式係專為說明本發明而非用以限定本發明的範圍者。

以下詳述用以實施本發明的形態。第1圖係投影機10的外觀立體圖。此外，於本實施形態中，所謂投影機10之左右係表示相對於投影方向的左右方向，所謂前後係表示投影機10之相對於螢幕側方向及光線束之進行方向的前後方向。

投影機10如第1圖所示大致長方體形狀，作為投影機殼體之前方的側板之正面板12的側方具有用以覆蓋投影口的透鏡蓋19，並且於該正面板12設置有複數個吸氣孔18。而且，雖然未以圖式顯示，惟具備有接收來自遙控器之控制信號的Ir接收部。

又，殼體的上面板11設置有鍵/指示器部37，該鍵/指示器部37配置有告知電源開關與電源之導通(ON)或斷 開(OFF)的功率指示器(power indicator)、切換投影之導通、斷開之投影開關鍵、光源單元與顯示元件或控制電路等過熱時進行告知的過熱指示器等鍵與指示器。

而且，於殼體設置有在背面板設有配置USB端子與影像信號輸入用的D-SUB端子、S端子、RCA端子等之輸入輸出連接器部及電源配接器插頭(adapter plug)等的各種端子20。另外，於背面板形成有複數個吸氣孔。又，於未以圖式顯示之屬於殼體之側板的右側板、及屬於側板之左側板15形成有各個複數個排氣孔17。又，左側板15之背面板附近也形成有吸氣孔18。再者，未以圖式顯示之下面板之正面12、背面、左側15及右側板的附近也形成有複數個吸氣孔或排氣孔。

其次，使用第2圖之方塊圖來說明投影機10之投影機控制手段。投影機控制手段係由控制部38、輸入輸出介面22、影像變換部23、顯示編碼器24、顯示驅動部26等所構成，由輸入輸出連接器部21輸入之各種規格的影像信號，透過輸入輸出介面22、系統匯流排(SB)而變換為統一成適合在影像變換部23顯示之既定的格式之影像信號之後，輸出至顯示編碼器24。

又，顯示編碼器24使所輸入之影像信號展開記憶於視訊RAM25的狀態下，從視訊RAM25的記憶內容產生視訊信號並輸出至顯示驅動部26。

顯示驅動部26係具有作為顯示元件控制手段之功能者，且係與由顯示編碼器24輸出的影像信號對應並以適當的畫面率驅動屬於空間性光調變元件(SOM)的顯示元 件51，將由光源單元60射出之光線束透過導光光學系統而照射於顯至元件51，藉此，利用顯示元件51的反射光形成光像，並透過後述之投影側光學系統而將影像投影顯示於未以圖式顯示的螢幕。此外，該投影側光學系統之可動透鏡群235藉由鏡頭驅動馬達(lens motor)45而進行用於變焦(zoom)調整或聚焦(focus)調整的驅動。

又，影像壓縮解壓縮部31藉由可調離散餘弦轉換(ADCT)及霍夫曼編碼(Huffman encoding)等處理，而進行將影像信號的亮度信號及色差信號予以資料壓縮並依序寫入作為可自由裝卸的記錄媒體的記憶卡32的記錄處理。而且，影像壓縮解壓縮部31於再生模式時讀出已記錄於記憶卡32的影像資料，並將構成一連串動畫之各個影像資料以1畫面單位解壓縮，且藉由影像變換部23而將該影像資料輸出至顯示編碼器24，並依據已記憶在記憶卡32的影像資料來進行可達到動畫等顯示的處理。

控制部38係掌管投影機10內之各電路的動作控制者，且係藉由固定地記憶CPU或各種設定(setting)等動作程式之ROM及作為工作記憶體(work memory)使用之RAM等所構成。

藉由設置於殼體的上面板11之主鍵(main key)及指示器(indicator)等所構成之鍵/指示器部37的操作信號直接被送出至控制部38，來自於記憶控制器之鍵操作信號在Ir接收部35被接收，在Ir處理部36被解調的碼信號被輸出至控制部38。

又，聲音處理部47藉由系統匯流排(SB)連接於控制 部38。該聲音處理部47具有脈波碼調變(PCM)音源等音源電路，於投影馬達及再生馬達時將聲音資料類比化，並驅動揚聲器48使其擴音發聲。

又，控制部38控制作為光源控制手段的光源控制電路41，該光源控制電路41係以影像產生時所要求之既定波長頻帶的光從光源單元60射出的方式，個別地控制光源單元60之激發光照射裝置、紅色光源裝置、以及藍色光源裝置的發光。

再者，控制部38使冷卻風扇驅動控制電路43進行以設置於光源單元60等之複數個溫度感測器所進行的溫度檢測，並從該溫度檢測結果來控制冷卻風扇的旋轉速度。又，控制部38也進行使冷卻風扇驅動控制電路43在藉由計時器等而在投影機本體之電源OFF後也使冷卻風扇的旋轉持續，或以溫度感測器所進行的溫度檢測結果而將投影機本體的電源設成OFF等控制。

其次，說明該投影機10的內部構造。第3圖係顯示投影機10的內部構造的平面模式圖。第4圖係顯示投影機10之作為螢光板之螢光輪101的正面模式圖。第5圖係用以說明投影機10之螢光輪101上之照射激發光之區域的圖式。

投影機10如第3圖所示，於右側板14之附近具有控制電路基板241。該控制電路基板241係以具有電源電路區塊或光源控制區塊等而構成，投影機10具有光源單元60及光學系統單元160。光源單元60設置在控制電路基板241的側方，亦即，設置在投影機殼體之左右方向的約略 中央部分。而且，光學系統單元160設置在光源單元60與左側板15之間。

光源單元60具有：激發光照射裝置70，其係設置在投影機殼體之左右方向上的約略中央部分且配置於背面板13附近；螢光發光裝置100，其係在由該激發光照射裝置70射出的光線束的光軸上且配置於正面板12附近；藍色光源裝置300，其係以使由該螢光發光裝置100射出之光線束與光軸平行的方式配置於正面板12的附近；紅色光源裝置120，其係配置於激發光照射裝置70與螢光發光裝置100之間；以及導光光學系統140，其係以使由螢光發光裝置100的射出光或來自於紅色光源裝置120之射出光、來自於藍色光源裝置300之射出光的光軸分別呈同一光軸的方式變更光路，並將各色光導光至屬於既定的一面的光通道175之入射口。上述激發光照射裝置70與螢光發光裝置100相當於本發明之光源裝置及綠色光源裝置。

激發光照射裝置70具有：以使背面板13與光軸正交的方式所配置的激發光源71、將來自於激發光源71之射出光聚光的聚光透鏡78、及配置在激發光源71與背面板13之間的熱槽81。

作為激發光源71者，係作為藍色雷射二極體等雷射光源的發光元件，5列8行共計40個激發光源71配列成矩陣狀，且於各激發光源71的光軸上分別配置有將來自於激發光源71之射出光轉換成指向性增加的光之屬於透鏡的準直透鏡73。本實施形態之複數個準直透鏡73將各激發光源71分別射出的光線束的間隔縮小並射出至聚光透 鏡78。

熱槽81的附近配置有冷卻風扇261，藉由該冷卻風扇261與熱槽81而冷卻激發光源71。

螢光發光裝置100具有：螢光輪101，其係作為螢光板，以使與正面板12平行的方式，即以使與由激發光照射裝置70透過凹透鏡76所射出的光線束的光軸正交的方式而配置；輪式馬達110，其旋轉驅動該螢光板的螢光輪101；以及聚光透鏡群111，其係將由螢光輪101朝背面板13的方向射出的光線束聚光。聚光透鏡群111具有大徑的凸透鏡112與小徑的凸透鏡113，並以使各光軸與聚光透鏡78的光軸呈一致的方式配置成直線狀。

螢光輪101如第4圖所示係圓板狀的金屬基材，且將來自於激發光源71之射出光作為激發光而射出綠色波長頻帶之螢光發光光之環狀的螢光發光區域形成為凹部103，並作為螢光板而發揮接受激發光而螢光發光之功能。又，包含螢光發光區域之螢光輪101之激發光源71側的表面，係藉由銀蒸鍍等鏡面加工而形成反射光線的反射面，該反射面上敷設有作為被照射體之綠色的螢光體層104。又，如第4圖所示，在本實施形態之投影機10中，螢光輪101之螢光體層104上的既定區域105被照射來自於激發光源71的激發光。既定區域105的形狀係以呈既定的形狀，例如大致矩形狀的方式設定。

詳細情形如第5圖所示，被照射激發光之螢光體層104之既定區域105係以從各激發光源71透過各準直透鏡73所射出的激發光之各個的一部分或全部重疊的方式構 成。沿著第5圖所示的形成沿左右方向的寬度(Lx)，且沿著上下方向之寬度(Ly)之矩形狀的既定區域105內的激發光的照射強度，係呈大致均勻的方式來規定。又，本實施形態之投影機10如後述情形，具有作為顯示元件51之矩形狀DMD、剖面形狀為矩形狀的光通道175，且以與該DMD及光通道175的形狀同形狀的方式，被照射激發光之既定區域105形成大致矩形狀。上述被照射激發光之既定區域105的形狀非限定於本形狀者，例如可為圓形狀、橢圓形狀等任意的形狀。如後述，藉由適當地設定相對於激發光源71之光軸71a的準直透鏡73a的位移量701，能以在螢光輪101上之螢光體層104呈所希望的形狀或光的強度分布的方式來構成既定區域105。

如第3圖所示，由激發光源71透過準直透鏡73、聚光透鏡78、凹透鏡76、以及分光鏡141而照射在螢光輪101之綠色的螢光體層104的光，激發綠色的螢光體層104的綠色螢光體，由綠色螢光體全方位地螢光發光的光線束，直接朝激發光源71側射出，或在螢光輪101之反射面反射之後朝激發光源71側射出。又，不被螢光體層104的螢光體吸收而照射於金屬基材的激發光藉由反射面反射而再度射入螢光體層104，以激發螢光體。爰此，藉由將螢光輪101之凹部103的表面設成反射面，而能提升由激發光源71射出之激發光的利用效率，能更明亮地發光。上述凹透鏡76將來自激發光源71的激發光轉換成大致平行光。

此外，以螢光輪101之反射面反射至螢光體層104且 以不被螢光體吸收而射出的激發光，透過第一分光鏡141，而螢光藉由第一分光鏡141反射，因此，激發光不會從投影機10朝外部射出。即，上述分光鏡141相對於凹透鏡76與聚光透鏡群111的光軸傾斜地配置，並使由凹透鏡76射出的激發光透過，而反射以聚光透鏡群111聚光的螢光的方式來構成。於輪式馬達110與正面板12之間配置有冷卻風扇261，藉由該冷卻風扇261可冷卻螢光輪101。

紅色光源裝置120具有：與激發光源71之光軸呈垂直的方式配置之紅色光源121、及將來自紅色光源121的射出光聚光的聚光透鏡群125。該紅色光源裝置120係以來自激發光照射裝置70之射出光及由螢光輪101射出的綠色波長頻帶光的光軸交叉的方式配置。又，紅色光源121係發出紅色波長頻帶光之作為半導體發光元件的紅色發光二極體。而且，紅色光源裝置120具有配置於紅色光源121之右側板14側之熱槽130。於熱槽130與正面板12之間配置有冷卻風扇261，藉由該冷卻風扇261可冷卻紅色光源121。

藍色光源裝置300具有：與來自螢光發光裝置100之射出光的光軸呈平行的方式配置之藍色光源301、及將來自藍色光源301的射出光聚光的聚光透鏡群305。該藍色光源裝置300係以與來自紅色光源裝置120之射出光的光軸交叉的方式配置。又，藍色光源301係發出藍色波長頻帶光之作為半導體發光元件的藍色發光二極體。而且，藍色光源裝置300具有配置於藍色光源301之正面板12側之熱槽310。於熱槽310與正面板12之間配置有冷卻風扇 261，藉由該冷卻風扇261可冷卻藍色光源301。

導光光學系統140係由使紅色、綠色、藍色波長頻帶之光線束聚光的聚光透鏡、以及轉換各色波長頻帶之光線束的光路並使之成為同一光軸的分光鏡等所構成。具體而言，在由激發光照射裝置70射出的藍色波長頻帶光及由螢光輪101射出之綠色波長頻帶光的光軸，與由紅色光源裝置120射出的紅色波長頻帶光的光軸交叉的位置，配置有透過藍色及紅色波長頻帶光且反射綠色波長頻帶光並將該綠色光的光路朝左側板15方向轉換90度的第一分光鏡141。

又，在由藍色光源裝置300射出的藍色波長頻帶光的光軸，與由紅色光源裝置120射出的紅色波長頻帶光的光軸交叉的位置，配置有透過藍色波長頻帶光且反射綠色及紅色波長頻帶光並將該綠色及紅色光的光路朝背面板13方向轉換90度的第二分光鏡148。而，第一分光鏡141與第二分光鏡148之間配置有凸形狀的聚光透鏡77。而且，光通道175的附近配置有將光源光聚光至光通道175之入射口的聚光透鏡173。

光學系統單元160係藉由配置於激發光照射裝置70之左側方的照明側區塊161、配置於背面板13與左側板15交叉之位置附近的影像產生區塊165、以及配置於導光光學系統140與左側板15之間的投影側區塊168之三個區塊而構成大致字狀。

該照明側區塊161具有將從光源裝置60射出的光源 導光至影像產生區塊165所具有之顯示元件51之光源側光學系統170的一部分。作為該照明側區塊161所具有的光源側光學系統170者，係有將由光源單元60射出的光線束作成均勻強度分布之光束的光通道175、將由光通道175射出的光聚光的聚光透鏡178、將由光通道175射出的光線束之光路朝影像產生區域165方向轉換的光路轉換鏡181等。

影像產生區塊165具有：作為光源側光學系統170之一部分且使在光路轉換鏡181反射的光源光聚光至顯示元件51的聚光透鏡183、以及將透過該聚光透鏡183之光線束以既定的角度照射於顯示元件51的照射鏡185。而且，影像產生區塊165具有作為顯示元件51的DMD，於該顯示元件51與背面板13之間配置有用以冷卻顯示元件的熱槽190，藉由該熱槽190可冷卻顯示元件51。又，於顯示元件51的正面附近配置有作為投影側光學系統220之元件的聚光透鏡195。

投影側區塊168具有將在顯示元件51所反射之光朝螢幕發出的投影側光學系統220的透鏡群。該投影側光學系統220係具有內建於固定鏡筒之固定透鏡群225與內建於可動鏡筒之可動透鏡群235而作為變焦功能的可變焦點型透鏡，且藉由鏡頭驅動馬達45使可動透鏡群235移動，藉此可進行變焦調整及聚焦調整。

接著，詳細說明作為投影機10之光源裝置的激發光照射裝置70、螢光發光裝置100等，第6圖係顯示來自本發明之作為光源裝置之激發光照射裝置70之射出光之光 路的平面模式圖。第7圖係激發光照射裝置70之正面圖。第8圖係激發光照射裝置70之剖面圖。第9A至9D圖係用以說明激發光源71之光軸71a與準直透鏡73之光軸73a的位移量及激發光之射出方向的圖式。第10圖係顯示激發光源71之配置區域與聚光透鏡78之口徑的圖式。

激發光照射裝置70包括有：作為光源裝置之複數個激發光源71、配置於複數個激發光源71之各個光軸71a上且提高由激發光源71所射出之光的指向性之複數個準直透鏡73、及保持複數個激發光源71與複數個準直透鏡73之作為保持體的透鏡保持體79及光源保持體80。如第8圖、第9圖所示，透鏡保持體79及光源保持體80係以使準直透鏡73的光軸73a與激發光源71的光軸71a平行地偏移的方式保持複數個準直透鏡73及激發光源71。並且，以使由激發光源71透過準直透鏡73所射出之光如第4圖、第5圖所示，聚光於作為被照射體之螢光輪101之螢光體層104上之既定區域105的方式，而規定作為準直透鏡73的光軸73a與激發光源71的光軸71a之偏移量的位移量701。由激發光源71射出的光在準直透鏡73折射並聚光於螢光輪101之螢光體層104上的既定區域105。

透鏡保持體79及光源保持體80如第7圖所示，係將複數個激發光源71及與激發光源71分別對應之複數個準直透鏡73以形成列及行的方式保持成平面狀。並且，如第7圖、第8圖所示，以使激發光聚光於螢光體層104上之既定區域105的方式，因應從複數個激發光源71呈平面狀地配置之區域的中心79s至前述激發光源71的各個距離，而 規定與該激發光源71對應之準直透鏡73的位移量701。

透鏡保持體79係耐熱樹脂製的保持構件，如第7圖、第8圖所示，包括有：以使複數個準直透鏡73形成列及行的方式保持成平面狀之作為透鏡保持孔的複數個孔部79a、及以使複數個激發光源71形成列及行的方式保持成平面狀之作為光源保持孔的孔部79b。

詳細而言，如第7圖、第8圖所示，作為光源保持孔的孔部79b係形成以使複數個激發光源71以等間隔並形成列及行的方式且保持成平面狀。作為透鏡保持孔的複數個孔部79a係以使分別對應激發光源71之準直透鏡73只偏移所規定的位移量701而保持的方式來形成。於上述透鏡保持體79的複數個孔部79a分別配置準直透鏡73，且於複數個孔部79b分別配置準直透鏡73。

又，各激發光源71之間，為了確保用以配置各激發光源71用之基板的基座、用以保持各激發光源71之保持體79、80的基座、以及配線用的基座等，而且為了因應激發光源71的散熱，係將各光源71的光軸71a設成平行且設有既定的間隔。

再者，作為透鏡保持孔之複數個孔部79a、以及作為光源保持孔之複數個孔部79b，係以分別與透鏡保持體79之前面側的端面正交的方式使各個孔部79a的中心軸形成平行。如此一來，上述孔部79a、79b與前面側之端面正交的方式形成的透鏡保持體79，即成為可藉由將樹脂材料填充於模具而能容易製造的構造。

上述的實施形態中，複數個激發光源71係以等間隔 且以形成列及行的方式來配置，並將分別對應激發光源71的準直透鏡73只位移所規定的位移量701而配置，然而，並非限定於此形態。例如也可複數個準直透鏡73係以等間隔且以形成列及行的方式來配置，並將分別對應準直透鏡73之複數個激發光源71只位移所規定的位移量701而配置。

光源保持體80為鋁等散熱構件係用以保持激發光源71。詳細而言，光源保持體80如第8圖所示，與透鏡保持體79嵌合且將激發光源71保持在與透鏡保持體79之間。又，光源保持體80與透鏡保持體79係以保持激發光源71的狀態利用固定螺絲(未以圖式顯示)固定而呈一體化。

又，光源保持體80之內面側配置有例如電性連接於控制部38的可撓性基板90，該可撓性基板90與激發光源71電性連接。藉由上述透鏡保持體79與光源保持體80，激發光源71與準直透鏡73係以光軸71a與光軸71a平行且以規定的位移量701被保持在位移狀態。

上述準直透鏡73之光軸73a與激發光源71之光軸71a之偏移量的位移量701，係因應從複數個激發光源71平面狀地配置於保持體79、80之區域的中心79s分別至激發光源71的距離(因應距離光線束之中心的光軸的距離)而規定。

又，本實施形態之激發光照射裝置70的構成方式係如第6圖、第7圖、第8圖所示，從光源保持體80及透鏡保持體79上複數個激發光源71配置成平面狀之區域的中心79s分別至激發光源71之距離愈大，則位移量701愈大。

又，本實施形態之激發光照射裝置70如第6圖所示，係以複數個激發光源71配置成平面狀之區域的中心79s、由複數個激發光源71射出之激發光之束的光軸、聚光透鏡78之光軸、凹透鏡76之光軸、聚光透鏡群111之光軸、以及螢光輪101之螢光體層104上之被照射激發光之既定區域105的中心皆配置在同一直線上的方式來構成。

而且，如第10圖所示，激發光照射裝置70係以準直透鏡73與螢光輪101之間所配置之聚光透鏡78的口徑，比複數個激發光源71平面狀地配置於透鏡保持體79及光源保持體80之區域的長邊還小的方式來構成。以此作為一比較例者的情況下，與比複數個激發光源71平面狀地配置於保持體79、80之區域的長邊還大的口徑之聚光透鏡78s比較，本實施形態之聚光透鏡78係以小口徑的方式來構成。

準直透鏡73如第9A圖所示，於激發光源71側端面形成有平坦面73b，而於激發光之射出側端面形成有凸形狀的曲面73c。如第9A圖所示，以激發光源71之光軸71a與準直透鏡73之光軸73a呈在同軸上的方式配置時，如第9B圖所示，由激發光源71射出的光透過準直透鏡73之平坦面73b及曲面73c而沿著光軸73a直線狀地射出。

如第9C圖所示，以準直透鏡73的光軸73a與激發光源71之光軸71a平行地僅偏移既定的位移量701的方式，分別配置準直透鏡73與激發光源71時，如第9D圖所示，由激發光源71射出的雷射光係以與準直透鏡73之平坦面73b側正交的方式射入，並在曲面73c折射，詳細而言， 係朝相對於激發光源71之光軸71a而於準直透鏡73之光軸73a的位移方向折射，並相對於準直透鏡73的光軸73a傾斜地射出。

又，因應準直透鏡73之光軸73a與激發光源71之光軸71a的位移量701，規定由激發光源71射出之光藉由準直透鏡73折射的角度。本實施形態之準直透鏡73係以位移量701愈大則上述折射角度愈大的方式來構成。準直透鏡73於激發光源71側端面形成有平坦面73b，於激發光之射出側端面形成有凸形狀的曲面73c，且光僅在曲面73c折射一次的方式來構成，所以，容易設計準直透鏡73，而能以低成本來製造準直透鏡73。

此外，在激發光照射裝置70中係以從複數個激發光源71配置成平面狀之區域的中心79s分別至各激發光源71之距離愈大，則位移量701愈大的方式，並且由準直透鏡73與激發光源71重疊的位置接近中心79s的方式來構成。

此外，上述位移量701係依據準直透鏡73之形成材料的折射率、焦點距離、準直透鏡73的形狀等而適切設定。

又，上述實施形態，係以複數個分離的準直透鏡來構成，然而，也可如第11圖所示的方式，各準直透鏡73係利用模製玻璃(mold glass)用材料一體形成。利用模製玻璃用材料等相同材料一體形成複數個準直透鏡73時，可以低的製造成本來製造激發光照射裝置70。詳細而言，第11圖係採用上述準直透鏡一體形成之準直透鏡陣列 74時之激發光照射裝置70的剖面圖。於透鏡保持體79d形成有保持準直透鏡陣列74之凹部79e，於該凹部79e設置有準直透鏡陣列74，並且利用板狀的加壓板75a而保持在透鏡保持體79d。加壓板75a係以與準直透鏡陣列74之準直部74a對應的方式設有開口部75b，並藉由螺絲75d螺合鎖住於透鏡保持體79d。

本發明之實施形態之投影機10的激發光照射裝置70係如上述方式適切設定相對於激發光源71之光軸71a之準直透鏡73的光軸73a的位移量701，藉此，能以使螢光輪101上之螢光體層104之被照射激發光的既定區域105成為所希望的形狀或光強度分布的方式來構成。

又，在上述實施形態之投影機10中，係於準直透鏡73與凹透鏡76之間配置有聚光透鏡78，然而，並非限定於此形態。第12圖係顯示來自本發明之實施形態之變形例之激發光照射裝置70的射出光之光路的平面模式圖。如第12圖所示，亦可激發光源71及準直透鏡73與凹透鏡76之間不設置聚光透鏡78，而係藉由適切設定複數個激發光源71及準直透鏡73各個光軸73a、71a間的位移量701，而將來自複數個激發光源71及準直透鏡73之射出光，透過凹透鏡76、聚光透鏡群111而照射至螢光輪101的螢光體層104。

例如第10圖所示，與設置大口徑之聚光透鏡78s的比較例之投影機比較，本發明之實施形態如上述方式能提供簡單的構造、較低的製造成本且高亮度的投影機10。

如以上所述，依據本實施形態，激發光照射裝置70 包含：複數個激發光源71，其係配置成平面狀；複數個準直透鏡73，其係配置於複數個激發光源71之各個附近且將由各激發光源71所射出之光聚光；透鏡保持體79，其係保持複數個激發光源71及複數個準直透鏡73；及光源保持體80。將由前述複數個激發光源71透過複數個準直透鏡73所射出之光聚光於作為被照射體的螢光體層104上，透鏡保持體79及光源保持體80以使準直透鏡73的光軸73a與激發光源71的光軸71a平行地偏移的方式保持準直透鏡73及激發光源71，並且以從激發光源71透過準直透鏡73射出之光聚光於螢光體層104上之既定區域105的方式規定準直透鏡73的光軸73a與激發光源71的光軸71a之作為偏移量的位移量701，且從激發光源71射出的光在準直透鏡73折射，而聚光於螢光體層104上之既定區域105。因此，能提供簡單的構造、低製造成本、屬於高亮度之光源裝置的激發光照射裝置70及具有該光源裝置的投影機10。

又，從上述複數個激發光源71之各個透過準直透鏡73射出之光線束並非平行光，而係以各光線之間隔縮小的方式來構成。所以，也可為採用較小口徑之聚光透鏡78的構成，也可不使用聚光透鏡78而構成投影機10。

又，依據本實施形態，作為保持體之透鏡保持體79及光源保持體80係以將複數個激發光源71及與該激發光源71之各個對應之複數個準直透鏡73形成列及行的方式保持成平面狀，並且因應從複數個激發光源71平面狀地配置於透鏡保持體79及光源保持體80之區域的中心79s 至激發光源71各個的距離，規定與激發光源71對應之準直透鏡73的位移量701，所以，能提供簡單的構造、低製造成本、屬於高亮度之光源裝置的激發光照射裝置70及具有該光源裝置的投影機10。

而且，依據本實施形態之構成方式，係於作為保持體之透鏡保持體79及光源保持體80上，從複數個激發光源71配置成平面狀之區域的中心79s至激發光源71各個的距離愈大則位移量701愈大，因此，能提供簡單的構造、低製造成本、屬於高亮度的光源裝置之激發光照射裝置70及具有該光源裝置的投影機10。

又，依據本實施形態，準直透鏡73係於光源側端面形成平坦面，且於激發光之射出側端面形成凸形狀的曲面，並因應準直透鏡73與激發光源71之位移量701而規定從激發光源71射出之光藉由準直透鏡73而折射的角度。即，以使用複數個上述形狀之準直透鏡73來構成的方式，能提供簡單的構造、低製造成本、屬於高亮度之光源裝置的激發光照射裝置70及具有該光源裝置的投影機10。

再者，依據本實施形態，透鏡保持體79具有：將複數個激發光源71等間隔地使光軸71a平行且以形成列及行的方式保持成平面狀之複數個作為光源保持孔的孔部79b、以及使與激發光源71之各個對應的準直透鏡73的光軸73a呈平行且僅偏移上述位移量701並予以保持之複數個作為透鏡保持孔的孔部79a，所以，能提供簡單的構造、低製造成本屬於高亮度之光源裝置的激發光照射裝置 70及具有該光源裝置的投影機10。

又，依據本實施形態，激發光源71與準直透鏡73之位移量701係規定成以在作為被照射體之螢光體層104上的既定區域105形成既定寬度的光強度分布的方式，所以，能在適切設定上述位移量701的情況下，簡單地提供在螢光體層104上照射區域105可設成既定寬度之光強度分布之作為光源裝置的激發光照射裝置70以及具有該光源裝置的投影機10。詳細而言，係可將多數的激發光源71之光收集於螢光體面內，且將照射強度抑制在對於螢光體層104為未達照射界限上限值的照射界限值。當螢光體層104在照射強度未達上限值時，照射強度愈大則螢光的強度愈大，當照射強度達上限值且螢光的強度飽和而照射強度極大時，會有螢光體層104呈高熱而螢光的強度變小傾向。因此，最好是以使螢光的強度不飽和的方式，且使對於螢光體層104之照射強度未達上限值的方式來構成為佳。

再者，依據本實施形態，以使用雷射光源作為激發光源71，能提供簡單的構造且屬於高亮度之光源裝置的激發光照射裝置70及具有該光源裝置的投影機10。

又，依據本實施形態，可提供一種投影機10，該投影機10具備：紅色光源裝置120，其發出紅色波長頻帶光；激發光照射裝置70與螢光發光裝置100，其係發出綠色波長頻帶光之屬於綠色光源裝置；藍色光源裝置300，其發出藍色波長頻帶光；導光光學系統140，其係將紅色波長頻帶光、綠色波長頻帶光及藍色波長頻帶光導光成為 同一光軸；顯示元件51；光源側光學系統170，其係將已成為同一光軸之光導引至顯示元件51；投影側光學系統220，其係將藉由顯示元件51形成的光學像投影至螢幕；以及控制部38，其係控制光源裝置或顯示元件51之作為投影機控制手後之一部分。且作為綠色光源裝置之螢光發光裝置100具有作為螢光板的螢光輪101，激發光照射裝置70具有激發光源71與準直透鏡73，由於照射激發光之光源係光源裝置71，因此可提供簡單的構造、降低製造成本、屬於高亮度之光源裝置的激發光照射裝置70及具有該光源裝置的投影機10。

又，依據本實施形態，由於在準直透鏡73與螢光輪101之螢光體層104之間依序配置有凹透鏡76、第一分光鏡141、聚光透鏡群111，凹透鏡76將從激發光源71透過準直透鏡73所射出之激發光轉換成大致平行光，聚光透鏡群111將從凹透鏡76透過第一分光鏡141的激發光聚光於螢光輪101的螢光體層104上，並且將來自於螢光體層104的螢光聚光，第一分光鏡141係構成相對於凹透鏡76與聚光透鏡群111的光軸傾斜地配置，使從凹透鏡76射出的激發光透過並反射在聚光透鏡群111所聚光的螢光，因此，能提供簡單的構造、降低製造成本、屬於高亮度之光源裝置的激發光照射裝置70及具有該光源裝置的投影機10。

詳細而言，凹透鏡76在使激發光透過第一分光鏡141之際，儘可能使激發光大致平行光的狀態，而能降低在第一分光鏡141不必要的反射。

而且，依據本實施形態，由於具有配置在上述凹透鏡76與照射激發光之激發光源71之間的聚光透鏡78，因此與不設置聚光透鏡78的構成比較，可提供激發光照射裝置70與螢光輪101之間為短距離且為較小型的投影機10。

又，依據本實施形態，可將被照射激發光之螢光體層104上的既定區域105設成矩形狀，例如可對作為顯示元件51之矩形狀的DMD照射大略均勻光強度的光，而能提供較少不均勻亮度分布之投影機10。

上述實施形態之投影機10的構成係在激發光照射裝置70與螢光輪101之間係依序配置有凹透鏡76、分光鏡141、聚光透鏡群111，當螢光輪101之螢光體層104被照射來自激發光源71的激發光時，來自螢光體層104之螢光射出至激發光照射裝置70側，並藉由聚光透鏡群111所聚光的螢光在分光鏡141反射。惟不限於此形態。例如以不設置凹透鏡76、分光鏡141及聚光透鏡群111而係從激發光照射裝置70之激發光源71朝螢光輪101之螢光體層104照射激發光，並從螢光體層104朝與激發光照射裝置70側相反方向射出螢光的構成的情況下，不須設置凹透鏡76、第一分光鏡141及聚光透鏡群111，而能提供簡單的構成且小型的投影機10。

又，上述實施形態中，激發光源71係配置成等間隔，且準直透鏡73相對於激發光源71位移，惟不限於此形態。例如可將準直透鏡73配置成等間隔而使激發光源71位移。

又，例如也可複數個準直透鏡中僅一部分的準直透鏡73位移。

本發明非限定於上述實施形態及變形例，在不脫離發明之主旨的範圍內可自由地變更、改良。

此外，本發明不限定於上述的實施形態，在實施階段，於不脫離發明之主旨的範圍內可作各種的變形。又，在上述實施形態所執行的功能也可在可能的範圍內適切地組合並加以實施。上述的實施形態包含了各種階段，藉由所揭示之複數的構成要件所構成之適切的組合可提取而獲得各種的發明。例如若是由實施形態所示之全構成要件刪除若干構成要件也能獲得功效，則刪除了該構成要件後的構成可被抽出來作為發明。

10‧‧‧投影機

11‧‧‧上面板

12‧‧‧正面板

15‧‧‧左側板

17‧‧‧排氣孔

18‧‧‧吸氣孔

19‧‧‧透鏡蓋

20‧‧‧端子

21‧‧‧輸入輸出連接器部

22‧‧‧輸入輸出介面

23‧‧‧影像變換部

24‧‧‧顯示編碼器

25‧‧‧視訊RAM

26‧‧‧顯示驅動部

31‧‧‧影像壓縮解壓縮部

32‧‧‧記憶卡

35‧‧‧Ir接收部

36‧‧‧Ir處理部

37‧‧‧鍵/指示器部

38‧‧‧控制部

41‧‧‧光源控制電路

43‧‧‧冷卻風扇驅動控制電路

45‧‧‧鏡頭驅動馬達

47‧‧‧聲音處理部

48‧‧‧揚聲器

51‧‧‧顯示元件

60‧‧‧光源單元

70‧‧‧激發光照射裝置

71‧‧‧激發光源

71a‧‧‧光軸

73‧‧‧準直透鏡

73a‧‧‧光軸

73b‧‧‧平坦面

73c‧‧‧曲面

74‧‧‧準直透鏡陣列

74a‧‧‧準直部

75a‧‧‧加壓板

75b‧‧‧開口部

75d‧‧‧螺絲

76‧‧‧凹透鏡

78‧‧‧聚光透鏡

79‧‧‧透鏡保持體

79a、79b‧‧‧孔部

79d‧‧‧透鏡保持體

79e‧‧‧凹部

79s‧‧‧區域的中心

80‧‧‧光源保持體

81‧‧‧熱槽

90‧‧‧可撓性基板

100‧‧‧螢光發光裝置

101‧‧‧螢光輪

103‧‧‧凹部

104‧‧‧螢光體層

105‧‧‧既定區域

110‧‧‧輪式馬達

111‧‧‧聚光透鏡群

112‧‧‧大徑的凸透鏡

113‧‧‧小徑的凸透鏡

120‧‧‧紅色光源裝置

121‧‧‧紅色光源

125‧‧‧聚光透鏡群

140‧‧‧導光光學系統

141‧‧‧第一分光鏡

148‧‧‧第二分光鏡

160‧‧‧光學系統單元

161‧‧‧照明側區塊

165‧‧‧影像產生區塊

168‧‧‧投影側區塊

170‧‧‧光源側光學系統

173‧‧‧聚光透鏡

175‧‧‧光通道

178‧‧‧聚光透鏡

181‧‧‧光路轉換鏡

183‧‧‧聚光透鏡

185‧‧‧照射鏡

190‧‧‧熱槽

195‧‧‧聚光透鏡

220‧‧‧投影側光學系統

225‧‧‧固定透鏡群

235‧‧‧可動透鏡群

241‧‧‧控制電路基板

261‧‧‧冷卻風扇

300‧‧‧藍色光源裝置

301‧‧‧藍色光源

305‧‧‧聚光透鏡群

310‧‧‧熱槽

701‧‧‧位移量

第1圖係顯示本發明之實施形態之投影機的外觀立體圖。

第2圖係顯示本發明之實施形態之投影機之功能電路方塊的圖式。

第3圖係顯示本發明之實施形態之投影機之內部構造的平面模式圖。

第4圖係顯示本發明之實施形態之投影機之作為螢光板之螢光輪的正面模式圖。

第5圖係用以說明本發明之實施形態之投影機之螢光輪上之照射激發光之區域的圖式。

第6圖係顯示來自本發明之實施形態之激發光照射裝置(光源裝置)之射出光之光路的平面模式圖。

第7圖係激發光照射裝置之正面圖。

第8圖係激發光照射裝置之剖面圖。

第9A至9D圖係用以說明本發明之實施形態之投影機之激發光源之光軸與準直透鏡之光軸的位移量及激發光之射出方向的圖式。

第10圖係顯示本發明之實施形態之投影機的激發光源之配置區域與聚光透鏡之口徑的圖式。

第11圖係使用準直透鏡時之激發光照射裝置的剖面圖。

第12圖係顯示來自本發明之實施形態之變形例之激發光照射裝置的射出光之光路的平面模式圖。

70‧‧‧激發光照射裝置

71‧‧‧激發光源

73‧‧‧準直透鏡

76‧‧‧凹透鏡

78‧‧‧聚光透鏡

79s‧‧‧區域的中心

100‧‧‧螢光發光裝置

101‧‧‧螢光輪

104‧‧‧螢光體層

105‧‧‧既定區域

110‧‧‧輪式馬達

111‧‧‧聚光透鏡群

112‧‧‧大徑的凸透鏡

113‧‧‧小徑的凸透鏡

Claims (9)

1. 一種光源裝置，係包含：複數個光源，係配置成平面狀；複數個準直透鏡，係配置於前述複數個光源之各個光源的附近且將由各個前述光源所射出之光聚光；及保持體，係保持前述複數個光源及前述複數個準直透鏡；前述保持體係以使前述準直透鏡的光軸與前述光源的光軸平行地偏移的方式保持前述準直透鏡及前述光源，並且以使由前述光源透過前述準直透鏡所射出之光聚光於被照射體上之既定區域的方式而規定作為前述準直透鏡的光軸與前述光源的光軸之偏移量的位移量；且由前述光源射出之光在前述準直透鏡折射並聚光於前述既定區域；前述準直透鏡之光軸係與光源的光軸平行；具備分光鏡；前述光源進一步具備凹透鏡，該凹透鏡係與前述複數個光源保持距離而配置，並在前述光的傳遞方向上配置在前述準直透鏡後且在前述分光鏡前，該凹透鏡係將由前述光源射出的光轉換成大致平行。
2. 如申請專利範圍第1項之光源裝置，其中，前述保持體係將前述複數個光源及與該等光源分別對應之前述複數個準直透鏡以形成列及行的方式保持成平面狀，並 且因應與前述複數個光源呈平面狀地配置於前述保持體之區域的中心至各個前述光源的距離，而規定與該光源對應之前述準直透鏡的前述位移量。
3. 如申請專利範圍第2項之光源裝置，其中，前述複數個光源呈平面狀地配置於前述保持體上之區域的前述中心至各個前述光源的距離愈大則前述位移量愈大。
4. 如申請專利範圍第1項之光源裝置，其中，前述保持體包含：複數個光源保持孔，係將前述複數個光源等間隔且平行地且以形成列及行的方式保持成平面狀；及複數個透鏡保持孔，係保持與各個前述光源對應之前述準直透鏡，使各準直透鏡之光軸平行且偏移前述位移量。
5. 如申請專利範圍第1項之光源裝置，其中，前述光源與前述準直透鏡之前述位移量，係以在前述被照射體上的區域中成為既定寬度之光強度分布的方式被規定。
6. 如申請專利範圍第1項之光源裝置，其中，前述光源係雷射光源。
7. 一種投影機，係包含：紅色光源裝置；綠色光源裝置；藍色光源裝置；導光光學系統，係使來自於前述紅色光源裝置、前述綠色光源裝置及前述藍色光源裝置之各光源裝置的射出光為同一光軸； 顯示元件；光源側光學系統，係將藉由前述導光光學系統成為前述同一光軸之光導引至前述顯示元件；投影側光學系統，係將藉由前述顯示元件而形成的光學像投影至螢幕；及投影機控制手段，係控制前述光源裝置或前述顯示元件；前述紅色光源裝置、前述綠色光源裝置及前述藍色光源裝置中的至少一光源裝置係如申請專利範圍第1至6項中任一項之光源裝置，且包含：螢光板、及照射激發光之光源，並將激發光透過準直透鏡照射在前述螢光板。
8. 如申請專利範圍第7項之投影機，其中，於前述準直透鏡與前述螢光板之間依序配置有前述凹透鏡、前述分光鏡、以及聚光透鏡群，前述凹透鏡將由前述光源透過前述準直透鏡所射出的激發光轉換成大致平行光，前述聚光透鏡群將由前述凹透鏡透過前述分光鏡而得的激發光聚光於前述螢光板之螢光體層上，並且將來自於前述螢光體層之螢光聚光，前述分光鏡係相對於前述凹透鏡與前述聚光透鏡群之光軸傾斜地配置，且使由前述凹透鏡射出的激發光透射，並將被前述聚光透鏡群所聚光的前述螢光反射。
9. 如申請專利範圍第8項之投影機，其中，包含配置在前 述凹透鏡與照射前述激發光之前述光源之間的聚光透鏡。