光源装置和投影型影像显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光源装置和投影型影像显示装置。
【背景技术】
[0002]在该技术领域中，人们提出了使用荧光体将从固体光源出射的激发光转换为可见光而高效率地发光的光源装置。专利文献I中公开了一种使从光源出射的激发光(蓝色激光)照射到形成有荧光体的圆板(荧光体轮，即荧光色轮)上，来发射多种荧光(红色光、绿色光)用作照明光的技术。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2011-13313号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的技术问题
[0007]根据专利文献1，使从荧光体轮透射的激发光和由荧光体轮产生的荧光夹着荧光体轮向彼此相反侧出射。因而，用于将它们合成的光学部件个数会增加，存在光源装置大型化的问题。此外，还存在因配置于光学系统中的多个光学部件产生光学损耗，光利用效率(照明光强度)降低的问题。
[0008]于是，本发明的目的在于提供一种在不降低光利用效率的前提下削减光学部件个数的光源装置。
[0009]解决问题的技术手段
[0010]为解决上述问题，本发明优选技术方案之一如下所述。该光源装置包括:产生蓝色激光作为激发光的激发光源；荧光体轮，具有能够被来自激发光源的激发光激发而产生黄色荧光的荧光体；和光学镜，将来自激发光源的激发光引导至荧光体轮，并使来自荧光体轮的荧光透射，上述光学镜包括:使激发光反射并使荧光透射的第一区域；和使荧光和在荧光体上发生了漫反射的发散激发光透射的第二区域。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，能够提供一种在不降低光利用效率的前提下削减光学部件个数的光源装置。
【附图说明】
[0013]图1是实施例1中的光源装置的结构图。
[0014]图2是表示光学镜4之具体例的图。
[0015]图3是表示光学镜4的光谱特性之一例的图。
[0016]图4是表示荧光体轮I之具体例的图。
[0017]图5是表示来自荧光体轮I的出射光的发散度的图。
[0018]图6是实施例2中的光源装置的结构图。
[0019]图7是实施例4中的投影型影像显示装置的光学系统的结构图。
[0020]图8是实施例5中的投影型影像显示装置的光学系统的结构图。
【具体实施方式】
[0021]以下参考附图对本发明的实施方式进行说明。下文中将红、绿、蓝、黄、白分别记为R、G、B、Y、W。
[0022]实施例1
[0023]图1是实施例1中的光源装置的结构图。光源装置100包括激发光源5、光学镜4、荧光体轮I作为主要的构成要素。激发光源5中配置I个以上的激光发光元件等固体发光元件，出射B色激光作为激发光。从激发光源5出射的激发光10 (用实线表示)通过准直透镜6成为大致平行光，入射到光学镜4。
[0024]图2是表示光学镜4之具体例(此处有2个例子)的图。光学镜4由2个区域构成。第一区域是具有使激发光(B)的波段反射、使荧光的波段(Y)透射之特性的二向色膜区域41 (斜线部分)。第二区域是使激发光和荧光双方的波段透射的宽波长透射区域42 (白色部分)。第一区域的面积比第二区域小。
[0025]激发光10在光学镜4的二向色膜区域41上反射，经会聚透镜3会聚后入射到荧光体轮I。然后，从荧光体轮I上的荧光体2出射的荧光的大致全部、以及未能转换为荧光而是作为激发光发散(扩散)了的发散激发光的大部分，成为照明光11向图中(图1)下方出射。
[0026]图2(a)的例子中，在光学镜4的入射面的中央部，使二向色膜区域41以分割为棋盘格图案的方式设置，使其他部分为宽波长透射区域(宽波段透射区域)42。二向色膜区域41的分割数量、各自的尺寸和配置，按照来自激发光源5的激发光10的入射光斑45 (黑色)的数量、形状和位置相应地决定。从而，激发光10在入射光斑45处反射，大致全部射向荧光体轮I。
[0027]另一方面，由荧光体轮I上的荧光体2产生的荧光和发散激发光被扩大为光学镜4的入射面的光斑46(虚线)而入射。其中，光斑46内的大致全部荧光透射成为照明光。另一方面，发散激发光中入射到二向色膜区域41的光不能透射而成为照明光的损耗量，但大面积的宽波长透射区域42上入射的大部分的发散激发光会透射而成为照明光。
[0028]图2(b)的例子中示出了与图2(a)不同的方式。与图2(a)的不同点在于，在光学镜4的入射面的中心部，以长方形(或正方形)的形状设置二向色膜区域41。该情况下，因为入射光斑45较小，所以能够使所有光斑45收纳在I个二向色膜区域41中。与图2 (a)相比，能够使二向色膜区域41的面积更小，因此二向色膜区域41引起的照明光的损耗量更少。
[0029]二向色膜区域41中的照明光的损耗依赖于二向色膜区域41的面积。根据模拟，通过将二向色膜区域41的面积限制在入射光斑46的例如3%以下，能够控制为与专利文献I的情况同等的损耗。
[0030]这样，本实施例的光学镜4通过在宽波长透射区域42中有选择地设置二向色膜区域41，能够使来自激发光源5的激发光10反射而导向荧光体轮I上的荧光体2，并且使来自该荧光体2的荧光和发散激发光透射而成为照明光11。
[0031]图3是表示光学镜4的二向色膜区域41的光谱特性之一例的图，横轴表示波长，纵轴表示透射率。在二向色膜区域41中，不使B波段(约420?470nm)透射，而是使更长的波段(R、Y、G)透射。这样的光谱特性能够使用电介质多层膜(Ti02、Si0^)实现。
[0032]图4是表示荧光体轮I之具体例的图。可旋转的荧光体轮I具有可被激发光激发而发射Y色的荧光的Y荧光体2。Y荧光体2在接受激发光10时，从Y荧光体2产生Y荧光和未能转换为Y荧光而是保持B色地发生了漫反射的发散激发光，该Y荧光和发散激发光混色成为大致白光，通过会聚透镜3成为大致平行光后，入射到光学镜4。
[0033]入射到光学镜4的白光中的荧光成分在二向色膜区域41和宽波长透射区域42两个区域中都透射。另一方面，入射到光学镜4的发散激发光成分在二向色膜区域41中反射，但在宽波长透射区域42中透射。其结果，荧光的大致全部和发散激发光的大部分成为白色照明光11向图中(图1)下方出射。
[0034]为了使荧光体具有使激发光发散(扩散)的功能，可以在荧光体表面2a上实施用于设置细微凹凸的机械加工处理或化学表面处理。或者也可以在荧光体表面2a上粘贴较薄的高耐热性透射扩散板。此外，在涂敷的Y荧光体2较薄的情况下，可以在涂敷Y荧光体2之前的荧光体轮I基材的反射面上实施用于设置细微凹凸的机械加工处理或化学表面处理。这样，通过使反射的激发光发散，具有除去激光中的散斑噪声的效果。并且，通过使荧光体轮I旋转，除去散斑噪声的效果进一步增大。
[0035]图5是表示来自荧光体轮I的出射光的发散度的图。首先，来自荧光体轮I的Y荧光体2的荧光向全方位大致均匀地发光，并在形成于荧光体背面的镜面上反射，其结果，向会聚透镜3 —侧半球状地出射。其中，入射到会聚透镜3的有效范围内的部分到达光学镜4，被用作照明光11。
[0036]另一方面，未能经Y荧光体2转换为荧光而是作为激发光发散了的发散激发光向会聚透镜3—侧半球状地出射，其发散度(发散角Θ)能够通过荧光体表面的细微加工等或扩散板的材料来进行调整。此时，若使出射的发散激发光的发散角Θ过大，则会泄漏至会聚透镜3的有效范围的外侧，光利用效率降低。相反，若使发散角Θ过小，则会仅通过会聚透镜3的有效范围的中心部。其结果，入射到光学镜4的二向色膜区域41上的发散激发光的比例相对增大，照明光的损耗量增加。因此，优选以使来自Y荧光体2的发散激发光大致发散至会聚透镜3的有效区域的大小后入射的方式调整发散角Θ。
[0037]这样，由荧光体2产生的荧光和发散激发光都从荧光体轮I向同一侧出射，其大部分从光学镜4透射而成为白色照明光。从而，无需设置用于使两者合成的多余的光学系统，能够实现装置的小型化。
[0038]实施例2
[0039]实施例2中说明对荧光体轮I与激发光源5的位置关系进行了变更的情况。图6是实施例2中的光源装置的结构图。光源装置100’的基本结构与实施例1(图1)相同，但不同点在于，将激发光源5配置在图中下方，使用光学镜4的透射/反射特性反转了的光学镜4’，并使照明光向图中左侧出射。S卩，光学镜4’虽为如图2所示的结构，不过，二向色膜区域41具有使激发光(B)的波段透射、使荧光的波段(R、Y、G)反射的特性，宽波长反射区域42具有使激发光和荧光双方的波段反射的特性。此外，二向色膜区域41中，使图3中示出的光谱特性的纵轴反转，即，使纵轴从透射率置换为反射率。
[0040]从激发光源5入射的激发光10透过光学镜4’的二向色膜区域41，经会聚透镜3会聚后，入射到荧光体轮I。接受激发光10时，从荧光体轮I的荧光体2产生Y色的荧光和B色的发散激发光。该荧光和发散激发光通过会聚透镜3成为大致平行光，入射到光学镜4，。
[0041]入射到光学镜4’的荧光在光学镜4’内的二向色膜区域41和宽波长透射区域42两个区域中都反射。另一方面，入射到光学镜4’的发散激发光在二向色膜区域41中透射，但在宽波长反射区域42中反射。其结果，荧光的全部和发散激发光的大部分成为照明光11向图中(图6)左侧出射。
[0042]根据该结构，由荧光体轮I产生的荧光和发散激发光都从荧光体轮I向同一侧(图中下方)出射，其大部分在光学镜4’上反射而成为照明光。从而，无需设置用于使