JP2021061148A - Light source device - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】発光波長域が異なる複数の発光体で構成された光源部を複数備えるとともに、各光源部の発光波長域がそれぞれ異なる光源装置において、複数の光源部からの出射光の合成光を部分的な照度低下のない連続光として作り出すことが可能な構成を提供する。【解決手段】光源装置は、発光波長域が異なる光源部を複数備える。各光源部１、２、３はそれぞれ発光波長域が異なる複数の発光体１０で構成され、各光源部１、２、３の出射光の光路上には、当該出射光を合成する合成光学素子４、５が設けられる。発光波長域が隣接する光源部間において、同じ発光波長域となる共通発光体１０Ａ１、１０Ａ２または１０Ｂ１、１０Ｂ２をそれぞれ備えている。合成光学素子４、５の合成波長域は、共通発光体１０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２の発光波長域内に設定される。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plurality of light source units composed of a plurality of light emitting bodies having different emission wavelength ranges, and to partially combine light emitted from a plurality of light source units in a light source device having different emission wavelength ranges of each light source unit. Provided is a configuration that can be produced as continuous light without a decrease in illuminance. A light source device includes a plurality of light source units having different emission wavelength ranges. Each of the light source units 1, 2 and 3 is composed of a plurality of light emitting bodies 10 having different emission wavelength ranges, and a synthetic optical element that synthesizes the emitted light is on the optical path of the emitted light of each of the light source units 1, 2 and 3. 4 and 5 are provided. Common illuminants 10A1, 10A2 or 10B1 and 10B2 having the same emission wavelength range are provided between light source units having emission wavelength ranges adjacent to each other. The composite wavelength range of the composite optical elements 4 and 5 is set within the emission wavelength range of the common light emitters 10A1, 10A2, 10B1 and 10B2. [Selection diagram] Fig. 1

Description

Translated fromJapanese

この発明は光源装置に関するものであり、特に、発光波長域が異なる複数の光源部を備えてなる光源装置に係わるものである。 The present invention relates to a light source device, and more particularly to a light source device including a plurality of light source units having different emission wavelength ranges.

従来から、放電ランプやフィラメントランプは、広域の発光スペクトルを有しており、この広域スペクトルの特徴を生かして様々な分野、用途に応用されている。例えば、舞台照明装置用の光源や、ソーラシミュレータ用の光源等が挙げられる。
ところで、近年、長寿命化、省エネ、高速応答性などの観点から、ランプ光源に変わるＬＥＤ光源への切り替えが進んでいる。
例えば、特開２０１４−０７５２１６（特許文献１）では、キセノンランプに変わり、ＬＥＤを用いたソーラシミュレータ用の光源装置が記載されている。このようなＬＥＤを用いた光源装置では、ＬＥＤの発光スペクトルの発光波長範囲が比較的狭小であることから、広域の波長域の光を再現するためには、発光域の異なる複数のＬＥＤを組み合わせた構成としなければならないという課題がある。Conventionally, discharge lamps and filament lamps have a wide-area emission spectrum, and are applied to various fields and applications by taking advantage of the characteristics of this wide-area spectrum. For example, a light source for a stage lighting device, a light source for a solar simulator, and the like can be mentioned.
By the way, in recent years, from the viewpoints of long life, energy saving, high-speed responsiveness, etc., switching to an LED light source instead of a lamp light source has been progressing.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-075216 (Patent Document 1) describes a light source device for a solar simulator using an LED instead of a xenon lamp. In a light source device using such an LED, the emission wavelength range of the emission spectrum of the LED is relatively narrow. Therefore, in order to reproduce light in a wide wavelength range, a plurality of LEDs having different emission ranges are combined. There is a problem that it must be configured.

また、特許４９０３４０７（特許文献２）には、複数のＬＥＤを用いて任意の色度を再現する装置構成が記載されている。当該装置構成では、光源部として複数色の光源と、各光源からの光を合成する光合成手段が設けられている。ここで、より多様な色味を再現するためには、発光域の異なる発光体の種類を増やすことが有効であると考えられる。
このように、広域にわたって任意の光スペクトルを作り出すためには、異なる発光波長域を持つ多くのＬＥＤ光を混光させ、ムラのない均一な照射光とすることが求められる。
例えば、特許文献１の構成は、インテグレータ光学系を用いて複数のＬＥＤ光を混光させている。しかしながら特許文献１に記載の構成では、インテグレータ光学系が光を取り込める入射角度範囲内に、ＬＥＤから光を出射させなければならず、設置できるＬＥＤの個数に制約が生じ、十分な種類のＬＥＤ光を混光させることが難しい。
また用途によって、照射面における光の入射角度や広がり角に制約がある場合が考えられる。例えば、ソーラシミュレータ用の光源として考えた場合、照射面の最大入射角は１５度以内とすることがＪＩＳ規格（ＪＩＳ８９１２）で定められており、この場合、インテグレータ光学系へ取り込まれる有効光の入射角度範囲はより狭くなり、多数のＬＥＤ光を混光させることがより困難となる。Further, Patent 4903407 (Patent Document 2) describes a device configuration for reproducing an arbitrary chromaticity using a plurality of LEDs. In the device configuration, a light source of a plurality of colors and a photosynthetic means for synthesizing light from each light source are provided as a light source unit. Here, in order to reproduce a wider variety of colors, it is considered effective to increase the types of light emitting bodies having different light emitting ranges.
As described above, in order to create an arbitrary optical spectrum over a wide range, it is required to mix a large number of LED lights having different emission wavelength ranges to obtain uniform irradiation light without unevenness.
For example, in the configuration ofPatent Document 1, a plurality of LED lights are mixed using an integrator optical system. However, in the configuration described inPatent Document 1, light must be emitted from the LED within the incident angle range in which the integrator optical system can take in the light, which limits the number of LEDs that can be installed and is a sufficient type of LED light. It is difficult to mix the light.
In addition, depending on the application, there may be restrictions on the incident angle and spread angle of light on the irradiation surface. For example, when considering it as a light source for a solar simulator, the JIS standard (JIS8912) stipulates that the maximum incident angle of the irradiation surface should be within 15 degrees. In this case, the incident of effective light taken into the integrator optical system The angular range becomes narrower and it becomes more difficult to mix a large number of LED lights.

また、多数のＬＥＤ光を合成する手段としては、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムなどの合成光学素子を用いた光合成手段が考えられる。
その例が図４に示されており、合成光学素子としてダイクロイックミラー４、５を用い、第１光源部１、第２光源部２、第３光源部３のそれぞれの出射光を合成し、その先の評価面Ｅに光を照射する構成が記載されている。尚、ここでの評価面Ｅとは、各光源部からの光を合成した後の光路における任意の場所に照射される領域を示すものである。
ここにおいて、第１ダイクロイックミラー４は、第１光源部１からの光６を透過し、これより長波長の第２光源部２からの光７を反射する。同様に、第２ダイクロイックミラー５は、第１光源部１および第２光源部２からの光６、７を透過し、これより長波長の第３光源部３からの光８を反射する。Further, as a means for synthesizing a large number of LED lights, a photosynthetic means using a synthetic optical element such as a dichroic mirror or a dichroic prism can be considered.
An example thereof is shown in FIG. 4. Usingdichroic mirrors 4 and 5 as synthetic optical elements, the emitted lights of the firstlight source unit 1, the secondlight source unit 2, and the thirdlight source unit 3 are combined, and the emitted light thereof is combined. A configuration for irradiating the evaluation surface E with light is described. The evaluation surface E here indicates a region to be irradiated to an arbitrary place in the optical path after synthesizing the light from each light source unit.
Here, the firstdichroic mirror 4 transmits thelight 6 from the firstlight source unit 1 and reflects thelight 7 from the secondlight source unit 2 having a longer wavelength than this. Similarly, the seconddichroic mirror 5 transmitslight 6 and 7 from the firstlight source unit 1 and the secondlight source unit 2, and reflectslight 8 from the thirdlight source unit 3 having a longer wavelength than thelight 6 and 7.

図５は、各光源部から出射される光の波形（発光スペクトル）を示すグラフ（Ａ）と、各合成光学素子の波長に対する透過率を示すグラフ（Ｂ）と、各合成光学素子を介して評価面に照射される光のスペクトルを示すグラフ（Ｃ）が記載されている。
これにより、図５に示すように、第１光源部１から出射され第一ダイクロイックミラー４および第１ダイクロイックミラー５を透過する光６と、第２光源部２から出射され第１ダイクロイックミラー４で反射し、第２ダイクロイックミラー５を透過する光７と、第３光源３から出射され第２ダイクロイックミラー５で反射する光８が、合成光として得られるものである。
しかしながら、図５（Ｃ）に示されるように、評価面Ｅで得られる合成光の光スペクトルは、各光源部（１、２、３）からの光（６、７、８）がそのまま反映されたものであって、評価面Ｅにおいて連続的な光スペクトルを得ることはできない。FIG. 5 shows a graph (A) showing the waveform (emission spectrum) of light emitted from each light source unit, a graph (B) showing the transmittance of each synthetic optical element with respect to a wavelength, and via each synthetic optical element. A graph (C) showing a spectrum of light applied to the evaluation surface is described.
As a result, as shown in FIG. 5, thelight 6 emitted from the firstlight source unit 1 and transmitted through the firstdichroic mirror 4 and the firstdichroic mirror 5, and the firstdichroic mirror 4 emitted from the secondlight source unit 2 Thelight 7 that is reflected and passes through the seconddichroic mirror 5 and thelight 8 that is emitted from thethird light source 3 and reflected by the seconddichroic mirror 5 are obtained as synthetic light.
However, as shown in FIG. 5C, the light spectrum of the synthetic light obtained on the evaluation surface E reflects the light (6, 7, 8) from each light source unit (1, 2, 3) as it is. Therefore, it is not possible to obtain a continuous optical spectrum on the evaluation surface E.

また、各光源部（１、２、３）におけるそれぞれの照射光の発光波長域を、隣接する波長域で重なるよう構成することで、各照射光の合成光が連続的な光スペクトルを得ることが考えられる。
図６にその例が示されていて、図６（Ａ）に示すように、各光源部１、２、３は、それぞれ発光波長域が異なる複数の発光体（ＬＥＤ）で構成され、各光源部に設けられる発光体の種類や個数、点灯条件等によって、光源部全体の照射光の発光波長域が定められる。例えば、第１光源部１は、複数の発光体（６ａ、６ｂ、６ｃ）を備え、各発光体の発光スペクトルの積算値（積算スペクトル）が、第１光源部全体の照射光の発光波長域を定める。そして、第１光源部１の発光波長域の長波長側で隣接した発光波長域を有する第２光源部２を配置し、該第２光源部の発光波長域より長波長側で隣接した発光波長域を有する第３光源部３を配置したものである。
こうすることで、図６（Ｂ）に示すように、各光源部の合成光の積算スペクトルを得て、これにより評価面で連続的な光スペクトルを得ようとするものである。Further, by configuring the emission wavelength regions of the respective irradiation lights in each light source unit (1, 2, 3) so as to overlap in the adjacent wavelength regions, the combined light of each irradiation light obtains a continuous optical spectrum. Can be considered.
An example thereof is shown in FIG. 6, and as shown in FIG. 6A, eachlight source unit 1, 2, and 3 is composed of a plurality of light emitting bodies (LEDs) having different emission wavelength ranges, and each light source is composed of a plurality of light sources (LEDs). The emission wavelength range of the irradiation light of the entire light source unit is determined by the type and number of light emitters provided in the unit, lighting conditions, and the like. For example, the firstlight source unit 1 includes a plurality of light emitting bodies (6a, 6b, 6c), and the integrated value (integrated spectrum) of the emission spectrum of each light emitting body is the emission wavelength range of the irradiation light of the entire first light source unit. To determine. Then, a secondlight source unit 2 having an adjacent emission wavelength range on the long wavelength side of the emission wavelength region of the firstlight source unit 1 is arranged, and the emission wavelengths adjacent to each other on the long wavelength side of the emission wavelength region of the secondlight source unit 1 are arranged. A thirdlight source unit 3 having a region is arranged.
By doing so, as shown in FIG. 6B, the integrated spectrum of the combined light of each light source unit is obtained, and a continuous optical spectrum is obtained on the evaluation surface.

ここで各光源部の合成光を得るため、合成光学素子を用いることを考える。
図６（Ｃ）に示すように、合成光学素子は、波長によって透過率特性や反射率特性が異なる光学部材であり、特定の波長域を境目に光の透過又は反射を選択することを可能とするものである。
しかしながら、この波長特性（透過率特性や反射率特性）はある波長を境目に急峻に切り替わるものではなく、合成光学素子の透過率が５０％となる波長を特定波長としたとき、当該特定波長の近傍の波長域で緩やかに変化するものである。そのため当該特定波長の近傍の波長領域内の光は、全てが透過又は反射されるものではなく、当該特定波長領域（合成波長域）では部分的に放射強度が落ち込んでしまう。
そのため、図６（Ｄ）に示すように、評価面での合成光の光スペクトルは、この特定波長領域で部分的な光強度の低下が発生し、所望の光スペクトルを得ることができないという問題がある。Here, in order to obtain the synthetic light of each light source unit, it is considered to use a synthetic optical element.
As shown in FIG. 6C, the synthetic optical element is an optical member having different transmittance characteristics and reflectance characteristics depending on the wavelength, and it is possible to select light transmission or reflection at a specific wavelength range. Is what you do.
However, this wavelength characteristic (transmittance characteristic or reflectance characteristic) does not change sharply at a certain wavelength, and when the wavelength at which the transmittance of the synthetic optical element is 50% is set as a specific wavelength, the specific wavelength It changes slowly in the nearby wavelength range. Therefore, not all the light in the wavelength region near the specific wavelength is transmitted or reflected, and the radiation intensity partially drops in the specific wavelength region (combined wavelength region).
Therefore, as shown in FIG. 6D, the optical spectrum of the synthesized light on the evaluation surface has a problem that a desired optical spectrum cannot be obtained due to a partial decrease in light intensity in this specific wavelength region. There is.

このような不具合を解消しようとして、上記のような特定波長領域における光強度の低下を見越して各光源部の光スペクトルを決定することも考えられるが、当該ダイクロイックミラーの透過率特性や反射率特性等の波長特性は、使用環境の違い（温度依存性、耐候性）等の変化によって、当該特定波長領域が変動してしまうという問題があり、合成光を所望の光スペクトルに調整することは非常に煩雑かつ困難である。 In order to solve such a problem, it is conceivable to determine the light spectrum of each light source in anticipation of a decrease in light intensity in a specific wavelength region as described above, but the transmission characteristics and reflectance characteristics of the dichroic mirror are considered. There is a problem that the specific wavelength region fluctuates due to changes in the usage environment (temperature dependence, weather resistance), etc., and it is extremely difficult to adjust the synthesized light to the desired optical spectrum. It is complicated and difficult.

特開２０１４−０７５２１６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-075216特許４９０３４０７号公報Japanese Patent No. 4903407

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光波長域が異なる複数の発光体で構成された光源部を複数備えるとともに、各光源部の発光波長域がそれぞれ異なる光源装置において、前記複数の光源部の合成光に部分的な光強度低下を生じさせず、連続スペクトルの光を作り出すことが可能な構成を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention includes a plurality of light source units composed of a plurality of light emitting bodies having different emission wavelength ranges, and the plurality of light source units having different emission wavelength ranges of each light source unit. It is an object of the present invention to provide a configuration capable of producing continuous spectrum light without causing a partial decrease in light intensity in the synthesized light of the light source unit of the above.

上記課題を解決するために、この発明の光源装置は、発光波長域が異なる光源部を複数備え、前記各光源部はそれぞれ発光波長域が異なる複数の発光体で構成され、前記各光源部の出射光の光路上には、当該出射光を合成する合成光学素子が設けられてなり、発光波長域が隣接する光源部間において、同じ発光波長域となる共通発光体をそれぞれ備えており、前記合成光学素子の透過率が５０％となる波長を特定波長としたとき、前記合成光学素子の特定波長は、前記共通発光体の発光波長域内に設定されていることを特徴とする光源装置。
また、前記共通発光体は独立して放射強度を制御可能に構成されていることを特徴とする。
また、発光波長域が隣接する前記光源部間の各共通発光体は、発光波長域の８０％以上が重畳するように構成されているものであってもよい。In order to solve the above problems, the light source device of the present invention includes a plurality of light source units having different emission wavelength ranges, and each of the light source units is composed of a plurality of light emitting bodies having different emission wavelength regions. A synthetic optical element that synthesizes the emitted light is provided on the optical path of the emitted light, and common light emitting bodies having the same emission wavelength range are provided between the light source portions having the same emission wavelength range. A light source device characterized in that, when a wavelength at which the transmittance of the synthetic optical element is 50% is set as a specific wavelength, the specific wavelength of the synthetic optical element is set within the emission wavelength range of the common light emitter.
Further, the common illuminant is characterized in that the radiation intensity can be controlled independently.
Further, each common light emitting body between the light source units adjacent to each other in the light emitting wavelength range may be configured so that 80% or more of the light emitting wavelength range is superimposed.

この発明の光源装置によれば、それぞれ発光波長域が異なる複数の光源部のうち、隣接する光源部間において同じ発光波長域となる共通発光体をそれぞれ備えていることにより、光源部の出射光の光路上に設けられた合成光学素子による合成光として、部分的な光強度の低下を起こさず、所望の連続スペクトル光を得ることができるものである。 According to the light source device of the present invention, among a plurality of light source units having different emission wavelength ranges, the light emitted from the light source unit is provided by providing a common light emitting body having the same emission wavelength range between adjacent light source units. As the synthesized light by the synthetic optical element provided on the optical path of No. 1, a desired continuous spectrum light can be obtained without causing a partial decrease in light intensity.

本発明の光源装置の実施例の構成説明図Configuration explanatory view of an embodiment of the light source device of the present invention本発明の光源装置における作用の説明図Explanatory drawing of operation in light source apparatus of this invention本発明の光源装置の他の実施例の構成説明図Configuration explanatory view of another embodiment of the light source device of the present invention本発明の対象とする光源装置の説明図Explanatory drawing of light source apparatus which is the object of this invention従来の光源装置における作用の説明図Explanatory drawing of the operation in the conventional light source device従来の他の光源装置における作用の説明図Explanatory drawing of operation in other conventional light source devices

本発明の基本的構成図は、図４に示されたものであり、発光波長域が異なる第１光源部１、第２光源部２、第３光源部３を備えており、当該各光源部１、２、３の出射光６、７、８の光路上には、当該出射光６、７、８を合成する第１合成光学素子（ダイクロイックミラー）４、第２合成光学素子（ダイクロイックミラー）５が設けられている。ここで、第１合成光学素子４は、第１光源部１からの出射光６を透過し、第２光源部２からの出射光７を反射するものであり、第２合成光学素子５は、第１光源部１からの出射光６および第２光源装置２からの出射光７を透過し、第３光源部３からの出射光８を反射するものである。
合成光学素子としては、ダイクロイックミラーの他、ダイクロイックフィルタやダイクロイックプリズム等の、波長によって透過や反射が異なる波長特性を有する光学素子が用いられる。The basic configuration diagram of the present invention is shown in FIG. 4, and includes a firstlight source unit 1, a secondlight source unit 2, and a thirdlight source unit 3 having different emission wavelength ranges, and each of the light source units. On the optical paths of the emittedlights 6, 7, and 8 of 1, 2, and 3, the first composite optical element (dichroic mirror) 4 and the second composite optical element (dichroic mirror) that synthesize the emittedlights 6, 7, and 8 are combined. 5 is provided. Here, the first syntheticoptical element 4 transmits the emitted light 6 from the firstlight source unit 1 and reflects the emitted light 7 from the secondlight source unit 2. It transmits the light emitted from the firstlight source unit 1 and the light emitted from the secondlight source device 2, and reflects the light emitted from the thirdlight source unit 3.
As the synthetic optical element, in addition to a dichroic mirror, an optical element having wavelength characteristics such as a dichroic filter and a dichroic prism whose transmission and reflection differ depending on the wavelength is used.

図１に、本発明の具体的構成例が示されており、各光源装置１、２、３は、それぞれ発光波長域が異なる複数の発光体（ＬＥＤ）１０で構成されている。
そして、第１光源部１と第２光源部２は、同じ発光波長域を有する共通発光体１０Ａ（１０Ａ１，１０Ａ２）を有する。ここでの「同じ発光波長域」とは、多少のズレを許容するものであるが、少なくとも各共通発光体１０Ａ（１０Ａ１，１０Ａ２）の発光波長域の８０％以上が重畳する場合を指すものである。またここでの発光体の「発光波長域」とは、発光スペクトルの半値全幅を指すものである。
このとき、第１光源部１における共通発光体１０Ａ１は、該光源部１における光スペクトルにおいて長波長側の発光波長域を有するものであり、一方、第２光源部２における共通発光体１０Ａ２は、該光源部２における光スペクトルにおいて短波長側の発光波長域を有するものである。
また、第２光源部２と第３光源部３は、同じ発光波長域を有する共通発光体１０Ｂ（１０Ｂ１，１０Ｂ２）を有する。この共通発光体１０Ｂについても前述の共通発光体１０Ａと同様に、第２光源部２においてはその長波長側の発光波長域を有し、第３光源部３においてはその短波長側の発光波長域を有するものである。FIG. 1 shows a specific configuration example of the present invention, and each of thelight source devices 1, 2, and 3 is composed of a plurality of light emitting bodies (LEDs) 10 having different emission wavelength ranges.
The firstlight source unit 1 and the secondlight source unit 2 have a common light emitting body 10A (10A1, 10A2) having the same emission wavelength range. The "same emission wavelength range" here refers to a case where at least 80% or more of the emission wavelength range of each common illuminant 10A (10A1, 10A2) is superimposed, although some deviation is allowed. is there. Further, the "emission wavelength range" of the light emitter here refers to the full width at half maximum of the emission spectrum.
At this time, the common light emitting body 10A1 in the firstlight source unit 1 has an emission wavelength region on the long wavelength side in the light spectrum of thelight source unit 1, while the common light emitting body 10A2 in the secondlight source unit 2 has a light emitting wavelength range. It has an emission wavelength range on the short wavelength side in the light spectrum of thelight source unit 2.
Further, the secondlight source unit 2 and the thirdlight source unit 3 have a common light emitting body 10B (10B1, 10B2) having the same emission wavelength range. Similar to the above-mentioned common light emitting body 10A, the common light emitting body 10B also has a light emitting wavelength range on the long wavelength side in the secondlight source unit 2, and the light emitting wavelength on the short wavelength side in the thirdlight source unit 3. It has a range.

この共通発光体１０Ａ、１０Ｂの発光波長域には、合成光学素子４、５の合成波長域内の特定波長（ＳＡ、ＳＢ）が設定されている。尚、合成光学素子の「合成波長域内」とは、合成光学素子の反射開始波長ＲＳから透過限度波長ＴＳの間の波長領域を指すものである。
上記構成での各光源部１、２、３からの出射光６、７、８と、その光路中に配置された第１合成光学素子４および第２合成光学素子５の全体的な作用については、図４の説明と同様であり、各光源部１、２、３からの出射光６、７、８は前記第１、第２合成光学素子４、５によって合成され、集光光学系１１によって集光されてインテグレータ光学系１２に向かうものである。インテグレータ光学系としては、フライアイインテグレータや、ロッドインテグレータ等の光学部材が用いられる。
インテグレータ光学系１２を介して評価面Ｅに照射される合成光の光スペクトルは、部分的な光強度の低下はなく、所望の連続スペクトル光を得ることができる。ここで所望の連続スペクトル光とは、用途に応じて適宜求められる光スペクトルを意味しており、例えば、ソーラシミュレータ用光源としては、太陽光の光スペクトルに近似した光スペクトルが所望される。Specific wavelengths (SA, SB) within the combined wavelength range of the syntheticoptical elements 4 and 5 are set in the emission wavelength range of the common light emitters 10A and 10B. The “within the composite wavelength range” of the synthetic optical element refers to a wavelength region between the reflection start wavelength RS of the synthetic optical element and the transmission limit wavelength TS.
Regarding the overall operations of the light emitted from thelight source units 1, 2, and 3 in the above configuration, and the first syntheticoptical element 4 and the second syntheticoptical element 5 arranged in the optical path thereof. , The same as the description of FIG. 4, the emittedlights 6, 7, and 8 from thelight source units 1, 2, and 3 are combined by the first and second syntheticoptical elements 4, 5 and are combined by the condensingoptical system 11. It is focused and directed toward the integratoroptical system 12. As the integrator optical system, an optical member such as a fly-eye integrator or a rod integrator is used.
The optical spectrum of the synthetic light irradiated to the evaluation surface E via the integratoroptical system 12 does not have a partial decrease in light intensity, and a desired continuous spectrum light can be obtained. Here, the desired continuous spectrum light means an optical spectrum appropriately obtained according to the application. For example, as a light source for a solar simulator, an optical spectrum close to the optical spectrum of sunlight is desired.

次にこの光源装置の特徴的な作用について図２を用いて説明すると以下のようである。
図２（Ａ）は各光源部１、２、３における発光体１０からの発光スペクトルを示している。
そして、第１光源部１と第２光源部２において同程度の発光波長域を有する共通発光体１０Ａ（１０Ａ１、１０Ａ２）を有することから、図２（Ｂ）に示すように、光源部での合成波の積算スペクトルは、共通発光体１０Ａ１、１０Ａ２からの放射強度が重畳されたスペクトルとなる。Next, the characteristic operation of this light source device will be described with reference to FIG.
FIG. 2A shows the emission spectrum from the illuminant 10 in each of thelight source units 1, 2 and 3.
Since the firstlight source unit 1 and the secondlight source unit 2 have a common light emitting body 10A (10A1, 10A2) having the same emission wavelength range, as shown in FIG. 2B, the light source unit has a common light emitting body 10A. The integrated spectrum of the composite wave is a spectrum in which the radiation intensities from the common light sources 10A1 and 10A2 are superimposed.

ところで、図２（Ｃ）に示すように、第１合成光学素子４は、合成波長域（Ｍａ、Ｍｂ）において透過率特性や反射率特性は緩やかに変化することから、当該合成波長域内（Ｍａ、Ｍｂ）においては、第１光源部１からの出射光は１００％透過するわけではない。
ここで、一例として当該波長における透過率を６０％のものとして説明する。
第１光源部１の共通発光体１０Ａ１からの出射光６は、この第１合成光学素子４を６０％透過し、４０％が反射される。By the way, as shown in FIG. 2C, since the transmittance characteristic and the reflectance characteristic of the first syntheticoptical element 4 gradually change in the composite wavelength region (Ma, Mb), the first syntheticoptical element 4 is within the composite wavelength region (Ma). , Mb), the light emitted from the firstlight source unit 1 is not 100% transmitted.
Here, as an example, the transmittance at the wavelength will be described as 60%.
The emitted light 6 from the common light emitting body 10A1 of the firstlight source unit 1 transmits 60% through the first syntheticoptical element 4 and reflects 40%.

ところで、図２（Ｃ）に示すように、第１合成光学素子４は、合成波長域（Ｍａ、Ｍｂ）において透過率特性や反射率特性は緩やかに変化することから、当該合成波長域内（Ｍａ、Ｍｂ）においては、第１光源部１からの出射光は１００％透過するわけではない。
ここで、一例として当該波長における透過率を６０％のものとして説明する。
第１光源部１の共通発光体１０Ａ１からの出射光６は、この第１合成光学素子４を６０％透過し、４０％が反射される。By the way, as shown in FIG. 2C, since the transmittance characteristic and the reflectance characteristic of the first syntheticoptical element 4 gradually change in the composite wavelength region (Ma, Mb), the first syntheticoptical element 4 is within the composite wavelength region (Ma). , Mb), the light emitted from the firstlight source unit 1 is not 100% transmitted.
Here, as an example, the transmittance at the wavelength will be described as 60%.
The emitted light 6 from the common light emitting body 10A1 of the firstlight source unit 1 transmits 60% through the first syntheticoptical element 4 and reflects 40%.

一方、第２光源部２の共通発光体１０Ａ２からの共通波長の出射光７は、第１合成光学素子４によって４０％が反射され、６０％が透過する。
これにより、第１光源部１の共通発光体１０Ａ１からの６０％の出射光６と、第２光源部２の共通発光体１０Ａ２からの４０％の反射光７とが合成されて１００％の光となって前方に向かうものである。
第２光源部２の共通発光体１０Ｂ１と第３光源部３の共通発光体１０Ｂ２の関係も同様である。
その結果、図２（Ｄ）に示すように、光源部間の境界波長領域、即ち、合成光学素子における合成波長域での強度低下がなく、評価面での照度分布が均一な発光スペクトルが得られる。On the other hand, 40% of the emittedlight 7 having a common wavelength from the common light emitting body 10A2 of the secondlight source unit 2 is reflected by the first syntheticoptical element 4 and 60% is transmitted.
As a result, 60% of the emitted light 6 from the common light emitting body 10A1 of the firstlight source unit 1 and 40% of the reflected light 7 from the common light emitting body 10A2 of the secondlight source unit 2 are combined to generate 100% light. It becomes and goes forward.
The relationship between the common light emitting body 10B1 of the secondlight source unit 2 and the common light emitting body 10B2 of the thirdlight source unit 3 is also the same.
As a result, as shown in FIG. 2D, an emission spectrum having a uniform illuminance distribution on the evaluation surface was obtained without a decrease in intensity in the boundary wavelength region between the light source units, that is, in the composite wavelength region of the synthetic optical element. Be done.

図１の実施例では、合成光学素子はダイクロイックミラーで説明したが、図３に示すように、ダイクロイックプリズムであってもよい。また、この実施例では、第２合成光学素子５から出射した光は、集光光学系を経ることなく、直接インテグレータ光学系１２に導くものが示されている。 In the embodiment of FIG. 1, the synthetic optical element has been described as a dichroic mirror, but as shown in FIG. 3, it may be a dichroic prism. Further, in this embodiment, the light emitted from the second syntheticoptical element 5 is directly directed to the integratoroptical system 12 without passing through the condensing optical system.

以上の実施例では、光源部が３つの場合を説明したが、これに限られず、２つであっても、あるいは、４つ以上であってもよい。その場合、当然に合成光学素子の数もそれぞれに対応したものとなる。
また、共通発光体はそれぞれひとつとして例を示したが、共通発光体自体が複数の発光体からなるものであってもよい。
更に、共通発光体はその発光波長域が全く共通である必要はなく、８０％以上が重畳するものであれば、本発明の目的を達成することができる。
また、各光源部に設けられる共通発光体は、それぞれが独立して放射強度を制御可能に構成されることが好適であり、これにより、合成光学素子の合成波長域内における光スペクトルの調整が可能となる。
また、光源部を構成する複数の発光体は、独立して放射強度を制御可能に構成されていることが好適であり、これにより、評価面での照度均一性をより綿密に調整することが可能となる。
また、発光体はＬＥＤを例示したが、ＬＤ、ＬＥＤ等の励起光源により発光する蛍光体等で構成してもよい。In the above embodiment, the case where the number of light source units is three has been described, but the present invention is not limited to this, and the number of light source units may be two or four or more. In that case, of course, the number of synthetic optical elements also corresponds to each.
Further, although the example is shown as one common illuminant, the common illuminant itself may be composed of a plurality of illuminants.
Further, the common illuminant does not have to have the same emission wavelength range at all, and the object of the present invention can be achieved as long as 80% or more of the common illuminants are superimposed.
Further, it is preferable that the common light emitting body provided in each light source unit is configured so that the radiation intensity can be controlled independently, whereby the optical spectrum in the synthetic wavelength range of the synthetic optical element can be adjusted. It becomes.
Further, it is preferable that the plurality of light emitters constituting the light source unit are configured so that the radiation intensity can be controlled independently, whereby the illuminance uniformity on the evaluation surface can be adjusted more closely. It will be possible.
Further, although the light emitting body is exemplified by an LED, it may be composed of a phosphor or the like that emits light by an excitation light source such as an LD or an LED.

以上説明したように、本発明の光源装置では、複数の発光体からなる光源部を複数備え、合成光学素子によって光源部からの出射光を合成するものであり、隣接する光源部間において、同じ発光波長域となる共通発光体をそれぞれ備えていることにより、合成光学素子の合成波長域での照度低下を招くことがなく、評価面において所望の光スペクトルを得ることができるという効果を奏するものである。 As described above, the light source device of the present invention includes a plurality of light source units composed of a plurality of light emitters, and synthesizes the light emitted from the light source unit by a synthetic optical element, and is the same between adjacent light source units. By providing each of the common light sources in the emission wavelength range, it is possible to obtain a desired optical spectrum in terms of evaluation without causing a decrease in illuminance in the synthesis wavelength range of the synthetic optical element. Is.

１ ：第１光源部
２ ：第２光源部
３ ：第３光源部
４ ：第１合成光学素子
５ ：第２合成光学素子
６ ：第１光源部からの出射光
７ ：第２光源部からの出射光
８ ：第３光源部からの出射光
１０：発光体
１０Ａ、１０Ｂ：共通発光体
１１：集光光学系
１２：インテグレータ光学系


1: 1st light source unit 2: 2nd light source unit 3: 3rd light source unit 4: 1st synthetic optical element 5: 2nd synthetic optical element 6: Emission light from the 1st light source unit 7: From the 2nd light source unit Emission light 8: Emission light from the third light source unit 10: Light emitter 10A, 10B: Common light emitter 11: Condensing optical system 12: Integrator optical system

Claims (3)

Translated fromJapanese

発光波長域が異なる光源部を複数備え、前記各光源部はそれぞれ発光波長域が異なる複数の発光体で構成され、前記各光源部の出射光の光路上には、当該出射光を合成する合成光学素子が設けられてなる光源装置であって、
発光波長域が隣接する光源部間において、同じ発光波長域となる共通発光体をそれぞれ備えており、
前記合成光学素子の透過率が５０％となる波長を特定波長としたとき、前記合成光学素子の特定波長は、前記共通発光体の発光波長域内に設定されていることを特徴とする光源装置。A plurality of light source units having different emission wavelength ranges are provided, and each light source unit is composed of a plurality of light emitting bodies having different emission wavelength ranges, and the emitted light is synthesized on the optical path of the emitted light of each light source unit. A light source device provided with an optical element.
A common light emitting body having the same light emitting wavelength range is provided between the light source units having the same light emitting wavelength range.
A light source device characterized in that, when a wavelength at which the transmittance of the synthetic optical element is 50% is set as a specific wavelength, the specific wavelength of the synthetic optical element is set within the emission wavelength range of the common light emitter. 前記共通発光体は独立して放射強度を制御可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the common light emitter is configured so that the radiation intensity can be controlled independently. 発光波長域が隣接する前記光源部間の各共通発光体は、発光波長域の８０％以上が重畳するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。


The light source device according to claim 1 or 2, wherein each common light emitting body between the light source units adjacent to each other has a light emitting wavelength range in which 80% or more of the light emitting wavelength range is superimposed.

Images