JP2015094824A - Optical element, light source device, illumination optical system, and image display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the achievement of wavelength conversion of light source light and a uniform illuminance distribution on an irradiation surface.SOLUTION: An optical element 100 is a tubular body having a hollow inside, and is provided with an incident port 12 at one end of the tubular body, an emission port 13 emitting incident light made incident from the incident port 12 at the other end of the tubular body, and a wavelength conversion surface 14 reflecting the light made incident from the incident port at least at a part of an inner wall of a wall part 11 of the tubular body, where the wavelength of the light made incident on the wavelength conversion surface 14 is different from the wavelength of the light reflected on the wavelength conversion surface 14.

Description

本発明は、光学素子と、光源装置と、照明光学系と、画像表示装置とに関するものである。   The present invention relates to an optical element, a light source device, an illumination optical system, and an image display device.

現在、画像表示装置(プロジェクタ)において、既存の光源として主に用いられているのは、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプである。   At present, in an image display apparatus (projector), ultra-high pressure mercury lamps and halogen lamps are mainly used as existing light sources.

一方、近年LED(Light Emitting Diode)あるいはLD(Laser Diode)などの固体発光素子と蛍光体とを用いて発光色ごとに異なる光源を用いる、いわゆるハイブリッド光源が用いられている。   On the other hand, in recent years, so-called hybrid light sources have been used in which a solid light-emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) or LD (Laser Diode) and a phosphor are used and a different light source is used for each emission color.

ここで、ハイブリッド光源に用いる蛍光体は、青色光を励起光として、緑・赤・黄色光を発光するものが多い。すなわち、蛍光体は、光源の光の波長を変換する機能を有する。   Here, many of the phosphors used in the hybrid light source emit green, red, and yellow light using blue light as excitation light. That is, the phosphor has a function of converting the wavelength of light from the light source.

ハイブリッド光源は、上述の既存の光源とは異なり、電源投入後点灯までの時間が短い、寿命が長い、色再現範囲が広いなどの特徴を有している。   Unlike the above-described existing light source, the hybrid light source has features such as a short time until turning on after power-on, a long life, and a wide color reproduction range.

また、プロジェクタの照明系において、ランプ光源、固体光源に拘わらず、光源からの光には分布(配光分布)があり、その分布を均一にするためのものとして、照明均一化素子が用いられる。   Further, in the illumination system of a projector, regardless of whether it is a lamp light source or a solid light source, the light from the light source has a distribution (light distribution distribution), and an illumination uniformizing element is used to make the distribution uniform. .

一般的に、光源には配光の分布があるため、スクリーン等の被照射面において照度のムラを生じる。スクリーン上の照度のムラとは、例えば、被照射面の中央が明るく四隅が暗く見える状態などをいう。   In general, since the light source has a distribution of light distribution, unevenness in illuminance occurs on an irradiated surface such as a screen. The uneven illuminance on the screen means, for example, a state where the center of the irradiated surface appears bright and the four corners appear dark.

以上のような照度ムラを解消する光学素子として、導光部材を用いることが考えられる。ここで、導光部材の例としては、ロッドインテグレータと称される四角柱状の透明部材が挙げられる。ロッドインテグレータでは、透明部材の内部を多数回全反射させて照度ムラを解消する。   It is conceivable to use a light guide member as an optical element that eliminates the uneven illuminance as described above. Here, as an example of the light guide member, there is a quadrangular prism-shaped transparent member called a rod integrator. The rod integrator eliminates uneven illumination by totally reflecting the inside of the transparent member many times.

また、導光部材の他の例としては、4枚のミラー基板のミラー面を内側にして四角柱状に組み合わせた、ライトトンネルやライトパイプと称されるものが挙げられる。   Another example of the light guide member is a so-called light tunnel or light pipe that is combined in a quadrangular prism shape with the mirror surfaces of four mirror substrates inside.

ところで、青色レーザダイオードからなり所定波長帯域光を出射する光源と、蛍光体層が設けられ回転駆動する発光ホイールとを有するプロジェクタが開示されている(特許文献1参照)。特許文献1の技術では、光源により発光ホイールの蛍光体層を照射して、緑色、または赤色の光を発光させる。   By the way, a projector is disclosed that includes a light source that is made of a blue laser diode and emits light in a predetermined wavelength band, and a light emitting wheel that is provided with a phosphor layer and is driven to rotate (see Patent Document 1). In the technique of Patent Document 1, a phosphor layer of a light emitting wheel is irradiated with a light source to emit green or red light.

ここで、特許文献1の技術においても、導光部材を用いて、光源装置から出射された光を均一な照度分布の光にしている。   Here, also in the technique of Patent Document 1, light emitted from the light source device is converted into light having a uniform illuminance distribution by using a light guide member.

また、発光ダイオードと、導光体と、蛍光膜と、反射シートとを有する照明装置が開示されている(特許文献2参照)。ここで、特許文献2の技術では、導光体と反射シートとが蛍光膜を挟むように構成される。   Moreover, the illuminating device which has a light emitting diode, a light guide, a fluorescent film, and a reflective sheet is disclosed (refer patent document 2). Here, in the technique of Patent Literature 2, the light guide and the reflection sheet are configured to sandwich the fluorescent film.

そして、特許文献2の技術では、発光ダイオードの光を導光体の一端から入射させると、導光方向にある蛍光膜の蛍光体が励起され、発光ダイオードとは異なる波長の光が導光体から出射される。   In the technique of Patent Document 2, when light from the light emitting diode is incident from one end of the light guide, the phosphor of the fluorescent film in the light guide direction is excited, and light having a wavelength different from that of the light emitting diode is emitted from the light guide. It is emitted from.

しかしながら、従来の技術における導光部材では、光源光の波長変換または照射面における均一な照度分布のいずれか一方を実現することはできたものの、双方を実現することができなかった。   However, in the conventional light guide member, although either one of the wavelength conversion of the light source light or the uniform illuminance distribution on the irradiation surface can be realized, both cannot be realized.

本発明は、光源光の波長変換と照射面における均一な照度分布とを実現することができる光学素子を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the optical element which can implement | achieve wavelength conversion of light source light, and uniform illuminance distribution in an irradiation surface.

本発明は、内部が中空の管状体であって、管状体の一端には、入射口が設けられ、管状体の他端には、入射口から入射した入射光が出射する出射口が設けられ、管状体の内壁の少なくとも一部には、入射口から入射した光を反射する波長変換面が設けられ、波長変換面に入射した光の波長と、波長変換面から反射された光の波長と、は異なる、ことを特徴とする。   The present invention is a tubular body having a hollow inside, and an incident port is provided at one end of the tubular body, and an exit port through which incident light incident from the incident port is emitted is provided at the other end of the tubular body. In addition, at least a part of the inner wall of the tubular body is provided with a wavelength conversion surface that reflects the light incident from the entrance, and the wavelength of the light incident on the wavelength conversion surface and the wavelength of the light reflected from the wavelength conversion surface , Are different.

本発明によれば、光源光の波長変換と照射面における均一な照度分布とを実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize wavelength conversion of light source light and uniform illuminance distribution on an irradiation surface.

本発明に係る光学素子の実施の形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment of an optical element according to the present invention. 図1の光学素子のXZ断面図である。It is XZ sectional drawing of the optical element of FIG. 図1の光学素子の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the optical element of FIG. 本発明に係る光学素子の別の実施の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another embodiment of the optical element which concerns on this invention. 図4の光学素子の内壁を示す平面図である。It is a top view which shows the inner wall of the optical element of FIG. 図4の光学素子のXZ断面図である。It is XZ sectional drawing of the optical element of FIG. 図4の光学素子に3色の光を入射させた場合のXZ断面図である。It is XZ sectional drawing at the time of making light of three colors inject into the optical element of FIG. 本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another embodiment of the optical element which concerns on this invention. 図9の光学素子の内壁を示す平面図である。It is a top view which shows the inner wall of the optical element of FIG. 本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another embodiment of the optical element which concerns on this invention. 本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示す、同光学素子を構成する壁部の平面図である。It is a top view of the wall part which comprises another embodiment of the optical element which concerns on this invention, and comprises the same optical element. 本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another embodiment of the optical element which concerns on this invention. 図13の光学素子において開口マスクを取り付けた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which attached the opening mask in the optical element of FIG. 図13の光学素子の開口マスク付近を示すXZ断面図である。It is XZ sectional drawing which shows the aperture mask vicinity of the optical element of FIG. 本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示すXZ断面図である。It is XZ sectional drawing which shows another embodiment of the optical element which concerns on this invention. 本発明に係る光源装置の実施の形態を示す光学配置図である。It is an optical arrangement | positioning figure which shows embodiment of the light source device which concerns on this invention. 蛍光体ホイールを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows a phosphor wheel. 本発明に係る照明光学系の実施の形態を示す光学配置図である。1 is an optical arrangement diagram showing an embodiment of an illumination optical system according to the present invention. 本発明に係る画像表示装置の実施の形態を示す光学配置図である。1 is an optical layout diagram showing an embodiment of an image display device according to the present invention.

以下、本発明に係る光学素子と、その光学素子を有する本発明に係る光源装置と、その光源装置を有する本発明に係る照明光学系と、その照明光学系を有する本発明に係る画像表示装置との実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an optical element according to the present invention, a light source apparatus according to the present invention having the optical element, an illumination optical system according to the present invention having the light source apparatus, and an image display apparatus according to the present invention having the illumination optical system The embodiment will be described with reference to the drawings.

●光学素子(1)●
まず、本発明に係る光学素子の実施の形態について説明する。
● Optical element (1) ●
First, an embodiment of an optical element according to the present invention will be described.

図1は、本発明に係る光学素子の実施の形態を示す斜視図である。同図に示すように、光学素子100は、内部が中空の管状体であって、壁部11と、入射口12と、出射口13と、波長変換面14と、反射面15とを有する。   FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical element according to the present invention. As shown in the figure, the optical element 100 is a tubular body having a hollow inside, and includes a wall portion 11, an entrance port 12, an exit port 13, a wavelength conversion surface 14, and a reflection surface 15.

壁部11は、それぞれの長手方向の端部を接合することにより、光学素子100の管状体を構成する。本実施の形態において、光学素子100は、4つの壁部11を接合して中空の四角柱状に構成される。また、壁部11は、例えばガラス基板を用いて構成される。   The wall part 11 comprises the tubular body of the optical element 100 by joining the edge part of each longitudinal direction. In the present embodiment, the optical element 100 is formed in a hollow quadrangular prism shape by joining four wall portions 11. Moreover, the wall part 11 is comprised, for example using a glass substrate.

入射口12は、管状体の一端に設けられ、外部に配置されるLED(Light
Emitting Diode)あるいはLD(Laser Diode)などの光源からの光が入射する。
The entrance 12 is provided at one end of the tubular body, and is disposed on the outside by an LED (Light
Light from a light source such as an Emitting Diode (LD) or LD (Laser Diode) enters.

出射口13は、管状体の他端に設けられ、入射口12から管状体に入射した光(以下「入射光」ともいう。)が出射する。   The exit port 13 is provided at the other end of the tubular body, and light incident on the tubular body from the entrance port 12 (hereinafter also referred to as “incident light”) exits.

波長変換面14は、管状体の内壁の一部、例えば入射口12と管状体の長手方向の中間点との間に設けられている。   The wavelength conversion surface 14 is provided on a part of the inner wall of the tubular body, for example, between the entrance 12 and a midpoint in the longitudinal direction of the tubular body.

ここで、波長変換面14は、例えば蛍光体であり、入射口12からの入射光により励起する。波長変換面14により励起した光は、波長変換面14に入射した光の波長とは異なる波長の光を反射する。   Here, the wavelength conversion surface 14 is a phosphor, for example, and is excited by incident light from the incident port 12. The light excited by the wavelength conversion surface 14 reflects light having a wavelength different from the wavelength of the light incident on the wavelength conversion surface 14.

反射面15は、管状体の内壁の一部に設けられ、波長変換面14により反射された光が入射されて出射口13方向に反射する。ここで、反射面15は、入射した光を所定の反射率で反射する反射性の部材により構成されている。   The reflection surface 15 is provided on a part of the inner wall of the tubular body, and the light reflected by the wavelength conversion surface 14 is incident and reflected toward the exit port 13. Here, the reflecting surface 15 is made of a reflective member that reflects incident light with a predetermined reflectance.

図2は、図1の光学素子100のXZ断面図である。同図に示すように、光学素子100では、入射口12から入射した不図示の光源からの青色光B1,B2が波長変換面14に入射すると、波長変換面14の蛍光体が励起されて青色光B1,B2の波長が変換され、緑色光G1,G2を出射する。同図において、青色光B1,B2を実線の矢印で示し、緑色光G1,G2を破線の矢印で示す。   FIG. 2 is an XZ sectional view of the optical element 100 of FIG. As shown in the figure, in the optical element 100, when blue light B1 and B2 from a light source (not shown) incident from the entrance 12 is incident on the wavelength conversion surface 14, the phosphor on the wavelength conversion surface 14 is excited and blue. The wavelengths of the lights B1 and B2 are converted, and the green lights G1 and G2 are emitted. In the figure, blue lights B1 and B2 are indicated by solid arrows, and green lights G1 and G2 are indicated by broken arrows.

波長変換面14の蛍光体により励起されて出射される緑色光G1,G2は、全方位に出射される。つまり、波長変換面14から出射する光には、壁部11方向に向かう光もある。壁部11に反射面15を設けることにより、励起光である緑色光G1,G2が複数回反射されて出射口13方向に向かう。このため、光学素子100では、出射口13からの出射光の照度分布を均一にさせつつ、光の利用効率を向上させることができる。   The green lights G1 and G2 that are excited and emitted by the phosphor on the wavelength conversion surface 14 are emitted in all directions. That is, the light emitted from the wavelength conversion surface 14 includes light traveling toward the wall 11. By providing the reflecting surface 15 on the wall portion 11, the green lights G <b> 1 and G <b> 2 that are the excitation light are reflected a plurality of times and directed toward the exit port 13. For this reason, in the optical element 100, it is possible to improve the light use efficiency while making the illuminance distribution of the light emitted from the light exit 13 uniform.

なお、波長変換面14の蛍光体は、青色光で励起され、黄色光、あるいは赤色光を発するものであってもよい。また、波長変換面14の蛍光体を励起する光は紫外光であってもよい。   Note that the phosphor of the wavelength conversion surface 14 may be excited by blue light and emit yellow light or red light. The light for exciting the phosphor on the wavelength conversion surface 14 may be ultraviolet light.

図3は、図1の光学素子100の分解斜視図である。同図に示すように、壁部11には、中間点を境界にして、入射口側には波長変換面14が、出射口側には反射面15が、それぞれ設けられている。   FIG. 3 is an exploded perspective view of the optical element 100 of FIG. As shown in the figure, the wall 11 is provided with a wavelength conversion surface 14 on the entrance side and a reflection surface 15 on the exit side, with the intermediate point as a boundary.

光学素子100を組み立てるには、波長変換面14と反射面15とが内側になるように(中空の四角柱が形成されるように)、壁部11同士を組み合わせて、耐熱性の接着剤などを用いて固定する。   In order to assemble the optical element 100, the wall portions 11 are combined with each other so that the wavelength conversion surface 14 and the reflection surface 15 are on the inner side (so that a hollow quadrangular prism is formed). Use to fix.

なお、波長変換面14または反射面15は、入射光の波長変換と反射とを行い、反射された光を出射口13から出射させることができれば、一部の壁部11にのみ設けられていてもよい。また、波長変換面14または反射面15は、壁部11の全体に波長変換面14または反射面15が形成されていなくてもよい。   Note that the wavelength conversion surface 14 or the reflection surface 15 is provided only on a part of the wall 11 if the wavelength conversion and reflection of incident light can be performed and the reflected light can be emitted from the emission port 13. Also good. Further, the wavelength conversion surface 14 or the reflection surface 15 may not have the wavelength conversion surface 14 or the reflection surface 15 formed on the entire wall portion 11.

以上説明したように、光学素子100では、壁部11に少なくとも部分的に波長変換面14と反射面15とを設けている。よって、光学素子100によれば、以上のように構成することにより、光源光の波長変換と照射面における均一な照度分布とを実現することができる。   As described above, in the optical element 100, the wavelength conversion surface 14 and the reflection surface 15 are provided at least partially on the wall portion 11. Therefore, according to the optical element 100, the wavelength conversion of the light source light and the uniform illuminance distribution on the irradiation surface can be realized by configuring as described above.

●光学素子(2)●
次に、本発明に係る光学素子の別の実施の形態について、先に説明した実施の形態の光学素子との相違点を中心に説明する。
● Optical element (2) ●
Next, another embodiment of the optical element according to the present invention will be described focusing on differences from the optical element of the above-described embodiment.

図4は、本発明に係る光学素子の別の実施の形態を示す斜視図である。同図に示すように、本実施の形態に係る光学素子200は、壁部21Aに設けられている第2入射口26と、光合成部材27とを有する点が、先に説明した光学素子100と異なる。   FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the optical element according to the present invention. As shown in the figure, the optical element 200 according to the present embodiment is different from the optical element 100 described above in that it has a second incident port 26 provided in the wall portion 21A and a light combining member 27. Different.

図5は、図4の光学素子200の壁部を示す平面図である。ここで、(a)は壁部21Aを示し、(b)は壁部21Bを示し、(c)は壁部21Cを示し、(d)は壁部21Dを示す。同図に示すように、光学素子200は、壁部21A,21B,21C,21Dを長手方向の端部同士を接合することにより構成される。   FIG. 5 is a plan view showing a wall portion of the optical element 200 of FIG. Here, (a) shows the wall portion 21A, (b) shows the wall portion 21B, (c) shows the wall portion 21C, and (d) shows the wall portion 21D. As shown in the figure, the optical element 200 is configured by joining end portions in the longitudinal direction of wall portions 21A, 21B, 21C, and 21D.

第2入射口26は、壁部21Aの一部に形成された開口部であり、光学素子200の長手方向側面に設けられている。ここで、第2入射口26は、波長変換面24Aと反射面25Aとの間に設けられている。   The second entrance 26 is an opening formed in a part of the wall portion 21 </ b> A, and is provided on the side surface in the longitudinal direction of the optical element 200. Here, the second entrance 26 is provided between the wavelength conversion surface 24A and the reflection surface 25A.

光合成部材27は、例えばダイクロイックミラーのような所定の波長帯の光を通過させ、それ以外の波長帯の光を反射させる(通過させない)特性を有する。波長変換面24と反射面25との間、具体的には第2入射口26からの入射光が入射することができる位置に設けられている。   The photosynthetic member 27 has a characteristic of allowing light in a predetermined wavelength band such as a dichroic mirror to pass and reflecting (does not pass) light in other wavelength bands. It is provided between the wavelength conversion surface 24 and the reflection surface 25, specifically at a position where incident light from the second incident port 26 can enter.

また、光合成部材27は、第2入射口26からの入射光が出射口13方向に反射されるように、入射口12,第2入射口26,出射口13に対して45°傾けて配置されている。   The light combining member 27 is disposed at an angle of 45 ° with respect to the incident port 12, the second incident port 26, and the output port 13 so that incident light from the second incident port 26 is reflected in the direction of the output port 13. ing.

また、光学素子200において、波長変換面24A,24B,24C,24Dは、壁部21の入射口12と第2入射口26との間に設けられている。   In the optical element 200, the wavelength conversion surfaces 24 </ b> A, 24 </ b> B, 24 </ b> C, and 24 </ b> D are provided between the incident port 12 and the second incident port 26 of the wall portion 21.

壁部21Aは、第2入射口26が設けられている位置であり、かつ、光合成部材27が配置される位置を境界に、波長変換面24Aと反射面25Aとが設けられている。   The wall portion 21A is provided with a wavelength conversion surface 24A and a reflection surface 25A at a position where the second incident port 26 is provided and at a position where the light combining member 27 is disposed.

壁部21B、21C,21Dは、光合成部材27が配置される位置を境界に、波長変換面24B,24C,24Dと反射面25B,25C,25Dとが設けられている。ここで、上述のように光合成部材27が入射口12,第2入射口26,出射口13に対して45°傾けて配置されるため、波長変換面24B,24Cと反射面25B,25Cとの境界は45°傾いている。   The wall portions 21B, 21C, and 21D are provided with wavelength conversion surfaces 24B, 24C, and 24D and reflection surfaces 25B, 25C, and 25D, with the position where the photosynthesis member 27 is disposed as a boundary. Here, as described above, the photosynthetic member 27 is disposed at an angle of 45 ° with respect to the entrance 12, the second entrance 26, and the exit 13, so that the wavelength conversion surfaces 24B and 24C and the reflection surfaces 25B and 25C are arranged. The boundary is inclined 45 °.

図6は、図4の光学素子200のXZ断面図である。同図に示すように、光学素子200は、入射口12から青色光B1が入射される。また、光学素子200は、第2入射口26からも青色光B3が入射される。   6 is an XZ sectional view of the optical element 200 of FIG. As shown in the figure, the optical element 200 receives blue light B1 from the entrance 12. The optical element 200 also receives the blue light B <b> 3 from the second incident port 26.

ここで、青色光B1,B3を2方向から光学素子200に入射させるには、不図示の光路前段の光学系により1つの青色光源からの光の光路を2方向に分離する、あるいは2方向に対応して2つの青色光源を用いるなどの方法が挙げられる。   Here, in order to make the blue light B1 and B3 enter the optical element 200 from two directions, the optical path of the light from one blue light source is separated into two directions by an optical system in front of the optical path (not shown), or in two directions. Corresponding methods include using two blue light sources.

光合成部材27には、緑色光G1を透過させることができ、かつ、青色光B3を反射することができる特性のダイクロイックミラーを用いる。   As the light combining member 27, a dichroic mirror having characteristics capable of transmitting the green light G1 and reflecting the blue light B3 is used.

入射口12から入射した青色光B1は、波長変換面24Cで緑色光G1に変換され、光合成部材27を透過して、反射面25Aにより反射されて出射口13から出射する。   The blue light B1 incident from the incident port 12 is converted into green light G1 by the wavelength conversion surface 24C, passes through the light combining member 27, is reflected by the reflection surface 25A, and is emitted from the emission port 13.

一方、第2入射口26から入射した青色光B3は、第2入射口26からの光の入射領域に設けられている光合成部材27により反射され、反射面25Cにより反射されて出射口13から出射する。   On the other hand, the blue light B3 incident from the second incident port 26 is reflected by the light combining member 27 provided in the light incident region from the second incident port 26, reflected by the reflecting surface 25C, and emitted from the output port 13. To do.

図7は、図4の光学素子200に3色の光を入射させた場合のXZ断面図である。同図において、先に説明した2色の光を入射させた場合に加えて、一点鎖線の矢印で示す赤色光R1を第2入射口26から入射させる。   FIG. 7 is an XZ cross-sectional view when three colors of light are incident on the optical element 200 of FIG. In the figure, in addition to the case where the two-color light described above is incident, the red light R1 indicated by the one-dot chain line arrow is incident from the second incident port 26.

ここで、不図示の赤色光の光源には、赤色光を発するLEDやLDなどを用いる。また、赤色光の光源は、光学素子200の光路前段に設置する。   Here, an LED, LD, or the like that emits red light is used as a red light source (not shown). The red light source is installed in the upstream of the optical path of the optical element 200.

また、光合成部材27は、青色光と赤色光を反射し、緑色光を透過する特性を有するダイクロイックミラーを用いる。   The light combining member 27 uses a dichroic mirror having characteristics of reflecting blue light and red light and transmitting green light.

第2入射口26から入射させた赤色光は、光合成部材27により反射されて反射面25Cにより反射されて出射口13から出射する。   The red light incident from the second entrance 26 is reflected by the light combining member 27, reflected by the reflecting surface 25 </ b> C, and exits from the exit 13.

つまり、光学素子200は、赤,緑,青の三原色の光色を出射口13から出射させることができるため、光学素子200を光源装置に用いた画像表示装置はフルカラー表示をすることができる。   That is, since the optical element 200 can emit light colors of three primary colors of red, green, and blue from the emission port 13, an image display apparatus using the optical element 200 as a light source device can perform full color display.

以上説明したように、光学素子200によれば、第2入射口26と、第2入射口26からの光の入射領域に設けられている光合成部材27とにより、出射光の光色を2色以上の多色にしつつ、出射光の照度の均一化を実現することができる。   As described above, according to the optical element 200, the light color of the emitted light is two colors by the second incident port 26 and the light combining member 27 provided in the light incident region from the second incident port 26. Uniformity of the illuminance of the emitted light can be realized while using the above-described multicolors.

●光学素子(3)●
次に、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態の光学素子との相違点を中心に説明する。
● Optical element (3) ●
Next, still another embodiment of the optical element according to the present invention will be described focusing on differences from the optical element of the above-described embodiment.

図8は、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示す分解斜視図である。同図に示すように、本実施の形態に係る光学素子300は、第1分割壁部31と第2分割壁部32とにより第2入射口26を構成する点が、先に説明した光学素子200と相違する。   FIG. 8 is an exploded perspective view showing still another embodiment of the optical element according to the present invention. As shown in the figure, in the optical element 300 according to the present embodiment, the optical element described above is that the first incident wall 26 is constituted by the first divided wall part 31 and the second divided wall part 32. 200.

第1分割壁部31は、光学素子300の長手方向の全長Lよりも短い長手方向の全長L1を有する。ここで、第1分割壁部31の長手方向の一端は、光学素子300の入射口12に合わせて配置される。   The first divided wall portion 31 has a total length L1 in the longitudinal direction that is shorter than the total length L in the longitudinal direction of the optical element 300. Here, one end of the first dividing wall portion 31 in the longitudinal direction is arranged in accordance with the incident port 12 of the optical element 300.

第2分割壁部32は、光学素子300の長手方向の全長Lよりも短い長手方向の全長L2を有する。ここで、第2分割壁部32の長手方向の一端は、光学素子300の出射口13に合わせて配置される。   The second dividing wall portion 32 has an overall length L2 in the longitudinal direction that is shorter than the overall length L in the longitudinal direction of the optical element 300. Here, one end in the longitudinal direction of the second divided wall portion 32 is arranged in accordance with the emission port 13 of the optical element 300.

そして、L>L1+L2としておけば、第1分割壁部31の長手方向の全長L1と第2分割壁部32の長手方向の全長L2の不足分の長さが、第2入射口26の長手方向の全長Laとなる。   If L> L1 + L2, the length of the shortage of the total length L1 in the longitudinal direction of the first divided wall portion 31 and the total length L2 in the longitudinal direction of the second divided wall portion 32 is the longitudinal direction of the second entrance port 26. Of the total length La.

図9は、図8の光学素子300の内壁を示す平面図である。ここで、(a)は第1分割壁部31と第2分割壁部32を示し、(b)は壁部21Bを示し、(c)は壁部21Cを示し、(d)は壁部21Dを示す。同図に示すように、第1分割壁部31の内壁には、先に説明した光学素子100,200の内壁と同様に、波長変換面34が構成されている。   FIG. 9 is a plan view showing the inner wall of the optical element 300 of FIG. Here, (a) shows the 1st division wall part 31 and the 2nd division wall part 32, (b) shows wall part 21B, (c) shows wall part 21C, (d) shows wall part 21D. Indicates. As shown in the figure, a wavelength conversion surface 34 is formed on the inner wall of the first divided wall portion 31 in the same manner as the inner walls of the optical elements 100 and 200 described above.

また、第2分割壁部32の内壁には、先に説明した光学素子100,200と同様に、反射面35が構成されている。   In addition, a reflection surface 35 is formed on the inner wall of the second divided wall portion 32 as in the optical elements 100 and 200 described above.

なお、光学素子300を構成する他の壁部21B,21C,21Dは、先に説明した光学素子200と同様である。   The other wall portions 21B, 21C, and 21D constituting the optical element 300 are the same as the optical element 200 described above.

以上説明したように、光学素子300によれば、第2入射口26を構成するために壁部の孔空け加工などを要することがないため、製作工程の簡略化を図りながら、出射光の光色を2色以上の多色にしつつ、出射光の照度の均一化を実現することができる。   As described above, according to the optical element 300, since it is not necessary to form a hole in the wall portion in order to form the second incident port 26, the light of the emitted light can be obtained while simplifying the manufacturing process. The illuminance of the emitted light can be made uniform while making the color more than two colors.

●光学素子(4)●
次に、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態の光学素子との相違点を中心に説明する。
● Optical element (4) ●
Next, still another embodiment of the optical element according to the present invention will be described focusing on differences from the optical element of the above-described embodiment.

図10は、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示す分解斜視図である。同図に示すように、本実施の形態に係る光学素子400は、第1分割壁部31と第2分割壁部32との間に第3分割壁部41を有する点が、先に説明した光学素子300と相違する。   FIG. 10 is an exploded perspective view showing still another embodiment of the optical element according to the present invention. As shown in the figure, the optical element 400 according to the present embodiment has the third dividing wall portion 41 between the first dividing wall portion 31 and the second dividing wall portion 32 as described above. Different from the optical element 300.

第3分割壁部41は、先に説明した光学素子300の第2入射口26の長手方向の全長Laに対応した長手方向の全長L3を有する。ここで、第3分割壁部41は、ダイクロイック膜が設けられているガラス基板などの透光性の部材である。   The third dividing wall portion 41 has a total length L3 in the longitudinal direction corresponding to the total length La in the longitudinal direction of the second entrance port 26 of the optical element 300 described above. Here, the 3rd division wall part 41 is translucent members, such as a glass substrate in which the dichroic film | membrane is provided.

また、第3分割壁部41に設けられているダイクロイック膜の特性は、青色光と赤色光を透過させ、緑色光を反射させるものである。   Further, the characteristics of the dichroic film provided on the third dividing wall portion 41 are such that blue light and red light are transmitted and green light is reflected.

ここで、第3分割壁部41には、ダイクロイック膜が設けられている反対側の光入射側の面に反射防止膜を設けることが好ましい。   Here, it is preferable to provide an antireflection film on the surface of the light incident side opposite to the side on which the dichroic film is provided in the third dividing wall portion 41.

先に説明した光学素子200,300では、第2入射口26が単なる孔(開口部)であったため、入射口12から入射し波長変換面24を経て励起された緑色光の一部は、第2入射口26から漏れてしまう場合がある。このような第2入射口26から漏れる光により、光学素子200,300では、光利用効率が低下してしまうおそれがある。   In the optical elements 200 and 300 described above, since the second entrance 26 is a simple hole (opening), a part of the green light incident from the entrance 12 and excited through the wavelength conversion surface 24 is 2 may leak from the entrance 26. Due to such light leaking from the second incident port 26, there is a possibility that the light utilization efficiency is lowered in the optical elements 200 and 300.

一方、光学素子400では、第2入射口26にダイクロイック膜を有する第3分割壁部41を設けることにより、緑色光を内部反射させて出射口13から出射させることができるため、光利用効率を向上させつつ出射光の照度の均一化を実現することができる。   On the other hand, in the optical element 400, by providing the third dividing wall portion 41 having the dichroic film at the second incident port 26, the green light can be internally reflected and emitted from the emission port 13. The illuminance of the emitted light can be made uniform while improving.

●光学素子(5)●
次に、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態の光学素子との相違点を中心に説明する。
● Optical element (5) ●
Next, still another embodiment of the optical element according to the present invention will be described focusing on differences from the optical element of the above-described embodiment.

図11は、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示す、同光学素子を構成する壁部の平面図である。ここで、(a)は壁部43Aを示し、(b)は壁部21Bを示し、(c)は壁部21Cを示し、(d)は壁部21Dを示す。同図に示すように、本実施の形態に係る光学素子では、1枚のガラス基板からなる壁部43Aに、波長変換面34と反射面35とを設け、波長変換面34と反射面35との間にダイクロイック膜を施した第2入射口46を設けている。   FIG. 11 is a plan view of a wall portion constituting the optical element, showing still another embodiment of the optical element according to the present invention. Here, (a) shows the wall portion 43A, (b) shows the wall portion 21B, (c) shows the wall portion 21C, and (d) shows the wall portion 21D. As shown in the figure, in the optical element according to the present embodiment, a wavelength conversion surface 34 and a reflection surface 35 are provided on a wall 43A made of one glass substrate, and the wavelength conversion surface 34 and the reflection surface 35 are provided. A second incident port 46 provided with a dichroic film is provided between them.

以上説明したように、本実施の形態に係る光学素子によれば、先に説明した光学素子400と同様にダイクロイック膜が設けられている第2入射口46を有し光学素子からの光の漏れを防止する。よって、本実施の形態に係る光学素子によれば、光利用効率を向上させつつ出射光の照度の均一化を実現することができる。   As described above, according to the optical element according to the present embodiment, light leakage from the optical element has the second incident port 46 provided with the dichroic film as in the optical element 400 described above. To prevent. Therefore, according to the optical element according to the present embodiment, the illuminance of the emitted light can be made uniform while improving the light utilization efficiency.

●光学素子(6)●
次に、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態の光学素子との相違点を中心に説明する。
● Optical element (6) ●
Next, still another embodiment of the optical element according to the present invention will be described focusing on differences from the optical element of the above-described embodiment.

図12は、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示す斜視図である。同図に示すように、本実施の形態に係る光学素子500は、開口マスク51を有する点が、先に説明した光学素子100,200,300,400と相違する。   FIG. 12 is a perspective view showing still another embodiment of the optical element according to the present invention. As shown in the figure, the optical element 500 according to the present embodiment is different from the optical elements 100, 200, 300, and 400 described above in that an aperture mask 51 is provided.

図13は、図12の光学素子500において開口マスク51を取り付けた状態を示す斜視図である。同図に示すように、開口マスク51は、入射口12の近傍に取り付けられる。光学素子500では、開口マスク51に設けられている開口部52が、先に説明した光学素子の入射口として機能する。   FIG. 13 is a perspective view showing a state in which the aperture mask 51 is attached to the optical element 500 of FIG. As shown in the figure, the aperture mask 51 is attached in the vicinity of the entrance 12. In the optical element 500, the opening 52 provided in the opening mask 51 functions as the entrance of the optical element described above.

ここで、開口部52の寸法は、入射光の通過領域の寸法に合わせて設定される。また、開口部52の形状は、図12,13に示す矩形に限定されず、円や楕円形状など様々な形状を採用することができる。   Here, the dimension of the opening 52 is set in accordance with the dimension of the incident region for incident light. Further, the shape of the opening 52 is not limited to the rectangle shown in FIGS. 12 and 13, and various shapes such as a circle and an ellipse can be adopted.

開口マスク51の内壁(光学素子500の内壁側)には、入射口12側に向う光を出射口13側に反射する第2反射面53が設けられている。   On the inner wall of the opening mask 51 (the inner wall side of the optical element 500), a second reflecting surface 53 is provided that reflects light directed toward the incident port 12 toward the exit port 13.

図14は、図12の光学素子500の開口マスク51付近を示すXZ断面図である。同図に示すように、開口部52から入射した青色光B1,B2は、波長変換面24C,34により緑色光G1,G2として出射する。   FIG. 14 is an XZ sectional view showing the vicinity of the opening mask 51 of the optical element 500 of FIG. As shown in the figure, the blue lights B1 and B2 incident from the opening 52 are emitted as green lights G1 and G2 through the wavelength conversion surfaces 24C and 34, respectively.

ここで、波長変換面24C,34を構成する蛍光体が散乱体であるため、蛍光体から出射される光の配光分布は、緑色光G1,G2とともに入射位置から半球状に広がる散乱光Sを生じるランバート分布となる。散乱光Sには、入射口12方向に向かう成分も生じる。   Here, since the phosphors constituting the wavelength conversion surfaces 24C and 34 are scatterers, the light distribution of the light emitted from the phosphors is the scattered light S spreading in a hemisphere from the incident position together with the green lights G1 and G2. Resulting in a Lambertian distribution. In the scattered light S, a component directed toward the entrance 12 is also generated.

光学素子500では、入射口12方向に向かう散乱光Sを第2反射面53により出射口13側に反射する。   In the optical element 500, the scattered light S traveling in the direction of the entrance 12 is reflected by the second reflecting surface 53 toward the exit 13.

以上説明したように、光学素子500では、第2反射面53を有する開口マスク51により、光のリサイクルを図ることで、光利用効率を向上させることができる。   As described above, in the optical element 500, the light use efficiency can be improved by recycling the light by the aperture mask 51 having the second reflecting surface 53.

●光学素子(7)●
次に、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態について、先に説明した実施の形態の光学素子との相違点を中心に説明する。
● Optical element (7) ●
Next, still another embodiment of the optical element according to the present invention will be described focusing on differences from the optical element of the above-described embodiment.

図15は、本発明に係る光学素子のさらに別の実施の形態を示すXZ断面図である。同図に示すように、本実施の形態に係る光学素子600では、光合成部材67を有する点が、先に説明した光学素子200,300,400,500と相違する。   FIG. 15 is an XZ cross-sectional view showing still another embodiment of the optical element according to the present invention. As shown in the figure, the optical element 600 according to the present embodiment is different from the optical elements 200, 300, 400, and 500 described above in that a light combining member 67 is provided.

光合成部材67は、一方の面(入射口12側)に蛍光体層68が設けられ、他方の面(出射口13側)にダイクロイック膜69が設けられている平面ガラスである。   The photosynthetic member 67 is a flat glass in which a phosphor layer 68 is provided on one surface (incident port 12 side) and a dichroic film 69 is provided on the other surface (exit port 13 side).

入射口12から入射した青色光B4,B5のうち、光学素子600の内壁に対して角度を持って入射する青色光B4は、波長変換面34の蛍光体を励起する。波長変換面34からは、緑色光G3が発せられる。   Of the blue light B4 and B5 incident from the incident port 12, the blue light B4 incident at an angle with respect to the inner wall of the optical element 600 excites the phosphor on the wavelength conversion surface. Green light G <b> 3 is emitted from the wavelength conversion surface 34.

一方、光学素子600の内壁に対して平行または小さい角度で入射する青色光B5は、波長変換面24C,34に入射することなく光学素子600の内部を通過する。   On the other hand, the blue light B5 that is incident on the inner wall of the optical element 600 at a parallel or small angle passes through the optical element 600 without entering the wavelength conversion surfaces 24C and 34.

このような青色光B5は、波長変換面24C,34によっては波長変換されず、仮に出射口13から出射してしまうと青色光が他の色光より多く出射光に混じることになるため、出射光による色再現性を低下させてしまう。   Such blue light B5 is not wavelength-converted by the wavelength conversion surfaces 24C and 34, and if it is emitted from the exit port 13, the blue light will be mixed with the emitted light more than other color lights. The color reproducibility due to is reduced.

そこで、光学素子600では、光合成部材67の入射口12側に蛍光体層68を設けることにより、光学素子600の内壁に対して平行または小さい角度で入射する青色光B5を緑色光G4に波長変換することができる.   Therefore, in the optical element 600, by providing the phosphor layer 68 on the incident port 12 side of the photosynthetic member 67, the wavelength of blue light B5 incident on the inner wall of the optical element 600 at a parallel or small angle is converted into green light G4. can do.

なお、蛍光体層68は、光合成部材67の一部分に形成してもよい。ここで、ダイクロイック膜69には、青色光を反射し、緑色光を透過する特性のものを用いる。また、第3分割壁部41から赤色光も入る場合には、ダイクロイック膜69には、青色光と赤色光を反射し、緑色光を透過する特性のものを用いる。   The phosphor layer 68 may be formed on a part of the photosynthetic member 67. Here, the dichroic film 69 has a characteristic of reflecting blue light and transmitting green light. When red light also enters from the third divided wall portion 41, the dichroic film 69 has a characteristic of reflecting blue light and red light and transmitting green light.

以上説明したように、光学素子600によれば、光合成部材67により、入射口12からの入射光のうち蛍光体を励起しない光を低減することができるため、光利用効率を向上させることができる。   As described above, according to the optical element 600, the light combining member 67 can reduce the light that does not excite the phosphor in the incident light from the incident port 12, and thus can improve the light utilization efficiency. .

●光源装置●
次に、本発明に係る光源装置の実施の形態について説明する。
● Light source device ●
Next, an embodiment of a light source device according to the present invention will be described.

図16は、本発明に係る光源装置の実施の形態を示す光学配置図である。同図に示すように、本実施の形態に係る光源装置1は、第1光源2と、第2光源3と、レンズ4,7,8,10と、光路分離素子5と、ミラー6と、ダイクロイックミラー9と、光学素子20とを有してなる。ここで、光学素子20は、先に説明した本発明に係る光学素子である。   FIG. 16 is an optical layout diagram showing an embodiment of a light source device according to the present invention. As shown in the figure, the light source device 1 according to the present embodiment includes a first light source 2, a second light source 3, lenses 4, 7, 8, 10, an optical path separation element 5, a mirror 6, A dichroic mirror 9 and an optical element 20 are provided. Here, the optical element 20 is the optical element according to the present invention described above.

第1光源2は、青色光を発光する光源であり、例えば中心波長430nm前後の青色LDである。光学素子20の波長変換面は、第1光源2からの光により励起され、例えば波長550nm前後の緑色光を発する。   The first light source 2 is a light source that emits blue light, and is, for example, a blue LD having a center wavelength of around 430 nm. The wavelength conversion surface of the optical element 20 is excited by light from the first light source 2, and emits green light having a wavelength of, for example, around 550 nm.

第2光源3は、赤色光を発光する光源であり、例えば中心波長620nm前後の赤色LEDである。   The second light source 3 is a light source that emits red light, and is, for example, a red LED having a center wavelength of about 620 nm.

なお、光源装置1の光源において、蛍光体ホイールを用いて各色光を生成してもよい。   In addition, in the light source of the light source device 1, you may produce | generate each color light using a phosphor wheel.

図17は、蛍光体ホイール62を示す概略構成図である。ここで、(a)は蛍光体ホイール62の正面を示し、(b)は蛍光体ホイール62の側面を示す。同図に示すように、蛍光体ホイール62には、ガラス基板などの円板状の部材に、蛍光体を含み光が透過する透過領域63と光が反射する反射領域64とが形成される。   FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing the phosphor wheel 62. Here, (a) shows the front surface of the phosphor wheel 62, and (b) shows the side surface of the phosphor wheel 62. As shown in the drawing, the phosphor wheel 62 is formed with a transmissive region 63 that contains a phosphor and transmits light and a reflective region 64 that reflects light on a disk-shaped member such as a glass substrate.

蛍光体ホイール62は、中心軸に取り付けられるモータ61により回転される。蛍光体ホイール62に入射する光は、蛍光体ホイール62への入射位置により、蛍光体を通過した励起光を出射するのか、あるいは光源からの光が反射された光を出射するのかが定まる。   The phosphor wheel 62 is rotated by a motor 61 attached to the central axis. Depending on the incident position on the phosphor wheel 62, whether the light incident on the phosphor wheel 62 emits the excitation light that has passed through the phosphor or the light reflected from the light source is determined.

レンズ4とレンズ8は、光をコリメートのためのレンズである。レンズ4は、第1光源2から出射した光を光路分離素子5に向けて平行にする。また、レンズ8は、第2光源3から出射した光をダイクロイックミラー9に向けて平行にする。   The lenses 4 and 8 are lenses for collimating light. The lens 4 collimates the light emitted from the first light source 2 toward the optical path separation element 5. The lens 8 collimates the light emitted from the second light source 3 toward the dichroic mirror 9.

ミラー6は、光路分離素子5を通過した光をレンズ7に向けて反射する。   The mirror 6 reflects the light that has passed through the optical path separation element 5 toward the lens 7.

レンズ7とレンズ10は、集光のためのレンズである。レンズ7は、ミラー6で反射された光を光学素子20の入射口に向けて集光する。また、レンズ10は、ダイクロイックミラー9を反射または通過した光を光学素子20の第2入射口に向けて集光する。   The lens 7 and the lens 10 are lenses for condensing light. The lens 7 condenses the light reflected by the mirror 6 toward the entrance of the optical element 20. The lens 10 condenses the light reflected or passed through the dichroic mirror 9 toward the second entrance of the optical element 20.

なお、図16において、レンズ4,7,8,10は簡略化のために1枚のレンズを描いているが、各レンズの位置には複数枚のレンズを設けてもよい。   In FIG. 16, the lenses 4, 7, 8, and 10 are drawn as a single lens for simplification, but a plurality of lenses may be provided at the position of each lens.

また、レンズ4,7,8,10は、光学素子20の出射口における各色光の照明角(NA:Numerical Aperture)、あるいはF値が揃うように設計すればよい。   The lenses 4, 7, 8, and 10 may be designed so that the illumination angle (NA: Numerical Aperture) or F value of each color light at the exit of the optical element 20 is uniform.

光路分離素子5は、ハーフミラーや偏光板など、第1光源2からの光を2つの方向に分離することができる光学素子である.   The optical path separation element 5 is an optical element that can separate light from the first light source 2 in two directions, such as a half mirror and a polarizing plate.

ダイクロイックミラー9は、第2光源3からの赤色光を透過し、光路分離素子5を通過した青色光を反射する特性を有する。   The dichroic mirror 9 has a characteristic of transmitting the red light from the second light source 3 and reflecting the blue light that has passed through the optical path separation element 5.

次に、光源装置1の動作例について図16を参照して説明する。   Next, an operation example of the light source device 1 will be described with reference to FIG.

第1光源2から出射した青色光は、レンズ4により平行光にコリメートされて光路分離素子5に入射する。光路分離素子5により、青色光は、ミラー6に向かう光とダイクロイックミラー9に向かう光とに分離される。   The blue light emitted from the first light source 2 is collimated into parallel light by the lens 4 and enters the optical path separation element 5. The blue light is separated into light directed to the mirror 6 and light directed to the dichroic mirror 9 by the optical path separation element 5.

ミラー6に入射した青色光は、ミラー6により反射されてレンズ7に入射する。レンズ7に入射した青色光は、レンズ7により光学素子20の入射口に集光されて、光学素子に入射する。   The blue light incident on the mirror 6 is reflected by the mirror 6 and enters the lens 7. The blue light incident on the lens 7 is collected by the lens 7 at the entrance of the optical element 20 and enters the optical element.

また、ダイクロイックミラー9に入射した青色光は、ダイクロイックミラー9により反射されてレンズ10に入射する。レンズ10に入射した青色光は、レンズ10により光学素子20の第3入射口に集光されて、光学素子20に入射する。   The blue light incident on the dichroic mirror 9 is reflected by the dichroic mirror 9 and enters the lens 10. The blue light incident on the lens 10 is collected by the lens 10 at the third entrance of the optical element 20 and enters the optical element 20.

光学素子20の入射口に入射した青色光は、上述したように光学素子の内壁の波長変換面により緑色光に変換された後に反射面により反射されて、出射口より出射する。   As described above, the blue light incident on the incident port of the optical element 20 is converted into green light by the wavelength conversion surface on the inner wall of the optical element, then reflected by the reflecting surface, and emitted from the emission port.

また、光学素子20の第2入射口に入射した青色光は、上述したように光学素子の光合成部材により反射された後内壁の反射面により反射されて出射口より出射する。   Further, as described above, the blue light incident on the second incident port of the optical element 20 is reflected by the reflection surface of the inner wall after being reflected by the light combining member of the optical element and is emitted from the emission port.

一方、第2光源3から出射した赤色光は、レンズ8により平行光にコリメートされてダイクロイックミラー9に入射して、レンズ10方向に通過する。   On the other hand, the red light emitted from the second light source 3 is collimated into parallel light by the lens 8, enters the dichroic mirror 9, and passes in the direction of the lens 10.

ダイクロイックミラー9を通過した赤色光は、レンズ10に入射する。レンズ10に入射した赤色光は、レンズ10により光学素子20の第2入射口に集光されて、光学素子20に入射する。   The red light that has passed through the dichroic mirror 9 enters the lens 10. The red light incident on the lens 10 is collected by the lens 10 at the second entrance of the optical element 20 and enters the optical element 20.

光学素子20の第2入射口に入射した赤色光は、上述したように光学素子の光合成部材により反射された後内壁の反射面により反射されて出射口より出射する。   As described above, the red light incident on the second incident port of the optical element 20 is reflected by the reflection surface of the inner wall after being reflected by the light combining member of the optical element and is emitted from the emission port.

そして、青色光と緑色光と赤色光は、光学素子20の反射面による複数回の反射により均一な照度分布となる。   The blue light, the green light, and the red light have a uniform illuminance distribution due to a plurality of reflections by the reflection surface of the optical element 20.

以上説明したように、光源装置1によれば、本発明に係る光学素子を用いることにより、光源光の波長変換と照射面における均一な照度分布とを実現することができる。   As described above, according to the light source device 1, by using the optical element according to the present invention, wavelength conversion of the light source light and uniform illuminance distribution on the irradiation surface can be realized.

●照明光学系●
次に、本発明に係る照明光学系の実施の形態について説明する。
● Lighting optics ●
Next, an embodiment of the illumination optical system according to the present invention will be described.

図18は、本発明に係る照明光学系の実施の形態を示す光学配置図である。同図に示すように、本実施の形態に係る照明光学系は、光を出射する光源装置1と、照明装置70とにより構成される。ここで、照明装置70は、第1リレーレンズ71と、第2リレーレンズ72と、第1折返ミラー73と、第2折返ミラー74と、光変調素子75とを有する。   FIG. 18 is an optical arrangement diagram showing an embodiment of an illumination optical system according to the present invention. As shown in the figure, the illumination optical system according to the present embodiment includes a light source device 1 that emits light and an illumination device 70. Here, the illumination device 70 includes a first relay lens 71, a second relay lens 72, a first folding mirror 73, a second folding mirror 74, and a light modulation element 75.

光源装置1は、先に説明した本発明に係る光源装置であり、先に説明した本発明に係る光学素子20を有する。   The light source device 1 is the light source device according to the present invention described above, and includes the optical element 20 according to the present invention described above.

第1リレーレンズ71と第2リレーレンズ72は、光源装置1からの光を第1折返ミラー73に向けて透過させる。ここで、第1リレーレンズ71と第2リレーレンズ72は、球面、あるいは非球面レンズである。   The first relay lens 71 and the second relay lens 72 transmit light from the light source device 1 toward the first folding mirror 73. Here, the first relay lens 71 and the second relay lens 72 are spherical or aspherical lenses.

第1折返ミラー73は、第1リレーレンズ71と第2リレーレンズ72を透過した光を第2折返ミラー74に向けて反射する。ここで、第1折返ミラー73は、平面ミラー、球面ミラー、あるいはシリンドリカルミラーである。   The first folding mirror 73 reflects the light transmitted through the first relay lens 71 and the second relay lens 72 toward the second folding mirror 74. Here, the first folding mirror 73 is a plane mirror, a spherical mirror, or a cylindrical mirror.

第2折返ミラー74は、第1折返ミラー73からの光を光変調素子75に向けて反射する。第2折返ミラー74は、球面ミラー、非球面ミラー、楕円ミラーなどである。   The second folding mirror 74 reflects the light from the first folding mirror 73 toward the light modulation element 75. The second folding mirror 74 is a spherical mirror, an aspherical mirror, an elliptical mirror, or the like.

光変調素子75は、被照射面に向けて光の照射方向などを変化させる素子であり、具体的には例えばDMD(Digital MicroMirror Device)である。   The light modulation element 75 is an element that changes the irradiation direction of light toward the irradiated surface, and is specifically a DMD (Digital MicroMirror Device), for example.

なお、以上説明した照明装置70の構成要素は、ハウジング76に収容されている。ハウジング76は、マグネシウム合金などの金属、あるいはプラスチック樹脂により形成されている。   The components of the lighting device 70 described above are accommodated in the housing 76. The housing 76 is made of a metal such as a magnesium alloy or a plastic resin.

次に、照明光学系の動作例について説明する。   Next, an operation example of the illumination optical system will be described.

光源装置1から出射した青色光と緑色光と赤色光とを含む光は、第1リレーレンズ71と第2リレーレンズ72とを透過して第1折返ミラー73に入射する。   Light including blue light, green light, and red light emitted from the light source device 1 passes through the first relay lens 71 and the second relay lens 72 and enters the first folding mirror 73.

第1折返ミラー73に入射した光は、第1折返ミラー73により反射されて第2折返ミラー74に入射する。   The light incident on the first folding mirror 73 is reflected by the first folding mirror 73 and enters the second folding mirror 74.

第2折返ミラー74に入射した光は、第2折返ミラー74により反射されて光変調素子75に入射する。   The light incident on the second folding mirror 74 is reflected by the second folding mirror 74 and enters the light modulation element 75.

光変調素子75に入射した光は、光変調素子75により光の照射方向などが変化して、被照射面に向けて出射する。   The light incident on the light modulation element 75 is emitted toward the irradiated surface with the light irradiation direction and the like being changed by the light modulation element 75.

以上説明したように、本実施の形態に係る照明光学系によれば、本発明に係る光源装置を用いることにより、光源光の波長変換と照射面における均一な照度分布とを実現することができる。   As described above, according to the illumination optical system according to the present embodiment, by using the light source device according to the present invention, wavelength conversion of light source light and uniform illuminance distribution on the irradiation surface can be realized. .

●画像表示装置●
次に、本発明に係る画像表示装置の実施の形態について説明する。
● Image display device ●
Next, an embodiment of the image display apparatus according to the present invention will be described.

図19は、本発明に係る画像表示装置の実施の形態を示す概略構成図である。同図に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置80は、光源装置1と、照明装置70と、照明装置70からの光を被投射面に投射する投射光学系81とを有する。   FIG. 19 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an image display apparatus according to the present invention. As shown in the figure, an image display device 80 according to the present embodiment includes a light source device 1, an illumination device 70, and a projection optical system 81 that projects light from the illumination device 70 onto a projection surface.

ここで、光源装置1と照明装置70とは、先に説明した本発明に係る照明光学系である。   Here, the light source device 1 and the illumination device 70 are the illumination optical system according to the present invention described above.

次に、画像表示装置の動作例について説明する。   Next, an operation example of the image display apparatus will be described.

光源装置1から照明装置70を経て出射した光は、投射光学系81に入射して投射光学系81のレンズを透過して被投射面に出射する。   Light emitted from the light source device 1 through the illumination device 70 enters the projection optical system 81, passes through the lens of the projection optical system 81, and exits to the projection surface.

以上説明したように、本実施の形態に係る画像表示装置によれば、本発明に係る照明光学系を用いることにより、光源光の波長変換と照射面における均一な照度分布とを実現することができる。   As described above, according to the image display apparatus according to the present embodiment, by using the illumination optical system according to the present invention, it is possible to realize wavelength conversion of light source light and uniform illuminance distribution on the irradiation surface. it can.

1 光源装置
2 第1光源
3 第2光源
4 レンズ
5 光路分離素子
6 ミラー
7 レンズ
8 レンズ
9 ダイクロイックミラー
10 レンズ
11 壁部
12 入射口
13 出射口
14 波長変換面
15 反射面
20 光学素子
21 壁部
24 波長変換面
25 反射面
26 第2入射口
27 光合成部材
31 第1分割壁部
32 第2分割壁部
34 波長変換面
35 反射面
41 第3分割壁部
46 第2入射口
51 開口マスク
52 開口部
53 第2反射面
61 モータ
62 蛍光体ホイール
63 透過領域
64 反射領域
67 光合成部材
68 蛍光体層
69 ダイクロイック膜
70 照明装置
71 第1リレーレンズ
72 第2リレーレンズ
73 第1折返ミラー
74 第2折返ミラー
75 光変調素子
76 ハウジング
80 画像表示装置
81 投射光学系
100 光学素子
200 光学素子
300 光学素子
400 光学素子
500 光学素子
600 光学素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source device 2 1st light source 3 2nd light source 4 Lens 5 Optical path separation element 6 Mirror 7 Lens 8 Lens 9 Dichroic mirror 10 Lens 11 Wall part 12 Inlet 13 Outlet 14 Wavelength conversion surface 15 Reflecting surface 20 Optical element 21 Wall part 24 wavelength conversion surface 25 reflection surface 26 second incident port 27 photosynthetic member 31 first divided wall portion 32 second divided wall portion 34 wavelength conversion surface 35 reflective surface 41 third divided wall portion 46 second incident port 51 opening mask 52 opening Numeral 53 Second reflecting surface 61 Motor 62 Phosphor wheel 63 Transmitting region 64 Reflecting region 67 Photosynthesis member 68 Phosphor layer 69 Dichroic film 70 Illuminating device 71 First relay lens 72 Second relay lens 73 First folding mirror 74 Second folding Mirror 75 Light modulation element 76 Housing 80 Image display device 81 Projection optical system 100 Optical element 200 Optical element 300 Optical element 400 Optical element 500 Optical element 600 Optical element

特開2011−070088号公報JP 2011-070088 A 特開2012−142107号公報JP2012-142107A

Claims (10)

内部が中空の管状体であって、
前記管状体の一端には、入射口が設けられ、
前記管状体の他端には、前記入射口から入射した入射光が出射する出射口が設けられ、
前記管状体の内壁の少なくとも一部には、前記入射口から入射した光を反射する波長変換面が設けられ、
前記波長変換面に入射した光の波長と、前記波長変換面から反射された光の波長と、は異なる、
ことを特徴とする光学素子。
The inside is a hollow tubular body,
An entrance is provided at one end of the tubular body,
The other end of the tubular body is provided with an exit port from which incident light incident from the entrance port exits,
At least a part of the inner wall of the tubular body is provided with a wavelength conversion surface that reflects light incident from the incident port,
The wavelength of light incident on the wavelength conversion surface is different from the wavelength of light reflected from the wavelength conversion surface,
An optical element.
前記管状体の内壁には、反射面が設けられている、
請求項1記載の光学素子。
A reflective surface is provided on the inner wall of the tubular body,
The optical element according to claim 1.
前記内壁の一部に形成された第2入射口、
を有し、
前記波長変換面は、前記入射口と前記第2入射口との間に設けられている、
請求項1または2記載の光学素子。
A second entrance formed in a part of the inner wall;
Have
The wavelength conversion surface is provided between the entrance and the second entrance.
The optical element according to claim 1.
前記波長変換面と前記反射面との間に光合成部材が設けられている、
請求項2または3記載の光学素子。
A photosynthesis member is provided between the wavelength conversion surface and the reflection surface,
The optical element according to claim 2 or 3.
前記光合成部材は、ダイクロイックミラーである、
請求項4記載の光学素子。
The photosynthetic member is a dichroic mirror.
The optical element according to claim 4.
前記光合成部材は、一方の面にダイクロイック膜が設けられ、他方の面に蛍光体層が設けられている平面ガラスである、
請求項4記載の光学素子。
The photosynthetic member is a flat glass in which a dichroic film is provided on one surface and a phosphor layer is provided on the other surface.
The optical element according to claim 4.
前記入射口の近傍には、前記入射口の方向に向かう光を前記出射口の方向に反射する第2反射面が設けられている、
請求項1乃至6のいずれかに記載の光学素子。
In the vicinity of the entrance, there is provided a second reflecting surface that reflects light toward the entrance into the exit.
The optical element according to claim 1.
光源と、前記光源からの光を入射させて出射する光学素子と、を有してなる光源装置であって、
前記光学素子は、請求項1乃至7のいずれかに記載の光学素子である、
ことを特徴とする光源装置。
A light source device comprising: a light source; and an optical element that emits light emitted from the light source,
The optical element is the optical element according to any one of claims 1 to 7.
A light source device characterized by that.
光を出射する光源装置と、前記光源装置からの光を透過させるリレーレンズと、前記リレーレンズを透過した光を反射する折返ミラーと、前記折返ミラーからの光を変調する光変調素子とを有する照明光学系であって、
前記光源装置は、請求項8記載の光源装置である、
ことを特徴とする照明光学系。
A light source device that emits light; a relay lens that transmits light from the light source device; a folding mirror that reflects light transmitted through the relay lens; and a light modulation element that modulates light from the folding mirror. An illumination optical system,
The light source device is the light source device according to claim 8.
An illumination optical system characterized by that.
照明光学系と、前記照明光学系からの光を被投射面に投射する投射光学系とを有してなる画像表示装置であって、
前記照明光学系は、請求項9記載の照明光学系である、
ことを特徴とする画像表示装置。
An image display device comprising: an illumination optical system; and a projection optical system that projects light from the illumination optical system onto a projection surface,
The illumination optical system is the illumination optical system according to claim 9.
An image display device characterized by that.
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