投影仪的制作方法

1.本发明涉及投影仪。


背景技术：

2.近年来，提出了代替以往的高压汞灯、金属卤化物灯等的放电灯而将半导体激光二极管等固体光源用作光源的投影仪。通过将固体光源用作光源，实现了投影仪的高寿命化、高亮度化。
3.例如，在专利文献1的投影仪中，使用了具备内包荧光体粒子的四方柱状的荧光体和射出蓝色光的多个半导体激光器的光源装置。多个半导体激光器沿着荧光体的长度方向上的相对的侧面配置。另外，相对的侧面相当于光入射面。从多个半导体激光器射出的蓝色光被荧光体内部的荧光体粒子变换，从荧光体的端面作为黄色光射出。端面是与侧面交叉的四棱柱的端面，相当于光出射面。
4.另外，在与配置有半导体激光器的光入射面不同的荧光体的侧面配置有散热器状的冷却部件。
5.专利文献1：日本特开2018
‑
169427号公报
6.但是，在专利文献1中，未发现关于投影仪内部的光源装置的冷却方法的记载，根据冷却方法，投影仪可能大型化。详细而言，在对作为发热源的半导体激光器进行冷却的情况下，朝向半导体激光器的光出射面的相反侧的背面吹冷却风是有效的，但由于半导体激光器配置在荧光体的对置的侧面，所以，优选将荧光体配置在中央，使两个冷却风扇相对。在该结构中，荧光体和两个冷却风扇排列成直线状，因此，导致大型化。进而，由于两个冷却风扇成为从相反的方向吸气的结构，所以，吸气路径也需要两个，这也成为大型化的主要原因。
7.即，以提供小型且冷却效率高的投影仪为课题。


技术实现要素：

8.用于解决课题的手段
9.本技术的投影仪具有光源装置，该光源装置包括：第1光源部，其具有射出第1波段的第1光的第1光源；波长变换部，其包含荧光体，将从所述第1光源部射出的光变换为与所述第1波段不同的第2波段的第2光；以及第1冷却部，其冷却所述第1光源部，所述波长变换部具有彼此相对的第1端面及第2端面以及与所述第1端面及所述第2端面交叉且彼此相对的第1侧面及第2侧面，从所述第1端面朝射出方向射出所述第2光，所述第1端面及所述第2端面的面积比所述第1侧面及所述第2侧面的面积小，在所述第1侧面配置有所述第1光源部，所述第1光源部在与所述射出方向正交的第1方向上配置在所述波长变换部与所述第1冷却部之间。
附图说明
10.图1是示出实施方式1的投影仪的概略结构图。
11.图2是照明装置的概略结构图。
12.图3a是第1光源装置的侧视图。
13.图3b是第1光源装置的后视图。
14.图3c是第1光源装置的俯视图。
15.图4a是示出投影仪的冷却结构的俯视图。
16.图4b是示出投影仪的冷却结构的侧视图。
17.图5a是实施方式2的第1光源装置的俯视图。
18.图5b是第1光源装置的后视图。
19.标号说明
20.11第1光源装置；12第2光源装置；13分色镜；19第1光源；20第2光源；21基板；22第1光源部；23基板；24第2光源部；25波长变换部；25a第1端面；25b第2端面；25c侧面；25d侧面；25e侧面；25f侧面；27拾取透镜；28第1冷却部；28a基体；28b翅片；29第2冷却部；29a基体；29b翅片；30壳体；31吸气口；32第1风扇；33排气口；34第2风扇；80照明装置；100投影仪。
具体实施方式
21.实施方式1
22.***投影仪的概要****
23.图1是本实施方式的投影仪的概略结构图。
24.投影仪100是在成为被投影面的屏幕scr上投射显示彩色影像的投影型图像显示装置。
25.投影仪100具备照明装置80、色分离光学系统3、光调制装置4r、光调制装置4g、光调制装置4b、光合成光学系统5和投射光学系统6。
26.照明装置80是照射白色的照明光wl的照明装置。在后面说明照明装置80的具体结构。
27.色分离光学系统3将来自照明装置80的照明光wl分离为红色光lr、绿色光lg、蓝色光lb。光调制装置4r、光调制装置4g、光调制装置4b分别根据图像信息对红色光lr、绿色光lg、蓝色光lb进行调制，形成各色的图像光。光合成光学系统5对来自各光调制装置4r、4g、4b的各色的图像光进行合成。投射光学系统6将来自光合成光学系统5的合成后的图像光投射到屏幕scr。
28.色分离光学系统3具有第1分色镜7a、第2分色镜7b、第1反射镜8a、第2反射镜8b、第3反射镜8c、第1中继透镜9a以及第2中继透镜9b。
29.第1分色镜7a将从照明装置80射出的照明光wl分别分离为红色光lr、绿色光lg和蓝色光lb。即，第1分色镜7a具有反射红色光lr并且使绿色光lg和蓝色光lb透射的特性。
30.第2分色镜7b从绿色光lg和蓝色光lb混合的光分离为绿色光lg和蓝色光lb。即，第2分色镜7b具有反射绿色光lg并且透射蓝色光lb的特性。
31.第1反射镜8a配置在红色光lr的光路中，将由第1分色镜7a反射的红色光lr朝向光调制装置4r反射。第2反射镜8b及第3反射镜8c配置于蓝色光lb的光路中，将透过第2分色镜
7b的蓝色光lb引导至光调制装置4b。第2分色镜7b将绿色光lg朝向光调制装置4g反射。
32.第1中继透镜9a配置在蓝色光lb的光路中的第2分色镜7b的后级。第2中继透镜9b配置在蓝色光lb的光路中的第2反射镜8b的后级。第1中继透镜9a和第2中继透镜9b补偿由于蓝光lb的光路长度大于红光lr和绿光lg的光路长度而导致的蓝光lb的光损耗。
33.光调制装置4r、光调制装置4g以及光调制装置4b分别由液晶面板构成。光调制装置4r、光调制装置4g以及光调制装置4b各自在使红色光lr、绿色光lg以及蓝色光lb分别通过的期间，根据图像信息对红色光lr、绿色光lg以及蓝色光lb各自进行调制，形成与各色对应的图像光。在光调制装置4r、光调制装置4g及光调制装置4b各自的光入射侧及光出射侧分别配置有偏振板(省略图示)。
34.在光调制装置4r、光调制装置4g以及光调制装置4b各自的光入射侧设置有场透镜10r、场透镜10g以及场透镜10b，场透镜10r、场透镜10g以及场透镜10b使入射到光调制装置4r、光调制装置4g以及光调制装置4b的红色光lr、绿色光lg以及使蓝色光lb分别平行化。
35.光合成光学系统5由正交分色棱镜构成。光合成光学系统5对来自光调制装置4r、光调制装置4g及光调制装置4b各自的各色的图像光进行合成，将合成后的全色的图像光朝向投射光学系统6射出。
36.投射光学系统6由投射透镜组构成。投射光学系统6将由光合成光学系统5合成的图像光朝向屏幕scr放大投射。即，投射光学系统6将由光调制装置4r、光调制装置4g、光调制装置4b分别调制并由光合成光学系统5合成的图像光投射到屏幕scr。由此，在屏幕scr上投射放大后的彩色影像。
37.**照明装置的概要***
38.图2是示出照明装置的概略结构的图。
39.照明装置80由第1光源装置11、第2光源装置12、分色镜13、均匀照明光学系统60等构成。
40.第1光源装置11具备半导体激光器作为光源，利用波长变换部25对该半导体激光器射出的蓝色光进行变换，作为黄色的荧光y射出。另外，第1光源装置11也可以是射出白色光wl的结构。在第1光源装置11射出白色光wl的情况下，可以省略第2光源装置12和分色镜13。并且，在后面详细叙述第1光源装置11。
41.第2光源装置12具备光源71、会聚光学系统72、散射板73、准直光学系统74。
42.光源71与第1光源装置11中的光源同样，使用射出蓝色光b的半导体激光器。光源71可以由1个半导体激光器构成，也可以由多个半导体激光器构成。另外，光源71也可以由led(light emitting diode)构成。
43.会聚光学系统72具备第1透镜72a和第2透镜72b。会聚光学系统72将从光源71射出的蓝色光b会聚到散射板73上或散射板73的附近。第1透镜72a及第2透镜72b由凸透镜构成。
44.散射板73使来自光源71的蓝色光b散射，生成具有与从第1光源装置11射出的荧光y的配光分布接近的配光分布的蓝色光b。散射板73例如可以使用由光学玻璃构成的毛面玻璃。
45.准直光学系统74具备第1透镜74a和第2透镜74b。准直光学系统74使从散射板73射出的光大致平行化。第1透镜74a及第2透镜74b由凸透镜构成。
46.分色镜13配置成在从第1光源装置11到均匀照明光学系统60的光路中、以及从第2
光源装置12到均匀照明光学系统60的光路中，与第1光源装置11的照明光轴79以及第2光源装置12的光轴78分别以45
°
的角度相交。分色镜13使从第2光源装置12射出的蓝色光b反射，使从第1光源装置11射出的荧光y透射。
47.从第2光源装置12射出的蓝色光b被分色镜13反射，与从第1光源装置11射出并透过分色镜13的荧光y合成，从而成为白色的照明光wl。照明光wl进入均匀照明光学系统60。
48.均匀照明光学系统60具备第1透镜阵列40、第2透镜阵列41、偏振变换元件43和重叠透镜44。
49.第1透镜阵列40具有用于将照明光wl分割为多个部分光束的多个第1透镜40a。多个第1透镜40a在与照明光轴79正交的面内排列成矩阵状。
50.第2透镜阵列41具有与第1透镜阵列40的多个第1透镜40a对应的多个第2透镜41a。第2透镜阵列41与重叠透镜44一起使第1透镜阵列40的各第1透镜40a的像成像于光调制装置4r、光调制装置4g及光调制装置4b(图1)的图像形成区域的附近。多个第2透镜41a在与照明光轴79正交的面内排列成矩阵状。
51.偏振变换元件43将从第2透镜阵列41射出的光变换为线偏振光。偏振变换元件43例如具备偏振分离膜和相位差板(未图示)。
52.重叠透镜44对从偏振变换元件43射出的各部分光束进行会聚，使其重叠于光调制装置4r、光调制装置4g及光调制装置4b的图像形成区域的附近。
53.返回图1。
54.上述结构的照明装置80向色分离光学系统3射出具有大致均匀的照度分布的照明光wl。
55.***第1光源装置的结构****
56.图3a是第1光源装置的侧视图，图3b是后视图，图3c是俯视图。
57.第1光源装置11由波长变换部25、第1光源部22、第2光源部24、第1冷却部28、第2冷却部29、拾取透镜27等构成。
58.波长变换部25在优选例中为柱状的长方体，在作为长度方向上的第1侧面的侧面25f配置有第1光源部22。在与侧面25f相对的作为第2侧面的侧面25d配置有第2光源部24。另外，侧面25c和侧面25e相对。第1端面25a是光射出面，在该面上配置有拾取透镜27。第1端面25a与第2端面25b相对。第1端面25a、第2端面25b的面积比侧面25f、侧面25d的面积小。在优选例中，在第2端面25b、侧面25c以及侧面25e上形成有铝等金属反射层，防止漏光，提高光的利用效率。此外，波长变换部25的形状并不限于柱状的长方体，只要是具有光入射面和光出射面的光学积分棒即可。例如，可以是立方体，也可以是十面体。或者，也可以是如锥形棒那样由梯形的侧面和面积比其小的长方形的端面形成的四棱柱。
59.波长变换部25是光学积分棒，利用内部的荧光体粒子对从侧面25f及侧面25d入射的激励光b1进行变换，从第1端面25a作为大致均匀化的荧光y射出。在波长变换部25的内部，作为优选例，含有yag(钇铝石榴石)系的荧光体粒子。
60.另外，荧光体粒子可以是1种，也可以使用混合了使用两种以上的材料形成的粒子的荧光体粒子。作为荧光体粒子，优选使用在氧化铝等无机粘合剂中分散有荧光体粒子的物质，或者不使用粘合剂而烧结荧光体粒子而成的物质。
61.第1光源部22由出射第1波段的激励光b1的第1光源19和安装有多个第1光源19的
基板21构成。基板21呈沿着波长变换部25的侧面25f的长方形，沿着长边方向以大致等间隔安装有多个第1光源19。多个第1光源19与提供用于点亮驱动的驱动电力的电气布线(未图示)连接。在优选例中，第1光源19使用出射由作为第1波段的第1光的激光构成的激励光b1的半导体激光器。第1波长带的光例如相当于在430nm～480nm具有发光强度的峰值的光，作为优选例，作为激励光b1使用发光强度的峰值约为445nm的光。不限于该结构，例如也可以采用出射460nm的蓝色激光的半导体激光器，还可以采用出射同样的光的led。
62.另外，第2光源部24由射出第1波段的激励光b1的第2光源20和安装有多个第2光源20的基板23构成。第2光源部24与第1光源部22的不同之处在于，配置于波长变换部25的侧面25d。
63.从第1光源部22及第2光源部24射出的激励光b1向波长变换部25入射。波长变换部25将激励光b1变换成作为与第1波段不同的第2波段的第2光的荧光y，将荧光y从第1端面25a向射出方向射出。在优选例中，第2波长带的光相当于在520nm～580nm具有发光强度的峰值的黄色光。另外，第2波段作为构成黄色的波段，只要是480nm～700nm的范围内的光即可。另外，这里所说的射出方向是从第1端面25a射出的荧光y的光轴的方向，是沿着拾取透镜27的光轴方向以及第1端面25a的法线方向的方向。
64.第1冷却部28是散热器，由基体28a、多个翅片28b等构成。翅片28b相当于第1翅片。在优选例中，第1冷却部28使用从铝制的块状材料切削出多个翅片28b的一体结构的散热器。另外，只要是热传导率高的材料即可，例如也可以使用铜、钼或它们的合金。基体28a的平板状的面与第1光源部22的基板21的背面紧密接触地固定。在优选例中，使用耐热性及热传导性高的粘接剂将两者粘接固定。多个翅片28b在图3a中形成为梳齿状。如图3b所示，翅片28b沿y轴方向延伸，其长度比波长变换部25和第1光源部22的宽度长。
65.另外，第2冷却部29也是与第1冷却部28相同的结构。详细地说，是由基体29a和多个翅片29b构成的散热器。翅片29b相当于第2翅片。第2冷却部29固定在第2光源部24的基板23的背面。
66.拾取透镜27设置在波长变换部25的第1端面25a。拾取透镜27是凸透镜，利用透光性的粘接剂将平面侧粘接固定在波长变换部25的第1端面25a。拾取透镜27具有取出从第1端面25a射出的荧光y的功能。另外，在拾取透镜27的光路后级，也可以配置用于使从拾取透镜27射出的荧光y平行化的透镜等光学部件(未图示)。
67.在这样的结构的第1光源装置11中，在俯视时，如图3c所示，主要观察到拾取透镜27和第1冷却部28的条状的多个翅片28b。在侧面观察时，如图3a所示，第1冷却部28、第1光源部22、波长变换部25、第2光源部24、第2冷却部29沿着z轴方向配置。换言之，沿着与射出方向正交的作为第1方向的z轴方向，重叠配置第1冷却部28、第1光源部22、波长变换部25、第2光源部24、第2冷却部29。换言之，沿着作为第1方向的z轴方向，第1光源部22配置在波长变换部25与第1冷却部28之间，第2光源部24配置在波长变换部25与第2冷却部29之间。
68.在第1光源装置11中，最大的发热源是第1光源部22和第2光源部24，接着是波长变换部25、接着是第1冷却部28、第2冷却部29。如图3a所示，在侧视图中，这些发热源处于以波长变换部25为中心而上下对称地排成一列的状态。由此，正对地向该状态的第1光源装置11输送冷却风，能够期待较大的冷却效果。
69.另外，至此，以波长变换部25为中心，对相对配置第1光源部22、第1冷却部28、第2
光源部24、第2冷却部29的方式进行了说明，但不限于该结构，也可以是任意一方的结构。例如，也可以是不设置第2光源部24和第2冷却部29的组合的结构。即使是该结构，由于第1冷却部28、第1光源部22、波长变换部25成为排成一列的状态，所以，通过从正面吹送冷却风，可期待较大的冷却效果。
70.***投影仪中的光源装置的冷却结构****
71.图4a是表示投影仪的冷却结构的俯视图，与图1对应。图4b是冷却结构的侧视图。
72.投影仪100的壳体30呈大致长方形，在一个长边上设置有吸气口31。投射光学系统6、排气口33等设置在另一长边上。光源装置的冷却结构由第1风扇32、第2风扇34等构成。第1风扇32是轴流风扇，面向吸气口31配置。第1风扇32从吸气口31取入外部的空气，作为冷却风吹向第1光源装置11。
73.如图4b所示，来自第1风扇32的冷却风吹到第1光源装置11的侧面。此时，如图3a所示，第1光源装置11在第1冷却部28、第1光源部22、波长变换部25、第2光源部24、第2冷却部29排列的状态下，与第1风扇32相对。因此，来自第1风扇32的冷却风从成为第1光源装置11的发热源的各部位的正面吹出。
74.进而，冷却风的一部分如图4a的箭头所示，通过第1冷却部28的多个翅片28b的间隙，朝向第2风扇34。多个翅片28b沿与射出方向交叉的作为第2方向的冷却风的上游至下游的方向(y轴方向)延伸，所以，冷却风能够通过相邻的翅片28b的间隙。冷却风在通过相邻的翅片28b的间隙时吸收第1冷却部28的热。另外，第2冷却部29的多个翅片29b也同样。
75.第2风扇34是轴流风扇，面向排气口33配置。第2风扇34将通过第1光源装置11而吸热的排气从排气口33向外部排出。另外，虽然省略了图示，但在设置第2光源装置12(图2)的情况下，在第1光源装置11与第2风扇34之间配置第2光源装置12。
76.至此，对光源装置周边的冷却结构进行了说明，但也可以由该冷却路径兼作其他光学系统的冷却路径。详细而言，也可以兼作作为光源装置以外的发热源的光合成光学系统5、光调制装置4r、光调制装置4g及光调制装置4b的冷却路径。例如，也可以是通过西罗科风扇向光合成光学系统5吹冷却风的结构，通过第2风扇34将其排气从排气口33向外部放出的结构。此时，以排气的方向成为第2风扇34侧的方式设置排气路径。由此，能够将投影仪100的冷却路径汇集成一个。
77.如上所述，第1冷却部28在作为第1方向的z轴方向上与波长变换部25以及第1光源部22重叠配置。同样，第2冷却部29在z轴方向上与波长变换部25及第2光源部24重叠配置。
78.因此，通过在与第1方向及射出方向交叉的作为第2方向的y轴方向上配置第1风扇32，使冷却风从正面一并吹向第1冷却部28、第1光源部22、波长变换部25、第2光源部24、第2冷却部29，可有效地进行冷却。
79.因此，为了冷却配置在荧光体的相对面上的2个光源，通过夹着荧光体使2个冷却风扇相对地配置，与大型化的以往的冷却结构不同，本技术利用基于1个第1风扇32的小型结构，能够有效地冷却两个光源。
80.因此，能够提供小型且冷却效率良好的投影仪100。
81.另外，在第1冷却部28中设置有多个翅片28b，翅片28b的延伸方向沿着作为第2方向的y轴方向。
82.由此，第1风扇32产生的冷却风能够通过相邻的翅片28b的间隙，在通过该间隙时
能够吸收第1冷却部28的热。因此，冷却效率提高。
83.另外，在与第1方向交叉的第2方向上具备第1风扇32。
84.由此，通过使冷却风从正面一并吹向第1冷却部28、第1光源部22、波长变换部25、第2光源部24、第2冷却部29，能够有效地进行冷却。
85.并且，投影仪100具备壳体30，壳体30收纳照明装置80、色分离光学系统3、光调制装置4，第1风扇32配置成面向壳体30的吸气口31，还具有配置成面向壳体30的排气口33的第2风扇34，沿着第2方向按照第1风扇32、第1光源装置11、第2风扇34的顺序配置。
86.由此，第1风扇32从吸气口31取入外部的空气，作为冷却风吹向第1光源装置11。通过第1光源装置11而吸热的排气被第2风扇34从排气口33向外部排出。如图4a、图4b所示，冷却风的路径沿着第2方向(y轴方向)成为大致直线，因此，风阻较少，冷却效率优异。
87.因此，能够提供小型且冷却效率良好的投影仪100。
88.另外，冷却风的路径并不限于作为优选例的成为大致直线的关系，也可以在与第1方向正交的同一平面内形成流路。只要在同一平面内，也能够以比较平缓的角度形成流路，而不必采用在与平面正交的上表面或下表面使流路弯曲的直角路径。另外，壳体30可以是收容照明装置80的内部壳体，也可以是收容第1光源装置的光源壳体。
89.实施方式2
90.***第1光源装置的不同结构***
91.图5a是本实施方式的第1光源装置的俯视图，与图3c对应。图5b是后视图，与图3b对应。
92.本实施方式的第1光源装置51的冷却部的翅片的延伸方向与实施方式1的第1光源装置11不同。具体而言，第3冷却部58中的多个翅片58b的延伸方向为沿着x轴的方向。第4冷却部59中的多个翅片59b也同样。除此之外，与实施方式1的第1光源装置11相同。
93.在该结构的情况下，如图5a所示，冷却用的风扇38配置在第1光源装置51中的拾取透镜27的相反侧。如图5b所示，第3冷却部58在作为第1方向的z轴方向上与波长变换部25以及第1光源部22重叠配置。同样，第4冷却部59在z轴方向上与波长变换部25以及第2光源部24重叠配置。另外，在本实施方式中，与第1方向交叉的第2方向为x轴方向。即，在本实施方式中，第2方向是沿着射出方向的方向。
94.因此，通过在作为第2方向的x轴方向上配置风扇38，能够从正面一并向第3冷却部58、第1光源部22、波长变换部25、第2光源部24、第4冷却部59吹出冷却风，从而有效地进行冷却。
95.此外，并不限于在z轴方向上第3冷却部58，第1光源部22、波长变换部25、第2光源部24、第4冷却部59重叠的结构，只要是在z轴方向上三者重叠的结构即可。例如，也可以是不设置第2光源部24和第4冷却部59的组合的结构。即使是该结构，由于第3冷却部58、第1光源部22、波长变换部25成为排成一列的状态，所以，通过从正面吹出冷却风，可期待较大的冷却效果。因此，能够提供小型且冷却效率良好的投影仪。
96.实施方式3
97.***其他应用例****
98.在上述实施方式中，例示了具备3个光调制装置4r、4g、4b的投影仪100，但也可以应用于通过1个光调制装置显示彩色影像的投影仪。另外，光调制装置也可以使用数字镜器
件。
99.另外，在上述实施方式中，示出了将第1光源装置11、51搭载于投影仪的例子，但不限于此。第1光源装置11、51也能够应用于照明器具、汽车的前照灯等。