CN113433783B - 照明装置以及投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供照明装置以及投影仪，它们的散热性优异。本发明的波长转换元件具有：基板，其具有第1面；反射层，其设置于第1面；波长转换层，其设置在反射层上，将第1波段的光转换为与第1波段不同的第2波段的光；结构体，其设置在波长转换层上，使第1波段的光散射；以及光学层，其设置在结构体上，反射第1波段的光的一部分，使第1波段的光的另一部分透过，并使第2波段的光透过，光学层对第1波段的光的反射率根据入射到光学层的第1波段的光的入射角度而不同。

Description

照明装置以及投影仪

技术领域

本发明涉及波长转换元件、照明装置以及投影仪。

背景技术

以往存在以下的照明装置：通过设置于波长转换层的表面的光扩散面对第1波长的光的一部分进行散射和反射，并合成对入射到波长转换层的第1波长的光进行波长转换而得的第2波长的荧光、和散射反射后的第1波长的光，由此射出白色照明光(例如，参照下述专利文献1)。

专利文献1：日本特开2017-215549号公报

但是，在上述照明装置中，第1波长的光的散射角度不充分，在散射特性的控制上存在改善的余地，所以存在无法高效地取出第1波长的光作为照明光、光利用效率下降的问题。

发明内容

为了解决上述课题，根据本发明的第1方式，提供一种波长转换元件，其特征在于，具有：基板，其具有第1面；反射层，其设置于所述第1面；波长转换层，其设置在所述反射层上，将第1波段的光转换为与所述第1波段不同的第2波段的光；结构体，其设置在所述波长转换层上，使所述第1波段的光散射；以及光学层，其设置在所述结构体上，反射所述第1波段的光的一部分，使所述第1波段的光的另一部分透过，并使所述第2波段的光透过，所述光学层对所述第1波段的光的反射率根据入射到所述光学层的所述第1波段的光的入射角度而不同。

根据本发明的第2方式，提供一种照明装置，其特征在于，具有：第1方式的波长转换元件；光源，其射出所述第1波段的光；以及反射部件，其将从所述光源射出的所述第1波段的光朝向所述波长转换元件进行反射。

根据本发明的第3方式，提供一种投影仪，其特征在于，具有：本发明第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；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是表示投影仪的结构的图。

图2是表示照明装置的概略结构的图。

图3是表示波长转换元件的结构的剖视图。

图4是表示半透半反镜层的表面反射率光谱的图。

图5是由波长转换元件反射的第1光的说明图。

图6是表示第1光处的半透半反镜层的反射率角度特性的图。

图7是表示波长转换元件中的散射反射光的配光特性的图。

图8是表示第2光处的半透半反镜层的反射率角度特性的图。

图9是表示变形例的波长转换元件的结构的图。

图10是表示变形例的散射反射光的配光特性的图。

图11是表示结构体和波长转换层一体形成的结构的图。

标号说明

1：投影仪；2：照明装置；4B、4G、4R：光调制装置；6：投射光学装置；11：光源；13：分色镜(反射部件)；15、15A：波长转换元件；21：基板；21a：上表面(第1面)；22：反射层；23：波长转换层；24、124：结构体；24a、124a：散射结构；25：半透半反镜层(光学层)；B：第1光(第1波段的光)；Y：第2光(第2波段的光)。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的一个实施方式。

本实施方式的投影仪是使用液晶面板作为光调制装置的投影仪的一例。

另外，在以下的各附图中，为了易于观察各结构要素，有时根据结构要素而使尺寸的比例尺不同来进行示出。

图1是表示本实施方式的投影仪的结构的图。

图1所示的本实施方式的投影仪1是在屏幕(被投射面)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具有照明装置2、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。

照明装置2向色分离光学系统3射出白色的照明光WL。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。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将来自照明装置2的照明光WL分离为红色光LR和其他光(绿色光LG和蓝色光LB)。第1分色镜7a使分离出的红色光LR透过，并反射其他光(绿色光LG和蓝色光LB)。另一方面，第2分色镜7b将其他光分离为绿色光LG和蓝色光LB。第2分色镜7b反射分离出的绿色光LG，并使蓝色光LB透过。

第1反射镜8a配置在红色光LR的光路中，将透过了第1分色镜7a的红色光LR朝向光调制装置4R进行反射。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，将透过了第2分色镜7b的蓝色光LB朝向光调制装置4B进行反射。另外，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修正因蓝色光LB的光路长度长于红色光LR和绿色光LG的光路长度而引起的、蓝色光LB的照明分布差异。

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。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。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。

在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B中，例如使用透过型的液晶面板。并且，在液晶面板的入射侧和射出侧，分别配置偏振片(未图示)，成为仅使特定方向的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的主光线平行化。

合成光学系统5入射有从光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B射出的图像光，由此对与红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB对应的图像光进行合成，并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。

对本实施方式的照明装置2的一例进行说明。

图2是表示照明装置2的概略结构的图。

如图2所示，照明装置2具有光源11、第1光学系统12、分色镜(反射部件)13、第2光学系统14、波长转换元件15和均匀化照明光学系统16。光源11、第1光学系统12和分色镜13沿第1光轴AX1配置。波长转换元件15、第2光学系统14、分色镜13和均匀化照明光学系统16沿照明装置2的照明光轴AX配置。第1光轴AX1和照明光轴AX相互垂直。

光源11射出第1光B。第1光B的第1波段例如为450～460nm，发光强度的峰值波长例如为455nm。即，第1光B是蓝色光。光源11由至少一个半导体激光器构成。半导体激光器也可以射出具有455nm以外的峰值波长的第1光B。光源11包含与半导体激光器对应设置的准直透镜(省略图示)。由此，光源11将从半导体激光器射出的第1光B转换为平行光而射出。

从光源11射出的第1光B入射到第1光学系统12。第1光学系统12包含至少一个凸透镜，使第1光B在会聚的状态下入射到分色镜13。

分色镜13配置于第1光学系统12的焦点或焦点附近。由此，第1光B以被会聚且光束直径大致最小化的状态入射到分色镜13。这样，通过使第1光B以会聚的状态入射到分色镜13，能够使分色镜13的尺寸小型化。

分色镜13具有如下的光学特性：对具有第1波段的第1光B进行反射，使后述的从波长转换元件15射出的具有第2波段的第2光Y透过。分色镜13由电介质多层膜构成。

被分色镜13反射后的第1光束B入射到第2光学系统14。第2光学系统14包含至少一个凸透镜，使作为发散光入射的第1光B平行化。被第2光学系统14平行化后的第1光B入射到波长转换元件15。即，在本实施方式中，第1光B作为平行光入射到波长转换元件15。

图3是表示波长转换元件15的结构的剖视图。

如图3所示，波长转换元件15具有基板21、反射层22、波长转换层23、结构体24和半透半反镜层(光学层)25。基板21具有上表面(第1面)21a。基板21除了是支承反射层22、波长转换层23、结构体24以及半透半反镜层25的支承基板之外，还是对从该波长转换层23传导的热进行散热的散热基板。基板21可以由具有高热传导率的材料、例如金属或陶瓷等构成。

反射层22设置于基板21的第1面21a。即，反射层22位于基板21和波长转换层23之间，将从该波长转换层23入射的荧光向该波长转换层23侧反射。反射层22由包含电介质多层膜、金属反射镜以及增反射膜等的层叠膜构成。

波长转换层23设置在反射层22上。波长转换层23具有第1光B所入射的上表面23a和与上表面23a不同的下表面23b。波长转换层23将第1波段的第1光B转换为具有与第1波段不同的第2波段的第2光Y。

波长转换层23可以含有陶瓷荧光体，也可以含有单晶荧光体。第2波段例如为500～680nm。即，第2光Y是包含绿色光成分和红色光成分的黄色光。

波长转换层23例如包含钇铝石榴石(YAG)系荧光体。以含有铈(Ce)作为活化剂的YAG：Ce为例，作为波长转换层23，可以使用将包含Y₂O₃、Al₂O₃、CeO₃等构成元素的原料粉末混合并使其发生固相反应而得到的材料、通过共沉淀法或溶胶凝胶法等湿式法得到的Y-Al-O无定形粒子、通过喷雾干燥法、火焰热分解法或热等离子体法等气相法得到的YAG粒子等。另外，在使用多孔质烧结体作为波长转换层23的情况下，光在荧光体内部散射，且光不易向横向传播，因此从光利用效率的观点来看也是优选的。

结构体24设置于波长转换层23的上表面23a，使第1光B的一部分散射。结构体24具有多个散射结构24a。本实施方式的散射结构24a具有由凸部构成的透镜形状。

在本实施方式中，结构体24与波长转换层23分体形成。本实施方式的结构体24适合采用如下加工方法：例如在通过蒸镀法、溅射法、CVD法、涂敷法等形成电介质后，利用光刻进行加工。除此以外，还可以使用纳米压印等印刷法、转印法。结构体24优选由光吸收小且化学稳定的材料构成。即，结构体24由折射率在1.3～2.5范围内的材料构成，例如可以使用SiO₂、SiON、TiO₂等。例如，如果使用SiO₂构成结构体24，则可以通过湿蚀刻或干蚀刻来高精度地进行加工。

半透半反镜层25设置在结构体24上，使第1光B的一部分反射，使第1光B的另一部分透过，并使第2光Y透过。半透半反镜层25能够根据材料和层结构自由度高地设计反射率和波长特性。

半透半反镜层25例如通过蒸镀法、溅射法、CVD法、涂敷法等形成。特别是ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)法，由于能够在结构体24的倾斜面上均匀地成膜出半透半反镜层25，所以是优选的。另外，在利用ALD法以外的成膜方法时，成膜粒子的附着概率在平面部分和斜面部分发生变化，因此有时形成膜厚分布，但通过进行考虑了在平面部分和斜面部分产生的膜厚分布的膜设计，能够形成期望的半透半反镜层25。

为了抑制光吸收，本实施方式的半透半反镜层25由电介质多层膜构成。用于电介质多层膜的材料是化学稳定且通常使用的材料，例如优选为MgF₂、SiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、CeO₂、HfO₂、La₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂中的任意一个。另外，MgF₂、SiO₂适合作为低折射率材料，Al₂O₃、Y₂O₃、CeO₂、HfO₂、La₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂适合作为中间～高折射率材料。本实施方式的半透半反镜层25例如由交替层叠有多个SiO₂和TiO₂而成的电介质多层膜构成。

如图3所示，第1光B作为平行光入射到波长转换元件15。第1光B的一部分被设置于波长转换层23的上表面23a的结构体24和半透半反镜层25向各个方向反射。

本实施方式的半透半反镜层25对第1光B的反射率根据入射到该半透半反镜层25的第1光B的入射角度而不同。这里，入射到半透半反镜层25的光的入射角度是由与垂直于半透半反镜层25的方向所成的角度规定的。即，入射到半透半反镜层25的入射角度为0度是指从垂直于半透半反镜层25的表面的方向入射的状态。

接着，参照图4至图6对本实施方式的半透半反镜层25的光学特性进行说明。

图4是表示半透半反镜层25的表面反射率光谱的图。图4表示半透半反镜层25的表面对以规定的入射角度入射的光的反射率。

在图4中，横轴表示入射到半透半反镜层25的光的波长，纵轴表示在半透半反镜层25的表面的反射率。另外，在图4中，示出了以入射角度0度、30度、45度、60度入射的光的反射率。

如图4所示，本实施方式的半透半反镜层25对半透半反镜层25的垂直方向上的光线的反射率在第1光B的第1波段(450～460nm)和第2光Y的第2波段(500～680nm)之间具有峰值。即，半透半反镜层25被设计成使得，对相对于该半透半反镜层25以入射角度0度入射的光的反射率的峰值P1处于第1波段和第2波段之间。

通常，电介质多层膜具有如下特性：在倾斜入射的情况下，反射光谱的峰值向短波长侧偏移。如上所述，本实施方式的半透半反镜层25被设计成使得对以入射角度0度入射的光的反射率的峰值P1处于第1波段和第2波段之间，由此使倾斜入射的第1光B的反射光谱的峰值向短波长侧偏移而实现了规定的反射角度特性。

本实施方式的半透半反镜层25设置在包含多个散射结构24a的结构体24上，多个散射结构24a具有透镜形状。因此，半透半反镜层25的表面形状具有沿着结构体24的表面形状的球面形状。

图5是用于说明由波长转换元件15反射的第1光B的主要部分放大图。在图5中，将通过由透镜形状构成的散射结构24a的中心的轴设为中心轴O，将与中心轴O垂直的方向设为第1方向A。在图5的上段，为了容易看图，省略了半透半反镜层25。

如图5所示，当设入射到在第1方向A上覆盖中心轴O的附近位置的半透半反镜层25的第1光B为第1光Ba时，则第1光Ba相对于半透半反镜层25的入射角度为0度左右。

与此相对，当设入射到覆盖沿第1方向A从中心轴O分开的位置的半透半反镜层25的第1光B为第1光Bb时，第1光Bb相对于半透半反镜层25的入射角大于0度。即，随着沿第1方向A远离中心轴O，第1光Bb相对于半透半反镜层25的入射角度增大。

如图5所示，在本实施方式的波长转换元件15中，第1光B相对于半透半反镜层25的入射角度越大，越朝向相对于垂直方向形成角度的倾斜方向反射。

如图5所示，本实施方式的结构体24通过在波长转换层23的上表面23a以等间距配置具有相同形状的多个散射结构24a而构成。在本实施方式的结构体24中，各散射结构24a的平面形状为圆形。因此，各散射结构24a的间隙成为平面24b。

在本实施方式的波长转换元件15中，第1光B从各种角度和方向入射到设置在结构体24上的半透半反镜层25。因此，第1光B包含作为S偏振光入射到半透半反镜层25的S偏振光成分、和作为P偏振光入射到半透半反镜层25的P偏振光成分。另外，认为第1光B中包含的S偏振光成分和P偏振光成分的比例相同。

因此，在本实施方式的波长转换元件15中，可以视为第1光B作为非偏振光入射到半透半反镜层25。另外，关于由波长转换层23生成的第2光Y，也与第1光B同样，可以视为作为包含S偏振光成分和P偏振光成分的非偏振光入射到半透半反镜层25。

图6是表示第1光B处的半透半反镜层25的反射率角度特性的图。在图6中，横轴表示第1光B的入射角度，纵轴表示反射率。在图6中，示出了第1光B作为S偏振光入射到半透半反镜层25时的反射率角度特性、第1光B作为P偏振光入射到半透半反镜层25时的反射率角度特性、以及第1光B作为非偏振光入射到半透半反镜层25时的反射率角度特性。另外，根据第1光B作为S偏振光入射时的反射率和第1光B作为P偏振光入射时的反射率的平均值，计算第1光B作为非偏振光入射时的反射率角度特性。

如图6所示，作为非偏振光入射到半透半反镜层25的第1光B在入射角度为0度时、即从垂直方向入射到半透半反镜层25时，反射率为15％左右。并且，随着入射角度从0度增大，第1光B的反射率增高。即，本实施方式的半透半反镜层25具有如下的反射角度特性：在作为非偏振光入射到半透半反镜层25时，第1光B相对于半透半反镜层25的入射角度越大，半透半反镜层25对第1光B的反射率越增大。

具有上述结构的本实施方式的波长转换元件15使以较大入射角度入射到半透半反镜层25的第1光B相对较多地反射，使以较小入射角度入射到半透半反镜层25的第1光B相对较少地反射。如上所述，相对于半透半反镜层25的入射角度越大，第1光B越向远离垂直方向的倾斜方向反射。即，根据本实施方式的波长转换元件15，与垂直方向相比，将第1光B更多地向倾斜方向反射。

接下来，对从本实施方式的波长转换元件15散射而反射的第1光的配光特性进行说明。以下，将入射到波长转换元件15的第1光B中的、从波长转换元件15散射而反射的第1光B的一部分称为散射反射光B1。

图7是表示本实施方式的波长转换元件15中的散射反射光B1的配光特性的图。在图7中，纵轴规定散射反射光B1的0度方向的配光分布，横轴规定散射反射光B1的±90度方向的配光分布。另外，在图7中，作为实施例，图示出本实施方式的波长转换元件15的配光特性，作为比较例，图示出在波长转换层23的上表面23a上仅设置由TiO₂构成的结构体24而不设置半透半反镜层25的波长转换元件的配光特性。

如图7所示，可知在比较例的波长转换元件中，散射光B1的配光分布向0度方向、即垂直方向反射而射出的成分多。与此相对，可知在本实施方式的波长转换元件15中，作为散射反射光B1，射出具有如下的配光分布的光：与沿着0度方向的垂直方向相比，在15～60度的范围的倾斜方向包含较多的成分。

如图3所示，与垂直方向相比，本实施方式的波长转换元件15将散射反射光B1更多地向倾斜方向反射。另外，在图3中，为了容易理解附图，将散射反射光B1的光束宽度表示为倾斜方向比垂直方向粗。

图8是表示第2光Y处的半透半反镜层25的反射率角度特性的图。在图8中，横轴表示第2光Y的入射角度，纵轴表示反射率。在图8中，示出了第2光Y作为S偏振光入射到半透半反镜层25时的反射率角度特性、第2光Y作为P偏振光入射到半透半反镜层25时的反射率角度特性、以及第2光Y作为非偏振光入射到半透半反镜层25时的反射率角度特性。另外，根据第2光Y作为S偏振光入射时的反射率和第2光Y作为P偏振光入射时的反射率的平均值，计算第2光Y作为非偏振光入射时的反射率角度特性。

如图8所示，可知作为非偏振光入射到半透半反镜层25的第2光Y不论入射角如何，反射率都较低，约为5％。另外，本实施方式的结构体24由具有光吸收小的材料构成，因此抑制了第2光Y在结构体24的表面上的反射。因此，在本实施方式的波长转换元件15中，由波长转换层23生成的第2光Y透过结构体24和半透半反镜层25而向外部高效地射出。

本实施方式的波长转换元件15向第2光学系统14射出包含散射反射光B1和第2光Y的白色照明光WL。照明光WL被第2光学系统14大致平行化。透过第2光学系统14的照明光WL穿过配置在照明光轴AX上的分色镜13。

这里，分色镜13具有反射第1光B并且使第2光Y透过的光学特性。因此，包含在照明光WL中的第2光Y透过分色镜13并朝向均匀化照明光学系统16。由于第2光Y透过分色镜13，所以能够降低由分色镜13引起的第2光Y的光损失。

另一方面，包含在照明光WL中的散射反射光B1由于是与第1光B相同的第1波段的光，因此被分色镜13反射。在本实施方式中，如上所述，照明光WL中包含的散射反射光B1具有在倾斜方向上比在垂直方向上包含更多成分的配光分布。因此，包含于散射反射光B1的光线的大部分以避开位于波长转换元件15的垂直方向的分色镜13的方式朝向均匀化照明光学系统16。

由此，因为入射到分色镜13的散射反射光B1的光量被抑制，所以能够降低因被分色镜13反射而未作为照明光WL被有效利用的散射反射光B1的比例。在本实施方式中，通过使第1光B以会聚的状态入射到分色镜13，使分色镜13小型化。因此，能够进一步降低入射到分色镜13的散射反射光B1的光量。

照明光WL所入射的均匀化照明光学系统16包含积分光学系统31、偏振转换元件32和重叠光学系统33。积分光学系统31具有第1多透镜阵列31a和第2多透镜阵列31b。

偏振转换元件32是将偏振分离膜和相位差板排列成阵列状而构成的。偏振转换元件32使照明光WL的偏振方向与规定的方向一致。具体而言，偏振转换元件32使照明光WL的偏振方向与光调制装置4R、4G、4B的入射侧偏振片的透过轴的方向一致。

由此，对透过了偏振转换元件32的照明光WL进行分离所得到的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB的偏振方向与各光调制装置4R、4G、4B的入射侧偏振片的透过轴方向一致。因此，红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB不被入射侧偏振片分别遮挡，而分别入射到光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域。

重叠光学系统33与第2多透镜阵列31b一起，使第1多透镜阵列31a的各小透镜的像在各光调制装置4R、4G、4B各自的图像形成区域的附近成像。

根据本实施方式的照明装置2，能够提高照明光WL的光利用效率，能够提高照明光WL的明亮度和降低功耗，或者能够抑制伴随光损失的装置内的发热。

(第1实施方式的效果)

本实施方式的波长转换元件15具有：基板21，其具有第1面21a；反射层22，其设置于第1面21a；波长转换层23，其设置在反射层22上，将第1波段的第1光B转换为与第1波段不同的第2波段的第2光Y；结构体24，其设置在波长转换层23上，使第1波段的第1光B散射；以及半透半反镜层25，其设置在结构体24上，反射第1波段的第1光B的一部分，使第1波段的第1光B的另一部分透过，并使第2波段的第2光Y透过，半透半反镜层25对第1波段的第1光B的反射率根据入射到半透半反镜层25的第1波段的第1光B的入射角度而不同。

根据本实施方式的波长转换元件15，由于在结构体24上设置有对第1光B的反射率根据第1光B的入射角度而不同的半透半反镜层25，因此能够生成具有如下的配光分布的散射反射光B1：与垂直方向相比，包含更多的朝向倾斜方向的成分。由此，因为散射反射光B1避开相对于波长转换元件15配置于垂直方向的分色镜13地射出，所以能够降低由分色镜13引起的光损失。

在本实施方式的波长转换元件15中，也可以构成为，入射角度是由与垂直于半透半反镜层25的方向所成的角度规定的，入射角度越大，半透半反镜层25对第1波段的第1光B的反射率越大。

根据该结构，如上所述，能够生成与垂直方向相比在倾斜方向上包含更多成分的配光分布的散射反射光B1。

在本实施方式的波长转换元件15中，也可以构成为，当第1波段的第1光B作为非偏振光入射到半透半反镜层25时，入射角度越大，对第1波段的第1光B的反射率越大。

这样，通过使第1光B作为非偏振光入射，半透半反镜层25的设计变得容易。

在本实施方式的波长转换元件15中，也可以构成为，结构体24具有多个作为凹部和凸部中的至少任意一个的散射结构24a。

根据该结构，能够通过具有多个散射结构24a的结构体24，使第1光B散射而生成散射反射光B1。

在本实施方式的波长转换元件15中，也可以构成为，散射结构24a具有透镜形状。

由于透镜形状的散射结构24a能够容易地制造，所以能够降低结构体24的成本。此外，由于散射结构24a是透镜形状，所以在结构体24上形成半透半反镜层25的工序变得容易。

在本实施方式的波长转换元件15中，也可以构成为，半透半反镜层25对垂直入射到半透半反镜层25的光的反射率在第1波段和第2波段之间具有峰值。

根据该结构，能够形成使倾斜入射的第1光B的反射光谱的峰值向短波长侧偏移的半透半反镜层25。由此，能够使从倾斜方向以较大入射角度入射的第1光B作为散射反射光B1以高反射率被反射。

在本实施方式的波长转换元件15中，也可以构成为，半透半反镜层25由折射率处于1.3～2.5的范围内的材料构成。

根据该结构，能够由光吸收小、且化学稳定的材料构成结构体24。

在本实施方式的波长转换元件15中，也可以构成为，半透半反镜层25由电介质多层膜构成。

根据该结构，能够形成抑制了光吸收的半透半反镜层25。

在本实施方式的波长转换元件15中，也可以构成为，电介质多层膜包含MgF₂、SiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、CeO₂、HfO₂、La₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂中的任意一个。

根据该结构，能够形成抑制了光吸收并且化学稳定的半透半反镜层25。

本实施方式的照明装置2具有：上述的波长转换元件15；光源11，其射出第1波段的第1光B；以及分色镜13，其将从光源11射出的第1波段的第1光B朝向波长转换元件15进行反射。

根据本实施方式的照明装置2，因为入射到分色镜13的散射反射光B1的光量得到抑制，所以能够提高照明光WL的光利用效率。

在本实施方式的照明装置2中，也可以构成为，分色镜13使第2波段的第2光Y透过。

根据该结构，能够降低由分色镜13引起的第2光Y的光损失。

本实施方式的投影仪1具有：照明装置2；根据图像信息对来自照明装置2的光进行调制的光调制装置4R、4G、4B；以及投射由光调制装置4R、4G、4B调制后的光的投射光学装置6。

根据本实施方式的投影仪1，因为具有提高了照明光WL的光利用效率的照明装置2，所以能够提供光效率高、且显示明亮的图像的投影仪。

(变形例)

接着，说明波长转换元件的变形例。本变形例的波长转换元件和上述实施方式的波长转换元件15的不同之处在于结构体的结构。以下，主要说明结构体的结构。另外，对与上述实施方式相同的部件标注相同的标号，并省略详细说明。

图9是表示本变形例的波长转换元件15A的结构的图。

如图9所示，在本变形例的波长转换元件15A中，结构体124包含多个散射结构124a。各散射结构124a的平面形状是正方形。

在图9中，除了结构体124的平面结构之外，还示出了沿多个散射结构124a的排列方向的A-A线向视的结构体124的截面结构、和沿正方形的散射结构124a的对角方向的B-B线向视的结构体124的截面结构。

如图9的A-A线截面所示，散射结构124a在沿着正方形的一边的方向上的截面形状具有凸透镜形状。另外，如图9的B-B线截面所示，散射结构124a在正方形的对角方向的截面形状也具有凸透镜形状。另外，散射结构124a的B-B线截面所示的凸透镜面的曲率大于A-A线截面所示的凸透镜面的曲率。

本变形例的结构体124通过无间隙地排列多个散射结构124a，作为整体具有矩形的平面形状。因此，本变形例的结构体124不具有上述实施方式的结构体24那样的平面24b，而形成在波长转换层23的整个上表面23a上。另外，散射结构124a可以是各自独立的结构，也可以形成为一体。

图10是表示本变形例的波长转换元件15A中的散射反射光B1的配光特性的图。图10是与上述实施方式的图7对应的图。另外，在图10中，作为实施例，图示出本变形例的波长转换元件15A的配光特性，作为比较例，图示出在波长转换层23的上表面23a上仅设置结构体124而不设置半透半反镜层25的波长转换元件的配光特性。

如图10所示，可知根据本变形例的波长转换元件15A，与上述实施方式的波长转换元件15相比，沿垂直方向射出的散射反射光B1的光量较少。这是因为，本变形例的波长转换元件15A中的结构体124不像上述那样具有平面部，而是形成在波长转换层23的整个上表面23a上，由此在垂直方向上反射的光量相对减少。

根据本变形例的波长转换元件15A，进一步抑制了入射到分色镜13的散射反射光B1的光量。因此，使用了本变形例的波长转换元件15A的照明装置能够进一步提高照明光WL的光利用效率。

另外，本发明的技术范围并不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够施加各种变更。

例如，在上述实施方式中，结构体24与波长转换层23分体形成，但结构体24也可以与波长转换层23一体形成。图11是表示结构体24和波长转换层23一体形成的结构的图。如图11所示，根据结构体24直接形成于波长转换层23的上表面23a的结构，能够削减形成结构体24的工序，能够降低波长转换元件15的成本。并且，因为结构体24和波长转换层23的折射率相同，因此结构体24和波长转换层23的界面反射消失，所以光不易向横向扩展，结果能够减小光学扩展量(etendue)。

另外，散射结构24a的形状不限于透镜形状，也可以是凹部、例如凹透镜形状。另外，在上述实施方式中，多个散射结构24a以等间距配置了相同形状的结构，但也可以随机配置相同或不同形状的散射结构24a来构成结构体24。

另外，在上述实施方式中，波长转换元件15采用了波长转换层23相对于第1光B不移动的固定方式的结构，但也可以采用波长转换层23相对于第1光B旋转的轮式结构。

除此以外，关于光源装置和投影仪的各结构要素的形状、数量、配置、材料等的具体记载，并不限于上述实施方式，可以适当进行变更。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，但不限于此。也可以将本发明的光源装置应用于使用了数字微镜器件来作为光调制装置的投影仪。并且，投影仪可以不具有多个光调制装置，也可以仅具有1个光调制装置。

在上述实施方式中示出了将本发明的光源装置应用于投影仪的例子，但不限于此。本发明的光源装置也可以应用于照明器具、汽车的前照灯等。

本发明一个方式的波长转换元件也可以具有以下的结构。

本发明一个方式的波长转换元件具有：基板，其具有第1面；反射层，其设置于第1面；波长转换层，其设置在反射层上，将第1波段的光转换为与第1波段不同的第2波段的光；结构体，其设置在波长转换层上，使第1波段的光散射；以及光学层，其设置在结构体上，反射第1波段的光的一部分，使第1波段的光的另一部分透过，并使第2波段的光透过，光学层对第1波段的光的反射率根据入射到光学层的第1波段的光的入射角度而不同。

在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以是，入射角度是由与垂直于光学层的方向所成的角度规定的，入射角度越大，光学层对第1波段的光的反射率越大。

在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以是，在第1波段的光相对于光学层为非偏振光时，入射角度越大，光学层对第1波段的光的反射率越大。

在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以是，结构体具有多个作为凹部和凸部中的至少任意一个的散射结构。

在本发明一个方式的波长转换元件中，散射结构可以具有透镜形状。

在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以是，光学层对垂直入射到光学层的光的反射率在第1波段与第2波段之间具有峰值。

在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以是，结构体由折射率处于1.3～2.5的范围内的材料构成。

在本发明一个方式的波长转换元件中，光学层可以由电介质多层膜构成。

在本发明一个方式的波长转换元件中，电介质多层膜可以包含MgF₂、SiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、CeO₂、HfO₂、La₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂中的任意一个。

在本发明一个方式的波长转换元件中，结构体也可以与荧光体一体形成。

本发明一个方式的光源装置也可以具有以下的结构。

本发明一个方式的光源装置具有：本发明一个方式的波长转换元件；光源，其射出第1波段的光；以及反射部件，其将从光源射出的第1波段的光朝向波长转换元件进行反射。

在本发明一个方式的光源装置中，反射部件也可以使第2波段的光透过。

本发明一个方式的投影仪也可以具有以下的结构。

本发明一个方式的投影仪具有：本发明一个方式的照明装置；光调制装置，其根据图像信息对来自照明装置的光进行调制；以及投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。

Claims (9)

1.一种照明装置，其特征在于，具有：

光源，其射出第1波段的光；

波长转换元件，其将所述第1波段的光转换为与所述第1波段不同的第2波段的光；以及

反射部件，其位于所述波长转换元件的垂直方向上，将从所述光源射出的所述第1波段的光朝向所述波长转换元件进行反射，使所述第2波段的光透过，

所述波长转换元件具有：

基板，其具有第1面；

反射层，其设置于所述第1面；

波长转换层，其设置在所述反射层上，将所述第1波段的光转换为所述第2波段的光；

结构体，其设置在所述波长转换层上，具有多个作为凹部和凸部中的至少任意一个的散射结构，使所述第1波段的光散射；以及

光学层，其设置在所述结构体上，反射所述第1波段的光的一部分，使所述第1波段的光的另一部分透过，并使所述第2波段的光透过，

所述光学层对所述第1波段的光的反射率根据入射到所述光学层的所述第1波段的光的入射角度而不同，

所述入射角度是由与垂直于所述光学层的方向所成的角度规定的，

所述入射角度越大，所述光学层对所述第1波段的光的反射率越大，

相比被所述光学层反射而入射到所述反射部件的所述第1波段的光的光量，被所述光学层反射而避开所述反射部件的所述第1波段的光的光量较多，

使用避开所述反射部件的所述第1波段的光、和从所述波长转换元件射出的所述第2波段的光而射出照明光。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

在所述第1波段的光相对于所述光学层为非偏振光时，所述入射角度越大，所述光学层对所述第1波段的光的反射率越大。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述散射结构具有透镜形状。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

所述光学层对垂直入射到所述光学层的光的反射率在所述第1波段与所述第2波段之间具有峰值。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

所述结构体由折射率处于1.3～2.5的范围内的材料构成。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

所述光学层由电介质多层膜构成。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，

所述电介质多层膜包含MgF₂、SiO₂、Al₂O₃、Y₂O₃、CeO₂、HfO₂、La₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂中的任意一个。

8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的照明装置，其特征在于，

所述结构体与所述波长转换层一体形成。

9.一种投影仪，其特征在于，具有：

权利要求1至8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；以及

投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。

Images