[发明专利]一种光源装置以及投影显示装置

说明书

本发明涉及一种光源装置以及投影显示装置。在现有的光源中，采用使激发光和荧光中的一方透射而使另一方反射的平板式的光路变更器件(二向色镜)，但荧光的入射角根据二向色镜上的位置而不同。因此，对输入光的透射及反射特性根据位置而不同，在输出光中产生了颜色深浅不均。作为投影显示装置的光源，希望改善颜色深浅不均。而本发明通过采用曲面二向色镜(105)来减小因位置不同而产生的入射角的差异。曲面二向色镜(105)使通过聚光透镜组(106)的光轴而入射到凹面的主光线以80度以上且120度以下的角度(β)反射。曲面形状为椭圆面的一部分、或者超环面的一部分、或者非球面的一部分。

技术领域

本发明涉及一种具备半导体激光器、荧光体(荧光材料)和二向色镜的光源装置以及使用该光源装置的投影显示装置。

背景技术

近年来，开发出一种以高发光效率输出短波长的光的半导体激光器。已进行了用这样的半导体激光器的输出光激发荧光体并将波长转换后的光作为投影显示装置的光源来使用。

虽然可以将荧光体固定在一定的位置来照射激发光，但是如果激发光总是持续照射荧光体的同一点，则会出现局部温度上升、发光效率下降的情况，进而还存在发生材料劣化的可能性。因此，大多使用预先在旋转的圆板的主面上设置荧光体并以使激发光不会固定照射荧光体的同一点的方式来构成的光源。

例如，专利文献1中记载了一种使用聚光透镜组使激发光源的输出光聚光并照射到旋转的荧光板，并且将荧光板发出的荧光导向光调制器件的投影显示装置。

在以专利文献1为代表的大多数投影显示装置中，为了在将激发光导向荧光板的同时，将荧光板发出的荧光导向光调制器件，而配置有使激发光和荧光中的一方透射而使另一方反射的光路变更器件。具体而言，在激发光源与荧光板之间，大多配置有平板状的二向色镜。

专利文献1：日本专利公开2012-78488号公报

在以专利文献1所记载的装置为代表的大多数光源装置中，荧光体发出的荧光由于是发散光，因而即使在聚光透镜组中通过，也仍然是发散着到达二向色镜。因此，荧光的入射角根据二向色镜上的位置而不同。

图12是对此进行说明的图，在用于投影显示装置的光源装置中，在通过电机1而旋转的旋转板2的主面上设置有荧光体3。而且，针对荧光体3设置有激发光源组件4，在激发光源组件4中包括：激光光源，发出能够对荧光体3进行激发的波长激发光Ex；以及光学透镜组群，用于对激发光Ex进行整形。在激发光源组件4与荧光体3之间，配置有二向色镜5和聚光透镜组6。聚光透镜组6是使激发光Ex聚光而照射到荧光体3并且使荧光体3发出的荧光PL聚光而传递到二向色镜5的透镜组。

二向色镜5是将来自激发光源组件4的激发光Ex向荧光体3的方向透射、而将来自荧光体3的荧光PL反射的反射镜，其本身是在透明的玻璃板上附有介质多层膜而设置的器件。

在这样的光源中，聚光透镜组6被配置为能够使透过二向色镜5的整形后的激发光Ex聚光到荧光体3。但是，荧光体3发出的荧光PL由于作为宽角度的发散光而射出，因而不仅在激发光Ex的路径上反向行进，而且作为比激发光更宽角度的光束，经由聚光透镜组6而射向二向色镜5。即，在荧光体3发出的荧光之中，也存在占用比激发光的光路更外侧的光路以在聚光透镜组6内通过而射向二向色镜5的成分。

在此，使用图12和图13，对入射到二向色镜5的荧光的入射角进行讨论。在荧光PL之中，将通过聚光透镜组的光轴的荧光设为主光线PL0，将在距离旋转板2的旋转中心最近侧通过的荧光设为PL1，将在距离旋转中心最远侧通过的荧光设为PL2，将主光线PL0、PL1、PL2分别入射到二向色镜5的入射角设为α0、α1、α2。其中，入射角是在二向色镜5的镜面引出的法线与入射的荧光所形成的角。此外，将通过聚光透镜组6之后射向二向色镜5的荧光的角度、即荧光PL1与荧光PL2所形成的角设为2×θ(也就是说，半会聚角为θ)。