CN110221510B - 波长转换元件、照明装置和投影仪 - Google Patents

Abstract

波长转换元件、照明装置和投影仪。提供能够生成期望的色光的波长转换元件。此外，提供具有该波长转换元件的照明装置。此外，提供具有该照明装置的投影仪。波长转换元件具有：波长转换层，其具有入射激励光的入射面，对激励光进行波长转换而生成荧光；以及多个透光部件，它们具有曲面，配置在入射面上，曲面反射激励光，透射荧光。

Description

波长转换元件、照明装置和投影仪

技术领域

本发明涉及波长转换元件、照明装置和投影仪。

背景技术

近年来，作为投影仪中使用的照明装置，公知有通过对被从固体光源射出的激励光激励而从荧光体发出的荧光和激励光的一部分进行混合而生成白色光的技术(例如参照下述专利文献1)。在该照明装置中，例如，通过在形成于荧光体的光入射面上的凹凸面形成反射膜，对激励光的反射率进行调整。

专利文献1：日本特开2014-199401号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述凹凸面上形成反射膜的情况下，很难以得到期望的反射特性的方式形成反射层。因此，很难将激励光的反射率调整为规定的值，难以生成期望的色光。

本发明的目的在于解决上述课题，其目的之一在于提供能够生成期望的色光的波长转换元件。此外，其目的之一在于提供具有该波长转换元件的照明装置。此外，其目的之一在于提供具有该照明装置的投影仪。

用于解决课题的手段

根据本发明的第1方式，提供一种波长转换元件，其具有：波长转换层，其具有入射激励光的入射面，对所述激励光进行波长转换而生成荧光；以及多个透光部件，它们配置在所述入射面上，并具有曲面，所述曲面反射所述激励光，透射所述荧光。

在上述第1方式中，优选所述透光部件的曲面设置成向与入射到所述入射面的所述激励光的入射方向相反的方向突出。

在上述第1方式中，优选所述透光部件的曲面设置在所述波长转换层的内部。

在上述第1方式中，优选所述透光部件由含有氧化铝的材料构成。

在上述第1方式中，优选所述透光部件为球状。

根据本发明的第2方式，提供一种照明装置，其具有：上述第1方式的波长转换元件；以及光源，其射出所述激励光。

在上述第2方式中，优选所述照明装置还具有旋转驱动部，该旋转驱动部使支承所述波长转换层的基材绕规定的旋转轴旋转，所述波长转换层绕所述旋转轴进行设置，由所述透光部件规定的所述激励光的反射率在与所述旋转轴正交的方向上具有分布。

在上述第2方式中，优选所述照明装置还具有：移动装置，其使所述基材在与旋转轴正交的方向上移动；检测部，其检测对反射后的所述激励光和所述荧光进行合成而得到的照明光的光量；以及控制装置，其根据所述检测部的测定结果，控制所述移动装置。

根据本发明的第3方式，提供一种投影仪，其具有：上述第2方式的照明装置；光调制装置，其根据图像信息，对来自所述照明装置的光进行调制，由此形成图像光；以及投射光学系统，其投射所述图像光。

附图说明

图1是第1实施方式的投影仪中的概略结构图。

图2是示出照明装置的概略结构的图。

图3是示出波长转换元件的主要部分结构的剖视图。

图4是波长转换元件的俯视图。

图5是示出第2实施方式的照明装置的概略结构的图。

图6是示出传感器单元的概略结构的图。

图7是示出偏振转换元件中的镜的配置的主视图。

图8是示出荧光体轮的主要部分结构的剖视图。

图9是示出荧光体轮的主要部分结构的俯视图。

图10是用于说明颜色平衡的调整方法的流程图。

图11是用于说明使激励光的入射位置移动的另一个方法的图。

图12是示出第1变形例的波长转换元件310的主要部分结构的剖视图。

图13是示出第2变形例的波长转换元件410的主要部分结构的剖视图。

图14是示出第3变形例的波长转换元件510的主要部分结构的剖视图。

图15是示出第4变形例的波长转换元件610的主要部分结构的剖视图。

标号说明

1：投影仪；2、102：照明装置；11a、211a：入射面；12：马达(旋转驱动部)；16、116、216、316、416：透光部件；43：传感器单元(检测部)；50：移动装置；110、310、410、510、610：波长转换元件；BL、BLc、BLs：激励光；CONT：控制装置；O：旋转轴；WL：照明光；YL：荧光。

具体实施方式

(第1实施方式)

下面，参照附图对本发明的第1实施方式进行详细说明。

图1是本实施方式的投影仪中的概略结构图。

如图1所示，本实施方式的投影仪1是在屏幕SCR上显示彩色图像的投射型图像显示装置。投影仪1使用与红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB的各色光对应的3个光调制装置。投影仪1使用得到高亮度/高输出的光的半导体激光器作为照明装置2的光源。

投影仪1大致具有照明装置2、颜色分离光学系统3、红色光用光调制装置4R、绿色光用光调制装置4G、蓝色光用光调制装置4B、合成光学系统5、投射光学系统6。

照明装置2朝向颜色分离光学系统3射出白色的照明光WL。在照明装置2中使用后述本发明的一个实施方式的波长转换元件。

颜色分离光学系统3将从照明装置2射出的照明光WL分离成红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB。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、第2中继透镜9b。

第1分色镜7a具有将从照明装置2射出的照明光WL分离成红色光LR以及绿色光LG和蓝色光LB的功能。第1分色镜7a透射红色光LR，反射绿色光LG和蓝色光LB。第2分色镜7b具有将被第1分色镜7a反射后的光分离成绿色光LG和蓝色光LB的功能。第2分色镜7b反射绿色光LG，透射蓝色光LB。

第1反射镜8a配置在红色光LR的光路中。第1反射镜8a朝向红色光用光调制装置4R反射透射过第1分色镜7a的红色光LR。第2反射镜8b和第3反射镜8c配置在蓝色光LB的光路中。第2反射镜8b和第3反射镜8c朝向蓝色光用光调制装置4B反射透射过第2分色镜7b的蓝色光LB。绿色光LG被第2分色镜7b反射，朝向绿色光用光调制装置4G行进。

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分色镜7b的光射出侧。第1中继透镜9a和第2中继透镜9b具有下述这样的功能：对由于蓝色光LB的光路长度比红色光LR、绿色光LG的光路长度长而导致的蓝色光LB的光损耗进行补偿。

红色光用光调制装置4R根据图像信息对红色光LR进行调制，形成与红色光LR对应的图像光。绿色光用光调制装置4G根据图像信息对绿色光LG进行调制，形成与绿色光LG对应的图像光。蓝色光用光调制装置4B根据图像信息对蓝色光LB进行调制，形成与蓝色光LB对应的图像光。

红色光用光调制装置4R、绿色光用光调制装置4G和蓝色光用光调制装置4B例如使用透过型的液晶面板。另外，在液晶面板的入射侧和射出侧配置有未图示的一对偏振片。偏振片使特定的方向的直线偏振光透过。

在红色光用光调制装置4R的入射侧配置有场透镜10R。在绿色光用光调制装置4G的入射侧配置有场透镜10G。在蓝色光用光调制装置4B的入射侧配置有场透镜10B。场透镜10R将入射到红色光用光调制装置4R的红色光LR平行化。场透镜10G将入射到绿色光用光调制装置4G的绿色光LG平行化。场透镜10B将入射到蓝色光用光调制装置4B的蓝色光LB平行化。

合成光学系统5将与红色光LR、绿色光LG及蓝色光LB各个色光对应的图像光合成，将合成后的图像光朝向投射光学系统6射出。合成光学系统5例如使用十字分色棱镜。

投射光学系统6由包括多个投射透镜的投射透镜组构成。投射光学系统6将利用合成光学系统5合成的图像光朝向屏幕SCR放大投射。由此，被放大后的彩色图像显示在屏幕SCR上。

(照明装置)

接下来，对照明装置2进行说明。图2是示出照明装置2的概要结构的图。

如图2所示，照明装置2具有阵列光源121、准直光学系统122、远焦光学系统123、均束器光学系统124、包含偏振分离元件150A的光学元件125A、相位差板126、拾取光学系统127、积分光学系统131、偏振转换元件132、重叠光学系统133、波长转换元件110。

阵列光源121由排列有多个半导体激光器121a的部件构成。具体而言，多个半导体激光器121a在与光轴正交的面内呈阵列状排列，由此构成阵列光源121。半导体激光器121a的个数没有特别限定。另外，半导体激光器121a射出蓝色(在440nm～470nm的波段具有峰值波长的光)的激励光BL。阵列光源121相当于权利要求书的“光源”。

在本实施方式中，设阵列光源121的光轴为光轴ax2。此外，设从后述波长转换元件110射出的光的光轴为光轴ax3。光轴ax2和光轴ax3位于同一平面内，并且相互正交。

在光轴ax2上，依次排列配置有阵列光源121、准直光学系统122、远焦光学系统123、均束器光学系统124、光学元件125A。另一方面，在光轴ax3上，依次排列配置有波长转换元件110、拾取光学系统127、相位差板126、光学元件125A、积分光学系统131、偏振转换元件132、重叠光学系统133。

在本实施方式中，阵列光源121以使半导体激光器121a射出的激励光BL的偏振方向与偏振分离元件150A反射的偏振成分(例如S偏振光成分)的偏振方向一致的方式配置各半导体激光器121a。从该阵列光源121射出的激励光BL入射到准直光学系统122。

准直光学系统122将从阵列光源121射出的激励光BL转换为平行光束。准直光学系统122例如由呈阵列状排列配置的多个准直透镜122a构成。多个准直透镜122a与多个半导体激光器121a分别对应地配置。

通过穿过该准直光学系统122而被转换为平行光的激励光BL入射到远焦光学系统123。

远焦光学系统123对激励光BL的尺寸(点径)进行调整，例如由远焦透镜123a和远焦透镜123b构成。然后，通过穿过该远焦光学系统123而调整尺寸后的激励光BL入射到均束器光学系统124。

均束器光学系统124在被照明区域中将激励光BL的光强度分布转换成均匀状态(所谓顶帽型(top hat)分布)，例如由一对多透镜阵列124a和多透镜阵列124b构成。并且，来自该均束器光学系统124的激励光BL入射到光学元件125A。

光学元件125A例如由具有波长选择性的分色棱镜构成，该分色棱镜具有相对于光轴ax2呈45°的角度的倾斜面K。此外，该倾斜面K相对于光轴ax3呈45°的角度。在该倾斜面K上设置有具有波长选择性的偏振分离元件150A。

偏振分离元件150A具有将入射到该偏振分离元件150A的第1波段的激励光BL分离成针对该偏振分离元件150A的S偏振光成分和P偏振光成分的偏振分离功能。偏振分离元件150A使激励光BL的S偏振光成分反射，使激励光BL(蓝色光)的P偏振光成分透射。

此外，偏振分离元件150A具有与其偏振状态无关地使入射到该偏振分离元件150A的光中的、与第1波段不同的第2波段的光(荧光YL)透射的颜色分离功能。另外，作为光学元件125A，不限于分色棱镜这样的棱镜形状的元件，也可以使用平行平板状的分色镜。

并且，入射到该偏振分离元件150A的激励光BL的偏振方向与S偏振光成分一致，因此，作为S偏振光的激励光BLs朝向波长转换元件110进行反射。

相位差板126由配置在偏振分离元件150A与波长转换元件110的荧光体11之间的光路中的1/4波长板构成。入射到该相位差板126的S偏振光(直线偏振光)的激励光BLs在被转换为圆偏振光的激励光BLc后，入射到拾取光学系统127。

拾取光学系统127使激励光BLc朝向荧光体11会聚，并且使从荧光体11射出的光平行化，例如由拾取透镜127a和拾取透镜127b构成。

图3是示出波长转换元件110的主要部分结构的剖视图，图4是波长转换元件110的俯视图。

如图3所示，波长转换元件110具有荧光体11、支承荧光体11的支承体12、设置在荧光体11与支承体12之间的反射部件13、透光部件16。荧光体11是对多个YAG荧光体粒子进行烧结的烧结体，具有入射激励光BLs的入射面11a。荧光体11被激励光BLs激励，例如射出在500～700nm的波段具有峰值波长的荧光YL。荧光体11相当于权利要求书的“波长转换层”。

设置在荧光体11的与入射激励光BLs的入射面11a相反的一侧的底面11b借助未图示的粘接层固定在支承体12上。作为支承体12，优选热传导性优良，在本实施方式中，使用由金属构成的板状部件。在本实施方式中，例如使用铜板作为支承体12。另外，作为支承体12的材料，也可以使用铝。

荧光体11生成的荧光YL中的一部分荧光YL被反射部件13反射，从荧光体11的入射面11a向外部射出。作为反射部件13，优选反射率较高，在本实施方式中，使用金属的蒸镀膜(反射膜)。作为反射膜，例如能够使用银膜或铝膜。这样，从荧光体11朝向拾取光学系统127射出荧光YL。

在本实施方式中，波长转换元件110具有配置在入射面11a上的多个透光部件16。透光部件16为球状，表面整体为曲面。透光部件16以一部分从入射面11a露出的方式嵌入荧光体11中。透光部件16设置成向与入射到入射面11a的激励光BLs的入射方向相反的方向(荧光YL射出的方向)突出。由此，透光部件16的入射到入射面11a的激励光BLs的入射方向侧嵌入荧光体11中。

透光部件16由含有氧化铝(Al₂O₃)的材料构成。作为含有氧化铝的材料，例如能够使用透明蓝宝石或透明氧化铝。

在本实施方式中，在透光部件16的表面设置有分色膜16a。分色膜16a具有透射黄色的荧光YL、反射蓝色的激励光BLc的特性。分色膜16a中的蓝色光(激励光BLc)的反射率例如设定为99％以上。

入射到入射面11a的激励光BLc被分色膜16a反射，该分色膜16a设置于在入射面11a上突出的透光部件16的表面。分色膜16a具有模仿透光部件16的表面形状(曲面形状)的凸状曲面，因此，分色膜16a反射后的激励光BLc成为散射光。下面，由被分色膜16a反射后的散射光构成的激励光BLc被称为蓝色散射光BLc1。

下面，将入射面11a中的设置有透光部件16的区域称为第1区域R1，将未设置透光部件16的区域称为第2区域R2。

如图4所示，第1区域R1的面积由从激励光BLs的入射方向俯视透光部件16时的面积规定。在本实施方式中，第1区域R1在入射面11a中占据的比例(面积比率)设定在15％～25％的范围内。另外，上述比例越高，则蓝色散射光BLc1的比例越增大。

第1区域R1在入射面11a中占据的比例由设置在入射面11a上的透光部件16的面密度规定。这里，面密度是入射面11a的俯视时的面积和各透光部件16与入射面11a交叉的面积(入射面11a中的透光部件16的截面面积)的合计值的比例(比率)或密度，例如，能够通过嵌入入射面11a中的透光部件16的数量和大小、或透光部件16相对于入射面11a的嵌入量(嵌入深度)进行调整。

在本实施方式中，透光部件16的嵌入量被调整成球状的透光部件16的体积的一半以上位于荧光体11内的程度。这样，能够抑制在入射面11a上突出的透光部件16的表面(分色膜16a)的蓝色散射光BLc1的散射程度过大。由此，在拾取光学系统127中高效地取入蓝色散射光BLc1，因此，其结果，能够提高激励光的利用效率。

在本实施方式中，透光部件16呈矩阵状配置在入射面11a上，因此，在入射面11a的整个区域内大致均等地生成蓝色散射光BLc1。

另一方面，经由入射面11a中的第2区域R2入射到荧光体11内的激励光BLc被转换为荧光YL。荧光YL直接或被反射部件13反射而朝向入射面11a。透光部件16和分色膜16a透过荧光YL，因此，从入射面11a中的第2区域R2和第1区域R1双方射出荧光YL。因此，从入射面11a的整个区域大致均等地射出荧光YL。

蓝色散射光BLc1和荧光YL入射到拾取光学系统127而被转换为平行光，然后，透过相位差板126。蓝色散射光BLc1通过再次穿过相位差板126而被转换为作为P偏振光入射到偏振分离元件150A的蓝色光BLp。蓝色光BLp透过偏振分离元件150A。

另一方面，照明光WL中包含的荧光YL是非偏振光，因此，在穿过相位差板126后，也依然作为非偏振光入射到偏振分离元件150A。然后，该荧光YL透过偏振分离元件150A。

这样，透过偏振分离元件150A的蓝色光BLp和黄色的荧光YL混合，由此得到照明光(白色光)WL。该照明光WL透过偏振分离元件150A后，入射到积分光学系统131。

积分光学系统131将所入射的照明光WL分割成多个小光束。积分光学系统131例如由第1透镜阵列131a和第2透镜阵列131b构成。第1透镜阵列131a和第2透镜阵列131b是由多个透镜排列成阵列状而得到的。

从积分光学系统131射出的照明光WL入射到偏振转换元件132。偏振转换元件132使照明光WL的偏振方向对齐。偏振转换元件132例如由偏振分离膜、相位差板、镜构成。偏振转换元件132使作为非偏振光的荧光YL的偏振方向和蓝色光BL1的偏振方向对齐，因此，将一个偏振成分转换为另一个偏振成分，例如将P偏振光成分转换为S偏振光成分。

穿过偏振转换元件132的照明光WL入射到重叠透镜133a。重叠透镜133a使从偏振转换元件132射出的多个小光束在照明对象物上相互重叠。由此，能够均匀地对照明对象物进行照明。重叠光学系统133由积分光学系统131和重叠透镜133a构成，该积分光学系统131由第1透镜阵列131a和第2透镜阵列131b构成。

但是，一般而言，从入射面11a射出的荧光YL的发散角较大，因此，荧光YL的光束直径容易增大。在本实施方式中，如图3所示，蓝色散射光BLc1作为散射光而从入射面11a射出。因此，蓝色散射光BLc1的光束直径增大，由此，接近荧光YL的照度分布。根据本实施方式，从入射面11a射出彼此的光束直径的大小之差较小的蓝色散射光BLc1(蓝色光BLp)和荧光YL，因此，对蓝色光BLp和荧光YL进行合成后的照明光WL成为颜色不均较少的白色光。

如以上说明的那样，根据本实施方式的波长转换元件110，通过使在荧光体11的入射面11a上露出的透光部件16(分色膜16a)的比例、即入射面11a上的第1区域R1和第2区域R2的比率变化，能够简便且高精度地调整蓝色散射光BLc1的反射率。这样，能够对构成照明光WL的蓝色散射光BLc1和荧光YL的比率进行调整，因此，能够简便且高精度地调整照明光WL的色调(白平衡)。因此，根据本实施方式的波长转换元件110，能够生成期望的色光(照明光WL)。

此外，根据本实施方式的波长转换元件110，能够通过在从入射面11a突出的透光部件16的曲面上形成的分色膜16a使激励光BLc进行散射反射。

进而，根据本实施方式的波长转换元件110，透光部件16由含有氧化铝(Al₂O₃)的材料构成，因此，能够提供具有透射荧光YL的光透射性的透光部件16。

进而，根据本实施方式的波长转换元件110，透光部件16为球状，因此，能够提供在表面具有球面作为曲面的透光部件16，并且，在该球面上形成的分色膜16a反射后的激励光BLc成为散射光。

此外，根据本实施方式的照明装置2，具有上述波长转换元件110，因此，能够照射具有期望色调的照明光WL。此外，根据本实施方式的投影仪1，具有上述照明装置2，因此，能够进行期望色调的显示。

本实施方式的波长转换元件110例如在成形了YAG荧光体粒子的荧光体材料中嵌入透光部件16，形成凹部，然后，暂时取出透光部件116后进行烧结。在烧结后，在该凹部中再次配置透光部件16，本实施方式的波长转换元件110完成。

(第2实施方式)

接着，对第2实施方式的照明装置进行说明。另外，对与第1实施方式相同的部件和结构标注相同标号，省略详细说明。

图5是示出本实施方式的照明装置102的概略结构的图。如图5所示，本实施方式的照明装置102具有阵列光源121、准直光学系统122、远焦光学系统123、均束器光学系统124、光学元件125A、相位差板126、拾取光学系统127、积分光学系统131、偏振转换元件132、重叠光学系统133、荧光体轮210、光量监视用镜42、传感器单元(检测部)43、移动装置50、控制装置CONT。

在本实施方式中，荧光体轮210是所谓的反射型旋转荧光板。荧光体轮210相当于权利要求书的“波长转换元件”。

荧光体轮210具有圆板状的基板210a、设置在基板210a上的荧光体211、设置在荧光体211与基板210a之间的反射部件213、使基板210a绕穿过基板210a的中心的规定的旋转轴O旋转的马达(旋转驱动部)52。

荧光体211绕旋转轴O形成为环状。本实施方式的荧光体211例如由硅酮等树脂粘合剂、以及分散在该树脂粘合剂中的多个YAG荧光体粒子构成。另外，荧光体粒子的形成材料可以是1种，也可以利用对使用2种以上的形成材料形成的粒子进行混合而得到的粒子作为荧光体粒子。荧光体211被激励光BLs激励，例如射出在500～700nm的波段具有峰值波长的荧光YL。

荧光体211生成的荧光YL中的一部分荧光YL被反射部件213反射，从荧光体211的入射面211a向外部射出。作为反射部件213，优选反射率较高，在本实施方式中，使用金属的蒸镀膜(反射膜)。作为反射膜，例如能够使用银膜或铝膜。这样，从荧光体211朝向拾取光学系统127射出荧光YL。

基板210a为圆板状，但是，该基板210a的形状不限于圆板状。在本实施方式中，基板210a相当于权利要求书的“基材”，荧光体211相当于权利要求书的“波长转换层”，马达52相当于权利要求书的“旋转驱动部”。

基板210a在投影仪1的使用时以规定的转速进行旋转。由此，抑制激励光BLc连续入射到荧光体211的特定区域，因此，实现荧光体211的长寿命化。

在本实施方式的照明装置102中，在积分光学系统131与偏振转换元件132之间的光路上设置有光量监视用镜42。光量监视用镜42是半透半反镜，配置成相对于光轴ax3呈45°的角度。光量监视用镜42透射所入射的光的一部分，反射其余部分。透过光量监视用镜42的光入射到偏振转换元件132，被光量监视用镜42反射后的光入射到传感器单元43。

图6是示出传感器单元43的概略结构的图。图7是示出偏振转换元件中的镜的配置的主视图。

如图6所示，传感器单元43包含第1传感器43a、第2传感器43b、分色镜43c。分色镜43c由电介质多层膜构成，具有透射照明光WL中的荧光YL、反射照明光WL中的蓝色光BLp的光学特性。

第1传感器43a测定光量监视用镜42反射后的照明光WL中的、分色镜43c反射后的蓝色光BLp的光量。第2传感器43b测定光量监视用镜42反射后的照明光WL中的、透过分色镜43c的荧光YL的光量。第1传感器43a和第2传感器43b向控制装置CONT发送测定结果。控制装置CONT根据第1传感器43a和第2传感器43b的测定结果，如后述那样对荧光体轮210的移动进行控制。

如图7所示，光量监视用镜42由避开偏振转换元件132的光入射区域R而配置的保持部件48来保持。偏振转换元件132的光入射区域R是从积分光学系统131射出的多个小光束分别入射的区域。

第2透镜阵列131b与阵列光源121在光学上处于共轭关系。因此，在第2透镜阵列131b具有的多个透镜中分别形成激励光BL的二次光源像Z。光量监视用镜42配置成入射第2透镜阵列131b中形成的多个二次光源像Z中的一个二次光源像Z。因此，在被照明区域即红色光用光调制装置4R、绿色光用光调制装置4G和蓝色光用光调制装置4B上不会产生照度不均。因此，如果能够允许1个二次光源像的照度降低，则光量监视用镜42也可以不是半透半反镜。

在本实施方式中，示出了光量监视用镜42配置在积分光学系统131与偏振转换元件132之间的光路上的例子。代替该例子，光量监视用镜42也可以配置在偏振转换元件132与重叠透镜133a之间的光路上。

接着，对荧光体轮210进行详细说明。图8是示出荧光体轮210的主要部分结构的剖视图，图9是示出荧光体轮210的主要部分结构的俯视图。

如图8所示，在荧光体211的入射面211a上配置有多个透光部件16。在本实施方式的荧光体211中，透光部件16的配置区域(图4所示的第1区域R1)在入射面211a中占据的比例在基板210a的径向(与旋转轴O正交的方向)上变化。即，在荧光体轮210中，透光部件16的配置区域(图4所示的第1区域R1)在入射面211a中占据的比例在与旋转轴O正交的方向、且沿着入射面211a的方向上变化。

这里，如图9所示，设荧光体轮210在荧光体211的入射面211a中包含以基板210a的旋转轴O为中心的多个环状区域A。荧光体轮210通过马达52进行旋转驱动，因此，激励光BLc入射到入射面211a的入射位置IP绕基板210a的旋转轴O描绘圆。

在本实施方式中，关于透光部件16的配置区域(第1区域R1)在入射面211a中占据的比例(以下简称为比例)，位于基板210a的内周侧的环状区域A低于位于基板210a的外周侧的环状区域A。

具体而言，在图9所示的5个环状区域A(以下称为第1环状区域A1～第5环状区域A5)中，上述比例在10％～30％的范围内依次变化5％。即，在图9中，在位于基板210a的最外周侧的第1环状区域A1中，透光部件16的配置区域(第1区域R1)在入射面211a的第1环状区域A1中占据的比例为30％，在位于基板210a的最内周侧的第5环状区域A5中，透光部件16的配置区域(第1区域R1)在入射面211a的第5环状区域A5中占据的比例为10％，位于第1环状区域A1和第5环状区域A5之间的第2环状区域A2、第3环状区域A3和第4环状区域A4的该比例分别成为25％、20％、15％。第1环状区域A1～第5环状区域A5中的上述各比例通过设置在入射面211a上的透光部件16的面密度进行调整。另外，面密度是入射面211a的俯视时的面积和各透光部件16与入射面211a交叉的面积(入射面211a的透光部件16的截面面积)的合计值的比例(比率)或密度，例如，能够通过设置在入射面211a上的透光部件16的数量和大小、或透光部件16相对于入射面211a的嵌入量(嵌入深度)进行调整。

上述比例较高等效于蓝色散射光BLc1相对于从荧光体轮210射出的光的比例增大。即，如图8、9所示，本实施方式的荧光体211具有从入射面211a的内周侧朝向外周侧使激励光BLc的反射率增加的反射率分布。由此，入射面211a的内周侧(入射面211a的第5环状区域A5)的激励光BLc的反射率最低，入射面211a的外周侧(入射面211a的第1环状区域A1)的激励光BLc的反射率最高。另外，在图9中，通过点状阴影的疏密来图示入射面211a中的激励光BLc的反射率分布。

在本实施方式中，移动装置50使荧光体轮210在与光轴ax3交叉的方向上平移移动。即，移动装置50使荧光体轮210在与基板210a的旋转轴O正交的方向、且沿着入射面211a的方向(基板210a的径向)上平移移动。移动装置50由控制装置CONT控制。如上所述，控制装置CONT根据从传感器单元43(第1传感器43a和第2传感器43b)发送的结果对移动装置50进行驱动。然后，移动装置50使荧光体轮210在规定方向上平移移动。

移动装置50使荧光体轮210平移移动，以使得激励光BLc的入射位置IP处的激励光BLc的反射率变化。

这里，设某个时刻的入射位置IP位于第1环状区域A1中。此外，设在通过移动装置50使荧光体轮210在规定的方向上平移移动后，入射位置IP位于第2环状区域A2中。在图9中，入射位置IP位于第2环状区域A2中。第1环状区域A1中的激励光BLc的反射率高于第2环状区域A2中的激励光BLc的反射率。

这里，假设由于投影仪使用时的经时变化而使从半导体激光器121a射出的光的量降低的情况。根据图10的流程图说明针对该情况下产生的颜色平衡的偏移的控制方式。

当半导体激光器121a的输出降低时(图10的步骤S1)，与此相伴，激励荧光体211的激励光BL的光量降低。激励光BL的光量降低等效于激励光BL的光密度(每单位面积的光量)降低(图10的步骤S2)。一般而言，荧光体211具有在所入射的激励光的光密度降低时、将激励光转换为荧光时的转换效率上升的特性。因此，即使激励光BL的光量降低，在由于转换效率的上升而引起的荧光YL的增加率高于由于激励光BL的光量降低而引起的荧光YL的减少率时，从荧光体211射出的荧光YL的光量增加(图10的步骤S3)。这里，以荧光YL的光量增加的情况为例进行说明，但是，有时荧光YL的光量减少。另外，无论在哪种情况下，颜色平衡都被破坏。

伴随半导体激光器121a的输出的降低，激励光BLc和蓝色光BLp的光量均降低。但是，荧光体211的转换效率上升，因此，荧光YL相对于蓝色光BLp的光量相对增加(图10的步骤S4)。其结果，蓝色光BLp与黄色的荧光YL的比率变化，相对于经时变化前(投影仪使用时的初始状态)，照明光WL的颜色平衡被破坏(图10的步骤S5)。具体而言，相对于蓝色光BLp的光量，黄色的荧光YL的光量相对增加，因此，照明光WL变化为略带黄色的白色光。

在本实施方式中，通过传感器单元43测定从光量监视用镜42取出的光中包含的蓝色光BLp的光量(强度)和黄色的荧光YL的光量(强度)(图10的步骤S6)。向控制装置CONT发送传感器单元43的测定结果。

控制装置CONT存储根据投影仪1的使用开始时的初始强度值决定的蓝色光强度与黄色光强度之比(强度比)作为基准值。控制装置CONT对传感器单元43检测到的当前的强度比和基准值进行比较。在当前的强度比与基准值之差超过容许范围的情况下，通过移动装置50使荧光体轮210平移移动，由此，使激励光BLc的入射位置IP向激励光BLc的反射率不同的其他区域移动，以使得强度比接近基准值(图10的步骤S7)。例如，使激励光BLc的入射位置IP在第1环状区域A1～第5环状区域A5中的任意一个之间移动。

这样，通过使激励光BLc的入射位置IP处的反射率变化，能够对构成照明光WL的荧光YL和蓝色光BLp的光量的比例进行调整。

具体而言，为了增加蓝色光BLp的光量、减少黄色光即荧光YL的光量，增加由透光部件16反射的蓝色散射光BLc1的量即可。即，使荧光体轮210平移移动，以使得入射到激励光BLc的反射率较高的环状区域A。

由此，由透光部件16反射的蓝色散射光BLc1的量变多，因此，从荧光体211射出的荧光YL的量减少，蓝色光BLp的量相对增多。由此，与白色光的颜色平衡被破坏时相比，照明光WL成为更加接近白色的光，能够改善颜色平衡(图10的步骤S8)。

另一方面，为了减少蓝色光BLp的光量、增加黄色光即荧光YL的光量，减少由透光部件16反射的蓝色散射光BLc1的量即可。即，使荧光体轮210平移移动，以使得入射到激励光BLc的反射率较小的环状区域A。

由此，由透光部件16反射的蓝色散射光BLc1的量变少，因此，从荧光体211射出的荧光YL的量增加，蓝色光BLp的量相对减少。由此，与白色光的颜色平衡被破坏时相比，照明光WL成为更接近白色的光，能够改善颜色平衡(图10的步骤S8)。

在上述说明中，使荧光体轮210平移移动，以使得激励光BLc入射到激励光BLc的反射率较高的环状区域A，由此，增加蓝色光BLp的光量，减少荧光YL的光量。

但是，如上所述，荧光体211具有在所入射的激励光的光密度降低时、转换效率上升的特性。因此，荧光YL的量不一定减少使入射到荧光体211的激励光的量减少的量。因此，根据当前入射到荧光体211的激励光BLc的光密度设定激励光BLc的入射位置的变化量和变化的方向即可。

此外，作为进行颜色平衡的调整的时刻，优选设定为例如在投影仪1的主电源刚刚接通之后进行蓝色光强度和黄色光强度的测定以及荧光体轮210的平移移动。这样，如果构成为在投影仪1的主电源刚刚接通之后进行调整，则不容易使使用者意识到图像的色调的变化。但是，如果仅在投影仪1的主电源刚刚接通之后进行颜色平衡的调整，无法应对在投影仪1的使用中颜色平衡偏移的情况。因此，可以构成为在投影仪1的使用中也以规定的时间间隔进行颜色平衡的调整。

如以上说明的那样，根据本实施方式的荧光体轮210，具备沿着入射面211a中的规定方向(基板210a的径向)具有激励光BLc的反射率分布的荧光体211，因此，通过对激励光BLc相对于荧光体211的入射位置IP进行调整，能够简便且高精度地调整由荧光YL和蓝色光BLp构成的照明光WL的色调(颜色平衡)。由此，根据本实施方式的荧光体轮210，能够生成由期望的颜色光构成的照明光WL。

此外，根据本实施方式的照明装置102，在基板210a的径向上产生反射率分布，因此，通过使激励光BLc的入射位置在径向上移动，能够简便且可靠地调整照明光WL的颜色平衡。

此外，根据传感器单元43测定的蓝色光强度和黄色光强度，控制激励光BL相对于入射面211a的入射位置，由此，能够减小颜色平衡的变化。

此外，通过光量监视用镜42取出多个二次光源像的一部分并进行测定，因此，不会产生红色光用光调制装置4R、绿色光用光调制装置4G和蓝色光用光调制装置4B上的照度不均，能够高精度地进行颜色平衡的调整。

此外，根据本实施方式的投影仪，具有上述照明装置102，因此，能够进行颜色平衡的变化较小的显示。

另外，在本实施方式中，如图11中的双点划线所示，使激励光的入射位置IP沿着基板210a的径向移动，但是，激励光的入射位置IP相对于基板210a的移动方向不限于此。例如，如图11中实线所示，也可以以使入射位置IP与穿过基板210a的中心的旋转轴O之间的距离变化的方式移动。这是因为，入射面211a沿着基板210a的径向具有反射率分布，因此，如果与旋转轴O之间的距离变化，则入射位置IP处的激励光的反射率变化。另外，在图11中为了易于观察附图，放大地示出激励光的入射位置IP的光斑直径。

这里，对本实施方式的荧光体211的制造方法的一例进行说明。例如，在成形为环状的、使多个YAG荧光体粒子分散于硅酮等树脂粘合剂中而得到的荧光体材料中压入透光部件16而以规定深度嵌入。具体而言，按照每个环状区域A，对嵌入的透光部件16的数量和大小、或透光部件16的嵌入量(嵌入深度)进行适当调整。例如，在设嵌入的透光部件16的大小恒定的情况下，越是位于基板210a的外周侧的环状区域A，则越增加嵌入的透光部件16的数量即可。

最后，通过使树脂粘合剂固化，制造出在入射面211a具有上述第1环状区域A1～第5环状区域A5的荧光体211。

另外，在本实施方式中，关于透光部件16在入射面211a中占据的配置区域(第1区域R1)的比例，位于基板210a的内周侧的环状区域A低于位于基板210a的外周侧的环状区域A，但是，环状区域A的形式不限于此。

即，也可以是入射面211a的内周侧(入射面211a的第5环状区域A5)的激励光BLc的反射率最高，入射面211a的外周侧(入射面211a的第1环状区域A1)的激励光BLc的反射率最低。

该情况下，关于5个环状区域A(第1环状区域A1～第5环状区域A5)，透光部件16在入射面211a的第1环状区域A1中占据的配置区域(第1区域R1)的比例为10％，在位于基板210a的最内周侧的第5环状区域A5中，透光部件16在入射面211a的第5环状区域A5中占据的配置区域(第1区域R1)的比例为30％，位于第1环状区域A1和第5环状区域A5之间的第2环状区域A2、第3环状区域A3和第4环状区域A4的该比例分别成为15％、20％、25％。

本发明不限于上述实施方式的内容，能够在不脱离发明主旨的范围内进行适当变更。例如，在上述实施方式和后述变形例中，也可以在荧光体的入射面上设置反射防止膜(AR涂层膜)。另外，反射防止膜设置在入射面中的未设置透光部件16的区域(第2区域R2)中，具有透射激励光BLc和荧光YL的光学特性。

(第1变形例)

接着，对第1变形例的波长转换元件进行说明。本变形例涉及第1实施方式的波长转换元件110的变形例。另外，对与第1实施方式相同的结构标注相同标号并省略其详细说明。

图12是示出第1变形例的波长转换元件310的主要部分结构的剖视图。

如图12所示，第1变形例的波长转换元件310在荧光体11的入射面11a具有多个透光部件116。透光部件116由与第1实施方式的透光部件16相同的材料构成。

在透光部件116中，在表面的一部分设置有分色膜16a。分色膜16a设置在透光部件116中的嵌入荧光体11内的部分。

在本变形例中，入射到入射面11a的激励光BLc通过分色膜16a进行反射，该分色膜16a设置在位于荧光体11的内部的透光部件116的表面。具体而言，激励光BLc透过在入射面11a上突出的透光部件116而到达分色膜16a。分色膜16a具有模仿透光部件116的表面形状的凸状曲面，因此，由分色膜16a反射后的激励光BLc成为散射光(蓝色散射光BLc1)。

在本变形例中，透光部件116的嵌入量被调整成从入射面11a突出的突出量为球状的透光部件116的一半以下的程度。这样，能够抑制位于荧光体11内的透光部件16的表面(分色膜16a)中的蓝色散射光BLc1的散射范围过大。由此，在拾取光学系统127中高效地取入蓝色散射光BLc1，因此，能够提高激励光的利用效率。

例如，通过以下方法制作本变形例的波长转换元件310。

在成形了YAG荧光体粒子的荧光体材料中嵌入透光部件116，在形成凹部后，暂时取出透光部件116后进行烧结。在烧结后，在该凹部中再次配置透光部件116，本变形例的波长转换元件310完成。另外，例如，隔着掩模在配置于基板上的多个透光部件116上进行涂布，由此在透光部件116上形成分色膜16a。

在本变形例的波长转换元件310中，也能够发挥与第1实施方式的波长转换元件110相同的效果。另外，可以将本变形例的结构应用于第2实施方式的荧光体211。

(第2变形例)

接着，对第2变形例的波长转换元件进行说明。本变形例涉及第1实施方式的波长转换元件110的另一个变形例。另外，对与第1实施方式相同的结构标注相同标号并省略其详细说明。

图13是示出第2变形例的波长转换元件410的主要部分结构的剖视图。

如图13所示，第2变形例的波长转换元件410在荧光体11的入射面11a具有多个透光部件216。透光部件216由与第1实施方式的透光部件16相同的材料构成。

在透光部件216中，在表面的一部分设置有分色膜16a。分色膜16a设置在透光部件216中的从荧光体11的入射面11a露出的部分。

在本变形例中，入射到入射面11a的激励光BLc通过分色膜16a作为散射光(蓝色散射光BLc1)进行反射，该分色膜16a设置在从入射面11a突出的透光部件216的表面。

在制造本变形例的波长转换元件410时，例如，在成形了YAG荧光体粒子的荧光体材料中嵌入透光部件216并进行烧结。接着，针对嵌入入射面11a中的多个透光部件216，使用掩模在从入射面11a露出的部位选择性地涂布分色膜16a。

含有氧化铝的透光部件216的熔点较高，因此，能够与荧光体粒子一起进行烧制。

在本变形例的波长转换元件410中，也能够发挥与第1实施方式的波长转换元件110相同的效果。另外，可以将本变形例的结构应用于第2实施方式的荧光体211。

(第3变形例)

接着，对第3变形例的波长转换元件进行说明。本变形例涉及第1实施方式的波长转换元件110的另一个变形例。另外，对与第1实施方式相同的结构标注相同标号并省略其详细说明。

图14是示出第3变形例的波长转换元件510的主要部分结构的剖视图。

如图14所示，第3变形例的波长转换元件510在荧光体11的入射面11a具有多个透光部件316。本变形例的透光部件316为半球状，在一侧具有曲面部316a，在另一侧具有平坦部316b。透光部件316由与第1实施方式的透光部件16相同的材料构成。

透光部件316的曲面部316a嵌入荧光体11内，并且，平坦部316b与入射面11a共面。在本变形例中，在透光部件316的表面的一部分设置有分色膜16a。具体而言，分色膜16a设置在曲面部316a的表面。

在本变形例中，入射到入射面11a的激励光BLc通过分色膜16a进行反射，该分色膜16a设置在位于荧光体11的内部的透光部件316的表面。具体而言，激励光BLc透过与入射面11a共面地配置的透光部件316的平坦部316b而到达分色膜16a。分色膜16a具有模仿透光部件316的曲面部316a的表面形状的凸状曲面，因此，由分色膜16a反射后的激励光BLc成为散射光(蓝色散射光BLc1)。

在本变形例中，假设在透光部件316为球状的情况下，透光部件316中的曲面部316a的大小设定为该球状的一半以下。这样，能够抑制位于荧光体11内的曲面部316a的表面(分色膜16a)中的蓝色散射光BLc1的散射范围过大。由此，在拾取光学系统127中高效地取入蓝色散射光BLc1，因此，能够提高激励光的利用效率。

在制造第1实施方式的波长转换元件110或第1变形例所示的波长转换元件310后，将透光部件16或透光部件116中的从入射面11a突出的部分研磨成与入射面11a共面，由此，能够制造本变形例的波长转换元件510。

在本变形例的波长转换元件510中，也能够发挥与第1实施方式的波长转换元件110相同的效果。另外，可以将本变形例的结构应用于第2实施方式的荧光体211。

(第4变形例)

接着，对第4变形例的波长转换元件进行说明。本变形例涉及第1实施方式的波长转换元件110的另一个变形例。对与第1实施方式相同的结构标注相同标号并省略其详细说明。

图15是示出第4变形例的波长转换元件610的主要部分结构的剖视图。

如图15所示，第4变形例的波长转换元件610在荧光体11的入射面11a具有多个透光部件416。本变形例的透光部件416为半球状，在一侧具有曲面部416a，在另一侧具有平坦部416b。透光部件416由与第1实施方式的透光部件16相同的材料构成。

透光部件416的平坦部416b与荧光体11的入射面11a连接。在本变形例中，在透光部件416的表面的一部分设置有分色膜16a。具体而言，分色膜16a设置在曲面部416a的表面。

在本变形例中，入射到入射面11a的激励光BLc通过分色膜16a作为散射光(蓝色散射光BLc1)进行反射，该分色膜16a设置于在入射面11a上突出的透光部件416的表面。

在本变形例的波长转换元件610中，也能够发挥与第1实施方式的波长转换元件110相同的效果。另外，可以将本变形例的结构应用于第2实施方式的荧光体211。

另外，在上述实施方式和变形例中，示出了将本发明的照明装置搭载于投影仪中的例子，但不限于此。本发明的照明装置也可以应用于照明器具、汽车的前照灯等。

Claims (8)

1.一种波长转换元件，其具有：

波长转换层，其具有入射激励光的入射面，对所述激励光进行波长转换而生成荧光，该入射面具有第1区域和第2区域；

球状的多个透光部件，它们配置在所述入射面的所述第1区域；以及

反射膜，其设置在所述透光部件的表面，该反射膜的入射所述激励光的面为曲面，

所述激励光从所述入射面的所述第2区域入射到所述波长转换层，

所述反射膜反射所述激励光，透射所述荧光。

2.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，

所述透光部件的曲面设置成向与入射到所述入射面的所述激励光的入射方向相反的方向突出。

3.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，

所述透光部件的曲面设置在所述波长转换层的内部。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的波长转换元件，其中，

所述透光部件由含有氧化铝的材料构成。

5.一种照明装置，其具有：

权利要求1～4中的任意一项所述的波长转换元件；以及

光源，其射出所述激励光。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，

所述照明装置还具有旋转驱动部，该旋转驱动部使支承所述波长转换层的基材绕规定的旋转轴旋转，

所述波长转换层绕所述旋转轴进行设置，

由所述透光部件规定的所述激励光的反射率在与所述旋转轴正交的方向上具有分布。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其中，

所述照明装置还具有：

移动装置，其使所述基材在与旋转轴正交的方向上移动；

检测部，其检测对反射后的所述激励光和所述荧光进行合成而得到的照明光的光量；以及

控制装置，其根据所述检测部的测定结果，控制所述移动装置。

8.一种投影仪，其具有：

权利要求5～7中的任意一项所述的照明装置；

光调制装置，其根据图像信息，对来自所述照明装置的光进行调制，由此形成图像光；以及

投射光学系统，其投射所述图像光。

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