光源装置及显示装置

技术领域

本发明涉及光源装置及显示装置。

背景技术

用于显示装置等中的光源装置众所周知。关于显示装置，可以举出在屏幕上显示图像的投影仪等。

例如专利文献1和专利文献2公开了上述光源装置，其中具备光学系统和波长转换部件，光学系统会聚来自发光部的具有第一波长的光，波长转换部件接受经过光学系统会聚的光，而后射出与第一波长不同的第二波长的光。

专利文献1：JP特许6283932号公报

专利文献2：JP特许6783545号公报

但是，在专利文献1的构成中，沿着与波长转换部件的中心轴平行的方向观察时，透镜被设置在比波长转换部件的与发光部一方相反的端部更靠近外侧，因而光源装置随此相应变大。在专利文献2的构成中，沿着与波长转换部件的中心轴平行的方向观察时，光学系统的与发光部一方相反的端部位于比波长转换部件的与发光部一方相反的端部更靠近外侧，因而光源装置也相应变大。

发明内容

本发明的目的在于光源装置小型化。

为了达到上述目的，本发明提供一种光源装置，其特征在于，具有发光部，其中包括发光面；光学系统，会聚来自所述发光部的第一波长的光；以及波长转换部件，其中包括接受经过所述光学系统会聚的所述第一波长的光，而后射出与所述第一波长不同的第二波长的光的波长转换区域，所述波长转换部件被设置为其中心轴与所述发光面平行，在沿着与所述波长转换部件的中心轴平行的方向观察所述波长转换部件和所述发光部时，所述光学系统将所述第一波长的光会聚到所述波长转换部件上比与所述发光部一方相反的端部更靠近所述发光部的位置。

本发明的效果在于光源装置小型化。

附图说明

图1是第一实施方式涉及的光源装置的内部构成的示意图。

图2是图1的光源装置的A箭头方向的剖视图。

图3是图1的光源装置的B箭头方向的第一例剖视图。

图4是图1的光源装置的B箭头方向的第二例剖视图。

图5是图1的光源装置的B箭头方向的第三例剖视图。

图6是第二实施方式涉及的显示装置的内部构成的示意图。

图7是第三实施方式涉及的光源装置的内部构成的示意图。

具体实施方式

以下参考附图详述实施本发明的方式。各附图中对相同的构成部分标注相同的符号，适当省略重复的说明。

以下示出的实施方式是具体体现本发明技术构思的光源装置以及显示装置的示例，本发明并不受以下所示实施方式的限制。除非另有说明，下述部件的尺寸、材料、形状、相对位置等均旨在阐明本发明的范围，而不是用来限制本发明。为了便于说明，有时会夸张显示附图中示出的部件的大小和位置关系等。

[第一实施方式]

<光源装置的构成>

参考图1及图2说明一例第一实施方式涉及的光源装置100的构成。图1是光源装置100的内部构成的示意图。图2是图1的光源装置100的箭头A方向的剖视图。光源装置100射出光源光L。光源光L例如用于在屏幕上显示图像的投影仪等显示装置中。

如图1所示，光源装置100具有第一发光部11、第一中继透镜12、第一透镜阵列13、第一分光镜14、第一光学系统15、第一波长转换部件16、第一光扩散部件17。光源装置100还具有第二发光部21、第二中继透镜22、第二透镜阵列23、第二分光镜24、第二光学系统25、第二波长转换部件26、第二光扩散部件27。光源装置100还具有光合成部件30和光均化元件40。

第一发光部11包括第一发光面110，是一例发光部，被置于承载面10上。垂直面20表示与承载面10垂直的面。承载面10是安装第一发光部11的安装基板的Z轴正方向一方的表面。第一发光部11包括多个二维排列的半导体激光器，多个半导体激光器分别向第一中继透镜12射出第一激光L11。第一激光L11具有对应于蓝色或紫外线等的第一波长，并能够激发第一波长转换部件16中的第一波长转换区域。

从第一发光部11射出的第一激光L11通过第一中继透镜12中的透镜121及透镜122大致成为平行光，透过第一透镜阵列13，入射第一分光镜14。第一分光镜14是波长选择性的反射镜，其反射第一波长的第一激光L11，同时让第一波长以外的其他光透射。

受到第一分光镜14反射的第一激光L11到达第一光学系统15。第一光学系统15是一例用来会聚来自第一发光部11的第一激光L11的光学系统。

第一光学系统15包括透镜151、透镜152以及透镜153。第一光学系统15通过透镜151和透镜152，将来自第一分光镜14的第一激光L11会聚到第一波长转换部件16上。第一聚光位置15s表示由第一光学系统15会聚到第一波长转换部件16上的第一激光L11的聚光位置。

第一波长转换部件16是一例波长转换部件，其中包括接受经过第一光学系统15会聚的第一激光L11后射出与第一波长不同的第二波长的光波长转换区域。第一波长转换部件16被设置为其中心轴16A与承载面10平行。第一波长转换部件16包括第一波长转换区域和第一反射区域。第一波长转换部件16通过第一波长转换区域射出第一荧光L12，同时通过第一反射区域的反射射出第一激光L11。

第一光学系统15通过透镜152和透镜151将来自第一波长转换部件16的第一激光L11和第一荧光L12导向透镜153。透镜153通过第一光扩散部件17将受到导光的第一激光L11及第一荧光L12会聚到光合成部件30的第一反射面301上。第一光扩散部件17包括光扩散面，使透过自身的第一激光L11及第一荧光L12扩散。

第二发光部21包括第二发光面210，是一例发光部，被置于承载面10上。第二发光部21包括多个二维排列的半导体激光器，多个半导体激光器分别向第二中继透镜22射出第二激光L21。第二激光L21具有对应于蓝色或紫外线等的第一波长，并能够激发第二波长转换部件26的第二波长转换区域。

从第二发光部21射出的第二激光L21通过第二中继透镜22中的透镜221及透镜222大致成为平行光，透过第二透镜阵列23，入射第二分光镜24。第二分光镜24是波长选择性的反射镜，其反射第一波长的第二激光L21，同时让第一波长以外的其他光透射。

受到第二分光镜24反射的第二激光L21到达第二光学系统25。第二光学系统25是一例用来会聚来自第二发光部21的第二激光L21的光学系统。

第二光学系统25包括透镜251、透镜252以及透镜253。第二光学系统25通过透镜251和透镜252将来自第二分光镜24的第二激光L21会聚到第二波长转换部件26上。第二聚光位置25s表示通过第二光学系统25会聚到第二波长转换部件26上的第二激光L21聚光位置。

第二波长转换部件26是一例波长转换部件，其中包括接受来自第二发光部21的第二激光L21后射出与第一波长不同的第二波长的光的波长转换区域。第二波长转换部件26被设为其中心轴26A与承载面10平行。第二波长转换部件26包括第二波长转换区域和第二反射区域。第二波长转换部件26通过第二波长转换区域射出第二荧光L22，同时通过第二反射区域反射射出第二激光L21。

第二光学系统25通过透镜252及透镜251将来自第二波长转换部件26的第二激光L21及第二荧光L22导向透镜253。透镜253通过第二光扩散部件27将受到导光的第二激光L21和第二荧光L22会聚到光合成部件30的第二反射面302上。第二光扩散部件27包括光扩散面，使透过自身的第二激光L21及第二荧光L22扩散。

光合成部件30用第一反射面301反射来自第一光扩散部件17的扩散光，用第二反射面302反射来自第二光扩散部件27的扩散光。这样，光合成部件30将合成了第一激光L11、第一荧光L12、第二激光L21以及第二荧光L22的光源光L射出到光均化元件40。光合成部件30例如是直角棱镜，但只要能够合成第一激光L11、第一荧光L12、第二激光L21以及第二荧光L22即可，并不限于直角棱镜。

光均化元件40通过混合来自光合成部件30的光而均化光。光均化元件40可以使用例如以四个反射镜组成的光隧道、棒积分器、复眼透镜等。

光源装置100射出经过光均化元件40均化的光源光L。

在本实施方式中，第一光学系统15和第二光学系统25具有相同构成。第一波长转换部件16和第二波长转换部件26具有相同构成。

如图1和图2所示，通过第一聚光位置15s和第二聚光位置25s的线70与通过第一波长转换部件16的中心16c和第二波长转换部件26的中心26c的线80平行。“线70与线80平行”的意思包括线70和线80大致平行。大致平行的“大致”是指允许一般被认为是误差程度的偏离。在本实施方式中，例如表示±5度以下的平行偏离。在图1中，线80与中心轴16A和中心轴26A重叠，因此各符号标注在同一处。

光源装置100还可以具有第一发光部11及第二发光部21以外的发光部。第一发光部11和第二发光部21各自不限于多个半导体激光器，也可以具有一个半导体激光器，还可以具有一个以上发光二极管等发出非相干光的的发光部。光源装置100也可以不具备第一中继透镜12、第一透镜阵列13、第一光扩散部件17、第二中继透镜22、第二透镜阵列23、以及第二光扩散部件27。

〈第一波长转换部件周围的构成〉

接下来说明一例第一波长转换部件16周围的构成。图3是图1的光源装置100的箭头B方向的第一例剖视图。

如图3所示，第一波长转换部件16包括第一旋转基板163上的第一波长转换区域161和第一反射区域162。从第一旋转基板163法线方向看到的第一旋转基板63的平面图形大致为圆形，可以围绕第一波长转换部件16的中心轴16A旋转驱动。在平面视图中，第一波长转换区域161和第一反射区域162分别为第一波长转换部件16上的一部分环形区域。

第一波长转换区域161是射出第一激光L11所激发的第一荧光L12的荧光体区域。第一荧光L12的波长与第二波长对应。第一反射区域162反射经过第一光学系统15会聚的第一激光L11，该从第一光学系统15接受的第一激光L11未经第一波长转换而射出。

第一光学系统15被设置为可以将第一激光L11会聚到第一波长转换部件16的第一波长转换区域161和第一反射区域162上。第一波长转换部件16通过围绕中心轴16A旋转，可以交替地交换第一波长转换区域161和第一反射区域162，以时分方式射出第一激光L11和第一荧光L12。

第一波长转换部件16还可以包括发射除第一波长和第二波长以外的其他波长的荧光的荧光区域。第一波长转换部件16不限于旋转驱动，也可以在与中心轴16A交叉的方向上进行平移驱动等，还可以不进行驱动。第一波长转换部件16的平面形状不限于大致圆形，也可以大致是椭圆形状、大致是多边形等形状。

在第一示例的光源装置100中，当沿着与第一波长转换部件的中心轴平行的方向观察第一波长转换部件16和第一发光部11(图1中B箭头方向观察)时，第一光学系统15将第一激光L11会聚到第一波长转换部件16上比与第一发光部11一方相反的端部更靠近第一发光部11的位置。

在图3中，端部155表示第一光学系统15的与第一发光部11一方相反的端部。以虚线表示的第一光学系统15'表示被设置为第一聚光位置15s'成为第一波长转换部件16上与第一发光部11一方相反的端部165的第一光学系统。距离d11表示第一聚光位置15s与第一发光面110之间的距离。距离D10表示第一聚光位置15s'与第一发光面110之间的距离。距离d11小于距离D10。

图4是图1的光源装置100的箭头B方向的第二例剖视图。如图4所示，在第二例的光源装置100中，当沿着与第一波长转换部件16的中心轴16A平行的方向(图1中B箭头的方向)观察第一波长转换部件16和第一发光部11时，第一光学系统15的端部155位于比第一波长转换部件16的与第一发光部11一方相反的端部165更靠近第一发光部11。距离D11表示第一光学系统15的端部155与第一发光面110之间的距离。距离D11小于距离D10。

图5是图1的光源装置100的箭头B方向的第三例剖视图。如图5所示，第三例的光源装置100具有保持第一光学系统15的保持部件150。在第三示例的光源装置100中，当沿着与第一波长转换部件16的中心轴16A平行的方向(图1中箭头B的方向)观察第一波长转换部件16和第一发光部11时，保持部件150的与第一发光部11一方相反的端部156位于比第一波长转换部件16的端部165更靠近第一发光部11。距离D12表示保持部件150的端部156与第一发光面110之间的距离。距离D12小于距离D10。

〈光源装置的作用及效果〉

如上所述，光源装置100具备具有第一发光面110的第一发光部11(发光部)、第一波长转换部件16(波长转换部件)、第一光学系统15(光学系统)。第一波长转换部件16被设为其中心轴16A与第一发光面110平行。当沿着与第一波长转换部件16的中心轴16A平行的方向观察第一波长转换部件16和第一发光部11时(图1中B箭头方向)，第一光学系统15将第一激光L11会聚到第一波长转换部件16上比与第一发光部11一方相反的端部165更靠近第一发光部11的位置上。这样的构成与第一光学系统15将第一激光L11会聚到第一波长转换部件16的端部165相比，可以将第一光学系统15的端部155设置在第一发光部11一方，因此有利于光源装置100小型化。

光源装置100还可以构成为，当沿着与第一波长转换部件16的中心轴16A平行的方向观察第一波长转换部件16和第一发光部11时，第一光学系统15的端部155比第一波长转换部件16的端部165更靠近第一发光部11。这样的构成与第一光学系统15的端部155位于比第一波长转换部件16的端部165更靠近与第一发光部11相反一方相比，有利于光源装置100小型化。

光源装置100还可以具有保持部件150。在这种情况下，当沿着与第一波长转换部件16的中心轴16A平行的方向观察第一波长转换部件16和第一发光部11时，保持部件150也可以形成为其端部156比第一波长转换部件16的端部165更靠近第一发光部11。这样的构成与保持部件150的端部156位于比第一波长转换部件16的端部165更靠近与第一发光部11相反一方相比，有利于光源装置100小型化。

光源装置100具有第一发光部11、第二发光部21、第一波长转换部件16、第二波长转换部件26、第一光学系统15、第二光学系统25。第一光学系统15会聚第一激光L11，第二光学系统25会聚第二激光L21。通过第一光学系统15的第一聚光位置15s和第二光学系统25的第二聚光位置25s的线70与通过第一波长转换部件16的中心16c和第二波长转换部件26的中心26c的线80平行。这样的构成与线70和线80彼此交叉相比有利于光源装置100小型化。

光源装置装置100中，来自第一发光部11的第一激光L11激发第一波长转换部件16的第一波长转换区域161，来自第二发光部21的第二激光L21激发第二波长转换部件26的第二波长转换区域261。由此，与第一发光部11和第二发光部21共同激发一个波长转换区域的情况相比，可以抑制波长转换区域的发热，抑制由波长转换部件引起的波长转换效率的降低。其结果，能够提供发射高亮度的光源光L的光源装置100。

光源装置100不一定需要具有第二发光部21、第二中继透镜22、第二透镜阵列23、第二分光镜24、第二光学系统25、第二波长转换部件26、第二光扩散部件27。即使不具备上述各部，也可以获得光源装置100小型化的效果。

[第二实施方式]

接下来说明第二实施方式的显示装置200。第二实施方式中对与第一实施方式相同构成部分给予相同符号，适当省略重复的说明。对此，在以后示出的其他实施方式中也采用相同处理。

图6是显示装置200的内部构成的示意图。显示装置200是比如投影仪，通过在屏幕S上投影图像来显示图像。显示装置200具有壳体220、光源装置100、照明光学系统50、空间光调制器51、投射光学系统60。

壳体220中容纳光源装置100、照明光学系统50、空间光调制器51和投射光学系统60。

光源装置100发射包括对应于R(红)、G(绿)、B(蓝)各色波长的光。

照明光学系统50用光源装置100射出的光源光L大致均匀地照射空间光调制器51。照明光学系统50具有例如一个以上的透镜或一个以上的反射面等。

空间光调制器51具有多个像素，每个像素导通或截止从光源装置100射出并通过照明光学系统50的光源光L来生成图像。空间光调制器51包括例如数字微镜器件(DMD；Digital Micromirror Device)、透射型液晶面板、反射型液晶面板等的光阀。

投影光学系统60将空间光调制器51生成的图像放大投射到屏幕S上。投射光学系统60具有比如一个以上的透镜。

显示装置200因具有光源装置100而能够抑制其本身的大型化。

[第三实施方式]

图7是一例第三实施方式涉及的光源装置100a的内部构成的示意图。光源装置100a具有与第一实施方式相同构成、功能及设置的第一发光部11、第一中继透镜12、第一透镜阵列13、第一分光镜14、第一光学系统15、第一波长转换部件16。光源装置100a还具有第二发光部21a、第二中继透镜22a、第二透镜阵列23a、第二分光镜24a、第二光学系统25a、第二波长转换部件26a以及色轮90。第二中继透镜22a包括透镜221a和透镜222a。第二光学系统25a包括透镜251a、透镜252a以及透镜253a。

第二发光部21a与上述第二发光部21、第二中继透镜22a与上述第二中继透镜22、第二透镜阵列23a与上述第二透镜阵列23均具有相同构成和功能，但设置方向旋转90度。第二分光镜24a与上述第二分光镜24、第二光学系统25a与上述第二光学系统25、第二波长转换部件26a与上述第二波长转换部件26a均具有相同构成和功能，但设置方向旋转90度。

第一发光部11的第一发光面110与第一波长转换部件16的中心轴16A大致平行。大致平行意味着不要求严格的平行状态，允许偏离一般被认为误差程度的平行状态，比如偏离平行状态±1度以下的状态。

从第一发光部11射出的光依次通过第一中继透镜12、第一透镜阵列13、第一分光镜14、第一光学系统15，会聚在第一波长转换部件16的第一聚光位置15s。会聚了的光受到反射后成为第一激光L11以及会聚了的光经过波长变换后成为第一荧光L12从第一波长变换部件16射出。第一激光L11及第一荧光L12(来自第一波长转换部件16的光)通过第一光学系统15到达光合成部件30，经过光合成部件30反射后到达色轮90。

第二发光部21a的第二发光面210a与第二波长转换部件26a的中心轴26aA大致平行。包括第二波长转换部件26a的中心轴26aA的直线与包括第一波长转换部件16的中心轴16A的直线交叉。在本实施方式中，包含中心轴26aA的直线与包含中心轴16A的直线大致正交。大致正交意味着不要求严格的正交状态，允许偏离一般被认为误差程度的正交状态，比如偏离正交状态±1度以下的状态。

来自第二发光部21a的光依次通过第二中继透镜22a、第二透镜阵列23a、第二分光镜24a、第二光学系统25a，会聚在第二波长转换部件26a的第二聚光位置25as。会聚了的光受到反射后成为第二激光L21以及经过会聚了的光经过波长转换后成为第二荧光L22，从第二波长转换部件26a射出。第二激光L21及第二荧光L22(来自第二波长转换部件26a的光)通过第二光学系统25a后，通过光合成部件30的区域以外，到达色轮90。即，来自第二波长转换部件26a的光不经过光合成部件30直接到达色轮90。

来自第一波长转换部件16的光和来自第二波长转换部件26a的光在合成位置70s上合成。经过合成的光入射光均化元件40上。

合成位置70s是第一激光L11与第二激光L21彼此最接近的位置。当第一激光L11和第二激光L21通过大致相同的位置时，该大致相同的通过位置与合成位置70s对应。或者，合成位置70s是第一荧光L12与第二荧光L22彼此最接近的位置。第一荧光L12和第二荧光L22通过大致相同的位置时，该大致相同的通过位置与合成位置70s对应。

严格地说，来自光源装置100a的所有照明光被在光均化元件40的入射位置合成。因此，第一激光L11和第二激光L21的合成位置或第一荧光L12和第二荧光L22的合成位置也可以是光均化元件40的入射开口的中心。

为了唯一确定合成位置70s，可以定义包括合成位置70s、第一光学系统15的第一聚光位置15s以及第二光学系统25a的第二聚光位置25as的三点的平面为第一平面P1。在图7中，平行于XZ平面的平面与第一平面P1对应。

在本实施例中，第一波长转换部件的中心16c和第二波长转换部件26a的中心26ac同时位于被第一平面P1一分为二的两个空间之中任意一个空间内。

在本实施方式中，如果定义包含第一波长转换部件16的中心轴16A及第二波长转换部件26a的中心轴26aA的两者的平面为第二平面P2，则第一平面P1与第二平面P2大致平行。在图7中，平行于XZ平面的平面与第二平面P2对应。

在本实施方式中，当沿着与第一波长转换部件16的中心轴16A平行的方向观察第一波长转换部件16和第一发光部11时，第一激光L11会聚在第一波长转换部件16上比与第一发光部11相反一方的端部更靠近第一发光部11的位置上。这样的构成与第一光学系统15的端部位于比第一波长转换部件16的端部更靠近与第一发光部11相反一方的构成相比，有利于第一光学系统15小型化，从而可以使光源装置100a整体小型化。

在本实施方式中，当沿着与第二波长转换部件26a的中心轴26aA平行的方向观察第二波长转换部件26a、第二发光部21a时，第二激光L21会聚在第二波长转换部件26a上比与第二发光部21相反一方的端部更靠近第二发光部21的位置。这样的构成与第二光学系统25的端部位于比第二波长转换部件26的端部更靠近第二发光部21相反一方的构成相比，有利于第二光学系统25小型化，从而可以使光源装置100a整体小型化。

即使第一发光部11的第一发光面110与Z轴大致平行配置，也能得到与上述相同的效果。即使第二发光部21a的第二发光面210a与X轴平行配置，也可以得到与上述相同的效果。

以上描述了本发明的实施方式的示例，但是本发明并不限定于这些特定的实施方式，允许在专利申请范围所述的本发明要旨范围内进行各种变形和更改。

光源装置100不受到显示装置限定，除此之外，可用来作为各种光学装置中发射光源光的装置。

附图标记说明

10 承载面

11 第一发光部

110 第一发光面

12 第一中继透镜

13 第一透镜阵列

14 第一分光镜

15 第一光学系统

15s 第一聚光位置

155 第一光学系统的端部

16 第一波长转换部件

16A 第一波长转换部件的中心轴

16c 第一波长转换部件的中心

161 第一波长转换区域

162 第一反射区域

163 第一旋转基板

165 第一波长转换部件的端部

17 第一光扩散部件

20 垂直面

21 第二发光部

210 第二发光面

22 第二中继透镜

23 第二透镜阵列

24 第二分光镜

25 第二波长转换部件的中心轴

26c 第二波长转换部件

21 第二发光部

261 第二波长转换区域

262 第二反射区域

263 第二旋转基板

27 第二光扩散部件

30 光合成部件

301 第一反射面

302 第二反射面

40 光均化元件

50 照明光学系统

51 空间光调制器

60 投射光学系统

70 通过第一聚光位置和第二聚光位置的线

80 通过第一波长转换部件的中心和第一波长转换部件的中心的线

90 色轮

100 光源装置

121、122、151、152、153、221、222、251、252、253 透镜

150 保持部件

156 保持部件的端部

200 显示装置

220 壳体

L11 第一激光

L12 第一荧光

L21 第二激光

L22 第二荧光

L 光源光

d11、D10、D11、D12 距离