CN112835256B - 光源装置以及投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供光源装置以及投影仪，它们的荧光利用效率优异。本发明的光源装置具有：光源部，其射出具有第1波段的第1光线束和第2光线束；第1光学元件，其改变第1光线束的主光线的行进方向；第2光学元件，其改变第2光线束的主光线的行进方向；以及波长转换层，其具有供第1光线束和第2光线束入射的入射面，该波长转换层将第1光线束和第2光线束波长转换为具有第2波段的荧光。第1光学元件和第2光学元件以使第1光线束与第2光线束在入射面上相互不重叠的方式改变第1光线束的主光线和第2光线束的主光线的行进方向。

Description

光源装置以及投影仪

技术领域

本发明涉及光源装置以及投影仪。

背景技术

在投影仪的领域中，提出了一种利用将从光源射出的激励光照射到荧光体上时从荧光体发出的荧光的光源装置。在下述专利文献1中，公开了一种光源装置，其具有固体光源、荧光体层和散热基板，固体光源和荧光体层在空间上分开配置，该光源装置通过荧光体层的反射面取出荧光。

专利文献1：日本特开2011-129354号公报

在专利文献1的光源装置中，在从固体光源向荧光体层照射激励光时，有时在荧光体层的内部产生的荧光从荧光体层的侧面射出。在这种情况下，产生来自荧光体层侧面的荧光的损失，荧光的利用效率有可能降低。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的一个方式的光源装置具有：光源部，其射出具有第1波段的第1光线束和第2光线束；第1光学元件，其改变所述第1光线束的主光线的行进方向；第2光学元件，其改变所述第2光线束的主光线的行进方向；以及波长转换层，其具有供所述第1光线束和所述第2光线束入射的入射面，所述波长转换层将所述第1光线束和所述第2光线束波长转换为具有与所述第1波段不同的第2波段的荧光，所述第1光学元件和所述第2光学元件以使所述第1光线束与所述第2光线束在所述入射面上相互不重叠的方式改变所述第1光线束的主光线和所述第2光线束的主光线的行进方向。

在本发明的一个方式的光源装置中，可以是，由所述第1光学元件实现的偏折方向与由所述第2光学元件实现的偏折方向相互垂直。

在本发明的一个方式的光源装置中，可以是，所述第1光学元件和所述第2光学元件是偏折棱镜。

在本发明的一个方式的光源装置中，可以是，所述第1光学元件和所述第2光学元件被一体化。

在本发明的一个方式的光源装置中，可以是，所述偏折棱镜具有入射面和与所述入射面不同的射出面，在所述入射面产生的偏折方向与在所述射出面产生的偏折方向相互垂直。

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，其根据图像信息对从所述光源装置射出的光进行调制；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概略结构图。

图3是示出从光源部射出的激励光的配置的主视图。

图4是光路变更部的立体图。

图5是第1偏折棱镜的立体图。

图6是示出波长转换层的入射面上的照度分布的图。

图7是示出第1实施方式的光源装置中的波长转换层的入射面上的光线束的图。

图8是示出比较例的光源装置中的波长转换层的入射面上的光线束的图。

图9是示出第2实施方式的光源装置中的波长转换层上的光线束的配置的图。

图10是第6偏折棱镜的立体图。

标号说明

1：投影仪；2A：光源装置；4R、4G、4B：光调制装置；6：投射光学装置；21A：光源部；42：波长转换层；42a：入射面；51：第1偏折棱镜(第1光学元件)；51a：入射面；51b：射出面；52：第2偏折棱镜(第2光学元件)；52a：入射面；52b：射出面；BL1：第1光线束；BL2：第2光线束。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，使用图1～图7对本发明的第1实施方式进行说明。

在以下的各附图中，为了容易观察各结构要素，有时根据结构要素而使尺寸的比例尺不同地进行示出。

对本实施方式的投影仪的一例进行说明。

图1是示出本实施方式的投影仪的概略结构的图。

如图1所示，本实施方式的投影仪1是在屏幕SCR上显示彩色影像的投射型图像显示装置。投影仪1具有照明装置2、颜色分离光学***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。关于照明装置2的结构，将在后面进行说明。

颜色分离光学***3具有第1分色镜7a、第2分色镜7b、反射镜8a、反射镜8b、反射镜8c、中继透镜9a、中继透镜9b。颜色分离光学***3将从照明装置2射出的照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB，将红色光LR导向光调制装置4R，将绿色光LG导向光调制装置4G，将蓝色光LB导向光调制装置4B。

场透镜10R配置在颜色分离光学***3与光调制装置4R之间，使入射的光大致平行化并向光调制装置4R射出。场透镜10G配置在颜色分离光学***3与光调制装置4G之间，使入射的光大致平行化并向光调制装置4G射出。场透镜10B配置在颜色分离光学***3与光调制装置4B之间，使入射的光大致平行化并向光调制装置4B射出。

第1分色镜7a使红色光成分透过，使绿色光成分和蓝色光成分反射。第2分色镜7b使绿色光成分反射，使蓝色光成分透过。反射镜8a反射红色光成分。反射镜8b和反射镜8c反射蓝色光成分。

透过第1分色镜7a的红色光LR被反射镜8a反射，透过场透镜10R入射到红色光用的光调制装置4R的图像形成区域。由第1分色镜7a反射的绿色光LG由第2分色镜7b进一步反射，透过场透镜10G入射到绿色光用的光调制装置4G的图像形成区域。透过第2分色镜7b的蓝色光LB经由中继透镜9a、入射侧的反射镜8b、中继透镜9b、射出侧的反射镜8c以及场透镜10B入射到蓝色光用的光调制装置4B的图像形成区域。

光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B分别根据图像信息对入射的色光进行调制，形成图像光。光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B分别由液晶光阀构成。虽然省略了图示，但在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的光入射侧分别配置有入射侧偏振片。在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的光射出侧分别配置有射出侧偏振片。

合成光学***5将从光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B射出的各图像光合成而形成全色的图像光。合成光学***5由将4个直角棱镜贴合而成的俯视呈大致正方形状的十字分色棱镜构成。在将直角棱镜彼此贴合而成的大致X字状的界面上形成有电介质多层膜。

从合成光学***5射出的图像光被投射光学装置6放大投射，在屏幕SCR上形成图像。即，投射光学装置6投射由光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B调制后的光。投射光学装置6由多个投射透镜构成。

对本实施方式的照明装置2的一例进行说明。

图2是示出照明装置2的概略结构的图。

如图2所示，照明装置2具有光源装置2A、积分器光学***31、偏振转换元件32、重叠透镜33a。积分器光学***31和重叠透镜33a构成重叠光学***33。

光源装置2A具有光源部21A、准直光学***22、远焦光学***23、第1相位差板28a、均束光学***27、光路变更部24、偏振分离元件25、第1聚光光学***26、波长转换元件40、第2相位差板28b、第2聚光光学***29和扩散反射元件30。

以下，将从光源部21A射出光线束BL的方向定义为X轴方向，将从波长转换元件40射出荧光YL的方向定义为Y轴方向，将与X轴方向和Y轴方向垂直的方向定义为Z轴方向。

光源部21A、准直光学***22、远焦光学***23、第1相位差板28a、均束光学***27、光路变更部24、偏振分离元件25、第2相位差板28b、第2聚光光学***29和扩散反射元件30在光轴ax1上依次排列配置。波长转换元件40、第1聚光光学***26、偏振分离元件25、积分器光学***31、偏振转换元件32、重叠透镜33a在光轴ax2上依次排列配置。光轴ax1和光轴ax2位于同一面内，相互垂直。

光源部21A具有射出激励光的多个发光元件211。多个发光元件211在与光轴ax1垂直的面内以阵列状排列配置。在本实施方式的情况下，光源部21A具有如下结构：4个发光元件211排列成1列配置而成的光源单元在与4个发光元件211的排列方向垂直的方向上排列有4组。即，光源部21A具有16个发光元件211按照4行4列的方式排列成阵列状的结构。另外，发光元件211的个数以及配置并不限定于上述结构。

图3是从激励光EL的射出方向观察从光源部21A射出的激励光EL的配置的主视图。

如图3所示，从16个发光元件211射出的16条激励光EL按照4行4列的方式排列成阵列状。在此，将沿图3的纵向排列的4条激励光EL统称为光线束。以下，为了便于说明，在图3中，将左端的光线束称为第1光线束BL1，将左起第2条光线束称为第2光线束BL2，将右起第2条光线束称为第3光线束BL3，将右端的光线束称为第4光线束BL4。

如图2所示，发光元件211由半导体激光器元件构成。半导体激光器元件射出第1波段的蓝色的光线，具体而言射出峰值波长为例如460nm的第1波段的激光。因此，光源部21A作为整体而射出包含第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4的光线束BL。

从光源部21A射出的光线束BL入射到准直光学***22。准直光学***22将从光源部21A射出的光线束BL转换为平行光。准直光学***22由以阵列状排列配置的多个准直透镜22a构成。一个准直透镜22a与一个发光元件211对应地配置。

通过了准直光学***22的光线束BL入射到远焦光学***23。远焦光学***23调整光线束BL的直径、即光线束BL的粗细。远焦光学***23由凸透镜23a和凹透镜23b构成。在本实施方式的情况下，远焦光学***23以使第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4各自的粗细成为将各光线束照射到波长转换层的入射面时入射面的面积的大致1/4的大小的方式进行调整。

通过了远焦光学***23的光线束BL入射到第1相位差板28a。第1相位差板28a例如由可旋转的1/2波长板构成。从发光元件211射出的光线束BL是具有规定的偏振方向的线偏振光。通过适当地设定第1相位差板28a的旋转角度，能够使透过第1相位差板28a的光线束BL成为以规定的比率包含相对于偏振分离元件25的S偏振光成分和P偏振光成分的光线束BL。通过改变第1相位差板28a的旋转角度，可以改变S偏振光成分与P偏振光成分的比率。

通过了第1相位差板28a的光线束BL入射到均束光学***27。均束光学***27将光线束BL的在作为被照明区域的波长转换层42的入射面42a上的光强度分布转换为均匀的分布、即所谓的顶帽(Top-hat)分布。均束光学***27由多透镜阵列27a和多透镜阵列27b构成。

从均束光学***27射出的光线束BL入射到光路变更部24。光路变更部24使第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4各自的主光线的行进方向变化。关于光路变更部24的结构，将在后面详细说明。

从光路变更部24射出的包含S偏振光成分和P偏振光成分的光线束BL入射到偏振分离元件25。偏振分离元件25例如由具有波长选择性的偏振分束器构成。偏振分离元件25以相对于光轴ax1和光轴ax2分别成45°的角度的方式配置。

偏振分离元件25具有将光线束BL分离为相对于偏振分离元件25的S偏振光成分的光线束BLs和P偏振光成分的光线束BLp的偏振分离功能。具体而言，偏振分离元件25使S偏振光成分的光线束BLs反射，使P偏振光成分的光线束BLp透过。另外，偏振分离元件25除了具有偏振分离功能之外，还具有无论偏振状态如何都使波段与蓝色的光线束BL不同的黄色光成分透过的颜色分离功能。

从偏振分离元件25射出的S偏振光的光线束BLs入射到第1聚光光学***26。第1聚光光学***26使光线束BLs朝向波长转换元件40聚光。第1聚光光学***26由第1透镜26a和第2透镜26b构成。第1透镜26a和第2透镜26b由凸透镜构成。从第1聚光光学***26射出的光线束BLs以聚光的状态入射到波长转换元件40的波长转换层42。

波长转换元件40包含基材41、波长转换层42、反射层43和散热器44。在本实施方式中，波长转换层42由荧光体构成。波长转换层42的从光线束BLs入射的一侧观察到的平面形状为大致正方形状。在本实施方式中，作为波长转换元件40，使用不具有电动机等驱动源而不能够旋转的固定型的波长转换元件。

波长转换层42包含陶瓷荧光体，将光线束BLs转换为与第1波段不同的第2波段的荧光YL。波长转换层42具有供第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4入射的入射面42a。另外，在波长转换层42的内部分散有由气孔等构成的多个散射体(省略图示)。由此，在波长转换层42的内部生成的荧光YL通过散射体而改变行进方向，从入射面42a射出。第2波段例如为490nm～750nm，荧光YL为包含绿色光成分以及红色光成分的黄色光。另外，波长转换层42也可以包含单晶荧光体。

波长转换层42例如包含钇铝石榴石(YAG)系荧光体。以含有铈(Ce)作为活化剂的YAG：Ce为例，作为波长转换层42，可以使用使含有Y₂O₃、Al₂O₃、CeO₃等构成元素的原料粉末混合并使它们发生固相反应而成的材料、通过共沉淀法或溶胶凝胶法等湿式法得到的Y-Al-O非晶颗粒、通过喷雾干燥法或火焰热分解法、热等离子体法等气相法得到的YAG粒子等。

波长转换层42通过接合材料(省略图示)接合于基材41的第1面41a。接合材料例如使用纳米银烧结金属材料。基材41例如由铜等热传导率高的金属材料构成。

反射层43设置在基材41的第1面41a与波长转换层42之间。反射层43例如由银、铝等光反射率高的金属材料或电介质多层膜构成。反射层43将在波长转换层42的内部行进的荧光向入射面42a反射。

散热器44设置于基材41的第2面41b。散热器44具有多个翅片，并且由例如铜等热传导率高的金属材料构成。散热器44例如通过金属接合而固定于基材41。波长转换层42的热经由散热器44向外部释放，因此能够抑制波长转换层42的热劣化。

由波长转换元件40生成的黄色的荧光YL在第1聚光光学***26中被平行化后，入射到偏振分离元件25。如上所述，由于偏振分离元件25具有无论偏振状态如何都使黄色光成分透过的特性，因此荧光YL透过偏振分离元件25。

另一方面，从偏振分离元件25射出的P偏振光的光线束BLp入射到第2相位差板28b。第2相位差板28b由配置在偏振分离元件25与扩散反射元件30之间的光路中的1/4波长板构成。因此，从偏振分离元件25射出的P偏振光的光线束BLp被第2相位差板28b转换为例如右旋的圆偏振光的蓝色光线束BLc1后，入射到第2聚光光学***29。

第2聚光光学***29由第1透镜29a和第2透镜29b构成。第1透镜29a和第2透镜29b由凸透镜构成。第2聚光光学***29使蓝色光线束BLc1在聚光的状态下入射到扩散反射元件30。

扩散反射元件30配置在从偏振分离元件25射出的光线束BLp的光路上。扩散反射元件30将从第2聚光光学***29射出的蓝色光线束BLc1向偏振分离元件25扩散反射。作为扩散反射元件30，优选使蓝色光线束BLc1发生兰伯特反射并且不扰乱蓝色光线束BLc1的偏振状态。

以下，将由扩散反射元件30扩散反射后的光称为蓝色光线束BLc2。在本实施方式中，通过使蓝色光线束BLc1扩散反射而得到具有大致均匀的强度分布的蓝色光线束BLc2。例如，右旋的圆偏振光的蓝色光线束BLc1被扩散反射元件30扩散反射，而转换为左旋的圆偏振光的蓝色光线束BLc2。

蓝色光线束BLc2被第2聚光光学***29转换为平行光线束后，再次入射到第2相位差板28b。左旋的圆偏振光的蓝色光线束BLc2被第2相位差板28b转换为S偏振光的蓝色光线束BLs1。S偏振光的蓝色光线束BLs1被偏振分离元件25向积分器光学***31反射。

由此，蓝色光线束BLs1与透过偏振分离元件25的荧光YL合成，而被用作照明光WL。即，蓝色光线束BLs1和荧光YL从偏振分离元件25朝向彼此相同的方向射出，从而生成了将蓝色光线束BLs1和黄色的荧光YL合成而得的白色的照明光WL。

照明光WL朝向积分器光学***31射出。积分器光学***31由第1透镜阵列31a和第2透镜阵列31b构成。第1透镜阵列31a和第2透镜阵列31b分别具有多个透镜排列成阵列状的结构。

透过积分器光学***31的照明光WL入射到偏振转换元件32。偏振转换元件32具有偏振分离膜和相位差板。偏振转换元件32将包含作为非偏振光的荧光YL的照明光WL转换为入射到光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的线偏振光。

透过偏振转换元件32的照明光WL入射到重叠透镜33a。重叠透镜33a与积分器光学***31协作，使被照明区域中的照明光WL的照度分布均匀化。这样，照明装置2生成照明光WL。

以下，对光路变更部24进行说明。

图4是光路变更部24的立体图。

如图4所示，光路变更部24由偏折棱镜阵列50构成。偏折棱镜阵列50具有包含第1偏折棱镜51(第1光学元件)、第2偏折棱镜52(第2光学元件)、第3偏折棱镜53和第4偏折棱镜54这4个偏折棱镜。偏折棱镜阵列50由将上述4个偏折棱镜51、52、53、54一体化而成的1个部件构成。另外，也可以是，在偏折棱镜阵列50中，上述4个偏折棱镜51、52、53、54分别由单独的部件构成。

第1偏折棱镜51配置在从均束光学***27射出的第1光线束BL1的光路上，使第1光线束BL1的主光线的行进方向变化。第2偏折棱镜52配置在从均束光学***27射出的第2光线束BL2的光路上，使第2光线束BL2的主光线的行进方向变化。第3偏折棱镜53配置在从均束光学***27射出的第3光线束BL3的光路上，使第3光线束BL3的主光线的行进方向变化。第4偏折棱镜54配置在从均束光学***27射出的第4光线束BL4的光路上，使第4光线束BL4的主光线的行进方向变化。

第1偏折棱镜51具有入射面51a和与入射面51a不同的射出面51b。第2偏折棱镜52具有入射面52a和与入射面52a不同的射出面52b。第3偏折棱镜53具有入射面53a和与入射面53a不同的射出面53b。第4偏折棱镜54具有入射面54a和与入射面54a不同的射出面54b。

第1偏折棱镜51、第2偏折棱镜52、第3偏折棱镜53以及第4偏折棱镜54各自在XY平面上的截面形状为梯形，并且在XZ平面上的截面形状为梯形。因此，入射到各偏折棱镜51、52、53、54的各光线束BL1、BL2、BL3、BL4的主光线的行进方向沿着Y轴方向以及Z轴方向折射。

图5是第1偏折棱镜51的立体图。

如图5所示，在作为第1偏折棱镜51在XY平面上的截面形状的梯形中，短边配置在-Y方向，长边配置在+Y方向，在作为第1偏折棱镜51在XZ平面上的截面形状的梯形中，短边配置在-Z方向，长边配置在+Z方向。因此，第1光线束BL1的主光线透过第1偏折棱镜51，从而朝着相对于第1偏折棱镜51的光轴ax51向+Y方向偏离且向+Z方向偏离的方向行进。另外，第1偏折棱镜51的光轴ax51是通过入射面51a以及射出面51b的中心且与图2所示的光轴ax1平行的轴。

以下，省略各个偏折棱镜的图示。

如图4所示，在作为第2偏折棱镜52在XY平面上的截面形状的梯形中，短边配置在+Y方向，长边配置在-Y方向，在作为第2偏折棱镜52在XZ平面上的截面形状的梯形中，短边配置在+Z方向，长边配置在-Z方向。因此，第2光线束BL2的主光线透过第2偏折棱镜52，从而朝着相对于第2偏折棱镜52的光轴向-Y方向偏离且向-Z方向偏离的方向行进。

在作为第3偏折棱镜53在XY平面上的截面形状的梯形中，短边配置在+Y方向，长边配置在-Y方向，在作为第3偏折棱镜53在XZ平面上的截面形状的梯形中，短边配置在-Z方向，长边配置在+Z方向。因此，第3光线束BL3的主光线透过第3偏折棱镜53，从而朝着相对于第3偏折棱镜53的光轴向-Y方向偏离且向+Z方向偏离的方向行进。

在作为第4偏折棱镜54在XY平面上的截面形状的梯形中，短边配置于-Y方向，长边配置于+Y方向，在作为第4偏折棱镜54在XZ平面上的截面形状的梯形中，短边配置于+Z方向，长边配置于-Z方向。因此，第4光线束BL4的主光线透过第4偏折棱镜54，从而朝着相对于第4偏折棱镜54的光轴向+Y方向偏离且向-Z方向偏离的方向行进。

通过设置上述结构的光路变更部24，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4分别在被偏振分离元件25反射后入射到第1聚光光学***26时，从相对于光轴ax2为非平行的方向且相互不同的4个方向入射到第1聚光光学***26。

假设第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4全部从相对于光轴ax2平行的方向入射到第1聚光光学***26。在这种情况下，第1聚光光学***26以使得第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3和第4光线束BL4的主光线的全部在波长转换层42的入射面42a的中心相互重叠的方式，使第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3和第4光线束BL4聚光。

但是，在本实施方式的情况下，如上所述，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4分别从相对于光轴ax2为非平行的方向且相互不同的4个方向入射到第1聚光光学***26。因此，第1聚光光学***26将第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4引导至第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4的全部在波长转换层42的入射面42a上不相互重叠的位置。

图6是示出波长转换层42的入射面42a上的各光线束BL1、BL2、BL3、BL4的照度分布的图。

如图6所示，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3和第4光线束BL4分别在波长转换层42的入射面42a上不相互重叠且沿着X轴方向和Z轴方向排列成2行2列地进行照射。另外，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4分别相互隔开间隔地进行照射。

第1光线束BL1的主光线位于相对于入射面42a的中心P向+X方向偏移且向+Z方向偏移的点。第2光线束BL2的主光线位于相对于入射面42a的中心P向-X方向偏移且向-Z方向偏移的点。第3光线束BL3的主光线位于相对于入射面42a的中心P向-X方向偏移且向+Z方向偏移的点。第4光线束BL4的主光线位于相对于入射面42a的中心P向+X方向偏移且向-Z方向偏移的点。这样，构成光路变更部24的各偏折棱镜51、52、53、54使各光线束BL1、BL2、BL3、BL4的主光线的行进方向变化，以使得在波长转换层42的入射面42a上，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4的全部不相互重叠。

如图6中的4个箭头所示，在波长转换层42的入射面42a上，将通过各偏折棱镜51、52、53、54使各光线束BL1、BL2、BL3、BL4的主光线从入射面42a的中心P移动的方向定义为偏折方向。在本实施方式的情况下，由第1偏折棱镜51实现的偏折方向S1与由第3偏折棱镜53实现的偏折方向S3相互垂直。同样，由第3偏折棱镜53实现的偏折方向S3与由第2偏折棱镜52实现的偏折方向S2相互垂直。由第2偏折棱镜52实现的偏折方向S2与由第4偏折棱镜54实现的偏折方向S4相互垂直。由第4偏折棱镜54实现的偏折方向S4与由第1偏折棱镜51实现的偏折方向S1相互垂直。

本发明人对波长转换层42的入射面42a上的各光线束BL1、BL2、BL3、BL4的照度分布进行了模拟。在图6中，作为模拟的结果，示出了X轴方向的位置与照度的关系以及Z轴方向的位置与照度的关系。

如图6所示，确认了在波长转换层42的入射面42a上的各光线束BL1、BL2、BL3、BL4中，无论X轴方向以及Z轴方向的位置如何，都能够得到最大照度大致恒定的分布、即所谓的顶帽的分布。

在此，假定不具有本实施方式的光路变更部24，并且波长转换层上的光线束的大小与入射面的大小大致相等的比较例的光源装置。

图8是示出比较例的光源装置中的波长转换层142的入射面142a上的各光线束BL11、BL12、BL13、BL14的图。

如图8所示，比较例的光源装置不具有光路变更部24，因此第1光线束BL11、第2光线束BL12、第3光线束BL13以及第4光线束BL14的全部从与图2所示的光轴ax2平行的方向入射到第1聚光光学***26。其结果，第1光线束BL11、第2光线束BL12、第3光线束BL13以及第4光线束BL14在入射面142a上相互重叠。

在比较例的光源装置中，估算从波长转换层142的侧面142c、142d、142e、142f射出的荧光的总量。作为估算的条件，将照射到波长转换层142的激励光的总量设为20W，将波长转换层142的波长转换效率设为50％，将在波长转换层142内生成的荧光的总量设为10W。另外，假定从波长转换层142的一个侧面放出在波长转换层142内生成的荧光总量的5％的荧光。

根据上述条件进行估算，从波长转换层142的各侧面142c、142d、142e、142f放出10W×0.05＝0.5W的荧光YLx。因此，从波长转换层142的全部侧面142c、142d、142e、142f放出的荧光的总量为0.5W×4＝2W。从波长转换层142的侧面142c、142d、142e、142f放出的荧光YLx不能用作照明光，因此在波长转换层142内生成的10W的荧光中的2W的荧光成为损失部分。

图7是示出本实施方式的光源装置2A中的波长转换层42的入射面42a上的光线束BL1、BL2、BL3、BL4的图。另外，在图7和图8中，基于均束光学***27的投影倍率不同。即，图8中的基于均束光学***27的投影倍率约为图7中的基于均束光学***27的投影倍率的2倍。

如图7所示，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4分别在波长转换层42的入射面42a上不相互重叠，排列成2行2列地进行照射。在此，将波长转换层42假想地分割为4个区域，将照射第1光线束BL1的区域设为第1分割区域421，将照射第2光线束BL2的区域设为第2分割区域422，将照射第3光线束BL3的区域设为第3分割区域423，将照射第4光线束BL4的区域设为第4分割区域。

在本实施方式中，也使用与上述比较例相同的条件，估算从波长转换层42的侧面42c、42d、42e、42f射出的荧光的总量。即，将照射到波长转换层42的激励光的总量设为20W，将照射到第1分割区域421、第2分割区域422、第3分割区域423以及第4分割区域424的激励光量分别设为5W。另外，将波长转换层42的波长转换效率设为50％，将在波长转换层42内生成的荧光的总量设为10W。另外，假定从波长转换层42的一个侧面42c、42d、42e、42f放出在波长转换层42内生成的荧光总量的5％的荧光。

由于照射到波长转换层42的激励光的总量为20W，因此在本实施方式的情况下，5W的光线束BL1、BL2、BL3、BL4照射到各分割区域421、422、423、424。在这种情况下，在各分割区域421、422、423、424中生成的荧光的总量为2.5W，因此从各分割区域421、422、423、424的一个侧面放出2.5W×0.05＝0.125W的荧光。

各分割区域421、422、423、424的4个侧面中的2个侧面是波长转换层42的侧面42c、42d、42e、42f，因此从这些侧面射出的荧光成为从波长转换层42射出到外部的荧光YL1。与此相对，剩余的2个侧面与相邻的分割区域421、422、423、424的侧面对置。从这些侧面射出的荧光YL2入射到相邻的分割区域421、422、423、424后，在相邻的分割区域421、422、423、424内传播的期间，通过散射体改变行进方向，而从入射面42a射出。即，这些荧光YL2不会成为从波长转换层42的侧面42c、42d、42e、42f射出的荧光，不会成为损失。其结果，从波长转换层42的侧面42c、42d、42e、42f放出的荧光的总量为0.125W×8＝1W。即，在本实施方式的情况下，在波长转换层42内生成的10W的荧光中的1W的荧光成为损失部分。这样，本实施方式的光源装置2A所导致的荧光的损失部分为比较例的光源装置所导致的荧光的损失部分的一半。

如上所述，根据本实施方式的光源装置2A，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3以及第4光线束BL4分别在波长转换层42的入射面42a上不相互重叠，因此能够抑制从波长转换层42的侧面42c、42d、42e、42f射出的荧光YL的损失量。由此，能够实现荧光的利用效率优异的光源装置2A。

另外，在本实施方式的情况下，光源部21A射出4条光线束BL1、BL2、BL3、BL4，由4个偏折棱镜51、52、53、54实现的偏折方向S1、S2、S3、S4相互垂直，因此相对于具有大致正方形状的平面形状的波长转换层42，能够将4条光线束排列成2行2列。由此，容易实现4条光线束BL1、BL2、BL3、BL4在波长转换层42的入射面42a上相互不重叠的结构。

另外，在本实施方式的情况下，通过各偏折棱镜51、52、53、54使各光线束BL1、BL2、BL3、BL4的主光线的行进方向变化，因此与使用其他光路变更单元的情况相比，能够容易地确保各光线束BL1、BL2、BL3、BL4在波长转换层42的入射面42a上的移动量。另外，通过改变各偏折棱镜51、52、53、54的入射面以及射出面的角度，能够调整各光线束BL1、BL2、BL3、BL4在波长转换层42的入射面42a上的移动量。

另外，在本实施方式的情况下，作为光路变更部24，由4个偏折棱镜51、52、53、54一体化而成的偏折棱镜阵列50构成，因此与4个偏折棱镜未一体化的情况相比，能够抑制组装光源装置2A时的偏折棱镜51、52、53、54的设置位置的误差。其结果，在波长转换层42的入射面42a上，容易抑制光线束彼此相互重叠，容易抑制荧光的损失。

另外，关于各偏折棱镜51、52、53、54，也可以是，在各偏折棱镜的入射面产生的偏折方向与在各偏折棱镜的射出面产生的偏折方向相互垂直。即，在本实施方式的情况下，将图6所示的偏折方向S1、S2、S3、S4的矢量分解为沿着X轴方向的偏折方向的矢量和沿着Z轴方向的偏折方向的矢量来进行考虑，例如也可以构成为在各偏折棱镜51、52、53、54的入射面产生沿着X轴方向的偏折角，在射出面产生沿着Z轴方向的偏折角。或者，也可以构成为在各偏折棱镜51、52、53、54入射面以及射出面的至少一方同时产生沿着X轴方向的偏折角以及沿着Z轴方向的偏折角。

本实施方式的投影仪1由于具有上述结构的光源装置2A，因此光利用效率优异。

[第2实施方式]

以下，使用图9对本发明的第2实施方式进行说明。

第2实施方式的投影仪以及光源装置的基本结构与第1实施方式相同。因此，省略投影仪以及光源装置的整体的说明。

图9是示出第2实施方式的光源装置中的波长转换层上的光线束的配置的图。

在本实施方式的光源装置中，光源部射出第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3、第4光线束BL4、第5光线束BL5、第6光线束BL6、第7光线束BL7、第8光线束BL8以及第9光线束BL9。

如图9所示，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3、第4光线束BL4、第5光线束BL5、第6光线束BL6、第7光线束BL7、第8光线束BL8和第9光线束BL9分别在波长转换层42的入射面42a上相互不重叠，沿X轴方向和Z轴方向排列成3行3列地进行照射。另外，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3、第4光线束BL4、第5光线束BL5、第6光线束BL6、第7光线束BL7、第8光线束BL8以及第9光线束BL9相互隔开间隔地照射。

第1光线束BL1的主光线位于相对于入射面42a的中心P向+X方向偏移并且向+Z方向偏移的点。第2光线束BL2的主光线位于相对于入射面42a的中心P向-X方向偏移并且向-Z方向偏移的点。第3光线束BL3的主光线位于相对于入射面42a的中心P向-X方向偏移并且向+Z方向偏移的点。第4光线束BL4的主光线位于相对于入射面42a的中心P向+X方向偏移并且向-Z方向偏移的点。

与此相对，第5光线束BL5的主光线位于相对于入射面42a的中心P向+X方向偏移的点。第6光线束BL6的主光线位于相对于入射面42a的中心P向-X方向偏移的点。第7光线束BL7的主光线位于相对于入射面42a的中心P向+Z方向偏移的点。第8光线束BL8的主光线位于相对于入射面42a的中心P向-Z方向偏移的点。

另外，第9光线束BL9的主光线位于入射面42a的中心P。即，第9光线束BL9的主光线的位置不相对于入射面42a的中心P偏移。

虽然省略图示，但光路变更部由包含使第1光线束BL1的主光线的行进方向变化的第1偏折棱镜、使第2光线束BL2的主光线的行进方向变化的第2偏折棱镜、使第3光线束BL3的主光线的行进方向变化的第3偏折棱镜、使第4光线束BL4的主光线的行进方向变化的第4偏折棱镜、使第5光线束BL5的主光线的行进方向变化的第5偏折棱镜、使第6光线束BL6的主光线的行进方向变化的第6偏折棱镜、使第7光线束BL7的主光线的行进方向变化的第7偏折棱镜以及使第8光线束BL8的主光线的行进方向变化的第8偏折棱镜这8个偏折棱镜在内的偏折棱镜阵列构成。

构成偏折棱镜阵列的各偏折棱镜以使得在波长转换层42的入射面42a中，第1光线束BL1、第2光线束BL2、第3光线束BL3、第4光线束BL4、第5光线束BL5、第6光线束BL6、第7光线束BL7、第8光线束BL8以及第9光线束BL9全部相互不重叠的方式改变除了第9光线束BL9的各光线束BL1、BL2、BL3、BL4、BL5、BL6、BL7、BL8的主光线的行进方向。

关于上述8个偏折棱镜中的第1偏折棱镜、第2偏折棱镜、第3偏折棱镜和第4偏折棱镜，由于偏折方向S1、S2、S3、S4与第1实施方式相同，因此使用第1实施方式的图5所示的形状的偏折棱镜。

图10是设置在第6光线束BL6的光路上的第6偏折棱镜66的立体图。

如图10所示，关于第6偏折棱镜66，如在图9中作为偏折方向S6而示出的那样，只要使第6光线束BL6的主光线相对于入射面42a的中心P向-X方向偏移即可。因此，如图10所示，使用XY平面上的截面形状为梯形并且XZ平面上的截面形状为矩形的偏折棱镜。在该情况下，入射到第6偏折棱镜66的第6光线束BL6的主光线的行进方向沿着+Y方向折射。

同样，关于第5偏折棱镜，如在图9中作为偏折方向S5而示出的那样，只要使第5光线束BL5的主光线相对于入射面42a的中心P向+X方向偏移即可。因此，使用XY平面上的截面形状为梯形并且XZ平面上的截面形状为矩形的偏折棱镜。在该情况下，入射到第5偏折棱镜的第5光线束BL5的主光线的行进方向沿着图10所示的-Y方向折射。

关于第7偏折棱镜，如在图9中作为偏折方向S7而示出的那样，只要使第7光线束BL7的主光线相对于入射面42a的中心P向+Z方向偏移即可。因此，使用XY平面上的截面形状为矩形并且XZ平面上的截面形状为梯形的偏折棱镜。在该情况下，入射到第7偏折棱镜的第7光线束BL7的主光线的行进方向沿着图10所示的-Z方向折射。

关于第8偏折棱镜，如在图9中作为偏折方向S8而示出的那样，只要使第8光线束BL8的主光线相对于入射面42a的中心P向-Z方向偏移即可。因此，使用XY平面上的截面形状为矩形并且XZ平面上的截面形状为梯形的偏折棱镜。此时，入射到第8偏折棱镜的第8光线束BL8的主光线的行进方向沿着图10所示的+Z方向折射。

因此，关于第5偏折棱镜、第7偏折棱镜以及第8偏折棱镜，也可以使用使第6偏折棱镜66以光轴ax66为中心各旋转90°而得的形状的偏折棱镜。

另外，由于第9光线束BL9的主光线的位置相对于入射面42a的中心P不偏移，因此偏折棱镜阵列中的供第9光线束BL9通过的光路上，可以设置具有光透过性的平行平板，也可以是没有设置任何部件的空间。

其他光源装置以及投影仪的结构与第1实施方式相同。

在本实施方式中，也与第1实施方式同样，如果将波长转换层42的入射面42a中的照射有各光线束BL1、BL2、BL3、BL4、BL5、BL6、BL7、BL8、BL9的区域考虑为分割区域，则从各分割区域的4个侧面中的成为波长转换层42的侧面42c、42d、42e、42f的侧面射出的荧光YL1成为损失部分。与此相对，从与相邻的分割区域的侧面对置的侧面射出的荧光YL2从入射面42a射出，不会成为损失部分。

如上所述，在本实施方式中，也能够得到如下与第1实施方式同样的效果：能够抑制从波长转换层42的侧面42c、42d、42e、42f射出的荧光的损失量，能够实现荧光的利用效率优异的光源装置。

另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。

例如，在上述实施方式中，在波长转换层的入射面上，相邻的光线束彼此隔开间隔地照射，因此即使存在偏折棱镜的制造误差、组装误差等误差，也能够减少相邻的光线束彼此相互重叠的可能性。但是，也可以是相邻的光线束彼此以相互接触的方式照射的结构。

另外，在上述实施方式中，具有射出4条光线束或9条光线束的光源部，这些光源部适合于对平面形状为大致正方形状的波长转换层进行照射。但是，光源部射出的光线束的数量不限于上述实施方式，光源部射出的多个光线束只要至少包含第1光线束和第2光线束这2个光线束即可。

此外，关于光源装置以及投影仪的各结构要素的形状、数量、配置、材料等的具体记载，不限于上述实施方式，能够适当变更。在上述实施方式中，示出了将本发明的光源装置搭载于使用了液晶光阀的投影仪的例子，但不限于此。也可以将本发明的光源装置搭载于使用数字微镜器件作为光调制装置的投影仪。

在上述实施方式中，示出了将本发明的光源装置搭载于投影仪的例子，但不限于此。本发明的光源装置也能够应用于照明器具或汽车的前照灯等。

Claims (6)

1.一种光源装置，其具有：

光源部，其射出具有第1波段的第1光线束和第2光线束；

第1光学元件，其改变所述第1光线束的主光线的行进方向；

第2光学元件，其改变所述第2光线束的主光线的行进方向；以及

波长转换层，其具有供所述第1光线束和所述第2光线束入射的入射面，所述波长转换层将所述第1光线束和所述第2光线束波长转换为具有与所述第1波段不同的第2波段的荧光，

所述第1光学元件和所述第2光学元件以使在所述波长转换层的所述入射面上所述第1光线束的主光线与所述第2光线束的主光线照射到离开所述入射面的中心的位置并且所述第1光线束与所述第2光线束相互不重叠的方式改变所述第1光线束的主光线和所述第2光线束的主光线的行进方向。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

由所述第1光学元件实现的偏折方向与由所述第2光学元件实现的偏折方向相互垂直。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述第1光学元件和所述第2光学元件是偏折棱镜。

4.根据权利要求3所述的光源装置，其中，

所述第1光学元件和所述第2光学元件被一体化。

5.根据权利要求3所述的光源装置，其中，

所述偏折棱镜具有入射面和与所述入射面不同的射出面，

在所述入射面产生的偏折方向与在所述射出面产生的偏折方向相互垂直。

6.一种投影仪，其具有：

权利要求1至5中的任意一项所述的光源装置；

光调制装置，其根据图像信息对从所述光源装置射出的光进行调制；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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