一种光源装置以及投影显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光源装置以及投影显示装置。在将荧光与半导体激光器发出的蓝色光的一部分输出的光源装置中，寻求一种装置不会过度大型化的光源装置。该光源装置具备：激光光源，输出既定波长区域的光；第一二向色镜和第二二向色镜，具备反射既定波长区域的光而使荧光透射的特性，且被配置在激光光源的光轴上；第一聚光光学系统；荧光色轮，具备发出荧光的荧光区域以及反射区域；第四二向色镜，具备反射荧光的特性；第三二向色镜，具备使既定波长区域的光反射而使荧光透射的特性，且被配置为使反射后的既定波长区域的光的光轴与经第四二向色镜反射后的荧光的光轴重合；第二聚光光学系统；以及光颜色选择色轮，具备滤色片和扩散部。具备滤色片和扩散部。具备滤色片和扩散部。

【技术实现步骤摘要】
一种光源装置以及投影显示装置


[0001]本专利技术涉及光源装置以及具备光源装置的投影显示装置。

技术介绍

[0002]一直以来，作为用于投影显示装置的光源，已知一种光源装置，将半导体激光器(激光二极管或LD)发出的蓝色光(B光)作为激发光照射到荧光体(荧光材料)上，并将从荧光体得到的黄色光(Y光)、红色光(R光)、绿色光(G光)等与半导体激光器发出的蓝色光(B光)的一部分一起输出。
[0003]专利文献1中公开了一种光源装置，沿着色轮的圆周部分预先设置发出绿色光的荧光体、发出红色光的荧光体、以及透射窗，一边使色轮旋转，一边对圆周部分照射蓝色光。该光源装置采用了使由色轮的荧光体发出的绿色和红色的荧光与从色轮的透射窗透射的蓝色光向同一方向射出的光学系统。具体而言，使用两枚反射镜将从透射窗透射的蓝色光导向二向色镜，通过二向色镜使蓝色光的光路与荧光的光路汇合。在该光源装置中，由于将蓝色光与荧光以不同的光路导向二向色镜，因此需要确保较大的光路空间，难以实现装置的小型化。进而，出现了反射镜等光学部件数量增加的问题。
[0004]专利文献2中公开了一种光源装置，沿着色轮的圆周部分预先设置发出绿色光的荧光体、发出红色光的荧光体、以及镜面部，一边使色轮旋转，一边从蓝色激光光源(LD阵列)对色轮的圆周部分照射蓝色光。在该光源装置中，在蓝色激光光源(LD阵列)与色轮之间配置有在蓝色波段具有偏光特性的二向色镜以及1/4波长板。在该装置中，利用激光光源具有的偏光特性，使经镜面部反射后的蓝色光的光路与荧光的光路相同。因此，与专利文献1中公开的光源装置相比，能够实现小型化。
[0005]专利文献3中公开了一种光源装置，采用兼作激发光的蓝色光从激光光源射向聚光器件的光轴与聚光透镜的光轴为非共轴的结构。在该光源装置中，兼作激发光的蓝色光经反射镜反射后，从聚光透镜的下半部分透射并照射色轮。经色轮的反射面反射后的蓝色光从聚光透镜的上半部分透射并被导向导光装置。即便不使用如专利文献2那样的1/4波长板，与专利文献1的光源装置相比，也能够使装置小型化。
[0006]专利文献4中公开了一种光源装置，与专利文献3同样，采用兼作激发光的蓝色光从激光光源射向聚光器件的光轴与聚光器件的光轴为非共轴的结构。在该光源装置中，将具备反射特性不同的两个区域的分色器件配置在激光光源与荧光色轮之间。虽然是将蓝色光与荧光分时输出的结构的光学系统，但是由于兼作激发光的蓝色光的光路与荧光的光路为大致相同的路线，因此与专利文献1中公开的光源装置相比，能够实现小型化。
[0007]专利文献5中公开了一种光源装置，与专利文献3同样，采用兼作激发光的蓝色光从激光光源射向聚光透镜的光轴与聚光透镜的光轴为非共轴的结构。在该光源装置中，从反射镜20a透射再经色轮的反射面反射后的蓝色光再次从反射镜20a透射之后，经三个反射镜反射，光路变更270度，蓝色光的光轴被叠合为与荧光的光轴一致。虽然是无需使用如专利文献2那样的1/4波长板的结构，但是由于需要使用三个反射镜来使蓝色光的光路变更
270度的空间，因此与专利文献3或专利文献4记载的装置相比，能实现小型化的效果较小。
[0008]专利文献6中公开了一种光源装置，与专利文献3同样，采用兼作激发光的蓝色光从激光光源射向聚光透镜的光轴与聚光透镜的光轴为非共轴的结构。在该光源装置中，荧光经两个反射镜反射，光路变更180度，荧光的光轴被叠合为与蓝色光的光轴一致。虽然是无需使用如专利文献2那样的1/4波长板的结构，但是由于需要使用两个反射镜来使荧光的光路变更180度的空间，因此与专利文献4记载的装置相比，能实现小型化的效果较小。
[0009]专利文献1：日本专利公开2010
‑
256457号公报
[0010]专利文献2：日本专利公开2012
‑
108486号公报
[0011]专利文献3：日本专利公开2014
‑
75221号公报
[0012]专利文献4：日本专利公开2019
‑
61237号公报
[0013]专利文献5：国际公开第2019/109449号
[0014]专利文献6：美国专利申请公开第2015/0267880号说明书
[0015]如前所述，专利文献2中记载的光源装置与专利文献1中记载的光源装置相比能够实现小型化，但是当其作为投影仪的照明光源来使用时，有可能产生投影图像的白平衡的劣化。从激光光源射出的P偏光的蓝色光在从二向色镜通过之后，直至被荧光色轮反射而返回到二向色镜为止的过程中，从P偏光向S偏光发生偏光转换，但是当该偏光转换未被精度良好地实施时，就会存在无法从二向色镜作为反射光而射出的偏光成分，产生蓝色光的光损耗，导致投影图像的白平衡发生劣化。
[0016]此外，如果有在配置于荧光色轮前面的聚光透镜处发生偏光紊乱而从圆偏光转化为椭圆偏光的成分，则在二向色镜处作为S偏光的光而反射的光量减少，导致白平衡的降低。为了抑制椭圆偏光的产生，有一种在聚光透镜中使用石英玻璃等热膨胀系数小的材料的方法，但是这样的材料由于价格高昂，因此在成本方面较为不利。而且，由于热膨胀系数小的光学材料的种类有限，因此还存在光学材料选择范围变窄、光学设计上的自由度减小等问题。
[0017]关于这一点，在专利文献3～专利文献6记载的光源装置中，对于使蓝色光射出，由于未利用光源的偏光特性，因此不会发生在专利文献2记载的光源装置中可能会发生的问题，但是有可能发生别的问题。
[0018]专利文献3中记载的光源装置结构简单且实现了小型化，但是从输出光在光路截面上的分布来看，荧光相对于聚光透镜的光轴对称性良好地分布，与此相对，用于显示的蓝色光仅分布于聚光透镜的单侧这一半的部分。因此，入射至导光装置(光通道)后，两者的指向性变为不同，在对光调制面板进行照明时，使画面内产生颜色深浅不均(色斑)。此外，还可能产生在位于聚光透镜光轴附近的二向色镜的端部，丢失一部分输出光或者光路被扰乱的问题。
[0019]在专利文献4记载的光源装置中，成为使经荧光色轮反射后的蓝色光在由分色器件分离为两个光束之后入射至聚光器件的结构。但是，由于蓝色光的两个光束与荧光并不同轴，因此难以使两者的强度分布等同，从而成为产生颜色深浅不均的主要原因。
[0020]而且，就生产率及成本而言，难以简单地制造出分色器件。例如，在以将分色部与分光(光分割)部相邻地粘结的方式来制作分色器件时，如果不以极高的精度进行粘结，就会引起光损耗，而现实中难以通过常规的粘合技术来达到该精度。此外，在一体式设置而非
粘结时，现实中难以用低成本来制作出透射特性及反射特性不同的分色部与分光部这两个区域。
[0021]在专利文献5记载的光源装置中，由于经色轮的反射面反射后的蓝色光经三个反射镜反射，光路变更270度，蓝色光的光轴被叠合为与荧光的光轴一致，因此颜色深浅不均的产生得到抑制，但是由于需要使用三个反射镜的光路空间，因此装置的小型化并不充分。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光源装置，其特征在于，具备：第一激光光源，输出第一波长区域的光；第一二向色镜，具备反射所述第一波长区域的光而使荧光透射的特性，且被配置在所述第一激光光源的光轴上；第一聚光光学系统；能够旋转的荧光色轮，具备荧光区域和反射区域，当被所述第一波长区域的光照射时，所述荧光区域发出所述荧光，所述反射区域反射所述第一波长区域的光；第二二向色镜，具备使所述第一波长区域的光反射而使所述荧光透射的特性；反射器件，具备使所述第一波长区域的光反射的特性，且被配置为使反射后的所述第一波长区域的光的光轴与所述第一聚光光学系统的光轴平行；第三二向色镜，具备使所述第一波长区域的光反射而使所述荧光透射的特性；第二聚光光学系统；第四二向色镜，具备使所述荧光反射的特性，且被配置为使反射后的所述荧光的光轴与所述第二聚光光学系统的光轴一致；以及光颜色选择色轮，能够与所述荧光色轮同步旋转，且具备滤色片和扩散部，所述第一二向色镜被配置为，使所述第一激光光源发出的所述第一波长区域的光朝向所述第一聚光光学系统的一部分而反射，经所述第一二向色镜反射后的所述第一波长区域的光被所述第一聚光光学系统的所述一部分聚光到所述荧光色轮的所述荧光区域或所述反射区域，所述荧光区域发出的所述荧光的一部分被所述第一聚光光学系统的所述一部分聚光，并从所述第一二向色镜透射而入射至所述第四二向色镜，所述荧光区域发出的所述荧光的另一部分被所述第一聚光光学系统的与所述一部分不同的部分聚光，并从所述第二二向色镜透射而入射至所述第四二向色镜，入射至所述第四二向色镜的所述荧光的一部分和所述荧光的另一部分向所述第三二向色镜被反射，并从所述第三二向色镜透射而入射至所述第二聚光光学系统，经所述反射区域反射后的所述第一波长区域的光被所述第一聚光光学系统的与所述一部分不同的部分聚光，并被所述第二二向色镜反射而入射至所述反射器件，入射至所述反射器件的所述第一波长区域的光被反射而入射至所述第三二向色镜，并被所述第三二向色镜反射而入射至所述第二聚光光学系统，入射至所述第二聚光光学系统的所述荧光和所述第一波长区域的光被所述第二聚光光学系统朝向所述光颜色选择色轮聚光，所述光颜色选择色轮通过所述滤色片过滤所述荧光，且通过所述扩散部使所述第一波长区域的光扩散，以进行输出。2.一种光源装置，其特征在于，具备：第一激光光源，输出第一波长区域的光；第二激光光源，输出第二波长区域的光；第一二向色镜，具备反射所述第一波长区域的光而使荧光透射的特性，且被配置在所述第一激光光源的光轴上；第一聚光光学系统；
能够旋转的荧光色轮，具备荧光区域和反射区域，当被所述第一波长区域的光照射时，所述荧光区域发出所述荧光，所述反射区域反射所述第一波长区域的光；第二二向色镜，具备使所述第一波长区域的光反射而使所述荧光透射的特性；反射器件，具备使所述第一波长区域的光反射的特性，且被配置为使反射后的所述第一波长区域的光的光轴与所述第一聚光光学系统的光轴平行；第三二向色镜，具备使所述第一波长区域的光反射而使所述第二波长区域的光和所述荧光透射的特性；第二聚光光学系统；第四二向色镜，具备使所述第二波长区域的光透射并...

【专利技术属性】
技术研发人员：山影明广，梅雨非，
申请(专利权)人：索诺克北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：