的特性。因此，入射到分色镜16的红色光和蓝色光被分色镜16反射，入射到多重反射元件23。
[0043]聚光透镜22的曲率被设定成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光源17和光源19的发光形状相似的形状。此外，也可改变分色镜21的特性，并改变光源17和光源19的配置位置。
[0044]入射到多重反射元件23的红色光、绿色光和蓝色光在多重反射元件23中多次反射，在多重反射元件23的出射开口面上成为具有均匀照度分布的光。多重反射元件23的出射开口面的形状为与影像显示元件26大致相似的形状。聚光透镜24的曲率被设定为将在多重反射元件23的出射开口面形成的像扩大到影像显示元件26上并成像。因此，从多重反射元件23的出射开口面射出的红色光、绿色光和蓝色光透过聚光透镜24并被反射镜25反射后，以均匀的照度分布照射到影像显示元件26上。
[0045]激发光源组1、光源17和光源19为响应速度快的固体发光元件，能够进行时分控制。因此，各色光由影像显示元件26按照每种色光以时分进行调制。被影像显示元件26反射的各色光入射到投影棱镜27，投影到未图示的屏幕上。
[0046]图3 (B)表示荧光体7上的照射区域8、多重反射元件23的入射出射开口形状、以及影像显示元件26的有效区域。为了将多重反射元件23的出射开口形状放大投影到影像显示元件26上，多重反射元件23的出射开口形状与影像显示元件26的有效区域大致相似。由于多重反射元件23的入射开口形状一般与出射开口形状相同，因此多重反射元件23的入射开口形状也与影像显示元件26的有效区域大致相似。此外，如上所述，光源的发光亮度分布被放大照射到多重反射元件23的入射开口形状上。因此，如果光源的发光亮度分布与多重反射元件23的入射开口形状相似，则效率最高。即，采用使光源的发光亮度分布与影像显示元件26的有效区域大致相似的结构时效率最高。
[0047]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结构的、与图3不同方式的图。
[0048]图3(A)与图4(A)的主要不同之处在于分色镜5的特性以及聚光透镜6和圆盘9的配置。在此，分色镜5为反射蓝色光并透过绿色光的特性。蓝色光在被分色镜5反射并通过荧光体7变化成绿色光后，透过分色镜5入射到聚光透镜15。之后与图3(A)相同。此夕卜，在图4(B)中也为与图4(A)相同的亮度分布。此外，在图3和4中使用实施例1的光源装置进行了说明，但也可使用实施例2的光源装置。
[0049]接着，针对最佳的光源的发光面积进行说明。图5是光学扩展量(Etendue)的说明图。从照射区域8射出的荧光通过光学部件28被放大照射到影像显示元件26。光学部件28虽然一般由多个光学部件构成，但是在此用一个透镜代替。
[0050]从影像显示元件26射出的光从投影透镜27放大投影到屏幕上。通过投影透镜能够投影的亮度，由影像显示元件的面积与由作为投影透镜的亮度参数的F值决定的立体角之乘积(照明光学扩展量)决定。由于照明光学扩展量具有守恒的性质，因此由光源侧决定的发光面积与光线立体角之乘积(光源光学扩展量)不能超过照明光学扩展量。因此，如果光源的发光面积变大，则在照明光学系统中能够捕获的光线发散角减小，照明效率降低。
[0051]令影像显示元件26的面积为A、激发光的照射区域8的面积为B、由投影透镜27的F值决定的光线捕获半角为0a、从照射区域8射出的荧光的光线发散角为0b，则由投影透镜27的F值决定的立体角为2 (I — C0s Θ a)、从激发光的照射区域8射出的荧光的光线立体角为2 π (I — cos Θ b)，式I大致成立。
[0052]AX2 π (I — cos Θ a) ^ BX2 π (1- cos Θ b)......(式 I)
[0053]虽然从照射区域8发散的荧光在全部方向发散，但由于被基盘9的基板反射，因此荧光的光线立体角为2 31。因此，式I能够置换为式2。
[0054]AX2 JT (1- cos Θ a) ^ BX2 π......(式 2)
[0055]此外，关于投影透镜27的F值与光线发散角0a，式3成立。
[0056]tan Θ a = I/(2 XF)......(式 3)
[0057]根据式2、式3，式4大致成立。
[0058]B ^ AX (I — cos (arctan (I/ (2 XF))))......(式 4)
[0059]由于投影型影像显示装置的投影透镜的F值一般为1.5?3.0，因此根据式4，作为激发光的照射区域8的面积B，在式5的范围内选择即可。
[0060]0.0136XA 彡 B 彡 0.0513XA......(式 5)
[0061]此外，由于照射区域8中的亮度分布具有一定的扩展，因此难以明确地确定区域。于是，照射区域8定义为至亮度峰值的l/e2(~ 13.5%)的区域。
[0062]在上述实施例中，以绿色光为被激发光源激发的荧光，蓝色光、红色光为LED光进行了说明，但也考虑其它的变形。例如，也可以是:红色光为LED而绿色光和蓝色光为荧光，或者蓝色光为LED而红色光和绿色光为荧光，或者红色光、绿色光、蓝色光都为荧光等。
[0063]此外，说明了使荧光体7旋转的例子。这是由于将荧光体分散固化的粘合剂使用有机的硅树脂等，因此需要防止温度导致的烧灼(burning)。但如果使用无机粘合剂等能够确保荧光体寿命，则也可使荧光体不旋转。
[0064]此外，以激发光源和光纤存在多个的情况为例进行了说明，但也可为一个。进一步地，以影像显示元件为DMD (Digital Micromirror Device，数字微镜器件)元件进行了说明，但影像显示元件也可以为液晶型影像显示元件。
[0065]附图记号的说明
[0066]I……激发光源组
[0067]2......准直透镜组
[0068]3......凸透镜
[0069]4......凹透镜
[0070]5......分色镜
[0071]6......聚光透镜
[0072]7……荧光体
[0073]8……激发光照射区域
[0074]9......圆盘
[0075]10……激发光
[0076]11......焚光
[0077]12......聚光透镜组
[0078]13......光纤组
【主权项】
1.一种光源装置，其特征在于，包括: 发出激发光的激发光源； 通过被所述激发光激发而发出荧光的荧光体；和 将所述激发光导向所述荧光体的光学部件，其中， 所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所述荧光体的更前方位置为聚光位置入射到该荧光体。
2.一种光源装置，其特征在于，包括: 发出激发光的激发光源； 通过被所述激发光激发而发出荧光的荧光体；和 将所述激发光导向所述荧光体的光纤，其中， 来自所述激发光源的激发光入射到所述光纤。
3.一种投影型影像显示装置，其特征在于，包括: 光源装置； 影像显示元件； 具有将来自所述光源装置的光照射到所述影像显示元件的多个光学元件的照明光学系统；和 将通过所述影像显示元件形成的光学像放大投影的投影透镜，其中， 所述光源装置包括: 发出激发光的激发光源； 通过被所述激发光激发而发出荧光的荧光体；和 将所述激发光引导至所述荧光体的光学部件，其中， 所述光学部件的曲率设定为使得所述激发光的聚光位置相对于所述荧光体位于所述激发光的出射侧。
4.如权利要求3所述的投影型影像显示装置，其特征在于: 照射到所述荧光体的所述激发光的亮度分布，与所述影像显示元件大致相似。
5.如权利要求3或4所述的投影型影像显示装置，其特征在于: 若令照射到所述荧光体上的激发光的亮度分布的面积为B，令所述影像显示元件的面积为 A，则满足 0.0136 XA ^ B ^ 0.0513 XA0
【专利摘要】本发明提供改善了荧光体的发光效率和寿命的光源装置及投影型影像显示装置。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，上述光学部件的曲率设定为使得激发光的聚光位置相对于荧光体位于该激发光的出射侧。也可在激发光源与光学部件之间设置光纤，使来自激发光源的激发光入射到光纤中。
【IPC分类】F21S2-00
【公开号】CN104769350
【申请号】CN201280076710
【发明人】木村展之, 三好浩平
【申请人】日立麦克赛尔株式会社
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2012年11月1日
【公告号】WO2014068742A1