專利名稱：固體光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器等固體元件作為光源、并作為節(jié)能優(yōu)秀的光源受到關(guān)注的固體光源裝置，特別涉及的固件光源裝置適用于根據(jù)影像信號(hào)對(duì)來自光源的光使用透過型或反射型液晶面板、或者多個(gè)微鏡排列而成的數(shù)字微鏡器件(DMD)等進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，并將形成的光學(xué)像放大投影的投影型顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，利用發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器等固體元件代替現(xiàn)有的燈和熒光燈的節(jié)能優(yōu)秀的光源，正廣泛地被用作照明裝置。另一方面，在例如根據(jù)以下專利文獻(xiàn)1可知的投影型顯示裝置中，將根據(jù)影像信號(hào)利用光閥對(duì)來自光源的光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，并將形成的光學(xué)像放大投影的光學(xué)單元，與驅(qū)動(dòng)電路、電源電路及冷卻用風(fēng)扇等一起收納在框體內(nèi)。在該現(xiàn)有的投影型顯示裝置中，特別是為了在投影面上確保充分的亮度，作為照明光學(xué)系統(tǒng)，主流上通常使用單位輸入功率的發(fā)光效率較高(例如701m/W)的超高壓水銀燈作為光源。然而，如果使用產(chǎn)生白光的放電燈，則需要高壓電源，其難以使用并且壽命短、耐沖擊性低，因此，為了取而代之，提出了利用發(fā)光二極管或激光二極管等固體光源作為投影型顯示裝置的光源的各種方案。例如，在日本特開2002-268140號(hào)公報(bào)中，提出了將陣列狀排列發(fā)射三原色即紅色R、綠色G和藍(lán)色B的光的發(fā)光二極管而成的面狀光源配置于按R、G、B對(duì)應(yīng)的光調(diào)制器 (光閥)的背面的投影型顯示裝置。此外，在日本特開2004-341105號(hào)公報(bào)公開的投影型顯示裝置中，作為該投影型顯示裝置的光源，使用作為固體光源的發(fā)射紫外線的發(fā)光二極管，使該紫外線依次照射由 R、G、B的熒光體層形成的色輪(colorwheel)，轉(zhuǎn)換成R光、G光、B光，使各色光依次通過空間調(diào)制器由投影透鏡放大投影，從而顯示光學(xué)像。另外，日本特開2009-277516號(hào)公報(bào)提出了為了防止紫外線帶來的損傷，保證光學(xué)部件的壽命，使用產(chǎn)生藍(lán)光的發(fā)光二極管或激光發(fā)光器來取代上述發(fā)射紫外線作為激發(fā)光的發(fā)光二極管。此外，日本特開2009-259583號(hào)公報(bào)公開了在使用多個(gè)發(fā)光二極管并將射出的光線束會(huì)聚起來利用的情況下，用于消除尤其是來自綠色發(fā)光二極管的光量不足的問題的結(jié)構(gòu)。即，提出了具備第三光源的光源裝置，利用分色鏡對(duì)來自G色的發(fā)光二極管的光合成來自B色的發(fā)光二極管的光(激發(fā)光)，該第三光源透過G光并且會(huì)因吸收B光而激發(fā)發(fā)射G光。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，由于投影型顯示裝置中用作光源的超高壓水銀燈大量地產(chǎn)生紫外線， 對(duì)構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)的液晶閥和偏振片等——尤其是由有機(jī)物構(gòu)成的部件產(chǎn)生很大的損傷，因此上述部件的壽命會(huì)減少。而且，該燈本身也會(huì)在比較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生由于電極的耗損和發(fā)光管的白濁化而引起亮度降低。另外，還存在由于含有水銀而導(dǎo)致廢棄處理困難等問題。因此，如上所述，為了取代該超高壓水銀燈，在上述的專利文獻(xiàn)中提出了各種利用發(fā)光二極管或激光二極管等固體光源的投影型顯示裝置的光源，然而，尤其是作為投影型顯示裝置的光源，仍存在以下問題。S卩，投影型顯示裝置，利用透過型或反射型液晶面板，或者多個(gè)微鏡排列在一起的數(shù)字微鏡器件(DMD)等，根據(jù)影像信號(hào)對(duì)從以超高壓水銀燈為代表的發(fā)光效率高的點(diǎn)狀光源射出的白光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，并將所形成的光學(xué)像放大投影(光學(xué)元件部分)。對(duì)于這一點(diǎn)，包括上述專利文獻(xiàn)在內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)所提出的光源裝置(固體光源)不一定能提供適合投影型顯示裝置的光源。即，利用上述現(xiàn)有的光源裝置得到的光，是將集聚配置在較大面積上的大量固體光源所射出的光會(huì)集而成的，因此，在采用上述的固體光源取代現(xiàn)有的水銀燈——而不是形成光量足夠的白光點(diǎn)光源的情況下，包含光強(qiáng)度調(diào)制部在內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)部分不能得到充足的性能，會(huì)造成投影面上產(chǎn)生白平衡的劣化和顏色不均。于是，本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有的技術(shù)中所存在的問題點(diǎn)而完成，進(jìn)一步地說，其目的是提供適于用作投影型顯示裝置中的光源的固件光源裝置。根據(jù)本發(fā)明，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供的固體光源裝置包括發(fā)射激發(fā)光的固體發(fā)光部；用于使來自上述固體發(fā)光部的激發(fā)光聚光為點(diǎn)狀的聚光單元；在被上述聚光單元聚光為點(diǎn)狀的激發(fā)光的焦點(diǎn)附近，交替反復(fù)進(jìn)行該激發(fā)光的反射散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換的反射散射/波長(zhǎng)變換單元；和在同一光路上取出被上述反射散射/波長(zhǎng)變換單元反射散射的激發(fā)光和被上述反射散射/波長(zhǎng)變換單元變換了波長(zhǎng)的激發(fā)光，由此輸出從大致點(diǎn)光源射出的白光的單元。此外，作為被來自發(fā)光二極管或激光器等固體發(fā)光元件的激發(fā)光激發(fā)的熒光體，只要選擇發(fā)射與激發(fā)光相對(duì)于白色成補(bǔ)色關(guān)系的波長(zhǎng)區(qū)域的光束的物質(zhì)，就能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效率的光源。此外，根據(jù)本發(fā)明，在上述固體光源裝置中，優(yōu)選上述固體發(fā)光部由配置在平面上的多 個(gè)發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成，優(yōu)選上述發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光元件產(chǎn)生藍(lán)光，另外，優(yōu)選來自上述固體發(fā)光部的激發(fā)光是偏振面統(tǒng)一在一個(gè)方向上的藍(lán)光。作為被藍(lán)色波段的激發(fā)光激發(fā)的熒光體，一般使用高效率地發(fā)射與藍(lán)光成補(bǔ)色關(guān)系的黃光的 Y3Al5O12:Ce (釔鋁石榴石=YAG)熒光體，但并不限于此。此外，YAG熒光體的發(fā)光光譜和最佳激發(fā)光的波長(zhǎng)會(huì)因組成的不同而各不相同，只要考慮到Y(jié)3Al5O12 = Ce在綠色波段相對(duì)能量強(qiáng)度較高以及(Y，GcD3Al5O12:Ce在紅色波段相對(duì)能量強(qiáng)度較高等必要的特性進(jìn)行適當(dāng)選擇即可。作為其它的會(huì)被藍(lán)色波段的激發(fā)光激發(fā)發(fā)光的黃色熒光體，還已知有硅酸鹽類(Sr， Ba)#102熒光體等。此外，優(yōu)選上述藍(lán)光的峰值波長(zhǎng)為460nm左右，但也可以采用以下結(jié)構(gòu)， 艮口，以峰值波長(zhǎng)為430nm左右的藍(lán)光為激發(fā)光，并包括以下兩種區(qū)域使激發(fā)光的一部分?jǐn)U散并透過，并且使一部分激發(fā)藍(lán)綠色(Green-Blue)熒光體，發(fā)射以510nm左右為峰值波長(zhǎng)的藍(lán)綠色波段光的區(qū)域；和具有發(fā)射與藍(lán)光成補(bǔ)色關(guān)系的黃光的熒光體的區(qū)域。作為藍(lán)綠色(Green-Blue)熒光體，有 Ca8MgSi4O16C12:Eu、Sr4Al14O25:Eu 和 BaSi2O2N2 = Eu 等。特別是，在使用上述反射散射/波長(zhǎng)變換單元的情況下，在上述固體光源裝置中優(yōu)選的是，上述聚光單元和上述白光的輸出單元，共同具備由拋物面或橢球面構(gòu)成的鏡面和與該鏡面對(duì)置且相對(duì)其旋轉(zhuǎn)軸方向傾斜配置的分離鏡，該分離鏡使偏振面統(tǒng)一在一個(gè)方向上的激發(fā)光向該鏡面反射，并使其它方向的激發(fā)光透過。此外優(yōu)選的是，上述反射散射/波長(zhǎng)變換單元在基材上形成有反射散射面和由熒光體構(gòu)成的熒光面，并且通過該基材的移動(dòng)來交替反復(fù)該激發(fā)光的反射散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換。另外優(yōu)選的是，上述反射散射/ 波長(zhǎng)變換單元在圓盤狀的基材上形成有上述反射散射面和由熒光體構(gòu)成的上述熒光面，并且通過該圓盤狀的基材的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來交替反復(fù)該激發(fā)光的反射散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換。此 射面反射散射的激發(fā)光的偏振方向進(jìn)行變更的透過膜，或者，在上述基材的表面的形成有上述反射散射面和上述熒光體的一部分，且在上述聚光為點(diǎn)狀的激發(fā)光的焦點(diǎn)附近，形成有大量用于對(duì)來自該焦點(diǎn)附近的上述反射散射面或上述熒光體的散射光賦予方向性的微小的凹部。另一方面，在使用上述透過散射/波長(zhǎng)變換單元的情況下，在上述固體光源裝置中優(yōu)選的是，上述聚光單元和上述白光的輸出單元，分別具備由拋物面或橢球面構(gòu)成的鏡面，并且在該聚光單元的鏡面與該白光的輸出單元的鏡面之間，配置有上述透過散射/波長(zhǎng)變換單元，上述透過散射/波長(zhǎng)變換單元，在透光性的基材的至少一個(gè)面形成有透過散射面和由熒光體構(gòu)成的熒光面，并且通過該基材的移動(dòng)來交替反復(fù)實(shí)施該激發(fā)光的透過散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換，此外優(yōu)選的是，上述透過散射/波長(zhǎng)變換單元，在圓盤狀的透光性的基材的一個(gè)面形成有上述透過散射面和由熒光體構(gòu)成的上述熒光面，并且通過該圓盤狀基材的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來交替反復(fù)實(shí)施該激發(fā)光的透過散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換。另外，在上述固體光源裝置中，優(yōu)選在上述透光性基材的另一個(gè)面形成有增透膜。 此外，上述透光性的基材優(yōu)選由導(dǎo)熱率為5/W .m-1 -T1以上的透光性的部件構(gòu)成，優(yōu)選在上述透光性的基材之上形成的上述透過散射面之下，進(jìn)一步形成有對(duì)由該透過散射面透過散射的激發(fā)光的偏振方向進(jìn)行變更的透過膜，而且，優(yōu)選在上述透光性的基材的表面的形成有上述透過散射面和所述熒光體的一部分，且在上述聚光為點(diǎn)狀的激發(fā)光的焦點(diǎn)附近，形成有大量用于對(duì)來自該焦點(diǎn)附近的上述透過散射面或上述熒光體的散射光賦予方向性的微小的凹部。而且，還優(yōu)選使上述固體光源裝置作為一種投影型顯示裝置中的光源單元，投影型顯示裝置具備射出白光的光源單元；將來自該光源單元的白光分離為紅色R、綠色G、藍(lán)色B三原色光的光分離光學(xué)系統(tǒng)；對(duì)分離后的R、G、B的各偏振光分別根據(jù)影像信號(hào)進(jìn)行光調(diào)制從而形成R、G、B的各光學(xué)像的R、G、B的光調(diào)制單元；對(duì)由該R、G、B的光調(diào)制單元形成的各光學(xué)像進(jìn)行光合成的光合成單元；和將該合成后的光學(xué)像放大投影的投影單元。根據(jù)上述本發(fā)明，可以獲得以固體光源為光源，能夠得到從大致點(diǎn)光源出射的白光的固體光源裝置。因此，該固體光源裝置，特別在投影型顯示裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)中，能夠容易地采用為光源，以代替現(xiàn)有的超高壓水銀燈，由此，能夠使投影型顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)部分發(fā)揮比以往更充分的光學(xué)性能，即，對(duì)于投影面上的白平衡的劣化和顏色不均的發(fā)生，提供比以往得到改善的投影型顯示裝置，并且與現(xiàn)有裝置相比能夠發(fā)揮大幅降低耗電量的效果。


圖1是說明實(shí)施例1的固體光源裝置即光源單元(固體發(fā)光光源)的結(jié)構(gòu)和原理的細(xì)節(jié)的圖。 圖2是光源單元的縱截面圖。圖3是表示光源單元中的分離鏡的特性的一例的圖。圖4是表示光源單元中的圓盤(圓輪)部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。圖5是表示被圓盤(圓輪)部件反射的激發(fā)光和因該激發(fā)而產(chǎn)生的熒光的關(guān)系的一個(gè)例子的圖。圖6表示在圓盤(圓輪)部件的表面形成凹部的其它例子。圖7是表示將圓盤(圓輪)部件的其它例子中的熒光的散射狀態(tài)與不形成凹部的例子進(jìn)行比較的圖。圖8是表示圓盤(圓輪)部件的另一其它的變形例的圖。圖9是表示在實(shí)施例1的光源單元中應(yīng)用其它形狀的反射鏡的圖。圖10是表示在實(shí)施例1的光源單元中應(yīng)用全反射透鏡作為反射鏡(反射器)的變形例的圖。圖11是說明實(shí)施例2的固體光源裝置即光源單元的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)的圖。圖12是表示實(shí)施例2的光源單元中的圓盤(圓輪)部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖13是表示實(shí)施例2的光源單元中的圓盤(圓輪)部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖14是表示實(shí)施例2的光源單元的反射鍍膜所具備的光學(xué)特性(透過率)的一個(gè)例子的圖。圖15是表示實(shí)施例2的光源單元的變形例的結(jié)構(gòu)的圖。圖16是表示采用光源單元作為其光源的投影型顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖17是表示光源單元中的分離鏡的一般結(jié)構(gòu)的圖。圖18是表示分離鏡的其它結(jié)構(gòu)的圖。圖19是圖18所示的分離鏡的一部分(A部分)的放大圖。圖20是圖18所示的分離鏡的一部分(B部分)的放大圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。在各圖中，對(duì)具有相同功能的構(gòu)成要素附以同一標(biāo)記。首先，參照附圖16，敘述將一個(gè)實(shí)施例的固體光源裝置采用為光源的投影型顯示裝置。其中，該圖表示了投影型顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)，特別地表示了利用所謂透過型液晶面板進(jìn)行與影像信號(hào)相應(yīng)的光強(qiáng)度調(diào)制的裝置。此外，在本圖中，在對(duì)配置于各色光的光路上的元件進(jìn)行區(qū)別時(shí)，在標(biāo)記后附以表示色光的R、G、B，在沒有必要區(qū)別時(shí)，省略色光的后綴。 并且，在本圖中，為了明確偏振方向，引入局域右手直角坐標(biāo)系。即，以光軸101作為Z軸， 在與Z軸正交的面內(nèi)，以與圖16的紙面平行的軸作為Y軸，以從圖的紙面內(nèi)向外而去的軸作為X軸。與X軸平行的方向稱為“X方向”，與Y軸平行的方向稱為“Y方向”。偏振方向?yàn)閄方向的偏振光稱為“X偏振光”，偏振方向?yàn)閅方向的偏振光稱為“Y偏振光”。在圖16中，投影型顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)具備照明光學(xué)系統(tǒng)100、光分離光學(xué)系統(tǒng) 30、中繼(relay)光學(xué)系統(tǒng)40、三個(gè)場(chǎng)透鏡29 (29R、29G、29B)、三個(gè)透過型液晶面板60 (60R、 60G、60B)、作為光合成單元的光合成棱鏡200和作為投影單元的投影透鏡300。液晶面板60在光入射側(cè)具備入射側(cè)偏振片50(50R、50G、50B)，在光出射側(cè)具備出射側(cè)偏振片80 (80R、 80G、80B)。這些光學(xué)元件安裝在基體550上，構(gòu)成光學(xué)單元500。此外，光學(xué)單元500與用于驅(qū)動(dòng)液晶面板60的驅(qū)動(dòng)電路570、用于冷卻液晶面板60等的冷卻用風(fēng)扇580和用于向各電路供給電的電源電路560 —起，安裝于未圖示的框體中，由此構(gòu)成投影型顯示裝置。下面，對(duì)構(gòu)成上述投影型顯示裝置的各部分的細(xì)節(jié)進(jìn)行說明。首先，照明光學(xué)系統(tǒng) 100包括由出射大致白光的固體發(fā)光元件構(gòu)成的光源單元10，構(gòu)成光學(xué)積分器的第1陣列透鏡21、第2陣列透鏡22，偏振變換元件25以及聚光透鏡(復(fù)合透鏡)27，該照明光學(xué)系統(tǒng) 100均勻地向作為影像顯示元件的液晶面板60照射光，以下對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。將來自上述照明光學(xué)系統(tǒng)100的大致白光分離成光的三原色的光分離光學(xué)系統(tǒng) 30，包括兩個(gè)分色鏡31、32和改變光路方向的反射鏡33。此外，中繼光學(xué)系統(tǒng)40包括作為場(chǎng)透鏡的第1中繼透鏡41、作為中繼透鏡的第2中繼透鏡42以及改變光路方向的兩個(gè)反射鏡 45、46。在上述的結(jié)構(gòu)中，從由固體發(fā)光元件構(gòu)成的光源單元10出射與圖中虛線所示的光軸101大致平行的光束。接著，從該光源單元10出射的光入射至偏振變換積分器。如圖所示，該偏振變換積分器包括進(jìn)行均勻照明的光學(xué)積分器，其由第1陣列透鏡21和第2陣列透鏡22構(gòu)成；和由偏振分束器陣列構(gòu)成的偏振變換元件25，其使光的偏振方向統(tǒng)一在規(guī)定偏振方向上，變換為直線偏振光。即，上述偏振變換積分器中，來自上述第2陣列透鏡22 的光，通過偏振變換元件25的作用，統(tǒng)一成規(guī)定的偏振方向的光——例如，作為直線偏振光的X偏振光(在與光軸101正交的面內(nèi)，偏振方向與圖16的紙面垂直的X方向的光)。而且，第1陣列透鏡21的各透鏡單元的投影像，各自通過聚光透鏡27，場(chǎng)透鏡 29G、29B，中繼光學(xué)系統(tǒng)40，場(chǎng)透鏡29R，重疊在各液晶面板60上。由此，來自燈(光源)的偏振方向隨機(jī)的光能夠被統(tǒng)一在規(guī)定偏振方向上(在此為X偏振光)，同時(shí)對(duì)液晶面板進(jìn)行均勻照明。 另一方面，光分離光學(xué)系統(tǒng)30將從照明光學(xué)系統(tǒng)100出射的大致白光分離為光的三原色即B光(藍(lán)色波段的光)、G光(綠色波段的光)和R光(紅色波段的光)，并導(dǎo)向前往相應(yīng)的液晶面板60(60B、60G、60R)的各個(gè)光路(B光路、G光路、R光路)。S卩，由分色鏡31反射的B光，被反射鏡33反射，通過場(chǎng)透鏡29B、入射側(cè)偏振片50B，入射至B光用的液晶面板60B (B光路)。此外，G光及R光透過分色鏡31，由分色鏡32分離成G光和R光。 G光被分色鏡32反射，通過場(chǎng)透鏡29G、入射側(cè)偏振片50G，入射至G光用液晶面板60G (G光路)。R光則透過分色鏡32，入射至中繼光學(xué)系統(tǒng)40。入射至中繼光學(xué)系統(tǒng)40的R光，經(jīng)過作為場(chǎng)透鏡的第1中繼透鏡41、反射鏡45， 在第2中繼透鏡42的附近聚光(會(huì)聚)，向著場(chǎng)透鏡29R發(fā)散。接著，在場(chǎng)透鏡29R的作用下成為大致與光軸平行的光，并通過入射側(cè)偏振片50R，入射到R光用的液晶面板60R(R光路)。接著，構(gòu)成光強(qiáng)度調(diào)制部的各液晶面板60 (60R、60G、60B)被驅(qū)動(dòng)電路570驅(qū)動(dòng)，根據(jù)要顯示的彩色影像信號(hào)，對(duì)從光分離光學(xué)系統(tǒng)30入射的偏振度得到提高的X偏振的色光進(jìn)行調(diào)制(光強(qiáng)度調(diào)制)，形成各色光的Y偏振的光學(xué)像，其中，入射的X偏振的色光的偏振度因以X方向?yàn)橥高^軸的入射側(cè)偏振片50 (50R、50G、50B)而得到提高。以上述方式形成的各色光的Y偏振的光學(xué)像，入射到出射偏振片80 (80R、80G、80B)。上述出射側(cè)偏振片80R、80G、80B是以Y方向?yàn)橥高^軸的偏振片。由此，除去了不需要的偏振光成分(在此為X偏振光)，提高了對(duì)比度。 如上述所形成的各色光的Y偏振的光學(xué)像，入射到作為光合成單元的光合成棱鏡 200。此時(shí)，G光的光學(xué)像仍以Y偏振(對(duì)于光合成棱鏡200的分色膜面而言為P偏振)的狀態(tài)入射。另一方面，B光路以及R光路中，由于在出射側(cè)偏振片80B、80R與光合成棱鏡200 之間設(shè)置了 1/2λ波片90B、90R，因此Y偏振的B光以及R光的光學(xué)像被變換為X偏振(對(duì)于光合成棱鏡200中進(jìn)行色合成的分色膜而言為S偏振)的光學(xué)像，然后入射到光合成棱鏡200中。其目的是考慮到分色膜210的分光特性，通過進(jìn)行使G光成為P偏振光、R光和 B光成為S偏振光的所謂SPS合成，從而高效地進(jìn)行光合成。光合成棱鏡200由反射B光的分色膜(多層電介質(zhì)膜)210b與反射R光的分色膜 (多層電介質(zhì)膜)210r在四個(gè)直角棱鏡的界面上呈大致X字狀(交叉狀)形成。從光合成棱鏡200的三個(gè)入射面中相對(duì)著的入射面入射的B光和R光(對(duì)于分色膜而言為S偏振光)，分別被交叉的B光用分色膜210b以及R光用的分色膜210r反射。此外，從中央的入射面入射的G光(對(duì)于分色膜而言為P偏振光)則直線前進(jìn)。以上的各色光的光學(xué)像被光合成，從出射面出射彩色影像光(合成光)。然后，上述從光合成棱鏡200出射的合成光，例如，通過像可變焦距透鏡那樣的投影透鏡300投影到透過型或者投影型屏幕(未圖示)上，由此顯示放大投影后的影像。此夕卜，上述冷卻用風(fēng)扇580，向構(gòu)成上述投影型顯示裝置的各種部件中的——尤其是被來自光源單元10的高強(qiáng)度的所加熱、或者需要冷卻的部件——例如入射側(cè)偏振片50、液晶面板 60、出射側(cè)偏振片80等，通過朝向這些部件形成的風(fēng)道585進(jìn)行送風(fēng)。即，對(duì)吸收了來自光源單元10的照射光的一部分而產(chǎn)生的熱量進(jìn)行冷卻。此外，上述的實(shí)施例中展示了光強(qiáng)度調(diào)制部由3個(gè)透過型液晶面板60 (60R、60G、 60B)所構(gòu)成的例子，但是，本發(fā)明并非限定于此，例如，該光強(qiáng)度調(diào)制部也可以由反射型的液晶面板，或者多個(gè)微鏡排列在一起的數(shù)字微鏡器件(DMD)等構(gòu)成。接著，在采用上述結(jié)構(gòu)的投影型顯示裝置——尤其是其照明光學(xué)系統(tǒng)100中，對(duì)用于出射與光軸101大致平行的白光光束的由固體發(fā)光元件構(gòu)成的光源單元(固體發(fā)光光源)10的細(xì)節(jié)進(jìn)行說明。[實(shí)施例1]附圖1是用于說明實(shí)施例1的光源單元10的原理的圖。從圖中可以明確，該單元 10具備半導(dǎo)體激光元件組110，其在大致圓板狀的基板上排列有多個(gè)作為固體元件發(fā)光光源的發(fā)射藍(lán)色波段(B色)的光的半導(dǎo)體激光元件或者發(fā)光二極管；分離鏡120，其與上述半導(dǎo)體激光元件組110的激光出射面相對(duì)，呈大約45度角傾斜配置；具有例如拋物面的反射鏡(反射器)130，其配置在與該分離鏡120的激光反射面相對(duì)的位置上；圓盤(圓輪) 部件140，其在該反射鏡的焦點(diǎn)(F)附近旋轉(zhuǎn)；和作為驅(qū)動(dòng)單元的例如電動(dòng)機(jī)150，其以期望的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)該圓盤(圓輪)部件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。此外，該光源單元10 (除電動(dòng)機(jī)150外) 的縱截面如圖2所示。在上述光源單元10的結(jié)構(gòu)中，首先對(duì)產(chǎn)生激發(fā)光的半導(dǎo)體激光元件組110進(jìn)行說明。如以下說明，作為用于產(chǎn)生激發(fā)光的光源，雖然固體發(fā)光元件例如發(fā)光二極管或激光光源性能優(yōu)秀，但因?yàn)橐话銇碚f高輸出功率激光器的價(jià)格昂貴，因此如上所述，優(yōu)選同時(shí)使用多個(gè)藍(lán)色激光半導(dǎo)體激光元件作為激發(fā)光源。尤其是，考慮到屬于可見光區(qū)域的藍(lán)光波段、 能源效率高、窄波段、再者單偏振等原因，優(yōu)選藍(lán)色激光；在本實(shí)施例中，將多個(gè)出射藍(lán)色波段(B色)的光的半導(dǎo)體激光元件排列在例如上述的圓板狀、矩形或者多邊形的基板上，由此構(gòu)成半導(dǎo)體激光元件組110。此外，這些多個(gè)半導(dǎo)體激光元件按照從其發(fā)光面出射的光的偏振面統(tǒng)一在規(guī)定方向上的方式配置。如下文所述，相對(duì)上述半導(dǎo)體激光元件組的激光出射面傾斜配置的分離鏡120， 使從半導(dǎo)體激光元件組出射的、其偏振面統(tǒng)一在規(guī)定方向上的藍(lán)色激光透過并射向反射鏡 (反射器)130，并且，使從反射鏡(反射器)入射的、具有與該規(guī)定方向上的偏振面垂直的偏振面的光反射。該分離鏡120的特性的一例如附圖3所示。另外，在反射鏡(反射器)130的內(nèi)側(cè)面上形成有具有曲面的反射鏡(面)131，該曲面是通過旋轉(zhuǎn)拋物線得到的拋物面或以該拋物面為基礎(chǔ)的曲面，或者是通過旋轉(zhuǎn)橢圓得到的橢球面或以該橢橢球面為基礎(chǔ)的曲面。并且，如后文詳述，從上述半導(dǎo)體激光元件組 110出射的透過上述分離鏡120的藍(lán)色激光，被該反射鏡(反射器)130的內(nèi)側(cè)面的反射面所反射，聚光于其焦點(diǎn)附近(在上述圖1中記為“F”)。此外，從該焦點(diǎn)附近出射的光，作為平行光向上述分離鏡120反射。附圖4(A)及⑶表示了上述圓盤(圓輪)部件140的細(xì)節(jié)。其中，圖4㈧表 示圓盤(圓輪)部件140的側(cè)面截面，圖4(B)表示其俯視圖。從這些圖中可以明確，該圓盤(圓輪)部件140在其中心部具備用于進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸141，并具備呈圓盤狀的基材142。而且，在可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制的圓盤狀基材142 的表面設(shè)置有多個(gè)(本例中為12個(gè))分段(segment)區(qū)域。這些多個(gè)分段區(qū)域分為兩種區(qū)域。在一種分段區(qū)域(圖4(B)中用“Y”表示)中，設(shè)置有由通過接收可見光區(qū)域的激發(fā)光(藍(lán)色(B)激光)而出射規(guī)定波段區(qū)域的光的熒光層所形成的熒光面143 ；在另一種分段區(qū)域中，設(shè)置有將激發(fā)光反射、擴(kuò)散的反射面144，并覆蓋其表面形成有使激發(fā)光的相位正好移動(dòng)1/4波長(zhǎng)(1/4 λ)的相位變換單元即透過膜145 (圖4(B)中用“B”表示)。于是， 通過使該基材142以規(guī)定的速度旋轉(zhuǎn)，被上述反射鏡(反射器)130反射從而聚光于焦點(diǎn)附近F的激發(fā)光如圖4(B)的粗線圓所示，交替地入射到熒光面143(Υ)和表面覆蓋了透過膜 145的反射面144。其結(jié)果是，以分時(shí)的方式從上述圓盤(圓輪)部件140依次取出來自熒光體的發(fā)光光束和被基材142的反射面144所擴(kuò)散反射的激發(fā)光。另外，涂布在上述基材142的一種分段區(qū)域Y上形成的熒光體，即，作為會(huì)受藍(lán)色區(qū)域的激發(fā)光激發(fā)而發(fā)光的熒光體，一般使用能高效出射與藍(lán)光成補(bǔ)色關(guān)系的黃光的YAG 熒光體((Y，Gd)3(Al, Ga)012:Ce3+)。然而，本發(fā)明并未限定于此，只要是會(huì)受藍(lán)色區(qū)域的激發(fā)光激發(fā)而發(fā)黃光的物質(zhì)即可。此外，關(guān)于該藍(lán)色區(qū)域的激發(fā)光與受該激發(fā)光激發(fā)而發(fā)出的Y色的熒光，其波長(zhǎng)和強(qiáng)度的關(guān)系的一個(gè)例子如附圖5所示。此外，由于熒光體會(huì)受激發(fā)光激發(fā)而發(fā)熱，因此作為在表面形成該熒光體的圓盤狀基材142，優(yōu)選使用導(dǎo)熱率高的部件。例如，通過使用導(dǎo)熱率在5/W · πΓ1 · K—1以上的水晶、藍(lán)寶石或者金屬等，能夠高效地進(jìn)行冷卻，其結(jié)果是，提高了熒光體的發(fā)光效率，并且對(duì)延長(zhǎng)其壽命也是有效的。接著，以下對(duì)詳細(xì)結(jié)構(gòu)已敘述的光源單元10的動(dòng)作進(jìn)行說明，即，對(duì)在投影型顯示裝置的光學(xué)照明系統(tǒng)100中出射與光軸101大致平行的白光光束的動(dòng)作進(jìn)行說明。
再次參照上述圖16進(jìn)行說明，來自半導(dǎo)體激光元件組110的偏振面統(tǒng)一在規(guī)定方向上的藍(lán)色波段(B色)的光，透過分離鏡120前往反射鏡(反射器)130，被其內(nèi)側(cè)面的反射鏡(面)131所反射，聚光在其焦點(diǎn)附近F。該聚光在焦點(diǎn)附近F的藍(lán)色波段(B色)的光，隨著圓盤(圓輪)部件140的旋轉(zhuǎn)，依次入射到形成在構(gòu)成該部件的圓盤狀基材142的表面上的熒光面143 (Y)和反射面144(B)上。其結(jié)果是，藍(lán)色波段(B色)的光在上述熒光面143上作為激發(fā)光被熒光體接收，變換成作為其熒光的黃光，從而發(fā)射黃光。另一方面， 藍(lán)色波段(B色)的光在上述反射面144(B)上被其表面所反射散射，這兩種情況連續(xù)地反復(fù)進(jìn)行。并且在此時(shí)，入射到反射面144(B)并被該反射面反射、散射的光，由于兩次通過了覆蓋在其表面上的將相位正好移動(dòng)1/4波長(zhǎng)(1/4 λ)的作為相位變換單元的透過膜145，所以其偏振面正好改變了 90度(即，相位正好移動(dòng)1/2波長(zhǎng)(1/2 λ))。于是，如上所述，來自圓盤(圓輪)部件140的熒光面143的光(黃光)，與來自其反射面144(B)的作為反射光的B色光，再次射向上述反射鏡(反射器)130，被其內(nèi)側(cè)面的反射鏡(面)131反射，作為平行光束再次前往分離鏡120。并且，如上所述，該分離鏡120 使偏振面被透過膜145正好改變了 90度的B色光反射。此外，由熒光面143產(chǎn)生的光(黃光)也同樣被分離鏡120反射。其結(jié)果是，作為激發(fā)光的B色光與來自熒光面的黃光，隨著上述圓盤(圓輪)部件140的旋轉(zhuǎn)而混色，成為大致白色的光。即，利用上述光源單元10， 能夠得到從分離鏡120的背面(與來自半導(dǎo)體激光元件組110的偏振光的入射面相反的一側(cè)的面)向著圖1的下側(cè)方向，入射到投影型顯示裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)100中的白色的照明光。如上所述，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光源單元10中，通過依次切換射出從熒光體產(chǎn)生的規(guī)定波段的光束(黃光)和被反射面所反射、散射的激發(fā)(藍(lán)色)光束，能夠利用余輝進(jìn)行混色，獲得白色的光源。更具體地說，作為構(gòu)成光源單元10的部件，通過使具備將激發(fā)光變換為黃光的熒光面和反射激發(fā)光的反射面的圓盤(圓輪)部件140高速旋轉(zhuǎn)——即通過依次切換激發(fā)光所入射到的分段區(qū)域來獲得白光，由此能夠?qū)⒃搯卧?0應(yīng)用于照明光學(xué)系統(tǒng)。另外，在應(yīng)用于投影顯示裝置的情況下，上述黃光和藍(lán)光的切換速度，例如優(yōu)選為使用水銀燈的DLP方式的投影儀中所使用的色輪速度的4倍速(MOHz)左右的切換速度以上。接下來，尤為重要的一點(diǎn)是，投影型顯示裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)100中使用的白色的光源是從點(diǎn)狀光源獲得的光束。即，在上述現(xiàn)有的一般的投影型顯示裝置中，作為其光源，主要廣泛采用單位輸入功率的發(fā)光效率高的超高壓水銀燈，在該情況下，該燈的燈絲構(gòu)成點(diǎn)狀的發(fā)光光源，通過使來自上述點(diǎn)狀發(fā)光光源的光變成平行光從而得到作為光源的白光。因此，投影型顯示裝置中，如本說明書的背景技術(shù)所述利用來自照明光學(xué)系統(tǒng)100的白光生成期望的影像的光學(xué)系統(tǒng)，包括例如光強(qiáng)度調(diào)制部、光分離光學(xué)系統(tǒng)30和中繼光學(xué)系統(tǒng)40等在內(nèi)，都是以從該點(diǎn)狀的發(fā)光光源獲得的平行光為前提來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因此，作為由固體發(fā)光元件構(gòu)成的光源，在采用將包含R、G、B的大量發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光元件排列于平面上所形成的光源的情況下，存在不能使光學(xué)系統(tǒng)部分獲得足夠的性能，在投影面上產(chǎn)生白平衡的劣化或顏色不均等問題。針對(duì)上述問題，上述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光源單元10中，從其構(gòu)成亦可明確， 來自半導(dǎo)體激光元件組110的激發(fā)(藍(lán)色)光被上述反射鏡(反射器)130聚光于其焦點(diǎn)F上，在圓盤(圓輪)部件140的熒光面上被變換為作為點(diǎn)狀光的黃光，或者在圓盤(圓輪) 部件140的反射面上被反射。由此，通過本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光源單元10所獲得的白光， 與上述的水銀燈相同，是從點(diǎn)狀光源獲得的光束。因此，即使在現(xiàn)有的投影型顯示裝置中， 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光源單元10也能夠除了照明光學(xué)系統(tǒng)100以外按照原樣采用，即， 在現(xiàn)有光源的代替性方面優(yōu)秀，此為一個(gè)有利條件。并且，在這種情況下，除了因采用發(fā)光二極管或者激光二極管等固體光源所帶來的壽命提高和耐沖擊性之外，也不需要使用放電燈所必須的高壓電源，從降低產(chǎn)品的制造價(jià)格的觀點(diǎn)上看也是有利的。此外，附圖6 (A)和(B)，以及圖7 (A)和(B)中，表示了上述圓盤(圓輪)部件140 的其它例子。在該其他例子中，在構(gòu)成圓盤(圓輪)部件140的圓盤狀的基材142的表面——尤其是激發(fā)光入射的焦點(diǎn)F的附近(圖4(B)的粗線圓的部分)的表面，形成了大量微小的凹部146，圖6(A)表示從圓盤狀的基材切出的微小凹部形成部分的放大立體圖，圖6(B)表示包含一個(gè)該凹部的基材的放大截面圖。從這些圖中可見，在一種分段區(qū)域“Y”中，按照覆蓋形成在表面的大量研缽狀的凹陷即凹部146的方式，形成有由熒光體層構(gòu)成的熒光面143 ； 而在另一種分段區(qū)域“B”中，雖然此處未圖示，但也按照覆蓋形成在表面的大量研缽狀的凹陷即凹部146的方式，形成有反射面144(B)和透過膜145?！愣?，在激發(fā)光的入射表面不形成該凹部的情況下，如圖7(A)所示，因激發(fā)光的入射而發(fā)光的熒光，向全方向出射，但若利用其它例子的圓盤(圓輪)部件140，與上述情況相比，因激發(fā)光的入射而從形成有該凹部146的面發(fā)光的熒光，如圖7(B)所示，其散射方向變窄(被賦予方向性)，所以容易被配置在其上方的反射鏡(反射器)130捕獲，因此在光的利用效率這一點(diǎn)上有利。此外，該凹部可以不僅設(shè)置在一種分段區(qū)域“Y”，也設(shè)置在另一種分段區(qū)域“B”的反射面上，該情況下，也與上述情況同樣的，在該反射面上反射、散射的激發(fā)光的散射方向變窄(被賦予方向性)，在光的利用效率這一點(diǎn)上有利。另外，其他的變形例如附圖8所示。該變形例中，從圖中可見，在上述圓盤(圓輪) 部件140的外周部設(shè)置了球面的反射器(球面反射器)149，用于反射從激發(fā)光所入射的上述焦點(diǎn)F的附近發(fā)出的熒光中不到達(dá)反射鏡(反射器)130的反射面131的光。通過上述球面反射器149，能夠使從上述焦點(diǎn)F的附近發(fā)出的熒光的幾乎全部通過反射鏡(反射器)130輸出，因此從光的利用效率上看較為有利。其中，上述表示的例子中，敘述了將拋物面或橢球面等沿旋轉(zhuǎn)軸切斷大致一半作為反射鏡(反射器)的情況，但是，本發(fā)明不僅限于此，也能夠如以下所示，利用獲得的整個(gè)拋物面或橢球面作為反射鏡，并與聚光透鏡加以組合(參照附圖9)，另外，也能夠利用全反射透鏡135(附圖10)等。首先，在圖9的例子中，作為反射鏡(反射器)，配置未被切斷的反射鏡(反射器)132，并在該反射鏡的中心附近另外配置聚光透鏡133。利用該結(jié)構(gòu)的反射鏡(反射器)， 從上述半導(dǎo)體激光元件組110出射并通過分離鏡120的藍(lán)色激光中，光軸附近的光線透過聚光透鏡133，遠(yuǎn)離光軸的位置上的光線被反射鏡132反射，因此所有光線都會(huì)聚光在圓盤 (圓輪)部件140上的一點(diǎn)。由此，藍(lán)色激光因上述圓盤(圓輪)部件140的作用而被反射擴(kuò)散、或被變換為黃光并擴(kuò)散。之后，被圓盤(圓輪)部件140擴(kuò)散的藍(lán)光和黃光中，光軸附近的光線再次透過上述聚光透鏡133，而遠(yuǎn)離光軸的位置上的光線被反射鏡132反射，即，所有光線都與光軸平行地被分離鏡120反射，由此得到向投影型顯示裝置的照明光學(xué)系統(tǒng) 100入射的白色的照明光。此外，焦點(diǎn)位置因顏色而異的色差的影響，能夠控制在實(shí)際使用上沒有問題的程度。圖10中，表示了利用由1個(gè)部件構(gòu)成全反射面和聚光透鏡的所謂全反射透鏡135 作為反射鏡(反射器)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，光軸附近的藍(lán)色激光光線通過聚光透鏡部136， 而遠(yuǎn)離光軸的位置上的藍(lán)色激光光線被全反射部137全反射，S卩，所有光線都聚光在圓盤 (圓輪)部件140上的一點(diǎn)，之后，仍以藍(lán)光的狀態(tài)被反射擴(kuò)散、或被變換為黃光并擴(kuò)散。然后，從圓盤(圓輪)部件140的一點(diǎn)擴(kuò)散的藍(lán)光和黃光中，光軸附近的光線再次透過聚光透鏡部136，而遠(yuǎn)離光軸的位置上的光線被全反射部137全反射，所有光線都成為平行的光線，并接著被分離鏡120反射，向投影型顯示裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)100入射。其中，在全反射部137上，可以在其表面形成反射膜，此外，其表面形狀也優(yōu)選與上述反射鏡(反射器) 同樣為上述拋物面或橢球面等具有曲面的反射鏡(面)。即，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，也能夠與上述情況同樣地得到白色照明光，此外，焦點(diǎn)位置因顏色而異的色差的影響，能夠控制在實(shí)際使用上沒有問題的程度。[實(shí)施例2]在以上敘述的實(shí)施例1中，敘述了構(gòu)成上述圓盤(圓輪)部件140的基材142根本而言是反射面的情況，接下來，作為實(shí)施例2，以下詳細(xì)敘述使用透過性的基材作為該基材142’的情況。其中，在以下說明中，與上述實(shí)施例1相同的參照編號(hào)，表示與上述情況相同的構(gòu)成要素。如附圖11所示，實(shí)施例2的光源單元(固體光源裝置)中，不使用上述分離鏡120， 而改為在上述具備拋物面的反射鏡(反射器)130 (以下稱為第一反射鏡(反射器)130)的下方，以使反射面131、131’相互相對(duì)的方式，設(shè)置同樣的反射鏡(反射器)(以下稱為第二反射鏡(反射器)130’)。然后，在該第二反射鏡(反射器)130’的開口方向(圖中右側(cè))，以覆蓋其開口面——換言之，以與拋物面鏡的旋轉(zhuǎn)軸正交——的方式配置上述半導(dǎo)體激光元件組110。此外，以下詳細(xì)說明的圓盤(圓輪)部件140’，以其一部分插入形成在上述第一和第二反射鏡(反射器)130、130’之間的空隙內(nèi)的方式配置，并且，通過未圖示的驅(qū)動(dòng)單元以期望的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。此外，該圖中，符號(hào)21、22表示上述第一和第二陣列透鏡(參照?qǐng)D16)，而25表示用于將光變換為規(guī)定的直線偏振光的偏振變換元件25 (參照?qǐng)D 14)。該實(shí)施例2中，構(gòu)成圓盤(圓輪)部件140’的圓盤狀的基材142’，例如由玻璃、水晶、藍(lán)寶石等透過性的基材形成。而且，如附圖12所示，該透過性的基材142’的表面，也被分割為多個(gè)(本例中為12個(gè))分段區(qū)域(圖中的“Y”和“B”)。然后，由附圖13(A)可知，在一種分段區(qū)域“Y”中，在激發(fā)光出射的面(即上表面)，設(shè)置由接收可見光區(qū)域的激發(fā)光(藍(lán)色(B)激光)并發(fā)射規(guī)定的波段的光的熒光體層構(gòu)成的熒光面143，而在激發(fā)光入射的面(即下表面)，設(shè)置僅使激發(fā)光即藍(lán)色(B)激光透過的反射膜(層)即反射鍍膜146。在另一種分段區(qū)域“B”中，在激發(fā)光出射的上表面， 形成使激發(fā)光擴(kuò)散的擴(kuò)散面147，并以覆蓋其表面的方式形成有使激發(fā)光的相位正好移動(dòng) 1/4波長(zhǎng)(1/4 λ)的相位變換單元即上述透過膜145，而且，在激發(fā)光入射的下表面，還形成有使激發(fā)光中的一個(gè)方向的偏振成分透過、其它方向的偏振成分反射的透過膜145’。
或者，也可以改為如附圖13⑶所示，在一種分段區(qū)域“Y”中，在激發(fā)光出射的上表面，首先形成僅使激發(fā)光即藍(lán)色(B)激光透過的上述反射鍍膜146，在其之上進(jìn)一步形成上述熒光面143，在另一側(cè)的激發(fā)光入射的下表面，形成有用于防止激發(fā)光在其表面反射的增透膜(AR鍍膜)148。此時(shí)，在另一種分段區(qū)域“B”中，在激發(fā)光出射的上表面，形成使上述激發(fā)光擴(kuò)散的擴(kuò)散面147，而且，在激發(fā)光入射的下表面，形成上述增透膜(AR鍍膜)148。 其中，上述反射鍍膜146所具備的光學(xué)特性(透過率)的一個(gè)例子，在附圖14中表示。利用上述圓盤(圓輪)部件140’中的基材142’的結(jié)構(gòu)，使激發(fā)光(B光)透過設(shè)置有熒光體層的分段“Y”的激發(fā)光入射面(下表面)，并且，通過設(shè)置具有使來自熒光體的發(fā)光光束(Y光)反射的波長(zhǎng)特性的反射膜(層)即反射鍍膜146，能夠使來自熒光體的發(fā)光光束有效地集中在基材的出射面，所以其發(fā)光效率較好。此外，在設(shè)置有使激發(fā)光擴(kuò)散的擴(kuò)散面的分段“B”的激發(fā)光入射面(下表面)，設(shè)置有增透膜(層)即增透膜(AR鍍膜)148， 由此能夠減少入射面上的反射損失。進(jìn)而，為了提高使激發(fā)光擴(kuò)散時(shí)的光的利用效率，在設(shè)置有使激發(fā)光擴(kuò)散的擴(kuò)散面的分段“B”的激發(fā)光入射面(下表面)，設(shè)置使激發(fā)光中的一個(gè)方向的偏振成分透過、其它方向的偏振成分反射的反射膜(層)即透過膜145’。通過該膜的激發(fā)光，在被使激發(fā)光的相位正好移動(dòng)1/4波長(zhǎng)(1/4λ)的相位變換單元變換了相位后，被設(shè)置在基材表面或表面附近的擴(kuò)散面擴(kuò)散。該擴(kuò)散光中，返回激發(fā)光入射面的光由于再次通過上述相位變換單元，因而其相位正好移動(dòng)1/2波長(zhǎng)(1/2 λ )，即，偏振方向在與原來的激發(fā)光不同的偏光方向上。結(jié)果被設(shè)置在激發(fā)光的入射面上的反射膜(層)反射，從設(shè)置于基材的另一面上的擴(kuò)散面出射。該情況下，能夠使返回入射面的光的一半再次返回出射面，所以光的利用效率得以改善。這樣，在使用透過性的基材作為圓盤(圓輪)部件140’的基材142’的情況下，通過使該基材以期望的速度旋轉(zhuǎn)，能夠分時(shí)地取出來自熒光體的發(fā)光光束和通過該基材后被擴(kuò)散面擴(kuò)散的激發(fā)光。另外，熒光體會(huì)受激發(fā)光激發(fā)而發(fā)熱，因此，通過使用導(dǎo)熱率高的部件——例如導(dǎo)熱率在5/W · πΓ1 · K—1以上的玻璃、水晶、藍(lán)寶石等——形成該透過性的基材 142’，能夠高效率地冷卻熒光體，結(jié)果可以提高熒光體的發(fā)光效率，進(jìn)而有利于壽命延長(zhǎng)。此外，上述例子中，為了使來自固體發(fā)光元件的光聚光在焦點(diǎn)F附近，并且高效地捕獲通過透過性的基材后被擴(kuò)散面擴(kuò)散的激發(fā)光和從被該激發(fā)光激發(fā)的熒光體發(fā)出的光束，使用了相同類型的反射型的反射、捕獲單元(即第一和第二反射鏡(反射器)130、 130’)。并且，為了高效地捕獲通過透過性的基材后被擴(kuò)散面擴(kuò)散的激發(fā)光和被該激發(fā)光激發(fā)的光束，優(yōu)選使該激發(fā)光的聚光點(diǎn)和熒光的發(fā)光點(diǎn)即第一和第二反射鏡(反射器)130、 130’的焦點(diǎn)F大致一致，另外，由此能夠使來自熒光體的發(fā)光光束輸出為大致平行的光線， 所以特別適用于投影型顯示裝置的光源。此外，作為這些反射鏡(反射器)的反射面131、 131’，如上所述，優(yōu)選為通過旋轉(zhuǎn)拋物線得到的拋物面或以該拋物面為基礎(chǔ)的曲面，或者是通過旋轉(zhuǎn)橢圓得到的橢球面或以該橢球面為基礎(chǔ)的曲面，另外，根據(jù)需要，也可以在其前方或后方配置凹透鏡或凸透鏡。此外，在上述第一和第二反射鏡(反射器)130、130’的反射面的焦點(diǎn)F附近，通過使形成在上述基材142’上的分段區(qū)域“B”和“Y”依次切換(上述例子中為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))，交替取出來自一種分段“Y”的熒光和來自另一種分段“B”的被擴(kuò)散了的激發(fā)光，利用余輝將B色的激發(fā)光和Y色的熒光混色，由此得到大致白色的光束。附圖15中表示上述實(shí)施例2的光源單元(固體光源裝置)的變形例，該變形例中， 由圖可知，使上述第一反射鏡(反射器)130的直徑小于第二反射鏡(反射器)130’。S卩，根據(jù)該變形例，也與上述實(shí)施例2的光源單元同樣，能夠從上述第一反射鏡(反射器)130得到白光。其中，該變形例中，與上述圖8所示的變形例同樣，在上述圓盤(圓輪)部件140’ 的外周部設(shè)置球面的反射鏡(球面反射鏡)149，用于使從激發(fā)光入射的上述焦點(diǎn)F附近發(fā)出的熒光中沒有到達(dá)反射鏡(反射器)130的反射面131的光反射。用該球面反射鏡149， 能夠使從上述焦點(diǎn)F附近發(fā)出的熒光幾乎全部通過反射鏡(反射器)130輸出，所以在光的利用效率這一點(diǎn)上有利。除此之外，在上述圓盤(圓輪)部件140’的透過性的基材142’的出射側(cè)的表面 (上表面)，也能夠形成上述圖6和圖7所示的大量研缽狀的凹陷即微小的凹部146，該情況下，與上述情況同樣，因激發(fā)光的入射而從發(fā)光面發(fā)出的熒光或/和在透過擴(kuò)散面上透過、 擴(kuò)散的激發(fā)光的散射方向變窄(被賦予方向性)，在光的利用效率上有利，本行業(yè)從業(yè)者應(yīng)當(dāng)能夠了解。在以上說明中，為了對(duì)從反射鏡(反射器)聚光于其焦點(diǎn)附近F的激發(fā)光按時(shí)間順序依次切換形成在基材上的熒光面和反射面，將圓盤狀的基材的表面分割成多個(gè)分段 “Y”和“B”并使其旋轉(zhuǎn)。但是，本發(fā)明并非局限于此，例如，在一片矩形狀的基材表面形成熒光面和反射擴(kuò)散面，并通過振動(dòng)等使其前后移動(dòng)，也可能得到同樣效果。接著，以下參照附圖17 附圖20說明上述分離鏡120的細(xì)節(jié)。首先，在圖17中表示一般的分離鏡的結(jié)構(gòu)。在分離鏡120的基材121的藍(lán)色激光光源側(cè)，蒸鍍透過P偏振光、反射S偏振光的偏振波分離鍍膜123，在其相反一側(cè)即反射鏡 (反射器)側(cè)，蒸鍍透過藍(lán)光、反射黃光的分色鍍膜124。統(tǒng)一為P偏振的藍(lán)色激光，入射到分離鏡120，透過偏振波分離鍍膜面123、分色鍍膜面124，入射到此處未圖示的反射鏡(反射器)。入射到反射鏡(反射器)的藍(lán)色激光，聚光在未圖示的圓盤(圓輪)部件的一點(diǎn)上，一部分藍(lán)光激發(fā)熒光體射出黃光，一部分藍(lán)光的偏振旋轉(zhuǎn)90度，成為S偏振并被擴(kuò)散。 之后，在反射鏡的作用下成為平行光，黃光和統(tǒng)一為S偏振的藍(lán)光再次入射到分離鏡120。 黃光被分色鍍膜面1 反射，向照明系統(tǒng)一側(cè)入射。而統(tǒng)一為S偏振的藍(lán)光，則通過分色鍍膜面124，被偏振波分離鍍膜123反射，向投影型顯示裝置的照明光學(xué)系統(tǒng)一側(cè)入射。但是， 此時(shí)會(huì)產(chǎn)生因分離鏡的基材厚度而引起的黃光和藍(lán)光的光軸偏離。投影到照明光學(xué)系統(tǒng)中的光的強(qiáng)度分布，是以光軸為中心的朗伯分布，所以當(dāng)光軸按顏色的不同出現(xiàn)偏離時(shí)，在投影到屏幕上時(shí)會(huì)產(chǎn)生色斑。具體而言，例如使用一般的0.7mm厚的堿石灰玻璃作為分離鏡 120的玻璃基材121的情況下，會(huì)發(fā)生約0. 5mm的光軸偏離。如果是大約0. 5mm左右的光軸偏離，那么色斑的程度在使用上不會(huì)造成問題，但是從光源的輸出增大和耐久性的觀點(diǎn)出發(fā)需要增大基材121的厚度的情況下，所形成的偏振波分離鍍膜面123與分色鍍膜面IM 之間的距離增大，光軸偏離帶來的色斑無法忽略。于是，以下在圖18 圖20中表示能夠不依賴于基板121的厚度地減少上述光軸偏離的分離鏡120’的結(jié)構(gòu)。其中，該分離鏡120’的結(jié)構(gòu)中，如圖19(上述圖18的一部分(A 部)放大圖)所示，將蒸鍍了偏振波分離鍍膜123的基材121-1和蒸鍍了分色鍍膜124的基材121-2組合。即，在藍(lán)色激光光源一側(cè)，配置蒸鍍了偏振波分離鍍膜123的基材121-2，在反射鏡(反射器)一側(cè)，配置蒸鍍了分色鍍膜124的基材121-1，并且上述偏振波分離鍍膜面123與分色鍍膜IM成為相互相對(duì)的狀態(tài)。此外，上述基材121-1和121-2中，在與形成了偏振波分離鍍膜面123的面相反一側(cè)的面和與形成了分色鍍膜面IM的面相反一側(cè)的面上，分別蒸鍍?cè)鐾稿兡?25。根據(jù)上述分離鏡120’的結(jié)構(gòu)，由偏振波分離鍍膜面123與分色鍍膜面124之間的距離決定光軸偏離量，但是與上述圖17所示的結(jié)構(gòu)不同的是，不依賴于基材121-1、121-2 的厚度，因此，能夠通過減小偏振波分離面123與分色鍍膜面IM之間的距離來減少光軸偏離。例如，如果使偏振波分離鍍膜面123與分色鍍膜面IM之間的距離為0. 35mm以下，則光軸偏離量就能夠減少到0. 5mm以下。此外，為了完全消除光軸偏離，只要使偏振波分離鍍膜面與分色鍍膜面接觸即可，但是，例如在使用鋁金屬線柵作為偏振波分離鍍膜的情況下， 可能會(huì)因鋁金屬柵與對(duì)面的基材接觸而發(fā)生柵格損壞，失去偏振波分離的功能。于是，本例中，作為將偏振波分離鍍膜面123與分色鍍膜面IM之間的距離保持為一定的單元，可以考慮在2個(gè)基材121-1、121-2之間填充透明的UV硬化粘接劑，之后，對(duì)該粘接劑照射UV而進(jìn)行粘接。但是，因?yàn)樵摬考渲迷诰嚯x光源較近的位置上，所以有機(jī)的 UV粘接劑可能會(huì)因光和溫度而產(chǎn)生劣化。于是，如圖20 (上述圖18的一部分(B部分)放大圖)所示，優(yōu)選通過在光的有效區(qū)域外夾入規(guī)定厚度的間隔物126來保持一定的間隔。 作為該間隔物的材料，優(yōu)選具有耐熱性的金屬，例如低廉的鋁等。此處，表示了用于將偏振波分離鍍膜面123與分色鍍膜面IM之間的距離保持為一定的一個(gè)例子，但是，今后也能夠利用不使用有機(jī)部件來使玻璃彼此粘接的所謂納米接合等方法，該情況也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本行業(yè)從業(yè)者應(yīng)當(dāng)能夠了解。
權(quán)利要求
1.一種固體光源裝置，其特征在于，包括 發(fā)射激發(fā)光的固體發(fā)光部；用于使來自所述固體發(fā)光部的激發(fā)光聚光為點(diǎn)狀的聚光單元； 在被所述聚光單元聚光為點(diǎn)狀的激發(fā)光的焦點(diǎn)附近，交替反復(fù)進(jìn)行該激發(fā)光的反射散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換的反射散射/波長(zhǎng)變換單元；和在同一光路上取出被所述反射散射/波長(zhǎng)變換單元反射散射的激發(fā)光和被所述反射散射/波長(zhǎng)變換單元變換了波長(zhǎng)的激發(fā)光，由此輸出從大致點(diǎn)光源射出的白光的單元。
2.如權(quán)利要求1所述的固體光源裝置，其特征在于所述固體發(fā)光部由配置在平面上的多個(gè)發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的固體光源裝置，其特征在于所述熒光體發(fā)射與所述激發(fā)光相對(duì)于白色成補(bǔ)色關(guān)系的波長(zhǎng)區(qū)域的光束。
4.如權(quán)利要求3所述的固體光源裝置，其特征在于 所述發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光元件產(chǎn)生藍(lán)光。
5.如權(quán)利要求3所述的固體光源裝置，其特征在于來自所述固體發(fā)光部的激發(fā)光，是偏振面在一個(gè)方向上的藍(lán)光。
6.如權(quán)利要求1所述的固體光源裝置，其特征在于所述聚光單元和所述白光的輸出單元，共同具備由拋物面或橢球面構(gòu)成的鏡面和與該鏡面對(duì)置且相對(duì)其旋轉(zhuǎn)軸方向傾斜配置的分離鏡，該分離鏡使偏振面在一個(gè)方向上的激發(fā)光向該鏡面反射，并使其他方向的激發(fā)光透過。
7.如權(quán)利要求1所述的固體光源裝置，其特征在于所述反射散射/波長(zhǎng)變換單元在基材上形成有反射散射面和由熒光體構(gòu)成的熒光面， 并且通過該基材的移動(dòng)來交替反復(fù)該激發(fā)光的反射散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換。
8.如權(quán)利要求7所述的固體光源裝置，其特征在于反射散射/波長(zhǎng)變換單元在圓盤狀的基材上形成有所述反射散射面和由熒光體構(gòu)成的所述熒光面，并且通過該圓盤狀的基材的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來交替反復(fù)該激發(fā)光的反射散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換。
9.如權(quán)利要求7所述的固體光源裝置，其特征在于 所述基材由導(dǎo)熱率為5/W · πΓ1 · K—1以上的部件構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求7所述的固體光源裝置，其特征在于在所述基材之上形成的所述反射散射面之上，進(jìn)一步形成有對(duì)由該反射散射面反射散射的激發(fā)光的偏振方向進(jìn)行變更的透過膜。
11.如權(quán)利要求7所述的固體光源裝置，其特征在于在所述基材的表面的形成有所述反射散射面和所述熒光體的一部分，且在所述聚光為點(diǎn)狀的激發(fā)光的焦點(diǎn)附近，形成有大量用于對(duì)來自該焦點(diǎn)附近的所述反射散射面或所述熒光體的散射光賦予方向性的微小的凹部。
12.—種固體光源裝置，其特征在于，包括 發(fā)射激發(fā)光的固體發(fā)光部；用于使來自所述固體發(fā)光部的激發(fā)光聚光為點(diǎn)狀的聚光單元； 在被所述聚光單元聚光為點(diǎn)狀的激發(fā)光的焦點(diǎn)附近，交替反復(fù)進(jìn)行該激發(fā)光的透過散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換的透過散射/波長(zhǎng)變換單元；和在同一光路上取出被所述透過散射/波長(zhǎng)變換單元透過散射的激發(fā)光和被所述透過散射/波長(zhǎng)變換單元變換了波長(zhǎng)的激發(fā)光，由此輸出從大致點(diǎn)光源射出的白光的單元。
13.如權(quán)利要求12所述的固體光源裝置，其特征在于所述固體發(fā)光部由在平面上配置的多個(gè)發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求13所述的固體光源裝置，其特征在于所述熒光體發(fā)射與所述激發(fā)光相對(duì)于白色成補(bǔ)色關(guān)系的波長(zhǎng)區(qū)域的光束。
15.如權(quán)利要求14所述的固體光源裝置，其特征在于 所述發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光元件產(chǎn)生藍(lán)光。
16.如權(quán)利要求15所述的固體光源裝置，其特征在于來自所述固體發(fā)光部的激發(fā)光，是偏振面在一個(gè)方向上的藍(lán)光。
17.如權(quán)利要求12所述的固體光源裝置，其特征在于所述聚光單元和所述白光的輸出單元，分別具備由拋物面或橢球面構(gòu)成的鏡面，并且在該聚光單元的鏡面與該白光的輸出單元的鏡面之間，配置有所述透過散射/波長(zhǎng)變換單元。
18.如權(quán)利要求12所述的固體光源裝置，其特征在于所述透過散射/波長(zhǎng)變換單元，在透光性的基材的至少一個(gè)面形成有透過散射面和由熒光體構(gòu)成的熒光面，并且通過該基材的移動(dòng)來交替反復(fù)實(shí)施該激發(fā)光的透過散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換。
19.如權(quán)利要求18所述的固體光源裝置，其特征在于所述透過散射/波長(zhǎng)變換單元，在圓盤狀的透光性的基材的一個(gè)面形成有所述透過散射面和由熒光體構(gòu)成的所述熒光面，并且通過該圓盤狀基材的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來交替反復(fù)實(shí)施該激發(fā)光的透過散射和該激發(fā)光的波長(zhǎng)變換。
20.如權(quán)利要求18所述的固體光源裝置，其特征在于 在所述透光性的基材的另一個(gè)面形成有反射防止膜。
21.如權(quán)利要求18所述的固體光源裝置，其特征在于所述透光性的基材由導(dǎo)熱率為5/W · πΓ1 · K—1以上的透光性的部件構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求18所述的固體光源裝置，其特征在于在所述透光性的基材之上形成的所述透過散射面之下，進(jìn)一步形成有對(duì)由該透過散射面透過散射的激發(fā)光的偏振方向進(jìn)行變更的透過膜。
23.如權(quán)利要求18所述的固體光源裝置，其特征在于在所述透光性的基材的表面的形成有所述透過散射面和所述熒光體的一部分，且在所述聚光為點(diǎn)狀的激發(fā)光的焦點(diǎn)附近，形成有大量用于對(duì)來自該焦點(diǎn)附近的所述透過散射面或所述熒光體的散射光賦予方向性的微小的凹部。
24.如權(quán)利要求1所述的固體光源裝置，其特征在于 所述熒光體是Y3Al5O12:Ce。
25.如權(quán)利要求1所述的固體光源裝置，其特征在于 所述熒光體是硅酸鹽類(Sr，Ba)2Si02。
26.如權(quán)利要求1所述的固體光源裝置，其特征在于在所述反射散射區(qū)域中，具有使藍(lán)色激發(fā)光的一部分?jǐn)U散透過并使一部分激發(fā)從而產(chǎn)生藍(lán)綠色波段的光的熒光體。
27.如權(quán)利要求12所述的固體光源裝置，其特征在于在所述透過散射區(qū)域中，具有使藍(lán)色激發(fā)光的一部分?jǐn)U散透過并使一部分激發(fā)從而產(chǎn)生藍(lán)綠色波段的光的熒光體。
28.如權(quán)利要求沈或27所述的固體光源裝置，其特征在于 所述熒光體是Ca8MgSi4O16C12:Eu。
29.如權(quán)利要求沈或27所述的固體光源裝置，其特征在于 所述熒光體是Sr4Al14O25:Eu。
30.如權(quán)利要求沈或27所述的固體光源裝置，其特征在于 所述熒光體是BaSi2O2N2:Eu。
31.一種投影型顯示裝置，其特征在于，包括 如權(quán)利要求1所述的固體光源裝置；將來自該固體光源裝置的白光分離為紅色R、綠色G、藍(lán)色B三原色光的光分離光學(xué)系統(tǒng)；對(duì)分離后的R、G、B的各偏振光分別根據(jù)影像信號(hào)進(jìn)行光調(diào)制從而形成R、G、B的各光學(xué)像的R、G、B的光調(diào)制單元；對(duì)由該R、G、B的光調(diào)制單元形成的各光學(xué)像進(jìn)行光合成的光合成單元；和將該合成后的光學(xué)像放大投影的投影單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固件光源裝置，其能夠利用固體元件構(gòu)成，適于采用為投影型顯示裝置的光源。該固體光源裝置具備發(fā)射激發(fā)光的光源單元(10)；用于使來自固件發(fā)光部的激發(fā)光聚光為點(diǎn)狀的由拋物面構(gòu)成的反射鏡(反射器)(130)；在被反射鏡(反射器)點(diǎn)狀聚光于其焦點(diǎn)上的激發(fā)光的焦點(diǎn)附近，交替反復(fù)進(jìn)行激發(fā)光的反射散射/透過散射和激發(fā)光的波長(zhǎng)變換的圓盤(圓輪)部件(140)；將被該圓盤(圓輪)部件反射散射/透過散射的激發(fā)光(B色)和變換了波長(zhǎng)的熒光(Y色)，用上述反射鏡(反射器)(130)或第二反射鏡(反射器)(130’)在同一光路上取出，輸出從點(diǎn)光源出射的白光。
文檔編號(hào)G02B27/18GK102155639SQ20101052540
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者平田浩二, 木村展之, 池田英博 申請(qǐng)人:日立民用電子株式會(huì)社