JP6569243B2 - Light source device, projector, and color balance adjustment method - Google Patents

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Description

本発明は、光源装置、プロジェクター、及び色バランス調整方法に関するものである。   The present invention relates to a light source device, a projector, and a color balance adjustment method.

近年、プロジェクターにおいて、蛍光体を利用した光源装置が用いられている。このような光源装置として、蛍光体層に励起光を照射して蛍光を生成し、該蛍光と励起光とを合成することで白色の照明光を生成するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, light source devices using phosphors are used in projectors. As such a light source device, there is known a device that generates fluorescent light by irradiating a phosphor layer with excitation light, and generates white illumination light by synthesizing the fluorescence and the excitation light (for example, patents). Reference 1).

特開2012−3923号公報JP 2012-3923 A

しかしながら、上記従来技術においては、例えば、励起光源の経時劣化等の何らかの原因により変化した照明光のホワイトバランスを簡単に調整することが難しかった。   However, in the above prior art, it has been difficult to easily adjust the white balance of illumination light that has changed due to some cause such as deterioration of the excitation light source over time.

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、照明光のホワイトバランスを容易に調整することができる光源装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、この種の光源装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、照明光のホワイトバランスを容易に調整することができる色バランス調整方法を提供することを目的の一つとする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a light source device capable of easily adjusting the white balance of illumination light. Another object of one aspect of the present invention is to provide a projector including this type of light source device. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a color balance adjustment method that can easily adjust the white balance of illumination light.

本発明の第1態様に従えば、発光素子と、前記発光素子から射出された励起光が入射するコリメート光学系と、前記コリメート光学系から射出された前記励起光が入射する集光光学系と、前記集光光学系から入射した前記励起光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、前記照明光の色バランスを測定する色バランス検出装置と、前記色バランス検出装置によって得られた測定結果に基づいて、前記集光光学系と前記蛍光体層との間の距離を調整することで前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポット径の大きさを変化させる距離調整装置と、を備え、前記距離調整装置は、前記集光光学系を前記蛍光体層に対して移動させる移動機構と、前記色バランス検出装置の検出結果に基づき前記移動機構を制御する制御装置と、を含み、前記制御装置は、予め記憶した基準値と前記色バランス検出装置の検出値とを比較し、前記基準値と前記検出値との差が所定の閾値を超える場合、前記検出値を前記基準値に近づけるように前記移動機構を制御し、前記距離調整装置は、前記蛍光の強度が前記励起光の強度よりも大きい場合、前記励起光のスポット径が小さくなるように前記集光光学系と前記蛍光体層との距離を調整し、前記蛍光の強度が前記励起光の強度よりも小さい場合、前記励起光のスポット径が大きくなるように前記集光光学系と前記蛍光体層との距離を調整する光源装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a light emitting element, a collimating optical system on which excitation light emitted from the light emitting element is incident, and a condensing optical system on which the excitation light emitted from the collimating optical system is incident A phosphor layer that emits a part of the excitation light incident from the condensing optical system and fluorescence as illumination light, a color balance detection device that measures a color balance of the illumination light, and the color balance detection Based on the measurement result obtained by the apparatus, the size of the spot diameter of the excitation light formed on the phosphor layer is adjusted by adjusting the distance between the condensing optical system and the phosphor layer. A distance adjusting device that changes the moving mechanism, and the distance adjusting device controls the moving mechanism based on a detection result of the color balance detecting device and a moving mechanism that moves the condensing optical system with respect to the phosphor layer. Control device to The control device compares the reference value stored in advance with the detection value of the color balance detection device, and if the difference between the reference value and the detection value exceeds a predetermined threshold, the control value is The distance adjusting device controls the moving mechanism so as to approach a reference value, and the focusing optical system reduces the spot diameter of the excitation light when the fluorescence intensity is larger than the excitation light intensity. And the phosphor layer is adjusted so that the spot diameter of the excitation light is increased when the fluorescence intensity is smaller than the excitation light intensity. A light source device for adjusting the distance is provided.

第1態様に係る光源装置によれば、何らかの原因によって照明光のホワイトバランスが変化した場合に、集光光学系と蛍光体層との間の距離を調整することで、蛍光体層上に形成される光スポットの単位面積あたりの光量を変えることができる。これにより、照明光における集光光学系から入射した光の一部と蛍光との光量バランスが変化する。よって、照明光の色バランス(ホワイトバランス)を容易に調整することができる。   The light source device according to the first aspect is formed on the phosphor layer by adjusting the distance between the condensing optical system and the phosphor layer when the white balance of the illumination light changes for some reason. The amount of light per unit area of the light spot can be changed. Thereby, the light quantity balance between a part of light incident from the condensing optical system in the illumination light and the fluorescence changes. Therefore, the color balance (white balance) of illumination light can be easily adjusted.

上記光源装置においては、初期状態において、前記距離調整装置は、前記集光光学系がデフォーカス状態となるように前記距離を調整しているのが好ましい。
この構成によれば、初期状態において集光光学系がデフォーカス状態とされているので、蛍光体層上に形成される光の大きさを大きくしたり、小さくしたりすることができる。よって、照明光の色バランスの調整幅を拡げることができる。
In the light source device, in the initial state, the distance adjusting device preferably adjusts the distance so that the condensing optical system is in a defocused state.
According to this configuration, since the condensing optical system is in the defocused state in the initial state, the size of the light formed on the phosphor layer can be increased or decreased. Therefore, the adjustment range of the color balance of illumination light can be expanded.

本発明の第2態様に従えば、上記第1態様に係る光源装置と、前記光源装置からの照明光を画像情報に応じて変調することにより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、を備えるプロジェクターが提供される。   According to the second aspect of the present invention, the light source device according to the first aspect, a light modulation device that forms image light by modulating illumination light from the light source device according to image information, and the image light And a projection optical system for projecting.

第2態様に係るプロジェクターによれば、上記第1態様に係る光源装置を備えるので、本プロジェクターは明るく画像品質に優れた表示を行うことができる。   According to the projector according to the second aspect, since the light source device according to the first aspect is provided, the projector can perform a bright display with excellent image quality.

本発明の第3態様に従えば、発光素子と、前記発光素子から射出された励起光が入射するコリメート光学系と、前記コリメート光学系から射出された前記励起光が入射する集光光学系と、前記集光光学系から入射した前記励起光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、を備えた光源装置の色バランス調整方法であって、前記照明光の色バランスを測定する色バランス測定工程と、前記色バランス測定工程によって得られた測定結果に基づいて、前記集光光学系と前記蛍光体層との間の距離を調整することで前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポット径の大きさを変化させる調整工程と、を備え、前記調整工程では、予め記憶した基準値と前記色バランス測定工程で得た測定値とを比較し、前記基準値と前記測定値との差が所定の閾値を超える場合、前記測定値を前記基準値に近づけるように前記集光光学系を前記蛍光体層に対して移動させ、前記蛍光の強度が前記励起光の強度よりも大きい場合、前記励起光のスポット径が小さくなるように前記集光光学系と前記蛍光体層との距離を調整し、前記蛍光の強度が前記励起光の強度よりも小さい場合、前記励起光のスポット径が大きくなるように前記集光光学系と前記蛍光体層との距離を調整する色バランス調整方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, a light emitting element, a collimating optical system on which excitation light emitted from the light emitting element is incident, and a condensing optical system on which the excitation light emitted from the collimating optical system is incident A color balance adjustment method for a light source device comprising: a part of the excitation light incident from the condensing optical system; and a phosphor layer that emits fluorescence as illumination light, the color of the illumination light and color balance measuring step of measuring the balance, based on the measurement result obtained by the color balance measuring step, the phosphor layer by adjusting the distance between the phosphor layer and the light converging optical system An adjustment step of changing the spot diameter of the excitation light formed in the step, wherein the adjustment step compares the reference value stored in advance with the measurement value obtained in the color balance measurement step, The reference value and the measured value If the difference exceeds a predetermined threshold value, the measured value by moving the focusing optical system so as to approach the reference value for the phosphor layer, if the intensity of the fluorescence is greater than the intensity of the excitation light When the distance between the condensing optical system and the phosphor layer is adjusted so that the spot diameter of the excitation light is small, and the intensity of the fluorescence is smaller than the intensity of the excitation light, the spot diameter of the excitation light There is provided a color balance adjustment method for adjusting the distance between the condensing optical system and the phosphor layer so as to be large .

第3態様に係る色バランス調整方法によれば、何らかの原因によって照明光のホワイトバランスが変化した場合に、集光光学系と蛍光体層との間の距離を調整することで、蛍光体層上に形成される光スポットの単位面積あたりの光量を変えることができる。これにより、照明光における集光光学系から入射した光の一部と蛍光との光量バランスが変化する。よって、照明光の色バランス(ホワイトバランス)を容易に調整することができる。   According to the color balance adjusting method according to the third aspect, when the white balance of the illumination light changes due to some cause, the distance between the condensing optical system and the phosphor layer is adjusted, thereby The amount of light per unit area of the light spot formed can be changed. Thereby, the light quantity balance between a part of light incident from the condensing optical system in the illumination light and the fluorescence changes. Therefore, the color balance (white balance) of illumination light can be easily adjusted.

上記色バランス調整方法においては、色バランス調整を開始する前の初期状態においては、前記集光光学系をデフォーカス状態とするように前記距離を調整しているのが好ましい。
この構成によれば、初期状態において集光光学系がデフォーカス状態とされているので、蛍光体層上に形成される光の大きさを大きくしたり、小さくしたりすることができる。よって、照明光の色バランスの調整幅を拡げることができる。
In the color balance adjustment method, in the initial state before starting the color balance adjustment, the distance is preferably adjusted so that the condensing optical system is in a defocused state.
According to this configuration, since the condensing optical system is in the defocused state in the initial state, the size of the light formed on the phosphor layer can be increased or decreased. Therefore, the adjustment range of the color balance of illumination light can be expanded.

プロジェクターの概略構成を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector. 光源装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of a light source device. (a)、(b)は蛍光体ホイールの一例を示す構成図。(A), (b) is a block diagram which shows an example of a phosphor wheel. ホワイトバランスのずれを調整するフローチャート図。The flowchart figure which adjusts the deviation | shift of white balance.

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.

図1は本実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、スクリーンSCR上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター1は、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの各色光に対応した3つの光変調装置を用いている。プロジェクター1は、光源装置2の光源として、高輝度・高出力の光が得られる半導体レーザーを用いている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the projector 1 of this embodiment is a projection type image display device that displays a color image on a screen SCR. The projector 1 uses three light modulation devices corresponding to each color light of red light LR, green light LG, and blue light LB. The projector 1 uses a semiconductor laser that can obtain light with high luminance and high output as the light source of the light source device 2.

プロジェクター1は、光源装置2と、色分離光学系3と、赤色光用光変調装置4Rと、緑色光用光変調装置4Gと、青色光用光変調装置4Bと、合成光学系5と、投射光学系6と、を概略備えている。   The projector 1 includes a light source device 2, a color separation optical system 3, a red light modulation device 4R, a green light modulation device 4G, a blue light modulation device 4B, a combining optical system 5, and a projection. And an optical system 6.

光源装置2は、白色の照明光WLを色分離光学系3に向けて射出する。光源装置2には、後述する本発明の一つの実施形態である光源装置が用いられる。   The light source device 2 emits white illumination light WL toward the color separation optical system 3. As the light source device 2, a light source device according to one embodiment of the present invention to be described later is used.

色分離光学系3は、光源装置2から射出された白色の照明光WLを赤色光LRと緑色光LGと青色光LBとに分離する。色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7aと、第2のダイクロイックミラー7bと、第1の反射ミラー8aと、第2の反射ミラー8bと、第3の反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9aと、第2のリレーレンズ9bと、を備えている。   The color separation optical system 3 separates the white illumination light WL emitted from the light source device 2 into red light LR, green light LG, and blue light LB. The color separation optical system 3 includes a first dichroic mirror 7a, a second dichroic mirror 7b, a first reflection mirror 8a, a second reflection mirror 8b, a third reflection mirror 8c, and a first A relay lens 9a and a second relay lens 9b are provided.

第1のダイクロイックミラー7aは、光源装置2から射出された照明光WLを赤色光LRと、緑色光LGおよび青色光LBと、に分離する。第1のダイクロイックミラー7aは、赤色光LRを透過し、緑色光LGおよび青色光LBを反射する。第2のダイクロイックミラー7bは、第1のダイクロイックミラー7aで反射した光を緑色光LGと青色光LBとに分離する。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射し、青色光LBを透過する。   The first dichroic mirror 7a separates the illumination light WL emitted from the light source device 2 into red light LR, green light LG, and blue light LB. The first dichroic mirror 7a transmits the red light LR and reflects the green light LG and the blue light LB. The second dichroic mirror 7b separates the light reflected by the first dichroic mirror 7a into green light LG and blue light LB. The second dichroic mirror 7b reflects the green light LG and transmits the blue light LB.

第1の反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されている。第1の反射ミラー8aは、第1のダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを赤色光用光変調装置4Rに向けて反射する。第2の反射ミラー8bと第3の反射ミラー8cとは、青色光LBの光路中に配置されている。第2の反射ミラー8bと第3の反射ミラー8cとは、第2のダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを青色光用光変調装置4Bに導く。緑色光LGは、第2のダイクロイックミラー7bで反射し、緑色光用光変調装置4Gに向けて進む。   The first reflection mirror 8a is disposed in the optical path of the red light LR. The first reflection mirror 8a reflects the red light LR that has passed through the first dichroic mirror 7a toward the light modulation device 4R for red light. The second reflection mirror 8b and the third reflection mirror 8c are arranged in the optical path of the blue light LB. The second reflection mirror 8b and the third reflection mirror 8c guide the blue light LB transmitted through the second dichroic mirror 7b to the blue light modulation device 4B. The green light LG is reflected by the second dichroic mirror 7b and travels toward the green light modulation device 4G.

第1のリレーレンズ9aと第2のリレーレンズ9bとは、青色光LBの光路中における第2のダイクロイックミラー7bの光射出側に配置されている。第1のリレーレンズ9aと第2のリレーレンズ9bとは、青色光LBの光路長が赤色光LRや緑色光LGの光路長よりも長いことに起因した青色光LBの光損失を補償する機能を有している。   The first relay lens 9a and the second relay lens 9b are disposed on the light emission side of the second dichroic mirror 7b in the optical path of the blue light LB. The first relay lens 9a and the second relay lens 9b compensate for the optical loss of the blue light LB caused by the optical path length of the blue light LB being longer than the optical path lengths of the red light LR and the green light LG. have.

赤色光用光変調装置4Rは、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色光LRに対応した画像光を形成する。緑色光用光変調装置4Gは、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色光LGに対応した画像光を形成する。青色光用光変調装置4Bは、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色光LBに対応した画像光を形成する。   The light modulator for red light 4R modulates the red light LR according to image information to form image light corresponding to the red light LR. The green light modulation device 4G modulates the green light LG according to image information to form image light corresponding to the green light LG. The blue light light modulation device 4B modulates the blue light LB according to the image information to form image light corresponding to the blue light LB.

赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、および青色光用光変調装置4Bには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。また、液晶パネルの入射側および射出側にはそれぞれ、図示しない偏光板が配置されている。偏光板は、特定の方向の直線偏光光を透過させる。   For example, a transmissive liquid crystal panel is used for the light modulator for red light 4R, the light modulator for green light 4G, and the light modulator for blue light 4B. In addition, polarizing plates (not shown) are arranged on the incident side and the emission side of the liquid crystal panel, respectively. The polarizing plate transmits linearly polarized light in a specific direction.

赤色光用光変調装置4Rの入射側には、フィールドレンズ10Rが配置されている。緑色光用光変調装置4Gの入射側には、フィールドレンズ10Gが配置されている。青色光用光変調装置4Bの入射側には、フィールドレンズ10Bが配置されている。フィールドレンズ10Rは、赤色光用光変調装置4Rに入射する赤色光LRを平行化する。フィールドレンズ10Gは、緑色光用光変調装置4Gに入射する緑色光LGを平行化する。フィールドレンズ10Bは、青色光用光変調装置4Bに入射する青色光LBを平行化する。   A field lens 10R is disposed on the incident side of the red light light modulation device 4R. A field lens 10G is disposed on the incident side of the green light modulator 4G. A field lens 10B is disposed on the incident side of the blue light modulator 4B. The field lens 10R collimates the red light LR incident on the red light light modulation device 4R. The field lens 10G collimates the green light LG incident on the green light modulator 4G. The field lens 10B collimates the blue light LB incident on the blue light modulator 4B.

合成光学系5は、赤色光LR、緑色光LG、および青色光LBのそれぞれに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系6に向けて射出する。合成光学系5には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。   The combining optical system 5 combines the image light corresponding to each of the red light LR, the green light LG, and the blue light LB, and emits the combined image light toward the projection optical system 6. For example, a cross dichroic prism is used for the combining optical system 5.

投射光学系6は、複数の投射レンズを含む投射レンズ群から構成されている。投射光学系6は、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー画像が表示される。   The projection optical system 6 includes a projection lens group including a plurality of projection lenses. The projection optical system 6 enlarges and projects the image light combined by the combining optical system 5 toward the screen SCR. As a result, an enlarged color image is displayed on the screen SCR.

続いて、光源装置2について説明する。図2は光源装置2の概略構成を示す図である。
図2に示すように、光源装置2は、アレイ光源21と、コリメート光学系22と、集光光学系23と、蛍光体ホイール10と、ピックアップ光学系40と、インテグレータ光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33と、距離調整装置60とを備えている。
Next, the light source device 2 will be described. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the light source device 2.
As shown in FIG. 2, the light source device 2 includes an array light source 21, a collimating optical system 22, a condensing optical system 23, a phosphor wheel 10, a pickup optical system 40, an integrator optical system 31, and a polarization conversion. An element 32, a superimposing optical system 33, and a distance adjusting device 60 are provided.

アレイ光源21と、コリメート光学系22と、集光光学系23と、ピックアップ光学系40と、インテグレータ光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とは、光軸ax1上に順次並んで配置されている。   The array light source 21, the collimating optical system 22, the condensing optical system 23, the pickup optical system 40, the integrator optical system 31, the polarization conversion element 32, and the superimposing optical system 33 are sequentially arranged on the optical axis ax1. Is arranged in.

アレイ光源21は、複数の半導体レーザー(励起光源)21aを備える。複数の半導体レーザー21aは、光軸ax1と直交する面内において、アレイ状に並んで配置されている。半導体レーザー21aの個数は特に限定されない。   The array light source 21 includes a plurality of semiconductor lasers (excitation light sources) 21a. The plurality of semiconductor lasers 21a are arranged in an array in a plane orthogonal to the optical axis ax1. The number of semiconductor lasers 21a is not particularly limited.

半導体レーザー21aは、例えば青色の励起光を射出する。励起光BLは、アレイ光源21からコリメート光学系22に向けて射出される。本実施形態における励起光BLは、特許請求の範囲における第1の波長帯の励起光に対応する。   The semiconductor laser 21a emits blue excitation light, for example. The excitation light BL is emitted from the array light source 21 toward the collimating optical system 22. The excitation light BL in the present embodiment corresponds to the excitation light in the first wavelength band in the claims.

アレイ光源21から射出された励起光BLは、コリメート光学系22に入射する。コリメート光学系22は、アレイ光源21から射出された励起光BLを平行光束に変換する。コリメート光学系22は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ22aで構成されている。複数のコリメーターレンズ22aは、複数の半導体レーザー(発光素子)21aにそれぞれ対応して配置されている。   The excitation light BL emitted from the array light source 21 enters the collimating optical system 22. The collimating optical system 22 converts the excitation light BL emitted from the array light source 21 into a parallel light beam. The collimating optical system 22 includes a plurality of collimator lenses 22a arranged in an array, for example. The plurality of collimator lenses 22a are arranged corresponding to the plurality of semiconductor lasers (light emitting elements) 21a, respectively.

コリメート光学系22を透過することにより平行光束に変換された励起光BLは、集光光学系23に入射する。集光光学系23は、励起光BLを集光した状態で蛍光体ホイール10の所定位置に入射させる。   The excitation light BL converted into a parallel light beam by passing through the collimating optical system 22 enters the condensing optical system 23. The condensing optical system 23 causes the excitation light BL to be incident on a predetermined position of the phosphor wheel 10 while being condensed.

図3は、蛍光体ホイール10の一例を示す構成図であり、図3(a)は平面図であり、図3(b)は断面図である。
蛍光体ホイール10は透過型の回転蛍光板である。蛍光体ホイール10は、図3(a)、(b)に示すように、モーター12により回転駆動される円盤状の回転基板(基材)10aと、回転基板10aの一方の面において周方向(回転方向)に沿って形成された誘電体多層膜16と、誘電体多層膜16上に形成されたリング状の蛍光体層11とを有する。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an example of the phosphor wheel 10, FIG. 3 (a) is a plan view, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view.
The phosphor wheel 10 is a transmission type rotating fluorescent plate. As shown in FIGS. 3A and 3B, the phosphor wheel 10 includes a disc-shaped rotating substrate (base material) 10a that is rotationally driven by a motor 12, and a circumferential direction (on one surface of the rotating substrate 10a). A dielectric multilayer film 16 formed along the rotation direction) and a ring-shaped phosphor layer 11 formed on the dielectric multilayer film 16.

回転基板10aは、プロジェクター1の使用時において回転軸Oの周りに所定の回転数で回転する。これにより、蛍光体層11の特定の領域に対して励起光BLが連続的に入射することが抑制されるので、蛍光体層11の長寿命化が図られる。   The rotating substrate 10 a rotates around the rotation axis O at a predetermined number of rotations when the projector 1 is used. As a result, the excitation light BL is prevented from continuously entering a specific region of the phosphor layer 11, so that the lifetime of the phosphor layer 11 is extended.

回転基板10aは、励起光BLを透過する材料からなる。回転基板10aの材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。本実施形態では、回転基板10aとして、円盤状のガラス基板を使用する。   The rotating substrate 10a is made of a material that transmits the excitation light BL. As a material of the rotating substrate 10a, for example, quartz glass, quartz, sapphire, optical glass, transparent resin, or the like can be used. In the present embodiment, a disk-shaped glass substrate is used as the rotating substrate 10a.

蛍光体層11は、蛍光を発する蛍光体粒子を有しており、励起光BL(青色光)を吸収し、黄色の蛍光YLに変換する機能を有する。   The phosphor layer 11 has phosphor particles that emit fluorescence, and has a function of absorbing the excitation light BL (blue light) and converting it into yellow fluorescence YL.

蛍光体粒子は、励起光BLを吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子には、波長が約450nm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、励起光BLを黄色の蛍光YLに変換して射出する。   The phosphor particles are particulate fluorescent materials that absorb the excitation light BL and emit fluorescence. For example, the phosphor particles include a substance that emits fluorescence when excited by blue light having a wavelength of about 450 nm, and the excitation light BL is converted into yellow fluorescence YL and emitted.

蛍光体粒子としては、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。なお、蛍光体粒子の形成材料は、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として用いることとしても良い。   As the phosphor particles, commonly known YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphors can be used. The phosphor particle forming material may be one kind, or a mixture of particles formed using two or more kinds of forming materials may be used as the phosphor particles.

誘電体多層膜16はダイクロイックミラーとして機能し、励起光BLを透過させ、蛍光体層11から射出される蛍光YLを反射させる特性を有する。   The dielectric multilayer film 16 functions as a dichroic mirror and has a characteristic of transmitting the excitation light BL and reflecting the fluorescence YL emitted from the phosphor layer 11.

蛍光体層11に入射した励起光BLの一部は、蛍光体粒子に吸収されることで蛍光YLに変換される。蛍光YLは直接あるいは誘電体多層膜16に反射されることで蛍光体層11から外部に射出される。一方、励起光BLのうち蛍光体粒子に吸収されなかった成分(励起光BLのうちの一部の成分)は蛍光体層11から外部に射出される。   Part of the excitation light BL incident on the phosphor layer 11 is converted into fluorescence YL by being absorbed by the phosphor particles. The fluorescence YL is emitted from the phosphor layer 11 to the outside directly or after being reflected by the dielectric multilayer film 16. On the other hand, components of the excitation light BL that are not absorbed by the phosphor particles (a part of the excitation light BL) are emitted from the phosphor layer 11 to the outside.

図2に戻り、蛍光体ホイール10の蛍光体層11から射出された蛍光YLと励起光BLの一部の成分である青色光BL1とは白色の照明光WLを構成する。照明光WLは、ピックアップ光学系40を介してインテグレータ光学系31に入射する。ピックアップ光学系40は、第1レンズ40aおよび第2レンズ40bを含む。   Returning to FIG. 2, the fluorescent light YL emitted from the phosphor layer 11 of the phosphor wheel 10 and the blue light BL1 which is a component of the excitation light BL constitute white illumination light WL. The illumination light WL is incident on the integrator optical system 31 via the pickup optical system 40. The pickup optical system 40 includes a first lens 40a and a second lens 40b.

インテグレータ光学系31は、照明光WLを複数の小光束に分割する。インテグレータ光学系31は、例えば、第1レンズアレイ31aおよび第2レンズアレイ31bから構成されている。第1レンズアレイ31aおよび第2レンズアレイ31bは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。   The integrator optical system 31 divides the illumination light WL into a plurality of small light beams. The integrator optical system 31 includes, for example, a first lens array 31a and a second lens array 31b. The first lens array 31a and the second lens array 31b are composed of a plurality of lenses arranged in an array.

インテグレータ光学系31から射出された照明光WL(複数の小光束)は、偏光変換素子32に入射する。偏光変換素子32は、照明光WLを直線偏光に変換する。偏光変換素子32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。   The illumination light WL (a plurality of small light beams) emitted from the integrator optical system 31 enters the polarization conversion element 32. The polarization conversion element 32 converts the illumination light WL into linearly polarized light. The polarization conversion element 32 includes, for example, a polarization separation film, a phase difference plate, and a mirror.

偏光変換素子32から射出された照明光WLは、重畳レンズ33aに入射する。重畳レンズ33aは、偏光変換素子32から射出された複数の小光束を照明対象物上で互いに重畳させる。これにより、照明対象物を均一に照明することができる。本実施形態の重畳光学系33は、第1レンズアレイ31aおよび第2レンズアレイ31bからなるインテグレータ光学系31と重畳レンズ33aとにより構成される。   The illumination light WL emitted from the polarization conversion element 32 enters the superimposing lens 33a. The superimposing lens 33a superimposes a plurality of small light beams emitted from the polarization conversion element 32 on the illumination object. Thereby, an illumination target object can be illuminated uniformly. The superimposing optical system 33 according to this embodiment includes an integrator optical system 31 including a first lens array 31a and a second lens array 31b, and a superimposing lens 33a.

ところで、光源装置2においては、故障や経時劣化等といった何らかの原因によって、アレイ光源21の半導体レーザー21aから射出される励起光BLの強度が経時的に低下すると、照明光WLのホワイトバランスがずれてしまう。   By the way, in the light source device 2, when the intensity of the excitation light BL emitted from the semiconductor laser 21a of the array light source 21 decreases with time due to some cause such as failure or deterioration with time, the white balance of the illumination light WL is shifted. End up.

これに対して、本実施形態の光源装置2は、照明光WLのホワイトバランスを測定する検出装置(色バランス検出装置)45と、検出装置45によって得られた測定結果に基づいて、集光光学系23と蛍光体層11との間の距離Dを調整する距離調整装置60と、を備えている。   On the other hand, the light source device 2 of the present embodiment is based on a detection device (color balance detection device) 45 that measures the white balance of the illumination light WL and a measurement result obtained by the detection device 45. A distance adjusting device 60 that adjusts the distance D between the system 23 and the phosphor layer 11.

検出装置45は、光量モニター用ミラー42と、センサーユニット43と、を含む。光量モニター用ミラー42は、センサーユニット43に照明光WLの一部を導くためのものである。センサーユニット43は、照明光WLの色バランス(ホワイトバランス)を計測するためのものである。   The detection device 45 includes a light amount monitoring mirror 42 and a sensor unit 43. The light quantity monitor mirror 42 is for guiding a part of the illumination light WL to the sensor unit 43. The sensor unit 43 is for measuring the color balance (white balance) of the illumination light WL.

距離調整装置60は、集光光学系23を蛍光体ホイール10に対して移動させる移動機構50と、センサーユニット43の検出結果に基づき移動機構50を制御する制御装置CONTと、を含む。この構成に基づき、距離調整装置60は、照明光WLのホワイトバランスに応じて、蛍光体層11と集光光学系23との間の距離を調整する。   The distance adjusting device 60 includes a moving mechanism 50 that moves the condensing optical system 23 relative to the phosphor wheel 10 and a control device CONT that controls the moving mechanism 50 based on the detection result of the sensor unit 43. Based on this configuration, the distance adjusting device 60 adjusts the distance between the phosphor layer 11 and the condensing optical system 23 according to the white balance of the illumination light WL.

本実施形態においては、ピックアップ光学系40とインテグレータ光学系31との間の光路上に、光量モニター用ミラー42が設けられている。光量モニター用ミラー42は、光軸ax1に対して45°の角度をなすように配置されている。光量モニター用ミラー42は、入射した光の一部を透過し、残りを反射する。光量モニター用ミラー42を透過した光はインテグレータ光学系31に入射し、光量モニター用ミラー42で反射した光はセンサーユニット43に入射する。   In the present embodiment, a light amount monitoring mirror 42 is provided on the optical path between the pickup optical system 40 and the integrator optical system 31. The light quantity monitor mirror 42 is disposed so as to form an angle of 45 ° with respect to the optical axis ax1. The light quantity monitor mirror 42 transmits a part of the incident light and reflects the rest. The light transmitted through the light quantity monitor mirror 42 enters the integrator optical system 31, and the light reflected by the light quantity monitor mirror 42 enters the sensor unit 43.

センサーユニット43は、例えば、RGBカラーセンサーを含む。センサーユニット43は、光量モニター用ミラー42により導かれた白色光を赤色(R)、緑色(G)および青(B)色の光に分離し、各色の光量を検出可能である。すなわち、センサーユニット43は、青色光(励起光BL)と、赤色光および緑色光を含む黄色光(蛍光YL)との光量(強度)を測定可能である。   The sensor unit 43 includes, for example, an RGB color sensor. The sensor unit 43 can separate the white light guided by the light quantity monitoring mirror 42 into red (R), green (G), and blue (B) light, and detect the light quantity of each color. That is, the sensor unit 43 can measure the amount of light (intensity) of blue light (excitation light BL) and yellow light (fluorescence YL) including red light and green light.

センサーユニット43は、青色光BL1の光量(強度)と黄色の蛍光YLの光量(強度)とを示す検出信号を制御装置CONTへと出力する。制御装置CONTは、センサーユニット43からの出力結果に基づいて移動機構50を制御し、後述のように蛍光体ホイール10を移動させて上記距離Dを調整する。   The sensor unit 43 outputs a detection signal indicating the light amount (intensity) of the blue light BL1 and the light amount (intensity) of the yellow fluorescence YL to the control device CONT. The control device CONT controls the moving mechanism 50 based on the output result from the sensor unit 43 and adjusts the distance D by moving the phosphor wheel 10 as will be described later.

移動機構50は、例えば、アクチュエーター等から構成され、集光光学系23を光軸ax1方向に沿って移動させることが可能である。集光光学系23が光軸ax1方向に沿って移動すると、該集光光学系23と蛍光体ホイール10上の蛍光体層11との距離Dが変化する。移動機構50は、後述のように集光光学系23により蛍光体層11上に形成される励起光BLのスポット径が所定の大きさとなるように前記距離Dを調整する。   The moving mechanism 50 is composed of, for example, an actuator or the like, and can move the condensing optical system 23 along the direction of the optical axis ax1. When the condensing optical system 23 moves along the direction of the optical axis ax1, the distance D between the condensing optical system 23 and the phosphor layer 11 on the phosphor wheel 10 changes. The moving mechanism 50 adjusts the distance D so that the spot diameter of the excitation light BL formed on the phosphor layer 11 by the condensing optical system 23 becomes a predetermined size as will be described later.

上記距離Dが変化すると、集光光学系23がデフォーカス状態又はフォーカス状態のいずれかとなる。   When the distance D changes, the condensing optical system 23 is in either a defocused state or a focused state.

ここで、集光光学系23がデフォーカス状態の場合、励起光BLは蛍光体層11上でピンボケした状態となる。そのため、蛍光体層11上に形成される励起光BLのスポット径が相対的に大きくなる。   Here, when the condensing optical system 23 is in a defocused state, the excitation light BL is out of focus on the phosphor layer 11. Therefore, the spot diameter of the excitation light BL formed on the phosphor layer 11 is relatively large.

一方、集光光学系23がフォーカス状態の場合、励起光BLは蛍光体層11上でピントがあった状態となる。そのため、蛍光体層11上に形成される励起光BLのスポット径が最も小さくなる。   On the other hand, when the condensing optical system 23 is in the focus state, the excitation light BL is in focus on the phosphor layer 11. Therefore, the spot diameter of the excitation light BL formed on the phosphor layer 11 is the smallest.

本実施形態では、初期状態において、集光光学系23がデフォーカス状態となるように前記距離Dが調整されている。そのため、本実施形態では、初期状態において、蛍光体層11上に形成される励起光BLのスポット径がフォーカス状態の最小サイズよりも大きくなっている。ここで、初期状態とは、プロジェクター1の動作が開始するタイミングを意味する。   In the present embodiment, the distance D is adjusted so that the condensing optical system 23 is in the defocused state in the initial state. Therefore, in the present embodiment, in the initial state, the spot diameter of the excitation light BL formed on the phosphor layer 11 is larger than the minimum size in the focus state. Here, the initial state means a timing at which the operation of the projector 1 starts.

本実施形態では、初期状態において、励起光BLのスポット径を最小サイズよりも大きくしているため、上記距離Dを調整することでスポット径を大きくするだけでなく、小さくしたりすることが可能である。これにより、蛍光体層11に集光する励起光BLの単位面積あたりの光量を調整することができる。   In the present embodiment, since the spot diameter of the excitation light BL is larger than the minimum size in the initial state, it is possible to not only increase the spot diameter but also reduce the spot diameter by adjusting the distance D. It is. Thereby, the light quantity per unit area of the excitation light BL condensed on the phosphor layer 11 can be adjusted.

ここで、プロジェクター使用時の経時変化により半導体レーザー21aから射出される励起光BLの光量が低下した場合を想定する。この場合に生じるホワイトバランスのずれに対する本実施形態の色バランス調整方法の考え方を、図4のフローチャートに基づいて説明する。   Here, it is assumed that the amount of the excitation light BL emitted from the semiconductor laser 21a is reduced due to the change over time when the projector is used. The concept of the color balance adjustment method of the present embodiment for the white balance deviation that occurs in this case will be described based on the flowchart of FIG.

半導体レーザー(固体光源)21aの出力が低下すると(図4のステップS1)、それに伴って蛍光体層11を励起させる励起光BLの光量が低下する。励起光BLの光量が低下することは、励起光BLの光密度(単位面積あたりの光量)が低下することと等価である(図4のステップS2)。   When the output of the semiconductor laser (solid light source) 21a decreases (step S1 in FIG. 4), the amount of excitation light BL that excites the phosphor layer 11 decreases accordingly. A decrease in the light amount of the excitation light BL is equivalent to a decrease in the light density (the light amount per unit area) of the excitation light BL (step S2 in FIG. 4).

蛍光体層11は、一般的に、励起光BLの光密度が低下すると、励起光BLを蛍光光に変換する際の変換効率が上昇する、という特性を有している。したがって、励起光BLの光量が低下したとしても、変換効率の上昇による蛍光YLの増加量が励起光BLの光量低下による蛍光YLの減少量を上回ったとき、蛍光体層11から射出される蛍光YLの光量は増加する(図4のステップS3)。ここでは、蛍光YLの光量が増加する場合を例にとって説明するが、蛍光YLの光量は減少する場合もある。しかしながら、いずれの場合もホワイトバランスが崩れる。   The phosphor layer 11 generally has a characteristic that when the light density of the excitation light BL decreases, the conversion efficiency when converting the excitation light BL into fluorescence light increases. Therefore, even if the light amount of the excitation light BL decreases, the fluorescence emitted from the phosphor layer 11 when the increase amount of the fluorescence YL due to the increase in conversion efficiency exceeds the decrease amount of the fluorescence YL due to the decrease in the light amount of the excitation light BL. The amount of YL light increases (step S3 in FIG. 4). Here, the case where the light amount of the fluorescence YL increases will be described as an example, but the light amount of the fluorescence YL may decrease. However, in any case, the white balance is lost.

ここで、半導体レーザー21aの出力の低下に伴って、励起光BL,青色光BL1の光量はともに低下している。しかしながら、蛍光体層11の変換効率が上昇しているため、青色光BL1に対する蛍光YLの比が増加する。つまり、相対的に蛍光YLの光量が増加する(図4のステップS4)。その結果、経時変化前に対して、青色光BL1と黄色の蛍光YLとの合成光である白色の照明光WLのホワイトバランスが崩れる(図4のステップS5)。具体的には、合成光である照明光WLは黄色味を帯びた白色光に変化する。   Here, as the output of the semiconductor laser 21a decreases, the light amounts of the excitation light BL and the blue light BL1 both decrease. However, since the conversion efficiency of the phosphor layer 11 is increased, the ratio of the fluorescence YL to the blue light BL1 is increased. That is, the amount of fluorescence YL increases relatively (step S4 in FIG. 4). As a result, the white balance of the white illumination light WL, which is the combined light of the blue light BL1 and the yellow fluorescence YL, is lost before the change with time (step S5 in FIG. 4). Specifically, the illumination light WL, which is the combined light, changes to yellowish white light.

本実施形態において、検出装置45は、光量モニター用ミラー42によって取り出された光に含まれる青色光BL1の光量(強度)と黄色の蛍光YLの光量(強度)とを、センサーユニット43により測定する(図4のステップS6)。センサーユニット43の測定結果は、制御装置CONTに送信される。本ステップは、特許請求の範囲に記載の「色バランス測定工程」に相当する。   In the present embodiment, the detection device 45 uses the sensor unit 43 to measure the light amount (intensity) of the blue light BL1 and the light amount (intensity) of the yellow fluorescence YL included in the light extracted by the light amount monitor mirror 42. (Step S6 in FIG. 4). The measurement result of the sensor unit 43 is transmitted to the control device CONT. This step corresponds to a “color balance measuring step” described in the claims.

制御装置CONTは、プロジェクター1の使用開始時点の初期の強度値に基づいて決定された、青色光強度と黄色光強度との比(強度比)を基準値として予め記憶している。制御装置CONTは、センサーユニット43が検出した現在の強度比と基準値とを比較する。現在の強度比と基準値との差が許容範囲を超えている場合、移動機構50により集光光学系23を光軸ax1に沿って蛍光体ホイール10に対して移動させることで、強度比が基準値に近づくように、蛍光体層11と集光光学系23との間の距離Dを調整する(図4のステップS7)。本ステップは、特許請求の範囲に記載の「調整工程」に相当する。具体的には、距離調整装置60は、集光光学系23をフォーカス状態に近づけるように移動させる。これにより、蛍光体層11上の励起光BLのスポット径が小さくなる。   The control device CONT stores in advance, as a reference value, a ratio (intensity ratio) between blue light intensity and yellow light intensity, which is determined based on an initial intensity value at the start of use of the projector 1. The control device CONT compares the current intensity ratio detected by the sensor unit 43 with a reference value. When the difference between the current intensity ratio and the reference value exceeds the allowable range, the intensity ratio is increased by moving the condensing optical system 23 with respect to the phosphor wheel 10 along the optical axis ax1 by the moving mechanism 50. The distance D between the phosphor layer 11 and the condensing optical system 23 is adjusted so as to approach the reference value (step S7 in FIG. 4). This step corresponds to an “adjustment step” described in the claims. Specifically, the distance adjusting device 60 moves the condensing optical system 23 so as to approach the focus state. Thereby, the spot diameter of the excitation light BL on the phosphor layer 11 is reduced.

蛍光体層11上の励起光BLのスポット径が小さくなると、蛍光体層11に照射される励起光BLの光密度が増大する。励起光BLの光密度が増大すると、蛍光体層11における励起光BLを蛍光YLに変換する際の変換効率が低下する。   When the spot diameter of the excitation light BL on the phosphor layer 11 is reduced, the light density of the excitation light BL irradiated to the phosphor layer 11 is increased. When the light density of the excitation light BL increases, the conversion efficiency when converting the excitation light BL in the phosphor layer 11 into the fluorescence YL decreases.

すると、蛍光体層11から射出された光における青色光BL1の蛍光YLに対する比が増加する。これにより、白色光のホワイトバランスが崩れたときと比べて、合成光である照明光WLはより白色に近い光となり、ホワイトバランスを改善することができる(図4のステップS8)。   Then, the ratio of the blue light BL1 to the fluorescence YL in the light emitted from the phosphor layer 11 increases. Thereby, compared with the case where the white balance of white light collapse | crumbles, the illumination light WL which is synthetic | combination light turns into light nearer white, and can improve white balance (step S8 of FIG. 4).

一方、青色光BL1の光量を減らし、黄色光である蛍光YLの光量を増やすためには、蛍光体層11における励起光BLを蛍光光に変換する際の変換効率を向上させればよい。すなわち、距離調整装置60は、蛍光体層11に照射される励起光BLの光密度を低下させるべく、蛍光体層11上の励起光BLのスポット径を大きくするように集光光学系23を移動させる。   On the other hand, in order to reduce the amount of blue light BL1 and increase the amount of fluorescent YL that is yellow light, it is only necessary to improve the conversion efficiency when converting the excitation light BL in the phosphor layer 11 into fluorescent light. That is, the distance adjusting device 60 sets the condensing optical system 23 so as to increase the spot diameter of the excitation light BL on the phosphor layer 11 in order to reduce the light density of the excitation light BL irradiated to the phosphor layer 11. Move.

すると、励起光BLは、蛍光YLに効率良く変換されることとなるので、蛍光体層11から射出された光における青色光BL1の蛍光YLに対する比が低下する。これにより、白色光のホワイトバランスが崩れたときと比べて、合成光である照明光WLはより白色に近い光となり、ホワイトバランスを改善することができる(図4のステップS8)。   Then, since the excitation light BL is efficiently converted into the fluorescence YL, the ratio of the blue light BL1 to the fluorescence YL in the light emitted from the phosphor layer 11 decreases. Thereby, compared with the case where the white balance of white light collapse | crumbles, the illumination light WL which is synthetic | combination light turns into light nearer white, and can improve white balance (step S8 of FIG. 4).

以上説明したように、本実施形態の光源装置2によれば、センサーユニット43が検出した青色光強度と黄色光強度とに基づいて、蛍光体層11に照射される励起光BLのスポット径の大きさを制御することで、蛍光YLおよび青色光BL1の光量バランスを調整することができる。
したがって、故障や経時劣化等の原因によって照明光WLに生じたホワイトバランスのずれを補正して、ホワイトバランスを良好に調整することができる。
As described above, according to the light source device 2 of the present embodiment, the spot diameter of the excitation light BL irradiated to the phosphor layer 11 is based on the blue light intensity and the yellow light intensity detected by the sensor unit 43. By controlling the size, it is possible to adjust the light amount balance of the fluorescence YL and the blue light BL1.
Accordingly, it is possible to correct the white balance deviation caused in the illumination light WL due to a cause such as failure or deterioration with time, and to adjust the white balance well.

また、本実施形態のプロジェクター1は光源装置2を備えたるため、ホワイトバランスに優れた画像を表示することができる。   In addition, since the projector 1 of the present embodiment includes the light source device 2, it is possible to display an image with excellent white balance.

なお、ホワイトバランスの調整は、例えばプロジェクター1の主電源投入直後に行うことが望ましい。
この理由としては、プロジェクター1の主電源投入直後にホワイトバランスを調整すれば、使用者に画像の色味の変化が認識されにくいからである。ただし、ホワイトバランスの調整をプロジェクター1の主電源投入直後だけに行ったのでは、プロジェクター1の使用中にホワイトバランスがずれた場合に対応できない。したがって、プロジェクター1の使用中であっても所定の時間間隔でホワイトバランスの調整を行う構成としてもよい。
The white balance adjustment is desirably performed immediately after the main power supply of the projector 1 is turned on, for example.
The reason for this is that if the white balance is adjusted immediately after the main power supply of the projector 1 is turned on, it is difficult for the user to recognize a change in the color of the image. However, if the white balance is adjusted only immediately after the main power supply of the projector 1 is turned on, it cannot cope with a case where the white balance is shifted while the projector 1 is being used. Therefore, even when the projector 1 is in use, the white balance may be adjusted at predetermined time intervals.

(変形例)
続いて、本発明の変形例について説明する。
上記実施形態では、光源装置2において故障や経時劣化等の原因によって、アレイ光源21の半導体レーザー21aから射出される励起光BLの強度が低下することで照明光WLのホワイトバランスがずれた場合を例に挙げたが、本変形例では、別の原因によるホワイトバランスのズレを調整する場合について説明する。
(Modification)
Then, the modification of this invention is demonstrated.
In the above embodiment, the case where the white balance of the illumination light WL is shifted due to a decrease in the intensity of the excitation light BL emitted from the semiconductor laser 21a of the array light source 21 due to a failure, deterioration with time, or the like in the light source device 2. As an example, in this modification, a case where white balance deviation due to another cause is adjusted will be described.

なお、本変形例と第1実施形態との違いは、ホワイトバランスの調整であり、基本的な装置構成は共通である。そのため、以下では、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。   The difference between the present modification and the first embodiment is white balance adjustment, and the basic apparatus configuration is common. Therefore, in the following, the same reference numerals are given to configurations common to the above-described embodiment, and detailed description thereof is omitted or simplified.

ホワイトバランスがずれる原因として、上記故障や経時劣化の他に、蛍光体層11における製造時の厚さのバラツキが考えられる。このような蛍光体層11の厚さのバラツキを完全になくすことは困難である。   As a cause of the white balance shift, in addition to the above-mentioned failure and deterioration with time, the phosphor layer 11 may have a variation in thickness during manufacture. It is difficult to completely eliminate such variation in the thickness of the phosphor layer 11.

蛍光体層11の厚さにバラツキがあると、蛍光体層11から射出される蛍光YLの光量がばらついてしまう。すると、黄色の蛍光YLと青色光BL1とが合成されてなる照明光WLのホワイトバランスがばらついてしまう。   If the thickness of the phosphor layer 11 varies, the amount of fluorescence YL emitted from the phosphor layer 11 varies. Then, the white balance of the illumination light WL obtained by combining the yellow fluorescent light YL and the blue light BL1 varies.

本発明は、このような蛍光体層11の厚さのバラツキによるホワイトバランスのズレを調整する場合にも適用可能である。   The present invention is also applicable when adjusting the deviation of white balance due to the variation in the thickness of the phosphor layer 11.

蛍光体層11の厚さが基準値よりも大きい場合、青色光BL1の光量に対する蛍光YLの光量の比が基準値よりも大きい。つまり、青色光BL1と黄色の蛍光YLとの合成光である照明光WLのホワイトバランスが基準値から外れている。具体的には、照明光WLは黄色味を帯びた白色光である。   When the thickness of the phosphor layer 11 is larger than the reference value, the ratio of the light amount of the fluorescence YL to the light amount of the blue light BL1 is larger than the reference value. That is, the white balance of the illumination light WL that is the combined light of the blue light BL1 and the yellow fluorescent light YL deviates from the reference value. Specifically, the illumination light WL is yellowish white light.

検出装置45は、照明光WLにおける青色光BL1の光量(強度)と黄色の蛍光YLの光量(強度)とを測定し、制御装置CONTに送信する。制御装置CONTは、センサーユニット43から送信された結果に基づき、ホワイトバランスを基準値に近づけるように、蛍光体層11と集光光学系23との間の距離Dを調整する(図4のステップS7参照)。   The detection device 45 measures the light amount (intensity) of the blue light BL1 and the light amount (intensity) of the yellow fluorescent light YL in the illumination light WL, and transmits them to the control device CONT. Based on the result transmitted from the sensor unit 43, the control device CONT adjusts the distance D between the phosphor layer 11 and the condensing optical system 23 so that the white balance approaches the reference value (step in FIG. 4). (See S7).

距離調整装置60は、集光光学系23をフォーカス状態に近づけるように移動させて、蛍光体層11上の励起光BLのスポット径を小さくする。これにより、上記実施形態で説明したように、ホワイトバランスを改善することができる(図4のステップS8参照)。   The distance adjusting device 60 moves the condensing optical system 23 so as to approach the focus state, and reduces the spot diameter of the excitation light BL on the phosphor layer 11. Thereby, as described in the above embodiment, the white balance can be improved (see step S8 in FIG. 4).

一方、蛍光体層11の厚さが基準値よりも小さい場合、青色光BL1の光量に対する蛍光YLの光量の比が基準値よりも小さい。つまり、照明光WLのホワイトバランスが基準値からはずれている。具体的には、照明光WLは青色味を帯びた白色光である。   On the other hand, when the thickness of the phosphor layer 11 is smaller than the reference value, the ratio of the light amount of the fluorescence YL to the light amount of the blue light BL1 is smaller than the reference value. That is, the white balance of the illumination light WL deviates from the reference value. Specifically, the illumination light WL is white light with a blue tint.

この場合は、距離調整装置60は、蛍光体層11上の励起光BLのスポット径が大きくなるように集光光学系23を移動させる。これにより、上記実施形態で説明したように、ホワイトバランスを改善することができる(図4のステップS8参照)。   In this case, the distance adjusting device 60 moves the condensing optical system 23 so that the spot diameter of the excitation light BL on the phosphor layer 11 is increased. Thereby, as described in the above embodiment, the white balance can be improved (see step S8 in FIG. 4).

以上説明したように、本変形例によれば、センサーユニット43が検出した青色光強度と黄色光強度とに基づいて、蛍光体層11に照射される励起光BLのスポット径の大きさを制御することで、蛍光YLおよび青色光BL1の光量バランスを調整することができる。
したがって、蛍光体層11の厚さのバラツキによって照明光WLに生じるホワイトバランスのずれを補正して、ホワイトバランスを良好に調整することができる。また、蛍光体層11の厚さの公差に対する要求を緩くすることができるので、歩留まり向上により生産コストを抑えることもできる。
As described above, according to this modification, the spot diameter of the excitation light BL irradiated to the phosphor layer 11 is controlled based on the blue light intensity and the yellow light intensity detected by the sensor unit 43. By doing so, the light quantity balance of the fluorescence YL and the blue light BL1 can be adjusted.
Accordingly, it is possible to correct the white balance deviation caused in the illumination light WL due to the variation in the thickness of the phosphor layer 11 and to adjust the white balance well. Moreover, since the demand for the tolerance of the thickness of the phosphor layer 11 can be relaxed, the production cost can be suppressed by improving the yield.

なお、本発明は、上記形態に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   In addition, this invention is not necessarily limited to the said form, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

上記実施形態では、光量モニター用ミラー42を、ピックアップ光学系40とインテグレータ光学系31との間に設置する場合を例に挙げたが、ミラーの設置場所はこれに限定されない。
光量モニター用ミラー42は、例えば、インテグレータ光学系31と偏光変換素子32との間の光路上に配置されていても良いし、偏光変換素子32と重畳レンズ33aとの間の光路上に配置されていてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the light quantity monitoring mirror 42 is installed between the pickup optical system 40 and the integrator optical system 31 is described as an example, but the installation location of the mirror is not limited to this.
For example, the light quantity monitoring mirror 42 may be disposed on the optical path between the integrator optical system 31 and the polarization conversion element 32, or may be disposed on the optical path between the polarization conversion element 32 and the superimposing lens 33a. It may be.

また、上記実施形態では、蛍光体ホイール10として励起光BLが入射した面と反対側の面に照明光WLを射出する透過方式のものを例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、蛍光体ホイールとして励起光BLが入射した面と同じ側の面に照明光WLを射出する反射方式のものを採用しても良い。
このような反射型蛍光体ホイールは、放熱性に優れた金属製からなる回転基板と、該回転基板と蛍光体層との間に形成された反射膜とを有している。このような反射型蛍光体ホイールを用いた光源装置に本発明を適用する場合、蛍光体層に対向配置されるピックアップ光学系と蛍光体層との距離を調整すればよい。ピックアップ光学系は、蛍光体層に対して励起光を集光させる集光光学系として機能する。
Moreover, in the said embodiment, although the thing of the transmission system which inject | emits illumination light WL to the surface on the opposite side to the surface into which excitation light BL injected as an example was mentioned as the fluorescent substance wheel 10, this invention is not limited to this. For example, as the phosphor wheel, a reflection type that emits the illumination light WL to the same surface as the surface on which the excitation light BL is incident may be employed.
Such a reflective phosphor wheel has a rotating substrate made of metal having excellent heat dissipation and a reflecting film formed between the rotating substrate and the phosphor layer. When the present invention is applied to a light source device using such a reflective phosphor wheel, the distance between the pickup optical system disposed opposite to the phosphor layer and the phosphor layer may be adjusted. The pickup optical system functions as a condensing optical system that condenses excitation light on the phosphor layer.

また、上記実施形態では、光源装置として蛍光体ホイール10上に形成された蛍光体層に対して励起光を入射させて照明光を生成するものを例示したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、蛍光体ホイールの代わりに、基板上に固定配置された蛍光体層に対して励起光を照射して照明光を生成する光源装置に対しても本発明は適用可能である。
Moreover, although the said embodiment illustrated what light-emitted the incident light with respect to the fluorescent substance layer formed on the fluorescent substance wheel 10 as a light source device, and produced illumination light, this invention is not limited to this.
For example, the present invention can also be applied to a light source device that generates illumination light by irradiating a phosphor layer fixedly arranged on a substrate with excitation light instead of a phosphor wheel.

また、上記実施形態では、3つの光変調装置4R,4G,4Bを備えるプロジェクター1を例示したが、1つの液晶光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the projector 1 including the three light modulation devices 4R, 4G, and 4B is exemplified. However, the projector 1 can be applied to a projector that displays a color image with one liquid crystal light modulation device. A digital mirror device may be used as the light modulation device.

また、上記実施形態では本発明による光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。   Moreover, although the example which mounted the light source device by this invention in the projector was shown in the said embodiment, it is not restricted to this. The light source device according to the present invention can be applied to lighting fixtures, automobile headlights, and the like.

1…プロジェクター、2…光源装置、4R…赤色光用光変調装置、4G…緑色光用光変調装置、4B…青色光用光変調装置、11…蛍光体層、21a…半導体レーザー(発光素子)、22…コリメート光学系、23…集光光学系、45…検出装置、60…距離調整装置、YL…蛍光、BL1…青色光(光の一部)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 2 ... Light source device, 4R ... Light modulator for red light, 4G ... Light modulator for green light, 4B ... Light modulator for blue light, 11 ... Phosphor layer, 21a ... Semiconductor laser (light emitting element) 22 ... Collimating optical system, 23 ... Condensing optical system, 45 ... Detection device, 60 ... Distance adjustment device, YL ... Fluorescence, BL1 ... Blue light (part of light).

Claims (5)

発光素子と、
前記発光素子から射出された励起光が入射するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から射出された前記励起光が入射する集光光学系と、
前記集光光学系から入射した前記励起光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、
前記照明光の色バランスを測定する色バランス検出装置と、
前記色バランス検出装置によって得られた測定結果に基づいて、前記集光光学系と前記蛍光体層との間の距離を調整することで前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポット径の大きさを変化させる距離調整装置と、を備え、
前記距離調整装置は、前記集光光学系を前記蛍光体層に対して移動させる移動機構と、前記色バランス検出装置の検出結果に基づき前記移動機構を制御する制御装置と、を含み、
前記制御装置は、予め記憶した基準値と前記色バランス検出装置の検出値とを比較し、前記基準値と前記検出値との差が所定の閾値を超える場合、前記検出値を前記基準値に近づけるように前記移動機構を制御し、
前記距離調整装置は、前記蛍光の強度が前記励起光の強度よりも大きい場合、前記励起光のスポット径が小さくなるように前記集光光学系と前記蛍光体層との距離を調整し、前記蛍光の強度が前記励起光の強度よりも小さい場合、前記励起光のスポット径が大きくなるように前記集光光学系と前記蛍光体層との距離を調整する
光源装置。
A light emitting element;
A collimating optical system on which excitation light emitted from the light emitting element is incident;
A condensing optical system on which the excitation light emitted from the collimating optical system is incident;
A part of the excitation light incident from the condensing optical system, and a phosphor layer that emits fluorescence as illumination light;
A color balance detection device for measuring the color balance of the illumination light;
Based on the measurement result obtained by the color balance detection device, the spot diameter of the excitation light formed on the phosphor layer by adjusting the distance between the condensing optical system and the phosphor layer A distance adjusting device that changes the size of
The distance adjusting device includes a moving mechanism that moves the condensing optical system with respect to the phosphor layer, and a control device that controls the moving mechanism based on a detection result of the color balance detecting device,
The control device compares a reference value stored in advance with a detection value of the color balance detection device, and if the difference between the reference value and the detection value exceeds a predetermined threshold, the detection value is set as the reference value. Controlling the moving mechanism to approach ,
The distance adjusting device adjusts the distance between the condensing optical system and the phosphor layer so that the spot diameter of the excitation light is reduced when the intensity of the fluorescence is larger than the intensity of the excitation light, A light source device that adjusts the distance between the condensing optical system and the phosphor layer so that the spot diameter of the excitation light is increased when the intensity of fluorescence is smaller than the intensity of the excitation light .
初期状態において、前記距離調整装置は、前記集光光学系がデフォーカス状態となるように前記距離を調整している
請求項1に記載の光源装置。
The light source device according to claim 1, wherein in the initial state, the distance adjustment device adjusts the distance so that the condensing optical system is in a defocused state.
請求項1又は2に記載の光源装置と、
前記光源装置からの照明光を画像情報に応じて変調することにより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、を備える
プロジェクター。
The light source device according to claim 1 or 2,
A light modulation device that forms image light by modulating illumination light from the light source device according to image information;
A projection optical system that projects the image light.
発光素子と、
前記発光素子から射出された励起光が入射するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から射出された前記励起光が入射する集光光学系と、
前記集光光学系から入射した前記励起光の一部と、蛍光と、を照明光として射出する蛍光体層と、を備えた光源装置の色バランス調整方法であって、
前記照明光の色バランスを測定する色バランス測定工程と、
前記色バランス測定工程によって得られた測定結果に基づいて、前記集光光学系と前記蛍光体層との間の距離を調整することで前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポット径の大きさを変化させる調整工程と、を備え、
前記調整工程では、予め記憶した基準値と前記色バランス測定工程で得た測定値とを比較し、前記基準値と前記測定値との差が所定の閾値を超える場合、前記測定値を前記基準値に近づけるように前記集光光学系を前記蛍光体層に対して移動させ
前記蛍光の強度が前記励起光の強度よりも大きい場合、前記励起光のスポット径が小さくなるように前記集光光学系と前記蛍光体層との距離を調整し、前記蛍光の強度が前記励起光の強度よりも小さい場合、前記励起光のスポット径が大きくなるように前記集光光学系と前記蛍光体層との距離を調整する
色バランス調整方法。
A light emitting element;
A collimating optical system on which excitation light emitted from the light emitting element is incident;
A condensing optical system on which the excitation light emitted from the collimating optical system is incident;
A method for adjusting the color balance of a light source device comprising: a part of the excitation light incident from the condensing optical system; and a phosphor layer that emits fluorescence as illumination light,
A color balance measuring step for measuring the color balance of the illumination light;
Based on the measurement result obtained by the color balance measurement step, the spot diameter of the excitation light formed on the phosphor layer by adjusting the distance between the condensing optical system and the phosphor layer An adjustment process for changing the size of
In the adjustment step, the reference value stored in advance is compared with the measurement value obtained in the color balance measurement step, and when the difference between the reference value and the measurement value exceeds a predetermined threshold, the measurement value is converted to the reference value. Moving the condensing optical system relative to the phosphor layer so as to approach the value ,
When the intensity of the fluorescence is greater than the intensity of the excitation light, the distance between the condensing optical system and the phosphor layer is adjusted so that the spot diameter of the excitation light is small, and the intensity of the fluorescence is A color balance adjustment method for adjusting a distance between the condensing optical system and the phosphor layer so that a spot diameter of the excitation light is increased when the intensity is smaller than light intensity .
色バランス調整を開始する前の初期状態においては、前記集光光学系をデフォーカス状態とするように前記距離を調整している
請求項4に記載の色バランス調整方法。
The color balance adjustment method according to claim 4, wherein the distance is adjusted so that the condensing optical system is in a defocus state in an initial state before the start of color balance adjustment.
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