JP2012063488A - Light source device and projector - Google Patents

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Koichi Akiyama
光一 秋山
Toshiaki Hashizume
俊明 橋爪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device which can obtain light having uniformed in-plane light intensity distribution in a predetermined minute superposition area, and which can emit light having higher brightness even when it has a fluorescent layer or the like.SOLUTION: A light source device 10 includes: a plurality of solid light sources 24; a plurality of collimator lenses 32; and an integrator optical system 40 which includes a first microlens array 50 having a plurality of first microlenses 51, a second microlens array 60 having a plurality of second microlenses 61, and a superposing optical system 70 allowing a plurality of partial light beams to be superposed on a predetermined minute superposition area. In the light source device 10, the first microlens array 50 and the second microlens array 60 respectively have a first refractive power reduction layer 58 and a second refractive power reduction layer 68 which are provided to be in contact with convex surfaces of the microlenses 51 and 61, respectively, and which have respective intermediate refractive indices between refractive indices of the microlenses 51 and 61 and a refractive index of the air.

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。   The present invention relates to a light source device and a projector.

従来、複数の固体光源と、複数の固体光源のそれぞれに対応して設けられ、複数の固体光源で生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズと、当該複数のコリメーターレンズの個数よりも多い複数の第1マイクロレンズを有する第1マイクロレンズアレイ、当該複数の第1マイクロレンズに対応する複数の第2マイクロレンズを有する第2マイクロレンズアレイ及び第2マイクロレンズアレイからの複数の部分光束を所定の重畳領域に重畳させる重畳光学系を有するインテグレーター光学系とを備え、所定の重畳領域に配置した光変調装置に光を入射させる光源装置が知られている。また、このような光源装置を備えるプロジェクターが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
従来の光源装置によれば、複数の固体光源を備えるため、高輝度の光を射出することが可能となる。また、従来の光源装置によれば、上記したインテグレーター光学系を備えるため、上記したように、高輝度の光を射出するために複数の固体光源を用いた場合であっても、所定の重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることが可能となる。
Conventionally, a plurality of collimator lenses provided corresponding to each of a plurality of solid light sources and a plurality of solid light sources, each of which substantially parallelizes the light generated by the plurality of solid light sources, and the plurality of collimator lenses A first microlens array having a plurality of first microlenses greater than the number, a second microlens array having a plurality of second microlenses corresponding to the plurality of first microlenses, and a plurality of second microlens arrays. There is known a light source device that includes an integrator optical system having a superimposing optical system that superimposes the partial light flux on a predetermined superimposing region, and makes light incident on a light modulation device arranged in the predetermined superimposing region. A projector including such a light source device is known (see, for example, Patent Document 1).
According to the conventional light source device, since a plurality of solid light sources are provided, it is possible to emit high-luminance light. In addition, according to the conventional light source device, since the integrator optical system described above is provided, as described above, even when a plurality of solid light sources are used to emit high-luminance light, a predetermined overlapping region is used. Thus, it is possible to obtain light with a uniform in-plane light intensity distribution.

特開2004−220016号公報JP 2004-220016 A

したがって、「面内光強度分布が均一化された光」を、光源装置内に配置した蛍光層等に入射させれば、光が入射する領域の一部に過大な熱的負荷がかかることがなくなる。このため、蛍光層等に多くの光を入射させることが可能となり、その結果、蛍光層等を備える場合にも一層高輝度の光を射出することが可能な光源装置となると考えられる。
そこで、本発明の発明者らは、従来の光源装置における各光学要素の焦点距離を変更(例えば、重畳光学系の焦点距離を短くする等)して「従来の光源装置における重畳領域よりも小さな微小重畳領域」に光を重畳させるようにした上で、当該微小重畳領域に蛍光層等を配置することを考えた。
Therefore, if “light with a uniform in-plane light intensity distribution” is made incident on a fluorescent layer or the like disposed in the light source device, an excessive thermal load may be applied to a part of the light incident region. Disappear. For this reason, it becomes possible to make much light enter into a fluorescent layer etc. As a result, even when it equips with a fluorescent layer etc., it will be considered that it becomes a light source device which can inject | emit light of higher brightness.
Therefore, the inventors of the present invention changed the focal length of each optical element in the conventional light source device (for example, shortened the focal length of the superimposing optical system), and “smaller than the superimposing region in the conventional light source device”. It was considered to arrange a fluorescent layer or the like in the minute overlapping region after light is superimposed on the minute overlapping region.

しかしながら、上記のような構成においては、後述する比較例に示すように、「各マイクロレンズにおいて必要とされる近軸曲率半径」が大きくなりすぎてインテグレーター光学系の製造が著しく困難となるため、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることができず、したがって、蛍光層等を備える場合に一層高輝度の光を射出することができないという問題が発生することが判明した。   However, in the configuration as described above, as shown in a comparative example to be described later, because the "paraxial radius of curvature required in each microlens" becomes too large, it becomes extremely difficult to manufacture the integrator optical system, There is a problem in that it is impossible to obtain light with a uniform in-plane light intensity distribution in a predetermined minute overlap region, and thus it is not possible to emit light with higher brightness when a fluorescent layer or the like is provided. There was found.

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、高輝度の光を射出することが可能であり、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることが可能であり、また、蛍光層等を備える場合にも一層高輝度の光を射出することが可能な光源装置を提供することを目的とする。また、このような光源装置を備え、高輝度で明るさムラの少ない投写画像を投写可能な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 problems, and can emit light with high luminance, and obtain light with a uniform in-plane light intensity distribution in a predetermined minute overlapping region. An object of the present invention is to provide a light source device that can emit light with higher luminance even when a fluorescent layer or the like is provided. It is another object of the present invention to provide a projector that includes such a light source device and that can project a projected image with high luminance and little brightness unevenness.

[1]本発明の光源装置は、複数の固体光源と、前記複数の固体光源のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の固体光源で生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズと、前記複数のコリメーターレンズの個数よりも多い複数の第1マイクロレンズを有する第1マイクロレンズアレイ、前記複数の第1マイクロレンズに対応する複数の第2マイクロレンズを有する第2マイクロレンズアレイ及び前記第2マイクロレンズアレイからの複数の部分光束を所定の微小重畳領域に重畳させる重畳光学系を有するインテグレーター光学系とを備える光源装置であって、前記第1マイクロレンズアレイは、前記複数の第1マイクロレンズとして複数の平凸マイクロレンズを有するとともに、前記複数の第1マイクロレンズにおける凸面に接して配設され前記第1マイクロレンズの屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する第1屈折力低減層をさらに有し、前記第2マイクロレンズアレイは、前記複数の第2マイクロレンズとして複数の平凸マイクロレンズを有するとともに、前記複数の第2マイクロレンズにおける凸面に接して配設され前記第2マイクロレンズの屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する第2屈折力低減層をさらに有することを特徴とする。 [1] A light source device of the present invention is provided corresponding to each of a plurality of solid light sources and the plurality of solid light sources, and a plurality of collimators that substantially parallelize the light generated by the plurality of solid light sources, respectively. A first microlens array having a lens, a plurality of first microlenses greater than the number of the plurality of collimator lenses, and a second microlens having a plurality of second microlenses corresponding to the plurality of first microlenses. And an integrator optical system having a superimposing optical system that superimposes a plurality of partial light fluxes from the second microlens array on a predetermined minute superimposing region, wherein the first microlens array includes A plurality of plano-convex microlenses as the first microlens, and the plurality of first microlenses A first refractive power reduction layer disposed in contact with the surface and having an intermediate refractive index between the refractive index of the first microlens and the refractive index of air, and the second microlens array includes The second microlens has a plurality of plano-convex microlenses, and is disposed in contact with the convex surface of the plurality of second microlenses, and has an intermediate refractive index between the refractive index of the second microlens and the refractive index of air. It further has the 2nd refractive power reduction layer which has.

このため、本発明の光源装置によれば、複数の固体光源を備えるため、従来の光源装置と同様に、高輝度の光を射出することが可能となる。   For this reason, according to the light source device of the present invention, since a plurality of solid light sources are provided, it is possible to emit high-luminance light as in the conventional light source device.

また、本発明の光源装置によれば、複数のコリメーターレンズの個数よりも多い複数の第1マイクロレンズを有する第1マイクロレンズアレイ、複数の第1マイクロレンズに対応する複数の第2マイクロレンズを有する第2マイクロレンズアレイ及び第2マイクロレンズアレイからの複数の部分光束を所定の微小重畳領域に重畳させる重畳光学系を有し、第1マイクロレンズアレイは、複数の第1マイクロレンズにおける凸面に接して配設され第1マイクロレンズの屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する第1屈折力低減層をさらに有し、第2マイクロレンズアレイは、複数の第2マイクロレンズにおける凸面に接して配設され第2マイクロレンズの屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する第2屈折力低減層をさらに有するインテグレーター光学系を備えるため、各屈折力低減層の介在で「各マイクロレンズにおいて必要とされる近軸曲率半径」が小さくなることによりインテグレーター光学系の製造が可能となり、その結果、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることが可能となる。   In addition, according to the light source device of the present invention, the first microlens array having a plurality of first microlenses larger than the number of the plurality of collimator lenses, and the plurality of second microlenses corresponding to the plurality of first microlenses. And a superimposing optical system that superimposes a plurality of partial light beams from the second microlens array on a predetermined minute superimposing region, and the first microlens array is a convex surface of the plurality of first microlenses. The first microlens array further includes a first refractive power reduction layer disposed in contact with the first microlens and having an intermediate refractive index between the refractive index of the first microlens and the refractive index of air. The second microlens array includes a plurality of second microlenses. And a second refractive power reduction layer having a refractive index intermediate between the refractive index of the second microlens and the refractive index of air. Since the integrator optical system is provided, the integrator optical system can be manufactured by reducing the “paraxial radius of curvature required for each microlens” by interposing each refractive power reduction layer. It is possible to obtain light with a uniform in-plane light intensity distribution in the overlapping region.

また、本発明の光源装置によれば、上記のインテグレーター光学系を備えるため、光が入射する領域の一部に過大な熱的負荷がかかることがなくなり、よって、蛍光層等に多くの光を入射させることが可能となり、その結果、蛍光層等を備える場合にも一層高輝度の光を射出することが可能となる。   In addition, according to the light source device of the present invention, since the integrator optical system is provided, an excessive thermal load is not applied to a part of the region where the light is incident, so that a large amount of light is applied to the fluorescent layer or the like. As a result, even when a fluorescent layer or the like is provided, light with higher luminance can be emitted.

したがって、本発明の光源装置は、高輝度の光を射出することが可能であり、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることが可能であり、また、蛍光層等を備える場合にも一層高輝度の光を射出することが可能な光源装置となる。   Therefore, the light source device of the present invention can emit high-luminance light, can obtain light with a uniform in-plane light intensity distribution in a predetermined minute overlapping region, and can also emit fluorescence. Even in the case of providing a layer or the like, the light source device can emit light with higher luminance.

なお、本発明において「マイクロレンズアレイ」とは、複数のマイクロレンズが所定の平面に沿って配置されているもののことをいう。   In the present invention, the “microlens array” means a plurality of microlenses arranged along a predetermined plane.

本発明の光源装置においては、各マイクロレンズの近軸曲率半径は、1mm以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、インテグレーター光学系の製造を十分に容易なものとすることが可能となる。   In the light source device of the present invention, the paraxial radius of curvature of each microlens is preferably 1 mm or less. By adopting such a configuration, it becomes possible to easily manufacture the integrator optical system.

また、本発明の光源装置においては、各マイクロレンズの曲率係数をKとするとき、各マイクロレンズの凸面は、「−1.1≦K≦−0.9」を満たす(つまり、放物面又は放物面近似曲面である)ことが好ましい。このような構成とすることにより、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が一層均一化された光を射出することが可能となる。   In the light source device of the present invention, when the curvature coefficient of each microlens is K, the convex surface of each microlens satisfies “−1.1 ≦ K ≦ −0.9” (that is, parabolic surface). Or a parabolic approximate curved surface). With such a configuration, it is possible to emit light with a more uniform in-plane light intensity distribution in a predetermined minute overlapping region.

本発明の光源装置においては、第1マイクロレンズの凸面と第2マイクロレンズの凸面とが向かい合って配置されている場合には、第1屈折力低減層であり、かつ、第2屈折力低減層でもある(つまり、第1マイクロレンズアレイと第2マイクロレンズアレイとの間を充填する)1つの屈折力低減層を用いることもできる。   In the light source device of the present invention, when the convex surface of the first microlens and the convex surface of the second microlens are arranged to face each other, the first refractive power reduction layer and the second refractive power reduction layer are provided. However, it is also possible to use one refractive power reducing layer (that is, filling between the first microlens array and the second microlens array).

[2]本発明の光源装置においては、前記第1屈折力低減層の屈折率をna1とし、前記第2屈折力低減層の屈折率をna2とし、前記第1マイクロレンズの屈折率をnb1とし、前記第2マイクロレンズの屈折率をnb2とするとき、「0<nb1−na1<0.1」かつ「0<nb2−na2<0.1」の関係を満たすことが好ましい。 [2] In the light source device of the present invention, the refractive index of the first refractive power reduction layer is na1, the refractive index of the second refractive power reduction layer is na2, and the refractive index of the first microlens is nb1. When the refractive index of the second microlens is nb2, it is preferable that the relationship of “0 <nb1-na1 <0.1” and “0 <nb2-na2 <0.1” is satisfied.

このような構成とすることにより、各マイクロレンズの近軸曲率半径を適切なものとしてインテグレーター光学系の製造を一層容易なものとすることが可能となる。   With such a configuration, it becomes possible to make the integrator optical system easier to manufacture by making the paraxial radius of curvature of each microlens appropriate.

上記の場合においては、「0.001<nb1−na1<0.05」かつ「0.001<nb2−na2<0.05」の関係を満たすことがさらに好ましい。   In the above case, it is more preferable to satisfy the relations “0.001 <nb1-na1 <0.05” and “0.001 <nb2-na2 <0.05”.

[3]本発明の光源装置においては、前記固体光源は、半導体レーザーからなることが好ましい。 [3] In the light source device of the present invention, the solid-state light source is preferably composed of a semiconductor laser.

半導体レーザーは小型で高出力であるため、このような半導体レーザーを高密度で集積することにより、小型で高出力な光源装置とすることが可能となる。   Since semiconductor lasers are small and have high output, it is possible to obtain a light source device that is small and has high output by integrating such semiconductor lasers at high density.

[4]本発明の光源装置においては、前記微小重畳領域は、一辺1mmの正方形に包含される大きさを有することが好ましい。 [4] In the light source device of the present invention, it is preferable that the minute overlap region has a size included in a square having a side of 1 mm.

このような構成とすることにより、微小重畳領域の面積を十分に小さいものとして、微小重畳領域が広すぎることに起因する光源装置の光利用効率の低下を抑制することが可能となる。   By adopting such a configuration, it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency of the light source device due to a sufficiently small area of the micro-overlapping region that is too wide.

ところで、光を重畳させる対象(蛍光層等)の種類によっては、重畳させた光が滲んで広がってしまうことがあるため、この観点からは、微小重畳領域は、一辺0.8mmの正方形に包含される大きさを有することがさらに好ましい。   By the way, depending on the type of object (fluorescent layer, etc.) on which light is superimposed, the superimposed light may spread and spread, and from this point of view, the minute overlapping region is included in a square with a side of 0.8 mm. More preferably, it has a size that is

[5]本発明の光源装置においては、前記第1マイクロレンズ及び第2マイクロレンズの個数は、前記コリメーターレンズの個数の100倍以上あることが好ましい。 [5] In the light source device of the present invention, the number of the first microlenses and the second microlenses is preferably 100 times or more the number of the collimator lenses.

このような構成とすることにより、コリメーターレンズからの光を十分な数の部分光束に分割することが可能となり、その結果、所定の重畳位置において面内光強度分布がより一層均一化された光を得ることが可能となる。   By adopting such a configuration, it becomes possible to divide the light from the collimator lens into a sufficient number of partial light beams, and as a result, the in-plane light intensity distribution is made more uniform at a predetermined overlapping position. Light can be obtained.

なお、上記の観点からは、前記第1マイクロレンズ及び第2マイクロレンズの個数は、前記コリメーターレンズの個数の400倍以上あることがさらに好ましい。   From the above viewpoint, the number of the first microlenses and the second microlenses is more preferably 400 times or more the number of the collimator lenses.

[6]本発明の光源装置においては、前記インテグレーター光学系からの光が重畳する位置又は当該位置の近傍に位置し、前記重畳光学系からの光の一部又は全部から蛍光を生成する蛍光層をさらに備えることが好ましい。 [6] In the light source device of the present invention, the fluorescent layer is located at or near the position where the light from the integrator optical system is superimposed, and generates fluorescence from part or all of the light from the superimposed optical system It is preferable to further comprise.

このような構成とすることにより、特定の色光を生成する固体光源を用いて、所望の色光を得ることが可能となる。
なお、上記の構成は、光源装置の後段にレンズインテグレーター光学系を配置して光の面内光強度分布を均一化する際には特に有効である。
With this configuration, it is possible to obtain desired color light using a solid light source that generates specific color light.
The above configuration is particularly effective when a lens integrator optical system is arranged at the subsequent stage of the light source device to make the in-plane light intensity distribution uniform.

上記の場合においては、蛍光層がインテグレーター光学系からの光が重畳する位置に位置することがさらに好ましい。   In the above case, it is more preferable that the fluorescent layer is located at a position where light from the integrator optical system is superimposed.

なお、上記のような構成とすることにより、蛍光層には所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光が入射するため、光が入射する領域の一部に過大な熱的負荷がかかることがなくなる。   By adopting the above-described configuration, light having a uniform in-plane light intensity distribution is incident on the fluorescent layer in a predetermined minute overlapping region, so that excessive heat is applied to a part of the region where the light is incident. No negative load.

[7]本発明の光源装置においては、前記インテグレーター光学系からの光が重畳する位置又は当該位置の近傍に位置し、前記重畳光学系からの光を拡散させながら通過させる透過型拡散手段をさらに備えることが好ましい。 [7] The light source device according to the present invention further includes a transmission type diffusing unit that is positioned at or near the position where the light from the integrator optical system is superimposed and that allows the light from the superimposed optical system to pass through while diffusing. It is preferable to provide.

このような構成とすることにより、特定の色光を生成する固体光源からの色光をそのまま、様々な用途において高い光利用効率で利用することが可能となる。
なお、上記の構成も、光源装置の後段にレンズインテグレーター光学系を配置して光の面内光強度分布を均一化する際には特に有効である。
With such a configuration, the color light from the solid light source that generates the specific color light can be used as it is with high light utilization efficiency in various applications.
The above configuration is also particularly effective when the lens integrator optical system is arranged in the subsequent stage of the light source device to make the in-plane light intensity distribution uniform.

上記の場合においては、透過型拡散手段がインテグレーター光学系からの光が重畳する位置に位置することがさらに好ましい。   In the above case, it is more preferable that the transmission type diffusing means is located at a position where light from the integrator optical system is superimposed.

透過型拡散手段としては、例えば、マイクロレンズ拡散板、ホログラフィック拡散板、磨りガラス等を用いることができる。   As the transmissive diffusing means, for example, a microlens diffusing plate, a holographic diffusing plate, polished glass, or the like can be used.

なお、上記のような構成とすることにより、透過型拡散手段には所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光が入射するため、光が入射する領域の一部に過大な熱的負荷がかかることがなくなる。   By adopting the above configuration, light having a uniform in-plane light intensity distribution is incident on the transmission type diffusing unit in a predetermined minute overlapping region. No thermal load is applied.

[8]本発明のプロジェクターは、本発明の光源装置を備える照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。 [8] A projector according to the present invention includes an illumination device including the light source device according to the present invention, a light modulation device that modulates light from the illumination device according to image information, and a projection that projects light from the light modulation device. And an optical system.

このため、本発明のプロジェクターは、高輝度の光を射出することが可能であり、複数の固体光源を用いても、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることが可能であり、また、微小重畳領域に光を重畳させて一層高輝度な光を射出することが可能な光源装置を備えるため、高輝度で明るさムラの少ない投写画像を投写可能なプロジェクターとなる。   For this reason, the projector of the present invention can emit high-luminance light, and can obtain light with a uniform in-plane light intensity distribution in a predetermined minute overlapping region even when a plurality of solid-state light sources are used. And a light source device capable of emitting light with higher brightness by superimposing light on a micro-overlapping area, and thus capable of projecting a projected image with high brightness and little brightness unevenness It becomes.

実施形態に係るプロジェクター1000の光学系を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing an optical system of the projector 1000 according to the embodiment. 実施形態における固体光源アレイ20をコリメーターレンズアレイ30側から見た図。The figure which looked at the solid light source array 20 in embodiment from the collimator lens array 30 side. 実施形態における固体光源24の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフ。The graph which shows the emitted light intensity characteristic of the solid light source 24 in embodiment, and the emitted light intensity characteristic of fluorescent substance. 実施形態における第1マイクロレンズアレイ50の部分拡大斜視図。The partial expansion perspective view of the 1st micro lens array 50 in an embodiment. 実施形態における第1マイクロレンズアレイ50及び第2マイクロレンズアレイ60を説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the 1st micro lens array 50 and the 2nd micro lens array 60 in embodiment. 比較例における第1マイクロレンズ51aの側面図。The side view of the 1st micro lens 51a in a comparative example. 試験例1における第1マイクロレンズ51b及び第1屈折力低減層58bの側面図。The side view of the 1st micro lens 51b and the 1st refractive power reduction layer 58b in the test example 1. FIG. 試験例2における第1マイクロレンズ51c及び第1屈折力低減層58cの側面図。The side view of the 1st micro lens 51c in the example 2 of a test, and the 1st refractive power reduction layer 58c. 試験例3におけるインテグレーター光学系40d(図示せず。)による重畳の様子を示す図。The figure which shows the mode of superimposition by the integrator optical system 40d (not shown) in Test Example 3. FIG. 変形例1における第1マイクロレンズアレイ53の部分拡大斜視図。FIG. 9 is a partially enlarged perspective view of a first microlens array 53 in Modification 1. 変形例2に係る光源装置14の光学系を示す平面図。The top view which shows the optical system of the light source device 14 which concerns on the modification 2. FIG. 変形例3に係る光源装置16の光学系を示す平面図。The top view which shows the optical system of the light source device 16 which concerns on the modification 3. FIG. 変形例4に係る光源装置18の光学系を示す平面図。The top view which shows the optical system of the light source device 18 which concerns on the modification 4. FIG.

以下、本発明の光源装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, a light source device and a projector of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.

[実施形態]
図1は、実施形態に係るプロジェクター1000の光学系を示す平面図である。なお、図1においては、各マイクロレンズの向きをわかりやすくするために、各マイクロレンズを拡大して表示している。後述する図11〜図13においても同様である。
図2は、実施形態における固体光源アレイ20をコリメーターレンズアレイ30側から見た図である。
図3は、実施形態における固体光源24の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。図3(a)は固体光源24の発光強度特性を示すグラフであり、図3(b)は蛍光層84が含有する蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。発光強度特性とは、光源であれば電圧を印加したときに、蛍光体であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を1としている。グラフの横軸は波長を表す。
[Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing an optical system of a projector 1000 according to the embodiment. In FIG. 1, each microlens is enlarged and displayed for easy understanding of the orientation of each microlens. The same applies to FIGS. 11 to 13 described later.
FIG. 2 is a diagram of the solid light source array 20 in the embodiment as viewed from the collimator lens array 30 side.
FIG. 3 is a graph showing the emission intensity characteristics of the solid-state light source 24 and the emission intensity characteristics of the phosphor in the embodiment. FIG. 3A is a graph showing the emission intensity characteristics of the solid-state light source 24, and FIG. 3B is a graph showing the emission intensity characteristics of the phosphor contained in the fluorescent layer 84. The light emission intensity characteristic is a characteristic of how much light is emitted with what intensity when a voltage is applied for a light source and excitation light is incident for a phosphor. Say. The vertical axis of the graph represents relative light emission intensity, and the light emission intensity at the wavelength where the light emission intensity is strongest is 1. The horizontal axis of the graph represents the wavelength.

図4は、実施形態における第1マイクロレンズアレイ50の部分拡大斜視図である。
図5は、実施形態における第1マイクロレンズアレイ50及び第2マイクロレンズアレイ60を説明するために示す図である。
なお、光学系や各光学要素を説明する図面においては、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)として表示する。
FIG. 4 is a partially enlarged perspective view of the first microlens array 50 in the embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining the first microlens array 50 and the second microlens array 60 in the embodiment.
In the drawings describing the optical system and each optical element, three directions orthogonal to each other are the z-axis direction (illumination optical axis 100ax direction in FIG. 1) and the x-axis direction (parallel to the paper surface in FIG. 1 and the z-axis direction). And a y-axis direction (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 and a direction perpendicular to the z-axis).

実施形態に係るプロジェクター1000は、図1に示すように、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つの液晶光変調装置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。
照明装置100は、光源装置10と、レンズインテグレーター光学系110とを備える。照明装置100は、照明光として赤色光、緑色光及び青色光を含む光(つまり、白色光として用いることができる光)を射出する。
As shown in FIG. 1, the projector 1000 according to the embodiment includes an illumination device 100, a color separation light guide optical system 200, three liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B as light modulation devices, and a cross dichroic prism. 500 and a projection optical system 600.
The illumination device 100 includes a light source device 10 and a lens integrator optical system 110. The lighting device 100 emits light including red light, green light, and blue light as illumination light (that is, light that can be used as white light).

光源装置10は、固体光源アレイ20と、コリメーターレンズアレイ30と、インテグレーター光学系40と、蛍光生成部80と、コリメーター光学系90とを備える。   The light source device 10 includes a solid light source array 20, a collimator lens array 30, an integrator optical system 40, a fluorescence generation unit 80, and a collimator optical system 90.

固体光源アレイ20は、図1及び図2に示すように、複数の固体光源を有する。具体的には、基板22及び25個の固体光源24(1つにのみ符号を図示)を有する。固体光源アレイ20においては、図2に示すように、25個の固体光源24が5行5列のマトリクス状に配置されている。
なお、本発明の光源装置においては、固体光源の数は複数(2個以上)であればよく、25個に限定されるものではない。また、複数の固体光源は離散的に配置されていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the solid light source array 20 has a plurality of solid light sources. Specifically, it has a substrate 22 and 25 solid-state light sources 24 (only one is shown with a symbol). In the solid state light source array 20, as shown in FIG. 2, 25 solid state light sources 24 are arranged in a matrix of 5 rows and 5 columns.
In the light source device of the present invention, the number of solid light sources may be plural (two or more) and is not limited to 25. Further, the plurality of solid light sources may be arranged discretely.

基板22は、固体光源24を搭載する機能を有する。詳細な説明は省略するが、基板22は、固体光源24への電力の供給を仲介する機能や、固体光源24で発生する熱を放熱する機能等を併せて有する。   The substrate 22 has a function of mounting the solid light source 24. Although detailed description is omitted, the substrate 22 has a function of mediating supply of electric power to the solid light source 24, a function of radiating heat generated by the solid light source 24, and the like.

固体光源24は、励起光と色光とを兼ねる青色光(発光強度のピーク:約460nm、図3(a)参照。)を生成する半導体レーザーからなる。当該半導体レーザーは、図2に示すように、長方形形状の発光領域を有し、発光領域の短辺方向に沿った拡がり角が発光領域の長辺方向に沿った拡がり角より大きくなるように構成されている。   The solid-state light source 24 is composed of a semiconductor laser that generates blue light that serves as both excitation light and color light (peak of emission intensity: about 460 nm, see FIG. 3A). As shown in FIG. 2, the semiconductor laser has a rectangular light emitting region, and is configured such that the divergence angle along the short side direction of the light emitting region is larger than the divergence angle along the long side direction of the light emitting region. Has been.

コリメーターレンズアレイ30は、図1に示すように、25個の固体光源24のそれぞれに対応して設けられ、25個の固体光源24で生成された光をそれぞれ略平行化する25個のコリメーターレンズ32(1つにのみ符号を図示。)を有する。25個のコリメーターレンズ32は、25個の固体光源24に対応するように、5行5列のマトリクス状に配置されている。コリメーターレンズ32は、例えば、入射面が双曲面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなる。
なお、本発明の光源装置においては、コリメーターレンズの数は固体光源の数に対応していればよく、25個に限定されるものではない。また、各コリメーターレンズは離散的に配置されていてもよい。
コリメーターレンズ32は、固体光源24からの光を5.46mm×5.46mmの範囲内に収まるように略平行化する。
As shown in FIG. 1, the collimator lens array 30 is provided corresponding to each of the 25 solid light sources 24, and 25 collimators that substantially parallelize the light generated by the 25 solid light sources 24. It has a meter lens 32 (only one is shown with a symbol). The 25 collimator lenses 32 are arranged in a matrix of 5 rows and 5 columns so as to correspond to the 25 solid light sources 24. The collimator lens 32 is formed of, for example, an aspherical plano-convex lens having a hyperboloidal entrance surface and a flat exit surface.
In the light source device of the present invention, the number of collimator lenses is not limited to 25 as long as it corresponds to the number of solid light sources. Each collimator lens may be arranged discretely.
The collimator lens 32 collimates the light from the solid light source 24 so as to be within a range of 5.46 mm × 5.46 mm.

インテグレーター光学系40は、第1マイクロレンズアレイ50と、第2マイクロレンズアレイ60と、重畳光学系70とを備える。また、第1マイクロレンズアレイ50と、第2マイクロレンズアレイ60とは、白板ガラス(B270)からなる連結部41により連結されている。   The integrator optical system 40 includes a first microlens array 50, a second microlens array 60, and a superimposing optical system 70. The first microlens array 50 and the second microlens array 60 are connected by a connecting portion 41 made of white plate glass (B270).

第1マイクロレンズアレイ50は、図1及び図5に示すように、複数のマイクロレンズ51及び第1屈折力低減層58を有する。
複数の第1マイクロレンズ51(1つにのみ符号を図示。)の個数は、複数のコリメーターレンズ32の個数よりも多い。具体的には、第1マイクロレンズ51の個数は608400個、つまり、1つのコリメーターレンズ32に対して24336個(156×156個)であり、これは、「第1マイクロレンズの個数は、コリメーターレンズの個数の100倍以上ある」という条件を満たす。
第1マイクロレンズアレイ50は、コリメーターレンズアレイ30からの光を複数の部分光束に分割する。
As shown in FIGS. 1 and 5, the first microlens array 50 includes a plurality of microlenses 51 and a first refractive power reduction layer 58.
The number of the plurality of first microlenses 51 (only one is illustrated) is larger than the number of the plurality of collimator lenses 32. Specifically, the number of the first microlenses 51 is 608400, that is, 24336 (156 × 156) for one collimator lens 32, which means that “the number of the first microlenses is The condition “the number of collimator lenses is 100 times or more” is satisfied.
The first microlens array 50 divides the light from the collimator lens array 30 into a plurality of partial light beams.

複数の第1マイクロレンズ51は、図4に示すように、いわゆる格子配列で配列されている。第1マイクロレンズ51のピッチは、35μmである。
複数の第1マイクロレンズ51は、複数の平凸マイクロレンズからなる。複数の第1マイクロレンズ51の射出面は、第1マイクロレンズ51の曲率係数をK1とするとき、「K1=−0.99」の放物面近似曲面(楕円面)である。これは、「−1.1≦K1≦−0.9」の条件を満たす。
また、第1マイクロレンズ51の近軸曲率半径は0.16mmであり、つまり、近軸曲率半径が1mm以下という条件を満たす。
複数の第1マイクロレンズ51は、第1マイクロレンズ51の屈折率をnb1とするとき、「nb1=1.523」となる白板ガラス(B270)からなる。
第1マイクロレンズ51の焦点距離は、3.0mmである。
As shown in FIG. 4, the plurality of first microlenses 51 are arranged in a so-called lattice arrangement. The pitch of the first microlenses 51 is 35 μm.
The plurality of first microlenses 51 includes a plurality of plano-convex microlenses. The exit surfaces of the plurality of first microlenses 51 are parabolic approximate curved surfaces (elliptical surfaces) of “K1 = −0.99” when the curvature coefficient of the first microlens 51 is K1. This satisfies the condition of “−1.1 ≦ K1 ≦ −0.9”.
Further, the paraxial radius of curvature of the first microlens 51 is 0.16 mm, that is, the condition that the paraxial radius of curvature is 1 mm or less is satisfied.
The plurality of first microlenses 51 are made of white plate glass (B270) where “nb1 = 1.523” when the refractive index of the first microlens 51 is nb1.
The focal length of the first microlens 51 is 3.0 mm.

第1屈折力低減層58は、複数の第1マイクロレンズ51における凸面に接して配設され、第1マイクロレンズ51の屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する。
第1屈折力低減層58は、第1屈折力低減層58の屈折率をna1とするとき、「na1=1.51633」となる光学ガラス(BK7)からなる。
よって、「nb1−na1=0.00667」となり、これは、「0<nb1−na1<0.1」の関係を満たす。
The first refractive power reduction layer 58 is disposed in contact with the convex surface of the plurality of first microlenses 51 and has a refractive index intermediate between the refractive index of the first microlens 51 and the refractive index of air.
The first refractive power reduction layer 58 is made of optical glass (BK7) that satisfies “na1 = 1.51633” when the refractive index of the first refractive power reduction layer 58 is na1.
Therefore, “nb1-na1 = 0.00667” is satisfied, which satisfies the relationship “0 <nb1-na1 <0.1”.

第2マイクロレンズアレイ60は、図1及び図5に示すように、複数のマイクロレンズ61及び第2屈折力低減層68を有する。
複数の第2マイクロレンズ61は、複数の第1マイクロレンズ51に対応する。
複数の第2マイクロレンズ61は、複数の第2マイクロレンズ51と基本的に同様の構成を有するため、構成についての詳細な説明は省略する。また、第2屈折力低減層68は、第1屈折力低減層58と基本的に同様の構成を有するため、構成についての詳細な説明は省略する。
As shown in FIGS. 1 and 5, the second microlens array 60 has a plurality of microlenses 61 and a second refractive power reduction layer 68.
The multiple second microlenses 61 correspond to the multiple first microlenses 51.
Since the plurality of second microlenses 61 have basically the same configuration as that of the plurality of second microlenses 51, a detailed description of the configuration is omitted. Further, the second refractive power reducing layer 68 has basically the same configuration as the first refractive power reducing layer 58, and therefore a detailed description of the configuration is omitted.

上記のことから、第2マイクロレンズアレイ60及び第2マイクロレンズ61は、以下の条件を満たす。
すなわち、「第2マイクロレンズの個数は、コリメーターレンズの個数の100倍以上ある」という条件を満たす。
また、第2マイクロレンズ61の曲率係数をK2とするとき、「K2=−0.99」の放物面近似曲面(楕円面)であり、「−1.1≦K2≦−0.9」の条件を満たす。
また、第2マイクロレンズ61の近軸曲率半径は0.16mmであり、つまり、近軸曲率半径が1mm以下という条件を満たす。
また、複数の第2マイクロレンズ61は、第2マイクロレンズ61の屈折率をnb2とするとき、「nb2=1.523」となる白板ガラス(B270)からなり、第2屈折力低減層68は、第2屈折力低減層68の屈折率をna2とするとき、「na2=1.51633」となる光学ガラス(BK7)からなるため、「nb2−na2=0.00667」となり、これは、「0<nb2−na2<0.1」の関係を満たす。
From the above, the second microlens array 60 and the second microlens 61 satisfy the following conditions.
That is, the condition that “the number of second microlenses is 100 times the number of collimator lenses” is satisfied.
Further, when the curvature coefficient of the second microlens 61 is K2, it is a parabolic approximate curved surface (ellipsoid) of “K2 = −0.99”, and “−1.1 ≦ K2 ≦ −0.9”. Satisfy the condition of
The paraxial radius of curvature of the second microlens 61 is 0.16 mm, that is, the condition that the paraxial radius of curvature is 1 mm or less is satisfied.
The plurality of second microlenses 61 are made of white glass (B270) where “nb2 = 1.523” when the refractive index of the second microlens 61 is nb2, and the second refractive power reduction layer 68 is When the refractive index of the second refractive power reduction layer 68 is na2, since it is made of optical glass (BK7) that becomes “na2 = 1.51633”, it becomes “nb2−na2 = 0.00667”. The relationship 0 <nb2-na2 <0.1 is satisfied.

実施形態におけるインテグレーター光学系40においては、第1マクロレンズアレイ50と第2マイクロレンズアレイ60とは、第1マイクロレンズ51の凸面と第2マイクロレンズ61の凸面とが反対側を向くように配置されている。   In the integrator optical system 40 according to the embodiment, the first macro lens array 50 and the second micro lens array 60 are arranged so that the convex surface of the first micro lens 51 and the convex surface of the second micro lens 61 face opposite sides. Has been.

重畳光学系70は、第2マイクロレンズアレイ60からの複数の部分光束を所定の微小重畳領域に重畳させる。重畳光学系70は、例えば、入射面が平面で、かつ、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなる。重畳光学系70の焦点距離は、60mmである。
図示による詳しい説明は省略するが、上記のインテグレーター光学系40による微小重畳領域は、一辺0.7mmの正方形に包含される大きさである。
The superimposing optical system 70 superimposes a plurality of partial light beams from the second microlens array 60 on a predetermined minute superimposing region. The superimposing optical system 70 is composed of, for example, an aspherical plano-convex lens having a flat entrance surface and a hyperboloidal exit surface. The focal length of the superimposing optical system 70 is 60 mm.
Although the detailed description by illustration is abbreviate | omitted, the micro superimposition area | region by said integrator optical system 40 is a magnitude | size included by the square of 0.7 mm of one side.

蛍光生成部80は、透明部材82及び蛍光層84を有する。蛍光生成部80は、全体として正方形の板状の形状を有し、所定の位置(図1参照。)に固定されている。
透明部材82は、蛍光層84を担持する。透明部材82は、例えば、光学ガラスからなる。なお、透明部材上には、インテグレーター光学系からの光を通過させ、蛍光(後述)を反射する層(例えば、誘電体多層膜)が形成されていてもよい。
The fluorescence generation unit 80 includes a transparent member 82 and a fluorescence layer 84. The fluorescence generation unit 80 has a square plate shape as a whole, and is fixed at a predetermined position (see FIG. 1).
The transparent member 82 carries the fluorescent layer 84. The transparent member 82 is made of optical glass, for example. On the transparent member, a layer (for example, a dielectric multilayer film) that transmits light from the integrator optical system and reflects fluorescence (described later) may be formed.

蛍光層84は、インテグレーター光学系40からの光が重畳する位置に位置し、インテグレーター光学系40からの光の一部から赤色光(発光強度のピーク:約610nm)及び緑色光(発光強度のピーク:約550nm)を含む蛍光を生成する(図3(b)参照。)。
このため、蛍光生成部80は、蛍光の生成に関わることなく蛍光層84を通過する青色光を蛍光(赤色光及び緑色光)とともに含む光(つまり、白色光として用いることが可能な光)を射出する。
The fluorescent layer 84 is located at a position where light from the integrator optical system 40 overlaps, and red light (emission intensity peak: about 610 nm) and green light (emission intensity peak) from a part of the light from the integrator optical system 40. : About 550 nm) is generated (see FIG. 3B).
For this reason, the fluorescence generation unit 80 includes light (that is, light that can be used as white light) including blue light that passes through the fluorescent layer 84 without being involved in generation of fluorescence together with fluorescence (red light and green light). Eject.

蛍光層84は、YAG系蛍光体である(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ceを含有する層からなる。なお、蛍光層としては、他の蛍光体(上記以外のYAG系蛍光体、シリケート系蛍光体、TAG系蛍光体等)を含有する蛍光層を用いることもできる。また、蛍光層として、集光光学系からの光を赤色光に変換する蛍光体(例えばCaAlSiN赤色蛍光体)と、集光光学系からの光を緑色に変換する蛍光体(例えばβサイアロン緑色蛍光体)とを含有する蛍光層を用いることもできる。
なお、蛍光の生成に関わることなく蛍光層84を通過する一部の青色光は、蛍光とともに射出される。このとき、青色光は蛍光層84中で散乱又は反射されるため、蛍光とほぼ同様の分布(いわゆるランバーシャン分布)特性を有する光として蛍光生成部80から射出される。
The fluorescent layer 84 is made of a layer containing (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, which is a YAG phosphor. In addition, as a fluorescent layer, the fluorescent layer containing other fluorescent substance (YAG type fluorescent substance other than the above, a silicate type fluorescent substance, a TAG type fluorescent substance etc.) can also be used. In addition, as a fluorescent layer, a phosphor that converts light from the condensing optical system into red light (for example, CaAlSiN 3 red phosphor) and a phosphor that converts light from the condensing optical system into green (for example, β sialon green) A fluorescent layer containing (phosphor) can also be used.
A part of the blue light that passes through the fluorescent layer 84 without being involved in the generation of fluorescence is emitted together with the fluorescence. At this time, since the blue light is scattered or reflected in the fluorescent layer 84, the blue light is emitted from the fluorescence generation unit 80 as light having a distribution characteristic (so-called Lambertian distribution) substantially similar to the fluorescence.

コリメーター光学系90は、蛍光生成部80からの光を略平行化する。コリメーター光学系90は、図1に示すように、第1レンズ92及び第2レンズ94を備える。
第1レンズ92及び第2レンズ94は、両凸レンズからなる。なお、第1レンズ及び第2レンズの形状は、上記形状に限定されるものではなく、第1レンズと第2レンズとからなるコリメーター光学系が、蛍光生成部からの光を略平行化することが可能な形状であればよい。また、コリメーター光学系を構成するレンズの枚数は、1枚であってもよく、3枚以上であってもよい。
The collimator optical system 90 makes the light from the fluorescence generation unit 80 substantially parallel. As shown in FIG. 1, the collimator optical system 90 includes a first lens 92 and a second lens 94.
The first lens 92 and the second lens 94 are biconvex lenses. Note that the shapes of the first lens and the second lens are not limited to the above shapes, and a collimator optical system including the first lens and the second lens substantially parallelizes the light from the fluorescence generation unit. Any shape can be used. Further, the number of lenses constituting the collimator optical system may be one, or three or more.

レンズインテグレーター光学系110は、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130、偏光変換素子140及び重畳レンズ150を備える。
なお、インテグレーターロッドを備えるロッドインテグレーター光学系を、レンズインテグレーター光学系の代わりに用いることもできる。
The lens integrator optical system 110 includes a first lens array 120, a second lens array 130, a polarization conversion element 140, and a superimposing lens 150.
Note that a rod integrator optical system including an integrator rod can be used instead of the lens integrator optical system.

第1レンズアレイ120は、図1に示すように、光源装置10からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ122を有する。第1レンズアレイ120は、光源装置10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、液晶光変調装置400R,400G,400Bの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。   As shown in FIG. 1, the first lens array 120 includes a plurality of first small lenses 122 for dividing the light from the light source device 10 into a plurality of partial light beams. The first lens array 120 has a function as a light beam splitting optical element that splits light from the light source device 10 into a plurality of partial light beams, and the plurality of first small lenses 122 are in a plane orthogonal to the illumination optical axis 100ax. It has a configuration arranged in a matrix of multiple rows and multiple columns. Although not illustrated, the outer shape of the first small lens 122 is substantially similar to the outer shape of the image forming regions of the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B.

第2レンズアレイ130は、第1レンズアレイ120における複数の第1小レンズ122に対応する複数の第2小レンズ132を有する。第2レンズアレイ130は、重畳レンズ150とともに、各第1小レンズ122の像を液晶光変調装置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、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 plurality of second small lenses 132 corresponding to the plurality of first small lenses 122 in the first lens array 120. The second lens array 130 has a function of forming the image of each first small lens 122 together with the superimposing lens 150 in the vicinity of the image forming area of the liquid crystal light modulators 400R, 400G, and 400B. The second lens array 130 has a configuration in which 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.

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を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光からなる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からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、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、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。
The polarization conversion element 140 is a polarization conversion element that emits each partial light beam divided by the first lens array 120 as light composed of substantially one type of linearly polarized light having a uniform polarization direction.
The polarization conversion element 140 transmits one linear polarization component of the polarization components included in the light from the light source device 10 as it is, and reflects the other linear polarization component in a direction perpendicular to the illumination optical axis 100ax. A reflection layer that reflects the other linearly polarized light component reflected by the polarization separation layer in a direction parallel to the illumination optical axis 100ax, and a position that converts the other linearly polarized light component reflected by the reflective layer into one linearly polarized light component. And a phase difference plate.

重畳レンズ150は、偏光変換素子140からの各部分光束を集光して液晶光変調装置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は、重畳レンズ150の光軸と照明光軸100axとが略一致するように配置されている。なお、重畳レンズは、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 is an optical element that condenses the partial light beams from the polarization conversion element 140 and superimposes them in the vicinity of the image forming regions of the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B. The superimposing lens 150 is disposed so that the optical axis of the superimposing lens 150 and the illumination optical axis 100ax substantially coincide. The superimposing lens 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、反射ミラー230,240,250及びリレーレンズ260,270を備える。色分離導光光学系200は、照明装置100からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離するとともに、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ照明対象となる液晶光変調装置400R,400G,400Bに導光する機能を有する。
色分離導光光学系200と、液晶光変調装置400R,400G,400Bとの間には、集光レンズ300R,300G,300Bが配置されている。
The color separation light guide optical system 200 includes dichroic mirrors 210 and 220, reflection mirrors 230, 240 and 250, and relay lenses 260 and 270. The color separation light guide optical system 200 separates the light from the illumination device 100 into red light, green light, and blue light, and the liquid crystal light modulation devices 400R and 400G that are to be illuminated with red light, green light, and blue light, respectively. , 400B.
Condensing lenses 300R, 300G, and 300B are disposed between the color separation light guide optical system 200 and the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B.

ダイクロイックミラー210,220においては、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されている。
ダイクロイックミラー210は、赤色光成分を反射して、緑色光及び青色光成分を通過させる。
ダイクロイックミラー220は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させる。
In the dichroic mirrors 210 and 220, a wavelength selective transmission film that reflects light in a predetermined wavelength region and passes light in other wavelength regions is formed on the substrate.
The dichroic mirror 210 reflects the red light component and transmits the green light and the blue light component.
The dichroic mirror 220 reflects the green light component and transmits the blue light component.

ダイクロイックミラー210で反射された赤色光は、反射ミラー230で反射され、集光レンズ300Rを通過して赤色光用の液晶光変調装置400Rの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー210を青色光とともに通過した緑色光は、ダイクロイックミラー220で反射され、集光レンズ300Gを通過して緑色光用の液晶光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー220を通過した青色光は、リレーレンズ260、入射側の反射ミラー240、リレーレンズ270、射出側の反射ミラー250、集光レンズ300Bを経て青色光用の液晶光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。リレーレンズ260,270及び反射ミラー240,250は、ダイクロイックミラー220を通過した青色光成分を液晶光変調装置400Bまで導く機能を有する。
The red light reflected by the dichroic mirror 210 is reflected by the reflection mirror 230, passes through the condenser lens 300R, and enters the image forming region of the liquid crystal light modulation device 400R for red light.
The green light that has passed through the dichroic mirror 210 together with the blue light is reflected by the dichroic mirror 220, passes through the condenser lens 300G, and enters the image forming area of the liquid crystal light modulation device 400G for green light.
The blue light that has passed through the dichroic mirror 220 passes through the relay lens 260, the incident-side reflection mirror 240, the relay lens 270, the emission-side reflection mirror 250, and the condensing lens 300B. Incident into the area. The relay lenses 260 and 270 and the reflection mirrors 240 and 250 have a function of guiding the blue light component that has passed through the dichroic mirror 220 to the liquid crystal light modulation device 400B.

なお、青色光の光路にこのようなリレーレンズ260,270が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光利用効率の低下を防止するためである。実施形態に係るプロジェクター1000においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、リレーレンズ及び反射ミラーを赤色光の光路に用いる構成も考えられる。   The reason why such a relay lens 260, 270 is provided in the optical path of blue light is that the length of the optical path of blue light is longer than the length of the optical path of other color lights, so that light is used due to light divergence or the like. This is to prevent a decrease in efficiency. The projector 1000 according to the embodiment has such a configuration because the length of the optical path of blue light is long, but the length of the optical path of red light is increased so that the relay lens and the reflection mirror are made of red light. A configuration for use in the optical path is also conceivable.

液晶光変調装置400R,400G,400Bは、照明装置100からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置であり、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成する。なお、図示を省略したが、集光レンズ300R,300G,300Bと液晶光変調装置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、液晶光変調装置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る。これら入射側偏光板、各液晶光変調装置及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
各液晶光変調装置は、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透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、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 light modulation devices 400R, 400G, and 400B are light modulation devices that modulate light from the illumination device 100 according to image information, and modulate incident color light according to image information to form a color image. Although not shown, incident-side polarizing plates are interposed between the condenser lenses 300R, 300G, and 300B and the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B, respectively, so that the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, Between the 400B and the cross dichroic prism 500, an exit side polarizing plate is interposed. The incident-side polarizing plates, the liquid crystal light modulators, and the exit-side polarizing plates modulate the incident color light.
Each liquid crystal light modulation device is a transmission type liquid crystal light modulation device in which a liquid crystal, which is an electro-optical material, is hermetically sealed in a pair of transparent glass substrates. For example, a polysilicon TFT is used as a switching element to convert a given image signal. Accordingly, the polarization direction of one type of linearly polarized light emitted from the incident side polarizing plate is modulated.

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 emission 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 projected by the projection optical system 600 and forms an image on the screen SCR.

次に、実施形態に係る光源装置10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 and the projector 1000 according to the embodiment will be described.

実施形態に係る光源装置10によれば、複数の固体光源24を備えるため、従来の光源装置と同様に、高輝度の光を射出することが可能となる。   Since the light source device 10 according to the embodiment includes the plurality of solid light sources 24, it is possible to emit high-luminance light as in the conventional light source device.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、複数のコリメーターレンズ32の個数よりも多い複数の第1マイクロレンズ51を有する第1マイクロレンズアレイ50、複数の第1マイクロレンズ51に対応する複数の第2マイクロレンズ61を有する第2マイクロレンズアレイ60及び第2マイクロレンズアレイ60からの複数の部分光束を所定の微小重畳領域に重畳させる重畳光学系70を有し、第1マイクロレンズアレイ50は、複数の第1マイクロレンズ51における凸面に接して配設され第1マイクロレンズ51の屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する第1屈折力低減層58をさらに有し、第2マイクロレンズアレイ60は、複数の第2マイクロレンズ61における凸面に接して配設され第2マイクロレンズ61の屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する第2屈折力低減層68をさらに有するインテグレーター光学系40を備えるため、各屈折力低減層58,68の介在で「各マイクロレンズ51,61において必要とされる近軸曲率半径」が小さくなることによりインテグレーター光学系40の製造が可能となり、その結果、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることが可能となる。   Further, according to the light source device 10 according to the embodiment, the first microlens array 50 having the plurality of first microlenses 51 larger than the number of the plurality of collimator lenses 32 corresponds to the plurality of first microlenses 51. A second microlens array 60 having a plurality of second microlenses 61, and a superimposing optical system 70 for superimposing a plurality of partial light beams from the second microlens array 60 on a predetermined minute superimposing region, the first microlens array 50 further includes a first refractive power reduction layer 58 disposed in contact with the convex surface of the plurality of first microlenses 51 and having an intermediate refractive index between the refractive index of the first microlens 51 and the refractive index of air. The second microlens array 60 is disposed in contact with the convex surface of the plurality of second microlenses 61 and is refracted by the second microlens 61 Since the integrator optical system 40 further includes the second refractive power reduction layer 68 having a refractive index intermediate between that of air and the refractive index of air, the “in each microlens 51, 61” is interposed by the refractive power reduction layers 58, 68. By reducing the “required paraxial radius of curvature”, the integrator optical system 40 can be manufactured. As a result, it is possible to obtain light in which the in-plane light intensity distribution is uniform in a predetermined minute overlapping region. Become.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、上記のインテグレーター光学系40を備えるため、光が入射する領域の一部に過大な熱的負荷がかかることがなくなり、よって、蛍光層等に多くの光を入射させることが可能となり、その結果、蛍光層等を備える場合にも一層高輝度の光を射出することが可能となる。   In addition, according to the light source device 10 according to the embodiment, since the integrator optical system 40 is provided, an excessive thermal load is not applied to a part of the region where the light is incident. As a result, even when a fluorescent layer or the like is provided, it is possible to emit light with higher luminance.

上記の効果により、実施形態に係る光源装置10は、高輝度の光を射出することが可能であり、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることが可能であり、また、蛍光層等を備える場合にも一層高輝度の光を射出することが可能な光源装置となる。   Due to the above effects, the light source device 10 according to the embodiment can emit light with high luminance, and can obtain light with a uniform in-plane light intensity distribution in a predetermined minute overlapping region. In addition, even when a fluorescent layer or the like is provided, the light source device can emit light with higher luminance.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、各マイクロレンズの近軸曲率半径は、1mm以下であるため、インテグレーター光学系の製造を十分に容易なものとすることが可能となる。   Further, according to the light source device 10 according to the embodiment, since the paraxial radius of curvature of each microlens is 1 mm or less, it becomes possible to easily manufacture the integrator optical system.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、各マイクロレンズの凸面は、「−1.1≦K≦−0.9」を満たすため、所定の微小重畳領域において面内光強度分布が一層均一化された光を射出することが可能となる。   Further, according to the light source device 10 according to the embodiment, the convex surface of each microlens satisfies “−1.1 ≦ K ≦ −0.9”, and thus the in-plane light intensity distribution is further increased in a predetermined minute overlapping region. It becomes possible to emit uniform light.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、「0<nb1−na1<0.1」かつ「0<nb2−na2<0.1」の関係を満たすため、各マイクロレンズの近軸曲率半径を適切なものとしてインテグレーター光学系の製造を一層容易なものとすることが可能となる。   Further, according to the light source device 10 according to the embodiment, the paraxial radius of curvature of each microlens is satisfied in order to satisfy the relationship of “0 <nb1-na1 <0.1” and “0 <nb2-na2 <0.1”. Therefore, it is possible to make the integrator optical system easier to manufacture.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、固体光源24は、半導体レーザーからなるため、このような半導体レーザーを高密度で集積することにより、小型で高出力な光源装置とすることが可能となる。   In addition, according to the light source device 10 according to the embodiment, the solid light source 24 is made of a semiconductor laser. Therefore, by integrating such semiconductor lasers at a high density, it is possible to obtain a light source device with a small size and a high output. It becomes.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、微小重畳領域は、一辺1mmの正方形に包含される大きさを有するため、微小重畳領域の面積を十分に小さいものとして、微小重畳領域が広すぎることに起因する光源装置の光利用効率の低下を抑制することが可能となる。   Further, according to the light source device 10 according to the embodiment, since the minute overlapping region has a size included in a square having a side of 1 mm, the minute overlapping region is too wide with the area of the minute overlapping region being sufficiently small. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in light use efficiency of the light source device.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、第1マイクロレンズ51及び第2マイクロレンズ61の個数は、コリメーターレンズ32の個数の100倍以上あるため、コリメーターレンズ32からの光を十分な数の部分光束に分割することが可能となり、その結果、所定の重畳位置において面内光強度分布がより一層均一化された光を得ることが可能となる。   Further, according to the light source device 10 according to the embodiment, the number of the first microlenses 51 and the second microlenses 61 is 100 times or more the number of the collimator lenses 32, so that the light from the collimator lenses 32 is sufficient. As a result, it is possible to obtain light with a more uniform in-plane light intensity distribution at a predetermined overlapping position.

また、実施形態に係る光源装置10によれば、インテグレーター光学系40からの光が重畳する位置に位置し、重畳光学系70からの光の一部から蛍光を生成する蛍光層84を備えるため、特定の色光を生成する固体光源24を用いて、所望の色光を得ることが可能となる。   Moreover, according to the light source device 10 according to the embodiment, the light source device 10 includes the fluorescent layer 84 that is located at a position where the light from the integrator optical system 40 is superimposed and generates fluorescence from a part of the light from the superimposing optical system 70. It is possible to obtain desired color light by using the solid light source 24 that generates specific color light.

実施形態に係るプロジェクター1000は、高輝度の光を射出することが可能であり、複数の固体光源を用いても、所定の重畳領域において面内光強度分布が均一化された光を得ることが可能であり、また、微小重畳領域に光を重畳させて一層高輝度な光を射出することが可能な実施形態に係る光源装置10を備えるため、高輝度で明るさムラの少ない投写画像を投写可能なプロジェクターとなる。   The projector 1000 according to the embodiment can emit high-luminance light, and can obtain light with a uniform in-plane light intensity distribution in a predetermined overlapping region even when a plurality of solid-state light sources are used. In addition, since the light source device 10 according to the embodiment capable of emitting light with higher luminance by superimposing light on a minute overlapping region is provided, a projected image with high luminance and less unevenness in brightness is projected. It becomes a possible projector.

[比較例、試験例1及び試験例2]
比較例、試験例1及び試験例2においては、第1マイクロレンズが第1屈折力低減層を有しない場合(比較例)と有する場合(試験例1及び試験例2)とを比較して、第1屈折力低減層を用いた場合には、第1マイクロレンズの近軸曲率半径を十分に小さくすることが可能であることを確認するためにシミュレーションを行った。
[Comparative Example, Test Example 1 and Test Example 2]
In Comparative Example, Test Example 1 and Test Example 2, the case where the first microlens does not have the first refractive power reduction layer (Comparative Example) and the case where it has (Test Example 1 and Test Example 2) are compared, When the first refractive power reduction layer was used, a simulation was performed to confirm that the paraxial radius of curvature of the first microlens can be made sufficiently small.

図6は、比較例における第1マイクロレンズ51aの側面図である。
図7は、試験例1における第1マイクロレンズ51b及び第1屈折力低減層58bの側面図である。
図8は、試験例2における第1マイクロレンズ51c及び第1屈折力低減層58cの側面図である。
FIG. 6 is a side view of the first microlens 51a in the comparative example.
FIG. 7 is a side view of the first microlens 51b and the first refractive power reduction layer 58b in Test Example 1.
FIG. 8 is a side view of the first microlens 51c and the first refractive power reduction layer 58c in Test Example 2.

以下の比較例、試験例1及び試験例2において、特に記載がない箇所においては、実施形態に係る光源装置10と同様の構成(パラメーター)を有するとしてシミュレーションを行った。   In the following Comparative Examples, Test Example 1 and Test Example 2, simulation was performed assuming that the parts (particularly not described) have the same configuration (parameters) as the light source device 10 according to the embodiment.

比較例における第1マイクロレンズアレイ50a(図示せず。白板ガラス(B270)からなる。)は、第1屈折力低減層を有しない。この場合においては、第1マイクロレンズ51aに必要とされる近軸曲率半径は11.6mmとなった。当該第1マイクロレンズ51aの凸面は、図6に示すように、ほとんど平面となった。   The first microlens array 50a (not shown; made of white plate glass (B270)) in the comparative example does not have the first refractive power reduction layer. In this case, the paraxial radius of curvature required for the first microlens 51a is 11.6 mm. The convex surface of the first microlens 51a was almost flat as shown in FIG.

試験例1における第1マイクロレンズアレイ50b(図示せず。白板ガラス(B270)からなる。)は、第1屈折力低減層58b(光学ガラス(BK7)からなる。)を有する。第1マイクロレンズ51bは、凸面が球面の平凸マイクロレンズである。この場合においては、第1マイクロレンズ51bに必要とされる近軸曲率半径は0.16mmとなった。当該第1マイクロレンズ51bの凸面においては、図7に示すように、明確な曲面が見て取れた。   The first microlens array 50b (not shown; made of white plate glass (B270)) in Test Example 1 has a first refractive power reduction layer 58b (made of optical glass (BK7)). The first microlens 51b is a planoconvex microlens having a spherical convex surface. In this case, the paraxial radius of curvature required for the first microlens 51b is 0.16 mm. On the convex surface of the first microlens 51b, a clear curved surface was seen as shown in FIG.

試験例2における第1マイクロレンズアレイ50c(図示せず。白板ガラス(B270)からなる。)は、第1屈折力低減層58c(光学ガラス(BK7)からなる。)を有する。第1マイクロレンズ51cは、凸面が「K1=−0.99」の放物面近似曲面(楕円面)の平凸マイクロレンズである。この場合においても、第1マイクロレンズ51cに必要とされる近軸曲率半径は0.16mmとなった。当該第1マイクロレンズ51cの凸面においても、図8に示すように、明確な曲面が見て取れた。
なお、試験例2における第1マイクロレンズ51cは、実施形態における第1マイクロレンズ51と同様の構成を有するものである。
The first microlens array 50c (not shown; made of white plate glass (B270)) in Test Example 2 has a first refractive power reducing layer 58c (made of optical glass (BK7)). The first micro lens 51 c is a plano-convex micro lens having a paraboloidal approximate curved surface (ellipsoidal surface) whose convex surface is “K1 = −0.99”. Even in this case, the paraxial radius of curvature required for the first microlens 51c was 0.16 mm. Also on the convex surface of the first microlens 51c, a clear curved surface could be seen as shown in FIG.
The first micro lens 51c in Test Example 2 has the same configuration as the first micro lens 51 in the embodiment.

シミュレーションの結果、上記図6〜図8に示すように、適切な屈折率を有する屈折力低減層を用いた場合には、第1マイクロレンズの近軸曲率半径を十分に小さくすることが可能であることが確認できた。
なお、上記比較例及び各試験例は、第2マイクロレンズについても同様に適用することが可能である。
As a result of the simulation, as shown in FIGS. 6 to 8, when the refractive power reducing layer having an appropriate refractive index is used, the paraxial radius of curvature of the first microlens can be made sufficiently small. It was confirmed that there was.
Note that the comparative example and each test example can be similarly applied to the second microlens.

[試験例3]
試験例3においては、本発明のインテグレーター光学系が、複数の部分光束を所定の微小重畳領域に正しく重畳させることが可能であることを確認するためにシミュレーションを行った。
[Test Example 3]
In Test Example 3, a simulation was performed to confirm that the integrator optical system of the present invention can correctly superimpose a plurality of partial light beams on a predetermined minute superimposition region.

図9は、試験例3におけるインテグレーター光学系40d(図示せず。)による重畳の様子を示す図である。図9においては、白色に近いほど入射する光の強度が高いことを表す。
以下の試験例3においては、特に記載がない箇所においては、実施形態に係る光源装置10と同様の構成(パラメーター)を有するとしてシミュレーションを行った。
FIG. 9 is a diagram showing a state of superposition by the integrator optical system 40d (not shown) in Test Example 3. In FIG. 9, the closer to white, the higher the intensity of incident light.
In Test Example 3 below, simulation was performed assuming that the parts (particularly not described) have the same configuration (parameters) as those of the light source device 10 according to the embodiment.

試験例3におけるインテグレーター光学系40dは、上記試験例2における第1マイクロレンズアレイ50cと、第1マイクロレンズ51cに対応する複数の第2マイクロレンズ61c(図示せず。)を有する第2マイクロレンズアレイ60c(図示せず)と、複数の第2マイクロレンズ61cからの複数の部分光束を所定の微小重畳領域に重畳させる重畳光学系70d(図示せず。)とを有するものとした。   The integrator optical system 40d in Test Example 3 includes a second microlens having the first microlens array 50c in Test Example 2 and a plurality of second microlenses 61c (not shown) corresponding to the first microlens 51c. An array 60c (not shown) and a superimposing optical system 70d (not shown) for superimposing a plurality of partial light beams from the plurality of second microlenses 61c on a predetermined minute superimposing region are provided.

第2マイクロレンズアレイ60cは、第2マイクロレンズ61cの凸面が第1マクロレンズアレイ50cにおける第1マイクロレンズ51cの凸面と反対側を向くように配置されていることと、第1屈折力低減層58cの代わりに第2屈折力低減層68c(図示せず。)を有すること以外においては、第1マイクロレンズアレイ50cと同様の構成を有するものとした。
第2屈折力低減層68cは、複数の第2マイクロレンズ61cにおける凸面に接して配設されていること以外は、第1屈折力低減層58cと同様の構成を有するものとした。
The second microlens array 60c is arranged such that the convex surface of the second microlens 61c faces the opposite side of the convex surface of the first microlens 51c in the first macrolens array 50c, and the first refractive power reduction layer Except for having a second refractive power reducing layer 68c (not shown) instead of 58c, it has the same configuration as the first microlens array 50c.
The second refractive power reduction layer 68c has the same configuration as the first refractive power reduction layer 58c except that the second refractive power reduction layer 68c is disposed in contact with the convex surface of the plurality of second microlenses 61c.

重畳光学系70dは、入射面は、曲率係数が−0.917、近軸曲率半径が31.547mm、光軸に沿った厚みが28mmの楕円面であり、射出面は平面の非球面平凸レンズとした。重畳光学系70dは、屈折率が1.51633の光学ガラス(BK7)からなるものとした。重畳光学系70dの焦点距離は60mmとした。   In the superimposing optical system 70d, the entrance surface is an elliptical surface having a curvature coefficient of -0.917, a paraxial radius of curvature of 31.547 mm, and a thickness along the optical axis of 28 mm, and the exit surface is a flat aspherical plano-convex lens. It was. The superposition optical system 70d is made of optical glass (BK7) having a refractive index of 1.51633. The focal length of the superimposing optical system 70d was 60 mm.

シミュレーションの結果、図9に示すように、上記したインテグレーター光学系40dが、複数の部分光束を所定の微小重畳領域に正しく重畳させることが可能であることが確認できた。   As a result of the simulation, as shown in FIG. 9, it was confirmed that the integrator optical system 40d described above can correctly superimpose a plurality of partial light beams on a predetermined minute superposition region.

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態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 embodiment, this invention is not limited to said embodiment. 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)上記実施形態において記載した各構成要素の寸法、個数、材質及び形状は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。 (1) The dimensions, the number, the material, and the shape of each component described in the above embodiment are exemplifications, and can be changed within a range not impairing the effects of the present invention.

(2)上記実施形態においては、いわゆる格子配列で配列されている各マイクロレンズ(図4参照。)を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図10は、変形例1における第1マイクロレンズアレイ53の部分拡大斜視図である。例えば、図10に示すように、いわゆる千鳥配列で配列されている各マイクロレンズを用いてもよい。 (2) In the above embodiment, each microlens (see FIG. 4) arranged in a so-called lattice arrangement is used. However, the present invention is not limited to this. FIG. 10 is a partially enlarged perspective view of the first microlens array 53 in the first modification. For example, as shown in FIG. 10, each microlens arranged in a so-called staggered arrangement may be used.

(3)上記実施形態においては、連結部41により連結されている第1マイクロレンズアレイ50及び第2マイクロレンズアレイ60を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図11は、変形例2に係る光源装置14の光学系を示す平面図である。例えば、図11に示すように、連結部により連結されていない第1マイクロレンズアレイ及び第2マイクロレンズアレイを用いてもよい。 (3) In the above embodiment, the first microlens array 50 and the second microlens array 60 connected by the connecting portion 41 are used. However, the present invention is not limited to this. FIG. 11 is a plan view showing an optical system of the light source device 14 according to the second modification. For example, as shown in FIG. 11, a first microlens array and a second microlens array that are not connected by a connecting portion may be used.

(4)上記実施形態においては、第1マイクロレンズ51の凸面と第2マイクロレンズ61の凸面とが反対側を向くように配置されているインテグレーター光学系40を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図12は、変形例3に係る光源装置16の光学系を示す平面図である。例えば、図12に示すように、第1マイクロレンズの凸面と第2マイクロレンズの凸面とが向かい合って配置されているインテグレーター光学系を用いてもよい。なお、上記のような場合には、第1屈折力低減層であり、かつ、第2屈折力低減層でもある(つまり、第1マイクロレンズアレイと第2マイクロレンズアレイとの間を充填する)1つの屈折力低減層を用いてもよい。 (4) In the above embodiment, the integrator optical system 40 is used in which the convex surface of the first microlens 51 and the convex surface of the second microlens 61 face the opposite side. It is not limited. FIG. 12 is a plan view showing an optical system of the light source device 16 according to the third modification. For example, as shown in FIG. 12, an integrator optical system in which the convex surface of the first microlens and the convex surface of the second microlens face each other may be used. In the above case, the first refractive power reduction layer and the second refractive power reduction layer (that is, the space between the first microlens array and the second microlens array is filled). One refractive power reducing layer may be used.

(5)上記実施形態においては、別個の第2マイクロレンズアレイ60と重畳光学系70
とを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図13は、変形例4に係る光源装置18の光学系を示す平面図である。例えば、図13に示すように、第1マイクロレンズの凸面と第2マイクロレンズの凸面とが向かい合って配置されており、また、重畳光学系の入射面が平面である場合には、重畳光学系の平面に第2マイクロレンズアレイが形成されているものを用いてもよい。
(5) In the above embodiment, the separate second microlens array 60 and the superimposing optical system 70 are used.
However, the present invention is not limited to this. FIG. 13 is a plan view showing an optical system of the light source device 18 according to Modification 4. As shown in FIG. For example, as shown in FIG. 13, when the convex surface of the first microlens and the convex surface of the second microlens are arranged to face each other, and the incident surface of the superimposing optical system is a plane, the superimposing optical system A surface in which the second microlens array is formed on the plane may be used.

(6)上記実施形態においては、集光光学系からの光の一部から蛍光を生成する蛍光層84を備え、蛍光を含む光を射出する光源装置10を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。上記した蛍光層の代わりに、集光光学系からの光を拡散させながら通過させる透過型拡散手段を備え、固体光源が生成する光をそのまま射出する光源装置を用いてもよい。このような構成とすることにより、特定の色光を生成する固体光源からの色光をそのまま、様々な用途において高い光利用効率で利用することが可能となる。 (6) In the above embodiment, the light source device 10 that includes the fluorescent layer 84 that generates fluorescence from a part of the light from the condensing optical system and emits light including fluorescence is used. It is not limited. Instead of the fluorescent layer described above, a light source device that includes transmission type diffusing means that allows light from the condensing optical system to pass through while diffusing, and emits light generated by the solid light source as it is may be used. With such a configuration, the color light from the solid light source that generates the specific color light can be used as it is with high light utilization efficiency in various applications.

(7)上記実施形態においては、所定の位置に固体されている蛍光生成部80を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。所定の回転軸の周りを回転可能に構成されている蛍光生成部又は透過型拡散手段を用いてもよい。 (7) In the above embodiment, the fluorescence generation unit 80 solid at a predetermined position is used. However, the present invention is not limited to this. You may use the fluorescence production | generation part or the transmissive | pervious diffusion means comprised so that rotation around the predetermined rotating shaft was possible.

(8)上記実施形態においては、固体光源及び蛍光層として、青色光を生成する固体光源24と、青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層84とを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源及び蛍光層として、紫色光又は紫外光を生成する固体光源と、紫色光又は紫外光から赤色光、緑色光及び青色光を含む色光を生成する蛍光層とを用いてもよい。 (8) In the above embodiment, as the solid light source and the fluorescent layer, the solid light source 24 that generates blue light and the fluorescent layer 84 that generates fluorescence including red light and green light from part of the blue light are used. However, the present invention is not limited to this. For example, as the solid light source and the fluorescent layer, a solid light source that generates violet light or ultraviolet light and a fluorescent layer that generates color light including red light, green light, and blue light from violet light or ultraviolet light may be used.

(9)上記実施形態においては、「白色光として用いることができる光」を射出する光源装置10としたが、本発明はこれに限定されるものではない。「白色光として用いることができる光」以外の光(例えば、赤色光及び緑色光からなる光や、特定の色光成分を多く含む光)を射出する光源装置としてもよい。 (9) In the above embodiment, the light source device 10 emits “light that can be used as white light”, but the present invention is not limited to this. A light source device that emits light other than “light that can be used as white light” (for example, light composed of red light and green light, or light including a large amount of specific color light components) may be used.

(10)上記実施形態においては、発光強度のピークが約460nmの青色光を生成する固体光源24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、発光強度のピークが440nm〜450nmの青色光を生成する固体光源を用いてもよい。このような構成とすることにより、蛍光体における蛍光生成効率を向上させることが可能となる。 (10) In the above embodiment, the solid light source 24 that generates blue light having a peak emission intensity of about 460 nm is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a solid light source that generates blue light having a light emission intensity peak of 440 nm to 450 nm may be used. With such a configuration, it is possible to improve the fluorescence generation efficiency in the phosphor.

(11)上記実施形態においては、固体光源として半導体レーザーからなる固体光源24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、固体光源として発光ダイオードからなる固体光源を用いてもよい。 (11) In the above embodiment, the solid light source 24 made of a semiconductor laser is used as the solid light source, but the present invention is not limited to this. For example, you may use the solid light source which consists of a light emitting diode as a solid light source.

(12)上記実施形態においては、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、透過型の液晶光変調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、反射型の液晶光変調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。 (12) Although the transmissive projector is used in the above embodiment, 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 light modulation device or the like is a type that transmits light, and “reflection type” means This means that the light modulation device as the light modulation means, such as a reflective liquid crystal light modulation 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.

(13)上記実施形態においては、プロジェクターの光変調装置として液晶光変調装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置等を用いてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。 (13) In the above embodiment, the liquid crystal light modulation device is used as the light modulation device of the projector, but the present invention is not limited to this. In general, the light modulation device only needs to modulate incident light according to image information, and a micromirror light modulation device or the like may be used. For example, a DMD (digital micromirror device) (trademark of TI) can be used as the micromirror light modulator.

(14)上記実施形態においては、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。 (14) In the above embodiment, the 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.

(15)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。 (15) The present invention is applied to a rear projection type projector that projects from a side opposite to the side that observes the projected image, even when applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image. Is also possible.

(16)上記実施形態においては、本発明の光源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、本発明の光源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、照明機器等。)に適用することもできる。 (16) In the above embodiment, an example in which the light source 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 light source device of the present invention can also be applied to other optical devices (for example, an optical disk device, an automobile headlamp, a lighting device, etc.).

10,14,16,18…光源装置、20…固体光源アレイ、22…基板、24…固体光源、30…コリメーターレンズアレイ、32…コリメーターレンズ、40,44,46,48…インテグレーター光学系、41…連結部、50,53,54,55…第1マイクロレンズアレイ、51,51a,51b,51c,56…第1マイクロレンズ、58,58b,58c,59…第1屈折力低減層、60,64,65,67…第2マイクロレンズアレイ、61,66…第2マイクロレンズ、68,69…第2屈折力低減層、70…重畳レンズ、80…蛍光生成部、82…透明部材、84…蛍光層、90…コリメーター光学系、92…第1レンズ、94…第2レンズ、100…照明装置、100ax…照明光軸、110…レンズインテグレーター光学系、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、260,270…リレーレンズ、300R,300G,300B…集光レンズ、400R,400G,400B…液晶光変調装置、500…クロスダイクロイックプリズム、600…投写光学系、1000…プロジェクター、SCR…スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 14, 16, 18 ... Light source device, 20 ... Solid light source array, 22 ... Board | substrate, 24 ... Solid light source, 30 ... Collimator lens array, 32 ... Collimator lens, 40, 44, 46, 48 ... Integrator optical system , 41 ... connecting portion, 50, 53, 54, 55 ... first microlens array, 51, 51a, 51b, 51c, 56 ... first microlens, 58, 58b, 58c, 59 ... first refractive power reducing layer, 60, 64, 65, 67 ... 2nd micro lens array, 61, 66 ... 2nd micro lens, 68, 69 ... 2nd refractive power reduction layer, 70 ... Superimposition lens, 80 ... Fluorescence production | generation part, 82 ... Transparent member, 84 ... Fluorescent layer, 90 ... Collimator optical system, 92 ... First lens, 94 ... Second lens, 100 ... Illuminator, 100ax ... Illumination optical axis, 110 ... Lens integrator Academic system, 120 ... first lens array, 122 ... first small lens, 130 ... second lens array, 132 ... second small lens, 140 ... polarization conversion element, 150 ... superimposed lens, 200 ... color separation light guide optical system 210, 220 ... Dichroic mirror, 230, 240, 250 ... Reflection mirror, 260, 270 ... Relay lens, 300R, 300G, 300B ... Condensing lens, 400R, 400G, 400B ... Liquid crystal light modulator, 500 ... Cross dichroic prism , 600 ... projection optical system, 1000 ... projector, SCR ... screen

Claims (8)

複数の固体光源と、
前記複数の固体光源のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の固体光源で生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズと、
前記複数のコリメーターレンズの個数よりも多い複数の第1マイクロレンズを有する第1マイクロレンズアレイ、前記複数の第1マイクロレンズに対応する複数の第2マイクロレンズを有する第2マイクロレンズアレイ及び前記複数の第2マイクロレンズからの複数の部分光束を所定の微小重畳領域に重畳させる重畳光学系を有するインテグレーター光学系とを備える光源装置であって、
前記第1マイクロレンズアレイは、前記複数の第1マイクロレンズとして複数の平凸マイクロレンズを有するとともに、前記複数の第1マイクロレンズにおける凸面に接して配設され前記第1マイクロレンズの屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する第1屈折力低減層をさらに有し、
前記第2マイクロレンズアレイは、前記複数の第2マイクロレンズとして複数の平凸マイクロレンズを有するとともに、前記複数の第2マイクロレンズにおける凸面に接して配設され前記第2マイクロレンズの屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率を有する第2屈折力低減層をさらに有することを特徴とする光源装置。
A plurality of solid state light sources;
A plurality of collimator lenses provided corresponding to each of the plurality of solid state light sources, and substantially collimating light generated by the plurality of solid state light sources, respectively;
A first microlens array having a plurality of first microlenses greater than the number of the plurality of collimator lenses; a second microlens array having a plurality of second microlenses corresponding to the plurality of first microlenses; A light source device including an integrator optical system having a superimposing optical system that superimposes a plurality of partial light beams from a plurality of second microlenses on a predetermined minute superimposing region,
The first microlens array includes a plurality of plano-convex microlenses as the plurality of first microlenses, and is disposed in contact with a convex surface of the plurality of first microlenses, and a refractive index of the first microlens. A first refractive power reduction layer having a refractive index intermediate to that of air;
The second microlens array includes a plurality of planoconvex microlenses as the plurality of second microlenses, and is disposed in contact with the convex surface of the plurality of second microlenses, and the refractive index of the second microlens. A light source device further comprising a second refractive power reduction layer having a refractive index intermediate to that of air.
請求項1に記載の光源装置において、
前記第1屈折力低減層の屈折率をna1とし、前記第2屈折力低減層の屈折率をna2とし、前記第1マイクロレンズの屈折率をnb1とし、前記第2マイクロレンズの屈折率をnb2とするとき、「0<nb1−na1<0.1」かつ「0<nb2−na2<0.1」の関係を満たすことを特徴とする光源装置。
The light source device according to claim 1,
The refractive index of the first refractive power reduction layer is na1, the refractive index of the second refractive power reduction layer is na2, the refractive index of the first microlens is nb1, and the refractive index of the second microlens is nb2. The light source device satisfies the relationship of “0 <nb1-na1 <0.1” and “0 <nb2-na2 <0.1”.
請求項1又は2に記載の光源装置において、
前記固体光源は、半導体レーザーからなることを特徴とする光源装置。
The light source device according to claim 1 or 2,
The solid-state light source comprises a semiconductor laser.
請求項1〜3のいずれかに記載の光源装置において、
前記微小重畳領域は、一辺1mmの正方形に包含される大きさを有することを特徴とする光源装置。
In the light source device in any one of Claims 1-3,
The light source device, wherein the small overlap region has a size included in a square having a side of 1 mm.
請求項1〜4のいずれかに記載の光源装置において、
前記第1マイクロレンズ及び第2マイクロレンズの個数は、前記コリメーターレンズの個数の100倍以上あることを特徴とする光源装置。
In the light source device in any one of Claims 1-4,
The number of the first micro lenses and the second micro lenses is 100 times or more the number of the collimator lenses.
請求項1〜5のいずれかに記載の光源装置において、
前記インテグレーター光学系からの光が重畳する位置又は当該位置の近傍に位置し、前記重畳光学系からの光の一部又は全部から蛍光を生成する蛍光層をさらに備えることを特徴とする光源装置。
In the light source device according to any one of claims 1 to 5,
A light source device further comprising a fluorescent layer that is located at or near the position where light from the integrator optical system is superimposed and generates fluorescence from part or all of the light from the superimposing optical system.
請求項1〜5のいずれかに記載の光源装置において、
前記インテグレーター光学系からの光が重畳する位置又は当該位置の近傍に位置し、前記重畳光学系からの光を拡散させながら通過させる透過型拡散手段をさらに備えることを特徴とする光源装置。
In the light source device according to any one of claims 1 to 5,
A light source device further comprising a transmission type diffusing unit that is positioned at or near the position where the light from the integrator optical system is superimposed and allows the light from the superimposing optical system to pass through while diffusing.
請求項1〜7のいずれかに記載の光源装置を備える照明装置と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの光を投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクター。
A lighting device comprising the light source device according to any one of claims 1 to 7,
A light modulation device that modulates light from the illumination device according to image information;
A projector comprising: a projection optical system that projects light from the light modulation device.
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