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CN108363266A - 照明装置和投影仪 - Google Patents

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CN108363266A CN201711403663.8A CN201711403663A CN108363266A CN 108363266 A CN108363266 A CN 108363266A CN 201711403663 A CN201711403663 A CN 201711403663A CN 108363266 A CN108363266 A CN 108363266A
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Abstract

照明装置和投影仪。本发明提供一种能够以简易的结构使光强度分布均匀的照明装置。此外，提供具备所述照明装置的投影仪。照明装置具备：光源装置，其射出光；聚光光学系统，光入射到该聚光光学系统；以及扩散元件，从聚光光学系统射出的聚光光束入射到该扩散元件。光包括：占据包含聚光光学系统的光轴的区域的第1光束；以及占据第1光束的外侧区域的第2光束。基于聚光光学系统的第1光束在光轴方向上的会聚位置与基于聚光光学系统的第2光束在光轴方向上的会聚位置不同。

Description

照明装置和投影仪
技术领域
本发明涉及照明装置和投影仪。
背景技术
近年来，存在如下的技术：在投影仪使用的照明装置中，使用两片的多透镜阵列和聚光透镜，使得从由多个半导体激光器构成的激光阵列射出的激光入射到荧光体层上而生成荧光(例如参照下述专利文献1)。从半导体激光器射出的激光的光强度分布具有高斯分布，中心部的光强度比周边部高。该情况下，可能荧光体层因热劣化，或者将激励光向荧光转换的效率降低。因此，在专利文献1中，使用两片的多透镜阵列和聚光透镜来使荧光体层上的激光(激励光)的光强度分布均匀，由此，使光强度的峰值降低。
专利文献1：日本特开2014-138148号公报
发明内容
然而，在上述现有技术中，存在部件个数增多从而装置大型化、成本提高的问题。因此，期望提供能够以简易的结构降低光强度的峰值的新技术。
本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的之一在于提供能够以简易的结构降低光强度的峰值的照明装置。此外，另一目的在于提供具备所述照明装置的投影仪。
根据本发明的第一方面，提供一种照明装置，其具备：光源装置，其射出光；聚光光学系统，所述光入射到该聚光光学系统；以及扩散元件，从所述聚光光学系统射出的聚光光束入射到该扩散元件，所述光包括：占据包含所述聚光光学系统的光轴的区域的第1光束；以及占据该第1光束的外侧的区域的第2光束，基于所述聚光光学系统的所述第1光束在所述光轴的方向上的会聚位置与基于所述聚光光学系统的所述第2光束在所述光轴的方向上的会聚位置不同。
在第一方面的照明装置中，相比于在光轴的方向上第1光束的会聚位置与第2光束的会聚位置相同的情况，由第1光束及第2光束在扩散元件上形成的光强度分布的峰值低。
此外，通过将中央部分的光量的一部分分配到周边部分，能够提高周边部分的光量。
在上述第一方面中，优选的是，所述聚光光学系统具备：选择性地接收所述第1光束的第1透镜面；以及第2透镜面，至少所述第2光束入射到该第2透镜面。
根据该结构，通过使用第1透镜面和第2透镜面，能够降低光强度分布的峰值。
在上述第一方面，优选的是，所述聚光光学系统具备透镜，所述透镜具有所述第1透镜面和所述第2透镜面，所述第1光束通过所述第1透镜面进行会聚，所述第2光束通过所述第2透镜面进行会聚。
根据该结构，能够使用一个透镜降低光强度分布的峰值。
或者，在上述第一方面，优选的是，所述聚光光学系统具备：具有所述第1透镜面的第1透镜；以及具有所述第2透镜面的第2透镜，所述第1透镜设置在所述光源装置与所述扩散元件之间的光路中。
根据该结构，通过使用第1透镜，能够独立于第2光束来调整第1光束的会聚位置。
在上述第一方面，优选的是，所述第1透镜面与所述第2透镜面中的至少一个具有由非球面形成的区域。
根据该结构，通过使用非球面透镜，容易控制会聚位置。
所述非球面也可以是畸变面。
根据该结构，能够调整第1光束及第2光束形成在扩散元件上的光斑的形状。
或者，所述非球面也可以是自由曲面。
根据该结构，通过使用自由曲面，透镜面的设计自由度提高，因此，能够容易降低光强度分布的峰值。
在上述第一方面中，优选的是，所述聚光光学系统具备：第2反射曲面，至少所述第2光束入射到该第2反射曲面；以及选择性地接收所述第1光束的第1面。
根据该结构，例如能够使用使光反射的反射部件来降低光强度分布的峰值。
在上述第一方面，优选的是，在所述光源装置与所述扩散元件之间的光路中设置有第2扩散元件。
根据该结构，第2扩散元件使得第1光束及第2光束扩散。因而，能够进一步降低扩散元件上的光强度分布的峰值。
在上述第一方面，优选的是，所述扩散元件是荧光体层。
根据该结构，能够降低荧光体层上的光强度分布的峰值。因而，能够生成明亮的荧光。
根据本发明的第二方面，提供一种投影仪，所述投影仪具备：上述第一方面的照明装置；光调制装置，其根据图像信息对从所述照明装置射出的照明光进行调制而生成图像光；以及投影光学系统，其投射所述图像光。
第二方面的投影仪可得到明亮的扩散光，因此，能够显示明亮且高质量的图像。
附图说明
图1是示出第一实施方式的投影仪的光学系统的示意图。
图2是示出第1照明装置的概要结构的图。
图3是示出荧光发光元件的主要部分结构的图。
图4是示出第2照明装置的概要结构的图。
图5是示出第二实施方式的第1照明装置的概要结构的图。
图6是示出第三实施方式的第1照明装置的概要结构的图。
标号说明
1：投影仪；20：第1光源装置；25：扩散部件(第2扩散元件)；30、130、140、720：聚光光学系统；30a：光轴；31：第1透镜；31a：第1透镜面；32：第2透镜；32a：第2透镜面；41：荧光体层；50a、51a：第1反射面；50b、51b：第2反射面；101、101A、101B、120：第1照明装置；102：第2照明装置；130A：透镜；130a：光轴；131：第1透镜面；132：第2透镜面；140a：光轴；400R、400G、400B：液晶光调制装置；600：投影光学系统；BL1、BLa1、BLb1：第1光束；BL2、BLa2、BLb2：第2光束；KB：蓝色光束；Ba：光束；Ba1、Bb1、BLLa1、BLLb1：第1光束；Ba2、Bb2、BLLa2、BLLb2：第2光束。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。
另外，以下的说明中使用的附图为了使特征容易理解，方便起见，有时放大示出作为特征的部分，各结构要素的尺寸比率等不一定与实际相同。
图1是示出本实施方式的投影仪的光学系统的概要图。
如图1所示，投影仪1具备照明装置100、色分离导光光学系统200、液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G、液晶光调制装置400B、十字分色棱镜500以及投影光学系统600。
照明装置100包括第1照明装置101和第2照明装置102。第1照明装置101向色分离导光光学系统200射出包含红色光及绿色光的荧光YL。第2照明装置102向色分离导光光学系统200射出蓝色光B。
色分离导光光学系统200具备分色镜210、反射镜220、反射镜230以及反射镜250。色分离导光光学系统200将从第1照明装置101射出的黄色的荧光YL分离成红色光R和绿色光G，并向对应的液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G导光，将从第2照明装置102射出的蓝色光B向液晶光调制装置400B导光。
场透镜300R、场透镜300G以及场透镜300B配置在色分离导光光学系统200与液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B之间。
分色镜210是使红色光成分通过、反射绿色光成分的分色镜。反射镜220是反射绿色光成分的反射镜。反射镜230是反射红色光成分的反射镜。反射镜250是反射蓝色光成分的反射镜。
通过了分色镜210的红色光R被反射镜230反射，通过场透镜300R后入射至红色光用的液晶光调制装置400R的图像形成区域。分色镜210反射的绿色光G被反射镜220进一步反射，通过场透镜300G后入射至绿色光用的液晶光调制装置400G的图像形成区域。反射镜250反射的蓝色光B经过场透镜300B而入射至蓝色光用的液晶光调制装置400B的图像形成区域。
液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B根据图像信息调制入射的色光，形成与各色光对应的彩色图像。虽然省略了图示，但在液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B的光入射侧分别配置有入射侧偏振板。在液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B的光射出侧分别配置有射出侧偏振板。
十字分色棱镜500对从液晶光调制装置400R、液晶光调制装置400G以及液晶光调制装置400B射出的各图像光进行合成，形成彩色图像。十字分色棱镜500是贴合4个直角棱镜而成的平面视图大致正方形，在贴合直角棱镜彼此而成的大致X字状的界面形成有电介质多层膜。
从十字分色棱镜500射出的彩色图像通过投影光学系统600放大投影，在屏幕SCR上形成图像。投影光学系统600由多个投影透镜构成。
接下来，对照明装置100的结构进行说明。
首先，对照明装置100中的第1照明装置101的结构进行说明。
图2是示出第1照明装置100的概要结构的图。
如图2所示，第1照明装置101具备第1光源装置20、扩散部件25、聚光光学系统30、荧光发光元件40以及拾取光学系统45。
第1光源装置20具有阵列光源21和准直光学系统22。阵列光源21具备作为固体光源的多个半导体激光器21a。多个半导体激光器21a在与光轴垂直的面内配置成阵列状。
半导体激光器21a射出蓝色的光线B1(例如峰值波长为460nm的激光)。阵列光源21射出由多束光线B1构成的光束Ba。在本实施方式中，光束Ba相当于权利要求中的“光”。
从阵列光源21射出的光线B1入射至准直光学系统22。准直光学系统22将从阵列光源21射出的光线B1转换为平行光束。
准直光学系统22具有例如阵列状地并排配置的多个准直透镜22a。多个准直透镜22a的每一个与多个半导体激光器21a对应地配置。
聚光光学系统30通过对从第1光源装置20射出的光束Ba进行会聚，使其入射至荧光发光元件40。以下，将入射至聚光光学系统30后的光束Ba称作光束BL。在本实施方式中，聚光光学系统30由两片透镜构成。后面对聚光光学系统30的结构进行叙述。在本实施方式中，光束BL相当于权利要求中的“聚光光束”。
扩散部件25使聚光光学系统30会聚的光束BL扩散。扩散部件25通过扩散光束BL，使该光束BL的光强度的峰值下降。由此，能够使光强度分布更均匀。扩散部件25例如通过在具有透光性的部件的表面形成凹凸来制造。
在本实施方式中，扩散部件25相当于权利要求中的“第2扩散元件”。
另外，扩散部件25并非必需的结构，也可以省略。
拾取光学系统45具有第1透镜45a及第2透镜45b，拾取荧光发光元件40生成的荧光YL并转换为平行光。
图3是荧光发光元件40的主要部分放大图。
如图3所示，荧光发光元件40具备：荧光体层41；支承荧光体层41的支承部件42；设置在支承部件42与荧光体层41之间的反射层43；以及设置于荧光体层41的光入射面41a的分色膜44。在本实施方式中，荧光体层41相当于权利要求中的“扩散元件”。
荧光体层41包含吸收激励光(光束BL)并将其转换为黄色的荧光YL的荧光体粒子(未图示)。例如，使用YAG(钇·铝·石榴石)类荧光体作为荧光体粒子。
另外，荧光体层41可以包含1种荧光体粒子，也可以包含两种以上的荧光体粒子。荧光体层41优选使用耐热性及表面加工性优异的材质。作为这样的荧光体层41，优选使用使荧光体粒子分散于氧化铝等的无机粘合剂中而得的荧光体层、不使用粘合剂而烧结荧光体粒子得到的荧光体层等。
作为支承部件42的材料，优选使用导热性高且散热性优异的材料，例如可举出铝、铜等金属、氮化铝、氧化铝、蓝宝石、金刚石等的陶瓷。在本实施方式中，支承部件42具有作为荧光体层41的散热部件的功能。
作为反射层43的具体例，例如可举出铝、银等的反射率高的金属反射膜。反射层43反射荧光YL及光束BL。由此，光束BL有效地利用于荧光YL的生成。此外，荧光YL通过被反射层43反射而良好地导向荧光体层41的光射出面41b侧。
分色膜44具有使光束BL(蓝色光)透过并反射荧光YL(黄色光)的特性。由此，荧光体层41生成并朝向光入射面41a侧的荧光YL通过分色膜44反射而高效地导向光射出面41b侧。
但是，高效地生成荧光YL重要的是不使荧光体层41的温度过度上升。如果光入射面41a上的光束BL的光强度分布不均，则产生局部光强度特别强的区域，热效率下降。
因此，在本实施方式中，使用聚光光学系统30来降低荧光体层41上的光强度的峰值。
以下对聚光光学系统30的具体结构进行说明。
返回图2，聚光光学系统30具备第1透镜31和第2透镜32。第1透镜31及第2透镜32沿着聚光光学系统30的光轴30a的方向配置，设置在第1光源装置20与荧光体层41之间的光路中。
在本实施方式中，入射至聚光光学系统30的光束Ba包括第1光束Ba1和第2光束Ba2。第1光束Ba1是光束Ba中占据包含聚光光学系统30的光轴30a的区域的光。第2光束Ba2是光束Ba中占据第1光束Ba1的外侧区域的光。
第1光束Ba1的与光轴30a垂直的截面的形状例如为圆形。另外，第1光束Ba1的截面形状不限于圆形，例如可以是带状。
第1透镜31比第2透镜32靠荧光体层41侧。第1透镜31例如由平凸透镜构成，具有第1透镜面31a。第1透镜面31a以从光束Ba中选择性地接收第1光束Ba1的方式配置。
第2透镜32例如由平凸透镜构成，具有第2透镜面32a。第2透镜面32a至少接收第2光束Ba2。在本实施方式中，第2透镜32以使光束Ba的整体(第1光束Ba1及第2光束Ba2)入射至第2透镜面32a的方式配置。
聚光光学系统30以使第1光束Ba1在光轴30a的方向上的会聚位置与第2光束Ba2在光轴30a的方向上的会聚位置不同的方式构成。能够利用各透镜面的焦距控制各会聚位置。
第1透镜面31a及第2透镜面32a中的至少一个可以具有由非球面形成的区域。在本实施方式中，第1透镜31及第2透镜32由具有非球面(例如自由曲面)的非球面透镜构成。通过使用自由曲面，透镜面的设计自由度提高，第1光束Ba1及第2光束Ba2的会聚位置容易控制。
在图2中，将由聚光光学系统30会聚的第1光束Ba1表示为第1光束BL1，将由聚光光学系统30会聚的第2光束Ba2表示为第2光束BL2。
在本实施方式中，第2透镜32以基于第2透镜面32a的第2光束BL2的会聚位置为荧光体层41的表面(光入射面41a)的方式构成。此外，第1透镜31以基于第1透镜面31a及第2透镜面32a的第1光束BL1的会聚位置与荧光体层41的表面(光入射面41a)不同的方式构成。
从阵列光源21射出的光束Ba首先入射至第2透镜32。第1光束BL1及第2光束BL2利用第2透镜32以在荧光体层41的表面(光入射面41a)会聚的方式聚光。
但是，第1光束BL1被第1透镜31(第1透镜面31a)选择性地接收。因此，第1光束BL1利用第1透镜31以在与第2光束BL2的会聚位置(荧光体层41的表面)不同的位置会聚的方式聚光。
根据本实施方式，第1光束BL1在散焦状态(失焦的状态)下入射至荧光体层41，并且第2光束BL2在对焦状态(聚焦的状态)下入射至荧光体层41的光入射面41a。在第1光束BL1由多个光束构成的情况下，散焦状态的第1光束BL1在荧光体层41上形成阵列状地分离的多个光斑。
另一方面，聚焦状态的第2光束BL2在荧光体层41上形成作为半导体激光器21a的光射出面的共轭像的一个光斑。
此处，作为比较例，对在聚光光学系统30中省略了第1透镜31的情况、即仅使用第2透镜32使光束BL聚光的情况进行说明。此时，第1光束BL1及第2光束BL2集中于荧光体层41上的一点。因而，由于利用第1光束BL1及第2光束BL2在荧光体层41上形成的照明区域由一个光斑形成，该照明区域的光强度分布与周边部分的光强度相比，中央部分的光强度强。因此，在中央部分发生热引起的效率下降、或者热引起的荧光体层41的劣化。
与此相对，本实施方式的聚光光学系统30能够在荧光体层41的光入射面41a上形成照明区域SA，该照明区域SA的中央部分由第1光束BL1及第2光束BL2构成，周边部分由第1光束BL1的一部分构成。
根据聚光光学系统30，与比较例相比，能够使光强度的峰值减小，并且通过将中央部分的光量的一部分分配到周边部分使周边部分的光量提高。因而，第1照明装置101能够高效地生成荧光YL。
接下来，对第2照明装置102的结构进行说明。
图4是示出第2照明装置102的结构示意图。
如图4所示，第2照明装置102具备第2光源装置710、聚光光学系统720、扩散板730、拾取光学系统731、透镜积分光学系统740以及重叠透镜760。
第2光源装置710具有与第1照明装置101的第1光源装置20相同的结构，具备阵列光源21和准直光学系统22。由此，第2光源装置710能够将由多束光线B2构成的蓝色光束Bb向聚光光学系统720射出。在第2照明装置102中，利用蓝色光束Bb作为图像光。在本实施方式中，蓝色光束Bb相当于权利要求中的“光”。
聚光光学系统720对从第2光源装置710射出的蓝色光束Bb进行聚光，使其入射至扩散板730。以下，将入射至聚光光学系统720后的蓝色光束Bb称作蓝色光束BB。聚光光学系统720具有与第1照明装置101的聚光光学系统30相同的结构，具有第1透镜31及第2透镜32。
蓝色光束Bb包括第1光束Bb1和第2光束Bb2。在图4中，将由聚光光学系统720会聚的第1光束Bb1表示为第1光束BB1，将由聚光光学系统720会聚的第2光束Bb2表示为第2光束BB2。
根据聚光光学系统720，与使蓝色光束BB聚光于一点的情况相比，能够减小扩散板730上的光强度的峰值。因而，能够抑制扩散板730的损伤，同时通过提高蓝色光束Bb的输出，生成更明亮的扩散光。
扩散板730以规定的散射度使蓝色光束BB散射，使其成为具有与从荧光发光元件40射出的荧光YL相似的配光分布的蓝色光B。作为扩散板730，例如可以使用由光学玻璃构成的磨砂玻璃。
拾取光学系统731具备透镜732、733。透镜732、733分别由凸透镜构成。拾取光学系统731使被扩散板730散射的蓝色光B平行，入射至透镜积分光学系统740。
透镜积分光学系统740具有透镜阵列750、751。透镜阵列750具有用于将蓝色光B分割为多个部分光束的多个小透镜750a。透镜阵列751具有与透镜阵列750的多个小透镜750a对应的多个小透镜751a。透镜阵列751与后级别的重叠透镜760一同使透镜阵列750的小透镜750a的像在液晶光调制装置400B的图像形成区域或其附近成像。
在本实施方式中，从第2照明装置102射出的蓝色光B被反射镜250反射，通过场透镜300B，入射至蓝色光用的液晶光调制装置400B的图像形成区域。
根据本实施方式的投影仪1，由于具备上述照明装置100，能够将明亮的图像显示在屏幕SCR上。
另外，在第1照明装置101中，光轴30a的方向上的第1透镜31及第2透镜32的位置关系未限定，也可以配置成第2透镜32比第1透镜31靠荧光体层41侧。
此外，在第1照明装置101中，例举了由凸透镜构成第1透镜31的情况，但也可以由凹透镜构成第1透镜31。
(第二实施方式)
接下来，对第二实施方式的照明装置进行说明。另外，在本实施方式中，对与第一实施方式共通的结构及部件标注相同的标号，省略其详细说明。
图5是示出本实施方式的第1照明装置101A的概要结构的图。如图5所示，第1照明装置101A具备第1光源装置20、扩散部件25、聚光光学系统130、荧光发光元件40以及拾取光学系统45。
本实施方式的聚光光学系统130由一个透镜130A构成，具有光轴130a。透镜130A由具有两个焦点的多重焦点聚光透镜构成。透镜130A具有设置在光入射面侧的第1透镜面131及第2透镜面132。
第1透镜面131设置在光束Ba中的第1光束Ba1入射的区域。由此，第1透镜面131选择性地接收第1光束Ba1。
第2透镜面132设置在光束Ba中的第2光束Ba2入射的区域。在本实施方式中，第2透镜面132仅接收第2光束Ba2。
在本实施方式中，第1透镜面131及第2透镜面132中的至少一个可以具有由非球面形成的区域。在本实施方式中，第1透镜面131及第2透镜面132由非球面(例如自由曲面)构成。通过使用自由曲面，透镜面的设计自由度提高，因此，第1光束BL1或第2光束BL2的会聚位置容易控制。
聚光光学系统130以使第1光束BL1在光轴130a的方向上的会聚位置与第2光束BL2在光轴130a的方向上的会聚位置不同的方式构成。能够利用各透镜面的焦距控制各会聚位置。
接下来，对聚光光学系统130的作用进行说明。
第1光束BL1由第1透镜面131选择性地接收而会聚，第2光束BL2由第2透镜面132接收而会聚。
在本实施方式中，在聚光光学系统130(透镜130A)中，以第2光束BL2的会聚位置成为荧光体层41的表面(光入射面41a)、第1光束BL1的会聚位置与荧光体层41的表面(光入射面41a)不同的方式设计了第2透镜面132及第1透镜面131。
基于这样的结构，聚光光学系统130使第1光束BL1在散焦状态(失焦的状态)下入射至荧光体层41，并且使第2光束BL2在对焦状态(聚焦的状态)下入射至荧光体层41的光入射面41a。
根据本实施方式的聚光光学系统130，与第一实施方式同样地，能够减小光强度的峰值。由此，通过高效地生成荧光YL，能够得到明亮的荧光YL。
另外，在聚光光学系统130中，光轴130a的方向上的第1透镜面131及第2透镜面132的位置关系未限定。例如，也可以在透镜130A的光入射面及光射出面中的一方设置第2透镜面132，在光入射面及光射出面中的另一方设置第1透镜面131。
此外，例举了将第1透镜面131相对于第2透镜面132凸状地设置的情况，但可以将第1透镜面131设置成凹状。
此外，作为第一实施方式的第2照明装置102中的聚光光学系统720，也可以使用上述的聚光光学系统130。
(第三实施方式)
接下来，对第三实施方式的照明装置进行说明。另外，在本实施方式中，对与第一实施方式共同的结构及部件标注相同的标号，省略其详细说明。
图6是示出本实施方式的第1照明装置101B的概要结构的图。如图6所示，本实施方式的第1照明装置101B具备第1光源装置120、扩散部件25、聚光光学系统140、荧光发光元件40以及拾取光学系统45。
第1光源装置120具有阵列光源121和准直光学系统122。阵列光源121包括第1阵列光源121A和第2阵列光源121B。准直光学系统122包括第1准直光学系统122A和第2准直光学系统122B。
第1阵列光源121A及第2阵列光源121B具有与第一实施方式的第1光源装置20的阵列光源21相同的结构，具备作为固体光源的配置成阵列状的多个半导体激光器21a。半导体激光器21a射出蓝色的光线B1(例如峰值波长为460nm的激光)。第1阵列光源121A射出由多束光线B1构成的光束BLa。第2阵列光源121B射出由多束光线B1构成的光束BLb。
第1准直光学系统122A和第2准直光学系统122B具有与第一实施方式的第1光源装置20的准直光学系统22相同的结构，具有阵列状地并排配置的多个准直透镜22a。多个准直透镜22a的每一个与多个半导体激光器21a对应地配置。
第1准直光学系统122A将从第1阵列光源121A射出的光束BLa转换为平行光束。第2准直光学系统122B将从第2阵列光源121B射出的光束BLb转换为平行光束。
第1光源装置120将光束BLa及光束BLb向聚光光学系统140射出。光束BLa及光束BLb分别沿着聚光光学系统140的光轴140a的方向射出。光束BLa及光束BLb相当于权利要求中的“光”。
光束BLa包括第1光束BLa1和第2光束BLa2。光束BLb包括第1光束BLb1和第2光束BLb2。
本实施方式的聚光光学系统140具备第1凹面反射板141、第1反射板142、第2凹面反射板143以及第2反射板144。
第1凹面反射板141具有由凹面构成的反射面50，该反射面50将从第1光源装置120射出的光束BLa向第1反射板142反射。第1反射板142具有将被反射面50反射的光束BLa向荧光发光元件40反射的反射面142a。
在本实施方式中，第1凹面反射板141及第1反射板142通过对从第1阵列光源121A射出的光束Bla进行会聚，使其入射至荧光体层41。以下，将入射至聚光光学系统140后的光束BLa称作光束BLLa。在本实施方式中，光束BLLa相当于权利要求中的“聚光光束”。
第1光束BLa1是占据包含聚光光学系统140的光轴140a的区域(即光轴140a附近的区域)的光。此外，第2光束BLa2是占据第1光束BLa1的外侧(与光轴140a相反的一侧)的区域的光。
第1凹面反射板141的反射面50包括第1光束BLa1入射的第1反射面50a和第2光束BLa2入射的第2反射面50b。第1反射面50a及第2反射面50b具有不同的曲率半径。在本实施方式中，第1反射面50a相当于权利要求中的“第1面”，第2反射面50b相当于权利要求中的“第2反射曲面”。
在图6中，将由聚光光学系统140会聚的第1光束BLa1表示为第1光束BLLa1，将由聚光光学系统140会聚的第2光束BLa2表示为第2光束BLLa2。
第1凹面反射板141构成为使得基于第2反射面50b及第1反射板142的第2光束BLLa2的会聚位置为荧光体层41的表面，且基于第1反射面50a及第1反射板142的第1光束BLLa1的会聚位置为与荧光体层41的表面不同的位置。
根据本实施方式，能够使第1光束BLLa1在散焦状态(失焦的状态)下入射至荧光体层41，并且使第2光束BLLa2在对焦状态(聚焦的状态)下入射至荧光体层41的光入射面41a。
同样地，第2凹面反射板143具有由凹面构成的反射面51，该反射面51将从第1光源装置120射出的光束BLb向第2反射板144反射。第2反射板144具有将被反射面144a反射的光束BLb向荧光发光元件40反射的反射面144a。
第2凹面反射板143及第2反射板144对从第2阵列光源121B射出的光束BLb进行会聚，使其入射至荧光体层41。以下，将入射至聚光光学系统140后的光束BLb称作光束BLLb。在本实施方式中，光束BLLb相当于权利要求中的“聚光光束”。
第1光束BLb1是占据光轴140a附近的区域的光。此外，第2光束BLb2是占据第1光束BLb1的外侧(与光轴140a相反的一侧)的区域的光。
第2凹面反射板143的反射面51包括第1光束BLb1入射的第1反射面51a和第2光束BLb2入射的第2反射面51b。在本实施方式中，第1反射面51a相当于权利要求中的“第1面”，第2反射面51b相当于权利要求中的“第2反射曲面”。
在图6中，将由聚光光学系统140聚光的第1光束BLb1表示为第1光束BLLb1，将由聚光光学系统140聚光的第2光束BLb2表示为第2光束BLLb2。
在本实施方式中，第2凹面反射板143构成为使得基于第2反射面51b的第2光束BLLb2的会聚位置成为荧光体层41的表面，并且基于第1反射面51a的第1光束BLLb1的会聚位置与荧光体层41的表面不同。
根据本实施方式，第1光束BLLb1在散焦状态(失焦的状态)下入射至荧光体层41，并且第2光束BLLb2在对焦状态(聚焦的状态)下入射至荧光体层41的光入射面41a。
在荧光体层41的光入射面41a形成有第1光束BLLa1、BLLb1及第2光束BLLa2、BLLb2的照明区域SB。照明区域SB的中央部由第2光束BLLa2、BLLb2构成，周边部由第1光束BLLa1、BLLb1构成。
根据本实施方式的聚光光学系统140，能够使光强度的峰值减小，因此能够高效地生成荧光YL。因而，根据本实施方式的第1照明装置101B，能够生成明亮的照明光。
另外，作为第一实施方式的第2照明装置102中的聚光光学系统720，也可以使用上述的聚光光学系统140。
此外，在本实施方式中，例举了使用第1凹面反射板141及第2凹面反射板143的反射面50及反射面51来使第1光束BLa1、BLb1及第2光束BLa2、BLb2的会聚位置不同的情况，但本发明不限于此。
例如，可以使用设置在第1反射板142及第2反射板144的反射面(相当于权利要求中的“第1面”)，来使得第1光束BLLa1、BLLb1的会聚位置与第2光束BLLa2、BLLb2的会聚位置不同。或者，可以使用配置在第1光束BLa1、BLb1的光路中的透镜的透镜面(相当于权利要求中的“第1面”)，来使得第1光束BLLa1、BLLb1的会聚位置与第2光束BLLa2、BLLb2的会聚位置不同。
另外，本发明不限于上述实施方式的内容，能够在不脱离发明的主旨的范围内适当变更。
上述聚光光学系统30可以包括调整光束Ba的光束宽度的无焦光学系统。例如，通过在第2透镜32的前级配置无焦光学系统，能够减小入射至第2透镜32的光束Ba的光束直径。由此，第2透镜32能够小型化。
或者，上述聚光光学系统130可以包括调整光束Ba的光束宽度的无焦光学系统。例如，通过在透镜130A的前级配置无焦光学系统，能够减小入射至透镜130A的光束Ba的光束直径。由此，透镜130A能够小型化。
但是，在第1实施方式中，利用从半导体激光器21a射出的光线B1形成在荧光体层41上的光斑为纵横比较大的矩形(细长的矩形)。因此，可以使用畸变面代替自由曲面，作为构成第1透镜31及第2透镜32的非球面。
通过使用畸变面，光束BL(光线B1)在荧光体层41上形成纵横比小的四边形(例如大致正方形)的光斑。由此，形成在荧光体层41上的光斑间的间隙减小，因此，能够使光强度分布均匀。
在上述实施方式中，示例了具备三个液晶光调制装置400R、400G、400B的投影仪1，但也能够适用于通过一个液晶光调制装置显示彩色影像的投影仪。此外，也可以使用数字微镜器件作为光调制装置。
在上述实施方式中示出了将本发明的照明装置搭载于投影仪的例子，但不限于此。本发明的照明装置也可以适用于照明器具、汽车的前灯等。

Claims (11)

1.一种照明装置，该照明装置具备：
光源装置，其射出光；
聚光光学系统，所述光入射到该聚光光学系统；以及
扩散元件，从所述聚光光学系统射出的聚光光束入射到该扩散元件，
所述光包括：占据包含所述聚光光学系统的光轴的区域的第1光束；以及占据该第1光束的外侧的区域的第2光束，
基于所述聚光光学系统的所述第1光束在所述光轴的方向上的会聚位置与基于所述聚光光学系统的所述第2光束在所述光轴的方向上的会聚位置不同。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述聚光光学系统具备：选择性地接收所述第1光束的第1透镜面；以及第2透镜面，至少所述第2光束入射到该第2透镜面。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其中，
所述聚光光学系统具备透镜，所述透镜具有所述第1透镜面和所述第2透镜面，
所述第1光束通过所述第1透镜面进行会聚，
所述第2光束通过所述第2透镜面进行会聚。
4.根据权利要求2所述的照明装置，其中，
所述聚光光学系统具备：具有所述第1透镜面的第1透镜；以及具有所述第2透镜面的第2透镜，
所述第1透镜设置在所述光源装置与所述扩散元件之间的光路中。
5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的照明装置，其中，
所述第1透镜面与所述第2透镜面中的至少一个具有由非球面形成的区域。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，
所述非球面是畸变面。
7.根据权利要求5所述的照明装置，其中，
所述非球面是自由曲面。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述聚光光学系统具备：第2反射曲面，至少所述第2光束入射到该第2反射曲面；以及选择性地接收所述第1光束的第1面。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的照明装置，其中，
在所述光源装置与所述扩散元件之间的光路中设置有第2扩散元件。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的照明装置，其中，
所述扩散元件是荧光体层。
11.一种投影仪，该投影仪具备：
权利要求1至10中的任意一项所述的照明装置；
光调制装置，其根据图像信息对从所述照明装置射出的照明光进行调制而生成图像光；以及
投影光学系统，其投射所述图像光。
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