CN108693690B - 光源装置以及投影仪 - Google Patents

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Abstract

提供光源装置以及投影仪，该光源装置的光利用效率高。此外，该投影仪具有所述光源装置。本发明的光源装置具有：第1光源，其射出第1波段的激励光；波长转换部件，其具有多个面，将从第1光源入射的激励光转换为与第1波段不同的第2波段的转换光；以及第1透光性部件，其设置于第1光源与波长转换部件之间，使激励光透过。波长转换部件具有第1面、第2面和第3面，来自第1光源的激励光入射到第1面，第2面与第1面对置，从第3面射出转换光，第1透光性部件在与波长转换部件的第1面对置的面上具有第1反射层，该第1反射层使激励光透过并且使转换光反射，在第1面与第1反射层之间设置有间隙。

Description

光源装置以及投影仪
技术领域
本发明涉及光源装置以及投影仪。
背景技术
近年来，存在如下的照明装置：将半导体激光器等固体光源与荧光体层(波长转换部件)组合，而将对从固体光源射出的光进行转换而得的荧光作为照明光(例如，参照下述专利文献1)。
但是，在上述照明装置中，当为了实现高亮度化而使用高亮度且高输出的光作为激励光时，由于荧光体层的温度上升而导致了荧光转换效率下降。针对该情况，也考虑了增大形成于荧光体层表面的基于激励光的光斑直径来减小激励光的光密度。但是，当增大光斑直径时，荧光体层中的荧光发光的面积增大，无法高效地将荧光取入到后级的光学系统中。
为了解决上述问题，公知有如下技术：通过使激励光朝向荧光体层入射的入射面与荧光的出射面分离，减小荧光发光的面积(例如，参照下述专利文献2)。
专利文献1：日本特开2016-18010号公报
专利文献2：美国专利第7982229号说明书
但是，当像上述那样使激励光的入射面与荧光的出射面分离时，可能产生如下新的课题：在荧光体层产生漏光从而导致光利用效率下降。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的之一在于提供光利用效率高的光源装置。此外，其目的之一在于提供具有所述光源装置的投影仪。
根据本发明的第1方式，提供光源装置，其具有：第1光源，其射出第1波段的激励光；波长转换部件，其具有多个面，将从所述第1光源入射的所述激励光转换为与第1波段不同的第2波段的转换光；以及第1透光性部件，其设置于所述第1光源与所述波长转换部件之间，使所述激励光透过，所述波长转换部件具有第1面、第2面以及第3面，来自所述第1光源的所述激励光入射到所述第1面，所述第2面与所述第1面对置，从所述第3面射出所述转换光，所述第1透光性部件在与所述波长转换部件的所述第1面对置的面上具有第1反射层，所述第1反射层使所述激励光透过并且使所述转换光反射，在所述第1面与所述第1反射层之间设置有间隙。
在第1方式的光源装置中，通过设置于第1面与第1反射层之间的间隙，将在波长转换部件内传播的光全反射，因此，能够减少入射到第1反射层的光量。因而，由于减少了由第1反射层导致的损失，因此，能够使到达第3面的光量增加。因而，转换光不会作为漏出光而射出到波长转换部件的外部，而是从第3面高效地射出，因此，能够实现高的光利用效率。
在上述第1方式中，优选的是，还具有：第2光源，其射出所述第1波段的所述激励光；以及第2透光性部件，其设置于所述第2光源与所述波长转换部件之间，使所述激励光透过，来自所述第2光源的所述激励光入射到所述第2面，所述第2透光性部件在与所述波长转换部件的所述第2面对置的面上具有第2反射层，所述第2反射层使所述激励光透过并且使所述转换光反射，在所述第2面与所述第2反射层之间设置有间隙。
根据该结构，通过设置于第2面与第2反射层之间的间隙，将在波长转换部件内传播的转换光反射，因此，能够减少由第2反射层导致的损失而将转换光从第3面高效地射出。因而，能够实现高的光利用效率。
在上述第1方式中，优选的是，在与所述第1面和所述第3面交叉的第4面上，隔着使所述转换光反射的第3反射层而设置有第1冷却部件，在所述第4面与所述第3反射层之间设置有低折射率层，所述低折射率层具有比所述波长转换部件的第1折射率小的第2折射率。
根据该结构，在波长转换部件内传播的光在与低折射率层的界面处被全反射，因此，能够减少入射到第3反射层的光量。因而，由于减少了由第3反射层导致的损失，因此，能够使到达第3面的光量增加。此外，能够通过第1冷却部件释放波长转换部的热。
在上述第1方式中，优选的是，在与所述第1面和所述第3面交叉并且与所述第4面对置的第5面上，隔着使所述转换光反射的第4反射层而设置有第2冷却部件，在所述第5面与所述第4反射层之间设置有所述低折射率层。
根据该结构，在波长转换部件内传播的光在与低折射率层的界面处被全反射，因此，能够减少入射到第4反射层的光量。因而，由于减少了由第4反射层导致的损失，因此，能够使到达第3面的光量增加。此外，能够通过第2冷却部件释放波长转换部的热。
在上述第1方式中，优选的是，所述第1冷却部件与所述第1透光性部件和所述第2透光性部件连接，所述第2冷却部件与所述第1透光性部件和所述第2透光性部件连接。
根据该结构，能够将第1、第2透光性部件的热释放。因此，能够防止由第1、第2透光性部件的温度上升导致的不良情况的产生。
在上述第1方式中，优选的是，在设所述第1折射率为N1、所述第2折射率为N2时，N2/N1小于0.85。
根据该结构，在低折射率层与荧光体的边界处全反射的光的比例为50％以上。由此，在荧光体内传播的光中的、被低折射率层全反射的光量比被第1反射层反射的光量多。因而，即使考虑第1反射层处的散射损失部分，也能够使到达第3面的光量增加。
在上述第1方式中，优选的是，在所述第2面上，设置有使所述转换光反射的作为金属的第5反射层。
根据该结构，通过第5反射层使转换光反射，由此，能够高效地从第3面取出转换光。
在上述第1方式中，优选的是，所述第1波段为430nm～480nm的波长，所述第2波段为500nm～700nm的波长。
根据该结构，能够通过波长转换部件对作为激励光的蓝色光进行转换而生成黄色的荧光作为转换光。
在上述第1方式中，优选的是，所述波长转换部件具有如下锥形：所述第1面和所述第2面中的至少一方以随着朝向所述第3面侧而远离与所述第3面垂直的中心轴的方式倾斜。
根据该结构，在波长转换部件内传播的转换光相对于第1面或者第2面的入射角随着朝向第3面侧而逐渐变大。因而，转换光在波长转换部件内良好地传播从而从第3面高效地射出。
在上述第1方式中，优选的是，在与所述第3面对置的第6面侧，设置有使所述转换光反射的第6反射层。
根据该结构，能够通过第6反射层使转换光反射从而从第3面高效地取出转换光。
在上述第1方式中，优选的是，具有设置于所述第6反射层与所述第6面之间的间隙。
根据该结构，在波长转换部件内传播的光在与间隙的界面处被全反射，因此，能够减少入射到第6反射层的光量。因而，由于减少了由第6反射层导致的损失，因此，能够使到达第3面的光量增加。
在上述第1方式中，优选的是，在所述第3面上，设置有将所述转换光取出到外部的光学部件。
根据该结构，能够通过光学部件使从第3面取出的转换光会聚。
在上述第1方式中，优选的是，在所述间隙中封入有惰性气体。
根据该结构，由于能够将波长转换部件和第1反射层收纳于密闭空间内，因此，能够使得不容易引起由外部气体的侵入导致的劣化。
根据本发明的第2方式，提供一种投影仪，其具有：上述第1方式的光源装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制；以及投射光学系统，其投射被所述光调制装置调制后的光。
在第2方式的投影仪中，由于具有光利用效率高的光源装置，因此，能够显示明亮且优质的图像。
附图说明
图1是示出第1实施方式的投影仪的概略结构图。
图2是示出照明装置的概略结构的图。
图3是示出波长转换部的主要部分结构的立体图。
图4是示出第2实施方式的波长转换部的主要部分结构的立体图。
图5是示出波长转换部的主要部分结构的剖视图。
图6是概念性地示出在荧光体的内部产生的发光的图。
图7是示出变形例的荧光体的图。
图8是示出变形例的荧光体的形状的剖视图。
标号说明
1：投影仪；4B、4G、4R：光调制装置；6：投射光学系统；14、15：玻璃板；14a、15a：面；20：第1光源；21：第2光源；23：荧光体；23a：第1面；23b：第2面；23c：第3面；23d：第6面；23e：第4面；23f：第5面；24、25：反射层；26：银镜；27：拾取透镜；29A、29B：冷却部件；33、34：反射层；35、36：低折射率层；400R、400G、400B：液晶光调制装置；B1、B2：激励光；C：中心轴；Y：荧光；SS：间隙。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
另外，在以下的说明所使用的附图中，为了易于理解特征，有时为了方便而将作为特征的部分放大示出，各结构要素的尺寸比率等不一定与实际相同。
对本实施方式的投影仪的一例进行说明。本实施方式的投影仪是在屏幕(被投射面)上显示彩色影像的投射型图像显示装置。
(第1实施方式)
图1是示出本实施方式的投影仪的概略结构图。
如图1所示，本实施方式的投影仪1具有照明装置2、颜色分离光学系统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以及投射光学系统6。
照明装置2照射白色的照明光WL。在后文叙述照明装置2的具体的结构。
颜色分离光学系统3将来自照明装置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，而形成各色的图像光。光合成光学系统5将来自各光调制装置4R、4G、4B的各色的图像光合成。投射光学系统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投射。
颜色分离光学系统3具有第1分色镜7a、第2分色镜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分色镜7a将从照明装置2射出的照明光WL分别分离为红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB。即，第1分色镜7a具有使红色光LR透过并且使绿色光LG以及蓝色光LB反射的特性。
第2分色镜7b从绿色光LG与蓝色光LB混合而成的光中分离出绿色光LG和蓝色光LB。即，第2分色镜7b具有使绿色光LG反射并且使蓝色光LB透过的特性。
第1反射镜8a配置于红色光LR的光路中，使透过第1分色镜7a的红色光LR朝向光调制装置4R反射。第2反射镜8b以及第3反射镜8c配置于蓝色光LB的光路中，将透过第2分色镜7b的蓝色光LB引导至光调制装置4B。第2分色镜7b使绿色光LG朝向光调制装置4G反射。
第1中继透镜9a以及第2中继透镜9b配置于蓝色光LB的光路中的第2分色镜7b的后级。第1中继透镜9a以及第2中继透镜9b对由于蓝色光LB的光路长度大于红色光LR以及绿色光LG的光路长度而导致的蓝色光LB的光损失进行补偿。
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各自通过的期间，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，并形成与各色对应的图像光。在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B各自的光入射侧以及光出射侧分别配置有偏振片(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、绿色光LG以及蓝色光LB分别平行化的场透镜10R、场透镜10G以及场透镜10B。
光合成光学系统5由十字分色棱镜构成。光合成光学系统5将分别来自光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的各色的图像光合成，并将合成后的图像光朝向投射光学系统6射出。
投射光学系统6由投射透镜组构成。投射光学系统6将被光合成光学系统5合成后的图像光朝向屏幕SCR放大投射。即，投射光学系统6将被光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B分别调制后的光投射到屏幕SCR上。由此，在屏幕SCR上显示了放大后的彩色影像(图像)。
(照明装置)
接下来，对照明装置2的结构进行说明。图2是示出照明装置的概略结构的图。如图2所示，照明装置2具有第1光源装置11、第2光源装置12、分色镜13以及均匀照明光学系统60。
在本实施方式中，第1光源装置11具有第1光源20、第2光源21以及波长转换部22。
第1光源20由半导体激光器构成，该半导体激光器射出由第1波段的激光构成的激励光B1。第2光源21具有与第1光源20相同的结构。即，第2光源21由半导体激光器构成，该半导体激光器射出由第1波段的激光构成的激励光B2。这里，第1波段的光例如相当于在430nm～480nm内具有发光强度的峰值的光，在本实施方式中，激励光B1、B2使用发光强度的峰值为大约445nm的光。
另外，第1光源20或者第2光源21可以由1个半导体激光器构成，也可以由多个半导体激光器构成。此外，第1光源20以及第2光源21也能够使用射出445nm以外的波长、例如460nm的蓝色激光的半导体激光器。
此外，第1光源20以及第2光源21可以不使用半导体激光器，而使用发光二极管(LED：Light Emitting Diode)等其他的光源。
在本实施方式中，从第1光源20以及第2光源21射出的激励光B1、B2入射到波长转换部22。波长转换部22将激励光B1、B2转换为与第1波段不同的第2波段的荧光(转换光)Y。这里，第2波段的光例如相当于在520nm～580nm内具有发光强度的峰值的黄色的光。另外，第2波段作为构成黄色的波段，可以是500nm～700nm的范围。
图3是示出波长转换部22的主要部分结构的立体图。
如图2、3所示，波长转换部22具有荧光体(波长转换部件)23、玻璃板14、15、反射层24、25、银镜26、拾取透镜(光学部件)27以及反射层33、34。在本实施方式中，荧光体23构成为具有多个面的平板形状，将从第1光源20入射的激励光B1以及从第2光源21入射的激励光B2转换为与第1波段不同的第2波段的荧光(转换光)Y。具体而言，荧光体23构成为六面体。
构成为六面体的荧光体23具有相互对置的三组面。具体而言，荧光体23具有相互对置的第1面23a和第2面23b、相互对置的第3面23c和第6面23d以及相互对置的第4面23e和第5面23f。第4面23e和第5面23f与第1面23a和第3面23c交叉。另外，在本实施方式中，荧光体23不限于六面体。例如，荧光体23可以是如下的十面体：荧光体23的与来自第1光源20的激励光B1和来自第2光源21的激励光B2入射到荧光体23的方向平行的截面为八边形。
在本实施方式中，荧光体23包含将激励光B1、B2转换为荧光Y的荧光体粒子(未图示)。作为荧光体粒子，例如使用YAG(钇铝石榴石)系荧光体。另外，荧光体粒子的形成材料可以是1种，也可以采用将使用2种以上的材料而形成的粒子混合而得的材料。作为荧光体23，优选使用在氧化铝等无机粘合剂中分散有荧光体粒子而成的荧光体，或者使用不利用粘合剂而将荧光体粒子烧结而成的荧光体。
作为本实施方式的荧光体23，使用光散射性低的荧光体。即，作为荧光体23，采用作为光散射部件而发挥功能的气孔量少的荧光体。这样，能够减少在荧光体23内由于荧光Y被气孔多次反射而导致的光损失的产生。
在本实施方式中，第1光源20配置为与荧光体23的第1面23a对置。第2光源21配置为与荧光体23的第2面23b对置。即，在第1面23a中入射有从第1光源20射出的激励光B1，在第2面23b中入射有从第2光源21射出的激励光B2。此外，从第3面23c射出了被荧光体23转换后的荧光Y。以后，有时将第1面23a以及第2面23b称为光入射面，将第3面23c称为光出射面。
在本实施方式中，玻璃板14设置于第1光源20与荧光体23之间，使从第1光源20射出的激励光B1透过。玻璃板14相当于本发明的“第1透光性部件”。
此外，玻璃板15设置于第2光源21与荧光体23之间，使从第2光源21射出的激励光B2透过。玻璃板15相当于本发明的“第2透光性部件”。另外，也能够代替玻璃板14、15而使用具有使激励光B1透过的透光性的部件。
在玻璃板14的与荧光体23的第1面23a对置的面14a上，设置有反射层24。在玻璃板15的与荧光体23的第2面23b对置的面15a上，设置有反射层25。
反射层24由使激励光B1透过并且使荧光(转换光)Y反射的电介质多层膜构成。同样地，反射层25由使激励光B2透过并且使荧光(转换光)Y反射的电介质多层膜构成。在本实施方式中，反射层24相当于本发明的“第1反射层”，反射层25相当于本发明的“第2反射层”。
在本实施方式中，由于将反射层24、25形成于玻璃板14、15的表面(面14a、15a)，因此能够形成平坦性高的反射层作为反射层24、25。因而，能够得到可靠性高的反射层24、25，其能够得到期望的反射性能。
在本实施方式中，玻璃板14与荧光体23分开配置。即，在荧光体23的第1面23a与反射层24(第1反射层)之间设置有间隙(间距)SS。同样地，玻璃板15与荧光体23分开配置。即，在荧光体23的第2面23b与反射层25(第2反射层)之间设置有间隙(间距)SS。在本实施方式中，在间隙SS中存在有空气层。
银镜26设置于与第3面23c对置的第6面23d。银镜26将在荧光体23内生成的荧光(转换光)Y朝向第3面23c侧反射。在本实施方式中，银镜26相当于本发明的“第6反射层”。另外，第6反射层不限于银镜26，只要是作为金属的反射层即可。
此外，银镜26不仅设置于荧光体23的第6面23d，还设置到玻璃板14、15中的第6面23d侧，将间隙SS的第6面23d侧封闭。由此，能够防止在荧光体23与间隙SS的边界处未全反射而入射到间隙SS的荧光Y从第6面23d侧漏出。
在第4面23e上，设置有反射层33，在第5面23f上，设置有反射层34。反射层33、34使在荧光体23内生成的荧光(转换光)Y反射。更具体而言，反射层33、34由使荧光Y反射的金属膜构成。通过设置这样的反射层33、34，能够使荧光Y在荧光体23内良好地传播。
在本实施方式中，拾取透镜27设置于荧光体23的第3面23c。拾取透镜27借助粘接层28而粘贴于第3面23c。拾取透镜27具有取出从第3面23c射出的荧光(转换光)Y的功能。在本实施方式中，拾取透镜27相当于本发明的“光学部件”。另外，在拾取透镜27的光路后级配置有使被拾取透镜27取出并从拾取透镜27射出的荧光Y平行化的未图示的透镜等光学部件。
作为粘接层28，优选使用具有与荧光体23的折射率相同的折射率或者比荧光体23高的折射率的材料。此外，粘接层28的折射率期望比拾取透镜27的折射率低。
这样，能够防止荧光体23与粘接层28的界面以及粘接层28与拾取透镜27的界面上的荧光Y的全反射。因而，能够高效地将荧光Y取出到荧光体23的外部。
这里，由于在荧光体23内产生的荧光Y在整个球方向上具有均匀的强度，因此，荧光Y以各种角度入射到第1面23a或者第2面23b。在本实施方式中，在第1面23a与反射层24之间设置有间隙SS，在第2面23b与反射层25之间设置有间隙SS。在本实施方式中，间隙SS由空气层构成，间隙SS的折射率(1.0)比荧光体23的折射率小。
根据本实施方式的波长转换部22，能够使在荧光体23内产生的荧光Y中的、入射到第1面23a以及第2面23b的成分在荧光体23与间隙SS的边界面处全反射。
这里，作为比较例，对在第1面23a上直接设置反射层24，在第2面23b上直接设置反射层25的情况进行说明。由于反射层24、25由电介质多层膜构成，因此，通常具有1％以下的微小的吸收/散射特性。因此，在荧光体23内传播的荧光Y每当被反射层24、25反射时产生损失，从而导致到达第3面23c(光出射面)的损失变大。
与此相对，根据本实施方式的波长转换部22，能够使入射到第1面23a以及第2面23b的荧光Y中的、满足全反射条件的成分在荧光体23与间隙SS的边界面处全反射。另外，荧光Y中的全反射角以下的光线透过间隙SS并被反射层24、25向荧光体23内反射。因此，荧光Y不会作为漏出光而射出到荧光体23的外部。
这样，由于荧光Y在荧光体23与间隙SS的边界面处被全反射，因此，能够减少入射到反射层24、25的荧光Y的量，所以能够减少由于反射层24、25处的吸收/散射而导致的损失。
因此，根据本实施方式的波长转换部22，能够高效地从第3面23c取出荧光Y。
此外，在本实施方式的荧光体23中，光出射面(第3面23c)的面积比光入射面(第1面23a以及第2面23b)的面积小。这样，通过使荧光体23中的激励光B1、B2的入射面积变大，能够减小光入射面中的激励光的光密度。
因而，在荧光体23中，能够高效地生成荧光Y。此外，通过使荧光Y的发光面积(光出射面的面积)变小，能够使后级的光学系统、即本实施方式中的分色镜13以及均匀照明光学系统60小型化。
另外，在本实施方式的波长转换部22中，虽然省略了图3中的图示，但在间隙SS的第4面23e侧以及第5面23f侧例如设置有金属膜等反射层，以使得激励光B1、B2以及荧光Y不从间隙SS泄漏，从而间隙SS被密封。
返回图2，分色镜13配置为：在从第1光源装置11到均匀照明光学系统60的光路中以及从第2光源21到均匀照明光学系统60的路径中，分别与第1光源装置11的光轴(相当于照明装置2的照明光轴100ax)和第2光源装置12的光轴200ax以45°的角度相交。分色镜13使从第2光源装置12射出的后述的蓝色光B反射，并且使从第1光源装置11射出的黄色的荧光Y透过。
第2光源装置12具有光源71、会聚光学系统72、散射板73以及准直光学系统74。
光源71由与第1光源装置11的第1光源20相同的半导体激光器构成。光源71可以由1个半导体激光器构成，也可以由多个半导体激光器构成。此外，光源71可以由LED构成。
会聚光学系统72具有第1透镜72a和第2透镜72b。会聚光学系统72使从光源71射出的蓝色光B会聚到散射板73上或者散射板73的附近。第1透镜72a以及第2透镜72b由凸透镜构成。
散射板73使来自光源71的蓝色光B散射，生成具有与从第1光源装置11射出的荧光Y的配光分布相近的配光分布的蓝色光B。作为散射板73，例如，能够使用由光学玻璃构成的磨砂玻璃。
准直光学系统74具有第1透镜74a和第2透镜74b。准直光学系统74使从散射板73射出的光大致平行化。第1透镜74a以及第2透镜74b由凸透镜构成。
从第2光源装置12射出的蓝色光B被分色镜13反射，与从第1光源装置11射出并透过分色镜13的荧光Y合成，从而成为白色的照明光WL。照明光WL入射到均匀照明光学系统60。
均匀照明光学系统60具有第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140以及重叠透镜150。
第1透镜阵列120具有用于将照明光WL分割为多个部分光束的多个第1透镜120a。多个第1透镜120a在与照明光轴100ax垂直的面内排列为矩阵状。
第2透镜阵列130具有与第1透镜阵列120的多个第1透镜120a对应的多个第2透镜130a。第2透镜阵列130与重叠透镜150一起，使第1透镜阵列120的各第1透镜120a的像成像于光调制装置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。多个第2透镜130a在与照明光轴100ax垂直的面内排列为矩阵状。
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射出的各部分光束会聚并重叠在图1所示的光调制装置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。
利用以上结构，照明装置2将具有大致均匀的照度分布的照明光WL朝向颜色分离光学系统3射出。
如以上叙述的那样，根据本实施方式的第1光源装置11，由于能够高效地从荧光体23取出荧光Y，因此，能够实现高的光利用效率。
此外，根据具有该第1光源装置11的照明装置2，能够生成明亮的照明光WL。
因而，根据本实施方式的投影仪1，通过使用明亮的照明光WL而能够显示优质的图像。
(第2实施方式)
接下来，对第2实施方式的照明装置进行说明。本实施方式与上述实施方式的不同在于第1光源装置中的波长转换部的结构，这以外的结构相同。因此，以下，以波长转换部的结构为主体进行说明，对与上述实施方式相同的部件以及结构标注同一标号并省略其详细的说明。
图4是示出本实施方式的波长转换部122的主要部分结构的立体图。
如图4所示，波长转换部122具有荧光体23、玻璃板14、15、反射层24、25、银镜26、拾取透镜27、冷却部件29A、29B、反射层33、34以及低折射率层35、36。
图5是示出波长转换部122的主要部分结构的剖视图。
如图5所示，冷却部件29A设置于反射层33中的与荧光体23(第4面23e)相反的一侧，冷却部件29B设置于反射层34中的与荧光体23(第5面23f)相反的一侧。即，冷却部件29A隔着反射层33(第3反射层)设置于荧光体23的第4面23e。此外，冷却部件29B隔着反射层34(第4反射层)设置于荧光体23的第5面23f。
冷却部件29A、29B例如由散热器等金属性部件构成。在本实施方式中，冷却部件29A相当于本发明的“第1冷却部件”，冷却部件29B相当于本发明的“第2冷却部件”。
根据这样的结构，本实施方式的波长转换部122能够经由冷却部件29A、29B将伴随着荧光Y的生成而在荧光体23中产生的热释放。因此，通过防止由于热而导致的荧光体23的发光效率下降，能够高效地生成荧光Y。
在本实施方式中，冷却部件29A与玻璃板14、15连接，同样地，冷却部件29B也与玻璃板14、15连接。具体而言，玻璃板14、15的一端侧(荧光体23的第4面23e侧)隔着反射层33与冷却部件29A连接，玻璃板14、15的另一端侧(荧光体23的第5面23f侧)隔着反射层34与冷却部件29B连接。
根据这样的结构，在本实施方式的波长转换部122中，能够使伴随着激励光B1、B2的入射而在玻璃板14、15中产生的热经由冷却部件29A、29B而释放。因此，能够防止由玻璃板14、15的温度上升而导致的破损等不良情况的产生。
另外，例如，在第1实施方式的波长转换部22中，当采用将本实施方式中示出的冷却部件29A、29B隔着Al或Ag等金属材料安装于第4面23e以及第5面23f的结构的情况下，这样的金属材料作为使入射到第4面23e以及第5面23f的光反射的反射膜而发挥功能。
但是，由于像这样由金属材料构成的反射膜具有微小的吸收/散射特性，因此，在荧光体23内传播的荧光Y被第4面23e以及第5面23f多重反射，由此，可能在每次反射时产生损失。在本实施方式的波长转换部122中，如后述那样解决该问题。
在本实施方式中，在荧光体23的第4面23e与反射层33之间设置有低折射率层35，此外，在第5面23f与反射层34之间设置有低折射率层36。在本实施方式中，反射层33相当于本发明的“第3反射层”，反射层34相当于本发明的“第4反射层”。
另外，低折射率层35、36是具有比荧光体23的折射率(第1折射率)小的折射率(第2折射率)的层。作为低折射率层35、36，例如能够使用SiO2、MgF2、CaF2的玻璃或SiO2、MgF2、CaF2的薄膜。
根据本实施方式的波长转换部122，能够使在荧光体23内产生的荧光Y中的、入射到第4面23e以及第5面23f的成分被低折射率层35、36全反射。由此，由于能够减少直接入射到反射层33、34的光量，因此，能够减少伴随着反射层33、34处的反射的损失。
本发明人发现了：通过将各低折射率层35、36相对于荧光体23的折射率比设定为小于0.85，能够使在低折射率层35、36与荧光体23的边界处全反射的光的比例增大。
以下，将荧光体23的折射率称为第1折射率N1，将各低折射率层35、36的折射率称为第2折射率N2。
这里，对使折射率比小于0.85的理由进行说明。荧光体23与低折射率层35、36的界面处的全反射角θ通过sinθ＝N2/N1来求出。当代入0.85作为折射率比(N2/N1)时，θ为大约58.2度。即，折射率比为0.85时的全反射角θ为大约58.2度。
因此，在荧光体23内产生的荧光Y中的、以全反射角度以下(58.2度以下)的角度入射的光在低折射率层35、36处不发生全反射而是透过。
接下来，对透过低折射率层35、36的光的比例进行计算。图6是概念性地示出在荧光体23的内部产生的发光的图。在图6中，荧光体23内的发光呈球状以均匀强度发光。
如图6所示，在荧光体23的内部的荧光Y呈球状以均匀强度发光的情况下，某个角度θ以下的光束的量能够视作球的以角度θ进行包围的表面积(立体角)的比例。这里，当设球的半径为1时，以角度θ进行包围的部分的表面积S由下述式(1)规定。
S＝2π(1-cosθ)…式(1)
此外，从荧光体23朝向各低折射率层35、36的光相当于整体的一半(半个球的表面积)。由于球的表面积为4π，因此，半球的表面积能够表示为2π。因此，从荧光体23朝向各低折射率层35、36的光中的透过各低折射率层35、36的光的比例由下述式(2)规定。
S/2π＝1-cosθ…式(2)
这里，当代入在上述过程中求出的θ＝58.2度时，S/2π＝1-cosθ≒0.473。即，大约47.3％的光透过各低折射率层35、36。意味着未透过各低折射率层35、36，即，被各低折射率层35、36全反射的光为大约52.7％。
另外，当各低折射率层35、36相对于荧光体23的折射率比大于0.85时，全反射角θ也变大，更多的光透过各低折射率层35、36。即，意味着荧光体23与各低折射率层35、36的边界处的全反射光的比例小于52.7％。
如上所述，确认了如下情况：通过使第2折射率N2相对于第1折射率N1的折射率比(N2/N1)小于0.85，能够使在各低折射率层35、36与荧光体23的边界面处被全反射的光的比例为50％以上(具体而言是52.7％以上)。
在本实施方式的波长转换部122中，由于第2折射率N2相对于第1折射率N1的折射率比(N2/N1)小于0.85，因此，能够使在各低折射率层35、36与荧光体23的边界面处被全反射的光的比例为50％以上。
由此，在荧光体23内传播的光(荧光Y)中的在荧光体23与各低折射率层35、36的边界处全反射的光量比被各反射层33、34反射的光量多。因而，即使考虑反射层33、34处的散射损失部分，也能够使到达第3面23c(光出射面)的光量增大。
如上所述，根据本实施方式的波长转换部122，除了第1实施方式的波长转换部22的效果之外，能够减少由于反射层33、34处的反射而产生的损失。因而，由于能够高效地从荧光体23取出荧光Y，因此，能够实现更高的光利用效率。
本发明不限于上述实施方式的内容，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行适当变更。
例如，在上述实施方式中，列举了在间隙SS中设置空气层的情况为例，但也可以在间隙SS中封入惰性气体(例如，氢气或氦气等)。这样，由于能够在被玻璃板14、15、银镜26、拾取透镜27以及冷却部件29A、29B密封的密闭空间内收纳荧光体23和反射层24、25等，因此，例如，不容易引起由外部气体的进入导致的劣化。
此外，在上述第1实施方式中，列举了使激励光B1入射到荧光体23的第1面23a，使激励光B2入射到第2面23b的情况为例，但也可以仅是使激励光B1入射到荧光体23的第1面23a侧。在该情况下，可以不需要第2光源21，而在第2面23b上设置使激励光B1以及荧光Y反射的未图示的金属的反射镜(第5反射层)来代替反射层25(第2反射层)。
此外，在上述第1、第2实施方式中，列举了在荧光体23的第6面23d上直接安装有银镜26的情况为例，但本发明不限于此。由于银镜26稍微具有吸收/散射特性，因此，当在荧光体23内生成的荧光Y在银镜26处被直接反射时，可能在每次反射时产生损失。
与此相对，可以如图7所示，在作为第6反射层的银镜26与第6面23d之间设置间隙SS1。另外，银镜26例如在未图示的区域固定于第1光源装置11的壳体部。由于间隙SS1是空气层，因此，折射率为1.0。因而，从荧光体23入射到间隙SS1的光中的、全反射角以下的光线在荧光体23与间隙SS1(空气层)的界面处被全反射。
根据该结构，由于在荧光体23内传播的光(荧光Y)在与间隙SS1的界面处被全反射，因此，能够减少入射到银镜26的光量。因而，通过减少由银镜26导致的损失，能够使到达第3面23c(光出射面)的光量增大。
此外，在上述第1、第2实施方式中，作为荧光体23，列举了具有多个面的平板形状的物体为例，但本发明不限于此。
例如，可以如图8所示的波长转换部222中的荧光体123那样，具有如下锥形：第1面23a以及第2面23b以随着朝向第3面23c侧而远离与第3面23c垂直的中心轴C的方式倾斜。
根据由这样的锥形构成的荧光体123，在荧光体123内传播的荧光Y的相对于第1面23a的入射角以及相对于第2面23b的入射角随着朝向第3面23c侧而逐渐变大。因而，荧光Y在荧光体123内良好地传播，从而从第3面23c高效地射出。
另一方面，在采用以随着朝向第3面23c侧而第1面23a以及第2面23b靠近与第3面23c垂直的中心轴C的方式倾斜的倒锥形的情况下，随着朝向第3面23c侧，荧光Y相对于第1面23a的入射角度以及荧光Y相对于第2面23b的入射角度变小，最终，出现了相对于第1面23a垂直入射的光以及相对于第2面23b垂直入射的光。
相对于第1面23a垂直入射的光以及相对于第2面23b垂直入射的光不再向第3面23c侧传播而是留在荧光体23内，因此，无法高效地从第3面23c取出荧光Y。
另外，在图8中，列举了第1面23a以及第2面23b的双方以随着朝向第3面23c侧而远离与第3面23c垂直的中心轴C的方式倾斜的情况为例，但也可以采用第1面23a以及第2面23b中的仅一方以远离中心轴C的方式倾斜的形状。即，荧光体123具有第1面23a以及第2面23b中的至少一方以随着朝向第3面23c侧而远离与第3面23c垂直的中心轴的方式倾斜的锥形。
此外，在上述实施方式中，例示了具有3个光调制装置4R、4G、4B的投影仪1，但也能够应用于通过1个光调制装置显示彩色影像的投影仪。此外，作为光调制装置，可以使用数字微镜器件。
此外，在上述实施方式中，示出了将本发明的照明装置搭载于投影仪的例子，但不限于此。本发明的照明装置也能够应用于照明器具或汽车的前照灯等。

Claims (25)

1.一种光源装置，其特征在于，具有：
第1光源，其射出第1波段的激励光；
波长转换部件，其具有多个面，将从所述第1光源入射的所述激励光转换为与第1波段不同的第2波段的转换光；以及
第1透光性部件，其设置于所述第1光源与所述波长转换部件之间，使所述激励光透过，
所述波长转换部件具有第1面、第2面以及第3面，来自所述第1光源的所述激励光入射到所述第1面，所述第2面与所述第1面对置，从所述第3面射出所述转换光，
所述第1透光性部件在与所述波长转换部件的所述第1面对置的面上具有第1反射层，所述第1反射层使所述激励光透过并且使所述转换光反射，
在所述第1面与所述第1反射层之间设置有间隙，
在与所述第1面和所述第3面交叉的第4面上，隔着使所述转换光反射的第2反射层而设置有第1冷却部件，
在所述第4面与所述第2反射层之间设置有低折射率层，所述低折射率层具有比所述波长转换部件的第1折射率小的第2折射率。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该光源装置还具有：
第2光源，其射出所述第1波段的所述激励光；以及
第2透光性部件，其设置于所述第2光源与所述波长转换部件之间，使所述激励光透过，
来自所述第2光源的所述激励光入射到所述第2面，
所述第2透光性部件在与所述波长转换部件的所述第2面对置的面上具有第3反射层，所述第3反射层使所述激励光透过并且使所述转换光反射，
在所述第2面与所述第3反射层之间设置有间隙。
3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，
在与所述第1面和所述第3面交叉并且与所述第4面对置的第5面上，隔着使所述转换光反射的第4反射层而设置有第2冷却部件，
在所述第5面与所述第4反射层之间设置有所述低折射率层。
4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，
所述第1冷却部件与所述第1透光性部件和所述第2透光性部件连接，所述第2冷却部件与所述第1透光性部件和所述第2透光性部件连接。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
在设所述第1折射率为N1、所述第2折射率为N2时，N2/N1小于0.85。
6.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述波长转换部件具有如下锥形：所述第1面和所述第2面中的至少一方以随着朝向所述第3面侧而远离与所述第3面垂直的中心轴的方式倾斜。
7.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
在与所述第3面对置的第6面上，设置有使所述转换光反射的第6反射层。
8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，
在所述第6反射层与所述第6面之间设置有间隙。
9.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
在所述第3面上，设置有将所述转换光取出到外部的光学部件。
10.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
在所述间隙中封入有惰性气体。
11.一种光源装置，其特征在于，具有：
第1光源，其射出第1波段的激励光；
波长转换部件，其具有多个面，将从所述第1光源入射的所述激励光转换为与第1波段不同的第2波段的转换光；以及
第1透光性部件，其设置于所述第1光源与所述波长转换部件之间，使所述激励光透过，
所述波长转换部件具有第1面、第2面以及第3面，来自所述第1光源的所述激励光入射到所述第1面，所述第2面与所述第1面对置，从所述第3面射出所述转换光，
所述第1透光性部件在与所述波长转换部件的所述第1面对置的面上具有第1反射层，所述第1反射层使所述激励光透过并且使所述转换光反射，
在所述第1面与所述第1反射层之间设置有间隙，
在所述第2面上，设置有使所述转换光反射的作为金属的第5反射层。
12.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，该光源装置还具有：
第2光源，其射出所述第1波段的所述激励光；以及
第2透光性部件，其设置于所述第2光源与所述波长转换部件之间，使所述激励光透过，
来自所述第2光源的所述激励光入射到所述第2面，
所述第2透光性部件在与所述波长转换部件的所述第2面对置的面上具有第3反射层，所述第3反射层使所述激励光透过并且使所述转换光反射，
在所述第2面与所述第3反射层之间设置有间隙。
13.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，
所述波长转换部件具有如下锥形：所述第1面和所述第2面中的至少一方以随着朝向所述第3面侧而远离与所述第3面垂直的中心轴的方式倾斜。
14.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，
在与所述第3面对置的第6面上，设置有使所述转换光反射的第6反射层。
15.根据权利要求14所述的光源装置，其特征在于，
在所述第6反射层与所述第6面之间设置有间隙。
16.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，
在所述第3面上，设置有将所述转换光取出到外部的光学部件。
17.根据权利要求11所述的光源装置，其特征在于，
在所述间隙中封入有惰性气体。
18.一种光源装置，其特征在于，具有：
第1光源，其射出第1波段的激励光；
波长转换部件，其具有多个面，将从所述第1光源入射的所述激励光转换为与第1波段不同的第2波段的转换光；以及
第1透光性部件，其设置于所述第1光源与所述波长转换部件之间，使所述激励光透过，
所述波长转换部件具有第1面、第2面以及第3面，来自所述第1光源的所述激励光入射到所述第1面，所述第2面与所述第1面对置，从所述第3面射出所述转换光，
所述第1透光性部件在与所述波长转换部件的所述第1面对置的面上具有第1反射层，所述第1反射层使所述激励光透过并且使所述转换光反射，
在所述第1面与所述第1反射层之间设置有间隙，
所述第1波段为430nm～480nm的波长，所述第2波段为500nm～700nm的波长。
19.根据权利要求18所述的光源装置，其特征在于，该光源装置还具有：
第2光源，其射出所述第1波段的所述激励光；以及
第2透光性部件，其设置于所述第2光源与所述波长转换部件之间，使所述激励光透过，
来自所述第2光源的所述激励光入射到所述第2面，
所述第2透光性部件在与所述波长转换部件的所述第2面对置的面上具有第3反射层，所述第3反射层使所述激励光透过并且使所述转换光反射，
在所述第2面与所述第3反射层之间设置有间隙。
20.根据权利要求18所述的光源装置，其特征在于，
所述波长转换部件具有如下锥形：所述第1面和所述第2面中的至少一方以随着朝向所述第3面侧而远离与所述第3面垂直的中心轴的方式倾斜。
21.根据权利要求18所述的光源装置，其特征在于，
在与所述第3面对置的第6面上，设置有使所述转换光反射的第6反射层。
22.根据权利要求21所述的光源装置，其特征在于，
在所述第6反射层与所述第6面之间设置有间隙。
23.根据权利要求18所述的光源装置，其特征在于，
在所述第3面上，设置有将所述转换光取出到外部的光学部件。
24.根据权利要求18所述的光源装置，其特征在于，
在所述间隙中封入有惰性气体。
25.一种投影仪，其特征在于，具有：
权利要求1～24中的任意一项所述的光源装置；
光调制装置，其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制；以及
投射光学系统，其投射被所述光调制装置调制后的光。
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