投影仪的制作方法

本发明涉及使用了激光光源的投影仪。

背景技术：

作为在光源中使用激光的投影仪的背景技术有专利文献1。在专利文献1中，公开了在图像显示中使用利用来自激光光源的蓝色光和含有红色光与绿色光的黄色荧光而生成的白色光的投影仪，关于以下方面公开了：需要有两处蓝色激光光源，将来自第一蓝色激光光源的蓝色光反射，使用将将来自第二蓝色激光光源的光作为激发光而从荧光板出射的黄色荧光透射的二向色镜，合成蓝色光与黄色荧光而生成白色光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-15966号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

在专利文献1中，需要在两个不同的位置配置蓝色激光，未考虑成本高且光源装置变大的问题。

本发明的目的在于提供能够更适当地从激光光源生成白色光的投影仪。

用于解决问题的技术方案

本发明是鉴于上述背景技术和问题而完成的，列举其一例为一种投影仪，包括：白色光生成部，其使用蓝色激光作为光源，利用所述蓝色激光生成蓝色光和黄色光，来生成包含所生成的蓝色光和黄色光的白色光；和光学系统，其用影像显示元件调制从所述白色光生成部所生成的白色光而来的光，并投射调制后的光，所述白色光生成部至少包括：从来自作为所述光源的蓝色激光的蓝色光生成矩形形状的激发光的矩形光生成透镜；和荧光体轮，其涂敷有被照射所述矩形形状的激发光而能够发出黄色光的荧光体，在所述荧光体轮中，配置成：以投影仪的水平方向为x轴，以投影仪的垂直方向为y轴，以荧光体轮的中心o为中心，且定义以x轴为基准逆时针方向为正的角度θ，令照射到所述荧光体轮的矩形形状的激发光的照射区域的矩形形状的y轴方向的长度为v、x轴方向的长度为h时，在照射到所述荧光体轮的矩形形状的激发光的照射区域中h＜v，所述矩形形状的中心位于所述荧光体轮的荧光体涂敷区域中的角度45°以上135°以下的区域和225°以上315°以下的区域中的任一个区域中，或者配置成：在照射到所述荧光体轮的矩形形状的激发光的照射区域中h＞v，所述矩形形状的中心位于所述荧光体轮的荧光体涂敷区域中的角度0°以上45°以下的区域、135°以上225°以下的区域和315°以上360°以下的区域中的任一个区域中，或者配置成：在照射到所述荧光体轮的矩形形状的激发光的照射区域中h＝v，所述矩形形状的中心位于所述荧光体轮的荧光体涂敷区域中的角度22.5°以上67.5°以下的区域、112.5°以上157.5°以下的区域、202.5°以上247.5°以下的区域和292.5°以上337.5°以下的区域中的任一个区域中。

发明的效果

根据本发明，能够提供能够更适当地从激光光源生成白色光来用于图像显示的投影仪。

附图说明

图1是表示实施例1中的投影仪的光学系统的结构图。

图2a是表示实施例1中的光源装置的结构图和二向色镜的透射反射特性的图。

图2b是实施例1中的蓝色激光的发射光谱的一个例子。

图2c是实施例1中的黄色荧光体的发射光谱的一个例子。

图3是通过实施例1中的二向色镜的透射反射区域的分割实现的b光利用率高效化的原理说明图。

图4是表示实施例1中的二向色镜的b透射y反射区域与全反射区域的涂层方法和各区域的透射率特性的图。

图5是表示实施例2中的光源装置的结构图和二向色镜的透射反射特性的图。

图6是表示实施例2的二向色镜的b反射y透射区域和全透射区域的涂层方法以及各区域的透射率特性的图。

图7是表示实施例3中的光源装置的结构图和二向色镜的透射反射特性的图。

图8是表示实施例1～6中的扩散板的照度分布的图。

图9是表示实施例3中的二向色镜的b透射y反射区域与全反射区域的涂层方法的图。

图10是表示实施例4的光源装置的结构图和二向色镜的透射反射特性的图。

图11是表示实施例4中的二向色镜的b反射y透射区域与全透射区域的涂层方法的图。

图12是实施例5中的光源装置的光源部分的概略结构图。

图13是表示实施例5的与实施例1及其变形例对应的二向色镜的透射反射区域的分割结构的图。

图14是表示实施例5的与实施例2及其变形例对应的二向色镜的透射反射区域的分割结构的图。

图15是实施例6中的光源装置的光源部分的概略结构图。

图16是表示实施例6的与实施例1及其变形例对应的二向色镜的透射反射区域的分割结构的图。

图17是表示实施例6的与实施例2及其变形例对应的二向色镜的透射反射区域的分割结构的图。

图18是表示实施例7中的作为扩散板的氧化铝陶瓷板的截面图的示意图。

图19是说明实施例7的入射光相对于扩散板的聚光角θi和出射光的扩散角θo的图。

图20是说明实施例7的扩散板的出射光的扩散角θo的定义的图。

图21是将实施例7的二向色镜的各区域转换为圆形区域的说明图。

图22是表示实施例7的扩散板附近的光路，说明入射光的聚光角θi、出射光的扩散角θo与b光的利用效率的关系的图。

图23是实施例7的扩散板的方式比较表。

图24是实施例8中的光源装置的结构图。

图25是实施例8中的阵列透镜的结构图。

图26是说明实施例8的向荧光体轮照射的激发光的荧光体轮每旋转1次的照射面积的图。

图27是说明实施例8的向荧光体轮照射的激发光的照射区域的配置的一个例子的图。

图28是说明实施例8的荧光体轮的坐标系和荧光体涂敷区域的分割区域的图。

图29a是说明实施例8的向荧光体轮照射的激发光的照射区域的配置的一个例子的图。

图29b是说明实施例8的向荧光体轮照射的激发光的照射区域的配置的一个例子的图。

图29c是说明实施例8的向荧光体轮照射的激发光的照射区域的配置的一个例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

实施例1

图1是表示本实施例的投影仪的光学系统的结构图。在图1中，投影仪的光学系统1主要包括光源装置2、照明光学系统3、分色光学系统4、影像显示元件6r、6g、6b、作为合成光学系统的光合成棱镜7和作为投射光学系统的投射透镜8。

使用图1说明投影仪的光学系统的整体的动作。关于光源装置2在之后进行说明，不过从光源装置2得到作为蓝色光b(蓝色频带的光，以下还称为“b光”。)与荧光y(以下，还称为黄色光“y光”。)相加得到的b+y光的白色光w光束组(白色光w在以下还称为“w光”。)。此处，荧光y是指还含有绿色频带的光和红色频带的光的黄色荧光。白色光w光束组被照明光学系统3的多透镜31的多个透镜单元分割为多束光，高效地导向第二多透镜32和偏振光转换元件33。然后，通过偏振光转换元件33，光向规定的偏振光方向偏振。偏振了的光由聚光透镜34聚光，向分色光学系统4入射。

在分色光学系统4，首先向二向色镜41b照射，照射的白色光w中，蓝色光b(蓝色频带的光)被反射，绿色光g(绿色频带的光，以下还称为“g光”。)和红色光r(红色频带的光，以下还称为“r光”。)透射。反射了的b光被反射镜42a反射、从聚光透镜5b透射而向影像显示元件6b入射。另一方面，通过二向色镜41g，从二向色镜41b透射了的g光和r光的g光被反射，r光透射。反射了的g光从聚光透镜5g透射而向影像显示元件6g入射。此外，从二向色镜41g透射了的r光由中继透镜43聚光，之后由反射镜42b反射。反射了的r光再次由中继透镜44聚光，由反射镜42c反射。反射了的r光进一步由中继透镜5r聚光而向影像显示元件6r入射。在各影像显示元件，对于入射光，与影像信号(未图示)相应地按各个像素进行光强度调制而形成影像，生成反射或透射后的出射光。另外，在图1的例子中公开有透射型的影像显示元件的例子。自各影像显示元件出射的b光、g光、r光由光合成棱镜7合成为彩色影像光，从投射透镜8透射后，到达投影幕(未图示)。即，由影像显示元件形成的光学像放大投影至投影幕(未图示)上。

接着，使用图2a进行本实施例的光源装置2的详细说明。图2a将图1的光源装置2的部分提取出，进一步将表示二向色镜24所具有的透射反射特性的概念图图示于与光轴1对应的位置。在图2中，光源21为蓝色激光(bl)，以光轴1为中心，出射蓝色激光(b光)。而且，通过透镜22，b光束被聚光且重叠，通过透镜23，b光束成为平行的光束。然后，向二向色镜24照射b光束。

此处，二向色镜24具有图示那样的b透射、y反射的特性的区域，且在二向色镜的中央部具有全反射区域。即，二向色镜24的b光透射y光反射的特性的区域较宽。但是，具有部分地与该b光透射y光反射的特性不同的全反射特性的区域。在本发明的以下的说明中，将具备透射反射特性被区域分割了的二向色镜的区域中、占据大的范围的特性的区域在以下称为“广域特性区域”。此外，在部分狭窄的区域，将与所述“广域特性区域”的特性不同的区域在以下称为“不同特性区域”。在图2a的例子中，b透射、y反射的特性的区域为“广域特性区域”，全反射区域为“不同特性区域”。另外，“广域特性区域”内的b光透射、反射特性也可以完全一样，不过为了消除基于左右的光的入射角度而存在的颜色不均，也可以使二色向涂层的剪切波长(例如50％波长)在左右方向上具有倾斜。在这种情况下，在本发明的各实施例的说明中，即使具有剪切波长的倾斜也认为属于“广域特性区域”。此外，在本发明的各实施例的说明中说明“不同特性区域”具有全反射特性或全透射特性的例子，在对本发明影响少的范围内，还存在基于某些理由而使用二色向涂层可能性。在这种情况下也在“不同特性区域”内，透射、反射特性也可以完全一样，还可以为了消除基于左右的光的入射角度而存在的颜色不均而对二色向涂层的剪切波长(例如50％波长)在左右方向上设定倾斜。在这种情况下也是，即使设定剪切波长的倾斜也认为属于“不同特性区域”。

例如，作为一个例子，说明从光源21向二向色镜照射的b光区域中，作为不同特性区域的全反射区域的比例为入射光束的照射范围的20％的情况时，照射到二向色镜24的b光束被反射20％左右，透射80％左右。即，从光源21向二向色镜24照射的b光束中，b光束中央部的20％左右被反射。

被二向色镜24反射的b光束由聚光透镜25聚光而向扩散板26照射。而且，以作为聚光透镜25的光轴的光轴2为中心，由扩散板26扩散了的b光束从聚光透镜25透射，向二向色镜24照射。此时，向二向色镜24照射的b光束的面积大于从光源21向二向色镜24照射的b光束的面积。而且，从扩散板26向二向色镜24照射的b光束中，例如在利用扩散板的b光入射区域的面积放大率为2的情况下，作为一个例子，因不同特性区域的形状反射10％左右，不过仍然能够使90％左右透射。

另一方面，从光源21向二向色镜24照射的b光束中，从二向色镜24透射的b光束由聚光透镜27聚光而向荧光体轮28照射。荧光体轮28涂敷有将b光作为激发光发出y光的荧光体，为了防止灼伤而通过电动机29进行旋转。然后，以光轴1为中心，从荧光体轮28发出y光，从聚光透镜27透射而向二向色镜24照射。然后，由二向色镜24反射y光束，与b光束重叠而成为作为b+y光束的w光束。

另外，图2b表示本实施例的蓝色激光的发射光谱的一个例子。此外，图2c表示本实施例的黄色荧光体的发射光谱的一个例子。

这样，本实施例的光源装置2通过在光源21使用蓝色激光，合成b(青)+y(黄)的光，来生成白色光w。即，光源装置2也可以说是白色光生成部。此外，二向色镜24作为广域特性区域设置b透射y反射的特性的区域，且在二向色镜中央部作为不同特性区域包括全反射区域。然后，通过扩散板26使b光扩散，使b光的面积扩大。由此，能够使作为白色光w中未含的光的b光向光源21的返回光的面积比小，能够使b光利用率增加。

接着，使用图4，说明本实施例的二向色镜24的作为广域特性区域的b透射y反射区域和作为不同特性区域的全反射区域的涂层方法的一个例子，以及各区域的透射率特性的一个例子。图4(a)是平面图，(b)是截面图，(c)是b透射y反射区域的透射率特性，(d)是全反射区域的透射率特性。如图4(b)所示，二向色镜24能够通过对玻璃基板的一个面实施b透射y反射特性的二向色涂层，对相反面实施ar涂层(antireflectivecoating：防反射涂层)，并在其上实施全反射区域用的镜面涂层而制造。而且，各区域的透射率特性如图4(c)所示那样，在作为广域特性区域的b透射y反射区域，作为b光的波长的455nm附近透射率至少为95％以上，优选尽量接近100％，y光中含有的500至700nm附近的绿色频带至红色频带的光的透射率至少为5％以下，优选尽量接近0％。此外，作为不同特性区域的全反射区域如图4(d)所示那样，在全波长区域透射率至少为5％以下，优选尽量为0％。

即，在本发明的各实施例中，b光透射y光反射特性是指，作为b光的波长的455nm附近透射率至少为95％以上，y光中含有的500至700nm附近的绿色频带至红色频带的光的反射率至少为95％以上。同样，在本发明的各实施例中，b光反射y光透射特性是指，作为b光的波长的455nm附近反射率至少为95％以上，y光中含有的500至700nm附近的绿色频带至红色频带的光的透射率至少为95％以上。

此外，在本发明的各实施例中，全透射特性是指，至少蓝色频带455nm附近至作为红色频带的700nm为止的全波长区域的透射率至少为95％以上。同样，在本发明的各实施例中，全反射特性是指，至少蓝色频带455nm附近至作为红色频带的700nm为止的全波长区域的反射率至少为95％以上。

另外，在以下的说明中，在进行光利用率等的计算时，为了使计算简单，在反射规定的区域的光的特性的情况下作为100％反射进行计算，在透射规定的频带的光的特性的情况下作为100％透射进行计算。

另外，在本发明的各实施例中，在“广域特性区域”，b光与y光的透射特性和反射特性以相反的方式构成。即，在“广域特性区域”具有b光透射的特性的情况下，y光以具有反射特性的方式构成，作为结果该“广域特性区域”的特性设定成b光透射y光反射特性。此外，在“广域特性区域”具有b光反射的特性的情况下，y光以具有透射特性的方式构成，作为结果该“广域特性区域”的特性设定成b光反射y光透射特性。

另外，在本发明的各实施例中，在“不同特性区域”，b光与y光的透射特性和反射特性相同地构成。即，在“不同特性区域”具有b光透射的特性的情况下，y光也以具有透射特性的方式构成，作为结果该“不同特性区域”的特性设定成全透射特性。此外，在“不同特性区域”具有b光反射的特性的情况下，y光也以具有反射特性的方式构成，作为结果该“不同特性区域”的特性设定成全反射特性。

接着，使用图3，说明利用本实施例的结构实现的b光利用率高效化的原理。在图3中，(a)是不采用本实施例的结构(透射反射特性的区域分割和扩散板)的情况，(b)是具有本实施例的透射反射特性的区域分割和扩散板的光源装置的光学系统的一个例子。

图3(a)的结构的二向色镜24的透射反射特性在整个区域一致，令b光反射率为r1、b光透射率为t1。在这种情况下，b出射光(在本图中为b透射光)相对于b光的入射光的比例即b光利用率e1为r1×(1-r1)＝(r1×t1)，例如，当采用使向二向色镜24入射的b光中20％反射、80％透射的设定即r1＝0.2、t1＝0.8时，b光利用率e1[％]＝0.2×(1-0.2)×100＝16[％]。

另一方面，在本实施例的图3(b)的结构的情况下，如图3(c)所示那样，令b入射光的入射区域i的面积为si、b扩散光的入射区域o的面积为so、b入射光的入射区域i中作为不同特性区域的全反射区域wi(b光的反射特性r≈1)的面积为swi、b扩散光的入射区域o中作为不同特性区域的全反射区域wo(b光反射特性r≈1)的面积为swo。此时，作为相对于来自激光光源的b入射光的反射光的比例的、在二向色镜24处b入射光实际反射率r2能够从swi/si计算。此外，作为相对于b扩散光的透射的比例的、在二向色镜24处b扩散光实际透射率t2能够从(so-swo)/so计算。b光利用率e2为r2×t2＝(swi/si)×((so-swo)/so)。此处，swi/si还能够表现为从激光光源向二向色镜入射的b光的利用效率。此外，(so-swo)/so还能够表现为从b扩散光向二向色镜入射的b光的利用效率。

此处，为了比较图3(a)的结构与图3(b)的结构的效率，考虑令图3(a)的b光反射率r1与图3(b)的b入射光实际反射率r2的设定相等的情况。此时，用于成为e2＞e1的条件r2×t2＞r1×(1-r1)。此处，当将r2代入r1时，成为r2×t2＞r2×(1-r2)。当将两边除以r2时，成为t2＞1-r2。其能够变形为(so-swo)/so＞(si-swi)/si。当在两边乘以so时，成为so-swo＞(si-swi)×so/si。当将so/si作为扩散光的入射区域的面积放大率当作α时，成为so-swo＞so-swi×α，能够为变形swi×α＞swo。其能够变形为swo/swi＜α，如果令swo/swi＝β，则α＜β。作为该式的意义，意味着通过以使得作为b扩散光的入射区域o中的不同特性区域的大小的swo相对于作为b入射光的入射区域i内的不同特性区域的大小的swi的比β不比扩散光的入射区域的面积放大率α大的方式，设定二向色镜24的不同特性区域的形状，关于b光的利用率，能够使图3(b)的结构的效率比图3(a)的结构的效率高。当以使用α和β的式子表示b光利用率e2时，成为e2＝r2×t2＝r2×(1-(r2×β/α))。即，在本实施例的图3(b)的结构中，如果只考虑二向色镜24的出射为止的b光利用率，则扩散光的入射区域的面积放大率α越大效率就越高，作为b扩散光的入射区域o中的不同特性区域的大小的swo相对于作为b入射光的入射区域i内的不同特性区域的大小的swi的比β越小越好。

具体而言，例如，在令r2＝swi/si＝0.2、扩散光的入射区域的面积放大率α＝so/si＝2，不同特性区域的形状为β＝swo/swi成为1.2的形状的情况下，b光利用率e2[％]＝0.2×(1-(0.2×1.2/2))×100＝17.2[％]，更大。

其大于令r1＝0.2的情况下的图3(a)的结构的b光利用率e1[％]＝16[％]。

这样，根据本实施例，在通过在光源21使用蓝色激光、合成b+y的光而生成白色光的光源装置中，能够通过在二向色镜24采用具有作为广域特性区域的b透射y反射的特性区域且在中央部具有作为不同特性区域的全反射区域，透射反射特性被区域分割的结构，并利用扩散板26使b光扩散，扩大b光的面积，从而使b光利用率增加。

根据以上说明的那样的本实施例，能够实现能够更适当地从激光光源生成白色光来用于图像显示的投影仪。

实施例2

本实施例是在实施例1的投影仪中变更在光源装置的二向色镜的涂层规格，并随之变更荧光体轮和扩散板的配置的例子。

另外，为了使说明简单化，在本实施例的说明中，仅说明相对于实施例1的变更点，对于没有特别记载的结构和动作，与实施例1相同。特别是在光源装置中生成作为b+y光的白色光w光后的、投影仪的光学系统和影像显示元件的结构和动作与实施例1的图1相同，因此省略说明。

图5是表示本实施例的投影仪的光源装置的结构图和二向色镜的透射反射特性的图。在图5中，对具有与图2相同的功能的结构标注相同的附图标记，省略其说明。在图5中，与图2不同之处在于，二向色镜的透射反射特性不同，以及荧光体轮和扩散板的位置互换。

在图5中，向二向色镜91照射通过透镜23成为大致平行的b光束。此处，二向色镜91如图示那样，具有作为广域特性区域的b反射y透射的特性区域，且在二向色镜的中央部包括作为不同特性区域的全透射区域。即，二向色镜91的作为广域特性区域的b光反射y光透射的特性的区域较宽，而部分地具有与该b光反射y光透射的特性不同的全透射特性的区域(不同特性区域)。例如，作为一个例子，当说明令从光源21向二向色镜照射的b光区域中全透射区域的比例为整体的20％的情况时，照射到二向色镜91的b光束被反射80％左右，透射20％左右。即，从光源21向二向色镜91照射的b光束中，b光束中央部的20％左右被透射。实施例2这样与实施例1的二向色镜的透射反射特性不同，不过关于在同一个二向色镜包括具有规定的透射反射特性区域的广域特性区域和部分地与该规定的透射反射特性不同的不同特性区域方面概念上相同。

被二向色镜91反射了的b光束由聚光透镜27聚光而向荧光体轮28照射。以作为聚光透镜27的光轴的光轴2为中心，从荧光体轮28发出y光，从聚光透镜27透射而向二向色镜91照射，y光束从二向色镜91透射。

另一方面，从光源21向二向色镜91照射的b光束中从二向色镜91透射了的b光束，由聚光透镜25聚光而向扩散板26照射。以光轴1为中心，由扩散板26扩散了的b光束从聚光透镜25透射后向二向色镜91照射。此时，向二向色镜91照射的b光束的面积大于从光源21向二向色镜91照射的b光束的面积。从扩散板26向二向色镜91照射的b光束中，例如利用扩散板的b光入射区域的面积放大率为2的情况下，作为一个例子，因不同特性区域的形状透射10％左右，不过仍然能够使90％左右反射。而且，由二向色镜91反射了的b光束与y光束重叠，成为b+y光束。由此，根据实施例2的结构也能够与实施例1同等程度地使b光利用率增加。

图6是表示本实施例的二向色镜91的b反射y透射区域和全透射区域的涂层方法、以及各区域的透射率特性的图。图6(a)是平面图，(b)是截面图，(c)是b反射y透射区域的透射率特性，(d)是全透射区域的透射率特性。如图6(b)所示，二向色镜91能够通过在玻璃基板的一个面实施ar涂层，在相反面实施b反射y透射特性的二向色涂层和全透射区域用的ar涂层而制造。而且，各区域的透射率特性如图6(c)所示那样，在作为广域特性区域的b反射y透射区域，作为b光的波长的455nm附近透射率至少为5％以下，优选尽量接近0％，y光中含有的500至700nm附近的绿色频带至红色频带的光的透射率至少为95％以上，优选尽量接近100％。此外，作为不同特性区域的全反射区域如图6(d)所示那样，在全波长区域透射率至少为95％以上，优选尽量为100％。

另外，关于本实施例的结构中b光利用率高效化的原理和条件的详细情况，在实施例1的图3的说明中将b光的“透射”换成“反射”，将“全反射”换成“全透射”即可。具体而言，令图3(c)的b入射光的入射区域i的面积为si、b扩散光的入射区域o的面积为so、b入射光的入射区域i中作为不同特性区域的全透射区域wi(b光的透射特性t≈1)的面积为swi、b扩散光的入射区域o中作为不同特区域的全透射区域wo(b光透射特性t≈1)的面积为swo。此时，作为相对于来自激光光源的b入射光的透射光的比例的、在二向色镜91处b入射光实际透射率t3能够从swi/si计算。此外，作为相对于b扩散光的透射的比例的、在二向色镜91处b扩散光实际反射率r3能够从(so-swo)/so计算。实施例2的光源装置的b光利用率e3成为t3×r3＝(swi/si)×((so-swo)/so)。即，即使b光的反射特性和透射特性相反于实施例1，该光源装置的b光利用率e3也不变，依然为从激光光源向二向色镜入射的b光的利用效率(swi/si)与从b扩散光向二向色镜入射的b光的利用效率((so-swo)/so)的积。

如此，本实施例的该光源装置的b光利用率e3也与实施例1e2的式变形一样，能够通过使用扩散光的入射区域的面积放大率α和作为b扩散光的入射区域o中的不同特性区域的大小的swo相对于作为b入射光的入射区域i内的不同特性区域的大小的swi的比β，将so/si表现为e3＝t3×r3＝t3×(1-(t3×β/α))。

即，在本实施例的结构中也为如下情形：如果仅考虑二向色镜91的出射为止的b光利用率，则扩散光的入射区域的面积放大率α越大效率越高，作为b扩散光的入射区域o中的不同特性区域的大小的swo相对于作为b入射光的入射区域i内的不同特性区域的大小的swi的比β越小越好。

这样，根据本实施例，在通过在光源21使用蓝色激光、合成b+y的光而生成白色光的光源装置中，能够通过在二向色镜91采用具有作为广域特性区域的b反射y透射的特性区域且在中央部具有作为不同特性区域的全透射区域，透射反射特性被区域分割的结构，并利用扩散板26使b光扩散，放大b光的面积，从而使b光利用率增加。

根据以上说明的那样的本实施例，在与实施例1不同的结构中，也能够与实施例1相同程度地实现能够更适当地从激光光源生成白色光、来用于图像显示的投影仪。

实施例3

本实施例说明在实施例1的投影仪中将光源装置的二向色镜的不同特性区域配置在从作为聚光透镜25的光轴的光轴2与二向色镜相交的中央部离开的位置的例子。

图7是表示本实施例的光源装置的结构图和二向色镜的透射反射特性的图。在图7中，对具有与图2相同功能的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在实施例1的图2中，二向色镜的不同特性区域的位置配置在光轴2与二向色镜相交的中央部附近，与此相对，在本实施例的图7中，令不同特性区域的位置为从光轴2与二向色镜相交的中央部离开的位置。

为了将不同特性区域的位置这样变更为从光轴2与二向色镜相交的中央部离开的位置，也可以仅在来自b色激光光源21的b光入射光入射的范围内，将不同特性区域配置在从光轴2与二向色镜相交的中央部离开的位置。此外，能够通过将b色激光光源21的光轴1从相对于聚光透镜25的光轴2和二向色镜处于镜面配置的关系的光轴3离开地配置而进一步将不同特性区域从光轴2离开地配置。在图7中，作为一个例子表示采用激光光源21的光轴1的离开和自不同特性区域的中央部的离开两者的例子。

在图7中，通过透镜23变得平行的b光束向二向色镜92照射。此处，二向色镜92如图所示那样，具有作为广域特性区域的b透射y反射的特性区域，且将作为不同特性区域的全反射区域设置在从与光轴2相交的位置离开的位置。例如，当令从光源21向二向色镜照射的b光区域中的、全反射区域的比例为整体的20％时，照射至二向色镜92的b光束被20％左右反射，透射80％左右。即，从光源21向二向色镜92照射的b光束中、从b光束的中心离开的部分的20％被反射。

由二向色镜92反射了的b光束由扩散板26扩散，向二向色镜92照射。此时，向二向色镜92照射的b光束的面积大于从光源21向二向色镜92照射的b光束的面积。

接着，仅基于面积比计算从扩散板26向二向色镜92照射的b光束中的、在不同特性区域被反射的比例和在广域特性区域透射的比例。例如，在按面积比计算，利用扩散板的b光入射区域的面积扩大率为2的情况下，作为一个例子，认为因不同特性区域的形状反射10％左右而透射90％左右。此处，与实施例1不同，在实施例3中，使不同特性区域的位置从光轴2与二向色镜相交的中央部离开。此处，图8表示从扩散板26射出的光的照度分布图。如图8所示，越自中心位置偏移照度越低。如此，通过如实施例3那样将不同特性区域的位置从光轴2与二向色镜相交的中央部离开地配置，例如即使不同特性区域的面积与实施例1相同，来自扩散板26的b扩散光中在二向色镜92反射而返回光源21的部分的b扩散光也不是图8的中心角度的峰强度而是周边角度的相对小的强度，相较于实施例1的图2，能够使射向激光光源的返回光少。例如，在如下所述的结构，即当利用该偏置的图8的扩散光强度的相对比效果为50％时，利用扩散板的b光入射区域的面积放大率为2，仅按面积比计算因不同特性区域的形状被反射10％左右而透射90％左右的结构中，从扩散板26向二向色镜92照射的b光束考虑实际的图8的强度分布时被反射5％左右，透射95％左右。

另一方面，从光源21向二向色镜92照射的b光束中，从二向色镜92透射的b光束向荧光体轮28照射。而且，以作为聚光透镜27的光轴的光轴3为中心，从荧光体轮28发出y光，向二向色镜92照射。而且，y光束因二向色镜92的广域特性区域而被反射，与b光束重叠，成为b+y光束。

图9是表示作为本实施例的二向色镜92的广域特性区域的b透射y反射区域和作为不同特性区域的全反射区域的涂层方法的图。图9(a)是平面图，(b)是截面图。如图9(b)所示，二向色镜92能够通过在玻璃基板的单面实施b透射y反射特性的二向色涂层，在相反面实施ar涂层，在其上实施全反射区域用的镜面涂层而制造。

根据以上说明的本实施例，在通过在光源21使用蓝色激光合成b+y的光而生成白色光的光源装置中，能够通过在二向色镜92采用具有作为广域特性区域的b透射y反射的特性区域，且将作为不同特性区域的全反射区域从作为聚光透镜25的光轴的光轴2相交的位置离开地配置，透射反射特性被区域分割的结构，并利用扩散板26使b光扩散，使b光的面积扩大，从而使b光利用率增加。

如以上说明的那样，根据本实施例，与实施例1相比能够使b光利用率增加，能够实现能够更适当地从激光光源生成白色光、用于图像显示的投影仪。

实施例4

本实施例说明在实施例2的投影仪中，将光源装置的二向色镜的不同特性区域配置在从作为聚光透镜25的光轴的光轴3与二向色镜相相交的中央部离开的位置的例子。

图10是表示本实施例的光源装置的结构图和二向色镜的透射反射特性的图。在图10中，对具有与图5相同的功能的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

在实施例2的图5中二向色镜的不同特性区域的位置配置在光轴3与二向色镜相交的中央部附近，与此相对，在本实施例的图10中，令不同特性区域的位置为从光轴3与二向色镜相交的中央部离开的位置。

为了将不同特性区域的位置这样变更为从光轴2与二向色镜相交的中央部离开的位置，也可以仅在来自b色激光光源21的b光入射光入射的范围内，将不同特性区域配置在从光轴3与二向色镜相交的中央部离开的位置。此外，通过将b色激光光源21的光轴1从光轴3离开地配置，能够进一步将不同特性区域从光轴3离开地配置。在图10中，作为一个例子表示采用激光光源21的光轴1的离开和不同特性区域的自中央部的离开两者的例子。

在图10中，通过透镜23成为平行的b光束向二向色镜93照射。此处，二向色镜93如图所示那样，作为广域特性区域具有b反射y透射的特性的区域，且作为不同特性区域在从与光轴3相交的位置离开的位置具有全透射区域。例如，当令从光源21向二向色镜照射的b光区域中，作为不同特性区域的全透射区域的比例为整体的20％时，照射到二向色镜93的b光束被反射80％左右，透射20％左右。即，从光源21向二向色镜93照射的b光束中，从b光束的中心离开的部分的20％左右被透射。

被二向色镜93反射了的b光束向荧光体轮28照射。以作为聚光透镜27的光轴的光轴2为中心，从荧光体轮28发出y光，向二向色镜93照射，y光束从二向色镜93透射。

另一方面，从光源21向二向色镜93照射的b光束中，从二向色镜93透射了的b光束向扩散板26照射，以作为聚光透镜25的光轴的光轴3为中心，由扩散板26扩散了的b光束向二向色镜93照射。此时，向二向色镜93照射的b光束的面积大于从光源21向二向色镜93照射的b光束的面积。

接着，从扩散板26向二向色镜93照射的b光束中，仅基于面积比计算在不同特性区域被透射的比例和在广域特性区域被反射的比例。例如，在利用扩散板的b光入射区域的面积扩大率为2的情况下，作为一个例子，考虑因不同特性区域的形状而被透射10％、反射90％左右的结构。此处，与实施例2不同，在本实施例中，将不同特性区域的位置从光轴3与二向色镜相交的中央部离开。此处，如图8所示，从扩散板26出射的光的照度分布越自中心位置偏移，照度就越低。如此，通过如实施例3那样将不同特性区域的位置从光轴3与二向色镜相交的中央部离开地配置，例如即使不同特性区域的面积与实施例2相同，来自扩散板26的b扩散光中在二向色镜93透射而返回光源21的部分的b扩散光也不是图8的中心角度的峰强度，而成为周边角度的相对小的强度，相较于实施例2的图5，能够使射向激光光源的返回光少。例如，在如下所述的结构，即当利用该偏置的图8的扩散光强度的相对比效果为50％时，利用扩散板的b光入射区域的面积扩大率为2，仅按面积比计算因不同特性区域的形状被透射10％左右而反射90％左右的结构中，从扩散板26向二向色镜93照射的b光束考虑实际的图8的强度分布时被反射5％左右，透射95％左右。

而且，被二向色镜93的广域特性区域反射了的b光束与y光束重叠，成为b+y光束。

图11是表示作为本实施例的二向色镜93的广域特性区域的b反射y透射区域和作为不同特性区域的全透射区域的涂层方法的图。图11(a)是平面图，(b)是截面图。如图11(b)所示，二向色镜93通过在玻璃基板的单面实施ar涂层，在相反面实施b反射y透射特性的二向色涂层和实施全透射区域用的ar涂层而制造。

根据以上说明的本实施例，在通过在光源21使用蓝色激光合成b+y的光而生成白色光的光源装置中，能够通过在二向色镜93采用具有作为广域特性区域的b反射y透射的特性区域且将作为不同特性区域的全透射区域从作为聚光透镜25的光轴的光轴3相交的位置离开地配置，透射反射特性被区域分割的结构，并利用扩散板26使b光扩散，使b光的面积扩大，从而使b光利用率增加。

如以上说明的那样，根据本实施例，与实施例2相比能够使b光利用率增加，能够实现能够更适当地从激光光源生成白色光、来用于图像显示的投影仪。

实施例5

本实施例说明在实施例1至4中说明的投影仪中使用二向色镜的透射反射区域的分割结构和作为光源的多个激光，通过改变其激光的强度而实现调光和/或调色的例子。

图12是本实施例的光源装置的光源部分的概略结构图。图12表示图2a、图5、图7或图10的光源装置的结构中光源21的结构的详细情况。具体而言，作为光源21使用2个光源21-1、21-2，利用电源1(20-1)、电源2(20-2)驱动该2个光源，并具有控制该电源1、电源2的控制部10。

图13是表示与实施例1(图2a的结构)及其变形例对应的二向色镜的透射反射区域的分割结构的图。图13(a)是与实施例1对应的结构。在图13(a)中，在跨b透射y反射区域(广域特性区域m)和全反射区域(不同特性区域w)的区域具有分别被照射来自光源21-1的b光的照射区域e21-1和被照射来自光源21-2的b光的照射区域e21-2。另外，将被照射来自光源21-1的b光的照射区域e21-1和被照射来自光源21-2的b光的照射区域e21-2合并成的区域相当于图3(c)的区域i。另外，图13(a)所示的b扩散光入射区域相当于图3(c)的区域o。

在图13(a)的例子中，左右对称地配置区域，照射区域e21-1内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例和照射区域e21-2内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例相同。由此，能够实现只要改变光源21-1、21-2的激光的强度，就不改变从光源装置2输出的b光与y光的比例而直接调节从光源装置2输出的光的强度的调光功能。

图13(b)是图13(a)的区域分割的变形例，与图13(a)不同，作为不同特性区域w的全反射区域在纸面的宽度方向上宽，且包含于将被照射来自光源21-1的b光的照射区域e21-1和被照射来自光源21-2的b光的照射区域e21-2合并成的区域(相当于图3(c)的区域i)中。在图13(b)的例子中，因为不同特性区域w包含于区域i中，所以不同特性区域w相当于图3(c)的例子的区域wi和区域wo的两者。如在实施例1中说明的那样，在光源装置2中，作为b扩散光的入射区域o中的不同特性区域的大小的swo相对于作为b入射光的入射区域i内的不同特性区域的大小的swi的比β越小，作为光源装置，b光利用效率越高。此处，通过使不同特性区域w包含于区域i中，能够令β＝1，能够将β最小化。

另外，实施例1中说明的图3(b)的结构的b光利用效率e2在β/α小于1时，效率一定优于图3(a)的结构的b光利用效率e1。如此，只要能够通过使不同特性区域w包含于区域i中而令β＝1，就会因聚光透镜25和扩散板26的效果而α大于1，因此图3(b)的结构与图3(a)的结构相比b光利用效率必然更大。

如此，采用图13(b)那样使不同特性区域w包含于区域i中的结构，与图13(a)那样不同特性区域w不包含于区域i的结构相比，能够提高b光利用率。

此外，在图13(a)的结构中，由于不同特性区域w在照射区域e21-1与照射区域e21-2的纵向的边界呈细长的形状存在，所以根据光学零件的组装精度等，照射区域e21-1、照射区域e21-2的位置、二向色镜的不同特性区域w的左右方向的相对位置大幅偏移的情况下，照射区域e21-1内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例和照射区域e21-2内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例会大幅地变化。例如，因上述相对位置的偏移，向作为不同特性区域w的全反射区域照射的b光仅成为左右的光源中的一个光源的情况下，控制该一个激光光源的电源发生故障时，仅会利用从光源向二向色镜入射的光中经由了广域特性区域m的光，因此会从光源装置2仅输出b光或y光的任一种光(在图13(a)的例子中为y光)，不可能生成白色光。与此相对，如果采用图13(b)的结构，则由于作为不同特性区域w的全反射区域在宽度方向上宽，所以即使在产生了上述左右方向的相对位置的偏移的情况下，向作为不同特性区域w的全反射区域照射的b光也不易仅成为左右光源中的一个光源。

由此，在图13(b)的结构中，即使在控制一个激光光源的电源发生故障的情况下，也能够避免从光源装置2输出的光成为b光或y光中的哪一种光的颜色的现象。

此外，图13(c)是又一个不同的区域分割的变形例。在图13(c)的例子中，与图13(a)、图13(b)的例子不同，作为不同特性区域w的全反射区域以左右非对称的方式构成。由此，使照射区域e21-1内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例和照射区域e21-2内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例不同。由此，能够使来自光源21-1的b光最终有助于光源装置2的输出光的b光与y光的比例和来自光源21-2的b光最终有助于光源装置2的输出光寄与的b光与y光的比例不同。如此，通过经由电源1的控制对光源21-1的光强度进行可变控制，或经由电源2的控制对光源21-2的光强度进行可变控制，使光源21-1的光强度与光源21-2的光强度的相对比例可变，由此能够对光源装置2输出的光的色和强度两者进行控制。即，能够实现从光源装置2输出的光的调色功能和调光功能。

另外，在图13(c)的例子中，因为不同特性区域w包含于将照射区域e21-1与照射区域e21-2合并成的区域(区域i)，所以还有b光利用率高的优点。

此外，图13(d)是又一个不同的区域分割的变形例。在图13(d)的例子中，与图13(c)的例子一样，使照射区域e21-1内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例和照射区域e21-2内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例不同。由此，与图13(c)的例子一样，通过经由电源1的控制对光源21-1的光强度进行可变控制，或经由电源2的控制对光源21-2的光强度进行可变控制，使光源21-1的光强度与光源21-2的光强度的相对比例可变，由此能够对光源装置2输出的光的色和强度两者进行控制。

进一步，在图13(d)的例子中，作为不同特性区域w(全反射区域)，按每个来自左右的光源的照射区域具有独立的形状。进一步，在与来自左右的光源的照射区域的边界线离开了距离的位置分别设置有不同特性区域w。由此，根据光学零件的组装精度等，照射区域e21-1的位置、照射区域e21-2的位置、二向色镜的不同特性区域w的相对位置无论是在左右方向上偏移还是在上下方向上偏移，均能够作为照射区域e21-1内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例和照射区域e21-2内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例不易变化的结构。

即，在图13(d)的例子中，能够同时实现从光源装置2输出的光的调色功能和调光功能的实现和基于光学零件的组装精度等的、照射区域e21-1的位置、照射区域e21-2的位置、二向色镜的不同特性区域w的相对位置的偏移的影响的降低，是优选的方式。

此外，在图13(d)的例子中，因为不同特性区域w包含于将照射区域e21-1与照射区域e21-2合并成的区域(区域i)中，所以还具有b光利用率高的优点。

如上所述，使用图13说明了多个实施例1(图2a的结构)的不同特性区域w的形状的例子及其变形例。另外，这些变形例还能够适用于如实施例3的图7那样，相对于处于聚光透镜25的光轴2的镜面关系的光轴3使光源21的光轴1偏置的情况。

此外，图14是表示与实施例2及其变形例对应的二向色镜的透射反射区域的分割结构的图。图14(a)是与实施例2对应的结构。图14(a)是说明在实施例2的图5的结构中，作为光源21采用图12所示的结构的情况下的例子的图，图14(b)(c)(d)是其变形例。

此处，图14(a)、图14(b)、图14(c)、图14(d)中记载的二向色镜的透射反射区域的分割结构例是使图13(a)、图13(b)、图13(c)、图13(d)的二向色镜的透射反射区域的分割结构例如与实施例2对应的那样，将广域特性区域m的特性变成b反射y透射，将不同特性区域w的特性变成全透射的结构。如果将图13的说明与该特性的变更对应地进行替换，则结构及其效果也成为图14各图的说明。因此，图14各图的说明为按该图13各图的替换进行的记载，省略再次的记载。

通过以上说明的以图14各图表示的二向色镜的透射反射区域的分割结构例，说明了多个实施例2的不同特性区域w的形状的例子及其变形例。另外，这些变形例还能够适用于如实施例4的图10那样，相对于处于聚光透镜25的光轴2的镜面关系的光轴3使光源21的光轴1偏置的情况。

根据以上说明的本实施例的二向色镜的透射反射区域的分割结构例，能够与不同特性区域w的形状和二向色镜上的多个光源的照射区域的关系相应地，得到b光利用率的提高、调光功能的实现、调色功能的实现、基于光学零件的组装精度等的相对位置偏移影响的降低等任一效果或组合效果。

另外，在本实施例的图13、图14的各图的说明中，说明了照射区域e21-1与照射区域e21-2相互不重叠的例子。但是，照射区域e21-1与照射区域e21-2也可以部分重叠，在这种情况下也成为本实施例的变形例的一个方式。此时各照射区域内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例只要满足上述的说明，就能够得到与上述的说明相同的效果。

实施例6

在实施例5中使用2个激光作为投影仪的光源，与此相对，在本实施例中说明使用3个激光作为投影仪的光源的情况。

图15是本实施例的光源装置的光源部分的概略结构图。在图15中，在图2a、图5、图7或图10的光源装置的结构中使用3个光源21-1、21-2、21-3，利用电源1(20-1)、电源2(20-2)、电源3(20-3)对它们分别进行驱动，并具有控制各个电源1、电源2、电源3的控制部11。

图16是表示与实施例1(图2a的结构)及其变形例对应的二向色镜的透射反射区域的分割结构的图。图16(a)是与实施例1对应的结构。在图16(a)中，分别在左侧的b透射y反射区域(广域特性区域m)具有被照射来自光源21-1的b光的照射区域e21-1，在跨左侧的b透射y反射区域(广域特性区域m)、全反射区域(不同特性区域w)和右侧的b透射y反射区域(广域特性区域m)的区域具有被照射来自光源21-2的b光的照射区域e21-2，在右侧的b透射y反射区域(广域特性区域m)具有被照射来自光源21-3的b光的照射区域e21-3。由于照射区域e21-2的广域特性区域m与不同特性区域w的比例和照射区域e21-1、照射区域e21-3的广域特性区域m与不同特性区域w的比例(在本图中不同特性区域w为0％)不同，所以能够通过改变光源21-1、21-2、21-3的激光的强度，使得从光源装置2输出的b光与y光的比例变化，实现调色功能和调光功能。

图16(b)是图16(a)的区域分割的变形例，与图16(a)不同，作为不同特性区域w的全反射区域在纸面的宽度方向上宽，包含于将被照射来自光源21-1的b光的照射区域e21-1、被照射来自光源21-2的b光的照射区域e21-2、被照射来自光源21-3的b光的照射区域e21-3合并成的区域(相当于图3(c)的区域i)中。根据该结构，能够与图13(b)中的说明一样，在b光利用效率中令β＝1。由此，能够提高b光利用效率。

此外，在图16(a)的结构中，在电源20-2发生故障的情况下，仅利用从光源向二向色镜入射的光中经由了广域特性区域m的光，因此从光源装置2仅输出y光，不可能进行白色光的重现。与此相对，如果采用图16(b)的结构，则作为不同特性区域w的全反射区域分别涉及照射区域e21-1、照射区域e21-2、照射区域e21-3的所有区域。

由此，在图16(b)的结构中，即使在控制激光光源的多个电源中的一个电源发生了故障的情况下，也能够避免从光源装置2输出光成为b光或y光中的哪一种光的颜色的现象。

此外，图16(c)是又一个区域分割的变形例。在图13(c)中，多个激光光源的照射区域为2，与此相对，在图16(c)的结构中，增加至3个照射区域e21-1、照射区域e21-2、照射区域e21-3。进一步，将该3个照射区域的广域特性区域m与不同特性区域w的比例均加以改变。

如此，能够通过对光源21-1的光强度、光源21-2的光强度、光源21-3的光强度进行可变控制而对光源装置2输出的光的颜色和强度两者进行控制，进一步，与图13(c)相比区域分割数更多，因此能够提高颜色和强度的控制的分解度。

此外，图16(d)是又一个区域分割的变形例。在图16(d)的例子中，与图16(c)的例子一样，使照射区域e21-1内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例、照射区域e21-2内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例、照射区域e21-3内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例不同。由此，能够与图16(c)的例子一样，能够通过对光源21-1的光强度、光源21-2的光强度、光源21-3的光强度进行可变控制而对光源装置2输出的光的颜色和强度两者进行控制，进一步，与图13(d)相比区域分割数更多，因此能够提高颜色和强度的控制的分解度。

进一步，在图16(d)的例子中，作为不同特性区域w(全反射区域)，按来自3个光源的每个照射区域具有独立的形状。进一步，在与各照射区域的边界线离开了距离的位置分别设置有不同特性区域w。由此，根据光学零件的组装精度等，照射区域e21-1的位置、照射区域e21-2的位置、照射区域e21-3的位置、二向色镜的不同特性区域w的相对位置无论是在左右方向上偏移还是在上下方向偏移，均能够作为照射区域e21-1内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例、照射区域e21-2内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例、照射区域e21-3内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例不易发生变化的结构。

即，在图16(d)的例子中，能够同时实现从光源装置2输出的光的调色功能和调光功能的实现和基于光学零件的组装精度等的、照射区域e21-1的位置、照射区域e21-2的位置、照射区域e21-3的位置、二向色镜的不同特性区域w的相对位置的偏移的影响的降低，是优选的方式。

此外，在图16(d)的例子中，因为不同特性区域w包含于将照射区域e21-1、照射区域e21-2和照射区域e21-3合并成的区域(区域i)中，所以还具有b光利用率高的优点。

如上所述，使用图16，说明了多个实施例1(图2a的结构)的不同特性区域w的形状的例子及其变形例。另外，这些变形例还能够适用于如实施例3的图7那样，相对于处于聚光透镜25的光轴2的镜面关系的光轴3使光源21的光轴1偏置的情况。

此外，图17是表示与实施例2及其变形例对应的二向色镜的透射反射区域的分割结构的图。图17(a)是与实施例2对应的结构。图17(a)是说明在实施例2的图5的结构中，作为光源21采用图15所示的结构的情况下的例子的图，图17(b)(c)(d)是其变形例。

此处，图17(a)、图17(b)、图17(c)、图17(d)中记载的二向色镜的透射反射区域的分割结构例是使图16(a)、图16(b)、图16(c)、图16(d)的二向色镜的透射反射区域的分割结构例如与实施例2对应的那样，将广域特性区域m的特性变成b反射y透射，将不同特性区域w的特性变成全透射的结构。如果将图16的说明与该特性的变更对应地进行替换，则结构及其效果也成为图17各图的说明。因此，图17各图的说明为按该图16各图的替换进行的记载，省略再次的记载。

通过以上说明的以图17各图表示的二向色镜的透射反射区域的分割结构例，说明了多个实施例2的不同特性区域w的形状的例子及其变形例。另外，这些变形例还能够适用于如实施例4的图10那样，相对于处于聚光透镜25的光轴2的镜面关系的光轴3使光源21的光轴1偏置的情况。

根据以上说明的本实施例的二向色镜的透射反射区域的分割结构例，能够与不同特性区域w的形状和二向色镜上的多个光源的照射区域的关系相应地，得到b光利用率的提高、调光功能的实现、调色功能的实现、基于光学零件的组装精度等的相对位置偏移影响的降低等任一效果或组合效果。此外，在该调光功能、调色功能中能够进一步提高分解度。

另外，在本实施例的图16、图17的各图的说明中，说明了照射区域e21-1、照射区域e21-2与照射区域e21-3相互不重叠的例子。但是，照射区域e21-1、照射区域e21-2与照射区域e21-3也可以部分重叠，在这种情况下也成为本实施例的变形例的一个方式。此时各照射区域内的广域特性区域m与不同特性区域w的比例只要满足上述的说明，就能够得到与上述的说明相同的效果。

实施例7

在本实施例中，说明能够通过使用氧化铝陶瓷板作为扩散板来实现更优选的投影仪的实施例。

图18是表示作为本实施例的扩散板26的氧化铝陶瓷板的截面图的示意图。如图18所示，氧化铝陶瓷板是形状不规则的氧化铝颗粒的集合体，即使不在反射面表面实施凹凸加工，也具有入射光随机地透射、反射的性质。因此，例如，即使是图中所示的按相同的角度出射的出射光ao、bo，也不仅包含经过了相同的路径的光而且包含作为经过了不同的路径的光的ai和bi。即，即使是按相同的角度出射的出射光，也包含光程不同的光，因此在斑点噪声的降低上具有效果。

此处，说明扩散板的机制。图19是说明本实施例中的入射光相对于扩散板的聚光角θi和出射光的扩散角θo的图。如图19(a)所示，射向扩散板26的入射光由聚光透镜25聚光而以聚光角θi向扩散板26入射。此外，如图19(b)所示，来自扩散板26的出射光以扩散角θo出射。此处，因为光一般会扩散，所以使用图20对本实施例的扩散角θo的定义进行说明。图20表示从扩散板26出射的光的强度分布，纵轴表示强度，横轴表示扩散光相对于扩散板的法线的角度。如图20所示，越从中心位置偏移强度越低，在本实施例中将当以出射光的峰强度为100％时出射光的强度成为50％的角度定义为扩散板的出射光的扩散角θo。

接着，计算图19所示的入射光的聚光角θi、出射光的扩散角θo与b光的利用效率的关系。此处，在图21表示为了简化计算而将图3(c)所示的二向色镜24的区域i、区域o、区域wi、区域wo转换为圆形区域的模型的情况下的说明图。在图21中，如已经说明的那样，表示b光的利用效率最高，面积swi＝面积swo(β＝1)的例子的模型。另外，不同特性区域w的形状在图13(b)、(c)、(d)，图14(b)、(c)、(d)，图16(b)、(c)、(d)，图17(b)、(c)、(d)所示的任一形状的情况下都能够换算为图21的圆形模型。

图22表示本实施例的扩散板附近的光路。在图22，以xi为入射光的圆形区域的直径，以xo为出射光的圆形区域的直径。此外，l为焦距。

此处，如实施例1中说明的那样，图3(b)的结构中的b光利用率e2为r2×t2＝r2×(1-(r2×β/α)，不采用透射/反射特性的区域分割和扩散板的图3(a)的结构中的b光利用率e1为(r1×t1)＝r1×(1-r1)。此外，用于成为e2＞e1的条件如在实施例1已经说明的那样，能够变形为(so-swo)/so＞(si-swi)/si。该式能够进一步变形为1-swo/so＞1-swi/si，当从两边减1而整理不等号时，能够变形为swo/so＜swi/si，并能够变形为so/swo＞si/swi。进一步，当在两边乘以swo/swi时，能够变形为so/swi＞(si/swi)×(swo/swi)。

此处，so/swi是相对于二向色镜中的b光的入射区域i内的不同特性区域wi的大小即swi的面积(即射向聚光透镜25的b光束的截面积)、返回至二向色镜的b扩散光的区域o的面积so(即从聚光透镜25返回的b光束的截面积)的比，表示通过聚光透镜25和扩散板26的功能扩大b光束的截面积的效果。进一步，si/swi是图3(b)的结构中的实际反射率r2的倒数。此外，swo/swi是已经说明的β。由此，so/swi＞(si/swi)×(swo/swi)能够变形为so/swi＞β/r2。

此处，不采用已经说明的透射反射特性的区域分割和扩散板的图3(a)中优选的b光反射率是r1＝0.2，如图21所示，在不同特性区域wi包含于入射区域i的情况下，因为β＝1，所以成为so/swi＞1/0.2即so/swi＞5。即，为了通过扩散板26的功能超过现有方式中的b光利用率，需要so/swi的面积比超过5倍。

so是扩散光的入射区域o的面积，swi是b入射光的入射区域i中的作为不同特性区域的全反射区域wi的面积，因此在图22中，so＝π(xo/2)²，swi＝π(xi/2)²。由此，so/swi的面积比超过5倍的条件成为π(xo/2)²＞5×π(xi/2)²。即，xo＞√5×xi。

此时，在图22中，当使用xi和聚光透镜25的焦距l表示聚光角θi时，成为聚光角θi＝2×arcsin((xi/2)/l)。此外，当使用表示xo与聚光透镜25的焦距l扩散角θo时，成为扩散角θo＝2×arcsin((xo/2)/l)。考虑到这些数学式，满足作为so/swi的面积比超过5倍的条件的xo＞√5×xi的扩散角的条件成为θo＞2×arcsin((√5×xi/2)/l)。

此处，作为光源装置2的光学系统的整体比例，原则上以影像显示元件6r、6g、6b中使用的面板的开口尺寸为基准，确定效率合适的各种光路长度和光束开口，根据各光学元素的设计存在些许容许余量。作为具体例，在影像显示元件6r、6g、6b中使用的面板的开口尺寸为约0.6英寸的情况下，例如优选图22的焦距l为约15mm左右，优选图21的面积swi为35平方mm左右。作为影像显示元件6r、6g、6b中使用的面板的开口尺寸，考虑到根据投影仪的模型例如存在使用0.3英寸至1.0英寸左右的面板的可能性，进一步，考虑到在上述光学系统的各光学元素的设计中存在余量，图22的焦距l的容许范围为12mm～30mm左右，图21的面积swi的容许范围为25平方mm～42平方mm左右。另外，当将作为面积swi的容许范围的25平方mm～42平方mm左右换算至xi的范围时，xi的容许范围为5.64mm～7.31mm。

扩散版26的扩散角的特性不能像上述的影像显示元件6r、6g、6b中使用的面板的开口尺寸和光源装置2的光学系统的各光学元素的设计参数那样容易地通过投影仪的模型来调整，因此为了降低扩散版26的成本，优选对面板的开口尺寸不同的多个投影仪的模型使用相同的方式的扩散板。如此，需要在作为上述图22的焦距l的容许范围的12mm～30mm左右和作为图21的面积swi的容许范围的25平方mm～42平方mm左右(在xi的容许范围中为5.64mm～7.31mm)两者的全部范围内，求取so/swi的面积比超过5倍的扩散角的条件。

即，在焦距l的容许范围12mm～30mm左右和xi的容许范围5.64mm～7.31mm的范围的全部区域求取满足上述扩散角的条件式θo＞2×arcsin((√5×xi/2)/l)的扩散角θo即可。在上述条件式中，l越小扩散角θo越大，xi越大扩散角θo越大。如此，在上述l和xi的容许范围中成为扩散角θo的要求角度最大的值的是l为容许范围的最小值的12mm、xi为容许范围的最大值的7.31mm(面积swi为容许范围的最小值的25平方mm)时。因此，当在条件式θo＞2×arcsin((√5×xi/2)/l)中代入l＝12mm、xi＝7.31mm时，成为θo＞2×arcsin((√5×7.31/2)/12)。对此进行计算，则成为θo＞86°。

即，作为本实施例的投影仪中使用的扩散板，使用能够超过现有方式中的b光利用率的扩散板且为更低成本的扩散板的条件满足扩散角θo＞86°的方式的扩散板即可。

接着，图23是作为本实施例的投影仪中使用的扩散板的一个例子、对使用氧化铝陶瓷板的情况与其它方式的情况进行比较的表。在图23中，作为扩散板的方式，比较4个方式。a方式是将上述说明的氧化铝陶瓷板作为反射型扩散板使用的方式。b方式是通过喷砂或蚀刻对玻璃的两个面施加糙面加工得到的磨砂玻璃和在其背面添加反射镜成为反射型扩散板的方式。c方式是在金属进行凸凹的表面加工作为反射型扩散板使用的方式。进一步，d方式是通过在喷砂或蚀刻玻璃的一个面施加糙面加工得到的磨砂玻璃和在其背面添加反射镜作为反射型扩散板的方式。进一步，d方式是通过喷砂或蚀刻在玻璃的一个面施加糙面加工得到的磨砂玻璃和在其背面添加反射镜作为反射型扩散板的方式(也可以说是相对于b方式仅在玻璃的一个面变更为磨砂玻璃的方式)。

此处，图23表示对于各方式，关于基板材质、加工内容、出射光扩散角θo、斑点等噪声的量、成本进行比较的结果。首先，关于基板材质，a方式仅使用氧化铝陶瓷板，c方式仅使用金属。b方式、d方式需要使用透射玻璃和反射镜。由此，如果考虑基板材质部分的成本，则需要多个基板材质的b方式、d方式比较不利。

此外，关于加工内容，a方式能够仅通过对氧化铝陶瓷进行冲压来制作，不需要进行凸凹加工。这在加工成本面上有利。此外，其它b方式、c方式、d方式均需要在反射面进行凹凸加工，在加工成本面上不利。

此外，关于出射光扩散角θo，a方式的氧化铝陶瓷方式不依赖于入射光的聚光角地生成不规则的扩散出射光，其出射光扩散角θo大到约120°。

接着，在b方式中，出射光扩散角依赖于入射光的聚光角，出射光扩散角是相对于入射光的聚光角增加了扩散板的扩散角增加效果得到的扩散角。例如，当令入射光的聚光角为约14°时，b方式的扩散角增加效果有约30°左右，最终的出射光扩散角θo成为约14°+约30°＝约44°。

此外，在c方式中，不依赖于入射光的聚光角地生成不规则的扩散出射光，其出射光扩散角θo为约40°左右。

最后，关于d方式，出射光扩散角依赖于入射光的聚光角，出射光扩散角是相对于入射光的聚光角增加了扩散板的扩散角增加效果而得到的扩散角。例如，当令入射光的聚光角为约14°时，因为d方式的扩散角增加效果为约6°左右，所以最终的出射光扩散角θo成为约14°+约6°＝约20°。

此处，对a、b、c、d各方式的出射光扩散角与上述的b光利用率超过现有方式的低成本的扩散板的扩散角的条件式θo＞86°进行比较，则仅a方式的氧化铝陶瓷方式高于条件，可以说更优选作为本实施例的投影仪中使用的扩散板。在其它3个方式中未满足该条件。

接着，关于斑点等噪声，相对于a方式、b方式为小，c方式、d方式为中或大。在这方面也是a方式的氧化铝陶瓷方式比较优异。

最后，关于考虑了基板材质和加工内容的综合成本，需要多种基板材质的b方式、d方式必然昂贵，而a方式、c方式比较廉价。综合成本方面也是a方式的氧化铝陶瓷方式比较优异。

由此可知，作为本实施例的投影仪中使用的扩散版，任一比较项目均有利，尤其是采用出射扩散角θo充分满足上述的扩散角的条件式、斑点等噪声也少、比较廉价的氧化铝陶瓷方式的扩散板是有利的。

以上说明的本实施例的投影仪通过使用出射光扩散角满足θo＞86°的扩散板，能够提供进一步提高了b光利用率的廉价的投影仪。特别是通过采用使用氧化铝陶瓷的扩散板，能够实现更优的投影仪。

实施例8

在本实施例中，对在上述各实施例的投影仪中通过对射向荧光体的激发光的光点形状和位置进行调整来抑制荧光体的转换效率下降的例子进行说明。

荧光体的转换效率伴随激发光量的增加而减少。将之称为亮度饱和。因此，在本实施例中，通过使向荧光体照射的激发光的面积大而降低激发光的密度来抑制亮度饱和引起的荧光体的转换效率下降。

本实施例的投影仪的光学系统是将图1所示的光学系统中的光源装置2变为图24的结构的光学系统。其它部分的结构和动作与实施例1相同，因此省略其说明。

图24是本实施例的光源装置的结构图。在图24中，对具有与图2相同的功能的结构标注相同的附图标记，省略其说明。在图24中，与图2不同之处在于在二向色镜24的跟前配置有阵列透镜101、102。由此，形成射向荧光体轮的特定形状的激发光。阵列透镜的详细情况后述。在图24中，通过透镜22、23，自光源21出射的蓝色激光的b光束成为平行的光束，按阵列透镜101、102的每个透镜单元分割，从二向色镜24通过，之后由聚光透镜27聚光且按透镜单元单位重叠，以透镜单元的相似形状向荧光体轮28照射。即，阵列透镜101、102作为生成矩形形状的激发光的生成透镜发挥作用。

图25是本实施例的阵列透镜的结构图。在图25中，(a)是侧面图，(b)、(c)是从(a)的箭头方向看的正面图。如图25所示，阵列透镜是从光轴1的延伸的方向看具有矩形形状的多个透镜单元100呈矩阵(2维)状配置成的，(b)是透镜单元的矩形形状的纵横比不是1:1的情况下的例子，(c)表示纵横比为1:1的情况。

第一阵列透镜101的透镜单元分割和第二阵列透镜102的透镜单元分割均为与图25所示相同的透镜单元分割，阵列透镜101和102各自的透镜单元1对1地对应。入射到阵列透镜101的光从各透镜单元空間分割地出射，从各透镜单元出射的光在对应的阵列透镜102的透镜单元成像。此外，从阵列透镜102的多个透镜单元分别出射的光通过二向色镜24在聚光透镜27聚光，在荧光体轮28上成像。各透镜单元的曲率以满足后述的共轭关系的方式按各个阵列透镜的各个单元适当地决定。

为了以将入射到阵列透镜101的光按多个透镜单元分割为多个光而高效地从阵列透镜102的各透镜单元通过的方式进行引导，阵列透镜101的位置和各透镜单元的曲率以使得光源21与阵列透镜102的各透镜单元成为光学上大致共役的关系的方式构成。此外，将与阵列透镜102的透镜单元各自对应的阵列透镜101的透镜单元的形状相似的形状的光投影至荧光体轮28。即，阵列透镜102的位置和各透镜单元的曲率以使得对应的阵列透镜101的各透镜单元与荧光体轮面成为光学上大致共役的关系的方式设定。由此，入射到阵列透镜101的光按透镜单元单位重叠，以阵列透镜101的矩形形状的透镜单元的相似形状向荧光体轮28照射。使用该多个阵列透镜构成的光学系统具有通过将从光源出射的光转换为矩形形状向荧光体轮28照射而使照射范围内的亮度分布均匀化的功能。

图26是说明本实施例的向荧光体轮照射的激发光的荧光体轮每旋转1次的照射面积的图。图26表示激发光照射区域、荧光体轮上的荧光体涂敷区域、荧光体轮每旋转1次的激发光照射面积的关系。在图26中，通过上述的阵列透镜101、102，向荧光体轮上照射的激发光形成与阵列透镜101的透镜单元相似的矩形的像，作为激发光照射区域照射。此处，令荧光体轮上的激发光照射区域为，矩形的上下方向的长度即y轴方向的长度为v，水平方向的长度即x轴方向的长度为h。另外，x轴是具有图24所示那样的光源装置的投影仪的水平方向，同样，y轴对应于投影仪的垂直方向。

此外，令激发光照射区域的矩形的中心与荧光体轮的中心的距离为r0。此处，荧光体轮每旋转1次的照射面积，作为被以在激发光照射区域的矩形上离荧光体轮的中心最远的点与荧光体轮的中心的距离r2为半径的圆；和在矩形上离荧光体轮的中心最近的点与荧光体轮的中心的距离r1为半径的圆夹着的圆环型的区域的面积求取。此处，在确定距离r1的矩形上离荧光体轮的中心最近的点处于矩形的顶点或边上。此外，在确定距离r2的矩形上离荧光体轮的中心最远的点一定处于矩形的顶点。

此处，如果每单位时间照射的光量相同，则荧光体轮每1旋转时间的照射面积越大的光的照射密度越小，荧光体轮每1旋转时间的照射面积越小光的照射密度就越大。由此，通过以使得荧光体轮每旋转1次的照射面积更大的方式调整激发光照射区域的配置，能够抑制亮度饱和引起的荧光体的转换效率下降。

图27是说明本实施例的向荧光体轮照射的激发光的照射区域的配置的一个例子的图，具体而言，是说明向荧光体轮照射的激发光的荧光体轮每旋转1次的照射面积成为最大的情况的图。在r0一定的情况下，在如图27所示那样，以自荧光体轮的中心起的延长线与矩形的激发光照射区域的对角线重叠(大致一致)的方式构成时，r1最小，r2最大。因此，能够使荧光体轮每旋转1次的照射面积最大，从而激发光的照射密度成为最小。由此，通过如图27那样构成，能够最有效果地抑制亮度饱和引起的荧光体的转换效率下降。

但是，也可能因结构上的制约等而不能实现这样的最有效果的配置。以下说明即使在这种情况下也成为优选配置的例子。

图28是说明本实施例的荧光体轮的坐标系和荧光体涂敷区域的分割区域的图。在图28中，(a)表示荧光体轮的坐标系和荧光体的涂敷区域。(b)表示将荧光体涂敷区域分割为16个部分的图(区域a～p)。

如(a)所示，当在荧光体轮上定义x轴(具有光源装置的投影仪的水平方向)、y轴(具有光源装置的投影仪垂直方向)，以荧光体轮的中心o为中心，以x轴为基准定义以逆时针旋转为正的角度θ时，(b)所示的各区域成为以下所示。

区域a是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度0～22.5°的区域，

区域b是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度22.5°～45°的区域，

区域c是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度45～67.5°的区域，

区域d是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度67.5～90°的区域，

区域e是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度90～112.5°的区域，

区域f是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度112.5～135°的区域，区域g是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度135～157.5°的区域，

区域h是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度157.5～180°的区域，区域i是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度180～202.5°的区域，

区域j是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度202.5～225°的区域，区域k是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度225～247.5°的区域，

区域l是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度247.5～270°的区域，区域m是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度270～292.5°的区域，

区域n是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度292.5～315°的区域，区域o是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度315～337.5°的区域，

区域p是荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度337.5～360°的区域。

图29a、图29b、图29c是说明向荧光体轮照射的激发光的照射区域的配置的一个例子的图，具体而言，是说明本实施例中的因激发光照射区域的矩形形状而荧光体轮每旋转1次的激发光的照射面积变大的激发光照射区域的图。图29a表示激发光照射区域的矩形为h＜v的情况，图29b表示激发光照射区域的矩形为h＝v的情况，图29c表示激发光照射区域的矩形为h＞v的情况。

首先，说明图29a的激发光照射区域的矩形为h＜v的情况。如图29a所示，例如即使在矩形的中心与荧光体轮的中心的距离r0一定的条件下进行探讨，只要将激发光照射区域布局在y轴附近，与将激发光照射区域布局在x轴附近的情况相比，距离r1也小，能够使距离r2大。因此，在激发光照射区域的矩形为h＜v的情况下，通过使将自荧光体轮的中心起的延长线与矩形的激发光照射区域的对角线重合位置附近和矩形位于y轴侧的范围合并成的范围，具体而言，使激发光照射区域的位置处在矩形的中心处于区域c、d、e、f、k、l、m、n内那样的位置(矩形的中心处于荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度45°以上135°以下或225°以上315°以下的区域那样的位置)，与使得矩形的中心处于区域a、b、g、h、i、j、o、p内那样的位置的情况相比，能够使荧光体轮每旋转1次的照射面积大，能够使激发光的照射密度小，能够有效地抑制亮度饱和引起的荧光体的转换效率下降。

接着，说明图29b的激发光照射区域的矩形为h＝v的情况。如图29b所示，例如即使在矩形的中心与荧光体轮的中心的距离r0一定的条件下进行探讨，只要将激发光照射区域布局在作为自荧光体轮的中心起的延长线与矩形的激发光照射区域的对角线重叠的位置附近的45°、135°、225°、315°附近，与将激发光照射区域布局在x轴或y轴附近的情况相比，距离r1也小，能够使距离r2大。因此，在激发光照射区域的矩形为h＝v的情况下，具体而言，通过使激发光照射区域的位置处在矩形的中心处于区域b、c、f、g、j、k、n、o内那样的位置(矩形的中心处于荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度22.5°以上67.5°以下、112.5°以上157.5°以下、202.5°以上247.5°以下或292.5°以上337.5°以下的区域那样的位置)，与矩形的中心处于区域a、d、e、h、i、l、m、p内那样的位置的情况相比，能够使荧光体轮每旋转1次的照射面积大，能够使激发光的照射密度小，能够有效地抑制亮度饱和引起的荧光体的转换效率下降。

接着，说明图29c的激发光照射区域的矩形为h＞v的情况。如图29c所示，例如即使在矩形的中心与荧光体轮的中心的距离r0一定的条件下进行探讨，只要将激发光照射区域布局在x轴附近，与将激发光照射区域布局在y轴附近的情况相比，距离r1也小，能够使距离r2大。因此，在激发光照射区域的矩形为h＞v的情况下，通过使将自荧光体轮的中心起的延长线与矩形的激发光照射区域的对角线重叠位置附近和矩形位于x轴侧的范围合并而成的范围，具体而言，使激发光照射区域的位置处在矩形的中心处于区域a、b、g、h、i、j、o、p那样的位置(矩形的中心处于荧光体轮的荧光体涂敷区域中角度0°以上45°以下、135°以上225°以下或315°以上360°以下的区域那样的位置)，与使得矩形的中心处于区域c、d、e、f、k、l、m、n内那样的位置的情况相比，能够使荧光体轮每旋转1次的照射面积大，能够使激发光的照射密度小，能够有效地抑制亮度饱和引起的荧光体的转换效率下降。

如上所述，根据本实施例，具有生成矩形形状的激发光的生成透镜，能够通过限定矩形形状的激发光照射区域的配置而使荧光体轮每旋转1次的激发光的照射面积大，使激发光的照射密度小，能够有效地抑制亮度饱和引起的荧光体的转换效率下降。

另外，以上说明的本实施例的光源装置不仅能够应用于实施例1的投影仪的光学系统，而且能够应用于实施例2、3、4、5、6、7的任一实施例。在将本实施例的光源装置应用于实施例2、3、4的光学系统的情况下，在图24的光源装置中，将二向色镜24的特性分别变更为图5、7、10的二向色镜的特性，使扩散板26的配置分别与图5、7、10的扩散板的配置一致，使荧光体轮28的配置分别与图5、7、10的荧光体轮的配置一致即可。

以上对实施例进行了说明，不过本发明并不限定于上述的实施例，而包括各种各样的变形例。此外，上述的实施例为了将本发明说明得容易明白而进行了详细的说明，并不一定限定于包括所说明的所有结构。此外，还能够将一个实施例的结构的一部分替换到另一个实施例的结构中。

附图标记的说明

1：光学系统；2：光源装置；3：照明光学系统；4：分色光学系统；6r、6g、6b：影像显示元件；7：光合成棱镜；8：投射透镜；21、21-1、21-2、21-3：光源；22、23：透镜；24、91、92、93：二向色镜；25、27：聚光透镜；26：扩散板；28：荧光体轮；29：电动机；101，102：阵列透镜。