CN112130407B - 波长转换元件、光源装置以及投影仪 - Google Patents

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Abstract

提供波长转换元件、光源装置以及投影仪，荧光的利用效率高。本发明的波长转换元件具有：波长转换层，其具有第1面以及与第1面不同的第2面，将具有第1波段的激励光转换为具有与第1波段不同的第2波段的荧光；第1透光性部件，其具有供激励光入射的第3面以及与第3面不同的第4面，至少使激励光透过；以及第1层，其设置在互相对置的波长转换层的第1面与第1透光性部件的第4面之间。第1透光性部件的折射率大于波长转换层的折射率，第1层使激励光透过，并且使荧光反射。

Description

波长转换元件、光源装置以及投影仪
技术领域
本发明涉及波长转换元件、光源装置以及投影仪。
背景技术
作为在投影仪中使用的光源装置，提出了如下的光源装置：该光源装置利用了在向荧光体照射从光源射出的激励光时从荧光体发出的荧光。在下述专利文献1中公开了一种照明装置，该照明装置具有：第1基板和第2基板，它们具有透光性；荧光体层，其设置在第1基板与第2基板之间；以及散热板，其与第1基板和第2基板分别接触。
专利文献1：国际公开第2018/056157号
在专利文献1的照明装置中，在荧光体层中生成的荧光的一部分入射到与荧光体层的激励光入射面对置配置的第1基板，无法从第2基板取出。因此，存在荧光的利用效率下降的问题。另外，由于在荧光体层中生成的荧光具有朗伯配光分布，所以存在光学扩展量(Etendue)较大、光利用效率下降的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个方式的波长转换元件具有：波长转换层，其具有第1面以及与所述第1面不同的第2面，将具有第1波段的激励光转换为具有与所述第1波段不同的第2波段的荧光；第1透光性部件，其具有供所述激励光入射的第3面以及与所述第3面不同的第4面，至少使所述激励光透过；以及第1层，其设置在互相对置的所述波长转换层的所述第1面与所述第1透光性部件的所述第4面之间，所述第1透光性部件的折射率大于所述波长转换层的折射率，所述第1层使所述激励光透过，并且使所述荧光反射。
本发明的一个方式的波长转换元件也可以具有第2层，该第2层与所述第1透光性部件的所述第3面对置地设置，所述第2层使所述激励光透过，并且使所述荧光反射。
本发明的一个方式的波长转换元件也可以具有反射层，所述波长转换层具有与所述第1面和所述第2面交叉的第1侧面，所述第1透光性部件具有与所述第3面和所述第4面交叉的第2侧面，所述反射层与所述第1侧面和所述第2侧面对置地设置，至少使所述荧光反射。
本发明的一个方式的波长转换元件也可以具有第1散热部件和第2散热部件，在所述第1散热部件与所述波长转换层的所述第1侧面之间设置有所述反射层，在所述第1散热部件与所述第1透光性部件的所述第2侧面之间设置有所述第2散热部件，在所述第1散热部件与所述第1透光性部件的所述第2侧面之间设置有所述反射层。
本发明的一个方式的波长转换元件也可以具有第2透光性部件，该第2透光性部件具有第5面以及与所述第5面交叉的第3侧面，至少使所述荧光透过，所述波长转换层的所述第2面与所述第2透光性部件的所述第5面互相对置地设置，在所述第1散热部件与所述第2透光性部件的所述第3侧面之间设置有第3散热部件，在所述第1散热部件与所述第2透光性部件的所述第3侧面之间设置有所述反射层。
在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述第2透光性部件的热传导率大于所述波长转换层的热传导率。
在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述第1透光性部件包含碳化硅。
在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述第1透光性部件的热传导率大于所述波长转换层的热传导率。
在本发明的一个方式的波长转换元件中，也可以是，所述第2透光性部件包含碳化硅。
本发明的一个方式的光源装置具有：本发明的一个方式的波长转换元件；以及光源，其将所述激励光朝向所述波长转换元件的所述第1透光性部件的所述第3面射出。
本发明的一个方式的投影仪具有：本发明的一个方式的光源装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制；以及投射光学装置，其对被所述光调制装置调制后的光进行投射。
附图说明
图1是第1实施方式的投影仪的概略结构图。
图2是照明装置的概略结构图。
图3是波长转换元件的剖视图。
图4是示出电介质多层膜的特性的一例的图。
图5是第2实施方式的波长转换元件的剖视图。
图6是第3实施方式的波长转换元件的剖视图。
图7是第4实施方式的波长转换元件的剖视图。
图8是第5实施方式的照明装置的概略结构图。
图9是波长转换元件的剖视图。
图10是第1变形例的波长转换元件的剖视图。
图11是第2变形例的波长转换元件的剖视图。
图12是第3变形例的波长转换元件的剖视图。
图13是第4变形例的波长转换元件的剖视图。
图14是第5变形例的波长转换元件的剖视图。
图15是第6变形例的波长转换元件的剖视图。
图16是第7变形例的波长转换元件的剖视图。
图17是用于说明激励光相对于第8变形例的波长转换元件的入射角的图。
标号说明
1：投影仪；4B、4G、4R：光调制装置；6：投射光学装置；11、17：第1光源装置(光源装置)；20：第1光源(光源)；23、60、64、68、73、78、81、85、88、91、94、97、99：波长转换元件；51、74：第1散热部件；52：波长转换层；52a：第1面；52b：第2面；52c：第1侧面；53：第1透光性部件；53a：第3面；53b：第4面；53c：第2侧面；54：第1分色镜(第1层)；55、55a、55b、55c：反射层；61：第2分色镜(第2层)；65：第2散热部件；69：第2透光性部件；69a：第5面；69b：第6面；69c：第3侧面；70：第3散热部件；E：激励光；Y：荧光。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，使用图1～图4对本发明的第1实施方式进行说明。
为了在以下的各附图中使各构成要素容易看到，有时根据构成要素使尺寸的比例尺不同而示出。
对本实施方式的投影仪的一例进行说明。
图1是示出本实施方式的投影仪1的概略结构的图。
如图1所示，本实施方式的投影仪1是在屏幕SCR上显示彩色影像的投射型图像显示装置。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、合成光学系统5以及投射光学装置6。关于照明装置2的结构，在后面进行说明。
颜色分离光学系统3具有第1分色镜7a、第2分色镜7b、反射镜8a、反射镜8b、反射镜8c、中继透镜9a以及中继透镜9b。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以及蓝色光LB，并将红色光LR引导至光调制装置4R，将绿色光LG引导至光调制装置4G，将蓝色光LB引导至光调制装置4B。
场透镜10R配置在颜色分离光学系统3与光调制装置4R之间，使入射的光大致平行化而朝向光调制装置4R射出。场透镜10G配置在颜色分离光学系统3与光调制装置4G之间，使入射的光大致平行化而朝向光调制装置4G射出。场透镜10B配置在颜色分离光学系统3与光调制装置4B之间，使入射的光大致平行化而朝向光调制装置4B射出。
第1分色镜7a使红色光成分透过，并使绿色光成分和蓝色光成分反射。第2分色镜7b使绿色光成分反射，并使蓝色光成分透过。反射镜8a使红色光成分反射。反射镜8b和反射镜8c使蓝色光成分反射。
透过了第1分色镜7a的红色光LR被反射镜8a反射，并透过场透镜10R而入射到红色光用的光调制装置4R的图像形成区域。被第1分色镜7a反射的绿色光LG被第2分色镜7b进一步反射，并透过场透镜10G而入射到绿色光用的光调制装置4G的图像形成区域。透过了第2分色镜7b的蓝色光LB经过中继透镜9a、入射侧的反射镜8b、中继透镜9b、射出侧的反射镜8c以及场透镜10B而入射到蓝色光用的光调制装置4B的图像形成区域。
光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B分别根据图像信息对入射的色光进行调制，从而形成图像光。光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B分别由液晶光阀构成。虽然省略了图示，但在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的光入射侧分别配置有入射侧偏振片。在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的光射出侧分别配置有射出侧偏振片。
合成光学系统5对从光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B射出的各图像光进行合成而形成全彩的图像光。合成光学系统5由十字分色棱镜构成，该十字分色棱镜是将4个直角棱镜贴合起来而成的，在俯视时呈大致正方形状。在将直角棱镜彼此贴合起来的大致X字状的界面形成有电介质多层膜。
从合成光学系统5射出的图像光被投射光学装置6放大投射而在屏幕SCR上形成图像。即，投射光学装置6投射被光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B调制后的光。投射光学装置6由多个投射透镜构成。
对本实施方式的照明装置2的一例进行说明。
图2是示出照明装置2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以及均匀化照明单元14。本实施方式的第1光源装置11相当于技术方案中的“光源装置”。
第1光源装置11具有第1光源20(光源)、扩散部21、聚光光学系统22、波长转换元件23以及拾取光学系统27。第1光源20将激励光E朝向后述的波长转换元件23的第1透光性部件53的第3面53a射出。
第1光源20具有光源单元20a和准直光学系统20b。光源单元20a由多个半导体激光器(激励光源)20a1构成，该多个半导体激光器20a1射出由激光构成的具有第1波段的蓝色的激励光E。激励光E的发光强度的峰值波长例如是445nm。多个半导体激光器20a1在与照明光轴100ax垂直的一个平面内呈阵列状配置。半导体激光器20a1也可以射出具有445nm以外的峰值波长、例如455nm或460nm的峰值波长的蓝色光。
准直光学系统20b由多个准直透镜20b1构成。准直透镜20b1与各半导体激光器20a1对应地设置，在与照明光轴100ax垂直的一个平面内呈阵列状配置。准直透镜20b1将从对应的半导体激光器20a1射出的激励光E转换为平行光。
扩散部21使从第1光源20射出的激励光E扩散。在本实施方式中，扩散部21例如可以使用由光学玻璃构成的磨砂玻璃板。
聚光光学系统22使被扩散部21扩散的激励光E聚光并使其入射到波长转换元件23。在本实施方式中，聚光光学系统22具有例如分别由凸透镜构成的第1透镜22a和第2透镜22b。这样，通过采用简单结构的聚光光学系统22，能够实现第1光源装置11的成本降低。关于波长转换元件23的结构，在后面进行叙述。
拾取光学系统27具有第1准直透镜27a和第2准直透镜27b。拾取光学系统27使从波长转换元件23射出的荧光Y大致平行化。第1准直透镜27a和第2准直透镜27b分别由凸透镜构成。
被拾取光学系统27平行化的荧光Y入射到分色镜13。分色镜13被配置成以45°的角度相对于第2光源装置12的光轴101ax和照明装置2的照明光轴100ax分别交叉。分色镜13具有使荧光Y透过并且对来自第2光源装置12的蓝色光B进行反射的特性。
第2光源装置12具有第2光源40、第2聚光光学系统41、散射板42以及第2拾取光学系统43。
第2光源40具有与第1光源20同样的结构。在本实施方式中，第2光源40具有：半导体激光器，其射出蓝色光B；以及准直透镜，其使从半导体激光器射出的蓝色光B平行化。第2光源40只要至少各具有一个半导体激光器和准直透镜即可，也可以与第1光源20同样，各具有多个半导体激光器和准直透镜。
第2聚光光学系统41具有第1透镜41a和第2透镜41b。第2聚光光学系统41使从第2光源40射出的蓝色光B聚光在散射板42的附近。第1透镜41a和第2透镜41b分别由凸透镜构成。
散射板42使从第2聚光光学系统41射出的蓝色光B散射，从而转换为具有与在第1光源装置11中生成的荧光Y的配光分布类似的配光分布的蓝色光B。作为散射板42，例如可以使用由光学玻璃构成的磨砂玻璃。
第2拾取光学系统43具有第1透镜43a和第2透镜43b。第2拾取光学系统43使从散射板42射出的光大致平行化。第1透镜43a和第2透镜43b分别由凸透镜构成。
在本实施方式中，来自第2光源装置12的蓝色光B被分色镜13反射。被分色镜13反射的蓝色光B与从第1光源装置11射出而透过了分色镜13的黄色的荧光Y合成，形成白色光W。然后，白色光W入射到均匀化照明单元14。
均匀化照明单元14具有第1透镜阵列30、第2透镜阵列31、偏振转换元件32以及重叠透镜33。
第1透镜阵列30具有用于将从分色镜13射出的光分割成多个局部光束的多个第1小透镜30a。多个第1小透镜30a在与照明光轴100ax垂直的面内呈矩阵状排列。
第2透镜阵列31具有与第1透镜阵列30的多个第1小透镜30a对应的多个第2小透镜31a。第2透镜阵列31与重叠透镜33一起使第1透镜阵列30的各第1小透镜30a的像成像在光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域附近。多个第2小透镜31a在与照明光轴100ax垂直的面内呈矩阵状排列。
偏振转换元件32具有使白色光W的偏振方向一致为一个方向的功能。偏振转换元件32具有偏振分离膜、相位差板以及反射镜。偏振转换元件32为了使作为非偏振光的荧光Y的偏振方向与蓝色光B的偏振方向一致，将另一方的偏振成分转换为一方的偏振成分。偏振转换元件32例如将P偏振成分转换为S偏振成分。
重叠透镜33使来自偏振转换元件32的各局部光束聚光而在光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域附近互相重叠。第1透镜阵列30、第2透镜阵列31以及重叠透镜33构成使白色光W的面内光强度分布变得均匀的积分器光学系统。
接着，对波长转换元件23的结构进行说明。
图3是本实施方式的波长转换元件23的剖视图。
如图3所示，波长转换元件23具有第1散热部件51、波长转换层52、第1透光性部件53、第1分色镜54(第1层)以及反射层55。第1透光性部件53、第1分色镜54以及波长转换层52从激励光E所入射的一侧依次层叠。以下，将由第1透光性部件53、第1分色镜54以及波长转换层52构成的层叠体称为波长转换部56。
第1散热部件51具有第1面51a和与第1面51a不同的第2面51b。在第1面51a设置有使激励光E透过的开口部51k。在第2面51b设置有具有能够收纳波长转换部56的大小的凹部51f。波长转换部56通过后述的第1透光性部件53的第3面53a的周缘部与凹部51f的底面接合而被支承。这样，第1散热部件51也作为对波长转换部56进行支承的支承部件来发挥功能。第1散热部件51的构成材料没有特别限定，但优选使用例如铜、铝等热传导率高的金属。另外，在凹部51f的底面设置有开口部51k。
波长转换层52具有：第1面52a，激励光E入射到该第1面52a；第2面52b，其与第1面52a不同；以及第1侧面52c，其与第1面52a和第2面52b交叉。这里，当从第2面52b的法线方向观察时的波长转换层52的形状为矩形状时，将与第1面52a和第2面52b交叉的4个面全部合起来的侧面称为第1侧面52c。波长转换层52包含陶瓷荧光体，该陶瓷荧光体将具有第1波段的激励光E转换为具有与第1波段不同的第2波段的荧光Y。第2波段例如是490～750nm，荧光Y是包含绿色光成分和红色光成分的黄色光。另外，波长转换层52也可以包含单晶荧光体。作为一例，波长转换层52的厚度是100μm。
波长转换层52例如包含钇铝石榴石(YAG)系荧光体。当作为活化剂以含有铈(Ce)的YAG：Ce为例时，作为波长转换层52，可以使用对含有Y2O3、Al2O3、CeO3等构成元素的原料粉末进行混合并进行固相反应而得的材料、通过共沉淀法或溶胶凝胶法等湿式法得到的Y-Al-O非晶粒子、通过喷雾干燥法或火焰热分解法、热等离子体法等气相法得到的YAG粒子等。
第1透光性部件53具有：第3面53a，激励光E入射到该第3面53a；第4面53b，其与第3面53a不同；以及第2侧面53c，其与第3面53a和第4面53b交叉。这里，当从第3面53a的法线方向观察时的第1透光性部件53的形状为矩形状时，将与第3面53a和第4面53b交叉的4个面合起来的侧面称为第2侧面53c。第1透光性部件53至少使激励光E透过。第1透光性部件53特别优选可见光的吸收少且散射要素少的部件。另外，第1透光性部件53的折射率大于波长转换层52的折射率。
第1透光性部件53的构成材料没有特别限定，但优选使用折射率高且热传导率高的材料，例如优选使用单晶碳化硅等含有碳化硅(SiC)的材料。此外，作为第1透光性部件53的构成材料，可以使用单晶蓝宝石、单晶氮化铝等。另外，第1透光性部件53也可以由磨砂玻璃那样的具有光扩散性的材料构成。作为一例，第1透光性部件53的厚度是250μm。
第1分色镜54设置在互相对置的波长转换层52的第1面52a与第1透光性部件53的第4面53b之间。第1分色镜54具有使第1波段的光透过并且使第2波段的光反射的波长分离特性。即，第1分色镜54使激励光E透过并且使荧光Y反射。第1分色镜54由电介质多层膜构成。电介质多层膜例如是由交替地层叠多个SiO2和TiO2而成的膜构成的。即，电介质多层膜具有交替地层叠多个折射率互相不同的两种电介质膜的而成的结构。构成电介质多层膜的各电介质膜的层数、膜厚没有特别限定。
在波长转换部56的制造工序中，第1分色镜54例如是通过在第1透光性部件53的第4面53b形成电介质多层膜而形成的。如果是该方法，则能够在比波长转换层52平滑的第1透光性部件53的第4面53b上形成电介质多层膜，因此能够提高第1分色镜54的特性。另外，在第4面53b形成有第1分色镜54的第1透光性部件53与波长转换层52经由具有透光性的粘接层(省略图示)而接合。作为粘接层，可以使用树脂系粘接剂，也可以使用GL(GlassLike/GlueLess)接合。
反射层55设置在第1散热部件51的凹部51f的侧面。即，反射层55与波长转换层52的第1侧面52c和第1透光性部件53的第2侧面53c对置地设置。反射层55至少使荧光Y反射。此外，反射层55也可以使激励光E反射。作为反射层55的构成材料，可以使用铝、银等光反射率高的金属材料，也可以使用具有至少使第2波段的光反射的特性的电介质多层膜。
优选波长转换部56和反射层55分开配置。即，优选在波长转换层52的第1侧面52c与反射层55之间、以及第1透光性部件53的第2侧面53c与反射层55之间夹设有空气层57。
如图2所示，上述结构的波长转换元件23以第1散热部件51的第1面51a与聚光光学系统22对置、波长转换层52的第2面52b与拾取光学系统27对置的朝向配置。由此，从聚光光学系统22射出的激励光E通过第1散热部件51的开口部51k而入射到第1透光性部件53的第3面53a，从波长转换层52的第2面52b射出的荧光Y入射到拾取光学系统27。即，本实施方式的波长转换元件23是透射型的波长转换元件。
以下，对本实施方式的波长转换元件23的作用和效果进行说明。
在波长转换元件23中，入射到第1透光性部件53的激励光E透过第1分色镜54而入射到波长转换层52。在波长转换层52的内部，激励光E被转换波长而生成荧光Y，荧光Y在波长转换层52的内部朝向所有方向各向同性地行进。因此，荧光Y的一部分到达波长转换层52的第2面52b，荧光Y的另一部分到达波长转换层52的第1面52a，荧光Y的又一部分到达波长转换层52的第1侧面52c。
到达第2面52b的荧光Y中的以小于临界角的入射角入射到第2面52b的荧光Y穿过第2面52b，并从波长转换元件23射出。与此相对，以临界角以上的入射角入射到第2面的荧光Y在被第2面52b反射之后，在波长转换层52的内部前进而到达第1面52a或第1侧面52c。
到达第1面52a的荧光Y被第1分色镜54反射，并再次朝向第2面52b前进。但是，由于第1分色镜54的分光特性具有入射角依赖性，所以入射到第1分色镜54的荧光Y中的以比规定的角度小的入射角入射的荧光Y透过第1分色镜54，并入射到第1透光性部件53。这里，由于波长转换层52的折射率与第1透光性部件53的折射率不同，所以从波长转换层52射出的荧光Y发生折射而入射到第1透光性部件53。
例如如果使用YAG：Ce来作为波长转换层52的材料，使用SiC来作为第1透光性部件53的材料，则作为具体的折射率的值，波长转换层52的折射率大约为1.82，第1透光性部件53的折射率大约为2.6。这里，如图3所示，在将荧光Y相对于波长转换层52的第1面52a的入射角设为α1，将荧光Y相对于第1透光性部件53的第4面53b的射出角设为α2时，根据斯涅尔定律，α1＝33°，α2＝22.4°。即，由于第1透光性部件53的折射率大于波长转换层52的折射率，所以从波长转换层52向第1透光性部件53入射的荧光Y的射出角α2小于入射角α1。
当入射到第1透光性部件53的荧光Y到达第3面53a时，在第3面53a上发生全反射，并再次朝向波长转换层52前进。然后，荧光Y透过第1分色镜54而入射到波长转换层52，并朝向第2面52b前进。到达第2面52b的荧光Y的光路如上述那样。
另外，到达第1侧面52c的荧光Y中的以临界角以上的入射角入射到第1侧面52c的荧光Y在被第1侧面52c全反射之后，在波长转换层52的内部前进而到达第1面52a或第2面52b。另外，以小于临界角的入射角入射到第1侧面52c的荧光Y穿过第1侧面52c而从波长转换层52射出。这里，由于与第1侧面52c对置地设置有反射层55，所以从波长转换层52射出的荧光Y被反射层55反射，并再次入射到波长转换层52。
另外，入射到第1透光性部件53的荧光Y的一部分到达第2侧面53c。关于该荧光Y，也与到达波长转换层52的第1侧面52c的荧光Y同样，以临界角以上的入射角入射到第2侧面53c的荧光Y在被第2侧面53c反射之后，在第1透光性部件53的内部前进。另外，以小于临界角的入射角入射到第2侧面53c的荧光Y在从第1透光性部件53射出之后，被反射层55反射，并再次入射到第1透光性部件53。
如以上说明的那样，在本实施方式的波长转换元件23中，在第1透光性部件53与波长转换层52之间设置有使荧光Y反射的第1分色镜54，所以抑制了荧光Y向与激励光E的行进方向相反的方向、即激励光E的入射侧行进的情况。由此，能够抑制荧光Y的利用效率的下降。
另外，在本实施方式的波长转换元件23中，与波长转换层52的第1侧面52c和第1透光性部件53的第2侧面53c对置地设置有对荧光Y进行反射的反射层55，因此能够使从第1侧面52c和第2侧面53c射出的荧光Y反射，并再次入射到波长转换层52和第1透光性部件53。由此，能够抑制荧光Y的利用效率的下降。此外，在反射层55除了对荧光Y进行反射以外还对激励光E进行反射的情况下，还能够抑制激励光E的利用效率的下降。
另外，在反射层55由金属材料形成的情况下，若波长转换层52与反射层55接触以及第1透光性部件53与反射层55接触，则每当荧光Y到达第1侧面52c或第2侧面53c而被反射层55反射时，荧光Y的一部分被反射层55吸收而产生荧光Y的损耗。与此相对，根据本实施方式的波长转换元件23，在波长转换层52与反射层55之间以及第1透光性部件53与反射层55之间夹设有空气层57，因此被第1侧面52c或第2侧面53c全反射的荧光Y不入射到反射层55。因此，即使反射层55由金属材料形成，也减少了由反射层导致的荧光Y的损耗。
此外，在本实施方式的波长转换元件23中，在设置有由热传导率高的SiC构成的第1透光性部件53的情况下，能够使在照射激励光E时在波长转换层52中产生的热传递到第1透光性部件53，并经由第1散热部件51来释放。由此，能够抑制波长转换层52的温度上升，因此能够维持波长转换层52的转换效率。
在本实施方式的第1光源装置11中，在第1透光性部件53与波长转换层52之间设置有使荧光Y反射的第1分色镜54，因此与未设置第1分色镜54的情况相比，能够减小入射到第1透光性部件53的荧光Y的量。由此，能够减少在入射到第1透光性部件53之后沿与入射方向交叉的方向行进的荧光Y的量，因此抑制了荧光Y的射出区域相对于激励光E的入射区域的扩大、即所谓的荧光Y的模糊。
图4是示出构成第1分色镜54的电介质多层膜的反射率特性的一例的图。在图4中，横轴是光的入射角(度)，纵轴是反射率(％)。
在第1分色镜54由电介质多层膜构成的情况下，如图4所示，作为一例，电介质多层膜的反射率在入射角为0～30°和55～90°附近的区域中示出95％以上的大致恒定的值，在入射角为大致40°的附近时示出最小值，下降到50％左右。因此，即使荧光Y从波长转换层52相对于第1分色镜54从接近垂直的方向、即入射角接近为0°的方向入射，荧光Y的大部分也被第1分色镜54反射，几乎不入射到第1透光性部件53。
另一方面，本发明人得到如下的见解：根据从荧光体射出的荧光的配光分布，相对于第1分色镜54以大致40°的入射角入射的荧光Y最多。根据图4的反射率特性，以40°的入射角入射的荧光Y的大致一半透过第1分色镜54，并入射到第1透光性部件53。这里，如图3所示，在经由第1分色镜54入射到第1透光性部件53的荧光Y的入射角α1为40°的情况下，当波长转换层52的折射率为1.82，第1透光性部件53的折射率为2.6时，射出角α2为26.4°。在该情况下，当荧光Y直接到达第1透光性部件53的第1面53a时，相对于第1面53a的入射角为26.4°。
这里，当将一般的光学玻璃的折射率设为1.5时，由于光学玻璃与空气的界面处的临界角大约为42°，所以当假设第1透光性部件53由光学玻璃构成时，以26.4°的入射角入射到第1透光性部件53的荧光Y有可能不会被第1透光性部件53的第1面53a全反射，而是射出到空气中，产生损耗。
与此相对，在本实施方式的情况下，由于第1透光性部件53由具有大约2.6的折射率的SiC构成，所以临界角为22.6°，比上述光学玻璃的临界角小。其结果是，以26.4°的入射角入射到第1透光性部件53的荧光Y被第1透光性部件53的第1面53a全反射，不会射出到空气中。这样，根据本实施方式的结构，通过在第1透光性部件53的材料中使用SiC，能够抑制荧光Y的损耗，并且能够减小沿朝向侧面53c的方向行进的荧光Y的量，因此能够抑制荧光Y的模糊。
以上，能够实现光学扩展量小且后级的光学系统的光利用效率高的第1光源装置11。
另外，由于本实施方式的投影仪1具有上述第1光源装置11，所以光利用效率优异。
[第2实施方式]
以下，使用图5对本发明的第2实施方式进行说明。
第2实施方式的投影仪和光源装置的结构与第1实施方式同样，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置的说明。
图5是第2实施方式的波长转换元件60的剖视图。
在图5中，对与在第1实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图5所示，波长转换元件60具有第1散热部件51、波长转换层52、第1透光性部件53、第1分色镜54(第1层)、第2分色镜61(第2层)以及反射层55。第2分色镜61、第1透光性部件53、第1分色镜54以及波长转换层52从激励光E所入射的一侧依次层叠，从而构成波长转换部62。
第2分色镜61与第1透光性部件53的第3面53a对置地设置。第2分色镜61具有使第1波段的光透过并且使第2波段的光反射的波长分离特性。即，第2分色镜61使激励光E透过，并且使荧光Y反射。第2分色镜61由电介质多层膜构成。电介质多层膜例如是由交替地层叠多个SiO2和TiO2而成的膜构成的。即，电介质多层膜具有交替地层叠多个折射率互相不同的两种电介质膜而成的结构。构成电介质多层膜的各电介质膜的层数、膜厚没有特别限定。
波长转换元件60的其他结构与第1实施方式的波长转换元件23的结构同样。
在本实施方式的波长转换元件60中，也可得到能够抑制荧光Y的利用效率的下降、能够减少反射层55导致的荧光Y的损耗并且能够抑制荧光Y的模糊、能够维持波长转换层52的转换效率这些与第1实施方式的波长转换元件23同样的效果。
此外，在本实施方式的波长转换元件60中，第2分色镜61与第1透光性部件53的第3面53a对置地设置，因此能够第2分色镜61使在透过第1分色镜54而入射到第1透光性部件53之后到达第3面53a的荧光Y反射，从而再次入射到波长转换层52。由此，能够抑制荧光Y的利用效率的下降。
另外，在本实施方式中，也可得到能够实现光利用效率高的第1光源装置11和投影仪1的与第1实施方式同样的效果。
[第3实施方式]
以下，使用图6对本发明的第3实施方式进行说明。
第3实施方式的投影仪和光源装置的结构与第1实施方式同样，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置的说明。
图6是第3实施方式的波长转换元件64的剖视图。
在图6中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图6所示，波长转换元件64具有第1散热部件51、波长转换层52、第1透光性部件53、第1分色镜54(第1层)、第2分色镜61(第2层)、第2散热部件65以及反射层55。第2分色镜61、第1透光性部件53、第1分色镜54以及波长转换层52从激励光E所入射的一侧依次层叠，从而构成波长转换部66。
在第1透光性部件53的第2侧面53c设置有反射层55b。在第1散热部件51的凹部51f的侧面也设置有反射层55a，设置在凹部51f的侧面的反射层55a与设置在第1透光性部件53的第2侧面53c的反射层55b可以由相同种类的反射层构成，也可以由种类互相不同的反射层构成。另外，在图6的例子中，设置在凹部51f的侧面的反射层55a与设置在第1透光性部件53的第2侧面53c的反射层55b是分开设置的，但也可以连续设置。反射层55与第1实施方式同样，可以由铝、银等光反射率高的金属材料构成，也可以由至少使第2波段的光反射的电介质多层膜构成。
在反射层55b与第1散热部件51之间设置有第2散热部件65。第2散热部件65与反射层55b和第1散热部件51这两者接触。即，在第1散热部件51与波长转换层52的第1侧面52c之间设置有反射层55a，在第1散热部件51与第1透光性部件53的第2侧面53c之间设置有第2散热部件65，在第1散热部件51与第1透光性部件53的第2侧面53c之间设置有反射层55b。在反射层55b与第1散热部件51之间设置有第2散热部件65。第2散热部件65构成传热路径的一部分，该传热路径使在照射激励光E时在波长转换层52中产生的热H在第1分色镜54、第1透光性部件53、反射层55b、第2散热部件65以及第1散热部件51这一路径中传递。第2散热部件65由将反射层55b和第1散热部件51接合起来的接合材料构成。作为接合材料，优选使用热传导率高的材料，例如使用利用了银纳米粒子的银膏、使用了金纳米粒子的金膏、金锡焊料。
另外，在本实施方式中，反射层55b和第2散热部件65设置于第1透光性部件53的第2侧面53c中的一个第2侧面，但也可以还设置于其他第2侧面。
波长转换元件64的其他结构与第2实施方式的波长转换元件60的结构同样。
在本实施方式的波长转换元件64中，也可得到能够抑制荧光Y的利用效率的下降、能够减少反射层55导致的荧光Y的损耗并且能够抑制荧光Y的模糊、能够维持波长转换层52的转换效率这些与第1实施方式的波长转换元件23同样的效果。
此外，本实施方式的波长转换元件64还具有将反射层55b和第1散热部件51接合起来的第2散热部件65，因此能够使从波长转换层52传递到第1透光性部件53的热H从第2侧面53c经由第2散热部件65而释放到第1散热部件51。由此，能够高效地抑制波长转换层52的温度上升，能够进一步提高波长转换层52的转换效率。
另外，在本实施方式的波长转换元件64中，从第1透光性部件53的第2侧面53c朝向第1散热部件51的凹部51f的侧面依次设置有反射层55b、第2散热部件65，但也可以代替该结构，而从第1透光性部件53的第2侧面53c朝向第1散热部件51的凹部51f的侧面依次设置第2散热部件65、反射层55b。在后者的情况下，第2散热部件65需要具有透光性。
[第4实施方式]
以下，使用图7对本发明的第4实施方式进行说明。
第4实施方式的投影仪和光源装置的结构与第1实施方式同样，波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪和光源装置的说明。
图7是第4实施方式的波长转换元件68的剖视图。
在图7中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图7所示，波长转换元件68具有第1散热部件51、波长转换层52、第1透光性部件53、第2透光性部件69、第1分色镜54(第1层)、第2分色镜61(第2层)、第2散热部件65、第3散热部件70以及反射层55。第2分色镜61、第1透光性部件53、第1分色镜54、波长转换层52以及第2透光性部件69从激励光E所入射的一侧依次层叠，从而构成波长转换部71。
第2透光性部件69与波长转换层52的第2面52b对置地设置。第2透光性部件69具有：第5面69a，其与波长转换层52的第2面52b对置；第6面69b，其与第5面69a不同；以及第3侧面69c，其与第5面69a和第6面69b交叉。这里，当从第6面69b的法线方向观察时的第2透光性部件69的形状为矩形状时，将与第5面69a和第6面69b交叉的4个面全部合起来的侧面称为第3侧面69c。第2透光性部件69至少使荧光Y透过。第2透光性部件69特别优选可见光的吸收少且散射要素少的部件。另外，第2透光性部件69的折射率大于波长转换层52的折射率。
第2透光性部件69的构成材料与第1透光性部件53同样，没有特别限定，但优选使用折射率高且热传导率高的材料，例如优选使用单晶碳化硅等包含碳化硅(SiC)的材料。此外，作为第2透光性部件69的构成材料，可以使用单晶蓝宝石、单晶氮化铝等。另外，第2透光性部件69也可以由磨砂玻璃那样的具有光扩散性的材料构成。作为一例，第2透光性部件69的厚度是250μm。第2透光性部件69的材料和厚度可以与第1透光性部件53的材料和厚度相同，也可以不同。
在第2透光性部件69的第3侧面69c设置有反射层55c。在第1散热部件51的凹部51f的侧面也设置有反射层55a，设置在凹部51f的侧面的反射层55a、设置在第1透光性部件53的第2侧面53c的反射层55b以及设置在第2透光性部件69的第3侧面69c的反射层55c可由相同种类的反射层构成，也可以由种类互相不同的反射层构成。
另外，在图7的例子中，设置在凹部51f的侧面的反射层55a、设置在第1透光性部件53的第2侧面53c的反射层55b以及设置在第2透光性部件69的第3侧面69c的反射层55c是分开设置的，但也可以是至少两个反射层是连续设置的。反射层55可以由铝、银等光反射率高的金属材料构成，也可以由至少使第2波段的光反射的电介质多层膜构成。
在设置在第2透光性部件69的第3侧面69c的反射层55c与第1散热部件51之间设置有第3散热部件70。第3散热部件70与反射层55c和第1散热部件51这两者接触。即，波长转换层52的第2面52b与第2透光性部件69的第5面69a互相对置地设置，在第1散热部件51与第2透光性部件69的第3侧面69c之间设置有第3散热部件70，在第1散热部件51与第2透光性部件69的第3侧面69c之间设置有反射层55c。在反射层55c与第1散热部件51之间设置有第3散热部件70。第3散热部件70构成传热路径的一部分，该传热路径使在照射激励光E时在波长转换层52中产生的热H在第2透光性部件69、反射层55c、第3散热部件70以及第1散热部件51这一路径中传递。第3散热部件70由将反射层55c和第1散热部件51接合起来的接合材料构成。作为接合材料，优选使用热传导率高的材料，例如使用利用了银纳米粒子的银膏、利用了金纳米粒子的金膏、金锡焊料。
另外，在本实施方式中，反射层55c和第3散热部件70设置在第2透光性部件69的第3侧面69c中的一个第3侧面上，但也可以还设置在其他第3侧面上。
波长转换元件68的其他结构与第3实施方式的波长转换元件64的结构同样。
在本实施方式的波长转换元件68中，也可得到能够抑制荧光Y的利用效率的下降、能够减少反射层55导致的荧光Y的损耗并且能够抑制荧光Y的模糊、能够维持波长转换层52的转换效率这些与第1实施方式的波长转换元件23同样的效果。
此外，在本实施方式的波长转换元件68中，除了第3实施方式的结构之外，第2透光性部件69与波长转换层52的第2面52b对置地设置，因此在波长转换层52中产生的热H被传递到第1透光性部件53和第2透光性部件69这两者。另外，由于具有将反射层55c和第1散热部件51接合起来的第3散热部件70，因此能够使从波长转换层52传递到第2透光性部件69的热从第3侧面69c经由第3散热部件70而释放到第1散热部件51。由此，能够有效地抑制波长转换层52的温度上升，能够进一步提高波长转换层52的转换效率。
另外，在本实施方式的波长转换元件68中，从第2透光性部件69的第3侧面69c朝向第1散热部件51的凹部51f的侧面依次设置有反射层55c、第3散热部件70，但也可以代替该结构，而从第2透光性部件69的第3侧面69c朝向第1散热部件51的凹部51f的侧面依次设置有第3散热部件70、反射层55c。在后者的情况下，第3散热部件70需要具有透光性。
[第5实施方式]
以下，使用图8和图9对本发明的第5实施方式进行说明。
第5实施方式的投影仪的结构与第1实施方式同样，照明装置和波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪的说明。
图8是第5实施方式的照明装置16的概略结构图。
在图8中，对与第1实施方式的图2相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图8所示，本实施方式的照明装置16具有第1光源装置17和均匀化照明单元14。即，本实施方式的照明装置16不具有第1实施方式的照明装置2的第2光源装置12和分色镜13。本实施方式的第1光源装置17射出包含蓝色光B和黄色的荧光Y的白色光W。第1光源装置17具有第1光源20、扩散部21、聚光光学系统22、波长转换元件73以及拾取光学系统27。
图9是第5实施方式的波长转换元件73的剖视图。
在图9中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图9所示，波长转换元件73具有第1散热部件74、波长转换层52、第1透光性部件53、第1分色镜54(第1层)以及第3分色镜75。第1透光性部件53、第1分色镜54、波长转换层52以及第3分色镜75从激励光E所入射的一侧依次层叠，从而构成波长转换部76。
第1散热部件74由平板构成，具有第1面74a和与第1面74a不同的第2面74b，该第1面74a设置有使激励光E透过的开口部74k。
第3分色镜75与波长转换层52的第2面52b对置地设置。第3分色镜75具有如下的波长分离特性：使第1波段的光的一部分反射，并使第1波段的光的另一部分透过，并且使第2波段的光透过。即，第3分色镜75使激励光E的一部分E1反射，并使激励光E的另一部分作为蓝色光B而透过，并且使荧光Y透过。第3分色镜75由电介质多层膜构成。电介质多层膜例如是由交替地层叠多个SiO2和TiO2而成的膜构成的。即，电介质多层膜具有交替地层叠多个折射率互相不同的两种电介质膜而成的结构。构成电介质多层膜的各电介质膜的层数、膜厚没有特别限定。
在本实施方式中，与第1实施方式不同，波长转换部76与第1散热部件74的第2面74b接合，在第2面74b上未设置收纳波长转换部76的凹部。另外，未设置与波长转换层52的第1侧面52c和第1透光性部件53的第2侧面53c对置的反射层。但是，在本实施方式的波长转换元件73中，也可以与第1实施方式的波长转换元件23同样，设置有凹部和反射层。
波长转换元件73的其他结构与第1实施方式的波长转换元件23的结构相同。
在本实施方式的波长转换元件73中，也可得到能够抑制荧光Y的利用效率的下降的与第1实施方式的波长转换元件23同样的效果。
另外，在本实施方式的波长转换元件73中，在波长转换层52的第2面52b上设置有使激励光E的一部分E1反射并且使荧光Y透过的第3分色镜75，因此在入射到波长转换层52之后，未被荧光体吸收而到达第2面52b的激励光E被第3分色镜75反射，并在波长转换层52的内部朝向第1面52a行进。这样，激励光E在波长转换层52的内部往返的期间被波长转换为荧光Y，因此与未设置第3分色镜75的情况相比，能够使波长转换层52的厚度变薄。由此，能够抑制波长转换层52的温度上升，能够抑制波长转换层52的转换效率的下降。
另外，在本实施方式的波长转换元件73中，作为激励光E的另一部分的蓝色光B和荧光Y透过第3分色镜75，因此能够通过波长转换元件73单体得到白色光W。由此，在本实施方式的照明装置16中，通过具有上述波长转换元件73，不需要第1实施方式的第2光源装置12和分色镜13，能够实现照明装置16和投影仪1的装置结构的简化。
此外，根据本实施方式的波长转换元件73，能够通过改变波长转换层52的厚度来调整白色光W的白平衡。
在本实施方式的照明装置16中，能够使用以下所示的变形例的波长转换元件。
[第1变形例]
以下，使用图10对第1变形例进行说明。
图10是第1变形例的波长转换元件78的剖视图。
在图10中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图10所示，本变形例的波长转换元件78具有第1散热部件74、波长转换层52、第1透光性部件53、第1分色镜54(第1层)、第2分色镜61(第2层)以及第3分色镜75。第2分色镜61、第1透光性部件53、第1分色镜54、波长转换层52以及第3分色镜75从激励光E所入射的一侧依次层叠，从而构成波长转换部79。
[第2变形例]
以下，使用图11对第2变形例进行说明。
图11是第2变形例的波长转换元件81的剖视图。
在图11中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图11所示，本变形例的波长转换元件81具有第1散热部件74、波长转换层52、第1透光性部件53、第2透光性部件69、第1分色镜54(第1层)以及第4分色镜82。第1透光性部件53、第1分色镜54、波长转换层52、第2透光性部件69以及第4分色镜82从激励光E所入射的一侧依次层叠，从而构成波长转换部83。
第4分色镜82设置在第2透光性部件69的第6面69b上。第4分色镜82使激励光E的一部分E1反射，并使激励光E的另一部分作为蓝色光B而透过，并且使荧光Y透过。第4分色镜82由电介质多层膜构成。
[第3变形例]
以下，使用图12对第3变形例进行说明。
图12是第3变形例的波长转换元件85的剖视图。
在图12中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图12所示，本变形例的波长转换元件85具有第1散热部件74、波长转换层52、第1透光性部件53、第2透光性部件69、第1分色镜54(第1层)以及第3分色镜75。第1透光性部件53、第1分色镜54、波长转换层52、第3分色镜75以及第2透光性部件69从激励光E所入射的一侧起依次层叠，从而构成波长转换部86。
[第4变形例]
以下，使用图13对第4变形例进行说明。
图13是第4变形例的波长转换元件88的剖视图。
在图13中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图13所示，本变形例的波长转换元件88具有第1散热部件74、波长转换层52、第1透光性部件53、第2透光性部件69、第1分色镜54(第1层)、第2分色镜61以及第4分色镜82。第2分色镜61、第1透光性部件53、第1分色镜54、波长转换层52、第2透光性部件69以及第4分色镜82从激励光E所入射的一侧依次层叠，从而构成波长转换部89。
[第5变形例]
以下，使用图14对第5变形例进行说明。
图14是第5变形例的波长转换元件91的剖视图。
在图14中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图14所示，本变形例的波长转换元件91具有第1散热部件74、波长转换层52、第1透光性部件53、第2透光性部件69、第1分色镜54(第1层)、第2分色镜61以及第3分色镜75。第2分色镜61、第1透光性部件53、第1分色镜54、波长转换层52、第3分色镜75以及第2透光性部件69从激励光E所入射的一侧起依次层叠，从而构成波长转换部92。
[第6变形例]
以下，使用图15对第6变形例进行说明。
图15是第6变形例的波长转换元件94的剖视图。
在图15中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图15所示，本变形例的波长转换元件94具有第1散热部件74、波长转换层52、第1透光性部件53、第1分色镜54(第1层)以及第2分色镜61。第2分色镜61、第1透光性部件53、第1分色镜54以及波长转换层52从激励光E所入射的一侧起依次层叠，从而构成波长转换部95。
在第6变形例中，在波长转换层52的第2面52b上未设置在第1变形例中设置的第3分色镜75。因此，本变形例的波长转换元件94未使用第3分色镜75而使激励光E的一部分作为蓝色光B透过。
[第7变形例]
以下，使用图16对第7变形例进行说明。
图16是第7变形例的波长转换元件97的剖视图。
在图16中，对与在上述实施方式中使用的附图相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
如图16所示，本变形例的波长转换元件97具有第1散热部件74、波长转换层52、第1透光性部件53、第2透光性部件69、第1分色镜54(第1层)以及第2分色镜61。第2分色镜61、第1透光性部件53、第1分色镜54、波长转换层52以及第2透光性部件69从激励光E所入射的一侧依次层叠，从而构成波长转换部98。
在第7变形例中，在第2透光性部件69的第6面69b上未设置在第4变形例中设置的第4分色镜82。因此，本变形例的波长转换元件97不使用第4分色镜82而使激励光E的一部分作为蓝色光B透过。
另外，在第7变形例中，在波长转换层52的第2面52b与第2透光性部件69的第5面69a之间未设置在第5变形例中设置的第3分色镜75。因此，本变形例的波长转换元件97不使用第3分色镜75而使激励光E的一部分作为蓝色光B透过。
在上述第1变形例～第7变形例的波长转换元件78、81、85、88、91、94、97中，也可得到能够抑制荧光Y的利用效率的下降、抑制波长转换层52的温度上升、抑制波长转换层52的转换效率的下降、能够简化照明装置16和投影仪1的装置结构这些与第5实施方式的波长转换元件73同样的效果。
[第8变形例]
在上述实施方式和变形例的波长转换元件的具有第2分色镜61的波长转换元件78、88、91、94、97中，第2分色镜61也可以具有如下的特性：使入射角θ(°)处于0°＜θ＜θ1的范围的激励光E透过，使入射角θ处于θ1＜θ＜90°的范围的激励光E反射，并且使荧光Y反射。即，第2分色镜61也可以使入射角相对较小的激励光E透过，使入射角相对较大的激励光E反射。
图17是用于说明激励光E相对于波长转换元件99的入射角的图。
如图17所示，在使用具备具有上述特性的第2分色镜61的波长转换元件99的情况下，优选第1光源20和聚光光学系统22被设定为使激励光E以入射角θ1入射到波长转换元件99的第2分色镜61。为此，在将从聚光光学系统22射出的激励光E的光束宽度设为D、将聚光光学系统22的后焦距设为bf时，入射角θ1满足下述的(1)式即可。
θ1＝atan(0.5×D)/bf…(1)
根据该结构，能够使从聚光光学系统22射出的激励光E中的入射到波长转换元件99之后未被波长转换元件99转换为荧光而要向聚光光学系统22侧返回的激励光E被第2分色镜61反射，因此能够提高激励光E的利用效率。另外，由于激励光E能够在波长转换层52的内部行进1个往返以上，所以能够进一步使波长转换层52的厚度变薄。由此，能够进一步提高波长转换层52的转换效率。
另外，本发明的技术范围并不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。
例如，在上述实施方式中，列举了无法旋转的固定型的波长转换元件的例子，但本发明也能够应用在可通过马达进行旋转的波长转换元件中。
此外，波长转换元件、光源装置以及投影仪的各构成要素的形状、数量、配置、材料等具体的记载并不限于上述实施方式，能够适当变更。在上述实施方式中，示出了将本发明的光源装置搭载于使用了液晶光阀的投影仪的例子，但并不限于此。也可以将本发明的光源装置搭载在使用了数字微镜器件作为光调制装置的投影仪中。
在上述实施方式中，示出了将本发明的光源装置搭载于投影仪的例子，但并不限于此。本发明的光源装置也可以应用在照明器具、汽车的头灯等。

Claims (10)

1.一种波长转换元件，该波长转换元件具有：
波长转换层，其具有第1面以及与所述第1面不同的第2面，将具有第1波段的激励光转换为具有与所述第1波段不同的第2波段的荧光；
第1透光性部件，其具有供所述激励光入射的第3面以及与所述第3面不同的第4面，至少使所述激励光透过；
第1层，其设置在互相对置的所述波长转换层的所述第1面与所述第1透光性部件的所述第4面之间；
第2层，其是与所述第1透光性部件的所述第3面对置地设置的电介质多层膜；以及
第1散热部件，其具有供所述激励光透过的开口部，
所述第1透光性部件的折射率大于所述波长转换层的折射率，
所述第1层使所述激励光透过，并且使所述荧光反射，
所述第2层与所述第1散热部件接触，使所述激励光透过，并且使所述荧光反射，
所述第1透光性部件以堵塞所述第1散热部件的所述开口部的方式设置，所述第3面的一部分与所述第1散热部件重叠。
2.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，
该波长转换元件具有反射层，
所述波长转换层具有与所述第1面和所述第2面交叉的第1侧面，
所述第1透光性部件具有与所述第3面和所述第4面交叉的第2侧面，
所述反射层与所述第1侧面和所述第2侧面对置地设置，至少使所述荧光反射。
3.根据权利要求2所述的波长转换元件，其中，
在所述第1散热部件与所述波长转换层的所述第1侧面之间设置有所述反射层，
在所述第1散热部件与所述第1透光性部件的所述第2侧面之间设置有第2散热部件，
在所述第1散热部件与所述第1透光性部件的所述第2侧面之间设置有所述反射层。
4.根据权利要求3所述的波长转换元件，其中，
该波长转换元件具有第2透光性部件，该第2透光性部件具有第5面以及与所述第5面交叉的第3侧面，至少使所述荧光透过，
所述波长转换层的所述第2面与所述第2透光性部件的所述第5面互相对置地设置，
在所述第1散热部件与所述第2透光性部件的所述第3侧面之间设置有第3散热部件，
在所述第1散热部件与所述第2透光性部件的所述第3侧面之间设置有所述反射层。
5.根据权利要求4所述的波长转换元件，其中，
所述第2透光性部件的热传导率大于所述波长转换层的热传导率。
6.根据权利要求4或5所述的波长转换元件，其中，
所述第2透光性部件包含碳化硅。
7.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，
所述第1透光性部件的热传导率大于所述波长转换层的热传导率。
8.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，
所述第1透光性部件包含碳化硅。
9.一种光源装置，该光源装置具有：
权利要求1至8中的任意一项所述的波长转换元件；以及
光源，其将所述激励光朝向所述波长转换元件的所述第1透光性部件的所述第3面射出。
10.一种投影仪，该投影仪具有：
权利要求9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
投射光学装置，其对被所述光调制装置调制后的光进行投射。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101805602A (zh) * 2009-02-18 2010-08-18 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 光波长转换材料的封装方法及结构
CN102414850A (zh) * 2009-04-21 2012-04-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有磷光体的照明装置
CN103968332A (zh) * 2013-01-25 2014-08-06 深圳市光峰光电技术有限公司 一种波长转换装置、发光装置及投影系统
CN105278225A (zh) * 2014-07-21 2016-01-27 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 波长转换装置及其制备方法、相关发光装置和投影装置
US9537060B2 (en) * 2013-03-15 2017-01-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device package
DE102016201309A1 (de) * 2016-01-28 2017-08-03 Osram Gmbh Konversionseinrichtung
CN108693691A (zh) * 2017-03-29 2018-10-23 精工爱普生株式会社 光源装置以及投影仪
CN108693690A (zh) * 2017-03-29 2018-10-23 精工爱普生株式会社 光源装置以及投影仪
CN109426050A (zh) * 2017-08-22 2019-03-05 精工爱普生株式会社 波长转换元件、光源装置和投影仪

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2466375B1 (en) * 2010-12-17 2019-12-25 Maxell, Ltd. Light Source Apparatus
JP2014060121A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Sharp Corp 蛍光体基板、表示装置、および照明装置
JP6119214B2 (ja) 2012-12-03 2017-04-26 スタンレー電気株式会社 発光装置及び車両用灯具
JP2016027613A (ja) 2014-05-21 2016-02-18 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及びそれを用いた発光装置
CN105423238B (zh) * 2014-09-11 2017-05-10 松下知识产权经营株式会社 波长变换部件、发光装置、投影机、以及波长变换部件的制造方法
JP2015038618A (ja) * 2014-09-18 2015-02-26 カシオ計算機株式会社 発光ユニット及びプロジェクタ
JP6507548B2 (ja) * 2014-09-26 2019-05-08 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、光源装置、プロジェクター
JP2016099566A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、光源装置、およびプロジェクター
JP6044674B2 (ja) * 2015-06-05 2016-12-14 セイコーエプソン株式会社 発光素子、光源装置及びプロジェクター
JP6536212B2 (ja) 2015-06-23 2019-07-03 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、光源装置およびプロジェクター
JP6800221B2 (ja) * 2016-05-13 2020-12-16 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 光源装置及び照明装置
EP3517835A4 (en) 2016-09-21 2019-08-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. WAVELENGTH CONVERTING DEVICE AND LIGHTING DEVICE

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101805602A (zh) * 2009-02-18 2010-08-18 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 光波长转换材料的封装方法及结构
CN102414850A (zh) * 2009-04-21 2012-04-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有磷光体的照明装置
CN103968332A (zh) * 2013-01-25 2014-08-06 深圳市光峰光电技术有限公司 一种波长转换装置、发光装置及投影系统
US9537060B2 (en) * 2013-03-15 2017-01-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor light emitting device package
CN105278225A (zh) * 2014-07-21 2016-01-27 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 波长转换装置及其制备方法、相关发光装置和投影装置
DE102016201309A1 (de) * 2016-01-28 2017-08-03 Osram Gmbh Konversionseinrichtung
CN107017326A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 欧司朗股份有限公司 转换装置
CN108693691A (zh) * 2017-03-29 2018-10-23 精工爱普生株式会社 光源装置以及投影仪
CN108693690A (zh) * 2017-03-29 2018-10-23 精工爱普生株式会社 光源装置以及投影仪
CN109426050A (zh) * 2017-08-22 2019-03-05 精工爱普生株式会社 波长转换元件、光源装置和投影仪

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