專利名稱：光源裝置及投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光源裝置及投影機(jī)。
背景技術(shù)：
以往，已知有ー種光源裝置，具備多個固體光源；使來自上述多個固體光源的光分別大體平行化的多個準(zhǔn)直透鏡；和將來自上述多個準(zhǔn)直透鏡的光會聚的會聚光學(xué)系統(tǒng)(例如，專利文獻(xiàn)I)。根據(jù)現(xiàn)有的光源裝置，由于具備多個固體光源，因此可射出高輝度的光。但是，在現(xiàn)有的光源裝置中，存在以下問題，為了處理來自多個固體光源的光而使后級的光學(xué)元件(會聚光學(xué)系統(tǒng)、積分光學(xué)系統(tǒng)等)大型化，光源裝置的小型化和輕量化變困難。
圖9是表示在先申請涉及的投影機(jī)900的光學(xué)系統(tǒng)的俯視圖。由標(biāo)記901表示的是照明裝置，由標(biāo)記902表示的是光源裝置。本發(fā)明的發(fā)明人為了解決上述問題而反復(fù)進(jìn)行鋭意研究，其結(jié)果，得到ー種光源裝置，除了現(xiàn)有的光源裝置的構(gòu)成之外，例如，如圖9所示，還具備“將來自多個準(zhǔn)直透鏡932的光(即，將來自固體光源陣列920的光)進(jìn)行反射以使光軸的間隔變窄的反射部940”，該裝置已作為日本專利申請2010-268091號提出申請。根據(jù)該在先申請涉及的光源裝置，與現(xiàn)有的光源裝置相比，可使向后級的光學(xué)元件入射的光的光軸的間隔變小，其結(jié)果，可抑制后級的光學(xué)元件的大型化，且與現(xiàn)有的光源裝置相比可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化。再有，公知有在固體光源組合螢光層來得到期望的色光的技術(shù)。但是，在如現(xiàn)有的光源裝置那樣在具備多個固體光源的光源裝置中使用螢光層的情況下，對螢光層施加過大的熱負(fù)荷，有時因螢光層的劣化和/或燒毀而縮短壽命。該情況下，例如，向螢光層入射的光的每單位面積的光強(qiáng)度(以下，將“每単位面積的光強(qiáng)度”簡稱為“光強(qiáng)度”)有時局部地大幅超過300W/mm2 (參照后述的圖6(d))。本發(fā)明的發(fā)明人在上述的在先申請中也提及了其解決方法。具體地，如圖9所示，通過使用“在會聚光學(xué)系統(tǒng)950的后級配置且使來自會聚光學(xué)系統(tǒng)950的光大體平行化的后級準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)961、使來自后級準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)961的光的面內(nèi)光強(qiáng)度分布均勻化的均化器962、使來自均化器962的光會聚的后級會聚光學(xué)系統(tǒng)966”那樣的添加的光學(xué)兀件,可減小向螢光層(在圖9中由標(biāo)記974表不)入射的光的峰值強(qiáng)度。其結(jié)果，可抑制向螢光層施加的熱負(fù)荷，并抑制螢光層的劣化和/或燒毀而可延長壽命。專利文獻(xiàn)I :特開2010-78975號公報發(fā)明所要解決的問題但是，在上述那樣的光源裝置中，由于來自固體光源的光在到達(dá)螢光層之前經(jīng)過很多光學(xué)元件，因此存在光利用效率下降的問題。此外，由于構(gòu)成光源裝置的光學(xué)元件的數(shù)量增多，因此存在以下問題，即出現(xiàn)作為當(dāng)初的目的的光源裝置的小型化和輕量化變困難的情況。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明為解決上述問題而研制，其目的是提供可抑制螢光層的劣化和/或燒毀而延長壽命，且可抑制光利用效率的下降并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源裝置。此外，本發(fā)明的目的是提供具備上述那樣的光源裝置，且光利用效率高并可實現(xiàn)小型化和輕量化的投影機(jī)。用于解決問題的手段[I]本發(fā)明的光源裝置，具備多個固體光源；使來自所述多個固體光源的光分別 大體平行化的多個準(zhǔn)直透鏡；使來自所述多個準(zhǔn)直透鏡的光會聚的會聚光學(xué)系統(tǒng)；和從來自所述會聚光學(xué)系統(tǒng)的光中的至少一部分生成螢光的螢光層，該光源裝置的特征在于，在從所述多個準(zhǔn)直透鏡到所述螢光層的光路中，具備至少一個變形面，所述多個固體光源配置于在光軸方向上與所述多個準(zhǔn)直透鏡的焦點位置不同的位置處。根據(jù)本發(fā)明的光源裝置，在從所述多個準(zhǔn)直透鏡到所述螢光層的光路中，具備至少ー個變形面，所述多個固體光源配置于在光軸方向上與所述多個準(zhǔn)直透鏡的焦點位置不同的位置處。因此，如后述的各實施方式所示，可降低向螢光層入射的光的峰值強(qiáng)度。這里，向螢光層入射的光的峰值強(qiáng)度意指向螢光層入射的光的光強(qiáng)度中的最高強(qiáng)度。其結(jié)果，可抑制向螢光層施加的熱負(fù)荷，且可抑制螢光層的劣化和/或燒毀從而可延長壽命。此外，根據(jù)本發(fā)明的光源裝置，與在先申請涉及的光源裝置不同，不使用添加的光學(xué)元件，而通過使用變形面及調(diào)節(jié)固體光源和準(zhǔn)直透鏡的位置關(guān)系來進(jìn)行向螢光層入射的光的峰值強(qiáng)度的降低。因此，由于來自固體光源的光在到達(dá)螢光層之前沒有經(jīng)過很多的光學(xué)元件，因此可抑制光利用效率的下降。此外，構(gòu)成光源裝置的光學(xué)元件的數(shù)量沒有増加，因此光源裝置的小型化和輕量化沒有變困難。因此，本發(fā)明的光源裝置成為可抑制螢光層的劣化和/或燒毀從而可延長壽命，且可抑制光利用效率的下降，并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源裝置。此外，根據(jù)本發(fā)明的光源裝置，與現(xiàn)有的光源裝置同樣，具備多個固體光源，因此可出射高輝度的光。再有，“變形面”指某一方向(例如縱向)的曲率和另一方向(例如橫向)的曲率不同的面。在本發(fā)明的光源裝置中，如果是透鏡的入射面、透鏡的出射面、鏡的反射面等使光透射的面或?qū)⒐夥瓷涞拿?，則可在任一面上具備變形面。此外，可具備多個變形面。[2]在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，所述會聚光學(xué)系統(tǒng)具備第一會聚透鏡，所述第一會聚透鏡的出射面或入射面中的至少ー個面由變形面構(gòu)成。通過采用該構(gòu)成，而成為可抑制光利用效率的下降，并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源裝置。[3]在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，所述會聚光學(xué)系統(tǒng)由ー個會聚透鏡構(gòu)成，所述會聚透鏡的出射面由變形面構(gòu)成，所述會聚透鏡的入射面由旋轉(zhuǎn)對稱系的非球面構(gòu)成。通過采用該構(gòu)成，可使用由旋轉(zhuǎn)對稱系的非球面構(gòu)成的入射面來調(diào)整向螢光層入射的光的入射情況。在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，在從所述多個準(zhǔn)直透鏡到所述螢光層的光路中，還具備反射部，該反射部將來自所述多個準(zhǔn)直透鏡的光進(jìn)行反射以使光軸的間隔變窄。通過采用該構(gòu)成，與在先申請涉及的光源裝置同樣，與現(xiàn)有的光源裝置相比，可使向后級的光學(xué)元件入射的光的光軸的間隔變窄。其結(jié)果，可抑制后級的光學(xué)元件的大型化，且與現(xiàn)有的光源裝置相比可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化。[4]在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，所述變形面由圓柱面構(gòu)成，該圓柱面具有相對于使所述光軸的間隔變窄的方向垂直的母線。通過采用該構(gòu)成，可用較簡單的構(gòu)成來抑制光利用效率的下降，并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化。
再有，“圓柱面”是沿母線方向的曲率為O的曲面，是變形面的ー種。[5]在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，所述反射部具有形成為條狀且沿相對于使所述光軸的間隔變窄的方向垂直的方向的多個反射面，所述反射面由變形面構(gòu)成。通過采用該構(gòu)成，成為可抑制光利用效率的下降，并可實現(xiàn)小型化和輕量化的光
源裝置。此外，根據(jù)該構(gòu)成，可通過調(diào)整形成為條狀的各反射面的位置來抑制光路。其結(jié)果，可使向后級的光學(xué)元件入射的光的光軸的間隔變窄，因此可使光源裝置的設(shè)計變?nèi)菀?。再有，在本發(fā)明的光源裝置中，如后述的實施方式所示那樣，更優(yōu)選的是具備上述記載的“出射面或入射面中的至少ー個由變形面構(gòu)成的會聚透鏡”和上述[5]記載的“具有由變形面構(gòu)成的反射面的反射部”兩者。[6]在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，所述變形面由圓柱面構(gòu)成，該圓柱面具有相對于使所述光軸的間隔變窄的方向垂直的母線。通過采用該構(gòu)成，可用較簡單的構(gòu)成來抑制光利用效率的下降，并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化。[7]在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，所述螢光層配置于在光軸方向上與所述會聚光學(xué)系統(tǒng)的焦點位置不同的位置處。通過采用該構(gòu)成，可進(jìn)ー步抑制向螢光層施加的熱負(fù)荷，且可抑制螢光層的劣化和/或燒毀從而可進(jìn)一步延長壽命。[9]在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，所述固體光源由半導(dǎo)體激光器構(gòu)成。半導(dǎo)體激光器(也稱為激光二極管)是小型且高輸出的，因此通過將此類半導(dǎo)體激光器以高密度聚集而可成為小型且高輸出的光源裝置。此外，半導(dǎo)體激光器出射的激光可干渉性高，在到達(dá)后級的光學(xué)元件之前難以發(fā)散，因此可提高光利用效率。[10]在本發(fā)明的光源裝置中，優(yōu)選的是，具備照明裝置，其具備本發(fā)明的光源裝置；光調(diào)制裝置，其將來自所述照明裝置的光調(diào)制；和投影光學(xué)系統(tǒng)，其將來自所述光調(diào)制裝置的光投影。根據(jù)本發(fā)明的投影機(jī)，由于具備本發(fā)明的光源裝置，因此光利用效率高且可實現(xiàn)小型化和輕量化。


圖I是表示實施方式I涉及的投影機(jī)1000的光學(xué)系統(tǒng)的俯視圖。圖2是用于說明實施方式I涉及的光源裝置10的圖。圖3是用于說明實施方式I的固體光源陣列20的圖。圖4是表示實施方式I的固體光源24的發(fā)光強(qiáng)度特性和螢光體的發(fā)光強(qiáng)度特性的曲線圖。圖5是表不向?qū)嵤┓绞絀的螢光層64入射的藍(lán)色光的光強(qiáng)度的曲線圖和表不向 螢光層64入射的藍(lán)色光的面內(nèi)光強(qiáng)度分布的圖。圖6是用于說明比較例I涉及的光源裝置IOa的圖。圖7是用于說明實施方式2涉及的光源裝置12的圖。圖8是用于說明實施方式3涉及的光源裝置14的圖。圖9是表示在先申請涉及的投影機(jī)900的光學(xué)系統(tǒng)的俯視圖。附圖標(biāo)記說明10、14、16光源裝置20固體光源陣列22基板24固體光源30準(zhǔn)直透鏡陣列32準(zhǔn)直透鏡40、40a反射部42、42a反射面50會聚光學(xué)系統(tǒng)52 (會聚光學(xué)系統(tǒng)的)入射面54、54a(會聚光學(xué)系統(tǒng)的)出射面60螢光生成部62透明部件64螢光層70準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)72第一透鏡74第二透鏡100照明裝置100ax、100aax、102ax、104ax照明光軸110透鏡積分光學(xué)系統(tǒng)120第一透鏡陣列122第一小透鏡130第二透鏡陣列132第二小透鏡140偏振轉(zhuǎn)換元件150重疊透鏡200顏色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)210、220 ニ向色鏡230、240、250反射鏡260、270中繼透鏡300R、300G、300B會聚透鏡400R、400G、400B液晶光調(diào)制裝置500十字分色棱鏡600投影光學(xué)系統(tǒng)1000投影機(jī)SCR屏幕
具體實施例方式下面根據(jù)圖示的實施方式來說明本發(fā)明的光源裝置和投影機(jī)。實施方式I圖I是表示實施方式I涉及的投影機(jī)1000的光學(xué)系統(tǒng)的俯視圖。圖2是用于說明實施方式I涉及的光源裝置10的圖。圖2(a)是實施方式I涉及的光源裝置10的俯視圖，圖2(b)是實施方式I涉及的光源裝置10的側(cè)視圖。圖3是用于說明實施方式I的固體光源陣列20的圖。圖4是表示實施方式I的固體光源24的發(fā)光強(qiáng)度特性和螢光體的發(fā)光強(qiáng)度特性的曲線圖。圖4(a)是表示固體光源24的發(fā)光強(qiáng)度特性的曲線圖，圖4(b)是表示螢光層64所含有的螢光體的發(fā)光強(qiáng)度特性的曲線圖。發(fā)光強(qiáng)度特性意指，在作為光源的情況下施加電壓時，在作為螢光體的情況下入射激勵光時，將某種波長的光以某種強(qiáng)度出射的特性。曲線圖的縱軸表示相對發(fā)光強(qiáng)度，發(fā)光強(qiáng)度以最強(qiáng)波長的發(fā)光強(qiáng)度為I。曲線圖的橫軸表示波長。圖5(a)是表示向?qū)嵤┓绞絀涉及的螢光層64入射的藍(lán)色光的光強(qiáng)度的曲線圖，圖5(b)是表不向螢光層64入射的藍(lán)色光的面內(nèi)光強(qiáng)度分布的圖。再有，圖5 (a)的縱軸表示向螢光層64入射的藍(lán)色光的光強(qiáng)度。橫軸表示離照明光軸IOOax的距離。光強(qiáng)度的單位是“W/mm2”，離照明光軸的距離的單位是“mm”。關(guān)于單位，在后述的圖6 (c)、圖7 (c)及圖8(c)中也同樣。此外，在圖5(b)中，越是接近白色的顏色則入射的光(藍(lán)色光)的強(qiáng)度越大。在后述的圖6 (d)、圖7 (d)及圖8 (d)中也冋樣。再有，在各附圖中，將互相正交的三個方向分別表不為z軸方向(圖I的照明光軸IOOax方向)、X軸方向(與圖I的紙面平行且與z軸垂直的方向)以及y軸方向(與圖I的紙面垂直且與z軸垂直的方向)。如圖I所示，實施方式I涉及的投影機(jī)1000具備照明裝置100 ;顏色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200 ;作為光調(diào)制裝置的液晶光調(diào)制裝置400R ;液晶光調(diào)制裝置400G ;液晶光調(diào)制裝置400B ;十字分色棱鏡500 ;和投影光學(xué)系統(tǒng)600。照明裝置100具備實施方式I涉及的光源裝置10和透鏡積分光學(xué)系統(tǒng)110。照明裝置100出射包含紅色光、緑色光和藍(lán)色光的光(即，可用作白色光的光)來作為照明光。如圖I和圖2所示，光源裝置10具備具有多個固體光源24的固體光源陣列20 ； 具有多個準(zhǔn)直透鏡32的準(zhǔn)直透鏡陣列30 ;反射部40 ;會聚光學(xué)系統(tǒng)50 ;螢光生成部60 ;和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)70。如圖3所示，固體光源陣列20是具有多個固體光源24的固體光源陣列，具體地，具有基板22和生成藍(lán)色光的三十五個固體光源24。在固體光源陣列20中，三十五個固體光源24配置成五行七列的矩陣狀，配置在與準(zhǔn)直透鏡陣列30的焦點位置在光軸方向(X軸方向)上不同的位置(即，成為散焦的位置)。再有，在本發(fā)明的投影機(jī)中，固體光源的數(shù)量可以是多個(兩個以上)，不限于三十五個。此外，各固體光源可離散地配置。基板22具有裝載固體光源24的功能。雖然省略詳細(xì)的說明，但基板22兼具調(diào)節(jié)對固體光源24供給電カ的功能和使在固體光源34產(chǎn)生的熱放出的功能等。固體光源24包括生成藍(lán)色光(發(fā)光強(qiáng)度的峰值約460nm，參照圖4(a))的半導(dǎo)體激光器。如圖3所示，該半導(dǎo)體激光器采用以下構(gòu)成，具有長方形形狀的發(fā)光區(qū)域，且沿發(fā)光區(qū)域的短邊方向的擴(kuò)展角比沿上述發(fā)光區(qū)域的長邊方向的擴(kuò)展角大。如圖I和圖2(a)所示，準(zhǔn)直透鏡陣列30具有使由三十五個固體光源24生成的光分別大體平行化的三十五個準(zhǔn)直透鏡32 (僅在ー個端部圖示標(biāo)記)。雖然省略圖示的說明，但是三十五個準(zhǔn)直透鏡32與三十五個固體光源24對應(yīng)地配置成五行七列的矩陣狀。準(zhǔn)直透鏡32由入射面是雙曲面且出射面是平面的非球面平凸透鏡構(gòu)成。再有，各準(zhǔn)直透鏡可以離散地配置。如圖I和圖2所示，反射部40將來自準(zhǔn)直透鏡陣列30的光向會聚光學(xué)系統(tǒng)50反射以使光軸的間隔變窄。反射部40具有形成為條狀且沿相對于使光軸的間隔變窄的方向(X軸方向)垂直的方向(y軸方向)的七個反射面42。反射面42由具有相對于使光軸的間隔變窄的方向垂直的母線(沿y軸方向的母線)的圓柱面構(gòu)成。如圖I和圖2所示，會聚光學(xué)系統(tǒng)50由一個會聚透鏡構(gòu)成，將經(jīng)過反射部40的來自準(zhǔn)直透鏡陣列30的光在預(yù)定的會聚位置會聚。構(gòu)成會聚光學(xué)系統(tǒng)50的會聚透鏡是本發(fā)明的第一會聚透鏡。會聚光學(xué)系統(tǒng)50中，入射面52由旋轉(zhuǎn)對稱系的非球面構(gòu)成，出射面54由具有相對于使光軸的間隔變小的方向(X軸方向)垂直的母線(沿y軸方向的母線)的圓柱面構(gòu)成。螢光生成部60具有螢光層64，該螢光層64從來自會聚光學(xué)系統(tǒng)50的藍(lán)色光的一部分生成含有紅色光(發(fā)光強(qiáng)度的峰值約610nm)和綠色光(發(fā)光強(qiáng)度的峰值約550nm)的螢光(參照圖4(b))。此外，具有承載螢光層64的透明部件62。螢光生成部60與螢光的生成無關(guān)地出射包含螢光(紅色光及綠色光)以及通過螢光層64的藍(lán)色光的光(即，可用作白色光的光)。螢光生成部60作為整體具有正方形的板狀形狀，且在預(yù)定的位置固定(參照圖I和圖2)。透明部件62至少使來自會聚光學(xué)系統(tǒng)50的光(藍(lán)色光)通過。透明部件62由例如光學(xué)玻璃構(gòu)成。再有，在透明部件上，可形成使來自會聚光學(xué)系統(tǒng)的光通過且將螢光反射的層(例如，電介質(zhì)多層膜)。螢光層64配置在光軸方向上與會聚光學(xué)系統(tǒng)50的焦點位置不同的位置(即，成為散焦的位置)處。向螢光層64入射以下的光，S卩，該光是根據(jù)反射部50具備的變形面(圓柱面)和會聚光學(xué)系統(tǒng)50具備的變形面以及固體光源24和準(zhǔn)直透鏡32的上述那樣的位置關(guān)系而如圖5所示那樣使峰值強(qiáng)度減小的光。此時的峰值強(qiáng)度約為65W/mm2。螢光層64由YAG系螢光體構(gòu)成。再有，作為螢光層，可使用含有其他螢光體(硅酸鹽系螢光體、TAG系螢光體等)的螢光層。此外，作為螢光層，可使用含有將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換為紅色光的螢光體(例如CaAlSiN3紅色螢光體)和將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換為綠色光的螢光體(例如@塞隆綠色螢光體)的螢光層。再有，與螢光的生成無關(guān)地通過螢光層64的一部分藍(lán)色光與螢光一同出射。此時，藍(lán)色光在螢光層64中散射或反射，因此作為具有與螢光大體相同的分布(所謂的朗伯分布)特性的光從螢光生成部60出射。準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)70使來自螢光生成部60的光大體平行化。如圖I和圖2所示，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)70具備第一透鏡72和第二透鏡74。第一透鏡72和第二透鏡74由兩凸透鏡構(gòu)成。透鏡積分光學(xué)系統(tǒng)110具備第一透鏡陣列120、第二透鏡陣列130、偏振轉(zhuǎn)換元件140和重疊透鏡150。再有,也可使用具備積分棒的棒積分光學(xué)系統(tǒng)來代替透鏡積分光學(xué)系統(tǒng)。第一透鏡陣列120具有用于將來自光源裝置10的光分割為多個部分光束的多個第一小透鏡122。第一透鏡陣列120具有作為將來自光源裝置10的光分割為多個部分光束的光束分割光學(xué)元件的功能，多個第一小透鏡122具有在與照明光軸IOOax正交的面內(nèi)排列為多行 多列的矩陣狀的構(gòu)成。圖示的說明省略，但是，第一小透鏡122的外形形狀是關(guān)于液晶光調(diào)制裝置400R、400G、400B的圖像形成區(qū)域的外形形狀大體相似的形狀。第二透鏡陣列130具有與第一透鏡陣列120的多個第一小透鏡122對應(yīng)的多個第二小透鏡132。第二透鏡陣列130具有與重疊透鏡150 —同將各第一小透鏡122的像在液晶光調(diào)制裝置400R、400G、400B的圖像形成區(qū)域附近形成的功能。第二透鏡陣列130具有多個第二小透鏡132在與照明光軸IOOax正交的面內(nèi)排列為多行 多列的矩陣狀的構(gòu)成。
偏振轉(zhuǎn)換元件140是將由第一透鏡陣列120分割的各部分光束作為由偏振方向一致的大體一種直線偏振光構(gòu)成的光出射的偏振轉(zhuǎn)換兀件。
偏振轉(zhuǎn)換兀件140具有使來自光源裝置10的光所含的偏振光成分中的一種直線偏振光成分原樣地透射并使另一直線偏振光成分向與照明光軸IOOax垂直的方向反射的偏振光分離層；將由偏振光分離層反射的另一直線偏振光成分向與照明光軸IOOax平行的方向反射的反射層；和將由反射層反射的另一直線偏振光成分轉(zhuǎn)換為一個直線偏振光成分的相位差板。重疊透鏡150是用于將來自偏振轉(zhuǎn)換兀件140的各部分光束會聚而在液晶光調(diào)制裝置400R、400G、400B的圖像形成區(qū)域附近重疊的光學(xué)元件。重疊透鏡150配置成重疊透鏡150的光軸和照明光軸IOOax大體一致。再有，重疊透鏡可由將多個透鏡組合的復(fù)合透鏡構(gòu)成。 顏色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200具備二向色鏡210、220、反射鏡230、240、250以及中繼透鏡260、270。顏色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200具有以下功能將來自照明裝置100的光分離為紅色光、綠色光和藍(lán)色光，且將紅色光、綠色光和藍(lán)色光分別導(dǎo)向成為照明對象的液晶光調(diào)制裝置 400R、400G、400B。在顏色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200和液晶光調(diào)制裝置400R、400G、400B之間，配置有會聚透鏡 300R、300G、300B。二向色鏡210、220在基板上形成有將預(yù)定的波長區(qū)域的光反射而使其他波長區(qū)域的光通過的波長選擇透射膜。二向色鏡210將紅色光成分反射而使綠色光和藍(lán)色光成分透射。二向色鏡220將綠色光成分反射而使藍(lán)色光成分透射。由二向色鏡210反射的紅色光再由反射鏡230反射，經(jīng)會聚透鏡300R透射而向紅色光用的液晶光調(diào)制裝置400R的圖像形成區(qū)域入射。與藍(lán)色光一同經(jīng)二向色鏡210透射的綠色光由二向色鏡220反射，經(jīng)會聚透鏡300G透射而向綠色光用的液晶光調(diào)制裝置400G的圖像形成區(qū)域入射。經(jīng)二向色鏡220透射的藍(lán)色光經(jīng)中繼透鏡260、入射側(cè)的反射鏡240、中繼透鏡270、出射側(cè)的反射鏡250、會聚透鏡300B而向藍(lán)色光用的液晶光調(diào)制裝置400B的圖像形成區(qū)域入射。中繼透鏡260、270和反射鏡240、250具有將經(jīng)二向色鏡220透射的藍(lán)色光成分導(dǎo)向液晶光調(diào)制裝置400B的功能。再有，在藍(lán)色光的光路設(shè)有此類中繼透鏡260、270的原因在于，由于藍(lán)色光的光路的長度比其他色光的光路的長度長，因此防止光的發(fā)散等所導(dǎo)致的光利用效率的下降。在實施方式I涉及的投影機(jī)1000中，由于藍(lán)色光的光路的長度長，因此采用該構(gòu)成，但是，也可考慮增加紅色光的光路的長度而將中繼透鏡及反射鏡用于紅色光的光路的構(gòu)成。液晶光調(diào)制裝置400R、400G、400B是根據(jù)圖像信息來調(diào)制來自照明裝置100的光的光調(diào)制裝置，根據(jù)圖像信息來將入射的色光調(diào)制而形成彩色圖像。再有，雖然省略圖示，但在會聚透鏡300R、300G、300B和液晶光調(diào)制裝置400R、400G、400B之間，分別夾入配置入射側(cè)偏振光板，在液晶光調(diào)制裝置400R、400G、400B和十字分色棱鏡500之間，分別夾入配置出射側(cè)偏振光板。通過該入射側(cè)偏振光板、各液晶光調(diào)制裝置及出射側(cè)偏振光板，來進(jìn)行入射的各色光的光調(diào)制。各液晶光調(diào)制裝置是在一對透明的玻璃基板中密閉封入作為電光物質(zhì)的液晶的透射型液晶光調(diào)制裝置，例如，將多晶硅TFT作為開關(guān)元件，根據(jù)施加的圖像信號來調(diào)制從入射側(cè)偏振光板出射的一種直線偏振光的偏振方向。十字分色棱鏡500是將從出射側(cè)偏振光板出射的、按每種色光調(diào)制的光學(xué)像合成而形成彩色圖像的光學(xué)元件。該十字分色棱鏡500呈將四個直角棱鏡粘貼的俯視時大體正方形形狀，在將直角棱鏡彼此粘貼的大體X形的界面，形成有電介質(zhì)多層膜。在大體X形的一個界面形成的電介質(zhì)多層膜將紅色光反射，在另一界面形成的電介質(zhì)多層膜將藍(lán)色光反射。通過該電介質(zhì)多層膜使紅色光和藍(lán)色光彎折，與綠色光的傳播方向一致，從而將三個色光合成。來自十字分色棱鏡500的光由投影光學(xué)系統(tǒng)600投影，在屏幕SCR上形成圖像。
其次，說明實施方式I涉及的光源裝置10及投影機(jī)1000的效果。根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，在從多個準(zhǔn)直透鏡32到螢光層64的光路中具備至少一個變形面。再有，多個固體光源24中的一個固體光源24在光軸方向上配置于與多個準(zhǔn)直透鏡32中的與該一個固體光源24對應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡32的焦點位置不同的位置處。因此，可降低向螢光層入射的光的峰值強(qiáng)度。其結(jié)果，可抑制向螢光層施加的熱負(fù)荷，且可抑制螢光層的劣化和/或燒毀從而可延長壽命。此外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，還具備將來自多個準(zhǔn)直透鏡32的光反射以使光軸的間隔變窄的反射部40。因此，與在先申請涉及的光源裝置同樣，與現(xiàn)有的光源裝置相比，可使向后級的光學(xué)元件入射的光的光軸的間隔變窄。其結(jié)果，可抑制后級的光學(xué)元件的大型化，且與現(xiàn)有的光源裝置相比可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化。此外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，與在先申請涉及的光源裝置不同，不使用添加的光學(xué)元件，而通過使用變形面及調(diào)節(jié)固體光源24和準(zhǔn)直透鏡32的位置關(guān)系來進(jìn)行向螢光層64入射的光(藍(lán)色光)的峰值強(qiáng)度的降低。因此，由于來自固體光源的光在到達(dá)螢光層之前沒有經(jīng)過很多的光學(xué)元件，因此可抑制光利用效率的下降。此外，構(gòu)成光源裝置的光學(xué)元件的數(shù)量沒有增加，因此光源裝置的小型化和輕量化沒有變困難。因此，實施方式I涉及的光源裝置10成為可抑制螢光層的劣化和/或燒毀從而可延長壽命，且可抑制光利用效率的下降，并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源裝置。此外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，與現(xiàn)有的光源裝置同樣，具備多個固體光源24，因此可出射高輝度的光。此外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，會聚光學(xué)系統(tǒng)50由一個會聚透鏡構(gòu)成，會聚透鏡的出射面54由變形面(圓柱面)構(gòu)成，因此成為可抑制光利用效率的下降并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源裝置。此外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，入射面52由旋轉(zhuǎn)對稱系的非球面構(gòu)成，因此可使用由旋轉(zhuǎn)對稱系的非球面構(gòu)成的入射面來調(diào)整向螢光層入射的光的入射情況。此外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，會聚光學(xué)系統(tǒng)50的變形面由具有相對于使光軸的間隔變窄的方向垂直的母線的圓柱面構(gòu)成，因此能用較簡單的構(gòu)成來抑制光利用效率的下降并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化。另外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，反射部40的反射面42由變形面(圓柱面)構(gòu)成，因此成為可抑制光利用效率的下降并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源
>J-U裝直。另外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，具有形成為條狀且沿相對于使光軸的間隔變窄的方向垂直的方向的多個反射面42。因此，可通過調(diào)整形成為條狀的各反射面的位置來控制光路。其結(jié)果，由于可使向后級的光學(xué)元件入射的光的光軸的間隔變窄，因此可使光源裝置的設(shè)計變?nèi)菀住Ａ硗?，根?jù)實施方式I涉及的光源裝置10，反射部40的變形面由具有相對于使光軸的間隔變窄的方向垂直的母線的圓柱面構(gòu)成，因此能用較簡單的構(gòu)成來抑制光利用效率的下降并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化。另外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，螢光層64在光軸方向上配置于與會聚光學(xué)系統(tǒng)50的焦點位置不同的位置處，因此可進(jìn)一步抑制向螢光層施加的熱負(fù)荷，可抑制螢光層的劣化和/或燒毀從而進(jìn)一步延長壽命。另外，根據(jù)實施方式I涉及的光源裝置10，固體光源24由半導(dǎo)體激光器構(gòu)成，因此通過使此類半導(dǎo)體激光器以高密度聚集而可成為小型且高輸出的光源裝置。此外，半導(dǎo)體 激光器出射的激光可干涉性高且在到達(dá)后級的光學(xué)元件之前難以發(fā)散，因此可提高光利用效率。實施方式I涉及的投影機(jī)1000具備實施方式I涉及的光源裝置10，因此光利用效率高且可實現(xiàn)小型化和輕量化。比較例圖6是用于說明比較例涉及的光源裝置IOa的圖。圖6(a)是比較例涉及的光源裝置IOa的俯視圖，圖6(b)是比較例涉及的光源裝置IOa的側(cè)視圖，圖6 (C)是表示向螢光層64入射的藍(lán)色光的光強(qiáng)度的曲線圖，圖6 (d)是表不向螢光層64入射的藍(lán)色光的面內(nèi)光強(qiáng)度分布的圖。比較例涉及的光源裝置IOa具有基本上與實施方式I涉及的光源裝置10相同的構(gòu)成，但是，反射部的反射面及會聚光學(xué)系統(tǒng)的出射面與實施方式I涉及的光源裝置10不同。即，如圖6(a)和圖6(b)所示，在比較例涉及的光源裝置IOa中，反射部40a的反射面42a和會聚光學(xué)系統(tǒng)50a的出射面54a由平面構(gòu)成。因此，在比較例涉及的光源裝置IOa中，如圖6(c)和圖6(d)所示，和對于反射部和會聚光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成以外的方面，具有與實施方式I涉及的光源裝置10同樣的構(gòu)成無關(guān)，不能降低向螢光層64入射的光的峰值強(qiáng)度。因此，向螢光層64入射的光的峰值強(qiáng)度高至約350W/mm2。其結(jié)果，不能抑制向螢光層施加的熱負(fù)荷，不能抑制螢光層的劣化和/或燒毀而延長壽命。實施方式2圖7是用于說明實施方式2涉及的光源裝置12的圖。圖7(a)是實施方式2涉及的光源裝置12的俯視圖，圖7(b)是實施方式2涉及的光源裝置12的側(cè)視圖，圖7(c)是表示向螢光層64入射的藍(lán)色光的光強(qiáng)度的曲線圖，圖7(d)是表示向螢光層64入射的藍(lán)色光的面內(nèi)光強(qiáng)度分布的圖。實施方式2涉及的光源裝置12基本上具有與實施方式I涉及的光源裝置10同樣的構(gòu)成，但是，反射部的反射面與實施方式I涉及的光源裝置10不同。S卩，如圖7(a)及圖
7(b)所示,在實施方式2涉及的光源裝置12中，反射部40a的反射面42a由平面構(gòu)成。如上所述，在實施方式2涉及的光源裝置12中，反射部40a的反射面42a由平面構(gòu)成。但是，如圖7(c)及圖7(d)所示，通過會聚光學(xué)系統(tǒng)50具備的變形面(圓柱面)和固體光源24與準(zhǔn)直透鏡32的上述那樣位置關(guān)系來向螢光層64入射使峰值強(qiáng)度減小的光。此時的峰值強(qiáng)度約為110W/mm2。其結(jié)果，實施方式2涉及的光源裝置12中，反射部的反射面與實施方式I涉及的光源裝置10不同，但是，與實施方式I涉及的光源裝置10的情況同樣，可抑制螢光層的劣化和/或燒毀而延長壽命。再有，成為可抑制光利用效率的下降且可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源裝置。再有，實施方式2涉及的光源裝置12除了反射部的反射面之外具有與實施方式I涉及的光源裝置10同樣的構(gòu)成，因此原樣具有實施方式I涉及的光源裝置10具有的效果中的該效果。實施方式3 圖8是用于說明實施方式3涉及的光源裝置14的圖。圖8(a)是實施方式3涉及的光源裝置14的俯視圖，圖8(b)是實施方式3涉及的光源裝置14的側(cè)視圖，圖8(c)是表示向螢光層64入射的藍(lán)色光的光強(qiáng)度的曲線圖，圖8(d)是表示向螢光層64入射的藍(lán)色光的面內(nèi)光強(qiáng)度分布的圖。實施方式3涉及的光源裝置14基本上具有與實施方式I涉及的光源裝置10同樣的構(gòu)成，但是，會聚光學(xué)系統(tǒng)的出射面與實施方式I涉及的光源裝置10不同。S卩，如圖8(a)及圖8(b)所示，會聚光學(xué)系統(tǒng)50a的出射面54a由平面構(gòu)成。如上所述，在實施方式3涉及的光源裝置14中，會聚光學(xué)系統(tǒng)50a的出射面54a由平面構(gòu)成。但是，如圖8(c)及圖8(d)所示，通過反射部40具備的變形面(圓柱面)和固體光源24與準(zhǔn)直透鏡32的上述那樣位置關(guān)系來向螢光層64入射使峰值強(qiáng)度減小的光。此時的峰值強(qiáng)度約為240W/mm2。其結(jié)果，實施方式3涉及的光源裝置14中，會聚光學(xué)系統(tǒng)的出射面與實施方式I涉及的光源裝置10不同，但是，與實施方式I涉及的光源裝置10的情況同樣，可抑制螢光層的劣化和/或燒毀而延長壽命。再有，成為可抑制光利用效率的下降且可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源裝置。再有，實施方式3涉及的光源裝置14除了會聚光學(xué)系統(tǒng)的出射面之外具有與實施方式I涉及的光源裝置10同樣的構(gòu)成，因此原樣具有實施方式I涉及的光源裝置10具有的效果中的該效果。以上，根據(jù)上述實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于上述實施方式。在不脫離其主旨的范圍內(nèi)可用各種方式來實施，例如，可進(jìn)行以下的變形。(I)在上述各實施方式中，使用生成藍(lán)色光的固體光源24和從藍(lán)色光的一部分生成包含紅色光和綠色光的螢光的螢光層64來作為固體光源和螢光層，但是，本發(fā)明并不限于此。例如，也可使用生成紫色光或紫外線的固體光源和從紫色光或紫外線生成包含紅色光、綠色光和藍(lán)色光的色光的螢光層來作為固體光源和螢光層。(2)在上述各實施方式中，使用由一個會聚透鏡構(gòu)成的會聚光學(xué)系統(tǒng)來進(jìn)行說明，但是，本發(fā)明并不限于此。也可使用由兩個以上的會聚透鏡構(gòu)成的會聚光學(xué)系統(tǒng)。在會聚光學(xué)系統(tǒng)由兩個會聚透鏡構(gòu)成的情況下，可使用兩個會聚透鏡的出射面或入射面中的一個面由旋轉(zhuǎn)對稱系的非球面構(gòu)成，另一面由變形面構(gòu)成，剩余的兩個面由球面構(gòu)成的會聚光學(xué)系統(tǒng)。
(3)在上述各實施方式中，成為出射“可用作白色光的光”的光源裝置10，但是，本發(fā)明并不限于此?？沙蔀槌錾洹翱捎米靼咨獾墓狻币酝獾墓?例如，由紅色光和綠色光構(gòu)成的光和/或包含很多特定的色光成分的光)的光源裝置。(4)在上述各實施方式中，使用生成發(fā)光強(qiáng)度的峰值約為460nm的藍(lán)色光的固體光源24，但是，本發(fā)明并不限于此。例如，可使用發(fā)光強(qiáng)度的峰值為440nm 450nm的藍(lán)色光的固體光源。通過成為該構(gòu)成，可提高螢光體的螢光生成效率。(5)在上述各實施方式中，使用由半導(dǎo)體激光器構(gòu)成的固體光源24來作為固體光源，但是，本發(fā)明并不限于此。例如，可使用由發(fā)光二極管構(gòu)成的固體光源來作為固體光源。(6)在上述各實施方式中，使用透射型的投影機(jī)，但是，本發(fā)明并不限于此。例如，可使用反射型的投影機(jī)。這里，“透射型”意指如透射型的液晶光調(diào)制裝置等那樣作為光調(diào) 制構(gòu)件的光調(diào)制裝置使光透射的類型，“反射型”意指如反射型的液晶光調(diào)制裝置等那樣作為光調(diào)制構(gòu)件的光調(diào)制裝置使光反射的類型。在將本發(fā)明適用于反射型的投影機(jī)的情況下，可得到與透射型的投影機(jī)同樣的效果。(7)在上述各實施方式中，使用液晶光調(diào)制裝置來作為投影機(jī)的光調(diào)制裝置，但是，本發(fā)明并不限于此。作為光調(diào)制裝置，通常，只要能根據(jù)圖像信息來調(diào)制入射光即可，也可使用微鏡型光調(diào)制裝置等。作為微鏡型光調(diào)制裝置，例如，可使用DMD(數(shù)字微鏡器件)(TI社的商標(biāo))。(8)在上述各實施方式中，例示使用三個液晶光調(diào)制裝置的投影機(jī)來說明，但是，本發(fā)明不限于此?？蛇m用于使用一個、兩個或四個以上的液晶光調(diào)制裝置的投影機(jī)。(9)本發(fā)明可適用于從觀察投影圖像側(cè)投影的前投影型投影機(jī)的情況，也可適用于從與觀察投影圖像側(cè)相反一側(cè)投影的后投影型投影機(jī)的情況。(10)在上述各實施方式中，對將本發(fā)明的光源裝置適用于投影機(jī)的實例進(jìn)行說明，但是，本發(fā)明并不限于此。例如，也可將本發(fā)明的光源裝置適用于其他光學(xué)設(shè)備(例如，光盤裝置、汽車的頭燈、照明設(shè)備等)。
權(quán)利要求
1.ー種光源裝置，具備多個固體光源；使來自所述多個固體光源的光分別大體平行化的多個準(zhǔn)直透鏡；使來自所述多個準(zhǔn)直透鏡的光會聚的會聚光學(xué)系統(tǒng)；和從來自所述會聚光學(xué)系統(tǒng)的光中的至少一部分生成螢光的螢光層，該光源裝置的特征在干， 在從所述多個準(zhǔn)直透鏡到所述螢光層的光路中，具備至少一個變形面， 所述多個固體光源配置于在光軸方向上與所述多個準(zhǔn)直透鏡的焦點位置不同的位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光源裝置，其特征在干， 所述會聚光學(xué)系統(tǒng)具備第一會聚透鏡， 所述第一會聚透鏡的出射面或入射面中的至少ー個面由變形面構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光源裝置，其特征在干， 所述會聚光學(xué)系統(tǒng)由一個會聚透鏡構(gòu)成， 所述會聚透鏡的出射面由變形面構(gòu)成， 所述會聚透鏡的入射面由旋轉(zhuǎn)對稱系的非球面構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的光源裝置，其特征在干， 在從所述多個準(zhǔn)直透鏡到所述螢光層的光路中，還具備反射部，該反射部將來自所述多個準(zhǔn)直透鏡的光進(jìn)行反射以使光軸的間隔變窄。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源裝置，其特征在干， 所述變形面由圓柱面構(gòu)成，該圓柱面具有相對于使所述光軸的間隔變窄的方向垂直的母線。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光源裝置，其特征在干， 所述反射部具有形成為條狀且沿相對于使所述光軸的間隔變窄的方向垂直的方向的多個反射面， 所述反射面由變形面構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光源裝置，其特征在干， 所述變形面由圓柱面構(gòu)成，該圓柱面具有相對于使所述光軸的間隔變窄的方向垂直的母線。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的光源裝置，其特征在干， 所述螢光層配置于在光軸方向上與所述多個準(zhǔn)直透鏡的焦點位置不同的位置處。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的光源裝置，其特征在干， 所述固體光源由半導(dǎo)體激光器構(gòu)成。
10.ー種投影機(jī)，其特征在干， 具備 照明裝置，其具備根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的光源裝置； 光調(diào)制裝置，其將來自所述照明裝置的光調(diào)制；和 投影光學(xué)系統(tǒng)，其將來自所述光調(diào)制裝置的光投影。
全文摘要
本發(fā)明提供可抑制螢光層的劣化和/或燒毀而延長壽命，且可抑制光利用效率的下降并可實現(xiàn)光源裝置的小型化和輕量化的光源裝置。光源裝置(10)，具備多個固體光源(24)；多個準(zhǔn)直透鏡(32)；會聚光學(xué)系統(tǒng)(50)；和從來自會聚光學(xué)系統(tǒng)(50)的光中的至少一部分生成螢光的螢光層(64)，該光源裝置的特征在于，在從多個準(zhǔn)直透鏡(32)到螢光層(64)的光路中，具備至少一個變形面，多個固體光源(24)配置于在光軸方向上與多個準(zhǔn)直透鏡(32)的焦點位置不同的位置處。
文檔編號G03B21/20GK102681310SQ201210067579
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者秋山光一 申請人:精工愛普生株式會社