照明光学系统和投影仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种照明光学系统，该照明光学系统设置有荧光体，该荧光体借助来自光源的激发光而发射荧光，并且涉及一种设置有照明光学系统的投影仪。
【背景技术】
[0002]近年来，作为针对投影仪的光源，已经研制出使用响应于激发光的照射而发射荧光的荧光体的光源装置。在日本未审查专利申请公开N0.2012-108486(下文称为专利文件
I)中和日本未审查专利申请公开N0.2012-212129(下文称为专利文件2)中公开的光源装置各个都具有发射激发光的激发光源以及设置有响应于激发光的照射而发射荧光的荧光体区域的荧光轮。
[0003]荧光轮包括:红色荧光体区域，该红色荧光体区域发射红色波长带的荧光；绿色荧光体区域，该绿色荧光体区域发射绿色波长带的光；以及反射区域，该反射区域反射光。荧光轮被构造成允许旋转。在荧光轮旋转的同时通过将激发光照射到荧光轮的特定位置上，激发光依次照射到红色荧光体区域、绿色荧光体区域和反射区域上。这样，荧光轮依次发射红色荧光、绿色荧光和蓝色激发光。
[0004]发射激发光的激发光源由发射激光的多个激光二极管构成。所有的从所述多个激光二极管发射的激光被聚光透镜聚光在荧光体区域上的小点上。在专利文件I和专利文件2中描述的光源装置中，从所述多个激光二极管发射的激光的集合体，被调整以在荧光轮上形成具有约为2_直径的小点。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文件
[0007]专利文件1:日本未审查专利申请公开N0.2012-108486
[0008]专利文件2:日本未审查专利申请公开N0.2012-212129。
【发明内容】
[0009]本发明解决的问题
[0010]如专利文件I和专利文件2中所公开的，当多个激光光束的集合体被聚光在荧光体层上的一点处时，高强度的激光照射到荧光体层的小区域上。当照射到荧光体上的激发光的强度提升到高水平时，如下现象出现:其中荧光体的发光强度饱和或减弱。该现象出现是因为高的光强度的激发光的照射使在荧光体层中能够被激发的电子减少。
[0011]当高强度激发光在其中荧光体的发光强度处于饱和状态的状态下进一步照射到荧光体上时，未有助于在荧光体层中激发电子的激发光能量被转换为热，结果是荧光体温度上升。荧光体温度的上升导致激发光转换为荧光的转换效率降低，并且这导致甚至更多的激发光能量转换为热。由于该过程，荧光体的发光强度减弱。
[0012]本发明的目的是提供照明光学系统和投影仪，其中荧光体的发光强度的减弱或荧光体的发光强度的饱和能够被降低。
[0013]解决问题的手段
[0014]本发明的示例性实施例中的照明光学系统设置有激发光源和荧光体单元。激发光源包括布置成矩阵形式的多个激光光源并且发射激发光，该激发光通过将从所述多个激光光源发射的多个激光光束混合而获得。荧光体单元设置有至少一个荧光体区域，所述至少一个荧光体区域响应于从激发光源发射的激发光的照射而发射荧光，该荧光具有与激发光的波长不同的波长。激发光在如下状态下聚光在荧光体单元上:其中从所述多个激光光源发射的多个激光光束的中心在互相分开的状态下。
[0015]上述构造使得荧光体的发光强度的饱和能够降低或荧光体的发光强度的减弱能够降低。
【附图说明】
[0016]图1示出了在本发明的示例性实施例中的照明光学系统的构造。
[0017]图2是示出了在照明光学系统中使用的光源的示例的平面图。
[0018]图3是示出了在照明光学系统中使用的荧光体单元的示例的平面图。
[0019]图4示出了在没有漫射体的情况下荧光体单元上的激发光的光强度分布。
[0020]图5示出了当漫射体存在时荧光体单元上的激发光的光强度分布。
[0021]图6示出了在光学系统中使用的二向色镜的光透射率。
[0022]图7示出了包括了在图1中示出的照明光学系统的投影仪的构造。
【具体实施方式】
[0023]接着参考附图描述本发明的示例性实施例。
[0024]图1示出了本发明的示例性实施例中的照明光学系统的构造。照明光学系统10设置有发射激发光的激发光源12以及包括荧光体的荧光体单元40，该荧光体响应于激发光的照射而发射焚光。
[0025]激发光源12包括布置成矩阵形式的多个激光光源13。激发光源12发射激发光，通过将从多个激光光源13发射的激光混合而形成该激发光。激发光源12朝向荧光体单元40发射激发光。
[0026]如图2中所示，多个激光光源13优选地在相同的平面上布置成矩阵形式。能够使用激光二极管作为激光光源13。在图2中，多个激光光源13布置成四行和六列的矩阵形式。本发明不局限于此布置，并且能够根据期望的输出值将激光光源13的数目和布置自由地选为合适的数目和布置。
[0027]在本示例性实施例中，各个激光光源13发射蓝色波长范围的激光。本发明不局限于此形式，并且各个激光光源12可以是能够将激发荧光体的激发光发射的任何构件。
[0028]图3示出了荧光体单元40的示例。在该示例中，荧光体单元40具有反射激发光的反射区域41，以及荧光体区域42a、44a、46a、42b、44b和46b，该荧光体区域42a、44a、46a、42b,44b和46b响应于激发光的照射，将具有与激发光的波长不同的波长的荧光发射。
[0029]反射区域41将从激发光源12发射的激发光反射。各个荧光体区域42a、44a、46a、42b,44b和46b可由涂布到镜表面的荧光体构成。这些荧光体沿着与在反射区域41中的激发光的反射方向大致相同的方向发射荧光。
[0030]在示出在图3中的示例中，荧光体单元40包括第一荧光体区域42a和42b、第二荧光体区域44a和44b以及第三荧光体区域46a和46b。在第一荧光体区域42a和42b中，荧光体设置为:响应于激发光(蓝色激光)的照射，将比激发光的波长长的红色波长的光发射。在第二荧光体区域44a和44b中，荧光体设置为:响应于激发光(蓝色激光)的照射，将比激发光的波长长的绿色波长的光发射。在第三荧光体区域46a和46b中，荧光体设置为:响应于激发光(蓝色激光)的照射，将比激发光的波长长的黄色波长的光发射。
[0031]荧光体单元40的其上形成荧光体区域42a、44a、46a、42b、44b和46b的表面可被构造成绕中心48旋转。第一荧光体区域42a和42b、第二荧光体区域44a和44b、第三荧光体区域46a和46b和反射区域41沿着该旋转方向顺序对齐。
[0032]从激发光源12发射的激发光照射到荧光体单元40的特定区域49上。相反地，荧光体单元40是可移动的，从而使得来自激发光源12的激发光依次照射到荧光体区域42a、44a、46a、42b、44b和46b以及反射区域41上。更具体地，焚光体单元40由马达旋转地驱动。这样，红色荧光、绿色荧光、黄色荧光和蓝色激光依次从荧光体单元40发射。
[0033]荧光体单元40的构造不局限于此形式并且容易进行各种修改。荧光体单元40应该具有至少一个荧光体区域。而且，如果荧光体单元40包括多个荧光体区域，该多个荧光体区域响应于激发光的照射将具有互相不同的波长的荧光发射，则能够获得发射各个颜色光的照明光学系统。在图3中示出的荧光体单元能够获得全色光。而且，即使荧光体单元40不包括发射黄色荧光的荧光体区域46a和46b，也能够获得全色光。根据照明光学系统10的使用，从各个荧光体区域发射的荧光的波长被选为合适的波长。
[0034]照明光学系统10优选地具有光学系统24、26和28，该光学系统24、26和28将从荧光体区域42a、44a、46a、42b、44b和46b发射的荧光的路径以及在反射区域41处反射的激发光的路径沿着与激发光源12的位置不同的方向弯曲。这些光学系统24、26和28设置在激发光源12和荧光体单元40之间。
[0035]从激发光源12发射的激发光经过光学系统24、26和28以达到荧光体单元40。另一方面，从荧光体区域42a、44a、46a、42b、44b和46b发射的荧光以及在反射区域41处反射的激发光被构成光学系统24、26和28的元件反射并且沿着图1的箭头的方向传播。
[0036]根据需要，例如，照明光学系统10也可包括准直透镜14、缩小光学系统16、18和20、聚光光学系统30和32以及漫射体22。
[0037]从各个激光光源13射出的激光被准直透镜14转换为准平行光。借助缩小光学系统16、18和20将已经转换为准平行光的激光混合而导致准平行光对于激光光束的光强度的小空间分布。在图1中，缩小光学系统由三个透镜16、18和20构成，但是缩小光学系统的透镜的数目能够被自由地改变。
[0038]经过缩小光学系统16、18和20的激光，经过在激发光的光路上在激发光源12和荧光体单元40之间设置的漫射体22。已经经过