本發(fā)明涉及一種照明裝置和一種圖像投影設(shè)備。

背景技術(shù)：

通過用具有短波長的激發(fā)光(例如，從藍色激光發(fā)射的激發(fā)光)照射熒光體來獲得例如綠色熒光或紅色熒光并利用所獲得的熒光作為照明光的波長轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)是眾所周知的。諸如藍色激光器的固體光源表示具有良好響應(yīng)性的光源裝置。因此，固體光源廣泛地用于圖像投影設(shè)備(以下簡稱為投影儀)中。然后，投影儀根據(jù)波長轉(zhuǎn)換技術(shù)有效地獲得若干類型的照明光(例如，綠色照明光)。

當光源較小時，投影儀可以獲得照明光并將照明光更有效地引導(dǎo)到投影儀的顯示面板上。因此，大部分投影儀在用激發(fā)光照射熒光體之前會聚激發(fā)光。然而，這些投影儀可能沒有足夠的照射區(qū)域來用激發(fā)光照射熒光體，因此不能獲得足夠的熒光強度。為了克服這種缺點，已經(jīng)開發(fā)了一種將熒光體安置在引導(dǎo)照明光的導(dǎo)光構(gòu)件的投影儀(參見專利文獻1和2)。

專利文獻1公開了一種投影儀，其包括含有熒光體作為光通道的透光桿(導(dǎo)光構(gòu)件)，允許激發(fā)光進入光通道，并根據(jù)光通道的導(dǎo)光動作輸出在光通道中生成的熒光。

在專利文獻1的技術(shù)中，由熒光體生成的熒光通過包含熒光體本身的透光桿。然而，這降低了透光桿的透射率并且損失了被引導(dǎo)到發(fā)射端口的光。也就是說，難以獲得高效率的熒光。

專利文獻2公開了一種投影儀，其包括多個用于激發(fā)光的光路，并且用激發(fā)光束順序照射涂覆在光通道內(nèi)部的多個熒光體，以便獲得具有所需波長的熒光。由熒光體生成的熒光在光通道內(nèi)反復(fù)反射，使得在從發(fā)射端口發(fā)射熒光之前照明分布均勻。因此，可以將熒光引導(dǎo)到發(fā)射端口作為照明光。類似于專利文獻2的技術(shù)，應(yīng)當開發(fā)有效地獲得照明光的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

因此，本發(fā)明的目的是要提供一種可以有效獲得照明光的照明裝置。

解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種照明裝置，其包括發(fā)射具有預(yù)定波長范圍的光的光源，光從光源入射的光入射部分，發(fā)射光的光發(fā)射部分，以及導(dǎo)光構(gòu)件，該導(dǎo)光構(gòu)件包括從光入射部分延伸到發(fā)光部分的導(dǎo)光路徑。導(dǎo)光構(gòu)件包括波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件，用于將光轉(zhuǎn)換成與從光源發(fā)射的光具有不同波長范圍的光，并且使從光源發(fā)射的光透過并反射該轉(zhuǎn)換的光的波長選擇器被設(shè)置在光入射部分處。

本發(fā)明的有益效果

通過此，能夠提供可以有效獲得照明光的照明裝置。

附圖說明

圖1a是示出根據(jù)本公開的第一實施例的照明裝置的示意圖，特別是照明裝置的光學(xué)圖；

圖1b是示出照明裝置的示意圖，特別是示出從發(fā)光端口側(cè)看到的照明裝置的光通道的平面圖；

圖2是示出其中用激發(fā)光照射熒光體以發(fā)射熒光的狀態(tài)的示意圖；

圖3是示出根據(jù)本公開的第二實施例的照明裝置的光學(xué)圖；

圖4是示出根據(jù)本公開的第三實施例的照明裝置的光學(xué)圖；

圖5是示出根據(jù)本公開的第四實施例的照明裝置的光學(xué)圖；

圖6是示出根據(jù)本公開的第五實施例的照明裝置的光學(xué)圖；

圖7是示出根據(jù)本公開的第六實施例的照明裝置的光學(xué)圖；

圖8是示出根據(jù)本公開的第七實施例的照明裝置的光學(xué)圖；

圖9是示出根據(jù)本公開的第八實施例的照明裝置的光學(xué)圖；

圖10是示出根據(jù)本公開的第九實施例的照明裝置的光學(xué)圖；

圖11是示出根據(jù)本公開的第十實施例的圖像投影設(shè)備(投影儀)的光學(xué)圖；

圖12是示出根據(jù)本公開的第十一實施例的圖像投影設(shè)備(投影儀)的光學(xué)圖；

圖13是示出根據(jù)本公開的第十二實施例的圖像投影設(shè)備(投影儀)的光學(xué)圖；

圖14是示出圖13所示的色輪的平面圖。

具體實施方式

第一實施例

在下文中，將參照附圖解釋本公開的實施例。圖1a是照明裝置1的光學(xué)圖，圖1b是示出從發(fā)光端口16側(cè)看到的照明裝置1的光通道14的平面圖。

如圖1a所示的，第一實施例的照明裝置1包括生成并發(fā)射激發(fā)光的作為激發(fā)光源的光源10，具有聚光元件(condensing)11和12的聚光光學(xué)系統(tǒng)13，光通道14和波長選擇元件21。聚光光學(xué)系統(tǒng)13是作為入射部分的示例，光通道14是導(dǎo)光構(gòu)件的示例，波長選擇元件21是波長選擇器的示例。

光源10生成并發(fā)射藍色波長范圍內(nèi)的光(激發(fā)光)。作為光源10，固體光源，特別是藍色激光二極管(以下稱為“藍色ld”)被使用。也就是說，光源10生成并發(fā)射在400nm至470nm的波長范圍內(nèi)的藍色激光束作為激發(fā)光le。雖然第一實施例的光源10被示出為圖1中的單個藍色ld，但是光源10的構(gòu)造不限于此。例如，光源10可以構(gòu)造有包括多個光源(例如，藍色ld)的發(fā)光陣列，并且通過會聚從多個光源10發(fā)射的光來發(fā)射光?；蛘?，光源10可以通過并行對準多個光源來構(gòu)造。注意到，在以下實施例中可以應(yīng)用光源10的上述構(gòu)造。

這里，光源10不應(yīng)限于藍色ld。例如，可以使用藍色發(fā)光二極管(led)作為光源10。此外，發(fā)射除藍色光之外的ld或led，發(fā)射紫外線范圍的光的ld或其組合可以用作光源10。

是入射部分(入射光學(xué)系統(tǒng))的示例的聚光光學(xué)系統(tǒng)13會聚從光源10發(fā)射的光并將會聚光引導(dǎo)到光通道14。具體而言，聚光光學(xué)系統(tǒng)的聚光元件11，13會聚從光源10發(fā)射的激發(fā)光le，并將其作為平行光束輸出。為平行光束的激發(fā)光le被聚光元件12進一步會聚，并以發(fā)散狀態(tài)被引導(dǎo)到光通道14。

注意到，聚光光學(xué)系統(tǒng)13不應(yīng)限于此。只要聚光光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造為將激發(fā)光le以發(fā)散狀態(tài)引導(dǎo)到光通道14，則所述系統(tǒng)可以被構(gòu)造為僅具有單個聚光元件，或者可以被構(gòu)造為包括反射鏡，衍射光柵等。

光通道14包括光入射端口(光入射部分)15，發(fā)光端口(發(fā)光部分)16，以及從光入射端口15延伸到發(fā)光端口16的導(dǎo)光路徑17。光通道14的內(nèi)表面圍繞導(dǎo)光路徑17。光通道14將從光入射端口15進入的激發(fā)光le引導(dǎo)到發(fā)光端口16，同時通過內(nèi)表面反射激發(fā)光le。通過在光通道14內(nèi)反復(fù)反射光，光通道14使光的亮度分布均勻化，即消除光強度的不均勻。

如圖1a所示的，第一實施例的光通道從光入射端口15到發(fā)光端口16具有恒定的直徑。進一步地，如圖1b所示的，從光入射端口15或從發(fā)光端口16看到的光通道14的截面形狀具有方形形狀。光通道14由具有矩形管狀的反射基礎(chǔ)材料18形成。反射基礎(chǔ)材料18通過在透光性基礎(chǔ)材料18a(例如玻璃)的內(nèi)部設(shè)置反射膜18b而形成。

反射基礎(chǔ)材料18的反射膜18b反射激發(fā)光le和熒光lf。反射膜18b可以由電感器多層膜或諸如鋁涂層的金屬涂層形成?；蛘?，反射膜18b可以通過安裝具有高反射率的金屬來形成。

由具有矩形管狀的反射基礎(chǔ)材料18形成的光通道14的長度方向上的兩端部分開口為光入射端口15和發(fā)光端口16。發(fā)光端口16類似于照射部分(例如，諸如dmd的圖像投影設(shè)備的光調(diào)制元件)的縱橫比。照射部分用從照明裝置1發(fā)射的照明光進行照射。

反射基礎(chǔ)材料18的四個內(nèi)表面中的一個完全被熒光體層19覆蓋。這里，熒光體層19是波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的示例。也就是說，其他三個表面不被熒光體層19覆蓋并且形成反射表面20，以將光引導(dǎo)到發(fā)光端口16，同時通過反射膜18b反射光。注意到，具有熒光體層19的表面還通過作為反射表面20的反射膜18b反射熒光lf。

熒光體層19被激發(fā)光le激發(fā)以生成光(熒光lf)。所生成的熒光lf的波長已被熒光體層(波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件)19轉(zhuǎn)換以便具有與激發(fā)光le不同的波長范圍。具體而言，優(yōu)選使用用于熒光體層19的熒光材料，該熒光體層19能夠轉(zhuǎn)換具有短的光學(xué)波長的光并發(fā)射長波長的轉(zhuǎn)換光。

例如，在其中發(fā)射綠色光作為照明光的情況下，熒光體層19由生成包含綠色波長范圍(例如450nm到600nm的波長范圍)的熒光lf的熒光材料形成。在其中發(fā)射紅色光作為照明光的情況下，熒光體層19由生成包含紅色波長范圍(例如580nm到750nm的波長范圍)的熒光lf的熒光材料形成。在其中發(fā)射黃色光作為照明光的情況下，熒光體層19由生成包括黃色波長范圍(例如450nm到750nm的波長范圍)的熒光lf的熒光材料形成。

如上所述的，用于熒光體層19的熒光材料根據(jù)從照明裝置1發(fā)射的照明光適當選擇。進一步地，只要照明裝置1被構(gòu)造為轉(zhuǎn)換激發(fā)光le并發(fā)射在與激發(fā)光le不同的波長范圍內(nèi)的光，該裝置可以包括由除熒光體以外的材料制成的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件。

熒光體層19通過給光通道14的內(nèi)表面之一直接涂覆熒光材料而形成?；蛘?，熒光材料可以在涂覆光通道14的內(nèi)表面之前包含在例如粘合劑中?；蛘撸A(chǔ)材料18a本身可以通過混合玻璃和熒光材料而不是給所述表面涂覆熒光材料而制成。

注意到，形成熒光體層19的區(qū)域不應(yīng)僅限于反射基礎(chǔ)材料18的一個內(nèi)表面。也就是說，熒光體層19可以形成在其兩個或三個表面上。進一步地，可以在所有四個表面上形成熒光體層19。然而，為了生成具有高發(fā)光效率的熒光并且在反射所述光的同時有效地將所生成的熒光lf引導(dǎo)到發(fā)光端口16，優(yōu)選在三個或更少的內(nèi)表面上形成熒光體層19。更具體地說，在一半或更少的內(nèi)表面上(即，每兩個表面中的一個表面上)形成熒光體層19。

光通道14的光入射端口15包括波長選擇元件21。波長選擇元件21使從光源10發(fā)射的激發(fā)光le透過并且反射由熒光體層19生成的熒光lf。波長選擇元件21通過例如將波長選擇膜21b氣相沉積到基礎(chǔ)材料21a上而形成。這里，波長選擇元件21的基礎(chǔ)材料21a由使激發(fā)光le透過的玻璃制成，波長選擇膜21b使激發(fā)光le透過并反射熒光lf。利用這種構(gòu)造，激發(fā)光le透射波長選擇元件21并進入光通道14，并且熒光lf被波長選擇元件21反射并被引導(dǎo)到發(fā)光端口16。

在第一實施例的照明裝置1中，從光源10發(fā)射的激發(fā)光le被聚光元件11會聚成為平行的光束。為平行光束的激發(fā)光le被聚光元件12進一步會聚，透射過波長選擇元件21，以發(fā)散狀態(tài)被引導(dǎo)到光通道14，并照射設(shè)置在光通道14的內(nèi)表面上的熒光體層19。

通過將激發(fā)光le以發(fā)散狀態(tài)引導(dǎo)到光通道14，激發(fā)光le廣泛地照射熒光體層19，以便通過熒光體層19有效地生成熒光lf。進一步地，通過給其中一個內(nèi)表面完全覆蓋有熒光體層19，引導(dǎo)到未設(shè)置熒光體層19的反射表面20的光，也被反射表面20反射而被引導(dǎo)到熒光體層19上。結(jié)果，其改進了用于將激發(fā)光le轉(zhuǎn)換成激發(fā)光le的熒光體層19的波長轉(zhuǎn)換效率。這里，經(jīng)反射表面20重復(fù)反射后，從發(fā)光端口16發(fā)射波長轉(zhuǎn)換的熒光lf。

圖2是示出其中熒光粒子p用激發(fā)光le照射以便發(fā)射熒光lf的狀態(tài)的示意圖。如圖2所示的，當激發(fā)光le照射熒光粒子p時，熒光粒子p以全向(360°)范圍的方式照射熒光體lf。也就是說，激發(fā)光le的直線性(即，直前進特性)被熒光粒子p取消，以及熒光粒子p用作散射和發(fā)射熒光lf的新光源。

類似地，由光通道14內(nèi)的熒光體層19生成的熒光lf也在全向(360°)范圍內(nèi)散射。也就是說，熒光lf的一部分朝向光入射端口15返回。然而，朝向光入射端口15返回的熒光lf被布置在光入射端口15處的波長選擇元件21反射，以便被引導(dǎo)到發(fā)光端口16。

因此，在全向發(fā)射的熒光lf被引導(dǎo)到光通道14的發(fā)光端口16。通過此，可以有效地利用熒光lf作為照明光。注意到，波長選擇器不應(yīng)該限于第一實施例的波長選擇器或不限于波長選擇元件21。只要波長選擇器選擇性地提取向回朝向光入射端口15前進的熒光lf并且引導(dǎo)提取的熒光lf到發(fā)光端口16，可以使用用于波長選擇器的任何構(gòu)造。

如上所述的，第一實施例的照明裝置1通過將激發(fā)光le以發(fā)散狀態(tài)引導(dǎo)到光通道14而用激發(fā)光le廣泛地照射熒光體層19(波長選擇構(gòu)件)。由熒光體層19生成的熒光lf被設(shè)置在光通道14的內(nèi)表面上的反射表面20反射并被引導(dǎo)到發(fā)光端口16。而且，設(shè)置在光入射端口15處的波長選擇元件21通過光通道14將熒光lf朝向發(fā)光端口16反射。因此，照明裝置1可以利用更多的熒光lf作為照明光。該照明裝置1適合于例如圖像投影設(shè)備。

第二實施例

接下來，將參照圖3描述根據(jù)本公開的第二實施例的照明裝置。圖3是示出根據(jù)第二實施例的照明裝置1a的光學(xué)圖。如圖3所示的，照明裝置1a包括，不是第一實施例的光通道14，具有錐形形狀的光通道14a。照明裝置1a的其他基本構(gòu)造與第一實施例的照明裝置1的相同。因此，相同的部件用相同的附圖標記表示，并省略其詳細說明。

第一實施例的光通道14具有矩形管形狀，并且光通道14的直徑從光入射端口15到發(fā)光端口16是恒定的。另一方面，第二實施例的光通道14a具有在光入射端口15處的最小的直徑并且朝向發(fā)光端口16逐漸增加。也就是，光通道14a具有錐形形狀并且在發(fā)光端口16處的最大直徑。除此之外，光通道14a具有與第一實施例的光通道14相同的構(gòu)造，即光通道14a的四個內(nèi)表面中的一個完全被熒光體層19覆蓋。

通過與第一實施例的照明裝置1同樣的動作，第二實施例的照明裝置1a利用更多的熒光作為照明光。也就是說，可以提供更適合于圖像投影設(shè)備的照明裝置。此外，通過形成錐形形狀的光通道14a，第二實施例的照明裝置1a將導(dǎo)光路徑17內(nèi)的以全向(360°)范圍發(fā)散的熒光lf的反射角度調(diào)節(jié)成為以便將熒光lf朝向發(fā)光端口16引導(dǎo)。進一步地，在從發(fā)光端口16發(fā)射作為照明光的熒光lf之前，熒光lf的角度特性均勻化。因此，可以提供比照明裝置1更亮并實現(xiàn)更好的光學(xué)性能的照明裝置1a。

注意到，光通道14a可以被構(gòu)造為在光入射端口15處具有最大直徑并且在發(fā)光端口16處具有最小直徑的錐形形狀。在這種情況下，由于在光入射端口15處的直徑大，因此激發(fā)光le在另一發(fā)散狀態(tài)下進入光通道14a。結(jié)果，激發(fā)光le被更廣泛地照射到熒光體層19上。

第三實施例

接下來，將參照圖4描述根據(jù)本公開的第三實施例的照明裝置。圖4是示出根據(jù)第三實施例的照明裝置1b的光學(xué)圖。照明裝置1b是包括錐形光通道14a的第二實施例的照明裝置1a的變型。第三實施例的照明裝置1b包括光通道14b，該光通道14b包括具有與熒光體層19不同的構(gòu)造的熒光體層19b。照明裝置1b的其他構(gòu)造與第二實施例的照明裝置1a的構(gòu)造相同。因此，通過關(guān)注不同的構(gòu)造進行以下說明。

在第二實施例中，光通道14a的四個內(nèi)表面中的一個完全被熒光體層19覆蓋。或者，在第三實施例中，光通道14b的一半，即，光入射端口15的側(cè)面的所有四個內(nèi)表面，被熒光材料涂覆以形成熒光體層19b，如圖4所示的。

如上所述的，通過與第一實施例的照明裝置1的相同的動作，第三實施例的照明裝置1b利用更多的熒光作為照明光。也就是說，可以提供更適合于圖像投影設(shè)備的照明裝置。通常，盡管大部分熒光lf被熒光體層19b規(guī)則地反射，但是其一部分被熒光粒子散射。也就是說，它引起熒光lf的反射損失。然而，通過在光入射端口15的側(cè)面上的光通道14a的所有四個內(nèi)表面上設(shè)置熒光體層19b，波長轉(zhuǎn)換的熒光lf再次進入熒光體層19b。結(jié)果，第三實施例的照明裝置1b避免了熒光lf的反射損失并且有效地將熒光lf引導(dǎo)到發(fā)光端口16。因此，可以提供比照明裝置1更亮的照明裝置1b。

第四實施例

接下來，將參照圖5描述根據(jù)本公開的第四實施例的照明裝置。圖5是示出根據(jù)第四實施例的照明裝置1c的光學(xué)圖。如圖5所示，照明裝置1c包括光源10，具有聚光元件11和12的聚光光學(xué)系統(tǒng)13，光通道14c以及波長選擇元件21。

第四實施例的光通道14c具有與第二實施例的光通道14a相同的構(gòu)造。然而，在第四實施例中，激發(fā)光le相對于光通道14c的中心軸線傾斜入射到光通道14c中。

在第一至第三實施例中，激發(fā)光le在與光通道的中心軸線基本平行的方向上入射到光通道14，14a或14b中。也就是說，激發(fā)光le從發(fā)光端口16沿著發(fā)光方向入射。因此，通過光軸附近的光可以直接到達發(fā)光端口16而不照射到熒光體層19或被反射在光通道14c內(nèi)。

然而，在第四實施例中，激發(fā)光le通過光入射端口15傾斜地入射到光通道14c中。具體地，激發(fā)光le從沒有設(shè)置熒光體層19的側(cè)面朝向熒光體層19傾斜入射并且被熒光體層19反射。因此，如圖5所示，光源10和具有聚光元件11和12的聚光光學(xué)系統(tǒng)13被設(shè)置在沒有設(shè)置熒光體層19的側(cè)面處，使得光源10和聚光光學(xué)系統(tǒng)13的光軸為相對于光通道14c的中心軸線傾斜布置(即，光軸從發(fā)光端口16相對于發(fā)光方向傾斜地布置)。

利用上述構(gòu)造，從光源10發(fā)射的激發(fā)光le通過聚光光學(xué)系統(tǒng)13被會聚在光入射端口15處，并且以發(fā)散狀態(tài)被引導(dǎo)到熒光體層19以照射熒光體層19。因此，第四實施例的照明裝置1c減少了直接到達發(fā)光端口16的激發(fā)光le。

如上所述的，通過與第一實施例的照明裝置1相同的動作，第四實施例的照明裝置1c利用更多的熒光作為照明光。也就是說，可以提供更適合于圖像投影設(shè)備的照明裝置。此外，通過將激發(fā)光le相對于光通道14c的中心軸線傾斜入射并將激發(fā)光le引導(dǎo)到熒光體層19，熒光體層19被整個激發(fā)光le照射。結(jié)果，它提高了波長轉(zhuǎn)換效率并有效地利用了更多的熒光lf。因此，可以提供比照明裝置1更亮的照明裝置1c。

在第四實施例中，激發(fā)光le被直接引導(dǎo)到熒光體層19，以便將所述波長的激發(fā)光le有效地轉(zhuǎn)換成熒光lf。也就是說，只要熒光體層19設(shè)置在其中直接照射激發(fā)光le的區(qū)域，熒光體層19在軸向方向上的面積可以減小以減少熒光體材料。

第五實施例

接下來，將參照圖6描述根據(jù)本公開的第五實施例的照明裝置。圖6是示出根據(jù)第五實施例的照明裝置1d的光學(xué)圖。如圖6所示，照明裝置1d包括光源10，具有聚光元件11和12的聚光光學(xué)系統(tǒng)13，具有錐形形狀的光通道14d以及作為波長選擇元件的波長選擇膜21d(即，波長選擇器)。

在第一至第四實施例中，光入射端口15設(shè)置在光入射側(cè)上的光通道14，14a至14c的端部處。然而，在第五實施例中，光入射端口15d被設(shè)置在光入射側(cè)上的光通道14d的一端附近的位置和面向熒光體層19d的位置，如圖6所示。換句話說，光入射端口15d設(shè)置在光通道14d的反射基礎(chǔ)材料18的側(cè)表面上。光通道14d由使激發(fā)光le透過的基礎(chǔ)材料18a形成，并且基礎(chǔ)材料18a的面向熒光體層19d的內(nèi)表面的一部分未被反射膜18b覆蓋。進一步地，光入射端口15d設(shè)置在該部分處，以允許激發(fā)光le進入光通道14d。

此外，第五實施例的照明裝置1d包括，替代具有基礎(chǔ)材料21a和波長選擇膜21b的波長選擇元件21，作為波長選擇元件的波長選擇膜21d。波長選擇膜21d設(shè)置在其中設(shè)置有光入射端口15的區(qū)域(即，光通道14d的基礎(chǔ)材料18a的內(nèi)表面)。激發(fā)光le通過光入射端口15d進入光通道14d，并且在熒光體層19d處生成的熒光lf前進到波長選擇膜21d并被波長選擇膜21d朝向光通道14d的光入射端口16d反射。

在第五實施例中，光源10和具有聚光元件11和12的聚光光學(xué)系統(tǒng)13被設(shè)置成對應(yīng)于設(shè)置在光通道14d的側(cè)表面處的光入射端口15d。如圖6所示，激發(fā)光le相對于發(fā)光方向傾斜入射到光通道14d中(即，相對于光通道14d的中心軸線傾斜地入射到光通道14d中)，使得激發(fā)光le的光軸與光入射端口15d垂直交叉。

利用上述構(gòu)造，第五實施例的照明裝置1d將更多的激發(fā)光le直接引導(dǎo)到熒光體層19d，因此有效地生成熒光lf。此外，激發(fā)光le以比第四實施例中更大的入射角入射到熒光體層19d中。也就是說，與第四實施例相比，可以使熒光體層19d在軸向方向上的面積小。

因此，第五實施例的熒光體層19d并未完全設(shè)置在光通道14d的內(nèi)表面上，而是僅設(shè)置在其中包括發(fā)散激發(fā)光le的照射區(qū)域的內(nèi)表面的部分上。這里，其他的內(nèi)表面被反射膜18b覆蓋以反射激發(fā)光le和熒光。也就是說，其他的內(nèi)表面形成反射表面20。

注意到，光入射側(cè)上的光通道14d的端部部分可以封閉，并且該端部部分的內(nèi)表面可以被反射膜18b覆蓋。通過此，前進到所述端部部分的熒光lf被反射并被引導(dǎo)到發(fā)光端口16。

如上所述的，通過與第一實施例的照明裝置1相同的動作，第五實施例的照明裝置1d利用更多的熒光作為照明光。此外，照明裝置1d用整個激發(fā)光le照射熒光體層19，從而提高對熒光lf的波長轉(zhuǎn)換效率。因此，可以提供更適合于圖像投影設(shè)備的照明裝置。此外，通過例如氣相沉積，將波長選擇膜21d設(shè)置在光通道14d的基礎(chǔ)材料18a上。結(jié)果，減少了照明裝置1d的部件數(shù)量和安裝時間。此外，它使熒光體層19d上的熒光材料的使用最小化。

第六實施例

接下來，將參考圖7描述根據(jù)本公開的第六實施例的照明裝置。圖7是示出根據(jù)第六實施例的照明裝置1e的光學(xué)圖。照明裝置1e是第五實施例的照明裝置1d的變型，并被構(gòu)造為在光入射端口15e處直接設(shè)置發(fā)射發(fā)散激發(fā)光le的光源10e(例如，led)，而不包括聚光光學(xué)系統(tǒng)13。

在第六實施例中，光入射端口15e被設(shè)置在錐形的光通道14e的側(cè)表面處，并且在其中設(shè)置光入射端口15e的基礎(chǔ)材料18a上的位置處設(shè)置波長選擇膜21e。波長選擇膜21e透過激發(fā)光le并反射熒光lf。光源10e設(shè)置在光入射端口15e附近，以便相對于發(fā)光端口16的發(fā)光方向傾斜地進入激發(fā)光le(即，相對于光通道14e的中心軸線傾斜地進入激發(fā)光le)。

照明裝置1e在激發(fā)光le的照射區(qū)域內(nèi)包括熒光體層19e。在第六實施例中從光源10e發(fā)射的激發(fā)光le以進一步的發(fā)散狀態(tài)更廣泛地入射到光通道14e中。也就是說，照射區(qū)域變得更寬。因此，第六實施例的熒光體層19e大于第四實施例的熒光體層。除了具有光入射端口15e的區(qū)域之外的內(nèi)表面被反射膜18b覆蓋以反射激發(fā)光le和熒光lf。也就是說，其他內(nèi)表面形成反射表面20。

利用上述構(gòu)造，從光源10e發(fā)射的激發(fā)光le在發(fā)散狀態(tài)下通過光入射端口15e直接進入光通道14e。也就是說，光源10e用作允許激發(fā)光le在發(fā)散狀態(tài)下進入光通道14e的光入射部分。發(fā)散激發(fā)光le然后前進到熒光體層19e。結(jié)果，更多的激發(fā)光le被直接引導(dǎo)到熒光體層19e，從而用激發(fā)光le照射在熒光體層19e上的較寬的照射區(qū)域。

如上所述的，通過與第一實施例的照明裝置1相同的動作，第六實施例的照明裝置1e利用更多的熒光作為照明光。此外，照明裝置1e用整個激發(fā)光le照射熒光體層19e，從而提高波長轉(zhuǎn)換效率。因此，可以提供更適合于圖像投影設(shè)備的照明裝置。進一步地，照明裝置1e不需要用于將從光源10e發(fā)射的激發(fā)光le引導(dǎo)到光入射端口15e的光學(xué)系統(tǒng)。結(jié)果，降低了效率損失，因此提供了具有高效率的照明裝置1e。

注意到，第六實施例的照明裝置1e可以包括在光源10e和光入射端口15e之間的板狀的衍射光柵，以便改善發(fā)散激發(fā)光le的方向性。通過此，可以更有效地用激發(fā)光le照射熒光體層19e。

進一步地，光通道14e可以被構(gòu)造為用波長選擇膜21e覆蓋使激發(fā)光le透過的基礎(chǔ)材料18a的整個內(nèi)表面。這里，波長選擇膜21e透過激發(fā)光le并反射熒光lf。利用該構(gòu)造，照明裝置1e僅反射熒光lf，以將反射光有效地引導(dǎo)到發(fā)光端口16，同時防止激發(fā)光le通過發(fā)光端口16發(fā)射。

第七實施例

接下來，將參照圖8描述根據(jù)本公開的第七實施例的照明裝置。圖8是示出根據(jù)第七實施例的照明裝置1f的光學(xué)圖。照明裝置1f具有與第二實施例的照明裝置1a相同的構(gòu)造。另外，照明裝置1f包括，如圖8所示，在光通道14f的發(fā)光端口16處的第二波長選擇元件(波長選擇器)22。進一步地，在第七實施例中，具有熒光體層19的光通道14f的表面由反射基礎(chǔ)材料18'形成。反射基礎(chǔ)材料18'具有高反射率并且由諸如鋁(al)的金屬形成。注意到，金屬反射基礎(chǔ)材料18'的內(nèi)表面用作反射表面20，并且將由熒光體層19生成的熒光lf有效地引導(dǎo)到發(fā)光端口16。其它三個表面，反射基礎(chǔ)材料18'沒有覆蓋在其上，由在例如由玻璃制成的基礎(chǔ)材料18a上具有反射膜18b的反射基礎(chǔ)材料18形成。

第二波長選擇元件22由在基礎(chǔ)材料22a上具有波長選擇膜22b的構(gòu)件制成。這里，基礎(chǔ)材料22a由玻璃等制成。波長選擇膜22b反射激發(fā)光le并且透過熒光lf。通過包括第二波長選擇元件22，照明裝置1f允許熒光lf從發(fā)光端口16發(fā)射，但是將激發(fā)光le反射到光通道14f的內(nèi)部。

從發(fā)光端口16發(fā)射的一些光在光通道14f內(nèi)反射但在光通道14f中未被波長轉(zhuǎn)換。此外，通過光入射端口15入射的一些激發(fā)光le沒有在光通道14f的內(nèi)部反射并直接到達發(fā)光端口16。該激發(fā)光le對波長轉(zhuǎn)換沒有影響，但是對波長轉(zhuǎn)換的熒光lf的波長的純度有影響。

因此，第七實施例的照明裝置1f包括在發(fā)光端口16處的第二波長選擇元件22，以使這樣的激發(fā)光le返回到光通道14f的內(nèi)部。結(jié)果，可以再次利用這樣的激發(fā)光le作為激發(fā)光le。

如上所述的，第七實施例的照明裝置1f通過與第一實施例的照明裝置1類似的動作，利用更多的熒光作為照明光。也就是說，可以提供更適合于圖像投影設(shè)備的照明裝置。此外，在第七實施例中，熒光lf被有效地反射并被引導(dǎo)到發(fā)光端口16.進一步地，到達發(fā)光端口16的激發(fā)光le通過設(shè)置在發(fā)光端口16處的第二波長選擇元件22被反射回到光通道14f的內(nèi)部。因此，反射光再次用作激發(fā)光le。因此，可以實現(xiàn)具有高波長轉(zhuǎn)換效率的照明裝置1f。

第八實施例

接下來，將參照圖9描述根據(jù)本公開的第八實施例的照明裝置。圖9是示出根據(jù)第八實施例的照明裝置1g的光學(xué)圖。如圖9所示，照明裝置1g包括光源10，具有聚光元件11和12的聚光光學(xué)系統(tǒng)13，錐形的光通道14g，波長選擇元件21和熱沉23。熱沉23是熱輻射結(jié)構(gòu)的示例。光通道14g包括光入射端口15，發(fā)光端口16，導(dǎo)光路徑17，熒光體層19和反射表面20。具有熒光體層19的光通道14g的表面由反射基礎(chǔ)材料18'。反射基礎(chǔ)材料18'具有高反射率并且由諸如鋁(al)的金屬形成。

熱沉23設(shè)置在光通道14g的反射基礎(chǔ)材料18的外表面上。具體地，熱沉23設(shè)置在具有熒光體層19的表面的相反表面上。熱沉23可以是常規(guī)已知的熱沉。例如，熱沉23可以是鋁熱沉，其是輕的并具有優(yōu)異的散熱。在第八實施例中，具有熒光體層19和熱沉23的壁的厚度被形成為薄的。通過此，它改善了從反射基礎(chǔ)材料18向熱沉23的熱傳導(dǎo)，并且減小了具有熱沉23的光通道14g的尺寸。

在光通道14g中，沒有熒光體層19的其他三個表面可以由具有高導(dǎo)熱性的反射基礎(chǔ)材料18形成。注意到，具有高導(dǎo)熱性的基礎(chǔ)材料18可以是常規(guī)已知的。例如，基礎(chǔ)材料18通過用反射膜18b覆蓋基礎(chǔ)材料18a而形成。這里，通過混合玻璃和金屬來形成基礎(chǔ)材料18a。

在本公開的實施例中，熒光體層19被示例性地用作波長轉(zhuǎn)換材料。如眾所周知的，熒光體的量子效率為70％到80％左右，非轉(zhuǎn)換能量生成熱量。所生成的熱量升高了熒光體的溫度并且可能劣化熒光體的轉(zhuǎn)換效率。

為了克服這種缺點，第八實施例的照明裝置1g包括熱沉23。結(jié)果，由熒光體層19的熒光體生成的熱量被傳遞到具有高導(dǎo)熱性的基礎(chǔ)材料18a'并且通過熱沉23有效地輻射。因此，其抑制熒光體層19的溫度升高。

如上所述的，通過與第一實施例的照明裝置1相同的動作，第八實施例的照明裝置1g利用更多的熒光作為照明光。也就是說，可以提供更適合于圖像投影設(shè)備的照明裝置。此外，在第八實施例中，通過包括基礎(chǔ)材料18，18'和熱沉23，照明裝置1g抑制熒光體的溫度升高并且通過熒光體層19實現(xiàn)了穩(wěn)定的波長轉(zhuǎn)換。因此，即使在連續(xù)照明下也可以提供難以引起亮度降低的可靠的照明裝置1g。

在上述實施例中，光通道被示例性地用作導(dǎo)光構(gòu)件。然而，本公開的導(dǎo)光構(gòu)件不應(yīng)限于上述的光通道。例如，光通道可以由具有柱狀的透明介質(zhì)制成。或者，可以使用含玻璃的熒光體作為光通道。

第九實施例

接下來，將參照圖10描述根據(jù)本公開的第九實施例的照明裝置。圖10是示出根據(jù)第九實施例的照明裝置1h的光學(xué)圖。如圖10所示，照明裝置1h包括兩個光源10h，分別設(shè)置在相應(yīng)的光源10h的光路上的光散射構(gòu)件(例如凹透鏡)13h和錐形的光通道14h。注意到，光散射構(gòu)件13h不應(yīng)限于凹透鏡。例如，光散射構(gòu)件13h可以是凸透鏡。在這種情況下，發(fā)散的光被凸透鏡會聚。進一步地，只要光散射構(gòu)件13h能夠散射從光源10h發(fā)射的光，可以使用任何構(gòu)件作為光散射構(gòu)件，即不必使光會聚。

光通道14h由含有熒光體19h'的基礎(chǔ)材料18'形成并具有六面體錐形結(jié)構(gòu)。光通道14h至少包括光入射表面，反射熒光lf的反射表面以及從光通道14h發(fā)射熒光lf的發(fā)光表面。

在第九實施例中，在光通道14h的四個內(nèi)表面(如圖10所示的底表面)中的一個上設(shè)置顏色選擇濾光器(波長選擇器)21h。顏色選擇膜21h透過激發(fā)光le并反射熒光lf。設(shè)置有顏色選擇膜21h的表面用作激發(fā)光le入射的光入射端口(光入射表面)15h。面向光入射端口(光入射表面)15h的表面(例如，如圖10所示的上表面)被反射層18b'覆蓋以反射激發(fā)光le和熒光lf。也就是說，該表面用作反射表面20。其他兩個側(cè)表面也被反射層18b'覆蓋作為反射表面20。進一步地，光通道14h的后端處的表面(即，在發(fā)光側(cè)的端部處的表面)是透過熒光lf的發(fā)光端口(發(fā)光表面)16h，以便從光通道14h選擇性地發(fā)射熒光lf。

兩個光源10h設(shè)置在光通道14h的側(cè)表面上，以便面向光入射端口15h。光源10h可以是發(fā)射藍色激發(fā)光le的led，也可以是諸如ld等的半導(dǎo)體光源。雖然照明裝置1h包括兩個光源10h，但是光源10h的數(shù)量不應(yīng)該限于兩個?？纱嬖谥挥幸粋€光源，或三個或更多的光源。

每個光散射構(gòu)件(入射端口)13h設(shè)置在每個光源10h和相應(yīng)的光入射端口15h之間。光散射構(gòu)件13h使激發(fā)光le散射，并使散射的激發(fā)光進入光通道14h。光散射構(gòu)件13h使從光源10h發(fā)射的激發(fā)光le傳播，使得激發(fā)光le均勻地入射到光通道14h中。結(jié)果，激發(fā)光le有效地照射熒光體19h'。

在第九實施例中，光散射構(gòu)件13h由凹透鏡構(gòu)成。然而，它們不應(yīng)當限于此。例如，光散射構(gòu)件13h可以由凸透鏡構(gòu)成，以在會聚所述光之后輻射所述光，或者光散射構(gòu)件13h可以由具有不規(guī)則性的構(gòu)件構(gòu)成。

在其中使用led作為光源10h的情況下，由于led本身是發(fā)散光源，所以不需要光散射構(gòu)件13h。因此，在其中將ld作用光源10h的情況下，應(yīng)使用光散射構(gòu)件13h。通過此，光散射構(gòu)件13h的效率最大化。

顏色選擇膜21h由電介質(zhì)多層膜制成并且直接形成在設(shè)置在基礎(chǔ)材料18a'上的光入射端口15h處，基礎(chǔ)材料18a'包含熒光體19h'。然而，顏色選擇膜21h的構(gòu)造不應(yīng)當限于此。例如，可以將由顏色選擇膜21h覆蓋的透明的基礎(chǔ)材料設(shè)置在每個光源10h和相應(yīng)的光入射端口15h之間。在這種情況下，優(yōu)選將顏色選擇膜21h設(shè)置成以便粘附到光通道14h的基礎(chǔ)材料18a'。

當激發(fā)光le透射穿過顏色選擇膜21h并進入光通道14h時，包含在光通道14h的基礎(chǔ)材料18a'中的熒光體19h'被激發(fā)以發(fā)射以不同于激發(fā)光le的波長范圍進行波長轉(zhuǎn)換的熒光lf。在第九實施例中，熒光體19h'發(fā)射具有綠色分量和紅色分量的波長范圍的熒光lf。然而，由于黃色熒光體19h'具有高轉(zhuǎn)換效率和高亮度，因此更優(yōu)選使用黃色熒光體19h'。特別地，由于釔鋁石榴石(yag)單晶熒光體具有高耐熱性，因此優(yōu)選yag單晶黃色熒光體。也就是說，當用激發(fā)光le照射yag單晶熒光體時，yag單晶熒光體幾乎不發(fā)熱。因此，yag單晶熒光體的轉(zhuǎn)換效率幾乎不劣化。

作為包括熒光體19h'的光通道14h的示例，通過將yag單晶熒光體加工成錐形(截棱錐形)等形成基礎(chǔ)材料18a'。在另一示例中，光通道14h可以通過在玻璃中包含熒光體19h'來形成。在玻璃內(nèi)部，激發(fā)光le是通過熒光體19h'進行波長轉(zhuǎn)換的。

由熒光體19h'生成的一些熒光lf被直接引導(dǎo)到發(fā)光端口16并從發(fā)光端口16h輸出。其他的熒光lf在被反射層18b'(反射表面20)反射的同時通過導(dǎo)光路徑17，并從發(fā)光端口16h輸出。

在上述實施例中，反射層18b'設(shè)置在面向光入射端口(光入射表面)15h的表面和側(cè)面上。但是，這只是一示例。可以僅在這些表面中的一個上提供反射層18'。進一步地，光通道14h的形狀不應(yīng)限于錐形形狀。例如，該形狀可以是方形桿的形狀。

此外，與第七實施例類似，第九實施例的照明裝置1h還可以包括在發(fā)光端口16h處的第二顏色選擇部分，以反射具有激發(fā)光le的波長的光并且透過具有熒光lf的波長的光。通過此，防止沒有轉(zhuǎn)換成熒光lf的激發(fā)光le的至少一部分被發(fā)射到外部。

如上所述的，通過與第一實施例的照明裝置1相同的動作，第九實施例的照明裝置1h利用更多的熒光作為照明光。也就是說，可以提供更適合于圖像投影設(shè)備的照明裝置。此外，在第九實施例中，通過使用發(fā)射含有紅色分量和綠色分量的熒光并具有高轉(zhuǎn)換效率的黃色熒光體19h'，照明裝置1h發(fā)射高亮度的照明光。特別地，通過使用具有高熱阻的yag單晶黃色熒光體，幾乎不發(fā)生由自發(fā)熱引起的量子效率的劣化。結(jié)果，可以提供高亮度的照明裝置1h。

另外，上述實施例中的照明裝置1至1h適用于例如圖像投影設(shè)備。因此，光通道(導(dǎo)光構(gòu)件)14到14h的截面形狀被設(shè)定為與光調(diào)制元件(要被照射部分)的縱橫比相似的方形。然而，導(dǎo)光構(gòu)件的截面形狀不應(yīng)限于此。根據(jù)要被照射部分的形狀，可以適當?shù)馗淖儗?dǎo)光構(gòu)件的截面形狀，以便用照明光有效地照射所述部分。在其中導(dǎo)光構(gòu)件中設(shè)置熒光體層的情況下(即，在照明裝置1到1g的情況下)，優(yōu)選在軸向方向上從光入射端口到發(fā)光端口在光通道的內(nèi)部表面的四分之一到一半上提供諸如熒光體層的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件?；蛘?，優(yōu)選在光入射端口一側(cè)上的光通道的所有內(nèi)表面上提供波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件。

第十實施例

接下來，將描述包括上述照明裝置的圖像投影設(shè)備的實施例。首先，將參考圖11描述根據(jù)第十實施例的圖像投影設(shè)備。圖11是示出根據(jù)第十實施例的圖像投影設(shè)備的投影儀100的光學(xué)圖。

如圖11所示，第十實施例的投影儀100包括照明裝置1a，用作第二光源的紅色光源2r(照明裝置)，用作第三光源的藍色光源2b(照明裝置)，聚光元件31，32，33，34，35，分色鏡41，42，圖像生成器5，投影光學(xué)系統(tǒng)6，控制器7，照明驅(qū)動器8等。這里，聚光元件31到35用作中繼光學(xué)系統(tǒng)。注意到，投影儀100是投影和顯示放大圖像在屏幕sc(投影平面)上的設(shè)備。

在第十實施例中，圖像投影設(shè)備100包括第二實施例的照明裝置1a。然而，照明裝置1a可以由第一、第三至第八實施例中的其他照明裝置1，1b至1g中的任一個替代。在第十實施例中，照明裝置1a的熒光體層19包括綠色熒光材料。因此，圖像投影設(shè)備100的照明裝置1a從發(fā)光端口16發(fā)射綠色照明光(以下稱為“綠色光lg”)。

紅色光源2r發(fā)射紅色光(以下稱為“紅色光lr”)作為照明光，藍色光源2b發(fā)射藍色光(以下稱為“藍色光lb”)作為照明光。紅色光源2r和藍色光源2b可以分別是發(fā)射紅色激光束和藍色激光束的激光二極管(ld)或led。紅色光源2r優(yōu)選發(fā)射波長范圍為260nm至750nm的光。藍色光源2b優(yōu)選發(fā)射在400nm至470nm的波長范圍內(nèi)的光。

每個聚光元件31，32，33分別會聚綠色光lg，紅色光lr和藍色光lb，并且會聚的光進入分色鏡41，42。分色鏡41允許綠色光lg透射穿過其并反射藍色光lb，以便將這些光引導(dǎo)到聚光元件34。分色鏡42允許綠色光lg透射穿過其并反射紅色光lr，以便將這些光引導(dǎo)到聚光元件35。聚光元件34和35將綠色光lg、藍色光lb和紅色光lr(即，照明光)中繼并引導(dǎo)到圖像生成器5。

注意到，第二實施例的光通道14a可以設(shè)置在聚光元件34和聚光元件35之間，作為照明光均衡設(shè)備，以抑制光亮度的不均勻性并獲得更均勻的照明光。

圖像生成器5利用已經(jīng)從照明裝置1a、紅色光源2r和藍色光源2b發(fā)射并由中繼光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)的照明光，并且基于圖像生成數(shù)據(jù)形成全色圖像。圖像生成器5包括反射鏡51，凹面鏡52和光調(diào)制元件53。由中繼光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)的照明光進入反射鏡51并被反射鏡51反射。由反射鏡反射的照明光51被凹面鏡52進一步反射。然后，由凹面鏡52反射的照明光照射光調(diào)制元件53。

控制器7控制所述光調(diào)制元件53以分別調(diào)節(jié)每個像素中的綠色光lg、紅色光lr和藍色光lb的色調(diào)并生成彩色投影圖像。在第十實施例中，光調(diào)制元件53是數(shù)字微鏡裝置(dmd)。然而，它不應(yīng)限于此。例如，光調(diào)制元件53可以是液晶。

投影光學(xué)系統(tǒng)6在屏幕sc上投射由圖像生成器5的光調(diào)制元件53生成的投影圖像。投影光學(xué)系統(tǒng)6包括固定透鏡鏡筒中的固定透鏡組和在可移動透鏡筒中的可移動透鏡組。通過移動可移動透鏡組，投影光學(xué)系統(tǒng)6調(diào)節(jié)焦點和變焦。

控制器7一體地控制投影儀100中的操作?？刂破?由cpu，rom，ram等組成?？刂破?使用ram作為工作存儲器以根據(jù)預(yù)先安置在rom上的程度來驅(qū)動投影儀100的每個部件(單元)。

具體地，控制器7連接到照明驅(qū)動器8，圖像生成器5的光調(diào)制元件53，用于移動投影光學(xué)系統(tǒng)6的可移動透鏡組的驅(qū)動機構(gòu)等。照明驅(qū)動器8點亮照明裝置1a的光源10、紅色光源2r和藍色光源2b。因此，控制器7經(jīng)由照明驅(qū)動器8控制光源2r和2b發(fā)光，控制光調(diào)制元件53以經(jīng)由圖像生成器5生成投影圖像，并且經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)6控制焦點調(diào)節(jié)和/或變焦調(diào)節(jié)。

控制器7還通過接口連接到諸如個人計算機的外部信息裝置，并從外部信息裝置的圖像信息存儲器(內(nèi)存)9獲取圖像數(shù)據(jù)等?？刂破?對所獲取的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像處理，并且生成圖像生成數(shù)據(jù)以在圖像生成器5的光調(diào)制元件53中生成投影圖像。然后，控制器7基于生成的圖像生成數(shù)據(jù)生成驅(qū)動信號以驅(qū)動所述圖像生成器5并將驅(qū)動信號輸出到圖像生成器5。

在上述第十實施例的投影儀100中，從照明裝置1a的發(fā)光端口16發(fā)射的綠色光lg被聚光元件31會聚并透射穿過分色鏡41，42。綠色光lg然后由聚光元件34，35中繼，由圖像生成器5的反射鏡51和凹面鏡52反射，并照射所述光調(diào)制元件53。

類似地，從藍色光源2b發(fā)射的藍色光lb被聚光元件33會聚并被分色鏡41反射。然后，藍色光lb被聚光元件34，35中繼并進入圖像生成器5。進一步地，藍色光lb被反射鏡51和凹面鏡52反射并照射所述光調(diào)制元件53。

從紅色光源2r發(fā)射的紅色光lr被聚光元件32會聚并被分色鏡42反射。然后紅色光lr被聚光元件34，35中繼并進入圖像生成器5。進一步地，紅色光lr被反射鏡51和凹面鏡52反射并照明所述光調(diào)制元件53。

每個光源10，2r和2b的照明時間如下確定。也就是說，控制器7控制照明驅(qū)動器8以以時分方式在圖像的一個幀周期內(nèi)從照明裝置1a、紅色光源2r和藍色光源2b順序地切換綠色光lg、紅色光lr和藍色光lb?？刂破?分別驅(qū)動所述光調(diào)制元件53的微鏡以便與每個照明光的發(fā)射時間同步。通過此，投影儀100將基于圖像生成數(shù)據(jù)生成的各顏色的投影圖像從投影光學(xué)系統(tǒng)6順序投影到屏幕sc。因此，投影儀100基于圖像生成數(shù)據(jù)生成全色圖像，并且通過利用人眼的殘像現(xiàn)象將圖像投影在屏幕sc上。

如上所述的，通過利用根據(jù)第一至第八實施例的照明裝置1，1a-1g，第十實施例的圖像投影設(shè)備有效地獲得照明光。也就是說，可以提供高亮度的投影儀100。具體地，通過將生成所述綠色熒光lf的熒光體層19設(shè)置為照明裝置1a的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件，變得可以提供更高亮度的投影儀100，因為綠光具有很高的可見度。

第十一實施例

接下來，將參照圖12描述根據(jù)本公開的第十一實施例的圖像投影設(shè)備的實施例。圖12是示出根據(jù)第十一實施例的投影儀100a(圖像投影設(shè)備)的光學(xué)圖。投影儀100a包括作為圖像生成器的三個液晶面板5a，5b和5c。

如圖12所示，第十一實施例的投影儀100a包括照明裝置1a(照明裝置)，用作第二光源(照明裝置)的紅色光源2r，用作第三光源(照明裝置)的藍色光源2b，聚光元件31，32，33，34，35，36，液晶面板5a，5b，5c，十字分色棱鏡4a，投影光學(xué)系統(tǒng)6，控制器7，照明驅(qū)動器8等。這里，聚光元件31到36用作中繼光學(xué)系統(tǒng)，液晶面板5a到5c用作圖像生成器。

控制器7基于從圖像信息存儲(內(nèi)存)9獲取的圖像信息來控制液晶面板5a，5b，5c的on和off?？刂破?還響應(yīng)于液晶面板5a，5b和5c的on和off來控制照明驅(qū)動器8以點亮光源10，2r和2b。

雖然第十一實施例的投影儀100a包括第二實施例的照明裝置1a，但可以用第一和第三至第八實施例的照明裝置1和1b至1g中的任何一個替代照明裝置1a。

在投影儀100a中，從照明裝置1a發(fā)射的綠色光lg被聚光元件31，32，33中繼，并照明液晶面板5a。從紅色光源2r發(fā)射的紅色光lr被聚光元件33，34會聚，并照明液晶面板5b。從藍色光源2b發(fā)射的藍色光lb被聚光元件35，36會聚，并照明液晶面板5c。

基于每種顏色的照明光，每個液晶面板5a，5b，5c生成每種顏色的投影圖像。然后，通過十字分色棱鏡4a將每個投影圖像合成為全色圖像。然后通過投影光學(xué)系統(tǒng)6將合成的全色圖像放大并投影到屏幕sc上。

如上所述的，通過利用根據(jù)第一至第八實施例的照明裝置1，1a-1g，第十一實施例的圖像投影設(shè)備有效地獲得照明光。此外，通過設(shè)置熒光體層19以生成綠色熒光lf，由于綠光具有高可見度，所以可以提供更高亮度的投影儀100a。注意到，當?shù)诰艑嵤├恼彰餮b置1h將綠色熒光體用于熒光體19h'中的情況下，也可以將照明裝置1h用于第十實施例和第十一實施例的投影儀100，100a，從而獲得照明光的效率。

第十二實施例

接下來，將參照圖13和14描述根據(jù)本公開的第十二實施例的圖像投影設(shè)備的實施例。圖13是示出第十二實施例的圖像投影設(shè)備的投影儀100b的光學(xué)圖。圖14是示出在投影儀100b中包括的色輪30的平面圖。色輪30是光分離構(gòu)件。也就是說，根據(jù)第十二實施例的投影儀100b的特征在于照明裝置1h包括色輪30，以根據(jù)顏色分離照明光。

如圖13所示，第十二實施例的投影儀100b包括照明裝置1h，用作第二光源(照明裝置)的藍色光源2b，聚光元件31，32，33，34，35，分色鏡41，色輪30(波長分離器)，包括光調(diào)制元件53的圖像生成器5，投影光學(xué)系統(tǒng)6，控制器7以及照明驅(qū)動器8。這里，聚光元件31到35用作中繼光學(xué)系統(tǒng)，光調(diào)制元件53用作光閥。照明驅(qū)動器8包括激發(fā)光驅(qū)動器81和藍光源驅(qū)動器82。

根據(jù)第十二實施例的投影儀100b每隔預(yù)定時間從照明裝置1h順序獲得照明光，并利用獲得的照明光照明單個面板(光調(diào)制元件53)。該單個面板(光調(diào)制元件53)形成對應(yīng)于紅色r、綠色g和藍色b的圖像，并且投影儀100b將形成在面板上的圖像放大并投影到作為圖像投影設(shè)備的屏幕sc上。

盡管本實施例中的藍色光源2b使用發(fā)射藍色激光束的led，但藍色光源2b也可以是ld。

色輪30設(shè)置在從照明裝置1h發(fā)射的熒光lf的光路上的位置處和由聚光元件32會聚的熒光lf的聚光位置附近的位置?？刂破?使色輪30旋轉(zhuǎn)以便以時分方式切換色輪30在光路上的光譜透過性。

色輪30由多個由濾色器形成的扇形區(qū)域構(gòu)成。在色輪30中，優(yōu)選至少包括主要透過紅色(r)波長范圍的光的第一區(qū)域和主要透過綠色(g)波長范圍的光的第二區(qū)域。進一步地，色輪30可以包括主要透過黃(y)波長范圍的光的第三區(qū)域。

第十二實施例的色輪30包括第一波長分離器30a，第二波長分離器30b，第三波長分離器30c和透明區(qū)域30d。第一波長分離器30a對應(yīng)于第一區(qū)域并且透過紅色(r)波長范圍內(nèi)的光(即，透過紅色光lr)。第二波長分離器30b對應(yīng)于第二區(qū)域，并且透過綠色(g)波長范圍的光(即，透過綠色光lg)。第三波長分離器30c對應(yīng)于第三區(qū)域并且透過黃(y)波長范圍的光(即，透過黃色光ly)。當透明區(qū)域30d被放置在光路上時，從藍色光源2b發(fā)射的藍色光lb通過色輪30。

上述投影儀100b從照明裝置1h獲得黃色熒光lf。從照明裝置1h的發(fā)射表面發(fā)射的熒光lf通過聚光元件31轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄猓⒃谕干浯┻^分色鏡41之后被聚光元件32會聚。然后，會聚光被入射到設(shè)置在聚光位置附近的色輪30。當驅(qū)動激發(fā)光驅(qū)動器81時，色輪30旋轉(zhuǎn)以分時地切換第一，第二和第三波長分離器30a，30b，30c。因此，投影儀100b從黃色熒光lf順序提取紅色光lr、綠色光lg和黃色燈ly。

另一方面，通過使用藍色光源驅(qū)動器82驅(qū)動另一光源(即，藍色光源2b)，投影儀100b發(fā)射藍色光lb。藍色光lb通過聚光元件33被引導(dǎo)到分色鏡41。這里，藍色光源2b的光路與熒光lf的光路合成，藍色光lb通過聚光元件32入射到色輪30。此時，色輪30的透明區(qū)域30d被放置在光路上，以通過色輪30使藍色光lb通過。結(jié)果，投影儀100b提取藍色光lb.

也就是說，隨著色輪30的旋轉(zhuǎn)通過合成所述激發(fā)光從光源10h的發(fā)射和從藍色光源2b的發(fā)射，投影儀100b通過聚光元件35至少提取紅色光lr、綠色光lg和藍色光lb。通過包括第三波長分離器30c以使在黃色波長范圍內(nèi)的光透過，本實施例的投影儀100b可以順序地提取每個單色光(紅色光lr，綠色光lg，黃色光ly或藍色光lb)。

投影儀100b然后用提取的照明光照射諸如dmd的光調(diào)制元件53以生成圖像。該圖像然后通過投影光學(xué)系統(tǒng)6放大并投射到屏幕sc?？刂破?基于輸入圖像信息驅(qū)動所述光調(diào)制元件53的微鏡，同時隨著色輪30的旋轉(zhuǎn)合成激發(fā)光驅(qū)動器81和藍色光源驅(qū)動器82的驅(qū)動操作。

雖然第十二實施例的投影儀100b包括第九實施例的照明裝置1h，但可以用第一至第八實施例的照明裝置1和1a至1g中的任何一個代替照明裝置1h。

如上所述的，通過利用根據(jù)第一至第九實施例的照明裝置1，1a-1h，第十二實施例的圖像投影設(shè)備有效地獲得照明光。也就是說，可以提供高亮度的投影儀100b。此外，通過使用色輪30從黃色熒光lf提取紅色光lr，可以獲得高亮度的紅色照明光。另外，通過旋轉(zhuǎn)色輪30以分時地切換第一、第二和第三波長分離器30a，30b，30c，可以提供可獲得高亮度的單色光的照明裝置和投影儀100b。

雖然已經(jīng)根據(jù)示例性實施例描述了本公開的照明裝置和圖像投影設(shè)備，但是它們不應(yīng)該限于此。應(yīng)當認識到，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以在本領(lǐng)域技術(shù)人員描述的實施例中進行變化或修改。此外，可以適當?shù)匦薷牟考臄?shù)量、位置和/或形狀，而不限于上述實施例的那些。雖然圖像投影設(shè)備在上述實施例中被示例性地應(yīng)用到投影儀，但是不應(yīng)該限于此。例如，在半導(dǎo)體器件的制造過程中，圖像投影設(shè)備可以被應(yīng)用到曝光設(shè)備以曝光晶片上的電路圖案。

附圖標記列表

1，1a，1b，1c，1d，1e，1f，1g，1h照明裝置

5圖像生成器

53光調(diào)制元件(光閥)

5a，5b，5c液晶面板(圖像生成器)

6投影光學(xué)系統(tǒng)

10，10h光源

10e光源(激發(fā)光源，入射部分)

13聚光光學(xué)系統(tǒng)(入射部分)

13h光散射部分(入射部分)

14，14a，14b，14c，14d，14e，14f，14g，14h光通道(導(dǎo)光構(gòu)件)

15，15d，15e光入射端口(光入射部分)

15h光入射部分

16發(fā)光端口(發(fā)光部分)

16h發(fā)光部分

17導(dǎo)光路徑

19，19b，19d，19e熒光體層(波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件)

19h'熒光體(波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件)

21波長選擇元件(波長選擇器)

21d，21e波長選擇膜(波長選擇器)

21h顏色選擇濾光器(波長選擇器)

22波長選擇元件(第二波長選擇器)

23熱沉(散熱結(jié)構(gòu))

30色輪(波長分離器)

100，100a，100b投影儀

交叉參照有關(guān)申請

本申請基于并要求2015年2月20日提交的日本專利申請?zhí)?015-031828和2015年6月16日提交的專利申請?zhí)?015-120888的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。

引用文獻列表

專利文獻

專利文獻1：jp2006-214006a

專利文獻2：jp5510828b

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種照明裝置，包括：

光源，該光源發(fā)射具有預(yù)定波長范圍的光；

光入射部分，所述光從所述光源入射到該光入射部分；

發(fā)光部分，所述光從所述發(fā)光部分發(fā)射；以及

導(dǎo)光構(gòu)件，該導(dǎo)光構(gòu)件包括從所述光入射部分延伸到所述發(fā)光部分的導(dǎo)光路徑，其中

所述導(dǎo)光構(gòu)件包括將所述光轉(zhuǎn)換成具有與從所述光源發(fā)射的光不同的波長范圍的光的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件，以及

使從所述光源發(fā)射的光透過并且反射所轉(zhuǎn)換的光的波長選擇器被設(shè)置在所述光入射部分處，

所述導(dǎo)光構(gòu)件具有從一端到另一端直徑逐漸增加的錐形形狀，

所述光入射部分設(shè)置在與所述導(dǎo)光構(gòu)件的另一端相比更靠近所述導(dǎo)光構(gòu)件的所述一端的位置處并且在面向所述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的位置處，以及

所述發(fā)光部分是所述導(dǎo)光構(gòu)件的另一端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，還包括在所述光源和所述導(dǎo)光構(gòu)件之間的位置處的入射部分，其中

所述入射部分使從所述光源發(fā)射的光在所述光入射部分附近的位置處發(fā)散并允許所發(fā)散的光進入所述導(dǎo)光構(gòu)件，以便用所發(fā)散的光照射所述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的照明裝置，還包括在所述發(fā)光部分處的第二波長選擇器，其中

所述第二波長選擇器使所轉(zhuǎn)換的光透過并反射激發(fā)光。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的照明裝置，其中，在所述導(dǎo)光構(gòu)件中，至少設(shè)置有所述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)表面由具有導(dǎo)熱性的構(gòu)件形成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的照明裝置，其中，所述導(dǎo)光構(gòu)件包括在與設(shè)置有所述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件的內(nèi)表面相反的外表面上的散熱結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的照明裝置，其中，所述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件是在被激發(fā)光激發(fā)時生成包含綠光的熒光的熒光體。

7.一種照明裝置，包括

光源，該光源發(fā)射具有預(yù)定波長范圍的光；

光入射部分，所述光從所述光源入射到該光入射部分；

發(fā)光部分，所述光從所述發(fā)光部分發(fā)射；以及

導(dǎo)光構(gòu)件，該導(dǎo)光構(gòu)件包括從所述光入射部分延伸到所述發(fā)光部分的導(dǎo)光路徑，其中

所述導(dǎo)光構(gòu)件包括將所述光轉(zhuǎn)換成具有與從所述光源發(fā)射的光不同的波長范圍的光的波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件，以及

選擇性地提取所轉(zhuǎn)換的光并將所提取的光朝向所述發(fā)光部分引導(dǎo)的波長選擇器被設(shè)置在所述光入射部分處。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，其中，所述波長選擇器使從所述光源發(fā)射的光透過并將所轉(zhuǎn)換的光朝向所述發(fā)光部分反射。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的照明裝置，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換構(gòu)件生成至少包含紅色分量和綠色分量的熒光。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明裝置，還包括波長分離器，該波長分離器將所述熒光分離成具有紅色光波長范圍的紅色照明光和具有綠色光波長范圍的綠色照明光。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明裝置，其中，所述波長分離器至少包括兩個區(qū)域，每個區(qū)域代表第一波長分離器和第二波長分離器，

所述第一波長分離器選擇性地提取所述綠色照明光，

所述第二波長分離器選擇性地提取所述紅色照明光，以及

所述第一波長分離器和第二波長分離器在所述熒光的光路上順序地切換。

12.一種圖像投影設(shè)備，包括

根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明裝置，

單個光閥，該單個光閥用由所述照明裝置順序獲得的至少兩種顏色照明光照明并生成響應(yīng)于每種顏色調(diào)制的圖像，以及

投影所生成的圖像的投影光學(xué)系統(tǒng)。