JP2021071693A - Light source device, image projection device, and light source optical system - Google Patents

Light source device, image projection device, and light source optical system Download PDF

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JP2021071693A JP2019200043A JP2019200043A JP2021071693A JP 2021071693 A JP2021071693 A JP 2021071693A JP 2019200043 A JP2019200043 A JP 2019200043A JP 2019200043 A JP2019200043 A JP 2019200043A JP 2021071693 A JP2021071693 A JP 2021071693A
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Abstract

To provide a light source device and an image projection device that can reduce size and cost.SOLUTION: A light source device comprises: an excitation light source that emits first color light; an optical member having a reflection surface that reflects the first color light; and a wavelength conversion unit having a wavelength conversion member on which the first color light reflected by the optical member is incident and converts at least part of the first color light into second color light having a wavelength different from that of the first color light and emits the color light; and a condensation element that condenses the first color light emitted from the wavelength conversion unit. When the center of the first color light on the reflection surface of the optical member is point P, a light beam condensed by the condensation element is Q, a light path from the center of the bundle of rays emitted from the excitation light source to the point P is LO, and a light path from the point P to the condensation element is L1, the point P and the light beam Q do not intersect with each other, and a straight line including the light path L0 intersects with a plane formed by the light path L1 and the light beam Q at substantially 90 degrees.SELECTED DRAWING: Figure 21

Description

本発明は、光源装置、画像投射装置及び光源光学系に関する。 The present invention relates to a light source device, an image projection device, and a light source optical system.

今日、様々な映像を拡大投影するプロジェクタ(画像投射装置)が広く普及している。プロジェクタは、光源から出射された光をデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)又は液晶表示素子といった空間光変調素子に集光させ、映像信号により変調された空間光変調素子からの出射光をスクリーン上にカラー映像として表示させるものである。 Today, projectors (image projection devices) that magnify and project various images are widely used. The projector collects the light emitted from the light source on a spatial light modulation element such as a digital micromirror device (DMD) or a liquid crystal display element, and emits light from the spatial light modulation element modulated by a video signal on the screen. Is displayed as a color image.

従来、プロジェクタの光源には主に高輝度の超高圧水銀ランプ等が用いられてきたが、寿命が短いため、メンテナンスを頻繁に行う必要があった。近年、超高圧水銀ランプに変えてレーザ光源やLED(Light Emitting Diode)光源等を使用したプロジェクタが増加している。レーザ光源やLED光源は、超高圧水銀ランプと比較して寿命が長く、また、その単色性により色再現性も良い。 Conventionally, a high-brightness ultra-high pressure mercury lamp or the like has been mainly used as a light source of a projector, but since the life is short, it is necessary to perform maintenance frequently. In recent years, the number of projectors that use a laser light source, an LED (Light Emitting Diode) light source, or the like instead of an ultra-high pressure mercury lamp is increasing. Laser light sources and LED light sources have a longer life than ultra-high pressure mercury lamps, and their monochromaticity has good color reproducibility.

プロジェクタでは、DMD等の画像表示素子に、例えば色の三原色である赤色・緑色・青色の三色光を照射することにより映像を形成している。この三色の全てをレーザ光源で生成することも可能であるが、緑色レーザや赤色レーザの発光効率が青色レーザに比べて低いため、好ましくない。そのため、青色レーザを励起光として蛍光体に照射し、蛍光体で波長変換された蛍光光から赤色光と緑色光を生成する方法が用いられている。 In a projector, an image is formed by irradiating an image display element such as a DMD with three-color light of, for example, red, green, and blue, which are the three primary colors of colors. It is possible to generate all of these three colors with a laser light source, but this is not preferable because the luminous efficiency of the green laser and the red laser is lower than that of the blue laser. Therefore, a method is used in which a phosphor is irradiated with a blue laser as excitation light to generate red light and green light from the fluorescent light whose wavelength is converted by the phosphor.

蛍光体には、数十[W]の励起光が集光されて照射されるため、焼損又は温度上昇による効率低下及び経年変化が生じる。このため、蛍光体層を形成した円板を回転させることにより、励起光の照射位置が一点に集中しないようにしている。この円板は、蛍光体ホイールと呼ばれる。蛍光体ホイールでは、蛍光体が円板の外周に沿って、扇形状又は円環形状に形成されている。 Since the phosphor is irradiated with the excitation light of several tens [W], the efficiency decreases and the aging changes due to burning or temperature rise. Therefore, by rotating the disk on which the phosphor layer is formed, the irradiation position of the excitation light is prevented from being concentrated at one point. This disk is called a phosphor wheel. In the phosphor wheel, the phosphor is formed in a fan shape or an annulus shape along the outer circumference of the disk.

上述のようなDMD及び蛍光体ホイールを用いた光源装置として、装置全体を簡素化するために、蛍光体ホイールの一部を透過板とすることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された技術では、蛍光体ホイールを透過した励起光をミラーで複数回反射させて蛍光光と同じ方向に導いている。これによって励起光及び蛍光光が同一光路に合成され、DMDに照射される構成となっている。 As a light source device using the DMD and the phosphor wheel as described above, it has been proposed to use a part of the phosphor wheel as a transmission plate in order to simplify the entire device (see, for example, Patent Document 1). .. In the technique described in Patent Document 1, the excitation light transmitted through the phosphor wheel is reflected by a mirror a plurality of times and guided in the same direction as the fluorescent light. As a result, the excitation light and the fluorescent light are combined in the same optical path and irradiated to the DMD.

さらに、上述のようなDMD及び蛍光体ホイールを用いた光源装置として、装置全体を小型化するために、蛍光体ホイールの一部を反射板とすることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載された技術では、励起光を蛍光光と同じ方向に蛍光体ホイールで反射させ、反射した励起光が励起光源に戻らないように、1/4波長板のような位相差板及び偏光分離素子を用いて光路を分離している。これによって、励起光及び蛍光光が同一光路に合成され、DMDに照射される構成となっている。 Further, as a light source device using the DMD and the phosphor wheel as described above, it has been proposed to use a part of the phosphor wheel as a reflector in order to reduce the size of the entire device (for example, Patent Document 2). reference). In the technique described in Patent Document 2, the excitation light is reflected by the phosphor wheel in the same direction as the fluorescent light, and a retardation plate such as a 1/4 wave plate is used so that the reflected excitation light does not return to the excitation light source. And the light path is separated by using a polarization separation element. As a result, the excitation light and the fluorescent light are combined in the same optical path and irradiated to the DMD.

特許第4711156号公報Japanese Patent No. 471156 特許第5817109号公報Japanese Patent No. 5817109

しかしながら、上述した特許文献1においては、励起光の光路が迂回しているため、装置全体が大型化する。一方、上述した特許文献2においては、位相差板と偏光分離素子を用いるため、コストが高くなる。また、蛍光体ホイールに向かう励起光の光路と、蛍光体ホイールから反射する励起光の光路とが位相差板や偏光分離素子における同一箇所を透過する。このため、これらの光学素子上の集光密度が上がり破損等の原因となり、信頼性が低下する。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, since the optical path of the excitation light is bypassed, the entire device becomes large. On the other hand, in the above-mentioned Patent Document 2, since the retardation plate and the polarizing separation element are used, the cost is high. Further, the optical path of the excitation light directed to the phosphor wheel and the optical path of the excitation light reflected from the phosphor wheel pass through the same portion in the retardation plate or the polarization separating element. For this reason, the light collection density on these optical elements increases, causing damage and the like, and the reliability decreases.

本発明は、小型化及び低コスト化を図ることができる光源装置、画像投射装置及び光源光学系を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light source device, an image projection device, and a light source optical system capable of reducing the size and cost.

本発明に係る光源装置は、第1の色光を出射する励起光源と、前記第1の色光を反射する反射面を有する光学部材と、前記光学部材で反射された前記第1の色光が入射し、前記第1の色光の少なくとも一部を前記第1の色光とは異なる波長の第2の色光に変換して出射する波長変換部材を有する波長変換ユニットと、前記波長変換ユニットから出射される第1の色光を集光する集光素子と、を備え、前記光学部材の前記反射面上における前記第1の色光の中心を点P、前記集光素子によって集光される光束をQ、前記励起光源が出射する光線束の中心と前記点Pに至る光路をLO、前記点Pから前記集光素子に至る光路をL1とすると、前記点Pと前記光束Qは交わらず、前記光路L0を含む直線は前記光路L1と光束Qとでなす平面と略90度で交わることを特徴としている。 In the light source device according to the present invention, an excitation light source that emits first colored light, an optical member having a reflecting surface that reflects the first colored light, and the first colored light reflected by the optical member are incident. A wavelength conversion unit having a wavelength conversion member that converts at least a part of the first color light into a second color light having a wavelength different from that of the first color light and emits the light, and a second color light emitted from the wavelength conversion unit. A light collecting element for condensing 1 colored light is provided, the center of the first colored light on the reflecting surface of the optical member is a point P, the light source collected by the condensing element is Q, and the excitation is performed. Assuming that the center of the light flux emitted by the light source and the optical path leading to the point P are LO, and the optical path from the point P to the condensing element is L1, the point P and the light beam Q do not intersect and include the optical path L0. The straight line is characterized in that it intersects the plane formed by the light path L1 and the light source Q at approximately 90 degrees.

本発明によれば、小型化及び低コスト化を図ることができる光源装置、画像投射装置及び光源光学系を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source device, an image projection device, and a light source optical system that can be miniaturized and reduced in cost.

本発明に係る光源装置の一実施形態を模式的に示すもので、図1Aは光学配置図,図1Bは光源装置が有するダイクロイックミラーに投影される励起光の例を示す模式図である。An embodiment of the light source device according to the present invention is schematically shown. FIG. 1A is an optical layout diagram, and FIG. 1B is a schematic diagram showing an example of excitation light projected on a dichroic mirror included in the light source device. 本発明に係る光源装置の別の実施形態を模式的に示す光学配置図である。It is an optical layout diagram which schematically shows another embodiment of the light source apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を模式的に示す光学配置図である。It is an optical layout diagram which shows still another Embodiment of the light source apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を模式的に示す光学配置図である。It is an optical layout diagram which shows still another Embodiment of the light source apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を模式的に示すもので、図5Aは光学配置図、図5Bは光源装置中のロッドインテグレータを入射開口面側から見た対面図、図5Cは前記ロッドインテグレータを出射開口部面から見た対面図である。Yet another embodiment of the light source device according to the present invention is schematically shown. FIG. 5A is an optical layout view, FIG. 5B is a face-to-face view of a rod integrator in the light source device as viewed from the incident aperture surface side, and FIG. It is a face-to-face view which looked at the rod integrator from the exit opening surface. 本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態であって、図6Aは励起光の光路を示す光学配置図、図6Bは本実施形態における蛍光光の光路を示す光学配置図である。Yet another embodiment of the light source device according to the present invention, FIG. 6A is an optical layout diagram showing an optical path of excitation light, and FIG. 6B is an optical layout diagram showing an optical path of fluorescent light in the present embodiment. 前記ロッドインテグレータの光学特性ついて説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the optical characteristic of the rod integrator. 本発明に適用可能なロッドインテグレータの別の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of the rod integrator applicable to this invention. 本発明に係る光源装置の第1実施形態およびこれを備えたプロジェクタ装置の実施形態を模式的に示す光学配置図である。It is an optical layout diagram which shows typically the 1st Embodiment of the light source apparatus which concerns on this invention, and the embodiment of the projector apparatus provided with this. 第1実施形態に係る光源装置を示すもので、図10Aは青色レーザ光の光路を示す光学配置図、図10Bは蛍光光の光路を示す光学配置図である。The light source device according to the first embodiment is shown, FIG. 10A is an optical arrangement diagram showing an optical path of a blue laser light, and FIG. 10B is an optical arrangement diagram showing an optical path of a fluorescent light. 第1実施形態に係る光源装置が有する光源ユニットの要部の説明図である。It is explanatory drawing of the main part of the light source unit which the light source apparatus which concerns on 1st Embodiment has. 第1実施形態に係る光源装置が有するダイクロイックミラーの構成の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the structure of the dichroic mirror which the light source apparatus which concerns on 1st Embodiment has. 第1実施形態に係る光源装置が有する蛍光体ユニットの構成を示すもので、図13Aは青色光の入射方向から示す正面図、図13Bは青色光の入射方向に直交する方向から示す側面図である。The configuration of the phosphor unit included in the light source device according to the first embodiment is shown. FIG. 13A is a front view showing from the incident direction of blue light, and FIG. 13B is a side view showing from a direction orthogonal to the incident direction of blue light. is there. 第1実施形態に係る光源装置が有するカラーホイールの概略構成を示すもので、図14Aは青色光及び蛍光光の入射方向から示す正面図、図14Bは青色光及び蛍光光の入射方向に直交する方向から示す側面図である。A schematic configuration of a color wheel included in the light source device according to the first embodiment is shown, FIG. 14A is a front view showing from the incident direction of blue light and fluorescent light, and FIG. 14B is orthogonal to the incident direction of blue light and fluorescent light. It is a side view which shows from a direction. 第1実施形態に係る光源装置が有するライトトンネルを示すもので、図15Aは入射開口部への光の入射の例を示す模式図、図15Bは前記ライトトンネルの入射開口部への光の入射の別の例を示す模式図である。A light tunnel included in the light source device according to the first embodiment is shown, FIG. 15A is a schematic view showing an example of light incident on an incident opening, and FIG. 15B is an incident light on an incident opening of the light tunnel. It is a schematic diagram which shows another example of. 本発明に係る光源装置の第2実施形態の光路を示すもので、図16Aは青色光の光路を示す光学配置図、図16Bは蛍光光の光路を示す光学配置図である。The optical path of the second embodiment of the light source device according to the present invention is shown, FIG. 16A is an optical arrangement diagram showing an optical path of blue light, and FIG. 16B is an optical arrangement diagram showing an optical path of fluorescent light. 第2実施形態に係る光源装置に適用可能なダイクロイックミラーの構成の一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the structure of the dichroic mirror applicable to the light source apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 本発明に係る光源装置の第3実施形態を示すもので、図18Aは青色レーザ光の光路を示す光学配置図、図18Bは蛍光光の光路を示す光学配置図である。A third embodiment of the light source device according to the present invention is shown. FIG. 18A is an optical arrangement diagram showing an optical path of a blue laser light, and FIG. 18B is an optical arrangement diagram showing an optical path of a fluorescent light. 本発明に係る光源装置の第4実施形態を示すもので、図19Aは青色レーザ光の光路を示す光学配置図、図19Bは蛍光光の光路を示す光学配置図である。A fourth embodiment of the light source device according to the present invention is shown. FIG. 19A is an optical arrangement diagram showing an optical path of a blue laser light, and FIG. 19B is an optical arrangement diagram showing an optical path of a fluorescent light. 前記第4実施形態に係る光源装置が有する蛍光体ユニットの構成を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the structure of the phosphor unit which the light source apparatus which concerns on 4th Embodiment has. 本発明に係る光源装置の第5実施形態を模式的に示すもので、図21Aは光源の出射面に対向する方向から見た光学配置図、図21Bは図21Aを垂直方向の軸の周りに90度回転させた光学配置図である。A fifth embodiment of the light source device according to the present invention is schematically shown. FIG. 21A is an optical arrangement diagram viewed from a direction facing the exit surface of the light source, and FIG. 21B is a diagram 21B around a vertical axis. It is an optical arrangement drawing rotated by 90 degrees. 前記光源装置の第5実施形態の一部分を示すもので、図22Aは青色光がダイクロイックミラーに入射する様子を、図22Bは青色光が蛍光体ユニットに入射する様子を示す光路図である。A part of the fifth embodiment of the light source device is shown. FIG. 22A is an optical path diagram showing how blue light is incident on a dichroic mirror, and FIG. 22B is an optical path diagram showing how blue light is incident on a phosphor unit. 本発明に係る光源装置の第6実施形態を模式的に示すもので、図23A側面方向から見た光学配置図、図23Bは平面方向から見た光学配置図である。A sixth embodiment of the light source device according to the present invention is schematically shown, and FIG. 23A is an optical layout view seen from the side direction, and FIG. 23B is an optical layout view seen from the plane direction. 前記第6実施形態と比較のために前記第2実施形態を模式的に示すもので、図24Aは側面方向から見た光学配置図、図24Bは平面方向から見た光学配置図である。The second embodiment is schematically shown for comparison with the sixth embodiment. FIG. 24A is an optical layout view seen from the side surface direction, and FIG. 24B is an optical layout view seen from the plane direction. 本発明に係る光源装置の第7実施形態を正面図である。The seventh embodiment of the light source apparatus which concerns on this invention is a front view. 前記第7実施形態に対する比較例を示す正面図である。It is a front view which shows the comparative example with respect to the said 7th Embodiment. 本発明に適用可能な光ミキシング素子の例を輝度むらの現れ方とともに示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the optical mixing element applicable to this invention together with the appearance of the luminance unevenness.

デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)及び蛍光体ホイールを用いた光源装置として、装置全体を小型化するために蛍光体ホイールの一部を反射板とするものが知られている。この光源装置では、蛍光体ホイールで励起光を蛍光光と同じ方向に反射させ、反射した励起光が励起光源に戻らないように、光路上に1/4波長板のような位相差板及び偏光分離素子を配置している。 As a light source device using a digital micromirror device (DMD) and a phosphor wheel, a device in which a part of the phosphor wheel is used as a reflector in order to reduce the size of the entire device is known. In this light source device, the phosphor wheel reflects the excitation light in the same direction as the fluorescence light, and a retardation plate such as a 1/4 wave plate and polarized light are placed on the optical path so that the reflected excitation light does not return to the excitation light source. Separation elements are arranged.

このような構成を有する光源装置においては、励起光の光路上に位相差板及び偏光分離素子が配置されることから、装置の小型化が制約され、コスト高になる。また、蛍光体ホイールに向かう励起光の光路と、蛍光体ホイールから反射される励起光の光路とが位相差板や偏光分離素子の同一箇所を透過する。このため、これらの光学素子上の集光密度が上がって破損等の原因となり、光源装置の信頼性が低下する。 In the light source device having such a configuration, since the retardation plate and the polarization separating element are arranged on the optical path of the excitation light, the miniaturization of the device is restricted and the cost is high. Further, the optical path of the excitation light directed to the phosphor wheel and the optical path of the excitation light reflected from the phosphor wheel pass through the same portion of the retardation plate and the polarization separating element. For this reason, the light collection density on these optical elements increases, causing damage and the like, and the reliability of the light source device decreases.

本発明者らは、このような光源装置内の構造が装置本体の小型化及び低コスト化を阻害する要因になると共に、信頼性の低下の要因となっていることに着目した。そして、蛍光体ホイールに向かう励起光の光路と、蛍光体ホイールが反射する励起光の光路とが重ならないようにすることが、装置本体の小型化、低コスト化及び信頼性の向上に寄与することを見出し、本発明に至った。 The present inventors have focused on the fact that the structure inside the light source device is a factor that hinders the miniaturization and cost reduction of the device body and is a factor that lowers the reliability. Further, preventing the optical path of the excitation light directed to the phosphor wheel from overlapping with the optical path of the excitation light reflected by the phosphor wheel contributes to miniaturization, cost reduction, and improvement of reliability of the apparatus main body. This led to the present invention.

本発明は、励起光を出射する光源と、光源から出射された励起光を反射する反射面を有する光学部材と、光学部材で反射された励起光が入射し、励起光の少なくとも一部を励起光とは異なる波長の蛍光光に変換して出射する波長変換部材を有する波長変換ユニットと、を備えた光源装置において、光学部材の反射面上に投影される励起光の投影像中心を点Pとし、波長変換ユニットから出射される励起光の光束を光束Qとした場合に、点Pと光束Qが交わらないように配置することを骨子とする。 In the present invention, a light source that emits excitation light, an optical member having a reflecting surface that reflects the excitation light emitted from the light source, and the excitation light reflected by the optical member are incident to excite at least a part of the excitation light. In a light source device including a wavelength conversion unit having a wavelength conversion member that converts light into fluorescent light having a wavelength different from that of light and emits the light, the center of the projected image of the excitation light projected on the reflection surface of the optical member is pointed at point P. When the light source of the excitation light emitted from the wavelength conversion unit is the light source Q, the main point is to arrange the points P so that the light source Q does not intersect.

本発明によれば、波長変換ユニットから出射された励起光の光束が、光源から出射された励起光の投影像中心に交わらないことから、励起光が光学部材上の同一箇所を透過するのを防止できる。よって、集光密度の上昇に起因して光学部材が破損することを抑制でき、装置の信頼性を向上することができる。また、波長変換ユニットから出射される励起光の光路を分離するために位相差板や偏光分離素子等の特別な光学素子を用意する必要がない。よって、部品点数を低減でき、製造コストを低減すると共に装置を小型化することができる。 According to the present invention, since the luminous flux of the excitation light emitted from the wavelength conversion unit does not intersect the center of the projected image of the excitation light emitted from the light source, the excitation light is transmitted through the same location on the optical member. Can be prevented. Therefore, it is possible to suppress damage to the optical member due to an increase in the light collection density, and it is possible to improve the reliability of the apparatus. Further, it is not necessary to prepare a special optical element such as a retardation plate or a polarization separating element in order to separate the optical path of the excitation light emitted from the wavelength conversion unit. Therefore, the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the device can be miniaturized.

図1は、本発明に係る光源装置100の概要を示す。図1Aは、本発明に係る光源装置100の構成要素を示す。図1Bは、光源装置100が有するダイクロイックミラー102の反射面102aに投影される励起光の様子を示す。図1Bは、光源101からの励起光の進行方向に沿って反射面102aを見ている。 FIG. 1 shows an outline of the light source device 100 according to the present invention. FIG. 1A shows the components of the light source device 100 according to the present invention. FIG. 1B shows the state of the excitation light projected on the reflection surface 102a of the dichroic mirror 102 included in the light source device 100. FIG. 1B looks at the reflection surface 102a along the traveling direction of the excitation light from the light source 101.

図1Aに示すように、光源装置100は、励起光源からなる光源101、光学部材の一例を構成するダイクロイックミラー102を有する。光源装置100はまた、波長変換ユニットの一例である蛍光体ユニット103及び光ミキシング素子の一例であるロッドインテグレータ104を有してなる。 As shown in FIG. 1A, the light source device 100 includes a light source 101 made of an excitation light source and a dichroic mirror 102 constituting an example of an optical member. The light source device 100 also includes a phosphor unit 103, which is an example of a wavelength conversion unit, and a rod integrator 104, which is an example of an optical mixing element.

本発明に係る光源装置100は、図1に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、光源装置100は、光源101、ダイクロイックミラー102及び蛍光体ユニット103のみを備えていてもよい。これらの光源101、ダイクロイックミラー102及び蛍光体ユニット103を有する光源装置100のうち、光源101を除いた構成要素によって「光源光学系」が構成される。 The light source device 100 according to the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and can be appropriately changed. For example, the light source device 100 may include only the light source 101, the dichroic mirror 102, and the phosphor unit 103. Among the light source devices 100 having the light source 101, the dichroic mirror 102, and the phosphor unit 103, the "light source optical system" is composed of the components excluding the light source 101.

光源101は、励起光(後の説明で「第1の色光」ということもある)を出射する。ダイクロイックミラー102は、光源101から出射する励起光を反射して蛍光体ユニット103に導く反射面102aを有している。ダイクロイックミラー102の反射面102a以外の部分は、光源101から出射する励起光及び後述する蛍光体ユニット103から出射される蛍光光を透過する光学特性を有していてよい。 The light source 101 emits excitation light (sometimes referred to as "first color light" in a later description). The dichroic mirror 102 has a reflecting surface 102a that reflects the excitation light emitted from the light source 101 and guides it to the phosphor unit 103. The portion of the dichroic mirror 102 other than the reflecting surface 102a may have optical characteristics of transmitting the excitation light emitted from the light source 101 and the fluorescent light emitted from the phosphor unit 103 described later.

蛍光体ユニット103は、励起光を反射又は拡散反射する第1の領域と、励起光の少なくとも一部を励起光とは異なる波長の蛍光光(「第2の色光」ということもある)に変換して出射する第2の領域とを有している。蛍光体ユニット103は、励起光が入射すると、励起光と蛍光光とを順次切り替えて励起光の入射面側(図1に示す上方側)に出射する。ロッドインテグレータ104は、蛍光体ユニット103から出射する励起光と蛍光光が入射するように設けられ、入射した励起光と蛍光光をミキシングし均質化して光源装置100の外部に出射する。 The phosphor unit 103 converts the excitation light into a first region that reflects or diffusely reflects the excitation light, and at least a part of the excitation light into fluorescent light having a wavelength different from that of the excitation light (sometimes referred to as “second color light”). It has a second region to emit light. When the excitation light is incident, the phosphor unit 103 sequentially switches between the excitation light and the fluorescent light and emits the excitation light to the incident surface side (upper side shown in FIG. 1). The rod integrator 104 is provided so that the excitation light and the fluorescent light emitted from the phosphor unit 103 are incident, and the incident excitation light and the fluorescent light are mixed and homogenized and emitted to the outside of the light source device 100.

図1Aは、光源101から出射された励起光の光路上に、蛍光体ユニット103の第1の領域が存在する場合を示している。光源101から出射された励起光は、ダイクロイックミラー102の反射面102aで蛍光体ユニット103側に反射される。反射面102aで反射された励起光は、蛍光体ユニット103の第1の領域で、励起光の入射面側に反射される。蛍光体ユニット103による励起光の反射先にロッドインテグレータ104が配置されている。 FIG. 1A shows a case where the first region of the phosphor unit 103 exists on the optical path of the excitation light emitted from the light source 101. The excitation light emitted from the light source 101 is reflected on the reflecting surface 102a of the dichroic mirror 102 toward the phosphor unit 103. The excitation light reflected by the reflection surface 102a is reflected to the incident surface side of the excitation light in the first region of the phosphor unit 103. The rod integrator 104 is arranged at the reflection destination of the excitation light by the phosphor unit 103.

このように励起光の光路が形成される光源装置100において、ダイクロイックミラー102の反射面102a上における励起光の中心を点Pとする。蛍光体ユニット103から出射する励起光の光束を光束Qとする。光源装置100においては、これら点Pと光束Qとが交わらないように、ダイクロイックミラー102、蛍光体ユニット103及びロッドインテグレータ104を配置している。 In the light source device 100 in which the optical path of the excitation light is formed in this way, the center of the excitation light on the reflection surface 102a of the dichroic mirror 102 is defined as the point P. The luminous flux of the excitation light emitted from the phosphor unit 103 is defined as the luminous flux Q. In the light source device 100, the dichroic mirror 102, the phosphor unit 103, and the rod integrator 104 are arranged so that these points P and the luminous flux Q do not intersect.

反射面102a上における励起光の中心点P、すなわち投影される励起光の投影像中心については、以下のように定義される。
(1)反射面102a上に投影される励起光の投影範囲の光強度分布が、線対称又は点対称の場合。
励起光の投影範囲の最小外接円の中心を投影像中心とする。
(2)反射面102a上に投影される励起光の投影範囲の光強度分布が、線対称又は点対称以外の場合、すなわち、上記(1)以外の場合。
図1Bに示すように、反射面102a上に投影される励起光の総エネルギーをAとし、その投影範囲を任意の半径rの円で切り出し、その円内に含まれる光の総エネルギーをBとする。B/Aが93%以上(B/A≧93%)、かつ、円内のエネルギー密度が最大となる半径r´の円の中心を投影像中心とする。
The center point P of the excitation light on the reflection surface 102a, that is, the projected image center of the projected excitation light is defined as follows.
(1) When the light intensity distribution in the projection range of the excitation light projected on the reflection surface 102a is line-symmetrical or point-symmetrical.
The center of the minimum circumscribed circle in the projection range of the excitation light is the center of the projected image.
(2) When the light intensity distribution in the projection range of the excitation light projected on the reflecting surface 102a is other than line symmetry or point symmetry, that is, when it is other than the above (1).
As shown in FIG. 1B, the total energy of the excitation light projected on the reflecting surface 102a is defined as A, the projection range is cut out by a circle having an arbitrary radius r, and the total energy of the light contained in the circle is defined as B. To do. The center of the circle having a B / A of 93% or more (B / A ≧ 93%) and the energy density in the circle having the maximum energy density is defined as the center of the projected image.

なお、励起光の投影範囲とは、反射面102a上に投影される励起光のエネルギー分布において、最大エネルギーの1/e以上のエネルギーを持つ範囲を示す。また、エネルギー密度は、「円内に含まれるエネルギー」を「円の面積」で除算すること、すなわち、
エネルギー密度=円内に含まれるエネルギー/円の面積
で求められる。このように定義される励起光の投影像中心Pは、光源装置100内に備えられた全ての光源101を点灯した状態で判定されるものとする。
Note that the projection range of the excitation light, in the energy distribution of the excitation light projected onto the reflective surface 102a, indicating the range with a 1 / e 2 or more of the energy of the maximum energy. The energy density is obtained by dividing "energy contained in a circle" by "area of a circle", that is,
Energy density = Energy contained in a circle / Area of a circle. The projected image center P of the excitation light defined in this way is determined in a state where all the light sources 101 provided in the light source device 100 are lit.

蛍光体ユニット103から出射する励起光の光束Qは、励起光の伝播方向と垂直な面上の励起光のエネルギー分布において、最大エネルギーの1/e以上のエネルギーを持つ範囲を通る光線の束のことをいう。 Light beam Q of the excitation light emitted from the phosphor unit 103, the energy distribution of the excitation light on the propagation direction and the plane perpendicular to the excitation light, of the light beam passing through the range with a 1 / e 2 or more of the energy of the maximum energy flux It means that.

本発明の実施形態に係る光源装置100によれば、蛍光体ユニット103から出射された励起光の光束Qが、光源101から出射された励起光の反射面102a上における中心であり励起光の投影像中心に交わらない。よって、励起光がダイクロイックミラー102上の同一箇所を透過することを防止でき、集光密度の上昇に起因するダイクロイックミラー102の破損を抑制することができる。また、蛍光体ユニット103から出射される励起光の光路を分離するために位相差板や偏光分離素子等の特別な光学素子を用意する必要がない。よって、部品点数を低減でき、製造コストを低減すると共に装置を小型化することができる。 According to the light source device 100 according to the embodiment of the present invention, the luminous flux Q of the excitation light emitted from the phosphor unit 103 is the center on the reflection surface 102a of the excitation light emitted from the light source 101, and the projection of the excitation light. It does not intersect the center of the statue. Therefore, it is possible to prevent the excitation light from passing through the same portion on the dichroic mirror 102, and it is possible to suppress damage to the dichroic mirror 102 due to an increase in the focusing density. Further, it is not necessary to prepare a special optical element such as a retardation plate or a polarization separating element in order to separate the optical path of the excitation light emitted from the phosphor unit 103. Therefore, the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the device can be miniaturized.

図1に示す光源装置100では、蛍光体ユニット103が、励起光と蛍光光を順次切り替えて出射する場合、すなわち、励起光と蛍光光を時分割して出射する場合について説明している。しかしながら、蛍光体ユニット103はかかる構成に限定されず、励起光及び蛍光光を同時に出射するように構成してもよい。 In the light source device 100 shown in FIG. 1, a case where the phosphor unit 103 sequentially switches and emits the excitation light and the fluorescent light, that is, a case where the excitation light and the fluorescent light are time-divided and emitted is described. However, the phosphor unit 103 is not limited to such a configuration, and may be configured to emit excitation light and fluorescent light at the same time.

例えば、蛍光体ユニット103は、上述した第1、第2の領域に代えて、励起光の一部を反射すると共に、励起光の他部を励起光とは異なる蛍光光に変換する領域すなわち第3の領域を有している。この第3の領域に設けられた波長変換部材により励起光の反射及び蛍光光に対する変換を行う。この蛍光体ユニット103は、静止蛍光体ユニットと呼ばれることがある。蛍光体ユニット103は、励起光が入射すると、励起光と蛍光光とを併せて励起光の入射面側(図1に示す上方側)に出射する。このような蛍光体ユニット103を備える場合においても、時分割式の蛍光体ユニット103を使用する場合と同様の効果を得ることができる。 For example, the phosphor unit 103 is a region that reflects a part of the excitation light and converts the other part of the excitation light into fluorescent light different from the excitation light, that is, the first region, instead of the first and second regions described above. It has 3 regions. The wavelength conversion member provided in this third region reflects the excitation light and converts it into fluorescent light. The phosphor unit 103 is sometimes called a static phosphor unit. When the excitation light is incident, the phosphor unit 103 together emits the excitation light and the fluorescent light to the incident surface side (upper side shown in FIG. 1) of the excitation light. Even when such a phosphor unit 103 is provided, the same effect as when the time-division type phosphor unit 103 is used can be obtained.

また、図1に示す光源装置100において、蛍光体ユニット103から出射される励起光及び蛍光光の一方又は双方をロッドインテグレータ104に導く導光手段を備えてもよい。例えば、導光手段は、集光レンズや屈折レンズで構成され、蛍光体ユニット103とロッドインテグレータ104との間の光路上に配置される。前記導光手段を備えることにより、蛍光体ユニット103から出射される励起光及び/又は第二の色光をロッドインテグレータ104に効率的に導き、光の利用効率を高めることができる。 Further, the light source device 100 shown in FIG. 1 may include a light guide means for guiding one or both of the excitation light and the fluorescent light emitted from the phosphor unit 103 to the rod integrator 104. For example, the light guide means is composed of a condenser lens or a refraction lens, and is arranged on an optical path between the phosphor unit 103 and the rod integrator 104. By providing the light guide means, the excitation light and / or the second color light emitted from the phosphor unit 103 can be efficiently guided to the rod integrator 104, and the light utilization efficiency can be enhanced.

本発明の実施形態に係る光源装置100において、ロッドインテグレータ104の位置は、入射する励起光及び/又は蛍光光の利用効率を向上するために適宜変更可能である。図2は、本発明に係る光源装置の別の実施形態を示す。図2において、図1に示す実施形態と共通する構成については、同一の符号を付与し、説明を簡略化する。図2においては、ダイクロイックミラー102の表面に反射面102aを形成した場合について示している。以下に示す図面でも同様である。 In the light source device 100 according to the embodiment of the present invention, the position of the rod integrator 104 can be appropriately changed in order to improve the utilization efficiency of the incident excitation light and / or fluorescent light. FIG. 2 shows another embodiment of the light source device according to the present invention. In FIG. 2, the same reference numerals are given to the configurations common to those of the embodiment shown in FIG. 1, and the description thereof will be simplified. FIG. 2 shows a case where a reflecting surface 102a is formed on the surface of the dichroic mirror 102. The same applies to the drawings shown below.

図2に示すように、ダイクロイックミラー102から蛍光体ユニット103上に投影される励起光の投影像中心を点Rとした場合について考える。この場合、ロッドインテグレータ104は、蛍光体ユニット103の出射面103aにおける点Rの垂線上に配置されることが好ましい。このようにロッドインテグレータ104を配置すると、蛍光光が蛍光体ユニット103の出射面103aに垂直に出射する場合、蛍光光側効率よくロッドインテグレータ104に入射し、蛍光光の光利用効率が向上する。 As shown in FIG. 2, consider a case where the center of the projected image of the excitation light projected from the dichroic mirror 102 onto the phosphor unit 103 is the point R. In this case, the rod integrator 104 is preferably arranged on the perpendicular line of the point R on the exit surface 103a of the phosphor unit 103. When the rod integrator 104 is arranged in this way, when the fluorescent light is emitted perpendicularly to the emission surface 103a of the phosphor unit 103, the fluorescent light is efficiently incident on the rod integrator 104 on the fluorescent light side, and the light utilization efficiency of the fluorescent light is improved.

本発明の実施形態に係る光源装置100において、ダイクロイックミラー102と蛍光体ユニット103との間の光路上に集光素子を配置してもよい。この集光素子は、ダイクロイックミラー102で反射された励起光を集光し、蛍光体ユニット103から出射する蛍光光を略平行化する。集光素子は、例えば集光レンズで構成することができる。 In the light source device 100 according to the embodiment of the present invention, the condensing element may be arranged on the optical path between the dichroic mirror 102 and the phosphor unit 103. This condensing element collects the excitation light reflected by the dichroic mirror 102 and substantially parallelizes the fluorescent light emitted from the phosphor unit 103. The condensing element can be composed of, for example, a condensing lens.

図3は、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す。図3において、図1に示す実施形態と共通する構成については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。図3に示す光源装置100では、ダイクロイックミラー102と蛍光体ユニット103との間の光路上に集光素子としての集光レンズ105を備えている。集光レンズ105は、ダイクロイックミラー102で反射された励起光を集光する一方、蛍光体ユニット103から出射する蛍光光を略平行化する。 FIG. 3 shows yet another embodiment of the light source device according to the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the configurations common to those of the embodiment shown in FIG. 1, and the description thereof will be omitted. The light source device 100 shown in FIG. 3 includes a condensing lens 105 as a condensing element on the optical path between the dichroic mirror 102 and the phosphor unit 103. The condenser lens 105 collects the excitation light reflected by the dichroic mirror 102, while substantially parallelizing the fluorescence light emitted from the phosphor unit 103.

ここで、ダイクロイックミラー102の反射面102aで反射し、集光レンズ105に入射する励起光が投影する集光レンズ105の入射面105a上の投影像中心と、前記反射面102a上の点Pとを結ぶ直線をL1とする。また、集光レンズ105で集光され、蛍光体ユニット103に入射する励起光の入射面103bと直線L1との交点を点Sとする。光源装置100においては、点Sと、蛍光体ユニット103上に投影される励起光の投影像中心である点Rとが異なる位置に配置されている。このように集光レンズ105を設けることにより、蛍光体ユニット103から出射した後に発散する励起光及び蛍光光が平行化される。よって、これらの光をロッドインテグレータ104に効率よく入射させることができ、光利用効率を高めることができる。 Here, the center of the projected image on the incident surface 105a of the condensing lens 105, which is reflected by the reflecting surface 102a of the dichroic mirror 102 and projected by the excitation light incident on the condensing lens 105, and the point P on the reflecting surface 102a. Let L1 be the straight line connecting the above. Further, the intersection of the incident surface 103b of the excitation light collected by the condenser lens 105 and incident on the phosphor unit 103 and the straight line L1 is defined as the point S. In the light source device 100, the point S and the point R, which is the center of the projected image of the excitation light projected on the phosphor unit 103, are arranged at different positions. By providing the condenser lens 105 in this way, the excitation light and the fluorescent light emitted after being emitted from the phosphor unit 103 are parallelized. Therefore, these lights can be efficiently incident on the rod integrator 104, and the light utilization efficiency can be improved.

図3に示す光源装置100において、前記直線L1は、蛍光体ユニット103の入射面103bに垂直に交わることが好ましい。直線L1が蛍光体ユニット103の入射面103bに垂直に交わるように構成すると、ダイクロイックミラー102と蛍光体ユニット103との間の距離を短縮でき、光源装置100全体の寸法を小型化できる。 In the light source device 100 shown in FIG. 3, it is preferable that the straight line L1 intersects the incident surface 103b of the phosphor unit 103 perpendicularly. When the straight line L1 is configured to intersect the incident surface 103b of the phosphor unit 103 perpendicularly, the distance between the dichroic mirror 102 and the phosphor unit 103 can be shortened, and the dimensions of the entire light source device 100 can be reduced.

厚みをもつ光学素子を光が透過する場合、光が入射する面が入射面、光が出射する面が出射面である。例えば、図3に示す集光レンズ105において、ダイクロイックミラー102の反射面102aからの反射光が入射する面が入射面105aであり、この入射面105aから集光レンズ105内を透過し、蛍光体ユニット103側に出射する面が出射面105bである。 When light is transmitted through a thick optical element, the surface on which the light is incident is the incident surface, and the surface on which the light is emitted is the exit surface. For example, in the condensing lens 105 shown in FIG. 3, the surface on which the reflected light from the reflecting surface 102a of the dichroic mirror 102 is incident is the incident surface 105a, which is transmitted through the condensing lens 105 from the incident surface 105a and is a phosphor. The surface that emits light to the unit 103 side is the exit surface 105b.

本発明の実施形態に係る光源装置100において、集光レンズ105とロッドインテグレータ104との間に屈折光学素子を配置してもよい。屈折光学素子は、集光素子である集光レンズ105で平行化された励起光及び/又は蛍光光を集光してロッドインテグレータ104に導く。屈折光学素子は、例えば、屈折レンズで構成される。図4は、このような構成の本発明の実施形態に係る光源装置100を示す。図4において、図3に示す実施形態と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。 In the light source device 100 according to the embodiment of the present invention, a refraction optical element may be arranged between the condenser lens 105 and the rod integrator 104. The refraction optical element collects the excitation light and / or the fluorescent light parallelized by the condensing lens 105, which is a condensing element, and guides it to the rod integrator 104. The refracting optical element is composed of, for example, a refracting lens. FIG. 4 shows a light source device 100 according to an embodiment of the present invention having such a configuration. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the configurations common to the embodiments shown in FIG. 3, and the description thereof will be omitted.

図4に示す光源装置100では、集光レンズ105とロッドインテグレータ104との間の光路上に、屈折光学素子としての屈折レンズ106を備えている。屈折レンズ106は、集光素子である集光レンズ105で平行化された励起光及び/又は蛍光光を屈折させて集光し、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aに導く。このように屈折レンズ106を設けることにより、集光レンズ105で平行化された励起光及び/又は蛍光光を効率よくロッドインテグレータ104に入射させることができ、光利用効率が向上する。 In the light source device 100 shown in FIG. 4, a refraction lens 106 as a refraction optical element is provided on the optical path between the condenser lens 105 and the rod integrator 104. The refracting lens 106 refracts the excitation light and / or the fluorescent light parallelized by the condensing lens 105, which is a condensing element, and condenses the light, and guides the light to the incident opening 104a of the rod integrator 104. By providing the refracting lens 106 in this way, the excitation light and / or the fluorescent light parallelized by the condenser lens 105 can be efficiently incident on the rod integrator 104, and the light utilization efficiency is improved.

図4に示す光源装置100において、ロッドインテグレータ104に入射される励起光及び/又は蛍光光の均質化、均一化の観点からロッドインテグレータ104の配置位置を選択することが好ましい。具体的には、ロッドインテグレータ104の内周断面が長方形の場合、ロッドインテグレータ104に入射する励起光等の楕円形断面の長辺が、ロッドインテグレータ104の内周断面長辺に対応するように配置するとよい。 In the light source device 100 shown in FIG. 4, it is preferable to select the arrangement position of the rod integrator 104 from the viewpoint of homogenization and homogenization of the excitation light and / or the fluorescent light incident on the rod integrator 104. Specifically, when the inner peripheral cross section of the rod integrator 104 is rectangular, the long side of the elliptical cross section such as the excitation light incident on the rod integrator 104 is arranged so as to correspond to the long side of the inner peripheral cross section of the rod integrator 104. It is good to do.

さらに、図4に示す光源装置100において、ダイクロイックミラー102の反射面102aにおける励起光のケラレを抑制する観点から、光源101の配置を選択することが好ましい。具体的には、光源101の発光面が長方形状の場合、励起光の幅が狭くなるように配置することが好ましい。 Further, in the light source device 100 shown in FIG. 4, it is preferable to select the arrangement of the light source 101 from the viewpoint of suppressing vignetting of the excitation light on the reflection surface 102a of the dichroic mirror 102. Specifically, when the light emitting surface of the light source 101 is rectangular, it is preferable to arrange the light source 101 so that the width of the excitation light is narrow.

図5は、本発明に係る光源装置のさらに別の実施形態を示す。図5において、図4に示す実施形態と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図5Bは、光源装置100が有するロッドインテグレータ104の入射開口部104aの説明図、図5Cは、光源装置100が有する光源101の説明図である。図5Bは、蛍光体ユニット103側からロッドインテグレータ104の入射開口部104aを見た図である。図5Cは、ダイクロイックミラー102側から光源101の発光面を見た図である。 FIG. 5 shows yet another embodiment of the light source device according to the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals are given to the configurations common to the embodiments shown in FIG. 4, and the description thereof will be omitted. FIG. 5B is an explanatory view of the incident opening 104a of the rod integrator 104 included in the light source device 100, and FIG. 5C is an explanatory diagram of the light source 101 included in the light source device 100. FIG. 5B is a view of the incident opening 104a of the rod integrator 104 as viewed from the phosphor unit 103 side. FIG. 5C is a view of the light emitting surface of the light source 101 viewed from the dichroic mirror 102 side.

図5に示す光源装置100において、レンズ106により屈折され集光された励起光及び/又は蛍光光が投影されるロッドインテグレータ104の入射開口部104a上の投影像中心を点Tとする。この点Tと、蛍光体ユニット103上に投影される励起光の投影像中心である点Rとを結ぶ直線を直線L2とする。一方、図5Bに示すように、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aは、長辺LEと短辺SEとを有する長方形状を有している。また、図5Cに示すように、光源101の発光面101aは、長辺LEと短辺SEとを有する長方形状である。 In the light source device 100 shown in FIG. 5, the center of the projected image on the incident opening 104a of the rod integrator 104 on which the excitation light and / or the fluorescent light refracted and condensed by the lens 106 is projected is defined as a point T. A straight line L2 is a straight line connecting this point T and the point R which is the center of the projected image of the excitation light projected on the phosphor unit 103. On the other hand, as shown in FIG. 5B, the incident opening 104a of the rod integrator 104 has a rectangular shape having a long side LE 1 and a short side SE 1. Further, as shown in FIG. 5C, the light emitting surface 101a of the light source 101 has a rectangular shape having a long side LE 2 and a short side SE 2.

光源装置100においては、直線L1と直線L2とを含む面、すなわち、図5Aに示す紙面を含む平面と、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aの短辺SEが略平行であることが好ましい。すなわち、図5Bに示すロッドインテグレータ104の短辺SEが図5Aに示す図の紙面と平行になるようにロッドインテグレータ104を配置することが好ましい。このようにロッドインテグレータ104を配置することにより、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aの長辺LEに対応する内側面に当たるように励起光等を入射させることができる。よって、ロッドインテグレータ104内部における励起光等の反射回数を増やして励起光等を均一化し、励起光等における色むらの発生を抑制することができる。 In the light source device 100, it is preferable that the plane including the straight line L1 and the straight line L2, that is, the plane including the paper surface shown in FIG. 5A, and the short side SE 1 of the incident opening 104a of the rod integrator 104 are substantially parallel. That is, it is preferable to arrange the rod integrator 104 so that the short side SE 1 of the rod integrator 104 shown in FIG. 5B is parallel to the paper surface in the figure shown in FIG. 5A. By arranging the rod integrator 104 in this way, the excitation light or the like can be incident so as to hit the inner side surface corresponding to the long side LE 1 of the incident opening 104a of the rod integrator 104. Therefore, the number of reflections of the excitation light or the like inside the rod integrator 104 can be increased to make the excitation light or the like uniform, and the occurrence of color unevenness in the excitation light or the like can be suppressed.

また、光源装置100においては、直線L1と直線L2とを含む面、すなわち、図5Aの紙面を含む平面と、光源101の発光面101aの短辺SEが略平行であることが好ましい。すなわち、図5Cに示す発光面101aの短辺SEが図5Aに示す図における紙面と平行になるように光源101を配置することが好ましい。このように光源101を配置すると、直線L1と直線L2を含む面の延在方向に延びる光束の幅を狭くでき、ダイクロイックミラー102の反射面102aにおけるケラレを抑制でき、光利用効率の低下を抑制できる。また、蛍光体ユニット103で反射した光のダイクロイックミラー102との干渉を回避し、光利用効率の低下を抑制できる。 Further, in the light source device 100, it is preferable that the surface including the straight line L1 and the straight line L2, that is, the plane including the paper surface of FIG. 5A and the short side SE 2 of the light emitting surface 101a of the light source 101 are substantially parallel. That is, it is preferable to arrange the light source 101 so that the short side SE 2 of the light emitting surface 101a shown in FIG. 5C is parallel to the paper surface in the figure shown in FIG. 5A. When the light source 101 is arranged in this way, the width of the light flux extending in the extending direction of the surface including the straight line L1 and the straight line L2 can be narrowed, vignetting on the reflecting surface 102a of the dichroic mirror 102 can be suppressed, and a decrease in light utilization efficiency can be suppressed. it can. Further, it is possible to avoid interference of the light reflected by the phosphor unit 103 with the dichroic mirror 102 and suppress a decrease in light utilization efficiency.

本発明の実施例に係る光源装置100において、ロッドインテグレータ104は、屈折レンズ106との関係で配置を選択することが好ましい。例えば、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aへの投影像中心と、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aへの蛍光光の投影像中心と、屈折レンズ106の光軸とが一点で交わることが好ましい。 In the light source device 100 according to the embodiment of the present invention, it is preferable to select the arrangement of the rod integrator 104 in relation to the refracting lens 106. For example, it is preferable that the center of the projected image of the rod integrator 104 on the incident opening 104a, the center of the projected image of the fluorescent light on the incident opening 104a of the rod integrator 104, and the optical axis of the refracting lens 106 intersect at one point.

図6は、本発明のさらに別の実施形態に係る光源装置100の概要を示す。図6において、図5に示す実施形態と共通する構成には、同一の符号を付し、その説明を省略する。図6Aは、光源装置100における励起光の光路を示し、図6Bは、光源装置100における蛍光光の光路を示す。図6においては、説明の便宜上、光の伝播方向に沿って配置される一対の集光レンズ105、105を示している。 FIG. 6 shows an outline of the light source device 100 according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals are given to the configurations common to the embodiments shown in FIG. 5, and the description thereof will be omitted. FIG. 6A shows the optical path of the excitation light in the light source device 100, and FIG. 6B shows the optical path of the fluorescent light in the light source device 100. In FIG. 6, for convenience of explanation, a pair of condenser lenses 105 1 and 105 2 arranged along the light propagation direction are shown.

図6に示す光源装置100において、屈折レンズ106で集光された励起光と蛍光光の、ロッドインテグレータ104の入射開口部104a上の投影像中心は、上述した点Tであるものとする。また、屈折レンズ106は、その光軸LAが点Tを通過するように配置されている。このため、ロッドインテグレータ104の入射開口部104a上に投影される励起光及び蛍光光の投影像中心と、屈折レンズ106の光軸LAとが一点で交わっている。これにより、励起光及び蛍光光を、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aの中心付近に入射させ、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aによる光のケラレを抑制して、光利用効率を高めることができる。また、部品の公差により光源装置100内の光学素子同士がずれた場合も、光利用効率の低下を抑制できる。 In the light source device 100 shown in FIG. 6, the center of the projected image of the excitation light and the fluorescent light collected by the refraction lens 106 on the incident opening 104a of the rod integrator 104 is assumed to be the above-mentioned point T. Further, the refraction lens 106 is arranged so that its optical axis LA passes through the point T. Therefore, the center of the projected image of the excitation light and the fluorescent light projected on the incident opening 104a of the rod integrator 104 intersects with the optical axis LA of the refracting lens 106 at one point. As a result, the excitation light and the fluorescent light can be incident on the vicinity of the center of the incident opening 104a of the rod integrator 104, suppress the vignetting of the light by the incident opening 104a of the rod integrator 104, and improve the light utilization efficiency. .. Further, even when the optical elements in the light source device 100 are displaced due to the tolerance of the parts, the decrease in the light utilization efficiency can be suppressed.

本発明の実施形態に係る光源装置100における屈折レンズ106の配置は、ロッドインテグレータ104の入射開口部104aに対して入射する励起光及び蛍光光の角度を一定範囲に設定する観点から選択することが好ましい。なお、入射開口部104aに対する光線の角度とは、入射開口部104aに平行な面の法線と光線のなす角をいう。光源装置100では、入射開口部104aに対して最も大きな角度で入射する励起光の光線の入射角が、入射開口部104aに対して最も大きな角度で入射する蛍光光の光線の入射角よりも小さく設定されることが好ましい。 The arrangement of the refracting lens 106 in the light source device 100 according to the embodiment of the present invention can be selected from the viewpoint of setting the angles of the excitation light and the fluorescent light incident on the incident opening 104a of the rod integrator 104 within a certain range. preferable. The angle of the light ray with respect to the incident opening 104a means the angle formed by the normal line of the surface parallel to the incident opening 104a and the light ray. In the light source device 100, the incident angle of the excitation light ray incident on the incident opening 104a at the largest angle is smaller than the incident angle of the fluorescent light ray incident on the incident opening 104a at the largest angle. It is preferable to set it.

図6Aに示すように、入射開口部104aに対して最も大きな角度で入射する励起光の光線の入射角を角度θとする。図6Bに示すように、入射開口部104aに対して最も大きな角度で入射する蛍光光の光線の入射角を角度θとする。光源装置100においては、角度θを角度θより小さく設定することが好ましい。励起光の入射角θを蛍光光の入射角θより小さく設定することにより、光源装置100の後段に配置される光学系における光のケラレを抑制でき、光利用効率を高めることができる。 As shown in FIG. 6A, the angle of incidence of the light beam of the excitation light incident on the incident opening 104a at the largest angle is defined as the angle θ 1 . As shown in FIG. 6B, the angle of incidence of the light beam of the fluorescent light incident on the incident opening 104a at the largest angle is defined as the angle θ 2 . In the light source device 100, it is preferable to set the angle θ 1 to be smaller than the angle θ 2. By setting the incident angle θ 1 of the excitation light to be smaller than the incident angle θ 2 of the fluorescent light, vignetting of light in the optical system arranged after the light source device 100 can be suppressed, and the light utilization efficiency can be improved.

なお、本発明に係る光源装置100においては、励起光の入射角θと蛍光光の入射角θとを同一角度に設定してもよい。励起光の入射角θを蛍光光の入射角θと同一角度とすることにより、DMDやスクリーンに投影される励起光と蛍光光の分布を略同じにすることができ、励起光等における色むらの発生を抑制できる。 Incidentally, in the light source apparatus 100 according to the present invention, the incident angle theta 2 of the incidence angle theta 1 and the fluorescent light of the excitation light may be set to the same angle. By setting the incident angle θ 1 of the excitation light to the same angle as the incident angle θ 2 of the fluorescent light, the distribution of the excitation light and the fluorescent light projected on the DMD or the screen can be made substantially the same, and the distribution of the excitation light and the like can be made substantially the same. The occurrence of color unevenness can be suppressed.

本発明の実施形態に係る光源装置100において、ロッドインテグレータ104の光学特性は、上述した励起光の入射角θと蛍光光の入射角θとの関係で設定することが好ましい。例えば、光源装置100のロッドインテグレータ104をガラスロッドインテグレータで構成し、その全反射条件が励起光の入射角θ及び第二の色光の入射角θより大きくなるように設定することが好ましい。 In the light source apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, the optical properties of the rod integrator 104 is preferably set in relation to the incident angle theta 2 of the incidence angle theta 1 and the fluorescent light of the excitation light described above. For example, the rod integrator 104 of the light source apparatus 100 configured with a glass rod integrator, it is preferable that the total reflection condition is set to be larger than the incident angle theta 2 of the incidence angle theta 1 and the second color light of the excitation light.

本発明の実施形態に係る光源装置100が有するロッドインテグレータ104の光学特性ついて、図7を参照しながら説明する。図7において、ロッドインテグレータ104は、ガラスロッドインテグレータである。ロッドインテグレータ104における全反射条件は、角度θglassであるものとする。この場合、角度θglassは、励起光の入射角θ及び蛍光光の入射角θよりも大きく設定される。これにより、ロッドインテグレータ104内部における励起光等の損失を防止できるので、光利用効率を高めることができる。 The optical characteristics of the rod integrator 104 included in the light source device 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, the rod integrator 104 is a glass rod integrator. It is assumed that the total reflection condition in the rod integrator 104 is an angle θ glass. In this case, the angle theta Glass is set larger than the incident angle theta 2 of the incidence angle theta 1 and fluorescence light of the excitation light. As a result, the loss of excitation light or the like inside the rod integrator 104 can be prevented, so that the light utilization efficiency can be improved.

本発明の実施形態に係る光源装置100において、光ミキシング素子を構成するロッドインテグレータ104は、図8に示すように、入射開口部104aが出射開口部104bよりも小さいテーパ形状とすることが好ましい。このようにロッドインテグレータ104をテーパ形状とすると、ロッドインテグレータ104からの光の出射角が小さくなり、光源装置100の後段の光学系における光のケラレが抑制され、光利用効率が高まる。 In the light source device 100 according to the embodiment of the present invention, the rod integrator 104 constituting the optical mixing element preferably has a tapered shape in which the incident opening 104a is smaller than the exit opening 104b, as shown in FIG. When the rod integrator 104 has a tapered shape in this way, the light emission angle from the rod integrator 104 becomes small, vignetting of light in the optical system at the subsequent stage of the light source device 100 is suppressed, and the light utilization efficiency is improved.

次に、本発明に係る光源光学系、光源装置及び画像投射装置のいくつかの実施形態について説明する。以下に示す複数の実施形態は、本発明に係る光源光学系、光源装置及び画像投射装置の一例を示したものであり、適宜変更が可能である。また、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせることも可能である。 Next, some embodiments of the light source optical system, the light source device, and the image projection device according to the present invention will be described. The plurality of embodiments shown below show an example of the light source optical system, the light source device, and the image projection device according to the present invention, and can be changed as appropriate. It is also possible to appropriately combine the respective embodiments.

(第1実施形態)
図9は、本発明の第1実施形態に係る光源装置20を備えたプロジェクタ装置(「画像投射装置」ともいう)1を示す概略構成図である。図9に示すように、プロジェクタ装置1は、筐体10と、光源装置20と、照明光学系30と、画像形成素子(「画像表示素子」ともいう)40と、投射光学系50と、冷却装置60とを有している。
(First Embodiment)
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a projector device (also referred to as an “image projection device”) 1 provided with a light source device 20 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the projector device 1 includes a housing 10, a light source device 20, an illumination optical system 30, an image forming element (also referred to as an “image display element”) 40, a projection optical system 50, and cooling. It has a device 60.

筐体10は、光源装置20と、照明光学系30と、画像形成素子40と、投射光学系50と、冷却装置60とを収納する。光源装置20は、例えば、RGBの各色に対応する波長を含んだ光を出射する。なお、光源装置20の内部構成については、後に詳細に説明する。 The housing 10 houses the light source device 20, the illumination optical system 30, the image forming element 40, the projection optical system 50, and the cooling device 60. The light source device 20 emits light including wavelengths corresponding to each color of RGB, for example. The internal configuration of the light source device 20 will be described in detail later.

照明光学系30は、後述する光源装置20のライトトンネル29が均一化した光で画像形成素子40を略均一に照明する。照明光学系30は、例えば、1枚以上のレンズや1面以上の反射面等を有している。 The illumination optical system 30 illuminates the image forming element 40 substantially uniformly with the light uniformed by the light tunnel 29 of the light source device 20 described later. The illumination optical system 30 has, for example, one or more lenses, one or more reflecting surfaces, and the like.

画像形成素子40は、照明光学系30により照明される光、すなわち、光源装置20の光源光学系からの光を変調することにより画像を形成する。画像形成素子40は、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)や液晶表示素子で構成される。画像形成素子40は、照明光学系30から照射される青色光、緑色光、赤色光、黄色光と同期して微小鏡面を駆動させ、カラー画像を生成する。 The image forming element 40 forms an image by modulating the light illuminated by the illumination optical system 30, that is, the light from the light source optical system of the light source device 20. The image forming element 40 is composed of, for example, a digital micromirror device (DMD) or a liquid crystal display element. The image forming element 40 drives a micro mirror surface in synchronization with blue light, green light, red light, and yellow light emitted from the illumination optical system 30 to generate a color image.

投射光学系50は、画像形成素子40が形成したカラー画像を、図示しないスクリーンすなわち被投影面に拡大投影する。投射光学系50は、例えば、1枚以上のレンズを有している。冷却装置60は、プロジェクタ装置1内の熱を帯びる各素子及び装置を冷却する。 The projection optical system 50 magnifies and projects a color image formed by the image forming element 40 onto a screen (not shown), that is, a projected surface. The projection optical system 50 has, for example, one or more lenses. The cooling device 60 cools each of the heat-bearing elements and devices in the projector device 1.

図10は、第1実施形態に係る光源装置20を示す。図10Aは、光源装置20における青色レーザ光の光路を、図10Bは、光源装置20における蛍光光の光路を示している。 FIG. 10 shows the light source device 20 according to the first embodiment. FIG. 10A shows the optical path of the blue laser light in the light source device 20, and FIG. 10B shows the optical path of the fluorescent light in the light source device 20.

図10Aに示すように、光源装置20は、光の伝搬方向に順に配置されたレーザ光源(励起光源)21、カップリングレンズ22、第1の光学系23、光学部材の一例であるダイクロイックミラー24を有する。光源装置20はさらに、第2の光学系25、波長変換ユニットの一例である蛍光体ユニット26、屈折光学系27及び光ミキシング素子の一例であるライトトンネル29を有する。 As shown in FIG. 10A, the light source device 20 includes a laser light source (excitation light source) 21, a coupling lens 22, a first optical system 23, and a dichroic mirror 24, which is an example of an optical member, arranged in order in the light propagation direction. Has. The light source device 20 further includes a second optical system 25, a phosphor unit 26 which is an example of a wavelength conversion unit, a refractive optics system 27, and a light tunnel 29 which is an example of an optical mixing element.

図10では、説明の便宜上、カラーホイールを省略している。図9に示すように、屈折光学系27とライトトンネル29との間にカラーホイール29が配置されている。図9に示すように、本実施の形態では、カラーホイール28を光源装置20の構成要素として説明している。しかしながら、光源装置20の構成については、これに限定されず、カラーホイール28を含めない構成としてもよい。 In FIG. 10, the color wheel is omitted for convenience of explanation. As shown in FIG. 9, the color wheel 29 is arranged between the bending optical system 27 and the light tunnel 29. As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the color wheel 28 is described as a component of the light source device 20. However, the configuration of the light source device 20 is not limited to this, and the configuration may not include the color wheel 28.

図10に示すように、レーザ光源21は、例えば、複数のレーザ光を出射する光源がアレイ状に配置されている。レーザ光源21は、例えば、発光強度の中心が455[nm]の青色帯域の光すなわち青色レーザ光を出射する。以下、青色レーザ光を、単に青色光と称する。レーザ光源21から出射される青色光は、偏光方向が一定の方向である直線偏光であり、後述する蛍光体ユニット26が有する蛍光体を励起させる励起光としても用いられる。 As shown in FIG. 10, in the laser light source 21, for example, light sources that emit a plurality of laser beams are arranged in an array. The laser light source 21 emits, for example, light in the blue band having a center of emission intensity of 455 [nm], that is, blue laser light. Hereinafter, the blue laser light is simply referred to as blue light. The blue light emitted from the laser light source 21 is linearly polarized light whose polarization direction is a constant direction, and is also used as excitation light for exciting the phosphor contained in the phosphor unit 26 described later.

なお、レーザ光源21から出射される光は、後述する蛍光体を励起させることができる波長の光であればよく、青色波長帯域の光に限定されるものではない。また、レーザ光源21は、複数の光源を有するものとしたが、これに限定されるものではなく、1個の光源で構成されるものでもよい。レーザ光源21は、基板上に複数の光源がアレイ状に配置して構成することができるが、これに限定されるものではなく、その他の配置構成であってもよい。 The light emitted from the laser light source 21 may be light having a wavelength capable of exciting a phosphor, which will be described later, and is not limited to light in the blue wavelength band. Further, the laser light source 21 is assumed to have a plurality of light sources, but the present invention is not limited to this, and the laser light source 21 may be composed of one light source. The laser light source 21 can be configured by arranging a plurality of light sources in an array on the substrate, but the present invention is not limited to this, and other arrangement configurations may be used.

カップリングレンズ22は、レーザ光源21から出射された青色光を入射し、平行光すなわちコリメート光に変換するレンズである。なお、以下において、平行光とは、完全に平行化された光に限らず、略平行化された光を含むものとする。カップリングレンズ22の数は、レーザ光源21の光源の数に対応し、レーザ光源21の光源の数の増減に応じて増減する。 The coupling lens 22 is a lens that incidents blue light emitted from a laser light source 21 and converts it into parallel light, that is, collimated light. In the following, parallel light is not limited to completely parallelized light, but includes substantially parallelized light. The number of coupling lenses 22 corresponds to the number of light sources of the laser light source 21, and increases or decreases according to the increase or decrease of the number of light sources of the laser light source 21.

本実施の形態に係る光源装置20においては、これらのレーザ光源21とカップリングレンズ22とで光源ユニットを構成する。例えば、レーザ光源21は、行及び列をなして配置される複数のレーザダイオードで構成される。光源ユニットは、これらのレーザダイオードと、レーザダイオードの出射面側に配置されたカップリングレンズ22とで構成される。 In the light source device 20 according to the present embodiment, the light source unit is composed of these laser light sources 21 and the coupling lens 22. For example, the laser light source 21 is composed of a plurality of laser diodes arranged in rows and columns. The light source unit is composed of these laser diodes and a coupling lens 22 arranged on the exit surface side of the laser diode.

図11は、第1実施形態に係る光源装置20が有する光源ユニットの要部を示す。図11に示すように、光源ユニットにおいて、カップリングレンズ22は、レーザダイオード21Aに対向して配置される。光源ユニットにおいて、各レーザダイオード21Aから出射する青色光の発散角のうち、行方向又は列方向のうち大きい方向の発散角をθとする。隣り合うレーザダイオード21AのピッチをPとし、レーザダイオード21Aの発光点からカップリングレンズ22までの距離をLとする。各レーザダイオード21Aの配置間隔(P/Ltanθ)は、以下に示す(式1)を満たすように設定される。
1 ≦ P/Ltanθ ≦ 4 ・・・(式1)
FIG. 11 shows a main part of the light source unit included in the light source device 20 according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, in the light source unit, the coupling lens 22 is arranged so as to face the laser diode 21A. In the light source unit, among the divergence angles of blue light emitted from each laser diode 21A, the divergence angle in the larger direction in the row direction or the column direction is defined as θ. Let P be the pitch of the adjacent laser diodes 21A, and let L be the distance from the light emitting point of the laser diodes 21A to the coupling lens 22. The arrangement interval (P / Ltanθ) of each laser diode 21A is set so as to satisfy the following (Equation 1).
1 ≤ P / Ltan θ ≤ 4 ... (Equation 1)

最も好ましくは、各レーザダイオード21Aの配置間隔は、以下の(式2)を満たすように設定される。
P/Ltanθ = 2 ・・・(式2)
(式2)を満たすことにより、レーザ光源21の発光面を小さくしつつ、各レーザダイオード21Aの光を、対応するカップリングレンズ22のみに入射させることができる。これにより、隣接するカップリングレンズ22に対する入射を防止でき、光の利用効率の低下を抑制できる。
Most preferably, the arrangement interval of each laser diode 21A is set so as to satisfy the following (Equation 2).
P / Ltan θ = 2 ... (Equation 2)
By satisfying (Equation 2), the light of each laser diode 21A can be incidented only on the corresponding coupling lens 22 while reducing the light emitting surface of the laser light source 21. As a result, it is possible to prevent incident on the adjacent coupling lens 22, and it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency.

なお、光源ユニットが備える複数のレーザダイオード21Aは、同一の基板に配置されることが好ましい。複数のレーザダイオード21Aを同一の基板に配置すると、光源ユニットから出射される光の領域を小さくでき、光路上の各種の光学素子における光のケラレを抑制して、光利用効率を高めることができる。 The plurality of laser diodes 21A included in the light source unit are preferably arranged on the same substrate. By arranging a plurality of laser diodes 21A on the same substrate, the region of light emitted from the light source unit can be reduced, vignetting of light in various optical elements on the optical path can be suppressed, and light utilization efficiency can be improved. ..

図9において、第1の光学系23は、全体として正のパワーを有しており、レーザ光源21側から蛍光体ユニット26側に向かって順に配置された、大口径レンズ23aと負レンズ23bを有してなる。大口径レンズ23aは、大口径素子を構成していて、正のパワーを有し、カップリングレンズ22から出射された平行光を集光及び合成するレンズである。大口径レンズ23aと負レンズ23bにより構成される第1の光学系23は、カップリングレンズ22から略平行光となって入射した青色光の光束を収束させながらダイクロイックミラー24に導く。 In FIG. 9, the first optical system 23 has a positive power as a whole, and has a large-diameter lens 23a and a negative lens 23b arranged in order from the laser light source 21 side toward the phosphor unit 26 side. Have. The large-diameter lens 23a is a lens that constitutes a large-diameter element, has positive power, and collects and synthesizes parallel light emitted from the coupling lens 22. The first optical system 23 composed of the large-diameter lens 23a and the negative lens 23b guides the dichroic mirror 24 to the dichroic mirror 24 while converging the light flux of the blue light incident on the coupling lens 22 as substantially parallel light.

ダイクロイックミラー24は、第1の光学系23から出射される青色光の伝播方向に対して傾斜して配置されている。具体的には、第1の光学系23から出射される青色光の伝播方向前端側が下方に下がって傾斜した状態で配置されている。ダイクロイックミラー24は、第1の光学系23により略平行光とされた青色光を反射する一方、蛍光体ユニット26により変換された蛍光光すなわち第2の色光を透過する光学特性を備えている。ダイクロイックミラー24には、上述した光学特性を持たせるために、例えば、光学的なコーティングが施される。 The dichroic mirror 24 is arranged so as to be inclined with respect to the propagation direction of the blue light emitted from the first optical system 23. Specifically, the blue light emitted from the first optical system 23 is arranged in a state in which the front end side in the propagation direction is lowered downward and inclined. The dichroic mirror 24 has an optical property of reflecting blue light which is substantially parallel light by the first optical system 23, and transmitting fluorescent light converted by the phosphor unit 26, that is, second color light. The dichroic mirror 24 is provided with, for example, an optical coating in order to have the above-mentioned optical characteristics.

図12は、第1実施形態に係る光源装置20が有するダイクロイックミラー24の構成の一例を示す。図12は、第1の光学系23側から出射される青色光の入射方向から見たダイクロイックミラー24を示している。図12に示すように、ダイクロイックミラー24は、2つの領域24A、24Bに分割されている。以下、説明の便宜上、領域24A、24Bを、それぞれ第1の領域24A、第2の領域24Bと呼ぶ。 FIG. 12 shows an example of the configuration of the dichroic mirror 24 included in the light source device 20 according to the first embodiment. FIG. 12 shows a dichroic mirror 24 viewed from the incident direction of blue light emitted from the first optical system 23 side. As shown in FIG. 12, the dichroic mirror 24 is divided into two regions 24A and 24B. Hereinafter, for convenience of explanation, the regions 24A and 24B will be referred to as a first region 24A and a second region 24B, respectively.

第1の領域24Aは、第1の光学系23の負レンズ23bから出射される青色光を反射する一方、後述する蛍光体ユニット26の蛍光体により青色光から変換された蛍光光を透過する光学特性を有している。第1の領域24Aは、図1に示す反射面102aを構成する。第2の領域24Bは、これらの青色光及び蛍光光を透過する光学特性を有している。 The first region 24A reflects the blue light emitted from the negative lens 23b of the first optical system 23, while transmitting the fluorescent light converted from the blue light by the phosphor of the phosphor unit 26 described later. It has characteristics. The first region 24A constitutes the reflection surface 102a shown in FIG. The second region 24B has an optical property of transmitting these blue light and fluorescent light.

第1の領域24Aは、第1の光学系23の光軸上に配置される一方、第2の光学系25の光軸上に配置されず、第1の光学系23側に近づく態勢で配置されている。一方、第2の領域24Bは、第2の光学系25の光軸上に配置されず、第2の光学系25の光軸よりも、第1の光学系23から遠ざかる態勢で配置されている。 The first region 24A is arranged on the optical axis of the first optical system 23, but is not arranged on the optical axis of the second optical system 25, and is arranged so as to approach the first optical system 23 side. Has been done. On the other hand, the second region 24B is not arranged on the optical axis of the second optical system 25, and is arranged so as to be farther from the first optical system 23 than the optical axis of the second optical system 25. ..

第2の光学系25は、全体として正のパワーを有しており、レーザ光源21の側から蛍光体ユニット26の側に向かって順に、正レンズ25Aと正レンズ25Bとを有している。第2の光学系25は、ダイクロイックミラー24で反射した青色光を集光して蛍光体ユニット26に導く。また、第2の光学系25は、蛍光体ユニット26から放出される蛍光光を平行化する。なお、第2の光学系25は、集光素子の一例を構成する。 The second optical system 25 has a positive power as a whole, and has a positive lens 25A and a positive lens 25B in this order from the side of the laser light source 21 toward the side of the phosphor unit 26. The second optical system 25 collects the blue light reflected by the dichroic mirror 24 and guides it to the phosphor unit 26. Further, the second optical system 25 parallelizes the fluorescent light emitted from the phosphor unit 26. The second optical system 25 constitutes an example of a condensing element.

蛍光体ユニット26には、第2の光学系25から導かれた青色光が入射する。蛍光体ユニット26は、第2の光学系25から出射された青色光を反射させる機能と、青色光を励起光として作用させて蛍光体により青色光とは異なる波長域の蛍光光に変換する機能とを切り替える。蛍光体ユニット26で変換される蛍光光は、例えば、発光強度の中心が550[nm]の黄色の波長域の光である。 Blue light guided from the second optical system 25 is incident on the phosphor unit 26. The phosphor unit 26 has a function of reflecting blue light emitted from the second optical system 25 and a function of causing blue light to act as excitation light and converting it into fluorescent light having a wavelength range different from that of blue light by the phosphor. To switch between. The fluorescent light converted by the phosphor unit 26 is, for example, light in the yellow wavelength region having a center of emission intensity of 550 [nm].

図13は、第1実施形態に係る光源装置20が有する蛍光体ユニット26を示す。図13Aは、蛍光体ユニット26を青色光の入射方向から示しており、図13Bは、蛍光体ユニット26を青色光の入射方向と直交する方向から示している。図13は蛍光体ユニット26の構成の一例を示すもので、これに限定されることなく適宜変更が可能である。 FIG. 13 shows a phosphor unit 26 included in the light source device 20 according to the first embodiment. FIG. 13A shows the phosphor unit 26 from the incident direction of the blue light, and FIG. 13B shows the phosphor unit 26 from the direction orthogonal to the incident direction of the blue light. FIG. 13 shows an example of the configuration of the phosphor unit 26, and the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed.

図13に示すように、蛍光体ユニット26は、基板をなす円盤部材26Aと、駆動部をなす駆動モータ26Cとを有している。駆動モータ26Cは、円盤部材26Aの中心を通り、円盤部材26Aの平面に垂直な直線を回転軸26Bとして有している。円盤部材26Aの素材は任意であるが、例えば、透明基板やアルミニウムなどの金属基板を用いることができる。 As shown in FIG. 13, the phosphor unit 26 includes a disk member 26A forming a substrate and a drive motor 26C forming a drive unit. The drive motor 26C has a straight line passing through the center of the disk member 26A and perpendicular to the plane of the disk member 26A as the rotation shaft 26B. The material of the disk member 26A is arbitrary, but for example, a transparent substrate or a metal substrate such as aluminum can be used.

蛍光体ユニット26の円盤部材26Aは、周方向の大部分、第1実施形態では270°よりも大きい角度範囲が蛍光領域26Dに区画されている。円盤部材26Aの周方向の小部分、第1実施形態では90°よりも小さい角度範囲が励起光反射領域26Eに区画されている。励起光反射領域26Eは、ダイクロイックミラー24で反射された励起光を反射又は拡散反射する第1の領域の一例を構成する。蛍光領域26Dは、ダイクロイックミラー24で反射された励起光を変換して蛍光光を出射する領域の一例を構成する。蛍光領域26Dは、下層側から上層側に向かって順に積層された、反射コート26D1と、蛍光体層26D2と、反射防止コート(ARコート)26D3で構成されている。 The disk member 26A of the phosphor unit 26 is divided into a fluorescent region 26D for most of the circumferential direction, that is, an angle range larger than 270 ° in the first embodiment. A small portion of the disk member 26A in the circumferential direction, in the first embodiment, an angle range smaller than 90 ° is defined in the excitation light reflection region 26E. The excitation light reflection region 26E constitutes an example of a first region that reflects or diffusely reflects the excitation light reflected by the dichroic mirror 24. The fluorescence region 26D constitutes an example of a region in which the excitation light reflected by the dichroic mirror 24 is converted to emit the fluorescence light. The fluorescence region 26D is composed of a reflection coat 26D1, a phosphor layer 26D2, and an antireflection coat (AR coat) 26D3, which are laminated in order from the lower layer side to the upper layer side.

反射コート26D1は、蛍光体層26D2から出射する蛍光光の波長領域の光を反射する特性を有している。円盤部材26Aを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート26D1を省略することも可能である。言い換えると、円盤部材26Aに反射コート26D1の機能を持たせることも可能である。 The reflection coat 26D1 has a property of reflecting light in the wavelength region of the fluorescent light emitted from the phosphor layer 26D2. When the disk member 26A is made of a metal substrate having a high reflectance, the reflective coating 26D1 can be omitted. In other words, it is also possible to give the disk member 26A the function of the reflective coating 26D1.

蛍光体層26D2としては、例えば、蛍光体材料を有機・無機のバインダ内に分散させたもの、蛍光体材料の結晶を直接形成したもの、Ce:YAG系などの希土類蛍光体を用いることができる。蛍光体層26D2は、励起光の少なくとも一部を励起光とは異なる波長の蛍光光に変換して出射する波長変換部材の一例を構成する。蛍光体層26D2から出射する蛍光光の波長帯域は、例えば、黄色、青色、緑色、赤色の波長帯域とすることができる。第1実施形態では、黄色の波長帯域を有する蛍光光を用いている。また、本実施例では波長変換素子として蛍光体を用いているが、燐光体や、非線形光学結晶などを用いてもよい。 As the phosphor layer 26D2, for example, one in which the phosphor material is dispersed in an organic / inorganic binder, one in which crystals of the phosphor material are directly formed, and a rare earth phosphor such as Ce: YAG type can be used. .. The phosphor layer 26D2 constitutes an example of a wavelength conversion member that converts at least a part of the excitation light into fluorescent light having a wavelength different from that of the excitation light and emits the light. The wavelength band of the fluorescent light emitted from the phosphor layer 26D2 can be, for example, a wavelength band of yellow, blue, green, or red. In the first embodiment, fluorescent light having a yellow wavelength band is used. Further, although a phosphor is used as the wavelength conversion element in this embodiment, a phosphorescent body, a nonlinear optical crystal, or the like may be used.

反射防止コート26D3は、蛍光体層26D2の表面における光の反射を防止する特性を有している。 The antireflection coat 26D3 has a property of preventing the reflection of light on the surface of the phosphor layer 26D2.

励起光反射領域26Eには、第2の光学系25から導かれた青色光の波長領域の光を反射する特性を有する反射コート26E1が積層されている。したがって、励起光反射領域26Eは反射面になっている。円盤部材26Aを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート26E1を省略することも可能である。言い換えると、円盤部材26A自体に反射コート26E1の機能を持たせることも可能である。 A reflection coat 26E1 having a property of reflecting light in a wavelength region of blue light derived from the second optical system 25 is laminated on the excitation light reflection region 26E. Therefore, the excitation light reflection region 26E is a reflection surface. When the disk member 26A is made of a metal substrate having a high reflectance, the reflective coating 26E1 can be omitted. In other words, it is also possible to give the disk member 26A itself the function of the reflective coating 26E1.

蛍光体ユニット26に対して青色光(「第1の色光」という)を照射しながら円盤部材26Aを駆動モータ26Cによって回転駆動すると、蛍光体ユニット26に対する青色光の照射位置が時間とともに移動する。その結果、蛍光体ユニット26に入射した青色光の一部分が、波長変換領域である蛍光領域26Dで青色光とは波長の異なる蛍光光(「第2の色光」という)に変換されて出射される。一方、蛍光体ユニット26に入射した青色光の他部分は、励起光反射領域26Eで青色光のままで反射されて出射される。ここでいう「青色光の一部分」及び「青色光の他部分」とは、時間軸上で区分された一部と他の部分という意味である。 When the disk member 26A is rotationally driven by the drive motor 26C while irradiating the phosphor unit 26 with blue light (referred to as “first color light”), the irradiation position of the blue light on the phosphor unit 26 moves with time. As a result, a part of the blue light incident on the phosphor unit 26 is converted into fluorescent light (referred to as "second color light") having a wavelength different from that of the blue light in the fluorescence region 26D, which is the wavelength conversion region, and emitted. .. On the other hand, the other portion of the blue light incident on the phosphor unit 26 is reflected and emitted as the blue light in the excitation light reflection region 26E. Here, "a part of blue light" and "another part of blue light" mean a part and another part divided on the time axis.

蛍光領域26Dと励起光反射領域26Eの数や範囲等には自由度があり、種々の設計変更が可能である。例えば、各2つの蛍光領域と励起光反射領域とを周方向に90°間隔となるように交互に配置してもよい。 There is a degree of freedom in the number and range of the fluorescence region 26D and the excitation light reflection region 26E, and various design changes are possible. For example, each of the two fluorescence regions and the excitation light reflection region may be alternately arranged at intervals of 90 ° in the circumferential direction.

図10に戻り、光源装置20の構成について説明を続ける。屈折光学系27は、第2の光学系25から出射された青色光及び蛍光光を集光するレンズで構成される。蛍光体ユニット26から出射された光は、ダイクロイックミラー24を透過した後、屈折光学系27で屈折されて集光され、カラーホイール28に入射する(図9参照)。カラーホイール28は、蛍光体ユニット26により生成された青色光及び蛍光光を、所望の色に分離する。 Returning to FIG. 10, the description of the configuration of the light source device 20 will be continued. The refractive optics system 27 is composed of a lens that collects blue light and fluorescent light emitted from the second optical system 25. The light emitted from the phosphor unit 26 passes through the dichroic mirror 24, is refracted by the folding optics system 27, is condensed, and is incident on the color wheel 28 (see FIG. 9). The color wheel 28 separates the blue light and the fluorescent light generated by the phosphor unit 26 into desired colors.

図14は、第1実施形態に係る光源装置20が有するカラーホイール28の概略構成を示す。図14Aは、カラーホイール28を青色光及び蛍光光の入射方向から示しており、図14Bは、カラーホイール28を青色光及び蛍光光の入射方向と直交する方向から示している。図14に示すように、カラーホイール28は、円環形状部材28Aと、その駆動部として、回転軸28Bを中心に円環形状部材28Aを回転駆動する駆動モータ28Cを有している。 FIG. 14 shows a schematic configuration of a color wheel 28 included in the light source device 20 according to the first embodiment. FIG. 14A shows the color wheel 28 from the incident direction of the blue light and the fluorescent light, and FIG. 14B shows the color wheel 28 from the direction orthogonal to the incident direction of the blue light and the fluorescent light. As shown in FIG. 14, the color wheel 28 includes a ring-shaped member 28A and, as a driving unit thereof, a drive motor 28C that rotationally drives the ring-shaped member 28A around a rotating shaft 28B.

円環形状部材28Aは、円周方向に沿って区画された複数の領域、すなわち、拡散領域28Dと、3つのフィルタ領域28R、28G及び28Yを有している。拡散領域28Dは、蛍光体ユニット26から出射された青色光を透過及び拡散させるための領域である。フィルタ領域28Rは、蛍光体ユニット26から出射された蛍光光のうち赤色成分の波長域を含む光を透過させる領域である。同様に、フィルタ領域28G、28Yは、それぞれ蛍光体ユニット26から出射された蛍光光のうち緑色成分及び黄色成分の波長域を含む光を透過させる領域である。 The ring-shaped member 28A has a plurality of regions partitioned along the circumferential direction, that is, a diffusion region 28D, and three filter regions 28R, 28G, and 28Y. The diffusion region 28D is a region for transmitting and diffusing the blue light emitted from the phosphor unit 26. The filter region 28R is a region for transmitting light including the wavelength region of the red component among the fluorescent light emitted from the phosphor unit 26. Similarly, the filter regions 28G and 28Y are regions that transmit light including the wavelength regions of the green component and the yellow component of the fluorescent light emitted from the phosphor unit 26, respectively.

以上の説明では、カラーホイール28が、蛍光光のうち赤色成分、緑色成分、黄色成分の光をそれぞれ透過させる領域を有するものとしている。しかしながら、カラーホイール28の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、蛍光光のうち、赤色成分及び緑色成分の光をそれぞれ透過させる領域を有するものとしてもよい。 In the above description, it is assumed that the color wheel 28 has a region for transmitting the red component, the green component, and the yellow component of the fluorescent light, respectively. However, the configuration of the color wheel 28 is not limited to this, and may have, for example, a region for transmitting the light of the red component and the green component of the fluorescent light.

カラーホイール28における各領域の面積割合は、プロジェクタ装置1の設計仕様に基づく。カラーホイール28における拡散領域28Dは、蛍光体ユニット26から出射される青色光が透過する。したがって、蛍光体ユニット26の円盤部材26Aの全面積に対する励起光反射領域26Eの面積の割合と、カラーホイール28の全面積に対する拡散領域28Dの面積の割合とを一致させるとよい。 The area ratio of each region in the color wheel 28 is based on the design specifications of the projector device 1. Blue light emitted from the phosphor unit 26 is transmitted through the diffusion region 28D of the color wheel 28. Therefore, it is preferable to match the ratio of the area of the excitation light reflection region 26E to the total area of the disk member 26A of the phosphor unit 26 and the ratio of the area of the diffusion region 28D to the total area of the color wheel 28.

駆動モータ28Cは円環形状部材28Aを円周方向に回転駆動する。円環形状部材28Aが円周方向に回転すると、蛍光体ユニット26から出射された青色光は、拡散領域28D、フィルタ領域28R、28G及び28Yへ順次入射する。蛍光体ユニット26から出射された青色光および蛍光光が、カラーホイール28を透過することによって、青色光、緑色光、赤色光及び黄色光が順次出射される。カラーホイール28の各領域を透過した光は、ライトトンネル29へ入射される。 The drive motor 28C rotationally drives the annular member 28A in the circumferential direction. When the annular member 28A rotates in the circumferential direction, the blue light emitted from the phosphor unit 26 sequentially enters the diffusion region 28D, the filter regions 28R, 28G, and 28Y. The blue light and the fluorescent light emitted from the phosphor unit 26 pass through the color wheel 28, so that the blue light, the green light, the red light, and the yellow light are sequentially emitted. The light transmitted through each region of the color wheel 28 is incident on the light tunnel 29.

ライトトンネル29は、4つのミラーが四角柱の内側になるように形成された光学素子で、四角柱の一端から入射した光を内部のミラーで複数回反射させることで光の分布を均一化する光ミキシング素子である。ライトトンネル29は、屈折光学系27で集光された光青色光及び蛍光光が入射するように配置されている。第1実施形態では、光ミキシング素子の一例としてライトトンネル29を用いているが、これに限定されず、前に説明したロッドインテグレータやフライアイレンズ等を用いることも可能である。 The light tunnel 29 is an optical element formed so that four mirrors are inside the quadrangular prism, and the light incident from one end of the quadrangular prism is reflected by the internal mirror multiple times to make the distribution of light uniform. It is an optical mixing element. The light tunnel 29 is arranged so that the light blue light and the fluorescent light collected by the refractive optics 27 are incident. In the first embodiment, the light tunnel 29 is used as an example of the optical mixing element, but the present invention is not limited to this, and a rod integrator, a fly-eye lens, or the like described above can also be used.

図15は、第1実施形態に係る光源装置20が有するライトトンネル29の2つの例を、入射開口部29Aを光の入射方向から示している。図15は、ライトトンネル29の入射開口部29A上の青色光の投影範囲を示している。ライトトンネル29は、図15に示すように、僅かに傾いて配置されている。ライトトンネル29の傾き角は、光源装置20に求められる性能によって変わる。 FIG. 15 shows two examples of the light tunnel 29 included in the light source device 20 according to the first embodiment, showing the incident opening 29A from the incident direction of light. FIG. 15 shows the projection range of blue light on the incident opening 29A of the light tunnel 29. As shown in FIG. 15, the light tunnel 29 is arranged at a slight inclination. The tilt angle of the light tunnel 29 varies depending on the performance required for the light source device 20.

第1実施形態に係る光源装置20の光源ユニットは、前述の通り、レーザダイオード21Aがアレイ状に配置されたレーザ光源21を有している。図15A、図15Bに示すように、レーザダイオード21Aから出射され、ライトトンネル29の入射開口部29Aに投影される青色光等の投影断面は楕円形状になる。図15Aに示す例では、入射開口部29A上に投影される青色光等の楕円形状投影断面の長軸が入射開口部29Aの短辺と略平行になるように配置されている。このように入射開口部29A上の青色光等の投影範囲を設定することにより、ライトトンネル29による青色光等のケラレを抑制することができる。 As described above, the light source unit of the light source device 20 according to the first embodiment has the laser light source 21 in which the laser diodes 21A are arranged in an array. As shown in FIGS. 15A and 15B, the projected cross section of blue light or the like emitted from the laser diode 21A and projected onto the incident opening 29A of the light tunnel 29 has an elliptical shape. In the example shown in FIG. 15A, the long axis of the elliptical projected cross section such as blue light projected on the incident opening 29A is arranged so as to be substantially parallel to the short side of the incident opening 29A. By setting the projection range of blue light or the like on the incident opening 29A in this way, vignetting of blue light or the like due to the light tunnel 29 can be suppressed.

入射開口部29A上の青色光等の投影範囲は、図15Bに示すように、楕円形状投影断面の長軸が入射開口部29Aの長辺と略平行になるように配置してもよい。ここでいう楕円形状は、投影範囲の縦方向の強度分布の半値全幅(FWHM)と、横方向の強度分布の半値全幅(FWHM)とに差があるような形状のことをいう。つまり、等方的な強度分布を持たない形状のことである。 As shown in FIG. 15B, the projection range of blue light or the like on the incident opening 29A may be arranged so that the long axis of the elliptical projected cross section is substantially parallel to the long side of the incident opening 29A. The elliptical shape referred to here refers to a shape in which there is a difference between the full width at half maximum (FWHM) of the intensity distribution in the vertical direction and the full width at half maximum (FWHM) of the intensity distribution in the horizontal direction. That is, it is a shape that does not have an isotropic intensity distribution.

このような構成を有する光源装置20における青色光の光路(以下、適宜「青色光光路」という)について、以下のように説明する。青色光光路とは、図10Aに示すレーザ光源21が出射した励起光のうち、蛍光体ユニット26の励起光反射領域26E(図13A参照)で反射する光が進行する光路をいう。 The blue light optical path (hereinafter, appropriately referred to as “blue light path”) in the light source device 20 having such a configuration will be described as follows. The blue optical path refers to an optical path in which the light reflected by the excitation light reflection region 26E (see FIG. 13A) of the phosphor unit 26 travels among the excitation lights emitted by the laser light source 21 shown in FIG. 10A.

レーザ光源21から出射された青色光は、カップリングレンズ22により平行光に変換される。カップリングレンズ22から出射された青色光は、第1の光学系23の大口径レンズ23aによって集光及び合成された後、負レンズ23bを経て集光光としてダイクロイックミラー24に入射する。ダイクロイックミラー24は、入射光を第1の領域24Aで反射し、この反射光は第2の光学系25に向かう。第1の領域24Aは、レーザ光源21から出射された青色光を反射する反射面102aを構成する(図1参照)。上述した励起光の投影像中心の点Pは、第1の領域24Aに形成される。 The blue light emitted from the laser light source 21 is converted into parallel light by the coupling lens 22. The blue light emitted from the coupling lens 22 is condensed and synthesized by the large-diameter lens 23a of the first optical system 23, and then enters the dichroic mirror 24 as condensed light through the negative lens 23b. The dichroic mirror 24 reflects the incident light in the first region 24A, and the reflected light is directed to the second optical system 25. The first region 24A constitutes a reflecting surface 102a that reflects blue light emitted from the laser light source 21 (see FIG. 1). The point P at the center of the projected image of the excitation light described above is formed in the first region 24A.

上述したように、ダイクロイックミラー24の第1の領域24Aは、第2の光学系25の光軸に対して第1の光学系23側にずれて配置されている。このため、青色光光路は、第2の光学系25、具体的には正レンズ25Aの第1の光学系23側の一部に入射する。そして、青色光は、第2の光学系25の光軸に角度を有した状態で近づくように進み、第2の光学系25、具体的には正レンズ25Bから出射する。第2の光学系25から出射した青色光は、蛍光体ユニット26に入射する。 As described above, the first region 24A of the dichroic mirror 24 is arranged so as to be offset from the optical axis of the second optical system 25 toward the first optical system 23. Therefore, the blue optical path is incident on the second optical system 25, specifically, a part of the positive lens 25A on the first optical system 23 side. Then, the blue light travels so as to approach the optical axis of the second optical system 25 at an angle, and is emitted from the second optical system 25, specifically, the positive lens 25B. The blue light emitted from the second optical system 25 is incident on the phosphor unit 26.

蛍光体ユニット26に向かう青色光が励起光反射領域26Eに入射すると、青色光は励起光反射領域26Eで正反射される。励起光反射領域26Eで正反射された青色光は、第2の光学系25、具体的には正レンズ25Bの第1の光学系23側とは反対側の一部に入射する。そして、青色光は、第2の光学系25の光軸に対して角度を有した状態で遠ざかるように進み、第2の光学系25、具体的には、正レンズ25Aから出射する。 When the blue light directed to the phosphor unit 26 is incident on the excitation light reflection region 26E, the blue light is specularly reflected in the excitation light reflection region 26E. The blue light that is specularly reflected by the excitation light reflection region 26E is incident on a part of the second optical system 25, specifically, a part of the positive lens 25B opposite to the first optical system 23 side. Then, the blue light travels away from the optical axis of the second optical system 25 at an angle, and is emitted from the second optical system 25, specifically, the positive lens 25A.

第2の光学系25の正レンズ25Aから出射した青色光は、ダイクロイックミラー24の第2の領域24Bを透過する。蛍光体ユニット26から正反射された青色光の光束あるいは第2の光学系25から出射してダイクロイックミラー24の第2の領域24Bを透過した青色光の光束は、前記励起光の光束Qを構成する。上述のように、ダイクロイックミラー24の第2の領域24Bは、励起光及び蛍光光を透過する光学特性を有している。このため、青色光の光束(光束Q)がダイクロイックミラー24と交わる場合であっても、光利用効率の低下を抑制できる。 The blue light emitted from the positive lens 25A of the second optical system 25 passes through the second region 24B of the dichroic mirror 24. The luminous flux of blue light specularly reflected from the phosphor unit 26 or the luminous flux of blue light emitted from the second optical system 25 and transmitted through the second region 24B of the dichroic mirror 24 constitutes the luminous flux Q of the excitation light. To do. As described above, the second region 24B of the dichroic mirror 24 has an optical property of transmitting excitation light and fluorescent light. Therefore, even when the luminous flux (luminous flux Q) of blue light intersects with the dichroic mirror 24, it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency.

ダイクロイックミラー24の第2の領域24Bを透過した青色光は、屈折光学系27に入射する。青色光は、屈折光学系27の光軸に対し角度を有した状態で近づくように進み、図9に示すカラーホイール28を介してライトトンネル29に入射する。青色光はライトトンネル29の内部で複数回反射され、均一化された後、光源装置20の外部に配置された照明光学系30に入射する。 The blue light transmitted through the second region 24B of the dichroic mirror 24 is incident on the refractive optics system 27. The blue light travels so as to approach the optical axis of the refractive optics system 27 at an angle, and enters the light tunnel 29 via the color wheel 28 shown in FIG. The blue light is reflected a plurality of times inside the light tunnel 29, homogenized, and then incident on the illumination optical system 30 arranged outside the light source device 20.

次に、本実施の形態に係る光源装置20における蛍光光の光路(以下、適宜「蛍光光路」という)について、図10Bを参照して説明する。図10Bでは、説明の便宜上、蛍光光の光路の一部を省略している。蛍光光路とは、レーザ光源21が出射した励起光のうち、蛍光体ユニット26の蛍光領域26Dで波長変換される光が進行する光路をいう。 Next, the optical path of the fluorescent light (hereinafter, appropriately referred to as “fluorescent optical path”) in the light source device 20 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 10B. In FIG. 10B, a part of the optical path of the fluorescent light is omitted for convenience of explanation. The fluorescent optical path refers to an optical path in which light whose wavelength is converted in the fluorescence region 26D of the phosphor unit 26 travels among the excitation light emitted by the laser light source 21.

レーザ光源21から出射された青色光が蛍光体ユニット26に導かれるまでは、蛍光光路は、上述した青色光光路と同様である。ここで、蛍光体ユニット26に入射した青色光は、蛍光領域26Dに入射するものとする。蛍光領域26Dに入射した青色光は、蛍光体に対する励起光となって蛍光体により波長変換され、例えば、黄色の波長域を含む蛍光光になると共に、反射コート26D1及び蛍光体層26D2によりランバート反射される。 The fluorescent optical path is the same as the blue optical path described above until the blue light emitted from the laser light source 21 is guided to the phosphor unit 26. Here, it is assumed that the blue light incident on the phosphor unit 26 is incident on the fluorescence region 26D. The blue light incident on the fluorescence region 26D becomes excitation light for the phosphor and is wavelength-converted by the phosphor to become fluorescent light including, for example, a yellow wavelength region, and is Lambert-reflected by the reflection coat 26D1 and the phosphor layer 26D2. Will be done.

蛍光領域26Dによってランバート反射された蛍光光は、第2の光学系25によって平行光に変換される。第2の光学系25から出射した蛍光光は、ダイクロイックミラー24を透過し、屈折光学系27に入射する。蛍光光は、屈折光学系27の光軸に対し角度を有した状態で近づくように進み、カラーホイール28を経てライトトンネル29に入射する。蛍光光は、ライトトンネル29の内部で複数回反射され均一化された後、光源装置20の外部に配置された照明光学系30に入射する。 The fluorescent light Lambertian reflected by the fluorescent region 26D is converted into parallel light by the second optical system 25. The fluorescent light emitted from the second optical system 25 passes through the dichroic mirror 24 and enters the refractive optical system 27. The fluorescent light travels so as to approach the optical axis of the refractive optics system 27 at an angle, and enters the light tunnel 29 via the color wheel 28. The fluorescent light is reflected a plurality of times inside the light tunnel 29 and homogenized, and then enters the illumination optical system 30 arranged outside the light source device 20.

このように第1実施形態に係る光源装置20においては、レーザ光源21から出射される青色光の光路を、蛍光体ユニット26の反射前と反射後とで異ならせている。より具体的に説明すると以下のとおりである。レーザ光源21からダイクロイックミラー24の第1の領域24A上に投影される青色光の投影像中心の点を定める。この投影像中心の点を、図1では点Pで示している。この点Pと、蛍光体ユニット26から反射する青色光の光束(図1に示す光束Q)とが交わらないように、青色光光路を形成している。このように構成することにより、青色光がダイクロイックミラー24上の同一箇所を透過するのを防止し、集光密度の上昇に起因してダイクロイックミラー24が破損することを抑制し、信頼性を高めることができる。 As described above, in the light source device 20 according to the first embodiment, the optical path of the blue light emitted from the laser light source 21 is different between before and after the reflection of the phosphor unit 26. More specifically, it is as follows. A point at the center of the projected image of blue light projected from the laser light source 21 onto the first region 24A of the dichroic mirror 24 is determined. The point at the center of this projected image is indicated by point P in FIG. A blue optical path is formed so that this point P and the luminous flux of blue light reflected from the phosphor unit 26 (luminous flux Q shown in FIG. 1) do not intersect. With this configuration, it is possible to prevent blue light from passing through the same location on the dichroic mirror 24, prevent the dichroic mirror 24 from being damaged due to an increase in the light collection density, and improve reliability. be able to.

また、蛍光体ユニット26から出射される青色光の光路を分離するために位相差板や偏光ビームスプリッターなどからなる偏光分離素子等の特別な光学素子を用意する必要がない。よって、部品点数を低減でき、製造コストを低減すると共に光源装置20を小型化することができる。さらに、位相差板や偏光分離素子等の偏光を操作する光学部品を使用しないので、光学部品の反射率、透過率及び吸収率等による光利用効率の低下を抑制することができる。 Further, in order to separate the optical path of blue light emitted from the phosphor unit 26, it is not necessary to prepare a special optical element such as a polarization separating element including a retardation plate or a polarization beam splitter. Therefore, the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the light source device 20 can be miniaturized. Further, since an optical component such as a retardation plate or a polarization separating element that manipulates polarization is not used, it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency due to the reflectance, transmittance, absorption rate, etc. of the optical component.

第1実施形態に係る光源装置20において、レーザ光源21から出射される青色光は、偏光方向が一定の方向である直線偏光である。また、複数のレーザ光源21を有する光源ユニットは、直線偏光の向きが全て同じになるように配置し、光源ユニットから出射する光の直線偏光の向きを揃えている。直線偏光の向きは、光源ユニットを配置する向きで決定できる。 In the light source device 20 according to the first embodiment, the blue light emitted from the laser light source 21 is linearly polarized light whose polarization direction is a constant direction. Further, the light source units having the plurality of laser light sources 21 are arranged so that the directions of linearly polarized light are all the same, and the directions of linearly polarized light of the light emitted from the light source unit are aligned. The direction of linearly polarized light can be determined by the direction in which the light source unit is arranged.

図15A、図15Bでわかるように、ライトトンネル29の傾きに合わせて光源ユニットを傾けると直線偏光の向きが変わってしまう。直線偏光の向きが変わってしまう状況の下で、偏光分離素子等により偏光を操作する構成である場合、偏光分離素子を透過する際に光利用効率が低下することがあり得る。第1実施形態に係る光源装置20においては、偏光を操作する構成を採用しないため、レーザ光源21の傾きに起因して光利用効率が低下するのを防止することができる。 As can be seen in FIGS. 15A and 15B, if the light source unit is tilted according to the tilt of the light tunnel 29, the direction of linearly polarized light changes. In a situation where the direction of linearly polarized light changes, when the polarization is manipulated by a polarization separating element or the like, the light utilization efficiency may decrease when transmitting through the polarization separating element. Since the light source device 20 according to the first embodiment does not employ a configuration in which polarization is manipulated, it is possible to prevent the light utilization efficiency from being lowered due to the inclination of the laser light source 21.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る光源装置201は、ダイクロイックミラーの構成が第1実施形態に係る光源装置20と相違する。以下、図16に示す第2実施形態に係る光源装置201の構成を、第1実施形態に係る光源装置20との相違点を中心に説明する。図16Aは、光源装置201における青色光の光路を示しており、図16Bは、光源装置201における蛍光光の光路を示している。図16において、前記第1実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図16Bでは、説明の便宜上、蛍光光の光路の一部を省略している。
(Second Embodiment)
The light source device 201 according to the second embodiment has a dichroic mirror configuration different from that of the light source device 20 according to the first embodiment. Hereinafter, the configuration of the light source device 201 according to the second embodiment shown in FIG. 16 will be described focusing on the differences from the light source device 20 according to the first embodiment. FIG. 16A shows the optical path of blue light in the light source device 201, and FIG. 16B shows the optical path of fluorescent light in the light source device 201. In FIG. 16, the same reference numerals are given to the configurations common to those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted. In FIG. 16B, a part of the optical path of the fluorescent light is omitted for convenience of explanation.

図16に示す光源装置201は、ダイクロイックミラー241の構成のみが第1実施形態に係る光源装置20と相違する。ダイクロイックミラー241は、第1実施形態のダイクロイックミラー24と同様に傾斜して配置される一方、ダイクロイックミラー24よりも長さ短くなっている。ダイクロイックミラー24の寸法が短いことから、光源装置20を小型化することができる。ダイクロイックミラー241は、前記ダイクロイックミラー24の一部である第1の領域24Aと同様の光学特性を有している。 The light source device 201 shown in FIG. 16 differs from the light source device 20 according to the first embodiment only in the configuration of the dichroic mirror 241. The dichroic mirror 241 is arranged at an angle like the dichroic mirror 24 of the first embodiment, but is shorter in length than the dichroic mirror 24. Since the size of the dichroic mirror 24 is short, the light source device 20 can be miniaturized. The dichroic mirror 241 has the same optical characteristics as the first region 24A which is a part of the dichroic mirror 24.

図17は、第2実施形態に係る光源装置201が有するダイクロイックミラー241の構成の一例を示す。図17は、第1の光学系23側から出射される青色光(励起光)の入射方向から見たダイクロイックミラー241を示している。ダイクロイックミラー241は、単一の領域241Aのみで構成されている。 FIG. 17 shows an example of the configuration of the dichroic mirror 241 included in the light source device 201 according to the second embodiment. FIG. 17 shows a dichroic mirror 241 viewed from the incident direction of blue light (excitation light) emitted from the first optical system 23 side. The dichroic mirror 241 is composed of only a single region 241A.

領域241Aは、第2実施形態における前記第1の領域24Aと同様に、第1の光学系23から出射される青色光を反射し、蛍光体ユニット26の蛍光体により青色光から変換された蛍光光を透過する光学特性を有している。領域241Aは、第1の領域24Aと同一の位置に配置されている。すなわち、領域241Aは、第1の光学系23の光軸上に配置されている。しかし、領域241Aは、第2の光学系25の光軸よりも第1の光学系23側にずれた位置に配置されている。 Similar to the first region 24A in the second embodiment, the region 241A reflects the blue light emitted from the first optical system 23, and the fluorescence converted from the blue light by the phosphor of the phosphor unit 26. It has optical properties that allow light to pass through. The region 241A is arranged at the same position as the first region 24A. That is, the region 241A is arranged on the optical axis of the first optical system 23. However, the region 241A is arranged at a position deviated from the optical axis of the second optical system 25 toward the first optical system 23.

このような構成を有する光源装置201における青色光光路及び蛍光光路について、図16A及び図16Bを参照して説明する。図16Aに示すように、レーザ光源21から出射された青色光は、蛍光体ユニット26の励起光反射領域26Eで反射され、第2の光学系25に出射される。ここまでは、第1実施形態の青色光光路と同様である。第2実施形態に係る光源装置201では、第2の光学系25から出射された青色光はダイクロイックミラー241を透過しない。蛍光体ユニット26から出射する青色光の光束(図1Aに示す光束Qに相当する)は、ダイクロイックミラー24と交わらない。一方、蛍光光路は、図16Bに示すように、第1実施形態の蛍光光路と同様である。 The blue optical path and the fluorescent optical path in the light source device 201 having such a configuration will be described with reference to FIGS. 16A and 16B. As shown in FIG. 16A, the blue light emitted from the laser light source 21 is reflected by the excitation light reflection region 26E of the phosphor unit 26 and is emitted to the second optical system 25. Up to this point, it is the same as the blue optical path of the first embodiment. In the light source device 201 according to the second embodiment, the blue light emitted from the second optical system 25 does not pass through the dichroic mirror 241. The luminous flux of blue light emitted from the phosphor unit 26 (corresponding to the luminous flux Q shown in FIG. 1A) does not intersect with the dichroic mirror 24. On the other hand, as shown in FIG. 16B, the fluorescent optical path is the same as that of the fluorescent optical path of the first embodiment.

第2実施形態に係る光源装置201においては、レーザ光源21から出射される青色光の光路を、蛍光体ユニット26の反射前と反射後とで異ならせている。したがって、第1実施形態に係る光源装置20と同様に、光源装置の信頼性を高めるとともに、小型化及び低コスト化を図ることができる。 In the light source device 201 according to the second embodiment, the optical path of blue light emitted from the laser light source 21 is different between before and after reflection of the phosphor unit 26. Therefore, similarly to the light source device 20 according to the first embodiment, the reliability of the light source device can be improved, and the size and cost can be reduced.

特に、光源装置201では、第2の光学系25の幅よりもダイクロイックミラー241の幅を小さくすることができるため、光源装置201のサイズを小さくすることができる。さらに、蛍光体ユニット26で反射した青色光の光路がダイクロイックミラー241を透過しないため、ダイクロイックミラー241の透過率に起因する光利用効率の低下を抑制できる。 In particular, in the light source device 201, the width of the dichroic mirror 241 can be made smaller than the width of the second optical system 25, so that the size of the light source device 201 can be made smaller. Further, since the optical path of blue light reflected by the phosphor unit 26 does not pass through the dichroic mirror 241, it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency due to the transmittance of the dichroic mirror 241.

(第3実施形態)
次に、図18に示す第3実施形態に係る光源装置202について説明する。光源装置202は、第1光源ユニットと第2光源ユニットを有する点、第2光源ユニットからの励起光を第1光源ユニットからの励起光に合成する偏光光学部品を有する点で、第2実施形態に係る光源装置201と相違する。第1光源ユニットは、レーザ光源21及びカップリングレンズ22からなる。第2光源ユニットは、レーザ光源211及びカップリングレンズ221からなる。
(Third Embodiment)
Next, the light source device 202 according to the third embodiment shown in FIG. 18 will be described. The second embodiment is that the light source device 202 has a first light source unit and a second light source unit, and has a polarized optical component that synthesizes excitation light from the second light source unit with excitation light from the first light source unit. It is different from the light source device 201 according to the above. The first light source unit includes a laser light source 21 and a coupling lens 22. The second light source unit includes a laser light source 211 and a coupling lens 221.

図18Aは、第3実施形態に係る光源装置202における青色レーザ光の光路を示しており、図18Bは、第3実施形態に係る光源装置202における蛍光光の光路を示している。図18において、前記第2実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図18Bでは、説明の便宜上、蛍光光の光路の一部を省略している。 FIG. 18A shows the optical path of the blue laser light in the light source device 202 according to the third embodiment, and FIG. 18B shows the optical path of the fluorescent light in the light source device 202 according to the third embodiment. In FIG. 18, the same reference numerals are given to the configurations common to those of the second embodiment, and the description thereof will be omitted. In FIG. 18B, a part of the optical path of the fluorescent light is omitted for convenience of explanation.

図18に示すように、光源装置202は、第2光源ユニットを構成するレーザ光源211及びカップリングレンズ221を有している。第2光源ユニットは、レーザ光源211から出射されるレーザ光が、第1光源ユニットのレーザ光源21から出射されるレーザ光と直交するように配置されている。 As shown in FIG. 18, the light source device 202 includes a laser light source 211 and a coupling lens 221 that form a second light source unit. The second light source unit is arranged so that the laser light emitted from the laser light source 211 is orthogonal to the laser light emitted from the laser light source 21 of the first light source unit.

レーザ光源211は、レーザ光源21と同様の構成を有している。すなわち、レーザ光源211は、複数のレーザ光を出射する光源としてレーザダイオードがアレイ状に配置されており、例えば、発光強度の中心が455[nm]の青色光を出射する。レーザ光源21、211は、いずれもP偏光を出射するように構成されている。カップリングレンズ221は、前記カップリングレンズ22と同様に、レーザ光源211から出射された青色光を入射し、平行光すなわちコリメート光に変換するレンズである。 The laser light source 211 has the same configuration as the laser light source 21. That is, in the laser light source 211, laser diodes are arranged in an array as a light source for emitting a plurality of laser beams, and for example, blue light having a center of emission intensity of 455 [nm] is emitted. Both the laser light sources 21 and 211 are configured to emit P-polarized light. Similar to the coupling lens 22, the coupling lens 221 is a lens that incidents blue light emitted from the laser light source 211 and converts it into parallel light, that is, collimated light.

光源装置202は、偏光光学部品を構成する1/2波長板222及び偏光分離素子223を有している。1/2波長板222は、複数のカップリングレンズ221に対向して配置されている。1/2波長板222は、レーザ光源211から出射される青色光のP偏光成分をS偏光成分に変換する。偏光分離素子223は、レーザ光源21から出射される青色光及びレーザ光源211から出射される青色光の光路上に配置されている。偏光分離素子223は、青色光のS偏光成分を反射する一方、青色光のP偏光成分を透過する光学特性を有している。 The light source device 202 includes a 1/2 wavelength plate 222 and a polarization separating element 223 that form a polarizing optical component. The 1/2 wave plate 222 is arranged so as to face the plurality of coupling lenses 221. The 1/2 wave plate 222 converts the P-polarized light component of the blue light emitted from the laser light source 211 into the S-polarized light component. The polarization separating element 223 is arranged on the optical path of the blue light emitted from the laser light source 21 and the blue light emitted from the laser light source 211. The polarization separating element 223 has an optical property of reflecting the S-polarizing component of blue light while transmitting the P-polarizing component of blue light.

レーザ光源21から出射された青色光のP偏光成分は、偏光分離素子223を透過し、第1の光学系23の大口径レンズ23aに入射される。一方、レーザ光源211から出射される青色光のP偏光成分は、1/2波長板222によりS偏光に変換された後、偏光分離素子223により反射され、第1の光学系23の大口径レンズ23aに入射される。このようにして第2光源ユニットからの青色の励起光が、第1光源ユニットからの青色の励起光に合成される。 The P-polarized light component of the blue light emitted from the laser light source 21 passes through the polarization separating element 223 and is incident on the large-diameter lens 23a of the first optical system 23. On the other hand, the P-polarized light component of the blue light emitted from the laser light source 211 is converted into S-polarized light by the 1/2 wave plate 222 and then reflected by the polarization separating element 223, which is a large-diameter lens of the first optical system 23. It is incident on 23a. In this way, the blue excitation light from the second light source unit is combined with the blue excitation light from the first light source unit.

このような構成を有する光源装置202の青色光光路及び蛍光光路について、図18を参照して説明する。図18A及び図18Bに示すように、偏光分離素子223により合成され、第1の光学系23の大口径レンズ23aに入射された後の青色光光路及び蛍光光路は、第2実施形態と同様である。 The blue optical path and the fluorescent optical path of the light source device 202 having such a configuration will be described with reference to FIG. As shown in FIGS. 18A and 18B, the blue optical path and the fluorescent optical path after being synthesized by the polarizing separation element 223 and incident on the large-diameter lens 23a of the first optical system 23 are the same as those in the second embodiment. is there.

第3実施形態に係る光源装置202では、レーザ光源21から出射される青色光の光路を、蛍光体ユニット26の反射前と反射後とで異ならせている。よって、第2実施形態に係る光源装置201と同様に、信頼性に優れると共に、小型化及び低コスト化を図ることができる。特に、光源装置202では、第1光源ユニットからの励起光に第2光源ユニットからの励起光を合成することから、励起光の輝度を高めて、光利用効率を向上することができる。また、偏光光学部品を構成する1/2波長板222及び偏光分離素子223で偏光を操作することから、光源から出射される光の偏光成分の混在の有無に関わらず、光路の分離及び合成を実現することができる。 In the light source device 202 according to the third embodiment, the optical path of blue light emitted from the laser light source 21 is different between before and after reflection of the phosphor unit 26. Therefore, as with the light source device 201 according to the second embodiment, it is possible to achieve excellent reliability, miniaturization, and cost reduction. In particular, in the light source device 202, since the excitation light from the first light source unit is combined with the excitation light from the second light source unit, the brightness of the excitation light can be increased and the light utilization efficiency can be improved. Further, since the polarization is manipulated by the 1/2 wavelength plate 222 and the polarization separation element 223 that constitute the polarization optical component, the optical path can be separated and synthesized regardless of the presence or absence of the polarization component of the light emitted from the light source. It can be realized.

(第4実施形態)
次に、図19に示す第4実施形態に係る光源装置203について説明する。光源装置203は、前記蛍光体ユニット26とは異なる蛍光体ユニット261を有する点で、第2実施形態に係る光源装置201と相違する。以下、第4実施形態に係る光源装置203の構成について、第2実施形態に係る光源装置201との相違点を中心に説明する。
(Fourth Embodiment)
Next, the light source device 203 according to the fourth embodiment shown in FIG. 19 will be described. The light source device 203 is different from the light source device 201 according to the second embodiment in that it has a phosphor unit 261 different from the phosphor unit 26. Hereinafter, the configuration of the light source device 203 according to the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the light source device 201 according to the second embodiment.

図19Aは、光源装置203における青色レーザ光の光路を示しており、図19Bは、光源装置203における蛍光光の光路を示している。図19A、図19Bにおいて、前記第2実施形態と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。図19Bにおいては、説明の便宜上、蛍光光の光路の一部を省略している。 FIG. 19A shows the optical path of the blue laser light in the light source device 203, and FIG. 19B shows the optical path of the fluorescent light in the light source device 203. 19A and 19B, the same reference numerals are given to the configurations common to those of the second embodiment, and the description thereof will be omitted. In FIG. 19B, a part of the optical path of the fluorescent light is omitted for convenience of explanation.

第4実施形態に係る光源装置203は、回転駆動される前記蛍光体ユニット26の代わりに、回転駆動しない蛍光体ユニット(以下、適宜「静止蛍光体ユニット」という)261を有いている。静止蛍光体ユニット261は、レーザ光源21から出射される青色光(励起光)の一部をそのまま反射させる一方、青色光の他部を蛍光光に変換して出射させる。 The light source device 203 according to the fourth embodiment has a phosphor unit (hereinafter, appropriately referred to as “static phosphor unit”) 261 that is not rotationally driven, instead of the phosphor unit 26 that is rotationally driven. The static phosphor unit 261 reflects a part of the blue light (excitation light) emitted from the laser light source 21 as it is, and converts the other part of the blue light into fluorescent light and emits it.

図20は、第4実施形態に係る光源装置203が有する静止蛍光体ユニット261の構成を示す。図20は、静止蛍光体ユニット261を青色光の入射方向に対して直交する方向から示している。図20に示すように、静止蛍光体ユニット261は、励起光を反射する反射部材261aの上に、波長変換部材である蛍光体261bが積層されて構成されている。例えば、反射部材261a及び蛍光体261bは、平面視にて矩形状を有している。蛍光体261bは、反射部材261a上に塗布される。 FIG. 20 shows the configuration of the static phosphor unit 261 included in the light source device 203 according to the fourth embodiment. FIG. 20 shows the static phosphor unit 261 from a direction orthogonal to the incident direction of blue light. As shown in FIG. 20, the resting phosphor unit 261 is configured by laminating a phosphor 261b, which is a wavelength conversion member, on a reflecting member 261a that reflects excitation light. For example, the reflective member 261a and the phosphor 261b have a rectangular shape in a plan view. The phosphor 261b is applied onto the reflective member 261a.

蛍光体261bは、入射した青色光(励起光)のうち、例えば、80%を蛍光光に変換する。静止蛍光体ユニット261に青色光が入射した場合、青色光の80%は、蛍光体261bに対して励起光として作用し、蛍光体261bにより波長変換される。これにより、例えば、発光強度の中心が550[nm]の黄色の波長域を含む蛍光光となると共に、蛍光体261b及び反射部材261aの作用によりランバート反射される。 The phosphor 261b converts, for example, 80% of the incident blue light (excitation light) into fluorescent light. When blue light is incident on the stationary phosphor unit 261, 80% of the blue light acts as excitation light on the phosphor 261b, and the wavelength is converted by the phosphor 261b. As a result, for example, the center of the emission intensity becomes fluorescent light including a yellow wavelength region of 550 [nm], and Lambertian reflection is performed by the action of the phosphor 261b and the reflection member 261a.

静止蛍光体ユニット261に入射した青色光(励起光)の例えば20%は、励起光としては作用せず、反射部材261aによって反射される。したがって、静止蛍光体ユニット261に青色光が入射すると、青色光と蛍光光が同時に出射される。 For example, 20% of the blue light (excitation light) incident on the stationary phosphor unit 261 does not act as excitation light and is reflected by the reflection member 261a. Therefore, when blue light is incident on the static phosphor unit 261, the blue light and the fluorescent light are emitted at the same time.

このように構成された光源装置203における青色光光路及び蛍光光路について、図19を参照して説明する。図19に示すように、光源装置203における青色光光路及び蛍光光路は、静止蛍光体ユニット261における波長変換及び反射を除き、第2実施形態と同様である。 The blue optical path and the fluorescent optical path in the light source device 203 configured in this way will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 19, the blue optical path and the fluorescent optical path in the light source device 203 are the same as those in the second embodiment except for the wavelength conversion and reflection in the static phosphor unit 261.

第4実施形態に係る光源装置203においては、レーザ光源21から出射される青色光の光路を、静止蛍光体ユニット261の反射前と反射後とで異ならせている。したがって、第2実施形態に係る光源装置201と同様に、信頼性に優れ、小型化及び低コスト化を図ることができる。特に、光源装置203では、静止蛍光体ユニット261により、青色光と蛍光光とが同時に出射されることから、蛍光体ユニットを回転駆動する必要がなく、装置の製造コストを低減することができる。回転駆動用のモータを省略することができるので、静音化を図ると共に、モータの寿命に起因する信頼性の低下を防止することができる。 In the light source device 203 according to the fourth embodiment, the optical path of the blue light emitted from the laser light source 21 is different between before and after the reflection of the static phosphor unit 261. Therefore, similarly to the light source device 201 according to the second embodiment, the reliability is excellent, and the size and cost can be reduced. In particular, in the light source device 203, since the static phosphor unit 261 simultaneously emits blue light and fluorescent light, it is not necessary to drive the phosphor unit to rotate, and the manufacturing cost of the device can be reduced. Since the rotation drive motor can be omitted, it is possible to reduce the noise and prevent the reliability from being lowered due to the life of the motor.

(第5実施形態)
次に、図21に示す第5実施形態を説明する。基本的な構成は第2実施形態と同じであるから、特徴的な構成部分について説明する。図21Aと図21Bは共に本実施形態の構成を示している。図21において、垂直方向をX方向,X方向に直交し光源ユニットからの光線の射出方向をY方向、X方向とY方向にともに直交する方向をZ方向とする。図21Bは、図21AをX軸回りに90°回転させた方向から見た構成を示している。
(Fifth Embodiment)
Next, the fifth embodiment shown in FIG. 21 will be described. Since the basic configuration is the same as that of the second embodiment, characteristic components will be described. 21A and 21B both show the configuration of this embodiment. In FIG. 21, the vertical direction is the X direction and the direction orthogonal to the X direction, the emission direction of the light beam from the light source unit is the Y direction, and the direction orthogonal to both the X direction and the Y direction is the Z direction. FIG. 21B shows a configuration seen from a direction in which FIG. 21A is rotated by 90 ° around the X axis.

図21において、光源ユニットから射出した光線束の略中心と前記点Pを結ぶ直線を直線L0としたとき、直線L0は、直線L1と光束Qを含む面に垂直に交わるように構成されている。こうすることによって、図中のZ軸方向に小型化することができる。さらに後述する偏光方向の条件1、2を同時に達成でき、光利用効率を向上することができる。 In FIG. 21, when the straight line connecting the substantially center of the light beam bundle emitted from the light source unit and the point P is a straight line L0, the straight line L0 is configured to intersect the plane including the straight line L1 and the luminous flux Q perpendicularly. .. By doing so, the size can be reduced in the Z-axis direction in the drawing. Further, conditions 1 and 2 in the polarization direction, which will be described later, can be achieved at the same time, and the light utilization efficiency can be improved.

図22Aは、本実施形態において青色光がダイクロイックミラー102に入射するときの様子を示す。図22Bは青色光が蛍光体ユニット26に入射するときの様子を示している。図22Aに示すように、青色光はダイクロイックミラー102に対してS偏光で入射することが好ましい。これを「偏光条件1」とする。また、図22Bに示すように、青色光は蛍光体ユニット26に対してはP偏光で入射することが好ましい。これを「偏光条件2」とする。この理由は、一般的に光が面に対して角度をもって入射するとき、S偏光の方が反射率が高いためである。これより、ダイクロイックミラー102ではより反射率が上がるようにS偏光で反射させ、蛍光体領域では表面反射を抑えてより多くの青色光が蛍光体に入射するようにP偏光で入射させる。 FIG. 22A shows a state when blue light is incident on the dichroic mirror 102 in the present embodiment. FIG. 22B shows a state when blue light is incident on the phosphor unit 26. As shown in FIG. 22A, it is preferable that the blue light is incident on the dichroic mirror 102 with S polarization. This is referred to as "polarization condition 1". Further, as shown in FIG. 22B, it is preferable that the blue light is incident on the phosphor unit 26 with P-polarized light. This is referred to as "polarization condition 2". The reason for this is that, in general, when light is incident on a surface at an angle, S-polarized light has a higher reflectance. From this, the dichroic mirror 102 reflects with S-polarized light so that the reflectance is further increased, and in the phosphor region, surface reflection is suppressed and more blue light is incident with P-polarized light so as to be incident on the phosphor.

本実施形態の構成は、ダイクロイックミラー102と蛍光体ユニット26で偏光方向が90°回転するので、偏光条件1と偏光条件2を両立させて光利用効率を向上させることができる。 In the configuration of the present embodiment, since the polarization direction of the dichroic mirror 102 and the phosphor unit 26 is rotated by 90 °, it is possible to improve the light utilization efficiency by achieving both the polarization condition 1 and the polarization condition 2.

(第6実施形態)
図23は、本発明に係る光源装置の第6実施形態を示す。図23Aは本実施形態を側面側から見た図、図23Bは、図23AをZ軸回りに90°回転させて上方から見た図である。図24は、第6実施形態と比較するために、前記第2実施形態を示している。図24Aは、側面側から見た図、図24Bは、図24AをZ軸回りに90°回転させて上方から見た図である。
(Sixth Embodiment)
FIG. 23 shows a sixth embodiment of the light source device according to the present invention. FIG. 23A is a view of the present embodiment viewed from the side surface side, and FIG. 23B is a view of FIG. 23A rotated by 90 ° around the Z axis and viewed from above. FIG. 24 shows the second embodiment for comparison with the sixth embodiment. FIG. 24A is a view seen from the side surface side, and FIG. 24B is a view of FIG. 24A rotated by 90 ° around the Z axis and viewed from above.

本実施形態では、図23A、図23Bのように、ダイクロイックミラー102の前にミラー110を入れ、光源からの照明光の光路を折り曲げている。これによってZ軸方向の寸法を小さくすることができる。Y軸方向の大きさは図24に示す第2実施形態の場合とほとんど変化がない。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 23A and 23B, the mirror 110 is inserted in front of the dichroic mirror 102 to bend the optical path of the illumination light from the light source. Thereby, the dimension in the Z-axis direction can be reduced. The size in the Y-axis direction is almost the same as that of the second embodiment shown in FIG. 24.

本実施形態において、回転型の蛍光体ユニット26の直径はφは50〜60mmと、小型の光源装置の中では大型の部品になるため、Y軸方向とZ軸方向のサイズは蛍光体ユニット26のサイズが支配的になる。このため、ミラー110で光路を折りたたむことにより生じる蛍光体ユニット26の平面方向の投影空間を活用してこの空間内に構成部品を配置して、光源装置を大幅に小型化することができる。 In the present embodiment, the diameter of the rotary phosphor unit 26 is φ50 to 60 mm, which is a large component in a small light source device. Therefore, the sizes in the Y-axis direction and the Z-axis direction are the phosphor unit 26. The size of is dominant. Therefore, the light source device can be significantly miniaturized by arranging the components in the projection space in the plane direction of the phosphor unit 26 generated by folding the optical path with the mirror 110.

図23Bはこれを示している。図23Bに示すように、X軸方向から見て、円盤状の蛍光体ユニット26の投影面内にすべてのレンズの面頂点Tが入るように配置すると、光源装置全体が立方体に近く小型になる。 FIG. 23B shows this. As shown in FIG. 23B, when the surface vertices T of all the lenses are arranged in the projection plane of the disk-shaped phosphor unit 26 when viewed from the X-axis direction, the entire light source device becomes smaller and closer to a cube. ..

さらに、ミラー110には、蛍光体ユニット26の表面の青色光の集光度合いを調整する機能を持たせることもできる。例えば、ミラー110を拡散反射面にすると、蛍光体ユニット26に照射する青色光を拡散し蛍光体ユニット26上の青色光の集光度合いを均一にして蛍光体ユニット26の変換効率を高めることができる。 Further, the mirror 110 may be provided with a function of adjusting the degree of focusing of blue light on the surface of the phosphor unit 26. For example, when the mirror 110 is used as a diffuse reflection surface, the blue light irradiating the phosphor unit 26 can be diffused to make the degree of concentration of the blue light on the phosphor unit 26 uniform and improve the conversion efficiency of the phosphor unit 26. it can.

(第7実施形態)
図25は、本発明に係る光源装置の第7実施形態を示す。図26は、第7実施形態に対する比較例である。第7実施形態は、光源装置20を、ヒートパイプ125を介して放熱部120に連結し冷却する。本実施形態では、投射光学系50の光軸と光源装置20から射出される励起光の射出方向が垂直となるように配置されている。
(7th Embodiment)
FIG. 25 shows a seventh embodiment of the light source device according to the present invention. FIG. 26 is a comparative example with respect to the seventh embodiment. In the seventh embodiment, the light source device 20 is connected to the heat radiating unit 120 via the heat pipe 125 and cooled. In the present embodiment, the optical axis of the projection optical system 50 and the emission direction of the excitation light emitted from the light source device 20 are arranged so as to be perpendicular to each other.

図26に示すような比較例においては、光源位置20と放熱部120を配置できる空間をヒートパイプ125で結ぼうとすると、ヒートパイプ125を曲げる必要があって冷却効率が落ちる。そのため、所定の放熱量を得るためには放熱部120が大きくなってしまう。 In the comparative example as shown in FIG. 26, if the heat pipe 125 is used to connect the space where the light source position 20 and the heat radiating unit 120 can be arranged, the heat pipe 125 needs to be bent and the cooling efficiency is lowered. Therefore, the heat radiating unit 120 becomes large in order to obtain a predetermined heat radiating amount.

これに対して本実施形態によれば、ヒートパイプ125をあまり曲げることなく放熱部120に結合できるため、冷却効率の低下が少なく、効率よく光源装置20を冷却することができる。 On the other hand, according to the present embodiment, since the heat pipe 125 can be coupled to the heat radiating unit 120 without bending too much, the cooling efficiency is less likely to decrease, and the light source device 20 can be cooled efficiently.

また、図25に示すように、投射光学系50に隣接する空間に放熱部120を配置することができるため、空間の有効利用が可能となり、プロジェクタ装置全体をより小型化することができる。本実施形態では、冷却手段の例としてヒートパイプを用いているが、ループヒートパイプも用いてもよいし、光源に対して直接ヒートシンクなどの放熱部材を設けもよい。 Further, as shown in FIG. 25, since the heat radiating unit 120 can be arranged in the space adjacent to the projection optical system 50, the space can be effectively used and the entire projector device can be further miniaturized. In the present embodiment, a heat pipe is used as an example of the cooling means, but a loop heat pipe may also be used, or a heat radiating member such as a heat sink may be provided directly to the light source.

本発明に係る光源装置の実施形態では、励起光が光ミキシング素子に対して斜めに入射するので、光ミキシング素子のサイズによってはライトトンネル出口で輝度むらが生じることがある。これがそのままスクリーン上の輝度むらとなるので、スクリーン上の画像を見やすくするようにこの輝度むらを生じさせることが好ましい。例えば、一般的には投影映像に生じる輝度むらは、左右方向よりも上下方向の方が好ましく、また、人の目線に近い下側が明るい方が見やすい。よって、図27に示すように、スクリーン上の下方向が明るくなるように、励起光を光ミキシング素子に入射させることが好ましい。 In the embodiment of the light source device according to the present invention, the excitation light is obliquely incident on the optical mixing element, so that the brightness unevenness may occur at the exit of the light tunnel depending on the size of the optical mixing element. Since this becomes the brightness unevenness on the screen as it is, it is preferable to generate the brightness unevenness so as to make the image on the screen easier to see. For example, in general, the brightness unevenness that occurs in a projected image is preferably in the vertical direction rather than in the horizontal direction, and it is easier to see the lower side close to the human eye. Therefore, as shown in FIG. 27, it is preferable that the excitation light is incident on the optical mixing element so that the downward direction on the screen becomes bright.

以上説明した各実施形態では、本発明の好適な実施例を示しており、本発明はこれら実施形態の構成に限定されるものではない。特に、各実施形態で例示した各部の具体的形状および数値は、本発明を実施するに際して行う具体化の一例にすぎず、本発明の技術的範囲がこれらに限定的されるものではない。本発明は、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術思想を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。 Each of the embodiments described above shows preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the configurations of these embodiments. In particular, the specific shapes and numerical values of each part illustrated in each embodiment are merely examples of the embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereto. The present invention can be appropriately modified without departing from the technical concept described in each claim of the claims.

1 :プロジェクタ装置(画像投射装置」
10 :筐体
20 :光源装置
21 :レーザ光源
22 :カップリングレンズ
23 :第1の光学系
23a :大口径レンズ
23b :負レンズ
24 :ダイクロイックミラー
24A :領域(第1の領域)
24B :領域(第1の領域)
25 :第2の光学系
26 :蛍光体ユニット
27 :屈折光学系
28 :カラーホイール
29 :ライトトンネル
29A :入射開口部
30 :照明光学系
40 :画像形成素子
50 :投射光学系
60 :冷却装置
100 :光源装置
101 :光源
101a :発光面
102 :ダイクロイックミラー
102a :反射面
103 :蛍光体ユニット
103a :出射面
103b :入射面
104 :ロッドインテグレータ
104a :入射開口部
104b :出射開口部
105 :集光レンズ
105a :入射面
105b :出射面
106 :屈折レンズ
110 :ミラー
120 :放熱部
125 :ヒートパイプ
201、202、203:光源装置
211 :レーザ光源
221 :カップリングレンズ
222 :1/2波長板
223 :偏光分離素子
241 :ダイクロイックミラー
241A :領域
261 :蛍光体ユニット(静止蛍光体ユニット)
261a :反射部材
261b :蛍光体
1: Projector device (image projection device)
10: Housing 20: Light source device 21: Laser light source 22: Coupling lens 23: First optical system 23a: Large-diameter lens 23b: Negative lens 24: Dichroic mirror 24A: Region (first region)
24B: Area (first area)
25: Second optical system 26: Phosphorant unit 27: Refractive optical system 28: Color wheel 29: Light tunnel 29A: Incident opening 30: Illumination optical system 40: Image forming element 50: Projection optical system 60: Cooling device 100 : Light source device 101: Light source 101a: Light emitting surface 102: Dichroic mirror 102a: Reflecting surface 103: Phosphorant unit 103a: Exit surface 103b: Incident surface 104: Rod integrator 104a: Incident opening 104b: Exit opening 105: Condensing lens 105a: Incident surface 105b: Exit surface 106: Refractive lens 110: Mirror 120: Heat dissipation unit 125: Heat pipes 201, 202, 203: Light source device 211: Laser light source 221: Coupling lens 222: 1/2 wavelength plate 223: Polarized Separation element 241: Dichroic mirror 241A: Region 261: Phosphorant unit (static phosphor unit)
261a: Reflective member 261b: Fluorescent material

Claims (31)

第1の色光を出射する励起光源と、
前記第1の色光を反射する反射面を有する光学部材と、
前記光学部材で反射された前記第1の色光が入射し、前記第1の色光の少なくとも一部を前記第1の色光とは異なる波長の第2の色光に変換して出射する波長変換部材を有する波長変換ユニットと、
前記波長変換ユニットから出射される第1の色光を集光する集光素子と、を備え、
前記光学部材の前記反射面上における前記第1の色光の中心を点P、
前記集光素子によって集光される光束をQ、
前記励起光源が出射する光線束の中心と前記点Pに至る光路をLO、
前記点Pから前記集光素子に至る光路をL1とすると、
前記点Pと前記光束Qは交わらず、
前記光路L0を含む直線は前記光路L1と光束Qとでなす平面と略90度で交わる光源装置。
An excitation light source that emits the first colored light,
An optical member having a reflecting surface that reflects the first colored light,
A wavelength conversion member in which the first color light reflected by the optical member is incident, and at least a part of the first color light is converted into a second color light having a wavelength different from that of the first color light and emitted. With a wavelength conversion unit
A condensing element that condenses the first color light emitted from the wavelength conversion unit is provided.
Point P, the center of the first colored light on the reflective surface of the optical member,
The luminous flux collected by the condensing element is Q,
The center of the light beam emitted by the excitation light source and the optical path leading to the point P are LO.
Assuming that the optical path from the point P to the condensing element is L1,
The point P and the luminous flux Q do not intersect,
A light source device in which a straight line including the optical path L0 intersects a plane formed by the optical path L1 and the luminous flux Q at approximately 90 degrees.
前記波長変換ユニットの前記波長変換部材に入射する励起光は、P偏光で入射する請求項1記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the excitation light incident on the wavelength conversion member of the wavelength conversion unit is incident on P-polarized light. 前記光学部材に入射する前記励起光は、S偏光で入射する請求項2記載の光源装置。 The light source device according to claim 2, wherein the excitation light incident on the optical member is incident with S-polarized light. 前記波長変換ユニットは、前記光学部材で反射された前記第1の色光を反射若しくは拡散反射する第1の領域と、前記波長変換部材が設けられ前記光学部材で反射された前記第1の色光を変換して前記第2の色光を出射する領域とを有し、前記第1の色光が入射すると、前記第1の色光と前記第2の色光とを順次切り替えて前記第1の色光の入射面側に出射する請求項1から請求項3のいずれかに記載の光源装置。 The wavelength conversion unit has a first region that reflects or diffusely reflects the first color light reflected by the optical member, and the first color light that is provided with the wavelength conversion member and reflected by the optical member. It has a region for converting and emitting the second color light, and when the first color light is incident, the first color light and the second color light are sequentially switched to enter the incident surface of the first color light. The light source device according to any one of claims 1 to 3, which emits light to the side. 前記波長変換ユニットには、前記光学部材で反射された前記第1の色光が入射する領域に前記波長変換部材が設けられ、前記波長変換部材は入射した前記第1の色光の一部を前記第2の色光に変換すると共に前記光学部材で反射された前記第1の色光の一部を反射し、前記第1の色光が入射すると、前記第1の色光と前記第2の色光とを併せて前記第1の色光の入射面側に出射する請求項1から請求項4のいずれかに記載の光源装置。 The wavelength conversion unit is provided with the wavelength conversion member in a region where the first color light reflected by the optical member is incident, and the wavelength conversion member uses a part of the incident first color light to be the first. When the first color light is converted into the second color light and a part of the first color light reflected by the optical member is reflected and the first color light is incident, the first color light and the second color light are combined. The light source device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first colored light is emitted to the incident surface side. 前記波長変換ユニットから出射された前記第1の色光及び/又は前記第2の色光をミキシングする光ミキシング素子と、前記波長変換ユニットから出射された前記第1の色光及び/又は前記第2の色光を前記光ミキシング素子に導く導光手段と、を更に備える請求項1から請求項5のいずれかに記載の光源装置。 An optical mixing element that mixes the first color light and / or the second color light emitted from the wavelength conversion unit, and the first color light and / or the second color light emitted from the wavelength conversion unit. The light source device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a light guide means for guiding the light source to the optical mixing element. 前記波長変換ユニット上に投影される前記第1の色光の投影像中心を点Rとした場合に、
前記波長変換ユニットの出射面における前記点Rの垂線上に、前記光ミキシング素子がある請求項6記載の光源装置。
When the center of the projected image of the first color light projected on the wavelength conversion unit is the point R,
The light source device according to claim 6, wherein the optical mixing element is located on the perpendicular line of the point R on the emission surface of the wavelength conversion unit.
前記光学部材と前記波長変換ユニットとの間の光路上に、前記光学部材で反射された前記第1の色光を集光し、前記波長変換ユニットから出射される前記第2の色光を略平行化する第2の集光素子を更に有し、
前記反射面で反射した後、前記集光素子に入射する前記第1の色光が投影する前記第2の集光素子の入射面上の投影像中心と前記点Pとを結ぶ直線を直線L1とし、
前記第2の集光素子で集光され、前記波長変換ユニットに入射する前記第1の色光の入射面と直線L1との交点を点Sとした場合に、
前記点Rと前記点Sの位置が異なる請求項1から請求項7のいずれかに記載の光源装置。
The first color light reflected by the optical member is focused on the optical path between the optical member and the wavelength conversion unit, and the second color light emitted from the wavelength conversion unit is substantially parallelized. Further has a second light collecting element
A straight line L1 is defined as a straight line connecting the center of the projected image on the incident surface of the second condensing element and the point P projected by the first colored light incident on the condensing element after being reflected by the reflecting surface. ,
When the intersection of the incident surface of the first colored light and the straight line L1 which is condensed by the second condensing element and is incident on the wavelength conversion unit is defined as a point S,
The light source device according to any one of claims 1 to 7, wherein the positions of the point R and the point S are different.
前記励起光源と前記光学部材の間にミラーを設け、前記ミラーによる折り曲げ方向は、前記光学部材で反射される方向とは異なる請求項8記載の光源装置。 The light source device according to claim 8, wherein a mirror is provided between the excitation light source and the optical member, and the bending direction of the mirror is different from the direction reflected by the optical member. 前記励起光を反射する前記ミラーの面は、拡散反射面である請求項9記載の光源装置。 The light source device according to claim 9, wherein the surface of the mirror that reflects the excitation light is a diffuse reflection surface. 前記直線L1と前記波長変換ユニットに入射する前記第1の色光の入射面が垂直に交わる請求項10記載の光源装置。 The light source device according to claim 10, wherein the straight line L1 and the incident surface of the first colored light incident on the wavelength conversion unit perpendicularly intersect. 前記光ミキシング素子は、ロッドインテグレータであり、
前記波長変換ユニットから出射した前記第1の色光及び/又は前記第2の色光を前記ロットインテグレータの入射開口部に導く屈折光学素子を備える請求項6記載の光源装置。
The optical mixing element is a rod integrator.
The light source device according to claim 6, further comprising a refracting optical element that guides the first color light and / or the second color light emitted from the wavelength conversion unit to an incident opening of the lot integrator.
前記ロッドインテグレータの入射開口部上に投影される前記第1の色光の投影像中心と、前記ロッドインテグレータの入射開口部上に投影される前記第2の色光の投影像中心と、前記屈折光学素子の光軸とが一点で交わる請求項12記載の光源装置。 The projected image center of the first colored light projected on the incident opening of the rod integrator, the projected image center of the second colored light projected on the incident opening of the rod integrator, and the refraction optical element. 12. The light source device according to claim 12, wherein the optical axes of the above intersect at one point. 前記点Rと、前記第1の色光が投影する前記ロッドインテグレータの入射開口部上の投影像中心とを結ぶ直線を直線L2とした場合に、
前記直線L1と前記直線L2とを含む面と、前記ロッドインテグレータの入射開口部の短辺が略平行に配置されている請求項12又は請求項13記載の光源装置。
When the straight line L2 is defined as a straight line connecting the point R and the center of the projected image on the incident opening of the rod integrator projected by the first colored light.
The light source device according to claim 12 or 13, wherein the surface including the straight line L1 and the straight line L2 and the short side of the incident opening of the rod integrator are arranged substantially in parallel.
前記ロッドインテグレータの入射開口部に対して最も大きな角度で入射する前記第1の色光の光線の入射角をθとし、前記ロッドインテグレータの入射開口部に対して最も大きな角度で入射する前記第2の色光の光線の入射角をθとした場合に、
前記θが前記θよりも小さい請求項12から請求項14のいずれかに記載の光源装置。
Let θ 1 be the incident angle of the first colored light ray incident on the incident opening of the rod integrator at the largest angle, and the second incident on the rod integrator at the largest angle. When the incident angle of the ray of colored light of is θ 2 ,
The light source device according to any one of claims 12 to 14, wherein θ 1 is smaller than θ 2.
前記ロッドインテグレータの入射開口部に対して最も大きな角度で入射する前記第1の色光の光線の入射角をθとし、前記ロッドインテグレータの入射開口部に対して最も大きな角度で入射する前記第2の色光の光線の入射角をθとした場合に、
前記θと前記θとが同一である請求項12から請求項14のいずれかに記載の光源装置。
Let θ 1 be the incident angle of the first colored light ray incident on the incident opening of the rod integrator at the largest angle, and the second incident on the rod integrator at the largest angle. When the incident angle of the ray of colored light of is θ 2 ,
The light source device according to any one of claims 12 to 14, wherein θ 1 and θ 2 are the same.
前記ロッドインテグレータは、入射開口部が出射開口部より小さい請求項12から請求項16のいずれかに記載の光源装置。 The light source device according to any one of claims 12 to 16, wherein the rod integrator has an incident opening smaller than an exit opening. 前記ロッドインテグレータは、ガラスロッドインテグレータで構成され、
前記ガラスロッドインテグレータの全反射条件をθglassとした場合に、
前記θglassは、前記θ1と前記θ2より大きい請求項12から請求項17のいずれかに記載の光源装置。
The rod integrator is composed of a glass rod integrator.
When the total reflection condition of the glass rod integrator is θ glass ,
The light source device according to any one of claims 12 to 17, wherein the θ glass is larger than the θ1 and the θ2.
前記励起光源は、複数のレーザーダイオードがアレイ状に配置されており、
前記レーザーダイオードから出射される前記第1の色光が投影する前記ロッドインテグレータの入射開口部上の投影範囲が楕円形状であり、
前記楕円形状の長軸が前記ロッドインテグレータの入射開口部の長辺又は短辺と略平行である請求項12から請求項18のいずれかに記載の光源装置。
The excitation light source has a plurality of laser diodes arranged in an array.
The projection range on the incident opening of the rod integrator projected by the first colored light emitted from the laser diode is elliptical.
The light source device according to any one of claims 12 to 18, wherein the long axis of the elliptical shape is substantially parallel to the long side or the short side of the incident opening of the rod integrator.
前記光源ユニットに備えられた複数のレーザーダイオードが同一の基板に配置されている請求項19記載の光源装置。 The light source device according to claim 19, wherein a plurality of laser diodes provided in the light source unit are arranged on the same substrate. 前記励起光源は、行及び列をなして配置される複数のレーザーダイオードと、前記レーザーダイオードの出射面側にカップリングレンズが設けられた光源ユニットで構成され、
前記レーザーダイオードから出射する前記第1の色光の発散角において行方向又は列方向のうち大きい方向の発散角をθとし、
隣り合う前記レーザーダイオードのピッチをpとし、
前記レーザーダイオードの発光点から前記カップリングレンズまでの距離をLとした場合に、
前記レーザーダイオードの配置間隔が以下の式
1≦p/Ltanθ≦ 4
を満たす請求項1から請求項20のいずれかに記載の光源装置。
The excitation light source is composed of a plurality of laser diodes arranged in rows and columns, and a light source unit provided with a coupling lens on the emission surface side of the laser diodes.
In the divergence angle of the first colored light emitted from the laser diode, the divergence angle in the larger direction in the row direction or the column direction is set to θ.
Let p be the pitch of the adjacent laser diodes.
When the distance from the light emitting point of the laser diode to the coupling lens is L,
The arrangement interval of the laser diode is the following formula 1 ≦ p / Ltan θ ≦ 4
The light source device according to any one of claims 1 to 20.
前記光学部材は、前記第1の色光及び前記第2の色光を透過する光学特性を有し、前記光束Qは前記光学部材と交わる請求項1から請求項21のいずれかに記載の光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 21, wherein the optical member has an optical property of transmitting the first colored light and the second colored light, and the luminous flux Q intersects with the optical member. 前記光学部材は、前記第1の色光及び前記第2の色光を透過する光学特性を有し、前記光束Qは前記光学部材と交わらない請求項1から請求項22のいずれかに記載の光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 22, wherein the optical member has an optical property of transmitting the first colored light and the second colored light, and the luminous flux Q does not intersect with the optical member. .. 前記反射面は、前記第1の色光を反射する一方、前記第2の色光を透過する光学特性を有する請求項22又は請求項23記載の光源装置。 The light source device according to claim 22 or 23, wherein the reflecting surface has an optical property of reflecting the first colored light while transmitting the second colored light. 前記波長変換ユニットは、円形の基板が前記第1の領域と前記第2の色光を出射する領域とに円周方向に分割されている円盤部材と、前記円盤部材の中心を通り前記円盤部材の平面に垂直な直線を回転軸として回転駆動する駆動部と、を有する請求項2、請求項4から請求項24のいずれかに記載の光源装置。 The wavelength conversion unit includes a disk member in which a circular substrate is divided into a first region and a region for emitting second colored light in the circumferential direction, and the disk member passing through the center of the disk member. The light source device according to any one of claims 2 and 4 to 24, further comprising a drive unit that rotationally drives a straight line perpendicular to a plane as a rotation axis. 蛍光体ホイールの円盤が作る円柱の中に、光源装置のすべてのレンズの面頂点が収まっている請求項25記載の光源装置。 The light source device according to claim 25, wherein the surface vertices of all the lenses of the light source device are contained in a cylinder formed by a disk of a phosphor wheel. 前記励起光源と、前記光学部材の間の光路上に、前記第1の色光の進行方向に従って正のパワーをもつ大口径素子と、負のパワーを持つ平行化素子とが配置され、
前記励起光源から出射された前記第1の色光は、前記大口径素子で集光されかつ前記平行化素子で略平行光とされ、前記光学部材に入射する請求項1から請求項26のいずれかに記載の光源装置。
A large-diameter element having a positive power and a parallelizing element having a negative power are arranged on the optical path between the excitation light source and the optical member according to the traveling direction of the first colored light.
Any of claims 1 to 26, wherein the first colored light emitted from the excitation light source is focused by the large-diameter element and is made substantially parallel light by the parallelizing element, and is incident on the optical member. The light source device according to.
請求項1から請求項27のいずれかに記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光を画像表示素子へ導く照明光学系と、
前記照明光学系により導かれた光を用いて前記画像表示素子により生成された画像を投影する投射光学系と、を備える画像投射装置。
The light source device according to any one of claims 1 to 27,
An illumination optical system that guides the light emitted from the light source device to the image display element, and
An image projection device including a projection optical system that projects an image generated by the image display element using light guided by the illumination optical system.
請求項28記載の画像投射装置であって、
前記投射光学系を形成する多数のレンズが共有する光軸と、前記励起光源から射出される前記第1の色光の射出方向が同一平面内にない画像投射装置。
28. The image projection apparatus according to claim 28.
An image projection device in which the optical axis shared by a large number of lenses forming the projection optical system and the emission direction of the first colored light emitted from the excitation light source are not in the same plane.
請求項29記載の投影光学装置において、前記投射光学系を形成する多数のレンズが共有する光軸と、前記励起光源から射出される前記第1の色光の射出方向が垂直である投影光学装置。 The projection optical device according to claim 29, wherein the optical axis shared by a large number of lenses forming the projection optical system and the emission direction of the first color light emitted from the excitation light source are perpendicular to each other. 第1の色光を出射する励起光源を有する光源光学系であって、
前記励起光源から出射された前記第1の色光を反射する反射面を有する光学部材と、
前記光学部材で反射された前記第1の色光が入射し、前記第1の色光の少なくとも一部を前記第1の色光とは異なる波長の第2の色光に変換して出射する波長変換部材を有する波長変換ユニットと、
前記光学部材の前記反射面上における前記第1の色光の中心を点P、
前記波長変換ユニットから出射される第1の色光の前記集光素子によって集光される光束をQ、
前記励起光源から発する光線束の略中心と前記点Pに至る光路をLO、
前記点Pから前記集光素子に至る光路をL1とすると、
前記点Pと前記光束Qは交わらず、
前記光路L0を含む直線は前記光路L1と光束Qとで成す平面と略90度で交わる光源光学系。
A light source optical system having an excitation light source that emits first colored light.
An optical member having a reflecting surface that reflects the first colored light emitted from the excitation light source, and
A wavelength conversion member in which the first color light reflected by the optical member is incident, and at least a part of the first color light is converted into a second color light having a wavelength different from that of the first color light and emitted. With a wavelength conversion unit
Point P, the center of the first colored light on the reflective surface of the optical member,
The luminous flux collected by the condensing element of the first color light emitted from the wavelength conversion unit is Q,
LO, the optical path leading to the point P and the substantially center of the light flux emitted from the excitation light source.
Assuming that the optical path from the point P to the condensing element is L1,
The point P and the luminous flux Q do not intersect,
The straight line including the optical path L0 is a light source optical system that intersects the plane formed by the optical path L1 and the luminous flux Q at approximately 90 degrees.
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