照明装置及投影仪的制作方法
【专利摘要】本发明提供照明装置及投影仪，所述照明装置能够降低对荧光体层的热负荷，并能够抑制随着激励光和荧光的焦点位置偏错造成的聚光效率的降低。本发明的照明装置(2)具备：发光元件，其射出第1波段的光；基板(24)，其能够绕规定的旋转轴旋转；荧光体层(25)，其设置在基板上的距旋转轴第1距离的位置，被第1波段的光激励而射出与第1波段不同的第2波段的光；散射层(26)，其设置在基板上的距旋转轴第2距离的位置，第2距离与第1距离不同，从发光元件射出的第1波段的光入射到该散射层；第1拾取光学系统(21)，其设置于荧光体层的与基板相反的一侧；以及第2拾取光学系统(22)，其设置于散射层的与基板相反的一侧。
【专利说明】
照明装置及投影仪
技术领域
[0001 ]本发明涉及照明装置及投影仪。
【背景技术】
[0002]已知下述这样的照明装置，该照明装置具备蓝色激光器等激励光源和荧光体层，荧光体层被从激励光源射出的蓝色光激励而产生荧光。例如，在下述专利文献I中公开了一种照明装置，该照明装置具备:激励光源；偏振分光器(PBS: po Iar i zat 1n beamsplitter);聚光光学系统;荧光部件，其具有荧光体层和反射膜;以及1/4波长板。
[0003]在该照明装置中，从激励光源射出的S偏振光的激励光入射到PBS，并在PBS反射。在PBS反射后的激励光经由1/4波长板和聚光光学系统照射至荧光部件，从荧光体层射出波段与激励光不同的荧光。在荧光部件中，荧光体层吸收一部分激励光而发出包含红色光和绿色光的荧光，并且，反射膜反射剩余的激励光(蓝色光)。由此，从荧光部件射出荧光和激励光合成而成的白色光。I/4波长板将在PBS反射后的S偏振光的激励光转换为圆偏振光，并且，将从荧光部件射出的圆偏振光的激励光转换为P偏振光。聚光光学系统将从1/4波长板射出的激励光在荧光体层上聚光成规定的直径的光斑，并将从荧光部件射出的白色光转换为平行光。
[0004]专利文献I:日本特开2012-4009号公报
[0005]如上述那样，在专利文献I的照明装置中，将激励光中的、无助于在荧光体层进行波长转换的光用作为显示用的光。为了获得规定的光量的白色光，必须对荧光体层照射大量的激励光。该情况下，施加于荧光体层的热负荷变大，荧光体层的温度上升。其结果是，会产生荧光体层的转换效率降低这样的问题。另外，在专利文献I的照明装置中，经由共用的聚光光学系统将从荧光部件射出的激励光和荧光这两者取出。由于聚光光学系统的轴向色差(軸上色収差)，针对激励光的波长的焦点位置与针对荧光的波长的焦点位置互相偏错开，因此，存在聚光效率低下这样的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的一个方式是为了解决上述课题而完成的，目的之一在于提供一种照明装置，该照明装置能够降低对荧光体层的热负荷，并且，能够抑制随着激励光和荧光的焦点位置偏错造成的聚光效率的降低。另外，目的之一在于提供一种投影仪，该投影仪具备上述的照明装置，从而显示品质优异。
[0007]为了实现上述目的，本发明的一个方式的照明装置的特征在于，具备:发光元件，其射出第I波段的光;基板，其能够绕规定的旋转轴旋转;荧光体层，其设置在所述基板上的距所述旋转轴第I距离的位置，该荧光体层被所述第I波段的光激励而射出与所述第I波段不同的第2波段的光;散射层，其设置在所述基板上的距所述旋转轴第2距离的位置，该第2距离与所述第I距离不同，从所述发光元件射出的所述第I波段的光入射到该散射层;第I拾取光学系统，其设置于所述荧光体层的与所述基板相反的一侧；以及第2拾取光学系统，其设置于所述散射层的与所述基板相反的一侧。
[0008]在本发明的一个方式的照明装置中，射出被散射层散射后的第I波段的光和从荧光体层射出的第2波段的光作为照明用的光。由于散射层和荧光体层被设置在基板上的距旋转轴的距离不同的位置，因此，能够降低对荧光体层的热负荷。另外，由于与来自荧光体层的光对应的第I拾取光学系统和与来自散射层的光对应的第2拾取光学系统相互独立，因此，能够根据2个光的波段的差异，使上述拾取光学系统最优化。由此，能够使第I拾取光学系统的焦点位置和第2拾取光学系统的焦点位置分别最优化，与使用共用的拾取光学系统的情况相比，能够提高两种光的取出效率。其结果是，能够提高照明装置的后段的光学系统中的光利用效率。
[0009]在本发明的一个方式的照明装置中，也可以是，所述荧光体层和所述第I拾取光学系统的受光面之间的距离与所述散射层和所述第2拾取光学系统的受光面之间的距离不同。
[0010]根据该结构，根据2个光的波段的差异，能够将第I拾取光学系统的焦点位置和第2拾取光学系统的焦点位置分别设定在期望的位置。
[0011]本发明的一个方式的照明装置也可以具备:第I反射部，其设置于所述荧光体层的所述基板侧;第2反射部，其设置于所述散射层的所述基板侧;二向色镜，从所述发光元件射出的所述第I波段的光和从所述荧光体层射出的所述第2波段的光入射到该二向色镜，并且，该二向色镜对于所述第I波段的光具有偏振光分离功能；以及第I相位差板，其设置于所述二向色镜与所述散射层之间。
[0012]根据该结构，在荧光体层中被波长转换后的第2波段的光在第I反射部反射，朝向第I拾取光学系统射出。在散射层中被散射后的第I波段的光在第2反射部反射，朝向第2拾取光学系统射出。即，具备荧光体层、第I反射部、散射层以及第2反射部的基板作为反射型的波长转换元件发挥功能。该情况下，第I拾取光学系统不仅取出从荧光体层射出的第2波段的光，还作为使朝向荧光体层前进的第I波段的光聚光的聚光光学系统发挥功能。相同地，第2拾取光学系统不仅取出从散射层射出的第I波段的光，还作为使朝向散射层前进的第I波段的光聚光的聚光光学系统发挥功能。
[0013]在本发明的一个方式的照明装置中，也可以是，所述第I拾取光学系统具备消色差透镜。
[0014]通过使用消色差透镜作为使第I波段的光朝向荧光体层聚光的聚光光学系统，能够使针对第I波段的光的焦点距离与针对第2波段的光的焦点距离一致。由此，能够提高第I波段的光的作为激励光的光利用效率和第2波段的光的取出效率双方。
[0015]在本发明的一个方式的照明装置中，也可以是，在所述发光元件与所述二向色镜之间的光路上具备能够绕规定的旋转轴旋转的第2相位差板。
[0016]通过使第2相位差板绕规定的旋转轴旋转，能够对透过相位差板之后的、相对于二向色镜的P偏振光成分和S偏振光成分的比例进行调整。由此，能够对入射到荧光体层的光的光量与入射到散射层的光的光量的比例进行调整。
[0017]在本发明的一个方式的照明装置中，也可以是，所述第I拾取光学系统能够沿与所述第I拾取光学系统的光轴平行的方向移动，所述第2拾取光学系统能够沿与所述第2拾取光学系统的光轴平行的方向移动。
[0018]根据该结构，能够容易地对荧光体层和第I拾取光学系统的受光面之间的距离、以及散射层和第2拾取光学系统的受光面之间的距离进行调整。
[0019]在本发明的一个方式的照明装置中，也可以是，所述第I距离比所述第2距离长。换而言之，荧光体层也可以位于比散射层靠基板的外周侧的位置。
[0020]—般来说，在对荧光体层的光的照射量与对散射层的光的照射量相等的情况下，荧光体层的发热量比散射层的发热量多。另外，在使基板旋转的情况下，基板的外周部比基板的中央部容易冷却。因此，根据上述的结构，容易抑制荧光体层的温度上升，容易抑制随着温度上升造成的荧光体层的效率降低。
[0021]在本发明的一个方式的照明装置中，也可以是，所述第I距离比所述第2距离短。换而言之，荧光体层也可以位于比散射层靠基板的中央侧的位置。
[0022]—般来说，荧光体层的制造成本比散射层的制造成本高。因此，根据上述的结构，与将荧光体层配置在外周侧的情况相比，能够减少荧光体层的使用量，能够削减照明装置的制造成本。
[0023]本发明的一个方式的投影仪的特征在于，具备:本发明的一个方式的照明装置;光调制装置，其通过根据图像信息对从所述照明装置射出的光进行调制而形成图像光；以及投影光学系统，其投射所述图像光。
[0024]根据本发明的一个方式，通过具备上述本发明的一个方式的照明装置，能够提供显示品质优异的投影仪。
【附图说明】
[0025]图1是示出第I实施方式的投影仪的概要结构的图。
[0026]图2是示出第I实施方式的照明装置的概要结构的俯视图。
[0027]图3是旋转轮的主视图。
[0028]图4的(A)、(B)是用于对拾取光学系统的轴向色差进行说明的图。
[0029]图5是示出荧光发光元件与聚光光学系统的位置关系的图。
[0030]图6是示出聚光光学系统的变形例的图。
[0031]图7是示出第2实施方式的照明装置的概要结构的俯视图。
[0032]标号说明
[0033]I:投影仪;2、71:照明装置;4B、4G、4R:光调制装置;6:投影光学系统；17:第2相位差板；18: 二向色镜;21、61:第I拾取光学系统;22:第2拾取光学系统;23:第I相位差板;24、76:基板;25:荧光体层;26:散射层;27a:第I反射部;27b:第2反射部;43:半导体激光器(发光元件)；62:消色差透镜。
【具体实施方式】
[0034][第I实施方式]
[0035]接下来，利用图1?图6对本发明的第I实施方式进行说明。
[0036]第I实施方式的投影仪是具备利用来自半导体激光器的激励光使荧光体层发出荧光的照明装置的液晶投影仪的一个示例。
[0037]图1是示出第I实施方式的投影仪的概要结构的图。
[0038]并且，在以下的各附图中，为了便于观察各构成要素，存在根据构成要素不同而使尺寸的比例尺不同来表示的情况。
[0039][投影仪]
[0040]如图1所示，本实施方式的投影仪I是在屏幕(被投射面)SCR上显示彩色影像(图像)的投影型图像显示装置。投影仪I具备3个光调制装置，该3个光调制装置与红色光LR、绿色光LG、蓝色光LB各色光对应。投影仪I使用能够获得高亮度/高输出的光的半导体激光器(激光光源)作为照明装置的光源。
[0041]投影仪I具备:照明装置2;均匀照明光学系统40;分色光学系统3;光调制装置4R、光调制装置4G及光调制装置4B;合成光学系统5;以及投影光学系统6。照明装置2朝向均匀照明光学系统40射出照明光WL。对于照明装置2，使用应用了后述的本发明的一个方式的照明装置。
[0042]均匀照明光学系统40具备:集成光学系统31;偏振光转换元件32;以及重叠光学系统33。均匀照明光学系统40使从照明装置2射出的照明光WL的强度分布在被照明区域均匀化。从均匀照明光学系统40射出的照明光WL入射到分色光学系统3。
[0043]分色光学系统3将白色的照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG及蓝色光LB。分色光学系统3具备:第I二向色镜7a和第2二向色镜7b;第1反射镜8a、第2反射镜8b及第3反射镜8C;以及第I中继透镜9a和第2中继透镜％。
[0044]第I二向色镜7a具有将来自照明装置2的照明光WL分离为包含红色光LR、绿色光LG及蓝色光LB的光的功能。第I二向色镜7a使被分离出的红色光LR透过，并且，反射包含绿色光LG和蓝色光LB的光。另一方面，第2二向色镜7b具有将包含绿色光LG和蓝色光LB的光分离为绿色光LG和蓝色光LB的功能。第2 二向色镜7b反射绿色光LG，并且，使蓝色光LB透过。
[0045]第I反射镜8a配置在红色光LR的光路中，使透过第I二向色镜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Sb和第3反射镜Sc配置在蓝色光LB的光路中，将透过第2 二向色镜7b的蓝色光LB引导至光调制装置4B。绿色光LG被第2 二向色镜7b朝向光调制装置4G反射。
[0046]第I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 二向色镜7b的光射出侧。第I中继透镜9a和第2中继透镜9b具有下述这样的功能:对由于蓝色光LB的光路长度比红色光LR、绿色光LG的光路长度长而导致的蓝色光LB的光的损失进行补偿。
[0047]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。
[0048]在光调制装置4R、光调制装置4G及光调制装置4B中，例如使用透过型的液晶面板。在液晶面板的入射侧和射出侧分别配置有偏振光板(未图示)。
[0049]在光调制装置4R的入射侧设有场透镜10R。场透镜1R将入射到光调制装置4R的红色光LR平行化。相同地，在光调制装置4G的入射侧设有场透镜10G。场透镜1G将入射到光调制装置4G的绿色光LG平行化。在光调制装置4B的入射侧设有场透镜10B。场透镜1B将入射到光调制装置4B的蓝色光LB平行化。
[0050]合成光学系统5将与红色光LR、绿色光LG及蓝色光LB对应的各图像光合成，并将合成后的图像光朝向投影光学系统6射出。合成光学系统5例如使用十字分色棱镜。
[0051]投影光学系统6由包括多个透镜的投影透镜组构成。投影光学系统6对利用合成光学系统5合成的图像光朝向屏幕SCR进行放大投影。由此，被放大后的彩色影像(图像)显示在屏幕SCR上。
[0052][照明装置]
[0053]图2是示出照明装置2的概要结构的侧视图。
[0054]如图2所示，照明装置2具备:阵列光源13;准直光学系统14;远焦光学系统15;均束(homogenizer)光学系统16;第2相位差板17; 二向色镜18;镜子19;旋转轮单元20;第I拾取光学系统21;第2拾取光学系统22;以及第I相位差板23。
[0055]阵列光源13、准直光学系统14、远焦光学系统15、均束光学系统16、第2相位差板
17、二向色镜18以及镜子19配置在光轴axl上。第I拾取光学系统21和二向色镜18配置在光轴ax2上。旋转轮单元20的荧光体层25配置在光轴ax2上。第2拾取光学系统22、第I相位差板23及镜子19配置在光轴ax3上。旋转轮单元20的散射层26配置在光轴ax3上。
[0056]光轴axl、光轴ax2及光轴ax3位于同一面内，光轴axl与光轴ax2彼此垂直，光轴axl与光轴ax3彼此垂直。
[0057]阵列光源13具备多个半导体激光器43。多个半导体激光器43被配置成，在与光轴axl垂直的面内呈阵列状排列。半导体激光器43射出第I波段的光即蓝色光BL。半导体激光器43例如射出峰值波长为460nm的激光作为蓝色光BL。蓝色光BL从阵列光源13朝向二向色镜18被射出。半导体激光器43射出蓝色光BL。蓝色光BL例如是相对于二向色镜18的S偏振光。本实施方式的半导体激光器43与权利要求书中的发光元件对应。
[0058]从阵列光源13射出的蓝色光BL入射到准直光学系统14。准直光学系统14将从阵列光源13射出的蓝色光BL转换为平行光束。准直光学系统14例如由多个准直透镜44构成，该多个准直透镜44呈阵列状排列配置。多个准直透镜44中的各准直透镜44被配置成与多个半导体激光器43中的各半导体激光器43对应。
[0059]从准直光学系统14射出的蓝色光BL入射到远焦光学系统15。远焦光学系统15对蓝色光BL的整体的光束直径进行调整。远焦光学系统15例如由远焦透镜45和远焦透镜46构成。
[0060]从远焦光学系统15射出的蓝色光BL入射到均束光学系统16。均束光学系统16将蓝色光BL的强度分布转换成在被照明区域内均匀的状态(所谓的顶帽(top hat)分布)。均束光学系统16例如由多透镜阵列47和多透镜阵列48构成。
[0061]在均束光学系统16与二向色镜18之间的光路上设有第2相位差板17。第2相位差板17由针对蓝色光BL的波长460nm的1/2波长板构成。第2相位差板17的光学轴与入射到第2相位差板17的蓝色光BL的偏振光轴交叉。并且，第2相位差板17的光学轴也可以是第2相位差板17的进相轴(進相軸)或滞相轴(遅相軸)的任何一方。
[0062]蓝色光BL从半导体激光器43射出之后即为S偏振光。但是，由于蓝色光BL的偏振光轴与第2相位差板17的光学轴交叉，因此，由于蓝色光BL透过第2相位差板17，从而S偏振光的一部分被转换为P偏振光。其结果是，透过了第2相位差板17的蓝色光BL成为以规定的比例混合S偏振光成分和P偏振光成分而形成的光。
[0063]第2相位差板17也可以形成为能够绕与光轴axl平行的旋转轴旋转。该情况下，通过使第2相位差板17绕旋转轴旋转，能够使透过了第2相位差板17的蓝色光BL中的S偏振光成分和P偏振光成分的混合比发生变化。由此，能够改变入射到荧光体层25的光的量与入射到散射层26的光的量的比例。其结果是，由于从荧光体层25射出的荧光的量与从散射层26射出的蓝色光的量的比例变化，因此，能够对照明光的白平衡进行调整。
[0064]从第2相位差板17射出的蓝色光BL入射到二向色镜18。二向色镜18被配置成，与光轴ax I和光轴ax2成45°的角度。二向色镜18具有将蓝色光BL分离为相对于二向色镜18的S偏振光成分和P偏振光成分的偏振光分离功能。具体而言，二向色镜18使蓝色光BL的S偏振光成分反射，并使蓝色光BL的P偏振光成分透过。在以下的说明中，由于在二向色镜18反射后的S偏振光成分被利用于荧光体层25的激励，因此，称作激励光BLs。由于透过二向色镜18后的P偏振光成分被用作为照明光的蓝色光成分，因此，称作蓝色光BLp。
[0065]另外，二向色镜18具有下述这样的波长分离功能:使波段与从半导体激光器43射出的蓝色光BL不同的黄色的荧光YL透过，而与荧光YL的偏振光状态无关。
[0066]在二向色镜18反射后的激励光BLs入射到第I拾取光学系统21。第I拾取光学系统21使激励光BLs朝向旋转轮单元20的荧光体层25聚光。第I拾取光学系统21由拾取透镜50和拾取透镜51构成。从第I拾取光学系统21射出的激励光BLs入射到旋转轮单元20。
[0067]另一方面，透过二向色镜18后的蓝色光BLp在镜子19反射，入射到第I相位差板23。第I相位差板23例如由1/4波长板构成。P偏振光的蓝色光BLp透过第I相位差板23而被转换为作为圆偏振光的蓝色光BLc。
[0068]透过第I相位差板23后的蓝色光BLc入射到第2拾取光学系统22。第2拾取光学系统22使蓝色光BLc朝向旋转轮单元20的散射层26聚光。第2拾取光学系统22由拾取透镜52和拾取透镜53构成。从第2拾取光学系统22射出的圆偏振光的蓝色光BLc入射到旋转轮单元20。
[0069]旋转轮单元20具备旋转轮55和驱动旋转轮55的马达28。作为旋转轮55，例如使用圆板，但旋转轮55的形状并不限于圆板，只要是平板即可。马达28与控制部(省略图示)电连接，利用控制部来控制旋转轮55的旋转。本实施方式的旋转轮55是反射型的旋转轮。即，激励光BLs和蓝色光BLc入射到旋转轮55的一个面，在荧光体层25中产生的荧光YL和在散射层26中产生的散射光BLf从旋转轮55的与激励光BLs和蓝色光BLc所入射的面相同的面射出。
[0070]旋转轮55具备:基板24;荧光体层25;散射层26;以及反射层27。在本实施方式的情况下，基板24的材料可以具有透光性，也可以不具有透光性。但是，优选的是，基板24采用热传导率高、且耐热性优异的材料。作为基板24的材料，例如可以使用铝等金属。在与第I拾取光学系统21和第2拾取光学系统22对置的基板24的一面的外周侧设有荧光体层25，在内周侧设有散射层26。
[0071]图3是旋转轮55的主视图。
[0072]如图3所示，在旋转轮55，在基板24的外周侧设有环状的荧光体层25。在基板24的内周侧设有圆形的散射层26。荧光体层25和散射层26被设置成同心圆状，并且，被设置成彼此隔开规定的间隔S。荧光体层25和散射层26不一定分离，也可以接触。但是，从确保散热性的观点出发，优选荧光体层25和散射层26分离。荧光体层25被设置在距旋转轴57第I距离Kl的位置。散射层26被设置在距旋转轴57第2距离K2的位置，该第2距离K2与第I距离Kl不同。在本实施方式的情况下，Kl >K2。
[0073]在本说明书中，将荧光体层25距旋转轴57的距离定义为旋转轴57的中心与荧光体层25的外缘之间的距离。将散射层26距旋转轴57的距离定义为旋转轴57的中心与散射层26的外缘之间的距离。
[0074]荧光体层25含有发出荧光的荧光体粒子。荧光体层25吸收蓝色的激励光BLs，波长转换为黄色的荧光YL后射出。荧光体粒子是吸收激励光BLs而发出荧光YL的粒子状的荧光物质。例如，荧光体粒子含有被波长为大约460nm的蓝色光激励而发出荧光的物质，将激励光BLs转换为黄色的荧光YL后射出。作为荧光体粒子，例如可以使用YAG(Yttrium AluminumGarnet;钇铝石榴石)系荧光体。并且，荧光体粒子的形成材料可以是I种，也可以将使用2种以上的材料形成的粒子进行混合作为荧光体粒子来使用。
[0075]散射层26使从第2拾取光学系统22入射的蓝色光BLc散射，射出具有规定的角度分布的散射光。作为散射层26，优选使用使入射到散射层26的蓝色光BLc进行兰伯特(Lambertian)反射的散射层。通过使用这种散射层26，能够获得下述蓝色光BLc:其具有与在荧光体层25各向同性地发出(等方発光)的荧光YL相同的角度分布。作为散射层26，可以使用在透光性材料的表面形成凹凸而成的散射层、以及使具有与透光性材料的折射率不同的折射率的粒子分散于透光性材料中而成的散射层等。
[0076]如图2所示，反射层27设置于荧光体层25和散射层26的基板24侧。将反射层27的、位于荧光体层25的基板24侧的部分称作第I反射部27a。将反射层27的、位于散射层26的基板24侧的部分称作第2反射部27b。第I反射部27a使在荧光体层25生成的荧光YL向与基板24相反的一侧(设有第I拾取光学系统21的一侧)反射。第2反射部27b使入射到散射层26的蓝色光BLc在与基板24相反的一侧(设有第2拾取光学系统22的一侧)反射。
[0077]在本实施方式中，虽然例举了第I反射部27a和第2反射部27b作为一体的反射层27形成的示例，但第I反射部27a和第2反射部27b也可以作为分体的反射层形成。另外，在基板具有光反射性的情况下，不一定需要形成反射层，基板也可以兼作第I反射部和第2反射部。
[0078]从荧光体层25射出的荧光YL再次透过第I拾取光学系统21，入射到二向色镜18。二向色镜18使作为第2波段的黄色光透过而与偏振光状态无关，因此，从荧光体层25射出的荧光YL透过二向色镜18。
[0079]另一方面，从散射层26射出的蓝色光BLc通过在第2反射部27b反射而成为与入射到散射层26之前的圆偏振光反向的圆偏振光。从散射层26射出的蓝色光BLc再次透过第2拾取光学系统22，入射到第I相位差板23。蓝色光BLc透过第I相位差板23而被转换为S偏振光的蓝色光BLf，并在二向色镜19反射。
[0080]这样，从荧光体层25射出的黄色的荧光YL与从散射层26射出的蓝色光BLf被二向色镜18合成而成为白色的照明光WL。照明光WL入射到图1所示的均匀照明光学系统40。
[0081]在此，着眼于透过第I拾取光学系统21和第2拾取光学系统22的光的波段的差异。
[0082]图4的(A)、(B)是用于对一般的拾取光学系统的轴向色差进行说明的图，图4的(B)是将图4的(A)的聚光位置放大后的图。
[0083]在图4的(B)中，实线表示波长450nm的光(蓝色光)的光路，虚线表示波长550nm的光(绿色光)的光路。
[0084]如图4的(A)、(B)所示，拾取光学系统120具备拾取透镜121和拾取透镜122。由于拾取光学系统120的轴向色差的影响，在使绿色光GL和蓝色光BL以相同的角度分布入射到拾取光学系统120的情况下，绿色光GL的聚光位置与蓝色光BL的聚光位置互不相同。具体而言，蓝色光BL的聚光位置Pb比绿色光GL的聚光位置PG靠近拾取透镜121的光射出面121a。在此，作为一个例子，举出了将波长450nm的蓝色光与波长550nm的绿色光进行比较的示例，但由于轴向色差的影响，光的波长越短，光的聚光位置越接近拾取光学系统。
[0085]在本实施方式的情况下，从荧光体层25射出、并入射到第I拾取光学系统21的光的波段与从散射层26射出、并入射到第2拾取光学系统22的光的波段不同。因此，优选使荧光体层25和第I拾取光学系统21之间的距离与散射层26和第2拾取光学系统22之间的距离不同。
[0086]具体而言，如图5所示，将荧光体层25与第I拾取光学系统21的拾取透镜51的受光面51a之间的距离设为Dl，并将散射层26与第2拾取光学系统22的拾取透镜52的受光面52a之间的距离设为D2。由于黄色的荧光入射到第I拾取光学系统21，蓝色光入射到第2拾取光学系统22，因此，入射到第I拾取光学系统21的光的波段相比于入射到第2拾取光学系统22的光的波段位于长波长侧。因此，通过使Dl >D2，能够提高荧光的取出效率和蓝色光的取出效率双方。具体而言，优选的是，使第I拾取光学系统21的相对于荧光的焦点位置与荧光体层25—致，并使第2拾取光学系统22的相对于蓝色光的焦点位置与散射层26—致。
[0087]并且，第I拾取光学系统21也可以沿与第I拾取光学系统21的光轴平行的方向移动。相同地，第2拾取光学系统22也可以沿与第2拾取光学系统22的光轴平行的方向移动。由此，能够将距离Dl和距离D2设定为最优。
[0088]在本实施方式的照明装置2中，散射层26和荧光体层25被设置在基板上的距旋转轴57的距离不同的位置。从阵列光源13射出的光被分离成2个光束，各光束入射到散射层26或荧光体层25。由此，与使从光源射出的所有光入射到荧光体层并从荧光体层取出蓝色光和荧光这两者的以往的结构相比，能够降低对荧光体层的热负荷。
[0089]另外，如上述那样，由于取出来自荧光体层25的荧光的第I拾取光学系统21和取出来自散射层26的蓝色光的第2拾取光学系统22相互独立，因此，能够根据入射到上述拾取光学系统的光的波段的差异，使上述光学系统的配置最优化。由此，能够分别使第I拾取光学系统21的焦点位置和第2拾取光学系统22的焦点位置最优化，与使用共用的拾取光学系统的以往的结构相比，能够提高荧光、蓝色光各自的取出效率。其结果是，能够提高照明装置2的后段的光学系统中的光利用效率。
[0090]另外，如图6所示，第I拾取光学系统61也可以具备消色差透镜62。消色差透镜62是这样的透镜:通过将折射率和波长色散不同的2个透镜进行组合而降低了轴向色差。在本例中，使用将凸透镜63和凹透镜64组合而成的消色差透镜62。
[0091]在本实施方式的情况下，从二向色镜18朝向荧光体层25的激励光BLs和从荧光体层25朝向二向色镜18的荧光YL这两者入射到第I拾取光学系统21。因此，构成消色差透镜62的凸透镜63和凹透镜64构成为，对于蓝色波段的光和黄色波段的光轴向色差最小。由此，能够提高从二向色镜18射出的激励光入射到荧光体层25时的聚光效率和取出从荧光体层25射出的荧光YL时的取出效率双方。
[0092]—般来说，在对荧光体层的光的照射量与对散射层的光的照射量相等的情况下，荧光体层的发热量比散射层的发热量多。另外，在使旋转轮旋转的情况下，基板的外周部比基板的中央部容易冷却。对于此点，在本实施方式的旋转轮55中，在基板24的外周侧设有荧光体层25，在基板的内周侧设有散射层26。因此，容易抑制荧光体层25的温度上升，并且，容易抑制随着温度上升造成的荧光体层25的转换效率的降低。
[0093][第2实施方式]
[0094]下面，利用图7对本发明的第2实施方式进行说明。
[0095]虽然第2实施方式的照明装置的基本结构与第I实施方式相同，但使用透过型的旋转轮这点与第I实施方式不同。
[0096]图7是第2实施方式的照明装置的概要结构图。
[0097]在图7中，对第I实施方式中使用的与图2共同的结构要素标记相同的标号，并省略说明。
[0098]如图7所示，本实施方式的照明装置71具备:阵列光源13;准直光学系统14;远焦光学系统15;均束光学系统16;半反射镜72;镜子73;旋转轮单元74; 二向色镜18;镜子19;第I拾取光学系统21 ；以及第2拾取光学系统22。阵列光源13、准直光学系统14、远焦光学系统
15、均束光学系统16以及半反射镜72沿着光轴ax2配置在旋转轮75的与设有荧光体层25的一侧相反的一侧。
[0099]半反射镜72反射所入射的光中的一部分，并使另一部分透过。镜子73设置于在半反射镜72反射的蓝色光BL的光路上。在本实施方式的情况下，由于使用透过型的旋转轮作为旋转轮75，因此，基板76需要具有透光性。因此，作为基板76的材料，例如使用玻璃。
[0100]二向色镜77设置于荧光体层25的基板76侧。二向色镜77使蓝色光透过，并反射黄色光。由此，二向色镜77使从阵列光源13射出的蓝色光BL透过，另一方面，使在荧光体层25生成的荧光YL向与基板76相反的一侧(设有第I拾取光学系统21的一侧)反射。在本实施方式中，虽然在基板76的整面上设有二向色镜77，但只要至少在荧光体层25与基板76之间设有二向色镜77即可。
[0101]从均束光学系统16射出的蓝色光BL被半反射镜72分离成2个光束。透过半反射镜72的蓝色光BLl (激励光)透过基板76和二向色镜77，入射到荧光体层25。在荧光体层25生成的荧光YL向与基板76相反的一侧射出，入射到第I拾取光学系统21。
[0102]另一方面，在半反射镜72反射了的蓝色光BL2在镜子73反射后，透过基板76和二向色镜77，入射到散射层26。被散射层26散射后的蓝色光BL2向与基板76相反的一侧射出，入射到第2拾取光学系统22。在本实施方式的情况下，与第I实施方式不同，第I拾取光学系统21和第2拾取光学系统22不兼作聚光光学系统，而是分别将从荧光体层25射出的荧光YL和从散射层26射出的蓝色光BLf取出。
[0103]在本实施方式的照明装置71中，也能够获得下述这样的与第I实施方式相同的效果:能够降低对荧光体层的热负荷，并能够提高荧光和蓝色光各自的聚光效率。
[0104]另外，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宗旨的范围内添加各种变更。
[0105]例如，在上述实施方式的旋转轮中，虽然示出了在基板的外周侧设置荧光体层、在基板的内周侧设置散射层的例子，但也可以在基板的内周侧设置荧光体层、在基板的外周侧设置散射层，来代替该结构。一般来说，荧光体层的制造成本比散射层的制造成本高。因此，根据上述的结构，能够减少荧光体层的使用量，能够削减照明装置的制造成本。
[0106]此外，关于照明装置和投影仪的各种结构要素的形状、数量、配置、材料等，不限定于上述实施方式，能够适当地进行变更。另外，虽然在上述实施方式中，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示例，但不限于此。也可以搭载于使用了数字微镜器件作为光调制装置的投影仪。
[0107]虽然在上述实施方式中，示出了将本发明的照明装置搭载于投影仪的示例，但不限于此。本发明的照明装置还可以应用于照明器具、汽车的头灯等。
【主权项】
1.一种照明装置，其特征在于， 所述照明装置具备: 发光元件，其射出第I波段的光； 基板，其能够绕规定的旋转轴旋转； 荧光体层，其设置在所述基板上的距所述旋转轴第I距离的位置，该荧光体层被所述第I波段的光激励而射出与所述第I波段不同的第2波段的光； 散射层，其设置在所述基板上的距所述旋转轴第2距离的位置，该第2距离与所述第I距离不同，从所述发光元件射出的所述第I波段的光入射到该散射层； 第I拾取光学系统，其设置于所述荧光体层的与所述基板相反的一侧；以及 第2拾取光学系统，其设置于所述散射层的与所述基板相反的一侧。2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于， 所述荧光体层和所述第I拾取光学系统的受光面之间的距离与所述散射层和所述第2拾取光学系统的受光面之间的距离不同。3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于， 所述照明装置还具备: 第I反射部，其设置于所述荧光体层的所述基板侧； 第2反射部，其设置于所述散射层的所述基板侧； 二向色镜，从所述发光元件射出的所述第I波段的光和从所述荧光体层射出的所述第2波段的光入射到该二向色镜，并且，该二向色镜对于所述第I波段的光具有偏振光分离功能；以及 第I相位差板，其设置于所述二向色镜与所述散射层之间。4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于， 所述第I拾取光学系统具备消色差透镜。5.根据权利要求3或4所述的照明装置，其特征在于， 在所述发光元件与所述二向色镜之间的光路上具备第2相位差板，该第2相位差板能够绕规定的旋转轴旋转。6.根据权利要求1至权利要求5中的任意一项所述的照明装置，其特征在于， 所述第I拾取光学系统能够沿与所述第I拾取光学系统的光轴平行的方向移动， 所述第2拾取光学系统能够沿与所述第2拾取光学系统的光轴平行的方向移动。7.根据权利要求1至权利要求6中的任意一项所述的照明装置，其特征在于， 所述第I距离比所述第2距离长。8.根据权利要求1至权利要求6中的任意一项所述的照明装置，其特征在于， 所述第I距离比所述第2距离短。9.一种投影仪，其特征在于， 所述投影仪具备: 权利要求1?权利要求8中的任意一项所述的照明装置； 光调制装置，其根据图像信息对从所述照明装置射出的光进行调制而形成图像光；以及 投影光学系统，其投射所述图像光。
【文档编号】G03B21/20GK105892210SQ201610084506
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月14日
【发明人】高城邦彦, 坂田秀文
【申请人】精工爱普生株式会社