CN107045254A - 波长转换元件、光源装置和投影仪 - Google Patents

Abstract

波长转换元件、光源装置和投影仪。能够增加在期望的方向上取出的光。波长转换元件(30)具有：波长转换层(32)；透光性部件(33)，其设置在波长转换层(30)的光入射端面(32a)侧，具有包括相对于光入射端面倾斜的倾斜部的支承面；第1反射部，其设置为沿着支承面，反射荧光。第1反射部中的至少一部分由透过激励光的二向色膜(34)构成，透光性部件(33)被配置为使激励光依次透过二向色膜(34)和光入射端面(32a)而入射到波长转换层(32)。在设包括光入射端面的平面为基准面时，倾斜部以第1反射部的周边区域的所述基准面与第1反射部之间的距离小于第1反射部的中心区域的基准面与第1反射部之间的距离的方式，相对于光入射端面倾斜。

Description

波长转换元件、光源装置和投影仪

技术领域

本发明涉及波长转换元件、光源装置以及投影仪。

背景技术

作为在投影仪等中使用的光源装置，提出了向荧光体照射从半导体激光器等光源射出的激励光，并使用从荧光体获得的荧光的光源装置。

例如，在下述的专利文献1中，公开了一种具有激励光源、红色发光装置、绿色发光装置、以及蓝色发光装置的光源装置。各颜色的发光装置具备具有透光性的基材、二向色层、以及荧光体层。从激励光源射出的激励光依次透过基材、二向色层后，入射到荧光体层。从荧光体层朝向各个方向发出的荧光中的朝向基材侧行进的荧光在二向色层反射，在与基材相反的一侧被取出。

专利文献1：日本特开2010-86815号公报

在专利文献1的光源装置中，为了在期望的方向即与基材相反的一侧取出荧光，在基材和荧光体层之间设置使激励光透过并对荧光进行反射的二向色层。然而，入射到二向色层的荧光中的以接近布鲁斯特角的角度入射的P偏振成分会透过二向色层。因此，在专利文献1的光源装置中，存在无法在期望的方向上取出荧光中的一部分成分的问题。

发明内容

本发明的一个方式是为了解决上述的课题而完成的，其目的之一在于提供能够增加在期望的方向上取出的光的波长转换元件。本发明的一个方式的目的之一在于提供具有上述的波长转换元件的光源装置。本发明的一个方式的目的之一在于提供具有上述的光源装置的投影仪。

为了达到上述目的，本发明的一个方式的波长转换元件具有：波长转换层，其具有光入射端面；透光性部件，其设置在所述波长转换层的所述光入射端面侧，具有包括相对于所述光入射端面倾斜的倾斜部的支承面；以及第1反射部，其设置为沿着所述支承面，对从所述波长转换层射出的荧光进行反射，所述第1反射部中的至少一部分由二向色膜构成，该二向色膜使用于激励所述波长转换层的激励光透过，所述透光性部件被配置为使所述激励光依次透过所述二向色膜和所述光入射端面而入射到所述波长转换层，在设包括所述光入射端面的平面为基准面、设与所述基准面垂直的方向上的所述基准面和所述第1反射部之间的间隔为所述基准面和所述第1反射部之间的距离时，所述倾斜部以所述第1反射部的周边区域的所述基准面与所述第1反射部之间的距离小于所述第1反射部的中心区域的所述基准面与所述第1反射部之间的距离的方式，相对于所述光入射端面倾斜。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，至少一部分由二向色膜构成的第1反射部被设置为沿着包括透光性部件的倾斜部的支承面。因此，相对于二向色膜以接近布鲁斯特角的角度入射并透过二向色膜的成分比以往的波长转换元件减少。其结果是，波长转换层生成的荧光中的能够在期望的方向即与波长转换层的光入射端面相反一侧取出的成分增多。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，在所述透光性部件与所述光入射端面之间设置有空气层。

根据该结构，与在透光性部件和光入射端面之间没有设置空气层的情况相比，波长转换层生成的荧光中的由光入射端面全反射的成分增多。由此，能够进一步增加波长转换层生成的荧光中的能够在期望的方向上取出的成分。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，所述支承面也可以包括平坦面。

根据该结构，第1反射部中的形成在平坦面的区域的光学特性的均匀性比第1反射部设置在曲面上的情况高。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，所述支承面也可以包括曲面。

根据该结构，波长转换层生成的荧光中的能够在期望的方向上取出的成分比以往的波长转换元件多。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述透光性部件是平凸透镜，所述平凸透镜的平坦面与所述光入射端面相对，所述平坦面与所述光入射端面热接触。

根据该结构，能够经由透光性部件放出波长转换层产生的热量。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述透光性部件的折射率与构成所述波长转换层的荧光体大致相等。

根据该结构，抑制了波长转换层与透光性部件之间的界面上的反射，能够减少伴随界面反射的光损耗。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述第1反射部还具有由金属材料构成的反射面，在从与所述光入射端面垂直的方向观察时，所述二向色膜设置在包括所述波长转换层的所述中心区域的区域内，所述反射面设置在至少比所述二向色膜靠外侧的位置处。

一般地，二向色膜具有反射率的入射角依赖性，与此相对，由金属材料构成的反射膜不具有反射率的入射角依赖性。因此，如果第1反射部只由二向色膜构成，则根据入射角的不同，荧光会透过二向色膜，因此，期望的方向上的荧光取出效率下降。这一点，根据上述的结构，由于在荧光的入射角容易变大的区域内设置有由金属材料构成的反射面，因此，能够提高期望的方向上的荧光取出效率。

本发明的一个方式的波长转换装置也可以是，所述波长转换元件还具有在从与所述光入射端面垂直的方向观察时与所述反射面重合的结构体，所述支承面设置在所述透光性部件的与所述光入射端面相反的一侧，所述反射面设置在所述结构体上。

根据该结构，二向色膜能够设置在透光性部件上，由金属材料构成的反射面能够设置在结构体上，因此，能够提高二向色膜和反射面各自的光学特性。另外，能够简化在透光性部件的与光入射端面相反一侧的面上对二向色膜进行成膜时的成膜工艺。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述反射面由设置在所述结构体上的反射膜构成。

根据该结构，通过适当选择反射膜，能够获得具有期望反射率的反射面。

在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述支承面设置在所述透光性部件的所述光入射端面侧。

根据该结构，从波长转换层向二向色膜射出的荧光不透过透光性部件而入射到二向色膜。由此，能够抑制透光性部件的内部吸收造成的荧光的损耗。

本发明的一个方式的光源装置具有：本发明的一个方式的波长转换元件；以及射出所述激励光的激励光源。

根据该结构，通过具有本发明的一个方式的波长转换元件，能够提供光利用效率较高的光源装置。

本发明的一个方式的光源装置也可以是，该光源装置还具有：基材，其具有第1面以及与所述第1面相对的第2面；聚光光学系统；以及第2反射部，所述基材具有在所述第1面与所述第2面之间贯通所述基材的孔，所述波长转换层设置在所述孔处，所述透光性部件设置在所述基材的所述第1面侧，所述聚光光学系统设置在所述基材的所述第2面侧，所述第2反射部设置在所述基材与所述波长转换层之间。

根据该结构，容易获得波长转换层的光入射端面与二向色膜之间的距离和波长转换层的光出射端面与聚光光学系统之间的距离的平衡。另外，由于第2反射部设置在基材和波长转换层之间，因此，波长转换层生成的荧光中的朝向基材行进的成分由第2反射部反射。因此，与没有设置第2反射部的情况相比，被基材吸收而损耗的成分减少。另外，由于在基材的内部行进的成分减少，因此，可以不必增大透光性部件和聚光光学系统。另外，由于从规定的区域射出的光即以规定的光学扩展量(etendue)射出的光增加，因此，在光学系统中可以有效使用的光的量增加。

本发明的一个方式的光源装置也可以是，在从与所述平面垂直的方向观察时，所述光入射端面的轮廓位于所述二向色膜的轮廓的内部，所述光源装置还具有第3反射部，该第3反射部将所述荧光中的由所述二向色膜反射而朝向所述光入射端面的外侧的区域行进的成分朝向所述二向色膜反射。

根据该结构，由于能够使荧光中的由二向色膜反射并朝向光入射端面的外侧的区域行进的成分再次由二向色膜进行反射，因此，能够减小损耗的成分的比例。

本发明的一个方式的投影仪具有：本发明的一个方式所述的光源装置；光调制装置，其根据图像信息对从所述光源装置射出的光进行调制而生成图像光；以及投影光学系统，其对所述图像光进行投影。

由于本发明的一个方式的投影仪具有本发明的一个方式的光源装置，因此，能够实现光利用效率高的投影仪。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的投影仪的概要结构图。

图2是本发明的第1实施方式的光源装置的概要结构图。

图3是在包含照明光轴的平面上切断本发明的第1实施方式的波长转换元件的截面图。

图4是从激励光的入射侧观察的波长转换元件的俯视图。

图5是本发明的第2实施方式的波长转换元件的截面图。

图6是本发明的第3实施方式的波长转换元件的截面图。

图7是本发明的第4实施方式的波长转换元件的截面图。

图8是本发明的第5实施方式的波长转换元件的截面图。

图9是本发明的第6实施方式的波长转换元件的截面图。

图10是本发明的第7实施方式的波长转换元件的截面图。

标号说明

1：投影仪；2：光源装置；4R、4G、4B：光调制装置；6：投影光学系统；20：聚光光学系统；30、40、50、70、80、90、95：波长转换元件；31：基材；31a：第1面；31b：第2面；31h：孔；32：波长转换层；32a：光入射端面；33、41、51、92、97：透光性部件；33d、92d1、92d2：凸面(支承面)；34：二向色膜；35：第2反射膜(第2反射部)；36：第3反射膜(第3反射部)；42：空气层；71：第1反射膜；71r：反射面；72：第1反射部；81、96：结构体。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，参照图1～图4对本发明的实施方式进行详细说明。

另外，为了使特征容易理解，在以下的说明中使用的附图，方便起见，有时对作为特征的部分放大表示，各结构要素的尺寸比例等未必与实际相同。

(投影仪)

本实施方式的投影仪是使用了3个透射型液晶光阀的投影仪的一例。

图1是示出本实施方式的投影仪的概要结构图。图2是表示本实施方式的光源装置的概要结构图。

如图1所示，投影仪1具有光源装置2、色分离光学系统3、光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B、光合成光学系统5、以及投影光学系统6。光源装置2照射照明光WL。色分离光学系统3将来自光源装置2的照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB。光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B根据图像信息分别对红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB进行调制，形成各颜色的图像光。光合成光学系统5对来自各光调制装置4R、4G、4B的各颜色的图像光进行合成。投影光学系统6将来自光合成光学系统5的合成后的图像光朝向屏幕SCR进行投影。

光源装置2射出白色的照明光(白色光)WL，该白色的照明光WL是由从半导体激光器射出的蓝色的激励光中的未进行波长转换而射出的蓝色的激励光的一部分与通过基于荧光体的激励光的波长转换而生成的黄色的荧光合成的。光源装置2使被调整为具有大致均匀的照度分布的照明光WL朝向色分离光学系统3射出。对于光源装置2的具体结构，在下文所述。

色分离光学系统3具有第1二向色镜7a、第2二向色镜7b、第1反射镜8a、第2反射镜8b、第3反射镜8c、第1中继透镜9a、以及第2中继透镜9b。

第1二向色镜7a将从光源装置2射出的照明光WL分离为红色光LR和由绿色光LG与蓝色光LB混合的光。因此，第1二向色镜7a具有使红色光LR透过并对绿色光LG和蓝色LB进行反射的特性。第2二向色镜7b将由绿色光LG和蓝色光LB混合的光分离为绿色光LG和蓝色光LB。因此，第2二向色镜7b具有对绿色光LG进行反射并且使蓝色光LB透过的特性。

第1反射镜8a配置在红色光LR的光路中，并且使透过第1二向色镜7a的红色光LR朝向光调制装置4R反射。第2反射镜8b和第3反射镜8c配置在蓝色光LB的光路中，将透过第2二向色镜7b的蓝色光LB引导至光调制装置4B。第2二向色镜7b使绿色光LG朝向光调制装置4G反射。

第1中继透镜9a和第2中继透镜9b配置在蓝色光LB的光路中的第2二向色镜7b的后级。第1中继透镜9a和第2中继透镜9b对由蓝色光LB的光路长度比红色光LR和绿色光LG的光路长度长而造成的蓝色光LB的光损耗进行补偿。

光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B分别由液晶面板构成。光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B在分别使红色光LR、绿色光LG、以及蓝色光LB通过的期间，根据图像信息对红色光LR、绿色光LG、以及蓝色光LB分别进行调制，形成与各颜色对应的图像光。在光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B各自的光入射侧和光出射侧分别配置有偏振板(省略图示)。

在光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B各自的光入射侧分别设置有使分别入射到光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B的红色光LR、緑色光LG、以及蓝色光LB平行的场镜10R、场镜10G、以及场镜10B。

光合成光学系统5由十字分色棱镜构成。光合成光学系5对分别来自光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B的各颜色的图像光进行合成，将合成后的图像光朝向投影光学系统6射出。

投影光学系统6由投影透镜组构成。投影光学系统6将由光合成光学系统5合成的图像光放大投影到屏幕SCR上。由此，在屏幕SCR上显示放大后的彩色影像(图像)。

(光源装置)

接着，对本实施方式的光源装置2进行说明。

图2是示出光源装置2的概要结构的图。

如图2所示，光源装置2具有激励光源110、无焦(afocal)光学系统11、均化器光学系统12、第1聚光光学系统20、波长转换元件30、第2聚光光学系统60、积分光学系统125、以及偏振转换元件140。

激励光源110由射出由激光构成的蓝色的激励光B的多个半导体激光器110A构成。激励光B的发光强度的峰值例如是445nm。多个半导体激光器110A在与照明光轴100ax正交的一个平面内被配置为阵列状。另外，作为激励光源110，也可以使用射出445nm以外的波长例如455nm或460nm的蓝色光的半导体激光器。

无焦光学系统11例如具有凸透镜11a和凹透镜11b。无焦光学系统11使由从激励光源110射出的多个激光构成的光束的直径缩小。另外，也可以是，在无焦光学系统11和激励光源110之间配置准直器光学系统，将入射到无焦光学系统11的激励光转换为平行光束。

均化器光学系统12例如具有第1多透镜阵列12a和第2多透镜阵列12b。均化器光学系统12使激励光的光强度分布在后述的波长转换层上成为均匀的状态即顶帽分布(top-hat distribution)。均化器光学系统12使从第1多透镜阵列12a的多个透镜射出的多个小光束与第1聚光光学系统20一同在波长转换层上相互重叠。由此，使照射到波长转换层上的激励光B的光强度分布成为均匀的状态。

第1聚光光学系统20例如具有第1透镜20a和第2透镜20b。第1聚光光学系统20配置在从均化器光学系统12到波长转换元件30的光路中，使激励光B聚光而入射到波长转换元件30的波长转换层。在本实施方式中，第1透镜20a和第2透镜20b分别由凸透镜构成。

第2聚光光学系统60例如具有第1准直透镜62和第2准直透镜64。第2聚光光学系统60使从波长转换元件30射出的光大致平行。第1准直透镜62和第2准直透镜64分别由凸透镜构成。

积分光学系统125例如具有第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、以及重叠透镜150。第1透镜阵列120具有用于将从第2聚光光学系统60射出的光分割为多个部分光束的多个第1透镜122。多个第1透镜122在与照明光轴100ax正交的平面内排列为矩阵状。

第2透镜阵列130具有与第1透镜阵列120的多个第1透镜122对应的多个第2透镜132。第2透镜阵列130与重叠透镜150一同使第1透镜阵列120的各第1透镜122的图像在光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B的图像形成区域的附近成像。多个第2透镜132在与照明光轴100ax正交的平面内排列为矩阵状。

偏振转换元件140将从第2透镜阵列130射出的光转换为直线偏振光。偏振转换元件140例如具有偏振分离膜和相位差板(均省略图示)。

重叠透镜150使从偏振转换元件140射出的各部分光束聚光而在光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B的图像形成区域的附近重叠。第1透镜阵列120、第2透镜阵列130以及重叠透镜150构成使来自波长转换元件30的光的强度分布均匀的积分光学系统125。

(波长转换元件)

接着，对本实施方式的波长转换元件进行说明。

图3是在包含图2的照明光轴100ax的平面上切断波长转换元件30的截面图。图4是从激励光B的入射侧观察波长转换元件30的俯视图。

如图3和图4所示，波长转换元件30具有基材31、波长转换层32、透光性部材33、构成第1反射部的二向色膜34、第2反射膜35、以及第3反射膜36。也就是说，本实施方式是第1反射部由二向色膜34构成的例子。另外，本实施方式的第2反射膜35与权利要求的第2反射部对应。本实施方式的第3反射膜36与权利要求的第3反射部对应。第2聚光光学系统60与权利要求的聚光光学系统对应。

基材31由矩形的板材构成，并且具有彼此相对的第1面31a和第2面31b。第2聚光光学系统60设置在基材31的第2面31b侧。在基材31上设置有供基材31在第1面31a和第2面31b之间贯通的孔31h。当从与基材31的第1面31a垂直的方向观察时，孔31h的形状是矩形。基材31可以由玻璃、石英等具有透光性的材料构成，也可以由金属等不具有透光性的材料构成。金属材料优选使用铝、铜等散热性良好的金属。

波长转换层32设置在基材31的孔31h的内部。波长转换层32包括将蓝色的激励光B转换为黄色的荧光Y并射出的荧光体粒子(省略图示)。波长转换层32具有与基材31的第1面31a大致共面的光入射端面32a、与基材31的第2面31b大致共面的光出射端面32b。以下，为了方便说明，将包括波长转换层32的光入射端面32a的假想平面作为基准面P。当从与基准面P垂直的方向观察时，波长转换层32的形状是反映了基材31的孔31h的形状的矩形。

作为荧光体粒子，例如使用YAG(yttrium-aluminum-garnet)类荧光体。另外，荧光体粒子的形成材料可以是1种，也可以使用混合了采用2种以上的材料而形成的粒子的材料。波长转换层32优选使用耐热性和表面加工性良好的材料。作为这样的波长转换层32，优选使用在氧化铝等无机粘结剂中分散荧光体粒子后的荧光体层、不使用粘结剂而对荧光体粒子进行烧结后的荧光体层等。

透光性部件33设置在波长转换层32的光入射端面32a侧即基材31的第1面31a侧。第1实施方式的透光性部件33由玻璃、石英、蓝宝石等由具有透光性的材料构成的平凸透镜构成。透光性部件33具有平坦面33f和与权利要求中所述的倾斜部对应的凸面33d。透光性部件33的平坦面33f与波长转换层32的光入射端面32a相对。在透光性部件33与波长转换层32之间设置有具有透光性的热传递部件37，并且透光性部件33和波长转换层32彼此热接触。另外，在透光性部件33和基材31之间设置有第3反射膜36和传热部件(省略图示)，透光性部件33和基材31热接触。作为传热部件，使用油脂、粘合剂、焊料、热传递片等。

如图3所示，透光性部件33具有半球状的形状，透光性部件33的凸面33d具有半球面状的形状。即，凸面33d具有曲面。当从与基准面P垂直的方向观察时，透光性部件33的形状是圆形，透光性部件33的中央部与波长转换层32重合。透光性部件33被配置为使激励光B依次透过后述的二向色膜34和光入射端面32a而入射到波长转换层32。在本说明书中，将与基准面P垂直的方向上的基准面P与二向色膜34之间的间隔作为基准面P与二向色膜34之间的距离。凸面33d以二向色膜34的周边区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G2小于二向色膜34或波长转换层32的中心区域的基准面P与二向色膜34的距离G1的方式，相对于光入射端面32a倾斜。

优选是透光性部件33的折射率与波长转换层32的折射率大致相等。在透光性部件33的折射率与波长转换层32的折射率大致相等的情况下，能够将激励光或荧光透过透光性部件33与波长转换层32之间的界面时的反射造成的损耗抑制到最小限度。其结果是，能够在期望的方向上取出更多的荧光。

如图3所示，二向色膜34设置在透光性部件33的凸面33d上。凸面33d是包括相对于光入射端面32a倾斜的倾斜部且支承二向色膜34的支承面。即，二向色膜34设置为沿着作为透光性部件33的支承面的凸面33d。因此，二向色膜34具有反映了透光性部件33的凸面33d的形状的半球面状的形状。

当从与基准面P垂直的方向观察时，二向色膜34形成为：波长转换层32的周边区域的基准面P与二向色膜34之间的距离小于波长转换层32的中心区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G1。二向色膜34具有使从激励光源110射出的蓝色的激励光B透过并且对在波长转换层32生成的黄色的荧光Y进行反射的特性。

如图3所示，第2反射膜35设置在基材31与波长转换层32之间。即，第2反射膜35设置在基材31的孔31h的内周面上。第2反射膜35使在波长转换层32生成的荧光Y反射。第2反射膜35优选使用铝、银等光反射率较高的金属材料。

第3反射膜36设置在基材31与透光性部件33之间。另外，如图4所示，当从与基准面P垂直的方向观察时，光入射端面32a的轮廓32R位于二向色膜34的轮廓34R的内部。第3反射膜36设置在光入射端面32a的轮廓32R与二向色膜34的轮廓34R之间。第3反射膜36将荧光Y中的由二向色膜34反射并朝向光入射端面32a的外侧的区域行进的成分朝向二向色膜34反射。第3反射膜36同样优选使用铝、银等反射率较高的金属材料。

另外，在基材31由铝等材料构成的情况下，由于基材31的表面具有光反射性，因此，也可以不必设置第2反射膜35和第3反射膜36。

在以往的波长转换元件中，二向色膜在荧光体层的表面上被设置为平面状。因此，入射到二向色层的荧光中的以接近布鲁斯特角的角度入射的P偏振成分会透过二向色层，因此，存在无法从规定的光出射端面取出的问题。

与之相对，在第1实施方式的波长转换元件30中，二向色膜34具有反映了凸面33d的形状的半球面状的形状。因此，例如，图3中的荧光Y在以往的波长转换元件中是相对于与基准面P平行的二向色膜以接近布鲁斯特角的角度入射并透过，但在波长转换元件30中是相对于二向色膜34以小于布鲁斯特角的角度入射并反射。由此，能够使荧光Y中的未被二向色膜34反射而损耗的成分的比例比以往减少。其结果是，能够提供荧光Y中的能够在期望的方向上从波长转换层32的光出射端面32b取出的成分的比例比以往多的波长转换元件。

并且，由于波长转换元件30具有第3反射膜36，因此，例如如图3所示，由二向色膜34反射并朝向光入射端面32a的外侧的区域行进的荧光Y2由第3反射膜36反射，并且再次由二向色膜34朝向光入射端面32a反射。由此，可提高荧光Y中能够在期望的方向上取出的成分的比例。

第2反射膜35使从波长转换层32直接入射的成分和由二向色膜34反射的成分反射。另外，第3反射膜36使由二向色膜34反射而朝向光入射端面32a的外侧的区域行进的成分反射。由此，荧光Y从波长转换元件30向第2面31b侧射出的区域的面积不会大于光出射端面32b的面积。也就是说，通过波长转换元件30抑制光学扩展量的增大。由此，能够实现光利用效率高的光源装置。

另外，由于透光性部件33和波长转换层32经由传热部件而进行热接触，因此由波长转换层32产生的热量不仅能够传递到基材31而散热，还能够传递到透光性部件33而散热。

[第2实施方式]

以下，使用图5对本发明的第2实施方式进行说明。

第2实施方式的投影仪以及光源装置的基本结构与第1实施方式相同，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置整体的说明，只对波长转换元件进行说明。

图5是第2实施方式的波长转换元件的截面图。图5与第1实施方式的图3对应。

在图5中，对于与图3共同的结构要素赋予相同的编号，省略说明。

在第1实施方式的波长转换元件中，使用平凸透镜作为透光性部材。与之相对，如图5所示，在第2实施方式的波长转换元件40中，使用凸弯月透镜作为透光性部材41。

以下，将构成透光性部件41的凸弯月透镜的凹面称为第1曲面41a。第1曲面41a相当于权利要求中所述的倾斜部。

透光性部材41被设置为第1曲面41a与波长转换层32的光入射端面32a相对。因此，在透光性部材41与波长转换层32的光入射端面32a之间设置有空气层42。

二向色膜34设置在透光性部材41的第1曲面41a上。第1曲面41a作为二向色膜34的支承面发挥作用。因此，二向色膜34具有反映了透光性部材41的第1曲面41a的形状的形状。第1曲面41a以二向色膜34的周边区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G2小于二向色膜34的中心区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G1的方式，相对于光入射面32a倾斜。并且，关于二向色膜34，波长转换层32的周边区域的基准面P与二向色膜34之间的距离小于波长转换层32的中心区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G1。其他结构与第1实施方式相同。

在第2实施方式中，也能够获得与第1实施方式相同的效果，即能够提供荧光Y中的能够在期望的方向上从波长转换层32的光出射端面32b取出的成分的比例比以往多的波长转换元件。

尤其是，在第2实施方式中，由于在波长转换层32的光入射端面32a和透光性部件41之间存在空气层42，因此，与不存在空气层的情况相比，例如，如图5中的荧光Y3那样，由波长转换层32生成的荧光Y中的由光入射端面32a全反射的成分增多。另外，从波长转换层32朝向二向色膜34射出的荧光Y不透过透光性部件41而入射到二向色膜34。由此，能够抑制由透光性部件41的内部吸收造成的荧光Y的损耗。由此，能够进一步增加由波长转换层生成的荧光Y中的能够在期望的方向上从波长转换层32的光出射端面32b取出的成分。

[第3实施方式]

以下，使用图6对本发明的第3实施方式进行说明。

第3实施方式的投影仪以及光源装置的基本结构与第1实施方式相同，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置整体的说明，只对波长转换元件进行说明。

图6是第3实施方式的波长转换元件的截面图。图6与第1实施方式的图3对应。

在图6中，对于与图3共同的结构要素赋予相同的编号，省略说明。

如图6所示，第3实施方式的波长转换元件50具有壳状的透光性部件51。透光性部件51具有作为凹面的第1面51a和凸面。第1面51a具有大致半球状的形状。具体地，第1面51a在其中央部具有平坦面51b，在其周边部具有构成球面的一部分的曲面部51c。曲面部51c相当于权利要求中所述的倾斜部。第1面51a的曲面部51c的曲率与凸面的曲面部的曲率可以相等，也可以不相等。如本实施方式那样，透光性部件51也可以不必具有透镜形状。

透光性部材51被设置为第1面51a与波长转换层32的光入射端面32a相对。因此，在透光性部材51与波长转换层32的光入射端面32a之间设置有空气层42。

二向色膜34设置在透光性部材51的第1面51a上。第1面51a作为二向色膜34的支承面发挥作用。因此，二向色膜34反映了透光性部材51的第1面51a的形状，在中央区域具有平坦部34b，在周边区域具有倾斜部34c(曲面部)。曲面部51c以二向色膜34的周边区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G2小于二向色膜34的中心区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G1的方式，相对于光入射面32a倾斜。并且，波长转换层32的周边区域的基准面P与二向色膜34之间的距离小于波长转换层32的中心区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G1。其他结构与第1实施方式相同。

在第3实施方式中也能够获得与第1实施方式、第2实施方式相同的效果，即能够提供荧光Y中的能够在期望的方向上从波长转换层32的光出射端面32b取出的成分的比例比以往多的波长转换元件。

另外，能够获得以下这样的与第2实施方式相同的效果，即由于从波长转换层3朝向二向色膜34射出的荧光Y不透过透光性部件51而入射到二向色膜34，因此能够进一步增加能够在期望的方向上取出的成分。

另外，在第3实施方式中，由于透光性部件51在中央区域具有平坦部51b，因此能够稳定地放置透光性部件51，并且提高将透光性部件51固定到基材31上时的操作性。另外，在平坦的面上形成二向色膜比在曲面上形成二向色膜容易。因此，与透光性部件51不具有平坦部51b的情况相比，作为二向色膜34的整体的光学特性较高。

[第4实施方式]

以下，使用图7对本发明的第4实施方式进行说明。

第4实施方式的投影仪以及光源装置的基本结构与第1实施方式相同，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置整体的说明，只对波长转换元件进行说明。

图7是第4实施方式的波长转换元件的截面图。图7与第1实施方式的图3对应。

在图7中，对于与图3共同的结构要素赋予相同的编号，省略说明。

在第1～第3实施方式的波长转换元件中，第1反射部只由二向色膜34构成。与此相对，在第4～第6实施方式的波长转换元件中，第1反射部由二向色膜34和反射面71r构成。另外，在第4实施方式中，反射面71r由第1反射膜71构成，该第1反射膜71由金属材料形成。

如图7所示，第4实施方式的波长转换元件70具有基材41、波长转换层32、透光性部件33、包括二向色膜34和第1反射膜71的第1反射部72、第2反射膜35、以及第3反射膜36。即，第1反射部72还具有由金属材料形成的反射面。

在从与基准面P垂直的方向观察时，二向色膜34设置在包括波长转换层32的中心区域的区域内，第1反射膜71设置在比二向色膜34靠外侧的位置处。第1反射膜71由设置于透光性部件33的凸面33d的金属材料构成。透光性部件33的凸面33d(支承面)是半球状，包含曲面。第1反射膜71优选使用铝、银等光反射率较高的金属材料。

其他结构与第1实施方式相同。

另外，第1反射膜71只要具有至少比二向色膜34靠外侧的部分即可，也可以与二向色膜34部分重合。

二向色膜34使从激励光源110射出的蓝色的激励光B透过，并且对由波长转换层32生成的黄色的荧光Y进行反射。第1反射膜71对由波长转换层32生成的黄色的荧光Y进行反射。即，第1反射部72中的二向色膜34具有波长选择性，第1反射膜71不具有波长选择性。

在从与基准面P垂直的方向观察时，二向色膜34的形成区域的形状没有特别限定，但优选与激励光B的照射区域的形状一致。另外，二向色膜34的形成区域的尺寸没有特别限定，但优选适当根据激励光B的照射区域的大小进行设定。例如，二向色膜34的形成区域优选被设定为比激励光B的照射区域稍大。由此，即使激励光B的照射位置从二向色膜34上的本来的位置稍微偏离，也能够将激励光B的损耗抑制为较小。

在第4实施方式中也能够获得与第1～第3实施方式相同的效果，即能够提供荧光Y中的能够在期望的方向上从波长转换层32的光出射端面32b取出的成分的比例比以往多的波长转换元件。

二向色膜具有反射率的入射角依赖性，与此相对，由金属材料形成的反射面不具有反射率的入射角依赖性。因此，如果第1反射部72只由二向色膜构成，则根据入射角的不同，荧光会透过二向色膜，因此，来自光出射端面32b的荧光的取出效率下降。这一点，在第4实施方式的波长转换元件70中，由于第1反射膜71设置在比二向色膜34靠外侧，因此，从波长转换层32朝向比二向色膜34的靠外侧的区域射出的荧光Y2通过反射面71r被高效地反射。由此，能够提高来自光出射端面32b的荧光Y2的取出效率。

[第5实施方式]

以下，使用图8对本发明的第5实施方式进行说明。

第5实施方式的投影仪以及光源装置的基本结构与第1实施方式相同，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置整体的说明，只对波长转换元件进行说明。

图8是第5实施方式的波长转换元件的截面图。图8与第1实施方式的图3对应。

在图8中，对于与图3共同的结构要素赋予相同的编号，省略说明。

如图8所示，第5实施方式的波长转换元件80具有基材41、波长转换层32、透光性部件33、结构体81、包括二向色膜34和反射面71r的第1反射部72、第2反射膜35以及第3反射膜36。

与第4实施方式相同，在从与基准面P垂直的方向观察时，二向色膜34设置在包括波长转换层32的中心区域的区域内，反射面71r设置在比二向色膜34靠外侧。并且，波长转换元件80还具有在从与基准面P垂直的方向观察时与反射面71r重合的结构体81。

结构体81是板状的部件，在从与基准面P垂直的方向观察时，在中心区域例如具有圆形的开口部81o。结构体81的厚度K1比二向色膜34的中心区域的基准面P与二向色膜34之间的距离G1小。透光性部件33嵌入结构体81的开口部81o，透光性部件33的中心区域从结构体81的开口部81o露出。结构体81的构成材料没有特别限定，例如可以使用无机材料、金属材料。

凸面33d(支承面)设置在透光性部件33的与光入射端面32a相反的一侧。第1反射部72中的二向色膜34设置在透光性部件33的凸面33d上。反射面71r由设置于结构体81的第1反射膜71构成。第1反射膜71设置在结构体81的开口部81o侧的端面81t上。结构体81经由第1反射膜71与透光性部件33接触。

其他结构与第4实施方式相同。

在第5实施方式中也能够获得与第1～第4实施方式相同的效果，即能够提供荧光Y中的能够在期望的方向上从波长转换层32的光出射端面32b取出的成分的比例比以往多的波长转换元件。

在第5实施方式中，透光性部件33和结构体81经由第1反射膜71而热连接。因此，在照射激励光B时由波长转换层32产生的热量经过透光性部件33、第1反射膜71、结构体81被放出到外部。这样，促使波长转换层32的散热，能够提高波长转换层32的转换效率。为了促使波长转换层32的散热，结构体81优选由热传导率较高的材料构成。

在第4实施方式的波长转换元件70中，在透光性部件33的凸面33d的一部分上设置有二向色膜34，在凸面33d的另一部分上设置有第1反射膜71。因此，在制造波长转换元件70时，必须选择性地对二向色膜34、第1反射膜71分别成膜，并且在成膜工序中需要进行掩模(masking)。

与此相对，在第5实施方式中，在透光性部件33上设置有二向色膜34，在结构体81上设置有第1反射膜71。因此，例如可以采用以下这样的成膜工艺：在结构体81上对第1反射膜71进行成膜后，在开口部81o上嵌入透光性部件33，在透光性部件33上对二向色膜34进行成膜。通过该成膜工艺，结构体81作为掩模发挥作用，在透光性部件33中的从结构体81露出的中心区域内对二向色膜34选择性地进行成膜，因此，不需要进行掩模，实现了成膜工艺的简化。

[第6实施方式]

以下，使用图9对本发明的第6实施方式进行说明。

第6实施方式的投影仪以及光源装置的基本结构与第1实施方式相同，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置整体的说明，只对波长转换元件进行说明。

图9是第6实施方式的波长转换元件的截面图。图9与第1实施方式的图3对应。

在图9中，对于与图3共同的结构要素赋予相同的编号，省略说明。

在第5实施方式的波长转换元件80中，在与基准面P垂直的截面上，结构体81的开口部81o侧的端面81t的截面形状是曲线状。与此相对，如图9所示，在第6实施方式的波长转换元件90中，在与基准面P垂直的截面上，结构体91的开口部91o侧的端面91t的截面形状是直线状。因此，在与基准面P垂直的截面中，凸面92d中的与结构体91的端面91t接触的区域92d1的截面形状是直线状，从结构体91的开口部91o露出的区域92d2的截面形状是曲线状。

在第6实施方式中也能够获得与第1～第5实施方式相同的效果，即能够提供荧光Y中的能够在期望的方向上从波长转换层32的光出射端面32b取出的成分的比例比以往多的波长转换元件。另外，在第6实施方式中还能够获得与第5实施方式相同的效果，即实现成膜工艺的简化。

[第7实施方式]

以下，使用图10对本发明的第7实施方式进行说明。

第7实施方式的投影仪以及光源装置的基本结构与第1实施方式相同，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置整体的说明，只对波长转换元件进行说明。

图10是第7实施方式的波长转换元件的截面图。图10与第6实施方式的图9对应。

在图10中，对于与图9共同的结构要素赋予相同的编号，省略说明。

在第6实施方式的波长转换元件90中，从结构体91的开口部91o露出的透光性部件92的凸面92d2是曲面状。与此相对，如图10所示，在第7实施方式的波长转换元件95中，透光性部件96的凸面96d(支承面)包括平坦面96d1和相当于权利要求中所述的倾斜部的倾斜面96d2。即，第7实施方式的透光性部件96呈在平坦面上切断第6实施方式的透光性部件92的从结构体91的开口部露出的部分后的形状。这样，二向色膜34也可以不必设置在倾斜部上，也可以设置在平坦面96d1上。

其他的结构与第6实施方式相同。

在第7实施方式中也能够获得与第1～第6实施方式相同的效果，即能够提供荧光Y中的能够在期望的方向上从波长转换层32的光出射端面32b取出的成分的比例比以往多的波长转换元件。另外，在第7实施方式中还能够获得与第5实施方式相同的效果，即实现成膜工艺的简化。

另外，在第5～第7实施方式中，举出了这样的例子：为了实现成膜工艺的简化，在透光性部件上设置二向色膜34，在结构体上设置第1反射膜71。但是，如果不追求成膜工艺的简化，也可以是，如第4实施方式那样，二向色膜34和第1反射膜71都设置在透光性部件上。在这种情况下，只要透光性部件和结构体经由第1反射膜71而热连接，就能够获得提高散热效果的效果。另外，透光性部件和结构体也可以不必接触，也可以在透光性部件和结构体中间设置空气层。

另外，本发明的技术范围并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。

例如，作为透光性部件，在第1实施方式中使用平凸透镜，在第2实施方式中使用凸弯月形透镜，但除了这些平凸透镜、凸弯月形透镜之外，例如也可以使用平凹透镜、凹弯月形透镜。另外，如第3实施方式和第7实施方式那样，也可以使用具有透镜以外的形状的透光性部件。

在上述实施方式中，示出了透光性部件与基材接触的例子，但也可以是透光性部件与基材分离地配置。在这种情况下，透光性部件被任意的支承部支承即可。另外，在第1～第6实施方式中，示出了透光性部件的至少一部分具有曲面，并且在该曲面上设置有二向色膜的例子，但透光性部件也可以不必具有曲面。例如，也可以是，透光性部件具有相对于包括波长转换层的光入射端面的基准面P倾斜的平面(倾斜部)，在该平面上设置有二向色膜。另外，在本发明的波长转换元件中，基材不是必须的，也可以不存在基材。例如，在透光性部件由平凸透镜构成的情况下，波长转换层也可以被支承在平凸透镜的平坦面上。另外，在波长转换层32的光出射端面32b上也可以设置对激励光B进行反射而使荧光Y透过的二向色膜。

另外，对于构成波长转换元件和光源装置的各结构要素的数量、形状、材料、配置等，能够适当变更。另外，在上述实施方式中，例示了具有3个光调制装置的投影仪，但也可以将本发明适用于利用1个光调制装置显示彩色影像的投影仪。并且，光调制装置不限于上述的液晶面板，例如也可以使用数字镜器件等。

另外，对于投影仪的各种结构要素的形状、数量、配置、材料等，不限于上述实施方式，能够适当变更。

另外，在上述实施方式中示出了在投影仪上搭载本发明的光源装置的例子，但不限于此。本发明的光源装置也可以适用于照明器具或汽车的头灯等。

Claims (14)

1.一种波长转换元件，其具有：

波长转换层，其具有光入射端面；

透光性部件，其设置在所述波长转换层的所述光入射端面侧，具有包括相对于所述光入射端面倾斜的倾斜部的支承面；以及

第1反射部，其设置为沿着所述支承面，对从所述波长转换层射出的荧光进行反射，

所述第1反射部中的至少一部分由二向色膜构成，该二向色膜使用于激励所述波长转换层的激励光透过，

所述透光性部件被配置为使所述激励光依次透过所述二向色膜和所述光入射端面而入射到所述波长转换层，

在设包括所述光入射端面的平面为基准面、设与所述基准面垂直的方向上的所述基准面和所述第1反射部之间的间隔为所述基准面和所述第1反射部之间的距离时，所述倾斜部以所述第1反射部的周边区域的所述基准面与所述第1反射部之间的距离小于所述第1反射部的中心区域的所述基准面与所述第1反射部之间的距离的方式，相对于所述光入射端面倾斜。

2.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，

在所述透光性部件与所述光入射端面之间设置有空气层。

3.根据权利要求1或2所述的波长转换元件，其中，

所述支承面包括平坦面。

4.根据权利要求1或2所述的波长转换元件，其中，

所述支承面包括曲面。

5.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，

所述透光性部件是平凸透镜，

所述平凸透镜的平坦面与所述光入射端面相对，

所述平坦面与所述光入射端面热接触。

6.根据权利要求5所述的波长转换元件，其中，

所述透光性部件的折射率与构成所述波长转换层的荧光体大致相等。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的波长转换元件，其中，

所述第1反射部还具有由金属材料构成的反射面，

在从与所述光入射端面垂直的方向观察时，所述二向色膜设置在包括所述波长转换层的所述中心区域的区域内，所述反射面设置在至少比所述二向色膜靠外侧的位置处。

8.根据权利要求7所述的波长转换元件，其中，

所述波长转换元件还具有在从与所述光入射端面垂直的方向观察时与所述反射面重合的结构体，

所述支承面设置在所述透光性部件的与所述光入射端面相反的一侧，

所述反射面设置在所述结构体上。

9.根据权利要求8所述的波长转换元件，其中，

所述反射面由设置在所述结构体上的反射膜构成。

10.根据权利要求1～4中的任意一项所述的波长转换元件，其中，

所述支承面设置在所述透光性部件的所述光入射端面侧。

11.一种光源装置，其具有：

权利要求1～10中的任意一项所述的波长转换元件；以及

激励光源，其射出所述激励光。

12.根据权利要求11所述的光源装置，其中，

所述光源装置还具有：

基材，其具有第1面以及与所述第1面相对的第2面；

聚光光学系统；以及

第2反射部，

所述基材具有在所述第1面与所述第2面之间贯通所述基材的孔，

所述波长转换层设置在所述孔处，

所述透光性部件设置在所述基材的所述第1面侧，

所述聚光光学系统设置在所述基材的所述第2面侧，

所述第2反射部设置在所述基材与所述波长转换层之间。

13.根据权利要求11或12所述的光源装置，其中，

在从与所述平面垂直的方向观察时，所述光入射端面的轮廓位于所述二向色膜的轮廓的内部，

所述光源装置还具有第3反射部，该第3反射部将所述荧光中的由所述二向色膜反射而朝向所述光入射端面的外侧的区域行进的成分朝向所述二向色膜反射。

14.一种投影仪，其具有：

权利要求11～13中的任意一项所述的光源装置；

光调制装置，其根据图像信息对从所述光源装置射出的光进行调制而生成图像光；以及

投影光学系统，其对所述图像光进行投影。