JP2012173593A - Light source device, and projector - Google Patents

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宏明 矢内
Toshiaki Hashizume
俊明 橋爪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device which includes a laser light source and a light-emitting device including a fluorescent substance, reduces disturbance of a polarization direction of a laser light, and can solve a problem caused by the disturbance of the polarized light.SOLUTION: In the light source device 100 which includes a solid light source 10, and a rotatable substrate 40 including a crystalline member 46, when the thickness of the crystalline member 46 is represented by t, the birefringence of the crystalline member 46 is represented by Δn, and the wavelength of a light Lb emitted from the solid light source 10 is represented by λ, the thickness t of the crystalline member 46 satisfies Formula (1): (m-1/2)λ/Δn<t<(m+1/2)λ/Δn. In the formula, m is an arbitrary integer.

Description

本発明は、光源装置、およびプロジェクターに関する。   The present invention relates to a light source device and a projector.

プロジェクターの分野では、従来から、光源として超高圧水銀ランプ等の放電ランプが主に用いられてきた。これに対して、近年、発光ダイオード(Light Emitting Diode,以下、LEDと略記する)、レーザー等の固体光源からの光を励起光として蛍光体を蛍光発光させ、その光を利用する光源装置が提案されている(例えば、特許文献1)。   In the field of projectors, conventionally, a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp has been mainly used as a light source. On the other hand, in recent years, a light source device has been proposed in which a phosphor emits fluorescence using light from a solid light source such as a light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED) or a laser as excitation light, and the light is used. (For example, Patent Document 1).

特許文献1の光源装置は、LED、レーザー発光器等からなる励起光源と、赤色蛍光体形成領域、緑色蛍光体形成領域および拡散層形成領域の3つの領域を有する回転可能な蛍光ホイールと、を備えている。この光源装置においては、励起光源から青色の波長帯域光を励起光として射出し、その励起光を蛍光ホイールに照射すると同時に蛍光ホイールを回転させると、励起光が赤色蛍光体形成領域に照射されている期間では赤色光が蛍光発光し、励起光が緑色蛍光体形成領域に照射されている期間では緑色光が蛍光発光し、励起光が拡散層形成領域に照射されている期間では励起光である青色光が拡散して射出される。
特許文献1によれば、紫外光よりもエネルギーの低い可視光を励起光として照射するため、励起光が照射される光学部品の経年劣化を抑制し、長期間にわたって性能を維持できる、と記載されている。
The light source device of Patent Document 1 includes an excitation light source composed of an LED, a laser emitter, and the like, and a rotatable fluorescent wheel having three regions of a red phosphor forming region, a green phosphor forming region, and a diffusion layer forming region. I have. In this light source device, when the blue wavelength band light is emitted as excitation light from the excitation light source, and the excitation light is irradiated to the fluorescent wheel, the excitation light is irradiated to the red phosphor forming region at the same time as rotating the fluorescent wheel. During the period when red light fluoresces, green light fluoresces during the period when the excitation light is irradiated on the green phosphor formation region, and it is excitation light during the period when the excitation light is irradiated on the diffusion layer formation region Blue light is diffused and emitted.
According to Patent Document 1, it is described that visible light having lower energy than ultraviolet light is irradiated as excitation light, so that deterioration over time of optical components irradiated with excitation light can be suppressed and performance can be maintained over a long period of time. ing.

特開2009−277516号公報JP 2009-277516 A

特許文献1の光源装置において、蛍光体に照射されるレーザー光がたとえ紫外光よりもエネルギーの低い可視光領域のレーザー光であっても、レーザー光の強度が高ければ、蛍光体での変換損失の一部が熱に変わるため、蛍光体ホイールが発熱する。一方、蛍光ホイールを回転させつつレーザー発光器から蛍光ホイールの所定の位置に光を照射する構成とすることで、蛍光ホイールをある程度冷却することができる。なぜならば、レーザー光の照射面積に対して蛍光ホイールの面積が十分に大きいことで熱が拡散する効果と、蛍光ホイールが回転することで照射位置が連続的に変化するため、レーザー光が蛍光体の特定の場所に照射される時間が短くなる効果と、蛍光ホイールが回転することでホイール全体が冷却される効果の3つが期待できるからである。   In the light source device of Patent Document 1, even if the laser light applied to the phosphor is a laser light in the visible light region having lower energy than ultraviolet light, if the intensity of the laser light is high, conversion loss in the phosphor As a part of the heat is changed into heat, the phosphor wheel generates heat. On the other hand, the fluorescent wheel can be cooled to some extent by adopting a configuration in which light is irradiated from a laser emitter to a predetermined position of the fluorescent wheel while rotating the fluorescent wheel. This is because the area of the fluorescent wheel is sufficiently large relative to the irradiation area of the laser light, and the effect of heat diffusion is that the irradiation position changes continuously as the fluorescent wheel rotates, so the laser light is a phosphor. This is because three effects can be expected: an effect of shortening the irradiation time to a specific place, and an effect of cooling the entire wheel by rotating the fluorescent wheel.

ここで、光源装置の出力を向上させようとすると、レーザー光の照射量をさらに増やす必要があり、その場合、さらなる冷却性能の向上が望まれる。そこで、蛍光ホイールの基体として、一般の光学ガラス(熱伝導率:約0.9〜1.1W/m・K)よりも熱伝導率に優れた水晶(熱伝導率:約5〜9W/m・K)等の結晶性材料を用いる方法が考えられる。ところが、この種の結晶性材料は結晶軸を有しているため、これを用いた蛍光ホイールを回転させると、レーザー光の偏光方向と蛍光ホイールの結晶軸方向との関係が常に変化し、レーザー光の偏光方向が乱れることになる。   Here, if it is going to improve the output of a light source device, it is necessary to increase the irradiation amount of a laser beam further, In that case, the improvement of the further cooling performance is desired. Therefore, quartz (thermal conductivity: about 5 to 9 W / m) that is superior in thermal conductivity to general optical glass (thermal conductivity: about 0.9 to 1.1 W / m · K) as the base of the fluorescent wheel. A method using a crystalline material such as K) is conceivable. However, since this type of crystalline material has a crystal axis, when the fluorescent wheel using this is rotated, the relationship between the polarization direction of the laser light and the crystal axis direction of the fluorescent wheel always changes, and the laser The polarization direction of light will be disturbed.

このようなレーザー光の偏光方向の乱れは、後段の光学系に悪影響を及ぼす。例えば、プロジェクターの光利用効率を向上させる目的で偏光変換素子を用いた場合、偏光変換素子に付帯する位相差板の光軸方向配置に対してレーザー光の偏光方向を最適にすることで、位相差板に入射する光量を低減することができる。しかし、結晶性材料からなる蛍光ホイールを、蛍光体の温度上昇を抑制する目的で回転させると、レーザー光の偏光方向が乱れ、偏光変換素子に付帯する位相差板に入射する光の量が増加する。その結果、位相差板の寿命が低下する。偏光変換素子の偏光分離膜や位相差板の性能が低下すると、偏光変換時の光損失が生じ、プロジェクターの光利用効率が低下する。   Such disturbance of the polarization direction of the laser light has an adverse effect on the optical system in the subsequent stage. For example, when a polarization conversion element is used for the purpose of improving the light utilization efficiency of the projector, the polarization direction of the laser light is optimized by optimizing the polarization direction of the phase difference plate attached to the polarization conversion element. The amount of light incident on the phase difference plate can be reduced. However, if the fluorescent wheel made of a crystalline material is rotated for the purpose of suppressing the temperature rise of the phosphor, the polarization direction of the laser light is disturbed, and the amount of light incident on the phase difference plate attached to the polarization conversion element increases. To do. As a result, the life of the retardation plate is reduced. When the performance of the polarization separation film or the retardation plate of the polarization conversion element is deteriorated, light loss at the time of polarization conversion occurs, and the light use efficiency of the projector is lowered.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、結晶性材料からなる基体を回転させた場合であっても、基体を透過した光の偏光方向の乱れが低減された光源装置を実現することを目的とする。また、上記の光源装置を用いたプロジェクターを実現することを目的とする。   The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and even when the substrate made of a crystalline material is rotated, disturbance in the polarization direction of light transmitted through the substrate is reduced. An object of the present invention is to realize a light source device. It is another object of the present invention to realize a projector using the above light source device.

上記の目的を達成するために、本発明の光源装置は、固体光源と、前記固体光源から射出された光の光路上に設けられ、かつ、所定の回転軸を中心として回転可能であり、かつ、結晶性部材を含む基体と、を備え、前記光の波長をλ(nm)とし、前記結晶性部材の複屈折をΔnとし、前記結晶性部材の厚みをt(nm)とし、任意の整数をmとしたとき、前記結晶性部材の厚みが下記の式(1)を満たすことを特徴とする。
(m−1/2)λ/Δn<t<(m+1/2)λ/Δn・・・(1)
In order to achieve the above object, a light source device of the present invention is provided on a solid light source and an optical path of light emitted from the solid light source, and is rotatable about a predetermined rotation axis. A substrate including a crystalline member, the wavelength of the light is λ (nm), the birefringence of the crystalline member is Δn, the thickness of the crystalline member is t (nm), and an arbitrary integer When m is m, the thickness of the crystalline member satisfies the following formula (1).
(M−1 / 2) λ / Δn <t <(m + 1/2) λ / Δn (1)

固体光源から射出された光の偏光軸は固定されている。以下、固体光源から射出された光のことを射出光と呼ぶ。射出光が所定の結晶軸を有する結晶性部材を含む基体を透過した場合、基体の回転に伴って結晶軸も回転するため、射出光の偏光軸と基体に含まれる結晶性部材の結晶軸とのなす角は逐次変化する。
このとき、射出光の偏光軸と結晶性部材の結晶軸とのなす角が0°または90°であるときは偏光の乱れが生じないが、射出光の偏光軸と結晶性部材の結晶軸とのなす角が0°または90°からずれるに従って偏光の乱れが大きくなり、45°で偏光の乱れが最大になる。このように、射出光の偏光軸と結晶性部材の結晶軸とのなす角が周期的に変化すると、偏光の乱れの程度も周期的に変化する。
The polarization axis of light emitted from the solid light source is fixed. Hereinafter, the light emitted from the solid light source is referred to as emitted light. When the emitted light is transmitted through a substrate including a crystalline member having a predetermined crystal axis, the crystal axis is also rotated with the rotation of the substrate, so that the polarization axis of the emitted light and the crystal axis of the crystalline member included in the substrate are The angle formed by changes sequentially.
At this time, when the angle between the polarization axis of the emitted light and the crystal axis of the crystalline member is 0 ° or 90 °, the polarization is not disturbed, but the polarization axis of the emitted light and the crystal axis of the crystalline member As the angle formed by the angle shifts from 0 ° or 90 °, the polarization disturbance increases, and at 45 °, the polarization disturbance becomes maximum. Thus, when the angle formed by the polarization axis of the emitted light and the crystal axis of the crystalline member changes periodically, the degree of polarization disturbance also changes periodically.

具体的には、結晶性材料が一体構造の場合、1回転する間に偏光の乱れが最小(偏光の乱れがない)のときが4回、最大のときが4回現れる。さらに、結晶性部材の厚みと複屈折Δnによって決まる基体の位相差が、偏光の乱れに大きく影響する。基体の位相差が励起光波長λの半分の奇数倍のとき、偏光の乱れは最大となる。つまり、基体の位相差がλ/2、3λ/2、5λ/2、・・・、のとき、偏光の乱れは最大となる。   Specifically, when the crystalline material has a monolithic structure, the polarization disturbance appears to be minimum (no polarization disturbance) four times during one rotation, and the maximum appears four times. Further, the phase difference of the substrate determined by the thickness of the crystalline member and the birefringence Δn greatly affects the polarization disturbance. When the phase difference of the substrate is an odd multiple of half the excitation light wavelength λ, the polarization disturbance becomes maximum. That is, when the phase difference of the substrate is λ / 2, 3λ / 2, 5λ / 2,..., The polarization disturbance becomes maximum.

これに対して、式(1)を満たすように、結晶性部材の厚みを選択すれば、偏光の乱れが最大もしくは最大に近い状態を減らすことが可能である。これにより、固体光源からの射出光の偏光方向の乱れを低減し、偏光方向の乱れに伴う諸問題を解決し得る光源装置を実現することが可能となる。   On the other hand, if the thickness of the crystalline member is selected so as to satisfy the formula (1), it is possible to reduce the state in which the polarization disturbance is maximum or close to the maximum. As a result, it is possible to realize a light source device that can reduce the disturbance in the polarization direction of the light emitted from the solid light source and solve various problems associated with the disturbance in the polarization direction.

上記に記載の光源装置において、前記結晶性部材の厚みが、さらに下記の式(2)を満たすように選択することができる。
t=mλ/Δn・・・(2)
In the light source device described above, the thickness of the crystalline member can be further selected so as to satisfy the following formula (2).
t = mλ / Δn (2)

式(2)のように結晶性部材の厚みを選択して、基体の位相差を射出光の波長λの整数倍にすることで、偏光の乱れを最小とすることが可能である。例えば、基体の位相差がλ、2λ、3λ、・・・、のとき、固体光源からの射出光を基体に対して垂直に入射すると、偏光の乱れは生じない。固体光源からの射出光が、基体に対して垂直入射となる成分が大きい配光分布を持つ場合も、式(2)のときに偏光の乱れが最小となる。これにより、固体光源からの射出光の偏光方向の乱れを低減し、偏光方向の乱れに伴う諸問題を解決し得る光源装置を実現することができる。   By selecting the thickness of the crystalline member as in the formula (2) and setting the phase difference of the substrate to an integral multiple of the wavelength λ of the emitted light, it is possible to minimize the polarization disturbance. For example, when the phase difference of the substrate is λ, 2λ, 3λ,..., If the light emitted from the solid light source is incident on the substrate perpendicularly, the polarization is not disturbed. Even when the light emitted from the solid-state light source has a light distribution with a large component that is perpendicularly incident on the substrate, the polarization disturbance is minimized in the case of equation (2). As a result, it is possible to realize a light source device that can reduce the disturbance of the polarization direction of the light emitted from the solid light source and solve various problems associated with the disturbance of the polarization direction.

上記に記載の光源装置において、前記固体光源をレーザーとすることができる。
レーザーは偏光特性が高いため、偏光方向の乱れを低減したときの効果が大きい。これにより、偏光方向を維持することによって、高寿命、高効率な光源装置を実現することができる。
In the light source device described above, the solid light source may be a laser.
Since the laser has high polarization characteristics, the effect when the disturbance of the polarization direction is reduced is great. Thereby, by maintaining the polarization direction, it is possible to realize a light source device having a long lifetime and high efficiency.

上記に記載の光源装置において、前記結晶性部材として水晶、またはサファイアを選択することができる。
水晶は結晶性材料の中でも光学用途品の流通量が多く、安価なため、低コストで光源装置を実現することができる。また、サファイアは結晶性材料の中でも熱伝導性が高いため、より信頼性の高い光源装置を実現することができる。
In the light source device described above, quartz or sapphire can be selected as the crystalline member.
Quartz is a crystalline material that has a large volume of optical applications and is inexpensive, so that a light source device can be realized at low cost. In addition, since sapphire has high thermal conductivity among crystalline materials, a more reliable light source device can be realized.

上記に記載の光源装置において、前記基体の上に蛍光材料を設けることができる。
蛍光材料は、励起光の照射によって発光するが、変換損失が原因で発熱する。そのため、蛍光材料は、誘電体材料など他の材料と比較して高い冷却性能が要求される。よって、蛍光材料の熱劣化が低減された光源装置を実現できる。
In the light source device described above, a fluorescent material can be provided on the substrate.
The fluorescent material emits light when irradiated with excitation light, but generates heat due to conversion loss. Therefore, the fluorescent material is required to have a higher cooling performance than other materials such as a dielectric material. Therefore, a light source device in which the thermal deterioration of the fluorescent material is reduced can be realized.

上記に記載の光源装置において、前記固体光源と、前記基体と、さらに前記基体よりも後段に配置されており、かつ、入射した光の偏光状態を所定の偏光状態に変換して射出する偏光変換素子と、を備えることができる。   In the light source device described above, the solid-state light source, the base, and a polarization converter that is disposed downstream of the base and converts the polarization state of incident light into a predetermined polarization state and emits the converted light. An element.

偏光変換素子は、偏光分離素子と、位相差板とを備え、入射偏光のP偏光成分、S偏光成分の比率が、効率や、寿命に影響を与える。ここで、S偏光成分とは、偏光変換素子の偏光分離膜面に平行な方向の偏光成分であり、P偏光成分とはS偏光成分に垂直な方向の偏光成分である。位相差板は、偏光変換素子の片方の偏光成分の光路のみに設けられる。位相差板は、偏光変換効率や、寿命に制限があるため、本発明を適用して偏光方向のうち特定成分を多くすることで、光源装置の効率や寿命を改善することができる。   The polarization conversion element includes a polarization separation element and a phase difference plate, and the ratio of the P-polarized component and the S-polarized component of incident polarized light affects the efficiency and lifetime. Here, the S polarization component is a polarization component in a direction parallel to the polarization separation film surface of the polarization conversion element, and the P polarization component is a polarization component in a direction perpendicular to the S polarization component. The phase difference plate is provided only in the optical path of one polarization component of the polarization conversion element. Since the retardation plate has limitations on the polarization conversion efficiency and the lifetime, the efficiency and lifetime of the light source device can be improved by applying the present invention to increase the specific component in the polarization direction.

本発明のプロジェクターにおいて、上記に記載の光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子により変調された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。
本発明の光源装置を用いることで、高効率、高寿命のプロジェクターを実現することができる。
In the projector according to the aspect of the invention, the light source device described above, a light modulation element that modulates light emitted from the light source device, and a projection optical system that projects light modulated by the light modulation element onto a projection surface And.
By using the light source device of the present invention, a projector with high efficiency and long life can be realized.

本発明の一実施形態のプロジェクターの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projector of one Embodiment of this invention. 本プロジェクターに用いる蛍光体ホイールの例を示す概略図である。(A)は、回転軸の方向から見た平面図であり、(B)は、回転軸と直交する方向から見た側面図である。It is the schematic which shows the example of the fluorescent substance wheel used for this projector. (A) is the top view seen from the direction of a rotating shaft, (B) is the side view seen from the direction orthogonal to a rotating shaft. 本プロジェクターに用いる偏光変換素子の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of polarization conversion element used for this projector. 本プロジェクターに用いる蛍光体ホイールの例を示す概略図である。(A)は、回転軸の方向から見た平面図であり、(B)は、回転軸と直交する方向から見た側面図である。It is the schematic which shows the example of the fluorescent substance wheel used for this projector. (A) is the top view seen from the direction of a rotating shaft, (B) is the side view seen from the direction orthogonal to a rotating shaft. 本プロジェクターに用いる蛍光体ホイールの例を示す概略図である。(A)は、回転軸の方向から見た平面図であり、(B)は、回転軸と直交する方向から見た側面図である。It is the schematic which shows the example of the fluorescent substance wheel used for this projector. (A) is the top view seen from the direction of a rotating shaft, (B) is the side view seen from the direction orthogonal to a rotating shaft. 本プロジェクターに用いる蛍光体ホイールの結晶軸とレーザー光の偏光軸のなす角度θを示す模式図である。(A)は、角度θが0°の図であり、(B)は、角度θが45°の図、(C)は、角度θが90°の図である。It is a schematic diagram which shows angle (theta) which the crystal axis of the fluorescent substance wheel used for this projector and the polarization axis of a laser beam make. (A) is a view with an angle θ of 0 °, (B) is a view with an angle θ of 45 °, and (C) is a view with an angle θ of 90 °.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る発光素子、光源装置、およびプロジェクターについて説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法や比率などを適宜異ならせてある。
Hereinafter, a light emitting element, a light source device, and a projector according to an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
In all the drawings below, dimensions and ratios are appropriately changed depending on the components in order to make each component easy to see.

[実施形態1]
図1は、本実施形態の光源装置100およびプロジェクターPJを示す概略構成図である。プロジェクターPJは、図1に示すように、光源装置100、色分離光学系200、液晶ライトバルブ(光変調素子)400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400B、ダイクロイックプリズム(色合成素子)500、投写光学系600を有している。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a light source device 100 and a projector PJ according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the projector PJ includes a light source device 100, a color separation optical system 200, a liquid crystal light valve (light modulation element) 400R, a liquid crystal light valve 400G, a liquid crystal light valve 400B, a dichroic prism (color combining element) 500, A projection optical system 600 is provided.

プロジェクターPJは、概略すると以下のように動作する。光源装置100から射出された光は、色分離光学系200により異なる色の複数の色光に分離される。色分離光学系200により分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶ライトバルブ400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400Bに入射して変調される。液晶ライトバルブ400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400Bにより変調された後の複数の色光は、ダイクロイックプリズム500に入射して合成される。ダイクロイックプリズム500により合成された光は、投写光学系600によりスクリーンSCRに拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。   The projector PJ generally operates as follows. The light emitted from the light source device 100 is separated into a plurality of color lights of different colors by the color separation optical system 200. The plurality of color lights separated by the color separation optical system 200 are incident on the corresponding liquid crystal light valve 400R, liquid crystal light valve 400G, and liquid crystal light valve 400B and modulated. The plurality of color lights modulated by the liquid crystal light valve 400R, the liquid crystal light valve 400G, and the liquid crystal light valve 400B enter the dichroic prism 500 and are combined. The light synthesized by the dichroic prism 500 is enlarged and projected onto the screen SCR by the projection optical system 600, and a full-color projection image is displayed.

以下、プロジェクターPJの各構成要素について説明する。
光源装置100は、レーザー光源10(励起光用固体光源)、集光レンズ22、蛍光体ホイール30(結晶性材料を含む基体の上に蛍光材料が設けられた素子)、コリメート光学系60、レンズアレイ120、レンズアレイ130、偏光変換素子140、重畳レンズ150がこの順に配置された構成になっている。
Hereinafter, each component of the projector PJ will be described.
The light source device 100 includes a laser light source 10 (solid light source for excitation light), a condensing lens 22, a phosphor wheel 30 (an element in which a fluorescent material is provided on a substrate including a crystalline material), a collimating optical system 60, a lens. The array 120, the lens array 130, the polarization conversion element 140, and the superimposing lens 150 are arranged in this order.

レーザー光源10からの射出光は、後述する蛍光体ホイール30に備えられた蛍光体層を励起させる励起光Lbとして、蛍光体ホイール30に入射する。
レーザー光源10は、発光強度のピークが例えば445nmの青色のレーザー光を射出する青色レーザー光源である。ここでは、レーザー光源10として、単一のレーザー光源を備えているが、複数備えても良い。また、後述する蛍光体層を励起させることができる波長の光であれば、445nm以外のピーク波長を有する色光を射出するレーザー光源であっても構わない。
Light emitted from the laser light source 10 enters the phosphor wheel 30 as excitation light Lb that excites a phosphor layer provided in the phosphor wheel 30 described later.
The laser light source 10 is a blue laser light source that emits blue laser light whose emission intensity peak is, for example, 445 nm. Here, a single laser light source is provided as the laser light source 10, but a plurality of laser light sources may be provided. Further, it may be a laser light source that emits colored light having a peak wavelength other than 445 nm as long as it is light having a wavelength that can excite a phosphor layer to be described later.

集光レンズ22は、凸レンズで構成されている。レーザー光源10が複数備えられている場合には、集光レンズを各レーザー光源10に対応させて一つずつ配置し、その後段に全てのレーザー光源に共通の凸レンズを一つ配置した構成としても良い。
集光レンズ22は、レーザー光源10から射出されるレーザー光の光軸上に配置され、レーザー光源10から射出された励起光Lbを集光する。
The condenser lens 22 is a convex lens. When a plurality of laser light sources 10 are provided, one condensing lens is arranged corresponding to each laser light source 10, and one convex lens common to all the laser light sources is arranged at the subsequent stage. good.
The condenser lens 22 is disposed on the optical axis of the laser light emitted from the laser light source 10 and condenses the excitation light Lb emitted from the laser light source 10.

蛍光体ホイール30は、レーザー光源10から射出される励起光Lb(青色レーザー光)の一部を透過させるとともに、残りを蛍光体が吸収して発光強度のピークが例えば約550nmの黄色の蛍光に変換する機能を有している。したがって、蛍光体ホイール30からは、励起光Lbである青色光と蛍光体から発光する黄色光とが合成された結果として白色光が射出される。また、蛍光体ホイール30は、基体40の中心にモーター50が接続され、モーター50の軸を回転軸Oとして回転可能に設けられている。   The phosphor wheel 30 transmits a part of the excitation light Lb (blue laser light) emitted from the laser light source 10, and the phosphor absorbs the rest, and the peak of the emission intensity becomes yellow fluorescence of about 550 nm, for example. It has a function to convert. Accordingly, white light is emitted from the phosphor wheel 30 as a result of the synthesis of the blue light that is the excitation light Lb and the yellow light emitted from the phosphor. The phosphor wheel 30 is provided with a motor 50 connected to the center of the base body 40 so as to be rotatable about the axis of the motor 50 as the rotation axis O.

図2は、本実施形態の蛍光体ホイール30を示す概略図である。図2(A)は、蛍光体ホイール30を回転軸Oの方向から見た平面図であり、図2(B)は、回転軸Oと直交する方向Xから見た側面図である。
蛍光体ホイール30は、図2に示すように、平面形状が円形の基体40と、基体40上において回転軸Oの周りに設けられた蛍光体層42とを有している。蛍光体ホイール30は、基体40の2つの主面のうち、蛍光体層42が形成されていない側の主面が集光レンズ22に面するように配置され、また、集光レンズ22により集光された励起光Lbの焦点位置が蛍光体層42の位置と一致するように配置されている。
例えば、円形の蛍光体ホイール30の直径は50mmであり、平面視で蛍光体ホイール30の中心から約22.5mm離れた位置に励起光Lbが入射するように蛍光体ホイール30が設けられている。
FIG. 2 is a schematic view showing the phosphor wheel 30 of the present embodiment. 2A is a plan view of the phosphor wheel 30 viewed from the direction of the rotation axis O, and FIG. 2B is a side view of the phosphor wheel 30 viewed from the direction X orthogonal to the rotation axis O.
As shown in FIG. 2, the phosphor wheel 30 includes a base body 40 having a circular planar shape, and a phosphor layer 42 provided around the rotation axis O on the base body 40. The phosphor wheel 30 is arranged such that, of the two main surfaces of the base body 40, the main surface on which the phosphor layer 42 is not formed faces the condensing lens 22. It is arranged so that the focal position of the emitted excitation light Lb coincides with the position of the phosphor layer 42.
For example, the diameter of the circular phosphor wheel 30 is 50 mm, and the phosphor wheel 30 is provided so that the excitation light Lb is incident at a position about 22.5 mm away from the center of the phosphor wheel 30 in plan view. .

基体40は、図2(B)に示すように、結晶軸を有する厚さtの結晶性部材46と、非結晶性部材44とによって構成される。結晶性部材46の厚さtは、基体40の厚さt0以下の厚みである。具体的には、結晶性部材46としては、励起光Lbである青色光を透過する水晶やサファイア等を用いることができる。また、非結晶性部材44としては、白板ガラス、耐熱ガラス、石英、プラスチック等を用いることができる。
本実施形態において、基体40は、結晶性部材46の一例である水晶と、非結晶性部材44の一例である耐熱ガラスによって構成される。熱伝導率に優れた水晶と、量産性に優れた耐熱ガラスと、を組み合わせることで、基体40の放熱特性とコストのバランスを両立した設計が可能になる。本明細書では理解を簡単にするために、蛍光体ホイール30が備えている結晶性部材46の結晶軸のことを、蛍光体ホイール30の結晶軸と呼ぶことがある。
As shown in FIG. 2B, the base body 40 includes a crystalline member 46 having a crystal axis and a thickness t, and an amorphous member 44. The thickness t of the crystalline member 46 is equal to or less than the thickness t0 of the base body 40. Specifically, as the crystalline member 46, quartz, sapphire, or the like that transmits blue light that is the excitation light Lb can be used. As the non-crystalline member 44, white plate glass, heat-resistant glass, quartz, plastic, or the like can be used.
In the present embodiment, the base body 40 is composed of quartz that is an example of the crystalline member 46 and heat-resistant glass that is an example of the amorphous member 44. By combining quartz having excellent thermal conductivity and heat-resistant glass having excellent mass productivity, a design that achieves a balance between the heat dissipation characteristics and cost of the base 40 becomes possible. In this specification, for easy understanding, the crystal axis of the crystalline member 46 provided in the phosphor wheel 30 may be referred to as the crystal axis of the phosphor wheel 30.

蛍光体層42は、上述したように、レーザー光源10から射出される励起光Lb(青色レーザー光)の一部を透過させるとともに、残りを吸収して黄色(発光強度のピーク:約550nm)の蛍光を発光する。蛍光体層42から射出される光は、青色の励起光Lbと黄色の蛍光とが合成されることで白色光を形成している。さらに、蛍光体層42は、光透過性を有する基材と、蛍光を発する複数の蛍光体粒子と、光透過性を有する粒子状の物質である複数のフィラー粒子と、を有している。基材の内部には、複数の蛍光体粒子および複数のフィラー粒子が含まれている。基材の形成材料としては、光透過性を有する樹脂材料を用いることができ、例えば高い耐熱性を有するシリコーン樹脂(屈折率:約1.4)を好適に用いることができる。   As described above, the phosphor layer 42 transmits a part of the excitation light Lb (blue laser light) emitted from the laser light source 10 and absorbs the rest to be yellow (emission intensity peak: about 550 nm). Emits fluorescence. The light emitted from the phosphor layer 42 forms white light by synthesizing the blue excitation light Lb and the yellow fluorescence. Further, the phosphor layer 42 includes a light-transmitting base material, a plurality of phosphor particles that emit fluorescence, and a plurality of filler particles that are particulate substances having light transmittance. The base material contains a plurality of phosphor particles and a plurality of filler particles. As the material for forming the base material, a resin material having optical transparency can be used. For example, a silicone resin having a high heat resistance (refractive index: about 1.4) can be suitably used.

蛍光体粒子は、図1に示すレーザー光源10から射出される励起光Lbを吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子には、波長が約445nmの青色レーザー光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれており、レーザー光源10が射出する励起光Lbの一部を、赤色の波長帯域から緑色の波長帯域までを含む光、すなわち黄色光に変換して射出する。このような蛍光体粒子として、平均粒径が1μmから数十μm程度のものが高い発光効率を示すことが知られている。蛍光体粒子としては、公知のYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が10μmの(Y,Gd)3(Al,Ga)512:Ceで示される組成のYAG系蛍光体(屈折率:約1.8)を用いることができる。なお、蛍光体粒子の構成材料は、1種類であっても良いし、2種類以上の構成材料からなる粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いても良い。 The phosphor particles are particulate fluorescent materials that absorb the excitation light Lb emitted from the laser light source 10 shown in FIG. 1 and emit fluorescence. For example, the phosphor particles include a substance that emits fluorescence when excited by blue laser light having a wavelength of about 445 nm, and a part of the excitation light Lb emitted from the laser light source 10 is changed from the red wavelength band to the green color. Are converted into light that includes up to the wavelength band, i.e., yellow light, and emitted. As such phosphor particles, those having an average particle diameter of about 1 μm to several tens of μm are known to exhibit high luminous efficiency. As the phosphor particles, known YAG (yttrium / aluminum / garnet) phosphors can be used. For example, a YAG phosphor (refractive index: about 1.8) having an average particle size of 10 μm and a composition represented by (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce can be used. In addition, the constituent material of the phosphor particles may be one kind, or a mixture of particles made of two or more kinds of constituent materials may be used as the phosphor particles.

フィラー粒子は、蛍光体層42に入射する励起光Lbおよび蛍光体粒子から発せられる蛍光を拡散させる機能を有している。フィラー粒子の構成材料としては、光透過性を有する粒子状物質であれば、樹脂材料や無機材料など広範な種類の材料を用いることができる。中でも、高い耐熱性を有する無機材料を好適に用いることができ、例えば平均粒径が10μmのAl23(屈折率:約1.8)を用いることができる。 The filler particles have a function of diffusing the excitation light Lb incident on the phosphor layer 42 and the fluorescence emitted from the phosphor particles. As a constituent material of the filler particles, a wide variety of materials such as a resin material and an inorganic material can be used as long as they are particulate substances having light transmittance. Among them, an inorganic material having high heat resistance can be suitably used. For example, Al 2 O 3 (refractive index: about 1.8) having an average particle diameter of 10 μm can be used.

モーター50は、蛍光体ホイール30を例えば7500rpmで回転させる。この場合、蛍光体ホイール30上の励起光Lbの照射領域(ビームスポット)は、約18m/秒で移動する。すなわち、モーター50は、蛍光体ホイール30上におけるビームスポットの位置を変位させる位置変位手段として機能する。これにより、励起光Lbが蛍光体ホイール30上の同一の位置を照射し続けないため、照射位置の熱劣化を防止し、装置を長寿命化することができる。   The motor 50 rotates the phosphor wheel 30 at, for example, 7500 rpm. In this case, the irradiation area (beam spot) of the excitation light Lb on the phosphor wheel 30 moves at about 18 m / second. That is, the motor 50 functions as a position displacement unit that displaces the position of the beam spot on the phosphor wheel 30. Thereby, since the excitation light Lb does not continue to irradiate the same position on the phosphor wheel 30, it is possible to prevent thermal deterioration of the irradiation position and extend the life of the apparatus.

コリメート光学系60は、蛍光体ホイール30からの光の広がりを抑える第1レンズ62と、第1レンズ62から入射される光を略平行化する第2レンズ64とを備え、全体として蛍光体ホイール30から射出された光を平行化するものである。第1レンズ62と第2レンズ64とは凸レンズで構成されている。   The collimating optical system 60 includes a first lens 62 that suppresses the spread of light from the phosphor wheel 30 and a second lens 64 that substantially collimates the light incident from the first lens 62, and the phosphor wheel as a whole. The light emitted from 30 is collimated. The first lens 62 and the second lens 64 are configured as convex lenses.

レンズアレイ120およびレンズアレイ130は、コリメート光学系60から射出された光の輝度分布を均一化するものである。レンズアレイ120は、複数の第1マイクロレンズ122を含んでおり、レンズアレイ130は複数の第2マイクロレンズ132を含んでいる。第1マイクロレンズ122は、第2マイクロレンズ132と1対1で対応している。
コリメート光学系60から射出された光は、複数の第1マイクロレンズ122に空間的に分かれて入射する。第1マイクロレンズ122は、入射した光を対応する第2マイクロレンズ132に結像させる。これにより、複数の第2マイクロレンズ132の各々に、二次光源像が形成される。なお、第1マイクロレンズ122、第2マイクロレンズ132の外形形状は、液晶ライトバルブ400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400B各々の画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。
The lens array 120 and the lens array 130 make the luminance distribution of the light emitted from the collimating optical system 60 uniform. The lens array 120 includes a plurality of first microlenses 122, and the lens array 130 includes a plurality of second microlenses 132. The first microlens 122 has a one-to-one correspondence with the second microlens 132.
The light emitted from the collimating optical system 60 is spatially divided and incident on the plurality of first microlenses 122. The first micro lens 122 forms an image of the incident light on the corresponding second micro lens 132. Thereby, a secondary light source image is formed on each of the plurality of second microlenses 132. Note that the outer shapes of the first microlens 122 and the second microlens 132 are substantially similar to the outer shapes of the image forming regions of the liquid crystal light valve 400R, the liquid crystal light valve 400G, and the liquid crystal light valve 400B.

偏光変換素子140は、レンズアレイ130から射出された光Lの偏光状態を一の状態に変換するものである。図3に、偏光変換素子140の一部分を示す。偏光変換素子140は、偏光変換素子140に入射した光Lに含まれる偏光方向が互いに異なる2つの光、例えばP偏光とS偏光とを分離する偏光分離素子141と、偏光方向が互いに異なる2つの光のうちの一方の光の偏光方向を他方の光の偏光方向に変換する位相差板142と、を有している。
さらに、偏光分離素子141は、レンズアレイ130の各第2マイクロレンズ132に対応して設けられた偏光分離膜143(以下、PBS膜と称する)とミラー144とを有している。第2マイクロレンズ132から偏光分離素子141に入射した光は、PBS膜143によりP偏光(PBS膜に対するP偏光)とS偏光(PBS膜に対するP偏光)とに分離される。P偏光、S偏光のうち一方の偏光(例えばS偏光)は、ミラー144で反射した後、第2マイクロレンズ132に対応して設けられた位相差板142に入射する。位相差板142に入射した一方の偏光(S偏光)は、位相差板142により偏光状態が他方の偏光(ここではP偏光)の偏光状態に変換されて、PBS膜143を透過した他方の偏光(P偏光)と同じ一の状態(ここではP偏光)で射出される。
The polarization conversion element 140 converts the polarization state of the light L emitted from the lens array 130 into one state. FIG. 3 shows a part of the polarization conversion element 140. The polarization conversion element 140 includes two lights having different polarization directions included in the light L incident on the polarization conversion element 140, for example, a polarization separation element 141 that separates P-polarized light and S-polarized light, and two different polarization directions. A retardation plate 142 that converts the polarization direction of one of the lights into the polarization direction of the other light.
Further, the polarization separation element 141 includes a polarization separation film 143 (hereinafter referred to as a PBS film) and a mirror 144 provided corresponding to each second microlens 132 of the lens array 130. The light incident on the polarization separation element 141 from the second microlens 132 is separated into P-polarized light (P-polarized light with respect to the PBS film) and S-polarized light (P-polarized light with respect to the PBS film) by the PBS film 143. One of the P-polarized light and S-polarized light (for example, S-polarized light) is reflected by the mirror 144 and then enters a phase difference plate 142 provided corresponding to the second microlens 132. One polarized light (S-polarized light) incident on the retardation film 142 is converted into the polarization state of the other polarized light (here, P-polarized light) by the retardation film 142 and transmitted through the PBS film 143. The light is emitted in the same state (here, P-polarized light) as (P-polarized light).

図1に示す重畳レンズ150は、偏光変換素子140から射出された光を液晶ライトバルブ(被照明領域)400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400Bにて重畳させるものである。光源装置100から射出された光は、空間的に分割された後、重畳されることにより輝度分布が均一化されて光線軸100ax周りの軸対称性が高められる。   The superimposing lens 150 shown in FIG. 1 superimposes light emitted from the polarization conversion element 140 on the liquid crystal light valve (illuminated area) 400R, the liquid crystal light valve 400G, and the liquid crystal light valve 400B. The light emitted from the light source device 100 is spatially divided and then superimposed, whereby the luminance distribution is made uniform and the axial symmetry around the light axis 100ax is enhanced.

色分離光学系200は、ダイクロイックミラー210、ダイクロイックミラー220、ミラー230、ミラー240、ミラー250、リレーレンズ260、リレーレンズ270を含んでいる。
ダイクロイックミラー210、ダイクロイックミラー220は、例えばガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー210、ダイクロイックミラー220は、所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる特性を有している。ここでは、ダイクロイックミラー210は、緑色光と青色光とを反射させ、赤色光を透過させる特性を有している。ダイクロイックミラー220は、ダイクロイックミラー210を透過した緑色光と青色光のうち、緑色光を反射させ、青色光を透過させる特性を有している。
The color separation optical system 200 includes a dichroic mirror 210, a dichroic mirror 220, a mirror 230, a mirror 240, a mirror 250, a relay lens 260, and a relay lens 270.
The dichroic mirror 210 and the dichroic mirror 220 are obtained by, for example, laminating a dielectric multilayer film on a glass surface. The dichroic mirror 210 and the dichroic mirror 220 have a characteristic of selectively reflecting color light in a predetermined wavelength band and transmitting color light in other wavelength bands. Here, the dichroic mirror 210 has a characteristic of reflecting green light and blue light and transmitting red light. The dichroic mirror 220 has a characteristic of reflecting green light and transmitting blue light among green light and blue light transmitted through the dichroic mirror 210.

光源装置100から射出された光Lは、ダイクロイックミラー210に入射する。光Lのうちの赤色光Rは、ダイクロイックミラー210を通ってミラー230に入射し、ミラー230で反射してフィールドレンズ300Rに入射する。赤色光Rは、フィールドレンズ300Rにより平行化された後に、赤色光変調用の液晶ライトバルブ400Rに入射する。   The light L emitted from the light source device 100 enters the dichroic mirror 210. The red light R of the light L enters the mirror 230 through the dichroic mirror 210, is reflected by the mirror 230, and enters the field lens 300R. The red light R is collimated by the field lens 300R and then enters the liquid crystal light valve 400R for red light modulation.

光Lのうちの緑色光Gと青色光Bとは、ダイクロイックミラー210で反射して、ダイクロイックミラー220に入射する。緑色光Gは、ダイクロイックミラー220で反射してフィールドレンズ300Gに入射する。緑色光Gは、フィールドレンズ300Gにより平行化された後に、緑色光変調用の液晶ライトバルブ400Gに入射する。   Green light G and blue light B in the light L are reflected by the dichroic mirror 210 and enter the dichroic mirror 220. The green light G is reflected by the dichroic mirror 220 and enters the field lens 300G. The green light G is collimated by the field lens 300G and then enters the liquid crystal light valve 400G for green light modulation.

ダイクロイックミラー220を通った青色光Bは、リレーレンズ260を通りミラー240で反射した後、リレーレンズ270を通りミラー250で反射してフィールドレンズ300Bに入射する。青色光Bは、フィールドレンズ300Bにより平行化された後に、青色光変調用の液晶ライトバルブ400Bに入射する。   The blue light B that has passed through the dichroic mirror 220 passes through the relay lens 260 and is reflected by the mirror 240, then passes through the relay lens 270, is reflected by the mirror 250, and enters the field lens 300B. The blue light B is collimated by the field lens 300B and then enters the liquid crystal light valve 400B for blue light modulation.

液晶ライトバルブ400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400Bは、例えば透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成されている。液晶ライトバルブ400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400Bは、画像情報を含んだ画像信号を供給するパーソナルコンピューター等の信号源(図示略)と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400Bは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素毎に変調して画像を形成する。
液晶ライトバルブ400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400Bは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。液晶ライトバルブ400R、液晶ライトバルブ400G、液晶ライトバルブ400Bにより変調された光(形成された画像)は、ダイクロイックプリズム500に入射する。
The liquid crystal light valve 400R, the liquid crystal light valve 400G, and the liquid crystal light valve 400B are configured by a light modulation device such as a transmissive liquid crystal light valve. The liquid crystal light valve 400R, the liquid crystal light valve 400G, and the liquid crystal light valve 400B are electrically connected to a signal source (not shown) such as a personal computer that supplies an image signal including image information. The liquid crystal light valve 400R, the liquid crystal light valve 400G, and the liquid crystal light valve 400B modulate the incident light for each pixel based on the supplied image signal to form an image.
The liquid crystal light valve 400R, the liquid crystal light valve 400G, and the liquid crystal light valve 400B form a red image, a green image, and a blue image, respectively. The light (formed image) modulated by the liquid crystal light valve 400R, the liquid crystal light valve 400G, and the liquid crystal light valve 400B enters the dichroic prism 500.

ダイクロイックプリズム500は、4つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズム500の内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズム500に入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズム500に入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。
このようにして3つの色光(画像)が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系600によってスクリーンSCRに拡大投写される。
The dichroic prism 500 has a structure in which four triangular prisms are bonded to each other. The surface to be bonded in the triangular prism becomes the inner surface of the dichroic prism. On the inner surface of the dichroic prism 500, a mirror surface that reflects red light and transmits green light and a mirror surface that reflects blue light and transmits green light are formed orthogonal to each other. The green light incident on the dichroic prism 500 is emitted as it is through the mirror surface. The red light and blue light incident on the dichroic prism 500 are selectively reflected or transmitted by the mirror surface and emitted in the same direction as the emission direction of the green light.
In this way, the three color lights (images) are superimposed and combined, and the combined color light is enlarged and projected onto the screen SCR by the projection optical system 600.

光源装置100においては、レーザー光源10の位置およびレーザー光源10から射出されるレーザー光(励起光Lb)の偏光軸の方向は固定されている。ここで、図6に示したように、レーザー光の偏光軸をPで表し、蛍光体ホイール30の結晶軸(結晶性部材46の結晶軸)をKで表す。蛍光体層42にレーザー光が照射されている間、蛍光体ホイール30は回転軸Oのまわりに常時回転している。そのため、蛍光体ホイール30の回転に伴って、蛍光体層42上のレーザー光の照射スポットLSは蛍光体ホイール30の回転軸の周りを移動し、レーザー光の照射スポットLSにおける蛍光体ホイール30の結晶軸Kも回転する。そのため、レーザー光の偏光軸Pとレーザー光の照射スポットLSにおける蛍光体ホイール30の結晶軸とのなす角θは逐次変化する。   In the light source device 100, the position of the laser light source 10 and the direction of the polarization axis of the laser light (excitation light Lb) emitted from the laser light source 10 are fixed. Here, as shown in FIG. 6, the polarization axis of the laser beam is represented by P, and the crystal axis of the phosphor wheel 30 (crystal axis of the crystalline member 46) is represented by K. While the phosphor layer 42 is irradiated with laser light, the phosphor wheel 30 is always rotating around the rotation axis O. Therefore, with the rotation of the phosphor wheel 30, the laser beam irradiation spot LS on the phosphor layer 42 moves around the rotation axis of the phosphor wheel 30, and the phosphor wheel 30 at the laser beam irradiation spot LS The crystal axis K also rotates. Therefore, the angle θ formed between the polarization axis P of the laser light and the crystal axis of the phosphor wheel 30 at the laser light irradiation spot LS changes sequentially.

図6(A)と図6(C)に示したように、レーザー光の偏光軸Pと結晶性部材46の結晶軸Kとのなす角度θが0°または90°であるときは偏光の乱れが生じない。しかし、レーザー光の偏光軸Pと結晶性部材46の結晶軸Kとのなす角度θが0°または90°からずれるに従って偏光の乱れが大きくなり、図6(B)に示したように、角度θが45°のとき偏光の乱れが最大になる。
このように、レーザー光の偏光軸Pと結晶性部材46の結晶軸Kとのなす角度θが周期的に変化すると、偏光の乱れの程度も周期的に変化する。具体的には、結晶性材料が一体構造の場合、1回転する間に偏光の乱れが最小(偏光の乱れがない)のときが4回、最大のときが4回現れる。
As shown in FIGS. 6A and 6C, when the angle θ formed by the polarization axis P of the laser beam and the crystal axis K of the crystalline member 46 is 0 ° or 90 °, the polarization is disturbed. Does not occur. However, as the angle θ formed between the polarization axis P of the laser beam and the crystal axis K of the crystalline member 46 deviates from 0 ° or 90 °, the disturbance of polarization increases, and as shown in FIG. When θ is 45 °, the polarization disturbance is maximized.
Thus, when the angle θ formed by the polarization axis P of the laser beam and the crystal axis K of the crystalline member 46 changes periodically, the degree of polarization disturbance also changes periodically. Specifically, when the crystalline material has a monolithic structure, the polarization disturbance appears to be minimum (no polarization disturbance) four times during one rotation, and the maximum appears four times.

さらに、結晶性部材46の厚みt(図2(B)参照)と結晶性部材46の複屈折Δnによって決まる結晶性部材の位相差Nが、偏光の乱れに大きく影響する。ここで、結晶性部材46の位相差Nは下記式(3)で求められる。
N=t×Δn・・・(3)
Further, the phase difference N of the crystalline member determined by the thickness t of the crystalline member 46 (see FIG. 2B) and the birefringence Δn of the crystalline member 46 greatly affects the polarization disturbance. Here, the phase difference N of the crystalline member 46 is obtained by the following formula (3).
N = t × Δn (3)

結晶性部材46の位相差Nが励起光Lbの波長λの半分の奇数倍のとき(N=λ/2、3λ/2、5λ/2、・・・)、偏光の乱れは最大となる。つまり、結晶性部材46の厚みtが下記式(4)を満足する時、偏光の乱れは最大となる。
t=(m−1/2)λ/Δn (mは任意の整数)・・・(4)
一方、結晶性部材46の位相差Nが励起光Lbの波長λの整数倍のとき(N=λ、2λ、3λ、・・・)、偏光の乱れは最小となる。つまり、結晶性部材46の厚みtが下記式(2)を満足する時、偏光の乱れは最小となる。
t=mλ/Δn ・・・(2)
特に、式(2)を満足し、レーザー光源10から射出される励起光Lbが完全な直線偏光の平行光であり、励起光Lbが基体40に対して垂直に入射されたとき、偏光の乱れは生じない。
When the phase difference N of the crystalline member 46 is an odd multiple of half the wavelength λ of the excitation light Lb (N = λ / 2, 3λ / 2, 5λ / 2,...), The polarization disturbance becomes maximum. That is, when the thickness t of the crystalline member 46 satisfies the following formula (4), the polarization disturbance is maximized.
t = (m−1 / 2) λ / Δn (m is an arbitrary integer) (4)
On the other hand, when the phase difference N of the crystalline member 46 is an integral multiple of the wavelength λ of the excitation light Lb (N = λ, 2λ, 3λ,...), The polarization disturbance is minimized. That is, when the thickness t of the crystalline member 46 satisfies the following formula (2), the polarization disturbance is minimized.
t = mλ / Δn (2)
In particular, when the excitation light Lb emitted from the laser light source 10 satisfies the formula (2) and is completely linearly polarized parallel light, and the excitation light Lb is incident on the substrate 40 perpendicularly, the polarization is disturbed. Does not occur.

次に、本発明の効果について実施例1乃至6を用いて説明する。   Next, the effect of this invention is demonstrated using Example 1 thru | or 6.

(実施例1)
本実施例では、下記式(5)においてx=1として、式(5)が満足されるように、結晶性部材46の複屈折Δnと励起光Lbの波長λに応じて結晶性部材46の厚みtを設定した。
t=xλ/Δn ・・・(5)
式(5)においてx=1の場合、結晶性部材46の位相差Nが励起光Lbの波長λの整数倍であるため、偏光の乱れは最小となる。そして、レーザー光(励起光Lb)が完全な直線偏光の平行光であり、偏光変換素子140の偏光分離機能が完全であれば、位相差板142に照射されるレーザー光の光量は0、すなわち最小になる。
Example 1
In the present embodiment, x = 1 in the following formula (5), so that the formula (5) is satisfied, the crystalline member 46 has a birefringence Δn and the wavelength λ of the excitation light Lb according to the birefringence Δn. A thickness t was set.
t = xλ / Δn (5)
In the formula (5), when x = 1, the phase difference N of the crystalline member 46 is an integral multiple of the wavelength λ of the excitation light Lb, so that the polarization disturbance is minimized. If the laser light (excitation light Lb) is completely linearly polarized parallel light, and the polarization separation function of the polarization conversion element 140 is perfect, the light amount of the laser light irradiated on the phase difference plate 142 is 0, that is, Be minimized.

これにより、蛍光体ホイール30が回転していても、レーザー光源10から射出され蛍光体ホイール30を透過した励起光Lbの偏光方向の乱れを極めて小さくし、偏光方向の乱れに伴う諸問題を解決し得る光源装置を実現することが可能となる。   Thereby, even if the phosphor wheel 30 is rotating, the polarization direction disturbance of the excitation light Lb emitted from the laser light source 10 and transmitted through the phosphor wheel 30 is extremely reduced, and various problems associated with the polarization direction disturbance are solved. It is possible to realize a light source device that can be used.

レーザー光の偏光状態は偏光度が高く、直線偏光とみなすことができるため、レーザー光源10から射出されてから偏光変換素子140に入射されるまでその偏光状態を維持することで、プロジェクターPJにおける偏光変換素子140の位相差板142に照射されるレーザー光の光量を低減することができる。
偏光変換素子140では、偏光状態が異なる2つの偏光のうち、一方の偏光(第1偏光という)のみが位相差板142を透過し、他方の偏光(第2偏光という)は位相差板142を透過しない。そこで、レーザー光が第1偏光を含まないようにすれば、レーザー光が位相差板142に照射されないようにすることができる。
しかし、蛍光体ホイール30に水晶などの結晶性部材を用いた場合、結晶性部材を透過することで偏光状態が乱れる結果、位相差板142を透過する光量が増加して、偏光変換素子140の寿命低下や、光利用効率の低下を引き起こす。
Since the polarization state of the laser light has a high degree of polarization and can be regarded as linearly polarized light, the polarization state in the projector PJ is maintained by maintaining the polarization state from being emitted from the laser light source 10 to being incident on the polarization conversion element 140. The amount of laser light applied to the phase difference plate 142 of the conversion element 140 can be reduced.
In the polarization conversion element 140, only one polarization (referred to as the first polarization) out of the two polarizations having different polarization states is transmitted through the retardation plate 142, and the other polarization (referred to as the second polarization) passes through the retardation plate 142. Not transparent. Therefore, if the laser light does not include the first polarized light, the laser light can be prevented from being irradiated onto the retardation plate 142.
However, when a crystalline member such as quartz is used for the phosphor wheel 30, the amount of light transmitted through the phase difference plate 142 increases as a result of the polarization state being disturbed by passing through the crystalline member. It causes a decrease in lifespan and a decrease in light utilization efficiency.

その点、本実施例の光源装置100においては、式(5)においてx=1として、結晶性部材46の厚みが最適化された蛍光体ホイール30が用いられている。これにより、蛍光体ホイール30が回転しても、蛍光体ホイール30を透過するレーザー光(励起光Lb)の偏光状態の乱れを極めて小さくすることができる。   In that respect, in the light source device 100 of the present embodiment, the phosphor wheel 30 in which the thickness of the crystalline member 46 is optimized is set to x = 1 in the equation (5). Thereby, even if the phosphor wheel 30 rotates, the disturbance of the polarization state of the laser light (excitation light Lb) transmitted through the phosphor wheel 30 can be extremely reduced.

具体的には、レーザー光(励起光Lb)が完全な直線偏光の平行光であり、偏光変換素子140の偏光分離機能が完全であれば、位相差板142に照射されるレーザー光の光量は0になる。その結果、偏光方向の乱れに伴う偏光変換素子140の寿命低下の問題、光利用効率の低下の問題等、諸問題を解決し得る光源装置100を実現することができる。   Specifically, if the laser light (excitation light Lb) is completely linearly polarized parallel light and the polarization separation function of the polarization conversion element 140 is perfect, the amount of laser light irradiated to the phase difference plate 142 is 0. As a result, it is possible to realize the light source device 100 that can solve various problems such as a problem of a decrease in the lifetime of the polarization conversion element 140 due to disturbance of the polarization direction and a problem of a decrease in light utilization efficiency.

また、本実施形態のプロジェクターPJによれば、上記の光源装置100を備えているため、信頼性が高く、表示品質に優れたプロジェクターを実現することができる。   Further, according to the projector PJ of the present embodiment, since the light source device 100 is provided, a projector with high reliability and excellent display quality can be realized.

(実施例2)
本実施例では、x=1.1として式(5)が満足されるように、結晶性部材46の複屈折Δnと励起光Lbの波長λに応じて結晶性部材46の厚みtを設定した。この場合、位相差板142に照射されるレーザー光の光量は、x=1.5の場合に位相差板142に照射されるレーザー光の光量の約10%となる。なお、位相差板142に照射されるレーザー光の光量は、蛍光体ホイール30が一回転したときに位相差板142に照射されるレーザー光の光量の平均値を意味する。以下の実施例においても同様である。従って、本実施例においても、x=1.5の場合と比較して、偏光変換素子140の寿命低下を抑制する効果が高く、光利用効率の低下を抑制する効果も高い。
本実施例では、x=1.1としたが、x=0.9としてもx=1.1の場合と同様な効果が得られる。
(Example 2)
In this embodiment, the thickness t of the crystalline member 46 is set according to the birefringence Δn of the crystalline member 46 and the wavelength λ of the excitation light Lb so that the equation (5) is satisfied with x = 1.1. . In this case, the amount of laser light applied to the phase difference plate 142 is about 10% of the amount of laser light applied to the phase difference plate 142 when x = 1.5. In addition, the light quantity of the laser beam irradiated to the phase difference plate 142 means the average value of the light quantity of the laser beam irradiated to the phase difference plate 142 when the phosphor wheel 30 rotates once. The same applies to the following embodiments. Therefore, also in the present embodiment, compared with the case of x = 1.5, the effect of suppressing the lifetime reduction of the polarization conversion element 140 is high, and the effect of suppressing the decrease in light utilization efficiency is also high.
In this embodiment, x = 1.1, but even if x = 0.9, the same effect as in the case of x = 1.1 can be obtained.

(実施例3)
本実施例では、x=1.2として式(5)が満足されるように、結晶性部材46の複屈折Δnと励起光Lbの波長λに応じて結晶性部材46の厚みtを設定した。この場合、位相差板142に照射されるレーザー光の光量は、x=1.5の場合に位相差板142に照射されるレーザー光の光量の約35%となる。従って、本実施例においても、x=1.5の場合と比較して、偏光変換素子140の寿命低下を抑制する効果が高く、光利用効率の低下を抑制する効果も高い。
本実施例では、x=1.2としたが、x=0.8としてもx=1.2の場合と同様な効果が得られる。
(Example 3)
In this embodiment, the thickness t of the crystalline member 46 is set according to the birefringence Δn of the crystalline member 46 and the wavelength λ of the excitation light Lb so that the equation (5) is satisfied with x = 1.2. . In this case, the amount of laser light applied to the phase difference plate 142 is approximately 35% of the amount of laser light applied to the phase difference plate 142 when x = 1.5. Therefore, also in the present embodiment, compared with the case of x = 1.5, the effect of suppressing the lifetime reduction of the polarization conversion element 140 is high, and the effect of suppressing the decrease in light utilization efficiency is also high.
In this embodiment, x = 1.2, but even if x = 0.8, the same effect as in the case of x = 1.2 can be obtained.

(実施例4)
本実施例では、x=1.25として式(5)が満足されるように、結晶性部材46の複屈折Δnと励起光Lbの波長λに応じて結晶性部材46の厚みtを設定した。この場合、位相差板142に照射されるレーザー光の光量は、x=1.5の場合に位相差板142に照射されるレーザー光の光量の約50%となる。従って、本実施例においても、x=1.5の場合と比較して、偏光変換素子140の寿命低下を抑制する効果が高く、光利用効率の低下を抑制する効果も高い。
本実施例では、x=1.25としたが、x=0.75としてもx=1.25の場合と同様な効果が得られる。
Example 4
In this embodiment, the thickness t of the crystalline member 46 is set according to the birefringence Δn of the crystalline member 46 and the wavelength λ of the excitation light Lb so that the equation (5) is satisfied when x = 1.25. . In this case, the amount of laser light applied to the phase difference plate 142 is approximately 50% of the amount of laser light applied to the phase difference plate 142 when x = 1.5. Therefore, also in the present embodiment, compared with the case of x = 1.5, the effect of suppressing the lifetime reduction of the polarization conversion element 140 is high, and the effect of suppressing the decrease in light utilization efficiency is also high.
In this embodiment, x = 1.25, but even if x = 0.75, the same effect as in the case of x = 1.25 can be obtained.

(実施例5)
本実施例では、x=1.35として式(5)が満足されるように、結晶性部材46の複屈折Δnと励起光Lbの波長λに応じて結晶性部材46の厚みtを設定した。この場合、位相差板142に照射されるレーザー光の光量は、x=1.5の場合に位相差板142に照射されるレーザー光の光量の約80%となる。従って、本実施例においても、x=1.5の場合と比較して、偏光変換素子140の寿命低下を抑制する効果が高く、光利用効率の低下を抑制する効果も高い。
本実施例では、x=1.35としたが、x=0.65としてもx=1.35の場合と同様な効果が得られる。
(Example 5)
In this embodiment, the thickness t of the crystalline member 46 is set according to the birefringence Δn of the crystalline member 46 and the wavelength λ of the excitation light Lb so that the equation (5) is satisfied when x = 1.35. . In this case, the amount of laser light irradiated to the phase difference plate 142 is about 80% of the amount of laser light irradiated to the phase difference plate 142 when x = 1.5. Therefore, also in the present embodiment, compared with the case of x = 1.5, the effect of suppressing the lifetime reduction of the polarization conversion element 140 is high, and the effect of suppressing the decrease in light utilization efficiency is also high.
In this embodiment, x = 1.35, but even if x = 0.65, the same effect as in the case of x = 1.35 can be obtained.

(実施例6)
本実施例では、x=1.4として式(5)が満足されるように、結晶性部材46の複屈折Δnと励起光Lbの波長λに応じて結晶性部材46の厚みtを設定した。この場合、位相差板142に照射されるレーザー光の光量は、x=1.5の場合に位相差板142に照射されるレーザー光の光量の約90%となる。従って、本実施例においても、x=1.5の場合と比較して、偏光変換素子140の寿命低下を抑制する効果が高く、光利用効率の低下を抑制する効果も高い。
本実施例では、x=1.4としたが、x=0.6としてもx=1.4の場合と同様な効果が得られる。
(Example 6)
In this embodiment, the thickness t of the crystalline member 46 is set according to the birefringence Δn of the crystalline member 46 and the wavelength λ of the excitation light Lb so that the equation (5) is satisfied with x = 1.4. . In this case, the amount of laser light applied to the phase difference plate 142 is approximately 90% of the amount of laser light applied to the phase difference plate 142 when x = 1.5. Therefore, also in the present embodiment, compared with the case of x = 1.5, the effect of suppressing the lifetime reduction of the polarization conversion element 140 is high, and the effect of suppressing the decrease in light utilization efficiency is also high.
In this embodiment, x = 1.4, but even if x = 0.6, the same effect as in the case of x = 1.4 can be obtained.

実施例1乃至実施例6からわかるように、結晶性部材46の厚みtが下記式(1)を満足するように、結晶性部材46の複屈折Δnと励起光Lbの波長λに応じて結晶性部材46の厚みtを設定すれば、結晶性部材46の位相差Nが励起光Lbの波長λの半分の奇数倍になり得ないため、偏光の乱れが最大となることを防止することができる。これにより、偏光変換素子140の寿命低下を抑制する効果と、光利用効率の低下を抑制する効果とを、式(4)が満足される場合よりも高くすることが可能である。
(m−1/2)λ/Δn<t<(m+1/2)λ/Δn・・・(1)
また、結晶性部材46の厚みtが下記式(2)を満足するように、結晶性部材46の複屈折Δnと励起光Lbの波長λに応じて結晶性部材46の厚みtを設定すれば、偏光の乱れを最小にすることができる。これにより、偏光変換素子140の寿命低下を抑制する効果と、光利用効率の低下を抑制する効果とを極めて高くすることができる。
t=mλ/Δn ・・・(2)
As can be seen from Examples 1 to 6, the crystal member 46 is crystallized according to the birefringence Δn of the crystalline member 46 and the wavelength λ of the excitation light Lb so that the thickness t of the crystalline member 46 satisfies the following formula (1). If the thickness t of the crystalline member 46 is set, the phase difference N of the crystalline member 46 cannot be an odd multiple of half the wavelength λ of the excitation light Lb, so that the polarization disturbance can be prevented from being maximized. it can. Thereby, the effect which suppresses the lifetime reduction of the polarization conversion element 140, and the effect which suppresses the fall of light utilization efficiency can be made higher than the case where Formula (4) is satisfied.
(M−1 / 2) λ / Δn <t <(m + 1/2) λ / Δn (1)
Further, if the thickness t of the crystalline member 46 is set according to the birefringence Δn of the crystalline member 46 and the wavelength λ of the excitation light Lb so that the thickness t of the crystalline member 46 satisfies the following formula (2): , Polarization disturbance can be minimized. Thereby, the effect which suppresses the lifetime reduction of the polarization conversion element 140, and the effect which suppresses the fall of light utilization efficiency can be made very high.
t = mλ / Δn (2)

[実施形態2]
図4は、本実施形態の蛍光体ホイール31を示す概略構成図である。図4(A)は、蛍光体ホイール31を回転軸Oの方向から見た平面図であり、図4(B)は、回転軸Oと直交する方向Xから見た側面図である。
蛍光体ホイール31は、図4に示すように、平面形状が円形の基体41と、基体41上において回転軸Oの周りに設けられた蛍光体層42とを有している。基体41は、図4に示すように、結晶軸を有する厚さtの結晶性部材の一例である水晶によって構成される。よって、結晶性部材の厚さtは、基体41の厚さt0と等しい。水晶は熱伝導率に優れているため、基体41は高い放熱特性を実現することができる。また、基体41は水晶単体という簡略な構成によって、高い機械的耐久性を実現することができる。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the phosphor wheel 31 of the present embodiment. 4A is a plan view of the phosphor wheel 31 viewed from the direction of the rotation axis O, and FIG. 4B is a side view viewed from the direction X orthogonal to the rotation axis O. FIG.
As shown in FIG. 4, the phosphor wheel 31 includes a base body 41 having a circular planar shape and a phosphor layer 42 provided around the rotation axis O on the base body 41. As shown in FIG. 4, the base 41 is made of quartz that is an example of a crystalline member having a crystal axis and having a thickness t. Therefore, the thickness t of the crystalline member is equal to the thickness t0 of the base body 41. Since the crystal is excellent in thermal conductivity, the base body 41 can realize high heat dissipation characteristics. Further, the substrate 41 can achieve high mechanical durability with a simple configuration of a single crystal.

結晶性部材(基体41)の厚みtが上述の式(2)を満足することで、蛍光体ホイール30が回転していても、蛍光体ホイール30を透過する励起光Lbの結晶性部材による偏光の乱れは最小となる。   When the thickness t of the crystalline member (base 41) satisfies the above-described formula (2), the polarization of the excitation light Lb that passes through the phosphor wheel 30 by the crystalline member even when the phosphor wheel 30 is rotating. Disturbance is minimal.

[実施形態3]
図5は、本実施形態の蛍光体ホイール32を示す概略構成図である。図5(A)は、蛍光体ホイール32を回転軸Oの方向から見た平面図であり、図5(B)は、回転軸Oと直交する方向Xから見た側面図である。
蛍光体ホイール32は、図5に示すように、平面形状が円形の基体43と、基体43上において回転軸Oの周りに設けられた蛍光体層42とを有している。基体43は、図5に示すように、扇形の結晶性部材47、扇形の結晶性部材48、扇形の結晶性部材49および円形の非結晶性部材45によって構成されている。結晶性部材47、結晶性部材48、結晶性部材49はいずれも水晶によって構成され、非結晶性部材45は耐熱ガラスによって構成される。
また、結晶性部材47の厚さをt1とし、結晶性部材48の厚さをt2とし、結晶性部材49の厚さをt3とすれば、厚さt1、厚さt2、厚さt3はいずれも、基体43の厚さt0以下である。
結晶性部材として大きな水晶を用いるとコストが非常に高くなる。そこで、本実施形態のように、結晶性部材を複数の小さな水晶で構成することで、蛍光体ホイール32を安価に製造することができる。また、結晶性部材47、結晶性部材48、結晶性部材49を非結晶性部材45の上に貼り付けることで、複数の結晶性部材を用いて蛍光体ホイール32を構成する場合、容易に製造することができる。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the phosphor wheel 32 of the present embodiment. 5A is a plan view of the phosphor wheel 32 viewed from the direction of the rotation axis O, and FIG. 5B is a side view viewed from the direction X orthogonal to the rotation axis O. FIG.
As shown in FIG. 5, the phosphor wheel 32 includes a base 43 having a circular planar shape and a phosphor layer 42 provided around the rotation axis O on the base 43. As shown in FIG. 5, the base body 43 includes a sector-shaped crystalline member 47, a sector-shaped crystalline member 48, a sector-shaped crystalline member 49, and a circular amorphous member 45. The crystalline member 47, the crystalline member 48, and the crystalline member 49 are all made of quartz, and the non-crystalline member 45 is made of heat resistant glass.
Further, if the thickness of the crystalline member 47 is t1, the thickness of the crystalline member 48 is t2, and the thickness of the crystalline member 49 is t3, the thickness t1, the thickness t2, and the thickness t3 are any Also, the thickness of the substrate 43 is not more than t0.
When a large crystal is used as the crystalline member, the cost becomes very high. Therefore, the phosphor wheel 32 can be manufactured at low cost by configuring the crystalline member with a plurality of small crystals as in this embodiment. Further, when the phosphor wheel 32 is configured using a plurality of crystalline members by attaching the crystalline member 47, the crystalline member 48, and the crystalline member 49 on the non-crystalline member 45, the phosphor wheel 32 is easily manufactured. can do.

厚さt1が下記式(6)を満足し、厚さt2が下記式(7)を満足し、厚さt3が下記式(8)を満足することで、蛍光体ホイール30が回転していても、蛍光体ホイール30を透過する励起光Lbの結晶性部材による偏光の乱れは最小となる。
t1=mλ/Δn (mは任意の整数)・・・(6)
t2=nλ/Δn (nは任意の整数)・・・(7)
t3=pλ/Δn (pは任意の整数)・・・(8)
When the thickness t1 satisfies the following formula (6), the thickness t2 satisfies the following formula (7), and the thickness t3 satisfies the following formula (8), the phosphor wheel 30 is rotated. However, the disturbance of polarization due to the crystalline member of the excitation light Lb that passes through the phosphor wheel 30 is minimized.
t1 = mλ / Δn (m is an arbitrary integer) (6)
t2 = nλ / Δn (n is an arbitrary integer) (7)
t3 = pλ / Δn (p is an arbitrary integer) (8)

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば蛍光体ホイール30として、基体40上に蛍光体層42を形成する例を示したが、基体中に蛍光体を分散させる構成としても良い。また、結晶性材料としては、水晶に限らず、サファイアなどを用いても良い。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the example in which the phosphor layer 42 is formed on the substrate 40 as the phosphor wheel 30 has been shown, the phosphor may be dispersed in the substrate. The crystalline material is not limited to quartz, and sapphire may be used.

また、回転ホイールの形状は円形に限らず、四角形や多角形などを用いても良い。回転ホイールとして多角形を用いた場合でもレーザー照射位置が回転ホイールの内側であれば、レーザー照射スポットの軌跡は円となる。したがって、回転ホイールとして多角形を用いた場合でも、レーザー照射スポットの軌跡は円形となる。   Further, the shape of the rotating wheel is not limited to a circle, and a square or a polygon may be used. Even when a polygon is used as the rotating wheel, if the laser irradiation position is inside the rotating wheel, the locus of the laser irradiation spot is a circle. Therefore, even when a polygon is used as the rotating wheel, the locus of the laser irradiation spot is circular.

また、基体は複数の部品(例えば扇形の部品)を組み合わせた構成としても良い。各部品(基体)に含まれる結晶性材料に合わせて厚みを最適化すれば、同様の効果を得ることができる。
また、基体には必ずしも単一、同一の蛍光体層を形成する必要はない。例えば、一つの基体上に複数の領域を設定し、蛍光体種類、蛍光体層の厚み、蛍光体層のありなしを選択し、時分割で発光色が変化する回転ホイールを製造することもできる。基体が複数の部品(例えば扇形)で構成される場合も、各部品に蛍光体種類、蛍光体層の厚み、蛍光体層のありなしを選択し、時分割で発光色が変化する回転ホイールを製造することもできる。
Further, the base body may be configured by combining a plurality of parts (for example, fan-shaped parts). If the thickness is optimized according to the crystalline material contained in each component (base), the same effect can be obtained.
Further, it is not always necessary to form a single and the same phosphor layer on the substrate. For example, it is possible to set a plurality of regions on one substrate, select a phosphor type, a thickness of the phosphor layer, and the presence or absence of the phosphor layer, and manufacture a rotating wheel in which the emission color changes in a time-sharing manner. . Even when the base is composed of a plurality of parts (for example, a fan shape), select the type of phosphor, the thickness of the phosphor layer, and the presence or absence of the phosphor layer for each part, and a rotating wheel whose emission color changes in a time-sharing manner. It can also be manufactured.

また、プロジェクターの各光学要素の具体的な構成、配置、形状、数等については、上記実施形態に限ることなく、適宜変更が可能である。光源から射出される光の波長域と蛍光体材料との組み合わせについても、適宜変更が可能である。   Further, the specific configuration, arrangement, shape, number, and the like of each optical element of the projector can be appropriately changed without being limited to the above embodiment. The combination of the wavelength range of light emitted from the light source and the phosphor material can be changed as appropriate.

10…レーザー光源(励起光用光源)、30,31,32…蛍光体ホイール(発光素子)、40,41,43…基体、42…蛍光体層、46〜49…結晶性部材、100…光源装置、140…偏光変換素子、400R,400G,400B…液晶ライトバルブ(光変調素子)、600…投射光学系、PJ…プロジェクター。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser light source (excitation light source) 30, 31, 32 ... Phosphor wheel (light emitting element), 40, 41, 43 ... Substrate, 42 ... Phosphor layer, 46-49 ... Crystalline member, 100 ... Light source 140, polarization conversion element, 400R, 400G, 400B, liquid crystal light valve (light modulation element), 600, projection optical system, PJ, projector.

Claims (7)

固体光源と、
前記固体光源から射出された光の光路上に設けられ、
かつ、所定の回転軸を中心として回転可能であり、
かつ、結晶性部材を含む基体と、を備え、
前記光の波長をλ(nm)とし、
前記結晶性部材の複屈折をΔnとし、
前記結晶性部材の厚みをt(nm)とし、
任意の整数をmとしたとき、
前記結晶性部材の厚みが下記の式(1)を満たすことを特徴とする光源装置。
(m−1/2)λ/Δn<t<(m+1/2)λ/Δn・・・(1)
A solid light source;
Provided on the optical path of the light emitted from the solid-state light source,
And is rotatable about a predetermined rotation axis,
And a substrate including a crystalline member,
The wavelength of the light is λ (nm),
The birefringence of the crystalline member is Δn,
The thickness of the crystalline member is t (nm),
When an arbitrary integer is m,
A thickness of the crystalline member satisfies the following formula (1).
(M−1 / 2) λ / Δn <t <(m + 1/2) λ / Δn (1)
前記結晶性部材の厚みが、さらに下記の式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
t=mλ/Δn・・・(2)
The light source device according to claim 1, wherein the thickness of the crystalline member further satisfies the following formula (2).
t = mλ / Δn (2)
前記固体光源がレーザーであること特徴とする請求項1または2に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the solid light source is a laser. 前記結晶性部材が水晶、またはサファイアであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein the crystalline member is quartz or sapphire. 前記基体の上に蛍光材料が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein a fluorescent material is provided on the base. 前記固体光源と、前記基体と、
さらに前記基体よりも後段に配置されており、
かつ、入射した光の偏光状態を所定の偏光状態に変換して射出する偏光変換素子と、
を備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の光源装置。
The solid-state light source; and the substrate;
Furthermore, it is arranged behind the base body,
And a polarization conversion element that converts the polarization state of incident light into a predetermined polarization state and emits the polarization state;
The light source device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
請求項1から6のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子により変調された光を被投射面上に投射する投射光学系と、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。
The light source device according to any one of claims 1 to 6,
A light modulation element for modulating light emitted from the light source device;
A projection optical system that projects the light modulated by the light modulation element onto the projection surface;
A projector characterized by comprising:
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