CN108693691B - 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较高。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；以及波长转换部件，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。波长转换部件具有：第1面，其供激励光入射；第2面，其与第1面对置；以及第3面，其射出转换光，在第1面上设置有使激励光透射并且使转换光反射的第1反射层。

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)组合并射出对从固体光源射出的光进行转换而成的荧光的光源装置(例如，参照下述专利文献1)。
但是，在上述光源装置中，当为了实现高亮度而使用高亮度且高输出的光作为激励光时，会由于荧光体层的温度上升而导致荧光转换效率下降。对此，也考虑了增大形成于荧光体层表面的激励光的光斑直径来抑制激励光的光密度。但是，当增大光斑直径时，荧光体层上的荧光发光的面积会增大，从而无法高效率地将荧光导入到后级的光学系统中。
为了解决上述问题，已知有通过将激励光向荧光体层入射的入射面与荧光的出射面分离来减小荧光发光的面积的技术(例如，参照下述专利文献2)。
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：在荧光体层中产生光泄漏从而导致光利用效率下降。
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
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，提供光利用效率较高的光源装置。此外，其目的之一还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，提供一种光源装置，其具有：第1光源，其射出第1波段的激励光；以及波长转换部件，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，所述波长转换部件具有供所述激励光入射的第1面、与所述第1面对置的第2面、和使所述转换光射出的第3面，在所述第1面上设置有使所述激励光透射并且使所述转换光反射的第1反射层。
在第1方式的光源装置中，通过在第1面上设置第1反射层，能够高效率地将激励光导入到波长转换部件的内部。由此，即使在转换光以全反射角以下的入射角入射到第1面的情况下，也会被第1反射层反射从而在波长转换部件内传播。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，而是会从第3面高效率地射出，因此，能够实现较高的光利用效率。
在上述第1方式中，优选的是，在所述第1面与所述第1反射层之间设置有第1低折射率层，该第1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，由于在波长转换部件内传播的光在与第1低折射率层之间的界面处发生全反射，因此能够减少入射到设置于第1面的第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，从而能够使到达第3面的光量增加。
在上述第1方式中，优选的是，还具有射出所述第1波段的激励光的第2光源，来自所述第2光源的所述激励光入射至所述第2面，在所述第2面上设置有使所述激励光透射并且使所述转换光反射的第2反射层。
根据该结构，还能够高效率地从第2面将激励光取入到波长转换部件的内部。因而，能够实现更高的光利用效率。
而且，更优选的是，在所述第2面与所述第2反射层之间设置有第2低折射率层，该第2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第2低折射率层之间的界面处会发生全反射，因此，能够减少入射到设置于第2面的第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，从而能够使到达第3面的光量增加。
在上述第1方式中，优选的是，在与所述第1面及所述第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反射层之间设置有第3低折射率层，该第3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，由于在波长转换部件内传播的光在与第3低折射率层之间的界面处会发生全反射，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，从而能够使到达第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。
而且，更优选的是，在与所述第1面及所述第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反射层之间设置有第4低折射率层，该第4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第4低折射率层之间的界面处会发生全反射，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，从而能够使到达第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，在设所述第1折射率为N1，设所述第2折射率为N2时，N2/N1小于0.85。
根据该结构，在第1低折射率层与荧光体之间的边界发生全反射的光的比例会成为50％以上。由此，在荧光体内传播的光之中的在第1低折射率层发生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量，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第5反射层，该第5反射层为金属。
根据该结构，通过利用第5反射层使转换光反射，能够高效率地从第3面取出该转换光。
在上述第1方式中，优选的是，所述第1波段为430nm～480nm的波长范围，所述第2波段为500nm～700nm的波长范围。
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以作为转换光。
在上述第1方式中，优选的是，所述波长转换部件具有，所述第1面和所述第2面中的至少一方以随着趋向于所述第3面侧而远离与所述第3面垂直的中心轴的方式倾斜的楔形状。
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面的入射角随着趋向于第3面侧而逐渐变大。因而，由于转换光在波长转换部件内良好地传播从而会从第3面高效率地射出。
在上述第1方式中，优选的是，在与所述第3面对置的第6面上设置有使所述转换光反射的第6反射层。
根据该结构，能够利用第6反射层使转换光反射而从第3面高效率地取出该转换光。
而且，更优选的是，在所述第6反射层与所述第6面之间设置有间隙。
根据该结构，在波长转换部件内传播的光在与间隙之间的界面处会发生全反射，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，从而能够使到达第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。
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，其投射由所述光调制装置进行调制后的光。
在第2方式的投影仪中，由于具有光利用效率较高的光源装置，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是概念性地示出在荧光体的内部产生的发光的图。
图6是示出波长转换部的主要部分结构的剖视图。
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；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；30、31：低折射率层；33、34：反射层；35、36：低折射率层；B1、B2：激励光；C：中心轴；D：间隙；Y：荧光。
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，有时会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限于与实际相同。
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分离成红色光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，从而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的各颜色的图像进行光合成。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分别分离成红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB。即，第1分色镜7a具有使红色光LR透射并且使绿色光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透射的特性。
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对因蓝色光LB的光路长度比红色光LR和绿色光LG的光路长度更长而导致的蓝色光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各自通过的期间内，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各自的光入射侧以及光射出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，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将由光合成光学系统5合成得到的图像光朝向屏幕SCR放大投射。即，投射光学系统6将利用光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B分别调制得到的光投射到屏幕SCR上。由此，在屏幕SCR上显示放大后的彩色影像(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，使用发光强度的峰值大致为445nm的光作为激励光B1、B2。
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还可使用射出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而被设定为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、反射层24和反射层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由具有多个面的平板形状构成，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由六面体构成。
由六面体构成的荧光体23具有互相对置的三组面。具体而言，荧光体23具有互相对置的第1面23a和第2面23b、互相对置的第3面23c和第6面23d以及互相对置的第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可以是下述的十面体：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向荧光体23入射的入射方向正交的截面为八边形。
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，也可以使用将使用2种以上的材料所形成的粒子混合而成的材料。作为荧光体23，优选地使用使荧光体粒子分散在氧化铝等无机粘合剂中而成的荧光体，或者使用不利用粘合剂、而是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，使用光散射性较低的荧光体。即，作为荧光体23，采用作为光散射部件而发挥功能的气孔的量少的荧光体。这样，能够减少荧光体23内因荧光Y被气孔多次反射而导致的光损失。
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上入射有从第1光源20射出的激励光B1，在第2面23b上入射有从第2光源21射出的激励光B2。此外，从第3面23c射出被荧光体23转换后的荧光Y。此后，有时会将第1面23a以及第2面23b称为光入射面，将第3面23c称为光射出面。
在本实施方式中，在第1面23a上设置有反射层24，在第2面23b上设置有反射层25。反射层24由使激励光B1透射并且使荧光(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透射并且使荧光(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相当于权利要求书中记载的“第1反射层”，反射层25相当于权利要求书中记载的“第2反射层”。
银镜26设置在与第3面23c对置的第6面23d上。银镜26将在荧光体23内生成的荧光(转换光)Y向第3面23c侧反射。在本实施方式中，银镜26相当于权利要求书中记载的“第6反射层”。另外，第6反射层不限于银镜26，只要是金属的反射层即可。
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以及反射层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以及反射层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以及反射层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而粘贴在第3面23c上。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相当于权利要求书的“光学部件”。另外，在拾取透镜27的光路后级配置有使利用拾取透镜27取出并从拾取透镜27射出的荧光Y变平行的、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的折射率相等的折射率或者比荧光体23高的折射率的材料。此外，希望粘接层28的折射率比拾取透镜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，能够高效率地将荧光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在全部方向上具有均匀的强度，因此，荧光Y会以各种角度向第1面23a或者第2面23b入射。因此，如果在第1面23a和第2面23b上未设置有反射层24和反射层25，那么荧光Y中的全反射角以下的光线会透过第1面23a和第2面23b而漏出到外部。即，该漏出到外部的光成为损失，会导致光源装置11中的光利用效率下降。
与此相对，根据本实施方式的第1光源装置11，由于在作为激励光B1的入射面的第1面23a以及作为激励光B2的入射面的第2面23b上分别设置有反射层24以及反射层25，因此，能够高效率地将激励光B1、B2取入到荧光体23的内部。
即，即使在荧光Y以全反射角以下的入射角入射到第1面23a以及第2面23b的情况下，也会被反射层24、25反射从而在荧光体23内传播。因此，荧光Y不会作为漏出光而射出到荧光体23的外部，而是会高效率地从第3面23c(光射出面)射出。
此外，在本实施方式的荧光体23中，光射出面(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，通过将荧光体23中的激励光B1、B2的入射面积设定得较大，能够抑制光入射面上的激励光的光密度。
因而，在荧光体23中，能够高效率地生成荧光Y。此外，通过将荧光Y的发光面积(光射出面的面积)设定得较小，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。
返回至图2，分色镜13被配置为，在从第1光源装置11至均匀照明光学系统60的光路中以及从第2光源装置12至均匀照明光学系统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透射。
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会聚在散射板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的配光分布接近的配光分布的蓝色光B。作为散射板73，例如可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。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，并与从第1光源装置11射出且透过分色镜13的荧光Y合成，由此而成为白色的照明光WL。照明光WL入射至均匀照明光学系统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形成第1透镜阵列120的各第1透镜120a的像。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处。
由此，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。
如上所述，根据本实施方式的第1光源装置11，能够高效率地从荧光体23取出荧光Y，因此能够实现较高的光利用效率。
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，能够使用明亮的照明光WL显示出优质的图像。
(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之处在于第1光源装置中的波长转换部的结构，除此以外的结构相同。因此，在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。
另外，由于第1实施方式的波长转换部22中的反射层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，由于在波长转换部22中，在荧光体23内传播的荧光Y被反射层24、25多重反射，由此在每次反射时都会产生损失，从而当该荧光Y到达至第3面23c(光射出面)时，其损失可能会变大。
本实施方式的波长转换部降低由这样的散射反射所导致的损失。
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、反射层24、25、低折射率层30、31、银镜26、拾取透镜27、冷却部件29A、29B以及低折射率层35、36。
在本实施方式中，在第1面23a上隔着低折射率层30而设置有反射层24，在第2面23b上隔着低折射率层31而设置有反射层25。
即，在本实施方式中，在第1面23a与反射层24(第1反射层)之间设置有低折射率层30。此外，在第2面23b与反射层25(第2反射层)之间设置有低折射率层31。另外，低折射率层30、31是具有比荧光体23(波长转换部件)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30、31，例如可使用SiO2、MgF2、CaF2的玻璃或SiO2、MgF2、CaF2的薄膜。在本实施方式中，低折射率层30相当于权利要求书中记载的“第1低折射率层”，低折射率层31相当于权利要求书中记载的“第2低折射率层”。
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中的向第1面23a以及第2面23b入射的成分通过低折射率层30、31而被全反射。由此，由于能够减少直接入射到反射层24、25的光量，因此能够减少反射层24、25处的反射所伴随的损失。
本发明人发现：通过将各低折射率层30、31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30、31以及荧光体23的边界上发生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30、31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30、31之间的界面处的全反射角θ通过sinθ＝N2/N1来求出。当代入0.85来作为折射率比(N2/N1)时，θ为大约58.2度。即，将折射率比设为0.85时的全反射角θ为大约58.2度。
因此，荧光体23内所产生的荧光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30、31不会发生全反射，而是会透过。
接下来，对透过低折射率层30、31的光的比例进行计算。图5是概念性地示出在荧光体23的内部产生的发光的图。在图5中，荧光体23内的发光以均匀强度呈球状发光。
如图5所示，在荧光体23的内部的荧光Y以均匀强度呈球状发光的情况下，某个角度θ以下的光束的量可以视作球的由角度θ所包围的表面积(立体角)的比例。这里，当设球的半径为1时，由角度θ所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30、31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，半球的表面积可表示为2π。因此，从荧光体23朝向各低折射率层30、31的光中的能够穿过各低折射率层30、31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，大约有47.3％的光透过各低折射率层30、31。也就是说，意味着未透过各低折射率层30、31，即，被各低折射率层30、31全反射的光为大约52.7％。
另外，当各低折射率层30、31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，从而更多的光会穿过各低折射率层30、31。即，意味着荧光体23与各低折射率层30、31的边界处的全反射光的比例会小于52.7％。
如上所述，确认了通过使第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30、31与荧光体23的边界处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，因此在各低折射率层30、31与荧光体23的边界处发生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)之中的在荧光体23与各低折射率层30、31的边界处发生全反射的光量比在各反射层24、25处反射的光量多。因而，即使考虑反射层24、25处的散射损失部分，也能够使到达第3面23c(光射出面)的光量增大。
如上所述，根据本实施方式的波长转换部122，能够减少因反射层24、25处的反射而产生的损失。
另外，例如，当在第1实施方式的波长转换部22中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上的结构时，金属材料会作为使入射至第4面23e以及第5面23f上的光反射的反射膜而发挥功能。
但是，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，可能会由于在荧光体23内传播的荧光Y被第4面23e以及第5面23f多重反射而导致在每次反射时都产生损失。在本实施方式的波长转换部122中，以后述方式来解决该问题。
图6是示出本实施方式的波长转换部122的主要部分结构的剖视图。
如图6所示，在荧光体23的第4面23e上隔着低折射率层35而设置有反射层33，在第5面23f上隔着低折射率层36而设置有反射层34。即，在本实施方式中，在第4面23e与反射层33(第3反射层)之间设置有低折射率层35(第3低折射率层)，在第5面23f与反射层34(第4反射层)之间设置有低折射率层36(第4低折射率层)。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，例如可以使用SiO2、MgF2、CaF2的玻璃或SiO2、MgF2、CaF2的薄膜。
在本实施方式中，反射层33相当于权利要求书中记载的“第3反射层”，反射层34相当于权利要求书中记载的“第4反射层”。此外，在本实施方式中，低折射率层35相当于权利要求书中记载的“第3低折射率层”，低折射率层36相当于权利要求书中记载的“第4低折射率层”。
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中的向第4面23e以及第5面23f入射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，能够减少反射层33、34处的反射所伴随的损失。
在本实施方式中，基于上述理由，使低折射率层35、36相对于荧光体23的折射率比小于0.85。由此，根据本实施方式的波长转换部122，能够减少因反射层33、34处的反射而产生的损失。
在本实施方式中，冷却部件29A设置于反射层33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例如由散热片等金属部件构成。在本实施方式中，冷却部件29A相当于权利要求书中记载的“第1冷却部件”，冷却部件29B相当于权利要求书中记载的“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能够使伴随着荧光Y的生成而在荧光体23中产生的热经由冷却部件29A、29B释放。因此，防止了由于热而导致的荧光体23的发光效率下降，由此能够高效率地生成荧光Y。
本发明不限于上述实施方式的内容，可以在不脱离发明的主旨的范围内进行适当变更。
例如，虽然在上述第1实施方式中，是针对使激励光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的情况来举例的，但也可以采用激励光B1仅向荧光体23的第1面23a侧入射的方式。在该情况下，不需要第2光源21，在第2面23b上，不需要反射层25(第2反射层)以及低折射率层31(第2低折射率层)，只要设置使激励光B1以及荧光Y反射的未图示的金属的反射镜(第5反射层)即可。
此外，虽然在上述第1、第2实施方式中，是针对在荧光体23的第6面23d上直接安装银镜26的情况来举例的，但本发明不限于此。由于银镜26略有吸收/散射特性，因此，当在荧光体23内生成的荧光Y在银镜26处直接被反射时，在每次反射时都可能产生损失。
对此，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D。另外，银镜26例如在未图示的区域中固定于第1光源装置11的壳体部。由于间隙D是空气层，因此，折射率为1.0。因而，从荧光体23入射到间隙D的光中的全反射角以下的光线在荧光体23与间隙D(空气层)的界面处发生全反射。
根据该结构，由于在荧光体23内传播的光(荧光Y)在与间隙D之间的界面发生全反射，因此能够减少入射到银镜26的光量。因而，能够通过减少因银镜26而导致的损失而使到达第3面23c(光射出面)的光量增大。
此外，虽然在上述第1、第2实施方式中，作为荧光体23而针对具有多个面的平板形状的荧光体进行了举例，但本发明不限于此。
例如，如图8所示的波长转换部222中的荧光体123那样，可以具有如下楔形状：第1面23a以及第2面23b以随着趋向于第3面23c侧而远离与第3面23c垂直的中心轴C的方式倾斜。
根据由这样的楔形状构成的荧光体123，在荧光体123内传播的荧光Y相对于第1面23a的入射角和相对于第2面23b的入射角随着趋向于第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，由此，从第3面23c高效率地射出。
另一方面，在采用第1面23a和第2面23b以随着趋向于第3面23c侧而靠近与第3面23c垂直的中心轴C的方式倾斜的倒楔形状的情况下，随着趋向于第3面23c侧，荧光Y相对于第1面23a的入射角度和荧光Y相对于第2面23b的入射角度变小，于是会出现相对于第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，而是封闭在荧光体23内，因此无法高效率地从第3面23c取出荧光Y。
另外，虽然在图8中，是针对第1面23a以及第2面23b的双方以随着趋向于第3面23c侧而远离与第3面23c垂直的中心轴C的方式倾斜的情况来举例的，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中的至少一方以趋向于第3面23c侧而远离与第3面23c垂直的中心轴的方式倾斜的楔形状。
此外，虽然在上述实施方式中，例示了具有3个光调制装置4R、4G、4B的投影仪1，但也可应用于通过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，虽然在上述实施方式中，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 (18)

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；以及
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，
所述波长转换部件具有供所述激励光入射的第1面、与所述第1面对置的第2面、和使所述转换光射出的第3面，
在所述波长转换部件的所述第3面上借助粘接层粘贴有将所述转换光取出到外部的光学部件，
作为所述粘接层，使用具有与所述波长转换部件的第1折射率相等的折射率或者比所述波长转换部件的所述第1折射率高的折射率的材料，所述粘接层的折射率比所述光学部件的折射率低，
在所述第1面上设置有使所述激励光透射并且使所述转换光反射的由电介质多层膜构成的第1反射层，
在所述第1面与所述第1反射层之间设置有第1低折射率层，该第1低折射率层具有比所述波长转换部件的所述第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，
该光源装置还具有射出所述第1波段的所述激励光的第2光源，
来自所述第2光源的所述激励光入射至所述第2面，在所述第2面上设置有使所述激励光透射并且使所述转换光反射的第2反射层。
3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，
在所述第2面与所述第2反射层之间设置有第2低折射率层，该第2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。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，
在设所述第1折射率为N1，设所述第2折射率为N2时，
N2/N1小于0.85。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
在所述第2面上设置有使所述转换光反射的第5反射层，该第5反射层为金属。
6.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述第1波段为430nm至480nm的波长范围，所述第2波段为500nm至700nm的波长范围。
7.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，所述第1面和所述第2面中的至少一方以随着趋向于所述第3面侧而远离与所述第3面垂直的中心轴的方式倾斜的楔形状。
8.一种光源装置，其特征在于，具有：
第1光源，其射出第1波段的激励光；以及
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，
所述波长转换部件具有供所述激励光入射的第1面、与所述第1面对置的第2面、和使所述转换光射出的第3面，
在所述波长转换部件的所述第3面上借助粘接层粘贴有将所述转换光取出到外部的光学部件，
作为所述粘接层，使用具有与所述波长转换部件的第1折射率相等的折射率或者比所述波长转换部件的所述第1折射率高的折射率的材料，所述粘接层的折射率比所述光学部件的折射率低，
在所述第1面上设置有使所述激励光透射并且使所述转换光反射的第1反射层，
在与所述第1面及所述第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反射层之间设置有第3低折射率层，该第3低折射率层具有比所述波长转换部件的所述第1折射率小的第2折射率。
9.根据权利要求8所述的光源装置，其特征在于，
在与所述第1面及所述第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反射层之间设置有第4低折射率层，该第4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。
10.根据权利要求8或9所述的光源装置，其特征在于，
在设所述第1折射率为N1，设所述第2折射率为N2时，
N2/N1小于0.85。
11.根据权利要求8所述的光源装置，其特征在于，
在所述第2面上设置有使所述转换光反射的第5反射层，该第5反射层为金属。
12.根据权利要求8所述的光源装置，其特征在于，
所述第1波段为430nm至480nm的波长范围，所述第2波段为500nm至700nm的波长范围。
13.根据权利要求8所述的光源装置，其特征在于，
所述波长转换部件具有，所述第1面和所述第2面中的至少一方以随着趋向于所述第3面侧而远离与所述第3面垂直的中心轴的方式倾斜的楔形状。
14.一种光源装置，其特征在于，具有：
第1光源，其射出第1波段的激励光；以及
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，
所述波长转换部件具有供所述激励光入射的第1面、与所述第1面对置的第2面、和使所述转换光射出的第3面，
在所述波长转换部件的所述第3面上借助粘接层粘贴有将所述转换光取出到外部的光学部件，
作为所述粘接层，使用具有与所述波长转换部件的第1折射率相等的折射率或者比所述波长转换部件的所述第1折射率高的折射率的材料，所述粘接层的折射率比所述光学部件的折射率低，
在所述第1面上设置有使所述激励光透射并且使所述转换光反射的第1反射层，
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，
在所述第6反射层与所述第6面之间设置有间隙。
15.根据权利要求14所述的光源装置，其特征在于，
在所述第2面上设置有使所述转换光反射的第5反射层，该第5反射层为金属。
16.根据权利要求14所述的光源装置，其特征在于，
所述第1波段为430nm至480nm的波长范围，所述第2波段为500nm至700nm的波长范围。
17.根据权利要求14所述的光源装置，其特征在于，
所述波长转换部件具有，所述第1面和所述第2面中的至少一方以随着趋向于所述第3面侧而远离与所述第3面垂直的中心轴的方式倾斜的楔形状。
18.一种投影仪，其特征在于，具有：
权利要求1～17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，其投射由所述光调制装置进行调制后的光。
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