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，该照明光学系统包括:合成光学系统，该合成光学系统被配置为将从激光光源发射的激光与从荧光体发射的荧光合成；和投影仪，该投影仪包括照明光学系统。
【背景技术】
[0002]由于由用于液晶投影仪、DMD(数字微镜装置)投影仪等的照明光学系统中的光学扩展量(etendue)造成的限制，在不增加光源的发光面积的情况下增加光量是一个期望的目标。因此，如JP2012-141495A(下文中称之为专利文件1)和JP2011-013313A(下文中称之为专利文件2)所述，开发出了一种使用利用激发光照射来发射荧光的荧光体的照明光学系统。通过将诸如激光的激发光聚光在荧光体上的一块小面积上，能够在不增加发光面积的情况下增加光量。
[0003]在专利文件1中，描述了一种使用利用激发光照射来发射黄色荧光的荧光体的投影仪和一种发射蓝色激光的激光光源。从荧光体发射的黄色荧光包括红色光成分和绿色光成分。这样，这个投影仪能够在屏幕上投影全彩色图像。
[0004]在专利文件2中，描述了一种包括具有第一焚光体层、第二焚光体层和透射部分的轮部和用于发射蓝色激光的激光光源的照明光学系统。当第一荧光体利用来自激光光源的蓝色激光照射时，第一荧光体发射红色荧光。当第二荧光体利用蓝色激光照射时，第二荧光体发射绿色荧光。当透射部分利用蓝色激光照射时，蓝色激光透射穿过轮部。透射穿过透射部分的蓝色激光与从荧光体发射的红色荧光和绿色荧光由二向色镜进行合成。
[0005]引用列表
[0006]专利文件1:JP2012_141495A
[0007]专利文件2:JP2011-013313A
【发明内容】
[0008]本发明解决的问题
[0009]通常，从荧光体发射的荧光的辐射角特性不同于从激光光源发射的激光的辐射角特性。辐射角特性的差异导致在透射穿过投影仪的投影透镜的激光的分布与透射穿过投影透镜的荧光的分布之间的差异。结果，当利用通过将从荧光体发射的荧光和从激光光源发射的激光合成而获得的合成光时，颜色不均匀可能发生在被投影到屏幕上的图像中。
[0010]因此，期望提供一种能解决上述问题的照明光学系统。
[0011]解决问题的手段
[0012]根据本发明的示例性实施例的照明光学系统包括激光光源、荧光光源、合成光学系统、第一透镜、第二透镜和第三透镜，该合成光学系统被配置为将从激光光源发射的激光和从荧光光源发射的荧光合成。第一透镜设置在激光光源与合成光学系统之间。第二透镜紧接地设置在穿过第一透镜的激光的光路上的合成光学系统的前面。第三透镜紧接地设置在从荧光光源发射的荧光的光路上的合成光学系统的前面。第一透镜的焦距和第二透镜的焦距的和被设定，使得形成在穿过第二透镜的激光和第二透镜的光轴之间的夹角的最大值能够基本上与形成在穿过第三透镜的荧光和第三透镜的光轴之间的夹角的最大值匹配。
[0013]上述的配置使合成的激光和荧光的辐射角特性能够彼此近似。
【附图说明】
[0014][图1]示出根据本发明的一个示例性实施例的照明光学系统的示意的配置的图。
[0015][图2]示出在光隧道54的入射面上的黄色光的光强度的入射角依赖性(入射角-光强度分布)的曲线图。
[0016][图3]示出在扩散板46的入射面上的蓝色激光的照度分布的图。
[0017][图4]示出在扩散板46的入射面上的蓝色激光的光强度的入射角依赖性(入射角-光强度分布)的曲线图。
[0018][图5]示出蓝色激光从扩散板46出射以后紧接的其光强度的出射角依赖性(出射角-光强度分布)的曲线图
[0019][图6]示出在图1中示出的照明光学系统中的积分器上的激光和荧光的入射角的示意图。
[0020][图7]示出在光隧道54的入射面上的黄色荧光和蓝色激光中的每个的光强度的入射角依赖性(入射角-光强度分布)的曲线图。
[0021][图8]示出包括图1中示出的照明光学系统的投影仪的示意的配置的图。
【具体实施方式】
[0022]下文中，将会参考【附图说明】本发明的示例性实施例。图1示出根据本发明的一个示例性实施例的照明光学系统的配置。
[0023]照明光学系统1包括:荧光光源8 ;第一激光光源40，该第一激光光源40用于发射激光；和合成光学系统50，该合成光学系统50被配置为将从第一激光光源40发射的激光和从荧光光源8发射的荧光合成。荧光光源8包括:荧光体30，该荧光体30利用激发光照射来发射荧光；和第二激光光源10，该第二激光光源10用于发射应用于荧光体30的激发光。第一激光光源40可以是用于发射具有蓝色波长的蓝色激光的光源。荧光体30可以是用于发射具有从绿色波长到红色波长的波长范围的黄色荧光的荧光体。将这个黄色荧光和蓝色激光在合成光学系统50上合成使能够获得白光。
[0024]第二激光光源10可以是排列在平面上的多个激光二极管。每个激光二极管发射激发光以激发荧光体。激光二极管优选地是蓝色激光二极管。
[0025]从第二光源10发射的蓝色激光穿过透镜12被转换为平行光。穿过透镜12被转换为平行光(准直光)的光被聚光透镜14聚光在光隧道18的入射侧孔上。提供扩散板16用于使在透镜14和光隧道18之间的激光扩散。光隧道18是空心的光学元件，并且其左部、右部、顶部和底部的内表面是反射镜。使入射在光隧道18上的蓝色激光在光隧道的内表面上被反射多次。因此，使在光隧道18的出射部分上的光的照度分布处于均匀的状态。可使用玻璃棒(棒积分器)代替光隧道18。
[0026]从光隧道18输出的蓝色激光透射穿过透镜20以进入二向色镜22。二向色镜22在将具有长于绿色波长的波长的光透射的同时将具有蓝色波长的光反射。因此，蓝色激光在二向色镜22上被反射。在二向色镜22上被反射的蓝色激光透射穿过透镜36、34和32以照射荧光体30。荧光体30被蓝色激光激发以辐射黄色荧光。
[0027]从荧光体30辐射的黄色光依次透射穿过透镜32、34和36以及二向色镜22。透射穿过二向色镜22的黄色光透射穿过第三透镜38，其紧接地设置在从荧光体发射的荧光的光路上的合成光学系统50的前面。透射穿过第三透镜38的黄色光进入合成光学系统50。第三透镜38优选地将从荧光体30发射的荧光转换成平行光或聚光光。
[0028]合成光学系统50可以具有任何配置，只要其能将从第一激光光源10发射的激光和从荧光体30发射的荧光合成。根据示例性实施例，合成光学系统是二向色镜，该二向色镜在将未被反射的激光或荧光透射的同时将从激光光源40发射的激光或从荧光体发射的荧光反射。更准确地说，该二向色镜在将具有长于绿色波长的波长的光反射的同时将具有蓝色波长的光透射。因此，二向色镜50在将从第一激光光源10发射的蓝色激光透射的同时将从荧光体30发射的黄色光反射。
[0029]第一激光光源40可以包括排列在平面上的多个蓝色激光二极管。激光二极管从具有非常小面积的发光点辐射激光。从第一激光光源40辐射的蓝色激光穿过透镜42被转换为平行光(准直光)，然后被设置在第一激光光源40和合成光学系统50之间的第一透镜44聚光。
[0030]照明光学系统1优选地包括扩散板46，该扩散板46用于将从第一激光光源40发射的激光扩散。扩散版46设置在第一透镜44和第二透镜48之间。
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