JP2012079622A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。 The present invention relates to a light source device and a projector.
近年、プロジェクターの高性能化に関して、広色域かつ高効率な光源としてレーザー光源が注目されている。高輝度化を目的として、複数のレーザー光源を用いるプロジェクターが知られている。例えば、特許文献1の照明装置は、複数の青色光のレーザー光源を蛍光励起源として用いて黄色蛍光体を励起し、レーザー光源からの青色光と、蛍光体から発せられる黄色光とを混色させることにより、白色光を作り出している。
In recent years, laser light sources have attracted attention as high-efficiency light sources with a wide color gamut for high performance projectors. For the purpose of increasing the brightness, a projector using a plurality of laser light sources is known. For example, the illumination device of
しかしながら、複数の青色光を蛍光体の一点に集中して照射しているため、蛍光体表面における青色光の光密度が高くなり、蛍光体が高温になったり光飽和が生じたりしてしまう。その結果、蛍光体の蛍光への変換効率が低下し、明るさが低下してしまう。 However, since a plurality of blue lights are concentrated and irradiated on one point of the phosphor, the light density of the blue light on the phosphor surface becomes high, and the phosphor becomes high temperature or light saturation occurs. As a result, the conversion efficiency of the phosphor to fluorescence decreases, and the brightness decreases.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、高輝度化を図ることが可能な光源装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a light source device and a projector capable of achieving high luminance.
上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、第1の光を射出する複数の第1光源が配置された第1光源アレイと、第2の光を射出する複数の第2光源が配置された第2光源アレイと、前記第1光源アレイにより射出された前記複数の第1の光と前記第2光源アレイにより射出された前記複数の第2の光とを互いに重ならないように合成する第1合成光学系と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a light source device according to the present invention includes a first light source array in which a plurality of first light sources that emit first light are arranged, and a plurality of second light sources that emit second light. The arranged second light source array, the plurality of first lights emitted by the first light source array, and the plurality of second lights emitted by the second light source array are combined so as not to overlap each other. A first synthesizing optical system.
この光源装置によれば、第1合成光学系によって、第1光源アレイにより射出された複数の第1の光と第2光源アレイにより射出された複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うように相補的に合成される。このように、特許文献1に示す複数の光を一点に集中して照射する構成とはなっていない。そのため、第1光源アレイ及び第2光源アレイにより射出された光はロスなく全て取り出される。したがって、高輝度化を図ることが可能な光源装置を提供することができる。
According to this light source device, the first combining optical system fills the gap between the plurality of first lights emitted from the first light source array and the plurality of second lights emitted from the second light source array. Complementary synthesis to fit. Thus, it is not the structure which concentrates and irradiates the several light shown to patent
前記光源装置において、前記第1光源アレイには、前記複数の第1光源が、前記第1の光の射出方向から視て、第1の方向に沿って配列されるとともに前記第1の方向と直交する第2の方向に沿って配列されており、且つ、前記第2光源アレイには、前記複数の第2光源が、前記第2の光の射出方向から視て、第3の方向に沿って配列されるとともに前記第3の方向と直交する第4の方向に沿って配列されていてもよい。 In the light source device, the first light source array includes the plurality of first light sources arranged in a first direction as viewed from the emission direction of the first light and the first direction. The second light source array is arranged along a second direction orthogonal to each other, and the plurality of second light sources are arranged along a third direction as viewed from the direction of emission of the second light. May be arranged along a fourth direction orthogonal to the third direction.
この光源装置によれば、光源アレイに複数の光源が不規則に配置される構成に比べて、光強度分布を均一にすることができる。 According to this light source device, the light intensity distribution can be made uniform as compared with a configuration in which a plurality of light sources are irregularly arranged in the light source array.
前記光源装置において、前記第1の方向に沿って配列された複数の第1光源の配列間隔は、前記第2の方向に沿って配列された複数の第1光源の配列間隔と同じ間隔であり、且つ、前記第3の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔は、前記第4の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔と同じ間隔であってもよい。 In the light source device, an arrangement interval of the plurality of first light sources arranged along the first direction is the same as an arrangement interval of the plurality of first light sources arranged along the second direction. The arrangement interval of the plurality of second light sources arranged along the third direction may be the same as the arrangement interval of the plurality of second light sources arranged along the fourth direction. Good.
この光源装置によれば、光源アレイにおいて光源の配列間隔が縦と横とで異なる間隔である構成に比べて、光強度分布を均一にすることができる。 According to this light source device, the light intensity distribution can be made uniform as compared with a configuration in which the light source array has different light source arrangement intervals in the vertical and horizontal directions.
前記光源装置において、前記第1の方向に沿って配列された複数の第1光源の配列間隔は、前記第3の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔と同じ間隔であり、且つ、前記第2の方向に沿って配列された複数の第1光源の配列間隔は、前記第4の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔と同じ間隔であってもよい。 In the light source device, an arrangement interval of the plurality of first light sources arranged along the first direction is the same as an arrangement interval of the plurality of second light sources arranged along the third direction. The arrangement interval of the plurality of first light sources arranged along the second direction may be the same as the arrangement interval of the plurality of second light sources arranged along the fourth direction. Good.
この光源装置によれば、第1光源アレイと第2光源アレイとの間で光源の配列間隔が異なる構成に比べて、光強度分布を均一にすることができる。 According to this light source device, the light intensity distribution can be made uniform as compared with the configuration in which the arrangement intervals of the light sources are different between the first light source array and the second light source array.
前記光源装置において、前記第1光源アレイ及び前記第2光源アレイは、前記第1の方向に沿って配列された複数の第1光源により射出された複数の第1の光が前記第3の方向に沿って配列された複数の第2光源により射出された複数の第2の光の射出間隔の中心に位置するように、且つ、前記第2の方向に沿って配列された複数の第1光源により射出された複数の第1の光が前記第4の方向に沿って配列された複数の第2光源により射出された複数の第2の光の射出間隔の中心に位置するように配置されていてもよい。 In the light source device, in the first light source array and the second light source array, a plurality of first lights emitted by a plurality of first light sources arranged along the first direction are in the third direction. And a plurality of first light sources arranged along the second direction so as to be located at the center of the emission intervals of the plurality of second lights emitted by the plurality of second light sources arranged along The plurality of first lights emitted by the plurality of second lights emitted by the plurality of second light sources arranged along the fourth direction are disposed at the center of the emission interval of the plurality of second lights emitted by the plurality of second light sources arranged along the fourth direction. May be.
この光源装置によれば、第2の光の射出間隔の中心に第1の光が位置するよう合成される。したがって、光強度分布を確実に均一にすることができる。 According to this light source device, the first light is synthesized so as to be positioned at the center of the emission interval of the second light. Therefore, the light intensity distribution can be made uniform uniformly.
前記光源装置において、前記第1の光は、前記第2の光と同じ色であってもよい。 In the light source device, the first light may be the same color as the second light.
この光源装置によれば、同色の均一な光強度分布を持った強い光を得ることができる。 According to this light source device, it is possible to obtain strong light having a uniform light intensity distribution of the same color.
前記光源装置において、前記第1合成光学系により合成された光の光強度分布を均一化するインテグレータ光学系を備えていてもよい。 The light source device may include an integrator optical system that uniformizes a light intensity distribution of the light combined by the first combining optical system.
この光源装置によれば、離散的に射出された第1の光及び第2の光の光強度分布を均一化することができる。 According to this light source device, the light intensity distributions of the first light and the second light emitted discretely can be made uniform.
前記光源装置において、前記第1合成光学系は、ハーフミラーと、反射ミラーと、を備え、前記ハーフミラーは、前記第1光源アレイにより射出された前記複数の第1の光の半分を前記反射ミラーに向けて透過させ残りの半分を前記第1光源アレイとは異なる方向に反射させるとともに、前記第2光源アレイにより射出された前記複数の第2の光の半分を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向に透過させ残りの半分を自身を透過した第1の光の透過方向と同じ方向に反射させ、前記反射ミラーは、前記ハーフミラーを透過した第1の光を前記ハーフミラーによって反射された第1の光の反射方向と同じ方向に反射させるとともに、前記ハーフミラーによって反射された第2の光を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向に反射させてもよい。 In the light source device, the first combining optical system includes a half mirror and a reflection mirror, and the half mirror reflects half of the plurality of first lights emitted by the first light source array. The first half of the plurality of second lights emitted by the second light source array is reflected by the first light source while being transmitted toward the mirror and the other half is reflected in a direction different from the first light source array. And the other half is reflected in the same direction as the transmission direction of the first light transmitted through itself, and the reflection mirror transmits the first light transmitted through the half mirror. The reflection direction of the first light reflected by itself while reflecting the second light reflected by the half mirror while reflecting in the same direction as the reflection direction of the first light reflected by the half mirror It may be reflected in the same direction.
この光源装置によれば、ハーフミラーによって反射された複数の第1の光とハーフミラーを透過した複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。また、ハーフミラーを透過して反射ミラーによって反射された複数の第1の光とハーフミラーによって反射されて反射ミラーによって反射された複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。例えば、第1光源アレイに単位面積当たり12個の第1光源が配置され、第2光源アレイに単位面積当たり12個の第2光源が配置されている場合、ハーフミラーにより単位面積当たり24の光が取り出されるとともに、反射ミラーにより単位面積当たり24の光が取り出されることとなる。このため、単位面積当たりに取り出される光束は増えることとなる。したがって、光強度分布を均一にすることができる。 According to this light source device, the plurality of first lights reflected by the half mirror and the plurality of second lights transmitted through the half mirror are combined in a complementary manner so as to fill the gaps between each other. Also, the plurality of first lights that are transmitted through the half mirror and reflected by the reflecting mirror and the plurality of second lights that are reflected by the half mirror and reflected by the reflecting mirror are complementarily filled with each other. Is synthesized. For example, when twelve first light sources per unit area are arranged in the first light source array and twelve second light sources per unit area are arranged in the second light source array, 24 light per unit area is obtained by the half mirror. And 24 light per unit area is extracted by the reflecting mirror. For this reason, the light flux taken out per unit area increases. Therefore, the light intensity distribution can be made uniform.
前記光源装置において、前記第1合成光学系は、偏光分離素子と、反射ミラーと、を備え、前記偏光分離素子は、前記第1光源アレイにより射出された前記複数の第1の光をP偏光とS偏光に分離し自身によって分離された前記第1の光の一方の偏光を前記反射ミラーに向けて透過させ他方の偏光を前記第1光源アレイとは異なる方向に反射させるとともに、前記第2光源アレイにより射出された前記複数の第2の光をP偏光とS偏光に分離し自身によって分離された前記第2の光の一方の偏光を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向に透過させ他方の偏光を自身を透過した第1の光の透過方向と同じ方向に反射させ、前記反射ミラーは、前記偏光分離素子を透過した前記第1の光の一方の偏光を前記偏光分離素子によって反射された前記第1の光の他方の偏光の反射方向と同じ方向に反射させるとともに、前記偏光分離素子によって反射された前記第2の光の他方の偏光を自身によって反射された第1の光の一方の偏光の反射方向と同じ方向に反射させてもよい。 In the light source device, the first combining optical system includes a polarization separation element and a reflection mirror, and the polarization separation element converts the plurality of first lights emitted by the first light source array into P-polarized light. And the first polarized light separated by itself and transmitted to the reflecting mirror, and the other polarized light is reflected in a different direction from the first light source array, and the second The plurality of second lights emitted from the light source array are separated into P-polarized light and S-polarized light, and one polarization of the second light separated by itself is reflected by the reflected direction of the first light. Reflecting the other polarized light in the same direction as the transmission direction of the first light transmitted in the same direction and transmitting the other polarized light, the reflection mirror transmits the one polarization of the first light transmitted through the polarization separation element. By polarization separation element The first light that is reflected in the same direction as the reflection direction of the other polarized light of the first light that is emitted and the other polarized light of the second light reflected by the polarization separation element is reflected by itself The light may be reflected in the same direction as the direction of reflection of one of the polarized lights.
この光源装置によれば、偏光分離素子によって反射された複数の第1の光と偏光分離素子を透過した複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。また、偏光分離素子を透過して反射ミラーによって反射された複数の第1の光と偏光分離素子によって反射されて反射ミラーによって反射された複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。例えば、第1光源アレイに単位面積当たり12個の第1光源が配置され、第2光源アレイに単位面積当たり12個の第2光源が配置されている場合、偏光分離素子により単位面積当たり24の光が取り出されるとともに、反射ミラーにより単位面積当たり24の光が取り出されることとなる。このため、単位面積当たりに取り出される光束は増えることとなる。したがって、光強度分布を均一にすることができる。 According to this light source device, the plurality of first lights reflected by the polarization separation element and the plurality of second lights transmitted through the polarization separation element are complementarily synthesized so as to fill the gaps between each other. In addition, the plurality of first lights transmitted through the polarization separation element and reflected by the reflection mirror and the plurality of second lights reflected by the polarization separation element and reflected by the reflection mirror fill the gaps between each other. Complementarily synthesized. For example, when twelve first light sources per unit area are arranged in the first light source array and twelve second light sources per unit area are arranged in the second light source array, 24 polarization units per unit area are provided by the polarization separation element. As the light is extracted, 24 light per unit area is extracted by the reflecting mirror. For this reason, the light flux taken out per unit area increases. Therefore, the light intensity distribution can be made uniform.
前記光源装置において、複数の第3光源が配置された第3光源アレイと、複数の第4光源が配置された第4光源アレイと、前記第3光源アレイにより射出された前記複数の第3の光と前記第4光源アレイにより射出された前記複数の第4の光とを互いに重ならないように合成する第2合成光学系と、前記第1合成光学系により合成された前記複数の第1の光及び前記複数の第2の光と前記第2合成光学系により合成された前記複数の第3の光及び前記複数の第4の光とを互いに重ならないように合成する第3合成光学系と、を備えていてもよい。 In the light source device, a third light source array in which a plurality of third light sources are arranged, a fourth light source array in which a plurality of fourth light sources are arranged, and the plurality of third light sources emitted by the third light source array. A second combining optical system that combines the light and the plurality of fourth lights emitted from the fourth light source array so as not to overlap each other; and the plurality of first light combined by the first combining optical system A third synthesis optical system for synthesizing the light, the plurality of second light, the plurality of third light synthesized by the second synthesis optical system, and the plurality of fourth light so as not to overlap each other; , May be provided.
この光源装置によれば、第1合成光学系によって合成された複数の第1の光及び複数の第2の光と第2合成光学系によって合成された複数の第3の光及び複数の第4の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。例えば、第1合成光学系により単位面積当たり24の光が取り出され、第2合成光学系により単位面積当たり24の光が取り出されている場合、第3合成光学系により単位面積当たり48の光が取り出されることとなる。このため、均一な光強度分布を持った強い光を得ることができる。したがって、高輝度化を図ることが可能な光源装置を提供することができる。 According to the light source device, the plurality of first lights and the plurality of second lights synthesized by the first synthesis optical system and the plurality of third lights and the plurality of fourth lights synthesized by the second synthesis optical system. Are complementarily synthesized so as to fill each other's gaps. For example, when 24 light per unit area is extracted by the first combining optical system and 24 light per unit area is extracted by the second combining optical system, 48 light per unit area is output by the third combining optical system. It will be taken out. For this reason, strong light having a uniform light intensity distribution can be obtained. Therefore, it is possible to provide a light source device capable of achieving high brightness.
前記光源装置において、前記第1の光、前記第2の光、前記第3の光及び前記第4の光は、互いに同じ色であってもよい。 In the light source device, the first light, the second light, the third light, and the fourth light may have the same color.
この光源装置によれば、同色の均一な光強度分布を持った強い光を得ることができる。 According to this light source device, it is possible to obtain strong light having a uniform light intensity distribution of the same color.
前記光源装置において、前記第1の光及び前記第2の光は青色光であり、且つ、前記第3の光及び前記第4の光は黄色光であってもよい。 In the light source device, the first light and the second light may be blue light, and the third light and the fourth light may be yellow light.
この光源装置によれば、青色光と黄色光とを並置混色させて均一な光強度分布を持った強い白色光を取り出すことができる。 According to this light source device, it is possible to take out strong white light having a uniform light intensity distribution by juxtaposing and mixing blue light and yellow light.
本発明のプロジェクターは、上述した光源装置と、前記光源装置から射出された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変調光を投写画像として投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。 The projector according to the present invention includes the light source device described above, a light modulation device that modulates light emitted from the light source device according to image information, and a projection optical system that projects the modulated light from the light modulation device as a projection image. And.
このプロジェクターによれば、上述した光源装置を備えているので、高輝度化を図ることが可能なプロジェクターを提供することができる。 According to this projector, since the light source device described above is provided, a projector capable of achieving high brightness can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, an actual structure and a scale, a number, and the like in each structure are different.
以下の説明においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。 In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and each member will be described with reference to this XYZ rectangular coordinate system.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクター1000の光学系を示す模式図である。なお、図1において、符号100axは照明光軸(光源装置1から色分離導光光学系200に向けて射出される光の光軸)である。なお、光軸とは、光学系において、系全体を透過する光束の代表となる仮想的な光線を指すものとする。
図2は、本発明の第1実施形態に係る第1光源アレイを示す模式図である。図2(a)は第1光源アレイの側面図であり、図2(b)は第1光源アレイの正面図である。図2(b)において、符号W1は第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔、符号W2は第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔である。なお、図2(b)において、便宜上、第1蛍光体13及び第1平行化レンズ14の図示を省略している。また、第1光源12は第1基体11上に3行3列で9個配置されているが、第1光源12は複数配置されていればよく、その配置数は適宜変更可能である。
図3は、本発明の第1実施形態に係る第2光源アレイを示す模式図である。図3(a)は第2光源アレイの側面図であり、図3(b)は第1光源アレイの正面図である。図3(b)において、符号W3は第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔、符号W4は第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔である。なお、図3(b)において、便宜上、第2蛍光体23及び第2平行化レンズ24の図示を省略している。また、第2光源22は第2基体21上に3行3列で9個配置されているが、第2光源22は複数配置されていればよく、その配置数は適宜変更可能である。
図4は、本発明の第1実施形態に係る光源及び蛍光体の発光特性を示すグラフである。図4(a)は光源の発光特性を示すグラフであり、図4(b)は蛍光体の発光特性を示すグラフである。なお、発光特性とは、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。図4において、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。図4(a)において、符号Bは、光源が励起光として青色光を射出する色光成分である。図4(b)において、符号Rは、蛍光体が発する光のうち赤色光として利用可能な色光成分である。符号Gは、蛍光体が発する光のうち緑色光として利用可能な色光成分である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a
FIG. 2 is a schematic diagram showing the first light source array according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a side view of the first light source array, and FIG. 2B is a front view of the first light source array. In FIG. 2B, the symbol W1 is the arrangement interval of the plurality of
FIG. 3 is a schematic diagram showing the second light source array according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a side view of the second light source array, and FIG. 3B is a front view of the first light source array. In FIG. 3B, the symbol W3 is the arrangement interval of the plurality of second
FIG. 4 is a graph showing the light emission characteristics of the light source and the phosphor according to the first embodiment of the present invention. 4A is a graph showing the light emission characteristics of the light source, and FIG. 4B is a graph showing the light emission characteristics of the phosphor. Note that the emission characteristics are the characteristics of what wavelength of light is emitted with what intensity when a voltage is applied to a light source and excitation light is incident on a phosphor. Say. In FIG. 4, the vertical axis of the graph represents relative light emission intensity, and the light emission intensity at the wavelength with the strongest light emission intensity is 1. The horizontal axis of the graph represents the wavelength. In FIG. 4A, a symbol B is a color light component from which the light source emits blue light as excitation light. In FIG. 4B, symbol R is a color light component that can be used as red light among the light emitted from the phosphor. Symbol G is a color light component that can be used as green light among the light emitted from the phosphor.
図1に示すように、プロジェクター1000は、光源装置1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及び投写光学系600と、を具備して構成されている。
As shown in FIG. 1, the
光源装置1は、第1光源アレイ10と、第2光源アレイ20と、第1合成光学系50と、コリメート光学系60と、照明光学系100と、を具備して構成されている。
The
第1光源アレイ10は、第1の光を射出するものである。第1光源アレイ10は、第1基体11と、第1基体11上に配置された複数の第1光源12と、第1光源12上に配置された第1蛍光体13と、第1蛍光体13上に配置された第1平行化レンズ14と、を備えている(図2(a)参照)。第1光源12としては、レーザー光源及び発光ダイオード(LED)等の固体光源を用いる。本実施形態では、第1光源12として、レーザー光からなる青色光(発光強度のピーク:約445nm、図3(a)参照)を射出するレーザー光源を用いる。また、光源として、445nm以外の波長(例えば460nm)の青色光を射出する光源を用いることもできる。
The first
第1光源アレイ10には、複数の第1光源12が、第1の光の射出方向(+X方向)から視て、第1の方向(Z方向)に沿って配列されるとともに第1の方向と直交する第2の方向(Y方向)に沿って配列されている(図2(b)参照)。第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔W1は、第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔W2と同じ間隔になっている(W1=W2)。
A plurality of
第1蛍光体13は、第1光源12上に形成されている。第1蛍光体13は、第1光源12により射出された励起光によって励起され、励起光(青色光)とは異なる色の蛍光(黄色光)を放射する。
The
具体的には、第1蛍光体13は、第1光源12からの青色光の一部を赤色光及び緑色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。第1蛍光体(図4参照)は、波長が約445nmの青色光によって効率的に励起され、赤色光及び緑色光を含む黄色光(蛍光)に変換して射出する。第1蛍光体13は、例えば、YAG系蛍光体である(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceを含有する粒子からなる。なお、蛍光体として、赤色光及び緑色光を含む蛍光を射出する他の蛍光体を含有する粒子を用いてもよい。また、蛍光体として、励起光を赤色光に変換する蛍光体と、励起光を緑色光に変換する蛍光体との混合物を含有する粒子を用いてもよい。
Specifically, the
第1平行化レンズ14は、第1蛍光体13上に形成されている。第1平行化レンズ14は、第1蛍光体13により放射された光を略平行化した状態で第1合成光学系50に入射させる。
The
第2光源アレイ20は、第2の光を射出するものである。第2光源アレイ20は、第2基体21と、第2基体21上に配置された複数の第2光源22と、第2光源22上に配置された第2蛍光体23と、第2蛍光体23上に配置された第2平行化レンズ24と、を備えている(図3(a)参照)。本実施形態では、第2光源22として、第1光源12と同様に、レーザー光からなる青色光(発光強度のピーク:約445nm、図3(a)参照)を射出するレーザー光源を用いる。なお、本実施形態において、第1の光は、第2の光と同じ色である。
The second
第2光源アレイ20には、複数の第2光源22が、第2の光の射出方向(+Y方向)から視て、第3の方向(X方向)に沿って配列されるとともに第3の方向と直交する第4の方向(Z方向)に沿って配列されている(図3(b)参照)。第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔W3は、第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔W4と同じ間隔になっている(W3=W4)。
A plurality of second
第2蛍光体23は、第2光源22上に形成されている。第2蛍光体23は、第2光源22により射出された励起光によって励起され、励起光(青色光)とは異なる色の蛍光(黄色光)を放射する。
The second phosphor 23 is formed on the second
具体的には、第2蛍光体23は、第2光源22からの青色光の一部を赤色光及び緑色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。第2蛍光体(図4参照)は、波長が約445nmの青色光によって効率的に励起され、赤色光及び緑色光を含む黄色光(蛍光)に変換して射出する。第2蛍光体23は、第1蛍光体13と同様に、例えば、YAG系蛍光体である(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceを含有する粒子からなる。
Specifically, the second phosphor 23 converts part of the blue light from the second
第2平行化レンズ24は、第2蛍光体23上に形成されている。第2平行化レンズ24は、第2蛍光体23により放射された光を略平行化した状態で第1合成光学系50に入射させる。
The second collimating lens 24 is formed on the second phosphor 23. The second collimating lens 24 causes the light emitted from the second phosphor 23 to enter the first combining
図2(b)及び図3(b)に示すように、第1の方向(Z方向)に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔W1は、第3の方向(X方向)に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔W3と同じ間隔となっている(W1=W4)。第2の方向(Y方向)に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔W2は、第4の方向(Z方向)に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔W4と同じ間隔となっている(W2=W4)。
As shown in FIGS. 2B and 3B, the arrangement interval W1 of the plurality of
第1光源アレイ10及び第2光源アレイ20は、第1の方向(Z方向)に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光が第3の方向(X方向)に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔の中心に位置するように、且つ、第2の方向(Y方向)に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光が第4の方向(Z方向)に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔の中心に位置するように配置されている。
In the first
第1合成光学系50は、ハーフミラー51と、反射ミラー52と、を備えている(図1参照)。第1合成光学系50は、第1光源アレイ10により射出された複数の第1の光と第2光源アレイ20により射出された複数の第2の光とを互いに重ならないように合成する。
The first synthesis
ハーフミラー51は、第1光源アレイ10により射出された複数の第1の光の半分を反射ミラー52に向けて(+X方向に向けて)透過させ、残りの半分を第1光源アレイ10とは異なる方向(+Y方向)に反射させる。ハーフミラー51は、第2光源アレイ20により射出された複数の第2の光の半分を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向(+Y方向)に透過させ、残りの半分を自身を透過した第1の光の透過方向と同じ方向(+X方向)に反射させる。
The
反射ミラー52は、ハーフミラー51を透過した第1の光をハーフミラー51によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向(+Y方向)に反射させる。反射ミラー52は、ハーフミラー51によって反射された第2の光を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向(+Y方向)に反射させる。
The
図5は、第1合成光学系50により合成された光を示す図である。図5において、符号L1は第1光源アレイ10により射出された第1の光、符号L2は第2光源アレイ20により射出された第2の光である。また、符号Lw1は第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光の射出間隔、符号Lw2は第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光の射出間隔、符号Lw3は第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔、符号Lw4は第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔、符号Lw5は第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光と第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光との射出間隔、符号Lw6は第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光と第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光との射出間隔である。
FIG. 5 is a diagram showing light synthesized by the first synthesis
図5に示すように、第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光の射出間隔Lw1は、第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光の射出間隔Lw2と同じ間隔になっている(Lw1=Lw2)。第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔Lw3は、第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔Lw4と同じ間隔になっている(Lw3=Lw4)。
As shown in FIG. 5, the emission intervals Lw1 of the plurality of first lights emitted by the plurality of
また、第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光の射出間隔Lw1は、第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔Lw3と同じ間隔になっている(Lw1=Lw3)。第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光の射出間隔Lw2は、第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔Lw4と同じ間隔になっている(Lw2=Lw4)。
The emission intervals Lw1 of the plurality of first lights emitted by the plurality of
第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光と第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光との射出間隔Lw5は、第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光の射出間隔Lw1(第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔Lw3)の半分の長さになっている(Lw5=Lw1/2)。第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光と第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光との射出間隔Lw6は、第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光の射出間隔Lw2(第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔Lw4)の半分の長さになっている(Lw6=Lw2/2)。
A plurality of first lights emitted by a plurality of
コリメート光学系60は、第1合成光学系50から照明光学系100までの光路中に配置されている。コリメート光学系60は、第1レンズ61及び第2レンズ62を備えている。第1レンズ61及び第2レンズ62は凸レンズからなっている。コリメート光学系60は、第1合成光学系50により合成された光を略平行化した状態で照明光学系100に入射させる。
The collimating
図1に示すように、照明光学系100は、コリメート光学系60と色分離導光光学系200との間に配置されている。照明光学系100は、インテグレータ光学系110と、偏光変換素子120と、重畳レンズ130とを備えている。
As shown in FIG. 1, the illumination
インテグレータ光学系110は、第1フライアイレンズ111及び第2フライアイレンズ112を備えている。第1フライアイレンズ111及び第2フライアイレンズ112は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなる。第1フライアイレンズ111は、第1フライアイレンズ111を構成する複数の要素レンズによってコリメート光学系60からの光(第1の光及び第2の光)を分割して個別に集光する機能を有する。第2フライアイレンズ112は、第2フライアイレンズ112を構成する複数の要素レンズによって第1フライアイレンズ111からの分割光束を適当な発散角にして射出する機能を有する。インテグレータ光学系110は、第1合成光学系50により合成された光の光強度分布を均一化する。
The integrator
偏光変換素子120は、PBS、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されている。偏光変換素子120は、第1フライアイレンズ111により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える機能を有する。
The
重畳レンズ130は、偏光変換素子120を経た照明光を全体として適宜収束させて、液晶光変調装置400R,400G,400Bの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。
The superimposing
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を備えている。色分離導光光学系200は、光源装置1(照明光学系100)からの光(第1の光及び第2の光)を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を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。なお、集光レンズ300R,300G,300B及びリレーレンズ260,270は、プロジェクター1000を構成するインテグレータ光学系の一部となる。
The color separation light guide
ダイクロイックミラー210,220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透過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー210は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー220は、緑色光成分を反射して、青色光成分を透過させる。
The dichroic mirrors 210 and 220 are mirrors in which a wavelength selective transmission film that reflects light in a predetermined wavelength region and transmits light in other wavelength regions is formed on a substrate. Specifically, the
反射ミラー230,240,250は、入射した光を反射するミラーである。具体的には、反射ミラー230は、ダイクロイックミラー210を透過した赤色光成分を反射する。反射ミラー240,250は、ダイクロイックミラー220を透過した青色光成分を反射する。
The reflection mirrors 230, 240, and 250 are mirrors that reflect incident light. Specifically, the
ダイクロイックミラー210を透過した赤色光は、反射ミラー230で反射され、集光レンズ300Rを透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で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー220でさらに反射され、集光レンズ300Gを透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を透過した青色光は、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。
The red light transmitted through the
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を透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。これにより、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場合であっても、青色光の発散等による青色光の利用効率の低下を抑制することができる。なお、他の色光(例えば赤色光)の光路の長さが青色光の光路の長さよりも長い場合は、リレーレンズ260,270及び反射ミラー240,250を赤色光の光路に配置する構成も考えられる。
The
液晶光変調装置400R,400G,400Bは、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ものであり、光源装置1の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ300R,300G,300Bと各液晶光変調装置400R,400G,400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。また、各液晶光変調装置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配置されている。これら入射側偏光板、液晶光変調装置400R,400G,400B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。
The liquid crystal
例えば、液晶光変調装置400R,400G,400Bは、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、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(図示略)から射出された1種類の直線偏光の偏向方向を変調する。
For example, the liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板(図示略)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ている。直角プリズムを貼り合わせた略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
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
本実施形態の光源装置1によれば、第1合成光学系50によって、第1光源アレイ10により射出された複数の第1の光と第2光源アレイ20により射出された複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うように相補的に合成される。このように、特許文献1に示す複数の光を一点に集中して照射する構成とはなっていない。そのため、第1光源アレイ10及び第2光源アレイ20により射出された光はロスなく全て取り出される。したがって、高輝度化を図ることが可能な光源装置1を提供することができる。
According to the
また、この構成によれば、第1光源アレイ10には複数の第1光源12が縦横整列して配置されており、且つ、第2光源アレイ20には複数の第2光源22が縦横整列して配置されている。このため、光源アレイに複数の光源が不規則に配置される構成に比べて、光強度分布を均一にすることができる。
Further, according to this configuration, the first
また、この構成によれば、第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔W1が第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔W2と同じ間隔となっており、且つ、第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔W3が第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔W4と同じ間隔になっている。このため、光源アレイにおいて光源の配列間隔が縦と横とで異なる間隔である構成に比べて、光強度分布を均一にすることができる。
Further, according to this configuration, the arrangement interval W1 of the plurality of
また、この構成によれば、第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔W1が第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔W3と同じ間隔となっており、且つ、第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔W2が第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22の配列間隔W4と同じ間隔になっている。このため、第1光源アレイと第2光源アレイとの間で光源の配列間隔が異なる構成に比べて、光強度分布を均一にすることができる。
Further, according to this configuration, the arrangement interval W1 of the plurality of
また、この構成によれば、第1光源アレイ10及び第2光源アレイ20は、第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光が第3の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔の中心に位置するように、且つ、第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12により射出された複数の第1の光が第4の方向に沿って配列された複数の第2光源22により射出された複数の第2の光の射出間隔の中心に位置するように配置されている。このため、第2の光の射出間隔の中心に第1の光が位置するよう合成される。したがって、光強度分布を確実に均一にすることができる。
Further, according to this configuration, the first
また、この構成によれば、第1の光は第2の光と同じ色であるので、同色の均一な光強度分布を持った強い光を得ることができる。 According to this configuration, since the first light has the same color as the second light, strong light having a uniform light intensity distribution of the same color can be obtained.
また、この構成によれば、第1合成光学系50により合成された光の光強度分布を均一化するインテグレータ光学系110を備えているので、離散的に射出された第1の光及び第2の光の光強度分布を均一化することができる。
Further, according to this configuration, since the integrator
また、この構成によれば、第1合成光学系50がハーフミラー51と反射ミラー52とを備えるので、ハーフミラー51によって反射された複数の第1の光とハーフミラー51を透過した複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。また、ハーフミラー51を透過して反射ミラー52によって反射された複数の第1の光とハーフミラー51によって反射されて反射ミラー52によって反射された複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。例えば、第1光源アレイ10に単位面積当たり12個の第1光源12が配置され、第2光源アレイ20に単位面積当たり12個の第2光源22が配置されている場合、ハーフミラー51により単位面積当たり24の光が取り出されるとともに、反射ミラー52により単位面積当たり24の光が取り出されることとなる。このため、単位面積当たりに取り出される光束は増えることとなる。したがって、光強度分布を均一にすることができる。
Further, according to this configuration, since the first combining
本実施形態のプロジェクター1000によれば、上述した光源装置1を備えているので、高輝度化を図ることが可能なプロジェクター1000を提供することができる。
According to the
なお、本実施形態の光源装置1では、青色光を射出する光源と、青色光の一部によって励起され、赤色光及び緑色光を含む光(黄色光)を第1合成光学系に向けて放射する蛍光体と、を用いているが、これに限らない。例えば、紫色光又は紫外光を射出する光源と、光源から射出された紫色光又は紫外光によって励起され、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を第1合成光学系に向けて放射する蛍光体を用いてもよい。
In the
また、本実施形態の光源装置1では、コリメート光学系60における第1レンズ61及び第2レンズ62として凸レンズを用いたが、これに限らない。要するに、コリメート光学系が、蛍光体部によって放射された光を略平行化した状態で照明光学系に入射させるようになっていればよい。また、コリメート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。
In the
また、本実施形態のプロジェクター1000では、液晶光変調装置として3つの液晶光変調装置を用いたが、これに限らない。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。
In the
また、本実施形態のプロジェクター1000では、透過型のプロジェクターを用いたが、これに限らない。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いる。「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本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奏することができる。
In the
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態に係る光源装置2を示す模式図である。
図6に示すように、本実施形態に係る光源装置2は、上述の第1合成光学系50に替えて第1合成光学系70Aを備えている点、第3光源アレイ30と第4光源アレイ40とをさらに備えている点、第2合成光学系70Bと第3合成光学系80とをさらに備えている点、で上述の第1実施形態に係る光源装置1と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図1と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a schematic diagram showing a light source device 2 according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, the light source device 2 according to the present embodiment includes a first combining optical system 70 </ b> A in place of the first combining
光源装置2は、第1光源アレイ10と、第2光源アレイ20と、第1合成光学系70Aと、第1コリメート光学系60Aと、第3光源アレイ30と、第4光源アレイ40と、第2合成光学系70Bと、第2コリメート光学系60Bと、第3合成光学系80と、第3コリメート光学系90と、照明光学系100と、を具備して構成されている。
The light source device 2 includes a first
第1光源アレイ10は、第1の光を射出するものである。第2光源アレイ20は、第2の光を射出するものである。第3光源アレイ30は、第3の光を射出するものである。第4光源アレイ40は、第4の光を射出するものである。本実施形態では、各光源アレイを構成する光源として、P偏光とS偏光とを含む光を射出する光源を用いる。ここで、「偏光」とは、電場及び磁場が特定の方向にしか振動していない光のことをいい、「P偏光」とは、電界成分が入射面に対して平行な電磁波、「S偏光」とは、電界成分が入射面に対して垂直な電磁波、を意味する。「入射面」は、第1の光が偏光分離素子71Aに入射するとき、反射面に垂直で入射光と反射光を含む面(XY面)とする。
The first
なお、本実施形態において、第1の光、第2の光、第3の光及び第4の光は、互いに同じ色である。第3光源アレイ30及び第4光源アレイ40の構成については、上述した第1光源アレイ10と同様であるため、詳細な説明は省略する。
In the present embodiment, the first light, the second light, the third light, and the fourth light have the same color. About the structure of the 3rd
第1合成光学系70Aは、偏光分離素子71Aと、反射ミラー72Aと、を備えている。第1合成光学系70Aは、第1光源アレイ10により射出された複数の第1の光と第2光源アレイ20により射出された複数の第2の光とを互いに重ならないように合成する。
The first combining
偏光分離素子71Aは、第1光源アレイ10により射出された複数の第1の光をP偏光とS偏光に分離する。偏光分離素子71Aは、自身によって分離された第1の光の一方の偏光(P偏光)を反射ミラー72Aに向けて(+Y方向に向けて)透過させ、他方の偏光(S偏光)を第1光源アレイ10とは異なる方向(−X方向)に反射させる。偏光分離素子71Aは、第2光源アレイ20により射出された複数の第2の光をP偏光とS偏光に分離する。偏光分離素子71Aは、自身によって分離された第2の光の一方の偏光(P偏光)を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向(−X方向)に透過させ、他方の偏光(S偏光)を自身を透過した第1の光の透過方向と同じ方向(+Y方向)に反射させる。
The
反射ミラー72Aは、偏光分離素子71Aを透過した第1の光の一方の偏光(P偏光)を偏光分離素子71Aによって反射された第1の光の他方の偏光(S偏光)の反射方向と同じ方向(−X方向)に反射させる。反射ミラー72Aは、偏光分離素子71Aによって反射された第2の光の他方の偏光(S偏光)を自身によって反射された第1の光の一方の偏光(P偏光)の反射方向と同じ方向(−X方向)に反射させる。
The
第1コリメート光学系60Aは、第1合成光学系70Aから第3合成光学系80までの光路中に配置されている。第1コリメート光学系60Aは、第1レンズ61A及び第2レンズ62Aを備えている。第1レンズ61A及び第2レンズ62Aは凸レンズからなっている。第1コリメート光学系60Aは、第1合成光学系70Aにより合成された光を略平行化した状態で第3合成光学系80に入射させる。
The first collimating
第2合成光学系70Bは、偏光分離素子71Bと、反射ミラー72Bと、を備えている。第2合成光学系70Bは、第3光源アレイ30により射出された複数の第3の光と第4光源アレイ40により射出された複数の第4の光とを互いに重ならないように合成する。
The second synthesis
偏光分離素子71Bは、第3光源アレイ30により射出された複数の第3の光をP偏光とS偏光に分離する。偏光分離素子71Bは、自身によって分離された第3の光の一方の偏光(P偏光)を反射ミラー72Bに向けて(+Y方向に向けて)透過させ、他方の偏光(S偏光)を第3光源アレイ30とは異なる方向(−X方向)に反射させる。偏光分離素子71Bは、第4光源アレイ40により射出された複数の第4の光をP偏光とS偏光に分離する。偏光分離素子71Bは、自身によって分離された第4の光の一方の偏光(P偏光)を自身によって反射された第3の光の反射方向と同じ方向(−X方向)に透過させ、他方の偏光(S偏光)を自身を透過した第3の光の透過方向と同じ方向(+Y方向)に反射させる。
The
反射ミラー72Bは、偏光分離素子71Bを透過した第3の光の一方の偏光(P偏光)を偏光分離素子71Bによって反射された第3の光の他方の偏光(S偏光)の反射方向と同じ方向(−X方向)に反射させる。反射ミラー72Bは、偏光分離素子71Bによって反射された第4の光の他方の偏光(S偏光)を自身によって反射された第3の光の一方の偏光(P偏光)の反射方向と同じ方向(−X方向)に反射させる。
The
第2コリメート光学系60Bは、第2合成光学系70Bから第3合成光学系80までの光路中に配置されている。第2コリメート光学系60Bは、第1レンズ61B及び第2レンズ62Bを備えている。第1レンズ61B及び第2レンズ62Bは凸レンズからなっている。第2コリメート光学系60Bは、第2合成光学系70Bにより合成された光を略平行化した状態で第3合成光学系80に入射させる。
The second collimating
第3合成光学系80は、ハーフミラー81と、反射ミラー82,83と、を備えている。第3合成光学系80は、第1合成光学系70Aにより合成された複数の第1の光及び複数の第2の光と第2合成光学系70Bにより合成された複数の第3の光と複数の第4の光とを互いに重ならないように合成する。
The third synthesis optical system 80 includes a
反射ミラー82は、第1合成光学系70Aにより合成された複数の第1の光及び複数の第2の光をハーフミラー81に向けて(+Y方向に向けて)反射させる。
The
ハーフミラー81は、反射ミラー82により反射された複数の第1の光及び複数の第2の光の双方の半分を第3コリメート光学系90に向けて(+Y方向に向けて)透過させ、残りの半分を反射ミラー83に向けて(−X方向に向けて)反射させる。ハーフミラー81は、第2合成光学系70Bにより合成された複数の第3の光及び複数の第4の光の双方の半分を自身によって反射された第3の光及び第4の光の反射方向と同じ方向(−X方向)に透過させ、残りの半分を自身を透過した第3の光及び第4の光の透過方向と同じ方向(+Y方向)に反射させる。
The
反射ミラー83は、ハーフミラー81を透過した第3の光及び第4の光をハーフミラー81によって反射された第3の光及び第4の光の反射方向と同じ方向(+Y方向)に反射させる。反射ミラー83は、ハーフミラー81によって反射された第1の光及び第2の光を自身によって反射された第3の光及び第4の光の反射方向と同じ方向(+Y方向)に反射させる。
The reflection mirror 83 reflects the third light and the fourth light transmitted through the
第3コリメート光学系90は、第3合成光学系80から照明光学系100までの光路中に配置されている。第3コリメート光学系90は、第1レンズ91及び第2レンズ92を備えている。第1レンズ91及び第2レンズ92は凸レンズからなっている。第3コリメート光学系90は、第3合成光学系80により合成された光を略平行化した状態で照明光学系100に入射させる。
The third collimating
図7は、第3合成光学系80により合成された光を示す図である。図7において、符号L1は第1光源アレイ10により射出された第1の光、符号L2は第2光源アレイ20により射出された第2の光、符号L3は第3光源アレイ30により射出された第3の光、符号L4は第4光源アレイ40により射出された第4の光である。
FIG. 7 is a view showing light synthesized by the third synthesis optical system 80. In FIG. 7, symbol L <b> 1 is the first light emitted from the first
図7に示すように、第1光源アレイ10により射出された複数の第1の光L1の射出間隔は、縦方向と横方向のそれぞれにおいて、第2光源アレイ10により射出された複数の第2の光L2の射出間隔と同じ間隔になっている。複数の第1の光L1の射出位置は、複数の第2の光L2の射出間隔の中心に位置している。第3光源アレイ30により射出された複数の第3の光L3の射出間隔は、縦方向と横方向のそれぞれにおいて、第4光源アレイ40により射出された複数の第4の光L4の射出間隔と同じ間隔になっている。複数の第3の光L3の射出位置は、複数の第4の光L4の射出間隔の中心に位置している。
As shown in FIG. 7, the emission intervals of the plurality of first lights L1 emitted by the first
複数の第1の光L1及び複数の第2の光L2の射出位置は、縦方向と横方向のそれぞれにおいて、複数の第3の光L3及び複数の第4の光L4の射出間隔の中心に位置している。そのため、複数の第1の光L1、複数の第2の光L2、複数の第3の光L3及び複数の第4の光L4は、縦方向と横方向のそれぞれにおいて、互いに等間隔で取り出されることとなる。 The emission positions of the plurality of first lights L1 and the plurality of second lights L2 are at the centers of the emission intervals of the plurality of third lights L3 and the plurality of fourth lights L4 in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. positioned. Therefore, the plurality of first lights L1, the plurality of second lights L2, the plurality of third lights L3, and the plurality of fourth lights L4 are extracted at equal intervals in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. It will be.
照明光学系100は、インテグレータ光学系110と、偏光変換素子120と、重畳レンズ130とを備えている。インテグレータ光学系110は、第3合成光学系80により合成された光の光強度分布を均一化する。
The illumination
本実施形態の光源装置2によれば、第3光源アレイ30と第4光源アレイ40と第2合成光学系70Bと第3合成光学系80とを備えるので、第1合成光学系70Aによって合成された複数の第1の光及び複数の第2の光と第2合成光学系70Bによって合成された複数の第3の光及び複数の第4の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。例えば、第1合成光学系70Aにより単位面積当たり24の光が取り出され、第2合成光学系70Bにより単位面積当たり24の光が取り出されている場合、第3合成光学系80により単位面積当たり48の光が取り出されることとなる。このため、均一な光強度分布を持った強い光を得ることができる。したがって、高輝度化を図ることが可能な光源装置2を提供することができる。
According to the light source device 2 of the present embodiment, since the third
また、この構成によれば、第1合成光学系70Aが偏光分離素子71Aと反射ミラー72Aとを備えるので、偏光分離素子71Aによって反射された複数の第1の光と偏光分離素子71Aを透過した複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。また、偏光分離素子71Aを透過して反射ミラー72Aによって反射された複数の第1の光と偏光分離素子71Aによって反射されて反射ミラー72Aによって反射された複数の第2の光とが互いの隙間を埋め合うよう相補的に合成される。例えば、第1光源アレイ10に単位面積当たり12個の第1光源が配置され、第2光源アレイ20に単位面積当たり12個の第2光源が配置されている場合、偏光分離素子71Aにより単位面積当たり24の光が取り出されるとともに、反射ミラー72Aにより単位面積当たり24の光が取り出されることとなる。このため、単位面積当たりに取り出される光束は増えることとなる。したがって、光強度分布を均一にすることができる。
Further, according to this configuration, since the first combining
また、この構成によれば、第1の光L1、第2の光L2、第3の光L3及び第4の光L4が互いに同じ色であるので、同色の均一な光強度分布を持った強い光を得ることができる。 In addition, according to this configuration, the first light L1, the second light L2, the third light L3, and the fourth light L4 are the same color, and thus have a strong light intensity distribution with the same color. Light can be obtained.
なお、本実施形態の光源装置2では、第1の光、第2の光、第3の光及び第4の光が互いに同じ色である構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第1の光及び第2の光は青色光であり、且つ、第3の光及び第4の光は黄色光である構成においても適用可能である。この構成によれば、青色光と黄色光とを並置混色させて均一な光強度分布を持った強い白色光を取り出すことができる。 In the light source device 2 of the present embodiment, the configuration in which the first light, the second light, the third light, and the fourth light are the same color has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. . For example, the first light and the second light are blue light, and the third light and the fourth light are also applicable to yellow light. According to this configuration, it is possible to extract strong white light having a uniform light intensity distribution by juxtaposing and mixing blue light and yellow light.
また、本実施形態の光源装置2では、第1合成光学系及び第2合成光学系が偏光分離素子を備え、第3合成光学系がハーフミラーを備える構成であるが、これに限らない。例えば、第1合成光学系及び第2合成光学系が偏光分離素子に替えてハーフミラーを備え、第3合成光学系がハーフミラーに替えて偏光分離素子を備える構成であってもよい。また、第1合成光学系及び第2合成光学系が偏光分離素子に替えてハーフミラーを備える構成、つまり、第1合成光学系、第2合成光学系及び第3合成光学系の全てがハーフミラーを備える構成であってもよい。 In the light source device 2 of the present embodiment, the first combining optical system and the second combining optical system include a polarization separation element, and the third combining optical system includes a half mirror. However, the configuration is not limited thereto. For example, the first synthesis optical system and the second synthesis optical system may include a half mirror instead of the polarization separation element, and the third synthesis optical system may include a polarization separation element instead of the half mirror. Further, the first combining optical system and the second combining optical system have a half mirror instead of the polarization separating element, that is, the first combining optical system, the second combining optical system, and the third combining optical system are all half mirrors. May be provided.
(変形例1)
図8は、本発明に係る光源アレイの第1変形例を示す図である。
図8に示すように、本変形例の光源アレイ10Aは、基体11Aと、基体11A上に配置された複数の光源12Aと、複数の光源12A上に配置された蛍光体13Aと、蛍光体13A上に配置された複数の平行化レンズ14Aと、を備えている。
(Modification 1)
FIG. 8 is a view showing a first modification of the light source array according to the present invention.
As shown in FIG. 8, the
蛍光体13Aは、複数の光源12Aと離間して配置されている。蛍光体13Aは、複数の光源12Aにつき1つだけ配置されている。各平行化レンズ14Aは、蛍光体13Aと離間して配置されている。各平行化レンズ14Aは、各光源12Aと重なる位置に配置されている。
The
本変形例においても、高輝度化を図ることが可能な光源装置を提供することができる。 Also in this modification, it is possible to provide a light source device capable of achieving high brightness.
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、適用することができる。 The present invention is applicable not only when applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image, but also when applied to a rear projection type projector that projects from the side opposite to the side that observes the projected image. can do.
上記各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、これに限らない。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)に適用することも可能である。 In each of the above embodiments, the 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 be applied to other optical devices (for example, an optical disc device, a car headlamp, a lighting device, etc.).
1,2…光源装置、10…第1光源アレイ、12…第1光源、20…第2光源アレイ、22…第2光源、30…第3光源アレイ、40…第4光源アレイ、50,70A…第1合成光学系、51,81…ハーフミラー、52…反射ミラー、70B…第2合成光学系、71A,71B…偏光分離素子、72A,72B…反射ミラー、80…第3合成光学系、110…インテグレータ光学系、400R,400G,400B…液晶光変調装置(光変調装置)、600…投写光学系、1000…プロジェクター、L1…第1の光、L2…第2の光、L3…第3の光、L4…第4の光、W1…第1の方向に沿って配列された複数の第1光源の配列間隔、W2…第2の方向に沿って配列された複数の第1光源の配列間隔、W3…第3の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔、W4…第4の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔
DESCRIPTION OF
Claims (13)
第2の光を射出する複数の第2光源が配置された第2光源アレイと、
前記第1光源アレイにより射出された前記複数の第1の光と前記第2光源アレイにより射出された前記複数の第2の光とを互いに重ならないように合成する第1合成光学系と、
を備えることを特徴とする光源装置。 A first light source array in which a plurality of first light sources emitting the first light are arranged;
A second light source array in which a plurality of second light sources emitting second light are arranged;
A first combining optical system for combining the plurality of first lights emitted by the first light source array and the plurality of second lights emitted by the second light source array so as not to overlap each other;
A light source device comprising:
前記第2光源アレイには、前記複数の第2光源が、前記第2の光の射出方向から視て、第3の方向に沿って配列されるとともに前記第3の方向と直交する第4の方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 In the first light source array, the plurality of first light sources are arranged along the first direction and are orthogonal to the first direction when viewed from the emission direction of the first light. Arranged along the direction, and
In the second light source array, the plurality of second light sources are arranged along a third direction as viewed from the direction of emission of the second light and are orthogonal to the third direction. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is arranged along a direction.
前記第3の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔は、前記第4の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔と同じ間隔であることを特徴とする請求項2に記載の光源装置。 The arrangement interval of the plurality of first light sources arranged along the first direction is the same as the arrangement interval of the plurality of first light sources arranged along the second direction, and
The arrangement interval of the plurality of second light sources arranged along the third direction is the same as the arrangement interval of the plurality of second light sources arranged along the fourth direction. The light source device according to claim 2.
前記第2の方向に沿って配列された複数の第1光源の配列間隔は、前記第4の方向に沿って配列された複数の第2光源の配列間隔と同じ間隔であることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。 The arrangement interval of the plurality of first light sources arranged along the first direction is the same as the arrangement interval of the plurality of second light sources arranged along the third direction, and
The arrangement interval of the plurality of first light sources arranged along the second direction is the same as the arrangement interval of the plurality of second light sources arranged along the fourth direction. The light source device according to claim 3.
前記第1の方向に沿って配列された複数の第1光源により射出された複数の第1の光が前記第3の方向に沿って配列された複数の第2光源により射出された複数の第2の光の射出間隔の中心に位置するように、且つ、
前記第2の方向に沿って配列された複数の第1光源により射出された複数の第1の光が前記第4の方向に沿って配列された複数の第2光源により射出された複数の第2の光の射出間隔の中心に位置するように配置されていることを特徴とする請求項4に記載の光源装置。 The first light source array and the second light source array are:
A plurality of first lights emitted from a plurality of first light sources arranged along the first direction are emitted from a plurality of second light sources arranged along the third direction. Located at the center of the light emission interval of 2 and
A plurality of first lights emitted from a plurality of first light sources arranged along the second direction are emitted from a plurality of second light sources arranged along the fourth direction. 5. The light source device according to claim 4, wherein the light source device is disposed so as to be positioned at the center of the light emission interval of 2.
ハーフミラーと、
反射ミラーと、を備え、
前記ハーフミラーは、前記第1光源アレイにより射出された前記複数の第1の光の半分を前記反射ミラーに向けて透過させ残りの半分を前記第1光源アレイとは異なる方向に反射させるとともに、前記第2光源アレイにより射出された前記複数の第2の光の半分を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向に透過させ残りの半分を自身を透過した第1の光の透過方向と同じ方向に反射させ、
前記反射ミラーは、前記ハーフミラーを透過した第1の光を前記ハーフミラーによって反射された第1の光の反射方向と同じ方向に反射させるとともに、前記ハーフミラーによって反射された第2の光を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向に反射させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光源装置。 The first synthetic optical system includes:
Half mirror,
A reflection mirror,
The half mirror transmits half of the plurality of first lights emitted by the first light source array toward the reflection mirror and reflects the other half in a direction different from that of the first light source array. Half of the plurality of second lights emitted by the second light source array is transmitted in the same direction as the reflection direction of the first light reflected by itself, and the other half of the first light transmitted through itself is transmitted. Reflect in the same direction as the transmission direction,
The reflection mirror reflects the first light transmitted through the half mirror in the same direction as the reflection direction of the first light reflected by the half mirror, and reflects the second light reflected by the half mirror. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is reflected in the same direction as a reflection direction of the first light reflected by itself.
偏光分離素子と、
反射ミラーと、を備え、
前記偏光分離素子は、前記第1光源アレイにより射出された前記複数の第1の光をP偏光とS偏光に分離し自身によって分離された前記第1の光の一方の偏光を前記反射ミラーに向けて透過させ他方の偏光を前記第1光源アレイとは異なる方向に反射させるとともに、前記第2光源アレイにより射出された前記複数の第2の光をP偏光とS偏光に分離し自身によって分離された前記第2の光の一方の偏光を自身によって反射された第1の光の反射方向と同じ方向に透過させ他方の偏光を自身を透過した第1の光の透過方向と同じ方向に反射させ、
前記反射ミラーは、前記偏光分離素子を透過した前記第1の光の一方の偏光を前記偏光分離素子によって反射された前記第1の光の他方の偏光の反射方向と同じ方向に反射させるとともに、前記偏光分離素子によって反射された前記第2の光の他方の偏光を自身によって反射された第1の光の一方の偏光の反射方向と同じ方向に反射させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光源装置。 The first synthetic optical system includes:
A polarization separation element;
A reflection mirror,
The polarization separation element separates the plurality of first lights emitted by the first light source array into P-polarized light and S-polarized light and separates one polarization of the first light separated by itself into the reflection mirror. And the other polarized light is reflected in a direction different from that of the first light source array, and the plurality of second lights emitted by the second light source array are separated into P polarized light and S polarized light and separated by themselves. One polarization of the second light thus transmitted is transmitted in the same direction as the reflection direction of the first light reflected by itself, and the other polarization is reflected in the same direction as the transmission direction of the first light transmitted through the second light. Let
The reflection mirror reflects one polarization of the first light transmitted through the polarization separation element in the same direction as a reflection direction of the other polarization of the first light reflected by the polarization separation element; 8. The other polarization of the second light reflected by the polarization separation element is reflected in the same direction as the reflection direction of one polarization of the first light reflected by itself. The light source device according to any one of the above.
第4の光を射出する複数の第4光源が配置された第4光源アレイと、
前記第3光源アレイにより射出された前記複数の第3の光と前記第4光源アレイにより射出された前記複数の第4の光とを互いに重ならないように合成する第2合成光学系と、
前記第1合成光学系により合成された前記複数の第1の光及び前記複数の第2の光と前記第2合成光学系により合成された前記複数の第3の光及び前記複数の第4の光とを互いに重ならないように合成する第3合成光学系と、
を備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光源装置。 A third light source array in which a plurality of third light sources emitting third light are arranged;
A fourth light source array in which a plurality of fourth light sources emitting fourth light are arranged;
A second combining optical system for combining the plurality of third lights emitted by the third light source array and the plurality of fourth lights emitted by the fourth light source array so as not to overlap each other;
The plurality of first lights and the plurality of second lights synthesized by the first synthesis optical system and the plurality of third lights and the plurality of fourth lights synthesized by the second synthesis optical system. A third synthesis optical system for synthesizing light so as not to overlap each other;
The light source device according to claim 1, comprising:
前記第3の光及び前記第4の光は黄色光であることを特徴とする請求項10に記載の光源装置。 The first light and the second light are blue light; and
The light source device according to claim 10, wherein the third light and the fourth light are yellow light.
前記光源装置から射出された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変調光を投写画像として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。 The light source device according to any one of claims 1 to 12,
A light modulation device that modulates light emitted from the light source device according to image information;
A projection optical system that projects modulated light from the light modulation device as a projection image;
A projector comprising:
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