JP6741340B2 - Wavelength conversion device and light source device - Google Patents

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Description

本発明は、波長変換装置及び光源装置、特に反射膜を用いた波長変換装置及び光源装置に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion device and a light source device, and particularly to a wavelength conversion device and a light source device using a reflective film.

励起光をレンズやファイバ等に結合し、光変換部材などの光学部品を用いることによって、光の均一性や光の色を変化させる技術が知られている。例えば、特許文献１には、光ファイバに伝達された励起光を所望の色の光に変換する光変換部材を含む光部品が開示されている。また、光反射部材を設けて光変換効率を向上させる技術が開示されている。 A technique is known in which excitation light is coupled to a lens, a fiber, or the like, and the uniformity of light or the color of light is changed by using an optical component such as a light conversion member. For example, Patent Document 1 discloses an optical component including a light conversion member that converts the excitation light transmitted to the optical fiber into light of a desired color. Moreover, the technique of providing a light reflection member and improving the light conversion efficiency is disclosed.

特許５１５５５５５号公報Japanese Patent No. 5155555

波長変換装置や光源装置において、光源からの光を光変換部材等に入射する際に、入射光のうち光変換部材などに反射されて入射側に戻る光（戻り光）が発生し、戻り光は取り出されずに損失となるため、光源からの光を有効に利用できないことが問題となっていた。例えば特許文献１のような光部品の場合、光反射部材を用いても、光の損失を防ぐことは困難である場合があり、光源からの出射光を有効に利用することが課題となっていた。 In a wavelength conversion device or a light source device, when light from a light source is incident on a light conversion member or the like, light (return light) that is reflected by the light conversion member or the like and returns to the incident side occurs among the incident light, and returns light Since the light is not taken out and is lost, there is a problem that the light from the light source cannot be effectively used. For example, in the case of an optical component as disclosed in Patent Document 1, it may be difficult to prevent light loss even if a light reflecting member is used, and it is a problem to effectively use the light emitted from the light source. It was

また、集光された光や強度分布が均一化された光を光変換部材等へ入射する際に、入射光が入射面に対して垂直な場合だけでなく、角度を有している場合がある。入射光が角度を有している場合に、戻り光の抑制が特に困難となる懸念があった。 Further, when the condensed light or the light whose intensity distribution is made uniform is incident on the light conversion member or the like, not only when the incident light is perpendicular to the incident surface but also when there is an angle. is there. When the incident light has an angle, there is a concern that it is particularly difficult to suppress the returning light.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、光変換部材への入射光が角度を有して戻り光の抑制が困難である場合に戻り光の抑制を可能とし、色むらや強度分布の偏りが抑制された均質な光を出射し、入射光が入射側に戻る戻り光が抑制され入射光の損失が少なく効率の高い波長変換装置及び光源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, enables the suppression of the returning light when the incident light to the light converting member has an angle and it is difficult to suppress the returning light, and uneven color and intensity. It is an object of the present invention to provide a wavelength conversion device and a light source device that emit uniform light with suppressed distribution bias, suppress return light that returns incident light to the incident side, and reduce loss of incident light and have high efficiency.

本発明の波長変換装置は、入射光を集光する又は入射光の強度分布を均一化する光学素子と、光学素子からの射出光が入射され多層反射膜を有する反射部材、及び多層反射膜を透過した透過光が入射される波長変換部材からなる波長変換素子と、を有し、多層反射膜は、光学素子からの射出光に対する反射率と比べて、射出光より長波長の光に対して高い反射率を有する。 The wavelength conversion device of the present invention includes an optical element that collects incident light or uniformizes the intensity distribution of the incident light, a reflecting member having a multilayer reflecting film on which light emitted from the optical element is incident, and a multilayer reflecting film. And a wavelength conversion element formed of a wavelength conversion member on which the transmitted light that has passed through is incident, and the multilayer reflective film has a reflectance for light emitted from the optical element that is longer than that of the emitted light. It has a high reflectance.

図１（ａ）は、実施例１の光源装置を示す構成図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す光源装置の変形例を示す構成図である。FIG. 1A is a configuration diagram illustrating a light source device according to the first embodiment. FIG. 1B is a configuration diagram showing a modified example of the light source device shown in FIG. 図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ実施例１に係るホモジナイザの出射角を示す説明図である。FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing the emission angles of the homogenizer according to the first embodiment. 図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ実施例１に係る多層反射膜の反射率波長特性を模式的に示すグラフである。FIGS. 3A and 3B are graphs each schematically showing the reflectance wavelength characteristic of the multilayer reflective film according to the first embodiment. 実施例１に係る反射部材を示す平面図である。3 is a plan view showing a reflecting member according to Example 1. FIG. 図５（ａ）は、実施例２の光源装置を示す構成図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す光源装置の変形例を示す構成図である。FIG. 5A is a configuration diagram showing the light source device of the second embodiment. FIG. 5B is a configuration diagram showing a modified example of the light source device shown in FIG. 図６（ａ）は、実施例３の光源装置を示す構成図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す光源装置の変形例を示す構成図である。FIG. 6A is a configuration diagram showing the light source device of the third embodiment. FIG. 6B is a configuration diagram showing a modified example of the light source device shown in FIG. 実施例３に係る反射部材を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a reflecting member according to Example 3. 光ファイバの長さと光強度分布の指標Ａの関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the length of the optical fiber and the index A of the light intensity distribution.

以下に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the following description and the accompanying drawings, substantially the same or equivalent parts are designated by the same reference numerals.

[光源装置１０の構成]
図１（ａ）は、実施例１に係る光源装置１０の構成図である。光源装置１０は、励起光源１１、集光レンズ２１、マルチモードファイバ２２、光学素子２３、及び波長変換素子２４から構成されている。なお、光学素子２３及び波長変換素子２４が波長変換装置２０を構成している。 [Configuration of Light Source Device 10]
FIG. 1A is a configuration diagram of the light source device 10 according to the first embodiment. The light source device 10 includes an excitation light source 11, a condenser lens 21, a multimode fiber 22, an optical element 23, and a wavelength conversion element 24. The optical element 23 and the wavelength conversion element 24 constitute the wavelength conversion device 20.

本実施例において、励起光源１１は端面発光型の青色半導体レーザ素子である。しかしながら、励起光源１１として、面発光型の半導体レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、固体レーザ、ガスレーザ等を用いることができる。 In this embodiment, the excitation light source 11 is an edge emitting blue semiconductor laser device. However, as the excitation light source 11, a surface emitting semiconductor laser, a light emitting diode (LED), a solid-state laser, a gas laser, or the like can be used.

集光レンズ２１は、励起光源１１から出射された光（励起光）ＬＥを集光し、集光された光（ソース光）はマルチモードファイバ２２に入射される。マルチモードファイバ２２に入射された光は、マルチモードファイバ２２によって導光され、光学素子２３に入射される。 The condenser lens 21 condenses the light (excitation light) LE emitted from the excitation light source 11, and the condensed light (source light) is incident on the multimode fiber 22. The light that has entered the multimode fiber 22 is guided by the multimode fiber 22 and enters the optical element 23.

光学素子２３は、光学素子２３に入射された入射光を集光する、又は当該入射光の強度分布を均一化する光学素子である。本実施例においては、光学素子２３が入射光の強度分布を均一化するホモジナイザである場合について説明する。本実施例においては、光学素子２３をホモジナイザ２３と称して説明する。 The optical element 23 is an optical element that collects the incident light that has entered the optical element 23 or that makes the intensity distribution of the incident light uniform. In this embodiment, the case where the optical element 23 is a homogenizer that makes the intensity distribution of incident light uniform will be described. In this embodiment, the optical element 23 will be described as a homogenizer 23.

マルチモードファイバ２２からホモジナイザ２３に入射された入射光は、ホモジナイザ２３によって、強度分布が均一化されたビーム断面形状が矩形のレーザ光ＬＨとなって射出され、波長変換素子２４に入射される。 The incident light that has entered the homogenizer 23 from the multimode fiber 22 is emitted by the homogenizer 23 as laser light LH having a rectangular beam cross section with a uniform intensity distribution, and enters the wavelength conversion element 24.

波長変換素子２４は、反射部材２５と波長変換部材２６とから構成されている。反射部材２５は、多層反射膜２７及び金属反射膜２８からなる。多層反射膜２７は、ホモジナイザ２３からの射出光ＬＨ（励起光ＬＥ）に対する反射率と比べて、当該励起光より長波長の光に対して高い反射率を有している。金属反射膜２８は、ホモジナイザ２３からの射出光ＬＨが入射しない領域に設けられている。 The wavelength conversion element 24 includes a reflection member 25 and a wavelength conversion member 26. The reflection member 25 includes a multilayer reflection film 27 and a metal reflection film 28. The multilayer reflective film 27 has a higher reflectance for light having a longer wavelength than the excitation light, as compared with the reflectance for the emission light LH (excitation light LE) from the homogenizer 23. The metal reflection film 28 is provided in a region where the emitted light LH from the homogenizer 23 does not enter.

多層反射膜２７を透過した透過光は、波長変換部材２６に入射される。波長変換部材２６は、励起光源１１の励起光の波長を変換する性質の物質や本物質を含む樹脂材又は無機材などからなる。波長変換部材２６は、反射部材２５の一方の面に形成されている。すなわち、反射部材２５の多層反射膜２７を透過した透過光が出射される側に、波長変換部材２６が形成されている。 The transmitted light that has passed through the multilayer reflective film 27 is incident on the wavelength conversion member 26. The wavelength conversion member 26 is made of a substance having a property of converting the wavelength of the excitation light of the excitation light source 11, a resin material or an inorganic material containing the substance. The wavelength converting member 26 is formed on one surface of the reflecting member 25. That is, the wavelength conversion member 26 is formed on the side of the reflection member 25 where the transmitted light that has passed through the multilayer reflection film 27 is emitted.

本実施例において、波長変換部材２６は、青色光によって励起されて黄色蛍光を出射する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子は、例えばＣｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）などを用いることができる。励起光と蛍光体粒子による蛍光との混色によって、波長変換部材２６の出射面から白色光が出射される。
[ホモジナイザの構成]
本実施例においては、ホモジナイザ２３が異方性ビームホモジナイザである場合について説明する。ホモジナイザ２３は、ＺｎＣｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、溶融石英、又は樹脂などの透光性を有する結晶に、例えば平行な繰り返し構造などのパターンを有する溝が形成された透過型回折素子である。 In the present embodiment, the wavelength conversion member 26 includes phosphor particles that are excited by blue light and emit yellow fluorescence. As the phosphor particles, for example, Ce-activated yttrium-aluminum-garnet (YAG:Ce) can be used. White light is emitted from the emission surface of the wavelength conversion member 26 due to the color mixture of the excitation light and the fluorescence of the phosphor particles.
[Structure of homogenizer]
In this embodiment, the case where the homogenizer 23 is an anisotropic beam homogenizer will be described. The homogenizer 23 is a transmissive diffraction element in which a crystal having a light-transmitting property such as ZnCe, Si, Ge, fused silica, or resin is provided with grooves having a pattern such as a parallel repeating structure.

また、マルチモードファイバ２２から出射される出射光は、光強度分布としてガウシアン分布を有する。ガウシアン分布を有する出射光は、ホモジナイザ２３を透過して均一な強度分布を有する射出光ＬＨに変換される。より詳細には、当該出射光がホモジナイザ２３を透過する際に、ホモジナイザ２３によって回折されることにより、射出光ＬＨの強度分布が均一化される。 Further, the emitted light emitted from the multimode fiber 22 has a Gaussian distribution as the light intensity distribution. The outgoing light having the Gaussian distribution is transmitted through the homogenizer 23 and converted into the outgoing light LH having a uniform intensity distribution. More specifically, when the emitted light passes through the homogenizer 23, it is diffracted by the homogenizer 23, so that the intensity distribution of the emitted light LH is made uniform.

ホモジナイザ２３は直方体形状や円柱形状を有している。また、ホモジナイザ２３は、マルチモードファイバ２２からの入射光の入射面２３ａ及び出射面２３ｂを有している。図２（ａ）は、ホモジナイザ２３の長方形形状の出射面２３ｂの長手方向において出射面２３ｂからの出射光が出射面２３ｂに垂直な線に対してなす角度（出射角）θvを示している。また、図２（ｂ）は、ホモジナイザ２３の出射面２３ｂの短手方向において、出射光が出射面２３ｂに垂直な線に対してなす角度（出射角）θsを示している。 The homogenizer 23 has a rectangular parallelepiped shape or a cylindrical shape. Further, the homogenizer 23 has an incident surface 23a and an emission surface 23b for the incident light from the multimode fiber 22. FIG. 2A shows an angle (emission angle) θv formed by light emitted from the emission surface 23b with respect to a line perpendicular to the emission surface 23b in the longitudinal direction of the rectangular emission surface 23b of the homogenizer 23. Further, FIG. 2B shows an angle (emission angle) θs formed by the emitted light with respect to a line perpendicular to the emission surface 23b in the lateral direction of the emission surface 23b of the homogenizer 23.

なお、出射角θv及びθsは、例えば出射光の光強度がピーク値に対して１／ｅ2（ｅは自然対数の底）に減ずる角度として定義することができる。しかしながら、これに限定されず、用いられるホモジナイザや変換部材、あるいは多層反射膜の反射特性などに応じて適宜定めることができる。 The emission angles θv and θs can be defined as angles at which the light intensity of the emitted light is reduced to 1/e 2 (e is the base of natural logarithm) with respect to the peak value. However, the present invention is not limited to this, and can be appropriately determined according to the homogenizer and conversion member used, the reflection characteristics of the multilayer reflective film, and the like.

ホモジナイザ２３からの出射角θsは出射角θvよりも大きい（θs＞θv）。ホモジナイザ２３からの射出光ＬＨは多層反射膜２７に入射される。本実施例において、多層反射膜２７の入射面は射出光ＬＨの光軸に対して垂直に配されている。従って、ホモジナイザ２３から多層反射膜２７に入射する入射光の最大の入射角は当該出射角θsである。 The output angle θs from the homogenizer 23 is larger than the output angle θv (θs>θv). The light LH emitted from the homogenizer 23 is incident on the multilayer reflective film 27. In this embodiment, the incident surface of the multilayer reflective film 27 is arranged perpendicular to the optical axis of the emitted light LH. Therefore, the maximum incident angle of the incident light that enters the multilayer reflective film 27 from the homogenizer 23 is the emission angle θs.

本実施例において、ホモジナイザ２３が回折光学素子から構成されている場合について説明するが、これに限らない。ホモジナイザ２３として、例えば、フライアイレンズや非球面レンズを用いたものなどを採用しても良い。また、ホモジナイザ２３が異方性を有し、長方形のビーム断面を有するビームを生成する例を示したが、円形や正方形などのビーム断面を有するビームを生成するホモジナイザを用いても良い。ビーム断面が円形のビームを出射する等方性ホモジナイザや、ビーム断面が楕円形、多角形又は正多角形のビームを出射するホモジナイザなどを用いてもよい。 In this embodiment, the case where the homogenizer 23 is composed of a diffractive optical element will be described, but the present invention is not limited to this. As the homogenizer 23, for example, one using a fly-eye lens or an aspherical lens may be adopted. Further, the example in which the homogenizer 23 has anisotropy and generates a beam having a rectangular beam cross section is shown, but a homogenizer which generates a beam having a circular or square beam cross section may be used. An isotropic homogenizer that emits a beam having a circular beam cross section, a homogenizer that emits a beam having a beam cross section of an elliptical shape, a polygonal shape, or a regular polygonal shape may be used.

[多層反射膜２７の低反射波長領域λLRと高反射波長領域λHR]
次に、多層反射膜２７に入射する光の波長と反射率の特性（反射率波長特性）について説明する。多層反射膜２７は、入射する光に対して低い反射率の波長領域を示す低反射波長領域（又は透過帯域）λLR及び高い反射率の波長領域を示す高反射波長領域（又は反射帯域）λHRを有している。多層反射膜２７に光を入射した場合、入射角が大きくなるほど高反射波長領域λHRが短波長側にシフトする（ブルーシフト）。 [Low reflection wavelength region λ LR and high reflection wavelength region λ HR of the multilayer reflective film 27]
Next, the wavelength and reflectance characteristics (reflectance wavelength characteristics) of light incident on the multilayer reflective film 27 will be described. The multilayer reflective film 27 has a low reflection wavelength region (or transmission band) λ LR indicating a wavelength region of low reflectance for incident light and a high reflection wavelength region (or reflection band) λ indicating a wavelength region of high reflectance. Have HR . When light is incident on the multilayer reflective film 27, the higher reflection wavelength region λ HR shifts to the shorter wavelength side as the incident angle increases (blue shift).

多層反射膜２７の実効屈折率をｎeff1とし、多層反射膜２７への入射光（射出光ＬＨ）の波長をλlasingとし、多層反射膜２７への入射光の最大の入射角θsを用いて、低反射波長領域λLRは以下の式によって表される。 The effective refractive index of the multilayer reflective film 27 is n eff1 , the wavelength of the incident light (emitted light LH) to the multilayer reflective film 27 is λ lasing, and the maximum incident angle θs of the incident light to the multilayer reflective film 27 is used. The low reflection wavelength region λ LR is represented by the following formula.

Figure 0006741340
Figure 0006741340

なお、本実施例において、多層反射膜２７への最大の入射角は、ホモジナイザ２３からの射出光ＬＨの最大の出射角θｓである。より詳細には、ホモジナイザ２３が異方性ビームホモジナイザである場合、ホモジナイザ２３からの出射角はホモジナイザ２３の出射面内において異なる。このような場合、ホモジナイザ２３から多層反射膜２７への入射光の最大の入射角をθｓとして式（１）を適用して低反射波長領域λLRが定められる。 In this embodiment, the maximum incident angle on the multilayer reflective film 27 is the maximum exit angle θs of the light LH emitted from the homogenizer 23. More specifically, when the homogenizer 23 is an anisotropic beam homogenizer, the exit angle from the homogenizer 23 differs within the exit surface of the homogenizer 23. In such a case, the low reflection wavelength region λ LR is determined by applying the equation (1) with the maximum incident angle of the incident light from the homogenizer 23 to the multilayer reflective film 27 being θs.

なお、多層反射膜２７が射出光ＬＨの光軸に垂直な面に対して傾斜して配されている場合には、ホモジナイザ２３からの出射角及び多層反射膜２７の当該傾斜角に基づいて、多層反射膜２７への入射光の最大の入射角θｓを算出して式（１）を適用すればよい。 When the multilayer reflection film 27 is arranged to be inclined with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the emitted light LH, based on the emission angle from the homogenizer 23 and the inclination angle of the multilayer reflection film 27, Equation (1) may be applied by calculating the maximum incident angle θs of incident light on the multilayer reflective film 27.

実効屈折率ｎeff1は、多層反射膜２７が、例えば屈折率ｎ1を有する膜厚Ｌ1の層と、屈折率ｎ2を有する膜厚Ｌ2の層とから構成される場合、以下の式で表される。 The effective refractive index n eff1 is expressed by the following equation when the multilayer reflective film 27 is composed of, for example, a layer having a film thickness L 1 having a refractive index n 1 and a layer having a film thickness L 2 having a refractive index n 2. It is represented by.

Figure 0006741340
Figure 0006741340

特に、多層反射膜２７がλ/4多層膜ミラーの場合、実効屈折率ｎeff1は以下の式で表される。 In particular, when the multilayer reflection film 27 is a λ/4 multilayer film mirror, the effective refractive index n eff1 is expressed by the following formula.

Figure 0006741340
Figure 0006741340

入射光の波長λlasingは、本実施例において４５０ｎｍである。従って、例えば屈折率が２．３のＴｉＯ2及び屈折率が１．４６のＳｉＯ2から構成されるλ/４多層膜ミラーの実効屈折率ｎeff1は、１．７８６と算出される。また、入射角θｓは上記したホモジナイザ２３からの射出光ＬＨの最大の出射角であり、マルチモードファイバ２２からの出射光の角度θｆの影響を受けて２３°である。 The wavelength λ lasing of the incident light is 450 nm in this embodiment. Therefore, for example, the effective refractive index n eff1 of the λ/4 multilayer mirror composed of TiO 2 having a refractive index of 2.3 and SiO 2 having a refractive index of 1.46 is calculated as 1.786. The incident angle θs is the maximum emission angle of the emitted light LH from the homogenizer 23, and is 23° affected by the angle θf of the emitted light from the multimode fiber 22.

式（１）より、低反射波長領域λLRは、４５０ｎｍ≦λLR≦４６０．９ｎｍとなり、低反射波長領域λLRの波長帯域幅はおよそ１１ｎｍである。 From the formula (1), the low reflection wavelength region λ LR is 450 nm≦λ LR ≦460.9 nm, and the wavelength band width of the low reflection wavelength region λ LR is about 11 nm.

そして、λLRよりも長波長の高反射波長領域λHRは、以下のように表される。 Then, the high reflection wavelength region λ HR having a wavelength longer than λ LR is expressed as follows.

Figure 0006741340
Figure 0006741340

式（４）にｎeff1＝１．７８６、θｓ＝２３°を代入すると、高反射波長領域λHRは、４６０．９ｎｍ＜λHR＜９００ｎｍとなる。式（１）及び式（４）のように、入射角を有する入射光（θｓ＞０）に対して、低反射波長領域λLR及び高反射波長領域λHRを表すことができる。 Substituting n eff1 =1.786 and θs=23° into the equation (4), the high reflection wavelength region λ HR is 460.9 nm<λ HR <900 nm. As in the formulas (1) and (4), the low reflection wavelength region λ LR and the high reflection wavelength region λ HR can be expressed for the incident light (θs>0) having the incident angle.

そして、式（１）及び式（４）を満たすように、励起光源１１からの励起光ＬＥの波長に応じて、多層反射膜２７を構成する各層の屈折率及び層厚を設定することによって、入射光（射出光ＬＨ）に対する反射率が低い多層反射膜２７を得ることができる。従って、ホモジナイザ２３からの射出光ＬＨの損失を抑制し、射出光ＬＨを高い効率で波長変換素子２４へ取り込むことができる。 Then, by setting the refractive index and the layer thickness of each layer forming the multilayer reflective film 27 according to the wavelength of the excitation light LE from the excitation light source 11 so as to satisfy the equations (1) and (4), It is possible to obtain the multilayer reflective film 27 having a low reflectance for incident light (emitted light LH). Therefore, the loss of the emitted light LH from the homogenizer 23 can be suppressed, and the emitted light LH can be taken into the wavelength conversion element 24 with high efficiency.

図３（ａ）は、横軸を波長λ、縦軸を反射率Ｒとして、入射光（励起光ＬＥ）の波長λlasing、低反射波長領域λLR及び高反射波長領域λHRの関係を模式的に示したグラフである。また、多層反射膜２７の有する反射率波長特性の例（ＭＲ１）も共に示している。反射率波長特性ＭＲ１は、励起光ＬＥ（波長λlasing）及び低反射波長領域λLRの光に対する反射率が低く、高反射波長領域λHRの光に対する反射率が高いことを示している。 FIG. 3A schematically shows the relationship between the wavelength λ lasing of the incident light (excitation light LE), the low reflection wavelength region λ LR, and the high reflection wavelength region λ HR , where the horizontal axis represents the wavelength λ and the vertical axis represents the reflectance R. It is the graph which showed typically. An example (MR1) of the reflectance wavelength characteristic of the multilayer reflective film 27 is also shown. The reflectance wavelength characteristic MR1 indicates that the reflectance for the excitation light LE (wavelength λ lasing ) and the light in the low reflection wavelength region λ LR is low, and the reflectance for the light in the high reflection wavelength region λ HR is high.

また、波長変換部材２６によって波長変換された光に対しても、入射側への戻り光を抑制するように、多層反射膜２７が構成されている。例えば、本実施例の場合、励起光源１１からの出射光（励起光ＬＥ）である青色光（励起光）の波長は４５０ｎｍであり、波長変換部材２６によって波長変換された光は例えば４９０〜７００ｎｍの波長帯域内の波長を有している。 Further, the multilayer reflective film 27 is configured to suppress the returning light to the incident side even for the light whose wavelength is converted by the wavelength converting member 26. For example, in the case of the present embodiment, the wavelength of blue light (excitation light) that is the emitted light (excitation light LE) from the excitation light source 11 is 450 nm, and the light wavelength-converted by the wavelength conversion member 26 is, for example, 490 to 700 nm. Has a wavelength within the wavelength band of.

例えば、励起光源１１からの励起光ＬＥが波長変換部材２６によって波長変換された光（例えば、蛍光）の波長帯域（ＢＰ）が高反射波長領域λHRに含まれ、励起光ＬＥの波長が低反射波長領域λLRに含まれるように多層反射膜２７を構成すればよい。これにより、入射光に対する反射率が低く、戻り光に対する反射率が高い多層反射膜２７を得ることができる。 For example, the wavelength band (BP) of light (for example, fluorescence) obtained by wavelength-converting the excitation light LE from the excitation light source 11 by the wavelength conversion member 26 is included in the high reflection wavelength region λ HR, and the wavelength of the excitation light LE is low. The multilayer reflection film 27 may be configured so as to be included in the reflection wavelength region λ LR . This makes it possible to obtain the multilayer reflective film 27 having a low reflectance for incident light and a high reflectance for returned light.

そして、ホモジナイザ２３によって強度分布が均一化された入射光が高い効率で波長変換素子２４に取込まれ、波長変換部材２６に波長変換された光が高い効率で出射される。例えば、波長変換部材２６において青色光（励起光）が波長変換されて蛍光（黄色光）と混色される構成の場合、均質な白色光が高い効率で出射される。 Then, the incident light whose intensity distribution is made uniform by the homogenizer 23 is highly efficiently taken into the wavelength conversion element 24, and the wavelength-converted light is emitted to the wavelength conversion member 26 with high efficiency. For example, in the case where the wavelength conversion member 26 has a configuration in which blue light (excitation light) is wavelength-converted and mixed with fluorescence (yellow light), uniform white light is emitted with high efficiency.

また、波長変換された光が不連続な複数の波長領域を有する場合、多層反射膜２７の高反射波長領域λHRを不連続な波長領域としてもよい。図３（ｂ）は、波長変換された光が不連続な波長領域ＷＲ１及びＷＲ２を有している例について示している。図中のＭＲ２は多層反射膜２７の反射率波長特性を示している。図３（ｂ）の例において、多層反射膜２７は低反射波長領域λLR、高反射波長領域λHR（１）及び高反射波長領域λHR（２）を有している。 When the wavelength-converted light has a plurality of discontinuous wavelength regions, the high reflection wavelength region λ HR of the multilayer reflective film 27 may be a discontinuous wavelength region. FIG. 3B shows an example in which the wavelength-converted light has discontinuous wavelength regions WR1 and WR2. MR2 in the figure indicates the reflectance wavelength characteristic of the multilayer reflective film 27. In the example of FIG. 3B, the multilayer reflective film 27 has a low reflection wavelength region λ LR , a high reflection wavelength region λ HR (1) and a high reflection wavelength region λ HR (2).

反射率波長特性ＭＲ２において反射率が高い波長領域、すなわち、多層反射膜２７の高反射波長領域λHR（１）及び高反射波長領域λHR（２）の波長帯域内に、波長変換された光の波長領域ＷＲ１及びＷＲ２が含まれていれば、波長変換された光は反射され、入射側への戻り光を抑制することができる。従って、当該不連続な波長領域ＷＲ１及びＷＲ２が高反射波長領域λHR（１）及び高反射波長領域λHR（２）に含まれるように、多層反射膜２７を構成すればよい。 The wavelength-converted light falls within a wavelength region having a high reflectance in the reflectance wavelength characteristic MR2, that is, within the wavelength band of the high reflection wavelength region λ HR (1) and the high reflection wavelength region λ HR (2) of the multilayer reflective film 27. If the wavelength regions WR1 and WR2 are included, the wavelength-converted light is reflected and the return light to the incident side can be suppressed. Therefore, the multilayer reflective film 27 may be configured such that the discontinuous wavelength regions WR1 and WR2 are included in the high reflection wavelength region λ HR (1) and the high reflection wavelength region λ HR (2).

より具体的には、多層反射膜２７は、例えば互いに異なる高反射波長領域λHR（ｊ）を有する複数の多層膜ミラー２７（ｊ）が積層されて構成されていてもよい（ｊ＝１，２，・・・）。この場合、複数の多層膜ミラー２７（ｊ）の各々の高反射波長領域λHR（ｊ）は周波数軸上で部分的に重なっていてもよく、あるいは分離されていてもよい。 More specifically, the multilayer reflection film 27 may be configured by stacking a plurality of multilayer film mirrors 27(j) having, for example, different high reflection wavelength regions λ HR (j) (j=1, 1). 2,...). In this case, the high reflection wavelength region λ HR (j) of each of the plurality of multilayer film mirrors 27(j) may partially overlap on the frequency axis or may be separated.

また、この場合、上記した式（１）の低反射波長領域λLRは、複数の多層膜ミラー２７（ｊ）のうち最も低波長側に高反射波長領域λHR（ｋ）を有する多層膜ミラー２７（ｋ）によって定められる。 Further, in this case, the low reflection wavelength region λ LR of the above formula (1) is the multilayer film mirror having the high reflection wavelength region λ HR (k) on the lowest wavelength side of the plurality of multilayer film mirrors 27(j). 27(k).

[金属反射膜]
光源装置１０の反射部材２５には、金属反射膜２８が設けられていてもよい。図４は、反射部材２５の入射面を示す平面図である。図中のハッチングを施した領域は、反射部材２５を構成する多層反射膜２７と反射部材２５に設けられた金属反射膜２８とを示している。金属反射膜２８は、多層反射膜２７の表面上の領域であってマルチモードファイバ２２からの射出光ＬＨが入射しない領域（非入射領域）に形成されている。波長変換部材２６の内部で反射又は散乱などにより入射側へ戻る戻り光は、金属反射膜２８によって反射される。 [Metal reflective film]
The reflection member 25 of the light source device 10 may be provided with a metal reflection film 28. FIG. 4 is a plan view showing the incident surface of the reflecting member 25. The hatched area in the drawing shows the multilayer reflective film 27 that constitutes the reflective member 25 and the metal reflective film 28 provided on the reflective member 25. The metal reflection film 28 is formed in a region on the surface of the multilayer reflection film 27, which is a region (non-incidence region) where the light LH emitted from the multimode fiber 22 does not enter. Return light returning to the incident side due to reflection or scattering inside the wavelength conversion member 26 is reflected by the metal reflection film 28.

なお、金属反射膜２８は、多層反射膜２７の表面に形成されていてもよく、また、多層反射膜２７と一体として形成されていてもよい。また、金属反射膜２８は、波長変換部材２６の非入射領域に直接形成されていても良い。図１（ｂ）は、図１（ａ）の変形例として、金属反射膜２８Ａが波長変換部材２６の非入射領域に直接形成された光源装置１０Ａを示している。 The metal reflection film 28 may be formed on the surface of the multilayer reflection film 27, or may be formed integrally with the multilayer reflection film 27. Further, the metal reflection film 28 may be directly formed on the non-incident region of the wavelength conversion member 26. FIG. 1B shows, as a modification of FIG. 1A, a light source device 10A in which a metal reflection film 28A is directly formed in a non-incident region of the wavelength conversion member 26.

図１（ｂ）に示すように、反射部材２５Ａは、マルチモードファイバ２２からの射出光ＬＨが入射する領域（入射領域）のみに多層反射膜２７Ａが形成されていてもよい。波長変換部材２６の入射領域に多層反射膜２７Ａを形成し、波長変換部材２６の非入射領域に金属反射膜２８Ａを形成することで、波長変換部材２６に対する放熱性に優れた構成とすることができる。なお、金属反射膜２８は、励起光源１１から出射される励起光ＬＥの波長や蛍光体の種類に応じて、適宜選択することができる。例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄなどの金属を用いることができる。 As shown in FIG. 1B, the reflective member 25A may have the multilayer reflective film 27A formed only in a region (incident region) where the light LH emitted from the multimode fiber 22 is incident. By forming the multilayer reflection film 27A in the incident area of the wavelength conversion member 26 and forming the metal reflection film 28A in the non-incidence area of the wavelength conversion member 26, it is possible to obtain a configuration excellent in heat dissipation to the wavelength conversion member 26. it can. The metal reflection film 28 can be appropriately selected according to the wavelength of the excitation light LE emitted from the excitation light source 11 and the type of phosphor. For example, metals such as Al, Ag, Au, Ti, Pt and Pd can be used.

また、金属反射膜２８の平面形状は、多層反射膜２７に入射する入射光のビームの断面形状に合わせることが好ましい。例えば、図４は、実施例１のホモジナイザ２３からの射出光ＬＨが有する長方形のビーム断面の形状に合わせたものである。 Further, it is preferable that the planar shape of the metal reflection film 28 is matched with the cross-sectional shape of the beam of incident light that is incident on the multilayer reflection film 27. For example, FIG. 4 corresponds to the shape of the rectangular beam cross section of the emitted light LH from the homogenizer 23 of the first embodiment.

なお、本実施例において励起波長が４５０ｎｍ（青色）の場合について説明したが、これに限らない。例えば紫色や緑色などの様々な色調を示す波長の光を用いることができる。励起波長を変換する蛍光体の種類を選択して励起光と組み合わせることによって、様々な色の光を取り出すことができる光源装置が得られる。 Although the case where the excitation wavelength is 450 nm (blue) has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this. For example, light having wavelengths showing various color tones such as purple and green can be used. A light source device capable of extracting light of various colors can be obtained by selecting the type of phosphor that converts the excitation wavelength and combining it with the excitation light.

また、マルチモードファイバ２２としてコア径が３００μｍ、開口数ＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバを例として示したが、他のコア径及びＮＡを有する光ファイバを用いても良い。また、マルチモードファイバ２２から出射した光は、本実施例において角度θｆを有している例について説明したが、これに限らない。マルチモードファイバ２２から出射した光がコリメートレンズなどを用いることで平行光となり、ホモジナイザ２３に垂直に入射されるような構成としてもよい。 Further, as the multimode fiber 22, a multimode optical fiber having a core diameter of 300 μm and a numerical aperture NA=0.2 is shown as an example, but an optical fiber having another core diameter and NA may be used. Further, although the light emitted from the multimode fiber 22 has been described in the present embodiment as having the angle θf, the present invention is not limited to this. The light emitted from the multimode fiber 22 may be collimated by using a collimator lens or the like, and may be vertically incident on the homogenizer 23.

なお、蛍光体粒子としてＹａＧ：Ｃｅを用いた例について説明したが、これに限らない。励起光の波長や所望の色調などによって異なる種類の蛍光体粒子を適宜選択して採用することができる。例えば、青色光によって励起されて黄色蛍光を出射するＣｅ賦活テルビウム・アルミニウム・ガーネット（ＴＡＧ：Ｃｅ）、オルトシリケート蛍光体（（ＢａＳｒＣａ）ＳｉＯ4、他）、αサイアロン蛍光体（Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕなど）などの蛍光体粒子を用いることができる。 In addition, although the example which used YaG:Ce as a fluorescent substance particle was demonstrated, it is not restricted to this. Different types of phosphor particles can be appropriately selected and used depending on the wavelength of excitation light, a desired color tone, and the like. For example, Ce-activated terbium aluminum garnet (TAG:Ce), which emits yellow fluorescence when excited by blue light, orthosilicate phosphor ((BaSrCa)SiO 4 , other), α-sialon phosphor (Ca-α-SiAlON). : Eu and the like) can be used.

また、波長変換部材２６は、蛍光体粒子を含んだ結晶、焼結体又はバインダーなどから形成されてもよい。例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系などの樹脂材、又はガラス材に蛍光体粒子が混合されたものが例として挙げられる。また、例えばＴｉＯ2 、ＳｉＯ2、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3等からなる拡散材（光散乱材）の粒子が蛍光体とともに混合されていてもよく、蛍光体のドメインが形成されていてもよい。さらに、波長変換部材２６と反射部材２５との間に拡散板が形成されていてもよい。 The wavelength conversion member 26 may be formed of a crystal containing phosphor particles, a sintered body, a binder, or the like. For example, silicone-based, epoxy-based, acrylic-based resin material or glass material mixed with phosphor particles can be cited as an example. Further, particles of a diffusing material (light scattering material) made of, for example, TiO 2 , SiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 or the like may be mixed with the phosphor, or a domain of the phosphor may be formed. Further, a diffusion plate may be formed between the wavelength conversion member 26 and the reflection member 25.

以上、詳細に説明したように、本実施例の波長変換装置２０及び光源装置１０によれば、多層反射膜に入射する入射光（励起光）が入射側へ戻る戻り光を抑制することができる。また、波長変換部材に波長変換された光（例えば、蛍光）が、反射や散乱などによって入射側へ戻る戻り光は多層反射膜によって反射され、波長変換光の戻り光も抑制される。従って、波長変換素子に入射する入射光及び波長変換光を高い効率で波長変換素子から出射させることができ、光の損失が少なく効率の高い波長変換装置及び光源装置を提供することができる。また、波長変換素子に金属反射膜を設けることで、反射や散乱などにより入射側へ戻る光をさらに高い効率で出射方向へ反射させることができる。 As described above in detail, according to the wavelength conversion device 20 and the light source device 10 of the present embodiment, the incident light (excitation light) incident on the multilayer reflective film can be suppressed from returning to the incident side. .. Further, the return light of the wavelength-converted light (for example, fluorescence) returned to the incident side by reflection or scattering is reflected by the multilayer reflection film, and the return light of the wavelength-converted light is also suppressed. Therefore, the incident light and the wavelength-converted light that enter the wavelength conversion element can be emitted from the wavelength conversion element with high efficiency, and the wavelength conversion device and the light source device with low light loss and high efficiency can be provided. Further, by providing the wavelength conversion element with the metal reflection film, the light returning to the incident side due to reflection or scattering can be reflected in the emission direction with higher efficiency.

図５（ａ）を参照して、実施例２に係る光源装置３０の構成について説明する。光源装置３０は、励起光源１１及び波長変換装置４０からなる。波長変換装置４０は、光学素子４１及び波長変換素子４４から構成されている。 The configuration of the light source device 30 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The light source device 30 includes the excitation light source 11 and the wavelength conversion device 40. The wavelength conversion device 40 includes an optical element 41 and a wavelength conversion element 44.

励起光源１１は、例えば励起波長４４５ｎｍの端面発光型レーザである。 The excitation light source 11 is, for example, an edge emitting laser with an excitation wavelength of 445 nm.

光学素子４１は、コリメートレンズ４２及び集光レンズ４３から構成されている。励起光源１１からの励起光ＬＥは、コリメートレンズ４２（開口数ＮＡ1）によって平行光となり、集光レンズ４３（開口数ＮＡ2）によって集光され、集光された光ＬＣは波長変換素子４４に入射される。 The optical element 41 includes a collimator lens 42 and a condenser lens 43. The excitation light LE from the excitation light source 11 becomes parallel light by the collimator lens 42 (numerical aperture NA 1 ), is condensed by the condenser lens 43 (numerical aperture NA 2 ), and the condensed light LC is the wavelength conversion element 44. Is incident on.

波長変換素子４４は、反射部材４５、拡散板４６、及び波長変換部材４７から構成されている。反射部材４５は、多層反射膜４８及び金属反射膜４９から構成されている。金属反射膜４９は、多層反射膜４８において、集光レンズ４３からの光ＬＣが入射しない領域に設けられている。 The wavelength conversion element 44 includes a reflection member 45, a diffusion plate 46, and a wavelength conversion member 47. The reflection member 45 is composed of a multilayer reflection film 48 and a metal reflection film 49. The metal reflection film 49 is provided in a region of the multilayer reflection film 48 where the light LC from the condenser lens 43 does not enter.

多層反射膜４８を透過した透過光は拡散板４６によって拡散され、輝度分布の勾配が緩和されて均一化される。拡散板４６によって拡散された光（拡散光）は、波長変換部材４７に入射される。拡散板４６は、例えばレンズアレイや摺りガラスなどからなる。 The transmitted light that has passed through the multilayer reflective film 48 is diffused by the diffusion plate 46, and the gradient of the luminance distribution is relaxed and uniformized. The light diffused by the diffusion plate 46 (diffused light) is incident on the wavelength conversion member 47. The diffusion plate 46 is made of, for example, a lens array or ground glass.

波長変換部材４７は、蛍光体粒子を含む。波長変換部材４７へ入射された拡散光は、蛍光体粒子によって波長変換され、混色されて白色光となって波長変換部材４７から出射される。波長変換部材４７は、例えば青色光によって励起されて黄色蛍光を出射するＹＡＧ：Ｃｅなどの蛍光体粒子を含む。
[多層反射膜の低反射波長領域λLRと高反射波長領域λHR]
多層反射膜４８は、低反射波長領域λLRと高反射波長領域λHRとを有している。集光レンズ４３の開口数をＮＡ2として、低反射波長領域λLRは以下の式のように表される。 The wavelength conversion member 47 contains phosphor particles. The diffused light that has entered the wavelength conversion member 47 is wavelength-converted by the phosphor particles and mixed into white light that is emitted from the wavelength conversion member 47. The wavelength conversion member 47 includes, for example, phosphor particles such as YAG:Ce that are excited by blue light and emit yellow fluorescence.
[Low reflection wavelength region λ LR and high reflection wavelength region λ HR of multilayer reflection film]
The multilayer reflective film 48 has a low reflection wavelength region λ LR and a high reflection wavelength region λ HR . When the numerical aperture of the condenser lens 43 is NA 2 , the low reflection wavelength region λ LR is expressed by the following equation.

Figure 0006741340
Figure 0006741340

式（５）におけるＮＡ2は、本実施例においては、０．６５である。λlasingは励起光源１１から出射される励起光ＬＥの波長、ｎeff1は多層反射膜４８の実効屈折率である。例えば、多層反射膜４８がＴｉＯ2及びＳｉＯ2から構成されるλ/4多層膜である場合、実効屈折率ｎeff1は１．７８６であり、式（５）は４４５ｎｍ≦λLR≦４７５．５ｎｍとなる。 NA 2 in the equation (5) is 0.65 in this embodiment. λ lasing is the wavelength of the excitation light LE emitted from the excitation light source 11, and n eff1 is the effective refractive index of the multilayer reflective film 48. For example, when the multilayer reflective film 48 is a λ/4 multilayer film composed of TiO 2 and SiO 2 , the effective refractive index n eff1 is 1.786, and the formula (5) is 445 nm≦λ LR ≦475.5 nm. Becomes

また、入射光よりも長波長の領域である高反射波長領域λHRは以下のように表される。 Further, the high reflection wavelength region λ HR, which is a region having a wavelength longer than that of the incident light, is expressed as follows.

Figure 0006741340
Figure 0006741340

式（５）の場合と同様に、ｎeff1＝１．７８６、ＮＡ＝０．６５を用いると、式（６）は、４７５．５ｎｍ＜λHR＜８９０ｎｍとなる。そして、本実施例において、集光レンズ４３からの入射光ＬＣの多層反射膜４８への最大の入射角は、集光レンズ４３の開口数ＮＡ2によって式（５）及び式（６）に関連付けられている。 When n eff1 =1.786 and NA=0.65 is used as in the case of the formula (5), the formula (6) is 475.5 nm<λ HR <890 nm. Then, in the present embodiment, the maximum incident angle of the incident light LC from the condenser lens 43 on the multilayer reflection film 48 is related to the equations (5) and (6) by the numerical aperture NA 2 of the condenser lens 43. Has been.

すなわち、集光レンズ４３の開口数ＮＡ2を適用して、式（５）及び式（６）を満たすように、励起光源１１からの励起光ＬＥの波長に応じて、多層反射膜４８を構成する各層の屈折率及び層厚を設定することによって、波長変換素子４４に集光レンズ４３から入射する入射光ＬＣに対する反射率が低い多層反射膜４８を得ることができる。従って、入射光ＬＣの損失を抑制し、入射光ＬＣを高い効率で波長変換素子４４へ取込むことができる。 That is, by applying the numerical aperture NA 2 of the condenser lens 43, the multilayer reflective film 48 is configured according to the wavelength of the excitation light LE from the excitation light source 11 so as to satisfy the equations (5) and (6). By setting the refractive index and the layer thickness of each layer, it is possible to obtain the multilayer reflective film 48 having a low reflectance for the incident light LC entering the wavelength conversion element 44 from the condenser lens 43. Therefore, the loss of the incident light LC can be suppressed and the incident light LC can be taken into the wavelength conversion element 44 with high efficiency.

また、本実施例においては、波長変換素子４４は拡散材４６を有している。波長変換部材４７に波長変換された光（例えば、蛍光）が、反射や散乱などによって入射側へ戻る戻り光に加えて、拡散材４６の内部で散乱されて入射側へ戻る戻り光が発生し得る。すなわち、波長変換部材４７からの戻り光及び拡散材４６からの戻り光が発生し得る。 Further, in the present embodiment, the wavelength conversion element 44 has the diffusing material 46. In addition to the return light that returns to the incident side due to reflection or scattering, the light (for example, fluorescence) whose wavelength has been converted by the wavelength converting member 47 is scattered inside the diffusing material 46 and returns to the incident side. obtain. That is, return light from the wavelength converting member 47 and return light from the diffusing material 46 can be generated.

そこで、（５）式及び（６）式を満たすように多層反射膜４８を構成する各層の屈折率及び層厚を設定することで、波長変換部材４７からの戻り光及び拡散材４６からの戻り光を多層反射膜４８によって高い効率で出射方向へ反射させることができる。さらに、金属反射膜４９が設けられた領域において、波長変換部材４７からの戻り光及び拡散材４６からの戻り光を金属反射膜４９によって高い効率で出射方向へ反射させることができる。 Therefore, the return light from the wavelength conversion member 47 and the return from the diffusing material 46 are set by setting the refractive index and the layer thickness of each layer constituting the multilayer reflective film 48 so as to satisfy the expressions (5) and (6). Light can be reflected in the emission direction with high efficiency by the multilayer reflective film 48. Further, in the region where the metal reflection film 49 is provided, the return light from the wavelength conversion member 47 and the return light from the diffusing material 46 can be reflected in the emitting direction with high efficiency by the metal reflection film 49.

なお、金属反射膜４９は、多層反射膜４８の表面に形成されていてもよく、また、多層反射膜４８と一体として形成されていてもよい。また、金属反射膜４９は、拡散材４６又は波長変換部材４７の非入射領域に直接形成されていても良い。図５（ｂ）は、図５（ａ）の変形例として、金属反射膜４９Ａが拡散材４６の非入射領域に直接形成されている光源装置３０Ａを示している。 The metal reflection film 49 may be formed on the surface of the multilayer reflection film 48, or may be formed integrally with the multilayer reflection film 48. Further, the metal reflection film 49 may be directly formed on the non-incident region of the diffusion material 46 or the wavelength conversion member 47. FIG. 5B shows, as a modification of FIG. 5A, a light source device 30A in which the metal reflection film 49A is directly formed in the non-incident region of the diffusion material 46.

図５（ｂ）に示すように、反射部材４５Ａは、集光レンズ４３からの射出光ＬＣが入射する領域（入射領域）のみに多層反射膜４８Ａが形成されていてもよい。拡散材４６の入射領域に多層反射膜４８Ａを設け、拡散材４６の非入射領域に金属反射膜４９Ａを設けることで、拡散材４６及び波長変換部材４７に対する放熱性に優れた構成とすることができる。なお、金属反射膜４９は、励起光源１１から出射される励起光ＬＥの波長や蛍光体の種類に応じて、適宜選択することができる。例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄなどの金属を用いることができる。 As shown in FIG. 5B, in the reflecting member 45A, the multilayer reflective film 48A may be formed only in the region (incident region) where the light LC emitted from the condenser lens 43 is incident. By providing the multilayer reflective film 48A in the incident area of the diffusing material 46 and providing the metal reflective film 49A in the non-incident area of the diffusing material 46, it is possible to obtain a configuration excellent in heat dissipation to the diffusing material 46 and the wavelength conversion member 47. it can. The metal reflection film 49 can be appropriately selected according to the wavelength of the excitation light LE emitted from the excitation light source 11 and the type of phosphor. For example, metals such as Al, Ag, Au, Ti, Pt and Pd can be used.

なお、本実施例においては、集光レンズ４３を用いて波長変換素子４４へ集光する構成について説明したが、この限りではない。例えば、集光レンズの代わりに光ファイバを用いても良い。その場合には、光ファイバの開口数ＮＡの値を式（５）及び式（６）におけるＮＡ2として用いればよい。 In addition, in the present embodiment, the configuration in which the condenser lens 43 is used to collect light on the wavelength conversion element 44 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, an optical fiber may be used instead of the condenser lens. In that case, the value of the numerical aperture NA of the optical fiber may be used as NA 2 in the equations (5) and (6).

また、集光レンズ４３を設けずに、コリメートレンズ４２からの平行光を波長変換素子４４へ入射してもよい。その場合においては、ＮＡ2＝０とすればよく、励起光ＬＥの波長において低反射となる低反射波長領域λLRとすればよい。なお、反射部材４５は、金属反射膜４９を有していなくともよい。 Further, the parallel light from the collimator lens 42 may be incident on the wavelength conversion element 44 without providing the condenser lens 43. In that case, NA 2 =0 may be set, and a low reflection wavelength region λ LR that causes low reflection at the wavelength of the excitation light LE may be set. The reflection member 45 may not have the metal reflection film 49.

以上、詳細に説明したように、本実施例の波長変換装置４０及び光源装置３０によれば、レンズ（ＮＡ＞０）に集光されて多層反射膜に入射する入射光が波長変換素子に反射されて入射側へ戻る戻り光を抑制することができる。また、波長変換部材によって波長変換された光（蛍光）や、拡散板に入射された光が反射や散乱などにより入射側へ戻る戻り光を抑制できる。従って、多層反射膜に入射する入射光を高い効率で波長変換素子から出射させることができ、光の損失が少なく効率の高い波長変換装置及び光源装置を提供することができる。 As described above in detail, according to the wavelength conversion device 40 and the light source device 30 of the present embodiment, the incident light that is focused on the lens (NA>0) and enters the multilayer reflective film is reflected by the wavelength conversion element. It is possible to suppress the returning light that is returned to the incident side. Further, it is possible to suppress the light (fluorescent light) whose wavelength is converted by the wavelength conversion member and the returning light that returns to the incident side due to reflection or scattering of the light incident on the diffusion plate. Therefore, the incident light incident on the multilayer reflective film can be emitted from the wavelength conversion element with high efficiency, and a wavelength conversion device and a light source device with low light loss and high efficiency can be provided.

図６（ａ）を参照して、実施例３に係る光源装置５０の構成について説明する。光源装置５０は、励起光源５１及び波長変換装置６０からなる。波長変換装置６０は、光学素子６１及び波長変換素子６４から構成されている。 The configuration of the light source device 50 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The light source device 50 includes an excitation light source 51 and a wavelength conversion device 60. The wavelength conversion device 60 includes an optical element 61 and a wavelength conversion element 64.

励起光源５１は、レーザ素子５１ａが２以上配されたレーザ素子アレイである。レーザ素子５１ａは例えば励起波長４５０ｎｍの端面発光型レーザ素子である。光学素子６１は、レンズアレイ６２及びファイバ群６３から構成されている。 The excitation light source 51 is a laser element array in which two or more laser elements 51a are arranged. The laser element 51a is, for example, an edge emitting laser element having an excitation wavelength of 450 nm. The optical element 61 is composed of a lens array 62 and a fiber group 63.

レンズアレイ６２は、２以上の集光レンズ６２ａが、励起光源５１のレーザ素子５１ａからのレーザ光（励起光ＬＥ）を集光するように配されて構成されている。ファイバ群６３は、２以上のマルチモードファイバ６３ａからなり、レンズアレイ６２の集光レンズ６２ａからの光（ソース光）が入射されるように、それぞれのマルチモードファイバ６３ａが設けられて構成されている。 The lens array 62 is configured by arranging two or more condenser lenses 62a so as to condense the laser light (excitation light LE) from the laser element 51a of the excitation light source 51. The fiber group 63 is composed of two or more multimode fibers 63a, and each multimode fiber 63a is provided so that the light (source light) from the condenser lens 62a of the lens array 62 is incident. There is.

波長変換素子６４は、反射部材６５及び波長変換部材６６から構成されている。ファイバ群６３に入射され、導光された励起光ＬＥは、反射部材６５に入射される。反射部材６５を透過した透過光は、波長変換部材６６に入射される。 The wavelength conversion element 64 includes a reflection member 65 and a wavelength conversion member 66. The excitation light LE that is incident on and guided by the fiber group 63 is incident on the reflecting member 65. The transmitted light that has passed through the reflection member 65 is incident on the wavelength conversion member 66.

反射部材６５は、多層反射膜６７及び金属反射膜６８からなる。ファイバ群６３からの射出光ＬＦ（励起光ＬＥ）は、多層反射膜６７に入射される。金属反射膜６８は、多層反射膜６７において、ファイバ群６３からの射出光ＬＦが入射されない領域に設けられている。 The reflection member 65 includes a multilayer reflection film 67 and a metal reflection film 68. The emitted light LF (excitation light LE) from the fiber group 63 is incident on the multilayer reflective film 67. The metal reflection film 68 is provided in a region of the multilayer reflection film 67 where the emitted light LF from the fiber group 63 does not enter.

波長変換部材６６は、蛍光体粒子を含む。反射部材６５を透過して波長変換部材６６に入射された透過光（青色光）は、蛍光体粒子によって波長変換され、混色されて白色光となって、波長変換部材６６から出射される。波長変換部材６６は、例えば青色光によって励起されて黄色蛍光を出射するＹＡＧ：Ｃｅなどの蛍光体粒子を含む。
[多層反射膜の低反射波長領域λLRと高反射波長領域λHR]
多層反射膜６７は、低反射波長領域λLRと高反射波長領域λHRとを有している。マルチモードファイバ６３ａの開口数をＮＡとして、低反射波長領域λLRは以下の式のように表される。 The wavelength conversion member 66 includes phosphor particles. The transmitted light (blue light) that has passed through the reflecting member 65 and is incident on the wavelength conversion member 66 is wavelength-converted by the phosphor particles and mixed to become white light, which is emitted from the wavelength conversion member 66. The wavelength conversion member 66 includes, for example, phosphor particles such as YAG:Ce that are excited by blue light and emit yellow fluorescence.
[Low reflection wavelength region λ LR and high reflection wavelength region λ HR of multilayer reflection film]
The multilayer reflection film 67 has a low reflection wavelength region λ LR and a high reflection wavelength region λ HR . The low reflection wavelength region λ LR is expressed by the following equation, where NA is the numerical aperture of the multimode fiber 63a.

Figure 0006741340
Figure 0006741340

本実施例において、ＮＡは０．２である。実施例１の場合と同様に、λlasingは励起光源５１から出射される励起光ＬＥの波長、ｎeff1は多層反射膜６７の実効屈折率である。例えば、多層反射膜６７がＴｉＯ2及びＳｉＯ2から構成されるλ/4多層膜である場合、実効屈折率ｎeff1は１．７８６であり、（５）式は４５０ｎｍ≦λLR≦４５２．８ｎｍとなる。この場合、低反射波長領域λLRの波長帯域幅はおよそ３ｎｍである。 In this embodiment, NA is 0.2. As in the case of the first embodiment, λ lasing is the wavelength of the excitation light LE emitted from the excitation light source 51, and n eff1 is the effective refractive index of the multilayer reflective film 67. For example, when the multilayer reflective film 67 is a λ/4 multilayer film composed of TiO 2 and SiO 2 , the effective refractive index n eff1 is 1.786, and the formula (5) is 450 nm≦λ LR ≦452.8 nm. Becomes In this case, the wavelength band width of the low reflection wavelength region λ LR is about 3 nm.

また、入射光よりも長波長の領域である高反射波長領域λHRは以下のように表される。 Further, the high reflection wavelength region λ HR, which is a region having a wavelength longer than that of the incident light, is expressed as follows.

Figure 0006741340
Figure 0006741340

式（７）の場合と同様に、ｎeff1＝１．７８６、ＮＡ＝０．２を用いると、式（８）は、４５２．８ｎｍ＜λHR＜９００ｎｍとなる。 Similar to the case of the formula (7), when n eff1 =1.786 and NA=0.2 are used, the formula (8) becomes 452.8 nm<λ HR <900 nm.

このように、式（７）及び式（８）を満たすように、励起光源５１からの励起光ＬＥの波長に応じて、多層反射膜６７を構成する各層の屈折率及び層厚を設定することで、射出光ＬＦの損失を抑制することができる。また、波長変換素子６４に波長変換され、混色調整された光の損失を抑制することができる。
[金属反射膜６８]
本実施例の反射部材６５には、金属反射膜６８が設けられている。図７は、反射部材６５の入射面を示す平面図である。図中のハッチングを施した領域は、反射部材６５を構成する多層反射膜６７と反射部材６５に設けられた金属反射膜６８とを示している。金属反射膜６８は、多層反射膜６７の表面上の領域であってファイバ群６３からの射出光ＬＦが入射しない領域に形成されている。 In this way, the refractive index and the layer thickness of each layer forming the multilayer reflective film 67 are set in accordance with the wavelength of the excitation light LE from the excitation light source 51 so as to satisfy the equations (7) and (8). Therefore, the loss of the emitted light LF can be suppressed. Further, it is possible to suppress the loss of the light whose wavelength is converted by the wavelength conversion element 64 and whose color mixture is adjusted.
[Metal reflective film 68]
A metal reflection film 68 is provided on the reflection member 65 of this embodiment. FIG. 7 is a plan view showing the incident surface of the reflecting member 65. The hatched area in the figure shows the multilayer reflective film 67 that constitutes the reflective member 65 and the metal reflective film 68 provided on the reflective member 65. The metal reflection film 68 is formed in a region on the surface of the multilayer reflection film 67, where the light LF emitted from the fiber group 63 does not enter.

また、金属反射膜６８の平面形状は、多層反射膜６７に入射する入射光のビームの断面形状に合わせることが好ましい。例えば、図７は、ファイバ群６３からの射出光ＬＦが有するビーム断面の形状に合わせたものである。より詳細には、ファイバ群６３からの射出光ＬＦが入射される領域の形状は、２以上のマルチモードファイバ６３ａのビーム断面形状である２以上の円形が配された形状であり、当該円の内側の領域に射出光ＬＦが入射される。金属反射膜６８は当該円の外側の領域に形成され、当該円の内側の領域には形成されていない。従って、射出光ＬＦは、金属反射膜６８に反射されることなく、高い効率で多層反射膜６７に入射される。 Further, it is preferable that the planar shape of the metal reflection film 68 is matched with the cross-sectional shape of the beam of incident light that is incident on the multilayer reflection film 67. For example, FIG. 7 corresponds to the shape of the beam cross section of the emitted light LF from the fiber group 63. More specifically, the shape of the region on which the emitted light LF from the fiber group 63 is incident is a shape in which two or more circles, which are the beam cross-sectional shapes of the two or more multimode fibers 63a, are arranged. The emission light LF is incident on the inner region. The metal reflection film 68 is formed in the area outside the circle and is not formed in the area inside the circle. Therefore, the emitted light LF is incident on the multilayer reflective film 67 with high efficiency without being reflected by the metal reflective film 68.

なお、金属反射膜６８は、多層反射膜６７と一体として形成されていてもよい。また、金属反射膜６８は、波長変換部材６６の非入射領域に直接形成されていても良い。図６（ｂ）は、図６（ａ）の変形例として、金属反射膜６８Ａが波長変換部材６６の非入射領域に直接形成された光源装置５０Ａを示している。 The metal reflection film 68 may be formed integrally with the multilayer reflection film 67. Further, the metal reflection film 68 may be directly formed on the non-incident region of the wavelength conversion member 66. FIG. 6B shows a light source device 50A in which the metal reflection film 68A is directly formed in the non-incident region of the wavelength conversion member 66, as a modification of FIG. 6A.

図６（ｂ）に示すように、反射部材６５Ａは、マルチモードファイバ６３ａからの射出光ＬＦが入射する領域（入射領域）のみに多層反射膜６７Ａが形成されていてもよい。波長変換部材６６の入射領域に多層反射膜６７Ａを形成し、波長変換部材６６の非入射領域に金属反射膜６８Ａを形成することで、波長変換部材６６に対する放熱性に優れた構成とすることができる。なお、金属反射膜６８は、励起光源１１から出射される励起光ＬＥの波長や蛍光体の種類に応じて、適宜選択することができる。例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄなどの金属を用いることができる。 As shown in FIG. 6B, in the reflecting member 65A, the multilayer reflective film 67A may be formed only in the region (incident region) on which the light LF emitted from the multimode fiber 63a is incident. By forming the multilayer reflective film 67A in the incident region of the wavelength conversion member 66 and forming the metal reflective film 68A in the non-incident region of the wavelength conversion member 66, it is possible to obtain a configuration excellent in heat dissipation to the wavelength conversion member 66. it can. The metal reflection film 68 can be appropriately selected according to the wavelength of the excitation light LE emitted from the excitation light source 11 and the type of phosphor. For example, metals such as Al, Ag, Au, Ti, Pt and Pd can be used.

[マルチモードファイバ６３ａの長さ]
本実施例において、マルチモードファイバ６３ａを２以上配することで均質な光を波長変換素子６４に入射している。従って、マルチモードファイバ６３ａからの射出光の強度分布がより均質であれば、ファイバ群６３ａからの射出光もより均質となる。従って、マルチモードファイバ６３ａからの射出光のビーム断面において強度分布が均質であることが好ましい。 [Length of Multimode Fiber 63a]
In this embodiment, by arranging two or more multimode fibers 63a, uniform light is incident on the wavelength conversion element 64. Therefore, if the intensity distribution of the light emitted from the multimode fiber 63a is more uniform, the light emitted from the fiber group 63a is also more uniform. Therefore, it is preferable that the intensity distribution is uniform in the beam cross section of the light emitted from the multimode fiber 63a.

光ファイバのビーム断面の光強度分布のプロファイルデータ（ｘ, Ｐ（ｘ））（ｙ, Ｑ（ｙ））を用いて、光ファイバのビームの均質性を表す指標として、ｘ方向とｙ方向の強度分布プロファイルのずれを指標Ａとして、以下の式で表すことができる。 Using the profile data (x, P(x)) (y, Q(y)) of the light intensity distribution in the beam cross section of the optical fiber, as an index showing the homogeneity of the beam of the optical fiber, The deviation of the intensity distribution profile can be used as the index A and expressed by the following formula.

Ａ＝Σａｂｓ（Ｑ（ｙ）−Ｐ（ｘ）） （９）
式（９）を用いて、例えばコア径が３００μｍ、開口数ＮＡ＝０．２のマルチモードファイバについて、光ファイバの長さ（１０ｍｍ、５０ｍｍ、５００ｍｍ、３０００ｍｍ）に対して指標Ａの値をシミュレーションによりプロットしたグラフを図８に示す。指標Ａの値が十分に低下し、飽和するファイバの長さの閾値は５２０ｍｍである。すなわち、ファイバの長さを５２０ｍｍ以上とすることで、強度分布においてｘ方向とｙ方向のずれが最小となる。 A=Σabs(Q(y)−P(x)) (9)
Using the formula (9), for example, for a multimode fiber having a core diameter of 300 μm and a numerical aperture NA=0.2, the value of the index A is simulated with respect to the optical fiber length (10 mm, 50 mm, 500 mm, 3000 mm). A graph plotted by is shown in FIG. The threshold value of the length of the fiber at which the value of the index A is sufficiently reduced and is saturated is 520 mm. That is, when the length of the fiber is 520 mm or more, the deviation in the x direction and the y direction in the intensity distribution is minimized.

従って、本実施例において、マルチモードファイバ６３ａを５２０ｍｍ以上とすることで、均質な射出光を波長変換素子６４に入射することができる。従って、マルチモードファイバ６３ａは、５２０ｍｍ以上とすることが好ましい。 Therefore, in this embodiment, by setting the multi-mode fiber 63a to have a length of 520 mm or more, it is possible to make uniform emission light incident on the wavelength conversion element 64. Therefore, the multimode fiber 63a is preferably 520 mm or more.

なお、マルチモードファイバ６３ａには、コア径が３００μｍ、開口数ＮＡ＝０．２のマルチモード光ファイバを用いた例を示したが、これに限らない。他のコア径及びＮＡを有する光ファイバを用いても良い。また、マルチモードファイバ６３ａの長さは５２０ｍｍ以上が好ましいことを説明したが、この限りではない。採用する光ファイバの構成や、ビーム断面における光強度分布のプロファイルなどの特性に応じて、適用する長さを決定すればよい。 In addition, although the example which used the multi-mode fiber 63a with a core diameter of 300 micrometers and a numerical aperture NA=0.2 was shown, it is not restricted to this. Optical fibers having other core diameters and NAs may be used. Moreover, although it has been described that the length of the multimode fiber 63a is preferably 520 mm or more, the length is not limited to this. The length to be applied may be determined according to the configuration of the optical fiber to be used and characteristics such as the profile of the light intensity distribution in the beam cross section.

以上、詳細に説明したように、本実施例の波長変換装置６０及び光源装置５０によれば、励起光源から出射された励起光ＬＥが導光されたファイバ群からの射出光ＬＦが波長変換素子に反射されて入射側へ戻る戻り光を抑制することができ、射出光ＬＦを効率良く波長変換素子へ取込むことができる。また、波長変換素子に波長変換され、混色された白色光が入射側へ戻る戻り光を抑制できる。すなわち、励起光が波長変換され、混色された均質な白色光を高い効率で波長変換素子から出射させることができる。従って、光の損失が少なく効率の高い波長変換装置及び光源装置を提供することができる。 As described above in detail, according to the wavelength conversion device 60 and the light source device 50 of this embodiment, the emitted light LF from the fiber group to which the excitation light LE emitted from the excitation light source is guided is the wavelength conversion element. It is possible to suppress the return light reflected by the light and returning to the incident side, and the emitted light LF can be efficiently taken into the wavelength conversion element. Further, it is possible to suppress the returning light of the white light, which has been wavelength-converted by the wavelength conversion element and is mixed, returning to the incident side. That is, the excitation light is wavelength-converted, and the uniform white light mixed with the colors can be emitted from the wavelength conversion element with high efficiency. Therefore, it is possible to provide a wavelength conversion device and a light source device with low light loss and high efficiency.

なお、実施例１乃至３において、低反射波長領域の平均反射率ＲLRは、高反射波長領域の平均反射率ＲHRよりも低く、例えば２０％以下であることが好ましく、１０％以下であればなお好ましい。 In Examples 1 to 3, the average reflectance R LR in the low reflection wavelength region is lower than the average reflectance R HR in the high reflection wavelength region, for example, preferably 20% or less, and 10% or less. Very preferable.

一方、高反射波長領域の平均反射率ＲHRは低反射波長領域の平均反射率ＲLRよりも高く、例えば８０％以上であることが好ましい。ただし、上記したように、高反射波長領域λHRは、不連続な波長帯域を有する場合もあり、そのような場合においては、ＲHRは６０％以上であることが好ましい。 On the other hand, the average reflectance R HR in the high reflection wavelength region is higher than the average reflectance R LR in the low reflection wavelength region, and is preferably 80% or more, for example. However, as described above, the high reflection wavelength region λ HR may have a discontinuous wavelength band in some cases, and in such a case, R HR is preferably 60% or more.

また、実施例１乃至３において、多層反射膜がＴｉＯ2及びＳｉＯ2から構成されている例について説明したが、これに限らない。他の誘電体多層膜など、屈折率及び層厚の組み合わせによって得られる特性（反射率波長特性）に応じて、適宜選択して適用することができる。 In addition, in Examples 1 to 3, an example in which the multilayer reflective film is composed of TiO 2 and SiO 2 has been described, but the present invention is not limited to this. Other dielectric multilayer films, etc. can be appropriately selected and applied according to the characteristics (reflectance wavelength characteristics) obtained by the combination of the refractive index and the layer thickness.

以上、説明したように、本発明の波長変換装置及び光源装置によれば、集光又は均一化された入射光、波長変換された光、及び波長変換素子内で散乱された光が入射側に戻る戻り光を出射方向へ高い効率で反射させることができる。すなわち、戻り光が抑制されて入射光の損失が少なく、色むらや強度分布の偏りが抑制された均質な光を高い効率で出射する波長変換装置及び光源装置を提供することができる。 As described above, according to the wavelength conversion device and the light source device of the present invention, the condensed or uniformed incident light, the wavelength-converted light, and the light scattered in the wavelength conversion element are incident to the incident side. It is possible to reflect the returning return light in the emitting direction with high efficiency. That is, it is possible to provide a wavelength conversion device and a light source device that efficiently emit uniform light in which return light is suppressed, loss of incident light is small, and unevenness in color and deviation in intensity distribution are suppressed.

１０、１０Ａ、３０、３０Ａ、５０、５０Ａ 光源装置
２０、４０、６０ 波長変換装置
１１、５１ 励起光源
２１、４３、６２ａ 集光レンズ
２２、６３ａ マルチモードファイバ
２３、４１、６１ 光学素子
２４、４４、６４ 波長変換素子
２５、４５、６５ 反射部材
２６、４７、６６ 波長変換部材
２７、４８、６７ 多層反射膜
２８、２８Ａ、４９、４９Ａ、６８、６８Ａ 金属反射膜
４２ コリメートレンズ
４６ 拡散板 10, 10A, 30, 30A, 50, 50A Light source device 20, 40, 60 Wavelength conversion device 11, 51 Excitation light source 21, 43, 62a Condensing lens 22, 63a Multimode fiber 23, 41, 61 Optical element 24, 44 , 64 wavelength conversion elements 25, 45, 65 reflection members 26, 47, 66 wavelength conversion members 27, 48, 67 multilayer reflection films 28, 28A, 49, 49A, 68, 68A metal reflection film 42 collimator lens 46 diffuser plate

Claims (9)

入射光の強度分布を均一化するホモジナイザと、前記ホモジナイザからの射出光が入射される多層反射膜を有する反射部材と、前記多層反射膜を透過した透過光が入射される波長変換部材と、からなる波長変換素子を有する波長変換装置であって、
前記ホモジナイザは、前記入射光が入射される入射面と当該入射面と反対側に位置する出射面を備え、前記出射面が長方形形状であり、前記出射面内において長方形の短手方向の出射角θｓが長手方向の出射角よりも大きい前記射出光を射出する異方性ビームホモジナイザであり、
前記多層反射膜は、前記射出光以上の長波長の光に対して第1の反射率を呈する低反射波長領域と、前記低反射波長領域より長波長の領域でありかつ前記第1の反射率よりも高い第２の反射率を呈する高反射波長領域を含む反射率波長特性を有し、
前記多層反射膜の実効屈折率をｎeff1とし、前記ホモジナイザからの前記射出光が前記多層反射膜に入射する最大の入射角を前記ホモジナイザの出射角θｓ（＞０）とし、前記入射光と同一波長の前記射出光の波長をλlasingとしたとき、前記低反射波長領域λ LR は、次式で表され、
Figure 0006741340
前記高反射波長領域λHR は、次式で表される
Figure 0006741340
波長変換装置。』 A homogenizer to homogenize the intensity distribution of the incoming Shako, a reflecting member having a multilayer reflective film emitted light from the homogenizer is incident, and a wavelength converting member in which the light transmitted through the multilayer reflection film is incident, from a wavelength converter which have a wavelength conversion element comprising,
The homogenizer includes an incident surface on which the incident light is incident and an emitting surface located on the opposite side of the incident surface, the emitting surface has a rectangular shape, and the emitting angle in the lateral direction of the rectangle in the emitting surface. An anisotropic beam homogenizer that emits the emitted light with θs larger than the emission angle in the longitudinal direction,
The multilayer reflection film, before SL and the low reflection wavelength region exhibiting a first reflectance for light in the emitted light or a long wavelength, the a region of longer wavelengths than the low reflection wavelength region and the first reflection Has a reflectance wavelength characteristic including a high reflectance wavelength region exhibiting a second reflectance higher than the reflectance ,
The effective refractive index of the multilayer reflective film is n eff1 , the maximum incident angle at which the light emitted from the homogenizer enters the multilayer reflective film is the outgoing angle θs (>0) of the homogenizer, and the same as the incident light. When the wavelength of the emitted light of the wavelength is λ lasing , the low reflection wavelength region λ LR is represented by the following equation,
Figure 0006741340
The high reflection wavelength region λ HR is expressed by the following equation.
Figure 0006741340
Wavelength converter. ] 前記高反射波長領域λHRは次式
Figure 0006741340
で表される請求項１に記載の波長変換装置。 The high reflection wavelength region λ HR is given by
Figure 0006741340
The wavelength conversion device according to claim 1, represented by: 前記反射部材は、前記射出光の非入射領域に設けられた金属反射膜を有する請求項１又は２に記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the reflection member has a metal reflection film provided in a non-incidence region of the emitted light. ソース光を導光し、前記ホモジナイザへの前記入射光を射出する光ファイバを有し、前記光ファイバは５２０ｍｍ以上の長さを有する請求項１乃至３のいずれか１に記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to claim 1, further comprising an optical fiber that guides the source light and emits the incident light to the homogenizer, and the optical fiber has a length of 520 mm or more. 前記波長変換素子は、前記反射部材と前記波長変換部材との間に設けられた光拡散板を有する請求項１乃至４のいずれか１に記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the wavelength conversion element has a light diffusion plate provided between the reflection member and the wavelength conversion member. 前記低反射波長領域λLRの反射率が２０％以下であり、前記高反射波長領域λHRの反射率が８０％以上である請求項１乃至５のいずれか１に記載の波長変換装置。 6. The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the reflectance in the low reflection wavelength region λ LR is 20% or less, and the reflectance in the high reflection wavelength region λ HR is 80% or more. 前記多層反射膜は、λ/4多層反射膜である請求項１乃至６のいずれか１に記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the multilayer reflective film is a λ/4 multilayer reflective film. 前記多層反射膜は誘電体多層膜からなる請求項７に記載の波長変換装置。 The wavelength conversion device according to claim 7, wherein the multilayer reflective film is a dielectric multilayer film. 前記入射光を生成する励起光源と、
前記励起光源からの前記入射光が入射される請求項１乃至８のいずれか１に記載の波長変換装置と、
を有する光源装置。 An excitation light source that generates the incident light;
The wavelength conversion device according to any one of claims 1 to 8, wherein the incident light from the excitation light source is incident.
A light source device having.
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WO2012014360A1 (en) * 2010-07-26 2012-02-02 株式会社小糸製作所 Light-emitting module
JP5659741B2 (en) * 2010-12-01 2015-01-28 セイコーエプソン株式会社 Light source device and projector
JP6303454B2 (en) * 2013-12-02 2018-04-04 セイコーエプソン株式会社 Lighting device and projector
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