專利名稱：照明光學系統、光源裝置、以及投影儀的制作方法
技術領域：
于此描述的實施例涉及照明光學系統、具有該照明光學系統的光源裝置、以及具有該光源裝置的投影儀。
背景技術：
現今，數據投影儀經常用作用于將個人計算機的顯示的圖像、視頻圖像、基于存儲在存儲卡等中的圖像數據產生的圖像、以及其它圖像投影到屏幕上的圖像投影裝置。該投影儀通過將從光源發射的光會聚在稱作DMD (數字微鏡裝置)的微鏡顯示裝置上或液晶板上來顯示彩色圖像。隨著個人計算機和諸如DVD播放器/記錄器的視頻裝備的流行，投影儀的使用正在擴大，包括商業陳述和家庭使用。盡管先前的投影儀主要采用高亮度放電燈作為光源， 在近些年，已經研發或提出了許多采用諸如激光二極管的半導體發光裝置作為光源的投影儀。就此而論，如下照明光學系統是已知的在該照明光學系統中，熒光由激光激發，并且得到的從熒光發射的熒光用作光源光。JP-A-2003495319公開了一種投影儀，其中當以會聚激光照明熒光時，從熒光發射的非相干光被反射器轉換為平行光。本申請在現有專利申請中提出了一種光源單元，該光源單元裝備有藍光激光二極管、熒光輪、以及紅光發光二極管，在該熒光輪中，設置有熒光發社區和漫射(diffuse)透射區，在該熒光發射區中，在反射表面上形成有綠色熒光層，在該漫射透射區中，設置有具有漫射透射板的開口。在此提議中，從紅光發光二極管發射的光用作紅光波段的光源光，當綠光熒光層被從藍光激光二極管發射的光(激發光)照明時，從綠光熒光層發射的光用作綠光波段的光源光，并且源自藍光激光二極管并且由漫射透射板漫射透射的光用作藍光波段的光源光。在專利文獻1中公開的投影儀中，在當熒光被從激光二極管(激發光源)發射的激發光照明時，從熒光發射的光被反射器轉換為平行光的情況下，使得發射光的利用效率高。然而，此投影儀具有的問題是，投影的圖像傾向于在屏幕照明中不均勻。在投影儀中，藍光激光由漫射板漫射并投影到屏幕上，能夠通過提高漫射板的漫射角來防止照明不均勻。然而，照度絕對值可以被增加的漫射角引起的損失減小。因此，需要能夠盡可能有效地捕獲漫射光的照明光學系統。
發明內容
本發明的范例實施例處理以上缺點以及以上未描述的其它缺點。然而，本發明不必克服以上描述的缺點，因此，本發明的范例實施例可以不必克服任意以上描述的缺點。CN 102393597 A
說明書
2/9于此描述的實施例提供一種照明光學系統，所述照明光學系統包括光導等，并且其中，激光由設置在所述光導中的漫射部件漫射并且能夠由光導可靠且更有效地捕獲得到的漫射激光。并且所述照明光學系統包括光源裝置和投影儀，由于使用諸如照明光學系統， 所以它們提高了光利用效率。根據本發明的一個或多個示例方面，提供了一種照明光學系統。所述系統包括光源裝置、光導、反射鏡組和透鏡組。所述光源裝置包括紅光發光裝置，發射紅光；藍光發光裝置，發射藍光；以及熒光板，包括綠熒光區和光透射區，其中，所述綠熒光區由所述藍光激發以發射綠光，并且所述光透射區透射所述藍光。所述光導中包括二向色層，其中，所述二向色層布置成與所述光導的中心軸以約45度相交，以透射所述藍光，而反射所述綠光和所述紅光。所述反射鏡組和透鏡組將所述紅光、所述藍光以及所述綠光引導至所述光導，使得透射通過所述光透射區的所述藍光入射在所述光導的端面上，并且所述紅光和所述綠光入射在所述光導的側面上。根據本發明的一個或多個示例方面，提供了一種光源裝置，包括紅光發光裝置， 發射紅光；藍光發光裝置，發射藍光；以及熒光板，包括綠熒光區和光透射區，其中，所述綠熒光區由所述藍光激發以發射綠光，并且所述光透射區透射所述藍光；馬達，旋轉所述熒光板；以及光源控制器，控制所述藍光發光裝置和所述紅光發光裝置的發光和所述馬達的旋轉。根據本發明的一個或更多示例方面，提供了一種投影儀。所述投影儀包括光源裝置、光導、反射鏡組和透鏡組、顯示裝置、光學系統、以及投影儀控制器。所述光源裝置包括紅光發光裝置，發射紅光；藍光發光裝置，發射藍光；以及熒光板，包括綠熒光區和光透射區，其中，所述綠熒光區由所述藍光激發以發射綠光，并且所述光透射區透射所述藍光； 馬達，旋轉所述熒光板；以及光源控制器，控制所述藍光發光裝置和所述紅光發光裝置的發光和所述馬達的旋轉。所述光導包括二向色層，其中，所述二向色層布置成與所述光導的中心軸以約45度相交，以透射所述藍光，而反射所述綠光和所述紅光。所述反射鏡組和透鏡組將所述紅光、所述藍光以及所述綠光引導至所述光導，使得透射通過所述光透射區的所述藍光入射在所述光導的端面上，并且所述紅光和所述綠光入射在所述光導的側面上。所述顯示裝置使用從所述光導輸出的所述紅光、所述藍光以及所述綠光來生成投影圖像。所述光學系統將所述投影圖像投影到屏幕上。所述投影儀控制器控制所述光源裝置、所述顯示裝置、以及所述光學系統。根據以下描述、附圖以及權利要求，本發明的其他方面和優點將是明顯的。
將基于以下附圖詳細描述本發明的范例性實施例，其中圖1是示出根據本發明的實施例的投影儀的外觀的透視圖；圖2是根據本發明的實施例的投影儀的功能框圖；圖3是示出根據本發明的實施例的投影儀的內部配置的示意性平面視圖；圖4示出了根據本發明的實施例的照明光學系統；以及圖5A-5D示出了根據本實施例的修改的光導。
具體實施例方式以下，現在將參照附圖描述本發明的范例性實施例。應當注意，本發明的范圍不限于示例的范例。如圖1-4中所示，投影儀10裝備有光源裝置、顯示裝置51、投影側光學系統220、 以及投影儀控制器，顯示裝置51使用來自光源裝置的照明光生成投影圖像，投影側光學系統220將由顯示裝置51生成的投影圖像投影到屏幕上，投影儀控制器控制光源裝置、顯示裝置51、以及投影側光學系統220。光源裝置裝備有作為具有綠光熒光區和光透射區的熒光板的熒光輪101、旋轉熒光輪101的輪馬達110、藍光發光裝置70、紅光發光裝置120、以及光源控制電路41 (光源控制器)，光源控制電路41控制藍光發光裝置70和紅光發光裝置120的發光以及輪馬達110 的旋轉。光源裝置還裝備有由引導光學系統170和光源側光學系統140構成的照明光學系統，光源側光學系統140借助于多個反射鏡(mirror)、透鏡組等來將熒光輪101的綠光熒光區被從藍光發光裝置70發射的光照明時由綠光熒光區生成的熒光、已通過熒光輪101的光透射區的透射光、以及從紅光發光裝置120發射的光引導至光導175。在熒光輪101中，綠光熒光區和光透射區布置在圓周方向上。照明光學系統包括光源側光學系統140，光源側光學系統140使得已經通過熒光輪101的光透射區的光照射(shine)在光導175的端表面上，并使得從紅光發光裝置120 發射的光和從熒光輪101的綠光熒光區發射的光照射在光導175的側表面上，并且光導 175具有二向色鏡175c。光導175的被已經通過光透射區的光照射的端表面設置有漫射板 175a (漫射部件)。二向色鏡175c (二向色層)設置在光導175里面。光導175的主體成形為例如矩形棱鏡。二向色鏡175c透射藍光，并反射綠光和紅光，并且設置成與光導175 的中心軸以45°相交。光導175在漫射板17 附近漸縮成截平的矩形棱錐形狀，并且因此漫射板17 的面積小于光導175的矩形棱鏡形狀的主體的橫截面(lateral cross section)。光導175可以配置成使得其截平部分為漸縮玻璃棒17 或斜壁，斜壁為四個平板鏡，并且光導的主體包括兩個玻璃桿175d，兩個玻璃桿的與中心軸以45°相交的斜面彼此接觸。光導175的主體的側壁可以是四個平板鏡。一個平板鏡在位于與主體的中心軸垂直相交并與二向色鏡175c在二向色鏡175c中心以45°相交的線上的位置處具有開口。二向色鏡175c可以形成于玻璃棱鏡的一個表面上，玻璃棱鏡設置于鏡隧道中，鏡隧道的側壁為四個平板鏡。藍光發光裝置70的藍光光源71為激光二極管，并且紅光發光裝置120的紅光發光元件121為發光二極管。以下將參照附圖詳細描述本發明的實施例。圖1是示出投影儀10的外觀的透視圖。在實施例中，投影儀10的右側和左側相對于投影方向定義，并且其前側定義為屏幕側， 即光傳播目的地側(后側與前側相反)。如圖1中所示，投影儀10大體成形為矩形平行六面體。投影儀10具有透鏡蓋19， 用于覆蓋為投影儀殼體的前側板的前面板12的左邊的投影孔。穿過前面板12形成多個空氣入口 18。投影儀10裝備有Ir接收器(圖1中未示出)，用于接收來自遠程控制器的控制信號。殼體的頂面板11設置有鍵/指示器單元37，其包括電源開關鍵、指示電源開或關的電源指示器、用于在投影儀開和關狀態之間切換的投影切換鍵、指示光源單元的過熱的過熱指示器、顯示裝置、控制電路等，以及其它鍵和指示器。殼體的后面板設置有輸入/輸出連接器，輸入/輸出連接器具有用于輸入圖像信號的D-SUB端子、S端子、RCA端子等等；USB端子；以及諸如電源適配器插座的各種端子 20。穿過后面板形成多個空氣入口 18。穿過殼體的右手側面板(未示出)和左手側面板 15 (側板；見圖1)形成多個空氣出口 17。空氣入口 18穿過左手側面板15的靠近后面板的角部分形成。接下來，將參照圖2的框圖描述投影儀10的投影儀控制器10。投影儀控制器包括控制器38、輸入/輸出接口 22、圖像轉換器23、顯示編碼器24、顯示驅動器沈等。從輸入 /輸出連接器21輸入的任何各種標準的圖像信號經由輸入/輸出接口 22和系統總線(SB) 供應至圖像轉換器23，在此，圖像信號被轉換為具有適合于顯示的規定的統一格式的圖像信號。得到的圖像信號輸出至顯示編碼器對。顯示編碼器M在視頻RAM 25中發展并存儲接收的圖像信號，基于存儲在視頻RAM 25中的信息生成視頻信號，并將生成的視頻信號輸出至顯示驅動器沈。用作顯示裝置控制器的顯示驅動器沈根據從顯示編碼器M輸出的視頻信號以合適的幀速率驅動顯示裝置51 (空間光調制器(SOM))。從光源單元60發出的光束，即由光源單元60的光源側光學系統140會聚于規定表面上的光束經由引導光學系統170施加至顯示裝置51，由此由顯示裝置51的反射光形成光學圖像。光學圖像被經由投影側光學系統220(以后描述)投影到屏幕(未示出)上。投影側光學系統220的活動透鏡組235由透鏡馬達45驅動用于變焦調節和聚焦調節。圖像壓縮擴展器31執行對通過ADCT、Huffman編碼等來壓縮圖像信號的亮度信號和顏色差異信號的處理的記錄，并順次將得到的數據寫入存儲器卡32 (可拆卸記錄介質)。 在再現模式中，圖像壓縮擴展器31還執行如下處理從存儲器卡32讀取圖像數據，在例如逐幀的基礎上擴展構成運動圖像的單獨(individual)圖像數據，并經由圖像轉換器23將得到的圖像數據輸出至顯示編碼器M，使得能夠基于存儲在存儲器卡32中的圖像數據來顯示運動圖像。控制投影儀10的單獨電路的操作的控制器38包括CPU、R0M、RAM、以及其它元件， ROM以固定方式存儲有包括各種設定的操作程序，RAM用作工作存儲器。由設置在殼體的頂面板11上并包括主鍵、指示器等的鍵/指示器單元37生成的操作信號直接發送至控制器38。由遠程控制器生成的鍵操作信號由Ir接收器35接收并由 Ir處理器36解調，且得到的代碼信號輸出至控制38。音頻處理器47經由系統總線(SB)連接至控制器38。音頻處理器47裝備有諸如 PCM聲源的聲源電路，并將音頻數據轉換成模擬信號并驅動揚聲器48，以在投影模式中和再現模式中輸出放大的聲音。控制器38控制光源控制電路41 (光源控制器)。光源控制電路41單獨控制藍光發光裝置70的光源71的光發射和紅光發光裝置120的發光元件121的光發射，使得從光源60發射在圖像生成期間所需的規定波段的光源光。光源控制電路41控制輪馬達110旋轉驅動熒光發光裝置的熒光輪101。此外，控制器38使得冷卻扇驅動控制電路43使用設置在光源單元60等中的多個溫度傳感器來探測溫度，并根據溫度探測結果來單獨控制多個冷卻扇的旋轉速度。另外，控制器38使得冷卻扇驅動控制電路43使冷卻扇甚至在使用定時器等對投影儀主體斷電后也繼續旋轉，或例如使得冷卻扇驅動控制電路43根據溫度傳感器的溫度探測結果來對投影儀主體進行斷電。接下來，現在將描述投影儀10的內部配置。圖3是示出投影儀10的內部配置的示意性平面視圖。如圖3中所示，在投影儀10中，控制電路板241設置在右手側面板14附近。控制電路板241安裝有電源電路塊、光源控制塊等。光源單元60設置在控制電路板 241旁邊，即大約在投影儀殼體的中心。光學系統單元160設置于光源單元60和左手側板 15之間。根據實施例的照明光學系統是光源裝置光學系統，該系統包括紅光發光裝置120、 藍光發光裝置70、具有綠光熒光區和光透射區的熒光輪101、以及具有二向色鏡175c的光導175。照明光學系統還具有將三種光引導至光導175的反射鏡和透鏡組，三種光即從紅光發光裝置120發射的光、源自藍光發光裝置70并已通過熒光輪101的光透射區的光、以及當熒光輪101的綠光熒光區被以從藍光發光裝置70發射的激發光照明時從綠光熒光區發射的光。照明光學系統使得已經通過熒光輪101的光透射區的光入射到光導175的端面上，并使得從紅光發光裝置120發射的光和從熒光輪101的綠光熒光區發射的光入射到光導175的側面上。大體為矩形棱鏡形狀的光導175在一端具有漫射板175并且在內部具有二向色鏡175c。二向色鏡175c透射藍光，而反射綠光和紅光，并且設置成與光導175的中心軸以45°相交。光源單元60裝備有藍光發光裝置70，大約設置于在后面板13附近的左右方向上的投影儀殼體的中心；熒光發光裝置100，設置于前面板12附近從藍光發光裝置70發射的光束的光軸上；紅光發光裝置120，設置于藍光發光裝置70和熒光發光裝置100之間；以及光源側光學系統140，將從熒光發光裝置100發射的綠熒光和從紅光發光裝置120發射的光施加(會聚)至光導175的側面(上)，使得它們共享相同的光軸，并將源自藍光發光裝置70并已經通過熒光發光裝置100的光施加至光導175的端面。藍光發光裝置70裝備有包括多個藍光源71的光源組；多個反射鏡75 ；會聚透鏡 78 ；熱沉81、以及其它元件，多個藍光源71布置成使得它們的光軸平行于后面板13，多個反射鏡75將從相應的藍光源71發射的光束的光軸的方向往朝向前面板12的方向改變90°， 會聚透鏡78對分別從藍光源71發射并由反射鏡75反射的光束進行會聚，熱沉81設置于藍光源71和右手側面板14之間。在光源組中，藍光源71(藍光激光二極管)布置成矩陣形式。準直器透鏡73將從每個藍光源71發射的光轉換成平行光以增強其方向性，并且準直器透鏡73設置于藍光源 71的光軸上。反射鏡75階梯式地布置，使得將從藍光源71發射的光束朝向會聚透鏡78反射，同時降低它們的間隔并由此減小從光源組輸出的合成光束的水平橫截面。冷卻扇261設置于熱沉81和后面板13之間。藍光源71由冷卻扇261和熱沉81 冷卻。另一冷卻扇261設置于反射鏡75和后面板13之間，并冷卻反射鏡75和會聚透鏡 78。熒光發光裝置100裝備有熒光輪101、輪馬達110、會聚透鏡組111、以及會聚透鏡115，熒光輪101平行于前面板12設置，即垂直于從藍光發光裝置70發射的光的光軸設置， 輪馬達110旋轉地驅動熒光輪101，會聚透鏡組111將從藍光發光裝置70發射的光束會聚到熒光輪101上并將從熒光輪101發射的光束朝向后面板13會聚，會聚透鏡115將從熒光輪101輸出的光束朝向前面板12會聚。在熒光輪101中，綠熒光發光區和光透射區布置在圓周方向上，綠熒光發光區在被從藍光發光裝置70發射的激發光照明時發射綠光波段的熒光，光透射區透射從藍光發光裝置70發射的光。綠熒光發光區中使用的基底(base)部件由諸如銅或鋁的金屬制成， 并且基底部件的后面板13側表面是銀蒸氣等涂覆的反射鏡。綠熒光層形成于涂覆的反射鏡表面上。從藍光發光裝置70發射并照射在熒光輪101的綠熒光層上的光激發綠熒光層的綠熒光。從綠熒光至所有方向發射的熒光在直接朝向后面板13行進后或在由熒光輪101 的表面反射并朝向后面板13輸出后進入會聚透鏡組111。從藍光發光裝置70發射并照射在熒光輪101的光透射區上的光作為透射光進入會聚透鏡115。冷卻扇261設置于輪馬達 110和前面板12之間，并且冷卻熒光發光裝置100等。紅光發光裝置120是裝備有紅光發光元件121和會聚透鏡組125的單色發光裝置，紅光發光元件121設置成使得其光軸垂直于藍光發光裝置70的光軸，會聚透鏡組125 對從紅光發光元件121發射的光進行會聚。紅光發光元件121是紅光發光二極管。紅光發光裝置120設置成使得其光軸與從藍光發光裝置70發射的光以及從熒光輪101發射的綠光波段光的光軸相交。紅光發光裝置120裝備有熱沉130，熱沉130設置于紅光發光元件 121的右手面板14側上。冷卻扇261設置于熱沉130和前面板12之間，并冷卻紅光發光元件 121。光源側光學系統140包括會聚透鏡、以及反射鏡和二向色鏡、以及其它元件，會聚透鏡會聚紅光、綠光、以及藍光波段的光束，反射鏡和二向色鏡改變紅光、綠光、以及藍光波段的光束的光軸的方向，以便例如平衡那些光軸的部分。更具體地，第一二向色鏡141設置于從藍光發光裝置70發射的藍光波段光、從熒光輪101發射的綠光波段光、以及從紅光發光裝置120發射的紅光波段光彼此相交的位置。第一二向色鏡141透射藍光波段光和紅光波段光，并反射綠光波段光以將其光軸的方向朝向左手側面板15改變90°。第一二向色鏡141從而能夠平衡(equalize)紅光波段光和綠光波段光的光軸，并在紅光波段光和綠光波段光由透鏡會聚時通過光導175的側面將它們輸入至光導175。第一反射鏡143設置于已經通過熒光輪101的藍光激光的光軸上，即在會聚透鏡 115和前面板12之間。第一反射鏡143通過反射藍光激光而將藍光激光的光軸的方向朝向左手面板15改變90°。第二反射鏡145設置于光學系統單元160附近，在由第一反射鏡 143反射的藍光激光的光軸上。第二反射鏡145將藍光激光的光軸的方向朝向后面板13改變90°。由第二反射鏡145反射的藍光激光照射在用作光導175的入射面的漫射板17 上。因為已經通過熒光輪101的藍光激光進入會聚透鏡115，而不會被漫射，所以能夠使得會聚透鏡115、第一反射鏡143、以及第二反射鏡145的面積小并比藍光激光由熒光輪漫射透射的常規情況更緊湊。二向色鏡175c設置在光導175內部的在已經通過第一二向色鏡141的紅光波段光的光軸、由第一二向色鏡141反射的綠光波段光的光軸、以及由第二反射鏡145反射的藍光激光的光軸彼此相交的位置。二向色經175c透射藍光波段光，并反射紅光波段光和綠光波段光，將紅光波段光和綠光波段光的光軸的方向朝向后面板13改變90°。會聚透鏡設置于以上二向色鏡和反射鏡之間。大體為括弧形狀的光源單元160包括三個塊，即照明側塊161、圖像形成塊165、和投影側塊168，照明塊161設置在藍光發光裝置70的左側上，圖像形成塊165設置在后面板13和左手側面板15彼此相交的位置附近，投影側塊168設置在光源側光學系統140和左手側面板15之間。照明側塊161具有引導光學系統170的部分，其將從光源單元60發射的光源光引導至圖像形成塊165的顯示裝置51。引導光學系統170的該部分屬于照明側塊161并包括光導175、光軸轉換鏡181以及其它元件，光導175將從光源單元60發射的光束轉換成具有均勻強度分布的光束，光軸轉換鏡181將從光導175發射的光束的光軸的方向朝向圖像形成塊165改變。圖像形成塊165包括引導光學系統170的其它部分，即會聚透鏡183和照明鏡 185，會聚透鏡183將由光軸轉換鏡181反射的光源光會聚在顯示裝置51上，照明鏡185使得已經通過會聚透鏡183的光束以規定角度照射在顯示裝置51上。圖像形成塊165還具有為DMD的顯示裝置51。熱沉190設置于顯示裝置51和后面板13之間，并冷卻顯示裝置 51。會聚透鏡195為投影側光學系統220的元件并設置在顯示裝置51的前面在顯示裝置 51附近。投影側塊168具有對顯示裝置51反射的光進行投影的投影側光學系統220的透鏡組。投影側光學系統220的透鏡組包括固定透鏡組225和活動透鏡組235，固定透鏡組 225容納于固定透鏡桶中，活動透鏡組235容納于活動透鏡桶中，并且由此用作具有變焦功能的可變焦距透鏡。通過由透鏡馬達45移動活動透鏡組235來實現變焦調節和聚焦調節。在具有以上配置的投影儀10中，使得藍光發光裝置70和紅光發光裝置120在熒光輪101被旋轉時，在不同時間點發射光束。結果，紅光波段光、綠光波段光、以及藍光波段光被經由光源側光學系統140提供給光導175并順次經由引導光學系統170照射在顯示裝置51上。顯示裝置51 (DMD)根據數據以時分方式顯示相應顏色的圖像，由此在屏幕上生成彩色圖像。以下將參照圖4詳細描述照明光學系統。照明光學系統的光導175的主體由兩個玻璃桿175d形成。光導175具有在一端的入射面17 和在另一端的出射面175g，并且具有側入射部分175f。漫射板17 放置在光導板175的該端以用作入射面17k。藍光波段光由漫射板175漫射并從出射面175g輸出。紅光波段光和綠光波段光通過側入射部分 175f輸入，由設置在光導175內部的二向色鏡175c反射，并從出射面175g輸出。因為已經通過熒光輪101的光透射區的藍光激光直到照射在光導175的漫射板 17 上時才被漫射，所以能夠使得光導175的入射面17 的面積小。光導175的鄰近入射面17 的部分為漸縮部分，該漸縮部分成形為例如三棱錐，即截平的玻璃桿17恥。包括側入射部分175f的該部分是成形為例如矩形棱鏡的主體。漸縮部分可以由為四個平板鏡的斜壁形成，代替漸縮玻璃桿17恥。因為藍光激光直到照射在光導175的漫射板17 上時才被漫射，所以能夠使得藍光激光通過熒光輪101的光透射區后照射的第一反射鏡143和第二反射鏡145的面積小。
通過涂覆兩個玻璃桿175d的接合到一起的斜接合面之一來形成設置在光導175 內部的二向色鏡175c。同樣，光導175通過設置有漫射板17 的錐形玻璃桿17 和兩個玻璃桿175d形成，二向色鏡175c形成于兩個玻璃桿175d之間。如上述，因為漫射板17 用作光導175的入射面17 ，所以不必將藍光激光會聚在熒光輪101的光透射區附近。因此，已通過熒光輪101的所有藍光輸入至光導175，并且因此能夠提高藍光波段光的利用效率。光導175具有鄰近入射面17 的錐形玻璃桿175b， 以縮小漫射的藍光波段光的漫射角，其對提高光利用效率也起作用。此外，因為光導175中的藍光波段光的光路長度比紅光波段光和綠光波段光的光路長度長，所以能夠抑制屏幕照度的不均勻。光導175的主體包括兩個玻璃桿175d，每一個玻璃桿成形為例如矩形棱鏡，并且綠光和紅光施加至一個玻璃桿175d的側面，以便照射在二向色鏡175c上。綠光和紅光均由二向色鏡175c反射，在被全反射時，傳播通過一個玻璃桿175d，并且從出射面175g輸出。接下來，將參照圖5A-5D描述光導175的修改例，其中，使用光遂(light tunnel) 175d代替玻璃桿175d。圖5A是根據使用玻璃桿175d的以上實施例的光導175的截面圖。圖5B-5D是均使用光遂17 的光導175的截面圖。如圖5B-5D中所示，能夠由包括四個平板鏡(側壁)的光遂17 替換光導175 的玻璃桿175d(主體)(見圖5A)。在此情況下，光導175包括漸縮玻璃桿175b、二向色鏡 175c、以及光遂17 ！。在圖5B的修改例中，通過在位于與光導175的主體的中心線在二向色鏡175c的中心處垂直相交(與二向色鏡175c以45°相交)的線上的位置處形成穿過平板鏡的開口來形成入射部分175f。綠光和紅光均施加至光遂17 的開口，進入光遂175h， 并照射在二向色鏡175c上。在被二向色鏡175c反射后，在被平板鏡反射時，綠光和紅光均傳播通過光遂175h，并從出射孔175g輸出。如圖5C和5D中所示，光導175的光遂17 可以并入有通過傾斜切割矩形棱鏡形狀的玻璃部件的端部以產生斜面而獲得的玻璃棱鏡。涂覆斜面以形成二向色鏡175c。在此情況下，光導175包括漸縮玻璃桿175b、形成于玻璃棱鏡上的二向色鏡175c、以及光遂 17 ！。通過在位于與光導175的主體的中心線在二向色鏡175c的中心處垂直相交(與二向色鏡175c以45°相交)的線上的位置處形成穿過平板鏡的開口來形成入射部分175f。 綠光和紅光均施加至板狀鏡的開口，并照射在二向色鏡175c上。在被二向色鏡175c反射后，在被平板鏡反射時，綠光和紅光均傳播通過光遂17 ，并從出射孔175g輸出。玻璃棱鏡可以設置在光導175中的漫射板17 側上(見圖5C)或出射孔175g側上(見圖5D)。在圖5A-5D中所示的光導175中，漸縮部分是玻璃桿。替代地，漸縮部分可以是通過連接為梯形平板的四個鏡的斜側形成的空心的截平的矩形棱錐結構。無論玻璃桿175d和光遂17 中的哪一個用于形成光導175，因為藍光激光由用作光導175的入射面17 的漫射板17 漫射并且得到的漫射藍光激光的漫射角由漸縮玻璃桿17 縮小，由此能夠增大藍光波段光的利用效率并且能夠抑制照度不均勻性。如上述，根據本發明，從發光裝置和熒光發射的光束能夠被反射鏡和透鏡組有效地引導至光導175。并且能夠通過照明光學系統提高光利用效率，其中，激光由設置在光導 175中的漫射板17 (漫射部件)漫射，并且得到的漫射激光能夠由光導175可靠并更有效地捕獲。
在根據本發明的照明光學系統中，藍光發光裝置70具有激光二極管且紅光發光裝置120具有發光二極管。使得已經通過熒光輪101的光透射區的光沿光導175的中心軸照射在光導175的漫射板17 上。使得從紅光發光裝置120發射的光和從綠熒光區發射的光沿公共光軸照射在光導175的側面上并且然后照射在二向色鏡175c上。從而能夠提高藍光波段光的利用效率。在根據本發明的照明光學系統中，光導175的鄰近漫射板17 的部分是具有截平矩形棱錐形狀的漸縮部分，由此漫射板17 的面積小于光導175的矩形棱鏡形狀的主體的橫截面。結果，能夠使得藍光波段光的光路長度長并且因此能夠抑制照度不均勻性。在根據本發明的照明光學系統中，光導175的主體是兩個玻璃桿，該兩個玻璃桿的與光導175的中心軸以45°相交的斜面彼此接觸。通過涂覆斜面之一能夠在該斜面上形成二向色鏡表面。不需要專用的二向色鏡，并且因此能夠減小元件的數量。在根據本發明的照明光學系統中，光導175的主體可以是包括四個平板鏡(側壁) 的光遂17 ！。這對減小元件成本和重量起作用。在根據本發明的照明光學系統中，熒光輪101具有布置在圓周方向上的綠熒光區和光透射區。使得從藍光發光裝置70 (激光二極管)發射的光通過熒光輪101的光透射區，并且將得到的高方向性激光施加至用作光導175的入射面17 的漫射板17fe。因此， 能夠可靠并更有效地捕獲藍光波段光。根據本發明的光源能夠提高光利用效率，因為其裝備的照明光學系統中，激光被設置在光導175中的漫射板17 漫射并且能夠更有效地捕獲得到的漫射激光。根據本發明的投影儀10能夠提高光利用效率，因為其裝備的光源裝置中，激光被設置在光導175中的漫射板17 漫射并且能夠可靠并更有效地捕獲得到的漫射激光。本發明不限于以上實施例，并且能夠不脫離本發明的精神和范圍自由地作出各種修改和改進。例如，本發明也能夠應用于以下投影儀。僅從藍光發光裝置70發射的激發光用作光源光。在熒光輪101中，綠熒光發光區、光透射區、以及紅熒光發光區布置在圓周方向上，綠熒光發光區在接收從藍光發光裝置70發射的光作為激發光時，發射綠光波段的熒光，光透射區透射從藍光發光裝置70發射的光，紅熒光發光區在接收從藍光發光裝置70發射的光作為激發光時，發射紅光波段的熒光。從而使用從藍光發光裝置70發射的光生成紅光波段光、綠光波段光、以及藍光波段光。 雖然已經參照本發明的某些范例性實施例示出并描述了本發明，但是本領域技術人員應當理解，可以不脫離權利要求所限定的本發明的精神和范圍作出各種形式和細節的改變。因此，其目的是在權利要求中覆蓋落入本發明的真實精神和范圍的所有該改變和修改。
權利要求
1.一種照明光學系統，包括 光源裝置，包括紅光發光裝置，發射紅光； 藍光發光裝置，發射藍光；以及熒光板，包括綠熒光區和光透射區，其中，所述綠熒光區由所述藍光激發以發射綠光， 并且所述光透射區透射所述藍光；光導，所述光導中包括二向色層，其中，所述二向色層布置成與所述光導的中心軸以約 45度相交，以透射所述藍光，而反射所述綠光和所述紅光；反射鏡組和透鏡組，將所述紅光、所述藍光以及所述綠光引導至所述光導，使得透射通過所述光透射區的所述藍光入射在所述光導的端面上，并且所述紅光和所述綠光入射在所述光導的側面上。
2.如權利要求1所述的照明光學系統， 其中，所述藍光發光裝置是藍光激光二極管， 其中，所述紅光發光裝置是紅光發光二極管， 其中，漫射部件設置在所述光導的所述端面上，其中，由所述光透射區透射的所述藍光入射在所述漫射部件上，在所述光導中沿所述光導的所述中心軸傳播，并且然后由所述二向色層透射，并且其中，所述紅光和所述綠光入射在所述光導的所述側面上，使得所述紅光的光軸對應于所述綠光的光軸，然后所述紅光和所述綠光由所述二向色層反射。
3.如權利要求2所述的照明光學系統， 其中，所述光導具有以矩形棱鏡形狀形成的主體；以及以截平的矩形棱錐形狀形成的漸縮部分，所述漸縮部分鄰近所述漫射部件， 其中，當從所述光導的端面觀察時，所述主體的橫截面面積小于所述漫射部件的橫截面面積。
4.如權利要求3所述的照明光學系統， 其中，所述漸縮部分由第一玻璃桿形成，并且其中，所述主體由第二玻璃桿和第三玻璃桿形成，其中，所述玻璃桿的各自的斜面與所述中心軸以約45度相交并且彼此接觸。
5.如權利要求3所述的照明光學系統，其中，所述漸縮部分由四個平板鏡形成，其中，所述四個平板鏡用作所述漸縮部分的斜側壁，并且其中，所述主體由兩個玻璃桿形成，其中，所述玻璃桿的各自的斜面與所述中心軸以約 45度相交并且彼此接觸。
6.如權利要求3所述的照明光學系統， 其中，所述漸縮部分由玻璃桿形成，并且其中，所述主體的側壁由四個平板鏡形成，并且其中，在位于與所述主體的中心線正交并與所述二向色鏡以約45度在所述二向色鏡的中心處相交的線上的位置處穿過所述平板鏡之一形成開口。
7.如權利要求3所述的照明光學系統，其中，所述漸縮部分由第一組四個平板鏡形成，其中，所述第一組四個平板鏡用作所述漸縮部分的斜側壁，并且其中，所述主體的側壁由第二組四個平板鏡形成，并且其中，在位于與所述主體的中心線正交并與所述二向色鏡以約45度在所述二向色鏡的中心處相交的線上的位置處穿過所述第二組四個平板鏡的平板鏡之一形成開口。
8.如權利要求5所述的照明光學系統，其中，在由所述四個平板鏡形成的鏡遂中設置玻璃棱鏡，并且其中，所述二向色層形成于所述玻璃棱鏡的斜面上。
9.一種光源裝置，包括 紅光發光裝置，發射紅光； 藍光發光裝置，發射藍光；以及熒光板，包括綠熒光區和光透射區，其中，所述綠熒光區由所述藍光激發以發射綠光， 并且所述光透射區透射所述藍光； 馬達，旋轉所述熒光板；以及光源控制器，控制所述藍光發光裝置和所述紅光發光裝置的發光和所述馬達的旋轉。
10.一種投影儀，包括 光源裝置，包括紅光發光裝置，發射紅光； 藍光發光裝置，發射藍光；以及熒光板，包括綠熒光區和光透射區，其中，所述綠熒光區由所述藍光激發以發射綠光， 并且所述光透射區透射所述藍光； 馬達，旋轉所述熒光板；以及光源控制器，控制所述藍光發光裝置和所述紅光發光裝置的發光和所述馬達的旋轉； 光導，所述光導中包括二向色層，其中，所述二向色層布置成與所述光導的中心軸以約 45度相交，以透射所述藍光，而反射所述綠光和所述紅光；反射鏡組和透鏡組，將所述紅光、所述藍光以及所述綠光引導至所述光導，使得透射通過所述光透射區的所述藍光入射在所述光導的端面上，并且所述紅光和所述綠光入射在所述光導的側面上；顯示裝置，使用從所述光導輸出的所述紅光、所述藍光以及所述綠光來生成投影圖像；光學系統，將所述投影圖像投影到屏幕上；以及投影儀控制器，控制所述光源裝置、所述顯示裝置、以及所述光學系統。
全文摘要
一種照明光學系統，包括光源裝置、光導、反射鏡組和透鏡組。所述光源裝置包括紅光發光裝置，發射紅光；藍光發光裝置，發射藍光；以及熒光板，包括綠熒光區和光透射區，其中，所述綠熒光區由所述藍光激發以發射綠光，并且所述光透射區透射所述藍光。所述光導中包括二向色層，其中，所述二向色層布置成與所述光導的中心軸以約45度相交，以透射所述藍光，而反射所述綠光和所述紅光。透射通過所述光透射區的所述藍光入射在所述光導的端面上，并且所述紅光和所述綠光入射在所述光導的側面上。
文檔編號F21V13/00GK102393597SQ20111018136
公開日2012年3月28日 申請日期2011年6月23日 優先權日2010年6月25日
發明者宮崎健 申請人:卡西歐計算機株式會社