光源光学系统、使用其的光源装置及图像显示装置的制造方法_2

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括分色镜、PBS和开 口部中的任一者。
[0062] 分色镜被构造成将具有与蓝光B1的波长相同的波长的光引导到荧光体5,并且还 在与光源1的方向不同的方向上引导具有与蓝光B1的波长不同的波长的光。换句话说,分 色镜透过具有与来自光源1的光的波长相同的波长的光,并且还反射具有与从光源1发出 的光的波长不同的波长的光。
[0063] PBS被构造成将p偏振光和s偏振光(p偏振光和a偏振光中的各个是线性偏振 光)中的一者引导到荧光体5,并且还在与光源1的方向不同的方向上引导另一者。换句话 说,PBS将p偏振光和s偏振光中的一者透过到突光体5,并且在与光源1的方向不同的方 向上反射未透过的偏振光。
[0064] 在以下示例性实施例中将描述根据本发明的示例性实施例的光源装置的具体结 构。
[0065] 图2A、图2B和图2C是例示根据本发明的第一示例性实施例的光源装置的结构的 视图。
[0066] 组件,即光源1、透镜2、镜3、透镜单元4和荧光体5,从光源1开始以上述顺序排 列在一条直线上。也就是说,荧光体5被设置在蓝光B1从光源1向镜3行进的方向上。具 体地,透镜2被设置在光源1和镜3之间,透镜单元4被设置在镜3和荧光体5之间。在本 发明的各个示例性实施例中,光源光学系统包括镜3和荧光体5,光源装置包括光源1和光 源光学系统。
[0067] 首先,参照图2A,给出蓝光B1到达荧光体5之前蓝光B1的行进路径(光学路径) 的描述。从光源1向荧光体5行进的蓝光B1首先被透镜2准直为近似的平行光,并入射在 镜3的区域31 (第一区域)上。如图2A中所示,分色镜311被设置在区域31中,所述分色 镜311具有透过蓝光B1并反射具有比蓝光B1的波长更长的波长的可见光的特性。分色镜 311的反射特性如图5A中所示。因此,入射在区域31上的蓝光B1穿过区域31,并从区域 31向荧光体5行进。从区域31向荧光体5行进的蓝光B1被透镜单元4会聚(聚焦)在荧 光体5的表面上。为了实现这个目的,透镜单元4具有正折射光焦度。然后,蓝光B1到达 荧光体5。
[0068] 接下来,给出直到荧光体5将蓝光B1的一部分转换为具有与蓝光B1的波长不同 的波长的荧光光并发出荧光光和具有与蓝光B1的波长相同的波长的非转换光为止的过程 的描述。荧光体5包括诸如钇铝石榴石(YAG)的作为主材料的荧光材料,并利用蓝光B1作 为激发光来发出作为荧光光的、具有图3B中所示的光谱的光。也就是说,在本示例性实施 例中,荧光光(转换光)包括绿光和红光。此外,不是入射在荧光体5上的所有蓝光B1都 被转换为荧光光。还存在保持相同波长而不被转换的非转换光。也就是说,在本示例性实 施例中,非转换光是蓝光。荧光体5被固定在镜或金属上。因此,荧光体5不透过任何光并 反射所有的光。
[0069] 接下来,参照图2B给出直到从荧光体5发出的荧光光到达镜3并被引导到照明光 学系统为止的过程的描述。当从荧光体5向透镜单元4行进时,荧光光和非转换光没有确 定的发出方向而以随机方向发出。为了将以随机方向发出的突光光和非转换光转换为平行 光并将该平行光从荧光体5引导到镜3,在荧光体5和镜3之间放置透镜单元4。如图4A 中所示,如上所述的透镜单元4使横截面7的横截面积大于横截面6的横截面积。横截面7 是从透镜单元4发出的光束在与镜3平行放置的平面(与图4A中纸面平行的平面)S (基 准面)上的横截面。另外,横截面6是蓝光B1在平面S上的横截面。如图4A中所示,可以 理解横截面6小于区域31,蓝光B1入射在区域31上。作为另一种选择,平面S可以被定义 为与连接镜3的上端和下端的直线平行的平面。
[0070] 如图4B中所示,可以有多个区域31。在图4A、图4B和图4C中,区域31表示镜3 的区域31被垂直地投影到平面S上的区域(第一投影区域)。区域32表示镜3的区域32 被垂直地投影到平面S上的区域。因此,在图4A、图4B和图4C中,通过将区域31和区域 32合并而获得的区域表示镜3被垂直地投影到平面S上的区域(第二投影区域)。
[0071] 此外,如图4C中所示,区域31可以被设置在偏离镜3的中心位置的位置处。具体 地,镜3的区域31被垂直地投影到平面S上的区域的重心和镜3被垂直地投影到平面S上 的区域的重心是相互偏心的。当两个重心的坐标相互不一致时重心是相互偏心的。换句话 说,构造光源装置(镜3和透镜单元4),以使得从荧光体5发出并且沿透镜单元4的光轴通 过的光线被入射在区域32上。另外,换句话说,区域31被设置在与透镜单元4的光轴偏移 或光轴的延长线的位置。
[0072] 相对地,非转换光的反射光在中心比在其他区域具有更高的强度。因此,如图4B 和图4C中所示,镜3在其中心具有这样的区域,该区域具有反射非转换光的特性。使用这 样的结构,能够将更多的非转换光引导到照明光学系统侧。上述情况也适用下描的示例性 实施例。
[0073] 如上所述,蓝光B1被透镜2引导而入射在区域31上,并且荧光光和非转换光被透 镜单元4引导而入射在区域31和区域32上。如图4A、图4B和图4C中所示,在平面S上, 区域31被构造成具有比蓝光B1的光束的横截面积更大的横截面积。此外,在平面S上,区 域32被构造成具有比横截面积7更大的横截面积。
[0074] 如图2A中所示,在区域32中设置具有反射可见光的特性的分色镜321,该可见光 具有比435nm更长的波长。分色镜321的反射特性如图5B中所示(对于435nm或更高的 波长100%地反射)。在荧光光中,入射在区域32上的荧光光RG32是具有比435nm更长的 波长的可见光。因此,突光光RG32被分色镜321反射并在与光源1的方向不同的方向上被 引导。在荧光光当中,与荧光光RG32类似,入射在区域31上的荧光光RG31也是具有比蓝 光B1的波长更长的波长的可见光。因此,荧光光RG31被分色镜311在与光源1的方向不 同的方向上引导。在本不例性实施例中,照明光学系统(未不出)被设置在与光源1的方 向不同的方向上。
[0075] 接来下,参照图2C,给出直到非转换光到达镜3并被引导到照明光学系统或返回 到光源1为止的过程的描述。如上所述,蓝光B1被入射在区域31上,并且荧光光和非转换 光被入射在区域31和区域32上。如上所述,在区域32中设置具有反射可见光的特性的分 色镜321,该可见光具有比435nm更长的波长。
[0076] 在非转换光当中,入射在区域32上的非转换光B32具有与蓝光B1的波长相同的 波长。因此,非转换光B32被分色镜321反射并在与光源1的方向不同的方向上被引导。
[0077] 在非转换光当中,与非转换光B32类似,入射在区域31上的非转换光B31也具有 与蓝光B1的波长相同的波长。因此,非转换光B31被分色镜311引导而穿过区域31并从 镜3返回到光源1。
[0078] 如上所述,在本示例性实施例中,光源装置被构造成将非转换光B32、荧光光RG31 和突光光RG32引导到在与光源1的方向不同的方向上设置的照明光学系统中。该结构使 得能够显示彩色图像。此外,传统上,大部分非转换光返回到光源1,然而在本示例性实施例 中,仅部分非转换光在与光源1的方向不同的方向上被引导。这样能够减少从荧光体5返 回到光源1的非转换光的量,并提高光源1的发光效率,从而投影更亮的图像。进一步地, 在本示例性实施例中,能够将非转换光(该非转换光是蓝光)引导到照明光学系统。这样 消除了除了光源1之外还要单独准备用于发出蓝光的光源的需要。
[0079] 图6A、图6B和图6C是例示根据本发明的第二示例性实施例的光源装置的结构的 视图。与根据本发明的第一示例性实施例的光源装置类似地,根据本示例性实施例的光源 装置包括光源1、透镜2、镜3、透镜单元4和突光体5。
[0080] 本不例性实施例与第一不例性实施例的不同在于光源1和突光体5之间的位置关 系。在第一示例性实施例中,举例说明了光源1、镜3和荧光体5以直线排列的结构。与此 相反,在本示例性实施例中,光源1、镜3和荧光体5没有以直线排列。也就是说,荧光体5 被设置在蓝光B1被镜3反射的方向上。
[0081] 首先,参照图6A,给出直到蓝光B1到达荧光体5为止的过程的描述。直到蓝光B1 被输入到镜3的区域31为止的过程与第一示例性实施例的过程类似。然而,在本示例性实 施例中,如图6A中所示,在区域31中设置分色镜312,该分色镜312具有反射蓝光B1并透 过具有比蓝光B1的波长更长的波长的可见光的反射特性。分色镜312的反射特性如图7A 中所示。因此,入射在区域31上的蓝光B1被分色镜312反射并被引导到荧光体5。然后, 蓝光B1到达荧光体5。
[0082] 本不例性实施例在以下方面与第一不例性实施例类似:突光体5将蓝光B1的一部 分转换为具有与蓝光B1的波长不同的波长的荧光光,并发出荧光光和具有与蓝光B1的波 长相同的波长的非转换光。
[0083] 接下来,参照图6B,给出直到从荧光体5发出的荧光光到达镜3并被引导到照明光 学系统为止的过程的描述。直到荧光光从透镜单元4行进到镜3的过程与第一示例性实施 例的过程类似。如图6A中所示,在区域32中设置不论波长如何都透过光的透过部件322。 透过部件322的特性如图7B中所示。在荧光光当中,入射在区域31上的荧光光RG31具有 比蓝光B1的波长更长的波长。因此,荧光光RG31穿过区域31。此外,在荧光光当中,入射 在区域32上的荧光光RG32也穿过区域32并被引导到照明光学系统。
[0084] 图8A和图8B是例示镜3的变型例的视图。图8A例示了透过部件322具有与分 色镜312的宽度相同的宽度的结构。在本示例性实施例中,甚至具有图8A中例示的结构的 镜3也能够减少从荧光体5返回到光源1的非转换光的量。此外,在图8A中例示的结构中, 镜3被垂直地投影到平面S上的投影面积小于图4A、图4B和图4C中例示的结构的投影面 积。也就是说,图8A中例示的结构可以使镜3的尺寸更小。而且,透过部件322不是由玻 璃部件而是由树脂部件制成,从而能够减少表面反射并进一步提高光的利用效率。
[0085] 此外,如图8B中所示,仅在区域31中设置光学部件。换句话说,在区域32中设置 有开口部。也就是说,可以不设置透过部件322而可以仅设置分色镜312。换句话说,横截 面7的横截面积可以大于图8B中例示的区域31的面积。横截面7是从透镜单元4发出的 光束在与分色镜312平行放置的平面S上的横截面。此外,图8B中例示的区域31的面积 是分色镜312垂直地投影到平面S上的投影区域的面积。可选地,与分色镜312平行的平 面S可以被定义为与连接分色镜312的上端和下端的直线平行的平面。
[0086] 在图8B例示的结构中,使用支撑杆8来固定分色镜312。此外,在图8B中例示的 结构中,需要在气相沉积中掩蔽的面积被限制为仅分色镜312的面积。这样能够降低制造 成本。
[0087] 接下来,参照图6C,给出直到非转换光到达镜3并被引导到照明光学系统或返回 到光源1为止的过程的描述。直到非转换光从透镜单元4行进到镜3为止的过程与第一示 例性实施例的过程类似。与荧光光RG32类似地,入射在区域32上的非转换光B32穿过区 域32并被引导到照明光学系统。另一方面,入射在区域31上的非转换光B31被分色镜312 反射,该分色镜312具有反射蓝光B1并透过具有比蓝光B1的波长更长的波长的
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