CN110308607A - 光源装置和投影仪 - Google Patents

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Abstract

光源装置和投影仪。提供光源装置，能够抑制扩散元件的可靠性下降并扩散元件的反射率下降。本发明的光源装置具有：光源，其射出波段为37nm以下的蓝色光；以及扩散元件，其使从光源射出的光扩散。扩散元件具有：由金属构成的基材，其具有凹凸构造；由铝构成的反射膜，其沿着凹凸构造设置；以及电介质多层膜，其设置于反射膜。

Description

光源装置和投影仪
技术领域
本发明涉及光源装置和投影仪。
背景技术
作为投影仪的光源装置，已知有具有半导体激光器等固体光源的光源装置。具有激光光源的光源装置具有如下优点：可实现装置的小型化、颜色再现性优异、能够进行瞬间点亮、光源的寿命长。另一方面，从激光光源发出的光是相干光，存在容易产生斑点噪声等的缺点，为了抑制斑点噪声，需要使用扩散板等光学元件使光扩散。
在下述的专利文献1中，公开了如下照明装置，该照明装置具有：光源装置；偏振分离元件，其入射来自光源装置的光；荧光体层，其入射由偏振分离元件分离后的一个光；以及扩散反射元件，其入射另一个光，具有凹凸构造。在专利文献1中公开了在具有凹凸构造的玻璃制基材上设置有由银、铝等构成的反射膜的扩散反射元件和由具有凹凸构造的银、铝制基材构成的扩散反射元件等的例子，记载了入射到扩散反射元件的蓝色光的峰值波长为460nm。
在下述专利文献2中公开了如下光源，该光源具有：半导体激光器，其射出中心波长为430nm～500nm的蓝色光；以及波长转换部，其包含荧光发光部、光透过区域和偏振转换反射区域。在专利文献2中记载了：偏振转换反射区域具有在由铝合金构成的基板的表面上形成有凹凸并在凹凸上依次形成有银膜、硅氧化膜的结构。
专利文献1：日本特开2015-203857号公报
专利文献2：国际公开第2014/073136号
在专利文献1和2中记载了使用银、铝作为使蓝色光扩散和反射的元件的反射膜。蓝色光在可见光的波段中是短波长侧的光，使金属的聚合现象等加速的作用比较大。一般而言，当对银与铝的各种物理参数进行比较时，铝的聚合能量比银大，另一方面，铝的反射率比银低。因此，为了抑制可能在反射膜的温度由于光的照射等而上升时产生的反射膜的聚合、使用铝作为反射膜的材料时，存在反射率下降的问题。
发明内容
本发明的一个方式正是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制扩散元件的可靠性下降并抑制扩散元件的反射率下降的光源装置。此外，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种具有上述光源装置的投影仪。
为了达成上述的目的，本发明的一个方式的光源装置的特征在于，具有：光源，其射出波段为37nm以下的蓝色光；以及扩散元件，其使从所述光源射出的光扩散，所述扩散元件具有：由金属构成的基材，其具有凹凸构造；由铝构成的反射膜，其沿着所述凹凸构造设置；以及电介质多层膜，其设置于所述反射膜。
在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述基材由铝合金构成，所述反射膜的铝含有率高于所述基材的铝含有率。
在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述电介质多层膜由折射率彼此不同的2种以上的材质形成，并且由7层以上的电介质膜构成。
在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述反射膜在反射角为0°～70°的范围内反射所述光，该反射角以与所述光的入射位置处的相对于所述反射膜的表面的切线垂直的方向为基准。
在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述光源的波长为447nm以上且484nm以下。
本发明的一个方式的光源装置还具有旋转装置，该旋转装置使所述扩散元件旋转。
本发明的一个方式的投影仪的特征在于，具有：本发明的一个方式的光源装置；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；以及投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的投影仪的概略结构图。
图2是光源装置的概略结构图。
图3是扩散板的主视图。
图4是沿着图3的IV-IV线的扩散板的剖视图。
图5是电介质多层膜的放大剖视图。
图6是用于说明作为评价项目的光的反射角的图。
图7是示出实施例的扩散板与比较例的扩散板的反射率之差的图。
标号说明
1：投影仪；2：光源装置；4R、4G、4B：光调制装置；6：投射光学装置；211：第1半导体激光器(光源)；301：基材；303：电动机(旋转装置)；304：凹凸构造；305：扩散板(扩散元件)；307：反射膜；308：电介质多层膜；308A：第1层；308B：第2层；308C：第3层；308D：第4层；308E：第5层；308F：第6层；308G：第7层。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的一个实施方式进行说明。
本实施方式的投影仪是具有使用半导体激光器的光源装置的液晶投影仪的一例。
另外，在以下的各附图中，为了容易观察各结构要素，有时根据结构要素而示出不同的尺寸比例。
本实施方式的投影仪1是在屏幕(被投射面)SCR上显示彩色影像(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使用能够获得高亮度/高输出的光的半导体激光器(激光二极管)作为光源。
如图1所示，投影仪1具有光源装置2、均匀照明光学系统40、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、合成光学系统5和投射光学装置6。
光源装置2朝向均匀照明光学系统40射出照明光WL。之后详细说明光源装置2的详细结构。
均匀照明光学系统40具有积分器光学系统31、偏振转换元件32和重叠光学系统33。均匀照明光学系统40使从光源装置2射出的照明光WL的强度分布分别在作为被照明区域的光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B中均匀。从均匀照明光学系统40射出的照明光WL入射到颜色分离光学系统3。
颜色分离光学系统3将白色的照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG和蓝色光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和第2中继透镜9b。
第1分色镜7a具有将来自光源装置2的照明光WL分离为红色光LR和其它光(绿色光LG和蓝色光LB)的功能。第1分色镜7a使分离后的红色光LR透过，使其它光(绿色光LG和蓝色光LB)反射。另一方面，第2分色镜7b具有将其它光分离为绿色光LG和蓝色光LB的功能。第2分色镜7b使分离后的绿色光LG反射，使蓝色光LB透过。
第1全反射镜8a配置在红色光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。另一方面，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分色镜7b的蓝色光LB朝向光调制装置4B反射。此外，绿色光LG被第2分色镜7b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配置于蓝色光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补偿由于蓝色光LB的光路长度比红色光LR或绿色光LG的光路长度长而引起的蓝色光LB的损耗。
光调制装置4R根据图像信息对红色光LR进行调制，从而形成与红色光LR对应的图像光。光调制装置4G根据图像信息对绿色光LG进行调制，从而形成与绿色光LG对应的图像光。光调制装置4B根据图像信息对蓝色光LB进行调制，从而形成与蓝色光LB对应的图像光。
光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B例如使用透射型液晶面板。此外，在液晶面板的入射侧和射出侧配置有一对偏振片(未图示)，成为仅使特定方向的直线偏振光通过的结构。
在光调制装置4R、光调制装置4G、和光调制装置4B的入射侧分别配置有场透镜10R、场透镜10G、场透镜10B。场透镜10R、场透镜10G和场透镜10B使入射到各个光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B的红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB平行化。
合成光学系统5入射来自光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B的图像光，从而合成与红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB对应的图像光，将合成后的图像光朝向投射光学装置6射出。合成光学系统5例如使用了十字分色棱镜。
投射光学装置6由多个投射透镜构成。投射光学装置6将由合成光学系统5合成后的图像光朝向屏幕SCR放大投射。由此，在屏幕SCR上显示图像。
[光源装置]
下面，对光源装置2进行说明。
图2是示出光源装置2的概略结构的俯视图。
如图2所示，光源装置2大致具有阵列光源21、准直光学系统22、远焦光学系统23、均束器光学系统24、包含偏振分离元件50的光学元件25、第1拾取光学系统26、荧光发光元件27、相位差板28、第2拾取光学系统29和扩散装置30。
这些结构要素中的阵列光源21、准直光学系统22、远焦光学系统23、均束器光学系统24、光学元件25、相位差板28、第2拾取光学系统29和扩散装置30在各自的光学中心与光轴ax1一致的状态下，依次排列配置在光轴ax1上。另一方面，荧光发光元件27、第1拾取光学系统26和光学元件25在各自的光学中心与光轴ax2一致的状态下，依次排列配置在光轴ax2上。光轴ax1和光轴ax2位于同一面内，处于彼此垂直的位置关系。
阵列光源21具有排列成阵列状的多个半导体激光器。多个半导体激光器包含第1半导体激光器211和第2半导体激光器212。多个第1半导体激光器211和多个第2半导体激光器212在与光轴ax1垂直的同一面内，排列配置成阵列状。
第1半导体激光器211是射出蓝色光BL’的照明光用激光光源。第1半导体激光器211射出450nm以上且480nm以下的波长的光作为蓝色光BL’。蓝色光BL’的峰值波长例如为460nm。第2半导体激光器212是射出激励光BL的激励光用激光光源。第2半导体激光器212射出峰值波长例如为446nm的激光作为激励光BL。
本实施方式的第1半导体激光器211相当于权利要求的光源。
激励光BL和蓝色光BL’从阵列光源21朝偏振分离元件50射出。
从阵列光源21射出的激励光BL和蓝色光BL’入射到准直光学系统22。准直光学系统22将从阵列光源21射出的激励光BL和蓝色光BL’转换为平行光束。准直光学系统22例如由排列配置成阵列状的多个准直透镜22a构成。多个准直透镜22a分别与多个第1半导体激光器211以及多个第2半导体激光器212对应地配置。
穿过准直光学系统22而转换为平行光束的激励光BL和蓝色光BL’入射到远焦光学系统23。远焦光学系统23调整激励光BL和蓝色光BL’的光束直径。远焦光学系统23例如由远焦透镜23a和远焦透镜23b构成。
穿过远焦光学系统23而调整了光束直径的激励光BL和蓝色光BL’入射到均束器光学系统24。均束器光学系统24将激励光BL和蓝色光BL’的强度分布转换为强度大致均匀的分布、所谓的顶帽(Tophat)分布。均束器光学系统24例如由多透镜阵列24a和多透镜阵列24b构成。
由均束器光学系统24转换为强度分布均匀的状态的激励光BL和蓝色光BL’入射到光学元件25。光学元件25例如由具有波长选择性的分色棱镜构成。分色棱镜具有与光轴ax1、光轴ax2双方呈45°的角度的倾斜面K。光学元件25配置成使彼此垂直的光轴ax1、ax2的交点与倾斜面K的光学中心一致。另外，作为光学元件25，不限于分色棱镜那样的棱镜形状的光学元件，也可以使用平行平板状的分色镜。
在倾斜面K上设置有具有偏振选择性和波长选择性的偏振分离元件50。偏振分离元件50具有将激励光BL和蓝色光BL’分离为相对于偏振分离元件50的S偏振成分(一个偏振成分)和P偏振成分(另一个偏振成分)的偏振分离功能。具体而言，偏振分离元件50使激励光BL的S偏振成分和蓝色光BL’的S偏振成分反射，使激励光BL的P偏振成分和蓝色光BL’的P偏振成分透过。
此外，偏振分离元件50具有波长选择性，即，对于波段与激励光BL及蓝色光BL’不同的荧光YL，不论其偏振状态如何都使其透过。
激励光BL和蓝色光BL’是相干的直线偏振光。此外，激励光BL和蓝色光BL’的入射到偏振分离元件50时的彼此的偏振方向不同。
具体而言，激励光BL的偏振方向与由偏振分离元件50反射的偏振成分(例如S偏振成分)的偏振方向一致。另一方面，蓝色光BL’的偏振方向与透过偏振分离元件50的偏振成分(例如P偏振成分)的偏振方向一致。在以这样的方式入射到偏振分离元件50时，激励光BL的偏振方向与蓝色光BL’的偏振方向彼此垂直。为了实现该结构，以使从第1半导体激光器211射出蓝色光BL’时的偏振方向与从第2半导体激光器212射出激励光BL时的偏振方向垂直的方式配置第1半导体激光器211和第2半导体激光器212即可。
因此，入射到偏振分离元件50的激励光BL的偏振方向与S偏振成分一致，因此，作为S偏振的激励光BLs朝向荧光发光元件27反射。另一方面，入射到偏振分离元件50的蓝色光BL’的偏振方向与P偏振成分一致，因此，作为P偏振的蓝色光BLp’朝向扩散装置30透过偏振分离元件50。
从偏振分离元件50射出的S偏振的激励光BLs入射到第1拾取光学系统26。第1拾取光学系统26使激励光BLs朝向荧光发光元件27的荧光体层34会聚。第1拾取光学系统26例如由拾取透镜26a和拾取透镜26b构成。
从第1拾取光学系统26射出的激励光BLs入射到荧光发光元件27。荧光发光元件27具有：荧光体层34；基板35，其支承荧光体层34；以及固定部件36，其将荧光体层34固定于基板35。
在荧光体层34的与激励光BLs入射的一侧相反的一侧的面与基板35接触的状态下，荧光体层34利用设置在荧光体层34的侧面与基板35之间的固定部件36支承于基板35。
荧光体层34包含荧光体，该荧光体吸收波长446nm的激励光BLs而被激励。被激励光BLs激励后的荧光体生成例如在500～700nm的波段中具有峰值波长的荧光(黄色光)YL。作为荧光体的一例，使用含有铈作为活化剂的钇/铝/石榴石(YAG)系荧光体。
荧光体层34优选使用耐热性和表面加工性优异的荧光体层。作为这样的荧光体层34，例如，可以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结后的荧光体层等。
在荧光体层34的与激励光BLs入射的一侧相反的一侧设置有反射部37。反射部37具有反射由荧光体层34生成的荧光YL中的一部分的荧光YL的功能。反射部37优选由镜面反射面构成。在荧光发光元件27中，通过反射部37使由荧光体层34生成的荧光YL进行镜面反射，能够从荧光体层34有效地射出荧光YL。
具体而言，反射部37具有在荧光体层34的与激励光BLs入射的一侧相反的一侧的面上设置有反射膜37a的结构。反射部37可以是基板35由具有光反射特性的基材构成的结构。在该情况下，通过省略反射膜37a，对基板35的与荧光体层34相对的面进行镜面化，能够使该面成为镜面反射面。
固定部件36优选使用具有光反射特性的无机粘接剂。在该情况下，能够利用具有光反射特性的无机粘接剂向荧光体层34内反射从荧光体层34的侧面漏出的光。由此，能够进一步提高由荧光体层34生成的荧光YL的取出效率。
在基板35的与支承荧光体层34的面相反的一侧的面上设置有散热器38。在荧光发光元件27中，由于能够经由散热器38释放热，因此，能够抑制由于热引起的荧光体层34的劣化。
由荧光体层34生成的荧光YL中的一部分的荧光YL被反射部37反射，向荧光体层34的外部射出。此外，由荧光体层34生成的荧光YL中的其它一部分的荧光YL不经由反射部37而向荧光体层34的外部射出。这样，荧光YL从荧光体层34射出。
从荧光体层34射出的荧光YL是偏振方向不一致的非偏振光，因此，在通过第1拾取光学系统26之后，在维持非偏振的状态下入射到偏振分离元件50。荧光YL朝向积分器光学系统31透过偏振分离元件50。
从偏振分离元件50射出的P偏振的蓝色光BLp’入射到相位差板28。相位差板28由配置在偏振分离元件50与扩散装置30之间的光路中的1/4波长板(λ/4板)构成。因此，从偏振分离元件50射出的P偏振的蓝色光BLp’透过相位差板28，从而转换为圆偏振的蓝色光BLc’，然后，入射到第2拾取光学系统29。
第2拾取光学系统29朝扩散装置30会聚蓝色光BLc’。第2拾取光学系统29例如由拾取透镜29a和拾取透镜29b构成。
扩散装置30使从第2拾取光学系统29射出的蓝色光BLc’再次朝向偏振分离元件50扩散反射。作为扩散装置30，优选使用使入射到扩散装置30的蓝色光BLc’进行兰伯特反射的扩散装置。此外，由入射的蓝色光BLc’的角度和扩散反射的光的吞入角度限定的有效光线角度取决于到第2拾取光学系统29为止的光学系统、以及第2拾取光学系统29与扩散装置30之间的距离。因此，作为扩散装置30的实质反射特性，70°以下是主导的。
扩散装置30具有：扩散板305，其具有第1面305a；以及电动机303(旋转装置)，其使扩散板305绕旋转轴302旋转。旋转轴302配置成与光轴ax1大致平行。由此，扩散板305在与第1面305a平行的面内旋转。从旋转轴302的方向观察时，扩散板305例如形成为圆形。扩散板305对应于权利要求的扩散元件。
在光源装置2中，通过使用这样的扩散装置30，能够使蓝色光BLc’进行扩散反射，获得具有大致均匀的照度分布的蓝色光BLc’。之后，叙述扩散板305的详细结构。
由扩散装置30扩散反射的蓝色光BLc’再次通过第2拾取光学系统29，入射到相位差板28。由此，蓝色光BLc’转换为S偏振的蓝色光BLs’，入射到偏振分离元件50。如上所述，入射到扩散装置30之前的蓝色光BLc’是圆偏振光。如果蓝色光BLc’的偏振状态完全不被扩散装置30打乱，则蓝色光BLs’是完全的S偏振，不包含P偏振成分。即使蓝色光BLc’的偏振状态被扩散装置30在某种程度上打乱，蓝色光BLs’的主要成分也是S偏振成分。蓝色光BLs’的S偏振成分被偏振分离元件50反射。
由此，蓝色光BLs’与透过偏振分离元件50的荧光YL一起作为照明光WL从光源装置2射出。即，蓝色光BLs’和荧光YL从偏振分离元件50彼此朝同一方向射出。由此，能够获得蓝色光BLs’与荧光(黄色光)YL合成后的照明光(白色光)WL。
从光源装置2射出的照明光WL入射到积分器光学系统31。积分器光学系统31使入射的照明光WL的亮度分布均匀化。积分器光学系统31例如由透镜阵列31a和透镜阵列31b构成。透镜阵列31a和透镜阵列31b具有多个微透镜排列成阵列状的结构。
通过积分器光学系统31后的照明光WL入射到偏振转换元件32。偏振转换元件32使入射的照明光WL的偏振方向一致。偏振转换元件32例如由偏振分离膜和相位差板构成。偏振转换元件32为了使偏振方向不一致的荧光YL与S偏振的蓝色光BLs’的偏振方向一致，将另一个偏振成分转换为一个偏振成分(例如将P偏振成分转换为S偏振成分)。
通过偏振转换元件32后的照明光WL入射到重叠光学系统33。重叠光学系统33使从偏振转换元件32射出的照明光WL重叠。重叠光学系统33例如由重叠透镜构成。积分器光学系统31和重叠光学系统33使被照明区域中的照度分布均匀化。
图3是扩散板305的主视图。图4是沿着图3的IV-IV线的扩散板305的剖视图。
如图4所示，扩散板305具有基材301、反射膜307和电介质多层膜308。
基材301由铝合金构成。作为铝合金，例如使用在铝(Al)中添加了镁(Mg)和硅(Si)而得到的Al-Mg-Si系合金。此外，也可以在铝合金中含有铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、铬(Cr)、锌(Zn)、钛(Ti)等元素。
在基材301的2个面中的入射蓝色光BLc’的第1面301a上设置有由多个凹部构成的凹凸构造304。凹凸构造304包含随机地配置的多个曲面。即，基材301具有凹凸构造304。各个凹部形成为大致球面状。凹部的深度例如为球面整体的直径的1/4左右。凹凸构造304能够通过蚀刻处理等切削基材301或者通过喷砂处理等使其进行塑性变形而形成。
作为铝合金，例如可以使用A1050、A1070、A1085(称作JIS合金)等1000系铝合金延伸性材料。这样的合金材料的加工性优异，因此，能够容易地形成基于冲压、切割等的外形或基于塑性变形的表面形状。此外，也可以使用A6061、A6063(称作JIS合金)等6000系铝合金延伸性材料。这样的合金材料的强度优异，即使实施表面切削、塑性变形加工，也基本不产生作为反射膜的断裂等的原因的微小裂纹等。根据性能、加工方法，能够适当选择其它铝合金延伸性材料、压铸用或铸造用的铝合金。
反射膜307沿着基材301的凹凸构造304设置。反射膜307由含有铝的材料构成。具体而言，反射膜307由铝含有率为99.99wt％以上的高纯度铝构成。优选地，反射膜307能够选择含有率99.999wt％以上的超高纯度铝。之后将详细说明，但反射膜在以与相对于光入射位置处的反射膜的切线垂直的方向为基准的反射角为0°～70°的范围内反射光。
反射膜307能够通过使用溅射法、蒸镀法等成膜法在基材301的第1面301a上以规定的膜厚形成表面光滑的纯铝膜而获得。在成膜工序中，在使用铝的含有率例如为99.999wt％的溅射靶的情况下，能够获得由铝的含有率为99.999wt％的超高纯度铝构成的反射膜307。
电介质多层膜308设置在反射膜307的与基材301相反的一侧的面上。在图4中，虽然省略图示，但电介质多层膜308具有交替地层叠多个具有不同折射率的两种电介质膜的结构。
图5是电介质多层膜308的放大剖视图。
如图5所示，电介质多层膜308具有第1层308A、第2层308B、第3层308C、第4层308D、第5层308E、第6层308F和第7层308G。第1层308A设置在反射膜307上，包含二氧化硅(SiO2)。第2层308B设置在第1层308A上，包含二氧化钛(TiO2)。第3层308C设置在第2层308B上，包含二氧化硅(SiO2)。第4层308D设置在第3层308C上，包含二氧化钛(TiO2)。第5层308E设置在第4层308D上，包含二氧化硅(SiO2)。第6层308F设置在第5层308E上，包含二氧化钛(TiO2)。第7层308G设置在第6层308F上，包含二氧化硅(SiO2)。
电介质多层膜的层数越多，则越能够提高光学特性。在本实施方式中，如图5所示，通过在由铝反射膜构成的反射膜307上使用由7层构成的电介质多层膜308，获得了所需的反射特性。为了获得本实施方式中示出的以上的反射特性，优选使用7层以上的电介质多层膜。另外，电介质多层膜的层数限定于7层，还能够根据作为目标的反射角度范围的不同而选择6层以下，能够适当变更。此外，还可以使用3种以上的电介质膜来构成。此外，作为电介质材料，除了SiO2、TiO2以外，也可以使用Nb2O5、Al2O3等。即，电介质多层膜可以由7层以上的电介质膜构成，该7层以上的电介质膜由折射率彼此不同的2种以上的材质形成。
[实施例]
本发明人实际试制了本实施例的扩散板和比较例的扩散板的样品，对这些样品进行了反射率和可靠性的评价。
下面，对评价结果进行说明。
将作为一种Al-Mg-Si系合金的A6063(称作JIS合金，Si：0.2～0.6wt％、Fe：0.10wt％、Cu：0.35wt％、Mn：0.10wt％、Mg：0.45～0.9wt％、Cr：0.10wt％、Zn：0.10wt％、Ti：0.10wt％、剩余部分为Al(98.5wt％以下))作为基材而在表面上形成凹凸构造，在凹凸构造上依次形成由纯Al构成的反射膜和由SiO2和TiO2构成的电介质多层膜，制作了本实施例的扩散板。反射膜以及电介质多层膜的结构与图5所示的结构相同。
表1示出本实施例的扩散板使用的反射膜和电介质多层膜的材料和膜厚。
材料 膜厚(nm)
第7层 SiO<sub>2</sub> 5.0
第6层 TiO<sub>2</sub> 42.0
第5层 SiO<sub>2</sub> 87.0
第4层 TiO<sub>2</sub> 45.0
第3层 SiO<sub>2</sub> 85.0
第2层 TiO<sub>2</sub> 46.0
第1层 SiO<sub>2</sub> 69.0
反射膜 AL 100
在由与实施例的扩散板相同的Al-Mg-Si系合金构成的基材的表面上形成凹凸构造，在凹凸构造上依次形成由Al2O3构成的基底膜、由Ni构成的基底膜、由Ag构成的反射膜、由Al2O3、SiO2和TiO2构成的电介质多层膜，制作了比较例的扩散板。
表2示出比较例的扩散板使用的基底膜、反射膜和电介质多层膜的材料和膜厚。
材料 膜厚(nm)
第5层 SiO<sub>2</sub> 5.0
第4层 TiO<sub>2</sub> 43.0
第3层 SiO<sub>2</sub> 84.0
第2层 TiO<sub>2</sub> 52.0
第1层 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 25.0
反射膜 Ag 210.0
基底膜 Ni 40.0
基底膜 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 40.0
(反射率的评价)
本发明人对本实施例的扩散板和比较例的扩散板进行了反射率的理论计算。针对由电介质多层膜构成的光学薄膜的反射率等光学特性，建立了理论计算的方法，一般在对特性进行比较时使用。
反射率根据光的波长和反射角发生变化。因此，在测量反射率时，计算出使光的波长在430～650nm的范围内发生变化时的每1nm的波长和使入射角发生变化时的每10°的反射角的反射率。此外，确认了通过制作试制品，测量作为代表的点，得到了如仿真那样的反射率。
图6是用于说明作为评价项目之一的光的反射角的图。
如图6所示，评价中的反射角θ定义为方向N与反射光L2的行进方向形成的角度，方向N与反射面307r(反射膜的表面)中的入射光L1的入射位置Q处的相对于反射面307r的切线M垂直。
图7是示出实施例的扩散板与比较例的扩散板的反射率差的图。
关于各扩散板，按照每个波长和反射角测量反射率，计算出本实施例的扩散板与比较例的扩散板的反射率差。
反射率(％)用以下的(1)式定义。
反射率(％)＝(反射光量/入射光量)×100......(1)
反射率差RD(Reflectance Difference)用以下的(2)式定义。
RD(％)＝本实施例的扩散板(Al反射膜)的反射率(％)-比较例的扩散板(Ag反射膜)的反射率(％)......(2)
这里，RD(％)对小数点以下进行四舍五入，用整数表示。
在图7中，横轴是波长[nm]，纵轴是反射角[度]。
此外，在图7中，与大小对应地将RD划分为6个阶段而示出，用标号S1～S6表示的各区域的RD(％)的范围如下所述。
区域S1：O≤RD(％)
区域S2：-10≤RD(％)＜0
区域S3：-20≤RD(％)＜-10
区域S4：-30≤RD(％)＜-20
区域S5：-40≤RD(％)＜-30
区域S6：-50≤RD(％)＜-40
如图7所示，可知针对波段为610nm以上的光，本实施例的扩散板的反射率与比较例的扩散板的反射率相比大幅下降。但是，本实施例的扩散板的目的在于使蓝色光扩散反射，针对610nm以上的波段的光的反射率下降不会成为问题。
另一方面，针对小于447nm的波段的光，本实施例的扩散板的反射率在反射角为0°～70°的区域中与比较例的扩散板的反射率相等或者与比较例的扩散板的反射率相比最大下降10％。与此相对，针对447nm以上且484nm以下的波段的光，本实施例的扩散板的反射率特别在反射角为0°～70°的用标号S0表示的范围内，与比较例的扩散板的反射率相等。
这样，确认了使用Al反射膜的本实施例的扩散板针对447nm以上且484nm以下(波段为37nm以下)的光，具有与使用Ag反射膜的比较例的扩散板大致相等的反射率。并且，确认了本实施例的扩散板在反射角为0°～70°的范围内，具有与比较例的扩散板相等的反射率。该特性能够通过表1所示的膜结构实现，但不限于表1所示的膜厚的值，通过调整各层的膜厚，能够适当调整实现良好反射率的波段。因此，如果将光的波段限定为37nm以下，则能够以相同的层数获得良好的反射率特性。
(可靠性的评价)
本发明人针对本实施例的扩散板进行了可靠性试验。
可靠性试验的条件以300W的光量且75W/mm2的光密度对各扩散板照射波长450nm至465nm的蓝色半导体激光器的光，通过使用加热器对扩散板施加恒定的热而将扩散板的初始温度调整为200℃，对反射膜劣化的时间进行了评价。
当反射膜劣化时，吸收率上升，从而扩散板的温度上升。反射膜的吸收率较低，因此，仅由于反射膜的劣化而使吸收率上升了几个百分点，反射膜吸收的能量就达到几倍。在该可靠性试验中，由于光照射引起的扩散板的温度上升为50℃以上，如果反射膜的吸收率发生变化，则容易产生10℃以上的温度上升。因此，测量了到扩散板的温度上升10度为止的劣化时间。此外，该可靠性试验的条件设定为相对于市售的投影仪产品的条件为2倍以上的光密度、50℃以上的温度，如果能够获得1000小时以上的可靠性，则作为产品，可期待几万小时的可靠性。
针对本实施例的扩散板，试制了2个样品并测量了劣化时间，其结果，在一个样品中即使经过1000小时也未确认出劣化，在另一个样品中，即使经过3900小时，也未确认出劣化。可知它们的劣化时间满足1000小时以上的可靠性的合格与否基准，确保了可靠性。
如以上所说明那样，根据本实施方式的扩散板305，针对具有447nm以上且484nm以下的波长、波段为37nm以下的光，即使反射膜307使用铝，也能够确保与反射膜使用银的情况相同的反射率，提高反射膜307和扩散板305的可靠性。
此外，由高纯度铝或者超高纯度铝构成的反射膜307能够通过溅射法、蒸镀法在基材301上对铝膜进行成膜而形成。与由镜面加工后的铝合金的表面构成的反射面相比，反射膜307的反射面的反射特性更优异。此外，排列凹凸加工后的基材301而一并进行成膜的方法与将基材的表面加工为镜面状态的方法相比，生产性优异，实现制造成本的减少。此外，针对由铝合金构成的基材301，通过选择主要成分大致相同的铝膜作为反射膜307的材料，能够实现提高反射膜的紧贴性并且较少发生由于热膨胀等引起的应力的牢固结构。因此，优选的是，反射膜选择反射率、膜生成优异的铝含有率较高的铝、基材选择加工性和刚性优异的铝合金，从而成为反射膜的铝含有率比基材的铝含有率高的组合。
此外，在本实施方式的扩散板305中，在反射膜307的上方设置有电介质多层膜308，因此，反射膜307的反射率进一步提高，能够抑制热对基材301的影响。其结果，能够获得可缓和由于热膨胀引起的应力、反射膜307的可靠性高的扩散板305。并且，电介质多层膜308不仅发挥作为增强反射膜的作用，还发挥作为反射膜307的保护层的作用，抑制反射膜307与空气接触。因此，可抑制由于氧化等化学变化引起的反射膜307的劣化，并且抑制铝的聚合等。
这样，本实施方式的光源装置2通过具有可靠性高的扩散板305，可靠性提高。
此外，本实施方式的投影仪1通过具有本实施方式的光源装置2，可靠性提高。
另外，本发明的技术范围不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内施加各种变更。
例如，在上述实施方式中示出了反射膜直接设置在基材的凹凸构造上的结构，但也可以替代该结构，隔着包含镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)等金属的基底膜将反射膜设置在基材的凹凸构造上。
Ni、Cr、Ti等金属已知有抑制Al等金属的聚合的效果，通过使用这些金属作为衬底层，能够抑制Al反射膜的变质。此外，根据作为基材的Al合金的种类的不同，Ni、Cr、Ti等金属有时显现出比纯Al更好的紧贴性，在该情况下，能够提高反射膜的紧贴性。此外，为了调整紧贴性、与电介质多层膜的应力平衡，可以将由Al2O3等氧化物构成的膜添加到基底层中。通过使基底层整体的厚度比反射膜的膜厚薄，不会对由于组合由Al合金构成的基材和由纯Al构成的反射膜而引起的热膨胀差的缓和效果带来较大影响。
例如，在上述实施方式中，使用Al合金作为基材，但也可以使用其它材料。此外，作为反射型的扩散板的凹凸构造的结构要素，使用了多个凹部，但也可以使用多个凸部。
此外，扩散装置、光源装置和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，能够适当地进行变更。
在上述实施方式中，虽然示出了将本发明的扩散装置和光源装置搭载于投影仪的例子，但不限于此。还能够将本发明的扩散装置和光源装置例如应用于照明器具或汽车的前照灯等。

Claims (7)

1.一种光源装置，其特征在于，其具有：
光源，其射出波段为37nm以下的蓝色光；以及
扩散元件，其使从所述光源射出的光扩散，
所述扩散元件具有：
由金属构成的基材，其具有凹凸构造；
由铝构成的反射膜，其沿着所述凹凸构造设置；以及
电介质多层膜，其设置于所述反射膜。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述基材由铝合金构成，
所述反射膜的铝含有率高于所述基材的铝含有率。
3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
所述电介质多层膜由折射率彼此不同的2种以上的材质形成，并且由7层以上的电介质膜构成。
4.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述反射膜在反射角为0°～70°的范围内反射所述光，该反射角以与所述光的入射位置处的相对于所述反射膜的表面的切线垂直的方向为基准。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
所述光源的波长为447nm以上且484nm以下。
6.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
该光源装置还具有旋转装置，该旋转装置使所述扩散元件旋转。
7.一种投影仪，其特征在于，其具有：
权利要求1～6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；以及
投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。
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