JP2012048832A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置及び当該光源装置を内蔵するプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light source device and a projector incorporating the light source device.
近年、プロジェクターの光源として発光ダイオード等の固体光源を用いることが検討されている。例えば、特許文献１に記載されているように、複数の発光ダイオードとアレイ状レンズと、球面レンズによる集光レンズを用いた光源装置が提案されている。
このような光源装置において、従来は集光レンズの球面収差を補正できるように、光源装置の発光ダイオードと球面の集光レンズの設置間隔を、光源装置の中心から周辺部につれて狭くし、前記アレイ状レンズと発光ダイオードの光軸がずれるように設置されている。
In recent years, it has been studied to use a solid-state light source such as a light emitting diode as a light source of a projector. For example, as described in Patent Document 1, a light source device using a plurality of light emitting diodes, an array lens, and a condensing lens using a spherical lens has been proposed.
In such a light source device, conventionally, in order to correct the spherical aberration of the condensing lens, an installation interval between the light emitting diode of the light source device and the spherical condensing lens is narrowed from the center of the light source device to the peripheral portion, and the array The lens and the light emitting diode are installed so that their optical axes are deviated.
しかしながら、従来のプロジェクターにおいては、各々の発光ダイオードから放射される光線のうち、従来の技術で補正できる球面収差はわずかな領域に限られている。例えば主光線の近傍領域である。さらに、従来技術では、サジタル面内（サジタル方向）の収差に関しては何も考慮されていない。このため、十分に集光させることは困難であった。また、発光ダイオードは発光面積が大きく、小さな領域に集光させるためには半導体レーザーのような発光面積の小さな固体光源の方が好ましい。しかしながら、この従来技術に半導体レーザーを適応したとしても、球面レンズでの結像性能を考慮すると、やはり十分に集光させることは困難である。特に、光源の数が多い場合には、集光レンズの有効径が大きくなり、同じ焦点距離ならば、Ｆ／値は小さくなる。球面収差はＦ／値の２乗に反比例するため、Ｆ／値が小さくなるほど集光能力の劣化が顕著になるという問題がある。 However, in the conventional projector, among the light rays emitted from the respective light emitting diodes, the spherical aberration that can be corrected by the conventional technique is limited to a small region. For example, the region near the chief ray. Furthermore, in the prior art, no consideration is given to the aberration in the sagittal plane (sagittal direction). For this reason, it has been difficult to condense sufficiently. In addition, the light emitting diode has a large light emitting area, and a solid light source having a small light emitting area such as a semiconductor laser is preferable for condensing light in a small region. However, even if a semiconductor laser is applied to this conventional technique, it is still difficult to condense sufficiently in consideration of imaging performance with a spherical lens. In particular, when the number of light sources is large, the effective diameter of the condensing lens increases, and the F / value decreases with the same focal length. Since spherical aberration is inversely proportional to the square of F / value, there is a problem in that the deterioration of the light collecting ability becomes more remarkable as the F / value becomes smaller.
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、複数の光源からの光線を十分に集光させることのできる光源装置を提供することを目的とする。特に、光源の数が多い場合には特に有効な手段となる。また、このような光源装置を備えるプロジェクターを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a light source device that can sufficiently collect light rays from a plurality of light sources. This is particularly effective when the number of light sources is large. Moreover, it aims at providing a projector provided with such a light source device.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
［適用例１］本適用例に係る光源装置は、放射角のアスペクト比が非対称である複数の半導体レーザーで構成される半導体レーザーアレイと、前記半導体レーザーからの光線を平行化するコリメーターレンズで構成されたコリメーターレンズアレイと、前記コリメーターレンズアレイで平行化された光線を集光させる集光レンズとを備えた光源装置であって、前記集光レンズは、入射面が平面で出射面が双曲面であり、前記半導体レーザーアレイの各々の放射角の略最大の方向と前記集光レンズの光軸を含む放射方向とを合わせたことを特徴とする。 Application Example 1 A light source device according to this application example includes a semiconductor laser array composed of a plurality of semiconductor lasers having an asymmetric angle ratio of radiation angles, and a collimator lens that collimates light beams from the semiconductor laser. A light source device comprising a configured collimator lens array and a condensing lens that condenses the light collimated by the collimator lens array, wherein the condensing lens has a flat entrance surface and an exit surface Is a hyperboloid, characterized in that the substantially maximum direction of each radiation angle of the semiconductor laser array and the radiation direction including the optical axis of the condenser lens are combined.
本適用例によれば、球面収差は、入射面が平面で出射面が双曲面の集光レンズで補正され、サジタル方向の収差は、半導体レーザーの放射角が略最小となる方向に調整されているため、収差の発生を抑制できる。この理由は、前記放射方向（メリディオナル方向）とサジタル方向は直角の関係であり、半導体レーザーの放射角も略最大方向と略最小方向とが直角の関係であり、半導体レーザーの放射角の略最大の方向と前記集光レンズの光軸を含む放射方向とを合わせているため、集光レンズ３のサジタル方向と半導体レーザー１の放射角の略最小方向とが必然的にあうように調整されることによる。 According to this application example, the spherical aberration is corrected by a condensing lens having a flat entrance surface and a hyperboloidal exit surface, and the sagittal aberration is adjusted to a direction in which the radiation angle of the semiconductor laser is substantially minimized. Therefore, the occurrence of aberration can be suppressed. The reason for this is that the radiation direction (meridional direction) and the sagittal direction are perpendicular to each other, and the radiation angle of the semiconductor laser is also perpendicular to the substantially maximum direction and the substantially minimum direction. And the radiation direction including the optical axis of the condenser lens are adjusted so that the sagittal direction of the condenser lens 3 and the substantially minimum direction of the radiation angle of the semiconductor laser 1 are inevitably adjusted. It depends.
また、本適応例によれば、収差の発生を抑制できるため、集光領域をより小さくすることが可能となる。このため、エテンデューが改善され光変調装置のサイズを小さくすることができる。しいては、プロジェクターの小型が可能となる。 In addition, according to this application example, since the occurrence of aberration can be suppressed, the condensing region can be further reduced. For this reason, etendue is improved and the size of the light modulation device can be reduced. Therefore, the projector can be downsized.
［適用例２］上記適用例１に記載の光源装置において、前記集光レンズの出射面の双曲面の円錐定数をＫとし、半導体レーザーの波長における前記集光レンズの屈折率をｎとすると、
−ｎ2×１．１ ＜ Ｋ ＜ −ｎ2×０．９
であることを特徴とする。
Application Example 2 In the light source device described in Application Example 1, when the conic constant of the hyperboloid of the exit surface of the condenser lens is K, and the refractive index of the condenser lens at the wavelength of the semiconductor laser is n,
−n 2 × 1.1 <K <−n 2 × 0.9
It is characterized by being.
本適用例によれば、入射面が平面で出射面が双曲面近似の非球面集光レンズとなるため、レンズの有効径に関係なく放射方向の収差（球面収差）が補正されるので、光源のアレイ数を増やすこと（高輝度化）が可能となる。一般に、入射面が平面で、出射面が双曲面の非球面で、その双曲面の円錐定数が屈折率のマイナス２乗である非球面レンズは、球面収差がゼロとなるザイデルの無収差レンズの一つとして公知である。 According to this application example, since the entrance surface is a flat surface and the exit surface is an aspherical condenser lens having a hyperboloidal approximation, the radial aberration (spherical aberration) is corrected regardless of the effective diameter of the lens. It is possible to increase the number of arrays (increase brightness). In general, an aspherical lens in which the incident surface is a flat surface, the output surface is a hyperboloid aspheric surface, and the conic constant of the hyperboloid is a minus square of the refractive index is a Seidel non-aberration lens in which the spherical aberration is zero. Known as one.
［適用例３］上記適用例１、または２に記載の光源装置において、前記集光レンズのＦ／値は、１以下であることを特徴とする。 Application Example 3 In the light source device according to Application Example 1 or 2, the F / value of the condenser lens is 1 or less.
本適用例によれば、Ｆ／値が１以下の明るいレンズであっても、収差の影響を抑制することが可能となる。 According to this application example, even with a bright lens having an F / value of 1 or less, the influence of aberration can be suppressed.
［適用例４］上記適用例１〜３に記載の光源装置において、集光レンズによって集光された集光部に蛍光体が配置されていることを特徴とする。 Application Example 4 In the light source device according to any one of Application Examples 1 to 3, the fluorescent material is disposed in the light collecting part condensed by the condenser lens.
本適用例によれば、集光部に蛍光体が配置されているため、発光領域の小さい白色光源が実現可能となる。なぜならば、蛍光体による波長変換では、集光部の大きさはそれほど変化しないため、集光された状態で蛍光体に入射すれば発光領域の小さい白色光源が可能となる。 According to this application example, since the phosphor is arranged in the light collecting unit, a white light source with a small light emitting region can be realized. This is because in the wavelength conversion by the phosphor, the size of the condensing part does not change so much, so that if the light is incident on the phosphor in the condensed state, a white light source having a small light emitting region is possible.
［適用例５］上記適用例１〜４に記載の光源装置において、前記蛍光体は、回転ホイール上に形成されていることを特徴とする。 Application Example 5 In the light source devices according to Application Examples 1 to 4, the phosphor is formed on a rotating wheel.
本適用例によれば、回転ホイール上に蛍光体が配置されているため、集光部での発熱による蛍光体の劣化を抑制することができ、蛍光体の寿命を延ばす効果が期待できる。 According to this application example, since the phosphor is disposed on the rotating wheel, it is possible to suppress deterioration of the phosphor due to heat generation in the light collecting unit, and an effect of extending the life of the phosphor can be expected.
［適用例６］上記適用例１〜３に記載の光源装置において、集光レンズによって集光された集光部に散乱手段が配置されていることを特徴とする。 Application Example 6 In the light source device according to any one of Application Examples 1 to 3, a scattering unit is disposed in a light collecting portion condensed by a condenser lens.
本適用例によれば、集光部に散乱手段が配置されているため、発光領域の小さい光源が実現可能となる。なぜならば、散乱手段では、放射角が変化するだけであり、集光部の大きさはそれほど変化しないため、集光された状態で散乱手段に入射すれば発光領域の小さい光源が可能となる。 According to this application example, since the scattering unit is arranged in the light collecting unit, it is possible to realize a light source having a small light emitting area. This is because the scattering means only changes the radiation angle, and the size of the condensing part does not change so much, so that if the light is incident on the scattering means in a condensed state, a light source having a small light emitting area becomes possible.
［適用例７］上記適用例１〜３のいずれかに記載の光源装置において、集光レンズによって集光された集光部に散乱手段が配置され、前記散乱手段は、回転ホイール上に形成されていることを特徴とする。 Application Example 7 In the light source device according to any one of the application examples 1 to 3, the scattering unit is disposed in the light collecting unit condensed by the condenser lens, and the scattering unit is formed on the rotating wheel. It is characterized by.
本適用例によれば、回転ホール上に散乱手段が配置されているため、集光部での発熱による散乱手段の劣化を抑制することができ、散乱手段の寿命を延ばす効果が期待できる。 According to this application example, since the scattering means is disposed on the rotating hole, it is possible to suppress the deterioration of the scattering means due to heat generation in the light collecting portion, and an effect of extending the life of the scattering means can be expected.
［適用例８］本適用例のプロジェクターは、上記適用例１〜３のいずれかに記載の光源装置と、前記光源装置によって集光された集光部に配置された蛍光体と、前記蛍光体から放射された蛍光を画像情報に変換する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投射画像として投射する投射光学系とを備えることを特徴とする。 Application Example 8 A projector according to this application example includes the light source device according to any one of the application examples 1 to 3, a phosphor disposed in a condensing unit condensed by the light source device, and the phosphor. A light modulation device that converts the fluorescence emitted from the light into image information, and a projection optical system that projects the modulated light from the light modulation device as a projection image.
本適用例によれば、蛍光体によって波長変換されているため発光効率が高く、光を画像情報として投射することで、効率のよいプロジェクターが可能となる。 According to this application example, since the wavelength is converted by the phosphor, the light emission efficiency is high, and an efficient projector is possible by projecting light as image information.
［適用例９］本適用例のプロジェクターは、上記適用例１〜３のいずれかに記載の光源装置と、前記光源装置によって集光された集光部に配置された散乱手段と、前記散乱手段から散乱された光を画像情報に変換する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投射画像として投射する投射光学系とを備えることを特徴とする。 Application Example 9 A projector according to this application example includes the light source device according to any one of application examples 1 to 3, a scattering unit disposed in a light collecting unit that is condensed by the light source device, and the scattering unit. A light modulation device that converts light scattered from the light into image information; and a projection optical system that projects the modulated light from the light modulation device as a projection image.
本適用例によれば、集光部に散乱手段が配置されているため、半導体レーザーからの光を直接、投射系に用いることができるので、色再現性の良いプロジェクターが可能となる。 According to this application example, since the light scattering unit is disposed in the light collecting unit, the light from the semiconductor laser can be directly used in the projection system, and thus a projector with good color reproducibility is possible.
以下、本発明の光源装置、及びプロジェクターについて、図に示す実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, a light source device and a projector according to the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
図１は、実施例１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図である。
図２は、実施例１における光源装置１０の断面図である。
図３は、実施例１に係る半導体レーザー１の配置を説明するための図である。
図４は、実施例１に係る半導体レーザー１の放射分布７と集光レンズ３との関係を説明するための図であり、図５は、実施例１に係る半導体レーザー１の発光部８の形状と放射分布７を説明するための図である。
なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ軸方向（図１における照明光軸１００ａｘ方向）、ｘ軸方向（図１における紙面に平行かつｚ軸に垂直な方向）及びｙ軸方向（図１における紙面に垂直かつｚ軸に垂直な方向）とする。
FIG. 1 is a plan view illustrating an optical system of a projector 1000 according to the first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the light source device 10 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of the semiconductor laser 1 according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the radiation distribution 7 of the semiconductor laser 1 according to the first embodiment and the condenser lens 3, and FIG. 5 illustrates the light emitting unit 8 of the semiconductor laser 1 according to the first embodiment. It is a figure for demonstrating a shape and radiation distribution.
In the following description, three directions orthogonal to each other are defined as a z-axis direction (illumination optical axis 100ax direction in FIG. 1), an x-axis direction (a direction parallel to the paper surface in FIG. 1 and perpendicular to the z-axis) and y, respectively. An axial direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 and perpendicular to the z-axis) is assumed.
実施例１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、光源装置１０と、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置としての３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備える。 As shown in FIG. 1, the projector 1000 according to the first embodiment includes a light source device 10, an illumination device 100, a color separation light guide optical system 200, and three liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B as light modulation devices. A cross dichroic prism 500 and a projection optical system 600.
光源装置１０は、図２に示すように、半導体レーザー１で構成された半導体レーザーアレイ１ａ、コリメーターレンズ２で構成されたコリメーターレンズアレイ２ａ、及び入射側が平面で出射側が双曲面の集光レンズ３と、集光レンズ３によって集光された集光部４とを有する。尚、コリメーターレンズ２は、単レンズとして構成する場合に非球面レンズであることが好ましい。なぜならば、集光部４における集光状態は、コリメーターレンズ２の結像性能に大きく影響されるためである。このコリメーターレンズ２としては、例えば入射面が双曲面で出射面が平面である非球面レンズなどが用いられる。
照明装置１００は、回転ホイール５と、回転ホイール５を回転させる為のモーター５Ｍと、回転ホイール上に形成された蛍光体６と、コリメーターレンズユニット２０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有する。
As shown in FIG. 2, the light source device 10 includes a semiconductor laser array 1 a composed of a semiconductor laser 1, a collimator lens array 2 a composed of a collimator lens 2, and a condensing light that has a flat entrance surface and a hyperboloid on the exit side. It has the lens 3 and the condensing part 4 condensed by the condensing lens 3. FIG. The collimator lens 2 is preferably an aspheric lens when configured as a single lens. This is because the condensing state in the condensing unit 4 is greatly influenced by the imaging performance of the collimator lens 2. As the collimator lens 2, for example, an aspheric lens having a hyperboloidal entrance surface and a flat exit surface is used.
The illumination device 100 includes a rotating wheel 5, a motor 5M for rotating the rotating wheel 5, a phosphor 6 formed on the rotating wheel, a collimator lens unit 20, a first lens array 120, a second lens array 120, and a second lens array 120. The lens array 130, the polarization conversion element 140, and the superimposing lens 150 are included.
なお、前記集光レンズ３で集光された集光部４には、回転ホイール５上に形成された蛍光体６が配置され、前記蛍光体６は半導体レーザー１からの光によって励起される。励起された蛍光体６からは、赤色光、緑色光及び透過光である青色光を含む白色光が射出する。なお、光源装置１０は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。 Note that a phosphor 6 formed on a rotating wheel 5 is disposed in the condensing part 4 collected by the condenser lens 3, and the phosphor 6 is excited by light from the semiconductor laser 1. The excited phosphor 6 emits white light including red light, green light, and blue light that is transmitted light. The light source device 10 includes lead wires and the like in addition to the above-described components, but illustration and description thereof are omitted.
光源装置１０の半導体レーザー１は、放射角のアスペクト比が非対称であり、図４に示すように、前記半導体レーザーアレイ１ａの各々の半導体レーザー１の放射角の略最大の方向と、前記集光レンズ３の光軸を含む放射方向とを合わせるように配置してある。これにより、集光レンズのサジタル方向と半導体レーザーの放射角の略最小方向とが必然的に合うように調整され、サジタル方向の収差の発生が抑制できる。この理由は、前記放射方向（メリディオナル方向）とサジタル方向は直角の関係であり、図４、図５に示すように、半導体レーザー１の放射角も略最大方向と略最小方向が直角の関係であり、半導体レーザー１の各々の放射角の略最大の方向と前記集光レンズ３の光軸を含む放射方向とを合わせているため、集光レンズのサジタル方向と半導体レーザーの放射角の略最小方向とが必然的にあうように調整されることによるものである。 The semiconductor laser 1 of the light source device 10 has an asymmetric angle ratio of radiation angle, and as shown in FIG. It arrange | positions so that the radiation direction containing the optical axis of the lens 3 may be united. Thereby, the sagittal direction of the condensing lens is adjusted so that the substantially minimum direction of the radiation angle of the semiconductor laser is inevitably matched, and the occurrence of aberrations in the sagittal direction can be suppressed. The reason for this is that the radiation direction (meridional direction) and the sagittal direction are perpendicular to each other, and as shown in FIGS. Yes, since the substantially maximum direction of each radiation angle of the semiconductor laser 1 and the radiation direction including the optical axis of the condenser lens 3 are matched, the sagittal direction of the condenser lens and the radiation angle of the semiconductor laser are substantially minimum. This is because the direction is inevitably adjusted.
ここで、集光レンズの放射方向（メリディオナル方向；子午線方向）と、サジタル方向について説明する。図１１に示すように、集光レンズ３の光軸を含む放射方向、５１ｍ、５２ｍ、５３ｍはメリディオナル面内に存在するメリディオナル方向であり、それに対して垂直な方向、５１ｓ、５２ｓ、５３ｓがサジタル方向である。放射方向は無数に存在し、それに対するサジタル方向も無数に存在する。 Here, the radiation direction of the condenser lens (meridional direction; meridian direction) and the sagittal direction will be described. As shown in FIG. 11, the radiation directions 51m, 52m and 53m including the optical axis of the condenser lens 3 are meridional directions existing in the meridional plane, and the directions perpendicular to them are 51s, 52s and 53s. Direction. There are innumerable radial directions, and there are innumerable sagittal directions.
次に、半導体レーザー１の発光部８と放射分布７との関係を説明する。図３、図４、図５に示すように、半導体レーザー１は、その発光部８の長辺方向と放射角の略最小方向とが一致し、短辺方向と放射角の略最大方向とが一致するという特徴を持っている。このため、図３に示すように、発光部８の短辺方向と集光レンズ３の光軸を含む放射方向がそろうように配置してやると、放射方向の略最大方向と集光レンズ３の光軸を含む放射方向がそろうようになる。
尚、半導体レーザー１における発光部８の大きさは、例えば長辺が１８μｍで短辺が２μｍである。
また、半導体レーザー１は、励起光として青色光（発光強度のピーク波長；４３０〜４６０ｎｍ）を生成する半導体レーザーからなる。
Next, the relationship between the light emitting part 8 of the semiconductor laser 1 and the radiation distribution 7 will be described. As shown in FIGS. 3, 4, and 5, in the semiconductor laser 1, the long side direction of the light emitting portion 8 and the substantially minimum direction of the emission angle coincide with each other, and the short side direction and the substantially maximum direction of the emission angle are It has the feature of matching. For this reason, as shown in FIG. 3, when the short side direction of the light emitting unit 8 and the radiation direction including the optical axis of the condenser lens 3 are aligned, the substantially maximum direction of the radiation direction and the light of the condenser lens 3 are arranged. The radial direction including the axis is aligned.
The size of the light emitting portion 8 in the semiconductor laser 1 is, for example, a long side of 18 μm and a short side of 2 μm.
The semiconductor laser 1 is a semiconductor laser that generates blue light (peak wavelength of emission intensity: 430 to 460 nm) as excitation light.
半導体レーザー１から放射された光は、コリメーターレンズ２によって平行化された後、集光レンズ３によって集光部４に集光される。集光部４には、前述したように蛍光体６が配置され、赤色と緑色の蛍光及び透過光の青色を含む白色光が放出される。放出された白色光は、球面レンズ２２と非球面レンズ２４とで構成されたコリメーターレンズユニット２０により再び平行化され、第１レンズアレイ１２０に入射する。
ここで、コリメーターレンズユニット２０に関して、補足説明をする。前記蛍光体から放射された蛍光は、ランバート発光をする。このため、前記コリメーターレンズユニット２０での入射側（蛍光体側）の取り込み角は、１５０度以上であることが好ましい。これを実現するために、コリメーターレンズユニット２０は、少なくとも１面以上の非球面を含んでいることが好ましい。尚、本実施例では、コリメーターレンズユニットは、入射側が平面で出射側が球面の平凸球面レンズ２２と、両凸の両面非球面レンズ２４により構成されている。
尚、ここでいうランバート発光とは、発光強度分布がランバート散乱と同様の強度分布を持つ発光する状態をいう。
The light emitted from the semiconductor laser 1 is collimated by the collimator lens 2 and then condensed on the condenser 4 by the condenser lens 3. As described above, the phosphor 6 is disposed in the light collecting unit 4, and white light including red and green fluorescence and blue transmitted light is emitted. The emitted white light is collimated again by the collimator lens unit 20 including the spherical lens 22 and the aspheric lens 24 and enters the first lens array 120.
Here, the collimator lens unit 20 will be supplementarily described. The fluorescence emitted from the phosphor emits Lambert light. For this reason, it is preferable that the incident angle (phosphor side) of the collimator lens unit 20 is 150 degrees or more. In order to realize this, the collimator lens unit 20 preferably includes at least one aspheric surface. In this embodiment, the collimator lens unit is composed of a plano-convex spherical lens 22 having a flat entrance side and a spherical exit side, and a biconvex double-sided aspheric lens 24.
Here, the Lambertian emission means a state in which the emission intensity distribution emits light having an intensity distribution similar to that of Lambert scattering.
第１レンズアレイ１２０は、コリメーターレンズユニット２０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。 The first lens array 120 has a function as a light beam splitting optical element that splits the light from the collimator lens unit 20 into a plurality of partial light beams, and the plurality of first small lenses 122 are orthogonal to the illumination optical axis 100ax. It has a configuration arranged in a matrix of a plurality of rows and a plurality of columns. Although not illustrated, the outer shape of the first small lens 122 is similar to the outer shape of the image forming area of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B.
第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０と略同様な構成を有し、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。 The second lens array 130 has a function of forming an image of each first small lens 122 of the first lens array 120 in the vicinity of the image forming area of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B together with the superimposing lens 150. The second lens array 130 has substantially the same configuration as the first lens array 120, and a plurality of second small lenses 132 are arranged in a matrix of a plurality of rows and a plurality of columns in a plane orthogonal to the illumination optical axis 100ax. Have a configuration.
偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、光源装置１０からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分を透過し他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。
The polarization conversion element 140 is a polarization conversion element that emits the polarization direction of each partial light beam divided by the first lens array 120 as approximately one type of linearly polarized light having a uniform polarization direction.
The polarization conversion element 140 transmits one linearly polarized light component among the polarized light components included in the illumination light beam from the light source device 10, and reflects the other linearly polarized light component in a direction perpendicular to the illumination optical axis 100ax, and A reflection layer that reflects the other linearly polarized light component reflected by the polarization separating layer in a direction parallel to the illumination optical axis 100ax, and a phase difference that converts one linearly polarized light component transmitted through the polarized light separating layer into the other linearly polarized light component And a board.
重畳レンズ１５０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０を経た複数の部分光束を集光して液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の照明光軸１００ａｘとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。 The superimposing lens 150 condenses a plurality of partial light beams that have passed through the first lens array 120, the second lens array 130, and the polarization conversion element 140, and superimposes them on the vicinity of the image forming regions of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. It is an element. The superimposing lens 150 is arranged so that the optical axis of the superimposing lens 150 and the illumination optical axis 100ax of the illumination device 100 substantially coincide. The superimposing lens 150 may be composed of a compound lens in which a plurality of lenses are combined.
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０と、反射ミラー２３０，２４０，２５０と、入射側レンズ２６０と、リレーレンズ２７０とを有する。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの照明光を、赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導く機能を有する。 The color separation light guide optical system 200 includes dichroic mirrors 210 and 220, reflection mirrors 230, 240 and 250, an incident side lens 260, and a relay lens 270. The color separation light guide optical system 200 separates the illumination light from the illumination device 100 into three color lights of red light, green light, and blue light, and the three liquid crystal devices 400R and 400G that are the illumination targets. , 400B.
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光路前段には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。 Condensing lenses 300R, 300G, and 300B are disposed in the front stage of the optical path of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B.
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、画像情報に応じて照明光を変調するものであり、照明装置１００の照明対象となる。
液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
The liquid crystal devices 400 </ b> R, 400 </ b> G, and 400 </ b> B modulate illumination light according to image information, and are illumination targets of the illumination device 100.
The liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B are a pair of transparent glass substrates in which a liquid crystal that is an electro-optical material is hermetically sealed. For example, incident side polarization is performed according to given image information using a polysilicon TFT as a switching element. The polarization direction of one type of linearly polarized light emitted from the plate is modulated.
また、ここでは図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。 Although not shown here, incident-side polarizing plates are interposed between the condenser lenses 300R, 300G, and 300B and the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B, and the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B are disposed. Between the 400B and the cross dichroic prism 500, an exit side polarizing plate is interposed. The incident-side polarizing plate, the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B and the exit-side polarizing plate modulate light of each color light incident thereon.
クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。 The cross dichroic prism 500 is an optical element that forms a color image by synthesizing an optical image modulated for each color light emitted from the exit side polarizing plate. The cross dichroic prism 500 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is formed on a substantially X-shaped interface in which the right-angle prisms are bonded together. The dielectric multilayer film formed at one of the substantially X-shaped interfaces reflects red light, and the dielectric multilayer film formed at the other interface reflects blue light. By these dielectric multilayer films, the red light and the blue light are bent and aligned with the traveling direction of the green light, so that the three color lights are synthesized.
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。 The color image emitted from the cross dichroic prism 500 is enlarged and projected by the projection optical system 600 to form an image on the screen SCR.
次に、実施例１に係る光源装置１０、照明装置１００及びプロジェクター１０００の効果を説明する。 Next, effects of the light source device 10, the illumination device 100, and the projector 1000 according to the first embodiment will be described.
実施例１に係る光源装置１０によれば、集光レンズ３は入射面が平面で出射面が双曲面であるため、集光レンズ３の放射方向（メリディオナル面）の収差（球面収差）の発生は抑制される。サジタル方向の収差の発生をこの形態では抑制することはできないが、半導体レーザー１の各々の放射角の略最大の方向と前記集光レンズの光軸を含む放射方向とを合わせているため、集光レンズ３のサジタル方向と半導体レーザー１の放射角の略最小方向とが必然的にあうように調整される。このため、サジタル方向の収差の発生が抑制されることになる。これにより、集光状態のよい光源装置が可能となり、エテンデューの改善となるため、照明装置１００の小型化及び、光変調装置の小型化が可能となり、プロジェクターそのものの小型化が可能となる。 According to the light source device 10 according to the first embodiment, since the condenser lens 3 has a flat entrance surface and a hyperboloidal exit surface, aberration (spherical aberration) in the radiation direction (meridional surface) of the condenser lens 3 is generated. Is suppressed. The occurrence of sagittal aberration can not be suppressed in this form, but since the substantially maximum direction of each radiation angle of the semiconductor laser 1 is matched with the radiation direction including the optical axis of the condenser lens, Adjustment is performed so that the sagittal direction of the optical lens 3 and the substantially minimum direction of the radiation angle of the semiconductor laser 1 are necessarily aligned. For this reason, the occurrence of aberrations in the sagittal direction is suppressed. As a result, a light source device with a good light condensing state can be achieved and the etendue can be improved. Therefore, the lighting device 100 and the light modulation device can be downsized, and the projector itself can be downsized.
次に、比較例を用いて、本発明における光源装置１０を説明する。 Next, the light source device 10 according to the present invention will be described using a comparative example.
（比較例１）
図６は、比較例１における光源装置３０の断面図である。
図７は、比較例１に係る半導体レーザー３１の配置（半導体レーザーアレイ３１ａの配置）を説明するための図である。
図８は、比較例１に係る半導体レーザー３１の放射分布３７と集光レンズ３３との関係を説明するための図である。
(Comparative Example 1)
FIG. 6 is a cross-sectional view of the light source device 30 in the first comparative example.
FIG. 7 is a diagram for explaining the arrangement of the semiconductor laser 31 according to the comparative example 1 (arrangement of the semiconductor laser array 31a).
FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the radiation distribution 37 of the semiconductor laser 31 and the condensing lens 33 according to the first comparative example.
比較例１に係る光源装置３０では、半導体レーザー３１は、Ｙ方向に短辺方向が来るように配置されているため、放射方向の略最大方向はＹ方向に向いている。そのため、光軸を含む放射方向と短辺方向が一致するように偶然配置された半導体レーザーの放射分布３７ａ、３７ｂでは、集光レンズ３３のサジタル方向と半導体レーザー１の放射方向の略最小方向とが一致し、収差の発生は抑制される。しかしながら、それ以外の半導体レーザー（放射分布３７ａと３７ｂ以外の半導体レーザー）については、収差の発生が抑制されないため集光状態が劣化する。このサジタル方向の収差は、レンズのＦ／値が小さくなると顕著に悪化し、集光状態の劣化を招く。焦点距離３０ｍｍでφ１００ｍｍの場合の集光状態の例を変形例１として、図１０ａ、図１０ｂに示す。図１０ａは、半導体レーザーを比較例１の図７のように配置した変形例１（シミュレーション結果）で、図１０ｂは、半導体レーザーを実施例１の図３のように配置した本発明の実施例（シミュレーション結果）である。図１０ａでは、一方向のみの集光状態の劣化がはっきりと分かる。 In the light source device 30 according to the comparative example 1, since the semiconductor laser 31 is arranged so that the short side direction is in the Y direction, the substantially maximum direction of the radiation direction is in the Y direction. Therefore, in the semiconductor laser radiation distributions 37a and 37b that are arranged so that the radiation direction including the optical axis coincides with the short side direction, the sagittal direction of the condenser lens 33 and the substantially minimum direction of the radiation direction of the semiconductor laser 1 are And the occurrence of aberration is suppressed. However, with respect to other semiconductor lasers (semiconductor lasers other than the radiation distributions 37a and 37b), since the generation of aberration is not suppressed, the light collection state deteriorates. This sagittal aberration is significantly worsened when the F / value of the lens is decreased, leading to deterioration of the light condensing state. An example of a condensing state when the focal length is 30 mm and φ100 mm is shown as a first modification in FIGS. 10 a and 10 b. FIG. 10a is a first modified example (simulation result) in which the semiconductor laser is arranged as in FIG. 7 of Comparative Example 1, and FIG. 10b is an example of the present invention in which the semiconductor laser is arranged as in FIG. (Simulation result). In FIG. 10a, the degradation of the light collection state in only one direction is clearly seen.
図９は、実施例２に係るプロジェクター２０００の光学系を示す平面図である。実施例２に係るプロジェクター２０００は、基本的には実施例１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、光源装置の構成が実施例１に係るプロジェクター１０００とは異なる。すなわち、実施例２に係るプロジェクター２０００においては、図９に示すように、光源装置１０Ｒと、光源装置１０Ｇと、光源装置１０Ｂとを備える。また、これに伴って、光源装置１０Ｒ、光源装置１０Ｇ、光源装置１０Ｂからの光を合成する色合成プリズムＰを新たに備える。 FIG. 9 is a plan view illustrating an optical system of the projector 2000 according to the second embodiment. The projector 2000 according to the second embodiment basically has the same configuration as the projector 1000 according to the first embodiment, but the configuration of the light source device is different from that of the projector 1000 according to the first embodiment. That is, the projector 2000 according to the second embodiment includes a light source device 10R, a light source device 10G, and a light source device 10B as shown in FIG. Along with this, a color combining prism P that combines light from the light source device 10R, the light source device 10G, and the light source device 10B is newly provided.
照明装置１００１は、回転ホイール５Ｒ、５Ｇ、５Ｂと、回転ホイール５Ｒ、５Ｇ、５Ｂを回転させる為のモーター５ＲＭ、５ＧＭ、５ＢＭと、回転ホイール５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ上に形成された散乱手段９Ｒ、９Ｇ、９Ｂと、コリメーターレンズユニット２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂと、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを有する。 The illuminating device 1001 includes rotating wheels 5R, 5G, and 5B, motors 5RM, 5GM, and 5BM for rotating the rotating wheels 5R, 5G, and 5B, and scattering means 9R formed on the rotating wheels 5R, 5G, and 5B, 9G, 9B, collimator lens units 20R, 20G, 20B, a first lens array 120, a second lens array 130, a polarization conversion element 140, and a superimposing lens 150.
光源装置１０Ｒは、半導体レーザー１Ｒで構成された半導体レーザーアレイ１Ｒａ、コリメーターレンズ２Ｒで構成されたコリメーターレンズアレイ２Ｒａ、及び入射側が平面で出射側が双曲面の集光レンズ３Ｒと、集光レンズ３Ｒによって集光された集光部４Ｒとを有する。 The light source device 10R includes a semiconductor laser array 1Ra composed of a semiconductor laser 1R, a collimator lens array 2Ra composed of a collimator lens 2R, a condensing lens 3R whose incident side is flat and whose exit side is a hyperboloid, and a condensing lens And a light collecting portion 4R condensed by 3R.
前記集光レンズ３Ｒで集光された集光部４Ｒには、回転ホイール５Ｒ上に形成された散乱手段９Ｒが配置され、散乱手段９Ｒは半導体レーザー１Ｒからの集光された光を十分に拡散させる機能を有する。なお、光源装置１０Ｒは、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。
尚、散乱手段９Ｒの例としては、スリ硝子、拡散フィルム、ホログラフィックディフューザー、マイクロレンズアレイで構成されたディフュザーなどを用いることができるが、散乱特性が波長によって異なるとスクリーン上での照明ムラの原因となるため、波長依存性の少ない散乱手段であることが好ましい。さらには、散乱能力が低くてもスクリーン上での照明ムラの原因となるため、散乱特性として３０度以上であることが好ましい。
尚、各光学部品は、使用される半導体レーザーの波長に対して反射防止手段が施されておればよいため、赤色の光源装置１０Ｒにおいては、例えば、６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの半導体レーザーを用い、６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲で反射防止手段が施されていることが好ましい。この理由は、必要以上に反射膜の特性を広げるとコストアップの原因の一つとなるためである。
Scattering means 9R formed on the rotating wheel 5R is disposed in the light condensing part 4R collected by the condenser lens 3R, and the scattering means 9R sufficiently diffuses the light collected from the semiconductor laser 1R. It has a function to make it. The light source device 10R includes lead wires and the like in addition to the above-described components, but illustration and description thereof are omitted.
As examples of the scattering means 9R, a ground glass, a diffusing film, a holographic diffuser, a diffuser composed of a microlens array, and the like can be used. Since it becomes a cause, it is preferable that it is a scattering means with little wavelength dependency. Further, even if the scattering ability is low, it causes illumination unevenness on the screen, so that the scattering characteristic is preferably 30 degrees or more.
In addition, since each optical component should just be provided with the reflection prevention means with respect to the wavelength of the semiconductor laser to be used, in the red light source device 10R, for example, a semiconductor laser having a wavelength of 620 nm to 650 nm is used. It is preferable that antireflection means is applied in the range of 650 nm. The reason for this is that if the characteristics of the reflective film are expanded more than necessary, it becomes one of the causes of cost increase.
光源装置１０Ｒの半導体レーザー１Ｒは、放射角のアスペクト比が非対称であり、実施例１で説明したように、前記半導体レーザーアレイ１Ｒａの各々の半導体レーザー１Ｒの放射角の略最大の方向と、前記集光レンズ３Ｒの光軸を含む放射方向とを合わせるように配置してある。これにより、集光レンズのサジタル方向と半導体レーザーの放射角の略最小方向とが必然的に合うように調整され、サジタル方向の収差の発生が抑制できる。この理由は、前記放射方向（メリディオナル方向）とサジタル方向は直角の関係であり、半導体レーザー１Ｒの放射角も略最大方向と略最小方向が直角の関係であり、半導体レーザー１Ｒの各々の放射角の略最大の方向と前記集光レンズ３Ｒの光軸を含む放射方向とを合わせているため、集光レンズのサジタル方向と半導体レーザーの放射角の略最小方向とが必然的にあうように調整されることによるものである。 The semiconductor laser 1R of the light source device 10R has an asymmetric emission angle aspect ratio, and, as described in the first embodiment, the direction of the maximum radiation angle of each semiconductor laser 1R in the semiconductor laser array 1Ra, and It arrange | positions so that the radiation direction containing the optical axis of the condensing lens 3R may be united. Thereby, the sagittal direction of the condensing lens is adjusted so that the substantially minimum direction of the radiation angle of the semiconductor laser is inevitably matched, and the occurrence of aberrations in the sagittal direction can be suppressed. This is because the radiation direction (meridional direction) and the sagittal direction are perpendicular to each other, and the radiation angle of the semiconductor laser 1R is also perpendicular to the substantially maximum direction and the substantially minimum direction. Is adjusted so that the sagittal direction of the condenser lens and the substantially minimum direction of the radiation angle of the semiconductor laser inevitably coincide with each other. Is due to being done.
半導体レーザー１Ｒから放射された光は、コリメーターレンズ２Ｒによって平行化された後、集光レンズ３Ｒによって集光部４Ｒに集光される。集光部４Ｒには、前述したように散乱手段９Ｒが配置され、散乱された赤色光が放出される。放出された赤色光は、球面レンズ２２Ｒと非球面レンズ２４Ｒとで構成されたコリメーターレンズユニット２０Ｒにより再び平行化され、第１レンズアレイ１２０に入射する。コリメーターレンズユニット２０Ｒの機能、及び第１レンズアレイ１２０以降の機能に関しては実施例１と同じなので説明は省略する。 The light emitted from the semiconductor laser 1R is collimated by the collimator lens 2R, and then condensed by the condenser lens 3R on the condenser 4R. As described above, the light collecting unit 4R is provided with the scattering means 9R, and the scattered red light is emitted. The emitted red light is collimated again by the collimator lens unit 20R including the spherical lens 22R and the aspherical lens 24R, and enters the first lens array 120. Since the function of the collimator lens unit 20R and the function after the first lens array 120 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
同様に、光源装置１０Ｇ、光源装置１０Ｂに関して、半導体レーザーの波長を除けば、全く同じ構成、及び機能であるため、ここでの説明は省略する。尚、青色の光源装置１０Ｂに関しては、４５０ｎｍ〜４８０ｎｍの半導体レーザーを用い、４５０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲で反射防止手段が施され、緑色の光源装置１０Ｇに関しては、５３０ｎｍ〜５６０ｎｍの半導体レーザーを用い、５３０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲で反射防止手段が施されていることが好ましい。
尚、新たに追加された色合成プリズムＰは、投射レンズ直前に配置されたクロスダイクロイックプリズムと同じ機能を有しているため詳細な説明は省略するが、本実施例では、緑色を透過し、赤色と青色を反射させる波長選択性プリズムである。
Similarly, the light source device 10G and the light source device 10B have exactly the same configuration and function except for the wavelength of the semiconductor laser, and thus the description thereof is omitted here. For the blue light source device 10B, a semiconductor laser with a wavelength of 450 nm to 480 nm is used, and antireflection means is applied in the range of 450 nm to 480 nm. For the green light source device 10G, a semiconductor laser with a wavelength of 530 nm to 560 nm is used. It is preferable that antireflection means is applied in a range of ˜560 nm.
The newly added color combining prism P has the same function as the cross dichroic prism disposed immediately before the projection lens, and thus detailed description thereof is omitted, but in this embodiment, green is transmitted, It is a wavelength selective prism that reflects red and blue.
図１２は、実施例３における光源装置４０の断面図である。
図１３は、実施例３に係る半導体レーザー４１の配置を説明するための図である。
図１４は、実施例３に係る半導体レーザー４１の放射分布４７と集光レンズ４３との関係を説明するための図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the light source device 40 according to the third embodiment.
FIG. 13 is a diagram for explaining the arrangement of the semiconductor lasers 41 according to the third embodiment.
FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between the radiation distribution 47 of the semiconductor laser 41 and the condenser lens 43 according to the third embodiment.
実施例３に係る光源装置４０は、基本的には実施例１に係る光源装置１０と同様の構成を有するが、半導体レーザー４１の配列が光源装置１０とは異なる。すなわち、図１３に示すように光源装置４０における半導体レーザー４１は、格子状に配列された後、半導体レーザーアレイの各々の短辺方向と集光レンズの放射方向があうように回転させてある。従って、図１４の放射分布４７に示すように放射角の略最大の方向と前記集光レンズの光軸を含む放射方向とが合うようになり、必然的に放射角の略最小方向と集光レンズのサジタル方向とが合い、収差の発生を抑制することができるようになる。 The light source device 40 according to the third embodiment basically has the same configuration as the light source device 10 according to the first embodiment, but the arrangement of the semiconductor lasers 41 is different from that of the light source device 10. That is, as shown in FIG. 13, after the semiconductor lasers 41 in the light source device 40 are arranged in a lattice pattern, the semiconductor lasers 41 are rotated so that the respective short-side directions of the semiconductor laser array are aligned with the radiation direction of the condenser lens. Therefore, as shown in the radiation distribution 47 of FIG. 14, the direction of the maximum radiation angle substantially coincides with the direction of radiation including the optical axis of the condensing lens. Aberration can be suppressed by matching with the sagittal direction of the lens.
以上、本発明を上記の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said Example, this invention is not limited to said Example. The present invention can be carried out in various modes without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are possible.
（１）上記、実施例１においては、蛍光体として透過型の構成を用いたが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、反射型の蛍光体で構成する光源装置を用いることもできる。 (1) In Example 1 described above, a transmissive configuration was used as the phosphor, but the present invention is not limited to this. That is, a light source device composed of a reflective phosphor can also be used.
（２）上記、実施例２においては、赤色の光源装置１０Ｒとして赤色半導体レーザーを、緑色の光源装置１０Ｇとして緑色半導体レーザーを、青色の光源装置１０Ｂとして青色半導体レーザーを用いたが、本発明は、これに限定されるものではない。赤色半導体レーザーの代わりに青色半導体レーザーと蛍光体とを組み合わせて、赤色の蛍光を用いることもできる。同様に、緑色半導体レーザーの代わりに青色半導体レーザーと蛍光体とを組み合わせて、緑色の蛍光を用いることもできる。また、赤色半導体レーザーと緑色半導体レーザーの代わりに、青色半導体レーザーと蛍光体とを組み合わせて、黄色の蛍光を用いることもできる。
尚、蛍光体を用いた場合には、蛍光体がランバート発光するため、散乱手段９は必要となくなる。
(2) In the second embodiment, a red semiconductor laser is used as the red light source device 10R, a green semiconductor laser is used as the green light source device 10G, and a blue semiconductor laser is used as the blue light source device 10B. However, the present invention is not limited to this. Red fluorescence can be used by combining a blue semiconductor laser and a phosphor instead of the red semiconductor laser. Similarly, green fluorescence can be used by combining a blue semiconductor laser and a phosphor instead of the green semiconductor laser. Further, instead of the red semiconductor laser and the green semiconductor laser, yellow fluorescence can be used by combining a blue semiconductor laser and a phosphor.
When the phosphor is used, the phosphor 9 emits Lambertian light, so that the scattering means 9 is not necessary.
（３）上記、各実施例においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。 (3) In each of the above embodiments, a transmissive projector is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a reflective projector may be used. Here, “transmission type” means that a light modulation device as a light modulation means such as a transmission type liquid crystal display device transmits light, and “reflection type” This means that the light modulation device as the light modulation means, such as a reflective liquid crystal display device, is a type that reflects light. Even when the present invention is applied to a reflective projector, the same effect as that of a transmissive projector can be obtained.
（４）上記、各実施例においては、３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。 (4) In each of the above embodiments, a projector using three liquid crystal light modulation devices has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a projector using one, two, four or more liquid crystal light modulation devices.
（５）上記、各実施例においては、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、各種照明器具等。）に適用することもできる。 (5) In each of the above embodiments, the example in which the illumination device of the present invention is applied to a projector has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the lighting device of the present invention can also be applied to other optical devices (for example, optical disk devices, automobile headlamps, various lighting fixtures, etc.).
（６）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。 (6) The present invention is applied to a rear projection projector that projects from a side opposite to the side that observes the projected image, even when applied to a front projection projector that projects from the side that observes the projected image. Is also possible.
１，１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ…半導体レーザー、１ａ，１Ｒａ，１Ｇａ，１Ｂａ…半導体レーザーアレイ、２，２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ…コリメーターレンズ、２ａ，２Ｒａ，２Ｇａ，２Ｂａ…コリメーターレンズアレイ、３，３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ，３３，４３…集光レンズ、４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…集光部、５，５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ…回転ホイール、５ＲＭ，５ＧＭ，５ＢＭ…モーター、６…蛍光体、９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ…散乱手段、１０，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…光源装置、２０，２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ…コリメーターレンズユニット、２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…球面レンズ、２４，２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ…非球面レンズ、１００，１００１…照明装置、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…反射ミラー、２６０…入射側レンズ、２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、１０００，２０００…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン、Ｐ…色合成プリズム。 1, 1R, 1G, 1B ... Semiconductor laser, 1a, 1Ra, 1Ga, 1Ba ... Semiconductor laser array, 2, 2R, 2G, 2B ... Collimator lens, 2a, 2Ra, 2Ga, 2Ba ... Collimator lens array, 3, 3R, 3G, 3B, 33, 43 ... condensing lens, 4, 4R, 4G, 4B ... condensing part, 5, 5R, 5G, 5B ... rotating wheel, 5RM, 5GM, 5BM ... motor, 6 ... phosphor, 9R, 9G, 9B ... scattering means 10, 10R, 10G, 10B ... light source device, 20, 20R, 20G, 20B ... collimator lens unit, 22, 22R, 22G, 22B ... spherical lens, 24, 24R, 24G, 24B ... Aspherical lens, 100, 1001 ... Illuminating device, 120 ... First lens array, 122 ... First small lens, 130 ... Second lens array, 132 Second small lens, 140 ... polarization conversion element, 150 ... superposition lens, 200 ... color separation light guide optical system, 210, 220 ... dichroic mirror, 230, 240, 250 ... reflection mirror, 260 ... incident side lens, 270 ... relay Lens, 300R, 300G, 300B ... Condensing lens, 400R, 400G, 400B ... Liquid crystal device, 500 ... Cross dichroic prism, 600 ... Projection optical system, 1000, 2000 ... Projector, SCR ... Screen, P ... Color synthesis prism.
Claims (9)
−ｎ2×１．１ ＜ Ｋ ＜ −ｎ2×０．９
であることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the conic constant of the hyperboloid of the exit surface of the condenser lens is K, and the refractive index of the condenser lens at the wavelength of the semiconductor laser is n.
−n 2 × 1.1 <K <−n 2 × 0.9
A light source device characterized by the above.
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014174442A (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Ricoh Co Ltd | Illumination light source device and projection device using the same |
| WO2015022917A1 (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-19 | 大日本印刷株式会社 | Illumination device, projection device, lens array, and optical module |
| WO2015033792A1 (en) * | 2013-09-05 | 2015-03-12 | ウシオ電機株式会社 | Laser light source device and image projection device |
| WO2015056381A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | ソニー株式会社 | Light-source device and image display device |
| JP2015132665A (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 三菱電機株式会社 | Laser source device and projector |
| JP2015179291A (en) * | 2015-06-18 | 2015-10-08 | ウシオ電機株式会社 | Laser light source device and image projection device |
| JP2018165739A (en) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | セイコーエプソン株式会社 | Light emission device and image display system |
| JP2019061269A (en) * | 2013-07-09 | 2019-04-18 | Ａｇｃ株式会社 | Optical element and projection device |
| WO2021039752A1 (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Light source lighting device and projection-type image display device |
| CN114035397A (en) * | 2014-08-29 | 2022-02-11 | 日亚化学工业株式会社 | Light source device and projector having the same |
| US11340445B2 (en) * | 2018-06-29 | 2022-05-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Phosphor wheel device |
| US11640106B2 (en) * | 2018-11-29 | 2023-05-02 | Ricoh Company, Ltd. | Light source optical system, light source device, and image projection apparatus |
| CN114035397B (en) * | 2014-08-29 | 2024-06-11 | 日亚化学工业株式会社 | Light source device and projector having the same |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001021997A (en) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Seiko Epson Corp | Illuminating optical system and projection type display device using the same |
| JP2005300712A (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Nikon Corp | Projection type display device |
| JP2007507845A (en) * | 2003-09-30 | 2007-03-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Light source array for liquid crystal display applications |
| JP2008304726A (en) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Hitachi Ltd | Scanning type image display apparatus |
| JP2010102049A (en) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Optical part for illuminator, illuminator and projection image display device |
-
2010
- 2010-08-24 JP JP2010186921A patent/JP5609422B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001021997A (en) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Seiko Epson Corp | Illuminating optical system and projection type display device using the same |
| JP2007507845A (en) * | 2003-09-30 | 2007-03-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Light source array for liquid crystal display applications |
| JP2005300712A (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Nikon Corp | Projection type display device |
| JP2008304726A (en) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Hitachi Ltd | Scanning type image display apparatus |
| JP2010102049A (en) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Optical part for illuminator, illuminator and projection image display device |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014174442A (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Ricoh Co Ltd | Illumination light source device and projection device using the same |
| JP2019061269A (en) * | 2013-07-09 | 2019-04-18 | Ａｇｃ株式会社 | Optical element and projection device |
| JP2015057765A (en) * | 2013-08-12 | 2015-03-26 | 大日本印刷株式会社 | Luminaire, projection device, lens array and optical module |
| US10992912B2 (en) | 2013-08-12 | 2021-04-27 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Illumination device, projection apparatus, lens array, and optical module |
| WO2015022917A1 (en) * | 2013-08-12 | 2015-02-19 | 大日本印刷株式会社 | Illumination device, projection device, lens array, and optical module |
| WO2015033792A1 (en) * | 2013-09-05 | 2015-03-12 | ウシオ電機株式会社 | Laser light source device and image projection device |
| JP2015052626A (en) * | 2013-09-05 | 2015-03-19 | ウシオ電機株式会社 | Laser light source device and image projection device |
| WO2015056381A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | ソニー株式会社 | Light-source device and image display device |
| CN105612739A (en) * | 2013-10-17 | 2016-05-25 | 索尼公司 | Light-source device and image display device |
| JPWO2015056381A1 (en) * | 2013-10-17 | 2017-03-09 | ソニー株式会社 | Light source device and image display device |
| US9743053B2 (en) | 2013-10-17 | 2017-08-22 | Sony Corporation | Light source apparatus and image display apparatus |
| JP2015132665A (en) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 三菱電機株式会社 | Laser source device and projector |
| CN114035397B (en) * | 2014-08-29 | 2024-06-11 | 日亚化学工业株式会社 | Light source device and projector having the same |
| CN114035397A (en) * | 2014-08-29 | 2022-02-11 | 日亚化学工业株式会社 | Light source device and projector having the same |
| JP2015179291A (en) * | 2015-06-18 | 2015-10-08 | ウシオ電機株式会社 | Laser light source device and image projection device |
| JP2018165739A (en) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | セイコーエプソン株式会社 | Light emission device and image display system |
| US11340445B2 (en) * | 2018-06-29 | 2022-05-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Phosphor wheel device |
| US11640106B2 (en) * | 2018-11-29 | 2023-05-02 | Ricoh Company, Ltd. | Light source optical system, light source device, and image projection apparatus |
| WO2021039752A1 (en) * | 2019-08-28 | 2021-03-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Light source lighting device and projection-type image display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5609422B2 (en) | 2014-10-22 |
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