CN112782921A - 光源装置和图像投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供可以实现小型化并降低成本的光源装置和图像投影装置。本发明涉及的光源装置具备，射出第一色光的光源(101)；具有用于反射从光源(101)射出的第一色光的反射面(102a)的光学部件(102)；用于经过光学部件(102)反射的第一色光入射并将该第一色光转换为与第一色光具有不同波长的第二色光后射出的波长转换单元(103)，从波长转换单元(103)射出的第一色光的光束(Q)不通过光学部件(102)的反射面(102a)上的第一色光的投影图像中心点(P)。

Description

光源装置和图像投影装置

技术领域

本发明涉及光源装置和图像投影装置。

背景技术

用于放大投射各种影像的投影仪(图像投影装置)在目前已经得到广泛普及。投影仪是将从光源射出的光会聚到数字微镜器件(DMD)或液晶显示器件之类的空间光调制元件上，再把经过基于影像信号调制、从空间光调制元件射出的光作为彩色影像，显示在屏幕上的装置。

以往，投影仪的光源主要使用高亮度的超高压水银灯等，而超高压水银灯寿命短，需要频繁进行维护。近几年采用激光光源或LED(Light Emission Diode)光源等来取代超高压水银灯的投影机正在增加。激光光源和LED光源与超高压水银灯相比，不仅寿命长，而且由于其单色性、色彩表现性也相当良好。

投影仪在DMD等图像元素上照射红色、绿色以及蓝色三种颜色的三原色来形成影像。该三种颜色虽然均可用激光光源生成，但由于绿色激光器和红色激光器的发光效率低于蓝色激光器，因此不满意。对此，经常采用以蓝色激光作为激励光照射荧光体，用经过荧光体进行波长转换的荧光光生成红色光和绿色光的方法。

荧光体由于受到数10[W]的激励光会聚照射，因而会发生烧坏或温度上升所导致的效率下降以及经年变化的问题。因此，让形成有荧光体层的圆板旋转，用以避免激励光的照射位置集中在一点之上。该圆板被称为荧光体轮盘。在荧光体轮盘上，荧光体沿着圆板的外周形成为扇形或圆环形状。

对于采用上述DMD和荧光体轮盘的光源装置，为了简化整个装置，例如有专利文献1提出一种将荧光体轮盘的一部分设为透射板的技术方案。该专利文献1公开的方案中，通过反射镜多次反射透过荧光体轮盘的激励光，将激励光引导到与荧光光相同的方向上。由此，激励光以及荧光光被合成到同一条光路上照射到DMD上。

另外，例如专利文献2提出一种为了使得采用上述DMD和荧光体轮盘的光源装置整体小型化，而将荧光体轮盘的一部分作为反射板的技术方案。专利文献2公开的方案中，为了用荧光体轮盘将激励光反射到与荧光光相同方向上，且使受到反射的激励光不会返回到激励光源，用1/4波长板之类的相位差板和偏振光分离元件来分离光路。据此，激励光和荧光光被合成到同一光路上照射DMD。

专利文献1：专利第4711156号公报

专利文献2：专利第5817109号公报

但是，上述专利文献1的方案由于激励光的光路迂回而使得装置整体大型化。专利文献2用相位差板和偏振光分离元件，造成成本上升。而且，朝向荧光体轮盘的激励光光路和从荧光体轮盘反射的激励光光路在相位差板或偏振光分离元件中透过同一部位，因此成为这些光学元件上聚光密度上升损坏等的原因，使得可靠性降低。

发明内容

本发明旨在提供可以实现小型化并降低成本的光源装置和图像投影装置。

为了达到上述目的，本发明涉及的光源装置具备，激励光源，其中射出第一色光；光学部件，其中具有用于反射从所述激励光源射出的所述第一色光的反射面；波长转换单元，其中具有波长转换部件，该波长转换部件中入射经过所述光学部件反射的所述第一色光，将该第一色光中至少一部分转换为与所述第一色光具有不同波长的第二色光后射出，当设定所述光学部件的所述反射面上的所述第一色光的中心为点P，从所述波长转换单元射出的所述第一色光的光束为光束Q时，所述光束Q不通过所述点P。

本发明的效果在于，提供一种可以实现小型化并降低成本的光源装置和图像投影装置。

附图说明

图1A和图1B显示本发明一种实施方式涉及的光源装置，其中，图1A是光学布置图，图1B是一例被投影到光源装置所具有的二向色镜中的激励光的示意图。

图2是本发明另一种实施方式涉及的光源装置的光学布置图。

图3是本发明另一种实施方式涉及的光源装置的光学布置图。

图4是本发明另一种实施方式涉及的光源装置的光学布置图。

图5A至图5C是本发明另一实施方式涉及的光源装置，其中图5A是光学布置图，图5B是从入射开口面一方看到光源装置中的杆均光器的对面图，图5C是从出射口部面看到杆均光器的对面图。

图6A和图6B显示本发明另一个实施方式涉及的光源装置，其中，图6A是激励光光路的光学布置图，图6B是本实施方式中荧光光的光学布置图。

图7是杆均光器的光学特性示意图。

图8是可用于本发明的另一例杆均光器的示意图。

图9是本发明第1实施方式涉及的光源装置以及具备该光源装置的投影装置的光学布置图。

图10A和图10B显示第1实施方式涉及的光源装置，其中，图10A是蓝色激光光路的光学布置图，图10B是荧光光路的光学布置图。

图11是第1实施方式涉及的光源装置所具有的光源单元的简示图。

图12是第1实施方式涉及的光源装置所具有的一例二向色镜的正视图。

图13A和图13B显示第1实施方式涉及的光源装置所具有的荧光体单元，其中，图13A是沿着蓝色光入射方向的正视图，图13B是沿着与蓝色光入射方向垂直的方向的侧视图。

图14A和图14B显示第1实施方式涉及的光源装置所具有的彩色轮盘，其中，图14A是沿着蓝色光以及荧光光入射方向的正视图，图14B是沿着与蓝色光和荧光光的入射方向垂直的方向的侧视图。

图15A和图15B显示第1实施方式涉及的光源装置所具有的光通道，其中，图15A是一例该光通道的入射开口部的光入射的示意图，图15B是另一例该光通道的入射开口部的光入射的示意图。

图16A和图16B显示本发明第2实施方式涉及的光源装置的光路，其中，图16A是蓝色光光路的光学布置图，图16B是荧光光路的光学布置图。

图17是可用于第2实施方式涉及的光源装置的一例二向色镜的正视图。

图18A和图18B显示本发明第3实施方式涉及的光源装置，其中，图18A是蓝色激光光路的光学布置图，图18B是荧光光路的光学布置图。

图19A和图19B显示本发明第4实施方式涉及的光源装置，其中，图19A是蓝色激光光路的光学布置图，图19B是荧光光路的光学布置图。

图20是第4实施方式涉及的光源装置具有的荧光体单元的侧视图。

图21是本发明第5实施方式涉及的光源装置的光学布置图。

图22是第5实施方式的变形例涉及的光源装置的光学布置图。

图23是第6实施方式的变形例涉及的光源装置的光学布置图。

图24是本发明涉及的光源装置的光通道入射与屏幕上的灰度不均之间关系的示意图。

图25是可用于本发明的一例光混频器的斜视图。

具体实施方式

在使用数字微镜器件(DMD)以及荧光体轮盘的光源装置中，有一种把荧光体轮盘的一部分作为反射板，用以使整个装置小型化的技术。在这种光源装置中，用荧光体轮盘使得激励光与荧光光朝相同方向反射，并且为了不让受到反射的激励光返回激励光源，在光路上设置1/4波长板之类的相位差板和偏振光分离元件。

具有上述布置的光源装置由于在激励光的光路上设置相位差板和偏振光分离元件，因此装置小型化受到制约，成本上升。而且，朝向荧光体轮盘的激励光光路和受到荧光体轮盘反射的激励光光路在相位差板和偏振光分离元件中透过同一个部位。因此，这些光学元件中的聚光密度上升，成为破损等的原因，造成光源装置的可靠性降低。

本发明人着眼于上述光源装置内部结构不仅是阻碍装置本体小型化和低成本化的主要原因，同时也是可靠性降低的主要原因，发现如果避免朝向荧光体轮盘的激励光光路与荧光体轮盘所反射的激励光光路重合，将有助于装置本体的小型化和低成本化以及提高可靠性，从而提出了本发明的方案。

本发明的基本构思在于，在具有发射激励光的光源、反射从光源射出的激励光的反射面的光学部件、以及供经过光学部件反射的激励光入射，且具有将激励光中至少一部分光转换为具有与激励光不同波长的萤光光后射出的波长转换部件的波长转换单元的光源装置中，当以投影在光学部件的反射面上的激励光的投影图像中心为点P，并以从波长转换单元射出的激励光的光束为光束Q时，设置为光束Q不通过点P。

按照本发明，由于从波长转换单元射出的激励光的光束不通过光源出射的激励光的投影图像中心，因此可防止激励光透过光学部件上的同一部位。为此，可以抑制由于聚光密度上升而导致光学部件损坏，提高装置可靠性。另外，不需要用于分离由波长转换单元出射的激励光光路的相位差板和偏振光分离元件等特殊的光学元件。因此，可以降低元件数量，降低制造成本，同时使装置小型化。

图1显示本发明涉及的光源装置100。其中，图1A显示本发明涉及的光源装置100的构成要素。图1B显示被投影到光源装置100所具有的二向色镜102的反射面102a上的激励光。图1B是沿着来自光源101的激励光的行进方向看到的反射面102a。

如图1A所示，光源装置100具有光源101和二向色镜102。光源101是激励光源，二向色镜102是构成光学部件的一个示例。光源装置100还具有荧光体单元103以及杆均光器104，荧光体单元103是波长转换单元的一个示例，杆均光器104是光混频器的一个示例。

本发明涉及的光源装置100的构成不受图1所示限制，可以适当改变。例如，光源装置100可以仅具备光源101、二向色镜102和荧光体单元103。在具有这些光源101、二向色镜102以及荧光体单元103的光源装置100中，除光源101之外的构成要素组成"光源光学系统"。

光源101射出激励光(在后文中也称为"第一色光")。二向色镜102具有反射面102a，该反射面102a反射从光源101射出的激励光，将激励光引导到荧光体单元103。除了二向色镜102的反射面102a以外，其他部分可以具有让光源101射出的激励光以及从后述的荧光体单元103射出的荧光光透过的光学特性。

荧光体单元103具有第一区域以及第二区域，第一区域反射或漫反射激励光，第二区域把激励光的至少一部分转换为具有与激励光不同波长的荧光光(也称为"第二色光")。激励光入射后，荧光体单元103依次切换射出激励光和荧光光，射到激励光的入射面一方(图1所示的上方)。杆均光器104被设置成让从荧光体单元103射出的激励光和荧光光入射，将入射的激励光和荧光光混合均化后射往光源装置100的外部。

图1A显示在光源101射出的激励光的光路上存在荧光体单元103的第一区域。光源101射出的激励光受到二向色镜102的反射面102a反射，射往荧光体单元103。受到反射面102a反射的激励光在荧光体单元103的第一区域中被反射到激励光的入射面一方。受到荧光体单元103反射的激励光的反射前方设有杆均光器104。

在具有上述激励光光路的光源装置100中，设二向色镜102的反射面102a上激励光的中心为点P。并设荧光体单元103射出的激励光光束为光束Q。光源装置100中设置二向色镜102、荧光体单元103以及杆均光器104，用来使得光束Q不通过这些点P。

对于反射面102a上激励光的中心点P，即被投影的激励光的投影图像中心，作如下定义。

(1)在被投影到反射面102a上的激励光的投影范围的光强度分布是轴对称或点对称的情况下，以激励光的投影范围的最小外接圆的中心为投影图像中心。

(2)在被投影到反射面102a上的激励光的投影范围的光强度分布是轴对称或点对称以外，即上述(1)以外的情况下，如图1B所示，设被投影到反射面102a上的激励光的总能量为A，该投影范围为任意半径r的圆，该圆内所含的光的总能量为B。设B/A为93％以上(B/A≥93％)，且圆内能量密度为最大的半径r的圆的中心为投影中心。

激励光的投影范围是指，在被投影到反射面102a上的激励光的能量分布中，具有最大能量的1/e²以上的能量的范围。能量密度用"圆内含有的能量"除以"圆的面积"，即用能量＝圆内包含的能量/圆的面积来求得。如此定义的激励光的投影图像中心P是在光源装置100内所具有的所有光源101点灯状态下判断的。

从荧光体单元103射出的激励光光束Q是指，在垂直于激励光传播方向的平面上的激励光能量分布中，通过具有最大能量的1/e²以上能量的范围的光线束。

按照本发明实施方式涉及的光源装置100，从荧光体单元103射出的激励光的光束Q不通过从光源101射出的激励光的反射面102a上的中心，即不通过激励光的投影图像中心。因此，可以防止激励光透过二色镜102上同一个部位，从而抑制聚光密度上升所导致的二向色镜102的损坏。而且，不需要准备用来分离荧光体单元103射出的激励光的光相位差板和偏振光分离元件等特殊光学元件。因此，可以减少部件数量，降低制造成本，同时还能够使装置小型化。

以上说明了在图1所示的光源装置100中，荧光体单元103依次切换射出激励光和荧光光，即把激励光源和荧光光时分割后射出。但是，荧光体单元103的构成并不受此限制，也可以构成为同时射出激励光和荧光光。

例如，荧光体单元103具有反射一部分激励光，同时还将另一部分激励光转换为与激励光不同的荧光光的区域，即具有第三区域，用来取代上述的第一、第二区域。通过设于该第三区域中的波长转换部件来进行激励光的反射以及荧光光的转换。该荧光体单元103有时被称为静止荧光体单元。荧光体单元103在激励光入射后，把激励光和荧光光一同射往激励光的入射面一方(图1所示的上方)。在具备这样的荧光体单元103的情况下，也可以得到和使用时分割方式荧光体单元103相同的效果。

图1所示的光源装置100还可以配备导光装置，用来将从荧光体单元103射出的激励光和荧光光的其中一方或双方引导到杆均光器104。例如，导光装置包括聚光镜和折射镜，设置在荧光体单元103和杆均光器104之间的光路上。具备该导光装置，可以有效地将从荧光体单元103射出的激励光以及/或着第二色光有效引导到杆均光器104，提高光利用效率。

本发明的实施方式涉及的光源装置100中可以适当地改变杆均光器104的位置，用于提高入射的激励光以及/或者荧光光的利用效率。图2显示本发明的另一种实施方式涉及的光源装置。图2中对与图1所示的实施方式具有相同构成的元素赋予相同的符号，并简化说明。图2显示在二向色镜102的表面上形成反射面102a。以下显示的附图也是同样的。

以下考察如图2所示，将从二向色镜102投影到荧光体单元103上的激励光的投影图像中心作为点R的情况。在这种情况下，优选将杆均光器104设置在荧光体单元103的射出面103a上的点R的垂线上。这样设置杆均光器104，在荧光光从荧光体单元103的射出面103a上垂直射出时，荧光光一方可以以良好的效率入射杆均光器104，提高荧光光的光利用效率。

本发明的实施方式涉及的光源装置100中可以在二向色镜102和荧光体单元103之间的光路上设置聚光元件。该聚光元件用于会聚受到二向色镜102反射的激励光，使得从荧光体单元103射出的荧光光变得大致平行。聚光元件可以用例如聚光透镜构成。

图3显示本发明另一种实施方式涉及的光源装置。图3中对于具有与图1所示的实施方式相同构成赋予相同的符号，并省略说明。图3所示的光源装置100在二向色镜102和荧光体单元103之间的光路上配备作为聚光元件的聚光透镜105。聚光透镜105会聚受二向色镜102反射的激励光，同时，使得从荧光体单元103射出的荧光光大致平行。

在此，将二向色镜102的反射面102a上受到反射后入射聚光透镜105的激励光投射到集光透镜105的入射面105a上的投影像中心、与所述反射面102a上的点P连接起来的直线设为L1。并设受到聚光透镜105会聚后入射荧光体单元103的激励光的入射面103b与直线L1的交点为点S。光源装置100中，点S和被投影到荧光体单元103上的激励光的投影图像中心的点R被设置在不同的位置上。通过如此设置聚光透镜105，可以让从荧光体单元103射出后发散的激励光以及荧光光变成平行，从而这些光可以有效入射杆均光器104，提高光利用效率。

在图3所示的光源装置100中，优选直线L1与荧光体单元103入射面103b垂直相交。如果构成为直线L1与荧光体单元103的入射面103b垂直相交，则可以缩短二向色镜102和荧光体单元103之间的距离，从而使得整个光源装置100小型化。

当光透过具有厚度的光学元件时，光入射的面为入射面、光射出的面为射出面。例如，在图3所示的聚光透镜105中，来自二向色镜102的反射面102a的反射光所入射入射面105a，从该入射面105a透过集光透镜105内部，射出到荧光体单元103一方的面为射出面105b。

在本发明实施方式涉及的光源装置100中还可以在聚光透镜105和杆均光器104之间设置折射光学元件。折射光学元件可用于会聚经过聚光元件即聚光透镜105平行化的激励光以及/或者荧光光，而后引导到杆均光器104。折射光学元件例如由折射透镜构成。图4显示具有这种构成的本发明实施方式涉及的光源装置100。图4中对于与图3所示的实施方式具有相同的构成赋予相同的符号，省略其说明。

在图4所示的光源装置100中，聚光透镜105和杆均光器104之间的光路上设有作为折射光学元件的折射透镜106。折射透镜106折射并会聚经过聚光元件的聚光透镜105平行化了的激励光以及/或者荧光光，引导到杆均光器104的入射开口部104a。通过如此设置折射透镜106，可以有效地使得经过聚光透镜105平行化的激励光以及/或者荧光光入射杆均光器104，提高光利用效率。

在图4所示的光源装置100中，优选从入射杆均光器104的激励光以及/或者荧光光的均质化、均一化的观点来选择杆均光器104的设置位置。具体来说，当杆均光器104内周截面呈长方形的情况下，可以将杆均光器104设置为入射的激励光等的椭圆形截面的长轴与杆均光器104内周截面长边平行。

进而，在图4所示的光源装置100中，优选从抑制二向色镜102的反射面102a上发生激励光光晕的观点来选择光源101的设置。具体来说，当光源101的发光面呈长方形状时，优选设置为可以减小激励光的宽度。

图5A至图5C显示本发明另一个实施方式涉及的光源装置。其中对于与图4所示的实施方式相同的构成赋予相同的符号，并省略说明。图5B是光源装置100所具有的杆均光器104的入射开口部104a的示意图，图5C是光源装置100所具有的光源101的示意图。图5B是从荧光体单元103一方看到的杆均光器104的入射开口部104a。图5C是从二向色镜102一方看到的光源101的发光面。

在图5所示的光源装置100中，设经过折射透镜106折射并会聚的激励光以及/或者荧光光被投射到杆均光器104的入射开口部104a上的投影图像中心为点T。并设连接该点T和投影到荧光体单元103上的激励光的投影图像中心的点R的直线为直线L2。另一方面，如图5B所示，杆均光器104的入射开口部104a具有长方形，长边为LE1，短边为SE1。如图5C所示，光源101的发光面101a具有长方形，长边为LE2，短边为SE2。

在光源装置100中，优选包括直线L1和直线L2的面，即包含图5A图面的平面与杆均光器104的入射开口部104a的短边SE1大致平行。也就是说，优选将杆均光器104设置为使得图5B所示的杆均光器104的短边SE1与图5A所示的图面平行。通过这样设置杆均光器104，可以使激励光等的入射可以射至杆均光器104的入射开口部104a的长边LE1所对应的内表面。因此，可以增加杆均光器104内部激励光等的反射次数，均化激励光等，抑制激励光等发生色斑。

另外，在光源装置100中，优选包含直线L1和直线L2的平面，即包含图5A图面的平面，与光源101的发光面101a的短边SE2大致平行。也就是说，优选将光源101设置为使得图5C中所示的发光面101a的短边SE2与图5A所示的图面平行。如此设置光源101，可以减小在包含直线L1和直线L2的平面的延伸方向上延伸的光束宽度，抑制二向色镜102的反射面102a上的光晕，减少光利用效率下降。另外，还可以避免荧光体单元103反射的光与二向色镜102之间发生干涉，从而减少光利用效率的下降。

在本发明的实施例的光源装置100中，优选根据与折射透镜106之间的关系来选择杆均光器104的设置。比如，优选折射透镜106的光轴通过杆均光器104的入射开口部104a上的投影图像中心和杆均光器104的入射开口部104a上的荧光光的投影图像中心。

图6A和图6B进一步显示本发明的其他实施方式涉及的光源装置100。其中对图5所示的实施方式相同构成赋予相同的符号，并省略说明。图6A表示光源装置100中激励光的光路，图6B显示光源装置100中荧光光束的光路。为了便于说明，图6A和图6B中显示沿光传播方向设置的一对聚光透镜105₁、105₂。

在图6A和图6B所示的光源装置100中，经过折射透镜106会聚的激励光和荧光光在杆均光器104的入射开口部104a上的投影图像中心为上述点T。折射透镜106被设置在让其光轴LA通过点T的位置。因此，被投影在杆均光器104的入射开口部104a上的激励光以及荧光光的投影图像中心与折射透镜106的光轴LA在一点交叠。由此，使激励光以及荧光光在杆均光器104的入射开口部104a的中心附近入射，可以抑制杆均光器104的入射开口部104a的光晕，提高光利用效率。另外，在部件公差导致光源装置100内的光学元件之间发生偏离时，也可抑制光利用效率的降低。

对于本发明实施方式涉及的光源装置100中的折射透镜106的设置，优选根据把激励光和荧光光入射杆均光器104的入射开口部104a的角度设定在一定范围以内的观点来进行选择。相对于入射开口部104a的光线角度是指平行于入射开口部104a的平面的法线与光线所形成的角度。优选设定光源装置100中，以最大角度入射入射开口部104a的激励光的光线入射角小于以最大角度入射入射开口部104a的荧光光的光线入射角。

如图6A所示，设以最大角度入射入射开口部104a的激励光的光线入射角为θ1。如图6B所示，设以最大角度入射入射开口部104a的荧光光的光线入射角为θ2。优选设定光源装置100中角度θ1小于角度θ2。通过将激励光的入射角θ1设为小于荧光光的入射角θ2，可以抑制设置在光源装置100的后段的光学系统的光晕，提高光利用效率。

在本发明涉及的光源装置100中也可以将激励光源的入射角θ1和荧光光的入射角θ2设定为相同大小。通过使激励光的入射角θ1与荧光光的入射角θ2大小相同，可以使投影在DMD和屏幕上的激励光和荧光光的分布大致相同，抑制激励光等发生色斑。

在本发明实施方式所涉及的光源装置100中，优选根据上述激励光的入射角θ1和荧光光的入射角θ2之间的关系来设定杆均光器104的光学特性。例如，优选光源装置100的杆均光器104由玻璃杆均光器构成，其全反射条件被设定为大于激励光的入射角θ1和第二色光的入射角θ2。

在此参考附图7说明本发明的实施方式涉及的光源装置100所具有的杆均光器104的光学特性。在图7中，杆均光器104是玻璃杆均光器。设杆均光器104的全反射条件为角度θglass。在这种情况下，角度θglass被设定为大于激励光的入射角θ1和荧光光的入射角θ2。这样可防止杆均光器104内部激励光等的损失，提高光利用效率。

在本发明实施方式的光源装置100中，优选构成光混频器的杆均光器104如图8所示，具有入射开口部104a小于射出开口部104b的锥形形状。这样，如果杆均光器104采用锥形形状，则从杆均光器104射出的光的射出角变小，光源装置100的后段光学系统的光晕受到抑制，光利用效率获得提高。

接下来说明本发明涉及的光源装置以及图像投影装置的一些实施方式。以下显示的多个实施方式是指本发明涉及的光源装置以及图像投影装置的示例，对此，既可以适当改变，也可以把各种实施方式结合起来。

〈第1实施方式〉

图9是具有本发明第1实施方式涉及的光源装置20的投影仪(也称为"图像投影装置")1的构成的示意图。如图9所示，投影仪1具有框体10、光源装置20、照明光学系统30、图像形成元件(或称为"图像显示元件")40、投影光学系统50以及冷却装置60。

框体10中容纳光源装置20、照明光学系30、成像元件40和、影光学系统50以及冷却装置60。光源装置20射出包含例如对应RGB各种颜色的波长的光。关于光源装置20的内部构成将在下文中详述。

照明光学系30用经过后述光源装置20的光通道29均化的光均匀照射图像形成元件40。照明光学系30具有例如一片以上的透镜或一个以上的反射面等。

图像形成元件40通过对照明光学系统30照明的光，即来自光源装置20的光源光学系统的光进行调制，形成图像。图像形成元件40例如由数字微镜元件(DMD)或液晶显示元件构成。图像形成元件40与照明光学系统30照射的蓝色光、绿色光、红色光、黄色光同步驱动微小镜面，生成彩色图像。

投影光学系统50将图像形成元件40形成的彩色图像放大投射到未图示的屏幕即被投影面上。投影光学系统50具有例如一片以上的透镜。冷却装置60用于冷却投影仪1内的发热的各个元件及装置。

图10A和图10B是第1实施方式涉及的光源装置20。其中，图10A显示光源装置20中的蓝色激光光路，图10B显示光源装置20中的荧光光路。

如图10A所示，光源装置20具有沿着光传播方向设置的激光光源(激励光源)21、耦合透镜22、第1光学系统23以及作为一例光学部件的二向色镜24。光源装置20还具有第2光学系统25、作为一例波长转换单元的荧光体单元26、折射光线系统27以及作为一例光混频元件的光通道29。

图10A和图10B中为了便于说明，省略了彩色轮盘。如图9所示，在折射光学系统27和光通道29之间射置彩色轮盘28。如图9所示，本实施方式中把彩色轮盘28作为光源装置20的构成要素进行说明。但是，光源装置20的构成并不受此限制，也可以构成为不包括彩色轮盘28。

如图10A和图10B所示，激光光源21例如将射出多个激光的光源设置成阵列形。激光光源21例如射出发光强度中心为455[nm]蓝色频带的光，即射出蓝色激光。以下将蓝色激光称为蓝色光。激光光源21出射的蓝色光是偏振光方向为一定方向的直线偏振光，也可以作为用来激发后述荧光体单元26所具有的荧光体的激励光来使用。

另外，激光光源21射出的光只要具有能够激发后述荧光体的波长的光便可，并不限于蓝色波长频带的光。虽然此处的激光光源21具有多个光源，但并不限于此，也可以以一个光源构成。激光光源21可以在基板上以阵列行设置多个光源构成，但不限于此，也可以以其他设置方式构成。

耦合透镜22用于将从激光光源21射出的蓝色光入射后转换成平行光即准直光。下文中的平行光除了完全平行的光以外，也包括大致平行的光。耦合透镜22的数量与激光光源21的光源数量相对应，随着激光光源21的光源数量增减。

在本实施方式涉及的光源装置20中，激光光源21和耦合透镜22构成光源单元。例如，激光光源21以按照行和列布置的多个激光二极管构成。光源单元由这些激光二极管和设置在激光二极管的射出面一方的耦合透镜22构成。

图11显示第1实施方式涉及的光源装置20所具有的光源单元的要部。如图11所示，光源单元中激光二极管22A与激光二极管21A对置。设光源单元中从各个激光二极管21A射出的蓝色光的发散角中，行方向或列方向之中较大一方的发散角为θ。并设相邻激光二极管21A之间的间距为P，从激光二极管21A的发光点到耦合透镜22的距离为L。各激光二极管21A的设置间隔(P/Ltanθ)被设定为满足以下条件式(1)。

1≤P/Ltanθ≤4 (1)

最优选各个激光二极管21A的设置间隔满足以下条件式(2)。

P/Ltanθ＝2 (2)

满足式(2)，不仅可以减小激光光源21的发光面，同时还使各激光二极管21A的光只入射对应的耦合透镜22A。这样，可以防止入射相邻的耦合透镜22，抑制光利用效率的下降。

优选光源单元具备的多个激光二极管21A设置在同一块基板上。如果多个激光二极管21A设置在同一块基板上，可以减小光源单元出射光的区域，抑制光路上各种光学元件的光晕，提高光利用效率。

在图9中，第1光学系统23整体具有正屈光度，具有从激光光源21一方朝向荧光体单元26一方依次设置的大口径透镜23a和负透镜23b。大口径透镜23a以大口径元件构成，具有正屈光度，用于会聚并合成从耦合透镜22射出的平行光。由大口径透镜23a和负透镜23构成的第1光学系统23一边使经过耦合透镜22大致成为平行光后入射的蓝色光束收敛，一边引导到二向色镜24。

二向色镜24相对于从第1光学系统23射出的蓝色光传播方向倾斜设置。具体被设置为从第1光学系统23射出的蓝色光传播方向前端向下倾斜的状态。二向色镜24一方面反射通过第1光学系统23成为大致平行的蓝色光，另一方面具备可以让经过荧光体单元26转换的荧光光即第二色光透过的光学特性。为了让二向色镜24具有上述光学特性，可以实施例如光学涂布。

图12是第1实施方式涉及的光源装置20所具有的一例二向色镜24的构成。图12显示从第1光学系统23一方射出的蓝色光入射方向看到的二向色镜24。如图12所示，二向色镜24被分割成两个区域24A、24B。以下，为了便于说明，把区域24A、24B分别称为第一区域24A、第二区域24B。

第一区域24A反射第1光学系统23的负透镜23b射出的蓝色光，同时还具有让蓝色光经过后述荧光体单元26的荧光体转换为荧光光透过的光学特性。第一区域24A构成图1所示的反射面102a。第二区域24B具有让这些蓝色光和荧光光透过的光学特性。

第一区域24A设置在第1光学系统23的光轴上，但不设置在第2光学系统25的光轴上，而是以接近第1光学系统23一方的态势来设置。另一方面，第二区域24B不设置在第2光学系统25的光轴上，而是以比第2光学系统25的光轴更加远离第1光学系统23的态势来设置。

第2光学系统25整体具有正屈光度，从激光光源21一方向荧光体单元26一方依次具有正透镜25A和正透镜25B。第2光学系统25会聚经过二向色镜24反射的蓝色光，引导到荧光体单元26上。第2光学系统25使得从荧光体单元26射出的荧光光平行。第2光学系统25是聚光元件的一个示例。

由第2光学系统25导出的蓝色光入射荧光体单元26。荧光体单元26在反射第2光学系统25射出的蓝色光的功能和将蓝色光作为激励光转换成具有与蓝色光源不同波长区域的荧光光的功能之间切换。经过荧光体单元26转换的荧光光是例如发光强度的中心为550[nm]的黄色波长区域的光。

图13A和图13B显示第1实施方式涉及的光源装置20所具有的荧光体单元26。其中，图13A从蓝色光的入射方向表示荧光体单元26，图13B从垂直于蓝色光入射方向的方向显示荧光体单元26。图13A和图13B是荧光体单元26的构成的一个示例，本发明并不受其限制，可以适当改变。

如图13所示，荧光体单元26具有作为基板的圆盘部件26A和构成驱动部的驱动电机26C。驱动电机26C具有通过圆盘部件26A的中心，作为旋转轴26B的垂直于圆盘部件26A的平面的直线。圆盘部件26A的材料可以是任意的，例如，可以使用透明基板和铝等金属基板。

荧光体单元26的圆盘部件26A中周向大部分，在第1实施方式中大于270°的角度范围，被划分为荧光区域26D。圆盘部件26A中周方向小部分，在第1实施方式中小于90°的角度范围，被划分为激励光反射区域26E。激励光反射区域26E是一个用来反射或漫反射经过二向色镜24反射的激励光的第一区域的示例。荧光区域26D是一个用来转换经过二向色镜24反射的激励光而射出萤光光的区域的例子。荧光区域26D由从下层向上层依次层叠的反射涂层26D1和荧光体层26D2以及反射防止涂层(AR涂层)26D3构成。

反射涂层26D1具有反射荧光体层26D2射出的荧光光波长区域的光的特性。圆盘部件26A由反射率高的金属底板构成时，也可以省略反射涂层26D1。换言之，还可以让圆盘部件26A具有反射涂层26D1功能。

作为荧光体层26D2，可以使用例如把荧光体材料分散在有机或无机的粘合剂内的材料、直接形成荧光体材料的结晶、Ce:YAG系等稀土类荧光体。荧光体层26D2是一个将激励光的至少一部分转换成具有与激励光不同波长的荧光光的波长转换部件的示例。从荧光体层26D2射出的荧光光的波长带宽可以是黄色、蓝色、绿色、红色的波长带宽。在第1实施方式中使用的是具有黄色波长频带的荧光光。在本实施方式中可以用荧光体作为波长转换元件，除此之外，也可以使用磷光体和非线性光学结晶等。

反射防止涂层26D3具有防止荧光体层26D2表面的光反射的特性。

激励光反射区域26E中层叠形成反射涂层26E1，该反射涂层26E1具有由第2光学系统25导出的蓝色光波长区域的光的特性。因此，激励光反射区域26E是反射面。当圆盘部件26A由高反射率的金属底板构成时，也可以省略反射涂层26E1。换言之，也可让圆盘部件26A本身具有反射涂层26E1的功能。

如果一边对荧光体单元26照射蓝色光(称为"第一色光")，一边用驱动电机26C驱动圆盘部件26A旋转，则相对于荧光体单元26A的蓝色光照射位置将随着时间的推移而移动。其结果，入射荧光体单元26的一部分蓝色光在波长转换区域的荧光区域26D被转换为具有与蓝色光不同波长的荧光光(称为"第二色光")后射出。另一方面，入射荧光体单元26的蓝色光中的其他部分在激励光反射区域26E中以原来的蓝色光受到反射后射出。在此所谓的"一部分蓝色光"和"蓝色光中的其他部分"是指在时间轴上划分的一部分和其他部分的意思。

关于荧光区域26D和激励光反射区域26E的数量和范围等具有自由度，可进行各种设计改变。例如，可以将两个荧光区域和两个激励光反射区域在圆周方向上以90°间隔交替设置。

返回图10，继续说明光源装置20的构成。折射光学系统27由用来会聚第2光学系统25射出的蓝色光及荧光光的透镜构成。从荧光体单元26射出的光照透过二向色镜24后，受到折射光学系统27折射而会聚，入射彩色轮盘28(参见图9)。彩色轮盘28将荧光体单元26生成的蓝色光和荧光光分离成需要的颜色。

图14A和图14B显示第1实施方式涉及的光源装置20具有的彩色轮盘28的简要构成。其中，图14A是从蓝色光和荧光光的入射方向显示彩色轮盘28，图14B是从与蓝色光以及荧光光的入射方向垂直的方向显示彩色轮盘28。如图14所示，彩色轮盘28具有圆环形状部件28A和作为其驱动部的驱动电机28C，驱动电机28C用来驱动圆环形状部件28A以旋转轴28B为中心进行旋转。

圆环形状部件28A具有沿圆周方向划分的多个区域，即扩散区域28D、以及三个过滤区域28R、28G、28Y。扩散区域28D是用于透射和扩散从荧光体单元26射出的蓝色光的区域。过滤区域28R是让荧光体单元26射出的荧光光之中含有红色成分波长区域的光透过的区域。同样，过滤区域28G、28Y是分别让从荧光体单元26射出的荧光光之中含有绿色成分以及黄色成分的波长区域的光透过的区域。

在以上的说明中，设彩色轮盘28具有让荧光光之中的红色成分、绿色成分、黄色成分的光分别透过的区域。但是，彩色轮盘28的构成不仅限于此，也可以具有例如让荧光光之中的红色成分和绿色成分分别透过的光的区域。

彩色轮盘28中各区域的面积比例取决于投影仪1的设计规范。彩色轮盘28中的扩散区域28D让荧光体单元26射出的蓝色光透过。因此，可以让荧光体单元26的激励光反射区域26E的面积和圆盘部件26A的整体面积的比例与扩散区域28D的面积和彩色轮盘28的整体面积的比例一致。

驱动电机28C驱动圆环形状部件28A在圆周方向旋转。圆环形状部件28A在圆周方向旋转后，从荧光体单元26射出的蓝色光依次入射扩散区域28D、过滤区域28R、28G、28Y。从荧光体单元26射出的蓝色光和荧光光透过彩色轮盘28，依次射出蓝色光、绿色光、红色光以及黄色光。透过彩色轮盘28的各区域的光入射光通道29。

光通道29是将4个反射镜置于四角柱内侧而形成的，通过用内部的反射镜多次反射从四角柱一端入射的光来均化光分布的光混频元件。光通道29被设置为让经过折射光学系统27会聚的光蓝色和荧光光入射。第1实施方式用光通道29作为一个光混频器的示例，但并不受此限制，也可使用杆均光器和复眼透镜等。

图15是从入射开口部29A光的入射方向显示两个第1实施方式涉及的光源装置20所具有的光通道29的示例。图15显示光通道29的入射开口部29A上的蓝色光的投影范围。光通道29如图15所示，略微倾斜设置。光通道29的倾斜角随着光源装置20所需要的性能而变化。

第1实施方式涉及的光源装置20的光源单元如前文所述，具有激光光源21，其中激光二极管21A以阵列形状设置。如图15A、图15B所示，从激光二极管21A射出、投射在光通道29的入射开口部29A上的蓝色光等投影截面呈椭圆形。在图15A的示例中，投影到投射开口部29A上的蓝色光等的椭圆形投影截面的长轴与入射开口部29A的短边大致平行。通过如此设定入射开口部29A上的蓝色光等投影范围，可以抑制光通道29造成的蓝色光等的光晕。

入射开口部29A上的蓝色光等的投影范围也可以如图15B所示，设置成椭圆形投影截面的长轴大致平行于入射开口部29A的长边。此处的椭圆形是指，投影范围的纵向强度分布的半全宽(FWHM)和横向强度分布的半全宽(FWHM)之间存在差异的形状。也就是说，不具有各向同性的强度分布形状。

在此，对于具有上述构成的光源装置20中的蓝色光光路作如下说明。蓝色光路是指，在图10A所示的激光光源21射出的激励光之中，受到荧光体单元26的激励光反射区域26E(参见图13A)反射的光的行进光路。

从激光光源21射出的蓝色光通过耦合透镜22被转换成平行光。从耦合透镜22射出的蓝色光，受到第1光学系统23的大口径透镜23a会聚和合成后，经过负透镜23b作为会聚光入射二向色镜24。二向色镜24在第一区域24A反射入射光，该反射光射往第2光学系统25。第一区域24A构成反射从激光光源21射出的蓝色光的反射面102a(参见图1)。上述激励光的投影图像中心的点P形成在第一区域24A中。

如上所述，二向色镜24的第一区域24A被设置为相对于第2光学系统25的光轴偏向第1光学系统23一方。因此，蓝色光光路入射第2光学系统25，具体地说是入射到正透镜25A中第1光学系统23一方的部分。然后，蓝色光以具有角度的状态行进，接近第2光学系统25的光轴，从第2光学系统25，具体来说从正透镜25B射出。从第2光学系统25射出的蓝色光入射荧光体单元26。

射往荧光体单元26的蓝色光进入激励光反射区域26E后，蓝色光在激励光反射区域26E受到正反射。在激励光反射区域26E中受到正反射的蓝色光入射第2光学系统25，具体而言，入射正透镜25B中与第1光学系统23相反一方的部分。然后，蓝色光以相对于第2光学系统25的光轴具有角度的状态离开，从第2光学系统25，具体而言，从正透镜25A射出。

从第2光学系统25的正透镜25A射出的蓝色光透过二向色镜24的第二区域24B。受到荧光体单元26正反射的蓝色光束或从第2光学系统25射出透过二向色镜24的第二区域24B的蓝色光束，构成所述激励光的光束Q。如上所述，二向色镜24的第二区域24B具有让激励光以及荧光光透射的光学特性。因此，即使蓝色光束(光束Q)与二向色镜24相交，也可以抑制光利用效率的降低。

透过二色镜24的第二区域24B的蓝色光入射折射光学系统27。蓝色光以具有角度的状态行进，接近折射光学系统27的光轴，通过图9所示的彩色轮盘28入射光通道29。蓝色光在光通道29内部受到多次反射，均化后入射被设置在光源装置20外部的照明光学系30。

接下去参考图10B，说明本实施方式涉及的光源装置20中荧光光路。为了便于说明，图10B中省略了一部分荧光光路。荧光光路是指激光光源21射出的激励光之中，受到荧光体单元26的荧光区域26D波长转换的光行进的光路。

在激光光源21射出的蓝色光被引入荧光体单元26之前，荧光光路与上述蓝色光光路相同。在此，入射荧光体单元26的蓝色光是入射荧光区域26D的光。入射荧光区域26D的蓝色光成为荧光体的激励光，受到荧光体波长转换，成为例如包含黄色波长区域的荧光光，同时，受到反射涂层26D1和荧光体层26D2的漫反射。

受到荧光区域26D的漫反射的荧光光由第2光学系统25转换为平行光。从第2光学系统25射出的荧光光透过二向色镜24，入射折射光学系统27。荧光光在对折射光学系统27的光轴具有角度的状态下接近，通过彩色轮盘28进入光通道29。荧光光在光通道29内部多次反射均化后，入射到光源装置20外部的照明光学系30上。

这样，在第1实施方式涉及的光源装置20中，从激光光源21射出的蓝色光在受到荧光体单元26反射前和反射后蓝色光光路互不相同。进一步具体来说，确定从激光光源21投影到二向色镜24的第一区域24A上的蓝色光的投影图像中心的点。该投影图像中心的点在图1中用点P表示。蓝色光光路被形成为不会让受到荧光体单元26反射的蓝色光光束(图1所示的光束Q)通过该点P。通过形成为上述构成，可以防止蓝色光透过二向色镜24上的同一部位，从而抑制聚光密度上升所导致的二向色镜24破损，提高可靠性。

而且，第1实施方式涉及的光源装置20中，不需要配备相位差板和偏振光束分离器等构成的偏振光分离元件等的特殊光学元件来分离从荧光体单元26射出的蓝色光的光路。因而可以减少元件数量，降低制造成本，同时使光源装置20小型化。由于不使用操作相差板和偏振光分离元件等操作偏振光的光学部件，因而可以抑制光学部件的反射率、透射率以及吸收率等导致的光利用效率的下降。

在第1实施方式涉及的光源装置20中，从激光光源21射出的蓝色光是偏振光方向为一定方向的直线偏振光。具有多个激光光源21的光源单元设置成直线偏振光朝向全部相同，并保持从光源单元射出的光的直线偏振光的朝向一致。直线偏振光的朝向可以取决于光源单元的设置朝向。

从图15A、图15B可知，如果光源单元配合光通道29的倾斜而倾斜，则直线偏振光方向会发生改变。在直线偏振光方向发生变化的状况下，如果用偏振光分离元件等操作偏振光，则会在透过偏振光分离元件之际光利用效率下降。在第1实施方式涉及的光源装置20中，由于不采用操作偏振光的构成，因而可防止激光光源21的倾斜所引起的光利用效率下降。

〈第2实施方式〉

第2实施方式涉及的光源装置201中，二向色镜的构成与第1实施方式涉及的光源装置20不同。以下，对图16A和图16B所示的第2实施方式涉及的光源装置201与第1实施方式涉及的光源装置20之间构成的不同之处为中心进行说明。图16A表示光源装置201中的蓝色光光路，图16B表示光源装置201中的荧光光路。在图16中，对于与上述第1实施方式相同的构成赋予相同的符号，并省略说明。图16B中为了便于说明，省略了一部分荧光光路。

图16所示的光源装置201与第1实施方式涉及的光源装置20之间的不同之处仅在于二分色镜241的构成。二向色镜241与第1实施方式的二向色镜24同样地倾斜设置，但长度比二向色镜241短。由于二向色镜24的长度较短，因而可使光源装置20小型化。二向色镜241具有与作为所述二向色镜24一部分的第一区域24A相同的光学特性。

图17显示第2实施方式涉及的光源装置201所具有的一例二向色镜241的构成。图17显示从第1光学系统23一方射出的蓝色光(激励光)的入射方向看到的二向色镜241。二向色镜241仅由单一的区域241A构成。

区域241A与第2实施方式中的第一区域24A相同，具有反射从第1光学系统23射出的蓝色光，并让通过荧光体单元26的荧光体转换蓝色光而成的荧光光透过的光学特性。区域241A被设置在与第一区域24A相同的位置上。也就是说，区域241A被设置在第1光学系统23的光轴上。但是，区域241A位于比第2光学系统25的光轴更加偏向第1光学系统23一方的位置。

以下参考16A和图16B说明具有上述构成的光源装置201中的蓝色光光路以及荧光光路。如图16A所示，从激光光源21射出的蓝色光在荧光体单元26的激励光反射区域26E受到反射，被射往第2光学系统25。至此，蓝色光光路与第1实施方式的相同。在第2实施方式涉及的光源装置201中，从第2光学系统25射出的蓝色光不透过二向色镜241。从荧光体单元26射出的蓝色光光束(相当于图1A所示的光束Q)不与二向色镜24相交。另一方面，荧光光路如图16B所示，与第1实施方式的荧光光路相同。

在第2实施方式涉及的光源装置201中，从激光光源21射出的蓝色光在荧光体单元26的反射前和反射后光路不同。因此，与第1实施方式涉及的光源装置20相同，不仅可以提高光源装置的可靠性，而且还可以实现小型化和低成本。

尤其是在光源装置201中，由于可以让二向色镜241的宽度小于第2光学系统25的宽度，因而减小了光源装置201的大小。而且，由于荧光体单元26反射的蓝色光光路不透过二向色镜241，因此可以抑制二向色镜241的透过率导致的光利用效率降低。

〈第3实施方式〉

接下来说明图18A和图18B显示的第3实施方式涉及的光源装置202。光源装置202与第2实施方式涉及的光源装置201的不同之处再于以下两点，具有第1光源单元和第2光源单元、以及具有用于将第2光源单元的激励光合成到第1光源单元的激励光中的偏振光光学部件。第1光源单元包括激光光源21和耦合透镜22。第2光源单元包括激光光源211及耦合透镜221。

图18A显示第3实施方式涉及的光源装置202中的蓝色激光光路，图18B显示第3实施方式涉及的光源装置202中的荧光光路。在图18A和图18B中，对于与上述第2实施方式相同的构成赋予相同的符号，并省略说明。图18B中，为了便于说明，省略了一部分荧光光路。

如图18A和图18B所示，光源装置202具有构成第2光源单元的激光光源211以及耦合透镜221。第2光源单元被设置为激光光源211射出的激光与第1光源单元激光光源21出射的激光垂直。

激光光源211具有与激光光源21相同的构成。也就是说，激光光源211作为发射多个激光的光源，激光二极管以阵列状设置，射出例如发光强度的中心为455[nm]的蓝色光。激光光源21、211均构成为射出P偏振光。耦合透镜221与上述耦合透镜22一样，是用于将入射其中的从激光光源211射出的蓝色光转换为平行光，即准直光。

光源装置202具有构成偏振光光学部件的1/2波长板222以及偏振光分离器件223。1/2波长板222与多个耦合透镜221对置。1/2波长板222将从激光光源211射出的蓝色光的P偏振光转换为S偏振光。偏振光分离元件223被设置在从激光光源21射出的蓝色光以及从激光光源211射出的蓝色光的光路上。偏振光分离元件223具有反射蓝色光的S偏振光，同时让蓝色光的P偏振光透过的光学特性。

从激光光源21射出的蓝色光的P偏振光透过偏振光分离元件223，入射第1光学系统23的大口径透镜23a。另一方面，从激光光源211射出的蓝色光的P偏振光通过1/2波长板222转换成S偏振光后，受到偏振光分离元件223反射，入射第1光学系统23的大口径透镜23a。这样，来自第2光源单元的蓝色激励光被合成到来自第1光源单元的蓝色激励光中。

参考图18A和图18B说明对于具有这样构成的光源装置202的蓝色光光路以及荧光光路。如图18A和图18B所示，通过偏振光分离元件223合成，入射第1光学系统23的大口径透镜23a后的蓝色光光路及荧光光路与第2实施方式相同。

在第3实施方式涉及的光源装置202中，激光光源21射出的蓝色光受到荧光体单元26的反射前和反射后具有不同的光路。因此，第2实施方式涉及的光源装置201一样，不仅可靠性良好，而且能够实现小型化并降低成本。尤其是在光源装置202中，由于把来自第2光源单元的激励光合成到来自第1光源单元的激励光中，因此可以提高激励光的灰度，提高光利用效率。另外，由于用构成偏振光光学部件的1/2波长板222以及偏振光分离元件223操作偏振光，因此无论从光源射出的光有无混入偏振成分，都可以实现光路的分离及合成。

〈第4实施方式〉

接下来说明图19A和图19B所示的第4实施方式涉及的光源装置203。光源装置203与第2实施方式涉及的光源装置201的不同之处在于，具有与该荧光体单元26不同的荧光体单元261。以下，对于第4实施方式涉及的光源装置203的构成，以与第2实施方式涉及的光源装置201的不同之处为中心进行说明。

图19A显示光源装置203中的蓝色激光光路，图19B显示光源装置203中的荧光光路。图19A、图19B中对与上述第2实施方式相同的构成赋予相同的符号，并省略说明。在图19B中，为了便于说明，省略一部分荧光光路。

第4实施方式涉及的光源装置203具有不旋转的荧光体单元(以下称为"静止荧光体单元")261，用以取代受驱动而旋转的所述荧光体单元26。静止荧光体单元261反射从激光光源21射出的蓝色光(激励光)中的一部分，同时将蓝色光中的其他部分转换为荧光光射出。

图20显示第4实施方式涉及的光源装置203所具有的静止荧光体单元261的构成。图20是从垂直于蓝色光入射方向的方向来显示静止荧光体单元261。如图20所示，静止荧光体单元261是在反射激励光的反射部件261a上层积波长转换部件的荧光体261b而构成的。例如，反射部件261a和荧光体261b在俯视下具有矩形形状。荧光体261b被涂布在反射部件261a上。

荧光体261b将入射的蓝色光(激励光)之中例如80％转换为荧光光。当蓝色光入射静止荧光体单元261时，蓝色光的80％对荧光体261b起到激励光作用，通过荧光体261b波长转换。由此成为例如发光强度的中心为含有550[nm]的黄色波长区域的荧光光，同时，通过荧光体261b和反射部件261a的作用受到漫反射。

射入静止荧光体单元261的蓝色光(激励光)中例如20％不起到激励光的作用，受到反射部件261a反射。因此，蓝色光入射静止荧光体单元261后，同时射出蓝色光和荧光光。

参考图19A和图19B说明上述光源装置203中的蓝色光光路以及荧光光路。如图19A和图19B所示，光源装置203中的蓝色光光路及荧光光路中除静止荧光体单元261的波长转换及反射外，其他与第2实施方式相同。

在第4实施方式涉及的光源装置203中，从激光光源21发射的蓝色光在受到静止荧光体单元261的反射前和反射后光路不同。因此，与第2实施方式涉及的光源装置201一样，可靠性良好、有利于小型化及低成本化。尤其是在光源装置203中，通过静止荧光体单元261同时发射蓝色光和荧光光，因此不需要驱动荧光体单元旋转，可以减少装置的制造成本。由于省去旋转驱动用的电机，因而不仅有利于实现静音化，而且还可以防止由于电机寿命而造成的可靠性下降。

〈第5实施方式〉

接下来说明图21所示的第5实施方式涉及的光源装置。本实施方式中对与上述实施方式相同的构成赋予相同的符号。如图21所示，多个激光光源21射出的光束会聚成束后被导向二向色镜24。各光源21射出的光束分别通过对应的耦合透镜22会聚成基本平行的光束后，被引导到第1光学系统23。第1光学系统23进一步会聚从各个耦合透镜22射出的多束光束，以减小全光束宽后引导到二向色镜24。

上述光束经过二向色镜24反射后，全光束宽也未变大，通过第2光学系统25，集中会聚到荧光体单元26的反射面附近，在荧光体单元26的反射区域中受到正反射。在荧光体单元26的反射区域内受到反射后的光束一边扩散一边再次到达第2光学系统25。第2光学系统25通过该会聚能量而优化，使得正透镜25A的出射面上的光束宽度变得更小。

第2光学系统25中设有，在从第2光学系统25射出的光束通过二向色镜之际光束宽度一度变小的部位(聚光部SP)。也就是说，从多个光源21射出的多个光束所构成的全光束宽A，经过第1光学系统23会聚后，在二向色镜24的反射部变成小于光束宽度A的光束宽度B。光束宽度在通过第2光学系统25会聚到荧光体单元26附近受到反射，再次朝向第2光学系统25之际，一度会聚，形成另一个聚光部SP2，之后光束扩大(参见图21)。扩大了的光束宽度通过第2光学系统的聚光功能再次会聚，在第2光学系统25和折射光学系统27之间形成聚光部SP。

上述另一个聚光部SP2有别于上述聚光部SP，是光束在荧光体单元26附近聚光后形成于在第二光学系统和荧光体单元26之间。

这样，本实施方式的特征是，受到荧光体单元26反射的光束在第2光学系统25和折射光学系统27之间形成聚光部SP。通过这样构成，可以消除从波长转换单元26射出的光束与二色镜24的第一区域24A以及图1所示的实施方式中反射蓝色光的反射面102a的干涉。据此，不仅能够提供高效明亮的照明装置，而且可以在光路上减小光束宽度，减小光源单元的框体，还有助于装置小型化。

另外，离该聚光部SP最近的光学元件是二向色镜24，通过采用上述构成，有助于进一步小型化。

所述聚光部SP的位置是通过二向色镜24的反射面或包含反射面的虚拟平面后的光束的位置。通过这样的构成，光束最集中的部位可以避开二向色镜24的第二区域24B的位置。由于二向色镜24主要进行透射和反射，因而没有光的吸收。但是，出于透过基板的材质也会有光的吸收，另外如果灰尘等异物附着在表面上，则经过会聚的光的到达会造成异物燃烧，从而导致表面透过率下降，还有破损等危险性。因此，在图21所示的实施方式中把聚光部SP的位置避开二向色镜24的位置。

在图21所示的实施方式中荧光体单元26附近的另一个聚光部SP2避开荧光体单元26的位置。该构成与在荧光体单元26相比，可以防止荧光体单元26的温度上升。

图22显示第6实施方式的变形例。在图22所示的变形例中，与图21所示的实施方式中的二向色镜24对应的二向色镜241，在图22所示的截面上变得较短。

在图22中，由多个光源21发出的多个光束所构成的全光束宽A，通过第1光学系统23会聚，在分色镜241反射部的反射部上成为比光束宽A小的光束宽B。进而通过第2光学系统25会聚到荧光体单元26附近，受到荧光体单元26反射。当光束从荧光体单元26再次朝向第2光学系统25之际，一度扩散的光束宽再次通过第2光学系统25的聚光功能会聚到聚光部SP上。各光学元件被设置为让聚光部SP位于第2光学系统25和折射光学系统27之间，具有该构成是本实施方式的特征。

本实施方式中受到荧光体单元26反射的蓝色光束的宽度在分色镜241附近变得最小，因此可以消除光束与分色镜241之间的干扰。为此，通过在提供高效明亮得照明装置的同时缩小光路上光束宽度，可以减小光源单元框体，而且也有助于装置小型化。

〈第6实施方式〉

图23显示第6实施方式涉及的光源装置。在本实施方式中对于与上述实施方式相同的构成赋予相同符号。在图23中，多个光源21发射的激励光通过与各光源21对应的准直透镜22大致成为平行光，入射第1光学系统23。从各个光源21射出的光线的束被称为光束。第1光学系统23由具有正屈光度的大口径透镜23a和负透镜23b组成。该光束通过正透镜23a，光束的宽度大幅减小后，入射负透镜23b。

设负透镜23b的外径为D1。通常，负透镜23b使得上述光束大致成为平行光，但是如果将从负透镜23b的射出光的光束作为会聚光来反射该光束，则能够使反射面小型化。另外，为了使激励光在第2光学系统25和光混频元件之间会聚，优化光学元件的特性，可以防止受到作为波长转换部件的荧光体单元103反射的激励光与该反射面干涉。

当设定上述负透镜23b的外径为D1，后述第2光学系统25的激励光入射一方的透镜外径为D2时，优选满足条件式(3)。条件式(3)表示第1光学系统23的聚光状态。通过第1光学系统23大幅度聚光，可减小反射面面积，可提高荧光光利用效率，避免蓝色光光路的干扰。

0.1＜D1/D2＜0.6 (3)

如果超过条件式(3)的上限值，则由于很难分离蓝色光光路，因此不仅效率降低，而且必须增大光轴的偏移量，光混频元件入射一方的面上的光斑变形变大，蓝色光的利用效率下降。而如果小于条件式(3)的下限值，则由于聚光力度增加，波长转换元件上的能量密度增大，转换效率降低。

从负透镜23b射出的光束受到二向色镜241的反射面241A反射，入射第2光学系统25。第2光学系统25包括正透镜25A和平凸透镜25B。设正透镜25A的外径为D2。入射第2光学系统25的光束从正透镜25A的一方入射，通过正透镜25B入射荧光体单元103。荧光体单元103如上所述，用区域把蓝色反射部分和荧光体部分分开。在反射部分中反射激励光，在荧光体部分中通过所述激励光释放波长不同的光。通过荧光体单元103旋转，依次切换反射部和荧光体部，以时分割释放激励光和荧光。

在此只说明蓝色光反射。受到荧光体单元103反射的激励光向正透镜25B反方向透过正透镜25A，透过第2光学系统25从第2光学系统25射出。从第2光学系统25射出的激励光入射正透镜27。从第2光学系统25射出的光束在正透镜25A和正透镜27之间一旦会聚。入射正透镜27的激励光沿着光混频元件29的短边方向，以角度入射光混元件29的入射侧。也就是说，在构成光混频元件29的四个反射面之中，第一色光中50％以上的光线首次入射面积最大的反射面。由此，可增加光混频器29内的反射次数，即使光混频元件29的长度较短，也可使得光得到均化。

当设定所述光混频元件29的开口尺寸的短边方向长度为SE、长边方向长度为LE、光混合元件的长度为Lint，则优选满足以下条件式(4)。

6＜Lint/SE＜12 (4)

如果超过条件式(4)的上限，虽然可以降低屏幕上的照度不均匀，但由于造成设备大型化，因此不合适。如果小于条件条件式(4)的下限，则虽然可以小型化，但由于屏幕上的照度不均增大，因此不合适。

在本发明涉及的光源装置的实施方式中，由于激励光相对于光混合元件倾斜入射，因此根据光混频元件的大小，在光通道出口处可能会产生灰度不均。该灰度不均会直接成为屏幕上的灰度不均，因此优选该灰度不均发生，用以让屏幕上的图像相对易于观看。例如，通常在投影影像中的灰度不均，相对于左右方向，更优选上下方向产生，而且接近人视线下方比较明亮更易于观看。因此，如图24所示，为了使屏幕下方变亮，优选让激励光入射光混频元件。

以下是第1光学系统23和第2光学系统25的透镜数据。表中的镜面编号上标有*的表示非球面。实施例中的记号意义如下。

f：系统整体的焦距

R：曲率半径(非球面为旁轴曲率半径)

D：间隔

Nd：折射率

νd：阿贝数

K：非球面圆锥常数

Ai：i次的非球面常数

非球面形状，可以用旁轴曲率半径的倒数(旁轴曲率)：C、光轴的高度：H、圆锥常数：K、上述各次方的非球面系数，以X为光轴方向非球面量，用以下公知的公式表示，代入旁轴曲率半径和圆锥常数、以及非球面系数(参见表1)，确定形状。

表1

非球面系数如下。

表2

	K	A4	A6	A8
					6面	-0.5587	3.4062E-05	-2.4706E-07	-2.1131E-09
7面	-10.8169	4.8564E-05	-6.3144E-07	2.2753E-09

聚光透镜的数据如下。被设置为从第2光学系统(聚光光学系统)的激励光的入射一方顶点相隔32mm。

表3

第1光学系统23的射出一方的透镜23b的外径为14.0mm，第2光学系统(聚光光学系统)25的入射一方的透镜25a的外径为23.5mm。因此，D1/D2＝0.596，满足条件式(3)。图25是本实施方式中的光混频元件的示意图。光混频元件的开口截面的短边方向长度SE为3.4mm、开口截面的长边方向长度LE为5.7mm、光混频元件的长度Lint为25mm。

在以上说明的各种实施方式是本发明的优选实施例，但是，本发明并不局限于这些实施方式的构成。尤其是，各实施方式中例举的各部分具体形状及数值只是在实施本发明时的一个具体实例，而本发明的技术范围并不受此限制。只要不脱离本发明专利请求范围的各权利要求项所记述的技术范畴，允许对本发明进行适当的改变。

符号说明

1：投影仪(图像投影装置)，10：框体，20：光源装置，21：激光光源，21A：激光二极管，22：耦合透镜，23：第一光学系统，23a：大口径透镜，23b：负透镜，24：二向色镜，24A：区域(第一区域)，24B：区域(第二区域)，25：第二光学系统，25A、25B：正透镜，26：荧光体单元，27：折射光学系统，28：彩色轮盘，29：光通道，29A：入射开口部，30：照明光学系统，40：图像形成元件,50:投影光学系统，60：冷去装置，100：光源装置，101：光源，101a：发光面，102：二向色镜，102a：反射面，103：荧光体单元，103a：射出面，103b：入射面,104:杆均光器，104a：入射开口部，104b：射出开口部，105：聚光透镜，105a：入射面，105b：射出面，106：折射透镜，201、202、203：光源装置，211：激光光源，221：耦合透镜，222：1/2波长板，223：偏振光分离元件，241：二向色镜，241A:区域，261：荧光体单元(静止荧光体单元)，261a：反射部件，261b：荧光体。

Claims (13)

1.一种光源装置，其中具备，

激励光源，其中射出第一色光；

光学部件，其中具有用于反射从所述激励光源射出的所述第一色光的反射面；以及，

波长转换单元，其中具有波长转换部件，该波长转换部件中入射经过所述光学部件反射的所述第一色光，将该第一色光中至少一部分转换为与所述第一色光具有不同波长的第二色光后射出，

当设定所述光学部件的所述反射面上的所述第一色光的中心为点P，从所述波长转换单元射出的所述第一色光的光束为光束Q时，所述光束Q不通过所述点P。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

在所述激励光源和所述波长转换单元之间的光路上从所述激励光源一方开始依次具有第一光学系统和第二光学系统，所述第二光学系统具有发射面和正屈光度，

经过所述波长转换单元反射的所述第一色光和从所述波长转换单元射出的所述第二色光的光路上，具有折射光学系统和光混频元件。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，第一光学系统将所述激励光作为会聚光束射出。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光源装置，其中，第二光学系统和所述折射光学系统之间具有受到所述波长转换单元反射的激励光的聚光部。

5.根据权利要求4所述的光源装置，其中，离所述聚光部最近的光学元件是所述光学元件的第一色光的反射面。

6.根据权利要求4或5所述的光源装置，其中，所述聚光部位于所述反射面或者包含所述反射面的假想平面的光束行进方向后方。

7.根据权利要求4或5所述的光源装置，其中，所述波长转换单元和所述第二光学系统之间具有经过所述波长转换单元反射的激励光的另一个聚光部。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的光源装置，其中，当设定所述第一光学系统射出一方的光学元件的外径为D1，所述第二光学系统入射一方的光学元件的外径为D2时，满足以下条件式

0.1＜D1/D2＜0.6。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的光源装置，其中，当设定所述光混频元件的长度为Lint，该光混频元件的开口部的短边方向的长度为SE时，满足以下条件式

6＜Lint/SE＜12。

10.根据权利要求2至9中任意一项所述的光源装置，其中，所述第一色光的光束作为发散光，从所述折射光学系统射出，沿着所述光混频元件的短边方向，相对于所述光混频元件的以一角度入射。

11.根据权利要求2至10中任意一项所述的光源装置，其中，所述光混频元件是均光杆，所述第一色光的50％以上的光的光线首次入射构成所述均光杆的四个反射面之中面积最大的反射面。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的光源装置，其中，

所述激励光源以光源单元构成，该光源单元中设有以形成为行以及列的方式设置的多个激光二极管、以及设于所述激光二极管的射出面一方的耦合透镜，

当设定从所述激光二极管射出的所述第一色光的行方向和列方向之中发散角较大一方的方向的发散角为θ，相邻的所述激光二极管的间隔为p，所述激光二极管的发光点与所述耦合透镜之间的距离为L时，所述激光二极管的设置间隔满足以下条件式

1≤P/Ltanθ≤4。

13.一种图像投影装置，其中具备，

权利要求1至12中任意一项所述的光源装置；

照明光学系统，用于将从所述光源装置射出光引导到图像显示元件上；以及，

投影光学系统，用于使用由所述照明光学系统引导的光将通过所述图像显示元件生成的图像投影到投影光学系统中。

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