JP2019219536A - Light source device and projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置及び投影装置に関する。 The present invention relates to a light source device and a projection device.
今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、メモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてデータプロジェクタが多用されている。このようなプロジェクタは、光源から出射された光をDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)と呼ばれるマイクロミラー表示素子や液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる。 2. Description of the Related Art Today, data projectors are frequently used as image projection devices for projecting images and the like based on image data stored in a screen of a personal computer, a video image, a memory card or the like onto a screen. Such a projector condenses light emitted from a light source on a micromirror display element called a DMD (digital micromirror device) or a liquid crystal plate, and displays a color image on a screen.
例えば、特許文献1のプロジェクタは、青色波長帯域光を出射する励起光照射装置と、緑色波長帯域光を出射する緑色光源装置と、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置とを備える。青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光は、ダイクロイックミラー等を介して各々異なる光路を経た後合成され、DMDに入射される。 For example, the projector of Patent Document 1 includes an excitation light irradiation device that emits blue wavelength band light, a green light source device that emits green wavelength band light, and a red light source device that emits red wavelength band light. The blue wavelength band light, the green wavelength band light, and the red wavelength band light are combined after passing through different optical paths via a dichroic mirror and the like, and are incident on the DMD.
しかしながら、特許文献1のプロジェクタは、異なる色の光をダイクロイックミラー等により分離又は合成している。そのため、波長帯域が隣接する複数の色の光を分離又は合成する場合、何れか一方の色の光の重複する波長成分をDMD側へ導光することが困難な場合がある。そうすると出射光としての光の利用効率が低下する。 However, the projector disclosed in Patent Document 1 separates or combines light of different colors by a dichroic mirror or the like. Therefore, when separating or combining lights of a plurality of colors whose wavelength bands are adjacent to each other, it may be difficult to guide the overlapping wavelength components of the light of any one color to the DMD side. Then, the use efficiency of the light as the emitted light decreases.
本発明は、以上の点に鑑み、光の利用効率を向上させた光源装置及び投影装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a light source device and a projection device with improved light use efficiency.
本発明の光源装置は、第一状態と、該第一状態と異なる角度方向の第二状態と、に切り換えられる複数のミラーを有するミラーデバイスと、前記ミラーデバイスに光を照射する第一照明系と、前記第一照明系と異なる方向から前記ミラーデバイスに光を照射する第二照明系と、を備え、前記ミラーは、前記第一状態のときに前記第一照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射し、前記第二状態のときに前記第二照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射する、ことを特徴とする。 A light source device according to the present invention includes a mirror device having a plurality of mirrors that can be switched between a first state and a second state in an angular direction different from the first state, and a first illumination system that irradiates the mirror device with light. And a second illumination system that irradiates the mirror device with light from a direction different from the first illumination system, wherein the mirror projects light emitted from the first illumination system in the first state. The light is reflected toward a lens, and in the second state, light emitted from the second illumination system is reflected toward a projection lens.
本発明の投影装置は、上述の光源装置を備えることを特徴とする。 A projection apparatus according to another aspect of the invention includes the light source device described above.
本発明によれば、光の利用効率を向上させた光源装置及び投影装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source device and a projection device with improved light use efficiency.
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図1は、投影装置10の機能ブロック図である。投影装置制御部は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of the
制御部38は、投影装置10内の各回路の動作制御を司るものであって、CPU、各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したROM及びワークメモリとして使用されるRAM等により構成されている。
The
入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス(SB)を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換されたあと、表示エンコーダ24に出力される。
Image signals of various standards input from the input /
また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオRAM25に展開記憶させた上でこのビデオRAM25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。
Further, the
表示駆動部26は、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜のフレームレートで空間的光変調素子(SOM)である表示素子51を駆動する。本実施形態では、表示素子51としてDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)を用いている。
The
表示駆動部26は、光源装置60から出射された光線束を後述の光源側光学系を介して表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成させる。光源光は投影側光学系を介して出射され、図示しないスクリーンに画像が投影表示される。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
The
また、画像圧縮/伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をADCT及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体であるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。
Further, the image compression /
さらに、画像圧縮/伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを1フレーム単位で伸長する。画像圧縮/伸長部31は、この画像データを、画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。
Further, the image compression /
筐体に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー/インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出される。リモートコントローラからのキー操作信号は、Ir受信部35で受信され、Ir処理部36でコード信号に復調されて制御部38に出力される。
An operation signal of the key /
制御部38にはシステムバス(SB)を介して音声処理部47が接続されている。音声処理部47は、PCM音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。
An
また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御している。光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定の波長帯域の光が光源装置60から出射されるように、励起光源や赤色光源装置から所定のタイミングで個別の発光制御を行い、青色、緑色及び赤色の波長帯域光を発光させる。
Further, the
さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源装置60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等により投影装置10本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置10本体の電源をオフにする等の制御も行う。
Further, the
つぎに、この投影装置10の内部構造について図2に基づいて述べる。図2は、投影装置10の内部構造を示す平面模式図である。投影装置10は、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えている。また、投影装置10は、制御回路基板241の左側パネル15側に光源装置60を備えている。光源装置60には第一照明系40と第二照明系50とが含まれる。さらに、投影装置10には、光源装置60と左側パネル15との間に投影側光学系220(投影レンズ)が配置されている。
Next, the internal structure of the
第一照明系40は、青色波長帯域光(第一波長帯域光)の光源であって励起光源である励起光照射装置70と、緑色波長帯域光(第二波長帯域光)の光源である緑色光源装置80とを備える。緑色光源装置80は、励起光照射装置70と蛍光板装置100により構成される。また、第一照明系40には、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光を導光する導光光学系140が配置されている。導光光学系140は、励起光照射装置70及び緑色光源装置80から出射される各色波長帯域光を、集光レンズ173に導光する。
The
励起光照射装置70は、第一光源である青色レーザダイオード71から成る光源群、反射ミラー群75、集光レンズ77、拡散板78、凹レンズ79、ヒートシンク81等を備える。光源群は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード71から成る。反射ミラー群75は、各青色レーザダイオード71からの出射光の光軸を正面パネル12方向に90度変換する。集光レンズ77は、反射ミラー群75で反射された各青色レーザダイオード71からの出射光を集光する。拡散板78は集光レンズ77で集光された出射光を拡散透過する。凹レンズ79は、拡散板78を透過した出射光を緑色光源装置80側へ向けて集光する。ヒートシンク81は、青色レーザダイオード71と右側パネル14との間に配置される。
The excitation
光源群は、半導体発光素子である青色レーザダイオード71がマトリクス状に複数配列されて形成される。また、各青色レーザダイオード71の光軸上には、青色レーザダイオード71からの出射光の指向性を高めるように平行光に変換するコリメータレンズ73が各々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてミラー基板76と一体化されて位置調整を行って形成される。反射ミラー群75は、青色レーザダイオード71から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ77に出射する。
The light source group is formed by arranging a plurality of
ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置される。この冷却ファン261とヒートシンク81とによって青色レーザダイオード71が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置される。この冷却ファン261によって反射ミラー群75や集光レンズ77等が冷却される。
A cooling
緑色光源装置80を構成する蛍光板装置100は、励起光照射装置70から出射される励起光の光路上であって、正面パネル12の近傍に配置される。蛍光板装置100は、第二光源である蛍光板101、モータ110、集光レンズ群111、集光レンズ115を備える。蛍光板101は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光照射装置70からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイールである。モータ110は、この蛍光板101を回転駆動させる。集光レンズ群111は、励起光照射装置70から出射される励起光の光線束を蛍光板101に集光するとともに、蛍光板101から背面パネル13方向に出射される光線束を集光する。集光レンズ115は、蛍光板101から正面パネル12方向に出射される光線束を集光する。なお、モータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって蛍光板装置100等が冷却される。
The
蛍光板101には、蛍光発光領域と透過領域とが周方向に連続して並設されている。蛍光板101は、銅やアルミニウム等の金属基材で構成することができる。この基材の励起光照射装置70側の表面には環状の溝が形成され、その溝の底部は銀蒸着等によってミラー加工されている。そのミラー加工された表面には緑色蛍光体層が敷設されて蛍光発光領域を形成している。蛍光発光領域は、励起光照射装置70から集光レンズ群111を介して照射される青色波長帯域光を励起光として受けて、緑色波長帯域の蛍光光を出射する。
In the
また、透過領域は、励起光照射装置70からの青色波長帯域光を透過又は拡散透過する。透過領域が励起光を拡散せずに透過する領域である場合には、基材の切抜き透孔部に透光性を有する透明基材が嵌入される。透過領域が励起光を拡散透過する領域である場合には、基材の切抜き透孔部に表面をサンドブラスト等で微細凹凸を形成した透明基材が嵌入される。
The transmission region transmits or diffuses and transmits blue wavelength band light from the excitation
蛍光板101は、励起光照射装置70から出射された青色波長帯域光が蛍光板101の緑色蛍光体層に照射されると、緑色蛍光体層における緑色蛍光体が励起されることにより、全方位に緑色波長帯域光を蛍光光として出射する。緑色波長帯域光は、背面パネル13側へ出射され、集光レンズ群111に入射する。一方、透過領域に入射した励起光照射装置70から出射された青色波長帯域光は、蛍光板101を透過又は拡散透過し、蛍光板101の背面側(換言すれば、正面パネル12側)に配置された集光レンズ115に入射する。
When the green phosphor layer of the
導光光学系140は、緑色波長帯域及び青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸上に導光する反射ミラー、光路を分離又は合成するダイクロイックミラー等の光路制御部材を有する。具体的に、導光光学系140は、第一ダイクロイックミラー141、第一反射ミラー143、第二反射ミラー145、第二ダイクロイックミラー148、複数の集光レンズ146,147,149を備える。
The light guiding
第一ダイクロイックミラー141は、凹レンズ79と集光レンズ群111との間の位置に配置される。ここで、第一ダイクロイックミラー141の反射特性について説明する。図4(a)は、青色波長帯域光L1及び緑色波長帯域光L2の波長分布と、第一ダイクロイックミラー141の反射特性F1を示す図である。図4(a)の横軸は波長を示している。また、図4(a)の左側の縦軸は青色波長帯域光L1及び緑色波長帯域光L2の光強度を示し、右側の縦軸は第一ダイクロイックミラー141の反射率を示している。なお、図4(a)には後述の赤色ダイオード121が出射する赤色波長帯域光L3の波長分布も参考のため示している。
The first
第一ダイクロイックミラー141は、青色波長帯域光L1を透過し、緑色波長帯域光L2を反射する。青色波長帯域光L1及び緑色波長帯域光L2は波長帯域に所定の幅を有しており、青色波長帯域光L1の長波長成分と緑色波長帯域光L2の短波長成分の一部は重複することがある。本実施形態の第一ダイクロイックミラー141は、反射特性F1に示すように、青色波長帯域光L1の大部分及び緑色波長帯域光L2の短波長側の一部を透過させ、緑色波長帯域光L2の大部分を反射するように設定される。従って、第一ダイクロイックミラー141に入射した緑色波長帯域光L2は、波長a〜波長bの成分が略透過されて、短波長側の分布曲線が二点鎖線で示す形状となって反射される。図2において、蛍光板101から出射された緑色波長帯域光の光軸は、集光レンズ149側に90度変換される。
The first
また、第一反射ミラー143は、蛍光板101を透過又は拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ115と正面パネル12との間に配置される。第一反射ミラー143は、青色波長帯域光を反射して左側パネル15側に配置される集光レンズ146に導光する。集光レンズ146は、第一反射ミラー143により反射された青色波長帯域光を集光して左側パネル15側に配置される第二反射ミラー145へ導光する。第二反射ミラー145は、集光レンズ146で集光された青色波長帯域光を、背面パネル13側に配置される集光レンズ147に導光する。集光レンズ147は、第二反射ミラー145で反射された青色波長帯域光を集光して第二ダイクロイックミラー148へ導光する。
Further, the
集光レンズ149は、第一ダイクロイックミラー141の左側パネル15側に配置される。第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光は、集光レンズ149に入射する。集光レンズ149は、第一ダイクロイックミラー141から入射された緑色波長帯域光を集光して、第二ダイクロイックミラー148に導光する。
The
第二ダイクロイックミラー148は、集光レンズ149の左側パネル15側であって、集光レンズ147の背面パネル13側に配置される。第二ダイクロイックミラー148は、緑色波長帯域光を集光レンズ173へ向けて反射し、青色波長帯域光を集光レンズ173へ向けて透過する。
The second
集光レンズ173は、第二ダイクロイックミラー148から出射された青色波長帯域及び緑色波長帯域の光線束を集光してライトトンネル、ガラスロッド等の導光装置175に入射させる。導光装置175に入射した光線束は、導光装置175により均一な強度分布の光線束となる。
The
導光装置175の背面パネル13側の光軸上には、集光レンズ178及び光軸変換ミラー181が配置される。導光装置175の出射口から出射した光線束は、集光レンズ178で集光された後、光軸変換ミラー181により、左側パネル15側に配置される集光レンズ183に導光される。
A
光軸変換ミラー181で反射した光線束は、集光レンズ183により集光された後、照射ミラー185により、コンデンサレンズ195を介して表示素子51に所定の角度で照射される。なお、表示素子51は、背面パネル13側にヒートシンク190が設けられ、このヒートシンク190により表示素子51は冷却される。
The light beam reflected by the optical
次に、第二照明系50について説明する。本実施形態の第二照明系50は、図2に示すように、第一照明系40の上方位置に配置される。図3は第二照明系50を示す平面模式図である。第二照明系50は、赤色光源装置120、集光レンズ123,125及び導光装置124を備え、表示素子51と略同じ高さ位置に配置される。赤色光源装置120は、第三光源である赤色ダイオード121と、赤色ダイオード121からの出射光を集光する集光レンズ群122とを備える。この赤色ダイオード121は、赤色波長帯域光(第三波長帯域光)を出射する半導体発光素子である発光ダイオードである。赤色光源装置120から出射された赤色波長帯域光は、集光レンズ123に入射する。集光レンズ123は赤色波長帯域光を集光して導光装置124に入射させる。導光装置124に入射した光線束は均一な強度分布となる。導光装置124の出射口から出射した光線束は、集光レンズ125で集光された後、コンデンサレンズ195を介して表示素子51に所定の角度で照射される。
Next, the
図4(b)は、赤色波長帯域光L3の波長分布を示す図である。図4(b)の横軸は波長を示しており、縦軸は赤色波長帯域光L3の光強度を示している。第二照明系50では、赤色光源装置120から出射された赤色波長帯域光L3が他の色の光と分離又は合成されずに導光される。そのため、赤色ダイオード121から出射された赤色波長帯域光L3は、波長成分の一部又は全部について反射や透過等による損失を低減して、表示素子51側へ導光される。
FIG. 4B is a diagram illustrating a wavelength distribution of the red wavelength band light L3. The horizontal axis in FIG. 4B indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the light intensity of the red wavelength band light L3. In the
図5は、表示素子51(ミラーデバイス)の平面模式図である。表示素子51は、X−Y面に配置された反射面511の領域に、各々がON状態とOFF状態の2つの傾斜状態を取る複数のミラー512がマトリクス状に配置されてなるものである。ミラー512は、行及び列を成して形成され、投影画像のサイズ規格に応じて画像を構成する画素数分以上の数が設けられる。本実施形態の表示素子51のDLPチップは、TRP(Tilt and Roll Pixel)と呼ばれるピクセルアーキテクチャである。各ミラー512は、中央下部に取り付けられた支柱を介して保持されている。
FIG. 5 is a schematic plan view of the display element 51 (mirror device). The
したがって、ミラー512は、Y軸負方向に傾倒する第一状態(換言すればミラー512の下辺に位置する角部512a,512cが図5の奥側で、ミラー512の上辺に位置する角部512d,512bが図5の手前側に位置するように傾斜した状態)と、X軸負方向に傾倒する第二状態(換言すればミラー512の左辺に位置する角部512a,512dが図5の奥側で、ミラー512の右辺に位置する角部512c,512bが図5の手前側に位置するように傾斜した状態)と、を切り換え可能に形成される。このように、ミラー512は第一状態と第二状態とで異なる角度方向となる。
Therefore, the
第一照明系40から出射された青色波長帯域光L1及び緑色波長帯域光L2は、表示素子51に対し平面視下方側(Y軸の負方向側)から照射される。第二照明系50から出射された赤色波長帯域光L3は、表示素子51に対し平面視左側方側(X軸の負方向側)から照射される。よって、第二照明系50は、第一照明系40の出射光Laに対し表示素子51の平面視90度異なる方向から光を出射することとなる。
The blue wavelength band light L1 and the green wavelength band light L2 emitted from the
図6(a)は第一照明系40の光路を示す側面模式図であり、図6(b)は第一照明系40の光路を示す平面模式図である。本実施形態では、ミラー512がY軸負方向に傾倒する第一状態のとき、YZ平面上のY軸負方向であってZ軸正方向側から出射された第一照明系40の出射光Laは、Z軸上の投影側光学系220にON光Lbとして出射される。一方、ミラー512がX軸負方向に傾倒する第二状態のとき、第一照明系40の出射光Laは、X軸負方向であってY軸正方向側の斜め方向へOFF光Lcとして出射される。従って、表示素子51の各ミラー512は、第一状態のときに第一照明系40からの出射光(青色波長帯域光及び緑色波長帯域光)をON光Lbとして投影側光学系220へ向けて反射し、第二状態のときに第一照明系40からの出射光をOFF光Lcとして反射する。
FIG. 6A is a schematic side view illustrating an optical path of the
図7(a)は第二照明系50の光路を示す側面模式図であり、図7(b)は第二照明系50の光路を示す平面模式図である。本実施形態では、ミラー512がX軸負方向に傾倒する第二状態のとき、XZ平面上のX軸負方向であってZ軸正方向側から出射された第二照明系50の出射光Laは、Z軸上の投影側光学系220にON光Lbとして出射される。一方、ミラー512がY軸負方向に傾倒する第一状態のとき、第二照明系50の出射光Laは、X軸正方向であってY軸負方向側の斜め方向へOFF光Lcとして出射される。従って、表示素子51の各ミラー512は、第一状態のときに第二照明系50からの出射光(赤色波長帯域光)をOFF光Lcとして反射し、第二状態のときに第二照明系50からの出射光をON光Lbとして反射する。
FIG. 7A is a schematic side view showing an optical path of the
図8は、光源装置60のタイミングチャートを示す図である。本図では、1つのフレームT1における、表示素子51の駆動方法、第一照明系40の出射光La、第二照明系50の出射光La、及びON光Lbを示している。フレームT1にはON光Lbを出射可能な期間として、緑色波長帯域光を出射する緑色期間T11、青色波長帯域光を出射する青色期間T12、及び赤色波長帯域光を出射する赤色期間T13が含まれる。前半の緑色期間T11,青色期間T12において、第一照明系40は、緑色期間T11に緑色波長帯域光を出射し、青色期間T12に青色波長帯域光を出射することができる。また、後半の赤色期間T13において、第二照明系50は、赤色波長帯域光を出射することができる。
FIG. 8 is a diagram showing a timing chart of the
緑色期間T11,青色期間T12では、表示素子51のミラー512を第一状態(ONの状態)に切り替えることで、第一照明系40からの出射光LaをON光Lbとして導光することができる。また、表示素子51のミラー512を第二状態(OFFの状態)に切り替えることで、第一照明系40からの出射光LaをOFF光Lcとして導光することができる。緑色期間T11,青色期間T12では、第二照明系50は消灯している。
In the green period T11 and the blue period T12, by switching the
また、赤色期間T13では、表示素子51のミラー512を第一状態に切り替えることで第二照明系50からの出射光LaをOFF光Lcとして導光することができ、表示素子51のミラー512を第二状態に切り替えることで第二照明系50からの出射光LaをON光Lbとして導光することができる。赤色期間T13では、第一照明系40は消灯している。このように、光源装置60は、緑色波長帯域光、青色波長帯域光、及び赤色波長帯域光をON光Lbとして時分割で出射することができる。
In the red period T13, by switching the
なお、表示素子51は、緑色波長帯域光、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を、各期間(緑色期間T11、青色期間T12、赤色期間T13)内であれば、ミラー512毎(画素毎)に各々異なる期間、第一状態又は第二状態に切換えてON光Lbとして反射させることができる。
The
図2に戻り、表示素子51の画像形成面に照射された第一照明系40及び第二照明系50からの出射光La(青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光)は、表示素子51の画像形成面(複数のミラー512)で反射され、ON光Lbとして投影側光学系220を介してスクリーンに投影される。ここで、投影側光学系220は、コンデンサレンズ195、可動レンズ群235、固定レンズ群225を備える。可動レンズ群235は、レンズモータにより移動可能に形成される。可動レンズ群235及び固定レンズ群225は、固定鏡筒に内蔵される。よって、可動レンズ群235を備える固定鏡筒は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。
Returning to FIG. 2, the light La (blue wavelength band light, green wavelength band light, and red wavelength band light) emitted from the
以上のように投影装置10を構成することで、蛍光板101を回転させるとともに励起光照射装置70及び赤色光源装置120から異なるタイミングで光を出射すると、青色、緑色及び赤色の各波長帯域光が順次表示素子51に入射する。投影装置10は、表示素子51のミラー512がデータに応じて各色の光を時分割反射することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。
By configuring the
以上説明したように、投影装置10は光源装置60を備え、光源装置60は、第一照明系40と第二照明系50とを含む。光源装置60及び投影装置10は、第一状態と、該第一状態と異なる角度方向の第二状態と、に切り換えられる複数のミラーを有するミラーデバイス(表示素子)51と、ミラーデバイス51に光を出射する第一照明系40と、第一照明系40と異なる方向からミラーデバイス51に光を出射する第二照明系50と、を備える。そして、ミラー512は、第一状態のときに第一照明系40からの出射光LaをON光として反射するとともに第二照明系50からの出射光をOFF光として反射し、第二状態のときに第一照明系40からの出射光LaをOFF光として反射するとともに第二照明系50からの出射光LaをON光として反射する。即ち、ミラー512は、第一状態のときに第一照明系40からの出射光を投影レンズ(投影側光学系220)に向けて反射し、第二状態のときに第二照明系50からの出射光を投影レンズ(投影側光学系220)に向けて反射する、
As described above, the
これにより、複数の照明系から出射される異なる波長帯域の光をミラーデバイス51上で合成することができる。よって、異なる色の光に重複する波長成分が含まれていても、フィルタやダイクロイックミラー等によって一方の光の重複する波長成分を遮光することなく、ON光Lbとして導光することができ、RGB光を作り出す際に損失を低減して光の利用効率を向上させることができる。
Thereby, lights of different wavelength bands emitted from a plurality of illumination systems can be combined on the
また、第二照明系50が第一照明系40の出射光Laに対しミラーデバイス51の平面視90度異なる方向から光を出射する光源装置60は、第一状態と第二状態に切換えるミラー512の駆動を簡易にすることができる。
Further, the
また、第二照明系50がミラーデバイス51と同じ高さ位置に配置される光源装置60は、ミラーデバイスと第二照明系50とを略平面的に配置することができ、全体の構成をコンパクトに配置することができる。
Further, the
また、第一照明系40が第一波長帯域光及び第二波長帯域光をミラーデバイス51に出射し、第二照明系50が第三波長帯域光をミラーデバイス51に出射し、第一波長帯域光、第二波長帯域光及び第三波長帯域光は時分割で出射される光源装置60は、第三波長帯域光と、第一波長帯域光及び第二波長帯域光とに重複する波長成分が含まれていても、その重複する波長成分を遮光することなくミラーデバイス51に導光することができる。
Further, the
また、第一照明系40が第一波長帯域光及び第二波長帯域光の光路を分離又は合成する光路制御部材を備える光源装置60は、第三波長帯域光の利用効率を向上させつつ簡易な構成で第一照明系40から複数の波長帯域の光を出射させることができる。
In addition, the
また、光源装置60の第一照明系40は、第一波長帯域光を出射する第一光源と、第一波長帯域光により励起されて第二波長帯域光を蛍光光として出射する第二光源と、を備えるので、第一照明系40により複数の波長帯域光を出射することができる。
The
また、第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、第三波長帯域光は赤色波長帯域光である光源装置60は、カラー光をON光Lbとして投影することができる。 The first wavelength band light is blue wavelength band light, the second wavelength band light is green wavelength band light, and the third wavelength band light is red wavelength band light. Lb.
また、ミラーデバイス51がミラー512をマトリクス状に複数配置したDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)である光源装置60は、ミラー512数に応じた解像度で画像を投影することができる。
The
(変形例)
次に、本発明の変形例の投影装置10の内部構造について図9に基いて述べる。図9は、投影装置10の内部構造を示す平面模式図である。本変形例は、図2の投影装置10と同様に、光源装置60の第一照明系40が、投影側光学系220の右側パネル14側にある点は同じである。しかし、図2の構成と異なり、光源装置60の第二照明系50は、投影側光学系220の左側パネル15側に位置する。
(Modification)
Next, an internal structure of a
第二照明系50は、図3の構成と同様である。第二照明系50は、赤色光源装置120、集光レンズ123,125及び導光装置124を備える。赤色光源装置120から出射された赤色波長帯域光は、集光レンズ123に入射する。集光レンズ123は赤色波長帯域光を集光して導光装置124に入射させる。導光装置124に入射した光線束は均一な強度分布となる。導光装置124の出射口から出射した光線束は、集光レンズ125で集光された後、光軸変換ミラー181Aにより、左側パネル15側に配置される集光レンズ183Aに導光される。
The
光軸変換ミラー181Aで反射した光線束は、集光レンズ183Aにより集光された後、照射ミラー185Aにより、コンデンサレンズ195を介して表示素子51に所定の角度で照射される。
The light beam reflected by the optical
本変形例における表示素子51のDLPチップは、VSP(Voltage Scalable Pixel)と呼ばれるピクセルアーキテクチャである。図5を参照して説明すると、各ミラー512は、角部512a及び角部512bを含む対角方向に回動軸となる対角線Aを有する。各ミラー512は、中央下部に取り付けられた支柱を介して、対角線Aと重なるように張られたヒンジによって回動可能に保持されている。本変形例のミラー512は、X軸正方向且つY軸負方向の斜めに傾倒する第一状態(換言すればミラー512の右下の角部512cが図5の奥側で、ミラー512の左上の角部512dが図5の手前側に位置するように傾斜した状態)と、X軸負方向且つY軸正方向の斜めに傾倒する第二状態(換言すればミラー512の左上の角部512dが図5の奥側で、ミラー512の右下の角部512cが図5の手前側に位置するように傾斜した状態)と、を切り換え可能に形成される。
The DLP chip of the
変形例では、設置面に設置した投影装置10を側面方向から見た場合、第二照明系50は、第一照明系40に対し、上方向に配置される。また、光軸変換ミラー181A、集光レンズ183A、照射ミラー185Aも、光軸変換ミラー181、集光レンズ183、照射ミラー185に対して、上方向に配置される。
In a modified example, when the
照射ミラー185Aは表示素子51に対して上側に配置され、照射ミラー185は表示素子51に対し下側に配置される。本変形例の第一照明系40は、照射ミラー185の反射面が斜め上方向(X軸及びZ軸負方向、且つY軸正方向)に向いており、照射ミラー185で反射された光を表示素子51に照射させている。これに対し、第二照明系50では、照射ミラー185Aの反射面は斜め下方向(X軸正方向、且つY軸及びZ軸負方向)に向いており、照射ミラー185Aで反射された光を表示素子51に照射させる。
The
従って、本変形例の表示素子51の各ミラー512は、第一状態のときに第一照明系40からの出射光(青色波長帯域光及び緑色波長帯域光)をON光として投影側光学系220へ向けて反射し、第二状態のときに第一照明系40からの出射光をOFF光として反射する。一方、本変形例の表示素子51の各ミラー512は、第一状態のときに第二照明系50からの出射光(赤色波長帯域光)をOFF光として反射し、第二状態のときに第二照明系50からの出射光をON光として投影側光学系220に向けて反射する。
Therefore, each
以上説明した各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The embodiments described above have been presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 第一状態と、該第一状態と異なる角度方向の第二状態と、に切り換えられる複数のミラーを有するミラーデバイスと、
前記ミラーデバイスに光を照射する第一照明系と、
前記第一照明系と異なる方向から前記ミラーデバイスに光を照射する第二照明系と、
を備え、
前記ミラーは、前記第一状態のときに前記第一照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射し、前記第二状態のときに前記第二照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射する、
ことを特徴とする光源装置。
[2] 前記第二照明系は、前記第一照明系の出射光に対し前記ミラーデバイスの平面視90度異なる方向から光を出射する、
ことを特徴とする前記[1]に記載の光源装置。
[3] 前記第二照明系は、前記ミラーデバイスと同じ高さ位置に配置されることを特徴とする前記[1]又は前記[2]に記載の光源装置。
[4] 前記第一照明系は、第一波長帯域光及び第二波長帯域光を前記ミラーデバイスに照射し、
前記第二照明系は、第三波長帯域光を前記ミラーデバイスに照射し、
前記第一波長帯域光、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光は時分割で出射される、
ことを特徴とする前記[1]乃至前記[3]の何れかに記載の光源装置。
[5] 前記第一照明系は、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光の光路を分離又は合成する光路制御部材を備えることを特徴とする前記[4]に記載の光源装置。
[6] 前記第一照明系は、
前記第一波長帯域光を出射する第一光源と、
前記第一波長帯域光により励起されて前記第二波長帯域光を蛍光光として出射する第二光源と、
を備えることを特徴とする前記[5]に記載の光源装置。
[7] 前記第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、
前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする前記[4]乃至前記[6]の何れかに記載の光源装置。
[8]
前記ミラーデバイスは、前記ミラーをマトリクス状に複数配置したDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)であることを特徴とする前記[1]乃至前記[7]の何れかに記載の光源装置。
[9] 前記[1]乃至前記[8]の何れかに記載の光源装置を備えることを特徴とする投影装置。
Hereinafter, the invention described in the first claim of the present application will be additionally described.
[1] a mirror device having a plurality of mirrors that can be switched between a first state and a second state in an angular direction different from the first state;
A first illumination system that irradiates the mirror device with light,
A second illumination system that irradiates the mirror device with light from a direction different from the first illumination system,
With
The mirror reflects the light emitted from the first illumination system toward the projection lens in the first state, and reflects the light emitted from the second illumination system toward the projection lens in the second state. To reflect,
A light source device characterized by the above-mentioned.
[2] The second illumination system emits light from a direction different from the light emitted from the first illumination system by 90 degrees in a plan view of the mirror device,
The light source device according to the above [1], wherein:
[3] The light source device according to [1] or [2], wherein the second illumination system is disposed at the same height position as the mirror device.
[4] The first illumination system irradiates the mirror device with a first wavelength band light and a second wavelength band light,
The second illumination system irradiates the mirror device with a third wavelength band light,
The first wavelength band light, the second wavelength band light and the third wavelength band light are emitted in time division,
The light source device according to any one of the above [1] to [3].
[5] The light source device according to [4], wherein the first illumination system includes an optical path control member that separates or combines optical paths of the first wavelength band light and the second wavelength band light.
[6] The first illumination system includes:
A first light source that emits the first wavelength band light,
A second light source that is excited by the first wavelength band light and emits the second wavelength band light as fluorescent light,
The light source device according to the above [5], comprising:
[7] The first wavelength band light is a blue wavelength band light,
The second wavelength band light is a green wavelength band light,
The third wavelength band light is red wavelength band light,
The light source device according to any one of the above [4] to [6].
[8]
The light source device according to any one of [1] to [7], wherein the mirror device is a DMD (digital micromirror device) in which a plurality of the mirrors are arranged in a matrix.
[9] A projection device comprising the light source device according to any one of [1] to [8].
10 投影装置 12 正面パネル
13 背面パネル 14 右側パネル
15 左側パネル 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオRAM
26 表示駆動部 31 画像圧縮/伸長部
32 メモリカード 35 Ir受信部
36 Ir処理部 37 キー/インジケータ部
38 制御部 40 第一照明系
41 光源制御回路 43 冷却ファン駆動制御回路
45 レンズモータ 47 音声処理部
48 スピーカ 50 第二照明系
51 表示素子(ミラーデバイス)60 光源装置
70 励起光照射装置 71 青色レーザダイオード(第一光源)
73 コリメータレンズ 75 反射ミラー群
76 ミラー基板 77 集光レンズ
78 拡散板 79 凹レンズ
80 緑色光源装置 81 ヒートシンク
100 蛍光板装置 101 蛍光板(第二光源)
110 モータ 111 集光レンズ群
115 集光レンズ 120 赤色光源装置
121 赤色ダイオード(第三光源)122 集光レンズ群
123 集光レンズ 124 導光装置
125 集光レンズ 130 ヒートシンク
140 導光光学系
141 第一ダイクロイックミラー 143 第一反射ミラー
145 第二反射ミラー 146 集光レンズ
147 集光レンズ 148 第二ダイクロイックミラー
149 集光レンズ 173 集光レンズ
175 導光装置 178 集光レンズ
181、181A 光軸変換ミラー 183、183A 集光レンズ
185、185A 照射ミラー 190 ヒートシンク
195 コンデンサレンズ 220 投影側光学系(投影レンズ)
225 固定レンズ群 235 可動レンズ群
241 制御回路基板 261 冷却ファン
511 反射面 512 ミラー
512a 角部 512b 角部
512c 角部 512d 角部
A 対角線 F1 反射特性
L1 青色波長帯域光 L2 緑色波長帯域光
L3 赤色波長帯域光 La 出射光
Lb ON光 Lc OFF光
T1 フレーム T11 緑色期間
T12 青色期間 T13 赤色期間
DESCRIPTION OF
26
73
225
Claims (9)
前記ミラーデバイスに光を照射する第一照明系と、
前記第一照明系と異なる方向から前記ミラーデバイスに光を照射する第二照明系と、
を備え、
前記ミラーは、前記第一状態のときに前記第一照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射し、前記第二状態のときに前記第二照明系からの出射光を投影レンズに向けて反射する、
ことを特徴とする光源装置。 A mirror device having a plurality of mirrors that can be switched between a first state and a second state in an angular direction different from the first state,
A first illumination system that irradiates the mirror device with light,
A second illumination system that irradiates the mirror device with light from a direction different from the first illumination system,
With
The mirror reflects the light emitted from the first illumination system toward the projection lens in the first state, and reflects the light emitted from the second illumination system toward the projection lens in the second state. To reflect,
A light source device characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 The second illumination system emits light from a direction different from the mirror device by 90 degrees in a plan view with respect to emission light of the first illumination system,
The light source device according to claim 1, wherein:
前記第二照明系は、第三波長帯域光を前記ミラーデバイスに照射し、
前記第一波長帯域光、前記第二波長帯域光及び前記第三波長帯域光は時分割で出射される、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の光源装置。 The first illumination system irradiates the first wavelength band light and the second wavelength band light to the mirror device,
The second illumination system irradiates the mirror device with a third wavelength band light,
The first wavelength band light, the second wavelength band light and the third wavelength band light are emitted in time division,
The light source device according to claim 1, wherein:
前記第一波長帯域光を出射する第一光源と、
前記第一波長帯域光により励起されて前記第二波長帯域光を蛍光光として出射する第二光源と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載の光源装置。 The first illumination system,
A first light source that emits the first wavelength band light,
A second light source that is excited by the first wavelength band light and emits the second wavelength band light as fluorescent light,
The light source device according to claim 5, further comprising:
前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れかに記載の光源装置。 The first wavelength band light is a blue wavelength band light,
The second wavelength band light is a green wavelength band light,
The third wavelength band light is red wavelength band light,
The light source device according to claim 4, wherein:
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