JP2012156182A - Light source device using fluorescent material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To irradiate a fluorescent material again with light which was not used for the excitation of a fluorescent material for the purpose of reuse.SOLUTION: A light source device includes: a blue light-emitting laser diode 11-B as an excitation light source; a fluorescent material 15-G of green light emission which emits light by receiving the radiation of blue light B emitted from the blue light-emitting laser diode 11-B; and a light tunnel 12 functioning as a re-irradiation system made to re-irradiate with the excitation light either transmitted or reflected without contributing to the excitation of the fluorescent material among the excitation light radiated on the fluorescent material of the green light emission as the excitation light of the same fluorescent material 15-G.

Description

本発明は、励起光を照射して蛍光物質を発光させた光を照明光として利用する光源装置に係り、例えば、投射型表示装置に用いて有用な光源装置に関するものである。   The present invention relates to a light source device that uses, as illumination light, light emitted from a fluorescent material by irradiating excitation light. For example, the present invention relates to a light source device useful for a projection display device.

特許文献1に、ディジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)等を空間光変調器に用いた単板プロジェクタ装置の光源として、紫外波長のレーザ光源によって励起されるRGBの蛍光物質を、セグメント毎に塗布したカラーホイールにより構成されるプロジェクタ用の光源装置が提案されている。   In Patent Document 1, as a light source for a single-plate projector device using a digital micromirror device (DMD) or the like as a spatial light modulator, an RGB fluorescent material excited by an ultraviolet wavelength laser light source is applied to each segment. There has been proposed a light source device for a projector constituted by a color wheel.

特開2004−341105号公報JP 2004-341105 A

上述のように、蛍光物質を固体発光素子からの光を励起光として発光させる場合、蛍光物質が励起光を吸収する効率を100%にすることはできない。つまり、固体発光素子からの光のうち蛍光物質の励起に利用されない光が存在する。そのため、光の利用効率が低いという問題があった。   As described above, when the fluorescent material is caused to emit light using the light from the solid state light emitting element as excitation light, the efficiency with which the fluorescent material absorbs excitation light cannot be made 100%. That is, there is light that is not used for excitation of the fluorescent material among light from the solid state light emitting device. For this reason, there is a problem that the light utilization efficiency is low.

本発明は、上記事情を考慮し、蛍光物質の励起に利用されなかった光を再度、蛍光物質に照射して再利用することで、光の利用効率を上げることができる蛍光物質を用いた光源装置を提供することを目的とする。   In consideration of the above circumstances, the present invention is a light source using a fluorescent material that can increase the light utilization efficiency by irradiating the fluorescent material again with light that has not been used for excitation of the fluorescent material and reusing it. An object is to provide an apparatus.

上記課題を解決するために、請求項1の発明は、励起光源(11−B、31−UV)と、前記励起光源が発する励起光の照射を受けて発光する蛍光物質(15−G、35−G、45−G)と、前記蛍光物質に照射された励起光のうち、蛍光物質の励起に寄与せずに透過または反射した励起光を、同じ蛍光物質(15−G)または別の蛍光物質(35−R、35−B、45−R、45−B)の励起光として再照射させる再照射系(12、3、22、23、43、53)と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 includes an excitation light source (11-B, 31-UV) and a fluorescent material (15-G, 35) that emits light upon irradiation with excitation light emitted from the excitation light source. -G, 45-G), and excitation light transmitted or reflected without contributing to excitation of the fluorescent substance among the excitation light irradiated to the fluorescent substance, the same fluorescent substance (15-G) or another fluorescence And a re-irradiation system (12, 3, 22, 23, 43, 53) that re-irradiates the material (35-R, 35-B, 45-R, 45-B) as excitation light. .

請求項2の発明は、請求項1に記載の蛍光物質を用いた光源装置であって、前記励起光源(11−B)の発する励起光を前記蛍光物質(15−G)の配された方向へ向けて反射する第1反射体(12)と、前記蛍光物質の発する光および前記蛍光物質の励起に寄与せずに透過する前記励起光を前記第1反射体の配された方向へ向けて反射する第2反射体(13)と、前記蛍光物質の発する光および前記第2反射体により反射された励起光を平行光とするレンズ(14)と、前記第1反射体と前記レンズとの間に配置され、前記蛍光物質の発する光を反射すると共に前記励起光を透過するダイクロイックミラー(3)と、を備え、前記第1反射体(12)により、前記蛍光物質の励起に寄与せずに前記第2反射体にて反射された励起光を同じ蛍光物質の励起光として前記蛍光物質に再照射させる前記再照射系が構成されていることを特徴とする。   Invention of Claim 2 is the light source device using the fluorescent substance of Claim 1, Comprising: Excitation light which the said excitation light source (11-B) emits The direction where the said fluorescent substance (15-G) was arranged The first reflector (12) that reflects toward the light source and the light emitted from the fluorescent material and the excitation light that transmits without contributing to the excitation of the fluorescent material are directed toward the direction in which the first reflector is disposed. A second reflector (13) that reflects, a lens (14) that collimates the light emitted by the fluorescent material and the excitation light reflected by the second reflector, and the first reflector and the lens. A dichroic mirror (3) disposed between and reflecting the light emitted from the fluorescent material and transmitting the excitation light, and the first reflector (12) does not contribute to the excitation of the fluorescent material. The excitation light reflected by the second reflector is Wherein the re-irradiation system for re-irradiated to the fluorescent substance as the excitation light of the substance is formed.

請求項3の発明は、請求項2に記載の蛍光物質を用いた光源装置であって、前記蛍光物質(15−G)がRGBの3原色のうちの1色を発光するものとされると共に、他の2色を発光する別の光源(17−R、17−B)が設けられており、前記ダイクロイックミラー(3)は、前記蛍光物質からの1色の光を反射し、前記別の光源からの他の2色の光を透過することにより3原色を合成することを特徴とする。   The invention of claim 3 is a light source device using the fluorescent material according to claim 2, wherein the fluorescent material (15-G) emits one of the three primary colors of RGB. , Another light source (17-R, 17-B) that emits the other two colors is provided, and the dichroic mirror (3) reflects one color light from the fluorescent material, The three primary colors are synthesized by transmitting the other two colors of light from the light source.

請求項4の発明は、請求項1に記載の蛍光物質を用いた光源装置であって、前記励起光源(31−UV)が紫外光または近紫外光を励起光として射出するものであり、前記励起光源からの励起光の照射を受けて発光する蛍光物質として、RGBの3原色をそれぞれ発光する3種の蛍光物質(35−R、35−G、35−B)が設けられており、前記3種の蛍光物質のうちの1種めの蛍光物質(35−G)に前記励起光源からの励起光を照射させ、前記1種めの蛍光物質の励起に寄与せずに透過した励起光の進路に、前記再照射系として、前記透過した励起光を分光して他の2種の蛍光物質(35−R、35−B)に照射させるダイクロイックミラー(22)が配置されていることを特徴とする。   Invention of Claim 4 is a light source device using the fluorescent substance of Claim 1, Comprising: The said excitation light source (31-UV) inject | emits ultraviolet light or near-ultraviolet light as excitation light, Three types of fluorescent materials (35-R, 35-G, and 35-B) that emit light of three primary colors of RGB are provided as fluorescent materials that emit light upon irradiation with excitation light from an excitation light source. The first fluorescent substance (35-G) of the three kinds of fluorescent substances is irradiated with excitation light from the excitation light source, and the excitation light transmitted without contributing to excitation of the first fluorescent substance is transmitted. A dichroic mirror (22) that splits the transmitted excitation light and irradiates the other two types of fluorescent materials (35-R, 35-B) as the re-irradiation system is disposed on the path. And

請求項5の発明は、請求項1に記載の蛍光物質を用いた光源装置であって、前記励起光源(31−UV)が紫外光または近紫外光を励起光として射出するものであり、前記励起光源からの励起光の照射を受けて発光する蛍光物質として、RGBの3原色をそれぞれ発光する3種の蛍光物質(45−R、45−G、45−B)が設けられており、前記3種の蛍光物質のうちの1種めの蛍光物質(45−G)に前記励起光源からの励起光を照射させ、前記1種めの蛍光物質の励起に寄与せずに透過した励起光を2種めの蛍光物質(45−R)に照射させ、前記2種めの蛍光物質の励起に寄与せずに透過した励起光を3種めの蛍光物質(45−B)に照射させる光学系(43、53)を前記再照射系として備えると共に、さらに前記3種の蛍光物質(45−R、45−G、45−B)により発する光を合成して白色光とする合成光学系(46、47、48)を備えることを特徴とする。   Invention of Claim 5 is a light source device using the fluorescent substance of Claim 1, wherein the excitation light source (31-UV) emits ultraviolet light or near ultraviolet light as excitation light, Three types of fluorescent materials (45-R, 45-G, and 45-B) that emit three primary colors of RGB are provided as the fluorescent materials that emit light upon receiving the excitation light from the excitation light source. The first fluorescent material (45-G) of the three types of fluorescent materials is irradiated with excitation light from the excitation light source, and the excitation light transmitted without contributing to the excitation of the first fluorescent material is transmitted. An optical system that irradiates the second fluorescent material (45-R) and irradiates the third fluorescent material (45-B) with the transmitted excitation light without contributing to the excitation of the second fluorescent material. (43, 53) as the re-irradiation system, and further, the three kinds of fluorescent substances Characterized in that it comprises 45-R, 45-G, 45-B) combining optical system for white light a light synthesized emitting by the (46, 47, 48).

本発明の光源装置によれば、励起光源からの光を無駄なく高い効率で蛍光物質の励起光として利用することができ、光の利用効率を高めることができる。   According to the light source device of the present invention, the light from the excitation light source can be used as the excitation light of the fluorescent substance with high efficiency without waste, and the light utilization efficiency can be increased.

本発明の第1実施形態の光源装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the light source device of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の光源装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the light source device of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の光源装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the light source device of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の光源装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the light source device of 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

以下に述べる各実施形態の光源装置は、励起光源である固体発光素子と、固体発光素子の発する励起光の照射を受けて発光する蛍光物質と、蛍光物質に照射された励起光のうち、蛍光物質の励起に寄与せずに透過または反射した励起光を、同じ蛍光物質または別の蛍光物質の励起光として再照射させる再照射系と、を備えている。   The light source device of each embodiment described below includes a solid-state light-emitting element that is an excitation light source, a fluorescent material that emits light upon irradiation with excitation light emitted by the solid-state light-emitting element, and a fluorescent material among excitation light irradiated to the fluorescent material. A re-irradiation system that re-irradiates the excitation light transmitted or reflected without contributing to the excitation of the substance as the excitation light of the same fluorescent substance or another fluorescent substance.

<第1実施形態>
図1は第1実施形態の光源装置M1の概略構成図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a light source device M1 according to the first embodiment.

この光源装置M1は、緑光Gを発光する緑光発光部1Gと、赤光Rを発光する赤光発光部1Rと、青光Bを発光する青光発光部1Bと、赤光発光部1Rからの赤光Rと青光発光部1Bからの青光Bとを合成する第1のダイクロイックミラー2と、この第1のダイクロイックミラー2にて合成された赤光Rと青光Bにさらに緑光発光部1Gからの緑光Gを合成して白色光を射出する第2のダイクロイックミラー3と、を備えている。   The light source device M1 includes a green light emitting unit 1G that emits green light G, a red light emitting unit 1R that emits red light R, a blue light emitting unit 1B that emits blue light B, and a red light emitting unit 1R. A first dichroic mirror 2 that combines the red light R and the blue light B from the blue light emitting unit 1B, and a green light emitting unit further added to the red light R and the blue light B synthesized by the first dichroic mirror 2 And a second dichroic mirror 3 that emits white light by combining green light G from 1G.

緑光発光部1Gは、蛍光物質15−Gに励起光を照射して蛍光物質15−Gを緑発光させるもので、励起光源である固体発光素子として青色発光レーザダイオード11−Bを備えている。この緑光発光部1Gは、光源側組立体4と、蛍光物質側組立体5と、それら光源側組立体4と蛍光物質側組立体5との間に配置された第2のダイクロイックミラー3とから構成されており、第2のダイクロイックミラー3は、光源側組立体4と蛍光物質側組立体5を結ぶ光軸(直線)に対して45°の傾きをもって配置されている。   The green light emitting unit 1G irradiates the fluorescent material 15-G with excitation light to cause the fluorescent material 15-G to emit green light, and includes a blue light emitting laser diode 11-B as a solid light emitting element that is an excitation light source. The green light emitting unit 1G includes a light source side assembly 4, a fluorescent material side assembly 5, and a second dichroic mirror 3 disposed between the light source side assembly 4 and the fluorescent material side assembly 5. The second dichroic mirror 3 is configured with an inclination of 45 ° with respect to the optical axis (straight line) connecting the light source side assembly 4 and the fluorescent material side assembly 5.

光源側組立体4は、回路基板10と、回路基板10上に配置された複数個の青色発光レーザダイオード(励起光源)11−Bと、青色発光レーザダイオード11−Bの青光(励起光)Bを蛍光物質側組立体5の配された方向に向けて反射するライトトンネル(第1反射体)12と、から構成されている。   The light source side assembly 4 includes a circuit board 10, a plurality of blue light emitting laser diodes (excitation light sources) 11-B arranged on the circuit board 10, and blue light (excitation light) of the blue light emitting laser diodes 11-B. And a light tunnel (first reflector) 12 that reflects B in the direction in which the fluorescent substance-side assembly 5 is disposed.

ライトトンネル12は、回路基板10の表面の青色発光レーザダイオード11−Bの搭載領域を囲む位置に基端開口が位置決めされ、基端開口から徐々に開口が広がったテーパ形状をなしており、先端開口がダイクロイックミラー3を介して蛍光物質側組立体5に臨んでいる。   The light tunnel 12 has a tapered shape in which a base end opening is positioned at a position surrounding the mounting region of the blue light emitting laser diode 11-B on the surface of the circuit board 10, and the opening gradually widens from the base end opening. The opening faces the fluorescent material side assembly 5 through the dichroic mirror 3.

また、蛍光物質側組立体5は、底壁13aと周側壁13bを有し、内面が反射鏡として構成された反射筒(第2反射体)13と、反射筒13の底壁13aの内面に配された緑発光の蛍光物質15−Gと、反射筒13の周側壁13bの開口側に配置された凸レンズ14とから構成されている。蛍光物質15−Gは、青色発光レーザダイオード11−Bからの青光Bを励起光として、RGBの3原色のうちの1色である緑光Gを発光する性質のものである。   The fluorescent material side assembly 5 has a bottom wall 13 a and a peripheral side wall 13 b, and a reflecting cylinder (second reflector) 13 whose inner surface is configured as a reflecting mirror, and an inner surface of the bottom wall 13 a of the reflecting cylinder 13. The green light emitting fluorescent material 15-G is arranged, and a convex lens 14 is arranged on the opening side of the peripheral side wall 13b of the reflecting cylinder 13. The fluorescent material 15-G has a property of emitting green light G, which is one of the three primary colors of RGB, using blue light B from the blue light emitting laser diode 11-B as excitation light.

反射筒13は、蛍光物質15−Gの発する緑光G、および、蛍光物質15−Gの励起に寄与せずに反射筒13の底壁13aで反射された励起光(青光)Bを、ライトトンネル12の配された方向へ向けて反射する。凸レンズ14は、蛍光物質15−Bの発する緑光Gおよび反射筒13により反射された光(緑光Gや励起光B)を平行光として前方へ透過させる。   The reflecting cylinder 13 emits green light G emitted from the fluorescent material 15-G and excitation light (blue light) B reflected by the bottom wall 13a of the reflecting cylinder 13 without contributing to excitation of the fluorescent material 15-G. Reflected toward the direction in which the tunnel 12 is arranged. The convex lens 14 transmits the green light G emitted from the fluorescent material 15-B and the light (green light G and excitation light B) reflected by the reflecting tube 13 forward as parallel light.

第2のダイクロイックミラー3は、蛍光物質15−Gの発する緑光Gを反射し、それ以外の波長の光、つまり、青色発光レーザダイオード11−Bからの青光B(励起光)や、赤光発光部1Rからの赤光R、青光発光部1Bからの青光Bを透過させる性質を有している。また、第1のダイクロイックミラー2は、第2のダイクロイックミラー3と同じ傾き角度で、赤光発光部1Rからの赤光Rや青光発光部1Bからの青光Bの進路に対して45°の傾きで配置されており、赤光発光部1Rからの赤光Rを反射し、青光発光部1Bからの青光Bを透過させる性質を有している。   The second dichroic mirror 3 reflects the green light G emitted from the fluorescent material 15-G and emits light of other wavelengths, that is, blue light B (excitation light) from the blue light emitting laser diode 11-B and red light. The red light R from the light emitting part 1R and the blue light B from the blue light emitting part 1B are transmitted. The first dichroic mirror 2 has the same inclination angle as the second dichroic mirror 3 and is 45 ° with respect to the path of the red light R from the red light emitting unit 1R and the blue light B from the blue light emitting unit 1B. And has the property of reflecting the red light R from the red light emitting section 1R and transmitting the blue light B from the blue light emitting section 1B.

RGBのうちの緑以外の残りの2色(赤と青)は、別光源である赤色発光ダイオード17−Rと青色発光ダイオード17−Bをそれぞれ備えた赤光発光部1Rと青光発光部1Bとにより提供される。これら赤光発光部1Rと青光発光部1Bは、回路基板16と、回路基板16上に搭載された赤色発光ダイオード17−Rおよび青色発光ダイオード17−Bと、各発光ダイオード17−Rおよび17−Bの発する光を平行光とする凸レンズ18とにより構成されている。   The remaining two colors (red and blue) of RGB other than green are a red light emitting unit 1R and a blue light emitting unit 1B each having a red light emitting diode 17-R and a blue light emitting diode 17-B, which are separate light sources. And provided by. The red light emitting unit 1R and the blue light emitting unit 1B include a circuit board 16, a red light emitting diode 17-R and a blue light emitting diode 17-B mounted on the circuit board 16, and light emitting diodes 17-R and 17 respectively. It is comprised with the convex lens 18 which makes the light which -B emits parallel light.

そして、本実施形態の光源装置M1では、前記ライトトンネル12が、蛍光物質15−Gの励起に寄与せずに反射筒13にて反射された励起光(青光B)を同じ蛍光物質15−Gの励起光として蛍光物質15−Gに再照射させる再照射系に相当している。   In the light source device M1 of the present embodiment, the light tunnel 12 does not contribute to excitation of the fluorescent material 15-G, and the excitation light (blue light B) reflected by the reflecting cylinder 13 is the same fluorescent material 15-. This corresponds to a reirradiation system in which the fluorescent material 15-G is reirradiated as G excitation light.

この光源装置M1の作用を説明する。   The operation of the light source device M1 will be described.

回路基板10上に配置された複数個の青色発光レーザダイオード11−Bからの青光B(励起光)は、テーパ付きのライトトンネル12で略平行光とされる。一旦、略平行光とされた青色発光レーザダイオード11−Bからの青光Bは、第2のダイクロイックミラー3を透過して、凸レンズ14で集光され、青光励起で緑光を発光する蛍光物質15−Gに照射され、蛍光物質15−Gは励起により緑光Gを発光する。蛍光物質15−Gから発した緑光Gは、四方に散乱するが、蛍光物質15−Gの裏面と側面を囲む反射筒13の底壁13aと周側壁13bで反射されて前方へ向かい、前方に向かう緑光Gは、凸レンズ14を透過することにより略平行光とされ、45°傾いた緑光反射の第2のダイクロイックミラー3により、図の上方(光源側組立体4と蛍光物質側組立体5を結ぶ光軸(直線)に対して直交する方向)へと反射される。   Blue light B (excitation light) from the plurality of blue light emitting laser diodes 11 -B arranged on the circuit board 10 is made into substantially parallel light by the tapered light tunnel 12. The blue light B emitted from the blue light emitting laser diode 11-B, which has been made substantially parallel light, passes through the second dichroic mirror 3, is collected by the convex lens 14, and emits green light by blue light excitation. -G is irradiated, and the fluorescent material 15-G emits green light G by excitation. The green light G emitted from the fluorescent material 15-G is scattered in all directions, but is reflected by the bottom wall 13a and the peripheral side wall 13b of the reflecting cylinder 13 surrounding the back surface and the side surface of the fluorescent material 15-G. The green light G that travels is converted into substantially parallel light by passing through the convex lens 14, and the second dichroic mirror 3 that reflects the green light inclined by 45 ° is used to move the light source side assembly 4 and the fluorescent material side assembly 5 upward. It is reflected in the direction orthogonal to the optical axis (straight line) to be connected.

また、赤色発光ダイオード17−Rと青色発光ダイオード17−Bで射出された赤光Rと青光Bは、それぞれ凸レンズ18で平行光とされた上で、第1のダイクロイックミラー2により合成されて、第2のダイクロイックミラー3に入射する。   The red light R and the blue light B emitted from the red light emitting diode 17-R and the blue light emitting diode 17-B are converted into parallel light by the convex lens 18 and then combined by the first dichroic mirror 2. , Enters the second dichroic mirror 3.

一方、蛍光物質15−Gに照射された青光G(励起光)のうち、蛍光物質15−Gの励起に与らなかった青光Gは、蛍光物質15−Gを覆う反射筒13の底壁13aや周側壁13bで反射されて、凸レンズ14を透過して略平行光となり、緑光反射の第2のダイクロイックミラー3を透過して、光源側組立体4の方へと進む。その後、その蛍光物質15−Gの励起に与らなかった青光Bは、テーパ付ライトトンネル12で反射されて向きを変え、再び、蛍光物質側組立体5へと戻され、蛍光物質15−Gの励起に寄与することになる。   On the other hand, of the blue light G (excitation light) irradiated to the fluorescent material 15-G, the blue light G that has not been excited by the fluorescent material 15-G is the bottom of the reflecting cylinder 13 that covers the fluorescent material 15-G. The light is reflected by the wall 13a and the peripheral side wall 13b, passes through the convex lens 14, becomes substantially parallel light, passes through the second dichroic mirror 3 reflecting green light, and proceeds toward the light source side assembly 4. Thereafter, the blue light B that has not been excited by the fluorescent material 15-G is reflected by the tapered light tunnel 12 and changes its direction, and is returned to the fluorescent material side assembly 5 again. This contributes to G excitation.

赤光Rと青光Bは、緑反射の第2のダイクロイックミラー3を透過するので、第2のダイクロイックミラー3で反射する緑光Gと合成され、白色光となって外部へ射出する。従って、平行な白色光が得られるので、従来のランプに置き換えて利用することができる。   Since the red light R and the blue light B are transmitted through the second dichroic mirror 3 reflecting green, the red light R and the blue light B are combined with the green light G reflected by the second dichroic mirror 3 and emitted to the outside as white light. Therefore, since parallel white light is obtained, it can be used in place of a conventional lamp.

このように、蛍光物質15−Bの励起に寄与しなかった励起光(青光B)をライトトンネル12で反射して、同じ蛍光物質15−Gに再照射させるので、青色発光レーザダイオード11−Bからの光を無駄なく高い効率で蛍光物質15−Gの励起光として利用することができ、光の利用効率を高めることができる。   Thus, since the excitation light (blue light B) that has not contributed to the excitation of the fluorescent material 15-B is reflected by the light tunnel 12 and re-irradiated to the same fluorescent material 15-G, the blue light emitting laser diode 11- The light from B can be used as excitation light for the fluorescent material 15-G with high efficiency without waste, and the light use efficiency can be increased.

なお、上記実施形態では、励起光として青色レーザ光(青光B)を利用する場合を示したが、紫外光または近紫外光(UV)を励起光として利用することもできる。その場合、蛍光物質としては、紫外光または近紫外光で励起して緑光を発光するものを用いることになる。   In the above embodiment, the case where the blue laser light (blue light B) is used as the excitation light has been described. However, ultraviolet light or near ultraviolet light (UV) can also be used as the excitation light. In that case, a fluorescent material that emits green light when excited by ultraviolet light or near ultraviolet light is used.

<第2実施形態>
図2は第2実施形態の光源装置M2の概略構成図である。
Second Embodiment
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the light source device M2 of the second embodiment.

この光源装置M2は、紫外光または近紫外光(以下「UV光」と称する)を励起光として発生する固体発光素子であるUV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVを備えた光源側組立体20と、励起光であるUV光(図中の矢印UVで示す)の照射を受けて緑光Gを発生する緑光発光部21G、青光Bを発生する青光発光部21B、赤光Rを発生する赤光発光部21Rと、を備えている。近紫外光としては例えば、中心波長405nmの光を発光するレーザダイオードを用いることができる。 緑光発光部21Gと青光発光部21Bは互いに対向する位置関係に配置され、赤光発光部21Rは、緑光発光部21Gと青光発光部21Bを結ぶ直線に対して直交する位置関係に配置されている。また、緑光発光部21Gと青光発光部21Bの間には、それぞれ逆方向に45°傾けてX型に青光反射のダイクロイックミラー22および緑光反射のダイクロイックミラー23とが配置され(両者をあわせて「X型ダイクロイックミラー」または「クロスダイクロイックミラー」ともいう)とが配置され、光源装置M2の射出部にはUV反射膜を有する透過板24が配置されている。ここで、青光反射のダイクロイックミラー22の裏面にはUV透過反射膜が形成されている。   This light source device M2 is a light source side assembly including a UV light emitting laser diode (excitation light source) 31-UV which is a solid light emitting element that generates ultraviolet light or near ultraviolet light (hereinafter referred to as “UV light”) as excitation light. 20 and green light emitting part 21G that emits green light G upon receiving irradiation of UV light (indicated by an arrow UV in the figure) that is excitation light, blue light emitting part 21B that generates blue light B, and red light R are generated. And a red light emitting unit 21R. As the near-ultraviolet light, for example, a laser diode that emits light having a center wavelength of 405 nm can be used. The green light emitting unit 21G and the blue light emitting unit 21B are arranged in a positional relationship facing each other, and the red light emitting unit 21R is arranged in a positional relationship orthogonal to a straight line connecting the green light emitting unit 21G and the blue light emitting unit 21B. ing. Further, between the green light emitting part 21G and the blue light emitting part 21B, an X-shaped blue light reflecting dichroic mirror 22 and a green light reflecting dichroic mirror 23 are arranged in an opposite direction by 45 ° (both of them are combined). "X-type dichroic mirror" or "cross dichroic mirror") is disposed, and a transmission plate 24 having a UV reflecting film is disposed at the emission portion of the light source device M2. Here, a UV transmission reflection film is formed on the back surface of the dichroic mirror 22 that reflects blue light.

光源側組立体20は、回路基板30と、回路基板30上に配置された複数個のUV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVと、UV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVからのUV光を略平行光とする凸レンズ群32とから構成されており、凸レンズ群32の射出光の進路を緑光発光部21Gの底部に向けて緑光発光部21Gの背後に配置されている。   The light source side assembly 20 includes a circuit board 30, a plurality of UV light emitting laser diodes (excitation light sources) 31-UV disposed on the circuit board 30, and UV from the UV light emitting laser diode (excitation light source) 31-UV. It is composed of a convex lens group 32 that makes the light substantially parallel light, and is disposed behind the green light emitting part 21G with the path of the emitted light of the convex lens group 32 facing the bottom of the green light emitting part 21G.

緑光発光部21Gは、蛍光物質35−Gに励起光であるUV光を照射して蛍光物質35−Gを緑発光させるもので、透明ガラス基板よりなる底壁33aと内面が反射面とされた周側壁33bとを有した有底筒体33と、有底筒体33の透明ガラス基板よりなる底壁33aの内面に緑光反射膜を介して配された緑発光の蛍光物質35−Gと、有底筒体33の周側壁33bの開口側に配置された凸レンズ34と、から構成されている。この場合の蛍光物質35−Gは、光源側組立体20から射出されて有底筒体33の透明ガラス基板よりなる底壁33aを透過して来たUV光を励起光として、RGBの3原色のうちの1色である緑光Gを発光する性質のものである。   The green light emitting unit 21G emits green fluorescent material 35-G by irradiating the fluorescent material 35-G with UV light, which is excitation light. The bottom wall 33a made of a transparent glass substrate and the inner surface are reflective surfaces. A bottomed cylindrical body 33 having a peripheral side wall 33b, a green light emitting fluorescent material 35-G disposed on an inner surface of a bottom wall 33a made of a transparent glass substrate of the bottomed cylindrical body 33 via a green light reflecting film, And a convex lens 34 disposed on the opening side of the peripheral side wall 33b of the bottomed cylindrical body 33. In this case, the fluorescent material 35-G uses the UV light emitted from the light source side assembly 20 and transmitted through the bottom wall 33a made of the transparent glass substrate of the bottomed cylindrical body 33 as excitation light, and the three primary colors of RGB. Of these, the green light G that is one color is emitted.

また、青光発光部21Bは、底壁36aと周側壁36bを有し、内面が反射鏡として構成された反射筒36と、反射筒36の底壁36aの内面に配された青発光の蛍光物質35−Bと、反射筒36の周側壁36bの開口側に配置された凸レンズ37と、から構成されている。蛍光物質35−Bは、UV光を励起光として、RGBの3原色のうちの1色である青光Bを発光する性質のものである。   Further, the blue light emitting unit 21B has a bottom wall 36a and a peripheral side wall 36b, and the reflecting tube 36 whose inner surface is configured as a reflecting mirror, and the blue light emitting fluorescence disposed on the inner surface of the bottom wall 36a of the reflecting tube 36. The material 35 -B and a convex lens 37 disposed on the opening side of the peripheral side wall 36 b of the reflecting cylinder 36 are configured. The fluorescent material 35-B has a property of emitting blue light B, which is one of the three primary colors of RGB, using UV light as excitation light.

また、赤光発光部21Rは、底壁36aと周側壁36bを有し内面が反射鏡として構成された反射筒36と、反射筒36の底壁36aの内面に配された赤発光の蛍光物質35−Rと、反射筒36の周側壁36bの開口側に配置された凸レンズ37と、から構成されている。蛍光物質35−Rは、UV光を励起光として、RGBの3原色のうちの1色である赤光Rを発光する性質のものである。   The red light emitting section 21R includes a reflecting tube 36 having a bottom wall 36a and a peripheral side wall 36b, the inner surface of which is configured as a reflecting mirror, and a red light emitting fluorescent material disposed on the inner surface of the bottom wall 36a of the reflecting tube 36. 35-R and a convex lens 37 disposed on the opening side of the peripheral side wall 36b of the reflecting cylinder 36. The fluorescent material 35-R has a property of emitting red light R, which is one of the three primary colors of RGB, using UV light as excitation light.

次に作用を述べる。   Next, the operation will be described.

UV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVからのUV光は、凸レンズ群32を透過することにより略平行光となる。略平行光となったUV光は、有底筒体33の透明ガラス基板よりなる底壁33aを透過して、底壁33aの内面に配されたUV励起−緑発光の蛍光物質35−Gに照射される。   The UV light from the UV light emitting laser diode (excitation light source) 31 -UV becomes substantially parallel light by passing through the convex lens group 32. The UV light that has become substantially parallel light is transmitted through the bottom wall 33a made of a transparent glass substrate of the bottomed cylindrical body 33, and is applied to the UV-excited green light-emitting phosphor 35-G disposed on the inner surface of the bottom wall 33a. Irradiated.

透明ガラス基板よりなる底壁33aの内面には、緑光反射膜を介して蛍光物質35−Gが配されているので、蛍光物質35−Gにて発生する緑光Gは、その反射膜の働きにより有底筒体33の開口側にのみ進む。また、有底筒体33の周側壁33bの内面も反射面となっているので、蛍光物質35−Gにて発生する緑光Gは、すべて有底筒体33の開口側に進み、凸レンズ34を透過することで略平行光となる。また、蛍光物質35−Gの励起に与らなかったUVも凸レンズ34を透過し前方に向かう。   Since the fluorescent material 35-G is arranged on the inner surface of the bottom wall 33a made of a transparent glass substrate via a green light reflecting film, the green light G generated by the fluorescent material 35-G is caused by the action of the reflecting film. It advances only to the opening side of the bottomed cylindrical body 33. Further, since the inner surface of the peripheral side wall 33b of the bottomed cylindrical body 33 is also a reflecting surface, all of the green light G generated by the fluorescent material 35-G proceeds to the opening side of the bottomed cylindrical body 33 and passes through the convex lens 34. It becomes substantially parallel light by transmitting. In addition, UV that has not been excited by the fluorescent material 35 -G passes through the convex lens 34 and travels forward.

緑光発光部21Gの前方には45°傾けた緑光反射のダイクロイックミラー23が設置してあるので、緑光Gはこのダイクロイックミラー23で図の上方に反射されて射出側の透明板24に入射する。   Since a dichroic mirror 23 reflecting green light inclined by 45 ° is installed in front of the green light emitting portion 21G, the green light G is reflected upward by the dichroic mirror 23 and enters the transparent plate 24 on the emission side.

また、緑光反射のダイクロイックミラー23と交差して配置された青光反射のダイクロイックミラー22の裏面には、UV透過反射膜(入射した光の一部を透過させ、残りを反射する膜)が形成されている。したがって、蛍光物質35−Gの励起に寄与せずに緑発光の蛍光物質35−Gを透過したUV光のうち、一部は、そのままダイクロイックミラー22を透過して、前方の青光発光部21Bへ向けて進み、残りは、図中下方の赤光発光部21Rへ向けて反射される。   Further, on the back surface of the blue light reflecting dichroic mirror 22 arranged so as to intersect with the green light reflecting dichroic mirror 23, a UV transmissive reflecting film (a film that transmits a part of the incident light and reflects the rest) is formed. Has been. Therefore, a part of the UV light transmitted through the green light emitting fluorescent material 35-G without contributing to the excitation of the fluorescent material 35-G is transmitted through the dichroic mirror 22 as it is, and the front blue light emitting unit 21B. The remaining part is reflected toward the red light emitting part 21R in the lower part of the figure.

ダイクロイックミラー22を透過して青光発光部21Bへ進んだUV光は、凸レンズ37で集光され、青色発光の蛍光物質35−Bに照射されて蛍光物質35−Bを励起する。蛍光物質35−Bの裏面と側面は反射面(反射筒36の底壁36aと周側壁36b)で覆われているので、蛍光物質35−Bから発光した青光Bはすべて前方に進み、途中の凸レンズ37を透過することで略平行光となって、ダイクロイックミラー22で図の上方に反射されて射出側の透明板24に入射する。   The UV light transmitted through the dichroic mirror 22 and proceeding to the blue light emitting unit 21B is collected by the convex lens 37 and irradiated to the blue light emitting fluorescent material 35-B to excite the fluorescent material 35-B. Since the back surface and the side surface of the fluorescent material 35-B are covered with the reflecting surfaces (the bottom wall 36a and the peripheral side wall 36b of the reflecting tube 36), all the blue light B emitted from the fluorescent material 35-B travels forward and is in the middle. By passing through the convex lens 37, the light becomes substantially parallel light, is reflected upward by the dichroic mirror 22 and enters the transparent plate 24 on the exit side.

また、ダイクロイックミラー22で反射されて赤光発光部21Rへ進んだUV光は、凸レンズ37で集光され、赤色発光の蛍光物質35−Rに照射されて蛍光物質35−Rを励起する。蛍光物質35−Rの裏面と側面(反射筒36の底壁36aと周側壁36b)は反射面で覆われているので、蛍光物質35−Rから発光した赤光Rはすべて前方に進み、途中の凸レンズ37を透過することで略平行光となって、ダイクロイックミラー22を透過した上で図の上方の射出側の透明板24に入射する。   Further, the UV light reflected by the dichroic mirror 22 and traveling to the red light emitting unit 21R is collected by the convex lens 37 and irradiated to the red light emitting fluorescent material 35-R to excite the fluorescent material 35-R. Since the back surface and the side surface (the bottom wall 36a and the peripheral side wall 36b of the reflecting tube 36) of the fluorescent material 35-R are covered with the reflective surface, all the red light R emitted from the fluorescent material 35-R travels forward and on the way. By passing through the convex lens 37, the light becomes substantially parallel light, passes through the dichroic mirror 22, and then enters the transparent plate 24 on the upper emission side in the figure.

このようにして透明板24に入射した光のうち、緑光G、青光B、赤光Rの三色が合成されて白色光となり、光源装置M2から射出されることになる。この場合、射出側にUV反射膜を有する透明板24が設置されているので、光源装置M2から後段の光学系側にUV光が漏れることが無い。また、光源装置M2側で蛍光物質35−G、35−B、35−Rの励起に関与しなかったUV光も、光源装置M2内で反射を繰り返すうちに、蛍光物質35−G、35−B、35−Rに吸収されるので、ほぼすべてのUV光が励起光として利用されることになる。従って、無駄な励起光がほとんど生じなくなり、光の利用効率を高めることができる。   In this way, among the light incident on the transparent plate 24, the three colors of green light G, blue light B, and red light R are combined to become white light, which is emitted from the light source device M2. In this case, since the transparent plate 24 having the UV reflecting film is provided on the emission side, the UV light does not leak from the light source device M2 to the optical system side in the subsequent stage. Further, the UV light that has not participated in the excitation of the fluorescent materials 35-G, 35-B, and 35-R on the light source device M2 side is repeatedly reflected in the light source device M2, and the fluorescent materials 35-G and 35- Since it is absorbed by B and 35-R, almost all of the UV light is used as the excitation light. Accordingly, useless excitation light is hardly generated and the light use efficiency can be increased.

この場合、ダイクロイックミラー22が、緑発光の蛍光物質35−Gの励起に寄与せずに透過したUV光を励起光として、青光発光部21Bの青発光の蛍光物質35−Bと赤光発光部21Rの赤発光の蛍光物質35−Rに分光して照射させる再照射系に相当する。   In this case, the dichroic mirror 22 uses the UV light transmitted without contributing to the excitation of the green light-emitting fluorescent material 35-G as the excitation light, and the blue light-emitting fluorescent material 35-B and the red light emission of the blue light emitting portion 21B. This corresponds to a re-irradiation system in which the red-emitting fluorescent material 35-R of the part 21R is spectrally irradiated.

なお、緑発光の蛍光物質35−Gの塗布量やダイクロイックミラー22のUV透過反射膜の透過と反射の割合を調整することにより、発光する緑、青、赤の割合を調整することができ、最終的なシステムの色調整を行うことができる。   By adjusting the coating amount of the green-emitting phosphor 35-G and the ratio of transmission and reflection of the UV transmissive reflection film of the dichroic mirror 22, the ratio of green, blue, and red light emitted can be adjusted. Final system color adjustments can be made.

<第3実施形態>
図3は第3実施形態の光源装置M3の概略構成図である。
<Third Embodiment>
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the light source device M3 of the third embodiment.

この光源装置M3は、紫外光または近紫外光(以下「UV光」と称する)を励起光として発生する固体発光素子であるUV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVを備えた光源側組立体20と、励起光であるUV光(図中の矢印UVで示す)の照射を受けて緑光Gを発生する緑光発光部41Gと、赤光Rを発生する赤光発光部41Rと、青光Bを発生する青光発光部41Bと、を備えている。   The light source device M3 includes a light source side assembly including a UV light emitting laser diode (excitation light source) 31-UV which is a solid light emitting element that generates ultraviolet light or near ultraviolet light (hereinafter referred to as “UV light”) as excitation light. 20, a green light emitting unit 41G that generates green light G upon irradiation with UV light (indicated by an arrow UV in the drawing) that is excitation light, a red light emitting unit 41R that generates red light R, and blue light B And a blue light emitting part 41B for generating.

緑光発光部41Gと赤光発光部41Rと青光発光部41Bは、この順番で光源側組立体20の射出する光の進路方向に並んでいる。緑光発光部41Gと赤光発光部41Rと青光発光部41Bには、光源側組立体20からのUV光(励起光)の照射を受けて発光する蛍光物質として、それぞれ緑発光の蛍光物質45−Gと赤発光の蛍光物質45−Rと青発光の蛍光物質45−Bとが設けられている。   The green light emitting part 41G, the red light emitting part 41R, and the blue light emitting part 41B are arranged in the order of the light emitted from the light source side assembly 20 in this order. The green light emitting unit 41G, the red light emitting unit 41R, and the blue light emitting unit 41B each have a green light emitting fluorescent material 45 as a fluorescent material that emits light when irradiated with UV light (excitation light) from the light source side assembly 20. -G, a red light emitting fluorescent material 45-R, and a blue light emitting fluorescent material 45-B are provided.

光源側組立体20は、回路基板30と、回路基板30上に配置された複数個のUV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVと、UV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVからのUV光を略平行光とする凸レンズ群32とから構成されており、凸レンズ群32の射出光の進路方向に、緑光発光部21Gと赤光発光部41Rと青光発光部41Bとが直線配列されている。   The light source side assembly 20 includes a circuit board 30, a plurality of UV light emitting laser diodes (excitation light sources) 31-UV disposed on the circuit board 30, and UV from the UV light emitting laser diode (excitation light source) 31-UV. It is composed of a convex lens group 32 that makes light substantially parallel light, and a green light emitting part 21G, a red light emitting part 41R, and a blue light emitting part 41B are linearly arranged in the path direction of the light emitted from the convex lens group 32. Yes.

各蛍光物質45−G、45−R、45−Bは、光源側組立体20からのUV光の進路に対して傾いた姿勢の有底筒状のライトトンネル43の底壁43bの内面に配置されている。ライトトンネル43の側壁43a、43cは互いに平行に形成されており、ライトトンネル43の出口には凸レンズ37が配置されている。   Each fluorescent substance 45-G, 45-R, 45-B is disposed on the inner surface of the bottom wall 43b of the bottomed cylindrical light tunnel 43 in a posture inclined with respect to the path of the UV light from the light source side assembly 20. Has been. The side walls 43 a and 43 c of the light tunnel 43 are formed in parallel to each other, and a convex lens 37 is disposed at the exit of the light tunnel 43.

ライトトンネル43の底壁43bや側壁43a、43cは、UV透過膜を形成した透明ガラス基板により構成されており、側壁43a、43cは、光源側組立体20からのUV光の進路に対してライトトンネル43の出口側が光源側に倒れるように傾いている。また、底壁43bは、側壁43a、43cに対して直交すると共に、光源側組立体20からのUV光の進路に対して傾いている。そして、底壁43bの内面に蛍光物質45−G、45−R、45−Bが配置されている。また、蛍光物質45−G、45−R、45−Bの裏面や、ライトトンネル43の側壁43a、43cの内面には、発光した緑光G、赤光R、青光Bをそれぞれ反射する反射膜が形成されている。   The bottom wall 43b and the side walls 43a and 43c of the light tunnel 43 are made of a transparent glass substrate on which a UV transmissive film is formed. The side walls 43a and 43c are light beams with respect to the path of the UV light from the light source side assembly 20. The tunnel 43 is inclined so that the exit side of the tunnel 43 falls to the light source side. Further, the bottom wall 43 b is orthogonal to the side walls 43 a and 43 c and is inclined with respect to the path of the UV light from the light source side assembly 20. And fluorescent substance 45-G, 45-R, 45-B is arrange | positioned at the inner surface of the bottom wall 43b. Reflective films that reflect the emitted green light G, red light R, and blue light B on the back surfaces of the fluorescent materials 45-G, 45-R, and 45-B and the inner surfaces of the side walls 43a and 43c of the light tunnel 43, respectively. Is formed.

そして、光源側組立体20からのUV光が、緑光発光部41Gのライトトンネル43の光源側の側壁43aを透過した上で、底壁43bの内面に配された緑発光の蛍光物質45−Gに照射され、緑発光の蛍光物質45−Gの励起に寄与しなかったUV光が、ライトトンネル43の底壁43bを透過して、次の赤光発光部41Rのライトトンネル43の光源側の側壁43aを透過し、その上で底壁43bの内面に配された赤発光の蛍光物質45−Rに照射され、赤発光の蛍光物質45−Rの励起に寄与しなかったUV光が、ライトトンネル43の底壁43bを透過して、次の青光発光部41Bのライトトンネル43の光源側の側壁43aを透過し、その上で底壁43bの内面に配された青発光の蛍光物質45−Bに照射されるようになっている。   Then, the UV light from the light source side assembly 20 passes through the side wall 43a on the light source side of the light tunnel 43 of the green light emitting unit 41G, and then the green light emitting fluorescent material 45-G disposed on the inner surface of the bottom wall 43b. UV light that has been irradiated to the green light-emitting fluorescent material 45-G and has not contributed to the excitation of the green light-emitting fluorescent material 45-G is transmitted through the bottom wall 43b of the light tunnel 43, and the light source side of the light tunnel 43 of the next red light emitting unit 41R. The UV light that has been transmitted through the side wall 43a and irradiated onto the red light emitting fluorescent material 45-R disposed on the inner surface of the bottom wall 43b and did not contribute to the excitation of the red light emitting fluorescent material 45-R It transmits through the bottom wall 43b of the tunnel 43, passes through the side wall 43a on the light source side of the light tunnel 43 of the next blue light emitting section 41B, and is further provided with the blue light emitting fluorescent material 45 disposed on the inner surface of the bottom wall 43b. -B is irradiated

即ち、3つの斜めの姿勢で並んだライトトンネル43により構成される光学系が、3種の蛍光物質45−G、45−R、45−Bのうちの1種めの緑発光の蛍光物質45−Gに光源側組立体20からのUV光をまず照射させ、緑発光の蛍光物質45−Gの励起に寄与せずに透過したUV光を2種めの赤発光の蛍光物質45−Rに照射させ、赤発光の蛍光物質45−Rの励起に寄与せずに透過したUV光を3種めの青発光の蛍光物質45−Bに照射させる再照射系として利用されている。   In other words, the optical system constituted by the light tunnels 43 arranged in three oblique positions is the first green fluorescent substance 45 of the three fluorescent substances 45-G, 45-R, and 45-B. -G is first irradiated with UV light from the light source side assembly 20, and UV light transmitted without contributing to excitation of the green light emitting fluorescent material 45-G is applied to the second red light emitting fluorescent material 45-R. It is used as a re-irradiation system for irradiating the third blue-emitting fluorescent material 45-B with UV light that has been irradiated and transmitted without contributing to the excitation of the red-emitting fluorescent material 45-R.

ここで、光源側組立体20からのUV光の進行方向と、ライトトンネル43の側壁43aとの角度、言い換えると、UV光の進行方向と図3における破線で示す蛍光の進行方向の角度(ここでは姿勢角度と称する)について説明する。図3では姿勢角度は約45度である。UV光がライトトンネルの側壁43a、蛍光物質45−G等を通過できる姿勢角度であれば良いので、実際には、姿勢角度は約30度〜60度の範囲をとることができる。   Here, the angle between the traveling direction of the UV light from the light source side assembly 20 and the side wall 43a of the light tunnel 43, in other words, the angle between the traveling direction of the UV light and the traveling direction of the fluorescence indicated by the broken line in FIG. Now, the attitude angle will be described. In FIG. 3, the posture angle is about 45 degrees. Since the posture angle that allows UV light to pass through the side wall 43a of the light tunnel, the fluorescent material 45-G, and the like may be used, the posture angle can actually range from about 30 degrees to 60 degrees.

また、各ライトトンネル43からの光の進路に反射鏡46やダイクロイックミラー47、48を配置することで、3種の蛍光物質45−G、45−R、45−Bにより発する緑光G、赤光R、青光Bを合成して白色光とする合成光学系が構成されている。   Further, by arranging the reflecting mirror 46 and the dichroic mirrors 47 and 48 in the path of light from each light tunnel 43, green light G and red light emitted by the three types of fluorescent materials 45-G, 45-R and 45-B. A synthesis optical system that combines R and blue light B into white light is configured.

次に作用を述べる。   Next, the operation will be described.

UV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVからのUV光は、凸レンズ群32を透過することにより略平行光となる。略平行光となったUV光は、まず、緑光発光部41Gのライトトンネル43の光源側の側壁43aを透過した上で、底壁43bの内面に配された緑発光の蛍光物質45−Gに照射される。このUV光により励起されて蛍光物質45−Gは緑光Gを発し、蛍光物質45−Gからの緑光Gは、ライトトンネル43内を反射して、トンネル出口方向へと向かう。トンネル出口の凸レンズ37で略平行光に整えられた緑光Gは、反射鏡46で反射されて、図の右方向へと向かう。   The UV light from the UV light emitting laser diode (excitation light source) 31 -UV becomes substantially parallel light by passing through the convex lens group 32. The UV light that has become substantially parallel light first passes through the side wall 43a on the light source side of the light tunnel 43 of the green light emitting section 41G and then enters the green light emitting fluorescent material 45-G disposed on the inner surface of the bottom wall 43b. Irradiated. When excited by the UV light, the fluorescent material 45-G emits green light G, and the green light G from the fluorescent material 45-G reflects inside the light tunnel 43 and travels toward the tunnel exit. The green light G adjusted to substantially parallel light by the convex lens 37 at the tunnel exit is reflected by the reflecting mirror 46 and travels in the right direction in the figure.

一方、緑発光の蛍光物質45−Gの励起に関与しなかったUV光は、ライトトンネル43の底壁43bを透過して、次の赤光発光部41Rのライトトンネル43に向かう。緑光発光部41Gのライトトンネル43を透過して、次の段の赤光発光部41Rのライトトンネル43に向かったUV光は、光源側の側壁43aを透過した上で、底壁43bの内面に配された赤発光の蛍光物質45−Rに照射される。このUV光により励起されて蛍光物質45−Rは赤光Rを発し、蛍光物質45−Rからの赤光Rは、ライトトンネル43内を反射して、トンネル出口方向へと向かう。トンネル出口の凸レンズ37で略平行光に整えられた赤光Rは、赤光反射膜を形成したダイクロイックミラー47で反射されて、緑光Gと合成されつつ、図の右方向へと向かう。   On the other hand, the UV light that was not involved in the excitation of the green light emitting fluorescent material 45-G passes through the bottom wall 43b of the light tunnel 43 and travels toward the light tunnel 43 of the next red light emitting unit 41R. The UV light that has passed through the light tunnel 43 of the green light emitting unit 41G and directed to the light tunnel 43 of the next-stage red light emitting unit 41R is transmitted through the side wall 43a on the light source side and then on the inner surface of the bottom wall 43b. The red fluorescent material 45-R is irradiated. Excited by the UV light, the fluorescent material 45-R emits red light R, and the red light R from the fluorescent material 45-R reflects inside the light tunnel 43 and travels toward the tunnel exit. The red light R adjusted to substantially parallel light by the convex lens 37 at the tunnel exit is reflected by the dichroic mirror 47 on which the red light reflecting film is formed, and is combined with the green light G and travels in the right direction in the figure.

また、赤発光の蛍光物質45−Rの励起に関与しなかったUV光は、更にライトトンネル43の底壁43bを透過して、次の青光発光部41Bのライトトンネル43に向かう。赤光発光部41Rのライトトンネル43を透過して、次の段の青光発光部41Bのライトトンネル43に向かったUV光は、光源側の側壁43aを透過した上で、底壁43bの内面に配された青発光の蛍光物質45−Bに照射される。このUV光により励起されて蛍光物質45−Bは青光Bを発し、蛍光物質45−Bからの青光Bは、ライトトンネル43内を反射して、トンネル出口方向へと向かう。トンネル出口の凸レンズ37で略平行光に整えられた青光Rは、青光反射膜を形成したダイクロイックミラー48で反射されて、緑光Gおよび赤光Rと合成されて白色光となり、図の右方向へと射出されることになる。   Further, the UV light that has not participated in the excitation of the red light emitting fluorescent material 45-R further passes through the bottom wall 43b of the light tunnel 43 and travels toward the light tunnel 43 of the next blue light emitting unit 41B. The UV light that has passed through the light tunnel 43 of the red light emitting unit 41R and directed to the light tunnel 43 of the blue light emitting unit 41B of the next stage has passed through the side wall 43a on the light source side and then the inner surface of the bottom wall 43b. The blue light emitting fluorescent material 45-B disposed in the light is irradiated. When excited by the UV light, the fluorescent material 45-B emits blue light B, and the blue light B from the fluorescent material 45-B reflects inside the light tunnel 43 and travels toward the tunnel exit. The blue light R adjusted to substantially parallel light by the convex lens 37 at the tunnel exit is reflected by the dichroic mirror 48 on which the blue light reflecting film is formed, and is combined with the green light G and the red light R to become white light. It will be ejected in the direction.

このように、前段の蛍光物質の励起に関与しなかったUV光を、後段の蛍光物質の励起光として順繰りに利用するようにしているので、無駄な励起光がほとんど生じなくなり、光の利用効率を高めることができる。   In this way, since UV light that has not been involved in the excitation of the fluorescent substance in the previous stage is sequentially used as the excitation light of the fluorescent substance in the subsequent stage, useless excitation light is hardly generated, and light use efficiency Can be increased.

ここで、人間の目は緑光に最も反応する特性が有り、投射側表示装置の明るさにとって緑光の光量が重要である。また、人間の目には青色の感度が低く、投射装置の明るさへの寄与度は低い。そのような理由により、上記の光源装置M3では、固体発光素子(UV発光レーザダイオード31−UV)に近い方から、緑発光、赤発光、青発光の順番で蛍光物質45−G、45−R、45−Bを配置している。なお、緑発光、赤発光の蛍光物質45−G、45−Rの塗布量により、後段の蛍光物質(赤発光の蛍光物質45−R、青発光の蛍光物質45−B)に照射されるUV光の量を制御し、発光する緑、青、赤の割合を調整して、最終的なシステムの色調整を行うことができる。   Here, the human eye has a characteristic most sensitive to green light, and the amount of green light is important for the brightness of the projection display device. Moreover, the sensitivity of blue is low for human eyes, and the contribution to the brightness of the projection apparatus is low. For this reason, in the light source device M3, the fluorescent materials 45-G and 45-R are arranged in the order of green light emission, red light emission, and blue light emission from the side closer to the solid light emitting element (UV light emitting laser diode 31-UV). 45-B. Note that UV applied to the subsequent fluorescent material (red light-emitting fluorescent material 45-R, blue light-emitting fluorescent material 45-B) depending on the coating amount of the green light-emitting and red light-emitting fluorescent materials 45-G and 45-R. The final system color adjustment can be made by controlling the amount of light and adjusting the proportion of green, blue and red light emitted.

<第4実施形態>
図4は第4実施形態の光源装置M4の概略構成図である。
<Fourth embodiment>
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a light source device M4 of the fourth embodiment.

この光源装置M4は、紫外光または近紫外光(以下「UV光」と称する)を励起光として発生する固体発光素子であるUV発光レーザダイオード(励起光源)31−UVを備えた光源側組立体20と、励起光であるUV光(図中の矢印UVで示す)の照射を受けて緑光Gを発生する緑光発光部51Gと、赤光Rを発生する赤光発光部51Rと、青光Bを発生する青光発光部51Bと、を備えている。   The light source device M4 is a light source side assembly including a UV light emitting laser diode (excitation light source) 31-UV which is a solid light emitting element that generates ultraviolet light or near ultraviolet light (hereinafter referred to as “UV light”) as excitation light. 20, a green light emitting unit 51G that generates green light G upon irradiation with UV light (indicated by an arrow UV in the drawing) that is excitation light, a red light emitting unit 51R that generates red light R, and blue light B A blue light emitting part 51B for generating

前記第3実施形態では、ライトトンネル43の出口に凸レンズ37を配置し、凸レンズ37によって、ライトトンネル43から射出する光を平行光に整える場合を説明したが、本実施形態の光源装置M4では、ライトトンネル53の底壁53bの周縁から起立する側壁53a、53cに、出口に行くほど開口が広がるテーパ角を付け、テーパ状の側壁53a、53cでの反射を利用して、ライトトンネル53から射出する光を平行光に整えるようにしている。それ以外の構成は第3実施形態の光源装置M3と同様である。このように構成した場合、凸レンズを透過するよりも、光の損失を少なくすることができて、光の利用効率をさらに良くすることができる。   In the third embodiment, the case where the convex lens 37 is disposed at the exit of the light tunnel 43 and the light emitted from the light tunnel 43 is adjusted to parallel light by the convex lens 37 has been described. However, in the light source device M4 of the present embodiment, The side walls 53a and 53c rising from the peripheral edge of the bottom wall 53b of the light tunnel 53 are provided with a taper angle that widens the opening toward the exit, and the light is emitted from the light tunnel 53 by utilizing the reflection at the tapered side walls 53a and 53c. The light to be adjusted is made into parallel light. Other configurations are the same as those of the light source device M3 of the third embodiment. When configured in this way, the loss of light can be reduced and the light utilization efficiency can be further improved compared with the case where the light passes through the convex lens.

M1,M2,M3,M4 光源装置
R 赤光
G 緑光
B 青光
UV 紫外光または近紫外光(UV光)
3 ダイクロイックミラー
11−B 青色発光レーザダイオード(励起光源)
12 ライトトンネル(第1反射体、再照射系)
13 反射筒(第2反射体)
14 凸レンズ
15−G 緑発光の蛍光物質
17−R 赤光発光部(別の光源)
17−B 青光発光部(別の光源)
22 ダイクロイックミラー
31−UV UV発光レーザダイオード(励起光源)
35−R 赤発光の蛍光物質
35−G 緑発光の蛍光物質
35−B 青発光の蛍光物質
43 ライトトンネル(再照射系)
45−R 赤発光の蛍光物質
45−G 緑発光の蛍光物質
45−B 青発光の蛍光物質
46 反射鏡(合成光学系)
47,48 ダイクロイックミラー(合成光学系)
M1, M2, M3, M4 Light source device R Red light G Green light B Blue light UV Ultraviolet light or near ultraviolet light (UV light)
3 Dichroic mirror 11-B Blue light emitting laser diode (excitation light source)
12 Light tunnel (first reflector, re-irradiation system)
13 Reflector tube (second reflector)
14 Convex lens 15-G Green light emitting phosphor 17-R Red light emitting part (another light source)
17-B Blue light emitting part (another light source)
22 Dichroic mirror 31-UV UV emitting laser diode (excitation light source)
35-R Fluorescent substance emitting red light 35-G Fluorescent substance emitting green light 35-B Fluorescent substance emitting blue light 43 Light tunnel (re-irradiation system)
45-R Red luminescent material 45-G Green luminescent material 45-B Blue luminescent material 46 Reflector (synthetic optical system)
47, 48 Dichroic mirror (Synthetic optical system)

Claims (5)

励起光源と、
前記励起光源が発する励起光の照射を受けて発光する蛍光物質と、
前記蛍光物質に照射された励起光のうち、蛍光物質の励起に寄与せずに透過または反射した励起光を、同じ蛍光物質または別の蛍光物質の励起光として再照射させる再照射系と、
を備えることを特徴とする蛍光物質を用いた光源装置。
An excitation light source;
A fluorescent material that emits light upon irradiation with excitation light emitted from the excitation light source;
Of the excitation light irradiated to the fluorescent material, re-irradiation system that re-irradiates the excitation light transmitted or reflected without contributing to the excitation of the fluorescent material as excitation light of the same fluorescent material or another fluorescent material,
A light source device using a fluorescent material, comprising:
請求項1に記載の蛍光物質を用いた光源装置であって、
前記励起光源の発する励起光を前記蛍光物質の配された方向へ向けて反射する第1反射体と、
前記蛍光物質の発する光および前記蛍光物質の励起に寄与せずに透過する前記励起光を前記第1反射体の配された方向へ向けて反射する第2反射体と、
前記蛍光物質の発する光および前記第2反射体により反射された励起光を平行光とするレンズと、
前記第1反射体と前記レンズとの間に配置され、前記蛍光物質の発する光を反射すると共に前記励起光を透過するダイクロイックミラーと、
を備え、
前記第1反射体により、前記蛍光物質の励起に寄与せずに前記第2反射体にて反射された励起光を同じ蛍光物質の励起光として前記蛍光物質に再照射させる前記再照射系が構成されていることを特徴とする蛍光物質を用いた光源装置。
A light source device using the fluorescent material according to claim 1,
A first reflector that reflects the excitation light emitted by the excitation light source toward the direction in which the fluorescent material is disposed;
A second reflector that reflects the light emitted by the fluorescent material and the excitation light that is transmitted without contributing to the excitation of the fluorescent material in a direction in which the first reflector is disposed;
A lens that collimates the light emitted by the fluorescent material and the excitation light reflected by the second reflector;
A dichroic mirror that is disposed between the first reflector and the lens and reflects the light emitted by the fluorescent material and transmits the excitation light;
With
The re-irradiation system configured to re-irradiate the fluorescent material with excitation light reflected by the second reflector without contributing to excitation of the fluorescent material as excitation light of the same fluorescent material by the first reflector. A light source device using a fluorescent material,
請求項2に記載の蛍光物質を用いた光源装置であって、
前記蛍光物質がRGBの3原色のうちの1色を発光するものとされると共に、他の2色を発光する別の光源が設けられており、
前記ダイクロイックミラーは、前記蛍光物質からの1色の光を反射し、前記別の光源からの他の2色の光を透過することにより3原色を合成することを特徴とする蛍光物質を用いた光源装置。
A light source device using the fluorescent material according to claim 2,
The fluorescent material emits one of the three primary colors RGB, and another light source that emits the other two colors is provided.
The dichroic mirror uses a fluorescent material that reflects one color of light from the fluorescent material and synthesizes three primary colors by transmitting the other two colors of light from the other light source. Light source device.
請求項1に記載の蛍光物質を用いた光源装置であって、
前記励起光源が紫外光または近紫外光を励起光として射出するものであり、
前記励起光源からの励起光の照射を受けて発光する蛍光物質として、RGBの3原色をそれぞれ発光する3種の蛍光物質が設けられており、
前記3種の蛍光物質のうちの1種めの蛍光物質に前記励起光源からの励起光を照射させ、前記1種めの蛍光物質の励起に寄与せずに透過した励起光の進路に、前記再照射系として、前記透過した励起光を分光して他の2種の蛍光物質に照射させるダイクロイックミラーが配置されていることを特徴とする蛍光物質を用いた光源装置。
A light source device using the fluorescent material according to claim 1,
The excitation light source emits ultraviolet light or near ultraviolet light as excitation light,
As the fluorescent materials that emit light upon irradiation with excitation light from the excitation light source, three types of fluorescent materials that emit light of the three primary colors RGB are provided,
The first fluorescent material among the three fluorescent materials is irradiated with excitation light from the excitation light source, and the excitation light transmitted through the first fluorescent material without contributing to the excitation of the first fluorescent material, A light source device using a fluorescent material, characterized in that a dichroic mirror that disperses the transmitted excitation light and irradiates the other two fluorescent materials is disposed as a re-irradiation system.
請求項1に記載の蛍光物質を用いた光源装置であって、
前記励起光源が紫外光または近紫外光を励起光として射出するものであり、
前記励起光源からの励起光の照射を受けて発光する蛍光物質として、RGBの3原色をそれぞれ発光する3種の蛍光物質が設けられており、
前記3種の蛍光物質のうちの1種めの蛍光物質に前記励起光源からの励起光を照射させ、前記1種めの蛍光物質の励起に寄与せずに透過した励起光を2種めの蛍光物質に照射させ、前記2種めの蛍光物質の励起に寄与せずに透過した励起光を3種めの蛍光物質に照射させる光学系を前記再照射系として備えると共に、
さらに前記3種の蛍光物質により発する光を合成して白色光とする合成光学系を備えることを特徴とする蛍光物質を用いた光源装置。
A light source device using the fluorescent material according to claim 1,
The excitation light source emits ultraviolet light or near ultraviolet light as excitation light,
As the fluorescent materials that emit light upon irradiation with excitation light from the excitation light source, three types of fluorescent materials that emit light of the three primary colors RGB are provided,
The first fluorescent material among the three fluorescent materials is irradiated with excitation light from the excitation light source, and the second excitation light transmitted without contributing to the excitation of the first fluorescent material. An optical system for irradiating the fluorescent material and irradiating the third fluorescent material with excitation light transmitted without contributing to the excitation of the second fluorescent material is provided as the re-irradiation system,
A light source device using a fluorescent material, further comprising a synthesis optical system that combines the light emitted from the three types of fluorescent materials into white light.
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