CN111221209B - 光源装置和投影仪 - Google Patents

Abstract

光源装置和投影仪。提供小型且高效的光源装置。本发明的光源装置具有：第1光源，其射出第1光；第2光源，其射出第2光；导光体，其传播从第1光源射出的第1光；波长转换部，其包含被从第2光源射出的第2光激励而发出荧光的荧光体；以及光合成部，其对从导光体射出的第1光和从波长转换部射出的荧光进行合成。导光体和波长转换部相互并排配置，导光体具有第1端部和第2端部，波长转换部具有第3端部和第4端部，第1光从导光体的第1端部入射。

Description

光源装置和投影仪

技术领域

本发明涉及光源装置和投影仪。

背景技术

作为在投影仪中使用的光源装置，提出了利用对荧光体照射从发光元件射出的激励光时从荧光体发出的荧光的光源装置。在下述专利文献1中公开了如下形式的照明装置，该照明装置包含具有波长转换作用的棒状陶瓷体和射出激励光的发光二极管(LED)，从陶瓷体的侧面入射激励光，从陶瓷体的端面取出转换光。

专利文献1：日本特表2017-536664号公报

发明内容

发明要解决的课题

如专利文献1所记载的那样，使从LED射出的光入射到波长转换部件，由此，能够得到与从LED射出的光的波长不同的波长的光。例如，在波长转换部件包含黄色荧光体的情况下，能够根据从LED射出的蓝色光得到黄色光。但是，为了得到投影仪用光源装置所需的白色光，必须独立于专利文献1的照明装置，额外设置射出蓝色光的光源、对蓝色光和黄色光进行合成的光合成元件等光学***。其结果，存在光源装置大型化的课题。此外，在得到白色以外的色光的情况下，需要用于对荧光和其他色光进行合成的光学***，存在光源装置大型化的课题。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的一个方式的光源装置具有：第1光源，其射出第1光；第2光源，其射出第2光；导光体，其传播从所述第1光源射出的所述第1光；波长转换部，其包含被从所述第2光源射出的所述第2光激励而发出荧光的荧光体；以及光合成部，其对从所述导光体射出的所述第1光和从所述波长转换部射出的所述荧光进行合成，所述导光体和所述波长转换部相互并排配置，所述导光体具有第1端部和第2端部，所述波长转换部具有第3端部和第4端部，所述第1光从所述导光体的所述第1端部入射。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述导光体的长边方向是所述第1端部和所述第2端部相对的方向，所述波长转换部的长边方向是所述第3端部和所述第4端部相对的方向，所述导光体和所述波长转换部以所述导光体的长边方向和所述波长转换部的长边方向平行的方式相邻配置。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第1光源是激光光源，所述第2光源是发光二极管光源。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第1光是从所述激光光源射出的蓝色激光，所述第2光是从所述发光二极管光源射出的激励光，所述荧光是黄色荧光，在所述光合成部中对所述蓝色激光和所述黄色荧光进行合成，由此，从所述光合成部射出白色光。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述导光体具有发散角调整部，该发散角调整部设置于所述第1端部，对入射到所述导光体的所述第1光的发散角进行调整。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述光源装置还具有发散角调整部件，该发散角调整部件设置于所述第1端部与所述第1光源之间，具有对入射到所述导光体的所述第1光的发散角进行调整的发散角调整部。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述发散角调整部由凹凸构造体、透镜构造体、棱镜构造体、填料分散层中的任意一种构成。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第1光源朝向所述导光体的端面射出所述第1光。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第1光源朝向所述导光体的所述第1端部中的侧面射出所述第1光。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述光合成部配置于与所述第2端部以及所述第4端部相对的位置。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述光合成部具有与所述第2端部相对的棱镜和与所述第4端部相对的分色棱镜。

本发明的一个方式的光源装置具有：激光光源，其射出蓝色激光；发光二极管光源，其射出激励光；导光体，其传播从所述激光光源射出的所述蓝色激光；波长转换部，其入射从所述发光二极管光源射出的所述激励光，包含被所入射的所述激励光激励而发出黄色荧光的荧光体；以及光合成部，其对从所述导光体射出的所述蓝色激光和从所述波长转换部射出的所述黄色荧光进行合成而射出白色光。所述导光体和所述波长转换部相互并排配置。

本发明的一个方式的投影仪具有：本发明的一个方式的光源装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制；以及投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。

附图说明

图1是第1实施方式的投影仪的概略结构图。

图2是第1实施方式的光源装置的侧视图。

图3是第1变形例的发散角调整部的侧视图。

图4是第2变形例的发散角调整部的侧视图。

图5是第3变形例的发散角调整部的侧视图。

图6是第2实施方式的光源装置的侧视图。

图7是第3实施方式的光源装置的侧视图。

图8是第4实施方式的投影仪的概略结构图。

标号说明

1、10：投影仪；2：光源装置；4B、4G、4R、13：光调制装置；6、14：投射光学装置；51：导光棒(导光体)；51A：第1端部；51B：第2端部；51a：第1端面；51b：第2端面；51c1、51c2、51c3、51c4：侧面；52、65、67、69、73、75：发散角调整部；53：光合成部；54：棱镜；55：分色棱镜；58：波长转换棒(波长转换部)；58A：第3端部；58B：第4端部；59：凹凸构造体；61：第1光源；62：第2光源；66、68：透镜构造体；70：填料分散层；72：发散角调整部件；76：棱镜构造体；611：激光光源；622：发光二极管光源；LB0：激光(第1光)；LE：激励光(第2光)；LY：荧光；N1、N2：长边方向。

具体实施方式

[第1实施方式]

下面，使用图1和图2对本发明的第1实施方式进行说明。

本实施方式的投影仪是使用液晶面板作为光调制装置的液晶投影仪的一例。

另外，在以下的各图中，为了容易观察各结构要素，有时根据结构要素而以不同尺寸的比例尺进行示出。

图1是第1实施方式的投影仪1的概略结构图。

第1实施方式的投影仪1是在屏幕(被投射面)SCR上投射彩色图像的投射型图像显示装置。投影仪1使用与红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB的各色光对应的3个光调制装置。

如图1所示，投影仪1具有光源装置2、均匀照明光学***40、色分离光学***3、光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B、合成光学***5和投射光学装置6。

光源装置2朝向均匀照明光学***40射出照明光WL。光源装置2的详细结构在后面详细说明。

均匀照明光学***40具有积分器光学***31、偏振转换元件32和重叠光学***33。积分器光学***31具有第1透镜阵列31a和第2透镜阵列31b。均匀照明光学***40使从光源装置2射出的照明光WL的强度分布在作为被照明区域的光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B中分别均匀化。从均匀照明光学***40射出的照明光WL入射到色分离光学***3。

色分离光学***3将白色的照明光WL分离成红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB。色分离光学***3具有第1分色镜7a、第2分色镜7b、第1反射镜8a、第2反射镜8b、第3反射镜8c、第1中继透镜9a、第2中继透镜9b。

第1分色镜7a将来自光源装置2的照明光WL分离成红色光LR和其他光(绿色光LG和蓝色光LB)。第1分色镜7a使分离后的红色光LR透过，并且使其他光(绿色光LG和蓝色光LB)反射。另一方面，第2分色镜7b将其他光分离成绿色光LG和蓝色光LB。第2分色镜7b使分离后的绿色光LG反射，使蓝色光LB透过。

第1反射镜8a配置在红色光LR的光路中，使透过第1分色镜7a的红色光LR朝向光调制装置4R反射。另一方面，第2反射镜8b和第3反射镜8c配置在蓝色光LB的光路中，使透过第2分色镜7b的蓝色光LB朝向光调制装置4B反射。此外，第2分色镜7b使绿色光LG朝向光调制装置4G反射。

第1中继透镜9a和第2中继透镜9b配置在蓝色光LB的光路中的第2分色镜7b的光射出侧。第1中继透镜9a和第2中继透镜9b对由于蓝色光LB的光路长度比红色光LR、绿色光LG的光路长度长而引起的蓝色光LB的照明分布的差异进行修正。

光调制装置4R根据图像信息对红色光LR进行调制，形成与红色光LR对应的图像光。光调制装置4G根据图像信息对绿色光LG进行调制，形成与绿色光LG对应的图像光。光调制装置4B根据图像信息对蓝色光LB进行调制，形成与蓝色光LB对应的图像光。

光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B例如使用透过型的液晶面板。此外，构成为在液晶面板的入射侧和射出侧分别配置有偏振板(未图示)，仅使特定方向的线偏振光通过。

在光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B的入射侧分别配置有场透镜10R、场透镜10G、场透镜10B。场透镜10R、场透镜10G和场透镜10B对入射到各个光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B的红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB的主光线进行平行化。

合成光学***5入射从光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B射出的图像光，由此，对与红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB对应的图像光进行合成，使合成后的图像光朝向投射光学装置6射出。合成光学***5例如使用十字分色棱镜。

投射光学装置6由多个投射透镜构成。投射光学装置6朝向屏幕SCR放大投射由合成光学***5合成的图像光。由此，在屏幕SCR上显示图像。

下面，对光源装置2进行说明。

图2是光源装置2的概略结构图。

如图2所示，光源装置2具有导光棒51(导光体)、波长转换棒58(波长转换部)、第1光源61、第2光源62、光合成部53、角度转换元件56、准直透镜57。

导光棒51呈具有6个面的四棱柱状的形状，具有彼此相对的第1端部51A和第2端部51B。6个面包含彼此相对的第1端面51a和第2端面51b、以及与第1端面51a以及第2端面51b交叉的4个侧面51c1、51c2、51c3、51c4。在本说明书中，将第1端部51A和第2端部51B相对的方向定义为导光棒51的长边方向N1。

同样，波长转换棒58呈具有6个面的四棱柱状的形状，具有彼此相对的第3端部58A和第4端部58B。6个面包含彼此相对的第3端面58a和第4端面58b、以及与第3端面58a以及第4端面58b交叉的4个侧面58c1、58c2、58c3、58c4。将穿过波长转换棒58的第3端面58a的中心和第4端面58b的中心的轴定义为光源装置2的光轴J1。来自光源装置2的光在光轴J1的方向射出。在本说明书中，将第3端部58A和第4端部58B相对的方向定义为波长转换棒58的长边方向N2。

在本实施方式中，导光棒51和波长转换棒58具有大致相同的尺寸。导光棒51的长边方向N1的尺寸A比导光棒51的短边方向(与长边方向N1正交的方向)的尺寸B长。例如，尺寸A是尺寸B的10倍～几10倍左右。波长转换棒58也与导光棒51相同。

另外，导光棒51和波长转换棒58各自也可以不一定呈四棱柱状的形状，也可以是三棱柱等其他多边形状。或者，导光棒51和波长转换棒58各自可以是圆柱状。在导光棒51和波长转换棒58分别为圆柱状的情况下，导光棒51和波长转换棒58分别具有相互平行的第1端面和第2端面、以及与第1端面以及第2端面正交的1个侧面。

导光棒51和波长转换棒58以导光棒51的侧面51c1和波长转换棒58的侧面58c1相对的朝向隔开间隔相互并排配置。在本实施方式的情况下，导光棒51和波长转换棒58以导光棒51的长边方向N1和波长转换棒58的长边方向N2平行的方式相邻配置。通过该配置，能够减小光源装置2的宽度(与光轴J1垂直的方向的尺寸)。但是，导光棒51的长边方向N1和波长转换棒58的长边方向N2也可以不是必须平行，也可以相对于平行而倾斜。

下面，为了便于说明，将光入射到导光棒51的一侧的端面称为第1端面51a，将与第1端面51a相对且光从导光棒51射出的一侧的端面称为第2端面51b。此外，将位于与导光棒51的第1端面51a相同的一侧的波长转换棒58的端面称为第3端面58a，将与第3端面58a相对且光从波长转换棒58射出的一侧的端面称为第4端面58b。

第1光源61与导光棒51的第1端面51a相对设置。第1光源61由射出蓝色激光LB0(第1光)的激光光源611构成。从激光光源611射出的激光LB0的波段例如是400nm～480nm的蓝色波段，峰值波长例如为445nm。因此，第1光源61朝向导光棒51的第1端面51a射出蓝色激光LB0。激光LB0从导光棒51的第1端部51A入射。

激光光源611例如由收容有准直透镜的CAN封装型激光光源构成。因此，激光光源611射出高平行度的激光。在本实施方式的情况下，第1光源61由1个激光光源611构成，但是，也可以由多个激光光源611构成，激光光源611的个数没有特别限定。

第2光源62具有基板621、以及射出激励光LE(第2光)的多个发光二极管光源622(LED光源)。多个LED光源622安装于与波长转换棒58的侧面58c2相对的基板621的一面。在本实施方式中，第2光源62具有6个LED光源622，但是，LED光源622的个数没有特别限定。从LED光源622射出的激励光LE的波段例如是400nm～480nm的蓝色波段，峰值波长例如为445nm。因此，第2光源62朝向波长转换棒58的侧面58c2射出激励光LE。

从第1光源61射出的激光LB0在导光棒51的内部传播后从导光棒51射出，作为构成照明光的一部分的蓝色光LB1发挥功能。另一方面，从第2光源62射出的激励光LE在入射到波长转换棒58入射后，作为激励波长转换棒58的荧光体的激励光发挥功能。这样，从第1光源61射出的激光LB0的功能和从第2光源62射出的激励光LE的功能相互不同，因此，第1光源61和第2光源62可以射出作为蓝色光或激励光而分别优化的相互不同的波长的光，也可以射出在任意功能中共通使用的相同波长的光。

导光棒51例如由玻璃等透光性材料构成。导光棒51入射从第1光源61射出的光LB0，使所入射的激光LB0在内部传播。导光棒51具有设置于第1端部51A的第1端面51a的发散角调整部52。发散角调整部52由具有多个凸部或凹部的凹凸构造体59构成。凸部或凹部的形状例如是多棱锥状、圆锥状。多个凹部或凸部的间距、高度、形状等可以是随机的。发散角调整部52具有凹凸构造体59直接形成于导光棒51的第1端面51a的结构。即，发散角调整部52与导光棒51一体地设置。另一方面，导光棒51的各侧面51c1、51c2、51c3、51c4由平滑的面构成。

例如，在第1光源61内置有准直透镜的情况下，从第1光源61射出的激光LB0是发散角接近0°的大致平行光。当激光LB0直接入射到导光棒51时，激光LB0在侧面51c1、51c2、51c3、51c4几乎不进行反射就在导光棒51的内部传播。该情况下，无法得到导光棒51的照度均匀化的效果。

与此相对，在本实施方式中，在导光棒51的第1端面51a设置有发散角调整部52，因此，激光LB0的发散角从第1光源61的刚刚射出后的大致0°增大到角度θ。该情况下，通过对多个凹部或凸部的间距、高度、形状等进行优化，能够对发散角θ进行调整。由此，蓝色光LB1在侧面51c1、51c2、51c3、51c4反复反射并在导光棒51的内部传播，因此，照度被均匀化。这样，发散角调整部52对入射到导光棒51的激光LB0的发散角θ进行调整。

波长转换棒58包含被从第2光源62射出的激励光LE激励而发出荧光LY的荧光体。在本实施方式中，作为荧光体，由陶瓷荧光体(多晶荧光体)构成。荧光的波段例如是490～750nm的黄色波段。即，荧光体发出黄色荧光LY。波长转换棒58也可以代替多晶荧光体而由单晶荧光体构成。或者，波长转换棒58也可以由荧光玻璃构成。或者，波长转换棒58也可以由将多个荧光体粒子分散到由玻璃或树脂构成的粘合剂中而得到的材料构成。

具体而言，波长转换棒58例如由钇铝石榴石(YAG)系荧光体构成。以含有作为活化剂的铈(Ce)的YAG：Ce为例，作为波长转换棒58的材料，能够使用混合包含Y₂O₃、Al₂O₃、CeO₃等构成元素的原料粉末并使其进行固相反应后的材料；通过共沉淀法、溶胶凝胶法等湿式法得到的Y-Al-O非晶粒子；通过喷雾干燥法、火焰热解法、热等离子体法等气相法得到的YAG粒子等。

波长转换棒58具有设置于波长转换棒58的第3端面58a的反射镜63。反射镜63由金属膜或电介质多层膜构成。

光合成部53配置于与导光棒51的第2端部51B以及波长转换棒58的第4端部58B相对的位置。光合成部53对从导光棒51射出的蓝色光LB1和从波长转换棒58射出的荧光LY进行合成。光合成部53具有与导光棒51的第2端部51B相对的棱镜54、以及与波长转换棒58的第4端部58B相对的分色棱镜55。

棱镜54与导光棒51的第2端面51b接触设置。棱镜54由具有等腰直角三角形的截面的三棱柱状棱镜构成，具有光入射端面54a、反射面54c和光射出端面54b。棱镜54具有使所入射的光LB1的光路折曲90°而射出的功能。即，棱镜54使从导光棒51的第2端面51b射出的光LB1在反射面54c反射，由此，使光路弯曲，使其从光射出端面54b射出。

分色棱镜55与波长转换棒58的第4端面58b以及棱镜54的光射出端面54b相对设置。分色棱镜55具有在棱镜主体的内部设置有分色镜551的结构。分色棱镜55呈立方体状的形状，具有光入射端面55a和光入射端面55b、光射出端面55c。分色镜551具有使蓝色波段的光反射、使黄色波段的光透过的特性。因此，从棱镜54射出的蓝色光LB1在分色镜551处反射而朝向光射出端面55c行进。另一方面，从波长转换棒58的第4端面58b射出的荧光LY透过分色镜551而朝向光射出端面55c行进。

这样，分色棱镜55对从导光棒51的第2端面51b射出的蓝色光LB1和从波长转换棒58的第4端面58b射出的黄色荧光LY进行合成。然后，由蓝色光LB1和黄色荧光LY构成的白色的合成光LW从分色棱镜55射出。这样，在光合成部53中对蓝色光LB1和黄色荧光LY进行合成，由此，从光合成部53射出白色光。

角度转换元件56设置于分色棱镜55的光射出端面55c的光射出侧。角度转换元件56由具有供合成光LW入射的光入射端面56a和射出合成光LW的光射出端面56b的锥形棒构成。角度转换元件56呈四棱锥台状的形状，与光轴J1垂直的截面面积沿着合成光LW的行进方向扩大，光射出端面56b的面积比光入射端面56a的面积大。由此，合成光LW在角度转换元件56的内部行进的期间内，每当在侧面56c全反射时，在与光轴J1平行的方向上改变角度。这样，角度转换元件56使光射出端面56b中的合成光LW的扩散角比光入射端面56a中的合成光LW的扩散角小。

角度转换元件56以光入射端面56a与分色棱镜55的光射出端面55c相对的方式固定于分色棱镜55。即，角度转换元件56和分色棱镜55经由光学粘接剂(图示省略)接触，在角度转换元件56与分色棱镜55之间未设置空隙(空气层)。另外，角度转换元件56例如也可以通过任意的支承部件，以与分色棱镜55直接接触的方式进行固定。总之，优选在角度转换元件56与分色棱镜55之间未设置空隙。优选角度转换元件56的折射率和分色棱镜55的折射率尽可能一致。

另外，作为角度转换元件56，也可以代替锥形棒而使用复合抛物面型聚光器(Compound Parabolic Concentrator，CPC)。在使用CPC作为角度转换元件56的情况下，也可得到与使用锥形棒的情况相同的效果。

准直透镜57设置于角度转换元件56的光射出端面56b的光射出侧。准直透镜57对从角度转换元件56射出的合成光LW进行平行化。即，由角度转换元件56对角度分布进行转换后的合成光LW的平行度通过准直透镜57进一步提高。准直透镜57由凸透镜构成。另外，在仅通过角度转换元件56就能够得到充分的平行度的情况下，也可以不一定设置准直透镜57。

下面，对上述结构的光源装置2的作用进行说明。

如上所述，在导光棒51的第1端面51a设置有发散角调整部52，因此，从第1光源61射出的激光LB0经由发散角调整部52从第1端面51a入射到导光棒51。发散角调整部52设定为，通过适当设计凹凸构造体59，发散角θ成为期望值。其结果，蓝色光LB1相对于导光棒51的各侧面51c1、51c2、51c3、51c4的入射角α成为临界角以上。由此，入射到导光棒51的蓝色光LB1在导光棒51的各侧面51c1、51c2、51c3、51c4反复进行全反射，朝向第2端面51b行进。

然后，从导光棒51的第2端面51b射出的蓝色光LB1在棱镜54的反射面54c反射，使光路弯曲，入射到分色棱镜55。另外，优选在棱镜54与分色棱镜55之间设置有间隙(空气层)，以使得棱镜54和分色棱镜55不直接接触。通过在棱镜54与分色棱镜55之间设置间隙，抑制行进到棱镜54与分色棱镜55的界面附近的光中的、以小于临界角的入射角入射到界面的光泄漏到棱镜54或分色棱镜55的外部，能够提高光利用效率。

另一方面，从第2光源62射出的激励光LE入射到波长转换棒58后，激励波长转换棒58中包含的荧光体，从任意的发光点P1发出荧光LY。荧光LY从任意的发光点P1朝向全部方向行进，但是，朝向各侧面58c1、58c2、58c3、58c4的荧光LY反复进行全反射，并且朝向第3端面58a或第4端面58b行进。朝向第4端面58b的荧光LY从第4端面58b入射到分色棱镜55。另一方面，朝向第3端面58a的荧光LY在反射镜63处反射后，朝向第4端面58b行进。

入射到分色棱镜55的蓝色光LB1在分色镜551处反射。另一方面，入射到分色棱镜55的荧光LY透过分色镜551。其结果，对蓝色光LB1和黄色荧光LY进行合成，从分色棱镜55的光射出端面55c射出白色的合成光LW。从分色棱镜55射出的合成光LW由角度转换元件56和准直透镜57进行平行化后，从光源装置2射出。如图1所示，从光源装置2射出的合成光LW(照明光WL)朝向积分器光学***31行进。

在本实施方式的光源装置2中，射出蓝色光LB1的导光棒51和射出黄色荧光LY的波长转换棒58以侧面彼此相对的方式进行配置，在导光棒51的第2端面51b和波长转换棒58的第4端面58b配置有光合成部53，与导光棒51的第1端面51a相对地设置有第1光源61，与波长转换棒58的侧面58c2相对地设置有第2光源62，因此，可实现能够射出白色光的小型的光源装置。

本实施方式的光源装置2具有通过导光棒51将从第1光源61射出的蓝色光LB1引导至光合成部53的结构，因此，例如，能够通过简单的结构高效地得到蓝色光，而无需额外准备紫外LED和蓝色荧光体的组合这样的能够发出蓝色光的荧光体光源。

一般而言，在施加相同电力时的每单位面积的光束量较大的方面，激光光源优于LED光源。因此，在使用激光作为蓝色光的情况下，与使用LED光作为蓝色光的情况相比，蓝色光的利用效率提高。

此外，从激光光源611射出的光的直径较小、发散角较小，因此，在导光棒51的宽度方向的尺寸B较小的情况下，也能够使激光LB0可靠地入射到导光棒51的第1端面51a。由此，能够有效地利用高效的激光。

另外，在假设使来自激光光源611的光从导光棒51的一个侧面入射时，光相对于与这一个侧面相对的侧面的入射角小于临界角，大部分入射光可能从相对的侧面逃离到外部空间。因此，本实施方式的结构是优选使激光从导光棒51的第1端面51a入射的结构的一例。

另一方面，关于第2光源62，来自第2光源62的激励光入射到波长转换棒58，在到达荧光体的时刻有助于发光，因此，与第1光源61不同，不需要担心在从一个侧面入射了来自第2光源62的光时从另一个侧面泄漏。因此，能够利用波长转换棒58的侧面58c2，使以较宽的发散角射出的来自LED光源的光充分地入射到波长转换棒58。此外，侧面的面积远远大于端面的面积，因此，能够提高与LED光源的个数、配置有关的设计自由度。

在本实施方式的情况下，从导光棒51射出蓝色光LB1，从波长转换棒58射出黄色荧光LY，对它们进行合成而得到白色光，因此，通过对蓝色光LB1的光量与荧光LY的光量的平衡进行调整，能够对白色光的白平衡进行调整。作为具体的白平衡的调整方法，例如也可以构成为在光源装置2中具有检测蓝色光LB1和荧光LY各自的光量的传感器，根据传感器检测到的各光量与标准值之间的偏差，适当调整对第1光源61和第2光源62供给的电力。此外，作为设计阶段的白平衡的调整方法，也可以调整第1光源61和第2光源62的数量，还可以调整导光棒51或波长转换棒58的长度或粗细。

在本实施方式的光源装置2中，在分色棱镜55的光射出侧设置有角度转换元件56，因此，能够对从分色棱镜55射出的合成光LW进行平行化。进而，在角度转换元件56的光射出侧设置有准直透镜57，因此，能够进一步提高合成光LW的平行度。由此，能够提高光源装置2后级的光学***中的光利用效率。

另外，在导光棒51的侧面51c1与波长转换棒58的侧面58c1之间，也可以代替间隙(空气层)而设置例如由金属膜等构成的反射膜。但是，在导光棒51与波长转换棒58之间设置有由金属膜构成的反射膜的情况下，存在这样的问题：在各棒的内部传播的光在反射膜反射时产生光的损失，越是为了提高光的照度均匀性而增多光的反射次数，则光的损失越大。

与此相对，根据本实施方式的光源装置2，在导光棒51与波长转换棒58之间设置有间隙(空气层)，因此，各棒51、58的侧面51c1、58c1中的光的反射成为不伴随光损失的全反射。由此，能够提高光利用效率。

本实施方式的投影仪1具有上述光源装置2，因此，实现小型化，并且光利用效率优良。

另外，本实施方式中的导光棒51的发散角调整部52也可以具有以下所示的结构。

[第1变形例]

图3是第1变形例的发散角调整部65的侧视图。在图3中，对与图2相同的结构要素标注相同标号并省略说明。

如图3所示，在第1变形例的光源装置中，导光棒51具有设置于第1端面51a的发散角调整部65。发散角调整部65由具有多个透镜66a的透镜构造体66构成。各透镜66a的形状以及尺寸彼此相等，相邻的透镜66a之间的间距固定。发散角调整部65具有透镜构造体66直接形成于导光棒51的第1端面51a的结构。即，发散角调整部65与导光棒51一体地设置。

[第2变形例]

图4是第2变形例的发散角调整部67的侧视图。在图4中，对与图2相同的结构要素标注相同标号并省略说明。

如图4所示，在第2变形例的光源装置中，导光棒51具有设置于第1端面51a的发散角调整部67。发散角调整部67由具有多个透镜68a的透镜构造体68构成。各透镜68a的形状和尺寸分别不同，相邻的透镜68a之间的间距不固定。发散角调整部67具有透镜构造体68直接形成于导光棒51的第1端面51a的结构。即，发散角调整部67与导光棒51一体地设置。

在使用上述第1实施方式的由凹凸构造体59构成的发散角调整部52、第1变形例的由透镜构造体66构成的发散角调整部65和第2变形例的由透镜构造体68构成的发散角调整部67的情况下，激光LB0入射到发散角调整部52、65、67时的后向散射较少，因此，能够提高激光LB0的利用效率。

[第3变形例]

图5是第3变形例的发散角调整部69的侧视图。在图5中，对与图2相同的结构要素标注相同标号并省略说明。

如图5所示，在第3变形例的光源装置中，导光棒51具有设置于第1端面51a的发散角调整部69。发散角调整部69由填料分散层70构成。填料分散层70具有在基材70a的内部分散了具有与基材70a的折射率不同的折射率的多个填料70b而得到的结构。

在采用本变形例的发散角调整部69的情况下，不需要实施用于在导光棒51的第1端面51a形成凹凸或透镜的加工，能够容易地形成发散角调整部69。

[第2实施方式]

下面，使用图6对本发明的第2实施方式进行说明。

第2实施方式的光源装置的基本结构与第1实施方式相同，发散角调整部的结构与第1实施方式不同。因此，省略光源装置的整体结构的说明。

图6是第2实施方式的光源装置16的概略结构图。

在图6中，对与图2相同的结构要素标注相同标号并省略说明。

如图6所示，光源装置16具有导光棒51(导光体)、发散角调整部件72、波长转换棒58(波长转换部)、第1光源61、第2光源62、光合成部53、角度转换元件56、准直透镜57。

发散角调整部件72设置于导光棒51的第1端部51a与第1光源61之间。发散角调整部件72具有对朝导光棒51入射的激光LB0的发散角进行调整的发散角调整部73。与第1实施方式同样，发散角调整部73由具有多个凸部或凹部的凹凸构造体59构成。凸部或凹部的形状例如是多棱锥状、圆锥状。多个凹部或凸部的间距、高度、形状等可以是随机的。发散角调整部件72可以制作成比导光棒51的第1端面51a大，以使得发散角调整部件72的一部分露出到导光棒51的第1端面51a的外侧。该情况下，在发散角调整部件72中的与导光棒51的第1端面51a对应的区域设置有发散角调整部73即可。

在第1实施方式的情况下，发散角调整部52与导光棒51一体地设置，与此相对，在本实施方式的情况下，发散角调整部件72设置成与导光棒51分开的部件。例如可以使用光学粘接剂等固定手段在与导光棒51紧密贴合的状态下固定发散角调整部件72，也可以使用任意的支承部件在从导光棒51分开的状态下保持发散角调整部件72。

光源装置16的其他结构与第1实施方式相同。

在本实施方式中，也可得到能够实现小型且高效的光源装置16这样的与第1实施方式相同的效果。

进而，在本实施方式的情况下，发散角调整部件72构成为与导光棒51分开的部件，因此，在与导光棒51分开制作发散角调整部件72后，能够通过粘贴于导光棒51等方法进行固定。这样，能够生产性优良地制造光源装置16。

[第3实施方式]

下面，使用图7对本发明的第3实施方式进行说明。

第3实施方式的光源装置的基本结构与第1实施方式相同，第1光源装置的位置以及发散角调整部的结构与第1实施方式不同。因此，省略光源装置的整体结构的说明。

图7是第3实施方式的光源装置18的概略结构图。

在图7中，对与图2相同的结构要素标注相同标号并省略说明。

如图7所示，光源装置18具有导光棒51(导光体)、波长转换棒58(波长转换部)、第1光源61、第2光源62、光合成部53、角度转换元件56、准直透镜57。

导光棒51具有设置于第1端部51A的侧面51c2的发散角调整部75。发散角调整部75由具有多个棱镜76a的棱镜构造体76构成。各个棱镜76a的形状例如是不等边四边形。发散角调整部75具有棱镜构造体76直接形成于导光棒51的侧面51c2的结构。即，发散角调整部75与导光棒51一体地设置。此外，导光棒51的全部侧面51c1、51c2、51c3、51c4中的形成有发散角调整部75的区域以外的区域成为平滑的面。

发散角调整部75设置于从导光棒51的第1端面51a到相距尺寸C的位置的范围内。在本实施方式中，尺寸C与尺寸B大致相等。换言之，发散角调整部75设置于从导光棒51的第1端面51a到相距与第1端面51a的1边的长度大致相等的距离的位置的范围内。如第1实施方式所述，尺寸A是尺寸B的10倍～几10倍左右，因此，尺寸C是尺寸A的1/几10～1/10左右。因此，优选发散角调整部75设置于从导光棒51的第1端面51a到棒整体的长度的1/10左右的范围内。本实施方式的光源装置18中的第1端部51A意味着棒整体的长度的1/10左右的范围的部分。

第1光源61以所射出的激光LB0的中心轴C1相对于侧面51c2倾斜地交叉的方式配置于导光棒51的侧方。第1光源61朝向导光棒51的侧面51c2射出激光LB0。

光源装置18的其他结构与第1实施方式相同。

在本实施方式的光源装置18中，在导光棒51的侧面51c2设置有发散角调整部75，因此，激光LB0的发散角从第1光源61的刚刚射出后的大致0°增大到规定的角度θ。该情况下，通过对棱镜构造体76的各棱镜76a的间距、高度、形状等进行优化，能够对发散角θ进行调整。由此，蓝色光LB1在侧面51c1、51c2、51c3、51c4反复进行反射，并且在导光棒51的内部传播，能够提高照度均匀化的效果。

在本实施方式中，也可得到能够实现小型且高效的光源装置18这样的与第1实施方式相同的效果。

此外，发散角调整部75设置于导光棒51的最接近第1端面51a的位置，因此，充分确保导光棒51中的有助于蓝色光LB1的传播的长度，可得到照度均匀化的效果。另外，在本实施方式中，也可以构成为将与第2实施方式同样的与导光棒51分开的发散角调整部件配置于导光棒51的第1端部51A的侧面，使从第1光源61射出的激光LB0从第1端部51A的侧面入射。

[第4实施方式]

下面，使用图8对本发明的第4实施方式进行说明。

在第1实施方式中，举出了液晶投影仪的例子，但是，在第4实施方式中，举出具有微镜型光调制装置的投影仪的一例进行说明。

如图8所示，第4实施方式的投影仪10具有照明装置11、导光光学***12、微镜型光调制装置13、投射光学装置14。照明装置11具有光源装置2、色轮23、拾取光学***21。

在第4实施方式中，使用第1实施方式的光源装置2作为光源装置2。但是，也可以使用第2实施方式的光源装置16或第3实施方式的光源装置18作为光源装置2。因此，在第4实施方式中，省略光源装置2的说明。

色轮23具有在可旋转的基板上沿着旋转轴的周向设置有红色、绿色、蓝色这3色的滤色器的结构。从光源装置2射出的白色光LW通过高速旋转的色轮23，由此，以时间分割的方式从色轮23射出红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB。

在本实施方式的情况下，即使光源装置2的结构与第1实施方式相同，也可以通过如下形式以时间分割的方式生成红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB：使第1光源61和第2光源62以时间分割的方式交替点亮，通过色轮23将在第2光源62点亮时从波长转换棒58射出的黄色光在时间上分割成红色光LR和绿色光LG，在与红色光LR、绿色光LG不同的期间射出在第1光源61点亮时从导光棒51射出的蓝色光LB。

或者，也可以通过如下形式以时间分割的方式生成红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB：使第1光源61和第2光源62同时点亮，通过色轮23在时间上分割从光源装置2射出的白色光LW。

在采用前者的方法的情况下，黄色光和蓝色光不会同时入射到光源装置2的光合成部53。该情况下，光合成部53也向相同方向射出以人眼无法识别的速度切换的黄色光和蓝色光，因此，作为对黄色光和蓝色光进行合成的元件发挥功能。

拾取光学***21由第1透镜211和第2透镜212构成。第1透镜211和第2透镜212分别由凸透镜构成。从色轮射出的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB通过拾取光学***21传递到导光光学***12。

导光光学***12由反射镜构成。导光光学***12使从光源装置2射出的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB反射，以时间分割的方式入射到光调制装置13。

作为微镜型光调制装置13，例如使用DMD(Digital Micromirror Device)。DMD具有呈矩阵状排列有多个微镜的结构。DMD通过切换多个微镜的倾斜方向，在入射到投射光学装置14的方向与不入射到投射光学装置14的方向之间高速切换入射光的反射方向。这样，光调制装置13依次对从光源装置2射出的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB进行调制，生成绿色图像、红色图像和蓝色图像。

投射光学装置14向屏幕投射绿色图像、红色图像和蓝色图像。投射光学装置14例如由多个投射透镜构成。

本实施方式的投影仪10具有第1实施方式的光源装置2，因此，可实现小型化，并且光利用效率优良。

另外，本发明的技术范围不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内施加各种变更。

例如，在上述第1实施方式中，举出了波长转换棒包含射出黄色荧光的荧光体的例子，但是，波长转换棒也可以包含由射出绿色荧光的荧光体和射出红色荧光的荧光体构成的2种荧光体。该情况下，2种荧光体可以在波长转换棒的内部均等地混合存在，也可以划分区域而不均匀地存在。

在上述实施方式中，举出了射出白色光的光源装置的例子，但是，本发明还能够应用于射出白色以外的色光的光源装置。例如，也可以是如下的光源装置：具有射出绿色光的导光棒和射出红色光的波长转换棒，射出黄色光。该情况下，根据本发明，也能够实现射出黄色光的小型且高效的光源装置。

在上述实施方式中，提示了使用棱镜和分色棱镜作为光合成元件的结构例，但是，还可应用能够进行光合成的其他光学部件。例如也可以代替棱镜而使用反射镜。此外，也可以代替分色棱镜而使用在内部具有光散射构造的散射体。作为散射体的例子，可举出包含散射粒子的玻璃、包含各向异性散射层的光学部件等。在使用散射体的情况下，虽然光利用效率多少会降低，但是，通过使蓝色光的一部分和黄色光的一部分向相同方向散射，能够进行光合成。

此外，构成光源装置的各结构要素的形状、数量、配置、材料等具体结构不限于上述实施方式，能够适当变更。

在上述第1实施方式中，说明了在透过型液晶投影仪中应用本发明的情况的例子，但是，本发明还能够应用于反射型液晶投影仪。这里，“透过型”意味着包含液晶面板等的液晶光阀透过光的形式。“反射型”意味着液晶光阀反射光的形式。

在上述第1实施方式中，举出了使用3个液晶面板的投影仪的例子，但是，本发明还能够应用于仅具有1个液晶光阀的投影仪、具有4个以上的液晶光阀的投影仪。

在上述实施方式中，示出了在投影仪中搭载本发明的照明装置的例子，但是不限于此。本发明的照明装置还能够应用于照明器具、汽车的前照灯等。

Claims (11)

1.一种光源装置，其具有：

第1光源，其射出第1光；

第2光源，其射出第2光；

导光体，其传播从所述第1光源射出的所述第1光；

波长转换部，其包含被从所述第2光源射出的所述第2光激励而发出荧光的荧光体；以及

光合成部，其对从所述导光体射出的所述第1光和从所述波长转换部射出的所述荧光进行合成，

所述导光体和所述波长转换部相互并排配置，

所述导光体具有第1端部、第2端部和侧面，

所述波长转换部具有第3端部和第4端部，

所述导光体具有发散角调整部，该发散角调整部与所述导光体一体地设置于所述第1端部，对入射到所述导光体的所述第1光的发散角进行调整，

所述第1光经由所述发散角调整部从所述导光体的所述第1端部入射，由此调整发散角使得相对于所述侧面以临界角以上的入射角入射。

2.一种光源装置，其具有：

第1光源，其射出第1光；

第2光源，其射出第2光；

导光体，其传播从所述第1光源射出的所述第1光；

波长转换部，其包含被从所述第2光源射出的所述第2光激励而发出荧光的荧光体；以及

光合成部，其对从所述导光体射出的所述第1光和从所述波长转换部射出的所述荧光进行合成，

所述导光体和所述波长转换部相互并排配置，

所述导光体具有第1端部、第2端部和侧面，

所述波长转换部具有第3端部和第4端部，

所述光源装置还具有发散角调整部件，该发散角调整部件作为与所述导光体分开的部件设置于所述第1端部与所述第1光源之间，具有对入射到所述导光体的所述第1光的发散角进行调整的发散角调整部，

所述第1光经由所述发散角调整部件从所述导光体的所述第1端部入射，由此调整发散角使得相对于所述侧面以临界角以上的入射角入射。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述导光体的长边方向是所述第1端部和所述第2端部相对的方向，

所述波长转换部的长边方向是所述第3端部和所述第4端部相对的方向，

所述导光体和所述波长转换部以所述导光体的长边方向和所述波长转换部的长边方向平行的方式相邻配置。

4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述第1光源是激光光源，所述第2光源是发光二极管光源。

5.根据权利要求4所述的光源装置，其中，

所述第1光是从所述激光光源射出的蓝色激光，

所述第2光是从所述发光二极管光源射出的激励光，

所述荧光是黄色荧光，

在所述光合成部中对所述蓝色激光和所述黄色荧光进行合成，由此，从所述光合成部射出白色光。

6.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述发散角调整部由凹凸构造体、透镜构造体、棱镜构造体、填料分散层中的任意一种构成。

7.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述第1光源朝向所述导光体的端面射出所述第1光。

8.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述第1光源朝向所述导光体的所述第1端部中的侧面射出所述第1光。

9.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述光合成部配置于与所述第2端部以及所述第4端部相对的位置。

10.根据权利要求9所述的光源装置，其中，

所述光合成部具有与所述第2端部相对的棱镜和与所述第4端部相对的分色棱镜。

11.一种投影仪，其具有：

权利要求1～10中的任意一项所述的光源装置；

光调制装置，其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制；以及

投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。

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