JP6369037B2 - Light source device, projector - Google Patents
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Description
本発明は、光源装置、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.
従来から、光源装置から射出された光により光変調装置を照明し、光変調装置により変調されて射出された画像光を投射光学系によりスクリーンに拡大投射するプロジェクターが広く知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a projector that illuminates a light modulation device with light emitted from a light source device and enlarges and projects the image light modulated and emitted by the light modulation device onto a screen using a projection optical system is widely known.
プロジェクター用の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー(LD)などのレーザー光源が注目されている。レーザー光源を用いたプロジェクターでは、半導体レーザーから射出された励起光(青色光)と、この励起光により蛍光体を励起することによって生成された蛍光光(黄色光)とを照明光として利用することが知られている。 As a light source for a projector, a laser light source such as a semiconductor laser (LD) capable of obtaining light with high luminance and high output has attracted attention. In a projector using a laser light source, excitation light (blue light) emitted from a semiconductor laser and fluorescent light (yellow light) generated by exciting a phosphor with this excitation light are used as illumination light. It has been known.
特許文献1には、蛍光体層を備える光源装置と、光源装置から射出された光の拡がりを抑える凸メニスカスレンズと、を備えたプロジェクターが開示されている。
特許文献1に示すプロジェクターでは、断面視矩形状を成す複数の基台の上に蛍光体層が配置されている。高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーにより励起される蛍光体層は非常に高温になるが、従来文献の構成では蛍光体層の冷却が不十分である。このことが、蛍光体層の劣化や蛍光体層の発光効率の低下を招くおそれがある。
In the projector shown in
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、蛍光体層の冷却効率を向上することのできる光源装置、プロジェクターを提供することを目的の一つとしている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a light source device and a projector that can improve the cooling efficiency of the phosphor layer.
本発明の一形態である光源装置は、光源と、第1面を有する基板と、前記第1面上に設けられ、前記第1面に対して傾斜する傾斜面を有する凸部と、前記凸部上に設けられ、前記光源から射出された第1の波長帯の光により励起されることによって前記第1の波長帯の光とは異なる第2の波長帯の光を生成する蛍光体層と、前記蛍光体層の前記凸部とは反対側に配置され、前記蛍光体層の光射出面に対向する光入射面が凹面とされたメニスカスレンズと、を備え、前記傾斜面は、前記メニスカスレンズの前記光入射面の曲率に倣うように湾曲していることを特徴とする。 A light source device according to one aspect of the present invention includes a light source, a substrate having a first surface, a convex portion provided on the first surface and having an inclined surface inclined with respect to the first surface, and the convex A phosphor layer that is provided on the part and generates light of a second wavelength band different from the light of the first wavelength band by being excited by light of the first wavelength band emitted from the light source; A meniscus lens disposed on the opposite side of the phosphor layer from the convex portion and having a light incident surface facing the light exit surface of the phosphor layer as a concave surface, and the inclined surface includes the meniscus curved so as to follow the curvature of the light incident surface of the lens, characterized in Rukoto.
本発明の一形態である光源装置によれば、蛍光体層を備える凸部が傾斜面を備えて構成されていることから、凸部とメニスカスレンズとの間を空気がスムーズに流動し、蛍光体層を効率よく冷却することができる。また、傾斜面を設けることにより凸部の表面積が増えるため、蛍光体層に対する放熱効果を高めることが可能となる。 According to the light source device which is an embodiment of the present invention, the convex portion including the phosphor layer is configured to include the inclined surface, and thus air smoothly flows between the convex portion and the meniscus lens, The body layer can be efficiently cooled. Moreover, since the surface area of the convex portion is increased by providing the inclined surface, it is possible to enhance the heat dissipation effect on the phosphor layer.
本発明の一形態である光源装置において、前記メニスカスレンズは、蛍光体層の中心からの光線の前記光入射面への最大入射角が60°未満となるように構成されている構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、メニスカスレンズの凹面に入射する光線のフレネル損失が軽減され、蛍光体層から放射された光の入射効率を高めることができる。
In the light source device according to one aspect of the present invention, the meniscus lens may be configured such that a maximum incident angle of light rays from the center of the phosphor layer to the light incident surface is less than 60 °. .
According to the light source device which is an embodiment of the present invention, Fresnel loss of light incident on the concave surface of the meniscus lens can be reduced, and the incident efficiency of light emitted from the phosphor layer can be increased.
本発明の一形態である光源装置において、前記凸部は平坦面を有し、前記平坦面上に前記蛍光体層が設けられている構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、凸部上に蛍光体層を設けやすく、製造が簡単になる。
In the light source device according to one aspect of the present invention, the convex portion may have a flat surface, and the phosphor layer may be provided on the flat surface.
According to the light source device which is one form of this invention, a fluorescent substance layer is easy to provide on a convex part, and manufacture becomes easy.
本発明の一形態である光源装置において、前記傾斜面上に前記蛍光体層が設けられている構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、凸部の傾斜面に倣うようにして蛍光体層が形成されるため、蛍光体層の表面上をよりスムーズに空気が流れていくことになる。これにより、蛍光体層の冷却効率が向上する。
In the light source device according to one embodiment of the present invention, the phosphor layer may be provided on the inclined surface.
According to the light source device according to one aspect of the present invention, the phosphor layer is formed so as to follow the inclined surface of the convex portion, so that air flows more smoothly on the surface of the phosphor layer. . Thereby, the cooling efficiency of the phosphor layer is improved.
本発明の一形態である光源装置において、前記メニスカスレンズは、前記光入射面の外側に前記メニスカスレンズの光軸と交差する端面を有しており、前記端面が前記蛍光体層よりも前記基板側に位置している構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、メニスカスレンズの光入射面と蛍光体層とを近づけて配置することができるため、蛍光体層から放射される光の多くをメニスカスレンズに入射させることが可能となる。
In the light source device according to one aspect of the present invention, the meniscus lens has an end surface that intersects an optical axis of the meniscus lens outside the light incident surface, and the end surface is located on the substrate rather than the phosphor layer. It is good also as a structure located in the side.
According to the light source device which is an embodiment of the present invention, the light incident surface of the meniscus lens and the phosphor layer can be arranged close to each other, so that most of the light emitted from the phosphor layer is incident on the meniscus lens. It becomes possible.
本発明の一形態である光源装置において、前記メニスカスレンズの前記光入射面には反射防止構造が施されている構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、メニスカスレンズの凹面に入射する光線のフレネル損失が軽減され、蛍光体層から放射された光の入射効率を高めることができる。
The light source device which is one form of this invention WHEREIN: It is good also as a structure by which the reflection preventing structure is given to the said light-incidence surface of the said meniscus lens.
According to the light source device which is an embodiment of the present invention, Fresnel loss of light incident on the concave surface of the meniscus lens can be reduced, and the incident efficiency of light emitted from the phosphor layer can be increased.
本発明の一形態である光源装置において、平面視円形状をなす前記凸部と前記メニスカスレンズとが同軸上に配置されている構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、傾斜面を有する凸部とメニスカスレンズとが同軸上に配置されているため、凸部とメニスカスレンズとの間の空間が軸回りに均一に形成される。これにより、凸部(蛍光体層)とメニスカスレンズとの間の空間を空気がスムーズに流れていく。
The light source device which is one form of this invention WHEREIN: It is good also as a structure by which the said convex part and the said meniscus lens which make a planar view circular shape are arrange | positioned coaxially.
According to the light source device according to one aspect of the present invention, since the convex portion having the inclined surface and the meniscus lens are arranged coaxially, a space between the convex portion and the meniscus lens is uniformly formed around the axis. Is done. Thereby, air smoothly flows through the space between the convex portion (phosphor layer) and the meniscus lens.
本発明の一形態である光源装置において、前記凸部と前記基板とが一体に形成されている構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、凸部と基板とを接着させる接着剤が不要となる。これにより、凸部及び基板を熱伝導の高い材料を用いて形成することが可能となるため蛍光体層の放熱性が向上する。したがって、蛍光体層の劣化や発光効率の低下を防止することができる。
The light source device which is one form of this invention WHEREIN: It is good also as a structure by which the said convex part and the said board | substrate are integrally formed.
According to the light source device which is one form of this invention, the adhesive agent which adhere | attaches a convex part and a board | substrate becomes unnecessary. Thereby, since it becomes possible to form a convex part and a board | substrate using a material with high heat conductivity, the heat dissipation of a fluorescent substance layer improves. Therefore, it is possible to prevent the phosphor layer from being deteriorated and the luminous efficiency from being lowered.
本発明の一形態である光源装置において、前記凸部が銅から構成されている構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、熱伝導率の高い銅を用いて凸部を形成することにより、蛍光体層に対する放熱性を高めることができる。
The light source device which is one form of this invention WHEREIN: It is good also as a structure by which the said convex part is comprised from copper.
According to the light source device which is one form of this invention, the heat dissipation with respect to a fluorescent substance layer can be improved by forming a convex part using copper with high heat conductivity.
本発明の一形態である光源装置において、前記蛍光体層の平面形状が矩形状とされている構成としてもよい。
本発明の一形態である光源装置によれば、蛍光体層を製造しやすい。また、例えば、平面視矩形状のレンズを備えたマルチレンズアレイのような光学系を介して被照射領域を照射する場合、矩形状の蛍光体層から放射された光がマルチレンズアレイの形状に概ね一致することになり、照射光のロスが少なくなる。
In the light source device according to one aspect of the present invention, the phosphor layer may have a rectangular planar shape.
According to the light source device which is one form of this invention, it is easy to manufacture a fluorescent substance layer. In addition, for example, when irradiating the irradiated region via an optical system such as a multi-lens array having a rectangular lens in plan view, the light emitted from the rectangular phosphor layer has the shape of the multi-lens array. In general, they match and the loss of irradiation light is reduced.
本発明の一形態であるプロジェクターは、照明光を照明する照明装置と、前記照明光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、前記照明装置として、上記の光源装置を用いることを特徴とする。
本発明の一形態である光源装置によれば、蛍光体層に対する冷却効率の高い光源装置を備えたことにより、信頼性の高いプロジェクターが得られる。
A projector according to an aspect of the present invention includes an illumination device that illuminates illumination light, a light modulation device that modulates the illumination light according to image information to form image light, and a projection optical system that projects the image light And the light source device is used as the illumination device.
According to the light source device which is an embodiment of the present invention, a projector with high reliability can be obtained by including the light source device with high cooling efficiency for the phosphor layer.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.
[プロジェクター]
先ず、本発明に係る第1実施形態のプロジェクターの一例について説明する。
図1は、第1実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す図である。
[projector]
First, an example of the projector according to the first embodiment of the invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to the first embodiment.
図1に示すように、プロジェクター1は、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー映像(画像)を表示する投射型画像表示装置であり、照明装置20Aと、色分離光学系3、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4B、合成光学系5、投射光学系6を概略備えている。
As shown in FIG. 1, the
光変調装置4R,光変調装置4Gおよび光変調装置4Bは、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの各色光に対応した3つの光変調装置である。照明装置20Aは、光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー(レーザー光源)21a(図2)を用いている。
The
照明装置20Aは、半導体レーザー21aから射出された励起光(青色光)と、この励起光により蛍光体を励起することによって生成された蛍光光(黄色光)とを混ぜることによって照明光(白色光)WLを得るものである。照明装置20Aは、均一な照度分布を有するように調整された照明光WLを色分離光学系3に向かって照射する。
The illuminating
色分離光学系3は、第1ダイクロイックミラー7a及び第2ダイクロイックミラー7bと、第1反射ミラー8a、第2反射ミラー8b及び第3反射ミラー8cと、第1リレーレンズ9a及び第2リレーレンズ9bとを概略備えている。
The color separation
このうち、第1ダイクロイックミラー7aは、照明装置20Aからの照明光WLを赤色光LRとその他の色光(緑色光LG,青色光LB)とに分離する機能を有し、分離された赤色光LRを透過すると共に、その他の色光(緑色光LG,青色光LB)を反射する。
Among these, the first
一方、第2ダイクロイックミラー7bは、その他の色光(緑色光LG,青色光LB)を緑色光LGと青色光LBとに分離する機能を有し、分離された緑色光LGを反射すると共に、青色光LBを透過する。
On the other hand, the second
第1反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されて、第1ダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。
The
一方、第2反射ミラー8b及び第3反射ミラー8cは、青色光LBの光路中に配置されて、第2ダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを光変調装置4Bに向けて反射する。なお、緑色光LGの光路中には、反射ミラーを配置する必要はなく、緑色光LGは、第2ダイクロイックミラー7bから光変調装置4Gに向けて反射される。
On the other hand, the
第1リレーレンズ9a及び第2リレーレンズ9bは、青色光LBの光路の、第2反射ミラー8bの下流に配置されている。第1リレーレンズ9a及び第2リレーレンズ9bは、青色光LBの光路長が赤色光LRや緑色光LGの光路長よりも長くなることによる青色光LBの光損失を補償する機能を有している。
The
光変調装置4R,4G,4Bの各々は、液晶パネルからなり、各色光LR,LG,LBを通過させる間に、各色光LR,LG,LBを画像情報に応じて変調した画像光を形成する。なお、各光変調装置4R,4G,4Bの入射側及び射出側には、一対の偏光板(図示せず。)が配置されており、特定の方向の直線偏光の光のみを通過させる仕組みとなっている。
Each of the
また、各光変調装置4R,4G,4Bの光入射面側には、各光変調装置4R,4G,4Bに入射する各色光LR,LG,LBを平行化するフィールドレンズ10R,フィールドレンズ10G,フィールドレンズ10Bが配置されている。
Further, on the light incident surface side of each of the
合成光学系5は、クロスダイクロイックプリズムからなり、各光変調装置4R,4G,4Bからの画像光が入射することによって、各色光LR,LG,LBに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系6に向かって射出する。
The combining
投射光学系6は、投射レンズ群からなり、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像(画像)が表示される。
The projection
[光源装置]
図2は、第1実施形態における光源装置の概略構成を示す図である。
本実施形態の照明装置20Aは、図2に示すように、光源装置2と、インテグレータ光学系29と、偏光変換素子30と、重畳光学系31と、を概略備えている。
光源装置2は、アレイ光源(光源)21と、コリメータ光学系22と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザ光学系24と、第1反射部60と、偏光分離素子50Aを含む光学素子25Aと、第1位相差板26と、ピックアップ光学系27と、蛍光発光素子28と、ヒートシンク34と、を備えて構成されている。
[Light source device]
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the light source device according to the first embodiment.
As illustrated in FIG. 2, the
The light source device 2 includes an array light source (light source) 21, a collimator
アレイ光源21は、光軸ax1を有する。蛍光発光素子28から射出された蛍光光YLの光軸をax2とすれば、光軸ax1と光軸ax2とは同一平面内にあり、且つ、互いに直交している。
The array
アレイ光源21は、複数の半導体レーザー21aが配列されたものからなる。具体的には、光軸ax1と直交する面内に複数の半導体レーザー21aがアレイ状に並ぶことによってアレイ光源21が構成されている。
The array
光軸ax1上においては、アレイ光源21と、コリメータ光学系22と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザ光学系24と、光学素子25Aとが、この順に並んで配置されている。一方、光軸ax2上においては、蛍光光反射部32bと、蛍光体層32と、励起光透過反射部32aと、ピックアップ光学系27と、第1位相差板26と、光学素子25Aと、インテグレータ光学系29と、偏光変換素子30と、重畳光学系31とが、この順に並んで配置されている。
On the optical axis ax1, the array
半導体レーザー21aは、第1の波長帯の第1の光束として、例えば440〜480nmの波長域にピーク波長を有する励起光(青色光)BLを射出する。また、各半導体レーザー21aから射出される励起光BLは、コヒーレントな直線偏光光であり、偏光分離素子50Aに向かって光軸ax1と平行に射出される。
The
アレイ光源21では、各半導体レーザー21aが射出する励起光BLの偏光方向を、偏光分離素子50Aで反射される偏光成分(例えばS偏光成分)の偏光方向と一致させている。アレイ光源21から射出された励起光BLは、コリメータ光学系22に入射する。
In the array
コリメータ光学系22は、アレイ光源21から射出された励起光BLを平行光に変換するものである。例えば、各半導体レーザー21aに対応してアレイ状に並んで配置された複数のコリメータレンズ22aからなる。コリメータ光学系22を通過することにより平行光に変換された励起光BLは、アフォーカル光学系23に入射する。
The collimator
アフォーカル光学系23は、励起光BLのサイズ(スポット径)を調整するものであり、例えば2枚のアフォーカルレンズ23a,アフォーカルレンズ23bから構成されている。アフォーカル光学系23を通過することによりサイズが調整された励起光BLは、ホモジナイザ光学系24に入射する。
The afocal
ホモジナイザ光学系24は、励起光BLの光強度分布を均一な状態(いわゆるトップハット分布)に変換するものである。例えば、一対のマルチレンズアレイ24a,マルチレンズアレイ24bからなる。ホモジナイザ光学系24により光強度分布が均一な状態に変換された励起光BLは、偏光分離素子50Aを介して蛍光発光素子28に入射する。
The homogenizer
光学素子25Aは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムからなり、ダイクロイックプリズムは、光軸ax1に対して45°の角度をなす傾斜面Kを有している。また、傾斜面Kは、光軸ax2に対して45°の角度をなしている。さらに、光学素子25Aは、互いに直交する光軸ax1,ax2の交点と傾斜面Kの光学中心とが一致するように配置されている。傾斜面Kには、波長選択性を有する偏光分離素子50Aが設けられている。
The
偏光分離素子50Aは、偏光分離素子50Aに入射した第1の波長帯の励起光BLを、偏光分離素子50Aに対するS偏光成分(一方の偏光成分)とP偏光成分(他方の偏光成分)とに分離する偏光分離機能を有している。偏光分離素子50Aは、励起光BLのS偏光成分を反射し、励起光BLのP偏光成分を透過する。また、偏光分離素子50Aは、偏光分離素子50Aに入射した光のうち、第1の波長帯とは異なる第2の波長帯の光を、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
なお、光学素子25Aとしては、ダイクロイックプリズムのようなプリズム形状のものに限らず、平行平板状のダイクロイックミラーを用いてもよい。
The
The
偏光分離素子50Aに入射した励起光BLは、その偏光方向がS偏光成分と一致していることから、S偏光の励起光BLsとして、蛍光発光素子28に向かって反射される。
The excitation light BL incident on the
第1位相差板26は、偏光分離素子50Aと励起光透過反射部32aとの間の光路中に配置されている。第1位相差板26としては、例えば1/4波長板(λ/4板)を用いることができる。第1位相差板26に入射するS偏光(直線偏光)の励起光BLsは、円偏光の励起光BLcに変換された後、ピックアップ光学系27に入射する。
The first retardation plate 26 is disposed in the optical path between the
ピックアップ光学系27は、励起光BLcを蛍光体層32に向かって集光させるものであり、例えば第1ピックアップレンズ27a,第2ピックアップレンズ27b,第3ピックアップレンズ27cから構成されている。
The pickup
蛍光発光素子28は、蛍光体層32と、蛍光体層32を支持する支持部33とを有している。支持部33は、保持基板35と、保持基板35の第1面35a上に設けられる凸部36とを備えて構成されている。蛍光体層32は、励起光BLcが入射する面とは反対側の面を凸部36に接触させた状態で、不図示の接着剤によって、凸部36に固定されている。蛍光体層32には、耐熱性及び表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。
なお、蛍光発光素子28の構成については後で詳述する。
The fluorescent
The configuration of the fluorescent
ヒートシンク34は、蛍光発光素子28の保持基板35に固定され、放熱板34Aと複数の放熱フィン34Bとを有している。ヒートシンク34は、蛍光体層32の熱を放熱することによって、蛍光体層32の熱劣化を防止するものである。
The
図3(a),図3(b),図3(c)は、蛍光発光素子が備える蛍光体層の各構成例を示す図である。以下、図2及び図3を参照して説明する。
図3(a),図3(b),図3(c)に示すように、蛍光体層32の光射出面32A側には、励起光透過反射部32aが設けられている。励起光透過反射部32aは、図2に示すピックアップ光学系27から入射した励起光BLcのうち一部の光BLc1を、第1位相差板26を経由して偏光分離素子50Aに入射するように拡散反射し、ピックアップ光学系27から入射した励起光BLcのうち他の一部の光(第1の波長帯の光)BLc2を蛍光体層32に向けて透過させる。また、励起光透過反射部32aは、蛍光体層32からの光(第2の波長帯の光)BLc2を透過させる。
FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C are diagrams illustrating examples of the configuration of the phosphor layer included in the fluorescent light-emitting element. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C, an excitation light transmitting / reflecting
また、蛍光体層32の励起光透過反射部32aとは反対側に、蛍光光反射部32bが設けられている。蛍光光反射部32bは鏡面反射面からなる。鏡面反射面は、反射膜32cを設けることによって形成することができる。また、鏡面反射面は、蛍光体層32を支持する凸部36が光反射特性を有する場合、凸部36の蛍光体層32と対向する面を鏡面化することによって形成することができる。
Further, a fluorescent
本実施形態における蛍光体層32は、第1の波長帯の光である光BLc2を吸収して励起される蛍光体を含み、この光(第1の波長帯の光)BLc2により励起された蛍光体が、第1の波長帯とは異なる第2の波長帯の光として、例えば500〜700nmの波長域にピーク波長を有する蛍光光(黄色光YL)を生成する。
The
蛍光光反射部32bは、蛍光体層32で生成された蛍光光のうち一部の蛍光光YL1を反射して蛍光体層32の外部へと射出させ、偏光分離素子50A(図2)へと入射させる。さらに、蛍光光反射部32bは、光BLc2のうち蛍光体層32によって吸収されなかった成分を、第1位相差板26(図2)を経由して偏光分離素子50Aに入射するように反射する。また、蛍光体層32で生成された蛍光光のうち、他の一部の蛍光光YL2は、蛍光光反射部32bを介さずに蛍光体層32の外部へと射出される。
The fluorescent
このように、蛍光体層32で生成された蛍光光(黄色光)YL(YL1,YL2)と、光BLc2のうち蛍光体層32によって吸収されなかった成分とは、励起光透過反射部32aを透過して、光BLc1と共にピックアップ光学系27に入射する。
As described above, the fluorescent light (yellow light) YL (YL1, YL2) generated in the
図2に示すように、ピックアップ光学系27に入射した蛍光光(黄色光)YLは、さらに第1位相差板26を通過する。このとき、蛍光光YLは、偏光方向が揃っていない非偏光光のため、第1位相差板26を通過した後も、非偏光の状態のまま偏光分離素子50Aに入射する。そして、蛍光光YLは偏光分離素子50Aを透過する。
As shown in FIG. 2, the fluorescent light (yellow light) YL incident on the pickup
光BLc1は、励起光透過反射部32aで拡散反射された光であるため、光BLc1の偏光状態は拡散反射によって乱されている。また、光BLc2のうち蛍光体層32によって吸収されなかった成分の偏光状態は、蛍光体層32によって乱されている。そのため、励起光のうち蛍光体層32によって吸収されなかった成分と、光BLc1とは、ピックアップ光学系27に入射した後は同じ振る舞いをする。そこで、以下では光BLc1の振る舞いについて説明する。
Since the light BLc1 is light diffusely reflected by the excitation light transmitting / reflecting
励起光透過反射部32aで反射された光(青色光)BLc1は、再びピックアップ光学系27及び第1位相差板26を通過する。第1位相差板26は、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する。しかし、光BLc1の偏光状態は乱されているため、光BLc1は、P偏光の青色光BLpに変換される光と、S偏光の青色光BLs’に変換される光とを含む。
The light (blue light) BLc1 reflected by the excitation light transmitting / reflecting
第1位相差板26を通過したP偏光の青色光BLpは、偏光分離素子50Aを透過して、照明光WLとして利用される。一方、第1位相差板26を通過したS偏光の青色光BLs’は、偏光分離素子50Aによって反射され、第1反射部60に入射する。第1反射部60は、入射した光を、偏光分離素子50Aに入射するように反射する。このように、第1反射部60は、励起光反射部から偏光分離素子50Aを経由してアレイ光源21に向けて進行する光のうち少なくとも一部を、偏光分離素子50Aに入射するように反射する。
The P-polarized blue light BLp that has passed through the first phase plate 26 passes through the
第1反射部60は、複数のミラー61からなる。これら複数のミラー61は、アレイ光源21から偏光分離素子50Aに進行する励起光BLが通過する位置とは異なる位置に設けられている。これにより、第1反射部60は、アレイ光源21から射出される励起光BLを遮断することなく、偏光分離素子50Aによって反射された青色光BLs’を偏光分離素子50Aに向けて効率良く反射することができる。これにより、青色光BLs’を反射させつつ、均一な照度分布を有する青色光BLs’を得ることができる。
The first reflecting
青色光BLs’は、偏光分離素子50Aを透過した蛍光光YLとともに、照明光WLとして利用される。すなわち、青色光BLs’と蛍光光YLとは、偏光分離素子50Aから互いに同一方向に向けて射出される。これにより、青色光BLs’と蛍光光(黄色光)YLとが合成された白色の照明光WLが得られる。
The blue light BLs ′ is used as the illumination light WL together with the fluorescent light YL transmitted through the
偏光分離素子50Aから射出された照明光WLは、インテグレータ光学系29に入射する。インテグレータ光学系29は、照明光WLの照度分布を均一化する。インテグレータ光学系29は、例えば、レンズアレイ29a,レンズアレイ29bから構成されている。
レンズアレイ29a,29bは、複数のマイクロレンズがアレイ状に配列されたものからなる。
The illumination light WL emitted from the
The
インテグレータ光学系29を透過した照明光WLは、偏光変換素子30に入射する。偏光変換素子30は、照明光WLの偏光方向を揃えるものである。偏光変換素子30は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。偏光変換素子30は、偏光方向が揃っていない蛍光光YLと、S偏光の青色光BLs’の偏光方向との偏光方向を揃えるため、他方の偏光成分を一方の偏光成分に、例えばP偏光成分をS偏光成分に変換する。
The illumination light WL that has passed through the integrator
偏光変換素子30を通過することにより偏光方向が揃えられた照明光WLは、重畳光学系31に入射する。重畳光学系31は、偏光変換素子30から射出された照明光WLを重畳させる。重畳光学系31は、例えば、重畳レンズから構成されている。重畳光学系31を通過することにより重畳された照明光WLは、その輝度分布が均一化された状態で光源装置2から射出される。
The illumination light WL whose polarization direction is aligned by passing through the
次に、蛍光発光素子28とその周辺の構成について詳しく述べる。
図4は、蛍光発光素子とその周辺の構成を示す図である。図5は、蛍光発光素子の概略構成を示す斜視図である。
図4及び図5に示すように、蛍光発光素子28は、平面視矩形状の蛍光体層32と、蛍光体層32を支持する支持部33と、を有して構成されている。
Next, the configuration of the fluorescent
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the fluorescent light emitting element and its periphery. FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the fluorescent light emitting device.
As shown in FIGS. 4 and 5, the fluorescent
支持部33は、第1面35aを有する保持基板(基板)35と、第1面35a上の略中央に設けられた凸部36と、を備えている。本実施形態における保持基板35と凸部36とは一体的に形成されており、熱伝導の高い純銅からなる。
The
凸部36は、第1面35aに接する底面36bと、第1面35aに対して傾斜する傾斜面36cと、第1面35aに平行な平坦面(端面)36aとを有してなる。凸部36の底面36b及び平坦面36aの平面形状は円形を呈し、平坦面36aの面積は、底面36bの面積よりも小さい。また、平坦面36aと底面36bとを繋ぐ傾斜面36cは、断面視において外側へ向けて湾曲した湾曲面となっている。
The
このような凸部36の平坦面36a上に蛍光体層32が保持されている。蛍光体層32は、不図示の接着剤により平坦面36aの略中央に固定されている。接着剤の材質は特に限定されないが、熱伝導率に優れたものを用いることが好ましい。これにより、蛍光体層32で生じた熱が凸部36や保持基板35や接着剤を介して放散しやすくなる。
なお、凸部36に平坦面36aを設けておくことにより、凸部36に対する蛍光体層32のアライメントが容易になる。
The
In addition, by providing the
蛍光体層32は、半導体レーザー21a(図2)からの励起光を波長変換するもので、波長446nmの励起光を吸収して励起される蛍光体(不図示)と、蛍光体を含有するバインダー(不図示)とを含んでいる。このような蛍光体層32としては、例えばアルミナ等の無機バインダー中に蛍光体を分散させた蛍光体層が好適に用いられる。もしくは、バインダーを用いずに蛍光体を焼結した蛍光体層を用いることもできる。
The
保持基板35の法線方向から見て、保持基板35と蛍光体層32との平面形状はともに矩形である。蛍光体層32の平面寸法は保持基板35の平面寸法よりも小さい。また、蛍光体層32の平面形状は、矩形である方が好ましいが、より好ましくは正方形である。これにより蛍光体層32の製造が容易となる。
なお、蛍光体層32の平面形状は上記したものに限られず、円形とすることもできる。
When viewed from the normal direction of the holding
Note that the planar shape of the
蛍光体層32から放射される光はランバート放射に近い角度分布を示す発散光である。
図6は、蛍光体層から射出される光の発散角度θを示す図である。蛍光体層から射出される光のうち凡そ98%の光が、160°以内の発散角度θで射出される。そこで、本実施形態においては、蛍光体層32からの光のうち、特に発散角度θが160°以内の光を第1ピックアップレンズ27aへ効率よく入射させる構成となっている。
The light emitted from the
FIG. 6 is a diagram showing a divergence angle θ of light emitted from the phosphor layer. About 98% of the light emitted from the phosphor layer is emitted at a divergence angle θ within 160 °. Therefore, in the present embodiment, light having a divergence angle θ of 160 ° or less among the light from the
図4に戻り、本実施形態における第1ピックアップレンズ27aは、蛍光体層32及び支持部33に対向するとともに、平面視において支持部33の凸部36と同心円上(同軸上)となる位置に配置されている。第1ピックアップレンズ27aは、蛍光体層32の光射出面32Aに対向する光入射面27A(蛍光体層32からの光が入射するレンズ面)が凹面とされたメニスカスレンズであって、ガラスや石英、プラスチック等から成る。上述した凸部36は、その傾斜面36cが、第1ピックアップレンズ27aの凹面を成す光入射面27Aの傾斜に倣うように構成される。つまり、これらの断面方向から見て、凸部36の傾斜面36cと、第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aとが同じ方向へ傾斜している。
ここで、傾斜面36cの曲率と光入射面27Aの曲率とが概ね一致していることがより好ましい。
Returning to FIG. 4, the
Here, it is more preferable that the curvature of the
第1ピックアップレンズ27aは、蛍光体層32及び支持部33から所定の間隔をおいた位置に配置されており、蛍光体層32と第1ピックアップレンズ27aとの間に空気を流動させるための空間38が形成されている。本実施形態のように、蛍光体層32が固定されている場合、蛍光体層32の周囲に空気が滞留し易い。そこで、本実施形態では、蛍光発光素子28とこれに対向して配置される第1ピックアップレンズ27aとの間を空気がスムーズに流動していくような構造となっている。
The
上述したように、蛍光体層32を保持する凸部36の傾斜面36cは、メニスカスレンズからなる第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aの曲率に倣うようにして湾曲している。さらに、凸部36と第1ピックアップレンズ27aとの配置が略同心円状の関係のため、相互間に形成される空間38内で空気抵抗が少なく、空気が流動しやすいという効果が得られる。つまり、蛍光体層32の周囲に空気が滞留しにくい構造となっている。これにより、空間38内を空気がスムーズに流れるため、蛍光体層32の光射出面32Aが常に新しい冷却空気に晒されることになり、蛍光体層32の冷却効果が向上する。
As described above, the
図7(A)は本実施形態における蛍光体層周辺の空気の流路を示す図であり、図7(B)は従来の構成における蛍光体層周辺の空気の流路を示す図である。
図7(B)に示すような断面矩形状の凸部51上に蛍光体層32を備えた従来の構成の場合、凸部51と保持基板35との境界付近や凸部51の平端面51aと側面51cとが成す角部付近において、空気の乱流が生じる。すると、空間48内を空気がスムーズに流れず、蛍光体層32の周囲に空気が滞留する。
FIG. 7A is a diagram showing air flow paths around the phosphor layer in the present embodiment, and FIG. 7B is a diagram showing air flow paths around the phosphor layer in the conventional configuration.
In the case of the conventional configuration in which the
これに対し、図7(A)に示す本実施形態の構成では、蛍光体層32を保持する凸部36は、第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aの曲率に略等しい傾斜面36cを有している。そのため、凸部36(蛍光体層32)と第1ピックアップレンズ27aとの間に形成される空間38内を、空気がスムーズに流動する。その結果、蛍光体層32の周囲に空気が滞留することがなくなる。
On the other hand, in the configuration of the present embodiment shown in FIG. 7A, the
また、本実施形態における第1ピックアップレンズ27aは、コバ部27Bを有している。さらに、光入射面27Aの外側に、メニスカスレンズである第1ピックアップレンズ27aの光軸と交差する端面11を有している。第1ピックアップレンズ27aは、端面11が蛍光体層32の光射出面32Aよりも保持基板35側に位置するように配置されている。
Further, the
コバ部27Bを有する第1ピックアップレンズ27aであれば、光入射面27Aを蛍光体層32の光射出面32Aに近づけて配置することができる。また、レンズ外周部にコバ部27Bを設けることで、第1ピックアップレンズ27aのハンドリングが良くなる。
With the
図8は、第1実施形態における第1ピックアップレンズ27aの有効径D1と、比較例の第1ピックアップレンズ54の有効径Dとの比較を示す図である。
なお、図中において、本実施形態における第1ピックアップレンズ27aを実線で示し、比較例の第1ピックアップレンズ54を二点鎖線あるいは破線で示す。ここでは、比較例の第1ピックアップレンズ54として、コバ部を有しないレンズを示す。また、蛍光体層32の中心から発散角度160°で放射される光を破線の矢印で示す。
FIG. 8 is a diagram showing a comparison between the effective diameter D1 of the
In the drawing, the
蛍光体層32から放出された光の殆どを受光しようとすると、図8に示す比較例の第1ピックアップレンズ54のように、レンズの有効径Dが大きくなってしまい、光源装置の大型化に繋がる。また、従来の第1ピックアップレンズ54では、コバ部を有しない構成のため取扱いが難しい。
When trying to receive most of the light emitted from the
本実施形態においては第1ピックアップレンズ27aを、比較例の第1ピックアップレンズ54よりも蛍光体層32に近づけて配置した。図中の破線で示すように、光入射面54Aの凹部内の空間へ蛍光体層32が入り込むように第1ピックアップレンズ54を配置した場合、蛍光体層32からの光が入射しない不要部分54b(図中のハッチングで示す部分)は不要になる。この不要部分54bを取り除くことで、コバ部27Bを形成することができる。これに伴い、第1ピックアップレンズ27aの有効径D1が小さくなり、レンズ全体を小型化することができる。また、従来よりもレンズ占有領域を小さくすることができるため、光軸方向における蛍光体層32の光射出面32Aと、第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aとの距離が短くなり、ひいては光源装置2全体の小型化に繋がる。さらに、本実施形態では、コバ部27Bの端面11が蛍光体層32の光射出面32Aよりも保持基板35側に位置するように第1ピックアップレンズ27aを配置している。これにより、蛍光体層32からの光の入射効率をあまり低下させることなく、第1ピックアップレンズ27aのサイズをコンパクトにすることが可能となる。
In the present embodiment, the
なお、第1ピックアップレンズ27aの形状等によっては、光入射面27Aの端面11と蛍光体層32の光射出面32Aとが光軸方向で一致するように配置してもよい。
Depending on the shape and the like of the
図9(A)は、蛍光体層からメニスカスレンズに入射する光線の最大入射角を示す図であって、図9(B)は、従来の平凸レンズに対する最大入射角を示す図である。ここで、最大入射角とは、蛍光体層32の中心から最大の発散角度で射出された光がレンズの光入射面に入射する位置における光入射面の法線と入射光の進行方向とがなす角である。
FIG. 9A is a diagram showing the maximum incident angle of light rays that enter the meniscus lens from the phosphor layer, and FIG. 9B is a diagram showing the maximum incident angle with respect to a conventional plano-convex lens. Here, the maximum incident angle refers to the normal of the light incident surface at the position where the light emitted from the center of the
図9(A)に示すように、本実施形態における第1ピックアップレンズ27aは、最大入射角βが60°未満となるように構成されている。これにより、光入射面27Aにおける入射光の全反射が抑えられ、蛍光体層32から放射された光のほとんどを第1ピックアップレンズ27aに入射させることが可能となる。
As shown in FIG. 9A, the
一方、図9(B)に示すように平凸レンズ57を用いた場合は、平凸レンズ57の光入射面57Aが蛍光体層32の光射出面32Aと平行に配置される。そのため、平凸レンズ57への最大入射角β’が80°程度になり、フレネル損失が生じ易い。
On the other hand, when the plano-
以上のことから、本実施形態では蛍光体層32に対向配置される第1ピックアップレンズ27aとして、光入射面27Aが凹面とされたメニスカスレンズを用いている。
From the above, in the present embodiment, a meniscus lens having a
本実施形態におけるプロジェクター1は、上述したような光源装置2を備えている。本実施形態における光源装置2は、蛍光発光素子28及び第1ピックアップレンズ27aに特に特徴を有している。
上述したように、第1ピックアップレンズ27aとして、蛍光体層32に対向する光入射面27Aが凹面をなすメニスカスレンズを用いている。これに対し蛍光発光素子28は、蛍光体層32を保持する凸部36が、第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aの凹面に沿った傾斜面36cを有している。この結果、凸部36と第1ピックアップレンズ27aとの間に所定の厚さを有した空間38が形成される。凸部36の傾斜面36cと第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aとがともに同じような湾曲形状を成す形状とすることで、これらの間に空気の滞る箇所のない空間38(流路)が形成される。
また、平面視円形状を成す凸部36と第1ピックアップレンズ27aとが同軸上に配置されているため、空間38が光軸ax2の回りに均一に形成され、空間38が極端に狭くなる箇所もない。
The
As described above, as the
Further, since the
このような構成により、空間38内を空気がスムーズに流動して、発熱する蛍光体層32(特に、光射出面32A側)を効果的に冷却することができる。また、蛍光体層32を保持する凸部36に傾斜面36cを設けたことにより、純銅からなる凸部36の表面積が増えるため、蛍光体層32に対する放熱効果を高めることが可能となる。
With such a configuration, it is possible to effectively cool the phosphor layer 32 (in particular, the
また、本実施形態では、第1ピックアップレンズ27aとして光入射面27Aが凹面とされたメニスカスレンズを用いており、光入射面27Aに入射される光線の最大入射角が60°未満となるように構成されている。これにより、光入射面27Aにおける光線の全反射が抑えられ、蛍光体層32から放射された光の入射効率を高めることができる。
In the present embodiment, a meniscus lens having a concave
このように、第1ピックアップレンズ27aに対する蛍光体層32からの光の取り込み効率に優れ、蛍光体層32に対する冷却効率が高い光源装置2を備えたことにより、信頼性の高いプロジェクター1が得られる。
Thus, the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態における光源装置の構成について述べる。
本実施形態における光源装置の基本構成は第1実施形態と略同様であるが、第1ピックアップレンズの構成において異なる。よって、以下の説明では、第1ピックアップレンズの構成について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図1〜図9と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the light source device in the second embodiment will be described.
The basic configuration of the light source device in the present embodiment is substantially the same as that in the first embodiment, but differs in the configuration of the first pickup lens. Therefore, in the following description, the configuration of the first pickup lens will be described in detail, and description of common parts will be omitted. Moreover, in each drawing used for description, the same code | symbol shall be attached | subjected to the same component as FIGS.
図10は、第2実施形態における反射防止膜が設けられた第1ピックアップレンズの構成を示す図である。
図10に示すように、本実施形態の第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aには、反射防止構造の一例として、AR(Anti Reflect)コート膜よりなる反射防止膜39が設けられている。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the first pickup lens provided with the antireflection film in the second embodiment.
As shown in FIG. 10, an
反射防止膜39としては、MgF2膜、Ta2O5膜またはSiO2多層膜等が挙げられ、公知の蒸着プロセスを用いて形成することができる。反射防止膜39は、蛍光体層32の発光波長に合うように調整されている。これにより、蛍光体層32から放射された光が第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aにおいて反射するのを防止でき、第1ピックアップレンズ27aへ入射するときの光の損失を低減することができる。
Examples of the
次に、蛍光体層32の中心からの光の第1ピックアップレンズ27aへの最大入射角が60°未満となるようにする理由について述べる。
図11は、ガラス基板(nd=1.7723)上に従来の反射防止膜を形成した場合の反射特性を示す図である。ただし、図11において、直線(a)、直線(b)および直線(c)は反射防止膜を形成しない場合の反射特性である。直線(a)は入射角が60°の入射光に対する反射特性であり、直線(b)は入射角が70°の入射光に対する反射特性であり、直線(c)は入射角が80°の入射光に対する反射特性である。
Next, the reason why the maximum incident angle of light from the center of the
FIG. 11 is a diagram showing the reflection characteristics when a conventional antireflection film is formed on a glass substrate (nd = 1.723). However, in FIG. 11, the straight line (a), the straight line (b), and the straight line (c) are reflection characteristics when the antireflection film is not formed. The straight line (a) is a reflection characteristic with respect to incident light having an incident angle of 60 °, the straight line (b) is a reflection characteristic with respect to incident light having an incident angle of 70 °, and the straight line (c) is incident with an incident angle of 80 °. This is a reflection characteristic for light.
図11に示すように、入射光の入射角度が0°以上60°未満の範囲であれば、可視域の内の広い波長域において反射率は3%程度以下である。
一方、入射角度が60°以上になると反射率が急に大きくなる。例えば波長400nm〜700nmの範囲における反射率は、入射角度60°で3〜4%程度、入射角度70°で10〜20%程度、入射角度80°で30〜42%程度である。
As shown in FIG. 11, when the incident angle of incident light is in the range of 0 ° to less than 60 °, the reflectance is about 3% or less in a wide wavelength region within the visible region.
On the other hand, when the incident angle is 60 ° or more, the reflectance suddenly increases. For example, the reflectance in the wavelength range of 400 nm to 700 nm is about 3 to 4% at an incident angle of 60 °, about 10 to 20% at an incident angle of 70 °, and about 30 to 42% at an incident angle of 80 °.
反射防止膜39を形成しない場合と比較すると、反射防止膜39を形成することで、入射角度60°以上80°以下の入射光に対する反射率を10%程度低減することができる。
しかしそれでも、入射角度60°以上80°以下の入射光に対する反射率は入射角度60°未満の光に対する反射率と比較すると著しく大きい。
Compared with the case where the
However, the reflectivity for incident light with an incident angle of 60 ° or more and 80 ° or less is significantly larger than the reflectivity for light with an incident angle of less than 60 °.
そのため、本実施形態では、第1ピックアップレンズ27aに入射する光が入射角度60°未満となるように、光入射面27Aの曲率が設定されている。第1ピックアップレンズ27aに対する蛍光体層32から放射された光の光入射率としては、凡そ90%以上が見込まれ、第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aに反射防止膜39を施した場合には、95%以上の透過率が見込まれる。
Therefore, in this embodiment, the curvature of the
次に、第1ピックアップレンズ27a(以下、第1ピックアップレンズ27aをメニスカスレンズ27aと言うことがある。)としてメニスカスレンズを設けた場合と、図9(B)に示したような平凸レンズ57を設けた場合とにおける入射効率の比較について述べる。ここでは、各レンズの光入射面に、反射防止膜を設けない場合、単層の反射防止膜を設けた場合、3層の反射防止膜を設けた場合のそれぞれにおける入射光の反射率の違いについても説明する。
Next, when a meniscus lens is provided as the
先ず、メニスカスレンズおよび平凸レンズの各光入射面に反射防止処理を施さない状態での入射効率について述べる。
この場合、平凸レンズ57の光入射面57Aに対する光の入射効率が67.73%であるのに対し、メニスカスレンズ27aの光入射面27Aに対する光の入射効率は72.55%であり、メニスカスレンズ27aの入射効率は平凸レンズ57の入射効率の約1.07倍である。
First, the incidence efficiency in a state where the anti-reflection treatment is not applied to each light incident surface of the meniscus lens and the plano-convex lens will be described.
In this case, the incident efficiency of light on the
次に、各レンズの光入射面に単層のARコートを施した場合のそれぞれの光の入射効率について述べる。
この場合、単層のARコートが施された平凸レンズ57の光入射面57Aに対する光の入射効率は92.25%であった。一方、単層のARコートが施されたメニスカスレンズ27aの光入射面27Aに対する光の入射効率は95.93%となり、メニスカスレンズの入射効率は平凸レンズ57の入射効率の約1.04倍である。
Next, the incident efficiency of each light when a single-layer AR coating is applied to the light incident surface of each lens will be described.
In this case, the light incident efficiency on the
次に、各レンズの光入射端面に3層の多層膜からなるARコートを施した場合のそれぞれの光の入射効率について述べる。
ここでは、3層構造のARコート膜として、光入射面上に、SiO2膜、ZrO2膜、MgF2膜をこの順で積層した。各層の詳細は、例えば、SiO2膜(屈折率:1.7、厚み:80.88nm)、ZrO2膜(屈折率:2.1、厚み:130.95nm)、MgF2膜(屈折率:1.38、厚み:99.64nm)である。
Next, the incident efficiency of each light when the AR coating composed of a multilayer film of three layers is applied to the light incident end face of each lens will be described.
Here, as the AR coating film having a three-layer structure, an SiO 2 film, a ZrO 2 film, and an MgF 2 film were laminated in this order on the light incident surface. Details of each layer are, for example, SiO 2 film (refractive index: 1.7, thickness: 80.88 nm), ZrO 2 film (refractive index: 2.1, thickness: 130.95 nm), MgF 2 film (refractive index: 1.38, thickness: 99.64 nm).
この場合、多層膜から成るARコートが施された平凸レンズ57の光入射面57Aに対する光の入射効率が93.23%であるのに対して、多層膜から成るARコートが施されたメニスカスレンズ27aの光入射面27Aに対する光の入射効率は97.22%であり、メニスカスレンズの入射効率は平凸レンズ57の入射効率の約1.04倍である。
In this case, the incident efficiency of light on the
以上のことから、蛍光体層32からの光を入射させる第1ピックアップレンズ27aとして、従来の平凸レンズ57に替えて凹面を有するメニスカスレンズを用いることだけでも光の入射効率が大幅に向上するが、さらに、光入射面27Aに反射防止膜を設けることにより、更なる入射効率の向上を図ることが可能である。このとき、単層の反射防止膜でも十分に光の入射効率を高めることが可能であるが、3層の多層膜から成る反射防止膜を設けることで、光入射面27Aでの入射光の全反射がさらに抑えられてより多くの光を第1ピックアップレンズ27aに採り込むことが可能である。
From the above, the light incident efficiency is greatly improved by using a meniscus lens having a concave surface instead of the conventional plano-
なお、上述したARコートは反射防止構造の一例であり、他の反射防止構造を第1ピックアップレンズ27a(光入射面27A)に対して施してもよい。例えば、図12に示すように、円錐状の微細な突起部40aを複数周期的に配列してなるモスアイシート40等を光入射面27Aに設けてもよい。
The AR coating described above is an example of an antireflection structure, and another antireflection structure may be applied to the
本実施形態のように、第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aに反射防止膜39を設けることで、光入射面27Aにおける光の反射をより一層防止することができ、蛍光体層32から放射された光の入射効率をさらに高めることができる。
As in the present embodiment, by providing the
[第3実施形態]
次に、第3実施形態における光源装置の構成について述べる。
本実施形態における光源装置の基本構成は第1実施形態と略同様であるが、蛍光体層32を保持する凸部の形状において異なる。よって、以下の説明では、凸部の構成について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図1〜図9と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
[Third Embodiment]
Next, the configuration of the light source device in the third embodiment will be described.
The basic configuration of the light source device in the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but differs in the shape of the convex portion that holds the
図13は、第3実施形態における蛍光発光素子における凸部の形状例を示す図である。
図13に示すように、本実施形態における凸部41は、凸部41の底面41bと平坦面41aとを繋ぐ傾斜面41cが径方向に湾曲していない、円錐状となっている。
このような構成であっても、凸部41の傾斜面41cと第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aとの間に形成される空間38内を空気がスムーズに流動し、蛍光体層32を効率よく冷却することができる。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the shape of the protrusions in the fluorescent light emitting device according to the third embodiment.
As shown in FIG. 13, the
Even in such a configuration, air smoothly flows in the
[第4実施形態]
次に、第4実施形態における光源装置の構成について述べる。
本実施形態における光源装置の基本構成は第1実施形態と略同様であるが、蛍光体層32を保持する凸部の形状において異なる。よって、以下の説明では、凸部の構成について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図1〜図9と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
[Fourth Embodiment]
Next, the configuration of the light source device in the fourth embodiment will be described.
The basic configuration of the light source device in the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but differs in the shape of the convex portion that holds the
図14は、第4実施形態における蛍光発光素子における凸部の形状例を示す図である。
図14に示すように、本実施形態における凸部42は、その表面に第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aに対向する平坦面(底面42bに平行な平坦面)が設けられておらず、表面全体が湾曲した傾斜面42cを有する。蛍光体層32は傾斜面42cの頂部(底面42bから最も離れた部分)に設けられ、傾斜面42cの形状に倣って全体が湾曲している。
FIG. 14 is a diagram showing an example of the shape of the convex portion in the fluorescent light emitting device in the fourth embodiment.
As shown in FIG. 14, the
このような構成であっても、凸部42の傾斜面42cと第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aとの間に形成される空間38内を空気がスムーズに流動し、蛍光体層32を効率よく冷却することができる。
Even in such a configuration, air smoothly flows in the
[第5実施形態]
次に、第5実施形態における光源装置の構成について述べる。
本実施形態における光源装置の基本構成は第1実施形態と略同様であるが、蛍光体層32を保持する凸部の形状において異なる。よって、以下の説明では、凸部の構成について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図1〜図9と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
[Fifth Embodiment]
Next, the configuration of the light source device in the fifth embodiment will be described.
The basic configuration of the light source device in the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but differs in the shape of the convex portion that holds the
図15は、第5実施形態における蛍光発光素子における凸部の形状例を示す図である。
図15に示すように、本実施形態における凸部43は、全体的に円柱形状を呈し、平坦面43aの周縁部分を面取りしたような傾斜面43cを有する形状とされている。蛍光体層32を保持する平坦面43aの周囲に傾斜面43cを設けることにより、凸部43の傾斜面43cと第1ピックアップレンズ27aの光入射面27Aとの間に形成される空間38内を空気がスムーズに流動し、蛍光体層32を効率よく冷却することができる。
また、傾斜面43cを設けたことで、単なる円柱形状とされている場合よりも、凸部43の表面積が増えるので放熱効果が向上する。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the shape of the protrusions in the fluorescent light emitting device according to the fifth embodiment.
As shown in FIG. 15, the
Moreover, since the surface area of the
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態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。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
蛍光発光素子における凸部の形状は上述したものに限られず、他の形状としてもよい。 The shape of the convex portion in the fluorescent light emitting element is not limited to the above-described shape, and may be another shape.
1…プロジェクター、2…光源装置(照明装置)、36c,41c,42c,43c…傾斜面、11…端面、21…アレイ光源(光源)、27A,57A…光入射面、27B…コバ、27c…第3ピックアップレンズ、メニスカスレンズ、32…蛍光体層、32A…光射出面、35…保持基板(基板)、35a…第1面、36,41,42,43…凸部、36a…平坦面(端面)、YL…黄色光、蛍光光(第2の波長帯の光)、BLc2…光(第1の波長帯の光)
DESCRIPTION OF
Claims (11)
第1面を有する基板と、
前記第1面上に設けられ、前記第1面に対して傾斜する傾斜面を有する凸部と、
前記凸部上に設けられ、前記光源から射出された第1の波長帯の光により励起されることによって前記第1の波長帯の光とは異なる第2の波長帯の光を生成する蛍光体層と、
前記蛍光体層の前記凸部とは反対側に配置され、前記蛍光体層の光射出面に対向する光入射面が凹面とされたメニスカスレンズと、を備え、
前記傾斜面は、前記メニスカスレンズの前記光入射面の曲率に倣うように湾曲していることを特徴とする光源装置。 A light source;
A substrate having a first surface;
A convex portion provided on the first surface and having an inclined surface inclined with respect to the first surface;
A phosphor that is provided on the convex portion and is excited by light of the first wavelength band emitted from the light source to generate light of a second wavelength band different from the light of the first wavelength band Layers,
A meniscus lens disposed on the opposite side of the convex portion of the phosphor layer and having a concave light incident surface facing the light emission surface of the phosphor layer ,
The inclined surface is a light source device characterized that you have curved so as to follow the curvature of the light incident surface of the meniscus lens.
前記平坦面上に前記蛍光体層が設けられている請求項1または2のいずれか一項に記載の光源装置。 The convex portion has a flat surface,
The light source device according to claim 1, wherein the phosphor layer is provided on the flat surface.
前記凸部と前記メニスカスレンズとが同軸上に配置されている請求項1から6のいずれか一項に記載の光源装置。 The convex portion has a circular shape in plan view,
The light source device according to claim 1, wherein the convex portion and the meniscus lens are coaxially arranged.
前記照明光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、
前記照明装置として、請求項1から10のいずれか一項に記載の光源装置を用いることを特徴とするプロジェクター。 An illumination device for illuminating illumination light;
A light modulation device that modulates the illumination light according to image information to form image light;
A projection optical system for projecting the image light,
11. A projector using the light source device according to claim 1 as the illumination device.
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