[发明专利]光源单元和包括光源单元的图像投射设备

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及光源单元和向目标出射光的图像投射设备。

背景技术

个人计算机的屏幕图像、视频图像和存储在存储卡中的图像数据可被传输至图像投射设备，图像投射设备被称为投射机，其可在屏幕上投射图像。在投射机中，从光源发射的光集中在微镜显示装置——被称为数字微镜装置（DMD）——或液晶板上，形成图像，然后该图像在屏幕上显示为投射图像，如彩色图像。

在投射机中，高强度放电灯已被常规用作光源，但近来研发其他光源。例如，半导体元件，如发光二极管（LED）、激光二极管（LD）或有机电致发光（OEL）已被研发作为光源。激光二极管可被用作图像投射设备的光源，以增强例如彩色再现性能、发光效率和光利用效率。进一步，由于激光二极管是点光源或投射平行光束，可容易设计发光系统，可利用简单配置合成彩色光，并且可应用具有小数值孔径（NA）的投射透镜。

当发光元件如激光二极管（LD）被用作图像投射设备的光源时，单独一个发光元件的光量不足以实现图像投射设备所需的光量。

鉴于这个问题，JP-2011-197593-A的半导体光源设备被设计，其中多个发光元件被二维地安装在平面上，并且图像投射设备所需的光量可通过增加多个发光元件的光量获得。在这种半导体光源设备中，多个发光元件由发光元件支撑体以矩阵形式支撑，同时将各半导体发光元件的光轴线设置成基本上相互平行。通过利用保持在各半导体发光元件的透镜保持器处的准直透镜，使从半导体发光元件发射的光聚集，从而获得图像投射设备所需的光量。

对于利用在二维方向上以分散形式安排多个发光元件的发光元件组合体作为光源的图像投射设备而言，发光元件的有效冷却成为问题，因为如果冷却不足，则发光量可不稳定，并且发光元件寿命变短。

发光元件组合体可通过如下被冷却：在支撑发光元件组合体的发光元件支撑体的后侧布置散热器如散热片，其中空气被供应至散热器，利用冷却风扇冷却发光元件组合体。

但是，仅通过冷却发光元件支撑体后侧，冷却效果可能不足。特别是，当多个发光元件被密集地布置在平面上以实现小尺寸光源时，或当多个发光元件用于增加光量时，冷却效果可能不足。

在诸如JP-2011-197593-A公开的常规半导体光源设备的一个实例中，多个发光元件被支撑体支撑，并且透镜保持器保持针对相应发光元件布置的多个准直器透镜。支撑体和透镜保持器利用间隔件彼此面对，通过该间隔件，支撑体和透镜保持器之间形成给定间隙。该间隙被用作从布置在图像投射设备中的冷却风扇供应的冷却空气的流动路径。因此，冷却风扇供应的冷却空气撞触散热片，而且通过经过支撑体和透镜保持器之间的间隙直接撞触支撑体支撑的多个发光元件。因此，支撑体上的多个发光元件可从支撑体的前侧和后侧两侧被冷却，其中多个发光元件与仅冷却支撑体后侧的配置相比可被有效地冷却。

在JP-2011-197593-A公开的这种半导体光源设备中，冷却空气从支撑体的一个端部（在下文中，第一端）被供应至支撑体和透镜保持器之间的间隙，该端部是支撑体在二维安排的多个发光元件的发光侧的一个端侧。

在这种配置下，接近供应冷却空气的第一端的近侧可被有效冷却，并且可获得充足水平的冷却性能。但是，远离供应冷却空气的第一端的远侧不能获得充足水平的冷却性能，因为流动至远侧的冷却空气已通过获自近侧和远侧之间存在的其他部分的热而升温。

因此，即使冷却空气从多个方向被供应至支撑体和透镜保持器之间的间隙以使较宽泛的区域获得充足水平的冷却性能，支撑体的内部（如支撑体的中心部分）也只是由已通过获自其他部分的热而升温的空气撞触。

当发光元件组合体包括如上二维方向安排的发光元件时，处于发光元件组合体发光侧的发光元件支撑体的内侧部分对应于这样的部分：由通过围绕发光元件支撑体内侧部分安排的发光元件而升温的空气包围。因此，在发光元件支撑体的内侧部分，热可积累并且温度可增高。

发明概述

在本发明一方面，设计光源单元。光源单元包括发光元件支撑体，以支撑在二维方向上以分散形式布置的多个发光元件——作为发光元件组合体，光从发光元件组合体发射，从而向目标出射。发光元件支撑体包括在发光元件组合体的二维方向内部的通风孔，并且从发光元件组合体发光侧后侧供应的冷却空气经过通风孔，到达发光元件组合体的发光侧。

附图简述

对本公开及其多个伴随优势和特征的更完全认知通过下文详述、参考附图可容易获得和理解，其中：