JP2012159603A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示画像を投写光学系により拡大投影し、大画面の表示画像を得るプロジェクタ用の光源装置と、それを用いたプロジェクタに関するものである。 The present invention relates to a light source device for a projector that obtains a large-screen display image by enlarging and projecting a display image using a projection optical system, and a projector using the same.
ホームシアター、プレゼンテーション等で使用される、表示画像を投写光学系により拡大投影し、大画面の表示画像を得るプロジェクタ(照射型画像表示装置)が商品化されている。このようなプロジェクタには、光源から出射された光を照明光として、デジタルマイクロミラーデバイス、液晶表示素子等の空間光変調器を使用する電気光学装置を介してスクリーンに画像を表示するものがある。上記プロジェクタには、光源として、高圧水銀ランプやキセノンランプを用いたものもあるが、それらは水銀の含有や、発熱量の問題から好ましくない。そのため近年では、発光ダイオード(LED)やレーザーを使用したプロジェクタが考案されている。 Projectors (irradiation type image display devices) that are used in home theaters, presentations, and the like to enlarge and project a display image using a projection optical system to obtain a large screen display image have been commercialized. Some projectors display an image on a screen via an electro-optical device using a spatial light modulator such as a digital micromirror device or a liquid crystal display element using light emitted from a light source as illumination light. . Some projectors use a high-pressure mercury lamp or a xenon lamp as a light source, but they are not preferable because of mercury content and heat generation. Therefore, in recent years, a projector using a light emitting diode (LED) or a laser has been devised.
本発明者らも、光源にLEDとレーザーを使用するいわゆる「ハイブリッド型」のプロジェクタを開発している。かかるハイブリッド型のプロジェクタは、例えば、赤色光源としてLED、青色光源として青色レーザー、緑色光源として青色レーザーの位相と波長を変換したものを用いている。そして、このようなプロジェクタでは、一般的に、時分割型のフィルタ素子として、高速で回転するカラーホイールが用いられる(例えば、特願2010−038748号)。 The present inventors have also developed a so-called “hybrid type” projector using an LED and a laser as a light source. Such a hybrid projector uses, for example, an LED as a red light source, a blue laser as a blue light source, and a phase and wavelength converted from a blue laser as a green light source. In such a projector, a color wheel that rotates at high speed is generally used as a time-division filter element (for example, Japanese Patent Application No. 2010-0387748).
上記ハイブリッド型プロジェクタの色合成の方式について、その一例を図3に模式図で示す。図3において、プロジェクタ100は、照射光学系の構成要素として、青色光源1、赤色光源2、カラーホイール5、ダイクロイックミラー3,8、レンズ4,9、ミラー6,7、空間光変調器としてのデジタルマイクロミラーデバイス10、投影光学系11、スクリーン12を備えている。青色レーザー発光器が用いられた青色光源1から出射される青色光(B)は、青色光を透過するダイクロイックミラー3、レンズ4を通過し、カラーホイール5に照射される。カラーホイール5は本体が金属製あるいはガラス製の円盤であって、その基板表面には、樹脂等のバインダーに緑色光(G)を発する蛍光体が混入されてなる蛍光体層が、円周方向の一部に、より具体的には、円周方向に沿った所定の中心角度の範囲(図2の符号θ参照)に、カラーホイール5の径方向に対して一定の幅を有して、設けられている。従って、カラーホイール5の蛍光体層が設けられていない部分を通過した青色光は、ダイクロイックミラー8を透過し、レンズ9により集光されてデジタルマイクロミラーデバイス10に達し、カラーホイール5から反射された一部の青色光は、青色光源1側に戻る。
An example of the color composition method of the hybrid projector is schematically shown in FIG. In FIG. 3, a
一方、青色光源1から青色光が上記蛍光体層に照射されると緑色光が発光され、この緑色光は、レンズ4を通って緑色光を反射するダイクロイックミラー3により反射され、更にミラー6,7と、ダイクロイックミラー8で反射され、レンズ9により集光されてデジタルマイクロミラーデバイス10に達する。
また、赤色LEDが用いられた赤色光源2からの赤色光(R)は、ダイクロイックミラー3を通過し、ミラー6,7に反射されてダイクロイックミラー8に反射され、レンズ9により集光されてデジタルマイクロミラーデバイス10に達する。
デジタルマイクロミラーデバイス10に入射する青色光(B)、緑色光(G)、赤色光(R)の3原色は、入射光の切り替えを同期させて、それぞれの色の画像として時系列的に処理され、投影光学系11を介して、スクリーン12に画像が投写される。なお、カラーホイール5の回転制御や、デジタルマイクロミラーデバイス10、投影光学系11における光の制御については、周知の技術であることから、説明を省略する。
On the other hand, when blue light is irradiated from the blue light source 1 onto the phosphor layer, green light is emitted, and this green light is reflected by the
The red light (R) from the
The three primary colors of blue light (B), green light (G), and red light (R) incident on the
以上の如く、図3に例示されたプロジェクタ100においては、青色光(B)の発光は青色光源1により得られ、赤色光(R)の発光は赤色光源2により得られるものであるのに対し、緑色光については、青色光源1からの青色光を、カラーホイール5の蛍光体層により波長変換することにより得られるものである(例えば、特許文献1、2参照)。このため、以下の説明では、青色光源1のごとく単色光を発光する光源を「励起光源」と、青色光(B)を「励起光」ともいう。
As described above, in the
ところで、図3に例示されたプロジェクタ100の光学系については、青色光源1から出射される青色光(B)は、カラーホイール5の円環状の表面の一点に収束して照射されるように構成されていることから、カラーホイール5が高速で回転駆動されるものであるにもかかわらず、青色光(B)が投影される特定半径の円環状の範囲が集中的に発熱し、蛍光体の変換効率が低下することとなる。その結果、表示画像が暗くなってしまうという問題がある。更に、青色光(B)が投影される特定半径の円環状の範囲の、蛍光体層を構成するバインダーが変質(黒化)し、カラーホイール5の信頼性(品質)、ひいては光源装置及びそれを用いたプロジェクタ100の信頼性の低下を来たすこととなる。
一方、表示画像の明るさを向上させるために、青色光源1のレーザー出力を高めると、上述の問題を助長させてしまうという欠点がある。
By the way, the optical system of the
On the other hand, when the laser output of the blue light source 1 is increased in order to improve the brightness of the display image, there is a drawback that the above problem is promoted.
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、光学系にカラーホイールを含む光源装置の、信頼性の低下を防ぎ、高輝度化を実現することにある。又、当該光源装置を用いたプロジェクタの、信頼性の低下を防ぎ、高輝度化を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent a decrease in reliability of a light source device including a color wheel in an optical system and to achieve high brightness. It is in. Another object of the present invention is to prevent a decrease in reliability of a projector using the light source device and to achieve high brightness.
(発明の態様)
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
(Aspect of the Invention)
The following aspects of the present invention exemplify the configuration of the present invention, and will be described separately for easy understanding of various configurations of the present invention. Each section does not limit the technical scope of the present invention, and some of the components of each section are replaced, deleted, or further while referring to the best mode for carrying out the invention. Those to which the above components are added can also be included in the technical scope of the present invention.
(1)プロジェクタ用の光源装置であって、単色光を発光する励起光源と、円周方向に沿った所定の中心角度の範囲に、前記励起光源から発光された励起光を受ける蛍光体層が形成されたカラーホイールと、前記励起光源と前記カラーホイールとの間に配置され、前記励起光源から前記カラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状を、前記カラーホイールにおける円周方向に比して径方向の投影範囲が広くなるように調整する、投影形状調整手段とを備える光源装置(請求項1)。
本項に記載の光源装置は、前記励起光源と前記カラーホイールとの間に配置された投影形状調整手段により、励起光源から発光されカラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状を、カラーホイールにおける円周方向に比して径方向の投影範囲が広くなるように調整することで、カラーホイールの蛍光体層に励起光が投影される範囲が、径方向に分散する。その結果、カラーホイールが回転駆動された状態で、励起光が投影される円環状の範囲も径方向に分散し、発熱範囲も径方向へと分散されて熱引きが良好となり、蛍光体における、励起光源からの励起光の波長変換効率の低下が回避されるものである。又、蛍光体層を構成するバインダーの熱的負荷が軽減され、カラーホイールの劣化を防ぐものである。
(1) A light source device for a projector, comprising: an excitation light source that emits monochromatic light; and a phosphor layer that receives excitation light emitted from the excitation light source in a range of a predetermined central angle along a circumferential direction. The projected shape of the excitation light that is disposed between the formed color wheel and the excitation light source and the color wheel and is irradiated from the excitation light source to the phosphor layer of the color wheel is a circumferential direction in the color wheel. And a projection shape adjusting means for adjusting the projection range in the radial direction to be wider than that of the light source device (claim 1).
In the light source device according to this aspect, the projection shape of the excitation light emitted from the excitation light source and applied to the phosphor layer of the color wheel is projected by the projection shape adjusting unit disposed between the excitation light source and the color wheel. The range in which the excitation light is projected onto the phosphor layer of the color wheel is dispersed in the radial direction by adjusting the projection range in the radial direction to be wider than the circumferential direction in the color wheel. As a result, in a state where the color wheel is driven to rotate, the annular area where the excitation light is projected is also dispersed in the radial direction, the heat generation range is also dispersed in the radial direction, and the heat dissipation is good. A decrease in the wavelength conversion efficiency of the excitation light from the excitation light source is avoided. Further, the thermal load of the binder constituting the phosphor layer is reduced, and the color wheel is prevented from being deteriorated.
(2)上記(1)項において、前記投影形状調整手段により調整されて前記カラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状は、前記カラーホイールの径方向に多ビーム化された態様をなす光源装置(請求項2)。
本項に記載の光源装置は、投影形状調整手段により調整されてカラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状が、カラーホイールの径方向に多ビーム化された態様をなすことにより、カラーホイールの蛍光体層に励起光が投影される範囲が、径方向に多点状に分散するものである。その結果、カラーホイールが回転駆動された状態で、励起光が投影される円環状の範囲も、同心円の複数の帯状に分散し、発熱範囲も径方向へ分散されて熱引きが良好となり、蛍光体における、励起光源からの励起光の波長変換効率の低下が回避されるものである。又、蛍光体層を構成するバインダーの熱的負荷が軽減され、カラーホイールの劣化を防ぐものである。
(2) In the above item (1), the projection shape of the excitation light that is adjusted by the projection shape adjusting means and is applied to the phosphor layer of the color wheel is a multibeam form in the radial direction of the color wheel A light source device (claim 2).
In the light source device described in this section, the projection shape of the excitation light that is adjusted by the projection shape adjusting unit and is applied to the phosphor layer of the color wheel has a form in which multiple beams are formed in the radial direction of the color wheel. The range in which the excitation light is projected onto the phosphor layer of the color wheel is dispersed in a multipoint manner in the radial direction. As a result, when the color wheel is driven to rotate, the annular area in which the excitation light is projected is also dispersed in a plurality of concentric bands, and the heat generation area is also dispersed in the radial direction, resulting in good heat dissipation and fluorescence. A decrease in the wavelength conversion efficiency of the excitation light from the excitation light source in the body is avoided. Further, the thermal load of the binder constituting the phosphor layer is reduced, and the color wheel is prevented from being deteriorated.
(3)上記(1)、(2)項において、前記投影形状調整手段は回折格子により構成されている光源装置(請求項3)。
本項に記載の光源装置は、回折格子による単色光の回折作用により、励起光源から発光されカラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状を、カラーホイールにおける円周方向に比して径方向の投影範囲が広くなるように調整するものである。なお、回折格子による回折作用(回折角)が十分得られる場合には、投影形状調整手段により調整されてカラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状は、カラーホイールの径方向に多ビーム化された態様となる。一方、回折格子による回折作用が小さい場合には、同投影形状は、明確に多ビーム化されることなく、カラーホイールの径方向に連なって広がる態様となる。しかしながら、いずれの場合であっても、カラーホイールの蛍光体層に励起光が投影される範囲が、径方向に分散することとなり、カラーホイールが回転駆動された状態で、励起光が投影される円環状の範囲も径方向に分散し、発熱範囲も径方向へと分散されて熱引きが良好となり、蛍光体における、励起光源からの励起光の波長変換効率の低下が回避されるものである。又、蛍光体層を構成するバインダーの熱的負荷が軽減され、カラーホイールの劣化を防ぐものである。
(3) In the above items (1) and (2), the projection shape adjusting means is a light source device comprising a diffraction grating (claim 3).
The light source device described in this section compares the projected shape of the excitation light emitted from the excitation light source and irradiated on the phosphor layer of the color wheel by the diffraction action of monochromatic light by the diffraction grating in the circumferential direction of the color wheel. Thus, the radial projection range is adjusted to be wide. If the diffraction action (diffraction angle) by the diffraction grating is sufficiently obtained, the projection shape of the excitation light adjusted by the projection shape adjusting means and applied to the phosphor layer of the color wheel is in the radial direction of the color wheel. A multi-beam mode is obtained. On the other hand, when the diffractive action by the diffraction grating is small, the projected shape becomes a form that spreads continuously in the radial direction of the color wheel without being clearly multi-beamed. However, in any case, the range in which the excitation light is projected onto the phosphor layer of the color wheel is dispersed in the radial direction, and the excitation light is projected in a state where the color wheel is rotationally driven. The annular range is also dispersed in the radial direction, and the heat generation range is also dispersed in the radial direction, so that the heat absorption is good, and a decrease in the wavelength conversion efficiency of the excitation light from the excitation light source in the phosphor is avoided. . Further, the thermal load of the binder constituting the phosphor layer is reduced, and the color wheel is prevented from being deteriorated.
(4)上記(1)、(2)項において、前記投影形状調整手段はシリンドリカルレンズにより構成されている光源装置。
本項に記載の光源装置は、シリンドリカルレンズによる一方向の回折作用により、励起光源から発光されカラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状を、カラーホイールにおける円周方向に比して径方向の投影範囲が広くなるように調整するものである。従って、投影形状調整手段により調整されてカラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状は、カラーホイールの径方向に、楕円状ないし長円状に広がる態様となり、カラーホイールの蛍光体層に励起光が投影される範囲が、径方向に分散する。その結果、カラーホイールが回転駆動された状態で、励起光が投影される円環状の範囲も径方向に分散し、発熱範囲も径方向へと分散されて熱引きが良好となり、蛍光体における、励起光源からの励起光の波長変換効率の低下が回避されるものである。又、蛍光体層を構成するバインダーの熱的負荷が軽減され、カラーホイールの劣化を防ぐものである。
(4) In the above items (1) and (2), the projection shape adjusting means is a light source device configured by a cylindrical lens.
In the light source device described in this section, the projection shape of the excitation light emitted from the excitation light source and irradiated on the phosphor layer of the color wheel is compared with the circumferential direction of the color wheel by a unidirectional diffraction action by the cylindrical lens. Thus, the radial projection range is adjusted to be wide. Accordingly, the projection shape of the excitation light adjusted by the projection shape adjusting means and applied to the phosphor layer of the color wheel becomes an aspect that extends in an elliptical shape or an oval shape in the radial direction of the color wheel, and the phosphor of the color wheel The range in which the excitation light is projected onto the layer is dispersed in the radial direction. As a result, in a state where the color wheel is driven to rotate, the annular area where the excitation light is projected is also dispersed in the radial direction, the heat generation range is also dispersed in the radial direction, and the heat dissipation is good. A decrease in the wavelength conversion efficiency of the excitation light from the excitation light source is avoided. Further, the thermal load of the binder constituting the phosphor layer is reduced, and the color wheel is prevented from being deteriorated.
(5)上記(1)から(3)項において、前記投影形状調整手段と前記カラーホイールとの間に集光レンズが配置されている光源装置。
本項に記載の光源装置は、投影形状調整手段と前記カラーホイールとの間に配置された集光レンズにより、励起光の焦点距離が適切に調整されるものである。
(6)上記(5)項において、前記集光レンズがシリンドリカルレンズである光源装置。
本項に記載の光源装置は、投影形状調整手段と前記カラーホイールとの間に配置された集光レンズにより、励起光の焦点距離が適切に調整されるものである。しかも、集光レンズがシリンドリカルレンズであることにより、投影形状調整手段によって、カラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状が、更に強調して調整されるものとなる。
(5) The light source device according to (1) to (3), wherein a condenser lens is disposed between the projection shape adjusting unit and the color wheel.
In the light source device described in this section, the focal length of the excitation light is appropriately adjusted by the condensing lens arranged between the projection shape adjusting means and the color wheel.
(6) The light source device as set forth in (5), wherein the condenser lens is a cylindrical lens.
In the light source device described in this section, the focal length of the excitation light is appropriately adjusted by the condensing lens arranged between the projection shape adjusting means and the color wheel. In addition, since the condensing lens is a cylindrical lens, the projected shape of the excitation light applied to the phosphor layer of the color wheel is further emphasized and adjusted by the projected shape adjusting means.
(7)上記(1)から(6)項において、前記蛍光体層は、少なくとも、照射される前記励起光の投影形状に対応する、前記カラーホイールの径方向の位置に形成されている光源装置(請求項4)。
本項に記載の光源装置は、蛍光体層を、カラーホイールの径方向の全範囲のうち、励起光源からの励起光の波長変換に供する範囲である、照射される前記励起光の投影形状に対応する径方向の位置に設けることで、上記(1)から(5)記載の作用を得るものである。又、カラーホイールの径方向の全範囲のうち、励起光源からの励起光の波長変換に供する範囲以外の範囲については、蛍光体層を設置しないことで、その使用量を削減するものである。
(7) In the above items (1) to (6), the phosphor layer is formed at least in the radial position of the color wheel corresponding to the projected shape of the excitation light irradiated (Claim 4).
In the light source device described in this section, the phosphor layer has a projected shape of the irradiated excitation light, which is a range used for wavelength conversion of excitation light from the excitation light source, in the entire radial range of the color wheel. By providing at the corresponding radial position, the effects described in (1) to (5) above are obtained. In addition, in the entire range in the radial direction of the color wheel, the usage amount of the range other than the range used for the wavelength conversion of the excitation light from the excitation light source is reduced by not installing the phosphor layer.
(8)なお、上記(1)から(7)項記載の光源装置を備えるプロジェクタを構成することが可能である(請求項5)。
本項に記載のプロジェクタは、その構成要素である光源装置において、上記(1)から(6)項記載の作用を奏するものとなる。
(8) It is possible to constitute a projector including the light source device according to the above items (1) to (7).
The projector described in this section exhibits the operations described in the above items (1) to (6) in the light source device that is a component thereof.
本発明はこのように構成したので、光学系にカラーホイールを含む光源装置の、信頼性の低下を防ぎ、高輝度化を実現することが可能となる。又、当該光源装置を用いたプロジェクタの、信頼性の低下を防ぎ、高輝度化を実現することが可能となる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to prevent a decrease in reliability of the light source device including a color wheel in the optical system and to achieve high luminance. In addition, it is possible to prevent a decrease in reliability of the projector using the light source device and achieve high brightness.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。なお、本発明の実施の形態に係る光源装置は、図3に例示されるような、ハイブリッド型のプロジェクタに適用可能なものである。よって、光源装置の全体構成については、図3のプロジェクタ図3を適宜参照することとし、又、本光源装置を用いたプロジェクタについても同様とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, parts that are the same as or correspond to those in the prior art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The light source device according to the embodiment of the invention can be applied to a hybrid projector as illustrated in FIG. Therefore, with respect to the overall configuration of the light source device, the projector FIG. 3 in FIG. 3 is referred to as appropriate, and the same applies to the projector using the light source device.
図1には、本発明の実施の形態に係る光源装置の要部が示されている。本光源装置は、励起光源である青色光源1と、カラーホイール20との間に、投影形状調整手段24が配置されているものである。この投影形状調整手段24は、青色光源1からカラーホイール20の蛍光体層22に照射される励起光としての青色光(B)の投影形状を、カラーホイール20における円周方向に比して径方向の投影範囲が広くなるように調整するものである。図示の例では、投影形状調整手段24には回折格子が用いられていることから、投影形状調整手段24により調整されてカラーホイール20の蛍光体層22に照射される青色光(b)の投影形状は、カラーホイール20の径方向に多ビーム化され、異なる半径位置に対して3点(BA、BB、BC)に照射される態様をなしている。
FIG. 1 shows a main part of a light source device according to an embodiment of the present invention. In the present light source device, a projection shape adjusting means 24 is arranged between a blue light source 1 that is an excitation light source and a
なお、投影形状調整手段24を構成する回折格子による多ビーム化は、図示の例では異なる半径位置に対して3点照射される態様であるが、更なる多ビーム化も可能である。
又、回折格子による回折作用(回折角)が十分得られる場合には、投影形状調整手段24により調整されてカラーホイール20の蛍光体層22に照射される青色光(B)の投影形状は、図1の如く、カラーホイール20の径方向に多ビーム化された態様となる。一方、回折格子による回折作用が小さい場合には、同投影形状は、明確に多ビーム化されることなく、カラーホイール20の径方向に連なって広がる態様となる。
In addition, in the example shown in the figure, the multi-beam irradiation with the diffraction grating constituting the projection shape adjusting means 24 is a mode in which three points are irradiated to different radial positions.
When the diffraction action (diffraction angle) by the diffraction grating is sufficiently obtained, the projected shape of the blue light (B) that is adjusted by the projected shape adjusting means 24 and is applied to the
一方、カラーホイール20は、基板(カラーホイール基板)202の表面に蛍光体層22が形成されたものであるが、この蛍光体層22は、照射される青色光(B)の投影形状に対応する、カラーホイール20の径方向の位置に形成されている。図1の例では、カラーホイール20の径方向に多ビーム化され、異なる半径位置に対して3点照射される青色光(b)の投影形状に対応するように、同心円状に蛍光体層22A、22B、22Cが形成されている。
なお、蛍光体層22は、バインダー内に蛍光体を分散したものである。具体例としては、バインダーにはシリコーン樹脂が用いられ、蛍光体にはガーネットが用いられる。又、カラーホイール基板202上に蛍光体層22を形成する具体的手法については、適宜選択可能であるが、例えば、スクリーン印刷により形成することが可能である。
On the other hand, the
The
参考までに、カラーホイール5を構成するカラーホイール基板202は、従来技術でも説明したように、金属製又はガラス製である。
又、蛍光体層22の蛍光体材料としては、ガーネットの他にも、以下のようなものが用いられる。例えば緑色発光用蛍光体としては、Zn2SiO4:Mn,BaAl12O19:Mn,BaMgAl14O23:Mn,SrAl12O19:Mn,ZnAl12O19:Mn,CaAl12O19:Mn,YBO3:Tb,LuBO3:Tb,GdBO3:Tb,ScBO3:Tb,Sr4Si3O8Cl4:Eu,等が挙げられる。又、例えば赤色発光用蛍光体としては、Y2O3:Eu,Y2SiO5:Eu,Y3Al5O12:Eu,Zn3(P04)2:Mn,YBO3:Eu,(Y,Gd)BO3:Eu,GdBO3:Eu,ScBO3:Eu,LuBO3:Eu,等が挙げられる。
For reference, the
In addition to the garnet, the following materials are used as the phosphor material of the
図2は、本発明の実施の形態に係る光源装置の、光学系の構成態様を例示するものである。図2(a)は透過型の光源装置であり、投影形状調整手段24により3分割された青色光(B)は、集光レンズ(図3の、符号4参照)によって焦点距離が調整されて、カラーホイール20に照射される。そして、カラーホイール20を透過した青色光(B)、及び、蛍光体層22により波長変換されて得られた緑色光(G)は、カラーホイール20に対して投影形状調整手段24と反対側に配置されたライトパイプ26に各々入射され、ライトパイプ26内で均一な光となって、ライトパイプ26の先端面から出射される。このライトパイプ26から出射された青色光(B)については、図3に例示されるように、ダイクロイックミラー8を通過し、レンズ9により集光されてデジタルマイクロミラーデバイス10に達するものである。又、この場合には、緑色光(G)も青色光(B)と同様の光路をたどることとなる。
FIG. 2 illustrates the configuration of the optical system of the light source device according to the embodiment of the invention. FIG. 2A shows a transmissive light source device. The blue light (B) divided into three by the projection shape adjusting means 24 has its focal length adjusted by a condenser lens (see
一方、図2(b)は反射型を示す模式図である。この場合には、投影形状調整手段24により3分割された青色光(B)は、ダイクロイックミラー3を透過した後、集光レンズ(図3の、符号4参照)によって焦点距離が調整され、カラーホイール20に照射される。そして、カラーホイール20を透過した青色光(B)は、カラーホイール20に対して投影形状調整手段24と反対側に配置されたライトパイプ26に入射され、ライトパイプ26内で均一な光となって、ライトパイプ26の先端面から出射される。又、蛍光体層22により波長変換されて、カラーホイール20に反射された緑色光(G)は、図3にも示されるように、ダイクロイックミラー3により直角方向へと屈折され、ライトパイプ28に入射され、ライトパイプ28内で均一な光となって、ライトパイプ28の先端面から出射される。このライトパイプ28から出射された緑色光(G)については、図3に例示されるように、ミラー6,7に反射されてダイクロイックミラー8に反射され、レンズ9により集光されてデジタルマイクロミラーデバイス10に達する。
On the other hand, FIG.2 (b) is a schematic diagram which shows a reflection type. In this case, the blue light (B) divided into three parts by the projection shape adjusting means 24 is transmitted through the
なお、ここで用いられるライトパイプ26、28については、その内部で光の反射を繰り返す公知のもので良い。
又、図示は省略するが、投影形状調整手段24を構成する回折格子に換えて、シリンドリカルレンズを用いることとしても良い。この場合には、回折格子による回折作用が小さい場合と同様に、投影形状調整手段24により調整されてカラーホイール20の蛍光体層22に照射される青色光(B)の投影形状は、多ビーム化されることなく、カラーホイール20の径方向に、楕円状ないし長円状に広がる態様となる。
In addition, about the
Although not shown, a cylindrical lens may be used instead of the diffraction grating constituting the projection shape adjusting means 24. In this case, similarly to the case where the diffraction action by the diffraction grating is small, the projected shape of the blue light (B) adjusted by the projected shape adjusting means 24 and applied to the
さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。まず、青色光源1(図3)とカラーホイール20との間に配置された投影形状調整手段24により、青色光源1から発光されカラーホイール20の蛍光体層22に照射される青色光(B)の投影形状を、カラーホイール20における円周方向に比して径方向の投影範囲が広くなるように調整することで、カラーホイール20の蛍光体層22に青色光(B)が投影される範囲が、カラーホイール20の径方向に分散することとなる。その結果、カラーホイール20が回転駆動された状態で、青色光(B)が投影される円環状の範囲も径方向に分散し、発熱範囲も径方向へと分散されて熱引きが良好となり、蛍光体層22における、青色光源1からの青色光(B)の波長変換効率の低下が、回避されることとなる。又、蛍光体層22を構成するバインダーの熱的負荷が軽減され、バインダーの変質(黒化)を回避することでカラーホイール20の劣化を防ぐことができる。そして、青色光源1の出力を高めることが可能となり、高輝度の光源装置を構成することが可能となる。
しかも、投影形状調整手段24による投影形状の調整は、回折格子や、シリンドリカルレンズにより行うことが可能である。
Now, according to the embodiment of the present invention configured as described above, the following operational effects can be obtained. First, blue light (B) emitted from the blue light source 1 and irradiated on the
In addition, the projection shape adjustment by the projection shape adjusting means 24 can be performed by a diffraction grating or a cylindrical lens.
又、投影形状調整手段24により調整されてカラーホイール20の蛍光体層22に照射される青色光(B)の投影形状が、カラーホイール20の径方向に多ビーム化された態様をなすことにより、カラーホイール20の蛍光体層22に青色光(B)が投影される範囲が、径方向に多点状(BA、BB、BC)に分散するものである。その結果、カラーホイール20が回転駆動された状態で、青色光(B)が投影される円環状の範囲も、同心円の複数の帯状に分散し、発熱範囲も径方向へ分散されて、蛍光体層22における、青色光源1からの青色光(B)の波長変換効率の低下が、回避されるものである。
Further, the projection shape of the blue light (B) adjusted by the projection shape adjusting means 24 and applied to the
更に、本発明の実施の形態によれば、カラーホイール20の蛍光体層22を、カラーホイール20の径方向の全範囲のうち、青色光源1からの青色光(B)の波長変換に供する範囲である、照射される青色光(B)の投影形状に対応する径方向の位置に設けることで、上記作用効果を得ることができる。しかも、この場合には、カラーホイール20の径方向の全範囲のうち、青色光源1からの青色光(B)の波長変換に供する範囲以外の範囲については、蛍光体層22を設置しないことでその使用量を削減し、比較的高価格の蛍光体の使用量削減による、カラーホイール20の製造コストの低減を図ることが可能となる。
又、本発明の実施の形態に係る光源装置を備えるプロジェクタは、その構成要素である光源装置において、上記作用効果を奏するものとなる。
Furthermore, according to the embodiment of the present invention, the
In addition, a projector including the light source device according to the embodiment of the present invention exhibits the above-described effects in the light source device that is a component thereof.
1:励起光源、20:カラーホイール、 22、22A、22B、22C:蛍光体層、24:投影形状調整手段、B:励起光 1: excitation light source, 20: color wheel, 22, 22A, 22B, 22C: phosphor layer, 24: projection shape adjusting means, B: excitation light
Claims (5)
単色光を発光する励起光源と、
円周方向に沿った所定の中心角度の範囲に、前記励起光源から発光された励起光を受ける蛍光体層が形成されたカラーホイールと、
前記励起光源と前記カラーホイールとの間に配置され、前記励起光源から前記カラーホイールの蛍光体層に照射される励起光の投影形状を、前記カラーホイールにおける円周方向に比して径方向の投影範囲が広くなるように調整する、投影形状調整手段とを備えることを特徴とする光源装置。 A light source device for a projector,
An excitation light source that emits monochromatic light;
A color wheel formed with a phosphor layer that receives excitation light emitted from the excitation light source in a range of a predetermined central angle along the circumferential direction;
The projection shape of the excitation light that is disposed between the excitation light source and the color wheel and is irradiated from the excitation light source to the phosphor layer of the color wheel has a radial direction compared to a circumferential direction in the color wheel. A light source device comprising: a projection shape adjusting unit that adjusts so that a projection range is widened.
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