光源裝置制造方法
光源裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光源裝置，在使用通過激發(fā)光激發(fā)熒光體而發(fā)出熒光的光源的情況下，通過減少激發(fā)光對激發(fā)光源的入射來增大激發(fā)光的輸出，實現(xiàn)長壽命化。該光源裝置包括發(fā)射激發(fā)光的多個激發(fā)光源(5a、5b、5c)，使激發(fā)光變化為熒光的熒光體(3)，二向色鏡(7)，和使激發(fā)光會聚到熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡(4)，多個激發(fā)光源(5a、5b、5c)被配置成，使得從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光(50a、50b、50c)相對于聚光透鏡(4)的中心非對稱地入射。并且，在從熒光體(3)反射的未轉換激發(fā)光(51a、51b、51c)的光路上設置反射鏡(9a、9b、9c、10a、10b、10c)，通過使其返回熒光體一側，能夠再次作為激發(fā)光利用。
【專利說明】光源裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光源裝置。
【背景技術】
[0002]在本【技術領域】中，人們提出了使從固體光源出射的可見光高效發(fā)光的光源裝置(參考專利文獻I)。專利文獻I中，使從多個藍色激發(fā)光源出射的光照射到配置在可旋轉控制的圓形的基材上的熒光體上，高效地發(fā)出熒光。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2011-13320號公報
【發(fā)明內容】
[0006]發(fā)明要解決的技術問題
[0007]根據(jù)專利文獻1，其中記載了入射到熒光體的激發(fā)光中沒有被轉換為熒光的未轉換激發(fā)光不會對照明光學系統(tǒng)一側入射，但沒有考慮未轉換激發(fā)光入射到激發(fā)光源，導致激發(fā)光源的輸出降低、壽命降低這一點。
[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改善了激發(fā)光源的輸出和壽命的光源裝置。
[0009]解決問題的技術方案
[0010]為了解決上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選方案之一如下所述。該光源裝置，包括發(fā)射激發(fā)光的多個激發(fā)光源，和使激發(fā)光變化(轉換)為熒光的熒光體，多個激發(fā)光源被配置成，使得從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域非對稱地入射(至該照射區(qū)域)。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種改善了激發(fā)光源的輸出和壽命的光源裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是表示實施例1的光源裝置的一部分的圖。
[0014]圖2是表示實施例2的光源裝置的一部分的圖。
[0015]圖3是投影型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)的概要結構圖。
[0016]圖4是表示作為實施例1的技術問題的光源裝置的一部分的圖。
[0017]圖5是表示實施例3的光源裝置的一部分的圖。
[0018]圖6是表示實施例4的光源裝置的一部分的圖。
[0019]圖7是表示實施例5的光源裝置的一部分的圖。
[0020]圖8是表示作為實施例6的技術問題的光源裝置的一部分的圖。
[0021]圖9是表示實施例6的光源裝置的一部分的圖。
[0022]圖10是表示圖9的變形例的圖。[0023]圖11是表示作為實施例7的技術問題的光源裝置的一部分的圖。
[0024]圖12是表示實施例7的光源裝置的一部分的圖。
[0025]圖13是表示實施例7的光源裝置的一部分的圖。
【具體實施方式】
[0026]以下參考【專利附圖】
【附圖說明】本實施例。各圖中對相同部分標注相同標記，對于已經(jīng)說明的部分省略其說明。首先說明可認為是本實施例的技術問題的光源裝置。
[0027]圖4是表示可認為是實施例1的技術問題的光源裝置的一部分的圖，圖4㈧是結構說明圖，圖4(B)是表示激發(fā)光對熒光體的入射角度的圖，圖4(C) (D)是表示作為技術問題的激發(fā)光對激發(fā)光源入射的原理的結構說明圖。此處，使用局域右手直角坐標系。圖4中，令從反射鏡反射后的激發(fā)光的行進方向為Z軸，在與Z軸正交的面內與紙面平行的軸為X軸,從紙面里側向外側去的軸為Y軸。
[0028]圖4㈧中，從包括多個由固體發(fā)光元件構成的激發(fā)光源的激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50被準直透鏡組6轉換為大致平行光，在反射鏡8上反射后入射到二向色鏡(分色鏡)7。二向色鏡7具有使激發(fā)光的波段透射、使熒光的波段反射的特性。于是，激發(fā)光組50從二向色鏡7和聚光透鏡4透射之后，入射到涂敷了熒光體3的圓盤I。聚光透鏡4的曲率被設定為使入射的平行光會聚在圓盤I的激發(fā)光照射區(qū)域30上。
[0029]圓盤I是能夠以旋轉元件2為中心軸旋轉控制的圓形的基材。為了使從熒光體產(chǎn)生的熱發(fā)散，優(yōu)選用金屬作為基材。該情況下，被激發(fā)光組50激發(fā)的圓盤I上的熒光體3將全方位地出射熒光60，但向基材方向出射的熒光60會在金屬面上反射。從而，所有熒光60都向聚光透鏡4的方向出射。其中，從聚光透鏡4透射后的熒光60成為大致平行光，在二向色鏡7上反射，入射到未圖示的照明光學系統(tǒng)一側。在圖中，熒光體3與聚光透鏡4的間隔較大，但實際上，通過將聚光透鏡4配置在熒光體3附近，能夠用聚光透鏡4捕獲幾乎所有的熒光60。此處，令通過激發(fā)光照射區(qū)域30的與Z軸平行的軸為光軸100，則從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50關于光軸100對稱地入射到熒光體3上的激發(fā)光照射區(qū)域30。
[0030]圖4(B)中，設從各激發(fā)光源5a、5b、5c產(chǎn)生的各激發(fā)光50a、50b、50c相對于光軸100去往激發(fā)光照射區(qū)域30的入射角分別為Ga、Θ b、Θ c,因為激發(fā)光關于光軸100對稱地入射，所以以下式I成立。
[0031]Θ a = Θ c, Θ b = 0......(式 I)
[0032]圖4(C)中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5a出射的激發(fā)光50a沿上述光路對激發(fā)光照射區(qū)域30以入射角Qa入射。激發(fā)光50a的一部分沒有被轉換為突光,成為未轉換激發(fā)光51a,在突光體3上主要向關于光軸100對稱的方向(出射角Qa)發(fā)生鏡面反射。根據(jù)式1，由于Qa= Θ c，所以未轉換激發(fā)光組51a在激發(fā)光50c的光路上反方向行進，入射到激發(fā)光源5c。即，由于激發(fā)光源5a引起的未轉換激發(fā)光51a,激發(fā)光源5c發(fā)生輸出降低和壽命降低。
[0033]同樣地,從激發(fā)光源5c出射的激發(fā)光50c中，未被突光體3轉換為突光的未轉換激發(fā)光51c入射到激發(fā)光源5a,激發(fā)光源5a發(fā)生輸出降低和壽命降低(未圖不)。
[0034]圖4 (D)中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5b出射的激發(fā)光50b沿上述光路對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。激發(fā)光50b的一部分沒有被轉換為突光,成為未轉換激發(fā)光51b在熒光體3上反射。因為激發(fā)光50b對激發(fā)光照射區(qū)域30的入射角是Θ b = 0，所以未轉換激發(fā)光51b向著與光軸100相同的軸方向發(fā)生鏡面反射，沿激發(fā)光50b的光路反方向行進，入射到激發(fā)光源5b。即，由于激發(fā)光源5b的未轉換激發(fā)光51b，激發(fā)光源5b發(fā)生輸出降低和壽命降低。
[0035]如上所述，圖4中存在這樣的技術問題，即，從多個激發(fā)光源組出射的激發(fā)光中的未轉換激發(fā)光會入射到激發(fā)光源組中，發(fā)生發(fā)光元件的溫度上升等，導致激發(fā)光源的輸出降低和壽命降低。
[0036]接著，對實施例1進行說明。圖1是表示實施例1的光源裝置的一部分的圖。圖1(A)是結構說明圖，圖1(B) (C) (D)的結構說明圖針對作為技術問題的激發(fā)光對激發(fā)光源入射表示了其改善方法。局域右手直角坐標系的定義與圖4相同。
[0037]圖1(A)中，從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光被轉換為熒光后對照明光學系統(tǒng)一側入射，這一點與圖4的說明同樣。但是，本實施例中激發(fā)光源組5被配置成，使得從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50關于光軸100非對稱地入射到熒光體3上的激發(fā)光照射區(qū)域30。SP，令從各激發(fā)光源5a、5b、5c產(chǎn)生的各激發(fā)光50a、50b、50c相對于光軸100去往激發(fā)光照射區(qū)域30的入射角分別為0a、0b、Θ c，有式2成立。
[0038]0a 古Θ c, Θ c ^ Θ a ( Θ a ^ O, Θ b ^ O, θ c ^ O)......(式 2)
[0039]圖1⑶中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5a出射的激發(fā)光50a沿與圖4中說明的同樣的光路對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。其中，一部分激發(fā)光沒有被轉換為突光，成為未轉換激發(fā)光51a,在突光體3上主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射。根據(jù)式2,未轉換激發(fā)光51a在與激發(fā)光50b、激發(fā)光50c不重合的光路上行進，被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行，從二向色鏡7透射后,對反射鏡8 一側入射。從而,未轉換激發(fā)光51a會從反射鏡8b、8c之間穿過，或者即使在反射鏡8上反射，也會從激發(fā)光源5b、5c之間穿過，所以不會入射到激發(fā)光源組5。
[0040]圖1 (C)中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5b出射的激發(fā)光50b沿與上述的同樣的光路對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。其中，一部分激發(fā)光沒有被轉換為突光,成為未轉換激發(fā)光51b,在突光體3上主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射。根據(jù)式2,未轉換激發(fā)光51b在與激發(fā)光50a、激發(fā)光50c不重合的光路上行進，被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行,從二向色鏡7透射后,對反射鏡8 一側入射。從而,未轉換激發(fā)光51b會從反射鏡8a、8b之間穿過，或者即使在反射鏡8上反射，也會從激發(fā)光源5a、5b之間穿過，所以不會入射到激發(fā)光源組5。
[0041]圖1(D)中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5c出射的激發(fā)光50c沿與上述的同樣的光路對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。其中，一部分激發(fā)光沒有被轉換為突光,成為未轉換激發(fā)光組51c,在突光體3上主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射。根據(jù)式2,未轉換激發(fā)光組51c在與激發(fā)光50a、激發(fā)光50b不重合的光路上行進，被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行，從二向色鏡7透射后,對反射鏡8 一側入射。從而,未轉換激發(fā)光51c會從反射鏡8a的外側通過，或者即使在反射鏡8上反射，也會從激發(fā)光源5a的外側通過，所以不會入射到激發(fā)光源組5。
[0042]如上所述，從各激發(fā)光源5a、5b、5c產(chǎn)生的各激發(fā)光50a、50b、50c中，沒有被轉換為熒光的各未轉換激發(fā)光51a、51b、51c不會入射到激發(fā)光源組5，所以能夠改善激發(fā)光源組5的輸出和壽命。
[0043]接著，對實施例2進行說明。圖2是表示實施例2的光源裝置的一部分的圖。此處導入局域右手直角坐標系。圖2 (A)中，令光軸100為Z軸，與Z軸正交的面內與紙面平行的軸為X軸，從紙面里側去往外側的軸為Y軸(但是，圖2 (B)中從紙面里側去往外側的軸為X軸，圖2 (C) (D)中從紙面里側去往外側的軸為Z軸)。
[0044]圖2中，激發(fā)光源組5中配置有X軸方向上為3列、y軸方向上為2行的激發(fā)光源。X軸方向的激發(fā)光源組的排列相對于光軸100對稱，y軸方向的激發(fā)光源組的排列相對于光軸100非對稱。圖2(A)中，從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50，沿與圖1中說明的同樣的光路對突光體3上的激發(fā)光照射區(qū)域30入射,被轉換為突光60,對未圖不的照明光學系統(tǒng)入射(為了簡化，省略了準直透鏡組6與二向色鏡7之間的反射鏡8)。其中，激發(fā)光組50的一部分沒有被轉換為熒光，成為未轉換激發(fā)光，在熒光體3上反射。
[0045]圖2 (B)中，從激發(fā)光源組5u出射的激發(fā)光組50u中，沒有在熒光體3上被轉換為突光的未轉換激發(fā)光組51u主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射,被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行，從二向色鏡7透射。激發(fā)光源組5被配置在使得激發(fā)光組50去往熒光體3的入射光在Y軸方向上關于光軸100非對稱的位置，所以未轉換激發(fā)光組5 Iu會從激發(fā)光源組5d的外側通過。
[0046]此外，從激發(fā)光源組5d出射的激發(fā)光組50d中，沒有在熒光體3上被轉換為熒光的未轉換激發(fā)光組51d主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射，被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行，從二向色鏡7透射。激發(fā)光源組5被配置在使得激發(fā)光組50去往熒光體3的入射光在Y軸方向上關于光軸100非對稱的位置，所以未轉換激發(fā)光組51d從激發(fā)光源組5u與激發(fā)光源組5d之間穿過。
[0047]如上所述，從各激發(fā)光源組5u、5d產(chǎn)生的各激發(fā)光組50u、50d中，沒有被轉換為熒光的各未轉換激發(fā)光組51u、51d不會入射到激發(fā)光源組5，所以能夠改善激發(fā)光源組5的輸出和壽命。
[0048]圖2(C)是從光軸100的方向(Z軸方向)觀察XY截面的投影圖。從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50的去往熒光體3的入射光以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心在Y軸方向上非對稱，所以未轉換激發(fā)光組51不會入射到激發(fā)光源組5。此外，激發(fā)光組50從以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心的全部4個象限的區(qū)域向激發(fā)光照射區(qū)域30入射，所以能夠將聚光透鏡4抑制為緊湊的尺寸。
[0049]圖2 (D)是使激發(fā)光組50從以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心的4個象限中的2個象限(第一象限、第二象限)入射的例子。激發(fā)光組50的去往熒光體3的入射光以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心在Y軸方向上非對稱，所以能夠防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5，但激發(fā)光組50從在Y軸方向上遠離激發(fā)光照射區(qū)域30的位置對激發(fā)光照射區(qū)域30入射，所以會導致聚光透鏡4的大型化。從而，優(yōu)選激發(fā)光組50從以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心的全部4個象限入射。
[0050]圖2(E)中，使用以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心的極坐標系表示用于防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5的條件。令距離Z軸方向的仰角為Θ，XY坐標內的方位角為Φ。激發(fā)光組50從Z軸方向入射，在聚光透鏡4的作用下向著激發(fā)光照射區(qū)域30以仰角Θ、方位角φ的入射角入射的情況下，未轉換激發(fā)光組51以仰角Θ、方位角Φ+180。的出射角出射。從而，設任意的激發(fā)光的入射角中仰角為θπκ方位角為Φ--，另一個任意的激發(fā)光的入射角的仰角為θ η、方位角為Φη，則作為用于防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5的條件，有式3或式4成立。
[0051]θη ≠ Θ m( Θ m ≠ O, θ n ≠ O)......(式 3)
[0052]n≠ Φm+180。( Θ m ≠ O, θ n≠ O)......(式 4)
[0053]即，使仰角或方位角錯開，以彼此的入射出射光不重合的方式，使激發(fā)光組50入射到激發(fā)光照射區(qū)域30即可。因為從激發(fā)光源組5到激發(fā)光照射區(qū)域30的距離足夠遠，所以只要使各激發(fā)光入射角錯開2度以上，就能夠防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5。即，只要不存在任何一對使得式5成立的激發(fā)光即可。
[0054]0m-2°≤ θ n≤ 0m+2° 且 Φm+178?！?Φm≤ Φm+182。......(式 5)
[0055]接著，對實施例3進行說明。圖5是表示實施例3的光源裝置的一部分的圖。圖5(A)的局域右手直角坐標系的定義與圖4相同，圖5(B)是從圖5(A)的X軸正方向觀察激發(fā)光源組5的投影圖。
[0056]圖5(A)中，其結構部件的主要配置與圖1相同，但不同點在于，在反射鏡8a的外側配置反射鏡10c，在反射鏡8a與Sb之間配置反射鏡10b，在反射鏡Sb與Sc之間配置反射鏡IOa,在激發(fā)光源5a的外側配置反射鏡9c,在激發(fā)光源5a與激發(fā)光源5b之間配置反射鏡9b,在激發(fā)光源5b與激發(fā)光源5c之間配置反射鏡9a。
[0057]此處，反射鏡組10的切線方向是使X軸關于Y軸方向順時針旋轉約45度的方向，以使未轉換激發(fā)光組51向激發(fā)光源組5的方向反射。此外，反射鏡組9被配置成與未轉換激發(fā)光組51的行進方向垂直，以使未轉換激發(fā)光組51向行進方向的相反方向反射。
[0058]沿圖1 (A)說明的同樣的光路行進而來的未轉換激發(fā)光51a在反射鏡IOa上反射之后，被反射鏡9a反射。此處，為了與未轉換激發(fā)光51加以區(qū)分，將反射而向相反方向行進的光稱為反射未轉換激發(fā)光52。
[0059]反射未轉換激發(fā)光52a沿未轉換激發(fā)光51a的光路反方向行進，再次向激發(fā)光照射區(qū)域30入射。未轉換激發(fā)光51b在反射鏡IOb上反射后,被反射鏡9b反射。反射未轉換激發(fā)光52b沿未轉換激發(fā)光51b的光路反方向行進，再次向激發(fā)光入射區(qū)域30入射(未圖示)。未轉換激發(fā)光51c在反射鏡IOc上反射后,被反射鏡9c反射。反射未轉換激發(fā)光52c沿未轉換激發(fā)光51c的光路反方向行進，再次向激發(fā)光入射區(qū)域30入射(未圖示)。入射到激發(fā)光照射區(qū)域30的反射未轉換激發(fā)光組52被熒光體3轉換為熒光，對照明光學系統(tǒng)一側入射。其中，反射鏡組10也可以與激發(fā)光反射用的反射鏡組8共用。
[0060]接著，對實施例4進行說明。圖6是表示實施例4的光源裝置的一部分的圖。圖6(A)的局域右手直角坐標系的定義與圖4相同，圖6(B)是從圖6(A)的Z軸正方向觀察反射鏡組8、11的投影圖。
[0061]圖6(A)中，其結構部件的主要配置與圖1相同，但不同點在于，在反射鏡8a的外側配置反射鏡11c，在反射鏡8a與Sb之間配置反射鏡11b，在反射鏡Sb與Sc之間配置反射鏡11a。反射鏡組11被配置成與未轉換激發(fā)光組51的行進方向垂直，以使未轉換激發(fā)光組51向激發(fā)光照射區(qū)域30的方向反射。
[0062]沿圖1 (A)說明的同樣的光路行進而來的未轉換激發(fā)光51a在反射鏡Ila上反射，成為反射未轉換激發(fā)光52a，沿未轉換激發(fā)光51a的光路反方向行進，再次對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。未轉換激發(fā)光51b在反射鏡Ilb上反射。反射未轉換激發(fā)光52b沿未轉換激發(fā)光51b的光路反方向行進,再次對激發(fā)光入射區(qū)域30入射(未圖不)。未轉換激發(fā)光51c在反射鏡Ilc上反射。反射未轉換激發(fā)光52c沿未轉換激發(fā)光51c的光路反方向行進，再次對激發(fā)光入射區(qū)域30入射(未圖示)。入射到激發(fā)光照射區(qū)域30的反射未轉換激發(fā)光組52被熒光體3轉換為熒光，對照明光學系統(tǒng)一側入射。
[0063]實施例4中，能夠整體地配置激發(fā)光反射用的反射鏡組8和未轉換激發(fā)光反射用的反射鏡組11，所以部件制造的效率較好，能夠抑制成本。
[0064]接著，對實施例5進行說明。圖7是表示實施例5的光源裝置的一部分的圖。圖7的坐標系與圖2的坐標系相同。
[0065]圖7中，其結構部件的主要配置與圖2相同，但不同點在于，在激發(fā)光源組5d的外側配置反射鏡12u，在激發(fā)光源組5u與5d之間配置反射鏡12d，并使它們分別與未轉換激發(fā)光組51u、51d的行進方向。
[0066]未轉換激發(fā)光組51u、51d分別在反射鏡12u、12d上反射,成為反射未轉換激發(fā)光組52u、52d，沿未轉換激發(fā)光組51u、51d的光路反方向行進，再次對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。入射到激發(fā)光照射區(qū)域30的反射未轉換激發(fā)光組52被熒光體3轉換為熒光，對照明光學系統(tǒng)一側入射。
[0067]圖7(C)是從圖7㈧的Z軸正方向觀察反射鏡12的投影圖。從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50的去往突光體3的入射光以光軸100為中心在Y軸方向上非對稱,所以未轉換激發(fā)光組51不會入射到激發(fā)光源組5。通過在可捕獲未轉換激發(fā)光組51的范圍中配置反射鏡組12，能夠使未轉換激發(fā)光組51反射而成為反射未轉換激發(fā)光組52，再次對熒光體3入射。本配置中，反射鏡12的形狀是X軸方向上細長的長條形。
[0068]圖7(D)是從圖7(A)的Z軸正方向觀察反射鏡12的投影圖，此處表示使激發(fā)光組50從以光軸100為中心的4個象限中的2個象限(第一象限、第二象限)入射的例子。
[0069]與圖2 (D)的說明同樣，本配置中激發(fā)光組50的去往熒光體3的入射光以光軸100為中心在Y軸方向上非對稱，所以能夠防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5，但因為激發(fā)光組50從在Y軸方向上遠離激發(fā)光照射區(qū)域30的位置對激發(fā)光照射區(qū)域30入射，所以與圖7(C)相比，會導致聚光透鏡4的大型化。但是，未轉換激發(fā)光組51d、51u集中與激發(fā)光組50關于光軸100對稱的2個象限(第三象限、第四象限)，所以反射鏡12只要一片即可。
[0070]此外，圖7(C)⑶中，只要滿足能夠捕獲未轉換激發(fā)光組51的范圍，也可以將反射鏡組12分割。此外，反射鏡組12的Z軸方向位置可以是任意位置，只要是比二向色鏡7更接近激發(fā)光源組5—側、并且能夠捕獲(捕捉)未轉換激發(fā)光組51d、51u的位置即可。此處，與圖2同樣省略了準直透鏡組6與二向色鏡7之間的反射鏡組8，未轉換激發(fā)光反射用的反射鏡組12與反射鏡組8相比可以更接近二向色鏡7 —側，也可以更接近激發(fā)光源組5一側。
[0071]接著，說明在作為激發(fā)光源使用例如半導體激光器等出射光的發(fā)散角不均勻、而是發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直的光源時的優(yōu)選實施方式(實施例6、7)。
[0072]圖8是表示可認為是實施例6的技術問題的光源裝置的一部分的圖，圖8 (A)是結構說明圖，圖8(B)是表示激發(fā)光源配置和激發(fā)光的光束截面形狀的圖，圖8 (C)是表示聚光透鏡上的激發(fā)光的光束分布的圖。圖8(A)的局域右手坐標系的定義與圖4相同。
[0073]圖8中，激發(fā)光源組5中配置有X軸方向上為3列、Y軸方向上為3列的激發(fā)光源。X軸方向和Y軸方向的激發(fā)光源組的排列關于光軸100對稱。圖8(A)中，省略聚光透鏡4之后的部分。
[0074]圖8(B)是從Z軸負方向觀察準直透鏡組6的投影圖。為了將聚光透鏡4和二向色鏡7的尺寸抑制得較緊湊，激發(fā)光源組5和準直透鏡組6以由激發(fā)光源組5或準直透鏡組6的外形的制約所決定的最密的間隔，在X軸方向、Y軸方向上分別等間隔地配置。在激發(fā)光源和準直透鏡的外形是圓形的情況下，X軸方向間隔與Y軸方向間隔相等。
[0075]激發(fā)光源組5的出射光的發(fā)散角不均勻，發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直，所以被準直透鏡組6轉換為平行光的激發(fā)光組50的光束截面形狀是以發(fā)散角最大的方向為長軸方向的大致橢圓形。本圖中表示了 Y軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的情況。
[0076]圖8 (C)是從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布與圖8(B)的出射時的分布相同。圓形的聚光透鏡4上，光束截面形狀呈長軸與Y軸方向一致的橢圓形的激發(fā)光組50在X軸方向、Y軸方向上等間隔地排列，所以形成了在X軸方向上光束的間隙中存在較多沒有光束通過的區(qū)域的分布，不能高效利用透鏡的有效范圍。
[0077]接著，對實施例6進行說明。圖9是表示實施例6的光源裝置的一部分的圖，圖9(A)是結構說明圖。此處，從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50的去往熒光體3的入射光以光軸100為中心在Y軸方向上非對稱,所以未轉換激發(fā)光組51的各光路與激發(fā)光組50的各光路不重合，返回至不會入射到激發(fā)光源組5的位置。進而，在比二向色鏡7靠激發(fā)光源組5 —側的未轉換激發(fā)光組51入射的位置上，與未轉換激發(fā)光組51垂直地配置反射鏡13。從而，未轉換激發(fā)光組51在反射鏡13上反射,成為反射鏡未轉換激發(fā)光組52,沿未轉換激發(fā)光組51的光路反方向行進，再次對激發(fā)光照射區(qū)域入射(未圖示)。入射到激發(fā)光照射區(qū)域的反射未轉換激發(fā)光組52被突光體轉換為突光,對照明光學系統(tǒng)一側入射(未圖不)。
[0078]圖9(B)是從Z軸負方向觀察反射鏡組13的投影圖。未轉換激發(fā)光組51是激發(fā)光組50在突光體上關于光軸100對稱地發(fā)生鏡面反射而形成的,所以其光束截面形狀與激發(fā)光組50的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。
[0079]反射未轉換激發(fā)光組52是未轉換激發(fā)光組51在與未轉換激發(fā)光組51垂直配置的反射鏡組13上發(fā)生鏡面反射而形成的，所以其光束截面形狀與未轉換激發(fā)光組51的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。本配置中，反射鏡9的形狀是Y軸方向上細長的長條形。但是，只要滿足能夠捕獲未轉換激發(fā)光組51的范圍，也可以分割反射鏡組13。
[0080]圖9 (C)是從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布與圖9(B)的出射時的分布相同。在圓形的聚光透鏡4上，光束截面形狀呈長軸與Y軸方向一致的橢圓形的激發(fā)光組50在X軸方向、Y軸方向上等間隔地排列，在X軸方向的間隙中分布有未轉換激發(fā)光組51a、51b、51c和與其重合的反射未轉換激發(fā)光組52a、52b、52c。激發(fā)光和反射未轉換激發(fā)光在Y軸方向上交替地排列，所以沒有光束通過的區(qū)域較少，與圖8的情況相比，能夠有效利用透鏡的有效范圍。
[0081]圖10是表示圖9的變形例的圖。此處，表示了使激發(fā)光源組5以X軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的方式配置的例子。圖10(A)是從Z軸負方向觀察圖9(A)的反射鏡組13的投影圖。
[0082]激發(fā)光源5和準直透鏡組6在Y軸方向上以由激發(fā)光源5或準直透鏡組6的外形的制約所決定的最密的間隔等間隔地配置，但在X軸方向上需要留出未轉換激發(fā)光組51和與其重合的反射未轉換激發(fā)光組52通過、且配置反射鏡組13的間隙，所以需要以比由外形的制約所決定的最密的間隔更大的間隔配置。由此，激發(fā)光源組5占據(jù)的面積增大。此外，本配置中，反射鏡組13的形狀是Y軸方向上細長的長條形，但X軸方向與表示未轉換激發(fā)光組51和與其重合的反射未轉換激發(fā)光組52的光束截面形狀的橢圓的長軸方向一致，所以X軸方向的寬度增大。
[0083]圖10⑶是在圖10(A)的配置中從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布與圖10(A)的出射時的分布相同。在圓形的聚光透鏡4上，因為表不激發(fā)光組50、未轉換激發(fā)光組51和與該未轉換激發(fā)光組51重合的反射未轉換激發(fā)光組52的光束截面形狀的橢圓的長軸方向與X軸方向一致，所以X軸方向上需要的有效區(qū)域變大，導致聚光透鏡4的大型化。此外，在Y軸方向上，在各光束的間隙和光束范圍的上下存在較多的沒有光束通過的范圍，不能高效利用透鏡的有效范圍。
[0084]從而，在使激發(fā)光源組5的X軸方向的排列相對于光軸100非對稱的情況下，較為理想的是以各激發(fā)光源5的出射光的發(fā)散角最大的方向與Y軸方向一致的方式配置激發(fā)光源組5。即，優(yōu)選按照這樣的方式配置激發(fā)光源，即，使激發(fā)光相對于光軸沿某一軸錯開以使激發(fā)光相對于光軸100非對稱，并使該錯開的軸的方向與激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向垂直。
[0085]此外，圖9和圖10中表示了設置反射鏡組13的例子，但不設置反射鏡組13，而是僅使激發(fā)光源的排列相對于光軸100非對稱的情況下,激發(fā)光和未轉換激發(fā)光的光束截面形狀和分布也不變，所以是同樣的。
[0086]圖11是表示可認為是實施例7的技術問題的光源裝置的一部分的圖，圖11㈧是結構說明圖，圖11 (B)是表示激發(fā)光源配置和激發(fā)光的光束截面形狀的圖，圖11 (C)是表示聚光透鏡上的激發(fā)光的光束分布的圖。局域右手坐標系的定義與圖4相同。
[0087]圖11中，在激發(fā)光源組5中配置有Z軸方向為3列、Y軸方向為3列的激發(fā)光源。Z軸方向的激發(fā)光源組的排列、Y軸方向的激發(fā)光源組的排列相對于光軸100對稱。圖1UA)中也省略了聚光透鏡4之后的部分。
[0088]此處，通過準直透鏡組6之后的激發(fā)光組50的各光束之間的Y軸方向的間隙小于激發(fā)光組50的各光束的Y軸方向的光束的寬度。此外，反射鏡組8的法線方向沿著使X軸關于Y軸方向順時針旋轉約45度的方向。進而，反射鏡組8的各個反射鏡在Z軸方向上錯開一定程度地配置，使得激發(fā)光組50反射后的X軸方向的各光束之間的間隙小于X軸方向的光束的寬度。結果，X軸方向的光束的間隔小于Y軸方向的光束的間隔。
[0089]圖11⑶是從X軸負方向觀察準直透鏡組6的投影圖。為了將聚光透鏡4和二向色鏡7的尺寸控制為較緊湊，激發(fā)光源組5和準直透鏡組6以由激發(fā)光源組5或準直透鏡組6的外形的制約所決定的最密的間隔，在X軸方向、Y軸方向上分別等間隔地配置。在激發(fā)光源和準直透鏡的外形是圓形的情況下，X軸方向的間隔與Y軸方向的間隔相等。
[0090]此外，激發(fā)光源組5的出射光的發(fā)散角不均勻，發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直，所以被準直透鏡轉換為平行光的激發(fā)光組50的光束截面形狀是以發(fā)散角最大的方向為長軸方向的大致橢圓形。本圖中表示Y軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的情況。
[0091]圖11 (C)是從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。反射鏡組8的各個反射鏡在Z軸方向上錯開一定程度地配置，使得激發(fā)光組50反射后的X軸方向的各光束之間的間隙小于X軸方向的光束的寬度，所以聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布中，激發(fā)光組50的間隔小于圖8(B)的出射時的間隔，X軸方向的光束通過范圍變小。因此，與不使用反射鏡的情況相比，能夠減小聚光透鏡4的尺寸。此外，在圓形的聚光透鏡4上能夠形成X軸方向、Y軸方向上間隙都較小的分布，所以能夠高效利用透鏡的有效范圍。
[0092]但是，本配置中，即使為了防止因未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5而導致激發(fā)光源組5的輸出降低和壽命降低，將激發(fā)光源組5配置成使得從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50相對于光軸100在X軸方向上非對稱地對熒光體的激發(fā)光照射區(qū)域入射,但由于在反射鏡組8到熒光體的范圍內，激發(fā)光組50的各光束之間的X軸方向的間隙小于激發(fā)光組50的X軸方向的光束的寬度，所以未轉換激發(fā)光組51的光束會與激發(fā)光組50的光束重合，不能夠完全分離。
[0093]此外，即使將激發(fā)光源組5配置成使得激發(fā)光組50相對于光軸100在Y軸方向上非對稱地對熒光體的激發(fā)光照射區(qū)域入射，但由于在準直透鏡組6到熒光體的范圍內，激發(fā)光組50的各光束之間的Y軸方向的間隙小于激發(fā)光組50的Y軸方向的光束寬度，所以未轉換激發(fā)光組51的光束會與激發(fā)光組50的光束重合，不能夠完全分離。從而，未轉換激發(fā)光組51的至少一部分會入射到激發(fā)光源組5，不能夠解決導致激發(fā)光源組5的輸出降低和壽命降低的技術問題。
[0094]因此，對使用反射鏡減小X軸方向的光束的間隔寬度，同時減少未轉換激發(fā)光對激發(fā)光源的返回光，并且改善使激發(fā)光轉換為熒光的效率的方法進行說明。
[0095]圖12和圖13是表示實施例7的光源裝置的一部分的圖。局域右手坐標系的定義與圖4相同。圖12和圖13中，在激發(fā)光源組5中配置有Z軸方向上為3列、Y軸方向上為3列的激發(fā)光源。激發(fā)光源組的Z軸方向的排列關于光軸100對稱，激發(fā)光源組的Y軸方向的排列關于光軸100非對稱。
[0096]圖12 (A)中，反射鏡組8的法線方向沿著使X軸關于Y軸方向順時針旋轉約45度的方向。并且，反射鏡組8的各個反射鏡在Z軸方向上錯開一定程度地配置，使得激發(fā)光組50反射后的X軸方向的各光束之間的間隙小于X軸方向的光束的寬度。其結果，X軸方向的光束的間隔小于Y軸方向的光束的間隔。
[0097]圖12(B)是從X軸正方向觀察圖12(A)的圖。激發(fā)光源組5被配置成使得各激發(fā)光源組50到熒光體的光路關于光軸100在Y軸方向上非對稱，所以未轉換激發(fā)光組51經(jīng)過與激發(fā)光組50的光路不一致的光路，返回激發(fā)光源組5 —側。
[0098]圖13㈧是從X軸負方向觀察準直透鏡組6的投影圖。此處，激發(fā)光源組50的光束截面形狀表示了通過準直透鏡組6之后的形狀。為了將聚光透鏡4和二向色鏡7的尺寸控制為較緊湊，激發(fā)光源組5和準直透鏡組6以由激發(fā)光源5或準直透鏡組6的外形的制約所決定的最密的間隔，在X軸方向、Y軸方向上分別等間隔地配置。在激發(fā)光源和準直透鏡的外形是圓形的情況下，X軸方向間隔與Y軸方向間隔相等。
[0099]此外，激發(fā)光源組5的出射光的發(fā)散角不均勻，發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直，所以被準直透鏡組6轉換為平行光的激發(fā)光組50的光束截面形狀是以發(fā)散角最大的方向為長軸方向的大致橢圓形。本圖中表示Y軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的情況。但是，本實施例中激發(fā)光源5和準直透鏡組6被配置成使激發(fā)光組50通過準直透鏡組6之后的Y軸方向的光束寬度減小，以在Y軸方向的光束之間留出大于Y軸方向的光束寬度的間隙的程度。
[0100]圖13(D)表示與激發(fā)光源的出射位置到準直透鏡間的距離對應的束徑的變化。在發(fā)散角Θ固定的情況下，通過減小激發(fā)光源的出射位置與準直透鏡的距離L(L')，并且縮短準直透鏡的焦距，能夠使通過準直透鏡之后的光束保持平行但減小束徑A(A')。光束截面形狀與激發(fā)光源5到準直透鏡組6的距離較長的情況相似，但尺寸減小。從而，通過準直透鏡之后的激發(fā)光成為在Y軸方向的光束之間留出了大于Y軸方向的光束寬度的間隙的分布。
[0101]此處，在激發(fā)光組50的Y軸方向的光束之間，留出了大于各激發(fā)光的Y軸方向的光束寬度的間隙。并且，未轉換激發(fā)光組51是激發(fā)光組50在熒光體上關于光軸100對稱地發(fā)生鏡面反射而形成的，所以其光束截面形狀與激發(fā)光組50的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。從而，能夠以未轉換激發(fā)光組51的光束與激發(fā)光組50的光束不重合的方式配置激發(fā)光源組5。
[0102]進而，在比二向色鏡7靠激發(fā)光源組5 —側的未轉換激發(fā)光組51s、51t、51u入射的位置上，在與未轉換激發(fā)光組51s、51t、51u垂直的方向上配置反射鏡14s、14t、14u。從而，未轉換激發(fā)光組51s、51t、51u在反射鏡14s、14t、14u上反射,成為反射未轉換激發(fā)光組52s、52t、52u，沿與未轉換激發(fā)光組51s、51t、51u同樣的光路反方向行進，再次對激發(fā)光照射區(qū)域入射(未圖示)。入射到激發(fā)光照射區(qū)域的反射未轉換激發(fā)光組52被熒光體轉換為突光，對照明光學系統(tǒng)一側入射(未圖不)。
[0103]圖13 (B)是從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。反射鏡組8的各個反射鏡在Z軸方向上錯開一定程度地配置，使得激發(fā)光組50反射后的X軸方向的各光束之間的間隙小于X軸方向的光束的寬度，所以聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布中，各激發(fā)光組的X軸方向的間隔小于圖13(A)所不的出射時的間隔，X軸方向的光束范圍變小。
[0104]圖13(C)是從Z軸負方向觀察反射鏡組8、14的投影圖。與圖13⑶同樣，反射鏡組8上的激發(fā)光組50的分布中，各激發(fā)光組的X軸方向的間隔小于圖13(A)所示的出射時的間隔，X軸方向的光束范圍變小。未轉換激發(fā)光組51是激發(fā)光組50在熒光體上關于光軸100對稱地發(fā)生鏡面反射而形成的，所以其光束截面形狀與激發(fā)光組50的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。
[0105]此外，反射未轉換激發(fā)光組52是未轉換激發(fā)光組51在與未轉換激發(fā)光組51垂直地配置的反射鏡組14上發(fā)生鏡面反射而形成的，所以其光束截面形狀與未轉換激發(fā)光組51的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。此外，激發(fā)光組50通過準直透鏡組6之后的Y軸方向的光束寬度小于Y軸方向的光束之間的間隙，所以能夠以使未轉換激發(fā)光組52分布在該間隙中的方式配置激發(fā)光源組50。本配置中，反射鏡組14的形狀是X軸方向上細長的長條形。但是，只要滿足能夠捕獲未轉換激發(fā)光組51的范圍，也可以分割反射鏡14。
[0106]從激發(fā)光組5出射的激發(fā)光組50關于光軸100在Y軸方向上非對稱地入射到熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域，所以未轉換激發(fā)光組51和反射未轉換激發(fā)光組52分布在激發(fā)光組50的Y軸方向的間隙中。在圓形的聚光透鏡4上，光束截面形狀呈長軸與Y軸方向一致的橢圓形的激發(fā)光組50和未轉換激發(fā)光組51、反射未轉換激發(fā)光組52成為在Y軸方向上隔開較小間隔地交替排列的分布，所以能夠高效利用透鏡的有效范圍。
[0107]此外，與圖1l(C)相比，激發(fā)光組50的Y軸方向間隔相同，但Y軸方向的光束寬度減小，未轉換激發(fā)光組51和反射未轉換激發(fā)光組52分布在與寬度減小的量對應產(chǎn)生的間隙中，所以Y軸方向的光束通過區(qū)域不會變大，聚光透鏡4的尺寸不增大。
[0108]從而，以Y軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的方式配置激發(fā)光源組5，并且使用Y軸方向的間隔大于X軸方向的間隔的反射鏡，在入射到熒光體之前使激發(fā)光組50的X軸方向的間隔變窄至使得激發(fā)光組50的各光束的X軸方向的間隙小于激發(fā)光組50的各光束的X軸方向的寬度的程度，在這樣的情況下，配置激發(fā)光源組5使得激發(fā)光組50關于光軸100在Y軸方向上非對稱地對熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域入射，并且縮短激發(fā)光源5的出射位置到準直透鏡組6的距離且縮短準直透鏡的焦距，使得通過準直透鏡組6之后激發(fā)光的各光束的Y軸方向的間隙大于激發(fā)光組50的各光束的Y軸方向的覽度。
[0109]此外，本實施例中表示了使用Y軸方向的間隔大于X軸方向的間隔的反射鏡的情況，但使用其他方法在光路途中使激發(fā)光組50的X軸方向(發(fā)散角最小的方向)的間隙變窄至小于X軸方向的光束寬度的程度的情況下也是同樣的。此外，除了在光路途中使激發(fā)光組50的X軸方向的間隙變窄至小于X軸方向的光束寬度的情況以外，也能夠應用于因某種原因需要在Y軸方向上留出供未轉換激發(fā)光和反射未轉換激發(fā)光通過的間隙的情況。此夕卜，作為激發(fā)光源組的配置說明了在X軸方向、Y軸方向上分別等間隔地配置的例子，但也能夠應用于可實現(xiàn)最密配置的六方最密結構等其他配置方法。
[0110]此外,本實施例中表示了為了在激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向上的多束激發(fā)光之間留出供未轉換激發(fā)光和反射未轉換激發(fā)光通過的間隙，而通過變更準直透鏡使光束寬度變窄的情況，但為了相同的目的，也可以擴大激發(fā)光源組的出射光的發(fā)散角最大的方向上的間隔。此外，也可以組合通過變更準直透鏡使光束寬度變窄的方法和擴大激發(fā)光源組的出射光的發(fā)散角最大的方向上的間隔的方法。但是，在擴大激發(fā)光源組的出射光的發(fā)散角最大的方向上的間隔的情況下，會導致激發(fā)光源配置面積的大型化，和因光束通過區(qū)域擴大而引起的聚光透鏡和二向色鏡、反射鏡的大型化，所以優(yōu)選通過變更準直透鏡使光束寬度變窄。
[0111]如上所述,在實施例3至7中，從激發(fā)光源產(chǎn)生的激發(fā)光中沒有被轉換為突光的未轉換激發(fā)光返回至不會入射到激發(fā)光源的位置，通過以能夠捕獲該光束使其反射的方式配置反射鏡，能夠使該未轉換激發(fā)光反射成為反射未轉換激發(fā)光再次對熒光體入射。由此，能夠在改善激發(fā)光源的輸出和壽命的同時，進而增加熒光的光量。此外，反射未轉換激發(fā)光中沒有被轉換為熒光的未轉換激發(fā)光在熒光體上發(fā)生鏡面反射，會入射到激發(fā)光源，所以存在發(fā)生激發(fā)光源的輸出降低和壽命降低的可能性，但其光量是經(jīng)2次熒光體入射后的非轉換部分，所以非常微少，幾乎沒有影響。
[0112]接著對投影型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)進行說明。圖3(A)是包括圖1的光源裝置的投影型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)的概要結構圖。從激發(fā)光源組5出射的藍色激發(fā)光，被準直透鏡組6轉換為大致平行，在反射鏡8上反射后，入射到二向色鏡7。二向色鏡7具有使藍色光透射、使綠色光反射的特性。從而，藍色激發(fā)光從二向色鏡7透射，被聚光透鏡4會聚，在圓盤I上聚光。
[0113]聚光透鏡4的曲率設定為使入射的平行光會聚在圓盤I的I處。圓盤I是涂敷了綠色熒光體3、能夠以旋轉元件2為中心軸旋轉控制的圓形的基材。因綠色熒光體3被激發(fā)而產(chǎn)生的全方位發(fā)光的綠色熒光中，從聚光透鏡4透射的綠色光成為相對于光軸100大致平行的光，在二向色鏡7上反射后，從聚光透鏡9透射，入射到二向色鏡10。二向色鏡10具有使綠色光透射、使紅色光、藍色光反射的特性。從而，綠色光從二向色鏡10透射,入射到多重反射元件17。聚光透鏡9的曲率被設定為使透射光會聚在多重反射元件17的入射開口部，所以在多重反射元件17的入射開口面上形成了與激發(fā)光照射區(qū)域30的照射形狀相似的形狀。
[0114]光源11是紅色光源。從光源11出射的紅色光被準直透鏡12轉換為平行，入射到二向色鏡15。二向色鏡15具有使紅色光透射、使藍色光反射的特性。從而,紅色光在二向色鏡15上透射，并在從聚光透鏡16透射后入射到二向色鏡10。
[0115]另一方面，光源13是藍色光源。從光源13出射的藍色光被準直透鏡14轉換為平行，入射到二向色鏡15。二向色鏡15具有使紅色光透射、使藍色光反射的特性。從而,藍色光在二向色鏡15上反射，并在從聚光透鏡16透射后入射到二向色鏡10。二向色鏡10具有使綠色光透射、使紅色光和藍色光反射的特性。從而，入射到二向色鏡10的紅色光和藍色光在二向色鏡10上反射，入射到多重反射元件17。
[0116]聚光透鏡16的曲率被設定使透射光會聚在多重反射元件17的入射開口部，因此在多重反射元件17的入射開口面上形成了與光源11和光源13的發(fā)光形狀相似的形狀。此夕卜，也可以變更二向色鏡15的特性，改變光源11和光源13的配置位置。
[0117]入射到多重反射元件17的紅色光、綠色光、藍色光在多重反射元件17中多次反射后，在多重反射元件17的出射開口面上形成為具有均勻照度分布的光。多重反射元件17的出射開口面的形狀是與影像顯示元件20大致相似的形狀。聚光透鏡18的曲率被設定為，使形成在多重反射元件17的出射開口面上的像在影像顯示元件20上放大成像。從而，從多重反射元件17的出射開口面出射的紅色光、綠色光、藍色光透過聚光透鏡18，在反射鏡19上反射后，以均勻的照度分布照射在影像顯示元件20上。
[0118]激發(fā)光源組5、光源11、光源13是響應速度快的固體發(fā)光元件，能夠進行時分控制。從而，各色光被影像顯示元件20按各色光進行時分調制。在影像顯示元件20上反射的各色光對投影透鏡21入射，在未圖示的屏幕上投影。
[0119]圖3(B)是包括與圖3(A)不同方式的光源裝置的投影型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)的概要結構圖。從激發(fā)光源組5出射的藍色激發(fā)光被準直透鏡組6變?yōu)榇笾缕叫?，在反射鏡8上反射后入射到二向色鏡70。二向色鏡70具有使藍色光反射、使綠色光透射的特性。從而，藍色激發(fā)光在二向色鏡70上反射，被聚光透鏡4會聚，在圓盤I上聚光。
[0120]聚光透鏡4的曲率設定為使入射的平行光會聚在圓盤I的I處。圓盤I是涂敷了綠色熒光體3、能夠以旋轉元件2為中心軸旋轉控制的圓形的基材。因綠色熒光體3被激發(fā)而產(chǎn)生的全方位發(fā)光的綠色熒光中，從聚光透鏡4透射的綠色光成為與光軸100大致平行的光，在二向色鏡70上透射，并在從聚光透鏡9透射后入射到二向色鏡10。二向色鏡10具有使綠色光透射、使紅色光和藍色光反射的特性。從而，綠色光從二向色鏡10透射,入射到多重反射元件17。聚光透鏡9的曲率被設定為使透射光會聚在多重反射元件17的入射開口部，所以在多重反射元件17的入射開口面上形成了與激發(fā)光照射區(qū)域30的照射形狀相似的形狀。此后的光學系統(tǒng)與圖3(A)相同，所以省略。
[0121]本實施例中的影像顯示元件可以是DMD(Digital Mirror Device,數(shù)字微鏡器件)元件，也可以是液晶型影像顯示元件(液晶面板)。
[0122]此外，本實施例中表示了使熒光體3旋轉的例子。這是因為使用了有機的硅樹脂等作為使熒光體分散固定的粘合劑，所以需要防止因溫度導致燃燒。但是，如果使用無機的粘合劑等，只要能夠確保熒光體的壽命，則也可以不使熒光體旋轉。
[0123]此外，本實施例中表示了存在多個激發(fā)光源的例子，但只要配置成使得在從該激發(fā)光源出射的激發(fā)光入射到激發(fā)光照射區(qū)域發(fā)生反射但沒有轉換為熒光的情況下，該未轉換激發(fā)光不會入射到該激發(fā)光 源，則也可以僅有I個激發(fā)光源。
[0124]附圖標記說明
[0125]1......圓盤,2......旋轉兀件，3......突光體，4......聚光透鏡，5......激發(fā)光源組，
6……準直透鏡組，7……二向色鏡，8……(激發(fā)光反射用的)反射鏡，30……激發(fā)光照射區(qū)域，50……激發(fā)光組，51……未轉換激發(fā)光組，52……反射未轉換激發(fā)光組，60……熒光，70……二向色鏡，9~14……(未轉換激發(fā)光反射用的)反射鏡
【權利要求】
1.一種光源裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射激發(fā)光的多個激發(fā)光源； 使所述激發(fā)光變化為熒光的熒光體； 使所述激發(fā)光透射并使所述熒光反射的二向色鏡；和 使從所述二向色鏡透射的激發(fā)光會聚到所述熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡，所述多個激發(fā)光源被配置成，使得從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于所述聚光透鏡的中心非對稱地入射。
2.一種光源裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射激發(fā)光的多個激發(fā)光源； 使所述激發(fā)光變化為熒光的熒光體； 使所述激發(fā)光反射并使所述熒光透射的二向色鏡；和 使從所述二向色鏡反射的激發(fā)光會聚到所述熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡，所述多個激發(fā)光源被配置成，使得從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于所述聚光透鏡的中心非對稱地入射。
3.如權利要求1或2所述的光源裝置，其特征在于: 所述各激發(fā)光從以所述聚光透鏡的中心為原點的4個象限的所有象限對所述激發(fā)光照射區(qū)域入射。
4.如權利要求1~3中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 在以所述激發(fā)光照射區(qū)域為中心，令所述各激發(fā)光中任意的激發(fā)光對所述激發(fā)光照射區(qū)域的入射角的仰角為Θ的情況下，滿足:
Θ ≠ O。
5.如權利要求1~4中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 在以所述激發(fā)光照射區(qū)域為中心，令所述各激發(fā)光中第一激發(fā)光對所述激發(fā)光照射區(qū)域的入射角的仰角為θm方位角為Φm，與所述第一激發(fā)光不同的第二激發(fā)光對所述激發(fā)光照射區(qū)域的入射角的仰角為θ η、方位角為Φη的情況下，不存在使得下式成立的激發(fā)光的對: 0m-2°≤θη≤0m+2° 且 Φm+178° ≤ Φη ≤ Φm+182°。
6.如權利要求1~5中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 所述激發(fā)光源是固體發(fā)光元件。
7.一種光源裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源； 使所述激發(fā)光變化為熒光的熒光體； 使所述激發(fā)光透射并使所述熒光反射的二向色鏡；和 使從所述二向色鏡透射的激發(fā)光會聚到所述熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡，所述激發(fā)光源被配置成，使得在從該激發(fā)光源出射的激發(fā)光入射到所述激發(fā)光照射區(qū)域發(fā)生反射但沒有被轉換為熒光的情況下，該沒有被轉換的未轉換激發(fā)光不入射到該激發(fā)光源。
8.一種光源裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源；使所述激發(fā)光變化為熒光的熒光體； 使所述激發(fā)光反射并使所述熒光透射的二向色鏡；和 使從所述二向色鏡反射的激發(fā)光會聚到所述熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡，所述激發(fā)光源被配置成，使得在從該激發(fā)光源出射的激發(fā)光入射到所述激發(fā)光照射區(qū)域發(fā)生反射但沒有被轉換為熒光的情況下，該沒有被轉換的未轉換激發(fā)光不入射到該激發(fā)光源。
9.如權利要求7或8所述的光源裝置，其特征在于: 還包括使所述未轉換激發(fā)光向所述激發(fā)光照射區(qū)域的方向反射的反射鏡。
10.如權利要求1~9中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 來自所述激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角不均勻，來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向垂直， 以來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向，與從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于其軸非對稱的至少一個軸方向垂直的方式配置。
11.如權利要求1~9中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 包括使從激發(fā)光源出 射的激發(fā)光變得大致平行的準直透鏡， 來自所述激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角不均勻，來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直， 以來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向，與從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于其軸非對稱的至少一個軸方向平行的方式配置， 該激發(fā)光源和該準直透鏡被配置成，在通過所述準直透鏡后，來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向上的多個激發(fā)光的光束之間的間隙，大于通過該準直透鏡后變得平行的激發(fā)光的發(fā)散角最大的方向上的光束寬度。
12.一種投影型影像顯示裝置，其特征在于，包括: 如權利要求1~11中任意一項所述的光源裝置； 影像顯示元件； 包括使來自所述光源裝置的光照射到所述影像顯示元件上的多個光學元件的照明光學系統(tǒng)；和 將由所述影像顯示元件形成的光學像放大投影的投影透鏡。
【文檔編號】G03B21/14GK103930825SQ201280042419
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年9月26日 優(yōu)先權日:2011年9月26日
【發(fā)明者】木村展之, 三好浩平 申請人:日立麥克賽爾株式會社
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光源裝置，在使用通過激發(fā)光激發(fā)熒光體而發(fā)出熒光的光源的情況下，通過減少激發(fā)光對激發(fā)光源的入射來增大激發(fā)光的輸出，實現(xiàn)長壽命化。該光源裝置包括發(fā)射激發(fā)光的多個激發(fā)光源(5a、5b、5c)，使激發(fā)光變化為熒光的熒光體(3)，二向色鏡(7)，和使激發(fā)光會聚到熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡(4)，多個激發(fā)光源(5a、5b、5c)被配置成，使得從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光(50a、50b、50c)相對于聚光透鏡(4)的中心非對稱地入射。并且，在從熒光體(3)反射的未轉換激發(fā)光(51a、51b、51c)的光路上設置反射鏡(9a、9b、9c、10a、10b、10c)，通過使其返回熒光體一側，能夠再次作為激發(fā)光利用。
【專利說明】光源裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光源裝置。
【背景技術】
[0002]在本【技術領域】中，人們提出了使從固體光源出射的可見光高效發(fā)光的光源裝置(參考專利文獻I)。專利文獻I中，使從多個藍色激發(fā)光源出射的光照射到配置在可旋轉控制的圓形的基材上的熒光體上，高效地發(fā)出熒光。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2011-13320號公報
【發(fā)明內容】
[0006]發(fā)明要解決的技術問題
[0007]根據(jù)專利文獻1，其中記載了入射到熒光體的激發(fā)光中沒有被轉換為熒光的未轉換激發(fā)光不會對照明光學系統(tǒng)一側入射，但沒有考慮未轉換激發(fā)光入射到激發(fā)光源，導致激發(fā)光源的輸出降低、壽命降低這一點。
[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改善了激發(fā)光源的輸出和壽命的光源裝置。
[0009]解決問題的技術方案
[0010]為了解決上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選方案之一如下所述。該光源裝置，包括發(fā)射激發(fā)光的多個激發(fā)光源，和使激發(fā)光變化(轉換)為熒光的熒光體，多個激發(fā)光源被配置成，使得從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域非對稱地入射(至該照射區(qū)域)。
[0011]發(fā)明效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種改善了激發(fā)光源的輸出和壽命的光源裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是表示實施例1的光源裝置的一部分的圖。
[0014]圖2是表示實施例2的光源裝置的一部分的圖。
[0015]圖3是投影型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)的概要結構圖。
[0016]圖4是表示作為實施例1的技術問題的光源裝置的一部分的圖。
[0017]圖5是表示實施例3的光源裝置的一部分的圖。
[0018]圖6是表示實施例4的光源裝置的一部分的圖。
[0019]圖7是表示實施例5的光源裝置的一部分的圖。
[0020]圖8是表示作為實施例6的技術問題的光源裝置的一部分的圖。
[0021]圖9是表示實施例6的光源裝置的一部分的圖。
[0022]圖10是表示圖9的變形例的圖。[0023]圖11是表示作為實施例7的技術問題的光源裝置的一部分的圖。
[0024]圖12是表示實施例7的光源裝置的一部分的圖。
[0025]圖13是表示實施例7的光源裝置的一部分的圖。
【具體實施方式】
[0026]以下參考【專利附圖】
【附圖說明】本實施例。各圖中對相同部分標注相同標記，對于已經(jīng)說明的部分省略其說明。首先說明可認為是本實施例的技術問題的光源裝置。
[0027]圖4是表示可認為是實施例1的技術問題的光源裝置的一部分的圖，圖4㈧是結構說明圖，圖4(B)是表示激發(fā)光對熒光體的入射角度的圖，圖4(C) (D)是表示作為技術問題的激發(fā)光對激發(fā)光源入射的原理的結構說明圖。此處，使用局域右手直角坐標系。圖4中，令從反射鏡反射后的激發(fā)光的行進方向為Z軸，在與Z軸正交的面內與紙面平行的軸為X軸,從紙面里側向外側去的軸為Y軸。
[0028]圖4㈧中，從包括多個由固體發(fā)光元件構成的激發(fā)光源的激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50被準直透鏡組6轉換為大致平行光，在反射鏡8上反射后入射到二向色鏡(分色鏡)7。二向色鏡7具有使激發(fā)光的波段透射、使熒光的波段反射的特性。于是，激發(fā)光組50從二向色鏡7和聚光透鏡4透射之后，入射到涂敷了熒光體3的圓盤I。聚光透鏡4的曲率被設定為使入射的平行光會聚在圓盤I的激發(fā)光照射區(qū)域30上。
[0029]圓盤I是能夠以旋轉元件2為中心軸旋轉控制的圓形的基材。為了使從熒光體產(chǎn)生的熱發(fā)散，優(yōu)選用金屬作為基材。該情況下，被激發(fā)光組50激發(fā)的圓盤I上的熒光體3將全方位地出射熒光60，但向基材方向出射的熒光60會在金屬面上反射。從而，所有熒光60都向聚光透鏡4的方向出射。其中，從聚光透鏡4透射后的熒光60成為大致平行光，在二向色鏡7上反射，入射到未圖示的照明光學系統(tǒng)一側。在圖中，熒光體3與聚光透鏡4的間隔較大，但實際上，通過將聚光透鏡4配置在熒光體3附近，能夠用聚光透鏡4捕獲幾乎所有的熒光60。此處，令通過激發(fā)光照射區(qū)域30的與Z軸平行的軸為光軸100，則從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50關于光軸100對稱地入射到熒光體3上的激發(fā)光照射區(qū)域30。
[0030]圖4(B)中，設從各激發(fā)光源5a、5b、5c產(chǎn)生的各激發(fā)光50a、50b、50c相對于光軸100去往激發(fā)光照射區(qū)域30的入射角分別為Ga、Θ b、Θ c,因為激發(fā)光關于光軸100對稱地入射，所以以下式I成立。
[0031]Θ a = Θ c, Θ b = 0......(式 I)
[0032]圖4(C)中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5a出射的激發(fā)光50a沿上述光路對激發(fā)光照射區(qū)域30以入射角Qa入射。激發(fā)光50a的一部分沒有被轉換為突光,成為未轉換激發(fā)光51a,在突光體3上主要向關于光軸100對稱的方向(出射角Qa)發(fā)生鏡面反射。根據(jù)式1，由于Qa= Θ c，所以未轉換激發(fā)光組51a在激發(fā)光50c的光路上反方向行進，入射到激發(fā)光源5c。即，由于激發(fā)光源5a引起的未轉換激發(fā)光51a,激發(fā)光源5c發(fā)生輸出降低和壽命降低。
[0033]同樣地,從激發(fā)光源5c出射的激發(fā)光50c中，未被突光體3轉換為突光的未轉換激發(fā)光51c入射到激發(fā)光源5a,激發(fā)光源5a發(fā)生輸出降低和壽命降低(未圖不)。
[0034]圖4 (D)中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5b出射的激發(fā)光50b沿上述光路對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。激發(fā)光50b的一部分沒有被轉換為突光,成為未轉換激發(fā)光51b在熒光體3上反射。因為激發(fā)光50b對激發(fā)光照射區(qū)域30的入射角是Θ b = 0，所以未轉換激發(fā)光51b向著與光軸100相同的軸方向發(fā)生鏡面反射，沿激發(fā)光50b的光路反方向行進，入射到激發(fā)光源5b。即，由于激發(fā)光源5b的未轉換激發(fā)光51b，激發(fā)光源5b發(fā)生輸出降低和壽命降低。
[0035]如上所述，圖4中存在這樣的技術問題，即，從多個激發(fā)光源組出射的激發(fā)光中的未轉換激發(fā)光會入射到激發(fā)光源組中，發(fā)生發(fā)光元件的溫度上升等，導致激發(fā)光源的輸出降低和壽命降低。
[0036]接著，對實施例1進行說明。圖1是表示實施例1的光源裝置的一部分的圖。圖1(A)是結構說明圖，圖1(B) (C) (D)的結構說明圖針對作為技術問題的激發(fā)光對激發(fā)光源入射表示了其改善方法。局域右手直角坐標系的定義與圖4相同。
[0037]圖1(A)中，從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光被轉換為熒光后對照明光學系統(tǒng)一側入射，這一點與圖4的說明同樣。但是，本實施例中激發(fā)光源組5被配置成，使得從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50關于光軸100非對稱地入射到熒光體3上的激發(fā)光照射區(qū)域30。SP，令從各激發(fā)光源5a、5b、5c產(chǎn)生的各激發(fā)光50a、50b、50c相對于光軸100去往激發(fā)光照射區(qū)域30的入射角分別為0a、0b、Θ c，有式2成立。
[0038]0a 古Θ c, Θ c ^ Θ a ( Θ a ^ O, Θ b ^ O, θ c ^ O)......(式 2)
[0039]圖1⑶中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5a出射的激發(fā)光50a沿與圖4中說明的同樣的光路對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。其中，一部分激發(fā)光沒有被轉換為突光，成為未轉換激發(fā)光51a,在突光體3上主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射。根據(jù)式2,未轉換激發(fā)光51a在與激發(fā)光50b、激發(fā)光50c不重合的光路上行進，被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行，從二向色鏡7透射后,對反射鏡8 一側入射。從而,未轉換激發(fā)光51a會從反射鏡8b、8c之間穿過，或者即使在反射鏡8上反射，也會從激發(fā)光源5b、5c之間穿過，所以不會入射到激發(fā)光源組5。
[0040]圖1 (C)中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5b出射的激發(fā)光50b沿與上述的同樣的光路對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。其中，一部分激發(fā)光沒有被轉換為突光,成為未轉換激發(fā)光51b,在突光體3上主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射。根據(jù)式2,未轉換激發(fā)光51b在與激發(fā)光50a、激發(fā)光50c不重合的光路上行進，被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行,從二向色鏡7透射后,對反射鏡8 一側入射。從而,未轉換激發(fā)光51b會從反射鏡8a、8b之間穿過，或者即使在反射鏡8上反射，也會從激發(fā)光源5a、5b之間穿過，所以不會入射到激發(fā)光源組5。
[0041]圖1(D)中，從激發(fā)光源組5中的激發(fā)光源5c出射的激發(fā)光50c沿與上述的同樣的光路對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。其中，一部分激發(fā)光沒有被轉換為突光,成為未轉換激發(fā)光組51c,在突光體3上主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射。根據(jù)式2,未轉換激發(fā)光組51c在與激發(fā)光50a、激發(fā)光50b不重合的光路上行進，被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行，從二向色鏡7透射后,對反射鏡8 一側入射。從而,未轉換激發(fā)光51c會從反射鏡8a的外側通過，或者即使在反射鏡8上反射，也會從激發(fā)光源5a的外側通過，所以不會入射到激發(fā)光源組5。
[0042]如上所述，從各激發(fā)光源5a、5b、5c產(chǎn)生的各激發(fā)光50a、50b、50c中，沒有被轉換為熒光的各未轉換激發(fā)光51a、51b、51c不會入射到激發(fā)光源組5，所以能夠改善激發(fā)光源組5的輸出和壽命。
[0043]接著，對實施例2進行說明。圖2是表示實施例2的光源裝置的一部分的圖。此處導入局域右手直角坐標系。圖2 (A)中，令光軸100為Z軸，與Z軸正交的面內與紙面平行的軸為X軸，從紙面里側去往外側的軸為Y軸(但是，圖2 (B)中從紙面里側去往外側的軸為X軸，圖2 (C) (D)中從紙面里側去往外側的軸為Z軸)。
[0044]圖2中，激發(fā)光源組5中配置有X軸方向上為3列、y軸方向上為2行的激發(fā)光源。X軸方向的激發(fā)光源組的排列相對于光軸100對稱，y軸方向的激發(fā)光源組的排列相對于光軸100非對稱。圖2(A)中，從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50，沿與圖1中說明的同樣的光路對突光體3上的激發(fā)光照射區(qū)域30入射,被轉換為突光60,對未圖不的照明光學系統(tǒng)入射(為了簡化，省略了準直透鏡組6與二向色鏡7之間的反射鏡8)。其中，激發(fā)光組50的一部分沒有被轉換為熒光，成為未轉換激發(fā)光，在熒光體3上反射。
[0045]圖2 (B)中，從激發(fā)光源組5u出射的激發(fā)光組50u中，沒有在熒光體3上被轉換為突光的未轉換激發(fā)光組51u主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射,被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行，從二向色鏡7透射。激發(fā)光源組5被配置在使得激發(fā)光組50去往熒光體3的入射光在Y軸方向上關于光軸100非對稱的位置，所以未轉換激發(fā)光組5 Iu會從激發(fā)光源組5d的外側通過。
[0046]此外，從激發(fā)光源組5d出射的激發(fā)光組50d中，沒有在熒光體3上被轉換為熒光的未轉換激發(fā)光組51d主要向關于光軸100對稱的方向發(fā)生鏡面反射，被聚光透鏡4轉換為相對于光軸100大致平行，從二向色鏡7透射。激發(fā)光源組5被配置在使得激發(fā)光組50去往熒光體3的入射光在Y軸方向上關于光軸100非對稱的位置，所以未轉換激發(fā)光組51d從激發(fā)光源組5u與激發(fā)光源組5d之間穿過。
[0047]如上所述，從各激發(fā)光源組5u、5d產(chǎn)生的各激發(fā)光組50u、50d中，沒有被轉換為熒光的各未轉換激發(fā)光組51u、51d不會入射到激發(fā)光源組5，所以能夠改善激發(fā)光源組5的輸出和壽命。
[0048]圖2(C)是從光軸100的方向(Z軸方向)觀察XY截面的投影圖。從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50的去往熒光體3的入射光以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心在Y軸方向上非對稱，所以未轉換激發(fā)光組51不會入射到激發(fā)光源組5。此外，激發(fā)光組50從以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心的全部4個象限的區(qū)域向激發(fā)光照射區(qū)域30入射，所以能夠將聚光透鏡4抑制為緊湊的尺寸。
[0049]圖2 (D)是使激發(fā)光組50從以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心的4個象限中的2個象限(第一象限、第二象限)入射的例子。激發(fā)光組50的去往熒光體3的入射光以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心在Y軸方向上非對稱，所以能夠防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5，但激發(fā)光組50從在Y軸方向上遠離激發(fā)光照射區(qū)域30的位置對激發(fā)光照射區(qū)域30入射，所以會導致聚光透鏡4的大型化。從而，優(yōu)選激發(fā)光組50從以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心的全部4個象限入射。
[0050]圖2(E)中，使用以激發(fā)光照射區(qū)域30為中心的極坐標系表示用于防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5的條件。令距離Z軸方向的仰角為Θ，XY坐標內的方位角為Φ。激發(fā)光組50從Z軸方向入射，在聚光透鏡4的作用下向著激發(fā)光照射區(qū)域30以仰角Θ、方位角φ的入射角入射的情況下，未轉換激發(fā)光組51以仰角Θ、方位角Φ+180。的出射角出射。從而，設任意的激發(fā)光的入射角中仰角為θπκ方位角為Φ--，另一個任意的激發(fā)光的入射角的仰角為θ η、方位角為Φη，則作為用于防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5的條件，有式3或式4成立。
[0051]θη ≠ Θ m( Θ m ≠ O, θ n ≠ O)......(式 3)
[0052]n≠ Φm+180。( Θ m ≠ O, θ n≠ O)......(式 4)
[0053]即，使仰角或方位角錯開，以彼此的入射出射光不重合的方式，使激發(fā)光組50入射到激發(fā)光照射區(qū)域30即可。因為從激發(fā)光源組5到激發(fā)光照射區(qū)域30的距離足夠遠，所以只要使各激發(fā)光入射角錯開2度以上，就能夠防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5。即，只要不存在任何一對使得式5成立的激發(fā)光即可。
[0054]0m-2°≤ θ n≤ 0m+2° 且 Φm+178?！?Φm≤ Φm+182。......(式 5)
[0055]接著，對實施例3進行說明。圖5是表示實施例3的光源裝置的一部分的圖。圖5(A)的局域右手直角坐標系的定義與圖4相同，圖5(B)是從圖5(A)的X軸正方向觀察激發(fā)光源組5的投影圖。
[0056]圖5(A)中，其結構部件的主要配置與圖1相同，但不同點在于，在反射鏡8a的外側配置反射鏡10c，在反射鏡8a與Sb之間配置反射鏡10b，在反射鏡Sb與Sc之間配置反射鏡IOa,在激發(fā)光源5a的外側配置反射鏡9c,在激發(fā)光源5a與激發(fā)光源5b之間配置反射鏡9b,在激發(fā)光源5b與激發(fā)光源5c之間配置反射鏡9a。
[0057]此處，反射鏡組10的切線方向是使X軸關于Y軸方向順時針旋轉約45度的方向，以使未轉換激發(fā)光組51向激發(fā)光源組5的方向反射。此外，反射鏡組9被配置成與未轉換激發(fā)光組51的行進方向垂直，以使未轉換激發(fā)光組51向行進方向的相反方向反射。
[0058]沿圖1 (A)說明的同樣的光路行進而來的未轉換激發(fā)光51a在反射鏡IOa上反射之后，被反射鏡9a反射。此處，為了與未轉換激發(fā)光51加以區(qū)分，將反射而向相反方向行進的光稱為反射未轉換激發(fā)光52。
[0059]反射未轉換激發(fā)光52a沿未轉換激發(fā)光51a的光路反方向行進，再次向激發(fā)光照射區(qū)域30入射。未轉換激發(fā)光51b在反射鏡IOb上反射后,被反射鏡9b反射。反射未轉換激發(fā)光52b沿未轉換激發(fā)光51b的光路反方向行進，再次向激發(fā)光入射區(qū)域30入射(未圖示)。未轉換激發(fā)光51c在反射鏡IOc上反射后,被反射鏡9c反射。反射未轉換激發(fā)光52c沿未轉換激發(fā)光51c的光路反方向行進，再次向激發(fā)光入射區(qū)域30入射(未圖示)。入射到激發(fā)光照射區(qū)域30的反射未轉換激發(fā)光組52被熒光體3轉換為熒光，對照明光學系統(tǒng)一側入射。其中，反射鏡組10也可以與激發(fā)光反射用的反射鏡組8共用。
[0060]接著，對實施例4進行說明。圖6是表示實施例4的光源裝置的一部分的圖。圖6(A)的局域右手直角坐標系的定義與圖4相同，圖6(B)是從圖6(A)的Z軸正方向觀察反射鏡組8、11的投影圖。
[0061]圖6(A)中，其結構部件的主要配置與圖1相同，但不同點在于，在反射鏡8a的外側配置反射鏡11c，在反射鏡8a與Sb之間配置反射鏡11b，在反射鏡Sb與Sc之間配置反射鏡11a。反射鏡組11被配置成與未轉換激發(fā)光組51的行進方向垂直，以使未轉換激發(fā)光組51向激發(fā)光照射區(qū)域30的方向反射。
[0062]沿圖1 (A)說明的同樣的光路行進而來的未轉換激發(fā)光51a在反射鏡Ila上反射，成為反射未轉換激發(fā)光52a，沿未轉換激發(fā)光51a的光路反方向行進，再次對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。未轉換激發(fā)光51b在反射鏡Ilb上反射。反射未轉換激發(fā)光52b沿未轉換激發(fā)光51b的光路反方向行進,再次對激發(fā)光入射區(qū)域30入射(未圖不)。未轉換激發(fā)光51c在反射鏡Ilc上反射。反射未轉換激發(fā)光52c沿未轉換激發(fā)光51c的光路反方向行進，再次對激發(fā)光入射區(qū)域30入射(未圖示)。入射到激發(fā)光照射區(qū)域30的反射未轉換激發(fā)光組52被熒光體3轉換為熒光，對照明光學系統(tǒng)一側入射。
[0063]實施例4中，能夠整體地配置激發(fā)光反射用的反射鏡組8和未轉換激發(fā)光反射用的反射鏡組11，所以部件制造的效率較好，能夠抑制成本。
[0064]接著，對實施例5進行說明。圖7是表示實施例5的光源裝置的一部分的圖。圖7的坐標系與圖2的坐標系相同。
[0065]圖7中，其結構部件的主要配置與圖2相同，但不同點在于，在激發(fā)光源組5d的外側配置反射鏡12u，在激發(fā)光源組5u與5d之間配置反射鏡12d，并使它們分別與未轉換激發(fā)光組51u、51d的行進方向。
[0066]未轉換激發(fā)光組51u、51d分別在反射鏡12u、12d上反射,成為反射未轉換激發(fā)光組52u、52d，沿未轉換激發(fā)光組51u、51d的光路反方向行進，再次對激發(fā)光照射區(qū)域30入射。入射到激發(fā)光照射區(qū)域30的反射未轉換激發(fā)光組52被熒光體3轉換為熒光，對照明光學系統(tǒng)一側入射。
[0067]圖7(C)是從圖7㈧的Z軸正方向觀察反射鏡12的投影圖。從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50的去往突光體3的入射光以光軸100為中心在Y軸方向上非對稱,所以未轉換激發(fā)光組51不會入射到激發(fā)光源組5。通過在可捕獲未轉換激發(fā)光組51的范圍中配置反射鏡組12，能夠使未轉換激發(fā)光組51反射而成為反射未轉換激發(fā)光組52，再次對熒光體3入射。本配置中，反射鏡12的形狀是X軸方向上細長的長條形。
[0068]圖7(D)是從圖7(A)的Z軸正方向觀察反射鏡12的投影圖，此處表示使激發(fā)光組50從以光軸100為中心的4個象限中的2個象限(第一象限、第二象限)入射的例子。
[0069]與圖2 (D)的說明同樣，本配置中激發(fā)光組50的去往熒光體3的入射光以光軸100為中心在Y軸方向上非對稱，所以能夠防止未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5，但因為激發(fā)光組50從在Y軸方向上遠離激發(fā)光照射區(qū)域30的位置對激發(fā)光照射區(qū)域30入射，所以與圖7(C)相比，會導致聚光透鏡4的大型化。但是，未轉換激發(fā)光組51d、51u集中與激發(fā)光組50關于光軸100對稱的2個象限(第三象限、第四象限)，所以反射鏡12只要一片即可。
[0070]此外，圖7(C)⑶中，只要滿足能夠捕獲未轉換激發(fā)光組51的范圍，也可以將反射鏡組12分割。此外，反射鏡組12的Z軸方向位置可以是任意位置，只要是比二向色鏡7更接近激發(fā)光源組5—側、并且能夠捕獲(捕捉)未轉換激發(fā)光組51d、51u的位置即可。此處，與圖2同樣省略了準直透鏡組6與二向色鏡7之間的反射鏡組8，未轉換激發(fā)光反射用的反射鏡組12與反射鏡組8相比可以更接近二向色鏡7 —側，也可以更接近激發(fā)光源組5一側。
[0071]接著，說明在作為激發(fā)光源使用例如半導體激光器等出射光的發(fā)散角不均勻、而是發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直的光源時的優(yōu)選實施方式(實施例6、7)。
[0072]圖8是表示可認為是實施例6的技術問題的光源裝置的一部分的圖，圖8 (A)是結構說明圖，圖8(B)是表示激發(fā)光源配置和激發(fā)光的光束截面形狀的圖，圖8 (C)是表示聚光透鏡上的激發(fā)光的光束分布的圖。圖8(A)的局域右手坐標系的定義與圖4相同。
[0073]圖8中，激發(fā)光源組5中配置有X軸方向上為3列、Y軸方向上為3列的激發(fā)光源。X軸方向和Y軸方向的激發(fā)光源組的排列關于光軸100對稱。圖8(A)中，省略聚光透鏡4之后的部分。
[0074]圖8(B)是從Z軸負方向觀察準直透鏡組6的投影圖。為了將聚光透鏡4和二向色鏡7的尺寸抑制得較緊湊，激發(fā)光源組5和準直透鏡組6以由激發(fā)光源組5或準直透鏡組6的外形的制約所決定的最密的間隔，在X軸方向、Y軸方向上分別等間隔地配置。在激發(fā)光源和準直透鏡的外形是圓形的情況下，X軸方向間隔與Y軸方向間隔相等。
[0075]激發(fā)光源組5的出射光的發(fā)散角不均勻，發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直，所以被準直透鏡組6轉換為平行光的激發(fā)光組50的光束截面形狀是以發(fā)散角最大的方向為長軸方向的大致橢圓形。本圖中表示了 Y軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的情況。
[0076]圖8 (C)是從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布與圖8(B)的出射時的分布相同。圓形的聚光透鏡4上，光束截面形狀呈長軸與Y軸方向一致的橢圓形的激發(fā)光組50在X軸方向、Y軸方向上等間隔地排列，所以形成了在X軸方向上光束的間隙中存在較多沒有光束通過的區(qū)域的分布，不能高效利用透鏡的有效范圍。
[0077]接著，對實施例6進行說明。圖9是表示實施例6的光源裝置的一部分的圖，圖9(A)是結構說明圖。此處，從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50的去往熒光體3的入射光以光軸100為中心在Y軸方向上非對稱,所以未轉換激發(fā)光組51的各光路與激發(fā)光組50的各光路不重合，返回至不會入射到激發(fā)光源組5的位置。進而，在比二向色鏡7靠激發(fā)光源組5 —側的未轉換激發(fā)光組51入射的位置上，與未轉換激發(fā)光組51垂直地配置反射鏡13。從而，未轉換激發(fā)光組51在反射鏡13上反射,成為反射鏡未轉換激發(fā)光組52,沿未轉換激發(fā)光組51的光路反方向行進，再次對激發(fā)光照射區(qū)域入射(未圖示)。入射到激發(fā)光照射區(qū)域的反射未轉換激發(fā)光組52被突光體轉換為突光,對照明光學系統(tǒng)一側入射(未圖不)。
[0078]圖9(B)是從Z軸負方向觀察反射鏡組13的投影圖。未轉換激發(fā)光組51是激發(fā)光組50在突光體上關于光軸100對稱地發(fā)生鏡面反射而形成的,所以其光束截面形狀與激發(fā)光組50的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。
[0079]反射未轉換激發(fā)光組52是未轉換激發(fā)光組51在與未轉換激發(fā)光組51垂直配置的反射鏡組13上發(fā)生鏡面反射而形成的，所以其光束截面形狀與未轉換激發(fā)光組51的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。本配置中，反射鏡9的形狀是Y軸方向上細長的長條形。但是，只要滿足能夠捕獲未轉換激發(fā)光組51的范圍，也可以分割反射鏡組13。
[0080]圖9 (C)是從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布與圖9(B)的出射時的分布相同。在圓形的聚光透鏡4上，光束截面形狀呈長軸與Y軸方向一致的橢圓形的激發(fā)光組50在X軸方向、Y軸方向上等間隔地排列，在X軸方向的間隙中分布有未轉換激發(fā)光組51a、51b、51c和與其重合的反射未轉換激發(fā)光組52a、52b、52c。激發(fā)光和反射未轉換激發(fā)光在Y軸方向上交替地排列，所以沒有光束通過的區(qū)域較少，與圖8的情況相比，能夠有效利用透鏡的有效范圍。
[0081]圖10是表示圖9的變形例的圖。此處，表示了使激發(fā)光源組5以X軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的方式配置的例子。圖10(A)是從Z軸負方向觀察圖9(A)的反射鏡組13的投影圖。
[0082]激發(fā)光源5和準直透鏡組6在Y軸方向上以由激發(fā)光源5或準直透鏡組6的外形的制約所決定的最密的間隔等間隔地配置，但在X軸方向上需要留出未轉換激發(fā)光組51和與其重合的反射未轉換激發(fā)光組52通過、且配置反射鏡組13的間隙，所以需要以比由外形的制約所決定的最密的間隔更大的間隔配置。由此，激發(fā)光源組5占據(jù)的面積增大。此外，本配置中，反射鏡組13的形狀是Y軸方向上細長的長條形，但X軸方向與表示未轉換激發(fā)光組51和與其重合的反射未轉換激發(fā)光組52的光束截面形狀的橢圓的長軸方向一致，所以X軸方向的寬度增大。
[0083]圖10⑶是在圖10(A)的配置中從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布與圖10(A)的出射時的分布相同。在圓形的聚光透鏡4上，因為表不激發(fā)光組50、未轉換激發(fā)光組51和與該未轉換激發(fā)光組51重合的反射未轉換激發(fā)光組52的光束截面形狀的橢圓的長軸方向與X軸方向一致，所以X軸方向上需要的有效區(qū)域變大，導致聚光透鏡4的大型化。此外，在Y軸方向上，在各光束的間隙和光束范圍的上下存在較多的沒有光束通過的范圍，不能高效利用透鏡的有效范圍。
[0084]從而，在使激發(fā)光源組5的X軸方向的排列相對于光軸100非對稱的情況下，較為理想的是以各激發(fā)光源5的出射光的發(fā)散角最大的方向與Y軸方向一致的方式配置激發(fā)光源組5。即，優(yōu)選按照這樣的方式配置激發(fā)光源，即，使激發(fā)光相對于光軸沿某一軸錯開以使激發(fā)光相對于光軸100非對稱，并使該錯開的軸的方向與激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向垂直。
[0085]此外，圖9和圖10中表示了設置反射鏡組13的例子，但不設置反射鏡組13，而是僅使激發(fā)光源的排列相對于光軸100非對稱的情況下,激發(fā)光和未轉換激發(fā)光的光束截面形狀和分布也不變，所以是同樣的。
[0086]圖11是表示可認為是實施例7的技術問題的光源裝置的一部分的圖，圖11㈧是結構說明圖，圖11 (B)是表示激發(fā)光源配置和激發(fā)光的光束截面形狀的圖，圖11 (C)是表示聚光透鏡上的激發(fā)光的光束分布的圖。局域右手坐標系的定義與圖4相同。
[0087]圖11中，在激發(fā)光源組5中配置有Z軸方向為3列、Y軸方向為3列的激發(fā)光源。Z軸方向的激發(fā)光源組的排列、Y軸方向的激發(fā)光源組的排列相對于光軸100對稱。圖1UA)中也省略了聚光透鏡4之后的部分。
[0088]此處，通過準直透鏡組6之后的激發(fā)光組50的各光束之間的Y軸方向的間隙小于激發(fā)光組50的各光束的Y軸方向的光束的寬度。此外，反射鏡組8的法線方向沿著使X軸關于Y軸方向順時針旋轉約45度的方向。進而，反射鏡組8的各個反射鏡在Z軸方向上錯開一定程度地配置，使得激發(fā)光組50反射后的X軸方向的各光束之間的間隙小于X軸方向的光束的寬度。結果，X軸方向的光束的間隔小于Y軸方向的光束的間隔。
[0089]圖11⑶是從X軸負方向觀察準直透鏡組6的投影圖。為了將聚光透鏡4和二向色鏡7的尺寸控制為較緊湊，激發(fā)光源組5和準直透鏡組6以由激發(fā)光源組5或準直透鏡組6的外形的制約所決定的最密的間隔，在X軸方向、Y軸方向上分別等間隔地配置。在激發(fā)光源和準直透鏡的外形是圓形的情況下，X軸方向的間隔與Y軸方向的間隔相等。
[0090]此外，激發(fā)光源組5的出射光的發(fā)散角不均勻，發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直，所以被準直透鏡轉換為平行光的激發(fā)光組50的光束截面形狀是以發(fā)散角最大的方向為長軸方向的大致橢圓形。本圖中表示Y軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的情況。
[0091]圖11 (C)是從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。反射鏡組8的各個反射鏡在Z軸方向上錯開一定程度地配置，使得激發(fā)光組50反射后的X軸方向的各光束之間的間隙小于X軸方向的光束的寬度，所以聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布中，激發(fā)光組50的間隔小于圖8(B)的出射時的間隔，X軸方向的光束通過范圍變小。因此，與不使用反射鏡的情況相比，能夠減小聚光透鏡4的尺寸。此外，在圓形的聚光透鏡4上能夠形成X軸方向、Y軸方向上間隙都較小的分布，所以能夠高效利用透鏡的有效范圍。
[0092]但是，本配置中，即使為了防止因未轉換激發(fā)光組51入射到激發(fā)光源組5而導致激發(fā)光源組5的輸出降低和壽命降低，將激發(fā)光源組5配置成使得從激發(fā)光源組5出射的激發(fā)光組50相對于光軸100在X軸方向上非對稱地對熒光體的激發(fā)光照射區(qū)域入射,但由于在反射鏡組8到熒光體的范圍內，激發(fā)光組50的各光束之間的X軸方向的間隙小于激發(fā)光組50的X軸方向的光束的寬度，所以未轉換激發(fā)光組51的光束會與激發(fā)光組50的光束重合，不能夠完全分離。
[0093]此外，即使將激發(fā)光源組5配置成使得激發(fā)光組50相對于光軸100在Y軸方向上非對稱地對熒光體的激發(fā)光照射區(qū)域入射，但由于在準直透鏡組6到熒光體的范圍內，激發(fā)光組50的各光束之間的Y軸方向的間隙小于激發(fā)光組50的Y軸方向的光束寬度，所以未轉換激發(fā)光組51的光束會與激發(fā)光組50的光束重合，不能夠完全分離。從而，未轉換激發(fā)光組51的至少一部分會入射到激發(fā)光源組5，不能夠解決導致激發(fā)光源組5的輸出降低和壽命降低的技術問題。
[0094]因此，對使用反射鏡減小X軸方向的光束的間隔寬度，同時減少未轉換激發(fā)光對激發(fā)光源的返回光，并且改善使激發(fā)光轉換為熒光的效率的方法進行說明。
[0095]圖12和圖13是表示實施例7的光源裝置的一部分的圖。局域右手坐標系的定義與圖4相同。圖12和圖13中，在激發(fā)光源組5中配置有Z軸方向上為3列、Y軸方向上為3列的激發(fā)光源。激發(fā)光源組的Z軸方向的排列關于光軸100對稱，激發(fā)光源組的Y軸方向的排列關于光軸100非對稱。
[0096]圖12 (A)中，反射鏡組8的法線方向沿著使X軸關于Y軸方向順時針旋轉約45度的方向。并且，反射鏡組8的各個反射鏡在Z軸方向上錯開一定程度地配置，使得激發(fā)光組50反射后的X軸方向的各光束之間的間隙小于X軸方向的光束的寬度。其結果，X軸方向的光束的間隔小于Y軸方向的光束的間隔。
[0097]圖12(B)是從X軸正方向觀察圖12(A)的圖。激發(fā)光源組5被配置成使得各激發(fā)光源組50到熒光體的光路關于光軸100在Y軸方向上非對稱，所以未轉換激發(fā)光組51經(jīng)過與激發(fā)光組50的光路不一致的光路，返回激發(fā)光源組5 —側。
[0098]圖13㈧是從X軸負方向觀察準直透鏡組6的投影圖。此處，激發(fā)光源組50的光束截面形狀表示了通過準直透鏡組6之后的形狀。為了將聚光透鏡4和二向色鏡7的尺寸控制為較緊湊，激發(fā)光源組5和準直透鏡組6以由激發(fā)光源5或準直透鏡組6的外形的制約所決定的最密的間隔，在X軸方向、Y軸方向上分別等間隔地配置。在激發(fā)光源和準直透鏡的外形是圓形的情況下，X軸方向間隔與Y軸方向間隔相等。
[0099]此外，激發(fā)光源組5的出射光的發(fā)散角不均勻，發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直，所以被準直透鏡組6轉換為平行光的激發(fā)光組50的光束截面形狀是以發(fā)散角最大的方向為長軸方向的大致橢圓形。本圖中表示Y軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的情況。但是，本實施例中激發(fā)光源5和準直透鏡組6被配置成使激發(fā)光組50通過準直透鏡組6之后的Y軸方向的光束寬度減小，以在Y軸方向的光束之間留出大于Y軸方向的光束寬度的間隙的程度。
[0100]圖13(D)表示與激發(fā)光源的出射位置到準直透鏡間的距離對應的束徑的變化。在發(fā)散角Θ固定的情況下，通過減小激發(fā)光源的出射位置與準直透鏡的距離L(L')，并且縮短準直透鏡的焦距，能夠使通過準直透鏡之后的光束保持平行但減小束徑A(A')。光束截面形狀與激發(fā)光源5到準直透鏡組6的距離較長的情況相似，但尺寸減小。從而，通過準直透鏡之后的激發(fā)光成為在Y軸方向的光束之間留出了大于Y軸方向的光束寬度的間隙的分布。
[0101]此處，在激發(fā)光組50的Y軸方向的光束之間，留出了大于各激發(fā)光的Y軸方向的光束寬度的間隙。并且，未轉換激發(fā)光組51是激發(fā)光組50在熒光體上關于光軸100對稱地發(fā)生鏡面反射而形成的，所以其光束截面形狀與激發(fā)光組50的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。從而，能夠以未轉換激發(fā)光組51的光束與激發(fā)光組50的光束不重合的方式配置激發(fā)光源組5。
[0102]進而，在比二向色鏡7靠激發(fā)光源組5 —側的未轉換激發(fā)光組51s、51t、51u入射的位置上，在與未轉換激發(fā)光組51s、51t、51u垂直的方向上配置反射鏡14s、14t、14u。從而，未轉換激發(fā)光組51s、51t、51u在反射鏡14s、14t、14u上反射,成為反射未轉換激發(fā)光組52s、52t、52u，沿與未轉換激發(fā)光組51s、51t、51u同樣的光路反方向行進，再次對激發(fā)光照射區(qū)域入射(未圖示)。入射到激發(fā)光照射區(qū)域的反射未轉換激發(fā)光組52被熒光體轉換為突光，對照明光學系統(tǒng)一側入射(未圖不)。
[0103]圖13 (B)是從Z軸負方向觀察聚光透鏡4的投影圖。反射鏡組8的各個反射鏡在Z軸方向上錯開一定程度地配置，使得激發(fā)光組50反射后的X軸方向的各光束之間的間隙小于X軸方向的光束的寬度，所以聚光透鏡4上的激發(fā)光組50的分布中，各激發(fā)光組的X軸方向的間隔小于圖13(A)所不的出射時的間隔，X軸方向的光束范圍變小。
[0104]圖13(C)是從Z軸負方向觀察反射鏡組8、14的投影圖。與圖13⑶同樣，反射鏡組8上的激發(fā)光組50的分布中，各激發(fā)光組的X軸方向的間隔小于圖13(A)所示的出射時的間隔，X軸方向的光束范圍變小。未轉換激發(fā)光組51是激發(fā)光組50在熒光體上關于光軸100對稱地發(fā)生鏡面反射而形成的，所以其光束截面形狀與激發(fā)光組50的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。
[0105]此外，反射未轉換激發(fā)光組52是未轉換激發(fā)光組51在與未轉換激發(fā)光組51垂直地配置的反射鏡組14上發(fā)生鏡面反射而形成的，所以其光束截面形狀與未轉換激發(fā)光組51的光束截面形狀全等，是Y軸方向與長軸方向一致的橢圓。此外，激發(fā)光組50通過準直透鏡組6之后的Y軸方向的光束寬度小于Y軸方向的光束之間的間隙，所以能夠以使未轉換激發(fā)光組52分布在該間隙中的方式配置激發(fā)光源組50。本配置中，反射鏡組14的形狀是X軸方向上細長的長條形。但是，只要滿足能夠捕獲未轉換激發(fā)光組51的范圍，也可以分割反射鏡14。
[0106]從激發(fā)光組5出射的激發(fā)光組50關于光軸100在Y軸方向上非對稱地入射到熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域，所以未轉換激發(fā)光組51和反射未轉換激發(fā)光組52分布在激發(fā)光組50的Y軸方向的間隙中。在圓形的聚光透鏡4上，光束截面形狀呈長軸與Y軸方向一致的橢圓形的激發(fā)光組50和未轉換激發(fā)光組51、反射未轉換激發(fā)光組52成為在Y軸方向上隔開較小間隔地交替排列的分布，所以能夠高效利用透鏡的有效范圍。
[0107]此外，與圖1l(C)相比，激發(fā)光組50的Y軸方向間隔相同，但Y軸方向的光束寬度減小，未轉換激發(fā)光組51和反射未轉換激發(fā)光組52分布在與寬度減小的量對應產(chǎn)生的間隙中，所以Y軸方向的光束通過區(qū)域不會變大，聚光透鏡4的尺寸不增大。
[0108]從而，以Y軸方向與激發(fā)光組50的出射光的發(fā)散角最大的方向一致的方式配置激發(fā)光源組5，并且使用Y軸方向的間隔大于X軸方向的間隔的反射鏡，在入射到熒光體之前使激發(fā)光組50的X軸方向的間隔變窄至使得激發(fā)光組50的各光束的X軸方向的間隙小于激發(fā)光組50的各光束的X軸方向的寬度的程度，在這樣的情況下，配置激發(fā)光源組5使得激發(fā)光組50關于光軸100在Y軸方向上非對稱地對熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域入射，并且縮短激發(fā)光源5的出射位置到準直透鏡組6的距離且縮短準直透鏡的焦距，使得通過準直透鏡組6之后激發(fā)光的各光束的Y軸方向的間隙大于激發(fā)光組50的各光束的Y軸方向的覽度。
[0109]此外，本實施例中表示了使用Y軸方向的間隔大于X軸方向的間隔的反射鏡的情況，但使用其他方法在光路途中使激發(fā)光組50的X軸方向(發(fā)散角最小的方向)的間隙變窄至小于X軸方向的光束寬度的程度的情況下也是同樣的。此外，除了在光路途中使激發(fā)光組50的X軸方向的間隙變窄至小于X軸方向的光束寬度的情況以外，也能夠應用于因某種原因需要在Y軸方向上留出供未轉換激發(fā)光和反射未轉換激發(fā)光通過的間隙的情況。此夕卜，作為激發(fā)光源組的配置說明了在X軸方向、Y軸方向上分別等間隔地配置的例子，但也能夠應用于可實現(xiàn)最密配置的六方最密結構等其他配置方法。
[0110]此外,本實施例中表示了為了在激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向上的多束激發(fā)光之間留出供未轉換激發(fā)光和反射未轉換激發(fā)光通過的間隙，而通過變更準直透鏡使光束寬度變窄的情況，但為了相同的目的，也可以擴大激發(fā)光源組的出射光的發(fā)散角最大的方向上的間隔。此外，也可以組合通過變更準直透鏡使光束寬度變窄的方法和擴大激發(fā)光源組的出射光的發(fā)散角最大的方向上的間隔的方法。但是，在擴大激發(fā)光源組的出射光的發(fā)散角最大的方向上的間隔的情況下，會導致激發(fā)光源配置面積的大型化，和因光束通過區(qū)域擴大而引起的聚光透鏡和二向色鏡、反射鏡的大型化，所以優(yōu)選通過變更準直透鏡使光束寬度變窄。
[0111]如上所述,在實施例3至7中，從激發(fā)光源產(chǎn)生的激發(fā)光中沒有被轉換為突光的未轉換激發(fā)光返回至不會入射到激發(fā)光源的位置，通過以能夠捕獲該光束使其反射的方式配置反射鏡，能夠使該未轉換激發(fā)光反射成為反射未轉換激發(fā)光再次對熒光體入射。由此，能夠在改善激發(fā)光源的輸出和壽命的同時，進而增加熒光的光量。此外，反射未轉換激發(fā)光中沒有被轉換為熒光的未轉換激發(fā)光在熒光體上發(fā)生鏡面反射，會入射到激發(fā)光源，所以存在發(fā)生激發(fā)光源的輸出降低和壽命降低的可能性，但其光量是經(jīng)2次熒光體入射后的非轉換部分，所以非常微少，幾乎沒有影響。
[0112]接著對投影型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)進行說明。圖3(A)是包括圖1的光源裝置的投影型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)的概要結構圖。從激發(fā)光源組5出射的藍色激發(fā)光，被準直透鏡組6轉換為大致平行，在反射鏡8上反射后，入射到二向色鏡7。二向色鏡7具有使藍色光透射、使綠色光反射的特性。從而，藍色激發(fā)光從二向色鏡7透射，被聚光透鏡4會聚，在圓盤I上聚光。
[0113]聚光透鏡4的曲率設定為使入射的平行光會聚在圓盤I的I處。圓盤I是涂敷了綠色熒光體3、能夠以旋轉元件2為中心軸旋轉控制的圓形的基材。因綠色熒光體3被激發(fā)而產(chǎn)生的全方位發(fā)光的綠色熒光中，從聚光透鏡4透射的綠色光成為相對于光軸100大致平行的光，在二向色鏡7上反射后，從聚光透鏡9透射，入射到二向色鏡10。二向色鏡10具有使綠色光透射、使紅色光、藍色光反射的特性。從而，綠色光從二向色鏡10透射,入射到多重反射元件17。聚光透鏡9的曲率被設定為使透射光會聚在多重反射元件17的入射開口部，所以在多重反射元件17的入射開口面上形成了與激發(fā)光照射區(qū)域30的照射形狀相似的形狀。
[0114]光源11是紅色光源。從光源11出射的紅色光被準直透鏡12轉換為平行，入射到二向色鏡15。二向色鏡15具有使紅色光透射、使藍色光反射的特性。從而,紅色光在二向色鏡15上透射，并在從聚光透鏡16透射后入射到二向色鏡10。
[0115]另一方面，光源13是藍色光源。從光源13出射的藍色光被準直透鏡14轉換為平行，入射到二向色鏡15。二向色鏡15具有使紅色光透射、使藍色光反射的特性。從而,藍色光在二向色鏡15上反射，并在從聚光透鏡16透射后入射到二向色鏡10。二向色鏡10具有使綠色光透射、使紅色光和藍色光反射的特性。從而，入射到二向色鏡10的紅色光和藍色光在二向色鏡10上反射，入射到多重反射元件17。
[0116]聚光透鏡16的曲率被設定使透射光會聚在多重反射元件17的入射開口部，因此在多重反射元件17的入射開口面上形成了與光源11和光源13的發(fā)光形狀相似的形狀。此夕卜，也可以變更二向色鏡15的特性，改變光源11和光源13的配置位置。
[0117]入射到多重反射元件17的紅色光、綠色光、藍色光在多重反射元件17中多次反射后，在多重反射元件17的出射開口面上形成為具有均勻照度分布的光。多重反射元件17的出射開口面的形狀是與影像顯示元件20大致相似的形狀。聚光透鏡18的曲率被設定為，使形成在多重反射元件17的出射開口面上的像在影像顯示元件20上放大成像。從而，從多重反射元件17的出射開口面出射的紅色光、綠色光、藍色光透過聚光透鏡18，在反射鏡19上反射后，以均勻的照度分布照射在影像顯示元件20上。
[0118]激發(fā)光源組5、光源11、光源13是響應速度快的固體發(fā)光元件，能夠進行時分控制。從而，各色光被影像顯示元件20按各色光進行時分調制。在影像顯示元件20上反射的各色光對投影透鏡21入射，在未圖示的屏幕上投影。
[0119]圖3(B)是包括與圖3(A)不同方式的光源裝置的投影型影像顯示裝置的光學系統(tǒng)的概要結構圖。從激發(fā)光源組5出射的藍色激發(fā)光被準直透鏡組6變?yōu)榇笾缕叫?，在反射鏡8上反射后入射到二向色鏡70。二向色鏡70具有使藍色光反射、使綠色光透射的特性。從而，藍色激發(fā)光在二向色鏡70上反射，被聚光透鏡4會聚，在圓盤I上聚光。
[0120]聚光透鏡4的曲率設定為使入射的平行光會聚在圓盤I的I處。圓盤I是涂敷了綠色熒光體3、能夠以旋轉元件2為中心軸旋轉控制的圓形的基材。因綠色熒光體3被激發(fā)而產(chǎn)生的全方位發(fā)光的綠色熒光中，從聚光透鏡4透射的綠色光成為與光軸100大致平行的光，在二向色鏡70上透射，并在從聚光透鏡9透射后入射到二向色鏡10。二向色鏡10具有使綠色光透射、使紅色光和藍色光反射的特性。從而，綠色光從二向色鏡10透射,入射到多重反射元件17。聚光透鏡9的曲率被設定為使透射光會聚在多重反射元件17的入射開口部，所以在多重反射元件17的入射開口面上形成了與激發(fā)光照射區(qū)域30的照射形狀相似的形狀。此后的光學系統(tǒng)與圖3(A)相同，所以省略。
[0121]本實施例中的影像顯示元件可以是DMD(Digital Mirror Device,數(shù)字微鏡器件)元件，也可以是液晶型影像顯示元件(液晶面板)。
[0122]此外，本實施例中表示了使熒光體3旋轉的例子。這是因為使用了有機的硅樹脂等作為使熒光體分散固定的粘合劑，所以需要防止因溫度導致燃燒。但是，如果使用無機的粘合劑等，只要能夠確保熒光體的壽命，則也可以不使熒光體旋轉。
[0123]此外，本實施例中表示了存在多個激發(fā)光源的例子，但只要配置成使得在從該激發(fā)光源出射的激發(fā)光入射到激發(fā)光照射區(qū)域發(fā)生反射但沒有轉換為熒光的情況下，該未轉換激發(fā)光不會入射到該激發(fā)光 源，則也可以僅有I個激發(fā)光源。
[0124]附圖標記說明
[0125]1......圓盤,2......旋轉兀件，3......突光體，4......聚光透鏡，5......激發(fā)光源組，
6……準直透鏡組，7……二向色鏡，8……(激發(fā)光反射用的)反射鏡，30……激發(fā)光照射區(qū)域，50……激發(fā)光組，51……未轉換激發(fā)光組，52……反射未轉換激發(fā)光組，60……熒光，70……二向色鏡，9~14……(未轉換激發(fā)光反射用的)反射鏡
【權利要求】
1.一種光源裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射激發(fā)光的多個激發(fā)光源； 使所述激發(fā)光變化為熒光的熒光體； 使所述激發(fā)光透射并使所述熒光反射的二向色鏡；和 使從所述二向色鏡透射的激發(fā)光會聚到所述熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡，所述多個激發(fā)光源被配置成，使得從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于所述聚光透鏡的中心非對稱地入射。
2.一種光源裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射激發(fā)光的多個激發(fā)光源； 使所述激發(fā)光變化為熒光的熒光體； 使所述激發(fā)光反射并使所述熒光透射的二向色鏡；和 使從所述二向色鏡反射的激發(fā)光會聚到所述熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡，所述多個激發(fā)光源被配置成，使得從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于所述聚光透鏡的中心非對稱地入射。
3.如權利要求1或2所述的光源裝置，其特征在于: 所述各激發(fā)光從以所述聚光透鏡的中心為原點的4個象限的所有象限對所述激發(fā)光照射區(qū)域入射。
4.如權利要求1~3中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 在以所述激發(fā)光照射區(qū)域為中心，令所述各激發(fā)光中任意的激發(fā)光對所述激發(fā)光照射區(qū)域的入射角的仰角為Θ的情況下，滿足:
Θ ≠ O。
5.如權利要求1~4中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 在以所述激發(fā)光照射區(qū)域為中心，令所述各激發(fā)光中第一激發(fā)光對所述激發(fā)光照射區(qū)域的入射角的仰角為θm方位角為Φm，與所述第一激發(fā)光不同的第二激發(fā)光對所述激發(fā)光照射區(qū)域的入射角的仰角為θ η、方位角為Φη的情況下，不存在使得下式成立的激發(fā)光的對: 0m-2°≤θη≤0m+2° 且 Φm+178° ≤ Φη ≤ Φm+182°。
6.如權利要求1~5中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 所述激發(fā)光源是固體發(fā)光元件。
7.一種光源裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源； 使所述激發(fā)光變化為熒光的熒光體； 使所述激發(fā)光透射并使所述熒光反射的二向色鏡；和 使從所述二向色鏡透射的激發(fā)光會聚到所述熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡，所述激發(fā)光源被配置成，使得在從該激發(fā)光源出射的激發(fā)光入射到所述激發(fā)光照射區(qū)域發(fā)生反射但沒有被轉換為熒光的情況下，該沒有被轉換的未轉換激發(fā)光不入射到該激發(fā)光源。
8.一種光源裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射激發(fā)光的激發(fā)光源；使所述激發(fā)光變化為熒光的熒光體； 使所述激發(fā)光反射并使所述熒光透射的二向色鏡；和 使從所述二向色鏡反射的激發(fā)光會聚到所述熒光體上的激發(fā)光照射區(qū)域的聚光透鏡，所述激發(fā)光源被配置成，使得在從該激發(fā)光源出射的激發(fā)光入射到所述激發(fā)光照射區(qū)域發(fā)生反射但沒有被轉換為熒光的情況下，該沒有被轉換的未轉換激發(fā)光不入射到該激發(fā)光源。
9.如權利要求7或8所述的光源裝置，其特征在于: 還包括使所述未轉換激發(fā)光向所述激發(fā)光照射區(qū)域的方向反射的反射鏡。
10.如權利要求1~9中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 來自所述激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角不均勻，來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向垂直， 以來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向，與從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于其軸非對稱的至少一個軸方向垂直的方式配置。
11.如權利要求1~9中任意一項所述的光源裝置，其特征在于: 包括使從激發(fā)光源出 射的激發(fā)光變得大致平行的準直透鏡， 來自所述激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角不均勻，來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向與發(fā)散角最小的方向大致垂直， 以來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向，與從該多個激發(fā)光源分別出射的各激發(fā)光相對于其軸非對稱的至少一個軸方向平行的方式配置， 該激發(fā)光源和該準直透鏡被配置成，在通過所述準直透鏡后，來自該激發(fā)光源的出射光的發(fā)散角最大的方向上的多個激發(fā)光的光束之間的間隙，大于通過該準直透鏡后變得平行的激發(fā)光的發(fā)散角最大的方向上的光束寬度。
12.一種投影型影像顯示裝置，其特征在于，包括: 如權利要求1~11中任意一項所述的光源裝置； 影像顯示元件； 包括使來自所述光源裝置的光照射到所述影像顯示元件上的多個光學元件的照明光學系統(tǒng)；和 將由所述影像顯示元件形成的光學像放大投影的投影透鏡。
【文檔編號】G03B21/14GK103930825SQ201280042419
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年9月26日 優(yōu)先權日:2011年9月26日
【發(fā)明者】木村展之, 三好浩平 申請人:日立麥克賽爾株式會社
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