[发明专利]光源光学系统，光源装置和图像投影装置

说明书

一种与配置为发射第一色光的激励光源一起使用的光源光学系统包括：波长转换单元，配置为接收由所述激励光源发射的所述第一色光，并且射出具有与所述第一色光的波长不同的波长的第二色光；以及具有正光焦度的第一光学系统和具有正光焦度的第二光学系统，顺序设置在所述激励光源和所述波长转换单元之间的光路上。所述第一光学系统具有当平行于所述第一光学系统的光轴的光线入射时从所述第一光学系统射出的光线一边靠近所述光轴一边入射到第二光学系统那样的光学特性。所述第二光学系统相对所述第二光学系统的近轴焦点位置具有校正不足的球面像差。

技术领域

本公开涉及一种光源光学系统，光源装置和图像投影装置。

背景技术

放大并投影各种图像的投影仪(图像投影装置)得到广泛使用。投影仪将光源发出的光聚光到诸如数字微镜器件(DMD)或液晶显示元件之类的空间光调制元件，将根据图像信号调制的来自空间光调制元件的射出光作为彩色图像显示在屏幕上。

投影仪在许多情况下使用例如高亮度的超高压汞灯。但是，这种灯的寿命短，经常需要维护。因此，使用例如激光或发光二极管(LED)代替超高压汞灯的投影仪的数量正在增加。这是因为与超高压水银灯相比，激光或LED具有更长的寿命，且由于其单色性，色彩再现性也良好。

投影仪用诸如红、绿、蓝这三种原色的三种颜色的光照射诸如DMD的图像显示元件以形成图像。三种颜色都可以由激光源产生。然而，这是不希望的，因为绿色激光器和红色激光器具有比蓝色激光器低的发光效率。因此，使用将蓝色激光作为激励光照射荧光体、从在荧光体经波长转换的荧光光生成红光和绿光的方法。专利文献1和2公开了使用(作为组合)这样的激光源和荧光体的光源光学系统。

专利文献1公开了一种照明光学系统，该照明光学系统包括激励光源，荧光体单元，以及位于激励光源与荧光体单元之间的光路上、用于使激励光的强度分布接近均一状态的扩散板。专利文献2公开了一种光源装置，该光源装置包括：多个光源；波长转换元件；以及位于多个光源与波长转换元件之间的光路上的多个反射镜阵列和透镜阵列。

引文列表

专利文献

【专利文献1】JP-6090875-B

【专利文献2】JP-2017-194523-A

发明内容

技术问题

为了提供更明亮的投影仪，对投影仪的用于提高光利用效率的需求增加。荧光体的光利用效率根据入射在荧光体上的激励光的能量密度而变化。当入射的激励光具有高能量密度时，温度升高并且存在于荧光体中可以激励的电子减少，因此，效率降低。为了解决这个问题，可以使能量密度均匀，可以增大光斑尺寸，从而提高光利用效率。

当增加荧光体上的激励光的光斑尺寸以抑制荧光体中的激励光的能量密度时，在下游(后续)的光学系统中光线的渐晕量增加。渐晕量增加会降低整个投影仪的光利用效率。为了提高投影仪的光利用效率，重要的是使能量密度均匀并获得最佳光斑尺寸。

在上述专利文献1中，由于在激励光源与荧光体单元之间设置有扩散板，因此，入射在荧光体单元的激励光的强度降低，投影仪整体的光利用效率降低。在上述专利文献2中，反射镜阵列和透镜阵列会导致装置尺寸大型化、复杂化、和高成本化。另外，反射镜阵列和透镜阵列的吸收会降低入射在荧光体单元的激励光的效率。

基于对上述缺点的认识而完成了本公开的实施例，本发明的目的是提供一种具有高的光利用效率且能减小尺寸的光源光学系统，光源装置，和图像投影装置。

解决问题的方案