CN111123631B - 照明装置以及投影型影像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种照明装置以及投影型影像显示装置。投影型影像显示装置(1)具备LD(101)、分离元件、荧光体(233)以及光学***。LD(101)产生第1颜色分量光。分离元件在某个瞬间，部分透射第1颜色分量光，部分反射第1颜色分量光，并且，透射与第1颜色分量光不同的第2颜色分量光。荧光体(233)由透射了分离元件的第1颜色分量光进行激励而产生第2颜色分量光。光学***将从LD(101)向分离元件入射并被分离元件反射的第1颜色分量光、从荧光体(233)向分离元件入射并透射分离元件的第2颜色分量光相互合成。分离元件构成为具有针对第1颜色分量光具有可变的透射率以及反射率。

Description

照明装置以及投影型影像显示装置
技术领域
本公开涉及产生用于投影型影像显示装置的光调制元件等的照明光的照明装置，此外，涉及具备这种照明装置的投影型影像显示装置。
背景技术
为了在电影以及会议演讲等中将影像投影于大画面，投影型影像显示装置被广泛使用。投影型影像显示装置主要在几乎平面状的白色的投影面上，能够投影焦点聚焦到周边的没有形变的影像。
以往，作为投影型影像显示装置的光源，使用氙气灯以及超高压水银灯等大光量的白色的灯光源。但是，灯光源每当数千小时就必须基于寿命的交换，并且，在最坏的情况下，在使用中到了寿命时出现完全无法显示等长期使用时的维护性上存在课题。
最近，开发了取代灯光源而使用更长寿命的发光二极管以及激光二极管等的固体光源元件的照明装置以及投影型影像显示装置。固体光源元件通过减少或者不需要交换的频率，其维护性显著提高。并且，由于固体光源元件的较窄的分光分布特性，能实现具有较宽色域的投影型影像显示装置。特别是在将激光二极管用作为光源的情况下，由于来自光源的光的扩散较少，因此能够提高光利用效率。特别是在需要明亮度的情况下，提供一种投影型影像显示装置，具备蓝色的激光二极管和荧光体，通过将蓝色光向荧光体照射从而产生其他颜色分量光。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2018-054667号公报
发明内容
本公开的目的在于，提供一种能够在对现有的照明装置以及投影型影像显示装置的结构不需要大幅度的变更的情况下，通过简单的结构，选择性地改善某个颜色分量光的分光特性的照明装置以及投影型影像显示装置。
根据本公开的一方式所涉及的照明装置，具备：光源，产生第1颜色分量光；分离元件，在某个瞬间，部分透射第1颜色分量光，部分反射第1颜色分量光，并且透射与第1颜色分量光不同的第2颜色分量光；发光体，由透射了分离元件的第1颜色分量光进行激励而产生第2颜色分量光；和光学***，将从光源向分离元件入射并被分离元件反射的第1颜色分量光、和从发光体向分离元件入射并透射了分离元件的第2颜色分量光相互合成。分离元件构成为针对第1颜色分量光具有可变的透射率以及反射率。
根据本公开的一方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，能够在对现有的照明装置以及投影型影像显示装置的结构不需要大幅度的变更的情况下，通过简单的结构，选择性地改善某个颜色分量光的分光特性。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的投影型影像显示装置1的示例性的结构的示意图。
图2是表示图1的分色镜106的示例性的透射特性的图表。
图3是表示图1的荧光体色轮装置210的示例性的结构的主视图。
图4是表示图1的荧光体色轮装置210的示例性的结构的侧面图。
图5是表示图1的分色镜220的示例性的结构的示意图。
图6是表示图1的分色镜220的示例性的透射特性的图表。
图7是表示图1的滤光器色轮装置240的示例性的结构的主视图。
图8是表示图1的滤光器色轮装置240的示例性的结构的侧面图。
图9是表示图7的分色膜242d的分光特性的图。
图10是图1的投影型影像显示装置1的CIE1931颜色空间的xy色度图。
图11是表示在图1的投影型影像显示装置1中改善蓝色光的分光特性的情况下的蓝色光的路径的示意图。
图12是表示在图1的投影型影像显示装置1中未改善蓝色光的分光特性的情况下的蓝色光的路径的示意图。
图13是表示第1实施方式的比较例所涉及的投影型影像显示装置1A的示例性的结构的示意图。
图14是表示第1实施方式的第1变形例所涉及的分色镜220B的示例性的结构的示意图。
图15是表示第1实施方式的第2变形例所涉及的投影型影像显示装置1C的示例性的结构的示意图。
图16是表示图15的荧光体色轮装置250的示例性的结构的主视图。
图17是表示图15的荧光体色轮装置250的示例性的结构的侧面图。
图18是表示第2实施方式所涉及的投影型影像显示装置1D的示例性的结构的示意图。
图19是表示图18的偏振分束器235的示例性的透射特性的图表。
图20是表示在图18的投影型影像显示装置1D中改善蓝色光的分光特性的情况下的蓝色光的路径的示意图。
图21是表示在图18的投影型影像显示装置1D中未改善蓝色光的分光特性的情况下的蓝色光的路径的示意图。
-符号说明-
1、1A、1C、1D...投影型影像显示装置，
101...激光二极管(LD)，
102...准直透镜，
103...聚光透镜，
104...凹透镜，
105、114...扩散板，
106...分色镜，
107、108、111...聚光透镜，
112...凹透镜，
113、116...反射镜，
115...凸透镜，
117...聚光透镜，
121...棒式积分器，
122、123、124...中继镜，
125...内部全反射棱镜(TIR棱镜)，
125a、125b...棱镜，
126...数字微镜器件(DMD)，
210...荧光体色轮装置，
210X...中心轴，
211...铝基板，
212...荧光体层，
213...驱动马达，
214...开口，
220、220B...分色镜，
220A...反射镜，
221...分色涂层，
222...AR涂层，
230、230D...驱动装置，
231、232...聚光透镜，
233...荧光体层，
234...1/2波长板，
235...偏振分束器，
240...滤光器色轮装置，
240X...中心轴，
241...透明基板，
242、242a、242b、242c、242d...分色膜，
243...驱动马达，
250...荧光体色轮装置，
250X...中心轴，
251...铝基板，
252...荧光体层，
253...驱动马达，
300...投影光学***，
400...屏幕。
具体实施方式
以下，适当地参照附图，对实施方式详细进行说明。其中，可能省略非必要详细的说明。例如，可能省略已知事项的详细说明、针对实质相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员容易理解。
另外，附图以及以下的说明是为了本领域技术人员充分理解本公开而提供的，并不意图通过这些来限定权利要求书所述的主题。
[本公开的课题]
为了装置的简单化以及成本减少，提供一种通过按照时分向单一的光调制元件照射各颜色分量光(例如，红色光、绿色光以及蓝色光)并将影像的各帧的相互不同的颜色分量高速地切换显示从而使其感知全彩的影像的投影型影像显示装置。在这样的投影型影像显示装置中，例如在将蓝色的固体光源元件和荧光体用作为光源的情况下，一般作为向光调制元件照射的蓝色光，直接使用由固体光源元件产生的蓝色光。但是，固体光源元件的发光效率被最大化时由固体光源元件产生的蓝色光的分光特性未必与应由投影型影像显示装置投影的优选的蓝色光的分光特性相同。此外，激励荧光体以使得荧光体的发光效率最大化的蓝色光的分光特性也未必与应由投影型影像显示装置投影的优选的蓝色光的分光特性相同。因此，若考虑固体光源元件以及荧光体的发光效率，存在照明装置以及投影型影像显示装置的蓝色光的分光特性与应由投影型影像显示装置投影的优选的蓝色光的分光特性偏离的课题。
为了改善蓝色光的分光特性，例如提出专利文献1的发明。专利文献1的发明具备：波长选择反射板，反射蓝色光的一部分，将剩余的蓝色光以及其他的颜色光透射；荧光板，由透射波长选择反射板的蓝色光激励而产生绿色光；和聚光元件，对由荧光板产生的绿色光进行聚光并向波长选择反射板出射。波长选择反射板例如被设置于荧光体色轮的一部分。专利文献1的发明通过将由波长选择反射板反射的蓝色光和由荧光板产生并透射波长选择反射板的绿色光进行合成，从而改善蓝色光的分光特性。
专利文献1的发明为了设置波长选择反射板被一体化的荧光体色轮、反射板和聚光元件，需要对现有的投影型影像显示装置的结构进行大幅度的变更。因此，谋求在不需要对现有的照明装置以及投影型影像显示装置的结构进行大幅度的变更的情况下，通过简单的结构能够改善某个颜色分量光的分光特性。
此外，在专利文献1的发明中，始终对蓝色光合成绿色光。荧光板的发光效率小于100％，因此若为了激励荧光板而使用蓝色光的一部分，则相比于未对蓝色光合成绿色光的情况，蓝色光的亮度一直降低。在专利文献1的发明中，为了产生未合成绿色光的蓝色光，再次需要其结构的大幅度的变更。因此，谋求通过简单的结构来能够选择是否改善某个颜色分量光的分光特性。
在以下的实施方式中，提供一种能够在不需要对现有的照明装置以及投影型影像显示装置的结构进行大幅度的变更的情况下，通过简单的结构，选择性地改善某个颜色分量光的分光特性的照明装置以及投影型影像显示装置。
[1.第1实施方式]
以下，参照图1～图17，对第1实施方式所涉及的投影型影像显示装置进行说明。
以下，作为本公开的具体实施方式，对具备数字微镜器件(以下，称为“DMD”)来作为光调制元件的投影型影像显示装置进行说明。
[1-1.结构]
图1是表示第1实施方式所涉及的投影型影像显示装置1的示例性的结构的示意图。投影型影像显示装置1具备：多个激光二极管(LD)101、多个准直透镜102、聚光透镜103、凹透镜104、扩散板105、分色镜106、聚光透镜107、108、荧光体色轮装置210、聚光透镜111、分色镜220、驱动装置230、聚光透镜231、232、荧光体233、凹透镜112、反射镜113、扩散板114、凸透镜115、反射镜116以及聚光透镜117。在本说明书中，也将投影型影像显示装置1的这些结构要素称为“照明装置”。投影型影像显示装置1还具备：滤光器色轮装置240、棒式积分器121、中继镜122、123、124、内部全反射棱镜(TIR棱镜)125、数字微镜器件(DMD)126以及投影光学***300。所述照明装置产生用于向数字微镜器件126照射的照明光。数字微镜器件126通过对从照明装置入射的照明光进行空间地调制，从而产生用于向屏幕400投影的影像光。
图1的投射型影像显示装置1对由激光二极管101产生的蓝色光的分光特性进行改善，因此具备：分色镜220、驱动装置230、聚光透镜231、232以及荧光体233。荧光体233被蓝色光激励而产生绿色光。包含分色镜106、聚光透镜107、108、荧光体色轮装置210、聚光透镜111、分色镜220、聚光透镜231、232、凹透镜112、反射镜113、扩散板114、凸透镜115以及反射镜116的光学***构成为将由激光二极管101产生的蓝色光和由荧光体233产生的绿色光在分色镜106中相互合成。
各LD101在447nm至462nm的波段下，产生被直线偏振的蓝色光。各LD101被配置为出射光相对于分色镜106的入射面为P偏振光。各准直透镜102将来自对应的一个LD101的被出射的光平行光化。聚光透镜103以及凹透镜104构成将平行光收束并生成更细的平行光的无焦***。具体而言，聚光透镜103对来自多个准直透镜102的平行光进行聚光，凹透镜104将来自聚光透镜103的光平行化。扩散板105将来自凹透镜104的光扩散。通过扩散板105的光入射到分色镜106。
在本说明书中，也将各LD101称为“光源”。
图2是表示图1的分色镜106的示例性的透射特性的图表。分色镜106在具有波长465nm的S偏振光的蓝色光入射时，将其一半透射一半反射，此外，在具有波长472nm的P偏振光的蓝色光入射时，将其一半透射一半反射。分色镜106针对绿色光以及红色光，与偏振无关地，将其95％以上反射。由于从扩散板105向分色镜106入射P偏振光的蓝色光，因此蓝色光透射分色镜106并进入到聚光透镜107。
从扩散板105向分色镜106入射并透射的蓝色光入射到聚光透镜107、108，接下来，被聚光到荧光体色轮装置210的表面。聚光透镜108的焦距被设定为聚光角度为40度以下，在荧光体色轮装置210的附近形成聚光光斑。
图3是表示图1的荧光体色轮装置210的示例性的结构的主视图。图4是表示图1的荧光体色轮装置210的示例性的结构的侧面图。图3表示从聚光透镜108向荧光体色轮装置210入射光的面。荧光体色轮装置210具备：中心轴210X、铝基板211、荧光体层212、驱动马达213以及开口214。
铝基板211在其中央部具备驱动马达213，是能够围绕中心轴210X旋转的圆形基板。在铝基板211的表面，形成反射膜(未图示)，在反射膜的表面进一步形成荧光体层212。反射膜是反射可见光的金属层或介电膜。在铝基板211的一部分设置开口214。在荧光体层212，形成被蓝色光激励并产生包含绿色光以及红色光的波长分量的黄色光的Ce激活YAG系黄色荧光体。该黄色荧光体的晶体基质的代表性的化学组织是Y3Al5O12。荧光体层212几乎形成为圆环状，但在圆环的一部分，设置用于使蓝色光透射的开口214，未形成荧光体层212。
在本说明书中，也将荧光体色轮装置210称为“第1荧光体色轮装置”。
荧光体层212通过由来自聚光透镜108的光斑光激励，来产生包含绿色光以及红色光的黄色光。荧光体色轮装置210通过使铝基板211围绕中心轴210X旋转，能够抑制基于被蓝色光激励的荧光体层212的温度上升，能够稳定地维持荧光变换效率。由荧光体层212产生的绿色光以及红色光的一部分向聚光透镜108出射。由荧光体层212产生并进入到反射膜的一侧的绿色光以及红色光被反射膜反射，向聚光透镜108出射。此外，由荧光体层212产生的绿色光以及红色光被出射为具有随机的偏振状态的自然光。从荧光体层212出射的绿色光以及红色光再次被聚光透镜108、107聚光并几乎变换为平行光之后，被分色镜106反射，进入到聚光透镜117。
另一方面，从聚光透镜108入射到荧光体色轮装置210的开口214的蓝色光直接通过开口214，通过聚光透镜111而被变换为几乎平行并且较宽光束的光线后，进入到分色镜220。
图5是表示图1的分色镜220的示例性的结构的示意图。分色镜220具备形成于玻璃等的平坦的透明基板的分色涂层221以及AR(anti-reflection)涂层222。分色涂层221反射蓝色光，并且透射绿色光。AR涂层222透射蓝色光以及绿色光。AR涂层222的区域被设置于分色涂层221的区域的内部，具有比从聚光透镜111(即光源)入射到分色镜220的蓝色光的光斑尺寸小的尺寸。由此，分色镜220在某个瞬间，将蓝色光部分透射，将蓝色光部分反射，并且将由荧光体233产生的绿色光(后述)透射。
图6是表示图1的分色镜220的示例性的透射特性的图表。分色镜220在具有波长472nm的S偏振光的蓝色光入射时，将其一半透射一半反射，此外，在具有波长465nm的P偏振光的蓝色光入射时，将其一半透射一半反射。分色镜220针对绿色光以及红色光，与偏振无关地，将其95％以上透射。在图1的例子中，从聚光透镜111向分色镜220入射的蓝色光与从扩散板105向分色镜220入射的蓝色光同样地，具有P偏振光。
在图5中，将AR涂层222的形状表示为圆形，但也可以是多边形或者其他形状等。
在本说明书中，也将分色镜220称为“分离元件”。此外，在本说明书中，也将分色涂层221称为“第1区域”，将AR涂层222称为“第2区域”。
驱动装置230使分色镜200移动，以使得切换从聚光透镜111向分色镜200入射的蓝色光全部向分色涂层221入射，或者部分向AR涂层222入射。在前者的情况下，从聚光透镜111向分色镜200入射的蓝色光全部被分色涂层221反射。另一方面，在后者的情况下，从聚光透镜111向分色镜200入射的蓝色光的一部分透射AR涂层222，剩余被分色涂层221反射。由此，分色镜220构成为针对蓝色光具有可变的透射率以及反射率。
从聚光透镜111向分色镜220入射的蓝色光的大部分被分色涂层221反射，经由凹透镜112、反射镜113、扩散板114以及凸透镜115，被变换为几乎平行的光线。被凸透镜115变换为几乎平行的光线的蓝色光被反射镜116反射并向分色镜106入射。向分色镜106入射的蓝色光透射分色镜106并进入到聚光透镜117。
另一方面，从聚光透镜111向分色镜220入射的蓝色光的一部分透射AR涂层222，经由聚光透镜231、232而聚光到荧光体233的表面。聚光透镜232的焦距被设定为聚光角度为40度以下，在荧光体233的附近形成聚光光斑。
荧光体233具备：板状基板、形成于板状基板的表面的反射膜、形成于反射膜的表面的荧光体层。反射膜是反射可见光的金属层或介电膜。在荧光体233，形成被蓝色光激励而产生绿色光的Ce激活LAG系绿色荧光体。绿色荧光体的晶体基质的代表性的化学组织是Lu3Al5O12。
荧光体233通过被来自聚光透镜232的光斑光激励，从而产生绿色光。在荧光体233的背面配置散热板(未图示)，抑制因被蓝色光激励而引起的荧光体233的温度上升，能够稳定地维持荧光变换效率。由荧光体233产生的绿色光的一部分向聚光透镜232出射。由荧光体233产生并进入到反射膜的一侧的绿色光被反射膜反射，向聚光透镜232出射。此外，由荧光体233产生的绿色光作为具有随机的偏振状态的自然光而被出射。从荧光体233出射的绿色光再次被聚光透镜232、231聚光并变换为几乎平行光之后，透射分色镜220，进入到聚光透镜111。
透射聚光透镜111的绿色光被聚光透镜111聚光，通过荧光体色轮装置210的开口214。接下来，绿色光被聚光透镜108、107变换为几乎平行光之后，被分色镜106反射并进入到聚光透镜117。
在本说明书中，也将荧光体233称为“发光体”。此外，在本说明书中，也将由LD101产生的蓝色光称为“第1颜色分量光”，将由荧光体233产生的绿色光称为“第2颜色分量光”。
从光源向分色镜220入射并反射的蓝色光与从荧光体233向分色镜220入射并透射的绿色光在分色镜106中被相互合成。这样，通过对蓝色光合成绿色光(称为“合成后的蓝色光”)，能够实现应由投影型影像显示装置1投影的优选的蓝色光的分光特性。
这样，得到包含由荧光体层212产生的绿色光以及红色光的黄色光、和包含由荧光体233产生的绿色光的合成后的蓝色光，这些颜色分量光从分色镜106进入到聚光透镜117。若将这些颜色分量光通过时分复用来合成，则被识别为白色光。从分色镜106向聚光透镜117入射的光被聚光到滤光器色轮装置240。
图7是表示图1的滤光器色轮装置240的示例性的结构的主视图。图8是表示图1的滤光器色轮装置240的示例性的结构的侧面图。图7表示从聚光透镜117向滤光器色轮装置240入射光的面。滤光器色轮装置240具备中心轴240X、透明基板241、分色膜242以及驱动马达243。
透明基板241在其中央部具备驱动马达243，是能够围绕中心轴240X进行旋转控制的圆形基板。透明基板241例如由遍及可视区域整个区域具有较高的透射率的玻璃板构成。在透明基板241的表面，形成分色膜242以使得仅透射所希望的波长带域。分色膜242例如图7所示，包含4个扇形区域即分色膜242a～242d。例如，分色膜242a仅透射黄色光(绿色光+红色光)，分色膜242b仅透射红色光，分色膜242c仅透射绿色光，分色膜242d透射蓝色光和真正绿色光。
荧光体色轮装置210以及滤光器色轮装置240被控制为相互同步并且旋转。例如，被控制为图3的荧光体层212的位置与图6的分色膜242a～242c的位置在时间上同步。由此，包含从图3的荧光体层212出射的绿色光以及红色光的黄色光在透射图4的分色膜242a～242c时，分别被分离为黄色光、红色光以及绿色光。另一方面，包含由荧光体233产生并通过图3的开口214的绿色光的合成后的蓝色光在透射图4的分色膜242d时，绿色光的长波长侧的颜色分量被截止，成为取代绿色光而包含真正绿色光的合成后的蓝色光。分别透射分色膜242a～242d的各颜色分量光进入到图1的棒式积分器121。
图9是表示图7的分色膜242d的分光特性的图。图9表示由荧光体233产生的绿色光通过分色膜242d时的分光特性。由荧光体233产生的绿色光通过透射分色膜242d，长波长侧的颜色分量被截止，被变换为具有真正绿色光的分光特性。分色膜242d的截止波长例如为552nm。在该情况下，透射分色膜242d之后的绿色光例如具有CIE1931颜色空间的xy色度的坐标：x＝0.158，y＝0.686。
图10是图1的投影型影像显示装置1的CIE1931颜色空间的xy色度图。在图10中，表示Rec.709的颜色空间和LD101的蓝色光的色度坐标。LD101的蓝色光例如具有主波长456nm，具有xy色度的坐标：x＝0.150，y＝0.026。包含透射分色膜242d的真正绿色光的合成后的蓝色光根据蓝色光以及真正绿色光的强度比，在颜色空间中如虚线那样移动。蓝色光以及真正绿色光的强度比能够根据分色镜220中的AR涂层222的大小来调整。通过调整蓝色光以及真正绿色光的强度比，能够使由投影型影像显示装置1投影的蓝色光的分光特性与Rec.709的蓝色光的坐标：x＝0.150，y＝0.060一致。
这样，从聚光透镜117向滤光器色轮装置240入射的黄色光以及合成后的蓝色光通过滤光器色轮装置240而被分离为红色光、绿色光、蓝色光以及黄色光，进入到棒式积分器121。这些红色光、绿色光、蓝色光表示良好的三原色，若这些颜色分量光通过时分复用而颜色合成，则能够得到良好的白平衡的发光特性。进一步地，这些颜色分量光通过对DMD126的各像素的开启(ON)时间以及关闭(OFF)时间进行调整，能够变换为所希望的色度坐标的颜色。
棒式积分器121是由玻璃等的透明部件构成的实心的棒。棒式积分器121通过使入射的光在内部反射多次，生成具有均匀的强度分布的光。另外，棒式积分器121也可以是具有由镜面构成的内壁的中空的棒。
中继镜122、123、124将棒式积分器121的出射光基本上成像于DMD126。棒式积分器121的出射光透射中继镜122、123、124，入射到内部全反射棱镜(TIR棱镜)125。TIR棱镜125由2个棱镜125b、125a构成，在棱镜125b、125a相互接近的面形成较薄的空气层(未图示)。空气层以临界角以上的角度对从棱镜125a出射的光进行全反射。从中继镜124向TIR棱镜125a入射的光被该空气层全反射，基本上成像于DMD126。
DMD126基于影像信号等的各种控制信号，对入射到DMD126的光进行空间上调制，分别针对颜色分量光通过时分来生成具有按照每个像素而不同的光强度的影像光。具体而言，DMD126具有多个可动式的微镜。各微镜基本上相当于一个像素。DMD126通过基于来自控制信号的调制信号变更各微镜的角度，从而能够切换是否将反射光朝向投影光学***300。在DMD126的某个微镜开启(ON)时，被该微镜反射的光透射TIR棱镜125a、125b的双方并入射到投影光学***300之后，投影于屏幕400的投影面。
通过时分而分别生成的红色的影像光、绿色的影像光以及蓝色的影像光、黄色的影像光到达屏幕400的投影面，作为全彩影像而被感知。此时，若时分的周期(帧速率)较慢，则人眼会感知颜色的闪烁。因此，例如，通过使用60帧/秒(60fps)等的较高帧速率的影像数据，例如以影像数据的帧速率的3倍速(180fps)驱动红色光～黄色光的一个周期，能够抑制颜色的闪烁。
[1-2.动作]
如图5所示，分色镜220构成为能够移动。由此，能够切换将从聚光透镜111向分色镜220入射的光由分色涂层221以及AR涂层222的两方接受(图5的开启(ON)状态)还是仅由分色涂层221接受(图5的关闭(OFF)状态)。
图11是表示在图1的投影型影像显示装置1中改善蓝色光的分光特性的情况下的蓝色光的路径的示意图。图12是表示在图1的投影型影像显示装置1中未改善蓝色光的分光特性的情况下的蓝色光的路径的示意图。图11表示图5的开启(ON)状态的情况下的光的路径，图12表示图5的关闭(OFF)状态的情况下的光的路径。
在图11的情况下，如此前所示那样，透射分色镜220的蓝色光激励荧光体233，通过分色镜106来合成蓝色光和绿色光，合成后的蓝色光进入到滤光器色轮装置240。由于荧光体233的变换效率小于100％，因此到达滤光器色轮装置240的合成后的蓝色光的强度比从LD101到达分色镜220的蓝色光的强度降低。若将这样的合成后的蓝色光与绿色光、红色光以及黄色光合成，并调整白平衡，则蓝色光的分光特性改善，但投影光整体的亮度降低。根据使用环境，也可能即使蓝色光的分光特性降低也谋求提高投影光整体的亮度。因此，如图12所示，通过遮挡到达荧光体233的蓝色光(图5的关闭(OFF)状态)，从而到达滤光器色轮装置240的蓝色光的强度增大，能够提高投影光整体的亮度。
这样，通过实施方式所涉及的投影型影像显示装置1，利用使分色镜220移动这一简单的结构以及动作，能够选择性地切换是否改善蓝色光的分光特性(或者，是否允许投影光整体的亮度的降低)。
图13是表示第1实施方式的比较例所涉及的投影型影像显示装置1A的示例性的结构的示意图。投影型影像显示装置1A取代图1的分色镜220、驱动装置230、聚光透镜231、232以及荧光体233，具备反射镜220A。通过第1实施方式，能够在对投影型影像显示装置1A这样的现有的装置的结构不需要大幅度的变更的情况下，通过简单的结构，改善蓝色光的分光特性。
[1-3.变形例]
图14是表示第1实施方式的第1变形例所涉及的分色镜220B的示例性的结构的示意图。图1的投影型影像显示装置1也可以取代图5的分色镜220而具备图14的分色镜220B。分色镜220B具备具有相互不同的尺寸的多个AR涂层222、223，构成为能够移动以使得切换蓝色光入射到多个AR涂层222、223之中的哪个。由此，在将蓝色光以及绿色光相互合成时，能够变更各颜色分量光的强度比。
分色镜也可以具备具有相互不同的尺寸的3个以上的AR涂层。
图15是表示第1实施方式的第2变形例所涉及的投影型影像显示装置1C的示例性的结构的示意图。投影型影像显示装置1C取代图1的荧光体233，具备荧光体色轮装置250。在图1的投影型影像显示装置1中，荧光体233被固定，通过其背面的散热板(未图示)来散热。另一方面，在图15的投影型影像显示装置1C中，为了更加提高散热效果，使用旋转的荧光体色轮装置250。
图16是表示图15的荧光体色轮装置250的示例性的结构的主视图。
图17是表示图15的荧光体色轮装置250的示例性的结构的侧面图。图16表示从聚光透镜232向荧光体色轮装置250入射光的面。荧光体色轮装置250具备中心轴250X、铝基板251、荧光体层252以及驱动马达253。
铝基板251在其中央部具备驱动马达253，是能够围绕中心轴250进行旋转控制的圆形基板。在铝基板251的表面，形成反射膜(未图示)，在反射膜的表面进一步形成荧光体层252。反射膜是反射可见光的金属层或介电膜。在荧光体层252，形成被蓝色光激励并产生绿色光的Ce激活LAG系黄色荧光体。该黄色荧光体的晶体基质的代表性的化学组织是Lu3Al5O12。荧光体层252形成为圆环状。
在本说明书中，也将荧光体色轮装置250称为“第2荧光体色轮装置”。
荧光体色轮装置250不需要与荧光体色轮装置210以及滤光器色轮装置240同步，在从分色镜220向荧光体色轮装置250入射蓝色光时(图5的开启(ON)状态)，被独立驱动。荧光体色轮装置250也可以在未从分色镜220向荧光体色轮装置250入射蓝色光时(图5的关闭(OFF)状态)被停止。荧光体色轮装置250通过使铝基板251围绕中心轴250X进行旋转，能够抑制因被蓝色光激励而引起的荧光体层252的温度上升，能够稳定地维持荧光变换效率。
此外，也可以取代通过滤光器色轮装置240的分色膜242d来截止由荧光体233或者荧光体色轮装置250产生的绿色光的长波长侧的分量，而通过分色镜220的分色涂层221来截止。在该情况下，分色涂层221在具有波长472nm的S偏振光的蓝色光入射时，将其一半透射一半反射，此外，在具有波长465nm的P偏振光的蓝色光入射时，将其一半透射一半反射。进一步地，分色涂层221构成为以截止波长552nm来截止橙色光以及红色光。由荧光体233或者荧光体色轮装置250产生的绿色光在透射分色涂层221时，其长波长侧的颜色分量被截止，变换为真正绿色光的分光特性。透射分色涂层221之后的绿色光例如具有CIE1931颜色空间的xy色度的坐标：x＝0.158，y＝0.686。此外，在该情况下，在滤光器色轮装置240的分色膜242d，形成使可见光透射的AR涂层膜的窗口。蓝色光和真正绿色光的合成的颜色分量光在不改变其分光特性的情况下透射分色膜242d。通过这样构成，能够减少滤光器色轮装置240的成本。
[1-4.效果等]
通过第1实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，具备：LD101、分离元件、荧光体233、光学***。LD101产生第1颜色分量光。分离元件在某个瞬间，部分透射第1颜色分量光，部分反射第1颜色分量光，并且透射与第1颜色分量光不同的第2颜色分量光。荧光体233被透射分离元件的第1颜色分量光激励并产生第2颜色分量光。光学***将从LD101向分离元件入射并被分离元件反射的第1颜色分量光、和从荧光体233向分离元件入射并透射分离元件的第2颜色分量光相互合成。分离元件构成为针对第1颜色分量光具有可变的透射率以及反射率。
由此，能够在针对现有的装置的结构不需要大幅度的变更的情况下，通过简单的结构，选择性地改善蓝色光的分光特性。
根据第1实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，由光源产生的第1颜色分量光也可以被直线偏振。分离元件也可以包含分色镜220，该分色镜220具有反射第1颜色分量光并且透射第2颜色分量光的分色涂层221的区域、和透射第1以及第2颜色分量光的AR涂层222的区域，AR涂层222的区域被设置于分色涂层221的区域的内部，具有比从光源向分色镜220入射的第1颜色分量光的光斑尺寸小的尺寸。分色镜220也可以构成为能够移动以使得切换第1颜色分量光是否向AR涂层222的区域入射。
由此，通过使分色镜220移动这一简单的结构以及动作，能够在针对现有的装置的结构不需要大幅度的变更的情况下，通过简单的结构，选择性地改善蓝色光的分光特性。
此外，向分色镜220照射的光通过荧光体色轮装置210的开口214，进一步地，通过聚光透镜111被变换为几乎平行并且具有较宽的光束的光线。因此，即使产生荧光体色轮装置的旋转不均以及/或者表面偏离，从投影型影像显示装置1输出的光的亮度也稳定，能够提供能够进行稳定的颜色合成的投影型影像显示装置。
根据第1实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，分色镜220也可以包含具有相互不同的尺寸的多个AR涂层222、223的区域，构成为能够移动以使得切换第1颜色分量光入射到多个AR涂层222、223的区域之中的哪个。
由此，在将蓝色光以及绿色光相互合成时，能够变更各颜色分量光的强度比。
根据第1实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，第1颜色分量光可以是蓝色光，第2颜色分量光可以是包含绿色区域的颜色分量光。
由此，能够改善蓝色光的分光特性。
根据第1实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，分离元件也可以反射波长比第2颜色分量光的绿色区域的波长还长的颜色分量光。
由此，通过将滤光功能与分离元件一体化，在后段的滤光器色轮装置等中，能够减少其成本。
根据第1实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，光源也可以是固体光源元件。
由此，能够提供高亮度的投影型影像显示装置1。
根据第1实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，也可以进一步具备具有遍及规定的角度范围的开口214的荧光体色轮装置210。经由开口来从光源向分离元件入射第1颜色分量光。光学***将被分离元件反射的第1颜色分量光和透射分离元件并通过开口的第2颜色分量光相互合成。
由此，通过荧光体色轮装置210，能够从第1颜色分量光产生其他颜色分量光。
根据第1实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，荧光体也可以被配置于荧光体色轮装置250。
由此，能够抑制因被蓝色光激励而引起的荧光体的温度上升，能够稳定地维持荧光变换效率。
[2.第2实施方式]
在第1实施方式中，为了将蓝色光部分透射以及部分反射，使用了分色镜。在第2实施方式中，为了将蓝色光部分透射以及部分反射，说明取代分色镜而使用1/2波长板以及偏振分束器的情况。
[2-1.结构]
图18是表示第2实施方式所涉及的投影型影像显示装置1D的示例性的结构的示意图。投影型影像显示装置1D取代图1的分色镜220以及驱动装置230，具备1/2波长板234、偏振分束器235以及驱动装置230D。
1/2波长板234使从聚光透镜111到来的蓝色光的偏振面遍及规定角度地旋转。在图18的例子中，从聚光透镜111向1/2波长板234入射的蓝色光与从扩散板105向分色镜220入射的蓝色光同样地，具有P偏振光。
偏振分束器235根据蓝色光的偏振来将蓝色光部分透射以及部分反射。
驱动装置230D使1/2波长板234围绕光轴进行旋转。通过使1/2波长板234旋转，从1/2波长板234向偏振分束器235入射的蓝色光的偏振面变化。由此，1/2波长板234以及偏振分束器235构成为针对蓝色光具有可变的透射率以及反射率。
在本说明书中，也将1/2波长板234以及偏振分束器235称为“分离元件”。
图19是表示图18的偏振分束器235的示例性的透射特性的图。偏振分束器235在具有波长465nm的S偏振光的蓝色光入射时，将其一半透射一半反射，此外，在具有波长442nm的P偏振光的蓝色光入射时，将其一半透射一半反射。偏振分束器235针对绿色光以及红色光，与偏振无关地，将其96％以上透射。
[2-2.动作]
图20是表示图18的投影型影像显示装置1D中改善蓝色光的分光特性的情况下的蓝色光的路径的示意图。图21是表示图18的投影型影像显示装置1D中未改善蓝色光的分光特性的情况下的蓝色光的路径的示意图。具体而言，通过使从1/2波长板234向偏振分束器235入射的蓝色光的全部进行S偏振，如图21所示，蓝色光全部被偏振分束器235反射。另一方面，通过使1/2波长板234旋转，对被S偏振的蓝色光混合被P偏振的蓝色光，如图20所示，蓝色光的一部分透射偏振分束器235，经由聚光透镜231、232而向荧光体233入射。由荧光体233产生的绿色光与第1实施方式的情况同样地到达到分色镜106，能够改善蓝色光的分光特性。这样，通过使1/2波长板234的角度变化，从而透射1/2波长板234的蓝色光的偏振特性(S偏振光以及P偏振光的混合比率)变化。由此，偏振分束器235的反射率以及透射比变化。
根据1/2波长板234的旋转角度，CIE1931颜色空间的xy色度的坐标能够沿着图10的虚线而任意地变化。
[2-3.效果等]
根据第2实施方式所涉及的照明装置以及投影型影像显示装置，由光源产生的第1颜色分量光被直线偏振。分离元件包含：使第1颜色分量光的偏振面遍及规定角度而旋转的1/2波长板234、和根据第1颜色分量光的偏振来将第1颜色分量光部分透射以及部分反射的偏振分束器235。1/2波长板234被设置为能够旋转。
由此，通过使1/2波长板234旋转这一简单的结构以及动作，能够在针对现有的装置的结构不需要大幅度的变更的情况下，通过简单的结构，选择性地改善蓝色光的分光特性。
[其他实施方式]
如以上那样，作为本公开中的技术性示例，说明了实施方式。为此，提供了附图以及详细的说明。
因此，附图以及详细的说明所述的结构要素之中，不仅包含为了解决课题所必须的结构要素，也为了示例上述技术，包含并非为了解决课题所必须的结构要素。因此，这些非必须的结构要素被记载于附图或详细的说明，不应认定为这些非必须的结构要素是必须的。
在本说明书中，说明了改善蓝色光的分光特性的情况，但其他颜色分量光(红色光、绿色光等)的分光特性也同样能够改善。
在本说明书中，说明了使用激光二极管来作为光源的情况，但也可以使用例如发光二极管来作为光源，由此，在减少照明装置以及投影型影像显示装置的亮度的情况下，能够减少其成本。
在图5以及图14中，说明了分色镜220、220B直线状地移动的情况，但分色镜也可以围绕任何旋转轴进行旋转移动。
分色镜220、220B以及1/2波长板234也可以取代驱动装置，通过手动来移动或者旋转。
此外，上述的实施方式用于示例本公开中的技术，在权利要求书或者其等同的范围内能够进行各种变更、置换、附加、省略等。
产业上的可利用性
本公开在照明装置以及投影型影像显示装置中，能够在针对现有的装置的结构没有大幅度地变更的情况下，改善某个颜色分量光的分光特性。

Claims (14)

1.一种照明装置，具备：
光源，产生第1颜色分量光；
分离元件，在某个瞬间，部分透射所述第1颜色分量光，部分反射所述第1颜色分量光，并且透射与所述第1颜色分量光不同的第2颜色分量光；
发光体，由透射了所述分离元件的所述第1颜色分量光进行激励而产生所述第2颜色分量光；和
光学***，将从所述光源向所述分离元件入射并被所述分离元件反射的第1颜色分量光、和从所述发光体向所述分离元件入射并透射了所述分离元件的所述第2颜色分量光相互合成，
所述分离元件构成为针对所述第1颜色分量光具有可变的透射率以及反射率，
由所述光源产生的所述第1颜色分量光被直线偏振，
所述分离元件包含分色镜，所述分色镜具有反射所述第1颜色分量光并且透射所述第2颜色分量光的第1区域、和透射所述第1颜色分量光以及所述第2颜色分量光的第2区域，所述第2区域被设置于所述第1区域的内部，具有比从所述光源向所述分色镜入射的所述第1颜色分量光的光斑尺寸小的尺寸，
所述分色镜被构成为能够进行移动，以使得对所述第1颜色分量光是否向所述第2区域入射进行切换。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述分色镜具有多个第2区域，所述多个第2区域具有相互不同的尺寸，
所述分色镜被构成为能够进行移动，以使得对所述第1颜色分量光向所述多个第2区域之中的哪个区域入射进行切换。
3.根据权利要求1或者2所述的照明装置，其中，
所述第1颜色分量光是蓝色光，所述第2颜色分量光是包含绿色区域的颜色分量光。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其中，
所述分离元件反射波长比所述第2颜色分量光的绿色区域的波长还长的颜色分量光。
5.根据权利要求1或者2所述的照明装置，其中，
所述光源是固体光源元件。
6.根据权利要求1或者2所述的照明装置，其中，
所述照明装置还具备第1荧光体色轮装置，所述第1荧光体色轮装置具有遍及规定的角度范围的开口，
经由所述开口从所述光源向所述分离元件入射所述第1颜色分量光，
所述光学***将由所述分离元件反射的第1颜色分量光和透射所述分离元件并通过所述开口的所述第2颜色分量光相互合成。
7.根据权利要求1或者2所述的照明装置，其中，
所述发光体被配置于第2荧光体色轮装置。
8.一种照明装置，具备：
光源，产生第1颜色分量光；
分离元件，在某个瞬间，部分透射所述第1颜色分量光，部分反射所述第1颜色分量光，并且透射与所述第1颜色分量光不同的第2颜色分量光；
发光体，由透射了所述分离元件的所述第1颜色分量光进行激励而产生所述第2颜色分量光；和
光学***，将从所述光源向所述分离元件入射并被所述分离元件反射的第1颜色分量光、和从所述发光体向所述分离元件入射并透射了所述分离元件的所述第2颜色分量光相互合成，
所述分离元件构成为针对所述第1颜色分量光具有可变的透射率以及反射率，
由所述光源产生的所述第1颜色分量光被直线偏振，
所述分离元件包含：
1/2波长板，使所述第1颜色分量光的偏振面在规定角度进行旋转；和
偏振分束器，根据所述第1颜色分量光的偏振来将所述第1颜色分量光部分地透射以及部分地反射，
所述1/2波长板被设置为能够旋转。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中，
所述第1颜色分量光是蓝色光，所述第2颜色分量光是包含绿色区域的颜色分量光。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其中，
所述分离元件反射波长比所述第2颜色分量光的绿色区域的波长还长的颜色分量光。
11.根据权利要求8或者9所述的照明装置，其中，
所述光源是固体光源元件。
12.根据权利要求8或者9所述的照明装置，其中，
所述照明装置还具备第1荧光体色轮装置，所述第1荧光体色轮装置具有遍及规定的角度范围的开口，
经由所述开口从所述光源向所述分离元件入射所述第1颜色分量光，
所述光学***将由所述分离元件反射的第1颜色分量光和透射所述分离元件并通过所述开口的所述第2颜色分量光相互合成。
13.根据权利要求8或者9所述的照明装置，其中，
所述发光体被配置于第2荧光体色轮装置。
14.一种投影型影像显示装置，具备：
权利要求1～13之中的任意一项所述的照明装置。
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