JP2011118187A - Light deflection element, light source apparatus and display apparatus - Google Patents

Light deflection element, light source apparatus and display apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light deflection element the light utilization efficiency of which is increased satisfactorily even if a light-emitting area thereof is made smaller and the parallelism of light emitted therefrom is enhanced, and to provide a light source apparatus and a display apparatus. <P>SOLUTION: The light deflection element includes: a dichroic mirror 13 one side of which is arranged so as to face a light source for emitting light having a first wavelength through which the light having the first wavelength is transmitted and on which light having a second wavelength is reflected; an angle selective mirror 16 which is arranged at the other side of the dichroic mirror 13 through which light beams of the light having the second wavelength with enter a predetermined incident angle range are transmitted and on which light beams outside the prescribed incident angle range are reflected; and a wavelength conversion element (phosphor layer 14) which is arranged between the dichroic mirror 13 and the angle-selective mirror 16 and irradiated with the light having the first wavelength to emit the light having the second wavelength. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、集光された光線を出力する光偏向素子、光源装置及び表示装置に関する。   The present invention relates to a light deflection element that outputs a condensed light beam, a light source device, and a display device.

プロジェクタや液晶ディスプレイの照明用光源として、発光ダイオード(LED)を用いた光源装置が利用されている。   A light source device using a light emitting diode (LED) is used as a light source for illumination of a projector or a liquid crystal display.

プロジェクタに利用される光源装置は、投影照度の向上と光の利用効率向上のため、LEDからの出射光をレンズで集光し表示素子の表示エリアを照明している。プロジェクタの投影照度をさらに向上するためには、LEDを複数並べて配置し光源光束を増やす方法が考えられる。しかし、LEDは一般的にランバート分布の配光特性を有し、発光面全体から光を出射する面光源であり、このような面光源をレンズや反射鏡で集光するには集光限界が存在する。集光できる照明エリアは、LED出射光の拡がり角度とLED発光面面積の積の関係から制限され、複数並べたLEDからの発光全てを集光して表示素子の表示エリアへ到達させることは困難となり、光の利用効率は低下する。   A light source device used for a projector illuminates a display area of a display element by condensing light emitted from an LED with a lens in order to improve projection illuminance and use efficiency of light. In order to further improve the projection illuminance of the projector, a method of increasing the light source luminous flux by arranging a plurality of LEDs side by side is conceivable. However, an LED generally has a Lambert distribution light distribution characteristic and is a surface light source that emits light from the entire light emitting surface, and there is a condensing limit for condensing such a surface light source with a lens or a reflecting mirror. Exists. The illumination area that can be condensed is limited by the product of the spread angle of the LED emission light and the LED light emitting surface area, and it is difficult to collect all the light emitted from the LEDs arranged in a row and reach the display area of the display element. As a result, the light use efficiency decreases.

また、近年、小型の光源であるLEDの特徴を活かし、超小型プロジェクタ用の光源装置にもLEDが利用されている。超小型プロジェクタの表示素子は小さく、LEDからの発光全てを小さな表示エリアへ到達させることは、集光限界のため困難となっている。
LEDのような面光源から所望のエリアを効率良く照明するためには、集光限界に制限されないように、出射光の平行度が高く発光面面積が小さいLEDが必要となっている。
In recent years, LEDs have been used in light source devices for ultra-compact projectors, taking advantage of the characteristics of LEDs, which are small light sources. The display element of the ultra-small projector is small, and it is difficult to reach all the light emitted from the LED to a small display area due to the light collection limit.
In order to efficiently illuminate a desired area from a surface light source such as an LED, an LED having a high parallelism of emitted light and a small light emitting surface area is required so as not to be limited by the light collection limit.

また、液晶ディスプレイに利用される光源装置としては、導光板を用いたバックライトが利用されている。このようなバックライトでは、導光板の一方の面に反射シートが設けられ、導光板の他方の面には、導光板に近い方から順に、拡散シート、プリズムシートが設けられる。このバックライトでは、導光板の側面から入射した照明光は、拡散シートが設けられた側の面から導光板を出射する。照明光は導光板からは水平に近い斜め方向に出射し、拡散シートで拡散され、プリズムシート特性に適した入射角の照明光はプリズムシートにより直上方向に偏向されバックライト出射面から出射する。拡散シートで拡散された照明光のうちプリズムシート特性に適さない入射角の照明光の一部は、プリズムシート内で全反射し下方向に戻される。下方向に戻された照明光は、拡散シート及び導光板を透過した後、反射シートにより反射される。その後、反射された照明光は、再度導光板、拡散シートを経由してプリズムシートに再入射する。ここで照明光は拡散シートにより拡散されているので、戻された照明光の進行方向は変化している。そのため、プリズムシートに再入射した照明光の一部は、プリズムシート特性に適した入射角となりプリズムシートにより直上方向に偏向され、バックライト出射面から出射する。その他の照明光の一部は、プリズムシート内で全反射し再度下方向に戻される。   Moreover, as a light source device used for a liquid crystal display, a backlight using a light guide plate is used. In such a backlight, a reflection sheet is provided on one surface of the light guide plate, and a diffusion sheet and a prism sheet are provided on the other surface of the light guide plate in order from the side closer to the light guide plate. In this backlight, the illumination light incident from the side surface of the light guide plate exits the light guide plate from the surface on the side where the diffusion sheet is provided. Illumination light is emitted from the light guide plate in an oblique direction close to the horizontal, diffused by the diffusion sheet, and illumination light having an incident angle suitable for the prism sheet characteristics is deflected directly upward by the prism sheet and emitted from the backlight emission surface. Of the illumination light diffused by the diffusion sheet, a part of the illumination light having an incident angle not suitable for the prism sheet characteristics is totally reflected in the prism sheet and returned downward. The illumination light returned downward is transmitted by the diffusion sheet and the light guide plate, and then reflected by the reflection sheet. Thereafter, the reflected illumination light is incident again on the prism sheet via the light guide plate and the diffusion sheet. Here, since the illumination light is diffused by the diffusion sheet, the traveling direction of the returned illumination light is changed. Therefore, a part of the illumination light re-entering the prism sheet becomes an incident angle suitable for the prism sheet characteristics, is deflected in the upward direction by the prism sheet, and is emitted from the backlight emission surface. A part of the other illumination light is totally reflected in the prism sheet and returned again downward.

このように、照明光は、プリズムシートと反射シートの間で繰り返し反射されることにより、特定の入射方向の照明光がプリズムシートから直上方向に出射する。しかし、このバックライトでは、プリズムシートと反射シートの間に、導光板と拡散シートが設けられているため、照明光がプリズムシートと反射シートの間を通る際の照明光の損失が大きくなる。   As described above, the illumination light is repeatedly reflected between the prism sheet and the reflection sheet, so that the illumination light in a specific incident direction is emitted directly upward from the prism sheet. However, in this backlight, since the light guide plate and the diffusion sheet are provided between the prism sheet and the reflection sheet, the loss of the illumination light when the illumination light passes between the prism sheet and the reflection sheet increases.

また、プリズムシート特性に適さない入射角の照明光の一部は、プリズムシート内で全反射しない角度の光線となっており、プリズムシートを透過する。これらの光線は、バックライト出射面から直上ではない方向へ偏向され出射する。つまり、液晶ディスプレイの
高輝度化のためには、直上方向への出射が多いことが望ましいが、プリズムシートによる集光方法は、所望の方向以外への出射光が多く配光分布が拡がるため、高輝度化が難しい。
このようなバックライトの出射光の平行度は、LEDをレンズで集光したときの出射光の平行度より低く、光の利用効率は上記のプロジェクタにおける光源装置の利用効率より低い。
Further, part of the illumination light having an incident angle that is not suitable for the prism sheet characteristic is a light beam having an angle that is not totally reflected in the prism sheet, and is transmitted through the prism sheet. These rays are deflected and emitted in a direction that is not directly above the backlight emission surface. In other words, in order to increase the brightness of the liquid crystal display, it is desirable that there is a lot of emission in the upward direction, but the light collection method by the prism sheet has a large amount of emitted light in a direction other than the desired direction, and the light distribution distribution is widened. High brightness is difficult.
The parallelism of the emitted light of such a backlight is lower than the parallelism of the emitted light when the LED is collected by the lens, and the light use efficiency is lower than the use efficiency of the light source device in the projector.

そこで、出射光の平行度が高い光偏向素子、およびそれを備えた、発光面積が小さい光源装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   In view of this, an optical deflection element having a high degree of parallelism of emitted light and a light source device having the same and having a small light emitting area have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に開示された光源装置は、基板上に設けた光源と、その光源から出射された光の偏向方向を制御する光偏向素子とを備える。光源は、基板に、反射材料層に相当する銀層、p型半導体層、光発生領域、n型半導体層を備える。銀層は、光発生領域によって生成される光の少なくとも50%の光であって、銀層に衝突する光を反射する。光偏向素子は、複数の開口から成るパターン層からなり、パターンに従って空間的に変化する誘電関数を有し、出射面法線近傍の光の取り出し効率を高めて、光偏向素子から出射される光が、ランバート分布よりも平行度が高くなる様に、光出射を制御する。   The light source device disclosed in Patent Document 1 includes a light source provided on a substrate and a light deflection element that controls the deflection direction of light emitted from the light source. The light source includes a silver layer corresponding to a reflective material layer, a p-type semiconductor layer, a light generation region, and an n-type semiconductor layer on a substrate. The silver layer reflects at least 50% of the light generated by the light generation region and impinges on the silver layer. The light deflection element is composed of a pattern layer composed of a plurality of openings, has a dielectric function that varies spatially according to the pattern, enhances the light extraction efficiency near the exit surface normal, and emits light emitted from the light deflection element However, the light emission is controlled so that the parallelism is higher than the Lambertian distribution.

特表2006−523957号公報(図1−2)JP-T-2006-523957 (FIGS. 1-2)

しかしながら、特許文献1に開示された光偏向素子および光源装置は、上述した光発生領域からの出射光のうち、有効利用されていない光が多いという問題を有している。   However, the light deflection element and the light source device disclosed in Patent Document 1 have a problem that there is a lot of light that is not effectively used among the light emitted from the light generation region described above.

この従来の光偏向素子は、光源と組合わせても、比較的小さな発光面積でもって、光発生領域から出射面法線近傍方向へ出射される光が、複数の開口から成るパターン層を透過して出射するよう制御できる構成ではあるが、光発生領域から広角に出射される光は、光偏向素子であるパターン層で反射し、素子出射面から出射できずに光発生領域方向に戻される。この光発生領域方向に戻された光の一部は、屈折率が高い光発生領域内に閉じ込められて迷光となる光や、n型またはp型半導体層の内部で吸収される光となり、光源装置からは出射しない。   In this conventional light deflection element, even when combined with a light source, the light emitted from the light generation region in the direction near the normal of the emission surface with a relatively small emission area passes through the pattern layer composed of a plurality of openings. However, the light emitted from the light generation region at a wide angle is reflected by the pattern layer, which is a light deflection element, and returned to the light generation region without being emitted from the element emission surface. A part of the light returned in the direction of the light generation region becomes light that is confined in the light generation region having a high refractive index and becomes stray light, or light that is absorbed inside the n-type or p-type semiconductor layer. It does not exit from the device.

また、パターン層の開口から出射できない角度の光(パターン層で反射した光)の一部は、裏面の銀層に導かれる。そして、銀層に到達した光は反射されて再度出射面に向かうが、光発生領域やn型またはp型半導体層に吸収される光や、素子の表面に形成される電力供給用の電極で遮られる光により減衰する。ここで、銀層で反射した光の一部は再度パターン層に向かい、パターン層の開口から出射できる光線角度に変われば出射できるが、光源装置内部に光線角度を大きく変える要素がないため、光源装置から出射できる光は少ない。   In addition, a part of light having an angle that cannot be emitted from the opening of the pattern layer (light reflected by the pattern layer) is guided to the silver layer on the back surface. The light that reaches the silver layer is reflected and travels toward the exit surface again, but is absorbed by the light generation region, the n-type or p-type semiconductor layer, or the power supply electrode formed on the surface of the element. Attenuated by blocked light. Here, a part of the light reflected by the silver layer is again directed to the pattern layer and can be emitted if the light beam angle can be emitted from the opening of the pattern layer, but there is no element that greatly changes the light beam angle inside the light source device. Less light can be emitted from the device.

この様に、特許文献1の光偏向素子および光源装置は、光偏向素子から出射できない光が、光源内部で往復する間に減衰してしまったり、効率良く目的の方向に光線角度を変えることができないという理由から、光発生領域で発した光を有効利用することができないという問題を有していた。   As described above, in the light deflecting element and the light source device of Patent Document 1, light that cannot be emitted from the light deflecting element is attenuated while reciprocating inside the light source, or the light beam angle can be efficiently changed in the target direction. For this reason, there is a problem that the light emitted from the light generation region cannot be effectively used.

そこで、本発明は、出射光の平行度が高くしたとしても、光の利用効率を十分高くした光偏向素子、そしてこの光偏向素子と光源とを組合わせて、発光面積を小さくした光源装
置、およびこの光偏向素子や光源装置を組み込んだ表示装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a light deflection element with sufficiently high utilization efficiency of light even when the parallelism of the emitted light is increased, and a light source device in which the light emission area is reduced by combining this light deflection element and a light source, Another object of the present invention is to provide a display device incorporating the light deflection element and the light source device.

本発明の一の側面によれば、光偏向素子が提供される。係る光偏向素子は、一方の側が第1の波長を持つ光を発する光源に面するように配置され、第1の波長の光を透過するとともに、第2の波長の光を反射するダイクロイックミラーと、ダイクロイックミラーの他方の側に配置され、第2の波長の光の所定の入射角範囲内の光線を透過し、所定の入射角範囲外の光線を反射する角度選択性ミラーと、ダイクロイックミラーと角度選択性ミラーの間に配置され、第1の波長の光が照射されることにより、第2の波長の光を発する波長変換素子とを有する。   According to one aspect of the present invention, an optical deflection element is provided. The light deflection element is disposed so that one side thereof faces a light source that emits light having a first wavelength, transmits a light having a first wavelength, and reflects a light having a second wavelength. An angle selective mirror that is disposed on the other side of the dichroic mirror, transmits a light beam within a predetermined incident angle range of light of the second wavelength, and reflects a light beam outside the predetermined incident angle range; and a dichroic mirror; A wavelength conversion element that is disposed between the angle selective mirrors and emits light of the second wavelength when irradiated with light of the first wavelength.

光偏向素子は、ダイクロイックミラーと角度選択性ミラーの間に配置された光の進行方向を変化させる角度変換層をさらに有することが好ましい。   The light deflection element preferably further includes an angle conversion layer that changes the traveling direction of light disposed between the dichroic mirror and the angle selective mirror.

あるいは、上記の光偏向素子において、波長変換素子は、光を散乱する散乱体を含むことが好ましい。   Alternatively, in the above optical deflection element, the wavelength conversion element preferably includes a scatterer that scatters light.

さらに上記の各光偏向素子において、波長変換素子と角度選択性ミラーの間に、第1の波長の光を反射し、第2の波長の光を透過するダイクロイックミラーをさらに有することが好ましい。   Further, each of the above-described optical deflecting elements preferably further includes a dichroic mirror that reflects the light of the first wavelength and transmits the light of the second wavelength between the wavelength conversion element and the angle selective mirror.

本発明の一つの側面によれば、光源装置が提供される。係る光源装置は、第1の波長の光を発する光源と、所定の入射角範囲内の光線を透過し、所定の入射角範囲外の光線を反射する角度選択性ミラーとを備え、光源からの第1の波長の光を用いて生じさせた第2の波長の光の所定の入射角範囲内の光線のみを出射する。この光源装置では、上記の何れかの光偏向素子を、光源、ダイクロイックミラー、波長変換素子、角度選択性ミラーの順となるように配置される。   According to one aspect of the present invention, a light source device is provided. The light source device includes: a light source that emits light of a first wavelength; and an angle selective mirror that transmits light rays within a predetermined incident angle range and reflects light rays outside the predetermined incident angle range. Only light rays within a predetermined incident angle range of the light of the second wavelength generated by using the light of the first wavelength are emitted. In this light source device, any one of the light deflection elements described above is arranged in the order of the light source, the dichroic mirror, the wavelength conversion element, and the angle selective mirror.

本発明のさらに他の側面によれば、表示装置が提供される。係る表示装置は、上記の何れかの光源装置と、光源装置から出射された光の強度を表示すべき画像に応じて変調する空間光変調装置とを有する。   According to still another aspect of the present invention, a display device is provided. Such a display device includes any one of the light source devices described above and a spatial light modulation device that modulates the intensity of light emitted from the light source device according to an image to be displayed.

本発明のさらに他の側面によれば、表示装置が提供される。係る表示装置は、上記の何れかの光偏向素子と、光偏向素子から出射された光の強度を表示すべき画像に応じて変調する空間光変調装置とを有する。   According to still another aspect of the present invention, a display device is provided. Such a display device includes any one of the above-described light deflection elements and a spatial light modulation device that modulates the intensity of light emitted from the light deflection elements in accordance with an image to be displayed.

本発明に係る光偏向素子は、出射光の平行度を高くしたとしても、光の利用効率を十分高くすることができる。また、この光偏向素子を光源と組合わせれば、発光面積が小さくした光源装置および表示装置を実現できる。   The light deflection element according to the present invention can sufficiently increase the light use efficiency even if the parallelism of the emitted light is increased. Further, when this light deflection element is combined with a light source, a light source device and a display device having a small light emitting area can be realized.

本発明の第1の実施形態に係る光偏向素子および光源装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a light deflection element and a light source device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る光偏向素子および光源装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the optical deflection | deviation element and light source device which concern on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る光偏向素子および光源装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical deflection element and light source device which concern on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る光偏向素子および光源装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the optical deflection | deviation element and light source device which concern on the 2nd Embodiment of this invention. 励起光を反射し蛍光を透過させる第2のダイクロイックミラーを有する光偏向素子および光源装置の一例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of a light deflection element and a light source device having a second dichroic mirror that reflects excitation light and transmits fluorescence. 各実施形態による光偏向素子および光源装置の何れかを利用した、液晶プロジェクタの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a liquid crystal projector using either the light deflection element or the light source device according to each embodiment. 各実施形態による光偏向素子の何れかを利用した、液晶ディスプレイ用バックライトの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the backlight for liquid crystal displays using any of the light deflection elements by each embodiment.

以下、図を参照しつつ、一つの実施形態による、光偏向素子およびそれを備えた光源装置について説明する。
図1は、第1の実施形態による光偏向素子および光源装置の概略構成図である。図1に示すように、この光源装置1は、基板10上に形成された光源11と、光源11上に配置された光偏向素子12とを有する。
Hereinafter, an optical deflection element and a light source device including the same according to one embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a light deflection element and a light source device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the light source device 1 includes a light source 11 formed on a substrate 10 and a light deflecting element 12 disposed on the light source 11.

光源11は、ランバート分布など広がりを持った配光特性で光線を出射し、かつ所定の波長の励起光を発する光源である。所定の波長は、光偏向素子12に含まれる蛍光体に蛍光発光させることができる波長、例えば、近紫外〜青色に相当する波長とすることができる。例えば、光源11は、波長405nmの光を発する発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)とすることができる。なお、この光源11は、上述したLEDに限られず、例えば、蛍光管、冷陰極管、高圧水銀ランプあるいは有機エレクトロルミネッセンス(Organic Electro-Luminescence、有機EL)素子であっても構わないし、必ずしも光偏向素子12に一体にして形成しなくとも良い。   The light source 11 is a light source that emits light rays with a wide light distribution characteristic such as a Lambertian distribution and emits excitation light having a predetermined wavelength. The predetermined wavelength can be a wavelength at which the fluorescent substance included in the light deflection element 12 can emit fluorescence, for example, a wavelength corresponding to near ultraviolet to blue. For example, the light source 11 can be a light emitting diode (LED) that emits light having a wavelength of 405 nm. The light source 11 is not limited to the above-described LED, and may be, for example, a fluorescent tube, a cold cathode tube, a high-pressure mercury lamp, or an organic electro-luminescence (Organic Electro-Luminescence, organic EL) element, and does not necessarily require light deflection. It does not have to be formed integrally with the element 12.

光偏向素子12は、光源11が発した励起光により蛍光を発し、その蛍光を集光して出力する。そのために、光偏向素子12は、光源11側から順に、ダイクロイックミラー13と、波長変換素子の一例である蛍光体層14と、光の進行方向を変化させる角度変換層の一例であるマイクロレンズアレイ15と、角度選択性ミラー16とが積層された構造を有する。なお、光偏向素子12が有する各層は、互いに密着するように配置されてもよく、あるいは、互いに間隔を空けて配置されてもよい。また、蛍光体層14とマイクロレンズアレイ15の配置は、入れ替えられてもよい。   The light deflection element 12 emits fluorescence by the excitation light emitted from the light source 11, collects and outputs the fluorescence. Therefore, the light deflection element 12 includes, in order from the light source 11 side, a dichroic mirror 13, a phosphor layer 14 that is an example of a wavelength conversion element, and a microlens array that is an example of an angle conversion layer that changes the traveling direction of light. 15 and an angle selective mirror 16 are stacked. It should be noted that the layers of the light deflection element 12 may be arranged so as to be in close contact with each other, or may be arranged at intervals. Moreover, the arrangement of the phosphor layer 14 and the microlens array 15 may be interchanged.

この光偏向素子12において、ダイクロイックミラー13の光源11と対向する面が光の入射面12aであり、角度選択性ミラー16の外側の面、すなわち入射面12aと反対側の面が光の出射面12bである。   In this light deflection element 12, the surface facing the light source 11 of the dichroic mirror 13 is the light incident surface 12a, and the outer surface of the angle selective mirror 16, that is, the surface opposite to the incident surface 12a is the light exit surface. 12b.

ダイクロイックミラー13は、光源11が発する励起光に相当する波長の光を透過する一方、蛍光体層14により生じる蛍光に相当する波長の光を反射する。そのために、ダイクロイックミラー13は、例えば、ガラス層と、ガラス層の表面に形成された誘電体多層膜により形成される。あるいは、ダイクロイックミラー13は、光源11が発する励起光の波長よりも、小さい周期で誘電率が変化するフォトニック結晶により形成されてもよい。例えば、ダイクロイックミラー13は、ガラスのような透明な部材の表面に、直径100nm〜200nm程度の複数の突起が所定の周期で形成された構造を有する。   The dichroic mirror 13 transmits light having a wavelength corresponding to excitation light emitted from the light source 11, and reflects light having a wavelength corresponding to fluorescence generated by the phosphor layer 14. Therefore, the dichroic mirror 13 is formed by, for example, a glass layer and a dielectric multilayer film formed on the surface of the glass layer. Alternatively, the dichroic mirror 13 may be formed of a photonic crystal whose dielectric constant changes with a period smaller than the wavelength of the excitation light emitted from the light source 11. For example, the dichroic mirror 13 has a structure in which a plurality of protrusions having a diameter of about 100 nm to 200 nm are formed at a predetermined period on the surface of a transparent member such as glass.

蛍光体層14は、波長変換素子として機能し、光源11から照射された励起光によって所定の波長を持つ蛍光を発する。そのために、蛍光体層14は、例えば、ガラス基板上に蛍光体が塗布された構造を有する。あるいは、蛍光体層14は、ガラス基板内に蛍光体がドープされた構造を有してもよい。さらにまた、蛍光体層14は、蛍光体を含む薄膜であってもよい。また、この波長変換素子として、上記の蛍光体層14の代わりに、ナノスケールで入力される光の波長を変換する量子ドットなどを用いてもよい。   The phosphor layer 14 functions as a wavelength conversion element and emits fluorescence having a predetermined wavelength by the excitation light emitted from the light source 11. For this purpose, the phosphor layer 14 has a structure in which a phosphor is coated on a glass substrate, for example. Alternatively, the phosphor layer 14 may have a structure in which a phosphor is doped in a glass substrate. Furthermore, the phosphor layer 14 may be a thin film containing a phosphor. In addition, as the wavelength conversion element, a quantum dot or the like that converts the wavelength of light input at a nanoscale may be used instead of the phosphor layer 14 described above.

蛍光体は、光源11が発する励起光の波長及び光源装置1が、出力しようとする光の波長に応じて適切なものが選択される。
例えば、光源11が波長405nmの光を発し、かつ光源装置1が赤色に相当する波長を持つ光を出力しようとする場合、赤色蛍光体として、CaAlSiN3:Eu2+を使用することができる。また、光源11が波長405nmの光を発し、かつ光源装置1が緑色に相当する波長を持つ光を出力しようとする場合、緑色蛍光体として、例えば、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+を使用することができる。さらに、光源11が波長405nmの光を発し、かつ光源装置1が青色に相当する波長を持つ光を出力しようとする場合、青色蛍光体として、例えば、Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+を使用することができる。
また、光源11が波長455nmの光を発し、かつ光源装置1が黄色に相当する波長を持つ光を出力しようとする場合、黄色蛍光体として、例えば、(Y,Gd)3Al5O12:Ce3+を使用することができる。
An appropriate phosphor is selected according to the wavelength of the excitation light emitted from the light source 11 and the wavelength of the light to be output by the light source device 1.
For example, when the light source 11 emits light having a wavelength of 405 nm and the light source device 1 tries to output light having a wavelength corresponding to red, CaAlSiN 3 : Eu 2+ can be used as the red phosphor. When the light source 11 emits light having a wavelength of 405 nm and the light source device 1 tries to output light having a wavelength corresponding to green, as a green phosphor, for example, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2 + Can be used. Further, when the light source 11 emits light having a wavelength of 405 nm and the light source device 1 tries to output light having a wavelength corresponding to blue, as a blue phosphor, for example, Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ can be used.
When the light source 11 emits light having a wavelength of 455 nm and the light source device 1 tries to output light having a wavelength corresponding to yellow, as a yellow phosphor, for example, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ can be used.

マイクロレンズアレイ15は、角度変換層として機能し、入射した光の進行方向を変化させる。そのために、マイクロレンズアレイ15は、例えば、透明樹脂基板表面に微小なレンズをマトリクス状に複数並べた構造を有する。あるいは、蛍光体層14を形成するガラス基板表面をレンズ面にしてもよい。さらにまた、角度変換層の形状はレンズ形状に限らず、拡散面、任意の曲面、連続した微小なプリズムであってもよい。   The microlens array 15 functions as an angle conversion layer and changes the traveling direction of incident light. For this purpose, the microlens array 15 has, for example, a structure in which a plurality of minute lenses are arranged in a matrix on the surface of the transparent resin substrate. Alternatively, the glass substrate surface on which the phosphor layer 14 is formed may be a lens surface. Furthermore, the shape of the angle conversion layer is not limited to the lens shape, and may be a diffusing surface, an arbitrary curved surface, or a continuous minute prism.

角度選択性ミラー16は、蛍光体が発する発光波長において、所定の入射角範囲内の光線を透過し、該所定の入射角範囲外の光線を反射する。そのために、角度選択性ミラー16は、例えば、ガラス層と、ガラス層の表面に形成された誘電体多層膜により形成される。あるいは、角度選択性ミラー16は、所定の入射角範囲外の光線に透過モードが立たないよう、フォトニックバンドギャップを制御したフォトニック結晶などの選択性反射素子により形成されてもよい。このように形成された角度選択性ミラー16は、例えば、入射面法線に対して10度の範囲内の入射光線は透過し、一方、入射面法線に対して10度の範囲外の入射光線は反射する。   The angle selective mirror 16 transmits a light beam within a predetermined incident angle range and reflects a light beam outside the predetermined incident angle range at the emission wavelength emitted by the phosphor. For this purpose, the angle selective mirror 16 is formed of, for example, a glass layer and a dielectric multilayer film formed on the surface of the glass layer. Alternatively, the angle selective mirror 16 may be formed of a selective reflection element such as a photonic crystal in which a photonic band gap is controlled so that a transmission mode does not occur for a light beam outside a predetermined incident angle range. The angle-selective mirror 16 formed in this way transmits, for example, incident light within a range of 10 degrees with respect to the incident surface normal, while incident outside the range of 10 degrees with respect to the incident surface normal. Light rays are reflected.

以下、図2を参照しつつ、光源装置1および光偏向素子の動作および機能について説明する。
光源11が発した励起光Leは、光偏向素子12の入射面12aからダイクロイックミラー13へ入射する。そして励起光Leは、ダイクロイックミラー13を透過して蛍光体層14へ達する。蛍光体層14は、励起光Leが照射されると、励起光Leの波長よりも長い波長を有する蛍光を発する。そして蛍光体層14で発した蛍光Lf1の一部は、マイクロレンズアレイ15で集光され、角度選択性ミラー16へ入射する。
Hereinafter, the operations and functions of the light source device 1 and the light deflection element will be described with reference to FIG.
Excitation light L e light source 11 is emitted is incident from the incident surface 12a of the light deflector 12 to the dichroic mirror 13. The excitation light L e reaches transmitted through the dichroic mirror 13 into the phosphor layer 14. Phosphor layer 14, the excitation light L e is irradiated, emits fluorescence having a longer wavelength than the wavelength of the excitation light L e. A part of the fluorescence L f1 emitted from the phosphor layer 14 is collected by the microlens array 15 and enters the angle selective mirror 16.

角度選択性ミラー16は、入射面法線に対して10度の範囲内の入射光線は透過し、一方、入射面法線に対して10度の範囲外の入射光線は反射する、選択性反射特性を有する。そのため角度選択性ミラー16は、蛍光Lf1のうち入射角10度以内の光線Lf2を透過させ出射面12bから出射させる。マイクロレンズアレイ15は、拡散光である蛍光Lf1を集光し、角度選択性ミラー16を透過する光線Lf2を増やしている。しかし、蛍光Lf1全てを光線Lf2に変換することは困難であり、角度選択性ミラー16は入射角10度より大きい光線Lf3を反射する。 The angle selective mirror 16 transmits incident light within a range of 10 degrees with respect to the incident surface normal while reflecting incident light outside the range of 10 degrees with respect to the incident surface normal. Has characteristics. Therefore, the angle selective mirror 16 transmits the light beam L f2 having an incident angle of 10 degrees or less out of the fluorescence L f1 and emits it from the emission surface 12b. The microlens array 15 collects the fluorescent light L f1 that is diffused light and increases the light beam L f2 that passes through the angle selective mirror 16. However, it is difficult to convert all of the fluorescence L f1 into the light beam L f2 , and the angle selective mirror 16 reflects the light beam L f3 having an incident angle greater than 10 degrees.

この様にして、角度選択性ミラー16で反射された蛍光Lf3は、マイクロレンズアレイ15のレンズ面を透過することにより、光の進行方向を変化させダイクロイックミラー13へ向かう。 In this way, the fluorescence L f3 reflected by the angle selective mirror 16 is transmitted through the lens surface of the microlens array 15, thereby changing the traveling direction of the light toward the dichroic mirror 13.

蛍光の波長は、励起光Leの波長よりも長いため、蛍光Lf3はダイクロイックミラー13
で反射される。そしてダイクロイックミラー13で反射された蛍光Lf3は、再度蛍光体層14とマイクロレンズアレイ15を透過し集光された後、角度選択性ミラー16に入射する。角度選択性ミラー16に再入射する蛍光Lf3は、最初の蛍光Lf1と同様に、入射角10度以内の光線は透過し出射面12bから出射し、入射角10度より大きい光線は再度反射する。
Wavelength of the fluorescence is longer than the wavelength of the excitation light L e, fluorescent L f3 dichroic mirror 13
Reflected by. The fluorescence L f3 reflected by the dichroic mirror 13 passes through the phosphor layer 14 and the microlens array 15 again and is collected , and then enters the angle selective mirror 16. As with the first fluorescence L f1 , the fluorescence L f3 that re-enters the angle selective mirror 16 transmits light with an incident angle within 10 degrees and exits from the exit surface 12 b, and reflects light with an incident angle greater than 10 degrees again. To do.

また、蛍光体層14で発した蛍光の残りの一部は、角度選択性ミラー16へ向かわず、ダイクロイックミラー13へ向かう。蛍光のこの一部も、ダイクロイックミラー13で反射された後、蛍光体層14とマイクロレンズアレイ15を透過して角度選択性ミラー16へ向かう。そのため、蛍光の残りの一部も、蛍光体層14から角度選択性ミラー16へ直接向かった蛍光の一部Lf1と同様に、入射角10度以内の光線は透過し、出射面12bから出射する。 Further, the remaining part of the fluorescence emitted from the phosphor layer 14 does not go to the angle selective mirror 16 but goes to the dichroic mirror 13. This part of the fluorescence is also reflected by the dichroic mirror 13, then passes through the phosphor layer 14 and the microlens array 15 and travels toward the angle selective mirror 16. For this reason, the remaining part of the fluorescence is also transmitted through the incident angle within 10 degrees and emitted from the emission surface 12b in the same manner as the part L f1 of the fluorescence directed directly from the phosphor layer 14 to the angle selective mirror 16. To do.

なお、上記説明では、蛍光体層14と角度選択性ミラー16との間に、角度変換層に相当するマイクロレンズアレイ15を配した構成例を示したが、このマイクロレンズアレイ15がなく、しかも出射光の平行度を高くしたとしても、光の利用効率を十分高くした光偏向素子となる。その場合の作用について、下記に説明する。   In the above description, the configuration example in which the microlens array 15 corresponding to the angle conversion layer is disposed between the phosphor layer 14 and the angle selective mirror 16 is shown. However, the microlens array 15 is not provided, and Even if the parallelism of the emitted light is increased, the light deflection element has a sufficiently high light utilization efficiency. The operation in that case will be described below.

上記構成におけるマイクロレンズアレイ15は、上述したように、拡散光である蛍光Lf1を集光させて、角度選択性ミラー16を透過する光線Lf2を増やすためのものであるので、光偏向素子12においては蛍光体層14で蛍光が発した直後に多くの光が角度選択性ミラー16を透過する。ここで、マイクロレンズアレイ15を光偏向素子内に配置しない場合、角度選択性ミラー16を反射する光を増やすことができるが、反射光はダイクロイックミラー13と角度選択性ミラー16の間にある蛍光体層14に閉じ込められ反射を繰り返すこととなる。蛍光体層14は、例えばガラス基板内に蛍光体がドープされた構成としているので、反射光は蛍光体を透過または反射することによって光線角度を徐々に変化させ、所定の光線角度になった後に角度選択性ミラー16を透過する。この様にして、蛍光体層14が角度変換層としても機能するが、蛍光体など波長変換素子の発光分布特性や透過及び反射特性に合わせて、上記説明のように、マイクロレンズアレイ15を配置する構成や、後述するように蛍光体層に散乱体を加えた構成を、必要に応じて適宜選択できる。 As described above, the microlens array 15 having the above-described configuration is for condensing the fluorescent light L f1 that is the diffused light and increasing the light beam L f2 that is transmitted through the angle selective mirror 16. 12, much light passes through the angle selective mirror 16 immediately after the fluorescent light is emitted from the phosphor layer 14. Here, when the microlens array 15 is not disposed in the light deflection element, the light reflected by the angle selective mirror 16 can be increased, but the reflected light is a fluorescence between the dichroic mirror 13 and the angle selective mirror 16. It is confined in the body layer 14 and is repeatedly reflected. Since the phosphor layer 14 has a configuration in which, for example, a phosphor is doped in a glass substrate, the reflected light gradually changes its light beam angle by transmitting or reflecting the phosphor, and after a predetermined light beam angle is reached. It passes through the angle selective mirror 16. In this way, the phosphor layer 14 also functions as an angle conversion layer, but the microlens array 15 is arranged as described above in accordance with the light emission distribution characteristics and transmission and reflection characteristics of the wavelength conversion element such as the phosphor. The structure to add and the structure which added the scatterer to the fluorescent substance layer so that it may mention later can be suitably selected as needed.

以上説明してきたように、第1の実施形態による光偏向素子12は、光源11からの励起光Lにより、蛍光体層14で生じた蛍光Lf1を出力する。そしてこの光偏向素子12において出射光は、出射面法線に対して10度の範囲内の光線だけが出射するよう制御されているため、ランバート分布の光源を集光して平行度が高い出射光を出力することができる。 As has been described, the light deflector 12 according to the first embodiment, the excitation light L e from the light source 11, and outputs the fluorescence L f1 generated by the phosphor layer 14. In this optical deflecting element 12, the emitted light is controlled so that only light within a range of 10 degrees with respect to the normal of the exit surface is emitted. The light can be output.

また、この光偏向素子12を備えた光源装置1は、上述した機能を得ることで、出射面12bの面積を、励起光Lを発する光源11と同じ大きさにすることができ、発光面積が小さな装置の実現を可能とする。 The light source apparatus 1 having the light deflector 12, to obtain the above-described functions, the area of the exit surface 12b, can be the same size as the light source 11 emits excitation light L e, the light emitting area Makes it possible to realize a small device.

そして、上記光偏向素子12によれば、蛍光体層14で発した蛍光Lf1が、角度選択性ミラー16とダイクロイックミラー13の間の薄い空間に閉じ込められる形態となるが、この素子内に配置される部材は、蛍光体層14とマイクロレンズアレイ15だけであり、従来の光源装置のように、屈折率が高く迷光や吸収の原因となる素材や電極のような、光を遮る部材が存在しない。これにより、光偏向素子12内で反射を繰り返すことでの光減衰を極力抑えることができ、蛍光の損失が抑制され、光の利用効率を極力高い光偏向素子12及びそれを備えた光源装置1とすることができる。 According to the light deflection element 12, the fluorescence L f1 emitted from the phosphor layer 14 is confined in a thin space between the angle selective mirror 16 and the dichroic mirror 13. Only the phosphor layer 14 and the microlens array 15 are used, and there are members that block light, such as materials and electrodes that have a high refractive index and cause stray light and absorption, as in conventional light source devices. do not do. Accordingly, light attenuation due to repeated reflection in the light deflecting element 12 can be suppressed as much as possible, loss of fluorescence is suppressed, and the light deflecting element 12 having the highest possible light utilization efficiency and the light source device 1 including the same. It can be.

次に、第2の実施形態による光源装置について説明する。
図3は、第2の実施形態による光偏向素子と光源装置の概略構成図である。図3に示すように、この光源装置2は、基板10上に形成された光源11と、光源11上に配置された光偏向素子22とを有する。光偏向素子22は、光源11側から順に、ダイクロイックミラー13と、蛍光散乱体層24と、角度選択性ミラー16とが積層された構造を有する。なお、図3において、光源装置2が有する各構成要素には、図1に示した光源装置1の対応する構成要素と同じ参照番号を付した。
Next, a light source device according to a second embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the light deflection element and the light source device according to the second embodiment. As illustrated in FIG. 3, the light source device 2 includes a light source 11 formed on the substrate 10 and a light deflection element 22 disposed on the light source 11. The light deflection element 22 has a structure in which a dichroic mirror 13, a fluorescent scatterer layer 24, and an angle selective mirror 16 are stacked in order from the light source 11 side. In FIG. 3, the same reference numerals as those of the corresponding components of the light source device 1 shown in FIG.

この第2の実施形態による光偏向素子22は、第1の実施形態による光偏向素子12と比較して、光偏向素子22がマイクロレンズアレイを有さない点と、蛍光体層に散乱体が加えられた蛍光散乱体層24を有している点で相違する。そのため、以下の説明では、第1の実施形態による光偏向素子12と異なる点について説明する。   The light deflecting element 22 according to the second embodiment is different from the light deflecting element 12 according to the first embodiment in that the light deflecting element 22 does not have a microlens array, and a scatterer is present in the phosphor layer. The difference is that the fluorescent scatterer layer 24 is added. Therefore, in the following description, differences from the optical deflection element 12 according to the first embodiment will be described.

波長変換素子である蛍光散乱体層24は、蛍光体の他に散乱体を含む。この散乱体として、例えば、蛍光散乱体層24のガラス基板の屈折率と異なる屈折率を持つガラス等の微粒子を用いることができる。そして蛍光散乱体層24は、入射した光を散乱することにより、光の進行方向を変化させ角度変換層としても機能する。なお、蛍光散乱体層24の代わりに、量子ドットが形成された層と、散乱体を含むガラスなどの透明部材とが積層された素子を、波長変換素子として用いてもよいし、蛍光散乱体層24に散乱体が混入されていない形態としても構わない。   The fluorescent scatterer layer 24 that is a wavelength conversion element includes a scatterer in addition to the fluorescent material. As this scatterer, for example, fine particles such as glass having a refractive index different from the refractive index of the glass substrate of the fluorescent scatterer layer 24 can be used. The fluorescent scatterer layer 24 also functions as an angle conversion layer by changing the traveling direction of light by scattering incident light. Instead of the fluorescent scatterer layer 24, an element in which a layer in which quantum dots are formed and a transparent member such as glass containing the scatterer may be used as the wavelength conversion element, or the fluorescent scatterer. The layer 24 may have a form in which no scatterer is mixed.

次に、図4を参照しつつ、光偏向素子22と光源装置2の動作および機能について説明する。
光源11が発した励起光Leは、光源11に対向する光偏向素子22の入射面22aからダイクロイックミラー13へ入射する。そして励起光Leは、ダイクロイックミラー13を透過して蛍光散乱体層24へ達する。蛍光散乱体層24は、励起光Leが照射されると、励起光Leの波長よりも長い波長を有する蛍光を発する。そして蛍光散乱体層24で発した蛍光の一部Lf1は、角度選択性ミラー16へ入射する。
Next, operations and functions of the light deflection element 22 and the light source device 2 will be described with reference to FIG.
Excitation light L e light source 11 is emitted is incident from the incident surface 22a of the light deflector 22 facing the light source 11 to the dichroic mirror 13. The excitation light L e reaches transmitted through the dichroic mirror 13 to the fluorescent scattering layer 24. Fluorescent scattering layer 24, the excitation light L e is irradiated, emits fluorescence having a longer wavelength than the wavelength of the excitation light L e. A part of the fluorescence L f1 emitted from the fluorescent scatterer layer 24 enters the angle selective mirror 16.

角度選択性ミラー16は、第1の実施形態と同様に、入射面法線に対して10度の範囲内の入射光線は透過し、一方、入射面法線に対して10度の範囲外の入射光線は反射する選択性反射特性を有する。そのため、蛍光Lf1のうち入射角10度以内の光線Lf2を透過させ出射面22bから出射する。一方、角度選択性ミラー16は入射角10度より大きい光線Lf3を反射する。 As in the first embodiment, the angle-selective mirror 16 transmits incident light within a range of 10 degrees with respect to the incident surface normal, while out of the range of 10 degrees with respect to the incident surface normal. Incident light has selective reflection characteristics to reflect. Therefore, the light beam L f2 having an incident angle of 10 degrees or less of the fluorescence L f1 is transmitted and emitted from the emission surface 22b. On the other hand, the angle selective mirror 16 reflects the light beam L f3 having an incident angle greater than 10 degrees.

角度選択性ミラー16で反射された蛍光Lf3は、蛍光散乱体層24により散乱することにより、光の進行方向を変化させダイクロイックミラー13へ向かう。そしてダイクロイックミラー13で反射された蛍光Lf3は、再度蛍光散乱体層24により散乱された後、角度選択性ミラー16に入射する。角度選択性ミラー16に再入射する蛍光Lf3は、最初の蛍光Lf1と同様に、入射角10度以内の光線は透過し出射面22bから出射し、入射角10度より大きい光線は再度反射する。 The fluorescence L f3 reflected by the angle selective mirror 16 is scattered by the fluorescent scatterer layer 24, thereby changing the traveling direction of the light and going toward the dichroic mirror 13. The fluorescence L f3 reflected by the dichroic mirror 13 is again scattered by the fluorescence scatterer layer 24 and then enters the angle selective mirror 16. As with the first fluorescence L f1 , the fluorescence L f3 re-entering the angle selective mirror 16 transmits light rays with an incident angle of 10 degrees or less and exits from the emission surface 22b, and reflects light rays with an incident angle larger than 10 degrees again. To do.

また、蛍光散乱体層24で発した蛍光Lf1の残りの一部は、角度選択性ミラー16へ向かわず、ダイクロイックミラー13へ向かう。蛍光Lf1のこの一部も、ダイクロイックミラー13で反射された後、蛍光散乱体層24を透過し角度選択性ミラー16へ向かう。そのため、蛍光Lf1の残りの一部も、蛍光散乱体層24から角度選択性ミラー16へ直接向かった蛍光Lf1の一部Lf1と同様に、入射角10度以内の光線は透過し出射面22bから出射する。 The remaining part of the fluorescence L f1 emitted from the fluorescent scatterer layer 24 does not go to the angle selective mirror 16 but goes to the dichroic mirror 13. This part of the fluorescence L f1 is also reflected by the dichroic mirror 13 and then passes through the fluorescence scatterer layer 24 toward the angle selective mirror 16. For this reason, the remaining part of the fluorescence L f1 also transmits and emits a light beam with an incident angle of 10 degrees or less, like the part L f1 of the fluorescence L f1 directly directed from the fluorescent scatterer layer 24 to the angle selective mirror 16. The light exits from the surface 22b.

このように、蛍光Lf3は、ダイクロイックミラー13と角度選択性ミラー16で反射され、その間に配置された蛍光散乱体層24のみを繰り返し透過する。そして蛍光Lf3
は、角度選択性ミラー16へ入射する度に、入射角10度以内の光線が角度選択性ミラー16を透過する。そのため、蛍光散乱体層24で発した蛍光Lf1、Lf3は、出射角10度以内の集光された光線となって、光偏向素子22から出射される。
As described above, the fluorescence L f3 is reflected by the dichroic mirror 13 and the angle selective mirror 16, and repeatedly transmits only the fluorescent scatterer layer 24 disposed therebetween. And fluorescence L f3
Each time the light enters the angle selective mirror 16, a light beam having an incident angle within 10 degrees is transmitted through the angle selective mirror 16. Therefore, the fluorescence L f1 and L f3 emitted from the fluorescent scatterer layer 24 are emitted from the light deflection element 22 as condensed light beams with an emission angle of 10 degrees or less.

以上説明してきたように、第2の実施形態による光偏向素子22では、角度選択性ミラー16とダイクロイックミラー13の間に蛍光散乱体層24のみが配置される。そのため、蛍光散乱体層24で発した蛍光Lf3は、角度選択性ミラー16から出射されるまで、角度選択性ミラー16とダイクロイックミラー13の間、すなわち蛍光散乱体層24のみを透過する。この様にして、光偏向素子22内での蛍光の損失が抑制されるので、この素子の光の利用効率を向上させた光源装置2を提供することができる。 As described above, in the light deflection element 22 according to the second embodiment, only the fluorescent scatterer layer 24 is disposed between the angle selective mirror 16 and the dichroic mirror 13. Therefore, the fluorescence L f3 emitted from the fluorescent scatterer layer 24 passes between the angle selective mirror 16 and the dichroic mirror 13, that is, only through the fluorescent scatterer layer 24 until it is emitted from the angle selective mirror 16. In this way, since the loss of fluorescence in the light deflection element 22 is suppressed, the light source device 2 with improved light utilization efficiency of this element can be provided.

また、本実施形態の光源装置2は、先の第1の実施形態に比べ、マイクロレンズアレイ15(図1)が無い分、装置の厚みが薄くなり、しかも安価に製造できる。   Further, the light source device 2 of the present embodiment can be manufactured at a lower cost as compared with the first embodiment because the microlens array 15 (FIG. 1) is not provided and the thickness of the device is reduced.

さらに、この光偏向素子22を備えた光源装置2は、上述した機能を得ることで、出射面積を、励起光Lを発する光源11と同じ大きさとし、発光面積が小さな装置構成の実現を可能とする。 Further, the light source device 2 having the light deflector 22, to obtain the above-described functions, the exit area, as large Satoshi a light source 11 that emits excitation light L e, emission area enabling the implementation of the small device structure And

次に、第3の実施形態における光偏向素子および光学装置について説明する。
第3の実施形態の光学装置では、第1または第2の実施形態における光学装置1、2における、角度選択性ミラー16の光出射側または光入射側のどちらかに、光源11から発した励起光Lを反射し、蛍光体層14(図2)または蛍光散乱体層24(図4)で発した蛍光Lf1を透過させる「第2のダイクロイックミラー」、または光源11から発した励起光Lを吸収する「波長フィルター」を配置した構成とした。なお、下記の説明では、「第2のダイクロイックミラー」を配した例を示して説明するが、これに替えて、上記「波長フィルター」を配しても構わない。
Next, an optical deflection element and an optical device according to the third embodiment will be described.
In the optical device of the third embodiment, excitation emitted from the light source 11 on either the light emitting side or the light incident side of the angle selective mirror 16 in the optical devices 1 and 2 in the first or second embodiment. reflects light L e, excitation light emitted from the phosphor layer 14 (FIG. 2) or a fluorescent scattering layer 24 "second dichroic mirror" for transmitting the fluorescence L f1 emitted (Figure 4), or the light source 11 to absorb the L e was a structure in which to place the "wavelength filter". In the following description, an example in which the “second dichroic mirror” is arranged will be described. However, the above “wavelength filter” may be arranged instead.

図5は、光源から発した励起光を反射し、蛍光体が発した蛍光を透過させる第2のダイクロイックミラーを有する光偏向素子および光源装置の一例の概略構成図である。
図5に示す光源装置3は、基板10上に形成された光源11と、光源11上に配置された光偏向素子32とを有する。光偏向素子32は、光源11側から順に、第1のダイクロイックミラー13と、蛍光散乱体層24と、第2のダイクロイックミラー37と、角度選択性ミラー16とが積層された構造を有する。なお、図5において、光源装置3が有する各構成要素には、図3に示した光源装置の対応する構成要素と同じ参照番号を付した。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an example of a light deflection element and a light source device having a second dichroic mirror that reflects excitation light emitted from a light source and transmits fluorescence emitted from a phosphor.
A light source device 3 illustrated in FIG. 5 includes a light source 11 formed on a substrate 10 and a light deflection element 32 disposed on the light source 11. The light deflection element 32 has a structure in which the first dichroic mirror 13, the fluorescent scatterer layer 24, the second dichroic mirror 37, and the angle selective mirror 16 are laminated in order from the light source 11 side. In FIG. 5, the same reference numerals as those of the corresponding components of the light source device shown in FIG.

本実施形態による光偏向素子32は、光源11が発した励起光により蛍光を発し、その蛍光を集光して出力する。また光偏向素子32は、第2の実施形態による光源装置2が有する光偏向素子22と比較して、第2のダイクロイックミラー37を有する点で異なる。そのため、以下の説明では、第2の実施形態による光偏向素子22との相違点について説明する。   The light deflecting element 32 according to the present embodiment emits fluorescence by the excitation light emitted from the light source 11, and collects and outputs the fluorescence. The light deflection element 32 is different from the light deflection element 22 included in the light source device 2 according to the second embodiment in that it includes a second dichroic mirror 37. Therefore, in the following description, differences from the optical deflection element 22 according to the second embodiment will be described.

本実施形態における光偏向素子32では、第2のダイクロイックミラー37が、光源11が発する励起光に相当する波長の光を反射する一方、蛍光散乱体層24により生じる蛍光に相当する波長の光を透過する。そのために、第2のダイクロイックミラー37は、第1のダイクロイックミラー13と同様に、例えば、ガラス層と、ガラス層の表面に形成された誘電体多層膜やフォトニック結晶により形成される。   In the light deflection element 32 in the present embodiment, the second dichroic mirror 37 reflects light having a wavelength corresponding to the excitation light emitted from the light source 11, while receiving light having a wavelength corresponding to fluorescence generated by the fluorescent scatterer layer 24. To Penetrate. For this purpose, the second dichroic mirror 37 is formed of, for example, a glass layer and a dielectric multilayer film or photonic crystal formed on the surface of the glass layer, like the first dichroic mirror 13.

蛍光散乱体層24は、この層に含まれる蛍光体の量を多くすれば、光源11が発した励起光は、蛍光に波長変換され角度選択性ミラー16に到達する励起光が無視できる程少なくなる。しかし、このような蛍光体の量は、光源装置の光の利用効率を低下させる場合が
あるので注意を要する。それは、蛍光散乱体層24に含まれる蛍光体の量が多すぎると、蛍光体が発した蛍光が他の蛍光体に当たり易くなり、蛍光散乱体層24の透過率が低下するからである。そして、第2のダイクロイックミラー37は、光源装置3の発光効率が高まるように、蛍光散乱体層24に含まれる蛍光体の濃度を最適にしたとき、蛍光散乱体層24を透過し、角度選択性ミラー16に到達する励起光を反射する。
In the fluorescent scatterer layer 24, if the amount of the phosphor contained in this layer is increased, the excitation light emitted from the light source 11 is so small that the excitation light that is wavelength-converted into fluorescence and reaches the angle selective mirror 16 can be ignored. Become. However, such an amount of the phosphor needs to be noted because it may reduce the light use efficiency of the light source device. This is because if the amount of the phosphor contained in the fluorescent scatterer layer 24 is too large, the fluorescence emitted from the phosphor easily hits other phosphors, and the transmittance of the fluorescent scatterer layer 24 is lowered. The second dichroic mirror 37 transmits the fluorescent scatterer layer 24 and selects the angle when the concentration of the fluorescent substance contained in the fluorescent scatterer layer 24 is optimized so that the light emission efficiency of the light source device 3 is increased. The excitation light reaching the directional mirror 16 is reflected.

この様にして、第1のダイクロイックミラー13、蛍光散乱体層24、第2のダイクロイックミラー37、角度選択性ミラー16で構成された光偏向素子32は、短波長の励起光が他の素子にダメージを与えることを防止するとともに、蛍光散乱体層24の透過率の低下を抑制し光の利用効率を高めることができる。   In this way, the light deflection element 32 composed of the first dichroic mirror 13, the fluorescent scatterer layer 24, the second dichroic mirror 37, and the angle selective mirror 16 allows the short wavelength excitation light to be transmitted to other elements. While preventing damage, the fall of the transmittance | permeability of the fluorescent scatterer layer 24 can be suppressed, and the utilization efficiency of light can be improved.

これにより、この光偏向素子32は、光源11から発する短波長の光(例えば、近紫外光)が、角度選択性ミラー16を透過して、出射面12b側に、所定の間隔を置いて配した、図示しない他の光学部材への到達を抑制し、この他の光学部材の短波長の光によるダメージを極力抑えることを可能とする。   As a result, the light deflection element 32 is arranged such that light with a short wavelength (for example, near-ultraviolet light) emitted from the light source 11 passes through the angle selective mirror 16 and is disposed at a predetermined interval on the emission surface 12b side. Thus, it is possible to suppress the arrival to another optical member (not shown), and to suppress the damage of the other optical member due to the short wavelength light as much as possible.

なお、上記の各第1から第3の実施形態において、蛍光体層または蛍光散乱体層は、ガラスなどの基板と、その基板上に柱状結晶として形成された蛍光体を有してもよい。この場合、この柱状結晶の長手方向が、ダイクロイックミラーの反射面に対して略直交するように、柱状結晶が形成される。このように蛍光体が形成されることにより、蛍光の一部が柱状結晶内を全反射しながら伝播する。そのため、ダイクロイックミラーの反射面に対して略垂直に入射する蛍光の成分が増えるので、ダイクロイックミラーによる損失を低減できる。   In each of the first to third embodiments, the phosphor layer or the fluorescent scatterer layer may include a substrate such as glass and a phosphor formed as a columnar crystal on the substrate. In this case, the columnar crystal is formed so that the longitudinal direction of the columnar crystal is substantially orthogonal to the reflection surface of the dichroic mirror. By forming the phosphor in this way, a part of the fluorescence propagates while being totally reflected in the columnar crystal. As a result, the amount of fluorescent components incident substantially perpendicular to the reflecting surface of the dichroic mirror increases, so that loss due to the dichroic mirror can be reduced.

次に、第4の実施形態における表示装置について説明する。
図6は、第4の実施形態による、上記の各実施形態による光源装置の何れかを利用した、表示装置の一例を示す図であり、本図では、液晶プロジェクタの概略構成を示した。この実施形態の表示装置は、上記の各実施形態による光源装置の何れかと、空間光変調装置である液晶パネルとを含むように構成される。
Next, a display device according to the fourth embodiment will be described.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a display device using any one of the light source devices according to the above-described embodiments according to the fourth embodiment. In FIG. 6, a schematic configuration of a liquid crystal projector is shown. The display device of this embodiment is configured to include any of the light source devices according to the above-described embodiments and a liquid crystal panel that is a spatial light modulator.

図6に示す液晶プロジェクタ4は、光源装置41g、41b、41rと、ダイクロイックミラー42b、42rと、液晶パネル43と、駆動回路44と、コントローラ45と、同期回路46と、投影光学系47とを有する。   The liquid crystal projector 4 shown in FIG. 6 includes light source devices 41g, 41b, and 41r, dichroic mirrors 42b and 42r, a liquid crystal panel 43, a drive circuit 44, a controller 45, a synchronization circuit 46, and a projection optical system 47. Have.

光源装置41g、41b、41rは、それぞれ、上記の実施形態の何れかによる光源装置である。このうち、光源装置41gは、ダイクロイックミラー42b及び42rを挟んで液晶パネル43の後方に配置される。そして光源装置41gは、緑色に相当する波長を持つ集光された出射光を出力する。そのために、光源装置41gが有する光偏向素子411gの蛍光体層または蛍光散乱体層には、緑色に相当する波長を持つ光を発する蛍光体が含まれる。   The light source devices 41g, 41b, and 41r are each a light source device according to any of the above embodiments. Among these, the light source device 41g is disposed behind the liquid crystal panel 43 with the dichroic mirrors 42b and 42r interposed therebetween. The light source device 41g outputs the condensed emitted light having a wavelength corresponding to green. Therefore, the phosphor layer or the fluorescent scatterer layer of the light deflection element 411g included in the light source device 41g includes a phosphor that emits light having a wavelength corresponding to green.

また光源装置41bは、光源装置41bから出力された光がダイクロイックミラー42bにて反射され、液晶パネル43に達するように配置される。そして光源装置41bは、青色に相当する波長を持つ集光された出射光を出力する。そのために、光源装置41bが有する光偏向素子411bの蛍光体層または蛍光散乱体層には、青色に相当する波長を持つ光を発する蛍光体が含まれる。   The light source device 41 b is arranged so that the light output from the light source device 41 b is reflected by the dichroic mirror 42 b and reaches the liquid crystal panel 43. The light source device 41b outputs the condensed emitted light having a wavelength corresponding to blue. Therefore, the phosphor layer or the fluorescent scatterer layer of the light deflection element 411b included in the light source device 41b includes a phosphor that emits light having a wavelength corresponding to blue.

さらに、光源装置41rは、光源装置41rから出力された光がダイクロイックミラー42rにて反射され、液晶パネル43に達するように配置される。そして光源装置41rは、赤色に相当する波長を持つ集光された出射光を出力する。そのために、光源装置41
rが有する光偏向素子411rの蛍光体層14(図1)または蛍光散乱体層24(図3)には、赤色に相当する波長を持つ光を発する蛍光体が含まれる。
Further, the light source device 41 r is arranged so that the light output from the light source device 41 r is reflected by the dichroic mirror 42 r and reaches the liquid crystal panel 43. The light source device 41r outputs the condensed emitted light having a wavelength corresponding to red. Therefore, the light source device 41
The phosphor layer 14 (FIG. 1) or the fluorescence scatterer layer 24 (FIG. 3) of the light deflection element 411r included in r includes a phosphor that emits light having a wavelength corresponding to red.

ダイクロイックミラー42bは、青色に相当する波長以下の波長を持つ光を反射し、青色に相当する波長よりも長い波長を持つ光を透過する。またダイクロイックミラー42rは、赤色に相当する波長以上の波長を持つ光を反射し、赤色に相当する波長よりも短い波長を持つ光を透過する。そのため、光源装置41gから出力された光は、ダイクロイックミラー42b及び42rを透過して液晶パネル43に達する。一方、光源装置41bから出力された光は、ダイクロイックミラー42bにより反射され、液晶パネル43に達する。また光源装置41rから出力された光は、ダイクロイックミラー42rにより反射され、液晶パネル43に達する。   The dichroic mirror 42b reflects light having a wavelength equal to or shorter than the wavelength corresponding to blue, and transmits light having a wavelength longer than the wavelength corresponding to blue. The dichroic mirror 42r reflects light having a wavelength equal to or greater than the wavelength corresponding to red, and transmits light having a wavelength shorter than the wavelength corresponding to red. Therefore, the light output from the light source device 41 g passes through the dichroic mirrors 42 b and 42 r and reaches the liquid crystal panel 43. On the other hand, the light output from the light source device 41 b is reflected by the dichroic mirror 42 b and reaches the liquid crystal panel 43. The light output from the light source device 41 r is reflected by the dichroic mirror 42 r and reaches the liquid crystal panel 43.

なお、ダイクロイックミラー42bと42rは重なるように図示されているが、ダイクロイックミラー42bと42rは、互いに重ならないように配置されてもよい。また、ダイクロイックミラー42bと42rの代わりに、それら二つのダイクロイックミラー42r、42bと同様の機能を有するダイクロイックプリズムが使用されてもよい。   Although the dichroic mirrors 42b and 42r are illustrated as overlapping, the dichroic mirrors 42b and 42r may be disposed so as not to overlap each other. Further, instead of the dichroic mirrors 42b and 42r, dichroic prisms having the same functions as those two dichroic mirrors 42r and 42b may be used.

コントローラ45は、インターフェース回路(図示せず)を介して液晶プロジェクタ4と接続された外部機器から入力された画像信号に基づいて、駆動回路44及び各光源装置41b、41g、41rを制御する。本実施形態では、コントローラ45は、色順次駆動方式により液晶パネル43及び各光源装置41b、41g、41rを制御する。そこで、コントローラ45は、入力された画像信号から、赤色画像、青色画像及び緑色画像に相当する単色画像信号を生成する。そしてコントローラ45は、各単色画像信号を駆動回路44へ出力する。   The controller 45 controls the drive circuit 44 and the light source devices 41b, 41g, and 41r based on an image signal input from an external device connected to the liquid crystal projector 4 via an interface circuit (not shown). In the present embodiment, the controller 45 controls the liquid crystal panel 43 and the light source devices 41b, 41g, and 41r by a color sequential driving method. Therefore, the controller 45 generates a single color image signal corresponding to a red image, a blue image, and a green image from the input image signal. Then, the controller 45 outputs each single color image signal to the drive circuit 44.

また、コントローラ45は、同期回路46から供給された同期信号に基づいて、各光源装置の発光タイミングを調節する。そしてコントローラ45は、液晶パネル43上に青色画像が表示されるタイミングで光源装置41bを点灯させる。同様に、コントローラ45は、液晶パネル43上に緑色画像が表示されるタイミングで光源装置41gを点灯させ、また液晶パネル43上に赤色画像が表示されるタイミングで光源装置41rを点灯させる。   The controller 45 adjusts the light emission timing of each light source device based on the synchronization signal supplied from the synchronization circuit 46. Then, the controller 45 turns on the light source device 41 b at a timing when a blue image is displayed on the liquid crystal panel 43. Similarly, the controller 45 turns on the light source device 41g when the green image is displayed on the liquid crystal panel 43, and turns on the light source device 41r when the red image is displayed on the liquid crystal panel 43.

駆動回路44は、コントローラ45から入力される、表示すべき画像に応じた画像信号に基づいて、液晶パネル43を駆動する駆動信号を生成する。駆動回路44は、同期回路46から供給される同期信号に基づいて、赤色画像、緑色画像、青色画像のそれぞれに対応する駆動信号を出力するタイミングを、光源装置41r、41g、41bが点灯するタイミングと同期させる。   The drive circuit 44 generates a drive signal for driving the liquid crystal panel 43 based on an image signal input from the controller 45 and corresponding to an image to be displayed. Based on the synchronization signal supplied from the synchronization circuit 46, the drive circuit 44 outputs a drive signal corresponding to each of the red image, the green image, and the blue image, and the timing when the light source devices 41r, 41g, and 41b are turned on. Synchronize with.

同期回路46は、各光源装置が赤色光、青色光及び緑色光を出力するタイミングと液晶パネル43に赤色画像、青色画像及び緑色画像を表示させるタイミングとを同期させるための同期信号を生成し、生成した同期信号をコントローラ45及び駆動回路44にそれぞれ出力する。   The synchronization circuit 46 generates a synchronization signal for synchronizing the timing at which each light source device outputs red light, blue light, and green light and the timing at which the liquid crystal panel 43 displays a red image, blue image, and green image, The generated synchronization signal is output to the controller 45 and the drive circuit 44, respectively.

液晶パネル43は、2次元アレイ状の空間光変調装置として機能する。そして液晶パネル43は、駆動回路44から供給される駆動信号に応じて、各光源装置から照射された照明光に対する透過率を画素単位で変更して、液晶パネル43を透過する各光源装置からの光の強度を変調することにより画像を表示する。   The liquid crystal panel 43 functions as a two-dimensional array spatial light modulator. Then, the liquid crystal panel 43 changes the transmittance for the illumination light emitted from each light source device in units of pixels in accordance with the drive signal supplied from the drive circuit 44, and the light from each light source device that passes through the liquid crystal panel 43. An image is displayed by modulating the light intensity.

投影光学系47は、液晶パネル43上に表示された画像を、液晶プロジェクタ4から所定距離はなれた位置に設置されたスクリーン上へ投影する。   The projection optical system 47 projects the image displayed on the liquid crystal panel 43 onto a screen installed at a predetermined distance from the liquid crystal projector 4.

次に、第4の実施形態における他の表示装置の構成例について説明する。
上記の各実施形態による光源装置41r、41g、41bに含まれる光偏向素子は、液晶ディスプレイ用のバックライトにおいて、直上方向の光量を増加させる輝度上昇シートとして利用できる。
Next, a configuration example of another display device according to the fourth embodiment will be described.
The light deflection elements included in the light source devices 41r, 41g, and 41b according to each of the above embodiments can be used as a brightness enhancement sheet that increases the amount of light in the upward direction in a backlight for a liquid crystal display.

図7は、本発明の各実施形態による光偏向素子の何れかを利用した、表示装置の他の例を示す図であり、本図では、液晶ディスプレイの概略構成を示した。この実施形態の表示装置は、上記の各実施形態による光偏向素子の何れかと、空間光変調装置である液晶パネルとを含むように構成される。   FIG. 7 is a diagram showing another example of a display device using any of the light deflection elements according to each embodiment of the present invention. In FIG. 7, a schematic configuration of a liquid crystal display is shown. The display device of this embodiment is configured to include any of the light deflection elements according to the above-described embodiments and a liquid crystal panel which is a spatial light modulation device.

図7に示す液晶ディスプレイ5は、液晶ディスプレイ用バックライト50と、液晶パネル54と、コントローラ55とを有する。そして液晶ディスプレイ用バックライト50は、光源51と、導光板52と、上記の実施形態の何れかによる光偏向素子により構成された輝度上昇シート53とを有する。   The liquid crystal display 5 illustrated in FIG. 7 includes a liquid crystal display backlight 50, a liquid crystal panel 54, and a controller 55. The liquid crystal display backlight 50 includes a light source 51, a light guide plate 52, and a brightness enhancement sheet 53 configured by the light deflection element according to any of the above embodiments.

光源51は、例えば、蛍光管、冷陰極管あるいはLEDを有し、輝度上昇シート53が有する蛍光体層あるいは蛍光散乱体層に含まれる蛍光体に、蛍光発光させることが可能な波長を持つ励起光を発する。   The light source 51 includes, for example, a fluorescent tube, a cold cathode tube, or an LED, and an excitation having a wavelength capable of causing the fluorescent material included in the fluorescent material layer or the fluorescent scatterer layer included in the brightness enhancement sheet 53 to emit fluorescence. Emits light.

光源51は、導光板52の側面に近接して配置される。そのため、光源51から発した励起光は、導光板52内を伝播し、導光板52の表面52aから輝度上昇シート53へ向けて出射する。なお、導光板52の下面側に反射シート、導光板52と輝度上昇シート53との間に拡散シート、輝度上昇シート53と液晶パネル54との間に反射型偏光素子が、それぞれ配置されてもよい。   The light source 51 is disposed close to the side surface of the light guide plate 52. Therefore, the excitation light emitted from the light source 51 propagates through the light guide plate 52 and is emitted from the surface 52 a of the light guide plate 52 toward the brightness enhancement sheet 53. It should be noted that a reflection sheet is disposed on the lower surface side of the light guide plate 52, a diffusion sheet is disposed between the light guide plate 52 and the brightness enhancement sheet 53, and a reflective polarizing element is disposed between the brightness enhancement sheet 53 and the liquid crystal panel 54. Good.

導光板52から出射した励起光は、輝度上昇シート53の入射面53aへ入射し、それにより、輝度上昇シート53内で蛍光が発する。なお、輝度上昇シート53が白色光を生じるように、例えば、光源51の励起光を近紫外線とし、輝度上昇シート53が有する波長変換素子に、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体の3種類の蛍光体が含まれることが好ましい。   The excitation light emitted from the light guide plate 52 is incident on the incident surface 53 a of the brightness enhancement sheet 53, whereby fluorescence is emitted in the brightness enhancement sheet 53. In order to generate white light in the brightness enhancement sheet 53, for example, the excitation light of the light source 51 is set to near ultraviolet rays, and the wavelength conversion element included in the brightness enhancement sheet 53 includes red phosphor, green phosphor, and blue phosphor 3 It is preferable that a kind of phosphor is included.

輝度上昇シート53内で生じた蛍光は、集光され輝度上昇シート53の出射面53bから出射する。そして、この集光された出射光は、液晶ディスプレイ用バックライト50の出射面53b近傍に配置された液晶パネル54に入射する。   The fluorescence generated in the brightness enhancement sheet 53 is collected and emitted from the exit surface 53 b of the brightness enhancement sheet 53. The condensed emitted light is incident on the liquid crystal panel 54 disposed in the vicinity of the emission surface 53b of the backlight 50 for the liquid crystal display.

液晶パネル54は、2次元アレイ状の空間光変調装置として機能する。そして液晶パネル54は、コントローラ55から供給される駆動信号に応じて、輝度上昇シート53からの照射光に対する透過率を画素単位で変更して、液晶パネル54を透過する輝度上昇シート53からの光の強度を変調することにより画像を表示する。   The liquid crystal panel 54 functions as a two-dimensional array spatial light modulator. The liquid crystal panel 54 changes the transmittance with respect to the irradiation light from the brightness enhancement sheet 53 in units of pixels in accordance with the drive signal supplied from the controller 55, and the light from the brightness enhancement sheet 53 that is transmitted through the liquid crystal panel 54. The image is displayed by modulating the intensity.

コントローラ55は、インターフェース回路(図示せず)を介して、液晶ディスプレイ5と接続された外部機器から入力された画像信号に基づいて、液晶パネル54を制御する。そこで、コントローラ55は、入力された画像信号に応じた駆動信号を生成し、その駆動信号を液晶パネル54へ出力する。   The controller 55 controls the liquid crystal panel 54 based on an image signal input from an external device connected to the liquid crystal display 5 via an interface circuit (not shown). Therefore, the controller 55 generates a drive signal corresponding to the input image signal and outputs the drive signal to the liquid crystal panel 54.

輝度上昇シート53は、導光板52から水平に近い斜め方向に出射される励起光を白色光へ変換するとともに、液晶ディスプレイ用バックライト50の出射面直上方向へ偏向し、かつ集光して平行度が高い出射光を出射する。   The brightness enhancement sheet 53 converts the excitation light emitted from the light guide plate 52 in an oblique direction close to the horizontal to white light, deflects the light directly above the emission surface of the backlight 50 for the liquid crystal display, and collects and parallels the light. A high degree of outgoing light is emitted.

なお、偏光制御のため輝度上昇シート53と液晶パネル54との間に反射型偏光素子を配置すれば、反射型偏光素子からの戻り光は、導光板52に戻ることなく輝度上昇シート53内で反射して液晶パネル54に再入射させることができる。本構成によれば、偏光制御の戻り光は、短い経路で損失が少ない部材のみ透過して液晶パネル54に再入射できる構成となるため、より光の利用効率を高くすることを可能とする。   If a reflective polarizing element is disposed between the brightness enhancing sheet 53 and the liquid crystal panel 54 for polarization control, the return light from the reflective polarizing element does not return to the light guide plate 52 but within the brightness enhancing sheet 53. It can be reflected and re-entered on the liquid crystal panel 54. According to this configuration, the return light of polarization control can be transmitted through only a member with a small loss through a short path and re-enter the liquid crystal panel 54. Therefore, the light utilization efficiency can be further increased.

このように、本実施形態によれば、輝度上昇シートの出射面近傍に液晶パネルが配置されることにより、光の利用効率が高く高輝度な表示装置が実現できる。   Thus, according to this embodiment, a liquid crystal panel is disposed in the vicinity of the exit surface of the brightness enhancement sheet, thereby realizing a display device with high light utilization efficiency and high brightness.

以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。   As described above, those skilled in the art can make various modifications in accordance with the embodiment to be implemented within the scope of the present invention.

1、2、3 光源装置
4 液晶プロジェクタ
5 液晶ディスプレイ
10 基板
11 光源
12、22、32 光偏向素子
13 (第1の)ダイクロイックミラー
14 蛍光体層
15 マイクロレンズアレイ
16 角度選択性ミラー
24 蛍光散乱体層
37 第2のダイクロイックミラー
41b、41g、41r 光源装置
42b、42r ダイクロイックミラー
43 液晶パネル
44 駆動回路
45 コントローラ
46 同期回路
47 投影光学系
50 バックライト
51 光源
52 導光板
53 輝度上昇シート
54 液晶パネル
55 コントローラ
1, 2, 3 Light source device 4 Liquid crystal projector 5 Liquid crystal display 10 Substrate 11 Light source 12, 22, 32 Light deflection element 13 (First) dichroic mirror 14 Phosphor layer 15 Micro lens array 16 Angle selective mirror 24 Fluorescent scatterer Layer 37 Second dichroic mirror 41b, 41g, 41r Light source device 42b, 42r Dichroic mirror 43 Liquid crystal panel 44 Drive circuit 45 Controller 46 Synchronization circuit 47 Projection optical system 50 Backlight 51 Light source 52 Light guide plate 53 Brightness increasing sheet 54 Liquid crystal panel 55 controller

Claims (7)

一方の側が第1の波長の光を発する光源に面するように配置され、前記第1の波長の光を透過するとともに、第2の波長の光を反射するダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーの他方の側に配置され、前記第2の波長の光の所定の入射角範囲内の光線を透過し、所定の入射角範囲外の光線を反射する角度選択性ミラーと、
前記ダイクロイックミラーと前記角度選択性ミラーの間に配置され、前記第1の波長の光が照射されることにより、前記第2の波長の光を発する波長変換素子と、
を有することを特徴とする光偏向素子。
A dichroic mirror disposed on one side to face a light source that emits light of a first wavelength, transmits light of the first wavelength, and reflects light of a second wavelength;
An angle selective mirror that is disposed on the other side of the dichroic mirror, transmits a light beam within a predetermined incident angle range of the light of the second wavelength, and reflects a light beam outside the predetermined incident angle range;
A wavelength conversion element that is disposed between the dichroic mirror and the angle selective mirror and emits light of the second wavelength by being irradiated with light of the first wavelength;
An optical deflection element comprising:
前記ダイクロイックミラーと前記角度選択性ミラーの間に配置され、光の進行方向を変化させる角度変換層をさらに有する、ことを特徴とする請求項1に記載の光偏向素子。   The optical deflection element according to claim 1, further comprising an angle conversion layer that is disposed between the dichroic mirror and the angle selective mirror and changes a traveling direction of light. 前記波長変換素子は、光を散乱する散乱体を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の光偏向素子。   The light deflection element according to claim 1, wherein the wavelength conversion element includes a scatterer that scatters light. 前記波長変換素子は、前記波長変換素子と前記角度選択性ミラーの間に、前記第1の波長の光を反射し、前記第2の波長の光を透過するダイクロイックミラーをさらに有する、ことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の光偏向素子。   The wavelength conversion element further includes a dichroic mirror that reflects the light of the first wavelength and transmits the light of the second wavelength between the wavelength conversion element and the angle selective mirror. The optical deflection element according to any one of claims 1 to 3. 第1の波長の光を発する光源と、
所定の入射角範囲内の光線を透過し、所定の入射角範囲外の光線を反射する角度選択性ミラーと、を備え、
前記光源からの前記第1の波長の光を用いて生じさせた、第2の波長の光の前記所定の入射角範囲内の光線のみを出射する光源装置において、
請求項1から4のいずれか一項に記載の光偏向素子を、
前記光源、前記ダイクロイックミラー、前記波長変換素子、前記角度選択性ミラーの順となるように配置したことを特徴とする光源装置。
A light source that emits light of a first wavelength;
An angle selective mirror that transmits light rays within a predetermined incident angle range and reflects light rays outside a predetermined incident angle range;
In the light source device that emits only the light beam within the predetermined incident angle range of the light of the second wavelength generated by using the light of the first wavelength from the light source,
The light deflection element according to any one of claims 1 to 4,
The light source device, wherein the light source, the dichroic mirror, the wavelength conversion element, and the angle selective mirror are arranged in this order.
請求項5に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光の強度を表示すべき画像に応じて変調することにより、当該画像を表示する空間光変調装置と、
を有することを特徴とする表示装置。
A light source device according to claim 5;
A spatial light modulation device for displaying the image by modulating the intensity of the light emitted from the light source device according to the image to be displayed;
A display device comprising:
請求項1から4の何れか一項に記載の光偏向素子と、
前記光偏向素子から出射された光の強度を表示すべき画像に応じて変調することにより、当該画像を表示する空間光変調装置と、
を有することを特徴とする表示装置。
An optical deflection element according to any one of claims 1 to 4,
A spatial light modulator that displays the image by modulating the intensity of the light emitted from the light deflection element according to the image to be displayed;
A display device comprising:
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