CN115903359A - 光源装置、图像投影装置以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提高波长转换元件的光转换效率的光源装置、图像投影装置以及显示装置。包括有:光源；光学元件，其具有在一面或两面以阵列状排列有多个透镜的透镜阵列，以及波长转换元件，其对从所述光源射出并通过所述光学元件的光的波长进行转换，所述光学元件的相邻的所述透镜的顶点间的距离P为射入所述光学元件的光的光束的宽度D的1/4以下。

Description

光源装置、图像投影装置以及显示装置
技术领域
本发明涉及光源装置、图像投影装置以及显示装置。
背景技术
近年来，将各种影像放大投影的投影仪(图像投影装置)正在广泛普及。投影仪是使从光源射出的光聚光于数字微镜器件(DMD:Digital Mirror Device)或液晶显示元件这样的空间光调制元件(图像显示元件)，并使基于影像信号调制的来自空间光调制元件的射出光(反射光)在屏幕上作为彩色影像来显示的装置。
近年来，在投影仪中，对光源光学系统的高效率化、装置的小型化的要求越来越强烈。光源光学系统的高效率化需要提高波长转换元件的光转换效率。波长转换元件的光转换效率根据射入波长转换元件的激发光的能量密度而变动。具体而言，射入波长转换元件的能量密度高时，通过发生温度上升，或者波长转换层内的可激发的电子变少，使得波长转换元件的光转换效率降低。因此，是通过减小能量密度来实现波长转换元件的光转换效率的提高的。
另一方面，为了降低波长转换元件上的激发光的能量密度而增大波长转换元件上的激发光光斑尺寸时，由于在后级的光学系统等中的光线晕影变大，所以投影仪整体的光利用效率会降低。
在专利文献1中，公开了以提高波长转换元件的光变换效率为目的而使用光学元件的技术。
但是，根据现有技术，存在能量密度的降低不充分、波长转换元件的光转换效率低下等的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提高波长转换元件的光转换效率。
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第6525856号公报
发明内容
为了解决上述课题并达到目的，本发明涉及一种光源装置，其特征在于包括:光源；光学元件，其具有在一面或两面以阵列状排列有多个透镜的透镜阵列，以及波长转换元件，其对从所述光源射出并通过所述光学元件的光的波长进行转换，所述光学元件的相邻的所述透镜的顶点间的距离P为射入所述光学元件的光的光束的宽度D的1/4以下。
根据本发明，起到能够提高波长转换元件的光转换效率的效果。
附图说明
图1所示是第一实施方式所涉及的投影仪的概要构成图。
图2所示是色轮的一个构成示意图例。
图3-1所示是光源部的构成的示意图。
图3-2所示是光源部的光束的示意图。
图4所示是射入到光学元件的激发光整体的光源像的亮度的亮度剖视图。
图5所示是与一个光源对应的光学元件上的光源像的亮度的亮度剖视图。
图6所示是从激发光射入侧观察光学元件的主视图。
图7所示是光学元件的剖面的剖视图。
图8所示是波长转换元件的一个构成示意图例。
图9所示是波长转换元件的剖面示意图。
图10所示是构成实施例1所涉及的光源部的各部分的尺寸例示图。
图11所示是波长转换元件上的像的例示图。
图12所示是波长转换元件上的像的亮度的分布示意图。
图13所示是构成实施例2所涉及的光源部的各部分的尺寸例示图。
图14所示是波长转换元件上的像的例示图。
图15所示是波长转换元件上的像的亮度的分布示意图。
图16所示是构成比较例所涉及的光源部的各部分的尺寸例示图。
图17所示是波长转换元件上的像的例示图。
图18所示是波长转换元件上的像的亮度的分布示意图。
图19所示是从激发光射入侧观察光学元件的变形例的主视图。
图20所示是光学元件的变形例的剖面的剖视图。
图21所示是第二实施方式所涉及的光源的构成的示意图。
图22所示是第三实施方式所涉及的光源的构成的示意图。
图23所示是第四实施方式所涉及的光源的构成的示意图。
图24所示是波长变换元件的一个构成示意图例。
图25所示是波长转换元件的剖面示意图。
图26所示是第五实施方式所涉及的光源的构成的示意图。
图27所示是波长变换元件的一个构成示意图例。
图28所示是波长转换元件的剖面示意图。
图29所示是第六实施方式所涉及的光源的构成的示意图。
图30所示是以往的光学元件的透镜间距与光束的光束尺寸的关系的一个例示图。
图31所示是第七实施方式中的光学元件的透镜间距与光束的光束尺寸的关系的一个例示图。
图32的(a)、(b)所示是与射入光学元件的光线的倾斜相应的波长转换元件上的光分布示意图。
图33所示是射入到光学元件的激发光整体的光源像的亮度的亮度剖视图。
图34的(a)、(b)所示是对光学元件的入射角度的调整例示图。
图35所示是第八实施方式所涉及的光源的构成的示意图。
图36的(a)、(b)所示是对使用了反射型光学元件的光学元件的入射角度的调整例示图。
图37所示是第九实施方式涉及的光源的构成的示意图。
图38的(a)、(b)所示是对使用了透射型光学元件的光学元件的入射角度的调整例示图。
图39所示是第十实施方式所涉及的显示装置的整体配置的一个模块图例。
图中符号说明如下：
1图像投影装置
20光源装置
21光源
23第一光学系统
24光学面
25、34聚光光学系统
26波长转换元件
28光学元件
29反射型光学元件
30光均匀化元件
31透射型光学元件
40照明光学系统
50图像形成元件
60投影光学系统
70被照射部件
100显示装置
具体实施方式
以下，参照附图详细说明光源装置、图像投影装置以及显示装置的实施方式。
(第一实施方式)
图1所示是第一实施方式所涉及的投影仪的概要构成图。
投影仪(图像投影装置)1具有框体10、光源装置20、光均匀化元件30、照明光学系统40、图像形成元件(图像显示元件)50、投影光学系统60、控制装置80和色轮90。
框体10收纳光源装置20、光均匀化元件30、照明光学系统40、图像形成元件50以及投影光学系统60、控制装置80和色轮90。
光源装置20例如射出包含与RGB的各色对应的波长的光。光源装置20具有光源部20A、光源部20B以及作为合成部的光路合成元件20C。光源部20A和光源部20B是相同的构造，射出规定形状的光束。另外，关于光源部20A以及光源部20B的内部构成，在后面进行详细说明。从光源部20A和光源部20B射出的光束通过光路合成元件20C被分别偏转而射入到光均匀化元件30的入射侧面。另外，在本实施方式中，作为光路合成元件20C例示了棱镜，但并不限定于此。
如图1所示，投影仪1将从光源部20A和光源部20B相向而对地输出的聚光途中的光束，在相互成大致90度的角度的两个反射部(在图1中为光路合成元件20C)上，使各个光束反射并偏转，朝着同一方向反射，并使各个聚光光束邻接或一部分重合地合成，同时射入到光均匀化元件30。
另外，在本实施方式中，示出了光源装置20使用两个光源部20A、20B的例子，但不限于此，也可以使用两个以上例如四个光源部来进行合成的构成。
光均匀化元件30通过对光源装置20射出的光进行混合来使其均匀化。更为详细的是，光均匀化元件30将从入射侧面射入的光束一边反复反射一边在内部传播后从射出面射出。光均匀化元件30通过在内部多次反射从入射侧面射入的光束，在射出面上形成均匀的面光源。作为光均匀化元件30，例如使用内部为中空且在内表面组合有四个反射镜的光隧道、由玻璃等透明材料形成棱柱的光积分棒、复眼透镜对等。例如，在使用光隧道作为光均匀化元件30的情况下，使其与图像形成元件50的宽高比大致相同，使光隧道的出口的形状成为投影到图像形成元件50的面上的形状，因此能够在图像形成元件50的面上没有浪费地进行高效的照明。
照明光学系统40通过经光均匀化元件30均匀化了的光来对图像形成元件50进行大致均匀的照明。照明光学系统40具有例如1个以上的透镜和1面以上的反射面等。
图像形成元件50具有例如数字微镜器件(D)、透射型液晶面板、反射型液晶面板等的光阀。图像形成元件50通过调制由照明光学系统40照明的光(来自光源装置20的光源光学系统的光)来形成图像光。
控制装置80对于图像形成元件50的面以像素单位来将照射到图像形成元件50上的照明光根据输入图像进行反射或透射等的切换，并导向去投影光学系统60。
投射光学系统60将图像形成元件50形成的图像光放大投影到屏幕(被照射部件)70上。投影光学系统60例如包括1枚以上的透镜。投影光学系统60是将图像形成元件50的面的像在所希望的屏幕(被照射部件)70的位置里作为放大像来成像那样的共轭关系，所以将空间调制后的图像光放大投影到图像形成元件50的面上来映出。
此外，在光均匀化元件30的光的出口中设置有色轮90，该色轮90具有以至少取出蓝光、绿光、红光成分的方式来切换滤色器的功能。色轮90包括从荧光光中提取期望的颜色成分的滤色器。色轮90使分别用于光源部20A和光源部20B的波长转换元件26(参照图3-1等)的旋转与色轮90的旋转同步，通过同步驱动滤色器切换的同时，根据这些切换的时机来显示图像形成元件50的面上的图像，依次显示单色的图像。由于这样的切换时间比眼睛的响应速度快，所以被识别为彩色图像。
更详细地说，色轮90通过依次切换滤色器，以时间分割的方式从荧光光中取出所需的颜色成分，例如绿色成分或红色成分。如此，在依次切换滤色器中，只要对每个滤色器设置区段，通过旋转电机使其旋转，来依次切换所希望的滤色器即可。
这里，图2所示是色轮的一个构成示意图例。如图2所示，色轮90分为蓝色区域B、黄色区域Y、红色区域R、绿色区域G等四个区域。蓝色区域B与波长转换元件26的蓝色反射区域A3(参照图8)对应，黄色区域Y、红色区域R、绿色区域G以分别与波长转换元件26的荧光体区域A1、A2(参照图8)对应的方式来同步。
蓝色区域B通过配置透射扩散板，能够降低激光光源的相干性，并能够降低屏幕(被照射部件)70上的散斑。黄色区域Y使从波长转换元件26的荧光体区域发出的黄色的波长区域的光直接透射。另外，红色区域R、绿色区域G分别通过使用分色镜，从黄色的波长区域的光来反射不必要的波长区域的光，并得到纯度高的颜色的光。
在色轮90上产生的各种颜色通过照明光学系统40被引导到图像形成元件50。图像形成元件50形成与各颜色对应的图像。并且，图像形成元件50所形成的图像通过投影光学系统60被放大投影到屏幕(被照射部件)70上。
在此，图3-1所示是光源部20A的构成的示意图，图3-2所示是光源部20A中的光束的示意图。另外，光源部20B也是同样的构成。
光源部20A(20B)具有在光的传播方向上依次配置的激光光源(激发光源)21、与构成激光光源(激发光源)21的各个光源对应地设置的准直透镜22、第1光学系统23、光学元件28、分色镜24、第2光学系统(聚光光学系统)25、作为波长变换板的波长转换元件26，以及第三光学系统27。构成第一光学系统23的是具有正光焦度的正透镜23a和具有负光焦度的负透镜23b。构成第二光学系统25的是两个正透镜25a、25b。另外，第一光学系统23的负透镜23b的外径为第二光学系统25的正透镜25a的外径(后述的Dopt)的1/2以下。由此，由于能够使光束变细，所以能够实现小型化。例如，在光源装置20中，"光源光学系统"是由激光光源21以及波长转换元件26之外的构成要素来构成的。光源部20A(20B)按照从激光光源21射出的激发光的传播顺序来配置上述各部。
激光光源21具有多个光源(发光斑)。作为激光光源21，使用发光斑在二维阵列上排列的激光二极管。在图3-1中显示的是沿上下方向排列的四个光源，但实际上，四个光源在垂直于纸面方向(进深方向)上排有4列，4×4＝16个光源呈二维排列。激光光源21的各光源射出例如发光强度的中心波长为455nm的蓝色波段的光(蓝色激光)来作为激发波长转换元件26所具备的荧光体的激发光。
作为光源，例如可以使用在金属块上配置激光二极管、或者在一个基板上以阵列状排列有激光二极管芯片的多芯片产品。另外，在本实施方式中，作为光源可以使用多芯片产品，但不限于此，也可以使用将CAN型的激光器排列成阵列状的光源等。
从激光光源21的各光源射出的蓝色激光(第一颜色光)是偏振状态为一定的直线偏振光，相对于分色镜24被配置为成为S偏振光。这里，是以成为S偏振光的方式来射入，但是也可以是P偏振光或其他的偏振光状态。
从激光光源21的各个光源射出的蓝色激光是相干光。另外，从激光光源21的各光源射出的激发光只要是能够激发波长转换元件26所具备的荧光体的波长的光即可，并不限定于蓝色频带的光。
另外，激光光源21例示的是使用多个光源的情况，但也可以是单一的激光光源。另外，作为激光光源21，也可以使用在基板上以阵列状配置的光源单元，但不限于此。在本实施方式中，如图3-2所示，将由多个或单个激光光源形成的光束的中心线作为主光线。
准直透镜22对应于激光光源21的16个光源而设置有16个。各准直透镜22将激光光源21的各光源射出的激发光调整为大致平行光。准直透镜22的数量只要与激光光源21的光源的数量对应即可，可以根据激光光源21的光源数量的增减来增减。
光学元件28是具有多个透镜排列成阵列状的透镜阵列面的微透镜阵列。光学元件28改变光束的轮廓。具体而言，光学元件28使形成于波长转换元件26上的光斑的光密度均匀，抑制波长转换元件26的局部的温度上升，防止波长转换效率的降低。另外，光学元件28的透镜阵列面既可以是光的射入面或射出面中的任一单个面，或者也可以是光的射入面及射出面中的多个面。光学元件28具有至少两个透镜阵列面，由此能够实现低损耗的图像投影装置。此外，光学元件28在射入面和射出面中的任一面上具有透镜阵列面，由此能够实现廉价的图像投影装置。另外，光学元件28既可以是单个也可以是多个。本实施方式的光学元件28是将矩形形状的多个球面透镜在正反两面排列成阵列状的透镜阵列。
从多个激光光源21射出的激发光通过与激光光源21的各光源对应的准直透镜22而成为大致平行光。成为大致平行光的激发光射入到第一光学系统23。第一光学系统23的光轴被配置成通过激光光源21的阵列的中心。即，主光线与第一光学系统23的光轴一致。激发光的光束被第一光学系统23缩小，成为光束宽度D的光束并射入光学元件28。如此，通过使用第一光学系统23能够使光束变细，因此能够使光源光学系统小型化。此时，从各激发光源一个个射出的激发光在光学元件28上的各个光源像的光束宽度为Dsingle。通过了第一光学系统23的激发光通过光学元件28，被导向相对于第一光学系统23的光轴以45度的角度来配置的分色镜24。
另外，在本实施方式中，示出了以45度的角度来配置分色镜24的构成，但也可以是其他的角度。
这里，图4所示是射入到光学元件28的激发光整体的光源像的亮度的亮度剖视图，图5所示是与一个光源对应的光学元件28上的光源像的亮度的亮度剖视图。在图4所示的例子中，从激光光源21的多个光源射出的激发光的排列为离散的分布。如图4所示，射入光学元件28的激发光的光束宽度D是在亮度剖面的包络线中得到最大亮度的1/e2的亮度的宽度。另外，如图5所示，将得到从激光光源21的一个光源射出的激发光的光学元件28上的光源像的最大亮度的1/e2的亮度的宽度设为Dsingle。另外，对于后述的光束也是同样的定义。
接着，对光学元件28进行详细说明。在此，图6所示是从激发光射入侧观察光学元件28的主视图，图7所示是光学元件28的剖面的剖视图。如图6及图7所示，本实施方式的光学元件28是将矩形形状的多个球面透镜在正反两面排列成阵列状的透镜阵列。通过适当地设定作为这样的透镜阵列的光学元件28的焦距和第二光学系统25的焦距，能够在波长转换元件26上形成与透镜阵列的各个透镜为同样形状的像。另外，通过使透镜为矩形形状，能够在光均匀化元件30或图像形成元件50中有效地利用光。
如图7所示，光学元件28的相邻透镜顶点之间的距离是透镜间距P。如上所述，球面透镜是矩形形状(长方形形状)。即，光学元件28的球面透镜的透镜间距P在X方向和Y方向上不同。将光学元件28的球面透镜形设为矩形形状(长方形形状)是为了使多个透镜的矩形的一边与光均匀化元件30的入口的一边大致平行，从而成为与光均匀化元件30或图像形成元件50大致相似的形状。由此，光学系统中的光的晕影变少，九能够提高光转换效率。另外，在本实施方式中，将光学元件28的球面透镜设为矩形形状(长方形形状)，但不限于此，也可以是三角形、六边形等形状。
分色镜24是平行平板形状的玻璃板。分色镜24在对从第一光学系统23导出的激发光的波长频带的S偏振光(第一偏振光成分)进行反射，并在射入面一侧实施涂敷来透射从第一光学系统23导出的激发光的波长频带的P偏振光(第二偏振光成分)和来自波长转换元件26的荧光光(第二颜色光)。
分色镜24使其中心相对于第二光学系统25的光轴移位，并使激发光相对于波长转换元件26的法线倾斜地射入。即，从光学元件28射出的激发光被分色镜24折回。
另外，在本实施方式中，作为将通过了光学元件28的光导向波长转换元件26的光学面，使用的是平板状的分色镜24。分色镜24能够高效率地引导激发光和荧光光，因此能够实现光源光学系统的高效率化。但是，作为将通过了光学元件28的光导向波长转换元件26的光学面，也可以使用棱镜型。另外，在本实施方式中，分色镜24反射激发光B的波长频带的S偏振光并透射P偏振光，与此相反，也可以反射激发光B的波长频带的P偏振光而透射S偏振光。另外，反射型光学元件可以是单纯的反射镜，具有分色镜那样的波长特性，也可以是DOE那样的衍射光学元件。
如图3-1所示，由分色镜24反射的激发光使光路旋转90度，射入到作为聚光光学系统的第二光学系统25。这里，第一光学系统23和第二光学系统25的光轴实质上是偏心的。通过了第二光学系统25的激发光被导向波长转换元件26。激发光偏心地射入第二光学系统25。激发光相对于波长转换元件26倾斜地入射，由此在波长转换元件26上形成期望的聚光斑。在波长转换元件26的蓝色反射区域A3(参照图8)反射的激发光再次通过第二光学系统25，相对于第二光学系统25的光轴通过分色镜24的相反侧，透过第三光学系统27，由光路合成元件20C偏转，射入光均匀化元件30。光均匀化元件30使射入的光均匀化。
另外，如图3-1所示，波长转换元件26的荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2:参照图8)在激发光射入时，会在荧光分子的周围360度地发出受到激发光而被波长转换的荧光。在波长转换元件26的荧光体区域中发出的荧光光包含黄色或绿色成分。另外，由波长转换元件26的基板26a(参照图9)的表面(基板面)反射的激发光再次通过荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2)，在荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2)的表面侧以朗伯分布来发出荧光。由波长转换元件26的荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2)发出的荧光光经由光路合成元件20C(参照图1)被引导至光均匀化元件30。更详细地说，荧光光通过第二光学系统25成为大致平行光，通过第三光学系统27以聚光到光均匀化元件30附近的方式被折射，并通过光路合成元件20C偏转，射入到光均匀化元件30。
由此，如图3-1所示，由波长转换元件26反射的激发光能够不被分色镜24等干涉地导向光均匀化元件30，能够防止效率降低和光学系统的大型化。
另外，在本实施方式中，示出了由波长转换元件26反射的激发光不通过分色镜24的构成，但不限于此。例如，也可以利用这样的分色镜24，即增大分色镜24，使一半的面的涂层具有反射激发光并透射荧光光的特性，而剩余的一半具有透射激发光和荧光光的特性。
这种情况下，当激发光射入波长转换元件26的荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2:参照图8)时，荧光光从激发光的射入面一侧射出，并射入到第二光学系统25。通过了第二光学系统25的光的一部分透过分色镜24的激发光反射部，射入聚光透镜27，被导向到光均匀化元件30、色轮90。
图8所示是波长变换元件26的一个构成示意图例。如图8所示，本实施方式的波长转换元件26为圆盘状。波长转换元件26是将作为具备波长转换部件(荧光体)26f的转换区域的黄色荧光体区域(第一波长转换区域)A1、作为具备波长转换部件(荧光体)26g的转换区域的绿色荧光体区域(第二波长转换区域)A2、以及使从激光光源(激发光源)21射出的光反射的蓝色反射区域(换句话说就是，对于从激光光源(激发光源)21接收到的光的波长不进行转换就射出的无转换区域)A3等三个区段以所希望的角度在圆盘状的板的周边形成为带状的波长转换板。
黄色荧光体区域A1例如由黄色的荧光体26f形成，该黄色的荧光体26f接受蓝色激光作为激发光而发出黄色的波长频带的荧光光。黄色荧光体区域A2例如由绿色的荧光体26g形成，该绿色的荧光体26g接受蓝色激光作为激发光而发出绿色的波长频带的荧光光。
另外，在本实施方式中，使用了黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2这两种荧光体，但不限于此。例如，既可以仅是黄色荧光体区域A1，也可以进一步追加红色荧光体区域。另外，波长转换元件26也可以具备多个蓝色反射区域A3。
然后，圆盘状的波长转换元件26通过由控制装置80控制的驱动部高速地旋转驱动，从而能够周期性地依次移动黄色荧光体区域A1、绿色荧光体区域A2和蓝色反射区域A3。另外，驱动部通常优选为旋转电机M。然后，波长转换元件26伴随着驱动部的旋转驱动，在作为从激光光源(激发光源)21来照射光的位置的聚光斑，调换黄色荧光体区域A1、绿色荧光体区域A2和蓝色反射区域A3，来分时地射出波长不同的光。
另外，光源部20A(20B)在波长转换元件26的轮或支撑该轮旋转的部件上配置光吸收或反射部件，通过光电耦合器进行检测等，来使两个波长转换元件26的旋转速度相同。
图9所示是波长转换元件26的剖面示意图。作为波长转换元件26的基板26a，可以使用透明基板或铝那样的金属基板。但是，波长转换元件26的基板26a并不限定于金属基板。
在反射激发光的蓝色反射区域A3中，例如也可以在基板26a上形成对激发光具有更高反射率的反射涂层26b，另外，如上所述，能够设置金属基板来作为反射区域。
在荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2)中，在基板26a上依次设有使来自荧光体26f、26g的发射光的波长区域的光反射的反射涂层26b，荧光体26f、26g，以及降低荧光体表面的反射的防反射涂层(AR涂层)26c。但是，荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2)的构成不限于此。另外，在基板26a为金属基板的情况下，也可以省去反射涂层26b。
作为荧光体26f、26g，也可以是将荧光体材料分散在有机或无机的粘结剂内的荧光体，或直接形成荧光体材料的结晶的荧光体。另外，作为荧光体材料，例如可以使用Ce:YAG系等稀土类荧光体，但并不限定于此，也可以使用磷光体或非线性光学晶体等。
由荧光体发出的荧光光的波长频带可以使用例如黄色、蓝色、绿色、红色的波长频带，但在本实施方式中示出了使用具有黄色的波长频带和绿色的波长频带的荧光光的情况。
近年来，在投影仪1中，对光源光学系统的高效率化、装置的小型化的要求越来越强烈。光源光学系统的高效率化需要提高波长转换元件26的光转换效率。波长转换元件26的光转换效率根据射入波长转换材料的激发光的能量密度而变动。具体而言，射入波长转换元件26的能量密度高时，通过发生温度上升，或者荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2)的可激发的电子变少，使得波长转换元件26的光转换效率降低。因此，是通过减小能量密度来实现波长转换元件26的光转换效率的提高的。
另一方面，为了降低波长变换元件26上的激发光的能量密度而增大波长变换元件26上的激发光的光斑尺寸时，由于在后级的光学系统等中的光线晕影变大，所以投影仪整体的光利用效率会降低。
即，为了提高投影仪1的光利用效率，重要的是降低能量密度和得到最佳的光斑尺寸。
于是，在本实施方式中，对构成光源部20的各部分的尺寸进行如下所示的设定。
如图3-2所示，在分色镜24上形成的激发光像的光束宽度为irror。另外，将第二光学系统25的射入面一侧的光学元件(在本实施方式中为正透镜25a)的外径设为Dopt。Dopt是从入射侧来观察正透镜25a时，从通过中心点的正透镜25a的一端到另一端的长度中的最大长度。这是不仅考虑正圆而且还考虑椭圆的定义。
这里，将得到从激光光源21的一个光源射出的激发光的光学元件28上的光源像的最大亮度的1/e2的亮度的透镜间距P设为宽度Dsingle的1/2以下。由此，对于一个光源的光源像，通过使微透镜阵列的间距为最佳，能够进一步实现荧光体状的光源像的均匀化。另外，透镜间距P设为射入光学元件28的光束的宽度D的1/4以下。更进一步地，使射入光学元件28的光束宽度D为第二光学系统25的入射侧的光学元件(正透镜25a)的外径Dopt的1/3以下。由此，能够使分色镜24小型化，因此能够避免部件与光的干涉，能够实现效率提高、小型化。更进一步地，使分色镜24上的激发光像的光束宽度irror为外径Dopt的1/3以下。
另外，作为将矩形形状的多个球面透镜在正反两面排列成阵列状的透镜阵列的光学元件28，透镜间距P在正面和背面的双方都满足条件。
这里，关于波长转换元件26上的像的强度分布，举出几个实施例进行说明。
(实施例1)
首先，对实施例1进行说明。
这里，图10所示是构成实施例1所涉及的光源部20的各部分的尺寸例示图。如图10所示，构成实施例1所涉及的光源部20的各部分的尺寸满足以下所示的各条件。
D/Dopt＜1/3
P/D＜1/4
irror/Dopt＜1/3
P/Dsingle＜1/2
在此，图11所示是波长转换元件26上的像的例示图，图12所示是波长转换元件26上的像的亮度的分布示意图。图12所示是图11中的X轴和Y轴方向的亮度的图。
满足透镜间距P为射入光学元件28的光束的宽度D的1/4以下这样的条件的结果，根据图12所示的波长转换元件26上的像的亮度的分布可知，接近平顶形状，波长转换元件26上的像成为整体均匀的像。由此，能够防止波长转换元件26的局部的温度上升，因此能够提高波长转换元件26的光转换效率。
(实施例2)
接着，对实施例2进行说明。
这里，图13所示是构成实施例2所涉及的光源部20的各部分的尺寸例示图。如图13所示，构成实施例2所涉及的光源部20的各部分的尺寸满足以下所示的各条件。
D/Dopt＜1/3
P/D＜1/4
irror/Dopt＜1/3
P/Dsingle＜1/2
在此，图14所示是波长转换元件26上的像的例示图，图15所示是波长转换元件26上的像的亮度的分布示意图。图15所示是图14中的X轴和Y轴方向的亮度的图。
满足透镜间距P为射入光学元件28的光束的宽度D的1/4以下这样的条件的结果，根据图15所示的波长转换元件26上的像的亮度的分布可知，与第一实施方式相比虽然变弱，但接近平顶形状，波长转换元件26上的像成为整体均匀的像。由此，能够防止波长转换元件26的局部的温度上升，因此能够提高波长转换元件26的光转换效率。
[比较例]
接着，对比较例进行说明。
这里，图16所示是构成比较例所涉及的光源部20的各部分的尺寸例示图。如图16所示，构成比较例所涉及的光源部20的各部分的尺寸不满足下述所示的条件。这是因为，构成射入光学元件28的光束的宽度D所包含的光学元件28的透镜阵列的透镜数不足。
P/D＜1/4
在此，图17所示是波长转换元件26上的像的例示图，图18所示是波长转换元件26上的像的亮度的分布示意图。图18所示是图17中的X轴和Y轴方向的亮度的图。
在不满足上述条件的情况下，如图18所示，特别是在X方向的中心部分会产生局部的聚光的部分，因此波长转换元件26的温度上升，光转换效率就大幅降低。
这样，根据本实施方式，不会发生后级的第三光学系统27的晕影，并且能够将均匀的光斑成像在波长转换元件26上，能够提高波长转换元件26的光转换效率。
另外，在本实施方式中，光学元件28是将矩形形状的多个球面透镜在正反两面排列成阵列状的透镜阵列，但不限于此。在此，图19所示是从激发光射入侧观察光学元件28的变形例的主视图，图20所示是光学元件28的变形例的剖面的剖视图。如图19及图20所示，光学元件28也可以仅在激发光入射侧或激发光射出侧的任意一面具有透镜阵列。这样的光学元件28与在正反两面具有透镜阵列的光学元件相比，虽然均匀化稍差，但能够进行充分的均匀化。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式进行说明。
第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，是激发光透过分色镜24的构成。下面，在第二实施方式的说明中，省略了与第一实施方式为相同部分的说明，而对不同于第一实施方式的地方进行说明。
图21所示是第二实施方式涉及的光源20A的构成的示意图。另外，光源部20B也是同样的构成。
如图21所示，本实施方式的分色镜24在平面内被分为两个区域24a、24b，在从第一光学系统23射出的激发光所通过的第一区域24a中，透过激发光的波长频带的光。在从第二光学系统25射出的激发光所通过的第二区域24b中，反射激发光的波长频带的光，并在整个面上反射由波长转换元件26产生的荧光光。
另外，本实施方式的分色镜24使用了平板的分色镜，但不限于此，也可以使用棱镜型的分色镜。
更详细地说，透过分色镜24的第一区域24a的激发光向第二光学系统(聚光光学系统)25射入。这里，如图21所示，第一光学系统23和第二光学系统(聚光光学系统)25的光轴实质上是偏心的。
通过了第二光学系统(聚光光学系统)25的激发光被导向去波长转换元件26。通过在第二光学系统(聚光光学系统)25偏心地射入，激发光相对于波长转换元件26就斜向地射入。这里，波长转换元件26的构成与第一实施方式相同。
射入波长转换元件26的激发光在波长转换元件26的蓝色反射区域A3被正反射。因此，如图21所示，通过与第二光学系统(聚光光学系统)25的入射侧为相反的一侧，从第二光学系统(聚光光学系统)25射出。
从第二光学系统(聚光光学系统)25射出的激发光被分色镜24的第二区域24b反射，射入第三光学系统27，被引导到光均匀化元件30和色轮90。
另外，当激发光射入波长转换元件26的荧光体区域(黄色荧光体区域A1和绿色荧光体区域A2)时，荧光光从激发光的射入面一侧射出，并射入第二光学系统(聚光光学系统)25。通过第二光学系统(聚光光学系统)25的光至少一部分被分色镜24的第二区域24b反射，射入第三光学系统27，被引导到光均匀化元件30和色轮90。
这样，根据本实施方式，不会发生后级的第三光学系统27的晕影，并且能够将均匀的光斑成像在波长转换元件26上，能够提高波长转换元件26的光转换效率。
(第三实施方式)
接着，对第三实施方式进行说明。
第三实施方式与第一实施方式的不同点在于，从激光光源21射出的激发光的光束较细，不存在第一光学系统23。下面，在第三实施方式的说明中，省略了与第一实施方式为相同部分的说明，而说明与第一实施方式的不同处。
图22所示是第三实施方式涉及的光源20A的构成的示意图。另外，光源部20B也是同样的构成。
如图22所示，本实施方式的激光光源21具有多个光源(发光斑)。作为激光光源21，使用发光斑在二维阵列上排列的激光二极管。在图22中显示的是沿上下方向排列的两个光源，但实际上，两个光源在垂直于纸面方向(进深方向)上排有四列，2×4＝8个光源呈二维排列。激光光源21的各光源射出例如发光强度的中心波长为455nm的蓝色波段的光(蓝色激光)来作为激发波长转换元件26所具备的荧光体的激发光。另外，关于波长频带，只要是能够激发荧光体的波长的光即可，并不限定于蓝色波段的光。另外，在图22中，例示了激光光源21使用多个激光光源的情况，但不限于此，也可以是单一的激光光源。另外，作为构成激光光源21的多个激光光源，也可以使用在基板上以阵列状配置的光源单元，但不限于此。
如图22所示，这里将由构成激光光源21的多个或单个的激光光源形成的光束的中心线作为主光线。作为光束小的光源的本实施方式的激光光源21，使用作为半导体激光器的一种的垂直共振器型面发光激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface EmittingLaser)等。
从激光光源21射出的激发光分别通过与激光光源对应的准直透镜22而成为大致平行光。成为大致平行的激发光通过光学元件28后，被导向去相对于主光线以45度的角度来配置的分色镜24。
这样，根据本实施方式，即使是小型且廉价的构成，也不会发生后级的第三光学系统27的晕影，并且能够将均匀的光斑成像在波长转换元件26上，能够提高波长转换元件26的光转换效率。
(第四实施方式)
接着，对第四实施方式进行说明。
第四实施方式与第一实施方式的不同点在于，波长转换元件26的构成不同、省略了色轮90、省略了第三光学系统27。下面，在第四实施方式的说明中，省略了与第一实施方式为相同部分的说明，而对不同于第一实施方式的地方进行说明。
图23所示是第四实施方式所涉及的光源部20A的构成的示意图，图24所示是波长转换元件26的构成的一例的俯视图，图25所示是波长转换元件26的剖面的示意图。另外，光源部20B也是同样的构成。
如图24所示，本实施方式的波长转换元件26与第一实施方式不同，波长转换元件26的区域没有被分割，在圆周方向上具有单一的荧光体区域A4。
如图25所示，波长转换元件26在基板26a上形成有反射荧光光和激发光的波长区域的反射涂层26b、荧光体26f、反射激发光的一部分并透射荧光光和激发光的一部分的反射涂层26d。作为荧光体26f，也可以是将荧光体材料分散在有机或无机的粘结剂内的荧光体，或直接形成荧光体材料的结晶的荧光体。另外，作为荧光体材料，例如可以使用Ce:YAG系等稀土类荧光体，但并不限定于此。通过荧光体发光的光的波长频带例如设为黄色时，通过与激发光的蓝色组合，就能够得到白色光。在本实施方式中，是将入射侧面作为反射涂层26d，但也可以是扩散面等。
返回图23，由波长转换元件26的反射涂层26b反射的激发光再次通过第二光学系统25，从第二光学系统25射出的激发光不通过分色镜24而被引导到后级的照明光学系统。
另外，通过激发光射入波长转换元件26的荧光体26f而射出的荧光光通过第二光学系统25而成为大致平行光，一部分通过分色镜24，被引导到后级的照明光学系统。
另外，在本实施方式中，示出了激发光被分色镜24反射的构成，但也可以是如图21所示那样透过分色镜而射入荧光体的方式。
这样，根据本实施方式，即使是削减了零件数量的廉价的构成，也能够将均匀的光斑成像在波长转换元件26上，能够提高波长转换元件26的光转换效率。
(第五实施方式)
接着，对第五实施方式进行说明。
第五实施方式与第一实施方式的不同点在于，波长转换元件26的蓝色反射区域成为蓝色透射区域，蓝色光路成为其他光路。下面，在第五实施方式的说明中，省略了与第一实施方式为相同部分的说明，而对不同于第一实施方式的地方进行说明。
图26所示是第五实施方式所涉及的光源部20A的构成的示意图，图27所示是波长转换元件26的构成的一例的俯视图，图28所示是波长转换元件26的剖面的示意图。另外，光源部20B也是同样的构成。
如图27所示，本实施方式的波长转换元件26将在第一实施方式中为蓝色反射区域A3的部位作为蓝色透射区域A5。如图28所示，波长转换元件26的蓝色透射区域A5在透明基板26e上形成有防反射涂层(AR涂层)26c。
如图26所示，透过了波长转换元件26的蓝色透射区域A5的激发光在聚光光学系统中成为大致平行光，经由第四光学系统29被反射镜31～33反射，被导向去分色镜24。被引导到分色镜24的光通过分色镜24与荧光光的光路合成，并通过第三光学系统27，被引导到光均匀化元件30和色轮90。
这样，根据本实施方式，不会发生后级的第三光学系统27的晕影，并且能够将均匀的光斑成像在波长转换元件26上，能够提高波长转换元件26的光转换效率。
(第六实施方式)
接着，对第六实施方式进行说明。
第六实施方式与第一实施方式的不同之处在于，使用抛物面镜作为聚光光学系统。下面，在第六实施方式的说明中，省略了与第一实施方式为相同部分的说明，而对不同于第一实施方式的地方进行说明。
图29所示是第六实施方式涉及的光源20A的构成的示意图。另外，光源部20B也是同样的构成。
如图29所示，作为聚光光学系统的抛物面镜34以波长转换元件26的表面位于抛物面的焦点的方式来配置。由此，能够在波长转换元件26上对光斑进行成像。
如图29所示，由分色镜24反射的激发光由抛物面镜34反射聚光，在波长转换元件26上对光斑进行成像。由激发光发出的荧光光通过抛物面镜34成为平行光，一部分通过分色镜24，由第三光学系统27聚光，被引导到光均匀化元件30和色轮90。
另外，如图29所示，由波长转换元件26的蓝色反射区域A3反射的激发光通过抛物面镜成为平行光，由第三光学系统27聚光，被引导到光均匀化元件30和色轮90。
这样，根据本实施方式，不会发生后级的第三光学系统27的晕影，并且能够将均匀的光斑成像在波长转换元件26上，能够提高波长转换元件26的光转换效率。
(第七实施方式)
接着，对第七实施方式进行说明。
第七实施方式与第一实施方式的不同点在于，能够调整光线对光学元件28的入射角度，并且设定入射角度的适当的范围。下面，在第七实施方式的说明中，省略了与第一实施方式为相同部分的说明，而对不同于第一实施方式的地方进行说明。
本专利申请的发明人对作为激光光源21的高亮度的激光光源进行了开发。在这样的高亮度的激光光源中，通过实验得到了优选的是使光学元件28的透镜阵列的间距为射入光学元件28的光的光束的宽度的1/4以下。但是，当使用这样的窄间距的透镜阵列时，新发现的课题是激光对光学元件28的入射角度的要求变得非常严格。
另一方面，在组装上述构成的光源光学系统的情况下，由于各构成零件及其固定机构的公差，会在朝向光学元件28的入射角度里产生变动不均。这样，当向光学元件28的入射角度产生变动不均时，波长转换元件26上的光斑的光密度变得不均匀，波长转换元件28的光转换效率就会降低。
因此，在本实施方式的光源光学系统中，能够调整光线对光学元件28的入射角度，并且设定入射角度的适当的范围。
这里，图30所示是以往的光学元件的透镜间距与光束的光束尺寸的关系的一个例示图，图31所示是第七实施方式中的光学元件28的透镜间距与光束的光束尺寸的关系的一个例示图。另外，光线的轮廓既可以是高斯，也可以是平顶，这里的光束是指总光量的80％以上所集中的区域。另外，图32所示是与射入光学元件28的光线的倾斜相应的波长转换元件26上的光分布示意图。图32(a)所示是射入光学元件28的光线没有倾斜地射入的情况，图32(b)所示是射入光学元件28的光线略微倾斜地射入的情况。
如图31所示，为了使波长转换元件26上的光分布均匀(图32(a))，光学元件28使用相对于射入的光束的宽度为较小(光束宽度的1/4以下)的透镜间距p2的透镜阵列面。另外，光学元件28的透镜阵列面的透镜间距p2在X、Y方向上均为光束宽度的1/4以下。
这里，图33所示是射入到光学元件28的激发光整体的光源像的亮度的亮度剖视图。在图33所示的例子中，从激光光源21的多个光源射出的激发光的排列为离散的分布。如图33所示，射入光学元件28的激发光的光束宽度D是在亮度剖面的包络线中得到最大亮度的1/e2的亮度的宽度。
在图30所示的以往的光学元件中，使用相对于光束的宽度为足够大的间距p1的透镜阵列面。另一方面，本实施方式的光学元件28由于使用光束宽度的1/4以下的间距p2的透镜阵列面，所以如图32(b)所示，射入光学元件28的光线略微倾斜时，存在着波长转换元件26上的光斑不均匀的问题。
于是，在本实施方式中，通过调整机构对构成第一光学系统23的正透镜23a和负透镜23b中的至少任意一个进行移位或倾斜或该两者的调整，从而将朝向光学元件28的入射角度调整在3度以内。调整机构的调整是通过对构成第一光学系统23的正透镜23a和负透镜23b中的至少任意一个夹持垫板(spacer)等垫片来进行的，但也可以是螺钉和弹簧等的机构。这样，通过将第一光学系统23和调整机构一体化，能够实现小型廉价的图像投影装置。
这里，入射角度是指光束的中心或重心的轨迹所描绘的线射入光学元件时的、与射入面的法线所成的角度。如图32所示，从光转换效率的观点出发，波长转换元件26上的光分布形成小且均匀的光斑较好，将朝向光学元件28的入射角度设为3度以内是因为该效率的影响、变动是被容许的范围。
更详细地说，如果对光学元件28的入射角度超过3度，则由于光进入相邻的微透镜而产生的重影的光量会在50％以上。将重影部的光量设为50％的根据是因为，由于一般地人的感知为对数尺度，所以如果像高亮度光源那样光源自身的光量足够时，通过调整即使个体差异变动50％，在人的感知上其差也小，在标准上是能够容许的。
这里，图34所示是对光学元件28的入射角度的调整例示图。在图34所示的示例中，构成第一光学系统23的正透镜23a通过未示出的调整机构沿箭头A的方向移位(移动)，来将对光学元件28的入射角度调整到3度以内。
这样，根据本实施方式，通过使光线朝向光学元件28的入射角度适当，来使波长转换元件26上的光斑的光密度均匀化并抑制波长转换元件26的温度上升，从而能够避免波长转换元件26的光转换效率的降低，因此能够实现高效率的图像投射装置。
(第八实施方式)
接着，对第八实施方式进行说明。
第八实施方式与第七实施方式的不同点在于，在第一光学系统23与光学元件28之间设置反射激发光的反射型光学元件，并对反射型光学元件进行移位或倾斜或其两者的调整。下面，在第八实施方式的说明中，省略了与第七实施方式为相同部分的说明，而说明与第七实施方式的不同处。
图35所示是第八实施方式涉及的光源20A的构成的示意图。另外，光源部20B也是同样的构成。
如图35所示，本实施方式的光源部20A将反射型光学元件29设置在第一光学系统23与光学元件28之间。在本实施方式中，作为反射型光学元件29应用的是分色镜。另外，作为反射型光学元件29应用的是分色镜，但不限于此，也可以应用反射镜、棱镜、衍射光学元件等。
如图35所示地，从多个激光光源21射出的激发光通过与激光光源21的各光源对应的准直透镜22而成为大致平行光。成为大致平行光的激发光射入到第一光学系统23。激发光的光束被第一光学系统23缩小，并成为光束后被导向去反射型光学元件29。由反射光学元件29折回的激发光射入光学元件28。通过了光学元件28的激发光被导向去分色镜24。
图36所示是对使用了反射型光学元件29的光学元件28的入射角度的调整例示图。
在图36所示的例子中，调整机构通过使反射型光学元件29倾斜角度θ，来将对光学元件28的入射角度调整到3度以内。调整机构的调整是通过将垫板等垫片夹在反射型光学元件29上来进行的，但也可以是螺钉和弹簧等的机构。这样，通过将反射型光学元件29应用于调整机构的调整对象，能够折叠光学系统，实现小型的图像投影装置。
这样，根据本实施方式，通过使光线朝向光学元件28的入射角度适当，来使波长转换元件26上的光斑的光密度均匀化并抑制波长转换元件26的温度上升，从而能够避免波长转换元件26的光转换效率的降低，因此能够实现高效率的图像投射装置。
(第九实施方式)
接着，对第九实施方式进行说明。
第九实施方式与第七实施方式的不同点在于，在第一光学系统23与光学元件28之间设置透过激发光的透射型光学元件，并对透射型光学元件进行移位或倾斜或其两者的调整。下面，在第九实施方式的说明中，省略了与第七实施方式为相同部分的说明，而说明与第七实施方式的不同处。
图37所示是第九实施方式涉及的光源20A的构成的示意图。另外，光源部20B也是同样的构成。
如图37所示，本实施方式的光源部20A将透射型光学元件31设置在第一光学系统23与光学元件28之间。在本实施方式中，作为透射型光学元件31应用的是分色镜。另外，作为透射型光学元件31应用了分色镜，但不限于此，也可以应用平行平板、楔形棱镜那样的射入面与射出面为不平行的元件、衍射光学元件等。
如图37所示地，从多个激光光源21射出的激发光通过与激光光源21的各光源对应的准直透镜22而成为大致平行光。成为大致平行光的激发光射入到第一光学系统23。激发光的光束被第一光学系统23缩小，成为光束并射入透射型光学元件31。通过了透射型光学元件31的激发光通过光学元件28，被导向去分色镜24。
图38所示是对使用了透射型光学元件31的光学元件28的入射角度的调整例示图。
在图38所示的例子中，调整机构通过使透射型光学元件31倾斜角度θ，来将对光学元件28的入射角度调整到3度以内。调整机构的调整是通过将垫板等垫片夹在透射型光学元件31上来进行的，但也可以是螺钉和弹簧等的机构。这样，通过将透射型光学元件31(衍射光学元件等)应用于调整机构的调整对象，实现了廉价的图像投影装置。
这样，根据本实施方式，通过使光线朝向光学元件28的入射角度适当，来使波长转换元件26上的光斑的光密度均匀化并抑制波长转换元件26的温度上升，从而能够避免波长转换元件26的光转换效率的降低，因此能够实现高效率的图像投射装置。
(第十实施方式)
接着，对第十实施方式进行说明。
第十实施方式与第一实施方式至第六实施方式的不同点在于，将在第一实施方式至第九实施方式中说明的作为图像投影装置的一例的投影仪1应用于使用户视觉辨认三维图像的显示装置。下面，在第十实施方式的说明中，省略了与第一实施方式乃至第九实施方式为相同部分的说明，而对不同于第一实施方式乃至第九实施方式的地方进行说明。
图39所示是第十实施方式所涉及的显示装置100的整体配置的一个模块图例。显示装置100也被称为使用户视觉辨认三维图像的立体显示器。这里，三维图像是指在三维空间上显示的、具有人能够视觉辨认的体积的立体的图像。
如图39所示，显示装置100具有信息处理部110、投影仪1、作为螺旋屏幕的屏幕70、电机140、电机控制部141。
显示装置100接收三维模型数据901，使显示装置100的用户视觉辨认三维图像。三维模型数据901是表示用于使用户视觉辨认三维图像的三维模型的数据，例如是表示每个三维体素的像素值的数据。具体而言，三维模型数据901被输入到信息处理部110。
信息处理部110生成基于所输入的三维模型数据901的图像信息903。具体而言，信息处理部110向电机控制部141发送旋转指示信号201，指示开始旋转。接收到指示的电机控制部141，例如以规定的大致恒定的速度来使屏幕70旋转的方式，发送旋转控制信号202驱动电机140。
屏幕70是包括以垂直于螺旋轴的平面来切断的剖面为曲线状的螺旋形状的被照射部件的一例。
电机140是使屏幕70绕螺旋轴旋转的驱动部。在电机140中可以使用步进电机、直流电机(DC)或交流电机(AC)等。
在电机140上安装有旋转编码器。旋转编码器将表示电机140的旋转轴的旋转角度的编码器信号203发送到电机控制部141。电机控制部141基于接收到的编码器信号203，生成表示屏幕70的旋转角度的旋转角度信息904，并发送到信息处理部110。
信息处理部110基于接收到的旋转角度信息904，生成与屏幕70的旋转角度对应的图像信息903，并发送到投影仪1。图像信息903是表示二维图像的信息。
投影仪1向旋转的屏幕70照射图像光L。投影仪1能够将基于从信息处理部110输出的图像信息903的图像光L照射到屏幕70。换句话说就是，投影仪1能够照射基于旋转的屏幕70的位置而生成的图像光L。
显示装置100通过照射到高速旋转的屏幕70上的图像光L中的、由屏幕70反射的光，利用残像效果，能够使用户视觉辨认彩色的三维图像。
另外，作为被照射部件，不限于屏幕70，只要是利用残像效果来显示图像的部件，也可以是使屏幕振动的部件。
这样，本发明并不限定于在本实施方式中所说明的内容，在不脱离其主旨的范围内，可以适当变更。
特别地，在实施方式中例示的各部的具体形状及数值只不过是实施本发明时所进行的具体化的一例，本发明的技术范围不因为它们而作限定的解释。
本发明的方式可以如下所述。
<1>
一种光源装置，其特征在于包括:光源；光学元件，其具有在一面或两面以阵列状排列有多个透镜的透镜阵列，以及波长转换元件，其对从所述光源射出并通过所述光学元件的光的波长进行转换，所述光学元件的相邻的所述透镜的顶点间的距离P为射入所述光学元件的光的光束的宽度D的1/4以下。
<2>
根据<1>所述的光源装置，其特征在于:还具有被配置在所述光学元件与所述波长转换元件之间的第二光学系统，所述光束的宽度D为所述第二光学系统的所述光源侧的透镜的外径Dopt的1/3以下。
<3>
根据<2>所述的光源装置，其特征在于:具有将通过所述光学元件的光引导到所述波长转换元件的光学面，所述光学面上的光束的宽度irror为所述外径Dopt的1/3以下。
<4>
根据<1>至<3>中任意一项所述的光源装置，其特征在于:所述光源具有多个发光点，所述距离P是从所述多个发光点中的一个发光点射出的光所涉及的所述光学元件上的光束的宽度Dsingle的1/2以下。
<5>
根据<1>至<4>中任意一项所述的光源装置，其特征在于:所述光学元件具有将矩形形状的多个球面透镜排列成阵列状的透镜阵列。
<6>
根据<3>所述的光源装置，其特征在于:所述光学面是分色镜。
<7>
根据<3>所述的光源装置，其特征在于:在所述光源与所述光学面之间设置第一光学系统，该第一光学系统至少包括具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜。
<8>
根据<7>所述的光源装置，其特征在于:所述具有负光焦度的透镜的外径为所述第二光学系统的所述光源侧的透镜的外径Dopt的1/2以下。
<9>
一种图像投影装置，其特征在于包括:<1>至<8>中任一项所述的光源装置；将所述光源装置射出的光通过混合来均匀化的光均匀化元件；照明光学系统，对所述光均匀化元件均匀化后的光进行照明；图像形成元件，通过调制由所述照明光学系统照明的光来形成图像光，以及投影光学系统，将所述图像形成元件形成的图像光投影到被照射部件上。
<10>
根据<9>所述的图像投影装置，其特征在于:所述光学元件的多个透镜的矩形的一边与所述光均匀化元件的入口的一边平行。
<11>
一种显示装置，其特征在于包括:<9>或<10>所述的图像投影装置，以及被所述图像投影装置的图像光照射的被照射部件，通过旋转或振动被照射有所述图像光的所述被照射部件来显示三维图像。
另外，本发明的方式例如如下所述。
<1>
一种光源装置，其特征在于包括光源；
光整形元件，其具有多个透镜排列成阵列状的透镜阵列面，以及
波长转换元件，其对从所述光源射出并通过了所述光整形元件的光的波长进行变换，
所述透镜阵列面的相邻的所述透镜的间距为射入所述光整形元件的光的光束的宽度的1/4以下，
对所述光整形元件的光的入射角度为3度以内。
<2>
根据<1>所述的光源装置，其特征在于:所述光整形元件至少具有两个透镜阵列面。
<3>
根据<1>所述的光源装置，其特征在于:所述光整形元件在射入面和射出面中的某一个具有透镜阵列面。
<4>
根据<1>至<3>中任意一项所述的光源装置，其特征在于包括:第一光学系统，其设置在所述光源与所述光整形元件之间，缩小从所述光源射出的光的光束，以及调整机构，其通过所述第一光学系统的移位或倾斜来调整朝向所述光整形元件射入的光束的入射角度。
<5>
根据<1>至<3>中任意一项所述的光源装置，其特征在于包括:反射型光学元件，其设置在所述光源与所述光整形元件之间，反射从所述光源射出的光并引导去所述光整形元件，以及调整机构，其通过所述反射型光学元件的移位或倾斜来调整朝向所述光整形元件射入的光线入射角度。
<6>
根据<1>至<3>中任意一项所述的光源装置，其特征在于包括:透射型光学元件，其设置在所述光源与所述光整形元件之间，透射从所述光源射出的光，以及调整机构，其通过所述透射型光学元件的移位或倾斜来调整朝向所述光整形元件的光线入射角度。
<7>
根据<4>至<6>中任意一项所述的光源装置所述的光源装置，其特征在于:所述调整机构是垫板。
<8>
一种图像投影装置，其特征在于包括:<1>至<7>中任意一项所述的光源装置；将所述光源装置射出的光通过混合来均匀化的光均匀化元件；照明光学系统，对所述光均匀化元件均匀化后的光进行照明；图像形成元件，通过调制由所述照明光学系统照明的光来形成图像光，以及投影光学系统，将所述图像形成元件形成的图像光投影到被照射部件上。
<9>
一种显示装置，其特征在于包括:<8>所述的图像投影装置，以及被所述图像投影装置的图像光照射的被照射部件，通过旋转或振动被照射有所述图像光的所述被照射部件来显示三维图像。

Claims (18)

1.一种光源装置，其特征在于，包括:
光源；
光学元件，其具有在单面或两面以阵列状排列有多个透镜的透镜阵列，以及
波长转换元件，其对从所述光源射出并通过所述光学元件的光的波长进行转换，
所述光学元件的相邻的所述透镜的顶点间的距离P为射入所述光学元件的光的光束的宽度D的1/4以下。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于:
还具有被配置在所述光学元件与所述波长转换元件之间的第二光学系统，
所述光束的宽度D为所述第二光学系统的所述光源侧的透镜的外径Dopt的1/3以下。
3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于:
具有将通过所述光学元件的光引导到所述波长转换元件的光学面，
所述光学面上的光束的宽度Dmirror为所述外径Dopt的1/3以下。
4.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于:
所述光源具有多个发光点，
所述距离P是从所述多个发光点中的一个发光点射出的光所涉及的所述光学元件上的光束的宽度Dsingle的1/2以下。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于:
所述光学元件具有将矩形形状的多个球面透镜排列成阵列状的透镜阵列。
6.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于:
所述光学面是分色镜。
7.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于:
在所述光源与所述光学面之间设置第一光学系统，该第一光学系统至少包括具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜。
8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于:
所述具有负光焦度的透镜的外径为所述第二光学系统的所述光源侧的透镜的外径Dopt的1/2以下。
9.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于:
朝向所述光学元件的光的入射角度为3度以内。
10.根据权利要求9所述的光源装置，其特征在于:
所述光学元件至少具有两个透镜阵列面。
11.根据权利要求9所述的光源装置，其特征在于:
所述光学元件在射入面和射出面中的某一个具有透镜阵列面。
12.根据权利要求9所述的光源装置，其特征在于,包括:
第一光学系统，其设置在所述光源与所述光学元件之间，缩小从所述光源射出的光的光束，以及
调整机构，其通过所述第一光学系统的移位或倾斜来调整朝向所述光学元件射入的光束的入射角度。
13.根据权利要求9所述的光源装置，其特征在于,包括:
反射型光学元件，其设置在所述光源与所述光学元件之间，反射从所述光源射出的光并引导去所述光学元件，以及
调整机构，其通过所述反射型光学元件的移位或倾斜来调整朝向所述光学元件射入的光线入射角度。
14.根据权利要求9所述的光源装置，其特征在于,包括:
透射型光学元件，其设置在所述光源与所述光学元件之间，透射从所述光源射出的光，以及
调整机构，其通过所述透射型光学元件的移位或倾斜来调整朝向所述光学元件的光线入射角度。
15.根据权利要求12所述的光源装置，其特征在于:
所述调整机构是垫板。
16.一种图像投影装置，其特征在于,包括:
权利要求1至15中任一项所述的光源装置；
将所述光源装置射出的光通过混合均匀化的光均匀化元件；
照明光学系统，对所述光均匀化元件均匀化后的光进行照明；
图像形成元件，通过调制由所述照明光学系统照明的光来形成图像光；以及
投影光学系统，将所述图像形成元件形成的图像光投影到被照射部件上。
17.根据权利要求16所述的图像投影装置，其特征在于:
所述光学元件的多个透镜的矩形的一边与所述光均匀化元件的入口的一边平行。
18.一种显示装置，其特征在于,包括:
权利要求16所述的图像投影装置，以及
被来自所述图像投影装置的图像光照射的被照射部件，
通过旋转或振动被照射有所述图像光的所述被照射部件来显示三维图像。
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