光源装置和投影装置的制作方法

本发明涉及光源装置和具备该光源装置的投影装置。

背景技术：

当今，作为将个人计算机的画面或视频画面以及存储卡等所存储的图像等投影到屏幕的图像投影装置，经常使用数据投影仪。该投影仪使从光源出射的光聚光到dmd(数字微镜器件)或液晶板等显示元件，在屏幕上显示彩色图像。

例如，在特开2012-212129号公报中公开了一种光源装置，上述光源装置具备：激发光源；轮，其设置有荧光体层；分色镜，其设置于轮和激发光源之间；以及偏振转换元件，其设置于轮与分色镜之间，改变激发光的偏振方向。分色镜使来自激发光源的激发光透射过并将其向该轮引导，并且使被轮反射后的光反射，将该光向照明光学系统引导。另外，公开了荧光体层发出红色和绿色的波段的光。

但是，在特开2012-212129号公报的光源装置中，入射到红色或绿色的荧光体层的激发光的一部分有时不激发荧光体而向分色镜侧反射。这样，不激发荧光体而通过轮被向照明光学系统侧引导的激发光有可能被偏振转换元件转换偏振方向，在分色镜中发生反射。因而，在出射荧光的期间，激发光也与荧光一起被向照明光学系统引导，由于混色，作为光源光的颜色纯度会下降。

本发明是鉴于以上方面完成的，其目的在于提供构成简单且颜色再现性良好的光源装置和投影装置。

技术实现要素：

一种光源装置，其特征在于，具备：发光元件，其出射第1波段光；荧光轮，其在周向上排列设置有将上述第1波段光转换为荧光的荧光发光区域和使上述第1波段光透射过的透射区域；分色镜，其使从上述发光元件出射的上述第1波段光中的第1偏振方向的成分反射，使上述第1波段光中的与上述第1偏振方向正交的第2偏振方向的成分透射过，使上述荧光透射过或者反射；反射构件，其使透射过上述透射区域的上述第1波段光向上述透射区域反射；以及偏振转换元件，其配置于上述荧光轮与上述反射构件之间，使透射过上述透射区域的上述第1波段光和由上述反射构件反射后的上述第1波段光透射过，将上述第1偏振方向的上述第1波段光向上述第2偏振方向进行偏振转换。

一种投影装置，其特征在于，具备：上述光源装置；显示元件，其被照射来自上述光源装置的光源光，形成图像光；投影光学系统，其将从上述显示元件出射的上述图像光投影到屏幕；以及控制部，其控制上述显示元件和上述光源装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的投影装置的功能电路模块的图。

图2是表示本发明的实施方式的投影装置的内部结构的俯视示意图。

图3是表示本发明的实施方式的分色镜的反射特性的图。

图4的(a)是本发明的实施方式的荧光轮装置的示意图，表示荧光轮的主视图，图4的(b)是本发明的实施方式的荧光轮装置的示意图，表示图4的(a)的ivb-ivb截面的荧光轮、偏振转换元件以及反射构件。

具体实施方式

以下描述用于实施本发明的方式。图1是表示投影装置10的功能电路模块的图。投影装置10具有由控制部38、输入输出接口22、图像转换部23、显示编码器24、显示驱动部26等构成的投影装置控制单元。从输入输出连接器部21输入的各种规格的图像信号经由输入输出接口22和系统总线(sb)在图像转换部23中进行转换而统一为适于显示的规定格式的图像信号后，输出到显示编码器24。

显示编码器24将输入的图像信号展开存储到视频ram25后，根据该视频ram25的存储内容生成视频信号，并将其输出到显示驱动部26。

显示驱动部26作为显示元件控制单元发挥功能。显示驱动部26与从显示编码器24输出的图像信号对应地以适当的帧率驱动作为空间光调制元件(som)的显示元件51。并且，投影装置10将从光源装置60出射的光束经由导光光学系统照射到显示元件51，由此，由显示元件51的反射光形成光像，经由后述的投影光学系统将图像投影显示于未图示的屏幕。此外，该投影光学系统的可动透镜群235是由透镜马达45进行用于变焦调整或聚焦调整的驱动。

图像压缩/解压缩部31进行如下记录处理：通过adct和霍夫曼编码等处理将图像信号的亮度信号和色差信号进行数据压缩，并将其依次写入到作为插拔自如的记录介质的存储卡32。进而，图像压缩/解压缩部31在再现模式时读出存储卡32中记录的图像数据，将构成一连串动态图像的各个图像数据按1帧单位进行解压缩。图像压缩/解压缩部31将该图像数据经由图像转换部23输出到显示编码器24，并进行使得能基于存储卡32中存储的图像数据进行动态图像等的显示的处理。

控制部38管理投影装置10内的各电路的动作控制，包括cpu、固定地存储有各种设定等的动作程序的rom、以及作为工作存储器使用的ram等。

由设置在箱体的上面面板的主键和指示器等构成的键/指示器部37的操作信号直接送出到控制部38。来自遥控器的键操作信号由ir接收部35接收，由ir处理部36解调为代码信号后输出到控制部38。

控制部38经由系统总线(sb)连接着声音处理部47。该声音处理部47具备pcm声源等声源电路，在投影模式和再现模式时将声音数据模拟化，驱动扬声器48进行扩声放音。

另外，控制部38控制作为光源控制单元的光源控制电路41。光源控制电路41单独地控制光源装置60的激发光照射装置70(参照图2)的动作，使得从光源装置60出射生成图像时所要求的规定波段的光。另外，光源控制电路41按照控制部38的指示并根据投影模式来控制荧光轮101等的同步的定时。

另外，控制部38使冷却风扇驱动控制电路43通过设置于光源装置60等的多个温度传感器进行温度检测，并使其根据该温度检测的结果控制冷却风扇的旋转速度。另外，控制部38还进行如下控制：使冷却风扇驱动控制电路43通过计时器等在投影装置10主体的电源断开后仍使冷却风扇继续旋转；或者根据温度传感器的温度检测的结果使投影装置10主体的电源断开等。

图2是表示投影装置10的内部结构的俯视示意图。投影装置10在右侧面板14的附近具备控制电路基板241。控制电路基板241具备电源电路模块、光源控制模块等。另外，投影装置10在投影装置10的箱体的大致中央前方部分具备光源装置60。投影装置10还具备光源侧光学系统170或投影光学系统220。

光源装置60具备激发光照射装置70、荧光轮装置100以及分色镜141。分色镜141配置于从激发光照射装置70和荧光轮装置100出射的各色波段光的光轴上。

激发光照射装置70具备蓝色激光二极管71、准直透镜73、散热器130以及冷却风扇261。蓝色激光二极管71是光轴以与背面面板13平行的方式配置的半导体发光元件。蓝色激光二极管71将大致直线偏振光的蓝色波段光(第1波段光)作为s偏振光的偏振光对分色镜141出射。

准直透镜73配置于各蓝色激光二极管71的光轴上，为了提高从各蓝色激光二极管71出射的蓝色波段光的指向性而将其转换为平行光。

散热器130配置于作为蓝色激光二极管71的后方的右侧面板14侧。另外，冷却风扇261配置在散热器130与正面面板12之间。蓝色激光二极管71由该冷却风扇261和散热器130冷却。

在此，说明分色镜141的反射特性。图3表示蓝色波段光l1、绿色波段光l2及红色波段光l3的分布曲线、分色镜141的s偏振成分的反射特性rs、以及分色镜141的p偏振成分的反射特性rp。图3的左侧的纵轴表示s偏振成分的反射特性rs和p偏振成分的反射特性rp的反射率(％)，右侧的纵轴表示蓝色波段光l1、绿色波段光l2以及红色波段光l3的光强度。横轴表示波长(nm)。例如，蓝色波段光l1的峰值波长bc是450nm，分色镜141的p偏振成分的反射特性rp的半值波长bl是435nm，分色镜141的s偏振成分的反射特性rs的半值波长bh是465nm。另外，绿色波段光l2的峰值波长gc是540nm，红色波段光l3的峰值波长rc是620nm。

如s偏振成分的反射特性rs所示，分色镜141针对s偏振成分，使其短波长侧的波段的大部分反射，使其长波长侧的波段的大部分透射过。另外，如反射特性rp所示，分色镜141针对p偏振成分，也使其短波长侧的波段的大部分反射，使其长波长侧的波段的大部分透射过。并且，分色镜141在比p偏振成分更靠长波长侧的波段也能使s偏振成分反射。本实施方式的分色镜141使蓝色波段光l1中的s偏振方向(第1偏振方向)的成分反射，使蓝色波段光l1中的p偏振方向(第2偏振方向)的成分透射过。

回到图2，分色镜141使从蓝色激光二极管71以s偏振光出射的蓝色波段光的大部分反射，而将其向荧光轮101侧引导。被分色镜141反射的蓝色波段光由聚光透镜群111聚光，而照射到荧光轮101。

荧光轮101以与正面面板12大致平行的方式、即以与来自分色镜141的入射光的光轴正交的方式配置。马达110驱动荧光轮101旋转。聚光透镜群111使从激发光照射装置70出射的蓝色波段光聚光到荧光轮101，并且将从荧光轮101向背面面板13方向出射的光聚光。

在此，说明荧光轮装置100。图4的(a)是从正面侧(图2的激发光所入射的一侧)观看荧光轮101时的示意图。荧光轮101形成为大致圆盘状。荧光轮101的中心轴112固定到图2所示的马达110的轴部。荧光轮101的基材102能够由铜或铝等金属形成。分色镜141侧的基材102的表面为通过银蒸镀等进行了镜面加工后的反射面102a。

荧光轮101在外周缘附近具有接收作为激发光的蓝色波段光而出射荧光的荧光发光区域310和使蓝色波段光透射过的透射区域320。荧光发光区域310形成于反射面102a侧，包括绿色荧光发光区域311(第1荧光发光区域)和红色荧光发光区域312(第2荧光发光区域)。绿色荧光发光区域311、红色荧光发光区域312以及透射区域320在荧光轮101的周向上排列设置。绿色荧光发光区域311和红色荧光发光区域312以及透射区域320分别形成为圆弧状。

绿色荧光发光区域311在被照射了从激发光照射装置70出射并由分色镜141反射的蓝色波段光时，将绿色波段光(第2波段光)作为荧光出射。另外，红色荧光发光区域312在被照射了蓝色波段光时，将波段与绿色波段光相邻的红色波段光(第3波段光)作为荧光出射。透射区域320能够由玻璃和塑料等透明材料形成，使入射的蓝色波段光透射过。

图4的(b)是表示图4的(a)的ivb-ivb截面的荧光轮101、偏振转换元件143以及反射构件142的图。在荧光轮101的与形成有荧光发光区域310侧相反的一侧配置反射构件142和偏振转换元件143。反射构件142具有以从荧光轮101侧入射的蓝色波段光的焦点f的位置为中心弯曲成球面状的反射面142a。因此，反射面142a的曲率半径与从焦点f到反射面142a的距离一致。在图4的(b)中，将焦点f的位置设为了荧光发光区域310的表面310a附近，但焦点f的位置也可以设定为从荧光发光区域310的表面310a到反射面102a之间的位置、或反射面102a附近。另外，为了防止蓝色波段光的照射密度变高而荧光发光区域310的发光效率下降，也可以将焦点f的位置设定为表面310a的稍靠聚光透镜群111侧的位置、或比反射面102a靠下方的位置。

偏振转换元件143配置在荧光轮101与反射构件142之间。本实施方式的偏振转换元件143是将入射的蓝色波段光的相位错开1/4波长的1/4波长板。在图2的分色镜141反射后的s偏振光的蓝色波段光在照射到透射区域320的区域s时，会向偏振转换元件143侧透射。从透射区域320出射的蓝色波段光被偏振转换元件143转换为相位错开了1/4波长的圆偏振光后向反射构件142侧透射。反射构件142由于反射面142a形成为以焦点f为中心的球面状，因此，将从偏振转换元件143出射的圆偏振光的蓝色波段光的入射角度和反射角度设为大致0度，使其通过与入射路径大致相同的路径向偏振转换元件143侧反射。

偏振转换元件143将由反射构件142反射后的圆偏振光的蓝色波段光的相位进一步错开1/4波长后向透射区域320侧透射。由此，偏振转换元件143向透射区域320侧出射的蓝色波段光与从透射区域320向偏振转换元件143侧出射的蓝色波段光相比，相位会错开1/2波长，成为偏振方向旋转了90度的直线偏振光。因而，从偏振转换元件143侧入射到透射区域320的蓝色波段光由图2的聚光透镜群111聚光，而以p偏振光入射到分色镜141。

另外，从绿色荧光发光区域311出射的绿色波段光和从红色荧光发光区域312出射的红色波段光也经由聚光透镜群111向分色镜141出射。

分色镜141使从荧光轮101出射的绿色波段光和红色波段光透射过，将其作为光源光向光源侧光学系统170引导。另外，分色镜141使从荧光轮101出射的p偏振光的蓝色波段光的大部分透射过，将其作为光源光向光源侧光学系统170侧引导。

光源侧光学系统170包括聚光透镜173、光通道175(导光装置)、聚光透镜178、光轴转换镜181、聚光透镜183、照射镜185、会聚透镜195等。此外，会聚透镜195将从配置于会聚透镜195的背面面板13侧的显示元件51出射的图像光朝向投影光学系统220出射，因此也是投影光学系统220的一部分。

聚光透镜173配置于光通道175的入射口的附近，将透射过分色镜141的蓝色波段光、绿色波段光以及红色波段光聚光。由聚光透镜173聚光后的各色波段光朝向光通道175出射。

光轴转换镜181配置于光通道175的背面面板13侧的光轴上的、聚光透镜178的后方。从光通道175的出射口出射的光束在由聚光透镜178聚光后，由光轴转换镜181将光轴转换到左侧面板15侧。

由光轴转换镜181反射后的光束由聚光透镜183聚光，然后通过照射镜185并经由会聚透镜195按规定的角度照射到显示元件51。此外，在本实施方式中，作为显示元件51，使用的是dmd。显示元件51由设置于背面面板13侧的散热器190冷却。

由光源侧光学系统170照射到显示元件51的图像形成面的光源光在显示元件51的图像形成面上被反射，作为投影光经由投影光学系统220投影到屏幕。在此，投影光学系统220包括会聚透镜195、可动透镜群235、固定透镜群225。可动透镜群235形成为能通过透镜马达移动。并且，可动透镜群235和固定透镜群225内置于固定镜筒。因而，具备可动透镜群235的固定镜筒为可变焦点型透镜，形成为能进行变焦调节或聚焦调节。

通过这样构成投影装置10，当一边使荧光轮101旋转一边从激发光照射装置70出射光时，蓝色、绿色以及红色的各波段光会经由分色镜141和光源侧光学系统170入射到显示元件51。因此，作为投影装置10的显示元件51的dmd通过根据数据对各颜色的光进行分时显示，能将彩色图像投影到屏幕。

此外，在本实施方式中，通过配置圆弧状的材料而形成了透射区域320，但也可以通过切口或贯通孔来形成设置透射区域320的区域。另外，透射区域320也可以设为通过设置扩散层来使蓝色波段光扩散透射的构成。由此，能够使蓝色波段光的照度分布均匀。反射构件142具有弯曲的反射面142a，因此扩散透射过的蓝色波段光能够朝向焦点f的位置再次入射到透射区域320。

另外，在本实施方式中，在图2中图示了1个蓝色激光二极管71，但激发光照射装置70也可以设为配置有多个蓝色激光二极管71的阵列状的光源。

另外，也可以设为如下构成：以分色镜141为基准，将荧光轮101配置成与蓝色激光二极管71相对，并在分色镜141的反射方向上配置光源侧光学系统170。在该情况下，分色镜141使从蓝色激光二极管71出射的蓝色波段光中的p偏振成分透射过，使从蓝色激光二极管71出射的蓝色波段光中的s偏振成分反射，使荧光反射。

如以上说明的，本发明的实施方式的光源装置60和具有光源装置60的投影装置10具备：荧光轮101，其在周向上排列设置有荧光发光区域310和透射区域320；分色镜141，其使从发光元件(蓝色激光二极管71)出射的第1波段光中的s偏振方向(第1偏振方向)的成分反射，使第1波段光中的p偏振方向(第2偏振方向)的成分透射过；以及偏振转换元件143，其使透射区域320的第1波段光和由反射构件142反射后的第1波段光透射过，将s偏振方向(第1偏振方向)的第1波段光向p偏振方向(第2偏振方向)进行偏振转换，或者将p偏振方向(第2偏振方向)的第1波段光向s偏振方向(第1偏振方向)进行偏振转换。

因此，能够防止无需转换偏振方向的荧光透射过偏振转换元件143而产生损失。另外，由于设为了第1波段光透射过透射区域320而通过设置于荧光轮101的里面侧的反射构件142和偏振转换元件143反射并通过分色镜141与荧光合成的构成，因此，能够形成部件数量少、构成简单且颜色再现性良好的光源装置60和投影装置10。

另外，在第1偏振方向是s偏振方向、第2偏振方向是p偏振方向、第1波段光为s偏振光时分色镜141使荧光透射过、在第1波段光为p偏振光时分色镜141使荧光反射的光源装置60中，在分色镜141使s偏振光的反射效率高于p偏振光的反射效率的情况下，能够减少第1波段光的光路损失的发生。

另外，偏振转换元件143是1/4波长板的光源装置60能够通过将第1波段光两次入射到偏振转换元件143而使其偏振方向转换90度。在本实施方式中，偏振转换元件143设置于荧光轮101与反射构件142之间，因此，与设置于荧光轮101上等的焦点f附近的情况相比，能够使光照射到更大的范围而减小照射密度，能够降低偏振转换元件143的劣化。

另外，反射构件142的反射面142a以照射到荧光轮101的第1波段光的焦点f为中心弯曲成球面状的光源装置60能够使第2偏振方向的光可靠地再次入射到透射区域320，能够将第1波段光高效地用作光源光。

另外，荧光发光区域310包括出射第2波段光的第1荧光发光区域(绿色荧光发光区域311)和出射第3波段光的第2荧光发光区域(红色荧光发光区域312)的光源装置60能够使三种波段的光从包括透射区域320在内的荧光轮101出射。

另外，第1波段光是蓝色波段光、第2波段光是绿色波段光、第3波段光是红色波段光的光源装置60能够形成彩色图像。

此外，以上说明的实施方式是作为例子给出的，无意限定发明的范围。这些新的实施方式能通过其它的各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围或要旨内，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。