JP2013047736A - Light source device and projection type display device - Google Patents

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Toshihide Seki
俊秀 関
Shigenori Teramatsu
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device and a projection type display device, which use light emitting from a phosphor layer and achieve reduction in size and cost of an optical system.SOLUTION: The light source device includes a light source, a phosphor layer 110 that generates color light by using incident light 101 from the light source as excitation light, and an optical multilayer film 130 that is disposed on an interface where the color light generated in the phosphor layer 110 exits and transmits or reflects the light in accordance with optical characteristics. The optical multilayer film 130 transmits a component of the color light scattered in the phosphor layer 110, the component propagating in a direction at a first angle with respect to the principal ray of the incident light 101 from the light source to the phosphor layer 110, and reflects a component propagating in a direction at a second angle larger than the first angle.

Description

本発明は、光源装置および投写型表示装置に関する。   The present invention relates to a light source device and a projection display device.

従来、投写型表示装置は、高圧水銀ランプ等のランプを光源とするものが知られている。投写型表示装置については、ランプから発せられる光を効率良く光学系に取り込むための技術が開発されている。例えば、ランプから射出した光は反射鏡によって集められ、その先に配されている光学部品へと導かれる。ランプは、その特性上発熱量が大きく、温度を制御することが比較的困難とされている。また、ランプの寿命は、一般的に、2000時間から3000時間とされ、投写型表示装置でのランプの使用についてはメンテナンス性が課題となっている。   Conventionally, projection display apparatuses using a lamp such as a high-pressure mercury lamp as a light source are known. As for the projection display device, a technique for efficiently taking in light emitted from a lamp into an optical system has been developed. For example, light emitted from the lamp is collected by a reflecting mirror and guided to an optical component disposed ahead of the reflecting mirror. The lamp has a large calorific value due to its characteristics, and it is relatively difficult to control the temperature. Further, the life of the lamp is generally 2000 hours to 3000 hours, and maintenance is an issue for the use of the lamp in the projection display device.

このような事情から、近年、半導体光源であるLED(light emitting diode)やLD(laser diode)を使用する投写型表示装置が開発されている。半導体光源は、一般的なランプに比べて寿命が約10倍程度と非常に長く、また消費電力が少ないことから、プロジェクタやテレビへの応用が有望視されている。   Under these circumstances, in recent years, a projection display device using an LED (light emitting diode) or an LD (laser diode) as a semiconductor light source has been developed. A semiconductor light source has an extremely long life of about 10 times that of a general lamp and consumes less power. Therefore, it is expected to be applied to a projector or a television.

特開2004−341105号公報JP 2004-341105 A 特開2010−256457号公報JP 2010-256457 A

LDは、高い指向性と直進性を特徴とする。LDからの光は拡がりが少ないため、LDを使用する光学系は、光学部品を小型化しても効率良く光を使用できる。光学部品の小型化は、リレーレンズ等を含む照明光学系から投写レンズ等を含む投写光学系までの光学システムについての小型化に有利であり、製造コストを抑えることも可能となる。   The LD is characterized by high directivity and straightness. Since the light from the LD is less spread, the optical system using the LD can use the light efficiently even if the optical component is downsized. Miniaturization of the optical component is advantageous for miniaturization of an optical system from an illumination optical system including a relay lens or the like to a projection optical system including a projection lens or the like, and can also reduce the manufacturing cost.

LDを使用する投写型表示装置は、画像の表示に必要な明るさを得るために、光源に複数のLDを配することとなる。また、光源は、カラー表示のために、色光ごとのLDが組み合わせられる。光源から投写光学系までの光学システムとしては、多くの要素からなる複雑な系を構成することとなるため、安価なシステムを構築することが困難となる。   In a projection display apparatus using an LD, a plurality of LDs are arranged as a light source in order to obtain brightness necessary for displaying an image. The light source is combined with an LD for each color light for color display. As an optical system from the light source to the projection optical system, a complicated system composed of many elements is configured, and it is difficult to construct an inexpensive system.

このような課題に関して、例えば、特許文献1および2には、LDが射出する光を励起光として蛍光体から光を発生させる技術が提案されている。この場合、複数の互いに異なる色光のLDが不要となり、安価なシステムを構築することが可能となる。   With regard to such a problem, for example, Patent Documents 1 and 2 propose a technique for generating light from a phosphor using excitation light as light emitted from an LD. In this case, a plurality of different color light LDs are not required, and an inexpensive system can be constructed.

一般に、蛍光体から発せられる光は、LDのような高い指向性や直進性を有さず、広い角度範囲に散乱することとなる。このため、蛍光体を使用する従来の構成では、効率良く光を利用可能とすることが困難となる。有効に光を取り込むために、光学部品は、外径および口径を大きくすることになる。このことは、光学システムの大型化を招き、安価なシステムの構築の妨げとなり得る。   In general, light emitted from a phosphor does not have high directivity and straightness like an LD, and scatters over a wide angle range. For this reason, in the conventional configuration using a phosphor, it is difficult to efficiently use light. In order to capture light effectively, the optical component has an increased outer diameter and aperture. This leads to an increase in the size of the optical system and may hinder the construction of an inexpensive system.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蛍光体層から発せられた光を使用し、光学システムの小型化および低コスト化を実現可能とする光源装置および投写型表示装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and uses a light emitted from a phosphor layer to obtain a light source device and a projection display device that can realize downsizing and cost reduction of an optical system. For the purpose.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光源と、前記光源から入射する光を励起光として色光を発生させる蛍光体層と、前記蛍光体層で発生した前記色光を射出させる界面に設けられ、光学特性に応じて光を透過および反射させる光学多層膜と、を有し、前記光学多層膜は、前記蛍光体層にて散乱した前記色光のうち、前記光源から前記蛍光体層へ入射する光の主光線に対し第1の角度の方向へ進行する成分を透過させ、前記第1の角度より大きい第2の角度の方向へ進行する成分を反射する前記光学特性を持つことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a light source, a phosphor layer that generates color light using light incident from the light source as excitation light, and the color light generated in the phosphor layer. An optical multilayer film that is provided at an emission interface and transmits and reflects light according to optical characteristics, and the optical multilayer film includes the color light scattered from the phosphor layer and the light source from the light source. The optical characteristic of transmitting the component traveling in the direction of the first angle with respect to the principal ray of light incident on the phosphor layer and reflecting the component traveling in the direction of the second angle larger than the first angle. It is characterized by having.

本発明によれば、光源装置は、蛍光体層で発生させた光のうち小さい角度範囲の成分を光学多層膜にて透過させることで、光学部品を小型化しても効率良く光を使用可能とする。光学部品の小型化により、光学システム全体の小型化や製造コストの低減が可能となる。蛍光体層で発生させた光のうち大きい角度範囲の成分は、光学多層膜にて反射した後、蛍光体層での再度の散乱により、有効に利用することができる。これにより、光源装置および投写型表示装置は、蛍光体層から発せられた光を使用し、光学システムの小型化および低コスト化を実現することができる。   According to the present invention, the light source device transmits light components generated in the phosphor layer in a small angle range through the optical multilayer film, so that the light can be used efficiently even if the optical component is downsized. To do. By reducing the size of the optical components, the entire optical system can be reduced in size and the manufacturing cost can be reduced. Of the light generated in the phosphor layer, a component in a large angle range can be effectively utilized by being reflected again by the phosphor layer after being reflected by the optical multilayer film. Thereby, the light source device and the projection display device can use the light emitted from the phosphor layer, and can realize downsizing and cost reduction of the optical system.

図1は、本発明の実施の形態にかかる投写型表示装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection display apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、回転体の断面概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic cross-sectional configuration of the rotating body. 図3は、光学多層膜への入射角と透過率との関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the incident angle to the optical multilayer film and the transmittance. 図4は、蛍光体層で発生する色光と光学多層膜の透過特性とを説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the color light generated in the phosphor layer and the transmission characteristics of the optical multilayer film. 図5は、カラーホイールのうち、光源からの光が入射する側の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the color wheel on the side on which light from the light source is incident. 図6は、カラーホイールのうち、光源からの光が入射する側とは反対側の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the color wheel on the side opposite to the side on which light from the light source is incident. 図7は、変形例にかかる回転体の断面概略構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic cross-sectional configuration of a rotating body according to a modification.

以下に、本発明にかかる光源装置および投写型表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a light source device and a projection display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態にかかる投写型表示装置の概略構成を示す図である。光源100は、LDである。カラーホイール300は、光源100から入射する光101により複数の色光を生成する。カラーホイール300は、回転軸31および回転体32を有する。回転体32は、回転軸31の駆動により、回転軸31を中心として回転する。光源100およびカラーホイール300は、光源装置を構成する。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection display apparatus according to an embodiment of the present invention. The light source 100 is an LD. The color wheel 300 generates a plurality of color lights by the light 101 incident from the light source 100. The color wheel 300 has a rotating shaft 31 and a rotating body 32. The rotating body 32 rotates around the rotating shaft 31 by driving the rotating shaft 31. The light source 100 and the color wheel 300 constitute a light source device.

ライトパイプ40は、カラーホイール300から入射する光の強度分布を均一化する。ライトパイプ40は、内面において光を複数回反射させることにより、光強度が均一な矩形の面光源を出射側端面に形成する。リレーレンズ50は、ライトパイプ40において形成した面光源により、表示素子60を均一に照明する。光源100、カラーホイール300、ライトパイプ40およびリレーレンズ50は、照明光学系を構成する。   The light pipe 40 equalizes the intensity distribution of light incident from the color wheel 300. The light pipe 40 reflects light on the inner surface a plurality of times to form a rectangular surface light source with uniform light intensity on the emission side end surface. The relay lens 50 uniformly illuminates the display element 60 with a surface light source formed in the light pipe 40. The light source 100, the color wheel 300, the light pipe 40, and the relay lens 50 constitute an illumination optical system.

表示素子60は、映像信号に応じて、リレーレンズ50からの照明光を変調して、表示画像を形成する。表示素子60は、例えば、入射する光の反射方向を制御することにより、表示画像を形成する。投写光学系70は、表示素子60で形成した表示画像を拡大して、スクリーン80へ投写する。なお、投写型表示装置の構成は、適宜変形可能であるものとする。   The display element 60 modulates the illumination light from the relay lens 50 according to the video signal to form a display image. The display element 60 forms a display image by controlling the reflection direction of incident light, for example. The projection optical system 70 enlarges the display image formed by the display element 60 and projects it on the screen 80. Note that the configuration of the projection display apparatus can be modified as appropriate.

図2は、回転体の断面概略構成を示す図である。回転体32は、蛍光体層110、基材120および光学多層膜130を有する。蛍光体層110は、光源100から入射する光101を励起光として色光を発生させる。蛍光体層110は、基材120のうち光101が入射する側の面に塗布されている。基材120は、ガラス等からなる透明な板部材である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic cross-sectional configuration of the rotating body. The rotating body 32 includes a phosphor layer 110, a base material 120, and an optical multilayer film 130. The phosphor layer 110 generates color light using the light 101 incident from the light source 100 as excitation light. The phosphor layer 110 is applied to the surface of the substrate 120 on the side on which the light 101 is incident. The base material 120 is a transparent plate member made of glass or the like.

光学多層膜130は、基材120のうち蛍光体層110が塗布された側とは反対側の面に形成されている。光学多層膜130は、誘電体の薄膜を積層させた構成をなしている。光学多層膜130は、光学特性に応じて光を透過および反射させる。光学多層膜130は、回転体32のうち、蛍光体層110で発生した色光を射出させる界面に設けられている。   The optical multilayer film 130 is formed on the surface of the substrate 120 opposite to the side on which the phosphor layer 110 is applied. The optical multilayer film 130 has a structure in which dielectric thin films are laminated. The optical multilayer film 130 transmits and reflects light according to optical characteristics. The optical multilayer film 130 is provided in the rotating body 32 at the interface for emitting the color light generated in the phosphor layer 110.

蛍光体層110で発生した色光は、蛍光体層110の内部で散乱し、広い角度範囲において進行する。蛍光体層110から基材120へ入射した色光は、基材120を透過して光学多層膜130へ入射する。   The color light generated in the phosphor layer 110 is scattered inside the phosphor layer 110 and travels in a wide angle range. The color light incident on the base material 120 from the phosphor layer 110 passes through the base material 120 and enters the optical multilayer film 130.

ここで、蛍光体層110で散乱した色光のうち、0°、θ1°、θ2°およびθ3°の各方向へ進行する成分に着目して、光学多層膜130の光学特性について説明する。0°、θ1°、θ2°およびθ3°は、いずれも、光源100から蛍光体層110へ入射する光101の主光線に対する角度とする。0°の方向へ進行する成分は、光101の主光線と同じ方向へ進行する。なお、θ1°、θ2°およびθ3°は、0°<θ1°<θ2°<θ3°<90°を満たす角度とする。   Here, the optical characteristics of the optical multilayer film 130 will be described by paying attention to components that travel in the directions of 0 °, θ1 °, θ2 °, and θ3 ° among the colored light scattered by the phosphor layer 110. All of 0 °, θ1 °, θ2 °, and θ3 ° are angles with respect to the principal ray of the light 101 incident on the phosphor layer 110 from the light source 100. The component traveling in the 0 ° direction travels in the same direction as the principal ray of the light 101. Note that θ1 °, θ2 °, and θ3 ° are angles satisfying 0 ° <θ1 ° <θ2 ° <θ3 ° <90 °.

図3は、光学多層膜への入射角と透過率との関係を説明する図である。光学多層膜130は、所定の波長より低い波長の光を透過させるローパスフィルタの特性を有している。光学多層膜130の透過特性は、一般に、光の入射角によって変化する。光学多層膜130へ垂直に入射する0°の場合からθ1°、θ2°、θ3°と入射角が大きくなるにつれて、光学多層膜130の透過特性は短波長側へシフトする。   FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the incident angle to the optical multilayer film and the transmittance. The optical multilayer film 130 has a characteristic of a low-pass filter that transmits light having a wavelength lower than a predetermined wavelength. The transmission characteristics of the optical multilayer film 130 generally vary depending on the incident angle of light. The transmission characteristics of the optical multilayer film 130 shift to the short wavelength side as the incident angles increase from 0 ° perpendicularly incident on the optical multilayer film 130 to θ1 °, θ2 °, and θ3 °.

図4は、蛍光体層で発生する色光と光学多層膜の透過特性とを説明する図である。蛍光体層110で発生する色光のスペクトル250は、θ2°の入射角において光学多層膜130を透過し得る上限の波長と、θ3°の入射角において光学多層膜130を透過し得る上限の波長との間に位置する。   FIG. 4 is a diagram for explaining the color light generated in the phosphor layer and the transmission characteristics of the optical multilayer film. The spectrum 250 of the colored light generated in the phosphor layer 110 has an upper limit wavelength that can be transmitted through the optical multilayer film 130 at an incident angle of θ2 °, and an upper limit wavelength that can be transmitted through the optical multilayer film 130 at an incident angle of θ3 °. Located between.

光学多層膜130は、蛍光体層110にて散乱した色光のうち、0°、θ1°、θ2°(第1の角度)の方向へ進行する成分を透過させ、θ3°(第2の角度)の方向へ進行する成分を反射する。光学多層膜130は、蛍光体層110から入射した色光のうち透過可能とする成分の最大角度が、θ2°およびθ3°の間に設定されている。第1の角度は、かかる最大角度より小さい角度とする。第2の角度は、かかる最大角度より大きい角度とする。   The optical multilayer film 130 transmits the components traveling in the directions of 0 °, θ1 °, and θ2 ° (first angle) in the color light scattered by the phosphor layer 110, and θ3 ° (second angle). The component traveling in the direction of is reflected. In the optical multilayer film 130, the maximum angle of components that can be transmitted among the color light incident from the phosphor layer 110 is set between θ2 ° and θ3 °. The first angle is smaller than the maximum angle. The second angle is larger than the maximum angle.

蛍光体層110にて散乱した色光のうち光学多層膜130を透過した成分は、回転体32から射出する。蛍光体層110にて散乱した色光のうち光学多層膜130で反射した成分は、基材120を透過し、蛍光体層110へ入射する。光学多層膜130での反射を経て蛍光体層110へ入射した色光は、蛍光体層110で発生した色光とともに再度散乱する。   Of the color light scattered by the phosphor layer 110, the component transmitted through the optical multilayer film 130 is emitted from the rotating body 32. Of the colored light scattered by the phosphor layer 110, the component reflected by the optical multilayer film 130 passes through the base material 120 and enters the phosphor layer 110. The color light that has entered the phosphor layer 110 after being reflected by the optical multilayer film 130 is scattered again together with the color light generated by the phosphor layer 110.

カラーホイール300は、蛍光体層110で散乱した色光のうち小さい角度範囲の成分を光学多層膜130にて透過させることで、進行方向が揃えられた色光を射出可能とする。カラーホイール300からの色光の進行方向が揃えられることで、カラーホイール300は、ライトパイプ40へ効率良く色光を入射させることができる。   The color wheel 300 allows components having a small angle range to pass through the optical multilayer film 130 out of the color light scattered by the phosphor layer 110, thereby enabling emission of color light having a uniform traveling direction. By aligning the traveling direction of the color light from the color wheel 300, the color wheel 300 can efficiently make the color light incident on the light pipe 40.

投写型表示装置は、カラーホイール300において各色光が散乱する角度範囲を狭めることで、光学部品を小型化しても効率良く光を使用可能とする。投写型表示装置は、光学部品の小型化により、光学システム全体の小型化や製造コストの低減が可能となる。カラーホイール300は、蛍光体層110で散乱した色光のうち大きい角度範囲の成分を、光学多層膜130にて反射した後、蛍光体層110で再度散乱させる。カラーホイール300は、光学多層膜130から戻される光を蛍光体層110で再度散乱させることで、有効に利用することができる。これにより、光源装置および投写型表示装置は、蛍光体層110から発せられた光を使用し、光学システムの小型化および低コスト化を実現することができる。   The projection display device narrows the angle range in which each color light scatters in the color wheel 300, so that light can be used efficiently even if the optical component is downsized. The projection display device can reduce the size of the entire optical system and the manufacturing cost by reducing the size of the optical components. The color wheel 300 reflects the component in the large angle range of the color light scattered by the phosphor layer 110 after being reflected by the optical multilayer film 130 and then again scattered by the phosphor layer 110. The color wheel 300 can be used effectively by scattering the light returned from the optical multilayer film 130 again by the phosphor layer 110. Thereby, the light source device and the projection display device can use the light emitted from the phosphor layer 110, and can realize downsizing and cost reduction of the optical system.

図5は、カラーホイールのうち、光源からの光が入射する側の平面図である。図6は、カラーホイールのうち、光源からの光が入射する側とは反対側の平面図である。蛍光体層110は、赤色(R)光用蛍光体層110R、緑色(G)光用蛍光体層110Gおよび青色(B)光用蛍光体層110Bを有する。   FIG. 5 is a plan view of the color wheel on the side on which light from the light source is incident. FIG. 6 is a plan view of the color wheel on the side opposite to the side on which light from the light source is incident. The phosphor layer 110 has a red (R) phosphor layer 110R, a green (G) phosphor layer 110G, and a blue (B) phosphor layer 110B.

R光用蛍光体層110Rは、光源100から入射する光101を励起光として第1の色光であるR光を発生させる第1の蛍光体層である。G光用蛍光体層110Gは、光源100から入射する光101を励起光として第2の色光であるG光を発生させる第2の蛍光体層である。B光用蛍光体層110Bは、光源100から入射する光101を励起光として第3の色光であるB光を発生させる第3の蛍光体層である。R光用蛍光体層110R、G光用蛍光体層110GおよびB光用蛍光体層110Bは、円をなす帯状領域を3分割するように形成されている。   The phosphor layer for R light 110 </ b> R is a first phosphor layer that generates R light as first color light using light 101 incident from the light source 100 as excitation light. The G light phosphor layer 110 </ b> G is a second phosphor layer that generates G light, which is second color light, using light 101 incident from the light source 100 as excitation light. The phosphor layer for B light 110B is a third phosphor layer that generates B light, which is the third color light, using the light 101 incident from the light source 100 as excitation light. The phosphor layer for R light 110R, the phosphor layer for G light 110G, and the phosphor layer for B light 110B are formed so as to divide a belt-like region forming a circle into three.

光学多層膜130は、R光用光学多層膜130R、G光用光学多層膜130GおよびB光用光学多層膜130Bを有する。R光用光学多層膜130Rは、R光用蛍光体層110Rに対応して設けられている。R光用蛍光体層110RおよびR光用光学多層膜130Rは、回転体32の回転方向について位置を一致させて配置されている。R光用光学多層膜130Rは、R光のうち第1の角度の方向へ進行する成分を透過させ、第2の角度の方向へ進行する成分を反射する光学特性を持つ第1の光学多層膜である。   The optical multilayer film 130 includes an optical multilayer film for R light 130R, an optical multilayer film for G light 130G, and an optical multilayer film for B light 130B. The R light optical multilayer film 130R is provided corresponding to the R light phosphor layer 110R. The R light phosphor layer 110 </ b> R and the R light optical multilayer film 130 </ b> R are arranged in the same position in the rotation direction of the rotating body 32. The optical multilayer film for R light 130 </ b> R is a first optical multilayer film having an optical characteristic of transmitting a component traveling in the first angle direction of the R light and reflecting a component traveling in the second angle direction. It is.

G光用光学多層膜130Gは、G光用蛍光体層110Gに対応して設けられている。G光用蛍光体層110GおよびG光用光学多層膜130Gは、回転体32の回転方向について位置を一致させて配置されている。G光用光学多層膜130Gは、G光のうち第1の角度の方向へ進行する成分を透過させ、第2の角度の方向へ進行する成分を反射する光学特性を持つ第2の光学多層膜である。   The G light optical multilayer film 130G is provided corresponding to the G light phosphor layer 110G. The G light phosphor layer 110 </ b> G and the G light optical multilayer film 130 </ b> G are arranged with their positions matched in the rotational direction of the rotating body 32. The G light optical multilayer film 130G is a second optical multilayer film having an optical characteristic of transmitting a component traveling in the first angle direction of the G light and reflecting a component traveling in the second angle direction. It is.

B光用光学多層膜130Bは、B光用蛍光体層110Bに対応して設けられている。B光用蛍光体層110BおよびB光用光学多層膜130Bは、回転体32の回転方向について位置を一致させて配置されている。B光用光学多層膜130Bは、B光のうち第1の角度の方向へ進行する成分を透過させ、第2の角度の方向へ進行する成分を反射する光学特性を持つ第3の光学多層膜である。   The B light optical multilayer film 130B is provided corresponding to the B light phosphor layer 110B. The phosphor layer for B light 110 </ b> B and the optical multilayer film for B light 130 </ b> B are arranged so that their positions coincide with each other in the rotation direction of the rotating body 32. The optical multilayer film 130B for B light transmits a component that travels in the direction of the first angle of the B light, and reflects the component that travels in the direction of the second angle. It is.

カラーホイール300は、光源100からの光101が入射している状態において回転体32を回転させることで、R光用蛍光体層110R、G光用蛍光体層110GおよびB光用蛍光体層110Bへ順次光101が入射する。カラーホイール300は、R光用蛍光体層110Rへ光101が入射しているとき、R光用光学多層膜130RからR光を射出する。   The color wheel 300 rotates the rotating body 32 in a state where the light 101 from the light source 100 is incident, so that the R light phosphor layer 110R, the G light phosphor layer 110G, and the B light phosphor layer 110B. Sequentially, light 101 enters. When the light 101 is incident on the R light phosphor layer 110R, the color wheel 300 emits R light from the R light optical multilayer film 130R.

カラーホイール300は、G光用蛍光体層110Gへ光101が入射しているとき、G光用光学多層膜130GからG光を射出する。カラーホイール300は、B光用蛍光体層110Bへ光101が入射しているとき、B光用光学多層膜130BからB光を射出する。このようにして、カラーホイール300は、R光、G光およびB光を順次射出する。照明光学系は、表示素子60へ時分割的にR光、G光およびB光を入射させる。   The color wheel 300 emits G light from the optical multilayer film 130G for G light when the light 101 is incident on the phosphor layer 110G for G light. The color wheel 300 emits B light from the optical multilayer film 130B for B light when the light 101 is incident on the phosphor layer 110B for B light. In this way, the color wheel 300 sequentially emits R light, G light, and B light. The illumination optical system makes R light, G light, and B light incident on the display element 60 in a time-sharing manner.

カラーホイール300は、R、GおよびBの3つの色光を生成するものに限られない。カラーホイール300は、R、GおよびB以外の色光を生成するものであっても良い。また、カラーホイール300は、少なくとも2色の色光を生成するものであれば良い。   The color wheel 300 is not limited to one that generates three color lights of R, G, and B. The color wheel 300 may generate color light other than R, G, and B. The color wheel 300 only needs to generate color light of at least two colors.

カラーホイール300は、例えば、黄色、マゼンタおよびシアン等の色光を生成するものであっても良い。カラーホイール300は、これらの色光に応じて形成された蛍光体層110および光学多層膜130を適用することで、所望の色光を生成する構成とし得る。   The color wheel 300 may generate color light such as yellow, magenta, and cyan. The color wheel 300 can be configured to generate desired color light by applying the phosphor layer 110 and the optical multilayer film 130 formed according to these color lights.

照明光学系は、ある色光、例えばB光を射出する光源100を適用し、当該色光についてはカラーホイール300を単に通過させることとしても良い。この場合、カラーホイール300は、蛍光体層110および光学多層膜130が無い領域を回転体32に設けることで、光源100からのB光を通過させる。光源100に青色LDを使用する場合、高いエネルギーにより効率良く蛍光体層110を励起させて、蛍光体層110で発生した色光を取り出すことができる。   The illumination optical system may apply a light source 100 that emits a certain color light, for example, B light, and the color light may simply pass through the color wheel 300. In this case, the color wheel 300 allows the B light from the light source 100 to pass through by providing the rotating body 32 with a region where the phosphor layer 110 and the optical multilayer film 130 are not provided. When a blue LD is used for the light source 100, the phosphor layer 110 can be efficiently excited with high energy, and the color light generated in the phosphor layer 110 can be extracted.

図7は、変形例にかかる回転体の断面概略構成を示す図である。変形例にかかる回転体33は、蛍光体層110に関して、光源100からの光101が入射する側と同じ側に光学多層膜130が設けられている。光学多層膜130は、基材120のうち光101が入射する側の面に形成されている。光学多層膜130は、回転体33のうち、蛍光体層110で発生した色光を射出させる界面に設けられている。   FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic cross-sectional configuration of a rotating body according to a modification. In the rotating body 33 according to the modification, the optical multilayer film 130 is provided on the same side as the side on which the light 101 from the light source 100 is incident with respect to the phosphor layer 110. The optical multilayer film 130 is formed on the surface of the substrate 120 on the light incident side. The optical multilayer film 130 is provided on the interface of the rotating body 33 for emitting the color light generated in the phosphor layer 110.

蛍光体層110は、基材120のうち光学多層膜130が形成された側とは反対側の面に塗布されている。反射膜140は、蛍光体層110のうち基材120に接合された側とは反対側に設けられている。反射膜140は、蛍光体層110からの色光を反射する。   The phosphor layer 110 is applied to the surface of the substrate 120 opposite to the side on which the optical multilayer film 130 is formed. The reflective film 140 is provided on the opposite side of the phosphor layer 110 from the side bonded to the substrate 120. The reflective film 140 reflects the color light from the phosphor layer 110.

光源100からの光101は、光学多層膜130および基材120を透過して、蛍光体層110へ入射する。光学多層膜130には、光101が入射する側へ蛍光体層110から反射および散乱した色光が入射する。光学多層膜130は、蛍光体層110にて散乱した色光のうち、0°、θ1°、θ2°(第1の角度)の方向へ進行する成分を透過させ、θ3°(第2の角度)の方向へ進行する成分を反射する。   Light 101 from the light source 100 passes through the optical multilayer film 130 and the base material 120 and enters the phosphor layer 110. Color light reflected and scattered from the phosphor layer 110 is incident on the optical multilayer film 130 to the side on which the light 101 is incident. The optical multilayer film 130 transmits the components traveling in the directions of 0 °, θ1 °, and θ2 ° (first angle) in the color light scattered by the phosphor layer 110, and θ3 ° (second angle). The component traveling in the direction of is reflected.

反射膜140は、光101が入射する側とは反対側へ蛍光体層110を透過した色光を反射する。反射膜140での反射を経て蛍光体層110へ入射した色光は、蛍光体層110で発生した色光とともに再度散乱する。かかる回転体33を適用する場合も、カラーホイール300は、蛍光体層110で散乱した色光のうち小さい角度範囲の成分を光学多層膜130にて透過させ、進行方向が揃えられた色光を射出可能とする。   The reflective film 140 reflects the color light transmitted through the phosphor layer 110 to the side opposite to the side on which the light 101 is incident. The color light that has entered the phosphor layer 110 after being reflected by the reflective film 140 is scattered again together with the color light generated by the phosphor layer 110. Even when such a rotating body 33 is applied, the color wheel 300 can transmit components in a small angle range out of the color light scattered by the phosphor layer 110 through the optical multilayer film 130 and emit color light whose traveling direction is aligned. And

カラーホイール300は、反射膜140で反射した色光を再度散乱させることで、光101が入射する側とは反対側へ蛍光体層110を透過する光を有効に利用することができる。なお、反射膜140は、適宜省略しても良い。   The color wheel 300 can effectively use the light transmitted through the phosphor layer 110 to the side opposite to the side on which the light 101 is incident by scattering the color light reflected by the reflective film 140 again. Note that the reflective film 140 may be omitted as appropriate.

31 回転軸
32、33 回転体
40 ライトパイプ
50 リレーレンズ
60 表示素子
70 投写光学系
80 スクリーン
100 光源
101 光
110 蛍光体層
110R R光用蛍光体層
110G G光用蛍光体層
110B B光用蛍光体層
120 基材
130 光学多層膜
130R R光用光学多層膜
130G G光用光学多層膜
130B B光用光学多層膜
140 反射膜
250 スペクトル
300 カラーホイール
31 Rotating shaft 32, 33 Rotating body 40 Light pipe 50 Relay lens 60 Display element 70 Projection optical system 80 Screen 100 Light source 101 Light 110 Phosphor layer 110R Phosphor layer for R light 110G Phosphor layer for G light 110B Fluorescence layer for B light Body layer 120 Base material 130 Optical multilayer film 130R Optical multilayer film for R light 130G Optical multilayer film for G light 130B Optical multilayer film for B light 140 Reflective film 250 Spectrum 300 Color wheel

Claims (5)

光源と、
前記光源から入射する光を励起光として色光を発生させる蛍光体層と、
前記蛍光体層で発生した前記色光を射出させる界面に設けられ、光学特性に応じて光を透過および反射させる光学多層膜と、を有し、
前記光学多層膜は、前記蛍光体層にて散乱した前記色光のうち、前記光源から前記蛍光体層へ入射する光の主光線に対し第1の角度の方向へ進行する成分を透過させ、前記第1の角度より大きい第2の角度の方向へ進行する成分を反射する前記光学特性を持つことを特徴とする光源装置。
A light source;
A phosphor layer that generates color light using light incident from the light source as excitation light;
An optical multilayer film provided at an interface for emitting the color light generated in the phosphor layer, and transmitting and reflecting light according to optical characteristics;
The optical multilayer film transmits a component traveling in a direction of a first angle with respect to a principal ray of light incident on the phosphor layer from the light source among the colored light scattered by the phosphor layer, A light source device having the optical characteristic of reflecting a component traveling in a direction of a second angle larger than the first angle.
前記光学多層膜は、前記蛍光体層に関して、前記光源からの光が入射する側とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   2. The light source device according to claim 1, wherein the optical multilayer film is provided on a side opposite to a side on which light from the light source is incident with respect to the phosphor layer. 前記光学多層膜は、前記蛍光体層に関して、前記光源からの光が入射する側と同じ側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   2. The light source device according to claim 1, wherein the optical multilayer film is provided on the same side as the side on which the light from the light source is incident with respect to the phosphor layer. 前記光源から入射する光により複数の前記色光を生成するためのカラーホイールを有し、
前記カラーホイールは、前記光源から入射する光を励起光として第1の色光を発生させる前記蛍光体層である第1の蛍光体層と、前記光源から入射する光を励起光として第2の色光を発生させる前記蛍光体層である第2の蛍光体層と、を少なくとも有し、
前記第1の蛍光体層に対応する前記光学多層膜である第1の光学多層膜は、前記第1の色光のうち前記第1の角度の方向へ進行する成分を透過させ、前記第2の角度の方向へ進行する成分を反射し、
前記第2の蛍光体層に対応する前記光学多層膜である第2の光学多層膜は、前記第1の色光のうち前記第1の角度の方向へ進行する成分を透過させ、前記第2の角度の方向へ進行する成分を反射することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の光源装置。
A color wheel for generating a plurality of the colored lights by light incident from the light source;
The color wheel includes a first phosphor layer that is the phosphor layer that generates first color light using light incident from the light source as excitation light, and second color light using light incident from the light source as excitation light. A second phosphor layer that is the phosphor layer for generating
The first optical multilayer film, which is the optical multilayer film corresponding to the first phosphor layer, transmits a component traveling in the direction of the first angle in the first color light, and transmits the second Reflects the component traveling in the direction of the angle,
The second optical multilayer film, which is the optical multilayer film corresponding to the second phosphor layer, transmits a component traveling in the direction of the first angle of the first color light, and transmits the second The light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein a component traveling in a direction of an angle is reflected.
照明光学系と、
前記照明光学系からの照明光を変調して表示画像を形成する表示素子と、
前記表示素子で形成した前記表示画像を投写する投写光学系と、を有し、
前記照明光学系は、
光源と、
前記光源から入射する光を励起光として色光を発生させる蛍光体層と、
前記蛍光体層で発生した前記色光を射出させる界面に設けられ、光学特性に応じて光を透過および反射させる光学多層膜と、を有し、
前記光学多層膜は、前記蛍光体層にて散乱した前記色光のうち、前記光源から前記蛍光体層へ入射する光の主光線に対し第1の角度の方向へ進行する成分を透過させ、前記第1の角度より大きい第2の角度の方向へ進行する成分を反射する前記光学特性を持つことを特徴とする投写型表示装置。
Illumination optics,
A display element that modulates illumination light from the illumination optical system to form a display image;
A projection optical system that projects the display image formed by the display element,
The illumination optical system includes:
A light source;
A phosphor layer that generates color light using light incident from the light source as excitation light;
An optical multilayer film provided at an interface for emitting the color light generated in the phosphor layer, and transmitting and reflecting light according to optical characteristics;
The optical multilayer film transmits a component traveling in a direction of a first angle with respect to a principal ray of light incident on the phosphor layer from the light source among the colored light scattered by the phosphor layer, A projection display device having the optical characteristic of reflecting a component traveling in a direction of a second angle larger than the first angle.
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