[发明专利]一种光源装置以及投影显示装置

说明书

本发明涉及一种光源装置以及投影显示装置。在使用二向色镜的光源装置中，寻求一种即便不使用石英玻璃制等价格高昂的聚光透镜，光利用效率也高的光源装置。一种光源装置，具备：激光光源，以既定的偏光状态输出既定波长区域的光；二向色镜；相位差板；聚光光学系统；能够旋转的色轮，具备荧光区域和反射区域；以及反射器件。激光光源的输出光从二向色镜、相位差板、聚光光学系统按此顺序透射，并照射色轮。经反射区域反射后的既定波长区域的光从聚光光学系统、相位差板按此顺序透射而入射至二向色镜，既定的偏光状态的成分在从二向色镜透射后被反射器件反射，并再次从二向色镜透射而射出，与既定的偏光状态不同的成分被二向色镜反射而射出。

技术领域

本发明涉及光源装置以及具备光源装置的投影显示装置。

背景技术

一直以来，作为用于投影显示装置的光源，已知一种将半导体激光器(激光二极管或LD)发出的蓝色光(B光)作为激发光照射到荧光体上，并将获得的黄色光(Y光)、红色光(R光)、绿色光(G光)等与半导体激光器发出的蓝色光(B光)的一部分一起输出的光源装置。

专利文献1中公开了一种光源装置，沿着色轮的圆周部分预先设置发出绿色光的荧光体、发出红色光的荧光体、以及透射窗，一边使色轮旋转，一边对圆周部分照射蓝色光。该光源装置采用了使由荧光色轮的荧光体发出的绿色和红色的荧光与从荧光色轮的透射窗透射的蓝色光向同一方向射出的光学系统。具体而言，使用两枚反射镜将从透射窗透射的蓝色光导向二向色镜，通过二向色镜使蓝色光的光路与荧光的光路汇合。在该光源装置中，由于将蓝色光与荧光以不同的光路导向二向色镜，因此需要确保较大的光路空间，难以实现装置的小型化。进而，出现了反射镜等光学部件数量增加的问题。

专利文献2中公开了一种光源装置，沿着色轮的圆周部分预先设置发出绿色光的荧光体、发出红色光的荧光体、以及镜面部，一边使色轮旋转，一边从蓝色激光光源(LD阵列)对色轮的圆周部分照射蓝色光。在该光源装置中，在蓝色激光光源(LD阵列)与色轮之间配置有在蓝色波段具有偏光特性的二向色镜以及1/4波长板。在该装置中，利用激光光源具有的偏光特性，使经镜面部反射后的蓝色光的光路与荧光的光路相同。因此，与专利文献1中公开的光源装置相比，能够实现小型化。

专利文献3中公开了一种光源装置，采用兼作激发光的蓝色光从激光光源射向聚光器件的光轴与聚光器件的光轴为非共轴的结构。在该光源装置中，将具备反射特性不同的两个区域的分色器件配置在激光光源与荧光色轮之间。虽然是将蓝色光与荧光分时输出的结构的光学系统，但是由于兼作激发光的蓝色光的光路与荧光的光路为大致相同的路线，因此与专利文献1中公开的光源装置相比，能够实现小型化。

专利文献1：日本专利公开2010-256457号公报

专利文献2：日本专利公开2012-108486号公报

专利文献3：日本专利公开2019-61237号公报

如前所述，专利文献2中记载的光源装置与专利文献1中记载的光源装置相比能够实现小型化，但是当其作为投影仪的照明光源来使用时，有可能产生投影图像的白平衡的劣化。从激光光源射出的P偏光的蓝色光在从二向色镜通过之后，直至被荧光色轮反射而返回到二向色镜为止的过程中，从P偏光向S偏光发生偏光转换，当该偏光转换未被精度良好地实施时，就会存在无法从二向色镜作为反射光而射出的偏光成分，产生蓝色光的光损耗，导致投影图像的白平衡发生劣化。

此外，如果有在配置于荧光色轮之前的聚光透镜处发生偏光紊乱而从圆偏光转化为椭圆偏光的成分，则在二向色镜处作为S偏光的光而反射的光量减少，引起白平衡的降低。为了抑制椭圆偏光的产生，有一种在聚光透镜中使用石英玻璃等热膨胀系数小的材料的方法，但是这样的材料由于价格高昂，因此在成本方面较为不利。进而，由于热膨胀系数小的光学材料的种类有限，因此还存在光学材料选择范围变窄、光学设计上的自由度减小等问题。