CN111796476A

CN111796476A - 光源装置及投影装置

Info

Publication number: CN111796476A
Application number: CN202010249209.7A
Authority: CN
Inventors: 森京介; 山本英明
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2020-10-20
Also published as: EP3719573B1; JP2020170075A; EP3719573A1; JP7277223B2

Abstract

本发明提供光源装置及投影装置。一种光源装置，以简单的结构不产生荧光体间的间隙。另外，能够提供一种能够得到更高照度的投影型显示装置。具备半导体光源的出射光所入射的入射面的荧光轮，在反射性基板上在圆周方向上设置有相邻的第1区段区域及第2区段区域，涂敷与各区段区域对应的区段形成层。第2区段区域的下侧层为第1区段区域的荧光体层，上侧层为规定大小的荧光体层或扩散层。由此，防止在区段区域间产生间隙而使反射性基板露出。

Description

光源装置及投影装置

技术领域

本发明涉及光源装置及投影装置。

背景技术

近年来，开发了进行彩色显示的小型投影型显示装置。如果为了进行彩色显示而使用发出R、G、B各个原色光的光源，则难以实现投影装置整体的小型化，成本也变高。因此，提出了使用光源装置，该光源装置对在旋转板上形成有荧光体层的荧光轮照射激发光，从荧光轮射出包含R、G、B的光(例如，专利文献1)。

在专利文献1中，记载了作为设置有多个荧光体层的荧光轮，而使用形成有红色荧光体层、绿色荧光体层以及蓝色荧光体层的荧光轮的光源装置。射出各种颜色的荧光体层在圆形的发光板的周向上排列设置有作为荧光发光区域的区段。各种颜色的荧光体层是使用丝网印刷技术在金属基板上在规定的区域上分涂而形成的。作为激发各荧光体层的激发光源，使用射出紫外光的固体光源。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-108502号公报

发明内容

【发明要解决的问题】

但是，从散热性、支承性及成本方面考虑，在用于荧光轮的基板中大多使用金属基板。因此，在将基板和荧光体层组合的情况下，成为热膨胀率差大的组合。另外，荧光体层由于激发光而发热。因此，当连续地对荧光轮照射激发光时，荧光体层和金属基板被加热而膨胀。

例如图11的(A)表示在金属基板91上沿圆周方向在两个区域分涂黄色荧光体层92和红色荧光体层93而得到的荧光轮90。荧光轮90由于金属基板91的热胀冷缩，如图11的(B)所示，在多个荧光体层间的边界区域C产生间隙94。在间隙94中，如图12的(A)所示，露出基底的金属基板91。因此，入射光L91被反射而产生反射光L94。即发生产生了来自荧光体层92、93的荧光以外的光成分的问题。

为了解决该问题，如图12的(B)所示，考虑在边界区域C中，将一个荧光体层(在该现有例中为黄色荧光体层92)局部地重叠形成在另一个荧光体层(在该现有例中为红色荧光体层93)之上。然而，难以控制重叠部92a的重叠量。因此，从光源装置射出的光中包含的原色光R、G、B的平衡控制变得困难。即，荧光轮的每个产品的产品质量的偏差变大，产品成品率降低。

本发明是鉴于这样的以往的情况而提出的，其目的在于提供一种不会在荧光轮的区段(segment)之间产生间隙、以简单的结构提高了产品成品率的光源装置。

根据另一观点，其目的在于提供一种能够得到更高照度的投影型显示装置。

【用于解决问题的手段】

为了达到上述目的，第一方面所述的光源装置的发明的特征在于，所述光源装置具备：

半导体光源；以及荧光轮，该荧光轮具备所述半导体光源的出射光所入射的入射面，

所述荧光轮具有支承基板和多个区段形成层，所述支承基板能够以旋转轴为中心旋转，在其入射面侧设置有多个区段区域，所述多个区段形成层与设置在所述支承基板的入射面侧的多个区段区域对应，

所述支承基板由金属材料形成，在所述入射面侧具有相对于所述旋转轴在圆周方向延伸的反射性的平坦面，

所述多个区段区域至少包括在以所述旋转轴为中心的圆周方向上相邻的第1区段区域和第2区段区域，多个区段形成层包括设置在所述第1区段区域的第1区段形成层和设置在所述第2区段区域的第2区段形成层，所述第1区段形成层和第2区段形成层无间隙地连续形成，

在所述第1区段区域中，在所述平坦面上形成有所述第1区段形成层，该第1区段形成层是将第1荧光体分散在树脂粘合剂中而成的第1荧光体层，其中所述第1荧光体以来自所述半导体光源的出射光作为激发光而射出与该激发光不同波长的光，

在所述第2区段区域中，在所述平坦面上形成有所述第2区段形成层，该第2区段形成层具有所述支承基板侧的下侧层和层叠在该下侧层上而成的上侧层，

所述第1荧光体层延伸而成为所述下侧层，

所述上侧层是将第2荧光体分散在树脂粘合剂中而成的第2荧光体层或者将扩散材料分散在树脂粘合剂中而成的扩散层，其中所述第2荧光体以来自所述半导体光源的出射光作为激发光而射出与该激发光及来自所述第1荧光体的出射光不同波长的光，所述扩散材料使来自所述半导体光源的出射光扩散，

被来自所述半导体光源的出射光照射的所述荧光轮的入射面上的照射区域在以所述旋转轴为中心的半径方向上，宽度小于所述平坦面的宽度和所述第1荧光体层的宽度。

另外，第2方面所述的光源装置的发明的特征在于，所述光源装置具备：

所述第1荧光体层延伸而成为所述上侧层，

所述下侧层是将第2荧光体分散在树脂粘合剂中而成的第2荧光体层或者将扩散材料分散在树脂粘合剂中而成的扩散层，其中所述第2荧光体以来自所述半导体光源的出射光作为激发光而射出与该激发光及来自所述第1荧光体的出射光不同波长的光，所述扩散材料使来自所述半导体光源的出射光扩散，

在此，优选所述第2区段区域形成为以所述旋转轴为中心的放射状，在以所述旋转轴为中心的圆周方向上等间隔地配置。

另外，优选所述第2区段区域形成为以所述旋转轴为中心的放射状，所述第2区段区域在以所述旋转轴为中心的圆周方向上的长度小于被来自所述半导体光源的出射光照射的所述荧光轮的入射面上的照射区域在以所述旋转轴为中心的圆周方向上的长度。

另外，优选所述支承基板是具有铝基板和层叠膜的光反射性基板，其中所述层叠膜在所述入射面侧的表面从铝基板侧起依次包含氧化硅层、银层、氧化钛层。

另外，优选设置在所述第2区段区域的所述第2区段形成层是所述第1荧光体层和所述第2荧光体层的层叠膜，优选所述第1荧光体层接收所述第2荧光体层被来自所述半导体光源的出射光激发而射出的来自第2荧光体的光的一部分并发光。

优选所述荧光轮在以所述旋转轴为中心的圆周方向上还包括第3区段区域，在所述第3区段区域形成有第3荧光体层，该第3荧光体层是将与其他区段区域中使用的荧光体不同种类的荧光体分散在树脂粘合剂中而成的。

另外，优选所述荧光轮在以所述旋转轴为中心的圆周方向上，在所述支承基板形成有开口部，在所述荧光轮上，在来自所述半导体光源的出射光通过所述开口部的位置处设置有透射扩散材料。

作为所述半导体光源，优选为发出蓝色区域波长的半导体激光光源。

另外，第10方面所述的投影装置的发明的特征在于，具备:第1～第9方面中任一项所述的光源装置；

颜色成分分离部，从所述光源装置射出的光入射到该颜色成分分离部，该颜色成分分离部将其分离为R、G、B三原色；

投影光学***，其使用来自所述颜色成分分离部的光进行投影；

光源装置控制部，其控制所述光源装置；以及

投影装置控制部，其控制所述投影光学***，使用来自所述颜色成分分离部的光生成规定的投影像。

【发明的效果】

根据第1方面至第2方面所述的发明，在荧光轮的第2区段区域中，第2区段形成层为层叠结构，其中的一层、用于第1区段区域的第1区段形成层从第1区段区域连续形成。因此，即使在荧光轮热胀冷缩的情况下，也能够起到在第1区段区域与第2区段区域间的边界区域不产生间隙的效果。另外，由于第2区段形成层形成为层叠结构，因此不需要如图11所示的分涂那样高精度的对位。因此，具有能够以简单的结构进行制造，能够提高制造成品率的效果。

另外，根据第10方面所述的发明，由于在荧光轮的第1区段区域与第2区段区域间的边界区域不产生间隙，因此即使在使用激光光源作为激发光源的情况下，也不会产生照射的激光光源光被金属基板直接反射这样的不良情况。因此，与使用图11所示的容易产生间隙的光源装置的情况相比，能够使用更强的光作为激发光。因此，具有能够提供能得到更高照度的投影型显示装置的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的投影仪(投影装置)的一个结构例的图。

图2是分解表示在图1的投影仪中使用的光源装置的立体图。

图3是表示在图2的光源装置中使用的第1实施方式的荧光轮的一例的图，(A)是俯视图，(B)是A-A线剖视图。

图4是本发明的第3实施方式的光源装置中使用的荧光轮的沿着第1区域的半径的剖视图。

图5是表示本发明的第4实施方式的光源装置中使用的荧光轮的一例的图。(A)是俯视图，(B)是B-B线剖视图。

图6是本发明的第5实施方式的光源装置中使用的荧光轮的俯视图。

图7是本发明的第6实施方式的光源装置中使用的荧光轮的俯视图。

图8是本发明的第7实施方式的光源装置中使用的荧光轮的俯视图。

图9是说明第9实施方式的投影装置50的图。

图10是分解表示图9中使用的光源装置的立体图。

图11是表示用于说明本发明的课题的荧光轮的一例的图。

图12是表示图11的荧光轮的沿着荧光轮的圆周方向的截面的主要部分的剖视图。

标号说明

1、60、61、62、63、64、65、66..光源装置

2...荧光轮

2a...入射面

3...半导体光源

4...马达

4a...旋转部

5..颜色成分分离部

6...投影光学***

7...光源装置控制部

8...投影装置控制部

9...投影装置(投影仪)

10...支承基板

10a...轴部安装孔

10b...外周区域

12...平坦面

13...上承受板(旋转平衡调整承受)

14...下承受板(任意)

20...区段领域

21...第1区段区域

22...第2区段区域

23...第3区段区域

30...区段形成层

31...第1区段形成层

32...第2区段形成层

33...反射涂层

34...第1荧光体层

35...第2荧光体层(扩散层)

40...照射区域

AX...旋转轴

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

(投影装置)

首先，对使用本发明的光源装置的投影装置进行说明。图1是作为将个人计算机的画面或视频影像等投影到屏幕上的图像投影装置的投影仪。投影仪9具备光源装置1、颜色成分分离部5和投影光学***6。进而，投影仪9包括：光源装置控制部7，其作为功能块控制光源装置；以及投影装置控制部8，其控制投影光学***6，使用来自颜色成分分离部5的光来生成规定的投影像。

光源装置1需要能够射出高亮度的光的光源。在本实施方式中，具备作为发光板的荧光轮2、对形成在荧光轮2上的荧光体层照射激发光的半导体光源3、使荧光轮2旋转的电动机4。通过增加照射到荧光体层的激发光的光量，能够提高荧光体层中的光的照度。在图中，图示了使用1个半导体光源3的例子，但本发明并不限定于此。例如，如果使用多个半导体光源，则能够得到更高的照度。

从半导体光源3照射到荧光轮2的照射光L1由未图示的聚光透镜(Condenserlens)聚光，或者使用准直透镜而成为平行光。由此，优选采用照射规定的照射面积的点状(spot)光。在光源装置1使用多个半导体光源的情况下，优选来自多个光源的光入射到相同的聚光透镜或准直透镜。另外，为了该目的，也可以使用光纤。

从被照射激发光的荧光轮2的荧光体层射出荧光。关于荧光轮2的详细情况将在后面叙述。荧光轮2通过在由金属材料构成的支承基板10上形成荧光体层而构成。荧光包含在来自荧光轮2的反射光L2中。反射光L2被引导至颜色成分分离部5。在反射光L2和颜色成分分离部5之间设置有未图示的聚光透镜。

设置在荧光轮2上的荧光体层包含多个荧光体，该多个荧光体被来自半导体光源3的激发光激发而发出不同波长区域的光。来自荧光轮2的反射光成为R、G、B三原色的波长区域的合成色的反射光L2。

颜色成分分离部5是将反射光L2的光分离为R、G、B三原色，并将各个原色区域的光向投影光学***6射出的光学***。反射光L2首先被全反射镜M1反射，接着朝向反射镜M2、M3、M4。反射镜M2、M3是反射特定波长的光并使其他波长的光透过的分色镜。反射镜M2反射蓝色波长区域的光成分，反射镜M3反射绿色波长区域的光成分，各反射镜透射其他波长的光。因此，除去蓝色波长区域的光成分和绿色波长区域的光成分后的以红色波长区域为主的光成分到达反射镜M4并反射。由反射镜M2反射的蓝色成分的光由反射镜MB反射而射出光LB。由反射镜M3反射的绿色成分的光由反射镜MG反射而射出光LG。由反射镜M4反射的红色成分的光由反射镜MR反射而射出光LR。光LR、LG、LB是被分离为R、G、B三原色的光，反射镜MR、MG、MB也是为了使光LR、LG、LB的行进方向朝向投影装置6而使用的行进方向调整用的反射镜。

投影光学***6至少包括未图示的光空间调制器以及将由光空间调制器调制后的光向前方屏幕投影的投影透镜。光空间调制器例如是由许多个微镜构成的MD装置(Micromirror Device)。对应于光LR、LG、LB各个光而具备3个MD装置，各MD装置根据来自投影装置控制部8的输出信号将各微镜角度控制为规定的镜角度。通过控制各微镜而使入射到投影光学***6的各个光LR、LG、LB以规定角度反射，能够投影所希望的图像等。投影透镜是用于将由光空间调制器调制后的光向前方的屏幕放大投影的透镜，具有单个或多个透镜。

(第1实施方式)

接着，对光源装置1说明多个实施方式。首先，参照图2及图3对第1实施方式的光源装置进行说明。

(光源装置)

首先，对光源装置4进行说明。图2是分解表示光源装置的立体图，图3是表示在图2的光源装置中使用的荧光轮的一例的图。光源装置1具备能够绕旋转轴Ax旋转的荧光轮2、位于旋转轴Ax上并使荧光轮2旋转的电动机4、半导体光源3。半导体光源3射出到达荧光轮2的入射面2a的光。利用来自光源装置控制部7的输出信号来控制电动机4和半导体光源3，具体而言，控制电动机4的旋转驱动和半导体光源3的点亮状态。到达荧光轮2的入射面2a的入射光L1成为具有规定大小的直径的点状光而照射照射区域40。

(荧光轮)

在图2及图3的例子中，荧光轮2在由金属制的圆板构成的支承基板10的入射面2a具备荧光体层。荧光体层由在入射面2a的外周区域10b上设置成圆环状的第1荧光体层34、和以局部地放射状地覆盖第1荧光体层34的方式设置在多处的第2荧光体层35构成。

支承基板10在入射面2a侧具备反射面，支承基板10由具有不会因旋转而变形、能够保持荧光体层的厚度的金属材料形成。作为金属材料，从散热的观点出发，优选热传导率大于150(W/m·K)的铝、钼、铜、Cu-W系合金、Cu-Mo系合金等金属材料，也可以使用热传导率为100(W/m·K)左右的黄铜、铁、不锈钢。这是因为，即使在热传导率为100(W/m·K)的情况下，也具有比玻璃的热传导率1(W/m·K)高的热传导率。支承基板2的大小例如为半径约2cm、厚度为0.5mm。

在支承基板10的与旋转轴Ax交叉的中央部形成有轴部安装孔10a。轴部安装孔10a是具有供马达4的旋转部4a嵌合的大小的内径的孔。在马达4的旋转部4a上依次嵌合固定有下承受板14、支承基板10、上承受板13。在支承基板10被夹持在下承受板14和上承受板13之间的状态下，使下承受板14以及上承受板13与电动机的旋转部4a结合而固定。在上承受板13上，根据需要设置有作为平衡器(锤)的粘接剂，该粘接剂还起到旋转平衡调整承受部的作用，用于进行调整使得荧光轮2的旋转平衡不会产生偏差。下承受板14及上承受板13由金属材料构成，使用直径比支承基板10小的部件。在能够将荧光轮2不晃动地固定在规定位置的情况下，也可以省略下承受板14。电动机4位于与荧光轮2的入射面2a相反的表面侧。

在支承基板10的入射面2a侧的外周区域10b、即与到以旋转轴Ax为中心的支承基板的周围侧面为止的半径的1/2相比更靠外周的区域，设置有荧光体层。支承基板10的表面的与设置荧光体层的位置相当的区域为平滑的平坦面12。平坦面12为了提高反射率而为研磨面，设置在外周区域10b。

第1荧光体层34通过对涂布剂进行印刷、固化而形成为一定厚度的荧光体层，该涂布剂是将被来自半导体光源3的光激发而发出红色区域和绿色区域的荧光的荧光体粒子分散在硅树脂粘合剂中而得到的。第1荧光体层34也可以将发出红色区域的荧光的荧光体粒子和发出绿色区域的荧光的荧光体粒子混合分散而得到。第2荧光体层35是将由被来自半导体光源3的光激发而发出蓝色区域的荧光的第2荧光体构成的荧光体粒子分散在硅树脂粘合剂中而得到的荧光体层。在图3的例子中，第2荧光体层35等间隔地配置在10处，以在半径方向上跨过第1荧光体层34的方式形成。第2荧光体层35例如可以通过使用分配器(Dispenser)进行涂敷而形成。

另外，在本实施方式中，只要没有特别说明，不区别将1种荧光体分散在树脂粘合剂中的情况和将2种以上的荧光体混合分散在树脂粘合剂中的情况，将第1荧光体层34中包含的荧光体全体定义为第1荧光体。同样，第2荧光体层35中所包含的荧光体与荧光体的种类无关，将所包含的荧光体全体定义为第2荧光体。

设置有第1荧光体层34和第2荧光体层35的区域在俯视时由多个区段区域20构成。在多个区段区域20上形成有至少包含第1荧光体层34的区段形成层30。如图3的(B)的剖视图中右侧区域II所示，第1区段区域21是在支承基板10上形成有第1荧光体层34的区域。如图3的(B)的剖视图中左侧区域I所示，第2区段区域22是在支承基板10上形成有第1荧光体层34和第2荧光体层35的区域。具体而言，绕旋转轴Ax、在绕旋转轴Ax的周向上等间隔地形成有多个第2区段区域22(形成为放射状)。在本发明中，在划分第1区段区域21和第2区段区域22的边界处，与第1区段区域21及第2区段区域22连续地形成有第1荧光体层34。即，构成为在两者的边界处不存在任何荧光体层都不存在的区域。因此，无间隙地连续邻接形成第1区段区域21和第2区段区域22。

在荧光轮2以旋转轴Ax为中心以规定角度旋转而描绘圆弧时，第1区段区域21和第2区段区域22位于圆周上。当对该圆周上的规定区域照射来自半导体光源3的光时，交替地反射从第1区段区域21射出的光和从第2区段区域22射出的光。通过使荧光轮2高速旋转，得到从第1区段区域21射出的光和从第2区段区域22射出的光的合成色的反射光L2。可以通过第1区段区域21与第2区段区域22的面积比、用于第1荧光体层34及第2荧光体层35的荧光体的种类、浓度等来调整反射光L2的色调(hue)。

第1荧光体层34是圆环形状的均匀厚度的层。其半径方向的宽度W1比入射光L1的照射区域40的光点(spot)直径

W40大。宽度W1相对于第1荧光体层34上的入射光L1的照射区域的大小为1.5～2倍大小的宽度。具体而言，作为一例，将光点直径

W40设为2mm～3mm，将第1荧光体层34的半径方向的宽度W1设为4mm。作为厚度，在本实施例中为150μm。第1荧光体层34的半径方向的宽度W1比平坦面12(外周区域10b)的半径方向的宽度W2小。从第1荧光体层34射出的荧光成为扩散光而射出。此时，通过使平坦面12比第1荧光体层34宽，例如，朝向靠近旋转轴Ax一侧(朝向轴的方向)的支承基板10的光被平坦面12反射，能够朝向未图示的聚光透镜。

位于第1区段区域21的第1荧光体层34相当于本发明中的第1区段形成层31。

第2荧光体层35的半径方向的宽度为了跨越第1荧光体层34而覆盖第1荧光体层34，比第1荧光体层34大，一部分与平坦面12相接，一部分直接层叠在第1荧光体层35上而形成。第2荧光体层35的圆周方向的宽度W3比入射光L1的照射区域的大小

W40小。具体而言，第2区段区域22以旋转轴Ax为中心形成为放射状，以旋转轴Ax为中心的周向的长度(W3)比光的照射区域40的长度W40小。光从半导体光源3射出，在以旋转轴Ax为中心的圆周方向上照射到荧光轮2的入射面2a。如图3的(B)所示，支承基板10侧的下侧层为第1荧光体层34，上侧层为第2荧光体层35。

第2荧光体层35的厚度形成为与第1荧光体层34的厚度相同或比其薄。通过设为小于等于第1荧光体层34的厚度，也容易产生不被第2荧光体层35吸收而到达第1荧光体层34的激发光。如果在第2区段区域22中也存在到达第1荧光体层34的激发光，则不仅可以利用来自第2荧光体层35的荧光，还可以利用来自第1荧光体层34的荧光，提高激发光的利用效率。具体而言，作为一例，将第2荧光体层35的半径方向的宽度设为6mm，将圆周方向的宽度设为1mm，将厚度设为100μm而形成。

在位于第2区段区域22的第1荧光体层34上层叠第2荧光体层35的结构相当于本发明中的第2区段形成层32。

在本实施方式中，在形成为圆环状的第1荧光体层34上，局部地等间隔地层叠有多个第2荧光体层35。即，交替地设置了第1区段形成层31和第2区段形成层32的区段形成层30交替地具备仅由第1荧光体层34构成的区域、和层叠了第1荧光体层34和第2荧光体层35的区域。通过采用这样的结构，在各区段间的全部边界部分始终形成有第1荧光体层34。因此，即使在热胀冷缩的情况下，在边界处也不会产生间隙。另外，由于不产生间隙，因此也不会在该处发生直接反射，作为半导体光源3能够使用能量比发光二极管高的半导体激光光源。能够得到更高的照度。

作为包含在第1荧光体层34中的第1荧光体，例如可以使用以下的荧光体。不限于这些荧光体，可以混合使用被激发光激发而发出包含R、G、B三原色的波长区域的光的荧光的各种荧光体中的任意一种或多种。

作为发出黄色区域的颜色的荧光的荧光体，可以使用Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG)、(Sr,Ba)₂SiO₄:Eu²⁺、Cax(Si,Al)₁₂(O,N)₁₆:Eu²⁺等。作为发出黄绿色区域的颜色的荧光的荧光体可以使用Lu₃Al₅O₁₂:Ce，作为发出绿色的荧光的荧光体，可以使用Y₃(Ga,Al)₅O₁₂:Ce³⁺、Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺、CaSc₂O₄:Eu²⁺、(Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺、Ba₃Si₆O₁₂N₂:Eu²⁺、(Si,Al)₆(O,N):Eu2+等。作为发出红色区域的颜色的荧光的荧光体,可以例示出(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu、CaAlSiN₃:Eu、SrAlSiN₃:Eu、(Ba,Sr,Ca)₂Si₅N₈:Eu、(Sr,Ca)S:Eu、Ca-α赛隆、0.5MgF₂/3.5MgO·GeO₂:Mn、SrLiAl₃N₄:Eu、K₂SiF₆:Mn、CaAlSiN₃:Eu²⁺、Ca₂Si₅N₈:Eu²⁺、La₂O₂S:Eu³⁺、KSiF₆:Mn⁴⁺、KTiF₆:Mn⁴⁺。

第2荧光体层35中包含的第2荧光体可以与第1荧光体同样地混合使用各种荧光体中的任意一种或多种。但是，在本发明中，第2荧光体具有与第1荧光体不同的荧光光谱分布。

作为包含在第1荧光体层34和第2荧光体层35中的树脂粘合剂，除了硅树脂以外，还可以使用丙烯酸树脂等激发光和荧光的波长区域的光的透射率高的树脂材料。

例如，第2区段形成层32使用YAG:Ce作为位于下侧的第1荧光体层34中含有的荧光体，使用以SCASN荧光体((Sr，Ca)AlSiN₃:Eu等为基本组成的荧光体)作为位于上侧的第2荧光体层35中含有的荧光体。此时，使用蓝色激光光源作为半导体光源3，利用蓝色激光来激发第2荧光体层35中包含的SACSN荧光体。在此，SACASN荧光体发出红色区域的荧光。蓝色激光的一部分通过第2荧光体层35，到达作为第1荧光体层34中含有的荧光体的YAG:Ce。YAG:Ce荧光体发出黄色的荧光，该荧光具有在从红色区域到绿色区域之间具有峰值的荧光光谱。SACSN荧光体不仅可以被蓝色区域的光激发，还可以被蓝绿色区域的光激发。因此，也能够通过从YAG：Ce射出的荧光进行激发。这样，作为位于上侧的第2荧光体层35的材料，如果选择如下材料则能够提高颜色变换效率，该材料具有被来自位于下侧的第1荧光体层34的荧光所激发的结果而得到的光的激发光谱。

在激发SACSN荧光体的情况下，在将蓝色区域的光作为激发光时的发光量子产率与将从YAG：Ce射出的荧光光谱的波长区域的光作为激发光时的发光量子产率进行比较时，使用YAG：Ce时的发光量子产率更高。像这样作为位于上侧的荧光体层的SCASN荧光体那样，如果使用来自下侧层所包含的荧光体的出射波长的发光量子产率比半导体光源3的出射波长的发光量子产率高的荧光体，则能够利用半导体光源3从表面侧激发上侧层，利用来自下侧层所包含的荧光体的荧光从下侧(与下侧层的界面侧)来激发。因此，能够进一步提高上侧层的转换效率。

(第2实施方式)

在上述第1实施方式中，作为形成在荧光轮2上的第2荧光体层，在第1荧光体层34上形成了混合有第2荧光体的第2荧光体层35，但在第2实施方式中，采用不含有荧光体的扩散层，这一点不同。其他方面与上述实施方式相同，因此在此省略说明。使用在第1实施方式的说明中使用的图3，对第2实施方式进行说明。其中，标号35被替换为扩散层。

如图3所示，第2区段区域22具备由第1荧光体层34和覆盖第1荧光体层34的扩散层35构成的第2区段形成层32。第1荧光体层34是圆环形状的均匀厚度的层。扩散层35形成为以跨越第1荧光体层34的方式覆盖第1荧光体层34。具体而言，在涂布第1荧光体层并使其干燥后，涂布扩散层35而形成。

扩散层35由在硅树脂等树脂粘合剂中分散有作为扩散材料的由白色的无机陶瓷的微粒构成的扩散材料而得到的材料形成。作为无机陶瓷，使用氧化钛、氧化钡、碳酸钙等。作为扩散材料，也可以使用分散有折射率与树脂粘合剂不同的粒子的材料。例如，相当于在聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂等透明的树脂粘合剂中分散有硅树脂而得到的树脂粘合剂。但是，在使用射出紫外～蓝色区域的光的光源作为半导体光源3的情况下，由于光的能量强，所以与使用红色区域的光的情况相比，容易产生树脂材料的劣化。因此，优选使用无机陶瓷作为扩散材料。

扩散层35形成在反射性的支承基板10上，扩散层35对入射的光进行扩散反射。在此，在投影装置9中使用的半导体光源3使用发出可见光的半导体光源。在第2区段区域22中，可见光作为入射光L1入射。入射光L1的一部分被扩散层35反射，一部分透过而到达第1荧光体层34，第1荧光体层34与第1区段区域31同样地发出荧光。在来自扩散层35的反射光中包含从半导体光源射出的可见光的波长区域成分。因此，能够通过投影装置9的颜色成分分离部5分离为R、G、B三原色的光。

(第3实施方式)

使用图4对第3实施方式进行说明。图4是沿着荧光轮60的第1区域的半径的剖视图。在第1实施方式中，荧光轮2使用金属材料作为支承基板10，为了提高反射率，在外周区域10b形成作为研磨面的平坦面12。在本实施方式中，在入射面2a侧的支承基板10上的整个面上设置反射涂层，隔着反射涂层设置区段形成层30，这一点与第1实施方式不同。另外，在图4中，对于厚度方向的尺寸，为了便于说明，将一部分的厚度夸张而进行图示。

图4的(A)的荧光轮60使用在硅树脂中以高浓度分散有白色的无机陶瓷微粒而得到的白色反射层作为反射涂层33。白色反射层通过印刷技术形成。反射涂层33形成在支承基板10和第1荧光体层34之间。另外，在图4的(B)的荧光轮61中，反射涂层33是3层结构的薄膜反射膜，通过真空蒸镀或溅射法等真空薄膜形成技术形成。例如，反射涂层33是在支承基板10上依次形成有作为基底层的氧化硅层33a、作为金属反射层的银层33b以及作为增反射膜的氧化钛层33c而成的层叠膜。反射涂层33形成在支承基板10和第1荧光体层34之间。

(第4实施例)

使用图5对第4实施方式进行说明。在第1实施方式中，作为在荧光轮2上形成的第2荧光体层，在第1荧光体层34上形成了混合有第2荧光体的第2荧光体层35，但在第4实施方式中，在第1荧光体层34之下形成了第2荧光体层35，这一点不同。图5是说明第4实施方式荧光轮62的图，图5的(A)是荧光轮52的俯视图，图5的(B)是沿着B-B线的剖视图。

在第1实施方式中，在支承基板10上形成第1荧光体层34后，涂敷形成第2荧光体层35。在第4实施方式中，在支承基板10上首先形成第2荧光体层35。第2荧光体层35使用未图示的分配器进行涂敷以成为与第1实施方式相同的位置、尺寸。接着，在支承基板10的外周区域10b上局部地覆盖第2荧光体层35而形成圆环形状的第1荧光体层34。例如，使用设置有圆环形状的印刷部的丝网版，使用进行印刷的公知的丝网印刷技术进行涂布形成。在丝网印刷中，由于一边利用刮板刮取第1荧光体层的材料一边进行印刷，所以如图5的(B)的剖视图所示，第2荧光体层35所处的区域、即第2区段区域22中的第1荧光体层34的厚度能够形成得比未形成有第2荧光体层35的区域、即第1区段区域21中的第1荧光体层34的厚度薄。

即使在第4实施方式的情况下，在各区段之间的边界处也始终形成有第1荧光体层34。由于第1荧光体层34形成为没有间断的圆环形状，因此能够防止由于热胀冷缩而在第1区段区域21与第2区段区域22的边界产生间隙。

另外，在本实施方式中，也可以如第2实施方式那样代替第2荧光体层而设为不含有荧光体的扩散层，或者如第3实施方式那样在支承基板10上的整个面上设置反射涂层。

(第5实施方式)

使用图6对第5实施方式进行说明。图6是第5实施方式的荧光轮63的俯视图。在第1实施方式中，第1区段区域21和第2区段区域22在圆周方向上交替地设置有多处。在第5实施方式中，不同点在于，第2区段区域22为圆周的约1/4的区域，圆周的其他3/4的区域为第1区段区域21。本实施方式的第2区段区域也与第1实施方式同样，是层叠有作为支承基板10侧的下侧层的第1荧光体层34和作为上侧层的第2荧光体层35的结构。其他结构与上述的第1实施方式相同

(第6实施方式)

使用图7对第6实施方式进行说明。图7是第6实施方式的荧光轮64的俯视图。在第5实施方式中，设为第1区段区域21和第2区段区域22这两个区段区域，但在本实施方式中，不同之处在于还设置了第3区段区域23。其他动作与第5实施方式相同。

具体而言，荧光轮64还包括在以旋转轴Ax为中心的周向上设置的第3区段区域23。第3区段区域23是与第2区段区域22的第2荧光体层35同样地，在第1荧光体层34之上涂敷第3荧光体层37而形成的，该第3荧光体层37设置有发出与第1荧光体和第2荧光体双方不同的光谱的荧光的荧光体。

(第7实施方式)

使用图8对第7实施方式进行说明。图8是第7实施方式的荧光轮65的俯视图。在第1实施方式中，第1区段区域21和第2区段区域22在圆周方向上交替地设置有多处。在第7实施方式中，结构为沿着半径方向依次具有设置有第1荧光体层34的第1区段区域、和构成为下侧层为第1荧光体层34、上侧层为第2荧光体层35的层叠结构的第2区段区域。

第1荧光体层34与第1实施方式同样是圆环形状的均匀厚度的层。其半径方向的宽度比入射光L1的照射区域的光点直径大。第2荧光体层35形成在第1荧光体层34的外周与内周之间的位置的第1荧光体层34上。设置第2荧光体层35的位置是在荧光轮旋转时与入射到入射面2的入射光L1所照射的照射区域40对应的位置，其半径方向的宽度与光点直径相同。另外，在本说明书中，“相同”不仅包括完全一致的情况，还包括相对于光点直径大10％或小10％的情况。

在第5至第7实施方式的情况下，也在各区段间的边界处始终形成有第1荧光体层34。由于第1荧光体层34形成为没有间断的圆环形状，因此能够防止由于热胀冷缩而在第1区段区域21与第2区段区域22的边界产生间隙。

(第9实施方式)

使用图9及图10对第9实施方式进行说明。图9是说明第9实施方式的投影装置50的图。图10是分解表示图9中使用的光源装置66的概略立体图。在第1实施方式中，作为荧光轮，在圆板形状的支承基板上10上形成有圆环形状的第1荧光体层34，但在本实施方式中，采用双重结构的荧光轮55，由在圆板形状的外周的一部分设置有切口部53(与权利要求中的“开口部”对应)的支承基板54、和设置在支承基板54的入射面的相反侧、即电动机4侧的扩散板52构成。

扩散板52由玻璃、陶瓷、树脂等透射性材料形成，至少与切口部53对应的区域形成为扩散区域。扩散板52的外径与支承基板54的外径大致相同，在中央部设有供马达4的旋转部4a嵌合的孔。扩散区域可以是通过在表面形成凹凸的粗面化处理使光扩散的区域，也可以是使用在透射性的材料中含有扩散材料的材料的区域。扩散板52也可以是由金属基板形成且至少在与扩散区域对应的部分嵌入了具有透射性及扩散性的玻璃等的扩散板。扩散板52配置在支承基板54和下承受板14之间。

支承基板54与第1实施方式同样地由金属制的材料形成，在中央部形成有轴部安装孔。如图9所示，在外周的一部分形成有切口部53。切口部53形成在当以旋转轴Ax为中心旋转时通过入射光L1所照射的照射区域40的位置。另外，支承基板52和扩散板52同心地一体化。支承基板54配置在扩散板52和上承受板13之间。

在支承基板54的未设置切口部53的部分的外周区域，在入射面侧形成有荧光体层。在图9的例子中，第1荧光体层56形成为C环状，形成在当以旋转轴Ax为中心旋转时通过入射光L1所照射的照射区域40的全部位置上。但是，在通过照射区域40的圆周中的作为切口部53的区域中没有设置第1荧光体层56。另外，在形成为C环状的第1荧光体层56的表面的一部分上形成有第2荧光体层57。第2荧光体层57与第5实施方式相同，仅在通过照射区域40的圆周中的一部分区域中，在第1荧光体层56上涂敷第2荧光体层57而形成。

由此，双重结构的荧光轮55在使荧光轮55以旋转轴Ax为中心旋转时入射光L1所照射的照射区域40所通过的圆周上，形成扩散板52露出的区域、第1荧光体层56在表面露出的区域、第2荧光体层57在表面露出的区域这三种区段区域58。

第1区段区域58a是第1荧光体层56在表面露出的区域。在图10中，对应于切口部53与第2荧光体层57间的两处区域。第2区段区域58b是在第1荧光体层56上形成有第2荧光体层57的区域。在图10中相当于夹在两个第1区段区域58a之间的区域。第3区段区域58c是与切口部53对应的区域，是扩散板52在入射面露出的区域。第1区段区域58a和第2区段区域58b对入射光L1进行反射，第3区段区域58c使入射光L1透射。

在图10的投影装置50中，将在第1实施方式中也采用的光源3用作光源装置66用。在光源装置66中照射荧光轮55的入射光L1的一部分成为反射光L2，一部分成为透射光L3。反射光L2包括从第1荧光体层56射出的荧光和从第2荧光体层57射出的荧光。透射光L3包含从半导体光源3射出的光成分。作为半导体光源3使用蓝色激光，在作为第1荧光体层56和第2荧光体层57包含被蓝色激光激发而发出红色成分和绿色成分的荧光体时，反射光L2中包含红色成分(R)和绿色成分(G)，透射光L3中包含蓝色成分(B)。透射光L3在通过扩散板52时被扩散，在被未图示的聚光透镜聚光后被反射镜M5反射。被反射镜M5反射的光在被反射镜M2和MB反射后向投影光学部6射出。被荧光轮55反射的反射光L2被未图示的聚光透镜聚光后被反射镜M3、M4反射，各成分被反射镜MG、MR反射后向投影光学部6射出。反射镜M3是二向色镜，反射绿色区域的光LG，但透射红色区域的光。

在第9实施方式的情况下，也在第1区段区域58a与第2区段区域58b之间的边界始终形成有第1荧光体层56。由于第1荧光体层56在该边界处形成为没有间断的连续体，因此能够防止由于热胀冷缩而在第1区段区域58a和第2区段区域58b的边界产生间隙。另外，第1区段区域58a的第1荧光体层56也形成在作为与切口部53的边界部的切口部53侧的端面。因此，能够使第1区段区域58a与第3区段区域58c的边界也不产生间隙。

(变形例)

在上述实施方式中，也可以在光源装置1与投影光学***6的投影透镜之间加入其他光学元件。例如可以举出透镜、反射镜、棱镜、滤光器等。

作为投影光学***6所包含的光空间调制器，示出了使用MD元件的例子，但不限于此，例如也可以使用透射型的单色液晶面板。

以上，对本发明的实施方式及其变形例进行了说明，但上述实施方式及变形例在所有方面仅为例示。不是通过上述各实施方式的记载而限定性解释本发明。本发明在不脱离其宗旨的情况下能够以其他各种形式进行结构的附加、省略、置换及其他变更。

【产业上的可利用性】

本发明能够应用于投影图像、影像等的投影仪等投影装置。能够适用于使用荧光轮的投影装置的光源装置。

Claims

1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置具备：

半导体光源；以及荧光轮，该荧光轮具备供所述半导体光源的出射光入射的入射面，

在所述第1区段区域中，在所述平坦面上形成有所述第1区段形成层，该第1区段形成层是将第1荧光体分散在树脂粘合剂中而成的第1荧光体层，其中所述第1荧光体以来自所述半导体光源的出射光作为激发光而射出波长与该激发光不同的光，

所述第1荧光体层延伸而成为所述下侧层，

所述上侧层是将第2荧光体分散在树脂粘合剂中而成的第2荧光体层或者将扩散材料分散在树脂粘合剂中而成的扩散层，其中所述第2荧光体以来自所述半导体光源的出射光作为激发光而射出波长与该激发光及来自所述第1荧光体的出射光不同的光，所述扩散材料使来自所述半导体光源的出射光扩散，

2.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置具备：

所述第1荧光体层延伸而成为所述上侧层，

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，

所述第2区段区域形成为以所述旋转轴为中心的放射状，在以所述旋转轴为中心的圆周方向上等间隔地配置。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述第2区段区域形成为以所述旋转轴为中心的放射状，

所述第2区段区域在以所述旋转轴为中心的圆周方向上的长度小于被来自所述半导体光源的出射光照射的所述荧光轮的入射面上的照射区域在以所述旋转轴为中心的圆周方向上的长度。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述支承基板是具有铝基板和层叠膜的光反射性基板，其中所述层叠膜在所述入射面侧的表面从铝基板侧起依次包含氧化硅层、银层、氧化钛层。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

设置在所述第2区段区域的所述第2区段形成层是所述第1荧光体层和所述第2荧光体层的层叠膜，

所述第1荧光体层接收所述第2荧光体层被来自所述半导体光源的出射光激发而射出的来自第2荧光体的光的一部分并发光。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述荧光轮在以所述旋转轴为中心的圆周方向上还包括第3区段区域，

在所述第3区段区域形成有第3荧光体层，该第3荧光体层是将与第1区段区域及第2区段区域中使用的荧光体不同种类的荧光体分散在树脂粘合剂中而成的。

8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述荧光轮在以所述旋转轴为中心的圆周方向上，在所述支承基板形成有开口部，

在所述荧光轮上，在来自所述半导体光源的出射光通过所述开口部的位置处设置有透射扩散材料。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述半导体光源是发出蓝色区域的波长的半导体激光光源。

10.一种投影装置，其包括：

权利要求1至9中的任意一项所述的光源装置；

光源装置控制部，其控制所述光源装置；以及