JP2011198588A - Lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置に関し、特に、複数の光源を用いて高輝度化を図るようにした照明装置に用いて好適なものである。 The present invention relates to an illuminating device, and is particularly suitable for an illuminating device that achieves high brightness using a plurality of light sources.
従来、光源からの光を映像信号に基づいて変調し、これにより生成した光(以下、「映像光」という)を被投写面に投写する投写型映像表示装置(以下、「プロジェクタ」という)が知られている。この種のプロジェクタでは、近年の大画面化に伴って映像光の高輝度化が求められている。このため、この種のプロジェクタに搭載される照明装置では、照明光の高輝度化を図る必要が生じている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a projection display apparatus (hereinafter referred to as “projector”) that modulates light from a light source based on an image signal and projects light generated thereby (hereinafter referred to as “image light”) onto a projection surface. Are known. This type of projector is required to increase the brightness of image light with the recent increase in screen size. For this reason, in an illuminating device mounted on this type of projector, it is necessary to increase the luminance of illumination light.
そこで、照明装置において、照明光の高輝度化を図るため、たとえば、複数の光源からの光を複数の光ファイバーでカップリングし、これら光ファイバーを結束する構成が用いられている(たとえば、特許文献1)。 Therefore, in order to increase the luminance of illumination light in an illuminating device, for example, a configuration is used in which light from a plurality of light sources is coupled with a plurality of optical fibers and these optical fibers are bundled (for example, Patent Document 1). ).
光ファイバーは、中央部のコアとその周りのクラッドとで構成されており、コアの入射面から入射された光は、コア内で全反射しながら伝搬する。 The optical fiber is composed of a core in the center and a clad around the core, and light incident from the entrance surface of the core propagates while being totally reflected in the core.
コアには、光の透過率等の関係から、ケイ素(Si)等のガラス材料が用いられる。コアの径は光ファイバーの長さに対して十分に小さく、コアがガラス材料であっても、光ファイバーをある程度の半径で曲げることができる。しかしながら、ある半径より小さくなるように曲げられてしまうと、コアが破壊されてその破断面から光が漏れ出す惧れがある。こうなると、光ファイバーとして、十分な導光性能が得られなくなる。なお、コアの破壊が生じない最小の半径を最小許容曲げ半径という。 A glass material such as silicon (Si) is used for the core from the viewpoint of light transmittance and the like. The diameter of the core is sufficiently small with respect to the length of the optical fiber, and the optical fiber can be bent with a certain radius even if the core is made of a glass material. However, if it is bent to be smaller than a certain radius, the core may be broken and light may leak from the fracture surface. If it becomes like this, sufficient light guide performance as an optical fiber cannot be obtained. The minimum radius at which the core does not break is called the minimum allowable bending radius.
このため、各光源から各光ファイバーを結束部へ導く際には、各光ファイバーが最小許容曲げ半径よりも小さく曲げられないようにしつつ、各光源部と結束部の間において、各光源部から出て分散状態にある各光ファイバーが徐々に集められていくこととなる。 For this reason, when guiding each optical fiber from each light source to the bundling portion, the optical fiber exits from each light source portion between each light source portion and the bundling portion while preventing each optical fiber from being bent smaller than the minimum allowable bending radius. Each optical fiber in a dispersed state is gradually collected.
したがって、光ファイバーを用いた照明装置では、分散した各光ファイバーが比較的広いスペースを占有してしまう惧れがあった。 Therefore, in an illumination device using an optical fiber, each dispersed optical fiber may occupy a relatively large space.
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、光ファイバーの破損を防止しつつ、光ファイバーの占有スペースを低減させることができる照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an illuminating device capable of reducing the occupied space of the optical fiber while preventing the optical fiber from being damaged.
本発明の照明装置は、光を出射する複数の光源部と、前記各光源部にそれぞれ結合され、前記各光源部からの光が入射する複数の光ファイバーと、前記複数の光ファイバーを結束する結束部と、前記各光ファイバーの一部が、最小許容曲げ半径以上の半径を有する同一の円弧に沿うように、前記各光ファイバーを配置するための配置手段とを備える。 The illumination device according to the present invention includes a plurality of light source units that emit light, a plurality of optical fibers that are coupled to the respective light source units and receive light from each of the light source units, and a binding unit that binds the plurality of optical fibers. And an arrangement means for arranging the optical fibers so that a part of the optical fibers is along the same arc having a radius equal to or larger than a minimum allowable bending radius.
本発明の照明装置によれば、各光ファイバーの一部が最小許容曲げ半径以上の半径を有する同一の円弧に沿うように、各光ファイバーが配置されるため、最小許容曲げ半径より小さく曲がらないようにしつつ、各光源部と結束部との間での各光ファイバーの分散を抑えることができる。よって、光ファイバーの破損を防止しつつ、光ファイバーの占有スペースを低減することができる。 According to the lighting device of the present invention, since each optical fiber is arranged so that a part of each optical fiber is along the same arc having a radius equal to or larger than the minimum allowable bending radius, the optical fiber is not bent less than the minimum allowable bending radius. Meanwhile, dispersion of each optical fiber between each light source unit and the binding unit can be suppressed. Therefore, the occupation space of the optical fiber can be reduced while preventing the optical fiber from being damaged.
なお、前記円弧は、真円の円弧とされることが望ましい。このようにすれば、各光ファイバーの曲がり具合が等しくなるので、各光ファイバー内での光の伝搬具合が等しくなる。よって、各光ファイバーによって合成されて照明装置から出射される照明光の輝度むらが低減される。 The arc is preferably a perfect circle. In this way, the bending state of each optical fiber becomes equal, so that the propagation of light in each optical fiber becomes equal. Therefore, the luminance unevenness of the illumination light synthesized by each optical fiber and emitted from the illumination device is reduced.
本発明の照明装置において、前記各光源部は、前記光ファイバーが前記光源部から前記円弧まで直線的に延びて前記円弧に沿うとともに、前記光源部の端部が前記円弧に接するように配置され得る。 In the illuminating device of the present invention, each of the light source units may be arranged such that the optical fiber extends linearly from the light source unit to the arc and follows the arc, and an end of the light source unit is in contact with the arc. .
このような構成とすれば、各光源部をコンパクトに配置できるので、照明装置の小型化を図ることができる。 With such a configuration, each light source unit can be arranged in a compact manner, so that the lighting device can be downsized.
本発明の照明装置において、前記円弧は、第1の円弧と、当該第1の円弧の内側に規定される当該第1の円弧より小さい半径の第2の円弧とを含むような構成とされ得る。この場合、前記各光源部は、前記第1の円弧の外側に配置される第1の光源部と、前記第1の円弧と前記第2の円弧との間に配置される第2の光源部とを含むような構成とされ得る。さらに、前記各光ファイバーは、前記第1の光源部からの光が入射され、前記第1の円弧に沿うように配置される第1の光ファイバーと、前記第2の光源部からの光が入射され、前記第2の円弧に沿うように配置される第2の光ファイバーとを含むような構成とされ得る。 In the lighting device of the present invention, the arc may include a first arc and a second arc having a radius smaller than the first arc defined inside the first arc. . In this case, each light source unit includes a first light source unit disposed outside the first arc, and a second light source unit disposed between the first arc and the second arc. It can be set as the structure containing these. Further, each of the optical fibers receives light from the first light source unit, and receives light from the first optical fiber arranged along the first arc and the second light source unit. And a second optical fiber arranged along the second arc.
このような構成とすれば、第1の円弧の内側に生じるスペースを有効に活用して第2の光源部を配置できるので、光源の高集積化と、照明装置の小型化を図ることができる。 With such a configuration, the second light source unit can be arranged by effectively utilizing the space generated inside the first arc, so that the light source can be highly integrated and the lighting device can be downsized. .
本発明の照明装置は、前記複数の光源部を固定するための台座部を備えるような構成とされ得る。この場合、前記台座部には、前記各光源部を冷却するための冷却手段が配され得る。 The illuminating device of this invention may be set as the structure provided with the base part for fixing the said several light source part. In this case, the pedestal portion may be provided with cooling means for cooling the light source portions.
このような構成とすれば、台座部を、各光源部を冷却するための冷却部として共用できるので、より一層、照明装置の小型化を図ることができる。 With such a configuration, the pedestal portion can be shared as a cooling portion for cooling each light source portion, so that the lighting device can be further miniaturized.
本発明の照明装置は、前記複数の光源部と、前記複数の光ファイバーと、前記結束部と、前記配置手段とを含む光源ユニットが複数配されるような構成とされ得る。この場合、照明装置は、前記複数の光源ユニットを並べた状態に保持する保持部をさらに備えるよう構成され得る。 The illuminating device of the present invention may be configured such that a plurality of light source units including the plurality of light source units, the plurality of optical fibers, the bundling unit, and the arrangement unit are arranged. In this case, the lighting device may be configured to further include a holding unit that holds the plurality of light source units in an aligned state.
このような構成とすれば、複数の光源ユニットからの光が用いられるため、照明装置の一層の高輝度化を実現することができる。 With such a configuration, since light from a plurality of light source units is used, it is possible to further increase the luminance of the lighting device.
本発明の照明装置において、前記保持部は、前記光源ユニットを個々に取り出せるように保持するよう構成され得る。 In the illumination device of the present invention, the holding unit may be configured to hold the light source units so that they can be taken out individually.
このような構成とすれば、光源ユニットの個数を増減させたり光源ユニットを交換した
りする作業を容易に行うことができる。
With such a configuration, an operation of increasing or decreasing the number of light source units or replacing the light source units can be easily performed.
なお、本発明の照明装置は、投写型映像表示装置に用いられることが望ましい。このようにすれば、投写型映像表示装置の小型化を図ることができる。 The illumination device of the present invention is preferably used for a projection display apparatus. In this way, it is possible to reduce the size of the projection display apparatus.
以上のとおり本発明によれば、光ファイバーの破損を防止しつつ、光ファイバーの占有スペースを低減させることができる照明装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an illumination device that can reduce the occupied space of an optical fiber while preventing the optical fiber from being damaged.
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。 The features of the present invention will be further clarified by the embodiments described below. However, the embodiment described below is merely an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to what is described in the following embodiment.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。また、図2は、レーザヘッド10および光ファイバー20の構成を示す図である。図2(a)は、レーザヘッド10に光ファイバー20が接続された状態の斜視図であり、図2(b)は、レーザヘッド10と光ファイバー20の内部構造を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a lighting device according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
図1に示すように、照明装置は、光源ユニットLUを備えている。光源ユニットLUは、複数のレーザヘッド10と、各レーザヘッド10に対応して設けられた複数の光ファイバー20と、複数の光ファイバー20の出射端部を結束するバンドル30と、各レーザヘッド10に対応して設けられた複数の冷却ジャケット40とを備えている。
As shown in FIG. 1, the illumination device includes a light source unit LU. The light source unit LU corresponds to a plurality of laser heads 10, a plurality of
図2(a)に示すように、レーザヘッド10は、直方体形状の外形を有している。レーザヘッド10の前面には、光ファイバー20の入射端部を結合するためのカップリング部101が設けられている。
As shown in FIG. 2A, the
図2(b)に示すように、レーザヘッド10の内部には、半導体レーザ102と集光レンズ103とが配されている。半導体レーザ102は、レーザ光が出射される複数個のエ
ミッタ102a(発光点)を有する。各エミッタ102aから出射されたレーザ光は、集光レンズ103で集光され、所定の角度分布を持って光ファイバー20に入射される。光ファイバー20は、中央部のコア201とその周りのクラッド202とで構成されている。コア201の入射面から入射されたレーザ光は、コア201内で全反射しながら伝搬する。コア201は、たとえば、ケイ素(Si)等のガラス材料でできている。
As shown in FIG. 2B, a
図1に戻り、各レーザヘッド10から出た光ファイバー20は、その出射端部が集められ、バンドル30によって結束されている。バンドル30は、たとえば、円筒形状を有し、金属や樹脂等の材料で形成されている。各光ファイバー20の出射端部はバンドル30の穴形状に応じた形態で結束される。
Returning to FIG. 1, the output ends of the
各光ファイバー20は、その一部に、同一の円弧を有するループ部20aを有している。ここで、ループ部20aは、ほぼ真円であり、その半径が光ファイバー20の最小許容曲げ半径R以上に設定されている。なお、第1ないし第4の実施の形態では、ループ部20aの半径が光ファイバー20の最小曲げ半径Rに設定されている。実際には、光ファイバー20の破損を確実に防止するために、ループ部20aの径は、最小曲げ半径Rよりもやや大きく設定されるのが望ましい。
Each
各光ファイバー20のループ部20aは、ループを形成したときにファイバーが交わる箇所等、適宜の箇所が結束バンド50によって結束されることにより、最小許容曲げ半径Rを有する円弧の状態に保持されている。こうして、本実施の形態では、各光ファイバー20の一部が、最小許容曲げ半径Rを有する同一の円弧に沿うように、各光ファイバー20が配置されている。
The
各レーザヘッド10は、ループ部20aの周囲に、ループ部20aと平行な方向に並ぶように配置されている。また、各レーザヘッド10は、各光ファイバー20がループ部20aに至るまでに最小許容曲げ半径Rより小さく曲がらないような位置および向きに配置されている。
Each
各レーザヘッド10には、設置面側に冷却ジャケット40が装着されている。冷却ジャケット40の内部には、所定のパターンにて冷却液の流路が形成され、さらに流路には複数の放熱フィンが設けられている。各冷却ジャケット40には、冷却システムから冷却液が循環する。各レーザヘッド10は、冷却液との熱交換によって冷却される。
Each
こうして、本実施形態の照明装置では、各レーザヘッド10から出射されたレーザ光が、各光ファイバー20によって集められる。そして、バンドル30の前端部から高輝度のレーザ光(照明光)が出射される。
Thus, in the illumination device of the present embodiment, the laser light emitted from each
なお、光源ユニットLUには、全て同じ色(波長帯)のレーザ光を出射するレーザヘッド10を配することができる。あるいは、異なる色のレーザ光を出射するレーザヘッド10を混在させることもできる。赤色、緑色および青色のレーザ光(以下、それぞれ、「R光」、「G光」、「B光」という)を出射する3種類のレーザヘッド10が配された場合、照明装置からは白色の照明光が出射される。
The light source unit LU may be provided with a
異なる色のレーザヘッド10が配された場合には、それぞれのレーザヘッド10に合わせてコア径の異なる、即ち最小許容曲げ半径の異なる光ファイバー20が用いられる場合がある。この場合、ループ部20aの半径は、最も大きな最小許容曲げ半径に設定されることとなる。
When laser heads 10 of different colors are arranged,
本実施の形態では、各レーザヘッド10とバンドル30との間に、最小許容曲げ半径R
を有する円弧に沿った光ファイバー20のループ部20aが形成される。これにより、ループ部20aの内側には、光ファイバー20に占有されないスペースSが生じる。このスペースSには、照明装置の他の構成部材を配することが可能となる。
In the present embodiment, the minimum allowable bending radius R is between each
A
このように、本実施の形態では、各光ファイバー20が最小許容曲げ半径Rよりも小さく曲がらないようにしつつ、各レーザヘッド10とバンドル30との間で各光ファイバー20が分散する(広くバラける)のを抑えることができる。よって、光ファイバー20の破損を防止しつつ、光ファイバー20の占有スペースを低減することができる。この結果、照明装置の小型化を図ることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態において、各光ファイバー20の一部をループ部20aとし、ループ部20aを最小許容曲げ半径Rの円弧に保持するために、全ての光ファイバー20を結束バンド50にて結束した構成が、本発明の配置手段に相当する。
In the present embodiment, a part of each
<第2の実施形態>
図3は、第2の実施形態に係る照明装置におけるレーザヘッド11の配置方法について説明するための図である。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of arranging the
図3(a)に示すように、まず、光ファイバー21のループ部21aを沿わせるための最小許容曲げ半径Rの円周Cが規定される。そして、この円周C上の一点P0に接する接線K0が描かれる。レーザヘッド11は、接点P0から接線K0に沿って直線的に延びた光ファイバー21がカップリング部111に結合されるべく、そのカップリング部111の中心が接線K0に一致するように、かつ接線K0と平行となるように配置される。また、レーザヘッド11は、前側の角部が円周Cに接するように配置される。これにより、カップリング部111に結合された光ファイバー21は、接線K0に沿って接点P0に直線的に延びた後に、円周Cに沿ってループを描く。レーザヘッド11の角部が円周Cに接する点は、次の接点P1とされる。
As shown in FIG. 3A, first, the circumference C of the minimum allowable bending radius R for allowing the
次に、図3(b)に示すように、接点P1に接する接線K1が描かれ、図1(a)と同様にして、次のレーザヘッド11が、そのカップリング部111の中心が接線K1に一致するように、かつ接線K1と平行となるように配置される。こうして、順次、円周C上に接点P2、P3・・・が設けられ、これら接点P2、P3を基準としてレーザヘッド11が配置される。
Next, as shown in FIG. 3B, a tangent line K1 in contact with the contact point P1 is drawn. Similarly to FIG. 1A, the
なお、2つの接点間の角度θは、カップリング部111から円弧に接する側面までの長さM(通常は、レーザヘッド11の幅の半分となる)と、円周Cの半径、即ち最小許容曲げ半径R用いて、次式の通り表わされる。
θ=COS−1(1−M/R) … (1)
よって、この場合、円周Cの周囲に配置できるレーザヘッド11の個数mは、次式の通りとなる。
m=360/θ … (2)
Note that the angle θ between the two contact points is the length M (usually half the width of the laser head 11) from the
θ = COS −1 (1-M / R) (1)
Therefore, in this case, the number m of the laser heads 11 that can be arranged around the circumference C is as follows.
m = 360 / θ (2)
図4は、第2の実施形態に係る照明装置の具体的な構成を示す図である。図4(a)、(b)は、それぞれ、構成例1に係る照明装置の平面図および側面図である。図4(c)、(d)は、それぞれ、構成例2に係る照明装置の平面図および側面図である。なお、図4(b)、(d)では、便宜上、複数のレーザヘッド11が、一つにまとめられて一点鎖線で表わされている。 FIG. 4 is a diagram illustrating a specific configuration of the illumination device according to the second embodiment. 4A and 4B are a plan view and a side view of the illumination device according to Configuration Example 1, respectively. 4C and 4D are a plan view and a side view, respectively, of the lighting device according to Configuration Example 2. FIG. In FIGS. 4B and 4D, for the sake of convenience, the plurality of laser heads 11 are combined into a single dot and dash line.
図4(a)、(b)を参照して、構成例1に係る照明装置は、光源ユニットLUを備えている。光源ユニットLUは、複数のレーザヘッド11と、各レーザヘッド11に対応し
て設けられた複数の光ファイバー21と、複数の光ファイバー21の出射端部を結束するバンドル31と、各レーザヘッド11を固定するための台座部41とを備えている。
Referring to FIGS. 4A and 4B, the illumination device according to Configuration Example 1 includes a light source unit LU. The light source unit LU fixes a plurality of laser heads 11, a plurality of
各光ファイバー21は、その一部に、ほぼ真円であって最小許容曲げ半径Rのループ部21aを有している。各光ファイバー21は、ループ部21aにおいて、一つの束にまとめられ、束となった光ファイバー21が、たとえば、ループ部21aの接点P0の位置からバンドル31へ延びている。このとき、接点P0から出た光ファイバー21の束は、接点P5に対応する光ファイバー21に干渉しないよう、図4(b)に示すように、やや斜め上方に持ち上げられる。
Each
各レーザヘッド11は、ループ部21aの外周に、図3で説明した配置方法によって配置されている。本構成例では、上記長さMがループ部21aの半径Rの2分の1であるレーザヘッド11が用いられている。この照明装置では、接点間の角度θが、上記(1)式より、θ=60°となっており、配置されるレーザヘッド11の個数mが、上記(2)式より、m=6個となっている。
Each
なお、レーザヘッド11、光ファイバー21およびバンドル31の構造は、第1の実施形態のレーザヘッド10、光ファイバー20およびバンドル30と同様である。
The structures of the
各レーザヘッド11は、円形の台座部41に固定されている。台座部41は、レーザヘッド11を冷却するための冷却ジャケットとしても機能する。このため、台座部41には、内部に所定のパターンにて流路41aが形成されており、さらに流路41a内には複数の放熱フィン41bが設けられている。
Each
台座部41の周面には、流路41aに繋がる流入口411および流出口412が設けられている。流入口411および流出口412は、冷却システム(図1参照)へ繋がっている。流入口411から流入した冷却液は、台座部41内の流路41aを通って流出口412から流出する。こうして、冷却液により台座部41が冷却され、台座部41に固定されたレーザヘッド11が冷却される。
An
図5は、光ファイバー21のループ部21aおよびレーザヘッド11を台座部41に固定するための構造を示す図である。図5(a)は、保持体51の配置位置を示す要部の平面図である。図5(b)、(c)は、光ファイバー21を保持した状態の保持体51の側面図および正面図である。
FIG. 5 is a view showing a structure for fixing the
図5(a)に示すように、台座部41には、複数の保持体51が配置されている。複数の保持体51は、台座部41上において、ループ部20aと同じ半径Rの円弧を描くように配列されている。本構成例では、たとえば、6つの保持体51が、各光ファイバー21がループ部21aの円弧に沿い始める位置に、それぞれ、配置されている。なお、図5(a)には、台座部41に配列された保持体51の一部のみが示されている。
As shown in FIG. 5A, a plurality of holding
図5(b)、(c)に示すように、保持体51は、上部が切欠かれた筒形状を有する頭部511と、頭部511から下方に延びる支柱部512と、支柱部512を支える基盤部513により構成されている。保持体51は、頭部511によって複数のファイバー21を結束しているとともに、基盤部512により台座部41に固定されている。
As shown in FIGS. 5B and 5C, the holding
光ファイバー21のループ部21aは、保持体51によって保持されることにより、最小許容曲げ半径Rの円弧の状態に保たれている。また、台座部41と所定の距離だけ離れた状態に保たれている。なお、保持体51による保持に加えて、ループ部21aを適宜、結束バンドで結束するようにしても良い。こうすると、ループ部21aを、より強固に最
小許容曲げ半径Rの円弧の状態に保つことができる。勿論、保持体51自身の数を増やす(たとえば、本構成例では12個とする)ことにより、強固な保持が行われるようにしても良い。
The
図5(a)に示すように、レーザヘッド11には、両側面にフランジ部114が設けられている。レーザヘッド11は、フランジ部114によって台座部41に固定される。本実施の形態では、2つのレーザヘッド11が真横に並ばないため、フランジ部114が、レーザヘッド11の配置に影響を与えることがない。
As shown in FIG. 5A, the
次に、図4(c)、(d)を参照して、構成例2に係る照明装置では、上記長さMがループ部21aの半径Rの4分の1であるレーザヘッド11が用いられている。この照明装置では、接点間の角度θが、上記(1)式より、θ=41.4°となっており、配置されるレーザヘッド11の個数mが、上記(2)式より、m=8個となっている。
Next, referring to FIGS. 4C and 4D, in the illumination device according to Configuration Example 2, the
本構成例に係る照明装置の構成は、レーザヘッド11の個数を除き、構成例1の照明装置とほぼ同様である。ただし、本構成例では、8個のレーザヘッド11が配置されているため、それに合わせて、少なくとも8個の保持体51が配置されている。また、本構成例では、バンドル31へ向かう光ファイバー21の束が、光ファイバー21ではなく、接点P7に対応するレーザヘッド11に干渉する惧れがある。よって、図4(d)に示すように、バンドル31へ向かう光ファイバー20の束が、レーザヘッド11に干渉しないように、斜め上方に持ち上げられている。
The configuration of the illumination device according to this configuration example is substantially the same as that of the configuration example 1 except for the number of laser heads 11. However, in this configuration example, since eight laser heads 11 are arranged, at least eight holding
本実施の形態では、第1の実施形態と同様な作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。 In the present embodiment, in addition to the same functions and effects as those of the first embodiment, the following functions and effects can be achieved.
即ち、本実施の形態では、各レーザヘッド11が、ループ部21aの周りにコンパクトに配置される。よって、より一層、照明装置の小型化を図ることが可能となる。
In other words, in the present embodiment, each
さらに、本実施の形態では、ループ部21aが真円形状であり、何れの光ファイバー21もレーザヘッド11からループ部21aまで直線的に延びている。これにより、全ての光ファイバー21の曲り具合が等しくなり、全ての光ファイバー21内の光の伝搬具合が等しくなるので、バンドル31から出射される照明光の輝度ムラが低減される。
Furthermore, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態において、台座部41に複数の保持体51を配列し、保持体51によってループ部20aを最小許容曲げ半径Rの円弧に保持した構成が、本発明の配置手段に相当する。なお、上記実施の形態1のように、各光ファイバー21を、最小曲げ半径Rとなるように結束バンド50で束ねた後、保持体51に保持させるようにしても良い。この場合、結束バンド50と保持体51とが、本発明の配置手段に相当する。
In the present embodiment, a configuration in which a plurality of holding
<第3の実施形態>
図6は、第3の実施形態に係る照明装置を示す図である。図6(a)、(b)は、それぞれ、構成例1に係る照明装置の平面図および側面図である。図6(c)、(d)は、それぞれ、構成例2に係る照明装置の平面図および側面図である。なお、図6(b)、(d)では、便宜上、複数の第1レーザヘッド12および第2レーザヘッド13が、それぞれ、一つにまとめられて一点鎖線で表わされている。
<Third Embodiment>
FIG. 6 is a diagram illustrating a lighting device according to the third embodiment. FIGS. 6A and 6B are a plan view and a side view, respectively, of the lighting apparatus according to Configuration Example 1. FIGS. 6C and 6D are a plan view and a side view, respectively, of the lighting apparatus according to Configuration Example 2. In FIGS. 6B and 6D, for the sake of convenience, the plurality of first laser heads 12 and the second laser heads 13 are combined into one and represented by a one-dot chain line.
図6(a)、(b)を参照して、構成例1に係る照明装置は、光源ユニットLUを備えている。光源ユニットLUは、複数の第1レーザヘッド12および第2レーザヘッド13と、複数の第1光ファイバー22および第2光ファイバー23と、バンドル32と、台座部42とを備えている。
Referring to FIGS. 6A and 6B, the illumination device according to Configuration Example 1 includes a light source unit LU. The light source unit LU includes a plurality of first laser heads 12 and second laser heads 13, a plurality of first
第1レーザヘッド12には、G光を出射するレーザヘッドと、B光を出射するレーザヘッドとが用いられている。第1レーザヘッド12には、第1光ファイバー22が結合されている。
As the
各第1光ファイバー22は、その一部に、ほぼ真円であって最小許容曲げ半径Raのループ部22aを有している。各第1光ファイバー22は、ループ部22aにおいて、一つの束にまとめられ、束となった第1光ファイバー22が、たとえば、ループ部22aの所定の位置からバンドル32へ延びている。
Each first
各第1レーザヘッド12は、ループ部22aの外周に、図3で説明した配置方法によって配置されている。
Each
第1レーザヘッド12および第1光ファイバー22の台座部42への固定構造は、図5で説明した第2の実施形態の固定構造と同様である。
The fixing structure of the
第2レーザヘッド13には、R光を出射するレーザヘッドが用いられている。第2レーザヘッド13には、第2光ファイバー23が結合されている。
As the
各第2光ファイバー23は、その一部に、ほぼ真円であって最小許容曲げ半径Rbのループ部23aを有している。各第2光ファイバー23は、ループ部23aにおいて、一つの束にまとめられ、束となった第2光ファイバー23が、たとえば、ループ部22aの所定の位置からバンドル32へ延びている。
Each second
ここで、R光を出射する第2レーザヘッド13に用いる第2光ファイバー23の開口数は、G光やB光を出射する第1レーザヘッド12に用いる第1光ファイバー22の開口数よりも小さい。このため、第2光ファイバー23には、第1光ファイバー22よりもコア径が小さな光ファイバーを用いることができる。このように、第2光ファイバー23は、第1光ファイバー22よりもコア径が小さな光ファイバーが用いられるため、その最小許容曲げ半径Rbも、第1光ファイバー22の最小許容曲げ半径Raに比べて小さくなる。
Here, the numerical aperture of the second
第2光ファイバー23は、そのループ部23aが第1光ファイバー22のループ部22aの内側であって、ループ部22aとほぼ同心円となるように配置されている。そして、各第2レーザヘッド13は、ループ部23aの外周であってループ部22aの内側に、図3で説明した配置方法によって配置されている。
The second
なお、第2レーザヘッド13および第2光ファイバー23の台座部42への固定構造も、図5で説明した第2の実施形態の固定構造と同様である。
Note that the fixing structure of the
ループ部22a、23aから出た光ファイバー22、23の束は、第1レーザヘッド12や第2レーザヘッド23と干渉しないよう、図6(b)に示すように、斜め上方に持ち上げられてバンドル32に向かい、それらの出射端部がバンドル32によって結束される。
As shown in FIG. 6B, the bundle of the
こうして、各第1レーザヘッド12から出射されたG光、B光および各第2レーザヘッド13から出射されたR光が合成された白色の照明光がバンドル32の前端部から出射される。
In this way, white illumination light obtained by combining the G light and B light emitted from each
なお、図6(c)、(d)には、構成例2に係る照明装置が示されている。この照明装置のように、第2レーザヘッド13の個数が配置可能な個数より少なく、第2レーザヘッ
ド13がループ部23aの外周の一部にのみ配置される場合には、ループ部23aをループ22a内に偏って配置することができる。このようにすれば、ループ部22aの内側に極力広いスペースを残すことができ、このスペースに更なる構成部材を配置することが可能となる。また、本構成例のように、ループ22aの外周に配置される第1レーザヘッド12の個数が配置可能な個数より少ない場合には、第1レーザヘッド12が配置されていないスペースを通って第1光ファイバー22の束や第2光ファイバー23の束がバンドル32へ導かれるような構成とすることができる。このようにすれば、ループ部22a、23aからの引出し部分において、第1光ファイバー22や第2光ファイバー23を曲げなくて済む。
FIGS. 6C and 6D show the lighting device according to the configuration example 2. FIG. When the number of the second laser heads 13 is smaller than the number that can be arranged and the
本実施の形態では、第1の実施形態および第2の実施形態と同様な作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。 In the present embodiment, in addition to the same functions and effects as those of the first embodiment and the second embodiment, the following functions and effects can be achieved.
即ち、本実施の形態では、第1ファイバー22のループ部22aの内側、即ち、第1光ファイバー22の分散を抑えることによって生じたスペースを有効に利用して、さらなるレーザヘッド(第2レーザヘッド13)を配置するようにしたので、照明装置の更なる小型化を図ることができる。
That is, in the present embodiment, a further laser head (second laser head 13) is used by effectively using the space generated by suppressing the dispersion of the first
<第4の実施形態>
図7および図8は、第4の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。図7(a)は、光源ユニットLUが収納ケース50に収納される前の状態を示す斜視図であり、図7(b)は、光源ユニットLUが収納ケース50に収納された状態を示す斜視図である。また、図8(a)、(b)は、それぞれ、光源ユニットLUの構成を示す平面図およびお側面図である。なお、図7では、便宜上、光源ユニットLUが簡略化して表わされている。また、図7(b)では、収容ケース50の内部が透視されている。
<Fourth Embodiment>
7 and 8 are diagrams showing the configuration of the illumination device according to the fourth embodiment. FIG. 7A is a perspective view showing a state before the light source unit LU is stored in the
図7に示すように、照明装置は、3つの光源ユニットLUと、これら光源ユニットLUを収納するケース50とを備えている。
As shown in FIG. 7, the lighting device includes three light source units LU and a
図8に示すように、光源ユニットLUは、複数の第1レーザヘッド14および第2レーザヘッド15と、複数の第1光ファイバー24および第2光ファイバー25と、バンドル33と、台座部43とを備えている。光源ユニットLUは、台座部43を除いて、図6(a)、(b)により説明した第3の実施形態の構成例1の光源ユニットLUと同様な構成を有している。このため、光源ユニットLUからは、白色の照明光が出射される。
As shown in FIG. 8, the light source unit LU includes a plurality of first laser heads 14 and second laser heads 15, a plurality of first
台座部43は、方形状を有しており、内部には所定のパターンにて流路が形成されている。また、流路内には複数の放熱フィンが設けられている。台座部41の前面、即ち、バンドル33が配置されている側の側面には、流路に繋がる流入口431および流出口432が設けられている。流入口431および流出口432は、冷却システム(図1参照)へ繋がっており、流入口431から流入した冷却液が、台座部43内の流路を通って流出口432から流出する。
The
図7に戻り、収納ケース50は、前方が開口した直方体のケース本体501を備えている。ケース本体501内には、下段、中段および上段に、一対の棚板部502が設けられている。これら3組の棚板部502によって、ケース本体501内には、上下に3つスロット部503が形成されている。
Returning to FIG. 7, the
3つの光源ユニットLUは、それぞれ、前方から各スロット部503に挿入される。このように、収納ケース50に収納されることによって、3つの光源ユニットLUが、積み重ねられた状態で保持される。
The three light source units LU are respectively inserted into the
本実施の形態では、第1の実施形態ないし第3の実施形態の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏することができる。 In the present embodiment, in addition to the functions and effects of the first to third embodiments, the following functions and effects can be achieved.
即ち、本実施の形態では、複数の光源ユニットLUからの光を合成することができるので、照明装置の高輝度化を図ることができる。また、光源ユニットLUが個々に着脱可能であるため、光源ユニットLUの個数を増減したり光源ユニットを交換したりする作業を容易に行うことができる。 That is, in the present embodiment, the light from the plurality of light source units LU can be synthesized, so that the luminance of the lighting device can be increased. Further, since the light source units LU can be individually attached and detached, the work of increasing or decreasing the number of the light source units LU or exchanging the light source units can be easily performed.
また、光源ユニットLUを交換する際には、対象となる光源ユニットLUのみをスロット部503から抜き出せばよく、光源ユニットLUを容易に交換することができる。
Further, when replacing the light source unit LU, only the target light source unit LU has to be extracted from the
なお、本実施の形態では、収容ケース50に3つのスロット部503が設けられているが、さらに多くのスロット部503を設けることもできる。また、全てのスロット部503に光源ユニットLUが収納される必要はなく、必要な輝度に応じて、収容される光源ユニットLUの個数が調整されるとよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、レーザヘッド14、15、光ファイバー22、23およびバンドル33による構成部分が、台座部43の上面のみに設けられている。しかしながら、図9(a)に示すように、かかる構成部分が、台座部43の上下両面に設けられるような構成とすることもできる。このようにすれば、上下方向にコンパクトな照明装置を実現できる。
Further, in the present embodiment, the constituent parts including the laser heads 14 and 15, the
さらに、図9(b)に示すように、収容ケース50に替えて、台座部43の上面の四隅にそれぞれ凹部433を形成するとともに、台座部43の下面の四隅にそれぞれ脚部434を設け、脚部434を凹部433に挿入することにより、複数の光源ユニットLUを積み重ねた状態に保持するような構成とすることもできる。
Further, as shown in FIG. 9B, instead of the
さらに、本実施の形態では、R光を出射するレーザヘッド、G光を出射するレーザヘッドおよびB光を出射するレーザヘッドを配することにより白色の照明光を出射する3つの光源ユニットLUが収容ケース50に収容されるような構成とされている。しかしながら、R光、G光、B光のみをそれぞれ出射する3つの光源ユニットLUが収容ケース50に収容される構成とされても良い。
Further, in the present embodiment, three light source units LU that emit white illumination light by arranging a laser head that emits R light, a laser head that emits G light, and a laser head that emits B light are accommodated. It is configured to be accommodated in the
また、本実施の形態では、複数の光源ユニットLUが上下方向に並ぶ状態で保持されるよう、収容ケース50が構成されている。しかしながら、これに限らず、複数の光源ユニットLUが左右方向(横方向)に並ぶ状態で保持されるよう、収容ケース50が構成されても良い。
Further, in the present embodiment, the
<投写型映像表示装置の実施形態>
図10は、本実施の形態の照明装置が搭載されたプロジェクタの光学系を示す図である。
<Embodiment of Projection Display Apparatus>
FIG. 10 is a diagram showing an optical system of a projector on which the illumination device of the present embodiment is mounted.
照明装置1は、たとえば、第4の実施形態で説明した構成である。この場合、図9に示す各光源ユニットLUのバンドル33がさらに他のバンドルによって束ねられて照明光が集積される。照明装置1からは、R光、G光およびB光が合成された白色の照明光が出射される。なお、照明装置1として、第1の実施形態ないし第3の実施形態で説明した構成を用いることもできる。
The
照明装置1から出射された照明光は、ロッドインテグレータ2によって照度分布が均一
化された後、リレーレンズやミラーからなるリレー光学系7を介して、3DMD(Digital Micro-mirror Device)用色分離合成プリズム8のTIR(TotalInternal Reflection)プリズム81に入射される。なお、3DMD用色分離合成プリズム8の構成の詳細は、たとえば、特開2006−79080号公報に記載されている。
Illumination light emitted from the illuminating
3DMD用色分離合成プリズム8に入射された照明光は、3DMD用色分離合成プリズム8を構成するダイクロイック膜82、83によって分離され、DMDからなる反射型のR光用表示素子9R、G光用表示素子9GおよびB光用表示素子9Bのそれぞれに入射される。これら表示素子9R、9G、9Bによって変調されたR光、G光、B光は、3DMD用色分離合成プリズム8によって光路が統合され、各色光が色合成された光(映像光)がTIRプリズム81から投写レンズ6に入射される。
The illumination light incident on the 3DMD color separation /
投写レンズ6に入射された映像光は、拡大されてスクリーン(被投写面)に投写される。 The image light incident on the projection lens 6 is enlarged and projected onto the screen (projection surface).
なお、図10には、TIRプリズム81を用いる光学系を示したが、上記各実施形態に係る照明装置は、複数のダイクロイックミラーによって分離した色光を3方から3つの液晶パネルに入射させ、各液晶パネルによって変調された色光をダイクロイックプリズムによって合成するタイプの光学系等、他の光学系における照明装置にも適宜用いることができる。
Although FIG. 10 shows an optical system using the
<その他>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記の他に種々の変更が可能である。
<Others>
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and the embodiment of the present invention can be variously modified in addition to the above.
たとえば、上記各実施形態では、光ファイバー20(21、22、23、24、25)の一部が、真円のループ部20a(21a、22a、23a、24a、25a)とされている。即ち、各光ファイバー20の一部が、同一の真円の円弧に沿うように配置されている。しかしながら、これに限らず、ループ部20aが楕円とされても良い。即ち、各光ファイバー20の一部が、同一の楕円の円弧に沿うように配置されるようにしても良い。
For example, in each of the embodiments described above, a part of the optical fiber 20 (21, 22, 23, 24, 25) is a perfect
さらに、各光ファイバー20(21、22、23、24、25)の一部を、同一の円弧に沿わせることができるのであれば、必ずしも全ての光ファイバー20がループ形状とされる必要がない。たとえば、図11(a)に示すように、一つの光ファイバーがループ形状とされ、他の光ファイバーが、その光ファイバーのループ部に沿うように曲げられ、結束バンドや保持体で固定されるような構成としても良い。
Furthermore, as long as a part of each optical fiber 20 (21, 22, 23, 24, 25) can be made to follow the same circular arc, not all the
また、第2の実施形態のように、台座部41に円弧に沿うように保持体51が配置される構成の場合には、保持体51で保持すれば、光ファイバー21の一部が所定の円弧に保たれる。よって、この場合は、図11(b)に示すように、複数の光ファイバーを、全てループ形状としないような構成とすることもできる。
In the case where the holding
さらに、各実施の形態では、ループ部20a(21a、22a、23a、24a、25a)の半径が光ファイバー20の最小許容曲げ半径Rに設定されている。即ち、各光ファイバー20の一部が、最小許容曲げ半径Rを有する同一の円弧に沿うように配置されている。しかしながら、これに限らず、ループ部20aの半径は、最小許容曲げ半径Rより大きな値に設定されても良い。即ち、各光ファイバー20の一部が、最小許容曲げ半径Rより大きな半径を有する同一の円弧に沿うように配置されるようにしても良い。
Furthermore, in each embodiment, the radius of the
さらに、本発明の照明装置は、プロジェクタの他、露光装置や加工用照明機など他の機
器に搭載することもできる。
Furthermore, the illumination device of the present invention can be mounted on other devices such as an exposure device and a processing illumination machine in addition to a projector.
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。 In addition, the embodiment of the present invention can be variously modified as appropriate within the scope of the technical idea shown in the claims.
10、11 レーザヘッド(光源部)
12、14 第1レーザヘッド(光源部、第1の光源部)
13、15 第2レーザヘッド(光源部、第2の光源部)
20、21 光ファイバー
22、24 第1光ファイバー(第1の光ファイバー)
23、25 第2光ファイバー(第2の光ファイバー)
30、31、32、33 バンドル(結束部)
41、42、43 台座部
41a 流路(冷却手段)
41b 放熱フィン(冷却手段)
433 凹部(保持部)
434 脚部(保持部)
50 収容ケース(保持部)
LU 光源ユニット
10, 11 Laser head (light source)
12, 14 First laser head (light source unit, first light source unit)
13, 15 Second laser head (light source unit, second light source unit)
20, 21
23, 25 Second optical fiber (second optical fiber)
30, 31, 32, 33 Bundle (Bundling part)
41, 42, 43
41b Radiation fin (cooling means)
433 recess (holding part)
434 Leg (holding part)
50 Storage case (holding part)
LU light source unit
Claims (6)
前記各光源部にそれぞれ結合され、前記各光源部からの光が入射する複数の光ファイバーと、
前記複数の光ファイバーを結束する結束部と、
前記各光ファイバーの一部が、最小許容曲げ半径以上の半径を有する同一の円弧に沿うように、前記各光ファイバーを配置するための配置手段と、を備える、
ことを特徴とする照明装置。 A plurality of light source units that emit light;
A plurality of optical fibers that are respectively coupled to the light source units and into which light from the light source units is incident;
A bundling unit for bundling the plurality of optical fibers;
Arrangement means for arranging each optical fiber so that a part of each optical fiber is along the same circular arc having a radius equal to or larger than a minimum allowable bending radius;
A lighting device characterized by that.
前記各光源部は、前記光ファイバーが前記光源部から前記円弧まで直線的に延びて前記円弧に沿うとともに、前記光源部の端部が前記円弧に接するように配置される、
ことを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1.
Each of the light source units is arranged so that the optical fiber extends linearly from the light source unit to the arc and follows the arc, and an end of the light source unit is in contact with the arc.
A lighting device characterized by that.
前記円弧は、第1の円弧と、当該第1の円弧の内側に規定される当該第1の円弧より小さい半径の第2の円弧と、を含み、
前記各光源部は、第1の円弧の外側に配置される第1の光源部と、前記第1の円弧と前記第2の円弧との間に配置される第2の光源部と、を含み、
前記各光ファイバーは、前記第1の光源部からの光が入射され、前記第1の円弧に沿うように配置される第1の光ファイバーと、前記第2の光源部からの光が入射され、前記第2の円弧に沿うように配置される第2の光ファイバーと、を含む、
ことを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1 or 2,
The arc includes a first arc and a second arc having a smaller radius than the first arc defined inside the first arc;
Each of the light source units includes a first light source unit disposed outside the first arc, and a second light source unit disposed between the first arc and the second arc. ,
Each of the optical fibers receives light from the first light source unit, receives light from the first optical fiber disposed along the first arc, and light from the second light source unit, and A second optical fiber disposed along the second arc,
A lighting device characterized by that.
前記複数の光源部を固定するための台座部を備え、
前記台座部に、前記各光源部を冷却するための冷却手段が配されている、
ことを特徴とする照明装置。 In the illuminating device as described in any one of Claims 1 thru | or 3,
A pedestal part for fixing the plurality of light source parts;
Cooling means for cooling each light source unit is disposed on the pedestal unit.
A lighting device characterized by that.
前記複数の光源部と、前記複数の光ファイバーと、前記結束部と、前記配置手段とを含む光源ユニットが複数配され、
前記複数の光源ユニットを並べた状態に保持する保持部をさらに備える、
ことを特徴とする照明装置。 In the illuminating device as described in any one of Claims 1 thru | or 4,
A plurality of light source units including the plurality of light source units, the plurality of optical fibers, the bundling unit, and the arrangement unit;
A holding unit that holds the plurality of light source units in an aligned state;
A lighting device characterized by that.
前記保持部は、前記光源ユニットを個々に取り出せるように保持する、
ことを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 5.
The holding unit holds the light source units so that they can be taken out individually.
A lighting device characterized by that.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
US10281634B2 (en) | 2012-06-14 | 2019-05-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Light source apparatus |
-
2010
- 2010-03-19 JP JP2010063619A patent/JP2011198588A/en active Pending
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