CN115113467A - 光源装置和图像投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光源装置及图像投影装置，其目的在于可以在具备多个光源的同时实现装置小型化。本发明的光源装置具有发射第一色光的第一光源；发射第二色光的第二光源；将所述第一色光的至少一部分变换成第三色光后射出的波长变换单元；供所述第一色光、第二色光、第三色光入射的光入射元件；将所述第一色光反射到所述波长变换单元的第一滤光器；以及将所述第二色光反射到所述光入射元件的第二滤光器，其特征在于，所述第一滤光器和第二滤光器分别配置在所述波长变换单元与所述光入射元件之间的所述第三色光的光路上。

Description

光源装置和图像投影装置

技术领域

本发明涉及光源装置及图像投影装置。

背景技术

目前，用来把各种影像放大后投影的投影仪(图像投影装置)已经广泛普及。投影仪从光源射出的光会聚到诸如数字微镜器件(DMD)或液晶显示元件这类空间光调制元件上，把经过图像信号调制从空间光调制元件射出的光作为彩色图像显示在屏幕上。

投影仪通过向DMD等图像显示元件照射例如颜色的三原色即红、绿、蓝三种颜色来形成影像。这三种颜色虽然全部可以用激光光源生成，但由于红色激光器和绿色激光器的发光效率比蓝色激光器低，因此一般采用将蓝色激光器作为激发光照射到荧光体上，经过荧光体波长转换后的荧光生成红色和绿色光的方法。

另一方面，由于荧光的光谱宽度十分大，与使用激光光源的情况相比，存在颜色再现性差的问题。为此，为了用红色激光增强荧光的红色成分，用绿色激光增强绿色成分来兼顾亮度和颜色再现性，现有技术如专利文献1(CN110083003号公报)提出了在荧光上合成红色激光/绿色激光的方案。

但是，在把红色激光/绿色激光合成到荧光中时，由于荧光和红色激光/绿色激光的光谱重复，在合成荧光和红色激光/绿色激光时，荧光的一部分被消去(渐晕)，存在荧光的光利用效率下降的问题。另外，由于增加与红色激光/绿色激光对应的多个光源以及该多个光源配置上造成的制约，还存在装置大型化问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题，提出一种可以在具备多个光源的同时实现小型化的光源装置及图像投影装置。

本实施方式的光源装置具有第一光源，发射第一色光；第二光源，发射第二色光；波长变换单元，将所述第一色光的至少一部分变换成第三色光后射出；光入射元件，供所述第一色光、第二色光、第三色光入射；第一滤光器，将所述第一色光反射到所述波长变换单元；以及第二滤光器，将所述第二色光反射到所述光入射元件，其特征在于，所述第一滤光器和第二滤光器分别配置在所述波长变换单元与所述光入射元件之间的所述第三色光的光路上。

本发明的效果在于，能够提供可以在具备多个光源的同时实现小型化的光源装置及图像投影装置。

附图说明

图1是定义透镜光轴、光源光轴、投影像中心的示意图。

图2是第一实施方式的光源装置的构成的示意图。

图3是波长转换单元的一例构成的示意图。

图4是第二滤光器的一例反射特性图。

图5是入射光匀化元件的一例全光光谱图。

图6是将第二聚光透镜中的红色激光和荧光的光点与第二滤光器重叠起来显示的示意图。

图7是第二实施方式的光源装置的构成的示意图。

图8是一例第一、第二滤光器布置的示意图。

图9是第三实施方式的光源装置的构成的第一示意图。

图10是第三实施方式的光源装置的构成的第二示意图。

图11是第四实施方式的光源装置的构成的第一示意图。

图12是第四实施方式的光源装置的构成的第二示意图。

图13是第五实施方式的光源装置的构成的示意图。

图14是比较例的光源装置的构成的示意图。

图15是本实施方式的投影仪的构成的示意图。

具体实施方式

<用语的定义>

图1中的(A)是用于说明透镜光轴定义的示意图。如(A)所示，透镜的光轴是指与透镜的旋转对称轴一致的假想直线。光轴也可以称为中心轴。

图1中的(B)是用于说明光源光轴的定义的示意图。如(B)所示，光源的光轴是指将光源的发光面与配置在光源之后的光学元件的投影图像中心垂直连接的直线。光轴也可以称为中心轴。

除图1中的(A)、(B)的定义外，本文中的光轴是指在某个光学系统中的假想线，代表包括通过整个系统的光束。虽然不同的光学系统设计光轴有所不同，不过在多个光学元件构成的光学系统中，光轴也可以位于与各光学元件的旋转对称轴大致一致的假想线上。在一个光学元件中，光轴也可以与例如连接前后两个镜面的曲率中心的直线保持一致。另外，如果一个光学元件的前后两个镜面之中的一方为平面，则光轴可以与通过另一方具有曲率的镜面的曲率中心的直线保持一致。再者，如果是排列多个光学元件的光学系统，则光轴可以与将构成各光学元件的曲面的曲率中心大致连接起来的假想线保持一致。当然，实际使用的光(光束)不一定在光轴上通过。

图1中的(C)是用于说明投影像中心的定义的示意图。如(C)所示，投影图像中心是指被投影到配置在光源之后的光学元件上的、光源的投影范围的光强度分布的最小外接圆的中心。

在本说明书中，第一色光是指第一波长域的第一光，第二色光是指第二波长域的第二光，第三色光是指第三波长域的第三光。第一、第二、第三色光意味着多个波长域的光。第一、第二、第三波长区域分别表示不同波长域的光，但一部分波长域可以重叠。例如，第一色光可以是蓝色光，第二色光可以是红色或绿色光，而第三色光可以是黄色或绿色荧光光。通过这样设定第二、第三色光，例如能够用红色光或绿色光增强荧光的红色成分或绿色成分，因此能够实现颜色再现性良好的光源装置。

<第一实施方式>

图2是第一实施方式的光源装置1的构成的示意图。以下说明中的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向以图中所示的箭头方向为基准，箭头朝向+方向，反向－方向。X轴方向、Y轴方向和Z轴方向构成相互正交的三维空间。

光源装置1具有蓝色激光光源(第一光源)10、红色激光光源(第二光源)20、蓝色激光收敛元件30、红色激光收敛元件40、第一滤光器(第一光学元件、第一二向色镜、第一陷波滤光器)50、第二滤光器(第二光学元件、第二二向色镜、第二陷波滤光器)60、第一聚光透镜(第一聚光元件、聚光光学系统)70、波长转换单元(荧光体单元)80、第二聚光透镜(第二聚光元件、聚光光学系统)90、光均化元件(光入射元件)100。

蓝色激光光源10、红色激光光源20、蓝色激光收敛元件30、红色激光收敛元件40、第一滤光器50、第二滤光器60、第一聚光透镜70、波长转换单元80、第二聚光透镜90、光均化元件100Z轴方向的位置保持一致，位于包含X轴方向和Y轴方向的同一平面内(至少一部分位于该同一平面内)。

蓝色激光光源10、蓝色激光收敛元件30和第一滤光器50位于Y轴方向的－方，从X轴方向的+方向－方依次排列。红激光光源20、红激光收敛元件40和第二滤光器60位于Y轴方向的+方，从X轴方向的－方向+方依次排列。

第一聚光透镜70、波长转换单元80、第二聚光透镜90和光均化元件100在X轴方向的位置保持一致，沿着Y轴方向排列。更具体地说，第一聚光透镜70和波长变换单元80朝向第一滤光器50的Y轴方向的－方依次排列。第二聚光透镜90和光均化元件100朝向第二滤光器60的Y轴方向的+方依次排列。

蓝色激光光源10向X轴方向的－方发射蓝色激光(蓝色光、第一色光)。蓝色激光例如只要是发光强度的中心为455nm、能够在波长转换单元80中获得激发作用的波长的光即可。在图1中蓝色激光光源10为排列成阵列形状的多个发光源，但并不受此限制，也可以用单一(一个)发光源构成蓝色激光光源10。图2中用粗虚线表示蓝色激光光束，符号10A表示蓝色激光的光轴。

蓝色激光收敛元件30具有正透镜31和负透镜32。正透镜31使来自蓝色激光光源10的蓝色激光收敛，负透镜32使来自蓝色激光光源10的蓝色激光发散，其结果，来自蓝色激光光源10的蓝色激光基本平行(准直)。优选配合第一滤光器50的大小来设计(调整)经蓝色激光收敛元件30形成为大致平行的蓝色激光的光束。

第一滤光器50将经蓝色激光收敛元件30大致平行化的蓝色激光向Y轴方向的－方反射，导向第一聚光透镜70、进而导向波长变换单元80。第一滤光器50具有例如只反射蓝色光而让荧光透射的特性。

红色激光光源20向X轴方向的－方发射红色激光(红色光、第二色光)。红色激光例如只要是发光强度的中心为610nm、能够达到所要求的颜色再现性的波长的光即可。图1中红激光光源20为排列成阵列形状的多个发光源，但并不受此限制，也可以用单一(一个)的发光源构成红激光光源20。图2中用粗点划线表示红色激光光束，符号20A表示红色激光光轴。本实施方式中例示了合成来自红色激光光源20的红色激光的情况，但也可以合成绿色激光或具有其他波长域(颜色)的激光。在这种情况下，最好同时改变第二过滤器60的特性。

红色激光收敛元件40具有正透镜41和负透镜42。正透镜41使来自红色激光光源20的红色激光收敛，负透镜42使来自红色激光光源20的红色激光发散，其结果，来自红色激光光源20的红色激光成为基本平行(准直)。优选配合第二滤光器60的大小来设计(调整)经红色激光收敛元件40形成为基本平行的红色激光的光束。

第二滤光器60具有反射红色光的特性，将经红色激光收敛元件40大致平行化的红色激光向Y轴方向的+方反射，导向第二聚光透镜90，进而导向光均化元件100。

第一聚光透镜70会聚来自第一滤光器50的蓝色激光，导向波长转换单元80。第一聚光透镜70还将来自波长变换单元80的蓝色激光和荧光(第三色光)大致平行化后导向Y轴方向的+方。

第一聚光透镜70位于第一滤光器50和波长转换单元80之间，起到第一聚光元件的作用，会聚经过第一滤光器50反射的蓝色激光，同时，使波长转换单元80射出的蓝色激光和荧光光大致平行。蓝色激光通过第一聚光透镜(第一聚光元件)70的一部分(X轴方向的+方区域)入射波长转换单元80，在后述的反射区域83受到反射后，通过第一聚光透镜(第一聚光元件)70的另一部分(X轴方向的－方区域)射出。由此，可以将荧光体激发用的蓝色激光作为照明光使用，因此能够与荧光一起生成白色光。

波长转换单元80直接反射来自第一聚光透镜70的蓝色激光，导向第一聚光透镜70，同时将来自第一聚光透镜70的蓝色激光转换为荧光(第三色光)，导向第一聚光透镜70。即，波长转换单元80将来自第一聚光透镜70的蓝色激光的一部分(至少一部分)转换为荧光后射出。

图3是波长转换单元80的一例构成的示意图。如图3所示，波长转换单元80通过包括电动机单元的驱动机构81(图2)，构成能够以沿Y轴方向的旋转轴82为中心旋转的圆盘部件。波长转换单元80周向被划分为一部分(小部分)是反射区域83，另一部分(大部分)是荧光区域84。当波长转换单元80以旋转轴82为中心旋转后，蓝色激光交替地入射反射区域83和荧光区域84。入射反射区域83的蓝色激光在反射区域83受到反射，并被导向第一聚光透镜70。入射荧光区域84的蓝色激光在荧光区域84作为激发光发挥作用，转换为与蓝色激光不同波长域的荧光(第三色光)，被导向第一聚光透镜70。这样，波长转换单元80中可以在反射蓝色激光并导向第一聚光透镜70的功能和将蓝色激光转换为荧光并导向第一聚光透镜70的功能之间进行时间上的切换。

图3中将波长转换单元80划分为反射区域83和荧光区域84，但也可以例如设置黄色荧光区域或绿色荧光区域等，将荧光区域划分为两个区域以上。波长转换单元80不限于受到驱动旋转用以分时射出光的单元，只要是具有蓝色激光反射功能和荧光光转换功能的单元即可。

在图2中阴影区域表示荧光光束，同时用符号80A表示荧光光轴。如图2所示，荧光光束的范围内(阴影区域)包括蓝色激光光束(粗虚线)和红色激光光束(粗点划线)。

第二聚光透镜90会聚从第二滤光器60入射的红色激光(第二色光)、以及从波长转换单元80和第一聚光透镜70入射的蓝色激光(第一色光)及荧光(第三色光)，引导至光均化元件100。图1中用符号90A表示第二聚光透镜90的光轴。

光均化元件100由例如形成为四个反射镜位于四角柱内侧的光隧道构成。光均化元件100具有将从第二聚光透镜90入射的蓝色激光(第一色光)、红色激光(第二色光)和荧光光(第三色光)匀化后射出的功能。

以下说明蓝色激光(第一色光)、红色激光(第二色光)和荧光(第三色光)的光路。

蓝色激光从蓝色激光光源10出射，通过蓝色激光收敛元件30收敛光束，成为大致平行光，受到第一滤光器50反射。蓝色激光入射第一聚光透镜70中X轴方向的－方的一半，通过第一聚光透镜70的折射力与光轴呈角度地接近，在第一聚光透镜70的光轴附近会聚，入射到波长转换单元80。蓝色激光在波长转换单元80的反射区域83受到反射，入射第一聚光透镜70中X轴方向的+方的一半，通过第一聚光透镜70的折射力与光轴成一角度离开，成为大致平行光。然后，蓝色激光入射到第二聚光透镜90中X轴方向的+方的一半，通过第二聚光透镜90的折射力与光轴成一角度接近，在光轴附近会聚，入射到配置在聚光位置附近的光均化元件100。

红色激光从红色激光光源20射出，通过红色激光收敛元件40收敛光束成为大致平行光，受到第二滤光器60反射。然后，红激光入射第二聚光透镜90中X轴方向的+方的一半，通过第二聚光透镜90的折射力以与光轴成一角度接近，在光轴附近会聚，入射配置在聚光位置附近的光均化元件100。

荧光是在波长转换单元80的荧光区域84中蓝色激光受到激发而生成的。荧光由第一聚光透镜70大致平行化。荧光中X轴方向的－方的部分透过第一滤光器50，受到第二聚光透镜90会聚，入射配置在聚光位置附近的光均化元件100。荧光中X轴方向+方的部分透过第二滤光器60(后述中一部分受到反射)，受到第二聚光透镜90会聚，入射配置在聚光位置附近的光均化元件100。

在本实施方式的光源装置1中，第一滤光器50和第二滤光器60分别配置在波长转换单元80和光均化元件100之间的荧光(第三色光)的光路上(阴影区域)。由此，提高了蓝色激光光源10及红色激光光源20、以及第一滤光器50及第二滤光器60的布局自由度，谋求光源装置1的小型化。另外，通过提高第一滤光器50和第二滤光器60的布局自由度，将在荧光(第三色光)的光路内由第一滤光器50和第二滤光器60引起的光损失抑制到最低限度，能够提高光的利用效率。

通过让蓝色激光光源10和蓝色激光收敛元件30以及第一滤光器50构成的单元、与红色激光光源20和红色激光收敛元件40以及第二滤光器60构成的单元，在保持Z轴方向的位置一致的同时，错开Y轴方向的位置，而且在X轴方向重叠，能够进一步实现光源装置1的小型化。

第一聚光透镜70和第二聚光透镜90形成位于波长转换单元80和光均化元件100之间的聚光光学系统，第一滤光器50和第二滤光器60配置在聚光光学系统的光轴之外。特别是，第二滤光器60配置在第二聚光透镜(聚光光学系统)90的光轴外。由于聚光光学系统的光轴附近，荧光(第三色光)强度最强，因此通过将第一滤光器50和第二滤光器60(特别是第二滤光器60)配置为避开聚光光学系统的光轴，能够提高荧光的利用效率。

从蓝色激光光源(第一光源)10射出的蓝色激光(第一色光)的光轴(中心轴)10A和从红色激光光源(第二光源)20射出的红色激光(第二色光)的光轴(中心轴)20A彼此不同。具体而言，光轴(中心轴)10A和光轴(中心轴)20A位于包括X轴方向和Y轴方向的同一平面内，并且在波长转换单元80和光均化元件100之间的荧光(第三色光)的光路(阴影区域)上彼此平行地延伸(在X轴方向上延伸)。通过将蓝色激光光源10和红色激光光源20、以及各激光光源的冷却装置(散热片)沿Y轴方向错开并列配置，能够防止光源装置1X轴方向大型化，还能够提高通过冷却装置对激光光源的冷却效率。

第一滤光器50和第二滤光器60被设置成不存在透过第一滤光器50和第二滤光器60两者的荧光(第三色光)成分。这样，能够防止只有一部分荧光的利用效率降低，能够抑制发生荧光色斑。

第二滤光器60可供荧光(第三色光)的波长域中除红色激光(第二色光)的波长域之外的波长域(只反射红色成分)的光透射。这样，通过第二滤光器60具有成为窄域反射光谱的波长选择性，能够提高荧光的利用效率。

图4是第二滤光器60的一例反射特性图。例如，在使用峰值为640nm的红色激光(红色激光光源20)时，如图4所示，第二滤光器60的反射率可以在620nm～660nm的范围内设定为96％以上。

图5是入射光均化元件100的一例全光光谱图。图5显示了蓝色激光和红色激光以及荧光光的光谱。由此可见，对应于红色激光的荧光光部分透过第二滤光器60，光利用效率下降，但通过第二滤光器60的反射特性、大小、配置的最佳设定，可抑制光利用效率的降低。

受第二滤光器60反射的红色激光(第二色光)的光量比受第二滤光器60反射的荧光(第三色光)的光量多。在第二滤光器60中，通过使红色激光的合成成分多于荧光光的损失部分，能够在保持亮度的同时提高颜色再现性。

图6是将第二聚光透镜90的红色激光和荧光光的光点与第二滤光器60重叠起来显示的示意图。图6表示从Y轴方向的－方观察时的位置关系，省略了未说明的构成要素的图示。

在图6的(A)～(C)中，第二聚光透镜90的光轴90A是与第二聚光透镜90的旋转对称轴一致的假想直线。第二聚光透镜90中的荧光光点形成在以第二聚光透镜90的光轴90A为中心的有效光学面的几乎整个区域的大范围内。与此相对，第二聚光透镜90中的红色激光光点位于第二聚光透镜90的光轴90A的左侧，在假想的第二滤光器60的反射面的范围内。

这样，通过相对于第二聚光透镜90中的荧光光光点，缩小第二聚光透镜90中的红色激光光点，能够提高荧光光的利用效率。

进一步具体而言，当第二聚光透镜(第二聚光元件)90中的荧光光(第三色光)的投影面积为PSA3、第二聚光透镜(第二聚光元件)90中的红色激光(第二色光)的投影面积为PSA2时，优选满足条件式(1)。

0.100≤PSA2/PSA3≤0.375 (1)

满足条件式(1)，可通过使红色光的光束变细而缩小第二滤光器60来谋求低成本化，同时可提高荧光光的利用效率，防止红色光的色斑。如果超过条件式(1)的上限，则红色光的光束变粗，第二滤光器变得过大，从而难以避免高成本化，而且荧光光的利用效率显著降低。而如果低于条件式(1)的下限，则需要聚焦红色激光，从而将产生红色光色斑。

在图6中，(A)显示了第二滤光器60的整个区域涉及红激光的反射，但在将第二滤光器60保持在荧光光点的外侧的情况下，如(B)、(C)所示，也可以将第二滤光器60形成在不涉及荧光光反射的滤光器被形成部(滤光器非形成部)上。(B)显示了第二滤光器60延伸到荧光光点外侧(图中的左侧)，与荧光光点重叠的部分为反射贡献部(第二滤光器)61，与荧光光点不重叠的部分为反射非贡献部(滤光器被形成部、滤光器非形成部)62。(C)显示了第二滤光器60形成在作为另一部件的玻璃底板63上，玻璃底板63延伸到荧光光点的外侧(图中的左侧)。玻璃底板63相当于反射非贡献部(滤光器被形成部、滤光器非形成部)。

一般来说，由于荧光在第二聚光透镜(第二聚光元件)90的光轴90A附近光量最多，因此，用红色激光的光点不与第二聚光透镜90的光轴90A重叠的方式配置，即，以不与第二聚光透镜90的光轴90A重叠的方式配置第二滤光器60，能够抑制荧光的光利用效率的降低。

<第二实施方式>

参考图7、图8，说明第二实施方式的光源装置1。图7是第二实施方式的光源装置1的构成的示意图。图8是第一过滤器50和第二过滤器60的配置示例的示意图。以下省略与第一实施方式的光源装置1的重复部分的说明。

在第二实施方式的光源装置1中，包括蓝激光光源10、蓝激光收敛元件30以及第一滤光器50的单元、与包括红色激光光源20、红激光收敛元件40以及第二滤光器60的单元，在Y轴方向上保持位置一致，并在X轴方向上并列配置。包括蓝色激光光源10、蓝色激光收敛元件30以及第一滤光器50的单元位于X轴方向的+方，包括红色激光光源20、红色激光收敛元件40以及第二滤光器60的单元位于X轴方向的－方。进而，第一滤光器50和第二滤光器60的反射面的背面彼此对配。

由于在波长转换单元80和光均化元件100之间的荧光(第三色光)光路(阴影区域)的一部分上重叠配置第一滤光器50和第二滤光器60，所以荧光光路上不经过滤光器的区域增多，能够提高荧光光的利用效率。

如图8所示，第一过滤器50和第二过滤器60分别设置在玻璃等的底板50A和底板60A的一侧表面上。其中(A)表示一例将底板50A的未形成第一过滤器50的背面和底板60A的未形成第二过滤器60的背面以隔开一间隔的方式对置。(B)表示一例将底板50A的未形成第一过滤器50的背面和底板60A的未形成第二过滤器60的背面紧贴在一起。紧贴在一起的(B)方式能够减少底板50A、60A的界面的光的损失，抑制荧光的光利用效率的下降。

<第三实施方式>

参考图9、图10说明第三实施方式的光源装置1。图9、图10是第三实施方式的光源装置1的构成的第一、第二图。图9是从Z轴方向的－方看观察，图10是从X轴方向的－方观察。以下省略关于与第一～第二实施方式的光源装置1的重复部分的说明。

在第三实施方式的光源装置1中，蓝色激光(第一色光)、红色激光(第二色光)以及荧光光(第三色光)不在同一个平面内(三维配置)。另外，从蓝色激光光源(第一光源)10出射的蓝色激光(第一色光)的光轴(中心轴)10A和从红色激光光源(第二光源)20出射的红色激光(第二色光)的光轴(中心轴)20A在波长转换单元80和光均化元件100之间的荧光光(第三色光)的光路上(阴影部分)，以形成互相扭转关系的方式延伸。

换言之，第三实施方式的光源装置1相当于将第一实施方式的光源装置1中包括红激光光源20、红激光收敛元件40以及第二滤光器60的单元沿着Y轴方向的旋转轴旋转90°。

另外，第三实施方式的光源装置1在蓝色激光光源10的背面设有蓝色激光用散热器10B，在红色激光光源20的背面设有红色激光用散热器20B。不过，蓝色激光用散热器10B和红色激光用散热器20B也可以设置在第一实施方式的光源装置1中。

根据第三实施方式的光源装置1，通过对蓝色激光光源10及红色激光光源20、以及蓝色激光和红色激光的三维配置，进一步增加了光源的配置自由度，使光学系统整体小型化。

在第三实施方式的光源装置1中，红色激光光源20的光轴相对于蓝色激光光源10的光轴旋转90°,随此，第二滤光器60也旋转90°。因此，能够促使光源装置1在X轴方向上小型化。另外，在Z轴方向上，由于在由波长转换单元80产生的空间中配置了红色激光光源20(Z轴方向上红色激光光源20不会比波长转换单元80更加突出)，所以整体上形成了有利于收纳的光学构成。

虽然第三实施方式的光源装置1中红色激光光源20的光轴相对于蓝色激光光源10的光轴旋转90°,但该旋转角度不限于90°,例如，可以根据散热片(冷却装置)的设计等任意改变或决定。

<第四实施方式>

参考图11、图12，说明第四实施方式的光源装置1。图11、图12是第四实施方式的光源装置1的构成的第一、第二图。图11是从Z轴方向的－方观察，图12是从X轴方向的－方观察。关于与第一～第三实施方式的光源装置1的重复部分，省略说明。

第四实施方式的光源装置1是将第三实施方式的光源装置1中蓝色激光(第一色光)的光轴(中心轴)10A与荧光光(第三色光)的光轴(中心轴)80A在Z轴方向上错开(通过比较图10和图12可知，光轴10A和光轴80A在Z轴方向上错开)。这样，通过任意地三维配置蓝色激光、红色激光以及荧光的光轴，能够使光源的配置自由度增大，光源装置整体小型化。

<第五实施方式>

参考图13说明第五实施方式的光源装置1。图13是第五实施方式的光源装置1的构成的示意图。

在第五实施方式的光源装置1中，包括蓝色激光光源10和蓝色激光收敛元件30以及第一滤光器50的单元，与包括红色激光光源20和红色激光收敛元件40以及第二滤光器60的单元，在X轴方向保持位置一致，在Y轴方向并列配置。而且，蓝色激光光源10、蓝色激光收敛元件30、第一滤光器50的排列顺序、以及红色激光光源20、红色激光收敛元件40、第二滤光器60的排列顺序均从X轴方向的+方到－方对齐。即，包括蓝色激光光源10、蓝色激光收敛元件30、第一滤光器50的单元与包括红色激光光源20、红色激光收敛元件40、第二滤光器60的单元完全并列配置。在第五实施方式的光源装置1中，蓝色激光用散热器10B和红色激光用散热片20B两者之中一方的散热器中使用的冷却气流也可以用于另一方的散热器的冷却，因此，可以在谋求冷却高效化的同时，通过减少风扇的数量来谋求装置的小型化和低成本化。

至此举例说明了第一～第五实施方式的光源装置1。但是，也可以考虑用第一～第五实施方式的光源装置1以外的方式作为将第一滤光器50和第二滤光器60分别配置在波长转换单元80和光均化元件100之间的荧光(第三色光)的光路上(阴影部分)时的设置方式，可以进行各种设计更改。无论何种方式，都能够通过错开激光光源的位置，获得既能防止光源装置在某个方向上的大型化，同时冷却效率良好的配置，因此能够得到散热器等小型化，实现装置的小型化、轻量化。

<比较例>

图14是比较例的光源装置的构成的示意图。

在比较例的光源装置中，在蓝色激光和红色激光之间设有二向色镜，图14中从上至下依次，蓝色激光、二向色镜和红色激光呈直线排列(位于二向色镜上下的蓝色激光和红色激光的光轴一致)。因此，光源装置本身在图14中的纵向大型化。进而，由于需要在蓝色激光和红色激光的背面设置蓝色激光用散热器和红色激光用散热器，因此，光源装置本身在图14中的纵向上进一步大型化。

由于需要用单一的二向色镜反射蓝色激光和红色激光，因此无法避免二向色镜的大型化。另外，二向色镜的反射光谱为广域，在荧光的光束宽度中所占的二向色镜的宽度较宽。因此，由荧光体产生的荧光有可能被二向色镜遮挡(渐晕)而导致光利用效率降低。进而，由于存在利用单一的二向色镜反射蓝色激光和红色激光的限制，因此难以改变滤光器的特性、大小、配置，其结果导致荧光的光利用效率下降。

在比较例的光源装置中，蓝色激光和红色激光的光源配置限制大，难以形成收纳整个光源装置的良好构成。而如果存在光源配置限制，则难以有冷却效率良好的配置，导致散热器加大加重。

在比较例的光源装置中，在荧光的一侧设置有1～2片滤光器(二向色镜上的涂层)。虽然荧光透射蓝色反射滤光器和红色反射滤光器，但通常二向色镜的透射比为96％左右，因此荧光光光路中一方的光利用效率最大可降至93％左右，荧光光路会出现色斑。

<投影仪(图像投影装置)>

图15是本实施方式的投影仪(图像投影装置)200的构成的示意图。图15的投影仪200具有将包括蓝色激光光源10和红色激光光源20的光源装置1R、包括蓝色激光光源10和绿色激光光源20G的光源装置1G的两个光源装置结合起来构成的复合光源装置。另外，光源装置1R和光源装置1G为光均化元件100共同使用。

在光源装置1R中，从蓝色激光光源10射出的蓝色激光受到第一滤光器50反射，经过波长转换单元80分离成为蓝色激光和荧光。从红激光光源20射出的红激光受到第二滤光器60反射。在图15中，蓝色激光光束以虚线描绘，红色激光光束以点划线描绘，荧光光束以阴影部分表示。

在光源装置1G中，从蓝色激光光源10射出的蓝色激光受到第一滤光器50反射，经过波长转换单元80分离成为蓝色激光和荧光。绿色激光光源(第二光源)20G射出的绿色激光受到第二滤光器(第二光学元件、第二二向色镜、第二陷波滤光器)60G反射。在图15中，蓝色激光光束以虚线描绘，绿色激光光束以双点划线描绘，荧光光束以阴影部分表示。

来自光源装置1R的蓝色激光、红色激光、荧光、以及来自光源装置1G的蓝色激光、绿色激光、荧光经过具有两个反射镜的光路合成元件210合成，被导向光均化元件100。

投影仪200具有照明光学系统220、图像显示元件230、冷却装置(散热器)240以及投影光学系统250。

照明光学系统220将经由光均化元件100入射的、从光源装置1R、1G射出的光引导到图像显示元件230。图像显示元件230使用由照明光学系统220引导的光(调制照明光)来生成(输出)图像。冷却装置240冷却图像显示元件230。投射光学系统250使用由照明光学系统220引导的光投射由图像显示元件230生成的图像(将从图像显示元件230射出的光放大并投影到屏幕上)。

本实施方式的投影仪在合成红色激光和绿色激光时能够抑制荧光的光利用效率下降，从而兼顾亮度和颜色再现性。由于投影仪大小需要考虑光源装置与光源装置以外的光学系统和冷却装置的配置平衡，因此，利用能够随意决定光源配置这一优点，有助于投影仪小型化。

如上所述，在本实施方式中，关于用于投影仪等图像投影装置的光源装置对每个激光光源配置引导从多个激光光源出射的光的反射滤光器，从而提高了激光光源的配置自由度，能够选定只反射各激光自己的波长频带的反射滤光器，因此，即使激光和荧光的波长频带重叠，也能够减少荧光的损失。尤其是通过对每个光源设置反射过滤器，提高了布局自由度，因此热设计(光源的散热设计)变得容易，能够实现装置的小型化。

在本实施方式中，尽可能将二向色镜(第一滤光器50和第二滤光器60)相对于荧光光的光路设置得小，避开荧光光的光轴80A。另外，将与红色激光对应的二向色镜(第二滤光器60)的反射光谱设为狭窄区域。进而，把与红色激光对应的二向色镜(第二滤光器60)和与蓝色激光对应的二向色镜(第一滤光器50)分开设置。

本实施方式的光源装置及图像投影装置适用于例如使用激光光源的高输出功率的投影仪所搭载的光源模块，此外，也可以适用于需要高输出功率的照明用光源。

上述各实施方式具体例示了本发明的优选实施方式，但其内容对本发明没有限制。尤其是各个实施方式中所例示的各部的具体形状及数值，这些只不过是在实施本发明时的具体例子，不会对本发明的技术范围做出限制性地解释。因此，本发明不限于本实施方式中说明的内容，只要不脱离本发明要旨范畴，可以适当进行更改。

符号说明

1、1R、1G光源装置，10蓝色激光光源(第一光源)，20红色激光光源(第二光源)，20G绿色激光光源(第二光源)，30蓝色激光收敛元件，40红色激光收敛元件，50第一滤光器(第一光学元件、第一二向色镜、第一陷波滤光器)，60第二滤光器(第二光学元件、第二二向色镜、第二陷波滤光器)，60G第二滤光器(第二光学元件、第二二向色镜、第二陷波滤光器)，61反射贡献部(第二滤光器)，62反射非贡献部(滤光器被形成部、滤光器非形成部)，63玻璃底板(反射非贡献部、滤光器被形成部、滤光器非形成部)，70第一聚光透镜(第一聚光元件、聚光光学系统)，80波长转换单元(荧光体单元)，81驱动机构，82旋转轴，83反射区域，84荧光区域，90第二聚光透镜(第二聚光元件、聚光光学系统)，100光均化元件(光入射元件)，200投影仪(图像投影装置)，210光路合成元件，220照明光学系统，230图像显示元件，240冷却装置(散热器)，250投射光学系统。

Claims (14)

1.一种光源装置，具有

第一光源，发射第一色光；

第二光源，发射第二色光；

波长变换单元，将所述第一色光的至少一部分变换成第三色光后射出；

光入射元件，供所述第一色光、第二色光、第三色光入射；

第一滤光器，将所述第一色光反射到所述波长变换单元；以及

第二滤光器，将所述第二色光反射到所述光入射元件，

其特征在于，所述第一滤光器和第二滤光器分别配置在所述波长变换单元与所述光入射元件之间的所述第三色光的光路上。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述第二滤光器让所述第三色光的波长区域中除了所述第二色光的波长区域之外的波长区域透射。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的光源装置，其特征在于，

还具有位于所述波长转换单元与所述光入射元件之间的聚光光学系统，

所述第二滤光器配置于所述聚光光学系统的光轴以外。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光源装置，其特征在于，从所述第一光源出射的所述第一色光的中心轴与从所述第二光源出射的所述第二色光的中心轴彼此不同。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的光源装置，其特征在于，从所述第一光源出射的所述第一色光的中心轴与从所述第二光源出射的所述第二色光的中心轴位于同一个平面内，且在所述波长转换单元与所述光入射元件之间的所述第三色光的光路上相互平行延伸。

6.根据权利要求1至权利要求4中任意一项所述的光源装置，其特征在于，从所述第一光源出射的所述第一色光的中心轴和从所述第二光源出射的所述第二色光的中心轴在所述波长转换单元与所述光入射元件之间的所述第三色光的光路上以形成互相扭转关系的方式延伸。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述第一色光、所述第二色光、所述第三色光不在同一个平面内。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的光源装置，其特征在于，

还具有位于所述第二滤光器与所述光入射元件之间的第二聚光元件，

当所述第二聚光元件中，所述第三色光的投影面积为PSA3，所述第二色光的投影面积为PSA2时，满足下式(1)，

0.100≤PSA2/PSA3≤0.375 (1)。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述第二滤光器形成在与所述第二色光的反射无关的滤光器被形成部上。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的光源装置，其特征在于，受到所述第二滤光器反射的所述第二色光的光量多于受到所述第二滤光器反射的所述第三色光的光量。

11.根据权利要求1至权利要求10中任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述第一滤光器和第二滤光器被设为不存在透过所述第一滤光器和第二滤光器两者的所述第三色光的成分。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述第一色光为蓝色光，

所述第二色光为红色光或绿色光，

所述第三色光为黄色或绿色的荧光。

13.根据权利要求1至12中任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述波长转换单元具有反射所述第一色光的反射区域，

进一步具有第一聚光元件，该第一聚光元件位于所述第一滤光器与所述波长转换单元之间，在会聚所述第一滤光器反射的所述第一色光的同时，使得所述波长转换单元射出的所述第一色光与第三色光平行，

所述第一色光通过所述第一聚光元件的一部分后入射所述波长转换单元，在所述反射区域受到反射后，通过所述第一聚光元件的其他部分后射出。

14.一种图像投影装置，其特征在于，具备

权利要求1至13中任意一项所述的光源装置；

照明光学系统，其将从所述光源装置射出的光引导到图像显示元件；以及

投射光学系统，其用所述照明光学系统引导的光投射由所述图像显示元件生成的图像。

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