JP5672949B2 - Light source device and projector - Google Patents
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Description
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。 The present invention relates to a light source device and a projector.
従来、プロジェクターにおいては、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的であった。ところが、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、ランプから放射される紫外線が液晶ライトバルブを劣化させる、等の課題がある。そこで、放電ランプに代わる方式の光源を用いたプロジェクターが提案されている。 Conventionally, in a projector, a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp is generally used as a light source. However, this type of discharge lamp has problems such as a relatively short life, difficulty in instantaneous lighting, and ultraviolet light emitted from the lamp deteriorates the liquid crystal light bulb. In view of this, a projector using a light source instead of a discharge lamp has been proposed.
例えば、特許文献1で提案されているプロジェクターでは、蛍光体に外部から励起光を入射させ、得られる発光光(蛍光)を射出させる光源が用いられている。特許文献1の光源では、蛍光体の可視光放射方向端面の面積総和が、励起光発光端面の面積総和より小さく設定されており、励起光の光源を直接用いるよりも、さらに小さな面積から強い光を放つことができる光源として提案されている。この構造により、光利用効率が高く、低コスト低消費電力で明るいプロジェクターが実現可能である。
For example, the projector proposed in
しかしながら、特許文献1に記載された光源では、蛍光体に光を集めすぎると、次のような理由により発光量が低下してしまう。
However, in the light source described in
まず、蛍光体は発光するときに一部のエネルギーが熱に変わり自己発熱を起こす。一方で、蛍光体の発光効率(励起光の入射光量に対する蛍光体の発光量の割合)は温度に依存しており、温度が高いほど変換効率が低下することが知られている。そのため、蛍光体に励起光を集めすぎると、自己発熱により温度が上昇し、発光効率が低下しやすくなる。 First, when the phosphor emits light, part of the energy changes to heat and self-heating occurs. On the other hand, the light emission efficiency of the phosphor (ratio of the light emission amount of the phosphor with respect to the incident light amount of excitation light) depends on temperature, and it is known that the conversion efficiency decreases as the temperature increases. Therefore, if too much excitation light is collected in the phosphor, the temperature rises due to self-heating, and the light emission efficiency tends to decrease.
また、励起光の光密度が大きいと、蛍光体分子の中で励起される電子の割合が増え、励起できる電子(基底状態の電子)が減少するため、励起光の光量に応じた発光ができなくなる、いわゆる光飽和現象が発生する。これによっても、発光効率が低下してしまう。 In addition, when the light density of the excitation light is large, the proportion of electrons excited in the phosphor molecules increases, and the number of electrons that can be excited (ground state electrons) decreases. Therefore, light emission according to the amount of excitation light can be achieved. A so-called light saturation phenomenon occurs. This also reduces the light emission efficiency.
そのため、上記特許文献1のような光源を用い、強い光を得ようとして励起光量を増やしたとしても、上記理由により発光効率が低下することから、所望の光量を得ることが難しかった。
For this reason, even if the amount of excitation light is increased in order to obtain strong light by using a light source as described in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発光効率の低下を抑制し、強い(光量の多い)光を射出することが可能な光源装置を提供することを目的とする。また、このような光源装置を有し、高品質な画像表示が可能なプロジェクターを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a light source device capable of suppressing a decrease in light emission efficiency and emitting strong (a large amount of light) light. It is another object of the present invention to provide a projector having such a light source device and capable of displaying a high-quality image.
上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、励起光を射出する光源と、前記励起光によって励起されて蛍光を発する蛍光体層と、前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光手段と、を有し、前記蛍光体層における前記励起光の入射面は、入射する前記励起光の光線束の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有していることを特徴とする。
この構成によれば、蛍光体層の入射面に傾斜面が形成されていることにより、励起光が照射される位置における励起光の照射面積が拡大されるため、励起光が照射される位置における励起光の光密度が低下する。したがって、このような蛍光体層を有する光源装置では、光照射による加熱や光飽和現象による発光効率の低下を抑制することができる。なお、本発明における「傾斜面」とは、製造時に意図せず形成されてしまう表面プロファイルによる傾斜を除くものである。
In order to solve the above problems, a light source device of the present invention includes a light source that emits excitation light, a phosphor layer that emits fluorescence when excited by the excitation light, and condenses the excitation light on the phosphor layer. The excitation light incident surface of the phosphor layer has an inclined surface that is inclined with respect to the central axis of the incident light beam bundle. .
According to this configuration, since the inclined surface is formed on the incident surface of the phosphor layer, the irradiation area of the excitation light at the position where the excitation light is irradiated is expanded. The light density of the excitation light decreases. Therefore, in the light source device having such a phosphor layer, it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency due to heating due to light irradiation or a light saturation phenomenon. The “inclined surface” in the present invention excludes an inclination due to a surface profile that is unintentionally formed during manufacturing.
本発明においては、前記蛍光体層の表面には、前記蛍光体層の深さ方向に開口面積が漸次減少する凹部が形成され、前記凹部の内壁によって前記傾斜面が形成されていることが望ましい。 In the present invention, it is desirable that a concave portion whose opening area gradually decreases in the depth direction of the phosphor layer is formed on the surface of the phosphor layer, and the inclined surface is formed by the inner wall of the concave portion. .
この構成によれば、蛍光体層の表面に凹部を形成することにより、蛍光体層の表面に傾斜面を形成し、励起光の光密度を低減することができる。 According to this configuration, by forming the concave portion on the surface of the phosphor layer, an inclined surface can be formed on the surface of the phosphor layer, and the light density of the excitation light can be reduced.
また、励起光が照射された蛍光体層から発せられる蛍光は、指向性がなく等方的に射出される。そのため、仮に凹部ではなく蛍光体層に凸部を形成することにより、上記のような光密度低減を図ることとすると、凸部の斜面から等方的に蛍光が発せられ、周囲に広がってしまう。対して、発光箇所が凹部となっており、互いに対向する傾斜面を有していると、一方の傾斜面から射出される蛍光は、向かい合う傾斜面で反射して外部に射出されるため、蛍光の広がりを抑制し、励起光の光源を直接用いるよりも、さらに小さな面積から強い光を射出させることが可能となる。 Further, the fluorescence emitted from the phosphor layer irradiated with the excitation light is emitted isotropically without directivity. Therefore, if the light density is reduced as described above by forming a convex portion in the phosphor layer instead of the concave portion, fluorescence is emitted isotropically from the slope of the convex portion and spreads around. . On the other hand, if the light emitting part is a recess and has inclined surfaces facing each other, the fluorescence emitted from one inclined surface is reflected by the opposite inclined surface and emitted to the outside. It is possible to emit strong light from an even smaller area than directly using an excitation light source.
したがって、発光効率の低下を抑制し、小さな面積から強い光を射出させることが可能な光源装置とすることができる。 Therefore, it is possible to provide a light source device that can suppress a decrease in light emission efficiency and emit strong light from a small area.
また、本発明においては、前記蛍光体層は基板上に形成されており、前記基板の前記蛍光体層が形成された面には、前記基板の深さ方向に開口面積が漸次減少する凹部が形成され、前記凹部の内壁に沿って前記蛍光体層が形成されることによって、前記蛍光体層の表面に前記傾斜面が形成されていることとしてもよい。 In the present invention, the phosphor layer is formed on a substrate, and the surface of the substrate on which the phosphor layer is formed has a recess whose opening area gradually decreases in the depth direction of the substrate. It is good also as the said inclined surface being formed in the surface of the said fluorescent substance layer by forming and forming the said fluorescent substance layer along the inner wall of the said recessed part.
この構成によれば、基板の表面形状を反映して蛍光体層そのものが屈曲し、傾斜面を形成することで、励起光の光密度を低減することができる。また、傾斜面が基板の凹部に沿って形成されるため、互いに対向する傾斜面を有することとなり、蛍光の広がりを抑制し、励起光の光源を直接用いるよりも、さらに小さな面積から強い光を射出させることが可能となる。したがって、発光効率の低下を抑制し、小さな面積から強い光を射出させることが可能な光源装置とすることができる。 According to this configuration, the phosphor layer itself is bent to reflect the surface shape of the substrate and the inclined surface is formed, whereby the light density of the excitation light can be reduced. In addition, since the inclined surface is formed along the concave portion of the substrate, it has inclined surfaces that face each other, suppresses the spread of fluorescence, and emits strong light from a smaller area than directly using the excitation light source. It is possible to inject. Therefore, it is possible to provide a light source device that can suppress a decrease in light emission efficiency and emit strong light from a small area.
本発明においては、前記蛍光体層の表面には、複数の前記凹部が形成されていることが望ましい。
この構成によれば、励起光の照射面積をより拡大することができ、励起光が照射される位置における励起光の光密度を一層低下させることができる。また、蛍光体層の表面に複数の凹部を形成すると、隣合う凹部間が「畝」状に連なり凸条部を形成することとなる。凸条部は、単なる凸部(例えば錘状)と異なり、先端に熱が籠もりにくく、加熱による変換効率の低下を生じにくい。そのため、発光効率の低下を抑制した光源装置とすることができる。
In the present invention, it is desirable that a plurality of the recesses be formed on the surface of the phosphor layer.
According to this configuration, the irradiation area of the excitation light can be further increased, and the light density of the excitation light at the position where the excitation light is irradiated can be further reduced. In addition, when a plurality of recesses are formed on the surface of the phosphor layer, the adjacent recesses are connected in a “畝” shape to form a protrusion. Unlike a simple protrusion (for example, a weight), the protrusion is difficult to trap heat at the tip, and the conversion efficiency due to heating is unlikely to decrease. Therefore, it can be set as the light source device which suppressed the fall of luminous efficiency.
本発明においては、前記複数の凹部は、前記蛍光体層に含まれる蛍光体粒子の平均粒径よりも大きい間隔で2次元方向に周期的に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、蛍光体層において隣り合う凹部間の凸条部内にも蛍光体粒子が分散する。そのため、凹部の傾斜面で屈折し光密度が低下した励起光が、低下した光密度のまま蛍光体粒子に照射される。したがって、良好に光飽和現象による発光効率の低下を抑制することができる光源装置とすることが可能となる。
In the present invention, it is desirable that the plurality of recesses be periodically formed in a two-dimensional direction at intervals larger than the average particle diameter of the phosphor particles contained in the phosphor layer.
According to this configuration, the phosphor particles are also dispersed in the ridges between adjacent recesses in the phosphor layer. Therefore, the excitation light whose light density is reduced by being refracted on the inclined surface of the recess is irradiated to the phosphor particles with the reduced light density. Therefore, it is possible to obtain a light source device that can satisfactorily suppress a decrease in light emission efficiency due to a light saturation phenomenon.
本発明においては、前記複数の凹部は、前記蛍光体層の前記入射面側から見て、互いに隙間無く配置されていることが望ましい。
この構成によれば、励起光が必ず傾斜面に照射されることとなり、確実に発光効率の低下を抑制することが可能となる。
In the present invention, it is desirable that the plurality of recesses be arranged without gaps when viewed from the incident surface side of the phosphor layer.
According to this configuration, the excitation light is always applied to the inclined surface, and it is possible to reliably suppress a decrease in light emission efficiency.
本発明においては、前記傾斜面の仰角と、前記集光手段の集光角と、の和が90度未満であることが望ましい。
この構成によれば、凹部間の凸条部で励起光が遮られにくくなり、凹部の底にまで励起光が届きやすくなるため、凸条部の先端に励起光が集中することなく、凹部全体で発光をさせることができる。そのため、効果的に発光効率の低下を抑制することが可能となる。
In the present invention, it is preferable that the sum of the elevation angle of the inclined surface and the light collection angle of the light collecting means is less than 90 degrees.
According to this configuration, the excitation light is less likely to be blocked by the protrusions between the recesses, and the excitation light can easily reach the bottom of the recesses. Can emit light. Therefore, it is possible to effectively suppress a decrease in light emission efficiency.
本発明においては、前記蛍光体層は、回転基板上に、前記回転基板の回転方向に沿って形成されていることが望ましい。
この構成によれば、励起光の照射点が一点に固定されないため、励起光の照射により蛍光体層において発生する熱を周方向に沿った広い領域において放散させることができ、加熱による発光効率の低下を抑制することができる。
In the present invention, it is desirable that the phosphor layer is formed on the rotating substrate along the rotating direction of the rotating substrate.
According to this configuration, since the irradiation point of the excitation light is not fixed to one point, the heat generated in the phosphor layer by the irradiation of the excitation light can be dissipated in a wide region along the circumferential direction, and the luminous efficiency by heating can be reduced. The decrease can be suppressed.
本発明においては、前記凹部は、平面視形状が、照射される前記励起光のスポット形状と相似形であり、平面視面積が前記スポットの面積と同等以上であることが望ましい。
この構成によれば、励起光のスポット位置と凹部とが相対的に固定されていると、励起光を無駄なく凹部内に照射することができるため、励起光の光密度を低下させ、発光効率の低下を抑制することが可能な光源装置とすることができる。例えば、励起光のスポット形状が円形である場合、逆円錐状の凹部とするとよい。
In the present invention, it is desirable that the concave portion has a shape in plan view similar to the spot shape of the excitation light to be irradiated, and the area in plan view is equal to or larger than the area of the spot.
According to this configuration, if the spot position of the excitation light and the recess are relatively fixed, the excitation light can be irradiated into the recess without waste, so the light density of the excitation light is reduced and the luminous efficiency is reduced. It can be set as the light source device which can suppress the fall of this. For example, when the spot shape of excitation light is circular, it is good to make it an inverted conical recessed part.
また、発明者の検討により、凹部の傾斜面は、曲面よりも平面である方が効果的であることがわかった。そのため、本発明においては、前記傾斜面は、一定の傾きを有していることが望ましい。 Further, as a result of the inventors' investigation, it has been found that it is more effective that the inclined surface of the recess is a flat surface than a curved surface. Therefore, in the present invention, it is desirable that the inclined surface has a certain inclination.
本発明においては、前記光源は、複数のレーザー光源が配列したレーザー光源アレイであることが望ましい。
この構成によれば、励起光の光量を大きくすることで、大きな光量の蛍光を取り出すことが可能となる。
In the present invention, the light source is preferably a laser light source array in which a plurality of laser light sources are arranged.
According to this configuration, it is possible to extract a large amount of fluorescence by increasing the amount of excitation light.
また、本発明のプロジェクターは、上述の光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、前記光変調素子によって変調された光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、上述の光源装置を有するため、光飽和現象の発生が抑制されることにより光量が安定し、明るさムラが抑制されて高品質な画像表示が可能なプロジェクターを提供することができる。
According to another aspect of the invention, there is provided a projector comprising: the light source device described above; a light modulation element that modulates light emitted from the light source apparatus; and a projection optical system that projects light modulated by the light modulation element. It is characterized by.
According to this configuration, since the above-described light source device is provided, a projector capable of displaying a high-quality image by stabilizing the light amount by suppressing the occurrence of the light saturation phenomenon and suppressing brightness unevenness. Can do.
[第1実施形態]
以下、図1〜図12を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る光源装置およびプロジェクターについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
[First Embodiment]
The light source device and projector according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In all the drawings below, the dimensions and ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
図1は、本実施形態の光源装置100AおよびプロジェクターPJを示す模式図である。図に示すようにプロジェクターPJは、第1の光源装置100A、第2の光源装置100B、ダイクロイックミラー200、液晶ライトバルブ(光変調素子)300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300B、色合成素子400、投写光学系500を含んでいる。なお、第1の光源装置100Aに含まれる構成が、本発明の光源装置に該当する。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a
プロジェクターPJは、概略すると以下のように動作する。第1の光源装置100Aから射出された光は、ダイクロイックミラー200により赤色光Rおよび緑色光Gに分離される。また、第2の光源装置100Bからは、青色光Bが射出される。これら赤色光R、緑色光G、青色光Bは、それぞれ対応する液晶ライトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300Bに入射して変調される。液晶ライトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300Bにより変調された各色光は、色合成素子400に入射して合成される。色合成素子400により合成された光は、投写光学系500により壁やスクリーン等の被投射面600に拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。以下、プロジェクターPJの各構成要素について説明する。
The projector PJ generally operates as follows. The light emitted from the first
光源装置100Aは、光源部10A、コリメート光学系20A、ダイクロイックミラー30、ピックアップ光学系(集光手段)40、発光素子50A、集光光学系60、偏光変換素子70、ロッドインテグレーター80、平行化レンズ90が、光路上にこの順に配置された構成になっている。光源装置100Aでは、光源部10Aから射出される励起光を発光素子50Aに照射することにより、発光素子50が備える蛍光体層52から、液晶ライトバルブの照明光として用いる蛍光を射出させる構成となっている。なお、後述するように、蛍光体層52の表面(入射面)には傾斜面が形成されている、
The
図2は、光源部10Aの正面図である。図に示すように、光源部10Aは、基台11上にレーザー光源12が5個×5個の正方形状に2次元配列(合計25個)で並べられているレーザー光源アレイである。図3に示すように、光源部10Aから出射され励起光は、コリメート光学系20Aに含まれるコリメーターレンズアレイ21で平行化され、集光レンズ23で集光された後に平行化レンズ25を透過することにより、励起光全体として光線束が細められる。
FIG. 2 is a front view of the
光源部10Aは、後述する発光素子50Aが備える蛍光物質を励起させる励起光として、青色(発光強度のピーク:約445nm、図4(a)参照)のレーザー光を射出する。図4(a)において、符号LBで示すのは、光源部10Aが励起光として射出する色光成分である。なお、光源部10Aは、図2,3に示すようなレーザー光源アレイではなく、1つだけレーザー光源を用いることとしても良い。また、後述する蛍光物質を励起させることができる波長の光であれば、445nm以外のピーク波長を有する色光を射出する光源であっても構わない。図1では、光源部10Aから射出される励起光を、符号LBで示している。
The
コリメート光学系20Aを透過した励起光は、ダイクロイックミラー30で反射される。ダイクロイックミラー30は、ガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー30は、励起光の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる波長選択性を有している。具体的には、ダイクロイックミラー30は青色光を反射させ、青色光よりも長波長の光(例えば、480nmよりも長波長の光)を透過させる。そして、励起光はピックアップ光学系40に入射する。
The excitation light transmitted through the collimating
ピックアップ光学系40は、凸レンズである第1レンズ41と、第1レンズ41を介した励起光が入射する片凸レンズである第2レンズ42と、を備えている。ピックアップ光学系40は、ダイクロイックミラー30で反射される励起光LBの光線軸上に配置され、励起光LBを発光素子50Aに集光する。
The pickup
ピックアップ光学系40の集光角度は、例えば最大25度である。また、発光素子50A上において、光源部10Aに含まれるレーザー光源12の個々のスポットは、集光位置が完全には重畳しないように設定されており、例えば、各レーザー光源12のスポットが全体で1mm角の略正方形状を描くように構成されている。以下の説明において、励起光の「スポット」または「ビームスポット」とは、光源部10Aに含まれるレーザー光源12のスポット全体(上述の例では、略正方形状のスポット全体)を示す。
The light collection angle of the pickup
また、ピックアップ光学系40は、発光素子50Aにて等方的に発せられる蛍光を集光し(ピックアップ)、平行化する機能も有している。
The pickup
発光素子50Aは、板状の基体51と、基体51の励起光入射側の面に形成された蛍光体層52と、を有している。蛍光体層52は、蛍光を発する蛍光体粒子を有しており、励起光(青色光)を吸収し黄色(発光強度のピーク:約550nm、図4(b)参照)の蛍光に変換する機能を有する。図4(b)において符号Rで示した成分は、蛍光体層52が射出する黄色光のうち赤色光として利用可能な色光成分であり、符号Gで示した成分は、同様に緑色光として利用可能な色光成分である。図1では、赤色光を符号R、緑色光を符号Gで示し、赤色光Rと緑色光Gとを含む蛍光を符号RGで示している。発光素子50の構成については、後に詳述する。
The
発光素子50Aから射出される蛍光RGは、ピックアップ光学系40で平行化された後、ダイクロイックミラー30を透過して、集光光学系60に入射する。集光光学系60は、蛍光を集光し偏光変換素子70に入射させる。
The fluorescent RG emitted from the
偏光変換素子70は、入射する蛍光をp偏光とs偏光とに分離し、p偏光およびs偏光のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光の偏光方向と揃えて出射する機能を有している。
The
図5は、偏光変換素子70の説明図である。図に示す様に、偏光変換素子70は、蛍光RGのうち例えばp偏光成分を透過させ、s偏光成分を反射させる偏光ビームスプリッター膜(以下、PBS膜)71と、反射膜72と、s偏光をp偏光に変換するλ/2位相差膜73と、を有している。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the
偏光変換素子70に入射した蛍光RGは、まず、蛍光RGの光軸に対して約45度の傾きをなして設けられたPBS膜71によってs偏光とp偏光とに分離される。PBS膜71は、p偏光(図中、符号P2で示す)を透過させると共に、s偏光をPBS膜71の表面に対して約45度の方向に反射させる。
The fluorescence RG incident on the
反射されたs偏光の向かう先には、当該s偏光の光軸に対して約45度の傾きをなして設けられた反射膜72が設けられており、s偏光は、PBS膜71で分離されたp偏光の進行方向と同方向に向きを変え、λ/2位相差膜73を透過することにより、p偏光(図中、符号P1で示す)に揃えた略平行光として射出される。もちろん、PBS膜71の構成により、上述したs偏光とp偏光との関係がすべて入れ替わり、蛍光RGをs偏光に揃えて射出する構成も可能である。
A
偏光変換素子70で偏光方向が揃えられた蛍光RGは、ロッドインテグレーター80の一端側に入射する。ロッドインテグレーター80は、光路方向に延在する角柱状の光学部材であり、内部を透過する光に多重反射を生じさせることにより、偏光変換素子70から射出された光を混合し、輝度分布を均一化するものである。ロッドインテグレーター80の光路方向に直交する断面形状は、液晶ライトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300Bの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。
The fluorescence RG whose polarization direction is aligned by the
ロッドインテグレーター80の他端側から射出された蛍光RGは、平行化レンズ90により平行化され、光源装置100Aから射出される。
The fluorescence RG emitted from the other end of the
一方、第2の光源装置100Bは、青色光Bを射出するLED(Light Emitting Diode)光源である光源部10B、青色光Bが入射する第1レンズ27と第1レンズ27を透過したレーザー光を平行化する第2レンズ29とを有し光源部10Bから射出された青色光Bを平行化するコリメート光学系20B、および光源装置100Aと同様の集光光学系60、偏光変換素子70、ロッドインテグレーター80、平行化レンズ90が、光路上にこの順に配置された構成になっている。すなわち、光源装置100Bは、液晶ライトバルブの照明光として用いる青色光を射出する構成となっている。
On the other hand, the second
光源装置100Aから射出された蛍光RGは、ダイクロイックミラー200に入射する。ダイクロイックミラー200は、上述のダイクロイックミラー30と同様に、ガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー200は、緑色光Gを反射させ、赤色光Rを透過させる波長選択性を有している。
The fluorescence RG emitted from the
蛍光RGに含まれる赤色光Rは、ダイクロイックミラー200を透過し、ミラー210にて反射して、液晶ライトバルブ300Rに入射する。また、蛍光RGに含まれる緑色光Gは、ダイクロイックミラー200で反射し、ミラー220にて反射して、液晶ライトバルブ300Gに入射する。
The red light R included in the fluorescence RG passes through the
さらに光源装置100Bから射出された青色光Bは、ミラー230にて反射し、液晶ライトバルブ300Bに入射する。
Further, the blue light B emitted from the
液晶ライトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300Bは、通常知られたものを用いることができ、例えば、液晶素子310と液晶素子310を挟持する偏光素子320、330とを有した、透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。偏光素子320,330は、例えば透過軸が互いに直交する構成(クロスニコル配置)となっている。
As the liquid crystal
液晶ライトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300Bは、画像情報を含んだ画像信号を供給するPC等の信号源(図示略)と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300Bは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに空間変調して画像を形成する。液晶ライトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300Bは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。液晶ライトバルブ300R、液晶ライトバルブ300G、液晶ライトバルブ300Bにより変調された光(形成された画像)は、色合成素子400に入射する。
The liquid crystal
色合成素子400は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、4つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光Rが反射し緑色光Gが透過するミラー面と、青色光Bが反射し緑色光Gが透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光Gは、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光R、青色光Bは、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光Gの射出方向と同じ方向に射出される。このようにして3つの色光(画像)が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系500によって被投射面600に拡大投写される。
本実施形態のプロジェクターPJでは、以上のようにして画像表示を行う。
The
In the projector PJ of the present embodiment, image display is performed as described above.
次に、図6〜図12を参照しながら、本実施形態の光源装置100Aが有する発光素子50Aについて、詳細に説明する。
Next, the
図6は、発光素子50Aを示す説明図であり、図6(a)は概略斜視図、図6(b)は概略断面図である。
6A and 6B are explanatory views showing the
図に示すように、発光素子50Aは、板状の基体51の一面に蛍光体層52が形成されており、蛍光体層52に表面には、複数の凹部53が2次元方向に周期的に形成されている。各凹部53は、平面視形状が矩形であり、蛍光体層52の深さ方向に開口面積が漸次減少する逆四角錐形状となっており、蛍光体層52の励起光LBの入射面側から見て、互いに隙間無く配置されている。
As shown in the drawing, the
また、凹部53の内壁(傾斜面)53aが、凹部53に入射する励起光LBの光線束の中心軸LBsに対して傾斜した傾斜面となっている。また、凹部53同士が隣り合って形成されていることで、凹部53の間は凸条部53bとなっている。
Further, the inner wall (inclined surface) 53 a of the
基体51は、励起光である青色光を反射する表面を有しており、形成材料としては例えば、アルミニウム基板やシリコン基板のような金属(半金属を含む)基板などの光反射性を有する形成材料の板材や、石英ガラス、水晶、サファイア(単結晶コランダム)、透明樹脂などの光透過性を有する形成材料の板材の表面に反射膜を形成したものを用いることができる。本実施形態の基体51は、アルミニウム基板を用いて形成されているものとする。
The
蛍光体層52は、複数の蛍光体粒子55と、蛍光体粒子55を包埋する基材56とを有している。
The
蛍光体粒子55は、図1に示す光源部10Aから射出される励起光LBを吸収し蛍光RGを発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子55には、波長が約445nmの青色光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれており、光源部10Aが射出する励起光の一部を、赤色の波長帯域から緑色の波長帯域までを含む光に変換して射出する。このような蛍光体粒子55として、平均粒径が1μmから数十μm程度のものが高い発光効率を示すことが知られている。
The
蛍光体粒子55としては、通常知られたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が10μmの(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceで示される組成のYAG系蛍光体(屈折率:約1.8)を用いることができる。
As the
なお、蛍光体粒子55の形成材料は、1種であっても良く、2種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子55として用いることとしても良い。
The material for forming the
ここで、蛍光体粒子55の平均粒径は、レーザー回折散乱方式を測定原理とした粒度分布測定装置(例えば、SALD2200(島津製作所社製))を用いて測定することができる。本実施形態では、平均粒径としてメジアン粒径(Median Size:粒径分布の中央値)を採用した。
Here, the average particle diameter of the
基材56の形成材料としては、光透過性を有する樹脂材料を用いることができる。成型のし易さから硬化性樹脂を好適に用いることができ、中でも高い耐熱性を有するシリコーン樹脂(屈折率:1.42)を好適に用いることができる。
As a material for forming the
本実施形態の発光素子50Aでは、逆四角錐アレイは、ピッチが100μm、高さが100μmとなっており、斜面の角度は63度程度である。このような発光素子50Aは、例えば基体51であるアルミニウム基板に、蛍光体粒子を分散させた透明樹脂の前駆体を塗布し、逆四角錐アレイのパターンが刻まれた型を押し当てて型を転写した状態で、前駆体を硬化させることにより蛍光体層52とすることで作成することができる。
In the
このような表面形状を有する蛍光体層52に、図1に示すピックアップ光学系40により集光された励起光LBが照射されると、蛍光体層52内に含まれる蛍光体粒子が蛍光RGを発する。
When the
ここで、蛍光体層52に対して励起光LBを照射すると、蛍光RGを得られるのであるが、蛍光体層52に対する励起光LBの照射量は、多いほどよいというものではない。図7は、照射する励起光の光密度に対する、蛍光体層52の蛍光体(蛍光体粒子)の発光効率を示したグラフである。図では、横軸に照射する励起光の光密度を示し、縦軸に蛍光体の発光効率(蛍光体に照射する励起光の光量に対する、蛍光体が発する蛍光の光量の比)を示している。また、縦軸および横軸の値は、いずれも相対値となっている。
Here, when the
図において、横軸である光密度が「0」とは、励起光を照射していない状態である。すなわち、図7では、蛍光体は、光密度が原点に近づくに従い励起光の光密度が低下し、それに伴って発光効率が限りなく100%に近づくという関係にあることを示している。換言すれば、蛍光体層52に用いられる蛍光体は、照射される励起光の光密度が増加すると発光効率が低下するという特性を持っている。これは、励起光が集中することにより、蛍光体の温度が上昇すること、および蛍光体に対する励起光量が多すぎるため光飽和現象を生じること、による。
In the figure, the light density on the horizontal axis of “0” is a state where excitation light is not irradiated. That is, FIG. 7 shows that the phosphor has a relationship in which the light density of the excitation light decreases as the light density approaches the origin, and the light emission efficiency approaches 100% as much. In other words, the phosphor used for the
ここで、図8に示すように、プロジェクターPJが有する発光素子が、表面に凹凸が形成されていない蛍光体層54を備えた発光素子50xであると(図8(a))、図8(b)に示すように、励起光LBは、蛍光体層54の基材56入射するときに屈折を生じない、またはわずかな角度曲がる程度の屈折しか生じないため、光密度に大きな変化が生じることがない。そのため、光密度を維持した励起光LBにより、蛍光体粒子55が励起され発光を生じることとなる。
Here, as shown in FIG. 8, when the light emitting element included in the projector PJ is a
対して、図9に示すように、本実施形態の発光素子50Aのように、蛍光体層52の表面に逆四角錐状の複数の凹部53が形成され、互いに対向する斜面53aを有する構造であると(図9(a))、図9(b)に示すように、照射される励起光LBは、蛍光体層52に入射するときに斜面53aで屈折するため、蛍光体層52への入射前と比べて光密度が低減する。そのため、光密度が低減した励起光LBにより、蛍光体粒子55が励起されることから、蛍光体粒子の温度上昇や光飽和現象を抑制することが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 9, like the
なお、発明者の検討により、斜面53aが曲面であるよりも、一定の傾きを有する平面である方が、発光効率の低下抑制に効果が高いことがわかった。
According to the inventors' investigation, it has been found that the
ここで、凹部53を形成することにより、発光素子50Aでは蛍光体層52の表面積が広がったとみることもできる。蛍光体層52の表面積を広げることを目的とした場合、複数の凸部を設けることとしても同様の効果を示すようにも思えるが、凹部53を形成することとすることで、以下のような効果が生じる。
Here, it can be considered that the surface area of the
まず、発光素子が、本実施形態の発光素子50Aの凹部53と凹凸が逆転した四角錐状の複数の凸部を有していることとした場合、励起光が照射されると、各凸部の斜面で励起光が屈折して凸部内に入射する。このとき、凸部においては、平面視で全周から励起光が入射するため、凸部内の蛍光体粒子に励起光の照射が集中してしまい、光飽和現象を生じやすい。
First, when the light emitting element has a plurality of convex portions having a quadrangular pyramid shape in which the concave and
一方、本実施形態の発光素子50Aのように、蛍光体層の表面に複数の凹部を形成した結果、隣合う凹部間が「畝」状に連なり凸条部を形成することとすると、凸条部(凹部の斜面)で励起光が屈折し凸条部内に入射する。しかし、凸条部においては、平面視で凸条部の延在方向に交差する方向からのみ励起光が入射するため、凸条部内の蛍光体粒子には励起光が集中しにくく、光飽和現象を生じにくい。そのため、蛍光体層52の表面には凹部を形成するほうが好ましい。
On the other hand, as a result of forming a plurality of recesses on the surface of the phosphor layer as in the
また、励起光LBが照射された蛍光体層52から発せられる蛍光RGは、指向性がなく等方的に射出される。そのため、仮に凹部ではなく蛍光体層52に凸部を形成することとすると、凸部の斜面から等方的に蛍光が発せられ、周囲に広がってしまう。しかし、凹部53では、互いに対向する斜面53aを有しているため、一方の斜面53aから射出される蛍光RGは、対向する斜面53aで反射して外部に射出されるため、蛍光RGの広がりを抑制することができる。したがって、励起光LBの光源を直接用いるよりも、さらに小さな面積から強い光を射出させることが可能となる。
Further, the fluorescence RG emitted from the
このような発光素子50Aは、上述した蛍光体の温度上昇や光飽和現象を抑制するために、(i)蛍光体層52に含まれる蛍光体粒子の大きさと凹部53のピッチ(間隔)との関係、(ii)蛍光体層52の斜面53aの角度、について制御されて作成される。さらに、図1に示すピックアップ光学系40との関係において、(iii)蛍光体層52に入射する励起光の入射角度と蛍光体層52の斜面53aの角度との関係、についても考慮に入れた上で設計される。
以下、これらについて詳しく説明する。
Such a
These will be described in detail below.
(蛍光体粒子の大きさと凹部のピッチとの関係)
まず、本実施形態の発光素子50Aでは、凹部53のピッチ(L1:100μm)は、蛍光体粒子55の平均粒径(10μm)よりも十分大きいものとなっている。両者がこのような関係にあると、図10(a)に示すように、隣り合う凹部53の間に形成される凸条部53bの内部に入り込む蛍光体粒子55xが生じるため、蛍光体粒子55に光が均等に分配され、光密度が低減された状態で蛍光体粒子を照射することができる。
(Relationship between phosphor particle size and recess pitch)
First, in the
対して、図10(b)に示すように、凹部53のピッチ(L2)が、蛍光体粒子55の平均粒径よりも小さいと、凸条部53bの内部に蛍光体粒子55xが入り込みにくいため、斜面53aで屈折した励起光LBが集光して重なり合いながら凸条部53bの下方に包埋されている蛍光体粒子55xに照射されることとなる。このような励起光LBの照射状態では、光密度が低減された状態で蛍光体粒子55を照射しにくく、自己発熱による過熱や光飽和現象を生じやすい。
On the other hand, as shown in FIG. 10B, when the pitch (L2) of the
なお、蛍光体粒子の「平均粒径」と凹部53のピッチとの比較であるため、蛍光体粒子全体のなかには、凸条部53b内に入り込むものも含まれると考えられる。しかし、蛍光体層52からの発光量は、励起光が照射される蛍光体粒子の体積に相関しているため、凸条部53b内にわずかに蛍光体粒子が入り込む程度では、蛍光体粒子の光飽和減少を抑制するほどには至らないと考えられる。
In addition, since it is a comparison between the “average particle diameter” of the phosphor particles and the pitch of the
また、微細凹部53が形成されることにより、微細凹部53がない場合と比べ、蛍光を発する部分の面積が励起光の集光スポットより拡大する。そのため、ピッチが大きすぎると集光スポット径が拡大し、下流側における光学系での効率の低下を招いてしまう。
In addition, the formation of the
本実施形態では、図1に示すピックアップ光学系40を介した励起光LBの集光スポットの大きさが1mm角であるのに対して、微細凹部53のピッチが100μmと1/10程度であるため、スポット径の拡大による効率低下の影響が少ない。この程度だと集光光束とパターンのアライメントも不要である。
In the present embodiment, the size of the condensing spot of the excitation light LB via the pickup
また、凹部53のピッチが大きすぎると、高さ(蛍光体の厚さ)も大きくなり、基体51への放熱性が悪くなって発光効率が低下するという問題も発生してしまうが、100μm程度のピッチではこのような問題も発生しにくい。
In addition, if the pitch of the
(蛍光体層の斜面の角度)
図11は、蛍光体層52表面に形成される凹部53の斜面53aの角度に対する、励起光の光密度(図11(a))や、蛍光の発光効率(図11(b))の関係を示すグラフである。ここでは、蛍光体層52の基材56を形成する樹脂の屈折率を、1.42であることとして算出している。また、「斜面の角度」は、蛍光体層52の表面に凹部がない場合を0度とし、蛍光体層52に形成される斜面53aの仰角を採用している。
(Slope angle of phosphor layer)
FIG. 11 shows the relationship between the light density of excitation light (FIG. 11A) and the luminous efficiency of fluorescence (FIG. 11B) with respect to the angle of the
図に示すように、斜面の角度が45度よりも大きくなると、光密度が大きく(20%以上)低減し(図11(a))、その結果、平坦な表面(0度)の蛍光体層に励起光を照射する場合(発光効率72%)と比べ、45度では発光効率が76%となり、発光効率が数%程度改善しているのが分かる(図11(b))。さらに、本実施形態の発光素子50Aのように、斜面の角度が60度を超えると、発光効率が1割以上改善(60度で発光効率79%)するため好ましい。
As shown in the figure, when the angle of the slope is larger than 45 degrees, the light density is increased (20% or more) and reduced (FIG. 11A), and as a result, the phosphor layer having a flat surface (0 degrees). It can be seen that the luminous efficiency is 76% at 45 degrees, and the luminous efficiency is improved by several percent compared to the case where the light is irradiated with excitation light (
(励起光の入射角度と蛍光体層の斜面の角度との関係)
図12は、蛍光体層52に入射する励起光LBの入射角度を異ならせた場合の、斜面53aにおける発熱状態を説明する説明図である。
(Relationship between incident angle of excitation light and angle of slope of phosphor layer)
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a heat generation state on the
まず、本実施形態の発光素子50Aでは、凹部53の斜面53aの角度(仰角)は63度であり、図1に示すピックアップ光学系40の集光角度は、最大25度である。すなわち、斜面53aの角度と励起光LBの最大集光角度との和は88度であり、90度を超えないような設定になっている。
First, in the
図12(a)は、斜面53aの角度θと、励起光LBの最大集光角度φ1との和が90度を超えない場合を示す説明図である。このように、和が90度を超えない場合、励起光LBは斜面53a全てに照射され、光が集中することがない。そのため、蛍光体粒子の温度上昇や光飽和現象を抑制することが可能となる。
FIG. 12A is an explanatory diagram illustrating a case where the sum of the angle θ of the
対して、図12(b)に示すように、角度θと最大集光角度φ2との和が90度を超える場合、励起光LBは斜面53aの上部(図中符号AR1で示す)に集中してしまう。また、斜面53aの下部(図中符号AR2で示す)は、凸条部53bの影となり、照射される励起光の光量が少なくなる。そのため、上部では蛍光体粒子の温度上昇や光飽和現象が生じやすくなる一方で、下部では励起光量が不足し、有効な発光ができないおそれが生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 12B, when the sum of the angle θ and the maximum condensing angle φ2 exceeds 90 degrees, the excitation light LB concentrates on the upper portion of the
以上のような本実施形態のプロジェクターPJが有する光源装置100Aについて性能を概算すると、次のようになる。
When the performance of the
液晶ライトバルブ300Rが、対角0.6インチ(12.2×9.1mm)の大きさで開口率60%であることとし、投写光学系500のFナンバーがF2.0であることとすると、液晶ライトバルブ300Rと投写光学系500から計算されるエテンデューは12.5(mm2srad)となる。対して光源側は、光源面積(ピックアップ光学系40で集光された励起光LBの面積)が1mm2、ピックアップ光学系40の取り込み角が片側80度とした場合、偏光変換素子70で2倍になることを考慮するとエテンデューは10.4(mm2srad)となり、液晶ライトバルブと投写光学系500とから計算されるエテンデューより小さく設定することができる。そのため、光源装置100Aから下流での光利用効率を損なうことがない。
The liquid crystal
以上のような構成の光源装置100Aによれば、光飽和現象の発生が抑制されることにより光量が安定し、従来に比べて発光効率の高い光源とすることができる。
According to the
また、以上のような構成のプロジェクターPJによれば、光飽和現象の発生が抑制されることにより光量が安定し、明るさムラが抑制されて高品質な画像表示が可能となる。 Further, according to the projector PJ having the above-described configuration, the amount of light is stabilized by suppressing the occurrence of the light saturation phenomenon, and unevenness in brightness is suppressed, thereby enabling high-quality image display.
なお、本実施形態においては、凹部53の平面視形状が矩形であることとしたが、蛍光体層52の表面に隙間無く配置できる形状であればこれに限らず、例えば三角形や六角形などの平面視形状を有する凹部であることとしてもよい。また、平面視形状が全て同じである必要はなく、複数種の形状の凹部を組み合わせることで、蛍光体層52の表面に凹部を敷き詰めることとしてもかまわない。
In the present embodiment, the shape of the
[第2実施形態]
図13は、本発明の第2実施形態に係る光源装置に用いられる発光素子50Bの概略斜視図である。本実施形態の発光素子50Bは、第1実施形態の光源装置が備える発光素子50Aと一部共通している。したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する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。
[Second Embodiment]
FIG. 13 is a schematic perspective view of a
図に示すように、発光素子50Bは、円板(回転基板)501と、円板501上において周方向に連続して形成された単一の蛍光体層502とを有している。蛍光体層502の表面には、第1実施形態と同様に複数の凹部が形成されている。また、円板501の中心には、入射光である励起光LBの光線束の中心軸と平行に設定されている回転軸503を介してモーター504が接続され、回転軸503の周り回転可能に設けられている。
As shown in the drawing, the
また、ピックアップ光学系40により集光される励起光LBの焦点位置(ビームスポットBS)が蛍光体層502と重なるように配置されている。例えば、円板501の直径は50mmであり、平面視で円板501の中心から約22.5mm離れた位置に蛍光体層502が設けられていると共に、該蛍光体層502上に励起光LBが入射するように設けられている。
Further, the focal position (beam spot BS) of the excitation light LB collected by the pickup
モーター504は、発光素子50Aを使用時において例えば7400rpmで回転させる。この場合、ビームスポットBSは、蛍光体層502の上を約18m/秒で移動する。すなわち、モーター504は、発光素子50A上におけるビームスポットの位置を変位させる位置変位手段として機能する。これにより、励起光LBが発光素子50A上の同一の位置を照射し続けないため、照射位置の熱劣化を防止し、また、放熱性が飛躍的に高まるため、装置を長寿命化することができる。
The
なお、本実施形態でもビームスポットBSが1mm角であるのに対して、蛍光体層502の表面に形成された凹部のピッチが100μmと1/10程度であるため、パターンを回転させて動かしてもスポット径の拡大は問題にならない。
In the present embodiment, the beam spot BS is 1 mm square, whereas the pitch of the recesses formed on the surface of the
このような発光素子50Bを有する光源装置であっても、光飽和現象の発生が抑制されることにより光量が安定し、従来に比べて発光効率の高い光源とすることができる。
Even in the light source device having such a
[第3実施形態]
図14は、本発明の第3実施形態に係る光源装置に用いられる発光素子50Cの概略断面図である。本実施形態の発光素子50Cは、第1実施形態の光源装置が備える発光素子50Aと一部共通している。したがって、本実施形態において第1実施形態と共通する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。
[Third Embodiment]
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a
図14(a)に示すように、発光素子50Cは、深さ方向に開口面積が漸次減少する逆四角錐形状の凹部513が表面に形成された基体511と、凹部513の表面に設けられた蛍光体層512とを有している。凹部513は、平面視で1辺1mmの四角形であり、不図示のピックアップ光学系によって集光された励起光LBのスポット形状と相似形となっている。また、凹部513の平面視面積は、励起光LBのスポットの面積と同程度となるように設計されている。深さは1mmである。
As shown in FIG. 14A, the
蛍光体層512は、凹部513内に上述の蛍光体粒子を包埋する透明性樹脂を塗布することにより形成する。凹部513の内壁に沿って蛍光体層512が形成されることによって、蛍光体層512の表面が屈曲し、傾斜面514が形成されている。励起光LBのスポット位置は、この蛍光体層512に位置調整されている。
The
このような発光素子50Cでは、第1実施形態の発光素子50A、および第2実施形態の発光素子50Bのような微細な形状を形成する必要がないため、低コストで製造できる。また、蛍光体層512の厚みが一定で薄くできるため放熱性が良く、温度上昇による効率低下を防ぐことができる。さらに、スポット径の拡大が発生しないため、光利用効率が低下しない。
Such a
なお、本実施形態では、凹部の平面視面積が、励起光LBのスポット面積と同程度であることとしたが、凹部の平面視面積の方が励起光LBのスポット面積よりも大きいこととしても、凹部内に励起光LBをもれなく飲み込むことができるため、効果的に励起光LBの光密度を低下させることができる。 In the present embodiment, the planar view area of the recess is approximately the same as the spot area of the excitation light LB. However, the planar view area of the recess may be larger than the spot area of the excitation light LB. Since the excitation light LB can be swallowed into the recess, the light density of the excitation light LB can be effectively reduced.
また、本実施形態では、凹部の平面視形状を四角形としたが、凹部の平面視形状が円形であることとしてもよい。このような凹部は、例えば、図14(b)に示すように、逆円錐形状の凹部とすることで実現できる。この場合には、励起光LBのビームスポットが円形であることとしても励起光を有効利用することが可能となるため、例えば、励起光の光源としてレーザーアレイを用いることなく、高出力の単一の光源を用いることとしてもよい。 Further, in the present embodiment, the shape of the recess in plan view is a quadrangle, but the shape of the recess in plan view may be circular. Such a recessed part is realizable by making it into an inverted conical recessed part, for example, as shown in FIG.14 (b). In this case, since the excitation light can be effectively used even if the beam spot of the excitation light LB is circular, for example, a high output single light source can be used without using a laser array as a light source of the excitation light. The light source may be used.
このような発光素子50Cを有する光源装置であっても、光飽和現象の発生が抑制されることにより光量が安定し、従来に比べて発光効率の高い光源とすることができる。
Even in the light source device having such a
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、第1実施形態、第2実施形態においては、平坦な基板の表面に蛍光体層を形成し、蛍光体層に複数の凹部を形成する構成としたが、1つだけ凹部を設けることとしてもよい。また、第3実施形態においては、凹部を1つ有する基板の表面に蛍光体層を形成することにより、蛍光体層を1箇所で屈曲させることとしたが、複数の凹部を有する基板の表面に蛍光体層を形成し、蛍光体層を複数箇所で屈曲させることとしても構わない。 For example, in the above-described embodiment, the phosphor layer is formed on the surface of the flat substrate in the first embodiment and the second embodiment, and a plurality of recesses are formed in the phosphor layer. It is good also as providing a recessed part only. In the third embodiment, the phosphor layer is bent at one location by forming the phosphor layer on the surface of the substrate having one recess. However, the surface of the substrate having a plurality of recesses is formed on the surface of the substrate. A phosphor layer may be formed and the phosphor layer may be bent at a plurality of locations.
12…レーザー光源(光源部)、40…ピックアップ光学系(集光手段)、51…基板、52,502,512…蛍光体層、53…凹部、53a…内壁(傾斜面)、55…蛍光体粒子、56…基材、100A,100B…光源装置、300B…液晶ライトバルブ(光変調素子)、300G…液晶ライトバルブ(光変調素子)、300R…液晶ライトバルブ(光変調素子)、500…投写光学系、501…円板(回転基板)、513…凹部、514…傾斜面、LB…励起光、PJ…プロジェクター、RG…蛍光、
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記励起光によって励起されて蛍光を発する蛍光体層と、
前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光手段と、を有し、
前記蛍光体層における前記励起光の入射面は、入射する前記励起光の光線束の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有しており、
前記蛍光体層の表面には、前記蛍光体層の深さ方向に開口面積が漸次減少する凹部が形成され、前記凹部の内壁によって前記傾斜面が形成されており、
前記蛍光体層の表面には、複数の前記凹部が形成されており、
前記複数の凹部は、前記蛍光体層の前記入射面側から見て、互いに隙間無く配置されており、
前記複数の凹部は、前記蛍光体層に含まれる蛍光体粒子の平均粒径よりも大きい間隔で2次元方向に周期的に形成されていることを特徴とする光源装置。 A light source that emits excitation light;
A phosphor layer that emits fluorescence when excited by the excitation light;
Condensing means for condensing the excitation light on the phosphor layer,
The incident surface of the excitation light in the phosphor layer has an inclined surface that is inclined with respect to the central axis of the incident light beam of the excitation light,
On the surface of the phosphor layer, a recess whose opening area gradually decreases in the depth direction of the phosphor layer is formed, and the inclined surface is formed by the inner wall of the recess,
A plurality of the recesses are formed on the surface of the phosphor layer,
The plurality of recesses are arranged without gaps when viewed from the incident surface side of the phosphor layer ,
The light source device , wherein the plurality of recesses are periodically formed in a two-dimensional direction at intervals larger than an average particle diameter of the phosphor particles contained in the phosphor layer .
前記励起光によって励起されて蛍光を発する蛍光体層と、
前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光手段と、を有し、
前記蛍光体層における前記励起光の入射面は、入射する前記励起光の光線束の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有しており、
前記蛍光体層は基板上に形成されており、前記基板の前記蛍光体層が形成された面には、前記基板の深さ方向に開口面積が漸次減少する凹部が形成され、前記凹部の内壁に沿って前記蛍光体層が形成されることによって、前記蛍光体層の表面に前記傾斜面が形成されており、
前記蛍光体層の表面には、複数の前記凹部が形成されており、
前記複数の凹部は、前記蛍光体層の前記入射面側から見て、互いに隙間無く配置されており、
前記複数の凹部は、前記蛍光体層に含まれる蛍光体粒子の平均粒径よりも大きい間隔で2次元方向に周期的に形成されていることを特徴とする光源装置。 A light source that emits excitation light;
A phosphor layer that emits fluorescence when excited by the excitation light;
Condensing means for condensing the excitation light on the phosphor layer,
The incident surface of the excitation light in the phosphor layer has an inclined surface inclined with respect to the central axis of the incident light beam bundle of the excitation light,
The phosphor layer is formed on a substrate, and a concave portion whose opening area gradually decreases in the depth direction of the substrate is formed on a surface of the substrate on which the phosphor layer is formed, and an inner wall of the concave portion The inclined surface is formed on the surface of the phosphor layer by forming the phosphor layer along
A plurality of the recesses are formed on the surface of the phosphor layer,
The plurality of recesses are arranged without gaps when viewed from the incident surface side of the phosphor layer ,
The light source device , wherein the plurality of recesses are periodically formed in a two-dimensional direction at intervals larger than an average particle diameter of the phosphor particles contained in the phosphor layer .
前記励起光によって励起されて蛍光を発する蛍光体層と、
前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光手段と、を有し、
前記蛍光体層における前記励起光の入射面は、入射する前記励起光の光線束の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有しており、
前記蛍光体層の表面には、前記蛍光体層の深さ方向に開口面積が漸次減少する凹部が形成され、前記凹部の内壁によって前記傾斜面が形成されており、
前記凹部は、平面視形状が、照射される前記励起光のスポット形状と相似形であり、平面視面積が、前記スポットの面積と同等以上であることを特徴とする光源装置。 A light source that emits excitation light;
A phosphor layer that emits fluorescence when excited by the excitation light;
Condensing means for condensing the excitation light on the phosphor layer,
The incident surface of the excitation light in the phosphor layer has an inclined surface that is inclined with respect to the central axis of the incident light beam of the excitation light,
On the surface of the phosphor layer, a recess whose opening area gradually decreases in the depth direction of the phosphor layer is formed, and the inclined surface is formed by the inner wall of the recess,
The light source device characterized in that the concave shape of the concave portion is similar to the spot shape of the excitation light to be irradiated, and the planar view area is equal to or larger than the area of the spot.
前記励起光によって励起されて蛍光を発する蛍光体層と、
前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光手段と、を有し、
前記蛍光体層における前記励起光の入射面は、入射する前記励起光の光線束の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有しており、
前記蛍光体層は基板上に形成されており、前記基板の前記蛍光体層が形成された面には、前記基板の深さ方向に開口面積が漸次減少する凹部が形成され、前記凹部の内壁に沿って前記蛍光体層が形成されることによって、前記蛍光体層の表面に前記傾斜面が形成されており、
前記凹部は、平面視形状が、照射される前記励起光のスポット形状と相似形であり、平面視面積が、前記スポットの面積と同等以上であることを特徴とする光源装置。 A light source that emits excitation light;
A phosphor layer that emits fluorescence when excited by the excitation light;
Condensing means for condensing the excitation light on the phosphor layer,
The incident surface of the excitation light in the phosphor layer has an inclined surface that is inclined with respect to the central axis of the incident light beam of the excitation light,
The phosphor layer is formed on a substrate, and a concave portion whose opening area gradually decreases in the depth direction of the substrate is formed on a surface of the substrate on which the phosphor layer is formed, and an inner wall of the concave portion The inclined surface is formed on the surface of the phosphor layer by forming the phosphor layer along
The light source device characterized in that the concave shape of the concave portion is similar to the spot shape of the excitation light to be irradiated, and the planar view area is equal to or larger than the area of the spot.
前記励起光によって励起されて蛍光を発する蛍光体層と、
前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光手段と、を有し、
前記蛍光体層における前記励起光の入射面は、入射する前記励起光の光線束の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有しており、
前記傾斜面の傾斜は、一定の傾きを有しており、
前記傾斜面の仰角と、前記集光手段の集光角と、の和が90度未満であることを特徴とする光源装置。 A light source that emits excitation light;
A phosphor layer that emits fluorescence when excited by the excitation light;
Condensing means for condensing the excitation light on the phosphor layer,
The incident surface of the excitation light in the phosphor layer has an inclined surface that is inclined with respect to the central axis of the incident light beam of the excitation light,
The inclination of the inclined surface has a certain inclination,
The light source device, wherein a sum of an elevation angle of the inclined surface and a light collection angle of the light collecting means is less than 90 degrees.
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