CN106133596A - 光源设备和投影仪 - Google Patents

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Abstract

一种光源设备(1)，具有：光源(1a)；荧光体单元(1l)，该荧光体单元(11)设置有荧光体区域和反射区域，并且移动使得从光源(1a)出射的蓝色光顺序地照射到荧光体区域和反射区域；和二向色镜(1h)，该二向色镜(1h)将从光源(1a)出射的蓝色光的第一直线偏振光引导到荧光体单元(1l)，并且来自荧光体区域的荧光输入到该二向色镜(1h)上，并且来自反射区域的蓝色光输入到该二向色镜(1h)上。1/4波长板(1i)被设置在二向色镜(1h)和荧光体单元(1l)之间的光路上，并且偏振光分离元件(1f)被设置在二向色镜(1h)和光源(1a)之间的光路上。二向色镜(1h)被布置使得来自反射区域的蓝色光的中心光线的入射角大于45°。

Description

光源设备和投影仪
技术领域
本发明涉及一种包括荧光体的光源设备以及一种使用该光源设备的投影仪。
背景技术
专利文献1描述了使用荧光体作为光源的投影仪的光源设备。图1图示光源设备的构造。
参照图1，激发光源116包括多个蓝色激光二极管(LD)。从激发光源116输出的蓝色激发光被准直透镜阵列106转换成平行光束，并且随后进入二向色镜115。激发光源116被布置成使得输出光能够作为S偏振光进入二向色镜115。二向色镜115被布置成使得蓝色激发光的入射角能够为45°。
图2图示二向色镜115的光谱透射特性。竖直轴表示透射率，并且水平轴表示波长(nm)。实线表示关于S偏振光的光谱透射特性，并且虚线表示关于P偏振光的光谱透射特性。S偏振光的截止波长是456nm，并且P偏振光的截止波长是434nm。截止波长是具有50％的透射率的波长。
二向色镜115具有对于S偏振光透射456nm以上的光并且反射小于456nm的光的特性，并且具有对于P偏振光透射434nm以上的光并且反射小于434nmnm的光的特性。例如，蓝色激发光的波长是445nm。来自激发光源116的蓝色激发光(S偏振光)被二向色镜115反射。
被二向色镜115反射的蓝色激发光(S偏振光)通过1/4波长板108从而被转换成圆偏振光。通过1/4波长板108的蓝色激发光(圆偏振光)被聚光透镜109会聚到荧光体层103上。
荧光体层103形成在其上形成有二向色涂层(dichroic coating)的基板上。基板在周向方向上被划分为第一至第三部分，并且荧光体层103包括形成在第一部分中的红色荧光体区域和形成在第二部分中的绿色荧光体区域。第三部分被施加反射涂层。通过旋转基板使蓝色激发光(圆偏振光)顺序地照射第一至第三部分。
在第一部分中，被蓝色激发光激发的荧光体出射红色荧光。在第二部分中，被蓝色激发光激发的荧光体出射绿色荧光。在第三部分中，蓝色激发光(圆偏振光)在反射涂层表面上被反射。
来自第一部分的红色荧光、来自第二部分的绿色荧光和在第三部分的反射涂层表面上反射的蓝色光(圆偏振光)顺序地通过聚光透镜109和1/4波长板108。这里，来自第三部分的蓝色光(圆偏振光)在其通过1/4波长板108后被转换为P偏振光。红色荧光、绿色荧光和蓝色光(P偏振光)分别地通过二向色镜115。通过二向色镜115的红色荧光、绿色荧光和蓝色光(P偏振光)是光源设备的输出光。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP2012-108486A
发明内容
由于个体差异，所以存在LD的发光波长的变化。此外，由于LD发光波长也依赖于温度变化，所以当考虑此温度依赖性时，LD发光波长的变化会更大。因此，在专利文献1描述的光源设备中，依赖于用作激发光光源的LD，可能难以通过二向色镜115从第三部分偏振和分离激发光(S偏振光)或蓝色光(P偏振光)，因此造成光源设备的光输出强度的下降。在下文中，将具体地描述此问题。
通常，由个体差异造成的LD的发光波长的变化范围在发光光谱的峰值波长中是约15nm，并且在发光光谱的半值范围中是约30nm。这里，发光光谱的半值范围的变化的范围表示：当由波长X1和X2(>X1)表示半值宽度时，在具有最长峰值波长的LD的发光光谱的半值宽度的波长X2和具有最短峰值波长的LD的发光光谱的半值宽度的波长X1之间的差。例如，设计成使得发光光谱的峰值波长能够为445nm的LD的发光波长的变化范围在发光光谱的半值范围中是约430nm到460nm。
另一方面，根据图2中图示的二向色镜115的光谱透射特性，在从作为P偏振光的截止波长的434nm到作为S偏振光的截止波长的456nm的波长区域中，S偏振光和P偏振光能够分离。其中允许这种偏振光分离的波长区域被包括在前述LD的发光波长的变化的范围430nm至460nm中。相应地，依赖于用作激发光源的LD，发光光谱的半值范围的波长X1或X2可以等于或小于作为P偏振光的截止波长的434nm或等于或大于作为S偏振光的截止波长的456nm。
例如，当使用其中发光光谱的波长X1或X2超过456nm的LD时，来自LD的激发光透射通过二向色镜115。在此情况中，不能够用激发光照射第一至第三部分。
例如，当使用其中发光光谱的波长X1或X2小于434nm的LD时，能够用激发光照射第一至第三部分。然而，由于其被二向色镜115反射，所以来自第三部分的蓝色光(P偏振光)不能够用作光源设备的输出光。
本发明的目的是提供能够降低LD的发光波长的变化的影响的光源设备和使用该光源设备的投影仪。
为了实现目的，根据本发明的方面，提供光源设备，包括：光源，该光源出射具有在蓝色波长区域中的峰值波长的蓝色光；偏振光分离元件，该偏振光分离元件被设置为反射或透射第一直线偏振光，偏振光分离元件反射或透射蓝色光的第一直线偏振光；二向色镜，该二向色镜被设置为反射或透射第一直线偏振光，二向色镜反射或透射来自偏振光分离元件的反射光或透射光；荧光体单元，该荧光体单元包括其中设置荧光体的荧光体区域和其中反射入射光的反射区域，该荧光体单元是可移动的，使得来自二向色镜的反射光或透射光顺序地照射到荧光体区域和反射区域；和1/4波长板，该1/4波长板被设置在二向色镜和荧光体单元之间的光路上，其中，布置二向色镜使得在反射区域中反射的蓝色光的中心光线的入射角大于45°。
根据本发明的另一方面，提供投影仪，包括：前述光源设备；显示元件，该显示元件空间地调制从光源设备输出的光以形成图像；和投射光学系统，该投射光学系统放大并且投射由显示元件形成的图像。
附图说明
图1是图示专利文献1中描述的光源设备的构造的示意图。
图2是图示图1中图示的光源设备的二向色镜的光谱透射特性的特性图。
图3是图示根据本发明的第一示例性实施例的光源设备的构造的示意图。
图4是图示在图3中图示的光源设备中使用的荧光体轮的示例的示意图。
图5是图示在图3中图示的光源设备中使用的颜色轮的示例的示意图。
图6是图示在图3中图示的光源设备的二向色镜的光谱透射特性的特性图。
图7是图示根据比较例的二向色镜的光谱透射特性的特性图。
图8是图示包括本发明的光源设备的投影仪的示例的示意图。
附图标记
1a 光源
1b准直透镜
1c至1e、1j、1k、1m 透镜
1f 偏振光分离元件
1g 漫射板
1h 二向色镜
1i 1/4波长板
1l 荧光体单元
1n 颜色过滤器单元
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的示例性实施例。
(第一示例性实施例)
图3图示出根据本发明的第一示例性实施例的光源设备的构造。
参照图3，光源设备1包括光源1a、准直透镜1b、透镜1c至1e、1j、1k、和1m、偏振光分离元件1f、漫射板1g、二向色镜1h、1/4波长板1i、荧光体单元1l和颜色过滤器单元1n。
光源1a包括蓝色激光二极管(LD，激光二极管)，该蓝色激光二极管用于输出具有在蓝色波长区域中的峰值波长的蓝色光。例如，光源1a包括被布置在6×4的矩阵中的蓝色LD。然而，蓝色LD的数目不限于24。可以随需要增加/减少蓝色LD的数目。
准直透镜1b为每个蓝色LD设置，并且将从蓝色LD输出的蓝色光转换成平行光束。
透镜1c至1e将从光源1a经由准直透镜1b进行入射的每个蓝色光(入射光束)转换成其中光束直径减小的平行光束。通过将输出光束的直径设定为小于入射光束的直径，能够减小在透镜1c至1e之后布置的构件的尺寸。这里，使用三个透镜1c至1e。然而，透镜的数目不限于3个。透镜的数目可以随需要增加或减少。
从透镜1c至1e出射的蓝色光经由偏振光分离元件1f进入二向色镜1h。漫射板1g被布置在偏振光分离元件1f和二向色镜1h之间的光路上。漫射板1g漫射来自偏振光分离元件1f的蓝色光。例如，漫射角为3°。这里，漫射角是形成在通过光束的中心的光线(中心光线)和通过光束的最外侧的光线之间的角度。
偏振光分离元件1f具有分离S偏振光和P偏振光的特性。这里，偏振光分离元件1f具有反射S偏振光并且透射P偏振光的特性。光源1a被布置成使得其输出光(蓝色光)能够作为S偏振光进入分离元件1f。偏振板或二向色镜能够用于偏振光分离元件1f。
由偏振光分离元件1f反射的蓝色光(S偏振光)进入二向色镜1h。二向色镜1h关于作为S偏振光进行入射的光具有以下特性：其中波长等于或长于第一波长的光透射并且其中波长短于第一波长的光被反射，所述第一波长长于光源1a的波长(蓝色光的波长)。此外，二向色镜1h关于作为P偏振光进行入射的光具有以下特性：其中波长等于或长于第二波长的光透射并且其中波长短于第二波长的光被反射，所述第二波长短于光源1a的波长(蓝色光的波长)。具有这种特性的二向色镜1h能够由电介质多层膜实现。
二向色镜1h将来自偏振光分离元件1f的蓝色光(S偏振光)引导至荧光体单元1l。1/4波长板1i和透镜1j和lk被布置在二向色镜1h和荧光体单元1l之间的光路上。
荧光体单元1l包括荧光体轮和驱动单元，在荧光体轮中，荧光体区域具有被激发光激发从而出射荧光的荧光体，并且反射区域被顺序地布置在周向方向上，驱动单元(马达)用于旋转荧光体轮。
图4图示荧光体轮的示例。参照图2，荧光体轮具有黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B。形成黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B以便在周向方向上排列(array)。
反射区域10B反射来自光源1a的蓝色光。黄色荧光体区域10Y包括被激发光激发从而出射黄色荧光的荧光体。绿色荧光体区域10G包括被激发光激发从而出射绿色荧光的荧光体。黄色荧光体和绿色荧光体两者都能够被来自光源1a的蓝色光激发。注意，黄色荧光包括波长范围从绿色到红色的光。
根据包括在来自光源设备1的输出光中的黄色光、红色光、绿色光和蓝色光中的每个的光强度的平衡，适当地设定黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B中的每个在周向方向上的面积比(在周向方向上的分割比)。
来自分光镜lh的蓝色光(S偏振光)通过1/4波长板1i从而被转换成圆偏振光。透镜1j和1k将通过1/4波长板1i的蓝色光(圆偏振光)会聚在荧光体单元1l的荧光体轮上。
当旋转荧光体轮时，来自透镜1k的蓝色光(圆偏振光)顺序地照射到黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B。在黄色荧光体区域10Y中，被蓝色光激发的黄色荧光体出射黄色荧光。在绿色荧光体区域10G中，被蓝色光激发的绿色荧光体出射绿色荧光。在反射区域10B中，来自透镜1k的蓝色光被朝向透镜1k反射。
来自黄色荧光体区域10Y的黄色荧光(非偏振光)、来自绿色荧光体区域10G的绿色荧光(非偏振光)和来自反射区域10B的蓝色光(圆偏振光)分别顺序地通过透镜1k、透镜1j和1/4波长板1i从而进入二向色镜1h。这里，来自反射区域10B的蓝色光(圆偏振光)通过1/4波长板1i从而转换成P偏振光。此蓝色光(P偏振光)进入二向色镜1h。
通过1/4波长板1i的黄色荧光(非偏振光)、绿色荧光(非偏振光)和蓝色光(P偏振光)通过二向色镜1h。通过二向色镜1h的黄色荧光、绿色荧光和蓝色光被透镜1m会聚。
颜色过滤器单元1n包括颜色轮。此颜色轮被布置为相比透镜1m的焦点位置更接近透镜1m侧。
图5图示颜色轮的示例。参照图5，颜色轮具有黄色透射过滤器11Y、红色透射过滤器11R、绿色透射过滤器11G和漫射板11B。形成黄色透射过滤器11Y、红色透射过滤器11R、绿色透射过滤器11G和漫射板11B以便在周向方向上排列。
黄色透射过滤器11Y的区域和红色透射过滤器11R的区域与图4中所图示的荧光体轮的黄色荧光体区域10Y对应，并且绿色透射过滤器11G和漫射板11B分别与图4中所图示的荧光体轮的绿色荧光体区域10G和反射区域10B对应。黄色透射过滤器11Y、红色透射过滤器11R、绿色透射过滤器11G和漫射板11B在周向方向上的面积比与图4中图示的荧光体轮的分别对应的区域的面积比类似。
根据在包括在来自光源设备1的输出光中的黄色光、红色光、绿色光和蓝色光之中的光强度平衡，适当地设定黄色透射过滤器11Y、红色透射过滤器11R在周向方向上的面积比。
颜色过滤器单元1n和荧光体单元1l被构造成彼此同步旋转。来自黄色荧光体区域110Y的黄色荧光包括黄色成分的光以及红色成分的光，黄色成分的光透射通过黄色透射过滤器11Y，并且红色成分的光透射通过红色透射过滤器11R。
来自绿色荧光体区域10G的绿色荧光透射通过绿色透射过滤器11G。来自反射区域10B的蓝色光通过漫射板11B。蓝色光的漫射光从漫射板11B出射。例如，约10°的漫射角能够随需要适当地改变。
通过颜色过滤器单元1n的黄色光、红色光、绿色光和蓝色光是从光源设备1输出的光。
根据实施例，采用依赖于二向色镜1h的入射角并且二向色镜1h被布置成使得来自反射区域10B的蓝色光的中心光线的入射角θ大于45°。结果，其中能够分离S偏振光和P偏振光的波长区域变宽。例如，二向色镜1h被布置成使得入射角θ能为55°。因此，减小由个体差异或温度依赖性造成的LD的发光波长的变化的影响。注意，入射角是形成在入射光线和设定在入射点处的法线之间的角度。
图6图示当来自反射区域10B的蓝色光的中心光线的入射角θ为55°时的二向色镜1h的光谱透射特性。在图6中，竖直轴表示透射率，并且水平轴表示波长(nm)。虚线表示对于P偏振光的特性，并且实线表示对于S偏振光的特性。
来自反射区域10B的蓝色光是漫射光，其漫射角是3°。相应地，当中心光线的入射角θ为55°时，在二向色镜1h上进行入射的蓝色漫射光的入射角度范围为52°至58°。在图6中，分别图示入射角为52°、55°和58°的特性。
截止波长被定义为透射率为50％的波长。在55°的入射角的特性中，对于P偏振光的截止波长是429nm，并且对于S偏振光的截止波长是470nm。在此情况中，二向色镜1h通常透射波长等于或大于429nm的P偏振光，同时通常反射波长短于429nm的P偏振光。此外，二向色镜1h通常透射波长等于或大于470nm的S偏振光，同时通常反射波长短于470nm的S偏振光。
在52°的入射角的特性中，对于P偏振光的截止波长是435nm，并且对于S偏振光的截止波长是473nm。在此情况中，二向色镜1h通常透射波长等于或大于435nm的P偏振光，同时通常反射波长短于435nm的P偏振光。此外，二向色镜1h通常透射波长等于或大于473nm的S偏振光，同时通常反射波长短于473nm的S偏振光。
在58°的入射角的特性中，对于P偏振光的截止波长是423nm，并且对于S偏振光的截止波长是467nm。在此情况中，二向色镜1h通常透射波长等于或大于423nm的P偏振光，同时通常反射波长短于423nm的P偏振光。此外，二向色镜1h通常透射波长等于或大于467nm的S偏振光，同时通常反射波长短于467nm的S偏振光。
根据图6中图示的光谱透射特性，在从52°入射角的特性中的P偏振光的截止波长435nm到58°入射角的特性中的S偏振光的截止波长467m的波长区域中，对于蓝色漫射光，S偏振光和P偏振光能够被确实地分离。换言之，允许偏振光分离的波长区域是435nm至467nm，并且在上限和下限之间的差是32nm。此差宽于30nm，30nm是在LD的发光波长的变化的范围的上限和下限之间的差。因此，当LD发光光谱的峰值波长被设计为在允许偏振光分离的波长区域的中心的波长附近时，能够降低LD的发光波长的变化的影响。
例如，被设计成使得发光光谱的峰值波长能够是450nm的LD的发光波长的变化范围是约435nm至465nm，这在允许偏振光分离的波长区域中。相应地，能够减小LD的发光波长的变化的影响。
图7图示作为比较例的当中心光线的入射角是45°时的二向色镜的光谱透射特性。在图7中，竖直轴表示透射率，并且水平轴表示波长(nm)。虚线表示对于P偏振光的特性，并且实线表示对于S偏振光的特性。如在图6中所图示的情况中，3°的漫射角的蓝色漫射光进入二向色镜。蓝色漫射光的入射角范围是42°至48°。在图7中，分别图示入射角为42°、45°和48°的特性。
在45°的入射角的特性中，对于P偏振光的截止波长是437nm，并且对于S偏振光的截止波长是465nm。在此情况中，二向色镜1h通常透射波长等于或大于437nm的P偏振光，同时通常反射波长短于437nm的P偏振光。此外，二向色镜1h通常透射波长等于或大于465nm的S偏振光，同时通常反射波长短于465nm的S偏振光。
在42°的入射角的特性中，对于P偏振光的截止波长是443nm，并且对于S偏振光的截止波长是468nm。在此情况中，二向色镜1h通常透射波长等于或大于443nm的P偏振光，同时通常反射波长短于443nm的P偏振光。此外，二向色镜1h通常透射波长等于或大于468nm的S偏振光，同时通常反射波长短于468nm的S偏振光。
在48°的入射角的特性中，对于P偏振光的截止波长是431nm，并且对于S偏振光的截止波长是462nm。在此情况中，二向色镜1h通常透射波长等于或大于431nm的P偏振光，同时通常反射波长短于431nm的P偏振光。此外，二向色镜1h通常透射波长等于或大于462nm的S偏振光，同时通常反射波长短于462nm的S偏振光。
根据图7中图示的比较例的光谱透射特性，在从42°入射角的特性中的P偏振光的截止波长443nm到48°入射角的特性中的S偏振光的截止波长462nm的波长区域中，S偏振光和P偏振光能够被分离成蓝色漫射光。然而，在允许偏振光分离的波长区域443nm至462nm的上限和下限之间的差19nm。这个差窄于30nm，30mm是在LD的发光波长的变化的范围的上限和下限之间的差。因此，不可能避免LD的发光波长的变化的影响。
如上所描述，根据实施例，通过布置二向色镜1h使得来自反射区域10B的蓝色光的中心光线的入射角θ能够大于45°，具体地55°，能够减小LD的发光波长的变化的影响
然而，二向色镜1h的透射率根据入射角θ的增加而减小。例如，在图7中图示的光谱透射特性中，在允许偏振光分离的波长区域中的P偏振光的透射率大致是100％，在图6中图示的光谱透射特性中，在允许偏振光分离的波长区域中的P偏振光的透射率是95％。相应地，来自反射区域10B的蓝色光(P偏振光)的一部分被二向色镜1h反射。
当由二向色镜1h反射的蓝色光(P偏振光)返回到光源1a时，LD振荡操作变得不稳定，并且结果，LD的输出被减小。特别的，当存在反射区域10B和光源1a(LD的发光点)之间的成像关系时，来自反射区域10B的蓝色光返回光源1a的发光点，因此使减小LD输出的问题更加显著。
根据实施例，为了消除从二向色镜1h返回到光源1a侧的蓝色光，将偏振光分离元件1f布置在二向色镜1h和光源1a之间的光路上。由二向色镜1h反射的蓝色光(P偏振光)透射通过偏振光分离元件1f。透射通过偏振光分离元件1f的蓝色光(P偏振光)在与光源1a的方向不同的方向上行进，不返回光源1a的发光点。结果，LD的振荡操作不会变得不稳定。
从前述显而易见，根据实施例的光源设备，能够减小由个体差异或温度依赖性造成的LD的发光波长的变化的影响，并且能够防止由返回的光造成的光源输出的减小。
注意，来自反射区域10B的蓝色光的中心光线的入射角θ不限于55°。当入射角θ大于45°时，能够变宽其中S偏振光和P偏振光能够分离的波长区域，并且结果，能够降低由个体差异或温度依赖性造成的LD的发光波长的变化的影响。
然而，当入射角θ大于45°并且小于55°时，允许二向色镜1h的偏振光分离的波长区域的一部分可以与LD的发光波长的可变范围重叠。
例如，当允许偏振光分离的波长区域的上限侧与LD的LD发光波长的可变范围重叠时，依赖于用作光源1a的LD，来自LD的激发光(S偏振光)的一部分透射通过二向色镜1h，因此使照射到荧光体单元1l的激发光的强度减小。在此情况中，从颜色过滤器单元1n出射的黄色光、红色光、绿色光和蓝色光全部在光强度方面减小。
另一方面，当允许偏振光分离的波长区域的下限侧与LD的发光波长的可变范围重叠时，取决于用作光源1a的LD，来自荧光体单元1l的反射区域10B的蓝色光(P偏振光)的一部分被二向色镜1h反射到光源1a侧。在此情况中，在从颜色过滤器单元1n出射的黄色光、红色光、绿色光和蓝色光中，蓝色光的光强度降低。在此情况中对于投射图像的照度的影响充分小于前述允许偏振光分离的波长区域的上限侧与LD的发光波长的可变范围重叠的情况中对于投射图像的照度的影响。
因此，当入射角θ大于45°并且小于55°时，期望的是，将允许偏振光分离的波长区域的上限波长设定为长于LD的发光波长的可变范围的上限波长。
更期望的是，将允许偏振光分离的波长区域的上限波长设定为长于LD的发光波长的可变范围的上限波长，并且将允许偏振光分离的波长区域的下限波长设定为短于LD的发光波长的可变范围的下限波长。例如，由于在LD的发光波长的可变范围的上限和下限之间的差是30nm，所以将在S偏振光的光谱透射特性中的截止波长和P偏振光的光谱透射特性中的截止波长之间的差设定为至少30nm。相应地，能够确实减小LD的发光波长的变化的影响。
入射角θ的增加可以减少允许二向色镜1h的偏振光分离的波长区域中的P偏振光的透射率，因此使光源设备1的输出光强度降低。此外，入射角θ的增加可以增加二向色镜1h的尺寸和成本并且扩大光源设备。
具体地，来自光源1a的蓝色光以及来自荧光体轮的荧光和蓝色光全部作为平行光束进入二向色镜1h。在此情况中，当入射角θ增加时，二向色镜1h的光入射区域变宽。更宽的光入射区域需要增加二向色镜1h的尺寸，因此增加了二向色镜1h自身的成本。
反过来，较大尺寸的二向色镜1h需要增加1/4波长板1i和透镜1m之间的空间，从而导致光源设备1的扩大。
此外，由于形成在来自荧光体轮的蓝色光的光轴和二向色镜1h之间的角度较小，所以在1/4波长板1i和透镜1m之间的空间较大。由于形成在来自荧光体轮的蓝色光的光轴和二向色镜1h之间的角度随着入射角θ变得更大而变得更小，所以在1/4波长板1i和透镜1m之间的空间增加，因此扩大了光源设备1。
鉴于上面描述的分别的问题，期望的是，将入射角θ设定在50°至60°的范围内。
此外，当使用3°的漫射角度的漫射板1g时，期望的是，将入射角θ设定为55°。在此情况中，确实能够减小LD的发光波长的变化的影响，并且能够减小二向色镜1h的尺寸和成本的增加以及光源设备的尺寸和成本的增加。
(投影仪)
图8图示包括图3中图示的光源设备1的投影仪的构造。
参照图8，投影仪包括光源设备1、照明光学系统2、投影光学系统3和显示元件4。
照明光学系统2将光源设备1的输出光引导至显示元件4，并且将矩形并且均匀的光供给至显示元件4。照明光学系统2包括光通道2a、透镜2b、2c和2e以及镜子2d。
光通道2a具有长方体形状，光源设备1的输出光从一端进入内部，并且入射光传播通过内部从而从另一端离开。光通道2a的一端的表面(入射表面)被布置在图3中图示的光源设备1的透镜1m的焦点位置处。存在荧光体单元1l的荧光体轮的照射表面和光通道2a的入射表面之间成像关系。
从光通道2a的另一端输出的光经由透镜2b和2c、镜子2d和透镜2e照射到显示元件4。透镜2b、2c和2e是聚光透镜
显示元件4根据形成图像的视频信号空间地调制来自照明光学系统2的光束。例如，显示元件4是数字微镜设备(DMD)。DMD具有多个微镜，每个微镜被构造成根据驱动电压改变角度，并且反射角在当供给指示接通状态的驱动电压时和当供给指示断开状态的驱动电压时之间是不同的。通过根据视频信号使每一个微镜经受接通-断开控制，入射光束被空间地调制从而形成图像。注意，除DMD之外，液晶面板等还能够用于显示元件4。
投射光学系统3将由显示元件4形成的图像放大并且投射到投射表面上。只要能够将图像在其上投射，则能够使用任何投射表面诸如屏幕或墙壁。
(第二示例性实施例)
将描述根据本发明的第二示例性实施例的光源设备。
根据此实施例的光源设备以以下方式构造：颠倒在图3中图示的光源设备1中的S偏振光和P偏振光之间的关系。具体地，维持在图3中图示的偏振光分离元件1f、漫射板1g、二向色镜1h、透镜1m和颜色过滤器单元1n的布置。光源1a、准直透镜1b和透镜1c至1e被布置为与偏振光分离元件1f的漫射板1g侧相反。1/4波长板1、透镜1j和1k以及荧光体单元1l被布置为与二向色镜1h的偏振光分离元件1f侧相反。
偏振光分离元件1f具有反射S偏振光并且透射P偏振光的特性。光源1a被布置成使得其输出光能够作为P偏振光进入偏振光分离元件1f。
来自光源1a的蓝色光(P偏振光)经由准直透镜1b和透镜1c至1e进入偏振光分离元件1f。蓝色光(偏振光)透射通过偏振光分离元件1f从而经由漫射板1g进入二向色镜1h。
二向色镜1h关于作为P偏振光进行入射的光具有以下第一特性：其中波长等于或短于第一波长的光透射并且其中波长长于第一波长的光被反射，所述第一波长长于蓝色光的波长。此外，二向色镜1h关于作为S偏振光进行入射的光具有以下第二特性：其中波长等于或短于第二波长的光透射并且其中波长长于第二波长的光被反射，所述第二波长短于蓝色光的波长。这里，第一波长是第一特性中的截止波长，并且第二波长是第二特性中的截止波长。具有这种特性的二向色镜1h能够由电介质多层膜实现。
来自偏振光分离元件1f的蓝色光(P偏振光)透射通过二向色镜1h，以经由1/4波长板1i和透镜1j和1k照射到荧光体单元1l上。蓝色光(P偏振光)通过1/4波长板1i从而被转换成圆偏振光。蓝色光(圆偏振光)顺序地照射到黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B。
在黄色荧光体区域10Y中，被蓝色光激发的黄色荧光体出射黄色荧光。在绿色荧光体区域10G中，被蓝色光激发的绿色荧光体出射绿色荧光。在反射区域10B中，来自透镜1k的蓝色光被朝向透镜1k反射。
来自黄色荧光体区域10Y的黄色荧光(非偏振光)、来自绿色荧光体区域10G的绿色荧光(非偏振光)和来自反射区域10B的蓝色光(圆偏振光)分别顺序地通过透镜1k、透镜1j和1/4波长板1i从而进入二向色镜1h。这里，来自反射区域10B的蓝色光(圆偏振光)通过1/4波长板1i从而被转换为S偏振光。此蓝色光(S偏振光)进入二向色镜1h。
通过1/4波长板1i的黄色荧光(非偏振光)、绿色荧光(非偏振光)和蓝色光(P偏振光)被二向色镜1h反射。被二向色镜1h反射的黄色荧光、绿色荧光和蓝色光经由透镜1m进入颜色过滤器单元1n的颜色轮。
根据实施例，如在第一示例性实施例的情况中，二向色镜1h被布置成使得来自反射区域10B的蓝色光的中心光线的入射角能够大于45°，并且从二向色镜1h返回到光源1a侧的蓝色光(S偏振光)被偏振光分离元件1f消除。因此，提供了与第一示例性实施例的操作效果相同的操作效果。
在此实施例中，能够应用在第一示例性实施例中描述的修改或入射角的所期望的范围。
此外，实施例的光源设备能够被应用到图8中图示的投影仪。具体地，在图8中图示的投影仪中，光源设备1被此实施例的光源设备替换。
根据上面描述的各个实施例的光源设备和投影仪仅是本发明的示例，并且其构造和操作能够随时机需要而改变。
例如，在第一示例性实施例中，可以省略颜色过滤器单元1n，在图4中图示的荧光体单元1l的荧光体轮中，漫射层可以被设置在反射区域10B上，并且部分或全部黄色荧光体区域10Y可以被红色荧光体区域替换。此修改也能够被应用到第二示例性实施例。
本发明能够采用下面的补充注释中描述的构造，然而，本发明不限于这些构造。
[补充注释1]
一种光源设备，包括：
光源，所述光源出射具有在蓝色波长区域中的峰值波长的蓝色光；
偏振光分离元件，所述偏振光分离元件被设置为反射或透射第一直线偏振光，所述偏振光分离元件反射或透射所述蓝色光的第一直线偏振光；
二向色镜，所述二向色镜被设置为反射或透射所述第一直线偏振光，所述二向色镜反射或透射来自所述偏振光分离元件的反射光或透射光；
荧光体单元，所述荧光体单元包括其中设置荧光体的荧光体区域和反射入射光的反射区域，所述荧光体单元是可移动的，使得来自所述二向色镜的反射光或透射光顺序地照射到所述荧光体区域和所述反射区域；和
1/4波长板，所述1/4波长板被设置在所述二向色镜和所述荧光体单元之间的光路上，
其中，所述二向色镜被布置成使得在所述反射区域中反射的蓝色光的中心光线的入射角大于45°。
[补充注释2]
根据补充注释1所述的光源设备，其中，所述二向色镜关于所述第一直线偏振光具有以下第一特性，其中波长等于或长于第一波长的光透射并且波长短于所述第一波长的光被反射，所述第一波长长于所述蓝色光的波长；并且所述二向色镜关于与所述第一直线偏振光垂直的第二直线偏振光具有以下第二特性：其中波长等于或长于第二波长的光透射并且波长短于所述第二波长的光被反射，所述第二波长短于所述蓝色光的波长，所述二向色镜将从所述反射区域经由所述1/4波长板进行入射的所述第二直线偏振光的一部分反射到所述偏振光分离元件侧，
其中所述偏振光分离元件具有以下特性：其中所述第一直线偏振光被反射并且所述第二直线偏振光透射，所述偏振光分离元件透射来自所述二向色镜的所述第二直线偏振光。
[补充注释3]
根据补充注释2所述的光源设备，其中，所述二向色镜被构造成使得在所述第一波长和所述第二波长之间的差大于30nm。
[补充注释4]
根据补充注释1所述的光源设备，其中，所述二向色镜关于所述第一直线偏振光具有以下第一特性，其中波长等于或短于第一波长的光透射并且波长长于所述第一波长的光被反射，所述第一波长长于所述蓝色光的波长；并且所述二向色镜关于与所述第一直线偏振光垂直的第二直线偏振光具有以下第二特性：其中波长等于或短于第二波长的光透射并且波长长于所述第二波长的光被反射，所述第二波长短于所述蓝色光的波长，所述二向色镜将从所述反射区域经由所述1/4波长板进行入射的所述第二直线偏振光的一部分透射到所述偏振光分离元件侧，
其中所述偏振光分离元件具有以下特性：其中所述第一直线偏振光透射并且所述第二直线偏振光被反射，所述偏振光分离元件反射来自所述二向色镜的所述第二直线偏振光。
[补充注释5]
根据补充注释4所述的光源设备，其中，所述二向色镜被构造成使得在所述第一波长和所述第二波长之间的差大于30nm。
[补充注释6]
根据补充注释1至5中的任一项所述的光源设备，其中，所述二向色镜被布置成使得所述蓝色光的中心光线的入射角度为50°至60°。
[补充注释7]
根据补充注释1至6中的任一项所述的光源设备，进一步包括漫射板，所述漫射板设置在所述二向色镜和所述偏振光分离元件之间的光路上并且漫射入射光，
其中，所述漫射板的漫射角是3°，并且所述二向色镜被布置成使得所述蓝色光的中心光线的入射角是55°。
[补充注释8]
根据补充注释1至7中的任一项所述的光源设备，进一步包括颜色过滤器单元，所述颜色过滤器单元包括黄色透射过滤器、红色透射过滤器、绿色透射过滤器和漫射区域，所述颜色过滤器单元是可移动的，使得来自所述荧光体单元的光经由所述二向色镜顺序地进入所述黄色透射过滤器、所述红色透射过滤器、所述绿色透射过滤器和所述漫射区域。
其中，所述荧光体区域包括其中设置出射黄色荧光的荧光体的黄色荧光体区域和其中设置出射绿色荧光的荧光体的绿色荧光体区域，
其中，来自所述黄色荧光体区域的黄色荧光顺序地进入所述黄色透射过滤器和所述红色透射过滤器，来自所述绿色荧光体区域的绿色荧光进入所述绿色透射过滤器，并且来自所述反射区域的蓝色光进入所述漫射区域。
[补充注释9]
一种投影仪，包括：
根据补充注释1至8中的任一项所述的光源设备；
显示元件，所述显示元件空间地调制从所述光源设备输出的光以形成图像；和
投射光学系统，所述投射光学系统放大和投射由所述显示元件形成的图像。

Claims (9)

1.一种光源设备，包括：
光源，所述光源出射具有在蓝色波长区域中的峰值波长的蓝色光；
偏振光分离元件，所述偏振光分离元件被设置为反射或透射第一直线偏振光，所述偏振光分离元件反射或透射所述蓝色光的第一直线偏振光；
二向色镜，所述二向色镜被设置为反射或透射所述第一直线偏振光，所述二向色镜反射或透射来自所述偏振光分离元件的反射光或透射光；
荧光体单元，所述荧光体单元包括其中设置荧光体的荧光体区域和其中反射入射光的反射区域，所述荧光体单元是可移动的，使得来自所述二向色镜的反射光或透射光顺序地照射到所述荧光体区域和所述反射区域；和
1/4波长板，所述1/4波长板被设置在所述二向色镜和所述荧光体单元之间的光路上，
其中所述二向色镜被布置成使得在所述反射区域中被反射的所述蓝色光的中心光线的入射角大于45°。
2.根据权利要求1所述的光源设备，其中，所述二向色镜关于所述第一直线偏振光具有以下第一特性：其中波长等于或长于第一波长的光透射并且其中波长短于所述第一波长的光被反射，所述第一波长长于所述蓝色光的波长；并且所述二向色镜关于与所述第一直线偏振光垂直的第二直线偏振光具有以下第二特性：其中波长等于或长于第二波长的光透射并且其中波长短于所述第二波长的光被反射，所述第二波长短于所述蓝色光的波长，所述二向色镜将从所述反射区域经由所述1/4波长板进行入射的所述第二直线偏振光的一部分反射到所述偏振光分离元件侧，
其中，所述偏振光分离元件具有以下特性：其中所述第一直线偏振光被反射并且所述第二直线偏振光透射，所述偏振光分离元件透射来自所述二向色镜的所述第二直线偏振光。
3.根据权利要求2所述的光源设备，其中，所述二向色镜被构造成使得在所述第一波长和所述第二波长之间的差大于30nm。
4.根据权利要求1所述的光源设备，其中，所述二向色镜关于所述第一直线偏振光具有以下第一特性，其中波长等于或短于第一波长的光透射并且其中波长长于所述第一波长的光被反射，所述第一波长长于所述蓝色光的波长；并且所述二向色镜关于与所述第一直线偏振光垂直的第二直线偏振光具有以下第二特性：其中波长等于或短于第二波长的光透射并且其中波长长于所述第二波长的光被反射，所述第二波长短于所述蓝色光的波长，所述二向色镜将从所述反射区域经由所述1/4波长板进行入射的所述第二直线偏振光的一部分透射到所述偏振光分离元件侧，
其中，所述偏振光分离元件具有以下特性：其中所述第一直线偏振光透射并且所述第二直线偏振光被反射，所述偏振光分离元件反射来自所述二向色镜的所述第二直线偏振光。
5.根据权利要求4所述的光源设备，其中，所述二向色镜被构造成使得在所述第一波长和所述第二波长之间的差大于30nm。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光源设备，其中，所述二向色镜被布置成使得所述蓝色光的中心光线的入射角为50°至60°。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光源设备，进一步包括漫射板，所述漫射板被设置在所述二向色镜和所述偏振光分离元件之间的光路上并且漫射入射光，
其中，所述漫射板的漫射角是3°，并且所述二向色镜被布置成使得所述蓝色光的中心光线的入射角为55°。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的光源设备，进一步包括颜色过滤器单元，所述颜色过滤器单元包括黄色透射过滤器、红色透射过滤器、绿色透射过滤器和漫射区域，所述颜色过滤器单元是可移动的，使得来自所述荧光体单元的光经由所述二向色镜顺序地进入所述黄色透射过滤器、所述红色透射过滤器、所述绿色透射过滤器和所述漫射区域，
其中，所述荧光体区域包括其中设置出射黄色荧光的荧光体的黄色荧光体区域和其中设置出射绿色荧光的荧光体的绿色荧光体区域，
其中，来自所述黄色荧光体区域的黄色荧光顺序地进入所述黄色透射过滤器和所述红色透射过滤器，来自所述绿色荧光体区域的绿色荧光进入所述绿色透射过滤器，并且来自所述反射区域的蓝色光进入所述漫射区域。
9.一种投影仪，包括：
根据权利要求1至8中的任一项所述的光源设备；
显示元件，所述显示元件空间地调制从所述光源设备输出的光以形成图像；和
投射光学系统，所述投射光学系统放大和投射由所述显示元件形成的图像。
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