JP2013057850A - Wavelength conversion element, light source device and projector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength conversion element, a light source device and a projector capable of improving an efficiency for light utilization as a whole system including the wavelength conversion element.SOLUTION: A fluorescent body wheel 100 (wavelength conversion element) of this invention comprises: a substrate 31; a light-emitting element at least including a fluorescent body layer 36 arranged on one surface of the substrate 31; and a first reflection part 34a formed at least on a first side face of the fluorescent body layer 36 and configured to change a direction of travel of light travelling inside the fluorescent body layer so that an angle thereof with respect to a normal line of an exit surface from which fluorescent light is emitted from the light-emitting device becomes small.

Description

本発明は、波長変換素子、光源装置、及びプロジェクター、特に、それらに好適に利用できる、蛍光を発生させる蛍光体ホイールに関する。   The present invention relates to a wavelength conversion element, a light source device, and a projector, and more particularly to a phosphor wheel that generates fluorescence and can be suitably used for them.

プロジェクターに用いられる光源装置の一つとして、レーザー光を励起光として蛍光体に照射し、励起光とは異なる波長の蛍光を発生させる光源装置が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。   As one of light source devices used in a projector, a light source device that irradiates a phosphor with laser light as excitation light and generates fluorescence having a wavelength different from the excitation light has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). ).

特開2009−277516号公報JP 2009-277516 A 特開2010−86815号公報JP 2010-86815 A

従来の、波長変換素子として機能する蛍光体ホイールの蛍光体層は、蛍光体ホイール上に形成される励起光のスポットに対して広い範囲に設けられる。蛍光体層に分散されている蛍光体(蛍光体結晶)は、発生した蛍光を等方的に放出する。蛍光体層は所定の厚みを持っているため、蛍光体ホイール基板の面法線に対して大きな角度をなす蛍光成分は、蛍光体層のうち励起光のスポットの外側にまで伝播することになる。励起光のスポットの外側に伝播した蛍光は、その先に存在する蛍光体へ入射することによりさらに散乱する。蛍光体層での散乱の繰り返しによりスポットの外側に向かって蛍光が伝播すると、蛍光体ホイールにおける発光面積が増加する。すなわち、エテンデューが増加する。蛍光体ホイールにおける発光面積の増加は、光源装置より後方の光学系によって取り込まれない光を増加させ、蛍光体ホイールを含むシステム全体としての光利用効率の低下を引き起こすことになる。   A conventional phosphor layer of a phosphor wheel that functions as a wavelength conversion element is provided in a wide range with respect to a spot of excitation light formed on the phosphor wheel. The phosphor (phosphor crystal) dispersed in the phosphor layer emits the generated fluorescence isotropically. Since the phosphor layer has a predetermined thickness, the fluorescent component having a large angle with respect to the surface normal of the phosphor wheel substrate propagates to the outside of the excitation light spot in the phosphor layer. . The fluorescence that has propagated outside the spot of the excitation light is further scattered by being incident on a phosphor existing ahead. When the fluorescence propagates toward the outside of the spot due to repeated scattering in the phosphor layer, the light emission area in the phosphor wheel increases. That is, etendue increases. The increase in the light emission area in the phosphor wheel increases the light that is not taken in by the optical system behind the light source device, and causes a reduction in the light utilization efficiency of the entire system including the phosphor wheel.

蛍光体層から射出する光は、ランバート放射に近い角度分布を示す。蛍光体層の蛍光射出面の法線に対して大きな角度をなして蛍光体層から射出した光は、蛍光体層の射出側に設けられたピックアップレンズや導光手段による充分な捕捉が困難であることから、光利用効率が低下する。   The light emitted from the phosphor layer exhibits an angular distribution close to Lambert radiation. The light emitted from the phosphor layer at a large angle with respect to the normal of the phosphor emission surface of the phosphor layer is difficult to capture sufficiently by the pickup lens and the light guide provided on the emission side of the phosphor layer. As a result, the light utilization efficiency decreases.

本発明は、上記の課題のうち少なくとも1つを解決し、波長変換素子を含むシステム全体としての光利用効率を向上させることが可能な波長変換素子、光源装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve at least one of the above-described problems and provide a wavelength conversion element, a light source device, and a projector capable of improving the light utilization efficiency of the entire system including the wavelength conversion element. To do.

本発明に係る波長変換素子は、基板と、前記基板の一面に設けられた蛍光体層を少なくとも含む発光素子と、少なくとも前記蛍光体層が有する第1の側面に設けられ、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記発光素子から蛍光が射出される射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させる第1の反射部と、を備えたことを特徴とする。   A wavelength conversion element according to the present invention is provided on a substrate, a light emitting element including at least a phosphor layer provided on one surface of the substrate, and at least a first side surface of the phosphor layer. And a first reflecting portion that changes a traveling direction of light traveling inside so that an angle with respect to a normal line of an emission surface from which the fluorescence is emitted from the light emitting element is small.

このような構成によると、第1の反射部は、蛍光体層の内部を基板の一面と平行に進む光を反射させることで、発光領域を制限し、蛍光体層における発光面積の増加を抑制させることができる。つまり、発光領域は、第1の反射部を越えて広がることはない。
さらに、第1の反射部は、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記発光素子から蛍光が射出される射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させることができる。すなわち、発光素子の射出面、すなわち発光素子と空気との界面の面法線に対する光線角度が小さくなるように光の進行方向を変化させることができる。このように、発光素子の射出面における光線角度が小さくなるため、発光素子の射出面における光の全反射が抑制される。また、発光素子から射出する光の射出角が小さくなることで、ピックアップレンズや導光手段で取り込まれる光の量が増加する。これにより、波長変換素子を含むシステム全体としての光利用効率の低下を抑制することができる。
According to such a configuration, the first reflecting portion reflects the light traveling in parallel with the one surface of the substrate inside the phosphor layer, thereby limiting the light emitting region and suppressing an increase in the light emitting area in the phosphor layer. Can be made. That is, the light emitting region does not extend beyond the first reflecting portion.
Further, the first reflecting portion can change the traveling direction of the light traveling inside the phosphor layer so that an angle with respect to a normal line of an emission surface from which the fluorescence is emitted from the light emitting element is small. That is, the traveling direction of light can be changed so that the light ray angle with respect to the surface normal of the light emitting element exit surface, that is, the interface between the light emitting element and air, becomes small. Thus, since the light ray angle on the exit surface of the light emitting element is reduced, total reflection of light on the exit surface of the light emitting element is suppressed. In addition, since the emission angle of light emitted from the light emitting element is reduced, the amount of light taken in by the pickup lens and the light guide means is increased. Thereby, the fall of the light utilization efficiency as the whole system containing a wavelength conversion element can be suppressed.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記基板は、該基板の一面と交差する回転軸を中心として回転可能とされていることが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, it is desirable that the substrate be rotatable about a rotation axis that intersects one surface of the substrate.

この構成によれば、基板が回転可能とされているため、基板上に励起光が照射された際に波長変換素子に形成される励起光のスポットが時間的に移動し、単位面積当たりに励起光が照射される時間が短くなる。これにより、蛍光体層に励起光が照射されることによる蛍光体層の温度上昇を抑制できる。その結果、蛍光体層の温度上昇に伴う波長変換効率の低下を抑制できる。   According to this configuration, since the substrate can be rotated, when the excitation light is irradiated onto the substrate, the spot of the excitation light formed on the wavelength conversion element moves in time and is excited per unit area. The time for light irradiation is shortened. Thereby, the temperature rise of the fluorescent substance layer by irradiating a fluorescent substance layer with excitation light can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in wavelength conversion efficiency accompanying a temperature increase of the phosphor layer.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記第1の側面は、前記基板の回転軸を中心とする円に沿う方向と該円と交差する方向とのうちいずれか一方の方向に沿っていることが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, the first side surface is either one of a direction along a circle centering on the rotation axis of the substrate and a direction intersecting the circle. Desirably along the direction.

第1の側面が基板の回転軸を中心とする円に沿う方向に沿っている場合は、該円の半径方向について発光面積の増加を抑制させるとともに、発光素子から射出する光の光線角度を小さくすることができる。また、第1の側面が基板の回転軸を中心とする円と交差する方向に沿っている場合は、該円の円周方向について発光面積の増加を抑制させるとともに、発光素子から射出する光の光線角度を小さくすることができる。   When the first side surface is along a direction along a circle centered on the rotation axis of the substrate, an increase in the light emission area is suppressed in the radial direction of the circle, and the light beam angle emitted from the light emitting element is reduced. can do. In addition, when the first side surface is along a direction intersecting with a circle centered on the rotation axis of the substrate, an increase in the light emission area in the circumferential direction of the circle is suppressed, and light emitted from the light emitting element is reduced. The ray angle can be reduced.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記第1の側面と対向する前記蛍光体層の第2の側面に設けられ、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させる第2の反射部をさらに有することが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, a traveling direction of light that is provided on the second side surface of the phosphor layer facing the first side surface and travels inside the phosphor layer is set. It is desirable to further include a second reflecting portion that changes the angle of the exit surface with respect to the normal line to be small.

これにより、発光面積の増加をさらに抑制させることができる。さらに、小さな光線角度で発光素子から射出する光の量を増加させることができるため、ピックアップレンズや導光手段で取り込まれる光の量をさらに増加させることができる。   Thereby, the increase in the light emission area can be further suppressed. Furthermore, since the amount of light emitted from the light emitting element at a small light beam angle can be increased, the amount of light taken in by the pickup lens or the light guide means can be further increased.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記第1の側面と交差する前記蛍光体層の第3の側面に設けられ、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させる第3の反射部と、前記第3の側面と対向する前記蛍光体層の第4の側面に設けられ、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させる第4の反射部と、をさらに有することが望ましい。   In addition, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, a traveling direction of light that is provided on the third side surface of the phosphor layer intersecting the first side surface and travels inside the phosphor layer is set. A third reflecting portion that changes the angle of the emission surface with respect to the normal line to be small, and a fourth side surface of the phosphor layer that faces the third side surface, and is arranged inside the phosphor layer. It is desirable to further include a fourth reflecting portion that changes the traveling direction of the light that travels in such a manner that the angle with respect to the normal line of the exit surface becomes small.

これにより、波長変換素子を所定の回転軸のまわりに回転させながら蛍光体層に励起光を照射する場合、回転軸を中心とする円の半径方向と円周方向の両方について発光領域を制限することができるため、発光面積の増加をさらに抑制させることができる。また、ピックアップレンズや導光手段で取り込まれる光の量をさらに増加させることができる。   As a result, when the phosphor layer is irradiated with excitation light while rotating the wavelength conversion element around a predetermined rotation axis, the light emitting region is limited in both the radial direction and the circumferential direction of the circle around the rotation axis. Therefore, an increase in the light emission area can be further suppressed. In addition, the amount of light taken in by the pickup lens or the light guide means can be further increased.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記発光素子は、前記蛍光体層の前記基板とは反対側に設けられた光透過層をさらに有することが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, it is preferable that the light emitting element further includes a light transmission layer provided on the opposite side of the phosphor layer from the substrate.

この構成によれば、蛍光体層の基板と反対側に光透過層が設けられているため、光透過層が設けられていない場合と比較して、蛍光体層から基板の外に射出される光の量が増加する。それは、蛍光体層と光透過層との界面における臨界角が蛍光体層と空気との界面における臨界角よりも大きくなるからである。   According to this configuration, since the light transmission layer is provided on the opposite side of the phosphor layer from the substrate, it is emitted from the phosphor layer to the outside of the substrate as compared with the case where the light transmission layer is not provided. The amount of light increases. This is because the critical angle at the interface between the phosphor layer and the light transmission layer is larger than the critical angle at the interface between the phosphor layer and air.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記蛍光体層は、前記蛍光体が分散されたバインダーを有し、前記光透過層の屈折率は、前記バインダーの屈折率と同じであることが望ましい。   Moreover, as a preferred embodiment of the wavelength conversion element described above, the phosphor layer has a binder in which the phosphor is dispersed, and the refractive index of the light transmission layer is the same as the refractive index of the binder. It is desirable that

この構成によれば、蛍光体から射出される蛍光が、蛍光体層と光透過層との界面において反射されて蛍光体層に戻ることがない。そのため、蛍光体層による蛍光の吸収による光の損失や熱の発生を抑制させることができる。   According to this configuration, the fluorescence emitted from the phosphor is not reflected at the interface between the phosphor layer and the light transmission layer and returned to the phosphor layer. Therefore, it is possible to suppress light loss and heat generation due to fluorescence absorption by the phosphor layer.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記光透過層の前記蛍光体層とは反対側の表面に設けられた凹凸構造を有することが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, it is desirable that the light transmission layer has a concavo-convex structure provided on the surface opposite to the phosphor layer.

この構成によれば、凹凸構造を有することで光透過層と空気との界面での光の反射を抑制させ、光透過層から効率良く光を取り出すことができる。   According to this configuration, by having the concavo-convex structure, reflection of light at the interface between the light transmission layer and air can be suppressed, and light can be efficiently extracted from the light transmission layer.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記蛍光体層は、前記基板の表面に設けられていることが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, it is desirable that the phosphor layer is provided on the surface of the substrate.

基板の表面に蛍光体層を設けることで、蛍光体層で発生した熱を外部へ効果的に放散させることができる。   By providing the phosphor layer on the surface of the substrate, the heat generated in the phosphor layer can be effectively dissipated to the outside.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記蛍光体層は、前記基板に設けられた溝に設けられていることが望ましい。   As a preferred embodiment of the wavelength conversion element described above, it is desirable that the phosphor layer is provided in a groove provided in the substrate.

基板の溝に蛍光体層を設けることで、蛍光体層の材料の塗布を安定して行うことができる。   By providing the phosphor layer in the groove of the substrate, the material of the phosphor layer can be stably applied.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記第1の反射部の前記蛍光体層とは反対側に設けられた熱伝導部材をさらに備えることが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, it is desirable to further include a heat conduction member provided on the opposite side of the phosphor layer of the first reflecting portion.

これにより、蛍光体層で生じた熱を効果的に放散させることができる。   Thereby, the heat generated in the phosphor layer can be effectively dissipated.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、基板は、金属から形成されることが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, it is desirable that the substrate is made of metal.

これにより、蛍光体層で生じた熱を効果的に放散させることができる。 Thereby, the heat generated in the phosphor layer can be effectively dissipated.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記基板と前記蛍光体層との間に設けられ、前記蛍光体を励起する励起光を透過させ、前記蛍光体から射出される蛍光を反射する波長分離層を有することが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, a fluorescence that is provided between the substrate and the phosphor layer, transmits excitation light that excites the phosphor, and is emitted from the phosphor. It is desirable to have a wavelength separation layer that reflects light.

波長分離層は、蛍光体層の内部を励起光の入射面に向かって進行する蛍光を反射する。これにより、基板の蛍光体層が設けられている面とは反対側から励起光を照射した際、波長変換素子は、効率良く蛍光を射出することができる。   The wavelength separation layer reflects the fluorescence traveling toward the incident surface of the excitation light through the phosphor layer. Thereby, when the excitation light is irradiated from the side opposite to the surface on which the phosphor layer of the substrate is provided, the wavelength conversion element can efficiently emit fluorescence.

また、上記に記載された波長変換素子の好ましい態様としては、前記基板と前記蛍光体層との間に設けられ、前記蛍光体を励起する励起光と前記蛍光体から射出される蛍光とを反射する反射層を有することが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the wavelength conversion element described above, it is provided between the substrate and the phosphor layer, and reflects excitation light that excites the phosphor and fluorescence emitted from the phosphor. It is desirable to have a reflective layer.

これにより、前記基板とは反対側から励起光を蛍光体に照射した際、波長変換素子は、蛍光と励起光の一部とを効率良く射出することができる。   Thereby, when the phosphor is irradiated with the excitation light from the side opposite to the substrate, the wavelength conversion element can efficiently emit the fluorescence and a part of the excitation light.

さらに、本発明に係る光源装置は、励起光を射出する励起光用光源部と、前記励起光の照射により蛍光を射出する上記の波長変換素子と、を有することを特徴とする。   Furthermore, a light source device according to the present invention includes an excitation light source unit that emits excitation light, and the wavelength conversion element that emits fluorescence when irradiated with the excitation light.

これにより、光源装置を含むシステム全体としての光利用効率が高く、かつ所望の色光を得られる光源装置を提供できる。   Accordingly, it is possible to provide a light source device that has high light use efficiency as a whole system including the light source device and can obtain desired color light.

また、上記に記載された光源装置の好ましい態様としては、前記基板の一面と交差する回転軸を中心とする円の半径方向の断面において、前記波長変換素子に形成される前記励起光のスポットの大きさは、前記発光素子への前記励起光の入射面の幅と略同一、もしくは前記幅よりも小さいことが望ましい。   Further, as a preferable aspect of the light source device described above, the excitation light spot formed on the wavelength conversion element in a cross section in a radial direction of a circle centering on a rotation axis intersecting one surface of the substrate is used. It is desirable that the size is substantially the same as or smaller than the width of the incident surface of the excitation light to the light emitting element.

これにより、励起光の入射位置、すなわち波長変換素子に形成される励起光のスポットが発光素子への前記励起光の入射面からはみ出さないため、波長変換素子の回転によるぶれの許容範囲を大きくすることができる。   As a result, the incident position of the excitation light, that is, the spot of the excitation light formed on the wavelength conversion element does not protrude from the incident surface of the excitation light on the light emitting element, so that the allowable range of shake due to rotation of the wavelength conversion element is increased. can do.

また、上記に記載された光源装置の好ましい態様としては、前記波長変換素子上において前記スポットが時間的に移動するように前記波長変換素子を駆動する駆動部と、前記駆動部が前記波長変換素子を駆動した際に、前記蛍光体層と前記スポットとの相対的な位置関係と前記スポットの大きさとのうち少なくとも一方を補正する補正部と、をさらに有することが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the light source device described above, a drive unit that drives the wavelength conversion element so that the spot moves in time on the wavelength conversion element, and the drive unit includes the wavelength conversion element. It is desirable to further include a correction unit that corrects at least one of the relative positional relationship between the phosphor layer and the spot and the size of the spot when driving.

駆動部によって励起光のスポットが波長変換素子上において時間的に移動するように波長変換素子を駆動すれば、蛍光体層の温度上昇を抑制でき、蛍光体層の温度上昇に伴う波長変換効率の低下を抑制できる。ところが、駆動部が波長変換素子を駆動した際に蛍光体層の位置ずれが生じると、蛍光体層に入射する励起光の量が時間的に変動し、蛍光体層から射出される光の量が時間的に変動する。これに対し、上記の構成によれば、蛍光体層の位置ずれを補正する補正部を有しているため、蛍光体層から射出される光の量の時間的な変動を低減することができる。また、蛍光体層に入射する励起光の減少が抑えられ、蛍光体層から射出される光の量を十分に確保できる。また、励起光の利用効率が減少することも低減できる。   If the wavelength conversion element is driven so that the excitation light spot moves temporally on the wavelength conversion element by the drive unit, the temperature rise of the phosphor layer can be suppressed, and the wavelength conversion efficiency associated with the temperature rise of the phosphor layer can be suppressed. Reduction can be suppressed. However, if the phosphor layer is displaced when the drive unit drives the wavelength conversion element, the amount of excitation light incident on the phosphor layer varies with time, and the amount of light emitted from the phosphor layer. Varies over time. On the other hand, according to the above configuration, since the correction unit that corrects the positional deviation of the phosphor layer is provided, temporal variation in the amount of light emitted from the phosphor layer can be reduced. . In addition, a decrease in excitation light incident on the phosphor layer is suppressed, and a sufficient amount of light emitted from the phosphor layer can be secured. Moreover, it can also reduce that the utilization efficiency of excitation light reduces.

また、上記に記載された光源装置の好ましい態様としては、前記波長変換素子は、前記基板の一面と交差する回転軸を中心として回転可能とされ、前記蛍光体層は、前記基板の一面に前記回転軸を中心とする円に沿って設けられていることが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the light source device described above, the wavelength conversion element is rotatable about a rotation axis intersecting with one surface of the substrate, and the phosphor layer is formed on the one surface of the substrate. It is desirable to provide along the circle centering on the rotating shaft.

この構成によれば、基板が回転可能とされているため、蛍光体層の上に励起光が照射された際に励起光のスポットが波長変換素子上において時間的に移動する。そのため、単位面積当たりに励起光が照射される時間が短くなる。これにより、蛍光体層に励起光が照射されることによる蛍光体層の温度上昇を抑制でき、蛍光体層の温度上昇に伴う波長変換効率の低下を抑制できる。   According to this configuration, since the substrate is rotatable, when the excitation light is irradiated on the phosphor layer, the spot of the excitation light moves in time on the wavelength conversion element. Therefore, the time for which the excitation light is irradiated per unit area is shortened. Thereby, the temperature rise of the fluorescent substance layer by irradiating excitation light to a fluorescent substance layer can be suppressed, and the fall of the wavelength conversion efficiency accompanying the temperature rise of a fluorescent substance layer can be suppressed.

また、上記に記載された光源装置の好ましい態様としては、前記補正部は、前記励起光の光軸方向と垂直な方向における前記蛍光体層の位置ずれを補正する第1の補正部を備えることが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the light source device described above, the correction unit includes a first correction unit that corrects a positional shift of the phosphor layer in a direction perpendicular to an optical axis direction of the excitation light. Is desirable.

この構成によれば、励起光のスポットが発光素子への励起光の入射面の外側にはみ出しにくくなるため、励起光を効率的に利用することができる。そのため、蛍光体層から射出される光の量を十分に確保できる。   According to this configuration, since the spot of the excitation light does not easily protrude outside the incident surface of the excitation light to the light emitting element, the excitation light can be used efficiently. Therefore, a sufficient amount of light emitted from the phosphor layer can be secured.

また、上記に記載された光源装置の好ましい態様としては、前記補正部は、前記励起光の光軸方向における前記蛍光体層の位置ずれを補正することによって前記スポットの大きさを補正する第2の補正部を備えることが望ましい。   In a preferred aspect of the light source device described above, the correction unit corrects the spot size by correcting the positional deviation of the phosphor layer in the optical axis direction of the excitation light. It is desirable to provide a correction unit.

この構成によれば、励起光のスポットが発光素子への励起光の入射面の外側にはみ出しにくくなるため、励起光を効率的に利用することができる。そのため、蛍光体層から射出される光の量を十分に確保できる。   According to this configuration, since the spot of the excitation light does not easily protrude outside the incident surface of the excitation light to the light emitting element, the excitation light can be used efficiently. Therefore, a sufficient amount of light emitted from the phosphor layer can be secured.

また、上記に記載された光源装置の好ましい態様としては、前記蛍光体層の位置ずれの量を検出する検出部をさらに有し、前記補正部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記位置ずれを補正することが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the light source device described above, the light source device further includes a detection unit that detects an amount of positional deviation of the phosphor layer, and the correction unit is configured to detect the position based on a detection result of the detection unit. It is desirable to correct the deviation.

この構成によれば、蛍光体層の位置ずれの量を検出する検出部を有しているため、検出部の検出結果に基づいて位置ずれを適切に補正することができる。   According to this configuration, since the detection unit that detects the amount of displacement of the phosphor layer is included, the displacement can be appropriately corrected based on the detection result of the detection unit.

また、上記に記載された光源装置の好ましい態様としては、前記蛍光体層の位置ずれの量を示すデータを記憶するデータ記憶部をさらに有し、前記補正部は、前記データ記憶部に記憶された前記データに基づいて前記位置ずれを補正することが望ましい。   Moreover, as a preferable aspect of the light source device described above, the light source device further includes a data storage unit that stores data indicating the amount of positional deviation of the phosphor layer, and the correction unit is stored in the data storage unit. It is desirable to correct the positional deviation based on the data.

この構成によれば、蛍光体層の位置ずれの量を示すデータを記憶するデータ記憶部を有しているため、データに基づいて簡易な構成でずれを補正することができる。   According to this configuration, since the data storage unit that stores data indicating the amount of positional deviation of the phosphor layer is provided, the deviation can be corrected with a simple configuration based on the data.

また、上記に記載された光源装置の好ましい態様としては、前記基板は該基板の一面と交差する回転軸を中心として回転可能であり、前記第1の側面は、前記回転軸を中心とする円と交差し、前記波長変換素子は、前記第1の側面と対向する前記蛍光体層の第2の側面に設けられるとともに前記蛍光体層の内部を前記基板と平行に進む光を前記基板とは逆方向に向かって反射させる第2の反射部をさらに有し、前記励起光用光源部により前記励起光を射出するパルス周波数をF(Hz)、前記波長変換素子の回転数をm(rps)、とすると、Fはmの整数倍であることが望ましい。   In a preferred embodiment of the light source device described above, the substrate is rotatable about a rotation axis that intersects one surface of the substrate, and the first side surface is a circle centered on the rotation axis. The wavelength conversion element is provided on the second side surface of the phosphor layer facing the first side surface, and transmits light traveling in the phosphor layer in parallel with the substrate to the substrate. A second reflection part that reflects in the reverse direction is further provided, the pulse frequency at which the excitation light is emitted by the excitation light source part is F (Hz), and the rotation speed of the wavelength conversion element is m (rps). , F is preferably an integer multiple of m.

この構成によれば、励起光用光源部は、円周方向において第1の反射部と第2の反射部との間に設けられている蛍光体層に、励起光を適切に入射させることができる。   According to this configuration, the excitation light source unit can appropriately make the excitation light incident on the phosphor layer provided between the first reflection unit and the second reflection unit in the circumferential direction. it can.

さらに、本発明に係るプロジェクターは、上記の光源装置から射出した光を画像信号に応じて変調して、投写することを特徴とする。   Furthermore, a projector according to the present invention is characterized in that the light emitted from the light source device is modulated in accordance with an image signal and projected.

これにより、プロジェクターは、システム全体としての光利用効率の低下を抑制させることができる。   Thereby, the projector can suppress the fall of the light utilization efficiency as the whole system.

図1は、本発明の実施例1に係るプロジェクターの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projector according to a first embodiment of the invention. 図2は、蛍光体ホイールの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the phosphor wheel. 図3は、蛍光体ホイールの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the phosphor wheel. 図4は、実施例1の変形例1に係る蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel according to the first modification of the first embodiment. 図5は、実施例1の変形例2に係る蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel according to the second modification of the first embodiment. 図6は、本発明の実施例2に係るプロジェクターの概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a projector according to the second embodiment of the invention. 図7は、蛍光体ホイールの平面図である。FIG. 7 is a plan view of the phosphor wheel. 図8は、蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel. 図9は、蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel. 図10は、フィルターの平面図である。FIG. 10 is a plan view of the filter. 図11は、本発明の実施例3に係る蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel according to the third embodiment of the present invention. 図12は、本発明の実施例3に係る照明装置を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an illumination apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. 図13は、本発明の実施例4に係るプロジェクターの概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a projector according to a fourth embodiment of the invention. 図14は、本発明の実施例5に係るプロジェクターの概略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a projector according to the fifth embodiment of the invention. 図15は、蛍光体ホイール及びピックアップレンズの構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the configuration of the phosphor wheel and the pickup lens. 図16は、蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel. 図17は、実施例5の変形例1に係る蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel according to the first modification of the fifth embodiment. 図18は、実施例5の変形例2に係る蛍光体ホイールの平面図である。FIG. 18 is a plan view of a phosphor wheel according to the second modification of the fifth embodiment. 図19は、蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel. 図20は、実施例5の変形例3に係る蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view of the main part of the phosphor wheel according to the third modification of the fifth embodiment. 図21は、実施例5の変形例4に係る蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel according to the fourth modification of the fifth embodiment. 図22は、本発明の実施例6に係る蛍光体ホイールの平面図である。FIG. 22 is a plan view of a phosphor wheel according to Embodiment 6 of the present invention. 図23は、一つの単位構造体の斜視図である。FIG. 23 is a perspective view of one unit structure. 図24は、円周方向における蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view of the main part of the phosphor wheel in the circumferential direction. 図25は、本発明の実施例7に係る蛍光体ホイールの要部断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view of main parts of a phosphor wheel according to Example 7 of the present invention. 図26は、蛍光体ホイールを用いた光源装置の一例を示す図である。FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a light source device using a phosphor wheel. 図27は、本発明の実施例8に係るプロジェクターの概略構成図である。FIG. 27 is a schematic configuration diagram of a projector according to an eighth embodiment of the invention. 図28は、本発明の実施例9に係るプロジェクターの概略構成図である。FIG. 28 is a schematic configuration diagram of a projector according to the ninth embodiment of the invention. 図29は、本発明の実施例10に係るプロジェクターの概略構成図である。FIG. 29 is a schematic configuration diagram of a projector according to a tenth embodiment of the invention.

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

[実施例1]
図1は、本発明の実施例1に係るプロジェクター1の概略構成図である。光源装置10は、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光を含む照明光を射出する。光源装置10は、レーザーダイオードアレイ2、集光レンズ4、波長変換素子として機能する蛍光体ホイール100、及びピックアップレンズ6を有する。
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projector 1 according to a first embodiment of the invention. The light source device 10 emits illumination light including red (R) light, green (G) light, and blue (B) light. The light source device 10 includes a laser diode array 2, a condenser lens 4, a phosphor wheel 100 that functions as a wavelength conversion element, and a pickup lens 6.

レーザーダイオードアレイ2は、アレイ状に配置された複数のレーザーダイオード3から構成されている。レーザーダイオードアレイ2は、励起光60を射出する励起光用光源部として機能する。励起光60は、例えば、450nm付近の波長のB光である。集光レンズ4は、レーザーダイオードアレイ2から射出された励起光60を蛍光体ホイール100において集光させる集光光学系として機能する。
蛍光体ホイール100は、励起光60が照射されることにより励起光60とは異なる波長の蛍光を射出する。ピックアップレンズ6は、励起光60の光路上に設けられている。ピックアップレンズ6は、蛍光体ホイール100から射出した蛍光と蛍光体ホイール100を透過した励起光60とを捕捉し、コリメート光学系11へ進行させる。
The laser diode array 2 is composed of a plurality of laser diodes 3 arranged in an array. The laser diode array 2 functions as a pumping light source unit that emits the pumping light 60. The excitation light 60 is, for example, B light having a wavelength near 450 nm. The condensing lens 4 functions as a condensing optical system that condenses the excitation light 60 emitted from the laser diode array 2 in the phosphor wheel 100.
The phosphor wheel 100 emits fluorescence having a wavelength different from that of the excitation light 60 when the excitation light 60 is irradiated. The pickup lens 6 is provided on the optical path of the excitation light 60. The pickup lens 6 captures the fluorescence emitted from the phosphor wheel 100 and the excitation light 60 transmitted through the phosphor wheel 100 and advances it to the collimating optical system 11.

コリメート光学系11は、光源装置10からの光をロッドインテグレーター12に集光する。ロッドインテグレーター12は、入射した光を内部にて多重反射させて均一化し、均一化された光を重畳レンズ13に向けて射出する。重畳レンズ13は、ロッドインテグレーター12にて複数に分割された光束を空間光変調装置にて重畳させる。   The collimating optical system 11 condenses the light from the light source device 10 on the rod integrator 12. The rod integrator 12 multi-reflects the incident light internally to make it uniform, and emits the uniformed light toward the superimposing lens 13. The superimposing lens 13 superimposes the light beam divided into a plurality by the rod integrator 12 using a spatial light modulator.

第1ダイクロイックミラー14は、重畳レンズ13から入射したR光及びG光を反射し、B光を透過させる。第1ダイクロイックミラー14を透過したB光は、反射ミラー16での反射により光路が折り曲げられ、入射側偏光板20Bへ入射する。入射側偏光板20Bを透過した光は、液晶パネル21Bへ入射する。液晶パネル21Bは、B光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を構成する。液晶パネル21Bを透過した光は、射出側偏光板22Bへ入射する。射出側偏光板22Bを透過したB光は、クロスダイクロイックプリズム23へ入射する。   The first dichroic mirror 14 reflects R light and G light incident from the superimposing lens 13 and transmits B light. The B light transmitted through the first dichroic mirror 14 has its optical path bent by reflection by the reflection mirror 16 and is incident on the incident-side polarizing plate 20B. The light transmitted through the incident side polarizing plate 20B enters the liquid crystal panel 21B. The liquid crystal panel 21B constitutes a spatial light modulation device that modulates the B light according to the image signal. The light transmitted through the liquid crystal panel 21B is incident on the exit-side polarizing plate 22B. The B light transmitted through the exit side polarizing plate 22B enters the cross dichroic prism 23.

第1ダイクロイックミラー14で反射したR光およびG光は、第2ダイクロイックミラー15へ入射する。第2ダイクロイックミラー15は、G光を反射し、R光を透過させる。第2ダイクロイックミラー15での反射により光路が折り曲げられたG光は、入射側偏光板20Gへ入射する。入射側偏光板20Gを透過したG光は、液晶パネル21Gへ入射する。液晶パネル21Gは、G光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を構成する。液晶パネル21Gを透過した光は、射出側偏光板22Gへ入射する。射出側偏光板22Gを透過したG光は、クロスダイクロイックプリズム23へ入射する。   The R light and G light reflected by the first dichroic mirror 14 enter the second dichroic mirror 15. The second dichroic mirror 15 reflects G light and transmits R light. The G light whose optical path is bent by the reflection at the second dichroic mirror 15 enters the incident-side polarizing plate 20G. The G light transmitted through the incident side polarizing plate 20G is incident on the liquid crystal panel 21G. The liquid crystal panel 21G constitutes a spatial light modulation device that modulates G light according to an image signal. The light transmitted through the liquid crystal panel 21G is incident on the exit-side polarizing plate 22G. The G light transmitted through the exit-side polarizing plate 22G enters the cross dichroic prism 23.

第2ダイクロイックミラー15を透過したR光は、反射ミラー17での反射により光路が折り曲げられ、リレーレンズ18に入射する。リレーレンズ18を透過したR光は、反射ミラー19での反射により光路が折り曲げられ、入射側偏光板20Rへ入射する。入射側偏光板20Rを透過したR光は、液晶パネル21Rへ入射する。液晶パネル21Rは、R光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を構成する。液晶パネル21Rを透過した光は、射出側偏光板22Rへ入射する。射出側偏光板22Rを透過したR光は、クロスダイクロイックプリズム23へ入射する。   The R light that has passed through the second dichroic mirror 15 has its optical path bent by reflection by the reflection mirror 17 and enters the relay lens 18. The R light that has passed through the relay lens 18 has its optical path bent due to reflection by the reflection mirror 19, and is incident on the incident-side polarizing plate 20R. The R light transmitted through the incident side polarizing plate 20R enters the liquid crystal panel 21R. The liquid crystal panel 21R constitutes a spatial light modulation device that modulates R light according to an image signal. The light transmitted through the liquid crystal panel 21R is incident on the exit-side polarizing plate 22R. The R light transmitted through the exit side polarizing plate 22R enters the cross dichroic prism 23.

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム23は、各空間光変調装置で変調された光を合成して映像光とし、投写光学系24へ進行させる。投写光学系24は、クロスダイクロイックプリズム23で合成された映像光を不図示のスクリーンへ投写する。   The cross dichroic prism 23 that is a color combining optical system combines the light modulated by each spatial light modulation device into image light, and advances it to the projection optical system 24. The projection optical system 24 projects the image light combined by the cross dichroic prism 23 onto a screen (not shown).

図2(a)は、波長変換素子として機能する蛍光体ホイール100の平面図であり、蛍光体ホイール100を構造体32が設けられた側から見た平面図である。図2(b)は、蛍光体ホイール100の断面図であり、蛍光体ホイール100の中心位置を含む断面である。図2(a)および図2(b)においては、蛍光体ホイール100にホイールモーター33が装着されており、図2(b)においては、蛍光体ホイール100にピックアップレンズ6がさらに組み合わせられている。
また、図3は、図1(a)において蛍光体ホイール100の回転軸Rを中心とする円の半径方向に沿うA−A’断面図である。
FIG. 2A is a plan view of the phosphor wheel 100 that functions as a wavelength conversion element, and is a plan view of the phosphor wheel 100 as viewed from the side where the structure 32 is provided. FIG. 2B is a cross-sectional view of the phosphor wheel 100 and includes a center position of the phosphor wheel 100. 2 (a) and 2 (b), the wheel motor 33 is mounted on the phosphor wheel 100, and in FIG. 2 (b), the pickup lens 6 is further combined with the phosphor wheel 100. .
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in the radial direction of the circle centering on the rotation axis R of the phosphor wheel 100 in FIG.

蛍光体ホイール100は、回転軸Rの周りに回転可能なホイール基板31と、構造体32と、を有する。   The phosphor wheel 100 includes a wheel substrate 31 that can rotate around a rotation axis R and a structure 32.

図2に示したように、ホイール基板31は、円形状の板状部材であって、ガラス等の透明部材から構成されている。ホイール基板31の中心には、円柱状のホイールモーター33を貫通させる開口部が設けられている。開口部において、ホイール基板31がホイールモーター33に装着されることで、ホイール基板31はホイールモーター33と一体とされている。ホイール基板31は、ホイールモーター33の駆動によって、円形状の中心位置を回転軸Rとして回転する。すなわち、ホイール基板31は、当該ホイール基板31の一面と交差する回転軸Rを中心として回転可能とされている。   As shown in FIG. 2, the wheel substrate 31 is a circular plate-like member, and is made of a transparent member such as glass. In the center of the wheel substrate 31, an opening through which the columnar wheel motor 33 passes is provided. The wheel substrate 31 is integrated with the wheel motor 33 by mounting the wheel substrate 31 to the wheel motor 33 at the opening. The wheel substrate 31 rotates with the center position of the circular shape as the rotation axis R by driving the wheel motor 33. That is, the wheel substrate 31 is rotatable about a rotation axis R that intersects one surface of the wheel substrate 31.

図3に示したように本実施例では、構造体32は、蛍光体層36、第1の反射部34a、及び第2の反射部34bを含む。蛍光体層36には、粒子状の複数の蛍光体1000が含まれている。蛍光体層36は発光素子として機能する。励起光60は蛍光体層36の入射面36a側から蛍光体層36に入射し、蛍光体1000を励起させる。励起された蛍光体1000は、蛍光を発生する。蛍光体1000が発した蛍光および蛍光体層36を透過した一部の励起光60は、蛍光体層36の射出面36bから射出する。以下、実施例1乃至4においては、射出面36bは、蛍光体層36が有する複数の面のうち、蛍光体1000から発せられた蛍光が蛍光体層36から空気中に射出される面を指す。   As shown in FIG. 3, in this embodiment, the structural body 32 includes a phosphor layer 36, a first reflecting portion 34a, and a second reflecting portion 34b. The phosphor layer 36 includes a plurality of particulate phosphors 1000. The phosphor layer 36 functions as a light emitting element. The excitation light 60 enters the phosphor layer 36 from the incident surface 36a side of the phosphor layer 36 and excites the phosphor 1000. The excited phosphor 1000 generates fluorescence. The fluorescence emitted from the phosphor 1000 and a part of the excitation light 60 transmitted through the phosphor layer 36 are emitted from the emission surface 36 b of the phosphor layer 36. Hereinafter, in Examples 1 to 4, the emission surface 36b refers to a surface from which the fluorescence emitted from the phosphor 1000 is emitted from the phosphor layer 36 into the air among the plurality of surfaces of the phosphor layer 36. .

ホイール基板31の一面、すなわち、励起光60がホイール基板31に入射する面31bとは反対側のホイール基板31の表面31aには、凹部37が設けられており、構造体32は該凹部37に設けられている。蛍光体層36の射出面36bとホイール基板31の表面31aとは互いに連続している。
図2(a)に示したように、蛍光体層36を含む構造体32は、平面視で一定の幅を持つ環をなしている。蛍光体層36(構造体32)がなす環は、ホイール基板31が回転軸Rを中心に回転することによって得られる励起光60のスポットの軌跡に対応している。
A recess 37 is provided on one surface of the wheel substrate 31, that is, the surface 31 a of the wheel substrate 31 opposite to the surface 31 b on which the excitation light 60 is incident on the wheel substrate 31, and the structure 32 is disposed in the recess 37. Is provided. The emission surface 36b of the phosphor layer 36 and the surface 31a of the wheel substrate 31 are continuous with each other.
As shown in FIG. 2A, the structure 32 including the phosphor layer 36 forms a ring having a certain width in plan view. The ring formed by the phosphor layer 36 (structure 32) corresponds to the locus of the spot of the excitation light 60 obtained when the wheel substrate 31 rotates about the rotation axis R.

図3において、蛍光体層36は、第1の側面35aおよび第2の側面35bを備える。第1の側面35aおよび第2の側面35bは、平面視で回転軸Rを中心とする円の形状を有しており、互いに対向している。第1の側面35aは、環状の蛍光体層36のホイールモーター33側の側面であり、第2の側面35bは、環状の蛍光体層36のホイール基板31の外縁側の側面である。本実施例では、適宜、第1の側面35aと第2の側面35bを併せて側面35と呼ぶことがある。   In FIG. 3, the phosphor layer 36 includes a first side surface 35a and a second side surface 35b. The first side surface 35a and the second side surface 35b have a circular shape centered on the rotation axis R in plan view, and face each other. The first side surface 35 a is the side surface of the annular phosphor layer 36 on the wheel motor 33 side, and the second side surface 35 b is the side surface of the annular phosphor layer 36 on the outer edge side of the wheel substrate 31. In the present embodiment, the first side surface 35a and the second side surface 35b may be collectively referred to as the side surface 35 as appropriate.

第1の反射部34aは蛍光体層36の第1の側面35aに設けられ、第2の反射部34bは蛍光体層36の第2の側面35bに設けられている。第1の側面35aに交差する断面、たとえば回転軸Rを中心とする円の半径方向に沿った断面A−A’において、第1の側面35aと第2の側面35bとの間の距離は、励起光60の入射面36aから蛍光の射出面36bに向かって大きくなっている。したがって、第1の反射部34aと第2の反射部34bとの間の距離も、励起光60の入射面36aから蛍光の射出面36bに向かって大きくなっている。   The first reflecting portion 34 a is provided on the first side surface 35 a of the phosphor layer 36, and the second reflecting portion 34 b is provided on the second side surface 35 b of the phosphor layer 36. In a cross section intersecting the first side surface 35a, for example, a cross section AA ′ along the radial direction of a circle centering on the rotation axis R, the distance between the first side surface 35a and the second side surface 35b is: The excitation light 60 increases from the incident surface 36a toward the fluorescence exit surface 36b. Therefore, the distance between the first reflection part 34a and the second reflection part 34b is also increased from the incident surface 36a of the excitation light 60 toward the fluorescence emission surface 36b.

本実施例では、適宜、第1の反射部34aと第2の反射部34bを併せて反射部34と呼ぶことがある。また、本明細書では便宜上、上記のような形態にて設けられた反射部34を、テーパ形状の反射部34、と呼ぶ。あるいは、反射部34がテーパ形状を有している、という。反射部34は、蛍光体層36から射出された蛍光及び励起光60を反射する。反射部34としては、高反射性部材、例えば金属部材からなる膜を用いる。   In the present embodiment, the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b may be collectively referred to as the reflecting portion 34 as appropriate. In addition, in this specification, for convenience, the reflecting portion 34 provided in the above-described form is referred to as a tapered reflecting portion 34. Or it says that the reflection part 34 has a taper shape. The reflector 34 reflects the fluorescence and excitation light 60 emitted from the phosphor layer 36. As the reflection part 34, a highly reflective member, for example, a film made of a metal member is used.

ダイクロイック膜38は、ホイール基板31と蛍光体層36との間にある入射面36aに設けられ、平面視で回転軸Rを中心とする円の形状を有している。ダイクロイック膜38は、レーザーダイオードアレイ2から射出された励起光60を透過させ、蛍光体1000から射出された蛍光を反射する波長特性を持つ波長分離層として機能する。   The dichroic film 38 is provided on the incident surface 36a between the wheel substrate 31 and the phosphor layer 36, and has a circular shape centering on the rotation axis R in plan view. The dichroic film 38 functions as a wavelength separation layer having a wavelength characteristic that transmits the excitation light 60 emitted from the laser diode array 2 and reflects the fluorescence emitted from the phosphor 1000.

蛍光体1000は、励起光60の照射により、G光及びR光を含む蛍光を発生させる。蛍光体層36へ入射した励起光60のうちの一部は、蛍光とともに蛍光体層36の射出面36bからピックアップレンズ6に向かって射出する。このように、光源装置10は、G光およびR光を含む蛍光と、B光を含む励起光60とを混合させることにより、白色の照明光を射出する。
蛍光体としては、例えば、YAG蛍光体を用いる。蛍光体層36は、例えば、粉末状の蛍光体1000とバインダーとの混合物をホイール基板31に塗布し、熱硬化させることにより得られる。
The phosphor 1000 generates fluorescence including G light and R light when irradiated with the excitation light 60. A part of the excitation light 60 incident on the phosphor layer 36 is emitted from the emission surface 36b of the phosphor layer 36 toward the pickup lens 6 together with the fluorescence. As described above, the light source device 10 emits white illumination light by mixing the fluorescence including the G light and the R light and the excitation light 60 including the B light.
For example, a YAG phosphor is used as the phosphor. The phosphor layer 36 is obtained, for example, by applying a powdered phosphor 1000 and a binder to the wheel substrate 31 and thermally curing the mixture.

蛍光体層36の入射面36aには、励起光60のスポットが形成される。光源装置10は、回転軸Rを中心とする円の半径方向に沿った励起光60のスポット径d1が、入射面36aの幅Mと略等しいか、もしくは入射面36aの幅Mより小さくなるように調整される。これにより、励起光60の入射位置、すなわち波長変換素子に形成される励起光のスポットが入射面36aからはみ出さないための、波長変換素子の回転によるぶれの許容範囲を大きくすることができる。   A spot of excitation light 60 is formed on the incident surface 36 a of the phosphor layer 36. In the light source device 10, the spot diameter d1 of the excitation light 60 along the radial direction of the circle centered on the rotation axis R is substantially equal to the width M of the incident surface 36a or smaller than the width M of the incident surface 36a. Adjusted to Accordingly, it is possible to increase the allowable range of shake due to the rotation of the wavelength conversion element so that the incident position of the excitation light 60, that is, the spot of the excitation light formed on the wavelength conversion element does not protrude from the incident surface 36a.

ホイール基板31へ入射した励起光60は、ホイール基板31及びダイクロイック膜38を透過して、蛍光体層36へ入射する。蛍光体層36へ入射した励起光60の一部は、蛍光体1000を励起し、励起された蛍光体1000は蛍光を発する。蛍光体1000で発生した蛍光は、発光位置を中心としてほぼ等方的に射出する。   The excitation light 60 incident on the wheel substrate 31 passes through the wheel substrate 31 and the dichroic film 38 and enters the phosphor layer 36. A part of the excitation light 60 incident on the phosphor layer 36 excites the phosphor 1000, and the excited phosphor 1000 emits fluorescence. The fluorescence generated in the phosphor 1000 is emitted approximately isotropic around the light emission position.

蛍光体層36の内部を、ホイール基板31の表面31aと平行に、あるいは蛍光体層36の射出面36bの法線Nに対して大きな角度をなして進む光は、反射部34によって反射される。そのため、回転軸Rを中心とする円の半径方向への蛍光の伝播が制限され、発光領域が第1の反射部34aと第2の反射部34bとの間の領域に制限される。つまり、発光領域は、第1の反射部34aを越えて広がることはない。また、発光領域は、第2の反射部34bを越えて広がることはない。したがって、発光面積の増加を抑制させることができる。   Light that travels inside the phosphor layer 36 in parallel with the surface 31a of the wheel substrate 31 or at a large angle with respect to the normal line N of the emission surface 36b of the phosphor layer 36 is reflected by the reflector 34. . Therefore, the propagation of fluorescence in the radial direction of the circle centered on the rotation axis R is limited, and the light emitting region is limited to the region between the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b. That is, the light emitting region does not extend beyond the first reflecting portion 34a. Further, the light emitting area does not extend beyond the second reflecting portion 34b. Therefore, an increase in the light emission area can be suppressed.

蛍光体層36の内部をホイール基板31の入射面36a側へ向かって進行した蛍光は、ダイクロイック膜38で反射され、蛍光体層36の射出面36bの方向へ進行する。そのため、蛍光体1000から発せられた蛍光は、ホイール基板31の入射面36a側へ漏れず、蛍光体層36の射出面36bから効率良く射出することができる。
また、蛍光体層36を透過した一部の励起光60および蛍光体1000が発した蛍光のうち、蛍光体層36の射出面36bに対して臨界角より小さい角度で入射した成分は、蛍光体層36から空気中へ射出する。
The fluorescence that has traveled inside the phosphor layer 36 toward the incident surface 36 a side of the wheel substrate 31 is reflected by the dichroic film 38 and proceeds in the direction of the exit surface 36 b of the phosphor layer 36. Therefore, the fluorescence emitted from the phosphor 1000 does not leak to the incident surface 36 a side of the wheel substrate 31 and can be efficiently emitted from the emission surface 36 b of the phosphor layer 36.
In addition, among the excitation light 60 transmitted through the phosphor layer 36 and the fluorescence emitted by the phosphor 1000, the component incident at an angle smaller than the critical angle with respect to the emission surface 36b of the phosphor layer 36 is phosphor. Injection from the layer 36 into the air.

テーパ形状の反射部34によって光をホイール基板31の入射面36a側とは逆方向に反射させることで、射出面36bの法線Nに対する光線角度が小さくなるように光の進行方向を変化させることができる。したがって、蛍光体層36の射出面36bにおける光線角度が小さくなり、射出面36bにおける光の全反射が抑制され、蛍光体層36の内部を進行する光が蛍光体層36の射出面36bから空気中に射出しやすくなる。
そして、蛍光体層36の射出面36bによって反射されて蛍光体層36に戻ってくる光の量が少なくなるため、蛍光が蛍光体層36によって吸収されることによる光の損失や熱の発生が抑制される。
By reflecting light in a direction opposite to the incident surface 36a side of the wheel substrate 31 by the tapered reflecting portion 34, the traveling direction of the light is changed so that the light ray angle with respect to the normal line N of the exit surface 36b becomes small. Can do. Therefore, the light ray angle at the exit surface 36b of the phosphor layer 36 is reduced, the total reflection of light at the exit surface 36b is suppressed, and the light traveling inside the phosphor layer 36 is air from the exit surface 36b of the phosphor layer 36. It becomes easy to inject.
Since the amount of light reflected by the emission surface 36b of the phosphor layer 36 and returning to the phosphor layer 36 is reduced, light loss and heat generation due to absorption of the fluorescence by the phosphor layer 36 are caused. It is suppressed.

また、蛍光体層36の射出面36bから射出する光の射出角(光線角度)を小さくすることで、ピックアップレンズ6等で取り込まれる光の量を増大させることが可能となる。
このように、蛍光体ホイール100を含むプロジェクター1のシステム全体としての光利用効率を向上させることができる。
Further, by reducing the emission angle (light ray angle) of the light emitted from the emission surface 36b of the phosphor layer 36, the amount of light taken in by the pickup lens 6 and the like can be increased.
Thus, the light use efficiency of the entire system of the projector 1 including the phosphor wheel 100 can be improved.

(変形例1)
図4は、本実施例の変形例1に係る蛍光体ホイールの要部断面図であり、図3の断面図に対応している。実施例1に係る蛍光体ホイール100では、蛍光体層36の射出面36bとホイール基板31の表面31aとが互いに連続するように設けられていたが、本変形例に係る蛍光体ホイール200では、蛍光体層36の射出面36bはホイール基板31に設けられた凹部37の内部に埋め込まれている。
(Modification 1)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of the phosphor wheel according to the first modification of the present embodiment, and corresponds to the cross-sectional view of FIG. In the phosphor wheel 100 according to the first embodiment, the emission surface 36b of the phosphor layer 36 and the surface 31a of the wheel substrate 31 are provided to be continuous with each other. However, in the phosphor wheel 200 according to the present modification, The emission surface 36 b of the phosphor layer 36 is embedded in a recess 37 provided in the wheel substrate 31.

反射部34は、蛍光体層36の側面35と凹部37の壁面とに挟まれている。また、反射部34は、蛍光体層36の側面35だけに設けられているのではなく、凹部37の壁面に沿って、蛍光体層36の射出面36bからホイール基板31の表面31a近傍まで延在している。本変形例では、反射部34は蛍光体層36の射出面36bからホイール基板31の表面31aまで延在している。   The reflector 34 is sandwiched between the side surface 35 of the phosphor layer 36 and the wall surface of the recess 37. Further, the reflecting portion 34 is not provided only on the side surface 35 of the phosphor layer 36, but extends from the emission surface 36 b of the phosphor layer 36 to the vicinity of the surface 31 a of the wheel substrate 31 along the wall surface of the recess 37. Exist. In the present modification, the reflecting portion 34 extends from the emission surface 36 b of the phosphor layer 36 to the surface 31 a of the wheel substrate 31.

本変形例に係る蛍光体ホイール200によれば、実施例1に係る蛍光体ホイール100において得られる効果の他に、以下のような効果も得られる。   According to the phosphor wheel 200 according to this modification, the following effects can be obtained in addition to the effects obtained in the phosphor wheel 100 according to the first embodiment.

蛍光体層36の射出面36bから射出した光のうち、法線Nに対して大きな角度で射出した光が反射部34によってピックアップレンズ6の方向に反射されるため、ピックアップレンズ6で取り込まれる光の量を増大させることが可能となる。これにより、蛍光体ホイール200を含むプロジェクター1のシステム全体としての光利用効率を更に向上させることができる。   Of the light emitted from the emission surface 36 b of the phosphor layer 36, the light emitted at a large angle with respect to the normal line N is reflected by the reflecting portion 34 in the direction of the pickup lens 6. The amount of can be increased. Thereby, the light utilization efficiency as the whole system of the projector 1 including the phosphor wheel 200 can be further improved.

(変形例2)
図5は、本実施例の変形例2に係る蛍光体ホイールの要部断面図であり、図3の断面図に対応している。実施例1に係る蛍光体ホイール100では、構造体32はホイール基板31に設けられた凹部37に埋め込まれていたが、変形例2に係る蛍光体ホイール300では、構造体32はホイール基板31の表面31aに設けられている。
本変形例に係る蛍光体ホイール300によれば、実施例1に係る蛍光体ホイール100において得られる効果の他に、蛍光体層36で発生した熱を外部へ効果的に放散させることができるという効果も得られる。
(Modification 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of the phosphor wheel according to the second modification of the present embodiment, and corresponds to the cross-sectional view of FIG. In the phosphor wheel 100 according to the first embodiment, the structure 32 is embedded in the concave portion 37 provided in the wheel substrate 31. However, in the phosphor wheel 300 according to the second modification, the structure 32 is formed on the wheel substrate 31. It is provided on the surface 31a.
According to the phosphor wheel 300 according to the present modification, in addition to the effects obtained in the phosphor wheel 100 according to the first embodiment, heat generated in the phosphor layer 36 can be effectively dissipated to the outside. An effect is also obtained.

(変形例3)
上記の実施例1及び変形例1、2に係る蛍光体ホイールでは、第1の反射部34aと第2の反射部34bとが設けられていたが、いずれか一方のみを設けてもよい。たとえば、第2の反射部34bのみを設けた場合、蛍光体層36の射出面36bの法線Nに対して大きな角度をなして進行する蛍光成分は、第2の反射部34bでの反射により、ホイール基板31の外側方向への伝播が制限される。第2の反射部34bによって反射された光は、蛍光体層36の内部を蛍光体1000によって散乱されながら進行し、やがて射出面36bから空気中に射出する。従って、第1の反射部34aと第2の反射部34bのうちいずれか一方のみを設けた場合であっても、システム全体としての光利用効率を向上させる効果が得られる。
(Modification 3)
In the phosphor wheel according to the first embodiment and the first and second modifications, the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b are provided, but only one of them may be provided. For example, when only the second reflecting portion 34b is provided, the fluorescent component that travels at a large angle with respect to the normal line N of the emission surface 36b of the phosphor layer 36 is reflected by the second reflecting portion 34b. Propagation in the outer direction of the wheel substrate 31 is limited. The light reflected by the second reflecting portion 34b travels while being scattered by the phosphor 1000 inside the phosphor layer 36, and eventually emerges from the exit surface 36b into the air. Therefore, even when only one of the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b is provided, the effect of improving the light utilization efficiency of the entire system can be obtained.

[実施例2]
図6乃至図10を用いて、実施例2に係るプロジェクターについて説明する。図6は、本発明の実施例2に係るプロジェクター600の概略構成図である。図7は、蛍光体ホイール400の平面図である。図8は蛍光体ホイール400の断面C−C’を示す図であり、図9は蛍光体ホイール400の断面B−B’を示す図である。図10は、フィルター620の平面図である。
[Example 2]
A projector according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a projector 600 according to the second embodiment of the invention. FIG. 7 is a plan view of the phosphor wheel 400. FIG. 8 is a view showing a cross section CC ′ of the phosphor wheel 400, and FIG. 9 is a view showing a cross section BB ′ of the phosphor wheel 400. FIG. 10 is a plan view of the filter 620.

実施例1では、一つの環状の構造体32がホイール基板31に設けられていたが、本実施例に係る蛍光体ホイール400では、図7に示したように、複数の構造体32Rと複数の構造体32Gとがホイール基板31の回転軸Rを囲むように環状に配置されている。また、円柱状のホイールモーター33を貫通させる開口部433が設けられている。構造体32Rは、励起光60によって励起されることで赤色の蛍光を発する蛍光体1000Rを含む蛍光体層36Rを備え、構造体32Gは、励起光60によって励起されることで緑色の蛍光を発する蛍光体1000Gを含む蛍光体層36Gを備える。励起光60は、実施例1と同様、450nm付近の波長の青色光である。   In the first embodiment, one annular structure 32 is provided on the wheel substrate 31, but in the phosphor wheel 400 according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, a plurality of structures 32R and a plurality of structures 32R are provided. The structure 32 </ b> G is annularly arranged so as to surround the rotation axis R of the wheel substrate 31. Further, an opening 433 through which the columnar wheel motor 33 passes is provided. The structure 32R includes a phosphor layer 36R including a phosphor 1000R that emits red fluorescence when excited by the excitation light 60, and the structure 32G emits green fluorescence when excited by the excitation light 60. A phosphor layer 36G including the phosphor 1000G is provided. The excitation light 60 is blue light having a wavelength near 450 nm, as in the first embodiment.

図8と図9を用いて、構造体32Rについて説明する。構造体32Gは構造体32Rと同様な構造を備えているため、構造体32Gの説明は省略する。構造体32Rは、蛍光体層36R、第1の反射部34a、第2の反射部34b、第3の反射部84aおよび第4の反射部84bを含む。蛍光体層36Rには、粒子状の蛍光体1000Rが分散されている。励起光60は蛍光体層36Rの入射面36a側から蛍光体層36Rに入射し、蛍光体1000Rを励起させる。励起された蛍光体1000Rは、赤色の蛍光を発する。蛍光体層36Rを透過した一部の励起光60および蛍光体1000Rが発した蛍光は、蛍光体層36Rの射出面36bから射出する。   The structure 32R will be described with reference to FIGS. Since the structure 32G has the same structure as the structure 32R, the description of the structure 32G is omitted. The structure 32R includes a phosphor layer 36R, a first reflection part 34a, a second reflection part 34b, a third reflection part 84a, and a fourth reflection part 84b. In the phosphor layer 36R, particulate phosphor 1000R is dispersed. The excitation light 60 enters the phosphor layer 36R from the incident surface 36a side of the phosphor layer 36R, and excites the phosphor 1000R. The excited phosphor 1000R emits red fluorescence. A part of the excitation light 60 transmitted through the phosphor layer 36R and the fluorescence emitted by the phosphor 1000R are emitted from the emission surface 36b of the phosphor layer 36R.

図8に示したように、蛍光体層36Rは、第1の側面35aおよび第2の側面35bを備える。第1の側面35aおよび第2の側面35bは、平面視でホイール基板31の回転軸Rを中心とする円の形状を有し、円の半径方向に互いに対向している。第1の側面35aは、蛍光体層36のホイールモーター33側の側面であり、第2の側面35bは、蛍光体層36のホイール基板31の外縁側の側面である。第1の反射部34aは蛍光体層36Rの第1の側面35aに設けられ、第2の反射部34bは蛍光体層36Rの第2の側面35bに設けられている。実施例1による蛍光体ホイール100と同様、第1の側面35aに交差する断面、たとえば回転軸Rを中心とする円の半径方向に沿った断面C−C’において、第1の側面35aと第2の側面35bとの間の距離は、入射面36aから射出面36bに向かって大きくなっている。したがって、第1の反射部34aと第2の反射部34bとの間の距離も、入射面36aから射出面36bに向かって大きくなっている。   As shown in FIG. 8, the phosphor layer 36R includes a first side surface 35a and a second side surface 35b. The first side surface 35a and the second side surface 35b have a circular shape centering on the rotation axis R of the wheel substrate 31 in plan view, and face each other in the radial direction of the circle. The first side surface 35 a is a side surface of the phosphor layer 36 on the wheel motor 33 side, and the second side surface 35 b is a side surface of the phosphor layer 36 on the outer edge side of the wheel substrate 31. The first reflecting portion 34a is provided on the first side surface 35a of the phosphor layer 36R, and the second reflecting portion 34b is provided on the second side surface 35b of the phosphor layer 36R. Similar to the phosphor wheel 100 according to the first embodiment, the cross section intersecting the first side surface 35a, for example, the cross section CC ′ along the radial direction of the circle centering on the rotation axis R, the first side surface 35a and the first side surface The distance between the two side surfaces 35b increases from the incident surface 36a toward the exit surface 36b. Accordingly, the distance between the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b is also increased from the incident surface 36a toward the exit surface 36b.

図9に示したように、蛍光体層36Rは、さらに、ホイール基板31の回転軸Rを中心とする円の半径方向に延在する第3の側面85aおよび第4の側面85bを備える。第3の側面85aと第4の側面85bとは、円の円周方向に互いに対向している。第3の反射部84aは蛍光体層36Rの第3の側面85aに設けられ、第4の反射部84bは蛍光体層36Rの第4の側面85bに設けられている。第3の側面85aに交差する断面、たとえば回転軸Rを中心とする円の円周方向に沿った断面B−B’において、第3の側面85aと第4の側面85bとの間の距離は、入射面36aから射出面36bに向かって大きくなっている。したがって、第3の反射部84aと第4の反射部84bとの間の距離も、入射面36aから射出面36bに向かって大きくなっている。   As shown in FIG. 9, the phosphor layer 36 </ b> R further includes a third side surface 85 a and a fourth side surface 85 b that extend in the radial direction of a circle centered on the rotation axis R of the wheel substrate 31. The third side surface 85a and the fourth side surface 85b face each other in the circumferential direction of the circle. The third reflecting portion 84a is provided on the third side surface 85a of the phosphor layer 36R, and the fourth reflecting portion 84b is provided on the fourth side surface 85b of the phosphor layer 36R. In a cross section intersecting the third side surface 85a, for example, a cross section BB ′ along the circumferential direction of the circle having the rotation axis R as the center, the distance between the third side surface 85a and the fourth side surface 85b is , And increases from the incident surface 36a toward the exit surface 36b. Accordingly, the distance between the third reflecting portion 84a and the fourth reflecting portion 84b also increases from the incident surface 36a toward the exit surface 36b.

本実施例では、適宜、第1の側面35aと第2の側面35bを併せて側面35と呼び、第3の側面85aと第4の側面85bを併せて側面85と呼ぶことがある。また、適宜、第1の反射部34aと第2の反射部34bを併せて反射部34と呼び、第3の反射部84aと第4の反射部84bを併せて反射部84と呼ぶことがある。さらに、実施例1と同様、上記のような形態にて設けられた反射部34および反射部84を、テーパ形状の反射部、と呼ぶ。あるいは、反射部がテーパ形状を有している、という。反射部34及び反射部84はテーパ形状を有しているため、蛍光体層36Rから入射した蛍光及び励起光60を射出面36bに向かって反射する。反射部34および反射部84としては、高反射性部材、例えば金属部材からなる膜を用いる。   In the present embodiment, the first side surface 35a and the second side surface 35b may be collectively referred to as the side surface 35, and the third side surface 85a and the fourth side surface 85b may be collectively referred to as the side surface 85 as appropriate. In addition, the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b may be collectively referred to as the reflecting portion 34, and the third reflecting portion 84a and the fourth reflecting portion 84b may be collectively referred to as the reflecting portion 84 as appropriate. . Further, as in the first embodiment, the reflecting portion 34 and the reflecting portion 84 provided in the above-described form are referred to as a tapered reflecting portion. Or it says that the reflective part has a taper shape. Since the reflecting portion 34 and the reflecting portion 84 have a tapered shape, the fluorescence and excitation light 60 incident from the phosphor layer 36R are reflected toward the exit surface 36b. As the reflection part 34 and the reflection part 84, a highly reflective member, for example, a film made of a metal member is used.

図7に示したように、一対の構造体32Rと構造体32Gと他の一対の構造体32Rと構造体32Gとの間には、蛍光体が設けられていない領域424が備えられている。一対の構造体32Rと構造体32Gと蛍光体が設けられていない領域424とは、ホイール基板31の回転軸Rを中心とする円の円周方向に、交互に設けられている。励起光60は蛍光体が設けられていない領域424を透過することができる。そのため、ホイール基板31の回転に伴って、ホイール基板31からは、青色の励起光と赤色の蛍光が混合された光と、青色の励起光と緑色の蛍光が混合された光と、青色の励起光とが、順次射出される。   As illustrated in FIG. 7, a region 424 in which no phosphor is provided is provided between the pair of structures 32 </ b> R and 32 </ b> G and the other pair of structures 32 </ b> R and 32 </ b> G. The pair of structures 32 </ b> R, the structures 32 </ b> G, and the regions 424 where the phosphors are not provided are alternately provided in the circumferential direction of a circle centering on the rotation axis R of the wheel substrate 31. The excitation light 60 can pass through the region 424 where no phosphor is provided. Therefore, with the rotation of the wheel substrate 31, the wheel substrate 31 emits light in which blue excitation light and red fluorescence are mixed, light in which blue excitation light and green fluorescence are mixed, and blue excitation. Light is emitted sequentially.

次に、蛍光体ホイール400を用いたプロジェクター600について、図6を用いて説明する。実施例1に係るプロジェクター1と共通する部材については、説明を省略する。
光源装置610はレーザーダイオードアレイ2、集光レンズ4、蛍光体ホイール400、フィルター620及びピックアップレンズ6を有する。
Next, a projector 600 using the phosphor wheel 400 will be described with reference to FIG. Explanation of members common to the projector 1 according to the first embodiment is omitted.
The light source device 610 includes a laser diode array 2, a condenser lens 4, a phosphor wheel 400, a filter 620, and a pickup lens 6.

図10に示したように、フィルター620には、蛍光体ホイール400側から入射した励起光60を反射し、蛍光体ホイール400から発せられた赤色の蛍光と緑色の蛍光とを透過させるダイクロイック膜622が複数設けられている。また、互いに隣り合う2つのダイクロイック膜622の間には、ダイクロイック膜622が設けられていない領域624が設けられている。ダイクロイック膜622が設けられていない領域624とダイクロイック膜622が設けられている領域とは、フィルター620の回転軸Rを中心とする円の円周方向に、交互に設けられている。ダイクロイック膜622が設けられていない領域624は、励起光60が透過することができる。また、ダイクロイック膜622が設けられていない領域624には、励起光60を拡散させるような処理が施されている。たとえば、ダイクロイック膜622が設けられていない領域624においては、フィルター620の表面を粗くすることによって、励起光60を拡散させることができる。   As shown in FIG. 10, the filter 620 reflects the excitation light 60 incident from the phosphor wheel 400 side and transmits the red fluorescence and the green fluorescence emitted from the phosphor wheel 400. Are provided. Further, a region 624 where the dichroic film 622 is not provided is provided between two adjacent dichroic films 622. The region 624 where the dichroic film 622 is not provided and the region where the dichroic film 622 is provided are alternately provided in the circumferential direction of a circle around the rotation axis R of the filter 620. The excitation light 60 can pass through the region 624 where the dichroic film 622 is not provided. Further, the region 624 where the dichroic film 622 is not provided is subjected to a process for diffusing the excitation light 60. For example, in the region 624 where the dichroic film 622 is not provided, the excitation light 60 can be diffused by making the surface of the filter 620 rough.

フィルター620にも、円柱状のホイールモーター33を貫通させる開口部633が設けられている。フィルター620と蛍光体ホイール400とは、フィルター620に設けられたダイクロイック膜622が蛍光体ホイール400に設けられた一対の構造体32Rと構造体32Gとに平面視で重なり、且つフィルター620のダイクロイック膜622が設けられていない領域624が蛍光体ホイール400の蛍光体が設けられていない領域424と平面視で重なるように、ホイールモーター33に装着される。このようにフィルター620と蛍光体ホイール400とをホイールモーター33に装着することにより、フィルター620と蛍光体ホイール400の回転に伴って、光源装置610から、照明光として赤色光と青色光と緑色光とが順次射出される。   The filter 620 is also provided with an opening 633 through which the columnar wheel motor 33 passes. In the filter 620 and the phosphor wheel 400, the dichroic film 622 provided on the filter 620 overlaps the pair of structures 32R and 32G provided on the phosphor wheel 400 in plan view, and the dichroic film of the filter 620 The wheel motor 33 is mounted so that the region 624 where the 622 is not provided overlaps with the region 424 where the phosphor of the phosphor wheel 400 is not provided in plan view. By attaching the filter 620 and the phosphor wheel 400 to the wheel motor 33 as described above, red light, blue light, and green light are emitted from the light source device 610 as illumination light as the filter 620 and the phosphor wheel 400 rotate. Are fired sequentially.

光源装置610から射出された照明光は、他の部材を通過しミラーデバイス630に入射する。ミラーデバイス630としては、たとえばテキサスインスツルメンツ社のDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)素子などを用いることができる。照明光としてミラーデバイス630に入射した各色光はミラーデバイス630によって変調される。変調された光はプリズム650に入射し、プリズム650内のミラー面に反射されて反射板651に入射する。反射板651に入射した光は投写光学系24に向けて反射される。投写光学系24の方向に反射された光は投写光学系24によって不図示のスクリーン上に拡大投写される。このようにして、スクリーン上には赤色の画像と青色の画像と緑色の画像が順次投写され、カラー画像が表示される。   The illumination light emitted from the light source device 610 passes through other members and enters the mirror device 630. As the mirror device 630, for example, a DMD (digital micromirror device) element manufactured by Texas Instruments Inc. can be used. Each color light incident on the mirror device 630 as illumination light is modulated by the mirror device 630. The modulated light enters the prism 650, is reflected by the mirror surface in the prism 650, and enters the reflecting plate 651. The light incident on the reflection plate 651 is reflected toward the projection optical system 24. The light reflected in the direction of the projection optical system 24 is enlarged and projected on a screen (not shown) by the projection optical system 24. In this way, a red image, a blue image, and a green image are sequentially projected on the screen, and a color image is displayed.

蛍光体ホイール400は、テーパ形状を有する反射部34を円周方向に設け、テーパ形状を有する反射部84を半径方向に設けることで、円周方向と半径方向の両方について、発光領域を制限し、発光面積の増加を抑制させることができる。さらに、射出面36bにおいて、射出面36bの法線に対する光線角度を小さくすることが可能となる。これにより、蛍光体ホイール400を含むプロジェクター600のシステム全体としての光利用効率をさらに高めることができる。   The phosphor wheel 400 limits the light emitting region in both the circumferential direction and the radial direction by providing the reflective portion 34 having a tapered shape in the circumferential direction and providing the reflective portion 84 having a tapered shape in the radial direction. , The increase in the light emitting area can be suppressed. Furthermore, the light ray angle with respect to the normal line of the exit surface 36b can be reduced on the exit surface 36b. Thereby, the light utilization efficiency as the whole system of the projector 600 including the phosphor wheel 400 can be further increased.

[実施例3]
図11は、本発明の実施例3に係る波長変換素子として機能する蛍光体ホイール700の要部断面図である。実施例1に係る蛍光体ホイール100と異なる点について説明する。本実施例に係る蛍光体ホイール700では、実施例1の構造体32における蛍光体層36の入射面36aに相当する位置に、励起光60と蛍光とを反射させる反射層72がダイクロイック膜38の代わりに設けられている。
[Example 3]
FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of a phosphor wheel 700 that functions as a wavelength conversion element according to Example 3 of the invention. Differences from the phosphor wheel 100 according to the first embodiment will be described. In the phosphor wheel 700 according to the present embodiment, the reflection layer 72 that reflects the excitation light 60 and the fluorescence is formed on the dichroic film 38 at a position corresponding to the incident surface 36a of the phosphor layer 36 in the structure 32 of the first embodiment. It is provided instead.

励起光60は、ホイール基板31の構造体32が設けられている側から図示しない蛍光体1000に照射され、蛍光体1000から蛍光が発せられる。従って、本実施例においては、蛍光体層36の蛍光射出面36bは、励起光の入射面でもある。蛍光体層36の内部をホイール基板31へ向かって進行した蛍光は、反射層72で反射する。そのため、蛍光体1000から発せられた蛍光は、ホイール基板31側へ漏れず、蛍光体層36の射出面36bから効率良く射出することができる。また、蛍光体層36の内部をホイール基板31へ向かって進行する励起光60も、同様に反射層72で反射し、蛍光体層36の射出面36bから効率良く射出することができる。   The excitation light 60 is irradiated to the phosphor 1000 (not shown) from the side where the structure 32 of the wheel substrate 31 is provided, and the phosphor 1000 emits fluorescence. Therefore, in the present embodiment, the fluorescence emission surface 36b of the phosphor layer 36 is also an excitation light incident surface. The fluorescence that has traveled toward the wheel substrate 31 in the phosphor layer 36 is reflected by the reflective layer 72. Therefore, the fluorescence emitted from the phosphor 1000 can be efficiently emitted from the emission surface 36b of the phosphor layer 36 without leaking to the wheel substrate 31 side. Similarly, the excitation light 60 traveling inside the phosphor layer 36 toward the wheel substrate 31 is similarly reflected by the reflection layer 72 and can be efficiently emitted from the emission surface 36 b of the phosphor layer 36.

図12に、蛍光体ホイール700を用いた光源装置710を示す。励起光60は、ホイール基板31の構造体32が設けられている側から蛍光体1000へと照射され、励起光60の一部と蛍光体1000が発した蛍光とは、ピックアップレンズ6によって捕捉される。ピックアップレンズ6によって捕捉された光は、実施例1で説明したコリメート光学系11へ進行する。このようにして、光源装置710はプロジェクターの光源として利用される。このような反射型のホイール基板31であっても、実施例1で説明した透過型のホイール基板31と同様、システム全体としての光利用効率を向上させる効果が得られる。   FIG. 12 shows a light source device 710 using a phosphor wheel 700. The excitation light 60 is applied to the phosphor 1000 from the side of the wheel substrate 31 where the structure 32 is provided, and a part of the excitation light 60 and the fluorescence emitted by the phosphor 1000 are captured by the pickup lens 6. The The light captured by the pickup lens 6 proceeds to the collimating optical system 11 described in the first embodiment. In this way, the light source device 710 is used as a light source for the projector. Even with such a reflective wheel substrate 31, as in the transmissive wheel substrate 31 described in the first embodiment, the effect of improving the light utilization efficiency of the entire system can be obtained.

反射型の蛍光体ホイール700の場合、ホイール基板31として透明部材を用いる必要はない。ホイール基板31として金属を用いれば、蛍光体1000で生じた熱を効果的に放散させることができる。この場合、実施例1や変形例1で示したように、ホイール基板の表面に設けた溝に蛍光体層36を設けることが好ましい。この構成によれば、蛍光体1000で生じた熱を、さらに効率的に放散させることができる。さらに、アルミ等の光反射率が高い金属を用いれば、ホイール基板自体が反射部34や反射部84、反射層72として機能するため、反射部34や反射層72を別個に設ける必要がない。   In the case of the reflective phosphor wheel 700, it is not necessary to use a transparent member as the wheel substrate 31. If a metal is used as the wheel substrate 31, heat generated in the phosphor 1000 can be effectively dissipated. In this case, as shown in Example 1 and Modification 1, it is preferable to provide the phosphor layer 36 in the groove provided on the surface of the wheel substrate. According to this configuration, the heat generated in the phosphor 1000 can be dissipated more efficiently. Further, if a metal having a high light reflectance such as aluminum is used, the wheel substrate itself functions as the reflecting portion 34, the reflecting portion 84, and the reflecting layer 72, so that it is not necessary to provide the reflecting portion 34 and the reflecting layer 72 separately.

[実施例4]
図13は、本発明の実施例4に係るプロジェクターの概略構成図である。
上記の実施例1乃至3では、波長変換素子として、モーターによって回転可能とされた蛍光体ホイール100を用いた例を示した。これに対して、本実施例のプロジェクター800においては、光源装置810に用いる波長変換素子として、蛍光体基板811を用いている。蛍光体基板811は、基板本体812と構造体32Fとを有する。
[Example 4]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a projector according to a fourth embodiment of the invention.
In Examples 1 to 3 described above, an example in which the phosphor wheel 100 that can be rotated by a motor is used as the wavelength conversion element has been described. On the other hand, in the projector 800 of this embodiment, a phosphor substrate 811 is used as a wavelength conversion element used in the light source device 810. The phosphor substrate 811 has a substrate body 812 and a structure 32F.

図13に示したように、基板本体812は板状部材であって、ガラス等の透明部材から構成されている。構造体32Fは、実施例2で説明した構造体32Rまたは32Gと同一の構成である。つまり、構造体32Fは、蛍光体層、第1の反射部、第2の反射部、第3の反射部および第4の反射部を含む。励起光を効率よく利用するためには、蛍光体基板811の上に形成される励起光のスポットが蛍光体層36の入射面36aからはみ出さないことが好ましい。さらには、蛍光体層36の入射面36aの面積が励起光のスポットの面積と同じであることがさらに好ましい。基板本体812の一面、すなわち、基板本体812の励起光60が入射する面とは反対側の表面に凹部が設けられ、構造体32Fは凹部の内部に設けられている。本実施例の蛍光体基板811は、固定されたものであり、上記の実施例1乃至3の蛍光体ホイールのように回転することはない。   As shown in FIG. 13, the substrate body 812 is a plate-like member and is made of a transparent member such as glass. The structure 32F has the same configuration as the structure 32R or 32G described in the second embodiment. In other words, the structure 32F includes a phosphor layer, a first reflection unit, a second reflection unit, a third reflection unit, and a fourth reflection unit. In order to efficiently use the excitation light, it is preferable that the spot of the excitation light formed on the phosphor substrate 811 does not protrude from the incident surface 36 a of the phosphor layer 36. Furthermore, it is more preferable that the area of the incident surface 36a of the phosphor layer 36 is the same as the area of the excitation light spot. A concave portion is provided on one surface of the substrate main body 812, that is, the surface of the substrate main body 812 opposite to the surface on which the excitation light 60 is incident, and the structure 32F is provided inside the concave portion. The phosphor substrate 811 of the present embodiment is fixed and does not rotate like the phosphor wheels of the first to third embodiments.

本実施例のプロジェクター800においても、上記の実施例1〜3と同様、蛍光体層の側面に反射部を設けたことにより、蛍光体層の内部を進行する光が蛍光体層の射出面から空気中に射出しやすくなる。その結果、蛍光体基板を含むプロジェクターのシステム全体としての光利用効率を向上させることができる。   Also in the projector 800 of the present embodiment, as in the first to third embodiments, the reflection portion is provided on the side surface of the phosphor layer so that the light traveling inside the phosphor layer is emitted from the emission surface of the phosphor layer. Easier to inject into the air. As a result, the light utilization efficiency of the entire projector system including the phosphor substrate can be improved.

各実施例の蛍光体ホイール31は、空間光変調装置として透過型の液晶パネルを用いるプロジェクター1や、空間光変調装置としてミラーデバイスを用いるプロジェクター600に適用される場合に限られない。蛍光体ホイールは、反射型のLCOS(Liquid Crystal On Silicon)を備えるプロジェクターに適用しても良い。   The phosphor wheel 31 of each embodiment is not limited to being applied to the projector 1 that uses a transmissive liquid crystal panel as a spatial light modulator or the projector 600 that uses a mirror device as a spatial light modulator. The phosphor wheel may be applied to a projector including a reflective LCOS (Liquid Crystal On Silicon).

[実施例5]
図14は、本発明の実施例5に係るプロジェクター820の概略構成図である。
本実施例のプロジェクター820の基本構成は実施例1のプロジェクターと同様であり、蛍光体ホイールの構成が異なるのみである。よって、図14において、図1と共通な構成要素には同一の符号を付す。
光源装置821は、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光を含む照明光を射出する。光源装置821は、レーザーダイオードアレイ2、集光レンズ4、波長変換素子として機能する蛍光体ホイール822、及びピックアップレンズ6を有する。
[Example 5]
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a projector 820 according to the fifth embodiment of the invention.
The basic configuration of the projector 820 of the present embodiment is the same as that of the projector of the first embodiment, and only the configuration of the phosphor wheel is different. Therefore, in FIG. 14, the same reference numerals are given to the components common to FIG.
The light source device 821 emits illumination light including red (R) light, green (G) light, and blue (B) light. The light source device 821 includes a laser diode array 2, a condenser lens 4, a phosphor wheel 822 that functions as a wavelength conversion element, and a pickup lens 6.

レーザーダイオードアレイ2は、アレイ状に配置された複数のレーザーダイオード3から構成されている。レーザーダイオードアレイ2は、励起光60を射出する励起光用光源部として機能する。   The laser diode array 2 is composed of a plurality of laser diodes 3 arranged in an array. The laser diode array 2 functions as a pumping light source unit that emits the pumping light 60.

励起光60は、例えば、450nm付近の波長のB光である。集光レンズ4は、レーザーダイオードアレイ2から射出された励起光60を蛍光体ホイール822にて集光させる集光光学系として機能する。蛍光体ホイール822は、励起光60の照射により励起光60とは異なる波長の蛍光を射出する。ピックアップレンズ6は、励起光60の光路上に設けられている。ピックアップレンズ6は、蛍光体ホイール822から射出した蛍光と蛍光体ホイール822を透過した励起光60とを捕捉し、コリメート光学系11へ進行させる。   The excitation light 60 is, for example, B light having a wavelength near 450 nm. The condensing lens 4 functions as a condensing optical system that condenses the excitation light 60 emitted from the laser diode array 2 by the phosphor wheel 822. The phosphor wheel 822 emits fluorescence having a wavelength different from that of the excitation light 60 when irradiated with the excitation light 60. The pickup lens 6 is provided on the optical path of the excitation light 60. The pickup lens 6 captures the fluorescence emitted from the phosphor wheel 822 and the excitation light 60 transmitted through the phosphor wheel 822 and advances it to the collimating optical system 11.

コリメート光学系11は、光源装置821からの光をロッドインテグレーター12に集光する。ロッドインテグレーター12は、入射した光を内部にて多重反射させて均一化する。重畳レンズ13は、ロッドインテグレーター12にて複数に分割された光束を空間光変調装置にて重畳させる。   The collimating optical system 11 condenses the light from the light source device 821 on the rod integrator 12. The rod integrator 12 multi-reflects incident light to make it uniform. The superimposing lens 13 superimposes the light beam divided into a plurality by the rod integrator 12 using a spatial light modulator.

第1ダイクロイックミラー14は、重畳レンズ13から入射したR光及びG光を反射し、B光を透過させる。第1ダイクロイックミラー14を透過したB光は、反射ミラー16での反射により光路が折り曲げられ、入射側偏光板20Bへ入射する。入射側偏光板20Bを透過した光は、液晶パネル21Bへ入射する。液晶パネル21Bは、B光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を構成する。液晶パネル21Bを透過した光は、射出側偏光板22Bへ入射する。射出側偏光板22Bを透過した光は、クロスダイクロイックプリズム23へ入射する。   The first dichroic mirror 14 reflects R light and G light incident from the superimposing lens 13 and transmits B light. The B light transmitted through the first dichroic mirror 14 has its optical path bent by reflection by the reflection mirror 16 and is incident on the incident-side polarizing plate 20B. The light transmitted through the incident side polarizing plate 20B enters the liquid crystal panel 21B. The liquid crystal panel 21B constitutes a spatial light modulation device that modulates the B light according to the image signal. The light transmitted through the liquid crystal panel 21B is incident on the exit-side polarizing plate 22B. The light transmitted through the exit-side polarizing plate 22B enters the cross dichroic prism 23.

第1ダイクロイックミラー14で反射したR光およびG光は、第2ダイクロイックミラー15へ入射する。第2ダイクロイックミラー15は、G光を反射し、R光を透過させる。第2ダイクロイックミラー15での反射により光路が折り曲げられたG光は、入射側偏光板20Gへ入射する。入射側偏光板20Gを透過したG光は、液晶パネル21Gへ入射する。液晶パネル21Gは、G光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を構成する。液晶パネル21Gを透過した光は、射出側偏光板22Gへ入射する。射出側偏光板22Gを透過した光は、クロスダイクロイックプリズム23へ入射する。   The R light and G light reflected by the first dichroic mirror 14 enter the second dichroic mirror 15. The second dichroic mirror 15 reflects G light and transmits R light. The G light whose optical path is bent by the reflection at the second dichroic mirror 15 enters the incident-side polarizing plate 20G. The G light transmitted through the incident side polarizing plate 20G is incident on the liquid crystal panel 21G. The liquid crystal panel 21G constitutes a spatial light modulation device that modulates G light according to an image signal. The light transmitted through the liquid crystal panel 21G is incident on the exit-side polarizing plate 22G. The light transmitted through the exit side polarizing plate 22G enters the cross dichroic prism 23.

第2ダイクロイックミラー15を透過したR光は、反射ミラー17での反射により光路が折り曲げられ、リレーレンズ18に入射する。リレーレンズ18を透過したR光は、反射ミラー19での反射により光路が折り曲げられ、入射側偏光板20Rへ入射する。入射側偏光板20Rを透過したR光は、液晶パネル21Rへ入射する。液晶パネル21Rは、R光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置を構成する。液晶パネル21Rを透過した光は、射出側偏光板22Rへ入射する。射出側偏光板22Rを透過した光は、クロスダイクロイックプリズム23へ入射する。   The R light that has passed through the second dichroic mirror 15 has its optical path bent by reflection by the reflection mirror 17 and enters the relay lens 18. The R light that has passed through the relay lens 18 has its optical path bent due to reflection by the reflection mirror 19, and is incident on the incident-side polarizing plate 20R. The R light transmitted through the incident side polarizing plate 20R enters the liquid crystal panel 21R. The liquid crystal panel 21R constitutes a spatial light modulation device that modulates R light according to an image signal. The light transmitted through the liquid crystal panel 21R is incident on the exit-side polarizing plate 22R. The light transmitted through the exit-side polarizing plate 22R enters the cross dichroic prism 23.

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム23は、各空間光変調装置で変調された光を合成して映像光とし、投写光学系24へ進行させる。投写光学系24は、クロスダイクロイックプリズム23で合成された映像光を不図示のスクリーンへ投写する。   The cross dichroic prism 23 that is a color combining optical system combines the light modulated by each spatial light modulation device into image light, and advances it to the projection optical system 24. The projection optical system 24 projects the image light combined by the cross dichroic prism 23 onto a screen (not shown).

図15(a)は、波長変換素子として機能する蛍光体ホイール822の平面図であり、図15(b)は、蛍光体ホイール822の断面図である。図15(a)および図15(b)においては、蛍光体ホイール822にホイールモーター33が装着されており、図15(b)においては、蛍光体ホイール822にピックアップレンズ6がさらに組み合わせられている。蛍光体ホイール822は、構造体823と、回転軸Rの周りに回転可能なホイール基板31とを有する。構造体823については後で詳述する。図15(a)に示した蛍光体ホイール822の平面図は、蛍光体ホイール822を構造体823が設けられた側から見た平面図である。また、図15(b)に示した蛍光体ホイール822の断面図は、蛍光体ホイール822の中心位置を含む断面である。また、図16は、ホイール基板31の回転軸Rを中心とする円の半径方向に沿う蛍光体ホイール822の断面A−A’である。   FIG. 15A is a plan view of a phosphor wheel 822 that functions as a wavelength conversion element, and FIG. 15B is a cross-sectional view of the phosphor wheel 822. 15A and 15B, the wheel motor 33 is mounted on the phosphor wheel 822. In FIG. 15B, the pickup lens 6 is further combined with the phosphor wheel 822. . The phosphor wheel 822 includes a structure 823 and a wheel substrate 31 that can rotate around the rotation axis R. The structure 823 will be described in detail later. The plan view of the phosphor wheel 822 shown in FIG. 15A is a plan view of the phosphor wheel 822 viewed from the side where the structure 823 is provided. Further, the cross-sectional view of the phosphor wheel 822 shown in FIG. 15B is a cross section including the center position of the phosphor wheel 822. FIG. 16 is a cross-sectional view A-A ′ of the phosphor wheel 822 along the radial direction of a circle centered on the rotation axis R of the wheel substrate 31.

図15(a)、(b)に示したように、ホイール基板31は、円形状の板状部材であって、ガラス等の透明部材から構成されている。ホイール基板31の中心には、円柱状のホイールモーター33を貫通させる開口が設けられている。開口においてホイール基板31がホイールモーター33に装着されることで、ホイール基板31はホイールモーター33と一体とされている。ホイール基板31は、ホイールモーター33の駆動によって、円形状の中心位置を回転軸Rとして回転する。   As shown in FIGS. 15A and 15B, the wheel substrate 31 is a circular plate-like member, and is made of a transparent member such as glass. In the center of the wheel substrate 31, an opening through which the cylindrical wheel motor 33 passes is provided. The wheel substrate 31 is integrated with the wheel motor 33 by mounting the wheel substrate 31 to the wheel motor 33 in the opening. The wheel substrate 31 rotates with the center position of the circular shape as the rotation axis R by driving the wheel motor 33.

図16に示したように、本実施例では、構造体823は、発光素子824、第1の反射部34a、及び第2の反射部34bを含む。発光素子824は、粒子状の複数の蛍光体1000を含む蛍光体層36および光透過層825を含む。蛍光体1000は励起光60の照射により励起され、蛍光を発生する。蛍光体層36は、蛍光体1000の粒子が分散された、透明樹脂からなるバインダーを有する。光透過層825は、蛍光体層36のホイール基板31とは反対側に設けられており、蛍光体層36から入射した光を透過させる。   As shown in FIG. 16, in this embodiment, the structure 823 includes a light emitting element 824, a first reflecting portion 34a, and a second reflecting portion 34b. The light emitting element 824 includes a phosphor layer 36 including a plurality of particulate phosphors 1000 and a light transmission layer 825. The phosphor 1000 is excited by irradiation with the excitation light 60 and generates fluorescence. The phosphor layer 36 includes a binder made of a transparent resin in which particles of the phosphor 1000 are dispersed. The light transmission layer 825 is provided on the opposite side of the phosphor layer 36 from the wheel substrate 31 and transmits light incident from the phosphor layer 36.

構造体823は、ホイール基板31が有する複数の面のうち励起光60が入射する側とは反対側の表面31aに設けられている。図15(a)に示したように、構造体823に含まれる発光素子824は、平面視で一定の幅を持つ環をなしている。発光素子824がなす環は、ホイール基板31が回転することによって得られる励起光60のスポットの軌跡に対応している。   The structure 823 is provided on the surface 31a opposite to the side on which the excitation light 60 is incident among the plurality of surfaces of the wheel substrate 31. As shown in FIG. 15A, the light emitting element 824 included in the structure 823 forms a ring having a certain width in a plan view. The ring formed by the light emitting element 824 corresponds to the spot trajectory of the excitation light 60 obtained by rotating the wheel substrate 31.

蛍光体ホイール822は、ホイール基板31の表面に構造体823を設けることで、蛍光体1000で発生した熱を外部へ効果的に放散させることができる。   The phosphor wheel 822 can dissipate the heat generated in the phosphor 1000 to the outside effectively by providing the structure 823 on the surface of the wheel substrate 31.

図16に示したように、発光素子824は、平面視でホイール基板31の回転軸Rを中心とする円の形状を有する第1の側面35aおよび第2の側面35bを備える。第1の側面35aと第2の側面35bとは、互いに対向している。第1の側面35aは、環状の発光素子824のホイールモーター33側の側面であり、第2の側面35bは、環状の発光素子824のホイール基板31の外縁側の側面である。本実施例では、適宜、第1の側面35aと第2の側面35bを併せて側面35と呼ぶことがある。   As shown in FIG. 16, the light emitting element 824 includes a first side surface 35 a and a second side surface 35 b having a circular shape centering on the rotation axis R of the wheel substrate 31 in plan view. The first side surface 35a and the second side surface 35b are opposed to each other. The first side surface 35 a is the side surface of the annular light emitting element 824 on the wheel motor 33 side, and the second side surface 35 b is the side surface of the annular light emitting element 824 on the outer edge side of the wheel substrate 31. In the present embodiment, the first side surface 35a and the second side surface 35b may be collectively referred to as the side surface 35 as appropriate.

第1の反射部34aは発光素子824の第1の側面35aに設けられ、第2の反射部34bは発光素子824の第2の側面35bに設けられている。第1の側面35aに交差する断面、たとえば回転軸Rを中心とする円の半径方向に沿った断面において、第1の側面35aと第2の側面35bとの間の距離が蛍光体層36から光透過層825に向かって大きくなっている。したがって、第1の反射部34aと第2の反射部34bとの間の距離も、蛍光体層36から光透過層825に向かって大きくなっている。本実施例では、適宜、第1の反射部34aと第2の反射部34bを併せて反射部34と呼ぶことがある。また、本明細書では便宜上、上記のような形態にて設けられた反射部を、テーパ形状の反射部、と呼ぶ。あるいは、反射部がテーパ形状を有している、という。反射部34は、蛍光体層36から入射した蛍光及び励起光と、光透過層825から入射した蛍光及び励起光とを反射する。反射部34としては、高反射性部材、例えば金属部材からなる膜を用いる。   The first reflecting portion 34 a is provided on the first side surface 35 a of the light emitting element 824, and the second reflecting portion 34 b is provided on the second side surface 35 b of the light emitting element 824. In a cross section intersecting the first side surface 35a, for example, a cross section along the radial direction of a circle centering on the rotation axis R, the distance between the first side surface 35a and the second side surface 35b is from the phosphor layer 36. It increases toward the light transmission layer 825. Therefore, the distance between the first reflecting portion 34 a and the second reflecting portion 34 b is also increased from the phosphor layer 36 toward the light transmitting layer 825. In the present embodiment, the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b may be collectively referred to as the reflecting portion 34 as appropriate. In addition, in this specification, for convenience, the reflecting portion provided in the above-described form is referred to as a tapered reflecting portion. Or it says that the reflective part has a taper shape. The reflection unit 34 reflects the fluorescence and excitation light incident from the phosphor layer 36 and the fluorescence and excitation light incident from the light transmission layer 825. As the reflection part 34, a highly reflective member, for example, a film made of a metal member is used.

ダイクロイック膜38は、ホイール基板31と蛍光体層36との間、すなわち蛍光体層36が有する複数の面のうち励起光60の入射面36aに設けられている。ダイクロイック膜38は、レーザーダイオードアレイ2から出射された励起光60を透過させ、蛍光体1000から出射された蛍光を反射する波長特性を持つ波長分離層として機能する。   The dichroic film 38 is provided between the wheel substrate 31 and the phosphor layer 36, that is, on the incident surface 36 a of the excitation light 60 among a plurality of surfaces of the phosphor layer 36. The dichroic film 38 functions as a wavelength separation layer having a wavelength characteristic that transmits the excitation light 60 emitted from the laser diode array 2 and reflects the fluorescence emitted from the phosphor 1000.

蛍光体1000は、励起光60の照射により、G光及びR光を含む蛍光を発生させる。蛍光体層36へ入射した励起光60のうちの一部は、蛍光とともに蛍光体層36からピックアップレンズ6に向かって射出する。このように、光源装置821は、G光およびR光を含む蛍光と、B光を含む励起光60とを混合させることにより、白色の照明光を射出する。蛍光体としては、例えば、YAG蛍光体を用いる。蛍光体層36は、例えば、粉末状の蛍光体1000とバインダーとの混合物をホイール基板31に塗布し、熱硬化させることにより得られる。光透過層825は、蛍光体層36のバインダーと同じ屈折率の透明樹脂から構成されている。   The phosphor 1000 generates fluorescence including G light and R light when irradiated with the excitation light 60. A part of the excitation light 60 incident on the phosphor layer 36 is emitted from the phosphor layer 36 toward the pickup lens 6 together with the fluorescence. As described above, the light source device 821 emits white illumination light by mixing the fluorescence including the G light and the R light and the excitation light 60 including the B light. For example, a YAG phosphor is used as the phosphor. The phosphor layer 36 is obtained, for example, by applying a powdered phosphor 1000 and a binder to the wheel substrate 31 and thermally curing the mixture. The light transmission layer 825 is made of a transparent resin having the same refractive index as the binder of the phosphor layer 36.

蛍光体層36の入射面36aには、励起光60のスポットが形成される。光源装置821は、回転軸Rを中心とする円の半径方向に測った励起光60のスポット径d1が、入射面36aの半径方向の幅Mと略等しい、もしくは入射面36aの半径方向の幅Mより小さくなるように調整される。これにより、励起光60の入射位置、すなわち波長変換素子に形成される励起光のスポットを入射面36aからはみ出させないために許容される、蛍光体ホイール822の回転によるぶれの上限値を大きくすることができる。   A spot of excitation light 60 is formed on the incident surface 36 a of the phosphor layer 36. In the light source device 821, the spot diameter d1 of the excitation light 60 measured in the radial direction of a circle centered on the rotation axis R is substantially equal to the radial width M of the incident surface 36a, or the radial width of the incident surface 36a. It is adjusted to be smaller than M. Thereby, the incident position of the excitation light 60, that is, the upper limit value of the shake due to the rotation of the phosphor wheel 822, which is allowed to prevent the excitation light spot formed on the wavelength conversion element from protruding from the incident surface 36a, is increased. Can do.

ホイール基板31へ入射した励起光60は、ホイール基板31及びダイクロイック膜38を透過して、蛍光体層36へ入射する。蛍光体層36へ入射した励起光60の一部は、蛍光体1000を励起し、励起された蛍光体1000は蛍光を発する。蛍光体1000で発生した蛍光は、発光位置を中心としてほぼ等方的に出射される。   The excitation light 60 incident on the wheel substrate 31 passes through the wheel substrate 31 and the dichroic film 38 and enters the phosphor layer 36. A part of the excitation light 60 incident on the phosphor layer 36 excites the phosphor 1000, and the excited phosphor 1000 emits fluorescence. The fluorescence generated in the phosphor 1000 is emitted approximately isotropic around the light emission position.

蛍光体層36から光透過層825へ進行した蛍光及び励起光60のうち、光透過層825と空気との界面へ臨界角より小さい角度で入射した成分は、光透過層825の蛍光射出面825bから空気中へ射出する。   Of the fluorescence and excitation light 60 that has traveled from the phosphor layer 36 to the light transmission layer 825, the component that has entered the interface between the light transmission layer 825 and air at an angle smaller than the critical angle is the fluorescence emission surface 825b of the light transmission layer 825. To the air.

本実施例では、光透過層825の屈折率は蛍光体層36のバインダーの屈折率と同じであるため、蛍光体層36と光透過層825との界面においては光が反射しない。そのため、蛍光体1000から射出された蛍光や、蛍光体1000によって散乱された励起光が蛍光体層36と光透過層825との界面において反射されて蛍光体層36に戻ることはない。その結果、蛍光が蛍光体層36によって吸収されることによる光の損失や熱の発生が抑制される。なお、光透過層825は、バインダーと同じ屈折率とする場合に限られず、例えば、バインダーより低い屈折率の材料で構成することとしても良い。   In this embodiment, since the refractive index of the light transmission layer 825 is the same as the refractive index of the binder of the phosphor layer 36, no light is reflected at the interface between the phosphor layer 36 and the light transmission layer 825. Therefore, the fluorescence emitted from the phosphor 1000 and the excitation light scattered by the phosphor 1000 are not reflected at the interface between the phosphor layer 36 and the light transmission layer 825 and returned to the phosphor layer 36. As a result, light loss and heat generation due to the absorption of the fluorescence by the phosphor layer 36 are suppressed. Note that the light transmission layer 825 is not limited to the case where the refractive index is the same as that of the binder.

蛍光体層36の内部をホイール基板31へ向かって進行した蛍光は、ダイクロイック膜38で反射し、光透過層825の方向へ進行する。そのため、蛍光体1000から発せられた蛍光は、ホイール基板31側へ漏れず、光透過層825の蛍光出射面825bから効率良く射出することができる。以下、実施例5乃至10においては、蛍光出射面(射出面)825bは、光透過層825が有する複数の面のうち、蛍光体1000から発せられた蛍光が光透過層825から空気中に射出される面を指す。   The fluorescence that has traveled toward the wheel substrate 31 inside the phosphor layer 36 is reflected by the dichroic film 38 and travels in the direction of the light transmission layer 825. Therefore, the fluorescence emitted from the phosphor 1000 does not leak to the wheel substrate 31 side and can be efficiently emitted from the fluorescence emission surface 825b of the light transmission layer 825. Hereinafter, in Embodiments 5 to 10, the fluorescence emission surface (exit surface) 825b is a plurality of surfaces of the light transmission layer 825, and the fluorescence emitted from the phosphor 1000 is emitted from the light transmission layer 825 into the air. Refers to the surface to be done.

また、テーパ形状の反射部34によって、ホイール基板31の法線Nに対する光線角度が小さくなるように光の進行方向を変化させることができる。したがって、光透過層825の蛍光出射面825bにおける光線角度が小さくなり、光透過層825と空気との界面における光の全反射が抑制され、その結果、光透過層825の内部を進行する光が光透過層825の蛍光出射面825bから空気中に射出しやすくなる。   Further, the traveling direction of the light can be changed by the tapered reflecting portion 34 so that the light ray angle with respect to the normal line N of the wheel substrate 31 becomes small. Accordingly, the light ray angle at the fluorescence emission surface 825b of the light transmission layer 825 is reduced, and total reflection of light at the interface between the light transmission layer 825 and air is suppressed. As a result, the light traveling inside the light transmission layer 825 is transmitted. It becomes easy to inject into the air from the fluorescence emission surface 825b of the light transmission layer 825.

さらに、蛍光体層36の内部をホイール基板31に対して平行に進行する蛍光成分は、反射部34での反射により、蛍光体ホイール822の半径方向への伝播が阻止される。本実施形態による蛍光体ホイール822では、蛍光体層36での蛍光の伝播が反射部34によって阻止されるため、蛍光体層36における発光面積の増加が抑制される。   Further, the fluorescent component that travels in the phosphor layer 36 parallel to the wheel substrate 31 is prevented from propagating in the radial direction of the phosphor wheel 822 due to reflection by the reflecting portion 34. In the phosphor wheel 822 according to the present embodiment, since the propagation of fluorescence in the phosphor layer 36 is blocked by the reflecting portion 34, an increase in the light emission area in the phosphor layer 36 is suppressed.

また、光透過層825の蛍光出射面825bから射出する光の射出角を小さくすることで、ピックアップレンズ6等で取り込まれる光の量を増大させることが可能となる。これにより、蛍光体ホイール822を含むプロジェクター820は、システム全体としての光利用効率を向上させることができる。   Further, by reducing the emission angle of the light emitted from the fluorescence emission surface 825b of the light transmission layer 825, the amount of light taken in by the pickup lens 6 or the like can be increased. Thereby, the projector 820 including the phosphor wheel 822 can improve the light utilization efficiency of the entire system.

(変形例1)
図17は、本実施例の変形例1に係る蛍光体ホイール830の要部断面図である。実施例5に係る蛍光体ホイール822では、構造体823は、ホイール基板31が有する複数の面のうち励起光60が入射する側とは反対側の表面31aに設けられていたが、本変形例に係る蛍光体ホイール830では、ホイール基板831の表面831aに設けられた溝832に構造体823が設けられていることを特徴とする。反射部34は、発光素子824の側面35と溝832の壁面とに挟まれている。ダイクロイック膜38は、溝832の底面に設けられている。溝832に蛍光体層36を設けることで、蛍光体層36の材料の塗布を安定して行うことができる。
(Modification 1)
FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel 830 according to the first modification of the present embodiment. In the phosphor wheel 822 according to the fifth embodiment, the structure 823 is provided on the surface 31a opposite to the side on which the excitation light 60 is incident among the plurality of surfaces of the wheel substrate 31. The phosphor wheel 830 according to the present invention is characterized in that a structure body 823 is provided in a groove 832 provided in the surface 831a of the wheel substrate 831. The reflector 34 is sandwiched between the side surface 35 of the light emitting element 824 and the wall surface of the groove 832. The dichroic film 38 is provided on the bottom surface of the groove 832. By providing the phosphor layer 36 in the groove 832, the material of the phosphor layer 36 can be stably applied.

(変形例2)
図18は、本実施例の変形例2に係る蛍光体ホイール840の平面図である。図19は、蛍光体ホイール840の要部断面図である。本変形例に係る蛍光体ホイール840は、蛍光体1000からの熱を伝導する熱伝導部841を有する。熱伝導部841は、ホイール基板31の表面31aの上に、構造体823と接するように設けられている。熱伝導部841は、高い熱伝導率の部材、例えば銅やアルミニウムを用いて構成されている。
(Modification 2)
FIG. 18 is a plan view of a phosphor wheel 840 according to the second modification of the present embodiment. FIG. 19 is a cross-sectional view of a main part of the phosphor wheel 840. The phosphor wheel 840 according to this modification includes a heat conducting portion 841 that conducts heat from the phosphor 1000. The heat conducting portion 841 is provided on the surface 31 a of the wheel substrate 31 so as to be in contact with the structure 823. The heat conducting unit 841 is configured using a member having high thermal conductivity, such as copper or aluminum.

励起光60の照射によって蛍光体1000で生じた熱は、蛍光体層36から反射部34を経て、或いは蛍光体層36から光透過層825及び反射部34を経て、熱伝導部841へ伝導する。蛍光体ホイール840は、熱伝導部841を設けることで、蛍光体1000で生じた熱を効果的に放散させることができる。蛍光体ホイール840は、効果的な放熱により、高い効率で蛍光を発生させることが可能となる。   The heat generated in the phosphor 1000 due to the irradiation of the excitation light 60 is conducted from the phosphor layer 36 through the reflecting portion 34 or from the phosphor layer 36 through the light transmitting layer 825 and the reflecting portion 34 to the heat conducting portion 841. . The phosphor wheel 840 can dissipate the heat generated in the phosphor 1000 effectively by providing the heat conducting portion 841. The phosphor wheel 840 can generate fluorescence with high efficiency by effective heat dissipation.

熱伝導部841は、ホイール基板31の表面のうち構造体823以外の部分を完全に覆う場合に限られない。熱伝導部841は、蛍光体1000で生じた熱を効果的に放散させるためには、ホイール基板31の表面31aのうち構造体823の周囲の少なくとも一部に設けられていれば良いものとする。蛍光体ホイール840は、発光素子824の側面35と熱伝導部841との間に反射部34を設ける他、熱伝導部841の一部を反射部として機能させることとしても良い。   The heat conducting portion 841 is not limited to the case where the portion of the surface of the wheel substrate 31 other than the structure 823 is completely covered. In order to effectively dissipate the heat generated in the phosphor 1000, the heat conducting portion 841 only needs to be provided on at least part of the periphery of the structure 823 in the surface 31a of the wheel substrate 31. . The phosphor wheel 840 may be configured such that a part of the heat conducting portion 841 functions as a reflecting portion in addition to providing the reflecting portion 34 between the side surface 35 of the light emitting element 824 and the heat conducting portion 841.

(変形例3)
図20は、本実施例の変形例3に係る蛍光体ホイール850の要部断面図である。本変形例に係る蛍光体ホイール850は、ホイール基板831及び熱伝導部841に形成された溝832に、構造体823が設けられている。本変形例の場合も、蛍光体ホイール850は、熱伝導部841を設けることで、蛍光体1000で生じた熱を効果的に放散させることができる。熱伝導部841は、ホイール基板831の表面のうち溝832以外の部分を完全に覆うこととしても良く、構造体823の周囲の一部に設けることとしても良い。
(Modification 3)
FIG. 20 is a cross-sectional view of a main part of a phosphor wheel 850 according to the third modification of the present embodiment. In the phosphor wheel 850 according to this modified example, a structure 823 is provided in a groove 832 formed in the wheel substrate 831 and the heat conducting unit 841. Also in the case of this modification, the phosphor wheel 850 can dissipate the heat generated in the phosphor 1000 effectively by providing the heat conducting portion 841. The heat conducting portion 841 may completely cover a portion of the surface of the wheel substrate 831 other than the groove 832, or may be provided on a part of the periphery of the structure 823.

(変形例4)
図21は、本実施例の変形例4に係る蛍光体ホイール860の要部断面図である。本変形例に係る蛍光体ホイール860は、光透過層825の蛍光出射面825bに設けられた凹凸構造(モスアイ構造)861を有する。
(Modification 4)
FIG. 21 is a cross-sectional view of a main part of a phosphor wheel 860 according to Modification 4 of the present embodiment. The phosphor wheel 860 according to this modification has a concavo-convex structure (moth eye structure) 861 provided on the fluorescence emission surface 825 b of the light transmission layer 825.

凹凸構造861の各々は、例えば、蛍光の波長より短い幅で構成され、二次元的に設けられている。凹凸構造861は、光透過層825と空気との界面での光の反射を抑制させる。本変形例に係る蛍光体ホイール860は、凹凸構造861によって光透過層825から効率良く光を取り出すことができる。   Each of the concavo-convex structures 861 is configured to have a width shorter than the wavelength of fluorescence, for example, and is provided two-dimensionally. The uneven structure 861 suppresses reflection of light at the interface between the light transmission layer 825 and air. The phosphor wheel 860 according to this modification can efficiently extract light from the light transmission layer 825 by the uneven structure 861.

(変形例5)
上記の実施例5及び変形例1乃至4に係る蛍光体ホイールでは、第1の反射部34aと第2の反射部34bとが設けられていたが、いずれか一方のみを設けてもよい。たとえば、第2の反射部34bのみを設けた場合、法線Nに対して大きな角度をなして進行する蛍光成分は、第2の反射部34bでの反射により、ホイール基板31の外側方向への伝播が阻止される。第2の反射部34bによって反射された光は、蛍光体層36の内部を蛍光体1000によって散乱されながら進行し、光透過層825に進入する。従って、第1の反射部34aと第2の反射部34bのうちいずれか一方のみを設けた場合であっても、システム全体としての光利用効率を向上させる効果が得られる。
(Modification 5)
In the phosphor wheel according to Example 5 and Modifications 1 to 4, the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b are provided, but only one of them may be provided. For example, when only the second reflecting portion 34b is provided, the fluorescent component that travels at a large angle with respect to the normal line N is reflected toward the outer side of the wheel substrate 31 by reflection at the second reflecting portion 34b. Propagation is prevented. The light reflected by the second reflecting portion 34 b travels while being scattered by the phosphor 1000 inside the phosphor layer 36 and enters the light transmission layer 825. Therefore, even when only one of the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b is provided, the effect of improving the light utilization efficiency of the entire system can be obtained.

[実施例6]
図22は、本発明の実施例6に係る波長変換素子として機能する蛍光体ホイール870の平面図である。本実施例では、反射部は、ホイール基板31の回転軸Rを中心とする円の形状に設けられた側面と、円の半径方向に設けられた側面とに設けられている。蛍光体ホイール870は、実施例5の光源装置810に適用される。実施例5と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。蛍光体層を含む構造体は、円周方向に配列された反射部によって、複数の単位構造体871に分割されている。
[Example 6]
FIG. 22 is a plan view of a phosphor wheel 870 functioning as a wavelength conversion element according to Example 6 of the present invention. In the present embodiment, the reflecting portions are provided on the side surface provided in the shape of a circle centered on the rotation axis R of the wheel substrate 31 and the side surface provided in the radial direction of the circle. The phosphor wheel 870 is applied to the light source device 810 of the fifth embodiment. The same parts as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The structure including the phosphor layer is divided into a plurality of unit structures 871 by reflection portions arranged in the circumferential direction.

図23は、一つの単位構造体871の斜視図である。単位構造体871は、発光素子824、円周方向に設けられた第1の反射部34a、第2の反射部34b、半径方向に設けられた第3の反射部84a、及び第4の反射部84bを含む。発光素子824は、粒子状の蛍光体1000を含む蛍光体層36および光透過層825を含む。このように、発光素子824は、第1の反射部34aと第2の反射部34bと第3の反射部84aと第4の反射部84bとによって取り囲まれている。一つの単位構造体871について円周方向に設けられた第1の反射部34aおよび第2の反射部34bは、実施例5における反射部34(図16参照)と同様に、円の半径方向に沿う断面においてテーパ形状を有している。本実施例では、適宜、第1の反射部34aと第2の反射部34bとを併せて、反射部34と呼ぶことがある。同様に、第3の反射部84aと第4の反射部84bとを併せて、反射部84と呼ぶことがある。   FIG. 23 is a perspective view of one unit structure 871. The unit structure 871 includes a light emitting element 824, a first reflecting portion 34a, a second reflecting portion 34b provided in the circumferential direction, a third reflecting portion 84a provided in the radial direction, and a fourth reflecting portion. 84b is included. The light emitting element 824 includes a phosphor layer 36 including a particulate phosphor 1000 and a light transmission layer 825. Thus, the light emitting element 824 is surrounded by the first reflecting portion 34a, the second reflecting portion 34b, the third reflecting portion 84a, and the fourth reflecting portion 84b. The first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b provided in the circumferential direction for one unit structure 871 are arranged in the radial direction of the circle in the same manner as the reflecting portion 34 (see FIG. 16) in the fifth embodiment. In the cross section along, it has a taper shape. In the present embodiment, the first reflecting portion 34a and the second reflecting portion 34b may be collectively referred to as the reflecting portion 34 as appropriate. Similarly, the third reflecting portion 84a and the fourth reflecting portion 84b may be collectively referred to as the reflecting portion 84.

図24は、図22において一点鎖線で示す円周方向における蛍光体ホイール870の要部断面図である。複数の単位構造体871は、反射部84によって互いに仕切られて、円周方向に並んでいる。波長分離層であるダイクロイック膜38は、ホイール基板31と、各単位構造体871の蛍光体層36との間に設けられている。一つの単位構造体871について半径方向に設けられた反射部84は、円周方向に沿う断面においてテーパ形状を有している。   24 is a cross-sectional view of the main part of the phosphor wheel 870 in the circumferential direction indicated by the alternate long and short dash line in FIG. The plurality of unit structures 871 are partitioned from each other by the reflecting portion 84 and are arranged in the circumferential direction. The dichroic film 38 that is a wavelength separation layer is provided between the wheel substrate 31 and the phosphor layer 36 of each unit structure 871. The reflecting portion 84 provided in the radial direction with respect to one unit structure 871 has a tapered shape in a cross section along the circumferential direction.

本実施形態による蛍光体ホイール870では、テーパ形状を有する反射部34を円周方向に設け、テーパ形状を有する反射部84を半径方向に設けることで、円周方向と半径方向について、発光領域が制限される。そのため、発光面積の増加を抑制させるとともに、光透過層825の蛍光出射面825bにおける光線角度を小さくすることが可能となる。これにより、蛍光体ホイール870を含むプロジェクターは、システム全体としての光利用効率をさらに向上させることができる。   In the phosphor wheel 870 according to the present embodiment, the reflective portion 34 having a tapered shape is provided in the circumferential direction, and the reflective portion 84 having a tapered shape is provided in the radial direction. Limited. Therefore, it is possible to suppress an increase in the light emitting area and reduce the light beam angle on the fluorescence emission surface 825b of the light transmission layer 825. Thereby, the projector including the phosphor wheel 870 can further improve the light utilization efficiency of the entire system.

図24に示したように、互いに隣り合う2つの単位構造体871同士の間には、蛍光体1000が設けられていない領域が存在する。そこで、レーザーダイオードアレイ2(図14参照)は、蛍光体1000が設けられていない領域に励起光60を照射しないように、つまり各単位構造体871の蛍光体層36へ励起光60が適切に入射するように、蛍光体ホイール870の回転に応じたパルス周波数で励起光60を射出する。光源装置821は、蛍光体1000が設けられていない領域への励起光60の射出を停止させることで光利用効率を向上させるとともに、光源装置821から射出される光の強度を安定化させることができる。さらに、パルス発光とすることでレーザーダイオード3の寿命を延ばすことが可能となる。   As shown in FIG. 24, there is a region where the phosphor 1000 is not provided between two adjacent unit structures 871. Therefore, the laser diode array 2 (see FIG. 14) does not irradiate the excitation light 60 to a region where the phosphor 1000 is not provided, that is, the excitation light 60 is appropriately applied to the phosphor layer 36 of each unit structure 871. The excitation light 60 is emitted at a pulse frequency corresponding to the rotation of the phosphor wheel 870 so as to be incident. The light source device 821 can improve the light utilization efficiency by stopping the emission of the excitation light 60 to the region where the phosphor 1000 is not provided, and can stabilize the intensity of the light emitted from the light source device 821. it can. Furthermore, the lifetime of the laser diode 3 can be extended by using pulsed light emission.

1パルスの励起光60を蛍光体ホイール870へ入射した場合に、円周方向における照射領域の長さLは、式(1)により計算される。
L=d2+2πrmD/F …(1)
When one pulse of the excitation light 60 is incident on the phosphor wheel 870, the length L of the irradiation region in the circumferential direction is calculated by Equation (1).
L = d2 + 2πrmD / F (1)

但し、d2は励起光60の円周方向のスポット径(単位m)、rは発光素子824の半径方向の中心と回転中心Rとの間の距離(単位m)、mは蛍光体ホイール870の回転数(単位rps)、Dは励起光60のパルスのデューティー比、Fは励起光60のパルス周波数(単位Hz)とする。図23に示すように、蛍光体層36の入射面36aの、円周方向についての長さをLとすることで、励起光200を単位構造体51に適切に照射することが可能となる。   However, d2 is the spot diameter (unit m) in the circumferential direction of the excitation light 60, r is the distance (unit m) between the radial center of the light emitting element 824 and the rotation center R, and m is the phosphor wheel 870. The rotation speed (unit: rps), D is the duty ratio of the pulse of the excitation light 60, and F is the pulse frequency (unit: Hz) of the excitation light 60. As shown in FIG. 23, by setting the length of the incident surface 36a of the phosphor layer 36 in the circumferential direction to L, it is possible to appropriately irradiate the unit structure 51 with the excitation light 200.

長さLがスポット径d2のT倍まで許容可能、言い換えると、励起光60の滲み量がスポット径d2のT倍まで許容可能、とした場合、T=L/d2を式(1)に代入して、距離rについての式(2)が求められる。
r=(T−1)d2F/(2πrmD) …(2)
When the length L is allowable up to T times the spot diameter d2, in other words, the amount of bleeding of the excitation light 60 is allowable up to T times the spot diameter d2, T = L / d2 is substituted into the equation (1). Thus, equation (2) for the distance r is obtained.
r = (T−1) d2F / (2πrmD) (2)

例えば、パルス周波数Fを100kHz、デューティー比Dを0.3、スポット径d2を1mm、回転数mを10000/60rps(=10000rpm)、Tを1.1、とした場合、式(2)により、距離rはおよそ3.2cmと計算される。このとき、一つの単位構造体871の円周方向の長さは、およそ1.1mmとなる。光源装置821は、このような計算に応じた設計及び駆動により、レーザーダイオードアレイ2による励起光60の照射と蛍光体ホイール870の回転とを同期させる。   For example, when the pulse frequency F is 100 kHz, the duty ratio D is 0.3, the spot diameter d2 is 1 mm, the rotational speed m is 10,000 / 60 rps (= 10000 rpm), and T is 1.1, The distance r is calculated to be approximately 3.2 cm. At this time, the length in the circumferential direction of one unit structure 871 is approximately 1.1 mm. The light source device 821 synchronizes the irradiation of the excitation light 60 by the laser diode array 2 and the rotation of the phosphor wheel 870 by design and driving according to such calculation.

蛍光体ホイール870に形成される単位構造体871の数Sは、S=F/mにより求められる。Sは整数であることから、Fはmの整数倍となる。これにより、レーザーダイオードアレイ2は、蛍光体1000が設けられていない領域を避けて、各単位構造体871の発光素子824へ励起光60を適切に入射させることができる。   The number S of unit structures 871 formed on the phosphor wheel 870 is obtained by S = F / m. Since S is an integer, F is an integral multiple of m. Thereby, the laser diode array 2 can appropriately make the excitation light 60 incident on the light emitting element 824 of each unit structure 871 avoiding the region where the phosphor 1000 is not provided.

各実施例の蛍光体ホイールは、空間光変調装置として透過型の液晶パネルを用いるプロジェクター1に適用される場合に限られない。蛍光体ホイールは、反射型のLCOS(Liquid Crystal On Silicon)やDMD(Digital Micromirror Device)を備えるプロジェクターに適用しても良い。   The phosphor wheel of each embodiment is not limited to being applied to the projector 1 that uses a transmissive liquid crystal panel as a spatial light modulator. The phosphor wheel may be applied to a projector equipped with a reflective LCOS (Liquid Crystal On Silicon) or DMD (Digital Micromirror Device).

[実施例7]
図25は、本発明の実施例7に係る波長変換素子として機能する蛍光体ホイール880の要部断面図である。実施例5に係る蛍光体ホイール822と異なる点について説明する。本実施例に係る蛍光体ホイール880では、実施例5の構造体823における蛍光体層36の入射面36aに相当する位置に、励起光60と蛍光とを反射させる反射層72がダイクロイック膜38の代わりに設けられている。励起光60は、ホイール基板31の構造体823が設けられている側から蛍光体1000に照射される。従って、本実施例においては、光透過層825の蛍光出射面825bは、蛍光体層36への励起光の入射面でもある。
[Example 7]
FIG. 25 is a cross-sectional view of a main part of a phosphor wheel 880 that functions as a wavelength conversion element according to Example 7 of the invention. Differences from the phosphor wheel 822 according to the fifth embodiment will be described. In the phosphor wheel 880 according to the present embodiment, the reflection layer 72 that reflects the excitation light 60 and the fluorescence is formed on the dichroic film 38 at a position corresponding to the incident surface 36a of the phosphor layer 36 in the structure 823 of the fifth embodiment. It is provided instead. The excitation light 60 is applied to the phosphor 1000 from the side of the wheel substrate 31 on which the structure 823 is provided. Therefore, in the present embodiment, the fluorescence emission surface 825 b of the light transmission layer 825 is also an entrance surface of excitation light to the phosphor layer 36.

蛍光体層36の内部をホイール基板31へ向かって進行した蛍光は、反射層72で反射され、光透過層825の方向へ進行する。そのため、蛍光体1000から発せられた蛍光は、ホイール基板31側へ漏れず、光透過層825の蛍光出射面825bから効率良く射出することができる。また、蛍光体層36の内部をホイール基板31へ向かって進行する励起光も、同様に反射層72で反射され、光透過層825の蛍光出射面825bから効率良く射出することができる。   The fluorescence that has traveled toward the wheel substrate 31 inside the phosphor layer 36 is reflected by the reflection layer 72 and travels in the direction of the light transmission layer 825. Therefore, the fluorescence emitted from the phosphor 1000 does not leak to the wheel substrate 31 side and can be efficiently emitted from the fluorescence emission surface 825b of the light transmission layer 825. Similarly, the excitation light traveling inside the phosphor layer 36 toward the wheel substrate 31 is also reflected by the reflection layer 72 and can be efficiently emitted from the fluorescence emission surface 825 b of the light transmission layer 825.

図26に、蛍光体ホイール880を用いた光源装置881の一例を示す。励起光60は、ホイール基板31の構造体823が設けられている側から蛍光体1000に照射され、励起光60の一部と蛍光体1000が発した蛍光とは、ピックアップレンズ6によって捕捉される。ピックアップレンズ6によって捕捉された光は、実施例5で説明したコリメート光学系11へ進行する。このようにして、光源装置881はプロジェクターの光源として利用される。このような反射型のホイール基板であっても、実施例5で説明した透過型のホイール基板と同様、システム全体としての光利用効率を向上させる効果が得られる。   FIG. 26 shows an example of a light source device 881 using a phosphor wheel 880. The excitation light 60 is applied to the phosphor 1000 from the side where the structure 823 of the wheel substrate 31 is provided, and a part of the excitation light 60 and the fluorescence emitted by the phosphor 1000 are captured by the pickup lens 6. . The light captured by the pickup lens 6 proceeds to the collimating optical system 11 described in the fifth embodiment. In this way, the light source device 881 is used as a light source of the projector. Even in the case of such a reflective wheel substrate, the effect of improving the light utilization efficiency of the entire system can be obtained, similar to the transmissive wheel substrate described in the fifth embodiment.

反射型の蛍光体ホイール880の場合、ホイール基板31として透明部材を用いる必要はない。ホイール基板として金属を用いれば、蛍光体1000で生じた熱を効果的に放散させることができる。この場合、実施例5の変形例1で示したように、ホイール基板831の表面に設けた溝832に発光素子824を設けることが好ましい。この構成によれば、蛍光体1000で生じた熱を、さらに効率的に放散させることができる。さらに、アルミ等の光反射率が高い金属を用いれば、ホイール基板自体が反射部材として機能するため、反射部34や反射層72を設ける必要がない。   In the case of the reflective phosphor wheel 880, it is not necessary to use a transparent member as the wheel substrate 31. If a metal is used as the wheel substrate, the heat generated in the phosphor 1000 can be effectively dissipated. In this case, as shown in the first modification of the fifth embodiment, it is preferable to provide the light emitting element 824 in the groove 832 provided on the surface of the wheel substrate 831. According to this configuration, the heat generated in the phosphor 1000 can be dissipated more efficiently. Furthermore, if a metal having a high light reflectance such as aluminum is used, the wheel substrate itself functions as a reflecting member, so that it is not necessary to provide the reflecting portion 34 and the reflecting layer 72.

[実施例8]
図27は、本発明の実施例8に係るプロジェクター890の概略構成図である。
上記の実施例5乃至7では、波長変換素子として、ホイールモーター33により回転可能とされた蛍光体ホイールを用いた例を示した。これに対して、本実施例のプロジェクター890においては、光源装置893に用いる波長変換素子として、蛍光体基板891を用いている。蛍光体基板891は、基板本体892と構造体823とを有する。
[Example 8]
FIG. 27 is a schematic configuration diagram of a projector 890 according to the eighth embodiment of the invention.
In Examples 5 to 7, the example in which the phosphor wheel that is rotatable by the wheel motor 33 is used as the wavelength conversion element has been described. On the other hand, in the projector 890 of this embodiment, a phosphor substrate 891 is used as a wavelength conversion element used for the light source device 893. The phosphor substrate 891 includes a substrate body 892 and a structure 823.

図27に示したように、基板本体892は板状部材であって、ガラス等の透明部材から構成されている。本実施例では、構造体823Fは、実施例6で説明した構造体871と同一の構成である。つまり、単位構造体871は、発光素子824、円周方向に設けられた第1の反射部34a、第2の反射部34b、半径方向に設けられた第3の反射部84a、及び第4の反射部84bを含む。励起光を効率よく利用するためには、蛍光体基板891の上に形成される励起光のスポットが蛍光体層36の入射面36aからはみ出さないことが好ましい。さらには、蛍光体層36の入射面36aの面積が励起光のスポットの面積と同じであることが好ましい。
基板本体892の一面、すなわち、基板本体892の励起光60が入射する面とは反対側の表面に構造体823が設けられている。本実施例の蛍光体基板891は、固定されており、上記の実施例5乃至7の蛍光体ホイールのように回転することはない。
As shown in FIG. 27, the substrate body 892 is a plate-like member and is made of a transparent member such as glass. In this embodiment, the structure 823F has the same structure as the structure 871 described in Embodiment 6. That is, the unit structure 871 includes the light emitting element 824, the first reflecting portion 34a provided in the circumferential direction, the second reflecting portion 34b, the third reflecting portion 84a provided in the radial direction, and the fourth reflecting portion. The reflection part 84b is included. In order to efficiently use the excitation light, it is preferable that the spot of the excitation light formed on the phosphor substrate 891 does not protrude from the incident surface 36 a of the phosphor layer 36. Furthermore, the area of the incident surface 36a of the phosphor layer 36 is preferably the same as the area of the excitation light spot.
A structure body 823 is provided on one surface of the substrate main body 892, that is, the surface of the substrate main body 892 opposite to the surface on which the excitation light 60 is incident. The phosphor substrate 891 of the present embodiment is fixed and does not rotate like the phosphor wheels of the fifth to seventh embodiments.

本実施例のプロジェクター890においても、上記の実施例5乃至7と同様、蛍光体層の内部を進行する光が蛍光体層の射出面から空気中に射出しやすくなる。その結果、蛍光体基板を含むプロジェクターのシステム全体としての光利用効率を向上させることができる。   Also in the projector 890 of this embodiment, similarly to the above-described Embodiments 5 to 7, light traveling inside the phosphor layer is easily emitted into the air from the emission surface of the phosphor layer. As a result, the light utilization efficiency of the entire projector system including the phosphor substrate can be improved.

[実施例9]
図28は、本発明の実施例9に係るプロジェクター900の概略構成図である。
本実施例のプロジェクター900のうち、コリメート光学系11より後段の構成は実施例1のプロジェクターと同一である。本実施例のプロジェクター900は、コリメート光学系11よりも前段の光源装置901の構成が実施例1のプロジェクターと異なり、発光素子824への励起光の入射面の位置ずれを補正する補正部902を備えている。さらに言えば、発光素子824への励起光の入射面は、第1の反射部34aのホイール基板31とは反対側の端部と、第2の反射部34bのホイール基板31とは反対側の端部と、の間の領域である。以降、発光素子824への励起光の入射面のことを単に発光素子824の入射面と呼ぶ。
図28において、実施例1の図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Example 9]
FIG. 28 is a schematic configuration diagram of a projector 900 according to Embodiment 9 of the present invention.
In the projector 900 of the present embodiment, the configuration subsequent to the collimating optical system 11 is the same as that of the projector of the first embodiment. Unlike the projector of the first embodiment, the projector 900 of the present embodiment differs from the projector of the first embodiment in the configuration of the light source device 901 upstream of the collimating optical system 11 and includes a correction unit 902 that corrects the positional deviation of the incident surface of the excitation light to the light emitting element 824. I have. Furthermore, the incident surface of the excitation light to the light emitting element 824 is the end of the first reflecting portion 34a opposite to the wheel substrate 31 and the opposite side of the second reflecting portion 34b from the wheel substrate 31. It is a region between the end portions. Hereinafter, the incident surface of the excitation light to the light emitting element 824 is simply referred to as the incident surface of the light emitting element 824.
28, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 1 of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

本実施例の光源装置901は、図28に示すように、紫外レーザーダイオード903と、蛍光体ホイール904と、青色レーザーダイオード905と、クロスダイクロイックプリズム906と、ダイクロイックミラー907と、補正部902と、を主に備えている。紫外レーザーダイオード903は、励起光である紫外光を射出する励起光用光源部として機能する。蛍光体ホイール904は、ホイールモーター33によって回転するとともに、励起光の照射により蛍光を射出する波長変換素子として機能する。補正部902は、蛍光体ホイール904の回転により生じる発光素子824の入射面の位置ずれを補正する。補正部902の構成と機能は後で詳しく説明する。   As shown in FIG. 28, the light source device 901 of the present embodiment includes an ultraviolet laser diode 903, a phosphor wheel 904, a blue laser diode 905, a cross dichroic prism 906, a dichroic mirror 907, a correction unit 902, It is mainly equipped with. The ultraviolet laser diode 903 functions as a light source unit for excitation light that emits ultraviolet light that is excitation light. The phosphor wheel 904 functions as a wavelength conversion element that rotates by the wheel motor 33 and emits fluorescence when irradiated with excitation light. The correction unit 902 corrects the positional deviation of the incident surface of the light emitting element 824 caused by the rotation of the phosphor wheel 904. The configuration and function of the correction unit 902 will be described in detail later.

蛍光体ホイール904は、ホイール基板908と、ホイール基板908の一つの主面に形成された溝に設けられた構造体823を有している。実施例5と同様、構造体823は、蛍光体層36と反射部とを含み、発光素子824は、蛍光体層36と光透過層825とを含む。構造体823の構成は実施例5で説明したので、構造体823に関する詳細な説明は省略する。また、本実施例においては、実施例7による蛍光体ホイール880と同様に、励起光はホイール基板908の構造体823が設けられている側から蛍光体1000に照射される。従って、本実施例においては、光透過層825の蛍光出射面825bが、発光素子824の入射面に相当する。本実施例のホイール基板908は、円形状の板状部材であって、アルミニウム等の金属材料から構成されている。ホイール基板908の中心には回転軸Rが設けられ、回転軸Rはホイールモーター33に連結されている。ホイール基板908は、ホイールモーター33の駆動によって回転軸Rを中心として例えば毎分7200回転の速度で回転する。蛍光体ホイール904は、ホイール基板908の一面と交差する回転軸Rを中心として回転可能とされている。そのため、蛍光体ホイール904の上に形成される励起光のスポットは、蛍光体ホイール904の上を時間的に移動する、と言うことができる。また、蛍光体層36は、ホイール基板908の一面に回転軸Rを中心とする円に沿って設けられている。   The phosphor wheel 904 includes a wheel substrate 908 and a structure 823 provided in a groove formed on one main surface of the wheel substrate 908. As in the fifth embodiment, the structure 823 includes the phosphor layer 36 and the reflection portion, and the light-emitting element 824 includes the phosphor layer 36 and the light transmission layer 825. Since the structure of the structure 823 has been described in the fifth embodiment, a detailed description of the structure 823 is omitted. In the present embodiment, similarly to the phosphor wheel 880 according to the seventh embodiment, the excitation light is applied to the phosphor 1000 from the side of the wheel substrate 908 where the structure 823 is provided. Therefore, in this embodiment, the fluorescence emission surface 825 b of the light transmission layer 825 corresponds to the incident surface of the light emitting element 824. The wheel substrate 908 of this embodiment is a circular plate-like member and is made of a metal material such as aluminum. A rotation axis R is provided at the center of the wheel substrate 908, and the rotation axis R is connected to the wheel motor 33. The wheel substrate 908 rotates around the rotation axis R at a speed of, for example, 7200 rotations by driving the wheel motor 33. The phosphor wheel 904 is rotatable around a rotation axis R that intersects one surface of the wheel substrate 908. Therefore, it can be said that the spot of the excitation light formed on the phosphor wheel 904 moves on the phosphor wheel 904 in time. The phosphor layer 36 is provided on one surface of the wheel substrate 908 along a circle centered on the rotation axis R.

本実施例において、ホイール基板908は、例えば直径が40mmのアルミニウム円板で構成され、アルミニウム円板の一面に例えば内径が37mm、外径が38.3mm、幅(ホイール基板908の径方向の寸法)が1.3mm、深さが0.15mmの溝が形成されている。つまり、構造体823の蛍光出射面825bの幅は1.3mmである。また、実施例7による蛍光体ホイール880における励起光の入射面36aに相当する構造体823の底面の幅は、1mmである。また、後述する位置ずれの補正を容易にするため、ホイール基板908の径方向における構造体823の断面において、ホイール基板908のひとつの主面に対する第1の側面35aの傾斜角をホイール基板908のひとつの主面に対する第2の側面35bの傾斜角と等しくすることが好ましい。
溝の内面には反射膜として銀膜が成膜されている。また、銀膜の表面には、酸化シリコンからなる保護膜が形成されている。溝の内部には、例えば波長405nmの紫外光によって励起され、波長500〜700nmの黄色光を発する蛍光体粒子が分散、内包されたシリコーン樹脂が埋め込まれている。多数の蛍光体粒子が分散、内包されたシリコーン樹脂によって蛍光体層36が構成されている。溝の内面に銀膜が成膜されたことにより、蛍光体層36で発せられた黄色光は効率良く蛍光体ホイール904から取り出される。
In this embodiment, the wheel substrate 908 is made of, for example, an aluminum disc having a diameter of 40 mm, and the inner surface has, for example, an inner diameter of 37 mm, an outer diameter of 38.3 mm, and a width (a dimension in the radial direction of the wheel substrate 908). ) Is 1.3 mm and the depth is 0.15 mm. That is, the width of the fluorescence emission surface 825b of the structure 823 is 1.3 mm. In addition, the width of the bottom surface of the structure 823 corresponding to the incident surface 36a of the excitation light in the phosphor wheel 880 according to Example 7 is 1 mm. Further, in order to facilitate correction of a positional shift described later, the inclination angle of the first side surface 35a with respect to one main surface of the wheel substrate 908 is set to the inclination angle of the wheel substrate 908 in the cross section of the structure 823 in the radial direction of the wheel substrate 908. It is preferable to make it equal to the inclination angle of the second side surface 35b with respect to one main surface.
A silver film is formed on the inner surface of the groove as a reflective film. A protective film made of silicon oxide is formed on the surface of the silver film. For example, a silicone resin in which phosphor particles that are excited by ultraviolet light having a wavelength of 405 nm and emit yellow light having a wavelength of 500 to 700 nm are dispersed and included is embedded in the groove. The phosphor layer 36 is composed of a silicone resin in which a large number of phosphor particles are dispersed and encapsulated. By forming a silver film on the inner surface of the groove, yellow light emitted from the phosphor layer 36 is efficiently extracted from the phosphor wheel 904.

紫外レーザーダイオード903は、蛍光体層36を励起させる励起光として、例えば波長405nmの紫外光を射出する。紫外レーザーダイオード903から射出された紫外光は、第1のコリメータレンズ909によって平行化され、計算機合成ホログラム910(CGH :Computer Generated Hologram、以下CGHと称す)によってビームが成形された後、クロスダイクロイックプリズム906に入射する。紫外レーザーダイオード903から射出された光の光軸であって、第1のコリメータレンズ909、CGH910、クロスダイクロイックプリズム906を通る光軸を、光軸LAと称する。   The ultraviolet laser diode 903 emits, for example, ultraviolet light having a wavelength of 405 nm as excitation light for exciting the phosphor layer 36. The ultraviolet light emitted from the ultraviolet laser diode 903 is collimated by the first collimator lens 909, and the beam is shaped by a computer generated hologram 910 (CGH: Computer Generated Hologram, hereinafter referred to as CGH), and then the cross dichroic prism. Incident at 906. An optical axis of light emitted from the ultraviolet laser diode 903 and passing through the first collimator lens 909, CGH 910, and cross dichroic prism 906 is referred to as an optical axis LA.

クロスダイクロイックプリズム906は、波長500nm未満の光を反射し、波長500nm以上の光を透過させる第1の波長分離膜911と、波長700nm以上の光を反射し、波長700nm未満の光を透過させる第2の波長分離膜912と、を有している。クロスダイクロイックプリズム906に入射した紫外光は、第1の波長分離膜911で反射して光軸を90度折り曲げ、蛍光体ホイール904に向かう。第1の波長分離膜911で反射して90度折り曲げられた紫外光(励起光)の光軸を、光軸LCと称する。   The cross dichroic prism 906 reflects a light having a wavelength of less than 500 nm, transmits a light having a wavelength of 500 nm or more, and reflects a light having a wavelength of 700 nm or more and transmits light having a wavelength of less than 700 nm. 2 wavelength separation films 912. The ultraviolet light incident on the cross dichroic prism 906 is reflected by the first wavelength separation film 911, bends the optical axis by 90 degrees, and travels toward the phosphor wheel 904. The optical axis of ultraviolet light (excitation light) reflected by the first wavelength separation film 911 and bent by 90 degrees is referred to as an optical axis LC.

クロスダイクロイックプリズム906と蛍光体ホイール904との間には、ピックアップレンズ913が設けられている。紫外レーザーダイオード903から射出された紫外光は、第1のコリメータレンズ909、CGH910、ピックアップレンズ913を経て、蛍光体ホイール904の蛍光体層36上に集光される。このとき、後述する第2のアクチュエーターによって光軸LC上でのピックアップレンズ913の位置が最適化されることにより、紫外光はホイール基板908上に1.2mm角の矩形状のスポット(光源像)として結像される。紫外光のスポットの大きさは1.2mm角であり、矩形状のスポットの一の辺はホイール基板908の径方向と略一致している。つまり、ホイール基板908の半径方向の断面におけるスポットの大きさW1は1.2mmである。また、ホイール基板908の半径方向の断面における発光素子824の入射面の幅W2は1.3mmである。そのため、励起光の集光位置と蛍光体層36とが適正な位置関係にある場合、励起光の集光位置は発光素子824の入射面、すなわち光透過層825の蛍光出射面825b上に位置し、しかも、ホイール基板908の上に形成される励起光のスポットが発光素子824の入射面の外側へはみ出すことはない。本実施例では、スポットの大きさW1を発光素子824の入射面の幅W2よりわずかに小さくしたが、蛍光体層36と励起光双方を有効に利用するためには、スポットの大きさW1を発光素子824の入射面の幅W2と等しくすることが好ましい。   A pickup lens 913 is provided between the cross dichroic prism 906 and the phosphor wheel 904. The ultraviolet light emitted from the ultraviolet laser diode 903 passes through the first collimator lens 909, the CGH 910, and the pickup lens 913 and is collected on the phosphor layer 36 of the phosphor wheel 904. At this time, the position of the pickup lens 913 on the optical axis LC is optimized by a second actuator described later, so that the ultraviolet light is a 1.2 mm square spot (light source image) on the wheel substrate 908. Is imaged. The size of the ultraviolet light spot is 1.2 mm square, and one side of the rectangular spot substantially coincides with the radial direction of the wheel substrate 908. That is, the spot size W1 in the cross section in the radial direction of the wheel substrate 908 is 1.2 mm. The width W2 of the incident surface of the light emitting element 824 in the radial cross section of the wheel substrate 908 is 1.3 mm. Therefore, when the excitation light condensing position and the phosphor layer 36 are in an appropriate positional relationship, the excitation light condensing position is located on the incident surface of the light emitting element 824, that is, on the fluorescence emitting surface 825 b of the light transmitting layer 825. In addition, the spot of excitation light formed on the wheel substrate 908 does not protrude outside the incident surface of the light emitting element 824. In this embodiment, the spot size W1 is slightly smaller than the width W2 of the incident surface of the light emitting element 824. However, in order to effectively use both the phosphor layer 36 and the excitation light, the spot size W1 is set to It is preferable to make the width W 2 of the incident surface of the light emitting element 824 equal.

紫外光が蛍光体層36に入射したとき、蛍光体は紫外光によって励起され、波長500〜700nmの黄色光を発する。蛍光体から発せられた黄色光は、ピックアップレンズ913を経てクロスダイクロイックプリズム906に入射し、第1の波長分離膜911および第2の波長分離膜912を透過して、後段のコリメート光学系11に向かう。一方、光軸LA上において、クロスダイクロイックプリズム906を挟んで紫外レーザーダイオード903が設けられた側と反対側には、波長500nm未満の光を反射し、波長500nm以上の光を透過させるダイクロイックミラー907が設けられている。   When ultraviolet light enters the phosphor layer 36, the phosphor is excited by the ultraviolet light and emits yellow light having a wavelength of 500 to 700 nm. Yellow light emitted from the phosphor enters the cross dichroic prism 906 through the pickup lens 913, passes through the first wavelength separation film 911 and the second wavelength separation film 912, and enters the subsequent collimating optical system 11. Head. On the other hand, on the optical axis LA, a dichroic mirror 907 that reflects light having a wavelength of less than 500 nm and transmits light having a wavelength of 500 nm or more on the side opposite to the side where the ultraviolet laser diode 903 is provided across the cross dichroic prism 906. Is provided.

ダイクロイックミラー907を通り、光軸LAと直交する光軸を光軸LBとすると、光軸LB上に、例えば波長460nmの青色光を射出する青色レーザーダイオード905が設けられている。ダイクロイックミラー907と青色レーザーダイオード905との間には、第2のコリメータレンズ914が設けられている。青色レーザーダイオード905から射出された青色光は、第2のコリメータレンズ914によって平行化された後、ダイクロイックミラー907に入射する。青色光は、ダイクロイックミラー907で反射してダイクロイックプリズム906に入射する。ダイクロイックプリズム906に入射した青色光は、第1の波長分離膜911で反射して、後段のコリメート光学系11に向かう。このようにして、蛍光体層36から発せられた黄色光と青色レーザーダイオード905から射出された青色光とが合成されて白色光となり、白色光がコリメート光学系11に入射する。   If the optical axis that passes through the dichroic mirror 907 and is orthogonal to the optical axis LA is the optical axis LB, a blue laser diode 905 that emits blue light having a wavelength of 460 nm, for example, is provided on the optical axis LB. A second collimator lens 914 is provided between the dichroic mirror 907 and the blue laser diode 905. The blue light emitted from the blue laser diode 905 is collimated by the second collimator lens 914 and then enters the dichroic mirror 907. The blue light is reflected by the dichroic mirror 907 and enters the dichroic prism 906. The blue light incident on the dichroic prism 906 is reflected by the first wavelength separation film 911 and travels to the subsequent collimating optical system 11. In this way, the yellow light emitted from the phosphor layer 36 and the blue light emitted from the blue laser diode 905 are combined to become white light, and the white light enters the collimating optical system 11.

補正部902は、第1のアクチュエーター915と、第2のアクチュエーター916と、赤外レーザーダイオード917と、回折格子918と、光検出器919と、円筒レンズ920と、偏光ビームスプリッター921(Polarized Beam Splitter, 以下、PBSと略記する)と、1/4波長板922と、第3のコリメータレンズ923と、制御部924と、を備えている。蛍光体ホイール904のホイールモーター33には第1のアクチュエーター915が設置されている。第1のアクチュエーター915は、励起光の光軸LC方向と垂直な方向における発光素子824の入射面の位置ずれを補正する第1の補正部に相当する。この補正は、蛍光体層36と励起光のスポットとの相対的な位置関係を補正することと等価である。第1のアクチュエーター915の駆動により、蛍光体ホイール904はホイール基板908の主面に平行な方向に平行移動する。また、ピックアップレンズ913には、第2のアクチュエーター916が設置されている。第2のアクチュエーター916は、励起光の光軸LC方向における発光素子824の入射面の位置ずれを補正する第2の補正部に相当する。この補正は、励起光が平行光でない場合において、励起光のスポットの大きさを補正することと等価である。第2のアクチュエーター916の駆動により、ピックアップレンズ913は光軸LCと平行な方向に平行移動する。   The correction unit 902 includes a first actuator 915, a second actuator 916, an infrared laser diode 917, a diffraction grating 918, a photodetector 919, a cylindrical lens 920, a polarization beam splitter 921 (Polarized Beam Splitter). , Hereinafter abbreviated as PBS), a quarter-wave plate 922, a third collimator lens 923, and a controller 924. A first actuator 915 is installed on the wheel motor 33 of the phosphor wheel 904. The first actuator 915 corresponds to a first correction unit that corrects the positional deviation of the incident surface of the light emitting element 824 in the direction perpendicular to the optical axis LC direction of the excitation light. This correction is equivalent to correcting the relative positional relationship between the phosphor layer 36 and the spot of the excitation light. By driving the first actuator 915, the phosphor wheel 904 is translated in a direction parallel to the main surface of the wheel substrate 908. The pickup lens 913 is provided with a second actuator 916. The second actuator 916 corresponds to a second correction unit that corrects the positional deviation of the incident surface of the light emitting element 824 in the optical axis LC direction of the excitation light. This correction is equivalent to correcting the spot size of the excitation light when the excitation light is not parallel light. By driving the second actuator 916, the pickup lens 913 is translated in a direction parallel to the optical axis LC.

光軸LA上において、ダイクロイックミラー907を挟んでダイクロイックプリズム906が設けられた側と反対側には、ダイクロイックミラー907側から順に、1/4波長板922、第3のコリメータレンズ923、PBS921、回折格子918、赤外レーザーダイオード917が配置されている。PBS921は、当該PBS921の透過軸が赤外レーザーダイオード917から射出された赤外光の偏光軸と一致するように配置されている。ダイクロイックミラー907の後段側に配置された1/4波長板922、第3のコリメータレンズ923、PBS921、回折格子918、赤外レーザーダイオード917は、発光素子824の入射面の位置ずれの量を検出する検出部として機能する。   On the optical axis LA, on the side opposite to the side where the dichroic prism 906 is provided across the dichroic mirror 907, the quarter wavelength plate 922, the third collimator lens 923, the PBS 921, diffraction, in order from the dichroic mirror 907 side. A grating 918 and an infrared laser diode 917 are arranged. The PBS 921 is arranged so that the transmission axis of the PBS 921 coincides with the polarization axis of the infrared light emitted from the infrared laser diode 917. A quarter-wave plate 922, a third collimator lens 923, a PBS 921, a diffraction grating 918, and an infrared laser diode 917 disposed on the rear stage side of the dichroic mirror 907 detect the amount of positional deviation of the incident surface of the light emitting element 824. Functions as a detection unit.

赤外レーザーダイオード917は、ピックアップレンズ913および発光素子824の入射面が適正な位置にあるか否かを検出するための検出光として、例えば波長780nmの赤外光を射出する。赤外レーザーダイオード917から射出された赤外光は、回折格子918によって3つのビームに分割された後、PBS921、第3のコリメータレンズ923、1/4波長板922、ダイクロイックミラー907を順に透過し、クロスダイクロイックプリズム906に入射する。クロスダイクロイックプリズム906に入射した赤外光は、第2の波長分離膜912で反射し、ピックアップレンズ913を経て蛍光体ホイール904に入射し、蛍光体ホイール904で反射する。   The infrared laser diode 917 emits infrared light having a wavelength of, for example, 780 nm as detection light for detecting whether or not the incident surfaces of the pickup lens 913 and the light emitting element 824 are at appropriate positions. The infrared light emitted from the infrared laser diode 917 is divided into three beams by the diffraction grating 918, and then sequentially passes through the PBS 921, the third collimator lens 923, the quarter wavelength plate 922, and the dichroic mirror 907. , Enters the cross dichroic prism 906. Infrared light incident on the cross dichroic prism 906 is reflected by the second wavelength separation film 912, enters the phosphor wheel 904 through the pickup lens 913, and is reflected by the phosphor wheel 904.

蛍光体ホイール904で反射した赤外光は、ピックアップレンズ913を透過してクロスダイクロイックプリズム906の第2の波長分離膜912で反射し、ダイクロイックミラー907、1/4波長板922、第3のコリメータレンズ923を順に透過し、PBS921に入射する。このとき、赤外光は往路と復路とで1/4波長板922を2回透過したため、PBS921に入射する赤外光の偏光軸は、赤外レーザーダイオード917から射出された直後の赤外光の偏光軸に対して90°回転した状態となる。よって、赤外光は、PBS921で反射し、円筒レンズ920を介して光検出器919に入射する。   The infrared light reflected by the phosphor wheel 904 passes through the pickup lens 913 and is reflected by the second wavelength separation film 912 of the cross dichroic prism 906, and is then dichroic mirror 907, quarter wavelength plate 922, and third collimator. The light passes through the lens 923 in order and enters the PBS 921. At this time, since the infrared light is transmitted through the quarter-wave plate 922 twice in the forward path and the return path, the polarization axis of the infrared light incident on the PBS 921 is the infrared light immediately after being emitted from the infrared laser diode 917. It is in a state rotated by 90 ° with respect to the polarization axis. Therefore, the infrared light is reflected by the PBS 921 and enters the photodetector 919 via the cylindrical lens 920.

光検出器919は、入射した赤外光に基づいて、光軸LCに平行な方向における適正な位置からの、発光素子824の入射面の位置ずれ、いわゆるフォーカスずれを検出する。光検出器919はさらに、光軸LCに垂直な方向における適正な位置からの、発光素子824の入射面の位置ずれ、いわゆるトラッキングずれを検出する。ここで、光軸LCに平行な方向における、発光素子824の入射面の適正な位置とは、例えば励起光の集光点とすることができる。また、光軸LCに垂直な方向における発光素子824の入射面の適正な位置とは、紫外光(励起光)のスポットが蛍光体層36への励起光の入射面の外側にはみ出さないような位置である。フォーカスずれの検出には、ピックアップレンズ913の位置がベストフォーカス状態にあるか、ベストフォーカスよりも前で結像しているか、後で結像しているかによって、円筒レンズ920を透過した後の赤外光のビーム形状が変化することを利用している。すなわち、フォーカスずれの検出には、公知の非点収差法が用いられる。また、トラッキングずれの検出には、主ビームと2つの副ビームを用い、トラッキングずれの方向によって、2つの副ビームの光量の差が変化することを利用している。すなわち、トラッキングずれの検出には、公知の3ビーム法が用いられる。なお、フォーカスずれやトラッキングずれの検出方法は上記の方法に限るものではない。例えば、フォーカスずれの検出にフーコー法を用いたり、トラッキングずれの検出にプッシュプル法を用いたりしても良い。   The photodetector 919 detects a position shift of the incident surface of the light emitting element 824 from a proper position in a direction parallel to the optical axis LC, that is, a so-called focus shift, based on the incident infrared light. The photodetector 919 further detects a positional deviation of the incident surface of the light emitting element 824 from a proper position in a direction perpendicular to the optical axis LC, a so-called tracking deviation. Here, the appropriate position of the incident surface of the light emitting element 824 in the direction parallel to the optical axis LC can be, for example, a condensing point of excitation light. Further, the appropriate position of the incident surface of the light emitting element 824 in the direction perpendicular to the optical axis LC means that the spot of ultraviolet light (excitation light) does not protrude outside the incident surface of the excitation light to the phosphor layer 36. It is a position. For detecting the focus shift, the red color after passing through the cylindrical lens 920 is determined depending on whether the pickup lens 913 is in the best focus state, formed before or after the best focus. It utilizes the fact that the beam shape of external light changes. That is, a known astigmatism method is used to detect the focus shift. The tracking deviation is detected by using the main beam and the two sub beams, and the fact that the difference in the amount of light between the two sub beams changes depending on the direction of the tracking deviation. That is, a known three-beam method is used to detect tracking deviation. Note that the detection method of focus deviation and tracking deviation is not limited to the above method. For example, the Foucault method may be used to detect a focus shift, or the push-pull method may be used to detect a tracking shift.

光検出器919の出力信号は制御部924に送られる。制御部924は、光検出器919の出力信号に基づいて、フォーカスずれの方向とずれ量に応じてピックアップレンズ913を光軸LCと平行な方向に移動させるための駆動信号を第2のアクチュエーター916に送信する。また、制御部924は、光検出器919の出力信号に基づいて、トラッキングずれの方向とずれ量に応じて蛍光体ホイール904を光軸LCと垂直な方向に移動させるための駆動信号を第1のアクチュエーター915に送信する。第2のアクチュエーター916は、ピックアップレンズ913で集光された光が発光素子824の入射面上に常時ベストフォーカスで結像するように、ピックアップレンズ913を光軸LCと平行な方向に駆動する。この補正は、フォーカスずれによってスポットの大きさが変動することを補正することに対応する。これにより、フォーカスずれによってスポットが大きくなることに起因してスポットが発光素子824の入射面からはみ出し、励起光の利用効率が低下する、ということを低減することができる。また、光源装置から射出される光の強度の変動を小さくすることができる。第1のアクチュエーター915は、ピックアップレンズ913で集光された光、すなわち励起光のスポットが発光素子824の入射面上から常時はみ出さないように、蛍光体ホイール904を光軸LCと垂直な方向に駆動する。この補正は、蛍光体層36とスポットとの相対的な位置関係を補正することに対応する。これにより、スポットが発光素子824の入射面からはみ出すことで励起光の利用効率が低下する、ということを低減することができる。また、光源装置から射出される光の強度の変動を小さくすることができる。   An output signal of the photodetector 919 is sent to the control unit 924. Based on the output signal of the photodetector 919, the control unit 924 sends a drive signal for moving the pickup lens 913 in a direction parallel to the optical axis LC in accordance with the direction and amount of focus deviation. Send to. In addition, the control unit 924 outputs a drive signal for moving the phosphor wheel 904 in a direction perpendicular to the optical axis LC in accordance with the direction and amount of tracking deviation based on the output signal of the photodetector 919. To the actuator 915. The second actuator 916 drives the pickup lens 913 in a direction parallel to the optical axis LC so that the light collected by the pickup lens 913 is always focused on the incident surface of the light emitting element 824 with the best focus. This correction corresponds to correcting that the spot size fluctuates due to a focus shift. Accordingly, it is possible to reduce the fact that the spot protrudes from the incident surface of the light emitting element 824 due to the increase of the spot due to the focus shift, and the use efficiency of the excitation light is reduced. Moreover, the fluctuation | variation of the intensity | strength of the light inject | emitted from a light source device can be made small. The first actuator 915 moves the phosphor wheel 904 in a direction perpendicular to the optical axis LC so that the light condensed by the pickup lens 913, that is, the spot of excitation light does not always protrude from the incident surface of the light emitting element 824. To drive. This correction corresponds to correcting the relative positional relationship between the phosphor layer 36 and the spot. Accordingly, it is possible to reduce the fact that the use efficiency of the excitation light is reduced due to the spot protruding from the incident surface of the light emitting element 824. Moreover, the fluctuation | variation of the intensity | strength of the light inject | emitted from a light source device can be made small.

本実施例のプロジェクター900においても、上記の実施例1〜8と同様、蛍光体層36の側面に反射部を設けたことにより、蛍光体層の内部を進行する光が蛍光体層の射出面から空気中に射出しやすくなる。その結果、プロジェクターのシステム全体としての光利用効率を向上させることができる。   Also in the projector 900 of the present embodiment, as in the first to eighth embodiments, by providing the reflecting portion on the side surface of the phosphor layer 36, the light traveling inside the phosphor layer is emitted from the phosphor layer. It becomes easy to inject into the air from. As a result, the light utilization efficiency of the entire projector system can be improved.

ところが、プロジェクター900を停止した状態で各種光学部品を適正な位置にアライメントしたとしても、プロジェクター900を起動させ、蛍光体ホイール904が高速で回転した状態においては、ホイール基板908の偏心や面ぶれ等に起因して、すなわち発光素子824の入射面の位置ずれに起因して励起光のフォーカスずれやトラッキングずれを生じる虞がある。これに対し、本実施例の場合、励起光のフォーカスずれやトラッキングずれを補正する補正部902が備えられているため、フォーカスずれやトラッキングずれが確実に補正され、光源装置901から射出される光の強度の変動を抑えることができる。   However, even if the various optical components are aligned at appropriate positions with the projector 900 stopped, when the projector 900 is activated and the phosphor wheel 904 is rotated at a high speed, the wheel substrate 908 is decentered or shakes. There is a possibility that the focus deviation or tracking deviation of the excitation light may occur due to the above, that is, due to the positional deviation of the incident surface of the light emitting element 824. On the other hand, in the case of the present embodiment, since the correction unit 902 that corrects the focus deviation and tracking deviation of the excitation light is provided, the light emitted from the light source device 901 is reliably corrected for the focus deviation and tracking deviation. The fluctuation of the strength of can be suppressed.

[実施例10]
図29は、本発明の実施例10に係るプロジェクター930の概略構成図である。本実施例のプロジェクター930は、補正部931を備えた点では実施例9と同様であるが、補正部931の構成が実施例9と異なる。
図29において、実施例9の図28と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例においても、光透過層825の蛍光出射面825bが、発光素子824の入射面に相当する。
[Example 10]
FIG. 29 is a schematic configuration diagram of a projector 930 according to the tenth embodiment of the invention. The projector 930 of the present embodiment is the same as that of the ninth embodiment in that the correction unit 931 is provided, but the configuration of the correction unit 931 is different from that of the ninth embodiment.
29, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 28 of the ninth embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Also in this embodiment, the fluorescence emission surface 825 b of the light transmission layer 825 corresponds to the incident surface of the light emitting element 824.

本実施例のプロジェクター930は、図29に示すように、補正部931として、第1のアクチュエーター915と、第2のアクチュエーター914と、データ記憶部932と、制御部933と、を備えている。図28に示した実施例9のプロジェクター900と比較すると、本実施例のプロジェクター930の光源装置934は、赤外レーザーダイオードおよび光検出器等を含む、励起光のフォーカスずれやトラッキングずれを検出するための機構を備えていない。そのため、本実施例のプロジェクター930では、ダイクロイックミラー907に代えて、単なる反射ミラーを用いても良い。   As shown in FIG. 29, the projector 930 of this embodiment includes a first actuator 915, a second actuator 914, a data storage unit 932, and a control unit 933 as the correction unit 931. Compared with the projector 900 of the ninth embodiment shown in FIG. 28, the light source device 934 of the projector 930 of the present embodiment detects a focus shift or tracking shift of the excitation light including an infrared laser diode and a photodetector. It is not equipped with a mechanism. Therefore, in the projector 930 of this embodiment, a simple reflection mirror may be used instead of the dichroic mirror 907.

蛍光体ホイール904を回転させた際に生じる発光素子824の入射面の位置ずれ、すなわち励起光のフォーカスずれやトラッキングずれは、光源装置934を組み立てた際に予め測定されている。測定によって得られた蛍光体ホイール904の回転角度とフォーカスずれの方向とずれ量との関係、および蛍光体ホイール904の回転角度とトラッキングずれの方向とずれ量との関係がマッピングデータとしてデータ記憶部932に記憶されている。   The positional deviation of the incident surface of the light emitting element 824 that occurs when the phosphor wheel 904 is rotated, that is, the focus deviation or tracking deviation of the excitation light, is measured in advance when the light source device 934 is assembled. The relationship between the rotation angle of the phosphor wheel 904 obtained by the measurement, the direction of the focus deviation, and the deviation amount, and the relationship between the rotation angle of the phosphor wheel 904, the direction of the tracking deviation, and the deviation amount are used as mapping data. 932.

プロジェクター930を起動した際には、制御部933は、データ記憶部932のマッピングデータに基づいて、ピックアップレンズ913を光軸LCと平行な方向に移動させるための駆動信号を第2のアクチュエーター916に送信する。また、制御部933は、データ記憶部932のマッピングデータに基づいて、トラッキングずれの方向とずれ量に応じて蛍光体ホイール904を光軸LCと垂直な方向に移動させるための駆動信号を第1のアクチュエーター915に送信する。第2のアクチュエーター916は、ピックアップレンズ913で集光された光が発光素子824の入射面上に常時ベストフォーカスで結像するように、ピックアップレンズ913を光軸LCと平行な方向に駆動する。第1のアクチュエーター915は、ピックアップレンズ913で集光された光、すなわち励起光のスポットが発光素子824の入射面上から常時はみ出さないように、蛍光体ホイール904を光軸LCと垂直な方向に駆動する。   When the projector 930 is activated, the control unit 933 sends a drive signal for moving the pickup lens 913 in the direction parallel to the optical axis LC to the second actuator 916 based on the mapping data in the data storage unit 932. Send. Further, the control unit 933 generates a first drive signal for moving the phosphor wheel 904 in a direction perpendicular to the optical axis LC according to the tracking deviation direction and deviation amount based on the mapping data of the data storage unit 932. To the actuator 915. The second actuator 916 drives the pickup lens 913 in a direction parallel to the optical axis LC so that the light collected by the pickup lens 913 is always focused on the incident surface of the light emitting element 824 with the best focus. The first actuator 915 moves the phosphor wheel 904 in a direction perpendicular to the optical axis LC so that the light condensed by the pickup lens 913, that is, the spot of excitation light does not always protrude from the incident surface of the light emitting element 824. To drive.

本実施例のプロジェクター930においても、上記の実施例1〜9と同様、蛍光体層36の側面に反射部を設けたことにより、蛍光体層36の内部を進行する光が蛍光体層の射出面から空気中に射出しやすくなる。その結果、プロジェクターのシステム全体としての光利用効率を向上させることができる。また、補正部931によってフォーカスずれやトラッキングずれが確実に補正され、光源装置901から射出される光の強度の変動を抑えることができる。実施例9のプロジェクターと比較すると、フォーカスずれやトラッキングずれを検出するための機構を備えていない分、補正部931の構成が簡略化できる。   Also in the projector 930 of the present embodiment, as in the first to ninth embodiments, by providing the reflecting portion on the side surface of the phosphor layer 36, the light traveling inside the phosphor layer 36 is emitted from the phosphor layer. It becomes easy to inject into the air from the surface. As a result, the light utilization efficiency of the entire projector system can be improved. In addition, the correction unit 931 can reliably correct the focus shift and the tracking shift, and can suppress fluctuations in the intensity of light emitted from the light source device 901. Compared with the projector according to the ninth embodiment, the configuration of the correction unit 931 can be simplified because the mechanism for detecting the focus shift and the tracking shift is not provided.

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、実施例4では、実施例1で用いた蛍光体ホイール100と同じ態様で、基板本体812の一面に形成された溝に蛍光体層36が設けられた蛍光体基板811を用いたが、これに限られない。実施例4において、実施例1の変形例1乃至3及び実施例3で用いたいずれの態様で蛍光体層36が基板本体812に設けられた蛍光体基板を用いてもよい。
同様に、実施例8では、実施例5で用いた蛍光体ホイール822と同じ態様で蛍光体層36が基板本体892の一面に設けられた蛍光体基板891を用いたが、これに限られない。実施例8において、実施例5の変形例1乃至5及び実施例7で用いたいずれの態様で蛍光体層36が基板本体892に設けられた蛍光体基板を用いてもよい。
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, in Example 4, the phosphor substrate 811 in which the phosphor layer 36 is provided in the groove formed on one surface of the substrate body 812 in the same manner as the phosphor wheel 100 used in Example 1 was used. It is not limited to this. In the fourth embodiment, a phosphor substrate in which the phosphor layer 36 is provided on the substrate body 812 may be used in any of the modifications 1 to 3 and the third embodiment of the first embodiment.
Similarly, in Example 8, the phosphor substrate 891 having the phosphor layer 36 provided on one surface of the substrate body 892 in the same manner as the phosphor wheel 822 used in Example 5 was used, but the present invention is not limited thereto. . In the eighth embodiment, a phosphor substrate in which the phosphor layer 36 is provided on the substrate body 892 may be used in any of the modifications 1 to 5 of the fifth embodiment and the seventh embodiment.

また、実施例9および実施例10では、構造体として実施例5で説明した構造体823を用いたが、これに限られない。実施例9または実施例10において、実施例1ないし8で用いたいずれの構造体を用いてもよい。また、実施例9および実施例10では、蛍光体ホイールとして、ホイール基板908の一つの主面に形成された溝に構造体823が設けられた蛍光体ホイール904を用いたが、これに限られない。実施例9または実施例10において、実施例1乃至3および実施例5乃至7で用いたいずれの蛍光体ホイールを用いてもよい。   Moreover, in Example 9 and Example 10, although the structure 823 demonstrated in Example 5 was used as a structure, it is not restricted to this. In Example 9 or Example 10, any structure used in Examples 1 to 8 may be used. Further, in Example 9 and Example 10, the phosphor wheel 904 in which the structure 823 is provided in the groove formed on one main surface of the wheel substrate 908 is used as the phosphor wheel. Absent. In Example 9 or Example 10, any phosphor wheel used in Examples 1 to 3 and Examples 5 to 7 may be used.

また、実施例9および実施例10では、スポットが発光素子824の入射面からはみ出すことを低減するように、蛍光体層36と励起光のスポットとの相対的な位置関係、あるいは励起光のスポットの大きさを補正していた。言い換えれば、発光素子824の入射面を補正の対象としていた。しかし、本発明はこれに限られない。蛍光体層36と光透過層825との界面を補正の対象として、スポットが当該界面からはみ出すことを低減するように、蛍光体層36と励起光のスポットとの相対的な位置関係、あるいは励起光のスポットの大きさを補正してもよい。これによれば、光源装置から射出される光の強度の変動をさらに小さくすることができる。   Further, in Example 9 and Example 10, the relative positional relationship between the phosphor layer 36 and the spot of excitation light or the spot of excitation light is reduced so as to reduce the spot from protruding from the incident surface of the light emitting element 824. The size of was corrected. In other words, the incident surface of the light emitting element 824 is a correction target. However, the present invention is not limited to this. Relative positional relationship between the phosphor layer 36 and the spot of excitation light or excitation so as to reduce the protrusion of the spot from the interface with the interface between the phosphor layer 36 and the light transmission layer 825 as a correction target. The size of the light spot may be corrected. According to this, the fluctuation | variation of the intensity | strength of the light inject | emitted from a light source device can be made still smaller.

また、実施例1のように、構造体32の励起光の入射面36aから励起光が蛍光体層36へ入射する場合、構造体32の励起光の入射面36aを補正の対象とする。そして、スポットが入射面36aからはみ出すことを低減するように、蛍光体層36と励起光のスポットとの相対的な位置関係、あるいは励起光のスポットの大きさを補正すれば、光源装置から射出される光の強度の変動をさらに小さくすることができる。   Further, as in the first embodiment, when excitation light is incident on the phosphor layer 36 from the excitation light incident surface 36a of the structure 32, the excitation light incident surface 36a of the structure 32 is set as a correction target. Then, if the relative positional relationship between the phosphor layer 36 and the spot of the excitation light or the size of the spot of the excitation light is corrected so as to reduce the protrusion of the spot from the incident surface 36a, the light is emitted from the light source device. The fluctuation of the intensity of the emitted light can be further reduced.

また、実施例3のように、発光素子が光透過層を有しておらず、構造体32の蛍光の射出面36bから励起光が蛍光体層36へ入射する場合、射出面36bを補正の対象とする。   Further, as in the third embodiment, when the light emitting element does not have the light transmission layer and the excitation light is incident on the phosphor layer 36 from the fluorescence emission surface 36b of the structure 32, the emission surface 36b is corrected. set to target.

また、実施例1の変形例1に示したような形態で、蛍光体層36の射出面36bがホイール基板908の一つの主面に形成された溝の内部に埋め込まれている場合は、次のように補正の対象を設定する。つまり、ホイール基板908の径方向における構造体823の断面において、第1の反射部34aのホイール基板908側の端部を一端とし、第2の反射部34bのホイール基板908側の端部を一端とする領域を発光素子の入射面として定義する。そして、当該入射面を補正の対象とする。
また、実施例9および実施例10では、励起光を発光素子824の入射面に対して集光させていたが、これに限られない。励起光の集光面と発光素子824の入射面との励起光の光軸方向での位置関係にかかわらず、上記したように、励起光のスポットが補正対象物からはみ出さないように補正対象物を補正すればよい。
また、必ずしも励起光を蛍光体層36に向かって集光させる必要はない。平行化した励起光を用いる場合、第2の補正部を省略することができる。
Further, when the emission surface 36b of the phosphor layer 36 is embedded in a groove formed on one main surface of the wheel substrate 908 in the form shown in the first modification of the first embodiment, the following is performed. The correction target is set as follows. That is, in the cross section of the structure 823 in the radial direction of the wheel substrate 908, the end on the wheel substrate 908 side of the first reflecting portion 34a is one end, and the end on the wheel substrate 908 side of the second reflecting portion 34b is one end. Is defined as the incident surface of the light emitting element. And the said entrance plane is made into the object of correction | amendment.
Moreover, in Example 9 and Example 10, excitation light was condensed with respect to the incident surface of the light emitting element 824, but is not limited thereto. Regardless of the positional relationship between the excitation light condensing surface and the incident surface of the light emitting element 824 in the optical axis direction of the excitation light, as described above, the correction target is set so that the spot of the excitation light does not protrude from the correction target. You just have to correct things.
Further, it is not always necessary to collect the excitation light toward the phosphor layer 36. When the parallel excitation light is used, the second correction unit can be omitted.

また、実施例9および実施例10では、励起光を効率よく利用するために、励起光のスポットが発光素子824の入射面からはみ出さないように蛍光体層36の位置ずれを補正していたが、これに限られない。要は、発光素子824の入射面等の補正対象物と励起光のスポットとが互いに重なっている領域の面積の変動が小さくなるように、蛍光体層と励起光のスポットとの相対的な位置関係およびスポットの大きさのうち少なくとも一方を補正すればよい。これにより、光源装置から射出される光の強度の変動を小さくすることができる。   In Example 9 and Example 10, in order to efficiently use the excitation light, the positional deviation of the phosphor layer 36 is corrected so that the spot of the excitation light does not protrude from the incident surface of the light emitting element 824. However, it is not limited to this. In short, the relative position between the phosphor layer and the spot of the excitation light is reduced so that the fluctuation of the area of the region where the correction target such as the incident surface of the light emitting element 824 and the spot of the excitation light overlap each other is reduced. It is only necessary to correct at least one of the relationship and the spot size. Thereby, the fluctuation | variation of the intensity | strength of the light inject | emitted from a light source device can be made small.

また第1のアクチュエーター915をピックアップレンズ913に設けて、ピックアップレンズ913をホイール基板908の主面に平行な方向に平行移動させてもよい。また、第2のアクチュエーター916をホイールモーター33に設けて、ホイール基板908を光軸LCと平行な方向に平行移動させてもよい。   Alternatively, the first actuator 915 may be provided on the pickup lens 913 and the pickup lens 913 may be translated in a direction parallel to the main surface of the wheel substrate 908. Alternatively, the second actuator 916 may be provided in the wheel motor 33 so that the wheel substrate 908 is translated in a direction parallel to the optical axis LC.

例えば上記実施例では、青色光もしくは紫外光を励起光として黄色光を蛍光発光させる構成の例を示した。この構成に代えて、紫外光を励起光として赤色光、緑色光、青色光を蛍光発光させ、これら3色の光を時分割で射出させる構成としても良い。または、青色光を励起光として赤色光、緑色光を蛍光発光させるとともに青色光をそのまま射出させ、これら3色の光を時分割で射出させる構成としても良い。その他、上記実施形態で例示したプロジェクターおよび光源装置の各構成要素の形状、数、配置、材料等に関しては、適宜変更が可能である。   For example, in the above-described embodiment, an example of a configuration in which yellow light is fluorescently emitted using blue light or ultraviolet light as excitation light has been described. Instead of this configuration, it is also possible to employ a configuration in which ultraviolet light is used as excitation light, red light, green light, and blue light are fluorescently emitted, and these three colors of light are emitted in a time-sharing manner. Alternatively, red light and green light may be emitted as fluorescent light using blue light as excitation light, blue light may be emitted as it is, and light of these three colors may be emitted in a time division manner. In addition, the shape, number, arrangement, material, and the like of each component of the projector and the light source device exemplified in the above embodiment can be appropriately changed.

1,600,800,820,890,900,930…プロジェクター、2…レーザーダイオードアレイ(励起光用光源部)、10,610,710,810,821,881,893,901,934…光源装置、31,831…ホイール基板、34a…第1の反射部、34b…第2の反射部、35a…第1の側面、35b…第2の側面、36,36R,36G…蛍光体層、38…ダイクロイック膜(波長分離層)、72…反射層、84a…第3の反射部、84b…第4の反射部、85a…第3の側面、85b…第4の側面、100,200,300,400,700,822,830,840,850,860,870,880,904…蛍光体ホイール(波長変換素子)、811,891…蛍光体基板(波長変換素子)、825…光透過層、832…溝、841…熱伝導部、861…凹凸構造、902,931…補正部、903…紫外レーザーダイオード(励起光用光源部)、932…データ記憶部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,600,800,820,890,900,930 ... projector, 2 ... laser diode array (light source part for excitation light) 10,610,710,810,821,881,893,901,934 ... light source device, 31, 831 ... wheel substrate, 34a ... first reflecting portion, 34b ... second reflecting portion, 35a ... first side surface, 35b ... second side surface, 36, 36R, 36G ... phosphor layer, 38 ... dichroic Film (wavelength separation layer), 72 ... reflection layer, 84a ... third reflection part, 84b ... fourth reflection part, 85a ... third side, 85b ... fourth side, 100, 200, 300, 400, 700, 822, 830, 840, 850, 860, 870, 880, 904 ... phosphor wheel (wavelength conversion element), 811, 891 ... phosphor substrate (wavelength conversion element), 825 ... light Over layer 832 ... groove, 841 ... heat-conducting portion, 861 ... uneven structure, 902,931 ... correction unit, 903 ... UV laser diode (excitation light source unit), 932 ... data storage unit.

Claims (24)

基板と、
前記基板の一面に設けられた蛍光体層を少なくとも含む発光素子と、
少なくとも前記蛍光体層が有する第1の側面に設けられ、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記発光素子から蛍光が射出される射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させる第1の反射部と、
を備えたことを特徴とする波長変換素子。
A substrate,
A light emitting device including at least a phosphor layer provided on one surface of the substrate;
Provided at least on the first side surface of the phosphor layer, the traveling direction of the light traveling inside the phosphor layer is set so that the angle with respect to the normal line of the emission surface from which the fluorescence is emitted from the light emitting element is small. A first reflecting portion to be changed;
A wavelength conversion element comprising:
前記基板は、該基板の一面と交差する回転軸を中心として回転可能とされていることを特徴とする請求項1に記載の波長変換素子。   The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the substrate is rotatable about a rotation axis that intersects one surface of the substrate. 前記第1の側面は、前記回転軸を中心とする円に沿う方向と該円と交差する方向とのうちいずれか一方の方向に沿っていることを特徴とする請求項2に記載の波長変換素子。   3. The wavelength conversion according to claim 2, wherein the first side surface is along one of a direction along a circle centering on the rotation axis and a direction intersecting the circle. 4. element. 前記第1の側面と対向する前記蛍光体層の第2の側面に設けられ、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させる第2の反射部をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の波長変換素子。   Provided on the second side surface of the phosphor layer facing the first side surface, and changing the traveling direction of the light traveling inside the phosphor layer so that the angle with respect to the normal line of the emission surface becomes small The wavelength conversion element according to claim 3, further comprising a second reflection portion. 前記第1の側面と交差する前記蛍光体層の第3の側面に設けられ、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させる第3の反射部と、
前記第3の側面と対向する前記蛍光体層の第4の側面に設けられ、前記蛍光体層の内部を進む光の進行方向を、前記射出面の法線に対する角度が小さくなるように変化させる第4の反射部と、
をさらに有することを特徴とする請求項3又は4に記載の波長変換素子。
Provided on the third side surface of the phosphor layer that intersects the first side surface, and changes the traveling direction of the light traveling inside the phosphor layer so that the angle with respect to the normal line of the emission surface becomes small. A third reflecting portion;
Provided on the fourth side surface of the phosphor layer facing the third side surface, and changing the traveling direction of the light traveling inside the phosphor layer so that the angle with respect to the normal line of the emission surface becomes small A fourth reflecting portion;
The wavelength conversion element according to claim 3, further comprising:
前記発光素子は、前記蛍光体層の前記基板とは反対側に設けられた光透過層をさらに有す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波長変換素子。   The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the light emitting element further includes a light transmission layer provided on the opposite side of the phosphor layer from the substrate. 前記蛍光体層は、前記蛍光体が分散されたバインダーを有し、
前記光透過層の屈折率は、前記バインダーの屈折率と同じであることを特徴とする請求項6に記載の波長変換素子。
The phosphor layer has a binder in which the phosphor is dispersed,
The wavelength conversion element according to claim 6, wherein a refractive index of the light transmission layer is the same as a refractive index of the binder.
前記光透過層の前記蛍光体層とは反対側の表面に設けられた凹凸構造を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の波長変換素子。   8. The wavelength conversion element according to claim 6, wherein the wavelength conversion element has a concavo-convex structure provided on a surface of the light transmission layer opposite to the phosphor layer. 前記蛍光体層は、前記基板の表面に設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の波長変換素子。   The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the phosphor layer is provided on a surface of the substrate. 前記蛍光体層は、前記基板に設けられた溝に設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の波長変換素子。   The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the phosphor layer is provided in a groove provided in the substrate. 前記第1の反射部の前記蛍光体層とは反対側に設けられた熱伝導部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の波長変換素子。   11. The wavelength conversion element according to claim 1, further comprising a heat conductive member provided on a side opposite to the phosphor layer of the first reflection unit. 前記基板は、金属からなることを特徴とする請求項11に記載の波長変換素子。   The wavelength conversion element according to claim 11, wherein the substrate is made of metal. 前記基板と前記蛍光体層との間に設けられ、前記蛍光体を励起する励起光を透過させ、前記蛍光体から射出される蛍光を反射する波長分離層を有することを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の波長変換素子。   2. A wavelength separation layer that is provided between the substrate and the phosphor layer, transmits excitation light that excites the phosphor, and reflects fluorescence emitted from the phosphor. The wavelength conversion element as described in any one of 1 to 12. 前記基板と前記蛍光体層との間に設けられ、前記蛍光体を励起する励起光と前記蛍光体から射出される蛍光とを反射する反射層を有することを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の波長変換素子。   The reflective layer which is provided between the said board | substrate and the said fluorescent substance layer, and reflects the excitation light which excites the said fluorescent substance, and the fluorescence inject | emitted from the said fluorescent substance is characterized by the above-mentioned. The wavelength conversion element as described in any one. 励起光を射出する励起光用光源部と、
前記励起光の照射により蛍光を射出する、請求項1から14のいずれか一項に記載の波長変換素子と、を有することを特徴とする光源装置。
An excitation light source unit that emits excitation light;
A light source device comprising: the wavelength conversion element according to claim 1, which emits fluorescence upon irradiation with the excitation light.
前記基板の一面と交差する回転軸を中心とする円の半径方向の断面において、前記波長変換素子に形成される前記励起光のスポットの大きさは、前記発光素子への前記励起光の入射面の幅と略同一、もしくは前記幅よりも小さいことを特徴とする請求項15に記載の光源装置。     The size of the spot of the excitation light formed on the wavelength conversion element in the cross section in the radial direction of the circle centered on the rotation axis intersecting one surface of the substrate is the incident surface of the excitation light on the light emitting element. The light source device according to claim 15, wherein the light source device is substantially the same as or smaller than the width. 前記波長変換素子上において前記スポットが時間的に移動するように前記波長変換素子を駆動する駆動部と、
前記駆動部が前記波長変換素子を駆動した際に、前記蛍光体層と前記スポットとの相対的な位置関係と前記スポットの大きさとのうち少なくとも一方を補正する補正部と、
をさらに有する請求項15又は16に記載の光源装置。
A drive unit that drives the wavelength conversion element so that the spot moves in time on the wavelength conversion element;
A correction unit that corrects at least one of the relative positional relationship between the phosphor layer and the spot and the size of the spot when the driving unit drives the wavelength conversion element;
The light source device according to claim 15 or 16, further comprising:
前記波長変換素子は、前記基板の一面と交差する回転軸を中心として回転可能とされ、
前記蛍光体層は、前記基板の一面に前記回転軸を中心とする円に沿って設けられたことを特徴とする請求項17に記載の光源装置。
The wavelength conversion element is rotatable around a rotation axis intersecting one surface of the substrate,
The light source device according to claim 17, wherein the phosphor layer is provided on one surface of the substrate along a circle centered on the rotation axis.
前記補正部は、前記励起光の光軸方向と垂直な方向における前記蛍光体層の位置ずれを補正する第1の補正部を備えることを特徴とする請求項17又は18に記載の光源装置。   The light source device according to claim 17 or 18, wherein the correction unit includes a first correction unit that corrects a positional shift of the phosphor layer in a direction perpendicular to an optical axis direction of the excitation light. 前記補正部は、前記励起光の光軸方向における前記蛍光体層の位置ずれを補正することによって前記スポットの大きさを補正する第2の補正部を備えることを特徴とする請求項17から19のいずれか一項に記載の光源装置。   The said correction | amendment part is equipped with the 2nd correction | amendment part which correct | amends the magnitude | size of the said spot by correct | amending the position shift of the said fluorescent substance layer in the optical axis direction of the said excitation light, It is characterized by the above-mentioned. The light source device according to any one of the above. 前記蛍光体層の位置ずれの量を検出する検出部をさらに有し、
前記補正部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記位置ずれを補正することを特徴とする請求項17から20のいずれか一項に記載の光源装置。
A detector that detects the amount of positional deviation of the phosphor layer;
The light source device according to claim 17, wherein the correction unit corrects the positional deviation based on a detection result of the detection unit.
前記蛍光体層の位置ずれの量を示すデータを記憶するデータ記憶部をさらに有し、
前記補正部は、前記データ記憶部に記憶された前記データに基づいて前記位置ずれを補正することを特徴とする請求項17から20のいずれか一項に記載の光源装置。
A data storage unit for storing data indicating the amount of displacement of the phosphor layer;
The light source device according to claim 17, wherein the correction unit corrects the positional deviation based on the data stored in the data storage unit.
前記基板は、該基板の一面と交差する回転軸を中心として回転可能であり、
前記第1の側面は、前記回転軸を中心とする円と交差し、
前記波長変換素子は、前記第1の側面と対向する前記蛍光体層の第2の側面に設けられるとともに前記蛍光体層の内部を前記基板と平行に進む光を前記基板とは逆方向に向かって反射させる第2の反射部をさらに有し、
前記励起光用光源部により前記励起光を射出するパルス周波数をF(Hz)、前記波長変換素子の回転数をm(rps)、とすると、Fはmの整数倍であることを特徴とする請求項15から22のいずれか一項に記載の光源装置。
The substrate is rotatable about a rotation axis intersecting one surface of the substrate;
The first side surface intersects with a circle centered on the rotation axis;
The wavelength conversion element is provided on a second side surface of the phosphor layer facing the first side surface, and directs light traveling in the phosphor layer in parallel with the substrate in a direction opposite to the substrate. And a second reflecting part for reflecting
F is an integral multiple of m, where F (Hz) is the pulse frequency at which the excitation light is emitted from the excitation light source unit, and m (rps) is the rotation speed of the wavelength conversion element. The light source device according to any one of claims 15 to 22.
請求項15から23のいずれか一項に記載の光源装置から射出した光を画像信号に応じて変調して、投写することを特徴とするプロジェクター。   24. A projector, wherein light emitted from the light source device according to claim 15 is modulated in accordance with an image signal and projected.
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