光源以及图像投影装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及被用于工业用投影仪、家庭投影仪、微型投影仪(pico projector)等投影机、背投电视(rear project1n TV)、平视显示器(head_up display)等的光源以及图像投影装置，特别涉及射出光的光输出大、光斑(speckle)小、射出光的指向性高的光源。
【背景技术】
[0002]作为特殊的照明光源，存在商店的筒灯(downlight)、投影仪光源、汽车等的前照灯(车前灯(headlight)等)等，这些光源中，使用了卤鹤灯(halogen lamp)、高压水银灯、金属卤化物灯(metal halide lamp)等。其中，由于高压水银灯、金属卤化物灯等高亮度放电灯(High Intensity Discharge lamp)使用电弧放电，因此虽然能够高效率、高输出地放射指向性高的光，但另一方面，存在从点亮到稳定为止的时间长、由于含有水银因而环境负担大、以及到被定义为寿命的亮度减半为止的时间短等课题。
[0003]针对这样的课题，近年来，将发光二极管(Light Emitting D1de，LED)、半导体激光等半导体发光元件用作光源的元件或激励光源的光源的开发正在盛行。作为使用了半导体发光元件的光源的结构，存在使用了通过改变半导体材料、组成来使发光波长在可见光(430?670nm)的范围内变化的半导体发光元件的结构、将半导体发光元件与荧光体组合来使发光波长、发光光谱变为所希望的波长的结构，根据用途提出了各种结构。
[0004]例如，在专利文献1、专利文献2中，提出了对放射蓝色、绿色、红色各自的光的LED、半导体激光进行了组合的光源。这些光源与现有的高亮度放电灯不同，能够使三原色的光分别在自由的定时射出，因此特别是对于面向显示器用途有用。但是，由于LED的射出光的扩展角较大，并且发光部的面积也较大，因此存在构成光源的光学系统中的光的利用效率较低、不能增大光源的光输出强度的课题。另一方面，虽然半导体激光的射出光的扩展角和发光部面积都较小，但由于射出光的干扰性较高，因此在将由半导体激光构成的光源用于显示器的情况下，特别是在绿色区域和红色区域，光斑噪声带来的画质的降低成为课题。
[0005]针对这样的课题，提出了通过将半导体激光、发光二极管和荧光体组合、或者将半导体激光和荧光体组合，来提高光利用效率并且抑制光斑噪声的方法。
[0006]例如，在专利文献3中，提出了将放射蓝色光的半导体激光(蓝色激光)、Y3(A1，Ga)5012荧光体(绿色荧光体)、和红色发光二极管组合而成的光源。此外，在专利文献4中，提出了将蓝色激光、Y3(Al，Ga)5012焚光体(绿色荧光体)、和(Sr，Ca，Al，Si，N)荧光体(红色荧光体)组合而成的光源。进一步地，在专利文献5中，提出了通过将放射紫外光的半导体发光元件和同时设置有红色、绿色、蓝色荧光体层的圆板组合，从而将三原色全部由荧光构成的光源的结构。
[0007]以下，使用图22，对专利文献5所示的现有的发光装置进行说明。
[0008]如图22所示，现有的发光装置具备:发出紫外光的发光二极管1003、在每个被划分的区域配置有包含红色、绿色、蓝色焚光体的焚光体层的色轮(color wheel) 1004，通过色轮旋转，从发光二极管1003放射的光依次变换为红色、绿色、蓝色，按照以平均时间来观察的情况下放射出白色光的方式而被驱动。记载了在该结构中，作为蓝色荧光体，使用(Sr，Ca，Ba，Mg) 10 (PO4)6C12-Eu 或(Ba，Mg) Al 1(l017:Eu，作为绿色荧光体，使用 ZnS -Cu，Al 或(Ba，Mg) Al10O17: (Eu，Mn)，关于红色荧光体使用 Y2O2S !Eu。
[0009]另外，在图22中，1005是辅助光学元件，1006是中继透镜，1007是反射镜，1008是棱镜，1009是空间光调制器，1010是投影透镜。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开2009-252651号公报
[0013]专利文献2:日本特开平成11-064789号公报
[0014]专利文献3:日本特开2012-8409号公报
[0015]专利文献4:日本特开2012-068465号公报
[0016]专利文献5:日本特开2004-341105号公报
【发明内容】
[0017]但是，在现有结构中，举例有以下课题。首先，关于将蓝色激光、绿色荧光体、和红色LED组合的结构，半导体发光元件的种类具有多个，由于相互的电-光转换特性、温度特性不同，因此存在对合成光的颜色调整等需要复杂的控制等课题。另一方面，针对将不同种类的荧光体分别涂在同一轮盘(wheel)上并使其旋转的结构，(i)除了蓝色激光、和在旋转轮盘设置了绿色荧光体、红色荧光体，还设置了透过区域的方法(专利文献4等)，(ii)由紫外光源、和在各个区域形成有蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体的旋转轮盘构成的方法(专利文献5)，能够将半导体发光元件的种类设为I种。但是，针对专利文献4所述的(Sr，Ca，Al，Si，N)荧光体的、在活化剂中使用2价Eu离子的红色荧光体，除了光谱半值幅度宽、红色的颜色纯度低劣，还存在若激励光密度变高则变换效率急剧降低的课题。此外，针对专利文献5所述的活化剂是3价Eu离子的红色荧光体(Y2O2S:Eu)，虽然光谱半值幅度窄，但由于荧光寿命是毫秒量级，是与旋转轮盘的旋转时间(例如60Hz下为I周16.7毫秒)相同程度，因此产生由荧光光线的光轴偏移所导致的光获取效率的恶化、颜色切换时的混色的课题。
[0018]鉴于上述课题，本发明的目的在于，提供一种能够减少发光元件的种类，并且使颜色纯度高的红色光高效地射出的光源以及图像投影装置。
[0019]为了达到上述目的，本发明涉及的光源具有:一个或者多个半导体发光元件；第I波长变换部，其被配置在与半导体发光元件相离的位置；和第2波长变换部，其被配置在半导体发光元件与第I波长变换部之间并旋转，第2波长变换部至少具备吸收从半导体发光元件射出的射出光且放射主波长与射出光不同的第2光的第2波长变换区域、和透过射出光的透过区域，第I波长变换部吸收射出光，且放射主波长比第2光的主波长更长波长的第I光，第I光透过透过区域。
[0020]通过该结构，能够使照射到第I波长变换部的从半导体发光元件射出的光密度比照射到第2波长变换部的光密度低。因此，能够抑制因光饱和导致的变换效率降低，能够使长波长的光高效率地发光。
[0021]此外，也可以第I波长变换部包含第I荧光体，第2波长变换部包含与第I荧光体不同的第2荧光体。
[0022]通过该结构，能够使与从半导体发光元件射出的射出光的发光波长不同的波长的光放射，因此能够实现在不增加发光元件的种类的情况下，放射多个不同波长的光的光源。
[0023]此外，也可以第2焚光体的发光峰值波长处于500nm?600nm之间。
[0024]通过该结构，能够实现高效率地放射发光波长为绿色区域的光和发光波长比绿色区域更长波长的光的光源。
[0025]此外，也可以第I焚光体的发光峰值波长处于580nm?670nm之间。
[0026]通过该结构，能够实现高效率地放射发光波长是红色区域的光的光源。
[0027]此外，也可以在第2波长变换部，形成吸收射出光且放射主波长与第2光不同的第3光的第3波长变换区域。
[0028]此外，也可以第3波长变换区域与第2波长变换区域形成于第2波长变换部的同一面。
[0029]此外，也可以第3波长变换区域包含与第I荧光体以及第2荧光体不同的第3荧光体。
[0030]此外，也可以第3焚光体的发光峰值波长处于430nm?500nm之间。
[0031]此外，也可以射出光的发光峰值波长处于360nm?430nm之间。
[0032]通过该结构，能够使发光波长与第I波长变换部以及第2波长变换部不同的波长的光放射，能够使至少3种颜色的光高效率地从光源放射，能够实现颜色再现性好的图像投影装置。进一步地，通过将第3光设为蓝色区域，能够实现高效率地放射蓝色、绿色、红色光的光源。
[0033]此外，也可以在第2波长变换部，形成照射半导体发光元件的射出光且作为与射出光的偏振光方向不同的第3光而反射的光偏振变换区域。
[0034]此外，也可以射出光的发光峰值波长处于430nm?500nm之间。
[0035]由此，能够使来自半导体发光元件的射出光作为光源的射出光来放射。进一步地，通过将来自半导体发光元件的射出光的发光波长设为蓝色区域，能够使其作为蓝色光来放射。
[0036]此外，也可以在半导体发光元件与第I聚光透镜之间具备分色镜，分色镜透过射出光，且反射第I光、第2光以及第3光。
[0037]通过该结构，通过光源，能够使第I光、第2光以及第3光高效率地放射。
[0038]此外，也可以第I荧光体的荧光寿命为第2荧光体的荧光寿命以上。
[0039]通过该结构，即使使用荧光寿命长、发光波长是长波长的荧光体，也能够实现放射颜色纯度高的光的光源。
[0040]此外，也可以第2波长变换部以I周2.7毫秒至I周20毫秒之间的任意转速进行旋转。
[0041]此外，也可以第I荧光体的活化剂含有由Eu3+、Mn2+、Mn4+、Sm3+构成的至少I种。
[0042]通过该结构，即使使用包含发光光谱的半值幅度窄、荧光寿命长的活化剂的荧光体，也能够实现颜色再现性高的光源。
[0043]此外，也可以在半导体发光元件与第2波长变换部之间配置第I透镜，在第2波长变换部与第I波长变换部之间配置第2透镜，射出光通过第I透镜而被聚光在第2波长变换部上。
[0044]通过该结构，能够使在第2波长变换部产生的光高效率地从光源放射。
[0045]此外，也可以射出光照射到第2波长变换部的照射面积比射出光照射到第I波长变换部的面积小。
[0046]此外，也可以在第I波长变换部与第2透镜之间，配置有多个透镜阵列，射出光被聚光于第I波长变换部的多个照射部。
[0047]此外，也可以第I波长变换部具备包含第I荧光体的多个荧光体部件，且将多个荧光体部件配置在多个照射部。
[0048]通过设为这样的结构，第I波长变换部能够增大照射面积来使激励光密度降低。由此，能够降低第I波长变换部的光饱和，使长波长的光高效率的放射。
[0049]此外，也可以在第I波长变换部与第2透镜之间具备波长截止滤波器，波长截止滤波器反射波长500nm?590nm之间的光的一部分或全部。
[0050]此外，也可以第I焚光体的发光峰值波长处于590nm?630nm之间。
[0051]通过该结构，能够使颜色纯度高的红色光高效率的放射。
[0052]此外，本发明涉及的图像投影装置具备上述所述的光源和图像显示元件。通过该结构，能够高效率地放射颜色纯度高的红色光。
[0053]此外，也可以本发明涉及的图像投影装置至少将第I光、第2光和第3光，时间上连续地照射于图像显示元件。
[0054]通过该结构，能够实现一种能够显示颜色再现性高的图像的图像投影装置。
[0055]通过本发明的结构，在使用了半导体发光元件和荧光体的光源以及图像投影装置中，能够减少发光元件的种类，并且能够使颜色纯度高的红色光高效地射出。
【附图说明】
[0056]图1A是表示本发明的第I实施方式涉及的光源的结构的图。
[0057]图1B是表示本发明的第I实施方式涉及的第2波长变换部的结构的图。
[0058]图1C是表示本发明的第I实施方式涉及的