CN113759647A - 照明装置和投影仪 - Google Patents

照明装置和投影仪 Download PDF

Info

Publication number
CN113759647A
CN113759647A CN202110613371.7A CN202110613371A CN113759647A CN 113759647 A CN113759647 A CN 113759647A CN 202110613371 A CN202110613371 A CN 202110613371A CN 113759647 A CN113759647 A CN 113759647A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
emitting element
light emitting
optical system
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110613371.7A
Other languages
English (en)
Inventor
小泉龙太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN113759647A publication Critical patent/CN113759647A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • G03B21/204—LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G02B27/102—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources
    • G02B27/1026—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with reflective spatial light modulators
    • G02B27/1033—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with reflective spatial light modulators having a single light modulator for all colour channels
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/149—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2013—Plural light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

照明装置和投影仪，光利用效率优异。该照明装置具有：射出第1光的第1发光元件；射出第2光的第2发光元件；波长转换元件，其具有第1面和第2面；第1光学元件，其反射第1光以及第2光、和第3光中的一方，使另一方透过；第1聚光光学系统，其设置在各发光元件和第1光学元件之间，屈光力为正；第2聚光光学系统，其设置在第1光学元件和波长转换元件之间。第2聚光光学系统在其主点和波长转换元件的第2面之间具有焦点，分别设各光射出面的长边、短边方向的大小为C1、D1，在发光元件和第1光学元件之间，分别设光束的与该光束的主光线垂直的截面的长边、短边方向的大小为A1、B1，此时满足D1/C1<B1/A1≤1…(1)。

Description

照明装置和投影仪
技术领域
本发明涉及照明装置和投影仪。
背景技术
作为用于投影仪的光源装置，提出了利用在将从发光元件射出的激励光照射到荧光体时从荧光体发出的荧光的光源装置。在下述的专利文献1中公开了具有以下部件的光源装置：第1光源，其射出激励光；第2光源，其通过激励光的照射而发出荧光；以及分色镜，其反射激励光，使荧光透过。此外，在专利文献1中记载了具有如下结构的光源装置：在射出激励光的激光光源和分色镜之间设置了聚光透镜。
在下述专利文献2中，公开了具有以下部件的光源装置：光源光学系统，其具有多个激光光源；微透镜阵列，来自光源光学系统的光入射到该微透镜阵列；荧光体，其将从激光光源射出的蓝色光的一部分转换成黄色的荧光；分色镜，其反射蓝色光，使荧光透过；以及聚光透镜单元，其使从分色镜射出的蓝色光会聚在荧光体上。
专利文献1：日本特开2019-8193号公报
专利文献2：日本特开2017-97310号公报
组合专利文献1的结构和专利文献2的结构，设想具有多个发光元件、分色镜、和设置在多个发光元件与分色镜之间的聚光透镜的光源装置。该光源装置具有如下结构：除了设置在荧光体附近的第2聚光透镜以外，还在多个发光元件与分色镜之间附加了第1聚光透镜。
在上述结构的光源装置中，通过第1聚光透镜的作用，激励光的成像位置从荧光体上偏移，因此荧光体上的激励光的像受到多个发光元件的配置的影响。例如，如专利文献2所示那样，在将多个发光元件排列为1列的状态下，使多个光入射到第1聚光透镜和第2聚光透镜时，形成在荧光体上的多个激励光的像也成为排列为1列的形状。这样，如果激励光的像具有在一个方向上较长的形状，则从荧光体射出的荧光的亮度分布也成为在一个方向上较长的形状。在将这样的光源装置用作投影仪用的照明装置时，存在难以高效地利用照明光的课题。
发明内容
为了解决上述的课题，本发明一个方式的照明装置具有：第1发光元件，其具有第1光射出面，从所述第1光射出面射出第1波段的第1光；第2发光元件，其具有第2光射出面，从所述第2光射出面射出所述第1波段的第2光；波长转换元件，其具有第1面和与所述第1面不同的第2面，所述第1光和所述第2光入射到该第1面，该波长转换元件将所述第1光和所述第2光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第3光；第1光学元件，其反射所述第1光以及所述第2光、和所述第3光中的一方，使另一方透过；第1聚光光学系统，其设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，具有正的屈光力；以及第2聚光光学系统，其设置在所述第1光学元件和所述波长转换元件之间，所述第2聚光光学系统在所述第2聚光光学系统的主点与所述波长转换元件的所述第2面之间具有焦点，所述第1光射出面的大小和所述第2光射出面的大小相等，将所述第1光射出面和所述第2光射出面的长边方向的大小设为C1、所述第1光射出面和所述第2光射出面的短边方向的大小设为D1，在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，将合成了所述第1光和所述第2光而得的光束的与该光束的主光线垂直的截面的长边方向的大小设为A1、所述截面的短边方向的大小设为B1，此时，满足以下的(1)式。
D1/C1<B1/A1≤1…(1)。
另外，本发明另一方式的照明装置具有：第1发光元件，其射出第1波段的第1光；第2发光元件，其射出所述第1波段的第2光；波长转换元件，其具有第1面和与所述第1面不同的第2面，所述第1光和所述第2光入射到该第1面，该波长转换元件将所述第1光和所述第2光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第3光；第1光学元件，其反射所述第1光以及所述第2光、和所述第3光中的一方，使另一方透过；第1聚光光学系统，其设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，具有正的屈光力；以及第2聚光光学系统，其设置在所述第1光学元件和所述波长转换元件之间，所述第2聚光光学系统在所述第2聚光光学系统的主点与所述波长转换元件的所述第2面之间具有焦点，在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，所述第1光的与该第1光的主光线垂直的第1截面和所述第2光的与该第2光的主光线垂直的第2截面的大小相等，将所述第1截面和所述第2截面的长边方向的大小设为C2、所述第1截面和所述第2截面的短边方向的大小设为D2，在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，将合成了所述第1光和所述第2光而得的光束的与该光束的主光线垂直的第3截面的长边方向的大小设为A2、所述第3截面的短边方向的大小设为B2，此时，满足以下的(2)式。
D2/C2<B2/A2≤1…(2)。
本发明一个方式的投影仪具有：本发明一个方式的照明装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述照明装置的光进行调制；以及投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。
附图说明
图1是第1实施方式的投影仪的概略结构图。
图2是第1实施方式的照明装置的俯视图。
图3是光源装置的侧视图。
图4是第1发光元件的立体图。
图5是表示从第1发光元件射出的第1光的截面形状的图。
图6是表示光束的截面形状的图。
图7是表示波长转换层上的光束的强度分布的图。
图8是第2实施方式的照明装置的俯视图。
图9是表示光束的截面形状的图。
图10是表示波长转换层上的光束的强度分布的图。
图11是第3实施方式的照明装置的俯视图。
图12是表示光束的截面形状的图。
图13是表示波长转换层上的光束的强度分布的图。
图14是第4实施方式的照明装置的俯视图。
图15是表示光束的截面形状的图。
图16是表示波长转换层上的光束的强度分布的图。
标号说明
1：投影仪；2：照明装置；4B、4G、4R：光调制装置；6：投射光学装置；21：分色镜(第1光学元件)；22：第2聚光光学系统；23：波长转换元件；33：第1合成镜(第2光学元件)；34：第2合成镜(第2光学元件)；35：第1聚光光学系统；36：扩散元件；47：偏振合成镜(第2光学元件)；311：第1发光元件；311a：第1光射出面；321：第2发光元件；321a：第2光射出面；A1：光束的与该光束的主光线垂直的截面的长边方向的尺寸；B1：光束的与该光束的主光线垂直的截面的短边方向的尺寸；A2：光束的与该光束的主光线垂直的第3截面的长边方向的尺寸；B2：光束的与该光束的主光线垂直的第3截面的短边方向的尺寸；C1：第1光射出面和第2光射出面的长边方向的尺寸；D1：第1光射出面和第2光射出面的短边方向的尺寸；C2：第1截面和第2截面的长边方向的尺寸；D2：第1截面和第2截面的短边方向的尺寸；BL1：第1光；BL2：第2光；YL：荧光(第3光)；BL：光束。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，使用图1～图7说明本发明的第1实施方式。
在以下的各图中，为了易于观察各结构要素，有时根据结构要素使尺寸的比例尺不同而示出。
对本实施方式的投影仪的一例进行说明。
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具有照明装置2、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和投射光学装置6。关于照明装置2的结构，在后面进行说明。
色分离光学系统3具有第1分色镜7a、第2分色镜7b、反射镜8a、反射镜8b、反射镜8c、中继透镜9a和中继透镜9b。色分离光学系统3将从照明装置2射出的照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB，将红色光LR引导至光调制装置4R、绿色光LG引导至光调制装置4G、蓝色光LB引导至光调制装置4B。
场透镜10R配置于色分离光学系统3与光调制装置4R之间，使入射的光大致平行化并朝向光调制装置4R射出。场透镜10G配置于色分离光学系统3与光调制装置4G之间，使入射的光大致平行化并朝向光调制装置4G射出。场透镜10B配置于色分离光学系统3与光调制装置4B之间，使入射的光大致平行化并朝向光调制装置4B射出。
第1分色镜7a使红色光成分透过，并反射绿色光成分和蓝色光成分。第2分色镜7b反射绿色光成分，使蓝色光成分透过。反射镜8a反射红色光成分。反射镜8b和反射镜8c反射蓝色光成分。
透过第1分色镜7a后的红色光LR由反射镜8a反射，透过场透镜10R入射到红色光用的光调制装置4R的图像形成区域。由第1分色镜7a反射后的绿色光LG由第2分色镜7b进一步反射，透过场透镜10G而入射到绿色光用的光调制装置4G的图像形成区域。透过第2分色镜7b后的蓝色光LB经过中继透镜9a、入射侧的反射镜8b、中继透镜9b、射出侧的反射镜8c以及场透镜10B而入射到蓝色光用的光调制装置4B的图像形成区域。
光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B分别根据图像信息对入射的色光进行调制，形成图像光。光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B分别由液晶光阀构成。虽然省略了图示，但在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的光入射侧分别配置有入射侧偏振片。在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的光射出侧，分别配置有射出侧偏振片。
合成光学系统5对从光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B射出的各图像光进行合成而形成全彩色的图像光。合成光学系统5由贴合了4个直角棱镜的俯视呈大致正方形的十字分色棱镜构成。在将直角棱镜彼此贴合的大致X字状的界面上形成有电介质多层膜。
从合成光学系统5射出的图像光被投射光学装置6放大投射，在屏幕SCR上形成图像。即，投射光学装置6投射由光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B调制后的光。投射光学装置6由多个投射透镜构成。
对本实施方式的照明装置2的一例进行说明。
以下，在图2和图3中，使用XYZ正交坐标系，将与从光源装置20射出的光束BL的主光线平行的轴定义为X轴，将与从波长转换元件23射出的荧光YL的主光线平行的轴定义为Y轴，将与X轴及Y轴垂直的轴定义为Z轴。
图2是从Z轴方向观察到的照明装置2的俯视图。图3是从Y轴方向观察到的照明装置2所具有的光源装置20的侧视图。
如图2所示，本实施方式的照明装置2具有光源装置20、分色镜21、第2聚光光学系统22、波长转换元件23、积分光学系统24、偏振转换元件25和重叠透镜26。
如图3所示，光源装置20具有第1光源单元31、第2光源单元32、第1合成镜33、第2合成镜34、第1聚光光学系统35和扩散元件36。第1光源单元31具有第1发光元件311和第1准直透镜312。第2光源单元32具有第2发光元件321和第2准直透镜322。
第1发光元件311具有第1光射出面311a，从第1光射出面311a向+X方向射出第1波段的第1光BL1。第2发光元件321具有第2光射出面321a，从第2光射出面321a向+X方向射出第1波段的第2光BL2。第1发光元件311和第2发光元件321沿着Z轴方向相互隔开间隔地配置。第1发光元件311和第2发光元件321分别安装在基材314上。
第1发光元件311和第2发光元件321分别由射出蓝色光的蓝色半导体激光器构成。作为第1波段，蓝色半导体激光器射出例如在380nm～495nm具有峰值波长的蓝色光。因此，光源装置20射出由在Z轴方向上排列的2条蓝色光构成的第1光BL1和第2光BL2。第1发光元件311和第2发光元件321可以由射出具有相同峰值波长的蓝色光的蓝色半导体激光器构成，也可以由射出具有彼此不同的峰值波长的蓝色光的蓝色半导体激光器构成。
第1准直透镜312与第1发光元件311对应地设置。第1准直透镜312使从第1发光元件311射出的第1光BL1平行化。第2准直透镜322与第2发光元件321对应地设置。第2准直透镜322使从第2发光元件321射出的第2光BL2平行化。
第1合成镜33配置成：反射面相对于沿着从第2发光元件321射出的第2光BL2的主光线的光轴ax1成45°的角度。由此，第2光BL2从第2发光元件321向+X方向射出，然后被第1合成镜33反射而向+Z方向行进。另外，第2合成镜34配置成：反射面相对于沿着由第1合成镜33反射的第2光BL2的主光线的光轴ax2成45°的角度。由此，第2光BL2在从第1合成镜33向+Z方向前进后，由第2合成镜34反射而向+X方向行进。
另一方面，从第1发光元件311射出的第1光BL1不入射到第1合成镜33和第2合成镜34，而从第1发光元件311朝向+X方向沿光轴ax3直线前进。第2光BL2的光路被第1合成镜33和第2合成镜34折弯，由此第2光BL2被第2合成镜34反射后的位置处的第1光BL1与第2光BL2之间的间隔S1比刚从第1发光元件311和第2发光元件321射出之后的位置处的第1光BL1与第2光BL2之间的间隔S2窄。这样，第1光BL1和第2光BL2被第1合成镜33和第2合成镜34合成，成为光束BL。即，光束BL是指包含第1光BL1和第2光BL2的整体光束。将光束BL的主光线定义为包含第1光BL1和第2光BL2的光束的中心轴。将间隔S1和间隔S2定义为沿光轴ax2的方向的间隔。
即，第1合成镜33和第2合成镜34设置在第1发光元件311以及第2发光元件321与分色镜21之间，入射有从第1发光元件311射出的第1光BL1和从第2发光元件321射出的第2光BL2中的至少一方，从而对第1光BL1和第2光BL2进行合成。
本实施方式的第1合成镜33和第2合成镜34分别对应于本发明的第2光学元件。
第1聚光光学系统35设置在第1发光元件311以及第2发光元件321与分色镜21之间。即，第1聚光光学系统35设置在第1合成镜33以及第2合成镜34与扩散元件36之间。在本实施方式中，第1聚光光学系统35由一个凸透镜构成。另外，构成第1聚光光学系统35的透镜的数量没有特别限定，也可以由多个透镜构成。第1聚光光学系统35对入射的光束BL进行会聚。另外，第1聚光光学系统35具有正的屈光力，在第2聚光光学系统22和波长转换元件23之间具有焦点F。第1聚光光学系统35的焦距比第1聚光光学系统35的主点G与分色镜21中的光束BL的入射点N之间的距离H长。
将分色镜21中的光束BL的入射点N定义为分色镜21的光入射面21a与光束BL的主光线交叉的点。另外，将第1聚光光学系统35的主点G与分色镜21中的光束BL的入射点N之间的距离H定义为沿光束BL的主光线所通过的光轴ax4的距离。另外，第1聚光光学系统35也可以由多个透镜构成。在第1聚光光学系统35由多个透镜构成的情况下，将第1聚光光学系统35的主点G定义为由多个透镜构成的聚光光学系统整体的主点。
扩散元件36设置在第1聚光光学系统35与分色镜21之间。扩散元件36使从第1聚光光学系统35射出的光束BL扩散并朝向分色镜21射出。由此，波长转换元件23上的光束BL的照度分布被扩散元件36均匀化。作为扩散元件36，例如使用由光学玻璃构成的磨砂玻璃板。对于扩散元件36，使用透过型的扩散元件。
如图2所示，分色镜21配置成分别与沿着从光源装置20射出的光束BL的主光线的光轴ax4、以及沿着从波长转换元件23射出的荧光YL的主光线的光轴ax5形成45°的角度。分色镜21具有反射蓝色波段的光、并使黄色波段的光透过的特性。因此，分色镜21对从光源装置20射出的光束BL进行反射，并使从波长转换元件23射出的荧光YL透过。本实施方式的分色镜21对应于本发明的第1光学元件。
第2聚光光学系统22设置于分色镜21与波长转换元件23之间。第2聚光光学系统22由第1透镜221、第2透镜222以及第3透镜223这3个凸透镜构成。另外，构成第2聚光光学系统22的透镜的数量没有特别限定。第2聚光光学系统22对由分色镜21反射后的光束BL进行会聚，使其入射到波长转换元件23。第2聚光光学系统22在第2聚光光学系统22的主点和波长转换元件23的第2面23b之间具有焦点。在本实施方式的情况下，由于第2聚光光学系统22由多个透镜构成，所以将第2聚光光学系统22的主点定义为由多个透镜构成的聚光光学系统整体的主点。
波长转换元件23将从第2聚光光学系统22射出的光束BL转换为与第1波段不同的第2波段的荧光YL。波长转换元件23包含将蓝色的光束BL转换为黄色荧光YL的陶瓷荧光体。第2波段例如为490～750nm，荧光YL为包含绿色光成分和红色光成分的黄色光。另外，荧光体也可以包含单晶荧光体。另外，从光束BL的入射方向(Y轴方向)看，波长转换元件23的平面形状为大致正方形。波长转换元件23具有入射有合成了第1光BL1和第2光BL2而得的光束BL的第1面23a、和与第1面23a不同的第2面23b。第1面23a和第2面23b在波长转换元件23中彼此相对。
本实施方式的荧光YL对应于本发明的第3光。
波长转换元件23例如包含钇铝石榴石(YAG)类荧光体。以含有铈(Ce)作为活化剂的YAG：Ce为例，作为荧光体，能够使用将包含Y2O3、Al2O3、CeO3等构成元素的原料粉末混合并使其发生固相反应而得到的材料、通过共沉淀法或溶胶-凝胶法等湿式法得到的Y-Al-O无定形粒子、通过喷雾干燥法、火焰热分解法或热等离子体法等气相法得到的YAG粒子等。另外，荧光体包含用于使光束BL和荧光YL散射的散射要素。作为散射要素，例如使用多个气孔。
在本实施方式的情况下，由于在第1发光元件311以及第2发光元件321和分色镜21之间设置了具有正屈光力的第1聚光光学系统35，所以光束BL以被会聚的状态入射到分色镜21。因此，与未设置第1聚光光学系统35的情况相比，能够使分色镜21小型化。由于分色镜21具有使黄色光成分透过的特性，所以从波长转换元件23射出的荧光YL在透过第2聚光光学系统22后，透过分色镜21。
另一方面，入射到波长转换元件23的光束BL中的一部分光束BL进行波长转换而被转换为荧光YL，而另一部分光束BL在被波长转换为荧光YL之前通过包含于荧光体中的散射要素而反向散射，不进行波长转换而射出到波长转换元件23的外部。此时，光束BL扩散为与荧光YL的角度分布大致相同的角度分布并射出。因此，如上所述，通过使分色镜21小型化，光束BL的中央部入射到分色镜21，但光束BL的周缘部不入射到分色镜21，而通过分色镜21的外侧空间。入射到分色镜21的光束BL被分色镜21反射而成为损失，但未入射到分色镜21的光束BL与荧光YL一起被用作照明光WL。另外，从波长转换元件23射出的光束BL也可以不入射到波长转换元件23的内部，而通过在波长转换元件23的表面扩散反射来生成。
如上所述，光束BL和荧光YL入射到积分光学系统24。蓝色光束BL和黄色荧光YL被合成而生成白色的照明光WL。
积分光学系统24具有第1多透镜阵列241和第2多透镜阵列242。第1多透镜阵列241具有用于将照明光WL分割为多个部分光束的多个第1透镜2411。
第1多透镜阵列241的透镜面、即第1透镜2411的表面与光调制装置4R、4G、4B各自的图像形成区域相互共轭。因此，从光轴ax5的方向看，第1透镜2411各自的形状是与光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域的形状大致相似的矩形。由此，从第1多透镜阵列241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多透镜阵列242具有与第1多透镜阵列241的多个第1透镜2411对应的多个第2透镜2421。第2多透镜阵列242与重叠透镜26一起，使第1多透镜阵列241的各第1透镜2411的像在各光调制装置4R、4G、4B各自的图像形成区域的附近成像。
透过积分光学系统24后的照明光WL入射到偏振转换元件25。偏振转换元件25具有将未图示的偏振分离膜和相位差板排列成阵列状的结构。偏振转换元件25使照明光WL的偏振方向与规定方向一致。具体而言，偏振转换元件25使照明光WL的偏振方向与光调制装置4R、4G、4B的入射侧偏振片的透过轴的方向一致。
由此，从透过了偏振转换元件25的照明光WL分离出的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB的偏振方向与各光调制装置4R、4G、4B的入射侧偏振片的透过轴方向一致。因此，红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB分别不被入射侧偏振片遮挡，而分别入射到光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域。
透过偏振转换元件25后的照明光WL入射到重叠透镜26。重叠透镜26与积分光学系统24协作，使作为被照明区域的光调制装置4R、4G、4B各自的图像形成区域中的照度分布均匀化。
图4是表示从第1发光元件311射出第1光BL1的情形的立体图。另外，第1发光元件311的结构与第2发光元件321的结构相同，所以这里以第1发光元件311为代表进行说明。在图4中，省略了图2和图3所示的基材314的图示。
如图4所示，由半导体激光器构成的第1发光元件311具有射出第1光BL1的第1光射出面311a。从第1光BL1的主光线BL0的方向看，第1光射出面311a具有长方形的平面形状。在设光第1面311a的平面形状即长方形的长边方向的尺寸为C1、短边方向的尺寸为D1时，短边方向的尺寸D1相对于长边方向的尺寸C1的比值D1/C1例如为1/40。具体而言，第1光射出面311a的长边方向的尺寸C1例如为40μm。第1光射出面311a的短边方向的尺寸D1例如为1μm。另外，第1光射出面311a的尺寸不限于上述的例子。
第1发光元件311的第1光射出面311a的大小和第2发光元件321的第2光射出面321a的大小彼此相等。因此，第2光射出面321a与第1光射出面311a同样，从第2光BL2的主光线的方向看，具有长方形的平面形状。第2光射出面321a的短边方向的尺寸D1相对于长方形的长边方向的尺寸C1的比值D1/C1例如为1/40。
第1发光元件311射出与主光线BL0垂直的、截面形状为椭圆形的第1光BL1。在此，在将从第1发光元件311射出的第1光BL1的与主光线BL0垂直的截面设为第1截面K1时，第1截面K1具有椭圆形的形状。第1光射出面311a的形状即长方形的长边方向与第1截面K1的形状即椭圆形的短边方向一致。第1光射出面311a的形状即长方形的短边方向与第1截面K1的形状即椭圆形的长边方向一致。其理由是，从第1发光元件311射出的第1光BL1在与第1光射出面311a的长边方向垂直的面内的发散角γ1比在与第1光射出面311a的短边方向垂直的面内的发散角γ2大。第1光BL1的发散角γ1的最大值(最大辐射角度)例如为70°，第1光BL1的发散角γ2的最大值(最大辐射角度)例如为20°。
因此，在将第1截面K1的长边方向的尺寸设为C2、第1截面K1的短边方向的尺寸设为D2时，第1截面K1的短边方向的尺寸D2与第1截面K1的长边方向的尺寸C2的比值D2/C2充分小于1。
虽然省略图示，但与第1发光元件311同样，在将从第2发光元件321射出的第2光BL2的与该第2光BL2的主光线垂直的截面设为第2截面时，在第1发光元件311以及第2发光元件321与分色镜21之间，第1截面K1的大小和第2截面的大小相等。因此，在设第2截面的长边方向的尺寸为C2、第2截面的短边方向的尺寸为D2时，第2截面的短边方向的尺寸D2与第2截面的长边方向的尺寸C2的比值D2/C2充分小于1。
另外，由于第1光BL1以及第2光BL2分别是扩散光，所以各光的截面的长边方向的尺寸C2以及短边方向的尺寸D2根据场所而不同，但比值D2/C2不论场所如何都是恒定的。
[本实施方式的原理]
在此，在本实施方式的照明装置2中，假设没有设置第1聚光光学系统35，则由从第1发光元件311射出的第1光BL1、和从第2发光元件321射出的第2光BL2构成的光束BL被设置在分色镜21和波长转换元件23之间的第2聚光光学系统22会聚在波长转换元件23上。即，将第2聚光光学系统22的焦点设定成位于第2聚光光学系统22的主点和波长转换元件23的第2面23b之间。
但是，在本实施方式的情况下，为了使分色镜21小型化，在第1发光元件311以及第2发光元件321和分色镜21之间设置了第1聚光光学系统35。此外，第2聚光光学系统22在第2聚光光学系统22的主点和波长转换元件23的第2面23b之间具有焦点，因此光束BL的光束宽度最小的位置相对于波长转换元件23朝设置了第2聚光光学系统22的一侧的相反侧偏移。因此，波长转换元件23的第1面23a上的光束的像成为散焦状态。从聚光点偏移的光束BL沿着刚从各发光元件311、321开始射出之后的亮度分布的形状扩展，所以波长转换元件23上的光束的像也成为沿着亮度分布的形状。
本发明人进行了照明装置内的各处的光的亮度分布的仿真。
图5是表示从第1发光元件311射出的第1光BL1的亮度分布的图。另外，在以下的仿真结果中，将各光的亮度分布的形状视为与各光的与各光的主光线的截面形状一致。另外，从第2发光元件321射出的第2光BL2的亮度分布与第1光BL1的亮度分布相同。
如图5所示，在将第1光BL1的第1截面K1的长边方向的尺寸设为C2、第1截面K1的短边方向的尺寸设为D2时，第1截面K1的短边方向的尺寸D2与第1截面K1的长边方向的尺寸C2的比值D2/C2充分小于1。
这样，在使具有在一个方向上细长的截面形状的光入射到波长转换元件的情况下，从波长转换元件射出的荧光的截面形状也在一个方向上细长。如果在荧光的截面形状的长边方向尺寸和短边方向尺寸之间存在大的差异，则从波长转换元件的端部射出的荧光的主光线的角度产生差异。其结果，波长转换元件的后级的各光学元件中的被照明区域的形状也变得细长，因此在相对于从光的入射方向观察的形状为圆形或正方形的光学元件，荧光的一部分不能入射的情况下，存在荧光的利用效率降低的问题。或者，如果将光学元件设计成能够入射截面形状细长的所有荧光，则存在光学元件大型化的问题。
图6是表示合成了第1光BL1和第2光BL2后的光束BL的亮度分布的图。
针对上述问题，在本实施方式的照明装置2中，使用第1合成镜33和第2合成镜34，在各光的截面的短边方向上排列第1光BL1和第2光BL2，并且，使第2光BL2被第2合成镜34反射后的位置处的第1光BL1与第2光BL2之间的沿光轴ax2的间隔S1比刚从第1发光元件311和第2发光元件321射出之后的位置处的第1光BL1与第2光BL2之间的沿光轴ax2的间隔S2窄。由此，光束BL的截面形状如图6所示。即，在图6中，如果设光束BL的截面的长边方向的尺寸为A1、光束BL的截面的短边方向的尺寸为B1，则能够使尺寸B1相对于尺寸A1的比值B1/A1成为接近1的值。
因此，在与第1发光元件311和第2发光元件321的各光射出面311a、321a的长边方向的尺寸C1、以及各光射出面311a、321a的短边方向的尺寸D1的关系中，比值B1/A1满足以下的(1)式的关系。
D1/C1<B1/A1≤1…(1)
此外，在第1发光元件311以及第2发光元件321和分色镜21之间，在将合成了第1光BL1和第2光BL2的光束BL的垂直于该光束BL的主光线的截面设为第3截面的情况下，将光束BL的第3截面的长边方向的尺寸设为A2、光束BL的第3截面的短边方向的尺寸设为B2。在与第1光BL1的第1截面和第2光BL2的第2截面的长边方向的尺寸C2、第1光BL1的第1截面和第2光BL2的第2截面的短边方向的尺寸D2的关系中，比值B2/A2满足以下的(2)式的关系。
D2/C2<B2/A2≤1…(2)
另外，在上述的(1)式和(2)式中，A1和A2相等，B1和B2相等。因此，B1/A1和B2/A2相等。
图7是表示入射到波长转换元件23的光束BL的亮度分布的图。
如上述的(1)式和(2)式所示，根据本实施方式的照明装置2，将具有短边方向的尺寸相对于长边方向的尺寸之比接近1的截面的光束BL、即具有接近圆形或正方形的截面形状的光束BL照射到波长转换元件23。在本实施方式的情况下，光束BL在通过扩散元件36扩散之后入射到波长转换元件23，所以如图7所示，入射到波长转换元件23的光束的亮度分布成为大致圆形。
为了解决上述问题，优选比值B/A是接近1的值。但是，作为在投影仪1中使用的照明装置2，在考虑了对支持全高清的光调制装置4B、4G、4R进行照明的情况下，由于光调制装置4B、4G、4R的有效显示区域的尺寸为16：9，所以优选比值B/A至少大于9/16且为1以下。
[第1实施方式的效果]
本实施方式的照明装置2具有：第1发光元件311，其具有第1光射出面311a，从第1光射出面311射出第1波段的第1光BL1；第2发光元件321，其具有第2光射出面321a，从第2光射出面321a射出第1波段的第2光BL2；波长转换元件23，其具有第1面23a和与第1面23a不同的第2面23b，第1光BL1和第2光BL2入射到该第1面23a，该波长转换元件23将第1光BL1和第2光BL2转换为第2波段的荧光YL；分色镜21，其反射第1光BL1以及第2光BL2、和荧光YL中的一方，使另一方透过；第1聚光光学系统35，其设置在第1发光元件311以及第2发光元件312和分色镜21之间，具有正的屈光力；以及第2聚光光学系统22，其设置在分色镜21和波长转换元件23之间。第2聚光光学系统22在第2聚光光学系统22的主点和波长转换元件23的第2面23b之间具有焦点。第1光射出面311a的大小和第2光射出面321a的大小相等，满足上述的(1)式和(2)式。
如上所述，在本实施方式中，因为具有接近圆形的截面形状的荧光YL从波长转换元件23射出，所以能够使荧光YL高效地入射到波长转换元件23的后级的光学系统。由此，能够实现光利用效率高的照明装置2。
另外，本实施方式的照明装置2还具有第1合成镜33和第2合成镜34，该第1合成镜33和第2合成镜34设置在第1发光元件311以及第2发光元件321与分色镜21之间，入射有从第1发光元件311射出的第1光BL1和从第2发光元件321射出的第2光BL2中，对第1光BL1和第2光BL2进行合成。
根据该结构，不论第1发光元件311和第2发光元件321的设置位置如何，都使用第1合成镜33和第2合成镜34对第1光BL1和第2光BL2进行合成，由此能够生成具有比值B1/A1和比值B2/A2接近1的截面的光束BL。
另外，本实施方式的照明装置2还具有扩散元件36，该扩散元件36设置在第1发光元件311以及第2发光元件321与分色镜21之间，使从第1发光元件311射出的第1光BL1和从第2发光元件321射出的第2光BL2扩散。
根据该结构，能够使入射到波长转换元件23的光束BL的照度分布均匀化。其结果，能够抑制波长转换元件23的温度局部上升，从而抑制波长转换效率的降低。
另外，在本实施方式的照明装置2中，扩散元件36设置在第1聚光光学系统35和分色镜21之间。
根据该结构，由第1聚光光学系统35会聚后的光束BL入射到扩散元件36，所以能够实现扩散元件36的小型化。
另外，在本实施方式的照明装置2中，第1聚光光学系统35的焦距比第1聚光光学系统35的主点G与分色镜21中的光束BL的入射点N之间的距离H长，光束BL包含第1光BL1和第2光BL2。
根据该结构，第1聚光光学系统35的焦点F位于分色镜21和波长转换元件23的第1面23a之间，所以能够可靠地使分色镜21小型化。此外，第2聚光光学系统22在第2聚光光学系统22的主点和波长转换元件23的第2面23b之间具有焦点，因此光束BL的光束宽度最小的位置相对于波长转换元件23朝设置了第2聚光光学系统22的一侧的相反侧偏移。由此，波长转换元件23的第1面23a上的光束BL的像成为散焦状态，所以能够使光束BL的亮度分布均匀化。
本实施方式的投影仪1具有：上述照明装置2；光调制装置4B、4G、4R，它们根据图像信息对来自照明装置2的光进行调制；以及投射光学装置6，其投射由光调制装置4B、4G、4R调制后的光。
根据该结构，能够实现高效率的投影仪1。
[第2实施方式]
以下，使用图8～图10说明本发明的第2实施方式。
第2实施方式的投影仪的结构与第1实施方式相同，光源装置的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪以及照明装置的整体结构的说明。
图8是第2实施方式的照明装置42的概略结构图。
在图8中，对与在第1实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。
如图8所示，本实施方式的照明装置42具有光源装置40、分色镜21、第2聚光光学系统22、波长转换元件23、积分光学系统24、偏振转换元件25和重叠透镜26。
光源装置40具有第1光源单元31、第2光源单元32、第3光源单元43、第4光源单元44、第1合成镜33、第2合成镜34、第3合成镜45、第4合成镜46、偏振合成镜47、第1聚光光学系统35和扩散元件36。第1光源单元31以及第2光源单元32的结构与第1实施方式相同。第3光源单元43具有第3发光元件431和第3准直透镜432。第4光源单元44具有第4发光元件441和第4准直透镜442。
本实施方式的偏振合成镜47与本发明的第2光学元件对应。
在本实施方式中，当从Y轴方向观察图8的结构时，第1光源单元31、第3光源单元43、第1合成镜33以及第3合成镜45与第1实施方式的图3所示的第1光源单元31、第2光源单元32、第1合成镜33以及第2合成镜34的配置相同。即，在图8中，第1光源单元31相对于第3光源单元43在纸面的里侧(-Z方向)重叠配置。第1合成镜33相对于第3合成镜45在纸面的里侧(-Z方向)重叠配置。另一方面，第2发光元件321和第4发光元件441沿着Y轴方向相互隔开间隔地配置。
第3发光元件431具有第3光射出面431a，使第1波段的第3光BL3从第3光射出面431a向+X方向射出。第4发光元件441具有第4光射出面441a，使第1波段的第4光BL4从第4光射出面441a向+X方向射出。
第3发光元件431和第4发光元件441分别与第1发光元件311和第2发光元件321同样，由射出蓝色光的蓝色半导体激光器构成。第3准直透镜432对应于第3发光元件431而设置，使从第3发光元件431射出的第3光BL3平行化。第4准直透镜442对应于第4发光元件441而设置，使从第4发光元件441射出的第4光BL4平行化。
从第1发光元件311射出的第1光BL1和从第3发光元件431射出的第3光BL3由第1合成镜33和第3合成镜45合成，生成第1光束BL11。
第2合成镜34配置成：反射面相对于沿着从第2发光元件321射出的第2光BL2的主光线成45°的角度。由此，第2光BL2在从第2发光元件321向+X方向射出，然后被第2合成镜34反射而向-Y方向行进。另外，第4合成镜46配置成：反射面相对于从第4发光元件441射出的第4光BL4的主光线成45°的角度。由此，第4光BL4在从第4发光元件441向+X方向射出之后，由第4合成镜46反射而向-Y方向行进。如以上那样，生成合成了第2光BL2和第4光BL4的第2光束BL22。
第1发光元件311射出相对于偏振合成镜47为P偏振成分的第1光BL1。同样，第3发光元件431射出相对于偏振合成镜47为P偏振成分的第3光BL3。因此，合成了第1光BL1和第3光BL3的第1光束BL11相对于偏振合成镜47为P偏振成分。相对于此，第2发光元件321射出相对于偏振合成镜47为S偏振成分的第2光BL2。同样，第4发光元件441射出相对于偏振合成镜47为S偏振成分的第4光BL4。因此，合成了第2光BL2和第4光BL4的第2光束BL22相对于偏振合成镜47为S偏振成分。
另外，本实施方式的P偏振成分对应于本发明的具有第1偏振方向的第1光。本实施方式的S偏振成分对应于本发明的具有第2偏振方向的第2光。
在第1发光元件311和第3发光元件431的组、与发光元件321和第4发光元件441的组之间，为了使相对于偏振合成镜47的偏振方向不同，例如，为了使光射出面的长边方向在两组中相互垂直，只要将两组发光元件配置在从光的射出方向观察旋转90°的方向上即可。或者，在将4个发光元件全部配置在相同方向上的情况下，在任意一组发光元件的光射出侧配置设置1/2波长板，通过1/2波长板仅使从一组发光元件射出的光的偏振方向旋转即可。
偏振合成镜47配置成：与第1光束BL11的主光线和第2光束BL22的主光线分别成45°的角度。偏振合成镜47具有使相对于偏振合成镜47的P偏振成分透过、对S偏振成分进行反射的特性。因此，第1光束BL11透过偏振合成镜47，第2光束BL22被偏振合成镜47反射，所以第1光束BL11和第2光束BL22都向+X方向前进。这样，第1光BL1、第2光BL2、第3光BL3以及第4光BL4全部被合成，成为一个合成光束入射到第1聚光光学系统35。
照明装置42的其他结构与第1实施方式的照明装置2的结构相同。
图9是表示将第1光BL1、第2光BL2、第3光BL3以及第4光BL4合成后的光束BL的亮度分布的图。
在本实施方式的情况下，第1光BL1和第3光BL3沿着第1光BL1以及第3光BL3的截面形状即椭圆的短边方向相互分离地配置。另一方面，第2光BL2和第4光BL4沿着第2光BL2以及第4光BL4的截面形状即椭圆的短边方向配置，且沿着与第1光BL1以及第3光BL3的截面形状即椭圆的短边方向垂直的方向相互分离地配置。因此，调整各合成镜33、45、34、46的位置，并分别调整第1光BL1与第3光BL3的间隔、以及第2光BL2与第4光BL4的间隔，由此如图9所示，能够将各光沿着正方形的各边排列，将光束形成为大致正方形。
在本实施方式中，在设由第1光BL1、第2光BL2、第3光BL3以及第4光BL4构成的光束BL的截面形状的长边方向的尺寸为A1，设光束BL的截面的短边方向的尺寸为B1时，尺寸B1相对于尺寸A1的比值B1/A1大致为1。因此，比值B1/A1和比值D1/C1的关系满足第1实施方式所示的(1)式。另外，与第1实施方式同样，比值B2/A2和比值D2/C2的关系满足第1实施方式所示的(2)式。其结果，入射到波长转换元件23的光束BL的亮度分布如图10所示成为大致圆形。另外，在光束BL的截面形状为完全的正方形的情况下，虽然在正方形中没有长边方向、短边方向的区别，但将正方形的任意一边的尺寸考虑为长边方向的尺寸，将与该一边垂直的边的尺寸考虑为短边方向的尺寸即可。
[第2实施方式的效果]
在本实施方式中，因为具有接近圆形的截面形状的荧光YL从波长转换元件23射出，所以可得到如下这样的与第1实施方式相同的效果：能够实现光利用效率高的照明装置42，能够实现高效的投影仪1。
另外，本实施方式的照明装置42具有偏振合成镜47，偏振合成镜47反射作为相对于偏振合成镜47的S偏振成分的第2反射光束BL22，并使作为相对于偏振合成镜47的P偏振成分的第1光束BL11透过。
根据该结构，容易形成将分别具有椭圆形状的截面的多个光排列成长边方向相互垂直的光束BL，例如像本实施方式那样，容易形成将多个光排列成正方形的光束BL。
[第3实施方式]
以下，使用图11～图13说明本发明的第3实施方式。
第3实施方式的投影仪的结构与第1实施方式相同，光源装置的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪以及照明装置的整体结构的说明。
图11是第3实施方式的照明装置52的概略结构图。
在图11中，对与在第1实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。
如图11所示，本实施方式的照明装置52具有光源装置50、分色镜21、第2聚光光学系统22、波长转换元件23、积分光学系统24、偏振转换元件25和重叠透镜26。光源装置50具有光源单元51、第1聚光光学系统35和扩散元件36。即，本实施方式的照明装置52不具有对第1光BL1和第2光BL2进行合成的光合成元件。
光源单元51具有第1发光元件511、第2发光元件512、第1准直透镜513、第2准直透镜514和基材515。第1发光元件511和第2发光元件512保持在基材515上。第1发光元件511和第2发光元件512沿着各发光元件511、512的光射出面的长边方向在Y轴方向上相互分离地配置。第1准直透镜513与第1发光元件511对应地设置。第2准直透镜514与第2发光元件512对应地设置。
照明装置52的其他结构与第1实施方式的照明装置2的结构相同。
图12是表示包含第1光BL1和第2光BL2的光束BL的亮度分布的图。在本实施方式的情况下，沿着各发光元件的光射出面511a、512a的长边方向排列第1发光元件511和第2发光元件512，并适当调整2个发光元件511、512之间的间隔，由此如图12所示，能够使从光源单元51射出的光束BL的截面形状成为2个光在截面形状的短边方向上相互分离地配置的形状。
在图12中，在设包含第1光BL1和第2光BL2的光束BL的截面形状的长边方向的尺寸为A1、光束BL的截面形状的短边方向的尺寸为B1时，尺寸B1与尺寸A1的比值B1/A1为接近1的值。因此，比值B1/A1和比值D1/C1的关系满足第1实施方式所示的(1)式。另外，比值B2/A2和比值D2/C2的关系满足第1实施方式所示的(2)式。其结果，如图13所示，入射到波长转换元件23的光束的亮度分布成为大致圆形。
[第3实施方式的效果]
在本实施方式中，因为具有接近圆形的截面形状的荧光YL从波长转换元件23射出，所以可得到如下这样的与第1实施方式相同的效果：能够实现光利用效率高的照明装置52，能够实现高效的投影仪1。
另外，本实施方式的照明装置52由于不具有对第1光BL1和第2光BL2进行合成的光合成元件，所以能够简化结构。
[第4实施方式]
以下，使用图14～图16说明本发明的第4实施方式。
第4实施方式的投影仪的结构与第1实施方式相同，照明装置的结构与第3实施方式相同，光源装置的结构与第3实施方式不同。因此，省略投影仪以及照明装置的整体结构的说明。
图14是表示第4实施方式的光源装置中的光源单元的概略结构图。
在图14中，对与在第3实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。
如图14所示，本实施方式的光源装置具有第1光源单元61、第2光源单元62、第1聚光光学系统35(参照图11)和扩散元件36(参照图11)。即，本实施方式的光源装置与第3实施方式的光源装置同样，不具有光合成元件。
第1光源单元61具有：包含第1发光元件311的4个发光元件611；未图示的包含第1准直透镜的4个准直透镜；以及基材612。4个发光元件611沿着各发光元件611的光射出面的长边方向，在Y轴方向上相互分离地配置，保持在基材612上。4个准直透镜分别对应于4个发光元件611而设置。
第2光源单元62具有与第1光源单元61相同的结构。即，第2光源单元62具有：包含第2发光元件321的4个发光元件621；未图示的包含第2准直透镜的4个准直透镜；以及基材622。4个发光元件621沿着各发光元件621的光射出面的长边方向，在Y轴方向上相互分离地配置，保持在基材622上。4个准直透镜分别与4个发光元件621对应地设置。
光源装置的其他结构与第3实施方式的光源装置的结构相同。
图15是表示包含从8个发光元件611、621射出的8条光的光束BL的亮度分布的图。
在本实施方式的情况下，沿着各发光元件的光射出面的长边方向排列各光源单元61、62的4个发光元件611、621，调整各发光元件之间的间隔，并且调整第1光源单元61和第2光源单元62之间的间隔，由此如图15所示，能够使从第1光源单元61以及第2光源单元62射出的由8个光构成的光束BL成为4个光在各光束BL的截面形状即椭圆的短边方向上相互分离地配置、由4个光构成的组在椭圆的长边方向上相互分离地配置的形状。
在图15中，如果设光束BL的截面形状的长边方向的尺寸为A1、光束BL的截面形状的短边方向的尺寸为B1，则尺寸B1相对于尺寸A1的比值B1/A1为接近1的值。因此，比值B1/A1和比值D1/C1的关系满足第1实施方式所示的(1)式。另外，比值B2/A2和比值D2/C2的关系满足第1实施方式所示的(2)式。其结果，如图16所示，入射到波长转换元件23的光束BL的亮度分布示出接近正方形的形状。
[第4实施方式的效果]
在本实施方式中，因为具有接近圆形的截面形状的荧光YL从波长转换元件23射出，所以也可以得到如下这样的与第1实施方式相同的效果：能够实现光利用效率高的照明装置，能够实现高效的投影仪。
此外，本实施方式的照明装置由于不具有光合成元件，所以可得到能够简化结构的与第3实施方式同样的效果。
另外，本发明的技术范围并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。
例如，上述实施方式的照明装置具有反射蓝色光成分、使黄色光成分透过的分色镜，但也可以代替该结构，具有使蓝色光成分透过、反射黄色光成分的分色镜。在该结构中，因为从第1发光元件以及第2发光元件射出的光束透过分色镜，所以波长转换元件只要配置在隔着分色镜与发光元件相对的位置即可。
另外，在上述实施方式中，列举了不能旋转的固定型的波长转换元件的例子，但本发明也可以应用于具有能够通过电机进行旋转的波长转换元件的照明装置。
除此以外，关于照明装置和投影仪的各结构要素的形状、数量、配置、材料等具体的记载，并不限于上述实施方式，可以进行适当变更。在上述实施方式中，示出了将本发明的照明装置搭载于使用了液晶光阀的投影仪的例子，但不限于此。也可以将本发明的照明装置应用于使用数字微镜器件作为光调制装置的投影仪。并且，投影仪可以不具有多个光调制装置，还可以仅具有1个光调制装置。
在上述实施方式中，示出了将本发明的照明装置应用于投影仪的例子，但不限于此。本发明的照明装置也可以应用于照明器具、汽车的前照灯等。
本发明一个方式的照明装置也可以具有以下的结构。
本发明一个方式的照明装置具有：第1发光元件，其具有第1光射出面，从所述第1光射出面射出第1波段的第1光；第2发光元件，其具有第2光射出面，从所述第2光射出面射出所述第1波段的第2光；波长转换元件，其具有第1面和与所述第1面不同的第2面，所述第1光和所述第2光入射到该第1面，该波长转换元件将所述第1光和所述第2光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第3光；第1光学元件，其反射所述第1光以及所述第2光、和所述第3光中的一方，使另一方透过；第1聚光光学系统，其设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，具有正的屈光力；以及第2聚光光学系统，其设置在所述第1光学元件和所述波长转换元件之间，所述第2聚光光学系统在所述第2聚光光学系统的主点与所述波长转换元件的所述第2面之间具有焦点，所述第1光射出面的大小和所述第2光射出面的大小相等，将所述第1光射出面和所述第2光射出面的长边方向的大小设为C1、所述第1光射出面和所述第2光射出面的短边方向的大小设为D1，在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，将合成了所述第1光和所述第2光而得的光束的与该光束的主光线垂直的截面的长边方向的大小设为A1、所述截面的短边方向的大小设为B1，此时，满足以下的(1)式。
D1/C1<B1/A1≤1…(1)
本发明另一方式的照明装置具有：第1发光元件，其射出第1波段的第1光；第2发光元件，其射出所述第1波段的第2光；波长转换元件，其具有第1面和与所述第1面不同的第2面，所述第1光和所述第2光入射到该第1面，该波长转换元件将所述第1光和所述第2光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第3光；第1光学元件，其反射所述第1光以及所述第2光、和所述第3光中的一方，使另一方透过；第1聚光光学系统，其设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，具有正的屈光力；以及第2聚光光学系统，其设置在所述第1光学元件和所述波长转换元件之间，所述第2聚光光学系统在所述第2聚光光学系统的主点与所述波长转换元件的所述第2面之间具有焦点，在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，所述第1光的与该第1光的主光线垂直的第1截面和所述第2光的与该第2光的主光线垂直的第2截面的大小相等，将所述第1截面和所述第2截面的长边方向的大小设为C2、所述第1截面和所述第2截面的短边方向的大小设为D2，在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，将合成了所述第1光和所述第2光而得的光束的与该光束的主光线垂直的第3截面的长边方向的大小设为A2、所述第3截面的短边方向的大小设为B2，此时，满足以下的(2)式。
D2/C2<B2/A2≤1…(2)
本发明一个方式的照明装置可以还具有第2光学元件，该第2光学元件设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，从所述第1发光元件射出的所述第1光和从所述第2发光元件射出的所述第2光中的至少一方入射到该第2光学元件，该第2光学元件对所述第1光和所述第2光进行合成，所述截面在所述第2光学元件和所述第1光学元件之间，可以沿着与从所述第2光学元件射出的所述光束的主光线垂直的面。
本发明一个方式的照明装置可以还具有第2光学元件，该第2光学元件设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，从所述第1发光元件射出的所述第1光和从所述第2发光元件射出的所述第2光中的至少一方入射到该第2光学元件，该第2光学元件对所述第1光和所述第2光进行合成，所述第3截面在所述第2光学元件和所述第1光学元件之间，可以沿着与从所述第2光学元件射出的所述光束的主光线垂直的面。
在本发明一个方式的照明装置中，也可以是，所述第1发光元件射出具有第1偏振方向的所述第1光，所述第2发光元件射出具有与所述第1偏振方向不同的第2偏振方向的所述第2光，所述第2光学元件反射具有所述第1偏振方向的所述第1光和具有所述第2偏振方向的所述第2光中的一方，使另一方透过。
本发明一个方式的照明装置可以还具有扩散元件，该扩散元件设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，使从所述第1发光元件射出的所述第1光和从所述第2发光元件射出的所述第2光扩散。
在本发明一个方式的照明装置中，所述扩散元件可以设置在所述第1聚光光学系统和所述第1光学元件之间。
在本发明一个方式的照明装置中，所述第1聚光光学系统的焦距可以比所述第1聚光光学系统的主点与所述第1光学元件中的包含所述第1光和所述第2光的光束的入射点之间的距离长。
本发明一个方式的投影仪也可以具有以下的结构。
本发明一个方式的投影仪具有：本发明一个方式的照明装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述照明装置的光进行调制；以及投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。

Claims (9)

1.一种照明装置，其具有：
第1发光元件，其具有第1光射出面，从所述第1光射出面射出第1波段的第1光；
第2发光元件，其具有第2光射出面，从所述第2光射出面射出所述第1波段的第2光；
波长转换元件，其具有第1面和与所述第1面不同的第2面，所述第1光和所述第2光入射到该第1面，该波长转换元件将所述第1光和所述第2光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第3光；
第1光学元件，其反射所述第1光以及所述第2光、和所述第3光中的一方，使另一方透过；
第1聚光光学系统，其设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，具有正的屈光力；以及
第2聚光光学系统，其设置在所述第1光学元件和所述波长转换元件之间，
所述第2聚光光学系统在所述第2聚光光学系统的主点与所述波长转换元件的所述第2面之间具有焦点，
所述第1光射出面的大小和所述第2光射出面的大小相等，将所述第1光射出面和所述第2光射出面的长边方向的大小设为C1、所述第1光射出面和所述第2光射出面的短边方向的大小设为D1，
在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，将合成了所述第1光和所述第2光而得的光束的与该光束的主光线垂直的截面的长边方向的大小设为A1、所述截面的短边方向的大小设为B1，此时，满足以下的(1)式：
D1/C1<B1/A1≤1…(1)。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
该照明装置还具有第2光学元件，该第2光学元件设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，从所述第1发光元件射出的所述第1光和从所述第2发光元件射出的所述第2光中的至少一方入射到该第2光学元件，该第2光学元件对所述第1光和所述第2光进行合成，
所述截面在所述第2光学元件和所述第1光学元件之间，沿着与从所述第2光学元件射出的所述光束的主光线垂直的面。
3.一种照明装置，其具有：
第1发光元件，其射出第1波段的第1光；
第2发光元件，其射出所述第1波段的第2光；
波长转换元件，其具有第1面和与所述第1面不同的第2面，所述第1光和所述第2光入射到该第1面，该波长转换元件将所述第1光和所述第2光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第3光；
第1光学元件，其反射所述第1光以及所述第2光、和所述第3光中的一方，使另一方透过；
第1聚光光学系统，其设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，具有正的屈光力；以及
第2聚光光学系统，其设置在所述第1光学元件和所述波长转换元件之间，
所述第2聚光光学系统在所述第2聚光光学系统的主点与所述波长转换元件的所述第2面之间具有焦点，
在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，所述第1光的与该第1光的主光线垂直的第1截面和所述第2光的与该第2光的主光线垂直的第2截面的大小相等，将所述第1截面和所述第2截面的长边方向的大小设为C2、所述第1截面和所述第2截面的短边方向的大小设为D2，
在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，将合成了所述第1光和所述第2光而得的光束的与该光束的主光线垂直的第3截面的长边方向的大小设为A2、所述第3截面的短边方向的大小设为B2，此时，满足以下的(2)式：
D2/C2<B2/A2≤1…(2)。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，
该照明装置还具有第2光学元件，该第2光学元件设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，从所述第1发光元件射出的所述第1光和从所述第2发光元件射出的所述第2光中的至少一方入射到该第2光学元件，该第2光学元件对所述第1光和所述第2光进行合成，
所述第3截面在所述第2光学元件和所述第1光学元件之间，沿着与从所述第2光学元件射出的所述光束的主光线垂直的面。
5.根据权利要求3或4所述的照明装置，其中，
所述第1发光元件射出具有第1偏振方向的所述第1光，
所述第2发光元件射出具有与所述第1偏振方向不同的第2偏振方向的所述第2光，
所述第2光学元件反射具有所述第1偏振方向的所述第1光和具有所述第2偏振方向的所述第2光中的一方，使另一方透过。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的照明装置，其中，
该照明装置还具有扩散元件，该扩散元件设置在所述第1发光元件以及所述第2发光元件和所述第1光学元件之间，使从所述第1发光元件射出的所述第1光和从所述第2发光元件射出的所述第2光扩散。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其中，
所述扩散元件设置在所述第1聚光光学系统和所述第1光学元件之间。
8.根据权利要求1～4中的任意一项所述的照明装置，其中，
所述第1聚光光学系统的焦距比所述第1聚光光学系统的主点与所述第1光学元件中的包含所述第1光和所述第2光的光束的入射点之间的距离长。
9.一种投影仪，其具有：
权利要求1～8中的任意一项所述的照明装置；
光调制装置，其根据图像信息对来自所述照明装置的光进行调制；以及
投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。
CN202110613371.7A 2020-06-04 2021-06-02 照明装置和投影仪 Pending CN113759647A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020097456A JP2021189390A (ja) 2020-06-04 2020-06-04 照明装置およびプロジェクター
JP2020-097456 2020-06-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113759647A true CN113759647A (zh) 2021-12-07

Family

ID=78787337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110613371.7A Pending CN113759647A (zh) 2020-06-04 2021-06-02 照明装置和投影仪

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210382383A1 (zh)
JP (1) JP2021189390A (zh)
CN (1) CN113759647A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023000088A (ja) * 2021-06-17 2023-01-04 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102478754A (zh) * 2010-11-29 2012-05-30 精工爱普生株式会社 光源装置和投影机
CN102971671A (zh) * 2010-07-06 2013-03-13 精工爱普生株式会社 光源装置以及投影机
US20160373704A1 (en) * 2015-06-19 2016-12-22 Seiko Epson Corporation Light source device, illumination device, and projector
CN107305315A (zh) * 2016-04-19 2017-10-31 佳能株式会社 照明装置和使用照明装置的投影显示装置
CN107797369A (zh) * 2016-09-06 2018-03-13 精工爱普生株式会社 照明装置和投影仪
US20180210211A1 (en) * 2017-01-26 2018-07-26 Seiko Epson Corporation Illuminator and projector
CN108375869A (zh) * 2017-02-01 2018-08-07 精工爱普生株式会社 光源装置以及投影仪
CN110133950A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 中强光电股份有限公司 照明系统与投影装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103901707B (zh) * 2012-12-28 2016-02-24 深圳市光峰光电技术有限公司 发光装置及相关投影系统
JP6233572B2 (ja) * 2013-11-05 2017-11-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置
US10281730B2 (en) * 2015-10-11 2019-05-07 Dolby Laboratories Licensing Corporation Optical system for image projectors
CN107436528A (zh) * 2016-05-26 2017-12-05 精工爱普生株式会社 光源装置和投影仪
JP7268421B2 (ja) * 2019-03-18 2023-05-08 株式会社リコー 光源光学系、光源装置及び画像投射装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102971671A (zh) * 2010-07-06 2013-03-13 精工爱普生株式会社 光源装置以及投影机
CN102478754A (zh) * 2010-11-29 2012-05-30 精工爱普生株式会社 光源装置和投影机
US20160373704A1 (en) * 2015-06-19 2016-12-22 Seiko Epson Corporation Light source device, illumination device, and projector
CN107305315A (zh) * 2016-04-19 2017-10-31 佳能株式会社 照明装置和使用照明装置的投影显示装置
CN107797369A (zh) * 2016-09-06 2018-03-13 精工爱普生株式会社 照明装置和投影仪
US20180210211A1 (en) * 2017-01-26 2018-07-26 Seiko Epson Corporation Illuminator and projector
CN108375869A (zh) * 2017-02-01 2018-08-07 精工爱普生株式会社 光源装置以及投影仪
CN110133950A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 中强光电股份有限公司 照明系统与投影装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210382383A1 (en) 2021-12-09
JP2021189390A (ja) 2021-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8955985B2 (en) Lighting device and projection-type display device using same
US20170343891A1 (en) Light source apparatus and projector
US10976654B2 (en) Illuminator and projector
US9348206B2 (en) Light source apparatus and projector having a light combiner with a polarization separation film
US10101647B2 (en) Illuminator and projector
CN110036339B (zh) 光源装置以及投影仪
JP2016018111A (ja) 照明装置およびプロジェクター
US10564531B2 (en) Light source device and projector
JP2021148958A (ja) 光源装置およびプロジェクター
JP2017083636A (ja) 照明装置及びプロジェクター
CN113433782B (zh) 光源装置和投影仪
CN112540499B (zh) 投影仪
CN109324467B (zh) 光源装置以及投影型显示装置
JP2020024318A (ja) 光源装置およびプロジェクター
CN113433784B (zh) 照明装置以及投影仪
CN113759648A (zh) 照明装置和投影仪
CN113759647A (zh) 照明装置和投影仪
CN114114810B (zh) 光源装置、图像显示装置以及投影仪
CN113960867B (zh) 照明装置和投影仪
JP7070620B2 (ja) 光源装置およびプロジェクター
JP7400632B2 (ja) 照明装置およびプロジェクター
JP2022138861A (ja) 光源装置およびプロジェクター
CN112835256B (zh) 光源装置以及投影仪
CN112835255B (zh) 光源装置和投影仪
WO2022195761A1 (ja) 光源装置およびプロジェクタ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination