CN112540498A - 波长转换元件、光源装置以及投影仪 - Google Patents

波长转换元件、光源装置以及投影仪 Download PDF

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Abstract

提供波长转换元件、光源装置及投影仪,能够抑制由温度上升引起的波长转换效率的降低。本发明的波长转换元件具有:接合体,其是第1波长转换部件和第1导光部件接合而成的,该第1波长转换部件被第1光激发而射出具有与第1光不同的波段的第2光,该第1导光部件使第1光和第2光透过;以及反射部件,其与接合体的多个外周面中的和第1方向平行的至少一个面对置地配置,反射第1光和第2光中的至少一方,接合体由第1波长转换部件中的与第1方向平行的第1面和第1导光部件中的与第1方向平行的第2面相互接合而构成,第1光从多个外周面中的与第1方向交叉的第1外周面入射到接合体。

Description

波长转换元件、光源装置以及投影仪
技术领域
本发明涉及波长转换元件、光源装置以及投影仪。
背景技术
提出了一种光源装置,其将从光源射出的激发光照射到荧光体,并将从荧光体发出的荧光用作照明光。在下述专利文献1中,公开了通过使从导光体的第1面入射的激发光入射到配置在导光体的与第1面相对的第2面侧的荧光体而生成荧光,并从荧光体的端面取出包含激发光和荧光的照明光的光源装置。
专利文献1:美国专利第8779995号说明书
但是,在上述光源装置中,照射到荧光体的激发光的照度分布变得不均匀。另外,由于对荧光体的特定区域局部地照射激发光,而荧光体发热,因此导致荧光发光效率降低。
发明内容
为了解决上述课题,本发明的一个方式的波长转换元件的特征在于,具有:接合体,其是第1波长转换部件和第1导光部件接合而成的,该第1波长转换部件被第1光激发而射出具有与所述第1光不同的波段的第2光,该第1导光部件使所述第1光和所述第2光透过;以及反射部件,其与所述接合体的多个外周面中的和第1方向平行的至少一个面对置地配置,反射所述第1光和所述第2光中的至少一方,所述接合体由所述第1波长转换部件中的与所述第1方向平行的第1面和所述第1导光部件中的与所述第1方向平行的第2面彼此接合而构成,所述第1光从所述多个外周面中的与所述第1方向交叉的第1外周面入射到所述接合体。
也可以是如下结构:所述接合体具有第2波长转换部件,该第2波长转换部件接合于所述第1导光部件的与所述第2面相对的第3面,所述第1导光部件被所述第1波长转换部件和所述第2波长转换部件夹着。
也可以是如下结构:所述第2波长转换部件被所述第1光激发而射出具有与所述第1光和所述第2光不同的波段的第3光。
也可以是如下结构:所述接合体具有第2导光部件,该第2导光部件接合于所述第1波长转换部件的与所述第1面相对的第4面,使所述第1光和所述第2光透过,所述第1波长转换部件被所述第1导光部件和所述第2导光部件夹着。
也可以是如下结构:所述第1波长转换部件具有:第1部件,其被所述第1光激发而射出所述第2光;以及第2部件,其被所述第1光激发而射出具有与所述第1光和所述第2光不同的波段的第3光。
也可以是如下结构:所述波长转换元件还具备扩散元件,该扩散元件与所述接合体的外周面中的和所述第1外周面相对的第2外周面对置地配置,使所述第1光和所述第2光中的至少一方扩散。
也可以是如下结构:所述第1导光部件是蓝宝石。
本发明的一个方式的光源装置的特征在于,该光源装置具有:光源,其射出所述第1光;以及上述方式的波长转换元件。
本发明的一个方式的投影仪的特征在于,该投影仪具有:上述方式的光源装置;光调制装置,其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制;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是示出第1实施方式的投影仪的概略结构的图。
图2是示出照明装置的概略结构的图。
图3是波长转换元件的截面图。
图4是第2实施方式的投影仪中的波长转换元件的截面图。
图5是第2实施方式的波长转换元件的截面图。
图6是第3实施方式的波长转换元件的截面图。
图7是第4实施方式的波长转换元件的截面图。
标号说明
1:投影仪;2A:光源装置;4B、4G、4R:光调制装置;6:投射光学装置;21A:阵列光源(光源);40、70、80、90、140:波长转换元件;41、71、141:接合体;41a、141a:第1外周面;41b、71b、141b:第2外周面;42:反射部件;43:荧光体层(第1波长转换部件);44:导光部件(第1导光部件);73:第2导光部件;82:扩散元件;143:第1荧光体层(第1波长转换部件);144:第2荧光体层(第2波长转换部件);D1:第1方向;E:激发光(第1光);YL:荧光(第2光)。
具体实施方式
(第1实施方式)
下面,使用图1~图3对本发明的第1实施方式进行说明。
另外,在以下的各附图中,为了易于观察各构成要素,有时根据构成要素的不同而使尺寸以不同的比例尺示出。
首先,对本实施方式的投影仪的一例进行说明。
图1是示出本实施方式的投影仪的概略结构的图。
如图1所示,本实施方式的投影仪1是在屏幕SCR上显示彩色影像的投射型图像显示装置。投影仪1具有照明装置2、颜色分离光学***3、光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B、合成光学***5、以及投射光学装置6。关于照明装置2结构,将在后面进行说明。
颜色分离光学***3具备第1分色镜7a、第2分色镜7b、反射镜8a、反射镜8b、反射镜8c、中继透镜9a、以及中继透镜9b。颜色分离光学***3将从照明装置2射出的照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB,将红色光LR导向光调制装置4R,将绿色光LG导向光调制装置4G,将蓝色光LB导向光调制装置4B。
场透镜10R配置在颜色分离光学***3和光调制装置4R之间,将入射的光大致平行化后向光调制装置4R射出。场透镜10G配置在颜色分离光学***3和光调制装置4G之间,将入射的光大致平行化后向光调制装置4G射出。场透镜10B配置在颜色分离光学***3和光调制装置4B之间,将入射的光大致平行化后向光调制装置4B射出。
第1分色镜7a使红色光成分透过,使绿色光成分和蓝色光成分反射。第2分色镜7b对绿色光成分进行反射,使蓝色光成分透过。反射镜8a使红色光成分反射。反射镜8b及反射镜8c使蓝色光成分反射。
透过第1分色镜7a的红色光LR被反射镜8a反射,透过场透镜10R入射到红色光用的光调制装置4R的图像形成区域。由第1分色镜7a反射的绿色光LG进一步由第2分色镜7b反射,透过场透镜10G入射到绿色光用的光调制装置4G的图像形成区域。透过第2分色镜7b的蓝色光经过中继透镜9a、入射侧的反射镜8b、中继透镜9b、射出侧的反射镜8c、场透镜10B,入射到蓝色光用的光调制装置4B的图像形成区域。
光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B分别根据图像信息对入射的色光进行调制,形成图像光。光调制装置4R、光调制装置4G、以及光调制装置4B分别由液晶光阀构成。虽然省略了图示,但在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的光入射侧分别配置有入射侧偏振片。在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的光射出侧分别配置有射出侧偏振片。
合成光学***5将从光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B射出的各图像光合成而形成全色的图像光。合成光学***5由将4个直角棱镜贴合而成的俯视呈大致正方形状的十字分色棱镜构成。在将直角棱镜彼此贴合而成的大致X字状的界面上形成有电介质多层膜。
从合成光学***5射出的图像光由投射光学装置6放大投射,在屏幕SCR上形成图像。即,投射光学装置6投射由光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B调制后的光。投射光学装置6由多个投射透镜构成。
对本实施方式的照明装置2的一例进行说明。
图2是示出照明装置2的概略结构的图。
如图2所示,照明装置2具有光源装置2A、积分器光学***31、偏振转换元件32以及重叠透镜33a。积分器光学***31和重叠透镜33a构成重叠光学***33。
光源装置2A具备阵列光源(光源)21A、准直光学***22、远焦光学***23、第1相位差板28a、偏振分离元件25、第1聚光光学***26、波长转换元件40、第2相位差板28b、第2聚光光学***29和扩散反射元件30。
阵列光源21A、准直光学***22、远焦光学***23、第1相位差板28a、偏振分离元件25、第2相位差板28b、第2聚光光学***29、扩散反射元件30在光轴ax1上依次排列配置。波长转换元件40、第1聚光光学***26、偏振分离元件25、积分器光学***31、偏振转换元件32、重叠透镜33a在照明光轴ax2上依次排列配置。光轴ax1和照明光轴ax2位于同一面内,彼此垂直。
阵列光源21A具备作为固体光源的多个半导体激光器21。多个半导体激光器21被配置成在与光轴ax1垂直的面内呈阵列状排列。半导体激光器21射出第1波段的蓝色光线BL,具体而言,射出峰值波长例如为460nm的第1波段的激光。阵列光源21A射出由多个光线BL组成的光线束。本实施方式的阵列光源21A对应于本发明中的“光源”。
从阵列光源21A射出的光线BL入射到准直光学***22。准直光学***22将从阵列光源21A射出的光线BL转换为平行光。准直光学***22例如由呈阵列状地排列配置的多个准直透镜22a构成。多个准直透镜22a中的各个准直透镜22a分别与多个半导体激光器21中的各个半导体激光器21对应配置。
通过准直光学***22的光线BL入射到远焦光学***23。远焦光学***23对由光线BL构成的光线束的粗细(直径)进行调整。远焦光学***23例如由凸透镜23a和凹透镜23b构成。
通过了远焦光学***23的光线BL入射到第1相位差板28a。第1相位差板28a例如是可旋转的1/2波长板。从半导体激光器21射出的光线BL为线偏振光。通过适当地设定第1相位差板28a的旋转角度,能够使透过第1相位差板28a的光线BL成为以规定的比例含有相对于偏振分离元件25的S偏振成分和P偏振成分的光线。通过使第1相位差板28a旋转,能够使S偏振成分和P偏振成分的比例发生变化。
通过第1相位差板28a而生成的包含S偏振成分和P偏振成分的光线BL入射到偏振分离元件25。偏振分离元件25例如由具有波长选择性的偏振分束器构成。偏振分离元件25相对于光轴ax1和照明光轴ax2形成45°的角度。
偏振分离元件25具有将光线BL分离为相对于偏振分离元件25的S偏振成分的光线BLs和P偏振成分的光线BLp的偏振分离功能。具体而言,偏振分离元件25使S偏振成分的光线BLs反射,使P偏振成分的光线BLp透过。而且,偏振分离元件25除了偏振分离功能之外,还具有无论偏振状态如何均使波段与蓝色光线BL不同的黄色光成分透过的颜色分离功能。
从偏振分离元件25射出的S偏振的光线BLs入射到第1聚光光学***26。第1聚光光学***26将光线BLs作为激发光向波长转换元件40会聚。第1聚光光学***26由第1透镜26a和第2透镜26b构成。第1透镜26a和第2透镜26b由凸透镜构成。从第1聚光光学***26射出的光线BLs以向波长转换元件40会聚的状态入射。
在本实施方式中,波长转换元件40将入射的激发光(光线BLs)转换为与激发光的第1波段不同的第2波段的荧光YL。本实施方式的波长转换元件40例如由不能够通过电机等而旋转的固定型波长转换元件构成。
另外,关于波长转换元件40结构将在后面进行说明。
由波长转换元件40生成的黄色的荧光YL被第1聚光光学***26平行化后,入射到偏振分离元件25。如上所述,由于偏振分离元件25具有无论偏振状态如何均使黄色光成分透过的特性,因此荧光YL透过偏振分离元件25。
另一方面,从偏振分离元件25射出的P偏振的光线BLp入射到第2相位差板28b。第2相位差板28b由配置于偏振分离元件25与扩散反射元件30之间的光路中的1/4波长板构成。因此,从偏振分离元件25射出的P偏振的光线BLp被第2相位差板28b转换为例如右旋圆偏振的蓝色光BLc1后,入射到第2聚光光学***29。
第2聚光光学***29由第1透镜29a和第2透镜29b构成。第1透镜29a和第2透镜29b由凸透镜构成。第2聚光光学***29使蓝色光BLc1以会聚的状态入射到扩散反射元件30。
扩散反射元件30配置在从偏振分离元件25射出的光线BLp的光路上,使从第2聚光光学***29射出的蓝色光BLc1向偏振分离元件25扩散反射。作为扩散反射元件30,优选使蓝色光BLc1进行朗伯反射,并且不扰乱蓝色光BLc1的偏振状态。
以下,将由扩散反射元件30扩散反射后的光称为蓝色光BLc2。在本实施方式中,通过蓝色光BLc1进行扩散反射而得到大致均匀的照度分布的蓝色光BLc2。例如,右旋圆偏振的蓝色光BLc1被扩散反射元件30扩散反射,成为左旋圆偏振的蓝色光BLc2。
蓝色光BLc2被第2聚光光学***29转换为平行光后,再次入射到第2相位差板28b。左旋圆偏振的蓝色光BLc2被第2相位差板28b转换为S偏振的蓝色光BLs1。S偏振的蓝色光BLs1通过偏振分离元件25向积分器光学***31反射。
由此,蓝色光BLS1与透过偏振分离元件25的荧光YL合成而被用作照明光WL。即,蓝色光BLs1和荧光YL从偏振分离元件25向彼此相同的方向射出,生成蓝色光BLs1和荧光(黄色光)YL合成而成的白色的照明光WL。
照明光WL朝向积分器光学***31射出。积分器光学***31例如由第1透镜阵列31a和第2透镜阵列31b构成。第1透镜阵列31a和第2透镜阵列31b各自具有多个透镜呈阵列状排列的结构。
透过了积分器光学***31的照明光WL入射到偏振转换元件32。偏振转换元件32具有偏振分离膜和相位差板。偏振转换元件32将包含作为非偏振光的荧光YL的照明光WL转换为向光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B入射的线偏振光。
透过了偏振转换元件32的照明光WL入射到重叠透镜33a。重叠透镜33a与积分器光学***31协作,使被照明区域中的照明光WL的照度分布均匀化。这样,照明装置2生成照明光WL。
以下,对波长转换元件40的结构进行说明。
图3是波长转换元件40的截面图。在图3以后,有时也将通过入射到荧光体层43而生成荧光YL的光线BLs表示为激发光E。
如图3所示,波长转换元件40具备接合体41和反射部件42。接合体41是荧光体层(第1波长转换部件)43和导光部件(第1导光部件)44接合而构成的。本实施方式的波长转换元件40是从激发光E入射的面射出荧光YL的反射型波长转换元件。
接合体41由六面体构成。接合体41具有6个外周面。具体而言,接合体41具有第1外周面41a、第2外周面41b、第3外周面41c、第4外周面41d、第5外周面41e、第6外周面41f。
在本实施方式中,从第1外周面41a的法线方向观察的接合体41的形状为矩形状。第1外周面41a是波长转换元件40中的激发光E的入射面及荧光YL的射出面。第2外周面41b是与第1外周面41a对置的面。即,第1外周面41a与第2外周面41b相互朝向相反侧。在本实施方式中,第2外周面41b是接合体41的构成底部的面。第3外周面41c是与第1外周面41a交叉且与激发光E入射到波长转换元件40的第1方向D1平行的面。在此,第1方向D1是指图3中的沿着上下方向的方向。第4外周面41d是与第3外周面41c对置的面。即,第4外周面41d与第3外周面41c相互朝向相反侧。第5外周面41e与第6外周面41f相互朝向相反侧。在本实施方式中,第5外周面41e是接合体41的图3的纸面贯通方向跟前侧的外表面,第6外周面41f是接合体41的图3的纸面贯通方向里侧的外表面。
荧光体层43包括与第1方向D1平行的第1接合面(第1面)43a、朝向与第1接合面43a相反的表面43b、上表面43c、下表面43d、前侧面43e、后侧面43f。
荧光体层43的上表面43c是与第1方向D1交叉的面,构成接合体41的第1外周面41a的一部分。荧光体层43的下表面43d是与第1方向D1交叉的面,构成接合体41的第2外周面41b的一部分。荧光体层43的表面43b构成接合体41的第3外周面41c。荧光体层43的前侧面43e构成接合体41的图3的纸面贯通方向跟前侧的外表面的一部分,荧光体层43的后侧面43f构成接合体41的图3的纸面贯通方向里侧的外表面的一部分。
荧光体层43包含将从阵列光源21A射出的激发光(第1光)E转换为具有与激发光E不同的波段的荧光(第2光)YL的荧光体材料。第2波段例如为490nm~750nm,荧光YL是包含绿色光成分及红色光成分的黄色光。另外,荧光体层43也可以含有单晶荧光体。
荧光体层43例如包含钇铝石榴石(YAG)系荧光体。以含有铈(Ce)作为活化剂的YAG:Ce为例,作为荧光体层43,可以使用将含有Y2O3、Al2O3、CeO3等构成元素的原料粉末混合来进行固相反应而成的材料、通过共沉淀法或溶胶凝胶法等湿式法得到的Y-Al-O非晶粒子、通过喷雾干燥法或火焰热分解法、热等离子体法等气相法得到的YAG粒子等。
导光部件44是使激发光E及荧光YL透过的部件。
导光部件44包括:与第1方向D1平行的第2接合面(第2面)44a、朝向与第2接合面44a相反的表面44b、上表面44c、下表面44d、前侧面44e、后侧面44f。
导光部件44的上表面44c是与第1方向D1交叉的面,构成接合体41的第1外周面41a的一部分。导光部件44的下表面44d是与第1方向D1交叉的面,构成接合体41的第2外周面41b的一部分。导光部件44的表面44b构成接合体41的第4外周面41d。前侧面44e构成接合体41的图3的纸面贯通方向跟前侧的外表面的一部分,后侧面44f构成接合体41的图3的纸面贯通方向里侧的外表面的一部分。
另外,导光部件44的构成材料没有特别限定,但期望使用折射率接近荧光体层43且热传导率高的材料。作为导光部件44的构成材料,例如可以使用蓝宝石。
本实施方式的接合体41通过将荧光体层43中的第1接合面43a和导光部件44中的第2接合面44a彼此接合而构成。在荧光体层43的第1接合面43a与导光部件44的第2接合面44a之间设置有未图示的粘接材料。作为粘接材料,优选使用与荧光体层43及导光部件44的折射率差小的材料。
在本实施方式中,反射部件42与接合体41的多个外周面41a~41f中的和第1方向D1平行的至少一个面对置地配置,具体而言与第2外周面41b、第3外周面41c及第4外周面41d中的至少一个面对置地配置。
反射部件42反射激发光E和荧光YL。作为反射部件42的构成材料,可以使用铝、银等光反射率高的金属材料,也可以使用电介质多层膜。
反射部件42优选与接合体41的外周面分离地配置。即,优选在接合体41的第2外周面41b与反射部件42之间、接合体41的第3外周面41c与反射部件42之间、以及接合体41的第4外周面41d与反射部件42之间分别存在空气层45。
波长转换元件40配置成使接合体41的第1外周面41a与第1聚光光学***26的第2透镜26b对置。由此,从第1聚光光学***26射出的激发光E经由第1外周面41a入射到接合体41内。
下面,对本实施方式的波长转换元件40的作用和效果进行说明。
在波长转换元件40中,由第1聚光光学***26会聚的激发光E从第1外周面41a入射到接合体41内。具体而言,激发光E从上表面44c沿着第1方向D1入射到导光部件44内。
在本实施方式的波长转换元件40中,激发光E在导光部件44内传播的传播方向(第1方向D1)与导光部件44和荧光体层43的接合界面平行。因此,入射到导光部件44的激发光E在导光部件44内沿第1方向D1前进,从而朝向下表面44d侧导波,并且经由第1接合面43a入射到荧光体层43而生成荧光YL。此时,由于激发光E以沿着导光部件44和荧光体层43的接合界面的方式在导光部件44内传播,所以激发光E均匀地照射到荧光体层43(第1接合面43a)。因此,激发光E对荧光体层43的照射密度被抑制得较低。
因此,根据本实施方式的波长转换元件40,通过抑制激发光E对荧光体层43的照射密度,能够抑制荧光体层43中的局部发热,从而能够抑制伴随荧光体层43的温度上升的荧光发光效率的降低。
另外,荧光体层43在激发光E的入射面与导光部件44接合,因此,荧光体层43的因激发光E的入射而发出的热经由导光部件44高效地散热。另外,在本实施方式中,由于使用热传导率高的蓝宝石作为导光部件44,因此通过使荧光体层43高效地散热来抑制荧光体层43的温度上升,从而能够实现高的荧光转换效率。
在本实施方式的波长转换元件40中,由荧光体层43生成的荧光YL向导光部件44***出,在导光部件44内传播而从导光部件44的上表面44c射出。另外,荧光YL的一部分也从荧光体层43的上表面43c射出。即,从接合体41的第1外周面41a射出的荧光YL由从导光部件44的上表面44c射出的荧光成分和从荧光体层43的上表面43c射出的荧光成分构成。
另外,在导光部件44内传播的光(激发光E和荧光YL)的一部分到达导光部件44的表面44b。在到达导光部件44的表面44b的光中,以临界角以上的入射角入射到表面44b的光被表面44b全反射而返回到导光部件44内,再次在导光部件44内传播。
另一方面,以小于临界角的入射角入射到表面44b的光通过表面44b而射出到导光部件44的外部。在本实施方式的波长转换元件40中,由于以与导光部件44的表面44b对置的方式设置有反射部件42,因此通过了表面44b的光被反射部件42反射而再次在导光部件44内传播。
另外,在导光部件44内传播的光(激发光E和荧光YL)的一部分到达导光部件44的下表面44d。到达导光部件44的下表面44d的光被下表面44d全反射,或者即使在透过下表面44d的情况下,也被以与下表面44d对置的方式设置的反射部件42反射而返回导光部件44内,再次在导光部件44内传播。
另外,由荧光体层43生成的荧光YL的一部分或未由荧光体层43转换为荧光YL的激发光E的一部分到达荧光体层43的表面43b。到达表面43b的荧光YL或激发光E中的以临界角以上的入射角入射到表面43b的光被表面43b全反射而返回到荧光体层43内,激发光E被利用于荧光YL的生成,荧光YL透过荧光体层43而被取入导光部件44内。
另外,以小于临界角的入射角入射到表面43b的荧光YL或激发光E通过表面43b而射出到接合体41的外部,但被以与荧光体层43的表面43b对置的方式配置的反射部件42反射而返回到荧光体层43内,激发光E被利用于荧光YL的生成,荧光YL透过荧光体层43而被取入导光部件44内。或者,由反射部件42反射的荧光YL从反射部件42与荧光体层43的表面43b之间的间隙放射。
如上所述,在本实施方式的波长转换元件40中,由于激发光E沿着导光部件44和荧光体层43接合而成的接合体41的接合界面在导光部件44内传播,因此通过将荧光体层43(第1接合面43a)中的激发光E的光密度抑制得较低,能够提高激发光E的照度分布的均匀性。由此,抑制荧光体层43中的局部发热,能够抑制伴随荧光体层43的温度上升的荧光发光效率的降低。因此,在荧光体层43中高效地生成荧光YL,因此能够生成明亮的照明光WL。
这样,根据本实施方式的波长转换元件40,使荧光体层43中的激发光E的照度分布均匀化,并且抑制荧光体层43的温度上升。由此,能够实现发光效率高的波长转换元件40。即,根据本实施方式的波长转换元件40,能够得到高的散热性,能够实现波长转换效率高的波长转换元件40。
另外,由于本实施方式的光源装置2A具备上述波长转换元件40,因此能够提高发光效率。另外,本实施方式的投影仪1具备上述光源装置2A,因此能够投射明亮的图像。
(第2实施方式)
以下,使用图4对本发明的第2实施方式进行说明。
第2实施方式的投影仪以及照明装置的结构与第1实施方式相同,波长转换元件的结构与第1实施方式不同。因此,省略投影仪及照明装置整体的说明。
图4是本实施方式的波长转换元件140的截面图。
如图4所示,波长转换元件140具备接合体141和反射部件42。本实施方式的接合体141通过第1荧光体层(第1波长转换部件)143、第2荧光体层(第2波长转换部件)144和导光部件44接合而构成。
第1荧光体层143和第2荧光体层144具有与第1实施方式的荧光体层43相同的结构。第1荧光体层143包括与第1方向D1平行的第1接合面(第1面)143a和朝向与第1接合面143a相反的表面143b。第2荧光体层144包括与第1方向D1平行的第1接合面144a和朝向与第1接合面144a相反的表面144b。
在本实施方式中,反射部件42与接合体141的多个外周面141a~141f中的和第1方向D1平行的第2外周面141b、第3外周面141c及第4外周面141d对置地配置。
本实施方式的接合体141通过第1荧光体层143的第1接合面143a和导光部件44的第2接合面44a相互接合、第2荧光体层144的第1接合面144a和导光部件44的与第2接合面44a相对的背面(第3面)44b相互接合而构成。
即,本实施方式的导光部件44被第1荧光体层143和第2荧光体层144夹着。在本实施方式中,第1荧光体层143的表面143b构成接合体141的第3外周面141c,第2荧光体层144的表面144b构成接合体141的第4外周面141d。
在本实施方式的波长转换元件140中,由于具备在第1荧光体层143和第2荧光体层144之间夹着导光部件44的接合体141,所以在导光部件44内传播的激发光E入射到第1荧光体层143和第2荧光体层144而生成荧光YL,由此能够得到明亮的荧光YL。
(第3实施方式)
以下,使用图5对本发明的第3实施方式进行说明。
图5是本实施方式的波长转换元件的截面图。
如图5所示,本实施方式的波长转换元件70具备接合体71和反射部件42。本实施方式的接合体71通过荧光体层43、第1导光部件72和第2导光部件73接合而构成。
第1导光部件72及第2导光部件73具有与第1实施方式的导光部件44相同的结构。第1导光部件72包括与第1方向D1平行的第2接合面(第2面)72a和朝向与第2接合面72a相反的表面72b。第2导光部件73包括与第1方向D1平行的第2接合面73a和朝向与第2接合面73a相反的表面73b。在本实施方式中,反射部件42与接合体71的多个外周面中的与第1方向D1平行的第2外周面71b、第3外周面71c及第4外周面71d对置配置。
本实施方式的接合体71通过荧光体层43的第1接合面43a和第1导光部件72的第2接合面72a相互接合、荧光体层43的与第1接合面43a相对的表面(第4面)43b和第2导光部件73的第2接合面73a相互接合而构成。
即,本实施方式的荧光体层43被第1导光部件72和第2导光部件73夹着。在本实施方式中,第1导光部件72的表面72b构成接合体71的第4外周面71d,第2导光部件73的表面73b构成接合体71的第3外周面71c。
在本实施方式的波长转换元件70中,由于具备在第1导光部件72和第2导光部件73之间夹着荧光体层43而构成的接合体71,因此激发光E在第1导光部件72和第2导光部件73内传播,从而能够高效地入射到荧光体层43的两个面(第1接合面43a和表面43b)。由此,能够在荧光体层43中生成明亮的荧光YL。
(第4实施方式)
以下,使用图6对本发明的第4实施方式进行说明。
图6是本实施方式的波长转换元件的截面图。
如图6所示,本实施方式的波长转换元件80具备接合体41、反射部件42和扩散元件82。扩散元件82与接合体41的外周面中的与第1外周面41a相对的第2外周面41b对置配置。扩散元件82与第2外周面41b接合。另外,扩散元件82也可以配置成在与第2外周面41b之间设置有间隙。
扩散元件82是对在导光部件44内传播的光具有光扩散性的元件。本实施方式的扩散元件82是荧光体层82a。荧光体层82a具有与荧光体层43相同的结构。另外,作为荧光体层82a,也可以通过使用气孔的含有率高的荧光体材料,或者使用在表面形成有微细的凹凸形状的荧光体,来提高光扩散性。在本实施方式的波长转换元件80中,由于在接合体41的第2外周面41b设置有作为扩散元件82的荧光体层82a,因此能够利用荧光体层82a将在导光部件44内传播并到达接合体41的第2外周面41b的激发光E转换为荧光YL。由此,能够生成更明亮的荧光YL。另外,荧光体层82a还作为使激发光E的一部分扩散反射的扩散元件发挥功能。通过荧光体层82a,激发光E向各种方向扩散反射,由此入射到荧光体层43,用于荧光YL的生成。
如上所述,根据本实施方式的波长转换元件80,与第1实施方式的波长转换元件40相比,能够生成更明亮的荧光YL。
另外,也可以用扩散板构成扩散元件82。根据该情况,通过使入射到接合体41的第3外周面41c的激发光E扩散并向各种方向反射,能够容易地入射到荧光体层43。
(第5实施方式)
以下,使用图7对本发明的第5实施方式进行说明。
图7是本实施方式的波长转换元件的截面图。
如图7所示,本实施方式的波长转换元件90具备接合体141、反射部件42和扩散元件82。扩散元件82与接合体141的外周面中的与第1外周面141a相对的第2外周面141b对置地配置。扩散元件82与第2外周面141b接合。另外,扩散元件82也可以配置成在与第2外周面141b之间设置有间隙。
扩散元件82扩散反射在导光部件44内传播的光。本实施方式的扩散元件82是荧光体层82a。
在本实施方式的波长转换元件90中,由于在接合体141的第2外周面141b设置有作为扩散元件的荧光体层82a,因此在导光部件44内传播的激发光E入射到荧光体层82a,由此能够生成更明亮的荧光YL。另外,荧光体层82a还作为使激发光E的一部分扩散反射的扩散元件发挥功能。通过荧光体层82a,激发光E向各个方向扩散反射,由此入射到第1荧光体层143或第2荧光体层144,用于荧光YL的生成。
根据本实施方式的波长转换元件90,与第2实施方式的波长转换元件140相比,能够生成更明亮的荧光YL。
另外,扩散元件82也可以由扩散板构成。在该情况下,扩散元件82通过使激发光E扩散并向各种方向反射,能够使其容易地入射到第1荧光体层143或第2荧光体层144。
以上,通过上述实施方式对本发明的一个方式进行了说明,但是,本发明的内容不限于上述内容,能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行适当变更。
例如,在上述实施方式中,与第2外周面41b、第3外周面41c及第4外周面41d对置地配置反射部件42,但也可以在与第1方向D1平行的第5外周面41e及第6外周面41f处配置反射部件42。根据该结构,通过使从接合体41向外部射出的光返回接合体41内,能够提高光利用效率。另外,在第2实施方式中也是,也可以在与第1方向D1平行的第5外周面141e及第6外周面141f处配置反射部件42。
另外,在上述实施方式中,作为波长转换元件40、70、80、90、140,列举了反射型的波长转换元件的例子,但本发明也可以适用于从与激发光E的入射面不同的面射出荧光YL的透射型的波长转换元件。
另外,在上述第2实施方式或第5实施方式中,第1荧光体层143及第2荧光体层144也可以由特性不同的荧光体构成。例如,也能够利用蓝色激发光(第1光)使第1荧光体层143射出绿色荧光(第2光),使第2荧光体层144为利用蓝色的激发光(第1光)而发出具有与激发光及绿色荧光不同的波段的黄色荧光或红色荧光(第3光)的荧光体,由此得到期望的分光特性。
另外,在上述第1实施方式、上述第3实施方式或上述第4实施方式中,也可以层叠具有不同特性的两个荧光体来构成荧光体层43。例如,荧光体层43也可以是层叠第1荧光部件(第1部件)和第2荧光部件(第2部件)而构成的,该第1荧光部件(第1部件)利用蓝色的激发光(第1光)射出绿色荧光(第2光),该第2荧光部件(第2部件)利用蓝色的激发光(第1光)发出具有与激发光和绿色荧光不同的波段的黄色荧光或红色荧光(第3光)。

Claims (9)

1.一种波长转换元件,其特征在于,该波长转换元件具有:
接合体,其是第1波长转换部件和第1导光部件接合而成的,该第1波长转换部件被第1光激发而射出具有与所述第1光不同的波段的第2光,该第1导光部件使所述第1光和所述第2光透过;以及
反射部件,其与所述接合体的多个外周面中的和第1方向平行的至少一个面对置地配置,反射所述第1光和所述第2光中的至少一方,
所述接合体由所述第1波长转换部件中的与所述第1方向平行的第1面和所述第1导光部件中的与所述第1方向平行的第2面彼此接合而构成,
所述第1光从所述多个外周面中的与所述第1方向交叉的第1外周面入射到所述接合体。
2.根据权利要求1所述的波长转换元件,其特征在于,
所述接合体具有第2波长转换部件,该第2波长转换部件接合于所述第1导光部件的与所述第2面相对的第3面,
所述第1导光部件被所述第1波长转换部件和所述第2波长转换部件夹着。
3.根据权利要求2所述的波长转换元件,其特征在于,
所述第2波长转换部件被所述第1光激发而射出具有与所述第1光和所述第2光不同的波段的第3光。
4.根据权利要求1所述的波长转换元件,其特征在于,
所述接合体具有第2导光部件,该第2导光部件接合于所述第1波长转换部件的与所述第1面相对的第4面,使所述第1光和所述第2光透过,
所述第1波长转换部件被所述第1导光部件和所述第2导光部件夹着。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的波长转换元件,其特征在于,
所述第1波长转换部件具有:第1部件,其被所述第1光激发而射出所述第2光;以及第2部件,其被所述第1光激发而射出具有与所述第1光和所述第2光不同的波段的第3光。
6.根据权利要求1所述的波长转换元件,其特征在于,
所述波长转换元件还具备扩散元件,该扩散元件与所述接合体的外周面中的和所述第1外周面相对的第2外周面对置地配置,使所述第1光和所述第2光中的至少一方扩散。
7.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导光部件是蓝宝石。
8.一种光源装置,其特征在于,该光源装置具有:
光源,其射出所述第1光;以及
权利要求1~7中的任一项所述的波长转换元件。
9.一种投影仪,其特征在于,该投影仪具有:
权利要求8所述的光源装置;
光调制装置,其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制;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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