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CN102971671B - 光源装置以及投影机 - Google Patents

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CN102971671B
CN102971671B CN201180033091.3A CN201180033091A CN102971671B CN 102971671 B CN102971671 B CN 102971671B CN 201180033091 A CN201180033091 A CN 201180033091A CN 102971671 B CN102971671 B CN 102971671B
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Abstract

光源装置（10）具备：激发光生成部（20），其具有具备生成激发光的固体光源的固体光源阵列（22）；激发光生成部（30），其具有具备生成激发光的固体光源的固体光源阵列（32）；激发光合成部（50），其将来自于激发光生成部（20）的激发光与来自于激发光生成部（30）的激发光合成；将激发光聚光于预定聚光位置的聚光光学系统（60）；和荧光生成部（70），其具有荧光层，该荧光层利用通过聚光光学系统（60）聚光了的激发光中的至少一部分生成荧光。

Description

光源装置以及投影机
技术领域
本发明涉及光源装置以及投影机。
背景技术
以往已知一种光源装置，其具备:生成激发光的多个固体光源；和荧光层，该荧光层位于在多个固体光源中生成的激发光聚光的聚光位置，利用激发光生成荧光。另外，已知具备这样的光源装置的投影机（例如特开2004-327361号公报）。根据现有的光源装置，在位于来自于多个固体光源的激发光聚光的聚光位置的荧光层中生成荧光，所以能够不增大发光区域的面积地增大光量，由此，能够不降低光的利用效率地提高光源装置的辉度。
但是，在光源装置的技术领域中，始终寻求能够不降低光的利用效率地进一步提高光源装置辉度的光源装置。
专利文献1：特开2004-327361号公报
发明内容
于是，本发明是鉴于上述那样的情况而完成的，其目的在于提供能够不降低光的利用效率地进一步提高光源装置的辉度的光源装置。另外，其目的在于提供具备这样的光源装置并能够不降低光的利用效率地进一步提高显示画面的辉度的投影机。
本发明的光源装置，是一种光源装置，其特征在于，具备第1激发光生成部、第2激发光生成部、激发光合成部、聚光光学系统和荧光生成部，该第1激发光生成部具有：第1固体光源阵列，其具有生成第1激发光的第1固体光源；和第1准直透镜阵列，其具备第1准直透镜，该第1准直透镜与所述第1固体光源相对应地设置，将通过所述第1固体光源生成的激发光大致平行化，该第2激发光生成部具有：第2固体光源阵列，其具有生成第2激发光的第2固体光源；和第2准直透镜阵列，其具有第2准直透镜，该第2准直透镜与所述第2固体光源相对应地设置，将通过所述第2固体光源生成的激发光大致平行化，该激发光合成部将所述第1激发光和所述第2激发光合成，该聚光光学系统将通过所述激发光合成部合成了的所述第1激发光以及所述第2激发光聚光于预定的聚光位置，该荧光生成部具有荧光层，该荧光层位于所述聚光位置附近，利用通过所述聚光光学系统聚光了的所述第1激发光以及所述第2激发光中的至少一部分而生成荧光，所述第1固体光源阵列至少具有2个所述第1固体光源，所述第2固体光源阵列至少具有2个所述第2固体光源，所述第1准直透镜阵列至少具有2个第1准直透镜，所述第2准直透镜阵列至少具有2个第2准直透镜，所述激发光合成部，通过使所述第1激发光通过并且反射所述第2激发光，从而合成所述第1激发光和所述第2激发光。
根据本发明的光源装置，利用来自于分别具有多个固体光源的2个激发光生成部（第1以及第2激发光生成部）的激发光生成荧光，所以能够进一步提高光源装置的辉度。
另外，根据本发明的光源装置，在使用激发光合成部将来自于2个激发光生成部的各激发光合成之后，通过聚光光学系统使其聚光。因此，与未使用本发明涉及的激发光合成部对来自于2个激发光生成部的各激发光进行合成的情况相比较，能够相对于荧光层以更小的入射角使激发光入射，这也意味着不会有使用2个激发光生成部而导致光的利用效率降低这样的情况。
其结果，本发明的光源装置成为能够不降低光的利用效率地进一步提高光源装置的辉度的光源装置。
在本发明的光源装置中，优选，构成为，所述第1激发光以及所述第2激发光，入射于所述荧光层中的聚光区域即荧光生成区域内的相互不同的区域。
根据本发明的光源装置，来自于2个激发光生成部的各激发光，入射于荧光层中的聚光区域即荧光生成区域内，所以生成荧光的荧光生成区域的面积变得充分小。因此，不会有使用2个激发光生成部而导致光的利用效率降低的情况。
此外，从该观点出发，优选，上述荧光生成区域为包含于一边为1mm的正方形的大小。
另外，根据本发明的光源装置，来自于2个激发光生成部的各激发光，入射于如上所述虽然是充分小尺寸的荧光生成区域内但也不同的区域，所以不会对上述的荧光生成区域内的特定区域施加过大的热负荷。因此，也不会有使用2个激发光生成部而导致荧光层的寿命缩短的情况。
此外，作为来自于2个激发光生成部的各激发光入射于上述的荧光生成区域内的不同区域那样的结构，可以例示：与激发光的光轴垂直的平面中的第1激发光生成部以及第2激发光生成部的配置位置相互错开的结构和/或、聚光光学系统的光轴与激发光合成面的角度从45度稍稍偏离的结构等。
在本发明的光源装置中，优选，所述光源装置构成为，所述第1激发光以及所述第2激发光的各个入射于所述激发光合成部中不同的区域。
通过设为这样的结构，来自于2个激发光生成部的各激发光入射于激发光合成部中的相互不同的区域，所以不会有过大的热负荷施加于激发光合成部的特定区域的情况。因此，也不会有使用2个激发光生成部导致激发光合成部的寿命缩短的情况。
在本发明的光源装置中，优选，所述激发光合成部具有：使所述第1激发光通过的通过区域；和使所述第2激发光反射的反射区域。
通过设为这样的结构，通过使来自于第1激发光生成部的激发光入射于通过区域并且使来自于第2激发光生成部的激发光入射于反射区域，从而能够以高效率将来自于第1激发光生成部的激发光和来自于第2激发光生成部的激发光合成。
这种情况下，作为激发光合成部，能够例示“在与通过区域相对应的区域开有孔的反射镜”和/或“在与反射区域相对应的区域形成有反射层的透明基板”等。
在本发明的光源装置中，优选，所述激发光合成部包括偏振合束器（beam combiner），包括一方的偏振光的光通过该偏振合束器，而该偏振合束器反射包括另一方的偏振光的光，所述光源装置构成为，所述第1激发光作为包括一方的偏振光的激发光而入射于所述激发光合成部，所述第2激发光作为包括另一方的偏振光的激发光而入射于所述激发光合成部。
通过设为这样的结构，利用偏振合束器的原理，能够以高效率将来自于第1激发光生成部的激发光和来自于第2激发光生成部的激发光合成。
在本发明的光源装置中，优选，所述荧光生成部配置于通过所述聚光光学系统而聚光了的所述第1激发光以及所述第2激发光在散焦状态下入射于所述荧光层的位置。
通过设为这样的结构，能够不对荧光层施加过大的热负荷地得到大光量的荧光，所以抑制荧光层的劣化和/或烧损，成为能够进一步延长寿命的光源装置。
在本发明的光源装置中，优选，在所述第1激发光生成部以及所述第2激发光生成部中，所述第1固体光源以及所述第2固体光源分别配置为矩阵状，所述光源装置构成为，在所述荧光层，所述第1激发光入射的第1入射区域以及所述第2激发光入射的第2入射区域交替排列。
通过设为这样的结构，能够使来自于2个激发光生成部的各激发光无遗漏地入射于上述的荧光生成区域内。
此外，作为第1入射区域以及第2入射区域交替排列的结构，可以例示：与激发光的光轴垂直的平面中的第1激发光生成部以及第2激发光生成部的配置位置相互错开的结构和/或、聚光光学系统的光轴与激发光合成面的角度从45度稍稍偏离的结构等。
在本发明的光源装置中，优选，所述第1固体光源以及所述第2固体光源皆包括半导体激光器。
半导体激光器，小型且高输出，所以通过设为上述那样的结构而成为小型且高输出的光源装置。
此外，所述第1固体光源以及所述第2固体光源皆包括半导体激光器，在使用具有使来自于第1激发光生成部的激发光通过的通过区域和使来自于第2激发光生成部的激发光反射的反射区域的激发光合成部的情况下，半导体激光器出射聚光性好的激光，所以还具有能够使来自于第1激发光生成部的激发光效率良好地入射于通过区域、能够使来自于第2激发光生成部的激发光效率良好地入射于反射区域的效果。
另一方面，所述第1固体光源及所述第2固体光源皆包括半导体激光器，在使用包括偏振合束器的激发光合成部的情况下，半导体激光器出射包括偏振光的激发光，所以没有必要将激发光转换为包括偏振光的激发光，所以还具有能够使光源装置的结构简略的效果。
在本发明的光源装置中，优选，所述半导体激光器构成为，具有长方形形状的发光区域，沿所述发光区域的短边方向的扩散角比沿所述发光区域的长边方向的扩散角大，而且所述第1固体光源的所述发光区域以及所述第2固体光源的所述发光区域分别具有长边与短边的朝向相互相反的关系。
通过设为这样的结构，来自于2个激发光生成部的各激发光，入射于如上所述虽然是充分小尺寸的荧光生成区域内但也不同的区域，所以不会有过大的热负荷施加于上述的荧光生成区域内的特定区域的情况。因此，也不会有使用2个激发光生成部而导致荧光层的寿命缩短的情况。
此外，优选，半导体激光器的发光区域的长边为发光区域的短边的3倍以上的长度。
另外，优选，半导体激光器中，沿发光区域的短边方向的扩散角为沿发光区域的长边方向的扩散角的3倍以上的大小。
本发明的投影机，其特征在于，具备：具备本发明的光源装置的照明装置；与图像信息相应地对来自于所述照明装置的光进行调制的光调制装置；和将来自于所述光调制装置的调制光作为投影图像进行投影的投影光学系统。
因此，根据本发明的投影机，具备能够不降低光的利用效率地进一步提高辉度的本发明的光源装置，所以成为能够不降低光的利用效率地进一步提高显示画面的辉度的投影机。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的投影机1000的光学系统的俯视图。
图2是用于说明实施方式1涉及的光源装置10而示出的图。
图3是用于说明实施方式1中的第1固体光源阵列22及第2固体光源阵列32而示出的图。
图4是表示实施方式1中的第1固体光源25的发光强度特性、第2固体光源35的发光强度特性及荧光体的发光强度特性的曲线图。
图5是用于说明实施方式2涉及的光源装置12而示出的图。
图6是用于说明实施方式2中的第1固体光源阵列22及第2固体光源阵列33而示出的图。
图7是用于说明实施方式3涉及的光源装置14而示出的图。
图8是表示实施方式4涉及的光源装置16的光学系统的俯视图。
图9是用于说明实施方式4中的激发光合成部52而示出的图。
图10是表示变形例涉及的投影机1008的光学系统的俯视图。
具体实施方式
下面，关于本发明的光源装置及投影机，基于图示的实施方式进行说明。
（实施方式1）
图1是表示实施方式1涉及的投影机1000的光学系统的俯视图。
图2是用于说明实施方式1涉及的光源装置10而示出的图。图2（a）是表示光源装置10的光学系统的俯视图，图2（b）是表示激发光合成部50处的激发光（蓝色光）的强度分布的图，图2（c）是表示入射于荧光层72的荧光生成区域内的激发光（蓝色光）的强度分布的图。此外，图2（b）以及图2（c）中，越是接近白色的颜色、入射的激发光（蓝色光）的强度越大。即使在后述的图5（b）、图5（c）、图7（b）以及图7（c）中也同样。
图3是用于说明实施方式1中的第1固体光源阵列22及第2固体光源阵列32而示出的图。图3（a）是从激发光合成部50侧观察第1固体光源阵列22所见的图，图3（b）是从激发光合成部50侧观察第2固体光源阵列32所见的图。
图4是表示实施方式1中的第1固体光源25的发光强度特性、第2固体光源35的发光强度特性及荧光体的发光强度特性的曲线图。图4（a）是表示第1固体光源25的发光强度特性的曲线图，图4（b）是表示第2固体光源35的发光强度特性的曲线图，图4（c）是表示荧光层72所含有的荧光体的发光强度特性的曲线图。如果是光源，则所谓发光强度特性是在施加了电压时，以哪种程度的强度出射什么样的波长的光这样的特性；如果是荧光体则所谓发光强度特性是在激发光入射了时，以哪种程度的强度出射什么样的波长的光这样的特性。曲线图的纵轴表示相对发光强度，将发光强度最强的波长处的发光强度设为1。曲线图的横轴表示波长。
此外，在各附图中，符号R表示红色光、符号G表示绿色光、符号B表示蓝色光。另外，在表示各色光的符号的末尾带有（p）的为包括p偏振光的光，带有（s）的为包括s偏振光的光，未带有（p）及（s）中的任一个的为包括p偏振光和s偏振光这两方的光。
本说明书以及附图中，关于不与光学系统直接相关的构成要素（壳体和/或用于固定构成要素的固定用件等）省略了记载以及图示。
实施方式1涉及的投影机1000，如图1所示，具备：照明装置100、色分离导光光学系统200、作为光调制装置的3个液晶光调制装置400R、400G、400B、十字分色棱镜500和投影光学系统600。
照明装置100具备光源装置10、第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140和重叠透镜150。照明装置100出射包括红色光、绿色光及蓝色光的白色光。
光源装置10，如图1及图2（a）所示，具备第1激发光生成部20、第2激发光生成部30、λ／2板40、激发光合成部50、聚光光学系统60荧光生成部70和准直光学系统80。光源装置10，作为整体出射白色光。
第1激发光生成部20具有第1固体光源阵列22及准直透镜阵列27。
第1固体光源阵列22如图3（a）所示，具有基板24及作为激发光而生成蓝色光的25个第1固体光源25。在第1固体光源阵列22中，25个第1固体光源25按5行5列的矩阵状配置。在图3（a）中，仅对最左上的第1固体光源25标注符号。
此外，在本发明的光源装置中，第1固体光源的数量不限定于25个，只要是多个即2个以上即可。关于后述的第2固体光源的数量也同样。
基板24具有搭载固体光源25的功能。省略详细的说明，但是基板24，一并具有中继对固体光源25的电力供给的功能和/或、对在固体光源25产生的热进行散热的功能等。
固体光源25包括作为激发光而生成蓝色光（发光强度的峰值：约460nm、参照图4（a）。）的半导体激光器。该半导体激光器，如图3（a）所示，构成为，具有长方形形状的发光区域，沿发光区域的短边方向的扩散角比沿所述发光区域的长边方向的扩散角大。半导体激光器的发光区域的大小，例如长边为8μｍ、短边为2μｍ。
固体光源25生成包括p偏振光的蓝色光。因此，来自于第1激发光生成部20的蓝色光，作为包括p偏振光的蓝色光入射于激发光合成部50。此外，为了使来自于第1激发光生成部的激发光作为包括p偏振光的激发光入射于激发光合成部，除了上述那样使用生成包括p偏振光的激发光的固体光源之外，还可以使用出射包括s偏振光的激发光的固体光源和λ／2板。
准直透镜阵列27具有25个准直透镜29（仅对端部的1个图示了符号），这些准直透镜29与多个第1固体光源25相对应地设置，将通过多个第1固体光源25生成的蓝色光分别大致平行化。省略了基于图示的说明，但是多个准直透镜29按5行5列的矩阵状配置。准直透镜29包括平凸透镜。
准直透镜阵列27配置为多个准直透镜29的凸面朝向第1固体光源阵列22侧。此外，准直透镜阵列也可以配置为，多个准直透镜的平面朝向第1固体光源阵列侧。
第2激发光生成部30具有第2固体光源阵列32及准直透镜阵列37。
第2固体光源阵列32及准直透镜阵列37，如图1、图3（b）及图4（b）所示，具有与第1固体光源阵列22及准直透镜阵列27相同的结构，所以省略说明。此外，用符号34所示的为第2固体光源阵列32中的基板，用符号35所示的为第2固体光源，用符号39所示的为准直透镜。
第1激发光生成部20及第2激发光生成部30，如图1及图2（a）所示，配置为，在与由后述的激发光合成部50合成了的蓝色光的光轴垂直的平面中、来自于第1激发光生成部20的蓝色光与来自于第2激发光生成部30的蓝色光相互错开。
λ／2板40是具有将来自于第2激发光生成部30的包括p偏振光的蓝色光转换为包括s偏振光的蓝色光的功能的波长板。通过λ／2板40，来自于第2激发光生成部30的蓝色光作为包括s偏振光的蓝色光而入射于激发光合成部50。
激发光合成部50，通过使来自于第1激发光生成部20的蓝色光（第1激发光）通过并且使来自于第2激发光生成部30的蓝色光（第2激发光）反射，将来自于第1激发光生成部20的蓝色光和来自于第2激发光生成部30的蓝色光合成。激发光合成部50包括使包括p偏振光的光通过且反射包括s偏振光的光的偏振合束器。激发光合成部50配置为，聚光光学系统60的光轴与激发光合成面50的角度变为45度。
在激发光合成部50中，如图2（b）所示，来自于第1激发光生成部20的蓝色光及来自于第2激发光生成部30的蓝色光分别入射于不同的区域。其结果，得到5行10列的矩阵状的强度分布。
聚光光学系统60将在激发光合成部50合成了的蓝色光聚光于预定的聚光位置。聚光光学系统60如图1及图2（a）所示，具备第1透镜62及第2透镜64。第1透镜62及第2透镜64包括双凸透镜。此外，第1透镜及第2透镜的形状，不限定于上述形状，总之，只要是包括第1透镜和第2透镜的聚光光学系统，能够将在激发光合成部反射了的激发光聚光于预定的聚光位置的形状即可。另外，构成聚光光学系统的透镜的枚数，可以是1枚，也可以是3枚以上。
荧光生成部70，位于聚光位置附近，具有：利用在聚光光学系统60中聚光了的蓝色光中的一部分生成包括红色光及绿色光的荧光的荧光层72；以及担载荧光层72的透明部件74。荧光生成部70配置于在聚光光学系统60中聚光了的蓝色光在散焦状态下入射于荧光层72的位置。荧光生成部70出射包括与荧光的生成无关地通过荧光层72的蓝色光和荧光在内的、作为整体变为白色光的光。
荧光层72包括含有YAG系荧光体即（Y，Gd）3（Al，Ga）5Ｏ12：Ce的层。此外，荧光层既可以包括含有（Y，Gd）3（Al，Ga）5Ｏ12：Ce以外的YAG系荧光体的层，也可以包括含有硅酸盐系荧光体的层，还可以包括含有TAG系荧光体的层。另外，还可以包括含有将主激发光转换为红色光的荧光体（例如CaAlSiN3红色荧光体）和将主激发光转换为绿色的荧光体（例如β塞隆（βSialon）绿色荧光体）的混合物的层。
荧光层72，将来自于聚光光学系统60的蓝色光中的一部分转换为包括红色光（发光强度的峰值：约610nm）及绿色光（发光强度的峰值：约550nm）的荧光并出射（参照图4（b）。）。
此外，蓝色光中的与荧光的生成无关地通过荧光层72的一部分蓝色光，与荧光一并被出射。此时，蓝色光在荧光层72中散射或反射，作为具有与荧光大致相同的分布（所谓朗伯（lambertian）分布）特性的光从荧光层72出射。
透明部件74例如包括石英玻璃或光学玻璃。
也可以在荧光层72的聚光光学系统侧，形成使激发光通过且反射荧光的层（所谓分色涂层）。
在荧光层72中的聚光区域即荧光生成区域内，如图2（c）所示，构成为，来自于第1激发光生成部20的蓝色光及来自于第2激发光生成部30的蓝色光分别入射于不同的区域。进一步说，在荧光层72中的荧光生成区域内，从多个第1固体光源25出射的蓝色光入射的第1入射区域及从多个第2固体光源35出射的蓝色光入射的第2入射区域交替排列。在实施方式1中，荧光生成区域为一边为1mm的正方形。
准直光学系统80将来自于荧光生成部70的光大致平行化。准直光学系统80如图1及图2（a）所示，具备第1透镜82及第2透镜84。第1透镜82及第2透镜84包括双凸透镜。此外，第1透镜及第2透镜的形状不限定于上述形状，总之，只要包括第1透镜和第2透镜的准直光学系统为将来自于荧光生成部70的光大致平行化的形状即可。另外，构成准直光学系统的透镜的枚数可以是1枚，也可以是3枚以上。
第1透镜阵列120如图1所示，具有用于将来自于光源装置10的光分割为多个部分光束的多个第1小透镜122。第1透镜阵列120具有作为将来自于光源装置10的光分割为多个部分光束的光束分割光学元件的功能，具有多个第1小透镜122在与照明光轴100ax正交的面内按多行·多列的矩阵状排列的结构。省略基于图示的说明，但是第1小透镜122的外形形状，相对于液晶光调制装置400R、400G、400B的图像形成区域的外形形状为大致相似形。
第2透镜阵列130具有与第1透镜阵列120的多个第1小透镜122相对应的多个第2小透镜132。第2透镜阵列130具有与重叠透镜150一并使第1透镜阵列120的各第1小透镜122的像在液晶光调制装置400R、400G、400B的图像形成区域附近成像的功能。第2透镜阵列130具有多个第2小透镜132在与照明光轴100ax正交的面内按多行·多列的矩阵状排列的结构。
偏振转换元件140为将由第1透镜阵列120分割出的各部分光束的偏振方向统一、并作为偏振方向统一了的大致1种直线偏振光出射的偏振转换元件。
偏振转换元件140具有：偏振光分离层，其原样透射来自于光源装置10的光所含的偏振光分量中的一方的直线偏振光分量，将另一方的直线偏振光分量向与照明光轴100ax垂直的方向反射；反射层，其将由偏振光分离层反射了的另一方的直线偏振光分量向与照明光轴100ax平行的方向反射；和相位差板，其将由反射层反射了的另一方的直线偏振光分量转换成一方的直线偏振光分量。
重叠透镜150使来自于偏振转换元件140的各部分光束在被照明区域重叠。重叠透镜150为用于将该部分光束聚光而使其重叠于液晶光调制装置400R、400G的图像形成区域附近的光学元件。配置重叠透镜150，以使重叠透镜150的光轴与照明装置100的光轴大致一致。此外，重叠透镜150也可以包括组合多个透镜而成的复合透镜。第1透镜阵列120、第2透镜阵列130及重叠透镜150，作为透镜积分光学系统，构成使来自于光源装置10的光更均匀的积分光学系统。
此外，也能够取代透镜积分光学系统，而使用具备积分棒的棒积分光学系统。
色分离导光光学系统200具有分色镜210、220、反射镜230、240、250及中继透镜260、270。色分离导光光学系统200具有将来自于照明装置100的光分离成红色光、绿色光及蓝色光，并将红色光、绿色光及蓝色光的各色光向成为照明对象的液晶光调制装置400R、400G、400B导光的功能。
在色分离导光光学系统200与液晶光调制装置400R、400G、400B之间配置有聚光透镜300R、300G、300B。
分色镜210、220为在基板上形成有反射预定波长区域的光、使其他波长区域的光通过的波长选择透射膜的镜体。分色镜210为反射红色光分量、使绿色光及蓝色光分量通过的分色镜。分色镜220是反射绿色光分量、使蓝色光分量通过的分色镜。反射镜230是反射红色光分量的反射镜。反射镜240、250是反射蓝色光分量的反射镜。
由分色镜210反射了的红色光，由反射镜230反射并通过聚光透镜300R而入射于红色光用的液晶光调制装置400R的图像形成区域。
通过了分色镜210的绿色光由分色镜220反射、通过聚光透镜300G而入射于绿色光用的液晶光调制装置400G的图像形成区域。
通过了分色镜220的蓝色光经由中继透镜260、入射侧的反射镜240、中继透镜270、射出侧的反射镜250、聚光透镜300B而入射于蓝色光用的液晶光调制装置400B的图像形成区域。中继透镜260、270及反射镜240、250，具有将透射了分色镜220的蓝色光分量引导直至液晶光调制装置400B的功能。
此外，在蓝色光的光路中设有这样的中继透镜260、270，是为了防止由于蓝色光光路的长度比其他色光的光路长度长而导致光的利用效率由于光的发散等而低下。在实施方式1涉及的投影机1000中，蓝色光的光路的长度长，所以设为这样的结构，但是也可以考虑增长红色光的光路的长度而将中继透镜260、270及反射镜240、250用于红色光的光路的结构。
液晶光调制装置400R、400G、400B是与图像信息相应地对入射的色光进行调制以形成彩色图像的装置，成为照明装置100的照明对象。此外，省略了图示，但是在各聚光透镜300R、300G、300B与各液晶光调制装置400R、400G、400B之间分别插入配置入射侧偏振板，在各液晶光调制装置400R、400G、400B与十字分色棱镜500之间分别插入配置出射侧偏振板。通过这些入射侧偏振板、液晶光调制装置400R、400G、400B及出射侧偏振板，进行入射了的各色光的光调制。
液晶光调制装置400R、400G、400B为相对于一对透明的玻璃基板密封封入有电光物质即液晶而成的透射型的液晶光调制装置，例如将多晶硅TFT作为开关元件，与被赋予的图像信号相应地，对从入射侧偏振板出射的1种直线偏振光的偏振方向进行调制。
十字分色棱镜500为对从出射侧偏振板出射的按色光的每色调制了的光学像进行合成而形成彩色图像的光学元件。该十字分色棱镜500，呈贴合4个直角棱镜而成的俯视大致正方形状，在使直角棱镜彼此贴合而成的大致Ｘ状的界面形成有电介质多层膜。在大致Ｘ状的一方的界面形成的电介质多层膜反射红色光，在另一方的界面形成的电介质多层膜反射蓝色光。通过这些电介质多层膜，红色光及蓝色光弯曲，通过与绿色光的行进方向统一从而合成3种色光。
从十字分色棱镜500出射的彩色图像，由投影光学系统600放大投影，在屏幕SCR上形成图像。
接着，说明实施方式1涉及的光源装置10及投影机1000的效果。
根据实施方式1涉及的光源装置10，使用来自于分别具有多个固体光源的2个激发光生成部（第1激发光生成部20及第2激发光生成部30）的激发光（蓝色光）来生成荧光（红色光及绿色光）。因此，能够进一步提高光源装置的辉度。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，来自于2个激发光生成部的各激发光入射于荧光层72中的聚光区域即荧光生成区域内。因此，生成荧光的荧光生成区域的面积变得充分小，因此不会发生使用2个激发光生成部导致光的利用效率低下的情况。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，在使用激发光合成部50将来自于2个激发光生成部的各激发光合成后，用聚光光学系统60将其聚光。因此，与不使用实施方式1涉及的激发光合成部合成来自于2个激发光生成部的各激发光的情况相比较，能够使激发光以更小的入射角相对于荧光层72入射。从这样意义来说，也不会有由于使用2个激发光生成部导致光的利用效率降低的情况。
根据以上的效果，实施方式1涉及的光源装置10成为能够不降低光的利用效率地进一步提高光源装置的辉度的光源装置。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，来自于2个激发光生成部的各激发光，入射于如上所述虽然是充分小尺寸的荧光生成区域内但也不同的区域。因此，不会有过大的热负荷施加于上述的荧光生成区域内的特定区域的情况，也不会有使用2个激发光生成部而导致荧光层的寿命缩短的情况。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，构成为，来自于第1激发光生成部20的激发光及来自于第2激发光生成部30的激发光分别即使在激发光合成部50也入射于不同的区域。因此，来自于2个激发光生成部的各激发光，入射于激发光合成部50中的不同区域，所以不会有过大的热负荷施加于激发光合成部50的特定区域的情况，也不会有使用2个激发光生成部而导致激发光合成部的寿命缩短的情况。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，激发光合成部50包括通过包括p偏振光的光且反射包括s偏振光的光的偏振合束器，构成为，来自于第1激发光生成部20的激发光作为包括p偏振光的激发光入射于激发光合成部50，来自于第2激发光生成部30的激发光作为包括s偏振光的激发光入射于激发光合成部50。因此，能够利用偏振合束器的原理，以高效率将来自于第1激发光生成部20的激发光和来自于第2激发光生成部30的激发光合成。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，荧光生成部70配置于通过聚光光学系统60聚光了的激发光在散焦状态下入射于荧光层72的位置。因此，成为能够不对荧光层赋予过大的热负荷地得到大光量的荧光，能够抑制荧光层的劣化和/或烧损以进一步延长寿命的光源装置。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，构成为，多个第1固体光源25及多个第2固体光源35分别按矩阵状配置，在荧光层72中从多个第1固体光源25出射的激发光入射的第1入射区域及从多个第2固体光源35出射的激发光入射的第2入射区域交替排列。因此，能够使来自于2个激发光生成部的各激发光无遗漏地入射于荧光生成区域内。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，第1固体光源25及第2固体光源35皆包括半导体激光器，所以成为小型且高输出的光源装置。
另外，根据实施方式1涉及的光源装置10，使用包括偏振合束器的激发光合成部50，半导体激光器出射包括偏振光的激发光，所以没有必要将激发光转换成包括偏振光的激发光。因此，还有能够使光源装置结构简略这样的效果。
根据实施方式1涉及的投影机1000，具备能够不降低光的利用效率地进一步提高辉度的本发明的光源装置10，所以成为能够不降低光的利用效率地进一步提高显示画面的辉度的投影机。
（实施方式2）
图5是用于说明实施方式2涉及的光源装置12而示出的图。图5（ａ）是表示光源装置12的光学系统的俯视图，图5（b）是表示激发光合成部50中的激发光（蓝色光）的强度分布的图，图5（c）是表示入射于荧光层72中的荧光生成区域内的激发光（蓝色光）的强度分布的图。
图6是用于说明实施方式2中的第1固体光源阵列22及第2固体光源阵列33而示出的图。图6（a）是从激发光合成部50侧观察第1固体光源阵列22所见的图，图6（b）是从激发光合成部50侧观察第2固体光源阵列33所见的图。
实施方式2涉及的光源装置12具有基本上与实施方式1涉及的光源装置10同样的结构，但是第2激发光生成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10的情况不同。即，在实施方式2涉及的光源装置12中，如图5及图6所示，第1固体光源25的发光区域及第2固体光源36的发光区域分别具有长边与短边的朝向相互相反的关系。另一方面，第1激发光生成部20及第2激发光生成部31未以使得在与由激发光合成部50合成了的蓝色光的光轴垂直的平面中来自于第1激发光生成部20的蓝色光与来自于第2激发光生成部30的蓝色光相互错开的方式，配置。相伴于此，第2激发光生成部31具备与固体光源阵列33相对应的准直透镜阵列38。另外，第2固体光源36生成包括s偏振光的蓝色光，所以光源装置12不具备λ／2板40。
这样，实施方式2涉及的光源装置12，其第2激发光生成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10的情况不同。但是，实施方式2涉及的光源装置12与实施方式1涉及的光源装置10同样地，使用激发光合成部50将来自于分别具有多个固体光源的2个激发光生成部（第1激发光生成部20及第2激发光生成部31）的激发光（蓝色光）合成，将合成了的激发光通过聚光光学系统60聚光，聚光了的激发光入射于荧光层72中的聚光区域即荧光生成区域内，荧光层72生成荧光（红色光及绿色光）。因此，成为能够不降低光的利用效率地进一步提高光源装置的辉度的光源装置。
另外，根据实施方式2涉及的光源装置12，半导体激光器，构成为，具有长方形形状的发光区域，沿发光区域的短边方向的扩散角比沿发光区域的长边方向的扩散角大。并且，第1固体光源25的发光区域及第2固体光源36的发光区域分别具有长边与短边的朝向相互相反的关系。因此，来自于2个激发光生成部的各激发光，入射于如上所述虽然是充分小尺寸的荧光生成区域内但也相互不同的区域。因此，不会有过大的热负荷施加于上述的荧光生成区域内的特定区域的情况，也不会有使用2个激发光生成部而导致荧光层的寿命缩短的情况。
此外，实施方式2涉及的光源装置12，除了第2激发光生成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10不同以外，具有与实施方式1涉及的光源装置10相同的结构，所以原样具有实施方式1涉及的光源装置10所具有的效果中的相应的效果。
（实施方式3）
图7是用于说明实施方式3涉及的光源装置14而示出的图。图7（a）是表示光源装置14的光学系统的俯视图，图7（b）是表示激发光合成部50中的激发光（蓝色光）的强度分布的图，图7（c）是表示入射于荧光层72中的荧光生成区域内的激发光（激发光）的强度分布的图。
实施方式3涉及的光源装置14，具有基本上与实施方式1涉及的光源装置10相同的结构，但第2激发光生成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10的情况不同。即，在实施方式3涉及的光源装置14中，如图7所示，第1固体光源25的发光区域及第2固体光源36的发光区域分别具有长边与短边的朝向相互相反的关系。相伴于此，第2激发光生成部31具备与固体光源阵列33相对应的准直透镜阵列38。另外，第2固体光源36生成包括s偏振光的蓝色光，所以光源装置12不具备λ／2板40。也就是，实施方式3涉及的光源装置14具有与实施方式2涉及的光源装置12基本相同的结构，也可以说是第1激发光生成部20及第2激发光生成部31的配置位置成为在与蓝色光的光轴垂直的平面上相互错开的位置这样的光源装置。
这样，实施方式3涉及的光源装置14，其第2激发光生成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10的情况不同。但是，与实施方式1涉及的光源装置10同样地，使用激发光合成部50将来自于分别具有多个固体光源的2个激发光生成部（第1激发光生成部20及第2激发光生成部31）的激发光（蓝色光）合成，将合成了的激发光通过聚光光学系统60聚光，聚光了的激发光入射于荧光层72中的聚光区域即荧光生成区域内，荧光层72生成荧光（红色光及绿色光）。因此，成为能够不降低光的利用效率地进一步提高光源装置的辉度的光源装置。
另外，根据实施方式3涉及的光源装置14，半导体激光器构成为，具有长方形形状的发光区域，沿发光区域的短边方向的扩散角比沿发光区域的长边方向的扩散角大。并且，第1固体光源25的发光区域及第2固体光源36的发光区域分别具有长边与短边的朝向相互相反的关系。因此，来自于2个激发光生成部的各激发光，入射于如上所述虽然是充分小尺寸的荧光生成区域内但也相互不同的区域。因此，不会有过大的热负荷施加于上述的荧光生成区域内的特定区域的情况，也不会有使用2个激发光生成部而导致荧光层的寿命缩短的情况。
此外，实施方式3涉及的光源装置14，除了第2激发光生成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10不同以外，具有与实施方式1涉及的光源装置10同样的结构，所以原样具有实施方式1涉及的光源装置10所具有的效果。
（实施方式4）
图8是表示实施方式4涉及的光源装置16的光学系统的俯视图。
图9是用于说明实施方式4中的激发光合成部52而示出的图。图9（a）是激发光合成部52的立体图，图9（b）是从第1激发光生成部20侧观察激发光合成部52所见的图。
实施方式4涉及的光源装置16，具有基本上与实施方式1涉及的光源装置10相同的结构，但是激发光合成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10的情况不同。即，在实施方式4涉及的光源装置16中，如图8及图9所示，激发光合成部52具有使来自于第1激发光生成部20的蓝色光通过的通过区域54（仅对下部中央的1个图示了符号）和反射来自于第2激发光生成部30的蓝色光的反射区域56。激发光合成部52包括在与通过区域54相对应的区域开有孔的反射镜。
这样，实施方式4涉及的光源装置16，其激发光合成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10的情况不同。但是，与实施方式1涉及的光源装置10同样地，使用激发光合成部50将来自于分别具有多个固体光源的2个激发光生成部（第1激发光生成部20及第2激发光生成部31）的激发光（蓝色光）合成，将合成了的激发光通过聚光光学系统60聚光，聚光了的激发光入射于荧光层72中的聚光区域即荧光生成区域内，荧光层72生成荧光（红色光及绿色光）。因此，成为能够不降低光的利用效率地进一步提高光源装置的辉度的光源装置。
另外，根据实施方式4涉及的光源装置16，激发光合成部52具有：使来自于第1激发光生成部20的激发光通过的通过区域54；和反射来自于第2激发光生成部30的激发光的反射区域56。通过使来自于第1激发光生成部20的激发光入射于通过区域54并且使来自于第2激发光生成部30的激发光入射于反射区域56，从而能够以高效率将来自于第1激发光生成部20的激发光与来自于第2激发光生成部30的激发光合成。
另外，根据实施方式4涉及的光源装置16，使用激发光合成部52和包括半导体激光器的各固体光源，该激发光合成部52具有：使来自于第1激发光生成部20的激发光通过的通过区域54；和反射来自于第2激发光生成部30的激发光的反射区域56。因此，能够效率良好地使来自于第1激发光生成部20的激发光入射于通过区域54，能够使来自于第2激发光生成部30的激发光效率良好地入射于反射区域56。
此外，实施方式4涉及的光源装置16，除了激发光合成部的结构与实施方式1涉及的光源装置10不同以外，具有与实施方式1涉及的光源装置10相同的结构，所以原样地具有实施方式1涉及的光源装置10所具有的效果中的相应效果。
以上，基于上述的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式。能够在不脱离其主旨的范围内按各种方式来实施，例如也能够进行下面这样的变形。
在上述实施方式1中，使用了利用蓝色光中的一部分生成包括红色光及绿色光的荧光的荧光层72，但是本发明并不限定于此。图10是表示变形例涉及的投影机1008的光学系统的俯视图。变形例中的光源装置18具备荧光生成部76，该荧光生成部76作为荧光层具有利用蓝色光的全部生成荧光（红色光及绿色光）的荧光层78。另外，投影机1008进一步具备出射蓝色光的第2照明装置700。用符号720示出的是蓝色光生成部，其具有与第1激发光生成部20相同的结构。用符号730示出的是在将蓝色光聚光、散射后使其大致平行化的散射光学系统。蓝色光生成部720及散射光学系统730构成第2光源装置710。用符号740示出的第1透镜阵列具有与第1透镜阵列120相同的结构，用符号750示出的第2透镜阵列具有与第2透镜阵列130相同的结构，用符号760示出的偏振转换元件具有与偏振转换元件140相同的结构，用符号770示出的重叠透镜具有与重叠透镜150相同的结构。进而投影机1008具备与照明装置108及第2照明装置700相对应的色分离导光光学系统202。例如如图10所示，在投影机具备出射蓝色光的其他照明装置（例如第2照明装置700）的情况下，也可以使用利用蓝色光中的全部来生成包含红色光及绿色光的荧光的荧光层。
在上述各实施方式中，使用了作为激发光生成蓝色光的各固体光源和利用蓝色光中的一部分生成包括红色光及绿色光的荧光的荧光层72，但是本发明并不限定于此。例如也可以，使用作为激发光生成紫色光或紫外线的各固体光源和利用紫色光或紫外线生成包括红色光、绿色光及蓝色光的色光的荧光层。另外，在上述各实施方式中，光源装置构成为，作为整体出射白色光，但是本发明并不限定于此。光源装置也可以构成为，出射白色光以外的光。
在上述实施方式1、3中，作为来自于2个激发光生成部的各激发光入射于荧光生成区域内的结构，使用与激发光的光轴垂直的平面中的第1激发光生成部20及第2激发光生成部的配置位置相互错开的结构，但是本发明并不限定于此。例如也可以使用将聚光光学系统的光轴与激发光合成面的角度从45度稍稍偏离的结构。
在上述实施方式4中，使用了包括在与通过区域54相对应的区域开有孔的反射镜的激发光反射部52，但是本发明并不限定于此。例如也可以使用在与反射区域相对应的区域形成有反射层的透明基板。
在上述各实施方式中，使用了包括半导体激光器的各固体光源，但是本发明并不限定于此。例如也可以使用包括发光二极管的各固体光源。
在上述各实施方式中，使用了包括生成发光强度的峰值为约460nm的蓝色光的半导体激光器的各固体光源，但是本发明并不限定于此。例如也可以使用包括生成发光强度的峰值为440nm～450nm的蓝色光的半导体激光器的各固体光源。通过设为这样的结构，从而在荧光体中能够提高利用蓝色光生成荧光的效率。
在上述各实施方式中，作为一方的偏振光使用了p偏振光、作为另一方的偏振光使用了s偏振光，但是本发明并不限定于此。也可以作为一方的偏振光使用s偏振光、作为另一方的偏振光使用p偏振光。
在上述各实施方式中，作为荧光生成区域使用了一边为1mm的正方形的荧光生成区域，但是本发明并不限定于此。只要是包含于一边为1mm的正方形内的尺寸的荧光生成区域即可，所以作为荧光生成区域，也可以使用更小的（例如一边为0．8mm的正方形和/或、一边为0．6mm的正方形）荧光生成区域。通过设为这样的结构，能够将生成荧光的荧光生成区域的面积设为更加充分小的面积。
在上述实施方式1中，使用了透射型的投影机，但是本发明并不限定于此。例如也可以使用反射型的投影机。这里，所谓“透射型”指的是如透射型的液晶表示装置等那样作为光调制单元的光调制装置是将光透射的类型，所谓“反射型”指的是如反射型的液晶表示装置等那样作为光调制单元的光调制装置为反射光的类型。在反射型的投影机中应用了本发明的情况下，也能够得到与透射型的投影机相同的效果。
在上述实施方式1中，作为投影机的光调制装置使用了液晶光调制装置，但是本发明并不限定于此。作为光调制装置，一般而言只要是与图像信息相应地对入射光进行调制的装置即可，也可以使用微镜型光调制装置等。作为微镜型光调制装置，能够使用例如DMD（数字微镜器件）（TI社的商标）。
在上述实施方式1中，例示并说明了使用3个液晶光调制装置的投影机，但是本发明并不限定于此。也能够应用于使用1个、2个或4个以上的液晶光调制装置的投影机。
本发明能够应用于从观察侧对投影图像进行投影的正面投影型投影机，也能够应用于从观察侧的相反侧对投影图像进行投影的背面投影型投影机。
在上述各实施方式中，关于将本发明的光源装置应用于投影机的例子进行了说明，但是本发明并不限定于此。例如也能够将本发明的光源装置应用于其他光学设备（例如光盘装置、汽车的前照灯、照明设备等。）。

Claims (9)

1.一种光源装置，其特征在于，
具备第1激发光生成部、第2激发光生成部、激发光合成部、聚光光学系统和荧光生成部，
该第1激发光生成部具有：第1固体光源阵列，其具有生成第1激发光的第1固体光源；和第1准直透镜阵列，其具备第1准直透镜，该第1准直透镜与所述第1固体光源相对应地设置，将通过所述第1固体光源生成的激发光大致平行化，
该第2激发光生成部具有：第2固体光源阵列，其具有生成第2激发光的第2固体光源；和第2准直透镜阵列，其具有第2准直透镜，该第2准直透镜与所述第2固体光源相对应地设置，将通过所述第2固体光源生成的激发光大致平行化，
该激发光合成部将所述第1激发光和所述第2激发光合成，
该聚光光学系统将通过所述激发光合成部合成了的所述第1激发光以及所述第2激发光聚光于预定的聚光位置，
该荧光生成部具有荧光层，该荧光层位于所述聚光位置附近，利用通过所述聚光光学系统聚光了的所述第1激发光以及所述第2激发光中的至少一部分生成荧光，
所述第1固体光源阵列至少具有2个所述第1固体光源，
所述第2固体光源阵列至少具有2个所述第2固体光源，
所述第1准直透镜阵列至少具有2个第1准直透镜，
所述第2准直透镜阵列至少具有2个第2准直透镜，
所述激发光合成部，通过使所述第1激发光通过并且反射所述第2激发光，从而将所述第1激发光和所述第2激发光合成，
所述光源装置构成为，所述第1激发光以及所述第2激发光，入射于所述荧光层中的聚光区域即荧光生成区域内的相互不同的区域。
2.根据权利要求1所记载的光源装置，其特征在于，
所述光源装置构成为，所述第1激发光以及所述第2激发光的各自入射于所述激发光合成部中不同的区域。
3.根据权利要求2所记载的光源装置，其特征在于，
所述激发光合成部具有：使所述第1激发光通过的通过区域；和使所述第2激发光反射的反射区域。
4.根据权利要求1或2所记载的光源装置，其特征在于，
所述激发光合成部包括偏振合束器，包括一方的偏振光的光通过该偏振合束器，而该偏振合束器反射包括另一方的偏振光的光，
所述光源装置构成为，所述第1激发光作为包括一方的偏振光的激发光入射于所述激发光合成部，所述第2激发光作为包括另一方的偏振光的激发光入射于所述激发光合成部。
5.根据权利要求1到3中任一项所记载的光源装置，其特征在于，
所述荧光生成部配置于通过所述聚光光学系统聚光了的所述第1激发光以及所述第2激发光在散焦状态下入射于所述荧光层的位置。
6.根据权利要求5所记载的光源装置，其特征在于，
在所述第1激发光生成部以及所述第2激发光生成部中，所述第1固体光源以及所述第2固体光源分别配置为矩阵状，
所述光源装置构成为，在所述荧光层，所述第1激发光入射的第1入射区域以及所述第2激发光入射的第2入射区域交替排列。
7.根据权利要求1到3中任一项所记载的光源装置，其特征在于，
所述第1固体光源以及所述第2固体光源都包括半导体激光器。
8.根据权利要求7所记载的光源装置，其特征在于，
所述半导体激光器构成为，具有长方形形状的发光区域，沿所述发光区域的短边方向的扩散角比沿所述发光区域的长边方向的扩散角大，而且所述第1固体光源的所述发光区域以及所述第2固体光源的所述发光区域分别具有长边与短边的朝向相互相反的关系。
9.一种投影机，其特征在于，具备：
具备权利要求1到8中任一项所记载的光源装置的照明装置；
与图像信息相应地对来自于所述照明装置的光进行调制的光调制装置；和
将来自于所述光调制装置的调制光作为投影图像进行投影的投影光学系统。
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