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JP7625977B2 - Optical system, light source device and image display device - Google Patents
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JP7625977B2 - Optical system, light source device and image display device - Google Patents

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本発明は、光学系、光源装置および画像表示装置に関する。 The present invention relates to an optical system, a light source device, and an image display device.

特許文献1では、光源装置63や表示素子、プロジェクタ制御手段等を備え、この光源装置63は、回転制御可能な基材に複数のセグメント領域を有し、基材のセグメント領域の少なくとも一つは反射部とされ、反射部に励起光を受けて所定の波長帯域光を発する蛍光体層が形成され、蛍光体層が形成されないセグメント領域が光を透過させる透過部とされた蛍光ホイール71と、可視光領域の励起光を蛍光体に照射する第一光源と、蛍光体層から射出される蛍光光及び第一光源72から射出される励起光と異なる波長帯域光を発する第二光源82と、蛍光ホイール71から射出される光及び第二光源82から射出される光を、同一光路上に集光させる集光光学系と、第一光源72及び第二光源82の発光を制御する光源制御手段と、備えているプロジェクタを開示している。 Patent Document 1 discloses a projector that includes a light source device 63, a display element, a projector control means, etc., and the light source device 63 has a plurality of segment areas on a base material that can be rotated, at least one of the segment areas of the base material is a reflective area, a phosphor layer that receives excitation light and emits light of a predetermined wavelength band is formed on the reflective area, and the segment area where the phosphor layer is not formed is a transparent area that transmits light, a first light source that irradiates the phosphor with excitation light in the visible light range, a second light source 82 that emits light of a wavelength band different from the fluorescent light emitted from the phosphor layer and the excitation light emitted from the first light source 72, a focusing optical system that focuses the light emitted from the fluorescent wheel 71 and the light emitted from the second light source 82 on the same optical path, and a light source control means that controls the light emission of the first light source 72 and the second light source 82.

特許文献2では、励起光を射出するレーザー光源9と、励起光の一部を透過させるとともに励起光を受けて蛍光を発するとともに、励起光と蛍光とを反射させる蛍光体ホイール12と、レーザー光源9と蛍光体ホイール12との間の励起光の光路上に設けられたダイクロイックミラー10と、蛍光体ホイール12とダイクロイックミラー10との間の励起光の光路上に設けられた1/4波長板11と、を備え、ダイクロイックミラー10が、往路の励起光の第1の偏光成分を透過するとともに、復路の励起光の第2の偏光成分と蛍光とを反射する偏光分離特性を有している光源装置2を開示している。 Patent Document 2 discloses a light source device 2 that includes a laser light source 9 that emits excitation light, a phosphor wheel 12 that transmits a portion of the excitation light and emits fluorescence upon receiving the excitation light, and reflects the excitation light and the fluorescence, a dichroic mirror 10 provided on the optical path of the excitation light between the laser light source 9 and the phosphor wheel 12, and a quarter-wave plate 11 provided on the optical path of the excitation light between the phosphor wheel 12 and the dichroic mirror 10, and the dichroic mirror 10 has a polarization separation characteristic that transmits a first polarized component of the excitation light on the outbound path and reflects the second polarized component of the excitation light and the fluorescence on the return path.

本発明は、コンパクトに構成することができる光学系、光源装置および画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an optical system, a light source device, and an image display device that can be configured compactly.

請求項1記載の発明は、光源から出射された第1の光を反射する光学部材と、前記光学部材で反射された前記第1の光が入射し、前記第1の光の少なくとも一部を前記第1の光とは異なる波長の第2の光に変換して出射する波長変換部と、前記光学部材と前記波長変換部との間に、前記光学部材で反射された第1の光を前記波長変換部に導光する導光光学系と、前記光学部材を保持する保持部材と、を備えた光学系であって、前記光源から出射された前記第1の光は、前記光学部材で反射されることにより前記導光光学系の光軸に対して前記光源側から前記導光光学系に入射し、前記導光光学系の光軸に近づく角度で前記導光光学系を通過して前記波長変換部に入射し、前記導光光学系から出射して前記波長変換部に入射した前記第1の光のうち、前記波長変換部における反射部に入射した前記第1の光は前記反射部にて正反射され、前記導光光学系の光軸に対して前記光源側とは反対側から前記導光光学系の一部に入射し、前記導光光学系の光軸から離れる角度で前記導光光学系を通過し、前記導光光学系から出射した後は前記光学部材とは交わらず、前記第1の光における前記光源から出射されてから前記反射部に入射するまでの光路と、前記第1の光における前記反射部にて正反射され前記導光光学系から出射した後の光路とは互いに交わらず、前記光学部材は、前記第2の光を透過する光学特性を有し、前記光学部材の長手方向における一方の端部を第1の端部、前記長手方向における他方の端部を第2の端部、前記光学部材の短手方向における一方の端部を第3の端部、前記短手方向における他方の端部を第4の端部としたとき、前記光学部材は前記保持部材に前記第1の端部のみで保持され、前記保持部材は、前記第2の光の光路上には存在せず、前記第1の端部は前記光源側に位置する端部であり、前記第2の端部は前記導光光学系の光軸側に位置する端部であることを特徴とする。The invention of claim 1 provides an optical system including an optical member that reflects a first light emitted from a light source, a wavelength conversion unit that receives the first light reflected by the optical member and converts at least a part of the first light into a second light having a wavelength different from the first light and emits the second light, a light guiding optical system between the optical member and the wavelength conversion unit that guides the first light reflected by the optical member to the wavelength conversion unit, and a holding member that holds the optical member, wherein the first light emitted from the light source is reflected by the optical member and enters the light guiding optical system from the light source side with respect to the optical axis of the light guiding optical system, passes through the light guiding optical system at an angle approaching the optical axis of the light guiding optical system and enters the wavelength conversion unit, and of the first light that is emitted from the light guiding optical system and enters the wavelength conversion unit, the first light that enters a reflecting portion in the wavelength conversion unit is specularly reflected by the reflecting portion and is guided to the light guiding optical system from the opposite side to the light source side with respect to the optical axis of the light guiding optical system. the optical member has an optical property of transmitting the second light; the second light enters a part of an optical system, passes through the light-guiding optical system at an angle away from the optical axis of the light-guiding optical system, and does not intersect with the optical member after exiting the light-guiding optical system; an optical path of the first light from being emitted from the light source to being incident on the reflecting section and an optical path of the first light after being specularly reflected by the reflecting section and exiting the light-guiding optical system do not intersect with each other; the optical member has an optical property of transmitting the second light; when one end of the optical member in a longitudinal direction is defined as a first end, the other end of the optical member in the longitudinal direction is defined as a second end, one end of the optical member in a lateral direction is defined as a third end, and the other end of the optical member in the lateral direction is defined as a fourth end, the optical member is held by the holding member at only the first end, the holding member is not present on the optical path of the second light, the first end is an end located on the light source side, and the second end is an end located on the optical axis side of the light-guiding optical system.

本発明によれば、コンパクトに構成することができる光学系、光源装置および画像表示装置を提供することができる。 The present invention provides an optical system, a light source device, and an image display device that can be configured compactly.

本発明の実施形態に係る光源装置における青色レーザ光の光路を示す概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram showing an optical path of blue laser light in a light source device according to an embodiment of the present invention. FIG. 本実施形態に係る光源装置における蛍光光の光路を示す概略構成図である。2 is a schematic diagram showing the optical path of fluorescent light in the light source device according to the embodiment; FIG. 本実施形態に係るダイクロイックミラーの配置の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the arrangement of dichroic mirrors according to the embodiment. 本実施形態に係る光源装置が有する蛍光体ユニットの構成の説明図である。3A and 3B are explanatory diagrams illustrating a configuration of a phosphor unit included in the light source device according to the embodiment. 本実施形態に係るダイクロイックミラーの固定方法の説明図である。5A to 5C are explanatory diagrams of a fixing method of a dichroic mirror according to the embodiment. 本実施形態に係るダイクロイックミラーの固定方法の変形例の説明図である。13A and 13B are explanatory diagrams of a modified example of a fixing method of the dichroic mirror according to the embodiment. 本実施形態に係るダイクロイックミラーの説明図である。3 is an explanatory diagram of a dichroic mirror according to the embodiment. FIG. 本実施形態に係る固定方法の変形例の説明図である。13A to 13C are explanatory diagrams of a modified example of a fixing method according to the embodiment. 本実施形態に係る固定方法の変形例の説明図である。13A to 13C are explanatory diagrams of a modified example of a fixing method according to the embodiment. 本実施形態に係る固定方法の変形例の説明図である。13A to 13C are explanatory diagrams of a modified example of a fixing method according to the embodiment. 本実施形態に係る固定方法の変形例の説明図である。13A to 13C are explanatory diagrams of a modified example of a fixing method according to the embodiment. 本実施形態に係る固定方法の変形例の説明図である。13A to 13C are explanatory diagrams of a modified example of a fixing method according to the embodiment. 本実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタ装置を示す概略構成図である。1 is a schematic diagram showing a configuration of a projector device including a light source device according to an embodiment of the present invention.

図1は、本発明の実施形態に係る光源装置20における青色レーザ光の光路を示す概略構成図である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the optical path of blue laser light in a light source device 20 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、光源装置20は、光の伝搬方向に順に配置された、レーザ光源(励起光源)21、カップリングレンズ22、第1の光学系23、光学部材の一例であるダイクロイックミラー24(光学部材の一例)、第2の光学系25(導光光学系の一例)、波長変換ユニットの一例である蛍光体ユニット26、屈折光学系27、光ミキシング素子の一例であるライトトンネル29を有している。 As shown in FIG. 1, the light source device 20 has, arranged in order in the light propagation direction, a laser light source (excitation light source) 21, a coupling lens 22, a first optical system 23, a dichroic mirror 24 (an example of an optical element), which is an example of an optical element, a second optical system 25 (an example of a light guide optical system), a phosphor unit 26, which is an example of a wavelength conversion unit, a refractive optical system 27, and a light tunnel 29, which is an example of a light mixing element.

レーザ光源21は、例えば、複数のレーザ光を出射する光源がアレイ状に配置されている。レーザ光源21は、例えば、発光強度の中心が455[nm]の青色帯域の光(青色レーザ光)を出射する。以下では、青色レーザ光を、単に青色光と称する。レーザ光源21から出射される青色光は、偏光方向が一定の方向である直線偏光であり、後述する蛍光体ユニット26が有する蛍光体を励起させる励起光としても用いられる。 The laser light source 21 is, for example, an array of light sources that emit multiple laser beams. The laser light source 21 emits, for example, light in the blue band (blue laser light) with a center of emission intensity of 455 nm. Hereinafter, the blue laser light will be simply referred to as blue light. The blue light emitted from the laser light source 21 is linearly polarized light with a constant polarization direction, and is also used as excitation light to excite the phosphor in the phosphor unit 26 described later.

なお、レーザ光源21から出射される光は、後述する蛍光体を励起させることができる波長の光であればよく、青色波長帯域の光に限定されるものではない。また、レーザ光源21は、複数の光源を有するものとしたが、これに限定されるものではなく、1個の光源で構成されるものとしてもよい。また、レーザ光源21は、基板上に複数の光源がアレイ状に配置されたものとして構成することができるが、これに限定されるものではなく、その他の配置構成であってもよい。 The light emitted from the laser light source 21 may be light of a wavelength capable of exciting a phosphor, which will be described later, and is not limited to light in the blue wavelength band. Although the laser light source 21 has multiple light sources, the present invention is not limited to this, and may be composed of a single light source. Although the laser light source 21 can be configured as multiple light sources arranged in an array on a substrate, the present invention is not limited to this, and other arrangements may be used.

カップリングレンズ22は、レーザ光源21から出射された青色光を入射し、平行光(コリメート光)に変換するレンズである。なお、以下において、平行光とは、完全にコリメート(平行化)された光に限らず、略平行化された光を含む概念とする。カップリングレンズ22の数は、レーザ光源21の光源の数に対応していればよく、レーザ光源21の光源の数の増減に応じて増減することができる。 The coupling lens 22 is a lens that receives the blue light emitted from the laser light source 21 and converts it into parallel light (collimated light). In the following, parallel light is not limited to completely collimated light, but includes approximately collimated light. The number of coupling lenses 22 only needs to correspond to the number of light sources of the laser light source 21, and can be increased or decreased according to an increase or decrease in the number of light sources of the laser light source 21.

本実施形態に係る光源装置20においては、これらのレーザ光源21とカップリングレンズ22とで光源ユニットを構成する。例えば、レーザ光源21は、行及び列をなして配置される複数のレーザーダイオードで構成される。すなわち、光源ユニットは、これらのレーザーダイオードと、レーザーダイオードの出射面側に配置されたカップリングレンズ22とで構成される。 In the light source device 20 according to this embodiment, the laser light source 21 and the coupling lens 22 constitute a light source unit. For example, the laser light source 21 is composed of a plurality of laser diodes arranged in rows and columns. In other words, the light source unit is composed of these laser diodes and the coupling lens 22 arranged on the emission surface side of the laser diodes.

第1の光学系23は、全体として正のパワーを有しており、レーザ光源21の側から蛍光体ユニット26の側に向かって順に、大口径レンズ23a及び負レンズ23bを有している。大口径レンズ23aは、大口径素子の一例を構成するものであり、正のパワーを有し、カップリングレンズ22から出射された平行光を集光及び合成するレンズで構成される。負レンズ23bは、平行化素子の一例を構成するものであり、大口径レンズ23aにより集光された青色光を平行光に変換するレンズで構成される。第1の光学系23は、カップリングレンズ22から略平行光となって入射した青色光(励起光)を縮径させてダイクロイックミラー24に導く。 The first optical system 23 has positive power overall, and includes, in order from the laser light source 21 side to the phosphor unit 26 side, a large-diameter lens 23a and a negative lens 23b. The large-diameter lens 23a is an example of a large-diameter element, has positive power, and is composed of a lens that collects and combines the parallel light emitted from the coupling lens 22. The negative lens 23b is an example of a parallelizing element, and is composed of a lens that converts the blue light collected by the large-diameter lens 23a into parallel light. The first optical system 23 reduces the diameter of the blue light (excitation light) that is incident as approximately parallel light from the coupling lens 22, and guides it to the dichroic mirror 24.

ダイクロイックミラー24は、第1の光学系23から出射される青色光の伝播方向に対して傾斜して配置されている。より具体的には、第1の光学系23から出射される青色光の伝播方向に沿って前端部が下方側に傾斜した状態で配置されている。ダイクロイックミラー24は、第1の光学系23により略平行光とされた青色光を反射する一方、蛍光体ユニット26により変換された蛍光光(第2の色光、第2の光の一例)を透過する光学特性を有している。例えば、ダイクロイックミラー24には、上述した光学特性を有するようなコートが施されている。 The dichroic mirror 24 is disposed at an angle with respect to the propagation direction of the blue light emitted from the first optical system 23. More specifically, the dichroic mirror 24 is disposed with its front end inclined downward along the propagation direction of the blue light emitted from the first optical system 23. The dichroic mirror 24 has the optical property of reflecting the blue light that has been made substantially parallel by the first optical system 23, while transmitting the fluorescent light (an example of the second colored light, the second light) converted by the phosphor unit 26. For example, the dichroic mirror 24 is coated with a coating that has the optical property described above.

ダイクロイックミラー24は第1の光学系23の幅よりも短い長さを有している。ダイクロイックミラー24の寸法が短く構成されることから、光源装置20を小型化することができる。 The dichroic mirror 24 has a length shorter than the width of the first optical system 23. Because the dimensions of the dichroic mirror 24 are short, the light source device 20 can be made smaller.

屈折光学系27は、第2の光学系25から出射する光(青色光及び蛍光光)を集光するレンズで構成される。蛍光体ユニット26から出射された光(青色光及び蛍光光)は、ダイクロイックミラー24を通過及び透過した後、屈折光学系27により集光(屈折)され、ライトトンネル29に入射する。 The refractive optical system 27 is composed of a lens that collects the light (blue light and fluorescent light) emitted from the second optical system 25. The light (blue light and fluorescent light) emitted from the phosphor unit 26 passes through and is transmitted by the dichroic mirror 24, then is collected (refracted) by the refractive optical system 27 and enters the light tunnel 29.

このような構成を有する光源装置20における青色光の光路(以下、適宜「青色光光路」という)について、説明する。青色光光路とは、レーザ光源21が出射した励起光のうち、蛍光体ユニット26の反射部で反射する光が進行する光路をいう。 The optical path of blue light in the light source device 20 having such a configuration (hereinafter referred to as the "blue light optical path" as appropriate) will be described. The blue light optical path refers to the optical path along which light reflected by the reflecting portion of the phosphor unit 26 travels, out of the excitation light emitted by the laser light source 21.

レーザ光源21から出射された青色光は、カップリングレンズ22により平行光に変換される。カップリングレンズ22から出射された青色光は、第1の光学系23の大口径レンズ23aによって集光及び合成された後、負レンズ23bによって平行光に変換される。負レンズ23bから出射された青色光は、ダイクロイックミラー24で反射され、第2の光学系25に向かう。ダイクロイックミラー24は、レーザ光源21から出射された青色光を反射する反射面24aを構成する。上述した励起光の投影像中心の点Pは、ダイクロイックミラー24に形成される。 The blue light emitted from the laser light source 21 is converted into parallel light by the coupling lens 22. The blue light emitted from the coupling lens 22 is collected and combined by the large-diameter lens 23a of the first optical system 23, and then converted into parallel light by the negative lens 23b. The blue light emitted from the negative lens 23b is reflected by the dichroic mirror 24 and travels toward the second optical system 25. The dichroic mirror 24 forms a reflective surface 24a that reflects the blue light emitted from the laser light source 21. A point P at the center of the projection image of the excitation light described above is formed on the dichroic mirror 24.

上述したように、ダイクロイックミラー24は、第2の光学系25の光軸に対して第1の光学系23側にずれて配置されている。このため、青色光光路は、第2の光学系25(より具体的には、正レンズ25A)の第1の光学系23側の一部に入射する。そして、青色光は、第2の光学系25の光軸に角度を有した状態で近づくように進み、第2の光学系25(より具体的には、正レンズ25B)から出射する。第2の光学系25から出射した青色光は、蛍光体ユニット26に入射する。 As described above, the dichroic mirror 24 is positioned offset toward the first optical system 23 with respect to the optical axis of the second optical system 25. Therefore, the blue light optical path is incident on a part of the second optical system 25 (more specifically, the positive lens 25A) on the first optical system 23 side. The blue light then travels toward the optical axis of the second optical system 25 at an angle, and is emitted from the second optical system 25 (more specifically, the positive lens 25B). The blue light emitted from the second optical system 25 is incident on the phosphor unit 26.

ここで、蛍光体ユニット26に入射した青色光は、反射部に入射するものとする。反射部に入射した青色光は、正反射される。反射部で正反射された青色光は、第2の光学系25(より具体的には、正レンズ25B)における第1の光学系23とは反対側の一部に入射する。そして、青色光は、第2の光学系25の光軸に角度を有した状態で遠ざかるように進み、第2の光学系25(より具体的には、正レンズ25A)から出射する。 Here, the blue light incident on the phosphor unit 26 is incident on the reflecting section. The blue light incident on the reflecting section is specularly reflected. The blue light specularly reflected by the reflecting section is incident on a part of the second optical system 25 (more specifically, the positive lens 25B) on the opposite side to the first optical system 23. The blue light then travels away from the second optical system 25 at an angle to the optical axis of the second optical system 25, and exits from the second optical system 25 (more specifically, the positive lens 25A).

第2の光学系25(より具体的には、正レンズ25A)から出射した青色光は、ダイクロイックミラー24と交わらない。蛍光体ユニット26から正反射された青色光の光束は、蛍光体ユニット26から出射する励起光の光束を構成する。青色光の光束がダイクロイックミラー24と交わらないため、光利用効率の低下を抑制することができる。 The blue light emitted from the second optical system 25 (more specifically, the positive lens 25A) does not intersect with the dichroic mirror 24. The blue light beam specularly reflected from the phosphor unit 26 constitutes the excitation light beam emitted from the phosphor unit 26. Because the blue light beam does not intersect with the dichroic mirror 24, a decrease in light utilization efficiency can be suppressed.

ここで、ダイクロイックミラー24の一端33b(第1の端部の一例)は、第2の光学系25から出射した青色光から遠い端部であり、ダイクロイックミラー24の他方の端33a(第2の端部の一例)は、第2の光学系25から出射した青色光の光束に近い端部である。 Here, one end 33b (an example of a first end) of the dichroic mirror 24 is the end farther from the blue light emitted from the second optical system 25, and the other end 33a (an example of a second end) of the dichroic mirror 24 is the end closer to the luminous flux of blue light emitted from the second optical system 25.

ダイクロイックミラー24と交わらずに通過した青色光は、屈折光学系27に入射する。そして、青色光は、屈折光学系27の光軸に角度を有した状態で近づくように進み、ライトトンネル29に入射する。ライトトンネル29の内部で複数回反射され、均一化された後、光源装置20の外部に配置された照明光学系に入射する。 The blue light that passes through the dichroic mirror 24 without intersecting with it enters the refractive optical system 27. The blue light then travels toward the optical axis of the refractive optical system 27 at an angle and enters the light tunnel 29. After being reflected multiple times and homogenized inside the light tunnel 29, it enters the illumination optical system located outside the light source device 20.

図2は、本実施形態に係る光源装置20における蛍光光の光路を示す概略構成図である。 Figure 2 is a schematic diagram showing the optical path of fluorescent light in the light source device 20 according to this embodiment.

光源装置20における蛍光光の光路(以下、適宜「蛍光光路」という)について、説明する。なお、図2においては、説明の便宜上、蛍光光の光路の一部を省略している。蛍光光路とは、レーザ光源21が出射した励起光のうち、蛍光体ユニット26の波長変換部で波長変換される光が進行する光路をいう。 The optical path of the fluorescent light in the light source device 20 (hereinafter referred to as the "fluorescent optical path" as appropriate) will be described. Note that in FIG. 2, for the sake of convenience, part of the optical path of the fluorescent light is omitted. The fluorescent optical path refers to the optical path along which light that is wavelength converted by the wavelength conversion section of the phosphor unit 26 travels, out of the excitation light emitted by the laser light source 21.

レーザ光源21から出射された青色光が蛍光体ユニット26に導かれるまでは、蛍光光路は、上述した青色光光路と同様である。ここで、蛍光体ユニット26に入射した青色光は、波長変換部に入射するものとする。波長変換部に入射した青色光は、蛍光体に対する励起光として作用し、蛍光体により波長変換され、例えば、黄色の波長域を含む蛍光光になると共に、反射コート及び蛍光体層の作用によりランバート反射される。 Until the blue light emitted from the laser light source 21 is guided to the phosphor unit 26, the fluorescent light path is the same as the blue light path described above. Here, the blue light incident on the phosphor unit 26 is assumed to be incident on the wavelength conversion section. The blue light incident on the wavelength conversion section acts as excitation light for the phosphor, and is wavelength converted by the phosphor to become fluorescent light including, for example, a yellow wavelength range, and is Lambertian reflected by the action of the reflective coating and phosphor layer.

波長変換部によってランバート反射された蛍光光は、第2の光学系25によって平行光に変換される。第2の光学系25から出射した蛍光光は、ダイクロイックミラー24を透過し、屈折光学系27に入射する。 The fluorescent light that is Lambert-reflected by the wavelength conversion unit is converted into parallel light by the second optical system 25. The fluorescent light that is emitted from the second optical system 25 passes through the dichroic mirror 24 and enters the refractive optical system 27.

ここで、ダイクロイックミラー24の一端33bは、蛍光光の光束外に位置し、ダイクロイックミラー24の他方の端33aは、蛍光光の光束内に位置する。 Here, one end 33b of the dichroic mirror 24 is located outside the fluorescent light beam, and the other end 33a of the dichroic mirror 24 is located within the fluorescent light beam.

そして、蛍光光は、屈折光学系27の光軸に角度を有した状態で近づくように進み、ライトトンネル29に入射する。ライトトンネル29の内部で複数回反射され、均一化された後、光源装置20の外部に配置された照明光学系に入射する。 The fluorescent light then approaches the optical axis of the refractive optical system 27 at an angle and enters the light tunnel 29. After being reflected multiple times and homogenized inside the light tunnel 29, the light enters the illumination optical system located outside the light source device 20.

このように本実施形態に係る光源装置20においては、レーザ光源21から出射される青色光の光路を、蛍光体ユニット26の反射前と反射後とで異ならせている。より具体的には、レーザ光源21からダイクロイックミラー24上に投影される青色光の投影像中心の点と、蛍光体ユニット26から反射する青色光の光束とが交わらないように青色光光路を形成している。これにより、蛍光体ユニット26から出射された青色光の光束が、レーザ光源21から出射された青色光の投影像中心に交わらないことから、青色光がダイクロイックミラー24上の同一箇所を透過するのを防止できるので、集光密度の上昇に起因してダイクロイックミラー24が破損する事態を抑制でき、信頼性を向上することができる。 In this way, in the light source device 20 according to this embodiment, the optical path of the blue light emitted from the laser light source 21 is different before and after reflection from the phosphor unit 26. More specifically, the blue light optical path is formed so that the point at the center of the projection image of the blue light projected from the laser light source 21 onto the dichroic mirror 24 does not intersect with the blue light beam reflected from the phosphor unit 26. As a result, the blue light beam emitted from the phosphor unit 26 does not intersect with the center of the projection image of the blue light emitted from the laser light source 21, and therefore the blue light can be prevented from passing through the same point on the dichroic mirror 24. This makes it possible to suppress the situation in which the dichroic mirror 24 is damaged due to an increase in the light concentration density, and improves reliability.

また、蛍光体ユニット26から出射される青色光の光路を分離するために位相差板や偏光分離素子(偏光ビームスプリッター)等の特別な光学素子を用意する必要がないので、部品点数を低減でき、製造コストを低減すると共に光源装置20を小型化することができる。さらに、位相差板や偏光分離素子等の偏光を操作する光学部品を使用しないので、光学部品の反射率、透過率及び吸収率等による光利用効率の低下を抑制することができる。 In addition, since there is no need to prepare special optical elements such as a retardation plate or a polarizing beam splitter (polarizing beam splitter) to separate the optical path of the blue light emitted from the phosphor unit 26, the number of parts can be reduced, which reduces manufacturing costs and makes the light source device 20 more compact. Furthermore, since no optical components that manipulate polarized light such as a retardation plate or a polarizing beam splitter are used, it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency due to the reflectance, transmittance, absorptance, etc. of the optical components.

さらに、本実施形態に係る光源装置20において、レーザ光源21から出射される青色光は、偏光方向が一定の方向である直線偏光である。また、複数のレーザ光源21を有する光源ユニットは、直線偏光の向きが全て同じになるように配置されている。このため、光源ユニットから出射する光の直線偏光の向きは揃っている。直線偏光の向きは、光源ユニットを配置する向きで決定できる。ライトトンネル29の傾きに合わせて光源ユニットを傾けると直線偏光の向きが変わってしまう。このように直線偏光の向きが変わってしまうような状況下において、偏光分離素子等により偏光を操作する構成である場合、偏光分離素子を透過する際に光利用効率が低下し得る。本実施形態に係る光源装置20においては、偏光を操作する構成を採用しないため、レーザ光源21の傾きに起因して光利用効率が低下するのを防止することができる。 Furthermore, in the light source device 20 according to this embodiment, the blue light emitted from the laser light source 21 is linearly polarized light with a fixed polarization direction. In addition, the light source unit having multiple laser light sources 21 is arranged so that the directions of the linear polarization are all the same. Therefore, the directions of the linear polarization of the light emitted from the light source unit are uniform. The direction of the linear polarization can be determined by the direction in which the light source unit is arranged. If the light source unit is tilted to match the inclination of the light tunnel 29, the direction of the linear polarization will change. In such a situation where the direction of the linear polarization changes, if the configuration is such that the polarization is manipulated by a polarization separation element or the like, the light utilization efficiency may decrease when passing through the polarization separation element. In the light source device 20 according to this embodiment, since a configuration that manipulates the polarization is not adopted, it is possible to prevent the light utilization efficiency from decreasing due to the inclination of the laser light source 21.

図3は、本実施形態に係るダイクロイックミラー24の配置を説明する図である。図3は、ダイクロイックミラー24および第2の光学系25を、屈折光学系27の位置から第2の光学系25の光軸方向に(図1および図2の垂直方向の上から)見た図である。蛍光体ユニット26から射出した青色光は、図3の紙面奥から手前に向かって伝搬し、第2の光学系25により平行光に変換された青色光の光束71として屈折光学系27に向かって射出される。ダイクロイックミラー24は、第2の光学系25の正レンズ25Aから射出した蛍光光の光束72と重なるように配置される。ダイクロイックミラー24は、その一端33bが蛍光光の光束72の外になるように配置される。ダイクロイックミラー24の他方の端33aは、蛍光光束72の中に配置される。 FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of the dichroic mirror 24 according to this embodiment. FIG. 3 is a diagram showing the dichroic mirror 24 and the second optical system 25 as viewed from the position of the refractive optical system 27 in the optical axis direction of the second optical system 25 (from above in the vertical direction of FIG. 1 and FIG. 2). The blue light emitted from the phosphor unit 26 propagates from the back to the front of the paper in FIG. 3, and is emitted toward the refractive optical system 27 as a blue light beam 71 converted into parallel light by the second optical system 25. The dichroic mirror 24 is disposed so as to overlap with the fluorescent light beam 72 emitted from the positive lens 25A of the second optical system 25. The dichroic mirror 24 is disposed so that one end 33b is outside the fluorescent light beam 72. The other end 33a of the dichroic mirror 24 is disposed in the fluorescent light beam 72.

蛍光体ユニット26で反射された青色光は、第2の光学系25に入射し、正レンズ25Aから青色光の光束71として、図3紙面の奥側から手前側に伝搬し屈折光学系27に入射する。ダイクロイックミラー24は、青色光の光束71と重ならないように、青色光の光束71の外側に配置される。ダイクロイックミラー24は、第2光学系25の光軸25Cに対して青色光の光束71の反対側に配置される。 The blue light reflected by the phosphor unit 26 enters the second optical system 25, and propagates from the positive lens 25A as a blue light beam 71 from the back side to the front side of the paper in FIG. 3, and enters the refractive optical system 27. The dichroic mirror 24 is positioned outside the blue light beam 71 so as not to overlap with the blue light beam 71. The dichroic mirror 24 is positioned on the opposite side of the blue light beam 71 with respect to the optical axis 25C of the second optical system 25.

蛍光光の光束72のうち、ダイクロイックミラー24と重なっている蛍光光はダイクロイックミラー24を透過するが、一部はダイクロイックミラーによって反射または吸収されるので、強度が弱くなる。そのため、蛍光光の光束72は第2の光学系25の光軸25Cに対して、非対称の強度分布を持つ。図3に示すダイクロイックミラーの配置では、光軸25Cに対して一端33bの側(図3の左側)の強度が弱く、光軸25Cに対して一端33bの反対側(図3の右側)の強度が強くなる。 Of the fluorescent light beam 72, the fluorescent light that overlaps with the dichroic mirror 24 passes through the dichroic mirror 24, but some of it is reflected or absorbed by the dichroic mirror, reducing its intensity. Therefore, the fluorescent light beam 72 has an asymmetric intensity distribution with respect to the optical axis 25C of the second optical system 25. In the arrangement of the dichroic mirror shown in Figure 3, the intensity is weak on the side of one end 33b with respect to the optical axis 25C (the left side of Figure 3), and the intensity is strong on the side opposite the one end 33b with respect to the optical axis 25C (the right side of Figure 3).

図3(A)の配置は、ダイクロイックミラー24の短辺方向の中心線33と第2の光学系25の光軸25Cとが重なるようにした例である。このような配置とすることで、ダイクロイックミラー24の短辺方向の中心線33に対して蛍光光束72の強度分布を対称にすることができ、屈折光学系27から射出する蛍光光の強度分布をより均一にすることができる。 The arrangement in FIG. 3(A) is an example in which the center line 33 in the short side direction of the dichroic mirror 24 overlaps with the optical axis 25C of the second optical system 25. With this arrangement, the intensity distribution of the fluorescent light beam 72 can be made symmetrical with respect to the center line 33 in the short side direction of the dichroic mirror 24, and the intensity distribution of the fluorescent light emitted from the refractive optical system 27 can be made more uniform.

図3(B)は、ダイクロイックミラー24の短辺方向の中心線を、光軸25Cからずらして配置した例である。ダイクロイックミラー24の中心は、光軸25Cに対して図3bの上方向にずれているので、蛍光光の光束72の強度分布は図3bの右下側が強くなる。このとき、ダイクロイックミラー24の向きを変えない場合は、青色光の光束71の光路は変わらない。従って、図3(B)のダイクロイックミラー24の配置は、光源21や第1の光学系23の配置によらず蛍光光の光束72の強度分布を調整することができる。それにより、屈折光学系27から射出される蛍光光の角度分布をライトトンネル29の配置に合わせて調整することができる。その際、前述のとおり、光源21や第1の光学系23の配置の影響を受けずに、蛍光光の分布を調整することができる。 Figure 3 (B) shows an example in which the center line of the dichroic mirror 24 in the short side direction is shifted from the optical axis 25C. Since the center of the dichroic mirror 24 is shifted upward in Figure 3b with respect to the optical axis 25C, the intensity distribution of the fluorescent light beam 72 becomes stronger on the lower right side of Figure 3b. In this case, if the orientation of the dichroic mirror 24 is not changed, the optical path of the blue light beam 71 does not change. Therefore, the arrangement of the dichroic mirror 24 in Figure 3 (B) can adjust the intensity distribution of the fluorescent light beam 72 regardless of the arrangement of the light source 21 and the first optical system 23. Thereby, the angular distribution of the fluorescent light emitted from the refractive optical system 27 can be adjusted to match the arrangement of the light tunnel 29. In this case, as described above, the distribution of the fluorescent light can be adjusted without being affected by the arrangement of the light source 21 and the first optical system 23.

図4は、本実施形態に係る光源装置が有する蛍光体ユニットの構成の説明図である。図4(A)においては、蛍光体ユニット26を青色光の入射方向から示しており、図4(B)においては、蛍光体ユニット26を青色光の入射方向と直交する方向から示している。なお、図4に示す蛍光体ユニット26の構成は、一例を示すものであり、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。 Figure 4 is an explanatory diagram of the configuration of the phosphor unit of the light source device according to this embodiment. In Figure 4 (A), the phosphor unit 26 is shown from the direction of incidence of blue light, and in Figure 4 (B), the phosphor unit 26 is shown from a direction perpendicular to the direction of incidence of blue light. Note that the configuration of the phosphor unit 26 shown in Figure 4 is an example, and is not limited to this and can be modified as appropriate.

図4に示すように、蛍光体ユニット26は、円盤部材(基板)26Aと、円盤部材26Aの中心を通り、当該円盤部材26Aの平面に垂直な直線を回転軸26Bとして回転駆動する駆動モータ(駆動部)26Cとを有している。円盤部材26Aは、例えば、透明基板や金属基板(アルミニウム基板等)を用いることができるが、これに限定されるものではない。 As shown in FIG. 4, the phosphor unit 26 has a disk member (substrate) 26A and a drive motor (drive unit) 26C that rotates around a rotation axis 26B that passes through the center of the disk member 26A and is perpendicular to the plane of the disk member 26A. The disk member 26A can be, for example, a transparent substrate or a metal substrate (such as an aluminum substrate), but is not limited to these.

蛍光体ユニット26(円盤部材26A)は、周方向の大部分(第1実施形態では270°よりも大きい角度範囲)が蛍光領域26Dに区画されており、周方向の小部分(第1実施形態では90°よりも小さい角度範囲)が励起光反射領域26Eに区画されている。なお、励起光反射領域26Eは、ダイクロイックミラー24で反射された励起光を反射(若しくは拡散反射)する第1の領域であって、反射部の一例を構成する。蛍光領域26Dは、ダイクロイックミラー24で反射された励起光を変換して蛍光光を出射する領域であって、波長変換部の一例を構成する。蛍光領域26Dは、下層側から上層側に向かって順に、反射コート26D1と、蛍光体層26D2と、反射防止コート(ARコート)26D3とを積層して構成されている。 The phosphor unit 26 (disk member 26A) is partitioned into a fluorescent region 26D over a large portion of the circumferential direction (an angular range greater than 270° in the first embodiment), and a small portion of the circumferential direction (an angular range less than 90° in the first embodiment) is partitioned into an excitation light reflection region 26E. The excitation light reflection region 26E is a first region that reflects (or diffusely reflects) the excitation light reflected by the dichroic mirror 24, and constitutes an example of a reflecting section. The fluorescent region 26D is a region that converts the excitation light reflected by the dichroic mirror 24 and emits fluorescent light, and constitutes an example of a wavelength conversion section. The fluorescent region 26D is configured by laminating a reflective coat 26D1, a phosphor layer 26D2, and an anti-reflection coat (AR coat) 26D3 in this order from the lower layer side to the upper layer side.

反射コート26D1は、蛍光体層26D2による蛍光光(発光光)の波長領域の光を反射する特性を有している。円盤部材26Aを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート26D1を省略することも可能である。言い換えると、円盤部材26Aに反射コート26D1の機能を持たせることも可能である。 The reflective coating 26D1 has the property of reflecting light in the wavelength region of the fluorescent light (emitted light) produced by the phosphor layer 26D2. If the disk member 26A is made of a metal substrate with high reflectivity, it is possible to omit the reflective coating 26D1. In other words, it is possible to give the disk member 26A the function of the reflective coating 26D1.

蛍光体層26D2としては、例えば、蛍光体材料を有機・無機のバインダ内に分散させたもの、蛍光体材料の結晶を直接形成したもの、Ce:YAG系などの希土類蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体層26D2は、励起光の少なくとも一部を励起光とは異なる波長の蛍光光に変換して出射する波長変換部材の一例を構成する。蛍光体層26D2による蛍光光(発光光)の波長帯域は、例えば、黄、青、緑、赤の波長帯域を用いることができるが、第1実施形態では、黄色の波長帯域を有する蛍光光(発光光)を用いる場合を例示して説明する。また、本実施例では波長変換素子として蛍光体を用いているが、燐光体や、非線形光学結晶などを用いてもよい。 For example, phosphor layer 26D2 may be a phosphor material dispersed in an organic or inorganic binder, a phosphor material crystallized directly, or a rare earth phosphor such as Ce:YAG. Phosphor layer 26D2 is an example of a wavelength conversion member that converts at least a part of the excitation light into fluorescent light of a different wavelength from the excitation light and emits it. The wavelength band of the fluorescent light (emission light) by phosphor layer 26D2 may be, for example, yellow, blue, green, or red, but in the first embodiment, a case where fluorescent light (emission light) having a yellow wavelength band is used will be described as an example. In this embodiment, a phosphor is used as the wavelength conversion element, but a phosphorescent material or a nonlinear optical crystal may also be used.

反射防止コート26D3は、蛍光体層26D2の表面における光の反射を防止する特性を有している。 The anti-reflective coating 26D3 has the property of preventing light reflection on the surface of the phosphor layer 26D2.

励起光反射領域26Eには、第2の光学系25から導かれた青色光の波長領域の光を反射する特性を有する反射コート(反射面)26E1が積層されている。円盤部材26Aを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート26E1を省略することも可能である。言い換えると、円盤部材26Aに反射コート26E1の機能を持たせることも可能である。 A reflective coating (reflective surface) 26E1 having the property of reflecting light in the wavelength region of blue light guided from the second optical system 25 is laminated on the excitation light reflection region 26E. If the disk member 26A is made of a metal substrate with high reflectivity, it is possible to omit the reflective coating 26E1. In other words, it is possible to give the disk member 26A the function of the reflective coating 26E1.

円盤部材26Aを駆動モータ26Cによって回転駆動することにより、蛍光体ユニット26上における青色光の照射位置が時間とともに移動する。その結果、蛍光体ユニット26に入射した青色光(第1の色光、第1の光の一例)の一部分が、蛍光領域(波長変換領域)26Dで青色光(第1の色光)とは波長の異なる蛍光光(第2の色光)に変換されて出射される。一方、蛍光体ユニット26に入射した青色光の他部分が励起光反射領域26Eで青色光のまま反射される By rotating disk member 26A by drive motor 26C, the irradiation position of the blue light on phosphor unit 26 moves over time. As a result, a part of the blue light (first colored light, an example of first light) incident on phosphor unit 26 is converted into fluorescent light (second colored light) having a different wavelength from the blue light (first colored light) in fluorescent region (wavelength conversion region) 26D and emitted. Meanwhile, the other part of the blue light incident on phosphor unit 26 is reflected as blue light by excitation light reflection region 26E.

なお、蛍光領域26Dと励起光反射領域26Eの数や範囲等には自由度があり、種々の設計変更が可能である。例えば、各2つの蛍光領域と励起光反射領域とを周方向に90°間隔となるように交互に配置してもよい。 The number and range of the fluorescent regions 26D and the excitation light reflecting regions 26E can be freely determined, and various design changes are possible. For example, two fluorescent regions and two excitation light reflecting regions may be alternately arranged at 90° intervals in the circumferential direction.

図5は、本実施形態に係るダイクロイックミラー24の固定方法の説明図である。 Figure 5 is an explanatory diagram of a method for fixing the dichroic mirror 24 according to this embodiment.

ダイクロイックミラー24は、光学的に使用する領域と、光学的に使用せずダイクロイックミラー24を保持に使用する領域を持っている構成になっており、ダイクロイックミラー24を支持(保持)するミラーホルダー30(保持部材の一例)と、ダイクロイックミラー24を押えるミラー押え31にて固定されている。固定方法は、図に示す構成以外にも、接着固定、ねじ等によるダイクロイックミラー24の直接固定でもよい。 The dichroic mirror 24 has an area that is used optically and an area that is not used optically and is used to hold the dichroic mirror 24, and is fixed by a mirror holder 30 (an example of a holding member) that supports (holds) the dichroic mirror 24, and a mirror holder 31 that holds the dichroic mirror 24. The fixing method may be adhesive fixing, direct fixing of the dichroic mirror 24 with screws, etc., in addition to the configuration shown in the figure.

ダイクロイックミラー24の一端33bは、図2に示したように、第2の光学系25から出射した蛍光光の光束外に位置する。一端33bは、光学的に使用しない領域、すなわち、光学的に機能を必要としない領域に含まれる。ミラーホルダー30は、この光学的に機能を必要としない領域を保持する。 As shown in FIG. 2, one end 33b of the dichroic mirror 24 is located outside the light beam of the fluorescent light emitted from the second optical system 25. The one end 33b is included in an area that is not optically used, that is, an area that does not require any optical function. The mirror holder 30 holds this area that does not require any optical function.

ダイクロイックミラー24の他方の端33aは、図2に示したように、第2の光学系25から出射した蛍光光の光束内に位置し、ミラーホルダー30により保持されない。 The other end 33a of the dichroic mirror 24 is located within the light beam of the fluorescent light emitted from the second optical system 25, as shown in FIG. 2, and is not held by the mirror holder 30.

図5(b)に示すように、ミラーホルダー30には開口30Aが形成されており、図2に示した第2の光学系25から出射した蛍光光の光束は、開口30Aを通過する。 As shown in FIG. 5(b), an opening 30A is formed in the mirror holder 30, and the fluorescent light beam emitted from the second optical system 25 shown in FIG. 2 passes through the opening 30A.

また、図1に示した第2の光学系25から出射した青色光は、ミラーホルダー30の開口30Aのうち、ダイクロイックミラー24と重なり合わない領域を通過する。 In addition, the blue light emitted from the second optical system 25 shown in FIG. 1 passes through the area of the opening 30A of the mirror holder 30 that does not overlap with the dichroic mirror 24.

図6は、本実施形態に係るダイクロイックミラー24の固定方法の変形例の説明図である。 Figure 6 is an explanatory diagram of a modified example of the method for fixing the dichroic mirror 24 according to this embodiment.

図5では、ミラーホルダー30は、一端33bがはみ出すように、ダイクロイックミラー24を保持したが、図6では、ミラーホルダー30は、一端33bがはみ出さないように、ダイクロイックミラー24を保持する。 In FIG. 5, the mirror holder 30 holds the dichroic mirror 24 so that one end 33b protrudes, but in FIG. 6, the mirror holder 30 holds the dichroic mirror 24 so that one end 33b does not protrude.

図7は、本実施形態に係るダイクロイックミラー24の説明図である。 Figure 7 is an explanatory diagram of the dichroic mirror 24 according to this embodiment.

ダイクロイックミラー24と、ミラーを通過するX方向の第1の直線32、ミラーを通過するY方向の第2の直線33の関係を説明する。ダイクロイックミラー24は透明基材たとえばガラスやサファイアなどの表面に、偏光分離膜や波長選択性フィルター機能や反射膜などの光学的な機能を施している。特に波長に応じて透過や反射するダイクロイックミラー領域に波長領域に応じて透過や反射する光学薄膜が表面に施されている。その表面上に仮想の2つの直線(32、33)を定義した。 The relationship between the dichroic mirror 24, a first straight line 32 in the X direction that passes through the mirror, and a second straight line 33 in the Y direction that passes through the mirror will be explained. The dichroic mirror 24 is made of a transparent substrate such as glass or sapphire, and has optical functions such as a polarization separation film, wavelength selective filter function, and reflective film applied to the surface. In particular, an optical thin film that transmits or reflects depending on the wavelength is applied to the surface of the dichroic mirror area that transmits or reflects depending on the wavelength. Two imaginary straight lines (32, 33) are defined on the surface.

第2の直線33はダイクロイックミラー24の長手方向、第1の直線32はダイクロイックミラー24の短手方向に沿った方向の直線とし、互いに直交している例を示す。第1の直線32はダイクロイックミラー24の長辺方向の線であり、第2の直線33はダイクロイックミラー24の短辺方向の中心線である。 In this example, the second straight line 33 is a line in the longitudinal direction of the dichroic mirror 24, and the first straight line 32 is a line along the short side direction of the dichroic mirror 24, and are perpendicular to each other. The first straight line 32 is a line in the long side direction of the dichroic mirror 24, and the second straight line 33 is a center line of the dichroic mirror 24 in the short side direction.

2との仮想の直線32,33には光学素子の端部がそれぞれ存在し、端部を33a、33b、32a、32bとする The optical element has ends on imaginary straight lines 32 and 33 , which are designated as 33a, 33b, 32a, and 32b.

一端33bは、前述したように、第2の光学系25から出射した蛍光光の光束外に位置し、ミラーホルダー30により保持される。 As described above, one end 33b is located outside the light beam of the fluorescent light emitted from the second optical system 25 and is held by the mirror holder 30.

他方の端33aは、前述したように、第2の光学系25から出射した蛍光光の光束内に位置し、ミラーホルダー30により保持されない。 The other end 33a, as described above, is located within the light beam of the fluorescent light emitted from the second optical system 25 and is not held by the mirror holder 30.

さらに、一端32bおよび他方の端32aも、図5および図6に示したように、第2の光学系25から出射した蛍光光の光束内に位置し、ミラーホルダー30により保持されない。 Furthermore, as shown in Figures 5 and 6, one end 32b and the other end 32a are located within the light beam of the fluorescent light emitted from the second optical system 25 and are not held by the mirror holder 30.

レーザ光源21から出射された青色光がダイクロイックミラー24の反射面24aに入射する位置は、仮想の第1の直線32の方向において中心になるようにダイクロイックミラー24を配置してもよい。ダイクロイックミラー24の他方の端33aは蛍光光の光束内位置するともに、青色光の光束内に位置する。そのため、ダイクロイックミラー24は、蛍光光及び青色光が照射されることで反射面24a側の温度が上昇する。ダイクロイックミラー24は片面の温度が上昇するためひずみが生じ、反射面24aが湾曲する。このように反射面24aに湾曲が生じた場合であっても、反射面24aの第1の直線32の方向の中心部付近の青色光の光束に対する角度の変化は、反射面24aの第1の直線32の方向の端部(反射面24aの端部32aや32bの近傍)と比較して小さくなる。そのため、ダイクロイックミラー24の温度が上昇しても、反射面24aで反射した青色光の射出方向の変化は小さくなる。それにより、本実施形態の光学系は、青色光の光束の射出方向を安定させることができる。 The dichroic mirror 24 may be arranged so that the position where the blue light emitted from the laser light source 21 enters the reflecting surface 24a of the dichroic mirror 24 is the center in the direction of the imaginary first straight line 32. The other end 33a of the dichroic mirror 24 is located within the fluorescent light beam and the blue light beam. Therefore, the temperature of the reflecting surface 24a side of the dichroic mirror 24 increases when the fluorescent light and blue light are irradiated. The dichroic mirror 24 is distorted due to the increase in temperature on one side, and the reflecting surface 24a is curved. Even if the reflecting surface 24a is curved in this way, the change in angle with respect to the blue light beam near the center of the reflecting surface 24a in the direction of the first straight line 32 is smaller than the end of the reflecting surface 24a in the direction of the first straight line 32 (near the ends 32a and 32b of the reflecting surface 24a). Therefore, even if the temperature of the dichroic mirror 24 rises, the change in the emission direction of the blue light reflected by the reflecting surface 24a is small. As a result, the optical system of this embodiment can stabilize the emission direction of the blue light beam.

青色光の光束の中心がダイクロイックミラー24の第1の直線32の方向の中心になるようにするには、第1の光学系23の光軸がダイクロイックミラー24の仮想線32の方向の中心で反射面24aと交わるように、第1の光学系23とダイクロイックミラーを配置すればよい。図6の変形例で説明すると、ダイクロイックミラー24の第1の直線32と第2の直線33の交点が第1の光学系の光軸と交わるようにする。 To position the center of the blue light flux at the center of the first straight line 32 of the dichroic mirror 24, the first optical system 23 and the dichroic mirror should be positioned so that the optical axis of the first optical system 23 intersects with the reflecting surface 24a at the center of the dichroic mirror 24 in the direction of the virtual line 32. Explaining this in the modified example of Figure 6, the intersection of the first straight line 32 and the second straight line 33 of the dichroic mirror 24 intersects with the optical axis of the first optical system.

仮想の第1の直線32と第2の直線33は互いに略90度の角度で成すように定義したが、その限りでない。 The imaginary first straight line 32 and second straight line 33 are defined as being at an angle of approximately 90 degrees to each other, but this is not limited thereto.

また、光学素子も長方形を例にして説明したが、正方形でもよいし、多角形でもよいし、円形あるいは楕円でも構わない。ユニット構図に適した光学素子の形状に設計すればよい。 In addition, the optical elements have been described as rectangular, but they may be square, polygonal, circular, or elliptical. The optical element shape should be designed to suit the unit composition.

図8は、本実施形態に係るダイクロイックミラー24の固定方法の変形例の説明図である。ダイクロイックミラー24はミラーホルダー30とミラー押さえ31とで挟持され、ねじ35でミラー押さえ31をミラーホルダー30に締結されることで固定される。ミラーホルダー30には、ダイクロイックミラー24の形状に合わせた凹部34cが設けられている。凹部34cの底面はダイクロイックミラー24の反射面24aと当接することで、反射面24aの角度を決定する。凹部34cは、ダイクロイックミラーの一端33b側の反対側を除く3方向に壁部が設けられている。これらの凹部34cの壁部は、ダイクロイックミラー24の側面と勘合する。さらに凹部34cの底面には突起部34aが設けられており、ダイクロイックミラー24に設けられた穴34bが設けられている。突起部34aと穴34bとが勘合することによりダイクロイックミラー24の反射面24aに平行な方向の位置を決めることができる。ここで、凹部34c,穴34b,突起部34aは、ダイクロイックミラー24のミラーホルダー30の位置に対する位置を決定する位置決め部の一例である。これらの位置決め部により、光学系に衝撃や振動が加わった場合でも、水平方向の位置ずれが生じないので、青色光の光束とダイクロイックミラーが干渉することがなく、光学系が射出する青色光の光量を安定させることができる。 Figure 8 is an explanatory diagram of a modified example of the method of fixing the dichroic mirror 24 according to this embodiment. The dichroic mirror 24 is sandwiched between the mirror holder 30 and the mirror holder 31, and is fixed by fastening the mirror holder 31 to the mirror holder 30 with a screw 35. The mirror holder 30 is provided with a recess 34c that matches the shape of the dichroic mirror 24. The bottom surface of the recess 34c abuts against the reflecting surface 24a of the dichroic mirror 24 to determine the angle of the reflecting surface 24a. The recess 34c has walls in three directions except for the opposite side to one end 33b of the dichroic mirror. These walls of the recess 34c fit with the side of the dichroic mirror 24. Furthermore, a protrusion 34a is provided on the bottom surface of the recess 34c, and a hole 34b is provided in the dichroic mirror 24. The protrusion 34a and the hole 34b fit together to determine the position in a direction parallel to the reflecting surface 24a of the dichroic mirror 24. Here, the recess 34c, the hole 34b, and the protrusion 34a are an example of a positioning part that determines the position of the dichroic mirror 24 relative to the position of the mirror holder 30. These positioning parts prevent horizontal positional deviation even if the optical system is subjected to shock or vibration, so the blue light flux and the dichroic mirror do not interfere with each other, and the amount of blue light emitted by the optical system can be stabilized.

図9は、本実施形態に係るダイクロイックミラー24の固定方法の別の変形例の説明図である。ダイクロイックミラー24は、図8と同様に凹部34cに勘合し、ミラーホルダー30とミラー押さえ31とで挟持されることで位置決めされ固定される。ミラーホルダー30の凹部の側面に突起部34dが設けられ、ダイクロイックミラー24の側面には切り欠き部34eが設けられている。切り欠き部34eは突起部34dと勘合することで、ダイクロイックミラー24とミラーホルダー30の位置を決めることができる。 Figure 9 is an explanatory diagram of another modified method of fixing the dichroic mirror 24 according to this embodiment. The dichroic mirror 24 is positioned and fixed by fitting into the recess 34c as in Figure 8 and being sandwiched between the mirror holder 30 and the mirror retainer 31. A protrusion 34d is provided on the side of the recess of the mirror holder 30, and a notch 34e is provided on the side of the dichroic mirror 24. The notch 34e fits into the protrusion 34d, allowing the positions of the dichroic mirror 24 and the mirror holder 30 to be determined.

図10は、図9の実施形態に付勢部材を追加した変形例を説明する図である。図10の変形例のダイクロイックミラー24には、図9の変形例と同じく切り欠き部34hが設けられている。切り欠き部34hは、ダイクロイックミラーの反射面24aに垂直な方向から見てV字状の形状である。ミラーホルダー30には、付勢部材34fが設けられる。付勢部材34fには、突起部34gが設けられており切り欠き部34hと勘合する。付勢部材34fは、図示しない板バネ等の付勢手段でダイクロイックミラー24をミラーホルダー30の基準面の一例である壁部34iに押し付けるように付勢する。ここで、突起部34gの形状を半円状とし、突起部34gの円弧は切り欠き部34hのV字の2面と2点で当接するようにしてある。ダイクロイックミラー24は、図9の変形例と同様にミラーホルダー30とミラー押さえ31とで挟持されることで固定される。このように付勢部材34fを設けることで、温度変換によってダイクロイックミラー24の外形が変動した場合でも、ダイクロイックミラー24の位置を正常に保つことができる。 Figure 10 is a diagram illustrating a modified example in which a biasing member is added to the embodiment of Figure 9. The dichroic mirror 24 of the modified example of Figure 10 is provided with a notch 34h as in the modified example of Figure 9. The notch 34h is V-shaped when viewed from a direction perpendicular to the reflecting surface 24a of the dichroic mirror. The mirror holder 30 is provided with a biasing member 34f. The biasing member 34f is provided with a protrusion 34g that fits into the notch 34h. The biasing member 34f biases the dichroic mirror 24 to press against the wall 34i, which is an example of the reference surface of the mirror holder 30, using a biasing means such as a leaf spring (not shown). Here, the shape of the protrusion 34g is semicircular, and the arc of the protrusion 34g is made to abut against the two surfaces of the V-shape of the notch 34h at two points. The dichroic mirror 24 is fixed by being sandwiched between the mirror holder 30 and the mirror retainer 31, as in the modified example of FIG. 9. By providing the biasing member 34f in this manner, the position of the dichroic mirror 24 can be kept normal even if the external shape of the dichroic mirror 24 changes due to temperature changes.

図11は、本実施形態に係るダイクロイックミラー24の固定方法の別の変形例の説明図である。図8の変形例と同様に、ダイクロイックミラー24は、凹部34cに勘合し、ミラーホルダー30とミラー押さえ31とで挟持されることで固定される。図11の変形例では、ダイクロイックミラー24の端面34jと端面34kは、凹部の壁部34iと壁部34mとに当接する。端部34kは端部34jに対して平行でなく、壁部34mは壁部34iに対して平行でない。ダイクロイックミラー24は、凹部34cに勘合するように配置された後に、ダイクロイックミラー24の一端33b側を、図示しない付勢手段で矢印34nに示す方向へ付勢される。端面34jと端面34kはテーパー状になっており、壁部34iと壁部34mはテーパー状になっているので、ダイクロイックミラー24は付勢されることで反射面24aに平行な方向の位置が決定される。ダイクロイックミラー24は、常に付勢されているので、振動や衝撃によって一時的に位置がずれても付勢により再度位置決めされるので、長期間にわたって安定した位置を維持することができる。また、図11のダイクロイックミラー24は特殊な形状の切り欠き部や穴の加工が必要ないため、ダイクロイックミラーを簡易に製造することが可能である。 Figure 11 is an explanatory diagram of another modified example of the method of fixing the dichroic mirror 24 according to this embodiment. As with the modified example of Figure 8, the dichroic mirror 24 is fixed by fitting into the recess 34c and being clamped between the mirror holder 30 and the mirror retainer 31. In the modified example of Figure 11, the end faces 34j and 34k of the dichroic mirror 24 abut against the walls 34i and 34m of the recess. The end 34k is not parallel to the end 34j, and the wall 34m is not parallel to the wall 34i. After the dichroic mirror 24 is positioned so that it fits into the recess 34c, one end 33b of the dichroic mirror 24 is urged in the direction indicated by the arrow 34n by an urging means (not shown). End faces 34j and 34k are tapered, and wall portions 34i and 34m are tapered, so that the dichroic mirror 24 is biased to determine its position in a direction parallel to the reflecting surface 24a. Since the dichroic mirror 24 is constantly biased, even if it temporarily shifts position due to vibration or impact, it is repositioned by the bias, so it can maintain a stable position for a long period of time. In addition, the dichroic mirror 24 in FIG. 11 does not require the processing of specially shaped notches or holes, so the dichroic mirror can be easily manufactured.

図12は、本実施形態に係るダイクロイックミラー24の固定方法の別の変形例を示している。図12の変形例は、図10に示した固定方法と同様にダイクロイックミラー24をミラーホルダー30とミラー押さえ31とで挟持することで固定しているが、図12Bに示すようにダイクロイックミラー24とミラーホルダー30との間と、ダイクロイックミラー24とミラー押さえ31との間に、それぞれ伝熱部材36を有する点が異なる。伝熱部材36は、ダイクロイックミラー24の上下に密着するように配置されており、ミラーホルダー30とミラー押さえ31によってダイクロイックミラー24と一緒に挟持される。ミラーホルダー30とダイクロイックミラー24との間に配置された伝熱部材36は、ダイクロイックミラー24とミラーホルダー30のそれぞれに密着することで熱接触する。同様にミラー押さえ31とダイクロイックミラー24との間に配置された伝熱部材36は、ダイクロイックミラー24とミラー押さえ31とのそれぞれと密着することで熱接触する。ダイクロイックミラー24は、入射する青色光や蛍光光によって加熱されるので温度が上昇する。特に、蛍光体ユニット26から射出する蛍光光は赤外線含むため、ダイクロイックミラー24を加熱しやすい。そのため、ダイクロイックミラー24の光入射側の面は、入射する青色光や蛍光光により加熱され温度が上昇する。ダイクロイックミラー24の温度が上昇した場合、ダイクロイックミラー24の基板の材質やコーティングの材質の熱膨張によって、ダイクロイックミラー24は変形する。特に、ダイクロイックミラー24の片面の温度が高くなった場合、ダイクロイックミラー24の片面の熱膨張による応力によって、ダイクロイックミラー24は反ったり歪んだりする。ダイクロイックミラー24が歪んだ場合、反射面24aの角度が変わってしまうため、入射する青色光を反射する方向が変わってしまう。また、ダイクロイックミラー24の温度変化が大きいと、ミラーホルダー30に対するダイクロイックミラー24の位置が変動してしまい、位置がずれてしまう問題が生じる。 FIG. 12 shows another modified example of the fixing method of the dichroic mirror 24 according to the present embodiment. In the modified example of FIG. 12, the dichroic mirror 24 is fixed by being sandwiched between the mirror holder 30 and the mirror holder 31, as in the fixing method shown in FIG. 10, but is different in that a heat transfer member 36 is provided between the dichroic mirror 24 and the mirror holder 30 and between the dichroic mirror 24 and the mirror holder 31, as shown in FIG. 12B. The heat transfer member 36 is disposed so as to be in close contact with the top and bottom of the dichroic mirror 24, and is sandwiched together with the dichroic mirror 24 by the mirror holder 30 and the mirror holder 31. The heat transfer member 36 disposed between the mirror holder 30 and the dichroic mirror 24 is in thermal contact with the dichroic mirror 24 and the mirror holder 30 by being in close contact with each of them. Similarly, the heat transfer member 36 disposed between the mirror holder 31 and the dichroic mirror 24 is in thermal contact with the dichroic mirror 24 and the mirror holder 31 by being in close contact with each of them. The dichroic mirror 24 is heated by the incident blue light and fluorescent light, and the temperature rises. In particular, the fluorescent light emitted from the phosphor unit 26 contains infrared rays , and therefore the dichroic mirror 24 is easily heated. Therefore, the light incident surface of the dichroic mirror 24 is heated by the incident blue light and fluorescent light, and the temperature rises. When the temperature of the dichroic mirror 24 rises, the dichroic mirror 24 is deformed due to thermal expansion of the material of the substrate of the dichroic mirror 24 and the material of the coating. In particular, when the temperature of one side of the dichroic mirror 24 becomes high, the dichroic mirror 24 is warped or distorted due to stress caused by the thermal expansion of one side of the dichroic mirror 24. When the dichroic mirror 24 is distorted, the angle of the reflecting surface 24a changes, and the direction in which the incident blue light is reflected changes. Furthermore, if the temperature change of the dichroic mirror 24 is large, the position of the dichroic mirror 24 with respect to the mirror holder 30 fluctuates, causing a problem of misalignment.

図12の変形例は、伝熱部材36をダイクロイックミラー24とミラーホルダー30、ミラー押さえ31との間に配置しているので、ダイクロイックミラー24の熱をミラーホルダー30とミラー押さえ31に効率的に伝熱することができるので、ダイクロイックミラー24の温度上昇を低減することができる。それにより、ダイクロイックミラー24の位置ずれや変形を小さくすることができる。 In the modified example of FIG. 12, the heat transfer member 36 is placed between the dichroic mirror 24 and the mirror holder 30 and mirror retainer 31, so that the heat of the dichroic mirror 24 can be efficiently transferred to the mirror holder 30 and mirror retainer 31, thereby reducing the temperature rise of the dichroic mirror 24. This makes it possible to reduce the positional deviation and deformation of the dichroic mirror 24.

伝熱部材36の材料は、熱伝導率が高くダイクロイックミラー24やミラーホルダー30と密着性の高い材料とすることが好ましい。例えばアルミ、スズ、半田等の比較的剛性の低い金属や、熱伝導率の高いフィルム状の樹脂や熱伝導性の高いゴム材料などとするのが良い。 The material of the heat transfer member 36 is preferably a material that has high thermal conductivity and high adhesion to the dichroic mirror 24 and the mirror holder 30. For example, it is preferable to use a metal with relatively low rigidity such as aluminum, tin, or solder, a film-like resin with high thermal conductivity, or a rubber material with high thermal conductivity.

伝熱部材36は、ダイクロイックミラー24の両側に配置してもよく、片側に配置してもよい。伝熱部材36を両側に配置した場合は、ダイクロイックミラー24の熱を効率的に伝熱できるのでダイクロイックミラー24の温度の上昇を抑制できる。伝熱部材36をダイクロイックミラー24とミラー押さえ31の間に配置した場合は、ダイクロイックミラー24の熱がミラーホルダー30側に伝熱しづらくなるので、ミラーホルダー30の温度上昇を抑制することができる。その場合、ミラーホルダー30の温度上昇により、ミラーホルダー30が変形すること抑制できるので、ダイクロイックミラー24の位置が安定する。 The heat transfer members 36 may be disposed on both sides of the dichroic mirror 24, or may be disposed on one side. When the heat transfer members 36 are disposed on both sides, the heat of the dichroic mirror 24 can be efficiently transferred, so that the temperature rise of the dichroic mirror 24 can be suppressed. When the heat transfer members 36 are disposed between the dichroic mirror 24 and the mirror retainer 31, the heat of the dichroic mirror 24 is less likely to be transferred to the mirror holder 30 , so that the temperature rise of the mirror holder 30 can be suppressed. In that case, the mirror holder 30 can be prevented from being deformed due to a temperature rise of the mirror holder 30 , so that the position of the dichroic mirror 24 is stabilized.

図12のミラー押さえ31またはミラーホルダー30は、放熱部材とすることができる。ミラー押さえ31やミラーホルダー30に放熱用のフィンを形成してもよく、空冷用のファンや水冷用の冷却水の流路などを形成してもよい。 The mirror retainer 31 or mirror holder 30 in FIG. 12 can be a heat dissipation member. The mirror retainer 31 or mirror holder 30 may be formed with fins for heat dissipation, or may be formed with a fan for air cooling or a flow path for cooling water.

図13は、第1実施形態に係る光源装置20を備えたプロジェクタ装置(画像投射装置)1を示す概略構成図である。 Figure 13 is a schematic diagram showing a projector device (image projection device) 1 equipped with a light source device 20 according to the first embodiment.

プロジェクタ装置1は、筐体10と、光源装置20と、照明光学系130と、画像形成素子(画像表示素子)40と、投射光学系50と、冷却装置60とを有している。筐体10は、光源装置20と、照明光学系130と、画像形成素子40と、投射光学系50と、冷却装置60とを収納する。 The projector device 1 has a housing 10, a light source device 20, an illumination optical system 130, an image forming element (image display element) 40, a projection optical system 50, and a cooling device 60. The housing 10 houses the light source device 20, the illumination optical system 130, the image forming element 40, the projection optical system 50, and the cooling device 60.

照明光学系130は、光源装置20のライトトンネル29が均一化した光で画像形成素子40を略均一に照明する。照明光学系130は、例えば、1枚以上のレンズや1面以上の反射面等を有している。 The illumination optical system 130 illuminates the image forming element 40 approximately uniformly with the light homogenized by the light tunnel 29 of the light source device 20. The illumination optical system 130 has, for example, one or more lenses and one or more reflective surfaces.

画像形成素子40は、照明光学系130により照明される光(光源装置20の光源光学系からの光)を変調することにより画像を形成する。画像形成素子40は、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)や液晶表示素子で構成される。画像形成素子40は、照明光学系130から照射される光(青色光、緑色光、赤色光、黄色光)と同期して微小鏡面を駆動させ、カラー画像を生成する。 The image-forming element 40 forms an image by modulating the light illuminated by the illumination optical system 130 (light from the light source optical system of the light source device 20). The image-forming element 40 is composed of, for example, a digital micromirror device (DMD) or a liquid crystal display element. The image-forming element 40 drives a micromirror surface in synchronization with the light (blue light, green light, red light, yellow light) irradiated from the illumination optical system 130 to generate a color image.

投射光学系50は、画像形成素子40が形成した画像(カラー画像)を、スクリーン(被投影面)に拡大投影する。投射光学系50は、例えば、1枚以上のレンズを有している。冷却装置60は、プロジェクタ装置1内の熱を帯びる各素子及び装置を冷却する。 The projection optical system 50 enlarges and projects the image (color image) formed by the image forming element 40 onto a screen (projection surface). The projection optical system 50 has, for example, one or more lenses. The cooling device 60 cools each element and device that generates heat within the projector device 1.

●まとめ●
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る光学系24、25、26は、光源から出射された青色光(第1の光の一例)を反射するダイクロイックミラー24(光学部材の一例)と、ダイクロイックミラー24で反射された青色光が入射し、青色光の少なくとも一部を青色光とは異なる波長の蛍光光(第2の光の一例)に変換して出射する蛍光体ユニット26の蛍光領域26D(波長変換部の一例)と、を備えた光学系であって、ダイクロイックミラー24は、蛍光光を透過する光学特性を有し、蛍光光の光束外に位置する一端33b(第1の端部の一例)と、蛍光光の光束内に位置する他方の端33a(第2の端部の一例)と、を備えており、ダイクロイックミラー24を蛍光光の光束外で保持するミラーホルダー30(保持部材の一例)を設けた。一例として、ミラーホルダー30は、ダイクロイックミラー24を一端33bで保持する。
●Summary●
As described above, the optical systems 24, 25, and 26 according to one embodiment of the present invention are optical systems including a dichroic mirror 24 (an example of an optical member) that reflects blue light (an example of a first light) emitted from a light source, and a fluorescent region 26D (an example of a wavelength conversion section) of a phosphor unit 26 that receives the blue light reflected by the dichroic mirror 24, converts at least a part of the blue light into fluorescent light (an example of a second light) having a wavelength different from that of the blue light, and emits the fluorescent light. The dichroic mirror 24 has an optical characteristic of transmitting fluorescent light, and includes one end 33b (an example of a first end) located outside the light flux of the fluorescent light, and the other end 33a (an example of a second end) located within the light flux of the fluorescent light. A mirror holder 30 (an example of a holding member) that holds the dichroic mirror 24 outside the light flux of the fluorescent light is provided. As an example, the mirror holder 30 holds the dichroic mirror 24 at one end 33b.

これにより、蛍光光の光束外でダイクロイックミラー24の両端を保持する場合に比べて、光学系は、コンパクトに構成することができる。 This allows the optical system to be constructed more compactly than if both ends of the dichroic mirror 24 were held outside the fluorescent light beam.

他方の端33aは、一端33bの反対側に位置する。これにより、光学系は、他方の端33aと一端33bを結ぶ方向において、コンパクトに構成することができる。 The other end 33a is located on the opposite side of the one end 33b. This allows the optical system to be configured compactly in the direction connecting the other end 33a and the one end 33b.

蛍光光の光束内に位置する第2の端部は、一端33bの反対側に位置する他方の端33aだけでなく、一端33bと他方の端33aを結ぶ直線33に直交する直線32上に位置する一端32bおよび他方の端32aを含む。これにより、光学系は、直線33の方向および直線32の方向において、コンパクトに構成することができる。 The second end located within the fluorescent light beam includes not only the other end 33a located opposite the one end 33b, but also one end 32b and the other end 32a located on a straight line 32 perpendicular to the straight line 33 connecting the one end 33b and the other end 33a. This allows the optical system to be configured compactly in the directions of the straight line 33 and the straight line 32.

ダイクロイックミラー24に入射する青色光の中心位置は、一端32bおよび他方の端32aとの中点にある。これにより、ダイクロイックミラー24の温度が上昇しても、反射面24aで反射した青色光の射出方向の変化は小さくなり、青色光の光束の射出方向を安定させることができる。 The center position of the blue light incident on the dichroic mirror 24 is at the midpoint between one end 32b and the other end 32a. As a result, even if the temperature of the dichroic mirror 24 rises, the change in the emission direction of the blue light reflected by the reflective surface 24a is small, and the emission direction of the blue light beam can be stabilized.

ダイクロイックミラー24は、他方の端33aでは保持されない。これにより、他方の端33aに保持部材を設けることに起因して蛍光光の品質が低下することが防止される。
The dichroic mirror 24 is not held at the other end 33a, which prevents a decrease in the quality of the fluorescent light caused by providing a holding member at the other end 33a.

ダイクロイックミラー24は、蛍光光の光束内に位置する部分では保持されない。これにより、保持部材を設けることに起因して蛍光光の品質が低下することが防止される。 The dichroic mirror 24 is not held in the portion located within the fluorescent light beam. This prevents the quality of the fluorescent light from being reduced due to the provision of a holding member.

ダイクロイックミラー24の光学的に機能を必要としない一端33bの保持構造は、接着、または挟み込みにて保持することが好ましい。 The holding structure for the end 33b of the dichroic mirror 24, which does not require any optical function, is preferably held by adhesion or clamping.

ダイクロイックミラー24の光学的に機能を必要としない一端33bと、ダイクロイックミラー24の光学的に機能する部分を保護するための構造を設けることが好ましい。 It is preferable to provide a structure to protect the end 33b of the dichroic mirror 24 that does not require any optical function and the optically functional portion of the dichroic mirror 24.

ダイクロイックミラー24で反射された青色光を反射する蛍光体ユニット26の励起光反射領域26E(反射部の一例)を備え、ダイクロイックミラー24は、励起光反射領域26Eで反射された青色光の光束の外に位置する。 The phosphor unit 26 has an excitation light reflection region 26E (an example of a reflecting section) that reflects the blue light reflected by the dichroic mirror 24, and the dichroic mirror 24 is located outside the light beam of the blue light reflected by the excitation light reflection region 26E.

これにより、ダイクロイックミラー24により、励起光反射領域26Eで反射された青色光の品質が低下することが防止される。 This prevents the dichroic mirror 24 from degrading the quality of the blue light reflected by the excitation light reflection region 26E.

ダイクロイックミラー24は、励起光反射領域26Eで反射された青色光の光束に近い端部である他方の端33aでは保持されない。これにより、励起光反射領域26Eで反射された青色光の光束に近い端部である他方の端33aで、ダイクロイックミラー24を保持する場合に比べて、光学系は、コンパクトに構成することができる。 The dichroic mirror 24 is not held at the other end 33a, which is the end closer to the blue light beam reflected by the excitation light reflection area 26E. This allows the optical system to be configured more compactly than when the dichroic mirror 24 is held at the other end 33a, which is the end closer to the blue light beam reflected by the excitation light reflection area 26E.

ダイクロイックミラー24とミラーホルダー30は、互いの位置を決定する位置決め部である穴34aと突起部34bを備えてもよい。これにより、ダイクロイックミラーの穴34bとミラーホルダーの突起部34aとが勘合することで、ダイクロイックミラー24の位置が安定し、ダイクロイックミラー24で反射される青色光の品質が低下することを防止できる。 The dichroic mirror 24 and the mirror holder 30 may have a hole 34a and a protrusion 34b, which are positioning parts that determine their relative positions. This allows the hole 34b of the dichroic mirror to fit into the protrusion 34a of the mirror holder, stabilizing the position of the dichroic mirror 24 and preventing a decrease in the quality of the blue light reflected by the dichroic mirror 24.

ダイクロイックミラー24は位置決め部として切り欠き部34eを備えてもよく、ミラーホルダー30は切り欠き部34eと勘合する突起部34dを備えてもよい。それにより、ダイクロイックミラー24が、ミラーホルダー30に対して位置ずれすることを防止でき、ダイクロイックミラー24で反射される青色光の品質が低下することを防止できる。 The dichroic mirror 24 may have a notch 34e as a positioning portion, and the mirror holder 30 may have a protrusion 34d that fits into the notch 34e. This prevents the dichroic mirror 24 from shifting position relative to the mirror holder 30, and prevents a decrease in the quality of the blue light reflected by the dichroic mirror 24.

ミラーホルダー30は、ダイクロイックミラー24を付勢する付勢部材34fを備えてもよい。それにより、ダイクロイックミラー24はミラーホルダー30の基準面34iに突き当てるよう付勢されるので、ダイクロイックミラー24の位置を安定させることができ、青色光の品質が低下することを防止することができる。 The mirror holder 30 may include a biasing member 34f that biases the dichroic mirror 24. This biases the dichroic mirror 24 to abut against the reference surface 34i of the mirror holder 30, thereby stabilizing the position of the dichroic mirror 24 and preventing a decrease in the quality of the blue light.

ミラーホルダー30は、ダイクロイックミラー24との間に伝熱部材36を有する。あるいは、ミラーホルダー30は、ダイクロイックミラー24の熱を放熱する放熱部材を備える。これにより、ダイクロイックミラー24の位置ずれや変形を小さくすることができる。 The mirror holder 30 has a heat transfer member 36 between it and the dichroic mirror 24. Alternatively, the mirror holder 30 has a heat dissipation member that dissipates heat from the dichroic mirror 24. This makes it possible to reduce positional deviation and deformation of the dichroic mirror 24.

ダイクロイックミラー24と蛍光領域26Dとの間に、ダイクロイックミラー24で反射された青色光を蛍光領域26Dに導光する第2の光学系25(導光光学系の一例)を備え、第2の光学系25は、蛍光領域26Dから入射する蛍光光を平行光に変換して射出し、第2の光学系25の光軸は、ダイクロイックミラー24の一端32bおよび他方の端32aとのとの中間にある。これにより、ダイクロイックミラー24の短辺方向の中心線33に対して蛍光光束72の強度分布を対称にすることができる。 A second optical system 25 (an example of a light guiding optical system) is provided between the dichroic mirror 24 and the fluorescent region 26D, which guides the blue light reflected by the dichroic mirror 24 to the fluorescent region 26D. The second optical system 25 converts the fluorescent light incident from the fluorescent region 26D into parallel light and emits it. The optical axis of the second optical system 25 is midway between one end 32b and the other end 32a of the dichroic mirror 24. This makes it possible to make the intensity distribution of the fluorescent light flux 72 symmetrical with respect to the center line 33 in the short side direction of the dichroic mirror 24.

ダイクロイックミラー24と蛍光領域26Dとの間に、ダイクロイックミラー24で反射された青色光を蛍光領域26Dに導光する第2の光学系25を備え、第2の光学系25は、蛍光領域26Dから入射する蛍光光を平行光に変換して射出し、第2の光学系25の光軸は、ダイクロイックミラー24の一端32bおよび他方の端32aとのとの中間からずれている。これにより、光源21や第1の光学系23の配置によらず蛍光光の光束72の強度分布を調整することができる。 A second optical system 25 is provided between the dichroic mirror 24 and the fluorescent region 26D, which guides the blue light reflected by the dichroic mirror 24 to the fluorescent region 26D. The second optical system 25 converts the fluorescent light incident from the fluorescent region 26D into parallel light and emits it. The optical axis of the second optical system 25 is shifted from the midpoint between one end 32b and the other end 32a of the dichroic mirror 24. This makes it possible to adjust the intensity distribution of the fluorescent light beam 72 regardless of the arrangement of the light source 21 and the first optical system 23.

光源装置20は、レーザ光源21(光源の一例)と、上述した光学系を備えることにより、コンパクトに構成することができる。 The light source device 20 can be configured compactly by including a laser light source 21 (an example of a light source) and the optical system described above.

プロジェクタ装置1(画像投射装置の一例)は、光源装置20と、光源装置20から出射された光を画像表示素子へ導く照明光学系130と、照明光学系130により導かれた光を用いて画像表示素子40により生成された画像を投影する投射光学系50と、を備えることにより、コンパクトに構成することができる。 The projector device 1 (an example of an image projection device) can be configured compactly by including a light source device 20, an illumination optical system 130 that guides the light emitted from the light source device 20 to an image display element, and a projection optical system 50 that projects an image generated by the image display element 40 using the light guided by the illumination optical system 130.

1 :プロジェクタ装置
10 :筐体
20 :光源装置
21 :レーザ光源
22 :カップリングレンズ
23 :第1の光学系
23a :大口径レンズ
23b :負レンズ
24 :ダイクロイックミラー(光学部材の一例)
25 :第2の光学系(導光光学系)
25A、25B:正レンズ
26 :蛍光体ユニット
26D :蛍光領域(波長変換部の一例)
26E :励起光反射領域(反射部の一例)
27 :屈折光学系
29 :ライトトンネル
30 :ミラーホルダー(保持部材の一例)
31 :ミラー押え
32 :ミラーを通過するX方向の第1の直線
33 :ミラーを通過するY方向の第2の直線
33a :他方の端(第2の端部)
33b :一端(第1の端部)
34a、34d:突起部(位置決め部の一例)
34b :穴部(位置決め部の一例)
34c :凹部
34e、34g:突起部(位置決め部の一例)
34f :付勢部材
36 伝熱部材
40 :画像形成素子
50 :投射光学系
60 :冷却装置
130 :照明光学系
1: Projector device 10: Housing 20: Light source device 21: Laser light source 22: Coupling lens 23: First optical system 23a: Large diameter lens 23b: Negative lens 24: Dichroic mirror (an example of an optical member)
25: Second optical system (light guiding optical system)
25A, 25B: positive lens 26: phosphor unit 26D: fluorescent region (an example of a wavelength conversion section)
26E: Excitation light reflection area (an example of a reflection portion)
27: Refractive optical system 29: Light tunnel 30: Mirror holder (an example of a holding member)
31: Mirror holder 32: First straight line in the X direction passing through the mirror 33: Second straight line in the Y direction passing through the mirror 33a: The other end (second end)
33b: One end (first end)
34a, 34d: protrusions (examples of positioning portions)
34b: Hole portion (an example of a positioning portion)
34c: Recess 34e, 34g: Protrusion (an example of a positioning portion)
34f: Pressing member 36 Heat transfer member 40: Image forming element 50: Projection optical system 60: Cooling device 130: Illumination optical system

特許第4711156号公報Patent No. 4711156 特許第5817109号公報Patent No. 5817109

Claims (10)

光源から出射された第1の光を反射する光学部材と、
前記光学部材で反射された前記第1の光が入射し、前記第1の光の少なくとも一部を前記第1の光とは異なる波長の第2の光に変換して出射する波長変換部と、
前記光学部材と前記波長変換部との間に、前記光学部材で反射された第1の光を前記波長変換部に導光する導光光学系と、
前記光学部材を保持する保持部材と、
を備えた光学系であって、
前記光源から出射された前記第1の光は、前記光学部材で反射されることにより前記導光光学系の光軸に対して前記光源側から前記導光光学系に入射し、前記導光光学系の光軸に近づく角度で前記導光光学系を通過して前記波長変換部に入射し、
前記導光光学系から出射して前記波長変換部に入射した前記第1の光のうち、前記波長変換部における反射部に入射した前記第1の光は前記反射部にて正反射され、前記導光光学系の光軸に対して前記光源側とは反対側から前記導光光学系の一部に入射し、前記導光光学系の光軸から離れる角度で前記導光光学系を通過し、前記導光光学系から出射した後は前記光学部材とは交わらず、
前記第1の光における前記光源から出射されてから前記反射部に入射するまでの光路と、前記第1の光における前記反射部にて正反射され前記導光光学系から出射した後の光路とは互いに交わらず、
前記光学部材は、前記第2の光を透過する光学特性を有し、
前記光学部材の長手方向における一方の端部を第1の端部、前記長手方向における他方の端部を第2の端部、前記光学部材の短手方向における一方の端部を第3の端部、前記短手方向における他方の端部を第4の端部としたとき、前記光学部材は前記保持部材に前記第1の端部のみで保持され、
前記保持部材は、前記第2の光の光路上には存在せず、
前記第1の端部は前記光源側に位置する端部であり、前記第2の端部は前記導光光学系の光軸側に位置する端部である光学系。
an optical member that reflects a first light emitted from the light source;
a wavelength conversion unit that receives the first light reflected by the optical member, converts at least a part of the first light into a second light having a wavelength different from that of the first light, and outputs the second light;
a light guiding optical system between the optical member and the wavelength converting unit, the light guiding optical system guiding the first light reflected by the optical member to the wavelength converting unit;
A holding member for holding the optical member;
An optical system comprising:
The first light emitted from the light source is reflected by the optical member to enter the light-guiding optical system from the light source side with respect to the optical axis of the light-guiding optical system, passes through the light-guiding optical system at an angle approaching the optical axis of the light-guiding optical system, and enters the wavelength conversion unit,
Of the first light emitted from the light-guiding optical system and incident on the wavelength conversion unit, the first light incident on a reflecting portion in the wavelength conversion unit is specularly reflected by the reflecting portion, enters a part of the light-guiding optical system from the side opposite to the light source side with respect to the optical axis of the light-guiding optical system, passes through the light-guiding optical system at an angle away from the optical axis of the light-guiding optical system, and does not intersect with the optical member after being emitted from the light-guiding optical system,
an optical path of the first light from being emitted from the light source to being incident on the reflecting unit and an optical path of the first light after being specularly reflected by the reflecting unit and being emitted from the light-guiding optical system do not intersect with each other;
the optical member has an optical property of transmitting the second light,
when one end of the optical member in a longitudinal direction is defined as a first end, the other end of the optical member in the longitudinal direction is defined as a second end, one end of the optical member in a lateral direction is defined as a third end, and the other end of the optical member in the lateral direction is defined as a fourth end, the optical member is held by the holding member only at the first end,
the holding member is not present on an optical path of the second light,
An optical system , wherein the first end is an end located on the light source side, and the second end is an end located on the optical axis side of the light guiding optical system .
前記光学部材に入射する前記第1の光の中心位置は、前記第3の端部と前記第4の端部との中点にあることを特徴とする請求項1記載の光学系。 2. The optical system according to claim 1, wherein a center position of the first light beam incident on the optical member is at a midpoint between the third end and the fourth end . 前記光学部材は前記第1の光を反射する反射面を有し、
前記光学部材は、前記光学部材の前記保持部材に対する前記反射面に平行な方向の位置を決定する位置決め部を有することを特徴とする請求項1または2記載の光学系。
the optical member has a reflective surface that reflects the first light,
3. The optical system according to claim 1, wherein the optical member has a positioning portion that determines a position of the optical member relative to the holding member in a direction parallel to the reflecting surface .
前記保持部材は、前記光学部材を前記反射面と平行な方向に向けて付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項3記載の光学系。 4. The optical system according to claim 3, wherein the holding member has a biasing member for biasing the optical member in a direction parallel to the reflecting surface . 前記保持部材は、前記光学部材との間に伝熱部材を有することを特徴とする請求項1~4の何れか記載の光学系。 5. The optical system according to claim 1, wherein the holding member has a heat transfer member between it and the optical member . 前記保持部材は、前記光学部材の熱を放熱する放熱部材を備えることを特徴とする請求項1~4の何れか記載の光学系。 5. The optical system according to claim 1, wherein the holding member includes a heat dissipation member that dissipates heat from the optical member . 前記導光光学系は、前記波長変換部から入射する前記第2の光を平行光に変換して射出し、前記導光光学系の光軸は、前記光学部材の前記第3の端部と前記第4の端部との中間にあることを特徴とする請求項1~6の何れか記載の光学系。 The optical system described in any one of claims 1 to 6, characterized in that the light-guiding optical system converts the second light incident from the wavelength conversion unit into parallel light and emits it, and the optical axis of the light-guiding optical system is midway between the third end and the fourth end of the optical element . 前記導光光学系は、前記波長変換部から入射する前記第2の光を平行光に変換して射出し、前記導光光学系の光軸は、前記光学部材の前記第3の端部と前記第4の端部との中間からずれていることを特徴とする請求項1~6の何れか記載の光学系。 The optical system described in any one of claims 1 to 6, characterized in that the light-guiding optical system converts the second light incident from the wavelength conversion unit into parallel light and emits it, and the optical axis of the light-guiding optical system is shifted from the midpoint between the third end and the fourth end of the optical element . 前記光源と、請求項1~8の何れか記載の光学系と、を備えた光源装置。A light source device comprising the light source and the optical system according to any one of claims 1 to 8. 請求項9記載の光源装置と、The light source device according to claim 9 ;
前記光源装置から出射された光を画像表示素子へ導く照明光学系と、an illumination optical system that guides light emitted from the light source device to an image display element;
前記照明光学系により導かれた光を用いて前記画像表示素子により生成された画像を投影する投射光学系と、を備えることを特徴とする画像投射装置。a projection optical system that projects an image generated by the image display element using the light guided by the illumination optical system.
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