光源设备和投影仪
阅读：913发布：2024-02-14
专利汇可以提供光源设备和投影仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 光源 设备(1)，具有：光源(1a)；二向色镜(1h)，该二向色镜(1h)反射在来自光源(1a)的光中的S偏振光；聚光透镜组(1i、1k)，该聚光透镜组(1i、1k)聚光从二向色镜(1h)反射的光； 荧光 体单元(1l)，该荧光体单元(1l)能够移动，使得来自聚光透镜组(1i、1k)的光依次序出射到荧光体区域和反射区域上；和1/4 波长 板(1j)，该1/4波长板(1j)被设置在聚光透镜组(1i、1k)的透镜之间。，下面是光源设备和投影仪专利的具体信息内容。
1.一种光源设备，包括：
光源，所述光源出射激发光；
二向色镜，所述二向色镜被构造成反射或透射来自所述光源的光的第一线偏振光；
第一聚光透镜组，所述第一聚光透镜组包括多个透镜并且所述第一聚光透镜组被构造成会聚来自所述二向色镜的反射光或透射光；
荧光体单元，所述荧光体单元包括其中设置荧光体的荧光体区域和其中反射入射光的反射区域，所述荧光体单元是可移动的，使得来自所述第一聚光透镜组的光能够顺序地照射到所述荧光体区域和所述反射区域；和
1/4波长板，所述1/4波长板被设置在所述多个透镜中的两个相邻的透镜之间，其中，所述第一聚光透镜组和所述荧光体单元中的每一个被布置成使得从所述荧光体区域出射的荧光和来自所述反射区域的反射光经由所述第一聚光透镜组和所述1/4波长板进入所述二向色镜。
2.根据权利要求1所述的光源设备，其中，所述1/4波长板被布置在所述多个透镜中的、布置在所述二向色镜侧上的第一透镜和与所述第一透镜相邻的第二透镜之间。
3.根据权利要求1或2所述的光源设备，其中，所述1/4波长板包括无机双折射多层膜，所述无机双折射多层膜被构造成将1/4λ的相位差提供给入射光的偏振表面，λ表示所述光源的波长。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光源设备，进一步包括第二聚光透镜组，所述第二聚光透镜组包括会聚来自所述光源的输出光的多个透镜，
其中，所述第一和第二聚光透镜组在包括所述荧光体区域和所述反射区域的表面上形成所述光源的光源图像。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光源设备，进一步包括聚光透镜，所述聚光透镜被设置成使得从所述荧光体区域出射的荧光和来自所述反射区域的反射光经由所述第一聚光透镜组、所述1/4波长板和所述二向色镜进入所述聚光透镜，所述聚光透镜聚光进行入射的光。
6.根据权利要求5所述的光源设备，进一步包括颜色过滤器单元，所述颜色过滤器单元包括黄色透射过滤器、红色透射过滤器、绿色透射过滤器和漫射区域，并且所述颜色过滤器单元是可移动的，使得来自所述聚光透镜的光顺序地进入所述黄色透射过滤器、所述红色透射过滤器、所述绿色透射过滤器和所述漫射区域，其中：
所述荧光体区域包括其中设置出射黄色荧光的荧光体的黄色荧光体区域和其中设置出射绿色荧光的荧光体的绿色荧光体区域；并且
来自所述黄色荧光体区域的黄色荧光顺序地进入所述黄色透射过滤器和所述红色透射过滤器，来自所述绿色荧光体区域的绿色荧光进入所述绿色透射过滤器，并且来自所述反射区域的蓝色光进入所述漫射区域。
7.一种投影仪，包括：
根据权利要求1至6中的任一项所述的光源设备；
显示元件，所述显示元件空间地调制从所述光源设备输出的光以形成图像；和投射光学系统，所述投射光学系统放大和投射由所述显示元件形成的图像。
光源设备和投影仪
技术领域
背景技术
[0003] 参照图1，激发光源116包括多个蓝色激光二极管(LD)。从激发光源116输出的蓝色激发光被准直透镜阵列106转换成平行光束，并且随后进入二向色镜115。激发光源116被布置成使得输出光能够作为S偏振光进入二向色镜115。二向色镜115被布置成使得蓝色激发光的入射角能够为45°。注意，入射角是形成在入射光线和在入射点处设定的法线之间的角。
[0004] 图2图示二向色镜115的光谱透射特性。竖直轴表示透射率，并且水平轴表示波长(nm)。实线表示关于S偏振光的光谱透射特性，并且虚线表示关于P偏振光的光谱透射特性。S偏振光的截止波长是456nm，并且P偏振光的截止波长是434nm。注意，截止波长是具有50％的透射率的波长。
[0005] 二向色镜115具有对于S偏振光透射456nm以上的光并且反射小于456nm的光的特性，并且具有对于P偏振光透射434nm以上的光并且反射小于434nmnm的光的特性。例如，蓝色激发光的波长是445nm。来自激发光源116的蓝色激发光(S偏振光)被二向色镜115反射。
[0006] 被二向色镜115反射的蓝色激发光(S偏振光)通过1/4波长板108从而被转换成圆偏振光。通过1/4波长板108的蓝色激发光(圆偏振光)被两个聚光透镜109a和109b会聚到荧光体层103上。
[0007] 荧光体层103形成在其上形成有二向色涂层(dichroic coating)的基板上。基板在周向方向上被划分为第一至到第三部分，并且荧光体层103包括形成在第一部分中的红色荧光体区域和形成在第二部分中的绿色荧光体区域。第三部分被施加反射涂层。通过旋转基板使蓝色激发光(圆偏振光)顺序地照射第一至第三部分。
[0008] 在第一部分中，被蓝色激发光激发的荧光体出射红色荧光。在第二部分中，被蓝色激发光激发的荧光体出射绿色荧光。在第三部分中，蓝色激发光(圆偏振光)在反射涂层表面上被反射。
[0009] 来自第一部分的红色荧光、来自第二部分的绿色荧光和在第三部分的反射涂层表面上反射的蓝色光(圆偏振光)顺序地通过聚光透镜109a和109b以及1/4波长板108。这里，来自第三部分的蓝色光(圆偏振光)在通过1/4波长板108后被转换为P偏振光。红色荧光、绿色荧光和蓝色光(P偏振光)分别地透射通过二向色镜115。
[0010] 虽然图1中未图示出，但是透射通过二向色镜115的红色荧光、绿色荧光和蓝色光(P偏振光)通过聚光透镜会聚到杆积分器的一个端表面上。在杆积分器中，从一个端表面进行入射的光传播通过杆从而从另一个表面离开。杆积分器的使用使得能够获取在与光轴垂直的表面上均匀的光强度分布的输出光。
[0011] 通常，当LD用于激发光源时，使用由高耐光的晶体制成的1/4波长板。然而，虽然其用于为具有5°以下的入射角的光提供π/2(＝1/4λ)的相位差，但是1/4波长晶体板具有角度依赖性，其中对于具有超过5°的入射角的光，偏振光被维持。这需要1/4波长晶体板布置在接近平行光束的光路上。
[0012] 在图1中图示的光源设备中，类似地，由于LD用于激发光源116，所以1/4波长板108通常由晶体制成。1/4波长板108被布置在聚光透镜109a和二向色镜115之间。然而，由于在聚光透镜109a和二向色镜115之间的蓝色激发光是平行光束，所述没有1/4波长板108的角度依赖性的影响。
[0013] 引用列表
[0014] 专利文献
[0015] 专利文献1:JP2012-108486A
发明内容
[0016] 然而，专利文献1中描述的光源设备具有以下问题。
[0017] 在荧光体层103和杆积分器侧的聚光透镜之间，来自荧光体层103的荧光作为发散光束传播。在此情况中，由于距荧光体层103的距离更长，所以荧光的光束直径更大。相应地，当从荧光体层103到杆积分器侧的聚光透镜的距离增加时，聚光透镜的尺寸必须增加，因此造成光学系统的尺寸和成本的增加。
[0018] 此外，当从荧光体层103到杆积分器侧的聚光透镜的距离增加时，在聚光透镜和杆积分器之间的距离增加，因此更加扩大了光学系统。
[0019] 因为前述原因，期望的是，从荧光体层103到杆积分器侧的聚光透镜的距离尽可能的小。
[0020] 然而，在专利文献1中描述的光源设备中，因为1/4波长板108被布置在聚光透镜109和二向色镜115之间，所以在聚光透镜109和二向色镜115之间的距离增加，并且结果，从荧光体层103到杆积分器侧的聚光透镜的距离增加。因此，发生光学系统的尺寸和成本增加的问题。
[0021] 本发明的目的是提供能够实现光学系统的小型化和低成本的光源设备和使用该光源设备的投影仪。
[0022] 为了实现目的，根据本发明的方面，提供光源设备，包括：光源，该光源出射激发光；二向色镜，该二向色镜被构造成反射或透射来自光源的光的第一线偏振光；第一聚光透镜组，该第一聚光透镜组包括多个透镜并且被构造成会聚来自二向色镜的反射光或透射光；荧光体单元，该荧光体单元包括其中设置荧光体的荧光体区域和其中反射入射光的反射区域，并且该荧光体单元是可移动的，使得来自第一聚光透镜组的光能够顺序地照射到荧光体区域和反射区域；和1/4波长板，该1/4波长板被设置在多个透镜中的两个相邻的透镜之间。每个第一聚光透镜组和荧光体单元被布置成使得从荧光体区域出射的荧光和来自反射区域的反射光经由第一聚光透镜组和1/4波长板进入二向色镜。
[0023] 根据本发明的另一方面，提供投影仪，包括：前述光源设备；显示元件，该显示元件空间地调制从光源设备输出的光以形成图像；和投射光学系统，该投射光学系统放大并且投射由显示元件形成的图像。附图说明
[0024] 图1是图示专利文献1中描述的光源设备的构造的示意图。
[0025] 图2是图示图1中图示的光源设备的二向色镜的光谱透射特性的特性图。
[0026] 图3是图示根据本发明的第一示例性实施例的光源设备的构造的示意图。
[0027] 图4是图示在图3中图示的光源设备中使用的荧光体轮的示例的示意图。
[0028] 图5是图示在图3中图示的光源设备中使用的颜色轮的示例的示意图。
[0029] 图6是图示在图3中图示的光源设备中的1/4波长板的布置位置和入射区域之间的关系的示意图。
[0030] 图7是图示在图6中图示的每个位置处的光线角度分布的图。
[0031] 图8是图示在图3中图示的光源设备中的蓝色光和荧光的光路的示意图。
[0032] 图9是图示包括图3中图示的光源设备的投影仪的示例的示意图。
[0033] 图10是图示包括根据本发明的第三示例性实施例的光源设备的投影仪的示例的示意图。
[0034] 附图标记
[0035] 1a 光源
[0036] 1b 准直透镜
[0037] 1c至1e、1i、1k、1m 透镜
[0038] 1f 偏振光分离元件
[0039] 1g 漫射板
[0040] 1h 二向色镜
[0041] 1j 1/4波长板
[0042] 1l 荧光体单元
[0043] 1n 颜色过滤器单元
具体实施方式
[0044] 下面，将参照附图描述本发明的示例性实施例。
[0045] (第一示例性实施例)
[0046] 图3图示出根据本发明的第一示例性实施例的光源设备的构造。
[0047] 参照图3，光源设备1包括光源1a、准直透镜1b、透镜1c至1e、1i、1k、和1m、偏振光分离元件1f、漫射板1g、二向色镜1h、1/4波长板1j、荧光体单元1l和颜色过滤器单元1n。
[0048] 光源1a包括蓝色激光二极管(LD，激光二极管)，该蓝色激光二极管用于输出具有在蓝色波长区域中的峰值波长的蓝色光。例如，光源1a包括布置在6×4的矩阵中的蓝色LD。然而，蓝色LD的数目不限于24。可以随需要增加/减少蓝色LD的数目。
[0049] 准直透镜1b为每个蓝色LD设置，并且将从蓝色LD输出的蓝色光转换成平行光束。
[0050] 透镜1c至1e将从光源1a经由准直透镜1b进行入射的每个蓝色光(入射光束)转换成其中光束直径减小的平行光束。通过将输出光束的直径设定为小于入射光束的直径，能够减小在透镜1c至1e之后布置的构件的尺寸。这里，使用三个透镜1c至1e。然而，透镜的数目不限于3个。透镜的数目可以随需要增加或减少。
[0051] 从透镜1c至1e出射的蓝色光经由偏振光分离元件1f进入二向色镜1h。漫射板1g被布置在偏振光分离元件1f和二向色镜1h之间的光路上。漫射板1g漫射来自偏振光分离元件1f的蓝色光。例如，漫射角为3°。这里，漫射角是形成在通过光束的中心的光线(中心光线)和通过光束的最外侧的光线之间的角度。
[0052] 偏振光分离元件1f具有分离S偏振光和P偏振光的特性，这里，偏振光分离元件1f具有反射S偏振光并且透射P偏振光的特性。光源1a被布置成使得其输出光(蓝色光)能够作为S偏振光进入分离元件1f。偏振板或二向色镜能够用于偏振光分离元件1f。
[0053] 由偏振光分离元件1f反射的蓝色光(S偏振光)进入二向色镜1h。二向色镜1h关于作为S偏振光进行入射的光具有以下特性：其中波长等于或长于第一波长的光透射并且其中波长短于第一波长的光被反射，所述第一波长长于光源1a的波长(蓝色光的波长)。此外，二向色镜1h关于作为P偏振光进行入射的光具有以下特性：其中波长等于或长于第二波长的光透射并且其中波长短于第二波长的光被反射，所述第二波长短于光源1a的波长(蓝色光的波长)。具有这种特性的二向色镜1h能够由电介质多层膜实现。
[0054] 二向色镜1h将来自偏振光分离元件1f的蓝色光(S偏振光)引导至荧光体单元1l。1/4波长板1j和透镜1i和1k被布置在二向色镜1h和荧光体单元1l之间的光路上。
[0056] 图4图示荧光体轮的示例。参照图4，荧光体轮具有黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B。形成黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B以便在周向方向上排列(array)。
[0057] 反射区域10B反射来自光源1a的蓝色光。黄色荧光体区域10Y包括被激发光激发从而出射黄色荧光的荧光体。绿色荧光体区域10G包括被激发光激发从而出射绿色荧光的荧光体。黄色荧光体和绿色荧光体两者都能够被来自光源1a的蓝色光激发。注意，黄色荧光包括波长范围从绿色到红色的光。
[0058] 根据包括在来自光源设备1的输出光中的黄色光、红色光、绿色光和蓝色光中的每个的光强度的平衡，适当地设定黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B中的每个在周向方向上的面积比(在周向方向上的分割比)。
[0059] 1/4波长板1j由高耐光的无机材料制成。例如，1/4波长板1j具有由无机材料(介电物质)制成的双折射多层膜。双折射多层膜被构造成将π/2(＝1/4λ)的相位差提供给入射光的偏振表面。例如，具有通过在基板表面上从倾斜方向沉积颗粒形成的倾斜柱状结构的双折射层公知为对于在基板表面上垂直地进行入射的光线具有双折射性。在这种双折射层中，能够通过调节膜厚度给入射光的偏振表面提供任意的相位差。在此实施例中，类似地，1/4波长板1j由这种倾斜柱状结构所应用的双折射多层膜形成。1/4波长无机板1j的角度依赖性小于1/4波长晶体板的角度依赖性。例如，1/4波长无机板1j能够提供对于具有40°以下的入射角的光的相位差。此外，1/4波长无机板1j能够形成为薄于1/4波长晶体板，并且例如，能够提供具有0.3mm的厚度的1/4波长无机板1j。
[0060] 1/4波长板1j被布置在透镜1i和1k之间。透镜1i和1k构成用于将来自二向色镜1h的蓝色光会聚在荧光体单元1l的荧光体轮上的聚光透镜组。根据实施例，两个透镜1i和1k构成聚光透镜组。然而，此构造决不是限制的。三个或更多个透镜可以构成该聚光透镜组。在此种情况中，1/4波长板1j被布置在聚光透镜组中的给定的透镜之间。然而，此情况必须满足以下条件：在布置1/4波长板1j的透镜之间，蓝色光到1/4波长板1j的入射角被设定为不提供1/4波长板1j的角度依赖性的任何影响的角度。为了满足此条件，1/4波长板1j可以被布置在多个透镜中的、最接近二向色镜1h侧定位的第一透镜和相邻于第一透镜的第二透镜之间。
[0061] 来自二向色镜1h的蓝色光(S偏振光)通过1/4波长板1j从而被转换成圆偏振光。通过1/4波长板1j的蓝色光(圆偏振光)经由透镜1k照射到荧光体轮上。
[0062] 当旋转荧光体轮时，来自透镜1k的蓝色光(圆偏振光)顺序地照射到黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B。在黄色荧光体区域10Y中，被蓝色光激发的黄色荧光体出射黄色荧光。在绿色荧光体区域10G中，被蓝色光激发的绿色荧光体出射绿色荧光。在反射区域10B中，来自透镜1k的蓝色光被朝向透镜1k反射。
[0063] 来自黄色荧光体区域10Y的黄色荧光(非偏振光)、来自绿色荧光体区域10G的绿色荧光(非偏振光)和来自反射区域10B的蓝色光(圆偏振光)分别顺序地通过透镜1k、1/4波长板1j和透镜1i从而进入二向色镜1h。这里，来自反射区域10B的蓝色光(圆偏振光)通过1/4波长板1j从而转换成P偏振光。此蓝色光(P偏振光)进入二向色镜1h。
[0064] 来自透镜1i的黄色荧光(非偏振光)、绿色荧光(非偏振光)和蓝色光(P偏振光)通过二向色镜1h。通过二向色镜1h的黄色荧光、绿色荧光和蓝色光被透镜1m会聚在未图示出的光学元件的一端的表面上(例如光均匀化元件诸如光通道或杆积分器)。
[0065] 颜色过滤器单元1n包括颜色轮。此颜色轮被布置为与透镜1m的焦点位置相比更接近透镜1m侧。
[0066] 图5图示颜色轮的示例。参照图5，颜色轮具有黄色透射过滤器11Y、红色透射过滤器11R、绿色透射过滤器11G和漫射板11B。形成黄色透射过滤器11Y、红色透射过滤器11R、绿色透射过滤器11G和漫射板11B以便在周向方向上排列。
[0067] 黄色透射过滤器11Y的区域和红色透射过滤器11R的区域与图4中图示的荧光体轮的黄色荧光体区域10Y对应，并且绿色透射过滤器11G和漫射板11B分别与图4中图示的荧光体轮的绿色荧光体区域10G和反射区域10B对应。黄色透射过滤器11Y、红色透射过滤器11R、绿色透射过滤器11G和漫射板11B在周向方向上的面积比与图4中图示的荧光体轮的分别对应的区域的面积比类似。
[0068] 根据包括在来自光源设备1的输出光中的黄色光、红色光、绿色光和蓝色光中的每个的光强度的平衡，适当地设定黄色透射过滤器11Y和红色透射过滤器11R在周向方向上的面积比。
[0069] 颜色过滤器单元1n和荧光体单元1l被构造成彼此同步旋转。来自黄色荧光体区域110Y的黄色荧光包括黄色成分的光以及红色成分的光，黄色成分的光透射通过黄色透射过滤器11Y，并且红色成分的光透射通过红色透射过滤器11R。
[0070] 来自绿色荧光体区域10G的绿色荧光透射通过绿色透射过滤器11G。来自反射区域10B的蓝色光通过漫射板11B。蓝色光的漫射光从漫射板11B出射。例如，约10°的漫射角能够随需要适当地改变。
[0071] 通过颜色过滤器单元1n的黄色光、红色光、绿色光和蓝色光是来自光源设备1的输出光。
[0072] 根据实施例的光源设备，通过在透镜1i和1k之间布置具有小于1/4波长晶体板的角度依赖性的角度依赖性的1/4波长无机板1j，能够实现光学系统的小型化和低成本。在下文中，将具体描述其原因。
[0073] 图6是图示在1/4波长板的布置位置和入射区域之间的关系的示意图。当1/4波长板1j被布置在透镜1i的二向色镜1h侧的位置P1处时，蓝色光通过的1/4波长板lj的区域的尺寸为32mm2。当1/4波长板1j被布置在透镜1i的透镜1k侧的位置P2处时，蓝色光通过的1/42
波长板lj的区域的尺寸为25mm 。当1/4波长板1j被布置在透镜1k的荧光体轮侧的位置P3处时，蓝色光通过的1/4波长板lj的区域的尺寸为20mm2。因此，在位置P3处的蓝色光通过的波长板的区域的尺寸最小，并且在位置P2处的蓝色光通过的波长板的区域的尺寸次小。
波长板lj的区域的尺寸为25mm 。当1/4波长板1j被布置在透镜1k的荧光体轮侧的位置P3处时，蓝色光通过的1/4波长板lj的区域的尺寸为20mm2。因此，在位置P3处的蓝色光通过的波长板的区域的尺寸最小，并且在位置P2处的蓝色光通过的波长板的区域的尺寸次小。
[0074] 图7图示图6中图示的每个位置处的光线角度分布。竖直轴表示强度比(％)，并且水平轴表示光线角度(度)。连接黑色菱形标志的实线表示在位置P1处在X方向上的光线角度分布。连接黑色方形标志的实线表示在位置P1处在Y方向上的光线角度分布。连接黑色三角标志的实线表示在位置P2处在X方向上的光线角度分布。连接X标志的实线表示在位置P2处在Y方向上的光线角度分布。连接*标志的实线表示在位置P3处在X方向上的光线角度分布。连接圆形标志的实线表示在位置P3处在Y方向上的光线角度分布。
[0075] 在位置P1处的蓝色光的光线角度为±5°。在位置P2处的蓝色光的光线角度为±28°。在位置P3处的蓝色光的光线角度为±65°。由于1/4波长无机板1j对于40°以下的入射角的光能够维持特性，所以即使当其被布置在位置P2处时，不存在1/4波长无机板1j的角度依赖性的影响。然而，当1/4波长板1j被布置在位置P3处时，存在角度依赖性的影响。
[0076] 与1/4波长板1j被布置在位置P1处的构造相比，根据1/4波长板1j被布置在位置P2处的构造，蓝色光的通过区域从32mm2降低到25mm2，并且因此能够减小1/4波长板1j的尺寸从而实现低成本。
[0077] 此外，根据1/4波长板1j被布置在位置P2处的构造，包括用于会聚荧光的系统的光学系统能够降低尺寸和成本。下文中，将具体地描述其原因。
[0078] 图8示意性地图示蓝色光和荧光的光路。虚线表示来自反射区域10B的蓝色光的反射光路，并且实线表示来自黄色荧光体区域10Y的黄色荧光或来自绿色荧光体区域10G的绿色荧光的光路。
[0079] 透镜1i和1k被设计为将来自二向色镜1h的蓝色光会聚在荧光体轮的照射表面上，而不会聚来自黄色荧光体区域10Y或绿色荧光体区域10G的荧光(完全漫射光)。因此。在来自反射区域10B的蓝色光被透镜1i和1k会聚从而转换成大致的平行光束L1，并且透射通过二向色镜1h的同时，来自黄色荧光体区域10Y或绿色荧光体区域10G的荧光(完全漫射光)被透镜1i和1k会聚，但是作为漫射光束L2透射通过二向色镜1h。换言之，从荧光体轮直至透镜1m，来自黄色荧光体区域10Y或绿色荧光体区域10G的荧光作为漫射光束L2传播。在此情况中，由于随着距荧光体轮的距离更长，漫射光束L2的光束直径更大，所以当从荧光体轮到透镜1m的距离增加时，透镜1m的尺寸必须增加，因此造成光学系统的尺寸和成本的增加。
[0080] 此外，当从荧光体轮到透镜1m的距离增加时，在透镜1m和光通道2a之间的距离也增加，因此扩大了光学系统。
[0081] 因为前述原因，期望的是，从荧光体轮到透镜1m的距离尽可能的短。
[0082] 根据实施例，通过将1/4波长无机板布置在位置P2，能够解决前述的光学系统的尺寸和成本增加的问题。
[0083] 具体地，透镜1i和1k是平凸透镜，并且凸形表面指向二向色镜1h侧。二向色镜1h被布置成使得通过透镜1i和1k的光轴形成的角度能够小于45°。在此情况中，通过与透镜1i的外周部接近地布置位于透镜1i侧的二向色镜1h的端部，能够缩短二向色镜1h和透镜1i之间的距离。
[0084] 此外，1/4波长板1j能够粘附到透镜1i，或直接地形成在透镜1i中并且，由于不需要用于保持1/4波长板1j的保持件，所以在透镜1i和1k之间的空间增加与1/4波长板1j的厚度相等的量。1/4波长无机板1j能够薄化为0.3mm以下，并且因此限制了透镜1i和1k之间的空间的增加。
[0085] 在另一方面，在1/4波长板1j被布置在位置P1的构造中，1/4波长板1j和透镜1i的凸形表面必须被布置为不互相缓冲，并且1/4波长板1j和二向色镜1h的端部必须被布置为不互相缓冲。此外，由于1/4波长板1j必须被保持件保持，所以在二向色镜1h和1/4波长板lj之间的空间以及在透镜1i和1/4波长板1j之间的空间必须被设定，以便防止在1/4波长板lj的保持件与透镜1i和二向色镜1h的保持件之间的缓冲。结果，在透镜1i和二向色镜1h之间的空间必须大于在1/4波长板1j被布置在位置P2处的构造中的空间。
[0086] 如上所描述，根据1/4波长板1j被布置在位置P2处的构造，能够减小透镜1i和二向色镜1h之间的空间，能够减小在透镜1i和二向色镜1h之间的空间，并且因此能够缩短从荧光体轮到透镜1m的距离，并且光学系统能够在尺寸和成本方面减小。
[0087] 除上述效果之外，根据实施例的光源设备还能够提供以下效果。
[0088] 通过布置二向色镜1h，其中S偏振光和P偏振光能够分离的波长区域变宽，使得来自反射区域10B的蓝色光的中心光线的入射角θ能够大于45°。例如，二向色镜1h被布置成使得蓝色光的入射角θ能够为55°。因此，由个体差异或温度依赖性造成的LD发光波长的变化的影响被降低。
[0089] 然而，二向色镜1h的透射率根据入射角的增加而减小。相应地，来自反射区域10B的蓝色光(P偏振光)的一部分被二向色镜1h反射。当由二向色镜1h反射的蓝色光(P偏振光)返回到光源1a时，LD振荡操作变得不稳定，并且结果，LD的输出减少。特别地，当存在反射区域10B和光源1a(LD的发光点)之间的成像关系时，来自反射区域10B的蓝色光返回光源1a的发光点，因此使LD的输出减少的问题更加显著。
[0090] 根据实施例，为了消除从二向色镜1h返回到光源1a侧的蓝色光，将偏振光分离元件1f布置在二向色镜1h和光源1a之间的光路上。由二向色镜1h反射的蓝色光(P偏振光)透射通过偏振光分离元件1f。透射通过偏振光分离元件1f的蓝色光(P偏振光)在与光源1a的方向不同的方向上行进，不返回光源1a的发光点。结果，LD振荡操作不会变得不稳定。
[0091] (投影仪)
[0092] 图9图示包括图3中图示的光源设备1的投影仪的构造。
[0093] 参照图9，投影仪包括光源设备1、照明光学系统2、投射光学系统3和显示元件4。
[0094] 照明光学系统2将光源设备1的输出光引导至显示元件4，并且将矩形并且均匀的光供给至显示元件4。照明光学系统2包括光通道2a、透镜2b、2c和2e以及镜子2d。
[0095] 光通道2a具有长方体形状，光源设备1的输出光从一端进入内部，并且入射光传播通过内部从而从另一端离开。光通道2a的一端的表面(入射表面)被布置在图3中图示的光源设备1的透镜1m的焦点位置处。存在荧光体单元1l的荧光体轮的照射表面和光通道2a的入射表面之间的成像关系。
[0096] 从光通道2a的另一端输出的光经由透镜2b和2c、镜子2d和透镜2e照射到显示元件4。透镜2b、2c和2e是聚光透镜
[0097] 显示元件4根据形成图像的视频信号空间地调制来自照明光学系统2的光束。例如，显示元件4是数字微镜设备(DMD)。DMD具有多个微镜，每个微镜被构造成根据驱动电压改变角度，并且反射角在当供给指示接通状态的驱动电压时和当供给指示断开状态的驱动电压时之间是不同的。通过根据视频信号使每一个微镜经受接通-断开控制，入射光束被空间地调制从而形成图像。注意，除DMD之外，液晶面板等还能够用于显示元件4。
[0098] 投射光学系统3将由显示元件4形成的图像放大并且投射到投射表面上。只要能够将图像在其上投射，则能够使用任何投射表面诸如屏幕或墙壁。
[0099] (第二示例性实施例)
[0100] 将描述根据本发明的第二示例性实施例的光源设备。
[0101] 根据此实施例的光源设备以以下方式构造：其中颠倒在图3中图示的光源设备1中的S偏振光和P偏振光之间的关系。具体地，维持在图3中图示的偏振光分离元件1f、漫射板1g、二向色镜1h、透镜1m和颜色过滤器单元1n的布置。光源1a、准直透镜1b和透镜1c至1e被布置为与偏振光分离元件1f的漫射板1g侧相反。1/4波长板1j、透镜1i和1k以及荧光体单元
1l被布置为与二向色镜1h的偏振光分离元件1f侧相反。
1l被布置为与二向色镜1h的偏振光分离元件1f侧相反。
[0102] 偏振光分离元件1f具有反射S偏振光并且透射P偏振光的特性。光源1a被布置成使得其输出光能够作为P偏振光进入偏振光分离元件1f。
[0103] 来自光源1a的蓝色光(P偏振光)经由准直透镜1b和透镜1c至1e进入偏振光分离元件1f。蓝色光(偏振光)透射通过偏振光分离元件1f从而经由漫射板1g进入二向色镜1h。
[0104] 二向色镜1h关于作为P偏振光进行入射的光具有以下第一特性：其中波长等于或短于第一波长的光透射并且其中波长长于第一波长的光被反射，所述第一波长长于蓝色光的波长。此外，二向色镜1h关于作为S偏振光进行入射的光具有以下第二特性：其中波长等于或短于第二波长的光透射并且其中波长长于第二波长的光被反射，所述第二波长短于蓝色光的波长。这里，第一波长是第一特性中的截止波长，并且第二波长是第二特性中的截止波长。具有这种特性的二向色镜1h能够由电介质多层膜实现。
[0105] 来自偏振光分离元件1f的蓝色光(P偏振光)透射通过二向色镜1h，以经由透镜1i和1k以及1/4波长板1j从而照射到荧光体单元1l。蓝色光(P偏振光)通过1/4波长板1j从而被转换成圆偏振光。蓝色光(圆偏振光)顺序地照射到黄色荧光体区域10Y、绿色荧光体区域10G和反射区域10B。
[0106] 在黄色荧光体区域10Y中，被蓝色光激发的黄色荧光体出射黄色荧光。在绿色荧光体区域10G中，被蓝色光激发的绿色荧光体出射绿色荧光。在反射区域10B中，来自透镜1k的蓝色光被朝向透镜1k反射。
[0107] 来自黄色荧光体区域10Y的黄色荧光(非偏振光)、来自绿色荧光体区域10G的绿色荧光(非偏振光)和来自反射区域10B的蓝色光(圆偏振光)分别顺序地通过透镜1k、1/4波长板1j和透镜li从而进入二向色镜1h。这里，来自反射区域10B的蓝色光(圆偏振光)通过1/4波长板1i从而被转换为S偏振光。此蓝色光(S偏振光)进入二向色镜1h。
[0108] 通过1/4波长板1j的黄色荧光(非偏振光)、绿色荧光(非偏振光)和蓝色光(P偏振光)被二向色镜1h反射。被二向色镜1h反射的黄色荧光、绿色荧光和蓝色光经由透镜1m进入颜色过滤器单元1n的颜色轮。
[0109] 根据实施例，如在第一示例性实施例的情况中，1/4波长板1j由无机材料制成，并且被布置在透镜1i和透镜1k之间。因此，提供与第一示例性实施例的操作效果相同的操作效果。
[0111] (第三示例性实施例)
[0112] 图10图示包括根据本发明的第三示例性实施例的光源设备的投影仪的构造。
[0113] 光源设备10是根据此实施例的光源设备。在光源设备10中，偏振光分离元件1f被布置成使得来自光源1a的蓝色光的中心光线的入射角能够为45°，并且二向色镜1h被布置成使得来自反射区域10B的蓝色光的中心光线的入射角能够为45°。其它构造与第一示例性实施例的光源设备的构造类似。
[0114] 1/4波长板1j与第一示例性实施例中描述的1/4波长板类似。在此实施例中，类似地，1/4波长板1j被布置在透镜1i和透镜1k之间。相应地，能够提供与第一示例性实施例的操作效果相同的操作效果。
[0115] 当三个或更多个透镜构成聚光透镜组时，1/4波长板1j被布置在聚光透镜组中给定的透镜之间。然而，此情况必须满足以下条件，其中在1/4波长板1j被布置的透镜之间，蓝色光至1/4波长板1j的入射角被设定为这样的角：1/4波长板1j的角度依赖性没有任何影响。
[0116] 在图10中图示的投影仪包括：光源设备10、照明光学系统2、投射光学系统3和显示元件4。照明光学系统2、投射光学系统3和显示元件4与第一示例性实施例中描述的投影仪的照明光学系统2、投射光学系统3和显示元件4类似。在此投影仪中，通过与第一示例性实施例中描述的投影仪的操作相同的操作放大和投射图像。
[0117] 在此示例性实施例中，类似地，能够应用第一示例性实施例中描述的修改。
[0118] (第四示例性实施例)
[0119] 将描述根据本发明的第四示例性实施例的光源设备。
[0120] 根据此实施例的光源设备以以下方式构造，其中颠倒在图10中图示的光源设备10中的S偏振光和P偏振光之间的关系。具体地，维持在图10中图示的偏振光分离元件1f、漫射板1g、二向色镜1h、透镜1m和颜色过滤器单元1n的布置。光源1a、准直透镜1b和透镜1c至1e被布置为与偏振光分离元件1f的漫射板1g侧相反。1/4波长板1j、透镜1i和1k和荧光体单元1l被布置为与二向色镜1h的偏振光分离元件1f侧相反。
[0121] 根据此实施例的光源设备的操作与第二示例性实施例的光源设备的操作类似。此外，在包括此实施例的光源设备的投影仪中，通过与包括第二示例性实施例的光源设备的投影仪的操作相同的操作放大和投射图像。
[0122] 在此实施例中，类似地，能够应用第一示例性实施例中描述的修改。
[0123] 根据上面描述的各个实施例的光源设备和投影仪仅是本发明的示例，并且其构造和操作能够随时机需要而改变。
[0124] 例如，在第一示例性实施例中，可以省略颜色过滤器单元1n，漫射层可以被设置在图4中图示的荧光体单元1l的荧光体轮中的反射区域10B上，并且黄色荧光体区域10Y的部分或全部可以被红色荧光体区域替换。此修改也能够被应用到第二至第四示例性实施例。
[0125] 在第一示例性实施例中，光源设备1可以包括照明光学系统2的部分或全部。此修改也能够被应用到第二至第四示例性实施例。
[0126] 此外，在每个实施例中，1/4波长无机板可以通过由气相沉积法在玻璃或石英制成的基板上形成无机双折射多层膜而制备，或通过由气相沉积法直接地在透镜中形成无机双折射多层膜而制备。
[0127] 本发明能够采用下面的补充注释中描述的构造，然而，本发明不限于这些构造。
[0128] [补充注释1]
[0129] 一种光源设备，包括：
[0130] 光源，所述光源出射激发光；
[0131] 二向色镜，所述二向色镜被构造成反射或透射来自所述光源的光的第一线偏振光；
[0132] 第一聚光透镜组，所述第一聚光透镜组包括多个透镜并且被构造成会聚来自所述二向色镜的反射光或透射光；
[0133] 荧光体单元，所述荧光体单元包括其中设置荧光体的荧光体区域和其中反射入射光的反射区域，并且所述荧光体单元是可移动的，使得来自所述第一聚光透镜组的光能够顺序地照射到所述荧光体区域和所述反射区域；和
[0134] 1/4波长板，所述1/4波长板被设置在所述多个透镜中的两个相邻的透镜之间，[0135] 其中，每个所述第一聚光透镜组和所述荧光体单元被布置成使得从所述荧光体区域出射的荧光和来自所述反射区域的反射光经由所述第一聚光透镜组和所述1/4波长板进入所述二向色镜。
[0136] [补充注释2]
[0137] 根据补充注释1所述的光源设备，其中，所述1/4波长板被布置在所述多个透镜中的、布置在所述二向色镜侧上的第一透镜和与所述第一透镜相邻的第二透镜之间。
[0138] [补充注释3]
[0139] 根据补充注释1或2所述的光源设备，其中，所述1/4波长板包括无机双折射多层膜，所述无机双折射多层膜被构造成将1/4λ的相位差提供给入射光的偏振表面，λ表示所述光源的波长。
[0140] [补充注释4]
[0141] 根据补充注释1至3中的任一项所述的光源设备，进一步包括第二聚光透镜组，所述第二聚光透镜组包括会聚来自所述光源的输出光的多个透镜，
[0142] 其中，所述第一和第二聚光透镜组在包括所述荧光体区域和所述反射区域的表面上形成所述光源的光源图像。
[0143] [补充注释5]
[0144] 根据补充注释1至4中的任一项所述的光源设备，进一步包括聚光透镜，所述聚光透镜被设置成使得从所述荧光体区域出射的荧光和来自所述反射区域的反射光经由所述第一聚光透镜组、所述1/4波长板和所述二向色镜进入所述聚光透镜，所述聚光透镜聚光进行入射的光。
[0145] [补充注释6]
[0146] 根据补充注释5所述的光源设备，进一步包括颜色过滤器单元，所述颜色过滤器单元包括黄色透射过滤器、红色透射过滤器、绿色透射过滤器和漫射区域，并且所述颜色过滤器单元是可移动的，使得来自所述聚光透镜的光顺序地进入所述黄色透射过滤器、所述红色透射过滤器、所述绿色透射过滤器和所述漫射区域，其中：
[0147] 所述荧光体区域包括其中设置出射黄色荧光的荧光体的黄色荧光体区域和其中设置出射绿色荧光的荧光体的绿色荧光体区域；并且
[0148] 来自所述黄色荧光体区域的黄色荧光顺序地进入所述黄色透射过滤器和所述红色透射过滤器，来自所述绿色荧光体区域的绿色荧光进入所述绿色透射过滤器，并且来自所述反射区域的蓝色光进入所述漫射区域。
[0149] [补充注释7]
[0150] 一种投影仪，包括：
[0151] 根据补充注释1至6中的任一项所述的光源设备；
[0152] 显示元件，所述显示元件空间地调制从所述光源设备输出的光以形成图像；和[0153] 投射光学系统，所述投射光学系统放大和投射由所述显示元件形成的图像。
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