光源单元、 照明设备及投影显示装置 技术领域 本发明涉及光源单元、 使用该种光源单元的照明设备、 以及例如具有该种光源单 元或该种照明设备的投影仪等投影显示装置。
背景技术 近年来并且直到现在， 大屏幕显示设备被广泛使用。 因此， 常使用该种大屏幕显示 装置进行会议、 演示、 培训等。
已知的显示设备包括例如液晶显示设备和等离子显示设备等各种类型， 并根据场 所大小、 参与者的数量等来适当选择已知的显示设备。在已知的显示设备中， 能够通过在 例如屏幕等投影表面上投影图像来执行放大显示的投影显示装置 ( 下文中称为 “投影仪” ) 是最流行的大屏幕显示设备， 因为它们相对便宜并且非常轻便 ( 即， 它们小且轻并容易运 送 )。
在该情况下， 在很多时候和情形中愈加需要进行通信。 例如， 在办公室中设置由隔 档分离的许多小会议室和会见室等， 并且频繁进行使用投影仪的会议或会见。
此外， 例如， 出现公司中出现如下的紧急需要 ： 即使会议室等被占用， 人们也想使 用例如走廊等未被占用的空间来开会， 同时在该空间的墙上等投影并显示信息。
作为该种投影仪， 传统的主流类型是使用例如超高压汞灯等高强度放电灯作为光 源。然而， 近年来并且直到现在， 已经进行了很多开发以使用例如红、 绿及蓝色的发光二极 管 (LED) 和有机 EL 等固体发光元件作为光源， 并且已经做出了许多开发方案。
例如， 专利文献 1(JP-A-2004-341105) 中描述的现有技术提出了一种由将从固体 光源发出的紫外光转变为可见光的荧光体层、 透明基底及固体光源构成的光源单元， 并且 该文献还提出了一种使用该种光源单元的投影仪。
此外， 专利文献 2(JP-A-2009-277516) 中描述的现有技术提出了一种光源单元， 该种光源单元使用发射可见光替代紫外光的固体光源， 该种光源单元由将从固体光源发 出的可见光转变为具有另一波长的可见光的荧光体层、 透明基底及固体光源构成的光源单 元， 并且该文献也提出了一种使用该种光源单元的投影仪。
然而， 以上现有技术引起了下面的问题 ： 光源单元的厚度由于结构限制而受限， 从 而不能将光源单元做的更薄。
图 1A 和 1B 是示出受到现有技术中的问题困扰的投影显示装置 ( 投影仪 ) 的配置 示例的示意图。图 1A 是从与包含光路的平面 ( 下文中称为 “光路径表面” ) 垂直的方向看 到的示意图， 通过该光路， 从光源单元发出的光经由显示元件到达投影透镜组。图 1B 是从 与光路径表面平行的方向看到的示意图。
在图 1A 和 1B 中， 激发光源 1 输出激发光， 激发光被应用于在下文描述的荧光轮上 形成的荧光体层以使得发出指定彩色光。使用具有例如 450nm 的波长或接近 450nm 的波长 的蓝光作为激发光。
荧光轮 3 由具有荧光体层 4 的圆形 ( 圆盘形等 ) 透明基底 5 和电机 6 构成， 并将
荧光轮 3 配置为可旋转的。
透明基底 5 具有多个扇形分段区， 并在这些分段区中的至少两个上形成荧光体层 4。 接收到激发光时， 各个荧光体层 4 发出具有指定的不同波长带的光 ( 例如， 红光或绿光 )。 此外， 在分段区中的至少一个上不形成荧光体层。相反， 透明基底 5 具有允许激发光直接通 过的分段区。注意， 这个分段区具有扩散层 7， 扩散层 7 使得从荧光轮 3 发出的蓝光的状态 与其它颜色的光的状态相一致。
因此， 当荧光轮 3 旋转并且来自激发光源 1 的激发光闪烁 (flash) 以与分段区之 间的边界同步时， 从荧光轮 3 一个接一个地发出红 (R)、 绿 (G) 及蓝 (B) 色的彩色光。
注意， 为了增加从荧光体层 4 中的一个发出的单个颜色光的光量并提高有效光的 使用效率， 在激发光源 1 和荧光轮 3 之间设置具有对应于符合下文描述的光导单元 8 的形 状形成的开口的入射挡板 (mask)2。
在光导单元 8 上入射从荧光轮 3 发出的光， 并将该光转变为具有统一强度分布的 光通量。然后， 通过聚光透镜组 9 聚集光通量， 并通过反射镜 10 以指定角度将光通量应用 到显示元件 11。
控制单元 12 在显示单元 11 上形成对应于应用到显示单元 11 的颜色的图像， 并调 节所应用的光。在经过调节后的光在投影透镜组 13 上入射之后， 该调节后的光被放大并被 投影到屏幕等 ( 未示出 ) 上。从而， 显示所期望的图像。
与上述投影仪相同， 在布置圆形 ( 圆盘形等 ) 荧光轮 3 与光源单元中的光轴垂直 的配置的情况下， 从图 1A 和 1B 明显地看到， 由于荧光轮 3 的直径的限制， 因此即使减小沿 着光轴布置的各个部件和单元的大小， 也不能将光源单元做的更薄。
专利文献 1 ： JP-A-2004-341105
专利文献 2 ： JP-A-2009-277516 发明内容 已经做出了本发明以解决现有技术中的上述问题， 本发明可以提供 ：
(1) 光源单元能够被做的比传统的光源单元更薄 ；
(2) 除了实现上述目的 (1)， 还能够提供透明基底的刚性或实现透明基底的重量 减少和成本降低的光源单元 ；
(3) 除了实现上述目的 (1) 或 (2)， 还能够增加发出的光量的光源单元 ；
(4) 除了实现上述目的 (1) 到 (3) 中的任意一个， 还能够提高激发光的使用效率的 光源单元 ；
(5) 除了实现上述目的 (1) 到 (4) 中的任意一个， 还具有能够产生与激发光的波长 带不同的波长带的光的特定单元的光源单元， 并且该光源单元还能够被用作单个颜色的光 源；
(6) 除了实现上述目的 (1) 到 (5) 中的任意一个， 还能够在使激发光直接通过单个 颜色的光时使激发光与其它颜色的光相一致的光源单元 ；
(7) 除了实现上述目的 (1) 到 (6) 中的任意一个， 还能够实现电能节省的光源单 元；
(8) 除了实现上述目的 (1) 到 (7) 中的任意一个， 还能够增加亮度并提高颜色再现
性的光源单元 ；
(9) 除了实现上述目的 (1) 到 (8) 中的任意一个， 还具有增加亮度并提高颜色再现 性的特定单元的光源单元 ；
(10) 除了实现上述目的 (1) 到 (9) 中的任意一个， 还能够进一步增加所发出的光 量的光源单元 ；
(11) 除了实现上述目的 (1) 到 (10) 中的任意一个， 还能够增加所发出的光的使用 效率的光源单元 ；
(12) 除了实现上述目的 (1) 到 (9) 中的任意一个， 还具有进一步增加所发出的光 量的另一单元的光源单元 ；
(13) 使用可以实现上述目的 (1) 到 (12) 中的任意一个的光源单元的薄的照明装 置；
(14) 使用可以实现上述目的 (1) 到 (12) 中的任意一个的光源单元或可以实现上 述目的 (13) 的照明设备的薄的投影显示装置 ( 投影仪等 )。
为了实现上述目的， 本发明的一个实施例提供一种光源单元， 该光源单元包括 ： 能 够被控制来旋转的圆柱形透明基底 ； 在圆柱形透明基底的侧表面的圆柱部分上设置的多个 分段区 ； 在多个分段区中的至少两个分段区上布置不同荧光体层， 不同荧光体被配置为在 接收到激发光时发出指定波长带的光 ； 以及在透明基底的内部或外部设置的激发光源， 激 发光源被配置为将激发光应用于荧光体。
当联系附图阅读时， 通过下面的具体描述， 本发明的其它目的、 特征及优点将更加清楚。 附图说明
图 1A 和 1B 是示意性地示出基于现有技术中的投影显示装置的配置示例的示意 图；
图 2A 和 2B 是示意性地示出基于本发明的投影显示装置的实施例的示意图 ；
图 3 是示意性地示出根据本发明的光源单元的另一实施例的示意图 ；
图 4 是示意性地示出其中将图 3 中所示的光源单元的荧光圆柱和辅助圆柱分解的 状态的示意图 ； 以及
图 5 是示意性地示出根据本发明的光源单元的另一实施例的示意图。 具体实施方式
在下文中， 参考附图具体给出用于执行本发明的实施例的描述。
( 实施例 )
( 第一实施例 )
图 2A 和 2B 以与图 1A 和 1B 中所示的现有技术对应的方式示意性地示出基于本发 明的投影显示装置 ( 投影仪 ) 的实施例。与图 1A 和 1B 的情况相同， 图 2A 是从与包含光路 的平面 ( 下文中称为 “光路径表面” ) 垂直的方向看到的示意图， 通过该光路， 从光源单元发 出的光经由显示元件到达投影透镜组。图 2B 是从与光路径表面平行的方向看到的示意图。 注意， 在图 2A 和 2B 中， 通过相同的附图标记来指示具有与在图 1A 和 1B 中示出的投影显示装置中的部件和单元相同的功能的部件和单元。
图 2A 和 2B 中示出的投影显示装置的配置与图 1A 和 1B 中示出的投影显示装置 的配置的不同之处在于 ： 光源单元具有替代荧光轮 3 的圆柱形荧光构件 ( 下文称为荧光圆 柱 )14。
即， 在图 2A 和 2B 示出的配置中， 提供荧光圆柱 14 作为光源单元。荧光圆柱 14 在 能够被控制来旋转的圆柱形透明基底 5 的侧表面的圆柱部分上具有多个分段区。在至少两 个分段区上布置不同荧光体的层 ( 下文称为荧光体层 )4， 荧光体层 4 在接收到激发光时发 出具有指定的波长带的光。在透明基底 5 的内部 ( 或外部 ) 设置对荧光体应用激发光的激 发光源 1。
更具体地， 荧光圆柱 14 具有圆柱形 ( 例如， 与实验室盘相同的圆柱形 ) 透明基底 5， 荧光圆柱 14 在其侧表面的圆柱部分上具有荧光体层 4 等， 并且荧光圆柱 14 在其圆形底 部表面的中心处具有电机 6 的转子以至于能够旋转。优选使用玻璃基底、 透明的树脂基底 等作为透明基底 5。
透明基底 5 的侧表面的圆柱部分具有由沿着圆柱长度方向的分界线在圆周方向 上划分的多个分段区。在至少两个分段区上形成有荧光体层 4。 此外， 在透明基底 5 的内部， 布置对荧光体应用激发光的激发光源 1。 例如， 使用发 光二极管 (LED) 或激光发射器 ( 半导体激光器 (LD) 等 ) 作为激发光源 1。
注意， 透明基底 5 的形状不限于上述圆柱形， 而是透明基底 5 可以具有例如六边 形、 八边形和十二边形等多边形的柱形形状。
此外， 还可以配置光源单元从而将激发光源 1 布置在透明基底 5 的外部。通过该 配置， 激发光源 1 可以从透明基底 5 的外部对荧光体层 4 应用激发光以使用来自荧光体层 4 的反射光。
当从激发光源 1 应用激发光时， 各个荧光体层 4 发出具有指定的不同波长带的光 ( 例如， 红光或绿光 )。优选使用具有例如 450nm 的波长或接近 450nm 的波长的蓝光作为激 发光。因此， 可以直接使用激发光作为图像光。在该情况下， 在至少一个分段区上不形成荧 光体层。换句话说， 透明基底 5 具有允许激发光直接通过的分段区。注意， 该分段区具有扩 散层 7， 扩散层 7 使得从荧光圆柱 14 发出的蓝光的状态与其它颜色的光的状态相一致。
优选在透明基底 5 的圆柱部分的内侧表面上形成不反射涂层 16。从而， 激发光在 几乎不被反射到光源 1 的侧面的情况下通过不反射涂层 16， 在透明基底 5 上入射， 并被有效 地应用到荧光体层 4 或扩散层 7。
此外， 优选在透明基底 5 的圆柱部分的外侧表面上 ( 荧光体层 4 和扩散层 7 的内 部中 ) 形成二向色 (dichroic) 层 15。从而， 在从荧光体层 4 或扩散层 7 以全部方向发出的 光中， 对透明基底 5 发出的光被反射。因此， 能够增加从荧光圆柱 14 发出的光的光量。
通过上述配置， 当通过电机 16 旋转荧光圆柱 14 并且来自激发光源 1 的激发光闪 烁以与分段区之间的边界同步时， 从荧光圆柱 14 一个接一个地发出红 (R)、 绿 (G) 及蓝 (B) 色的彩色光。
注意， 为了增加从其中一个荧光体层 4 发出的单个颜色光的光量并提高有效光的 使用效率， 在激发光源 1 和荧光圆柱 14 之间设置具有以对应于光导单元 8 的形状形成的开 口的入射挡板 2。
从荧光圆柱 14 发出的红 (R)、 绿 (G) 及蓝 (B) 色的彩色光在用作光源侧光学系统 的光导单元 8 上入射， 并被转变为具有统一强度分布的光通量。然后， 通过聚光透镜组 9 聚 集光通量， 并通过反射镜 10 以指定角度将光通量应用到显示元件 11。
这里， 使用荧光圆柱 14、 光导单元 8 及聚光透镜组 9 的光源单元构成投影显示装置 ( 投影仪 ) 的照明设备。
用作显示控制单元的控制单元 12 在显示元件 11 上形成与从照明设备应用到显示 单元 11 的颜色对应的图像并调节所应用的光， 控制单元 12 控制上述照明设备的光源单元 ( 例如旋转荧光圆柱 14 和激发光源 1 的电机 6) 并控制显示元件 11。在经过调节后的光在 用作投影侧光学系统的投影透镜组 13 上入射之后， 该光被放大并被投影到作为要被投影 的表面的屏幕等 ( 未示出 ) 上。从而， 显示所期望的图像。
在图 2A 和 2B 中， 设置分段区从而一个接一个地发出被称为三基色光的红 (R)、 绿 (G) 及蓝 (B) 色的彩色光。 然而， 可以增加在其中荧光体层 4 发出例如黄色等补色波长带的 光的分段区。
如上所述， 当对于各个分段区除了设置发出基色波长带的光的荧光体层 4 之外还 设置发出补色波长带的光的荧光体层 4 时， 能够增加光源单元的亮度并提高颜色再现性。 ( 第二实施例 )
图 3 示意性地示出根据本发明的光源单元的另一实施例。图 4 示意性地示出其中 将图 3 中所示的光源单元的荧光圆柱和辅助圆柱分解的状态。
在本实施例中， 如图 3 和 4 所示， 将管状 ( 例如， 圆柱形 ) 辅助圆柱 17 连接到电机 6 的转子以覆盖图 2A 和 2B 中所示的荧光圆柱 14 的透明基底 5， 并将管状辅助圆柱 17 配置 为与荧光圆柱 14 可整体旋转。
在辅助圆柱 17 中， 将辅助透明基底 19 的圆柱部分的内侧表面划分为多个分段区。 在这些分段区中， 指定分段区具有激发光反射层 20， 激发光反射层 20 使得除了激发光之外 的其它波长带的光 ( 例如从荧光体层 4 发出的波长带的光 ) 通过。指定分段区的位置对应 于在其中形成荧光圆柱 14 的荧光体层 4 的分段区的位置。
此外， 其它分段区具有仅使得激发光的波长带的光通过的激发光通过层 21。其它 分段区的位置对应于在其中不形成荧光圆柱 14 的荧光体层的分段区的位置。
另一方面， 在辅助透明基底 19 的圆柱部分的整个外侧表面上形成不反射涂层 16。
换句话说， 在荧光体层 4 上不吸收在荧光体层 4 上入射的所有激发光， 但是某些激 发光可以通过荧光体层 4。在该情况下， 如果对光源单元设置辅助圆柱 17， 则通过荧光体层 4 的激发光被反射到透明基底 5 的侧面以被再次入射到荧光体层 4 上， 从而可以增加指定波 长带的光的产生。
如上所述， 根据本实施例， 在与透明基底 5 的激发光源 1 相对的一侧上设置对应于 透明基底 5 的形状形成的并具有分段区的辅助透明基底 19 等， 并且将通过荧光体层 4 的激 发光反射到透明基底 5 的侧面以被在荧光体层 4 中吸收。因此， 可以进一步增加从光源单 元发出的光的光量。
此外， 在与透明基底 5 相对的一侧的辅助透明基底 19 的表面上形成不反射涂层 18。 因此， 可以进一步提高发出的光的使用效率， 并可以提供实现高光亮度和节电的光源单 元。
( 第三实施例 )
图 5 示意性地示出根据本发明的光源单元的另一实施例。
在本实施例中， 在形成透明基底 5 的荧光体层 4 的透明基底 5 的一侧上 ( 在透明 基底 5 的外圆周表面上 ) 布置辅助激发光源 22。
以指定角度在离激发光源 1 的光轴给定距离的位置上布置辅助激发光源 22， 从而 将从辅助激发光源 22 发出的激发光应用到透明基底 5 的荧光体层 4， 并且不拦截从荧光圆 柱 14 发出并在光导单元 8 上入射的光。
从而， 可以从辅助激发光源 22 将激发光应用到具有低的发光效率的荧光体层 4， 并且可以增加从荧光体层 4 发出的光的光量。
如上所述， 根据本实施例， 经由透明基底 5 在与激发光源 1 相对的一侧上设置辅助 激发光源 22。 因此， 通过将来自辅助激发光源 22 的激发光应用到具有低的发光效率的荧光 体层 4， 能够增加从荧光体层 4 发出的光的光量并且可以实现光源单元的高亮度。
本发明不限于具体揭示的实施例， 在不脱离本发明的范围的情况下， 可以进行改 变和修改。
本申请基于在 2010 年 8 月 19 日提交的日本优先权申请 No.2010-184173， 并将它 们的全部内容并入本文作为参考。