CN114200757B - 光源装置和投影仪 - Google Patents
光源装置和投影仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114200757B CN114200757B CN202111079539.7A CN202111079539A CN114200757B CN 114200757 B CN114200757 B CN 114200757B CN 202111079539 A CN202111079539 A CN 202111079539A CN 114200757 B CN114200757 B CN 114200757B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- optical layer
- polarized
- incident
- light source
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- 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
- G02B27/30—Collimators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
- G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/13362—Illuminating devices providing polarized light, e.g. by converting a polarisation component into another one
-
- 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
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser 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
- G03B21/2006—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
- 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
- G03B21/206—Control of light source other than position or intensity
-
- 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
- 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
- G03B33/00—Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film
- G03B33/10—Simultaneous recording or projection
- G03B33/12—Simultaneous recording or projection using beam-splitting or beam-combining systems, e.g. dichroic mirrors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3158—Modulator illumination systems for controlling the spectrum
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3164—Modulator illumination systems using multiple light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
光源装置和投影仪,射出偏振方向一致的多种色光。光源装置具有:光源部;第1光学层,透射来自光源部的第1偏振方向的第1光,反射第2偏振方向的第1光;第2光学层,透射来自第1光学层的第1偏振方向的第1光;第3光学层,透射来自第2光学层的第1偏振方向的第1光;第4光学层,反射来自第3光学层的第1偏振方向的第1光;扩散元件;波长转换元件,第3光学层透射来自波长转换元件的第2光中的第1偏振方向的第2光,反射第2偏振方向的第2光,第4光学层透射来自波长转换元件的第1偏振方向的第2光,第2光学层反射来自第3光学层的第2偏振方向的第2光,第1光学层透射来自扩散元件的第1光,第2光学层透射来自第1光学层的第1光。
Description
技术领域
本发明涉及光源装置和投影仪。
背景技术
已知有对从光源射出的光进行调制而生成基于图像信息的图像光,并对所生成的图像光进行投射的投影仪。在下述的专利文献1中,公开了具备光源、多个分色镜、具有微透镜阵列的液晶显示元件和投射镜头的投射型彩色图像显示装置。投射型彩色图像显示装置通过将从光源射出的白色光分离成互不相同颜色的多种色光,并使分离后的多种色光分别入射到1个液晶显示元件内的不同的子像素而进行彩色显示。在上述投射型彩色图像显示装置中,沿着从光源射出的白色光的入射光轴,红色反射分色镜、绿色反射分色镜以及蓝色反射分色镜以相互不平行的状态配置。从光源射出的白色光通过上述分色镜,从而被分离为行进方向互不相同的红色光、绿色光和蓝色光。红色光、绿色光和蓝色光以被设置在光调制元件的入射侧的微透镜在空间上分离后的状态,分别入射到光调制元件的红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。
专利文献1:日本特开平4-60538号公报
在专利文献1的投射型彩色图像显示装置中,作为白色光源,采用卤素灯、氙灯等灯光源,作为光调制元件,采用液晶显示元件。从灯光源射出的光是非偏振光,但在使用液晶显示元件作为光调制元件的情况下,入射到液晶显示元件的光需要是具有特定的偏振方向的线偏振光。对此,作为均匀地照明液晶显示元件的单元,考虑在从白色光源到液晶显示元件之间,设置将入射光分割为多个部分光束的一对多透镜阵列、和使多个部分光束的偏振方向一致的偏振转换元件。在这种情况下,经常使用具有以下部件的偏振转换元件:沿着与光的入射方向交叉的方向交替排列的多个偏振分离层和多个反射层;以及设置在透过了偏振分离层的光的光路、或者由反射层反射的光的光路中的任意一个上的相位差层。但是,根据近年来的小型化的要求,在使上述投射型彩色图像显示装置小型化的情况下,难以制造偏振分离层与反射层之间的间距窄的偏振转换元件。因此,难以使具有这种偏振转换元件的光源装置小型化,进而难以使具有光源装置的投影仪小型化。基于这样的课题,要求提供一种不使用间距窄的偏振转换元件就能够射出偏振方向一致的多种色光的光源装置。
发明内容
为了解决上述的课题,本发明的一个方式的光源装置具有:光源部,其射出具有第1波段并且包含向第1偏振方向偏振的光和向与所述第1偏振方向不同的第2偏振方向偏振的光的第1光;第1光学层,其使从所述光源部沿着第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过,将向所述第2偏振方向偏振的所述第1光向与所述第1方向交叉的第2方向反射;第2光学层,其相对于所述第1光学层配置于所述第1方向,使从所述第1光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过;第3光学层,其相对于所述第2光学层配置于所述第1方向,使从所述第2光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过;第4光学层,其相对于所述第3光学层配置于所述第1方向,将从所述第3光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光向所述第2方向反射;扩散元件,其相对于所述第1光学层配置于所述第2方向,使从所述第1光学层沿着所述第2方向入射的所述第1光扩散,将扩散的所述第1光向与所述第2方向相反的方向即第3方向射出;以及波长转换元件,其相对于所述第3光学层配置于所述第2方向,对从所述第4光学层沿着所述第2方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光进行波长转换,将具有与所述第1波段不同的第2波段的第2光向所述第3方向射出,所述第2光从所述波长转换元件沿着所述第3方向入射到所述第3光学层,所述第3光学层使向所述第1偏振方向偏振的所述第2光沿所述第3方向透过,使向所述第2偏振方向偏振的所述第2光向与所述第1方向相反的方向即第4方向反射,向所述第1偏振方向偏振的所述第2光从所述波长转换元件沿着所述第3方向入射到所述第4光学层,所述第4光学层使向所述第1偏振方向偏振的所述第2光沿所述第3方向透过,向所述第2偏振方向偏振的所述第2光从所述第3光学层沿着所述第4方向入射到所述第2光学层,所述第2光学层将向所述第2偏振方向偏振的所述第2光向所述第3方向反射,从所述扩散元件沿着所述第3方向射出的所述第1光入射到所述第1光学层,所述第1光学层使入射到所述第1光学层的所述第1光沿所述第3方向透过,从所述第1光学层沿着所述第3方向射出的所述第1光入射到所述第2光学层,所述第2光学层使入射到所述第2光学层的所述第1光沿所述第3方向透过。
本发明的一个方式的投影仪具有:本发明的一个方式的光源装置;光调制装置,其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制;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实施方式的光源装置的立体图。
图3是从+Y方向观察的光源装置的平面图。
图4是示出第1光学元件和第2光学元件的详细结构的图。
图5是光隧道的立体图。
图6是从-X方向观察的光源装置的侧视图。
图7是从+X方向观察的光源装置的侧视图。
图8是示出多透镜上的各色光的入射位置的示意图。
图9是光调制装置的放大图。
图10是从-X方向观察的第2实施方式的光源装置的侧视图。
图11是示出多透镜上的各色光的入射位置的示意图。
标号说明
1:投影仪;2、20:光源装置;4:均匀化装置;6:光调制装置;7:投射光学装置;21:光源部;24:第1相位差元件;28:波长转换元件;29:第1颜色分离元件;33:第2颜色分离元件;41:第1多透镜;42:第2多透镜;43:重叠透镜;62:微透镜阵列;211:发光元件;220:第1透光性基材;220a:第1面;220b:第2面;221:第1光学层;222:第2光学层;230:第2透光性基材;230a:第3面;230b:第4面;231:第3光学层;232:第4光学层;261:扩散板(扩散元件);2131:第2相位差元件;BLp:蓝色光(向第1偏振方向偏振的第1光);BLs:蓝色光(向第2偏振方向偏振的第1光、第3光);YLp:黄色光(向第1偏振方向偏振的第2光);YLs:黄色光(向第2偏振方向偏振的第2光);GLs:绿色光(第5光);GLs2:绿色光(第4光);RLs:红色光(第6光);SX1:第1子像素;SX2:第2子像素;SX3:第3子像素;SX4:第4子像素。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下,使用图1~图9说明本发明的第1实施方式。图1是本实施方式的投影仪1的概略结构图。另外,在以下的各附图中,为了易于观察各结构要素,有时根据结构要素而使尺寸的比例尺不同来进行示出。
本实施方式的投影仪1对从光源装置2射出的光进行调制,形成与图像信息对应的图像,并将所形成的图像放大投射到屏幕等被投射面上。换言之,投影仪1通过包含1个液晶面板61的1个光调制装置6对从光源装置2射出的光进行调制而形成图像,并投射所形成的图像。投影仪1是所谓的单板方式的投影仪。
如图1所示,投影仪1具有光源装置2、均匀化装置4、场透镜5、光调制装置6和投射光学装置7。光源装置2、均匀化装置4、场透镜5、光调制装置6以及投射光学装置7配置于沿着照明光轴Ax的规定的位置。将照明光轴Ax定义为沿着从光源装置2射出的光L的主光线的行进方向的轴。
关于光源装置2和均匀化装置4的结构,将在后面详细说明。
场透镜5配置在均匀化装置4与光调制装置6之间。场透镜5使从均匀化装置4射出的光L平行化,并引导到光调制装置6。
投射光学装置7将通过光调制装置6调制后的光(即,形成图像的光)投射到屏幕等被投射面(省略图示)上。投射光学装置7具有1个或多个投射透镜。
在以下的说明中,将与沿着照明光轴Ax从光源装置2射出的光的行进方向平行的轴设为Z轴,将光的行进方向设为+Z方向。另外,将分别与Z轴垂直且相互垂直的2个轴设为X轴和Y轴。将沿着这些轴的方向中的、设置有投影仪1的空间中的铅直方向上方设为+Y方向。另外,在观察光以+Y方向朝向铅直方向上方的方式沿着+Z方向所入射到的对象物的情况下,将水平方向右方设置为+X方向。虽然省略了图示,但将+X方向的相反方向设为-X方向、+Y方向的相反方向设为-Y方向、+Z方向的相反方向设为-Z方向。
本实施方式的+X方向对应于本发明的第1方向。本实施方式的-Z方向对应于本发明的第2方向。本实施方式的+Z方向对应于本发明的第3方向。本实施方式的-X方向对应于本发明的第4方向。本实施方式的+Y方向对应于本发明的第5方向。本实施方式的-Y方向对应于本发明的第6方向。
[光源装置的结构]
图2是本实施方式的光源装置2的立体图。图3是从+Y方向观察到的光源装置2的平面图。
如图2和图3所示,光源装置2将对光调制装置6进行照明的光L向与照明光轴Ax平行的方向、即+Z方向射出。光源装置2射出的光L是偏振方向一致的线偏振光,包含在空间上分离的多种色光。在本实施方式中,光源装置2射出的光L由4条光束构成,该4条光束分别由S偏振光构成。4条光束是蓝色光BLs、黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs。
光源装置2具有光源部21、第1光学元件22、第2光学元件23、光隧道37、第1相位差元件24、第1聚光元件25、扩散装置26、第2聚光元件27、波长转换元件28、第1颜色分离元件29、第4相位差元件30、反射元件31、第3相位差元件32以及第2颜色分离元件33。
本实施方式的P偏振光对应于本发明的向第1偏振方向偏振的光。本实施方式的S偏振光对应于本发明的向第2偏振方向偏振的光。如后所述,在第1光学元件22和第2光学元件23与第1颜色分离元件29和第2颜色分离元件33中,分离偏振成分或色光的膜的取向不同。因此,P偏振光以及S偏振光这样的表述以相对于第1光学元件22和第2光学元件23的偏振方向来表示,相对于第1颜色分离元件29和第2颜色分离元件33的偏振方向相反。即,相对于第1光学元件22和第2光学元件23的P偏振光是相对于第1颜色分离元件29和第2颜色分离元件33的S偏振光,相对于第1光学元件22和第2光学元件23的S偏振光是相对于第1颜色分离元件29和第2颜色分离元件33的P偏振光。但是,若根据偏振光所入射的元件改变相同的光的名称,则说明有可能混乱,因此,以下,不根据这些偏振光所入射的元件来改变偏振光的名称,而将P偏振光和S偏振光记作相对于第1光学元件22和第2光学元件23的偏振方向。
另外,在各附图中,用虚线的箭头表示P偏振光,用实线的箭头表示S偏振光,用单点划线的箭头表示P偏振和S偏振以外的偏振状态的光。
[光源部的结构]
光源部21射出沿着+X方向入射到第1光学元件22的蓝色光BLs。光源部21包含多个发光元件211、多个准直透镜212和旋转相位差装置213。发光元件211由射出蓝色光BLs的固体光源构成。具体而言,发光元件211由射出S偏振的蓝色光BLs的半导体激光器构成。蓝色光BLs具有例如440nm~480nm的蓝色波段,是在例如450nm~460nm的范围内具有峰值波长的激光。即,光源部21射出具有蓝色波段的蓝色光BLs。
在本实施方式的情况下,多个发光元件211沿着Z轴排列。本实施方式的光源部21具有2个发光元件211,但发光元件211的数量没有限制,发光元件211的数量也可以是1个。另外,多个发光元件211的配置也没有限制。发光元件211配置为射出S偏振的蓝色光BLs,但由于能够通过旋转相位差装置213任意地设定S偏振光和P偏振光的光量比,所以也可以配置为射出P偏振的蓝色光。即,发光元件211也可以以发光元件211的射出光轴为中心旋转90°。
本实施方式的具有蓝色波段的蓝色光BLs与本发明的具有第1波段的第1光对应。
多个准直透镜212设置在多个发光元件211与旋转相位差装置213之间。1个准直透镜212对应于1个发光元件211而设置。准直透镜212使从发光元件211发出的光BLs平行化。
旋转相位差装置213具有第2相位差元件2131和旋转装置2132。第2相位差元件2131能够以沿着入射到第2相位差元件2131的光的行进方向的旋转轴、即与X轴平行的旋转轴为中心旋转。旋转装置2132由电机等构成,使第2相位差元件2131旋转。
第2相位差元件2131由针对蓝色波段的1/2波长板或1/4波长板构成。入射到第2相位差元件2131的S偏振的蓝色光BLs的一部分被第2相位差元件2131转换为P偏振的蓝色光BLp。因此,透过第2相位差元件2131的蓝色光成为S偏振的蓝色光BLs和P偏振的蓝色光BLp以规定的比例混合存在的光。即,第2相位差元件2131被入射从发光元件211射出的蓝色光BLs,射出包含S偏振的蓝色光BLs和P偏振的蓝色光BLp的蓝色光。
通过由旋转装置2132调整第2相位差元件2131的旋转角,来调整透过第2相位差元件2131的光中包含的S偏振的蓝色光BLs的光量与P偏振的蓝色光BLp的光量比例。另外,在不需要调整蓝色光BLs的光量和蓝色光BLp的光量的比例的情况下,也可以不设置使第2相位差元件2131旋转的旋转装置2132。在这种情况下,在第2相位差元件2131的旋转角度被设定为使得蓝色光BLs的光量与蓝色光BLp的光量的比例成为预先设定的光量的比例之后,固定第2相位差元件2131的旋转位置。
这样,光源部21射出包含S偏振的蓝色光BLs和P偏振的蓝色光BLp的光。另外,在本实施方式中,是多个发光元件211全部射出S偏振的蓝色光BLs的结构,但也可以混合存在射出S偏振的蓝色光BLs的发光元件211、和射出P偏振的蓝色光BLp的发光元件211。根据该结构,还能够省略旋转相位差装置213。另外,发光元件211也可以代替半导体激光器而由LED(Light Emitting Diode:发光二极管)等其他固体光源构成。
[第1光学元件的结构]
第1光学元件22相对于光源部21配置于+X方向。包含P偏振的蓝色光BLp和S偏振的蓝色光BLs的蓝色光从光源部21沿着+X方向入射到第1光学元件22。另外,如后所述,S偏振的黄色光YLs从第2光学元件23沿着-X方向入射到第1光学元件22。第1光学元件22由在1片板材上设置有光学膜的光学元件、即所谓的板型的光学元件构成。
图4是示出第1光学元件22和第2光学元件23的详细结构的图。
如图4所示,第1光学元件22具有第1透光性基材220、第1光学层221和第2光学层222。
第1透光性基材220相对于光源部21配置于+X方向。第1透光性基材220具有与光源部21对置的第1面220a和与第1面220a不同的第2面220b。第1面220a与第2面220b相互对置。第1透光性基材220例如由一般的光学玻璃构成。
第1光学层221设置于第1透光性基材220的第1面220a。第1光学层221相对于光源部21配置于+X方向。第1光学层221对于蓝色波段的光使P偏振光透过而反射S偏振光。即,第1光学层221具有对于蓝色波段的光的偏振分离特性。因此,第1光学层221使从光源部21沿着+X方向入射的蓝色光BLp、BLs中的P偏振的蓝色光BLp向+X方向透过,将S偏振的蓝色光BLs向与+X方向交叉的-Z方向反射。第1光学层221例如由电介质多层膜构成。
如上所述,第1光学层221只要对于蓝色波段的光使P偏振光透过而反射S偏振光即可,因此对于蓝色波段以外的波段的光的特性没有特别限定。
第2光学层222设置于第1透光性基材220的第2面220b。第2光学层222相对于第1光学层221配置于+X方向。第2光学层222具有对于蓝色波段的光使P偏振光透过的特性。因此,第2光学层222使从第1光学层221沿着+X方向入射的P偏振的蓝色光BLp向+X方向透过。而且,第2光学层222具有对于蓝色波段以外的波段的光、即包含绿色波段和红色波段的波段的光反射S偏振光的特性。第2光学层222例如由电介质多层膜构成。
如上所述,第2光学层222只要对于蓝色波段的光使P偏振光透过即可,因此可以是使S偏振光透过或反射中的任意方。另外,第2光学层222只要对于包含绿色波段和红色波段的波段的光反射S偏振光即可,因此可以是使P偏振光透过或反射中的任意方。因此,第2光学层222可以具有在可见区域的所有波段中使P偏振光透过而反射S偏振光的特性。
或者,第2光学层222也可以具有对于蓝色波段的光使P偏振光透过、使S偏振光透过并且对于包含绿色波段和红色波段的波段的光反射S偏振光、反射P偏振光的特性。换言之,也可以是,第2光学层222由无论入射到第2光学层222的光的偏振方向如何,都使蓝色光透过并且反射黄色光的分色镜构成。
通过以上的结构,第1光学元件22作为整体兼具第1光学层221的功能和第2光学层222的功能。另外,沿着+X方向入射的S偏振的蓝色光BLs被第1光学层221反射,因此不入射到第2光学层222。另外,沿着-X方向入射的S偏振的黄色光Yls被第2光学层222反射,因此不入射到第1光学层221。因此,第1光学元件22作为整体具有对于蓝色波段的光使P偏振光透过、反射S偏振光并且对于包含绿色波段和红色波段的波段的光反射S偏振光的特性。
[第2光学元件的结构]
如图3所示,第2光学元件23相对于第1光学元件22配置于+X方向。P偏振的蓝色光BLp从第1光学元件22沿着+X方向入射到第2光学元件23。另外,非偏振的黄色光YL从波长转换元件28沿着+Z方向入射到第2光学元件23。第2光学元件23与第1光学元件22同样,由在1片板材上设置有光学膜的光学元件、即所谓的板型的光学元件构成。
如图4所示,第2光学元件23具有第2透光性基材230、第3光学层231和第4光学层232。
第2透光性基材230相对于第1透光性基材220配置于+X方向。第2透光性基材230具有与第1透光性基材220对置的第3面230a和与第3面230a不同的第4面230b。第3面230a与第4面230b相互对置。第2透光性基材230例如由一般的光学玻璃构成。
第3光学层231设置于第2透光性基材230的第3面230a。第3光学层231相对于第2光学层222配置于+X方向。第3光学层231对于蓝色波段的光使P偏振光透过,对于包含绿色波段和红色波段的波段的光使P偏振光透过而反射S偏振光。即,第3光学层231使P偏振的蓝色光BLp透过,并且具有对于包含绿色波段和红色波段的波段的光的偏振分离特性。因此,第3光学层231使从第2光学层222沿着+X方向入射的P偏振的蓝色光BLp向+X方向透过。第3光学层231例如由电介质多层膜构成。另外,第3光学层231也可以具有在可见区域的全部波段中使P偏振光透过而反射S偏振光的特性。
第4光学层232设置于第2透光性基材230的第4面230b。第4光学层232相对于第3光学层231配置于+X方向。第4光学层232具有对于蓝色波段的光反射P偏振光的特性。因此,第4光学层232将从第3光学层231沿着+X方向入射的P偏振的蓝色光BLp向-Z方向反射。并且,第4光学层232具有对于包含绿色波段和红色波段的波段使P偏振光透过的特性。第4光学层232例如由电介质多层膜构成。
如上所述,第4光学层232只要对于蓝色波段的光反射P偏振光即可,因此可以是使S偏振光反射或透过中的任意方。另外,第4光学层232只要对于包含绿色波段和红色波段的波段的光使P偏振光透过即可,因此可以是使S偏振光透过或反射中的任意方。
或者,第4光学层232也可以具有对于蓝色波段的光反射P偏振光、反射S偏振光并且对于包含绿色波段和红色波段的波段的光使P偏振光透过、使S偏振光透过的特性。换言之,也可以是,第4光学层232由无论入射到第4光学层232的光的偏振方向如何,都反射蓝色光并且使黄色光透过的分色镜构成。
通过以上的结构,第2光学元件23兼具第3光学层231的功能和第4光学层232的功能。因此,第2光学元件23作为整体具有对于蓝色波段的光反射P偏振光、对于包含绿色波段和红色波段的波段的光使P偏振光透过而反射S偏振光的特性。
[光隧道的结构]
图5是光隧道37的立体图。
如图5所示,光隧道37具有第1反射部件371、第2反射部件372以及第3反射部件373。
第1反射部件371相对于第1光学元件22的第1透光性基材220和第2光学元件23的第2透光性基材230配置于与+X方向以及-Z方向交叉的+Y方向。第1反射部件371由至少一面具有光反射性的板材构成。第1反射部件371的配置有第1光学元件22和第2光学元件23的一侧的面371a为对入射到该面371a的光进行反射的反射面。
第2反射部件372相对于第1光学元件22的第1透光性基材220和第2光学元件23的第2透光性基材230配置于与+Y方向相反的方向即-Y方向。第2反射部件372由与第1反射部件371相同的板材构成。第2反射部件372的配置有第1光学元件22和第2光学元件23的一侧的面372a为对入射到该面372a的光进行反射的反射面。第1反射部件371和第2反射部件372分别沿着XZ平面配置,并且相互对置。
第3反射部件373相对于第2光学元件23的第4光学层232配置于+X方向。第3反射部件373与第2光学元件23呈45°的角度。第3反射部件373由至少一面具有光反射性的板材构成。第3反射部件373的配置有第2光学元件23的一侧的面373a为对入射到该面373a的光进行反射的反射面。第3反射部件373沿着YZ平面按照与第1反射部件371和第2反射部件372交叉的朝向配置。
第1反射部件371、第2反射部件372以及第3反射部件373通过粘接材料等相互接合。另外,第1光学元件22和第2光学元件23通过粘接材料等与第1反射部件371和第2反射部件372接合。由第1反射部件371、第2反射部件372以及第3反射部件373构成的光隧道37的与第1光学元件22和第2光学元件23对置的一侧的面371a、372a、373a全部为反射面。由此,光隧道37具有通过使从第1光学元件22和第2光学元件23射出的光全反射而抑制光的损失的功能。另外,光隧道37还具有作为支承第1光学元件22和第2光学元件23的支承部件的功能。
光隧道37例如能够通过如下方式制作:将具有1个顶角为45°的菱形的平面形状的多个块规沿着X轴配置成1列,在使第1光学元件22和第2光学元件23分别夹持于相邻的块规之间的状态下,将第1反射部件371和第2反射部件372依次接合于第1光学元件22和第2光学元件23,将第3反射部件373接合于第1反射部件371和第2反射部件372。
另外,光隧道37也可以不一定如本实施方式那样具有3片板材相互接合的结构,也可以将至少2片板材形成为一体。
[第1相位差元件的结构]
第1相位差元件24相对于第1光学元件22配置于-Z方向。即,第1相位差元件24在Z轴上配置于第1光学元件22的第1光学层221与扩散板261之间。第1相位差元件24由针对入射到第1相位差元件24的蓝色光BLs的蓝色波段的1/4波长板构成。被第1光学元件22反射的S偏振的蓝色光BLs被第1相位差元件24转换为例如右旋的圆偏振的蓝色光BLc1后,朝向第1聚光元件25射出。即,第1相位差元件24对从第1光学层221沿着-Z方向入射到第1相位差元件24的蓝色光BLs的偏振状态进行转换。
[第1聚光元件的结构]
第1聚光元件25相对于第1相位差元件24配置于-Z方向。即,第1聚光元件25在Z轴上配置于第1相位差元件24与扩散板261之间。第1聚光元件25使从第1相位差元件24沿着-Z方向入射的蓝色光BLc1会聚于扩散板261上。另外,第1聚光元件25使从扩散板261沿着+Z方向入射的后述的蓝色光BLc2平行化。另外,在图3的例子中,第1聚光元件25由第1透镜251和第2透镜252构成,但构成第1聚光元件25的透镜的数量没有限定。
[扩散装置的结构]
扩散装置26相对于第1聚光元件25配置于-Z方向。即,扩散装置26相对于第1光学元件22的第1光学层221配置于-Z方向。扩散装置26使从第1光学层221沿着-Z方向入射的蓝色光BLc1以成为与从波长转换元件28射出的黄色光YL同等的扩散角的方式扩散,向与-Z方向相反的方向即+Z方向射出。扩散装置26具有扩散板261和旋转装置262。扩散板261优选具有尽可能接近朗伯散射的反射特性,将入射到扩散板261的蓝色光BLc1广角地反射。旋转装置262由电机等构成,使扩散板261以与+Z方向平行的旋转轴Rx为中心旋转。
本实施方式的扩散板261对应于本发明的扩散元件。
入射到扩散板261的蓝色光BLc1被扩散板261反射,从而被转换为旋转方向为相反方向的圆偏振光即蓝色光BLc2。即,右旋的圆偏振的蓝色光BLc1被扩散板261转换为左旋的圆偏振的蓝色光BLc2。从扩散装置26射出的蓝色光BLc2沿+Z方向通过第1聚光元件25后,再次入射到第1相位差元件24。此时,从第1聚光元件25入射到第1相位差元件24的蓝色光BLc2被第1相位差元件24转换为P偏振的蓝色光BLp。P偏振的蓝色光BLp沿+Z方向透过第1光学元件22并入射到第1颜色分离元件29。
[第2聚光元件的结构]
第2聚光元件27相对于第2光学元件23配置于-Z方向。即,第2聚光元件27在Z轴上配置于第2光学元件23与波长转换元件28之间。第2聚光元件27使被第2光学元件23的第4光学层232反射而沿着-Z方向入射的P偏振的蓝色光BLp会聚于波长转换元件28。另外,第2聚光元件27使从波长转换元件28射出并沿着+Z方向入射的黄色光YL平行化,并朝向第2光学元件23射出。另外,在图3的例子中,第2聚光元件27由第1透镜271和第2透镜272构成,但构成第2聚光元件27的透镜的数量没有限定。
[波长转换元件的结构]
波长转换元件28相对于第2聚光元件27配置于-Z方向。即,波长转换元件28相对于第2光学元件23的第3光学层231配置于-Z方向。波长转换元件28是反射型的波长转换元件,其通过光的入射而被激励,将具有与入射到波长转换元件28的光的波段不同的波段的光向与光的入射方向相反的方向射出。换言之,波长转换元件28对从第4光学层232沿着-Z方向入射的P偏振的蓝色光BLp进行波长转换,将具有与蓝色波段不同的黄色波段的黄色光YL向+Z方向射出。
在本实施方式中,波长转换元件28含有被蓝色光激励而射出黄色光的黄色荧光体。具体地,波长转换元件28例如包含作为活化剂而含有铈(Ce)的钇铝石榴石(YAG)系荧光体。波长转换元件28将具有比沿着-Z方向入射的蓝色光BLs的蓝色波段长的波段的荧光、即非偏振的黄色光YL向+Z方向射出。黄色光YL例如具有500nm~700nm的波段。黄色光YL是包含绿色光成分和红色光成分的光,黄色光YL的波段包含绿色波段和红色波段。
本实施方式的具有包含绿色波段和红色波段的波段的荧光、即非偏振的黄色光YL与本发明的具有第2波段的第2光对应。
从波长转换元件28射出的黄色光YL沿+Z方向透过第2聚光元件27而被平行化之后,入射到第2光学元件23。本实施方式的波长转换元件28是固定型的波长转换元件,但是也可以代替该结构,使用具有旋转装置的旋转型的波长转换元件,该旋转装置使波长转换元件28以与Z轴平行的旋转轴为中心旋转。在该情况下,能够抑制波长转换元件28的温度上升,提高波长转换效率。
如图4所示,第2光学元件23的第3光学层231具有对于包含绿色波段和红色波段的波段的光反射S偏振光而使P偏振光透过的偏振分离特性。因此,入射到第3光学层231的非偏振的黄色光YL中的S偏振的黄色光YLs在被第3光学层231向-X方向反射后,入射到第1光学元件22的第2光学层222。由于第2光学层222具有对于包含绿色波段和红色波段的波段的光反射S偏振光的特性,因此沿着-X方向入射到第2光学层222的S偏振的黄色光Yls被第2光学层222向+Z方向反射,入射到第1颜色分离元件29。
另一方面,入射到第3光学层231的非偏振的黄色光YL中的P偏振的黄色光Ylp沿+Z方向透过第3光学层231。并且,由于第4光学层232具有使包含绿色波段和红色波段的波段的P偏振光透过的特性,因此P偏振的黄色光Ylp沿+Z方向透过第4光学层232。这样,P偏振的黄色光YLp从第2光学元件23沿着+Z方向射出,入射到第3相位差元件32。
本实施方式的P偏振成分的黄色光YLp与本发明的向第1偏振方向偏振的第2光对应。本实施方式的S偏振的黄色光YLs与本发明的向第2偏振方向偏振的第2光对应。
[第1颜色分离元件的结构]
图6是从-X方向观察的光源装置2的侧视图。即,图6示出从-X方向观察第1颜色分离元件29、第4相位差元件30以及反射元件31等的状态。在图6中,为了易于观察附图,省略了旋转相位差装置213、第1相位差元件24、第1聚光元件25、扩散装置26、第2聚光元件27以及波长转换元件28等的图示。
如图6所示,第1颜色分离元件29相对于第1光学元件22配置于+Z方向。第1颜色分离元件29具有分色棱镜291和反射棱镜292。分色棱镜291和反射棱镜292沿着Y轴排列配置。第1颜色分离元件29将从第1光学元件22沿着+Z方向射出的光分离为蓝色光BLp和黄色光YLs。
从第1光学元件22射出的包含蓝色光BLp和黄色光YLs的光入射到分色棱镜291。分色棱镜291由组合大致直角等腰三棱柱状的2个基材而形成为大致长方体形状的棱镜型的颜色分离元件构成。在2个基材的界面设置颜色分离层2911。颜色分离层2911相对于Y轴和Z轴倾斜45°。换言之,颜色分离层2911相对于XY平面和XZ平面倾斜45°。
颜色分离层2911作为使入射到颜色分离层2911的光中的蓝色光透过并反射具有比蓝色波段大的波段的色光、即黄色光的分色镜发挥功能。因此,从第1光学元件22入射到分色棱镜291的光中的蓝色光BLp向+Z方向透过颜色分离层2911,射出到分色棱镜291的外部。
另一方面,从第1光学元件22入射到分色棱镜291的光中的黄色光Yls被颜色分离层2911向-Y方向反射。另外,也可以代替分色棱镜291而采用具有颜色分离层2911的分色镜。另外,第1颜色分离元件29也可以是包含具有偏振分离层的偏振分离元件以及反射棱镜292的结构。例如即使在第1颜色分离元件29中采用使蓝色光BLp向+Z方向透过、使黄色光YLs朝向反射棱镜292向-Y方向反射的偏振分离元件来代替分色棱镜291,也能够与具有分色棱镜291的第1颜色分离元件29同样地将蓝色光BLp与黄色光YLs分离。
反射棱镜292相对于分色棱镜291配置在-Y方向上。由颜色分离层2911反射后的黄色光YLs入射到反射棱镜292。反射棱镜292是组合大致直角等腰三棱柱状的2个基材而形成为大致长方体形状的棱镜型的反射元件。在2个基材的界面设置反射层2921。反射层2921相对于+Y方向和+Z方向倾斜45°。换言之,反射层2921相对于XY平面和XZ平面倾斜45°。即,反射层2921和颜色分离层2911平行配置。
反射层2921将从分色棱镜291向-Y方向入射的黄色光YLs向+Z方向反射。被反射层2921反射的黄色光YLs从反射棱镜292向+Z方向射出。另外,也可以代替反射棱镜292而采用具有反射层2921的板型的反射镜。
[第4相位差元件的结构]
第4相位差元件30配置在相对于分色棱镜291的+Z方向上。换言之,第4相位差元件30被配置在从分色棱镜291射出的蓝色光BLp的光路上。第4相位差元件30由针对入射到第4相位差元件30的蓝色光BLp所具有的蓝色波段的1/2波长板构成。第4相位差元件30将从分色棱镜291入射的P偏振的蓝色光BLp转换为S偏振的蓝色光BLs。被第4相位差元件30转换为S偏振成分的蓝色光BLs从光源装置2向+Z方向射出,入射到图1所示的均匀化装置4。另外,第4相位差元件30也可以与分色棱镜291的射出蓝色光BLp的面相接触地设置。
[反射元件的结构]
反射元件31相对于反射棱镜292配置于+Z方向。换言之,反射元件31配置在从反射棱镜292射出的黄色光YLs的光路上。反射元件31由半反射镜构成,该半反射镜使入射到反射元件31的光中的一部分光透过并反射其他一部分光。但是,半反射镜的透过率和反射率根据从光源装置2射出的光L的白平衡而任意设定即可,例如设定为透过率为80%、反射率为20%。
因此,入射到反射元件31的黄色光YLs中的一部分黄色光YLs透过反射元件31,从光源装置2向+Z方向射出,入射到图1所示的均匀化装置4。即,黄色光YLs与蓝色光BLs在空间上分离,从光源装置2中的与蓝色光BLs的射出位置不同的射出位置射出,入射到均匀化装置4。详细而言,黄色光YLs从光源装置2中的向-Y方向离开蓝色光BLs的射出位置的射出位置射出,入射到均匀化装置4。
另一方面,入射到反射元件31的黄色光YLs中的另一部分黄色光YLs被反射元件31反射,再次入射到反射棱镜292。入射到反射棱镜292的另一部分黄色光Yls被反射层2921向+Y方向反射,经过分色棱镜291、第1光学元件22、第2光学元件23以及第2聚光元件27返回到波长转换元件28。
波长转换元件28中含有的黄色荧光体几乎不吸收从外部入射的黄色光。因此,返回到波长转换元件28的黄色光YLs在波长转换元件28的内部不被吸收,而反复反射或散射而被转换为非偏振的黄色光YL。非偏振的黄色光YL与在黄色荧光体中新产生的黄色光YL一起再次射出到波长转换元件28的外部。如上所述,从波长转换元件28射出的黄色光YL经由第2聚光元件27入射到第2光学元件23。如上所述,能够预先设定透过反射元件31的黄色光YLs的光量与被反射元件31反射的黄色光YLs的光量的比例。另外,反射元件31也可以与反射棱镜292的射出黄色光YLs的面接触地设置。
[第3相位差元件的结构]
图7是从+X方向观察的光源装置2的侧视图。换言之,图7示出从+X方向观察到的第3相位差元件32和第2颜色分离元件33。另外,在图7中,为了易于观察附图,省略了旋转相位差装置213、第1相位差元件24、第1聚光元件25、扩散装置26、第2聚光元件27以及波长转换元件28等的图示。
如图3以及图7所示,第3相位差元件32相对于第2光学元件23配置于+Z方向。透过第2光学元件23的黄色光YLp入射到第3相位差元件32。第3相位差元件32由针对黄色光YLp的波段的1/2波长板构成。第3相位差元件32将P偏振的黄色光YLp转换为S偏振的黄色光YLs。被转换为S偏振光的黄色光YLs入射到第2颜色分离元件33。
[第2颜色分离元件的结构]
如图7所示,第2颜色分离元件33相对于第3相位差元件32配置于+Z方向。即,第2颜色分离元件33相对于第2光学元件23配置于+Z方向。第2颜色分离元件33具有分色棱镜331和反射棱镜332。分色棱镜331和反射棱镜332沿着Y轴排列配置。第2颜色分离元件33将从第2光学元件23向+Z方向射出并且被第3相位差元件32转换为S偏振光的黄色光YLs分离为绿色光GLs和红色光RLs。
分色棱镜331与分色棱镜291同样,由棱镜型的颜色分离元件构成。在2个基材的界面设置颜色分离层3311。颜色分离层3311相对于+Y方向和+Z方向倾斜45°。换言之,颜色分离层3311相对于XY平面和XZ平面倾斜45°。颜色分离层3311与反射层3321平行配置。
颜色分离层3311作为使入射到颜色分离层3311的光中的绿色光成分透过并使红色光成分反射的分色镜发挥功能。因此,入射到分色棱镜331的黄色光YLs中的S偏振的绿色光GLs向+Z方向透过颜色分离层3311,向分色棱镜331的外部射出。S偏振的绿色光GLs从光源装置2向+Z方向射出,入射到图1所示的均匀化装置4。即,绿色光GLs与蓝色光BLs和黄色光YLs在空间上分离,从与蓝色光BLs和黄色光YLs不同的位置射出,入射到均匀化装置4。换言之,绿色光GLs从光源装置2中的向+X方向离开蓝色光BLs的射出位置的射出位置射出,入射到均匀化装置4。
另一方面,入射到分色棱镜331的黄色光YLs中的S偏振的红色光RLs被颜色分离层3311向-Y方向反射。此外,也可以使用具有颜色分离层3311的分色镜来代替分色棱镜331。
反射棱镜332具有与反射棱镜292相同的结构。即,反射棱镜332具有与颜色分离层2911、颜色分离层3311以及反射层2921平行的反射层3321。
反射层3321将被颜色分离层3311反射而入射的红色光RLs向+Z方向反射。被反射层3321反射的红色光RLs向反射棱镜332的外部射出。红色光RLs从光源装置2向+Z方向射出,入射到图1所示的均匀化装置4。即,红色光RLs与蓝色光BLs、黄色光YLs以及绿色光GLs在空间上分离,从与蓝色光BLs、黄色光YLs以及绿色光GLs不同的位置射出,入射到均匀化装置4。换言之,红色光RLs从光源装置2中的向-Y方向离开绿色光GLs的射出位置并且向+X方向离开黄色光YLs的射出位置的射出位置射出,入射到均匀化装置4。
[均匀化装置的结构]
如图1所示,均匀化装置4使光调制装置6中的被从光源装置2射出的光照射的图像形成区域中的照度均匀化。均匀化装置4具有第1多透镜41、第2多透镜42以及重叠透镜43。
第1多透镜41具有在与从光源装置2入射的光L的中心轴、即照明光轴Ax垂直的面内排列成矩阵状的多个透镜411。第1多透镜41通过多个透镜411将从光源装置2入射的光分割为多个部分光束。
图8是示出从-Z方向观察的第1多透镜41中的各色光的入射位置的示意图。
如图8所示,从光源装置2射出的蓝色光BLs、黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs向第1多透镜41入射。从光源装置2中的-X方向且+Y方向的位置射出的蓝色光BLs入射到第1多透镜41中的-X方向且+Y方向的区域A1所包含的多个透镜411。从光源装置2中的-X方向且-Y方向的位置射出的黄色光YLs入射到第1多透镜41中的-X方向且-Y方向的区域A2所包含的多个透镜411。
从光源装置2中的+X方向且+Y方向的位置射出的绿色光GLs入射到第1多透镜41中的+X方向且+Y方向的区域A3所包含的多个透镜411。从光源装置2中的+X方向且-Y方向的位置射出的红色光RLs入射到第1多透镜41中的+X方向且-Y方向的区域A4所包含的多个透镜411。入射到各透镜411的各色光成为多个部分光束,入射到第2多透镜42中与透镜411对应的透镜421。
从本实施方式的光源装置2射出的光L中的蓝色光BLs对应于本发明的第3光,黄色光YLs对应于本发明的第4光,绿色光GLs对应于本发明的第5光,红色光RLs对应于本发明的第6光。
如图1所示,第2多透镜42具有在与照明光轴Ax垂直的面内排列成矩阵状并且与第1多透镜41的多个透镜411对应的多个透镜421。从与该透镜421对应的透镜411射出的多个部分光束入射到各透镜421。各透镜421使入射的部分光束入射到重叠透镜43。
重叠透镜43将从第2多透镜42入射的多个部分光束在光调制装置6的图像形成区域重叠。详细而言,各自被分割为多个部分光束的蓝色光BLs、黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs通过第2多透镜42和重叠透镜43,而经由场透镜5以不同的角度分别入射到构成光调制装置6的微透镜阵列62的多个微透镜621。
[光调制装置的结构]
如图1所示,光调制装置6对从光源装置2射出的光进行调制。详细地说,光调制装置6根据图像信息分别调制从光源装置2射出并经由均匀化装置4和场透镜5入射的各色光,形成与图像信息对应的图像光。光调制装置6具有1个液晶面板61和1个微透镜阵列62。
[液晶面板的结构]
图9是对从-Z方向观察到的光调制装置6的一部分进行了放大示出的示意图。换句话说,图9示出了液晶面板61具有的像素PX和微透镜阵列62具有的微透镜621之间的对应关系。
如图9所示,液晶面板61具有在与照明光轴Ax垂直的面内排列成矩阵状的多个像素PX。
各像素PX具有对颜色互不相同的色光进行调制的多个子像素SX。在本实施方式中,各像素PX具有4个子像素SX(SX1~SX4)。具体而言,在1个像素PX内,在-X方向且+Y方向的位置处配置第1子像素SX1。在-X方向且-Y方向的位置处配置第2子像素SX2。在+X方向且+Y方向的位置处配置第3子像素SX3。在+X方向且-Y方向的位置处配置第4子像素SX4。
[微透镜阵列的结构]
如图1所示,微透镜阵列62设置在液晶面板61的光入射侧即-Z方向上。微透镜阵列62将入射到微透镜阵列62的色光引导至各个像素PX。微透镜阵列62具有与多个像素PX对应的多个微透镜621。
如图9所示,多个微透镜621在与照明光轴Ax垂直的面内排列成矩阵状。换言之,多个微透镜621在与从场透镜5入射的光的中心轴垂直的面内排列成矩阵状。在本实施方式中,1个微透镜621与在+X方向上排列的2个子像素和在+Y方向上排列的2个子像素对应地设置。即,1个微透镜621与在XY平面内排列成2行2列的4个子像素SX1~SX4对应地设置。
通过均匀化装置4重叠的蓝色光BLs、黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs分别以不同的角度入射到微透镜621。微透镜621使入射到微透镜621的色光入射到与该色光对应的子像素SX。具体而言,微透镜621使蓝色光BLs入射到与该微透镜621对应的像素PX的子像素SX中的第1子像素SX1,使黄色光YLs入射到第2子像素SX2,使绿色光GLs入射到第3子像素SX3,使红色光RLs入射到第4子像素SX4。由此,在各子像素SX1~SX4入射有对应于该子像素SX1~SX4的色光,通过各子像素SX1~SX4分别调制对应的色光。这样被液晶面板61调制后的图像光通过投射光学装置7投射到未图示的被投射面上。
[第1实施方式的效果]
在专利文献1所记载的现有的投影仪中,使用灯来作为光源。由于从灯射出的光的偏振方向不一致,所以为了使用液晶面板作为光调制装置,需要用于使偏振方向一致的偏振转换单元。在投影仪中,通常使用具有多透镜阵列和偏振分离元件(PBS)阵列的偏振转换单元。但是,为了使投影仪小型化,需要间距窄的多透镜阵列和PBS阵列,但制作间距窄的PBS阵列非常困难。
针对该问题,本实施方式的光源装置2具有:光源部21,其射出具有蓝色波段并且包含P偏振的蓝色光BLp和S偏振的蓝色光BLs的蓝色光;第1光学层221,其使从光源部21沿着+X方向入射的P偏振的蓝色光BLp向+X方向透过,将S偏振的蓝色光BLs向-Z方向反射;第2光学层222,其相对于第1光学层221配置于+X方向,使从第1光学层221沿着+X方向入射的P偏振的蓝色光BLp向+X方向透过;第3光学层231,其相对于第2光学层222配置于+X方向,使从第2光学层222沿着+X方向入射的P偏振的蓝色光BLp向+X方向透过;第4光学层232,其相对于第3光学层231配置于+X方向,将从第3光学层231沿着+X方向入射的P偏振的蓝色光BLp向-Z方向反射;扩散板261,其相对于第1光学层221配置于-Z方向,使从第1光学层221沿着-Z方向入射的蓝色光BLc1扩散,将扩散的蓝色光BLc2向+Z方向射出;以及波长转换元件28,其相对于第3光学层231配置于-Z方向,对从第4光学层232沿着-Z方向入射的P偏振的蓝色光BLp进行波长转换,将具有包含绿色波段和红色波段的波段的黄色光YL向+Z方向射出,黄色光YL从波长转换元件28沿着+Z方向入射到第3光学层231,第3光学层231使P偏振的黄色光YLp向+Z方向透过,将S偏振的黄色光YLs向-X方向反射,P偏振的黄色光YLp从波长转换元件28沿着+Z方向入射到第4光学层232,第4光学层232使P偏振的黄色光YLp向+Z方向透过,S偏振的黄色光YLs从第3光学层231沿着-X方向入射到第2光学层222,第2光学层222将S偏振的黄色光YLs向+Z方向反射,从扩散板261沿着+Z方向射出的蓝色光BLp入射到第1光学层221,第1光学层221使入射到第1光学层221的蓝色光BLp向+Z方向透过,从第1光学层221沿着+Z方向射出的蓝色光BLp入射到第2光学层222,第2光学层222使入射到第2光学层222的蓝色光BLp向+Z方向透过。
如上所述,本实施方式的光源装置2射出偏振方向一致的4色的色光、即S偏振成分的蓝色光BLs、S偏振成分的黄色光YLs、S偏振成分的绿色光GLs以及S偏振成分的红色光RLs。根据该结构,能够实现不使用上述那样的间距窄的偏振转换元件,就能够射出在空间上分离且偏振方向一致的多种色光的光源装置2。由此,能够实现光源装置2的小型化,进而能够实现投影仪1的小型化。
并且,在本实施方式的投影仪1中,除了蓝色光BLs、绿色光GLs、以及红色光RLs以外,黄色光YLs也入射到光调制装置6,因此能够提高从投射光学装置7投射的图像的亮度。
在研究能够得到与上述同样的效果的光源装置的情况下,也可以考虑采用如下结构:在以使用与本实施方式相同的光源部为前提的基础上,例如在+X方向上依次配置由第1偏振分离元件和第2偏振分离元件构成的2个棱镜型的偏振分离元件,相对于第1偏振分离元件在-Z方向上配置扩散元件,相对于第2偏振分离元件在-Z方向上配置波长转换元件,使从扩散元件和波长转换元件得到的4种色光向+Z方向射出。以下,将该光源装置称为比较例的光源装置。
在比较例的光源装置中,需要使在第1偏振分离元件中向-Z方向反射的S偏振的蓝色光BLs入射到扩散元件,使向+X方向透过了第1偏振分离元件的P偏振的蓝色光BLp在第2偏振分离元件中向-Z方向反射而入射到波长转换元件。即,需要使P偏振的蓝色光BLp在第1偏振分离元件中透过而在第2偏振分离元件处反射。
但是,在棱镜型的偏振分离元件中使用的偏振分离膜通常具有使S偏振光反射、使P偏振光透过的特性。因此,在实现比较例的光源装置的情况下,难以制作使P偏振的蓝色光BLp反射的棱镜型的第2偏振分离元件。
具体而言,为了实现上述的特性,需要使构成第2偏振分离元件的偏振分离膜的电介质多层膜的层数极多,电介质多层膜的形成困难。另外,层数非常多的电介质多层膜由于光的吸收多,因此还存在产生光的损失这样的问题。进而,与本实施方式的第2光学元件对应的第2偏振分离元件的偏振分离膜需要具有对于黄色光使S偏振的黄色光反射而使P偏振的黄色光透过的偏振分离特性,因此,难以制作在维持对于黄色光的偏振分离特性的同时,对于蓝色光使P偏振光反射的偏振分离膜。
针对该问题,在本实施方式的光源装置2的情况下,第2光学元件23由板型的光学元件构成,具有第3光学层231和第4光学层232。由此,在本实施方式的光源装置2中,能够通过由第3光学层231和第4光学层232构成的2个光学层分担比较例的光源装置中的第2偏振分离元件的1个偏振分离膜所需要的功能。同样地,由于本实施方式的第1光学元件22由板型的光学元件构成,因此在本实施方式的光源装置2中,能够通过由第1光学层221和第2光学层222构成的2个光学层分担比较例的光源装置中的第1偏振分离元件的1个偏振分离膜所需要的功能。
其结果,在本实施方式中,第3光学层231只要至少使P偏振的蓝色光BLp透过并且具有对于包含绿色波段和红色波段的波段的光的偏振分离特性即可。另外,第4光学层232只要具有对于蓝色波段的光至少使P偏振的蓝色光BLp反射并且对于包含绿色波段和红色波段的波段的光至少使P偏振的黄色光YLp透过的特性即可。另外,关于本实施方式的第1光学元件22,第1光学层221也不被入射黄色光,因此只要具有对于蓝色波段的光的偏振分离特性即可。另外,第2光学层222只要具有使P偏振的蓝色光BLp透过并且反射S偏振的黄色光YLp的特性即可。
这样,在本实施方式的光源装置2中,对于所有构成光学层221、222、231、232的电介质多层膜,不要求在具有偏振分离特性的基础上使P偏振光反射这样的特殊特性。因此,构成各光学层221、222、231、232的电介质多层膜的形成容易。具体而言,能够减少电介质多层膜的层数,因此能够实现制造成本的降低以及成品率的提高。另外,能够制作光分离特性优异的各光学层221、222、231、232。这样,根据本实施方式的光源装置2,能够消除比较例的光源装置所具有的上述问题。
另外,本实施方式的光源装置2还具有设置于第1光学层221与扩散板261之间且从第1光学层221沿着+X方向被入射S偏振的蓝色光BLs的第1相位差元件24。
根据该结构,能够通过第1相位差元件24将从扩散板261射出的圆偏振的蓝色光BLc2转换为P偏振的蓝色光BLp并使其透过第1光学元件22的第1光学层221以及第2光学层222。由此,能够提高从扩散板261射出的蓝色光BLc2的利用效率。
另外,在本实施方式的光源装置2中,光源部21具有:发光元件211,其射出具有蓝色波段的蓝色光BLs;以及第2相位差元件2131,其被入射从发光元件211射出的蓝色光BLs,射出包含S偏振的蓝色光BLs和P偏振的蓝色光BLp的蓝色光。
根据该结构,能够使P偏振的蓝色光BLp和S偏振的蓝色光BLs可靠地入射到第1光学元件22。而且,根据该结构,从多个发光元件211射出的蓝色光的偏振方向可以相同,因此只要将同一固体光源配置成同一朝向即可,能够简化光源部21的结构。
另外,在本实施方式的光源装置2中,第2相位差元件2131能够以沿着向第2相位差元件2131入射的蓝色光BLs的行进方向的旋转轴为中心旋转。
根据该结构,通过调整第2相位差元件2131的旋转角,能够调整入射到第1光学元件22的蓝色光BLs的光量与蓝色光BLp的光量的比例。由此,能够调整从光源装置2射出的蓝色光BLs的光量与黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs的光量的比例,因此能够调整光源装置2的白平衡。
另外,本实施方式的光源装置2还具有相对于光源部21配置于+X方向的第1透光性基材220,第1透光性基材220具有与光源部21对置的第1面220a和与第1面220a不同的第2面220b,第1光学层221设置于第1面220a,第2光学层222设置于第2面220b。
根据该结构,能够将第1透光性基材220用作第1光学层221以及第2光学层222的支承基板。由此,能够制作具有简易的结构的板型的第1光学元件22。
另外,本实施方式的光源装置2还具有相对于第1透光性基材220配置于+X方向的第2透光性基材230,第2透光性基材230具有与第1透光性基材220对置的第3面230a和与第3面230a不同的第4面230b,第3光学层231设置于第3面230a,第4光学层232设置于第4面230b。
根据该结构,能够将第2透光性基材230用作第3光学层231以及第4光学层232的支承基板。由此,能够制作具有简易的结构的板型的第2光学元件23。
另外,本实施方式的光源装置2还具有光隧道37,该光隧道37具有相对于第1透光性基材220和第2透光性基材230配置于+Y方向的第1反射部件371、相对于第1透光性基材220和第2透光性基材230配置于-Y方向的第2反射部件372以及相对于第4光学层232配置于+X方向的第3反射部件373。
如上所述,本实施方式的光源装置2通过使用板型的第1光学元件22和第2光学元件23,相对于使用了棱镜型的光学元件的比较例的光源装置而言,能够获得各种优点。但是,作为使用了板型的第1光学元件22和第2光学元件23的情况下的缺点,在棱镜型的光学元件的情况下,从光学膜以广角射出的光在棱镜的表面全反射,能够贡献于照明光,而与此相对,在板型的光学元件的情况下,光学膜露出到空气中,因此从光学膜以广角射出的光有可能直接向偏离光路的方向前进,不能入射到后级的光学系统,而成为损失。
针对该问题,在本实施方式的光源装置2中,由于设置有包围第1光学元件22和第2光学元件23的周围的光隧道37,因此如图3所示,例如即使存在从第2光学元件23向相对于+Z方向顺时针偏移的方向射出的光YLp2,也能够在第3反射部件373的反射面、即光隧道37的内表面反射并入射到第3相位差元件32。由此,能够抑制从第1光学元件22和第2光学元件23射出的光的损失。
另外,在本实施方式的光源装置2中,在第4光学层232由反射蓝色光并使黄色光透过的分色镜构成的情况下,能够使构成第4光学层232的电介质多层膜的结构简单。
另外,在本实施方式的光源装置2中,在第2光学层222由使蓝色光透过并反射黄色光的分色镜构成的情况下,能够使构成第2光学层222的电介质多层膜的结构简单。
另外,本实施方式的光源装置2还具有:第1颜色分离元件29,其相对于第2光学层222配置于+Z方向,将从第2光学层222射出的光分离为蓝色光BLs和黄色光YLs;以及第2颜色分离元件33,其相对于第4光学层232配置于+Z方向,将从第4光学层232射出的黄色光YLp分离为绿色光GLs和红色光RLs。
根据该结构,能够实现蓝色光BLs、黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs分别从在空间上分离的部位射出的光源装置2。
另外,在本实施方式的情况下,由于在第2光学元件23与第2颜色分离元件33之间设置有第3相位差元件32,因此能够将从第2光学元件23射出的P偏振的黄色光YLp转换为S偏振的黄色光YLs。由此,能够使从第2颜色分离元件33射出的绿色光GLs以及红色光RLs成为S偏振的光,能够使从光源装置2射出的蓝色光BLs、黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs全部一致成S偏振成分的光。
另外,在本实施方式的情况下,由于在第1颜色分离元件29的黄色光YLs的光射出侧设置有使黄色光YLs的一部分反射的反射元件31,因此能够调整从光源装置2射出的黄色光YLs的光量与绿色光GLs和红色光RLs的光量的比例。由此,能够调整光源装置2的白平衡。另外,通过提高黄色光YLs的光量相对于其他色光的光量的比例,能够提高投射图像的亮度。另外,通过提高绿色光GLs和红色光RLs的光量相对于其他色光的光量的比例,能够提高投射图像的颜色再现性。
另外,在本实施方式的情况下,光源装置2具有使蓝色光BLs朝向扩散装置26会聚的第1聚光元件25,因此,能够利用第1聚光元件25将从第1相位差元件24射出的蓝色光BLs高效地会聚于扩散装置26,并且能够使从扩散装置26射出的蓝色光BLs平行化。由此,能够抑制蓝色光BLs的损失,能够提高蓝色光BLs的利用效率。
并且,在本实施方式的情况下,因为光源装置2具有将蓝色光BLp朝向波长转换元件28会聚的第2聚光元件27,所以能够通过第2聚光元件27将从第2光学元件23射出的蓝色光BLp高效地会聚于波长转换元件28,并且能够使从波长转换元件28射出的黄色光YL平行化。由此,能够抑制蓝色光BLp和黄色光YL的损失,能够提高蓝色光BLp和黄色光YL的利用效率。
本实施方式的投影仪1具有:本实施方式的光源装置2;光调制装置6,其根据图像信息对来自光源装置2的光进行调制;以及投射光学装置7,其投射由光调制装置6调制后的光。
根据该结构,能够实现小型且光利用效率优异的单板方式的投影仪1。
另外,本实施方式的投影仪1具有位于光源装置2与光调制装置6之间的均匀化装置4。
根据该结构,能够通过从光源装置2射出的蓝色光BLs、黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs来大致均匀地对光调制装置6进行照明。由此,能够抑制投射图像的颜色不均以及亮度不均。
另外,在本实施方式的投影仪中,光调制装置6具有微透镜阵列62,该微透镜阵列62具有与多个像素PX对应的多个微透镜621。
根据该结构,能够使入射到光调制装置6的4种色光通过微透镜621入射到液晶面板61的对应的4个子像素SX。由此,能够使从光源装置2射出的各色光高效地入射到各子像素SX,能够提高各色光的利用效率。
[第2实施方式]
以下,使用图10以及图11对本发明的第2实施方式进行说明。
第2实施方式的光源装置的基本结构与第1实施方式相同,反射元件的结构与第1实施方式不同。因此,省略光源装置的整体的说明。
图10是从-X方向观察的第2实施方式的光源装置的侧视图。图11是示出多透镜上的各色光的入射位置的示意图。另外,在图10中,省略旋转相位差装置213、第1相位差元件24、第1聚光元件25以及扩散装置26的图示。
在图10和图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10所示,本实施方式的光源装置20具有第3颜色分离元件35来代替第1实施方式的光源装置2中的反射元件31。即,第3颜色分离元件35在被第1颜色分离元件29分离的黄色光YLs的光路上,相对于反射棱镜292配置于+Z方向。第3颜色分离元件35由具有使绿色光GLs透过并使红色光RLs反射的特性的分色镜构成。
因此,从第1颜色分离元件29的反射棱镜292入射到第3颜色分离元件35的黄色光YLs所包含的绿色光GLs2透过第3颜色分离元件35,向光源装置20的外部射出。即,在光源装置20中,从第1实施方式的光源装置2中的射出黄色光YLs的位置射出绿色光GLs2来代替黄色光YLs。
因此,在本实施方式中,从射出黄色光YLs的位置射出的绿色光GLs2与本发明的第4光对应。
另一方面,入射到第3颜色分离元件35的黄色光YLs所包含的红色光RLs被第3颜色分离元件35反射,而从+Z方向入射到反射棱镜292。红色光RLs与在第1实施方式的光源装置2中被反射元件31反射的黄色光YLs同样地,经由第1颜色分离元件29、第1光学元件22、第2光学元件23以及第2聚光元件27返回到波长转换元件28。
如上所述,由于波长转换元件28中含有的黄色荧光体几乎不吸收从外部入射的黄色光,因此黄色荧光体几乎不吸收红色光RLs。因此,返回到波长转换元件28的红色光RLs在波长转换元件28的内部被反复反射,由此成为非偏振的红色光,与在黄色荧光体产生的黄色光YL一起再次向波长转换元件28的外部射出。从波长转换元件28射出的红色光中的S偏振成分的红色光RLs被第3颜色分离元件35反射而再次返回至波长转换元件28,但P偏振成分的红色光向+Z方向透过第2光学元件23,并向光源装置20的外部射出。另外,作为第3颜色分离元件35,也可以使用分色棱镜。
如图11所示,光源装置20射出蓝色光BLs、绿色光GLs2、绿色光GLs、红色光RLs。绿色光GLs2从光源装置20中的-X方向且-Y方向的位置射出并入射到配置于第1多透镜41的-X方向且-Y方向的区域A2的多个透镜411。虽然省略了图示,绿色光GLs2与第1实施方式的黄色光YLs同样,经由第1多透镜41、第2多透镜42、重叠透镜43以及场透镜5入射到各微透镜621。入射到各微透镜621的绿色光GLs入射到与该微透镜621对应的像素PX的第2子像素SX2。
[第2实施方式的效果]
在本实施方式中,也能够得到如下的与第1实施方式同样的效果:不使用间距窄的偏振转换元件就能够实现可射出偏振方向一致的多种色光的光源装置20,能够实现光源装置20和投影仪1的小型化、容易形成电介质多层膜、能够制作低成本且光分离特性优异的第1光学元件22和第2光学元件23。
并且,在第2实施方式的光源装置20中,代替第1实施方式的光源装置2中的黄色光YLs而射出绿色光GLs,因此能够增加入射到像素PX的绿色光GLs的光量。由此,能够提高投射图像的可见度。
另外,作为第3颜色分离元件35,也可以与本实施方式相反,使用具有反射绿色光GLs并使红色光RLs透过的特性的分色镜。根据波长转换元件28所含有的黄色荧光体,有时从波长转换元件28射出的黄色光YL中包含的红色光不足。在该情况下,通过使用具有上述特性的分色镜,能够使红色光入射到4个子像素SX1~SX4中的第2子像素SX2和第4子像素SX4。由此,能够提高投射图像的颜色再现性。
此外,本发明的技术范围并不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。
例如在上述实施方式中,第1光学层221和第2光学层222设置于1个透光性基材的2个面。也可以代替该结构,第1光学层221和第2光学层222分别设置在不同的透光性基材上。例如也可以是,第1光学层221设置于第1透光性基材的第1面,在第1透光性基材的与第1面不同的第2面设置有防反射层,第2光学层222设置于第2透光性基材的第3面,在第2透光性基材的与第3面不同的第4面设置有防反射层,第1光学层221与第2光学层222相互对置配置。同样地,第3光学层231和第4光学层232也可以分别设置于不同的透光性基材。
第1实施方式的光源装置2和第2实施方式的光源装置20具有第1聚光元件25和第2聚光元件27。然而,并不限定于该结构,也可以不设置第1聚光元件25和第2聚光元件27中的至少一方的聚光元件。
在上述各实施方式中,光源部21向+X方向射出蓝色光BLs、BLp。但是,不限于此,光源部21也可以构成为向与+X方向交叉的方向射出蓝色光BLs、BLp,例如使用反射部件使蓝色光BLs、BLp反射后,沿+X方向入射到第1光学元件22。
在上述各实施方式中,投影仪具有包含第1多透镜41、第2多透镜42以及重叠透镜43的均匀化装置4。也可以代替该结构而设置具有其他结构的均匀化装置,也可以不设置均匀化装置4。
上述第1实施方式的光源装置2和第2实施方式的光源装置20分别从4个射出位置射出色光,构成光调制装置6的液晶面板61在1个像素PX中具有4个子像素SX。也可以代替该结构,光源装置射出3个色光,液晶面板在1个像素中具有3个子像素。在该情况下,例如,在上述实施方式的光源装置中,也可以在黄色光YLs的光路设置全反射部件。
第1实施方式的光源装置2射出各自为S偏振光并且在空间上分离的蓝色光BLs、黄色光YLs、绿色光GLs以及红色光RLs。另外,第2实施方式的光源装置20射出各自为S偏振光并且在空间上分离的蓝色光BLs、绿色光GLs以及红色光RLs。代替这些结构,光源装置射出的各色光的偏振状态也可以是其他偏振状态。例如,光源装置也可以构成为射出各自为P偏振光并且在空间上分离的多种色光。另外,光源装置射出的色光并不限于蓝色光、黄色光、绿色光以及红色光,也可以是其他的色光。例如,光源装置也可以是射出白色光来代替蓝色光和黄色光的结构。
除此以外,关于光源装置和投影仪的各结构要素的形状、数量、配置、材料等的具体记载,并不限于上述实施方式,可以适当进行变更。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。本发明的一个方式的光源装置也能够应用于照明器具或汽车的前照灯等。
本发明的一个方式的光源装置也可以具有以下的结构。
本发明的一个方式的光源装置具有:光源部,其射出具有第1波段并且包含向第1偏振方向偏振的光和向与所述第1偏振方向不同的第2偏振方向偏振的光的第1光;第1光学层,其使从所述光源部沿着第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过,将向所述第2偏振方向偏振的所述第1光向与所述第1方向交叉的第2方向反射;第2光学层,其相对于所述第1光学层配置于所述第1方向,使从所述第1光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过;第3光学层,其相对于所述第2光学层配置于所述第1方向,使从所述第2光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过;第4光学层,其相对于所述第3光学层配置于所述第1方向,将从所述第3光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光向所述第2方向反射;扩散元件,其相对于所述第1光学层配置于所述第2方向,使从所述第1光学层沿着所述第2方向入射的所述第1光扩散,将扩散的所述第1光向与所述第2方向相反的方向即第3方向射出;以及波长转换元件,其相对于所述第3光学层配置于所述第2方向,对从所述第4光学层沿着所述第2方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光进行波长转换,将具有与所述第1波段不同的第2波段的第2光向所述第3方向射出,所述第2光从所述波长转换元件沿着所述第3方向入射到所述第3光学层,所述第3光学层使向所述第1偏振方向偏振的所述第2光沿所述第3方向透过,使向所述第2偏振方向偏振的所述第2光向与所述第1方向相反的方向即第4方向反射,向所述第1偏振方向偏振的所述第2光从所述波长转换元件沿着所述第3方向入射到所述第4光学层,所述第4光学层使向所述第1偏振方向偏振的所述第2光沿所述第3方向透过,向所述第2偏振方向偏振的所述第2光从所述第3光学层沿着所述第4方向入射到所述第2光学层,所述第2光学层将向所述第2偏振方向偏振的所述第2光向所述第3方向反射,从所述扩散元件沿着所述第3方向射出的所述第1光入射到所述第1光学层,所述第1光学层使入射到所述第1光学层的所述第1光沿所述第3方向透过,从所述第1光学层沿着所述第3方向射出的所述第1光入射到所述第2光学层,所述第2光学层使入射到所述第2光学层的所述第1光沿所述第3方向透过。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,该光源装置还具有第1相位差元件,该第1相位差元件设置于所述第1光学层与所述扩散元件之间,向所述第2偏振方向偏振的所述第1光从所述第1光学层沿着所述第2方向入射到该第1相位差元件。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,所述光源部具有:发光元件,其射出具有所述第1波段的光;以及第2相位差元件,其被入射从所述发光元件射出的具有所述第1波段的光,射出包含向所述第1偏振方向偏振的光和向所述第2偏振方向偏振的光的所述第1光。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,所述第2相位差元件能够以沿着向所述第2相位差元件入射的所述光的行进方向的旋转轴为中心旋转。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,该光源装置还具有相对于所述光源部配置于所述第1方向的第1透光性基材,所述第1透光性基材具有与所述光源部对置的第1面以及与所述第1面不同的第2面,所述第1光学层设置于所述第1面,所述第2光学层设置于所述第2面。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,该光源装置还具有相对于所述第1透光性基材配置于所述第1方向的第2透光性基材,所述第2透光性基材具有与所述第1透光性基材对置的第3面以及与所述第3面不同的第4面,所述第3光学层设置于所述第3面,所述第4光学层设置于所述第4面。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,该光源装置还具有:第1反射部件,其相对于所述第1透光性基材和所述第2透光性基材配置于与所述第1方向和所述第2方向交叉的第5方向;第2反射部件,其相对于所述第1透光性基材和所述第2透光性基材配置于与所述第5方向相反的方向即第6方向;以及第3反射部件,其相对于所述第4光学层配置于所述第1方向。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,所述第4光学层是反射所述第1光并且使所述第2光透过的分色镜。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,所述第2光学层是使所述第1光透过并且反射所述第2光的分色镜。
本发明的一个方式的光源装置也可以是,该光源装置还具有:第1颜色分离元件,其相对于所述第2光学层配置于所述第3方向,将从所述第2光学层射出的光分离成具有所述第1波段的第3光以及具有所述第2波段的第4光;以及第2颜色分离元件,其相对于所述第4光学层配置于所述第3方向,将从所述第4光学层射出的光分离为具有与所述第2波段不同的第3波段的第5光以及具有与所述第2波段和所述第3波段不同的第4波段的第6光。
本发明的一个方式的投影仪也可以具有以下结构。
本发明的一个方式的投影仪具有:本发明的一个方式的光源装置;光调制装置,其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制;以及投射光学装置,其投射由所述光调制装置调制后的光。
本发明的一个方式的投影仪也可以是,该投影仪还具有设置在所述光源装置与所述光调制装置之间的均匀化装置,所述均匀化装置具有:2个多透镜,它们将从所述光源装置入射的光分割为多个部分光束;以及重叠透镜,其使从所述2个多透镜入射的所述多个部分光束重叠于所述光调制装置。
本发明的一个方式的投影仪也可以是,所述光调制装置具有:液晶面板,其具有多个像素;以及微透镜阵列,其相对于所述液晶面板设置于光入射侧,具有与所述多个像素对应的多个微透镜,所述多个像素各自具有第1子像素、第2子像素、第3子像素以及第4子像素,所述微透镜使所述第3光入射到所述第1子像素,使所述第4光入射到所述第2子像素,使所述第5光入射到所述第3子像素,使所述第6光入射到所述第4子像素。
Claims (13)
1.一种光源装置,其具有:
光源部,其射出具有第1波段并且包含向第1偏振方向偏振的光和向与所述第1偏振方向不同的第2偏振方向偏振的光的第1光;
第1光学层,其使从所述光源部沿着第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过,将向所述第2偏振方向偏振的所述第1光向与所述第1方向交叉的第2方向反射;
第2光学层,其相对于所述第1光学层配置于所述第1方向,使从所述第1光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过;
第3光学层,其相对于所述第2光学层配置于所述第1方向,使从所述第2光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光沿所述第1方向透过;
第4光学层,其相对于所述第3光学层配置于所述第1方向,将从所述第3光学层沿着所述第1方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光向所述第2方向反射;
扩散元件,其相对于所述第1光学层配置于所述第2方向,使从所述第1光学层沿着所述第2方向入射的所述第1光扩散,将扩散的所述第1光向与所述第2方向相反的方向即第3方向射出;
波长转换元件,其相对于所述第3光学层配置于所述第2方向,对从所述第4光学层沿着所述第2方向入射的向所述第1偏振方向偏振的所述第1光进行波长转换,将具有与所述第1波段不同的第2波段的第2光向所述第3方向射出;
第1颜色分离元件,其具有沿着与所述第1方向和所述第2方向垂直的第5方向排列配置的分色棱镜和反射棱镜,该第1颜色分离元件相对于所述第2光学层配置于所述第3方向,将从所述第2光学层射出的光分离成具有所述第1波段的第3光以及具有所述第2波段的第4光;以及
反射元件,其配置在从所述反射棱镜射出的向所述第2偏振方向偏振的所述第2光的光路上,使入射的向所述第2偏振方向偏振的所述第2光中的一部分光透过,向所述第3方向射出,
所述第2光从所述波长转换元件沿着所述第3方向入射到所述第3光学层,所述第3光学层使向所述第1偏振方向偏振的所述第2光沿所述第3方向透过,使向所述第2偏振方向偏振的所述第2光向与所述第1方向相反的方向即第4方向反射,
向所述第1偏振方向偏振的所述第2光从所述波长转换元件沿着所述第3方向入射到所述第4光学层,所述第4光学层使向所述第1偏振方向偏振的所述第2光沿所述第3方向透过,
向所述第2偏振方向偏振的所述第2光从所述第3光学层沿着所述第4方向入射到所述第2光学层,所述第2光学层将向所述第2偏振方向偏振的所述第2光向所述第3方向反射,
从所述扩散元件沿着所述第3方向射出的所述第1光入射到所述第1光学层,所述第1光学层使入射到所述第1光学层的所述第1光沿所述第3方向透过,
从所述第1光学层沿着所述第3方向射出的所述第1光入射到所述第2光学层,所述第2光学层使入射到所述第2光学层的所述第1光沿所述第3方向透过。
2.根据权利要求1所述的光源装置,其中,
该光源装置还具有第1相位差元件,该第1相位差元件设置于所述第1光学层与所述扩散元件之间,向所述第2偏振方向偏振的所述第1光从所述第1光学层沿着所述第2方向入射到该第1相位差元件。
3.根据权利要求1所述的光源装置,其中,
所述光源部具有:
发光元件,其射出具有所述第1波段的光;以及
第2相位差元件,其被入射从所述发光元件射出的具有所述第1波段的光,射出包含向所述第1偏振方向偏振的光和向所述第2偏振方向偏振的光的所述第1光。
4.根据权利要求3所述的光源装置,其中,
所述第2相位差元件能够以沿着向所述第2相位差元件入射的所述光的行进方向的旋转轴为中心旋转。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光源装置,其中,
该光源装置还具有相对于所述光源部配置于所述第1方向的第1透光性基材,
所述第1透光性基材具有与所述光源部对置的第1面以及与所述第1面不同的第2面,
所述第1光学层设置于所述第1面,
所述第2光学层设置于所述第2面。
6.根据权利要求5所述的光源装置,其中,
该光源装置还具有相对于所述第1透光性基材配置于所述第1方向的第2透光性基材,
所述第2透光性基材具有与所述第1透光性基材对置的第3面以及与所述第3面不同的第4面,
所述第3光学层设置于所述第3面,
所述第4光学层设置于所述第4面。
7.根据权利要求6所述的光源装置,其中,
该光源装置还具有:
第1反射部件,其相对于所述第1透光性基材和所述第2透光性基材配置于与所述第1方向和所述第2方向交叉的第5方向;
第2反射部件,其相对于所述第1透光性基材和所述第2透光性基材配置于与所述第5方向相反的方向即第6方向;以及
第3反射部件,其相对于所述第4光学层配置于所述第1方向。
8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光源装置,其中,
所述第4光学层是反射所述第1光并且使所述第2光透过的分色镜。
9.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光源装置,其中,
所述第2光学层是使所述第1光透过并且反射所述第2光的分色镜。
10.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光源装置,其中,
该光源装置还具有:
第2颜色分离元件,其相对于所述第4光学层配置于所述第3方向,将从所述第4光学层射出的光分离为具有与所述第2波段不同的第3波段的第5光以及具有与所述第2波段和所述第3波段不同的第4波段的第6光。
11.一种投影仪,其具有:
权利要求10所述的光源装置;
光调制装置,其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制;以及
投射光学装置,其投射由所述光调制装置调制后的光。
12.根据权利要求11所述的投影仪,其中,
该投影仪还具有设置在所述光源装置与所述光调制装置之间的均匀化装置,
所述均匀化装置具有:
2个多透镜,它们将从所述光源装置入射的光分割为多个部分光束;以及
重叠透镜,其使从所述2个多透镜入射的所述多个部分光束重叠于所述光调制装置。
13.根据权利要求12所述的投影仪,其中,
所述光调制装置具有:
液晶面板,其具有多个像素;以及
微透镜阵列,其相对于所述液晶面板设置于光入射侧,具有与所述多个像素对应的多个微透镜,
所述多个像素各自具有第1子像素、第2子像素、第3子像素以及第4子像素,
所述微透镜使所述第3光入射到所述第1子像素,使所述第4光入射到所述第2子像素,使所述第5光入射到所述第3子像素,使所述第6光入射到所述第4子像素。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-156174 | 2020-09-17 | ||
JP2020156174A JP7131590B2 (ja) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 光源装置およびプロジェクター |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114200757A CN114200757A (zh) | 2022-03-18 |
CN114200757B true CN114200757B (zh) | 2023-06-16 |
Family
ID=80627733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111079539.7A Active CN114200757B (zh) | 2020-09-17 | 2021-09-15 | 光源装置和投影仪 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11543743B2 (zh) |
JP (1) | JP7131590B2 (zh) |
CN (1) | CN114200757B (zh) |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2622185B2 (ja) | 1990-06-28 | 1997-06-18 | シャープ株式会社 | カラー液晶表示装置 |
JP4052282B2 (ja) | 2004-05-07 | 2008-02-27 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクタ |
JP4678231B2 (ja) | 2005-05-12 | 2011-04-27 | セイコーエプソン株式会社 | 均一化光学素子、照明装置及び画像表示装置 |
JP4201036B2 (ja) | 2006-09-11 | 2008-12-24 | セイコーエプソン株式会社 | 表示装置およびプロジェクタ |
JP5170221B2 (ja) * | 2010-12-03 | 2013-03-27 | セイコーエプソン株式会社 | 照明装置および画像表示装置 |
WO2013016163A2 (en) | 2011-07-22 | 2013-01-31 | 3M Innovative Properties Company | Illumination module |
JP5821364B2 (ja) | 2011-07-27 | 2015-11-24 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP5974527B2 (ja) | 2012-02-16 | 2016-08-23 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
US8714747B2 (en) | 2011-07-27 | 2014-05-06 | Seiko Epson Corporation | Projector having a first light separation optical system and a second light separation optical system |
JP6007757B2 (ja) | 2012-11-29 | 2016-10-12 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP2014182206A (ja) | 2013-03-18 | 2014-09-29 | Seiko Epson Corp | 偏光変換素子、照明装置、及びプロジェクター |
JP2015060035A (ja) | 2013-09-18 | 2015-03-30 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP6303454B2 (ja) | 2013-12-02 | 2018-04-04 | セイコーエプソン株式会社 | 照明装置およびプロジェクター |
JP6665532B2 (ja) | 2016-01-06 | 2020-03-13 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置、照明装置及びプロジェクター |
JP6812716B2 (ja) * | 2016-09-27 | 2021-01-13 | セイコーエプソン株式会社 | 照明装置及びプロジェクター |
JP2019053241A (ja) | 2017-09-19 | 2019-04-04 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
CN109839793B (zh) | 2017-11-28 | 2021-01-29 | 中强光电股份有限公司 | 投影机及其照明系统 |
JP2020034821A (ja) | 2018-08-31 | 2020-03-05 | セイコーエプソン株式会社 | 電気光学装置、および電子機器 |
JP2020079820A (ja) | 2018-11-12 | 2020-05-28 | キヤノン株式会社 | 光源装置およびこれを用いた画像投射装置 |
JP7119986B2 (ja) | 2018-12-21 | 2022-08-17 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP2020106692A (ja) | 2018-12-27 | 2020-07-09 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP7230543B2 (ja) | 2019-02-01 | 2023-03-01 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP7135909B2 (ja) | 2019-02-05 | 2022-09-13 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
JP6939834B2 (ja) | 2019-03-26 | 2021-09-22 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置、プロジェクター及び光源モジュール |
JP7014210B2 (ja) | 2019-08-28 | 2022-02-01 | セイコーエプソン株式会社 | 照明光学装置及びプロジェクター |
JP7468267B2 (ja) * | 2020-09-16 | 2024-04-16 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置およびプロジェクター |
JP7463925B2 (ja) * | 2020-09-16 | 2024-04-09 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置およびプロジェクター |
-
2020
- 2020-09-17 JP JP2020156174A patent/JP7131590B2/ja active Active
-
2021
- 2021-09-15 CN CN202111079539.7A patent/CN114200757B/zh active Active
- 2021-09-16 US US17/477,005 patent/US11543743B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220082921A1 (en) | 2022-03-17 |
JP7131590B2 (ja) | 2022-09-06 |
US11543743B2 (en) | 2023-01-03 |
JP2022049892A (ja) | 2022-03-30 |
CN114200757A (zh) | 2022-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112987470B (zh) | 光源装置和投影仪 | |
US11982930B2 (en) | Light source apparatus and projection-type image display apparatus | |
CN114265275B (zh) | 光源装置以及投影仪 | |
CN114265273B (zh) | 光源装置和投影仪 | |
CN114265272B (zh) | 光源装置以及投影仪 | |
CN114200757B (zh) | 光源装置和投影仪 | |
CN114265274B (zh) | 光源装置和投影仪 | |
CN114253063B (zh) | 光源装置和投影仪 | |
CN114384747B (zh) | 光源装置、投影仪以及显示装置 | |
JP7484605B2 (ja) | 光源装置およびプロジェクター | |
US11480862B2 (en) | Light source device and projector | |
US11454874B2 (en) | Light source device and projector | |
JP2021103201A (ja) | 光源装置およびプロジェクター | |
JP2021096321A (ja) | 光源装置およびプロジェクター |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |