JP2022108288A - Wavelength conversion wheel, light source device, and projection device - Google Patents

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豪 鎌田
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Abstract

To provide a wavelength conversion wheel that is less likely to be defective.SOLUTION: A wavelength conversion wheel 20 has a plurality of wheel members 221, a fixture 25 that fixes the plurality of wheel members 221 in a disc shape, and a wavelength conversion layer arranged on the plurality of wheel members 221.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、波長変換ホイール、光源装置、および投影装置に関する。 The present disclosure relates to wavelength conversion wheels, light source devices, and projection devices.

例えば、特許文献1には、円板状の基板に、レーザ光を受けて励起し蛍光を発する蛍光体層(波長変換層)が形成された蛍光ホイール(波長変換ホイール)が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a phosphor wheel (wavelength conversion wheel) in which a phosphor layer (wavelength conversion layer) that is excited by laser light and emits fluorescence is formed on a disk-shaped substrate.

特開2015-166804号公報JP 2015-166804 A

引用文献1に記載の波長変換ホイールでは、例えば、波長変換層が損傷した場合、所定の強度で光を発することができなくなり、使用することが困難となり得る。また、例えば、波長変換ホイールを製造する際には、波長変換層を所定の色を発する複数のセグメントに分割して形成する。そのため、波長変換層を形成する際に、不均一な箇所が生じた場合には、不良品となる可能性があった。本開示の主な目的は、例えば、より不良品となりにくい波長変換ホイールを提供することにある。 For example, when the wavelength conversion layer is damaged, the wavelength conversion wheel described in Cited Document 1 cannot emit light with a predetermined intensity, which can make it difficult to use. Further, for example, when manufacturing a wavelength conversion wheel, the wavelength conversion layer is divided into a plurality of segments that emit predetermined colors. Therefore, when the wavelength conversion layer is formed, there is a possibility that it may become a defective product if there is a non-uniform portion. A main object of the present disclosure is, for example, to provide a wavelength conversion wheel that is less likely to be defective.

本開示の一形態の波長変換ホイールは、複数のホイール部材と、前記複数のホイール部材を円板状に固定する固定具と、前記複数のホイール部材に配置された波長変換層と、を有する。 A wavelength conversion wheel according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of wheel members, a fixture that fixes the plurality of wheel members in a disc shape, and a wavelength conversion layer arranged on the plurality of wheel members.

光源装置の一例を模式的に示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of a light source device typically. 波長変換ホイール回転装置の一例を模式的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of a wavelength conversion wheel rotating device; 図2の波長変換ホイール回転装置の側面図である。FIG. 3 is a side view of the wavelength conversion wheel rotating device of FIG. 2; ホイール基板の一例を模式的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of a wheel substrate; 構成例1の波長変換ホイールを模式的に示す平面図である。2 is a plan view schematically showing a wavelength conversion wheel of Configuration Example 1. FIG. 構成例2の波長変換ホイールを模式的に示す平面図である。FIG. 11 is a plan view schematically showing a wavelength conversion wheel of Configuration Example 2; 構成例3の波長変換ホイールを模式的に示す平面図である。FIG. 11 is a plan view schematically showing a wavelength conversion wheel of Configuration Example 3; 投影装置の一例を模式的に示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of a projection device typically.

以下に説明する実施形態は、本開示の単なる例示である。本開示は、下記の実施形態に何ら限定されない。また、以下の実施形態においては、同一の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する場合がある。 The embodiments described below are merely exemplary of the present disclosure. The present disclosure is by no means limited to the following embodiments. In addition, in the following embodiments, the same constituent elements may be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.

<実施形態1>
<光源装置>
図1は、光源装置の一例の概略図を示す。図2は、波長変換ホイール回転装置の概略平面図(xy平面)である。図3は、波長変換ホイール回転装置の概略側面図(xz平面)である。
<Embodiment 1>
<Light source device>
FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of a light source device. FIG. 2 is a schematic plan view (xy plane) of the wavelength conversion wheel rotating device. FIG. 3 is a schematic side view (xz plane) of the wavelength conversion wheel rotating device.

光源装置100は、光学系10と、波長変換ホイール回転装置20と、光源30と、を備える。光源装置100は、光源30が発する光を、波長変換ホイール21の波長変換層24に照射し、波長変換層24が発する光を取り出す装置である。 The light source device 100 includes an optical system 10 , a wavelength conversion wheel rotating device 20 and a light source 30 . The light source device 100 is a device that irradiates the wavelength conversion layer 24 of the wavelength conversion wheel 21 with light emitted from the light source 30 and extracts the light emitted from the wavelength conversion layer 24 .

光源30は、例えば、波長変換層24に励起光31を照射する。励起光31は、例えば、波長変換層24に含まれる波長変換材を励起する波長の光である。励起光31の波長帯域は、例えば、光源装置100の設計に応じて様々な範囲を用いることができる。光源30としては、例えば、青色光源を用いることができ、青色レーザダイオードであることが好ましい。 The light source 30 irradiates the wavelength conversion layer 24 with excitation light 31, for example. The excitation light 31 is, for example, light with a wavelength that excites the wavelength conversion material contained in the wavelength conversion layer 24 . Various ranges can be used for the wavelength band of the excitation light 31 according to the design of the light source device 100, for example. As the light source 30, for example, a blue light source can be used, preferably a blue laser diode.

光学系10は、例えば、図1に示すように、両凸レンズ13、ダイクロイックミラー11、片凸レンズ14、15を備える。また、光学系10は、光源30が照射する励起光31を波長変換ホイール回転装置20に入射させる入射光学系と、波長変換ホイール回転装置20からの光を出射させる出射光学系とから構成される。 The optical system 10 includes, for example, a biconvex lens 13, a dichroic mirror 11, and single convex lenses 14 and 15, as shown in FIG. The optical system 10 is composed of an input optical system for inputting the excitation light 31 emitted by the light source 30 into the wavelength conversion wheel rotating device 20 and an output optical system for outputting the light from the wavelength conversion wheel rotating device 20. .

入射光学系は、例えば、光源30からの励起光31を、両凸レンズ13、ダイクロイックミラー11、片凸レンズ215、214を介して、波長変換ホイール21における波長変換層24に入射させる。出射光学系は、例えば、入射された励起光31により波長変換層24からの光105を、片凸レンズ14、15、ダイクロイックミラー11を介して出射させる。ダイクロイックミラー11は、例えば、青色光を反射し、黄色光および赤色光を透過する。 The incident optical system, for example, causes the excitation light 31 from the light source 30 to enter the wavelength conversion layer 24 of the wavelength conversion wheel 21 via the biconvex lens 13 , the dichroic mirror 11 , and the single convex lenses 215 and 214 . The emission optical system emits the light 105 from the wavelength conversion layer 24 by the incident excitation light 31 via the single-convex lenses 14 and 15 and the dichroic mirror 11, for example. The dichroic mirror 11, for example, reflects blue light and transmits yellow and red light.

波長変換層24は、例えば、特定の波長の光(励起光)が入射したときに、励起光とは異なる波長の光、典型的には、励起光よりも波長の長い光を出射する。波長変換層24は、例えば、波長変換材を含む。波長変換材は、例えば、特定の波長の光(励起光)が入射したときに、励起光とは異なる波長の光、典型的には、励起光よりも波長の長い光を出射する。波長変換材は、好ましくは無機波長変換材であり、例えば蛍光体である。 For example, when light of a specific wavelength (excitation light) is incident, the wavelength conversion layer 24 emits light of a wavelength different from the excitation light, typically light of a longer wavelength than the excitation light. Wavelength conversion layer 24 includes, for example, a wavelength conversion material. For example, when light of a specific wavelength (excitation light) is incident on the wavelength conversion material, the wavelength conversion material emits light of a wavelength different from the excitation light, typically light of a longer wavelength than the excitation light. The wavelength converting material is preferably an inorganic wavelength converting material, eg a phosphor.

波長変換材の材料としては、例えば、YAG:Ce(YAl12:Ce3+)、CaAlSiN:Eu2+、Ca-α-SiAlON:Eu2+、β-SiAlON:Eu2+、LuAl12:Ce3+(LuAG:Ce)、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO12:Eu、BaMgAl1017:Eu2+、(Sr,Ba)MgSi:Eu2+等が挙げられる。波長変換材の材料は、波長変換層24およびセグメント241の発光色に応じて適宜選択される。 Materials for the wavelength conversion material include, for example, YAG:Ce (Y 3 Al 5 O 12 :Ce 3+ ), CaAlSiN 3 :Eu 2+ , Ca-α-SiAlON: Eu 2+ , β-SiAlON: Eu 2+ , Lu 3 Al 5O12 :Ce3 + ( LuAG :Ce), ( Sr, Ca, Ba, Mg) 10 ( PO4) 6C12 :Eu, BaMgAl10O17 : Eu2 + , ( Sr , Ba) 3MgSi2O8 : Eu 2+ and the like. A material for the wavelength conversion material is appropriately selected according to the emission colors of the wavelength conversion layer 24 and the segments 241 .

波長変換材の形状は、特に限定されず、例えば、粒子状、球状、楕球状、針状、多角柱状、円柱状等であってもよい。波長変換材の平均粒子径は、例えは、数μm以上、数十μm以下であることが好ましく、1μm以上50μm以下であることがより好ましく、5μm以上30μm以下であることがさらにより好ましい。波長変換材は、1種類であっても、複数種類を混合したものであってもよい。 The shape of the wavelength conversion material is not particularly limited, and may be, for example, particulate, spherical, ellipsoidal, acicular, polygonal prismatic, cylindrical, or the like. The average particle size of the wavelength conversion material is, for example, preferably several μm or more and several tens of μm or less, more preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and even more preferably 5 μm or more and 30 μm or less. The wavelength conversion material may be of one type or a mixture of multiple types.

波長変換層24およびセグメント241の厚さは、例えば、20μm~200μmが好ましく、50μm~100μmがより好ましい。波長変換層24およびセグメント241の厚さが薄い場合、波長変換材の励起光吸収が不十分であり発光効率が低い場合がある。一方、波長変換層24の厚さが薄い場合、波長変換材が励起光を吸収して発生した熱がホイール基板23へ逃げにくくなり、波長変換層24の温度が上昇する可能性がある。波長変換材は、温度が向上すると発光強度が低下する可能性がある。 The thicknesses of the wavelength conversion layer 24 and the segments 241 are, for example, preferably 20 μm to 200 μm, more preferably 50 μm to 100 μm. If the thickness of the wavelength conversion layer 24 and the segments 241 is small, the excitation light absorption of the wavelength conversion material may be insufficient, resulting in low luminous efficiency. On the other hand, if the thickness of the wavelength conversion layer 24 is thin, the heat generated by absorption of the excitation light by the wavelength conversion material is less likely to escape to the wheel substrate 23, and the temperature of the wavelength conversion layer 24 may rise. The wavelength conversion material may decrease in emission intensity as the temperature increases.

波長変換ホイール回転装置20は、例えば、波長変換ホイール21、回転シャフト26、駆動装置27を備える。 The wavelength conversion wheel rotating device 20 includes, for example, a wavelength conversion wheel 21 , a rotating shaft 26 and a driving device 27 .

波長変換ホイール21は、例えば、複数のホイール部材221と、ホイール固定具25とを有する。 The wavelength conversion wheel 21 has, for example, a plurality of wheel members 221 and wheel fixtures 25 .

ホイール固定具25は、例えば、複数のホイール部材221を円板状に固定する。ホイール固定具25は、例えば、各ホイール部材221を厚み方向に挟んで固定している。ホイール固定具25における各ホイール部材221の固定方法は、特に限定されず、例えば、ネジ止めにより固定されていてもよい。 The wheel fixture 25 fixes, for example, a plurality of wheel members 221 in a disc shape. The wheel fixtures 25, for example, fix each wheel member 221 by sandwiching it in the thickness direction. The method of fixing each wheel member 221 to the wheel fixture 25 is not particularly limited, and may be fixed by screwing, for example.

また、言い換えれば、波長変換ホイール21は、例えば、ホイール固定具25で固定されることにより円板状になっている。なお、例えば、波長変換ホイール21において、互いに隣り合うホイール部材221同士を接着剤で接着していてもよい。これにより、波長変換ホイール21において、隣り合うホイール部材221同士のずれを抑制することができる。 Also, in other words, the wavelength conversion wheel 21 has a disc shape by being fixed by a wheel fixture 25, for example. In addition, for example, in the wavelength conversion wheel 21, the wheel members 221 adjacent to each other may be adhered with an adhesive. Thereby, in the wavelength conversion wheel 21, it is possible to suppress the displacement between adjacent wheel members 221. FIG.

また、波長変換ホイール21は、回転シャフト26に固定されている。波長変換ホイール21の回転シャフト26への固定方法は、特に限定されず、ホイール固定具25を用い固定してもよいし、接着剤等により固定してもよい。 Also, the wavelength conversion wheel 21 is fixed to a rotating shaft 26 . The method of fixing the wavelength conversion wheel 21 to the rotating shaft 26 is not particularly limited, and may be fixed using the wheel fixture 25, or may be fixed with an adhesive or the like.

駆動装置27は、例えば、電気信号により制御されるモーター等であり、回転シャフト26と連結されている。 The driving device 27 is, for example, a motor or the like controlled by electric signals, and is connected to the rotating shaft 26 .

波長変換ホイール回転装置20は、例えば、駆動装置27に接続された回転シャフト26を通じて波長変換ホイール21を回転移動(回転および停止)させる。これにより、波長変換ホイール21の波長変換層24における励起光に照射される位置が変化し、波長変換層24が過度に加熱されることを防ぎ、波長変換層24に含まれる波長変換材の温度消光を抑制できる。 The wavelength conversion wheel rotating device 20 rotates (rotates and stops) the wavelength conversion wheel 21 through a rotating shaft 26 connected to a driving device 27, for example. As a result, the position irradiated with the excitation light on the wavelength conversion layer 24 of the wavelength conversion wheel 21 is changed, preventing the wavelength conversion layer 24 from being excessively heated and increasing the temperature of the wavelength conversion material contained in the wavelength conversion layer 24. Quenching can be suppressed.

ホイール部材221は、例えば、ホイール基板片231と、ホイール基板片231上に配置されたセグメント241とを有する。各セグメント241は、波長変換ホイール21における波長変換層24の一部であり、波長変換ホイール21における周方向に沿うように分割されて配置された構成となっている。言い換えれば、波長変換層24は、波長変換ホイール21における周方向に沿うように分割されて配置された複数のセグメント241を有する。また、各セグメント241は、それぞれ同じ色を発するものであってもよいし、異なる色を発するものであってもよい。 The wheel member 221 has, for example, a wheel substrate piece 231 and a segment 241 arranged on the wheel substrate piece 231 . Each segment 241 is part of the wavelength conversion layer 24 in the wavelength conversion wheel 21 , and is divided and arranged along the circumferential direction of the wavelength conversion wheel 21 . In other words, the wavelength conversion layer 24 has a plurality of segments 241 divided and arranged along the circumferential direction of the wavelength conversion wheel 21 . Further, each segment 241 may emit the same color, or may emit different colors.

図4は、波長変換層240が形成されたホイール基板230の一例の概略平面図(xy平面)である。ホイール基板230は、例えば、中心に孔28を有する円板状の基板である。そして、波長変換層240は、ホイール基板230の周方向に沿うように形成されている。ホイール部材221は、例えば、図4に示すように、波長変換層240が形成された円板状のホイール基板230を点線に沿って切断することにより製造される。言い換えれば、ホイール基板片231は、ホイール基板230が切断された、いわゆる扇形のものに相当し、セグメント241は、波長変換層240が切断されたものに相当する。なお、ホイール固定具25で複数のホイール部材221を固定する際、ホイール固定具25で波長変換ホイール21をシャフト24に固定する際に上記孔28を介して固定することもできる。 FIG. 4 is a schematic plan view (xy plane) of an example of the wheel substrate 230 on which the wavelength conversion layer 240 is formed. The wheel substrate 230 is, for example, a disc-shaped substrate having a hole 28 in the center. The wavelength conversion layer 240 is formed along the circumferential direction of the wheel substrate 230 . For example, as shown in FIG. 4, the wheel member 221 is manufactured by cutting a disk-shaped wheel substrate 230 having a wavelength conversion layer 240 formed thereon along dotted lines. In other words, the wheel substrate piece 231 corresponds to a so-called fan-shaped portion obtained by cutting the wheel substrate 230 , and the segment 241 corresponds to a portion obtained by cutting the wavelength conversion layer 240 . When fixing the plurality of wheel members 221 with the wheel fixture 25 , when fixing the wavelength conversion wheel 21 to the shaft 24 with the wheel fixture 25 , the wheel fixture 25 can be fixed through the hole 28 .

なお、本実施形態においては、各ホイール部材221、各ホイール基板片231、各セグメント241は、それぞれ均等な大きさとしているが、これに限定されず、大きさは異なっていてもよく、複数のホイール部材221を組みあわせて円板状になればよい。言い換えれば、各ホイール基板片231における扇形の中心角(セグメント角度)が異なっていてよく、各セグメント241において、励起光が通過する部分の距離が異なっていてよい。 In the present embodiment, each wheel member 221, each wheel substrate piece 231, and each segment 241 have the same size, but the present invention is not limited to this. The wheel member 221 may be combined to form a disk shape. In other words, the central angle (segment angle) of the sector in each wheel substrate piece 231 may be different, and the distance of the portion through which the excitation light passes may be different in each segment 241 .

一般的な波長変換ホイールにおいては、波長変換層を円板状の基板に波長変換材を含む波長変換層形成材料を塗布または印刷することにより製造するが、製造時に掠れや膜厚の不均一等の不具合を生じる場合がある。このような不具合が生じた場合、この波長変換ホイールを用いた光源装置において所望の照射強度を得られない等の問題を生じる可能性があるため、不良品となる。本実施形態における波長変換ホイール21によれば、複数のホイール部材221から構成されている。そのため、波長変換ホイール21を製造する際に、良品のホイール部材221を使用することにより、上記問題を回避することができる。また、各ホイール部材221は、上記不具合を生じた波長変換ホイールにおいて、不具合の生じていない良品である部分を切断して利用することができるため、最終的な波長変換ホイール21において不良品となりにくく、良品率を向上させることができる。 In a general wavelength conversion wheel, the wavelength conversion layer is manufactured by coating or printing a wavelength conversion layer forming material containing a wavelength conversion material on a disc-shaped substrate. may cause problems. If such a problem occurs, there is a possibility that a light source device using this wavelength conversion wheel will not be able to obtain a desired irradiation intensity, and the product will be defective. The wavelength conversion wheel 21 of this embodiment is composed of a plurality of wheel members 221 . Therefore, by using a non-defective wheel member 221 when manufacturing the wavelength conversion wheel 21, the above problem can be avoided. In addition, since each wheel member 221 can be used by cutting a non-defective portion of the wavelength conversion wheel with the above-described defect, the final wavelength conversion wheel 21 is unlikely to be defective. , can improve the non-defective product rate.

光源装置100が反射型の場合、ホイール基板片231は、例えば、アルミニウム、銅、鉄などの金属であることが好ましい。このときは、ホイール基板片231の表面に銀などの高反射膜がコーティングされていることが好ましい。さらに、ホイール基板片231を励起光および波長変換材が発する光の反射を考慮しない材料により形成し、励起光が照射される表面のみを反射材料で形成してもよい。 If the light source device 100 is of a reflective type, the wheel substrate piece 231 is preferably made of metal such as aluminum, copper, or iron. In this case, it is preferable that the surface of the wheel substrate piece 231 is coated with a highly reflective film such as silver. Furthermore, the wheel substrate piece 231 may be made of a material that does not consider the reflection of the excitation light and the light emitted by the wavelength conversion material, and only the surface irradiated with the excitation light may be made of a reflective material.

光源装置100が透過型の場合、ホイール基板片231は、励起光を透過するサファイア、ガラスなどの無機材料であることが好ましい。また、波長変換材が発する光はあらゆる方向に放射されるため、透過型とするときは、励起光を透過しつつ波長変換材が発する光を反射することが好ましい。また、ホイール基板片231は、反射型であっても透過型であっても、波長変換材の温度消光を抑制するため、熱伝導率が高いことが好ましい。そのため、ホイール基板片231は、アルミニウム、サファイアで形成することが好ましい。また、ホイール基板片231は、反射型と透過型を組み合わせたものとしてもよい。 If the light source device 100 is of a transmissive type, the wheel substrate piece 231 is preferably made of an inorganic material such as sapphire or glass that transmits the excitation light. Moreover, since the light emitted by the wavelength conversion material is radiated in all directions, it is preferable to reflect the light emitted by the wavelength conversion material while transmitting the excitation light when it is of a transmissive type. Further, the wheel substrate piece 231 preferably has a high thermal conductivity, regardless of whether it is of a reflective type or a transmissive type, in order to suppress temperature quenching of the wavelength conversion material. Therefore, the wheel substrate piece 231 is preferably made of aluminum or sapphire. Also, the wheel substrate piece 231 may be a combination of a reflective type and a transmissive type.

<波長変換ホイールの構成例>
以下、波長変換ホイールの構成例について、図5、6、7に基づいて説明する。
<Configuration example of wavelength conversion wheel>
Configuration examples of the wavelength conversion wheel will be described below with reference to FIGS.

<第1の構成例>
図5は、波長変換ホイールの第1の構成例を示す平面図である。
<First configuration example>
FIG. 5 is a plan view showing a first configuration example of the wavelength conversion wheel.

波長変換ホイール21-1は、例えば、複数のホイール部材221R・221G・221Yを含む。 The wavelength conversion wheel 21-1 includes, for example, a plurality of wheel members 221R, 221G and 221Y.

ホイール部材221R・221G・221Yは、例えば、ホイール基板片231と、ホイール基板片231上に配置された波長変換層であるセグメント241R・241G・241Yとを有する。セグメント241R・241G・241Yは、励起光によりそれぞれ互いに異なる色である赤色、緑色、黄色に発光する波長変換層である。本構成例における波長変換ホイール21-1は、例えば、図2に示す波長変換ホイール21において、各ホイール部材221におけるセグメント241の発光色が異なるものに相当する。 The wheel members 221R, 221G, and 221Y have, for example, a wheel substrate piece 231 and segments 241R, 241G, and 241Y, which are wavelength conversion layers arranged on the wheel substrate piece 231, respectively. The segments 241R, 241G, and 241Y are wavelength conversion layers that emit different colors of red, green, and yellow by excitation light. The wavelength conversion wheel 21-1 in this configuration example corresponds to, for example, the wavelength conversion wheel 21 shown in FIG.

波長変換ホイール21-1において、例えば、各セグメント241R・241G・241Yは、各色のセグメントが互いに複数個所存在するように配置されていることが好ましく、各色のセグメントが互いに同数であることがより好ましい。波長変換ホイール21-1の円周方向において、各色が複数領域存在する、さらに特に各色が同数であることで、駆動装置27の回転数を変えずに表示のリフレッシュレートを上げることができる。なお、図5においては、各ホイール部材221R・221G・221Yを同じ大きさとなっているが、大きさが異なっていてもよく、各色のセグメント角度が異なっていても構わない。 In the wavelength conversion wheel 21-1, for example, the segments 241R, 241G, and 241Y are preferably arranged so that the segments of each color are present at a plurality of locations, and more preferably the number of segments of each color is the same. . In the circumferential direction of the wavelength conversion wheel 21-1, each color exists in a plurality of regions, and more particularly, each color has the same number. Although the wheel members 221R, 221G, and 221Y have the same size in FIG. 5, the sizes may be different, and the segment angles of the respective colors may be different.

<第2の構成例>
図6は、波長変換ホイールの第2の構成例を示す平面図である。
<Second configuration example>
FIG. 6 is a plan view showing a second configuration example of the wavelength conversion wheel.

波長変換ホイール21-2は、例えば、複数のホイール部材221、透光部材260を含む。複数のホイール部材221と、透光部材260とにより円板状の波長変換ホイール21を構成する。本構成例における波長変換ホイール21-2は、例えば、図2に示す波長変換ホイール21において、1または複数のホイール部材221を、透光部材260に変更したものに相当する。 The wavelength conversion wheel 21-2 includes a plurality of wheel members 221 and translucent members 260, for example. A disk-shaped wavelength conversion wheel 21 is configured by a plurality of wheel members 221 and a translucent member 260 . The wavelength conversion wheel 21-2 in this configuration example corresponds to, for example, the wavelength conversion wheel 21 shown in FIG.

ホイール部材221は、例えば、ホイール基板片231と、ホイール基板片231上に配置された波長変換層であるセグメント241とを有する。言い換えると、波長変換ホイール21-2における複数のセグメントのうちの少なくとも1つが励起光を透過する透過部となっているということができる。 The wheel member 221 has, for example, a wheel substrate piece 231 and a segment 241 that is a wavelength conversion layer arranged on the wheel substrate piece 231 . In other words, it can be said that at least one of the plurality of segments in the wavelength conversion wheel 21-2 serves as a transmission portion through which the excitation light is transmitted.

透光部材260は、例えば、ガラス等の透明の基材からなり、励起光を透過する。この透光部材260により、波長変換ホイール21-2において、励起光が通過する波長変換層24の長さを任意に調節することができる。 The translucent member 260 is made of, for example, a transparent base material such as glass, and transmits excitation light. With this translucent member 260, the length of the wavelength conversion layer 24 through which the excitation light passes can be arbitrarily adjusted in the wavelength conversion wheel 21-2.

<第3の構成例>
図7は、波長変換ホイールの第3の構成例を示す平面図である。
<Third configuration example>
FIG. 7 is a plan view showing a third configuration example of the wavelength conversion wheel.

本構成例における波長変換ホイール21-3は、例えば、図2に示す波長変換ホイール21において、隣り合う各ホイール部材221同士が、互いに間隔270をあけて配置されているものに相当する。つまり、各ホイール部材221は、互いに間隔270をあけてホイール固定具25により固定されている。 The wavelength conversion wheel 21-3 in this configuration example corresponds to, for example, the wavelength conversion wheel 21 shown in FIG. That is, each wheel member 221 is fixed by the wheel fixture 25 with a space 270 between them.

波長変換ホイール21-3に高エネルギー密度の励起光が照射された際に、波長変換されなかったエネルギーが熱に変換され、波長変換ホイール21-3の温度が上昇する。例えば、波長変換ホイールが一体の円板状の基板から構成された場合、当該基板と波長変換層との熱膨張率が異なる事により生じる応力が、基板と波長変換層の接着強度が最も弱い箇所に集中する。しかしながら、本構成例の波長変換ホイール21-3においては、各ホイール部材221が互いに間隔270を開けていることにより、上記応力が分散され、波長変換層の剥離等の故障を防止することができる。 When the wavelength conversion wheel 21-3 is irradiated with excitation light of high energy density, the energy that has not been wavelength-converted is converted into heat, and the temperature of the wavelength conversion wheel 21-3 rises. For example, when the wavelength conversion wheel is composed of an integral disc-shaped substrate, the stress generated by the difference in coefficient of thermal expansion between the substrate and the wavelength conversion layer is applied to the portion where the bonding strength between the substrate and the wavelength conversion layer is weakest. concentrate on However, in the wavelength conversion wheel 21-3 of this configuration example, since the wheel members 221 are spaced 270 from each other, the stress is dispersed, and failures such as peeling of the wavelength conversion layer can be prevented. .

上記光源装置100は、たとえば、プロジェクタ等の投影装置に使用することが可能である。 The light source device 100 can be used, for example, in a projection device such as a projector.

(投影装置の構成)
図8は、投影装置の一例の概略図を示す。投影装置300は、例えば、上記光源装置100を利用している。
(Configuration of projection device)
FIG. 8 shows a schematic diagram of an example of a projection device. The projection device 300 uses, for example, the light source device 100 described above.

投影装置300は、波長変換ホイール回転装置20と、波長変換ホイール回転装置20における波長変換ホイール21の回転位置を取得する回転位置センサ303と、回転位置センサ303からの出力情報に基づいて光源30を制御する光源制御部304と、表示素子307と、波長変換ホイール回転装置20からの光を表示素子307まで導光する光源側光学系306と、表示素子307からの投影光をスクリーンに投影する投影側光学系308とを備えている。 The projection device 300 includes the wavelength conversion wheel rotating device 20 , a rotational position sensor 303 that acquires the rotational position of the wavelength conversion wheel 21 in the wavelength conversion wheel rotating device 20 , and the light source 30 based on output information from the rotational position sensor 303 . A light source control unit 304 for control, a display element 307, a light source side optical system 306 for guiding light from the wavelength conversion wheel rotating device 20 to the display element 307, and a projection for projecting projection light from the display element 307 onto a screen. A side optical system 308 is provided.

投影装置300は、回転位置センサ303により取得された波長変換ホイール21の回転位置の情報により光源30の出力を制御する。光源30から出射された励起光31は、波長変換ホイール21における波長変換層に照射される。 The projection device 300 controls the output of the light source 30 based on the rotational position information of the wavelength conversion wheel 21 acquired by the rotational position sensor 303 . The excitation light 31 emitted from the light source 30 is applied to the wavelength conversion layer of the wavelength conversion wheel 21 .

波長変換ホイール21の一部に透過部を設けた場合、青色光の励起光31は透過部を介して波長変換ホイール21を透過する。波長変換層に照射された励起光31は、光路上にて光源側光学系306、ミラー309a~309cを通ることができる。光源側光学系306はダイクロイックミラーであることが好ましい。好ましいダイクロイックミラーは、45度で入射した青色の光は反射させ、赤色および緑色の光は透過させることができる。 When a transmission portion is provided in a part of the wavelength conversion wheel 21, the blue excitation light 31 is transmitted through the wavelength conversion wheel 21 via the transmission portion. The excitation light 31 irradiated to the wavelength conversion layer can pass through the light source side optical system 306 and mirrors 309a to 309c on the optical path. The light source side optical system 306 is preferably a dichroic mirror. A preferred dichroic mirror can reflect blue light incident at 45 degrees and transmit red and green light.

より詳細に検討すると、上記光学特性を備えたダイクロイックミラーを光源側光学系306に採用することにより、ダイクロイックミラーに入射する励起光31による青色の光は反射されて波長変換ホイール21に向けられる。波長変換ホイール21の回転のタイミングにより、青色の光は透過部を介して波長変換ホイール21を透過する。波長変換ホイール21の回転のタイミングにより、透過部以外に照射された励起光31は、波長変換層に照射されて波長の異なる光に変換される。波長の異なる光である赤色および緑色の光は、ダイクロイックミラーを透過して表示素子307に入射する。透過部を透過した青色の光は、ミラー309a~309cを介して再度ダイクロイックミラーに入射し、ダイクロイックミラーで再度反射されて表示素子307に入射する。 In more detail, by adopting a dichroic mirror having the above optical characteristics in the light source side optical system 306, the blue light of the excitation light 31 incident on the dichroic mirror is reflected and directed to the wavelength conversion wheel 21. The blue light is transmitted through the wavelength conversion wheel 21 through the transmission portion according to the timing of the rotation of the wavelength conversion wheel 21 . Depending on the timing of the rotation of the wavelength conversion wheel 21, the excitation light 31 applied to areas other than the transmission portion is applied to the wavelength conversion layer and converted into light of different wavelengths. Red and green lights, which are lights with different wavelengths, pass through the dichroic mirror and enter the display element 307 . The blue light that has passed through the transmission portion enters the dichroic mirror again through the mirrors 309a to 309c, is reflected by the dichroic mirror again, and enters the display element 307. FIG.

好ましい実施形態では、プロジェクタ(投影装置300)は、上記光源装置100と、表示素子307と、光源側光学系306(ダイクロイックミラー)と、投影側光学系308と、を備えることができる。光源側光学系306(ダイクロイックミラー)は、光源装置301からの光を上記表示素子307まで導光し、投影側光学系308は、上記表示素子307からの投影光をスクリーン等に投影することができる。好ましい実施形態では、表示素子307はDMD(デジタルミラーデバイス)であることが好ましい。投影側光学系308は投影部レンズの組み合わせからなることが好ましい。 In a preferred embodiment, the projector (projection device 300 ) can include the light source device 100 described above, a display element 307 , a light source side optical system 306 (dichroic mirror), and a projection side optical system 308 . A light source side optical system 306 (dichroic mirror) can guide light from the light source device 301 to the display element 307, and a projection side optical system 308 can project the projection light from the display element 307 onto a screen or the like. can. In a preferred embodiment, display element 307 is preferably a DMD (digital mirror device). The projection-side optical system 308 preferably consists of a combination of projection lenses.

本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。 The present disclosure is not limited to the above embodiments, and can be replaced with configurations that are substantially the same as the configurations shown in the above embodiments, configurations that achieve the same effects, or configurations that can achieve the same purpose. may

100 光源装置、10 光学系、11 ダイクロイックミラー、13 両凸レンズ、14 片凸レンズ、15 片凸レンズ、20 波長変換ホイール回転装置、21 波長変換ホイール、221(221R、221G、221Y) ホイール部材、23 ホイール基板、230 ホイール基板、231 ホイール基板片、24 波長変換層、240 波長変換層、241(241R、241G、241Y) セグメント、25 ホイール固定具、26 回転シャフト、27 駆動装置、30 光源、31 励起光、40 反射層、300 投影装置、301 光源装置、303 回転位置センサ、304 光源制御部、306 光源側光学系、307 表示素子、308 投影側光学系、309a ミラー、309b ミラー、309c ミラー REFERENCE SIGNS LIST 100 light source device 10 optical system 11 dichroic mirror 13 biconvex lens 14 single convex lens 15 single convex lens 20 wavelength conversion wheel rotating device 21 wavelength conversion wheel 221 (221R, 221G, 221Y) wheel member 23 wheel substrate , 230 wheel substrate, 231 wheel substrate piece, 24 wavelength conversion layer, 240 wavelength conversion layer, 241 (241R, 241G, 241Y) segment, 25 wheel fixture, 26 rotating shaft, 27 driving device, 30 light source, 31 excitation light, 40 reflective layer 300 projection device 301 light source device 303 rotation position sensor 304 light source control unit 306 light source side optical system 307 display element 308 projection side optical system 309a mirror 309b mirror 309c mirror

Claims (13)

複数のホイール部材と、
前記複数のホイール部材を円板状に固定する固定具と、
前記複数のホイール部材に配置された波長変換層と、
を有する波長変換ホイール。
a plurality of wheel members;
a fixture that fixes the plurality of wheel members in a disc shape;
a wavelength conversion layer disposed on the plurality of wheel members;
A wavelength conversion wheel having a .
隣り合うホイール部材同士は、互いに接着剤で接着されている、
請求項1に記載の波長変換ホイール。
Adjacent wheel members are adhered to each other with an adhesive,
A wavelength conversion wheel according to claim 1 .
隣り合うホイール部材同士は、互いに間隔をあけて固定されている、
請求項1に記載の波長変換ホイール。
Adjacent wheel members are spaced apart and secured to each other.
A wavelength conversion wheel according to claim 1 .
前記複数のホイール部材は、前記固定具に接着剤で固定されている、
請求項1~3のいずれか1項に記載の波長変換ホイール。
wherein the plurality of wheel members are adhesively secured to the fixture;
The wavelength conversion wheel according to any one of claims 1-3.
前記波長変換層は、前記波長変換ホイールにおける周方向に沿うように配置されている、
請求項1~4のいずれか1項に記載の波長変換ホイール。
The wavelength conversion layer is arranged along the circumferential direction of the wavelength conversion wheel,
A wavelength conversion wheel according to any one of claims 1-4.
前記波長変換層は、前記波長変換ホイールにおける周方向に沿うように分割されて配置された複数のセグメントを有する、
請求項5に記載の波長変換ホイール。
The wavelength conversion layer has a plurality of segments divided and arranged along the circumferential direction of the wavelength conversion wheel,
6. A wavelength conversion wheel according to claim 5.
前記複数のセグメントのうちの少なくとも1つは、励起光を透過する透過部となるガラスである、
請求項6に記載の波長変換ホイール。
At least one of the plurality of segments is glass serving as a transmission portion that transmits excitation light,
7. A wavelength conversion wheel according to claim 6.
前記複数のセグメントは、互いに異なる色の蛍光を発するセグメントを含む、
請求項6または7に記載の波長変換ホイール。
The plurality of segments includes segments that emit fluorescence of different colors,
8. A wavelength conversion wheel according to claim 6 or 7.
前記互いに異なる色の蛍光を発するセグメントは、互いに同数である、
請求項8に記載の波長変換ホイール。
The segments that fluoresce in different colors are the same in number.
9. A wavelength conversion wheel according to claim 8.
前記互いに異なる色の蛍光を発するセグメントは、各色のセグメントがそれぞれ複数である、
請求項8または9に記載の波長変換ホイール。
The segments that emit fluorescence of different colors each have a plurality of segments of each color,
10. A wavelength conversion wheel according to claim 8 or 9.
請求項1~10のいずれか1項に記載の波長変換ホイールと、
前記波長変換ホイールを回転させる駆動装置と、
前記波長変換ホイールに励起光を照射する光源と、
を備え、
前記波長変換層に励起光が入射した際に、蛍光出射する、
光源装置。
A wavelength conversion wheel according to any one of claims 1 to 10;
a driving device for rotating the wavelength conversion wheel;
a light source that irradiates the wavelength conversion wheel with excitation light;
with
Fluorescence is emitted when excitation light is incident on the wavelength conversion layer;
Light source device.
請求項11に記載の光源装置と、
表示素子と、
前記光源装置からの光を前記表示素子まで導光する光源側光学系と、
前記表示素子からの投影光をスクリーンに投影する投影側光学系と、
を備える投影装置。
A light source device according to claim 11;
a display element;
a light source side optical system for guiding light from the light source device to the display element;
a projection-side optical system that projects the projection light from the display element onto a screen;
A projection device comprising:
さらに、
前記波長変換ホイールの回転位置を取得する回転位置センサと、
前記回転位置センサからの出力情報に基づいて前記光源を制御する光源制御部と、
を備える、
請求項12に記載の投影装置。
moreover,
a rotational position sensor that acquires the rotational position of the wavelength conversion wheel;
a light source control unit that controls the light source based on output information from the rotational position sensor;
comprising
13. Projection device according to claim 12.
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