CN106873292B - 光源装置以及投影仪 - Google Patents

Abstract

提供光源装置以及投影仪，光源装置能够射出期望的光。该光源装置具有：固体光源；准直透镜，从固体光源射出的光线入射到该准直透镜；无焦光学系统，其包含会聚光学系统和平行化光学系统，透过准直透镜的光线入射到该无焦光学系统；透镜积分器，透过无焦光学系统的光线入射到该透镜积分器；偏振分离元件，透过透镜积分器的光线入射到该偏振分离元件；以及波长转换元件，由偏振分离元件从光线分离的第1偏振光成分入射到该波长转换元件。会聚光学系统和平行化光学系统中的至少一方包含由石英形成的透镜。

Description

光源装置以及投影仪

技术领域

本发明涉及光源装置以及投影仪。

背景技术

公知有通过从多个半导体激光器射出的光对荧光体进行激励、并利用从激励后的荧光体发出的荧光的光源装置以及使用了该光源装置的投影仪(例如，参照下述专利文献1)。

在该光源装置中，通过偏振分离镜对来自固体光源单元的射出光进行分离，将分离后一方的光作为激励光而向荧光体层引导，将分离后的另一方的光与从荧光体层得到的荧光合成而作为照明光。此外，通过设置于固体光源单元与偏振分离镜之间的光路上的相位差板对入射到偏振分离镜的光的偏振状态进行调整，由此，生成调整了色平衡后的期望的光。

专利文献1：日本特开2012-137744号公报

但是，在上述光源装置中，从固体光源单元射出的激励光入射到配置于偏振分离镜的前级的光学元件，由此，该光学元件发热并膨胀。于是，由于光弹性效应而在光学元件上产生双折射，激励光的偏振状态混乱。因此，无法通过偏振分离镜将来自固体光源单元的射出光以规定的比例分离，可能无法生成期望的光。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于提供一种能够射出期望的光的光源装置以及投影仪。

根据本发明的第1方式，提供一种光源装置，其中，该光源装置具有：固体光源；准直透镜，从所述固体光源射出的光线入射到该准直透镜；无焦光学系统，其包含会聚光学系统和平行化光学系统，透过所述准直透镜的所述光线入射到该无焦光学系统；透镜积分器，透过所述无焦光学系统的所述光线入射到该透镜积分器；偏振分离元件，透过所述透镜积分器的所述光线入射到该偏振分离元件；以及波长转换元件，由所述偏振分离元件从所述光线分离的第1偏振光成分入射到该波长转换元件，所述会聚光学系统和所述平行化光学系统中的至少一方包含由石英形成的透镜。

根据第1方式的光源装置，由于无焦光学系统包含由内部吸收以及热膨胀系数小的石英形成的透镜，因此，能够降低由通过无焦光学系统吸收光而产生的光弹性效应所导致的双折射的变化。因而，由于能够降低透过无焦光学系统的光的偏振状态的变化，因此，能够通过偏振分离元件分离出规定的量的第1偏振光成分。因此，容易得到期望的光。

在上述第1方式中，优选的是，所述会聚光学系统由非球面透镜构成，所述非球面透镜由热膨胀系数比所述石英大的玻璃材料形成，所述平行化光学系统由双凹透镜构成，所述双凹透镜由所述石英形成。

根据该结构，由于使被会聚并且光密度高的光透过、所以发热量大的平行化光学系统使用由石英形成的透镜，因此，能够高效地降低在无焦光学系统中产生的由光弹性效应导致的双折射的变化。

由于石英的折射率比较小，因此，由石英形成的透镜(石英透镜)不容易将光较大程度地折射。但是，在平行化光学系统中，作为石英透镜，采用能够在透镜两面折射光的双凹透镜，因此，能够使光良好地折射而平行化。而且，通过由非球面透镜构成的会聚光学系统，能够使得在透过无焦光学系统的光线中不容易产生像差。

在上述第1方式中，优选的是，所述会聚光学系统由2个球面透镜构成，所述2个球面透镜由所述石英形成，所述平行化光学系统由双凹透镜构成，所述双凹透镜由所述石英形成。

根据该结构，由于使被会聚并且光密度高的光透过、所以发热量大的平行化光学系统使用由石英形成的透镜，因此，能够降低在该平行化光学系统中产生的由于光弹性效应导致的双折射的变化。

此外，作为会聚光学系统，使用2个球面透镜，由此，与使用1个非球面透镜的情况相比，能够降低成本并且在透过无焦光学系统的光线中不容易产生像差。

由于石英的折射率比较小，因此，石英透镜不容易将光较大程度地折射，但双凹透镜在透镜两面使光折射，由此，能够将光良好平行化。

在上述第1方式中，优选的是，所述透镜积分器包含：第1透镜阵列；以及第2透镜阵列，其设置于所述第1透镜阵列的后级，由所述石英形成。

根据该结构，由石英形成由于使被会聚并且光密度高的光透过、所以发热量大的第2透镜阵列，因此，能够降低在透镜积分器中产生的由光弹性效应导致的双折射的变化。

在上述第1方式中，优选的是，所述准直透镜由所述石英形成。

根据该结构，能够降低在准直透镜中产生的由光弹性效应导致的双折射的变化。

在上述第1方式中，优选的是，该光源装置还具有缩小光学系统，该缩小光学系统使得由从多个所述固体光源射出、并透过多个所述准直透镜的多个所述光线组成的光线束的截面缩小，所述缩小光学系统包含由所述石英形成的光学元件。

根据该结构，能够降低在缩小光学系统的光学元件中产生的由光弹性效应导致的双折射的变化。

在上述第1方式中，优选的是，所述石英是合成石英。

根据该结构，由于使用纯度高的合成石英，因此，能够使热膨胀系数以及内部吸收率更小。因而，能够进一步降低无焦光学系统中的由光弹性效应导致的双折射的变化。

根据本发明的第2方式，提供一种投影仪，其中，该投影仪具有：上述第1方式的光源装置；光调制装置，其与图像信息对应地对来自所述光源装置的光进行调制，由此形成图像光；以及投影光学系统，其对所述图像光进行投影。

由于第2方式的投影仪具有上述第1方式的光源装置，因此，能够投影期望的色平衡的图像光。

附图说明

图1是示出第1实施方式的投影仪的概略结构的图。

图2是示出照明装置的概略结构的图。

图3是示出荧光发光元件的主要部分结构的图。

图4是示出第2实施方式的光源装置的概略结构的图。

图5是示出光源单元的概略结构的图。

图6是示出被缩小光学系统缩小后的缩小光线束的图。

图7是示出变形例的无焦光学系统的结构的图。

标号说明

BL：光线；K2、K3：光线束；1：投影仪；2A、70：光源装置；4R、4G、4B：光调制装置；6：投影光学系统；12、21a：半导体激光器(固体光源)；16：缩小光学系统；16A、16B、16C、16D：棱镜(光学元件)；22：准直光学系统；22a：准直透镜；23、123：无焦光学系统；23a：无焦透镜(非球面透镜)；23b：无焦透镜(双凹透镜)；23a1、23a2：无焦透镜(球面透镜)；24：均束器光学系统(透镜积分器)；35：偏振分束器；50A：偏振分离元件。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。并且，关于在以下的说明中所使用的附图，为了容易理解特征，有时简便地将作为特征的部分放大示出，各构成要素的尺寸比例等不一定与实际相同。

(第1实施方式)

首先，对本实施方式的投影仪的一例进行说明。图1是示出本实施方式的投影仪的概略结构的图。如图1所示，本实施方式的投影仪1是在屏幕SCR上显示彩色影像的投影型图像显示装置。投影仪1具有：照明装置2；分色光学系统3；光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B；合成光学系统5；以及投影光学系统6。

色分光学系统3将照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB。分色光学系统3大致具备：第1分色镜7a和第2分色镜7b；第1全反射镜8a、第2全反射镜8b和第3全反射镜8c；以及第1中继透镜9a和第2中继透镜9b。

第1分色镜7a将来自照明装置2的照明光WL分离为红色光LR和其他的光(绿色光LG以及蓝色光LB)。第1分色镜7a使被分离出的红色光LR透过，并且，反射其他光(绿色光LG和蓝色光LB)。另一方面，第2分色镜7b反射绿色光LG并且使蓝色光LB透过，由此，将其他的光分离为绿色光LG和蓝色光LB。

第1全反射镜8a配置在红色光LR的光路中，使透过第1分色镜7a的红色光LR朝向光调制装置4R反射。另一方面，第2全反射镜8b和第3全反射镜8c配置在蓝色光LB的光路中，将透过第2分色镜7b的蓝色光LB朝向光调制装置4B引导。绿色光LG从第2分色镜7b向光调制装置4G反射。

第1中继透镜9a和第2中继透镜9b配置在蓝色光LB的光路中的第2分色镜7b的光射出侧。第1中继透镜9a和第2中继透镜9b具有下述这样的功能：补偿由于蓝色光LB的光路长度比红色光LR、绿色光LG的光路长度长而导致的蓝色光LB的光损失。

光调制装置4R根据图像信息对红色光LR进行调制，形成与红色光LR对应的图像光。光调制装置4G根据图像信息对绿色光LG进行调制，形成与绿色光LG对应的图像光。光调制装置4B根据图像信息对蓝色光LB进行调制，形成与蓝色光LB对应的图像光。

光调制装置4R、光调制装置4G及光调制装置4B例如使用透过型的液晶面板。此外，在液晶面板的入射侧以及射出侧分别配置有偏振片(未图示。)。

此外，在光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B的入射侧分别配置有场透镜10R、场透镜10G、场透镜10B。场透镜10R、场透镜10G、场透镜10B将向各个光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B入射的红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB分别平行化。

来自光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B的图像光入射到合成光学系统5。合成光学系统5将分别与红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB对应的图像光合成，并将该合成后的图像光朝向投影光学系统6射出。合成光学系统5例如使用十字分色棱镜。

投影光学系统6由投影透镜组构成，将利用合成光学系统5合成后的图像光朝向屏幕SCR进行放大投影。由此，在屏幕SCR上显示放大后的彩色影像。

(照明装置)

接下来，对照明装置2的结构进行说明。图2是示出照明装置2的概略结构的图。如图2所示，照明装置2具有光源装置2A、积分光学系统29、偏振转换元件30以及重叠光学系统31。

光源装置2A具有：阵列光源21；准直光学系统22；无焦光学系统23；均束器光学系统24；包含偏振分离元件50A的光学元件25A；相位差板26；拾取光学系统27；以及荧光发光元件45。

阵列光源21、准直光学系统22、无焦光学系统23、均束器光学系统24以及光学元件25A配置于光轴ax1上。另一方面，荧光发光元件45、拾取光学系统27、相位差板26、光学元件25A、积分光学系统29、偏振转换元件30以及重叠光学系统31配置于光轴ax2上。光轴ax1与光轴ax2处于同一平面内，并且互相垂直。

阵列光源21具有排列有多个半导体激光器21a的结构。具体而言，多个半导体激光器21a在与光轴ax1垂直的面内排列为阵列状。作为第1波段的第1光，半导体激光器21a将例如在440～480nm的波长区域具有峰值波长的蓝色的光线BL作为激励光而射出。从多个半导体激光器21a的各个射出的光线BL朝向偏振分离元件50A与光轴ax1平行地射出。本实施方式的半导体激光器21a相当于权利要求书中的“固体光源”。

在阵列光源21中，全部半导体激光器21a配置为使得从该半导体激光器21a射出的光线BL作为S偏振光而入射到偏振分离元件50A。从阵列光源21射出的光线BL向准直光学系统22入射。

准直光学系统22将从阵列光源21射出的光线BL转换为平行光。准直光学系统22例如由与多个半导体激光器21a的排列对应地排列为阵列状的多个准直透镜22a构成。通过透过准直光学系统22而被转换为平行光的光线BL向无焦光学系统23入射。

无焦光学系统23使由多个光线BL组成的光线束的光束直径缩小。无焦光学系统23例如由2个无焦透镜23a、无焦透镜23b构成。

在本实施方式中，无焦透镜23a是光入射面由非球面构成的非球面透镜。无焦透镜23a具有将来自准直光学系统22的多个光线BL以靠近光轴ax1的方式会聚的功能。无焦透镜23a由通常的玻璃材料形成，热膨胀系数比石英大。

在本实施方式中，无焦透镜23b由光入射面侧以及光射出面侧的两面由凹面组成的双凹透镜构成。无焦透镜23b具有将被无焦透镜23a会聚后的多个光线BL转换为与光轴ax1平行的平行光的功能。无焦透镜23b是由石英形成的透镜(石英透镜)。因此，无焦透镜23b的热膨胀系数比通常的玻璃材料小。

即，在本实施方式中，无焦透镜23a相当于权利要求书中的“会聚光学系统”，无焦透镜23b相当于权利要求书中的“平行化光学系统”。

根据上述结构，无焦光学系统23使由多个光线BL构成的光线束的光束直径缩小而向均束器光学系统24入射。

均束器光学系统24使被照明区域(这里是荧光体层32)中的照度分布均匀。均束器光学系统24例如由一对多透镜阵列24a、多透镜阵列24b构成。多透镜阵列24a的各透镜将来自无焦光学系统23的光分割为多个小光线束，并使各小光线束向多透镜阵列24b的对应的各透镜入射。透过均束器光学系统24的光线BL经由偏振分离元件50A向荧光发光元件45入射。在本实施方式中，均束器光学系统24相当于权利要求书中的“透镜积分器”。

光学元件25A例如由具有波长选择性的分色棱镜构成。分色棱镜具有相对于光轴ax1以及光轴ax2呈45°的角度的倾斜面K。倾斜面K配置于互相垂直的光轴ax1以及光轴ax2的交点。在倾斜面K上设置有具有波长选择性的偏振分离元件50A。

偏振分离元件50A具有针对第1波段的光线BL的偏振分离功能。在本实施方式中，偏振分离元件50A反射光线BL中的S偏振光成分，使光线BL的P偏振光成分透过。此外，偏振分离元件50A具有无论偏振状态如何都使与第1波段(光线BL的波段)不同的第2波段的光透过的色分离功能。

在本实施方式的情况下，从半导体激光器21a射出的光线BL作为S偏振光而入射到偏振分离元件50A。因此，入射到偏振分离元件50A的光线BL作为S偏振状态的光线BLs而朝向荧光发光元件45反射。另外，作为光学元件25A，不限于棱镜形状的元件，也可以使用板状的分色镜。本实施方式的光线BLs相当于权利要求书的“第1偏振光成分”。

相位差板26配置于偏振分离元件50A与荧光发光元件45的荧光体层32之间的光路中。相位差板26由1/4波长板(λ/4板)构成。S偏振光的光线BLs通过透过相位差板26而被转换为圆偏振光的光线BLc。此后，圆振偏光的光线BLc向拾取光学系统27入射。如后述那样，在相位差板26上设置有旋转机构(未图示)。由此，相位差板26的光学轴构成为能够以光轴ax2为中心旋转。

拾取光学系统27使光线BLc向荧光体层32会聚。拾取光学系统27例如由拾取透镜27a以及拾取透镜27b构成。

图3是示出荧光发光元件45的主要部分结构的图。如图3所示，在相位差板26与荧光体层32之间的光路中设置有反射部32a。反射部32a使第1波段的第1光即光线BLc中的一部分光线BLc1向偏振分离元件50A反射。反射部32a使光线BLc中的另一部分光线BLc2向荧光体层32透过。反射部32a使第2波段的第2光即荧光YL2透过。

荧光发光元件45具有荧光体层32、反射部32a、反射元件32b以及支承荧光体层32的基板33。光线BLc从基板33的相反侧向荧光体层32入射。荧光体层32包含吸收第1波段的第1光即光线BLc2而被激励的荧光体。被光线BLc2激励后的荧光体生成例如在500～700nm的波长区域具有峰值波长的黄色的荧光，作为与第1波段不同的第2波段的第2光。

在本实施方式中，反射部32a由设置于荧光体层32的光线BLc所入射的一侧的面的扩散反射面构成。扩散反射面使光线BLc中的一部分光线BLc1向偏振分离元件50A扩散反射。

扩散反射面例如能够通过对荧光体层32的光线BLc所入射的一侧的面实施凹痕加工而形成。在该情况下，反射部32a能够利用形成有许多凸面的表面的菲涅尔反射，使光线BLc中的一部分光线BLc1向偏振分离元件50A扩散反射。

在本实施方式中，在荧光体层32的光线BLc所入射的一侧的相反侧设置有反射元件32b。反射元件32b由镜面反射面构成。镜面反射面反射由荧光体层32生成的荧光YL1。具体而言，镜面反射面能够通过在荧光体层32的光线BLc所入射的一侧的相反侧的面上设置反射膜32c而形成。

此外，在基板33由具有光反射性的材料形成的情况下，镜面反射面能够省略反射膜32c，并通过将基板33的与荧光体层32对置的面镜面化而形成。另外，反射元件32b也可以作为如下的反射部而发挥功能，该反射部使入射到荧光发光元件45的激励光(光线BLc2)中的未被转换为荧光的成分朝向偏振分离元件50A反射。

如图2所示，荧光体层32通过设置于荧光体层32的侧面的具有光反射性的无机粘接剂S而固定于基板33。在基板33的与支承荧光体层32的面的相反侧的面上设置有散热器34。

由荧光体层32生成的荧光中的朝向基板33侧的一部分荧光YL1被反射元件32b反射，并向荧光体层32的外部射出。此外，由荧光体层32生成的荧光中的朝向基板33的相反侧的另一部分荧光YL2不经由反射元件32b而向荧光体层32的外部射出。这样，从荧光体层32朝向偏振分离元件50A射出黄色的荧光YL。

从荧光体层32向偏振分离元件50A射出的黄色的荧光YL透过拾取光学系统27以及相位差板26。由于荧光YL是非偏振光，因此，荧光YL通过相位差板26之后也仍是非偏振光，并向偏振分离元件50A入射。荧光YL透过偏振分离元件50A。

另一方面，由反射部32a反射后的蓝色的光线BLc1再次透过拾取光学系统27以及相位差板26。光线BLc1通过再次透过相位差板26，而从圆偏振光转换为P偏振光的光线BLp。P偏振光的光线BLp透过偏振分离元件50A。

通过将透过偏振分离元件50A的蓝色的光线BLp与黄色的荧光YL合成，得到白色的照明光WL。照明光WL透过偏振分离元件50A之后向积分光学系统29入射。另外，为了得到色温高的白色光(照明光)WL，优选反射部32a对光线BLc的反射率为10～25％，更优选为15～20％。

积分光学系统29使被照明区域即液晶面板中的照度分布均匀化。积分光学系统29由透镜阵列29a以及透镜阵列29b构成。透镜阵列29a以及透镜阵列29b的各自具有多个透镜排列为阵列状的结构。透过积分光学系统29的照明光WL向偏振转换元件30入射。

偏振转换元件30将照明光WL转换为线偏振光。穿过偏振转换元件30的照明光WL向重叠光学系统31入射。

重叠光学系统31由重叠透镜构成。照明光WL通过透过重叠光学系统31而在被照明区域即各光调制装置4R、4G、4B的光入射面上重叠，从而照度分布被均匀化。

但是，在上述说明中，对理想的情况进行了说明。即，对从阵列光源21射出的光线BL的全部被偏振分离元件50A向荧光发光元件45反射的情况进行了说明。但是，如后述那样，有时光线BL的一部分未被偏振分离元件50A反射。

在本实施方式中，在阵列光源21与偏振分离元件50A之间的光轴ax1上配置有准直光学系统22、无焦光学系统23以及均束器光学系统24。构成这些光学系统的玻璃材料的内部吸收率不为零。因此，构成这些光学系统的玻璃材料吸收从阵列光源21射出的光线BL的一部分而发热。

在玻璃材料具有正的热膨胀系数的情况下，玻璃材料发热而膨胀。在室温下，即使光学系统不具有双折射，也因膨胀而产生热变形，其结果，在光学系统中产生双折射。以下，将该现象称为光弹性效应。

通过由光弹性效应导致的偏振状态的混乱，在从阵列光源21射出时，在仅由S偏振光成分构成的光线BL中包含P偏振光成分。于是，从阵列光源21射出的光线BL中的P偏振光成分的光线透过偏振分离元件50A。因此，被偏振分离元件50A朝向荧光发光元件45反射的光线BLs的光量减少。其结果，能够作为照明光WL而利用的蓝色光(光线BLp)与荧光YL的比率变化，照明光WL的色平衡(白平衡)被破坏，可能无法得到期望的光(期望的色平衡的光)。

在本实施方式中，在阵列光源21与偏振分离元件50A之间的光轴ax1上配置有准直光学系统22、无焦光学系统23以及均束器光学系统24，而在无焦光学系统23中，最容易产生光弹性效应。

在无焦光学系统23中容易产生光弹性效应的理由如下。作为容易产生光弹性效应(双折射)的条件，列举透镜的厚度较厚作为第1条件。是因为当光路长度变长时，相位差变大。列举光密度较高作为第2条件。是因为光密度越高则温度越容易上升。作为第3条件，列举透镜光学能力强。是因为在透镜的中心和周边部，厚度差较大。

无焦光学系统23中的无焦透镜23a满足上述第1条件。此外，无焦透镜23b满足上述第2条件以及第3条件。

这样，由于无焦光学系统23由满足容易产生光弹性效应的条件的透镜构成，因此，可以认为是配置于阵列光源21与偏振分离元件50A之间的光学系统中的、最容易产生光弹性效应的光学系统。

在本实施方式中，通过石英透镜构成最容易产生光弹性效应的无焦光学系统23的无焦透镜23a以及无焦透镜23b的至少一个，具体而言，构成无焦透镜23b。石英透镜与由通常的玻璃材料构成的透镜相比，内部吸收以及热膨胀系数小。

在本实施方式中，石英透镜的玻璃材料是合成石英。合成石英在蓝色的光线BL的波长中，内部吸收率为例如0.1％以下，是通常的光学玻璃的内部吸收率的1/50左右。因此，即使入射有强光，也不容易发热。此外，由于合成石英的热膨胀系数是通常的光学玻璃的热膨胀系数的1/10左右，因此，即使温度上升，也不容易变形。因此，即使光线BL的强度变强，也不容易引起大的热变形。即，不容易引起由光弹性效应导致的偏振状态的变化。

这样，利用包含石英透镜的无焦光学系统23，不容易产生由光线BL的入射导致的热变形，降低了双折射的产生，因此，能够降低透过该无焦光学系统23的光线BL的偏振状态的混乱。

另外，为了最大程度地降低光线BL的偏振状态的混乱，最优选由石英透镜构成无焦光学系统23的无焦透镜23a以及无焦透镜23b的双方。但是，由石英透镜构成无焦透镜23a以及无焦透镜23b的双方会招致成本的上升。

在本实施方式中，由石英透镜形成无焦光学系统23中的、具有作为使多个光线BL平行化的平行化光学系统的功能的无焦透镜23b，由通常的玻璃材料形成无焦透镜23a。

这是因为，由于入射到无焦透镜23a的光线BL的会聚度比较低，因此，透过该无焦透镜23a的光线BL的光密度低，该无焦透镜23a的发热量也较小。另一方面，由于被无焦透镜23a会聚后的光线BL入射到无焦透镜23b，因此，透过该无焦透镜23b的光的光密度高，无焦透镜23b的发热量也较大。

如上所述，在本实施方式的无焦光学系统23中，对发热量大并且容易产生双折射的无焦透镜23b使用石英透镜，对相对不容易产生双折射的无焦透镜23a使用由通常的玻璃材料构成的透镜。因此，能够抑制成本并且高效地降低在透过无焦光学系统23的光线BL中产生的偏振状态的混乱。

另外，由于石英的折射率小，因此，石英透镜(无焦透镜23b)不容易使光较大程度地折射。但是，由于本实施方式的无焦透镜23b是能够在透镜两面折射光的双凹透镜，因此，能够使光线BL良好地折射而平行化。此外，无焦光学系统23通过采用非球面透镜作为无焦透镜23a，能够降低在透过该无焦光学系统23的光线BL中产生的像差。

根据本实施方式的光源装置2A，由于降低了透过无焦光学系统23的光线BL的偏振状态的混乱，因此，能够通过偏振分离元件50A使规定的光量的光线BLs向荧光发光元件45反射。因而，蓝色光(光线BLp)与荧光YL的比率的变化降低，能够将照明光WL的色平衡(白平衡)保持为大致恒定。

因此，本实施方式的照明装置2能够照射期望的光(期望的色平衡的光)。此外，根据本实施方式的投影仪1，由于具有射出期望的色平衡的照明光WL的照明装置2，因此，能够将色平衡优异的图像光投影到屏幕SCR上。

(第2实施方式)

接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。图4是示出本实施方式的光源装置的概略结构的图。另外，对与上述实施方式共同的结构以及部件赋予同一标号，并省略或者简化其说明。

如图4所示，光源装置70具有：光源单元70A；无焦光学系统23；均束器光学系统24；第1相位差板26a；偏振分束器35；第1拾取光学系统28；包含荧光体层的荧光轮(波长转换元件)129；第2相位差板26b；第2拾取光学系统41；以及旋转扩散元件42。偏振分束器35相当于权利要求书的“偏振分离元件”。以下，将偏振分束器35简称为PBS 35。

光源单元70A、无焦光学系统23、均束器光学系统24、第1相位差板26a、PBS 35、第2相位差板26b以及第2拾取光学系统41配置于光轴AX0上。第1拾取光学系统28配置于与光轴AX0垂直的光轴AX1上。

在本实施方式的无焦光学系统23中，也对无焦透镜23b使用石英透镜，对无焦透镜23a使用由通常的玻璃材料构成的透镜，由此，抑制成本并且高效地降低在透过无焦光学系统23的光线BL中产生的偏振状态的混乱。

图5是示出光源单元70A的概略结构的图。如图5所示，光源单元70A包含光源部121和缩小光学系统16。在本实施方式中，光源部121包含第1光源部121A和第2光源部121B。在本实施方式中，第1光源部121A与第2光源部121B形成为一体，但也可以由分体构成。

第1光源部121A以及第2光源部121B分别包含多个半导体激光器12。半导体激光器12射出例如蓝色的光线BL。从半导体激光器12射出的光线BL被准直透镜(未图示)转换为平行光。第1光源部121A以及第2光源部121B分别具有排列为4行4列的半导体激光器12(参照后述的图6)。即，配置有合计32个半导体激光器12。另外，在图5、6中，设多个半导体激光器12的排列的行方向为Z方向、列方向为X方向、与Z方向和X方向垂直的方向为Y方向。半导体激光器12的个数以及排列没有特别限定。

在本实施方式中，第1光源部121A射出由多个光线BL组成的光线束K2。此外，第2光源部121B射出由多个光线BL组成的光线束K3。

本实施方式的缩小光学系统16包含第1缩小光学系统17和第2缩小光学系统18。缩小光学系统16将光线束K2和光线束K3缩小，并作为缩小光线束K5s而射出。第1缩小光学系统17将沿+Y方向行进的光线束K2在与该+Y方向交叉的-X方向上缩小，并作为缩小光线束K2s而射出。此外，第2缩小光学系统18将沿+Y方向行进的光线束K3在与上述第1方向相反的+X方向上缩小，并作为缩小光线束K3s而射出。缩小光线束K2s和缩小光线束K3s构成缩小光线束K5s。

第1缩小光学系统17包含棱镜16A、16B。第2缩小光学系统18包含棱镜16C、16D。这些棱镜16A、16B、16C、16D与无焦透镜23b同样地由合成石英形成。

在本实施方式中，棱镜16A、16B、16C、16D相当于权利要求书中的“光学元件”。

另外，棱镜16A、16B、16C、16D分别由沿着图5的Z方向延伸的板状的部件形成，从属于其他的激光器列的半导体激光器12射出的光的光路也同样在X方向上移位。

棱镜16A具有第1面16A3、第2面16A4、第1反射面16A1以及第2反射面16A2。第1反射面16A1和第2反射面16A2分别由反射光线BL的反射部件、例如反射镜等构成。第1面16A3和第2面16A4分别透过光线BL。

第1反射面16A1相对于第1面16A3的法线方向(Y方向)倾斜45°。因此，第1反射面16A1能够将沿Y方向行进的光线BL反射成左旋弯折90°。

第2反射面16A2相对于第2面16A4的法线方向(Y方向)倾斜45°。因此，第2反射面16A2能够将被第1反射面16A1反射并进入棱镜16A的内部的光线BL反射成右旋弯折90°。

棱镜16B具有第1面16B3、第2面16B4、第1反射面16B1以及第2反射面16B2。棱镜16C具有第3面16C3、第4面16C4、第3反射面16C1以及第4反射面16C2。棱镜16D具有第3面16D3、第4面16D4、第3反射面16D1以及第4反射面16D2。由于棱镜16B、16C、16D分别与棱镜16A同样地构成，因此，省略详细的说明。

在本实施方式的缩小光学系统16中，按照规定的配置规则来配置各棱镜16A、16B、16C、16D。

具体而言，棱镜16B所具有的第1反射面16B1相对于棱镜16A所具有的第1反射面16A1设置于光线束K2的缩小方向(-X方向)的相反侧(+X方向)。而且，棱镜16B所具有的第2反射面16B2相对于棱镜16A所具有的第2反射面16A2设置于+X方向。

而且，棱镜16D所具有的第3反射面16D1相对于棱镜16C所具有的第3反射面16C1设置于-X方向，并且，棱镜16D所具有的第4反射面16D2相对于棱镜16C所具有的第4反射面16C2设置于-X方向。

因此，在本实施方式中，缩小光学系统16所具有的多个反射面在图5中是左右对称的关系。

以下，对第1缩小光学系统17以及第2缩小光学系统18的构造进行说明。构成第1缩小光学系统17的棱镜16A、16B的各自入射有从第1光源部121A中的对应的半导体激光器12射出的光线BL。以下，为了便于说明，将构成第1光源部121A的多个半导体激光器12从图5的-X侧朝向+X侧依次分别称为半导体激光器12E、12F、12G、12H。

如图5所示，从半导体激光器12E射出的光线BLE穿过棱镜16A。从半导体激光器12F射出的光线BL穿过棱镜16A、16B。

棱镜16A与半导体激光器12G对应配置，棱镜16B与半导体激光器12H对应配置。

构成第2缩小光学系统18的棱镜16C、16D的各自入射有从第2光源部121B中的对应的半导体激光器12射出的光线BL。以下，为了便于说明，将构成第2光源部121B的多个半导体激光器12从图5的-X侧朝向+X侧依次分别称为半导体激光器12A、12B、12C、12D。

如图5所示，从半导体激光器12D射出的光线BLD不入射到任何棱镜而直线传播。从半导体激光器12C射出的光线BLC穿过棱镜16C。

棱镜16C与半导体激光器12B对应配置，棱镜16D与半导体激光器12A对应配置。

在本实施方式中，从半导体激光器12G射出的光线BLG穿过棱镜16A的第1面16A3而入射到第1反射面16A1，由第1反射面16A1和第2反射面16A2依次反射，并穿过第2面16A4而射出。由此，光线BLG的光路被棱镜16A向-X方向移位。

这里，图6是示出被缩小光学系统16缩小后的缩小光线束K5s的图。如图6所示，光线BLG位于光线BLE与光线BLD之间。

此外，如图5所示，从半导体激光器12H射出的光线BLH的光路与光线BLG同样地被棱镜16B向-X方向移位。在缩小光线束K5s中，如图6所示，光线BLH位于光线BLE与光线BLF之间。

这样，第1缩小光学系统17将光线束K2转换为缩小光线束K2s。缩小光线束K2s的进行方向与光线束K2入射到第1缩小光学系统17时大致相同。

从半导体激光器12B射出的光线BLB穿过第2缩小光学系统18的棱镜16C的第3面16C3而入射到第3反射面16C1，由第3反射面16C1和第4反射面16C2依次反射，并穿过第4面16C4而射出。由此，光线BLB的光路被棱镜16C向+X方向移位。在缩小光线束K5s中，如图6所示，光线BLB位于光线BLD与光线BLC之间。

如图5所示，从半导体激光器12A射出的光线BLA的光路与光线BLB同样地，被棱镜16D向+X方向移位。在缩小光线束K5s中，如图6所示，光线BLA位于光线BLC的-X侧的附近。

这样，第2缩小光学系统18将光线束K3转换为缩小光线束K3s。缩小光线束K3s的进行方向与光线束K3入射到第2缩小光学系统18时大致相同。

因此，本实施方式的缩小光学系统16将从多个半导体激光器12射出的包含多个光线BL的光线束转换为包含上述缩小光线束K2s以及缩小光线束K3s的缩小光线束K5s。

如以上说明的那样，光线BLH和光线BLG分别在棱镜16B和棱镜16A的内部朝-X方向长距离行进。此外，光线BLA和光线BLB分别在棱镜16D和棱镜16C的内部朝+X方向长距离行进。因此，缩小光学系统16满足第1条件。但是，由于构成缩小光学系统16的棱镜16A、16B、16C、16D由石英形成，因此，由缩小光学系统16导致的偏振状态的混乱降低。

因此，在将本实施方式的光源装置70用于投影仪的情况下，例如，即使与该投影仪的投影模式对应地使来自光源部121(半导体激光器12)的光线BL的输出变大，也能够减少缩小光学系统16中的双折射的产生。

因此，根据本实施方式的光源装置70，由于具有由石英构成的缩小光学系统16和包含石英透镜的无焦光学系统23，因此，能够使降低了偏振状态的混乱的光线BL入射到偏振分束器35。由此，由于能够使规定的光量的光线BLc向荧光轮129反射，因此，能够将照明光WL的色平衡(白平衡)保持为大致恒定。

另外，本发明不限于上述实施方式的内容，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行适当变更。

例如，在上述实施方式中，可以由石英透镜形成均束器光学系统24的一部分。具体而言，优选由石英透镜形成配置于多透镜阵列24a的后级并且入射有被该多透镜阵列24a会聚后的光的多透镜阵列24b。是因为光密度高的光透过多透镜阵列24b，因此，多透镜阵列24b的发热量也较大。另外，多透镜阵列24a相当于权利要求书的“第1透镜阵列”，多透镜阵列24b相当于权利要求书的“第2透镜阵列”。

根据该结构，由于能够降低透过均束器光学系统24的光线BL的偏振状态的混乱，因此，能够进一步降低照明光WL的色平衡的混乱。

此外，在上述实施方式中，可以由石英透镜形成准直光学系统22的各准直透镜22a。根据该结构，由于能够降低透过准直光学系统22的光线BL的偏振状态的混乱，因此，能够进一步降低照明光WL的色平衡的混乱。

此外，在上述实施方式中，列举了通过由1个非球面透镜(无焦透镜23a)形成无焦光学系统23的会聚光学系统来降低像差的情况为例，但也可以通过由2个球面透镜形成会聚光学系统来降低像差。

图7是示出变形例的无焦光学系统123的结构的图。如图7所示，本变形例的无焦光学系统123具有：构成会聚光学系统的无焦透镜组123a；以及构成平行化光学系统的无焦透镜23b。

无焦透镜组123a包含无焦透镜23a1以及无焦透镜23a2。无焦透镜23a1以及无焦透镜23a2是由石英形成的球面透镜。

这里，非球面透镜不论玻璃材料的材质如何成本都非常高。因此，与由通常的玻璃材料形成的非球面透镜相比，由石英形成的球面透镜能够大幅降低成本。因此，使用2个由石英形成的球面透镜而构成的会聚光学系统(无焦透镜组123a)与上述实施方式的使用1个由通常的玻璃材料形成的非球面透镜而构成的会聚光学系统(无焦透镜23a)在成本方面的差异较小。

由于本变形例的无焦光学系统123仅由石英透镜构成，因此，能够进一步降低透过该无焦光学系统123的光线BL的偏振状态的混乱。此外，由于构成会聚光学系统的无焦透镜组123a由石英构成的2个球面透镜形成，因此，能够抑制成本上升，并且降低在透过无焦光学系统123的光线BL中产生的像差。

此外，在上述实施方式中，例示了具有3个光调制装置4R、4G、4B的投影仪1，但也能够应用于由1个光调制装置显示彩色影像的投影仪。此外，作为光调制装置，也可以使用数字微镜器件。

此外，在上述实施方式中，示出了将本发明的光源装置搭载于投影仪的例子，但不限于此。本发明的光源装置也能够应用于照明器具或汽车的前照灯等。

Claims (9)

1.一种光源装置，其中，该光源装置具有：

固体光源；

准直透镜，从所述固体光源射出的光线入射到该准直透镜；

无焦光学系统，其包含会聚光学系统和平行化光学系统，透过所述准直透镜的所述光线入射到该无焦光学系统；

透镜积分器，透过所述无焦光学系统的所述光线入射到该透镜积分器；

偏振分离元件，透过所述透镜积分器的所述光线入射到该偏振分离元件；以及

波长转换元件，由所述偏振分离元件从所述光线分离的第1偏振光成分入射到该波长转换元件，

所述平行化光学系统由利用石英形成的透镜构成，

所述会聚光学系统由利用热膨胀系数比所述石英大的玻璃材料形成的透镜构成。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

所述平行化光学系统由双凹透镜构成，

所述会聚光学系统由非球面透镜构成。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述透镜积分器包含：

第1透镜阵列；以及

第2透镜阵列，其设置于所述第1透镜阵列的后级，由所述石英形成。

4.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

所述准直透镜由所述石英形成。

5.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

该光源装置还具有缩小光学系统，该缩小光学系统使得由从多个所述固体光源射出、并透过多个所述准直透镜的多个所述光线组成的光线束的截面缩小，

所述缩小光学系统包含由所述石英形成的光学元件。

6.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

所述石英是合成石英。

7.一种光源装置，其中，该光源装置具有：

固体光源；

准直透镜，从所述固体光源射出的光线入射到该准直透镜；

无焦光学系统，其包含会聚光学系统和平行化光学系统，透过所述准直透镜的所述光线入射到该无焦光学系统；

透镜积分器，透过所述无焦光学系统的所述光线入射到该透镜积分器；

偏振分离元件，透过所述透镜积分器的所述光线入射到该偏振分离元件；以及

波长转换元件，由所述偏振分离元件从所述光线分离的第1偏振光成分入射到该波长转换元件，

所述平行化光学系统由双凹透镜构成，所述双凹透镜由石英形成，

所述会聚光学系统由2个球面透镜构成，所述2个球面透镜由石英形成。

8.根据权利要求7所述的光源装置，其中，

所述透镜积分器包含：

第1透镜阵列；以及

第2透镜阵列，其设置于所述第1透镜阵列的后级，由所述石英形成。

9.一种投影仪，其中，该投影仪具有：

权利要求1～8中的任意一项所述的光源装置；

光调制装置，其与图像信息对应地对来自所述光源装置的光进行调制，由此形成图像光；以及

投影光学系统，其对所述图像光进行投影。