JP2016090850A - Light source device and projection display device - Google Patents

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丈裕 西森
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貴洋 加戸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device capable of suppressing increase of spoke time, suppressing deterioration of light emission efficiency of a fluophor, and achieving enhanced brightness.SOLUTION: A projector 100 comprises a light source device 10 including: an LD1a for generating radiation light of a blue component B; a fluophor wheel 5 disposed on an excitation optical path X2 and generating fluorescence of a yellow component Y by radiation of the radiation light; an optical path synthetic part for synthesizing a fluophor optical path X3 and a projection optical path X1; an optical path switching board 3 for switching the radiation light between the excitation optical path X2 and the projection optical path X1; a color component switching board 7 for periodically switching radiation light of respective color components B, R, G and Y and guiding the same to a screen S; and oval spot formation means for collecting the radiation light and forming an oval focus spot BSP on the optical path switching member 3. A long axis direction of the focus spot BSP is a radiation direction of the optical path switching board 3, and a long axis direction of the focus spot BSP' is a radiation direction of the color component switching board 7.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光源装置及び投射表示装置に関する。   The present invention relates to a light source device and a projection display device.

従来から、画像形成素子に青色成分の光と、赤色成分の光と、緑色成分の光とを時間的に分割して投射し、画像形成素子によりカラー画像をスクリーンに形成するプロジェクタ(投射表示装置)が知られている。その中で、レーザ光源と、このレーザ光源を励起光として蛍光を発する複数種類の蛍光体が形成された蛍光体ホイールを用いたプロジェクタが知られている。   Conventionally, a projector (projection display device) that projects a blue component light, a red component light, and a green component light on an image forming element by temporally dividing them and forming a color image on a screen by the image forming element. )It has been known. Among them, a projector using a laser light source and a phosphor wheel in which a plurality of types of phosphors that emit fluorescence using the laser light source as excitation light is formed is known.

このようなプロジェクタでは、蛍光体に対して励起光を集光すると光密度が高くなり、蛍光体の温度上昇等によって発光効率が低下する。一方、光密度を下げるために励起光のスポット径を大きくすると、スポークタイム(励起光が照射される蛍光体の切り替えの際に複数色の光の混色が生じる時間)が増大する。   In such a projector, when the excitation light is condensed on the phosphor, the light density increases, and the light emission efficiency decreases due to a temperature rise of the phosphor. On the other hand, when the spot diameter of the excitation light is increased in order to reduce the light density, the spoke time (the time during which color mixing of a plurality of colors occurs at the time of switching of the phosphor irradiated with the excitation light) increases.

発光効率の低下やスポークタイムの増大による画像品質の低下を防止するため、例えば、特許文献1に記載の従来技術では、赤色の蛍光を発する赤色蛍光体と緑色の蛍光体を発する緑色蛍光体とを設けた蛍光体ホイールに対して、その放射方向に励起光の照射スポットを配置している。これにより、蛍光体ホイールでの励起光の照射領域を放射方向に分散し、スポークタイムの増大を抑制しながら光密度を低減しようとしている。   In order to prevent a decrease in image quality due to a decrease in luminous efficiency and an increase in spoke time, for example, in the prior art described in Patent Document 1, a red phosphor that emits red fluorescence and a green phosphor that emits a green phosphor With respect to the phosphor wheel provided with, an irradiation spot of excitation light is arranged in the radiation direction. As a result, the irradiation area of the excitation light on the phosphor wheel is dispersed in the radiation direction, and the light density is reduced while suppressing an increase in the spoke time.

しかしながら、蛍光体の種類によって蛍光の変換効率が異なるため、変換効率の低い蛍光体から発生する色の投射光が暗くなるという問題がある。   However, since the fluorescence conversion efficiency differs depending on the type of phosphor, there is a problem that the projection light of the color generated from the phosphor with low conversion efficiency becomes dark.

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、スポークタイムの増大を抑制しながら、蛍光体の発光効率の低下を抑制するとともに、より明るい光源装置を提供することを可能とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to provide a brighter light source device while suppressing a decrease in luminous efficiency of a phosphor while suppressing an increase in spoke time. It is.

本発明に係る光源装置は、所定の色成分の照射光を発生する光源と、照射光が励起光として照射されることで励起され照射光の色成分とは異なる少なくとも2色の色成分を含む蛍光を生成する蛍光体と、蛍光が導かれる蛍光光路及び照射光が被照射部に導かれる照射光路を合成する光路合成部と、照射光の光路を蛍光体に導く励起光路及び照射光路の間で切り替える光路切り替え部材と、照射光路中で変位することで2色の色成分のうちの一方の色成分を含む蛍光、2色の色成分のうちの他方の色成分を含む蛍光、及び2色の色成分を含む蛍光のうちの少なくとも2つの蛍光を定期的に切り替えて被照射部に導く色成分切り替え部材と、照射光を集めて蛍光体に導き、該蛍光体に楕円のスポットを形成する楕円スポット形成手段と、を備え、蛍光が導かれることで色成分切り替え部材上に形成される楕円のスポットの短軸の方向が該色成分切り替え部材の変位方向になるように色成分切り替え部材を照射光路に配置することを特徴とする。   A light source device according to the present invention includes a light source that generates irradiation light of a predetermined color component, and at least two color components that are excited when the irradiation light is irradiated as excitation light and are different from the color components of the irradiation light. Between a phosphor that generates fluorescence, a fluorescence optical path through which the fluorescence is guided, and an optical path synthesis unit that synthesizes an irradiation optical path through which the irradiation light is guided to the irradiated part, and an excitation light path and an irradiation optical path that guides the optical path of the irradiation light to the phosphor. An optical path switching member that is switched in step 1), fluorescence that includes one of the two color components by displacement in the irradiation optical path, and fluorescence that includes the other of the two color components, and two colors A color component switching member that periodically switches at least two of the fluorescences including the color components to be guided to the irradiated portion, and collects the irradiation light and guides it to the phosphor to form an elliptical spot on the phosphor. An elliptical spot forming means, The color component switching member is disposed in the irradiation light path so that the direction of the short axis of the elliptical spot formed on the color component switching member is the displacement direction of the color component switching member when light is guided. To do.

本発明によれば、スポークタイムの増大を抑制しながら、蛍光体の発光効率の低下を抑制するとともに、より明るい光源装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide a brighter light source device while suppressing the fall of the luminous efficiency of fluorescent substance, suppressing the increase in spoke time.

本発明の実施例1に係るプロジェクタの光学系の要部構成を示す光学図である。FIG. 2 is an optical diagram illustrating a configuration of a main part of an optical system of a projector according to Example 1 of the invention. 図1に示す光路切り替え盤の平面図である。It is a top view of the optical path switching board shown in FIG. 図1に示す色成分切り替え盤の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the color component switching board shown in FIG. 1. 図1に示す蛍光体ホイールの平面図である。It is a top view of the fluorescent substance wheel shown in FIG. 図1に示す光路切り替え盤と色成分切り替え盤とレーザダイオードと蛍光体とによって生成される各色成分B、R、G、Yの投射光の投射期間と光量との関係を模式的に説明するためのタイミングチャートである。To schematically explain the relationship between the projection period and the amount of light of each color component B, R, G, Y generated by the optical path switching board, color component switching board, laser diode, and phosphor shown in FIG. It is a timing chart. 楕円スポット形成手段であるレーザダイオードの配置の方向とビームとの関係を説明するための説明図であり、(a)はレーザダイオードの配置の方向を示し、(b)は(a)のレーザダイオードから射出するビームの断面形状を示す。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the direction of arrangement | positioning of the laser diode which is an elliptical spot formation means, and a beam, (a) shows the direction of arrangement | positioning of a laser diode, (b) is the laser diode of (a). The cross-sectional shape of the beam inject | emitted from is shown. 本発明の実施例2で用いる楕円スポット形成手段であるレーザダイオードとビームとの関係を説明するための説明図であり、(a)は8個のレーザダイオードの構成及びその配置の方向を示し、(b)は(a)のレーザダイオードから射出しトロイダルレンズで集光されたビームの断面形状を示す。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the laser diode which is an elliptical spot formation means used in Example 2 of this invention, and a beam, (a) shows the structure of eight laser diodes, and the direction of the arrangement | positioning, (B) shows the cross-sectional shape of the beam emitted from the laser diode of (a) and condensed by the toroidal lens. 本発明の実施例2において、光路切り替え盤に形成される楕円の集束スポットを説明するための説明図である。In Example 2 of this invention, it is explanatory drawing for demonstrating the elliptical focused spot formed in an optical path switching board. 本発明の実施例2において、色成分切り替え盤に形成される楕円の集束スポットを説明するための説明図である。In Example 2 of this invention, it is explanatory drawing for demonstrating the elliptical focused spot formed in a color component switching board. 本発明の実施例2において、蛍光体ホイールに形成される楕円の集束スポットを説明するための説明図である。In Example 2 of this invention, it is explanatory drawing for demonstrating the elliptical focused spot formed in a fluorescent substance wheel. 本発明の実施例4に係るプロジェクタの光学系の要部構成を示す光学図である。It is an optical diagram which shows the principal part structure of the optical system of the projector which concerns on Example 4 of this invention. 図11に示す蛍光体ホイールの平面図である。It is a top view of the fluorescent substance wheel shown in FIG. 本発明の実施例5に係るプロジェクタの光学系の要部構成を示す光学図である。It is an optical diagram which shows the principal part structure of the optical system of the projector which concerns on Example 5 of this invention. 図13に示す光路切り替え部材と色成分切り替え部材とが一体となった光路切り替え盤(色成分切り替え盤)の平面図である。FIG. 14 is a plan view of an optical path switching board (color component switching board) in which the optical path switching member and the color component switching member shown in FIG. 13 are integrated.

(実施例1)
図1は本発明の実施例1に係る光源装置を有する投射表示装置の一例であるプロジェクタの光学系の要部構成を示す光学図である。この図1に示すように、実施例1のプロジェクタ100は、光源装置10と、導光光学系の一例であるライトトンネル20、集光レンズ21及び反射ミラー22と、画像生成部の一例である及び画像形成パネル(DMD)23と、画像形成部GEと、投影光学系24とを主に備えている。このプロジェクタ100は、光源装置10から射出される各色成分の照射光を用いて投射光を生成し投影面の一例であるスクリーンSに画像を投影して拡大表示する装置である。
Example 1
FIG. 1 is an optical diagram showing a main configuration of an optical system of a projector which is an example of a projection display device having a light source device according to Embodiment 1 of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the projector 100 according to the first embodiment is an example of a light source device 10, a light tunnel 20 that is an example of a light guide optical system, a condenser lens 21, a reflection mirror 22, and an image generation unit. And an image forming panel (DMD) 23, an image forming unit GE, and a projection optical system 24. The projector 100 is a device that generates projection light using irradiation light of each color component emitted from the light source device 10 and projects and enlarges an image on a screen S that is an example of a projection surface.

光源装置10は、光源部1と、光路切り替え部材の一例である光路切り替え盤3と、蛍光体の一例である蛍光体ホイール5と、色成分切り替え部材の一例である色成分切り替え盤7とを主に備える。光源装置10は、さらに投射光路X1、励起光路X2、蛍光光路X3、光路合成部等を構成する各種光学部品も備えている。   The light source device 10 includes a light source unit 1, an optical path switching board 3 as an example of an optical path switching member, a phosphor wheel 5 as an example of a phosphor, and a color component switching board 7 as an example of a color component switching member. Prepare mainly. The light source device 10 further includes various optical components that constitute a projection light path X1, an excitation light path X2, a fluorescence light path X3, an optical path synthesis unit, and the like.

光源部1は、光源を備えているが、この光源から発生する照射光の色成分は、赤色成分と緑色成分と青色成分とのうちのいずれかであることが好ましい。この照射光を励起光として蛍光体から発生する2色の色成分は、照射光の色成分とは異なる残りの赤色成分と緑色成分と青色成分とのうちのいずれかであることが好ましい。これにより、可視光である赤、緑、青を生成可能な光源装置が得られ、プロジェクタに好適に用いることができる。   The light source unit 1 includes a light source, and it is preferable that a color component of irradiation light generated from the light source is any one of a red component, a green component, and a blue component. The two color components generated from the phosphor using the irradiation light as excitation light are preferably any of the remaining red, green and blue components different from the color components of the irradiation light. As a result, a light source device capable of generating visible light red, green, and blue can be obtained, and can be suitably used for a projector.

また、光源は青色成分のレーザ光を発生する光源であり、蛍光体には緑色成分の蛍光と赤色成分の蛍光とを含む黄色成分の蛍光材料が塗布され、光路切り替え部材は蛍光体にレーザ光を導く場合と導かない場合とを切り替えることで、青色成分の照射光と赤色成分の照射光と緑色成分の照射光と黄色成分の照射光とが照射可能であることが好ましい。つまり、光源として入手が容易であることから、青色の高出力レーザを用いることで、高出力な光源装置とすることができる。   The light source is a light source that generates blue component laser light. The phosphor is coated with a yellow component fluorescent material containing green component fluorescence and red component fluorescence, and the optical path switching member is laser light applied to the phosphor. It is preferable that the blue component irradiation light, the red component irradiation light, the green component irradiation light, and the yellow component irradiation light can be irradiated by switching between the case of guiding and the case of not guiding. That is, since it is easily available as a light source, a high-power light source device can be obtained by using a blue high-power laser.

以上を鑑みて、実施例1の光源部1は、レーザダイオード1a(以下、「LD1a」という)と、カップリングレンズ1bと、集光レンズ1cとから概略構成されている。LD1aは、駆動回路基板2に複数個設けられている。各LD1aに対して、それぞれカップリングレンズ1bが設けられている。   In view of the above, the light source unit 1 according to the first embodiment is roughly configured by a laser diode 1a (hereinafter referred to as “LD1a”), a coupling lens 1b, and a condenser lens 1c. A plurality of LDs 1 a are provided on the drive circuit board 2. A coupling lens 1b is provided for each LD 1a.

各LD1aからのレーザ光は、カップリングレンズ1bにより集光され、平行光束として集光レンズ1cに導かれる。集光レンズ1cは、各カップリングレンズ1bにより平行光束とされたレーザ光を集光する役割を果たす。   The laser light from each LD 1a is condensed by the coupling lens 1b and guided to the condensing lens 1c as a parallel light beam. The condensing lens 1c plays a role of condensing the laser light converted into a parallel light beam by each coupling lens 1b.

実施例1では、LD1aは、青色成分の光と、赤色成分の光と、緑色成分の光とのうちの青色成分のレーザ光BPを照射光として発生するものとして説明する。なお、LD1aから発生するレーザ光BPの波長としては、440nmから470nmの範囲であることが好ましい。この範囲とすることで、レーザ光BPをそのまま青色成分Bの投射光として使用することができると共に、励起光として用いるのに好適である。また、容易に入手可能な青色の高出力レーザを用いることで、高出力な光源装置10とすることができる。   In the first embodiment, it is assumed that the LD 1a generates the blue component laser light BP of the blue component light, the red component light, and the green component light as irradiation light. The wavelength of the laser beam BP generated from the LD 1a is preferably in the range of 440 nm to 470 nm. By setting it within this range, the laser beam BP can be used as it is as the projection light of the blue component B as it is and is suitable for use as excitation light. Further, by using a blue high-power laser that can be easily obtained, a high-power light source device 10 can be obtained.

しかしながら、LD1aが、青色成分のレーザ光BPを発生するものに限定されることはなく、緑色成分のレーザ光又は赤色成分のレーザ光を発生するレーザダイオード(LD)を用いることもできる。また、レーザダイオード(LD)の代わりに、発光ダイオード(LED)を用いることもできる。   However, the LD 1a is not limited to the one that generates the blue component laser beam BP, and a laser diode (LD) that generates the green component laser beam or the red component laser beam can also be used. Further, a light emitting diode (LED) can be used instead of the laser diode (LD).

LD1aは、後述する蛍光体を励起する励起光源として用いられると共に、スクリーンSへ投射される投射光として用いられる色成分の照射光を発生する光源として機能する。   The LD 1a functions as a light source that generates irradiation light of a color component that is used as projection light projected onto the screen S while being used as an excitation light source that excites a phosphor to be described later.

光源部1から発せられた青色成分のレーザ光BPが進行する光路には、光路切り替え部材の一例である光路切り替え盤3が設けられている。この光路切り替え盤3は、例えば、図1に示すように、駆動源の一例であるステッピングモータ4により回転駆動される。   An optical path switching board 3, which is an example of an optical path switching member, is provided in the optical path along which the blue component laser light BP emitted from the light source unit 1 travels. For example, as shown in FIG. 1, the optical path switching board 3 is rotationally driven by a stepping motor 4 which is an example of a drive source.

この光路切り替え盤3は、図2に示すように、回転円盤(回転する円盤)3cにより構成され、この回転円盤3cが回転方向(変位方向)Z1に分割されて形成された扇形状の反射領域3a及び透過領域3bを有する。符号r1、r2は反射領域3aと透過領域3bとの境界領域を示す。符号r1は光路切り替え盤3の回転方向Z1の先方側の境界領域であり、符号r2は回転方向Z1の後方側の境界領域である。   As shown in FIG. 2, the optical path switching disk 3 is composed of a rotating disk (rotating disk) 3c, and the rotating disk 3c is divided into a rotation direction (displacement direction) Z1 to form a fan-shaped reflection area. 3a and a transmissive region 3b. Reference numerals r1 and r2 denote boundary regions between the reflective region 3a and the transmissive region 3b. Symbol r1 is a boundary region on the front side of the rotation direction Z1 of the optical path switching board 3, and symbol r2 is a boundary region on the rear side in the rotation direction Z1.

光路切り替え盤3は、集光レンズ1cの光軸に対して斜め(ここでは、その光軸に対して45度)に配設されている。なお、符号4aは、光路切り替え盤3が回転する際の回転軸を示す。   The optical path switching board 3 is disposed obliquely with respect to the optical axis of the condenser lens 1c (here, 45 degrees with respect to the optical axis). In addition, the code | symbol 4a shows the rotating shaft at the time of the optical path switching board 3 rotating.

反射領域3aは、照射光(レーザ光BP)を反射して投射光路(照射光路)X1に導く機能を有する。透過領域3bは、照射光(レーザ光BP)を透過して励起光路X2に導く機能を有する。光路切り替え盤3を回転駆動することで、反射領域3aと透過領域3bとの切り替えを一定速度で円滑に行うことができる。   The reflection region 3a has a function of reflecting the irradiation light (laser light BP) and guiding it to the projection optical path (irradiation optical path) X1. The transmission region 3b has a function of transmitting the irradiation light (laser light BP) and guiding it to the excitation light path X2. By rotating and driving the optical path switching board 3, the reflection area 3a and the transmission area 3b can be switched smoothly at a constant speed.

このように、光路切り替え盤3は、レーザ光BPを励起光として蛍光体ホイール5に導く励起光路X2とレーザ光BPを青色成分Bの投射光として導く投射光路X1との間で、レーザ光BPの光路を切り替える光路切り替え部材としての機能を有する。なお、この実施例1では、光路切り替え部材を、回転駆動する構成として説明しているが、往復動させる構成とすることもできるし、形状も円に限らず、多角や長円等とすることもできる。   As described above, the optical path switching board 3 is configured such that the laser beam BP is between the excitation light path X2 that guides the laser light BP as the excitation light to the phosphor wheel 5 and the projection light path X1 that guides the laser light BP as the blue component B projection light. It has a function as an optical path switching member for switching the optical path. In the first embodiment, the optical path switching member is described as being configured to rotate. However, the optical path switching member may be configured to reciprocate, and the shape is not limited to a circle, but may be a polygon, an ellipse, or the like. You can also.

蛍光体ホイール5は、図4に示すように、回転円盤5aにより構成され、駆動源の一例であるステッピングモータ6により回転方向(変位方向)Z3に回転駆動される。符号6aは、蛍光体ホイール5が回転する際の蛍光体ホイール5の回転軸を示す。蛍光体ホイール5の回転円盤5aには、反射基盤が用いられている。この反射基盤からなる回転円盤5aにはレーザ光BPにより少なくとも2色の色成分を含む蛍光を発生する蛍光材料(蛍光体)が塗布され、リング状の蛍光領域5Yが形成されている。   As shown in FIG. 4, the phosphor wheel 5 is composed of a rotating disk 5a, and is rotationally driven in a rotational direction (displacement direction) Z3 by a stepping motor 6 which is an example of a drive source. Reference numeral 6a indicates a rotation axis of the phosphor wheel 5 when the phosphor wheel 5 rotates. A reflective base is used for the rotating disk 5 a of the phosphor wheel 5. A fluorescent material (phosphor) that emits fluorescence containing at least two color components by the laser beam BP is applied to the rotating disk 5a formed of the reflective base, thereby forming a ring-shaped fluorescent region 5Y.

このように、蛍光体ホイール5を、回転円盤5aを用いて回転駆動する構成とすることにより、蛍光体ホイール5の同一箇所に長時間集中してレーザ光BPが照射されるのが回避され、蛍光材料の劣化が防止される。なお、蛍光体ホイール5も往復動させる構成とすることもできるし、形状も円に限らず、多角や長円等とすることもできる。また、一方向に移動する無端ベルトに蛍光領域を形成してなる蛍光体を用いることもできる。   Thus, by adopting a configuration in which the phosphor wheel 5 is rotationally driven using the rotating disk 5a, it is avoided that the laser beam BP is irradiated on the same portion of the phosphor wheel 5 for a long time, Deterioration of the fluorescent material is prevented. The phosphor wheel 5 can also be configured to reciprocate, and the shape is not limited to a circle but can be a polygon, an ellipse, or the like. Moreover, the fluorescent substance which forms a fluorescent region in the endless belt which moves to one direction can also be used.

実施例1では、蛍光材料として、レーザ光BPの色成分(青色成分B)とは異なる残りの赤色成分Rと緑色成分Gとを含む蛍光を発生する材料、例えば、黄色成分Yの蛍光を発生する材料が用いられている。   In Example 1, as a fluorescent material, a material that generates fluorescence including the remaining red component R and green component G different from the color component (blue component B) of the laser beam BP, for example, yellow component Y fluorescence is generated. The material to be used is used.

すなわち、蛍光材料には、波長λが580nm<λ<750nmの波長領域(赤色成分R)の蛍光と、波長λが450nm<λ<600nmの波長領域(緑色成分G)の蛍光とを発生する蛍光材料(蛍光の波長分布が450nmから750nmの蛍光材料)が用いられている。   That is, the fluorescent material emits fluorescence in the wavelength region (red component R) where the wavelength λ is 580 nm <λ <750 nm and fluorescence in the wavelength region (green component G) where the wavelength λ is 450 nm <λ <600 nm. A material (fluorescent material having a fluorescence wavelength distribution of 450 nm to 750 nm) is used.

LD1aから発生したレーザ光BPは、楕円スポット形成手段及び集光レンズ1cにより集光され、光路切り替え盤3には、図2に示すように、楕円の集束スポットBSPが形成される。楕円スポット形成手段の詳細は、後述する。集束スポットBSPが境界領域r1に位置しているときを光路切り替え盤3が回転角度θ=0度(360度)の位置にあるものとして以後説明する。   The laser beam BP generated from the LD 1a is condensed by the elliptical spot forming means and the condenser lens 1c, and an elliptical focused spot BSP is formed on the optical path switching board 3 as shown in FIG. Details of the elliptical spot forming means will be described later. Hereinafter, the case where the focused spot BSP is located in the boundary region r1 will be described assuming that the optical path switching board 3 is at the rotation angle θ = 0 degrees (360 degrees).

集束スポットBSPが、反射領域3aに当たっているときには、集束スポットBSPを形成するレーザ光BPが投射光路X1に導かれる。投射光路X1には、第1拡散板11、集光レンズ12、ダイクロイックミラー13、集光レンズ14、ライトトンネル20がこの順番に設けられている。ライトトンネル20と集光レンズ14との間には、色成分切り替え盤7が設けられている。   When the focused spot BSP hits the reflection region 3a, the laser beam BP that forms the focused spot BSP is guided to the projection optical path X1. In the projection optical path X1, a first diffusion plate 11, a condenser lens 12, a dichroic mirror 13, a condenser lens 14, and a light tunnel 20 are provided in this order. A color component switching board 7 is provided between the light tunnel 20 and the condenser lens 14.

第1拡散板11は、レーザ光BPのスペックルパターンを除去する役割を果たすと共に、レーザ光BPの光量むらを低減することにより光量分布の均一性を高める役割を果たす。   The first diffusion plate 11 plays a role of removing the speckle pattern of the laser beam BP and also improves the uniformity of the light amount distribution by reducing the unevenness of the light amount of the laser beam BP.

第1拡散板11を透過したレーザ光BPは、集光レンズ12により平行光束とされて、ダイクロイックミラー13に導かれる。ダイクロイックミラー13は、レーザ光BPを透過し、赤色成分Rの蛍光と緑色成分Gの蛍光とを反射する機能を有する。   The laser beam BP transmitted through the first diffusion plate 11 is converted into a parallel light beam by the condenser lens 12 and guided to the dichroic mirror 13. The dichroic mirror 13 has a function of transmitting the laser beam BP and reflecting the fluorescence of the red component R and the fluorescence of the green component G.

一方、集束スポットBSPが、透過領域3bに当たっているときには、集束スポットBSPを形成するレーザ光BPが励起光路X2に導かれる。励起光路X2には、第2拡散板15、集光レンズ16、ダイクロイックミラー17、集光レンズ18、及び蛍光体ホイール5がこの順番に設けられている。   On the other hand, when the focused spot BSP hits the transmission region 3b, the laser beam BP that forms the focused spot BSP is guided to the excitation light path X2. In the excitation light path X2, the second diffuser plate 15, the condenser lens 16, the dichroic mirror 17, the condenser lens 18, and the phosphor wheel 5 are provided in this order.

第2拡散板15を透過したレーザ光BPは、励起光として集光レンズ16により平行光束とされて、ダイクロイックミラー17に導かれる。ダイクロイックミラー17は、レーザ光BPを透過しかつ赤色成分Rの蛍光と緑色成分Gの蛍光とを反射する機能を有する。   The laser beam BP that has passed through the second diffusion plate 15 is converted into a parallel light beam by the condenser lens 16 as excitation light and guided to the dichroic mirror 17. The dichroic mirror 17 has a function of transmitting the laser beam BP and reflecting the fluorescence of the red component R and the fluorescence of the green component G.

ダイクロイックミラー17を透過した平行光束のレーザ光BPは、集光レンズ18により蛍光体ホイール5の蛍光領域5Yに集束照射され、蛍光領域5Yに楕円の集束スポットBSP’’を形成する。蛍光領域5Yはその励起光としてのレーザ光BPにより励起されて赤色成分Rの蛍光と緑色成分Gの蛍光とを含む黄色成分Yの蛍光を楕円状に発生する。   The collimated laser beam BP transmitted through the dichroic mirror 17 is focused and irradiated on the fluorescent region 5Y of the phosphor wheel 5 by the condenser lens 18 to form an elliptical focused spot BSP ″ in the fluorescent region 5Y. The fluorescent region 5Y is excited by the laser beam BP as the excitation light, and generates yellow component Y fluorescence including red component R fluorescence and green component G fluorescence in an elliptical shape.

黄色成分Yの蛍光は、集光レンズ18により平行光束とされてダイクロイックミラー17に導かれ、このダイクロイックミラー17により反射ミラー19に向けて反射される。   The fluorescence of the yellow component Y is converted into a parallel light beam by the condenser lens 18 and guided to the dichroic mirror 17, and is reflected by the dichroic mirror 17 toward the reflection mirror 19.

反射ミラー19は、黄色成分Yの蛍光をダイクロイックミラー13に向けて反射する。したがって、反射ミラー19は、ダイクロイックミラー17と共に蛍光光路X3を構成する。また、ダイクロイックミラー13、17、及び反射ミラー19は投射光路X1と蛍光光路X3とを合成する光路合成部として機能する。   The reflection mirror 19 reflects the yellow component Y fluorescence toward the dichroic mirror 13. Therefore, the reflection mirror 19 and the dichroic mirror 17 constitute a fluorescent light path X3. The dichroic mirrors 13 and 17 and the reflection mirror 19 function as an optical path combining unit that combines the projection optical path X1 and the fluorescent optical path X3.

以上のようにしてダイクロイックミラー13を透過したレーザ光BP又はダイクロイックミラー13により反射された黄色成分Yの蛍光は、集光レンズ14により集光されて色成分切り替え盤7に導かれる。   As described above, the laser beam BP transmitted through the dichroic mirror 13 or the fluorescence of the yellow component Y reflected by the dichroic mirror 13 is condensed by the condenser lens 14 and guided to the color component switching board 7.

色成分切り替え盤7は、駆動源の一例であるステッピングモータ8により回転駆動される。なお、この色成分切り替え盤7も光路切り替え盤3と同様に、往復動させる構成とすることもできるし、形状も円に限らず、多角や長円等とすることもできる。   The color component switching board 7 is rotationally driven by a stepping motor 8 which is an example of a drive source. The color component switching board 7 can also be configured to reciprocate similarly to the optical path switching board 3, and the shape is not limited to a circle but can be a polygon, an ellipse, or the like.

色成分切り替え盤7は、図3に示すように、回転円盤7aからなり、レーザ光BPを透過させる扇形状の透過領域7Bと、赤色成分Rの蛍光を透過させかつ緑色成分Gの蛍光の透過を阻止する扇形状の透過領域7Rと、緑色成分Gの蛍光を透過させかつ赤色成分Rの蛍光の透過を阻止する扇形状の透過領域7Gと、黄色成分Yの蛍光を透過させる扇形状の透過領域7Yとを有する。色成分切り替え盤7を回転駆動することで、各透過領域7B、7R、7G、7Yの切り替えを一定速度で円滑に行うことができる。   As shown in FIG. 3, the color component switching board 7 includes a rotating disk 7a, a fan-shaped transmission area 7B that transmits the laser beam BP, the red component R fluorescence, and the green component G fluorescence transmission. A fan-shaped transmission region 7R that transmits green component G fluorescence and a fan-shaped transmission region 7G that transmits red component R fluorescence; and a fan-shaped transmission region that transmits yellow component Y fluorescence. Region 7Y. By rotating the color component switching board 7, the transmission regions 7B, 7R, 7G, and 7Y can be switched smoothly at a constant speed.

透過領域7Bは、青色成分Bのレーザ光BPのうち、特定波長のレーザ光BPを透過させるフィルタにより構成される。この構成により、青色成分Bの光の色味を変更し、色再現範囲を調整できる。なお、色再現範囲の調整を考慮する必要がない場合は、例えば、透明なガラス板で回転円盤7aを形成するか又は回転円盤7aを切り欠くことで透過領域7Bを形成し、青色成分Bのレーザ光BPがそのまま通過するように構成することもできる。   The transmission region 7B is configured by a filter that transmits the laser light BP having a specific wavelength out of the blue component B laser light BP. With this configuration, the color reproduction range can be adjusted by changing the color of light of the blue component B. If there is no need to consider the adjustment of the color reproduction range, for example, the rotating disk 7a is formed with a transparent glass plate or the transmitting area 7B is formed by cutting out the rotating disk 7a, and the blue component B The laser beam BP may be configured to pass through as it is.

透過領域7Rは、例えば、波長580nm<λ<750nmの蛍光を透過し、他の波長の光を反射するフィルタから構成される。透過領域7Rの波長透過特性を変更することにより、赤色成分Rの光の色味を変更し、色再現範囲を調整できる。   For example, the transmission region 7R includes a filter that transmits fluorescence having a wavelength of 580 nm <λ <750 nm and reflects light of other wavelengths. By changing the wavelength transmission characteristic of the transmission region 7R, the color of the red component R can be changed, and the color reproduction range can be adjusted.

透過領域7Gは、例えば、波長450nm<λ<600nmの蛍光を透過し、他の波長の光を反射するフィルタから構成される。透過領域7Gについても、波長透過特性を変更することにより、緑色成分Gの光の色味を変更し、色再現範囲を調整できる。   For example, the transmission region 7G includes a filter that transmits fluorescence having a wavelength of 450 nm <λ <600 nm and reflects light of other wavelengths. Also for the transmission region 7G, the color reproduction range can be adjusted by changing the wavelength transmission characteristic to change the color of the green component G light.

透過領域7Yは、黄色成分Yの蛍光を透過し、レーザ光BPを反射するフィルタから構成される。なお、レーザ光BPの反射を考慮する必要がない場合は、例えば、透明なガラス板で形成するか又は回転円盤7aを切り欠くことで透過領域7Yを形成し、黄色成分Yの蛍光がそのまま通過するように構成することもできる。また、透過領域7Yについても、黄色成分Yの蛍光のうち、特定波長のみ透過させるようなフィルタを用いて波長透過特性を変更することにより、黄色成分Yの光の色味を変更し、色再現範囲を調整できる。   The transmission region 7Y is composed of a filter that transmits the yellow component Y fluorescence and reflects the laser beam BP. In addition, when it is not necessary to consider the reflection of the laser beam BP, for example, the transparent region is formed by forming a transparent glass plate or by cutting the rotating disk 7a, and the fluorescence of the yellow component Y passes as it is. It can also be configured to. Also, for the transmission region 7Y, by changing the wavelength transmission characteristics using a filter that transmits only a specific wavelength of the fluorescence of the yellow component Y, the color of the yellow component Y is changed to reproduce the color. The range can be adjusted.

図3において、符号r3は透過領域7Yと透過領域7Bとの境界領域、符号r4は透過領域7Bと透過領域7Rとの境界領域、符号r5は透過領域7Rと透過領域7Gとの境界領域、符号r6は透過領域7Gと透過領域7Yとの境界領域を示す。符号Z2は色成分切り替え盤7の回転方向(変位方向)を示し、符号BSP’は集光レンズ14により形成された集束スポットを示している。その集束スポットBSP’が境界領域r3に位置しているときを色成分切り替え盤7の回転角度θ=0度(360度)の位置とする。   In FIG. 3, symbol r3 is a boundary region between the transmission region 7Y and the transmission region 7B, symbol r4 is a boundary region between the transmission region 7B and the transmission region 7R, symbol r5 is a boundary region between the transmission region 7R and the transmission region 7G, r6 indicates a boundary region between the transmissive region 7G and the transmissive region 7Y. Reference sign Z2 indicates the rotation direction (displacement direction) of the color component switching board 7, and reference sign BSP 'indicates a focused spot formed by the condenser lens. When the focused spot BSP 'is located in the boundary region r3, the rotation angle θ of the color component switching board 7 is set to 0 ° (360 °).

色成分切り替え盤7は、光路切り替え盤3と同期回転され、光路切り替え盤3の一回転中に一回転されることで、ライトトンネル20に導かれる色成分の光を定期的に切り替える。   The color component switching board 7 is rotated synchronously with the optical path switching board 3, and is rotated once during one rotation of the optical path switching board 3, thereby periodically switching the color component light guided to the light tunnel 20.

色成分切り替え盤7の各透過領域7B、7R、7G、7Yを透過した照射光は、図1に示すように各色成分B、R、G、Yの投射光として、導光光学系の光量むら防止用部材としてのライトトンネル20に導かれる。なお、ライトトンネル20の代わりにフライアイレンズを用いることもできる。   Irradiation light transmitted through the transmission regions 7B, 7R, 7G, and 7Y of the color component switching board 7 is used as projection light of the color components B, R, G, and Y as shown in FIG. It is led to the light tunnel 20 as a prevention member. A fly-eye lens can be used instead of the light tunnel 20.

ライトトンネル20を通過した各色成分B、R、G、Yの投射光は、集光レンズ21により平行光束とされて反射ミラー22に導かれ、この反射ミラー22により反射されて、画像生成部である画像形成パネル(被照射部)23に導かれる。この画像形成パネル23は、公知の画像形成部GEによって制御される。なお、本実施例では画像生成部23としてDMDを用いているが、本願がこれに限定されることはなく、液晶等を用いることもできる。   The projection light of each of the color components B, R, G, and Y that has passed through the light tunnel 20 is converted into a parallel light flux by the condenser lens 21, guided to the reflection mirror 22, and reflected by the reflection mirror 22, and is reflected by the image generation unit. It is guided to a certain image forming panel (irradiated portion) 23. The image forming panel 23 is controlled by a known image forming unit GE. In this embodiment, DMD is used as the image generation unit 23, but the present application is not limited to this, and liquid crystal or the like can be used.

画像形成パネル23は、導光光学系により導かれた各色成分B、R、G、Yの投射光が照射されてこれらを反射して、スクリーンSへの投射光を形成し、スクリーンSに画像を形成する機能を有する。画像形成パネル23により反射された各色成分B、R、G、Yの投射光は、固定レンズ群や可動レンズ群等からなる投影光学系24により拡大されてスクリーンSに投影される。   The image forming panel 23 is irradiated with projection light of each of the color components B, R, G, and Y guided by the light guide optical system and reflects them to form projection light on the screen S. It has the function to form. The projection light of each color component B, R, G, Y reflected by the image forming panel 23 is enlarged and projected onto the screen S by the projection optical system 24 including a fixed lens group and a movable lens group.

次に、図5のタイミングチャートを用いて、実施例1のプロジェクタ100における各色成分B、R、G、Yの投射光の投影タイミングを説明する。この図5のタイミングチャートに示すように、光路切り替え盤3の一回転中に、各色成分B、R、G、Yの投射光がスクリーンSに投影される。   Next, the projection timing of the projection light of each color component B, R, G, Y in the projector 100 of the first embodiment will be described using the timing chart of FIG. As shown in the timing chart of FIG. 5, projection light of each color component B, R, G, Y is projected onto the screen S during one rotation of the optical path switching board 3.

光路切り替え盤3の反射領域3aに集束スポットBSPが当たっているときには、集束スポットBSPを形成するレーザ光BPは反射されるので、境界領域r1からr2までの回転角度θの範囲では、レーザ光BPが投射光路X1に導かれる。   When the focused spot BSP hits the reflection area 3a of the optical path switching board 3, the laser beam BP that forms the focused spot BSP is reflected. Therefore, in the range of the rotation angle θ from the boundary area r1 to r2, the laser beam BP is reflected. Is guided to the projection optical path X1.

色成分切り替え盤7の境界領域r3は光路切り替え盤3の境界領域r1に対応し、色成分切り替え盤7の境界領域r4は光路切り替え盤3の境界領域r2に対応している。   The boundary area r3 of the color component switching board 7 corresponds to the boundary area r1 of the optical path switching board 3, and the boundary area r4 of the color component switching board 7 corresponds to the boundary area r2 of the optical path switching board 3.

図5(a)は、スクリーンSへの色成分B、R、G、Yの投射光の投射期間中に、光路切り替え盤3において反射又は透過されるレーザ光BPの割合を示している。反射の割合「1」はレーザ光BPが反射される割合が「100%」であることを意味し、反射の割合「0」はレーザ光BPが反射される割合が「0%」であることを意味している。透過の割合「0」はレーザ光BPが透過される割合が「0%」であることを意味し、透過の割合「1」はレーザ光BPが透過される割合が「100%」であることを意味している。   FIG. 5A shows the ratio of the laser beam BP reflected or transmitted by the optical path switching board 3 during the projection period of the projection light of the color components B, R, G, Y on the screen S. The reflection ratio “1” means that the laser beam BP is reflected at “100%”, and the reflection ratio “0” is that the laser beam BP is reflected at “0%”. Means. The transmission rate “0” means that the rate of transmission of the laser beam BP is “0%”, and the transmission rate “1” means that the rate of transmission of the laser beam BP is “100%”. Means.

図5(a)の実線は、青色成分Bの投射光の投射期間では、100%のレーザ光BPが反射され、色成分R、G、Yの投射光の投射期間では100%のレーザ光BPが透過していることを示している。   The solid line in FIG. 5A indicates that 100% of the laser light BP is reflected in the projection period of the blue component B projection light, and 100% of the laser light BP in the projection period of the color components R, G, and Y. Is transparent.

図5(b)は、スクリーンSへの各色成分B、R、G、Yの投射光の投射期間中に、色成分切り替え盤7に導かれる蛍光の割合を示している。割合「1」はレーザ光BPが全て蛍光体ホイール5に導かれて蛍光が生成され、この蛍光が色成分切り替え盤7に導かれることを意味する。割合「0」はレーザ光BPが蛍光体ホイール5に導かれないため、色成分切り替え盤7に蛍光が導かれないことを意味する。   FIG. 5B shows the ratio of the fluorescence guided to the color component switching board 7 during the projection period of the projection light of each color component B, R, G, Y on the screen S. The ratio “1” means that all the laser light BP is guided to the phosphor wheel 5 to generate fluorescence, and this fluorescence is guided to the color component switching board 7. The ratio “0” means that the laser beam BP is not guided to the phosphor wheel 5, and thus fluorescence is not guided to the color component switching board 7.

図5(b)の実線は、青色成分Bの投射光の投射期間では蛍光が色成分切り替え盤7に導かれないことを示している。また、色成分R、G、Yの投射光の投射期間中ではレーザ光BPが全て蛍光体ホイール5に導かれて生成された蛍光が、色成分切り替え盤7に導かれていることを示している。   The solid line in FIG. 5B indicates that fluorescence is not guided to the color component switching board 7 during the projection period of the blue component B projection light. In addition, it is shown that the fluorescence generated by all the laser light BP being guided to the phosphor wheel 5 during the projection period of the projection light of the color components R, G, Y is guided to the color component switching board 7. Yes.

図5(c)は、スクリーンSへの各色成分B、R、G、Yの投射光の投射期間中に、色成分切り替え盤7に導かれるレーザ光BPの光量の割合を示している。割合「1」はレーザ光BPが光路切り替え盤3により全て反射されて色成分切り替え盤7に導かれることを意味する。割合「0」はレーザ光BPが光路切り替え盤3を全て透過して蛍光体ホイール5に導かれることを意味する。   FIG. 5C shows the ratio of the light amount of the laser light BP guided to the color component switching board 7 during the projection period of the projection light of each color component B, R, G, Y on the screen S. The ratio “1” means that the laser beam BP is totally reflected by the optical path switching board 3 and guided to the color component switching board 7. The ratio “0” means that the laser beam BP passes through the optical path switching board 3 and is guided to the phosphor wheel 5.

図5(c)の実線は、青色成分Bの投射光の投射期間では、レーザ光BPが全て色成分切り替え盤7に導かれていることを示し、色成分R、G、Yの投射光の投射期間中ではレーザ光BPが色成分切り替え盤7に導かれないことを示している。   The solid line in FIG. 5C indicates that the laser light BP is all guided to the color component switching board 7 during the projection period of the blue component B projection light, and the projection light of the color components R, G, and Y is shown. This indicates that the laser beam BP is not guided to the color component switching board 7 during the projection period.

なお、図5に関するこれらの説明では、蛍光の変換効率は「1」とし、光学系に配置された光学部材による光量の損失、蛍光の分離による光量損失等は無視して説明している。   In these descriptions regarding FIG. 5, the fluorescence conversion efficiency is “1”, and the light amount loss due to the optical member disposed in the optical system, the light amount loss due to the separation of the fluorescence, and the like are ignored.

図5(d)は、レーザ光BP又は蛍光が色成分切り替え盤7の各透過領域7B、7R、7G、7Yを透過する割合を示している。光路切り替え盤3の境界領域r1から境界領域r2までの回転角度θの角度範囲に対応する色成分切り替え盤7の境界領域r3から境界領域r4までの回転角度θの角度範囲では、レーザ光BPが色成分切り替え盤7の透過領域7Bに導かれる。   FIG. 5D shows the ratio at which the laser beam BP or fluorescence is transmitted through the transmission regions 7B, 7R, 7G, and 7Y of the color component switching board 7. In the angle range of the rotation angle θ from the boundary region r3 to the boundary region r4 of the color component switching plate 7 corresponding to the angular range of the rotation angle θ from the boundary region r1 to the boundary region r2 of the optical path switching plate 3, the laser beam BP is emitted. The light is guided to the transmission region 7B of the color component switching board 7.

したがって、図5(d)に示すように、青色成分Bの投射光の投射期間では、色成分Bのレーザ光BPが透過領域7Bを通過する。その結果、青色成分Bの光が色成分切り替え盤7を透過し、投射光としてスクリーンSに投影される。色成分R、G、Yの光はスクリーンSに投影されない。   Therefore, as shown in FIG. 5D, in the projection period of the blue component B projection light, the laser beam BP of the color component B passes through the transmission region 7B. As a result, the light of the blue component B passes through the color component switching board 7 and is projected on the screen S as projection light. Light of the color components R, G, and Y is not projected on the screen S.

光路切り替え盤3が境界領域r2から境界領域r1までの回転角度θの角度範囲にあるときには、透過領域3bに集束スポットBSPが当たるので、レーザ光BPは蛍光体ホイール5に励起光として導かれる。この励起光によって励起されて蛍光体ホイール5の蛍光領域5Yから発生する黄色成分Yの蛍光が色成分切り替え盤7に導かれる。   When the optical path switching board 3 is in the angular range of the rotation angle θ from the boundary region r2 to the boundary region r1, the focused spot BSP hits the transmission region 3b, so that the laser beam BP is guided to the phosphor wheel 5 as excitation light. The yellow component Y fluorescence generated from the fluorescent region 5Y of the phosphor wheel 5 by being excited by the excitation light is guided to the color component switching board 7.

色成分切り替え盤7の回転角度θが境界領域r4から境界領域r5の角度範囲にあるときには、黄色成分Yの蛍光が透過領域7Rに導かれる。透過領域7Rは赤色成分Rの光を透過するので、赤色成分Rの光が色成分切り替え盤7を透過し、投射光としてスクリーンSに投影され、色成分G、B、Yの光はスクリーンSに投影されない。   When the rotation angle θ of the color component switching board 7 is in the angle range from the boundary region r4 to the boundary region r5, the fluorescence of the yellow component Y is guided to the transmission region 7R. Since the transmissive region 7R transmits the light of the red component R, the light of the red component R passes through the color component switching board 7 and is projected onto the screen S as projection light, and the light of the color components G, B, and Y is screen S. Is not projected.

色成分切り替え盤7の回転角度θが境界領域r5から境界領域r6の角度範囲にあるときには、黄色成分Yの蛍光が透過領域7Gに導かれる。透過領域7Gは、緑色成分Gの光を透過するので、緑色成分Gの光が色成分切り替え盤7を透過し、投射光としてスクリーンSに投影され、色成分R、B、Yの光はスクリーンSに投影されない。   When the rotation angle θ of the color component switching board 7 is in the angle range from the boundary region r5 to the boundary region r6, the fluorescence of the yellow component Y is guided to the transmission region 7G. Since the light of the green component G is transmitted through the transmission region 7G, the light of the green component G is transmitted through the color component switching board 7 and projected onto the screen S as projection light, and the light of the color components R, B, and Y is transmitted to the screen. Not projected onto S.

色成分切り替え盤7が、境界領域r6から境界領域r1までの範囲にあるときには、黄色成分Yの蛍光が透過領域7Yに導かれる。透過領域7Yは、黄色成分Yの光を透過するので、黄色成分Yの光が色成分切り替え盤7を透過し、投射光としてスクリーンSに投影され、色成分R、G、Bの光はスクリーンSに投影されない。   When the color component switching board 7 is in the range from the boundary region r6 to the boundary region r1, the fluorescence of the yellow component Y is guided to the transmission region 7Y. Since the transmissive area 7Y transmits the yellow component Y light, the yellow component Y light passes through the color component switching board 7 and is projected onto the screen S as projection light, and the color components R, G, and B light are transmitted to the screen. Not projected onto S.

以上のようにして各色成分B、R、G、Yが時分割で順次投影されることで、目の残像現象を利用して、フルカラーの画像をスクリーンSに形成することができる。なお、各色成分B、R、G、Yの投射光が切り替わるとき、図5に示す期間で、複数の色成分の光が混色するスポークタイムが生じる。具体的には、図3において、色成分切り替え盤7の境界領域r3、r4、r5、r6に集束スポットBSP’が位置する時間は、複数の色成分の光が混色し、スポークタイムとなる。境界領域r3では黄色成分Yと青色成分Bの光が混色し、境界領域r4では青色成分Bと赤色成分Rの光が混色する。境界領域r5では赤色成分Rと緑色成分Gの光が混色し、境界領域r6では緑色成分Gと黄色成分Yの光が混色する。また、光路切り替え盤3において、レーザ光BPの集束スポットBSPが境界領域r1、r2に位置する時間も、レーザ光BPの反射と透過とが混在し、スポークタイムとなる。   As described above, the color components B, R, G, and Y are sequentially projected in a time division manner, so that a full-color image can be formed on the screen S by utilizing the afterimage phenomenon of the eyes. In addition, when the projection light of each color component B, R, G, Y switches, the spoke time in which the light of a several color component mixes in the period shown in FIG. Specifically, in FIG. 3, the time when the focused spot BSP ′ is located in the boundary regions r3, r4, r5, r6 of the color component switching board 7 is the spoke time because the light of a plurality of color components is mixed. In the boundary region r3, the light of the yellow component Y and the blue component B is mixed, and in the boundary region r4, the light of the blue component B and the red component R is mixed. In the boundary region r5, the red component R and the green component G are mixed, and in the boundary region r6, the green component G and the yellow component Y are mixed. In the optical path switching board 3, the time during which the focused spot BSP of the laser beam BP is located in the boundary regions r1 and r2 is a mixture of reflection and transmission of the laser beam BP and becomes a spoke time.

この混色を防ぐためには、集束スポットBSP’が境界領域r3、r4、r5、r6を横切る時間帯でLD1aを消灯するか画像形成パネル(DMD)23をOFFし、スクリーンSに混色が導かれないようにする必要がある。しかしながら、これにより混色は生じなくなるものの、光がスクリーンSに導かれない時間が発生するため、スポークタイムが長いほど暗いプロジェクタとなる。一方、蛍光体ホイール5では、励起光が狭い面積で1点に集中することによる蛍光体焼け(高温化による黄色蛍光体の劣化)を防ぐためには、集束スポットBSP’’を大きくして励起光の光密度を小さくする必要がある。   In order to prevent this color mixture, the LD 1a is turned off or the image forming panel (DMD) 23 is turned off in the time zone when the focused spot BSP ′ crosses the boundary regions r3, r4, r5, r6, and the color mixture is not led to the screen S. It is necessary to do so. However, although color mixing does not occur as a result, there is a time during which light is not guided to the screen S. Therefore, the longer the spoke time, the darker the projector. On the other hand, in the phosphor wheel 5, in order to prevent phosphor burning (deterioration of yellow phosphor due to high temperature) due to concentration of excitation light at one point in a small area, the excitation light is increased by increasing the focusing spot BSP ″. It is necessary to reduce the light density.

なお、色成分切り替え盤7での集束スポットBSP’と蛍光体ホイール5での集束スポットBSP’’は略共役である。そのため、スポークタイムを低減すべく色成分切り替え盤7での集束スポットBSP’を小さくすると、蛍光体ホイール5での集束スポットBSP’’も小さくなってしまい、蛍光体焼けにつがなる。反対に、蛍光体焼けを防ぐべく蛍光体ホイール5での集束スポットBSP’’を大きくすると、色成分切り替え盤7での集束スポットBSP’も大きくなりスポークタイムが増大する。   The focused spot BSP 'on the color component switching board 7 and the focused spot BSP "on the phosphor wheel 5 are substantially conjugate. For this reason, if the focal spot BSP 'on the color component switching board 7 is reduced in order to reduce the spoke time, the focal spot BSP "on the phosphor wheel 5 is also reduced, resulting in phosphor burning. On the other hand, if the focal spot BSP "on the phosphor wheel 5 is increased to prevent phosphor burning, the focal spot BSP 'on the color component switching board 7 also increases and the spoke time increases.

このスポークタイム及び蛍光焼けの双方の抑制を可能とするため、本発明に係る実施例1では、楕円スポット形成手段により、レーザ光BPを楕円状に集光して導き、光路切り替え盤3に楕円の集束スポットBSPを形成している。このようなレーザ光BPが反射領域3aに反射されて色成分切り替え盤7に導かれることで、色成分切り替え盤7に楕円の集束スポットBSP’が形成される。また、レーザ光BPが透過領域3bを透過して励起光として蛍光体ホイール5に導かれることで、蛍光体ホイール5に楕円の集束スポットBSP’’が形成される。また、蛍光体ホイール5からは、蛍光が楕円状に発生し、この楕円状の蛍光が色成分切り替え盤7に導かれることで、色成分切り替え盤7に楕円の集束スポットBSP’が形成される。   In order to make it possible to suppress both the spoke time and the fluorescence burn, in the first embodiment according to the present invention, the elliptical spot forming means condenses and guides the laser beam BP in an elliptical shape, and the optical path switching board 3 has an elliptical shape. The focused spot BSP is formed. Such a laser beam BP is reflected by the reflection region 3 a and guided to the color component switching board 7, whereby an elliptical focused spot BSP ′ is formed on the color component switching board 7. Further, the laser beam BP passes through the transmission region 3 b and is guided to the phosphor wheel 5 as excitation light, whereby an elliptical focused spot BSP ″ is formed on the phosphor wheel 5. Further, fluorescence is generated from the phosphor wheel 5 in an elliptical shape, and this elliptical fluorescence is guided to the color component switching board 7, whereby an elliptical focused spot BSP ′ is formed on the color component switching board 7. .

そして、集束スポットBSPの長軸の方向が光路切り替え盤3の中心と外周部とを結ぶ放射方向(半径方向)になるような位置合わせで光路切り替え盤3を光路中に配置している。また、色成分切り替え盤7においては、図3に示すように集束スポットBSP’の長軸の方向が色成分切り替え盤7の放射方向になるような位置合わせで色成分切り替え盤7を投射光路X1に配置している。長軸の方向が放射方向になるとは、例えば光路切り替え盤3では、その平面視において、集束スポットBSPの長軸の方向が、光路切り替え盤3の中心O(図2参照)から放射方向(半径方向)に沿って配置されることをいう。放射方向とほぼ平行であることが望ましいが、スポークタイムが増加しない範囲であれば多少の傾斜は含まれる。一方、蛍光体ホイール5においては、図4に示すように集束スポットBSP’’の長軸の方向が蛍光体ホイール5の円周方向(回転方向)になるような位置合わせで励起光路X2に蛍光体ホイール5を配置している。   The optical path switching board 3 is arranged in the optical path so that the long axis direction of the focused spot BSP is in the radial direction (radial direction) connecting the center and the outer periphery of the optical path switching board 3. Further, in the color component switching board 7, the color component switching board 7 is projected to the projection optical path X1 by alignment so that the direction of the long axis of the focused spot BSP ′ becomes the radiation direction of the color component switching board 7, as shown in FIG. Is arranged. For example, in the optical path switching board 3, in the plan view, the major axis direction of the focused spot BSP is the radial direction (radius) from the center O (see FIG. 2) of the optical path switching board 3. It is arranged along the direction. Although it is desirable to be substantially parallel to the radial direction, some inclination is included as long as the spoke time does not increase. On the other hand, in the phosphor wheel 5, as shown in FIG. 4, fluorescence is excited in the excitation light path X <b> 2 by alignment so that the major axis direction of the focused spot BSP ″ is the circumferential direction (rotation direction) of the phosphor wheel 5. A body wheel 5 is arranged.

このような配置により、集束スポットBSPの短軸の方向が光路切り替え盤3の円周方向になり、集束スポットBSP’の短軸の方向が色成分切り替え盤7の円周方向になる。そのため、集束スポットBSP、BSP’が各境界領域r1〜r6を横切る時間を比較的短くすることができ、スポークタイムを抑制することができる。このスポークタイムの抑制と共に、蛍光体ホイール5では集束スポットBSP’’の面積を大きくできるので、蛍光体焼けを抑制することができる。   With this arrangement, the direction of the short axis of the focused spot BSP becomes the circumferential direction of the optical path switching board 3, and the direction of the short axis of the focused spot BSP ′ becomes the circumferential direction of the color component switching board 7. Therefore, the time for which the focused spots BSP and BSP ′ cross the boundary regions r1 to r6 can be made relatively short, and the spoke time can be suppressed. Along with the suppression of the spoke time, the phosphor wheel 5 can increase the area of the focused spot BSP ″, so that the phosphor burn can be suppressed.

さらに、蛍光体ホイール5において集束スポットBSP’’の短軸の方向を蛍光体ホイール5の放射方向としている。そのため、蛍光領域5Yの黄色蛍光体に照射する励起光の集束スポットBSP’’の面積を大きくしても蛍光領域5Yの放射方向の幅を大きくする必要がない。したがって蛍光材料の塗布量を増やす必要がないのでコストの増大を抑制することができる。また、図1に示すように光路切り替え盤3はxz平面においてレーザ光BPの光軸に対して45°傾けているので、傾けることにより伸びる集束スポットBSPの方向は光路切り替え盤3の放射方向であり、スポークタイムの増大を招くことがない。   Further, the direction of the short axis of the focused spot BSP ″ in the phosphor wheel 5 is the radiation direction of the phosphor wheel 5. Therefore, it is not necessary to increase the width of the fluorescent region 5Y in the radial direction even if the area of the focused spot BSP ″ of the excitation light irradiated to the yellow phosphor in the fluorescent region 5Y is increased. Therefore, since it is not necessary to increase the application amount of the fluorescent material, an increase in cost can be suppressed. Further, as shown in FIG. 1, the optical path switching board 3 is inclined at 45 ° with respect to the optical axis of the laser beam BP in the xz plane, so the direction of the focused spot BSP extending by the inclination is the radiation direction of the optical path switching board 3. There is no increase in spoke time.

なお、本実施例では蛍光体ホイール5において集束スポットBSP’’の長軸の方向がホイールの円周方向となるようにしたが、本願がこれに限定されることはない。集束スポットBSP’’の長軸の方向が蛍光体ホイール5の放射方向になるようにすることもできる。これにより、蛍光体ホイール5を配置する位置に制限がなくなり、レイアウトの自由度が増す。   In the present embodiment, the long axis direction of the focused spot BSP ″ in the phosphor wheel 5 is the circumferential direction of the wheel, but the present application is not limited to this. The direction of the long axis of the focused spot BSP ″ may be the emission direction of the phosphor wheel 5. Thereby, there is no restriction on the position where the phosphor wheel 5 is disposed, and the degree of freedom in layout increases.

以下、実施例1における楕円スポット形成手段について、図6を用いて説明する。本実施例の楕円スポット形成手段は、集束スポットBSPの長軸の方向が光路切り替え盤3の放射方向にとなり、集束スポットBSP’の長軸の方向が色成分切り替え盤7の放射方向になるように配置したLD1aから構成される。図6(a)に典型的なLD1aの概略構成を示す。図6(a)中、符号ALは活性層であり、符号CLはクラッド層である。   Hereinafter, the elliptical spot forming means in the first embodiment will be described with reference to FIG. In the elliptical spot forming means of the present embodiment, the long axis direction of the focused spot BSP is the radiation direction of the optical path switching board 3, and the long axis direction of the focused spot BSP 'is the radial direction of the color component switching board 7. It is comprised from LD1a arrange | positioned. FIG. 6A shows a schematic configuration of a typical LD 1a. In FIG. 6A, symbol AL is an active layer, and symbol CL is a cladding layer.

この図6(a)に示すとおり、典型的なLD1aの活性層ALは非対称形状になっており、厚み方向(x方向)に比べて幅方向(y方向)が広い。結果として、LD1aは図6(b)に示すような楕円のビームすなわちレーザ光BP(z方向を光軸としたとき、x軸方向を長軸VAとし、y方向を短軸HAとする、xy平面の断面形状が楕円のビーム)を射出する。よって、図1の光学系に示した座標系において、LD1aを図6に示した向きで配置することにより、図2〜図4に示したような向きの楕円の集束スポットBSP、BSP’、BSP’’が得られる。   As shown in FIG. 6A, the active layer AL of a typical LD 1a has an asymmetric shape and is wider in the width direction (y direction) than in the thickness direction (x direction). As a result, the LD 1a has an elliptical beam as shown in FIG. 6B, that is, a laser beam BP (when the z direction is the optical axis, the x axis direction is the long axis VA, and the y direction is the short axis HA, xy. A beam having an elliptical cross-sectional shape is emitted. Therefore, by arranging the LD 1a in the orientation shown in FIG. 6 in the coordinate system shown in the optical system of FIG. 1, the elliptical focused spots BSP, BSP ′, BSP in the orientations shown in FIGS. '' Is obtained.

以上、実施例1では、青色成分Bの投射光は、高出力光源であるLD1aの光をそのまま用い、これを励起光として、蛍光領域5Yの黄色蛍光体から赤色成分Rと緑色成分Gとを含む黄色成分Yの光(投射光)を取り出している。さらに蛍光の色そのものも、黄色成分Yの投射光として使用している。そのため、例えば赤色成分Rの光を得るために赤蛍光体を用いる場合に比べて、ストークスロスを抑制することができ、蛍光の利用効率を向上させることができ、明るい光源装置10及びプロジェクタ100とすることができる。なお、ストークスロスとは、波長を変換するときに生じるロスのことをいう。光のエネルギーは波長に逆比例するので、変換する波長が長いほどロスが大きくなる。   As described above, in Example 1, the projection light of the blue component B uses the light of the LD 1a, which is a high output light source, as it is, and this is used as the excitation light to convert the red component R and the green component G from the yellow phosphor in the fluorescent region 5Y. The yellow component Y light (projection light) is extracted. Further, the fluorescent color itself is also used as the projection light of the yellow component Y. Therefore, for example, compared to the case where a red phosphor is used to obtain light of the red component R, the Stokes loss can be suppressed, the use efficiency of fluorescence can be improved, and the bright light source device 10 and the projector 100 can be improved. can do. The Stokes loss refers to a loss that occurs when converting the wavelength. Since the energy of light is inversely proportional to the wavelength, the longer the wavelength to be converted, the greater the loss.

また、青色成分B、赤色成分R、緑色成分G、黄色成分Yの投射光は、いずれもLD1aを光源として生成されているため、LD個数を増やすことで容易に高輝度化が可能であると共に、蛍光体への励起光の光密度を小さくできる。したがって、蛍光体焼けを抑制し、かつスポークタイムを小さくできるので、更に明るい光源装置10及びプロジェクタ100とすることができる。   Moreover, since the blue component B, the red component R, the green component G, and the yellow component Y are all generated using the LD 1a as a light source, the luminance can be easily increased by increasing the number of LDs. The light density of the excitation light to the phosphor can be reduced. Therefore, since phosphor burning can be suppressed and the spoke time can be reduced, the light source device 10 and the projector 100 can be made brighter.

また、LD1aの活性層ALの水平方向はビームの広がり角が小さい。そのため、LD1aの水平方向が光路切り替え盤3及び色成分切り替え盤7の円周方向になるようLD1aを配置することで、蛍光体焼けを抑制すべく集束スポットBSP、BSP’を大きく(長軸を長く)しても、集束スポットBSP、BSP’の長軸の方向が光路切り替え盤3及び色成分切り替え盤7の放射方向になる。その結果、スポークタイムの増大を抑制することができる。   Further, the beam divergence angle is small in the horizontal direction of the active layer AL of the LD 1a. Therefore, by arranging the LD 1a so that the horizontal direction of the LD 1a is the circumferential direction of the optical path switching board 3 and the color component switching board 7, the focused spots BSP and BSP ′ are increased (the major axis is set to suppress phosphor burning). (Long), the direction of the long axis of the focused spots BSP and BSP ′ becomes the radiation direction of the optical path switching board 3 and the color component switching board 7. As a result, an increase in spoke time can be suppressed.

なお、光路切り替え盤3を往復動する構成とした場合は、例えば光路切り替え盤3に並べて設けた反射領域3aと透過領域3bとを、往復動によりレーザ光BPの光路に交互に切り替えて配置する。このとき、集束スポットBSPの短軸が往復動の方向(変位方向)となり、長軸の方向が反射領域3aと透過領域3bとの境界に沿った方向となるようにする。これにより、反射領域3aと透過領域3bとの切り替えのときのスポークタイムを抑制することができる。   When the optical path switching board 3 is configured to reciprocate, for example, the reflection area 3a and the transmission area 3b provided side by side on the optical path switching board 3 are alternately switched to the optical path of the laser beam BP by reciprocation. . At this time, the short axis of the focused spot BSP is the reciprocating direction (displacement direction), and the long axis is the direction along the boundary between the reflective region 3a and the transmissive region 3b. Thereby, the spoke time at the time of switching between the reflective region 3a and the transmissive region 3b can be suppressed.

同様に、色成分切り替え盤7を往復動する構成とした場合は、例えば、色成分切り替え盤7に並べて設けた透過領域7B、7R、7G、7Yを、往復動により投射光路X1に順次切り替えて配置する。このとき、集束スポットBSP’’の短軸が往復動の方向となり、長軸の方向が各透過領域7B、7R、7G、7Yの境界に沿った方向となるようにする。これにより、各透過領域7B、7R、7G、7Yの切り替えのときのスポークタイムを抑制することができる。   Similarly, when the color component switching board 7 is configured to reciprocate, for example, the transmission regions 7B, 7R, 7G, and 7Y arranged side by side on the color component switching board 7 are sequentially switched to the projection optical path X1 by the reciprocation. Deploy. At this time, the short axis of the focused spot BSP ″ is a reciprocating direction, and the long axis is a direction along the boundary between the transmission regions 7B, 7R, 7G, and 7Y. Thereby, the spoke time at the time of switching of each transmissive area | region 7B, 7R, 7G, 7Y can be suppressed.

(実施例2)
以下、実施例2のプロジェクタについて説明する。実施例2のプロジェクタは、楕円スポット形成手段を変更したこと以外は、図1に示す実施例1のプロジェクタと同様の基本構成を有している。そのため、図1の光学図に基づいて説明する。実施例3についても同様である。
(Example 2)
Hereinafter, the projector according to the second embodiment will be described. The projector of the second embodiment has the same basic configuration as the projector of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the elliptical spot forming means is changed. Therefore, description will be made based on the optical diagram of FIG. The same applies to Example 3.

実施例2では、図1に示される光源部1の集光レンズ1cをx方向とy方向とで曲率の異なるトロイダルレンズとすることで、楕円スポット形成手段を構成している。   In Example 2, the condensing lens 1c of the light source unit 1 shown in FIG. 1 is a toroidal lens having different curvatures in the x direction and the y direction, thereby constituting an elliptical spot forming means.

また、図1ではLD1aを4個配置した例を示しているが、実施例2では図7に示すように8個のLD1a(4個ずつ2列に配置)用いた場合で説明する。まず、集光レンズ1c及び集光レンズ18をトロイダルレンズではなく球面レンズとした場合は、光路切り替え盤3、色成分切り替え盤7、蛍光体ホイール5では、各LD1aからのビーム(レーザ光BP)が1点に集光される。つまり、複数の光源から発生したビームや蛍光体から発生した蛍光が集光レンズによって集められ、光路切替え部材等の入射対象物の表面に1つの集束スポットが形成されるように入射する。この集束スポットの面積が小さい程、光密度が大きくなる。集束スポットの形状は、円形、楕円等が挙げられ、光源や集光レンズの光学性能によって異なる。複数のLD1aを用いた場合は楕円のビームが集められて1つの楕円の集束スポットが形成される。   Further, FIG. 1 shows an example in which four LDs 1a are arranged. However, in the second example, as shown in FIG. 7, a case where eight LDs 1a (four arranged in two rows) are used will be described. First, when the condensing lens 1c and the condensing lens 18 are spherical lenses instead of toroidal lenses, the optical path switching board 3, the color component switching board 7, and the phosphor wheel 5 have beams (laser beams BP) from the respective LDs 1a. Is condensed at one point. That is, the beams generated from a plurality of light sources and the fluorescence generated from the phosphor are collected by the condensing lens and are incident so that one focused spot is formed on the surface of an incident object such as an optical path switching member. The smaller the area of the focused spot, the higher the light density. Examples of the shape of the focused spot include a circle and an ellipse, which vary depending on the optical performance of the light source and the condenser lens. When a plurality of LDs 1a are used, elliptical beams are collected to form one elliptical focused spot.

これに対して、実施例2では、集光レンズ1cを上述のようなトロイダルレンズとすることで、図7(b)に示すような複数のビームBPが光源部1から射出される。よって図8に示すように、光路切り替え盤3には4つの集束スポットbsp(スポット群)が放射方向に一列に形成される。また、図9に示すように、色成分切り替え盤7にも、各色成分B、R、G、Yの光によって4つの集束スポットbsp’(スポット群)が放射方向に一列に形成される。結果として、光路切り替え盤3と色成分切り替え盤7に、放射方向(半径方向)に長尺で円周方向(回転方向)に短尺で全体形状がほぼ楕円の集束スポットBSP、BSP’が形成される。一方、図10に示すように、蛍光体ホイール5には4つの集束スポットbsp’’(スポット群)が円周方向に一列に形成され、結果として円周方向(回転方向)に長尺で放射方向(半径方向)に短尺で全体形状がほぼ楕円の集束スポットBSP’’が形成される。   On the other hand, in Example 2, the condensing lens 1c is a toroidal lens as described above, whereby a plurality of beams BP as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 8, four focused spots bsp (spot group) are formed in a line in the radial direction on the optical path switching board 3. Further, as shown in FIG. 9, four focused spots bsp '(spot group) are also formed in a row in the radial direction on the color component switching board 7 by the light of each color component B, R, G, Y. As a result, the converging spots BSP and BSP ′ which are long in the radial direction (radial direction) and short in the circumferential direction (rotation direction) and substantially elliptical in shape are formed on the optical path switching board 3 and the color component switching board 7. The On the other hand, as shown in FIG. 10, four focused spots bsp ″ (spot group) are formed in a row in the circumferential direction on the phosphor wheel 5, and as a result, the phosphor wheel 5 emits a long length in the circumferential direction (rotation direction). A focused spot BSP ″ that is short in the direction (radial direction) and has an overall elliptical shape is formed.

本明細書でいう楕円の集束スポットには、図2〜図4に示される実施例1のように集束スポット自体が楕円のものだけでなく、実施例2の図8〜図10のように、一方向に複数の集束スポットが並んで形成された放射方向又は円周方向に長いスポット(スポット群)も、楕円の集束スポットに含まれる。また、楕円の集束スポットが複数集まって全体として1つの楕円の集束スポットとなる場合だけでなく、円形等の集束スポットが複数集まって全体として1つの楕円の集束スポットとなる場合も含まれる。   The elliptical focused spot referred to in this specification is not limited to an elliptical focused spot as in the first embodiment shown in FIGS. 2 to 4, but as in FIGS. 8 to 10 in the second embodiment. A spot (spot group) that is long in the radial direction or the circumferential direction formed by arranging a plurality of focused spots in one direction is also included in the elliptical focused spot. In addition, not only a case where a plurality of elliptical focusing spots are collected to form a single elliptical focusing spot, but also a case where a plurality of circular focusing spots are collected to form a single elliptical focusing spot as a whole.

以上、実施例2では、複数配置した光源(LD1a)の2つの軸の集光度合いを変えることで、一方の軸は複数の光源からの光を集光させ、他方の軸は集光させないことができる。この集光させる軸が光路切り替え盤3と色成分切り替え盤7の円周方向になるようにすることで、スポット群の幅が短くなり(つまり、楕円の集束スポットBSP、BSP’の短軸が短くなる)、スポークタイムの増大を抑制することができる。また、蛍光体ホイール5では、円周方向にスポット群が並んで全体として楕円の集束スポットBSP’’が形成されることで、レーザ光BPが広い面積で照射され、レーザ光BPが1点に集中することによる蛍光体焼けを抑制することができる。また実施例2でも蛍光領域5Yの放射方向の幅を大きくする必要がなく、コストの増大を抑制することもできる。   As described above, in the second embodiment, by changing the degree of condensing of the two axes of the plurality of light sources (LD1a), one axis condenses light from the plurality of light sources and the other axis does not condense. Can do. By making the focusing axis be in the circumferential direction of the optical path switching board 3 and the color component switching board 7, the width of the spot group is shortened (that is, the short axes of the elliptical focused spots BSP and BSP ′ are reduced). Increase in spoke time can be suppressed. Further, in the phosphor wheel 5, spot groups are arranged in the circumferential direction to form an elliptical focused spot BSP ″ as a whole, so that the laser beam BP is irradiated over a wide area, and the laser beam BP is reduced to one point. Phosphor burns due to concentration can be suppressed. Also in Example 2, there is no need to increase the width of the fluorescent region 5Y in the radial direction, and an increase in cost can be suppressed.

なお、この実施例2では楕円スポット形成手段を集光レンズ1cで構成し、光路切替え盤3の上流側に配置することで、光路切替え盤3にも楕円の集束スポットBSPを形成している。しかし、本願がこの構成に限定されることはなく、例えば、光路切替え盤3の下流側の励起光路X2に配置された集光レンズ18をトロイダルレンズとし、楕円スポット形成手段とすることもできる。さらには、光路切替え盤3の上流側及び下流側、すなわち、集光レンズ1c及び集光レンズ18の双方をトロイダルレンズとして、楕円スポット形成手段とすることもできる。   In the second embodiment, the elliptical spot forming means is constituted by the condensing lens 1c and is arranged on the upstream side of the optical path switching board 3, so that the elliptical focused spot BSP is also formed on the optical path switching board 3. However, the present application is not limited to this configuration. For example, the condensing lens 18 disposed in the excitation optical path X2 on the downstream side of the optical path switching board 3 may be a toroidal lens and may be an elliptical spot forming unit. Furthermore, the upstream and downstream sides of the optical path switching board 3, that is, both the condensing lens 1c and the condensing lens 18 may be toroidal lenses to form an elliptical spot forming means.

例えば、実施例2の変形例として、集光レンズ18をトロイダルレンズとして楕円スポット形成手段を構成した場合について説明する。集光レンズ1cは球面レンズとする。この場合、光路切り替え盤3では各LD1aからの光が1点に集光されるが、その集束スポットの面積が小さくなるように集光することによって、光路切り替え盤3におけるスポークタイムを小さくすることができる。一方、トロイダルレンズからなる集光レンズ18によって、蛍光体ホイール5に図10に示すような集束スポットBSP’’が形成されるように励起光を集光することができる。また、集光レンズ18によって、色成分切り替え盤7に図9に示すような集束スポットBSP’が形成されるように蛍光を集光することができる。   For example, as a modification of the second embodiment, a case where an elliptical spot forming unit is configured with the condensing lens 18 as a toroidal lens will be described. The condenser lens 1c is a spherical lens. In this case, the light from each LD 1a is collected at one point in the optical path switching board 3, but the spoke time in the optical path switching board 3 is reduced by condensing so that the area of the focused spot is reduced. Can do. On the other hand, the condensing lens 18 made of a toroidal lens can condense the excitation light so that a converging spot BSP ″ as shown in FIG. Further, the condensing lens 18 can condense the fluorescence so that a converging spot BSP 'as shown in FIG.

以上、実施例2の変形例では、蛍光体焼けとスポークタイムとを抑制し、さらに、光路切り替え盤3では集束スポットBSPを小さくできるので、光路切り替え盤3のホイール径を小さくすることができ、プロジェクタの小型化が可能である。   As described above, in the modified example of the second embodiment, the phosphor burn and the spoke time are suppressed, and the focusing spot BSP can be reduced in the optical path switching board 3, so that the wheel diameter of the optical path switching board 3 can be reduced. The projector can be downsized.

また、実施例2の更なる変形例として、楕円スポット形成手段として光源部1の集光レンズ1c又は励起光路X2の集光レンズ18若しくはその両方をトロイダルレンズとするのと併せて、実施例1で図6を用いて説明したような向きでLD1aを配置することもできる。この場合も、集束スポットBSP、BSP’、BSP’’が楕円となることで、蛍光体への励起光の光密度を小さくして、蛍光体焼けを抑制しつつ、スポークタイも抑制できる。さらに、図8〜図10に示す各集束スポットbsp、bsp’、bsp’’の形状そのものを短軸がより短い楕円とすることができ、スポークタイムの抑制効果を向上させることができる。   Further, as a further modification of the second embodiment, in addition to the elliptical spot forming means, the condensing lens 1c of the light source unit 1 and / or the condensing lens 18 of the excitation light path X2 is used as a toroidal lens. The LD 1a can also be arranged in the direction as described with reference to FIG. Also in this case, since the focused spots BSP, BSP ′, and BSP ″ are elliptical, the light density of the excitation light to the phosphor can be reduced to suppress the burning of the phosphor and the spoke tie. Further, the shape of each of the focused spots bsp, bsp ′, bsp ″ shown in FIGS. 8 to 10 can be an ellipse having a shorter short axis, and the effect of suppressing the spoke time can be improved.

(実施例3)
実施例3のプロジェクタについて説明する。実施例3のプロジェクタも、楕円スポット形成手段を変更したこと以外は、図1に示す実施例1のプロジェクタと同様の基本構成を有している。実施例3では、図1のLD1aに対応するカップリングレンズ1bを偏心することで、楕円スポット形成手段を実現している。
(Example 3)
A projector according to a third embodiment will be described. The projector of the third embodiment also has the same basic configuration as the projector of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the elliptical spot forming means is changed. In Example 3, the elliptical spot forming means is realized by decentering the coupling lens 1b corresponding to the LD 1a of FIG.

各LD1aに対して、それぞれのカップリングレンズ1bの偏心量を変えることで、実施例2と同様に、図8〜図10に示すように、複数の集束スポットbsp、bsp’、bsp’’を一方向に長尺に配列することができる。これにより、長軸の方向が各部材の放射方向になる楕円の集束スポットBSP、BSP’、BSP’’を形成することができる。   By changing the amount of eccentricity of each coupling lens 1b for each LD 1a, a plurality of focused spots bsp, bsp ′, bsp ″ are obtained as shown in FIGS. It can be arranged long in one direction. As a result, elliptical focused spots BSP, BSP ′, BSP ″ whose major axis is in the radial direction of each member can be formed.

以上、実施例3のように、光源(LD1a)を複数備え、楕円スポット形成手段として、複数の光源にそれぞれ対応して配置されたカップリングレンズ1bを、それぞれ異なる偏心量で偏心させている。このようにカップリングレンズ1bを偏心することで、その他のレンズをトロイダル・シリンドリカルと言った特殊な形状のレンズにする必要が無いためコストを削減することができる。また、カップリング1bの偏心とトロイダル・シリンドリカルレンズを組み合わせる場合でも、カップリングレンズ1bを偏心しない場合に比べてレンズの曲率を小さくすることができるので、レンズの感度を小さくすることができ、公差によりレンズの位置が設計中心位置からずれた場合の効率の低下を抑制することができる。   As described above, as in the third embodiment, a plurality of light sources (LD1a) are provided, and the coupling lens 1b arranged corresponding to each of the plurality of light sources is decentered by different eccentric amounts as the elliptical spot forming means. By decentering the coupling lens 1b in this manner, the cost can be reduced because it is not necessary to use a specially shaped lens such as a toroidal cylindrical lens for the other lenses. Even when the eccentricity of the coupling 1b and the toroidal cylindrical lens are combined, the curvature of the lens can be reduced as compared with the case where the coupling lens 1b is not decentered. Therefore, it is possible to suppress a decrease in efficiency when the lens position is deviated from the design center position.

なお、併せて集光レンズ1c又は集光レンズ18若しくはその両方をトロイダルレンズにすることもできる。これによりカップリングレンズ1bの偏心量を減らすことができるので、LD1aからのレーザ光BPのカップリングレンズ1bへの取り込み効率を向上させることができる。また、カップリングレンズ1bの偏心により各LD1aからの光を集めているので、集光レンズ1c、18はシリンドリカルレンズとすることもできる。さらに、これと併せて図6で説明したような向きでLD1aを配置することで、図8、図9に示す各集束スポットbsp、bsp’の形状を長軸の方向が放射方向になる楕円とすることができ、スポークタイムを更に抑制することができる。また、図10に示す集束スポットbsp’’の形状を長軸の方向が円周方向となる楕円とすることができ、蛍光体への励起光の密度を更に小さくすることができる。なお、楕円の集束スポットBSP、BSP’、BSP’’が形成できれば、楕円スポット形成手段が実施例1〜実施例3で挙げたものに限定されることはなく、他の何れの手段をも用いることができる。   In addition, the condensing lens 1c and / or the condensing lens 18 can also be made into a toroidal lens. As a result, the amount of eccentricity of the coupling lens 1b can be reduced, so that the efficiency of taking the laser light BP from the LD 1a into the coupling lens 1b can be improved. Further, since the light from each LD 1a is collected due to the eccentricity of the coupling lens 1b, the condensing lenses 1c and 18 can be cylindrical lenses. Further, by arranging the LD 1a in the orientation as described in FIG. 6 together with this, the shape of each of the focused spots bsp and bsp ′ shown in FIGS. 8 and 9 is changed to an ellipse whose major axis direction is a radial direction. And the spoke time can be further suppressed. Further, the shape of the focused spot bsp ″ shown in FIG. 10 can be an ellipse whose major axis is the circumferential direction, and the density of excitation light to the phosphor can be further reduced. As long as the elliptical focused spots BSP, BSP ′, BSP ″ can be formed, the elliptical spot forming means is not limited to those described in the first to third embodiments, and any other means is used. be able to.

(実施例4)
実施例4のプロジェクタを、図11、図12に基づいて説明する。図11は実施例4のプロジェクタ100Aの光学系の要部構成を示す光学図である。実施例4のプロジェクタ100Aは、図12に示すような蛍光体ホイール51を用い、楕円のスポットBSP’’の長軸の方向が放射方向となるように蛍光体ホイール51を配置したこと以外は、図1に示す実施例1のプロジェクタ100と同様の基本構成を有している。そのため、図11において実施例1と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以降の実施例5についても同様である。
Example 4
A projector according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is an optical diagram showing the main configuration of the optical system of the projector 100A according to the fourth embodiment. The projector 100A of the fourth embodiment uses a phosphor wheel 51 as shown in FIG. 12, except that the phosphor wheel 51 is arranged so that the major axis direction of the elliptical spot BSP ″ is a radial direction. The projector has the same basic configuration as the projector 100 of the first embodiment shown in FIG. Therefore, in FIG. 11, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The same applies to the following fifth embodiment.

前述の実施例1では、図4に示すように、蛍光体ホイール5に黄色成分Yの蛍光を発生する黄色蛍光材料のみを塗布してリング状の蛍光領域Yを形成している。これに対して、本実施例では、図12に示すように、蛍光体ホイール51に、黄色成分Yの蛍光を発生する蛍光材料を用いた扇形状の蛍光領域5Y’と、緑色成分Gの蛍光を発生する蛍光材料を用いた扇形状の蛍光領域5Gとを形成している。これにより、緑色成分Gの投射光を得る期間(図5参照)には、扇形状の蛍光領域5Gにレーザ光BPが照射される構成としている。   In Example 1 described above, as shown in FIG. 4, only the yellow fluorescent material that generates the fluorescence of the yellow component Y is applied to the phosphor wheel 5 to form the ring-shaped fluorescent region Y. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the phosphor wheel 51 has a fan-shaped fluorescent region 5Y ′ using a fluorescent material that generates yellow component Y fluorescence, and green component G fluorescence. And a fan-shaped fluorescent region 5G using a fluorescent material that generates light. Thereby, in the period (refer FIG. 5) which obtains the projection light of the green component G, it is set as the structure which irradiates the laser beam BP to the fan-shaped fluorescent region 5G.

図12において、符号r5’、r6’は蛍光領域5Y’と蛍光領域5Gとの境界領域を示している。その蛍光領域5Yの境界領域r6’から境界領域r5’までの回転角度θの角度範囲は色成分切り替え盤7の境界領域r6から境界領域r5までの回転角度θの角度範囲に対応し、蛍光体ホイール51は、光路切り替え盤3、色成分切り替え盤7と同期回転される。   In FIG. 12, reference numerals r5 'and r6' indicate boundary regions between the fluorescent region 5Y 'and the fluorescent region 5G. The angle range of the rotation angle θ from the boundary region r6 ′ to the boundary region r5 ′ of the fluorescent region 5Y corresponds to the angle range of the rotation angle θ from the boundary region r6 to the boundary region r5 of the color component switching board 7, and the phosphor The wheel 51 is rotated in synchronization with the optical path switching board 3 and the color component switching board 7.

本実施例においては、図6で説明したようなLD1aの配置とすることで、x方向に長尺な楕円のレーザ光BPとしている。そして、図12に示すとおり、レーザ光BPによる集束スポットBSP’’の長軸の方向が放射方向になるように蛍光体ホイール51を配置している。これにより、境界領域r5’、r6’における緑色成分Gの蛍光と黄色成分Yの蛍光との混色時間を低減することができるので、実施例1と同様に、蛍光体焼けを防ぎながらスポークタイムを減らすことができる。   In the present embodiment, the arrangement of the LD 1a as described with reference to FIG. 6 makes an elliptical laser beam BP long in the x direction. Then, as shown in FIG. 12, the phosphor wheel 51 is arranged so that the long axis direction of the focused spot BSP ″ by the laser beam BP becomes the radiation direction. Thereby, since the color mixing time of the fluorescence of the green component G and the fluorescence of the yellow component Y in the boundary regions r5 ′ and r6 ′ can be reduced, as in the first embodiment, the spoke time can be reduced while preventing phosphor burning. Can be reduced.

本実施例の構成では、さらに、色成分切り替え盤7の透過領域7Gには、蛍光領域5Gから発生する緑色成分Gの蛍光のみが導かれるので、黄色成分Yの蛍光から緑色成分Gの蛍光を抽出する必要がない。その結果、黄色成分Yの蛍光のみを利用する場合に較べて、蛍光の利用効率を高めることがでる。   In the configuration of the present embodiment, since only the green component G fluorescence generated from the fluorescence region 5G is guided to the transmission region 7G of the color component switching board 7, the fluorescence of the green component G is converted from the fluorescence of the yellow component Y. There is no need to extract. As a result, the use efficiency of the fluorescence can be improved as compared with the case where only the fluorescence of the yellow component Y is used.

また、この場合、透過領域7Gを緑色成分Gの蛍光の波長のうち特定波長域の蛍光をカットする構成とすることもできる。これにより、色度の調整、例えば、長波長域の光をカットすることで、緑色成分Gの光の純度を向上させることができる。   In this case, the transmission region 7G may be configured to cut off fluorescence in a specific wavelength region out of the fluorescence wavelength of the green component G. Thereby, the purity of the light of the green component G can be improved by adjusting the chromaticity, for example, by cutting the light in the long wavelength region.

以上、実施例4では、蛍光体に、黄色成分の蛍光を発生する蛍光領域5Y’と緑色成分の蛍光を発生する蛍光領域5Gとが形成されている。したがって、ストークスロスが小さく、かつ視感度の高い黄色蛍光体及び緑蛍光体を用いることで、明るく高出力な光源装置10とすることができ、明るいプロジェクタ100Aとすることができる。加えて緑蛍光体を緑色成分Gの照射光(投射光)に使用することで黄色から緑を取り出すよりも高効率となり、更に高出力な光源装置10となる。   As described above, in Example 4, the phosphor is formed with the fluorescent region 5Y ′ that generates yellow component fluorescence and the fluorescent region 5G that generates green component fluorescence. Therefore, by using a yellow phosphor and a green phosphor with small Stokes loss and high visibility, the light source device 10 can be made bright and high output, and a bright projector 100A can be obtained. In addition, by using the green phosphor for the irradiation light (projection light) of the green component G, the light source device 10 becomes more efficient and more efficient than extracting green from yellow.

なお、実施例4の変形例として、蛍光体ホイール51に黄色成分Yの蛍光を発生する蛍光領域5Yと赤色成分Rの蛍光を発生する蛍光領域とを形成した構成とすることもできる。そして、赤色成分Rの投射光を得る期間には、赤色成分Rの蛍光領域にレーザ光BPが照射されるように構成する。これにより、この蛍光領域から発生した赤色成分Rの蛍光を投射光として使用することができ、蛍光の利用効率を高めて明るい光源装置10及びプロジェクタ100とすることができる。さらに、透過領域7Rを赤色成分Rの蛍光の波長のうち特定波長域の蛍光をカットする構成とすることにより、赤色成分Rの光の純度を向上させることができる。   As a modification of the fourth embodiment, the phosphor wheel 51 may include a fluorescent region 5Y that generates yellow component Y fluorescence and a fluorescent region that generates red component R fluorescence. In the period of obtaining the red component R projection light, the laser region BP is irradiated with the laser beam BP. Thereby, the fluorescence of the red component R generated from the fluorescence region can be used as the projection light, and the use efficiency of the fluorescence can be improved, and the bright light source device 10 and the projector 100 can be obtained. Furthermore, the purity of the light of the red component R can be improved by configuring the transmission region 7R to cut off the fluorescence in a specific wavelength region of the fluorescence wavelength of the red component R.

また、蛍光ホイール51の変形例として、無端ベルトに蛍光領域5Yと蛍光領域Gとを形成して蛍光体とすることもできる。この場合は、無端ベルトの回転方向(変位方向)が集束スポットBSP’’の短軸の方向となるように励起光を照射することで、蛍光の混色を抑制することができる。   As a modification of the fluorescent wheel 51, the fluorescent region 5Y and the fluorescent region G can be formed on an endless belt to form a phosphor. In this case, it is possible to suppress the color mixture of the fluorescence by irradiating the excitation light so that the rotation direction (displacement direction) of the endless belt is the short axis direction of the focused spot BSP ″.

(実施例5)
実施例5のプロジェクタを、図13、図14に基づいて説明する。図13は実施例5のプロジェクタ100Bの光学系の要部構成を示す光学図である。実施例5のプロジェクタ100Bは、レーザ光BPの光路に光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)を配置している。この光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)は、光路切り替え部材と色成分切り替え部材とが一体化されたものである。
(Example 5)
A projector according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is an optical diagram showing the main configuration of the optical system of the projector 100B of the fifth embodiment. In the projector 100B according to the fifth embodiment, an optical path switching board 31 (color component switching board 71) is disposed in the optical path of the laser beam BP. The optical path switching board 31 (color component switching board 71) is obtained by integrating an optical path switching member and a color component switching member.

実施例5では、実施例1同様の光源部1を用い、LD1aを図6のように配置して、x軸方向に長い楕円のレーザ光BPを照射光及び励起光として発生する。蛍光体ホイール5は、実施例1と同様に、少なくとも2色の色成分を含む蛍光(赤色成分Rと緑色成分Gとを含む黄色成分Yの蛍光)を発生する蛍光材料からなる蛍光体が形成されている。また、図13に示すように、励起光であるレーザ光BPの照射により、実施例1と同様に、長軸の方向が蛍光体ホイール5の円周方向になる楕円の集束スポットBSP’’が形成されるように、蛍光体ホイール5を配置している。これにより、励起光の密度と蛍光体材料の塗布量との低減を図っている。なお、本実施例でも、図12に示される実施例4のように、楕円の集束スポットBSP’’の長軸の方向が蛍光体ホイール5の放射方向になるような配置とすることもできる。   In the fifth embodiment, the light source unit 1 similar to the first embodiment is used, the LD 1a is arranged as shown in FIG. 6, and an elliptical laser beam BP in the x-axis direction is generated as irradiation light and excitation light. As in the first embodiment, the phosphor wheel 5 is formed of a phosphor made of a fluorescent material that generates fluorescence including at least two color components (fluorescence of a yellow component Y including a red component R and a green component G). Has been. Further, as shown in FIG. 13, by irradiation with the laser beam BP as the excitation light, an elliptical focused spot BSP ″ whose major axis direction is the circumferential direction of the phosphor wheel 5 is formed as in the first embodiment. The phosphor wheel 5 is arranged so as to be formed. Thereby, the density of excitation light and the application amount of the phosphor material are reduced. Also in this embodiment, as in the fourth embodiment shown in FIG. 12, the long axis direction of the elliptical focused spot BSP ″ may be arranged in the radiation direction of the phosphor wheel 5.

実施例5の光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)は、図14に示すように、回転方向Z1に分割された透過領域3a’と反射透過領域3b’とを有する。この光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)に、上述のようなレーザ光BPが照射されることで、長軸の方向が放射方向となる楕円の集束スポットBSPが形成される。   As shown in FIG. 14, the optical path switching board 31 (color component switching board 71) of the fifth embodiment includes a transmission area 3a 'and a reflection / transmission area 3b' divided in the rotation direction Z1. By irradiating the optical path switching board 31 (color component switching board 71) with the laser beam BP as described above, an elliptical focused spot BSP whose major axis direction is the radial direction is formed.

透過領域3a’を透過したレーザ光BPは、集光レンズ12Bにより平行光束とされ、反射ミラー19B1、19B2により反射されてダイクロイックミラー13Bに導かれ、集光レンズ14Bにより集光されてライトトンネル20に導かれる。なお、この実施例5では、拡散板11Bは、反射ミラー19B1と反射ミラー19B2との間に配置されている。ライトトンネル20以降の光学系の構成は実施例1と同様である。   The laser beam BP transmitted through the transmission region 3a ′ is converted into a parallel light beam by the condenser lens 12B, reflected by the reflection mirrors 19B1 and 19B2, guided to the dichroic mirror 13B, and condensed by the condenser lens 14B and condensed by the light tunnel 20. Led to. In the fifth embodiment, the diffusion plate 11B is disposed between the reflection mirror 19B1 and the reflection mirror 19B2. The configuration of the optical system after the light tunnel 20 is the same as that of the first embodiment.

反射透過領域3b’は、図14に示すように、レーザ光BPを反射し赤色成分Rの蛍光を透過する扇形状の反射透過領域3bRと、緑色成分Gの蛍光を透過する扇形状の反射透過領域3bGと、黄色成分Yの蛍光(赤色成分Rの蛍光と緑色成分Gの蛍光とを含む蛍光)を透過する扇形状の反射透過領域3bYとに三分割されている。これにより、本実施例5では、光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)は90度毎に4個の領域(透過領域3a’及び反射透過領域3bR、3bG、3bY)に分割される。   As shown in FIG. 14, the reflection / transmission region 3b ′ includes a fan-shaped reflection / transmission region 3bR that reflects the laser beam BP and transmits the red component R fluorescence, and a fan-shaped reflection / transmission that transmits the green component G fluorescence. The region 3bG and the fan-shaped reflection / transmission region 3bY that transmits yellow component Y fluorescence (fluorescence including red component R fluorescence and green component G fluorescence) are divided into three. Thereby, in the fifth embodiment, the optical path switching board 31 (color component switching board 71) is divided into four areas (transmission area 3a 'and reflection / transmission areas 3bR, 3bG, 3bY) every 90 degrees.

反射透過領域3b’にレーザ光BPが当たると、レーザ光BPが集光レンズ16Bに向けて反射され、この集光レンズ16Bにより平行光束とされる。この平行光束は、励起光路X2の第2拡散板15Bを通って集光レンズ18Bに導かれ、この集光レンズ18Bにより集光されて蛍光体ホイール5に照射される。これにより、蛍光体ホイール5には、実施例1と同様に長軸の方向が円周方向となる楕円の集束スポットBSP’’が形成され(図4参照)、レーザ光BPの照射面積を大きくできる。   When the laser beam BP hits the reflection / transmission region 3b ', the laser beam BP is reflected toward the condensing lens 16B, and is converted into a parallel light beam by the condensing lens 16B. This parallel light flux is guided to the condensing lens 18B through the second diffusion plate 15B in the excitation light path X2, is condensed by the condensing lens 18B, and is applied to the phosphor wheel 5. As a result, an elliptical focused spot BSP ″ whose major axis is the circumferential direction is formed on the phosphor wheel 5 as in the first embodiment (see FIG. 4), and the irradiation area of the laser beam BP is increased. it can.

この蛍光体ホイール5に照射されたレーザ光BPにより、黄色成分Yの蛍光が生成され、この蛍光は励起光路X2を再び通って、光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)の反射透過領域3b’に導かれる。   The fluorescent light of the yellow component Y is generated by the laser light BP irradiated to the phosphor wheel 5, and this fluorescence passes through the excitation light path X2 again, and the reflection / transmission area 3b of the optical path switching board 31 (color component switching board 71). 'Guided to'.

この反射透過領域3b’において、扇形状の反射透過領域3bRに黄色成分Yの蛍光が当たると、緑色成分Gの蛍光がカットされ、集光レンズ12Bに赤色成分Rの蛍光のみが導かれる。集光レンズ12Bは、その赤色成分Rの蛍光を集光して平行光束としてダイクロイックミラー13Bに導く。ダイクロイックミラー13Bは、赤色成分Rの蛍光と、緑色成分Gの蛍光とを透過し、青色成分Bのレーザ光BPを反射する特性を有する。   In this reflection / transmission region 3b ', when the yellow component Y fluorescence strikes the fan-shaped reflection / transmission region 3bR, the green component G fluorescence is cut, and only the red component R fluorescence is guided to the condenser lens 12B. The condensing lens 12B condenses the red component R fluorescence and guides it to the dichroic mirror 13B as a parallel light flux. The dichroic mirror 13B has a characteristic of transmitting the red component R fluorescence and the green component G fluorescence and reflecting the blue component B laser beam BP.

扇形状の反射透過領域3bGに黄色成分Yの蛍光が当たると、赤色成分Rの蛍光がカットされ、集光レンズ12Bに緑色成分Gの蛍光のみが導かれる。集光レンズ12Bは、その緑色成分Gの蛍光を集光して平行光束としてダイクロイックミラー13Bに導く。   When the yellow component Y fluorescence hits the fan-shaped reflection / transmission region 3bG, the red component R fluorescence is cut, and only the green component G fluorescence is guided to the condenser lens 12B. The condensing lens 12B condenses the green component G fluorescence and guides it to the dichroic mirror 13B as a parallel light flux.

扇形状の反射透過領域3bYに黄色成分Yの蛍光が当たると、赤色成分Rの蛍光と緑色成分Gの蛍光とが集光レンズ12Bに導かれる。集光レンズ12Bは、その緑色成分Gの蛍光と赤色成分Rの蛍光を集光して平行光束としてダイクロイックミラー13Bに導く。   When the yellow component Y fluorescence hits the fan-shaped reflection / transmission region 3bY, the red component R fluorescence and the green component G fluorescence are guided to the condenser lens 12B. The condensing lens 12B condenses the green component G fluorescence and the red component R fluorescence and guides them to the dichroic mirror 13B as a parallel light flux.

実施例5においても、集束スポットBSP’が長軸の方向を放射方向とする楕円であるため、透過領域3a’及び反射透過領域3bR、3bG、3bYの各境界領域r3、r4、r5、r6を通過することによる各色の混色時間を短くすることができる。   Also in the fifth embodiment, since the focused spot BSP ′ is an ellipse whose radial direction is the major axis direction, the boundary regions r3, r4, r5, r6 of the transmission region 3a ′ and the reflection / transmission regions 3bR, 3bG, 3bY are represented by It is possible to shorten the color mixing time of each color by passing.

また、実施例5では、光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)とダイクロイックミラー13Bとの間の光路が蛍光をライトトンネル20に導く蛍光光路X3となっている。光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)は、レーザ光BPを励起光として蛍光体ホイール5に導く励起光路X2とレーザ光BPを青色成分Bの投射光として導く投射光路X1との間で光路を切り替える光路切り替え部材としての機能を有する他、蛍光体ホイール5により生じた蛍光をダイクロイックミラー13Bに導く機能を有する。このように、ダイクロイックミラー13Bは、実施例5では、蛍光光路X3と投射光路X1との光路を合成する光路合成部として機能する。   In the fifth embodiment, the optical path between the optical path switching board 31 (color component switching board 71) and the dichroic mirror 13B is a fluorescent optical path X3 that guides the fluorescence to the light tunnel 20. The optical path switching board 31 (color component switching board 71) is an optical path between the excitation light path X2 that guides the laser light BP as excitation light to the phosphor wheel 5 and the projection light path X1 that guides the laser light BP as projection light of the blue component B. In addition to having a function as an optical path switching member for switching between, the fluorescence generated by the phosphor wheel 5 is guided to the dichroic mirror 13B. Thus, in Example 5, the dichroic mirror 13B functions as an optical path combining unit that combines the optical paths of the fluorescence optical path X3 and the projection optical path X1.

以上、実施例5においても、レーザ光BPの集束スポットBSPの長軸の方向を光路切り替え盤31の放射方向とすることで、蛍光体焼けを抑制しながらスポークタイムを抑制することができる。また、蛍光の利用効率を高めて、明るい光源装置10及びプロジェクタ100Bとすることができる。さらに、実施例5では、光路切り替え盤31と色成分切り替え盤71とが一体構成とされているので、回転盤の個数を削減でき、光源装置10及びプロジェクタ100Bの構成の簡略化、コストの低減を図ることができる。   As described above, also in the fifth embodiment, by setting the long axis direction of the focused spot BSP of the laser beam BP as the radiation direction of the optical path switching board 31, the spoke time can be suppressed while suppressing phosphor burning. Further, it is possible to increase the use efficiency of fluorescence, and to obtain the bright light source device 10 and the projector 100B. Furthermore, in the fifth embodiment, since the optical path switching board 31 and the color component switching board 71 are integrated, the number of rotating boards can be reduced, the configuration of the light source device 10 and the projector 100B is simplified, and the cost is reduced. Can be achieved.

また、実施例1〜実施例4のように、光路切り替え盤3と色成分切り替え盤7とが別々に形成されている場合には、これらを同期して回転制御する必要がある。しかしながら、この実施例5では、光路切り替え盤31と色成分切り替え盤71とが一体に形成されているので、これらを同期制御する必要はなく、回転制御の簡単化を図ることができる。   Moreover, when the optical path switching board 3 and the color component switching board 7 are formed separately as in the first to fourth embodiments, it is necessary to perform rotation control in synchronization with each other. However, in the fifth embodiment, since the optical path switching board 31 and the color component switching board 71 are integrally formed, it is not necessary to control them synchronously, and the rotation control can be simplified.

より具体的には、例えば、図12に示す実施例4のように、蛍光体ホイール5を黄色成分Yの蛍光を発生する蛍光領域5Yと緑色成分Gの蛍光を発生する蛍光領域5Gとに分けて形成したとする。この場合、実施例4では、既述したように、光路切り替え盤3と、色成分切り替え盤7と、蛍光体ホイール5の三者を同期して回転制御する必要がある。これに対して、この実施例5の場合には、蛍光体ホイール5と光路切り替え盤31(色成分切り替え盤71)との二者のみを同期制御するのみで足りるので、回転制御の簡単化を図ることができる。   More specifically, for example, as in Example 4 shown in FIG. 12, the phosphor wheel 5 is divided into a fluorescent region 5Y that emits yellow component Y fluorescence and a fluorescent region 5G that emits green component G fluorescence. And formed. In this case, in the fourth embodiment, as described above, it is necessary to synchronously control the three of the optical path switching board 3, the color component switching board 7, and the phosphor wheel 5 in synchronization. On the other hand, in the case of the fifth embodiment, it is only necessary to synchronously control only the two of the phosphor wheel 5 and the optical path switching board 31 (color component switching board 71). Can be planned.

なお、この実施例5ではレーザ光BPを反射させて励起光路X2を形成しかつレーザ光BPを透過させて投射光路X1を形成している。しかしながら、レーザ光BPを反射させて投射光路X1を形成しかつレーザ光BPを透過させて励起光路X2を形成する構成とすることもできる。   In the fifth embodiment, the excitation light path X2 is formed by reflecting the laser light BP, and the projection light path X1 is formed by transmitting the laser light BP. However, it is also possible to adopt a configuration in which the laser beam BP is reflected to form the projection optical path X1, and the laser beam BP is transmitted to form the excitation light path X2.

以上、本願の光源装置及び投射表示装置を、各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については各実施例に限られるものではなく、本願の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施例に限定されることはなく、本願を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、上記各実施例では、投射表示装置として、スクリーン等の投影面に画像を投影して拡大表示するプロジェクタに適用した例を説明したが、本願がこれらの実施例に限定されることはない。例えば、半導体デバイスの制作工程でウェハー上に回路パターンを露光する露光装置としての投射表示装置等に適用することもできる。   As described above, the light source device and the projection display device of the present application have been described based on each embodiment, but the specific configuration is not limited to each embodiment, and design changes and Addition is permitted. Further, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the respective embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like suitable for carrying out the present application. In each of the above-described embodiments, an example in which the projection display device is applied to a projector that projects an image on a projection surface such as a screen and displays the enlarged image has been described. However, the present application is not limited to these embodiments. . For example, the present invention can be applied to a projection display device or the like as an exposure device that exposes a circuit pattern on a wafer in a semiconductor device production process.

1a レーザダイオード(LD)(光源、楕円スポット形成手段)
1c 集光レンズ(楕円スポット形成手段)
3、31 光路切り替え盤(光路切り替え部材)
5、51 蛍光体ホイール(蛍光体)
7、71 色成分切り替え盤(色成分切り替え部材)
10 光源装置 13、13B ダイクロイックミラー(光路合成部)
17 ダイクロイックミラー(光路合成部)
18、18B 集光レンズ(楕円スポット形成手段)
19、19B1、19B2 反射ミラー(光路合成部)
23 画像形成パネル(被照射部)
100、100A、100B プロジェクタ
BSP、BSP’、BSP’’ 集束スポット
X1 投射光路 X2 励起光路 X3 蛍光光路
r1、r2、r3、r4、r5、r5’、r6、r6’ 境界領域
1a Laser diode (LD) (light source, elliptical spot forming means)
1c Condensing lens (Ellipse spot forming means)
3, 31 Optical path switching board (optical path switching member)
5, 51 Phosphor wheel (phosphor)
7, 71 Color component switching board (color component switching member)
10 Light source device 13, 13B Dichroic mirror (light path combining unit)
17 Dichroic mirror (Optical path synthesis unit)
18, 18B Condensing lens (elliptical spot forming means)
19, 19B1, 19B2 Reflection mirror (optical path combiner)
23 Image forming panel (irradiated part)
100, 100A, 100B Projector BSP, BSP ′, BSP ″ Focusing spot X1 Projection light path X2 Excitation light path X3 Fluorescence light path r1, r2, r3, r4, r5, r5 ′, r6, r6 ′ Boundary region

特開2011−191466号公報JP 2011-191466 A

Claims (10)

  1. 所定の色成分の照射光を発生する光源と、
    前記照射光が励起光として照射されることで励起され前記照射光の色成分とは異なる少なくとも2色の色成分を含む蛍光を生成する蛍光体と、
    前記蛍光が導かれる蛍光光路及び前記照射光が被照射部に導かれる照射光路を合成する光路合成部と、
    前記照射光の光路を前記蛍光体に導く励起光路及び前記照射光路の間で切り替える光路切り替え部材と、
    前記照射光路中で変位することで前記2色の色成分のうちの一方の色成分を含む蛍光、前記2色の色成分のうちの他方の色成分を含む蛍光、及び前記2色の色成分を含む蛍光のうちの少なくとも2つの蛍光を定期的に切り替えて前記被照射部に導く色成分切り替え部材と、
    前記照射光を集めて前記蛍光体に導き、該蛍光体に楕円のスポットを形成する楕円スポット形成手段と、を備え、
    前記蛍光が導かれることで前記色成分切り替え部材上に形成される楕円のスポットの短軸の方向が該色成分切り替え部材の変位方向になるように前記色成分切り替え部材を前記照射光路に配置する
    ことを特徴とする光源装置。
    A light source that generates irradiation light of a predetermined color component;
    A phosphor that is excited by irradiation of the irradiation light as excitation light and generates fluorescence including color components of at least two colors different from the color components of the irradiation light;
    An optical path synthesis unit that synthesizes a fluorescence optical path through which the fluorescence is guided and an irradiation optical path through which the irradiation light is guided to the irradiated part;
    An optical path switching member that switches between an excitation optical path that guides the optical path of the irradiation light to the phosphor and the irradiation optical path;
    Fluorescence including one color component of the two color components by being displaced in the irradiation light path, fluorescence including the other color component of the two color components, and color components of the two colors A color component switching member that periodically switches at least two of the fluorescence including
    An elliptical spot forming means for collecting the irradiation light and guiding it to the phosphor to form an elliptical spot on the phosphor;
    The color component switching member is arranged in the irradiation light path so that the short axis direction of the elliptical spot formed on the color component switching member is the displacement direction of the color component switching member when the fluorescence is guided. A light source device characterized by that.
  2. 前記色成分切り替え部材が回転により変位するように構成され、前記色成分切り替え部材上に形成される楕円のスポットの長軸の方向が該色成分切り替え部材の中心と外周とを結ぶ放射方向になり、短軸の方向が変位方向である回転方向になるように前記色成分切り替え部材を前記照射光路に配置することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   The color component switching member is configured to be displaced by rotation, and the major axis direction of the elliptical spot formed on the color component switching member is a radial direction connecting the center and the outer periphery of the color component switching member. The light source device according to claim 1, wherein the color component switching member is arranged in the irradiation light path so that a direction of a short axis is a rotation direction which is a displacement direction.
  3. 前記光路切り替え部材が回転により変位するように構成され、前記楕円スポット形成手段が、前記照射光を集めて前記光路切り替え部材に導き、該光路切り替え部材に楕円のスポットを形成すると共に、楕円のスポットの長軸の方向が前記光路切り替え部材の放射方向になり、短軸の方向が変位方向である回転方向になるように前記光路切り替え部材を前記照射光の光路に配置することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   The optical path switching member is configured to be displaced by rotation, and the elliptical spot forming means collects the irradiation light and guides it to the optical path switching member to form an elliptical spot on the optical path switching member. The optical path switching member is arranged in the optical path of the irradiation light so that the major axis direction is the radial direction of the optical path switching member and the minor axis direction is a rotational direction that is a displacement direction. Item 2. The light source device according to Item 1.
  4. 前記蛍光体は、回転円盤から構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the phosphor is composed of a rotating disk.
  5. 前記照射光が励起光として導かれることで前記蛍光体に形成される楕円のスポットの長軸の方向が、該蛍光体の円周方向になるように前記蛍光体を前記励起光路に配置することを特徴とする請求項4に記載の光源装置。   The phosphor is arranged in the excitation light path so that the major axis direction of the elliptical spot formed on the phosphor is guided by the irradiation light as excitation light so as to be the circumferential direction of the phosphor. The light source device according to claim 4.
  6. 前記蛍光体には、更に前記2色の色成分のうちの1色の色成分の蛍光を発生する蛍光領域が形成されており、
    前記照射光が励起光として導かれることで前記蛍光体に形成される楕円のスポットの長軸の方向が、前記回転円盤の放射方向になるように前記蛍光体を前記励起光路に配置することを特徴とする請求項4に記載の光源装置。
    The phosphor further includes a fluorescent region that emits fluorescence of one color component of the two color components,
    Arranging the phosphor in the excitation light path so that the major axis direction of the elliptical spot formed on the phosphor is guided by the irradiation light as the excitation light so as to be the radial direction of the rotating disk. The light source device according to claim 4, characterized in that:
  7. 前記色成分切り替え部材が、前記光路切り替え部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the color component switching member is formed integrally with the optical path switching member.
  8. 前記光源はレーザダイオードであり、前記楕円スポット形成手段は、前記レーザダイオードを、その活性層と水平な方向が前記光路切り替え部材及び前記色成分切り替え部材の円周方向に対応するように配置してなることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source is a laser diode, and the elliptical spot forming means arranges the laser diode so that a direction horizontal to the active layer corresponds to a circumferential direction of the optical path switching member and the color component switching member. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
  9. 前記光源を複数備え、前記楕円スポット形成手段は、前記複数の光源に対応して配置されたシリンドリカルレンズ又はトロイダルレンズであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source according to claim 1, wherein the light source includes a plurality of the light sources, and the elliptical spot forming unit is a cylindrical lens or a toroidal lens arranged corresponding to the plurality of light sources. apparatus.
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載の光源装置を有する投射表示装置。   The projection display apparatus which has a light source device as described in any one of Claim 1 to 9.
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