光源装置和投影型影像显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光源装置和投影型影像显示装置。
【背景技术】
[0002]在将影像显示元件的显示画面放大显示在投影面上的投影型影像显示装置中，不断对照明光学系统进行改进，使得在投影面上可获得具有充分的大小和亮度的放大图像。特别是，利用红、绿、蓝的发光二极管或有机EL(电致发光)等固体发光元件的投影型影像显示装置的开发正在进行。
[0003]例如，提出了将从固体光源射出的激发光作为可见光、高效率地发光的光源装置(参考专利文献I)
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-13313号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]根据专利文献1，由于激发光集中照射于荧光体上的一点，因此存在导致荧光体的发光效率低和寿命短的问题。
[0009]因此，本发明的目的是提供改善了荧光体的发光效率和寿命的光源装置和投影型影像显示装置。
[0010]用于解决课题的技术手段
[0011]为了解决上述问题，本发明的优选方式之一如下所述。该光源装置包括发出激发光的激发光源、通过被激发光激发而发出荧光的荧光体和将激发光引导至荧光体的光学部件，其中，上述光学部件的曲率设定为使得透过该光学部件的激发光以荧光体的更前方位置作为聚光位置入射到荧光体。
[0012]发明的效果
[0013]根据本发明，能够提供改善了荧光体的发光效率和寿命的光源装置和投影型影像显示装置。
【附图说明】
[0014]图1是实施例1的光源装置的主要部分结构图。
[0015]图2是实施例2的光源装置的主要部分结构图。
[0016]图3是表示使用实施例1的光源装置的投影型影像显示装置的光学系统的图。
[0017]图4是表示使用实施例1的光源装置的投影型影像显示装置的光学系统的图。
[0018]图5是光学扩展量(Etendue，也称为“集光率”)的说明图。
[0019]图6是作为研宄问题所假定的光源装置的主要部分结构图。
【具体实施方式】
[0020]以下针对实施例参考附图进行说明。此外，在各图中对于相同部分标注相同的附图标记，对说明过的部分省略其说明。并且，在本说明书中，令激发光源组I的光源为发光面积小的激光器进行说明。该激光器，关于亮度分布，具有中心部亮、边缘部暗的分布。
[0021]首先，针对本发明的课题进行说明。图6是作为课题所假定的光源装置的主要部分结构图。
[0022]在图6(A)中，从激发光源组I射出的激发光10通过准直透镜2成为大致平行光，透过(即，透射)凸透镜3和凹透镜4，光束宽度被缩小，入射到分色镜5中。分色镜5具有使激发光10的波长范围的光透过、使荧光11的波长范围的光反射的特性。于是，激发光10透过分色镜(dichroic mirror) 5，并透过聚光透镜6后，入射到涂敷有荧光体7的可旋转控制的圆盘9。
[0023]聚光透镜6的曲率被设定为使得入射的平行光聚光到圆盘9上的照射区域8。即，激发光源组I的发光亮度分布经多个透镜组被放大到荧光体7上，照射到照射区域8上。荧光体7被激发光10激发而发出焚光11。焚光11透过聚光透镜6后成为大致平行光，被分色镜5反射而入射到后级的照明光学系统。
[0024]图6⑶和(C)表示荧光体7上的激发光10的照射区域8，图6 (B)为二维的激发光分布图，图6(C)为一个截面的亮度分布。照射到荧光体7上的激发光10，如激光的亮度分布那样，中心部亮，边缘部暗。荧光体在吸收激发光而发出荧光时，产生与激发光和荧光的波长(能量)之差相应的热量。因此，在照射区域8中，如果中心的亮度高，则中心的温度变得极高，导致荧光体的发光效率的降低和寿命的下降。
[0025]如果为了降低荧光体的温度而增大照射到荧光体的激发光的亮度分布，则后级的照明光学系统中的效率降低。这起因于照明光学扩展量守恒(详细情况在后面说明)。
[0026]此外，可考虑通过使圆盘9自身向激发光10的入射方向上偏移，在入射到荧光体7的一处之前照射激发光10，防止聚光到荧光体7上的一处(即，一个部位)。但是，为了捕获从荧光体7射出的荧光11，一般使聚光透镜6与荧光体7之间的距离靠近到极限地进行配置。因此，实际上不能使荧光体7更接近聚光透镜6。
[0027]或者，可考虑通过使圆盘9自身向激发光10的出射方向(即，射出方向)偏移，在聚光于入射到荧光体7之前的一处后，在照射区域扩大后将激发光10照射到荧光体7，防止聚光于荧光体7上的一处。但如果荧光体7与聚光透镜6的距离变大，则无法利用聚光透镜6捕获从荧光体7射出的荧光11。
[0028]实施例1
[0029]图1是实施例1的光源装置的主要部分结构图。图1 (A)与图6(A)的主要不同之处是通过调整凸透镜3、凹透镜4或者这两者的位置和/或曲率半径来使激发光10稍发散地(即，有发散倾向地)入射到聚光透镜6。于是，透过聚光透镜6后的激发光10以荧光体7的更前方位置为聚光位置(使得聚光位置相对于荧光体7位于该激发光10的出射侧(即，射出侧))，入射到荧光体7。具体而言，考虑进行如下调整，即减小凸透镜3的曲率、增大凹透镜4的曲率、使凸透镜3的位置向凹透镜4 一侧靠近数mm、使凹透镜4的位置向凸透镜3 —侧靠近数mm等调整，使得激发光稍发散地入射到聚光透镜6。
[0030]图1⑶和(c)表示荧光体7上的激发光10的照射区域8，图1⑶为二维的激发光分布图，图1(c)为一个截面的亮度分布。在此情况下，由于在照射区域8上多束激发光并非照射到一处而是照射到大致均匀地分散的位置，形成稍微散焦的大致均匀的亮度分布。因此，能够防止照射区域8的中心的温度上升，能够改善荧光体的发光效率和寿命。
[0031]其中，针对调整凸透镜3、凹透镜4或者这两者的位置和/或曲率半径的情况进行了说明，但也可以对配置在激发光源组I与荧光体7之间的透镜系统的光学部件即凸透镜3、凹透镜4、和聚光透镜6中的任一个或者它们的组合的透镜位置和/或曲率半径进行调整，使得透过聚光透镜6后的激发光10以荧光体7的更前方位置为聚光位置入射到荧光体7。例如，也可以减小聚光透镜6的曲率。但是，在这种情况下，荧光11经聚光透镜6不平行而是稍发散，因此在分色镜5反射后需要一片使荧光11平行的透镜。
[0032]实施例2
[0033]图2是实施例2的光源装置的主要部分结构图。图2(A)与图1 (A)的主要不同之处是采用使激发光源组I射出的激发光10通过聚光透镜12分别入射到各光纤组13的结构。光纤组13通过捆扎使出射面位于一处。光纤组13的出射面的发光亮度分布经多个透镜组扩大到荧光体7上，照射到照射区域8。由于光纤组13的出射面的发光亮度分布为大致均匀的分布，因此照射区域8的亮度分布也大致均匀。即，不需要如实施例1那样利用透镜进行散焦(defocus)。
[0034]此外，如果能够使照射区域8的亮度分布大致均匀，则也可以将光纤组13中至少两个以上的光纤的出射面捆扎(即，集中)在一处以上。
[0035]图2⑶和(C)表示荧光体7上的激发光10的照射区域8，图2 (B)为二维的激发光分布图，图2(C)为一个截面的亮度分布。在此情况下，也与图1同样地能够防止照射区域8的中心的温度上升，能够改善荧光体的发光效率和寿命。
[0036]实施例3
[0037]接着，针对投影型影像显示装置的光学系统进行说明。图3是表示使用实施例1的光源装置的投影型影像显示装置的结构的图。
[0038]图3(A)是包括图1的光源装置的投影型影像显示装置的光学系统的概略结构图。在此，激发光源组I射出蓝色激发光10，令荧光体7为绿色荧光体。此时，分色镜5为透过蓝色光而反射绿色光的特性。绿色光透过聚光透镜6后成为大致平行的光，在分色镜5被反射，透过聚光透镜15后入射到分色镜16。
[0039]分色镜16为透过绿色光并反射红色光和蓝色光的特性。因此，绿色光透过分色镜16后入射到多重反射元件23。聚光透镜15的曲率设定为使得聚光于多重反射元件23的入射开口部，在多重反射元件23的入射开口面形成与蓝色激发光的照射区域8的照射形状相似的形状。
[0040]光源17为LED红色光源。从光源17射出的红色光经准直透镜18变得平行，入射到分色镜21。分色镜21为透过红色光并反射蓝色光的特性。因此，红色光透过分色镜21，然后透过聚光透镜22后入射到分色镜16。
[0041]另一方面，光源19为LED蓝色光源。从光源19射出的蓝色光经准直透镜20变得平行，入射到分色镜21。蓝色光被分色镜21反射，透过聚光透镜22并入射到分色镜16。
[0042]分色镜16为透过绿色光并反射红色光和蓝色光