JP2023042947A - Light source device and projection display device - Google Patents

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明広 山影
Akihiro Yamakage
雨非 梅
yu fei Mei
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Light Show Technology Co Ltd
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Light Show Technology Co Ltd
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Abstract

To provide a light source device which outputs fluorescent light obtained by irradiating phosphor with blue light emitted by a semiconductor laser as excitation light and part of the blue light emitted by the semiconductor laser, and is not increased in size.SOLUTION: The light source device comprises: a laser source outputting light of a prescribed wavelength region; a first dichroic mirror and a second dichroic mirror having properties for reflecting the light of the prescribed wavelength region and transmitting fluorescent light and arranged on an optical axis of the laser source; a first condensing optical system; a fluorescent wheel including a fluorescent area emitting fluorescent light and a reflection area; a fourth dichroic mirror having properties of reflecting fluorescent light; a third dichroic mirror having properties of reflecting light of the prescribed wavelength region and transmitting fluorescent light, and arranged so that an optical axis of the reflected light of the prescribed wavelength region overlaps with an optical axis of fluorescent light reflected by the fourth dichroic mirror; a second condensing optical system; and a color selection wheel including a color filter and a diffusion part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光源装置、および光源装置を備えた投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a light source device and a projection display device provided with the light source device.

従来から、投射型表示装置用の光源として、半導体レーザ（レーザダイオード、あるいはＬＤ）が発する青色光（Ｂ光）を励起光として蛍光体に照射し、蛍光体から得られる黄色光（Ｙ光）、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）等を、半導体レーザが発する青色光（Ｂ光）の一部とともに出力する光源装置が知られている。 Conventionally, as a light source for a projection display device, a phosphor is irradiated with blue light (B light) emitted by a semiconductor laser (laser diode or LD) as excitation light, and a yellow light (Y light) is obtained from the phosphor. , red light (R light), green light (G light), etc., together with part of blue light (B light) emitted by a semiconductor laser.

特許文献１には、ホイールの周部分に沿って緑色発光の蛍光体、赤色発光の蛍光体、および透過窓を設けておき、ホイールを回転させながら周部分に青色光を照射する光源装置が開示されている。この光源装置は、ホイールの蛍光体で発光する緑色および赤色の蛍光と、ホイールの透過窓を透過した青色光を、同一の方向に射出させる光学系を採用している。具体的には、透過窓を透過した青色光を２枚の反射ミラーを用いてダイクロイックミラーに導き、ダイクロイックミラーにて青色光の光路と蛍光の光路を合流させている。この光源装置では、青色光と蛍光を異なる光路でダイクロイックミラーに導くため、大きな光路空間を確保する必要があり、装置の小型化が困難であった。更には、反射ミラー等の光学部品点数が増加してしまうという問題があった。 Patent Document 1 discloses a light source device in which a green-emitting phosphor, a red-emitting phosphor, and a transmission window are provided along the circumference of a wheel, and blue light is emitted to the circumference while rotating the wheel. It is This light source device employs an optical system that emits green and red fluorescent light emitted by the phosphor of the wheel and blue light transmitted through the transmission window of the wheel in the same direction. Specifically, the blue light transmitted through the transmissive window is guided to a dichroic mirror using two reflecting mirrors, and the optical path of the blue light and the optical path of the fluorescent light are combined by the dichroic mirror. In this light source device, since blue light and fluorescence are led to the dichroic mirror through different optical paths, it is necessary to secure a large optical path space, making it difficult to reduce the size of the device. Furthermore, there is a problem that the number of optical parts such as reflecting mirrors increases.

特許文献２には、ホイールの周部分に沿って緑発光の蛍光体、赤発光の蛍光体、および鏡面部を設けておき、ホイールを回転させながら青色レーザ光源（ＬＤアレイ）から青色光をホイールの周部分に照射する光源装置が開示されている。この光源装置では、青色レーザ光源（ＬＤアレイ）とホイールとの間に、青色の波長帯域に偏光特性を有するダイクロイックミラーと１／４波長板を配置している。この装置では、レーザ光源の持つ偏光特性を利用して、鏡面部で反射した青色光の光路と蛍光の光路が同一になるように構成されている。このため、特許文献１に開示された光源装置と比較すれば、小型化が可能である。 In Patent Document 2, a green light-emitting phosphor, a red light-emitting phosphor, and a mirror surface are provided along the circumference of the wheel, and blue light is emitted from a blue laser light source (LD array) while rotating the wheel. A light source device that irradiates the peripheral portion of the is disclosed. In this light source device, a dichroic mirror and a quarter-wave plate having polarization characteristics in the blue wavelength band are arranged between the blue laser light source (LD array) and the wheel. This device is configured so that the optical path of the blue light reflected by the mirror surface and the optical path of the fluorescent light are the same by utilizing the polarization characteristics of the laser light source. Therefore, compared with the light source device disclosed in Patent Document 1, it is possible to reduce the size.

特許文献３には、励起光を兼ねる青色光がレーザ光源から集光素子に向かう光軸と、集光レンズの光軸とが非共軸となる構成を採用した光源装置が開示されている。この光源装置では、励起光を兼ねる青色光は、ミラーで反射された後、集光レンズの下半分を透過してホイールを照射する。ホイールの反射面で反射した青色光は、集光レンズの上半分を透過して導光装置に導かれる。特許文献２のような１／４波長板を用いなくとも、特許文献１の光源装置よりも装置を小型化することができる。 Patent Literature 3 discloses a light source device that adopts a configuration in which the optical axis of blue light, which also serves as excitation light, travels from a laser light source to a condenser element and the optical axis of a condenser lens are non-coaxial. In this light source device, the blue light, which also serves as excitation light, is reflected by the mirror, passes through the lower half of the condenser lens, and illuminates the wheel. Blue light reflected by the reflective surface of the wheel passes through the upper half of the condenser lens and is guided to the light guide device. Even without using a quarter-wave plate as in Patent Document 2, the device can be made smaller than the light source device in Patent Document 1.

特許文献４には、特許文献３と同様に、励起光を兼ねる青色光がレーザ光源から集光素子に向かう光軸と、集光素子の光軸とが非共軸となる構成を採用した光源装置が開示されている。この光源装置では、反射特性の異なる２つの領域を備えた分色素子を、レーザ光源と蛍光ホイールの間に配置している。青色光と蛍光とを時分割で出力する構成の光学系であるが、励起光を兼ねる青色光の光路と蛍光の光路がほぼ同じような経路となるため、特許文献１に開示された光源装置と比べれば、小型化が可能である。 In Patent Document 4, similarly to Patent Document 3, a light source adopting a configuration in which the optical axis of blue light, which also serves as excitation light, travels from a laser light source to a light-collecting element and the optical axis of the light-collecting element is non-coaxial. An apparatus is disclosed. In this light source device, a color separation element having two regions with different reflection characteristics is arranged between the laser light source and the fluorescent wheel. Although the optical system is configured to output blue light and fluorescence in a time-division manner, the optical path of blue light, which also serves as excitation light, and the optical path of fluorescence are almost the same, so the light source device disclosed in Patent Document 1 can be made smaller.

特許文献５には、特許文献３と同様に、励起光を兼ねる青色光がレーザ光源から集光レンズに向かう光軸と、集光レンズの光軸とが非共軸となる構成を採用した光源装置が開示されている。この光源装置では、ミラー２０ａを透過してからホイールの反射面で反射した青色光は、ミラー２０ａを再度透過した後、３つのミラーで反射されて光路が２７０度変更され、青色光の光軸が蛍光の光軸と一致するように重ね合わされる。特許文献２のような１／４波長板を用いないですむ構成ではあるが、３つのミラーを用いて青色光の光路を２７０度変更させる空間を必要とするため、特許文献３や特許文献４に記載された装置に比べれば小型化できる効果は小さい。 In Patent Document 5, similarly to Patent Document 3, a light source adopting a configuration in which the optical axis of blue light, which also serves as excitation light, travels from a laser light source to a condenser lens and the optical axis of the condenser lens is non-coaxial. An apparatus is disclosed. In this light source device, the blue light transmitted through the mirror 20a and reflected by the reflecting surface of the wheel is transmitted through the mirror 20a again and then reflected by the three mirrors to change its optical path by 270 degrees. are superimposed so as to coincide with the optical axis of fluorescence. Although it is a configuration that does not require the use of a quarter-wave plate as in Patent Document 2, it requires a space for changing the optical path of blue light by 270 degrees using three mirrors. Compared with the device described in 1., the effect of miniaturization is small.

特許文献６には、特許文献３と同様に、励起光を兼ねる青色光がレーザ光源から集光レンズに向かう光軸と、集光レンズの光軸とが非共軸となる構成を採用した光源装置が開示されている。この光源装置では、蛍光は２つのミラーで反射されて光路が１８０度変更され、蛍光の光軸と青色光の光軸とが一致するように重ね合わされる。特許文献２のような１／４波長板を用いないですむ構成ではあるが、２つのミラーを用いて蛍光の光路を１８０度変更させる空間を必要とするため、特許文献４に記載された装置に比べれば小型化できる効果は小さい。 In Patent Document 6, similarly to Patent Document 3, a light source adopting a configuration in which the optical axis of blue light, which also serves as excitation light, travels from a laser light source to a condenser lens and the optical axis of the condenser lens is non-coaxial. An apparatus is disclosed. In this light source device, the fluorescent light is reflected by two mirrors, the optical path is changed by 180 degrees, and the optical axis of the fluorescent light and the optical axis of the blue light are superimposed on each other. Although it is a configuration that does not require the use of a quarter-wave plate as in Patent Document 2, it requires a space for changing the optical path of fluorescence by 180 degrees using two mirrors, so the device described in Patent Document 4 Compared to , the effect of miniaturization is small.

特開２０１０－２５６４５７号公報JP 2010-256457 A 特開２０１２－１０８４８６号公報JP 2012-108486 A 特開２０１４－７５２２１号公報JP 2014-75221 A 特開２０１９－６１２３７号公報JP 2019-61237 A 国際公開第２０１９／１０９４４９号WO2019/109449 米国特許出願公開第２０１５／０２６７８８０号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2015/0267880

前述したように、特許文献２に記載された光源装置は、特許文献１に記載された光源装置に比べて小型化が可能であるが、プロジェクタの照明光源として用いた場合に、投射画像のホワイトバランスの劣化が生じる可能性があった。レーザ光源から出射したＰ偏光の青色光は、ダイクロイックミラーを通過した後、蛍光ホイールで反射されてダイクロイックミラーに戻ってくるまでの過程において、Ｐ偏光からＳ偏光へと偏光変換されるが、この偏光変換が精度よく実施されない場合には、ダイクロイックミラーから反射光として取り出せない偏光成分が存在することになり、青色光の光損失が発生し、投射画像のホワイトバランスが劣化してしまう。 As described above, the light source device described in Patent Document 2 can be made smaller than the light source device described in Patent Document 1. Deterioration of balance could occur. The P-polarized blue light emitted from the laser light source passes through the dichroic mirror, is reflected by the fluorescent wheel, and returns to the dichroic mirror. If the polarization conversion is not performed with high precision, there will be some polarization components that cannot be extracted as reflected light from the dichroic mirror, resulting in loss of blue light and deterioration of the white balance of the projected image.

また、蛍光ホイールの手前に配置される集光レンズにおいて偏光の乱れが生じて円偏光から楕円偏光に遷移してしまう成分があると、ダイクロイックミラーにおいてＳ偏光光として反射する光量が減ってホワイトバランスの低下を招いてしまう。楕円偏光の発生を抑制するため、集光レンズに石英ガラスなどの熱膨張係数の小さい材料を使用する方法があるが、こうした材料は高価格なので、コスト面で不利になる。また、熱膨張係数の小さい光学材料の種類は限定されるので、光学材料選択の幅が狭くなり、光学設計上の自由度が小さくなるという問題もある。 In addition, if there is a component that shifts from circularly polarized light to elliptical polarized light due to disturbance of polarized light in the condensing lens placed in front of the fluorescent wheel, the amount of light reflected as S-polarized light at the dichroic mirror decreases, resulting in white balance. will lead to a decline in In order to suppress the generation of elliptically polarized light, there is a method of using a material with a small thermal expansion coefficient, such as quartz glass, for the condensing lens, but such materials are expensive and thus disadvantageous in terms of cost. In addition, since the types of optical materials with small thermal expansion coefficients are limited, there is also the problem that the range of optical material selection is narrowed and the degree of freedom in optical design is reduced.

この点、特許文献３～特許文献６に記載された光源装置では、青色光の取り出しに関しては、光源の偏光特性を利用していないので、特許文献２に記載の光源装置において発生し得る問題は起きないが、別の問題が発生し得る。 In this respect, the light source devices described in Patent Documents 3 to 6 do not use the polarization characteristics of the light source for extraction of blue light, so the problem that may occur in the light source device described in Patent Document 2 is It doesn't happen, but another problem can arise.

特許文献３に記載された光源装置は、構成が簡素で小型化されてはいるが、出力光の光路断面における分布をみると、蛍光は集光レンズの光軸に対して対称性よく分布するのに対して、表示に用いる青色光は集光レンズの片側半分のみに分布する。このため、導光装置（ライトトンネル）に入射した後の両者の指向性が異なったものとなり、光変調パネルを照明する際に、画面内で色むらを発生させてしまう。また、集光レンズの光軸近傍に位置するダイクロイックミラーの端部で、出力光の一部が失われたり光路が乱されたりする問題も生じ得る。 Although the light source device described in Patent Document 3 has a simple configuration and is miniaturized, looking at the distribution of the output light in the cross section of the optical path, the fluorescence is distributed symmetrically with respect to the optical axis of the condenser lens. In contrast, the blue light used for display is distributed only on one half of the condensing lens. As a result, the directivity of the light after entering the light guide device (light tunnel) is different, and when the light modulation panel is illuminated, color unevenness occurs within the screen. In addition, at the end of the dichroic mirror located in the vicinity of the optical axis of the condenser lens, a problem may arise that part of the output light is lost or the optical path is disturbed.

特許文献４に記載された光源装置では、蛍光ホイールにて反射した青色光を、分色素子により２つの光束に分離させた上で、集光素子に入射させる構成になっている。しかし、青色光の２つの光束は蛍光と同軸ではないため、両者の強度分布を同等にすることは難しく、色むらが発生する要因となっていた。 In the light source device described in Patent Document 4, the blue light reflected by the fluorescent wheel is separated into two luminous fluxes by the color separation element, and the two luminous fluxes are incident on the condensing element. However, since the two luminous fluxes of blue light are not coaxial with the fluorescent light, it is difficult to equalize the intensity distributions of the two, which causes color unevenness.

また、分色素子は、生産性やコストの面で簡単に製造することが困難であった。例えば、分色部と分光（光分割）部を隣接して貼り合わせるようにして分色素子を製作する場合には、極めて高精度に貼り合わせないと光損失を招くが、通常の張り合わせ技術でこの精度を達成するのは現実的には困難であった。また、貼り合わせでなく、一体型で形成する場合には、透過および反射特性の異なる分色部と分光部の２つの領域を低コストで製作するのが現実的には困難であった。 Moreover, it has been difficult to easily manufacture the color-separating element in terms of productivity and cost. For example, when manufacturing a color-separating element by laminating a color-separating part and a light-splitting (light-splitting) part adjacent to each other, light loss will occur unless the lamination is performed with extremely high precision. Achieving this accuracy was practically difficult. In addition, in the case of integral formation instead of lamination, it is practically difficult to manufacture two regions, a color separation section and a spectroscopic section, which have different transmission and reflection characteristics at low cost.

特許文献５に記載された光源装置では、ホイールの反射面で反射した青色光は３つのミラーで反射されて光路が２７０度変更され、青色光の光軸が蛍光の光軸と一致するように重ね合わされるため、色むらの発生は抑制されるが、３つのミラーを用いた光路空間が必要なため、装置の小型化は十分ではない。 In the light source device described in Patent Document 5, the blue light reflected by the reflective surface of the wheel is reflected by three mirrors to change the optical path by 270 degrees so that the optical axis of the blue light coincides with the optical axis of the fluorescent light. Since they are superimposed, the occurrence of color unevenness is suppressed, but since an optical path space using three mirrors is required, miniaturization of the apparatus is not sufficient.

特許文献６に記載された光源装置では、蛍光は２つのミラーで反射されて光路が１８０度変更され、蛍光の光軸と青色光の光軸とが一致するように重ね合わされるため、色むらの発生は抑制されるが、２つのミラーを用いた光路空間が必要なため、装置の小型化は十分ではない。 In the light source device described in Patent Document 6, the fluorescent light is reflected by two mirrors, the optical path is changed by 180 degrees, and the optical axis of the fluorescent light and the optical axis of the blue light are superimposed so that they are aligned. However, since an optical path space using two mirrors is required, miniaturization of the device is not sufficient.

そこで、半導体レーザが発する青色光を励起光として蛍光体に照射して得られる蛍光と、半導体レーザが発する青色光のうち励起光として用いない一部と、を照明光として出力する光源装置においては、過度に装置が大型化することがない光源装置が求められていた。それとともに、石英ガラス製等の高価な集光レンズを用いなくとも、色バランスの面内均一性に優れ、光利用効率が高い光源装置が求められていた。また、係る光源装置を備え、ホワイトバランスが良好な高輝度の投射画像が得られるプロジェクタ装置が求められていた。 Therefore, in a light source device that outputs, as illumination light, fluorescence obtained by irradiating a phosphor with blue light emitted by a semiconductor laser as excitation light and part of the blue light emitted by the semiconductor laser that is not used as excitation light. Therefore, there has been a demand for a light source device that does not excessively increase the size of the device. Along with this, there has been a demand for a light source device that has excellent in-plane uniformity of color balance and high light utilization efficiency without using an expensive condensing lens made of quartz glass or the like. Further, there is a demand for a projector device that includes such a light source device and that can obtain a high-brightness projected image with good white balance.

本発明の第一の態様は、第１波長域の光を出力する第１レーザ光源と、前記第１波長域の光を反射し、蛍光を透過させる特性を備え、前記第１レーザ光源の光軸上に配置された第１ダイクロイックミラーと、第１集光光学系と、前記第１波長域の光が照射されると前記蛍光を発する蛍光領域と、前記第１波長域の光を反射する反射領域と、を備えた回転可能な蛍光ホイールと、前記第１波長域の光を反射させ、前記蛍光を透過する特性を備えた第２ダイクロイックミラーと、前記第１波長域の光を反射させる特性を備え、反射させた前記第１波長域の光の光軸が、前記第１集光光学系の光軸と平行になるように配置された反射素子と、前記第１波長域の光を反射させ、前記蛍光を透過する特性を備えた第３ダイクロイックミラーと、第２集光光学系と、前記蛍光を反射させる特性を備え、反射させた前記蛍光の光軸が、前記第２集光光学系の光軸と一致するように配置された第４ダイクロイックミラーと、前記蛍光ホイールと同期して回転可能で、カラーフィルターと拡散部を備えた色選択ホイールと、を備え、前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１レーザ光源が発した前記第１波長域の光を前記第１集光光学系の一部分に向けて反射させるように配置され、前記第１ダイクロイックミラーにより反射された前記第１波長域の光は、前記第１集光光学系の前記一部分により前記蛍光ホイールの前記蛍光領域または前記反射領域に集光され、前記蛍光領域が発した前記蛍光の一部は、前記第１集光光学系の前記一部分により集光され、前記第１ダイクロイックミラーを透過して前記第４ダイクロイックミラーに入射し、前記蛍光領域が発した前記蛍光の他の一部は、前記第１集光光学系の前記一部分とは異なる部分により集光され、前記第２ダイクロイックミラーを透過して前記第４ダイクロイックミラーに入射し、前記第４ダイクロイックミラーに入射した前記蛍光の一部および前記蛍光の他の一部は、前記第３ダイクロイックミラーに向けて反射され、前記第３ダイクロイックミラーを透過して前記第２集光光学系に入射し、前記反射領域で反射された前記第１波長域の光は、前記第１集光光学系の前記一部分とは異なる部分により集光され、前記第２ダイクロイックミラーに反射されて前記反射素子に入射し、前記反射素子に入射した前記第１波長域の光は、反射されて前記第３ダイクロイックミラーに入射し、前記第３ダイクロイックミラーにより反射されて前記第２集光光学系に入射し、前記第２集光光学系に入射した前記蛍光および前記第１波長域の光は、前記第２集光光学系により前記色選択ホイールに向けて集光され、前記色選択ホイールは、前記蛍光を前記カラーフィルターによりフィルタリングし、前記第１波長域の光を前記拡散部により拡散させて、出力する、ことを特徴とする光源装置である。 A first aspect of the present invention includes a first laser light source that outputs light in a first wavelength region, and a property of reflecting light in the first wavelength region and transmitting fluorescence, wherein the light of the first laser light source a first dichroic mirror arranged on an axis; a first light collecting optical system; a fluorescent region that emits fluorescence when irradiated with light in the first wavelength band; and reflects light in the first wavelength band. a rotatable phosphor wheel comprising a reflective area; a second dichroic mirror having properties of reflecting light in said first wavelength band and transmitting said phosphor; and reflecting light in said first wavelength band. a reflective element having characteristics and arranged such that the optical axis of the reflected light in the first wavelength band is parallel to the optical axis of the first condensing optical system; a third dichroic mirror having a property of reflecting and transmitting the fluorescence; a second focusing optical system; a fourth dichroic mirror arranged to match the optical axis of an optical system; The mirror is arranged to reflect the light in the first wavelength band emitted by the first laser light source toward a portion of the first light collecting optical system, and the first light reflected by the first dichroic mirror is The light in the wavelength range is condensed onto the fluorescent region or the reflective region of the luminescent wheel by the portion of the first condensing optical system, and a portion of the fluorescence emitted by the fluorescent region is collected by the first condensing optical system. Another portion of the fluorescence collected by the portion of the optical optical system, transmitted through the first dichroic mirror and incident on the fourth dichroic mirror, and emitted by the fluorescent region is collected by the first collection optics. A portion of the fluorescence collected by a portion of the system different from the portion of the system, transmitted through the second dichroic mirror and incident on the fourth dichroic mirror, and a portion of the fluorescence incident on the fourth dichroic mirror and the other portion of the fluorescence. A portion of the light in the first wavelength band is reflected toward the third dichroic mirror, transmitted through the third dichroic mirror, enters the second light collecting optical system, and is reflected by the reflection area. , the light in the first wavelength band that is condensed by a portion different from the portion of the first light condensing optical system, reflected by the second dichroic mirror and incident on the reflective element, and incident on the reflective element , reflected and incident on the third dichroic mirror, The fluorescence and the light in the first wavelength band that are reflected by the third dichroic mirror and enter the second light collecting optical system and enter the second light collecting optical system are collected by the second light collecting optical system. The light is collected toward the color selection wheel, and the color selection wheel filters the fluorescence with the color filter, diffuses the light in the first wavelength band with the diffusion unit, and outputs the light. It is a light source device that

本発明の第二の態様は、第１波長域の光を出力する第１レーザ光源と、第２波長域の光を出力する第２レーザ光源と前記第１波長域の光を反射し、蛍光を透過させる特性を備え、前記第１レーザ光源の光軸上に配置された第１ダイクロイックミラーと、第１集光光学系と、前記第１波長域の光が照射されると前記蛍光を発する蛍光領域と、前記第１波長域の光を反射する反射領域と、を備えた回転可能な蛍光ホイールと、前記第１波長域の光を反射させ、前記蛍光を透過する特性を備えた第２ダイクロイックミラーと、前記第１波長域の光を反射させる特性を備え、反射させた前記第１波長域の光の光軸が、前記第１集光光学系の光軸と平行になるように配置された反射素子と、前記第１波長域の光を反射させ、前記第２波長域の光と前記蛍光を透過する特性を備えた第３ダイクロイックミラーと、第２集光光学系と、前記第２波長域の光を透過させるとともに前記蛍光を反射させる特性を備え、反射させた前記蛍光の光軸が、前記第２集光光学系の光軸と一致するように配置された第４ダイクロイックミラーと、前記蛍光ホイールと同期して回転可能で、カラーフィルターと拡散部を備えた色選択ホイールと、を備え、前記第２レーザ光源は、出力する前記第２波長域の光の光軸が、前記第２集光光学系の光軸と一致するように配置され、前記第２レーザ光源から出力された前記第２波長域の光は、前記第４ダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーを透過して前記第２集光光学系に入射し、前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１レーザ光源が発した前記第１波長域の光を前記第１集光光学系の一部分に向けて反射させるように配置され、前記第１ダイクロイックミラーにより反射された前記第１波長域の光は、前記第１集光光学系の前記一部分により前記蛍光ホイールの前記蛍光領域または前記反射領域に集光され、前記蛍光領域が発した前記蛍光の一部は、前記第１集光光学系の前記一部分により集光され、前記第１ダイクロイックミラーを透過して前記第４ダイクロイックミラーに入射し、前記蛍光領域が発した前記蛍光の他の一部は、前記第１集光光学系の前記一部分とは異なる部分により集光され、前記第２ダイクロイックミラーを透過して前記第４ダイクロイックミラーに入射し、前記第４ダイクロイックミラーに入射した前記蛍光の一部および前記蛍光の他の一部は、前記第３ダイクロイックミラーに向けて反射され、前記第３ダイクロイックミラーを透過して前記第２集光光学系に入射し、前記反射領域で反射された前記第１波長域の光は、前記第１集光光学系の前記一部分とは異なる部分により集光され、前記第２ダイクロイックミラーに反射されて前記反射素子に入射し、前記反射素子に入射した前記第１波長域の光は、反射されて前記第３ダイクロイックミラーに入射し、前記第３ダイクロイックミラーにより反射されて前記第２集光光学系に入射し、前記第２集光光学系に入射した前記蛍光および前記第１波長域の光および前記第２波長域の光は、前記第２集光光学系により前記色選択ホイールに向けて集光され、前記色選択ホイールは、前記蛍光を前記カラーフィルターによりフィルタリングし、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光を前記拡散部により拡散させて、出力する、ことを特徴とする光源装置である。 A second aspect of the present invention includes a first laser light source that outputs light in a first wavelength range, a second laser light source that outputs light in a second wavelength range, and a second laser light source that outputs light in a second wavelength range, and reflects the light in the first wavelength range to produce fluorescent light. A first dichroic mirror arranged on the optical axis of the first laser light source, a first light collecting optical system, and the fluorescence when irradiated with light in the first wavelength range. a rotatable phosphor wheel comprising a phosphor region and a reflective region that reflects light in the first wavelength band; and a second phosphor wheel that reflects light in the first wavelength band and transmits the fluorescence A dichroic mirror and a characteristic of reflecting the light in the first wavelength band are arranged so that the optical axis of the reflected light in the first wavelength band is parallel to the optical axis of the first light collecting optical system. a reflecting element, a third dichroic mirror having characteristics of reflecting the light in the first wavelength band and transmitting the light in the second wavelength band and the fluorescence, a second condensing optical system, and the second A fourth dichroic mirror having characteristics of transmitting light in two wavelength ranges and reflecting the fluorescence, and arranged such that the optical axis of the reflected fluorescence coincides with the optical axis of the second light collecting optical system. and a color selection wheel rotatable in synchronization with the fluorescent wheel and provided with a color filter and a diffusing part, wherein the second laser light source outputs light in the second wavelength range, wherein the optical axis of the light is The light in the second wavelength region that is arranged to match the optical axis of the second light collecting optical system and is output from the second laser light source passes through the fourth dichroic mirror and the third dichroic mirror. and enters the second light collecting optical system, and the first dichroic mirror reflects the light in the first wavelength band emitted by the first laser light source toward a part of the first light collecting optical system. and the light in the first wavelength band reflected by the first dichroic mirror is condensed onto the fluorescent region or the reflective region of the fluorescent wheel by the part of the first condensing optical system, and the A portion of the fluorescence emitted by the fluorescent region is collected by the portion of the first collection optical system, transmitted through the first dichroic mirror and incident on the fourth dichroic mirror, and emitted by the fluorescent region. Another part of the emitted fluorescence is condensed by a portion different from the part of the first condensing optical system, passes through the second dichroic mirror, enters the fourth dichroic mirror, and enters the fourth dichroic mirror. A part of the fluorescence incident on the dichroic mirror and another part of the fluorescence are transmitted to the third dichroic mirror. The light in the first wavelength range reflected toward the Ick mirror, transmitted through the third dichroic mirror, incident on the second light collection optical system, and reflected by the reflection region is the first light collection optical system. Light in the first wavelength band that is collected by a portion different from the portion of the system, reflected by the second dichroic mirror and incident on the reflective element, and incident on the reflective element is reflected by the third wavelength band. The fluorescence, the light in the first wavelength band, and the second The light in the wavelength band is collected toward the color selection wheel by the second collection optics, and the color selection wheel filters the fluorescent light through the color filter to combine the light in the first wavelength band and the The light source device is characterized in that the light in the second wavelength band is diffused by the diffusing section and output.

本発明によれば、半導体レーザが発する青色光を励起光として蛍光体に照射して得られる蛍光と、半導体レーザが発する青色光のうち励起光として用いない一部と、を照明光として出力する光源装置において、装置が過度に大型化するのを防止することが出来る。それとともに、石英ガラス製等の高価な集光レンズを用いなくとも、色バランスの面内均一性に優れ、光利用効率が高い光源装置を実現できる。さらに、係る光源装置を備え、ホワイトバランスが良好な高輝度の投射画像が得られるプロジェクタ装置を実現できる。 According to the present invention, the fluorescence obtained by irradiating the phosphor with the blue light emitted by the semiconductor laser as the excitation light and the portion of the blue light emitted by the semiconductor laser that is not used as the excitation light are output as the illumination light. In the light source device, it is possible to prevent the device from becoming excessively large. In addition, it is possible to realize a light source device with excellent in-plane uniformity of color balance and high light utilization efficiency without using an expensive condensing lens made of quartz glass or the like. Furthermore, it is possible to realize a projector device that includes such a light source device and that can obtain a high-brightness projected image with good white balance.

（ａ）実施形態１に係る光源装置１００の光学系の概略構成を示す図である。（ｂ）レーザ光源１０１Ｂにおける青色半導体レーザとコリメートレンズの配置を示す図である。(a) is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of the light source device 100 according to Embodiment 1. FIG. (b) A diagram showing the arrangement of a blue semiconductor laser and a collimating lens in the laser light source 101B. （ａ）実施形態１における青色光の進行経路を説明するための図である。（ｂ）実施形態１において蛍光体が発する蛍光の進行経路を説明するための図である。(a) It is a figure for demonstrating the advancing path|route of blue light in Embodiment 1. FIG. (b) is a diagram for explaining a travel path of fluorescence emitted by a phosphor in Embodiment 1. FIG. （ａ）実施形態１で用いる蛍光ホイール１２０ａの正面図である。（ｂ）実施形態１で用いる色選択ホイール１３０ａの正面図である。(a) is a front view of a fluorescent wheel 120a used in Embodiment 1; (b) is a front view of the color selection wheel 130a used in the first embodiment; （ａ）実施形態１においてレーザ光源１０１Ｂから出力される光の発光スペクトルを示す図である。（ｂ）蛍光体の発光特性を示す図である。(a) It is a figure which shows the emission spectrum of the light output from the laser light source 101B in Embodiment 1. FIG. (b) It is a figure which shows the light emission characteristic of fluorescent substance. （ａ）実施形態におけるダイクロイックミラー２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄの光学特性を示す図である。（ｂ）実施形態におけるダイクロイックミラー２０２ａの光学特性を示す図である。(a) A diagram showing optical characteristics of dichroic mirrors 201a, 201b, 201c, and 201d in the embodiment. (b) A diagram showing optical characteristics of a dichroic mirror 202a in the embodiment. （ａ）実施形態において第１集光レンズ系１０５内を光線が通過する範囲を示す図である。（ｂ）実施形態において第２集光レンズ系１０９内を光線が通過する範囲を示す図である。(a) It is a figure which shows the range which a light ray passes through the inside of the 1st condensing lens system 105 in embodiment. (b) is a diagram showing a range in which light rays pass through the inside of the second condenser lens system 109 in the embodiment. （ａ）実施形態において青色光束が色選択ホイール１３０ａを経由してライトトンネル１４０に入射して伝播する状態を示す図である。（ｂ）実施形態において蛍光が色選択ホイール１３０ａを経由してライトトンネル１４０に入射して伝播する状態を示す図である。(a) A diagram showing a state in which a blue luminous flux enters a light tunnel 140 via a color selection wheel 130a and propagates in the embodiment. (b) A diagram showing a state in which fluorescent light enters the light tunnel 140 via the color selection wheel 130a and propagates in the embodiment. （ａ）実施形態において色選択ホイール１３０ａの拡散部に付与する拡散機能と光利用率の関係を示す図である。（ｂ）拡散部により拡散された青色光の強度分布を示す図である。(a) A diagram showing the relationship between the diffusion function given to the diffusion portion of the color selection wheel 130a and the light utilization rate in the embodiment. (b) It is a figure which shows intensity distribution of the blue light diffused by the spreading|diffusion part. （ａ）実施形態で用いる第１ダイクロイックミラー２０１ａ、第２ダイクロイックミラー２０１ｂの端部の形態の一例を示す模式図である。（ｂ）実施形態で用いる第１ダイクロイックミラー２０１ａ、第２ダイクロイックミラー２０１ｂの端部の望ましい形態の一例を示す模式図である。(a) A schematic diagram showing an example of the shape of the end portions of a first dichroic mirror 201a and a second dichroic mirror 201b used in the embodiment. 3B is a schematic diagram showing an example of desirable forms of end portions of the first dichroic mirror 201a and the second dichroic mirror 201b used in the embodiment; FIG. 実施形態２に係る光源装置２００の光学系の概略構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device 200 according to Embodiment 2; （ａ）実施形態３に係る光源装置３００の光学系の概略構成を示す図である。（ｂ）実施形態３におけるレーザ光源１０１Ｂの構成を説明するための図である。(a) It is a figure which shows schematic structure of the optical system of the light source device 300 which concerns on Embodiment 3. FIG. (b) It is a figure for demonstrating the structure of the laser light source 101B in Embodiment 3. FIG. 実施形態４に係る光源装置４００の光学系の概略構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device 400 according to Embodiment 4; （ａ）実施形態５に係る光源装置５００の光学系の概略構成を示す図である。（ｂ）拡散板１１５を用いた場合の青色光束Ｂｏｕｔのビームプロファイル（ガウシアン分布）を示す図。（ｃ）トップハット素子１１６を用いた場合の青色光束Ｂｏｕｔのビームプロファイルを示す図。(a) It is a figure which shows schematic structure of the optical system of the light source device 500 which concerns on Embodiment 5. FIG. (b) A diagram showing a beam profile (Gaussian distribution) of a blue luminous flux Bout when the diffusion plate 115 is used. (c) A diagram showing a beam profile of a blue luminous flux Bout when the top hat element 116 is used. 実施形態６に係る光源装置６００の光学系の概略構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device 600 according to Embodiment 6; （ａ）実施形態７に係る光源装置７００の光学系の概略構成を示す図である。（ｂ）レーザ光源１０１Ｂにおける青色半導体レーザとコリメートレンズの配置を示す図である。（ｃ）レーザ光源１０１Ｒにおける赤色半導体レーザとコリメートレンズの配置を示す図である。(a) It is a figure which shows schematic structure of the optical system of the light source device 700 which concerns on Embodiment 7. FIG. (b) A diagram showing the arrangement of a blue semiconductor laser and a collimating lens in the laser light source 101B. (c) A diagram showing the arrangement of a red semiconductor laser and a collimating lens in the laser light source 101R. （ａ）実施形態６で用いる蛍光ホイール１２０ｂの正面図である。（ｂ）実施形態６で用いる色選択ホイール１３０ｂの正面図である。(a) is a front view of a fluorescent wheel 120b used in Embodiment 6; (b) A front view of a color selection wheel 130b used in Embodiment 6. FIG. 実施形態６におけるダイクロイックミラー２０２ｂの光学特性を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing optical characteristics of a dichroic mirror 202b in Embodiment 6; 実施形態８に係る投射型表示装置１０００の光学系の概略構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a projection display device 1000 according to Embodiment 8;

図面を参照して、本発明の実施形態にかかる光源装置および投射型表示装置について説明してゆく。尚、以下に示す実施形態は例示であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更して実施をすることができる。
尚、以下の実施形態の説明において参照する図面では、特に但し書きがない限り、同一の参照番号を付して示す要素は、同様の機能を有するものとする。 A light source device and a projection display device according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments shown below are merely examples, and for example, details of the configuration can be modified appropriately by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
In addition, in the drawings referred to in the following description of the embodiments, unless otherwise specified, the elements shown with the same reference numbers have the same functions.

また、以下の説明において、例えばＸプラス方向と記す場合には、図示の座標系におけるＸ軸矢印が指すのと同じ方向を指し、Ｘマイナス方向と記す場合には、図示の座標系におけるＸ軸矢印が指すのと１８０度反対の方向を指すものとする。また、単にＸ方向と記す場合には、図示のＸ軸矢印が指す向きとの異同は関係なく、Ｘ軸と平行な方向であることを指すものとする。Ｘ以外の方向についても、同様とする。 In the following description, for example, the X plus direction indicates the same direction as the X-axis arrow in the illustrated coordinate system, and the X minus direction indicates the X axis in the illustrated coordinate system. The direction indicated by the arrow is 180 degrees opposite. Moreover, when simply describing the X direction, it means the direction parallel to the X axis regardless of whether it is different from the direction indicated by the X axis arrow in the drawing. The same applies to directions other than X.

［実施形態１］
図１（ａ）は、実施形態１に係る光源装置の光学系の概略構成を示す図である。説明の便宜のため、同図では、光学要素を設置するための機械的機構や、筐体、電気的配線などは省略されている。 [Embodiment 1]
FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device according to Embodiment 1. FIG. For convenience of explanation, the diagram omits the mechanical mechanism for installing the optical element, the housing, the electrical wiring, and the like.

（光源装置の構成）
光源装置１００は、レーザ光源１０１Ｂと、コリメートレンズ系５０４と、第１ダイクロイックミラー２０１ａと、第２ダイクロイックミラー２０１ｂと、第３ダイクロイックミラー２０１ｃと、第４ダイクロイックミラー２０２ａと、凸レンズ１０５Ａと凸レンズ１０５Ｂとで構成される第１集光レンズ系１０５（第１集光光学系）と、第２集光レンズ系１０９（第２集光光学系）と、拡散板１１５と、反射素子２１２と、回転可能な蛍光ホイール１２０ａと、回転可能な色選択ホイール１３０ａと、ライトトンネル１４０と、を備える。 (Configuration of light source device)
The light source device 100 includes a laser light source 101B, a collimating lens system 504, a first dichroic mirror 201a, a second dichroic mirror 201b, a third dichroic mirror 201c, a fourth dichroic mirror 202a, a convex lens 105A and a convex lens 105B. A first condenser lens system 105 (first condenser optical system), a second condenser lens system 109 (second condenser optical system), a diffusion plate 115, a reflecting element 212, and a rotatable a fluorescent wheel 120 a , a rotatable color selection wheel 130 a and a light tunnel 140 .

レーザ光源１０１Ｂは、例えば中心波長が４５５ｎｍ付近で発振する青色半導体レーザ１０２が用いられている。図４（ａ）に、レーザ光源１０１Ｂから出力される光の発光スペクトルを例示する。尚、レーザ光源１０１Ｂとして、中心波長が４５５ｎｍ以外の半導体レーザを用いることも可能である。 As the laser light source 101B, for example, a blue semiconductor laser 102 that oscillates at a center wavelength of around 455 nm is used. FIG. 4A illustrates an emission spectrum of light output from the laser light source 101B. As the laser light source 101B, it is possible to use a semiconductor laser with a center wavelength other than 455 nm.

個々の青色半導体レーザ１０２には、コリメートレンズ１０３が設けられている。一般に、半導体レーザが発する光ビームには、所定の角度の拡がりがあるが、コリメートレンズ１０３を設けることで、光ビームの拡がりを抑制し、レーザ光源１０１Ｂから略平行の光ビームを取出すことが可能になる。なお、コリメートレンズ１０３は、青色半導体レーザ１０２を実装するパッケージと一体型でも良く、また、別体としても良い。別体とする場合には、複数の青色半導体レーザ１０２の直後にレンズアレイを独立に配置して光源モジュールを構成すればよい。 A collimating lens 103 is provided for each blue semiconductor laser 102 . In general, a light beam emitted by a semiconductor laser spreads at a predetermined angle, but by providing the collimating lens 103, the spread of the light beam can be suppressed and a substantially parallel light beam can be extracted from the laser light source 101B. become. Incidentally, the collimating lens 103 may be integrated with the package in which the blue semiconductor laser 102 is mounted, or may be separate. In the case of separate units, a lens array may be arranged independently immediately after the plurality of blue semiconductor lasers 102 to form a light source module.

図１（ｂ）に示されるように、レーザ光源１０１Ｂでは、青色半導体レーザ１０２とコリメートレンズ１０３の対が、ＸＹ面内でアレイ状に配置されており、青色の光束をＺプラス方向に出射する。図１（ｂ）では、４×４のアレイを例示しているが、対の配置方法はこの例に限られるわけではなく、縦横に配列する対の数は適宜変更することが出来る。 As shown in FIG. 1B, in the laser light source 101B, pairs of a blue semiconductor laser 102 and a collimator lens 103 are arranged in an array in the XY plane, and emit a blue light beam in the Z plus direction. . Although FIG. 1B illustrates a 4×4 array, the method of arranging the pairs is not limited to this example, and the number of pairs arranged vertically and horizontally can be changed as appropriate.

レーザ光源１０１Ｂが発する光束は、コリメートレンズ系５０４（コリメート光学系）により、光束径がＤ１になるように調整される。コリメートレンズ系５０４は、図では凸レンズ５０２と凹レンズ５０３の各１枚を組み合わせて構成されているが、別の構成にすることもできる。レーザ光源１０１Ｂの出力光は、蛍光体を励起するための励起光、および表示に用いる青色光（Ｂ）として用いられる。使用する青色半導体レーザ１０２の配列数に応じて励起光の光束径は適宜設定されるが、それに応じてコリメートレンズ系を構成するレンズの数や材質、形状などの光学緒元や、配置間隔等が適宜設計される。 A beam emitted by the laser light source 101B is adjusted by a collimating lens system 504 (collimating optical system) so that the diameter of the beam becomes D1. Although the collimating lens system 504 is configured by combining one convex lens 502 and one concave lens 503 in the figure, it can be configured differently. The output light of the laser light source 101B is used as excitation light for exciting phosphors and blue light (B) used for display. The luminous flux diameter of the excitation light is appropriately set according to the number of arrays of the blue semiconductor lasers 102 to be used. is designed accordingly.

図１（ａ）においては、コリメートレンズ系５０４の光軸を光軸ＯＸ１として示している。コリメートレンズ系５０４の光軸ＯＸ１は、レーザ光源１０１Ｂが発する光束全体の断面に対して、垂直かつ中心を通るように設定されている。尚、図１１（ａ）および図１１（ａ）を参照して後述するように、径がＤ１で略平行な光束をレーザ光源１０１Ｂが出力可能であれば、必ずしもコリメートレンズ系５０４を設ける必要はない。その場合には、レーザ光源１０１Ｂが発する光束全体の断面に対して垂直かつ中心を通る軸を光軸ＯＸ１として定義する。 In FIG. 1(a), the optical axis of the collimating lens system 504 is shown as the optical axis OX1. The optical axis OX1 of the collimating lens system 504 is set so as to be perpendicular to and through the center of the cross section of the entire light beam emitted by the laser light source 101B. As will be described later with reference to FIGS. 11(a) and 11(a), if the laser light source 101B can output a substantially parallel light beam with a diameter D1, the collimating lens system 504 is not necessarily required. do not have. In that case, the axis perpendicular to the cross section of the entire light beam emitted by the laser light source 101B and passing through the center is defined as the optical axis OX1.

光軸ＯＸ１上には、第１ダイクロイックミラー２０１ａが光軸ＯＸ１に対して４５度傾けられて配置されている。図５（ａ）に、第１ダイクロイックミラー２０１ａの光学特性を実線で示す。参考のために、同図には波長が４４５ｎｍ近傍の青色光（Ｂ光）が点線で示されているが、第１ダイクロイックミラー２０１ａは、青色光（Ｂ光）は反射し、緑色光（Ｇ光）や赤色光（Ｒ光）、あるいはこれらの光を含む黄色光（Ｙ光）の光については透過する光学特性を有している。係る特性の第１ダイクロイックミラー２０１ａは、例えば、透明なガラス基板等に誘電体多層膜を蒸着することにより形成することが可能である。 A first dichroic mirror 201a is arranged on the optical axis OX1 so as to be inclined by 45 degrees with respect to the optical axis OX1. FIG. 5A shows the optical characteristics of the first dichroic mirror 201a with a solid line. For reference, blue light (B light) having a wavelength of about 445 nm is indicated by a dotted line in FIG. light), red light (R light), or yellow light (Y light) including these lights, has an optical characteristic of transmitting therethrough. The first dichroic mirror 201a having such characteristics can be formed, for example, by depositing a dielectric multilayer film on a transparent glass substrate or the like.

第１ダイクロイックミラー２０１ａにより、レーザ光源１０１Ｂの出力光は反射されるが、その光路上には、凸レンズ１０５Ａと凸レンズ１０５Ｂで構成した第１集光レンズ系１０５（第１集光光学系）が設けられている。第１集光レンズ系１０５は、レーザ光源１０１Ｂの出力光を、蛍光ホイール１２０ａ上に集光させることができる。図１の例では、２枚の凸レンズ１０５Ａ、凸レンズ１０５Ｂで第１集光レンズ系１０５を構成したが、第１集光レンズ系１０５の構成はこの例に限られるわけではなく、１つまたは３つ以上のレンズで構成してもよい。また、レンズの形状、材質なども適宜に選択可能である。すなわち、球面以外でも非球面や自由曲面などのレンズを用いることもできる。ＢＫ７などの安価な光学材料を用いれば、光源装置を低価格で提供することができる。 The output light of the laser light source 101B is reflected by the first dichroic mirror 201a, and a first condensing lens system 105 (first condensing optical system) composed of a convex lens 105A and a convex lens 105B is provided on the optical path. It is The first condenser lens system 105 can condense the output light of the laser light source 101B onto the luminescent wheel 120a. In the example of FIG. 1, the first condenser lens system 105 is composed of two convex lenses 105A and 105B. It may be composed of one or more lenses. Also, the shape and material of the lens can be appropriately selected. That is, it is also possible to use a lens with an aspheric surface, a free-form surface, or the like, instead of the spherical surface. If an inexpensive optical material such as BK7 is used, the light source device can be provided at a low price.

本実施形態では、光軸ＯＸ１と、第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２は、互いに直交している。そして、レーザ光源１０１Ｂの出力光が、第１ダイクロイックミラー２０１ａにより反射された後に蛍光ホイール１２０ａに向かう際には、第１集光レンズ系１０５を構成する凸レンズ１０５Ａ、凸レンズ１０５Ｂの左半分（Ｚ方向マイナス側の半分）の領域内を通過するように各光学要素は配置されている。すなわち、第１ダイクロイックミラー２０１ａにより反射された青色光は、第１集光レンズ系１０５の一部分により集光される。 In this embodiment, the optical axis OX1 and the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105 are orthogonal to each other. Then, when the output light of the laser light source 101B is reflected by the first dichroic mirror 201a and then directed toward the fluorescent wheel 120a, the left halves (Z direction Each optical element is arranged so as to pass through the region of the minus side). That is, the blue light reflected by the first dichroic mirror 201a is condensed by a portion of the first condensing lens system 105. FIG.

第１集光レンズ系１０５の集光位置には、蛍光ホイール１２０ａが配置されている。図３（ａ）に、蛍光ホイール１２０ａの正面図を示す。蛍光ホイール１２０ａは、円板状のガラス板や金属板を基体とするが、その円周付近の表面には蛍光領域ＰＨと反射領域ＲＬが設けられている。蛍光領域ＰＨには、蛍光体が被覆されており、励起光（レーザ光源１０１Ｂの出力光）が照射されると、蛍光体の種類に応じて赤色（Ｒ色）や緑色（Ｇ色）や黄色（Ｙ色）の蛍光を発する。反射領域ＲＬは、レーザ光源１０１Ｂの出力光を反射するための領域であり、蛍光体は塗布されていない。反射領域ＲＬは、青色レーザ光を高い効率で反射するように鏡面加工しておくのが望ましい。 A fluorescent wheel 120 a is arranged at the condensing position of the first condensing lens system 105 . FIG. 3A shows a front view of the fluorescent wheel 120a. The fluorescent wheel 120a is based on a disk-shaped glass plate or metal plate, and has a fluorescent area PH and a reflective area RL on the surface near the circumference thereof. The fluorescent region PH is coated with a phosphor, and when irradiated with excitation light (output light from the laser light source 101B), it turns red (R color), green (G color), or yellow depending on the type of phosphor. (Y color) fluorescence is emitted. The reflection area RL is an area for reflecting the output light of the laser light source 101B, and is not coated with phosphor. It is desirable that the reflective region RL is mirror-finished so as to reflect the blue laser light with high efficiency.

蛍光ホイール１２０ａの基材には熱伝導率が高い金属が好適に用いられ、空冷効率を向上させるため基材に凹凸部や空孔が設けられる場合もある。蛍光ホイール１２０ａは、モータに連結されており、モータが回転軸Ｃ１を中心に回転することで、蛍光ホイール１２０ａ上に集光された青色光は、順次に反射領域ＲＬと蛍光領域ＰＨとを照射することになる。図３（ａ）の例では、蛍光領域ＰＨには、Ｇ用蛍光体、Ｒ用蛍光体、Ｙ用蛍光体が塗分けられているが、この３色の蛍光体で塗り分けなければならないわけではなく、光源装置１００の仕様に応じて適宜に材料や塗分け方法を変更することが出来る。 A metal having a high thermal conductivity is preferably used for the base material of the fluorescent wheel 120a, and the base material may be provided with irregularities or holes in order to improve the air cooling efficiency. The luminescent wheel 120a is connected to a motor, and the motor rotates around the rotation axis C1, so that the blue light condensed on the luminescent wheel 120a sequentially illuminates the reflection area RL and the fluorescence area PH. will do. In the example of FIG. 3(a), the fluorescent region PH is painted separately with the phosphor for G, the phosphor for R, and the phosphor for Y, but it is not necessary to paint separately with the phosphors of these three colors. Instead, it is possible to appropriately change the material and the coating method according to the specifications of the light source device 100 .

図４（ｂ）に、蛍光体の発光スペクトルを例示する。点線３１はＧ用蛍光体の発光スペクトルを、一点鎖線３２はＹ用蛍光体の発光スペクトルを、実線３３はＲ用蛍光体の発光スペクトルを、それぞれ示している。各グラフには、励起光である青色光の波長に対応する位置にもピークが存在するが、これは蛍光体の発光によるものではなく、青色光の一部が励起には用いられずに蛍光体により散乱されたことを示すものである。尚、図４（ｂ）は例示であり、実施形態で用いられる蛍光体は、この発光特性の材料に限られるわけではない。 FIG. 4(b) exemplifies the emission spectrum of the phosphor. A dotted line 31 indicates the emission spectrum of the G phosphor, a dashed line 32 indicates the emission spectrum of the Y phosphor, and a solid line 33 indicates the emission spectrum of the R phosphor. Each graph also has a peak at the position corresponding to the wavelength of the blue light that is the excitation light, but this is not due to the luminescence of the phosphor. It indicates that it is scattered by the body. Note that FIG. 4B is an example, and the phosphor used in the embodiment is not limited to the material having this emission characteristic.

図１（ａ）に戻り、第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２に沿って見て、第１ダイクロイックミラー２０１ａおよび第２ダイクロイックミラー２０１ｂの先には、第４ダイクロイックミラー２０２ａが配置されている。第４ダイクロイックミラー２０２ａの反射面は、第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２に対して４５度傾けられて配置されている。 Returning to FIG. 1A, when viewed along the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105, the fourth dichroic mirror 202a is arranged ahead of the first dichroic mirror 201a and the second dichroic mirror 201b. there is The reflecting surface of the fourth dichroic mirror 202a is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105. As shown in FIG.

図５（ｂ）に、第４ダイクロイックミラー２０２ａの光学特性を実線で示す。参考のために、図には波長が４４５ｎｍ近傍の青色光（Ｂ光）が点線で示されている。第４ダイクロイックミラー２０２ａは、緑色光（Ｇ光）や赤色光（Ｒ光）、あるいはこれらの光を含む黄色光（Ｙ光）の光を反射する光学特性を有している。すなわち、第４ダイクロイックミラー２０２ａは、蛍光ホイール１２０ａが発する蛍光を反射する光学特性を有する。係る特性の第４ダイクロイックミラー２０２ａは、例えば、透明なガラス基板等に誘電体多層膜を蒸着することにより形成することが可能である。 FIG. 5B shows the optical characteristics of the fourth dichroic mirror 202a with a solid line. For reference, blue light (B light) having a wavelength of about 445 nm is indicated by a dotted line in the figure. The fourth dichroic mirror 202a has an optical characteristic of reflecting green light (G light), red light (R light), or yellow light (Y light) including these lights. That is, the fourth dichroic mirror 202a has optical properties of reflecting the fluorescence emitted by the fluorescence wheel 120a. The fourth dichroic mirror 202a having such characteristics can be formed, for example, by depositing a dielectric multilayer film on a transparent glass substrate or the like.

図１（ａ）に戻り、第１集光レンズ系１０５を間に挟んで蛍光ホイール１２０ａの反対側には、第２ダイクロイックミラー２０１ｂが光軸ＯＸ２に対して４５度傾けられて配置されている。第２ダイクロイックミラー２０１ｂは、第１ダイクロイックミラー２０１ａと同様に、図５（ａ）に実線で示した光学特性を有する。すなわち、第２ダイクロイックミラー２０１ｂは、青色光（Ｂ光）は反射し、緑色光（Ｇ光）や赤色光（Ｒ光）、あるいはこれらの光を含む黄色光（Ｙ光）の光については透過する光学特性を有している。係る特性の第１ダイクロイックミラー２０１ａは、例えば、透明なガラス基板等に誘電体多層膜を蒸着することにより形成することが可能である。 Returning to FIG. 1A, on the opposite side of the fluorescent wheel 120a with the first condenser lens system 105 interposed therebetween, a second dichroic mirror 201b is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis OX2. . The second dichroic mirror 201b, like the first dichroic mirror 201a, has optical characteristics indicated by solid lines in FIG. 5(a). That is, the second dichroic mirror 201b reflects blue light (B light) and transmits green light (G light), red light (R light), or yellow light (Y light) including these lights. It has optical properties that The first dichroic mirror 201a having such characteristics can be formed, for example, by depositing a dielectric multilayer film on a transparent glass substrate or the like.

第２ダイクロイックミラー２０１ｂにより反射される青色光（Ｂ光）の光路上には、第２ダイクロイックミラー２０１ｂと平行に反射素子２１２が配置されている。言い換えれば、コリメートレンズ系５０４の光軸ＯＸ１に沿って見て、第２ダイクロイックミラー２０１ｂよりもさらに先方には、第２ダイクロイックミラー２０１ｂと平行に反射素子２１２が配置されている。 A reflecting element 212 is arranged parallel to the second dichroic mirror 201b on the optical path of the blue light (B light) reflected by the second dichroic mirror 201b. In other words, when viewed along the optical axis OX1 of the collimating lens system 504, the reflecting element 212 is arranged in parallel with the second dichroic mirror 201b further ahead of the second dichroic mirror 201b.

反射素子２１２は、青色（Ｂ色）の光を反射するミラーである。反射素子２１２は、青色（Ｂ色）の光に対して９５％以上の反射率を有することが好ましく、例えばガラス基板などに誘電体多層膜を形成して作成することができる。あるいは、ＡＬ蒸着などを用いてミラー基板に反射膜を形成してもよい。反射素子２１２は、反射した青色光の光束の中心（光軸）が、後述する第４ダイクロイックミラー２０２ａにより反射された蛍光の光束の中心（光軸）と、第３ダイクロイックミラー２０１ｃ上で重なるように設置されている。 The reflecting element 212 is a mirror that reflects blue (B color) light. The reflecting element 212 preferably has a reflectance of 95% or more for blue (B color) light, and can be produced by forming a dielectric multilayer film on a glass substrate or the like, for example. Alternatively, a reflective film may be formed on the mirror substrate using AL vapor deposition or the like. The reflecting element 212 is arranged so that the center (optical axis) of the reflected blue light flux overlaps the center (optical axis) of the fluorescence flux reflected by the fourth dichroic mirror 202a, which will be described later, on the third dichroic mirror 201c. is installed in

第３ダイクロイックミラー２０１ｃは、第１ダイクロイックミラー２０１ａや第２ダイクロイックミラー２０１ｂと同様に、図５（ａ）に実線で示した光学特性を有する。すなわち、第３ダイクロイックミラー２０１ｃは、青色光（Ｂ光）は反射し、緑色光（Ｇ光）や赤色光（Ｒ光）、あるいはこれらの光を含む黄色光（Ｙ光）の光については透過する光学特性を有している。係る特性の第３ダイクロイックミラー２０１ｃは、例えば、透明なガラス基板等に誘電体多層膜を蒸着することにより形成することが可能である The third dichroic mirror 201c, like the first dichroic mirror 201a and the second dichroic mirror 201b, has optical characteristics indicated by solid lines in FIG. 5(a). That is, the third dichroic mirror 201c reflects blue light (B light) and transmits green light (G light), red light (R light), or yellow light (Y light) including these lights. It has optical properties that The third dichroic mirror 201c having such characteristics can be formed, for example, by depositing a dielectric multilayer film on a transparent glass substrate or the like.

反射素子２１１により反射された青色（Ｂ色）の光は、第３ダイクロイックミラー２０１ｃにより反射されてＺプラス方向に進むが、その進路上には第２集光レンズ系１０９（第２集光光学系）が設けられている。第２集光レンズ系１０９は、その光軸ＯＸ３が、青色（Ｂ色）の光束の中心軸および蛍光の光束の中心軸と一致するように配置されている。第２集光レンズ系１０９は、後述する表示装置の投射レンズ１８０（図１９）のＦナンバーに適合させるべく所定のＮＡに設定されており、青色（Ｂ色）および蛍光をライトトンネル１４０の入射口に向けて集光する。第２集光レンズ系１０９は、図では模式的に単一の凸レンズとして表されているが、実際には単レンズに限られるわけではなく、複数のレンズを組合わせて構成してもよい。 The blue (B) light reflected by the reflecting element 211 is reflected by the third dichroic mirror 201c and travels in the Z-plus direction. system) is provided. The second condenser lens system 109 is arranged such that its optical axis OX3 coincides with the central axis of the blue (B color) light flux and the central axis of the fluorescence light flux. The second condenser lens system 109 is set to a predetermined NA to match the F-number of a projection lens 180 (FIG. 19) of a display device, which will be described later. Concentrate toward the mouth. The second condenser lens system 109 is schematically represented as a single convex lens in the drawing, but in practice it is not limited to a single lens, and may be configured by combining a plurality of lenses.

第２集光レンズ系１０９とのライトトンネル１４０の間には、色選択ホイール１３０ａが配置されている。色選択ホイール１３０ａはモータに連結されており、モータが回転軸Ｃ２を中心に回転することにより回転する。色選択ホイール１３０ａと蛍光ホイール１２０ａとが同期して回転するように、各々のモータは制御される。
図３（ｂ）に、色選択ホイール１３０ａの正面図を示す。色選択ホイール１３０ａには、フィルター部と拡散部が設けられている。 A color selection wheel 130 a is arranged between the light tunnel 140 and the second condenser lens system 109 . The color selection wheel 130a is connected to a motor, and rotates as the motor rotates about the rotation axis C2. Each motor is controlled so that the color selection wheel 130a and the fluorescence wheel 120a rotate synchronously.
FIG. 3(b) shows a front view of the color selection wheel 130a. The color selection wheel 130a is provided with a filter section and a diffusion section.

フィルター部には、蛍光から不要なスペクトル成分を除外するための光学フィルターが設けられており、例えばＲ用フィルター部には、蛍光ホイール１２０ａのＲ用蛍光体領域が発する蛍光から不要なスペクトル成分を除去して、赤色の色純度を高める光学フィルターが設けられている。同様に、Ｇ用フィルター部には、蛍光ホイール１２０ａのＧ用蛍光体領域が発する蛍光から不要なスペクトル成分を除去して、緑色の色純度を高めるための光学フィルターが、Ｙ用フィルター部には、蛍光ホイール１２０ａのＹ用蛍光体領域が発する蛍光から不要なスペクトル成分を除去して、黄色の色純度を高めるための光学フィルターが設けられている。尚、フィルター部は、透過する蛍光を拡散させる作用を有するものではない。
また、Ｂ用拡散部には、青色光の光束を適宜に拡散させるための拡散面が設けられている。拡散部の作用効果については、後に詳述する。 The filter section is provided with an optical filter for excluding unnecessary spectral components from fluorescence. An optical filter is provided to remove and enhance the color purity of the red color. Similarly, the G filter section has an optical filter for removing unnecessary spectral components from the fluorescence emitted by the G phosphor region of the fluorescent wheel 120a to increase the color purity of green, and the Y filter section has an optical filter. An optical filter is provided to remove unwanted spectral components from the fluorescence emitted by the Y phosphor area of the phosphor wheel 120a to enhance the color purity of yellow. It should be noted that the filter section does not have the effect of diffusing the transmitted fluorescence.
Further, the B diffusion portion is provided with a diffusion surface for appropriately diffusing the luminous flux of the blue light. The function and effect of the diffusing section will be described in detail later.

（光源装置の動作）
上述した構成を有する光源装置１００の動作について説明する。
（青色光の出力動作）
まず、レーザ光源１０１Ｂから青色光（Ｂ色光）が出力され、青色光（Ｂ色光）が蛍光ホイール１２０ａの反射領域ＲＬを照射するタイミングにおける装置動作について説明する。 (Operation of light source device)
The operation of the light source device 100 having the configuration described above will be described.
(Blue light output operation)
First, blue light (B color light) is output from the laser light source 101B, and the device operation at the timing when the blue light (B color light) irradiates the reflection area RL of the phosphor wheel 120a will be described.

図２（ａ）は、レーザ光源１０１Ｂから出力される青色光（Ｂ色光）の進行経路を説明するための図である。図２（ａ）は、レーザ光源１０１Ｂから蛍光ホイール１２０ａの反射領域ＲＬを照射するタイミングで出力された青色光（Ｂ色光）が、映像表示に用いる青色光（Ｂ色光）成分としてライトトンネル１４０に入力される状態を示している。尚、後に図２（ｂ）を参照して説明するように、レーザ光源１０１Ｂから蛍光ホイール１２０ａの蛍光領域ＰＨを照射するタイミングで出力された青色光（Ｂ色光）は、蛍光体を励起する励起光として機能する。 FIG. 2A is a diagram for explaining the travel path of blue light (B-color light) output from the laser light source 101B. FIG. 2A shows that blue light (B-color light) output from the laser light source 101B at the timing of irradiating the reflection area RL of the fluorescent wheel 120a enters the light tunnel 140 as the blue light (B-color light) component used for image display. Indicates the state to be entered. As will be described later with reference to FIG. 2B, the blue light (B-color light) output from the laser light source 101B at the timing of irradiating the fluorescent region PH of the fluorescent wheel 120a is an excitation light that excites the phosphor. Acts as light.

まず、レーザ光源１０１Ｂにおいては、各々の青色半導体レーザ１０２から出力された青色のレーザビームが、コリメートレンズ１０３により略平行にコリメートされる。レーザビーム同士は互いに間隔を空けて平行に進行するので、厳密には空間的に離散したレーザビーム群ともいえるが、各々の青色半導体レーザ１０２は極めて近接して配置されているので、レーザビーム群をまとめて１つの光束と見なして取り扱っても差し支えない。すなわち、レーザ光源１０１Ｂは、１つの青色光束を発する光源と見なすことができる。 First, in the laser light source 101B, the blue laser beams output from the respective blue semiconductor lasers 102 are collimated substantially parallel by the collimator lens 103 . Since the laser beams travel in parallel with each other at intervals, strictly speaking, they can be said to be a group of spatially discrete laser beams. may be collectively treated as one luminous flux. That is, the laser light source 101B can be regarded as a light source that emits one blue luminous flux.

この青色光束は、コリメートレンズ系５０４により光束径がＤ１に調整され、光軸ＯＸ１に沿って進む。コリメートレンズ系５０４を通過した青色光束は、第１ダイクロイックミラー２０１ａに入射するが、第１ダイクロイックミラー２０１ａは、前述したように図５（ａ）に示した特性を有するため、青色光束は反射されて第１集光レンズ系１０５に向けて光路が９０度曲げられる。 The blue luminous flux is adjusted to have a luminous flux diameter of D1 by the collimating lens system 504 and travels along the optical axis OX1. The blue luminous flux that has passed through the collimating lens system 504 is incident on the first dichroic mirror 201a, but since the first dichroic mirror 201a has the characteristics shown in FIG. , the optical path is bent 90 degrees toward the first condenser lens system 105 .

第１ダイクロイックミラー２０１ａにて反射された青色光束（Ｂ色光）をＢｉｎとすると、青色光束Ｂｉｎは、第１集光レンズ系１０５（凸レンズ１０５ａ、凸レンズ１０５ｂ）による集光作用を受けて、蛍光ホイール１２０ａ上の反射領域ＲＬに集光される。 Assuming that the blue light flux (B color light) reflected by the first dichroic mirror 201a is Bin, the blue light flux Bin receives the light-condensing action of the first condenser lens system 105 (convex lens 105a, convex lens 105b), and is converted into a fluorescent wheel. The light is focused on the reflective area RL on 120a.

本実施形態では、第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２と、青色光束Ｂｉｎの光軸を非共軸、すなわち光軸どうしがオフセットした構成としている。蛍光ホイール１２０ａの反射領域ＲＬにて反射される青色光を、映像表示に用いる青色光（Ｂ色光）としてロスなく取り出せるようにするためである。尚、反射領域ＲＬは、反射面に対する法線が集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２と平行になるように形成されている In this embodiment, the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105 and the optical axis of the blue light flux Bin are non-coaxial, that is, the optical axes are offset from each other. This is so that the blue light reflected by the reflection area RL of the fluorescent wheel 120a can be extracted without loss as blue light (B-color light) used for image display. The reflection area RL is formed so that the normal to the reflection surface is parallel to the optical axis OX2 of the condenser lens system 105.

図６（ａ）に、第１集光レンズ系１０５内を光線が通過する範囲を示す。図２（ａ）および図６（ａ）に示されるように、蛍光ホイール１２０ａに向かって進行する青色光束Ｂｉｎは、第１集光レンズ系１０５の左半分の領域、つまり集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２よりＺマイナス方向側の領域（集光レンズの一部分）を通過して行く。 FIG. 6( a ) shows the range of light rays passing through the first condenser lens system 105 . As shown in FIGS. 2(a) and 6(a), the blue luminous flux Bin traveling toward the luminescent wheel 120a is the left half area of the first condenser lens system 105, that is, the It passes through an area (part of the condenser lens) on the Z-minus direction side of the optical axis OX2.

一方、蛍光ホイール１２０ａの反射領域ＲＬにて反射された青色光束（Ｂ色光）をＢｏｕｔとすると、青色光束Ｂｏｕｔは青色光束Ｂｉｎと同じ経路上を逆行して第１集光レンズ系１０５の左半分の領域を通過するわけではない。青色光束Ｂｏｕｔは、図２（ａ）および図６（ａ）に示すように、第１集光レンズ系１０５の右半分の領域、つまり第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２よりＺプラス方向側の領域（青色光束Ｂｉｎが通過する一部分とは異なる部分）を通過して行く。 On the other hand, assuming that the blue light flux (B color light) reflected by the reflection area RL of the fluorescent wheel 120a is Bout, the blue light flux Bout travels backward on the same path as the blue light flux Bin, and travels in the left half of the first condenser lens system 105. does not pass through the region of As shown in FIGS. 2(a) and 6(a), the blue luminous flux Bout extends from the right half area of the first condenser lens system 105, that is, in the Z plus direction from the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105. side region (a portion different from the portion through which the blue luminous flux Bin passes).

青色光束Ｂｏｕｔは、第１集光レンズ系１０５により青色光束Ｂｉｎと同様の光束径Ｄ１に復元された後、Ｘプラス方向に進み第２ダイクロイックミラー２０１ｂに入射する。第２ダイクロイックミラー２０１ｂは、前述したように図５（ａ）に示した光学特性を有するため、青色光束Ｂｏｕｔは反射されて、反射素子２１１に向かう。 The blue light beam Bout is restored by the first condenser lens system 105 to have a light beam diameter D1 similar to that of the blue light beam Bin, and then travels in the X-plus direction and enters the second dichroic mirror 201b. Since the second dichroic mirror 201b has the optical characteristics shown in FIG.

青色光束Ｂｏｕｔは、反射素子２１１に到達する前に、拡散板１１５を通過するが、拡散板１１５を通過した青色光束Ｂｏｕｔは、平行光束ではなく、先に進むにしたがって径が拡大する光束となる。すなわち、その先で反射素子２１２および第３ダイクロイックミラー２０１ｃにて反射されて第２集光レンズ系１０９に向かって進む際に、青色光の光束径が拡大してゆくように構成されている。 The blue light flux Bout passes through the diffuser plate 115 before reaching the reflecting element 211, but the blue light flux Bout that has passed through the diffuser plate 115 is not a parallel light flux, but a light flux whose diameter increases as it advances. . That is, the beam diameter of the blue light is expanded as it is reflected by the reflecting element 212 and the third dichroic mirror 201c and travels toward the second condenser lens system 109 .

前述したように、反射素子２１２は青色の光を反射する光学特性を備えたミラーであり、第４ダイクロイックミラー２０２ａと平行になるように配置され、かつ反射した青色光束の中心（光軸）が、第４ダイクロイックミラー２０２ａにより反射された蛍光の光束の中心（光軸）と、第３ダイクロイックミラー２０１ｃ上で重なるような位置に設けられている。 As described above, the reflecting element 212 is a mirror having an optical characteristic of reflecting blue light, is arranged parallel to the fourth dichroic mirror 202a, and has the center (optical axis) of the reflected blue light beam. , and the center (optical axis) of the fluorescence beam reflected by the fourth dichroic mirror 202a and the third dichroic mirror 201c.

反射素子２１２により反射された青色光束は、第３ダイクロイックミラー２０１ｃにて反射されてＺプラス方向に進むが、その進路上には第２集光レンズ系１０９（第２集光光学系）が設けられている。第２集光レンズ系１０９は、その光軸ＯＸ３が、青色光束の中心と一致するように配置されている。 The blue light beam reflected by the reflecting element 212 is reflected by the third dichroic mirror 201c and travels in the Z-plus direction. It is The second condenser lens system 109 is arranged such that its optical axis OX3 coincides with the center of the blue light flux.

図６（ｂ）は、第２集光レンズ系１０９に光束が入射する部分を示す模式図である。青色光束Ｂｏｕｔの光束径はＤ２であり、光束の中心軸は第２集光レンズ系１０９の光軸ＯＸ３と一致している。青色光束Ｂｏｕｔは、拡散板１１５により径が拡大されているので、Ｄ２＞Ｄ１が成立する。すなわち、第２集光レンズ系１０９内を通過する際には、第１集光レンズ系１０５を透過した時点よりも、青色光束の径と蛍光光束の径の差異が小さくなっている。 FIG. 6B is a schematic diagram showing a portion where the light flux enters the second condenser lens system 109. As shown in FIG. The luminous flux diameter of the blue luminous flux Bout is D 2 , and the central axis of the luminous flux coincides with the optical axis OX 3 of the second condenser lens system 109 . Since the diameter of the blue luminous flux Bout is enlarged by the diffusion plate 115, D2>D1 is established. That is, when passing through the second condensing lens system 109, the difference between the diameter of the blue light flux and the diameter of the fluorescent light flux is smaller than when passing through the first condensing lens system 105. FIG.

第２集光レンズ系１０９は、後述する表示装置の投射レンズ１８０（図１７）のＦナンバーに適合させるべく所定のＮＡに設定されている。光束径がＤ２であった青色光束Ｂｏｕｔは、第２集光レンズ系１０９により、ライトトンネル１４０の入射口に向けて集光される。 The second condenser lens system 109 is set to a predetermined NA so as to match the F-number of a projection lens 180 (FIG. 17) of a display device, which will be described later. The blue luminous flux Bout whose luminous flux diameter is D2 is condensed toward the entrance of the light tunnel 140 by the second condensing lens system 109 .

蛍光ホイール１２０ａの蛍光領域ＰＨが発する蛍光の光路については後述するが、図６（ｂ）に示すように、第２集光レンズ系１０９に入射する青色光束Ｂｏｕｔは、点線で示す蛍光の光束と同軸ではあるが、光束径を比較すると、青色光束Ｂｏｕｔは蛍光よりも径が小さい。蛍光ホイール１２０ａの蛍光領域ＰＨが発する蛍光はランバート発光であり、蛍光領域ＰＨからは、反射領域ＲＬで反射された青色光よりも大きな角度範囲で蛍光が出射するためである。 The optical path of the fluorescence emitted by the fluorescence area PH of the fluorescence wheel 120a will be described later, but as shown in FIG. Although coaxial, the diameter of the blue luminous flux Bout is smaller than that of the fluorescent light when the diameter of the luminous flux is compared. This is because the fluorescence emitted by the fluorescence area PH of the fluorescence wheel 120a is Lambertian emission, and the fluorescence is emitted from the fluorescence area PH in a larger angular range than the blue light reflected by the reflection area RL.

このままでは、第２集光レンズ系１０９に入射する際の光束径の違いにより、青色光束Ｂｏｕｔがライトトンネル１４０の入射口に入射する際の入射角度分布（集束角）と、第２集光レンズ系１０９により集光された蛍光がライトトンネル１４０の入射口に入射する際の入射角度分布（集束角）には、差異が生じ得る。入射角度分布（集束角）に差異が生じると、ライトトンネル１４０の出口から出射する際に、青色光と蛍光の出射角度分布（広がり）に差異が生じ、投射型表示装置の照明光として利用する際に、表示画面内で色むらを発生させる原因となり得る。 In this state, the incident angle distribution (convergence angle) when the blue luminous flux Bout enters the entrance of the light tunnel 140 and the second condensing lens Differences can occur in the incident angle distribution (convergence angle) when the fluorescent light collected by system 109 is incident on the entrance of light tunnel 140 . If there is a difference in the incident angle distribution (convergence angle), there will be a difference in the emission angle distribution (spread) of the blue light and the fluorescence when they are emitted from the exit of the light tunnel 140, and they will be used as illumination light for a projection display device. In some cases, it may cause color unevenness on the display screen.

そこで、本発明では、蛍光ホイール１２０ａとライトトンネル１４０の入射口の間に、青色光束Ｂｏｕｔを拡散させるが蛍光は拡散させない光学手段を設け、ライトトンネル１４０の入射口に入射する際の入射角度分布（集束角度）の違いを低減し、色むらの発生を抑制している。実施形態１では、その機能を、第２集光レンズ系１０９とライトトンネル１４０の入射口の間に配置された色選択ホイール１３０ａに付与している。 Therefore, in the present invention, optical means is provided between the fluorescent wheel 120a and the entrance of the light tunnel 140 to diffuse the blue luminous flux Bout but not to diffuse the fluorescence. It reduces the difference in (convergence angle) and suppresses the occurrence of color unevenness. In Embodiment 1, that function is given to the color selection wheel 130 a arranged between the second condenser lens system 109 and the entrance of the light tunnel 140 .

図７（ａ）は、青色光束が色選択ホイール１３０ａを経由してライトトンネル１４０に入射して伝播する状態を示し、図７（ｂ）は、蛍光が色選択ホイール１３０ａを経由してライトトンネル１４０に入射して伝播する状態を示している。これらの図から明らかなように、第２集光レンズ系１０９により集光された青色光が色選択ホイール１３０ａに向かう際の集束角αｉｎ（青）は、第２集光レンズ系１０９により集光された蛍光が色選択ホイール１３０ａに向かう際の集束角αｉｎ（蛍光）よりも小さい。しかし、図３（ｂ）を参照して説明したように、本実施形態の色選択ホイール１３０ａには、青色光が透過する部分には光束を適宜に拡散させる拡散部が設けられ、蛍光が透過する部分には不要なスペクトル成分を除外するようにフィルタリングするが拡散作用は有さないカラーフィルター部が設けられている。このため、青色光束は、図７（ａ）に示すように拡散部により拡散されてライトトンネル１４０に入射する一方で、蛍光は、図７（ｂ）に示すように拡散作用を受けずにライトトンネル１４０に入射する。その結果、集束角αｉｎ（青）と集束角αｉｎ（蛍光）の差異に比べて、ライトトンネル１４０から青色光が出射する際の広がり角αｏｕｔ（青）と蛍光が出射する際の広がり角αｏｕｔ（蛍光）の差異を、小さくすることができる。 FIG. 7(a) shows a state in which a blue luminous flux enters the light tunnel 140 via the color selection wheel 130a and propagates, and FIG. 7(b) shows a state in which fluorescent light passes through the color selection wheel 130a 140 and propagating. As is clear from these figures, the convergence angle αin (blue) of the blue light condensed by the second condenser lens system 109 toward the color selection wheel 130a is is less than the angle of convergence αin(fluorescence) at which the emitted fluorescence travels toward the color selection wheel 130a. However, as described with reference to FIG. 3B, the color selection wheel 130a of the present embodiment is provided with a diffusing portion that appropriately diffuses the light flux in the portion through which the blue light is transmitted, and the fluorescent light is transmitted through the diffusion portion. A portion that filters out unwanted spectral components is provided with a color filter portion that does not have a diffusing action. Therefore, the blue luminous flux is diffused by the diffusing portion and enters the light tunnel 140 as shown in FIG. Enter tunnel 140 . As a result, compared to the difference between the convergence angle αin(blue) and the convergence angle αin(fluorescence), the spread angle αout(blue) when blue light is emitted from the light tunnel 140 and the spread angle αout( fluorescence) can be reduced.

図８（ａ）に、拡散部に付与する拡散機能と光利用率の関係を示す。拡散部により拡散された青色光の強度分布は、図８（ｂ）に示すようにガウシアン分布になるが、拡散機能を大きく設定し過ぎると、制御設定角１／ｅ２の外側の光がライトトンネル１４０に有効に入射されずに光損失が大きくなるため、図８（ａ）に示したように光利用率は低下する。そこで、拡散部の拡散機能は、表示画面内の色むらの抑制効果と、青色光の光利用率確保のバランスを考慮して適宜に設定される。 FIG. 8A shows the relationship between the diffusion function provided to the diffusion portion and the light utilization rate. The intensity distribution of the blue light diffused by the diffuser has a Gaussian distribution as shown in FIG. 8(b). Since the light is not effectively incident on 140 and the light loss increases, the light utilization rate decreases as shown in FIG. 8(a). Therefore, the diffusing function of the diffusing section is appropriately set in consideration of the balance between the effect of suppressing color unevenness in the display screen and securing the light utilization rate of blue light.

（螢光の出力動作）
次に、光源装置１００が蛍光を出力する際の動作について説明する。すなわち、レーザ光源１０１Ｂから青色光（Ｂ色光）が出力され、青色光（Ｂ色光）が蛍光ホイール１２０ａの蛍光領域ＰＨを照射するタイミングにおける装置動作について説明する。 (Fluorescence output operation)
Next, the operation when the light source device 100 outputs fluorescence will be described. That is, the operation of the device at the timing when blue light (B-color light) is output from the laser light source 101B and the blue light (B-color light) irradiates the fluorescent region PH of the fluorescent wheel 120a will be described.

図２（ｂ）は、蛍光ホイール１２０ａから出力される蛍光の進行経路を説明するための図であり、蛍光領域ＰＨにて発光した蛍光が、映像表示に用いる照明光としてライトトンネル１４０に入力される状態を示している。蛍光領域ＰＨのうち、Ｇ用蛍光体領域、Ｙ用蛍光体領域、Ｒ用蛍光体領域のいずれが発光するタイミングであるかにより蛍光のスペクトルは異なるが、図２（ｂ）に点線で示された光路は各色共通である。尚、励起光としての青色光がレーザ光源１０１Ｂから蛍光ホイール１２０ａに到達するまでのふるまいは、青色光の出力動作の説明中で図２（ａ）を参照して述べた内容と同様であるので、ここでは説明を省略する。図２（ｂ）では、青色光の経路は図示を省略している。 FIG. 2B is a diagram for explaining the traveling path of fluorescence output from the fluorescence wheel 120a. The fluorescence emitted in the fluorescence region PH is input to the light tunnel 140 as illumination light used for image display. It shows a state where The fluorescence spectrum differs depending on which of the G phosphor region, the Y phosphor region, and the R phosphor region among the phosphor regions PH emits light. The optical path is common for each color. The behavior of the blue light as excitation light from the laser light source 101B to the fluorescent wheel 120a is the same as that described with reference to FIG. , the description is omitted here. In FIG. 2B, illustration of the blue light path is omitted.

図２（ｂ）では、蛍光領域ＰＨから発せられた蛍光の光路を模式的に点線で示しているが、蛍光はランバート発光であるため、蛍光領域ＰＨから大きな角度範囲で第１集光レンズ系１０５の全体に向けて出射する。すなわち、図６（ａ）に点線で示すように、蛍光は第１集光レンズ系１０５のほぼ全域を通過する。第１集光レンズ系１０５により集光された蛍光はＸプラス方向に進む平行な光束となるが、第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２よりも左側（Ｚマイナス方向側）部分を通過した光束は、第１ダイクロイックミラー２０１ａに入射する。第１ダイクロイックミラー２０１ａは、図５（ａ）に示すように、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、黄色（Ｙ）のいずれの色の光も透過させる光学特性を備えているため、蛍光はこれを透過して第４ダイクロイックミラー２０２ａに入射する。 In FIG. 2(b), the optical path of the fluorescence emitted from the fluorescence region PH is schematically indicated by a dotted line. 105 is emitted toward the whole. That is, as indicated by the dotted line in FIG. 6A, the fluorescence passes through almost the entire area of the first condenser lens system 105 . The fluorescence condensed by the first condensing lens system 105 becomes a parallel luminous flux traveling in the X plus direction, but passes through the left side (Z minus direction side) of the optical axis OX2 of the first condensing lens system 105. The light flux enters the first dichroic mirror 201a. As shown in FIG. 5(a), the first dichroic mirror 201a has an optical characteristic of transmitting light of any of green (G), red (R), and yellow (Y) colors. It passes through this and enters the fourth dichroic mirror 202a.

一方、蛍光の中で、第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２よりも右側（Ｚマプラス方向側）部分を通過した光束は、第２ダイクロイックミラー２０１ｂに入射する。第２ダイクロイックミラー２０１ｂは、図５（ａ）に示すように、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、黄色（Ｙ）のいずれの色の光も透過させる光学特性を備えているため、蛍光はこれを透過して第４ダイクロイックミラー２０２ａに入射する。 On the other hand, among the fluorescent light, the light beam that has passed through the right side (Z map plus direction side) of the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105 is incident on the second dichroic mirror 201b. As shown in FIG. 5(a), the second dichroic mirror 201b has an optical property of transmitting light of any of green (G), red (R), and yellow (Y). It passes through this and enters the fourth dichroic mirror 202a.

第４ダイクロイックミラー２０２ａは、図５（ｂ）に示すように、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、黄色（Ｙ）のいずれの色の螢光も反射させる光学特性を備えているため、蛍光は進行方向を９０度曲げられて第３ダイクロイックミラー２０１ｃに向けてＺプラス方向に進む。第３ダイクロイックミラー２０１ｃは、図５（ａ）に示すように、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）、黄色（Ｙ）のいずれの色の螢光も透過させる光学特性を備えているため、蛍光はこれを透過して第２集光レンズ系１０９に入射する。 As shown in FIG. 5(b), the fourth dichroic mirror 202a has an optical characteristic of reflecting any of green (G), red (R), and yellow (Y) fluorescent light. is bent 90 degrees and travels in the Z-plus direction toward the third dichroic mirror 201c. As shown in FIG. 5(a), the third dichroic mirror 201c has an optical property of transmitting fluorescent light of any of green (G), red (R), and yellow (Y). passes through this and enters the second condenser lens system 109 .

図６（ｂ）に示すように、第２集光レンズ系１０９に入射する蛍光は、青色光束Ｂｏｕｔと同軸（同心）だが、青色光束Ｂｏｕｔよりも光束径が大きい。第２集光レンズ系１０９は、前述したように表示装置の投射レンズ１８０のＦナンバーに適合させるべく所定のＮＡに設定されており、蛍光はライトトンネル１４０の入射口に向けて集光される。 As shown in FIG. 6B, the fluorescence incident on the second condenser lens system 109 is coaxial (concentric) with the blue luminous flux Bout, but has a larger luminous flux diameter than the blue luminous flux Bout. The second condenser lens system 109 is set to a predetermined NA to match the F-number of the projection lens 180 of the display device as described above, and the fluorescent light is collected toward the entrance of the light tunnel 140. .

図７（ｂ）は、蛍光が色選択ホイール１３０ａを経由してライトトンネル１４０に入射して伝播する状態を示している。本実施形態の色選択ホイール１３０ａには、蛍光が透過する部分には不要なスペクトル成分を除外するが拡散作用は有さないフィルター部が設けられている。このため、蛍光は拡散作用を受けずにライトトンネル１４０に入射する。すでに説明したように、本実施形態では、ライトトンネル１４０から青色光が出射する際の広がり角αｏｕｔ（青）と蛍光が出射する際の広がり角αｏｕｔ（蛍光）の差異が低減されているため、投射型表示装置の照明光として用いる際の面内色むらを抑制することができる。 FIG. 7(b) shows a state in which fluorescent light enters the light tunnel 140 via the color selection wheel 130a and propagates. The color selection wheel 130a of the present embodiment is provided with a filter portion that excludes unnecessary spectral components but does not have a diffusing action in a portion through which fluorescence is transmitted. Therefore, the fluorescent light enters the light tunnel 140 without being diffused. As described above, in the present embodiment, the difference between the spread angle αout (blue) when blue light is emitted from the light tunnel 140 and the spread angle αout (fluorescence) when fluorescence is emitted from the light tunnel 140 is reduced. In-plane color unevenness when used as illumination light for a projection display device can be suppressed.

ここで、補足説明として、光軸ＯＸ２を挟んで対称に配置した第１ダイクロイックミラー２０１ａと第２ダイクロイックミラー２０１ｂについて述べる。図９（ａ）は端部形状の一例を示す模式図で、図９（ｂ）は、より好ましい端部形状の一例を示す模式図である。 Here, as a supplementary explanation, the first dichroic mirror 201a and the second dichroic mirror 201b arranged symmetrically with respect to the optical axis OX2 will be described. FIG. 9(a) is a schematic diagram showing an example of the end shape, and FIG. 9(b) is a schematic diagram showing an example of a more preferable end shape.

図９（ａ）に示す例では、第１ダイクロイックミラー２０１ａと第２ダイクロイックミラー２０１ｂは、側面ＳＡが主面（光学面）に対してほぼ垂直に形成された板状の部材である。一般に、こうした板材の側面に主面と同様の均質な光学面を形成するのは困難であるため、側面ＳＡには光学処理が施されていない。図９（ａ）に示すように、第１集光レンズ系１０５側の主面（光学面）から第１ダイクロイックミラー２０１ａ内に入射した蛍光のうち大部分は、第４ダイクロイックミラー２０２ａ側の主面（光学面）を抜けてＸプラス方向に進むことができる。しかし、第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２の近傍にて第１ダイクロイックミラー２０１ａに入射した蛍光は、光学処理が施されていない側面ＳＡに到達する。蛍光は、光学処理が施されていない側面ＳＡを通り抜けてＸプラス方向に進むことができず、照明光としては利用できない損失が発生する。第２ダイクロイックミラー２０１ｂについても同様の事が言える。 In the example shown in FIG. 9A, the first dichroic mirror 201a and the second dichroic mirror 201b are plate-like members having side surfaces SA formed substantially perpendicular to the main surface (optical surface). In general, it is difficult to form a uniform optical surface on the side surface of such a plate material similar to the main surface, so the side surface SA is not optically processed. As shown in FIG. 9A, most of the fluorescence incident on the first dichroic mirror 201a from the principal surface (optical surface) on the first condenser lens system 105 side is It can pass through the surface (optical surface) and proceed in the X-plus direction. However, the fluorescence incident on the first dichroic mirror 201a in the vicinity of the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105 reaches the side surface SA, which is not optically processed. Fluorescence cannot travel in the X-plus direction through the non-optically processed side SA, resulting in loss that cannot be used as illumination light. The same can be said for the second dichroic mirror 201b.

そこで、図９（ｂ）に示す例では、第１ダイクロイックミラー２０１ｂと第２ダイクロイックミラー２０１ｂの側面ＳＢの形状（向き）を工夫して側面ＳＢに到達する蛍光を少なくし、蛍光の損失を抑制するようにしている。すなわち、第１ダイクロイックミラー２０１ｂの側面ＳＢと第２ダイクロイックミラー２０１ｂの側面ＳＢが、第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２と平行になるような構成とし、光軸ＯＸ２に沿って互いに当接するようにした。具体的には、第１集光レンズ系１０５側の主面（光学面）と側面ＳＢの成す角を鋭角（例えば４５度）とし、第４ダイクロイックミラー２０２ａ側の主面（光学面）と側面ＳＢの成す角を鈍角（例えば１３５度）とした。図９（ｂ）に示す例によれば、第１ダイクロイックミラーおよび第２ダイクロイックミラーの側面における損失が抑制されるため、蛍光の利用効率と色バランスの面内均一性を、さらに高めることができる。 Therefore, in the example shown in FIG. 9B, the shape (orientation) of the side surface SB of the first dichroic mirror 201b and the second dichroic mirror 201b is devised to reduce fluorescence reaching the side surface SB, thereby suppressing fluorescence loss. I am trying to That is, the side surface SB of the first dichroic mirror 201b and the side surface SB of the second dichroic mirror 201b are configured to be parallel to the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105, and are in contact with each other along the optical axis OX2. I made it Specifically, the angle formed by the main surface (optical surface) on the side of the first condenser lens system 105 and the side surface SB is set to an acute angle (for example, 45 degrees), and the main surface (optical surface) on the side of the fourth dichroic mirror 202a and the side surface SB The angle formed by SB is assumed to be an obtuse angle (for example, 135 degrees). According to the example shown in FIG. 9(b), the loss at the side surfaces of the first dichroic mirror and the second dichroic mirror is suppressed, so that the fluorescence utilization efficiency and the in-plane uniformity of the color balance can be further improved. .

以上説明したように、本実施形態によれば、半導体レーザが発する青色光を励起光として蛍光体に照射して得られる蛍光と、半導体レーザが発する青色光のうち励起光として用いない一部と、を照明光として出力する光源装置において、第１ダイクロイックミラー２０１ａと第２ダイクロイックミラー２０１ｂを第１集光レンズ系１０５の光軸ＯＸ２を挟んで対称に配置した。そして、励起光として用いない青色光と蛍光を、別の光路で第２集光レンズ系１０９に導く構成とすることで、装置が過度に大型化するのを防止することが出来た。本実施形態は、１／４波長板等を用いた偏光制御を行わないため、石英ガラス製等の高価な集光レンズを用いなくとも、色バランスの面内均一性が優れ、光利用効率が高い光源装置を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, the fluorescence obtained by irradiating the phosphor with the blue light emitted by the semiconductor laser as the excitation light and the part of the blue light emitted by the semiconductor laser that is not used as the excitation light. , as illumination light, the first dichroic mirror 201a and the second dichroic mirror 201b are arranged symmetrically with the optical axis OX2 of the first condenser lens system 105 interposed therebetween. By introducing the blue light and the fluorescent light, which are not used as excitation light, to the second condenser lens system 109 through separate optical paths, it is possible to prevent the apparatus from becoming excessively large. Since this embodiment does not perform polarization control using a quarter-wave plate or the like, even without using an expensive condensing lens made of quartz glass or the like, the in-plane uniformity of color balance is excellent, and the light utilization efficiency is improved. An expensive light source device can be realized.

［実施形態２］
図１０は、実施形態２に係る光源装置の光学系の概略構成を示す図である。説明の便宜のため、同図では、光学要素を設置するための機械的機構や、筐体、電気的配線などは省略されている。
実施形態２の光源装置２００は、実施形態１の光源装置１００の一部を変形したものであるが、実施形態１と説明が共通する事項については、記載を簡略化ないし省略する。 [Embodiment 2]
10 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device according to Embodiment 2. FIG. For convenience of explanation, the diagram omits the mechanical mechanism for installing the optical element, the housing, the electrical wiring, and the like.
The light source device 200 of the second embodiment is obtained by partially modifying the light source device 100 of the first embodiment, but descriptions of items common to those of the first embodiment will be simplified or omitted.

（光源装置の構成）
本実施形態の光源装置２００は、実施形態１と同様に、レーザ光源１０１Ｂと、コリメートレンズ系５０４と、第１ダイクロイックミラー２０１ａと、第４ダイクロイックミラー２０２ａと、凸レンズ１０５Ａと凸レンズ１０５Ｂとで構成される第１集光レンズ系１０５（第１集光光学系）と、第２集光レンズ系１０９（第２集光光学系）と、拡散板１１５と、反射素子２１２と、回転可能な蛍光ホイール１２０ａと、回転可能な色選択ホイール１３０ａと、ライトトンネル１４０と、を備える。 (Configuration of light source device)
The light source device 200 of the present embodiment is composed of a laser light source 101B, a collimating lens system 504, a first dichroic mirror 201a, a fourth dichroic mirror 202a, a convex lens 105A and a convex lens 105B, as in the first embodiment. A first condenser lens system 105 (first condenser optical system), a second condenser lens system 109 (second condenser optical system), a diffusion plate 115, a reflecting element 212, and a rotatable fluorescent wheel 120 a , a rotatable color selection wheel 130 a and a light tunnel 140 .

実施形態１では、上記の構成要素の他に、同一の光学特性を有する第２ダイクロイックミラー２０１ｂと第３ダイクロイックミラー２０１ｃが別体で設置されていたが、本実施形態ではダイクロイックミラー２０１ｄとしてこれらが一体化されている。すなわち、本実施形態のダイクロイックミラー２０１ｄは、図５（ａ）に示した光学特性を有する。
光源装置２００の動作については、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。 In the first embodiment, the second dichroic mirror 201b and the third dichroic mirror 201c having the same optical characteristics are installed separately in addition to the above components. are integrated. That is, the dichroic mirror 201d of this embodiment has the optical characteristics shown in FIG. 5(a).
Since the operation of the light source device 200 is the same as that of the first embodiment, the explanation is omitted.

本実施形態によれば、実施形態１と同様の効果を奏するとともに、部品点数を削減することが出来る。第２ダイクロイックミラー２０１ｂと第３ダイクロイックミラー２０１ｃを別体にすると、両者の製造上の特性ばらつきや、両者の相対位置決め誤差の影響を受ける可能性があるが、本実施形態では一体化されているため、そうした懸念はない。 According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the number of parts can be reduced. If the second dichroic mirror 201b and the third dichroic mirror 201c are separated, there is a possibility that they will be affected by variations in their manufacturing characteristics and relative positioning errors between them, but in this embodiment they are integrated. Therefore, there are no such concerns.

［実施形態３］
図１１（ａ）は、実施形態３に係る光源装置の光学系の概略構成を示す図である。説明の便宜のため、同図では、光学要素を設置するための機械的機構や、筐体、電気的配線などは省略されている。
実施形態３の光源装置３００は、実施形態２の光源装置２００と共通する部分が存在しているが、共通する部分については説明を簡略化ないし省略する。 [Embodiment 3]
FIG. 11A is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device according to Embodiment 3. FIG. For convenience of explanation, the diagram omits the mechanical mechanism for installing the optical element, the housing, the electrical wiring, and the like.
The light source device 300 of Embodiment 3 has common portions with the light source device 200 of Embodiment 2, but the description of the common portions will be simplified or omitted.

（光源装置の構成）
実施形態２では、レーザ光源１０１Ｂとして、青色半導体レーザ１０２を例えば４×４のアレイ状に配列したものを用い、レーザ光源１０１Ｂから径が大きな青色光束を出力した。そして、コリメートレンズ系５０４（コリメート光学系）を用いて、光束径がＤ１の平行光束になるように調整した。 (Configuration of light source device)
In the second embodiment, blue semiconductor lasers 102 arranged in, for example, a 4×4 array are used as the laser light source 101B, and a blue light beam having a large diameter is output from the laser light source 101B. Then, the collimating lens system 504 (collimating optical system) was used to adjust the beam diameter to be a parallel beam of D1.

これに対して、本実施形態では、光束径がＤ１の平行光束を出力するようにレーザ光源１０１Ｂのサイズを構成した。図１１（ｂ）に、本実施形態のレーザ光源１０１Ｂの構成を示す。尚、光束径がＤ１の平行光束を出力できれば、青色半導体レーザ１０２は必ずしも図示のような２×２のアレイ配置でなくてもよい。 On the other hand, in this embodiment, the size of the laser light source 101B is configured so as to output a parallel beam having a beam diameter of D1. FIG. 11B shows the configuration of the laser light source 101B of this embodiment. Note that the blue semiconductor lasers 102 do not necessarily have to be arranged in a 2×2 array as shown in the drawing as long as they can output a parallel light beam with a light beam diameter of D1.

このようなレーザ光源１０１Ｂを用いることにより、コリメートレンズ系５０４（コリメート光学系）を不要とし、レーザ光源１０１Ｂの位置を第１ダイクロイックミラー側（Ｚプラス方向側）に近接させた。
本実施形態によれば、実施形態２と同様の効果を奏するとともに、部品点数を削減することが出来る。さらに、光源装置をＺ方向に見てコンパクトにすることが可能となる。 By using such a laser light source 101B, the collimating lens system 504 (collimating optical system) is not required, and the position of the laser light source 101B is brought closer to the first dichroic mirror side (Z plus direction side).
According to this embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and the number of parts can be reduced. Furthermore, it is possible to make the light source device compact when viewed in the Z direction.

［実施形態４］
図１２は、実施形態４に係る光源装置の光学系の概略構成を示す図である。説明の便宜のため、同図では、光学要素を設置するための機械的機構や、筐体、電気的配線などは省略されている。
実施形態４の光源装置４００は、実施形態２の光源装置２００と共通する部分が存在しているが、共通する部分については説明を簡略化ないし省略する。 [Embodiment 4]
12 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device according to Embodiment 4. FIG. For convenience of explanation, the diagram omits the mechanical mechanism for installing the optical element, the housing, the electrical wiring, and the like.
The light source device 400 of Embodiment 4 has parts in common with the light source device 200 of Embodiment 2, but the description of the common parts will be simplified or omitted.

（光源装置の構成）
実施形態２の光源装置２００は、拡散板１１５を備え、拡散板１１５を通過した青色光束Ｂｏｕｔが、平行光束ではなく、先に進むにしたがって径が拡大するようにした。すなわち、その先で反射素子２１２および第３ダイクロイックミラー２０１ｃにて反射されて第２集光レンズ系１０９に向かう青色光束の径が、拡大してゆくように構成した。 (Configuration of light source device)
The light source device 200 of Embodiment 2 includes a diffuser plate 115, and the blue light beam Bout passing through the diffuser plate 115 is not a parallel light beam, but has a diameter that increases as it advances. That is, the diameter of the blue luminous flux toward the second condenser lens system 109 after being reflected by the reflecting element 212 and the third dichroic mirror 201c is expanded.

これに対して、本実施形態では拡散板１１５は用いずに、反射素子２１２を挟んでその前後に凹レンズ１１０と凸レンズ１１１を設けた。凹レンズ１１０と凸レンズ１１１により、径がＤ１であった平行な青色光束Ｂｏｕｔは、第２集光レンズ系１０９に入射する際に径がＤ２になるように光学的に補正される。（ただし、Ｄ２＞Ｄ１）。青色光束Ｂｏｕｔが、凸レンズ１１１を出射した時点で径がＤ２の平行光束になるように、凹レンズ１１０と凸レンズ１１１を構成してもよい。また、凹レンズ１１０と凸レンズ１１１は、それぞれ１枚で構成することができるが、場合によっては一方若しくは両方を複数枚のレンズで構成してもよい。 On the other hand, in this embodiment, the diffuser plate 115 is not used, and the concave lens 110 and the convex lens 111 are provided in front of and behind the reflecting element 212 . The parallel blue light flux Bout having a diameter of D1 is optically corrected by the concave lens 110 and the convex lens 111 so as to have a diameter of D2 when entering the second condenser lens system 109 . (However, D2>D1). The concave lens 110 and the convex lens 111 may be configured so that the blue light flux Bout becomes a parallel light flux with a diameter of D2 when it exits the convex lens 111 . Also, the concave lens 110 and the convex lens 111 can each be composed of one piece, but depending on the situation, one or both of them may be composed of a plurality of lenses.

本実施形態によれば、実施形態２と同様の効果を奏するとともに、拡散板１１５の代わりに凹レンズ１１０と凸レンズ１１１を用いるため、第２集光レンズ系１０９に入射する青色光束Ｂｏｕｔを、より大きく拡大したり、高精度に径を補正することが出来る。 According to the present embodiment, the same effects as those of the second embodiment are obtained, and the concave lens 110 and the convex lens 111 are used instead of the diffusion plate 115, so that the blue light flux Bout incident on the second condenser lens system 109 is increased. It can be enlarged and the diameter can be corrected with high precision.

［実施形態５］
図１３（ａ）は、実施形態５に係る光源装置の光学系の概略構成を示す図である。説明の便宜のため、同図では、光学要素を設置するための機械的機構や、筐体、電気的配線などは省略されている。
実施形態５の光源装置５００は、実施形態２の光源装置２００と共通する部分が存在しているが、共通する部分については説明を簡略化ないし省略する。 [Embodiment 5]
FIG. 13A is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device according to Embodiment 5. FIG. For convenience of explanation, the diagram omits the mechanical mechanism for installing the optical element, the housing, the electrical wiring, and the like.
The light source device 500 of Embodiment 5 has common portions with the light source device 200 of Embodiment 2, but the description of the common portions will be simplified or omitted.

（光源装置の構成）
実施形態２の光源装置２００は、拡散板１１５を備え、拡散板１１５を通過した青色光束Ｂｏｕｔが、平行光束ではなく、先に進むにしたがって径が拡大するようにした。すなわち、その先で反射素子２１２および第３ダイクロイックミラー２０１ｃにて反射されて第２集光レンズ系１０９に向かう青色光束の径が、拡大してゆくように構成した。 (Configuration of light source device)
The light source device 200 of Embodiment 2 includes a diffuser plate 115, and the blue light beam Bout passing through the diffuser plate 115 is not a parallel light beam, but has a diameter that increases as it advances. That is, the diameter of the blue luminous flux toward the second condenser lens system 109 after being reflected by the reflecting element 212 and the third dichroic mirror 201c is expanded.

これに対して、本実施形態では拡散板１１５は用いずに、反射素子２１２を挟んでその前後にトップハット素子１１６と凸レンズ１１１を設けた。トップハット素子１１６と凸レンズ１１１により、径がＤ１であった平行な青色光束Ｂｏｕｔは、第２集光レンズ系１０９に入射する際に径がＤ２になるように光学的に補正される。（ただし、Ｄ２＞Ｄ１）。 On the other hand, in this embodiment, the diffusion plate 115 is not used, and the top hat element 116 and the convex lens 111 are provided in front of and behind the reflection element 212 . The top hat element 116 and the convex lens 111 optically correct the parallel blue light flux Bout having a diameter of D1 so that the diameter becomes D2 when entering the second condenser lens system 109 . (However, D2>D1).

さらに、トップハット素子１１６は、青色光束Ｂｏｕｔがライトトンネル１４０に入射する際の入射口におけるビームプロファイルを補正する機能を有する。実施形態２のように拡散板１１５を用いた場合には、ライトトンネル１４０の入射口において青色光束Ｂｏｕｔのビームプロファイルは、図１３（ｂ）に示すように、裾野が長いガウシアン分布であった。そのため、裾野の一部は、ライトトンネル１４０の入射口の外縁よりもはみ出してライトトンネル１４０に入射できず、青色光の損失が生じていた。ガウシアン分布のままスポット径を縮小し、裾野全域までライトトンネル１４０に入射させようとすると、表示画面の周辺部での強度が小さくなり、画面内で輝度むらや色むらが顕在化する可能性があった。 Furthermore, the top hat element 116 has the function of correcting the beam profile at the entrance when the blue light flux Bout enters the light tunnel 140 . When the diffusion plate 115 was used as in the second embodiment, the beam profile of the blue light flux Bout at the entrance of the light tunnel 140 was a Gaussian distribution with a long tail, as shown in FIG. 13(b). Therefore, part of the skirt protrudes from the outer edge of the entrance of the light tunnel 140 and cannot enter the light tunnel 140, resulting in loss of blue light. If the spot diameter is reduced while maintaining the Gaussian distribution and the light is incident on the light tunnel 140 all the way to the base, the intensity at the peripheral portion of the display screen will decrease, and there is a possibility that luminance unevenness and color unevenness will become apparent within the screen. there were.

本実施形態ではトップハット素子１１６を用いるため、ライトトンネル１４０の入射口における青色光束Ｂｏｕｔのビームプロファイルを、図１３（ｃ）に示すように、トップが平坦な形に補正することが可能となる。トップハット素子１１６は、例えばＸＹ平面内にマイクロレンズを２次元アレイ状に配置した素子構成により実現できるが、前記のようにビームプロファイルを補正できるものであれば、それ以外の構成の素子であってもよい。 Since the top hat element 116 is used in this embodiment, the beam profile of the blue luminous flux Bout at the entrance of the light tunnel 140 can be corrected to have a flat top as shown in FIG. 13(c). . The top hat element 116 can be realized, for example, by an element configuration in which microlenses are arranged in a two-dimensional array in the XY plane, but any other configuration element can be used as long as it can correct the beam profile as described above. may

本実施形態によれば、実施形態２と同様の効果を奏するとともに、拡散板１１５の代わりにトップハット素子１１６と凸レンズ１１１を用いるため、第２集光レンズ系１０９に入射する青色光束Ｂｏｕｔを、より大きく拡大したり、高精度に径を補正することが出来る。さらに、青色光の利用効率を高め、表示画面内の輝度むらや色むらを抑制する効果がある。 According to the present embodiment, the same effect as in the second embodiment is obtained, and the top hat element 116 and the convex lens 111 are used instead of the diffusion plate 115. Therefore, the blue light flux Bout incident on the second condenser lens system 109 It is possible to enlarge the image more and correct the diameter with high accuracy. Furthermore, it has the effect of increasing the utilization efficiency of blue light and suppressing uneven brightness and uneven color within the display screen.

［実施形態６］
図１４は、実施形態６に係る光源装置の光学系の概略構成を示す図である。説明の便宜のため、同図では、光学要素を設置するための機械的機構や、筐体、電気的配線などは省略されている。
実施形態６の光源装置６００は、実施形態４の光源装置４００と共通する部分が存在しているが、共通する部分については説明を簡略化ないし省略する。 [Embodiment 6]
14 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device according to Embodiment 6. FIG. For convenience of explanation, the diagram omits the mechanical mechanism for installing the optical element, the housing, the electrical wiring, and the like.
The light source device 600 of Embodiment 6 has common portions with the light source device 400 of Embodiment 4, but the description of the common portions will be simplified or omitted.

（光源装置の構成）
本実施形態の光源装置６００は、第４ダイクロイックミラー２０２ａとダイクロイックミラー２０１ｄの間に集光レンズ１０８を備えている。この点が、実施形態４の光源装置４００と異なる。 (Configuration of light source device)
The light source device 600 of this embodiment includes a condenser lens 108 between the fourth dichroic mirror 202a and the dichroic mirror 201d. This point is different from the light source device 400 of the fourth embodiment.

集光レンズ１０８は、第１ダイクロイックミラー２０１ａまたは第２ダイクロイックミラー２０１ｂを透過して第４ダイクロイックミラー２０２ａに向かう蛍光には作用（干渉）しないが、第４ダイクロイックミラー２０２ａで反射されてダイクロイックミラー２０１ｄに向かう蛍光に対しては集光作用を及ぼすように設置されている。 The condenser lens 108 does not act on (interfere with) the fluorescence that passes through the first dichroic mirror 201a or the second dichroic mirror 201b and travels toward the fourth dichroic mirror 202a. It is installed so as to exert a condensing action on the fluorescent light directed toward.

集光レンズ１０８で蛍光を集光させることにより、第２集光レンズ系１０９に入射する際の蛍光の光束径（図６（ｂ）の点線）を小さくすることが可能となる。このため、図６（ｂ）に示した第２集光レンズ系１０９により集光された蛍光が色選択ホイール１３０ａに向かう際の集束角αｉｎ（蛍光）、およびライトトンネル１４０から蛍光が出射する際の広がり角αｏｕｔ（蛍光）を小さくすることが出来る。すなわち、ライトトンネル１４０から青色光が出射する際の広がり角αｏｕｔ（青）と蛍光が出射する際の広がり角αｏｕｔ（蛍光）の差異を小さくすることができ、表示画面内の輝度むらや色むらをさらに低減し得る。 By condensing fluorescence with the condensing lens 108, it is possible to reduce the beam diameter of the fluorescence when entering the second condensing lens system 109 (dotted line in FIG. 6B). Therefore, the convergence angle αin (fluorescence) when the fluorescence condensed by the second condenser lens system 109 shown in FIG. can reduce the divergence angle αout (fluorescence). That is, it is possible to reduce the difference between the spread angle αout (blue) when blue light is emitted from the light tunnel 140 and the spread angle αout (fluorescence) when fluorescent light is emitted, thereby causing uneven brightness and color on the display screen. can be further reduced.

また、集光レンズ１０８で集光された蛍光の光束径は小さくなるため、実施形態４の光源装置４００に比べて、ダイクロイックミラー２０１ｄと第２集光レンズ系１０９を小型化することが可能となる。 In addition, since the diameter of the fluorescence beam condensed by the condensing lens 108 is small, the size of the dichroic mirror 201d and the second condensing lens system 109 can be reduced compared to the light source device 400 of the fourth embodiment. Become.

［実施形態７］
図１５（ａ）は、実施形態７に係る光源装置の光学系の概略構成を示す図である。説明の便宜のため、同図では、光学要素を設置するための機械的機構や、筐体、電気的配線などは省略されている。
実施形態７の光源装置７００は、実施形態５の光源装置５００と共通する部分が存在しているが、共通する部分については説明を簡略化ないし省略する。 [Embodiment 7]
FIG. 15A is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a light source device according to Embodiment 7. FIG. For convenience of explanation, the diagram omits the mechanical mechanism for installing the optical element, the housing, the electrical wiring, and the like.
The light source device 700 of Embodiment 7 has parts in common with the light source device 500 of Embodiment 5, but the description of the common parts will be simplified or omitted.

（光源装置の構成）
本実施形態の光源装置７００は、実施形態５と同様に、青色光を発するレーザ光源１０１Ｂと、凸レンズ５０２と凹レンズ５０３とで構成されるコリメートレンズ系５０４と、第１ダイクロイックミラー２０１ａと、ダイクロイックミラー２０１ｄと、凸レンズ１０５Ａと凸レンズ１０５Ｂとで構成される第１集光レンズ系１０５（第１集光光学系）と、第２集光レンズ系１０９（第２集光光学系）と、トップハット素子１１６と、反射素子２１２と、凸レンズ１１１と、ライトトンネル１４０と、を備える。 (Configuration of light source device)
A light source device 700 of the present embodiment includes a laser light source 101B that emits blue light, a collimator lens system 504 that includes a convex lens 502 and a concave lens 503, a first dichroic mirror 201a, and a dichroic mirror 201a. 201d, a first condensing lens system 105 (first condensing optical system) composed of a convex lens 105A and a convex lens 105B, a second condensing lens system 109 (second condensing optical system), and a top hat element. 116 , reflective element 212 , convex lens 111 and light tunnel 140 .

本実施形態の光源装置７００は、青色光を発するレーザ光源１０１Ｂ（第１波長域の光を出力する第１レーザ光源）については、図１５（ｂ）に示すように実施形態５と同様の構成のものを用いている。レーザ光源１０１Ｂが発する青色光を、蛍光体を励起するための励起光および表示用の青色照明光として用いる点では、本実施形態は実施形態５と共通している In the light source device 700 of this embodiment, the laser light source 101B that emits blue light (the first laser light source that outputs light in the first wavelength band) has the same configuration as that of the fifth embodiment, as shown in FIG. are used. This embodiment is common to Embodiment 5 in that the blue light emitted by the laser light source 101B is used as excitation light for exciting phosphors and as blue illumination light for display.

一方、本実施形態は赤色光を発するレーザ光源１０１Ｒ（第２波長域の光を出力する第２レーザ光源）を備え、蛍光体が発する赤色の蛍光ではなく、レーザ光源１０１Ｒが発する赤色レーザ光（Ｒ）を表示用の赤色照明光として用いる点で、実施形態５の光源装置５００と異なっている。レーザ光源１０１Ｒが出力する色純度の高い赤色光は、蛍光体を励起するのには用いられずに、専ら表示用として用いられる。このため、光源装置７００の光学系は、レーザ光源１０１Ｂが発する青色光と、蛍光体が発する蛍光と、レーザ光源１０１Ｒが発する赤色光を、同軸で取り出すことができるように構成されている。 On the other hand, the present embodiment includes a laser light source 101R (second laser light source that outputs light in the second wavelength band) that emits red light, and red laser light ( R) is used as red illumination light for display, which is different from the light source device 500 of the fifth embodiment. The red light with high color purity output from the laser light source 101R is not used to excite phosphors, but is used exclusively for display. Therefore, the optical system of the light source device 700 is configured to coaxially extract the blue light emitted by the laser light source 101B, the fluorescence emitted by the phosphor, and the red light emitted by the laser light source 101R.

レーザ光源１０１Ｒは、中心波長が例えば６３５ｎｍ付近で発振する赤色半導体レーザ１０２Ｒを備えている。個々の赤色半導体レーザ１０２Ｒには、コリメートレンズ１０３が設けられている。一般に、半導体レーザが発する光ビームには、所定の角度の拡がりがあるが、コリメートレンズ１０３を設けることで、光ビームの拡がりを抑制し、レーザ光源１０１Ｒから略平行の光ビームを取出すことが可能になる。なお、コリメートレンズ１０３は、赤色半導体レーザ１０２Ｒを実装するパッケージと一体型でも良く、また、別体としても良い。別体とする場合には、複数の赤色半導体レーザ１０２Ｒの直後にレンズアレイなどを独立に配置して光源モジュールを構成すればよい。 The laser light source 101R includes a red semiconductor laser 102R that oscillates at a central wavelength of, for example, around 635 nm. A collimating lens 103 is provided for each red semiconductor laser 102R. In general, a light beam emitted by a semiconductor laser spreads at a predetermined angle, but by providing the collimator lens 103, the spread of the light beam can be suppressed and a substantially parallel light beam can be extracted from the laser light source 101R. become. Incidentally, the collimating lens 103 may be integrated with the package in which the red semiconductor laser 102R is mounted, or may be separate. In the case of separate units, a light source module may be configured by independently arranging a lens array or the like immediately after the plurality of red semiconductor lasers 102R.

図１５（ｃ）に示されるように、レーザ光源１０１Ｒでは、赤色半導体レーザ１０２Ｒとコリメートレンズ１０３の対が、ＹＺ面内でアレイ状に配置されており、赤色の光束をＺプラス方向に出射する。出力する光束の径をＤ２とするため（図６（ｂ）参照）に、図１５（ｃ）に示すように、赤色半導体レーザ１０２Ｒとコリメートレンズ１０３の対を２×２のアレイに配置しているが、対の配置方法はこの例に限られるわけではなく、適宜変更することが出来る。 As shown in FIG. 15C, in the laser light source 101R, pairs of a red semiconductor laser 102R and a collimator lens 103 are arranged in an array in the YZ plane, and emit a red light flux in the Z plus direction. . In order to set the diameter of the output light beam to D2 (see FIG. 6B), as shown in FIG. However, the method of arranging the pairs is not limited to this example, and can be changed as appropriate.

図１５（ａ）に戻り、本実施形態では、実施形態５で回転可能な蛍光ホイール１２０ａが設置されていたのと同じ位置に、回転可能な蛍光ホイール１２０ｂが設けられている。また、実施形態５で回転可能な色選択ホイール１３０ａが設置されていたのと同じ位置に、回転可能な色選択ホイール１３０ｂが設けられている。 Returning to FIG. 15A, in this embodiment, a rotatable luminescent wheel 120b is provided at the same position as the rotatable luminescent wheel 120a in the fifth embodiment. A rotatable color selection wheel 130b is provided at the same position as the rotatable color selection wheel 130a in the fifth embodiment.

図１６（ａ）に、本実施形態で用いる蛍光ホイール１２０ｂの正面図を示す。図示のように、蛍光ホイール１２０ｂは、図３（ａ）に示した実施形態５の蛍光ホイール１２０ａとは構成が異なっている。本実施形態の蛍光ホイール１２０ｂでは、周方向に沿って見て概ね９時から４時までの範囲にはＧ用蛍光体が被覆された蛍光領域ＰＨが、４時から６時までの範囲にはレーザ光源１０１Ｂの出力光を反射するための反射領域ＲＬが、６時から概ね９時に範囲には光学的に機能を持たない無機能領域ＮＦが、円周に沿って設けられている。蛍光ホイール１２０ｂを回転軸Ｃ１を中心に回転することで、蛍光ホイール１２０ｂ上に集光された青色光は、順次に反射領域ＲＬと蛍光領域ＰＨとを照射することになる。 FIG. 16(a) shows a front view of the fluorescent wheel 120b used in this embodiment. As shown, the luminous wheel 120b has a different configuration from the luminous wheel 120a of the fifth embodiment shown in FIG. 3(a). In the fluorescent wheel 120b of the present embodiment, the fluorescent region PH coated with the G phosphor is in the range from 9 o'clock to 4 o'clock in the circumferential direction, and the fluorescent region PH is in the range from 4 o'clock to 6 o'clock. A reflection area RL for reflecting the output light of the laser light source 101B is provided along the circumference with a non-functional area NF having no optical function in a range from 6 o'clock to approximately 9 o'clock. By rotating the luminescent wheel 120b around the rotation axis C1, the blue light condensed on the luminescent wheel 120b sequentially illuminates the reflective area RL and the fluorescent area PH.

ここで、説明の便宜のため、第１集光レンズ系１０５の集光位置に、図１６（ａ）に示された蛍光ホイール１２０ｂの１時から４時の領域が位置するタイミングをＧ出力タイミング、４時から６時の領域が位置するタイミングをＢ出力タイミング、６時から概ね９時の領域が位置するタイミングをＲ出力タイミング、概ね９時から１時の領域が位置するタイミングをＹ出力タイミングと呼ぶこととする。Ｇ出力タイミングは光源装置７００が緑色光を出力するタイミング、Ｂ出力タイミングは光源装置７００が青色光を出力するタイミング、Ｒ出力タイミングは光源装置７００が赤色光を出力するタイミング、Ｙ出力タイミングは光源装置７００が黄色光を出力するタイミング、に相当する。 Here, for convenience of explanation, the timing at which the 1 o'clock to 4 o'clock region of the fluorescent wheel 120b shown in FIG. , the timing at which the 4 o'clock to 6 o'clock area is located is the B output timing, the timing at which the 6 o'clock to approximately 9 o'clock area is located is the R output timing, and the timing where the approximately 9 o'clock to 1 o'clock area is located is the Y output timing. shall be called. The G output timing is the timing at which the light source device 700 outputs green light, the B output timing is the timing at which the light source device 700 outputs blue light, the R output timing is the timing at which the light source device 700 outputs red light, and the Y output timing is the light source. corresponds to the timing at which the device 700 outputs yellow light.

本実施形態では、レーザ光源１０１Ｂは、Ｇ出力タイミング、Ｂ出力タイミング、Ｙ出力タイミングでは点灯して青色光を出力するが、Ｒ出力タイミングでは消灯するように制御される。Ｇ出力タイミングおよびＹ出力タイミングでレーザ光源１０１Ｂから出力された青色光はＧ用蛍光体を励起するための励起光として機能し、Ｂ出力タイミングで出力された青色光は映像表示に用いる青色光（Ｂ色光）として機能する。 In this embodiment, the laser light source 101B is controlled to turn on at the G output timing, the B output timing, and the Y output timing and output blue light, but to turn off at the R output timing. The blue light output from the laser light source 101B at the G output timing and the Y output timing functions as excitation light for exciting the G phosphor, and the blue light output at the B output timing is the blue light used for image display ( B color light).

また、レーザ光源１０１Ｒは、Ｒ出力タイミング、Ｙ出力タイミングでは点灯して赤色光を出力するが、Ｂ出力タイミングとＧ出力タイミングでは消灯するように制御される。Ｒ出力タイミングで出力された赤色光は映像表示に用いる赤色光（Ｒ色光）として機能し、Ｙ出力タイミングで出力された赤色光は緑色の蛍光と重畳されて映像表示に用いる黄色光（Ｙ色光）として機能する。 Also, the laser light source 101R is controlled so as to turn on at the R output timing and the Y output timing and output red light, but turn off at the B output timing and the G output timing. The red light output at the R output timing functions as red light (R color light) used for image display, and the red light output at the Y output timing is superimposed on green fluorescence to produce yellow light (Y color light) used for image display. ).

図１６（ｂ）に、色選択ホイール１３０ｂの正面図を示す。本実施形態の色選択ホイール１３０ｂは、実施形態５で用いた色選択ホイール１３０ａとは構成が異なっている。本実施形態の色選択ホイール１３０ｂには、Ｇ出力タイミングに対応する領域にはＧ用フィルターが、Ｂ出力タイミングに対応する領域にはＢ用拡散部が、Ｒ出力タイミングに対応する領域にはＲ用拡散部が、Ｙ出力タイミングに対応する領域にはＹ用フィルターが、それぞれ設けられている。色選択ホイール１３０ｂは、モータに連結されており、モータが回転軸Ｃ２を中心に回転するが、色選択ホイール１３０ｂは蛍光ホイール１２０ｂと同期して回転するように制御される。 FIG. 16(b) shows a front view of the color selection wheel 130b. The color selection wheel 130b of this embodiment differs in configuration from the color selection wheel 130a used in the fifth embodiment. The color selection wheel 130b of this embodiment includes a G filter in the area corresponding to the G output timing, a B diffusion unit in the area corresponding to the B output timing, and an R filter in the area corresponding to the R output timing. A Y filter is provided in each region corresponding to the Y output timing. The color selection wheel 130b is connected to a motor, and the motor rotates about the rotation axis C2, and the color selection wheel 130b is controlled to rotate in synchronization with the fluorescent wheel 120b.

図１５（ａ）に戻り、本実施形態では、実施形態５で第４ダイクロイックミラー２０２ａが設けられていたのと同じ位置に、ダイクロイックミラー２０２ｂが設けられている。図１７に、ダイクロイックミラー２０２ｂの光学特性を実線で示す。同図には参考のために、レーザ光源１０１Ｂの青色光（波長が４４５ｎｍ近傍）と、レーザ光源１０１Ｒの赤色光（波長が６３５ｎｍ近傍）が点線で示されている。ダイクロイックミラー２０２ｂは、赤色光（Ｒ光）は透過し、緑色光（Ｇ光）は反射する光学特性を有している。係る特性のダイクロイックミラー２０２ｂは、例えば、透明なガラス基板等に誘電体多層膜を蒸着することにより形成することが可能である。 Returning to FIG. 15A, in this embodiment, a dichroic mirror 202b is provided at the same position as the fourth dichroic mirror 202a in the fifth embodiment. FIG. 17 shows the optical characteristics of the dichroic mirror 202b with a solid line. For reference, blue light (with a wavelength of about 445 nm) from the laser light source 101B and red light (with a wavelength of about 635 nm) from the laser light source 101R are indicated by dotted lines in FIG. The dichroic mirror 202b has an optical characteristic of transmitting red light (R light) and reflecting green light (G light). The dichroic mirror 202b having such characteristics can be formed, for example, by depositing a dielectric multilayer film on a transparent glass substrate or the like.

本実施形態では、Ｂ出力タイミングでレーザ光源１０１Ｂから出力された青色光がのふるまいは、実施形態５と同様である。また、Ｇ出力タイミングおよびＹ出力タイミングでレーザ光源１０１Ｂから出力された青色光が、励起光として蛍光体を照射するふるまいは、実施形態５と同様である。また、ダイクロイックミラー２０２ｂが蛍光体が発する緑色光（Ｇ光）を反射する光学特性を有しているので、Ｇ出力タイミングおよびＹ出力タイミングでＧ用蛍光体から出力される緑色光のふるまいは、実施形態５と同様である。 In this embodiment, the behavior of the blue light output from the laser light source 101B at the B output timing is the same as in the fifth embodiment. Also, the behavior of irradiating the phosphor as excitation light with the blue light output from the laser light source 101B at the G output timing and the Y output timing is the same as in the fifth embodiment. In addition, since the dichroic mirror 202b has the optical characteristic of reflecting the green light (G light) emitted by the phosphor, the behavior of the green light output from the G phosphor at the G output timing and the Y output timing is as follows. It is the same as the fifth embodiment.

次に、レーザ光源１０１Ｒから出力される赤光レーザ光のふるまいについて説明する。レーザ光源１０１Ｒは、Ｒ出力タイミングおよびＹ出力タイミングにおいて赤色レーザ光を出力するように制御される。 Next, the behavior of the red laser light output from the laser light source 101R will be described. The laser light source 101R is controlled to output red laser light at the R output timing and the Y output timing.

レーザ光源１０１Ｒから出力された赤色レーザ光は、Ｚプラス方向に進み、ダイクロイックミラー２０２ｂに入射するが、ダイクロイックミラー２０２ｂは図１７に示す光学特性を備えているため、赤色光は透過してＺプラス方向に進み、ダイクロイックミラー２０１ｄに入射する。ダイクロイックミラー２０１ｄは図５（ａ）に示す光学特性を備えているため、赤色光は透過して第２集光レンズ系１０９に入射する。第２集光レンズ系１０９に入射する赤色光の光束が、第２集光レンズ系１０９に入射する青色光の光束および緑色蛍光の光束と同軸になるように、各光学要素は配置されている。 The red laser light output from the laser light source 101R travels in the Z-plus direction and enters the dichroic mirror 202b. Since the dichroic mirror 202b has the optical characteristics shown in FIG. direction and enters the dichroic mirror 201d. Since the dichroic mirror 201d has the optical characteristics shown in FIG. Each optical element is arranged so that the red light flux incident on the second condenser lens system 109 is coaxial with the blue light flux and the green fluorescence flux incident on the second condenser lens system 109. .

Ｒ出力タイミングにて第２集光レンズ系１０９に入射した赤色光は、色選択ホイール１３０ｂのＲ用拡散部を経由してライトトンネル１４０の入射口に向けて集光される。また、Ｙ出力タイミングにて第２集光レンズ系１０９に入射した赤色光は、同じくＹ出力タイミングにて第２集光レンズ系１０９に入射した緑色光と重畳されて黄色光となり、色選択ホイール１３０ｂのＹ用フィルターを経由してライトトンネル１４０の入射口に向けて集光される。 The red light incident on the second condenser lens system 109 at the R output timing is condensed toward the entrance of the light tunnel 140 via the R diffuser of the color selection wheel 130b. Also, the red light incident on the second condensing lens system 109 at the Y output timing is superimposed with the green light incident on the second condensing lens system 109 at the Y output timing to become yellow light. It is focused towards the entrance of the light tunnel 140 via the Y filter at 130b.

本実施形態では、赤色のレーザ光源の出力光を表示用の照明光として用いるため、実施形態５と同様の効果を得られることに加え、赤色光の色純度の向上と色バランスの画面内均一性を、さらに高めることができる。 In this embodiment, since the output light of the red laser light source is used as the illumination light for display, the same effects as those of the fifth embodiment can be obtained. can be further enhanced.

［実施形態８］
図１８は、実施形態８に係る投射型表示装置の光学系の概略構成を示す図である。説明の便宜のため、同図では、光学要素を設置するための機械的機構や、筐体、電気的配線などは省略されている。投射型表示装置１０００は、光源装置２００、照明レンズ１５０、プリズム１７１、プリズム１７２、光変調デバイス１６０（光変調素子）、投射レンズ１８０、および投映スクリーン１９０を備えている。 [Embodiment 8]
18 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system of a projection display device according to Embodiment 8. FIG. For convenience of explanation, the diagram omits the mechanical mechanism for installing the optical element, the housing, the electrical wiring, and the like. A projection display apparatus 1000 includes a light source device 200 , an illumination lens 150 , a prism 171 , a prism 172 , a light modulation device 160 (light modulation element), a projection lens 180 and a projection screen 190 .

光源装置２００は、前述した実施形態２に係る光源装置であり、青色光（Ｂ色光）、緑色光（Ｇ色光）、赤色光（Ｒ色光）、黄色光（Ｙ色光）を、画像の表示レートに合わせて時分割して出射する。 The light source device 200 is the light source device according to the second embodiment described above, and emits blue light (B color light), green light (G color light), red light (R color light), and yellow light (Y color light) at an image display rate. are time-divided according to .

照明レンズ１５０は、光源装置２００のライトトンネル１４０から出力された光を、光変調デバイス１６０を照明するのに適した光束に整形するレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。 The illumination lens 150 is a lens that shapes the light output from the light tunnel 140 of the light source device 200 into a luminous flux suitable for illuminating the light modulation device 160 . Consists of one or more lenses.

プリズム１７１とプリズム１７２は、合わせてＴＩＲプリズム（内部全反射プリズム）を構成している。ＴＩＲプリズムは、照明光を内部全反射させて、光変調デバイス１６０に所定の角度で入射させ、光変調デバイス１６０で変調された反射光を投射レンズ１８０に向けて透過させる。 The prisms 171 and 172 together form a TIR prism (total internal reflection prism). The TIR prism causes the illumination light to undergo total internal reflection, enter the light modulation device 160 at a predetermined angle, and transmit the reflected light modulated by the light modulation device 160 toward the projection lens 180 .

光変調デバイス１６０は、例えばマイクロミラーデバイスをアレイ状に設けたＤＭＤが用いられる。各表示画素に対応するマイクロミラーは、映像信号の輝度レベルに応じて、パルス幅変調により反射方向が変更されるように駆動される。ただし、反射型液晶デバイスのような、別種の反射型光変調デバイスを用いることも可能である。 A DMD having an array of micromirror devices, for example, is used as the light modulation device 160 . A micromirror corresponding to each display pixel is driven so that the reflection direction is changed by pulse width modulation according to the luminance level of the video signal. However, it is also possible to use other types of reflective light modulating devices, such as reflective liquid crystal devices.

光変調デバイス１６０は、光源装置２００からの照明光の色の切り替えに同期させて、マイクロミラーデバイスを映像信号の各色成分の輝度レベルに応じて駆動して、映像光をプリズム１７１に向けて所定角度で反射する。映像光は、プリズム１７１およびプリズム１７２を透過して、投射レンズ１８０に導かれ、カラー映像として投射される。投射レンズ１８０は、単数もしくは複数のレンズで構成され、自動焦点調節機能やズーム機能を備えることもできる。 The light modulation device 160 drives the micromirror device according to the luminance level of each color component of the video signal in synchronization with the switching of the color of the illumination light from the light source device 200, and directs the video light to the prism 171 in a predetermined manner. reflect at an angle. The image light passes through prisms 171 and 172, is guided to projection lens 180, and is projected as a color image. Projection lens 180 may consist of a single lens or multiple lenses, and may also have autofocus and zoom functions.

投映スクリーン１９０は、リヤプロジェクション型の表示装置を構成する場合に用いられる。また、フロントプロジェクション型の場合にも設置されることが多いが、ユーザが任意の壁面などに投射する場合には、必ずしも設置する必要はない。 The projection screen 190 is used when constructing a rear projection type display device. In addition, although it is often installed in the case of the front projection type, it is not always necessary to install it when the user wants to project onto an arbitrary wall surface or the like.

本実施形態によれば、高効率で色バランスの画面内均一性が優れた小型な光源装置を用いてプロジェクタを構成することにより、小型で、光利用率が高く、色バランスに優れた投射型表示装置を提供することができる。 According to the present embodiment, the projector is configured using a compact light source device that is highly efficient and has excellent in-screen uniformity of color balance. A display device can be provided.

［その他の実施形態］
本発明の実施は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形や組み合わせが可能である。
例えば、実施形態１で説明したように、ダイクロイックミラーの側面を第１集光レンズ系の光軸ＯＸ２と平行にすることにより側面で発生する蛍光の損失を抑制する方法は、任意のダイクロイックミラーに適用することが出来る。 [Other embodiments]
Implementation of the present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications and combinations are possible within the technical concept of the present invention.
For example, as described in Embodiment 1, the method of suppressing the loss of fluorescence generated on the side surface by making the side surface of the dichroic mirror parallel to the optical axis OX2 of the first condenser lens system can be applied to any dichroic mirror. can be applied.

また、実施形態２以降では、実施形態１における第２ダイクロイックミラー２０１ｂと第３ダイクロイックミラー２０１ｃを一体化させてダイクロイックミラー２０１ｄとしたが、実施形態１のように別体のダイクロイックミラーを併設してもよい。
また、任意の実施形態で用いられていた拡散板、凸レンズ、凹レンズ、トップハット素子、等の光学素子については、他の実施形態に追加する、組合わせて用いる、削除する、配置位置を変更する、等の適宜の変更をすることが可能である。 In the second and subsequent embodiments, the second dichroic mirror 201b and the third dichroic mirror 201c in the first embodiment are integrated to form a dichroic mirror 201d. good too.
Optical elements such as diffusion plates, convex lenses, concave lenses, and top hat elements used in any of the embodiments may be added, used in combination, deleted, or their positions changed in other embodiments. , etc., can be changed as appropriate.

また、拡散板、凸レンズ、凹レンズ、トップハット素子、等の光学素子を用いずに、色選択ホイールの拡散機能だけでライトトンネル１４０の入射口に入射するレーザ光の入射角度分布（集束角度）を制御してもよい。 In addition, the incident angle distribution (convergence angle) of the laser light entering the entrance of the light tunnel 140 can be changed only by the diffusion function of the color selection wheel without using optical elements such as a diffusion plate, convex lens, concave lens, top hat element, and the like. may be controlled.

また、実施形態８では、実施形態２の光源装置２００を用いて投射型表示装置を構成したが、他の実施形態の光源装置を用いて投射型表示装置を構成してもよいことは言うまでもない。 Further, in the eighth embodiment, the light source device 200 of the second embodiment is used to configure the projection display device, but it goes without saying that the light source device of another embodiment may be used to configure the projection display device. .

１００・・・光源装置／１０１Ｂ、１０１Ｒ・・・レーザ光源／１０２・・・青色半導体レーザ／１０２Ｒ・・・赤色半導体レーザ／１０３・・・コリメートレンズ／１０５・・・第１集光レンズ系／１０５Ａ、１０５Ｂ・・・凸レンズ／１０８・・・集光レンズ／１０９・・・第２集光レンズ系／１１０・・・凹レンズ／１１１・・・凸レンズ／１１５・・・拡散板／１１６・・・トップハット素子／１２０ａ、１２０ｂ・・・蛍光ホイール／１３０ａ、１３０ｂ・・・色選択ホイール／１４０・・・ライトトンネル／１５０・・・照明レンズ／１６０・・・光変調デバイス／１７１・・・プリズム／１７２・・・プリズム／１８０・・・投射レンズ／１９０・・・投映スクリーン／２００・・・光源装置／２０１ａ・・・第１ダイクロイックミラー／２０１ｂ・・・第２ダイクロイックミラー／２０１ｃ・・・第３ダイクロイックミラー／２０１ｄ・・・ダイクロイックミラー／２０２ａ・・・第４ダイクロイックミラー／２０２ｂ・・・ダイクロイックミラー／２１２・・・反射素子／３００・・・光源装置／４００・・・光源装置／５００・・・光源装置／５０２・・・凸レンズ／５０３・・・凹レンズ／５０４・・・コリメート光学系／６００・・・光源装置／７００・・・光源装置／１０００・・・投射型表示装置／ＰＨ・・・蛍光領域／ＲＬ・・・反射領域 100...Light source device/101B, 101R...Laser light source/102...Blue semiconductor laser/102R...Red semiconductor laser/103...Collimator lens/105...First condenser lens system/ 105A, 105B Convex lens/108 Collecting lens/109 Second collecting lens system/110 Concave lens/111 Convex lens/115 Diffusion plate/116 Top hat element/120a, 120b... Fluorescence wheel/130a, 130b... Color selection wheel/140... Light tunnel/150... Illumination lens/160... Light modulation device/171... Prism /172 Prism/180 Projection lens/190 Projection screen/200 Light source device/201a First dichroic mirror/201b Second dichroic mirror/201c Third dichroic mirror/201d Dichroic mirror/202a Fourth dichroic mirror/202b Dichroic mirror/212 Reflective element/300 Light source device/400 Light source device/500 Light source device/502 Convex lens/503 Concave lens/504 Collimating optical system/600 Light source device/700 Light source device/1000 Projection display device/PH ... Fluorescence area / RL ... Reflection area

Claims (10)

第１波長域の光を出力する第１レーザ光源と、
前記第１波長域の光を反射し、蛍光を透過させる特性を備え、前記第１レーザ光源の光軸上に配置された第１ダイクロイックミラーと、
第１集光光学系と、
前記第１波長域の光が照射されると前記蛍光を発する蛍光領域と、前記第１波長域の光を反射する反射領域と、を備えた回転可能な蛍光ホイールと、
前記第１波長域の光を反射させ、前記蛍光を透過する特性を備えた第２ダイクロイックミラーと、
前記第１波長域の光を反射させる特性を備え、反射させた前記第１波長域の光の光軸が、前記第１集光光学系の光軸と平行になるように配置された反射素子と、
前記第１波長域の光を反射させ、前記蛍光を透過する特性を備えた第３ダイクロイックミラーと、
第２集光光学系と、
前記蛍光を反射させる特性を備え、反射させた前記蛍光の光軸が、前記第２集光光学系の光軸と一致するように配置された第４ダイクロイックミラーと、
前記蛍光ホイールと同期して回転可能で、カラーフィルターと拡散部を備えた色選択ホイールと、を備え、
前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１レーザ光源が発した前記第１波長域の光を前記第１集光光学系の一部分に向けて反射させるように配置され、
前記第１ダイクロイックミラーにより反射された前記第１波長域の光は、前記第１集光光学系の前記一部分により前記蛍光ホイールの前記蛍光領域または前記反射領域に集光され、
前記蛍光領域が発した前記蛍光の一部は、前記第１集光光学系の前記一部分により集光され、前記第１ダイクロイックミラーを透過して前記第４ダイクロイックミラーに入射し、
前記蛍光領域が発した前記蛍光の他の一部は、前記第１集光光学系の前記一部分とは異なる部分により集光され、前記第２ダイクロイックミラーを透過して前記第４ダイクロイックミラーに入射し、
前記第４ダイクロイックミラーに入射した前記蛍光の一部および前記蛍光の他の一部は、前記第３ダイクロイックミラーに向けて反射され、前記第３ダイクロイックミラーを透過して前記第２集光光学系に入射し、
前記反射領域で反射された前記第１波長域の光は、前記第１集光光学系の前記一部分とは異なる部分により集光され、前記第２ダイクロイックミラーに反射されて前記反射素子に入射し、
前記反射素子に入射した前記第１波長域の光は、反射されて前記第３ダイクロイックミラーに入射し、前記第３ダイクロイックミラーにより反射されて前記第２集光光学系に入射し、
前記第２集光光学系に入射した前記蛍光および前記第１波長域の光は、前記第２集光光学系により前記色選択ホイールに向けて集光され、
前記色選択ホイールは、前記蛍光を前記カラーフィルターによりフィルタリングし、前記第１波長域の光を前記拡散部により拡散させて、出力する、
ことを特徴とする光源装置。 a first laser light source that outputs light in a first wavelength band;
a first dichroic mirror having characteristics of reflecting light in the first wavelength band and transmitting fluorescence, and arranged on the optical axis of the first laser light source;
a first condensing optical system;
a rotatable fluorescent wheel comprising a fluorescent region that emits fluorescence when irradiated with light in the first wavelength band and a reflective region that reflects light in the first wavelength band;
a second dichroic mirror having a property of reflecting light in the first wavelength band and transmitting the fluorescence;
A reflective element having a property of reflecting light in the first wavelength band and arranged such that the optical axis of the reflected light in the first wavelength band is parallel to the optical axis of the first light collecting optical system. and,
a third dichroic mirror having characteristics of reflecting light in the first wavelength band and transmitting the fluorescence;
a second condensing optical system;
a fourth dichroic mirror having a property of reflecting the fluorescence and arranged such that the optical axis of the reflected fluorescence coincides with the optical axis of the second light collecting optical system;
a color selection wheel rotatable in synchronization with the fluorescent wheel and comprising a color filter and a diffuser;
The first dichroic mirror is arranged to reflect the light in the first wavelength band emitted by the first laser light source toward a part of the first light collecting optical system,
the light in the first wavelength band reflected by the first dichroic mirror is focused on the fluorescent region or the reflective region of the fluorescent wheel by the part of the first condensing optical system;
a portion of the fluorescence emitted by the fluorescent region is collected by the portion of the first collection optical system, transmitted through the first dichroic mirror, and incident on the fourth dichroic mirror;
Another portion of the fluorescence emitted by the fluorescent region is collected by a portion different from the portion of the first light collecting optical system, transmitted through the second dichroic mirror, and incident on the fourth dichroic mirror. death,
A portion of the fluorescence incident on the fourth dichroic mirror and another portion of the fluorescence are reflected toward the third dichroic mirror, transmitted through the third dichroic mirror, and passed through the second light collecting optical system. is incident on
The light in the first wavelength band reflected by the reflection region is collected by a portion different from the portion of the first light collection optical system, reflected by the second dichroic mirror, and incident on the reflection element. ,
The light in the first wavelength band that has entered the reflecting element is reflected and enters the third dichroic mirror, is reflected by the third dichroic mirror and enters the second light collecting optical system,
The fluorescence and the light in the first wavelength band incident on the second light collecting optical system are collected toward the color selection wheel by the second light collecting optical system,
The color selection wheel filters the fluorescence with the color filter, diffuses the light in the first wavelength band with the diffusion unit, and outputs it.
A light source device characterized by: 第１波長域の光を出力する第１レーザ光源と、
第２波長域の光を出力する第２レーザ光源と
前記第１波長域の光を反射し、蛍光を透過させる特性を備え、前記第１レーザ光源の光軸上に配置された第１ダイクロイックミラーと、
第１集光光学系と、
前記第１波長域の光が照射されると前記蛍光を発する蛍光領域と、前記第１波長域の光を反射する反射領域と、を備えた回転可能な蛍光ホイールと、
前記第１波長域の光を反射させ、前記蛍光を透過する特性を備えた第２ダイクロイックミラーと、
前記第１波長域の光を反射させる特性を備え、反射させた前記第１波長域の光の光軸が、前記第１集光光学系の光軸と平行になるように配置された反射素子と、
前記第１波長域の光を反射させ、前記第２波長域の光と前記蛍光を透過する特性を備えた第３ダイクロイックミラーと、
第２集光光学系と、
前記第２波長域の光を透過させるとともに前記蛍光を反射させる特性を備え、反射させた前記蛍光の光軸が、前記第２集光光学系の光軸と一致するように配置された第４ダイクロイックミラーと、
前記蛍光ホイールと同期して回転可能で、カラーフィルターと拡散部を備えた色選択ホイールと、を備え、
前記第２レーザ光源は、出力する前記第２波長域の光の光軸が、前記第２集光光学系の光軸と一致するように配置され、前記第２レーザ光源から出力された前記第２波長域の光は、前記第４ダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーを透過して前記第２集光光学系に入射し、
前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１レーザ光源が発した前記第１波長域の光を前記第１集光光学系の一部分に向けて反射させるように配置され、
前記第１ダイクロイックミラーにより反射された前記第１波長域の光は、前記第１集光光学系の前記一部分により前記蛍光ホイールの前記蛍光領域または前記反射領域に集光され、
前記蛍光領域が発した前記蛍光の一部は、前記第１集光光学系の前記一部分により集光され、前記第１ダイクロイックミラーを透過して前記第４ダイクロイックミラーに入射し、
前記蛍光領域が発した前記蛍光の他の一部は、前記第１集光光学系の前記一部分とは異なる部分により集光され、前記第２ダイクロイックミラーを透過して前記第４ダイクロイックミラーに入射し、
前記第４ダイクロイックミラーに入射した前記蛍光の一部および前記蛍光の他の一部は、前記第３ダイクロイックミラーに向けて反射され、前記第３ダイクロイックミラーを透過して前記第２集光光学系に入射し、
前記反射領域で反射された前記第１波長域の光は、前記第１集光光学系の前記一部分とは異なる部分により集光され、前記第２ダイクロイックミラーに反射されて前記反射素子に入射し、
前記反射素子に入射した前記第１波長域の光は、反射されて前記第３ダイクロイックミラーに入射し、前記第３ダイクロイックミラーにより反射されて前記第２集光光学系に入射し、
前記第２集光光学系に入射した前記蛍光および前記第１波長域の光および前記第２波長域の光は、前記第２集光光学系により前記色選択ホイールに向けて集光され、
前記色選択ホイールは、前記蛍光を前記カラーフィルターによりフィルタリングし、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光を前記拡散部により拡散させて、出力する、
ことを特徴とする光源装置。 a first laser light source that outputs light in a first wavelength band;
a second laser light source that outputs light in a second wavelength band; and a first dichroic mirror that reflects light in the first wavelength band and allows fluorescence to pass through, and is arranged on the optical axis of the first laser light source. and,
a first condensing optical system;
a rotatable fluorescent wheel comprising a fluorescent region that emits fluorescence when irradiated with light in the first wavelength band and a reflective region that reflects light in the first wavelength band;
a second dichroic mirror having a property of reflecting light in the first wavelength band and transmitting the fluorescence;
A reflective element having a property of reflecting light in the first wavelength band and arranged such that the optical axis of the reflected light in the first wavelength band is parallel to the optical axis of the first light collecting optical system. and,
a third dichroic mirror having characteristics of reflecting light in the first wavelength band and transmitting light in the second wavelength band and the fluorescence;
a second condensing optical system;
A fourth light having a property of transmitting light in the second wavelength band and reflecting the fluorescence, and arranged so that the optical axis of the reflected fluorescence coincides with the optical axis of the second light collecting optical system. dichroic mirror and
a color selection wheel rotatable in synchronization with the fluorescent wheel and comprising a color filter and a diffuser;
The second laser light source is arranged such that the optical axis of the light in the second wavelength band to be output is aligned with the optical axis of the second condensing optical system, and the second laser light source output from the second laser light source light in two wavelength ranges is transmitted through the fourth dichroic mirror and the third dichroic mirror and enters the second condensing optical system;
The first dichroic mirror is arranged to reflect the light in the first wavelength band emitted by the first laser light source toward a part of the first light collecting optical system,
the light in the first wavelength band reflected by the first dichroic mirror is focused on the fluorescent region or the reflective region of the fluorescent wheel by the part of the first condensing optical system;
a portion of the fluorescence emitted by the fluorescent region is collected by the portion of the first collection optical system, transmitted through the first dichroic mirror, and incident on the fourth dichroic mirror;
Another portion of the fluorescence emitted by the fluorescent region is collected by a portion different from the portion of the first light collecting optical system, transmitted through the second dichroic mirror, and incident on the fourth dichroic mirror. death,
A portion of the fluorescence incident on the fourth dichroic mirror and another portion of the fluorescence are reflected toward the third dichroic mirror, transmitted through the third dichroic mirror, and passed through the second condensing optical system. is incident on
The light in the first wavelength band reflected by the reflection region is collected by a portion different from the portion of the first light collection optical system, reflected by the second dichroic mirror, and incident on the reflection element. ,
The light in the first wavelength band that has entered the reflecting element is reflected and enters the third dichroic mirror, is reflected by the third dichroic mirror and enters the second light collecting optical system,
The fluorescence and the light in the first wavelength range and the light in the second wavelength range that have entered the second light-condensing optical system are condensed toward the color selection wheel by the second light-condensing optical system,
The color selection wheel filters the fluorescence with the color filter, diffuses the light in the first wavelength region and the light in the second wavelength region by the diffusion unit, and outputs the light.
A light source device characterized by: 請求項１または２に記載の光源装置において、
前記第１ダイクロイックミラーおよび前記第２ダイクロイックミラーは、前記第１集光光学系の光軸と平行な側面を有する、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1 or 2,
The first dichroic mirror and the second dichroic mirror have side surfaces parallel to the optical axis of the first condensing optical system,
A light source device characterized by: 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置において、
前記第２ダイクロイックミラーと前記反射素子の間に、前記第１波長域の光を拡散させる拡散板を備える、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 3,
Between the second dichroic mirror and the reflective element, a diffuser plate for diffusing the light in the first wavelength band is provided,
A light source device characterized by: 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置において、
前記第２ダイクロイックミラーと前記反射素子の間に凹レンズを、前記反射素子と前記第３ダイクロイックミラーの間に凸レンズを備える、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 3,
A concave lens is provided between the second dichroic mirror and the reflecting element, and a convex lens is provided between the reflecting element and the third dichroic mirror.
A light source device characterized by: 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置において、
前記第２ダイクロイックミラーと前記反射素子の間にトップハット素子を、前記反射素子と前記第３ダイクロイックミラーの間に凸レンズを備える、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 3,
A top hat element is provided between the second dichroic mirror and the reflecting element, and a convex lens is provided between the reflecting element and the third dichroic mirror.
A light source device characterized by: 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の光源装置において、
前記第４ダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーの間に凸レンズを備える、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 4 to 6,
A convex lens is provided between the fourth dichroic mirror and the third dichroic mirror,
A light source device characterized by: 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光源装置において、
前記第２ダイクロイックミラーと前記第３ダイクロイックミラーが一体化されている、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 7,
The second dichroic mirror and the third dichroic mirror are integrated,
A light source device characterized by: 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源装置において、
前記第１レーザ光源と前記第１ダイクロイックミラーの間に、前記第１レーザ光源から出力された前記第１波長域の光の光束径を縮小するコリメート光学系を備える、
ことを特徴とする光源装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 8,
Between the first laser light source and the first dichroic mirror, a collimating optical system that reduces a beam diameter of the light in the first wavelength region output from the first laser light source is provided,
A light source device characterized by: 請求項１乃至９のいずれか１項に記載した光源装置と、
光変調素子と、投射レンズと、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。 A light source device according to any one of claims 1 to 9;
comprising a light modulation element and a projection lens,
A projection display device characterized by:
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