CN110632815A - 光源装置和投影仪 - Google Patents
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Abstract
光源装置和投影仪。降低成本且能够高效地辅助红色光。光源装置具有蓝色激光发光元件、红色激光发光元件、荧光体、具有针对蓝色光和红色光的偏振分离功能的偏振分离元件、扩散元件。从蓝色激光发光元件射出的蓝色光入射到偏振分离元件而被分离成第1蓝色偏振成分和第2蓝色偏振成分。第1蓝色偏振成分入射到扩散元件而成为蓝色扩散光,第2蓝色偏振成分入射到荧光体。荧光体被第2蓝色偏振成分激励而发出所述荧光,从红色激光发光元件射出的红色光入射到扩散元件进行扩散透射,由此成为红色扩散光。蓝色扩散光、红色扩散光和荧光入射到偏振分离元件,蓝色扩散光、红色扩散光和荧光的一部分被合成后从偏振分离元件射出。
Description
技术领域
本发明涉及光源装置和投影仪。
背景技术
近年来,作为投影仪中使用的光源装置,存在对蓝色激光和被蓝色激光激励而生成的荧光进行合成而生成照明光的技术。例如,在下述专利文献1中公开了对黄色荧光、蓝色激光和红色激光进行合成而生成白色光的光源装置。
专利文献1:日本特开2016-224304号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述光源装置中,通过在合成镜中透射荧光并反射红色激光,使2个光向相同方向射出,由此,生成照明光。
这里,例如,在提高了荧光中包含的红色成分中的合成镜的透射率的情况下,透过合成镜的红色激光增加,由此,红色激光中产生的光损耗增大。另一方面,例如,在提高了红色激光中的合成镜的反射率的情况下,荧光中包含的红色成分的基于合成镜的反射量增加,由此,荧光中产生的光损耗增大。这样,在上述光源装置中,存在荧光的红色成分和红色激光中的任意一方始终产生损耗的问题。此外,在上述光源装置中,使用多个扩散板,因此,还存在成本增加的问题。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的,本发明的一个方式的光源装置的特征在于,所述光源装置具有:蓝色激光发光元件,其射出蓝色光;红色激光发光元件,其射出具有规定波段的红色光;荧光体,其被激励光激励而发出荧光;偏振分离元件,其具有针对所述蓝色光和具有所述规定波段的红色光的偏振分离功能;以及扩散元件,其包含对所入射的光进行扩散的扩散层、以及反射所述蓝色光且透射所述红色光的分色层,从所述蓝色激光发光元件射出的蓝色光入射到所述偏振分离元件而被分离成第1蓝色偏振成分和第2蓝色偏振成分,所述第1蓝色偏振成分入射到所述扩散元件而被扩散反射,由此成为蓝色扩散光,所述第2蓝色偏振成分作为所述激励光入射到所述荧光体,所述荧光体被所述第2蓝色偏振成分激励而发出所述荧光,从所述红色激光发光元件射出的红色光入射到所述扩散元件而被扩散透射,由此成为红色扩散光,所述蓝色扩散光、所述红色扩散光和所述荧光入射到所述偏振分离元件,所述蓝色扩散光、所述红色扩散光和所述荧光的一部分被合成后从所述偏振分离元件射出。
在上述方式的光源装置中,优选从所述荧光体发出的荧光包含红色光和绿色光,所述荧光中包含的红色光包含具有所述规定波段的第1红色荧光成分和具有所述规定波段以外的波长的第2红色荧光成分,所述第1红色荧光成分被所述偏振分离元件偏振分离。
在上述方式的光源装置中,优选所述第1红色荧光成分被所述偏振分离元件分离成第1红色偏振成分和第2红色偏振成分。
在上述方式的光源装置中,优选所述荧光的一部分由所述绿色光、所述第2红色荧光成分和所述第1红色偏振成分构成。
在上述方式的光源装置中,优选所述光源装置还具有:第1相位差板,其设置在所述偏振分离元件与所述扩散元件之间;以及第2相位差板,其配置在所述扩散元件与所述红色激光发光元件之间,从所述红色激光发光元件射出的红色光入射到该第2相位差板。
在上述方式的光源装置中,优选从所述蓝色激光发光元件射出的蓝色光穿过所述第1相位差板,并且被所述第1相位差板赋予1/4波长的相位差,从所述红色激光发光元件射出的红色光穿过所述第2相位差板和所述第1相位差板,并且被所述第2相位差板和所述第1相位差板赋予1/2波长的相位差。
在上述方式的光源装置中,优选所述扩散层具有设置在所述分色层的来自所述红色激光发光元件的光的入射侧的第1扩散板、以及位于所述分色层的来自所述蓝色激光发光元件的光的入射侧的第2扩散板。
在上述方式的光源装置中,优选来自所述红色激光发光元件的光入射到所述偏振分离元件的方向是与来自所述蓝色激光发光元件的光入射到所述偏振分离元件的方向相反的方向。
在上述方式的光源装置中,优选所述红色激光发光元件和所述蓝色激光发光元件配置成隔着所述偏振分离元件而彼此相对。
本发明的一个方式的投影仪的特征在于,所述投影仪具有:上述方式的光源装置;光调制装置,其根据图像信息对从所述光源装置射出的光进行调制,由此形成图像光;以及投射光学系统,其投射所述图像光。
附图说明
图1是实施方式的投影仪的概略结构图。
图2是示出光源装置的概略结构的图。
图3是示出偏振分束器的分光透射率特性的图。
图4A是示出构成偏振分束器的滤光器的图。
图4B是示出构成偏振分束器的滤光器的图。
图5是示出扩散元件的结构的剖视图。
标号说明
1:投影仪;2:光源装置;4B、4G、4R:光调制装置;6:投射光学系统;21a:蓝色激光发光元件;25:偏振分束器(偏振分离合成元件);28a:第1相位差板;28b:第2相位差板;34:荧光体;40a:红色激光发光元件;50:扩散元件;51:第1扩散板(扩散层);52:第2扩散板(扩散层);53:分色层;BL:光线(蓝色光);BLs:光线(激励光);BLs1:蓝色扩散光;KG:绿色荧光;KR:红色荧光;KR1:第1红色荧光成分;KR2:第2红色荧光成分;KR1p:红色P偏振成分(第1红色偏振成分);KR1s:红色S偏振成分(第2红色偏振成分);RL:红色辅助光线(红色光);RL2、RL2s:红色扩散光;WL:照明光;YL:荧光。
具体实施方式
下面,使用附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本实施方式的投影仪的概略结构图。
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射型图像显示装置。投影仪1具有光源装置2、颜色分离光学系统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、投射光学系统6。
本实施方式的光源装置2朝向颜色分离光学系统3射出白色的照明光WL。颜色分离光学系统3将来自光源装置2的照明光WL分离成红色光LR(例如波段为600nm~700nm的光)、绿色光LG(例如波段为500nm~600nm的光)、蓝色光LB(例如波段为440nm~470nm的光)。
颜色分离光学系统3大致具有第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、第1中继透镜9a和第2中继透镜9b。
第1分色镜7a将来自光源装置2的照明光WL分离成红色光LR和其他光(绿色光LG和蓝色光LB)。第1分色镜7a透射分离后的红色光LR,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,并且透射蓝色光LB,由此,将其他光分离成绿色光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引导至光调制装置4B。绿色光LG从第2分色镜7b朝向光调制装置4G反射。
第1中继透镜9a配置在蓝色光LB的光路中的第2分色镜7b与第2全反射镜8b之间。第2中继透镜9b配置在蓝色光LB的光路中的第2全反射镜8b与第3全反射镜8c之间。
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、光调制装置4B例如使用透射型的液晶面板。此外,在液晶面板的入射侧和射出侧分别配置有偏振板(未图示。)。下面,将光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B简称为光调制装置4R、4G、4B。
此外,在光调制装置4R、4G、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各自对分别入射到光调制装置4R、4G、4B的红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB进行远心化。
来自光调制装置4R、4G、4B的图像光入射至合成光学系统5。合成光学系统5对分别与红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB对应的图像光进行合成,朝向投射光学系统6射出该合成后的图像光。合成光学系统5例如使用十字分色棱镜。
投射光学系统6由投射透镜组构成,朝向屏幕SCR放大投射由合成光学系统5合成的图像光。由此,在屏幕SCR上显示被放大的彩色影像。
(光源装置)
接着,对光源装置2进行说明。图2是示出光源装置的概略结构的图。如图2所示,光源装置2具有蓝色阵列光源21、第1准直光学系统22、均束器光学系统23、相位差板24、偏振分束器(偏振分离合成元件)25、第1会聚光学系统26、荧光发光元件27、第1相位差板28a、第2会聚光学系统29、扩散元件50、红色辅助光源40、第2准直光学系统41、远焦光学系统42、第2相位差板28b、第3会聚光学系统43、透镜积分器31、偏振转换元件32、重叠透镜33。
蓝色阵列光源21、第1准直光学系统22、均束器光学系统23、相位差板24、偏振分束器25、第1相位差板28a、第2会聚光学系统29、扩散元件50、第3会聚光学系统43、第2相位差板28b、远焦光学系统42、第2准直光学系统41、红色辅助光源40在蓝色阵列光源21的光轴ax1上依次排列配置。红色辅助光源40的光轴与蓝色阵列光源21的光轴ax1一致。
此外,荧光发光元件27、第1会聚光学系统26、偏振分束器25、透镜积分器31、偏振转换元件32、重叠透镜33在照明光轴ax2上依次排列配置。光轴ax1和照明光轴ax2位于同一面内,相互正交。
蓝色阵列光源21具有多个蓝色激光发光元件21a。多个蓝色激光发光元件21a在与光轴ax1正交的面内呈阵列状排列配置。蓝色激光发光元件21a例如射出作为蓝色光的光线BL(例如波段为440nm~470nm的蓝色激光)。
从蓝色阵列光源21射出的光线BL入射到第1准直光学系统22。第1准直光学系统22将从蓝色阵列光源21射出的光线BL转换为平行光。第1准直光学系统22例如由呈阵列状排列配置的多个准直透镜22a构成。多个准直透镜22a与多个蓝色激光发光元件21a对应配置。
穿过第1准直光学系统22的光线BL入射到均束器光学系统23。均束器光学系统23具有多透镜23a、23b。均束器光学系统23与第1会聚光学系统26协作地对被照明区域(荧光体34)中的照度分布进行均匀化。此外,均束器光学系统23与第2会聚光学系统29协作地对被照明区域(扩散元件50)中的照度分布进行均匀化。
透过均束器光学系统23的光线BL入射到相位差板24。相位差板24例如是配置成能够旋转的1/2波长板。从蓝色激光发光元件21a射出的光线BL是直线偏振光。通过适当设定相位差板24的旋转角度,能够使透过相位差板24的光线BL成为以规定的比率包含针对后述偏振分束器25的S偏振光和P偏振光的光线。通过使相位差板24旋转,能够使S偏振光和P偏振光的比率变化。
通过穿过相位差板24而生成的包含S偏振光和P偏振光的光线BL入射到偏振分束器25。偏振分束器25配置成相对于光轴ax1和照明光轴ax2成45°的角度。
但是,本实施方式的光源装置2利用从红色辅助光源40射出的光对照明光WL的红色成分(红色光LR)进行补偿。由此,通过补偿投影仪1中的显示图像的红色成分,能够显示具有最佳白平衡的白色光。红色辅助光源40具有多个红色激光发光元件40a。另外,红色激光发光元件40a的数量没有特别限定。
在本实施方式中,红色激光发光元件40a射出具有规定波段的红色辅助光线(红色光)RL。具体而言,红色辅助光线RL例如是在635~645nm具有峰值波长的激光。此外,红色辅助光线RL是直线偏振光,相当于针对后述偏振分束器25的P偏振光。即,红色激光发光元件40a射出具有与偏振分束器25中进行偏振分离的光线BL的P偏振光(光线BLp)相同的偏振方向的光作为红色辅助光线RL。
图3是示出偏振分束器的分光透射率特性的图。在图3中,纵轴示出偏振分束器的透射率,横轴示出入射到偏振分束器的光的波长。此外,在图3中,利用实线示出P偏振光中的透射率特性,利用虚线示出S偏振光中的透射率特性。另外,在图3中,波长λB0是比光线BL的波长长、且比荧光YL的波段的最短波长短的波长。此外,在图3中,波长λR1与红色辅助光线RL的规定波段的最短波长相等或比其稍短,波长λR2与红色辅助光线RL的规定波段的最长波长相等或比其稍长。即,优选波长λR1和波长λR2之间的波段与红色辅助光线RL的波段(635nm~645nm)大致一致。
如图3所示,在偏振分束器25中,P偏振光在可视波段全体范围内为90%以上的高透射率。在偏振分束器25中,S偏振光在λB以下的短波段以及λR1与λR2之间的波段内透射率为零或大致为零。例如,通过重叠图4A所示的特性的滤光器和图4B所示的特性的滤光器,能够实现这种分光透射率特性。
在本实施方式中,偏振分束器25具有将来自蓝色激光发光元件21a的光线BL分离成针对偏振分束器25的P偏振光的光线BLp(蓝色第1偏振成分)和S偏振光的光线BLs(蓝色第2偏振成分)的偏振分离功能。由此,P偏振光的光线BLp透过偏振分束器25而朝向扩散元件50,S偏振光的光线BLs被偏振分束器25反射而朝向荧光发光元件27。在本发明中,在偏振分束器25中能够应用平板型或棱镜型的偏振分束器。
透过偏振分束器25而朝向扩散元件50的P偏振光的光线BLp入射到第1相位差板28a。第1相位差板28a由配置在偏振分束器25与扩散元件50之间的光路中的1/4波长板构成。第1相位差板28a设定成对来自蓝色激光发光元件21a的光线BL赋予1/4波长的相位差。
因此,P偏振光的光线BLp利用该第1相位差板28a例如转换为右旋圆偏振光的蓝色光线BLc1后,入射到第2会聚光学系统29。第2会聚光学系统29例如由1枚透镜构成。经由第2会聚光学系统29的蓝色光线BLc1入射到扩散元件50。
扩散元件50配置在偏振分束器25中的与荧光体34相反的一侧,使从第2会聚光学系统29射出的蓝色光线BLc1朝向偏振分束器25扩散反射。扩散元件50的结构在后面叙述。
另一方面,从红色激光发光元件40a射出的红色辅助光线RL入射到第2准直光学系统41。第2准直光学系统41将从红色激光发光元件40a射出的红色辅助光线RL转换为平行光。第2准直光学系统41例如由呈阵列状排列配置的多个准直透镜41a构成。多个准直透镜41a与多个红色激光发光元件40a对应配置。
穿过第2准直光学系统41的多个红色辅助光线RL分别入射到远焦光学系统42。远焦光学系统42由凸透镜42a和凹透镜42b构成,缩小包含多个红色辅助光线RL的光束的光束直径。
透过远焦光学系统42而使光束直径缩小的包含多个红色辅助光线RL的光束透过第2相位差板28b后,经由扩散元件50和第1相位差板28a入射到偏振分束器25。
在本实施方式中,来自红色激光发光元件40a的光(红色辅助光线RL)入射到偏振分束器25的方向是与从蓝色激光发光元件21a射出的光(光线BL)入射到偏振分束器25的方向相反的方向。
在本实施方式中,红色激光发光元件40a和蓝色激光发光元件21a配置成隔着偏振分束器25而彼此相对。即,红色激光发光元件40a配置成与偏振分束器25的一面侧相对,蓝色激光发光元件21a配置成与偏振分束器25的另一面侧相对。
这里,第1相位差板28a如上所述设定成对从蓝色激光发光元件21a射出的光线BL赋予1/4波长的相位差。因此,对波段不同的红色辅助光线RL赋予的相位差大于1/4波长。因此,本实施方式的第2相位差板28b设定成接受配置在扩散元件50的后级的第1相位差板28a的调制作用的结果,赋予将红色辅助光线RL转换为S偏振光的相位差。即,第2相位差板28b的相位差特性设定成对依次透过该第2相位差板28b和第1相位差板28a的红色辅助光线RL整体赋予1/2波长的相位差。
下面,将透过第2相位差板28b而转换为规定的偏振状态的红色辅助光线RL称为红色辅助光线RL1。红色辅助光线RL1入射到第3会聚光学系统43。红色辅助光线RL1由第3会聚光学系统43会聚于扩散元件50。红色辅助光线RL1透过扩散元件50而被扩散。
图5是示出扩散元件的结构的剖视图。
如图5所示,扩散元件50具有扩散板50A和电机54。扩散板50A具有作为扩散层发挥功能的第1扩散板51和第2扩散板52、分色层53。第1扩散板51设置在分色层53中的来自红色激光发光元件40a的光入射侧。第2扩散板52设置在分色层53中的来自蓝色激光发光元件21a的光入射侧。分色层53配置在第1扩散板51和第2扩散板52之间。第1扩散板51和第2扩散板52分别具有圆板状。扩散板50A在正面观察的状态下具有圆板形状。电机54使扩散板50A绕规定的旋转轴旋转。
分色层53具有透射红色辅助光线RL1、反射蓝色光线BLc1的特性。
入射到扩散元件50的红色辅助光线RL1分别透过第1扩散板51、分色层53和第2扩散板52而被扩散。入射到扩散元件50的蓝色光线BLc1透过第2扩散板52后被分色层53反射,从而再次透过第2扩散板52,由此,作为扩散光射出。
这里,红色辅助光线RL1在被扩散元件50扩散时,穿过第1扩散板51和第2扩散板52,因此,2次穿过扩散板。此外,蓝色光线BLc1在被扩散元件50扩散时,2次穿过第2扩散板52。在本实施方式中,第1扩散板51和第2扩散板52例如由具有相同厚度的体积型的扩散板构成。根据该结构,红色辅助光线RL1和蓝色光线BLc1的扩散板中的光路长度大致相等,因此,能够使红色辅助光线RL1和蓝色光线BLc1中的扩散元件50的扩散程度大致相等。
另外,也可以使用表面扩散型的扩散板作为第1扩散板51和第2扩散板52。该情况下,将红色辅助光线RL1和蓝色光线BLc1接受扩散作用的扩散板表面的数量调整为相同即可。例如,通过使第2扩散板52的两面具有扩散功能,蓝色光线BLc1在从入射到扩散元件50到射出为止的期间内接受3个面的扩散作用。与此相对,红色辅助光线RL在透过第2扩散板52时在2个面接受扩散作用,因此,仅使第1扩散板51的单面具有扩散作用即可。这样,红色辅助光线RL和蓝色光线BLc1分别接受3个面的扩散作用,因此,能够使红色辅助光线RL和蓝色光线BLc1中的基于扩散元件50的扩散程度大致相等。
在本实施方式中,将蓝色光线BLc1被扩散元件50反射后的光称为蓝色光线BLc2。例如,右旋圆偏振光的蓝色光线BLc1通过扩散元件50作为左旋圆偏振光的蓝色光线BLc2进行反射。蓝色光线BLc2通过第2会聚光学系统29转换为平行光后,再次入射到第1相位差板28a。
此外,将被扩散元件50扩散反射后、经由第1相位差板28a转换为不同偏振状态的光称为蓝色扩散光BLs1。根据本实施方式,左旋圆偏振光的蓝色光线BLc2通过第1相位差板28a转换为S偏振光的蓝色扩散光BLs1。S偏振光的蓝色扩散光BLs1通过偏振分束器25朝向透镜积分器31反射。
此外,在本实施方式中,将红色辅助光线RL1透过扩散元件50而被扩散后的光称为红色扩散光RL2。红色扩散光RL2被第2会聚光学系统29转换为平行光后,透过第1相位差板28a。如上所述,红色辅助光线RL透过第2相位差板28b和第1相位差板28a而被赋予1/2波长的相位差,转换为S偏振光。在本实施方式中,将红色扩散光RL2透过第1相位差板28a后的S偏振光的光称为红色扩散光RL2s。S偏振光的红色扩散光RL2s入射到偏振分束器25。
如图3所示,本实施方式的偏振分束器25在从红色激光发光元件40a射出的光即红色辅助光线RL的波段中具有透射P偏振光、反射S偏振光的偏振分离特性。红色辅助光线RL的扩散光即红色扩散光RL2s是针对偏振分束器25的S偏振光,因此,红色扩散光RL2s被偏振分束器25反射。其结果,红色扩散光RL2s与蓝色扩散光BLs1一起朝向透镜积分器31行进。
此外,从蓝色阵列光源21出射后被偏振分束器25反射的S偏振光的光线BLs入射到第1会聚光学系统26。在本实施方式中,第1会聚光学系统26例如由第1透镜26a和第2透镜26b构成。经由均束器光学系统23和第1会聚光学系统26的光线BLs以照度分布被均匀化的状态入射到荧光发光元件27的被照明区域。荧光发光元件27具有荧光体34、支承该荧光体34的基板35、将荧光体34固定在基板35上的固定部件36。
在本实施方式中,荧光体34通过设置在该荧光体34的侧面与基板35之间的固定部件36固定在基板35上。荧光体34在与光线BLs入射的一侧相反的一侧的面与基板35接触。另外,基板35和固定部件36具有光透射性。
荧光体34吸收作为激励光的光线BLs而被激励。被光线BLs激励的荧光体34例如发出波段为500~700nm的荧光YL。
在荧光体34的与光线BLs入射的一侧相反的一侧(与第1会聚光学系统26相反的一侧)设置有反射部37。反射部37反射由荧光体34生成的荧光YL中的、朝向基板35行进的成分。
在基板35的与支承荧光体34的面相反的一侧的面配置有散热器38。在荧光发光元件27中,能够借助该散热器38进行散热,因此,能够防止荧光体34的热劣化。
由荧光体34生成的荧光YL中的一部分荧光YL被反射部37反射而朝向荧光体34的外部射出。此外,由荧光体34生成的荧光YL中的另一部分荧光YL不经由反射部37而朝向荧光体34的外部射出。这样,荧光YL从荧光体34朝向第1会聚光学系统26射出。荧光YL的光束被第1会聚光学系统26平行化,入射到偏振分束器25。
荧光YL包含绿色光KG和红色光KR作为波长成分。荧光YL中包含的红色光KR包含具有红色辅助光线RL的峰值波段即635nm~645nm的波段(规定波段)的第1红色荧光成分KR1、以及具有规定波段以外的波长的第2红色荧光成分KR2。然后,如上所述,偏振分束器25针对635nm~645nm的红色光具有偏振分离功能。因此,偏振分束器25针对红色光KR的一部分即规定波段的成分、即具有635nm~645nm的波段的第1红色荧光成分KR1具有偏振分离功能。这里,与规定波段对应的第1红色荧光成分KR1相当于图3所示的波长λR1和波长λR2之间的波段的成分。
即,本实施方式的偏振分束器25具有将红色光KR中的第1红色荧光成分KR1分离成针对偏振分束器25的P偏振光即红色P偏振成分(第1红色偏振成分)KR1p和针对偏振分束器25的S偏振光即红色S偏振成分(第2红色偏振成分)KR1s的偏振分离功能。
红色P偏振成分KR1p透过偏振分束器25,并且,红色S偏振成分KR1s被偏振分束器25反射。偏振分束器25所反射的红色S偏振成分KR1s不用作后述照明光WL。
另一方面,偏振分束器25针对荧光YL中的除了第1红色荧光成分KR1以外的大部分的成分即主荧光成分YL1不具有偏振分离功能。这里,主荧光成分YL1包含红色光KR中的除了第1红色荧光成分KR1以外的第2红色荧光成分KR2和绿色光KG。主荧光成分YL1透过偏振分束器25而朝向透镜积分器31。
在本实施方式的偏振分束器25中,仅荧光YL中的红色S偏振成分KR1s不用作照明光WL。即,红色S偏振成分KR1s成为光损耗,但是,红色S偏振成分KR1s为窄波段,在荧光YL整体中占据的比例微小,因此,在考虑光源装置2整体的情况下,荧光YL的红色成分的光损耗非常少。而且,红色S偏振成分KR1s的损耗能够利用从红色辅助光源40射出的红色辅助光线RL进行补偿。因此,在本实施方式的光源装置2中,与以往相比,荧光YL的红色成分的利用效率提高。而且,通过红色辅助光源40实施必要的补偿。
另外,优选图3所示的波长λR1和波长λR2之间的波段与红色辅助光线RL的波段完全一致。这样,能够将无法用作照明光的红色S偏振成分KR1s的量抑制为最小限度。
本实施方式的偏振分束器25向一个方向(朝向透镜积分器31的方向)射出由扩散元件50扩散后的蓝色扩散光BLs1和红色扩散光RL2s、通过偏振分离而从第1红色荧光成分KR1分离出的红色P偏振成分KR1p、主荧光成分YL1(第2红色荧光成分KR2和绿色光KG)。即,蓝色扩散光BLs1、红色扩散光RL2s和荧光YL的一部分(绿色光KG、第2红色荧光成分KR2和红色P偏振成分KR1p)从偏振分束器25射出。
本实施方式的偏振分束器25对蓝色扩散光BLs1、红色扩散光RL2s和荧光YL的一部分(绿色光KG、第2红色荧光成分KR2和红色P偏振成分KR1p)进行合成,作为照明光WL射出。在本实施方式中,红色扩散光RL2s相当于从红色辅助光源40射出的红色辅助光线RL的全部光束(100%)。
照明光WL朝向透镜积分器31射出。透镜积分器31具有第1多透镜31a和第2多透镜31b。第1多透镜31a具有用于将照明光WL分割成多个部分光束的多个第1小透镜31am。
第1多透镜31a的透镜面(第1小透镜31am的表面)和光调制装置4R、4G、4B的各个图像形成区域相互共轭。因此,第1小透镜31am各自的形状成为与光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域的形状大致相似的形状(矩形状)。由此,从第1多透镜31a射出的部分光束分别高效地入射到光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域。
第2多透镜31b具有与第1多透镜31a的多个第1小透镜31am对应的多个第2小透镜31bm。第2多透镜31b与重叠透镜33一起使第1多透镜31a的各第1小透镜31am的像在光调制装置4R、4G、4B的各个图像形成区域的附近成像。
透过透镜积分器31的照明光WL入射到偏振转换元件32。偏振转换元件32构成为呈阵列状排列偏振分离膜和相位差板(1/2相位差板)。偏振转换元件32将照明光WL的偏振方向转换为规定方向。更具体而言,偏振转换元件32使照明光WL的偏振方向对应于配置在光调制装置4R、4G、4B的光入射侧的偏振板(未图示)的透射轴的方向。由此,如上述那样对照明光WL进行分离而得到的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB的偏振方向对应于各光调制装置4R、4G、4B的入射侧偏振板的透射轴方向。由此,红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB分别良好地引导至光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域,而不会被入射侧偏振板遮挡。
透过偏振转换元件32的照明光WL入射到重叠透镜33。重叠透镜33与透镜积分器31协作地对被照明区域中的照明光WL的照度分布进行均匀化。
如上所述,根据本实施方式的光源装置2,通过偏振分束器25使从红色辅助光源40射出的红色辅助光线RL反射,由此,能够利用100%的红色辅助光线RL生成照明光WL的红色光LR。
此外,在本实施方式的光源装置2中,偏振分束器25中的荧光YL的损耗(红色S偏振成分KR1s)较小,因此,用于补偿该损耗的红色辅助光线RL的输出较小即可。由此,能够通过高效地辅助红色光LR而生成具有最佳白平衡的白色的照明光WL。
此外,在本实施方式的光源装置2中,通过对从红色辅助光源40射出的红色辅助光线RL的输出进行调整,能够任意控制照明光WL的红色成分(红色光LR)的辅助量。由此,能够高效地生成期望色调的红色光LR。
此外,在本实施方式的光源装置2中,通过对透过第2相位差板28b和第1相位差板28a的P偏振光的红色辅助光线RL赋予1/2波长的相位差,能够转换为S偏振光。由此,能够使经由第2相位差板28b和第1相位差板28a、扩散元件50的红色扩散光RL2s被偏振分束器25反射而高效地用作照明光WL。
此外,在本实施方式的光源装置2中,红色激光发光元件40a和蓝色激光发光元件21a配置成隔着偏振分束器25而彼此相对,因此,构成为红色辅助光线RL和光线BL分别从相反方向入射到偏振分束器25。因此,能够分开配置红色激光发光元件40a和蓝色激光发光元件21a,因此,能够防止产生红色激光发光元件40a和蓝色激光发光元件21a彼此接近而发生干扰的不良情况。
此外,在本实施方式的光源装置2中,能够使来自蓝色激光发光元件21a的光线BL和来自红色激光发光元件40a的红色辅助光线RL被一个扩散元件50扩散。因此,与分别设置扩散反射元件的结构相比,能够实现光源装置2的低成本化。
此外,在本实施方式的光源装置2中,具备扩散元件50,该扩散元件50具有第1扩散板51、第2扩散板52和分色层53,因此,能够使红色辅助光线RL和蓝色光线BLc1的基于扩散元件50的扩散程度大致相等。由此,红色辅助光线RL和蓝色光线BLc1的扩散光(蓝色扩散光BLs1和红色扩散光RL2s)趋近于荧光YL的发光分布,因此,对蓝色扩散光BLs1和红色扩散光RL2s、荧光YL进行合成后的照明光WL不易使显示图像产生颜色不均。
此外,根据本实施方式的光源装置2,本实施方式的光源装置2使相位差板24旋转,由此,使S偏振光(光线BLs)和P偏振光(光线BLp)的比率变化,能够对荧光YL和蓝色扩散光BLs1的比率进行调整。由此,能够将照明光WL的颜色平衡(白平衡)调整成期望值。
此外,根据本实施方式的投影仪1,具有上述光源装置2,因此,通过充分补偿红色光LR,能够生成具有最佳白平衡的白色光。
另外,本发明不限于上述实施方式的内容,能够在不脱离发明主旨的范围内适当变更。
例如,在上述实施方式中,也可以颠倒扩散元件50和荧光体34相对于偏振分束器25的位置。即,也可以构成为使偏振分束器25反射的S偏振光的光线BLs(蓝色激光的第2成分)入射到扩散元件50,使透过偏振分束器25的P偏振光的光线BLp(蓝色激光的第1成分)作为激励光入射到荧光体34。该情况下,红色激光发光元件40a射出具有与在偏振分束器25中进行偏振分离的光线BL的S偏振光(光线BLs)相同的偏振方向的光作为红色辅助光线RL。
此外,在上述实施方式中,也可以在红色辅助光源40与第3会聚光学系统43之间配置均束器光学系统。根据该结构,能够提高扩散元件50上的红色辅助光线RL的照度分布的均匀性。
此外,在上述实施方式中,示出将本发明的光源装置搭载在投影仪中的例子,但不限于此。本发明的光源装置还能够应用于照明器具、汽车的前照灯等。
Claims (10)
1.一种光源装置,其特征在于,所述光源装置具有:
蓝色激光发光元件,其射出蓝色光;
红色激光发光元件,其射出具有规定波段的红色光;
荧光体,其被激励光激励而发出荧光;
偏振分离元件,其具有针对所述蓝色光和具有所述规定波段的红色光的偏振分离功能;以及
扩散元件,其包含对所入射的光进行扩散的扩散层、以及反射所述蓝色光且透射所述红色光的分色层,
从所述蓝色激光发光元件射出的蓝色光入射到所述偏振分离元件而被分离成第1蓝色偏振成分和第2蓝色偏振成分,
所述第1蓝色偏振成分入射到所述扩散元件而被扩散反射,由此成为蓝色扩散光,
所述第2蓝色偏振成分作为所述激励光入射到所述荧光体,
所述荧光体被所述第2蓝色偏振成分激励而发出所述荧光,
从所述红色激光发光元件射出的红色光入射到所述扩散元件而被扩散透射,由此成为红色扩散光,
所述蓝色扩散光、所述红色扩散光和所述荧光入射到所述偏振分离元件,所述蓝色扩散光、所述红色扩散光和所述荧光的一部分被合成后从所述偏振分离元件射出。
2.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
从所述荧光体发出的荧光包含红色光和绿色光,
所述荧光中包含的红色光包含具有所述规定波段的第1红色荧光成分和具有所述规定波段以外的波长的第2红色荧光成分,
所述第1红色荧光成分被所述偏振分离元件偏振分离。
3.根据权利要求2所述的光源装置,其特征在于,
所述第1红色荧光成分被所述偏振分离元件分离成第1红色偏振成分和第2红色偏振成分。
4.根据权利要求3所述的光源装置,其特征在于,
所述荧光的一部分由所述绿色光、所述第2红色荧光成分和所述第1红色偏振成分构成。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的光源装置,其特征在于,
所述光源装置还具有:
第1相位差板,其设置在所述偏振分离元件与所述扩散元件之间;以及
第2相位差板,其配置在所述扩散元件与所述红色激光发光元件之间,从所述红色激光发光元件射出的红色光入射到该第2相位差板。
6.根据权利要求5所述的光源装置,其特征在于,
从所述蓝色激光发光元件射出的蓝色光穿过所述第1相位差板,并且被所述第1相位差板赋予1/4波长的相位差,
从所述红色激光发光元件射出的红色光穿过所述第2相位差板和所述第1相位差板,并且被所述第2相位差板和所述第1相位差板赋予1/2波长的相位差。
7.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
所述扩散层具有设置在所述分色层的来自所述红色激光发光元件的光的入射侧的第1扩散板、以及位于所述分色层的来自所述蓝色激光发光元件的光的入射侧的第2扩散板。
8.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
来自所述红色激光发光元件的光入射到所述偏振分离元件的方向是与来自所述蓝色激光发光元件的光入射到所述偏振分离元件的方向相反的方向。
9.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
所述红色激光发光元件和所述蓝色激光发光元件配置成隔着所述偏振分离元件而彼此相对。
10.一种投影仪,其特征在于,所述投影仪具有:
权利要求1~9中的任意一项所述的光源装置;
光调制装置,其根据图像信息对从所述光源装置射出的光进行调制,由此形成图像光;以及
投射光学系统,其投射所述图像光。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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