光源以及圖像投影裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及被用于工業(yè)用投影儀、家庭投影儀、微型投影儀(pico projector)等投影機(jī)、背投電視(rear project1n TV)、平視顯示器(head_up display)等的光源以及圖像投影裝置，特別涉及射出光的光輸出大、光斑(speckle)小、射出光的指向性高的光源。
【背景技術(shù)】
[0002]作為特殊的照明光源，存在商店的筒燈(downlight)、投影儀光源、汽車(chē)等的前照燈(車(chē)前燈(headlight)等)等，這些光源中，使用了鹵鶴燈(halogen lamp)、高壓水銀燈、金屬鹵化物燈(metal halide lamp)等。其中，由于高壓水銀燈、金屬鹵化物燈等高亮度放電燈(High Intensity Discharge lamp)使用電弧放電，因此雖然能夠高效率、高輸出地放射指向性高的光，但另一方面，存在從點(diǎn)亮到穩(wěn)定為止的時(shí)間長(zhǎng)、由于含有水銀因而環(huán)境負(fù)擔(dān)大、以及到被定義為壽命的亮度減半為止的時(shí)間短等課題。
[0003]針對(duì)這樣的課題，近年來(lái)，將發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，LED)、半導(dǎo)體激光等半導(dǎo)體發(fā)光元件用作光源的元件或激勵(lì)光源的光源的開(kāi)發(fā)正在盛行。作為使用了半導(dǎo)體發(fā)光元件的光源的結(jié)構(gòu)，存在使用了通過(guò)改變半導(dǎo)體材料、組成來(lái)使發(fā)光波長(zhǎng)在可見(jiàn)光(430?670nm)的范圍內(nèi)變化的半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)、將半導(dǎo)體發(fā)光元件與熒光體組合來(lái)使發(fā)光波長(zhǎng)、發(fā)光光譜變?yōu)樗Ｍ牟ㄩL(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)用途提出了各種結(jié)構(gòu)。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中，提出了對(duì)放射藍(lán)色、綠色、紅色各自的光的LED、半導(dǎo)體激光進(jìn)行了組合的光源。這些光源與現(xiàn)有的高亮度放電燈不同，能夠使三原色的光分別在自由的定時(shí)射出，因此特別是對(duì)于面向顯示器用途有用。但是，由于LED的射出光的擴(kuò)展角較大，并且發(fā)光部的面積也較大，因此存在構(gòu)成光源的光學(xué)系統(tǒng)中的光的利用效率較低、不能增大光源的光輸出強(qiáng)度的課題。另一方面，雖然半導(dǎo)體激光的射出光的擴(kuò)展角和發(fā)光部面積都較小，但由于射出光的干擾性較高，因此在將由半導(dǎo)體激光構(gòu)成的光源用于顯示器的情況下，特別是在綠色區(qū)域和紅色區(qū)域，光斑噪聲帶來(lái)的畫(huà)質(zhì)的降低成為課題。
[0005]針對(duì)這樣的課題，提出了通過(guò)將半導(dǎo)體激光、發(fā)光二極管和熒光體組合、或者將半導(dǎo)體激光和熒光體組合，來(lái)提高光利用效率并且抑制光斑噪聲的方法。
[0006]例如，在專利文獻(xiàn)3中，提出了將放射藍(lán)色光的半導(dǎo)體激光(藍(lán)色激光)、Y3(A1，Ga)5012熒光體(綠色熒光體)、和紅色發(fā)光二極管組合而成的光源。此外，在專利文獻(xiàn)4中，提出了將藍(lán)色激光、Y3(Al，Ga)5012焚光體(綠色熒光體)、和(Sr，Ca，Al，Si，N)熒光體(紅色熒光體)組合而成的光源。進(jìn)一步地，在專利文獻(xiàn)5中，提出了通過(guò)將放射紫外光的半導(dǎo)體發(fā)光元件和同時(shí)設(shè)置有紅色、綠色、藍(lán)色熒光體層的圓板組合，從而將三原色全部由熒光構(gòu)成的光源的結(jié)構(gòu)。
[0007]以下，使用圖22，對(duì)專利文獻(xiàn)5所示的現(xiàn)有的發(fā)光裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0008]如圖22所示，現(xiàn)有的發(fā)光裝置具備:發(fā)出紫外光的發(fā)光二極管1003、在每個(gè)被劃分的區(qū)域配置有包含紅色、綠色、藍(lán)色焚光體的焚光體層的色輪(color wheel) 1004，通過(guò)色輪旋轉(zhuǎn)，從發(fā)光二極管1003放射的光依次變換為紅色、綠色、藍(lán)色，按照以平均時(shí)間來(lái)觀察的情況下放射出白色光的方式而被驅(qū)動(dòng)。記載了在該結(jié)構(gòu)中，作為藍(lán)色熒光體，使用(Sr，Ca，Ba，Mg) 10 (PO4)6C12-Eu 或(Ba，Mg) Al 1(l017:Eu，作為綠色熒光體，使用 ZnS -Cu，Al 或(Ba，Mg) Al10O17: (Eu，Mn)，關(guān)于紅色熒光體使用 Y2O2S !Eu。
[0009]另外，在圖22中，1005是輔助光學(xué)元件，1006是中繼透鏡，1007是反射鏡，1008是棱鏡，1009是空間光調(diào)制器，1010是投影透鏡。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-252651號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平成11-064789號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2012-8409號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2012-068465號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2004-341105號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]但是，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，舉例有以下課題。首先，關(guān)于將藍(lán)色激光、綠色熒光體、和紅色LED組合的結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體發(fā)光元件的種類(lèi)具有多個(gè)，由于相互的電-光轉(zhuǎn)換特性、溫度特性不同，因此存在對(duì)合成光的顏色調(diào)整等需要復(fù)雜的控制等課題。另一方面，針對(duì)將不同種類(lèi)的熒光體分別涂在同一輪盤(pán)(wheel)上并使其旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，(i)除了藍(lán)色激光、和在旋轉(zhuǎn)輪盤(pán)設(shè)置了綠色熒光體、紅色熒光體，還設(shè)置了透過(guò)區(qū)域的方法(專利文獻(xiàn)4等)，(ii)由紫外光源、和在各個(gè)區(qū)域形成有藍(lán)色熒光體、綠色熒光體、紅色熒光體的旋轉(zhuǎn)輪盤(pán)構(gòu)成的方法(專利文獻(xiàn)5)，能夠?qū)雽?dǎo)體發(fā)光元件的種類(lèi)設(shè)為I種。但是，針對(duì)專利文獻(xiàn)4所述的(Sr，Ca，Al，Si，N)熒光體的、在活化劑中使用2價(jià)Eu離子的紅色熒光體，除了光譜半值幅度寬、紅色的顏色純度低劣，還存在若激勵(lì)光密度變高則變換效率急劇降低的課題。此外，針對(duì)專利文獻(xiàn)5所述的活化劑是3價(jià)Eu離子的紅色熒光體(Y2O2S:Eu)，雖然光譜半值幅度窄，但由于熒光壽命是毫秒量級(jí)，是與旋轉(zhuǎn)輪盤(pán)的旋轉(zhuǎn)時(shí)間(例如60Hz下為I周16.7毫秒)相同程度，因此產(chǎn)生由熒光光線的光軸偏移所導(dǎo)致的光獲取效率的惡化、顏色切換時(shí)的混色的課題。
[0018]鑒于上述課題，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠減少發(fā)光元件的種類(lèi)，并且使顏色純度高的紅色光高效地射出的光源以及圖像投影裝置。
[0019]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及的光源具有:一個(gè)或者多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件；第I波長(zhǎng)變換部，其被配置在與半導(dǎo)體發(fā)光元件相離的位置；和第2波長(zhǎng)變換部，其被配置在半導(dǎo)體發(fā)光元件與第I波長(zhǎng)變換部之間并旋轉(zhuǎn)，第2波長(zhǎng)變換部至少具備吸收從半導(dǎo)體發(fā)光元件射出的射出光且放射主波長(zhǎng)與射出光不同的第2光的第2波長(zhǎng)變換區(qū)域、和透過(guò)射出光的透過(guò)區(qū)域，第I波長(zhǎng)變換部吸收射出光，且放射主波長(zhǎng)比第2光的主波長(zhǎng)更長(zhǎng)波長(zhǎng)的第I光，第I光透過(guò)透過(guò)區(qū)域。
[0020]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠使照射到第I波長(zhǎng)變換部的從半導(dǎo)體發(fā)光元件射出的光密度比照射到第2波長(zhǎng)變換部的光密度低。因此，能夠抑制因光飽和導(dǎo)致的變換效率降低，能夠使長(zhǎng)波長(zhǎng)的光高效率地發(fā)光。
[0021]此外，也可以第I波長(zhǎng)變換部包含第I熒光體，第2波長(zhǎng)變換部包含與第I熒光體不同的第2熒光體。
[0022]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠使與從半導(dǎo)體發(fā)光元件射出的射出光的發(fā)光波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光放射，因此能夠?qū)崿F(xiàn)在不增加發(fā)光元件的種類(lèi)的情況下，放射多個(gè)不同波長(zhǎng)的光的光源。
[0023]此外，也可以第2焚光體的發(fā)光峰值波長(zhǎng)處于500nm?600nm之間。
[0024]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率地放射發(fā)光波長(zhǎng)為綠色區(qū)域的光和發(fā)光波長(zhǎng)比綠色區(qū)域更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的光源。
[0025]此外，也可以第I焚光體的發(fā)光峰值波長(zhǎng)處于580nm?670nm之間。
[0026]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率地放射發(fā)光波長(zhǎng)是紅色區(qū)域的光的光源。
[0027]此外，也可以在第2波長(zhǎng)變換部，形成吸收射出光且放射主波長(zhǎng)與第2光不同的第3光的第3波長(zhǎng)變換區(qū)域。
[0028]此外，也可以第3波長(zhǎng)變換區(qū)域與第2波長(zhǎng)變換區(qū)域形成于第2波長(zhǎng)變換部的同一面。
[0029]此外，也可以第3波長(zhǎng)變換區(qū)域包含與第I熒光體以及第2熒光體不同的第3熒光體。
[0030]此外，也可以第3焚光體的發(fā)光峰值波長(zhǎng)處于430nm?500nm之間。
[0031]此外，也可以射出光的發(fā)光峰值波長(zhǎng)處于360nm?430nm之間。
[0032]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠使發(fā)光波長(zhǎng)與第I波長(zhǎng)變換部以及第2波長(zhǎng)變換部不同的波長(zhǎng)的光放射，能夠使至少3種顏色的光高效率地從光源放射，能夠?qū)崿F(xiàn)顏色再現(xiàn)性好的圖像投影裝置。進(jìn)一步地，通過(guò)將第3光設(shè)為藍(lán)色區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率地放射藍(lán)色、綠色、紅色光的光源。
[0033]此外，也可以在第2波長(zhǎng)變換部，形成照射半導(dǎo)體發(fā)光元件的射出光且作為與射出光的偏振光方向不同的第3光而反射的光偏振變換區(qū)域。
[0034]此外，也可以射出光的發(fā)光峰值波長(zhǎng)處于430nm?500nm之間。
[0035]由此，能夠使來(lái)自半導(dǎo)體發(fā)光元件的射出光作為光源的射出光來(lái)放射。進(jìn)一步地，通過(guò)將來(lái)自半導(dǎo)體發(fā)光元件的射出光的發(fā)光波長(zhǎng)設(shè)為藍(lán)色區(qū)域，能夠使其作為藍(lán)色光來(lái)放射。
[0036]此外，也可以在半導(dǎo)體發(fā)光元件與第I聚光透鏡之間具備分色鏡，分色鏡透過(guò)射出光，且反射第I光、第2光以及第3光。
[0037]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，通過(guò)光源，能夠使第I光、第2光以及第3光高效率地放射。
[0038]此外，也可以第I熒光體的熒光壽命為第2熒光體的熒光壽命以上。
[0039]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，即使使用熒光壽命長(zhǎng)、發(fā)光波長(zhǎng)是長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光體，也能夠?qū)崿F(xiàn)放射顏色純度高的光的光源。
[0040]此外，也可以第2波長(zhǎng)變換部以I周2.7毫秒至I周20毫秒之間的任意轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0041]此外，也可以第I熒光體的活化劑含有由Eu3+、Mn2+、Mn4+、Sm3+構(gòu)成的至少I(mǎi)種。
[0042]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，即使使用包含發(fā)光光譜的半值幅度窄、熒光壽命長(zhǎng)的活化劑的熒光體，也能夠?qū)崿F(xiàn)顏色再現(xiàn)性高的光源。
[0043]此外，也可以在半導(dǎo)體發(fā)光元件與第2波長(zhǎng)變換部之間配置第I透鏡，在第2波長(zhǎng)變換部與第I波長(zhǎng)變換部之間配置第2透鏡，射出光通過(guò)第I透鏡而被聚光在第2波長(zhǎng)變換部上。
[0044]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠使在第2波長(zhǎng)變換部產(chǎn)生的光高效率地從光源放射。
[0045]此外，也可以射出光照射到第2波長(zhǎng)變換部的照射面積比射出光照射到第I波長(zhǎng)變換部的面積小。
[0046]此外，也可以在第I波長(zhǎng)變換部與第2透鏡之間，配置有多個(gè)透鏡陣列，射出光被聚光于第I波長(zhǎng)變換部的多個(gè)照射部。
[0047]此外，也可以第I波長(zhǎng)變換部具備包含第I熒光體的多個(gè)熒光體部件，且將多個(gè)熒光體部件配置在多個(gè)照射部。
[0048]通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，第I波長(zhǎng)變換部能夠增大照射面積來(lái)使激勵(lì)光密度降低。由此，能夠降低第I波長(zhǎng)變換部的光飽和，使長(zhǎng)波長(zhǎng)的光高效率的放射。
[0049]此外，也可以在第I波長(zhǎng)變換部與第2透鏡之間具備波長(zhǎng)截止濾波器，波長(zhǎng)截止濾波器反射波長(zhǎng)500nm?590nm之間的光的一部分或全部。
[0050]此外，也可以第I焚光體的發(fā)光峰值波長(zhǎng)處于590nm?630nm之間。
[0051]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠使顏色純度高的紅色光高效率的放射。
[0052]此外，本發(fā)明涉及的圖像投影裝置具備上述所述的光源和圖像顯示元件。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠高效率地放射顏色純度高的紅色光。
[0053]此外，也可以本發(fā)明涉及的圖像投影裝置至少將第I光、第2光和第3光，時(shí)間上連續(xù)地照射于圖像顯示元件。
[0054]通過(guò)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)一種能夠顯示顏色再現(xiàn)性高的圖像的圖像投影裝置。
[0055]通過(guò)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在使用了半導(dǎo)體發(fā)光元件和熒光體的光源以及圖像投影裝置中，能夠減少發(fā)光元件的種類(lèi)，并且能夠使顏色純度高的紅色光高效地射出。
【附圖說(shuō)明】
[0056]圖1A是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的光源的結(jié)構(gòu)的圖。
[0057]圖1B是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的第2波長(zhǎng)變換部的結(jié)構(gòu)的圖。
[0058]圖1C是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的