照明裝置和映像顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種使用熒光體也可以輸出高亮度的照明光的照明裝置。有的實(shí)施方式的照明裝置(10)，具備如下：出射激光的激光光源(22、28)；配置有由激光激發(fā)而出射熒光的熒光體(112、114、116)的至少兩個(gè)熒光體基板(16)；將從至少兩個(gè)熒光體基板(16)分別出射的熒光在空間上合成的光學(xué)元件(62)。
【專利說(shuō)明】照明裝置和映像顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及使用了熒光體的照明裝置和具備它的映像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 歷來(lái)，在投影機(jī)中，多使用高亮度的高壓水銀燈作為光源。但是，高壓水銀燈有壽命短、維護(hù)復(fù)雜的問(wèn)題，于是提出在代替高壓水銀燈下使用發(fā)光二極管(LED)和激光光源等的固體光源作為映像顯示裝置的光源。
[0003]激光光源比高壓水銀燈的壽命長(zhǎng)、另外因?yàn)橹赶蛐愿咚怨饫眯室哺?。此外，利用其單色性能夠?qū)崿F(xiàn)寬闊的色再現(xiàn)范圍。另一方面，因?yàn)榧す馄湎喔尚愿?，所以?huì)有產(chǎn)生散斑噪聲而使畫質(zhì)劣化的問(wèn)題。
[0004]在LED光源中，雖然不會(huì)產(chǎn)生散斑噪聲，但由于光源的發(fā)光面積大、綠色LED的發(fā)光效率低等理由，而存在難以實(shí)現(xiàn)高亮度的映像顯示裝置這樣的問(wèn)題。
[0005]為了解決這些問(wèn)題，提出了以LED光和激光作為激發(fā)光而使熒光體發(fā)光、并用于映像顯示裝置的光源裝置(例如，專利文獻(xiàn)I)。
[0006]【先行技術(shù)文獻(xiàn)】
[0007]【專利文獻(xiàn)】
[0008]【專利文獻(xiàn)I】特開2011-013313號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本公開提供一種即使使用熒光體也可以輸出高亮度的光的照明裝置、和使用了它的映像顯示裝置。
[0010]本公開有的實(shí)施方式的照明裝置，具備如下:出射激光的激光光源；配置有由激光激發(fā)而出射熒光的熒光體的至少兩個(gè)熒光體基板；將從至少兩個(gè)熒光體基板分別出射的熒光在空間上合成的光學(xué)元件。
[0011]根據(jù)本公開的某一實(shí)施方式的裝置，能夠使用激光光源和熒光體而輸出高亮度的熒光。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是表示實(shí)施方式的映像顯示裝置的圖。
[0013]圖2(a)和(b)是表示實(shí)施方式的映像顯示裝置具備的熒光輪的圖。
[0014]圖3(a)和(b)表示實(shí)施方式的映像顯示裝置具備的濾光輪的圖。
[0015]圖4是表不實(shí)施方式的激光強(qiáng)度與突光轉(zhuǎn)換效率和突光體表面溫度的關(guān)系的圖。
[0016]圖5是表示實(shí)施方式的激光強(qiáng)度與照明裝置的綜合效率的關(guān)系的圖。
[0017]圖6是表示實(shí)施方式的激光光點(diǎn)直徑與照明裝置的綜合效率的關(guān)系的圖。
[0018]圖7是表示實(shí)施方式的映像顯示裝置的圖。
[0019]圖8是表示實(shí)施方式的映像顯示裝置的圖。[0020]圖9是表示實(shí)施方式的映像顯示裝置和圖。
[0021]圖10是表示實(shí)施方式的映像顯示裝置的圖。
[0022]【符號(hào)說(shuō)明】
[0023]10照明裝置
[0024]12、14光源裝置
[0025]16熒光輪
[0026]20、26、300 激光模組
[0027]22、28半導(dǎo)體激光元件
[0028]24、30、34、36、42、44、46、48、54、60、74、76、92、301、303 透鏡
[0029]32、50、52、58、200 反射鏡
[0030]38、56 擴(kuò)散板
[0031]40分色鏡
[0032]62光束合成元件
[0033]64、66梯形棱鏡
[0034]64a 面
[0035]70導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)
[0036]72積分棒
[0037]80濾光輪
[0038]90映像生成部 [0039]94全反射棱鏡
[0040]94a 面
[0041]96 DMD
[0042]98投影透鏡
[0043]102 電動(dòng)機(jī)
[0044]104鋁基板
[0045]112、114、116 熒光體區(qū)域
[0046]118 切口區(qū)域
[0047]802 電動(dòng)機(jī)
[0048]812可視光透過(guò)區(qū)域
[0049]814濾色鏡區(qū)域
[0050]100映像顯示裝置
[0051]202,204 三角棱鏡
[0052]302 光纖
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下，對(duì)于本公開的實(shí)施方式，一邊參照附圖一邊進(jìn)行說(shuō)明。但是，有省略過(guò)于詳細(xì)的說(shuō)明的情況。例如，有省略眾所周知的事項(xiàng)的詳細(xì)說(shuō)明和對(duì)于實(shí)質(zhì)相同的構(gòu)成進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明的情況。這是為了避免以下的說(shuō)明過(guò)于冗長(zhǎng)，且使本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解。還有，
【發(fā)明者】們，為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員充分理解本公開而提供附圖和以下的說(shuō)明，而沒(méi)有以此限定權(quán)利要求的范圍所述的主題的意圖。
[0054]在投影機(jī)中，與其他大部分的熒光體應(yīng)用制品不同，要求其光源為點(diǎn)光源，作為點(diǎn)光源的光密度，例如要求為low / mm2以上。這樣的光密度，與其他的熒光體應(yīng)用制品的熒光輸出的光密度相比，為大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的密度。
[0055]本申請(qǐng)
【發(fā)明者】們，為了在以激光為激發(fā)光而使熒光體發(fā)光的照明裝置中得到高亮度的輸出光而進(jìn)行銳意研究。在以激光為激發(fā)光而使熒光體發(fā)光的照明裝置中，如果想要實(shí)現(xiàn)投影機(jī)所要求的高輸出功率的光，就要考慮對(duì)于熒光板照射高輸出功率的激光。但是，若將高輸出功率的激光照射到熒光體上，則會(huì)發(fā)生反而熒光輸出功率降低這樣的問(wèn)題。在熒光體的【技術(shù)領(lǐng)域】，若溫度上升則熒光輸出功率降低這一被稱為溫度猝滅的物理現(xiàn)象公知，但以激光作為激發(fā)光而使熒光體發(fā)光時(shí)，關(guān)于具體怎樣的參數(shù)主要進(jìn)行干預(yù)而熒光輸出功率降低的詳情并不知道。如此，在以激光為激發(fā)光而使熒光體發(fā)光的照明裝置中，得到高亮度的熒光困難。
[0056]本申請(qǐng)
【發(fā)明者】們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于以激光為激發(fā)光而使熒光體的發(fā)光的照明裝置反復(fù)進(jìn)行研究時(shí)，作為熒光輸出的降低的要因，與激光的光密度密切相關(guān)。在現(xiàn)有的其他大部分的熒光體應(yīng)用制品中，因?yàn)樗蟮墓饷芏刃∫粋€(gè)數(shù)量級(jí)以上，所以至今為止不需要考慮上述這樣的問(wèn)題。另外，在作為激發(fā)光源而使用LED的投影機(jī)中，因?yàn)楸徽丈涞綗晒怏w的光的密度小，所以至今為止也不需要考慮上述為樣的問(wèn)題。在以激光作為激發(fā)光而使熒光體發(fā)光的投影機(jī)的研究中，上述這樣的問(wèn)題初次被認(rèn)識(shí)到。
[0057]另外，根據(jù)本申請(qǐng)
【發(fā)明者】們的研究可知，在熒光體的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換中，入射到熒光體的激光(激發(fā)光)之中的30?50%左右被轉(zhuǎn)換成熱量。例如，激光強(qiáng)度為100W時(shí)，約有30?50W的熱在熒光輪發(fā)生。為了緩和溫度猝滅的影響，需要抑制每一個(gè)熒光輪的發(fā)熱量。
[0058]本公開的某一實(shí)施方式，提供一種能夠使用激光光源和熒光體而輸出高亮度的熒光的照明裝置和使用它的映像顯示裝置。
[0059]在以下的實(shí)施方式的說(shuō)明中，作為映像顯示裝置的一例，列舉投影機(jī)進(jìn)行說(shuō)明，但實(shí)施方式不受此限定，映像顯示裝置也可以是電視和其他的顯示裝置等。
[0060](實(shí)施方式)
[0061]本實(shí)施方式的映像顯示裝置，是具備根據(jù)映像信號(hào)而對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的一個(gè)光調(diào)制元件的映像顯示裝置，該映像顯示裝置具備如下:輸出激光的激光光源；配置有由激光激發(fā)而出射熒光的熒光體的兩個(gè)熒光體基板；將這兩個(gè)熒光體基板分別出射的熒光在空間上進(jìn)行合成的光學(xué)元件。
[0062]圖1是表示本實(shí)施方式的映像顯示裝置100的構(gòu)成的圖。在該例中，映像顯示裝置100是投影機(jī)。
[0063]映像顯示裝置100具備如下:照明裝置10 ;映像生成部90 ;將映像生成部90所生成的映像光投射到屏幕(未圖示)的投影透鏡98。
[0064]照明裝置10具備如下:第一光源裝置12 ;第二光源裝置14 ;將分別來(lái)自第一和第二光源裝置12和14的出射光進(jìn)行空間性的合成的光束合成元件62 ;將所合成的光束向映像生成部90導(dǎo)光的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)70 ;濾光輪80。
[0065]第一光源裝置12和第二光源裝置14，各自的構(gòu)成要素相同，這些構(gòu)成要素的配置只為線對(duì)稱。因?yàn)?，為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單化，以下僅對(duì)于第一光源裝置12進(jìn)行說(shuō)明。[0066]第一激光模組20和第二激光模組26具備如下:配置成5X5的矩陣狀、且輸出波長(zhǎng)450nm的藍(lán)色激光的半導(dǎo)體激光元件22和半導(dǎo)體激光元件28 ;在半導(dǎo)體激光元件的一個(gè)一個(gè)上所設(shè)置的透鏡24和透鏡30。透鏡24和透鏡30具有的功能是，將從半導(dǎo)體激光元件以持有發(fā)散角的方式所出射的光會(huì)聚成平行的光束。
[0067]來(lái)自各激光模組的出射光,通過(guò)反射鏡32被在空間上合成。第一和第二激光模組的各半導(dǎo)體激光元件均以等間隔配置，但按照使來(lái)自第一激光模組20的出射光和來(lái)自第二激光模組26的出射光入射到反射鏡32上不同的位置的方式，調(diào)整各激光模組的位置。因此，就反射鏡32而言,在來(lái)自第一激光模組20的出射光所入射的區(qū)域,實(shí)施對(duì)于激光為高透射的AR涂層；在來(lái)自第二激光模組26的出射光所入射的區(qū)域，實(shí)施對(duì)于激光為高反射的反射鏡涂層。
[0068]由反射鏡32合成的激光，一邊被透鏡34會(huì)聚一邊重疊。由透鏡34會(huì)聚的光，在入射分色鏡40之前，透過(guò)透鏡36和拡散板38。透鏡36具有的功能是，使透鏡34所會(huì)聚的光再次回歸平行的光束；擴(kuò)散板38具有的功能是，使激光的相干性降低，并且調(diào)整激光的聚光性。
[0069]分色鏡40是將截止波長(zhǎng)設(shè)定在約480nm的色合成元件。因此，由透鏡36所大體平行光化的光被分色鏡40反射，向熒光輪16照射。
[0070]為了使向熒光輪16所會(huì)聚的激光光點(diǎn)尺寸減小而使光利用效率提高，向熒光輪16所照射的激光由透鏡42、44會(huì)聚。
[0071]圖2是表示熒光輪(熒光體基板)16的構(gòu)成的圖，圖2 (a)是從與圖1相同一側(cè)觀看到的熒光輪16的平面圖，圖2(b)是從右側(cè)觀看圖2(a)的熒光輪16的側(cè)視圖。
[0072]熒光輪16具有如下:熒光體區(qū)域112和熒光體區(qū)域114，其涂布有經(jīng)由波長(zhǎng)450nm的光而發(fā)出主波長(zhǎng)為570nm的黃色光的熒光體；熒光體區(qū)域116，其涂布有經(jīng)由波長(zhǎng)約450nm的光而發(fā)出主波長(zhǎng)為552nm的綠色光的熒光體；成為切口狀的切口區(qū)域118。在熒光體區(qū)域112和熒光體區(qū)域114涂布有相同的黃色熒光體。任何一種熒光體，都是以與硅樹脂混合的狀態(tài)涂布例如寬4_、厚150微米。
[0073]這些熒光體，涂布于在表面實(shí)施有高反射涂層的例如直徑65mm的鋁基板104，此夕卜，鋁基板104被安裝在電動(dòng)機(jī)102上、且被旋轉(zhuǎn)控制(例如，10800rpm)。
[0074]熒光輪16以3個(gè)熒光體區(qū)域112、114、116和一個(gè)切口區(qū)域118對(duì)應(yīng)圖像的I幀(例如，I / 60秒)。即，照射到熒光輪16上的光，在I幀之中，在時(shí)間上被分割成照射到熒光體區(qū)域112的第一區(qū)段、照射到熒光體區(qū)域114的第二區(qū)段；照射到熒光體區(qū)域116的第三區(qū)段、照射到切口區(qū)域118的第四區(qū)段。該熒光輪16的第一至第四區(qū)段的切換，在第一光源裝置12和第二光源裝置14(圖1)之間同步。
[0075]返回圖1，在第一、第二和第三區(qū)段之間，照射到熒光輪16的光，被轉(zhuǎn)換成黃色和綠色的光，從熒光輪16被反射。這些黃色和綠色的熒光，經(jīng)由透鏡44、42被平行光化，返回分色鏡40，透過(guò)分色鏡40。
[0076]另一方面，在第四區(qū)段之間，照射到熒光輪16的光，透過(guò)熒光輪16的切口區(qū)域118。為了將透過(guò)熒光輪16的光，再次返回分色鏡40，而在光路上配置反射鏡50、52、58。另夕卜，透過(guò)熒光輪16的光，由于被透鏡42、44會(huì)聚，因此經(jīng)由透鏡46、48而得以平行光化，并且在光路上配置用于使被延長(zhǎng)的光路部分得以中繼的透鏡54、和用于使激光的相干性進(jìn)一步降低的擴(kuò)散板56。
[0077]透過(guò)熒光輪16在光路中繼下返回分色鏡40的光，被分色鏡40反射。如此，透過(guò)熒光輪16的光的光路和反射的光的光路，被分色鏡40在空間上合成。
[0078]由分色鏡40合成的光,被透鏡60會(huì)聚,成為來(lái)自第一光源裝置12的出射光。與第一光源裝置12同樣，從第二光源裝置14也使光出射。
[0079]第一光源裝置12的熒光輪16和第二光源裝置14的熒光輪是相同的規(guī)格，從光源裝置12、14出射具有相同顏色特性的光。
[0080]來(lái)自第一光源裝置12和第二光源裝置14的出射光,經(jīng)由光束合成兀件62被在空間上合成。光束合成兀件62具有梯形棱鏡64和66。來(lái)自第一光源裝置12的出射光,入射到梯形棱鏡64。入射到梯形棱鏡64的光，由角度45度的斜面即面64a反射后，在梯形棱鏡64內(nèi)部反復(fù)進(jìn)行全反射,入射到積分棒72 ( 口 '7 K ^ > r ^ V — ^:rod integrator)。同樣，來(lái)自第二光源裝置14的出射光，入射到梯形棱鏡66，由角度45度的斜面反射后，在內(nèi)部反復(fù)進(jìn)行全反射，向積分棒72入射。梯形棱鏡64和梯形棱鏡66為相同的形狀，為了合成來(lái)自各光源裝置的光而向同一方向引出，45度斜面相對(duì)配置。
[0081]另外，各梯形棱鏡64和66的出射面尺寸，為積分棒72的入射面尺寸的正好一半，如圖1所示，使梯形棱鏡64和梯形棱鏡66密接配置，并且，使棱鏡出射面與積分棒72的入射面接近配置，可以將入射到梯形棱鏡64和梯形棱鏡66的光有效率地在積分棒耦合。
[0082]入射到積分棒72的來(lái)自各光源裝置的光，在積分棒72內(nèi)使照度被均勻化后，通過(guò)濾光輪80。
[0083]圖3是表示濾光輪80的構(gòu)成的圖。圖3(b)是從與圖1同側(cè)觀看到的濾光輪80的平面圖，圖3(a)是從左側(cè)觀看圖3(b)的濾光輪80的側(cè)視圖。
[0084]濾光輪80具有如下:可視光透過(guò)區(qū)域812，其是由遍及可視全域?yàn)楦咄干涞牟ＡЩ鍢?gòu)成的區(qū)域；濾色鏡區(qū)域814，其是由對(duì)于低于波長(zhǎng)600nm的光為高反射且對(duì)于波長(zhǎng)600nm以上的可視域的光為高透射的濾色鏡基板構(gòu)成的區(qū)域。濾光輪80被安裝在電動(dòng)機(jī)802上、且被旋轉(zhuǎn)控制。還有，上述玻璃基板和濾色鏡基板可以分別形成，也可以一體形成。
[0085]熒光輪16和濾光輪80，以相同轉(zhuǎn)速且同步地受到旋轉(zhuǎn)控制。即，濾光輪80按照以可視光透過(guò)區(qū)域812和濾色鏡區(qū)域814形成I幀(例如，I / 60秒)的方式構(gòu)成。
[0086]此外，向熒光輪16的熒光體區(qū)域114照射激光、而從熒光體區(qū)域114放出的黃色熒光，使之入射到濾光輪80的濾色鏡區(qū)域814而調(diào)整時(shí)間安排。因此，熒光體區(qū)域114和濾色鏡區(qū)域814的區(qū)段角度相同。濾色鏡區(qū)域814除去低于600nm的光，因此從熒光體區(qū)域114放出的黃色熒光，短波長(zhǎng)成分被除去，而成為紅色光而從濾光輪80出射。
[0087]從濾光輪80出射的光，由透鏡74、76中繼，成為來(lái)自照明裝置10的輸出光，入射到映像生成部90。如上，照明裝置10具備各種透鏡、反射鏡等的光學(xué)零件。
[0088] 映像生成部90具備透鏡92、全反射棱鏡94和一片DMD (數(shù)字微鏡:DigitalMirror Device)960透鏡92具有的功能是，使積分棒72的出射面的光在DMD96成像。經(jīng)由透鏡92而入射到全反射棱鏡94的光，被面94a反射，被引導(dǎo)向DMD96。就DMD96而言，經(jīng)由控制部(未圖示)，在與分別入射多個(gè)反射鏡的各色光的時(shí)機(jī)吻合下且根據(jù)所輸入的映像信號(hào)，被得以控制。由DMD96調(diào)制的光，透過(guò)全反射棱鏡94而向投影透鏡98引導(dǎo)。投影透鏡98，將在時(shí)間上被合成的映像光投射到裝置外部的屏幕(未圖示)上。[0089]在本實(shí)施方式中，作為光調(diào)制元件的DMD96，使用對(duì)角尺寸例如為0.67英寸的DMD，投影透鏡98的F數(shù)例如為1.7。
[0090]在本實(shí)施方式中，照明裝置10輸出在時(shí)間上所切換的紅色光、綠色光、藍(lán)色光、黃色光這4色的光。在此，紅色光不是由紅色熒光體生成，是來(lái)自黃色熒光體的黃色熒光之中去除短波長(zhǎng)成分而生成的。即，紅色光和黃色光由相同的黃色突光體生成，在本實(shí)施方式中，使用鈰激活石榴石結(jié)構(gòu)熒光體(Y3A15012:Ce3+)。另一方面，作為生成綠色光的熒光體，使用組成不同的其他鈰激活石榴石結(jié)構(gòu)熒光體(Lu3A15012:Ce3+)。
[0091]為了得到高亮度的照明裝置，需要加大激發(fā)熒光體的激光強(qiáng)度，但若激光強(qiáng)度變大，則熒光體效率降低，熒光體溫度也上升這樣的問(wèn)題發(fā)生。因此，在本實(shí)施方式中，具備兩個(gè)熒光體基板，通過(guò)抑制每一個(gè)熒光體基板的放熱，能夠?qū)⑵溆绊懸种频阶钚∠薅?，從而得到高亮度且高效率的照明光。以下，說(shuō)明此具體的光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)。
[0092]Lu3A15012:Ce3+與Y3A15012:Ce3+相比，是溫度猝滅特性更優(yōu)選的熒光體。因此，基于黃色熒光體(Y3A15012:Ce3+)的特性，決定入射熒光體的激光的參數(shù)。
[0093]圖4中示出本實(shí)施方式所使用的黃色熒光體中的、激光強(qiáng)度與熒光體的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率和熒光體表面溫度的關(guān)系。作為實(shí)驗(yàn)條件，將黃色熒光體，在表面實(shí)施有高反射涂層的直徑65mm的圓形鋁基板的外周附近全周，以與硅樹脂混合的狀態(tài)，涂布寬4mm、厚150微米。圓形鋁基板安裝在旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)上而以IOSOOrpm旋轉(zhuǎn)，圓形鋁基板的環(huán)境氛圍的溫度為60°C。另外，熒光體上的激光光點(diǎn)直徑為1.6mm。熒光體上的激光光點(diǎn)的空間強(qiáng)度分布大體為高斯形狀，這里所說(shuō)的光點(diǎn)直徑，表示達(dá)到峰值強(qiáng)度的13.5%的全寬。
[0094]為了確保硅樹脂的長(zhǎng)期可靠性，考慮使熒光體溫度例如大致處于200°C以下，但在進(jìn)一步提高可靠性上，考慮使熒光體溫度例如大致處于150°C以下。因此，根據(jù)圖4，在氛圍溫度60°C環(huán)境下，為了高效率地使用黃色熒光體，例如，使激光強(qiáng)度大致為120W以下，更優(yōu)選為大致在100W以下。在本實(shí)施方式中，作為合計(jì)50個(gè)半導(dǎo)體激光元件形成的合成光，將光輸出功率80W的激光以1.6_光點(diǎn)直徑入射熒光輪16。即，使第一光源裝置12和第二光源裝置14的合計(jì)為160W的激光入射兩個(gè)熒光輪16。
[0095]在使用兩個(gè)突光體基板的本實(shí)施方式的光學(xué)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樾枰馐铣韶＜?，所以與只使用一個(gè)熒光體基板光學(xué)結(jié)構(gòu)相比，會(huì)發(fā)生追加光束合成元件帶來(lái)的若干光學(xué)損失。但是，因?yàn)槟軌蚴姑恳粋€(gè)熒光體基板的激光強(qiáng)度為一半，所以在激光強(qiáng)度大的區(qū)域，因放熱造成的熒光體效率降低的抑制效果的這方面增大。
[0096]圖5中不出，關(guān)于在使用一個(gè)突光體基板(突光輪16)的情況、和使用兩個(gè)的情況下，照明裝置10的綜合效率(光學(xué)系統(tǒng)的光利用效率X黃色熒光體的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率)與激光強(qiáng)度的關(guān)系。在入射到熒光體基板的激光的合計(jì)強(qiáng)度超過(guò)140W的區(qū)域，在綜合效率方面，也可以為使用兩個(gè)熒光體基板、而使入射每一個(gè)熒光體基板的激光強(qiáng)度減半的方法。在本實(shí)施方式中，因?yàn)槿肷浜嫌?jì)160W的激光，所以使用兩個(gè)熒光體基板的方法為高效率。
[0097]圖6中表示，在合計(jì)160W的激光的入射時(shí)的、熒光體上的激光光點(diǎn)直徑與照明裝置10的綜合效率的關(guān)系。為了減小光學(xué)擴(kuò)展量(工夕> =Etendue)而使光利用效率提高，優(yōu)選照射到熒光輪16上的激光光點(diǎn)直徑小的方法。另一方面，若激光的光點(diǎn)直徑變小，則熒光體上的光密度變高，所以熒光體的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率降低。因此，例如，按照使光利用效率與熒光體的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率的積最高的方式，根據(jù)激光強(qiáng)度來(lái)決定恰當(dāng)?shù)墓恻c(diǎn)尺寸。[0098]在本實(shí)施方式中，若考慮DMD96的尺寸與投影透鏡98的F數(shù)，則光點(diǎn)直徑1.6mm最佳，采用了該值。在使用兩個(gè)熒光體基板的構(gòu)成中，由于將來(lái)自兩個(gè)光源裝置的光束加以合成而使用，因此與只使用一個(gè)熒光體基板的構(gòu)成相比，最佳的光點(diǎn)直徑小。
[0099]在本實(shí)施方式中，一個(gè)照明裝置10中具備兩個(gè)光源裝置12和14，在各個(gè)光源裝置中，使用涂布有發(fā)光效率高、溫度猝滅特性優(yōu)異的鈰激活石榴石結(jié)構(gòu)熒光體的熒光體基板。此外，通過(guò)使入射熒光體基板的激光的強(qiáng)度與光點(diǎn)直徑最佳化，實(shí)現(xiàn)高效率化。
[0100]通過(guò)使用這樣的光學(xué)構(gòu)成，能夠一邊抑制熒光體溫度的上升一邊使光輸出功率提高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度而長(zhǎng)壽命的照明裝置。
[0101]還有，在圖1所示的例子中，兩個(gè)光源裝置12和14橫列配置(沿圖中的xy平面配置)，但這樣的多個(gè)光源裝置也可以沿高度方向(圖中的z方向)排列配置。圖7至圖9是表示兩個(gè)光源裝置12沿高度方向(z方向)排列配置的照明裝置10的圖。圖8是從圖7的平面圖的左側(cè)沿著X方向觀看照明裝置10的側(cè)視圖，圖9是從圖7的平面圖的下側(cè)沿著y方向觀看照明裝置10的側(cè)視圖。還有，在圖7的平面圖中，因?yàn)閮蓚€(gè)光源裝置12彼此重疊，所以在圖7中只圖示一個(gè)光源裝置12，但實(shí)際上存在兩個(gè)。
[0102]從由激光模組20和26出射激光、至由透鏡60會(huì)聚的光從光源裝置12出射為止的動(dòng)作，因?yàn)榕c圖1所示的光源裝置12相同，所以在此省略說(shuō)明。
[0103]在圖7至圖9所示的例子中，來(lái)自兩個(gè)光源裝置12的出射光，其行進(jìn)路線分別經(jīng)由反射鏡200而變成z方向，入射光束合成元件62而在空間上被合成。即，出射光沿著與配置有上側(cè)的光源裝置12的激光模組20和26與熒光輪16的平面(xy平面)垂直的z方向，入射光束合成元件62。另外，出射光沿著與配置有下側(cè)的光源裝置12的激光模組20和26與熒光輪16的平面(xy平面)垂直的z方向，入射光束合成元件62。
[0104]該例中，光束合成元件62具有三角棱鏡202和204。來(lái)自上側(cè)的光源裝置12的出射光入射三角棱鏡202。入射三角棱鏡202的光，由角度45度的斜面反射后，入射到積分棒72。同樣，來(lái)自下側(cè)的光源裝置12的出射光入射三角棱鏡204，由角度45度的斜面反射后，入射到積分棒72。
[0105]從光入射積分棒72直至映像投射到屏幕為止的動(dòng)作，與圖1所示的映像顯示裝置100相同，因此在此省略說(shuō)明。
[0106]如此，通過(guò)將多個(gè)光源裝置12沿高度方向排列配置，能夠縮小xy方向上的映像顯示裝置100的尺寸。
[0107]另外，在圖1所示的例子中，兩個(gè)光源裝置12和14分別具備激光模組20和26，但也可以將從一個(gè)激光模組出射的激光分配給兩個(gè)光源裝置12和14。圖10是表示將從一個(gè)激光模組300出射的激光分配給兩個(gè)光源裝置12和14的映像顯示裝置100的圖。
[0108]激光模組300具備多個(gè)半導(dǎo)體激光元件28、透鏡30和透鏡301。將多個(gè)半導(dǎo)體激光元件(例如50個(gè))聚集在一處，能夠使激光高輸出功率化。
[0109]透鏡30和透鏡301，使從半導(dǎo)體激光元件28出射的激光入射光纖302。光纖302例如是光纖束，即使半導(dǎo)體激光元件28各自的輸出功率小，通過(guò)使各個(gè)激光在光纖302耦合，也能夠得到高輸出功率的激光。光纖302，作為將從一個(gè)激光模組300出射的激光分配給兩個(gè)光源裝置12和14的分配元件發(fā)揮功能。還有，激光模組300也可以是兩個(gè)以上，這種情況下，通過(guò)從兩個(gè)以上的激光模組300使激光入射光纖302，也能夠?qū)⒓す夥峙浣o光源裝置12和14。
[0110]光源裝置12和14所分配入射的激光，經(jīng)由透鏡303而大致平行光化，被分色鏡40反射，照射到熒光輪16。S卩，光纖302，將從一個(gè)激光模組300出射的激光分配給兩個(gè)熒光輪16，向兩個(gè)熒光輪16各自入射所分配的激光。
[0111]從光入射熒光輪16至映像投射到屏幕為止的動(dòng)作，與圖1所示的映像顯示裝置100相同，因此在此省略說(shuō)明。
[0112]如圖10所示，通過(guò)使光源單元為一個(gè)，能夠使映像顯示裝置100易于維護(hù)。另外，即使是從激光模組300出射高輸出功率的激光，因?yàn)橄騼蓚€(gè)熒光輪16分配地入射，所以，仍能夠一邊抑制每一個(gè)熒光輪的放熱而高度保持高轉(zhuǎn)換效率，一邊得到高亮度的照明光。
[0113](其他實(shí)施方式)
[0114]在上述的實(shí)施方式中，例示的是由配置成5X5的矩陣狀的半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成的激光模組，但半導(dǎo)體激光元件的數(shù)量和配置并不受此限定，根據(jù)每一個(gè)半導(dǎo)體激光元件的光強(qiáng)度、和光源裝置所期望的輸出功率等適宜設(shè)定即可。另外，激光的波長(zhǎng)也不限定為450nm，例如，也可以使用輸出405nm的光的紫色半導(dǎo)體激光元件、和輸出400nm以下的紫外線光的半導(dǎo)體激光元件等。
[0115]在上述的實(shí)施方式中，例示的是通過(guò)藍(lán)色的激光，激發(fā)鈰激活石榴石結(jié)構(gòu)熒光體，發(fā)出以黃色和綠色為主波長(zhǎng)的光的構(gòu)成，但也可以使用發(fā)出以紅色和藍(lán)綠色為主波長(zhǎng)的光的熒光體。
[0116]在上述的實(shí)施方式中，例示的是使用0.67英寸的單板式的DMD的構(gòu)成，但也能夠使用不同尺寸的DMD。另外，也可以采用使用三板式的光調(diào)制元件的光學(xué)構(gòu)成。關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)，也不特別限定為上述的例子。
[0117]根據(jù)光調(diào)制元件尺寸、光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)、熒光體的種類、入射熒光體的激光強(qiáng)度，熒光體上的激光光點(diǎn)直徑的最佳值會(huì)多少有所變動(dòng)，因此能夠根據(jù)映像顯示裝置的規(guī)格，基于上述的實(shí)施方式所示的參數(shù)的最佳化方法，適宜設(shè)定最佳的值。
[0118](總結(jié))
[0119]以上，如所說(shuō)明的，本公開示出的有的實(shí)施方式的照明裝置10，具備如下:出射激光的激光光源22、28 ;配置有由激光激發(fā)而出射熒光的熒光體112、114、116的至少兩個(gè)熒光體基板16 ;將從至少兩個(gè)突光體基板16分別出射的突光在空間上合成的光學(xué)兀件62。
[0120]在有的實(shí)施方式中，熒光體112、114、116含有例如鈰激活石榴石結(jié)構(gòu)熒光體。
[0121]在有的實(shí)施方式中，向熒光體基板16各自所入射的激光的峰值強(qiáng)度，例如為60W以上、120W以下。
[0122]在有的實(shí)施方式中，向突光體基板16各自所入射的激光的光點(diǎn)直徑,例如為
1.2mm 以上、2.0Omm 以下。
[0123]在有的實(shí)施方式中，熒光例如沿著與配置有激光光源22、28和熒光體基板16的平面垂直的方向入射光學(xué)兀件62。
[0124]在有的實(shí)施方式中，照明裝置10也可以還具備分配元件，其將從激光光源28出射的激光分配給至少兩個(gè)熒光體基板16，并且向至少兩個(gè)熒光體基板16各自所分配的激光被入射。
[0125]本公開有的實(shí)施方式的映像顯示裝置100，具備如下:上述所述的照明裝置10 ;對(duì)從照明裝置10出射的熒光進(jìn)行調(diào)制的光調(diào)制元件96 ;將從光調(diào)制元件96出射的圖像投射到屏幕上的投影光學(xué)系統(tǒng)98。
[0126]如以上，作為本公開的技術(shù)的例示，說(shuō)明了實(shí)施的方式。為此，提供附面和詳細(xì)的說(shuō)明。但是，在附圖和詳細(xì)的說(shuō)明所述的構(gòu)成要素之中，不僅能夠包括用于解決課題所必須的構(gòu)成要素，而且為了例示上述技術(shù)，也包括在用于解決課題上非必須的構(gòu)成要素。因此，這些非必須的構(gòu)成要素記述在附圖和詳細(xì)的說(shuō)明中，并不能據(jù)此直接認(rèn)定這些非必須的構(gòu)成要素為必須。
[0127]另外，上述的實(shí)施方式，是用于例示本公開的技術(shù)，因此在權(quán)利要求的范圍或其均等的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更、置換、附加、省略等。
[0128]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0129]本技術(shù)可以適用于通過(guò)熒光體而發(fā)出高亮度的光的映像顯示裝置。具體來(lái)說(shuō)，本技術(shù)是除了投影機(jī)以外，還可以適用于電視機(jī)等。
【權(quán)利要求】
1.一種照明裝置，其中，具備: 激光光源，其出射激光； 至少兩個(gè)熒光體基板，其配置有由激光激發(fā)而出射熒光的熒光體； 光學(xué)元件，其將從所述至少兩個(gè)熒光體基板分別出射的熒光在空間上合成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中， 所述熒光體包含鈰激活石榴石結(jié)構(gòu)熒光體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明裝置，其中， 向所述熒光體基板各自所入射的所述激光的峰值強(qiáng)度為60W以上、120W以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的照明裝置，其中， 向所述熒光體基板各自所入射的所述激光的光點(diǎn)直徑為1.2mm以上、2.0Omm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的照明裝置，其中， 所述熒光，沿著與配置有所述激光光源和所述熒光體基板的平面垂直的方向入射所述光學(xué)兀件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的照明裝置，其中， 還具備分配元件，該分配元件將從所述激光光源出射的激光分配給所述至少兩個(gè)熒光體基板， 向所述至少兩個(gè)熒光體基板各自入射所述被分配的激光。
7.一種映像顯示裝置，其中，具備: 權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的照明裝置； 對(duì)從所述照明裝置出射的熒光進(jìn)行調(diào)制的光調(diào)制元件； 將從所述光調(diào)制元件出射的圖像投射到屏幕上的投影光學(xué)系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G03B21/20GK103969935SQ201410039696
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】北野博史, 池田貴司, 奧野學(xué), 田中孝明 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社