專利名稱：照明器件和圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明器件和圖像顯示裝置，更具體地涉及用作例如投影儀等投射型圖像顯示裝置的光源的照明器件、和包括該照明器件的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，對(duì)于在家里看電影、在會(huì)議上做報(bào)告等，使用例如投影儀等投射型圖像顯示裝置的機(jī)會(huì)在增加。在這種投影儀中，作為光源，一般使用的是例如汞燈等具有高亮度的放電型燈。另外，隨著最近在固態(tài)發(fā)光器件(例如半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管等)的開發(fā)技術(shù)的進(jìn)展，使用固態(tài)發(fā)光器件的投影儀也被提出(例如，見JP-A-2009-277516)。JP-A-2009-277516 中所公開的投影儀是DLP (Digital Light Processing 注冊(cè)商標(biāo))型投影儀。在這種類型的投影儀中，通過(guò)對(duì)不同顏色以每秒約數(shù)千次進(jìn)行時(shí)間分割顯示，來(lái)全色顯示圖像。P-A-2009-277516中所公開的投影儀具有包括發(fā)射藍(lán)光(激發(fā)光)的發(fā)光二極管(激發(fā)光源)的光源器件、設(shè)置在激發(fā)光的發(fā)射側(cè)的透明基板、和使透明基板在垂直于激發(fā)光的發(fā)射方向的平面中旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)。在JP-A-2009-277516所公開的光源器件中，在透明基材的不同區(qū)域形成通過(guò)激發(fā)光的照射而發(fā)射紅光的紅色熒光層、通過(guò)激發(fā)光的照射而發(fā)射綠光的綠色熒光層、和“原樣”透射激發(fā)光的區(qū)域。因此，對(duì)于JP-A-2009-277516中所公開的投影儀，當(dāng)向以預(yù)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的透明基材發(fā)射激發(fā)光時(shí)，從光源器件以時(shí)間分割方式發(fā)射藍(lán)光(激發(fā)光)、以及被激發(fā)光激發(fā)出來(lái)的紅光和綠光。如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中已提出了不使用汞燈的投影儀，并且在這種投影儀中，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)汞投影儀，以應(yīng)對(duì)最近的環(huán)境問(wèn)題。另外，在例如將例如半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管等固態(tài)發(fā)光器件用作光源的情況下，與汞燈相比，具有壽命更長(zhǎng)并且亮度降低更小的優(yōu)
點(diǎn)ο然而，JP-A-2009-277516所公開的技術(shù)只適用于例如DLP (注冊(cè)商標(biāo))型投影儀等以時(shí)間分割方式發(fā)射波長(zhǎng)彼此不同的多種單色光的光源器件(照明器件)。該技術(shù)不能適于光源器件必須發(fā)射白光的應(yīng)用，例如3片IXD (液晶顯示器)型投影儀等。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望提供一種也適用于例如3片IXD型投影儀等多種不同應(yīng)用的無(wú)汞照明器件、以及具有該照明器件的圖像顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的照明器件包括激發(fā)光源、熒光物質(zhì)和驅(qū)動(dòng)單元。各部分的功能如下。所述激發(fā)光源發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的激發(fā)光。當(dāng)被所述激發(fā)光照射時(shí)，所述熒光物質(zhì)發(fā)射具有比第一波長(zhǎng)長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的光、并使所述激發(fā)光的一部分透射，從而使透射的具有第一波長(zhǎng)的激發(fā)光和發(fā)射的具有第二波長(zhǎng)的光復(fù)合并發(fā)射出去。所述驅(qū)動(dòng)單元使所述激發(fā)光在所述熒光物質(zhì)中的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)。另外，上述“波長(zhǎng)”是指不但包括單一波長(zhǎng)而且還指包括預(yù)定波長(zhǎng)帶域的波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像顯示裝置包括光源器件部和圖像投射部。各部分的功能如下。所述光源器件部具有與本發(fā)明上述實(shí)施例的照明器件的構(gòu)造相同的構(gòu)造。所述圖像投射部通過(guò)使用從所述光源器件部發(fā)射的光來(lái)生成預(yù)定圖像光、并將生成的圖像光向外投射。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)被激發(fā)光照射時(shí)，熒光物質(zhì)發(fā)射具有比激發(fā)光的波長(zhǎng) (第一波長(zhǎng))長(zhǎng)的波長(zhǎng)(第二波長(zhǎng))的光、并使激發(fā)光的一部分透射，從而復(fù)合并發(fā)射所透射的激發(fā)光和從熒光物質(zhì)發(fā)射的光(以下稱為“發(fā)射光”)。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，從熒光物質(zhì)發(fā)射波長(zhǎng)帶域不同于激發(fā)光和發(fā)射光的波長(zhǎng)帶域的光。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在將激發(fā)光設(shè)定為藍(lán)光、并將發(fā)射光設(shè)定為包括紅光和綠光兩者的光(例如黃光等)的情況下，能夠從熒光物質(zhì)發(fā)射白光。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定激發(fā)光的第一波長(zhǎng)與發(fā)射光的第二波長(zhǎng)的組合，能夠從熒光物質(zhì)發(fā)射白光等光。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠提供一種也適用于例如3片LCD型投影儀等多種不同應(yīng)用的無(wú)汞照明器件、以及具有該照明器件的圖像顯示裝置。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的圖像顯示裝置的示意性方框構(gòu)造圖；圖2A、2B、2C是用于光源器件部(照明器件)的熒光構(gòu)件的示意性構(gòu)造圖；圖3是示出熒光構(gòu)件中所使用的反射膜的一個(gè)構(gòu)造示例的示圖；圖4是示出熒光構(gòu)件中所使用的反射膜的透射率與光入射角之間的關(guān)系的示圖；圖5是示出熒光物質(zhì)中的發(fā)光狀態(tài)以及反射膜的表面中的光反射狀態(tài)的示圖；以及圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的光源器件部(照明器件)的發(fā)射光的光譜特性的示圖。
具體實(shí)施例方式下面，將參考附圖按照以下順序來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的照明器件和具有該照明器件的圖像顯示裝置的示例。另外，在本實(shí)施例中，利用透射型IXD光學(xué)調(diào)制器件的 3IXD型投影儀被作為圖像顯示裝置的一個(gè)示例描述，但是本發(fā)明并不局限于此。1.圖像顯示裝置的構(gòu)造示例2.光源器件部(照明器件)的構(gòu)造示例3.熒光構(gòu)件的構(gòu)造示例4.光源器件部的操作示例[1.圖像顯示裝置的構(gòu)造示例]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖像顯示裝置的構(gòu)造示例。在圖1中，為了說(shuō)明的簡(jiǎn)便性，主要示出的只是在本實(shí)施例的圖像顯示裝置10向外投射圖像光時(shí)進(jìn)行操作的主要部分。另外，在圖1中，示出的是3片LCD型投影儀的構(gòu)造示例，但本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明也可適用于使用反射型LCD光調(diào)制器件的3片LCD型投影儀。
圖像顯示裝置10包括光源器件部1 (照明器件)和光學(xué)引擎部2 (圖像投射部)。 另外，光源器件部1的構(gòu)造將在后面描述。光學(xué)引擎部2對(duì)從光源器件部1射出的光(在本示例中為白光LW)進(jìn)行光學(xué)處理， 以生成圖像光Li，將圖像光LI放大并投射到例如外部屏幕。光學(xué)引擎部2包括例如分光光學(xué)系統(tǒng)20、3個(gè)IXD光學(xué)調(diào)制器件(以下分別稱為第一 IXD面板21到第三IXD面板23)、棱鏡M和投影光學(xué)系統(tǒng)25。另外，光學(xué)引擎部2的構(gòu)造并不局限于圖1所示示例，而可根據(jù)例如用途等進(jìn)行適當(dāng)變化。例如，可在各部分之間的光路上適當(dāng)設(shè)置各種必要的光學(xué)器件。另外，在該示例的光學(xué)引擎部2中，第一和第三LCD面板21、23設(shè)置成使其發(fā)光面彼此相對(duì)，而第二 IXD面板22設(shè)置在與第一和第三IXD面板21、23的相對(duì)方向垂直的方向上。棱鏡M設(shè)置在被第一到第三IXD面板21 23的發(fā)光面所包圍的區(qū)域。另外，在本示例中，投影光學(xué)系統(tǒng)25設(shè)置在與第二 LCD面板22的發(fā)光面相對(duì)的位置處，棱鏡M位于兩者之間。另外，分光光學(xué)系統(tǒng)20設(shè)置在第一到第三IXD面板21 23的光入射側(cè)。分光光學(xué)系統(tǒng)20由例如二向色鏡、反射鏡等構(gòu)成，將從光源器件部1入射的白光 Lff分成藍(lán)光LB、綠光LG和紅光LR，并將各波長(zhǎng)分量的光發(fā)射至各相應(yīng)LCD面板。在本示例中，分光光學(xué)系統(tǒng)20將分離出來(lái)的藍(lán)光LB、綠光LG、紅光LR分別發(fā)射至第一 IXD面板21、 第二 IXD面板22、第三IXD面板23。第一到第三IXD面板21 23中的每一個(gè)由透射型IXD面板構(gòu)成。各IXD面板通過(guò)基于從面板驅(qū)動(dòng)部(未示出)供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)改變封裝在液晶單元(未示出)中的液晶分子的排列，以液晶單元單位透射或遮蔽(調(diào)制)入射光。因此，各LCD面板向棱鏡M發(fā)射調(diào)制過(guò)的具有預(yù)定波長(zhǎng)的光(調(diào)制光)。棱鏡M復(fù)合分別從第一到第三IXD面板21 23入射的各波長(zhǎng)分量的調(diào)制光，并將復(fù)合光即圖像光LI發(fā)射至投影光學(xué)系統(tǒng)25。投影光學(xué)系統(tǒng)25將從棱鏡M入射的圖像光放大投射到例如外部屏幕等的顯示面上。[2.光源器件部1的構(gòu)造示例]下面，將參考圖1來(lái)描述本實(shí)施例的光源器件部1的內(nèi)部構(gòu)造。光源器件部1包括激發(fā)光源11、第一集光光學(xué)系統(tǒng)12 (第一光學(xué)系統(tǒng))、熒光構(gòu)件 13、馬達(dá)14 (驅(qū)動(dòng)單元)、和第二集光光學(xué)系統(tǒng)15 (第二光學(xué)系統(tǒng))。在本實(shí)施例的光源器件部1中，從激發(fā)光源11的激發(fā)光L的發(fā)射口開始依次設(shè)置第一集光光學(xué)系統(tǒng)12、熒光構(gòu)件13和第二集光光學(xué)系統(tǒng)15。這時(shí)，第一集光光學(xué)系統(tǒng)12、熒光構(gòu)件13中的將在后面描述的層狀熒光物質(zhì)32 (以下稱為“熒光層32”)、和第二集光光學(xué)系統(tǒng)15設(shè)置在激發(fā)光L的光路上。激發(fā)光源11由發(fā)射具有預(yù)定波長(zhǎng)(第一波長(zhǎng))的光的固態(tài)發(fā)光器件構(gòu)成。在本示例中，作為激發(fā)光源11，使用的是發(fā)射波長(zhǎng)為445nm的藍(lán)光的藍(lán)色激光器。另外，在本實(shí)施例中，入射到熒光層32的激發(fā)光L的波長(zhǎng)設(shè)定成短于從熒光構(gòu)件13中的將在后面描述的熒光層32射出的光的波長(zhǎng)。另外，在使用藍(lán)色激光器作為激發(fā)光源11的情況下，可構(gòu)造成通過(guò)一個(gè)藍(lán)色激光器來(lái)獲得具有預(yù)定輸出的激發(fā)光L，也可構(gòu)造成復(fù)合從多個(gè)藍(lán)色激光器中的每一個(gè)發(fā)射的光來(lái)獲得具有預(yù)定輸出的激發(fā)光L。另外，藍(lán)光(激發(fā)光L)的波長(zhǎng)并不局限于445nm，只要波長(zhǎng)處于被稱作藍(lán)光的光的波長(zhǎng)帶域內(nèi)，則可使用任意波長(zhǎng)。第一集光光學(xué)系統(tǒng)12會(huì)聚從激發(fā)光源11射出的激發(fā)光L，并將會(huì)聚的激發(fā)光 L(以下稱為“會(huì)聚光”)發(fā)射至熒光構(gòu)件13。這時(shí)，例如第一集光光學(xué)系統(tǒng)12的配置位置、 焦點(diǎn)距離和透鏡構(gòu)造等參數(shù)設(shè)計(jì)成使會(huì)聚光以預(yù)定入射角θ入射至熒光構(gòu)件13。另外，根據(jù)熒光構(gòu)件13中的將在后面描述的反射膜31的透射特性(透射率的入射角依存性)適當(dāng)設(shè)定會(huì)聚光的入射角θ。另外，當(dāng)在第一集光光學(xué)系統(tǒng)12中激發(fā)光L的光斑直徑被聚集時(shí)，能夠向熒光構(gòu)件13照射高密度的激發(fā)光L。因此，當(dāng)激發(fā)光L的光斑被過(guò)度聚集時(shí)，照射的是光量大于使照射區(qū)域中的熒光原子發(fā)光所需的光量的激發(fā)光L。在該情況下，對(duì)于照射區(qū)域，由于對(duì)于熒光原子發(fā)光的光量增加沒有幫助，所以發(fā)光量對(duì)入射激發(fā)光L的光量的比率減小，從而使得熒光層32的發(fā)光效率減小。因此，在本實(shí)施例中，第一集光光學(xué)系統(tǒng)12的構(gòu)造設(shè)計(jì)成使會(huì)聚光的光斑直徑變成不會(huì)減小發(fā)光效率的直徑。相反，當(dāng)會(huì)聚光的光斑直徑被過(guò)度變寬時(shí)，來(lái)自熒光構(gòu)件13的發(fā)射光的寬度增大。在該情況下，會(huì)聚光的光斑直徑可被控制成不由于第一集光光學(xué)系統(tǒng)12而變寬，或者也可考慮通過(guò)第二集光光學(xué)系統(tǒng)15使被變寬的發(fā)射光轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定直徑的平行光的構(gòu)造。熒光構(gòu)件13通過(guò)經(jīng)由第一集光光學(xué)系統(tǒng)12入射來(lái)的激發(fā)光L (藍(lán)光)發(fā)射具有預(yù)定波長(zhǎng)帶域(第二波長(zhǎng))的光，并透射激發(fā)光L的一部分。在本示例中，由于向光學(xué)引擎部2入射的光被設(shè)定為白光LW，所以熒光構(gòu)件13通過(guò)激發(fā)光L發(fā)射具有包括綠光和紅光的波長(zhǎng)帶域(大約480 680nm)的光。在本實(shí)施例中，具有包括綠光和紅光的波長(zhǎng)帶域的發(fā)射光和透射穿過(guò)熒光構(gòu)件13的激發(fā)光L(藍(lán)光)的一部分發(fā)生復(fù)合而生成白光LW。另外， 熒光構(gòu)件13的具體構(gòu)造將在后面描述。馬達(dá)14以預(yù)定轉(zhuǎn)速(number of rotations)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)熒光構(gòu)件13。這時(shí)，馬達(dá)14驅(qū)動(dòng)熒光構(gòu)件13，以使熒光構(gòu)件13在沿著垂直于激發(fā)光L的照射方向的平面(后述的熒光層32的激發(fā)光L的照射平面)的方向上旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)14的旋轉(zhuǎn)軸14a附接至熒光構(gòu)件13的將在后面描述的透明基板30的中心， 而透明基板通過(guò)固定輪轂14b固定至旋轉(zhuǎn)軸14a。熒光構(gòu)件13被馬達(dá)14可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，使得激發(fā)光L在熒光構(gòu)件13中的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)，以與在垂直于激發(fā)光L的照射方向的平面中的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的速度移動(dòng)。如上所述，熒光構(gòu)件13被馬達(dá)14可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)、并且激發(fā)光在熒光構(gòu)件13中的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)，因此能夠抑制照射位置的溫度升高，并且能夠防止熒光層 32的發(fā)光效率降低。另外，熒光原子要花一定時(shí)間(例如數(shù)納秒)來(lái)吸收激發(fā)光L而發(fā)光， 并且即使接下來(lái)激發(fā)光L在激發(fā)周期中發(fā)射至熒光原子，這些原子也不會(huì)發(fā)光。然而，根據(jù)本實(shí)施例，激發(fā)光L在熒光構(gòu)件13中的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)，使得未被激發(fā)的熒光原子順次處于激發(fā)光L的照射位置，從而能夠使熒光層32有效地發(fā)光。另外，在本實(shí)施例中，示出的是熒光構(gòu)件13被馬達(dá)14可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的示例。然而，本發(fā)明并不局限于此，只要激發(fā)光L在熒光構(gòu)件13中的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)， 則可以任何方式構(gòu)成。例如，可通過(guò)使熒光構(gòu)件13在垂直于激發(fā)光L的照射方向的平面中 (在后述的激發(fā)光L在熒光層32中的照射平面中)沿預(yù)定方向直線地往復(fù)移動(dòng)，來(lái)使激發(fā)光L的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)。另外，可通過(guò)使熒光構(gòu)件13固定并相對(duì)于熒光構(gòu)件 13相對(duì)地移動(dòng)激發(fā)光源11，來(lái)使激發(fā)光L的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)。第二集光光學(xué)系統(tǒng)15會(huì)聚從熒光構(gòu)件13射出的光(白光LW)，并將之轉(zhuǎn)換成平行光。然后，第二集光光學(xué)系統(tǒng)15將平行光引導(dǎo)至光學(xué)引擎部2的分光光學(xué)系統(tǒng)20。另外， 第二集光光學(xué)系統(tǒng)15可由單個(gè)準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成，也可構(gòu)造成通過(guò)使用多個(gè)透鏡來(lái)將入射光轉(zhuǎn)換成平行光。另外，由于來(lái)自熒光構(gòu)件13的發(fā)射光是以朗伯(Iambertian)(均勻漫射) 形狀擴(kuò)張的光，所以優(yōu)選的是第二集光光學(xué)系統(tǒng)15與熒光構(gòu)件13 (更具體地，后述熒光層 32)之間的距離應(yīng)盡可能短。另外，在本實(shí)施例中，描述的是第一集光光學(xué)系統(tǒng)12和第二集光光學(xué)系統(tǒng)15設(shè)置在光源器件部1中的示例，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，在本實(shí)施例的光源器件部1適用于即使從光源器件部1射出的光的輸出小也不會(huì)造成問(wèn)題的應(yīng)用時(shí)，可不設(shè)置第一集光光學(xué)系統(tǒng)12或第二集光光學(xué)系統(tǒng)15或兩者。[3.熒光構(gòu)件的構(gòu)造示例]下面，將參考圖2A 2C描述熒光構(gòu)件13的更具體的構(gòu)造。另外，圖2A示出了從第二集光光學(xué)系統(tǒng)15側(cè)觀察到的熒光構(gòu)件13的正視圖，圖2B示出了沿圖2A的線A-A所取的截面圖，而圖2C示出了從第一集光光學(xué)系統(tǒng)12側(cè)觀察到的熒光構(gòu)件13的正視圖。熒光構(gòu)件13包括盤形透明基板30、形成在透明基板30的一個(gè)表面上的反射膜31 和熒光層32 (熒光物質(zhì))、以及形成在透明基板30的另一表面上的反射防止膜33。透明基板30由例如玻璃和透明樹脂等透明材料形成。另外，透明基板30的例如厚度等尺寸考慮到例如必要的透射率、強(qiáng)度等而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。反射膜31，如圖2A所示，在透明基板30的一個(gè)表面上形成為圈餅(doughnut)形狀(環(huán)形形狀)。圈餅形反射膜31以反射膜31和透明基板30彼此同心的方式設(shè)置在透明基板30上。另外，反射膜31沿其徑向方向的寬度設(shè)定成比被第一集光光學(xué)系統(tǒng)12會(huì)聚的激發(fā)光L(會(huì)聚光)的光斑尺寸大的值。另外，反射膜31不但向第二集光光學(xué)系統(tǒng)15側(cè)反射在熒光層32處激發(fā)的光(發(fā)射光)，而且還向第二集光光學(xué)系統(tǒng)15側(cè)反射在熒光層32內(nèi)散射和反射的激發(fā)光L(藍(lán)光)。這里，圖3示出了反射膜31的一個(gè)構(gòu)造示例。反射膜31由第一介電層31a和第二介電層31b在透明基板30上交替層疊而成，所述第一介電層由例如SW2層或MgF2層等形成，而所述第二介電層由例如TiO2層或Ta2O3層等形成。具體說(shuō)，反射膜31可由二向色鏡(二向色膜)構(gòu)成。另外，第一介電層31a和第二介電層31b各自的疊層數(shù)可大體為數(shù)層到數(shù)十層。另外，第一介電層31a和第二介電層31b由例如蒸汽沉積法或?yàn)R射法等方法形成。在反射膜31由如圖3所示的二向色鏡構(gòu)成的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)各介電層的疊層數(shù)、各介電層的厚度、各介電層的形成材料等，能夠輕松地設(shè)定向反射膜31入射的光的透射率(反射率)的入射角依存性。圖4示出了在本實(shí)施例中使用的反射膜31的光透射率的入射角依存性的一個(gè)示例。在圖4中，橫軸表示入射光的波長(zhǎng)，而縱軸表示透射率。在圖4所示示例中，反射膜31設(shè)計(jì)成選擇性地反射具有包括紅光和綠光的波長(zhǎng)帶域(大約為480 680nm的波長(zhǎng)帶域)的光，而不管其入射角θ如何。因此，相對(duì)于具有包括紅光和綠光的波長(zhǎng)帶域的光(來(lái)自熒光層32的發(fā)射光)，不管該光的入射角θ如何， 透射率均大約為零。也就是說(shuō)，具有包括紅光和綠光的波長(zhǎng)帶域的光，不管其入射角θ如何，均被反射膜31完全反射。另一方面，相對(duì)于波長(zhǎng)為445nm的藍(lán)光(激發(fā)光L)，反射膜31設(shè)計(jì)成使得在其入射角θ約為20°或更小時(shí)透射藍(lán)光，而在其入射角θ大于大約20°時(shí)反射藍(lán)光。因此，如圖4所示，在藍(lán)光(激發(fā)光L)的波長(zhǎng)445nm(粗虛線)處，當(dāng)光的入射角θ為0° (實(shí)線) 和15° (虛線)時(shí)，透射率變大。另外，當(dāng)藍(lán)光的入射角θ為30° (單點(diǎn)劃線)、45° (點(diǎn)線)和60° (雙點(diǎn)劃線)時(shí)，445nm波長(zhǎng)處的透射率變小。也就是說(shuō)，在熒光層32內(nèi)散射并反射出來(lái)的激發(fā)光L中，以大于大約20°的入射角θ向反射膜31入射的激發(fā)光分量被反射膜31沿朝向第二集光光學(xué)系統(tǒng)15的方向反射。另外，如上所述，第一集光光學(xué)系統(tǒng)12的構(gòu)造根據(jù)反射膜31的透射率的入射角依存性而設(shè)計(jì)。例如，在反射膜31具有圖4所示的透射率的入射角依存性以使激發(fā)光L的利用效率不降低的情況下，第一集光光學(xué)系統(tǒng)12設(shè)計(jì)成使會(huì)聚的激發(fā)光L的入射角θ為 20°或更小。另外，熒光層32是在激發(fā)光L發(fā)射至其上時(shí)發(fā)射具有預(yù)定波長(zhǎng)帶域的光的層狀熒光物質(zhì)。在本實(shí)施例中，激發(fā)光L的透射光和熒光層32中的發(fā)射光被復(fù)合而生成白光LW，因此作為熒光層32，使用的是例如YAG (釔鋁石榴石)基熒光材料等材料。在該情況下，當(dāng)藍(lán)色激發(fā)光L入射至熒光層32時(shí)，熒光層32發(fā)射波長(zhǎng)帶域?yàn)?80 680nm的光(黃光)。另外，熒光層32可由任意材料構(gòu)成，只要膜能夠發(fā)射具有包括紅光和綠光的波長(zhǎng)帶域的光， 但是從發(fā)光效率和耐熱性的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的是使用YAG基熒光材料。熒光層32由在反射膜31上施加通過(guò)混合熒光材料和粘結(jié)劑而獲得的預(yù)定熒光劑而形成。在圖2A 2C所示示例中，熒光層32形成為覆蓋反射膜31的整個(gè)表面，使得熒光層32的表面形狀變成圈餅形狀。另外，熒光層32可只在激發(fā)光L所射到之處的區(qū)域形成， 因此熒光層32的形狀并不局限于圖2A 2C所示示例，例如，熒光層32沿徑向方向的寬度可窄于反射膜31的寬度。另外，對(duì)于熒光層32，發(fā)光量和激發(fā)光L的透射量可通過(guò)熒光層32的厚度或熒光物質(zhì)的密度(含有量)等得到調(diào)節(jié)。因此，在本實(shí)施例中，熒光層32的厚度或熒光物質(zhì)的密度等被調(diào)節(jié)成使從光源器件部1射出的光變成白光。反射防止膜33設(shè)置在透明基板30的激發(fā)光L入射側(cè)的表面上，并防止在激發(fā)光 L的會(huì)聚光向熒光構(gòu)件13入射時(shí)于會(huì)聚光的入射平面處發(fā)生的激發(fā)光L的反射。因此，能夠提高激發(fā)光L的利用效率。另外，在本實(shí)施例中，描述了在熒光構(gòu)件13中設(shè)置反射膜31和反射防止膜33的示例，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，在本實(shí)施例的光源器件部1應(yīng)用于即使發(fā)射光的輸出小也不會(huì)造成問(wèn)題的應(yīng)用時(shí)，可不設(shè)置反射膜31或反射防止膜33或兩者。另外，在上述實(shí)施例的熒光構(gòu)件13中，描述了在基板30上經(jīng)由反射膜31形成層狀熒光物質(zhì)(熒光層 32)的示例，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，在熒光物質(zhì)由具有充分強(qiáng)度的板狀構(gòu)件構(gòu)成的情況下，可不設(shè)置透明基板30。[4.光源器件部的操作示例]圖5示出了本實(shí)施例的光源器件部1的操作狀態(tài)。在本實(shí)施例的光源器件部1中，從激發(fā)光源11射出的激發(fā)光L(在本示例中為藍(lán)光)首先在第一集光光學(xué)系統(tǒng)12處被會(huì)聚。然后，會(huì)聚光(會(huì)聚的激發(fā)光L)從熒光構(gòu)件13的反射防止膜33側(cè)以預(yù)定入射角θ 向熒光構(gòu)件13入射。另外，在本實(shí)施例中，熒光構(gòu)件13是在其被馬達(dá)14以預(yù)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，被會(huì)聚光照射的。入射至熒光構(gòu)件13的會(huì)聚光透射穿過(guò)反射防止膜33、透明基板30和反射膜31， 并入射至熒光層32。另外，如上所述，由于反射膜31設(shè)計(jì)成透射預(yù)定入射角θ或更小的激發(fā)光L，入射至熒光構(gòu)件13的會(huì)聚光不被反射膜31反射。然后，當(dāng)會(huì)聚光(激發(fā)光L)入射至熒光層32時(shí)，會(huì)聚光(激發(fā)光L)的一部分透射穿過(guò)熒光層32，而其余部分主要被熒光層32吸收。因?yàn)楸晃盏募ぐl(fā)光L，熒光層32被激發(fā)，并從熒光層32發(fā)射具有預(yù)定波長(zhǎng)帶域的光(在本示例中為包括紅光和綠光的黃光)。 因此，激發(fā)光L的透射分量和來(lái)自熒光層32的發(fā)射光被復(fù)合，從而從熒光層32射出白光。另外，這時(shí)，熒光層32的發(fā)射光不但沿朝向第二集光光學(xué)系統(tǒng)15的方向發(fā)射，而且還沿朝向透明基板30的方向發(fā)射。另外，入射至熒光層32的激發(fā)光L的一部分也在熒光層32內(nèi)沿朝向透明基板30的方向散射和反射。然而，在本實(shí)施例的熒光構(gòu)件13中，如上所述，由于在透明基板30與熒光層32之間設(shè)置有反射膜31，所以沿朝向透明基板30的方向發(fā)射的發(fā)射光和激發(fā)光分量被反射膜31沿朝向第二集光光學(xué)系統(tǒng)15的方向反射。這時(shí)，從反射膜31反射的激發(fā)光分量在熒光層32中被吸收，從而進(jìn)一步使熒光層32發(fā)光。因此，如同本實(shí)施例，在透明基板30與熒光層32之間設(shè)置有反射膜31的情況下，能夠提高激發(fā)光L的利用效率，并且能夠增加發(fā)射光的光量。另外，實(shí)際上，本發(fā)明的發(fā)明人按如下方式設(shè)定光源器件部1的各部分的參數(shù)，并調(diào)查從光源器件部1射出的光的光譜特性。激發(fā)光源11的波長(zhǎng)(藍(lán)色激光器):445nm
激發(fā)光L的會(huì)聚直徑Imm激發(fā)光L的入射角θ :20°或更小熒光構(gòu)件13的轉(zhuǎn)速3000rpm第二集光光學(xué)系統(tǒng)15與熒光層32之間的距離1mm或更小透明基板30的形成材料玻璃透明基板30的直徑30_反射膜31的透射特性圖4所示的特性熒光層32的形成材料YAG基熒光物質(zhì)熒光層32的厚度50 μ m熒光層32的寬度5mm圖6示出了從光源器件部1射出的光在上述條件下獲得的光譜特性。另外，在圖 6所示特性中，橫軸表示波長(zhǎng)，而縱軸表示發(fā)射光的強(qiáng)度(任意單位)。從圖6可以看出，在上述條件下，能夠看出，在發(fā)射光中包括有445nm波長(zhǎng)附近的光分量(藍(lán)光分量)和波長(zhǎng)范圍為大約480 680nm的光分量、即包括紅光分量和綠光分量的光分量。由此還可看出，從本實(shí)施例的光源器件部1射出的是白光LW。如上所述，能夠通過(guò)使用固態(tài)發(fā)光器件從光源器件部1發(fā)射白光。因此，本實(shí)施例能夠適用于例如像在3片LCD型投影儀中那樣的有必要使用發(fā)射白光的光源器件的應(yīng)用。也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，能夠提供能夠適用于多種不同應(yīng)用的無(wú)汞光源器件部1(照明器件)、以及具有它的圖像顯示裝置10。在本實(shí)施例的光源器件部1中，不必使用汞燈，因此能夠應(yīng)對(duì)近來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。另外，根據(jù)本實(shí)施例，能夠提供與汞燈相比壽命更長(zhǎng)并且亮度的降低更小的光源器件部1和圖像顯示裝置10。另外，如同在本實(shí)施例中，當(dāng)在激發(fā)光源11中使用固態(tài)發(fā)光器件時(shí)，與汞燈相比，能夠縮短點(diǎn)燈時(shí)間。另外，在如同在本實(shí)施例的光源器件部1中那樣將半導(dǎo)體激光器用作激發(fā)光源11 的情況下，與例如LED (發(fā)光二極管)等固態(tài)光源相比，能夠發(fā)射具有充分高的亮度的光，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度光源。另外，如同在本實(shí)施例中，通過(guò)使用藍(lán)光激光器使熒光層32發(fā)光從而生成白光LW的構(gòu)造比分別準(zhǔn)備用于紅光、綠光和藍(lán)光的固態(tài)光源來(lái)生成白光的構(gòu)造便宜。另外，在本實(shí)施例中，是將3片LCD型投影儀描述為光源器件部1 (照明器件)的示例，但是本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明能夠應(yīng)用于必需白光的任意圖像顯示裝置，并能獲得相同的效果。在所述實(shí)施例中，描述的是將光源器件部1 (照明器件)的發(fā)射光設(shè)定為白光的示例，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，對(duì)于有必要將青光(或絳紅光)作為激發(fā)光L的應(yīng)用，藍(lán)光可用作發(fā)射光，或者熒光層32可由只發(fā)射綠光(或紅光)的熒光材料形成。也就是說(shuō)，根據(jù)發(fā)射光的必要波長(zhǎng)(顏色)，可適當(dāng)?shù)剡x擇激發(fā)光L的波長(zhǎng)和熒光層32的形成材料的組合。本申請(qǐng)包含2010年6月16日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP 2010-137192所涉及的主題，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解的是，在權(quán)利要求或其等同方案的范圍內(nèi)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素做出各種修改、組合、子組合和變更。
權(quán)利要求
1.一種照明器件，包括發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的激發(fā)光的激發(fā)光源；熒光物質(zhì)，在被所述激發(fā)光照射時(shí)，發(fā)射具有比第一波長(zhǎng)長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的光、并使所述激發(fā)光的一部分透射，從而使透射的具有第一波長(zhǎng)的激發(fā)光和發(fā)射的具有第二波長(zhǎng)的光復(fù)合并發(fā)射出去；和使所述激發(fā)光在所述熒光物質(zhì)中的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元。
2.如權(quán)利要求1所述的照明器件，還包括設(shè)置在所述熒光物質(zhì)的所述激發(fā)光的入射側(cè)、并選擇性地反射從所述熒光物質(zhì)發(fā)射的光的反射膜。
3.如權(quán)利要求2所述的照明器件，其中，所述反射膜是使入射角小于等于預(yù)定角度的激發(fā)光透射的膜。
4.如權(quán)利要求3所述的照明器件，還包括設(shè)置在所述反射膜與所述激發(fā)光源之間的光路上的第一光學(xué)系統(tǒng)，其會(huì)聚所述激發(fā)光以使所述激發(fā)光對(duì)所述反射膜的入射角變?yōu)樗鲱A(yù)定角度或更小。
5.如權(quán)利要求1所述的照明器件，還包括將從所述熒光物質(zhì)發(fā)射的光轉(zhuǎn)換成平行光的第二光學(xué)系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的照明器件，還包括設(shè)置在所述熒光物質(zhì)的所述激發(fā)光的入射側(cè)、并防止所述激發(fā)光被反射的反射防止膜。
7.如權(quán)利要求1所述的照明器件，其中，所述第一波長(zhǎng)是藍(lán)色波長(zhǎng)，而所述第二波長(zhǎng)是包括紅色波長(zhǎng)和綠色波長(zhǎng)的波長(zhǎng)帶域。
8.如權(quán)利要求1所述的照明器件，其中，所述驅(qū)動(dòng)單元在所述熒光物質(zhì)的激發(fā)光照射面中的預(yù)定方向移動(dòng)所述熒光物質(zhì)。
9.一種圖像顯示裝置，包括光源器件部，其包括發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的激發(fā)光的激發(fā)光源；熒光物質(zhì)，在被所述激發(fā)光照射時(shí)，發(fā)射具有比第一波長(zhǎng)長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的光、并使所述激發(fā)光的一部分透射，從而使透射的具有第一波長(zhǎng)的激發(fā)光和發(fā)射的具有第二波長(zhǎng)的光復(fù)合并發(fā)射出去；和使所述激發(fā)光在所述熒光物質(zhì)中的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元；和使用從所述光源器件部發(fā)射的光來(lái)生成預(yù)定圖像光、并將生成的圖像光向外投射的圖像投射部。
全文摘要
一種照明器件，包括發(fā)射具有第一波長(zhǎng)的激發(fā)光的激發(fā)光源；熒光物質(zhì)，在被所述激發(fā)光照射時(shí)，發(fā)射具有比第一波長(zhǎng)長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的光、并使所述激發(fā)光的一部分透射，從而使透射的具有第一波長(zhǎng)的激發(fā)光和發(fā)射的具有第二波長(zhǎng)的光復(fù)合并發(fā)射出去；和使所述激發(fā)光在所述熒光物質(zhì)中的照射位置隨時(shí)間的經(jīng)過(guò)而移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)單元。
文檔編號(hào)F21V9/10GK102289140SQ20111015282
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者小松由和 申請(qǐng)人:索尼公司