光源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光源装置，尤其涉及应用于投影式显示装置的光源装置。
【背景技术】
[0002]近年来，作为投影式显示装置的光源，提出了替代高压水银灯或氙气灯而使用包含多个LED (发光二极管)的LED光源或包含多个激光发光元件的激光光源。
[0003]但是，例如红色的激光发光元件存在如下问题:对温度的依存性高，需要使用帕尔贴元件进行控制等，从而冷却机构变得复杂。此外，绿色的激光发光元件存在无法小型且得到高输出的问题。基于这些问题，提出了使用荧光体的光源装置。
[0004]专利文献I公开了如下的光源装置:激励光激励荧光体，在被激励的荧光体返回基态时，射出规定波段的光(出射光)。从激励光源放射的激励光被照射到荧光轮。荧光轮具有:配置有发出红色波段光的荧光体层的分段区域、配置有发出绿色波段光的荧光体层的分段区域和配置有发出蓝色波段光的荧光体层的分段区域。作为激励光源，采用LED或激光发光元件。轮电机使荧光轮旋转，激励光依次激励各分段区域的各色的荧光体。专利文献I提出了依次射出各色的出射光(各色波段的光)的光源装置。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2010-85740号公报(段落0042?0048，图6)
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]但是，专利文献I的光源装置在沿荧光轮的圆周方向分开排列的分段区域配置有3色的荧光体。即，各色的出射光以时分方式射出，因此，控制发出各色的出射光(各色波段的光)受到制约。即，各色的出射光(各色波段的光)的发光期间受到限制，因此，必须在受到限制的发光期间内进行各色光的发光量控制。其结果是，与输入图像对应的各色光的发光量控制受到限制。
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种光源装置，使用从多个荧光体层发出的多个光缓和发光期间的限制，从而提高各色光的发光量控制性。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本发明一个方式的光源装置的特征在于，该光源装置具有:第I单色光源组，其射出具有固定的偏振方向的第I偏振光；第2单色光源组，其射出具有固定的偏振方向的第2偏振光；偏振选择/波长选择元件；第I荧光体层，其由于被激励而发出第I波段的光；以及第2荧光体层，其由于被激励而发出第2波段的光，所述偏振选择/波长选择元件通过使所述第I偏振光透过而使所述第I偏振光入射到所述第I荧光体层，通过反射所述第2偏振光而使所述第2偏振光入射到所述第2荧光体层，反射从所述第I荧光体层发出的所述第I波段的光，使从所述第2荧光体层发出的所述第2波段的光透过。
[0013]发明效果
[0014]根据本发明，能够使用从多个荧光体层发出的多个光缓和发光期间的限制，从而提高各色光的发光量控制性。
【附图说明】
[0015]图1是概略地示出本发明实施方式I的光源装置和投影式显示装置的结构的图。
[0016]图2是概略地示出图1的第I单色光源组和第2单色光源组的主视图。
[0017]图3的(a)和(b)是概略地示出图1的偏振选择/波长选择元件的形状的侧视图和主视图。
[0018]图4是示出图1的偏振选择/波长选择元件的偏振分离特性和波长分离特性的图。
[0019]图5是概略地示出图1的光强度均匀化元件的立体图。
[0020]图6是示出可应用于实施方式I的其它偏振选择/波长选择元件的偏振分离特性和波长分尚特性的图。
[0021]图7是概略地示出本发明实施方式2的光源装置和投影式显示装置的结构的图。
[0022]图8是示出图7的偏振选择元件的偏振分离特性的图。
[0023]图9是概略地示出本发明实施方式3的光源装置和投影式显示装置的结构的图。
[0024]图10的(a)和(b)是示出图9的透镜阵列的概略的主视图。
[0025]图11是概略地示出本发明实施方式4的光源装置和投影式显示装置的结构的图。
[0026]图12是说明偏振轴(偏振方向)的基准的图。
[0027]图13的(a)和(b)是示出图11所示的两个波长选择元件的波长分离特性的图。
[0028]图14是示出用I个波长选择元件实现图11所示的两个波长选择元件时的波长分离特性的图。
[0029]图15是示出通过激励绿色用的荧光体层和红色用的荧光体层而发出的光的相对光强度曲线(相对于各波长的相对光强度)的一例的图。
[0030]图16是概略地示出本发明实施方式4的光源装置和投影式显示装置的结构的变形例的图。
[0031]图17是概略地示出本发明实施方式4的光源装置和投影式显示装置的结构的变形例的图。
[0032]图18是示出颜色分离元件的偏振分离特性的图。
[0033]图19是概略地示出本发明实施方式5的光源装置和投影式显示装置的结构的图。
[0034]图20是示出颜色分离元件的波长选择特性的图。
[0035]图21是示出颜色分离元件的波长选择特性的图。
[0036]图22是示出颜色分离元件的波长选择特性的图。
【具体实施方式】
[0037]使用荧光体的光源装置还被公开在日本特开2011-13317号公报(以下称作专利文献2)中。专利文献2提出了如下的光源装置:通过呈矩阵状排列的多个蓝色激光光源和进行旋转的荧光轮依次射出绿色波段的光和蓝色波段的光，并从独立的红色LED射出红色光(例如参照专利文献2中的段落0072?0088、图1、图8、图9)。
[0038]但是，该光源装置使用发光面的大小和光的发散角较大的LED作为红色光的光源，因此存在光利用效率较低的问题。
[0039]此外，专利文献I和专利文献2的光源装置使用荧光轮，以时分方式射出各色光，因此存在无法同时射出各色光且光利用效率较低的问题。此外，在各色光在同一光学系统中前进的情况下，由于色像差的影响，存在各色光的聚光效率产生差异的问题。根据本发明，能够实现光利用效率较高且可减轻色像差的影响的光源装置和投影式显示装置。
[0040]实施方式I
[0041]《投影式显示装置I》
[0042]图1是概略地示出包含实施方式I的光源装置4的投影式显示装置I的结构的图。为了便于说明，图1中示出了 XYZ直角坐标系。X轴方向是图1中的纵向。在图1中，从下朝上的方向为+X轴方向，从上朝下的方向为一 X轴方向。在偏振选择/波长选择元件14的+X轴方向侧，配置有透镜组13、光反射元件12、第I平行化透镜11a、第2平行化透镜11b、第I单色光源1a和第2单色光源10b。Y轴方向是与描绘图1的纸面垂直的方向。+Y轴方向是从纸面的背面侧(里侧)朝向近前侧的方向，一 Y轴方向是从纸面的近前侧朝向背面侧(里侧)的方向。Z轴方向是图1中的左右方向。在图1中，从左朝右的方向为+Z轴方向，从右朝左的方向为一 Z轴方向。在偏振选择/波长选择元件14的+Z轴方向侧，配置有颜色分离元件19、聚光透镜71、光强度均匀化元件72、中继透镜组73、图像显示元件74、投影光学系统75和屏幕76。另外，在以下的实施方式中，“颜色分离元件”是“波长选择元件”。
[0043]如图1所示，实施方式I的投影式显示装置I具有光源装置4、光强度均匀化元件72、作为图像显示元件的光阀74和投影光学系统75。此外，投影式显示装置I可具有聚光透镜71、中继透镜组73和屏幕76。从光源装置4射出的光束被聚光透镜71会聚到光强度均匀化元件72的入射面72a。强度被光强度均匀化元件72均匀化后的光束从光强度均匀化元件72的出射面72b射出，并在通过了中继透镜组73后，被光阀74根据输入视频信号进行调制而成为图像光。图像光被投影光学系统75放大投影到屏幕76。另外，图1中例示了光阀74为透射式的图像显示元件(例如透射式液晶显示元件等)的情况。这里，在图像显示元件为透射式的液晶显示元件的情况下，需要在液晶显示元件的入射侧和出射侧配置偏振片，但为了方便而未作图示。此外，光阀74也可以是反射式的图像显示元件(例如反射式液晶显示元件或数字微镜器件(DMD)等)。此外，投影式显示装置I可以将屏幕76设为透射式而设为隔着屏幕(从屏幕76的+Z轴方向侧的位置)观察图像的背投式的结构。或者，投影式显示装置I也可以将屏幕76设为反射式而设为从屏幕近前(屏幕76的一 Z轴方向侧的位置)进行观察的前投式的结构。此外，聚光透镜71、光强度均匀化元件72、中继透镜组73、光阀74、投影光学系统75和屏幕76的形状和配置不限于图示的例子，能够进行各种变形。另外，“光阀”是指图像显示元件。“图像显示元件”是指将光转换成图像光的元件。“图像光”是指具有图像信息的光(S卩，根据图像信息被空间调制后的光)。以下，对使用了 “光阀”的例子进行说明。
[0044]《光源装置4》
[0045]如图1所示，实施方式I的光源装置4具有第I单色光源组1000a、第2单色光源组1000b、偏振选择和波长选择元件(也记作“偏振选择/波长选择元件”)14、第I荧光体层16a以及第2荧光体层16b。此外，实施方式I的光源装置4可具有第I平行化透镜组1100a、第2平行化透镜组1100b、光反射元件12、透镜组13、第I聚光透镜组15a和第2聚光透镜组15b。此外，如图1所示，实施方式I的光源装置4可具有第3单色光源组17a、17b、第3平行化透镜18a、18b和颜色分离元件19。
[0046]《第I单色光源组100a和第2单色光源组1000b》
[0047]图2是概略地示出第I单色光源组100a和第2单色光源组100b的主视图。在图2中，第I单色光源1a和第2单色光源1b在正交的两个方向上交替排列。“正交的两个方向”是指图2上的上下方向和左右方向。第I单色光源组100a包含多个第I单色光源10a。第I单色光源1a射出具有固定的偏振方向的第I偏振光。第I平行化透镜组I 10a包含多个平行化透镜11a。第I单色光源1a和平行化透镜Ila是一对一地对应的。从第I单色光源1a射出的光被平行化透镜Ila平行化。作为多个第I单色光源1a的排列，也可以采用其它排列。另外，“偏振光”是指具有固定的偏振方向的光，“具有固定的偏振方向的光”例如是指偏振面被限定在一个平面内的线偏振光。这里，为了方便，叙述了偏振面被限定在一个平面内的线偏振光作为偏振光，但还可考虑不仅射出线偏振光还射出椭圆偏振光的情况。另外，在椭圆偏振光的情况下，也能够得到与线偏振光相同的效果。
[0048]第2单色光源组100b包含多个第2单色光源10b。第2单色光源1b射出具有固定的偏振方向的第2偏振光。第2偏振光的偏振方向与第I偏振光的偏振方向相差90度。第2平行化透镜组IlOOb包含多个平行化透镜lib。第2单色光源1b和平行化透镜Ilb是一对一地对应的。从第2单色光源1b射出的光被平行化透镜Ilb平行化。作为多个第2单色光源1b的排列，也可以采用其它排列。
[0049]多个第I单色光源1a例如分别是蓝色激光发光元件(蓝色激光二极管)。多个第2单色光源1b例如分别是蓝色激光发光元件(蓝色激光二极管)。在实施方式I中，说明了从第I单色光源1a射出的光的波段、与从第2单色光源1b射出的光的波段相等的情况。但是，从第I单色光源1a射出的光的波段、与从第2单色光源1b射出的光的波段也可以不同。
[0050]此外，从第I单色光源1a射出的光(例如蓝色激光)是具有固定的偏振方向的第I偏振光。从第2单色光源1b射出的光(例如蓝色激光)是具有固定的偏振方向的第2偏振光。第I偏振光的偏振方向与第2偏振光的偏振方向相差90度。例如，入射到偏振选择/波长选择元件14的第I偏振光是P偏振光，第2偏振光是s偏振光。
[0051 ]《第I平行化透镜组I 10a和第2平行化透镜组1100b》
[0052]第I平行化透镜组I10a包含多个第I平行化透镜11a。第I单色光源1a和第I平行化透镜Ila是一对一地对应的。从第I单色光源1a射出的光被第I平行化透镜Ila平行化。
[0053]第2平行化透镜组IlOOb包含多个第2平行化透镜lib。第2单色光源1b和第2平行化透镜Ilb是一对一地对应的。从第2单色光源1b射出的光被第2平行化透镜Ilb平行化。
[0054]第I平行化透镜组IlOOa和第2平行化透镜组IlOOb可以分别是一体化的阵列状的I个透镜。在将第I平行化透镜组IlOOa和第2平行化透镜组IlOOb分别设为阵列状的I个透镜的情况下，能够减轻第I平行化透镜Ila和第2平行化透镜Ilb的设置偏差引起的光利用效率的下降。这里，“设置偏差”表示由部件的加工公差或部件的组装公差决定的部件的位置偏差。“设置偏差”是由透镜的偏心等而引起的。“偏心”是指透镜或光学元件的光轴偏离原本的光轴。偏心存在由于透镜或光学元件的光轴在与理想的光轴成直角的平面内偏离而产生的偏心(decenter)、和由于透镜或光学元件的光轴相对于理想的光轴倾斜或旋转而产生的偏心(tilt)。例如，在由使用了树脂的阵列状的I个透镜形成第I平行化透镜组IlOOa和第2平行化透镜组IlOOb的情况下，能够通过模具精度和成型精度抑制第I平行化透镜Ila和第2平行化透镜Ilb的设置偏差。
[0055]《光反射元件12》
[0056]光反射元件12使从第I单色光源1a射出并透过第I平行化透镜Ila的第I偏振光的光路弯折90度。此外，光反射元件12使从第2单色光源1b射出并透过第2平行化透镜Ilb的第2偏振光的光路弯折90度。光反射元件12的光反射面例如优选由高效地反射蓝色光的银镀层形成。另外，在图1中，也可以不使用光反射元件12，不使光路弯折地使第I偏振光和第2偏振光入射到透镜组13。由此，X轴方向的长度缩短，能够实现光源装置4的小型化。
[0057]《透镜组13》
[0058]透镜组13例如具有减小来自光反射元件12的光的光束直径而使光平行化等的功能。透镜组13例如包含第I透镜和第2透镜。但是，透镜组13的结构不限于图1所示的例子。透镜组13还能够由I个透镜构成。此外，透镜组13还能够由3个以上的透镜构成。此外，光源装置4还能够设为省略透镜组13的结构。在以下的各实施方式中，将缩小光束直径的光学元件示作透镜组。
[0059]《第I聚光透镜组15a和第2聚光透镜组15b》
[0060]第I聚光透镜组15a例如通过与透镜组13的组合，会聚第I偏振光。第I聚光透镜组15a包含第I聚光透镜15al和第2聚光透镜15a2。但是，第I聚光透镜组15a的结构不限于图1所示的例子。第I聚光透镜组15a还能够由I个透镜构成。此外，第I聚光透镜组15a还能够由3个以上的透镜构成。还能够考虑I个或多个透镜结构等，将第I聚光透镜组15a示作第I聚光元件15a。
[0061]第2聚光透镜组15b例如通过与透镜组13的组合，会聚第2偏振光。第2聚光透镜组15b包含第3聚光透镜15bl和第4聚光透镜15b2。但是，第2聚光透镜组15b的结构不限于图1所示的例子。第2聚光透镜组15b还能够由I个透镜构成。此外，第2聚光透镜组15b还能够由3个以上的透镜构成。还能够考虑I个或多个透镜结构等，将第2聚光透镜组15b示作第I聚光元件15a。
[0062]《第I荧光体层16a和第2荧光体层16b》
[0063]第I偏振光作为激励光入射到第I焚光体层16a。第I焚光体层16a由于被第I偏振光激励而发出第I波段的光。第I波段的光例如是红色波段的光。
[0064]第2偏振光作为激励光入射到第2焚光体层16b。第2焚光体层16b由于被第2偏振光激励而发出第2波段的光。第2波段的光例如是绿色波段的光。
[0065]《偏振选择/波长选择元件14》
[0066]图3的(a)和图3的(b)是概略地示出图1所示的偏振选择/波长选择元件14的形状的侧视图和主视图。图3的(a)是侧视图。图3的(b)是主视图。偏振选择/波长选择元件14具有偏振选择功能和波长选择功能。“偏振选择功能”是指根据光的偏振方向来反射或透过光的功能。“波长选择功能”是指根据光的波长来反射或透过光的功能。具体来说，偏振选择/波长选择元件14具有透过P偏振光并反射s偏振光的特性(偏振选择功能)，并且，具有分离由电介质多层膜形成的颜色的特性(波长选择功能)。
[0067]偏振选择/波长选择元件14利用偏振选择功能，使第I偏振光透过。并且，第I聚光透镜组15a会聚第I偏振光并使其入射到第I荧光体层16a。此外，偏振选择/波长选择元件14利用偏振选择功能，反射第2偏振光。并且，第2聚光透镜组15b会聚第2偏振光并使其入射到第2荧光体层16b。
[0068]偏振选择/波长选择元件14利用波长选择功能，反射从第I荧光体层16a发出的第I波段的光。偏振选择/波长选择元件14利用波长选择功能，透过从第2荧光体层16b发出的第2波段的光。
[0069]图4是示出偏振选择/波长选择元件14的相对于波长的光透射特性的概略图。在图4中，横轴表示光的波长[nm]，纵轴表示光透射率[% ]。曲线200p表示入射到偏振选择/波长选择元件14的P偏振光的光透射特性