TWI471507B - 光源單元及投影機 - Google Patents

Description

光源單元及投影機

本發明係關於一種具有螢光板之光源單元、以及具備此光源單元之投影機。

現今，大多已使用資料投影機(data projector)作為圖像投影裝置，以將個人電腦之畫面或視訊圖像、以及儲存於記憶卡等之圖像資料所產生的圖像等投影於螢幕。此投影機係藉由將從光源射出之光線束聚光至DMD(digital micromirror device：數位微鏡裝置)或液晶板等之顯示元件，再透過投影側光學系統將來自顯示元件之射出光投影於螢幕而來投影圖像。

此種投影機中，以往係以高輝度之放電燈作為光源者為主流，不過近年來作為光源裝置之發光元件則已進行諸多使用發光二極體(LED)或雷射發光器、有機EL、或者螢光體等之開發或提案。例如，日本專利第3415403號中，已提案一種使用射出紅色、綠色及藍色波長頻帶光之3種雷射光源作為投影機光源。又，日本特開2004-341105號公報中，已提案一種由射出紫外光之激勵光源、以及在周方向敷設有接受來自此激勵光源之射出光，再將紅色、綠色及藍色波長頻帶光分別射出之螢光體層的旋轉螢光板即螢光輪所構成的光源裝置。

上述日本專利第3415403號之光源裝置中，由於具備有3種雷射光源因此各自須有驅動電路，而有難以組裝於近年來欲小型化及薄型化之投影機的問題點。又，此種具備有3種雷射光源之投影機中，為了謀求高輝度化，而必須提升各雷射光源之輸出，在提升輸出時由於各雷射光源之發熱量亦會上升，因此必須將冷卻機構予以大型化，而亦有難以組裝於欲小型化及薄型化之投影機的問題點。再者，為了謀求高輝度化雖亦可將雷射光源予以大型化，不過在將雷射光源大型化的情況下，亦有難以組裝於欲小型化及薄型化之投影機，而且由於發光面積會擴大因此光源側光學系統之集光率(etendue)與投影側光學系統之集光率之差即變大，而亦有光源光之利用效率降低的問題點。

另一方面，上述日本特開2004-341105號公報之光源裝置中，係可藉由提升激勵光源之輸出而在抑制光源側光學系統之集光率與投影側光學系統之集光率之差的狀態下實現高輝度化。然而，在從螢光輪之正面對螢光輪之平面垂直地照射激勵光的情況下，入射於螢光體層之光的一部分有時會透射螢光體層且在螢光輪之反射面反射，並未激勵螢光體而直接從激勵光之入射面射出至激勵光源側，而有激勵光之利用效率降低的問題點。再者，由於在螢光體發光之光係以全方位射出，因此螢光光之一部分會在螢光體層內衰減等而浪費掉，亦有螢光光之利用效率降低的問題點。

本發明係有鑑於此種習知技術之問題點而成，以提供一種光源單元、以及藉由具備此光源單元而可進行高輝度圖像之投影的投影機為目的，其中該光源單元係具備在反射面上敷設有螢光體層，並形成為此螢光體層中之激勵光之入射面具有凹凸的形狀，藉此可提高激勵光及螢光光之利用效率的螢光板及將激勵光照射於此螢光板的光源。

本發明之光源單元，其特徵在於，具備：螢光板，係具備入射激勵光而發出既定波長頻帶光之螢光體層，以從該螢光體層之激勵光入射面射出螢光光；以及激勵光源，係將該激勵光照射於該螢光板；該螢光體層之該激勵光入射面，係具有形成有複數個凹凸之表面構造。

此外，本發明之投影機，其特徵在於，具備：上述光源單元；顯示元件；光源側光學系統，係將來自該光源單元之射出光射出至該顯示元件；投影側光學系統，係朝向螢幕射出在該顯示元件所生成之投影光；以及投影機控制手段，係進行該光源單元或顯示元件之控制。

根據本發明，即可提供一種光源單元、以及藉由具備此光源單元而可進行高輝度圖像之投影的投影機，其中該光源單元係具備在反射面上敷設有螢光體層，並形成為此螢光體層中之激勵光之入射面具有凹凸的形狀，藉此可提高激勵光及螢光光之利用效率的螢光板及將激勵光照射於此螢光板的光源。

以下，針對用以實施本發明之較佳形態，使用圖式加以說明。然而，於以下所述之實施形態，雖附加有用以實施本發明之技術上較佳的各種限制，不過並非將發明之範圍限制於以下之實施形態及圖示例。

以下，根據圖式詳細說明本發明之實施例。第1圖係本實施例之螢光板的正面示意圖，第2圖係表示螢光板中之螢光體層之表面構造的示意圖。本實施例之螢光板400，如第1圖所示，係在周方向並設有紅色螢光發光區域411、綠色螢光發光區域413、以及擴散透射區域415之圓板狀的基材，其中該紅色螢光發光區域411係以來自激勵光源之射出光作為激勵光而射出紅色波長頻帶之螢光光，該綠色螢光發光區域413係以來自激勵光源之射出光作為激勵光而射出綠色波長頻帶之螢光光，該擴散透射區域415則擴散透射來自激勵光源之射出光。

螢光板400中紅色螢光發光區域411及綠色螢光發光區域413之表面，係藉由銀蒸鍍等而設為反射面。又，於此反射面之表面，係藉由濺鍍(sputter)形成有氟化鎂等之透明保護膜，在此透明保護膜上以既定寬度敷設有圓弧狀之螢光體層421(紅色螢光體層421R及綠色螢光體層421G)。而且，螢光體層421係由耐熱性高且透明度高之矽樹脂等黏結劑(binder)、以及均勻地散布於此黏結劑之螢光體所形成。又，於螢光板400之擴散透射區域415，係以既定寬度形成有圓弧狀之開口，於此開口則設置有擴散透射板417。

習知之螢光板中，例如若螢光體層表面為平坦之形狀，則在入射至螢光體層之激勵光之中未激勵螢光體層而在螢光板之反射面或螢光體之表面被反射，直接離開行進至外部之光的量較多，而有激勵光之利用效率較低的問題點。又，在從螢光體射出之光線束之中，在螢光體層內反覆反射導致無法從激勵光之入射面取出而衰減之光的量亦較多，亦有螢光光之利用效率較低的問題點。因此，為了使來自螢光板之輸出增加，有提高激勵光或螢光光之利用效率的必要。

因此，本實施例中之螢光體層421，如第2圖所示，係於激勵光入射面具備形成有複數個凹凸而成之表面構造。此表面構造係形成為複數個正四角錐431以矩陣狀且以相鄰之正四角錐431之底部的外周為相接的方式排列而成的形狀。又，此正四角錐431從基材之起立角度θ係形成為30度以上。再者，此正四角錐之底部外周中一邊的長度係設為10至100μm之範圍。設為此種長度之範圍係因螢光板400中之螢光體層421的寬度一般為2至5mm左右，所以在此螢光體層421之寬度之中可排列數十至數百個正四角錐431的形狀之故。此外，此種表面構造係在將螢光體層421敷設於螢光板400時，藉由按壓金屬模具所形成。

以此方式在以排列有複數個正四角錐431而成之形狀形成螢光體層421之激勵光入射面的情況下，照射至螢光體層421之光線束係在螢光體層421之表面折射再入射至螢光體層421內。此時，由於螢光體層421表面構造係形成為在激勵光入射面排列有正四角錐431而成之形狀的構造，因此激勵光照射至螢光體層421之角度即使相同，亦會依正四角錐431所被照射之位置，導致激勵光之折射方向產生變化，而在螢光體層421內擴散激勵光至各種方向。藉此，由於激勵光遍布於螢光體層421內之較廣範圍，因此照射於螢光體層421內之螢光體的激勵光便增加，而可提高激勵光之利用效率，又，接受激勵光在螢光體發光之螢光光雖以全方位射出，不過由於激勵光入射面具有各種角度，因此即使例如在激勵光入射面一度受到反射再照射至螢光板400之反射面的光線束，下次亦照射至激勵光入射面時，照射至不同角度之激勵光入射面的機率即變高，最後還是會從激勵光入射面射出至外部，因此可減少在螢光體層421內衰減而消滅之螢光光。於是，可提高螢光光之利用效率。

其次，針對在螢光體層421之激勵光入射面形成微細凹凸所產生之效果，使用表示藉由光線追蹤法模擬之結果的圖表加以敘述。第3圖係表示正四角錐431之起立角度θ與從正面側將激勵光照射於螢光板400之螢光體層421時激勵光之封閉率、再出率、及反射損失率之關係的圖表。又，第4圖係表示正四角錐431之起立角度θ與螢光光之取出效率之關係的圖表。再者，第5圖係表示正四角錐431之起立角度θ與螢光體之發光效率之關係的圖表。

第3圖中之封閉率係指在照射於螢光體層421之激勵光之中，入射至螢光體層421內且照射於螢光體而激勵螢光體之激勵光的比例，亦即，有效地被利用之光對所照射之所有激勵光的比例。再出率係指雖已入射至螢光體層421內不過卻在螢光體之表面或反射面等反射，而直接再次射出至外部之激勵光的比例。反射損失率則指雖已照射於螢光體層421，不過卻在螢光體層421之表面反射而未入射至螢光體層421之激勵光的比例。又，第3圖中，橫軸係表示起立角度θ，縱軸則表示以照射於螢光體層421之所有激勵光為1.00時光對此所有激勵光的比例。亦即，若將封閉率、再出率、及反射損失率全部相加則為1.00。

如第3圖所示，隨著起立角度θ變大，封閉率及反射損失率亦變大，再出率則變小。而且，可知從起立角度θ超過30度之附近起封閉率即大致無變動。可知反射損失率雖亦隨著起立角度θ變大而變大，不過由於再出率會再變得更小，因此照射於螢光體層421之激勵光的利用效率，係在起立角度θ超過30度為止之間急遽地變高。

第4圖中之取出效率，係指在從螢光體射出之螢光光之中，作為有效光從螢光體層421之激勵光入射面射出至外部之螢光光的比例。又，第4圖中，橫軸係表示起立角度θ，縱軸則表示以在螢光體層421之激勵光入射面未形成有凹凸之狀態之取出效率為基準值即1.00所可取出之螢光光的比例。如第4圖所示，可知起立角度θ在到30度附近為止取出效率會急遽地上升，從超過30度附近之處起則大致無變動。亦即，可知藉由將起立角度θ設為30度以上，即可提高取出效率。

第5圖中之發光效率，係指將第3圖所示之封閉率與第4圖所示之取出效率予以相乘的結果。亦即，當此發光效率上升時，入射至螢光體層421內之激勵光的利用效率、以及螢光光的利用效率即變高，而可謀求螢光光之光量的增加。如第5圖所示，起立角度θ在從0度至30度附近為止之間發光效率急遽上升，從超過30度處起則大致無變動。因此，可知藉由將起立角度θ設為30度以上，即可使螢光光之光量大幅地增加，根據第5圖可知，可獲得大致1.5倍之光量。

以此方式，藉由在螢光體層421之激勵光入射面形成微細之凹凸形狀，即可提高發光效率，尤其，藉由將起立角度θ設為30度以上即可提高發光效率。因此，如上述般，利用複數個正四角錐431在螢光體層421之激勵光入射面形成凹凸形狀，並將起立角度θ設為30度以上，藉此即可提高激勵光與螢光光的利用效率，而可謀求光量之增加。

其次，針對在使用上述螢光板400時、以及以習知的方式使用將螢光體層之表面設為平面形狀的螢光板時之發光強度的差，以實驗為根據加以敘述。

作為激勵光源，係使用發光波長峰值為445nm、輸出10W之藍色半導體雷射光源。

紅色螢光體係將原料之氮化鍶、氮化鈣、氮化鋁、氮化矽、及氧化銪，在氮氣環境內以Sr：Ca：Al：Si：Eu=0.75：0.25：1.0：1.0：0.015之莫耳比摻合，在行星式球磨機(planetary ball mill)混合。混合後之原料係置入氮化硼容器，在9氣壓氮氣環境中以1900度、4小時作燒成。

綠色螢光體係將構成原料之氧化釔、氧化鋁、氧化鎵、氧化鈰，以Y：Al：Ga：Ce：=2.98：3：2：0.02之莫耳比摻合，進一步作為促進結晶成長之助溶劑(flux)對螢光體原料以50莫耳%摻合氟化鋇，將原料與乙醇置入聚乙烯容器，以200rpm轉速混合5小時。混合後之原料係進行過濾、乾燥，再置入氧化鋁容器，在4%氫還原環境，以1500度、4小時進行燒成。進一步，為了除去助溶劑(flux)或其他雜質以2當量之硝酸溶液攪拌1小時後，以純水進行洗淨並予以乾燥。

螢光板，係準備於經過鏡面加工之銅圓盤進行鈦、鉻塗層，且真空蒸鍍有銀者。綠色螢光體係以80重量%混合於矽樹脂，紅色螢光體則以30重量%混合於矽樹脂，以膜厚約200μm塗佈於銅圓盤之後，按壓與底部之外周中一邊之長度50μm、起立角45度之正四角錐突起形狀對應的金屬模具，以150度、4小時使其硬化。

比較例係以與上述螢光板同樣之構成，但不將金屬模具按壓於螢光體層，將螢光體混合矽樹脂以150度加熱4小時使其硬化。

以將此種螢光板400配置於激勵光源之光軸上，利用馬達使其高速旋轉之狀態，進行發光強度之測量後，上述螢光板400之發光強度，與比較例相較係1.1至1.2倍之發光強度。因此，可知藉由在螢光體層421之表面形成凹凸，即可提高發光效率。

此外，上述實施例中，雖將螢光體層421中之激勵光入射面的表面構造以將複數個正四角錐431以矩陣狀且以相鄰之正四角錐431相接的方式排列而成的形狀所形成，不過並非限制於此構成。例如，如第6圖所示，亦可設置成將起立角度θ為30度以上之複數個球面體435均勻地排列在平面上而成之形狀的構造。以此方式來取代正四角錐431而使用球面體435般之構造的情況下，亦可提高激勵光與螢光光的利用效率，而可使光量增加。此外，球面體435之大小，較佳為內接於圓形底部之方形之一邊的長度為10至100μm之範圍。亦即，較佳為設置成球面體435中之圓形底部之外周的全長(圓周)為44μm至440μm。

又，如第7圖所示，亦可設置成切斷球面體之一部分而將底面形成為六角形之形狀，亦即，將在六角柱之上端面形成有球面般之大致球面體的構造物437，以相鄰之大致球面體的構造物437為在六角柱部分之側面相接的方式均等地配置之形狀的構成。此外，即使在以此種構造物437於激勵光入射面形成凹凸形狀的情況下，較佳為球面部分或切斷平面之起立角度θ係設為30度以上，並將底面中之一邊的長度設為10至100μm之範圍。此外，具備以排列有此大致球面體之構造物437之形狀所形成之表面構造的螢光體層421中，與以排列有第6圖所示之球面體435之形狀所形成的情況相較，由於可消除螢光體層421之表面中的平面部分，因此可進一步提高激勵光與螢光光的利用效率。此外，亦可切斷球面體之一部分，以設置成將底部形成為方形之形狀的構造。此時，較佳為底部之方形之一邊的長度為10至100μm之範圍。

再者，就螢光體層421中激勵光入射面之表面構造而言，亦可設置成將起立角度θ為30度以上之複數個非球面體均勻地排列在平面上而成的構造。此外，非球面體係指由既非球面亦非平面之曲面所構成之形狀(例如，非球面透鏡之表面形狀)者(例如，非球面透鏡)。即使在以此方式利用複數個非球面體形成螢光體層之表面構造的情況下，亦可提高激勵光與螢光光的利用效率，而可使光量增加。此外，亦可切斷非球面體之一部分，以設置成將底部形成六角形或方形之形狀。此時，較佳為形成底部之方形或六角形之一邊的長度為10至100μm之範圍。

以此方式本實施例之螢光板400，係在螢光體層421中之激勵光入射面的表面構造為設置成將複數個突起體排列在平面上而成的凹凸狀方面具有特徵，只要將從底面至頂部截面積為減少之形狀的突起體，在平面上以等間隔，而且至少相鄰之突起體之一部分相接般排列而成的形狀即可。突起體之頂部係以尖銳之形狀者較佳。又，不論利用何種突起體形成凹凸形狀，亦將起立角度θ設為30度以上較佳。再者，突起體之底部中之外周的全長，將設為正三角錐時之一邊設為10μm的情況下係最小，而內接一邊為100μm之正六角形之圓的圓周的情況下為最大，較佳為設置成30μm至630μm。然後，藉由具有此種螢光體層421中之激勵光入射面的表面構造，即可提高激勵光與螢光光的利用效率。

再者，本實施例之螢光板400，係只要具有從螢光體層421之激勵光入射面射出螢光光的構造即可，並非限制於在周方向並設有第1圖所示之2種螢光發光區域411、413與擴散透射區域415的構造。

其次，就具備有此種螢光板400之電子機器，以投影機為例加以敘述。第8圖係投影機10的外觀立體圖。此外，本實施例中，投影機10中之左右係表示對投影方向之左右方向，前後則表示對投影機10之螢幕側方向及光線束之行進方向的前後方向。

如第8圖所示，投影機10係大致長方體形狀且於作為投影機框體之前方側板之正面面板12的側方具有覆蓋投影口的透鏡蓋19，並且於此正面面板12係設有複數個吸氣孔18。再者，雖未圖示不過亦具備有Ir接收部，以接收來自遙控器之控制信號。

又，於框體之上面面板11，係設有鍵(key)/指示器(indicator)部37，於此鍵/指示器部37則配置有報知電源開關鍵或電源之開(on)或關(off)的電源指示器、切換投影之開或關的投影開關鍵、在光源單元或顯示元件或者控制電路等過熱時進行報知的過熱指示器等之鍵或指示器。

再者，於框體之背面，係在背面面板設有設置USB端子或圖像信號輸入用之D-SUB端子、S端子、RCA端子等之輸出入連接器部及電源轉換器插頭(power adaptor plug)等的各種端子20。又，於背面面板，係形成有複數個吸氣孔18。此外，於未圖示之框體的側板即右側面板、及第8圖所示的側板即左側面板15，係分別形成有複數個排氣孔17。又，於左側面板15之背面面板附近的角落部，係亦形成有吸氣孔18。

其次，針對投影機10之投影機控制手段，使用第9圖之功能方塊圖加以敘述。投影機控制手段，係由控制部38、輸出入介面22、圖像轉換部23、顯示編碼器24、以及顯示驅動部26等所構成。此控制部38，係掌管投影機10內之各電路的動作控制，由CPU、固定地儲存有各種設定等之動作程式的ROM及作為工作記憶體(work memory)使用的RAM等所構成。

然後，藉由此投影機控制手段，從輸出入連接器部21所輸入之各種規格的圖像信號，係透過輸出入介面22、系統匯流排(SB)，在圖像轉換部23以統一成適合於顯示之既定格式之圖像信號的方式進行轉換之後，輸出至顯示編碼器24。

又，顯示編碼器24，係使所輸入之圖像信號展開儲存於視訊RAM(video RAM)25，並從此視訊RAM25之儲存內容生成視訊信號，再輸出至顯示驅動部26。

顯示驅動部26，係具有顯示元件控制手段之功能，對應從顯示編碼器24輸出之圖像信號，以適宜之圖框率(frame rate)驅動為空間性光調變元件(SOM)的顯示元件51。然後，此投影機10中，藉由將從光源單元60所射出之光線束照射於顯示元件51，以顯示元件51之反射光形成光像，並透過後述之投影側光學系統將圖像投影顯示於未圖示之螢幕。此外，此投影側光學系統之可動透鏡群235，係藉由透鏡馬達45進行為了變焦調整或聚焦調整的驅動。

又，圖像壓縮伸長部31，係進行記錄處理以將圖像信號之輝度信號及色差信號藉由ADCT及霍夫曼編碼(Huffman coding)等之處理予以資料壓縮並依序寫入設置成裝卸自如之記錄媒體的記憶卡32。再者，圖像壓縮伸長部31，係在播放模式時讀取記錄在記憶卡32之圖像資料，以1個圖框單位將構成一連串動畫之各個圖像資料予以伸長，透過圖像轉換部23將此圖像資料輸出至顯示編碼器24，根據儲存於記憶卡32之圖像資料，進行可使動畫顯示的處理。

此外，藉由設於框體之上面面板11之主鍵(main key)及指示器等所構成之鍵/指示器部37的操作信號，係直接地送出至控制部38，來自遙控器之鍵操作信號，係以Ir接收部35接收，經Ir處理部36解調之編碼信號則輸出至控制部38。

此外，於控制部38係透過系統匯流排(SB)連接有聲音處理部47。此聲音處理部47係具備有PCM音源等之音源電路，在投影模式及播放模式時係將聲音資料類比化，以驅動揚聲器48使其擴音播放。

又，控制部38係控制作為光源控制手段之光源控制電路41。此光源控制電路41，係個別地控制光源單元60之激勵光照射裝置、及紅色光源裝置之發光，以從光源單元60射出圖像生成時所需之既定波長頻帶的光源光。

再者，控制部38係使冷卻扇驅動控制電路43以設於光源單元60等之複數個溫度感測器進行溫度檢測，從此溫度檢測之結果使其控制冷卻扇之旋轉速度。又，控制部38係亦進行使冷卻扇驅動控制電路43藉由計時器等在投影機本體之電源關閉後持續冷卻扇之旋轉、或者根據溫度感測器之溫度檢測的結果而關閉投影機本體之電源等的控制。

其次，針對此投影機10之內部構造加以敘述。第10圖係表示投影機10之內部構造的俯視示意圖。投影機10，如第10圖所示，係於右側面板14之附近具備有控制電路基板241。此控制電路基板241係具備電源電路區塊或光源控制區塊等而成。又，投影機10係於控制電路基板241之側方，亦即，投影機框體之大致中央部分具備有光源單元60。

再者，投影機10係在光源單元60與左側面板15之間具備有光學系統單元160。此外，在光源單元60或光學系統單元160之上方，亦即，光源單元60或光學系統單元160與上面面板11之間，雖未圖示不過配置有具備CPU等之主控制電路基板。

光源單元60，具備：激勵光照射裝置70，係配置於投影機框體之左右方向中的大致中央部分、背面面板13附近；螢光發光裝置100，係配置於從此激勵光照射裝置70射出之光線束的光軸上、正面面板12之附近；以及導光光學系統140，係使來自螢光發光裝置100之射出光轉換成同一光軸。

激勵光照射裝置70，具備：激勵光源71，係配置成光軸與背面面板13平行；反射鏡群75，係將來自激勵光源71之射出光的光軸轉換90度至正面面板12方向；聚光透鏡78，係將在反射鏡群75反射之來自激勵光源71的射出光予以聚光；以及散熱器(heat sink)81，係配置在激勵光源71與右側面板14之間。

激勵光源71，係複數個藍色雷射發光器排列成矩陣狀而成，於各藍色雷射發光器之光軸上，分別配置有將來自各藍色雷射發光器之射出光轉換成平行光的準直透鏡(collimator lens)73。又，反射鏡群75係複數個反射鏡排列成階梯狀而成，將從激勵光源71射出之光線束的截面積於一方向上縮小再射出至聚光透鏡78。

於散熱器81與背面面板13之間，係配置有冷卻扇261，藉由此冷卻扇261與散熱器81來冷卻激勵光源71。再者，於反射鏡群75與背面面板13之間，亦配置有冷卻扇261，藉由此冷卻扇261來冷卻反射鏡群75或聚光透鏡78。

螢光發光裝置100，具備：上述螢光板400即螢光輪101，係配置成與正面面板12平行，亦即與來自激勵光照射裝置70之射出光的光軸正交；輪馬達110，係旋轉驅動此螢光輪101；聚光透鏡群111，係將從螢光輪101射出至背面面板13方向之光線束予以聚光；以及聚光透鏡115，係將從螢光輪101射出至正面面板12方向之光線束予以聚光。

此外，照射於螢光輪101之紅色螢光體層421R及綠色螢光體層421G之來自激勵光照射裝置70的射出光，係激勵螢光體，並從螢光體以全方位螢光發光之光線束，即直接往背面面板13側，或者在螢光輪101之表面反射之後往背面面板13側射出，再入射於聚光透鏡群111。又，照射至螢光輪101之擴散透射板417之來自激勵光照射裝置70的射出光，係以藉由微細凹凸擴散之藍色波長頻帶的擴散透射光入射於聚光透鏡115。此外，於輪馬達110與正面面板12之間，係配置有冷卻扇261，藉由此冷卻扇261來冷卻螢光輪101。

導光光學系統140，係由使紅色、綠色、及藍色波長頻帶之光線束聚光的聚光透鏡、或轉換各色波長頻帶之光軸使其成為同一光軸的反射鏡、分光鏡(dichroic mirror)等所構成。具體而言，於激勵光照射裝置70與螢光輪101之間，係配置有第一分光鏡141，以透射藍色波長頻帶光，並反射紅色及綠色波長頻帶光且將此紅色及綠色光之光軸轉換90度至左側面板15方向。

又，擴散透射過螢光輪101之藍色波長頻帶光的光軸上，亦即，於聚光透鏡115與正面面板12之間，係配置有第一反射鏡143，以反射藍色波長頻帶光並將此藍色光之光軸軸轉換90度至左側面板15方向。再者，在第一反射鏡143反射之藍色波長頻帶光的光軸上、於光學系統單元160之附近，係配置有第二反射鏡145，以將此藍色光之光軸軸轉換90度至背面面板13方向。

又，於藉由第一分光鏡141反射之紅色及綠色波長頻帶光之光軸、以及在第二反射鏡145反射之藍色波長頻帶光之光軸交叉的位置，係配置有第二分光鏡148，以透射藍色波長頻帶光，並反射紅色及綠色波長頻帶光且將此紅色及綠色光之光軸轉換90度至背面面板13方向。此外，於各分光鏡或反射鏡之間，係分別配置有聚光透鏡。再者，於光通道(light tunnel)175之入射面附近，係配置有聚光透鏡173，以將光源光聚光於光通道175之入射口。

光學系統單元160，係藉由以下3個區塊而構成為大致ㄈ字狀，亦即位於激勵光照射裝置70之左側方的照明側區塊161、位於背面面板13與左側面板15交叉之位置附近的圖像生成區塊165、以及位於導光光學系統140與左側面板15之間的投影側區塊168。

此照明側區塊161係具備有光源側光學系統170之一部分，其中該光源側光學系統170係將從光源單元60射出之光源光導光至圖像生成區塊165所具備之顯示元件51。就此照明側區塊161所具有之光源側光學系統170而言，係有將從光源單元60射出之光線束形成為均勻之強度分布之光束的光通道175、將從光通道175射出之光予以聚光的聚光透鏡178、以及將從光通道175射出之光線束的光軸轉換至圖像生成區塊165方向的光軸轉換鏡181等。

圖像生成區塊165，具有：聚光透鏡183，係作為光源側光學系統170，使在光軸轉換鏡181反射之光源光聚光於顯示元件51；以及照射鏡185，係將透射過此聚光透鏡183之光線束以既定角度照射於顯示元件51。再者，圖像生成區塊165，係具備有作為顯示元件51之DMD，於此顯示元件51與背面面板13之間則配置有用以冷卻顯示元件51之散熱器190，藉由此散熱器190來冷卻顯示元件51。又，於顯示元件51之正面附近，係配置有作為投影側光學系統220之聚光透鏡195。

投影側區塊168，係具有投影側光學系統220之透鏡群，以將在顯示元件51反射之開(on)光釋出至螢幕。作為此投影側光學系統220係設為可變焦點型透鏡，該可變焦點型透鏡具備內藏於固定鏡筒之固定透鏡群225與內藏於可動鏡筒之可動透鏡群235而具備有變焦功能，利用透鏡馬達使可動透鏡群235移動，藉此即可進行變焦調整或聚焦調整。

以此方式，藉由於投影機10之光源單元60使用上述螢光板400，即可進行高輝度之投影，又，由於無須提高激勵光源71之輸出，因此對投影機10之小型化及薄型化亦有所貢獻。此外，上述實施例中，雖設置成使用在周方向並設有紅色及綠色螢光發光區域與漫透射區域的螢光輪101，以將來自激勵光照射裝置70之射出光照射於螢光輪101，藉此生成紅色及綠色波長頻帶之螢光光及藍色波長頻帶之漫透射光的構成，不過並非限制於此構成。

亦即，亦可設置成使用在周方向並設有綠色螢光體區域與漫透射區域的螢光輪101，關於紅色波長頻帶光，如第11圖所示，則另設紅色光源裝置120而使用來自此紅色光源裝置120之射出光作為紅色波長頻帶光的構成。此時，必須將第一分光鏡141設為具有紅色及藍色透射、綠色反射的特性者。在設置成此種構成的情況下，亦可藉由將綠色螢光體層之激勵光入射面的表面構造，設為排列複數個突起體而成的凹凸狀，即可提高發光效率，而可提供能進行高輝度之圖像投影的投影機10。

又，亦可設置成於螢光輪101僅設綠色螢光發光區域，如第12圖所示，而另設具備有屬藍色發光二極體之藍色光源301的藍色光源裝置300，關於綠色波長頻帶之光源光，則使用來自螢光輪101之螢光光，關於藍色波長頻帶之光源光，則使用來自藍色光源裝置300之射出光的構成。在設置成此種構成之投影機10，亦可藉由將綠色螢光體層之激勵光入射面的表面構造，設為排列複數個突起體而成的凹凸狀，即可提高發光效率，而可提供能進行高輝度之圖像投影的投影機10。

再者，亦可設置成在螢光輪101之周方向設有具備紅色螢光體層之紅色螢光發光區域、具備綠色螢光體層之綠色螢光發光區域、以及具備藍色螢光體層之藍色螢光發光區域，作為激勵光源則使用紫外線雷射發光器的構成。在此種情況下，亦藉由將各螢光體層之表面設為具備有上述般之凹凸的形狀，即可提高激勵光及螢光光的利用效率。

此外，本發明並非限制於以上之實施例，在不超出發明之要旨的範圍可自由地予以變更、改良。又，以上述實施形態所執行之功能只要可能亦可適當加以組合來實施。於上述實施形態係包含各種階段，藉由所揭示之複數個構成要件的適當組合，即可取出各種發明。例如，從實施形態所示之所有構成要件刪除幾個構成要件，只要是可獲得效果，亦可取出刪除了此構成要件之構成作為發明。

10．．．投影機

11．．．上面面板

12．．．正面面板

13．．．背面面板

14．．．右側面板

15．．．左側面板

17．．．排氣孔

18．．．吸氣孔

19．．．透鏡蓋

20．．．各種端子

21．．．輸出入連接器部

22．．．輸出入介面

23．．．圖像轉換部

24．．．顯示編碼器

25．．．視訊RAM

26．．．顯示驅動部

31．．．圖像壓縮伸長部

32．．．記憶卡

35．．．Ir接收部

36．．．Ir處理部

37．．．鍵/指示器部

38．．．控制部

41．．．光源控制電路

43．．．冷卻扇驅動控制電路

45．．．透鏡馬達

47．．．聲音處理部

48．．．揚聲器

51．．．顯示元件

60．．．光源單元

70．．．激勵光照射裝置

71．．．激勵光源

73．．．準直透鏡

75．．．反射鏡群

78．．．聚光透鏡

81．．．散熱器

100．．．螢光發光裝置

101．．．螢光輪

110．．．輪馬達

111．．．聚光透鏡群

115．．．聚光透鏡

120．．．紅色光源裝置

140．．．導光光學系統

141．．．第一分光鏡

143．．．第一反射鏡

145．．．第二反射鏡

148．．．第二分光鏡

160．．．光學系統單元

161．．．照明側區塊

165．．．圖像生成區塊

168．．．投影側區塊

170．．．光源側光學系統

173．．．聚光透鏡

175．．．光通道

178．．．聚光透鏡

181．．．光軸轉換鏡

183．．．聚光透鏡

185．．．照射鏡

190．．．散熱器

195．．．聚光透鏡

220．．．投影側光學系統

225．．．固定透鏡群

235．．．可動透鏡群

241．．．控制電路基板

261．．．冷卻扇

300．．．藍色光源裝置

301．．．藍色光源

400．．．螢光板

411．．．紅色螢光發光區域

413．．．綠色螢光發光區域

415．．．擴散透射區域

417．．．擴散透射板

421．．．螢光體層

421R．．．紅色螢光體層

421G．．．綠色螢光體層

431．．．正四角錐

435．．．球面體

437．．．構造物

SB．．．系統匯流排

SOM．．．空間性光調變元件

θ．．．起立角度

本發明，藉由以下詳細之說明及附加圖式，應可被更充分地理解，不過這些只是供說明用，並非用來限制本發明之範圍。此處：

第1圖係本發明之實施例之螢光板的正面示意圖。

第2圖係表示上述螢光板之螢光體層之表面構造的示意圖。

第3圖係表示對形成上述表面構造之正四角錐之平面之起立角度與從正面側將激勵光照射於螢光體層時激勵光之封閉率、再出率、及反射損失率之關係的圖表。

第4圖係表示對形成上述表面構造之正四角錐之平面之起立角度與在螢光體發光之螢光光之取出效率之關係的圖表。

第5圖係表示對形成上述表面構造之正四角錐之平面之起立角度與螢光板之發光效率之關係的圖表。

第6圖係表示上述螢光板之螢光體層中之其他表面構造的示意圖。

第7圖係表示上述螢光板之螢光體層中之另一不同表面構造的示意圖。

第8圖係表示本發明之實施例之投影機的外觀立體圖。

第9圖係上述投影機之功能電路方塊圖。

第10圖係表示上述投影機之內部構造的俯視示意圖。

第11圖係表示本發明之其他實施例之投影機之內部構造的俯視示意圖。

第12圖係表示本發明之另一不同實施例之投影機之內部構造的俯視示意圖。

400．．．螢光板

411．．．紅色螢光發光區域

413．．．綠色螢光發光區域

415．．．擴散透射區域

417．．．擴散透射板

421．．．螢光體層

421R．．．紅色螢光體層

421G．．．綠色螢光體層

Claims (6)

1. 一種光源單元，其具備：激勵光源，係照射激勵光；螢光輪，係在周方向並設有敷設有被該激勵光源射入而發出既定波長頻帶光之螢光體層的螢光發光區域、供該激勵光源擴散透射之擴散透射區域；及螢光輪馬達，係旋轉驅動該螢光輪，該螢光體層之該入射面，係具有複數個在六角柱之上端面形成有球面的表面構造。
2. 如申請專利範圍第1項之光源單元，其中該六角柱之底部的六角形之一邊的長度係為10至100μm之範圍。
3. 如申請專利範圍第1或2項之光源單元，其中該螢光輪係在周方向並設有該擴散透射區域、具備接受來自該激勵光源之射出光以射出紅色波長頻帶光之紅色螢光體層的該螢光發光區域、以及具備接受來自該激勵光源之射出光以射出綠色波長頻帶光之綠色螢光體層的該螢光發光區域而成。
4. 如申請專利範圍第1或2項之光源單元，其中該螢光輪係在周方向並設有該擴散透射區域、以及具備接受來自該激勵光源之射出光以射出綠色波長頻帶光之綠色螢光體層的該螢光發光區域而成；並且，具備射出紅色波長頻帶光之紅色光源。
5. 如申請專利範圍第1或2項之光源單元，其中該激勵光源係射出紫外線波長頻帶光之光源；該螢光輪係在周方向並設有具備接受來自該激 勵光源之射出光以射出紅色波長頻帶光之紅色螢光體層的該螢光發光區域、具備接受來自該激勵光源之射出光以射出綠色波長頻帶光之綠色螢光體層的該螢光發光區域、以及具備接受來自該激勵光源之射出光以射出藍色波長頻帶光之藍色螢光體層的該螢光發光區域而成。
6. 一種投影機，其具備：如申請專利範圍第3至5項中任一項之光源單元；顯示元件；光源側光學系統，係將來自該光源單元之射出光射出至該顯示元件；投影側光學系統，係朝向螢幕射出在該顯示元件所生成之投影光；以及投影機控制手段，係進行該光源單元或顯示元件之控制。