CN107436529B - 一种光源装置以及投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光源装置以及投影显示装置。在使半导体激光器的输出光聚光后照射到荧光体并进行激发而使荧光体发光这种方式的光源中，难以缩短荧光体与聚光透镜组的距离，因此扩散射出的荧光的收集效率低，导致投影显示装置的亮度及功率效率下降。本发明在用于涂布荧光体的基材上设置以与聚光透镜组的光轴相交的点为底部的凹部，在该凹部上涂布荧光体。凹部表面即荧光体的基底优选进行镜面加工。以使从凹部表面延伸出的法线与聚光透镜组的光轴相交的点C位于聚光透镜组的透镜表面中距离荧光体最接近点(A)与最远点(B)之间的方式配置凹部和聚光透镜组。由于通过聚光透镜组能更多地收集到扩散射出的荧光，因此能提高投影显示装置的亮度及功率效率。

Description

一种光源装置以及投影显示装置

技术领域

本发明涉及一种具备半导体激光器和荧光体(荧光材料)的光源装置以及使用该光源装置的投影显示装置。

背景技术

近年来，开发出一种以高发光效率输出短波长的光的半导体激光器。已进行了用这种半导体激光器的输出光激发荧光体并将波长转换后的光作为投影显示装置的光源来使用。

在这种光源中，可以将荧光体固定在一定的位置来照射激发光，但激发光经常持续照射荧光体的同一点会出现局部温度升高、发光效率下降的情况，甚至还有发生材料劣化的可能性。因此，大多使用预先在旋转的圆板的主面上设置荧光体并以避免激发光对荧光体的同一点进行固定照射的方式构成的光源。

例如，在专利文献1中记载了一种使二维排列的半导体激光器的输出光通过大口径的透镜组聚光到旋转荧光板，通过二向色镜对受到激发的旋转荧光板所发出的荧光进行颜色选择，再由液晶光调制装置对选择出的光进行调制的投影显示装置。

专利文献1：日本专利公开2016-146293号公报

对于投影显示装置，兼顾高亮度和节能的需求日益增加，对上述的使用旋转荧光板的光源部分也要求高效率。

在专利文献1所记载的装置中，将用于对激发光和荧光进行聚光的透镜组与旋转荧光板的主面平行地设置，由于难以使透镜组充分接近荧光体层，因此存在荧光的利用效率降低的问题。

一般情况下，荧光体和聚光透镜组的距离(在下面的描述中，有时称为聚光透镜组的工作距离WD)越近越有利于收集到更多的荧光。这是因为荧光由于荧光粒子的表面散射等的影响，作为朗伯反射的扩散光而以宽角度范围射出。同时，为了抑制荧光体的局部升温而降低激发光的照射点强度的结果也会使荧光体的发光点面积扩大，因此工作距离WD越小，对荧光的收集越有利。

然而，即使试图使聚光透镜组和荧光体接近，但考虑圆板的形状精度及安装误差、受到来自外部的冲击时的变形、电机在轴向上的轴向晃动等因素的话，减小WD也有一定的限度。虽然也已经开发出了在内部设置弹簧来抑制轴向晃动的电机，但在施加有大的冲击力时等情况下，荧光体发生变动而未必不会与聚光透镜组或聚光透镜组的固定器具相接触。出于这个原因，在专利文献1所记载的装置中，难以减小聚光透镜组的工作距离WD，荧光的聚光效率降低。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，目的在于提供一种即使不极度缩短聚光透镜组的工作距离WD也能够提高荧光的聚光效率的光源装置以及具备该光源装置的投影显示装置。

本发明是一种光源装置，具有：蓝色激光光源；基座，涂布有荧光体；聚光透镜组，使从所述蓝色激光光源射出的蓝色激光聚光到所述荧光体，并且对所述荧光体发出的荧光进行聚光，所述基座具有凹部，所述凹部以与所述聚光透镜组的光轴相交的部分为底部，所述凹部的宽度大于照射到所述荧光体的所述蓝色激光的光点直径，从所述凹部的所述蓝色激光的照射点的外缘延伸出的法线与所述聚光透镜组的光轴相交的点位于所述聚光透镜组的透镜表面中距离所述荧光体最近的面与距离所述荧光体最远的面之间，所述基座是能够旋转的旋转体，所述凹部在用包含所述旋转体的旋转轴的面切割所述基座而成的截面上具有V形或圆弧的形状，所述荧光体涂布在所述凹部的表面上。

此外，本发明是一种投影显示装置，包括：上述光源装置、光调制器件及投影镜头。

根据本发明，能够提供一种即使不缩短聚光透镜组的工作距离WD也能够提高荧光的聚光效率的光源装置以及具备该光源装置的投影显示装置。

附图说明

图1是第一实施方式的投影显示装置的整体结构图。

图2的(a)是第一实施方式的旋转体的剖视图，图2的(b)是第一实施方式的旋转体的荧光体配置示意图。

图3的(a)是现有的旋转体的荧光的角度分布示意图，图3的(b)是第一实施方式的旋转体的荧光的角度分布示意图。

图4是实施方式的V形凹部形状和聚光透镜的位置关系示意图。

图5是实施方式的具有曲面的凹部形状和聚光透镜的位置关系示意图。

图6的(a)是作为第一实施方式变形示例的旋转体的剖视图，图6的(b)是作为第一实施方式变形示例的旋转体的形状示意图。

图7的(a)是作为第一实施方式变形示例的旋转体的侧视图，图7的(b)是作为第一实施方式变形示例的旋转体的形状示意图。

图8是第二实施方式的投影显示装置的整体结构图。

图9的(a)是第二实施方式的基座的剖视图，图9的(b)是第二实施方式的基座的形状示意图，图9的(c)是作为第二实施方式变形示例的基座的剖视图，图9的(d)是作为第二实施方式变形示例的基座的形状示意图，图9的(e)是作为第二实施方式变形示例的基座的剖视图，图9的(f)是作为第二实施方式变形示例的基座的形状示意图，图9的(g)是作为第二实施方式变形示例的基座的剖视图，图9的(h)是作为第二实施方式变形示例的基座的形状示意图。

符号说明

1…光源装置

11…激发光源组件

12…激发光源侧聚光透镜组

13…偏振分束器

14…1/4波长板

15…荧光体侧聚光透镜组

16…具有荧光体的旋转体

17…电机

80…光源装置

81…激发光源组件

82…激发光源侧聚光透镜组

83…偏振分束器

84…1/4波长板

85…荧光体侧聚光透镜组

86…具有荧光体的基座

130…光颜色选择色轮

160…光调制器件

180…投影镜头

190…投影屏幕

870…十字分色棱镜

882…红色(R)用透射式液晶面板

884…绿色(G)用透射式液晶面板

886…蓝色(B)用透射式液晶面板

890…投影镜头

Ax-L…荧光体侧聚光透镜组的光轴

Ax-R…旋转体的旋转轴

f…荧光体侧聚光透镜组的焦点距离

F…荧光体侧聚光透镜组的后主点

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1示出作为本发明第一实施方式的光源装置以及具备该光源装置的投影显示装置的整体结构。

(装置结构)

如图1所示，作为第一实施方式的投影显示装置具备光源装置1、中继透镜组120、光颜色选择色轮130、光通道140、照明透镜组150、光调制器件160、棱镜171、棱镜172、投影镜头180。也存在进一步具备投影屏幕190的情况。

光源装置1具备激发光源组件11、激发光源侧聚光镜组12、偏振分束器13、1/4波长板14、荧光体侧聚光透镜组15、具有荧光体的旋转体16、电机17。关于光源装置1后续会详细说明。

中继透镜组120是用于将光源装置1发出的光导向光颜色选择色轮130进而聚光到光通道140入射口的透镜组，由单个或多个透镜构成。

照明透镜组150是将经光通道140传播的光整形为适于对光调制器件进行照明的光束的透镜组，由单个或多个透镜构成。

棱镜171和棱镜172共同构成内部全反射(TIR，Total Internal Reflection)棱镜。TIR棱镜使照明光进行内部全反射而以既定的角度入射到光调制器件，并使经光调制器件调制后的反射光朝向投影镜头180透射。

光调制器件160是基于图像信号对入射光进行调制的器件，使用以阵列状设置有微镜器件的数字微镜器件(DMD，Digital Micromirror Device)。但也可以使用诸如反射式液晶器件之类的其他的反射式光调制器件。

投射镜头180是用于将经过光调制器件调制后的光投影为图像的镜头，由单个或多个透镜构成。

投影屏幕190在构成背投式显示装置时使用。此外，虽然往往在正投式的情况下也设置，但是在用户向任意墙面等进行投影时未必需要具备。

关于整个装置的运转，将在后面描述。

(光源装置)

下面针对光源装置1进行详细说明。

首先，激发光源组件11具备：多个蓝色激光光源，以阵列状配置；以及多个准直透镜，与各个蓝色激光光源相对应而配置，蓝色激光光源和准直透镜被模组化，光源组件中使用的蓝色激光光源例如为发出波长440nm的S偏光的半导体激光器。

激发光源单元11的每个模组包括蓝色激光光源以2×4进行矩阵排列而成的发光器件阵列。然而，包含在一个模组中的矩阵排列规模并不限于该示例。可以是更大规模的矩阵排列，也可以是纵向和横向为相同数量的矩阵排列。从各激光光源输出的光通过准直透镜的作用而作为大致平行的光线从激发光源组件11射出。

从激发光源组件11射出的S偏光的蓝色激光经过激发光源侧聚光透镜组12，再被偏振分束器13反射，经荧光体侧聚光透镜组15而聚光到在旋转体16上设置的荧光体。如后文所述，在旋转体16的表面上被激发光照射的区域，配置有发出红色光、绿色光、黄色光的荧光体。偏振分束器13是具有选择性的反射镜，反射作为S偏光的蓝色激发光，而透射偏光不一致的荧光以及由旋转体16反射且经由1/4波长板14返回的P偏光的蓝色光。荧光体发出的荧光被荧光体侧聚光透镜组15聚光，透过偏振分束器13，朝向中继透镜组120射出。

(旋转体)

下面对也可以称为本发明的特征的旋转体16进行详细说明。

图2的(a)和(b)是将图1的投影显示装置的光源装置1的一部分提取出来而显示的图。图2的(a)是从侧面观察旋转体16和电机17时的典型性剖视图，图2的(b)是从荧光体侧聚光透镜组15那一侧观察旋转体16的主面时的图。图中的Ax-R是旋转体16的旋转轴，AX-L是荧光体侧聚光透镜组15的光轴。

旋转体16的基材适合采用热导率和光反射率高的金属。通过电机17的旋转带动旋转体16旋转，激发光的照射点在旋转体的主面上相对移动，在本实施方式中，如图2的(b)中所示，沿着照射点的轨迹，设置有四个带状区域：具有发出红色光的荧光体的区域PR、具有发出绿色光的荧光体的区域PG、具有发出黄色光的荧光体的区域PY、反射激发光的反射区域RB。每个区域被配置在以旋转轴Ax-R为中心的相同半径的圆弧上。

随着旋转体16的旋转，区域PR、区域PG、区域PY依次被激发光照射，分别发出红色、绿色、黄色的荧光。另外在蓝色激光照射反射区域RB时，蓝色光被旋转体16朝向荧光体侧聚光透镜组15反射。基材的表面优选预先进行镜面加工，以使区域PR、区域PG、区域PY发出的荧光有效地射出到荧光体侧聚光透镜组15的方向，或者经反射区域RB将蓝色激光以高效率朝荧光体侧聚光透镜组15的方向反射。

在本实施方式中，在区域PR、区域PG、区域PY的作为荧光体基底的基材部分和反射区域RB的基材部分，设置有凹部(V形槽)，所述凹部以与荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L相交的部分为底部。但是，也可以仅使反射区域RB的基材部分由与荧光体侧聚光透镜组15的光轴正交的平坦的面来构成。

图3的(a)是为了与本实施方式进行比较而示出的现有的旋转体的一部分的剖视图，图3的(b)是将本实施方式的图2的(a)中由虚线20包围而示出的部分放大后的剖视图。

在图3的(a)所示的现有的旋转体中，荧光体31被设置在旋转体的基材30的平坦面上。如图中的箭头所示，荧光体31发出的荧光由于在荧光粒子的粒子间界面或荧光体层表面上产生的散射影响，会作为朗伯反射的扩散光而以宽角度范围射出。在图3的(a)中，为了便于说明，仅示出了从荧光体层的一个点射出的光的角度分布，但实际上来自被激发光照射的照射区域(点)内的每个点的扩散光都被叠加而射出到聚光透镜组侧。如上面已经描述的，因为使聚光透镜组接近荧光体是有限度的，所以相对于荧光面以小角度射出的荧光不被聚光透镜组收集而成为在投影显示装置中无法利用的损失光。

另一方面，在图3的(b)所示的本发明的实施方式中，在作为荧光体33的基底的基材32上，设置有凹部(V形槽)，所述凹部以与荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L相交的部分为底部。假设激发光的光束在以光轴Ax-L为中心而由两条线34夹住的范围内照射，则从照射区域内的荧光体上的每一个点，荧光都会成为扩散光而射出。在图3的(b)中，为了方便图示，仅示出了来自线34与荧光体相交的两个点的扩散光，但根据本实施方式，从各个点射出的扩散光中强度最高的成分从V形槽的斜面向法线方向射出。换句话说，扩散光中强度最高的成分向着不平行于荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L而是与光轴Ax-L相交叉的方向射出。与如图3的(a)那样从设置在平坦面上的荧光体射出扩射光的情况相比，在聚光透镜组的布局相同的情况下，根据本实施方式，能够将更多的扩散光收集到荧光体侧聚光透镜组中。

图4典型地示出本实施方式中的凹部(V形槽)与荧光体侧聚光透镜组15的配置关系。图中的斜面40以及斜面41典型地示出构成凹部中的V形的斜面，以荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L为中心对称配置。图中的点A是光轴Ax-L在构成荧光体侧聚光透镜组15的透镜表面中距离荧光体最近的面上通过的点。此外，点B是光轴Ax-L在构成荧光体侧聚光透镜组15的透镜表面中距离荧光体最远的面即距离偏振分束器13最近的面上通过的点。另外，在本实施方式中，由两片透镜构成了荧光体侧聚光透镜组15，但透镜的片数也可以是一片或者三片以上，在该情况下，也当作在距离荧光体最近的透镜表面上存在点A、在距离荧光体最远的透镜表面上存在点B来处理。另外，F是荧光体侧聚光透镜组15的后主点。

点C是从激发光在凹部的V形斜面上的照射点中距离旋转轴Ax-R最远的点或距离旋转轴Ax-R最近的点引出的法线与光轴Ax-L相交的点。在本实施方式中，点C位于点A和点B之间。而且，点C优选与荧光体侧聚光透镜组15的后主点F接近或一致。通过采用这样的结构，能够有效地将作为扩散光而射出的荧光收集到荧光体侧聚光透镜组中。

将照射到荧光体的激发光的光点直径设为EXD、将V形凹部的宽度设为CW、将荧光体侧聚光透镜组15的焦点距离设为f、将荧光体和荧光体侧聚光透镜组15的工作距离设为WD、将V形凹部的斜面相对于与光轴Ax-L正交的面而形成的角度设为θ时，作为优选的实施例，可以举出以下数值。

即：EXD＝2mm，CW＝4mm，WD＝2mm，f＝8mm，θ＝7.1度。将V形凹部的宽度CW设定成相对于激发光的光点直径EXD而言较大是为了确保设置V形凹部时的加工精度并且使旋转体与聚光透镜组的安装位置精度具有余量。如果将V形凹部的斜面相对于与荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L正交的面而形成的角度θ设定为7.1度，则即使将工作距离设为2mm，也能够将更多的荧光收集到聚光透镜组中。与如以往那样在旋转体上不设置V形凹部的平坦面的情况(θ＝0度，WD＝2mm)相比，在上述实施例中，能使聚光透镜组的荧光收集量提升5％。当然，上述数值是本发明的一个实施例，但并不局限于此。

(投影显示装置的运转)

接下来，返回图1，针对投影显示装置的整体运转进行说明。

从具有荧光体的旋转体16射出的光，经荧光体侧聚光透镜组15、1/4波长板14、偏振分束器13、中继透镜组120被导向光颜色选择色轮130。

光颜色选择色轮130是能够以旋转轴Ac为中心进行旋转的板状旋转体，设置有红(R)、绿(G)、黄(Y)各颜色的滤光片以及用于使蓝色光透射的扇形切口(光透射部)。各颜色的彩色滤光片是为了削减荧光中不需要的波长区域的光来提高显示光的色纯度而设置的。但是，因为激发光经旋转体16反射而返回的蓝色光是色纯度较高的激光，所以并不需要设置滤光片。

具有荧光体的旋转体16和光颜色选择色轮130同步进行旋转，旋转时序被调整为，当前者的红色荧光体发光时配置R滤光片，当绿色荧光体发光时配置G滤光片，当黄色荧光体发光时配置Y滤光片，当蓝色激发光反射时配置光透射部。

透过光颜色选择色轮130的光经过光通道140和照明透镜组150而入射到作为TIR棱镜的棱镜。在棱镜171的全反射面反射的光以既定的角度入射到光调制器件160。

光调制器件160具有以阵列状设置的微镜器件，根据各颜色的图像信号驱动各个微镜器件，将图像光以既定角度向棱镜171反射。图像光透过棱镜171以及棱镜172，被导向投影镜头180，并投影到投影屏幕190上。

以上说明的作为第一实施方式的投影显示装置通过使用在旋转体的凹部设置有荧光体的光源装置，从而提高了荧光的收集效率，与以往相比能实现高亮度、低功耗的装置。

[第一实施方式的变形例]

作为第一实施方式，示出了在旋转体的凹部设置有荧光体的光源装置，但由于可能存在各种变形，因此给出示例。

(凹部形状)

如前所述，为了将作为朗伯反射的扩散光而以宽角度范围射出的荧光更多地收集到聚光透镜组中，优选在截面为V形的凹部设置荧光体，但其他凹部形状也可以采用。例如，不限于由两条直线形成的V形，也可以是具有曲线的截面形状。

图5是典型地示出截面形状具有曲线50的凹部曲面与荧光体侧聚光透镜组15的配置关系的图。图中的点A是光轴Ax-L在构成荧光体侧聚光透镜组15的透镜表面中距离荧光体最近的面上通过的点。此外，点B是光轴Ax-L在构成荧光体侧聚光透镜组15的透镜表面中距离荧光体最远的面即距离偏振分束器13最近的面上通过的点。另外，在本实施方式中，由两片透镜构成了荧光体侧聚光透镜组15，但透镜的片数也可以是一片或者三片以上，在该情况下，也当作在距离荧光体最近的透镜表面上存在点A、在距离荧光体最远的透镜表面上存在点B来处理。另外，F是荧光体侧聚光透镜组15的后主点。

点C是从激发光在凹部的曲面上的照射点中距离旋转轴Ax-R最远的点或距离旋转轴Ax-R最近的点引出的法线与光轴Ax-L相交的点。在本实施方式中，点C位于点A和点B之间。点C优选与荧光体侧聚光透镜组15的后主点F接近或一致。通过采用这样的结构，能够有效地将作为扩散光而射出的荧光收集到荧光体侧聚光透镜组中。

在使用圆弧来作为曲线50的情况下，点C是圆的中心。在这种情况下，点C优选与荧光体侧聚光透镜组15的后主点F一致。作为曲线50，除了圆弧外，也可以采用椭圆形的一部分或其他曲线。采用其他曲线时，点C也位于点A和点B之间且与荧光体侧聚光透镜组15的后主点F接近或一致。

(荧光体的颜色)

在旋转体的凹部设置的荧光体的结构不限于图2的(b)的例子。例如，在图2的(b)中，设置有发出红色光、发出绿色光、发出黄色光的三种颜色的荧光体，但根据情况，也可以仅使用发出红色光和发出绿色光的两种颜色的荧光体。

此外，例如，当使用波长为405nm的激光作为激发光时，也可以在旋转体上不设置反射区域，而是设置以旋转轴为中心的圆环状的凹部，并在整个圆环上设置发出白色光的荧光体。另外，不言而喻，如果变更荧光体的结构，则光颜色选择色轮130的结构也应随之变更。

(凹部以及荧光体的设置位置)

设置凹部以及荧光体的位置不局限于旋转体的主面上，也可以是旋转体的外缘部(斜面)。图6示出其例子。图6的(a)是从侧面观察旋转体61和电机62时的典型性剖视图，图6的(b)是从旋转轴方向观察旋转体61时的图。图中的Ax-R中是电机62和旋转体61的旋转轴，Ax-L是荧光体侧聚光透镜组15的光轴。

如该图中所示，沿着旋转体61的外缘部的斜面设置有凹部63，在凹部63的上表面设置有未图示的荧光体。因为荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L成为相对于斜面正交的配置，因此与图1的投影显示装置不同，荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L与旋转体61的旋转轴Ax-R不平行而是相交叉的。在旋转体的外缘部(斜面)设置凹部的情况下，也与图4或图5所示相同，凹部的法线与光轴Ax-L相交的点C位于荧光体侧聚光透镜组的点A与点B之间。

另外，设置凹部以及荧光体的位置不局限于旋转体的主面上，也可以是旋转体的侧面。图7示出其例子。图7的(a)是从侧面观察旋转体71和电机72时的示意图，图7的(b)是从旋转轴方向观察旋转体71时的图。图中的Ax-R是电机72和旋转体71的旋转轴，Ax-L是荧光体侧聚光透镜组15的光轴。

如该图中所示，沿着旋转体71的外周的侧面设置有凹部73，在凹部73的上表面设置有未图示的荧光体。因为荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L成为相对于侧面正交的配置，因此与图1的投影显示装置不同，荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L与旋转体71的旋转轴Ax-R是正交的。在旋转体的侧面设置凹部的情况下，也与图4或图5所示相同，凹部的法线与光轴Ax-L相交的点C位于荧光体侧聚光透镜组的点A与点B之间。

(光调制器件)

使用在旋转体的凹部设置有荧光体的光源装置来构成投影显示装置时，光调制器件不局限于诸如以阵列状设置有微镜器件的DMD或反射式液晶器件之类的反射式光调制器件。如后述的第二实施方式(图8)的装置那样，也可以使用透射式光调制器件。

[第二实施方式]

在第一实施方式的投影显示装置中，在光源部的旋转体上设置有荧光体，而在第二实施方式中，将荧光体设置在固定的基座上。此外，在第一实施方式中，使用了反射式光调制器件，而在第二实施方式中，使用透射式光调制器件。

图8示出作为本发明的第二实施方式的投影显示装置的整体结构。

(装置结构和运转)

如图8中所示，第二实施方式的投影显示装置具备：光源装置80；中继透镜组810；第一透镜阵列820；第二透镜阵列830；偏光转换器件840；叠加透镜850；二向色镜860、861；反射镜862、863、864；十字分色棱镜870；红色(R)用透镜881；红色用透射式液晶面板882；绿色(G)用透镜883；绿色用透射式液晶板884；蓝色(B)用透镜885；蓝色用透射式液晶面板886；投影镜头890。也存在进一步具备投影屏幕891的情况。

光源装置80包括激发光源组件81、激发光源侧聚光透镜组82、偏振分束器83、1/4波长板84、荧光体侧聚光透镜组85、具有荧光体的基座86。关于光源装置80，在后面详细说明。

从光源装置80射出的光经中继透镜组810被导向第一透镜阵列820。第一透镜阵列820具备为了将光分割为多个子光束而以矩阵状配置的多个小透镜。第二透镜阵列830和叠加透镜850使第一透镜阵列820的小透镜的图像成像于红色用透射式液晶面板882、绿色用透射式液晶面板884、蓝色用透射式液晶面板886的画面区域附近。第一透镜阵列820、第二透镜阵列830和叠加透镜850使光源装置1的光强度在透射式液晶面板的面内方向均匀化。

偏光转换器件840将由第一透镜阵列820分割的子光束转换成直线偏光。

二向色镜860是使红色光反射并使绿色光和蓝色光透过的二向色镜。二向色镜861是使绿色光反射而使蓝色光透过的二向色镜。

反射镜862和863是使蓝色光反射的反射镜。反射镜864是使红色光反射的反射镜。

成为直线偏光后的红色光，经红色用透镜881入射到红色用透射式液晶面板882，根据图像信号进行调制，并作为图像光射出。另外，在红色用透镜881和红色用透射式液晶面板882之间以及红色用透射式液晶面板882和十字分色棱镜870之间分别配置有入射侧偏光板(未图示)和出射侧偏光板(未图示)。

与红色光同样，绿色光经绿色用透射式液晶面板884调制、蓝色光经蓝色用透射式液晶面板886调制而作为图像光射出。

十字分色棱镜870是将四个直角棱镜粘结而构成，在粘结部的X形界面上，设置有介质多层膜。

从红色用透射式液晶面板882以及蓝色用透射式液晶面板886输出的图像光经介质多层膜向投影镜头890反射，从绿色用透射式液晶面板884输出的图像光朝向投影镜头890而透过介质多层膜。

各颜色的图像光被叠加并通过投影镜头890投影到投影屏幕891上。

(光源装置)

下面针对光源装置80进行详细描述。

首先，激发光源组件81具备：多个蓝色激光光源，以阵列状配置；以及多个准直透镜，与各个蓝色激光光源相对应而配置，蓝色激光光源和准直透镜被模组化。光源组件中使用的蓝色激光光源例如为发出波长405nm的S偏光的半导体激光器。

激发光源组件81的每个模组包括蓝色激光光源以2×4进行矩阵排列而成的发光器件阵列。但是一个模组中包含的矩阵排列的规模并不局限于此例，可以是更大规模的矩阵排列，也可以是纵向和横向为相同数量的矩阵排列。从各激光光源输出的光通过准直透镜的作用而作为大致平行的光线从激发光源组件81射出。

从激发光源组件81射出的S偏光的蓝色激光经过激发光源侧聚光透镜组82，再被偏振分束器83反射，经荧光体侧聚光透镜组85而聚光到，在基座86上设置的荧光体上。在基座86被激发光照射的面上，配置有通过蓝色激发光激发而发出白色光的荧光体。偏振分束器83是具有选择性的反射镜，反射作为S偏光的蓝色激发光，而透射荧光体发出的、偏光不一致的荧光。荧光体发出的荧光被荧光体侧聚光透镜组85聚光，透过偏振分束器83，朝中继透镜组810射出。

(基座)

下面对也可以称为本发明的特征的设置有荧光体的基座86进行详细说明。

图9的(a)和(b)是将图8的投影显示装置的光源装置80的一部分提取出来而显示的图。图9的(a)是从侧面观察基座86时的典型性剖视图，图9的(b)是从荧光体侧聚光透镜组85那一侧观察基座86时的图。图中的Ax-L是荧光体侧聚光透镜组85的光轴。

基座86的基材90适合采用热导率和光反射率高的金属。而且，在基材90上设置有凹部，所述凹部以与荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L相交的部分为底部，凹部的表面进行了镜面加工，且采用发出白色光的荧光体91涂布。

如图9的(a)和(b)所示，凹部具有切除四棱锥而成的形状。关于构成凹部的斜面，如利用图4所描述的，从激发光在斜面上的照射点的外缘引出的法线与光轴Ax-L相交的点C位于荧光体侧聚光透镜组的点A和点B之间。而且，点C优选与荧光体侧聚光透镜组的后主点F接近或一致。从被激发光照射的区域的各点射出的扩散光中强度最高的成分从凹部的斜面沿法线方向射出。换句话说，扩散光中强度最高的成分向着不平行于荧光体侧聚光透镜组15的光轴Ax-L而是与光轴Ax-L相交叉的方向射出。

通过采用这样的结构，与从设置在平坦面上的荧光体射出扩射光的情况相比，如果采用相同的聚光透镜组布局来进行比较，则本实施方式能够将荧光更多地收集到荧光体侧聚光透镜组中。

以上说明的作为第二实施方式的投影显示装置通过使用在固定的基座的凹部配置有荧光体的光源装置，从而提高了荧光的收集效率，与以往相比能实现高亮度、低功耗的装置。

[第二实施方式的变形例]

(凹部形状)

如前所述，为了将作为朗伯反射的扩散光而以宽角度范围射出的荧光较多地收集到聚光透镜组中，优选在从固定的基材中切除四棱锥而成的形状的凹部设置荧光体，但其他凹部形状也可以采用。例如，也可以是从基材中切除四棱锥以外的棱锥或圆锥或者切除球面的一部分而成的形状的凹部。

图9的(c)、(d)所示的是从基材中切除六棱锥而成的形状的凹部的例子，(e)、(f)所示的是从基材中切除圆锥而成的形状的凹部的例子，(g)、(h)所示的是从基材中切除球的一部分而成的形状的凹部的例子。图9的(c)、(e)、(g)是从侧面观察基座86时的典型性剖视图，(d)、(f)、(h)是从荧光体侧聚光透镜组85那一侧观察基座86时的图。图9的(c)～(h)都是凹部的底部与光轴Ax-L相交叉，凹面相对于光轴Ax-L对称配置。另外，关于构成凹部的斜面，与利用图4或图5所说明的相同，从斜面上的激发光照射点的外缘引出的法线与光轴Ax-L相交的点C位于荧光体侧聚光透镜组的点A和点B之间。而且，点C优选与聚光透镜组的后主点F接近或一致。

(光调制器件)

采用在固定部件的凹部设置有荧光体的光源装置来构成投影显示装置时，光调制器件不局限于透射式光调制器件。也可以如前述第一实施方式(图1)的装置那样，将诸如以阵列状设置有微镜器件的DMD或反射式液晶器件之类的反射式光调制器件与光颜色选择色轮组合使用。

[其他实施方式]

如上所述，第一实施方式和第二实施方式所示的所有光源装置无论是在具有反射式光调制器件的投影显示装置中还是在具有透射式光调制器件的投影显示装置中，都可以自由组合使用。另外，所有实施方式所示的光源装置的结构部件的形状、大小、组合、配置等，可根据应用本发明的投影显示装置的结构及规格等各种条件而进行适当变更。

设置荧光体的基座不局限于旋转或者固定的基座，也可以是进行直线运动等运动的基座。例如，如果在通过压电器件驱动而能够进行一维往复运动的基座上设置荧光体，则与旋转体的情况同样，能够防止荧光体局部过热。

Claims (5)

1.一种光源装置，具有：

蓝色激光光源；

基座，涂布有荧光体；以及

聚光透镜组，使从所述蓝色激光光源射出的蓝色激光聚光到所述荧光体，并且对所述荧光体发出的荧光进行聚光，

其特征在于，

所述基座具有凹部，所述凹部以与所述聚光透镜组的光轴相交的部分为底部，

所述凹部的宽度大于照射到所述荧光体的所述蓝色激光的光点直径，

从所述凹部的所述蓝色激光的照射点的外缘延伸出的法线与所述聚光透镜组的光轴相交的点位于所述聚光透镜组的透镜表面中距离所述荧光体最近的面与距离所述荧光体最远的面之间，

所述基座是能够旋转的旋转体，

所述凹部在用包含所述旋转体的旋转轴的面切割所述基座而成的截面上具有V形或圆弧的形状，

所述荧光体涂布在所述凹部的表面上。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

所述凹部是沿着以所述旋转体的旋转轴为中心的圆或圆弧而设置的凹部。

3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，

所述凹部设置于所述旋转体的外缘部或侧面，所述光轴与所述旋转轴相交叉。

4.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，

所述凹部设置于所述旋转体的主面，所述光轴与所述旋转轴平行。

5.一种投影显示装置，其特征在于，具备：

权利要求1至4中的任意一项所述的光源装置；

光调制器件；以及

投影镜头。

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