[發明專利]光源單元和包括光源單元的圖像投射設備

有效

• 申請號: 201410066651.0
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN104007604A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 西森丈裕;藤田和弘;村井俊晴;前田育夫;高橋達也
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G03B21/14;G03B21/16;H04N9/31;F21V19/00;F21V29/02;F21V8/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

發明背景

技術領域

本發明涉及光源單元和向目標出射光的圖像投射設備。

背景技術

個人計算機的屏幕圖像、視頻圖像和存儲在存儲卡中的圖像數據可被傳輸至圖像投射設備，圖像投射設備被稱為投射機，其可在屏幕上投射圖像。在投射機中，從光源發射的光集中在微鏡顯示裝置——被稱為數字微鏡裝置（DMD）——或液晶板上，形成圖像，然后該圖像在屏幕上顯示為投射圖像，如彩色圖像。

在投射機中，高強度放電燈已被常規用作光源，但近來研發其他光源。例如，半導體元件，如發光二極管（LED）、激光二極管（LD）或有機電致發光（OEL）已被研發作為光源。激光二極管可被用作圖像投射設備的光源，以增強例如彩色再現性能、發光效率和光利用效率。進一步，由于激光二極管是點光源或投射平行光束，可容易設計發光系統，可利用簡單配置合成彩色光，并且可應用具有小數值孔徑（NA）的投射透鏡。

當發光元件如激光二極管（LD）被用作圖像投射設備的光源時，單獨一個發光元件的光量不足以實現圖像投射設備所需的光量。

鑒于這個問題，JP-2011-197593-A的半導體光源設備被設計，其中多個發光元件被二維地安裝在平面上，并且圖像投射設備所需的光量可通過增加多個發光元件的光量獲得。在這種半導體光源設備中，多個發光元件由發光元件支撐體以矩陣形式支撐，同時將各半導體發光元件的光軸線設置成基本上相互平行。通過利用保持在各半導體發光元件的透鏡保持器處的準直透鏡，使從半導體發光元件發射的光聚集，從而獲得圖像投射設備所需的光量。

對于利用在二維方向上以分散形式安排多個發光元件的發光元件組合體作為光源的圖像投射設備而言，發光元件的有效冷卻成為問題，因為如果冷卻不足，則發光量可不穩定，并且發光元件壽命變短。

發光元件組合體可通過如下被冷卻：在支撐發光元件組合體的發光元件支撐體的后側布置散熱器如散熱片，其中空氣被供應至散熱器，利用冷卻風扇冷卻發光元件組合體。

但是，僅通過冷卻發光元件支撐體后側，冷卻效果可能不足。特別是，當多個發光元件被密集地布置在平面上以實現小尺寸光源時，或當多個發光元件用于增加光量時，冷卻效果可能不足。

在諸如JP-2011-197593-A公開的常規半導體光源設備的一個實例中，多個發光元件被支撐體支撐，并且透鏡保持器保持針對相應發光元件布置的多個準直器透鏡。支撐體和透鏡保持器利用間隔件彼此面對，通過該間隔件，支撐體和透鏡保持器之間形成給定間隙。該間隙被用作從布置在圖像投射設備中的冷卻風扇供應的冷卻空氣的流動路徑。因此，冷卻風扇供應的冷卻空氣撞觸散熱片，而且通過經過支撐體和透鏡保持器之間的間隙直接撞觸支撐體支撐的多個發光元件。因此，支撐體上的多個發光元件可從支撐體的前側和后側兩側被冷卻，其中多個發光元件與僅冷卻支撐體后側的配置相比可被有效地冷卻。

在JP-2011-197593-A公開的這種半導體光源設備中，冷卻空氣從支撐體的一個端部（在下文中，第一端）被供應至支撐體和透鏡保持器之間的間隙，該端部是支撐體在二維安排的多個發光元件的發光側的一個端側。

在這種配置下，接近供應冷卻空氣的第一端的近側可被有效冷卻，并且可獲得充足水平的冷卻性能。但是，遠離供應冷卻空氣的第一端的遠側不能獲得充足水平的冷卻性能，因為流動至遠側的冷卻空氣已通過獲自近側和遠側之間存在的其他部分的熱而升溫。

因此，即使冷卻空氣從多個方向被供應至支撐體和透鏡保持器之間的間隙以使較寬泛的區域獲得充足水平的冷卻性能，支撐體的內部（如支撐體的中心部分）也只是由已通過獲自其他部分的熱而升溫的空氣撞觸。

當發光元件組合體包括如上二維方向安排的發光元件時，處于發光元件組合體發光側的發光元件支撐體的內側部分對應于這樣的部分：由通過圍繞發光元件支撐體內側部分安排的發光元件而升溫的空氣包圍。因此，在發光元件支撐體的內側部分，熱可積累并且溫度可增高。

發明概述

在本發明一方面，設計光源單元。光源單元包括發光元件支撐體，以支撐在二維方向上以分散形式布置的多個發光元件——作為發光元件組合體，光從發光元件組合體發射，從而向目標出射。發光元件支撐體包括在發光元件組合體的二維方向內部的通風孔，并且從發光元件組合體發光側后側供應的冷卻空氣經過通風孔，到達發光元件組合體的發光側。

附圖簡述

對本公開及其多個伴隨優勢和特征的更完全認知通過下文詳述、參考附圖可容易獲得和理解，其中：