[发明专利]光源单元和具有这类光源单元的投影仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种光源单元，其具有至少一个冷却装置、至少一种发光物质、具有激光源的至少一个激发辐射源和至少一个光学元件，所述光学元件设置在至少一个激发辐射源和至少一种发光物质之间。本发明还涉及具有这类光源单元的投影仪以及具有这类光源单元的用于光纤耦合的仪器，特别是内窥镜。

背景技术

从US 2009/0284148A1中已知这种类型的光源单元以及这种类型的投影仪。在此，在透明的基础材料上设置有多个部段区域，其中所述基础材料被安装为，使得其能够被旋转，并且所述基础材料特别是基于玻璃或树脂形成。在所述部段区域中的至少两个中施加具有不同发光物质的层，当所述层通过激发光激发时，所述层发射在预先确定的波长范围内的光。在此说明的光源单元还包括激发光源，以便将在可见范围内的光辐射到发光物质层上。

所述已知的光源单元的缺点在于，能够从发光物质面得到的平均亮度比较低。特别是为了使用在投影应用中和在用于光纤耦合的仪器中、特别是在内窥镜中，所希望的是具有更高的平均亮度的光源单元。

发明内容

因此，本发明的目的在于，改进这种类型的光源单元，使得能够实现高的亮度。此外，本发明的目的在于，提供具有相应的光源单元的一种投影仪以及一种用于光纤耦合的仪器，特别是内窥镜。

所述目的通过一种具有权利要求1所述特征的光源单元、通过一种具有权利要求18所述特征的投影仪以及通过一种具有权利要求19所述特征的用于光纤耦合的仪器、特别是一种内窥镜得以实现。

本发明基于的多个认知是：从US 2009/0284148A1中已知的光源单元由于其传输方式很难冷却，因为所有涉及的组件根据原理必须是透明的。目前，低成本的透明材料是导热差的。具有良好的导热性的透明材料，例如蓝宝石或金刚石对于现有使用目的来说太昂贵。因此，在已提及的US文献中，使用风扇来冷却，所述风扇对于冷却而言相对低效。由于在所述已知光源单元中的所述低效的冷却，严重限制了所激发的辐射的功率密度，并且因此不可能产生高的亮度。特别是在这类光源单元使用在投影仪中时，风扇冷却导致被认为是噪音污染的不希望的高噪声水平。

为了获得特别高的亮度，鉴于在转换中产生的斯托克斯位移（stocks-shift）和因此伴随产生的吸收必须提供明显更有效的冷却装置。因此，根据本发明，冷却装置首先构成为冷却体，其中，至少一种发光物质热连接在所述冷却体上。在此，冷却体是一种用于由具有高导热性的、即液体的材料通过利用相变将积累的热量运走并且随后散出到周围环境中的装置或电热转换器。优选的示例是铝制冷却体、液体冷却器、珀耳帖元件（paltier elements）或热管。通过将发光物质施加在冷却体上，能够确保出众的散热。由此，基本上才能够实现极高的亮度。为此，冷却体必须由不透明的材料制成，以便能够实现这样高的散热。因此，根据原理这需要与从US 2009/0284148A1中已知的结构完全不同的结构。因此，根据本发明，在根据本发明的光源单元中，发光物质从一侧被激发，并且在同一侧上发出有效辐射。

此外，本发明基于的认知是，在已知的光源单元中，在发光物质的一些部位上已经出现饱和效应，而在发光物质的其他部位上还留有明显的激发势能直至达到饱和。因此，当发光物质尽可能均匀地被激发时，能够在发光物质具有足够的冷却可能性的情况下获得尽可能高的平均亮度。根据本发明，这通过将光学元件构成为集成的光学元件，也就是说构成为造成在接收角内射入集成的光学元件中的辐射混合或均匀化的光学元件而实现。根据本发明，这如下实现，即在由至少一个激发辐射源射出的、在集成的光学元件的接收角范围中入射的辐射中的至少一部分，优选至少50%，从集成的光学元件中再次射出之前并且射到至少一种发光物质上之前，使其——也就是说所述辐射中的所述至少一部分——在集成的光学元件中经历至少一次内部反射，优选多次内部反射。

通过所述措施，在考虑整个发光物质面时，能够使发光物质的最大激发和最小激发之间的差最小化。因此，发光物质的直至饱和区域的激发是可能的。

由至少一种发光物质发出的辐射中的至少一部分射入集成的光学元件中，并且根据本发明，从集成的光学元件中作为有效辐射再次射出。通过集成的光学元件的这个双重利用，基本上可能的是，与在所述US2009/0284148A1中冷却装置构成为风扇不同，冷却装置当前能够构成为冷却体，特别是构成为不透明的冷却体。