CN110036339A - 光源装置以及投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供光源装置，通过使波长转换层的光入射面中的激励光的光密度下降，能够抑制波长转换效率的下降。提供具有上述光源装置的投影仪。本发明的光源装置具有：激励光源，其射出激励光；聚光光学系统，其会聚所述激励光源；第1透光性部件，其使从所述聚光光学系统射出的激励光透过；以及波长转换层，其具有与激励光的行进方向交叉的第1光入射面、与所述第1光入射面相对的光射出面、以及将所述第1光入射面的端部与所述光射出面的端部连接的第2光入射面，所述聚光光学系统的焦点形成于所述波长转换层的内部，所述波长转换层对从所述第1光入射面和所述第2光入射面入射的所述激励光进行波长转换而生成荧光。

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

以往，在将激光二极管作为激励光源并利用荧光体进行波长转换的光源装置中，例如，如专利文献1所示，已知有通过在设置有荧光体的基板上具备冷却机构而能够在不设置旋转机构等复杂装置的情况下实现装置的小型化的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-169049号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，一般而言，当波长转换层的光入射面中的激励光的光密度(每单位面积的光密度)增加时波长转换效率(发光效率)下降是公知的。即，即使较多的光入射到波长转换层，也会产生无法对全部光进行波长转换的现象(光饱和现象)。即使通过在波长转换层的周围设置散热部件而抑制了波长转换层的温度上升，如果不减少波长转换层的光入射面中的激励光的光密度，则波长转换效率可能下降。

本发明是鉴于上述现有技术的问题而完成的，其目的之一在于提供一种能够通过使波长转换层的光入射面中的激励光的光密度下降而抑制波长转换效率下降的光源装置。本发明的一个方式的目的之一在于提供具有上述光源装置的投影仪。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的光源装置具有：激励光源，其射出激励光；聚光光学系统，其会聚所述激励光源；透光性部件，其使从所述聚光光学系统射出的激励光透过；以及波长转换层，其具有与所述激励光的行进方向交叉的第1光入射面、与所述第1光入射面相对的光射出面、以及将所述第1光入射面的端部与所述光射出面的端部连接的第2光入射面，所述聚光光学系统的焦点形成于所述波长转换层的内部，所述波长转换层对从所述第1光入射面和所述第2光入射面入射的所述激励光进行波长转换而生成荧光。

根据该结构，由于聚光光学系统的焦点形成于波长转换层的内部，所以，从聚光光学系统透过透光性部件而行进的激励光从波长转换层的第1光入射面和第2光入射面双方入射，与光入射面仅为第1光入射面的情况相比，能够使光密度降低。由此，能够抑制产生上述的光饱和现象，从而抑制波长转换层中的波长转换效率的下降。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，所述聚光光学系统的焦点形成于除去所述波长转换层的所述第1光入射面并且包含所述光射出面在内的所述波长转换层的内部且所述激励光的光轴上。

根据该结构，例如，能够将聚光光学系统的焦点形成于光射出面。由此，激励光分别从第1光入射面和第2光入射面上的不同的位置入射，能够使激励光入射到波长转换层的部位分散。

因此，能够使第1光入射面和第2光入射面中的光密度下降。由此，能够抑制产生光饱和现象，从而抑制波长转换层中的波长转换效率的下降。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，所述光源装置在与所述激励光的行进方向交叉的方向上、在所述透光性部件的与所述波长转换层相反的一侧，还具有支承所述波长转换层和所述透光性部件的支承部件。

根据该结构，能够使波长转换层中产生的热经由支承部件而散出，可抑制相同的激励光量中的波长转换层的温度的不均匀，并且能够抑制波长转换层的转换效率的偏差。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，所述透光性部件具有：第1透光性部件，其具有与所述激励光的行进方向交叉的平坦面、以及朝向与所述激励光的行进方向相反的方向突出的曲面，所述平坦面与所述第1光入射面相对地配置；以及第2透光性部件，其配置于所述第1透光性部件的所述平坦面侧，具有在沿着所述光轴的方向上贯穿的孔，在所述波长转换层配置于所述孔内的状态下，所述波长转换层的所述第2光入射面与所述孔的内周面相对。

根据该结构，通过设置第1透光性部件和第2透光性部件，能够在波长转换层的周围容易地配置第2透光性部件。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，所述光源装置在与所述激励光的行进方向交叉的方向上、在所述第2透光性部件的与所述波长转换层相反的一侧，还具有支承所述波长转换层和所述透光性部件的支承部件，所述第1透光性部件经由接合部件与所述支承部件接合。

根据该结构，接合部件也可以不具有透光性，因此，能够使用导热性较高的接合材料，能够将波长转换层中产生的热分别有效地传导到支承部件和透光性部件，能够抑制波长转换层的转换效率的偏差。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，所述透光性部件具有与所述激励光的行进方向交叉的平坦面、在所述平坦面开口的凹部、以及朝向与所述激励光的行进方向相反的方向突出的曲面，在所述波长转换层配置于所述凹部内的状态下，所述第1光入射面与所述凹部的底面相对，所述第2光入射面与所述凹部的内周面相对。

根据该结构，通过构成为在形成于透光性部件的凹部内配置波长转换层，能够将透光性部件作为1个部件处理。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，所述光源装置在与所述激励光的行进方向交叉的方向上、在所述透光性部件的与所述波长转换层相反的一侧，还具有支承所述波长转换层和所述透光性部件的支承部件，所述透光性部件具有第2凹部，该第2凹部用于配置所述支承部件。

根据该结构，容易进行支承部件相对于透光性部件的配置。此外，根据该结构，透光性部件与支承部件的接触面积由于第2凹部而增加，所以能够提高经由透光性部件的波长转换层的散热性，从而抑制波长转换层的温度上升。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，所述透光性部件由蓝宝石形成。

根据该结构，通过使用导热性较高的蓝宝石作为透光性部件而形成，能够提高透光性部件中的散热性。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以构成为，在所述波长转换层的所述第1光入射面与所述透光性部件之间、以及所述波长转换层的所述第2光入射面与所述透光性部件之间设置有电介质多层膜，所述电介质多层膜使所述激励光透过，对所述荧光进行反射。

根据该结构，能够抑制由波长转换层转换后的激励光(荧光)朝向透光性部件射出，可靠地使荧光从光射出面射出，从而能够抑制光源装置中的波长转换效率的下降。

本发明的投影仪具有：上述光源装置；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；以及投射光学系统，其投射所述图像光。

根据该结构，成为具有波长转换效率优异的光源装置的投影仪，可以提供可靠性较高的投影仪。

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是示出第1实施方式的光源装置的概略结构的图。

图3是在包含图2的照明光轴的平面上对第1实施方式的波长转换元件进行剖切的剖视图。

图4是示出第2实施方式的光源装置的结构的图。

图5是在包含图4的照明光轴的平面上对第2实施方式的波长转换元件进行剖切的剖视图。

图6是示出变形例1的波长转换元件的结构的图。

图7是示出变形例2的波长转换元件的结构的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

为了容易理解特征，在以下的说明所使用的附图中，为了方便起见，有时放大地示出作为特征的部分，各结构要素的尺寸比例等未必与实际相同。

[第1实施方式]

(投影仪)

本实施方式的投影仪是使用了3个透射型液晶光阀作为光调制装置的投影仪的一例。另外，作为光调制装置，还能够使用反射型液晶光阀。此外，作为光调制装置，也可以采用例如使用了DMD(Digital Micromirror Device)等的光调制装置等液晶以外的光调制装置，该DMD是使用了微镜的器件。

图1是示出第1实施方式的投影仪的概略结构图。

如图1所示，投影仪1具有光源装置2A、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和投射光学系统6。光源装置2A射出照明光WL。色分离光学系统3将来自光源装置2A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分别根据图像信息对红色光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对来自各光调制装置4R、4G、4B的各色的图像光进行合成。投射光学系统6朝向屏幕SCR投射来自光合成光学系统5的合成后的图像光。

如图2所示，光源装置2A射出白色的照明光(白色光)WL，该白色的照明光是对从半导体激光器射出的蓝色的激励光中的不进行波长转换就射出的蓝色的激励光B的一部分和通过波长转换元件30对激励光B的波长转换而产生的黄色的荧光Y进行合成而得到的。光源装置2A朝向色分离光学系统3射出被调整成具有大致均匀的照度分布的照明光WL。之后，对光源装置2A的具体结构进行叙述。

如图1所示，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和第2中继透镜9b。

第1分色镜7a将从光源装置2A射出的照明光WL分离为红色光LR、以及对绿色光LG和蓝色光LB进行混合后的光。因此，第1分色镜7a具有使红色光LR透过并且反射绿色光LG和蓝色光LB的特性。第2分色镜7b将对绿色光LG和蓝色光LB进行混合后的光分离为绿色光LG和蓝色光LB。因此，第2分色镜7b具有反射绿色光LG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，将透过第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和第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1中继透镜9a和第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和第2中继透镜9b补偿由于蓝色光LB的光路长度长于红色光LR、绿色光LG的光路长度而引起的蓝色光LB的光损耗。

光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B分别由液晶面板构成。光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B分别在使红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB各自通过的期间，根据图像信息分别对红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB进行调制而形成与各色对应的图像光。在光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B各自的光入射侧和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和光调制装置4B各自的光入射侧设置有场透镜10R、场透镜10G和场透镜10B，该场透镜10R、场透镜10G和场透镜10B将分别入射到光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB分别平行化。

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和光调制装置4B的各色的图像光进行合成，朝向投射光学系统6射出合成后的图像光。

投射光学系统6由投射透镜组构成。投射光学系统6朝向屏幕SCR放大投射由光合成光学系统5合成后的图像光。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，对第1实施方式的光源装置2A的结构进行说明。

图2是示出第1实施方式的光源装置的概略结构的图。

如图2所示，光源装置2A具有激励光源110、无焦光学系统11、均化器光学系统12、聚光光学系统20、波长转换元件30、拾取光学系统60、第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140和重叠透镜150。

激励光源110由多个半导体激光器110A构成，该多个半导体激光器110A射出由激光构成的蓝色的激励光B。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垂直的一个平面内配置成阵列状。另外，作为激励光源110，还能够使用射出445nm以外的波长例如455nm或460nm的蓝色光的半导体激光器。此外，作为激励光源110，不限于半导体激光二极管，还能够使用LED(Light Emitting Diode)。

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缩小由从激励光源110射出的多个激光构成的光束的直径。也可以在无焦光学系统11与激励光源110之间配置准直光学系统，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(Top-hat)分布。均化器光学系统12与聚光光学系统20一起使从第1多透镜阵列12a和第2多透镜阵列12b的多个透镜射出的多个小光束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。

聚光光学系统20例如具有第1透镜20a和第2透镜20b。聚光光学系统20配置于从均化器光学系统12到波长转换元件30的光路中，使激励光B会聚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。

拾取光学系统60例如具有第1准直透镜62和第2准直透镜64。拾取光学系统60将从波长转换元件30射出的光大致平行化。第1准直透镜62和第2准直透镜64分别由凸透镜构成。

第1透镜阵列120具有多个第1透镜122，该多个第1透镜122用于将从拾取光学系统60射出的光分割为多个部分光束。多个第1透镜122在与照明光轴100ax垂直的面内排列成矩阵状。

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150一起使第1透镜阵列120的各第1透镜122的像在光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置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垂直的面内排列成矩阵状。

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会聚从偏振转换元件140射出的各部分光束，使其在光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B的图像形成区域的附近重叠。

(波长转换元件)

接着，对第1实施方式的波长转换元件的结构进行说明。

图3是在包含图2的照明光轴100ax的平面上对第1实施方式的波长转换元件30进行剖切的剖视图。

如图3所示，波长转换元件30构成为具有支承部件31、透光性部件33、波长转换层32、分色膜34A和第1防反射膜34C。

支承部件31由矩形的板材构成，具有在板厚方向上彼此相对的第1面31a和第2面31b。支承部件31以第1面31a朝向聚光光学系统20的方式配置，并且以第2面31b朝向拾取光学系统60的方式配置。在支承部件31上设有在第1面31a与第2面31b之间贯穿厚度方向的孔31h。在从第1面31a的法线方向观察时，孔31h的形状为矩形。

支承部件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。在金属材料的情况下，优选使用铝、铜筒散热性优异的金属。

波长转换层32设置于第2透光性部件33B的贯通孔33h内而被支承。在从波长转换层32的光射出面32b的法线方向观察时，波长转换层32的形状为矩形。波长转换层32具有：第1光入射面32a，其与从激励光源110射出的激励光B的光轴或激励光B的行进方向交叉；光射出面32b，其与第1光入射面32a相对；以及第2光入射面32c，其将第1光入射面32a与光射出面32b连接。第1光入射面32a与后述的第1透光性部件33A的平坦面33f相对。在本实施方式中，与第1光入射面32a分开地将第2光入射面32c用作光入射面，与仅将第1光入射面32a用作光入射面的结构相比，入射激励光B的面积更大。光射出面32b形成为与支承部件31的第2面31b共面。

另外，波长转换层32的形状不限于图示的矩形，也可以是，第2光入射面32c的相对于光轴的朝向与第1光入射面32a不同，比第1光入射面32a更向激励光的行进方向侧以规定的角度倾斜。

波长转换层32使从激励光源110射出的蓝色的激励光B从第1光入射面32a和第2光入射面32c入射，从光射出面32b射出波长转换后的黄色的荧光Y。波长转换层32包含荧光体粒子(省略图示)，该荧光体粒子将蓝色的激励光B转换为黄色的荧光Y并射出。

作为荧光体粒子，例如可使用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，也可以使用对使用2种以上的材料而形成的粒子进行混合后的材料。波长转换层32优选使用耐热性和表面加工性优异的波长转换层。作为这样的波长转换层32，优选使用使荧光体粒子分散在氧化铝等无机粘合剂中而得到的荧光体层、不使用粘合剂而对荧光体粒子进行烧制后的荧光体层等。

分色膜34A设置于波长转换层32的第1光入射面32a和4个第2光入射面32c上。分光膜34A具有使从激励光源110射出的蓝色的激励光B透过、使由波长转换层32生成的黄色的荧光Y反射的特性。

透光性部件33构成为具有呈半球形状的第1透光性部件33A和呈角筒形状的第2透光性部件33B。

第1透光性部件33A由俯视时呈半球形状的平凸透镜构成，并具有平坦面33f和凸面33d。第1透光性部件33A以平坦面33f与波长转换层32的第1光入射面32a相对的状态设置，固定于支承部件31的第1面31a侧。第1透光性部件33A的凸面33d是向与激励光B的行进方向相反的方向突出的曲面。凸面33d的曲率半径的中心形成于波长转换层32的光射出面32b。

第2透光性部件33B具有贯通孔33h，该贯通孔33h呈沿着波长转换层32的外形的角筒形状，沿着光轴贯穿波长转换层32的厚度方向。适当设定第2透光性部件33B的与光轴(光的行进方向)交叉的方向的尺寸。贯通孔33h的内周面33i与构成波长转换层32的外周面的4个第2光入射面32c相对。在与光轴交叉的方向上，在第2透光性部件33B的与波长转换层32相反的一侧设置有支承部件31。第2透光性部件33B具有与激励光B的光轴或激励光B的行进方向交叉的平坦面33c，该平坦面33c形成为与支承部件31的第2面31b共面。

这些第1透光性部件33A和第2透光性部件33B配置成在激励光B的光轴上使彼此的中心轴一致。本实施方式的透光性部件33、即、第1透光性部件33A和第2透光性部件33B均由导热性高的蓝宝石构成。

第1防反射膜34C设置于第1透光性部件33A的平坦面33f上。第1防反射膜34C具有抑制激励光B的反射的特性，通过在第1透光性部件33A的平坦面33f上成膜，激励光B的透射效率提高。另外，也可以在波长转换层32的光射出面32b上设置防反射膜。

第2防反射膜34D设置成覆盖第2透光性部件33B的内周面。第2防反射膜34D抑制透过第2透光性部件33B而入射到波长转换层32的第2光入射面32c的激励光B的反射。通过与波长转换层32的第2光入射面32c相对地形成第2防反射膜34D，激励光B的透过效率提高。由此，在将波长转换层32嵌入第2透光性部件33B的贯通孔33h中的情况下，即使在分色膜34A与第2防反射膜34D之间存在空气层，也能够维持针对透过第2透光性部件33B的激励光B的防反射效果。

接合部件36配置于设置在第1透光性部件33A上的第1防反射膜34C与支承部件31的第1面31a之间，将第1透光性部件33A与支承部件31接合。作为接合部件36，优选具有较高的导热率。例如，可举出焊锡、导热片等。通过使用导热率较高的材料，能够将波长转换层32中产生的热从支承部件31有效地传导到第1透光性部件33A，提高波长转换层32的散热性。

设置在第2透光性部件33B与第1透光性部件33A的平坦面33f(第1防反射膜34C)之间的接合部件36必须具有透光性。

设置在支承部件31(第1面31a)与第1透光性部件33A的平坦面33f(第1防反射膜34C)之间的接合部件36不考虑透光性、非透光性。

本实施方式的波长转换元件30为如下的结构：聚光光学系统20的焦点不形成于波长转换层32的第1光入射面32a而形成于比第1光入射面32a更靠光的行进方向侧的包含光射出面32b在内的波长转换层32的内部。即，聚光光学系统20的焦点只要位于波长转换层32的内部且除了第1光入射面32a以外的位置即可，并且只要位于激励光B的光轴上即可。

在本实施方式中，构成为在波长转换元件30的光射出面32b的中央形成聚光光学系统20的焦点Q。因此，从聚光光学系统20射出的激励光B透过第1透光性部件33A，从平坦面33f朝向波长转换层32和第2透光性部件33B射出。从第1透光性部件33A的平坦面33f射出的激励光B中的中心光束(激励光B31)从第1光入射面32a入射到波长转换层32内，未入射到第1光入射面32a的周边光束(激励光B32和激励光B33)透过第2透光性部件33B而从第2光入射面32c入射到波长转换层32内。

这样，根据本实施方式的结构，将聚光光学系统20的焦点Q对准于波长转换层32的光射出面32b，在光射出面32b上形成呈顶帽形状的光强度分布，由此，能够使以往集中于波长转换层32的第1光入射面32a的激励光B的光密度分散到第2光入射面32c。

即，在本实施方式中，除了设置第1透光性部件33A以外，还绕波长转换层32的光轴设置第2透光性部件33B，由此，能够使波长转换层32的侧面成为第2光入射面32c，所以，能够使激励光B分别从第1光入射面32a和第2光入射面32c入射。由于聚光光学系统20的焦点Q形成于光射出面32b，所以，激励光B的各光线(B31～B33)分别从第1光入射面32a、第2光入射面32c入射。

这样，聚光光学系统20的焦点形成于激励光B的光轴上的波长转换层32的内部。即，聚光光学系统20的焦点形成于除去第1光入射面32a并且包含光射出面32b的波长转换层32的内部，由此，波长转换层32的第1光入射面32a中的激励光B的光密度下降。因此，能够抑制产生光饱和现象，对入射到波长转换层32的大致全部激励光B有效地进行转换。因此，能够在不使入射到波长转换层32的激励光B的光量减少的情况下，抑制波长转换元件30的波长转换效率的下降和偏差，改善波长转换元件30(波长转换层32)的波长转换效率。

另外，在采用仅使用第1光入射面32a作为光入射面的结构的情况下，如果增大第1光入射面32a的面积，则能够抑制光饱和现象，但是，当增大第1光入射面32a的面积时，透光性部件33(特别是第1透光性部件33A)的大小与该面积的增大成比例地增大，波长转换元件30大型化。因此，将波长转换层32的侧面(第2光入射面32c)作为光入射面是有效的。

此外，第2透光性部件33B由导热率较高的蓝宝石形成。因此，不仅能够将波长转换层32中产生的热从第1透光性部件33A散出，还能够经由第2透光性部件33B向设置于第2透光性部件33B的与波长转换层32相反的一侧的支承部件31导热，在支承部件31中散热。这样，由于能够将波长转换层32中产生的热经由第1透光性部件33A和第2透光性部件33B而在支承部件31中有效地散出，所以，可抑制相同的激励光量中的波长转换层32的温度的不均匀，能够进一步抑制波长转换元件30的转换效率的下降和偏差。

另外，在本实施方式中，将聚光光学系统20的焦点Q形成于波长转换层32的光射出面32b，在光射出面32b上形成有顶帽分布，但不限于该结构。

例如，除了波长转换层32的第1光入射面32a以外，可以形成在聚光光学系统20的光轴上的波长转换层32的内部的任何位置。

另外，波长转换层32的光射出面32b也可以是不与平坦面33c或第2面31b一致的结构。具体而言，光射出面32b也可以设置于比平坦面33c或第2面31b更靠与激励光B的行进方向相反的方向的一侧。

[第2实施方式]

接着，对本发明的第2实施方式的光源装置进行说明。

以下所示的本实施方式的光源装置2B与上述第1实施方式的结构的不同之处在于，具有蓝色分离型的光源装置2B。因此，在以下的说明中，对光源装置2B的结构进行详细说明，省略相同部位的说明。此外，在说明中使用的各附图中，对与图1～图3相同的结构要素标注相同的标号。

图4是示出第2实施方式的光源装置2B的结构的图。

如图4所示，光源装置2B大致具有激励光源110、准直光学系统42、相位差板43、偏振分离元件44、第1均化器光学系统45、第1聚光光学系统46、波长转换元件70、第1拾取透镜48、分色镜49、全反射镜50、第2相位差板51、第2均化器光学系统52、第2聚光光学系统53、反射型旋转扩散元件54和第2拾取透镜55。

光源装置2B中的激励光源110、准直光学系统42、相位差板43、偏振分离元件44、第1均化器光学系统45、第1聚光光学系统46、波长转换元件70、第1拾取透镜48和分色镜49依次排列配置在照明光轴100ax上。

相位差板43由具有旋转机构的1/2波长板构成。相位差板43将由准直光学系统42会聚的激励光B中的P偏振光和S偏振光转换为任意的比例。另外，相位差板43可以是1/4波长板，只要是能够通过旋转或移动而使偏振状态(P偏振光和S偏振光的比例)发生变化，则没有特别限定。

偏振分离元件44是所谓板式的偏振束分离器(PBS)，具有与照明光轴100ax形成45°的角度的倾斜面。偏振分离元件44使入射光中的P偏振光成分通过，使S偏振光成分反射。P偏振光成分透过偏振分离元件44而朝第1均化器光学系统45前进。S偏振光成分被偏振分离元件44反射而朝全反射镜50前进。

第1均化器光学系统45例如具有第1多透镜阵列45a和第2多透镜阵列45b。第1均化器光学系统45使激励光B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(Top-hat)分布。第1均化器光学系统45与第1聚光光学系统46一起使从第1多透镜阵列45a和第2多透镜阵列45b的多个透镜射出的多个小光束在后述的波长转换层上相互重叠。由此，使照射到后述的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46配置于从第1均化器光学系统45到波长转换元件70的光路中，使激励光B会聚而入射到波长转换元件70的波长转换层。在本实施方式中，第1聚光光学系统46由凸透镜构成。

第1拾取透镜48例如由凸透镜构成，将从波长转换元件70射出的黄色光Y大致平行化。

分色镜49是如下的反射镜：使从波长转换元件70射出的黄色光Y通过，并且使从与黄色光Y正交的方向入射来的蓝色光B朝与黄色光Y相同的行进方向反射。

全反射镜50配置在蓝色光B的光路中，使偏振分离元件44所分离的蓝色光朝第2相位差板51进行全反射。

第2相位差板51是1/4波长板(λ/4板)。第2相位差板51将从偏振分离元件44射出的S偏振的蓝色光转换为圆偏振。

第2均化器光学系统52例如具有第1多透镜阵列52a和第2多透镜阵列52b。第2均化器光学系统52与第2聚光光学系统53一起使从第1多透镜阵列52a以及第2多透镜阵列52b的多个透镜射出的多个小光束在反射型旋转扩散元件54上相互重叠。由此，使照射到反射型旋转扩散元件54上的蓝色光B的光强度分布成为均匀的状态。

第2聚光光学系统53配置于第2均化器光学系统52至反射型旋转扩散元件54的光路中，使转换为圆偏振的蓝色光B会聚，入射到反射型旋转扩散元件54。在本实施方式中，第2聚光光学系统53由凸透镜构成。

反射型旋转扩散元件54使从第2聚光光学系统统53射出的光线朝向第2拾取透镜55扩散反射。其中，作为反射型旋转扩散元件54，优选使用使入射到反射型旋转扩散元件54的光线以兰伯特反射或者接近兰伯特反射的特性进行扩散反射的反射型旋转扩散元件。

第2拾取透镜55例如由凸透镜构成，将从反射型旋转扩散元件54射出的蓝色光B大致平行化。平行化后的蓝色光B朝分色镜49前进，在分色镜49中朝与黄色光Y相同的方向反射，该黄色光Y朝垂直于蓝色光B的方向行进。

这样，从反射型旋转扩散元件54射出的光线(蓝色光B)与透过分色镜49后的黄色的荧光Y合成，获得白色的照明光WL。白色的照明光WL入射到图1所示的色分离光学系统3。

(波长转换元件)

接着，对第2实施方式的波长转换元件的结构进行说明。

图5是示出第2实施方式的波长转换元件70的结构的剖视图。

如图5所示，波长转换元件70构成为具有支承部件31、透光性部件73、波长转换层32、分色膜34A、第1防反射膜34C、第2防反射膜34D和接合部件76。

透光性部件73具有使激励光透过的第1透光部73A和第2透光部73B。

第2透光部73B具有：平坦面73a，其呈角筒形状，与激励光B的光轴或激励光B的行进方向交叉；第1凹部73h1，其在平坦面73a呈矩形地开口；以及第2凹部73h2，其遍及周缘地形成为矩形。平坦面73a形成为与支承部件31的第2面31b共面。并且，光射出面32b形成为与支承部件31的第2面31b共面。另外，波长转换层32的光射出面32b也可以是不与平坦面73a或第2面31b一致的结构。具体而言，光射出面32b也可以设置于比平坦面73a或第2面31b更靠与激励光B的行进方向相反方向的一侧。

第1透光部73A具有：平坦面73f，其构成第2凹部73h2的一部分，并且与激励光B的光轴或激励光B的行进方向交叉；以及曲面73d，其向与激励光B的行进方向相反的方向突出。

透光性部件73具有第1透光部73A和第2透光部73B为一体的构造。

波长转换层32配置于第1凹部73h1内，该第1凹部73h1形成在透光性部件73的第2透光部73B侧。波长转换层32的第1光入射面32a隔着后述的分色膜34A以及第2防反射膜34D而与第1凹部73h的底面73b相对，第2光入射面32c隔着后述的分色膜34A以及第2防反射膜34D而与第1凹部73h1的内周面73c相对。在波长转换层32的第1光入射面32a和第2光入射面32c上设置有分色膜34A，并且，在分色膜34A上设置有第2防反射膜34D。

分色膜34A设置于波长转换层32的第1光入射面32a和第2光入射面32c上。分光膜34A具有使从激励光源110射出的蓝色的激励光B透过、使由波长转换层32生成的黄色的荧光Y反射的特性。

第2防反射膜34D设置成覆盖分色膜34A的外表面，该分色膜34A设置在波长转换层32的第1光入射面32a和第2光入射面32c上。第2防反射膜34D抑制透过第1透光部73A而入射到波长转换层32的第1光入射面32a的激励光B71的反射，并且抑制透过第2透光部73B而入射到波长转换层32的第2光入射面32c的激励光B72或激励光B73的反射。通过将第2防反射膜34D形成在波长转换层32的第1光入射面32a和第2光入射面32c上，激励光B的透过效率提高。另外，第2防反射膜34D也可以形成在第1凹部73h1的内周面。

支承部件31经由接合部件76与透光性部件73接合。接合部件76配置于设置在第1透光部73A的平坦面73f上的第1防反射膜34C与支承部件31的第1面31a之间，将它们良好地接合。支承部件31在与激励光B的光轴或激励光B的行进方向交叉的方向上，位于第2透光部73B的与波长转换层32相反的一侧。

在本实施方式的波长转换元件70中，第1聚光光学系统46的焦点Q也形成于激励光B的光轴上的波长转换层32的光射出面32b上。此外，在本实施方式中，具有与波长转换层32的第2光入射面32c相对的第2透光部73B，该第2透光部73B与半球形状的第1透光部73A一体地形成。

因此，从第1聚光光学系统46射出的激励光B中的中心光束(激励光B71)透过第1透光性部件33A而从第1光入射面32a入射到波长转换层32内，未入射到第1光入射面32a的周边光束(激励光B72或激励光B73)透过第2透光部73B而从第2光入射面32c入射到波长转换层32内。

这样，与上述的第1实施方式时同样，将第1聚光光学系统46的焦点Q对准于波长转换层32的光射出面32b，在光射出面32b上形成呈顶帽形状的光强度分布，由此，能够使仅入射到第1光入射面32a的激励光B的光密度分散到第2光入射面32c。由此，波长转换层32的第1光入射面32a中的激励光B的光密度下降，由此，能够抑制产生光饱和现象，改善波长转换层32中的波长转换效率。

根据本实施方式的结构，具有第1透光部73A和第2透光部73B为一体构造的透光性部件73，因此，对部件彼此进行位置对准而组装透光性部件的作业是不需要的。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明当然不限于上述例子。只要是本领域技术人员，显然可以在权利要求书记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或者修正例，这些变更例或者修正例当然也应理解为属于本发明的技术范围。

接着，对波长转换元件的变形例的结构进行说明。

[变形例1]

图6是示出变形例1的波长转换元件的结构的图。图6是在沿着激励光B的行进方向的平面上进行剖切的剖视图。

图6所示的波长转换元件80具有：透光性部件83，其由截面观察呈半球形状的凸透镜构成；波长转换层32，其配置于透光性部件83的凹部83h内，具有第1光入射面32a以及与第1光入射面32a相对的光射出面32b；以及分色膜34A，其设置在波长转换层32的第1光入射面32a和第2光入射面32c上。透光性部件83具有：平坦面83f，其与激励光B的光轴或激励光B的行进方向交叉；凸面83d，其向与激励光B的行进方向相反的方向突出；以及上述凹部83h，其在平坦面83f开口，在该凹部83h内设置有波长转换层32和分色膜34A。波长转换层32的第1光入射面32a隔着该分色膜34A而与透光性部件83的凹部83h的底面83b相对，第2光入射面32c隔着该分色膜34A而与凹部83h的内周面83c相对。另外，在分色膜34A的表面或凹部83h的内周面83c上形成有第2防反射膜34D。此外，在分色膜34A的表面或凹部83h的底面83b上形成有第2防反射膜34D。

根据本实施方式的结构，波长转换层32嵌入到透光性部件83的凹部83h内，因此，在第1实施方式中使用的第2透光性部件33B(图3)是不需要的。此外，从透光性部件83的凸面83d入射的激励光B从波长转换层32的第1光入射面32a和第2光入射面32c中的任意一个入射到波长转换层32内，因此，能够降低第1光入射面32a中的激励光B的光密度。并且，能够在由蓝宝石形成的导热性较高的透光性部件83中使波长转换层32中产生的热有效地散出，能够抑制波长转换层32中的转换效率的下降。

另外，也可以在将透光性部件83固定于支承部件的情况下，以支承部件不与光射出面32b相对的方式，将平坦面83f与支承部件固定。此外，也可以遍及第2光入射面32c的周缘而形成凹部，并以与该凹部抵接的方式设置支承部件，由此，将透光性部件83固定于支承部件。

[变形例2]

图7是示出变形例2的波长转换元件的结构的图。图7是在沿着激励光B的行进方向的平面上进行剖切的剖视图。

如图7所示的波长转换元件85那样，波长转换层32的光射出面32b也可以是不与透光性部件83的平坦面83f一致的结构。分色膜34A具有使激励光B透过并对由波长转换层32生成的黄色的荧光Y进行反射的特性，因此，从光射出面32b射出的光中的朝向凹部83h的内周面83c的光在内周面83c上的分色膜34A处反射，向透光性部件83的外侧射出。另外，在分色膜34A的表面或凹部83h的内周面83c上形成有第2防反射膜34D。此外，在分色膜34A的表面或凹部83h的底面83b上形成有第2防反射膜34D。

在这样的结构中，由于激励光B入射到波长转换层32的第1光入射面32a和第2光入射面32c，所以，也能够降低第1光入射面32a中的光密度。

另外，也可以与变形例1同样，在将透光性部件83固定于支承部件的情况下，以使支承部件不与光射出面32b相对的方式，将平坦面83f与支承部件固定。此外，也可以遍及第2光入射面32c的周缘而形成凹部，并以与该凹部抵接的方式设置支承部件，由此，将透光性部件83固定于支承部件。

标号说明

1：投影仪；2A、2B：光源装置；4B、4G、4R：光调制装置；6：投射光学系统；20：聚光光学系统；30、70、80、85：波长转换元件；31：支承部件；31h：孔；32：波长转换层；32a：第1光入射面；32b：光射出面；32c：第2光入射面；33、73、83：透光性部件；33A：第1透光性部件；33B：第2透光性部件；33f、73a、73f、83f：平坦面；33i、73c、83c：内周面；36、76：接合部件；73b、83b：底面；73d：曲面；83h：凹部；110：激励光源；73h1：第1凹部；73h2：第2凹部；100ax：照明光轴；B：激励光；Q：焦点。

Claims (10)

1.一种光源装置，其具有：

激励光源，其射出激励光；

聚光光学系统，其会聚所述激励光源；

透光性部件，其使从所述聚光光学系统射出的激励光透过；以及

波长转换层，其具有与所述激励光的行进方向交叉的第1光入射面、与所述第1光入射面相对的光射出面、以及将所述第1光入射面的端部与所述光射出面的端部连接的第2光入射面，

所述聚光光学系统的焦点形成于所述波长转换层的内部，所述波长转换层对从所述第1光入射面和所述第2光入射面入射的所述激励光进行波长转换而生成荧光。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

所述聚光光学系统的焦点形成于除去所述波长转换层的所述第1光入射面并且包含所述光射出面在内的所述波长转换层的内部且所述激励光的光轴上。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述光源装置在与所述激励光的行进方向交叉的方向上、在所述透光性部件的与所述波长转换层相反的一侧，还具有支承所述波长转换层和所述透光性部件的支承部件。

4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述透光性部件构成为具有：

第1透光性部件，其具有与所述激励光的行进方向交叉的平坦面、以及朝向与所述激励光的行进方向相反的方向突出的曲面，所述平坦面与所述第1光入射面相对地配置；以及

第2透光性部件，其配置于所述第1透光性部件的所述平坦面侧，具有在沿着所述光轴的方向上贯穿的孔，

在所述波长转换层配置于所述孔内的状态下，所述波长转换层的所述第2光入射面与所述孔的内周面相对。

5.根据权利要求4所述的光源装置，其中，

所述光源装置在与所述激励光的行进方向交叉的方向上、在所述第2透光性部件的与所述波长转换层相反的一侧，还具有支承所述波长转换层和所述透光性部件的支承部件，

所述第1透光性部件经由接合部件与所述支承部件接合。

6.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述透光性部件具有与所述激励光的行进方向交叉的平坦面、在所述平坦面开口的凹部、以及朝向与所述激励光的行进方向相反的方向突出的曲面，

在所述波长转换层配置于所述凹部内的状态下，所述第1光入射面与所述凹部的底面相对，所述第2光入射面与所述凹部的内周面相对。

7.根据权利要求6所述的光源装置，其中，

所述光源装置在与所述激励光的行进方向交叉的方向上、在所述透光性部件的与所述波长转换层相反的一侧，还具有支承所述波长转换层和所述透光性部件的支承部件，

所述透光性部件具有第2凹部，该第2凹部用于配置所述支承部件。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的光源装置，其中，

所述透光性部件由蓝宝石形成。

9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的光源装置，其中，

在所述波长转换层的所述第1光入射面与所述透光性部件之间、以及所述波长转换层的所述第2光入射面与所述透光性部件之间设置有电介质多层膜，所述电介质多层膜使所述激励光透过，对所述荧光进行反射。

10.一种投影仪，其具有：

权利要求1～9中的任意一项所述的光源装置；以及

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

投射光学系统，其投射所述图像光。