JP2017062943A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクター等に利用される光源装置に関し、特に、発光素子からの励起光を蛍光に変換する蛍光体を用いた光源装置に係わるものである。 The present invention relates to a light source device used for a projector or the like, and more particularly to a light source device using a phosphor that converts excitation light from a light emitting element into fluorescence.
液晶プロジェクター等の画像投影機に用いられる光源として、レーザダイオードなどの固体発光素子よりなる励起光源と、この励起光源からの励起光を受けて蛍光を出射する蛍光体とを有する蛍光光源装置が提案されている。 As a light source used in an image projector such as a liquid crystal projector, a fluorescent light source device having an excitation light source composed of a solid light emitting element such as a laser diode and a phosphor that emits fluorescence upon receiving excitation light from the excitation light source is proposed. Has been.
例えば、特開2014−123014号公報(特許文献1)には、図3に示すように、レーザダイオードなどからなる励起光を出射する発光素子2と、該発光素子2から出射される励起光Aが照射されて、該励起光とは異なる波長の蛍光Bを出射させる蛍光素子3と、前記励起光を反射して蛍光素子3に折り返すダイクロイックミラー4と、前記蛍光素子3に励起光を集光する集光レンズ5と、を備えた光源装置1が開示されている。なお、蛍光素子3はヒートシンク6によって放熱冷却されている。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-123014 (Patent Document 1), as shown in FIG. 3, a
しかして、このような光源装置においては、出射光の強度を大きくすることが望まれており、そのためには、励起光源部の数を増やすことが必要であり、この励起光源部と、ダイクロイックミラーを対称位置に一対ずつ配置することによって実現化できる。
そのような改良例の構成が図4に示されていて、光源装置1は、左右の対称位置に配置された励起光源としての発光素子21、22と、この発光素子21、22から発する励起光Aの一部を蛍光Bに変換して反射する蛍光素子3と、前記発光素子21、22からコリメータレンズ71、72を経た励起光Aを蛍光素子3に向けて反射するとともに、前記蛍光素子3からの蛍光Bを透過する第1のダイクロイックミラー41および第2のダイクロイックミラー42と、前記励起光を蛍光素子3に向けて集光する集光光学系5とからなる構成である。
Therefore, in such a light source device, it is desired to increase the intensity of the emitted light. For this purpose, it is necessary to increase the number of excitation light source units. The excitation light source unit and the dichroic mirror are required. This can be realized by arranging a pair of the two at symmetrical positions.
The configuration of such an improved example is shown in FIG. 4, and the
かかる構成において、対向配置された一対の発光素子21、22からの励起光Aは、それぞれ第1のダイクロイックミラー41および第2のダイクロイックミラー42によって反射されて、集光光学系5によって集光されて蛍光素子3に照射される。ここで所定の波長に変換された蛍光Bは、集光光学系5を経てダイクロイックミラー41、42を透過して光源装置1から出射される。
このような配置構造とすることで、励起光源部である発光素子の数を増やすことができて出射される蛍光の強度を増すことができるとともに、この励起光源を1箇所に集中させて配置しなくて済むので、その排熱が容易になるという利点がある。
In such a configuration, the excitation light A from the pair of
With such an arrangement structure, it is possible to increase the number of light-emitting elements that are excitation light sources and increase the intensity of emitted fluorescence, and to concentrate the excitation light sources in one place. Since it is not necessary, there is an advantage that the exhaust heat becomes easy.
しかしながら、かかる構成を採用すると、ダイクロイックミラーの反射率が100%でないために、励起光の一部がダイクロイックミラーを通過し、通過した先にある他のダイクロイックミラーで出射側に反射される、という問題が生じることがわかった。
図4には、その形態も示されていて、第1の発光素子21からの励起光Aの一部A’が第1のダイクロイックミラー41を透過して、対向する第2のダイクロイックミラー42によって反射されていく態様が示されている。
なお、図4においては、煩雑さを避ける意味で、第1の発光素子21からの励起光の一部が第1のダイクロイックミラー41を透過する態様のみが示されているが、他方の第2の発光素子22からの励起光についても同様である。
このようにダイクロイックミラー41、42を透過してしまう励起光(迷光)A’は、スポットサイズが小さい状態で出射されるため、平行光化されず、蛍光素子から出射された蛍光スポットの中で、小さなスポットとして視認されてしまう。つまり、光源装置から出射された蛍光出射領域おいて、色むらが生じてしまうという不具合がある。
However, when such a configuration is adopted, since the reflectance of the dichroic mirror is not 100%, a part of the excitation light passes through the dichroic mirror and is reflected on the emission side by another dichroic mirror that has passed therethrough. It turns out that a problem arises.
In FIG. 4, the form is also shown. A part A ′ of the excitation light A from the first
In FIG. 4, only a mode in which a part of the excitation light from the first
The excitation light (stray light) A ′ that passes through the
この発明が解決しようとする課題は、励起光を出射する発光素子と、前記励起光によって励起されて蛍光を放射する蛍光素子と、前記励起光を前記蛍光素子に向けて集光し、前記蛍光素子からの蛍光を平行光にする光学部材とからなる光源装置において、励起光源である発光素子の数を増やして、蛍光素子からの蛍光の光強度を大きくするとともに、蛍光照射領域における色むらが少ない光源装置を提供することである。 The problems to be solved by the present invention include a light emitting element that emits excitation light, a fluorescent element that emits fluorescence when excited by the excitation light, and condenses the excitation light toward the fluorescent element. In a light source device comprising an optical member that converts fluorescence from an element into parallel light, the number of light emitting elements as excitation light sources is increased to increase the light intensity of the fluorescence from the fluorescence element, and color unevenness in the fluorescence irradiation region It is to provide a small number of light source devices.
上記課題を解決するために、この発明に係る光源装置は、発光素子が、光学的に対向配置された一対の発光素子からなり、該発光素子と蛍光素子の間には、前記発光素子からの励起光を前記蛍光素子に向けて反射し、前記蛍光素子からの蛍光を透過する第1および第2のダイクロイックミラーがV字形状をなして配設され、前記第1および第2のダイクロイックミラーの間には、迷光遮蔽部材が設けられていることを特徴とする。
また、前記光学部材は、前記第1および第2のダイクロイックミラーと前記蛍光素子の間に設けられた共通の光学部材であることを特徴とする。
また、前記迷光遮蔽部材は、板状体であって、その延伸方向が前記光学部材の光軸上にあることを特徴とする。
また、前記迷光遮蔽部材は、前記励起光を少なくとも拡散することを特徴とする。
また、前記迷光遮蔽部材は、アルミナよりなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a light source device according to the present invention includes a pair of light-emitting elements in which a light-emitting element is optically arranged opposite to each other. First and second dichroic mirrors that reflect excitation light toward the fluorescent element and transmit fluorescence from the fluorescent element are arranged in a V-shape, and the first and second dichroic mirrors In the meantime, a stray light shielding member is provided.
Further, the optical member is a common optical member provided between the first and second dichroic mirrors and the fluorescent element.
Further, the stray light shielding member is a plate-like body, and its extending direction is on the optical axis of the optical member.
The stray light shielding member diffuses at least the excitation light.
The stray light shielding member is made of alumina.
この発明の光源装置によれば、一対の発光素子に対応する第1および第2のダイクロイックミラーの間に迷光遮蔽部材を設けたので、一方のダイクロイックミラーを透過した励起光(迷光)が、他方のダイクロイックミラーにまで至ることがなく、蛍光素子からの蛍光照射領域に混ざって色むらを生じるようなことがない状態で、蛍光の強度を増すことができるものである。 According to the light source device of the present invention, since the stray light shielding member is provided between the first and second dichroic mirrors corresponding to the pair of light emitting elements, the excitation light (stray light) transmitted through one dichroic mirror is The intensity of the fluorescence can be increased in a state where the dichroic mirror does not reach the dichroic mirror and color unevenness is not caused by mixing with the fluorescent irradiation region from the fluorescent element.
図1に示されるように、本発明の光源装置1は、励起光を放射する発光素子(励起光源)21、22が一対対向配置されている。この励起光の光線上には、一対の第1のダイクロイックミラー41と第2のダイクロイックミラー42がV字状となるように配設されている。
そして、前記ダイクロイックミラー41、42の下方には共通する1つのレンズからなる集光光学部材5が設けられ、さらにその下方には、ヒートシンク6上に載置された蛍光素子3が配置されている。
発光素子21、22は例えば青色光(例えば、波長が430〜470nmの光)を発する半導体レーザやLEDなどからなる。
As shown in FIG. 1, the
A condensing
The
また、蛍光素子3は、例えば、YAG系の結晶材料である蛍光体を酸化アルミ等と混晶して形成されたプレート状の多結晶体である。また、蛍光素子3は、粉末の蛍光体を、シリコーン等のバインダー等に混入し、基材に塗布して形成してもよい。そして、蛍光素子3は、入射された光が集光光学部材5に向けて反射するように、ヒートシンク6側の面に誘電体多層膜からなる反射膜を備えている。
ここで、光学部材5は、一方の第1の発光素子21からの励起光と、他方の第2の発光素子22からの励起光の両者をともに集光する共通した1つの光学部材として構成されることが好適である。こうすることで、部品点数の減少が図れる。
The
Here, the
前記発光素子21、22から出射された励起光は、コリメータレンズ71、72を介して平行光とされ、それぞれ第1のダイクロイックミラー41と第2のダイクロイックミラー42によって反射され、光学部材5によって集光されて蛍光素子3に照射される。
この蛍光素子3において、励起光である青色光の一部が、例えば、波長が525〜575nmにピークを持ち、450〜800nmにかけて広い可視域のスペクトルを持った黄緑光に変換される。
こうして蛍光素子3で変換された蛍光は、光学部材5によって平行光とされて第1および第2のダイクロイックミラー41、42に至り、ここを透過して上方に出射されるものである。
Excitation light emitted from the
In this
The fluorescence thus converted by the
そして、前記V字状の第1および第2のダイクロイックミラー41、42の間には、迷光遮蔽部材10が設けられている。
この迷光遮蔽部材10は、励起光を拡散する性質、励起光を吸収する性質のうち少なくとも一つを備えており、その具体的な材料としては、アルミナ等からなる板状体を用いることが好適である。
第1のダイクロイックミラー41および第2のダイクロイックミラー42を透過した励起光(迷光)が迷光遮蔽部材10に照射されると、この励起光は拡散乃至吸収され、蛍光出射側に出射されることがなく、蛍光出射領域においてスポットとして視認されることがなく、色むらとして認識されることがなくなる。
前記迷光遮蔽部材10が板状体であるとき、その延伸方向は、光学部材5の光軸方向と一致するように配置することが好ましく、こうすることで、蛍光素子3からの蛍光を遮る量が最小となり、蛍光を効率良く光源装置1から取り出すことができる。
A stray
The stray
When the excitation light (stray light) transmitted through the first
When the stray
上記図1の実施例では、一対の発光素子21、22は第1および第2のダイクロイックミラー41、42を介して文字通りに対向配置されているが、これに限られない。
図2にその例が示されていて、一対の発光素子21、22は上方に向けて配置され、これらからの励起光は、第1の反射ミラー81と第2の反射ミラー82によって、それぞれ、第1のダイクロイックミラー41と第2のダイクロイックミラー42に向けて反射されるものである。
In the embodiment of FIG. 1 described above, the pair of
An example is shown in FIG. 2, and the pair of
また、これとは逆に、発光素子21、22を下方に向けて配置して、反射ミラーによって第1および第2のダイクロイックミラーに向けて反射するものであってもよいし、一方の発光素子21を上方に向けて配置し、他方の発光素子22を下方に向けて配置するものであってもよい。
上記のように、一対の発光素子21、22は、文字通りの対向配置に限られず、光学的に対向配置されていればよい。つまり、この発光素子21、22からの励起光が、最終的にはV字状配置された一対のダイクロイックミラー41、42に対して、対向方向から入射する位置関係にあればよく、このダイクロイックミラー41、42で共に蛍光素子3に向けて反射されるような配置関係にあればよい。
On the contrary, the
As described above, the pair of
以上説明したように、本発明に係る光源装置は、一対の発光素子が光学的に対向配置され、発光素子と蛍光素子の間に、前記発光素子からの励起光を前記蛍光素子に向けて反射し、前記蛍光素子からの蛍光を透過する第1および第2のダイクロイックミラーがV字形状をなして配設され、前記第1および第2のダイクロイックミラーの間には、迷光遮蔽部材が設けられていることにより、前記発光素子からの励起光の一部が迷光としてダイクロイックミラーを透過することがあっても、迷光遮蔽部材によって遮蔽されて、対向する他方のダイクロイックミラーにまで到達することがないので、装置外に出射されることがなく、出射光の色均一性を悪化させることがなく色度値を変化させることもない。
こうして、発光素子の数を増やすことにより出射する蛍光の強度を増した光源装置の構造を実現できるものである。
As described above, in the light source device according to the present invention, a pair of light emitting elements are optically arranged opposite to each other, and excitation light from the light emitting elements is reflected toward the fluorescent elements between the light emitting elements and the fluorescent elements. The first and second dichroic mirrors that transmit the fluorescence from the fluorescent element are disposed in a V shape, and a stray light shielding member is provided between the first and second dichroic mirrors. Therefore, even if a part of the excitation light from the light emitting element may pass through the dichroic mirror as stray light, it is shielded by the stray light shielding member and does not reach the other dichroic mirror facing it. Therefore, the light is not emitted outside the apparatus, the color uniformity of the emitted light is not deteriorated, and the chromaticity value is not changed.
Thus, it is possible to realize a light source device structure in which the intensity of emitted fluorescence is increased by increasing the number of light emitting elements.
1 光源装置
21 第1の発光素子(励起光源)
22 第2の発光素子(励起光源)
3 蛍光素子
41 第1のダイクロイックミラー
42 第2のダイクロイックミラー
5 集光光学部材
6 ヒートシンク
81 第1の反射ミラー
82 第2の反射ミラー
A 励起光
B 蛍光
DESCRIPTION OF
22 Second light emitting element (excitation light source)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記発光素子は、光学的に対向配置された一対の発光素子からなり、
前記発光素子と前記蛍光素子の間には、前記発光素子からの励起光を前記蛍光素子に向けて反射し、前記蛍光素子からの蛍光を透過する第1および第2のダイクロイックミラーがV字形状をなして配設され、
前記第1および第2のダイクロイックミラーの間には、迷光遮蔽部材が設けられている、
ことを特徴とする光源装置。 A light emitting element that emits excitation light, a fluorescent element that emits fluorescence when excited by the excitation light, and an optical that condenses the excitation light toward the fluorescent element and converts the fluorescence from the fluorescent element into parallel light A light source device comprising a member,
The light emitting element is composed of a pair of light emitting elements optically opposed to each other,
Between the light emitting element and the fluorescent element, first and second dichroic mirrors that reflect excitation light from the light emitting element toward the fluorescent element and transmit fluorescence from the fluorescent element are V-shaped. Arranged in the form of
A stray light shielding member is provided between the first and second dichroic mirrors.
A light source device characterized by that.
The light source device according to claim 1, wherein the stray light shielding member is made of alumina.
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