JP2017215527A - Illumination light switching mechanism, projector with the mechanism, and illumination light switching method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光切り替え機構及び該機構を備えたプロジェクタ、照明光切り替え方法に関する。 The present invention relates to an illumination light switching mechanism, a projector including the mechanism, and an illumination light switching method.
近年、環境汚染の観点から水銀ランプの使用が規制されようとしている。水銀ランプに代わる光源としては、蛍光体を円盤状の基板と組み合わせた部品を用いて、LD(Laser Diode)光によって蛍光体を励起し、蛍光を発生させ、その蛍光を利用する固体光源プロジェクタが開発され、現在市場でも多く見られるようになっている(例えば特許文献1を参照)。 In recent years, the use of mercury lamps has been regulated from the viewpoint of environmental pollution. As a light source that replaces the mercury lamp, there is a solid-state light source projector that excites a phosphor by LD (Laser Diode) light using a component that combines the phosphor with a disk-shaped substrate, generates fluorescence, and uses the fluorescence. It has been developed and is now widely seen in the market (see, for example, Patent Document 1).
一方、プロジェクタは屋外での使用など、様々な環境で使用されることが多くなってきており、これに伴い、様々な輝度で投写することのできるプロジェクタが求められている。 On the other hand, projectors are increasingly used in various environments such as outdoor use, and accordingly, projectors capable of projecting with various luminances are demanded.
輝度を可変とする手段には様々あるが、ノーマルモードとして使用される通常時には固体光源により形成したR/G/B(赤/緑/青)光の3色により投写を行い、より高い輝度が必要とされる高輝度モードのときには、固体光源より形成した緑色の追加光(以下、G+光と称する)をさらに追加することも、その一つである。
There are various means for making the brightness variable, but in normal times when used as a normal mode, projection is performed with three colors of R / G / B (red / green / blue) light formed by a solid light source, and higher brightness is achieved. In the required high luminance mode, it is one of the additional green additional lights (hereinafter referred to as G + light) formed from a solid light source.
上記のように、G+光の追加により高輝度を実現する場合、光学系の構成によってはノーマルモードのときにも使用されることがないG+光が発生してしまう。このような光学系において、使用されないG+光が装置内で不要光として処理される場合、迷光の発生による画質低下や発熱による温度上昇などの問題が起こることがある。 As described above, when high luminance is realized by adding G + light, G + light that is not used even in the normal mode is generated depending on the configuration of the optical system. In such an optical system, when unused G + light is processed as unnecessary light in the apparatus, problems such as a decrease in image quality due to the generation of stray light and an increase in temperature due to heat generation may occur.
本発明は、高輝度モードのときにのみG+光が発生する、照明光切り替え機構及び該機構を備えたプロジェクタ、照明光切り替え方法を実現する。 The present invention realizes an illumination light switching mechanism that generates G + light only in the high luminance mode, a projector including the mechanism, and an illumination light switching method.
本発明による照明光切換機構は、第1の色の直線偏光を出力する光源と、
偏光ビームスプリッタと、
入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第2の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイールと、
前記偏光ビームスプリッタと前記蛍光体ホイールとの間に設けられた1/4λ板と、
前記偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、前記光源の出力光を第1の方向に反射させる第1の状態と、前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて出力する第2の状態とする偏光ビームスプリッタ駆動機構と、を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第2の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と前記第2の色の蛍光を前記第1の方向に出力することを特徴とする。
An illumination light switching mechanism according to the present invention includes a light source that outputs linearly polarized light of a first color,
A polarizing beam splitter;
A phosphor wheel comprising a reflecting surface that reflects incident light to generate reflected light, and a phosphor portion that generates fluorescence of a second color by the incident light;
A quarter-lambda plate provided between the polarizing beam splitter and the phosphor wheel;
A first state in which the polarization beam splitter is rotated to reflect the output light of the light source in a first direction on the reflection surface thereof, and a second state in which the output light of the light source is output toward the phosphor wheel. A polarization beam splitter driving mechanism to be in a state,
The polarizing beam splitter outputs the reflected light generated by the phosphor wheel and the second color fluorescence in the first direction in the second state.
本発明によるプロジェクタは、上記の照明光切換機構を備えたプロジェクタであって、
前記第2の色の照明光と、第3の色の照明光とを発生する光源部と、
前記照明光切換機構が出力する照明光により照明される第1の空間光変調素子と、
前記光源部が発生した前記第2の色の照明光により照明される第2の空間光変調素子と、
前記光源部が発生した前記第3の色の照明光により照明される第3の空間光変調素子と、
前記第1ないし第3の空間光変調素子により得られる各画像光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、
前記クロスダイクロイックプリズムにて合成された画像光を投写する投写レンズと、
前記偏光ビームスプリッタを前記第1の状態もしくは第2の状態とすることを示す切り替え信号と、映像信号とを入力し、前記切り替え信号に応じて偏光ビームスプリッタ駆動機構により前記偏光ビームスプリッタを前記第1の状態もしくは第2の状態とし、前記偏光ビームスプリッタが前記第1の状態のときには前記第1の空間光変調素子に前記映像信号に示される第1の色の画像を形成させ、前記偏光ビームスプリッタが前記第2の状態のときには前記第1の空間光変調素子に前記映像信号に示される第1の色の画像と第2の色の画像を形成させる制御部と、を有することを特徴とする。
A projector according to the present invention is a projector including the illumination light switching mechanism described above,
A light source unit that generates illumination light of the second color and illumination light of the third color;
A first spatial light modulation element illuminated by illumination light output by the illumination light switching mechanism;
A second spatial light modulation element illuminated by the illumination light of the second color generated by the light source unit;
A third spatial light modulation element illuminated by the illumination light of the third color generated by the light source unit;
A cross dichroic prism that synthesizes each image light obtained by the first to third spatial light modulators;
A projection lens that projects image light synthesized by the cross dichroic prism;
A switching signal indicating that the polarizing beam splitter is set to the first state or the second state and a video signal are input, and the polarizing beam splitter is moved by the polarizing beam splitter driving mechanism according to the switching signal. In the first state or the second state, when the polarization beam splitter is in the first state, the first spatial light modulation element is caused to form an image of the first color indicated in the video signal, and the polarization beam A control unit that causes the first spatial light modulator to form a first color image and a second color image indicated by the video signal when the splitter is in the second state; To do.
本発明の照明光切換方法は、第1の色の直線偏光を出力する光源と、
偏光ビームスプリッタと、
入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第2の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイールと、
前記偏光ビームスプリッタと前記蛍光体ホイールとの間に設けられた1/4λ板と、を備えた照明光出力機構で行われる照明光切り替え方法であって、
偏光ビームスプリッタ駆動機構により、前記偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、前記光源の出力光を第1の方向に反射させる第1の状態と、前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて出力する第2の状態のいずれかとし、
前記偏光ビームスプリッタが、前記第2の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と前記第2の色の蛍光を前記第1の方向に出力する。
The illumination light switching method of the present invention includes a light source that outputs linearly polarized light of a first color,
A polarizing beam splitter;
A phosphor wheel comprising a reflecting surface that reflects incident light to generate reflected light, and a phosphor portion that generates fluorescence of a second color by the incident light;
An illumination light switching method performed by an illumination light output mechanism comprising a quarter-λ plate provided between the polarizing beam splitter and the phosphor wheel,
A polarization beam splitter driving mechanism rotates the polarization beam splitter so that the reflection surface reflects the output light of the light source in a first direction and the output light of the light source to the phosphor wheel. One of the second states to be output,
The polarization beam splitter outputs the reflected light and the second color fluorescence generated by the phosphor wheel in the first direction in the second state.
本発明は、偏光ビームスプリッタが第2の状態とされる高輝度モードとして使用する場合に限ってG+光(第2の色の蛍光)が出射される構成とすることで、迷光の発生による画質低下や発熱による温度上昇などの問題が生じることがなくなり、さらには、省エネ化、長寿命化といった効果も期待できる。 The present invention is configured such that G + light (second color fluorescence) is emitted only when the polarizing beam splitter is used as a high-luminance mode in which the second state is set. Problems such as a temperature rise due to a decrease or heat generation can be prevented, and further, effects such as energy saving and longer life can be expected.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1の実施形態
図1は本発明によるプロジェクタの一実施形態の光学系の構成を示すブロック図である。
First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical system of an embodiment of a projector according to the present invention.
本実施形態のプロジェクタは、固体光源により形成された3色の光を、各々の色光に対応する空間変調素子に照射し、素子面の画像を投写レンズにより拡大投写する3板式であり、R/G/Bの3つの色の3つの光を使用するノーマルモードと、ノーマルモードで使用される3つの光に、G+光を追加した3つの色の4つの光を使用して、より明るさを向上させた高輝度モードの2種類の投写モードを持つ。 The projector according to this embodiment is a three-plate type that irradiates three color lights formed by a solid-state light source onto a spatial modulation element corresponding to each color light, and enlarges and projects an image of the element surface with a projection lens. Brightness is increased by using four lights of three colors with G + light added to normal light using three lights of three colors of G / B and three lights used in normal mode. It has two types of projection modes, an improved high brightness mode.
本実施形態のプロジェクタは、図1に示したように、照明光を出射する第1の光源部100および第2の光源部200と、第1の光源部100および第2の光源部200の出射光を均一なR/G/B照明光とする照明部300と、R/G/B照明光を空間変調したR/G/B映像を生成し、合成する結像部400と、投写レンズ500から構成されている。
As shown in FIG. 1, the projector according to the present embodiment includes a first
第1の光源部100は、青色のレーザー光を出射する半導体レーザー101、レンズ102,103,105,107、黄色の蛍光を発生する蛍光体が周設された蛍光体ホイール104、ダイクロイックミラー106から構成されている。
The first
ダイクロイックミラー106は、青色光(B光)を反射し、黄色光(Y光)を通過させるもので、半導体レーザー101から出射した青色のレーザー光はレンズ102,103を通った後にダイクロイックミラー106により反射され、レンズ105を介して蛍光体ホイール104に入射する。蛍光体ホイール104は、不図示のモータにより回転するもので、青色レーザー光が照射される位置に蛍光体が形成されており、蛍光体は青色レーザー光の照射により励起されて赤色光(R光)と緑色光(G光)の成分を含む黄色の蛍光(Y光)が発生する。Y光はレンズ105、ダイクロイックミラー106、レンズ107を通って照明部300に入射する。
The
第2の光源部200は、青色のレーザー光を出射する半導体レーザー201、レンズ202,203,205,207、蛍光体ホイール204、偏光ビームスプリッタ207、1/4波長板208、拡散板209から構成されている。
The second
半導体レーザー201から出射した青色のレーザー光はレンズ202,203、拡散板209を通った後に偏光ビームスプリッタ206に入射する。偏光ビームスプリッタ206は、青色のレーザー光についてはP偏光成分を透過し、S偏光成分を反射する。また、緑色光に対しては、偏光に関わりなく透過する特性を有している。
The blue laser light emitted from the
本実施形態のプロジェクタは、投写モードとしてノーマルモードと、ノーマルモードよりも高輝度な高輝度モードを備えている。偏光ビームスプリッタ206は、投写モードに応じてステッピングモータやロータリーソレノイドのような偏光ビームスプリッタ駆動機構により青色のレーザー光の入射面が切り替えられ、これに応じて反射されたS偏光成分の出射方向が蛍光体ホイール204側、もしくは、反蛍光体ホイール204側に切り替えられるように構成されている。この切り替えは光学部品が回転することで行われる。切り替えには回転が伴うため、投写モード切り替えによる反射面の方向変更において、図20に示すように反射面の位置が外れることがある。図21に示すように、反射面が、光学設計面からθ°ずれた場合、光軸は2θ°ずれることになる。そのため、ずれが発生した場合には、反射面で反射された光線が入射される光学部品が構成を取り込むことが困難になる。つまり、移動した反射面の位置が設計面から外れることは、光利用効率が低下する原因となり、これは、プロジェクタの明るさ低下の原因に直接繋がる。そのため、切り替え機構による配置変更の際、反射面は光学設計面上に配置されること(θ=0)が望ましいが、光学設計と比較したときの光利用効率が減少しない程度の反射面ずれ(θ)と機構部品の精度を考慮すると、θ=±0.5°程度に抑えることが必要となる。ここで、このθの値は、偏光ビームスプリッタと光学部品との間の距離によっても異なる。
The projector according to the present embodiment includes a normal mode and a high-brightness mode that has higher brightness than the normal mode as projection modes. In the
蛍光体ホイール204は、蛍光体ホイール104とは異なり、図2に示すように、反射面加工された円盤状の基板の上に、緑色蛍光体が任意の角度分だけ一部切り欠いた状態で塗布されたもので、緑色の蛍光(G+光)を発生する蛍光体が塗布された蛍光体部分2041と入射光を反射する反射面2042を併せ持つ。
The
半導体レーザー201からはS偏光の青色のレーザー光が出射する。該レーザー光は、レンズ202,203、拡散板209を通ることにより所定形状の拡散光とされて偏光ビームスプリッタ206に入射する。
S-polarized blue laser light is emitted from the
偏光ビームスプリッタ206がS偏光成分を蛍光体ホイール204側に出射するように切り替えられていて、青色レーザー光が蛍光体部分2041に照射された場合には、図3に示すように蛍光体が青色レーザー光の照射により励起されて、G+光が発生し、偏光ビームスプリッタ206を透過して照明部300に入射する。
When the
青色レーザー光が反射面2042に照射された場合には、図4に示すように蛍光体ホイール204により反射した青色レーザー光は偏光ビームスプリッタ206に再入射する。このときの青色レーザー光は、1/4波長板208を2回通過することによりP偏光に変換されているため、偏光ビームスプリッタ206を透過して照明部300に入射する。
When the blue laser light is irradiated on the
照明部300は、ミラー301、ダイクロイックミラー302、インテグレータ304、偏光変換素子305、レンズ306を備えている。照明部300には第1の光源部からはY光が入射し、第2の光源部200からはB光とG+光が時系列に入射する。ダイクロイックミラー302はG光を反射し、その他の波長の光を透過させるもので、第1の光源部から入射されたY光のG光成分を反射し、R光成分を透過させる。G光成分はミラー301により折り返され、インテグレータ304により均一化され、偏光変換素子305により偏光方向が揃えられ、レンズ306を介して結像部400に入射する。ダイクロイックミラー302を透過したR光、第2の光源部200から時系列に入射するB光とG+光もG光と異なる光路を通って結像部400に入射するが、これらの各光路についてもインテグレータ304、偏光変換素子305、レンズ306がそれぞれ設けられている。
The
結像部400は、空間光変調素子401,402,403、ミラー404,405、クロスダイクロイックプリズム406を備えている。照明光を空間変調する空間光変調素子401〜403は色光を変調して各色の画像光を形成するものであり、Liquid Crystal Display(LCD)、または、Digital Light Processing(DLP)を用いることができる。なお、LCDを用いる場合には、本実施形態のように偏光方向を揃えるための偏光変換素子305が必要となるが、DLPを用いる場合には偏光変換素子305は必須ではない。
The
空間光変調素子401にはミラー301、404により反射されたG光が入射する。空間光変調素子402にはダイクロイックミラー302を透過したR光が入射する。空間光変調素子403にはミラー405により反射された第2の光源部201からのB光とG+光が入射する。各空間光変調素子により形成された画像光はクロスダイクロイックプリズム406に入射して合成され、投写レンズ500に向けて出射され、投写レンズ500により拡大投写される。
G light reflected by the
次に、本発明の特徴的な構成である、第2の光源部200で投写モードに応じて行われる偏光ビームスプリッタの反射方向の切り替えについて説明する。
Next, switching of the reflection direction of the polarization beam splitter performed according to the projection mode in the second
図5は投写モードがノーマルモードのときの偏光ビームスプリッタ206によるS偏光成分の反射方向を示す図であり、図6は投写モードが高輝度モードのときの偏光ビームスプリッタ206によるS偏光成分の反射方向を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the reflection direction of the S-polarized component by the
図5に示すノーマルモードのときには、偏光ビームスプリッタ206はS偏光成分を蛍光体ホイール204の反対側となる照明部300に向けて反射する状態(第1の状態)とされる。このため、入射した青色のレーザー光であるB光がそのまま照明部300に入射する。
In the normal mode shown in FIG. 5, the
図6に示す高輝度モードのときには、偏光ビームスプリッタ206は偏光ビームスプリッタ駆動機構210により回転されてS偏光成分を蛍光体ホイール204に向けて反射する状態(第2の状態)とされる。このため、入射した青色のレーザー光であるB光が蛍光体ホイール204に入射し、蛍光体部分2041で発生したG+光と反射面2042で反射したB光が照明部300に入射する。
In the high luminance mode shown in FIG. 6, the
上述したように、偏光ビームスプリッタ206の反射面の切り替えは、ステッピングモータやロータリーソレノイドのような機械部品によって行われる。偏光ビームスプリッタ206の反射面の位置精度は、光学設計位置から±0.5°程度に収めることが必要であるため、この精度に合ったステップ精度を持つ機械部品を使用する。このスイッチング機構によって、投写モードが高輝度モードのときにのみG+光が出射され、ノーマルモードのときにはG+光は出射されないため、不要光が発生することはなく、不要光に起因する画質の低下や発熱の問題も発生しない。
As described above, the reflection surface of the
また、ノーマルモードのときには、蛍光体ホイール204に蛍光体を励起するための青色のレーザー光を照射する必要がなく、蛍光体に励起光が照射される時間が減少するため、蛍光体の長寿命化が促進される。また、ノーマルモードのときには、蛍光体ホイール204を回転させる必要もないことから、装置全体の省エネ化を図ることができる。
In the normal mode, it is not necessary to irradiate the
図7は、上記の光学系の制御を行う制御部の構成を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a control unit that controls the above-described optical system.
制御部701には、映像信号V1と投写モードを示す投写モード信号B1が入力され、これらの信号内容に応じて図1に示した光学系の各部の制御を行う制御信号S1〜S8を出力する制御信号S1、S2は半導体レーザー101、201を制御し、レーザー光の出力状態を制御する。特に、半導体レーザー201については制御信号S2により、その強度も含めて制御する。
The
制御信号S3〜S5は、空間光変調素子401〜403を制御するもので、映像信号V1および投写モード信号B1に応じて、映像信号V1に示される各色光用の画像を形成させる。
The control signals S3 to S5 control the spatial
制御信号S6、S7は蛍光体ホイール104、204の回転状態を制御し、制御信号S8は偏光ビームスプリッタ206のS偏光成分の反射方向を切り替える。
The control signals S6 and S7 control the rotation state of the
次に、制御部701の制御動作について説明する。
Next, the control operation of the
投写モード信号B1がノーマルモードであることを示す場合には、制御部701は制御信号8により、偏光ビームスプリッタ206のS偏光成分が図5に示されるように照明部300に向けて反射するものとする。このとき、蛍光体ホイール204には半導体レーザー光が照射されないため、制御信号S7により蛍光体ホイール204を回転しない状態とする。また、照明部300にG+光が照射されないため、制御信号S3〜S5により、空間光変調素子401にG光用の画像を表示させ、空間光変調素子402にR光用の画像を表示させ、空間光変調素子403にB光用の画像を表示させる。
When the projection mode signal B1 indicates the normal mode, the
投写モード信号B1が高輝度モードであることを示す場合には、制御部701は制御信号8により、偏光ビームスプリッタ206のS偏光成分が図6に示されるように蛍光体ホイール204に向けて反射するものとする。蛍光体ホイール204については制御信号S7により蛍光体ホイール204を回転状態とする。これにより、図6に示したように、照明部300には、G+光とB光とが時系列に出射される。このため、制御信号S3〜S5により、空間光変調素子401にG光用の画像を表示させ、空間光変調素子402にR光用の画像を表示させ、G+光とB光の出射に合わせて空間光変調素子403にG光用の画像、B光用の画像を表示させる。
When the projection mode signal B1 indicates the high luminance mode, the
高輝度モードのときのB光はノーマルモードのときよりも出射時間が短いものとなるため、蛍光体ホイール204の反射面2042に半導体レーザー光が照射されるときには、制御信号S2により半導体レーザー光の強度を高いものとし、ノーマルモードのときの青色画像光と等しい光強度の画像光が得られるものとする。
Since the B light in the high brightness mode has a shorter emission time than in the normal mode, when the semiconductor laser light is irradiated onto the reflecting
本実施形態において、拡散板209は半導体レーザー光を拡げるために設けられている。拡散板209が無い場合には半導体レーザー光のビーム径は極めて小さなものとなり、G+光とB光のビーム径の差が大きなものとなり、照明部300を経て結像部400へ送られる色光の大きさも異なってしまい、空間光変調素子403を十分に照明することができないためである。拡散板209を設けることにより、B光は空間光変調素子403を十分に照明するものとなる。なお、拡散板を設けることにより半導体レーザー光の偏光状態が多少崩れることがあるため、拡散板209と偏光ビームスプリッタ206との間に入射光をS偏光に揃える偏光変換素子を設けてもよい。
In the present embodiment, the
第2の実施形態
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図8および図9は本発明の第2の実施形態における第2の光源部200の要部構成を示す図である。
FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams showing a main configuration of the second
第1の実施形態では、レンズ202,203と偏光ビームスプリッタ206の間に設けられていた拡散板209の代わりに、偏光ビームスプリッタ206に取り付けられて偏光ビームスプリッタ206と一緒に回転する拡散板809が設けられている。
In the first embodiment, instead of the
図8に示されるノーマルモードの場合には、B光は偏光ビームスプリッタ206を出射した後に拡散板809に入射するが、図9に示される高輝度モードの場合には偏光ビームスプリッタ206が回転することによって、拡散板809も移動し、半導体レーザー光が偏光ビームスプリッタ206に入射する前に拡散板809に入射する。どのモードにおいても、拡散板を通過する回数や、拡散板の効果については、第1の実施形態と同様である。また、偏光ビームスプリッタ206を通過した後の光線の振舞や、偏光ビームスプリッタ206の反射面を変更する方法についても、第1の実施形態と同様である。
In the normal mode shown in FIG. 8, the B light exits from the
第3の実施形態
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図10および図11は本発明の第3の実施形態における第2の光源部200の要部構成を示す図である。
FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing the main configuration of the second
本実施形態は、第1の実施形態の構成に加え、図10に示されるノーマルモードのときに偏光ビームスプリッタ206とレンズ207(図1参照)の間に拡散板1009が挿入される構成としたものである。図11に示される高輝度モードの場合には拡散板1009は挿入されることはない。
In this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a
本実施形態では第1の実施形態よりもさらに半導体レーザー光が拡散され、均一性が増す構成となる。追加された拡散板1009は、投写モードの切り替えに対応して、偏光ビームスプリッタ206とレンズ207の間に挿入され、もしくは除去される。拡散板1009は、光軸に対して垂直である必要があるため、光軸に対する傾きが±0.1°程度に収まる精度の機構により移動する。偏光ビームスプリッタ206を通過した後の光線の振舞や、高輝度モードの場合は、偏光ビームスプリッタ206の反射面を変更する方法については、第1の実施形態と同様である。
In the present embodiment, the semiconductor laser light is further diffused than in the first embodiment, and the uniformity is increased. The added
ノーマルモードの半導体レーザー光の光路は、高輝度モードの光路と比較すると短くなる。そのため、画質等には影響ないレベルではあるが、半導体レーザー光が十分に拡散されずに照明部300へと伝播されていく可能性もある。本実施形態では、ノーマルモードのときにのみ拡散板1009を追加することで、半導体レーザー光がより拡散されるものとし、照明光の均一性を高いものとしている。
The optical path of the normal mode semiconductor laser light is shorter than that of the high brightness mode. For this reason, although the image quality is not affected, the semiconductor laser light may be propagated to the
第4の実施形態
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
図12および図13は本発明の第4の実施形態における第2の光源部200の要部構成を示す図である。
FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams showing the main configuration of the second
本実施形態は、第3の実施形態と同様に、ノーマルモードの場合にのみ、第1の実施形態の構成に、さらに拡散板を追加する。 As in the third embodiment, this embodiment adds a diffusion plate to the configuration of the first embodiment only in the normal mode.
第3の実施形態では、偏光ビームスプリッタ206を回転させる機構とは別の機構を用いて拡散板1009を光路上に挿入され、もしくは光路上から除去されていたが、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ206に拡散板1209を取り付け、偏光ビームスプリッタ206と一緒に回転させることで、拡散板1209が光路上に挿入され、もしくは光路上から除去される。
In the third embodiment, the
図12に示されるノーマルモードのときには、拡散板1209は偏光ビームスプリッタ206の出射面に配置されているが、図13に示される高輝度モードに切り替えられると、偏光ビームスプリッタ206が図面正面から見て反時計回りに回転するため、拡散板1209は光学系には全く関係のない面に移動する。偏光ビームスプリッタ206を通過した後の光線の振舞や、偏光ビームスプリッタ206の反射面を変更する方法については、第1の実施形態と同様である。
In the normal mode shown in FIG. 12, the
拡散板1209を追加する効果は、第3の実施形態と同様に、より均一性の高い照明光を作り出すことである。第3の実施形態と本実施形態が異なる点は、拡散板の1209光路上への挿入、もしくは光路上からの除去する機構が、偏光ビームスプリッタ206の切り替え機構と一体化している点である。これによって、可動部品の点数が減るため、制御しやすい構成となり、消費電力を減らすことができる。
The effect of adding the
第5の実施形態
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
図14および図15は本発明の第5の実施形態における第2の光源部200の要部構成を示す図である。
FIG. 14 and FIG. 15 are diagrams showing the main configuration of the second
本実施形態は、基本的な構成は第1の実施形態と同様であるが、偏光ビームスプリッタ206と照明部300との間に設けられるレンズ207が移動可能な構成とされている。
The basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the
レンズ207は不図示の移動機構により、図14に示される、B光のみが照射されるノーマルモードのときと、図15に示される、G+光およびB光が照射される高輝度モードのときとは異なる位置に置かれる。レンズ207の位置は、投写モードの切り替えによって変化するB光の拡がりに応じた位置とされるため、第1の実施形態よりも均一性がさらに増す構成となっている。偏光ビームスプリッタ206を通過した後の光線の振舞や、偏光ビームスプリッタ206の反射面を変更する方法については、第1の実施形態と同様である。
The
レンズ207は、偏光ビームスプリッタ206から伝播されてきた光線を、発散させながら照明部300へと伝播する。従って、レンズ207を、発散度合が適切となる位置に配置することによって、照明部300のインテグレータに入射する光線の照射領域をより適切な範囲とし、より均一性の高い照明光とすることができる。
The
第6の実施形態
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
図16および図17は本発明の第6の実施形態における第2の光源部200の要部構成を示す図である。
FIG. 16 and FIG. 17 are diagrams showing the main configuration of the second
本実施形態では、半導体レーザー1601は青色のP偏光のレーザー光を出射する。また、偏光ビームスプリッタ1606は青色のS偏光、G光を反射し、青色のP偏光を透過する。さらに、蛍光体ホイール204の配置が第1ないし第5の実施形態と異なるものとされ、偏光ビームスプリッタ1606を透過した半導体レーザー光が蛍光体ホイール204に入射する構成となっている。
In this embodiment, the
半導体レーザー201からはP偏光の青色レーザー光が出射される。図16に示される投写モードがノーマルモードの場合に、偏光ビームスプリッタ206の入射面に位置するように1/2λ板1609が配置されている。P偏光で出射された半導体レーザー光は1/2λ板1609によりS偏光とされ、偏光ビームスプリッタ206により反射して照明部300に伝播する。
P-polarized blue laser light is emitted from the
図17に示される高輝度モードの場合には、偏光ビームスプリッタ1606が図面正面からみて時計方向に90度回転する。1/2λ板1609は入射光に関係しないため、P偏光の青色レーザー光は偏光ビームスプリッタ1606を透過し、1/4λ板208、レンズ205を介して蛍光体ホイール204に入射する。蛍光体ホイール204で発生したG+光、反射された半導体レーザー光のB光はレンズ205、1/4λ板208を介して偏光ビームスプリッタ1606に入射するが、このとき、B光は1/4λ板208を2回通過することによりS偏光となり、G+光、B光のいずれも偏光ビームスプリッタ206により反射して照明部300に伝播する。
In the case of the high luminance mode shown in FIG. 17, the
第7の実施形態
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。
Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
図18および図19は本発明の第7の実施形態における第2の光源部200の要部構成を示す図である。
FIG. 18 and FIG. 19 are diagrams showing the main configuration of the second
本実施形態では、偏光ビームスプリッタ1806は青色のS偏光、G光を反射し、青色のP偏光を透過する。また、蛍光体ホイール204の配置が第6の実施形態と同様に、偏光ビームスプリッタ1806を透過した半導体レーザー光が蛍光体ホイール204に入射する構成となっている。
In the present embodiment, the
半導体レーザー201からはP偏光の青色レーザー光が出射される。図18に示される投写モードがノーマルモードの場合に、S偏光で出射された半導体レーザー光は、偏光ビームスプリッタ1806により反射するが、このとき、偏光ビームスプリッタ1806の反射光の出射面に位置するように1/2λ板1809が配置されており、半導体レーザー光は1/2λ板1809によりP偏光とされて照明部300に伝播する。
P-polarized blue laser light is emitted from the
図19に示される高輝度モードの場合には、偏光ビームスプリッタ1606が図面正面からみて時計方向に90度回転する。このとき、偏光ビームスプリッタ1606の半導体レーザー光の入射面には1/2λ板1809が位置しており、S偏光で出射された半導体レーザー光は1/2λ板1809によりP偏光の青色レーザー光とされて偏光ビームスプリッタ1606を透過し、1/4λ板208、レンズ205を介して蛍光体ホイール204に入射する。蛍光体ホイール204で発生したG+光、反射された半導体レーザー光のB光はレンズ205、1/4λ板208を介して偏光ビームスプリッタ1606に入射するが、このとき、B光は1/4λ板208を2回通過することによりS偏光となり、G+光、B光のいずれも偏光ビームスプリッタ206により反射して照明部300に伝播する。
In the case of the high luminance mode shown in FIG. 19, the
以上述べた各実施形態において、組み合わせ可能な構成、例えば、第6の実施形態や第7の実施形態のように偏光ビームスプリッタを透過した半導体レーザー光が蛍光体ホイールに入射する構成に、第2ないし第5の実施形態に示したような拡散機構を異ならせる構成を組み合わせても当然よく、本発明には各実施形態の組み合わせ可能な構成も含まれる。 In each of the embodiments described above, it is possible to combine the configurations, for example, the configuration in which the semiconductor laser light transmitted through the polarization beam splitter is incident on the phosphor wheel as in the sixth embodiment and the seventh embodiment. Of course, combinations of different diffusion mechanisms as shown in the fifth embodiment may be combined, and the present invention also includes combinations of the embodiments.
100 第1の光源部
200 第2の光源部
300 照明部
400 結像部
500 投写レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
偏光ビームスプリッタと、
入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第2の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイールと、
前記偏光ビームスプリッタと前記蛍光体ホイールとの間に設けられた1/4λ板と、
前記偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、前記光源の出力光を第1の方向に反射させる第1の状態と、前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて出力する第2の状態とする偏光ビームスプリッタ駆動機構と、を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第2の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と前記第2の色の蛍光を前記第1の方向に出力することを特徴とする照明光切換機構。 A light source that outputs linearly polarized light of a first color;
A polarizing beam splitter;
A phosphor wheel comprising a reflecting surface that reflects incident light to generate reflected light, and a phosphor portion that generates fluorescence of a second color by the incident light;
A quarter-lambda plate provided between the polarizing beam splitter and the phosphor wheel;
A first state in which the polarization beam splitter is rotated to reflect the output light of the light source in a first direction on the reflection surface thereof, and a second state in which the output light of the light source is output toward the phosphor wheel. A polarization beam splitter driving mechanism to be in a state,
The polarization beam splitter outputs the reflected light generated by the phosphor wheel and the second color fluorescence in the first direction in the second state in the first direction. mechanism.
前記偏光ビームスプリッタは、前記第1の状態のときに前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて反射し、前記第2の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と第2の色の蛍光を透過して前記第1の方向に出力することを特徴とする照明光切換機構。 In the illumination light switching mechanism according to claim 1,
The polarizing beam splitter reflects the output light of the light source toward the phosphor wheel in the first state, and the reflected light generated in the phosphor wheel in the second state. An illumination light switching mechanism that transmits fluorescence of the second color and outputs the fluorescence in the first direction.
前記偏光ビームスプリッタは、前記第1の状態のときに前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて透過し、前記第2の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と第2の色の蛍光を反射して前記第1の方向に出力することを特徴とする照明光切換機構。 In the illumination light switching mechanism according to claim 1,
The polarization beam splitter transmits the output light of the light source toward the phosphor wheel in the first state, and the reflected light generated in the phosphor wheel in the second state. An illumination light switching mechanism that reflects fluorescence of a second color and outputs the reflected light in the first direction.
前記第2の色の照明光と、第3の色の照明光とを発生する光源部と、
前記照明光切換機構が出力する照明光により照明される第1の空間光変調素子と、
前記光源部が発生した前記第2の色の照明光により照明される第2の空間光変調素子と、
前記光源部が発生した前記第3の色の照明光により照明される第3の空間光変調素子と、
前記第1ないし第3の空間光変調素子により得られる各画像光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、
前記クロスダイクロイックプリズムにて合成された画像光を投写する投写レンズと、
前記偏光ビームスプリッタを前記第1の状態もしくは第2の状態とすることを示す切り替え信号と、映像信号とを入力し、前記切り替え信号に応じて偏光ビームスプリッタ駆動機構により前記偏光ビームスプリッタを前記第1の状態もしくは第2の状態とし、前記偏光ビームスプリッタが前記第1の状態のときには前記第1の空間光変調素子に前記映像信号に示される第1の色の画像を形成させ、前記偏光ビームスプリッタが前記第2の状態のときには前記第1の空間光変調素子に前記映像信号に示される第1の色の画像と第2の色の画像を形成させる制御部と、を有することを特徴とするプロジェクタ。 A projector comprising the illumination light switching mechanism according to any one of claims 1 to 3,
A light source unit that generates illumination light of the second color and illumination light of the third color;
A first spatial light modulation element illuminated by illumination light output by the illumination light switching mechanism;
A second spatial light modulation element illuminated by the illumination light of the second color generated by the light source unit;
A third spatial light modulation element illuminated by the illumination light of the third color generated by the light source unit;
A cross dichroic prism that synthesizes each image light obtained by the first to third spatial light modulators;
A projection lens that projects image light synthesized by the cross dichroic prism;
A switching signal indicating that the polarizing beam splitter is set to the first state or the second state and a video signal are input, and the polarizing beam splitter is moved by the polarizing beam splitter driving mechanism according to the switching signal. In the first state or the second state, when the polarization beam splitter is in the first state, the first spatial light modulation element is caused to form an image of the first color indicated in the video signal, and the polarization beam A control unit that causes the first spatial light modulator to form a first color image and a second color image indicated by the video signal when the splitter is in the second state; Projector.
前記制御部は、前記偏光ビームスプリッタが前記第2の状態のときには、前記第1の色の光が出力されるときの前記光源の出力光の強度を前記第1の状態の時よりも高いものとする、プロジェクタ。 The projector according to claim 4, wherein
The control unit is configured such that when the polarization beam splitter is in the second state, the output light intensity of the light source when the first color light is output is higher than that in the first state. A projector.
偏光ビームスプリッタと、
入射光を反射して反射光を発生する反射面と、入射光により第2の色の蛍光を発生する蛍光体部分とを備えた蛍光体ホイールと、
前記偏光ビームスプリッタと前記蛍光体ホイールとの間に設けられた1/4λ板と、を備えた照明光出力機構で行われる照明光切り替え方法であって、
偏光ビームスプリッタ駆動機構により、前記偏光ビームスプリッタを回転させてその反射面を、前記光源の出力光を第1の方向に反射させる第1の状態と、前記光源の出力光を前記蛍光体ホイールに向けて出力する第2の状態のいずれかとし、
前記偏光ビームスプリッタが、前記第2の状態のときに前記蛍光体ホイールにて発生した前記反射光と前記第2の色の蛍光を前記第1の方向に出力する照明光切換方法。 A light source that outputs linearly polarized light of a first color;
A polarizing beam splitter;
A phosphor wheel comprising a reflecting surface that reflects incident light to generate reflected light, and a phosphor portion that generates fluorescence of a second color by the incident light;
An illumination light switching method performed by an illumination light output mechanism comprising a quarter-λ plate provided between the polarizing beam splitter and the phosphor wheel,
A polarization beam splitter driving mechanism rotates the polarization beam splitter so that the reflection surface reflects the output light of the light source in a first direction and the output light of the light source to the phosphor wheel. One of the second states to be output,
An illumination light switching method in which the polarized beam splitter outputs the reflected light and the second color fluorescence generated in the phosphor wheel in the first direction in the second state.
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