TW202311843A - 光源模組及投影機 - Google Patents

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Abstract

本揭示之一實施形態之光源模組具備：光源部，其出射激發光；波長轉換部，其具有吸收激發光並出射包含與激發光不同之波長頻帶之光之螢光作為第1光之螢光體區域、及反射激發光並作為第2光出射之反射區域；波長選擇偏光分離元件，其基於偏光方向分離特定波長頻帶之光；及相位差元件，其選擇性配置於反射區域，使激發光之偏光方向旋轉。

Description

光源模組及投影機
本揭示係關於一種例如具有2個光閥、與作為光源之波長轉換元件之光源模組及具備其之投影機。
例如於專利文獻1中，揭示有一種照明光學系統，其具備：光源，其射出第1波長之光；螢光體單元；光學元件；及1／4波長板，其設置於光學元件與螢光體單元之間之光路上。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2012／127554號
然而，於使用2個光閥之投影機中，謀求擴大色域。
藉此，期望提供一種可擴大色域之光源模組及投影機。
本揭示之一實施形態之光源模組具備：光源部，其出射激發光；波長轉換部，其具有吸收激發光並出射包含與激發光不同之波長頻帶之光之螢光作為第1光之螢光體區域、及反射激發光並作為第2光出射之反射區域；波長選擇偏光分離元件，其基於偏光方向分離特定之波長頻帶之光；及相位差元件，其選擇性配置於反射區域，使激發光之偏光方向旋轉。
本揭示之一實施形態之投影機係具備上述本揭示之一實施形態之光源模組者。
於本揭示之一實施形態之光源模組及一實施形態之投影機中，於具有吸收激發光並出射螢光作為第1光之螢光體區域、與反射激發光並作為第2光出射之反射區域之波長轉換部中，於反射區域選擇性配置使激發光之偏光方向旋轉之相位差元件。藉此，於波長選擇偏光分離元件中分離第1光所包含之激發光。
以下，對本揭示之實施形態，參照圖式進行詳細說明。以下之說明為本揭示之一具體例，本揭示並非限定於以下之態樣者。又，本揭示對於各圖所示之各構成要件之配置或尺寸、尺寸比等，並非限定於該等者。另，說明之順序如下所述。 1.實施形態 (於具有螢光體區域與反射區域之波長轉換部之反射區域選擇性配置1／4波長板之光源模組及具備其之投影機之例) 2.變化例 2-1.變化例1(光源模組之構成之其他例) 2-2.變化例2(光源模組之構成之其他例) 2-3.變化例3(投影機之構成之其他例)
＜1.實施形態＞ 圖1係顯示本揭示之一實施形態之光源模組(光源模組1)及具備其之投影機(投影機1)之構成例之圖。投影機1為藉由2個反射型液晶面板(Liquid Crystal Display：LCD)進行光調變之反射型2LCD方式之投射型顯示裝置。投影機1包含例如光源模組10、照明光學系統20、圖像形成部30、及投射光學系統40構成。
[光源模組之構成] 光源模組10係具備例如光源部11、波長轉換部12、聚光透鏡13、偏光分離分色鏡14、及選擇性配置於波長轉換部12之特定區域之1／4波長板124者。
光源部11係相當於本揭示之「光源部」之一具體例者。光源部11具有1個或複數個光源111、與對向配置於各者之光源111之透鏡112。光源111係例如出射特定波長頻帶之光之固體光源，即用於激發稍後敘述之波長轉換部12之螢光體層122所包含之螢光體粒子者。作為光源111，可使用例如出射偏向S偏光或P偏光之光之半導體雷射(Laser Diode：LD)。此外，亦可使用發光二極體(Light Emitting Diode：LED)。
自光源部11出射例如偏向S偏光之與例如波長400 nm～470 nm之藍色對應之波長頻帶之光(藍色光B)作為激發光EL。另，於本說明書中特定之波長頻帶之光顯示於其波長頻帶具有發光強度峰值之光。
圖2係模式性顯示波長轉換部12之平面構成之一例之圖。圖3係模式性顯示圖2所示之I-I線之波長轉換部12之剖面構成之一例之圖。
波長轉換部12係相當於本揭示之「波長轉換部」之一具體例者。波長轉換部12係吸收由光源部11入射之光(激發光EL)轉換為波長頻帶不同之光(螢光FL)並出射者。波長轉換部12為所謂反射型之波長轉換元件，以反射並出射藉由激發光EL之入射而產生之螢光FL之方式構成。波長轉換部12具有例如車輪基板121、螢光體層122、反射型之偏光保持擴散板123、及1／4波長板124。如圖2所示，波長轉換部12具有例如螢光體區域120A及反射區域120B，螢光體層122設置於螢光體區域120A，偏光保持擴散板123及1／4波長板124設置於反射區域120B。
波長轉換部12為例如可以旋轉軸(例如軸J121A)為中心旋轉之所謂螢光體車輪。於螢光體車輪中，於車輪基板121之中心連結馬達125(驅動部)，車輪基板121藉由馬達125之驅動力可以軸J121A為中心，向例如圖2所示之箭頭方向旋轉。於螢光體車輪中，螢光體層122連續形成於例如車輪基板121之旋轉圓周方向，偏光保持擴散板123及1／4波長板124以分斷連續之螢光體層122之方式設置。於螢光體車輪中，藉由車輪基板121旋轉，而使激發光EL之照射位置以與旋轉數對應之速度按時間變化(移動)。藉此，例如圖8所示，自波長轉換部12出射包含黃色、藍色、黃色、藍色･･･之時間性重複之時間平均之白色光作為照明光。
車輪基板121係用於支持螢光體層122、偏光保持擴散板123及1／4波長板124者。車輪基板121為具有例如對向之一對面(表面121S1及背面121S2)之板狀構件，具有例如圓板形狀。車輪基板121為例如反射構件，且具有作為散熱構件之功能。車輪基板121可藉由例如熱傳導率較高之金屬材料形成。此外，車輪基板121亦可由例如可進行鏡面加工之金屬材料或陶瓷材料形成。藉此，抑制螢光體層122之溫度上升，提高波長轉換部12之光(螢光FL)之取出效率。
螢光體層122係包含複數個螢光體粒子者，即藉由激發光EL激發，發出與激發光EL之波長頻帶不同之波長頻帶之螢光FL者。螢光體層122藉由例如所謂陶瓷螢光體或黏合式之螢光體形成為板狀。螢光體層122設置於例如車輪基板121之表面121S1之螢光體區域120A。螢光體層122包含例如藉由自光源部11出射之例如藍色光B激發並發出與黃色對應之波長頻帶之光(黃色光Y)之螢光體粒子而構成。作為此種螢光體粒子，列舉例如YAG(釔･鋁･石榴石)系材料。螢光體層122亦可進而包含量子點等半導體奈米粒子或有機色素等。
偏光保持擴散板123係相當於兼具本揭示之「光擴散構造」與「光反射層」之一具體例者。偏光保持擴散板123係對特定波長頻帶之光(例如藍色光B)無偏光作用，具有光反射性及擴散作用者。藉此，於本實施形態中，激發光EL作為照明光之一部分(藍色光B)自波長轉換部12出射。例如圖2及圖3所示，偏光保持擴散板123配合反射區域120B之形狀，以例如扇狀設置於車輪基板121之表面121S1之反射區域120B。
1／4波長板124係相當於本揭示之「相位差元件」之一具體例者。1／4波長板124係將直線偏光轉換為圓偏光或將圓偏光轉換為直線偏光並出射者，例如圖3所示，積層於偏光保持擴散板123。1／4波長板124與偏光保持擴散板123同樣，配合例如反射區域120B之形狀，以例如扇狀設置於車輪基板121之表面121S1之反射區域120B。即，1／4波長板124於反射區域120B中選擇性經由偏光保持擴散板123設置於車輪基板121之表面121S1側。藉此，於本實施形態中，於入射至波長轉換部12之激發光EL中僅照射至反射區域120B之激發光EL被選擇性偏光轉換，向稍後敘述之照明光學系統20出射。
例如圖4所示，1／4波長板124亦可部分設置於反射區域120B之包含激發光EL之照射軌道之範圍。此時，例如圖4所示，1／4波長板124較佳設為包含直線之外形形狀。藉此，可減少材料成本及加工成本。
1／4波長板124較佳於相對於激發光EL之光軸垂直之面內具有不均一之滯相軸。具體而言，例如圖4所示，1／4波長板124之滯相軸(圖4中之箭頭)較佳於車輪基板121之面內(包含X軸方向與Y軸方向之XY面內)，相對於以旋轉軸J121A為中心之放射軸J121B具有大約45°之角度。藉此，可提高激發光EL之偏光轉換效率。
或，可相對於車輪基板121之旋轉方向將反射區域120B分割為複數個區塊，於其每個區塊，設置相對於激發光EL之光軸垂直之面內具有均一之滯相軸之1／4波長板124。具體而言，例如圖5A及圖5B所示，亦可相對於車輪基板121之旋轉方向將反射區域120B分割為2個或3個、或其以上之區塊，於其每個區塊，分別設置例如於面內具有均一之滯相軸之1／4波長板124A、124B、124C。1／4波長板124A、124B、124C分別相對於例如通過各者之區塊之中央之放射軸J121Ba、J121Bb、J121Bc大約45°方向具有滯相軸。藉此，可使激發光EL之偏光轉換效率提高，且與圖4所示使用於面內具有不均一之滯相軸之1／4波長板124之情形比較，可減少製造成本。
作為1／4波長板124，除例如具有特定厚度之板狀構件外，可使用例如圖6A所示般之1／4波長板膜124X。1／4波長板膜124X可藉由例如蒸鍍等成膜。作為1／4波長板膜124X，可使用可藉由延伸薄膜形成之1／4波長板薄膜。藉此，可削減貼附或塗佈於車輪基板121之零件個數，並減少成本。又，如圖3所示，因與於車輪基板121之表面121S1積層偏光保持擴散板123及1／4波長板124之情形比較可改善車輪基板121之旋轉平衡，故改善閃爍。此外，例如圖6B所示，亦可將偏光保持擴散板123嵌入車輪基板121，於其表面貼附或塗佈1／4波長板124或1／4波長板膜124X。藉此，可進而改善車輪基板121之旋轉平衡，並進一步改善閃爍。
作為1／4波長板124，除上述板狀構件及薄膜狀之1／4波長板膜外，亦可使用細微週期構造之1／4波長板。
聚光透鏡13藉由1個或複數個透鏡構成。聚光透鏡13配置於波長轉換部12與偏光分離分色鏡14之間。聚光透鏡13係將激發光EL聚光為特定之點徑並向波長轉換部12入射，且將自波長轉換部12出射之螢光FL轉換為平行光並導向偏光分離分色鏡14者。
偏光分離分色鏡14係相當於本揭示之「波長選擇偏光分離元件」之一具體例者。偏光分離分色鏡14係基於偏光方向分離特定波長頻帶之光者。偏光分離分色鏡14係例如選擇性反射S偏光之藍色光(B)者。偏光分離分色鏡14配置於聚光透鏡13與稍後敘述之透鏡陣列21之間，且配置於與光源部11對向之位置。藉此，自光源部11出射之S偏光之激發光EL向波長轉換部12反射。
[照明光學系統之構成] 照明光學系統20具備例如透鏡陣列21、PS轉換器22、中繼透鏡23、反射鏡24、及場透鏡25。
透鏡陣列21作為整體，具有將自光源模組10照射至液晶面板35A、35B之入射光調整為均質之照度分佈之功能。透鏡陣列21包含例如：第1複眼透鏡21A，其具有2維排列之複數個微透鏡；及第2複眼透鏡21B，其具有以與該各微透鏡逐個對應之方式排列之複數個微透鏡。
PS轉換器22係將入射光之偏光狀態於一方向對齊並出射者。於投影機1中，PS轉換器22使例如P偏光之光直接透過，將S偏光之光轉換為P偏光。PS轉換器22配置於透鏡陣列21與中繼透鏡23之間。透過PS轉換器22之照明光，經由中繼透鏡23及反射鏡24而引導至場透鏡25。
場透鏡25具有使照明光聚光，照明稍後敘述之液晶面板35A、35B之功能。場透鏡25配置於反射鏡24、與稍後敘述之偏光板31之間。
[圖像形成部之構成] 圖像形成部30具備例如偏光板31、37、波長選擇偏光旋轉器32、36、偏光光束分光器(PBS：Polarizing Beam Splitter)33、1／4波長板34A、34B、及液晶面板35A、35B。
偏光板31、37係僅使特定方向之直線偏光透過者。於投影機1中，偏光板31、37僅使例如P偏光之光透過，反射S偏光之光。偏光板31配置於場透鏡25與波長選擇偏光旋轉器32之間。偏光板37配置於波長選擇偏光旋轉器36與投射光學系統40之間。
波長選擇偏光旋轉器32、36分別係使特定波長頻帶之偏光選擇性旋轉並出射者。波長選擇偏光旋轉器32配置於場透鏡25與PBS33之第1面33S1之間。波長選擇偏光旋轉器32係使自場透鏡25入射之照明光(例如P偏光)中與紅色對應之波長頻帶之光(紅色光R) 直接透過，將與綠色對應之波長頻帶之光(綠色光G)及與藍色對應之波長頻帶之光(藍色光B)轉換為S偏光並向PBS33出射。波長選擇偏光旋轉器36配置於PBS33之第4面33S4與投射光學系統40之間。波長選擇偏光旋轉器36使例如自PBS33之第4面33S4出射之紅色光R(S偏光)直接透過，將綠色光G及藍色光B(及P偏光)轉換為S偏光。藉此，將偏光成分對齊之圖像光向投射光學系統40出射。
PBS33係根據偏光成分分離入射光者。PBS33包含例如根據偏光成分使入射光反射或透過之光學功能膜、與夾著該光學功能膜貼合之2個稜鏡而構成。於投影機1中，PBS33以例如反射S偏光成分，使P偏光成分透過之方式構成。PBS33具有例如4個面(第1面33S1、第2面33S2、第3面33S3、第4面33S4)。於4個面中第1面33S1與第2面33S2及第3面33S3與第4面33S4分別隔著上述光學功能膜而對向配置。第3面33S3與第4面33S4作為與第1面33S1及第2面33S2相鄰之面配置於第1面33S1與第2面33S2之間。於本實施形態，第1面33S1成為照明光之入射面，第4面33S4成為照明光之出射面，於第1面33S1配置有波長選擇偏光旋轉器32，於第3面33S3配置有波長選擇偏光旋轉器36。
1／4波長板34A、34B分別係用於進行入射光及出射光之偏光狀態之修正者，成為相對於相互正交之偏光成分之光產生大約1／4波長之相位差。1／4波長板34A配置於PBS33之第3面33S3與液晶面板35A之間。1／4波長板34B配置於PBS33之第2面33S2與液晶面板35B之間。
液晶面板35A、35B係分別將入射光進行光調變並出射者，即例如基於影像信號將照明光調變並出射者。液晶面板35A隔著1／4波長板34A而與PBS33之第3面33S3對向配置。液晶面板35B隔著1／4波長板34B而與PBS33之第2面33S2對向配置。於投影機1中，液晶面板35A、35B使用例如反射型液晶構成。
投射光學系統40包含例如1個或複數個透鏡等而構成。投射光學系統40係配置於偏光板37之後段，將經由PBS33並藉由液晶面板35A、35B調變之光作為影像光向螢幕50投射並成像者。
[投影機之動作] 於本實施形態中，自光源部11向例如Z軸方向出射以S偏光為主之藍色光(B)作為激發光EL。自光源部11出射之激發光EL藉由偏光分離分色鏡14向波長轉換部12例如X軸方向反射。藉由偏光分離分色鏡14反射之激發光EL首先入射至聚光透鏡13。入射至聚光透鏡13之激發光EL聚光為特定之點徑，向波長轉換部12出射。
於入射至波長轉換部12之激發光EL中，照射至螢光體區域120A之激發光EL於螢光體層122中激發螢光體粒子。於螢光體層122中，藉由激發光EL之照射而激發螢光體粒子，發出螢光FL。螢光FL係包含S偏光成分及P偏光成分之無偏光狀態之黃色光Y，於例如車輪基板121中反射，向聚光透鏡13出射。於入射至波長轉換部12之激發光EL中，照射至反射區域120B之激發光EL首先於1／4波長板124中自S偏光轉換為圓偏光。接著，轉換為圓偏光之激發光EL於偏光保持擴散板123中保持偏光方向之同時被反射及擴散，經由1／4波長板124向聚光透鏡13出射。此時，圓偏光狀態之激發光EL轉換為P偏光。於波長轉換部12中，如上所述，藉由車輪基板121旋轉，而激發光EL之照射位置以對應於旋轉數之速度按時間變化(移動)，出射包含黃色、藍色、黃色、藍色･･･之時間性重複之時間平均之白色光作為照明光。
自波長轉換部12出射之螢光FL及激發光EL分別於聚光透鏡13中轉換為大約平行光並向偏光分離分色鏡14出射。螢光FL以無偏光狀態直接入射至偏光分離分色鏡。此時，螢光FL所包含之無法由螢光體粒子吸收之S偏光狀態之激發光EL向光源部11反射。藉此，分離自波長轉換部12出射之黃色之時間帶所包含之不需要之藍色光B。無偏光狀態之螢光FL及P偏光狀態之激發光EL作為包含紅色光R、綠色光G及藍色光B之照明光透過偏光分離分色鏡14，入射至透鏡陣列21。
於偏光分離分色鏡14出射之照明光透過透鏡陣列21，向PS轉換器22出射。於PS轉換器22中，無偏光狀態之螢光FL中保持P偏光成分不變，並將S偏光成分轉換為P偏光成分予以出射。偏光之激發光EL保持出射。藉此，照明光之偏光狀態對齊為P偏光。
自PS轉換器22出射之照明光經由中繼透鏡23、反射鏡24及場透鏡25導向偏光板31。於偏光板31中，遮斷照明光所包含之P偏光成分以外之偏光成分，僅P偏光成分出射至波長選擇偏光旋轉器32。
波長選擇偏光旋轉器32於自偏光板31入射之照明光中，使紅色光R作為P偏光直接透過，將綠色光G及藍色光B分別轉換為S偏光並向PBS33之第1面33S1出射。自波長選擇偏光旋轉器32出射之紅色光R、綠色光G及藍色光B於PBS33中，基於其偏光方向被分離。具體而言，P偏光即紅色光R透過光學功能膜，經由1／4波長板34B導向與PBS33之第2面33S2對向配置之液晶面板35B。S偏光即綠色光G及藍色光B於光學功能膜中反射，經由1／4波長板34A導向與PBS33之第3面33S3對向配置之液晶面板35A。
透過PBS33之光學功能膜之紅色光R於1／4波長板34B中修正偏光狀態之後，於液晶面板35B中基於影像信號進行調變。於液晶面板35B中進行調變之紅色光R於1／4波長板34B中再次修正偏光狀態之後，向PBS33出射。入射至PBS33之紅色光R於光學功能膜中反射並自第4面33S4向波長選擇偏光旋轉器36出射。於PBS33之光學功能膜中反射之綠色光G及藍色光B於分別於1／4波長板34B中修正偏光狀態之後，於液晶面板35A中基於影像信號進行調變。於液晶面板35A中調變之綠色光G及藍色光B於分別於1／4波長板34A中再次修正偏光狀態之後，向PBS33出射。入射至PBS33之綠色光G及藍色光B分別透過光學功能膜自第4面33S4向波長選擇偏光旋轉器36出射。
波長選擇偏光旋轉器36於自PBS33入射之紅色光R、綠色光G及藍色光B中，使S偏光之紅色光R直接透過，將P偏光之綠色光G及藍色光B轉換為P偏光。透過波長選擇偏光旋轉器36之紅色光R、綠色光G及藍色光B於偏光板37中調整偏光方向並向投射光學系統40出射。
[作用・效果] 於本實施形態之光源模組10中，於具有吸收激發光EL並出射螢光FL(黃色光Y)之螢光體區域120A、與反射激發光EL並作為藍色光B出射之反射區域120B之波長轉換部12中，於反射區域120B選擇性配置1／4波長板124。藉此，黃色光Y所包含之激發光EL藉由偏光分離分色鏡14，向例如光源部11反射。以下，對此進行說明。
近年來，謀求小型且高亮度之投影機。為了實現小型且高亮度之投影機，開發光之利用效率優異之光學構成變得重要。作為進行全色顯示之投影機之方式，有例如於R、G、B之各色光使用共通之1個光閥之單板方式、或於3個色光使用不同之光閥之3板方式等。然而，於3板方式之投影機中，一般而言難以實現小型化。另一方面，單板方式之投影機雖對小型化有利，但因一般為時間依序方式，故各色之發光時間有限而難以高亮度化。為了兼得高亮度化與小型化，而使單板方式與適合高亮度化之螢光體光源組合之情形時，因不使用光較多，產生捨棄光，故於光之利用效率之點上不利。因此，推進2板方式之投影機之開發。
於2板方式之投影機中，作為光源，使用例如圖7所示般之光源模組1000。光源模組1000具備例如光源部1100、反射型分割方式之螢光體車輪1200、配置於光源模組100與螢光體車輪1200之間之聚光透鏡1300、偏光分離分色鏡1400及1／4波長板1500。於反射型分割方式之螢光體車輪1200中，例如圖8所示，自黃色與藍色之2區域按時間依序向照明光學系統供給各色光(黃色光Y及藍色光B)。
然而，於反射型分割方式之螢光體車輪1200中，例如圖9所示，由於螢光體車輪之表面反射、或螢光體粒子之散射現象而產生於黃色光Y之時間混雜藍色光B’之現象。因該藍色光B’與黃色光Y為同一光路，又，與藍色光之時間之藍色光B為同一波長且同一偏光，故難以分離。
藍色光混雜於包含紅色光及綠色光之黃色光之情況與色域之縮小有關。尤其自視感度之關係而言，混雜於紅色光之藍色光之影響大於混雜於綠色光之藍色光之影響2倍以上，致使色域大幅縮小，且大幅降低色再現性。
對此，於本實施形態中，於具有吸收激發光EL並出射螢光FL(黃色光Y)之螢光體區域120A、與反射激發光EL並作為藍色光B出射之反射區域120B之波長轉換部12中，於反射區域120B選擇性配置1／4波長板124。照射至反射區域120B之例如以S偏光為主之激發光EL於1／4波長板124中轉換為P偏光並出射，與此相對，照射至螢光體區域120A，無法由螢光體粒子吸收之激發光EL仍為S偏光且與螢光體FL一起出射。藉此，例如為了向波長轉換部12反射由光源部11出射之激發光EL，而藉由例如配置於與光源部11對向之位置之偏光分離分色鏡14，將黃色光Y所包含之激發光EL向光源部11反射。即，分離黃色光Y所包含之藍色光B。
藉由以上，於本實施形態之光源模組10中，與例如圖7所示之一般之2板方式之投影機所使用之光源模組1000比較，因原理上消除混色於黃色光成分之藍色光成分，故可擴大具備其之投影機1之色域。
又，於本實施形態，如上所述亦可改變具有特定厚度之板狀之1／4波長板124，使用例如1／4波長板膜124X。藉此，可削減貼附或塗佈於車輪基板121之零件個數，並減少成本。又，因與於車輪基板121之表面121S1積層偏光保持擴散板123及1／4波長板124之情形比較改善車輪基板121之旋轉平衡，故可改善閃爍。
再者，於本實施形態，如上所述亦可將偏光保持擴散板123嵌入車輪基板121並於車輪基板121之面內配置偏光保持擴散板123，於其表面貼附1／4波長板124或1／4波長板膜124X。藉此，可進而改善車輪基板121之旋轉平衡，並進一步改善閃爍。
再者，又於本實施形態中，如上所述亦可將例如包含直線之外形形狀之1／4波長板124部分設置於反射區域120B之包含激發光EL之照射軌道之範圍。藉此，可減少材料成本及加工成本。
又，於本實施形態中，如上所述亦可相對於車輪基板121之旋轉方向將反射區域120B分割為複數個區塊，於其每個區塊，分別設置於面內具有均一之滯相軸之1／4波長板124A、124B、124C･･･。藉此，例如與使用以於面內任一者之放射軸J121B中皆具有大約45°之角度之滯相軸之方式構成之於面內具有不均一之滯相軸之1／4波長板124之情形比較，可維持激發光EL之偏光轉換效率，且減少製造成本。
接著，對本揭示之一實施形態之變化例1～3進行說明。以下，對與上述實施形態同樣之構成要件附加同一符號，適當省略其說明。
＜2.變化例＞ (2-1.變化例1) 圖10係顯示本揭示之變化例1之光源模組10A之構成例之圖。於上述實施形態中，設為自光源部11出射之激發光EL、與自波長轉換部12出射之例如螢光FL以於偏光分離分色鏡14中相互正交之方式配置之構成，但並非限定於此者。於本變化例中，如圖10所示，以光源部11與波長轉換部12對向之方式配置於直線上之點上，與上述實施形態不同。
本變化例之光源模組10A使用例如以下者構成：光源部11，其出射以P偏光為主之藍色光(B)作為激發光EL；及偏光分離分色鏡14，其選擇性使P偏光之藍色光(B)透過。於光源模組10A中，自波長轉換部12之螢光體區域120A出射之螢光FL及自反射區域120B出射之激發光EL於偏光分離分色鏡14中反射，且自波長轉換部12之螢光體區域120A出射之激發光EL透過偏光分離分色鏡14向光源部11返回。
如此，於本變化例中，因光源部11與波長轉換部12配置於直線上，故與上述實施形態之光源模組10比較，容易冷卻光源部11及波長轉換部12。藉此，可減少對具備其之投影機所投影之影像之雜訊的產生。又，可實現更小型之光源模組10A及具備其之投影機。
(2-2.變化例2) 圖11係顯示本揭示之變化例2之光源模組10B之構成例之圖。於上述實施形態中，顯示使用反射型之波長轉換部12之例，但並非限定於此，本技術亦可應用於透過型之波長轉換部62。
光源模組10B係具備例如光源部11、波長轉換部62、聚光透鏡13A、13B、偏光分離分色鏡14、及選擇性配置於波長轉換部62之特定區域之1／2波長板624者。
波長轉換部62為所謂透過型之波長轉換元件，藉由激發光EL之入射產生之螢光FL以自激發光EL之入射側之相反側出射之方式構成。波長轉換部62具有例如車輪基板621、螢光體層622、透過型之偏光保持擴散板623、及1／2波長板624。
車輪基板621係用於支持螢光體層622、偏光保持擴散板623及1／2波長板624者。車輪基板621為具有例如對向之一對之面(表面621S1及背面621S2)，且具有光透過性之板狀構件，具有例如圓板形狀。
螢光體層622與上述螢光體層122同樣，為包含複數個螢光體粒子者，即藉由激發光EL激發，發出與激發光EL之波長頻帶不同之波長頻帶之光(螢光FL)者。螢光體層622藉由例如所謂陶瓷螢光體或黏合式之螢光體而形成為板狀。螢光體層622係設置於例如車輪基板621之表面621S1之螢光體區域。螢光體層622係包含例如藉由自光源部11出射之例如藍色光B激發並發出與黃色對應之波長頻帶之光(黃色光Y)之螢光體粒子而構成。作為此種螢光體粒子，列舉例如YAG(釔･鋁･石榴石)系材料。螢光體層622亦可進而包含量子點等半導體奈米粒子或有機色素等。
偏光保持擴散板623係相當於本揭示之「光擴散構造」之一具體例者。偏光保持擴散板623係對特定波長頻帶之光(例如藍色光B)無偏光作用，而具有擴散作用者。藉此，於本變化例中，藍色光B即激發光EL係作為照明光之一部分自波長轉換部62出射。偏光保持擴散板623係於車輪基板621之表面621S1之反射區域，配合反射區域之形狀例如扇狀、或於包含激發光EL之照射軌道之範圍部分地設置。
1／2波長板624係相當於本揭示之「相位差元件」之一具體例者。1／2波長板624係將直線偏光之偏光方向旋轉並出射者，例如圖1所示，積層於偏光保持擴散板623。藉此，於本變化例中，於入射至波長轉換部62之激發光EL中，僅照射至反射區域之激發光EL選擇性進行偏光轉換並向照明光學系統20出射。
聚光透鏡13A、13B分別藉由1個或複數個透鏡構成。於本變化例中，與上述變化例1同樣，例如使用出射以P偏光為主之藍色光(B)作為激發光EL之光源部11，光源部11配置於車輪基板621之背面621S2側，聚光透鏡13A配置於光源部11與波長轉換部62之間。聚光透鏡13A係將激發光EL聚光為特定之點徑並向波長轉換部62入射者。聚光透鏡13B配置於波長轉換部62、與配置於車輪基板621之表面621S1側之偏光分離分色鏡14之間。聚光透鏡13B係將自波長轉換部62出射之螢光FL轉換為平行光並導向偏光分離分色鏡14者。本變化例之偏光分離分色鏡14與上述變化例1同樣，例如以選擇性使P偏光之藍色光(B)透過之方式構成。
於光源模組10B中，激發光EL自車輪基板621之背面621S2側入射。於自車輪基板621之背面621S2側入射之激發光EL中，照射至螢光體區域之激發光EL於螢光體層622中激發螢光體粒子。於螢光體層622中，藉由激發光EL之照射而激發螢光體粒子，將螢光FL向聚光透鏡13B出射。於自車輪基板621之背面621S2側入射之激發光EL中，照射至反射區域620B之激發光EL於偏光保持擴散板623中保持偏光方向之同時被擴散，於1／2波長板624中將偏光方向自P偏光轉換為S偏光並向聚光透鏡13出射。自波長轉換部62出射之自波長轉換部12之螢光體區域出射之螢光FL及自反射區域出射之激發光EL於偏光分離分色鏡14中反射。自波長轉換部12之螢光體區域出射之激發光EL透過偏光分離分色鏡14。藉此，原理上消除混色於黃色光成分之藍色光成分。藉此，與上述實施形態同樣，可擴大具備其之投影機之色域。
另，於本變化例中，顯示使用1／2波長板614作為本揭示之「相位差元件」之例，亦可與上述實施形態同樣使用1／4波長板。此時，如圖12A所示，例如於車輪基板621之背面621S2側及表面621S1側之各者配置1／4波長板624A、624B。
又，1／2波長板624及1／4波長板624A、624B與上述實施形態同樣，例如圖12B所示，可分別使用例如1／4波長板624AX、624BX。再者，與上述實施形態同樣，例如圖12C所示，亦可將偏光保持擴散板623嵌入車輪基板621。
此外，1／2波長板624及1／4波長板624A、624B亦可與上述實施形態同樣，相對於車輪基板621之旋轉方向將反射區域分割為複數個區塊，於其每個區塊，分別設置於相對於激發光EL之光軸垂直之面內具有均一之滯相軸之波長板。
於任一者之情形時，皆可獲得與上述實施形態同樣之效果。
(2-3.變化例3) 圖13係顯示本揭示之變化例3之投影機2之構成例之圖。於上述實施形態中，顯示作為光調變元件使用2個反射型之液晶面板之反射型2LCD方式之投射型顯示裝置，但並非限定於此。本技術亦可應用於例如作為光調變元件使用數位微透鏡器件(DMD：Digital Micromirror Device)之投影機2。
投影機2係藉由1個反射型之DMD進行光調變之投影機。投影機2包含例如光源模組10、照明光學系統20、圖像形成部70、及投射光學系統40而構成。
光源模組10、照明光學系統20及投射光學系統40具有與上述投影機1同樣之構成。具體而言，光源模組10具備例如光源部11、波長轉換部12、聚光透鏡13、偏光分離分色鏡14、及選擇性配置於波長轉換部12之特定區域之1／4波長板124。照明光學系統20具備例如透鏡陣列21、中繼透鏡23、及反射鏡24。投射光學系統40包含例如1個或複數個透鏡等構成。
於本變化例中，波長轉換部12之螢光體層122例如圖14所示，具有例如出射紅色光R之紅色螢光體區域122R、與出射綠色光G之綠色螢光體區域122G。於波長轉換部12中，藉由旋轉車輪基板121，而出射包含紅色、綠色、藍色、紅色、綠色、藍色・・・之時間性重複之時間平均之白色光作為照明光。
圖像形成部70具備例如電容器透鏡71、全內反射稜鏡(TIR(Total Internal Reflection)稜鏡)72、及DMD73。
電容器透鏡71具有將照明光對DMD73均質照明之功能。入射至TIR稜鏡72之光於稜鏡中之空隙面中反射，向DMD73出射。DMD73具有像素數量之微小之鏡要件。各者之鏡要件構成為可繞旋轉軸旋動特定之角度。
以上，列舉實施形態及變化例1～3進行說明，但本揭示並非限定於上述實施形態等者，可進行各種變化。例如，於上述實施形態等中例示之光學系統之構成要件之配置及數量等僅為一例，無需具備全部構成要件，又，可進而具備其他構成要件。
又，本揭示之光源模組10亦可使用於投影機以外之裝置。例如，本揭示之光源模組10亦可作為照明用途使用，可應用於例如汽車之前照燈或點亮用之光源。
另，本說明書中所記載之效果僅為例示並非限定於其記載者，亦可具有其他效果。
本技術亦可取得以下之構成。根據以下構成之本技術，於具有吸收激發光並將螢光作為第1光出射之螢光體區域、與反射激發光並作為第2光出射之反射區域之波長轉換部中，於反射區域選擇性配置使激發光之偏光方向旋轉之相位差元件，並於波長選擇偏光分離元件中分離第1光所包含之激發光。藉此，可擴大色域。 (1) 一種光源模組，其具備： 光源部，其出射激發光； 波長轉換部，其具有：螢光體區域，其吸收上述激發光並出射包含與上述激發光不同之波長頻帶之光之螢光作為第1光；及反射區域，其反射上述激發光並作為第2光出射； 波長選擇偏光分離元件，其基於偏光方向分離特定波長頻帶之光；及 相位差元件，其選擇性配置於上述反射區域，使上述激發光之偏光方向旋轉。 (2) 如上述(1)之光源模組，其中上述光源部出射S偏光或P偏光。 (3) 如上述(1)或(2)之光源模組，其中上述波長轉換部具有：車輪基板，其具有對向之第1面及第2面，可以旋轉軸為中心旋轉；螢光體層，其包含複數個螢光體粒子，設置於上述螢光體區域之上述第1面；及光擴散構造，其設置於上述反射區域之上述第1面。 (4) 如上述(3)之光源模組，其中上述波長轉換部進而具有偏光保持擴散板作為上述光擴散構造； 上述相位差元件係隔著上述偏光保持擴散板而配置於上述第1面。 (5) 如上述(4)之光源模組，其中上述偏光保持擴散板嵌入上述車輪基板。 (6) 如上述(4)或(5)之光源模組，其中上述相位差元件為板狀或薄膜狀之1／4波長板。 (7) 如上述(3)至(5)中任一項之光源模組，其中上述車輪基板具有光透過性。 (8) 如上述(7)之光源模組，其中上述相位差元件為板狀或薄膜狀之1／4波長板，分別設置於上述反射區域之上述第1面及上述第2面。 (9) 如上述(7)之光源模組，其中上述相位差元件為板狀或薄膜狀之1／2波長板，且設置於上述反射區域之上述第1面或上述第2面。 (10) 如上述(1)至(9)中任一項之光源模組，其中上述相位差元件以包含上述反射區域之照射至上述波長轉換部之上述激發光之照射軌道之方式部分設置。 (11) 如上述(3)至(10)中任一項之光源模組，其中上述相位差元件於相對於上述激發光之光軸垂直之面內具有不均一之滯相軸。 (12) 如上述(11)之光源模組，其中上述滯相軸於上述車輪基板之面內相對於以上述旋轉軸為中心之放射軸具有大約45°之角度。 (13) 如上述(3)至(11)中任一項之光源模組，其中上述反射區域於上述車輪基板之旋轉方向上被分割為複數個區塊； 上述相位差元件於相對於上述激發光之光軸垂直之面內，於每個上述區塊中，於面內具有均一之滯相軸。 (14) 如上述(6)至(13)中任一項之光源模組，其中上述波長選擇偏光分離元件配置於上述光源部與上述波長轉換部之間。 (15) 如上述(7)至(14)中任一項之光源模組，其中上述光源部配置於上述車輪基板之上述第2面側； 上述光源部、上述波長轉換部及上述波長選擇偏光分離元件以該順序配置。 (16) 一種投影機，其具備光源模組，且該光源模組具有： 光源部，其出射激發光； 波長轉換部，其具有：螢光體區域，其吸收上述激發光並出射包含與上述激發光不同之波長頻帶之光之螢光作為第1光；及反射區域，其反射上述激發光並作為第2光出射； 波長選擇偏光分離元件，其基於偏光方向分離特定波長頻帶之光；及 相位差元件，其選擇性配置於上述反射區域，使上述激發光之偏光方向旋轉。
本申請案係主張於日本國專利廳2021年6月4日申請之日本專利申請編號2021-094748號為基礎之優先權，藉由參照該申請案之全部內容而援用於本申請案。
熟知本技藝者當理解雖根據設計上之要件或其他原因，可想到各種修正、組合、子組合、及變更，但該等為附加之申請專利範圍或其均等物之範圍所包含者。
1:投影機 2:投影機 10:光源模組 10A:光源模組 10B:光源模組 11:光源部 12:波長轉換部 13:聚光透鏡 13A:聚光透鏡 13B:聚光透鏡 14:偏光分離分色鏡 20:照明光學系統 21:透鏡陣列 21A:第1複眼透鏡 21B:第2複眼透鏡 22:PS轉換器 23:中繼透鏡 24:反射鏡 25:場透鏡 30:圖像形成部 31:偏光板 32:波長選擇偏光旋轉器 33:PBS 33S1:第1面 33S3:第3面 33S4:第4面 34A:1／4波長板 34B:1／4波長板 35A:液晶面板 35B:液晶面板 36:波長選擇偏光旋轉器 37:偏光板 40:投射光學系統 50:螢幕 62:波長轉換部 70:圖像形成部 71:電容器透鏡 72:TIR稜鏡 73:DMD 111:光源 112:透鏡 120A:螢光體區域 120B:反射區域 121:車輪基板 121S1:表面 121S2:背面 122:螢光體層 122G:綠色螢光體區域 122R:紅色螢光體區域 123:偏光保持擴散板 124:1／4波長板 124A:1／4波長板 124B:1／4波長板 124C:1／4波長板 124X:1／4波長板膜 125:馬達 621:車輪基板 621S1:表面 621S2:背面 622:螢光體層 623:偏光保持擴散板 624:1／2波長板 624A:1／4波長板 624AX:1／4波長板 624B:1／4波長板 624BX:1／4波長板 1000:光源模組 1100:光源部 1200:螢光體車輪 1300:聚光透鏡 1400:偏光分離分色鏡 1500:1／4波長板 B:藍色光 B’:藍色光 EL:激發光 FL:螢光 G:綠色光 J121A:旋轉軸 J121B:放射軸 J121Ba:放射軸 J121Bb:放射軸 J121Bc:放射軸 R:紅色光
圖1係顯示本揭示之一實施形態之光源模組及具備其之投影機之構成例之概略圖。 圖2係顯示圖1所示之波長轉換部之構成之一例之俯視模式圖。 圖3係顯示圖2所示之波長轉換部之反射區域之構成之一例之剖面模式圖。 圖4係說明圖1所示之1／4波長板之構成之其他例之模式圖。 圖5A係說明圖1所示之1／4波長板之構成之其他例之模式圖。 圖5B係說明圖1所示之1／4波長板之構成之其他例之模式圖。 圖6A係顯示圖2所示之波長轉換部之反射區域之構成之其他例之剖面模式圖。 圖6B係顯示圖2所示之波長轉換部之反射區域之構成之其他例之剖面模式圖。 圖7係顯示一般之光源模組之構成例之概略圖。 圖8係說明自光源模組按時間依序對照明光學系統供給之理想之照明光之圖。 圖9係說明自圖7所示之光源模組按時間依序供給之照明光之圖。 圖10係顯示本揭示之變化例1之光源模組之構成例之概略圖。 圖11係顯示本揭示之變化例2之光源模組之構成例之概略圖。 圖12A係顯示圖11所示之波長轉換部之反射區域之構成之一例之剖面模式圖。 圖12B係顯示圖11所示之波長轉換部之反射區域之構成之其他例之剖面模式圖。 圖12C係顯示圖11所示之波長轉換部之反射區域之構成之其他例之剖面模式圖。 圖13係顯示本揭示之變化例3之投影機之構成例之概略圖。 圖14係顯示圖13所示之投影機之波長轉換部之構成例之俯視模式圖。
1:投影機
10:光源模組
11:光源部
12:波長轉換部
13:聚光透鏡
14:偏光分離分色鏡
20:照明光學系統
21:透鏡陣列
21A:第1複眼透鏡
21B:第2複眼透鏡
22:PS轉換器
23:中繼透鏡
24:反射鏡
25:場透鏡
30:圖像形成部
31:偏光板
32:波長選擇偏光旋轉器
33:PBS
33S1:第1面
33S3:第3面
33S4:第4面
34A:1/4波長板
34B:1/4波長板
35A:液晶面板
35B:液晶面板
36:波長選擇偏光旋轉器
37:偏光板
40:投射光學系統
50:螢幕
111:光源
112:透鏡
121:車輪基板
122:螢光體層
123:偏光保持擴散板
124:1/4波長板
125:馬達
B:藍色光
EL:激發光
FL:螢光
G:綠色光
J121A:旋轉軸
R:紅色光

Claims (16)

  1. 一種光源模組，其包含： 光源部，其出射激發光； 波長轉換部，其包含：螢光體區域，其吸收上述激發光，並出射包含與上述激發光不同之波長頻帶之光之螢光作為第1光；及反射區域，其反射上述激發光並作為第2光出射； 波長選擇偏光分離元件，其基於偏光方向分離特定波長頻帶之光；及 相位差元件，其選擇性配置於上述反射區域，使上述激發光之偏光方向旋轉。
  2. 如請求項1之光源模組，其中上述光源部出射S偏光或P偏光。
  3. 如請求項1之光源模組，其中上述波長轉換部包含：車輪基板，其具有對向之第1面及第2面，可以旋轉軸為中心旋轉；螢光體層，其包含複數個螢光體粒子，設置於上述螢光體區域之上述第1面；及光擴散構造，其設置於上述反射區域之上述第1面。
  4. 如請求項3之光源模組，其中上述波長轉換部進而包含偏光保持擴散板來作為上述光擴散構造； 上述相位差元件係隔著上述偏光保持擴散板而配置於上述第1面。
  5. 如請求項4之光源模組，其中上述偏光保持擴散板係嵌入上述車輪基板。
  6. 如請求項4之光源模組，其中上述相位差元件為板狀或薄膜狀之1／4波長板。
  7. 如請求項3之光源模組，其中上述車輪基板具有光透過性。
  8. 如請求項7之光源模組，其中上述相位差元件為板狀或薄膜狀之1／4波長板，分別設置於上述反射區域之上述第1面及上述第2面。
  9. 如請求項7之光源模組，其中上述相位差元件為板狀或薄膜狀之1／2波長板，且設置於上述反射區域之上述第1面或上述第2面。
  10. 如請求項1之光源模組，其中上述相位差元件係以包含上述反射區域之、照射至上述波長轉換部之上述激發光之照射軌道之方式部分設置。
  11. 如請求項3之光源模組，其中上述相位差元件於相對於上述激發光之光軸垂直之面內，具有不均一之滯相軸。
  12. 如請求項11之光源模組，其中上述滯相軸於上述車輪基板之面內相對於以上述旋轉軸為中心之放射軸，具有大約45°之角度。
  13. 如請求項3之光源模組，其中上述反射區域於上述車輪基板之旋轉方向上被分割為複數個區塊； 上述相位差元件於相對於上述激發光之光軸垂直之面內，於每個上述區塊中，於面內具有均一之滯相軸。
  14. 如請求項6之光源模組，其中上述波長選擇偏光分離元件配置於上述光源部與上述波長轉換部之間。
  15. 如請求項7之光源模組，其中上述光源部配置於上述車輪基板之上述第2面側； 上述光源部、上述波長轉換部及上述波長選擇偏光分離元件係以該順序配置。
  16. 一種投影機，其包含光源模組，且該光源模組包含： 光源部，其出射激發光； 波長轉換部，其包含：螢光體區域，其吸收上述激發光並出射包含與上述激發光不同之波長頻帶之光之螢光作為第1光；及反射區域，其反射上述激發光並作為第2光出射； 波長選擇偏光分離元件，其基於偏光方向分離特定波長頻帶之光；及 相位差元件，其選擇性配置於上述反射區域，使上述激發光之偏光方向旋轉。
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