JP2013235756A - Light source device, and video image display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device capable of outputting emission light with high color purity by using fluorescent substances, and to provide a video image display device.SOLUTION: The light source device 110 includes a laser light source 112 for outputting excitation light, a fluorescent substance composite material 130 excited by excitation light and emitting fluorescent light, a red reflective coating 132 formed at a central section of a surface 130a for emitting the fluorescent light and penetrating light of at least parts of wavelength regions of the fluorescent light, and a blue reflective coating 134 formed on a periphery of the central section of the surface 130a and not transmitting light of the wavelength regions of the fluorescent light. The video image display device has the light source device 110, a light modulation element modulating the light emitted from the light source device in response to video image signals and generating video image light, and a light guide optical system for guiding the light emitted from the light source device to the light modulation element.

Description

本発明は、蛍光体を用いた光源装置に関するものであり、特に映像表示装置において使用する赤色、緑色、青色などの可視光を出射する光源装置に関するものである。   The present invention relates to a light source device using a phosphor, and more particularly to a light source device that emits visible light such as red, green, and blue used in an image display device.

従来、このプロジェクタにおいて、高輝度の高圧水銀ランプが光源として多く使用されてきた。高圧水銀ランプは、光源の寿命が短くメンテナンスが煩雑になる問題があり、高圧水銀ランプの代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザなどの固体光源を映像表示装置の光源として用いることが提案されている。   Conventionally, in this projector, a high-intensity high-pressure mercury lamp has been frequently used as a light source. The high-pressure mercury lamp has a problem that the life of the light source is short and the maintenance becomes complicated, and it has been proposed to use a solid-state light source such as a light emitting diode (LED) or a laser as the light source of the video display device instead of the high-pressure mercury lamp. .

レーザ光源は、高圧水銀ランプに比べて寿命が長く、また、指向性が高いために光利用効率も高い。さらに、その単色性により広い色再現範囲を実現できる。一方、レーザ光はその干渉性の高さゆえに、スペックルノイズが生じて画質が劣化するという問題点がある。   A laser light source has a longer life than a high-pressure mercury lamp and has high directivity, and therefore has high light utilization efficiency. Further, a wide color reproduction range can be realized by the monochromaticity. On the other hand, the laser beam has a problem that speckle noise is generated due to its high coherence and the image quality is deteriorated.

ＬＥＤ光源は、スペックルノイズは生じないが、光源の発光面積が大きいこと、緑色ＬＥＤの発光効率が低いことなどの理由により、高輝度の映像表示装置を実現することが難しいという問題がある。   Although the LED light source does not generate speckle noise, there is a problem that it is difficult to realize a high-luminance video display device because of the large light emission area of the light source and the low light emission efficiency of the green LED.

これらの問題を解決するために、ＬＥＤやレーザを励起光として蛍光体を発光させ、映像表示装置に用いる光源装置が提案されている（例えば、特許文献１）。   In order to solve these problems, there has been proposed a light source device that uses an LED or laser as excitation light to emit a phosphor and is used in an image display device (for example, Patent Document 1).

特開２０１１−０１３３１３号公報JP 2011-013313 A

しかしながら、蛍光体に照射する励起光のスポット径を小さく、光密度を高くしていくと、蛍光体の温度が上昇して蛍光体の発光効率が低下する、所謂、温度消光という問題が発生する。   However, when the spot diameter of the excitation light applied to the phosphor is reduced and the light density is increased, the temperature of the phosphor rises and the luminous efficiency of the phosphor decreases, so-called temperature quenching occurs. .

また、蛍光体からの蛍光は、ＬＥＤやレーザからの光に比べて、スペクトルが広帯域であるので、高画質の映像表示装置を実現するためには、蛍光のスペクトルのうち、一部の波長域を除去する必要がある。   Further, since the fluorescence from the phosphor has a broader spectrum than the light from the LED or laser, in order to realize a high-quality image display device, a part of the wavelength range of the fluorescence spectrum. Need to be removed.

本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、蛍光体を用いて、高い色純度の出射光を出力する光源装置、および、それを用いた映像表示装置を提供するものである。   The present invention is proposed in view of the above circumstances, and provides a light source device that outputs emitted light with high color purity using a phosphor, and an image display device using the light source device. is there.

上記課題を解決するためのものであって、本発明の一の態様は、光源装置に関する。この光源装置は、励起光を出力する光源と、励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、蛍光が出射する面の一の領域に形成され、蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティングと、蛍光が出射する面の、一の領域と異なる他の領域に形成され、蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティングと、を有することを要旨とする。   In order to solve the above problem, one embodiment of the present invention relates to a light source device. The light source device includes a light source that outputs excitation light, a phosphor that is excited by the excitation light and emits fluorescence, and is formed in one region of a surface from which fluorescence exits, and at least a part of the wavelength range of fluorescence The gist of the present invention is to have a first coating that transmits light in a wavelength region and a second coating that is formed in another region different from one region on the surface from which fluorescence is emitted and does not transmit light in the wavelength region of fluorescence. And

また、本発明の他の態様は、映像表示装置に関する。映像表示装置は、上記の光源装置と、光源装置から出力される光を、映像信号に応じて変調し、映像光を生成する光変調素子と、光源装置から出力される光を、光変調素子へ導く導光光学系と、を備えることを要旨とする。   Another embodiment of the present invention relates to a video display device. An image display device includes the light source device, a light modulation element that modulates light output from the light source device in accordance with a video signal and generates image light, and a light output from the light source device. And a light guide optical system that guides the light.

本発明によれば、固体光源と蛍光体とを用いて、高い色純度の出射光を出力する光源装置を実現できる。また、この光源装置を利用することで、高画質の映像表示装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light source device which outputs the emitted light of high color purity is realizable using a solid light source and fluorescent substance. Also, by using this light source device, a high-quality video display device can be provided.

本発明に係るプロジェクタ１００の構成図である。1 is a configuration diagram of a projector 100 according to the present invention. 第１実施形態に係る光源装置１１０の構成図である。It is a lineblock diagram of light source device 110 concerning a 1st embodiment. 第１実施形態に係る蛍光体複合材料１３０の詳細を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detail of the fluorescent substance composite material 130 which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るコーティングの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the coating which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係る光源装置２１０の構成図である。It is a block diagram of the light source device 210 which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る蛍光体複合材料２３０の詳細を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detail of the fluorescent substance composite material 230 which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る光源装置３１０の構成図である。It is a block diagram of the light source device 310 which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態に係る蛍光体複合材料３３０の詳細を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detail of the fluorescent substance composite material 330 which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態に係るコーティングの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the coating which concerns on 3rd Embodiment.

以下では、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

以下の実施形態では、映像表示装置の一例としてプロジェクタを挙げて説明するが、映像表示装置は、例えばテレビや携帯電話などであってもよい。
〔本発明の概要〕
本発明の光源装置（例えば、光源装置１１０）は、励起光を出力する光源（例えば、レーザ光源１１２）と、励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体（例えば、蛍光体複合材料１３０）と、蛍光が出射する面の一の領域（例えば、表面１３０ａの中央部）に形成され、蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティング（例えば、赤色反射コーティング１３２）と、蛍光が出射する面の、一の領域と異なる他の領域（例えば、中央部の周囲）に形成され、蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティング（例えば、青色透過コーティング１３４）と、を有するものである。 In the following embodiments, a projector will be described as an example of a video display device. However, the video display device may be a television or a mobile phone, for example.
[Outline of the Invention]
The light source device (for example, the light source device 110) of the present invention includes a light source (for example, a laser light source 112) that outputs excitation light and a phosphor that is excited by the excitation light and emits fluorescence (for example, the phosphor composite material 130). And a first coating (for example, a red reflective coating) that is formed in one region (for example, the central portion of the surface 130a) of the surface from which the fluorescence is emitted and transmits light in at least a part of the fluorescence wavelength region. 132) and a second coating (for example, a blue transmissive coating 134) that is formed in another region (for example, around the center) of the surface from which the fluorescence is emitted and does not transmit light in the wavelength region of the fluorescence. ) And.

ここで、蛍光が出射する面（例えば、表面１３０ａ）は、励起光が蛍光体に入射する面と同一の面であり、第１コーティングおよび第２コーティングは、励起光を透過する特性を有するとよい。さらに、励起光は、一の領域を中心に照射されるとよい。   Here, the surface from which the fluorescence is emitted (for example, the surface 130a) is the same surface as the surface on which the excitation light is incident on the phosphor, and the first coating and the second coating have a property of transmitting the excitation light. Good. Furthermore, the excitation light is preferably irradiated around one region.

あるいは、蛍光が出射する面（例えば、出射側平面３３０ｄ）は、励起光が蛍光体に入射する面（例えば、入射側平面３３０ｃ）と異なる面であり、励起光が入射する面に形成され、励起光の波長域の光を透過すると共に蛍光の波長域の光を反射する第３コーティング（例えば、青色透過コーティング３３４）を有する構成としてもよい。   Alternatively, the surface from which the fluorescence is emitted (for example, the emission-side plane 330d) is a surface different from the surface (for example, the incident-side plane 330c) where the excitation light is incident on the phosphor, and is formed on the surface on which the excitation light is incident. It is good also as a structure which has the 3rd coating (for example, blue transmission coating 334) which permeate | transmits the light of the wavelength range of excitation light, and reflects the light of the wavelength range of fluorescence.

本発明の映像表示装置（例えば、プロジェクタ１００）は、励起光を出力する光源と、励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、蛍光が出射する面の一の領域に形成され、蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティングと、蛍光が出射する面の、一の領域と異なる他の領域に形成され、蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティングと、を有する光源装置（例えば、緑色光源装置１０）を備える。この光源装置から出力される光を、映像信号に応じて変調し、映像光を生成する光変調素子（例えば、ＤＭＤ６６）と、光源装置から出力される光を、光変調素子へ導く導光光学系（例えば、レンズ５２、５６、５８およびロッドインテグレータ５４）と、を備えるものである。
〔プロジェクタの構成〕
図１は、プロジェクタ１００の構成図である。 An image display device (for example, projector 100) of the present invention is formed in one region of a light source that outputs excitation light, a phosphor that is excited by excitation light and emits fluorescence, and a surface from which fluorescence is emitted. A first coating that transmits light in at least a part of the wavelength region of the first wavelength region, and a surface that emits fluorescence, and is formed in another region different from the first region and does not transmit light in the wavelength region of fluorescence. A light source device having two coatings (for example, a green light source device 10). A light modulation element (for example, DMD 66) that modulates light output from the light source device according to a video signal and generates video light, and light guide optics that guides the light output from the light source device to the light modulation element. And a system (for example, lenses 52, 56, 58 and rod integrator 54).
[Configuration of projector]
FIG. 1 is a configuration diagram of the projector 100.

図１において、プロジェクタ１００は、緑色光源装置１０と赤色光源装置２０と青色光源装置３０とを利用する。緑色光源装置１０の詳細については、実施の形態で後述する。   In FIG. 1, a projector 100 uses a green light source device 10, a red light source device 20, and a blue light source device 30. Details of the green light source device 10 will be described later in the embodiment.

赤色光源装置２０では、主波長が６２５ｎｍの高出力ＬＥＤ２２を用いる。赤色ＬＥＤ２２から出射した赤色光は、レンズ２４、２６によって平行光化される。   The red light source device 20 uses a high-power LED 22 having a dominant wavelength of 625 nm. Red light emitted from the red LED 22 is converted into parallel light by the lenses 24 and 26.

青色光源装置３０では、主波長が４５５ｎｍの高出力ＬＥＤ３２を用いる。青色ＬＥＤ３２から出射した青色光は、レンズ３４、３６によって平行光化される。   The blue light source device 30 uses a high-power LED 32 having a dominant wavelength of 455 nm. The blue light emitted from the blue LED 32 is converted into parallel light by the lenses 34 and 36.

平行光化された緑色光、赤色光および青色光は、ダイクロイックミラー４０に入射する。ダイクロイックミラー４０は、赤色の波長域において高反射、青色から黄色の波長域において高透過の特性を有するミラー面４２と、青色の波長域において高反射、緑色から赤色の波長域において高透過の特性を有するミラー面４４とから構成される。ミラー面４２、４４のそれぞれは、緑色光、赤色光および青色光の入射光束の光軸に対して略４５度傾斜して配置される。ダイクロイックミラー４０は、緑色光、赤色光および青色光を合成する。ここで、合成とは、同一の光路となるように、光路を空間的にそろえることであって、緑色光、赤色光および青色光が時間的に重畳しなくてもよい。   The collimated green light, red light and blue light are incident on the dichroic mirror 40. The dichroic mirror 40 includes a mirror surface 42 having high reflection characteristics in the red wavelength range and high transmission characteristics in the blue to yellow wavelength range, and high reflection characteristics in the blue wavelength range and high transmission characteristics in the green to red wavelength range. And a mirror surface 44 having Each of the mirror surfaces 42 and 44 is disposed with an inclination of approximately 45 degrees with respect to the optical axes of the incident light beams of green light, red light, and blue light. The dichroic mirror 40 combines green light, red light, and blue light. Here, the synthesis means that the optical paths are spatially aligned so that the same optical path is obtained, and the green light, the red light, and the blue light may not be temporally superimposed.

合成された緑色光、赤色光および青色光は、レンズ５２に入射する。レンズ５２は、後段のロッドインテグレータ５４に光を導く集光機能を有する。ロッドインテグレータ５４は、入射した光の照度を均一化する機能を有する。ロッドインテグレータ５４の出射面において照度が均一化された緑色光、赤色光および青色光は、レンズ５６、５８によって、プリズムブロック６０へ導かれる。レンズ５６、５８は、物面であるロッドインテグレータ５４の出射面の光を、像面であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）６６に結像させるリレー光学系である。   The combined green light, red light, and blue light are incident on the lens 52. The lens 52 has a condensing function for guiding light to the rod integrator 54 at the subsequent stage. The rod integrator 54 has a function of making the illuminance of incident light uniform. The green light, the red light, and the blue light whose illuminance is uniformed on the exit surface of the rod integrator 54 are guided to the prism block 60 by the lenses 56 and 58. The lenses 56 and 58 are relay optical systems that form an image of light on the exit surface of the rod integrator 54 that is an object surface on a DMD (Digital Micromirror Device) 66 that is an image surface.

プリズムブロック６０は、レンズ６２と全反射プリズム６４とＤＭＤ６６とを有する。ＤＭＤ６６は表示素子の一例である。ＤＭＤ６６には、微小ミラーが２次元的に配置されている（不図示）。各微小ミラーは、映像信号に応じて、その傾きが変化するように制御され、時間的に変調された映像光を生成する。   The prism block 60 includes a lens 62, a total reflection prism 64, and a DMD 66. DMD 66 is an example of a display element. In the DMD 66, micromirrors are two-dimensionally arranged (not shown). Each micromirror is controlled so that its inclination changes according to the video signal, and generates temporally modulated video light.

ＤＭＤ６６が赤の映像信号に応じて駆動されるとき、赤色ＬＥＤ２２から赤色光が出力されるように、ＤＭＤ６６と赤色ＬＥＤ２２の駆動タイミングが制御される。同様に、ＤＭＤ６６が緑の映像信号に応じて駆動されるときは緑色光源装置１０が点灯し、ＤＭＤ６６が青の映像信号に応じて駆動されるときは青色ＬＥＤ３２が点灯するように制御される。   When the DMD 66 is driven according to the red video signal, the drive timing of the DMD 66 and the red LED 22 is controlled so that red light is output from the red LED 22. Similarly, when the DMD 66 is driven according to the green video signal, the green light source device 10 is turned on, and when the DMD 66 is driven according to the blue video signal, the blue LED 32 is turned on.

ＤＭＤ６６によって生成された映像光は、投写レンズ７０によって、図示しないスクリーンへ拡大投写される。   The image light generated by the DMD 66 is enlarged and projected onto a screen (not shown) by the projection lens 70.

以下に、プロジェクタ１００の緑色光源装置１０として利用可能な光源装置の具体例を実施形態として説明する。
〔第１実施形態〕
（光源装置１１０の構成）
図２は、第１実施形態に係る光源装置１１０の構成図である。 A specific example of a light source device that can be used as the green light source device 10 of the projector 100 will be described below as an embodiment.
[First Embodiment]
(Configuration of light source device 110)
FIG. 2 is a configuration diagram of the light source device 110 according to the first embodiment.

レーザ光源１１２は、波長約４５０ｎｍの青色のレーザ光を出力する青色半導体レーザである。レーザ光源１１２は、後述する蛍光体複合材料１３０を励起する励起光源として利用される。高輝度の光源装置１１０を実現するために、レーザ光源１１２は、複数の半導体レーザ１１２ａにより構成されている。本実施形態では、計２５個の半導体レーザ１１２ａが５×５のマトリクス状に配置される。   The laser light source 112 is a blue semiconductor laser that outputs blue laser light having a wavelength of about 450 nm. The laser light source 112 is used as an excitation light source for exciting a phosphor composite material 130 described later. In order to realize the high-luminance light source device 110, the laser light source 112 includes a plurality of semiconductor lasers 112a. In the present embodiment, a total of 25 semiconductor lasers 112a are arranged in a 5 × 5 matrix.

レーザ光源１１２から出射したレーザ光は、レンズ１１４によって平行光化される。レンズ１１４は、各半導体レーザ１１２ａに対し、１つのレンズ１１４ａを配置し、計２５個のレンズ１１４ａにより構成されている。本実施形態では、独立したレンズ１１４ａを使用したが、２５個のレンズセルを有するレンズアレイを使用してもよい。   The laser light emitted from the laser light source 112 is converted into parallel light by the lens 114. The lens 114 is composed of a total of 25 lenses 114a, with one lens 114a being arranged for each semiconductor laser 112a. In the present embodiment, the independent lens 114a is used, but a lens array having 25 lens cells may be used.

レンズ１１４から出射したレーザ光は、略平行の光束となってレンズ１１６に入射する。レンズ１１６は、入射した平行光を集光する機能を有する。集光されたレーザ光は、拡散板１１８に入射する。拡散板１１８は、ガラス平板であり、一方の面に微細な凹凸が施された拡散面が形成されている。本実施形態では、拡散光の最大強度の５０％となる半値角度幅（半値全幅）が約３度の拡散板を使用した。   The laser light emitted from the lens 114 enters the lens 116 as a substantially parallel light beam. The lens 116 has a function of collecting incident parallel light. The condensed laser light is incident on the diffusion plate 118. The diffusing plate 118 is a glass flat plate, and has a diffusing surface with fine irregularities formed on one surface. In the present embodiment, a diffusion plate having a half-value angle width (full width at half maximum) that is 50% of the maximum intensity of diffused light is about 3 degrees.

拡散板１１８を通過したレーザ光は、レンズ１２０に入射する。レンズ１２０は、入射したレーザ光を再び平行光化する機能を有する。レンズ１１６およびレンズ１２０の機能により、レーザ光の光束は光束径（断面積）が縮小される。   The laser light that has passed through the diffusion plate 118 enters the lens 120. The lens 120 has a function of collimating incident laser light again. Due to the functions of the lens 116 and the lens 120, the beam diameter (cross-sectional area) of the laser beam is reduced.

ダイクロイックミラー１２２は、レーザ光の光軸に対して略４５度傾斜して配置される。ダイクロイックミラー１２２は、青色波長域において高透過、緑色から赤色の波長域においては高反射となる特性を有する。全ての半導体レーザ１１２ａは、ダイクロイックミラー１２２に対してＰ偏光の直線偏光で入射するように、出射光の偏光方向を予め調整して配置される。本実施形態では、レーザ光はダイクロイックミラー１２２を通過して、後述する蛍光体複合材料１３０に照射するので、Ｐ偏光となるように配置した方が、透過率が高く、光利用効率が良い。   The dichroic mirror 122 is disposed with an inclination of approximately 45 degrees with respect to the optical axis of the laser light. The dichroic mirror 122 has characteristics of high transmission in the blue wavelength range and high reflection in the green to red wavelength range. All the semiconductor lasers 112a are arranged by adjusting the polarization direction of the emitted light in advance so as to be incident on the dichroic mirror 122 as P-polarized linearly polarized light. In the present embodiment, the laser light passes through the dichroic mirror 122 and irradiates the phosphor composite material 130 to be described later. Therefore, the arrangement so as to be P-polarized light has higher transmittance and better light utilization efficiency.

ダイクロイックミラー１２２を通過したレーザ光は、レンズ１２４、１２６に入射する。レンズ１２４、１２６は、入射した平行光を集光する機能を有する。本実施形態では、２枚のレンズによって集光しているが、１枚のレンズで構成してもよく、３枚以上のレンズ群によって構成してもよい。集光されたレーザ光は、蛍光体複合材料１３０に照射される。   The laser light that has passed through the dichroic mirror 122 enters the lenses 124 and 126. The lenses 124 and 126 have a function of collecting incident parallel light. In the present embodiment, the light is collected by two lenses, but may be constituted by one lens or may be constituted by three or more lens groups. The condensed laser light is applied to the phosphor composite material 130.

蛍光体複合材料１３０は、台座１４０と複数のフィン１４２から構成されるヒートシンク１４４に熱的に接続される。台座１４０の面積は、蛍光体複合材料１３０の面積よりも大きく設定するとよい。ヒートシンクの背面（フィンが設けられる側）には、冷却ファン１４６を配置し、ヒートシンク１４４は冷却ファン１４６によって強制空冷される。   The phosphor composite material 130 is thermally connected to a heat sink 144 including a pedestal 140 and a plurality of fins 142. The area of the pedestal 140 may be set larger than the area of the phosphor composite material 130. A cooling fan 146 is disposed on the back surface (the side where the fins are provided) of the heat sink, and the heat sink 144 is forcibly air-cooled by the cooling fan 146.

蛍光体複合材料１３０に照射されたレーザ光は、蛍光体複合材料１３０を励起する。励起された蛍光体複合材料１３０は、緑色から黄色を主たる波長域とする蛍光を発光し、蛍光はレンズ１２６、１２４に入射する。レンズ１２６、１２４は蛍光を平行光化する。平行光化された蛍光は、ダイクロイックミラー１２２に入射し、ダイクロイックミラー１２２によって反射され、光源装置１１０からの出射光として出力される。   The laser light applied to the phosphor composite material 130 excites the phosphor composite material 130. The excited phosphor composite material 130 emits fluorescence whose main wavelength range is green to yellow, and the fluorescence is incident on the lenses 126 and 124. The lenses 126 and 124 convert the fluorescence into parallel light. The collimated fluorescence enters the dichroic mirror 122, is reflected by the dichroic mirror 122, and is output as light emitted from the light source device 110.

（蛍光体複合材料１３０の構成）
図３は、第１実施形態に係る蛍光体複合材料１３０の詳細を説明するための図２の拡大図である。図３（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は断面図である。 (Configuration of phosphor composite material 130)
FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2 for explaining details of the phosphor composite material 130 according to the first embodiment. 3A is a front view, and FIG. 3B is a cross-sectional view.

本実施形態において、蛍光体複合材料１３０は、セラミック状のセリウム付活ガーネット構造蛍光体（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+）を使用する。蛍光体複合材料１３０は、縦６ｍｍ×横６ｍｍの正方形の平板（厚さ０．５ｍｍ）であり、各面は研磨されている。蛍光体複合材料１３０は、緑色から黄色を主たる波長域とする蛍光を発光する蛍光体である。蛍光体複合材料１３０は、青色の励起光を吸収し、蛍光を効率的に発光すると共に、母体であるＹ3Ａｌ5Ｏ12は熱伝導率が高いため、温度消光に対する耐性が高い特性を有する。また、セラミック状の硬質の形態であるため、表面をコーティングしやすい性質を有する。 In the present embodiment, the phosphor composite material 130 uses a ceramic-like cerium-activated garnet structure phosphor (Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ ). The phosphor composite material 130 is a square flat plate (thickness 0.5 mm) having a length of 6 mm and a width of 6 mm, and each surface is polished. The phosphor composite material 130 is a phosphor that emits fluorescence whose main wavelength range is green to yellow. The phosphor composite material 130 absorbs blue excitation light and efficiently emits fluorescence, and Y 3 Al 5 O 12 as a base material has high thermal conductivity, and thus has high resistance to temperature quenching. . Moreover, since it is a ceramic-like hard form, it has the property of being easy to coat the surface.

レーザ光が照射される蛍光体複合材料１３０の表面１３０ａの中央部（３ｍｍ×２．２ｍｍの領域）には、赤色反射コーティング１３２が形成される。赤色反射コーティング１３２は、図４の実線（Ａ）に示すように、青色から黄色の波長域においては高透過、赤色の波長域においては高反射となる特性を有する。本実施形態において、赤色反射コーティング１３２のカットオフ波長（透過率が５０％となる波長）は６１０ｎｍに設定する。   A red reflective coating 132 is formed at the center portion (region of 3 mm × 2.2 mm) of the surface 130a of the phosphor composite material 130 irradiated with the laser light. As shown by the solid line (A) in FIG. 4, the red reflective coating 132 has a characteristic of being highly transmissive in the blue to yellow wavelength region and highly reflective in the red wavelength region. In the present embodiment, the cut-off wavelength (wavelength at which the transmittance is 50%) of the red reflective coating 132 is set to 610 nm.

赤色反射コーティング１３２の周囲には、青色透過コーティング１３４が形成される。青色透過コーティング１３４は、図４の破線（Ｂ）に示すように、青色の波長域においては高透過、緑色から赤色の波長域においては高反射となる特性を有する。本実施形態において、青色透過コーティング１３４のカットオフ波長は４８０ｎｍに設定する。   A blue transmissive coating 134 is formed around the red reflective coating 132. As shown by a broken line (B) in FIG. 4, the blue transmissive coating 134 has a characteristic of being highly transmissive in the blue wavelength region and highly reflective in the green to red wavelength region. In this embodiment, the cut-off wavelength of the blue transmissive coating 134 is set to 480 nm.

蛍光体複合材料１３０の裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃには、全反射コーティング（不図示）が形成される。全反射コーティングは、可視光全域に対して高反射の特性を有する。全反射コーティングは、裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃではなく、裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃに接する台座１４０の面に設けてもよく、裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃに対向する台座１４０の面を鏡面としてもよい。裏面１３０ｂは、熱伝導シートを介して台座１４０に固着される。   A total reflection coating (not shown) is formed on the back surface 130 b and the side surface 130 c of the phosphor composite material 130. The total reflection coating has a high reflection characteristic with respect to the entire visible light region. The total reflection coating may be provided on the surface of the pedestal 140 in contact with the back surface 130b and the side surface 130c instead of the back surface 130b and the side surface 130c, and the surface of the pedestal 140 facing the back surface 130b and the side surface 130c may be a mirror surface. The back surface 130b is fixed to the pedestal 140 via a heat conductive sheet.

（コーティングの作用）
図４は、赤色反射コーティング１３２および青色透過のコーティング１３４の透過スペクトルを示す図である。各コーティングに光が垂直に入射したときの透過率を表している。図４（Ａ）の実線は赤色反射コーティング１３２の透過スペクトルを、同図（Ｂ）の破線は青色透過コーティング１３４の透過スペクトルを表わしている。 (Coating action)
FIG. 4 is a diagram showing the transmission spectra of the red reflective coating 132 and the blue transmissive coating 134. The transmittance is shown when light is incident vertically on each coating. The solid line in FIG. 4A represents the transmission spectrum of the red reflective coating 132, and the broken line in FIG. 4B represents the transmission spectrum of the blue transparent coating 134.

赤色反射コーティング１３２は、青色から黄色の波長域において高透過、赤色の波長域において高反射の特性を有しており、透過率が５０％となる、所謂、カットオフ波長は６１０ｎｍに設定されている。波長が４５０ｎｍの青色のレーザ光は、赤色反射コーティング１３２を高効率で透過し、蛍光体複合材料１３０を励起する。蛍光体複合材料１３０から発光した蛍光のうち、緑色から黄色の波長域の光は赤色反射コーティング１３２を透過し、赤色の波長域の光は赤色反射コーティング１３２で反射される。したがって、表面１３０ａの中央部からは、緑色から黄色の波長域の光を抽出することができる。   The red reflective coating 132 has characteristics of high transmission in the blue to yellow wavelength region and high reflection in the red wavelength region, and the so-called cutoff wavelength is set to 610 nm, with a transmittance of 50%. Yes. The blue laser light having a wavelength of 450 nm passes through the red reflective coating 132 with high efficiency and excites the phosphor composite material 130. Of the fluorescence emitted from the phosphor composite material 130, light in the green to yellow wavelength range is transmitted through the red reflective coating 132, and light in the red wavelength range is reflected by the red reflective coating 132. Accordingly, light in the wavelength range from green to yellow can be extracted from the central portion of the surface 130a.

青色透過コーティング１３４は、青色の波長域において高透過、緑色から赤色の波長域において高反射の特性を有しており、カットオフ波長は４８０ｎｍに設定されている。波長が４５０ｎｍの青色のレーザ光は、青色透過コーティング１３４を高効率で透過し、蛍光体複合材料１３０を励起する。蛍光体複合材料１３０から発光した蛍光は、緑色から赤色の波長域であるので、青色透過コーティング１３４に高効率で反射される。したがって、表面１３０ａの周囲の領域からは、蛍光は出射しない。   The blue transmission coating 134 has characteristics of high transmission in the blue wavelength range and high reflection in the green to red wavelength range, and the cutoff wavelength is set to 480 nm. The blue laser light having a wavelength of 450 nm passes through the blue transmissive coating 134 with high efficiency and excites the phosphor composite material 130. Since the fluorescence emitted from the phosphor composite material 130 is in the wavelength range from green to red, the fluorescence is reflected by the blue transmissive coating 134 with high efficiency. Therefore, no fluorescence is emitted from the area around the surface 130a.

本実施形態において、コーティング材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を使用し、これらによる多層膜を形成した。 In this embodiment, silicon dioxide (SiO 2 ) and tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ) were used as the coating material, and a multilayer film was formed using these.

（蛍光体複合材料１３０の作用）
図３に戻り、一点鎖線は、蛍光体複合材料１３０の表面１３０ａ上に照射されるレーザ光の照射領域ＬＢを示している。本実施形態において、複数の半導体レーザ１１２ａを使用しているため、表面１３０ａ上におけるレーザ光の照射領域ＬＢは、個々の半導体レーザ１１２ａから出射される光の光束の和となっている。レーザ光源１１２から蛍光体複合材料１３０までの光路に拡散板１１８を挿入しているため、照射領域ＬＢにおけるレーザ光の空間強度分布はガウス分布に近づく。照射領域ＬＢは直径約５ｍｍの略円形を有しており、赤色反射コーティング１３２が形成された領域を中心として、赤色反射コーティング１３２および青色透過コーティング１３４の両方の領域にレーザ光が照射されるように、レーザ光源１１２および各光学素子１１６、１１８、１２０、１２４、１２６は調整されている。 (Operation of phosphor composite material 130)
Returning to FIG. 3, the alternate long and short dash line indicates the irradiation region LB of the laser beam irradiated on the surface 130 a of the phosphor composite material 130. In the present embodiment, since a plurality of semiconductor lasers 112a are used, the laser light irradiation region LB on the surface 130a is the sum of the light beams emitted from the individual semiconductor lasers 112a. Since the diffusion plate 118 is inserted in the optical path from the laser light source 112 to the phosphor composite material 130, the spatial intensity distribution of the laser light in the irradiation region LB approaches a Gaussian distribution. The irradiation region LB has a substantially circular shape with a diameter of about 5 mm, and the laser light is irradiated to both the red reflection coating 132 and the blue transmission coating 134 with the region where the red reflection coating 132 is formed as the center. In addition, the laser light source 112 and the optical elements 116, 118, 120, 124, and 126 are adjusted.

赤色反射コーティング１３２および青色透過コーティング１３４は、波長が４５０ｎｍの光に対して高透過の特性を有するので、青色のレーザ光は、両コーティングを透過し、蛍光体複合材料１３０を励起する。詳細には、蛍光体複合材料１３０の中において、照射されたレーザ光と、励起されて発光した蛍光が伝播する。蛍光体複合材料１３０の表面１３０ａ、裏面１３０ｂおよび側面１３０ｃのそれぞれに形成された各種コーティングの特性に応じて、レーザ光と蛍光は反射を繰り返し、レーザ光のエネルギは蛍光の励起に利用される。   Since the red reflective coating 132 and the blue transmissive coating 134 have high transmission characteristics with respect to light having a wavelength of 450 nm, the blue laser light passes through both coatings and excites the phosphor composite material 130. Specifically, in the phosphor composite material 130, the irradiated laser light and the excited and emitted fluorescence propagate. Depending on the characteristics of the various coatings formed on the front surface 130a, the back surface 130b, and the side surface 130c of the phosphor composite material 130, the laser light and the fluorescence are repeatedly reflected, and the energy of the laser light is used for excitation of the fluorescence.

蛍光体複合材料１３０の中で発光した蛍光うち、表面１３０ａの赤色反射コーティング１３２が形成された領域に到達した蛍光は、蛍光体複合材料１３０から出射する。ここで、赤色反射コーティング１３２は赤色の波長域において高反射の特性を有しているので、蛍光体複合材料１３０から出射する蛍光のうち、赤色の波長域の光は除去される。すなわち、表面１３０ａの中央部から、緑色から黄色の波長域の光のみが出射する。   Of the fluorescence emitted from the phosphor composite material 130, the fluorescence that has reached the region where the red reflective coating 132 is formed on the surface 130 a is emitted from the phosphor composite material 130. Here, since the red reflective coating 132 has a high reflection characteristic in the red wavelength region, light in the red wavelength region is removed from the fluorescence emitted from the phosphor composite material 130. That is, only light in the wavelength range from green to yellow is emitted from the center of the surface 130a.

（第１実施形態の効果）
蛍光体複合材料１３０上に照射されるレーザ光のスポット（照射領域ＬＢ）は、各半導体レーザ１１２ａが形成するスポットの重ね合わせである。図２に示すｘ方向またはｙ方向において、半導体レーザ１１２ａとレンズ１１４ａとの相対的な位置関係に誤差が生じると、蛍光体複合材料１３０上に照射される各半導体レーザ１１２ａのレーザ光のスポット位置が変動する。すなわち、蛍光体複合材料１３０の表面１３０ａに本実施形態のコーティングが形成されていない場合、前述の誤差に応じて、蛍光体複合材料１３０から抽出される蛍光の光束の形状が変化することになる。 (Effect of 1st Embodiment)
The spot (irradiation region LB) of the laser beam irradiated onto the phosphor composite material 130 is an overlap of spots formed by the respective semiconductor lasers 112a. When an error occurs in the relative positional relationship between the semiconductor laser 112a and the lens 114a in the x direction or the y direction shown in FIG. 2, the spot position of the laser beam of each semiconductor laser 112a irradiated on the phosphor composite material 130 Fluctuates. That is, when the coating of the present embodiment is not formed on the surface 130a of the phosphor composite material 130, the shape of the fluorescent light flux extracted from the phosphor composite material 130 changes according to the above-described error. .

一方。本実施形態によれば、表面１３０ａの中央部（蛍光が出射する面の一の領域に相当）に赤色反射コーティング（第１コーティングに相当）が形成されているので、前述の誤差に影響されることなく、一定の蛍光の光束を得ることができる。   on the other hand. According to the present embodiment, the red reflection coating (corresponding to the first coating) is formed in the central portion of the surface 130a (corresponding to one region of the surface from which the fluorescence is emitted), and thus is affected by the aforementioned error. Therefore, a constant fluorescent light beam can be obtained.

さらに、蛍光の光束よりも大きな照射領域となるようにレーザ光を導く構成にできるので、蛍光体複合材料１３０中での発熱の密度を低く抑えることができ、励起光を蛍光に効率的に変換をすることが可能となる。
〔第２実施形態〕
（光源装置２１０の構成）
図５は、第２実施形態に係る光源装置２１０の構成図である。本実施形態では、第１実施形態の光源装置１１０と重複する部分は説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に以下に説明する。 Furthermore, since the laser light can be guided so as to be an irradiation region larger than the fluorescent light flux, the density of heat generation in the phosphor composite material 130 can be kept low, and the excitation light is efficiently converted into fluorescence. It becomes possible to do.
[Second Embodiment]
(Configuration of light source device 210)
FIG. 5 is a configuration diagram of the light source device 210 according to the second embodiment. In the present embodiment, the description of the portions overlapping with the light source device 110 of the first embodiment will be omitted, and the following description will be made focusing on the differences from the first embodiment.

蛍光体複合材料２３０は、円板状の基板２５０に塗布されており、基板２５０は、回転モータ２５２に取り付けられている。蛍光体の温度消光を考慮すると、基板２５０には、熱伝導性が高い材料を用いることが好ましく、本実施形態では、基板２５０として直径４０ｍｍのアルミ合金を使用する。加えて、蛍光を効率的に反射するために、基板２５０上には、可視光全域に対して高反射の特性を有するコーティングを施し、このコーティング上に蛍光体複合材料２３０を塗布する。   The phosphor composite material 230 is applied to a disk-shaped substrate 250, and the substrate 250 is attached to a rotary motor 252. Considering the temperature quenching of the phosphor, it is preferable to use a material having high thermal conductivity for the substrate 250. In this embodiment, an aluminum alloy having a diameter of 40 mm is used as the substrate 250. In addition, in order to efficiently reflect the fluorescence, a coating having a high reflection characteristic with respect to the entire visible light region is applied on the substrate 250, and the phosphor composite material 230 is applied on the coating.

回転モータ２５２は、図示しない制御部によって回転数を制御される。回転モータ２５２の回転に応じて、蛍光体複合材料２３０が塗布された基板２５０もまた回転するが、レーザ光は常に蛍光体複合材料２３０上に照射されるように構成されている。回転モータ２５２の回転数は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、熱によって蛍光体の効率が低下することを抑制するために、１０００ｒｐｍ以上に設定する。   The rotation speed of the rotation motor 252 is controlled by a control unit (not shown). The substrate 250 coated with the phosphor composite material 230 also rotates according to the rotation of the rotary motor 252, but the laser light is always irradiated onto the phosphor composite material 230. Although the rotation speed of the rotary motor 252 is not particularly limited, in the present embodiment, it is set to 1000 rpm or more in order to suppress the decrease in the efficiency of the phosphor due to heat.

（蛍光体複合材料２３０の構成）
図６は、第２実施形態に係る蛍光体複合材料２３０の詳細を説明するための図５の拡大図である。図６（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は断面図である。 (Configuration of phosphor composite material 230)
FIG. 6 is an enlarged view of FIG. 5 for explaining details of the phosphor composite material 230 according to the second embodiment. 6A is a front view and FIG. 6B is a cross-sectional view.

本実施形態において、蛍光体複合材料２３０として、セリウム付活ガーネット構造蛍光体（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+）の微粒子結晶とシリコン樹脂バインダーを混合して使用する。基板２５０上に、これらの混合物を幅７ｍｍ、厚み０．２ｍｍで円環状に塗布し、熱硬化させる。ここで、塗布された蛍光体複合材料２３０の円環の中心は、基板２５０および回転モータ２５２の回転中心と一致させる。 In this embodiment, as the phosphor composite material 230, a cerium-activated garnet structure phosphor (Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ ) fine crystal and a silicon resin binder are mixed and used. On the substrate 250, these mixtures are applied in an annular shape with a width of 7 mm and a thickness of 0.2 mm, and are thermally cured. Here, the center of the ring of the applied phosphor composite material 230 is made to coincide with the rotation center of the substrate 250 and the rotation motor 252.

レーザ光が照射される蛍光体複合材料２３０の表面２３０ａには、赤色反射コーティング２３２および青色透過コーティング２３４が形成される。赤色反射コーティング２３２は、幅７ｍｍの円環の中央部に、幅３ｍｍで形成される。青色透過コーティング２３４は、赤色反射コーティング２３２の中心側と周縁側の両方に、幅２ｍｍで形成される。すなわち、蛍光体複合材料２３０の表面２３０ａは、周縁から円環の中心に向けて、青色透過コーティング２３４、赤色反射コーティング２３２、青色透過コーティング２３４の順にコーティングされている。赤色反射コーティング２３２および青色透過コーティング２３４の透過スペクトルの特性は、第１実施形態と同等であり、図４に示した通りである。   A red reflective coating 232 and a blue transmissive coating 234 are formed on the surface 230a of the phosphor composite material 230 irradiated with the laser light. The red reflective coating 232 is formed with a width of 3 mm at the center of an annular ring with a width of 7 mm. The blue transmissive coating 234 is formed with a width of 2 mm on both the center side and the peripheral side of the red reflective coating 232. That is, the surface 230a of the phosphor composite material 230 is coated in the order of the blue transmissive coating 234, the red reflective coating 232, and the blue transmissive coating 234 from the periphery toward the center of the ring. The characteristics of the transmission spectrum of the red reflective coating 232 and the blue transmissive coating 234 are the same as those in the first embodiment, as shown in FIG.

蛍光体複合材料２３０の裏面２３０ｂは、基板２５０に接合される。基板２５０は、上述の通り、可視光全域に対して高反射の特性を有するコーティングが施されているので、蛍光体複合材料２３０の中を伝播した可視光を高効率に反射する。   The back surface 230 b of the phosphor composite material 230 is bonded to the substrate 250. As described above, the substrate 250 is coated with a coating having high reflection characteristics with respect to the entire visible light, and thus reflects the visible light propagating through the phosphor composite material 230 with high efficiency.

（蛍光体複合材料２３０の作用）
一点鎖線は、蛍光体複合材料２３０の表面２３０ａ上に照射されるレーザ光の照射領域ＬＢを示している。本実施形態においてもまた、赤色反射コーティング２３２が形成された領域を中心として、赤色反射コーティング２３２および青色透過コーティング２３４の両方の領域にレーザ光が照射されるように、レーザ光源２１２および各光学素子２１６、２１８、２２０、２２４、２２６は調整されている。 (Operation of phosphor composite material 230)
An alternate long and short dash line indicates a laser light irradiation region LB irradiated on the surface 230 a of the phosphor composite material 230. Also in this embodiment, the laser light source 212 and each optical element are arranged so that the laser light is irradiated to both the red reflective coating 232 and the blue transmissive coating 234 around the region where the red reflective coating 232 is formed. 216, 218, 220, 224, 226 are adjusted.

第１実施形態と同様に、赤色反射コーティング２３２および青色透過コーティング２３４は、波長が４５０ｎｍの光に対して高透過の特性を有するので、青色のレーザ光は、両コーティングを透過し、蛍光体複合材料２３０を励起する。レーザ光と蛍光は反射を繰り返し、レーザ光のエネルギは蛍光の励起に利用される。蛍光体複合材料２３０の中で発光した蛍光うち、表面２３０ａの赤色反射コーティング２３２が形成された領域に到達した緑色から黄色の波長域の蛍光は、蛍光体複合材料２３０から出射する。   Similar to the first embodiment, since the red reflective coating 232 and the blue transmissive coating 234 have high transmission characteristics with respect to light having a wavelength of 450 nm, the blue laser light is transmitted through both coatings, and the phosphor composite The material 230 is excited. Laser light and fluorescence are repeatedly reflected, and the energy of the laser light is used to excite fluorescence. Of the fluorescence emitted in the phosphor composite material 230, the fluorescence in the green to yellow wavelength region that reaches the region where the red reflective coating 232 is formed on the surface 230a is emitted from the phosphor composite material 230.

（第２実施形態の効果）
本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、蛍光体複合材料１３０を基板２５０上に形成し、回転モータ２５２によって回転させるので、第１実施形態の効果に加え、ヒートシンク１４４を用いることなく、蛍光体の温度消光による効率の低下を抑制し、励起光を蛍光に効率的に変換をすることが可能となる。
〔第３実施形態〕
（光源装置３１０の構成）
図７は、第３実施形態に係る光源装置３１０の構成図である。本実施形態では、他の実施形態の光源装置１１０、２１０と重複する部分は説明を省略し、他の実施形態との相違点を中心に以下に説明する。 (Effect of 2nd Embodiment)
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the phosphor composite material 130 is formed on the substrate 250 and is rotated by the rotary motor 252, so that the heat sink 144 is used in addition to the effects of the first embodiment. Therefore, it is possible to suppress a decrease in efficiency due to temperature quenching of the phosphor and efficiently convert the excitation light into fluorescence.
[Third Embodiment]
(Configuration of light source device 310)
FIG. 7 is a configuration diagram of a light source device 310 according to the third embodiment. In the present embodiment, the description overlapping with the light source devices 110 and 210 of the other embodiments will be omitted, and will be described below with a focus on differences from the other embodiments.

蛍光体複合材料３３０は、直径４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円板状の基板であり、回転モータ３５２に取り付けられている。回転モータ３５２は、図示しない制御部によって回転数を制御される。回転モータ３５２の回転に応じて、蛍光体複合材料３３０もまた回転するが、レーザ光は常に蛍光体複合材料３３０上に照射されるように構成されている。   The phosphor composite material 330 is a disk-shaped substrate having a diameter of 40 mm and a thickness of 0.5 mm, and is attached to the rotary motor 352. The rotation speed of the rotation motor 352 is controlled by a control unit (not shown). The phosphor composite material 330 also rotates according to the rotation of the rotary motor 352, but the laser light is always irradiated onto the phosphor composite material 330.

詳細は後述するが、蛍光体複合材料３３０の入射側平面３３０ｃに照射されたレーザ光は、蛍光体複合材料３３０を励起する。励起された蛍光体複合材料３３０は、出射側平面３３０ｄから緑色から黄色を主たる波長域とする蛍光を出射し、蛍光はレンズ３６０、３６２に入射する。レンズ３６０、３６２は蛍光を平行光化する。平行光化された蛍光は、光源装置３１０からの出射光として出力される。   Although details will be described later, the laser light applied to the incident-side plane 330 c of the phosphor composite material 330 excites the phosphor composite material 330. The excited phosphor composite material 330 emits fluorescence having a main wavelength region from green to yellow from the emission-side plane 330d, and the fluorescence enters the lenses 360 and 362. The lenses 360 and 362 convert the fluorescence into parallel light. The collimated fluorescence is output as light emitted from the light source device 310.

（蛍光体複合材料３３０の構成）
図８は、第３実施形態に係る蛍光体複合材料３３０の詳細を説明するための図７の拡大図である。図８（Ａ）は側面図、同図（Ｂ）は出射側の正面図である。 (Configuration of phosphor composite material 330)
FIG. 8 is an enlarged view of FIG. 7 for explaining details of the phosphor composite material 330 according to the third embodiment. 8A is a side view, and FIG. 8B is a front view on the emission side.

本実施形態において、蛍光体複合材料３３０として、第１実施形態と同様に、セラミック上のセリウム付活ガーネット構造蛍光体（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+）を使用する。蛍光体複合材料３３０は、入射側平面３３０ｃおよび出射側平面３３０ｄが略平行となるように、円板状に形成される。ここで、蛍光体複合材料３３０の円板の中心は、回転モータ３５２の回転中心と一致させる。 In the present embodiment, a cerium activated garnet structure phosphor (Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ ) on a ceramic is used as the phosphor composite material 330 as in the first embodiment. The phosphor composite material 330 is formed in a disc shape so that the incident side plane 330c and the emission side plane 330d are substantially parallel. Here, the center of the disk of the phosphor composite material 330 is matched with the rotation center of the rotary motor 352.

レーザ光は、蛍光体複合材料３３０の入射側平面３３０ｃから入射する。入射したレーザ光は、蛍光体複合材料３３０の中を伝播しながら、蛍光体複合材料３３０を励起する。レーザ光のエネルギは蛍光の励起に利用され、蛍光体複合材料３３０の中で発光した蛍光は、蛍光体複合材料３３０の出射側平面３３０ｄから出射する。   The laser light enters from the incident side plane 330 c of the phosphor composite material 330. The incident laser light excites the phosphor composite material 330 while propagating through the phosphor composite material 330. The energy of the laser light is used for excitation of the fluorescence, and the fluorescence emitted in the phosphor composite material 330 is emitted from the emission side plane 330 d of the phosphor composite material 330.

レーザ光が入射する蛍光体複合材料３３０の入射側平面３３０ｃには、青色透過コーティング３３４が形成される。   A blue transmissive coating 334 is formed on the incident side plane 330c of the phosphor composite material 330 on which the laser light is incident.

蛍光が出射する蛍光体複合材料３３０の出射側平面３３０ｄには、赤青反射コーティング３３６および全反射コーティング３３８が形成される。蛍光体複合材料３３０の周縁から幅２ｍｍの領域には、全反射コーティング３３８が形成される。赤青反射コーティング３３６は、周縁の全反射コーティング３３８の領域に隣接して、幅３ｍｍの円環状に形成される。赤青反射コーティング３３６の中心側にもまた、全反射コーティング３３８が幅２ｍｍの円環状に形成される。すなわち、蛍光体複合材料３３０の出射側平面３３０ｄは、周縁から円環の中心に向けて、全反射コーティング３３８、赤青反射コーティング３３６、全反射コーティング３３８の順にコーティングされている。   A red-blue reflection coating 336 and a total reflection coating 338 are formed on the emission-side plane 330 d of the phosphor composite material 330 from which the fluorescence is emitted. A total reflection coating 338 is formed in a region having a width of 2 mm from the periphery of the phosphor composite material 330. The red-blue reflective coating 336 is formed in an annular shape having a width of 3 mm adjacent to the peripheral total reflective coating 338 region. A total reflection coating 338 is also formed in an annular shape with a width of 2 mm on the center side of the red-blue reflection coating 336. That is, the emission-side plane 330d of the phosphor composite material 330 is coated in the order of a total reflection coating 338, a red-blue reflection coating 336, and a total reflection coating 338 from the periphery toward the center of the ring.

（コーティングの作用）
図９は、赤青反射コーティング３３６および全反射のコーティング３３８の透過スペクトルを示す図である。各コーティングに光が垂直に入射したときの透過率を表している。図９（Ａ）の実線は赤青反射コーティング３３６の透過スペクトルを、同図（Ｂ）の破線は全反射コーティング３３８の透過スペクトルを表わしている。 (Coating action)
FIG. 9 is a diagram showing transmission spectra of the red-blue reflective coating 336 and the total reflection coating 338. The transmittance is shown when light is incident vertically on each coating. The solid line in FIG. 9A represents the transmission spectrum of the red-blue reflection coating 336, and the broken line in FIG. 9B represents the transmission spectrum of the total reflection coating 338.

赤青反射コーティング３３６は、青色の波長域において高反射、緑色から黄色の波長域において高透過、赤色の波長域において高反射の特性を有しており、カットオフ波長は４８０ｎｍと６１０ｎｍとに設定されている。したがって、波長が４５０ｎｍの青色のレーザ光と、蛍光体複合材料３３０から発光した蛍光のうち、赤色の波長域の光とは、赤青反射コーティング３３６で反射される。   The red-blue reflective coating 336 has characteristics of high reflection in the blue wavelength range, high transmission in the green to yellow wavelength range, and high reflection in the red wavelength range, and the cutoff wavelengths are set to 480 nm and 610 nm. Has been. Therefore, the blue laser light having a wavelength of 450 nm and the light in the red wavelength region out of the fluorescence emitted from the phosphor composite material 330 are reflected by the red-blue reflective coating 336.

全反射コーティング３３８は、可視光全域に対して高反射の特性を有する。したがって、全反射コーティング３３８が施されている領域から可視光は出射しない。   The total reflection coating 338 has a high reflection characteristic with respect to the entire visible light region. Therefore, no visible light is emitted from the region where the total reflection coating 338 is applied.

なお、青色透過コーティング３３４の透過スペクトルの特性は、第１実施形態の青色透過コーティング１３４と同等であり、図４（Ｂ）に示した通りである。   In addition, the characteristic of the transmission spectrum of the blue transmission coating 334 is equivalent to the blue transmission coating 134 of 1st Embodiment, and is as having shown to FIG. 4 (B).

（蛍光体複合材料３３０の作用）
図８に戻り、一点鎖線は、蛍光体複合材料３３０の入射側平面３３０ｃ上に照射されるレーザ光の照射領域ＬＢを示している。照射領域ＬＢは直径約５ｍｍの略円形を有している。入射側平面３３０ｃには青色透過コーティング３３４が施されているので、入射側平面３３０ｃに照射されたレーザ光は、青色透過コーティング３３４を透過し、蛍光体複合材料３３０を励起する。励起されて発光した蛍光は、青色透過コーティング３３４に反射されるので、入射側平面３３０ｃから出射することはない。 (Operation of phosphor composite material 330)
Returning to FIG. 8, the alternate long and short dash line indicates the irradiation region LB of the laser beam irradiated on the incident side plane 330 c of the phosphor composite material 330. The irradiation area LB has a substantially circular shape with a diameter of about 5 mm. Since the incident side plane 330 c is provided with the blue transmission coating 334, the laser light applied to the incident side plane 330 c passes through the blue transmission coating 334 and excites the phosphor composite material 330. The excited and emitted fluorescence is reflected by the blue transmission coating 334 and therefore does not exit from the incident side plane 330c.

蛍光体複合材料３３０の中で発光した蛍光うち、出射側平面３３０ｄの赤青反射コーティング３３６が形成された領域に到達した蛍光は、蛍光体複合材料１３０から出射する。ここで、赤青反射コーティング３３６は、青色の波長域と赤色の波長域において高反射の特性を有しているので、蛍光体複合材料３３０から出射する蛍光のうち、青色の波長域と赤色の波長域の光は除去される。加えて、全反射コーティング３３８は、可視光全域に対して高反射の特性を有しているので、全反射コーティング３３８が施された領域から可視光が出射することはない。すなわち、出射側平面３３０ｄの赤青反射コーティング３３６が形成された領域から、緑色から黄色の波長域の光のみが出射する。   Of the fluorescence emitted from the phosphor composite material 330, the fluorescence that has reached the region where the red-blue reflective coating 336 is formed on the emission side plane 330 d is emitted from the phosphor composite material 130. Here, since the red-blue reflective coating 336 has a high reflection characteristic in the blue wavelength range and the red wavelength range, the blue wavelength range and the red wavelength range among the fluorescence emitted from the phosphor composite material 330. Light in the wavelength band is removed. In addition, since the total reflection coating 338 has high reflection characteristics with respect to the entire visible light region, visible light does not exit from the region where the total reflection coating 338 is applied. That is, only light in the green to yellow wavelength region is emitted from the region where the red-blue reflective coating 336 is formed on the emission-side plane 330d.

なお、照射領域ＬＢは、出射側平面３３０ｄに対向する入射側平面３３０ｃにおいて、赤青反射コーティング３３６が形成された領域を中心として、赤青反射コーティング３３６および全反射コーティング３３８の両方の領域にレーザ光が到達するように、レーザ光源３１２および各光学素子３１６、３１８、３２０、３２４、３２６は調整されている。   Note that the irradiation region LB is a laser beam in both the red-blue reflection coating 336 and the total reflection coating 338 around the region where the red-blue reflection coating 336 is formed on the incident-side plane 330 c facing the emission-side plane 330 d. The laser light source 312 and each optical element 316, 318, 320, 324, 326 are adjusted so that the light reaches.

（第３実施形態の効果）
本実施形態によれば、第１実施形態および第２実施形態の効果に加え、ダイクロイックミラーが不要になり、簡易な構成を採ることができる。第２実施形態と本実施形態とでは、映像表示装置の他の構成部品との配置関係や、光源装置からの出力をどの方向から得たいかといった点から、適宜選択すればよい。
〔その他の形態〕
上記の実施の形態では、光変調素子として１個のＤＭＤを用いるプロジェクタについて説明したが、本発明に係る光源装置は、３個のＤＭＤや液晶表示素子を用いるプロジェクタに加え、テレビや携帯電話などの映像表示装置にも適用可能である。 (Effect of the third embodiment)
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment and the second embodiment, a dichroic mirror becomes unnecessary, and a simple configuration can be adopted. The second embodiment and the present embodiment may be selected as appropriate from the viewpoint of the positional relationship with other components of the video display device and the direction from which the output from the light source device is to be obtained.
[Other forms]
In the above embodiment, the projector using one DMD as the light modulation element has been described. However, the light source device according to the present invention includes a TV, a mobile phone, and the like in addition to a projector using three DMDs and a liquid crystal display element. It can also be applied to other video display devices.

５×５のマトリクス状に配置された半導体レーザを用いて説明したが、半導体レーザの数および配置はこれに限定されるものではなく、１つの半導体レーザの光強度や、光源装置に所望される出力などに応じて適宜設定すればよい。レーザ光の波長もまた、４５０ｎｍに限定されるものではなく、例えば、４０５ｎｍの光を出力する紫色半導体レーザや、４００ｎｍ以下の紫外半導体レーザなどを適用することも可能である。   Although the description has been made using the semiconductor lasers arranged in a 5 × 5 matrix, the number and arrangement of the semiconductor lasers are not limited to this, and the light intensity of one semiconductor laser and the light source device are desired. What is necessary is just to set suitably according to an output. The wavelength of the laser light is not limited to 450 nm. For example, a violet semiconductor laser that outputs light of 405 nm, an ultraviolet semiconductor laser of 400 nm or less, and the like can be applied.

蛍光体の微粒子結晶と樹脂バインダーを混合して固化させた蛍光体複合材料を用いて説明したが、蛍光体複合材料の形態はこれに限定されるものではなく、他の形態を採用することも可能である。   Although the description has been made using the phosphor composite material obtained by mixing and solidifying the fine particle crystal of the phosphor and the resin binder, the form of the phosphor composite material is not limited to this, and other forms may be adopted. Is possible.

波長４５０ｎｍの青色のレーザ光で励起して、緑色から黄色を主たる波長域とする蛍光を得ることができる蛍光体として、セリウム付活ガーネット構造蛍光体を用いて説明したが、このほかの蛍光体として、 (Ｂａ，Ｓｒ)2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+、Ｂａ3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ2+、Ｓｒ3Ａｌ3Ｓｉ13Ｎ23：Ｅｕ2+、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+なども挙げられ、これらの材料も利用可能である。また、蛍光の波長域についても、緑色から黄色を主たる波長として発光する蛍光体に限定されるものではなく、青色を発光する蛍光体や赤色を発光する蛍光体を用いることも可能である。 The cerium-activated garnet structure phosphor has been described as a phosphor that can be excited by a blue laser beam having a wavelength of 450 nm to obtain fluorescence with a main wavelength range from green to yellow. Other phosphors (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , SrSi 2 O 2 N 2 : Eu 2+ , Ba 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu 2+ , Sr 3 Al 3 Si 13 N 23 : Eu 2 + , Β-SiAlON: Eu 2+ and the like, and these materials can also be used. Further, the fluorescent wavelength range is not limited to phosphors that emit light mainly from green to yellow, and phosphors that emit blue light or phosphors that emit red light can also be used.

冷却手段として、アルミニウム合金製のヒートシンクを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、冷却手段としてはヒートパイプやペルチェ素子などを使用してもよい。また、蛍光体複合材料とヒートシンクを熱的に接続するために熱伝導シートを挿入したが、熱伝導グリースなどの熱伝導手段を適用することも可能である。   Although the aluminum alloy heat sink has been described as the cooling means, the present invention is not limited to this, and a heat pipe, a Peltier element, or the like may be used as the cooling means. Further, although the heat conductive sheet is inserted to thermally connect the phosphor composite material and the heat sink, it is also possible to apply a heat conductive means such as a heat conductive grease.

蛍光体複合材料や基板の寸法について、具体的な数値を用いて説明したが、寸法はこれに限定されるものではない。   Although the dimensions of the phosphor composite material and the substrate have been described using specific numerical values, the dimensions are not limited thereto.

各種コーティングは、除去したい波長域を反射する特性を有する説明をしたが、除去したい波長域を吸収する特性を有していてもよい。また、所定の長波長成分を除去するようなスペクトル特性を有する採用したが、短波長成分を除去するようなスペクトル特性や、全ての波長域を透過させるようなスペクトル特性を選ぶことも可能である。特に、第１コーティングはＡＲコーティングにすることも可能である。   Various coatings have been described as having the property of reflecting the wavelength range desired to be removed, but they may have the property of absorbing the wavelength range desired to be removed. In addition, although it has been adopted to have a spectral characteristic that removes a predetermined long wavelength component, it is also possible to select a spectral characteristic that removes a short wavelength component or a spectral characteristic that transmits all wavelength regions. . In particular, the first coating can be an AR coating.

映像表示装置の一例としてプロジェクタを挙げて説明したが、映像表示装置は、例えばテレビや携帯電話などであってもよい。また、光源装置は、映像表示装置用の光源装置として説明したが、一般照明に利用することも可能である。   Although the projector has been described as an example of the video display device, the video display device may be, for example, a television or a mobile phone. Moreover, although the light source device was demonstrated as a light source device for video display apparatuses, it can also be used for general illumination.

１０、２０、３０…光源装置（１０：緑色、２０：赤色、３０：青色）
２２、３２…ＬＥＤ（２２：赤色、３２：青色）
２４、２６、３４、３６、５２、５６、５８、６２…レンズ
４０…ダイクロイックミラー（４２、４４…ミラー面）
５０…導光光学系
５４…ロッドインテグレータ
６０…プリズムブロック
６４…全反射プリズム
６６…ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）
７０…投写レンズ
１００…プロジェクタ
１１０、２１０、３１０…光源装置
１１２、２１２、３１２…レーザ光源（１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ…半導体レーザ）
１１４、１１６、１２０、１２４、１２６、２１４、２１６、２２０、２２４、２２６、３１４、３１６、３２０、３２４、３２６、３６０、３６２…レンズ
１１８、２１８、３１８…拡散板
１２２、２２２…ダイクロイックミラー
１３０、２３０、３３０…蛍光体複合材料
１３２、２３２…赤色反射コーティング
１３４、２３４、３３４…青色透過コーティング
１４０…台座
１４２…フィン
１４４…ヒートシンク
１４６…冷却ファン
２５０…基板
２５２、３５２…回転モータ
３３６…赤青反射コーティング
３３８…全反射コーティング 10, 20, 30 ... Light source device (10: green, 20: red, 30: blue)
22, 32 ... LED (22: red, 32: blue)
24, 26, 34, 36, 52, 56, 58, 62 ... lens 40 ... dichroic mirror (42, 44 ... mirror surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Light guide optical system 54 ... Rod integrator 60 ... Prism block 64 ... Total reflection prism 66 ... DMD (Digital Micromirror Device)
70 ... Projection lens 100 ... Projector 110, 210, 310 ... Light source device 112, 212, 312 ... Laser light source (112a, 212a, 312a ... Semiconductor laser)
114, 116, 120, 124, 126, 214, 216, 220, 224, 226, 314, 316, 320, 324, 326, 360, 362 ... Lens 118, 218, 318 ... Diffuser 122, 222 ... Dichroic mirror 130 , 230, 330 ... phosphor composite material 132, 232 ... red reflective coating 134, 234, 334 ... blue transmissive coating 140 ... pedestal 142 ... fin 144 ... heat sink 146 ... cooling fan 250 ... substrate 252, 352 ... rotating motor 336 ... red Blue reflective coating 338 ... Total reflective coating

Claims (5)

励起光を出力する光源と、
前記励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、
前記蛍光が出射する面の一の領域に形成され、前記蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティングと、
前記蛍光が出射する面の、前記一の領域と異なる他の領域に形成され、前記蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティングと、
を有することを特徴とする光源装置。 A light source that outputs excitation light;
A phosphor that is excited by the excitation light and emits fluorescence;
A first coating that is formed in one region of the surface from which the fluorescence exits, and that transmits light in at least some of the wavelength regions of the fluorescence;
A second coating which is formed in another region different from the one region of the surface from which the fluorescence is emitted and which does not transmit light in the wavelength region of the fluorescence;
A light source device comprising: 請求項１記載の光源装置において、
前記蛍光が出射する面は、前記励起光が前記蛍光体に入射する面と同一の面であり、
前記第１コーティングおよび前記第２コーティングは、前記励起光を透過する特性を有することを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
The surface from which the fluorescence is emitted is the same surface as the surface on which the excitation light enters the phosphor,
The light source device, wherein the first coating and the second coating have a property of transmitting the excitation light. 請求項２記載の光源装置において、
前記励起光は、前記一の領域を中心に照射されることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 2,
The light source device according to claim 1, wherein the excitation light is irradiated around the one region. 請求項１記載の光源装置において、
前記蛍光が出射する面は、前記励起光が前記蛍光体に入射する面と異なる面であり、
前記励起光が入射する面に形成され、前記励起光の波長域の光を透過すると共に前記蛍光の波長域の光を反射する第３コーティングを有することを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
The surface from which the fluorescence is emitted is a surface different from the surface on which the excitation light is incident on the phosphor,
A light source device, comprising: a third coating that is formed on a surface on which the excitation light is incident and that transmits light in a wavelength region of the excitation light and reflects light in the wavelength region of the fluorescence. 励起光を出力する光源と、前記励起光によって励起され、蛍光を出射する蛍光体と、前記蛍光が出射する面の一の領域に形成され、前記蛍光の波長域のうち少なくとも一部の波長域の光を透過する第１コーティングと、前記蛍光が出射する面の、前記一の領域と異なる他の領域に形成され前記蛍光の波長域の光を透過しない第２コーティングと、を有する光源装置と、
前記光源装置から出力される光を、映像信号に応じて変調し、映像光を生成する光変調素子と、
前記光源装置から出力される光を、前記光変調素子へ導く導光光学系と、
を備えることを特徴とする映像表示装置。 A light source that outputs excitation light, a phosphor that is excited by the excitation light and emits fluorescence, and is formed in one region of a surface from which the fluorescence exits, and at least a part of the wavelength range of the fluorescence And a second coating that is formed in another region different from the one region on the surface from which the fluorescence is emitted and does not transmit the light in the wavelength region of the fluorescence. ,
A light modulation element that modulates light output from the light source device according to a video signal and generates video light;
A light guide optical system for guiding light output from the light source device to the light modulation element;
A video display device comprising:
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