照明光束形成裝置、照明光源裝置和圖像顯示裝置制造方法

照明光束形成裝置、照明光源裝置和圖像顯示裝置制造方法
【專利摘要】一種照明光束形成裝置，包括投射環形光束組的第一光源單元、投射包括光束成組的情況的光束的第二光源單元、用于合成從第一光源單元投射出的光束組和從第二光源單元投射出的光束的合成單元，其中，合成單元包括被形成為反射光束組中的一個的反射部分、被設置為能夠透射光束組中的另一個的透射部分，且當從包括反射部分的平面觀察兩個光束組時，從第二光源單元投射出的光束被設置在從第一光源單元投射出的光束組的內側。本發明還提供了一種照明光源裝置和一種圖像顯示裝置。
【專利說明】照明光束形成裝置、照明光源裝置和圖像顯示裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及其中多個固體光源被使用的照明光束形成裝置、包括該照明光束形成裝置的照明光源裝置以及包括該照明光源裝置的圖像顯示裝置。
【背景技術】
[0002]通常，使用紅色、藍色和綠色的激光光源發射照明光并形成微型顯示器的照明光的彩色照明技術是已知的。
[0003]在這種彩色照明技術中，色彩表現范圍可以被擴大。并且，該光源的發光大小(light emitting size)比燈光源的發光大小要小。因此，該光源的照明效率比燈光源的照明效率高。考慮到電力消耗，其照明效果相對更亮。因此，對于微型顯示器，使用激光光源的彩色照明技術能夠以高照明效率地被使用。從而，激光光源被用作投影儀的照明光源。
[0004]在這樣的彩色照明技術中，通常，多個激光光源被二維地設置在基板上且從多個激光光源發射出的光束被捆成束。另外，在這種彩色照明技術中，為了獲得穩定的光通量，需要固體光源來被有效地冷卻至期望的溫度。[0005]通常，對了該冷卻，設置有多個固體光源的基板被設在由具有相對較高的熱導率的金屬制成的保持裝置之上。另外，在其上確保有一定表面面積的散熱裝置等與該保持裝置結合成一體。固體光源中所產生的熱量通常被散熱裝置吸收并釋放，從而因此固體光源可以達到穩定的發射。在附加的情況下，為了有效地冷卻，有時會采用冷卻風扇來吹散熱裝置。
[0006]然而，在兩位數的固體光源被二維地設置的情況下(例如，9個固體光源被設置成3行X3列的矩陣)，被排列在基板的外圍邊緣部分上的固體光源在它們的冷卻效果上與被排列在基板的更加中心側上的固體光源不同。
[0007]具體而言，在中心處的固體光源受外圍邊緣部分處的固體光源的熱量的影響。因此，冷卻不足以導致不穩定的發射光或者更短的壽命周期。從這些角度來看，現有技術是有問題的。另外，為了使冷卻效率足夠，比被排列的區域足夠大的散熱裝置可以被對應地設置，但是縮小尺寸是不可能的。
[0008]另外，如JP-A-Hei11-27472中所公開的，做出了嘗試以增加固體光源的排列數。JP-A-Hei11-27472公開了一種由第一固體光源組(半導體激光組I)、第二固體光源組(半導體激光組2)組成的圖像記錄裝置，其中，第一固體光源組投射第一多個激光光束，第二固體光源組投射第二多個激光光束。在JP-A-Hei11-27472的這種情況下，第一激光光束被透射，第二激光光束被反射。被透射的第一激光光束和被反射的第二激光光束通過合成單元被合成。
[0009]圖像記錄裝置的合成單元包括光透射構件，該光透射構件將第一激光光束從一個表面側透射至另一個表面側。在光透射構件的另一個表面上，設置有多個小面積的光反射鏡(通過反射涂層來反射激光光束的區域)。
[0010]于是，圖像記錄裝置可以包括第一光源單元和第二光源單元，其中，第一光源單元是通過將第一多個半導體激光元件(半導體LED)作為第一固體光源組設置在第一基板上，且第二光源單元是通過將第二多個半導體激光元件(半導體LED)作為第二固體光源組設置在第二基板上。
[0011]然而，被用作透射光的第一固體光源組和被用作反射光的第二固體光源組分別具有被二維排列的光源。因此，由于這個原因，如果高輸出的固體光源被用作第一和第二固體光源組，那么在每個光源單元的外圍部分處的固體光源和內部于外圍部分的固體光源之間的冷卻度不同。因此，不能獲得穩定輸出的問題無法被消除。

【發明內容】

[0012]本發明的一個目的是有效地冷卻設置有多個固體光源的光源單元，因此可以從中獲得穩定的照明光。本發明旨在提供這樣的一種照明光束形成裝置、一種照明光源裝置和一種圖像顯示裝置。
[0013]為了實現上述目的，根據本發明的一個實施例的照明光束形成裝置包括投射環形光束組的第一光源單元、投射包括光束成組的情況的光束的第二光源單元、用于合成從第一光源單元投射出的光束組和從第二光源單元投射出的光束的合成單元，合成單元包括被形成為能夠反射光束組中的一個的反射部分、被設置為能夠透射光束組中的另一個的透射部分，當從包括反射部分的平面上來觀察兩個光束組時，從第二光源單元投射出的光束處于從第一光源單兀投射出的光束組的內側。
[0014]另外，這個照明光束形成裝置能被用于照明光源裝置以及圖像顯示裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是說明關于本發明的照明光束形成裝置的實施例的說明性視圖。
[0016]圖2A是說明圖1的第一光源單元的說明性視圖。
[0017]圖2B、2C是說明圖1的第一光源單元的準直透鏡的說明性視圖。
[0018]圖3A是說明圖1的第二光源單元的說明性視圖。
[0019]圖3B、3C是說明圖1的第二光源單元的準直透鏡的說明性視圖。
[0020]圖4是說明使用設置有圖1的照明光束形成裝置的照明光源裝置的投影儀(圖像形成裝置)的說明性視圖。
[0021]圖5是說明如圖4所示的照明光源裝置的熒光體輪的說明性視圖。
[0022]圖6是說明使用設置有圖1的照明光束形成裝置的照明光源裝置的投影儀(圖像形成裝置)的變形例的說明性視圖。
[0023]圖7是說明如圖6所示的照明光源裝置的熒光體輪的說明性視圖。
[0024]圖8是說明圖1的照明光束形成裝置的另一個實施例的說明性視圖。
[0025]圖9是說明照明光束形成裝置的另一個實施例的說明性視圖。
[0026]圖10是說明照明光束形成裝置的另一個實施例的說明性視圖。
[0027]圖1lAUlB是說明第一光源單元的另一個實例的說明性視圖。
[0028]圖12A、12B是說明第二光源單元的另一個實例的說明性視圖。
[0029]圖13是說明照明光束形成裝置的另一個實例的說明性視圖。
[0030]圖14是說明照明光束形成裝置的另一個實例的說明性視圖。[0031]圖15是說明照明光束形成裝置的另一個實例的說明性視圖。
[0032]圖16是說明照明光束形成裝置的另一個實例的說明性視圖。
[0033]圖17是說明光源單元的另一個實例的說明性視圖。
[0034]圖18是說明光源單元的另一個實例的說明性視圖。
[0035]圖19是在模式圖中說明從排列成矩陣形狀的多個固體光源產生的熱量分布的說明性視圖。
[0036]圖20是在模式圖中說明從排列成環狀的多個固體光源產生的熱量分布的說明性視圖。
[0037]圖21是說明照明光源裝置的另一個實例的說明性視圖。
[0038]圖22是說明照明光源裝置的另一個實例的說明性視圖。
[0039]圖23是說明如圖9所示的照明光源裝置的變形例的說明性視圖。
【具體實施方式】
[0040]在下文中將參考附圖詳細地描述本發明的較佳實施例。
[0041](實施例1)
[0042][結構]
[0043][總體概略結構]
[0044]圖1說明了關于本發明的照明光束形成裝置的實施例1。圖2A說明了圖1的第一光源單元。圖2B、2C說明了圖1的第一光源單元的準直透鏡。圖3A說明了圖1的第二光源單元。圖3B、3C說明了圖1的第二光源單元的準直透鏡。圖4說明了使用包含圖1的照明光束形成裝置的照明光源裝置的投影儀(圖像形成裝置)。圖5說明了如圖4所示的照明光源裝置的熒光體輪。
[0045][圖像形成裝置]
[0046]投影儀，也就是如圖4的圖像形成裝置的投影儀系統包含照明光源裝置1、引導從照明光源裝置I產生的照明光的照明光引導光學系統2、投射光束的圖像形成元件(圖像形成單元)3。由圖像形成元件投射的光束被用于成像，這是因為圖像形成元件通過受照明光引導光學系統2引導的照明光被照明。圖像形成裝置還包括將光束投射到在此沒有說明的屏幕等的投影表面上的投影透鏡(圖像投影單元，即圖像投影單元)4。光束在此從圖像形成元件3被投射并被用于成像。
[0047](照明光源裝置I)
[0048]照明光源裝置I包括形成并投射照明光束La的照明光束形成裝置5、透射從照明光束形成裝置5投射出的照明光束的分色鏡6、使通過分色鏡6被透射的照明光束La聚焦的透鏡(光學元件7)和作為波長轉換構件被設置在透鏡7的會聚點(collecting point)(會聚部分)處的熒光體輪8。這個光束La在經由透鏡(聚光元件)7被分色鏡6引導之后，被投射進入熒光體輪8并且接著從熒光體輪8被投射出來，它被分色鏡6反射，從而成為照明光束Lb。
[0049]分色鏡6反射并透射藍色激光束，反射藍色和紅色光束，但是分色鏡6還可以被改為半反鏡。
[0050]熒光體輪8包括如圖5所示的圓盤狀基板8a、被設置在這個基板8a上的波長轉換構件8b以及沒有設置有熒光體的光反射單元Sc。在這個波長轉換構件8b中使用一種類型以上的波長轉換構件作為波長轉換構件的材料。熒光體被用于這種波長轉換材料。
[0051]YAG (乾招石槽石Yttrium Aluminum Garnet)系綠色、具有黃綠色的發射顏色的熒光體、賽隆系的綠色、和紅色熒光體等作為熒光體是合適的。
[0052]在實施例1中，波長轉換構件8b包括綠色的熒光體(波長轉換構件)G的綠色的波長轉換構件(綠色的波長轉換區域)8bG、紅色的熒光體(波長轉換構件)R的紅色的波長轉換構件(紅色的波長轉換區域)8bR。這個綠色的波長轉換構件8bG由被設置在綠色的熒光體G的背表面上的反射層(這里沒有被示出)制成。紅色的波長轉換構件SbR由被設置在紅色的熒光體R的背表面上的反射層(這里沒有被示出)制成。另外，利用作為激發光的藍色激光發射出綠色熒光的綠色熒光體被用作綠色的波長轉換構件8bG的熒光體。利用作為激發光的藍色激光發射出紅色熒光的紅色熒光體被用作紅色的波長轉換構件SbR的熒光體。此夕卜，光反射單兀8c被構成為反射藍色激光束。
[0053]于是，如果基板8a的旋轉軸8al的旋轉中心被設為0，則綠色的波長轉換構件8bG、紅色的波長轉換構件8bR和光反射單元8c被形成為以旋轉中心O為中心的在圓周方向上具有120度間距的扇形(處于扇的形狀)。
[0054]基板8a的旋轉軸8al被驅動，從而圍繞脈沖電動機PM旋轉(驅動裝置是驅動電動機)。通過經由脈沖電動機PM使基板8a旋轉，基板8a的綠色的波長轉換構件8bG、紅色的波長轉換構件SbR和光反射單元Sc這三個區域被切換。它們被設置為與會聚部分相對。會聚部分被制成用于會聚照明光。用這種方式，熒光體輪8被構造成具有三個區域。因此綠色、紅色和藍色三原色可以通過旋轉在時間順序上被投射。
[0055](照明光引導光學系統2)
[0056]照明光引導光學系統包括會聚被分色鏡6反射的光束Lb的透鏡(光學聚光元件)
9、來自透鏡9的光束被投射進入的光通道、引導從光通道10投射出的光束的中繼透鏡11、12 (光學聚光元件)、和將由中繼透鏡11、12引導的光束朝向圖像形成元件3投射的鏡(光學元件)13。借助于這種結構，照明光引導光學系統2被配置成將來自熒光體輪8的三原色的照明光均勻并有效地引導至圖像形成元件3。
[0057]另外，從熒光體輪8經由照明光引導光學系統2被投射到圖像形成元件3中的照明光的顏色可以通過控制熒光體輪8每單位時間的旋轉數而隨時間順序改變。另一方面，在要被顯示的項目是具有對應于入射照明光的顏色改變的時刻的特定顏色的圖像的情況下，為了經由投影儀透鏡4在屏幕等的顯示器表面上顯示，圖像形成元件3進行像素的操作控制，因此只有來自與那個特定顏色的圖像信息相對應的像素的光才被投射到投影透鏡4中。
[0058]這個投影透鏡4放大投射來自圖像形成裝置3的每個顏色的入射圖像。然后圖像形成裝置3依次切換每個顏色的高速的圖像光束。投影透鏡4可以在屏幕等的顯示表面上放大投射。因此，全色圖像顯示在顯示表面上可以是可能的。
[0059][圖像形成元件]
[0060]在實施例1中，數字微鏡裝置或者DMD被用于圖像形成裝置3。DMD具有其中被用作像素的多個微鏡在其上被二維排列的結構。作為像素的微鏡對應于圖像數據的像素通過其靜電控制來進行梯度控制。因此，方向朝向投影透鏡的圖像光束被形成。這個【技術領域】是已知的，因此這里省略詳情的說明。
[0061]另外，在實施例1中，鏡排列裝置，即DMD被用作圖像生成部分，其中，像素以二維矩陣的形狀被排列在圖像形成元件3中。但并不局限于這樣的鏡排列裝置(DMD)。例如，反射類型的液晶面板、透射類型的液晶面板也可以被使用。如果這個透射類型的液晶面板被使用，則可以采用用于照明光的入射透鏡和投影透鏡的合理的配置。這種配置對于透射類型的液晶面板是合理的。另外，不必說，通過添加使照明光的偏光統一的偏光轉換構件，可以實現高效率的照明。
[0062](照明光束形成裝置5)
[0063]另外，如圖1所示，照明光束形成裝置5包括第一光源單元14和第二光源單元15、使來自第一光源單元14的第一光束組BLl和來自第二光源單元15的第二光束組BL2合成的光合成板(光束合成構件)16、取得由光合成板16合成的光束的折疊鏡17、與由折疊鏡17取得的光束平行地投射光束的透鏡(聚光元件)18。
[0064]如果第一光源單元14和第二光源單元15以這樣的一種方式被相對地設置，那么被合成的光束的第二光束組BL2在與第二光源單元15相對的返回方向上。因此，折疊鏡作為反射構件被設置在合成構件和光源單元之間。因此，在與相對方向相對的橫向方向(圖2中的向下的方向)上取得光束。
[0065]第一光源單元14和第二光源單元15被設置為具有間距地相互地相對。因此，第一光束組BLl和第二光束組BL2相互向彼此投射。
[0066](第一光源單元14)
[0067]這個第一光源單元14，如圖1和2B所示，包括散熱裝置19、被設置在散熱裝置19的平坦的安裝表面19a上的光源保持器20、由光源保持器20保持的并被離散地設置成如圖2A所示的環狀的多個(數個)固體光源21、被設置在光源保持器20上的透鏡保持器22、被保持在透鏡保持器22上并分別對應于每個固體光源21被設置的多個準直透鏡23以及聚光透鏡24，其中，聚光透鏡24作為聚光元件會聚從多個準直透鏡23向在焦點距離Fl的位置處的會聚部分Pl投射的光束。
[0068]在實施例1中，如圖2所示，例如半導體激光光源等的光源Ldll、光源Ldl2至光源Ldl8被采用作為多個固體光源21。光源Ldll、光源Ldl2至光源Ldl8被離散地設置成環狀。并且，使得光源Ldll、光源Ldl2至光源LdlS的中心排列在其中心為聚光透鏡24的光軸01的半徑rl上。另外，在實施例1中，發射出藍色激光的光源被用于光源Ldll、光源Ldl2至光源Ldl8。
[0069]另外，在實施例1中，多個準直透鏡23被用于排列成如圖2A所示的環狀作為CLlU CL12至CL18。CL11、CL12至CL18被設置在光投射側上分別對應于光源Ldll、光源Ldl2至光源Ldl8。
[0070]另外，在圖2中，來自固體光源21的光束被聚光于位于聚光透鏡24的焦點距離Fl位置處的單個點。然而，準直透鏡23和固體光源21之間的位置關系無疑能夠產生個別的變化。但是對這種變化做出了考慮。因此，在此光束變成要被會聚的有限大的光斑尺寸。
[0071](第二光源單元15)
[0072]如圖1和3A所示，第二光源單元15包括散熱裝置25、被設置在散熱裝置25的平坦的安裝表面25b上的光源保持器26、由光源保持器26保持并被離散地設置成環狀的多個(數個)固體光源27、被設置在光源保持器26上的透鏡保持器28、被保持在透鏡保持器28上并分別對應于每個固體光源27被設置的多個準直透鏡29以及聚光透鏡30，其中聚光透鏡30作為聚光元件使從多個準直透鏡29投射出的光束聚焦于在焦點距離F2位置處的會聚部分P2。
[0073]在實施例1中，如圖3A所示，例如半導體激光光源等的光源Ld21、光源Ld22至光源Ld28被采用作為多個固體光源27。光源Ld21、光源Ld22至光源Ld28被離散地設置成環狀。并且，使得光源Ld21、光源Ld22至光源Ld28的中心排列在其中心為聚光透鏡30的光軸02的半徑r2上。另外，在實施例1中，發射出藍色激光的光源被用于光源Ld21、光源Ld22至光源Ld28。
[0074]另外，在實施例1中，多個準直透鏡29被用于排列成如圖3A所示的環狀作為CL21、CL22至CL28。CL21、CL22至CL28被設置在光投射側上分別對應于光源Ld21、光源Ld22至光源Ld28。
[0075]另外，在圖3B中，來自固體光源21的光束被聚光于位于聚光透鏡24的焦點距離Fl位置處的單個點。然而，準直透鏡23和固體光源21之間的位置關系無疑能夠產生個別的變化。但是對這種變化做出了考慮。因此，在此光束變成要被會聚的有限大的光斑尺寸。
[0076]就如上所述，第一光源單元14中的聚光透鏡24的焦點距離Fl被設為與第二光源單元15中的聚光透鏡30的焦點距離F2不同。
[0077](光合成板16)
[0078]作為這個光合成單元(光合成裝置)的光合成板(光束合成構件)16具有在透明板16a的中心處設置有環形反射部分(光反射部分)16b且在透明板16a的圓周邊緣部分的一側處設置有透射部分(光透射部分)16c的結構。
[0079]另外，如圖1所示，從第一光源單元14的多個固體光源21投射出的光束透射穿過透明板16a并朝向位于單個點處的會聚部分31聚焦。透明板16a圍繞著反射部分16b被設置。同時從第二光源單元15的多個固體光源27投射出的光束被反射部分16b反射，從而朝向位于單個點處的會聚部分31聚焦。第一光源單元14和第二光源單元15以使得第一光源單元14的焦點距離Fl的位置和第二光源單元15的焦點距離Fl的位置重合的方式與光合成板16相對地被設置。
[0080]在此第一光束組BLl的角度Al被設定。在第一光源單元14的多個固體光源21當中彼此間分開最遠的兩個光源(例如，圖1和圖2B中的光源Ldll和Ldl5)在焦點距離Fl位置處的會聚部分Pl聚焦。這個角度被設為角度Al。另外，第二光束組BL2的角度A2被設定。在第二光源單元15的多個固體光源27當中彼此間分開最遠的兩個光源(例如，圖1和圖3中的光源Ld21和Ld25)在焦點距離F2位置處的會聚部分P2聚焦。這個角度被設為角度A2。此外，第一光源單元14的聚光透鏡24的焦點距離Fl被設為小于第二光源單元15的聚光透鏡30的焦點距離F2的值，因此第一光源單元14的第一光束組BLl的角度Al可以大于第二光源單元15的第二光束組BL2的角度A2。
[0081]因此，從第二光源單元15的多個固體光源27投射出并被光合成板16的反射部分16b反射的光束被設為第二光束組BL2。從第一光源單兀14的多個固體光源21投射出并透射穿過光合成板16的光束被設為第一光束組BLl。第二光束組BL2被設置在第一光束組BLl的內側。[0082][效果]
[0083]接下來，描述如此構成的照明光源裝置1、照明光源裝置I的照明光束形成裝置5和圖像形成裝置的效果。
[0084]從第一光源單元14的多個固體光源21中的每一個固體光源投射出的光斑狀的藍色激光束形成第一光束組BLl。這些激光束作為平行光束經由相應的準直透鏡23中的每一個準直透鏡投射到聚光透鏡24中。這個激光束被這個聚光透鏡24折射，透射穿過光合成板16，從而被聚光至焦點距離Fl的光會聚部分Pl。
[0085]另一方面，從第二光源單元15的多個固體光源27中的每一個固體光源投射出的光斑狀的藍色激光束形成第二光束組BL2。這些激光束作為平行光束經由相應的準直透鏡29中的每一個準直透鏡投射到聚光透鏡30中。這個激光束被這個聚光透鏡30折射，被光合成板16的反射部分16b反射，從而被聚光至焦點距離F2的光會聚部分P2 (與會聚部分Pl重合)。
[0086]在這種情況下，第二光源單元15的第二光束組BL2被反射部分16b反射。此后，它位于第一光束組BLl的內側處。第一光束組BLl由從第一光源單元14的多個固體光源
21投射出的多個光束組成。然后，第一光束組BLl和第二光束組BL2被設置在會聚部分Pl(與會聚部分P2重合)上的折疊鏡17反射。然后，第一光束組BLl和第二光束組BL2投射到透鏡18側中。然后，通過透鏡18使得光束成為平行光束的照明光束La并從照明光束形成裝置5被投射出來。
[0087]照明光束La在被透射穿過分色鏡6之后被透鏡7聚光，并且然后被聚光至熒光體輪8。熒光體輪8是波長轉換構件。在這種情況下，當使得熒光體輪8旋轉時，一旦藍色激光束被投射到熒光體輪8的綠色波長轉換部分(綠色波長轉換區域)SbG中，綠色波長轉換部分SbG就被激勵。因此，綠色的照明光束從綠色波長轉換部分SbG被投射出。當使得熒光體輪8旋轉時，一旦藍色激光束被投射到熒光體輪8的紅色波長轉換部分(紅色波長轉換區域)SbR中，紅色波長轉換部分SbR就被激勵。因此，紅色的照明光束從紅色波長轉換部分8bR被投射出。此外，當使得熒光體輪8旋轉時，一旦藍色激光束被投射到熒光體輪8的光反射部分8c，藍色激光束就被光反射部分8c反射。因此，藍色照明光束從熒光體輪8被投射出來。
[0088]使這個熒光體輪8高速地進行旋轉控制。因此，R (紅色)、G (綠色WPB (藍色)的光束中的每一個光束以其中確定的時間間隔被切換。然后，它們中的每一個都被投射。通過這種切換被投射出的照明光束通過透鏡18變成平行光束。光束被分色鏡6反射，從而變成照明光束Lb。
[0089]這個照明光束Lb受照明光引導光學系統2引導并投射到圖像形成元件3中。在圖像形成元件3中，對應于進入的照明光的顏色改變時的時刻，為了用于要經由投影透鏡4被顯示在屏幕等的顯示表面上的那個顏色的圖像，使作為像素的微鏡進行傾斜控制。因此，只有來自與特定顏色的圖像信息相對應的像素的光被引導至投影透鏡4且可以投射到投影透鏡4中。
[0090]也就是說，在圖像形成元件3中，多個矩陣形狀的像素(微鏡)被傾斜控制。因此，當R (紅色)的照明光束入射時，只有來自與R (紅色)的圖像信息相對應的像素(微鏡)的光被引導至投影透鏡4。當G (綠色)的照明光束入射時，只有來自與G (綠色)的圖像信息相對應的像素(微鏡)的光被引導至投影透鏡4。當B (藍色)的照明光束入射時，只有來自與B (藍色)的圖像信息相對應的像素(微鏡)的光被引導至投影透鏡4。進入圖像形成元件3的R (紅色)、G (綠色)和B (藍色)的光束以每一個確定的時間間隔被高速地切換。
[0091]然后，從圖像形成元件3引導至投影透鏡4并通過每個顏色進入的圖像通過投影透鏡4被放大地投射在屏幕等的顯示表面上。因此，彩色圖像被形成在顯示屏幕上。
[0092]另外，在作為合成單元的光合成板16中，環形的反射部分可以被設置在它的外圍。用于取得光束的折疊鏡17可以被設置為不靠近會聚部分31。光束通過透鏡18被轉換為平行光束。透鏡18是聚光元件，但是并不是總需要聚光。另外，在同一方向上取得光是本發明的主要目的之一。因此，可以通過其后被設置的光學系統來做出合理的選擇。
[0093](變形例)圖6、圖7
[0094]對于上面所描述的實施例1，反射類型的熒光體輪8被說明，但是它并不一定局限于此。例如，如圖6所示，從照明光束形成裝置5投射出來的照明光束也可以經由鏡33和聚光透鏡34投射到熒光體輪8’中。熒光體輪8’在此可以是透射類型。
[0095]這個熒光體輪8’，如圖7所示，包括圓盤形的透明基板8a’、被設置在基板8a上的波長轉換部分Sb’和沒有設置有熒光體的光透射部分Sc’。在這個波長轉換部分Sb’中，一個種類以上的波長轉換材料被用作波長轉換構件。本實施例1的波長轉換部分Sb’可以包括綠色的熒光體(波長轉換構件)的綠色波長轉換部分(綠色波長轉換區域)8bG’、紅色的熒光體(波長轉換構件)的紅色波長轉換部分(紅色波長轉換區域)8bR’。具有上面所描述的實施例1的綠色波長轉換部分SbG和紅色波長轉換部分SbR的相同的熒光體分別被用于這個綠色波長轉換部分8bG’和紅色波長轉換部分8bR’。
[0096]在這個變形例中，在熒光體輪8’處所產生并被投射出來的R (紅色)、G (綠色)和B (藍色)的光束被入射到照明光引導光學系統2中。8al’是熒光體輪8’的旋轉軸。
[0097](實施例2)圖8
[0098]在圖8中，實施例1的照明光束形成裝置5的折疊鏡17和透鏡18被省略。這個實例同樣說明了其中被合成的光束從靠近第二光源單元15的散熱裝置25的一側被投射出來的情況。
[0099]在實施例2的照明光束形成裝置5中，穿孔部分25a、26a、28a被分別形成在散熱裝置25、光源保持器26和透鏡保持器28的中心上。另外，聚光透鏡(聚光元件)35被設置在光合成板16 (光合成單元)和聚光透鏡30之間，從而位于比第二光束組BL2更加內側的位置。然后，由光合成板16 (光合成單兀)合成并由會聚部分31聚光的第一光束組BLl和第二光束組BL2被聚光透鏡(聚光兀件)35折射。在被聚光透鏡30轉換為平行光束之后，光束組穿過穿孔部分28a、26a和25a并從散熱裝置25側投射出去。
[0100]如果實施例2的照明光束形成裝置5被切換為圖4和圖6的照明光束形成裝置5，那么投影儀(圖像形成裝置)可以被構成。
[0101](實施例3)圖9
[0102]在上面所描述的實施例2中，其中照明光束形成裝置5的第一光源單元14和第二光源單元15被相對地設置的實例被說明，但并不局限于此。例如，如圖9所示，可以采用其中第一光源單元14和第二光源單元15以各個照明光的投射方向相互形成90度角的這種方式被設置的結構。第一光源單元14的第一光束組BLl和第二光源單元15的第二光束組BL2被設置為聚光于會聚部分31。
[0103]另外，光合成構件(光束合成單元)使用環形的反射鏡37作為光合成裝置。環形鏡37的反射表面(光反射部分)37a反射來自第一光源單兀14的第一光束組BLl。環形鏡37以第二光源單元15的第二光束組BL2透射通過位于內側處的光透射孔(光透射部分)的這種方式被設置。在這種情況下，使得環形鏡37的中心與第一光源單元14的光軸01和第二光源單元15的光軸02重合。中心還分別相對于光軸01和02具有45度的傾斜度。
[0104]在實施例3中，第一光源單元14的第一光束組BLl的角度Al是受環形鏡37的孔徑影響的最小的角度。沒有光束可以以足夠小以致偏離環形鏡37的角度從第一光源單元14投射出來。換句話說，環形鏡37的孔徑和寬度被設為滿足條件的尺寸。該條件是從第一光源單元14投射出的光斑狀光束在半徑方向上不偏離。另外，第二光源單元15的第二光束組BL2的角度A2受環形鏡37的半徑的影響。角度A2被設為其中的最大角度。因此，在第二光源單元15的第二 BL2中，沒有光束可以以大于角度A2的角度擊中環形鏡37。
[0105]然后，當從包括環形鏡37的平面觀察第一光束組BLl和第二光束組BL2時，第一和第二光源單元14、15以第二光束組BL2被引導至比第一光束組BLl更加內側的方式被設置。環形鏡37在這里用作反射部分。
[0106]如果如圖9所示的照明光束形成裝置5被切換為圖4和圖6的照明光束形成裝置5，那么投影儀(圖像形成裝置)可以被構成。
[0107](實施例4)圖10
[0108]圖10說明了本發明的照明光束形成裝置5的實施例4。在實施例3中，負聚光透鏡38被設置在第二光源單元15的透鏡18和環形鏡37之間。使得來自第二光源單元15的第二光束組BL2的外徑小于實施例3中的第二光束組BL2的外徑。在實施例4中，如圖10所示，第一和第二光源單元14和15可以被設置得比實施例3更加靠近。根據本實施例4，可以使得包括第一和第二光源單元14和15的照明光束形成裝置5更小。
[0109]如果如圖10所示的照明光束形成裝置5被切換為圖4和圖6的照明光束形成裝置5，那么投影儀(圖像形成裝置)可以被構成。
[0110](實施例5)圖11、圖12
[0111]在上面所描述的實施例1至4中，在照明光束形成裝置5中，第一光源單元14的多個固體光源21和第二光源單元15的多個固體光源27在半徑r的圓上以相等間距被設置成圓形。這是環形排列的實例，但是并不局限于此。
[0112]例如，如圖1lAUlB所示，第一光源單元14的多個光源21以相等間距被設置成正方形。這樣，多個光源21被排列成類似于圓圈的形狀。另一方面，如圖12A，、12B所示，第二光源單元15的多個光源27以相等間距被設置成正方形。這樣，多個光源27被排列成類似于圓圈的形狀。
[0113]在本實施例5中，多個固體光源21的光源Ldll、Ldl3、Ldl5和Ldl7位于光軸01的半徑rl上。位于多個固體光源21的角落區域(角區域)的光源Ldl2、Ldl4、Ldl6和Ldl8位于比半徑rl更加外部的位置處。
[0114]此外，位于多個固體光源27的角落區域(角區域)的光源Ld22、Ld24、Ld26和Ld28位于光軸02的半徑r2上。多個固體光源27的其他的光源Ld21、Ld23、Ld25和Ld27位于比半徑r2更加內部的位置。[0115]此外，在第一光源單元14中，被設置在圖1lA的橫斷面I上的光源Ldll、Ldl5的光束以如圖1lB所示的角度A被聚光至會聚部分P1。然而，被設置在圖1lA的橫斷面2上的光源Ldl2和Ldl6的間距大于被設置在圖1lA的橫斷面I上的光源Ldll和Ldl5的間距。因此，被設置在圖1lA的橫斷面I上的光源Ldl2和Ldl6的光束以大于角度Al的角度Al+被聚光至會聚部分P1。這種光束就像圖1lB中所示的雙點劃線(虛線)的光束。
[0116]此外，被設置在圖12A的橫截面4上的Ld22、Ld26的光束以如圖12B所示的角度A2被聚光至會聚部分P2。然而，被設置在圖12A的橫斷面3上的Ld21、Ld25之間的間距小于被設置在橫斷面4上的Ld22、Ld26的間距。因此，在第二光源單元15中，被設置在橫斷面3上的Ld22、Ld26的光束以小于角度A2的角度A2-被聚光至會聚部分P2。這個光束在這里由虛線表示。
[0117]當這些第一和第二光源單元14和15被應用于圖9和圖10的實施例3和4時，作為合成單元的環形鏡37被構成為具有正方形狀而不是圓形形狀。這個正方形狀的環形鏡37具有反射以Al至Al+的角度被聚光的(被會聚的)光束的結構。在這種結構中，在角度A2至A2-的被聚光的(被會聚的)光束然后透射通過正方形狀的環形鏡37的內側。
[0118]如上所述，環形鏡37是合成單元。也就是說，當從包括環形鏡37的平面來觀察時，從另一側的第二光源單元15投射出的第二光束組BL2被設置得比從一側的第一光源單元14投射出的第一光束組BLl更加內部。
[0119]此外，角度A2-最小可以是零。也就是說，圓環排列不是必須的。如果電力輸出小且可以獲得足夠的冷卻，則光束組可以被設置在聚光透鏡(聚光元件)30的光軸上。
[0120]在本實施例5中所說明的具有第一和第二光源單元14、15的照明光束形成裝置可以切換成圖4和圖6的照明光束形成裝置5，從而構成投影儀(圖像形成裝置)。
[0121](實施例6)圖13
[0122]在圖1到圖5的實施例1中，照明光束形成裝置5的第一光源單元14和第二光源單元15被相對地設置，但并不是必須局限于這種設置。例如，如圖13所示，第一光源單元14的第一光束組BLl和第二光源單元的第二光束組BL2可以朝著同一方向投射。為了實現這種結構，第一光源單元14和第二光源單元15可以同時被排列在單個散熱裝置39上。在本實施例6中，實施例1的第一光源單元14的準直透鏡23和第二光源單元15的準直透鏡29被省略。
[0123]此外，第一光源單元14的第一光束組BLl被環形鏡37向后折疊了 90度。環形鏡37在此是光合成構件(光合成單元)。第二光源單元15的第二光束組BL2在與第一光束組BLl相同的方向上被折疊鏡40向后折疊了 90度。因此作為光合成構件(光合成單元)的環形鏡37將第二光束組BL2合成至第一光束組BLl。然后這些第一和第二光束組BLl和BL2通過聚光透鏡24和30被聚光至會聚部分31。
[0124]在第一和第二光束組BL1、BL2中，角度A2具有小于角度Al的關系。從第二光源單元15投射出的第二光束組BL2被布置成穿過從第一光源單元14投射出的第一光束組BLl的內側。因為第一光源單元14和第二光源單元15被平行地設置，所以它們可以被安裝在單個連續的散熱裝置39上。此外，來自散熱裝置39的熱量釋放來自一個點。因此，有益的是釋放從散熱裝置39產生的熱量的氣流通道能夠被集中于單個方向。相反，如果第一光源單元14和第二光源單元15采用以90度設置的結構，則用于熱量釋放的空氣流也需要具有對應于90程度布置的形狀。但是當前的結構將風扇布置在一側。因此，可以簡化冷卻結構。
[0125]這個圖13的照明光束形成裝置5通過切換成圖4和圖6的照明光束形成裝置5可以被構成為投影儀(圖像形成裝置)。
[0126](實施例7)圖14
[0127]在圖13的實施例6中，兩個第一和第二光源單元14、15被同時布置。來自兩個第一和第二光源單兀14、15的第一和第二光束組BLl和BL2被合成。但并不是必須局限于此。
[0128]例如，如圖14所示，除實施例6的第一和第二光源單元14、15之外，還設置有第三光源單元15A。通過這種結構，這三個光源單元可以是同時的。這個第三光源單元15A具有與第二光源單元15相同的結構。給予第二光源單元15的相同的數字被提供給第三光源單元15A，且在此說明被省略。
[0129]在本實施例7中，從第三光源單元15A投射出的第三光束組BL3被折疊鏡41向后折疊90度。然后光束在環形鏡(光合成裝置)42內穿過，還在環形鏡(光合成裝置)37內穿過，其中，環形鏡(光合成裝置)42是第二合成構件(光合成單元)，環形鏡(光合成裝置)37是第一合成構件(光合成單元)。此外，從第二光源單元15投射出的第二光束組BL2通過環形鏡42被向后折疊，并且在環形鏡37內穿過，其中，環形鏡42是第二合成構件(光合成單元)，環形鏡37是第一合成構件(光合成單元)。此外，從第一光源單元14投射出的第一光束組BLl通過環形鏡37被向后折疊，其中，環形鏡37是第一合成構件(光合成單元)。
[0130]此外，在實施例7中，從第一光源單元14投射出的第一光束組BLl以角度Al被聚光至會聚部分31，如虛線所示的光束。此外，從第二光源單元15投射出的第二光束組BL2以角度A2被聚光至會聚部分31，如實線所示的光束。此外，從第三光源單元15A投射出的第三光束組BL3以角度A3被聚光至會聚部分31，如點劃線所示的光束。
[0131]此外，角度Al至A3具有A3〈A2〈A1的關系。作為第二合成單元的環形鏡42以從第二光源單元15投射出的第二光束組BL2穿過從第一光源單元14投射出的第一光束組BLl的內側的這種方式被設置。作為第一合成單元的環形鏡37以從第三光源單元15投射出的第三光束組BL3穿過從第二光源單元15投射出的第二光束組BL2的內側的這種方式被設置。
[0132]這些第一、第二和第三光源單元14、15和15A被平行地設置。因此，它們可以被布置在連續的散熱裝置39上。
[0133]如這個圖14中所示的照明光束形成裝置5也可以通過切換成圖4和圖6的照明光束形成裝置5來構成投影儀(圖像形成裝置)。
[0134](實施例8)圖15
[0135]在圖13的實施例6中，說明了其中使用環形鏡37將第一光束組BLl合成于第二光束組BL2的實例。但是并不局限于此。例如，如圖15所示，圓形鏡(光合成裝置)43可以被設置作為在第一光束組BLl內的合成構件(光合成單元)。可以采用其中使得這個鏡43相對于第一光束組BLl的光軸01具有45度的傾斜度的結構。同時第二光束組BL2可以通過這個鏡43在第一光束組BLl的聚光方向上被反射。
[0136]在這種情況下，鏡43小且可以以低成本獲得。此外，投射到反射表面內的入射角的寬度窄。因此，可以獲得高的光使用效率的的反射膜，因此，可以獲得高的光使用效率的照明光源。
[0137]如這個圖15中所示的照明光束形成裝置5也可以通過切換成圖4和圖6的照明光束形成裝置5來構成投影儀(圖像形成裝置)。
[0138](實施例9)圖16
[0139]從圖9中所示的實施例3的第一和第二光源單元14、15投射出的第一和第二光束組BLl和BL2以角度Al和A2被會聚。這樣，第一和第二光束組BLl和BL2被聚光至會聚部分31。但是并不是必須局限于此。
[0140]例如，如圖16所示，圖9中所示的實施例3的第一光源單元14的聚光透鏡24在此被省略。如圖16所示，可以采用其中使第二光束組BL2成為平行光束的負聚光透鏡44被設置在第二光源單元15的聚光透鏡30和環形鏡37之間的結構。但是，被環形鏡37反射的平行的第一光束組BLl和這個第二光束組BL2可以通過聚光透鏡45被聚光至會聚部分31。
[0141]在本實施例9中，鏡37在此是合成單元。在包括環形鏡37的反射表面的平面(虛擬平面)上，從第二光源單元15投射出的第二光束組BL2被設置在從第一光源單元14投射出的第一光束組BLl的內側。
[0142]如果將如這個圖16所示的照明光束形成裝置5切換成圖4和圖6的照明光束形成裝置5，則如這個圖16所示的照明光束形成裝置5可以被構成為投影儀(圖像形成裝置)。
[0143](實施例10)圖17、圖18
[0144]在上面的實施例1至9中的任何實施例中，作為聚光元件的聚光透鏡24、30被用于將第一和第二光束組BLl和BL2聚光至單個會聚部分31。但是聚光元件可以不是必須使用的。例如，如圖17所示，可以使得第一光源單元14的固體光源21的光軸Oa與準直透鏡23的光軸重合。光源的這個光軸Oa可以被構成為與會聚部分31重合。
[0145]此外，如圖18所示，第一光源單元15的固體光源21的光軸Oa可以滑動至不與準直透鏡23的透鏡光軸Ob重合。在此光束可能可以被彎曲。也就是說，準直透鏡23被適當地移位，從而偏離它的中心，但是朝向光軸01側。準直透鏡23這樣相對于固體光源21被構成。因此每一個固體光源21的光束可以被集中到單個點上。例如，如果固體光源21以直徑D被設置成圓環形狀，則準直透鏡23可以以比直徑D小的直徑被設置。因此，光源的光束被指向向內。然而，因為準直透鏡23的特性，所以如果偏離它的中心的量變得更多，那么它就可以偏離平行光。因此，用于傳播光束的設定可以在允許范圍內被進行。此外，第二光源單元15可以被構成為與圖17和圖18中所示的一樣。
[0146]作為本發明的一個特征，從一側的第二光源單元15投射出的第二光束組BL2被設置在比從另一側的第一光源單元14投射出的第一光束組BLl更加內部的位置。如果被這樣構成，那么多個單元可以被采用。換句話說，如圖1所示，可以使用聚光透鏡24和30來改變聚光的程度。如圖17中所示的實施例10，固體光源21本身和準直透鏡23本身可以被傾斜，從而改變聚光的程度。此外，如圖18的實施例10中所說明的，可以使得光源和準直透鏡偏離它們的中心。通過這種組合可以使得聚光的程度改變。這對于第二光源單元15也同樣是正確的。
[0147]如果將如這個圖17和圖18所示的照明光束形成裝置5切換成圖4和圖6的照明光束形成裝置5，則如這個圖17和圖18所示的照明光束形成裝置5可以被構成為投影儀(圖像形成裝置)。
[0148](熱量分布的說明)圖19、圖20
[0149]順便說一句，通過上面的實施例1至10的說明，對于冷卻，有其中多個固體光源被排列成矩陣形狀的結構。也有其中固體光源沒有被設置在中心部分的結構。要說明的是，在例如矩形排列的情況下，內部部分和外部部分在冷卻效果上具有差異。對于這點，溫度梯度在模式中(in patterns)被說明。在中心部分沒有光源的這種情況下的效果被說明。圖19和圖20說明了在模式中從多個固體光源產生的熱量分布。
[0150]在圖19中，作為多個固體光源的LD光源被設為3X3的矩陣。當將注意力集中到在中心線上的三個光源時，如果假設只有這三個光源被驅動，則沿著虛線傳輸到光源保持器的熱量分布在此被說明。當光源A、光源B、和光源C的固體光源被獨立地驅動時，熱量分布分別如虛線、單點劃線和雙點劃線。如果這些固體光源同時發射光，則清楚的是，溫度梯度就像集中到中心的實線。實線是通過合成這些固體光源被形成的。
[0151]然而，如圖20所示，當在中心處的固體光源(光源C)被移除時，可以理解的是，溫度梯度不會急劇上升。在實際情況中，溫度梯度的情況會根據每個固體光源和那個光源保持器的耐熱性、影響光源保持器的大小的熱容量以及吸熱裝置的形狀而不同。此外，還出現了由位于上面和下面的三個固體光源造成的影響。因此，溫度梯度更加復雜了。通過采用不在中心設置的矩形的排列，或者圓環形排列，除矩陣排列外的不在中心集中熱量的設計明顯優越。
[0152](實施例11)圖21、圖22
[0153]圖21和圖22說明了構成如圖13所示的實施例6的照明光束形成裝置5的照明光源裝置I。
[0154]這個圖19的照明光源裝置I將實施例6中的照明光束形成裝置5的照明光束照射向熒光體輪8’。熒光體輪8’是波長轉換構件。因此，在此說明產生不同顏色的實施例11。
[0155]此外，這個圖20的照明光源裝置I將實施例6中的照明光束形成裝置5的照明光束照射向熒光體輪8。熒光體輪8是波長轉換構件。因此，在此說明產生不同顏色的實施例11。
[0156]在圖21的照明光源裝置I中，照明光束形成裝置5的第一光源單元14的第一光束組BLl和照明光束形成裝置5的第二光源單元15的第二光束組BL2聚光至一點(會聚部分31)。作為波長轉換構件的熒光體輪8’被設置在這個點處。
[0157]在圖22的照明光源裝置I中，照明光束形成裝置5的第一光源單元14的第一光束組BLl和照明光束形成裝置5的第二光源單元15的第二光束組BL2被聚光至之后要被發散的會聚部分31。然后，照明光束形成裝置5的透鏡18使得它們變為平行光束。然后，作為這個平行光束的照明光束Lb被透射穿過分色鏡6，并且然后通過透鏡7入射到熒光體輪8中。
[0158]例如，接近于440nm的藍色半導體激光對于第一和第二光源單元14、15的固體光源21、27可以是合適的。在當前的實施例11中，藍色半導體激光被用于固體光源21、27。因此，來自多個固體光源21、27的第一和第二光束組BLl和BL2是藍色激光的光束組。
[0159]此外，投射更短的波長的紫外線光的光源可以被采用作為固體光源21、27。在這種情況下，由紫外線光激發從而產生G (綠色)熒光的熒光部分、由紫外線光激發從而產生R(紅色)熒光的熒光部分、由紫外線光激發從而產生B (藍色)熒光的熒光部分被設置在熒光體輪8中。此外，固體光源21、27可以是LED光源。YAG系的綠色、具有黃綠色發射顏色的熒光體、賽隆系的綠色和紅色熒光體等作為波長轉換構件的波長轉換材料是合適的。
[0160]在圖21的照明光源裝置I中，從熒光體輪8’發射出的光以一定的發散角發射光。因此，它被透鏡9聚光。通過這樣的照明光源，可以獲得期望顏色的光源。此外，圖21中所示的熒光體輪8’，如在這圖7中所示的，包括圓盤形的透明基板8a’、被設置在這個基板8a上的波長轉換構件Sb’、被設置為不具有熒光體的光透射部分Sc’。在這個波長轉換部分Sb’中，一個種類以上的波長轉換材料被用作波長轉換構件。使用圖7說明的熒光體被用于這個波長轉換材料。
[0161]在圖22中，另一個實施例11被說明。在這個實施例11中，在由反射鏡等的反射構件構成的基板上，照明光束被激發并被涂有熒光的熒光體輪8反射。通過分色鏡6，被反射的熒光與激發光被分離開來。因此取得熒光的波長。這個熒光體輪8包括如圖5所示的圓盤狀基板8a、被設置在這個基板8a上的波長轉換構件Sb和沒有設置有熒光體的光反射部分Sc。在這個波長轉換部分Sb中，一個種類以上的波長轉換材料被用作波長轉換構件。熒光體被用于這種波長轉換材料。
[0162]在圖22的照明光束形成裝置5中，由于來自第一和第二光源單元14、15的藍色激光束而變成藍色的第一和第二光束組BLl和BL2通過聚光透鏡24、30被聚焦于聚焦部分31。此后，光束被散發出。然后，聚光透鏡(聚光元件)18被設置在被散發出的照明光束的光路的中間。通過這個透鏡18，照明光束變成相對平行。
[0163]穿過透鏡18的光，即激發光，經由分色鏡6被照射至熒光體輪8。分色鏡6具有的透射激發光并反射熒光的特性。透射穿過分色鏡6的激發光通過透鏡18被聚光至熒光體輪8。照明光束被聚光在熒光體輪8上。這樣的照明光束的聚光點發射出熒光。從該點被發射出的熒光通過聚光元件7被再次聚光，從而指向分色鏡6。然后，熒光被分色鏡6反射。因此可以取得熒光。
[0164]在該實施例11中，如與圖21的實施例11相同的，接近于440nm的藍色半導體激光對于固體光源21、27來說是合適的。此外，更短的波長的紫外線光可以被采用。YAG系的綠色、具有黃綠色發射顏色的熒光體、賽隆系的綠色和紅色熒光體等作為波長轉換構件的波長轉換材料是合適的。
[0165]此外，因為使用固體光源的多個光源單元與波長轉換構件相結合，所以可以獲得不同顏色的光源裝置。
[0166](其他)
[0167]在圖9中，環形鏡37被設置。來自第一光源單元14的光被環形鏡37反射。來自第二光源單元15的光透射穿過環形鏡37的內側。但并不是必須局限于此。
[0168]例如，如圖23所示，環形鏡50被設置在圖9的環形鏡37的位置處。這樣，來自第二光源單元15的光被環形鏡50反射。可以使得來自第一光源單元14的光不被環形鏡50反射，但是卻穿過環形鏡50的外圍。此外，被設置在第二光源單元15上的固體光源27可以采用單個或者多個、環形或者其他形狀的設置。例如，還可以采用網狀。
[0169](補充說明I)[0170]如上面所述的，本發明的這些實施例1至11的照明光束形成裝置5設置有投射環形光束組的第一光源單兀14、投射可能是光束組的光束的第二光源單兀15、合成從第一光源單元14投射出的光束組和從第二光源單元15投射出的光束的合成單元(光合成板16、環形鏡37、42、折疊鏡43、環形鏡50)。此外，上面的合成單元包括被形成為可能反射光束組中的一個的反射部分(反射部分16b、37a、環形鏡37、42的反射表面、折疊鏡43的反射表面、環形鏡50的反射表面)、被設置為可能穿過光束組中的另一個的穿過部分(在光合成板16的反射部分16b的外側的光透射部分16a、在環形鏡37、42、43的內側或者環形鏡50的外側的穿過部分)。此外，當在包括反射部分的平面上觀察兩個光束組時，從第二光源單元15投射出的光束被設置在從第一光源單兀14投射出的光束的內側。
[0171]如上面所述的，這里，光合成板16、環形鏡37、42、折疊鏡43、圓形鏡50等是用作光合成單元即光合成構件的光合成裝置。
[0172]通過這種結構，設置有多個光源的光源單元14、15可以被有效地冷卻，從而能夠獲得穩定的照明光。
[0173]此外，反射部分被連續地形成在同一平面上。因此，從每一個固體光源21、27發射出的光束的反射光在反射角上沒有改變。因此，合成的光束直徑不會擴散，但是被聚光至期望的聚光位置。此后可以防止由光學系統造成的效率降低。
[0174](補充說明2)
[0175]此外，在本發明的這些實施例1至11的照明光束形成裝置5中，當在包括反射部分16b、環形鏡37的反射表面、環形鏡42的反射表面、鏡43的反射表面的平面上觀察兩個光束組BL1、BL2或者BL2、BL3時，光源單元的多個固體光源21或者27被布置為環狀。在光源單元中，一個光束組BLl或者BL2被設置在環繞另一個中心光束組BL2或者BL3的外圍處，從而實現環狀。
[0176]通過這種結構，光源單元14、15的多個固體光源21或者27被布置為環狀。因此，熱量釋放被均勻地進行。光源的光發射被均勻地進行。于是，可以獲得高可靠性的光源。
[0177](補充說明3)
[0178]此外，在這些實施例1至11的照明光束形成裝置5中，從每個光源單元14、15、15A的多個固體光源21、27、27投射出的光束組通過聚光元件被聚光至單個點的會聚部分31。在這里，這種聚光兀件24、30、30被分別設置。每個聚光兀件(聚光兀件24、30、30)和合成單兀(光合成板16、環形鏡37、42、鏡43)以每個聚光兀件(聚光透鏡24、30、30)的會聚部分31能夠相互重合的方式被設置。
[0179]通過這種結構，照明光被合成至期望的聚光位置(會聚部分31)。因此，此后可以防止由光學系統造成的效率降低。
[0180](補充說明4)
[0181]此外，在本發明的這些實施例1至11的照明光束形成裝置5中，通過分別設置的光學元件(聚光透鏡44和準直透鏡23)，使得從每個光源單元的多個固體光源21、27投射出的光束組BL1、BL2成為平行光束。光學元件被用于造成平行光束。然后，使得平行光束入射到合成單元(環形鏡37)中。此外，透射穿過合成單元(環形鏡37)的透射部分(環形鏡37的內側)的光束組BL2和被合成單元(環形鏡37)的反射部分反射的光束組BLl被聚光元件(聚光透鏡45)聚光至單個點。這里，聚光元件被設置。[0182]通過這種結構，使得從光源單元14、15投射出的光束組BL1、BL2近似為平行。因此，在形成在合成單元(環形鏡37)上的反射部分(反射表面)中，由于入射角造成的角度依賴性被減少。因此，可以獲得具有照明光的高的光使用效率的照明光源。此外，可以共享地使用聚光元件(聚光透鏡45)。因此，可以獲得低成本、高空間效率的光源單元。
[0183](補充說明5)
[0184]此外，在本發明的這些實施例1至11的照明光束形成裝置5中，多個光源單元代表第一和第二光源單元14和15的兩個光源單元。合成單元(光合成板16、環形鏡37)包括反射部分16b、被連續地形成在同一平面上的環形鏡37的反射表面。反射部分可以反射兩個光束組中的另一個。合成單元還包括被設置得比反射部分16b更外部且比環形鏡37更內部的透射部分。透射部分被設置為能夠透射兩個光束組中的一個。
[0185]通過這種結構，從另一個光源單元15投射出的光束組BL2在從一個光源單元14投射出的光束組BLl的內側。因此，光束組的寬度小。此外，它的角度也小。因此，可以使得反射表面的大小變小。入射角的范圍也窄。因此，可以獲得具有高的光使用效率的照明光源。
[0186](補充說明6)
[0187]此外，本發明的這些實施例1至11的照明光束形成裝置5的多個光源單元14、15、15A被設置為使光束朝著同一方向投射。在此，也包括普通的散熱裝置39。
[0188]通過這種結構，散熱裝置39可以由單個部分制成。因此，實現了更低的成本。此夕卜，可以使得冷卻方向為單個方向。因此，當結合成一套時，冷卻氣流設計的自由度被改善。
[0189](補充說明7)
[0190]此外，在本發明的這些實施例1至11的照明光束形成裝置5中，光源單元14、15包括分別會聚從多個固體光源21、27投射出的光束的多個準直透鏡23、29。多個固體光源21、27和多個準直透鏡23、29兩者都被設置為離散狀態。此外，多個固體光源21、27中的每一個固體光源的中心和分別對應于多個固體光源21、27中的每一個固體光源的每一個準直透鏡23、29的中心通過線被連接。這些線被分別設為光軸(光源的光軸0a)。當在這種狀態中時，多個固體光源21、27和準直透鏡23、39被設置，因此每一個光軸(光源的光軸Oa)可以被聚焦于單個點。
[0191]通過這種結構，多個光源光可以被聚光至單個點而不具有聚光透鏡。因此，可以實現部件的數目的減少。
[0192](補充說明8)
[0193]此外，在本發明的這些實施例1至11的照明光束形成裝置5中，光源單元包括多個分別聚焦從多個固體光源21、27投射出的光束的多個準直透鏡23、29。多個固體光源21、27和多個準直透鏡23、29兩者都被設置為離散狀態。此外，多個準直透鏡23、29的透鏡光軸Ob被設置為分別偏離它們相對于多個固體光源21、27中的每一個固體光源的光源光軸Oa的中心點。因此，從多個固體光源21、27中的每一個固體光源投射出的光束可以能夠聚焦于單個點。
[0194]通過這種結構，就不需要聚光透鏡。但是多個光源光可以被會聚至單個點。因此，可以實現部件的數目的減少。
[0195](補充說明9)[0196]此外，本發明的這些實施例1至11的照明光束形成裝置I包括波長轉換構件(熒光體輪8、8’)。使得波長轉換構件感知從照明光束形成裝置5投射出的光源光。在此，光源光被入射到波長轉換構件中作為激發光。這個波長轉換構件(熒光體輪8、8’)產生具有與入射光源光的波長不同的波長的照明光。
[0197]通過這種結構，因為波長轉換構件(熒光體輪8、8’)被結合，所以可以獲得不同顏色的光源裝置。
[0198](補充說明10)
[0199]此外，本發明的這些實施例1至11中的圖像形成裝置包括這里所描述的照明光源裝置1、圖像生成部分(圖像形成元件3)和放大的投影裝置(投影透鏡4)。
[0200]通過這種結構，光源的種類的數目不會增加。但是卻可以實現能夠獲得彩色圖像的顯示裝置。
[0201]通過本發明的這種結構，設置有多個固體光源的光源單元可以被有效地冷卻。因此，可以獲得穩定的照明光。
【權利要求】
1.一種照明光束形成裝置，其特征在于，包括: 第一光源單元，所述第一光源單元投射環形光束組， 第二光源單元，所述第二光源單元投射光束，包括所述光束成組的情況， 合成單元，用于合成從所述第一光源單元投射出的所述光束組和從所述第二光源單元投射出的光束，其中， 所述合成單元包括被形成為反射所述光束組中的一個的反射部分、被設置為能夠透射所述光束組中的另一個的透射部分，且 當從包括所述反射部分的平面觀察兩個光束組時，從所述第二光源單元投射出的光束處于從所述第一光源單元投射出的所述光束組的內側。
2.如權利要求1所述的照明光束形成裝置，其特征在于， 當從包括所述反射部分的平面觀察所述兩個光束組時，一個光束組處于環繞另一個中心的光束組的外圍處，以致所述光源單元的多個固體光源被排列成環形。
3.如權利要求1所述的照明光束形成裝置，其特征在于， 進一步包括分別被設置為將光束組會聚至單個點的會聚部分的聚光元件，所述光束組從每個光源單元的所述多個固體光源投射出，其中， 所述聚光元件中的每一個聚光元件和所述合成單元都被設置為使得每一個聚光元件的所述會聚部分能夠重合。
4.如權利要求1所述的照明光束形成裝置，其特征在于， 進一步包括光學元件，所述光學元件使得平行光束被分別設置，以致從每個光源單元的所述多個固體光源投射出的光束組作為平行光束被投射到所述合成單元內，其中， 聚光元件被設置為用于將所述合成單元的所述反射部分反射的且透射穿過所述合成單元的所述透射部分的光束會聚至單個點。
5.如權利要求1所述的照明光束形成裝置，其特征在于， 所述多個光源單元是所述第一光源單元和所述第二光源單元兩個單元， 所述合成單元包括被連續地形成在同一平面上的能夠反射兩個光束組中的另一個光束組的反射部分、被設置為能夠透射所述兩個光束組中的一個光束組的透射部分。
6.如權利要求1所述的照明光束形成裝置，其特征在于，進一步包括: 共同的散熱裝置，其中， 所述多個光源單兀被設置成使投射光束朝著同一方向被投射出來。
7.如權利要求1所述的照明光束形成裝置，其特征在于， 所述光源單元進一步包括分別聚焦從所述多個固體光源投射出的光束的多個準直透鏡，所述光源被離散地設置，且 連接所述多個固體光源中的每一個固體光源的中心和所述準直透鏡中的每一個準直透鏡的中心的線被分別設為光軸，所述準直透鏡分別對應于所述多個固體光源，所述多個固體光源和準直透鏡被設置為使得所述光軸中的每一根光軸能夠被會聚至單個點。
8.如權利要求1所述的照明光束形成裝置，其特征在于， 所述光源單元進一步包括分別聚焦從所述多個固體光源投射出的光束的多個準直透鏡，所述光源被離散地設置， 所述多個準直透鏡的光軸相對于所述多個固體光源中的每一個的光軸分別偏離它們的中心點，以致從所述多個固體光源中的每一個固體光源投射出的光束能夠被會聚至單個點。
9.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求1所述的照明光束形成裝置被投射出，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
10.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求2所述的照明光束形成裝置被投射出，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
11.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求3所述的照明光束形成裝置被投射出，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
12.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求4所述的照明光束形成裝置被投射的，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
13.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求5所述的照明光束形成裝置被投射出，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
14.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求6所述的照明光束形成裝置被投射出，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
15.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述 波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求7所述的照明光束形成裝置被投射出，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
16.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求8所述的照明光束形成裝置被投射出，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
17.一種照明光源裝置，其特征在于，包括: 波長轉換構件，光源光作為激發光朝向所述波長轉換構件且被投射到所述波長轉換構件中，所述光源光從如權利要求9所述的照明光束形成裝置被投射出，其中， 入射到所述波長轉換構件中的所述光源光產生不同波長的照明光。
18.一種圖像顯示裝置，其特征在于，包括:如權利要求9所述的照明光源裝置，圖像生成部分，和放大的投影單元。
19.一種圖像顯示裝置，其特征在于，包括:如權利要求10所述的照明光源裝置，圖像生成部分，和放大的投影單元。
20.一種圖像顯示裝置，其特征在于，包括:如權利要求11所述的照明光源裝置，圖像生成部分，和放大的投影單元。
【文檔編號】G03B21/20GK103576434SQ201310321261
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月26日 優先權日:2012年7月26日
【發明者】藤田和弘, 前田育夫, 村井俊晴, 高橋達也, 西森丈裕 申請人:株式會社理光