阅读说明：本技术 光源装置及投影式显示装置 (Light source device and projection display device ) 是由 小日向真理子 小林出志 于 2019-01-08 设计创作，主要内容包括：根据本公开内容的实施方式的光源装置包括：光源部,所述光源部包括第一光源和第二光源,所述第一光源发射第一波长范围的光,所述第二光源在与第一波长范围的光相同的方向上发射第二波长范围的光,第二波长范围不同于第一波长范围；波长转换器,所述波长转换器被第一波长范围的光激发以发射荧光；聚光器,所述聚光器将第一波长范围的光和第二波长范围的光聚集在所述波长转换器上；和多路复用器,所述多路复用器具有波长选择性,其中根据第一波长范围的光和第二波长范围的光的入射角来透射第一波长范围的光以及反射或透射第二波长范围的光的至少一部分,并组合第一波长范围的光、第二波长范围的光和所述荧光。(The light source device according to an embodiment of the present disclosure includes: a light source section including a first light source that emits light of a first wavelength range and a second light source that emits light of a second wavelength range in the same direction as the light of the first wavelength range, the second wavelength range being different from the first wavelength range; a wavelength converter excited by light of a first wavelength range to emit fluorescent light; a light collector that collects the first wavelength range light and the second wavelength range light on the wavelength converter; and a multiplexer having wavelength selectivity, wherein the light of the first wavelength range is transmitted and at least a part of the light of the second wavelength range is reflected or transmitted according to an incident angle of the light of the first wavelength range and the light of the second wavelength range, and the light of the first wavelength range, the light of the second wavelength range and the fluorescence are combined.)

光源装置及投影式显示装置

技术领域

本公开内容涉及包括例如荧光体轮的光源装置和包括所述光源装置的投影式显示装置。

背景技术

近年来，使用例如激光二极管(LD)和荧光体的光源装置已被开发用于投影式显示装置(投影机)。用于投影机的光源装置使用其中Ce-YAG(铈:钇-铝-石榴石)荧光体被激发以发射荧光并从该荧光获得红色光和绿色光的系统。然而，此系统中的色域是BT2020标准中的约60％这样窄。此外，在其中使用在sRGB标准中被定义为白色点的D65进行显示的情况中，荧光的红色光分量是速率受限的。

相比之下，例如，PTL 1公开了一种光源装置，其中蓝色波长范围的激光是用于激发荧光体的光源，除了该蓝色波长范围的激光之外，通过在光路中增加发射红色波长范围的光的激光器来提高三种还原色的平衡。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本未审查的专利申请公开案第2014-186115号

发明内容

附带地，在投影机中，期望色域扩大。

期望提供能够扩大色域的光源装置和投影式显示装置。

根据本公开内容的实施方式的一种光源装置包括：光源部，所述光源部包括第一光源和第二光源，所述第一光源发射第一波长范围的光，所述第二光源在与第一波长范围的光相同的方向上发射第二波长范围的光，所述第二波长范围不同于所述第一波长范围；波长转换器，所述波长转换器被所述第一波长范围的光激发以发射荧光；聚光器，所述聚光器将所述第一波长范围的光和所述第二波长范围的光聚集在所述波长转换器上；和多路复用器，所述多路复用器具有波长选择性，其中根据所述第一波长范围的光和所述第二波长范围的光的入射角来透射所述第一波长范围的光以及反射或透射所述第二波长范围的光的至少一部分，并将所述第一波长范围的光、所述第二波长范围的光和所述荧光组合。

根据本公开内容的实施方式的投影式显示装置包括：光源装置；光调制元件，所述光调制元件调制从所述光源装置发射的光；和投影光学系统，所述投影光学系统投射来自所述光调制元件的光。该投影式显示装置中所包括的光源装置包括与以上描述的根据本公开内容的实施方式的光源装置相同的部件。

根据本公开内容的实施方式的光源装置和根据本公开内容的实施方式的投影式显示装置包括聚光器和多路复用器。聚光器将第一波长范围的光和第二波长范围的光聚集在波长转换器上，并且多路复用器具有波长选择性，其中根据第一波长范围的光和第二波长范围的光的入射角来透射第一波长范围的光以及反射或透射第二波长范围的光的至少一部分，并将第一波长范围的光、第二波长范围的光和通过在波长转换器中进行转换而获得的荧光组合。这使得可提高第一波长范围的光、第二波长范围的光和荧光的使用效率。

依据根据本公开内容的实施方式的光源装置和根据本公开内容的实施方式的投影式显示装置，提供聚光器和多路复用器。聚光器将第一波长范围的光和第二波长范围的光聚集在波长转换器上，并且多路复用器具有波长选择性，其中根据第一波长范围的光和第二波长范围的光的入射角来透射第一波长范围的光以及反射或透射第二波长范围的光的至少一部分，并将第一波长范围的光、第二波长范围的光和通过在波长转换器中进行转换而获得的荧光组合。这使得可提高第一波长范围的光、第二波长范围的光和荧光的使用效率。因此，可扩大从光源装置发射的光的色域。

应注意，本文描述的效果不必然是限制性的，而是可包括本公开内容中描述的效果的任意效果。

附图说明

图1是示出根据本公开内容第一实施方式的光源装置的构造示例的示意图。

图2A是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的示例的示意图。

图2B是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图2C是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图2D是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图3A是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图3B是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图4A是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图4B是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图4C是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图4D是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图5A是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图5B是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图5C是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图5D是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图6A是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图6B是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图6C是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图6D是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图6E是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图6F是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图6G是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图6H是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图7A是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图7B是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图7C是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图7D是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图7E是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图7F是示出图1所示的光源部中的发光元件的位置的另一示例的示意图。

图8A是图1所示的荧光体轮的构造示例的示意平面图。

图8B是图8A所示的荧光体轮的构造的示意截面图。

图9A是图8A所示的荧光体轮的构造的另一示例的示意截面图。

图9B是图8A所示的荧光体轮的构造的另一示例的示意截面图。

图9C是图8A所示的荧光体轮的构造的另一示例的示意截面图。

图10A是描绘在红色光R的入射角是0°至低角度的情况中分色膜的角度特性的示例的示意图。

图10B是示出入射角与图10A中的分色膜的反射率之间的关系的示例的特性图。

图11A是描绘在红色光R的入射角是从高角度至90°的情况中分色膜的角度特性的另一示例的示意图。

图11B是示出入射角与图11A中的分色膜的反射率之间的关系的特性图。

图12A是描绘在红色光R的入射角高于0°且低于90°的情况中分色膜的角度特性的另一示例的示意图。

图12B是示出入射角与图12A中的分色膜的反射率之间的关系的特性图。

图13是示出根据本公开内容的投影机的构造示例的示意图。

图14是示出图13所示的光源装置的整体构造的示例的示意图。

图15是示出图13所示的光源装置中入射于荧光体轮的红色光的入射角分布的特性图。

图16是关于图15所示的红色光的分色膜的角度特性图。

图17是从图13所示的光源装置发射的白色光的光谱图。

图18A是从现有类型的光源装置发射的光的色域图。

图18B是图18A所示的色域图的放大图。

图19A是从图13所示的光源装置发射的光的色域图。

图19B是图19A所示的色域图的放大图。

图20是示出根据本公开内容第二实施方式的光源装置的构造示例的示意图。

图21是图20所示的荧光体轮的构造示例的示意平面图。

图22A是描绘在红色光R的入射角是从0°至低角度的情况中分色膜的角度特性的示例的示意图。

图22B是示出入射角与图22A中的分色膜的反射率之间的关系的特性图。

图23A是描绘在红色光R的入射角是从高角度至90°的情况中分色膜的角度特性的另一示例的示意图。

图23B是示出入射角与图23A中的分色膜的反射率之间的关系的特性图。

图24A是描绘在红色光R的入射角是高于0°且低于90°的情况中分色膜的角度特性的另一示例的示意图。

图24B是示出入射角与图24A中的分色膜的反射率之间的关系的特性图。

图25是示出图13所示的光源装置的整体构造的示例的示意图。

图26是根据本公开内容的变形例1的分色膜的构造的示意平面图。

图27是根据本公开内容的变形例2的分色膜的构造示例的示意平面图。

图28是根据本公开内容的变形例2的分色膜的另一构造示例的示意平面图。

图29是根据本公开内容的变形例3的分色膜的构造的示意平面图。

具体实施方式

以下参照附图详细描述本公开内容的实施方式。以下描述是本公开内容的特定示例，但本公开内容不限于以下实施方式。此外，本公开内容不限制各图中绘示的各个部件的布置、尺寸、尺寸比例及类似物。应注意，以以下顺序进行描述。

1.第一实施方式(在光源部与反射式荧光体轮之间包括聚光透镜和分色膜的光源装置)

1-1.光源装置的构造

1-2.投影机的构造

1-3.作用和效果

2.第二实施方式(在光源部与透射式荧光体轮之间包括聚光透镜和分色膜的光源装置)

2-1.光源装置的构造

2-2.作用和效果

3.变形例

3-1.变形例1(其中仅在预定位置设置红色光反射区的实施例)

3-2.变形例2(利用分色膜的位置特性的实施例)

3-3.变形例3(其中以时分方式设置红色光反射区的实施例)

<1.第一实施方式>

图1示意地示出根据本公开内容第一实施方式的光源装置(光源装置100A)的构造示例。光源装置100被用作为例如将描述于后文(见图13)的投影式显示装置(投影机1)的光源装置100。根据本实施方式的光源装置100A具有其中聚光透镜115(聚光器)和分色膜13(多路复用器)被设置在光源部110与荧光体轮10(波长转换器)之间的构造。

(1-1.光源装置的构造)

光源装置100A包括光源部110、透镜112、分色镜113、聚光透镜115和荧光体轮10。荧光体轮10例如是反射式波长转换元件，且被轴J14可旋转地支撑。光源装置100A中包括的各个构件沿着从光源部110发射的光的光路以透镜112、分色镜113、λ/4波片114、聚光透镜115和荧光体轮10的顺序设置。

作为光源，光源部110包括多个固态发光元件，每个固态发光元件发射具有预定波长的光。在本实施方式中，例如，使用两种半导体激光器作为固态发光元件。这两种半导体激光器中的一种是激发荧光体的光源(用于激发的光源)，另一种半导体激光器是补充在用于激发的光源和荧光中不充足的一波长范围的光的光源(用于补充光的光源)。要使用的光源的特定示例包括振荡从400nm波长至470nm波长的蓝色波长范围的光(B；第一波长范围的光)的半导体激光器111B和振荡从600nm波长至670nm波长的红色波长范围的光(R；第二波长范围的光)的半导体激光器111R(第二光源)。

应注意，在光源部110包括半导体激光器的情况中，光源部110可被配置为使用一个半导体激光器获得具有预定输出的激发光和补充光，但也可被配置为组合从多个半导体激光器发射的光以获得具有预定输出的激发光和补充光。在其中使用多个半导体激光器111B和多个半导体激光器111R配置光源部110以例如均衡从光源部110发射的红色光R的位置的情况中，优选的是，多个半导体激光器111R平均地设置在光源部110中。也就是说，优选的是，多个半导体激光器111R被设置为将其XY坐标的重心定位于约(0,0)。多个半导体激光器111B和多个半导体激光器的位置示例描述于下。

图2A至2D是半导体激光器111B和111R在光源部110中的位置的示例，其中例如四个半导体激光器111B和四个半导体激光器111R设置为四行两列。如以上描述的，优选的是，多个半导体激光器111B和多个半导体激光器111R被设置成使多个半导体激光器111R的XY坐标的重心位于约(0,0)。例如，将多个半导体激光器111B和多个半导体激光器111R线对称地设置就足够了。因此，在将四个半导体激光器111B和四个半导体激光器111R设置在四行两列中的情况中，例如如图2A所示，半导体激光器111B和半导体激光器111R被交替设置。此外，四个半导体激光器111B和四个半导体激光器111R可例如如图2B和图2C所示设置。

应注意，在使用多个半导体激光器的情况中，在排组中设置振荡相同波长范围的激光的多个半导体激光器使得可降低制造成本。例如，在使用其中振荡蓝色光B的四个半导体激光器111B或振荡红色光R的四个半导体激光器111R设置在直线中的排组1110X和1110Y来配置光源部110的情况中，光源部110的配置示例包括以下配置。

图3A和3B是总共使用三个排组的光源部110的配置示例，其包括例如一个或两个其中设置四个半导体激光器111B的排组1110X和一个或两个其中设置四个半导体激光器111R的排组1110Y。使用两个排组1110X和一个排组1110Y配置光源部110的情况的示例包括其中一个排组1110Y夹在两个排组1110X之间的示例，如图3A所示。使用一个排组1110X和两个排组1110Y配置光源部110的情况的示例包括其中一个排组1110X夹在两个排组1110Y之间的示例，如图3B所示。

例如，可使用两个排组1110X和两个排组1110Y配置光源部110。作为示例，这种情况的示例包括图4A至4C所示的配置示例。此外，不必须使用两个排组1110X和两个排组1110Y配置光源部110，可例如使用三个排组1110X和一个排组1110Y配置光源部110，如图4D所示。

此外，可使用例如包括两个或三个排组1110X和两个或三个排组1110Y的总共五个排组来配置光源部110。作为示例，这种情况的示例包括图5A至5D所示的配置示例。

此外，光源部110可包括两个光源部110A和110B。这种情况的示例包括其中组合具有相同的半导体激光器111B和111R排列的两个光源部110A和110B的配置，如图6A至6H所示。此外，这种情况的示例不限于此，并且可包括其中组合具有不同的半导体激光器111B和111R排列的两个光源部110A和110B的示例，如图7A至7F所示。

应注意，图3A至7F示出使用其中设置四个半导体激光器111B和四个半导体激光器111R的排组1110X和1110Y的示例，但每个排组1110X和1110Y中包括的半导体激光器111B和111R的每一者的数量不限于此。在每一排组1110X和1110Y中，可例如将两个或三个或五个或更多个半导体激光器111B和111R中的每一者沿直线设置，并且半导体激光器111B和111R可例如在每一排组1110X和1110Y上设置成四行两列。

透镜112将从光源部110发射的蓝色光B和红色光R会聚在预定光斑直径上，并朝向分色镜113发射蓝色光B和红色光R。

分色镜113选择性地反射预定波长范围的光，并选择性地透射其他波长范围的光。在本实施方式中，分色镜113在λ/4波片114的方向上反射从光源部110发射的蓝色光B和红色光R，并使从荧光体轮10穿过聚光透镜115入射的黄色光(荧光FL)和红色光进入照射光学系统200(将描述于下文)。应注意到，通过红色光R的偏振来选择红色光R的反射和透射。例如，通过分色镜113偏振并分离红色光R。例如，S偏振光被反射，P偏振光被透射。

λ/4波片114是使相位相对于入射光偏移π/2的移相器，并将是线性偏振光的入射光转换成圆偏振光，以及将是圆偏振光的入射光转换成线性偏振光。在本实施方式中，由分色镜113反射的线性偏振蓝色光B和线性偏振红色光R通过四分之一波片114而转换成圆偏振蓝色光B和圆偏振红色光R。此外，由分色膜13反射的圆偏振红色光R通过四分之一波片114而转换成线性偏振光。

聚光透镜115将已经被分色镜113反射并透射穿过λ/4波片114的蓝色光B和红色光R会聚于预定光斑直径上，并朝向荧光体轮10发射会聚的蓝色光B和会聚的红色光R。此外，聚光透镜115朝向λ/4波片114发射从荧光体轮10发射的荧光FL。另外，在本公开内容中，如同荧光FL，聚光透镜115还朝向λ/4波片114发射由设置在荧光体轮10上的分色膜13反射的红色光R。

图8A示意地示出荧光体轮10的平面构造，图8B示意地示出沿图8A的线II-II截取的荧光体轮10的截面构造。应注意到，图1所示的荧光体轮10示出沿图8A的线I-I截取的截面构造。荧光体轮10包括以荧光体层12和分色膜13的顺序设在支撑基板11上的荧光体层12和分色膜13，支撑基板11可围绕旋转轴线(例如轴14J)旋转。荧光体层12和分色膜13设在支撑表面11的光入射表面(表面S1)侧上，并相对于光源部110以此顺序设置。

支撑基板11支撑荧光体层12和分色膜13。支撑基板11具有例如盘状。此外，支撑基板11优选具有散热器功能。支撑基板11包括具有高热导率并且能被施加镜面抛光处理的无机材料，诸如金属材料或陶瓷材料。支撑基板11中包括的材料包括例如诸如铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、钨(W)、钴(Co)、铬(Cr)、铂(Pt)、钽(Ta)、锂(Li)、锆(Zr)、钌(Ru)、铑(Rh)或钯(Pd)的单质金属或包含一或多种这些材料的合金。或者，亦可使用合金作为支撑基板11中包括的金属材料，所述合金诸如其中所包含的W的百分比是等于或大于80原子％的CuW，或其中所包含的Mo的百分比是等于或大于40原子％的CuMo。所述陶瓷材料包括例如包含碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氧化铍(BeO)、Si和SiC的复合材料、或SiC和Al的复合材料(其中所包含的SiC的百分比等于或大于50％)的材料。例如，利用马达41，支撑基板11能够沿箭头C的方向绕旋转轴线O旋转，其中旋转轴线O是穿过支撑基板11的重心的法线。

荧光体层12包括多个荧光体颗粒。优选的是，荧光体层12形成为例如片状。例如，荧光体层12包括所谓的陶瓷荧光体。荧光体层12在支撑基板11上沿旋转圆周方向例如连续地形成。荧光体颗粒是颗粒形式的荧光体，其吸收从光源部110辐射的激发光EL(蓝色光B)以发射荧光FL。例如，作为荧光体颗粒，使用的荧光材料被具有落在蓝色波长范围(例如从400nm至470nm)中的波长的蓝色激光激发以输出黄色荧光(在介于红色波长范围与绿色波长范围之间的波长范围中的光)。这种荧光材料的示例包括YAG(钇-铝-石榴石)基材料。荧光体颗粒的平均颗粒尺寸是例如大于等于5μm且小于等于40μm。优选的是，荧光体层12被形成为具有例如大于等于40μm且小于等于200μm的厚度。

如后文详细描述的，分色膜13根据入射于荧光体层12的入射角而透射至少一部分蓝色光B并反射至少一部分红色光R，并透射从荧光体层12发射的一部分荧光FL，进而将蓝色光B、红色光R和荧光FL组合并朝向聚光透镜115发射这样组合的光。

马达14驱动荧光体轮10以预定旋转速度旋转。马达14驱动荧光体轮10以使荧光体层12在垂直于从光源部110输出的激发光(蓝色光B)的辐射方向的平面中旋转。因此，在垂直于激发光的辐射方向的平面中荧光体轮10被激发光照射的位置以对应于旋转速度的速度瞬时地改变(移动)。

此外，根据本实施方式的荧光体轮10可包括除上述构件以外的构件。图9A至9B各自示意地示出根据本实施方式的荧光体轮10的截面构造的另一示例。

荧光体轮10可例如包括设置在支撑基板11上方的盖玻璃15，如图9A所示。在盖玻璃15以此种方式设置在支撑基板11上方的情况中，荧光体层12可使用颗粒(荧光体颗粒)形式的荧光体，且可通过用荧光体颗粒填充介于支撑基板11与盖玻璃15之间的空间来形成。在这种情况中，通过对盖玻璃15的与支撑基板11相对的表面进行分色处理来形成分色膜13。盖玻璃15的前表面(光入射表面，表面S3)和后表面(表面S4)可例如是漫射表面。

盖玻璃15包括具有光透射性的材料，并具有透射蓝色光B、红色光R和经由荧光体颗粒的转换而获得的荧光FL的性质。盖玻璃15中包括的材料示例包括石英、玻璃、蓝宝石、晶体及类似材料。在这些材料中，优选使用具有高热导率的蓝宝石。除了这些材料，在光源装置100使用具有低发射的光源的情况中，可使用诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和硅酮树脂的树脂材料。

应注意，尽管图9A中未示出，但例如优选的是，在支撑基板11与盖玻璃15之间提供密封剂或类似物以密封荧光体层12的周边。

此外，在荧光体轮10中，例如如图9B所示，优选在支撑基板11的表面S1侧上形成反射膜16。除了介电多层膜以外，反射膜16包括例如包含诸如铝(Al)、银(Ag)或钛(Ti)的金属元素的金属膜或类似物。反射膜16反射从光源部110辐射的蓝色光和通过在荧光体层12中转换而获得的荧光FL，而用于增强荧光体轮10中的光发射效率。应注意到，在形成反射膜16的情况中，支撑基板11可不具有光反射性。在这种情况中，除了诸如单质Si、SiC、金刚石或蓝宝石之类的结晶材料外，可将石英或玻璃用于支撑基板11。

另外，例如如图9C所示，可通过在支撑基板11的表面S1侧上形成反射膜16并在支撑基板11上方设置盖玻璃15，以及用荧光体颗粒填充介于支撑基板11与盖玻璃15之间的空间来形成荧光体轮10。

应注意到，优选将分色膜13设在荧光体层12上方，将分色膜13直接设在荧光体层12上方使得可更有效地依据角度特性来透射或反射蓝色光B、红色光R和荧光FL。

接下来，对根据本实施方式的分色膜13关于红色光R的角度特性进行描述。

根据本实施方式的分色膜13反射从光源部110输出的红色光R，透射从光源部110输出的蓝色光B和从荧光体层12输出的荧光FL，并将蓝色光B、红色光R和荧光FL同轴地组合。依据入射于分色膜13的红色光R和蓝色光B的入射角来选择红色光R的反射和蓝色光B的透射。

图10A示意地示出在红色光R的入射角是从0°至低角度的情况中分色膜13的角度特性。图10B示出入射角与图10A中的分色膜13的反射率之间的关系。在红色光R的入射角是从0°至低角度的情况中，优选的是，分色膜13反射在从红色光R的最小入射角(θmin＝0°)至红色光R的最大入射角(θmax<90°)的范围中的光，并完全透射在从红色光R的最小入射角(θmin＝0°)至红色光R的最大入射角(θmax<90°)的范围之外的光，例如如图10B所示。从荧光体层12发射的荧光FL沿从光源部110发射的蓝色光B和红色光R的入射方向穿过分色膜13而发射，如图10A所示，但荧光FL中包括的在红色光R的入射角(从θmin至θmax)范围内的红色分量被反射，荧光FL中包括的在上述入射角范围之外的红色分量被透射。此外，尽管未示出，但优选使蓝色光B完全透射。

图11A示意地示出在红色光R的入射角是从高角度至90°的情况中分色膜13的角度特性。图11B示出入射角与图11A中的分色膜13的反射率之间的关系。在红色光R的入射角是从高角度至90°的情况中，优选的是，分色膜13反射在从红色光的最小入射角(θmin>0°)至红色光的最大入射角(θmax＝90°)的范围中的光，并完全透射在从红色光R的最小入射角(θmin>0°)至红色光R的最大入射角(θmax＝90°)的范围之外的光，例如如图11B所示。从荧光体层12发射的荧光FL沿从光源部110发射的蓝色光B和红色光R的入射方向穿过分色膜13而发射，如图11A所示，但荧光FL中包括的在红色光R的入射角(从θmin至θmax)范围内的红色分量被反射，荧光FL中包括的在上述入射角范围之外的红色分量被透射。此外，尽管未示出，但优选使蓝色光B完全透射。

图12A示意地示出在红色光R的入射角高于0°且低于90°的情况中分色膜13的角度特性。图12B示出入射角与图12A中的分色膜13的反射率之间的关系。在红色光R的入射角高于0°且低于90°的情况中，优选的是，分色膜13反射在从红色光R的最小入射角(θmin>0°)至红色光R的最大入射角(θmax<90°)的范围中的光，并完全透射在从红色光R的最小入射角(θmin>0°)至红色光R的最大入射角(θmax<90°)的范围之外的光，例如如图12B所示。从荧光体层12输出的荧光FL沿从光源部110输出的蓝色光B和红色光R的入射方向输出穿过分色膜13，如图12A所示，但荧光FL中包含的在红色光R的入射角(从θmin至θmax)范围内的红色分量被反射，荧光FL中包括的在上述入射角范围之外的红色分量被透射。此外，尽管未示出，但优选使蓝色光B完全透射。

红色光R的入射角由光源部110中半导体激光器111R的位置决定。在根据本实施方式的光源装置100A中，具有相应角度特性的分色膜13根据半导体激光器111R的位置而设置在荧光体层12上，这使得可选择性地反射红色光R。此外，可组合红色光R和荧光FL中包括的红色分量。这使得可有效地补充在蓝色光B和荧光FL中不充足的一波长范围的光(红色光R)。

(1-2.投影机的构造)

接下来，对根据本公开内容的投影式显示装置(投影机1)进行描述。图13是示出投影机1的整体构造的示意图。图14示出在光源装置100A被用作为光源装置100的情况中投影机1的特定整体构造的示例。应注意到，在以下描述中，给出使用反射式液晶面板(LCD)执行光调制的反射式3LCD型投影机作为示例。应注意到，取代反射式液晶面板，荧光体轮10也可应用于使用透射式液晶面板、数字微镜装置(DMD:Digital Micro-mirror Device)或类似装置的投影机。

如图13所示，投影机1顺序包括光源装置100、照射光学系统200、图像形成部300和投影光学系统400(投影光学系统)。

光源装置100包括光源部110A和110B，其中每个光源部包括多个半导体激光器111B和111R、用于聚集例如从光源部110A和110B输出的蓝色光B和红色光R的聚光镜116A、116B、117A和117B、朝向荧光体轮10反射从聚光镜117A和117B输出的蓝色光B和红色光R的分色镜113、λ/4波片114、将蓝色光B和红色光R聚集在荧光体轮10上的聚光透镜115A和115B、以及荧光体轮10。此外，例如，准直透镜119设置在从荧光体轮10发射的荧光FL的光路中。

照射光学系统200从靠近光源装置100的位置起包括例如复眼透镜210(210A、210B)、偏振转换元件220、透镜230、分色镜240A和240B、反射镜250A和250B、透镜260A和260B、分色镜270和偏振板280A至280C。

复眼透镜210(210A和210B)用于实现从光源装置100发射的光的照度的均匀分布。偏振转换元件220用于将输入光的偏振轴与预定方向对准。例如，将不是P偏振光的光转换成P偏振光。透镜230将来自偏振转换元件220的光朝向分色镜240A和240B聚集。分色镜240A和240B的每一个选择性地反射在预定波长范围中的光，并选择性地透射在其他波长范围中的光。例如，分色镜240A主要沿反射镜250A的方向反射红色光。此外，分色镜240B主要沿反射镜250B的方向反射蓝色光。因此，绿色光主要透射穿过分色镜240A和240B两者，并朝向图像形成部300的反射偏振板310C(描述于后文)行进。反射镜250A朝向透镜260A反射来自分色镜240A的光(主要为红色光)。反射镜250B朝向透镜260B反射来自分色镜240B的光(主要为蓝色光)。透镜260A透射来自反射镜250A的光(主要为红色光)，并将光聚集到分色镜270。透镜260B透射来自反射镜250B的光(主要为蓝色光)，并将光聚集到分色镜270。分色镜270选择性反射绿色光并选择性透射其他波长范围中的光。这里，分色镜270透射来自透镜260A的光的红色光分量。在来自透镜260A的光包含绿色光分量的情况中，绿色光分量朝向偏振板280C反射。偏振板280A至280C各自包含具有预定方向的偏振轴的偏振器。例如，在于偏振转换元件220中进行向P偏振光转换的情况中，偏振板280A至280C透射P偏振光并反射S偏振光。

图像形成部300包括反射偏振板310A至310C、反射式液晶面板320A至320C(光学调制器)和分色棱镜330。

反射偏振板310A至310C各自透射具有与来自偏振板280A至280C的偏振光的偏振轴相同的偏振轴的光(例如P偏振光)，并反射具有任何其他偏振轴的光(S偏振光)。特别地，反射偏振板310A使来自偏振板280A的P偏振红色光沿着反射式液晶面板320A的方向透射。反射偏振板310B使来自偏振板280B的P偏振蓝色光沿着反射式液晶面板320B的方向透射。反射偏振板310C使来自偏振板280C的P偏振绿色光沿着反射式液晶面板320C的方向透射。此外，已经透射穿过分色镜240A和240B两者并进入反射偏振板310C的P偏振绿色光直接透射穿过反射偏振板310C，并进入分色棱镜330。此外，反射偏振板310A反射来自反射式液晶面板320A的S偏振红色光，并使该S偏振红色光进入分色棱镜330。反射偏振板310B反射来自反射式液晶面板320B的S偏振蓝色光，并使该S偏振蓝色光进入分色棱镜330。反射偏振板310C反射来自反射式液晶面板320C的S偏振绿色光，并使该S偏振绿色光进入分色棱镜330。

反射式液晶面板320A至320C分别执行红色光、蓝色光或绿色光的空间调制。

分色棱镜330组合入射于其上的红色光、蓝色光和绿色光，并朝向投影光学系统400发射这样组合的光。

投影光学系统400放大从图像形成部300发射的光并将所述光投影到屏幕500或类似物上。

接下来，参照图12和图13对包括光源装置100的投影机1的操作进行描述。

首先，在光源装置100中，驱动马达14以旋转荧光体轮10。之后，从光源部110发射蓝色光B和红色光R，所述蓝色光B和红色光R经由聚光镜117A和117B而到达分色镜113。蓝色光B和红色光R被分色镜113反射，然后顺序透射穿过聚光透镜115A和115B并被施加到荧光体轮10。

在荧光体轮10中，分色膜13反射红色光R并透射蓝色光B，荧光体层12吸收一部分蓝色光B以将该部分蓝色光B转换成预定波长范围的光(荧光FL)。荧光体层12中发射的一部分荧光FL与未被荧光体层12吸收的蓝色光B部分一起漫射、朝向聚光透镜115反射并在分色膜13中与红色光R组合以合成白色光。白色光穿过分色镜113和准直透镜119而进入照射光学系统200。

从光源装置100入射的白色光顺序地透射穿过复眼透镜210(210A和210B)、偏振转换元件220和透镜230，然后到达分色镜240A和240B。

分色镜240A主要反射红色光R，并且红色光R顺序传输经过反射镜250A、透镜260A、分色镜270、偏振板280A和反射偏振板310A，然后到达反射式液晶面板320A。红色光R在反射式液晶面板320A中经受空间调制，然后被反射偏振板310A反射而进入分色棱镜330。应注意到，在被分色镜240A朝向反射镜250A反射的光包含绿色光分量的情况中，该绿色光分量被分色镜270反射，并顺序透射穿过偏振板280C和反射偏振板310C，以便到达反射式液晶面板320C。蓝色光B主要被分色镜240B反射而经过相似的过程进入分色棱镜330。已经透射穿过分色镜240A和240B的绿色光亦进入分色棱镜330。

已进入分色棱镜330的红色光R、蓝色光B和绿色光G被组合，这样组合的光朝向投影光学系统400发射为图像光。投影光学系统400放大来自图像形成部300的图像光并将该图像光投影到屏幕500上。

(1-3.作用和效果)

如上所述，近年来，用于投影机的光源装置使用其中Ce-YAG荧光体被激发以输出荧光并且从该荧光获得红色光和绿色光的系统。然而，此系统中的色域是BT20202标准中的约60％这样窄。此外，在其中使用在sRGB标准中被定义为白色点的D65进行显示的情况中，荧光的红色光分量是速率受限的。

因此，当前公开了一种光源装置，在该光源装置中蓝色波长范围的激光是用于激发荧光体的光源，除了该蓝色波长范围的激光之外，通过在光路中增加发射红色波长范围的光的激光器来提高三种还原色的平衡；然而，在投影机中，期望扩大色域。

相比之下，在本公开内容中，在光源部110与荧光体轮10之间设置聚光器和分色膜13。光源部110包括振荡蓝色光B的多个半导体激光器111B和振荡红色光R的多个半导体激光器111R。聚光器聚集蓝色光B和红色光R。分色膜13根据入射角来透射蓝色光B及反射红色光R，并组合蓝色光B、红色光R和从荧光体层12发射的荧光Fl。

图15示出入射于光源装置100中的荧光体轮10的红色光R的入射角分布。图16示出在红色光R具有如图15所示的入射角分布的情况下分色膜13的角度特性。在具有这种角度特性的分色膜13中，红色光R被反射，并且荧光FL中包含的一部分红色分量被透射。因此，从光源装置100发射的白色光的光谱具有例如如图17所示的形状，可了解到与从现有类型的光源装置发射的白色光的光谱相比，在红色波长范围中的分量增大。

图18A是从现有类型的光源装置发射的白色光的色域图，图18B是图18A所示的色域图中的红色区域的放大视图。图19A是从根据本实施方式的光源装置100输出的白色光的色域图，图19B是图19A所示的色域图中的红色区域的放大视图。从图18A和18B与图19A和19B之间的比较可了解到，在根据本实施方式的光源装置100中，色域比现有类型的光源装置扩展得更大。

如上所述，在根据本实施方式的光源装置100A中，在光源部110与反射式荧光体轮10之间设置聚光器和分色膜13。光源部110包括振荡蓝色光B的多个半导体激光器111B和振荡红色光R的多个半导体激光器111R。聚光器聚集蓝色光B和红色光R。分色膜13根据入射角来透射蓝色光B及反射红色光R，并组合蓝色光B、红色光R和从荧光体层12发射的荧光Fl。这使得可有效地使用从半导体激光器111R发射的红色光R，其中半导体激光器111R被用作用于补充光的光源，所述红色光R是在蓝色光B和荧光FL中不充足的波长范围的光。因此，可扩大从光源装置100A发射的白色光的色域。

此外，根据本实施方式的分色膜13使荧光FL中包括的一部分红色分量透射，这使得可将荧光FL的红色分量叠加于从半导体激光器111R发射的红色光R的波长范围，从而扩大红色波长范围中的色域。这使得可减少由于使用半导体激光器111R作为补充光光源而导致的斑点噪声。

此外，在本实施方式中，作为补充光光源的半导体激光器111R和作为用于激发的光源的半导体激光器111B一起设置在一个光源部110中，使得可减小光源装置100A的尺寸。

接下来，对第二实施方式和变形例1至3进行描述。在下文中，与上述第一实施方式相似的部件由相同标记符号表示，并且适当省略了其描述。

<2.第二实施方式>

图20示意地示出根据本公开内容第二实施方式的光源装置(光源装置100B)的构造示例。光源装置100B被用作为以上描述的投影式显示装置(投影机1)的光源装置100。根据本实施方式的光源装置100B与上述第一实施方式中的光源装置的不同之处在于使用透射式荧光体轮20作为波长转换器。

(2-1.光源装置的构造)

光源装置100B包括光源部110、透镜112、分色镜113、聚光透镜115、荧光体轮20和透镜120。荧光体轮20是如上所述的透射式波长转换元件，且由轴J14可旋转地支撑。在从光源部110输出的光的光路中，光源装置100B中包括的各个构件以透镜112、分色镜113、聚光透镜115、荧光体轮10和透镜120的顺序设置。

支撑基板21包括与上述盖玻璃15一样的具有光透射性的材料，并且具有朝向表面S2透射蓝色光B、红色光R的至少一部分、和荧光FL的性质。支撑基板21中包括的材料的示例包括石英、玻璃、蓝宝石、晶体及类似材料。在这些材料中，优选使用具有高热导率的蓝宝石。除了这些材料，在光源装置100使用具有低发射的光源的情况中，可使用诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和硅酮树脂的树脂材料。

应注意到，透射式荧光体轮20可如同反射式荧光体轮10一样具有其中荧光体层12和分色膜23依序设在支撑基板21的表面S1侧上的构造，或者可具有其中分色膜23和荧光体层12依序设在支撑基板21的表面S2侧上的构造，例如如图21所示。

根据本实施方式的分色膜23透射从光源部110发射的蓝色光B和从光源部110发射的红色光R的至少一部分，反射从荧光体层12发射的荧光FL，并组合蓝色光B、红色光R和荧光FL。通过红色光R和蓝色光B入射于分色膜23的入射角来选择红色光R和蓝色光B的透射。

图22A示意地示出在红色光R的入射角是从0°至低角度的情况中分色膜23的角度特性。图22B示出入射角与图22A中的分色膜23的反射率之间的关系。在红色光R的入射角是从0°至低角度的情况中，优选的是，分色膜23透射在从红色光R的最小入射角(θmin＝0°)至红色光R的最大入射角(θmax<90°)的范围中的光，并反射在从红色光R的最小入射角(θmin＝0°)至红色光R的最大入射角(θmax<90°)的范围之外的光，例如如图22B所示。应注意到，从荧光体层12朝向分色膜23发射的荧光FL的在红色光R的入射角(从θmin至θmax)范围内的红色分量被透射，所述荧光FL的在上述入射角范围之外的红色分量被反射。此外，尽管未示出，但优选使蓝色光B完全透射，并且荧光体层12中还未转化的蓝色光朝向透镜120原样透射。

图23A示意地示出在红色光R的入射角是从高角度至90°的情况中分色膜23的角度特性。图23B示出入射角与图23A中的分色膜23的反射率之间的关系。在红色光R的入射角是从高角度至90°的情况中，优选的是，分色膜23透射在从红色光R的最小入射角(θmin>0°)至最大入射角(θmax＝90°)的范围中的光，并完全反射在从红色光R的最小入射角(θmin>0°)至最大入射角(θmax＝90°)的范围之外的光，例如如图23B所示。应注意到，从荧光体层12朝向分色膜23发射的荧光FL的在红色光R的入射角(从θmin至θmax)范围内的红色分量被透射，所述荧光FL的在上述入射角范围之外的红色分量被反射。此外，尽管未示出，但优选使蓝色光B完全透射，并且荧光体层12中还未转化的蓝色光朝向透镜120原样透射。

图24A示意地示出在红色光R的入射角高于0°且低于90°的情况中分色膜23的角度特性。图24B示出入射角与图24A中的分色膜23的反射率之间的关系。在红色光R的入射角高于0°且低于90°的情况中，优选的是，分色膜23透射在从红色光R的最小入射角(θmin>0°)至最大入射角(θmax<90°)的范围中的光，并完全反射在从红色光R的最小入射角(θmin>0°)至最大入射角(θmax<90°)的范围之外的光，例如如图24B所示。应注意到，在红色光R的入射角(从θmin至θmax)范围内的荧光FL红色分量被透射，在上述入射角范围之外的荧光FL红色分量被反射。此外，尽管未示出，但优选使蓝色光B完全透射，并且荧光体层12中还未转化的蓝色光朝向透镜120原样透射。

红色光R的入射角由光源部110中半导体激光器111R的位置决定。在根据本实施方式的光源装置100A中，具有相应角度特性的分色膜23根据半导体激光器111R的位置而设置在荧光体层12上，这使得可选择性地透射红色光R。这使得可有效地补充在蓝色光B和荧光FL中不充足的一波长范围的光(红色光R)。

图25示出在图20所示的光源装置100B被用作为投影机1的光源装置100的情况中特定整体构造的示例。光源装置100包括光源部110A和110B，其中每个光源部依序包括多个半导体激光器111B和111R、用于聚集例如从光源部110A和110B输出的蓝色光B和红色光R的聚光镜116A和116B、将被聚光镜116A和116B反射的蓝色光B和红色光R聚集在荧光体轮20上的聚光镜117A和117B、荧光体轮20和透镜组118(透镜118A和118B)，其中透镜组118漫射透射穿过荧光体轮20的蓝色光B和红色光R以及从荧光体轮20输出的荧光FL。应注意到，在光源装置100中，图20所示的聚光透镜115对应于聚光镜117A和117B。

(2-2.作用和效果)

如上所述，在根据本实施方式的光源装置100B中，在光源部110与透射式荧光体轮20之间设置聚光器和分色膜23。光源部110包括振荡蓝色光B的多个半导体激光器111B和振荡红色光R的多个半导体激光器11R。聚光器聚集蓝色光B和红色光R。分色膜23根据入射角来透射红色光R的一部分和蓝色光B，并组合蓝色光B、红色光R和从荧光体层12发射的荧光Fl。这使得可有效地使用从半导体激光器111R发射的红色光R，其中半导体激光器111R被用作为补充光光源，所述红色光R是在蓝色光B和荧光FL中不充足的一波长范围的光。因此，可扩大从光源装置100B输出的白色光的色域。

<3.变形例>

(3-1.变形例1)

图26示意地示出根据本公开内容的变形例1的分色镜113A的平面构造。例如，分色镜113A反射从光源部110输出的蓝色光B和红色光R并透射从荧光体轮10侧入射的红色光R和荧光FL。在上述第一和第二实施方式中使用的分色镜113通过红色光R的偏振来分开进行反射(S偏振光)和透射(P偏振光)。相比之下，根据本变形例的分色镜113A具有区域113x，区域113x仅在从光源部110发射的红色光R所进入的范围内反射红色光R。因此，根据红色光R所进入的位置来分开反射和透射。

(3-2.变形例2)

图27示意地示出根据本公开内容的变形例2的分色膜(分色膜42)的平面构造的示例。图28示意地示出根据本公开内容的变形例2的分色膜(分色膜52)的平面构造的另一示例。根据本变形例的分色膜43和53例如各自透射蓝色光B并反射荧光FL，并分别具有区域431A和531A，其仅在荧光体层12的红色光聚集的位置处选择性反射红色光R。

(3-3.变形例3)

图29示意地示出根据本公开内容的变形例3的分色膜(分色膜62)的平面构造。根据本变形例的分色膜63具有例如区域631A和区域631B，区域631A和区域631B例如以时分方式分开地涂覆在旋转的荧光体层12上。区域631A透射蓝色光B和荧光FL，区域631B反射红色光R和荧光FL并透射蓝色光B。

即使利用如上所述的构造，也可组合从光源部110输出的红色光R和荧光FL中包含的红色分量，从而使得可有效地补充在蓝色光B和荧光FL中不充足的波长范围的光(红色光R)。

尽管已参照第一和第二实施方式以及变形例1至3描述了本公开内容，但本公开内容不限于上述实施方式和类似方式，而是可以各种方式修改。例如，除上述投影机以外的设备可被构造为根据本公开内容的投影式显示装置。例如，在上述第一实施方式中，为了说明，已经提到使用反射式液晶面板作为光学调制器的反射式3LCD型投影机，但这不是限制性的。本技术还可应用于使用透射式液晶面板的所谓的透射式3LCD型投影机。

此外，在本技术中，根据本技术的光源装置可用于除投影式显示装置以外的设备。例如，根据本公开内容的光源装置100可用于照明应用，且可应用于用于汽车的照明灯和用于照明的光源。

应注意到，本技术可具有以下构造。

(1)

一种光源装置，包括：

光源部，所述光源部包括第一光源和第二光源，所述第一光源发射第一波长范围的光，所述第二光源在与所述第一波长范围的光相同的方向上发射与所述第一波长范围不同的第二波长范围的光；

波长转换器，所述波长转换器被所述第一波长范围的光激发以发出荧光；

聚光器，所述聚光器将所述第一波长范围的光和所述第二波长范围的光聚集在所述波长转换器上；和

多路复用器，所述多路复用器具有根据所述第一波长范围的光和所述第二波长范围的光的入射角来透射所述第一波长范围的光以及反射或透射至少一部分所述第二波长范围的光的波长选择性，其中，并组合所述第一波长范围的光、所述第二波长范围的光和所述荧光。

(2)

根据(1)所述的光源装置，其中在所述第二波长范围的光被反射的情况中，所述多路复用器透射所述荧光中所包含的所述第二波长范围的光分量，所述光分量的入射角在所述第二波长范围的光的入射角以外。

(3)

根据(1)所述的光源装置，其中在使所述第二波长范围的光透射的情况中，所述多路复用器反射所述荧光中所包括的所述第二波长范围中的光分量，所述光分量的入射角在所述第二波长范围的光的入射角以外。

(4)

根据(1)至(3)的任一项所述的光源装置，其中所述第一波长范围的光、所述第二波长范围的光和所述荧光被同轴地组合。

(5)

根据(1)至(4)的任一项所述的光源装置，其中所述波长转换器具有支撑基板和荧光体层，所述支撑基板能围绕旋转轴线旋转，并且所述荧光体层含有位于所述支撑基板上的多个荧光体颗粒。

(6)

根据(1)至(5)的任一项所述的光源装置，其中所述多路复用器设置在所述波长转换器与所述聚光器之间。

(7)

根据(1)至(6)的任一项所述的光源装置，其中所述多路复用器包括分色膜。

(8)

根据(1)至(7)的任一项所述的光源装置，其中

所述第一光源具有多个第一发光元件，所述第二光源具有多个第二发光元件，并且

在所述光源部中，所述多个第一发光元件和所述多个第二发光元件被设置成使得所述多个第二发光元件的XY坐标的重心位于(0,0)。

(9)

根据(1)至(8)的任一项所述的光源装置，其中所述第一波长范围为蓝色波长范围。

(10)

根据(1)至(9)的任一项所述的光源装置，其中所述第二波长范围为红色波长范围。

(11)

根据(5)至(10)的任一项所述的光源装置，其中所述支撑基板具有光反射性或光透射性。

(12)

根据(5)至(11)的任一项所述的光源装置，其中沿所述支撑基板的旋转圆周方向连续地形成所述荧光体层。

(13)

根据(5)至(12)的任一项所述的光源装置，其中所述荧光体层包括所述多个荧光体颗粒，所述支撑基板与具有光透射性的相对基板之间的空间由所述多个荧光体颗粒填充。

(14)

根据(5)至(12)的任一项所述的光源装置，其中所述荧光体层由陶瓷荧光体构成。

(15)

一种投影式显示装置，包括：

光源装置；

光调制元件，所述光调制元件调制从所述光源装置发射的光；和

投影光学系统，所述投影光学系统投射来自所述光调制元件的光，

所述光源装置包括：

光源部，所述光源部包括第一光源和第二光源，所述第一光源发射第一波长范围的光，所述第二光源发射与所述第一波长范围不同的第二波长范围的光，

波长转换器，所述波长转换器被所述第一波长范围的光激发以发出荧光，

聚光器，所述聚光器将所述第一波长范围的光和所述第二波长范围的光聚集在所述波长转换器上，和

多路复用器，所述多路复用器具有根据所述第一波长范围的光和所述第二波长范围的光的入射角来透射所述第一波长范围的光以及反射或透射至少一部分所述第二波长范围的光的波长选择性，其中，并组合所述第一波长范围的光、所述第二波长范围的光和所述荧光。

本申请要求享有基于在2018年1月19日在日本专利局递交的第2018-007191号日本专利申请的优先权，通过引用将该日本专利申请的整体内容并入本申请。

本领域技术人员应了解到，可根据设计要求和其他因素做出各种修改、组合、子组合和改变，只要它们在所附权利要求书或其等同物的范围内。