CN115113468A - 波长转换元件、照明装置以及投影仪 - Google Patents

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Abstract

提供波长转换元件、照明装置以及投影仪，光利用效率高。本发明的波长转换元件具有：基板；反射层，其设置于基板；波长转换层，其设置于反射层，将第1波段的光转换为与第1波段不同的第2波段的光；构造体，其设置于波长转换层，使第1波段的光的一部分散射；以及光学层，其设置于构造体，使第1波段的光的一部分反射，使第1波段的光的另一部分透过，并使第2波段的光透过，构造体包含第1构造部、第2构造部和设置在第1构造部与第2构造部之间的平坦部，设置于第1构造部和第2构造部的光学层对第1波段的光具有第1反射率，设置于平坦部的光学层对第1波段的光具有与第1反射率不同的第2反射率。

Description

波长转换元件、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，存在如下的照明装置：利用设置于波长转换层的表面的光扩散面使第1波长的光的一部分散射并反射，对入射到波长转换层的第1波长的光进行波长转换而得到的第2波长的荧光和散射反射后的第1波长的光进行合成，由此射出白色照明光(例如，参照下述专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开2017-215549号公报
专利文献2：日本特开2017-194523号公报
然而，在上述照明装置中，第1波长的光的散射角度不充分，散射特性的控制存在改善的余地，因此存在无法将第1波长的光高效地作为照明光取出，光利用效率降低的问题。
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，该波长转换元件具有：基板；反射层，其设置于基板；波长转换层，其设置于所述反射层，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；构造体，其设置于所述波长转换层，使所述第1波段的光的一部分散射；以及光学层，其设置于所述构造体，使所述第1波段的光的一部分反射，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，所述构造体包含第1构造部、第2构造部和设置在所述第1构造部与所述第2构造部之间的平坦部，设置于所述第1构造部和所述第2构造部的所述光学层对所述第1波段的光具有第1反射率，设置于所述平坦部的所述光学层对所述第1波段的光具有与所述第1反射率不同的第2反射率。
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是表示实施方式的投影仪的结构的图。
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4A是表示覆盖平坦部的第2层的表面反射光谱的图。
图4B是表示第2层中的第1光的反射率角度特性的图。
图5A是表示覆盖构造部的第1层的表面反射光谱的图。
图5B是表示第1层中的第1光的反射率角度特性的图。
图6A是表示波长转换元件的主要部分结构的俯视图。
图6B是图6A的B-B线向视的主要部分放大剖视图。
图7是表示基于波长转换元件的散射反射光的配光特性的图。
图8是表示将构造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：波长转换元件；21：基板；21a：上表面；22：反射层；23：波长转换层；25：半透半反镜层(光学层)；25a：第1层；25b：第2层；40：构造体；41：第1构造部；42：第2构造部；43：平坦部；45：构造部。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的一个实施方式。
本实施方式的投影仪是使用了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，为了容易观察各结构要素，有时根据结构要素使尺寸的比例尺不同来表示。
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使用了与红色光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以及投射光学装置6。
照明装置2将白色的照明光WL朝向色分离光学系统3射出。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、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使红色光LR透过，并且反射其他光(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反射绿色光LG，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对因蓝色光LB的光路长度比红色光LR、绿色光LG的光路长度长而引起的蓝色光LB的照明分布的差异进行修正。
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。
光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B例如使用透射型的液晶面板。另外，在液晶面板的入射侧以及射出侧分别配置有偏振片(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以及光调制装置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以及场透镜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的主光线平行化。
合成光学系统5通过入射从光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B射出的图像光，对与红色光LR、绿色光LG、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以及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沿着光源光轴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沿着照明装置2的照明光轴AX配置。光源光轴AX1和照明光轴AX相互垂直。
光源11射出第1光B。第1光B是具有第1波段的光。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1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地设置的准直透镜(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1个凸透镜，使第1光B以会聚的状态入射到分色镜13。
分色镜13配置在第1光学系统12的焦点附近。由此，第1光B被会聚而以光束直径大致最小化的状态入射到分色镜13。通过这样使第1光B在会聚的状态下入射到分色镜13，能够使分色镜13的尺寸小型化。
分色镜13具有如下光学特性：反射具有第1波段的第1光B，使从后述的波长转换元件15射出的第2波段的第2光Y透过。分色镜13由电介质多层膜构成。
在本实施方式的情况下，第1光B以发散的状态入射到分色镜13。被分色镜13反射的第1光B入射到第2光学系统14。第2光学系统14包含至少1个凸透镜，使作为发散光入射的第1光B平行化。由第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、构造体40和半透半反镜层(光学层)25。基板21具有上表面21a。基板21是支承反射层22、波长转换层23、构造体40以及半透半反镜层25的支承基板，除此之外，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能够由具有高导热率的材料、例如金属或陶瓷等构成。
反射层22设置于基板21的上表面21a。即，反射层22位于基板21与波长转换层23之间，将从该波长转换层23入射的光反射到该波长转换层23侧。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具有供第1光B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可以包含陶瓷荧光体，也可以包含单晶荧光体。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。作为活化剂，以含有铈(Ce)的YAG：Ce为例，作为波长转换层23，可以使用将含有Y2O3、Al2O3、CeO3等构成元素的原料粉末混合并进行固相反应而得到的材料、通过共沉淀法、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、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考虑也是优选的。
构造体40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。构造体40包含多个构造部45和多个平坦部43。多个构造部45包含第1构造部41和第2构造部42。平坦部43设置在第1构造部41与第2构造部42之间。第1构造部41和第2构造部42是多个构造部45中的相邻的2个构造部。
在本实施方式的情况下，第1构造部41和第2构造部42具有四棱锥形状。以下，在不特别区分第1构造部41和第2构造部42的情况下，将第1构造部41和第2构造部42简称为“构造部45”。
在本实施方式中，构造体40与波长转换层23分体形成。本实施方式的构造体40例如适合在通过蒸镀法、溅射法、CVD法、涂布法等形成电介质之后，通过光刻法进行加工的方法。此外，也可以使用纳米压印等印刷法、转印法。构造体40优选由光吸收小、化学稳定的材料构成。即，构造体40由折射率为1.3～2.5的范围的材料构成，例如能够使用SiO2、SiON、TiO2等。例如，如果使用SiO2构成构造体40，则能够通过湿蚀刻或干蚀刻高精度地进行加工。
半透半反镜层25设置在构造体40上，使第1光B的一部分反射，使第1光B的另一部分透过，使第2光Y透过。半透半反镜层25的反射率能够根据材料和层结构来高自由度地设计反射率和波长特性。半透半反镜层25覆盖构造部45以及平坦部43。
本实施方式的半透半反镜层25为了抑制光吸收而由电介质多层膜构成。电介质多层膜中使用的材料是化学上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中的任意材料。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～高低折射率材料。本实施方式的半透半反镜层25例如由SiO2和TiO2交替层叠多个而成的电介质多层膜构成。
半透半反镜层25包含第1层25a和第2层25b。第1层25a是半透半反镜层25中的覆盖构造部45的层。第2层25b是半透半反镜层25中的覆盖平坦部43的层。
本实施方式的构造体40在设置有第1层25a的构造部45中，对第1光B具有第1反射率。具体而言，第1构造部41和第2构造部42通过使表面被第1层25a覆盖，对第1光B分别具有第1反射率。
另外，本实施方式的构造体40在设置有第2层25b的平坦部43中，对第1光B具有与第1反射率不同的第2反射率。具体而言，平坦部43通过使表面被第2层25b覆盖，对第1光B具有第2反射率。在本实施方式的情况下，第1反射率如后述那样大于第2反射率。
在本实施方式中，第1层25a的膜厚比第2层25b的膜厚薄。在此，第1层25a的膜厚是指相对于第1构造部41或第2构造部42的表面的法线方向上的厚度，第2层25b的膜厚是指相对于平坦部43的表面的法线方向上的厚度。
半透半反镜层25例如通过蒸镀法、溅射法、CVD法、涂布法等形成。构造部45的表面相对于平坦部43的表面倾斜。因此例如，如果使用蒸镀法，则如上所述，能够通过同一工艺容易地实现使覆盖构造部45的第1层25a的膜厚比覆盖平坦部43的第2层25b的膜厚薄的结构。
另外，在使用溅射法、CVD法形成半透半反镜层25的情况下，与蒸镀法相比，虽然成膜粒子的附着概率差小且膜厚分布变小，但通过计算适合于各个装置的膜厚比并进行设计、成膜，能够形成具有与蒸镀法同样的反射特性的半透半反镜层25。另外，也可以通过ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)法形成半透半反镜层25。在该情况下，利用构造部45与平坦部43相对于膜形成面的入射角度不同来设计反射角度特性，由此能够形成半透半反镜层25。
接着，对本实施方式的半透半反镜层25的光学特性进行说明。
图4A是表示覆盖平坦部43的第2层25b的表面反射光谱的图。图4A表示第2层25b的表面对以规定的入射角度入射的光的反射率。在图4A中，横轴表示入射到第2层25b的光的波长，纵轴表示在第2层25b的表面的反射率。另外，在图4A中，示出了以入射角度0度、10度入射的光的反射率。
图4B是表示第2层25b中的第1光B的反射率角度特性的图。在图4B中，横轴表示第1光B的入射角度，纵轴表示反射率。
在本实施方式的情况下，第2层25b设置于平坦部43的表面，因此第1光B相对于第2层25b的表面以垂直方向、例如0±10度的角度分布入射。如图4A所示，本实施方式的第2层25b对与该第2层25b大致垂直方向的光线(入射角度0度或10度)的反射率在第1光B的第1波段(450～460nm)中较低。即，第2层25b被设计成相对于从大致垂直方向入射到该第2层25b的光的透射率的峰值P处于第1波段。即，第2层25b被设计成相对于从大致垂直方向入射到该第2层25b的第1波段的光的反射率最低。因此，如图4B所示，第2层25b对以0度至10度的角度范围入射到该第2层25b的第1光B的反射率为5％左右。即，在本实施方式中，设置于平坦部43的表面的第2层25b对第1光B的反射率为5％左右。
在本实施方式中，将构造体45的表面相对于平坦部43的表面的倾斜角度设为例如30度。如上所述，假设第1光B以0±10度的角度分布入射到构造体45的表面。此时，第1光B相对于设置于构造部45的第1层25a的表面，从入射角度20～40度的倾斜方向入射。
图5A是表示覆盖构造部45的第1层25a的表面反射光谱的图。图5A表示第1层25a的表面对以入射角度20～40度入射的第1光B的反射率。在图5A中，横轴表示入射到第1层25a的光的波长，纵轴表示在第1层25a的表面的反射率。此外，在图5A中，分别示出以入射角度20度、30度、40度入射的光的反射率。
图5B是表示第1层25a中的第1光B的反射率角度特性的图。在图5B中，横轴表示第1光B的入射角度，纵轴表示反射率。
另外通常，作为半透半反镜层25的形成材料的电介质多层膜具有膜厚越薄，反射光谱越向短波长侧移位的特性。另外，电介质多层膜具有相对于从倾斜方向入射的光，反射光谱向短波长侧移位的特性。
在本实施方式的情况下，如上所述，第1层25a膜厚比第2层25b薄。另外，第1光B对第1层25a从倾斜方向入射。因此，第1层25a中的第1光B的反射光谱比第2层25b中的第1光B的反射光谱向短波长侧移位。
如图4A所示，第2层25b中的反射光谱对第1波段(450～460nm)的第1光B的反射率最低。因此，在第1层25a中反射率最低的光的波段移位到比第1波段低的波段。如图5A所示，在第1层25a中反射率最低的光的波段成为比第1波段低的400nm左右。即，第1层25a对具有第1波段的第1光B的反射率高于第2层25b对第1光B的反射率。
如图5B所示，在本实施方式中，第1层25a对以20度至40度的角度范围入射到该第1层25a的第1光B的反射率为16％左右。
这样，本实施方式的半透半反镜层25通过使对入射到平坦部43的光的反射率最低的波段与第1光B对应，并且使入射到构造部45的光的反射光谱向短波长侧移位，使第1层25a对第1光B的反射率比第2层25b对第1光B的反射率大。
图6A和图6B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6A和图6B中，将通过由四棱锥形状构成的构造部45的中心的轴设为中心轴O。图6A是示出波长转换元件15的主要部分结构的俯视图，图6B是通过构造部45的中心轴O的、图6A的B-B线向视剖视图。另外，在图6A中，为了易于观察附图，省略了半透半反镜层25。在以下的说明中，将入射到设置于波长转换层23的上表面23a的构造体40的第1光B中的、入射到构造部45的成分设为第1光Ba，将入射到平坦部43的成分设为第1光Bb。
如上所述，本实施方式的波长转换元件15的构造部45的反射率比平坦部43的反射率高。因此，如图6A和图6B所示，根据本实施方式的波长转换元件15，能够使入射到设置于波长转换层23的上表面23a的构造体40的第1光B中的、入射到构造部45的第1光Ba相对较多地反射，使入射到平坦部43的第1光Bb相对较少地反射。
如图6B所示，由于构造部45的表面相对于平坦部43的表面为倾斜面，因此入射到构造部45的第1光Ba向远离垂直方向的倾斜方向反射。即，本实施方式的波长转换元件15使第1光B以在倾斜方向上比在垂直方向上更多地反射的方式散射并反射。
在本实施方式的情况下，由于构造部45具有四棱锥形状，因此从沿着中心轴O的方向观察，4个侧面所朝向的方向各相差90度。因此，构造部45能够绕中心轴O将第1光Ba向4个方向各向同性地散射反射。
以下，将从波长转换元件15散射反射的第1光B称为散射反射光。
图7是表示基于本实施方式的波长转换元件15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中的0度方向的配光分布，横轴方向规定散射反射光B1中的±90度方向的配光分布。另外，在图7中，将本实施方式的波长转换元件15的配光特性表示为实施例，作为比较例，对在波长转换层23的上表面23a上仅设置构造体40而不设置半透半反镜层25的波长转换元件的配光特性进行图示。
如图7所示，可知在比较例的波长转换元件中，散射反射光B1的配光分布在从0度方向到15～60度的范围的倾斜方向的整个区域大致相等。
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上包含较多成分的配光分布的光。
这样，根据本实施方式的波长转换元件15，如图3所示，能够将散射反射光B1在倾斜方向上反射得比在垂直方向上反射得多。此外，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。
本实施方式的构造体40由光吸收小的材料构成，因此第2光Y在构造体40的表面的反射被抑制。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透过构造体40和半透半反镜层25而高效地射出到外部。
根据本实施方式的波长转换元件15，能够朝向第2光学系统14射出包含散射反射光B1和第2光Y的白色的照明光WL。照明光WL被第2光学系统14大致平行化。透过了第2光学系统14的照明光WL通过配置在照明光轴AX上的分色镜13。
在此，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，照明光WL所包含的第2光Y透过分色镜13而朝向均匀化照明光学系统16。第2光Y透过分色镜13，因此能够降低由于分色镜13造成的第2光Y的光损失。
另一方面，照明光WL所包含的散射反射光B1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所包含的散射反射光B1具有包含比垂直方向成分多的倾斜方向成分的配光分布。因此，散射反射光B1所包含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，入射到分色镜13的散射反射光B1的光量被抑制，因此能够降低由于被分色镜13反射而未被有效利用为照明光WL的散射反射光B1的比例。另外，在本实施方式中，使第1光B在会聚的状态下入射到分色镜13，由此使分色镜13小型化。因此，能够进一步减少入射到分色镜13的散射反射光B1的光量。
供照明光WL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以及重叠光学系统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通过将偏振分离膜和相位差板排列成阵列状而构成。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射轴的方向一致。
由此，将透过了偏振转换元件32的照明光WL分离而得到的红色光LR、绿色光LG以及蓝色光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射轴方向一致。因此，红色光LR、绿色光LG以及蓝色光LB分别入射到光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域，而不会被入射侧偏振片分别遮挡。
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的各小透镜的像成像于各光调制装置4R、4G、4B各自的图像形成区域的附近。
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的明亮度及降低消耗电力，或者抑制伴随光损耗的装置内的发热。
(效果)
本实施方式的波长转换元件15具有：基板21；反射层22，其设置于基板21的上表面21a；波长转换层23，其与反射层22对置地设置，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；构造体40，其与波长转换层23对置地设置，使第1波段的第1光B的一部分散射；以及半透半反镜层25，其与构造体40对置地设置，使第1波段的第1光B的一部分反射，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，构造体40包含第1构造部41、第2构造部42和设置在第1构造部41与第2构造部42之间的平坦部43，设置于第1构造部41和第2构造部42的第1层25a对第1波段的第1光B具有第1反射率，设置于平坦部43的第2层25b对第1波段的第1光B具有与第1反射率不同的第2反射率。在本实施方式中，第1反射率大于第2反射率。
在本实施方式的波长转换元件15中，第1层25a中的第1反射率高于第2层25b中的第2反射率。由此，构造体40生成具有配光分布的散射反射光B1，与垂直方向相比，配光分布包含更多的朝向倾斜方向的成分。散射反射光B1以避开分色镜13的方式行进。因此，根据本实施方式的波长转换元件15，通过降低分色镜13的光损失，能够提高第1光B的光利用效率。
在本实施方式的波长转换元件15中，在半透半反镜层25中，设置于第1构造部41和第2构造部42的第1层25a具有第1膜厚，设置于平坦部43的第2层25b具有第2膜厚，第1膜厚比第2膜厚薄。
在膜厚薄的第1层25a中，第1光B的反射光谱向短波长侧移位。由此，能够实现第1层25a中的第1反射率比第2层25b中的第2反射率高的结构。因此，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，第1构造部41和第2构造部42具有四棱锥形状。
利用这样的由四棱锥形状构成的第1构造部41以及第2构造部42，能够生成使第1光B各向同性地散射的散射反射光B1。
在本实施方式的波长转换元件15中，构造体40由折射率为1.3～2.5的范围的材料构成。
根据该结构，能够由光吸收较小、且化学性稳定的材料构成构造体40。
在本实施方式的波长转换元件15中，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中的任意材料。
根据该结构，能够抑制光吸收并且化学稳定地形成半透半反镜层25。
本实施方式的照明装置2具有：上述波长转换元件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反射。
根据本实施方式的照明装置2，入射到分色镜13的散射反射光B1的光量被抑制，因此能够提高照明光WL的光利用效率。
在本实施方式的照明装置2中，也可以如下构成：分色镜13使第2波段的第2光Y透过。
根据该结构，能够减少由分色镜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；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，由于具有提高了照明光WL的光利用效率的照明装置2，因此能够提供光效率高且显示明亮图像的投影仪。
此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨范围内施加各种变更。
例如，在上述实施方式中，构造体40与波长转换层23分体形成，但构造体40也可以与波长转换层23一体形成。图8是表示将构造体40和波长转换层23一体形成的结构的图。如图8所示，利用构造体40直接形成于波长转换层23的上表面23a的结构，能够削减形成构造体40的工序，能够降低波长转换元件15的成本。另外，由于构造体40和波长转换层23的折射率相同，因此构造体40和波长转换层23的界面反射消失，所以光不易向横向漏出，结果能够减小光学扩展量。
另外，构造部45的形状并不限定于四棱锥形状，也可以是凸透镜形状、凹透镜形状。另外，在上述实施方式的构造体40中，以等间距配置有多个相同形状的构造部45，但也可以随机地配置相同或不同形状的构造部45来构成构造体40。另外，在构造部45中，也可以使第1构造部41和第2构造部42的形状不同。
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构造，但也可以采用波长转换层23相对于第1光B旋转的轮方式的构造。
此外，关于照明装置以及投影仪的各结构要素的形状、数量、配置、材料等的具体的记载，并不限定于上述实施方式，能够适当变更。在上述实施方式中，示出了将本发明的照明装置搭载于使用了液晶光阀的投影仪的例子，但不限于此。也可以将本发明的照明装置应用于使用了数字微镜器件作为光调制装置的投影仪。另外，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。本发明的照明装置也能够应用于照明器具、汽车的头灯等。
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；反射层，其设置于基板；波长转换层，其设置于反射层，将第1波段的光转换为与第1波段不同的第2波段的光；构造体，其设置于波长转换层，使第1波段的光的一部分散射；以及光学层，其设置于构造体，使第1波段的光的一部分反射，使第1波段的光的另一部分透过，并使第2波段的光透过，构造体包含第1构造部、第2构造部和设置在第1构造部与第2构造部之间的平坦部，设置于第1构造部和第2构造部的光学层对第1波段的光具有第1反射率，设置于平坦部的光学层对第1波段的光具有与第1反射率不同的第2反射率。
在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以设为以下结构：第1反射率大于第2反射率。
在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以设为以下结构：设置于第1构造部和第2构造部的光学层具有第1膜厚，设置于平坦部的光学层具有与第1膜厚不同的第2膜厚，第1膜厚比第2膜厚薄。
在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以设为以下结构：第1构造部和第2构造部具有四棱锥形状。
在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以设为以下结构：构造体由折射率为1.3～2.5的范围的材料构成。
在本发明一个方式的波长转换元件中，光学层也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，也可以设为以下结构：电介质多层膜包含MgF2、SiO2、Al2O3、Y2O3、CeO2、HfO2、La2O3、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、TiO2中的任意材料。
在本发明一个方式的波长转换元件中，也可以设为以下结构：构造体与波长转换层一体形成。
本发明一个方式的照明装置也可以具有以下的结构。
本发明的照明装置具有：上述波长转换元件；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反射。
在本发明一个方式的照明装置中，也可以设为以下结构：反射部件使第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，其投射由光调制装置调制后的光。

Claims (11)

1.一种波长转换元件，其特征在于，该波长转换元件具有：
基板；
反射层，其设置于所述基板；
波长转换层，其设置于所述反射层，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；
构造体，其设置于所述波长转换层，使所述第1波段的光的一部分散射；以及
光学层，其设置于所述构造体，使所述第1波段的光的一部分反射，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，
所述构造体包含第1构造部、第2构造部和设置在所述第1构造部与所述第2构造部之间的平坦部，
设置于所述第1构造部和所述第2构造部的所述光学层对所述第1波段的光具有第1反射率，
设置于所述平坦部的所述光学层对所述第1波段的光具有与所述第1反射率不同的第2反射率。
2.根据权利要求1所述的波长转换元件，其特征在于，
所述第1反射率大于所述第2反射率。
3.根据权利要求1或2所述的波长转换元件，其特征在于，
设置于所述第1构造部和所述第2构造部的所述光学层具有第1膜厚，
设置于所述平坦部的所述光学层具有与所述第1膜厚不同的第2膜厚，所述第1膜厚比所述第2膜厚薄。
4.根据权利要求1或2所述的波长转换元件，其特征在于，
所述第1构造部和所述第2构造部具有四棱锥形状。
5.根据权利要求1或2所述的波长转换元件，其特征在于，
所述构造体由折射率为1.3～2.5的范围的材料构成。
6.根据权利要求1或2所述的波长转换元件，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所述的波长转换元件，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中的任意材料。
8.根据权利要求1或2所述的波长转换元件，其特征在于，
所述构造体与所述波长转换层一体形成。
9.一种照明装置，其特征在于，该照明装置具有：
权利要求1～8中的任意一项所述的波长转换元件；
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反射。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，
所述反射部件使所述第2波段的光透过。
11.一种投影仪，其特征在于，该投影仪具有：
权利要求9或10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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