光源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光源裝置，尤其涉及應(yīng)用于投影式顯示裝置的光源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為投影式顯示裝置的光源，提出了替代高壓水銀燈或氙氣燈而使用包含多個LED (發(fā)光二極管)的LED光源或包含多個激光發(fā)光元件的激光光源。
[0003]但是，例如紅色的激光發(fā)光元件存在如下問題:對溫度的依存性高，需要使用帕爾貼元件進(jìn)行控制等，從而冷卻機構(gòu)變得復(fù)雜。此外，綠色的激光發(fā)光元件存在無法小型且得到高輸出的問題。基于這些問題，提出了使用熒光體的光源裝置。
[0004]專利文獻(xiàn)I公開了如下的光源裝置:激勵光激勵熒光體，在被激勵的熒光體返回基態(tài)時，射出規(guī)定波段的光(出射光)。從激勵光源放射的激勵光被照射到熒光輪。熒光輪具有:配置有發(fā)出紅色波段光的熒光體層的分段區(qū)域、配置有發(fā)出綠色波段光的熒光體層的分段區(qū)域和配置有發(fā)出藍(lán)色波段光的熒光體層的分段區(qū)域。作為激勵光源，采用LED或激光發(fā)光元件。輪電機使熒光輪旋轉(zhuǎn)，激勵光依次激勵各分段區(qū)域的各色的熒光體。專利文獻(xiàn)I提出了依次射出各色的出射光(各色波段的光)的光源裝置。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-85740號公報(段落0042?0048，圖6)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]但是，專利文獻(xiàn)I的光源裝置在沿?zé)晒廨喌膱A周方向分開排列的分段區(qū)域配置有3色的熒光體。即，各色的出射光以時分方式射出，因此，控制發(fā)出各色的出射光(各色波段的光)受到制約。即，各色的出射光(各色波段的光)的發(fā)光期間受到限制，因此，必須在受到限制的發(fā)光期間內(nèi)進(jìn)行各色光的發(fā)光量控制。其結(jié)果是，與輸入圖像對應(yīng)的各色光的發(fā)光量控制受到限制。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種光源裝置，使用從多個熒光體層發(fā)出的多個光緩和發(fā)光期間的限制，從而提高各色光的發(fā)光量控制性。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]本發(fā)明一個方式的光源裝置的特征在于，該光源裝置具有:第I單色光源組，其射出具有固定的偏振方向的第I偏振光；第2單色光源組，其射出具有固定的偏振方向的第2偏振光；偏振選擇/波長選擇元件；第I熒光體層，其由于被激勵而發(fā)出第I波段的光；以及第2熒光體層，其由于被激勵而發(fā)出第2波段的光，所述偏振選擇/波長選擇元件通過使所述第I偏振光透過而使所述第I偏振光入射到所述第I熒光體層，通過反射所述第2偏振光而使所述第2偏振光入射到所述第2熒光體層，反射從所述第I熒光體層發(fā)出的所述第I波段的光，使從所述第2熒光體層發(fā)出的所述第2波段的光透過。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠使用從多個熒光體層發(fā)出的多個光緩和發(fā)光期間的限制，從而提高各色光的發(fā)光量控制性。
【附圖說明】
[0015]圖1是概略地示出本發(fā)明實施方式I的光源裝置和投影式顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0016]圖2是概略地示出圖1的第I單色光源組和第2單色光源組的主視圖。
[0017]圖3的(a)和(b)是概略地示出圖1的偏振選擇/波長選擇元件的形狀的側(cè)視圖和主視圖。
[0018]圖4是示出圖1的偏振選擇/波長選擇元件的偏振分離特性和波長分離特性的圖。
[0019]圖5是概略地示出圖1的光強度均勻化元件的立體圖。
[0020]圖6是示出可應(yīng)用于實施方式I的其它偏振選擇/波長選擇元件的偏振分離特性和波長分尚特性的圖。
[0021]圖7是概略地示出本發(fā)明實施方式2的光源裝置和投影式顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖8是示出圖7的偏振選擇元件的偏振分離特性的圖。
[0023]圖9是概略地示出本發(fā)明實施方式3的光源裝置和投影式顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖10的(a)和(b)是示出圖9的透鏡陣列的概略的主視圖。
[0025]圖11是概略地示出本發(fā)明實施方式4的光源裝置和投影式顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖12是說明偏振軸(偏振方向)的基準(zhǔn)的圖。
[0027]圖13的(a)和(b)是示出圖11所示的兩個波長選擇元件的波長分離特性的圖。
[0028]圖14是示出用I個波長選擇元件實現(xiàn)圖11所示的兩個波長選擇元件時的波長分離特性的圖。
[0029]圖15是示出通過激勵綠色用的熒光體層和紅色用的熒光體層而發(fā)出的光的相對光強度曲線(相對于各波長的相對光強度)的一例的圖。
[0030]圖16是概略地示出本發(fā)明實施方式4的光源裝置和投影式顯示裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的圖。
[0031]圖17是概略地示出本發(fā)明實施方式4的光源裝置和投影式顯示裝置的結(jié)構(gòu)的變形例的圖。
[0032]圖18是示出顏色分離元件的偏振分離特性的圖。
[0033]圖19是概略地示出本發(fā)明實施方式5的光源裝置和投影式顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0034]圖20是示出顏色分離元件的波長選擇特性的圖。
[0035]圖21是示出顏色分離元件的波長選擇特性的圖。
[0036]圖22是示出顏色分離元件的波長選擇特性的圖。
【具體實施方式】
[0037]使用熒光體的光源裝置還被公開在日本特開2011-13317號公報(以下稱作專利文獻(xiàn)2)中。專利文獻(xiàn)2提出了如下的光源裝置:通過呈矩陣狀排列的多個藍(lán)色激光光源和進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的熒光輪依次射出綠色波段的光和藍(lán)色波段的光，并從獨立的紅色LED射出紅色光(例如參照專利文獻(xiàn)2中的段落0072?0088、圖1、圖8、圖9)。
[0038]但是，該光源裝置使用發(fā)光面的大小和光的發(fā)散角較大的LED作為紅色光的光源，因此存在光利用效率較低的問題。
[0039]此外，專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2的光源裝置使用熒光輪，以時分方式射出各色光，因此存在無法同時射出各色光且光利用效率較低的問題。此外，在各色光在同一光學(xué)系統(tǒng)中前進(jìn)的情況下，由于色像差的影響，存在各色光的聚光效率產(chǎn)生差異的問題。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)光利用效率較高且可減輕色像差的影響的光源裝置和投影式顯示裝置。
[0040]實施方式I
[0041]《投影式顯示裝置I》
[0042]圖1是概略地示出包含實施方式I的光源裝置4的投影式顯示裝置I的結(jié)構(gòu)的圖。為了便于說明，圖1中示出了 XYZ直角坐標(biāo)系。X軸方向是圖1中的縱向。在圖1中，從下朝上的方向為+X軸方向，從上朝下的方向為一 X軸方向。在偏振選擇/波長選擇元件14的+X軸方向側(cè)，配置有透鏡組13、光反射元件12、第I平行化透鏡11a、第2平行化透鏡11b、第I單色光源1a和第2單色光源10b。Y軸方向是與描繪圖1的紙面垂直的方向。+Y軸方向是從紙面的背面?zhèn)?里側(cè))朝向近前側(cè)的方向，一 Y軸方向是從紙面的近前側(cè)朝向背面?zhèn)?里側(cè))的方向。Z軸方向是圖1中的左右方向。在圖1中，從左朝右的方向為+Z軸方向，從右朝左的方向為一 Z軸方向。在偏振選擇/波長選擇元件14的+Z軸方向側(cè)，配置有顏色分離元件19、聚光透鏡71、光強度均勻化元件72、中繼透鏡組73、圖像顯示元件74、投影光學(xué)系統(tǒng)75和屏幕76。另外，在以下的實施方式中，“顏色分離元件”是“波長選擇元件”。
[0043]如圖1所示，實施方式I的投影式顯示裝置I具有光源裝置4、光強度均勻化元件72、作為圖像顯示元件的光閥74和投影光學(xué)系統(tǒng)75。此外，投影式顯示裝置I可具有聚光透鏡71、中繼透鏡組73和屏幕76。從光源裝置4射出的光束被聚光透鏡71會聚到光強度均勻化元件72的入射面72a。強度被光強度均勻化元件72均勻化后的光束從光強度均勻化元件72的出射面72b射出，并在通過了中繼透鏡組73后，被光閥74根據(jù)輸入視頻信號進(jìn)行調(diào)制而成為圖像光。圖像光被投影光學(xué)系統(tǒng)75放大投影到屏幕76。另外，圖1中例示了光閥74為透射式的圖像顯示元件(例如透射式液晶顯示元件等)的情況。這里，在圖像顯示元件為透射式的液晶顯示元件的情況下，需要在液晶顯示元件的入射側(cè)和出射側(cè)配置偏振片，但為了方便而未作圖示。此外，光閥74也可以是反射式的圖像顯示元件(例如反射式液晶顯示元件或數(shù)字微鏡器件(DMD)等)。此外，投影式顯示裝置I可以將屏幕76設(shè)為透射式而設(shè)為隔著屏幕(從屏幕76的+Z軸方向側(cè)的位置)觀察圖像的背投式的結(jié)構(gòu)?；蛘?，投影式顯示裝置I也可以將屏幕76設(shè)為反射式而設(shè)為從屏幕近前(屏幕76的一 Z軸方向側(cè)的位置)進(jìn)行觀察的前投式的結(jié)構(gòu)。此外，聚光透鏡71、光強度均勻化元件72、中繼透鏡組73、光閥74、投影光學(xué)系統(tǒng)75和屏幕76的形狀和配置不限于圖示的例子，能夠進(jìn)行各種變形。另外，“光閥”是指圖像顯示元件。“圖像顯示元件”是指將光轉(zhuǎn)換成圖像光的元件?！皥D像光”是指具有圖像信息的光(S卩，根據(jù)圖像信息被空間調(diào)制后的光)。以下，對使用了 “光閥”的例子進(jìn)行說明。
[0044]《光源裝置4》
[0045]如圖1所示，實施方式I的光源裝置4具有第I單色光源組1000a、第2單色光源組1000b、偏振選擇和波長選擇元件(也記作“偏振選擇/波長選擇元件”)14、第I熒光體層16a以及第2熒光體層16b。此外，實施方式I的光源裝置4可具有第I平行化透鏡組1100a、第2平行化透鏡組1100b、光反射元件12、透鏡組13、第I聚光透鏡組15a和第2聚光透鏡組15b。此外，如圖1所示，實施方式I的光源裝置4可具有第3單色光源組17a、17b、第3平行化透鏡18a、18b和顏色分離元件19。
[0046]《第I單色光源組100a和第2單色光源組1000b》
[0047]圖2是概略地示出第I單色光源組100a和第2單色光源組100b的主視圖。在圖2中，第I單色光源1a和第2單色光源1b在正交的兩個方向上交替排列?！罢坏膬蓚€方向”是指圖2上的上下方向和左右方向。第I單色光源組100a包含多個第I單色光源10a。第I單色光源1a射出具有固定的偏振方向的第I偏振光。第I平行化透鏡組I 10a包含多個平行化透鏡11a。第I單色光源1a和平行化透鏡Ila是一對一地對應(yīng)的。從第I單色光源1a射出的光被平行化透鏡Ila平行化。作為多個第I單色光源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個平面內(nèi)的線偏振光。這里，為了方便，敘述了偏振面被限定在一個平面內(nèi)的線偏振光作為偏振光，但還可考慮不僅射出線偏振光還射出橢圓偏振光的情況。另外，在橢圓偏振光的情況下，也能夠得到與線偏振光相同的效果。
[0048]第2單色光源組100b包含多個第2單色光源10b。第2單色光源1b射出具有固定的偏振方向的第2偏振光。第2偏振光的偏振方向與第I偏振光的偏振方向相差90度。第2平行化透鏡組IlOOb包含多個平行化透鏡lib。第2單色光源1b和平行化透鏡Ilb是一對一地對應(yīng)的。從第2單色光源1b射出的光被平行化透鏡Ilb平行化。作為多個第2單色光源1b的排列，也可以采用其它排列。
[0049]多個第I單色光源1a例如分別是藍(lán)色激光發(fā)光元件(藍(lán)色激光二極管)。多個第2單色光源1b例如分別是藍(lán)色激光發(fā)光元件(藍(lán)色激光二極管)。在實施方式I中，說明了從第I單色光源1a射出的光的波段、與從第2單色光源1b射出的光的波段相等的情況。但是，從第I單色光源1a射出的光的波段、與從第2單色光源1b射出的光的波段也可以不同。
[0050]此外，從第I單色光源1a射出的光(例如藍(lán)色激光)是具有固定的偏振方向的第I偏振光。從第2單色光源1b射出的光(例如藍(lán)色激光)是具有固定的偏振方向的第2偏振光。第I偏振光的偏振方向與第2偏振光的偏振方向相差90度。例如，入射到偏振選擇/波長選擇元件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平行化透鏡組I 10a和第2平行化透鏡組1100b》
[0052]第I平行化透鏡組I10a包含多個第I平行化透鏡11a。第I單色光源1a和第I平行化透鏡Ila是一對一地對應(yīng)的。從第I單色光源1a射出的光被第I平行化透鏡Ila平行化。
[0053]第2平行化透鏡組IlOOb包含多個第2平行化透鏡lib。第2單色光源1b和第2平行化透鏡Ilb是一對一地對應(yīng)的。從第2單色光源1b射出的光被第2平行化透鏡Ilb平行化。
[0054]第I平行化透鏡組IlOOa和第2平行化透鏡組IlOOb可以分別是一體化的陣列狀的I個透鏡。在將第I平行化透鏡組IlOOa和第2平行化透鏡組IlOOb分別設(shè)為陣列狀的I個透鏡的情況下，能夠減輕第I平行化透鏡Ila和第2平行化透鏡Ilb的設(shè)置偏差引起的光利用效率的下降。這里，“設(shè)置偏差”表示由部件的加工公差或部件的組裝公差決定的部件的位置偏差?！霸O(shè)置偏差”是由透鏡的偏心等而引起的?！捌摹笔侵竿哥R或光學(xué)元件的光軸偏離原本的光軸。偏心存在由于透鏡或光學(xué)元件的光軸在與理想的光軸成直角的平面內(nèi)偏離而產(chǎn)生的偏心(decenter)、和由于透鏡或光學(xué)元件的光軸相對于理想的光軸傾斜或旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的偏心(tilt)。例如，在由使用了樹脂的陣列狀的I個透鏡形成第I平行化透鏡組IlOOa和第2平行化透鏡組IlOOb的情況下，能夠通過模具精度和成型精度抑制第I平行化透鏡Ila和第2平行化透鏡Ilb的設(shè)置偏差。
[0055]《光反射元件12》
[0056]光反射元件12使從第I單色光源1a射出并透過第I平行化透鏡Ila的第I偏振光的光路彎折90度。此外，光反射元件12使從第2單色光源1b射出并透過第2平行化透鏡Ilb的第2偏振光的光路彎折90度。光反射元件12的光反射面例如優(yōu)選由高效地反射藍(lán)色光的銀鍍層形成。另外，在圖1中，也可以不使用光反射元件12，不使光路彎折地使第I偏振光和第2偏振光入射到透鏡組13。由此，X軸方向的長度縮短，能夠?qū)崿F(xiàn)光源裝置4的小型化。
[0057]《透鏡組13》
[0058]透鏡組13例如具有減小來自光反射元件12的光的光束直徑而使光平行化等的功能。透鏡組13例如包含第I透鏡和第2透鏡。但是，透鏡組13的結(jié)構(gòu)不限于圖1所示的例子。透鏡組13還能夠由I個透鏡構(gòu)成。此外，透鏡組13還能夠由3個以上的透鏡構(gòu)成。此外，光源裝置4還能夠設(shè)為省略透鏡組13的結(jié)構(gòu)。在以下的各實施方式中，將縮小光束直徑的光學(xué)元件示作透鏡組。
[0059]《第I聚光透鏡組15a和第2聚光透鏡組15b》
[0060]第I聚光透鏡組15a例如通過與透鏡組13的組合，會聚第I偏振光。第I聚光透鏡組15a包含第I聚光透鏡15al和第2聚光透鏡15a2。但是，第I聚光透鏡組15a的結(jié)構(gòu)不限于圖1所示的例子。第I聚光透鏡組15a還能夠由I個透鏡構(gòu)成。此外，第I聚光透鏡組15a還能夠由3個以上的透鏡構(gòu)成。還能夠考慮I個或多個透鏡結(jié)構(gòu)等，將第I聚光透鏡組15a示作第I聚光元件15a。
[0061]第2聚光透鏡組15b例如通過與透鏡組13的組合，會聚第2偏振光。第2聚光透鏡組15b包含第3聚光透鏡15bl和第4聚光透鏡15b2。但是，第2聚光透鏡組15b的結(jié)構(gòu)不限于圖1所示的例子。第2聚光透鏡組15b還能夠由I個透鏡構(gòu)成。此外，第2聚光透鏡組15b還能夠由3個以上的透鏡構(gòu)成。還能夠考慮I個或多個透鏡結(jié)構(gòu)等，將第2聚光透鏡組15b示作第I聚光元件15a。
[0062]《第I熒光體層16a和第2熒光體層16b》
[0063]第I偏振光作為激勵光入射到第I焚光體層16a。第I焚光體層16a由于被第I偏振光激勵而發(fā)出第I波段的光。第I波段的光例如是紅色波段的光。
[0064]第2偏振光作為激勵光入射到第2焚光體層16b。第2焚光體層16b由于被第2偏振光激勵而發(fā)出第2波段的光。第2波段的光例如是綠色波段的光。
[0065]《偏振選擇/波長選擇元件14》
[0066]圖3的(a)和圖3的(b)是概略地示出圖1所示的偏振選擇/波長選擇元件14的形狀的側(cè)視圖和主視圖。圖3的(a)是側(cè)視圖。圖3的(b)是主視圖。偏振選擇/波長選擇元件14具有偏振選擇功能和波長選擇功能。“偏振選擇功能”是指根據(jù)光的偏振方向來反射或透過光的功能。“波長選擇功能”是指根據(jù)光的波長來反射或透過光的功能。具體來說，偏振選擇/波長選擇元件14具有透過P偏振光并反射s偏振光的特性(偏振選擇功能)，并且，具有分離由電介質(zhì)多層膜形成的顏色的特性(波長選擇功能)。
[0067]偏振選擇/波長選擇元件14利用偏振選擇功能，使第I偏振光透過。并且，第I聚光透鏡組15a會聚第I偏振光并使其入射到第I熒光體層16a。此外，偏振選擇/波長選擇元件14利用偏振選擇功能，反射第2偏振光。并且，第2聚光透鏡組15b會聚第2偏振光并使其入射到第2熒光體層16b。
[0068]偏振選擇/波長選擇元件14利用波長選擇功能，反射從第I熒光體層16a發(fā)出的第I波段的光。偏振選擇/波長選擇元件14利用波長選擇功能，透過從第2熒光體層16b發(fā)出的第2波段的光。
[0069]圖4是示出偏振選擇/波長選擇元件14的相對于波長的光透射特性的概略圖。在圖4中，橫軸表示光的波長[nm]，縱軸表示光透射率[% ]。曲線200p表示入射到偏振選擇/波長選擇元件14的P偏振光的光透射特性