JP2016145848A - Optical conversion element and light source using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、業務用プロジェクタ、ホームプロジェクタ、ピコプロジェクタなどの投写機や、リアプロジェクションテレビ、ヘッドアップディスプレイなどに用いられる光学変換素子およびこの光学変換素子を備えた光源に関するものであり、特に出射光の光出力が大きく、スペックルが小さく、出射光の指向性が高い光源に関する。 The present invention relates to an optical conversion element used in a projector such as a commercial projector, a home projector, and a pico projector, a rear projection television, a head-up display, and the like, and particularly to a light source including the optical conversion element. The present invention relates to a light source having a large light output, a small speckle, and a high directivity of emitted light.
特殊な照明光源として、店舗のダウンライトやプロジェクタ光源、自動車等の前照灯(ヘッドライトなど)などがあり、これらの光源には、ハロゲンランプや高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどが用いられている。この中で、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどの高輝度放電ランプ(High Intensity Discharge Lamp)はアーク放電を用いるため、指向性が高い光を高効率、高出力で放射することができるが、一方で、点灯して安定するまでの時間が長いことや、水銀を含むため環境負荷が大きいこと、そして寿命として定義されている輝度が半減するまでの時間が短いことなどの課題がある。 Special illumination light sources include store downlights, projector light sources, automobile headlights (headlights, etc.), and halogen light, high-pressure mercury lamps, metal halide lamps, etc. are used as these light sources. . Among these, high-intensity discharge lamps such as high-pressure mercury lamps and metal halide lamps use arc discharge, and thus can emit light with high directivity with high efficiency and high output. However, there are problems such as a long time until lighting and stabilization, a large environmental load due to containing mercury, and a short time until the luminance defined as the lifetime is halved.
このような課題に対し、近年、発光ダイオード(LED)や半導体レーザなどの半導体発光素子を光源もしくは励起光源として用いた発光装置の開発が盛んに行われている。半導体発光素子を用いた発光装置の構成としては、半導体材料や組成を変えることで発光波長を可視光(430〜660nm)の範囲で変化させたものや、蛍光体と組み合わせて発光波長や発光スペクトルを変化させたものがあり、用途に応じてさまざまな構成が提案されている。 In recent years, a light emitting device using a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser as a light source or an excitation light source has been actively developed. The structure of a light-emitting device using a semiconductor light-emitting element includes a light-emitting wavelength or emission spectrum in which the emission wavelength is changed in the range of visible light (430 to 660 nm) by changing the semiconductor material or composition, or in combination with a phosphor. Various configurations have been proposed depending on the application.
例えば、特許文献1(R,G,B全てLED)や特許文献2(R,G,B全て半導体レーザを用いたもの)では、青色、緑色、赤色それぞれの光を放射するLEDや半導体レーザを組み合わせた光源が提案されている。これらの光源は、従来の高輝度放電ランプと異なり、三原色の光をそれぞれ自由なタイミングで出射させることができるため、特にディスプレイ用途向けに有用である。しかしながら、LEDは出射光の拡がり角が大きく、かつ、発光部の面積も大きいため、光源を構成する光学系における光の利用効率が低く、光源の光出力強度を大きくできないという課題がある。一方、半導体レーザは出射光の拡がり角は小さいが、出射光の干渉性が高いため、半導体レーザで構成した光源をディスプレイに用いた場合、特に緑色領域と赤色領域においてスペックルノイズがもたらす画質の低下が課題になる。 For example, in Patent Document 1 (all R, G, B LEDs) and Patent Document 2 (all R, G, B using semiconductor lasers), LEDs and semiconductor lasers that emit blue, green, and red light are used. A combined light source has been proposed. These light sources are particularly useful for display applications because, unlike conventional high-intensity discharge lamps, light of the three primary colors can be emitted at any timing. However, since the LED has a large divergence angle of the emitted light and a large area of the light emitting portion, there is a problem that the light use efficiency in the optical system constituting the light source is low and the light output intensity of the light source cannot be increased. On the other hand, although the divergence angle of the emitted light is small but the coherence of the emitted light is high, when a light source composed of a semiconductor laser is used for a display, the image quality caused by speckle noise is particularly generated in the green region and the red region. Decrease becomes an issue.
このような課題に対して、半導体レーザと蛍光体を組み合わせて、光利用効率を高くしつつスペックルノイズを抑制する方法が提案されている。例えば特許文献3では、青色光を放射する半導体レーザとY3(Al,Ga)5O12蛍光体(緑色蛍光体)と、CASN蛍光体(赤色蛍光体)を組み合わせた発光装置が提案されている。また、特許文献4では、紫外光を放射する半導体発光素子と赤色、緑色、青色蛍光体層を並設した円板を組み合わることで、三原色すべてを蛍光で構成した発光装置が提案されている。 In order to solve such a problem, a method of suppressing speckle noise while increasing light utilization efficiency by combining a semiconductor laser and a phosphor has been proposed. For example, Patent Document 3 proposes a light emitting device that combines a semiconductor laser that emits blue light, a Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor (green phosphor), and a CASN phosphor (red phosphor). Yes. Patent Document 4 proposes a light-emitting device in which all three primary colors are made of fluorescence by combining a semiconductor light-emitting element that emits ultraviolet light and a disk in which red, green, and blue phosphor layers are arranged in parallel. .
以下、図14を用いて従来の発光装置について説明する。 Hereinafter, a conventional light emitting device will be described with reference to FIG.
図14に示すように、従来の発光装置は、紫外光を発光する発光ダイオード1001と、区画された領域ごとに赤色、緑色、青色の蛍光体を含む蛍光体層が配置されたカラーホイール1002とを備え、カラーホイールが回転することによって、発光ダイオード1001から放射される光が赤色、緑色、青色と順次変換され、時間平均で観察した場合に白色光が放射されるように駆動される。なお、前記カラーホイールの構成において、青色蛍光体として、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6C12:Euもしくは(Ba,Mg)Al10O17:Euを用いることが、緑色の蛍光体として、ZnS:Cu、Alや(Ba,Mg)Al10O17:(Eu,Mn)を用いることが、赤色蛍光体に関してはY2O2S:Eu用いることが記載されている。また、時分割で生成された赤R、緑G、青Bの三原色の色の移り変わりに一枚のデジタルミラーデバイス(Digital Mirror Device、DMD)を同期させ、DMDパネルにR/G/Bの単色映像を表示させる。この時分割速度は人間が識別できない速度であるため、RGBが混色したカラー映像として認識される。
As shown in FIG. 14, a conventional light-emitting device includes a light-
しかしながら、上記構成において(i)ホイールを用いることにより小型化が困難、(ii)蛍光体の出射光の拡がり角があるため光の取り込みが不十分、(iii)蛍光体で発生する熱の放熱が不十分、(iv)RGB時分割周期がカラーホイールの回転速度で制約され、数msより速くすることが困難であるため、視点を動かしたときなどRGB混色が正しく行われず、いわゆる「色割れ」現象が生じてしまう、などという問題点があった。 However, in the above configuration, (i) it is difficult to reduce the size by using a wheel, (ii) there is a divergence angle of the emitted light of the phosphor, and light is not sufficiently captured, and (iii) heat dissipation generated by the phosphor (Iv) Since the RGB time division cycle is limited by the rotation speed of the color wheel and it is difficult to make it faster than several ms, RGB color mixing is not performed correctly when the viewpoint is moved. There was a problem that the phenomenon would occur.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、部品点数を増やさずに上記課題を解決する光学変換素子および光源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-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an optical conversion element and a light source that can solve the above-described problems without increasing the number of components.
上記課題を解決するために、本発明に係る光学変換素子は、一軸回転基体の表面に、少なくとも一つ以上の蛍光体含有層が設けられた光学変換素子であって、前記一軸回転基体の回転軸に対して、前記蛍光体含有層が同心円状に形成される。 In order to solve the above-described problems, an optical conversion element according to the present invention is an optical conversion element in which at least one phosphor-containing layer is provided on the surface of a uniaxial rotating substrate, and the rotation of the uniaxial rotating substrate is performed. The phosphor-containing layer is formed concentrically with respect to the axis.
この構成により、占有面積の大きい回転ホイールが不要となるため光源の小型化が可能になる。 With this configuration, a rotating wheel with a large occupation area is not necessary, and the light source can be downsized.
本発明に係る光学変換素子は、前記蛍光体含有層上に透明体を積層する。 In the optical conversion element according to the present invention, a transparent body is laminated on the phosphor-containing layer.
この構成により、透明体が凸レンズとして働くため、蛍光体含有層から出射した蛍光の出射放射角が小さくできるため、蛍光のより効率的な取り込みが可能となる。 With this configuration, since the transparent body functions as a convex lens, the emission radiation angle of the fluorescence emitted from the phosphor-containing layer can be reduced, so that more efficient fluorescence can be captured.
本発明に係る光学変換素子は、前記回転基体が円柱状熱伝導体であって、前記円柱状熱伝導体を回転軸とした回転駆動機構と、前記円柱状伝導体表面の一部に冷却機構を備える。 In the optical conversion element according to the present invention, the rotating base is a columnar heat conductor, a rotation driving mechanism having the columnar heat conductor as a rotation axis, and a cooling mechanism on a part of the surface of the columnar conductor. Is provided.
この構成により、蛍光体含有層で発生した熱を効率的に冷却することができ、蛍光体の温度が上昇することによる発光効率の低下を抑制することが可能となる。 With this configuration, it is possible to efficiently cool the heat generated in the phosphor-containing layer, and it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency due to an increase in the temperature of the phosphor.
本発明に係る光学変換素子は、前記回転基体の最表面に、380nmから700nmまでの波長領域の反射防止膜を備える。 The optical conversion element according to the present invention includes an antireflection film having a wavelength region of 380 nm to 700 nm on the outermost surface of the rotating base.
この構成により、励起光や蛍光の光反射ロスが低減されるため励起光から蛍光への変換効率が向上し、省エネ化が可能となる。 With this configuration, the light reflection loss of excitation light and fluorescence is reduced, so that the conversion efficiency from excitation light to fluorescence is improved, and energy saving is possible.
本発明に係る光学変換素子は、前記回転基体の回転軸と平行方向に移動機構を備える。 The optical conversion element according to the present invention includes a moving mechanism in a direction parallel to the rotation axis of the rotating base.
この構成により、複数の蛍光をひとつの光軸で出射でき、光学系を簡略化可能である。 With this configuration, a plurality of fluorescence can be emitted with one optical axis, and the optical system can be simplified.
本発明に係る光源は、請求項1から5の光学変換素子と、励起光を放射する励起光源を備え、前記蛍光体含有層の前記回転軸に対して垂直な方向から前記励起光が入射する。 A light source according to the present invention includes the optical conversion element according to any one of claims 1 to 5 and an excitation light source that emits excitation light, and the excitation light is incident from a direction perpendicular to the rotation axis of the phosphor-containing layer. .
この構成により、コンパクトで高効率な光源が構成可能である。 With this configuration, a compact and highly efficient light source can be configured.
本発明に係る光源は、前記励起光源と前記光学変換素子の間に、ダイクロイックミラーと集光レンズとを備えることを特徴とする。 The light source according to the present invention includes a dichroic mirror and a condenser lens between the excitation light source and the optical conversion element.
この構成により、コンパクトな構成にてRGB三原色を高効率、かつ高速に時分割生成可能であるため、色割れのない高性能な光源が実現可能である。 With this configuration, the RGB three primary colors can be generated in a time-sharing manner with high efficiency and high speed in a compact configuration, so that a high-performance light source without color breakup can be realized.
本発明の構成により、蛍光体層と半導体固体励起光源とを備えた光学変換素子および光源において、コンパクトな構成でRGB三原色が高効率生成でき、かつ色割れの生じない高速な時分割にてRGB光を生成することが可能となる。 According to the configuration of the present invention, in an optical conversion element and a light source including a phosphor layer and a semiconductor solid excitation light source, RGB three primary colors can be generated efficiently with a compact configuration, and RGB can be generated by high-speed time division without causing color breakup. Light can be generated.
以下、本発明の光学変換素子および光源について、実施の形態に基づいて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素の配置方法および使用形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, the optical conversion element and the light source of the present invention will be described based on embodiments. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, component arrangement methods, usage forms, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。また、各図において、同じ構成要素には同じ符号を付している。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated exactly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態およびその変形例に係る光学変換素子および光源の構成と効果について、図1〜図4を用いて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the configurations and effects of the optical conversion element and the light source according to the first embodiment of the present invention and the modifications thereof will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光源の構成を示す図である。図2は、本発明の第1の実施の形態に係る光源1に用いられる波長変換部50を鳥瞰した図である。また、図3は本発明の第1の実施の形態に係る光源の構成、および赤色、緑色、青色蛍光を出射する際の動作説明図であり、図4は、本発明の第1の実施の形態に係る光源において、7色源を時分割生成させる場合のRGB蛍光体層励起タイミングチャートを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a light source according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a bird's-eye view of the
なお、図1〜図13において、第1の実施の形態と共通の構成要素については、同じ番号を付すことにより説明を省略する。 1 to 13, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
(構成)
図1に示すように、本実施の形態に係る光源1は、主に、近紫外光を放射する例えば窒化物半導体レーザである半導体発光素子10R、10G、10Bと、半導体発光素子10R、10G、10Bから放射された近紫外光をそれぞれRGB色に変換する波長変換部50で構成される。RGB各色を励起する半導体発光素子を区別するため、10R、10G、10Bと表記しているが、同じ半導体発光素子を用いても良い。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the light source 1 according to the present embodiment mainly includes semiconductor
波長変換部50は、図2に示すように円柱形状の基体58上の領域ごとに蛍光体が設けられた構成であり、動作時には所定の回転数で回転する。基体58の直径は5mm〜20mmで、波長変換部50の具体的な構成は、例えば円柱状のアルミニウム合金棒である基体58の所定の外周上に、第1の蛍光発光部51R、第2の蛍光発光部51G、第3の蛍光発光部51Bが領域ごとに形成されている。第1の蛍光発光部51Rは、主成分がEuとSmを賦活させたLa2W3O12である赤色蛍光体が例えばジメチルシリコーンなどの有機透明材料、もしくは、例えば低融点ガラスなどの無機透明材料であるバインダーに混合され、厚み100μm〜1000μm、幅5mm〜10mmの蛍光体層として基体58外周上に形成されたものである。また第2の蛍光発光部51Gは、例えば主成分がCe賦活Y3(Al,Ga)5O12である緑色蛍光体が、同様に有機もしくは無機の透明材料に混合されたものである。さらに第3の蛍光発光部51Bは、例えば主成分がEu賦活Sr3MgSi2O8である青色蛍光体が、同様に有機もしくは無機の透明材料に混合されたものである。
As shown in FIG. 2, the
図1において基体58の中心部には補助回転軸57が設けられ、その軸の端は軸受け59で保持され、他方の軸端は、モータ等の回転機構55の回転軸56に固定され、所定の回転数で基体58が回転するように構成されている。
In FIG. 1, an auxiliary
上記の波長変換部50を具備した光源1は、より詳しくは以下のように構成される。
More specifically, the light source 1 including the
図1において、まず光源1には、例えば光出力が2ワットで発光波長の中心波長が380nm〜430nmの範囲にある半導体レーザである半導体発光素子10R、10G、10Bがヒートシンク90上に、例えば各9個(図1〜3では10R、10G、10B各3個ずつ)配置されている。半導体発光素子10Rから出射した光はコリメートレンズ20により平行光となり、さらに凸レンズである第1のリレーレンズ25Rと、凹レンズである第2のリレーレンズ27Rを介して、ダイクロイックミラー30Rへと導かれる。ここで、ダイクロイックミラー30Rは例えば、波長380nm〜430nmの光を透過し、波長430nm〜800nmの光を反射するように設定される。この主光軸には、ダイクロイックミラー30R、集光レンズ40R、第1の蛍光発光部51Rが順に並ぶように配置される。ダイクロイックミラー30Rを透過した励起光は集光レンズ40Rにより集光され、第1の蛍光発光部51R上に照射される。この際、集光レンズ40Rで集光した励起光の主光軸は、波長変換部50の回転軸方向に対して垂直に入射するよう設置される。同様にして、半導体発光素子10G、10Bから出射した出射光は、第2の蛍光発光部51G、第3の蛍光発光部51B上にそれぞれ照射される。このとき、ダイクロイックミラー30G、30Bの波長透過特性はダイクロイックミラー30Rと同じである。
In FIG. 1, first, the light source 1 includes, for example, semiconductor
(動作)
次に、本実施の形態に係る光源1の動作について、図3に示す、光源1を具備する画像投写装置199を用いて説明する。本実施の形態における画像投写装置199は、主に、光源1の出射部に、画像表示素子71と、投影レンズ65などを配置し、画像を投写できる構成にしたものである。
(Operation)
Next, the operation of the light source 1 according to the present embodiment will be described using an
本実施の形態の光源1は、主な発光波長が590〜660nmの範囲のいわゆる赤色の波長変換光78Rと、主な発光波長が500〜590nmの範囲のいわゆる緑色の波長変換光78Gと、主な発光波長が430〜500nmの範囲のいわゆる青色の波長変換光78Bとが、時間に連続してなる時分割RGB光100を放射する。つまり、時分割RGB光100は、三原色の光である赤色光、緑色光、青色光が、赤色→緑色→青色→赤色の順番で周期的に放射されることによってなる白色光であり、一周期は例えば倍速スキャン時には約8.3ms(120Hz)である。
The light source 1 of the present embodiment includes a so-called red wavelength converted
続いて、光源1の動作について説明する。複数の半導体発光素子10Rから出射された例えば中心波長405nm、全光量18ワットの励起光75Rはコリメートレンズ20および第1のリレーレンズ25Rと第2のリレーレンズ27Rにより一つの光束となりダイクロイックミラー30Rを通過し、集光レンズ40Rにより第1の蛍光発光部51Rに例えば1mm2以下の面積に集光される。同様に、半導体発光素子10G、10Bから出射された励起光はそれぞれ第2、3の蛍光発光部51G、51Bに集光される。集光された励起光は第1の蛍光発光部材51Rに含まれる赤色蛍光体により中心波長405nmの光から、主な発光波長が590nm〜660nmの波長変換光78Rへと変換され、集光レンズ40R側へ放射される。このとき波長変換光78Rの放射角は全方位のいわゆるランバーシアン光であるが、発光領域が1mm2以下の点光源であるため集光レンズ40Rで、ほぼ平行光となり、ダイクロイックミラー30Rに向かう。そして、波長変換光78Rはダイクロイックミラー30Rで反射され、第3のリレーレンズ41に向かう。同様に、第2の蛍光発光部51Gに含まれる緑色蛍光体により、中心波長405nmから、主な発光波長500〜590nmの波長変換光78Gへと変換され、第3のリレーレンズ41に導かれる。さらに、第3の蛍光発光部51Bに含まれる青色蛍光体により、中心波長405nmから、主な発光波長430〜500nmの波長変換光78Bへと変換され、第3のリレーレンズ41に導かれる。波長変換光78R、78G、78Bは重畳して時分割RGB光100となり、第3のリレーレンズ41でロッドレンズ42の端部に集光され入射される。そしてロッドレンズ42内で多重反射された時分割RGB光100は、波面の光強度分布が矩形に変換された後、放射され、第4のリレーレンズ43で直進光となり、反射ミラー45により、例えばDMDなどの反射型の画像表示素子71に導かれる。画像表示素子71に照射された光は2次元の映像信号が重畳された信号光80となり反射され、投影レンズ65により所定のスクリーン(図示なし)に投影可能な映像光89となって画像投写装置199から出射される。
Next, the operation of the light source 1 will be described. For example, the
さらに時分割RGB光100を生成するための半導体発光素子10R、10G、10Bの駆動方法について説明する。図4は本発明の第1の実施の形態に係る光源において、7色源を時分割生成させる場合のRGB蛍光体層励起タイミングチャートを示す図である。1周期を青→緑→赤→白→シアン→黄→黒の順に切り替えるには、半導体発光素子を10B単独ON(青)→10G単独ON(緑)→10R単独ON(赤)→10R、10G、10B同時ON(白)→10G、10B同時ON(シアン)→10R、10G同時ON(黄)→10R、10G、10B全OFF(黒)のように順次動作させればよい。
Further, a driving method of the semiconductor
(効果)
このように本発明によれば、励起光源として半導体発光素子を用いたことにより、励起光源をナノ秒オーダーの時間スケールで高速ON/OFFすることが可能であり、倍速スキャン(120Hz、周期8.3ms)以上の速度でも全く問題なくRGB三原色を時分割生成することが可能となる。また、従来のカラーホイールを用いて本発明と同等の機能を実現する場合、カラーホイールが3枚必要となり、本発明に比べて光源サイズが著しく大きくなってしまう。
(effect)
As described above, according to the present invention, by using the semiconductor light emitting element as the excitation light source, the excitation light source can be turned on / off at a high speed on a time scale on the order of nanoseconds, and double-speed scanning (120 Hz,
この構成により、部品点数を増やさずにコンパクトな構成にてRGB三原色を高効率、かつ高速に時分割生成可能であるため、色割れのない高性能な光源を提供することができる。 With this configuration, the RGB three primary colors can be generated in a time-sharing manner with high efficiency and high speed with a compact configuration without increasing the number of components, and thus a high-performance light source without color breakup can be provided.
なお、上記の構成において、蛍光体として上述のものを挙げたがこれに限らない。例えば、青色蛍光体としてEu賦活Ba3Al10O17などに代表されるEu賦活(Ba,Sr)3Al10O17蛍光体、Eu賦活(Sr,Ca,Ba,Mg)10,(PO4)6Cl2蛍光体を用いても良い。また緑色蛍光体としてEu賦活β型SiAlON蛍光体や、Eu賦活SrSiO3蛍光体、Eu賦活SrSi2O2N2蛍光体、Eu賦活Ba3Si8O12N2蛍光体、Ce賦活CaSc2O4蛍光体などCeもしくはEuを賦活させた蛍光体を用いることができる。 In the above-described configuration, the above-described phosphor is used as the phosphor, but the present invention is not limited to this. For example, Eu activated (Ba, Sr) 3 Al 10 O 17 phosphor represented by Eu activated Ba 3 Al 10 O 17 as a blue phosphor, Eu activated (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 , (PO 4 ) ) 6 Cl 2 phosphor may be used. Further, as a green phosphor, Eu-activated β-type SiAlON phosphor, Eu-activated SrSiO 3 phosphor, Eu-activated SrSi 2 O 2 N 2 phosphor, Eu-activated Ba 3 Si 8 O 12 N 2 phosphor, Ce-activated CaSc 2 O A phosphor in which Ce or Eu is activated, such as a 4 phosphor, can be used.
また赤色蛍光体としてもEu,Sm賦活La2W3O12に限らない。例えば、シリコンオキサイド、タングステンオキサイド、モリブデンオキサイド、インジウムオキサイド、イットリウムオキサイド、ジンクオキサイド、シリコンナイトライド、シリコンオキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライド、有機高分子の一つもしくは複数が母材の構成元素に含まれ、その母材に賦活剤としてランタノイドイオン元素あるいは金属イオン元素が含有されている蛍光体であれば良い。具体的には、Eu賦活La2O2S蛍光体、Eu賦活LiW2O8蛍光体、EuおよびSm賦活LiW2O8蛍光体、EuおよびMn賦活(Sr,Ba)3MgSi2O8蛍光体、Mn賦活3.5MgO・0.5MgF2・GeO2蛍光体、Eu賦活YVO4蛍光体、Eu賦活Y2O3蛍光体、Eu賦活Y2O2S蛍光体などの蛍光の蛍光寿命が長いが蛍光スペクトルの半値幅が狭い赤色蛍光体に対して本実施の形態は有効である。 The red phosphor is not limited to Eu and Sm activated La 2 W 3 O 12 . For example, one or more of silicon oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, indium oxide, yttrium oxide, zinc oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, and organic polymer are included in the constituent elements of the base material Any phosphor may be used as long as the base material contains a lanthanoid ion element or a metal ion element as an activator. Specifically, Eu activated La 2 O 2 S phosphor, Eu activated LiW 2 O 8 phosphor, Eu and Sm activated LiW 2 O 8 phosphor, Eu and Mn activated (Sr, Ba) 3 MgSi 2 O 8 fluorescence Fluorescence lifetime of phosphors such as phosphors, Mn activated 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 phosphor, Eu activated YVO 4 phosphor, Eu activated Y 2 O 3 phosphor, Eu activated Y 2 O 2 S phosphor This embodiment is effective for a red phosphor that is long but has a narrow half-width of the fluorescence spectrum.
また、ランタノイドイオン元素、金属イオン元素を賦活材とした希土類錯体蛍光体であってもよい。具体的には2種類のホスフィンオキシドが三価のユーロピウムに配位した分子構造を持つ希土類錯体蛍光体が挙げられる。 Moreover, the rare earth complex fluorescent substance which used the lanthanoid ion element and the metal ion element as an activation material may be sufficient. Specifically, a rare earth complex phosphor having a molecular structure in which two types of phosphine oxides are coordinated to trivalent europium.
なお、本実施の形態において、半導体発光素子の例として中心波長405nmの半導体レーザを挙げたがこの限りではない。例えば中心波長395nm、400nm、410nmなど、蛍光体の吸収スペクトルにあわせて中心波長を380nm〜430nmの範囲で調整することや、中心波長が2nm〜10nmの範囲で異なる半導体レーザを複数組み合わせて、波長スペクトル幅を広くして用いることも可能である。 In the present embodiment, a semiconductor laser having a central wavelength of 405 nm is given as an example of the semiconductor light emitting device, but this is not restrictive. For example, the center wavelength can be adjusted in the range of 380 nm to 430 nm according to the absorption spectrum of the phosphor, such as the center wavelengths of 395 nm, 400 nm, and 410 nm, or a combination of a plurality of semiconductor lasers having different center wavelengths in the range of 2 nm to 10 nm. It is also possible to use with a wide spectral width.
(変形例1)
続いて図5を用いて、第1の実施の形態に係る光学変換素子の第1の変形例を説明する。本変形例は、第1の実施の形態と比較し、波長変換部50の構成が異なる。このため蛍光発光部付近の拡大図を用いて、両者の異なる部分を中心に説明する。図5においては図1の第1〜第3の蛍光発光部51R、51G、51Bは蛍光発光部51として示してある。図5(A)は波長変換部50の回転軸に平行な方向の断面図を、また図5(B)は前記回転軸に垂直な方向の断面(側面)図を示している。
(Modification 1)
Next, a first modification of the optical conversion element according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The present modification is different from the first embodiment in the configuration of the
本変形例の波長変換部50は、第1の実施の形態の波長変換部50の蛍光発光部51の上部に透明体60が形成される点が特徴である。
The
具体的には、図5(B)の側面図において、例えば波長380nm〜700nmに対して透明な低融点ガラス等の透明体60が蛍光発光部51上に同心円状に形成されている。
Specifically, in the side view of FIG. 5B, for example, a
この構成により、蛍光発光部51から全方位出射した波長変換光78は、透明体60と空気界面で屈折し、図5(B)に示すように波長変換光78の出射角を小さくすることができ、より効率的に集光レンズ(非図示)により集光することが可能となる。
With this configuration, the wavelength converted light 78 emitted in all directions from the fluorescent
上記のように本変形例の構成を用いることで、本来、全方位にランバーシアン放射する波長変換光78の出射角を小さくでき、波長変換光の利用効率を高くすることができる。
By using the configuration of this modification as described above, the emission angle of the wavelength converted
(変形例2)
続いて、第1の実施の形態に係る光源変換素子の第2の変形例を、図6をもとに説明する。図6は図5と同様、図1の蛍光発光部付近の拡大図を示しており、図6(A)は波長変換部50(図1)の回転軸に平行な方向の断面図を、また図6(B)は前記回転軸に垂直な方向の断面(側面)図を示している。本変形例は、図6(A)と図5(A)との比較からわかるように、第1の変形例とは透明体60の断面形状が大きく異なる。
(Modification 2)
Next, a second modification of the light source conversion element according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 6 shows an enlarged view of the vicinity of the fluorescent light emitting unit in FIG. 1, as in FIG. 5. FIG. 6 (A) shows a sectional view in a direction parallel to the rotation axis of the wavelength converting unit 50 (FIG. 1). FIG. 6B shows a cross-sectional (side) view in a direction perpendicular to the rotation axis. As can be seen from a comparison between FIG. 6A and FIG. 5A, the present modification is significantly different in cross-sectional shape of the
本変形例の透明体60は、図6(A)に示すように断面蒲鉾形状を有している点が特徴である。より具体的には、透明体60は基体58基準面に対して放物線(2次曲線)形状を有するのが望ましい。
The
次に図7を用いて第2の変形例における透明体60の製造方法を説明する。まずレンズ金型に、例えば低融点ガラスを流し込み、金型成型により中空部61を有した放物線回転体のガラスレンズを製作する。つぎに液状シリコーンに蛍光体粒子を分散させた分散液を作製し、注射器のシリンジにセットする。さらに前記放物線回転体の中空部61に基体58を挿入した後、空隙部に前記注射器で蛍光体粒子分散液を充填する。さらに150℃ベークを行うことにより、透明体60と基体58の間に蛍光体発光部51を形成することができる。
Next, the manufacturing method of the
この構成により、蛍光発光部51から全方位出射した波長変換光78は、図6(B)の側面図に示すように透明体60と空気界面で屈折するため、第1の変形例と同様、波長変換光78の出射角を小さくすることができる(図6(B))。また、第1の変形例では断面方向(図5(A))の放射角はあまり小さくできないが、本変形例では図6(A)に示すように透明体60の形状効果により、側面方向にも放射角を小さくすることが可能で、更に効率的に集光することが可能となる。
With this configuration, the wavelength-converted
(変形例3)
続いて、第1の実施の形態に係る光源変換素子の第3の変形例を、図8をもとに説明する。図8は図5と同様、図1の蛍光発光部付近の拡大図を示しており、図8(A)は波長変換部50(図1、図2)の回転軸に平行な方向の断面図を、また図8(B)は前記回転軸に垂直な方向の断面(側面)図を示している。本変形例は、図8(A)と図5(A)との比較からわかるように、第1の変形例の透明体60上に反射防止膜70が設けられているのが特徴である。より具体的には、反射防止膜70の屈折率は透明体60の屈折率をnとすれば、
(Modification 3)
Next, a third modification of the light source conversion element according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 8 shows an enlarged view of the vicinity of the fluorescent light emitting portion of FIG. 1, as in FIG. 5, and FIG. 8A is a cross-sectional view in a direction parallel to the rotation axis of the wavelength converting portion 50 (FIGS. 1 and 2). FIG. 8B shows a cross-sectional (side) view in a direction perpendicular to the rotation axis. As can be seen from a comparison between FIG. 8A and FIG. 5A, this modification is characterized in that an
が好ましい。また反射防止膜70の膜厚は、
Is preferred. The film thickness of the
とすれば良い。 What should I do?
上記のように本変形例の構成を用いることで、励起光75が透明体60に入射する際の反射ロスを低減することが可能で、励起光パワー当たりの波長変換光78の強度をさらに高めることが可能となる。
By using the configuration of this modification as described above, it is possible to reduce the reflection loss when the
なお、本変形例では透明体60上に反射防止膜70を設けていたが、蛍光発光部51上に透明体60の代わりに反射防止膜70を直接形成しても良い。その場合、反射防止膜70の屈折率は蛍光発光部51の屈折率をn2とすれば
In this modification, the
が好ましい。また反射防止膜70の膜厚は、蛍光発光部51のピーク発光波長をλpとして、
Is preferred. The film thickness of the
とすれば良い。 What should I do?
また、本変形例では反射防止膜70は単層構成としたが、多層構成にしても良い。
In the present modification, the
(変形例4)
続いて図9を用いて、第1の実施の形態に係る光学変換素子の第4の変形例を説明する。本変形例は、第1の実施の形態と比較し、波長変換部50の構成が異なる。このため図9を用いて、両者の異なる部分を中心に説明する。
(Modification 4)
Next, a fourth modification of the optical conversion element according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The present modification is different from the first embodiment in the configuration of the
本変形例の波長変換部50は、第1の実施の形態の波長変換部50の基体58の一部に冷却機構66が形成される点が特徴である。
The
具体的には、図9において、蛍光発光部51R、51G、51Bの近くに冷却機構(空冷フィン)がそれぞれ設けられている。
Specifically, in FIG. 9, cooling mechanisms (air cooling fins) are provided in the vicinity of the fluorescent
上記のように本変形例の構成を用いることで、蛍光発光部51R、51G、51Bで発生した熱を効率よく冷却することができ、蛍光体発光部の温度上昇による蛍光強度減少を抑制することが可能である。
By using the configuration of this modification as described above, the heat generated in the fluorescent
なお、本変形例では冷却機構を3個としたが、蛍光体部の発熱度合いによって、個数を変更しても良い。 In this modification, the number of cooling mechanisms is three, but the number may be changed depending on the degree of heat generation of the phosphor portion.
(変形例5)
続いて図10を用いて、第1の実施の形態に係る光源の第5の変形例を説明する。本変形例は、第1の実施の形態と比較し、波長変換部50の蛍光発光部および励起光源の構成が異なる。このため図10を用いて、両者の異なる部分を中心に説明する。
(Modification 5)
Then, the 5th modification of the light source which concerns on 1st Embodiment is demonstrated using FIG. This modification is different from the first embodiment in the configuration of the fluorescent light emitting unit and the excitation light source of the
本変形例の波長変換部50は、第1の実施の形態と、基体58上での蛍光発光部51R、51G、51Bの形成される部位、および蛍光体励起のための光軸数が異なる点が特徴である。
The
具体的には、図10に示すように、蛍光発光部51R、51G、51Bは基体58の外周面を回転軸に垂直な方向に沿って分割形成され、励起光源の光軸は一つである。
Specifically, as shown in FIG. 10, the fluorescent
上記のように本変形例の構成を用いることで、波長変換部50は一層コンパクトになり、さらに光軸数を3→1に減らせることから、光源構成部材の大幅な簡略化および小型化、省エネ化を実現することが可能となる。
By using the configuration of this modification as described above, the
なお、本変形例では、蛍光発光部はRGB蛍光体による3分割形成としたが、黄色蛍光体などRGB以外の蛍光体を加え、3源色以上の色源を用いても良い。 In the present modification, the fluorescent light emitting unit is formed in three divided parts using RGB phosphors, but a phosphor other than RGB, such as a yellow phosphor, may be added and a color source of three or more colors may be used.
(変形例6)
続いて図11を用いて、第1の実施の形態に係る光源の第6の変形例を説明する。本変形例は、第1の実施の形態と比較し、波長変換部50の蛍光発光部および励起光源の構成が異なる。このため図11を用いて、両者の異なる部分を中心に説明する。
(Modification 6)
Then, the 6th modification of the light source which concerns on 1st Embodiment is demonstrated using FIG. This modification is different from the first embodiment in the configuration of the fluorescent light emitting unit and the excitation light source of the
本変形例の波長変換部50は、第1の実施の形態と、回転軸56と平行方向の移動機構が付加され、および基体58上での蛍光発光部51R、51G、51Bの形成される部位、および蛍光体励起のための光軸数が異なる点が特徴である。
The
具体的には、図11に示すように、蛍光発光部51R、51G、51Bは基体58上に隣接して形成され、励起光源の光軸は一つである。
Specifically, as shown in FIG. 11, the fluorescent
上記のように本変形例の構成を用いることで、光軸数を3→1に減らせることから、光源の小型化、省エネ化を実現することが可能となる。 By using the configuration of this modified example as described above, the number of optical axes can be reduced from 3 to 1, so that the light source can be reduced in size and energy can be saved.
なお、本変形例では、蛍光発光部はRGB蛍光体の3つとしたが、黄色蛍光体などRGB以外の蛍光体を加え、3源色以上の色源を用いても良い。 In this modification, the three fluorescent light emitting units are RGB phosphors. However, a phosphor other than RGB, such as a yellow phosphor, may be added to use three or more color sources.
(第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態およびその変形例に係る光学変換素子および光源の構成と効果について、図12、図13を用いて説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the configurations and effects of the optical conversion element and the light source according to the second embodiment of the present invention and the modifications thereof will be described with reference to FIGS.
図12は、本発明の第2の実施の形態に係る光源の構成を示す図である。また、図13は本発明の第2の実施の形態に係る光源の構成、および赤色蛍光、緑色蛍光、青色レーザ拡散光を出射する際の動作説明図である。 FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a light source according to the second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of the light source according to the second embodiment of the present invention and the operation when emitting red fluorescent light, green fluorescent light, and blue laser diffused light.
なお、図12、図13において、第1の実施の形態と共通の構成要素については、同じ番号を付すことにより説明を省略する。 In FIG. 12 and FIG. 13, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
(構成)
本発明の第2の実施の形態に係る光源と、第1の実施形態に係る光源では、半導体発光素子10Bの波長が430nm〜470nmの青色波長である点と、第3の蛍光発光部51Bおよび集光レンズ40Bが省略されている点が異なる。これは、半導体発光素子10Bからの出射光を、そのまま青色源として用いることによる。
(Constitution)
In the light source according to the second embodiment of the present invention and the light source according to the first embodiment, the wavelength of the semiconductor
本実施の形態の光源1は、より詳しくは以下のように構成される。 More specifically, the light source 1 of the present embodiment is configured as follows.
図12において、まず光源1には、例えば光出力が2ワットで発光波長の中心波長が380nm〜430nmの範囲にある半導体レーザである半導体発光素子10R、10Gと、発光波長の中心波長が430nm〜470nmの範囲にある半導体レーザである半導体発光素子10Bが例えば各9個(図12〜13では10R、10G、10B各3個ずつ)配置されている。半導体発光素子10R、10Gから出射した光は、第1の実施の形態で説明したのと同様な手順にて、第1の蛍光発光部51R、第2の蛍光発光部51G上にそれぞれ集光される。この際、集光レンズ40R、40Gで集光した励起光の主光軸は、波長変換部50の回転軸方向に対して垂直に入射するよう設置される。また半導体発光素子10Bから出射した光はコリメートレンズ20により平行光となり、さらに凸レンズである第1のリレーレンズ25Bと、凹レンズである第2のリレーレンズ27Bを介して、ダイクロイックミラー30Bへと導かれる。ここで、ダイクロイックミラー30Bは例えば、波長380nm〜430nmの光を透過し、波長430〜800nmの光を反射するように設定される。そのため、半導体発光素子10Bから出射し平行光化された青色レーザ光は、ダイクロイックミラー30Bで反射された後、赤と緑の波長変換光と重畳して時分割RGB光100となる。
In FIG. 12, first, the light source 1 includes, for example, semiconductor
(動作)
次に、本実施の形態に係る光源1の動作について、図13に示す、光源1を具備する画像投写装置199を用いて説明する。本実施の形態における画像投写装置199の構成部材は、第1の実施の形態と同じものは同じ図番を付与しており、詳細な説明を省略する。
(Operation)
Next, the operation of the light source 1 according to the present embodiment will be described using an
本実施の形態の光源1は、主な発光波長が590〜660nmの範囲のいわゆる赤色の波長変換光78Rと、主な発光波長が500〜590nmの範囲のいわゆる緑色の波長変換光78Gと、主な発光波長が430〜470nmの範囲の青色レーザ光79とが、時間に連続してなる時分割RGB光100を放射する。つまり、時分割RGB光100は、三原色の光である赤色光、緑色光、青色光が、赤色→緑色→青色→赤色の順番で周期的に放射されることによってなる白色光であり、一周期は例えば倍速スキャン時には約8.3ms(120Hz)である。
The light source 1 of the present embodiment includes a so-called red wavelength converted
続いて、光源1の動作について説明する。複数の半導体発光素子10Rから出射された例えば中心波長405nm、全光量18ワットの励起光75Rはコリメートレンズ20および第1のリレーレンズ25Rと第2のリレーレンズ27Rにより一つの光束となりダイクロイックミラー30Rを通過し、集光レンズ40Rにより第1の蛍光発光部51Rに例えば1mm2以下の面積に集光される。同様に、半導体発光素子10Gから出射された励起光はそれぞれ第2の蛍光発光部51Gに集光される。集光された励起光は第1の蛍光発光部材51Rに含まれる赤色蛍光体により中心波長405nmの光から、主な発光波長が590nm〜660nmの波長変換光78Rへと変換され、集光レンズ40R側へ放射される。このとき波長変換光78Rの放射角は全方位のいわゆるランバーシアン光であるが、発光領域が1mm2以下の点光源であるため集光レンズ40Rで、ほぼ平行光となり、ダイクロイックミラー30Rに向かう。そして、波長変換光78Rはダイクロイックミラー30Rで反射され、第3のリレーレンズ41に向かう。同様に、第2の蛍光発光部51Gに含まれる緑色蛍光体により、中心波長405nmから、主な発光波長500〜590nmの波長変換光78Gへと変換され、第3のリレーレンズ41に導かれる。
Next, the operation of the light source 1 will be described. For example, the
さらに、波長変換光78R、78Gおよび青色レーザ光79は重畳して時分割RGB光100となり、第3のリレーレンズ41でロッドレンズ42の端部に集光され入射される。そしてロッドレンズ42内で多重反射された時分割RGB光100は、波面の光強度分布が矩形に変換された後、放射され、第4のリレーレンズ43で直進光となり、反射ミラー45により、例えばDMDなどの反射型の画像表示素子71に導かれる。画像表示素子71に照射された光は2次元の映像信号が重畳された信号光80となり反射され、投影レンズ65により所定のスクリーン(図示なし)に投影可能な映像光89となって画像投写装置199から出射される。
Further, the wavelength-converted
(効果)
このように本発明によれば、励起光源として半導体発光素子を用いたことにより、励起光源をナノ秒オーダーの時間スケールで高速ON/OFFすることが可能であり、倍速スキャン(120Hz、周期8.3ms)以上の速度でも全く問題なくRGB三原色を時分割生成することが可能となる。また、従来のカラーホイールを用いて本発明と同等の機能を実現する場合、カラーホイールが3枚必要となり、本発明に比べて光源サイズが著しく大きくなってしまう。
(effect)
As described above, according to the present invention, by using the semiconductor light emitting element as the excitation light source, the excitation light source can be turned on / off at a high speed on a time scale on the order of nanoseconds, and double-speed scanning (120 Hz,
この構成により、部品点数を増やさずにコンパクトな構成にてRGB三原色を高効率、かつ高速に時分割生成可能であるため、色割れのない高性能な光源を提供することができる。 With this configuration, the RGB three primary colors can be generated in a time-sharing manner with high efficiency and high speed with a compact configuration without increasing the number of components, and thus a high-performance light source without color breakup can be provided.
なお、上記の構成において、蛍光体として上述のものを挙げたがこれに限らない。例えば、緑色蛍光体としてEu賦活β型SiAlON蛍光体や、Eu賦活SrSiO3蛍光体、Eu賦活SrSi2O2N2蛍光体、Eu賦活Ba3Si8O12N2蛍光体、Ce賦活CaSc2O4蛍光体などCeもしくはEuを賦活させた蛍光体を用いることができる。また、赤色蛍光体としてもEu,Sm賦活La2W3O12に限らない。例えば、シリコンオキサイド、タングステンオキサイド、モリブデンオキサイド、インジウムオキサイド、イットリウムオキサイド、ジンクオキサイド、シリコンナイトライド、シリコンオキシナイトライド、アルミニウムオキシナイトライド、有機高分子の一つもしくは複数が母材の構成元素に含まれ、その母材に賦活剤としてランタノイドイオン元素あるいは金属イオン元素が含有されている蛍光体であれば良い。具体的には、Eu賦活La2O2S蛍光体、Eu賦活LiW2O8蛍光体、EuおよびSm賦活LiW2O8蛍光体、EuおよびMn賦活(Sr,Ba)3MgSi2O8蛍光体、Mn賦活3.5MgO・0.5MgF2・GeO2蛍光体、Eu賦活YVO4蛍光体、Eu賦活Y2O3蛍光体、Eu賦活Y2O2S蛍光体などの蛍光の蛍光寿命が長いが蛍光スペクトルの半値幅が狭い赤色蛍光体に対して本実施の形態は有効である。また、ランタノイドイオン元素、金属イオン元素を賦活材とした希土類錯体蛍光体であってもよい。具体的には2種類のホスフィンオキシドが三価のユーロピウムに配位した分子構造を持つ希土類錯体蛍光体が挙げられる。 In the above-described configuration, the above-described phosphor is used as the phosphor, but the present invention is not limited to this. For example, Eu activated β-type SiAlON phosphor, Eu activated SrSiO 3 phosphor, Eu activated SrSi 2 O 2 N 2 phosphor, Eu activated Ba 3 Si 8 O 12 N 2 phosphor, Ce activated CaSc 2 as green phosphor. A phosphor in which Ce or Eu is activated, such as an O 4 phosphor, can be used. The red phosphor is not limited to Eu, Sm activated La 2 W 3 O 12 . For example, one or more of silicon oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, indium oxide, yttrium oxide, zinc oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, and organic polymer are included in the constituent elements of the base material Any phosphor may be used as long as the base material contains a lanthanoid ion element or a metal ion element as an activator. Specifically, Eu activated La 2 O 2 S phosphor, Eu activated LiW 2 O 8 phosphor, Eu and Sm activated LiW 2 O 8 phosphor, Eu and Mn activated (Sr, Ba) 3 MgSi 2 O 8 fluorescence Fluorescence lifetime of phosphors such as phosphors, Mn activated 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 phosphor, Eu activated YVO 4 phosphor, Eu activated Y 2 O 3 phosphor, Eu activated Y 2 O 2 S phosphor This embodiment is effective for a red phosphor that is long but has a narrow half-width of the fluorescence spectrum. Moreover, the rare earth complex fluorescent substance which used the lanthanoid ion element and the metal ion element as an activation material may be sufficient. Specifically, a rare earth complex phosphor having a molecular structure in which two types of phosphine oxides are coordinated to trivalent europium.
なお、本実施の形態において、半導体発光素子の例として中心波長405nmの半導体レーザを挙げたがこの限りではない。例えば中心波長395nm、400nm、410nmなど、蛍光体の吸収スペクトルにあわせて中心波長を380nm〜430nmの範囲で調整することや、中心波長が2nm〜10nmの範囲で異なる半導体レーザを複数組み合わせて、波長スペクトル幅を広くして用いても良い。 In the present embodiment, a semiconductor laser having a central wavelength of 405 nm is given as an example of the semiconductor light emitting device, but this is not restrictive. For example, the center wavelength can be adjusted in the range of 380 nm to 430 nm according to the absorption spectrum of the phosphor, such as the center wavelengths of 395 nm, 400 nm, and 410 nm, or a combination of a plurality of semiconductor lasers having different center wavelengths in the range of 2 nm to 10 nm. The spectrum width may be widened.
本発明によれば、半導体レーザから出射される出射光を複数の蛍光体で蛍光に変換して放射する光源において、変換効率が高く、色再現性の高い光源を、部品点数を増やさずに提供することができるので、プロジェクタ、リアプロジェクションテレビ、ヘッドアップディスプレイなどのディスプレイ用照明だけでなく、ヘッドライトなどの車載用照明または内視鏡などの医療用照明などにおいても広く利用することができる。 According to the present invention, in a light source that emits light emitted from a semiconductor laser by converting it into fluorescence with a plurality of phosphors, a light source with high conversion efficiency and high color reproducibility is provided without increasing the number of components. Therefore, it can be widely used not only for display illumination such as a projector, rear projection television, and head-up display, but also for in-vehicle illumination such as a headlight or medical illumination such as an endoscope.
1 光源
10R、10G、10B 半導体発光素子
20 コリメートレンズ
25R、25G、25B 第1のリレーレンズ
27R、27G、27B 第2のリレーレンズ
30R、30G、30B ダイクロイックミラー
40R、40G、40B 集光レンズ
41 第3のリレーレンズ
42 ロッドレンズ
43 第4のリレーレンズ
45 反射ミラー
50 波長変換部
51R 第1の蛍光発光部
51G 第2の蛍光発光部
51B 第3の蛍光発光部
55 回転機構
56 回転軸
57 補助回転軸
58 基体
59 軸受け
60 透明体
61 中空部
65 投影レンズ
70 反射防止膜
71 画像表示素子
75R、75G、75B 励起光
78、78R、78G、78B 波長変換光
79 青色レーザ光
80 信号光
89 映像光
90 ヒートシンク
95 ファン
100 時分割RGB光
199 画像投写装置
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