本發(fā)明涉及一種包括熒光體的光源設(shè)備以及一種使用該光源設(shè)備的投影儀。

背景技術(shù)：

專利文獻(xiàn)1描述了使用熒光體作為光源的投影儀的光源設(shè)備。圖1圖示光源設(shè)備的構(gòu)造。

參照?qǐng)D1，激發(fā)光源116包括多個(gè)藍(lán)色激光二極管(LD)。從激發(fā)光源116輸出的藍(lán)色激發(fā)光被準(zhǔn)直透鏡陣列106轉(zhuǎn)換成平行光束，并且隨后進(jìn)入二向色鏡115。激發(fā)光源116被布置成使得輸出光能夠作為S偏振光進(jìn)入二向色鏡115。二向色鏡115被布置成使得藍(lán)色激發(fā)光的入射角能夠?yàn)?5°。

圖2圖示二向色鏡115的光譜透射特性。豎直軸表示透射率，并且水平軸表示波長(zhǎng)(nm)。實(shí)線表示關(guān)于S偏振光的光譜透射特性，并且虛線表示關(guān)于P偏振光的光譜透射特性。S偏振光的截止波長(zhǎng)是456nm，并且P偏振光的截止波長(zhǎng)是434nm。截止波長(zhǎng)是具有50％的透射率的波長(zhǎng)。

二向色鏡115具有對(duì)于S偏振光透射456nm以上的光并且反射小于456nm的光的特性，并且具有對(duì)于P偏振光透射434nm以上的光并且反射小于434nmnm的光的特性。例如，藍(lán)色激發(fā)光的波長(zhǎng)是445nm。來(lái)自激發(fā)光源116的藍(lán)色激發(fā)光(S偏振光)被二向色鏡115反射。

被二向色鏡115反射的藍(lán)色激發(fā)光(S偏振光)通過(guò)1/4波長(zhǎng)板108從而被轉(zhuǎn)換成圓偏振光。通過(guò)1/4波長(zhǎng)板108的藍(lán)色激發(fā)光(圓偏振光)被聚光透鏡109會(huì)聚到熒光體層103上。

熒光體層103形成在其上形成有二向色涂層(dichroic coating)的基板上?；逶谥芟蚍较蛏媳粍澐譃榈谝恢恋谌糠?，并且熒光體層103包括形成在第一部分中的紅色熒光體區(qū)域和形成在第二部分中的綠色熒光體區(qū)域。第三部分被施加反射涂層。通過(guò)旋轉(zhuǎn)基板使藍(lán)色激發(fā)光(圓偏振光)順序地照射第一至第三部分。

在第一部分中，被藍(lán)色激發(fā)光激發(fā)的熒光體出射紅色熒光。在第二部分中，被藍(lán)色激發(fā)光激發(fā)的熒光體出射綠色熒光。在第三部分中，藍(lán)色激發(fā)光(圓偏振光)在反射涂層表面上被反射。

來(lái)自第一部分的紅色熒光、來(lái)自第二部分的綠色熒光和在第三部分的反射涂層表面上反射的藍(lán)色光(圓偏振光)順序地通過(guò)聚光透鏡109和1/4波長(zhǎng)板108。這里，來(lái)自第三部分的藍(lán)色光(圓偏振光)在其通過(guò)1/4波長(zhǎng)板108后被轉(zhuǎn)換為P偏振光。紅色熒光、綠色熒光和藍(lán)色光(P偏振光)分別地通過(guò)二向色鏡115。通過(guò)二向色鏡115的紅色熒光、綠色熒光和藍(lán)色光(P偏振光)是光源設(shè)備的輸出光。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：JP2012-108486A

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由于個(gè)體差異，所以存在LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化。此外，由于LD發(fā)光波長(zhǎng)也依賴于溫度變化，所以當(dāng)考慮此溫度依賴性時(shí)，LD發(fā)光波長(zhǎng)的變化會(huì)更大。因此，在專利文獻(xiàn)1描述的光源設(shè)備中，依賴于用作激發(fā)光光源的LD，可能難以通過(guò)二向色鏡115從第三部分偏振和分離激發(fā)光(S偏振光)或藍(lán)色光(P偏振光)，因此造成光源設(shè)備的光輸出強(qiáng)度的下降。在下文中，將具體地描述此問題。

通常，由個(gè)體差異造成的LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化范圍在發(fā)光光譜的峰值波長(zhǎng)中是約15nm，并且在發(fā)光光譜的半值范圍中是約30nm。這里，發(fā)光光譜的半值范圍的變化的范圍表示：當(dāng)由波長(zhǎng)X1和X2(>X1)表示半值寬度時(shí)，在具有最長(zhǎng)峰值波長(zhǎng)的LD的發(fā)光光譜的半值寬度的波長(zhǎng)X2和具有最短峰值波長(zhǎng)的LD的發(fā)光光譜的半值寬度的波長(zhǎng)X1之間的差。例如，設(shè)計(jì)成使得發(fā)光光譜的峰值波長(zhǎng)能夠?yàn)?45nm的LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化范圍在發(fā)光光譜的半值范圍中是約430nm到460nm。

另一方面，根據(jù)圖2中圖示的二向色鏡115的光譜透射特性，在從作為P偏振光的截止波長(zhǎng)的434nm到作為S偏振光的截止波長(zhǎng)的456nm的波長(zhǎng)區(qū)域中，S偏振光和P偏振光能夠分離。其中允許這種偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域被包括在前述LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的范圍430nm至460nm中。相應(yīng)地，依賴于用作激發(fā)光源的LD，發(fā)光光譜的半值范圍的波長(zhǎng)X1或X2可以等于或小于作為P偏振光的截止波長(zhǎng)的434nm或等于或大于作為S偏振光的截止波長(zhǎng)的456nm。

例如，當(dāng)使用其中發(fā)光光譜的波長(zhǎng)X1或X2超過(guò)456nm的LD時(shí)，來(lái)自LD的激發(fā)光透射通過(guò)二向色鏡115。在此情況中，不能夠用激發(fā)光照射第一至第三部分。

例如，當(dāng)使用其中發(fā)光光譜的波長(zhǎng)X1或X2小于434nm的LD時(shí)，能夠用激發(fā)光照射第一至第三部分。然而，由于其被二向色鏡115反射，所以來(lái)自第三部分的藍(lán)色光(P偏振光)不能夠用作光源設(shè)備的輸出光。

本發(fā)明的目的是提供能夠降低LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響的光源設(shè)備和使用該光源設(shè)備的投影儀。

為了實(shí)現(xiàn)目的，根據(jù)本發(fā)明的方面，提供光源設(shè)備，包括：光源，該光源出射具有在藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域中的峰值波長(zhǎng)的藍(lán)色光；偏振光分離元件，該偏振光分離元件被設(shè)置為反射或透射第一直線偏振光，偏振光分離元件反射或透射藍(lán)色光的第一直線偏振光；二向色鏡，該二向色鏡被設(shè)置為反射或透射第一直線偏振光，二向色鏡反射或透射來(lái)自偏振光分離元件的反射光或透射光；熒光體單元，該熒光體單元包括其中設(shè)置熒光體的熒光體區(qū)域和其中反射入射光的反射區(qū)域，該熒光體單元是可移動(dòng)的，使得來(lái)自二向色鏡的反射光或透射光順序地照射到熒光體區(qū)域和反射區(qū)域；和1/4波長(zhǎng)板，該1/4波長(zhǎng)板被設(shè)置在二向色鏡和熒光體單元之間的光路上，其中，布置二向色鏡使得在反射區(qū)域中反射的藍(lán)色光的中心光線的入射角大于45°。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供投影儀，包括：前述光源設(shè)備；顯示元件，該顯示元件空間地調(diào)制從光源設(shè)備輸出的光以形成圖像；和投射光學(xué)系統(tǒng)，該投射光學(xué)系統(tǒng)放大并且投射由顯示元件形成的圖像。

附圖說(shuō)明

圖1是圖示專利文獻(xiàn)1中描述的光源設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。

圖2是圖示圖1中圖示的光源設(shè)備的二向色鏡的光譜透射特性的特性圖。

圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的光源設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。

圖4是圖示在圖3中圖示的光源設(shè)備中使用的熒光體輪的示例的示意圖。

圖5是圖示在圖3中圖示的光源設(shè)備中使用的顏色輪的示例的示意圖。

圖6是圖示在圖3中圖示的光源設(shè)備的二向色鏡的光譜透射特性的特性圖。

圖7是圖示根據(jù)比較例的二向色鏡的光譜透射特性的特性圖。

圖8是圖示包括本發(fā)明的光源設(shè)備的投影儀的示例的示意圖。

附圖標(biāo)記

1a 光源

1b準(zhǔn)直透鏡

1c至1e、1j、1k、1m 透鏡

1f 偏振光分離元件

1g 漫射板

1h 二向色鏡

1i 1/4波長(zhǎng)板

1l 熒光體單元

1n 顏色過(guò)濾器單元

具體實(shí)施方式

下面，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

(第一示例性實(shí)施例)

圖3圖示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的光源設(shè)備的構(gòu)造。

參照?qǐng)D3，光源設(shè)備1包括光源1a、準(zhǔn)直透鏡1b、透鏡1c至1e、1j、1k、和1m、偏振光分離元件1f、漫射板1g、二向色鏡1h、1/4波長(zhǎng)板1i、熒光體單元1l和顏色過(guò)濾器單元1n。

光源1a包括藍(lán)色激光二極管(LD，激光二極管)，該藍(lán)色激光二極管用于輸出具有在藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域中的峰值波長(zhǎng)的藍(lán)色光。例如，光源1a包括被布置在6×4的矩陣中的藍(lán)色LD。然而，藍(lán)色LD的數(shù)目不限于24?？梢噪S需要增加/減少藍(lán)色LD的數(shù)目。

準(zhǔn)直透鏡1b為每個(gè)藍(lán)色LD設(shè)置，并且將從藍(lán)色LD輸出的藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成平行光束。

透鏡1c至1e將從光源1a經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡1b進(jìn)行入射的每個(gè)藍(lán)色光(入射光束)轉(zhuǎn)換成其中光束直徑減小的平行光束。通過(guò)將輸出光束的直徑設(shè)定為小于入射光束的直徑，能夠減小在透鏡1c至1e之后布置的構(gòu)件的尺寸。這里，使用三個(gè)透鏡1c至1e。然而，透鏡的數(shù)目不限于3個(gè)。透鏡的數(shù)目可以隨需要增加或減少。

從透鏡1c至1e出射的藍(lán)色光經(jīng)由偏振光分離元件1f進(jìn)入二向色鏡1h。漫射板1g被布置在偏振光分離元件1f和二向色鏡1h之間的光路上。漫射板1g漫射來(lái)自偏振光分離元件1f的藍(lán)色光。例如，漫射角為3°。這里，漫射角是形成在通過(guò)光束的中心的光線(中心光線)和通過(guò)光束的最外側(cè)的光線之間的角度。

偏振光分離元件1f具有分離S偏振光和P偏振光的特性。這里，偏振光分離元件1f具有反射S偏振光并且透射P偏振光的特性。光源1a被布置成使得其輸出光(藍(lán)色光)能夠作為S偏振光進(jìn)入分離元件1f。偏振板或二向色鏡能夠用于偏振光分離元件1f。

由偏振光分離元件1f反射的藍(lán)色光(S偏振光)進(jìn)入二向色鏡1h。二向色鏡1h關(guān)于作為S偏振光進(jìn)行入射的光具有以下特性：其中波長(zhǎng)等于或長(zhǎng)于第一波長(zhǎng)的光透射并且其中波長(zhǎng)短于第一波長(zhǎng)的光被反射，所述第一波長(zhǎng)長(zhǎng)于光源1a的波長(zhǎng)(藍(lán)色光的波長(zhǎng))。此外，二向色鏡1h關(guān)于作為P偏振光進(jìn)行入射的光具有以下特性：其中波長(zhǎng)等于或長(zhǎng)于第二波長(zhǎng)的光透射并且其中波長(zhǎng)短于第二波長(zhǎng)的光被反射，所述第二波長(zhǎng)短于光源1a的波長(zhǎng)(藍(lán)色光的波長(zhǎng))。具有這種特性的二向色鏡1h能夠由電介質(zhì)多層膜實(shí)現(xiàn)。

二向色鏡1h將來(lái)自偏振光分離元件1f的藍(lán)色光(S偏振光)引導(dǎo)至熒光體單元1l。1/4波長(zhǎng)板1i和透鏡1j和lk被布置在二向色鏡1h和熒光體單元1l之間的光路上。

熒光體單元1l包括熒光體輪和驅(qū)動(dòng)單元，在熒光體輪中，熒光體區(qū)域具有被激發(fā)光激發(fā)從而出射熒光的熒光體，并且反射區(qū)域被順序地布置在周向方向上，驅(qū)動(dòng)單元(馬達(dá))用于旋轉(zhuǎn)熒光體輪。

圖4圖示熒光體輪的示例。參照?qǐng)D2，熒光體輪具有黃色熒光體區(qū)域10Y、綠色熒光體區(qū)域10G和反射區(qū)域10B。形成黃色熒光體區(qū)域10Y、綠色熒光體區(qū)域10G和反射區(qū)域10B以便在周向方向上排列(array)。

反射區(qū)域10B反射來(lái)自光源1a的藍(lán)色光。黃色熒光體區(qū)域10Y包括被激發(fā)光激發(fā)從而出射黃色熒光的熒光體。綠色熒光體區(qū)域10G包括被激發(fā)光激發(fā)從而出射綠色熒光的熒光體。黃色熒光體和綠色熒光體兩者都能夠被來(lái)自光源1a的藍(lán)色光激發(fā)。注意，黃色熒光包括波長(zhǎng)范圍從綠色到紅色的光。

根據(jù)包括在來(lái)自光源設(shè)備1的輸出光中的黃色光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光中的每個(gè)的光強(qiáng)度的平衡，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定黃色熒光體區(qū)域10Y、綠色熒光體區(qū)域10G和反射區(qū)域10B中的每個(gè)在周向方向上的面積比(在周向方向上的分割比)。

來(lái)自分光鏡lh的藍(lán)色光(S偏振光)通過(guò)1/4波長(zhǎng)板1i從而被轉(zhuǎn)換成圓偏振光。透鏡1j和1k將通過(guò)1/4波長(zhǎng)板1i的藍(lán)色光(圓偏振光)會(huì)聚在熒光體單元1l的熒光體輪上。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)熒光體輪時(shí)，來(lái)自透鏡1k的藍(lán)色光(圓偏振光)順序地照射到黃色熒光體區(qū)域10Y、綠色熒光體區(qū)域10G和反射區(qū)域10B。在黃色熒光體區(qū)域10Y中，被藍(lán)色光激發(fā)的黃色熒光體出射黃色熒光。在綠色熒光體區(qū)域10G中，被藍(lán)色光激發(fā)的綠色熒光體出射綠色熒光。在反射區(qū)域10B中，來(lái)自透鏡1k的藍(lán)色光被朝向透鏡1k反射。

來(lái)自黃色熒光體區(qū)域10Y的黃色熒光(非偏振光)、來(lái)自綠色熒光體區(qū)域10G的綠色熒光(非偏振光)和來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光(圓偏振光)分別順序地通過(guò)透鏡1k、透鏡1j和1/4波長(zhǎng)板1i從而進(jìn)入二向色鏡1h。這里，來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光(圓偏振光)通過(guò)1/4波長(zhǎng)板1i從而轉(zhuǎn)換成P偏振光。此藍(lán)色光(P偏振光)進(jìn)入二向色鏡1h。

通過(guò)1/4波長(zhǎng)板1i的黃色熒光(非偏振光)、綠色熒光(非偏振光)和藍(lán)色光(P偏振光)通過(guò)二向色鏡1h。通過(guò)二向色鏡1h的黃色熒光、綠色熒光和藍(lán)色光被透鏡1m會(huì)聚。

顏色過(guò)濾器單元1n包括顏色輪。此顏色輪被布置為相比透鏡1m的焦點(diǎn)位置更接近透鏡1m側(cè)。

圖5圖示顏色輪的示例。參照?qǐng)D5，顏色輪具有黃色透射過(guò)濾器11Y、紅色透射過(guò)濾器11R、綠色透射過(guò)濾器11G和漫射板11B。形成黃色透射過(guò)濾器11Y、紅色透射過(guò)濾器11R、綠色透射過(guò)濾器11G和漫射板11B以便在周向方向上排列。

黃色透射過(guò)濾器11Y的區(qū)域和紅色透射過(guò)濾器11R的區(qū)域與圖4中所圖示的熒光體輪的黃色熒光體區(qū)域10Y對(duì)應(yīng)，并且綠色透射過(guò)濾器11G和漫射板11B分別與圖4中所圖示的熒光體輪的綠色熒光體區(qū)域10G和反射區(qū)域10B對(duì)應(yīng)。黃色透射過(guò)濾器11Y、紅色透射過(guò)濾器11R、綠色透射過(guò)濾器11G和漫射板11B在周向方向上的面積比與圖4中圖示的熒光體輪的分別對(duì)應(yīng)的區(qū)域的面積比類似。

根據(jù)在包括在來(lái)自光源設(shè)備1的輸出光中的黃色光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光之中的光強(qiáng)度平衡，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定黃色透射過(guò)濾器11Y、紅色透射過(guò)濾器11R在周向方向上的面積比。

顏色過(guò)濾器單元1n和熒光體單元1l被構(gòu)造成彼此同步旋轉(zhuǎn)。來(lái)自黃色熒光體區(qū)域110Y的黃色熒光包括黃色成分的光以及紅色成分的光，黃色成分的光透射通過(guò)黃色透射過(guò)濾器11Y，并且紅色成分的光透射通過(guò)紅色透射過(guò)濾器11R。

來(lái)自綠色熒光體區(qū)域10G的綠色熒光透射通過(guò)綠色透射過(guò)濾器11G。來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光通過(guò)漫射板11B。藍(lán)色光的漫射光從漫射板11B出射。例如，約10°的漫射角能夠隨需要適當(dāng)?shù)馗淖儭?/p>

通過(guò)顏色過(guò)濾器單元1n的黃色光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光是從光源設(shè)備1輸出的光。

根據(jù)實(shí)施例，采用依賴于二向色鏡1h的入射角并且二向色鏡1h被布置成使得來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光的中心光線的入射角θ大于45°。結(jié)果，其中能夠分離S偏振光和P偏振光的波長(zhǎng)區(qū)域變寬。例如，二向色鏡1h被布置成使得入射角θ能為55°。因此，減小由個(gè)體差異或溫度依賴性造成的LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響。注意，入射角是形成在入射光線和設(shè)定在入射點(diǎn)處的法線之間的角度。

圖6圖示當(dāng)來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光的中心光線的入射角θ為55°時(shí)的二向色鏡1h的光譜透射特性。在圖6中，豎直軸表示透射率，并且水平軸表示波長(zhǎng)(nm)。虛線表示對(duì)于P偏振光的特性，并且實(shí)線表示對(duì)于S偏振光的特性。

來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光是漫射光，其漫射角是3°。相應(yīng)地，當(dāng)中心光線的入射角θ為55°時(shí)，在二向色鏡1h上進(jìn)行入射的藍(lán)色漫射光的入射角度范圍為52°至58°。在圖6中，分別圖示入射角為52°、55°和58°的特性。

截止波長(zhǎng)被定義為透射率為50％的波長(zhǎng)。在55°的入射角的特性中，對(duì)于P偏振光的截止波長(zhǎng)是429nm，并且對(duì)于S偏振光的截止波長(zhǎng)是470nm。在此情況中，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于429nm的P偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于429nm的P偏振光。此外，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于470nm的S偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于470nm的S偏振光。

在52°的入射角的特性中，對(duì)于P偏振光的截止波長(zhǎng)是435nm，并且對(duì)于S偏振光的截止波長(zhǎng)是473nm。在此情況中，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于435nm的P偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于435nm的P偏振光。此外，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于473nm的S偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于473nm的S偏振光。

在58°的入射角的特性中，對(duì)于P偏振光的截止波長(zhǎng)是423nm，并且對(duì)于S偏振光的截止波長(zhǎng)是467nm。在此情況中，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于423nm的P偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于423nm的P偏振光。此外，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于467nm的S偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于467nm的S偏振光。

根據(jù)圖6中圖示的光譜透射特性，在從52°入射角的特性中的P偏振光的截止波長(zhǎng)435nm到58°入射角的特性中的S偏振光的截止波長(zhǎng)467m的波長(zhǎng)區(qū)域中，對(duì)于藍(lán)色漫射光，S偏振光和P偏振光能夠被確實(shí)地分離。換言之，允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域是435nm至467nm，并且在上限和下限之間的差是32nm。此差寬于30nm，30nm是在LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的范圍的上限和下限之間的差。因此，當(dāng)LD發(fā)光光譜的峰值波長(zhǎng)被設(shè)計(jì)為在允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域的中心的波長(zhǎng)附近時(shí)，能夠降低LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響。

例如，被設(shè)計(jì)成使得發(fā)光光譜的峰值波長(zhǎng)能夠是450nm的LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化范圍是約435nm至465nm，這在允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域中。相應(yīng)地，能夠減小LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響。

圖7圖示作為比較例的當(dāng)中心光線的入射角是45°時(shí)的二向色鏡的光譜透射特性。在圖7中，豎直軸表示透射率，并且水平軸表示波長(zhǎng)(nm)。虛線表示對(duì)于P偏振光的特性，并且實(shí)線表示對(duì)于S偏振光的特性。如在圖6中所圖示的情況中，3°的漫射角的藍(lán)色漫射光進(jìn)入二向色鏡。藍(lán)色漫射光的入射角范圍是42°至48°。在圖7中，分別圖示入射角為42°、45°和48°的特性。

在45°的入射角的特性中，對(duì)于P偏振光的截止波長(zhǎng)是437nm，并且對(duì)于S偏振光的截止波長(zhǎng)是465nm。在此情況中，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于437nm的P偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于437nm的P偏振光。此外，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于465nm的S偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于465nm的S偏振光。

在42°的入射角的特性中，對(duì)于P偏振光的截止波長(zhǎng)是443nm，并且對(duì)于S偏振光的截止波長(zhǎng)是468nm。在此情況中，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于443nm的P偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于443nm的P偏振光。此外，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于468nm的S偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于468nm的S偏振光。

在48°的入射角的特性中，對(duì)于P偏振光的截止波長(zhǎng)是431nm，并且對(duì)于S偏振光的截止波長(zhǎng)是462nm。在此情況中，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于431nm的P偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于431nm的P偏振光。此外，二向色鏡1h通常透射波長(zhǎng)等于或大于462nm的S偏振光，同時(shí)通常反射波長(zhǎng)短于462nm的S偏振光。

根據(jù)圖7中圖示的比較例的光譜透射特性，在從42°入射角的特性中的P偏振光的截止波長(zhǎng)443nm到48°入射角的特性中的S偏振光的截止波長(zhǎng)462nm的波長(zhǎng)區(qū)域中，S偏振光和P偏振光能夠被分離成藍(lán)色漫射光。然而，在允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域443nm至462nm的上限和下限之間的差19nm。這個(gè)差窄于30nm，30mm是在LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的范圍的上限和下限之間的差。因此，不可能避免LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響。

如上所描述，根據(jù)實(shí)施例，通過(guò)布置二向色鏡1h使得來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光的中心光線的入射角θ能夠大于45°，具體地55°，能夠減小LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響

然而，二向色鏡1h的透射率根據(jù)入射角θ的增加而減小。例如，在圖7中圖示的光譜透射特性中，在允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域中的P偏振光的透射率大致是100％，在圖6中圖示的光譜透射特性中，在允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域中的P偏振光的透射率是95％。相應(yīng)地，來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光(P偏振光)的一部分被二向色鏡1h反射。

當(dāng)由二向色鏡1h反射的藍(lán)色光(P偏振光)返回到光源1a時(shí)，LD振蕩操作變得不穩(wěn)定，并且結(jié)果，LD的輸出被減小。特別的，當(dāng)存在反射區(qū)域10B和光源1a(LD的發(fā)光點(diǎn))之間的成像關(guān)系時(shí)，來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光返回光源1a的發(fā)光點(diǎn)，因此使減小LD輸出的問題更加顯著。

根據(jù)實(shí)施例，為了消除從二向色鏡1h返回到光源1a側(cè)的藍(lán)色光，將偏振光分離元件1f布置在二向色鏡1h和光源1a之間的光路上。由二向色鏡1h反射的藍(lán)色光(P偏振光)透射通過(guò)偏振光分離元件1f。透射通過(guò)偏振光分離元件1f的藍(lán)色光(P偏振光)在與光源1a的方向不同的方向上行進(jìn)，不返回光源1a的發(fā)光點(diǎn)。結(jié)果，LD的振蕩操作不會(huì)變得不穩(wěn)定。

從前述顯而易見，根據(jù)實(shí)施例的光源設(shè)備，能夠減小由個(gè)體差異或溫度依賴性造成的LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響，并且能夠防止由返回的光造成的光源輸出的減小。

注意，來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光的中心光線的入射角θ不限于55°。當(dāng)入射角θ大于45°時(shí)，能夠變寬其中S偏振光和P偏振光能夠分離的波長(zhǎng)區(qū)域，并且結(jié)果，能夠降低由個(gè)體差異或溫度依賴性造成的LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響。

然而，當(dāng)入射角θ大于45°并且小于55°時(shí)，允許二向色鏡1h的偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域的一部分可以與LD的發(fā)光波長(zhǎng)的可變范圍重疊。

例如，當(dāng)允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域的上限側(cè)與LD的LD發(fā)光波長(zhǎng)的可變范圍重疊時(shí)，依賴于用作光源1a的LD，來(lái)自LD的激發(fā)光(S偏振光)的一部分透射通過(guò)二向色鏡1h，因此使照射到熒光體單元1l的激發(fā)光的強(qiáng)度減小。在此情況中，從顏色過(guò)濾器單元1n出射的黃色光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光全部在光強(qiáng)度方面減小。

另一方面，當(dāng)允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域的下限側(cè)與LD的發(fā)光波長(zhǎng)的可變范圍重疊時(shí)，取決于用作光源1a的LD，來(lái)自熒光體單元1l的反射區(qū)域10B的藍(lán)色光(P偏振光)的一部分被二向色鏡1h反射到光源1a側(cè)。在此情況中，在從顏色過(guò)濾器單元1n出射的黃色光、紅色光、綠色光和藍(lán)色光中，藍(lán)色光的光強(qiáng)度降低。在此情況中對(duì)于投射圖像的照度的影響充分小于前述允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域的上限側(cè)與LD的發(fā)光波長(zhǎng)的可變范圍重疊的情況中對(duì)于投射圖像的照度的影響。

因此，當(dāng)入射角θ大于45°并且小于55°時(shí)，期望的是，將允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域的上限波長(zhǎng)設(shè)定為長(zhǎng)于LD的發(fā)光波長(zhǎng)的可變范圍的上限波長(zhǎng)。

更期望的是，將允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域的上限波長(zhǎng)設(shè)定為長(zhǎng)于LD的發(fā)光波長(zhǎng)的可變范圍的上限波長(zhǎng)，并且將允許偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域的下限波長(zhǎng)設(shè)定為短于LD的發(fā)光波長(zhǎng)的可變范圍的下限波長(zhǎng)。例如，由于在LD的發(fā)光波長(zhǎng)的可變范圍的上限和下限之間的差是30nm，所以將在S偏振光的光譜透射特性中的截止波長(zhǎng)和P偏振光的光譜透射特性中的截止波長(zhǎng)之間的差設(shè)定為至少30nm。相應(yīng)地，能夠確實(shí)減小LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響。

入射角θ的增加可以減少允許二向色鏡1h的偏振光分離的波長(zhǎng)區(qū)域中的P偏振光的透射率，因此使光源設(shè)備1的輸出光強(qiáng)度降低。此外，入射角θ的增加可以增加二向色鏡1h的尺寸和成本并且擴(kuò)大光源設(shè)備。

具體地，來(lái)自光源1a的藍(lán)色光以及來(lái)自熒光體輪的熒光和藍(lán)色光全部作為平行光束進(jìn)入二向色鏡1h。在此情況中，當(dāng)入射角θ增加時(shí)，二向色鏡1h的光入射區(qū)域變寬。更寬的光入射區(qū)域需要增加二向色鏡1h的尺寸，因此增加了二向色鏡1h自身的成本。

反過(guò)來(lái)，較大尺寸的二向色鏡1h需要增加1/4波長(zhǎng)板1i和透鏡1m之間的空間，從而導(dǎo)致光源設(shè)備1的擴(kuò)大。

此外，由于形成在來(lái)自熒光體輪的藍(lán)色光的光軸和二向色鏡1h之間的角度較小，所以在1/4波長(zhǎng)板1i和透鏡1m之間的空間較大。由于形成在來(lái)自熒光體輪的藍(lán)色光的光軸和二向色鏡1h之間的角度隨著入射角θ變得更大而變得更小，所以在1/4波長(zhǎng)板1i和透鏡1m之間的空間增加，因此擴(kuò)大了光源設(shè)備1。

鑒于上面描述的分別的問題，期望的是，將入射角θ設(shè)定在50°至60°的范圍內(nèi)。

此外，當(dāng)使用3°的漫射角度的漫射板1g時(shí)，期望的是，將入射角θ設(shè)定為55°。在此情況中，確實(shí)能夠減小LD的發(fā)光波長(zhǎng)的變化的影響，并且能夠減小二向色鏡1h的尺寸和成本的增加以及光源設(shè)備的尺寸和成本的增加。

(投影儀)

圖8圖示包括圖3中圖示的光源設(shè)備1的投影儀的構(gòu)造。

參照?qǐng)D8，投影儀包括光源設(shè)備1、照明光學(xué)系統(tǒng)2、投影光學(xué)系統(tǒng)3和顯示元件4。

照明光學(xué)系統(tǒng)2將光源設(shè)備1的輸出光引導(dǎo)至顯示元件4，并且將矩形并且均勻的光供給至顯示元件4。照明光學(xué)系統(tǒng)2包括光通道2a、透鏡2b、2c和2e以及鏡子2d。

光通道2a具有長(zhǎng)方體形狀，光源設(shè)備1的輸出光從一端進(jìn)入內(nèi)部，并且入射光傳播通過(guò)內(nèi)部從而從另一端離開。光通道2a的一端的表面(入射表面)被布置在圖3中圖示的光源設(shè)備1的透鏡1m的焦點(diǎn)位置處。存在熒光體單元1l的熒光體輪的照射表面和光通道2a的入射表面之間成像關(guān)系。

從光通道2a的另一端輸出的光經(jīng)由透鏡2b和2c、鏡子2d和透鏡2e照射到顯示元件4。透鏡2b、2c和2e是聚光透鏡

顯示元件4根據(jù)形成圖像的視頻信號(hào)空間地調(diào)制來(lái)自照明光學(xué)系統(tǒng)2的光束。例如，顯示元件4是數(shù)字微鏡設(shè)備(DMD)。DMD具有多個(gè)微鏡，每個(gè)微鏡被構(gòu)造成根據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓改變角度，并且反射角在當(dāng)供給指示接通狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)和當(dāng)供給指示斷開狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)之間是不同的。通過(guò)根據(jù)視頻信號(hào)使每一個(gè)微鏡經(jīng)受接通-斷開控制，入射光束被空間地調(diào)制從而形成圖像。注意，除DMD之外，液晶面板等還能夠用于顯示元件4。

投射光學(xué)系統(tǒng)3將由顯示元件4形成的圖像放大并且投射到投射表面上。只要能夠?qū)D像在其上投射，則能夠使用任何投射表面諸如屏幕或墻壁。

(第二示例性實(shí)施例)

將描述根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的光源設(shè)備。

根據(jù)此實(shí)施例的光源設(shè)備以以下方式構(gòu)造：顛倒在圖3中圖示的光源設(shè)備1中的S偏振光和P偏振光之間的關(guān)系。具體地，維持在圖3中圖示的偏振光分離元件1f、漫射板1g、二向色鏡1h、透鏡1m和顏色過(guò)濾器單元1n的布置。光源1a、準(zhǔn)直透鏡1b和透鏡1c至1e被布置為與偏振光分離元件1f的漫射板1g側(cè)相反。1/4波長(zhǎng)板1、透鏡1j和1k以及熒光體單元1l被布置為與二向色鏡1h的偏振光分離元件1f側(cè)相反。

偏振光分離元件1f具有反射S偏振光并且透射P偏振光的特性。光源1a被布置成使得其輸出光能夠作為P偏振光進(jìn)入偏振光分離元件1f。

來(lái)自光源1a的藍(lán)色光(P偏振光)經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡1b和透鏡1c至1e進(jìn)入偏振光分離元件1f。藍(lán)色光(偏振光)透射通過(guò)偏振光分離元件1f從而經(jīng)由漫射板1g進(jìn)入二向色鏡1h。

二向色鏡1h關(guān)于作為P偏振光進(jìn)行入射的光具有以下第一特性：其中波長(zhǎng)等于或短于第一波長(zhǎng)的光透射并且其中波長(zhǎng)長(zhǎng)于第一波長(zhǎng)的光被反射，所述第一波長(zhǎng)長(zhǎng)于藍(lán)色光的波長(zhǎng)。此外，二向色鏡1h關(guān)于作為S偏振光進(jìn)行入射的光具有以下第二特性：其中波長(zhǎng)等于或短于第二波長(zhǎng)的光透射并且其中波長(zhǎng)長(zhǎng)于第二波長(zhǎng)的光被反射，所述第二波長(zhǎng)短于藍(lán)色光的波長(zhǎng)。這里，第一波長(zhǎng)是第一特性中的截止波長(zhǎng)，并且第二波長(zhǎng)是第二特性中的截止波長(zhǎng)。具有這種特性的二向色鏡1h能夠由電介質(zhì)多層膜實(shí)現(xiàn)。

來(lái)自偏振光分離元件1f的藍(lán)色光(P偏振光)透射通過(guò)二向色鏡1h，以經(jīng)由1/4波長(zhǎng)板1i和透鏡1j和1k照射到熒光體單元1l上。藍(lán)色光(P偏振光)通過(guò)1/4波長(zhǎng)板1i從而被轉(zhuǎn)換成圓偏振光。藍(lán)色光(圓偏振光)順序地照射到黃色熒光體區(qū)域10Y、綠色熒光體區(qū)域10G和反射區(qū)域10B。

在黃色熒光體區(qū)域10Y中，被藍(lán)色光激發(fā)的黃色熒光體出射黃色熒光。在綠色熒光體區(qū)域10G中，被藍(lán)色光激發(fā)的綠色熒光體出射綠色熒光。在反射區(qū)域10B中，來(lái)自透鏡1k的藍(lán)色光被朝向透鏡1k反射。

來(lái)自黃色熒光體區(qū)域10Y的黃色熒光(非偏振光)、來(lái)自綠色熒光體區(qū)域10G的綠色熒光(非偏振光)和來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光(圓偏振光)分別順序地通過(guò)透鏡1k、透鏡1j和1/4波長(zhǎng)板1i從而進(jìn)入二向色鏡1h。這里，來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光(圓偏振光)通過(guò)1/4波長(zhǎng)板1i從而被轉(zhuǎn)換為S偏振光。此藍(lán)色光(S偏振光)進(jìn)入二向色鏡1h。

通過(guò)1/4波長(zhǎng)板1i的黃色熒光(非偏振光)、綠色熒光(非偏振光)和藍(lán)色光(P偏振光)被二向色鏡1h反射。被二向色鏡1h反射的黃色熒光、綠色熒光和藍(lán)色光經(jīng)由透鏡1m進(jìn)入顏色過(guò)濾器單元1n的顏色輪。

根據(jù)實(shí)施例，如在第一示例性實(shí)施例的情況中，二向色鏡1h被布置成使得來(lái)自反射區(qū)域10B的藍(lán)色光的中心光線的入射角能夠大于45°，并且從二向色鏡1h返回到光源1a側(cè)的藍(lán)色光(S偏振光)被偏振光分離元件1f消除。因此，提供了與第一示例性實(shí)施例的操作效果相同的操作效果。

在此實(shí)施例中，能夠應(yīng)用在第一示例性實(shí)施例中描述的修改或入射角的所期望的范圍。

此外，實(shí)施例的光源設(shè)備能夠被應(yīng)用到圖8中圖示的投影儀。具體地，在圖8中圖示的投影儀中，光源設(shè)備1被此實(shí)施例的光源設(shè)備替換。

根據(jù)上面描述的各個(gè)實(shí)施例的光源設(shè)備和投影儀僅是本發(fā)明的示例，并且其構(gòu)造和操作能夠隨時(shí)機(jī)需要而改變。

例如，在第一示例性實(shí)施例中，可以省略顏色過(guò)濾器單元1n，在圖4中圖示的熒光體單元1l的熒光體輪中，漫射層可以被設(shè)置在反射區(qū)域10B上，并且部分或全部黃色熒光體區(qū)域10Y可以被紅色熒光體區(qū)域替換。此修改也能夠被應(yīng)用到第二示例性實(shí)施例。

本發(fā)明能夠采用下面的補(bǔ)充注釋中描述的構(gòu)造，然而，本發(fā)明不限于這些構(gòu)造。

[補(bǔ)充注釋1]

一種光源設(shè)備，包括：

光源，所述光源出射具有在藍(lán)色波長(zhǎng)區(qū)域中的峰值波長(zhǎng)的藍(lán)色光；

偏振光分離元件，所述偏振光分離元件被設(shè)置為反射或透射第一直線偏振光，所述偏振光分離元件反射或透射所述藍(lán)色光的第一直線偏振光；

二向色鏡，所述二向色鏡被設(shè)置為反射或透射所述第一直線偏振光，所述二向色鏡反射或透射來(lái)自所述偏振光分離元件的反射光或透射光；

熒光體單元，所述熒光體單元包括其中設(shè)置熒光體的熒光體區(qū)域和反射入射光的反射區(qū)域，所述熒光體單元是可移動(dòng)的，使得來(lái)自所述二向色鏡的反射光或透射光順序地照射到所述熒光體區(qū)域和所述反射區(qū)域；和

1/4波長(zhǎng)板，所述1/4波長(zhǎng)板被設(shè)置在所述二向色鏡和所述熒光體單元之間的光路上，

其中，所述二向色鏡被布置成使得在所述反射區(qū)域中反射的藍(lán)色光的中心光線的入射角大于45°。

[補(bǔ)充注釋2]

根據(jù)補(bǔ)充注釋1所述的光源設(shè)備，其中，所述二向色鏡關(guān)于所述第一直線偏振光具有以下第一特性，其中波長(zhǎng)等于或長(zhǎng)于第一波長(zhǎng)的光透射并且波長(zhǎng)短于所述第一波長(zhǎng)的光被反射，所述第一波長(zhǎng)長(zhǎng)于所述藍(lán)色光的波長(zhǎng)；并且所述二向色鏡關(guān)于與所述第一直線偏振光垂直的第二直線偏振光具有以下第二特性：其中波長(zhǎng)等于或長(zhǎng)于第二波長(zhǎng)的光透射并且波長(zhǎng)短于所述第二波長(zhǎng)的光被反射，所述第二波長(zhǎng)短于所述藍(lán)色光的波長(zhǎng)，所述二向色鏡將從所述反射區(qū)域經(jīng)由所述1/4波長(zhǎng)板進(jìn)行入射的所述第二直線偏振光的一部分反射到所述偏振光分離元件側(cè)，

其中所述偏振光分離元件具有以下特性：其中所述第一直線偏振光被反射并且所述第二直線偏振光透射，所述偏振光分離元件透射來(lái)自所述二向色鏡的所述第二直線偏振光。

[補(bǔ)充注釋3]

根據(jù)補(bǔ)充注釋2所述的光源設(shè)備，其中，所述二向色鏡被構(gòu)造成使得在所述第一波長(zhǎng)和所述第二波長(zhǎng)之間的差大于30nm。

[補(bǔ)充注釋4]

根據(jù)補(bǔ)充注釋1所述的光源設(shè)備，其中，所述二向色鏡關(guān)于所述第一直線偏振光具有以下第一特性，其中波長(zhǎng)等于或短于第一波長(zhǎng)的光透射并且波長(zhǎng)長(zhǎng)于所述第一波長(zhǎng)的光被反射，所述第一波長(zhǎng)長(zhǎng)于所述藍(lán)色光的波長(zhǎng)；并且所述二向色鏡關(guān)于與所述第一直線偏振光垂直的第二直線偏振光具有以下第二特性：其中波長(zhǎng)等于或短于第二波長(zhǎng)的光透射并且波長(zhǎng)長(zhǎng)于所述第二波長(zhǎng)的光被反射，所述第二波長(zhǎng)短于所述藍(lán)色光的波長(zhǎng)，所述二向色鏡將從所述反射區(qū)域經(jīng)由所述1/4波長(zhǎng)板進(jìn)行入射的所述第二直線偏振光的一部分透射到所述偏振光分離元件側(cè)，

其中所述偏振光分離元件具有以下特性：其中所述第一直線偏振光透射并且所述第二直線偏振光被反射，所述偏振光分離元件反射來(lái)自所述二向色鏡的所述第二直線偏振光。

[補(bǔ)充注釋5]

根據(jù)補(bǔ)充注釋4所述的光源設(shè)備，其中，所述二向色鏡被構(gòu)造成使得在所述第一波長(zhǎng)和所述第二波長(zhǎng)之間的差大于30nm。

[補(bǔ)充注釋6]

根據(jù)補(bǔ)充注釋1至5中的任一項(xiàng)所述的光源設(shè)備，其中，所述二向色鏡被布置成使得所述藍(lán)色光的中心光線的入射角度為50°至60°。

[補(bǔ)充注釋7]

根據(jù)補(bǔ)充注釋1至6中的任一項(xiàng)所述的光源設(shè)備，進(jìn)一步包括漫射板，所述漫射板設(shè)置在所述二向色鏡和所述偏振光分離元件之間的光路上并且漫射入射光，

其中，所述漫射板的漫射角是3°，并且所述二向色鏡被布置成使得所述藍(lán)色光的中心光線的入射角是55°。

[補(bǔ)充注釋8]

根據(jù)補(bǔ)充注釋1至7中的任一項(xiàng)所述的光源設(shè)備，進(jìn)一步包括顏色過(guò)濾器單元，所述顏色過(guò)濾器單元包括黃色透射過(guò)濾器、紅色透射過(guò)濾器、綠色透射過(guò)濾器和漫射區(qū)域，所述顏色過(guò)濾器單元是可移動(dòng)的，使得來(lái)自所述熒光體單元的光經(jīng)由所述二向色鏡順序地進(jìn)入所述黃色透射過(guò)濾器、所述紅色透射過(guò)濾器、所述綠色透射過(guò)濾器和所述漫射區(qū)域。

其中，所述熒光體區(qū)域包括其中設(shè)置出射黃色熒光的熒光體的黃色熒光體區(qū)域和其中設(shè)置出射綠色熒光的熒光體的綠色熒光體區(qū)域，

其中，來(lái)自所述黃色熒光體區(qū)域的黃色熒光順序地進(jìn)入所述黃色透射過(guò)濾器和所述紅色透射過(guò)濾器，來(lái)自所述綠色熒光體區(qū)域的綠色熒光進(jìn)入所述綠色透射過(guò)濾器，并且來(lái)自所述反射區(qū)域的藍(lán)色光進(jìn)入所述漫射區(qū)域。

[補(bǔ)充注釋9]

一種投影儀，包括：

根據(jù)補(bǔ)充注釋1至8中的任一項(xiàng)所述的光源設(shè)備；

顯示元件，所述顯示元件空間地調(diào)制從所述光源設(shè)備輸出的光以形成圖像；和

投射光學(xué)系統(tǒng)，所述投射光學(xué)系統(tǒng)放大和投射由所述顯示元件形成的圖像。