照明装置和投影机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及照明装置和投影机。
【背景技术】
[0002] 已知一种照明装置，其具备半导体激光器等固体光源以及以从固体光源射出的光 作为激发光而产生荧光发光的荧光体层。例如下述专利文献1中公开了如下的光源装置， 其具备半导体激光光源、分光元件、荧光体、第1反射元件、1/4相位差板、漫射板以及第2反 射元件。
[0003] 在该光源装置中，从半导体激光光源射出的激发光入射于分光元件，被具有偏振 分离特性的分光元件分离为2种光。被分光元件分离开的光中的一种光，作为激发光而照 射于荧光体并射出荧光。荧光被第1反射元件朝向分光元件反射，经由分光元件而向外部 射出。被分光元件分离开的光中的另一种光，由1/4相位差板调整偏振状态，在维持偏振方 向的状态下通过漫射板被漫射，并且被第2反射元件经由1/4相位差板朝向分光元件反射， 经由分光元件而向外部射出。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1日本特开2013-250494号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的问题
[0008] 在专利文献1的光源装置中，从固体光源射出的光中的不照射荧光体层而向外部 射出的光，为了使照度分布均匀并消除斑点噪声，而通过漫射板而漫射。为了高效地利用漫 射光，例如需要在用漫射板及反射板对右圆偏振光进行漫反射时将其转换为左圆偏振光。 但是，若使漫射板所引起的光的漫射角度变大，则偏振保持率会降低。若偏振保持率降低， 则经由分光元件而向外部射出的光的量会减少。也就是说，漫射光的利用效率会降低。因 此，为了使偏振保持率为95%以上，而将漫射角度设定为13°以下。然而，做到这种程度光 的漫射仍然不足，无法充分获得使照度分布均匀的效果和改善斑点噪声的效果。
[0009] 另外，关于用于使漫射板的漫射角度为13°以下的结构没有具体的记载。存在如 下问题：若漫射板的漫射角度过小，则会因蓝色光的漫射角度与黄色光的漫射角度的差变 大而产生色不均。因而，需要适当地设定漫反射元件的漫射角度。
[0010] 本发明的一个技术方案，是为了解决上述问题中的至少一个问题而做出的，其目 的之一在于提供一种照明装置，该照明装置可抑制光的利用效率的降低并且实现照度分布 的均匀化和斑点噪声的改善。另外，该技术方案的目的之一在于，通过具备所述照明装置而 实现显示品质高的投影机。
[0011] 用于解决问题的手段
[0012] 为了达到上述目的，本发明的一个技术方案的照明装置的特征在于，具备：光源装 置，其射出包含第1偏振状态的第1分量的第3光；偏振分离元件，其供所述第3光入射；相 位差元件，其供经过所述偏振分离元件后的所述第1分量入射；以及漫反射元件，其具有包 括多个曲面的凹凸结构，并且供通过透射所述相位差元件而偏振状态改变了的所述第1分 量入射；所述照明装置构成为，在所述漫反射元件反射并透射所述相位差元件后的所述第 1分量中的、与所述第1偏振状态不同的第2偏振状态的第4分量，经由所述偏振分尚兀件 而射出。
[0013] 根据上述结构，从光源装置射出的第3光所包含的第1分量经由偏振分离元件和 相位差元件而入射于漫反射元件，在漫反射元件漫射并反射后，再次经由相位差元件和偏 振分离元件而从照明装置射出。漫反射元件具有包括多个曲面的凹凸结构，所以抑制第1 分量被漫反射元件反射时其偏振状态的混乱，并且能够增大漫射角度。由此，能够实现如下 的照明装置：抑制第1分量的利用效率降低，并且能够使照度分布均匀化和改善斑点噪声。
[0014] 在本发明的一个技术方案的照明装置中，所述多个曲面也可以俯视随机配置。
[0015] 根据该结构，与多个曲面有规则地配置的情况相比，能够进一步提高照度分布的 均匀化效果和斑点噪声的改善效果。
[0016] 在本发明的一个技术方案的照明装置中，所述漫反射元件也可以在供所述第1分 量入射侧的面具有所述凹凸结构，所述凹凸结构具有反射性。
[0017] 根据该结构，与例如第1分量在入射侧的面的相反侧的面进行反射的情况不同， 漫反射元件所引起的光的损失变少，能够提高光的利用效率。
[0018] 在本发明的一个技术方案的照明装置中，也可以在所述凹凸结构的表面设置有金 属反射膜。
[0019] 根据该结构，与例如使用包括电介质多层膜的反射膜的情况相比，即使光的入射 角变化，反射特性也不容易降低。其结果，漫反射元件所引起的光的损失变少，能够提高光 的利用效率。
[0020] 在本发明的一个技术方案的照明装置中，所述凹凸结构也可以构成为，经由所述 偏振分离元件射出的所述第4分量的光量成为在将所述漫反射元件置换为具有平坦的反 射面的反射元件的情况下获得的所述光量的75%以上。
[0021] 本发明人通过改变漫反射元件的凹凸结构的形状而对凹凸结构的形状与光利用 效率的相关关系进行了研究。在本说明中，光利用效率意味着经由偏振分离元件射出的第4 分量的光量与在将所述漫反射元件置换为具有平坦的反射面的反射元件（即，垂直入射的 直线偏振光的偏振状态被100%维持的反射元件）的情况下获得的所述光量的比。根据本 发明人的研究结果可知，在上述比的值为75%以上的区域，相对于凹凸结构的形状的变化、 比的值缓慢地变化，而在比的值低于75%的区域，比的值会急剧变化。在本发明的一个方式 的照明装置中，凹凸结构构成为，经由偏振分离元件射出的第4分量的光量成为在将漫反 射元件置换为具有平坦的反射面的反射元件的情况下获得的光量的75%以上，因此，能够 将光利用效率维持在合适的范围内。
[0022] 在本发明的一个方式的照明装置中，可以构成为，所述第3光包含所述第2偏振状 态的第2分量，所述偏振分尚兀件使波长与所述第3光的波长不同的光与偏振状态无关地 透射，所述照明装置还具备：荧光体层，其供在所述偏振分离元件反射后的来自所述光源装 置的所述第2分量入射；以及反射部，其设置在所述荧光体层的供所述第2分量入射的面的 相反侧，反射在所述荧光体层生成的光。
[0023] 根据上述结构，第3光所包含的第2分量在偏振分离元件反射，入射于荧光层而激 发荧光体。在荧光体层生成的光与在漫反射元件被漫反射后的光在偏振分离元件合成，之 后，合成光从照明装置射出。这样一来，能够获得荧光与漫射光合成后的照明光。
[0024] 在本发明的一个方式的照明装置中，可以构成为，所述第3光包含所述第2偏振状 态的第2分量，所述偏振分尚兀件使波长与所述第3光的波长不同的光与偏振状态无关地 反射，所述照明装置还具备：荧光体层，其供透射所述偏振分离元件后的来自所述光源装置 的所述第2分量入射；以及反射部，其设置在所述荧光体层的供所述第2分量入射的面的相 反侧，反射在所述荧光体层生成的光。
[0025] 根据上述结构，第3光所包含的第2分量透射偏振分离元件，入射于荧光层而激发 荧光体。在荧光体层生成的光与在漫反射元件被漫反射后的光在偏振分离元件合成，之后， 合成光从照明装置射出。这样一来，能够获得荧光与漫射光合成后的照明光。
[0026] 在本发明的一个方式的照明装置中，所述凹凸结构可以构成为，在将所述漫反射 元件置换为所述反射元件的情况下的被照明区域中的色不均作为基准色不均时，所述色不 均成为所述基准色不均的90%以下。
[0027] 根据本发明人的研究结果可知，若被照明区域中的色不均为将漫反射元件置换为 具有平坦的反射面的反射元件的情况下获得的色不均的90%以下，则几乎无法识别出色不 均。详情后述。
[0028] 在本发明的一个方式的照明装置中，所述凹凸结构也可以构成为，所述色不均成 为所述基准色不均的50%以下。该情况下，优选，所述凹凸结构的高宽比为0. 002以上。
[0029] 根据本发明人的研究结果可知，在满足上述条件的情况下，能够稳定地维持色不 均少的状态。详情后述。
[0030] 在本发明的一个方式的照明装置中，所述漫反射元件也可以设为，能够在与入射 于所述漫反射元件的所述第1分量的中心轴交叉的面内进行旋转。
[0031] 根据该结构，漫反射元件上的第1分量的照射位置随时间而变化，因此能够减少 第1分量的照射对漫反射元件的损伤。另外，位于第1分量的光路上的凹凸结构随时间而 变化，因此能够进一步提高照度分布的均匀化效果和斑点噪声的改善效果。
[0032] 在本发明的一个方式的照明装置中，所述凹凸结构也可以具有不产生多重反射的 形状。
[0033] 根据该结构，能够可靠地提高漫反射元件的偏振保持率。
[0034] 本发明的一个方式的投影机的特征在于，具备：本发明的一方式的照明装置；与 图像信息相应地对从所述照明装置射出的光进行调制从而形成图像光的光调制装置；以及 将所述图像光投影的投影光学系统。
[0035] 根据该结构，通过具备本发明的一个方式的照明装置，能够实现显示品质高的投 影机。
【附图说明】
[0036] 图1是示出本发明的第1实施方式的投影机的概略结构的图。
[0037] 图2是示出第1实施方式的照明装置的概略结构的俯视图。
[0038] 图3是示出（a)~（c)漫反射板的结构例的剖视图。
[0039] 图4是漫反射板的俯视图。
[0040] 图5是本发明的第2实施方式的投影机的概略结构图。
[0041] 图6是示出第2实施方式的照明装置的概略结构图。
[0042] 图7是示出实施方式的漫反射元件的剖视图。
[0043] 图8是示出漫反射元件的高宽比与光量比的关系的曲线图。
[0044] 图9是示出漫反射元件的高宽比与色不均相对比的关系的曲线图。
[0045] 图10是对由凹凸结构的高宽比有无随机性所引起的色不均进行比较的曲线图。
[0046] 图11是本发明的第3实施方式的照明装置的概略结构图。
[0047] 符号说明
[0048] 1、1卜"投影机，2、213、2(^、52~照明装置，41?、46、48*"光调制装置，6~投影光学系 统，21A…阵列光源（光源装置），21B…阵列光源，25…光源装置，28、28b…相位差元件，30、 30e…漫反射元件，34…荧光体层，37…反射部，43&、45&、46 &、143~凹凸结构，44、47~反射 膜，50A、53…偏振分离兀件，211…第1半导体激光器（第1光源），212…第2半导体激光器 (第2光源）。
【具体实施方式】
[0049] 第1实施方式
[0050] 以下，对于本发明的第1实施方式，使用图1~图4进行说明。
[0051] 本实施方式的投影机是具备使用半导体激光器的照明装置的液晶投影机的一例。
[0052] 在以下的说明中所使用的附图，有的为了易于观察特征而将局部放大地进行表 示，各结构要素的尺寸比率等不一定与实际情况相同。
[0053] 投影机
[0054] 首先，对图1所示的投影机1的一例进行说明。
[0055] 图1是示出投影机1的概略结构的俯视图。
[0056] 本实施方式的投影机1是在屏幕（被投影面）SCR上显示彩色影像（图像）的投影 型图像显示装置。投影机1使用了与红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB的各色光相对应的3 个光调制装置。投影机1使用能够获得高辉度?高输出的光的半导体激光器（激光光源） 来作为照明装置的光源。<