CN114114812B - 照明装置和投影仪 - Google Patents

Abstract

照明装置和投影仪，能够提高光使用效率。本发明的照明装置具有：光源，其射出第1波段的第1光；波长转换元件，其将第1光转换为与第1波段不同的第2波段的第2光；第1光学元件，其反射第1波段的第1光的一部分而使其入射到波长转换元件，使第1波段的第1光的其他一部分和从波长转换元件射出的第2波段的第2光透过；以及第2光学元件，其使透过了第1光学元件的第1波段的第1光的其他一部分朝透过了第1光学元件的第2波段的第2光的行进方向反射，使从波长转换元件射出的第2波段的第2光透过。

Description

照明装置和投影仪

技术领域

本发明涉及照明装置和投影仪。

背景技术

作为用于投影仪的光源装置，以往提出了利用在将从发光元件射出的激励光照射到荧光体时从荧光体发出的荧光的光源装置。

下述专利文献1公开了一种光源装置，该光源装置具有：光源，其射出蓝色的激励光；波长转换元件，其将激励光转换为荧光；分色镜，其反射激励光，使荧光透过；以及会聚透镜单元，其将从分色镜射出的激励光引导至波长转换元件。

专利文献1：日本特开2017-194523号公报

在专利文献1的光源装置中，存在如下问题：由于从波长转换元件反射的激励光的一部分被分色镜反射而返回到光源侧，所以，光使用效率因可用作照明光的蓝色光的一部分产生损耗而下降。

发明内容

为了解决上述的课题，根据本发明的第1方式，提供一种照明装置，其具有：光源，其射出第1波段的第1光；波长转换元件，其将所述第1光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第2光；第1光学元件，其反射所述第1波段的所述第1光的一部分而使其入射到所述波长转换元件，使所述第1波段的所述第1光的其他一部分和从所述波长转换元件射出的所述第2波段的所述第2光透过；以及第2光学元件，其使透过了所述第1光学元件的所述第1波段的所述第1光的所述其他一部分朝透过了所述第1光学元件的所述第2波段的所述第2光的行进方向反射，使从所述波长转换元件射出的所述第2波段的所述第2光透过。

根据本发明的第2方式，提供一种照明装置，其具有：光源，其射出第1波段的第1光；波长转换元件，其将所述第1光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第2光；第1光学元件，其反射所述第1光中的在第1方向上偏振的第1偏振成分的光，使所述第1光中的在与所述第1方向交叉的第2方向上偏振的第2偏振成分的光中的至少一部分和所述第2光透过；以及第2光学元件，其具有相位差板和反射层，该相位差板将透过了所述第1光学元件的所述第2偏振成分的光转换为所述第1偏振成分的光，该反射层将透过了所述相位差板的光朝所述相位差板反射，所述第1光学元件使由所述第2光学元件转换后的所述第1偏振成分的光朝透过该第1光学元件的所述第2光的行进方向反射。

根据本发明的第3方式，提供一种投影仪，其具有：本发明的第1方式或第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4A是示出第1分色镜的光学特性的一例的图。

图4B是示出第2分色镜的光学特性的一例的图。

图5是示出具有角度分布的蓝色光入射的状态的图。

图6A是示出第1分色镜的角度依赖性的曲线图。

图6B是示出第1分色镜的角度依赖性的曲线图。

图6C是示出第1分色镜的角度依赖性的曲线图。

图7A是示出蓝色光的照度分布的仿真结果。

图7B是示出比较例中的照度分布的仿真结果。

图8是第2实施方式的照明装置的概略结构图。

图9是第3实施方式的照明装置的概略结构图。

图10是第4实施方式的照明装置的主要部分结构图。

标号说明

1：投影仪；11：光源；2、202、302、402：照明装置；4B、4G、4R：光调制装置；6：投射光学装置；15：波长转换元件；20：第1光学元件；43a：第1面；43b：第2面；30、130、230：第2光学元件；42：反射层；43：波长转换层；44：结构体；130A：反射部；233：相位差板；AX1：光轴；BL：蓝色光(第1光)；Y：荧光(第2光)；BLs：S偏振光(第1偏振成分的光)；BLp：P偏振光(第2偏振成分的光)。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，使用附图对本发明的第1实施方式进行说明。

在以下的各图中，为了容易观察各结构要素，有时按照结构要素而使尺寸的比例不同来表示。

对本实施方式的投影仪的一例进行说明。

图1是实施方式的投影仪的概略结构图。

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和投射光学装置6。在后文说明照明装置2的结构。

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和中继透镜9b。颜色分离光学系统3将从照明装置2射出的照明光L分离为红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB，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，使所入射的光大致平行而朝光调制装置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，使所入射的光大致平行而朝光调制装置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，使所入射的光大致平行而朝光调制装置4B射出。

第1分色镜7a使红色光成分透过，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，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，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反射后的绿色光LG被第2分色镜7b进一步反射，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和场透镜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和光调制装置4B分别根据图像信息对入射的色光进行调制而形成图像光。光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置4B分别由液晶光阀构成。虽然省略图示，但在光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置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和光调制装置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和光调制装置4B射出的各图像光进行合成而形成全彩色的图像光。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个直角棱镜贴合在一起而得到的，在俯视时呈大致正方形。在将直角棱镜彼此贴合起来而形成的大致X字状的界面上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，在屏幕SCR上形成图像。即，投射光学装置6投射由光调制装置4R、光调制装置4G和光调制装置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是照明装置2的概略结构图。

如图2所示，本实施方式的照明装置2具有光源11、扩散元件12、拾取光学系统14、波长转换元件15、均匀化照明光学系统16和光学部件17。

下面，使用XYZ正交坐标系，将与从光源11射出的蓝色光BL的主光线平行的轴定义为X轴，将与从波长转换元件15射出的荧光Y的主光线平行的轴定义为Y轴，将与X轴以及Y轴垂直的轴定义为Z轴。在本实施方式中，光源11的光轴AX1是沿着X轴的轴，照明装置2的照明光轴AX是沿着Y轴的轴。另外，波长转换元件15的光轴与照明装置2的照明光轴AX一致。

在本实施方式中，光源11、扩散元件12和光学部件17沿着光轴AX1配置。波长转换元件15、拾取光学系统14、光学部件17和均匀化照明光学系统16沿着照明光轴AX配置。

光源11具有多个发光元件11a。在本实施方式中，光源11例如具有4个发光元件11a。4个发光元件11a沿着Y轴和Z轴相互隔开地配置成2行2列。另外，构成光源11的发光元件11a的数量和配置未特别限定。

发光元件11a具有蓝色半导体激光器。蓝色半导体激光器例如射出在380nm～495nm的范围内具有峰值波长的第1波段的蓝色光束B。因此，本实施方式的光源11整体上射出4条的蓝色光束B。在本说明书中，将4条的蓝色光束B统称作蓝色光BL，将4条的蓝色光束B整体的中心轴称作蓝色光BL的主光线。如后所述，蓝色光BL的一部分作为激励波长转换元件15中包含的荧光体的激励光发挥功能。本实施方式的蓝色光BL对应于权利要求的“第1光”。

在本实施方式中，发光元件11a可以使用将1个半导体激光芯片收纳在封装内的方式、所谓CAN封装型激光元件。此外，CAN封装型激光元件射出由准直透镜平行化后的蓝色光束B，该准直透镜由设置在光射出面上的凸透镜构成。另外，作为发光元件11a，也可以使用将多个半导体激光芯片收纳在1个封装内的方式的发光元件。

发光元件11a射出具有规定的偏振方向的线偏振光作为蓝色光束B。发光元件11a射出的蓝色光束B相对于光学部件17的偏振方向与将发光元件11a安装在光源11内的朝向相应地发生变化。

本实施方式的光源11以作为P偏振成分入射到光学部件17的蓝色光BL的比例与作为S偏振成分入射到光学部件17的蓝色光BL的比例相等的方式安装有各发光元件11a。

因此，本实施方式的光源11射出各包含一半的相对于光学部件17的S偏振光BLs和P偏振光BLp的线偏振光作为蓝色光BL。

扩散元件12使从光源11射出的蓝色光BL扩散，朝光学部件17射出。

在本实施方式的照明装置2中，波长转换元件15上的蓝色光BL的照度的峰值由于扩散元件12而下降。作为扩散元件12，可以使用例如由光学玻璃构成的磨砂玻璃板或设有具有透镜形状的多个结构体的透光性基板等。

透过了扩散元件12的蓝色光BL入射到光学部件17。光学部件17反射具有第1波段的蓝色光BL的一部分，作为激励光E入射到波长转换元件15。

激励光E入射到拾取光学系统14。拾取光学系统14包含凸透镜14a、14b，将激励光E会聚而使其入射到波长转换元件15。

图3是波长转换元件15的剖视图。

如图3所示，波长转换元件15具有基板41、反射层42、波长转换层43、结构体44和散热器45。波长转换元件15将从拾取光学系统14射出的激励光E转换为与第1波段不同的第2波段的荧光Y。

波长转换层43包含将激励光E转换为黄色的荧光Y的陶瓷荧光体。第2波段例如为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，荧光体可以包含单晶荧光体。此外，在从激励光E的入射方向(Y轴方向)观察时，波长转换元件15的平面形状为大致正方形。本实施方式的荧光Y对应于权利要求的第2光。

基板41作为支持反射层42、波长转换层43和结构体44的支持基板发挥功能，并且作为使在波长转换层43上产生的热散出的散热基板发挥功能。基板41例如由金属、陶瓷等具有较高的导热率的材料构成。基板41在第1面41a上具有散热器45。散热器45具有多个翘片，使基板41的散热性提高。

反射层42设置于基板41的第2面41b。即，反射层42位于基板41的第2面41b与波长转换层43的第1面43a之间，使从波长转换层43入射的荧光Y朝波长转换层43侧反射。反射层42例如由包含电介质多层膜、金属反射镜和高反射膜等的层叠膜构成。

波长转换层43具有相互朝向相反方向的第1面43a和第2面43b。波长转换层43的第1面43a是与基板41相对的面。波长转换层43的第2面43b是供激励光E入射的入射面，并且是作为射出荧光Y的射出面发挥功能的面。

波长转换层43例如也可以包含钇/铝/石榴石(YAG)系荧光体。以含有铈(Ce)作为活性剂的YAG：Ce为例，作为荧光体，可以使用混合了包含Y₂O₃、Al₂O₃、CeO₃等构成元素的原料粉末而进行固相反应后的材料、通过共沉淀法、溶胶凝胶法等湿式法获得的Y-Al-O无定形粒子、通过喷雾干燥法、火焰热解法和热等离子体法等气相法获得的YAG粒子等。

结构体44设置于波长转换层43的第2面43b。结构体44使入射到波长转换元件15的激励光E的一部分散射，在与供激励光E入射的方向相反的方向上反射。结构体44由透光性材料构成，具有多个散射结构。本实施方式的散射结构具有由凸部构成的透镜形状。

结构体44与波长转换层43分体地形成。本实施方式的结构体44适合以下方法：例如在通过蒸镀法、溅射法、CVD法、涂覆法等形成电介质以后，通过光刻法进行加工。结构体44优选由光吸收小、化学稳定的材料构成。即，结构体44由折射率为1.3～2.5的范围的材料构成，例如可以使用SiO₂、SiON、TiO₂等。例如，如果使用SiO₂构成结构体44，则能够通过湿蚀刻或干蚀刻高精度地进行加工。

根据上述的结构，入射到波长转换元件15的激励光E中的一部分的激励光E在透过结构体44后，在波长转换层43中被波长转换而转换为荧光Y。即，一部分的激励光E作为激励荧光体的激励光发挥功能。另一方面，其他一部分的激励光在被波长转换为荧光Y之前，被结构体44向后散射，不被波长转换就朝波长转换元件15的外部射出。这时，激励光E以扩散为与荧光Y的角度分布大致相同的角度分布的状态射出。下面，将激励光E中的被结构体44扩散反射后的成分称作蓝色扩散光BB。

另外，替代上述的结构体44，波长转换层43也可以包含用于使激励光E和荧光Y散射的散射要素。作为散射要素，例如可以使用形成在荧光体内部的多个气孔。在该情况下，入射到波长转换元件15的激励光E中的一部分的激励光E被波长转换而转换为荧光Y，但是，其他一部分的激励光E在被波长转换为荧光Y之前，被荧光体中包含的散射要素向后散射，不被波长转换就作为蓝色扩散光BB朝波长转换元件15的外部射出。

根据具有上述结构的本实施方式的波长转换元件15，将包含由波长转换层43生成的荧光Y和由设置在波长转换层43的第2面33b上的结构体44扩散反射后的蓝色扩散光BB在内的光WL1朝拾取光学系统14射出。光WL1被拾取光学系统14大致平行化，入射到光学部件17，该光学部件17配置在照明光轴AX上。

接着，对光学部件17的结构进行说明。

如图2所示，光学部件17具有第1光学元件20和第2光学元件30。

第1光学元件20反射蓝色光BL的一部分而使其入射到波长转换元件15，使蓝色光BL的其他一部分和从波长转换元件15射出的荧光Y透过。第2光学元件30使透过了第1光学元件20的蓝色光BL的其他一部分朝透过了第1光学元件20的荧光Y的行进方向反射，使从波长转换元件15射出的荧光Y透过。

第1光学元件20配置成与光轴AX1以及照明光轴AX分别成45度的角度。

第1光学元件20具有透光性基板21和第1分色镜22。透光性基板21是具有使光透过的透光性的基板，例如由透明基板构成。

第1分色镜22由设置在透光性基板21的第1面21a的电介质多层膜构成。第1分色镜22将从光源11射出的蓝色光BL的一部分作为激励光E反射，使蓝色光BL的其他一部分和从波长转换元件15射出的荧光Y透过。另外，透光性基板21的第1面21a与光源11相对。此外，透光性基板21的第1面21a与扩散元件12相对。并且，透光性基板21的第1面21a与波长转换元件15相对。

第2光学元件30配置成与光轴AX1以及照明光轴AX分别成45度的角度。

第2光学元件30设置于第1光学元件20中的透光性基板21的与第1面21a相反的第2面21b。另外，透光性基板21的第2面21b与后述的均匀化照明光学系统16相对。更具体而言，透光性基板21的第2面21b与后述的第1多透镜阵列51a相对。

第2光学元件30配置成与透光性基板21的第2面21b成90度的角度。

在本实施方式中，在沿着波长转换元件15的光轴(照明光轴AX)俯视第1光学元件20时、具体而言、朝+Y侧俯视第1光学元件20时，第2光学元件30配置成隐藏于作为第1光学元件20的背面的第2面21b侧。下面，将朝+Y侧俯视第1光学元件20的状态简称作“沿Y方向俯视第1光学元件20”。

在沿Y方向俯视第1光学元件20的情况下，第2光学元件30配置成隐藏于第1光学元件20的背面而看不到。

此外，在本实施方式中，在沿着光源11的光轴AX1俯视第1光学元件20时、即、朝+X方向俯视第1光学元件20时，第2光学元件30配置成隐藏于作为第1光学元件20的背面的第2面21b侧。下面，将朝+X侧俯视第1光学元件20的状态简称作“沿X方向俯视第1光学元件20”。

在沿X方向俯视第1光学元件20的情况下，第2光学元件30配置成隐藏于第1光学元件20的背面而看不到。

第2光学元件30具有透光性基板31和第2分色镜32。透光性基板31是具有使光透过的透光性的基板，例如由透明基板构成。

第2分色镜32由设置在透光性基板31的第1面31a上的电介质多层膜构成。第2分色镜32使透过了第1光学元件20的蓝色光BL的其他一部分朝作为透过了第1光学元件20的荧光Y的行进方向的+Y方向反射，使从波长转换元件15射出的荧光Y透过。

在本实施方式中，第2光学元件30设置为与第1光学元件20抵接的状态。具体而言，第2光学元件30的透光性基板31设置成在第1光学元件20的透光性基板21的第2面21b的法线方向上延伸。第2光学元件30通过光学粘接剂(省略图示)接合于第1光学元件20。

在本实施方式中，从光源11射出的蓝色光BL是各包含一半的相对于光学部件17的S偏振光BLs以及P偏振光BLp的光。即，蓝色光BL是包含相对于第1分色镜22以及第2分色镜32的S偏振光BLs以及P偏振光BLp的光。

在本实施方式中，S偏振光BLs对应于权利要求的“在第1方向上偏振的第1偏振成分的光”，P偏振光BLp对应于权利要求的“在第2方向上偏振的第2偏振成分的光”。

图4A是示出第1分色镜22的光学特性的一例的图。在图4A中，标号Rs1所示的线表示作为S偏振光入射到第1分色镜22的光的反射率，标号Rp1所示的线表示作为P偏振光入射到第1分色镜22的光的反射率。在图4A中，横轴表示波长，纵轴表示反射率。另外，在图4A中，标号BA表示从光源11射出的蓝色光BL的波段。

第1分色镜22具有以下特性：针对具有图4A所示的标号BA的波段的蓝色光BL，S偏振光的反射率比P偏振光的反射率高。此外，第1分色镜22具有使从波长转换元件15射出的荧光Y透过的光学特性。第1分色镜22具有以下特性：反射蓝色光BL中的S偏振光BLs，使蓝色光BL中的P偏振光BLp中的至少一部分透过。另外，第1分色镜22也可以使蓝色光BL中的全部P偏振光BLp透过。

本实施方式的第1光学元件20包含具有上述光学特性的第1分色镜22，从而能够如图2所示那样将作为蓝色光BL的一部分的S偏振光BLs朝波长转换元件15侧反射，并且使作为蓝色光BL的其他一部分的P偏振光BLp的一部分和荧光Y透过。另外，作为P偏振光BLp的一部分的P偏振光BLp1被第1分色镜22朝波长转换元件15侧反射。

如上所述，本实施方式的第1光学元件20将作为从光源11射出的蓝色光BL的一部分的S偏振光BLs和P偏振光BLp1作为激励光E朝波长转换元件15侧射出。在本实施方式中，激励光E对应于权利要求的“第1光的一部分”。

另一方面，透过了第1光学元件20的P偏振光BLp的一部分入射到第2光学元件30。下面，将透过了第1光学元件20的P偏振光BLp的一部分称作透过蓝色光BL1。在本实施方式中，透过蓝色光BL1对应于权利要求的“第1光的其他一部分”。

图4B是示出第2分色镜32的光学特性的一例的图。在图4B中，标号Rs2所示的线表示作为S偏振光入射到第2分色镜32的光的反射率，标号Rp2所示的线表示作为P偏振光入射到第2分色镜32的光的反射率。在图4B中，横轴表示波长，纵轴表示反射率。另外，在图4B中，标号BA表示从光源11射出的蓝色光BL的波段。

如图4A和图4B所示，第1分色镜22和第2分色镜32的光学特性互不相同。

具体而言，第2分色镜32具有以下的光学特性：针对具有图4B所示的标号BA的波段的蓝色光BL，分别反射S偏振光BLs和P偏振光BLp。另外，与第1分色镜22同样，第2分色镜32具有使从波长转换元件15射出的荧光Y透过的光学特性。

本实施方式的第2光学元件30包括具有上述光学特性的第2分色镜32，从而能够如图2所示那样使从波长转换元件15射出的荧光Y在+Y方向上透过，并且使透过了第1光学元件20的透过蓝色光BL1朝作为透过了第1光学元件20的荧光Y的行进方向的+Y方向反射。

另外，在使用了图4A和图4B的上述说明中，对蓝色光BL作为平行光束入射到光学部件17的理想状态进行了说明，但是，在本实施方式的照明装置2中，从光源11射出的蓝色光BL具有被扩散元件12扩散的状态，即，蓝色光BL具有角度分布，并没有作为平行光束入射到光学部件17。

一般而言，层叠多个电介质膜而形成的分色镜具有以下的入射角度依赖性：光的反射率根据入射角度而不同。因此，第1分色镜22和第2分色镜32具有以下的入射角度依赖性：反射率根据蓝色光BL的入射角度而发生变化。

因此，在设计第1分色镜22和第2分色镜32时，优选考虑入射角度依赖性。以下，对考虑入射角度依赖性的情况下的第1分色镜22和第2分色镜32的设计例进行说明。

图5是示出具有角度分布的蓝色光BL入射到第1分色镜22的状态的图。在图5中，示出蓝色光BL以入射角度X、X+α、X-α分别入射到第1分色镜22的状态。在图5中，蓝色光BL的入射角度X例如设定为45度。

如图5所示，本实施方式的蓝色光BL被扩散元件12扩散，由此，以具有规定的角度分布(X±α)度的状态入射到第1光学元件20。

图6A、图6B和图6C是示出第1分色镜22的角度依赖性的曲线图。在图6A、图6B和图6C中，横轴表示入射光的波长，纵轴表示反射率。图6A、图6B和图6C示出第1分色镜22对于以入射角度X+α、X、X-α入射的各光的反射率特性。另外，在图6A、图6B和图6C中，标号BA表示蓝色光BL的波段。

如图6A、图6B和图6C所示，第1分色镜22的P偏振光BLp的反射率与蓝色光BL的入射角度相应地发生变化。第1分色镜22的P偏振光BLp的反射率伴随蓝色光BL的入射角度增大而下降。另一方面，第1分色镜22的S偏振光BLs的反射率无论蓝色光BL的入射角度如何都不改变。

如图5所示，具有图6A、图6B和图6C所示的角度分布的第1分色镜22使以入射角度(X-α)度入射的P偏振光BLp全部反射，但使以入射角度X度入射的P偏振光BLp的一部分透过。第1分色镜22使以入射角度(X+α)度入射的P偏振光BLp更多地透过。

在考虑了第1分色镜22的角度依赖性的情况下，透过第1光学元件20而入射到第2光学元件30的第2分色镜32的P偏振光BLp被认为是以较大的入射角度(例如，X度以上)入射到第1分色镜22的光。

因此，在考虑第1分色镜22的角度依赖性的情况下，第2分色镜32设计为具有使以较大的入射角度入射的P偏振光BLp高效地反射的光学特性的膜即可。

另外，在考虑角度依赖性的情况下，第1分色镜22和第2分色镜32优选使用相互不同设计的膜。即，第2分色镜32由具有比第1分色镜22更专用于P偏振光BLp的反射的特性的膜构成即可。

此外，在考虑角度依赖性的情况下，第2分色镜32可以使用与第1分色镜22相同的膜来生成。在该情况下，通过调整第2光学元件30相对于第1光学元件20的安装角度，以第2分色镜32的反射率升高的方式设定P偏振光BLp相对于第2分色镜32的入射角度即可。

返回图2，在本实施方式的照明装置2中，从波长转换元件15射出的光WL1中的中央部的光束入射到光学部件17，周缘部的光束在不入射到光学部件17的情况下，通过光学部件17的外侧的空间。

从波长转换元件15射出的光WL1中的入射到光学部件17的蓝色扩散光BB被光学部件17的第1光学元件20反射而成为损耗，但是，未入射到光学部件17的蓝色扩散光BB的成分与荧光Y一起作为照明光入射到均匀化照明光学系统16。

在本实施方式的照明装置2中，透过了光学部件17的第1光学元件20后的蓝色光BL的一部分即透过蓝色光BL1被第2光学元件30朝荧光Y的行进方向反射，由此，能够将其作为照明光取出到外部。

本实施方式的照明装置2通过对通过了未设有光学部件17的区域的光WL1中包含的蓝色扩散光BB以及荧光Y、透过了光学部件17的荧光Y和被光学部件17朝荧光Y的射出方向反射的透过蓝色光BL1进行合成，能够生成白色的照明光WL并射出。照明光WL入射到均匀化照明光学系统16。

供照明光WL入射的均匀化照明光学系统16包含积分器光学系统51、偏振转换元件52和重叠光学系统53。积分器光学系统51具有第1多透镜阵列51a和第2多透镜阵列51b。

偏振转换元件52是将偏振分离膜和相位差板呈阵列状排列而构成的。偏振转换元件52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52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，将透过了偏振转换元件52的照明光WL分离而得到的红色光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在分别不被入射侧偏振片遮挡的情况下，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53使第1多透镜阵列51a的各小透镜的像与第2多透镜阵列51b一起形成在各光调制装置4R、4G、4B各自的图像形成区域的附近。即，重叠光学系统53与积分器光学系统51协作地使作为被照明区域的光调制装置4R、4G、4B各自的图像形成区域中的照度分布均匀。

本发明人为了验证光学部件17的效果，对入射到均匀化照明光学系统16时的照明光WL中包含的蓝色光的照度分布进行了仿真。

图7A是示出入射到均匀化照明光学系统16时的照明光WL中包含的蓝色光的照度分布的仿真结果。另外，图7A中的下图是将蓝色光的X方向上的照度分布曲线化而得到的图，图7A中的右图是将蓝色光的Z方向上的照度分布曲线化而得到的图。

此处，作为比较例，考虑仅由第1光学元件20构成光学部件17的情况。图7B是示出比较例中的照明光的照度分布的仿真结果。

在比较例的结构中，蓝色光BL中包含的P偏振光透过第1光学元件20，因此，照明光的蓝色光产生损耗。此外，在比较例的结构中，从波长转换元件15射出的蓝色扩散光BB被第1光学元件20反射而成为损耗，因此，照明光的蓝色光产生损耗。因此，在比较例的结构中，如图7B所示，成为蓝色光的中央部分的照度欠缺的照度分布。

与此相对，在本实施方式的照明装置2中，能够通过使在光学部件17中透过了第1光学元件20的透过蓝色光BL1被第2光学元件30朝荧光Y的行进方向反射，由此，将其用作照明光WL。因此，根据本实施方式的照明装置2，如图7A所示，得到了以透过蓝色光BL1的照度的量补偿蓝色光的中央部分的照度而得到的照度分布。

根据本实施方式的照明装置2，确认了与比较例的结构相比减少照明光WL中的蓝色光的损耗。

(第1实施方式的效果)

本实施方式的照明装置2具有：光源11，其射出蓝色光BL；波长转换元件15，其将蓝色光BL转换为荧光Y；第1光学元件20，其反射蓝色光BL的一部分而使其入射到波长转换元件15，使蓝色光BL的其他一部分和从波长转换元件15射出的荧光Y透过；以及第2光学元件30，其使透过了第1光学元件20的蓝色光BL的其他一部分朝透过第1光学元件20的荧光Y的行进方向反射，使从波长转换元件15射出的荧光Y透过。

根据上述结构的照明装置24，使透过了第1光学元件20的蓝色光BL的一部分即透过蓝色光BL1被第2光学元件30朝荧光Y的行进方向反射，由此，能够将其用作照明光WL。因此，能够减少从光源11射出的蓝色光BL的损耗，并生成较明亮的照明光WL。

在本实施方式的照明装置2中，也可以构成为，第1光学元件20反射蓝色光BL中的S偏振光BLs，使蓝色光BL中的P偏振光BLp中的至少一部分透过。

根据该结构，能够将从光源11射出的蓝色光BL分离为透过蓝色光BL1和激励光E。由此，能够高效地利用从光源11射出的蓝色光BL。

在本实施方式的照明装置2中，也可以构成为，在沿着波长转换元件15的光轴(照明光轴AX)俯视第1光学元件20时，第2光学元件30配置成隐藏于第1光学元件20的背面。

根据该结构，在沿着照明光轴AX的方向上，第2光学元件30隐藏于第1光学元件20的背面，因此，能够抑制由于从第1光学元件20突出的第2光学元件30反射从波长转换元件15射出的蓝色扩散光BB而引起的光损耗的发生。

在本实施方式的照明装置2中，也可以构成为，在沿着光源11的光轴AX1俯视第1光学元件20时，第2光学元件30配置成隐藏于第1光学元件20的背面。

根据该结构，在沿着光源11的光轴AX1的方向上，第2光学元件30隐藏于第1光学元件20的背面，因此，能够抑制从光源11射出的蓝色光BL被从第1光学元件20突出的第2光学元件30直接反射的情况。由此，能够抑制入射到第1光学元件20的蓝色光BL的光束宽度，能够使光源11小型化。

在本实施方式的照明装置2中，也可以构成为，波长转换元件15具有：波长转换层43，其将蓝色光BL转换为荧光Y；反射层42，其设置于波长转换层43的第1面43a；以及结构体44，其设置于波长转换层43的第2面43b。

根据该结构，由于具有结构体44，所以，能够使入射到波长转换元件15的激励光E的一部分后向散射，并射出扩散成与荧光Y的角度分布大致相同的角度分布的状态下的蓝色扩散光BB。

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

根据本实施方式的投影仪1，具有减少光损耗且射出较明亮的照明光的照明装置2，所以能够提供光效率较高且显示较明亮的图像的投影仪。

(第2实施方式)

以下，使用附图对本发明的第2实施方式进行说明。

第2实施方式的投影仪的结构与第1实施方式相同，照明装置的一部分的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪的整体结构以及照明装置的相同结构的说明。另外，对与第1实施方式相同的部件以及结构标注相同的标号。

图8是本实施方式的照明装置202的概略结构图。

如图8所示，本实施方式的照明装置202具有光源11、扩散元件12、拾取光学系统14、波长转换元件15、均匀化照明光学系统16和光学部件17A。

本实施方式的光学部件17A具有第1光学元件20和第2光学元件130。本实施方式的第2光学元件130具有多个反射部130A。在本实施方式中，光学部件17A具有三个反射部130A，但是，反射部130A的数量不限于此。

各反射部130A各自具有透光性基板131和第2分色镜132。关于透光性基板131以及第2分色镜132，仅尺寸分别与第2光学元件30的透光性基板31以及第2分色镜32不同。各反射部130A的透光性基板131设置成在第1光学元件20的透光性基板21的第2面21b的法线方向上延伸。另外，各反射部130A通过光学粘接剂(省略图示)而接合于第1光学元件20。在本实施方式中，在沿X方向或Y方向俯视第1光学元件20时，各反射部130A设置成隐藏于第1光学元件20的背面。

各反射部130A设置成分别与第1光学元件20抵接并且沿一个方向排列。各反射部130A沿着第1光学元件20中的透光性基板21的第2面21b配置。

各反射部130A在与光源11的光轴AX1垂直(交叉)的Y方向上分别配置于不同的位置。此外，各反射部130A在沿着光源11的光轴AX1的X方向上分别配置于不同的位置。即，各反射部130A以在X方向以及Y方向上使各自的位置不同的方式，沿着透光性基板21的第2面21b配置。各反射部130A在X方向和Y方向上相互隔开地沿着透光性基板21的第2面21b配置。另外，沿着光轴AX1的X方向对应于权利要求的“第3方向”，与光轴AX1垂直的Y方向对应于权利要求的“第4方向”。

通过以这样的方式将各反射部130A的位置配置成不同，可防止被各反射部130A反射后的透过蓝色光BL1入射到相邻的其他反射部130A。因此，第2光学元件130能够使透过蓝色光BL1的Y方向上的宽度整体的成分朝荧光Y的行进方向反射而作为照明光取出。

(第2实施方式的效果)

在本实施方式的照明装置202中，第2光学元件130具有多个反射部130A，该多个反射部130A与第1光学元件20抵接。多个反射部130A被配置成在沿着光源11的光轴AX1的X方向以及与光源11的光轴AX1交叉的Y方向上各自的位置不同。

根据本实施方式的照明装置202，能够通过多个反射部130A将透过第1光学元件20后的透过蓝色光BL1的沿着Y轴的宽度整体朝荧光Y的行进方向反射。因此，能够增加可用作照明光WL的透过蓝色光BL1的光量。因此，能够更加提高从光源11射出的蓝色光BL的光使用效率。

(第3实施方式)

以下，使用附图对本发明的第3实施方式进行说明。

第3实施方式的投影仪的结构与第1实施方式相同，照明装置的一部分的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪的整体结构以及照明装置的相同结构的说明。另外，对与第1实施方式相同的部件和结构标注相同的标号。

图9是本实施方式的照明装置302的概略结构图。

如图9所示，本实施方式的照明装置302具有光源11、扩散元件12、拾取光学系统14、波长转换元件15、均匀化照明光学系统16、第1光学元件20和第2光学元件230。

本实施方式的第2光学元件230配置成与光源11的光轴AX1垂直。在沿X方向或Y方向俯视第1光学元件20的情况下，第2光学元件230配置于因隐藏于第1光学元件20的背面而看不到的位置。

本实施方式的第2光学元件230具有基板231、反射层232和相位差板233。反射层232设置在基板231与相位差板233之间。另外，基板231可以具有透光性，也可以不具有透光性。在使用金属作为基板231的情况下，通过使基板231的表面作为反射层发挥功能，能够省略反射层232。

相位差板233由1/4波长板(λ/4板)构成。相位差板233将透过第1光学元件20后的P偏振的透过蓝色光BL1如后述那样转换为S偏振光。

透过第1光学元件20后的透过蓝色光BL1是P偏振光，因此，透过相位差板233而转换为例如右旋的圆偏振光BLc，入射到反射层232。反射层232由设置在基板231的表面上的分色镜构成，将透过相位差板233后的光(圆偏振光BLc)朝相位差板233反射。构成反射层232的分色镜具有反射蓝色光BL并使荧光Y透过的特性。

右旋的圆偏振光BLc通过被反射层232反射而转换为左旋的圆偏振光BLc1，再次透过相位差板233。左旋的圆偏振光BLc1透过相位差板233而转换为S偏振光。透过蓝色光BL1依次经由相位差板233、反射层232和相位差板233而转换为S偏振的透过蓝色光BL2。

本实施方式的第2光学元件230将透过第1光学元件20后的P偏振光BLp转换为S偏振的透过蓝色光BL2并再次入射到第1光学元件20。第1光学元件20使由第2光学元件230转换后的透过蓝色光BL2朝透过第1光学元件20的荧光Y的行进方向反射。

本实施方式的照明装置302能够在通过第2光学元件30将透过第1光学元件20后的透过蓝色光BL1转换为S偏振的透过蓝色光BL2后，通过第1光学元件20使透过蓝色光BL2朝荧光Y的行进方向反射。

即，本实施方式的照明装置302对通过了未设有第1光学元件20的区域后的蓝色扩散光BB以及荧光Y、透过第1光学元件20以及第2光学元件230后的荧光Y和由第1光学元件20反射后的透过蓝色光BL2进行合成，由此，能够生成白色的照明光WL2。

(第3实施方式的效果)

本实施方式的照明装置302具有：光源11，其射出蓝色光BL；波长转换元件15，其将蓝色光BL转换为荧光Y；第1光学元件20，其反射蓝色光BL中的S偏振光BLs，使蓝色光BL中的P偏振光BLp中的至少一部分和荧光Y透过；以及第2光学元件230，其具有将透过第1光学元件20后的透过蓝色光BL1转换为S偏振光BLs的相位差板233、和将透过相位差板233后的光朝相位差板233反射的反射层232。第1光学元件20使由第2光学元件30转换后的透过蓝色光BL2朝透过第1光学元件20的荧光Y的行进方向反射。

根据本实施方式的照明装置302，能够通过第2光学元件30将透过第1光学元件20后的P偏振的透过蓝色光BL1转换为S偏振的透过蓝色光BL2。S偏振的透过蓝色光BL2由第1光学元件20朝荧光Y的行进方向反射而生成照明光WL2。因此，根据本实施方式的照明装置302，能够减少从光源11射出的蓝色光BL的损耗，生成明亮的照明光WL。

(第4实施方式)

以下，使用附图对本发明的第4实施方式进行说明。

第4实施方式的投影仪的结构与第1实施方式相同，照明装置的一部分的结构与第1实施方式不同。因此，省略投影仪的整体结构以及照明装置的相同结构的说明。另外，对与第1实施方式相同的部件和结构标注相同的标号。

本实施方式与第3实施方式的不同之处在于第1光学元件与第2光学元件的位置关系，除此以外都相同。下面，仅说明照明装置的主要部分。

图10是本实施方式的照明装置402的主要部分结构图。

如图10所示，本实施方式的照明装置402与第3实施方式的照明装置302的结构相比，使第2光学元件230相对于第1光学元件20向+X侧移动。

具体而言，第2光学元件230配置于光WL1的光路的外侧，该光WL1从波长转换元件15射出而朝向第1光学元件20。另外，在沿X方向俯视第1光学元件20的情况下，第2光学元件230配置成隐藏于第1光学元件20的背面。

(第4实施方式的效果)

根据本实施方式的照明装置402，将第2光学元件230配置于光WL1的光路外，该光WL1从波长转换元件15射出而朝向第1光学元件20，因此，光WL1中包含的荧光Y不会入射到第2光学元件230。

此处，第2光学元件230具有使荧光Y透过的特性，但是，在使第2光学元件230透过时，荧光Y会稍微产生损耗。

因此，根据本实施方式的照明装置402，能够防止荧光Y透过第2光学元件230时的损耗产生。

此外，第2光学元件230没有配置在荧光Y的光路上，因此，作为构成第2光学元件230的反射层232的膜，能够使用专用于仅反射蓝色光的功能的膜，因此，反射层232的膜设计变得容易。

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，波长转换元件15采用了波长转换层43对于蓝色光BL不移动的固定方式的结构，但是，也可以采用波长转换层43对于蓝色光BL旋转的转轮方式的结构。

此外，照明装置和投影仪的各结构要素的形状、数量、配置、材料等具体记载不限于上述实施方式，能够适当地进行变更。在上述实施方式中示出了将本发明的照明装置搭载于采用液晶光阀的投影仪的例子，但不限于此。也可以将本发明的照明装置应用于采用数字微镜器件作为光调制装置的投影仪。此外，投影仪可以不具有多个光调制装置，也可以仅具有一个光调制装置。

在上述实施方式中示出了将本发明的照明装置应用于投影仪的例子，但不限于此。还能够将本发明的照明装置应用于照明设备或汽车的前照灯等。

本发明实施方式的照明装置也可以具有以下的结构。

本发明的第1方式的照明装置具有：光源，其射出第1波段的第1光；波长转换元件，其将第1光转换为与第1波段不同的第2波段的第2光；第1光学元件，其反射第1波段的第1光的一部分而使其入射到波长转换元件，使第1波段的第1光的其他一部分和从波长转换元件射出的第2波段的第2光透过；以及第2光学元件，其使透过了第1光学元件的第1波段的第1光的其他一部分朝透过了第1光学元件的第2波段的第2光的行进方向反射，使从波长转换元件射出的第2波段的第2光透过。

在本发明的第1方式的照明装置中，也可以构成为，第1光学元件反射第1光中的在第1方向上偏振的第1偏振成分的光，使第1光中的在与第1方向交叉的第2方向上偏振的第2偏振成分的光的至少一部分透过。

在本发明的第1方式的照明装置中，也可以构成为，第2光学元件具有与第1光学元件抵接的多个反射部，多个反射部配置成：在沿着光源的光轴的第3方向以及与光源的光轴交叉的第4方向上，多个反射部各自的位置不同。

本发明的第2方式的照明装置具有：光源，其射出第1波段的第1光；波长转换元件，其将第1光转换为与第1波段不同的第2波段的第2光；第1光学元件，其反射第1光中的在第1方向上偏振的第1偏振成分的光，使第1光中的在与第1方向交叉的第2方向上偏振的第2偏振成分的光中的至少一部分和第2光透过；以及第2光学元件，其具有相位差板和反射层，该相位差板将透过了第1光学元件的第2偏振成分的光转换为第1偏振成分的光，该反射层将透过了相位差板的光朝相位差板反射，第1光学元件使由第2光学元件转换后的第1偏振成分的光朝透过该第1光学元件的第2光的行进方向反射。

在本发明的上述方式的照明装置中，也可以构成为，在沿着波长转换元件的光轴俯视第1光学元件时，第2光学元件配置成隐藏于第1光学元件的背面。

在本发明的上述方式的照明装置中，也可以构成为，在沿着光源的光轴俯视第1光学元件时，第2光学元件配置成隐藏于第1光学元件的背面。

在本发明的上述方式的照明装置中，也可以构成为，波长转换元件具有：波长转换层，其将第1光转换为第2光；反射层，其设置于波长转换层的第1面；以及结构体，其设置于波长转换层的第2面。

本发明的一个方式的投影仪也可以具有以下的结构。

本发明的一个方式的投影仪具有：本发明的上述方式的照明装置；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，其投射由光调制装置调制后的光。

Claims (8)

1.一种照明装置，其具有：

光源，其射出第1波段的第1光；

波长转换元件，其将所述第1光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第2光；

第1光学元件，其反射所述第1波段的所述第1光的一部分而使其入射到所述波长转换元件，使所述第1波段的所述第1光的其他一部分和从所述波长转换元件射出的所述第2波段的所述第2光透过；以及

第2光学元件，其使透过了所述第1光学元件的所述第1波段的所述第1光的所述其他一部分朝透过了所述第1光学元件的所述第2波段的所述第2光的行进方向反射，使从所述波长转换元件射出的所述第2波段的所述第2光透过。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，

所述第1光学元件反射所述第1光中的在第1方向上偏振的第1偏振成分的光，使所述第1光中的在与所述第1方向交叉的第2方向上偏振的第2偏振成分的光的至少一部分透过。

3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，

所述第2光学元件具有与所述第1光学元件抵接的多个反射部，

所述多个反射部配置成：在沿着所述光源的光轴的第3方向以及与所述光源的光轴交叉的第4方向上，所述多个反射部各自的位置不同。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，

在沿着所述波长转换元件的光轴俯视所述第1光学元件时，所述第2光学元件配置成隐藏于所述第1光学元件的背面。

5.一种照明装置，其具有：

光源，其射出第1波段的第1光；

波长转换元件，其将所述第1光转换为与所述第1波段不同的第2波段的第2光；

第1光学元件，其反射所述第1光中的在第1方向上偏振的第1偏振成分的光，使所述第1光中的在与所述第1方向交叉的第2方向上偏振的第2偏振成分的光中的至少一部分和所述第2光透过；以及

第2光学元件，其具有相位差板和反射层，该相位差板将透过了所述第1光学元件的所述第2偏振成分的光转换为所述第1偏振成分的光，该反射层将透过了所述相位差板的光朝所述相位差板反射，

所述第1光学元件使由所述第2光学元件转换后的所述第1偏振成分的光朝透过该第1光学元件的所述第2光的行进方向反射，

在沿着所述波长转换元件的光轴俯视所述第1光学元件时，所述第2光学元件配置成隐藏于所述第1光学元件的背面。

6.根据权利要求1或5所述的照明装置，其中，

在沿着所述光源的光轴俯视所述第1光学元件时，所述第2光学元件配置成隐藏于所述第1光学元件的背面。

7.根据权利要求1或5所述的照明装置，其中，

所述波长转换元件具有：

波长转换层，其将所述第1光转换为所述第2光；

反射层，其设置于所述波长转换层的第1面；以及

结构体，其设置于所述波长转换层的第2面。

8.一种投影仪，其具有：

权利要求1～7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；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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