JP2014219472A - Light source device and projection display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに色が異なる光を射出する光源装置、該光源装置を有する投影表示装置に関する。 The present invention relates to a light source device that emits light of different colors, and a projection display device having the light source device.
近年、大画面のディスプレイ装置が急速に普及してきており、それらを用いた会議やプレゼンテーション、研修などが一般的になっている。
ディスプレイとしては液晶やプラズマなど様々な種類があり、場所の広さや参加人数の規模によって適当に選択されている。
中でもプロジェクターは比較的安価で、小型軽量で持ち運びやすく可搬性にも優れているため、最も広く普及している大画面ディスプレイと言える。
そのような背景の中で、最近ではコミュニケーションの必要な場面や状況が益々増えてきている。
例えば、オフィスにおいても小さな会議室や、パーテイション等で仕切られた打合せスペースが数多く設けられ、プロジェクターを使った会議や打合せなどが頻繁に行われるようになった。
In recent years, large-screen display devices have rapidly spread, and conferences, presentations, trainings, etc. using them have become common.
There are various types of displays such as liquid crystal and plasma, and they are appropriately selected depending on the size of the place and the number of participants.
Among them, projectors are relatively inexpensive, small and light, easy to carry, and excellent in portability, so they can be said to be the most widely used large screen displays.
In such a background, recently, scenes and situations that require communication are increasing.
For example, in offices, there are many small meeting rooms and many meeting spaces partitioned by partitions, etc., and meetings and meetings using projectors are frequently held.
更には、会議室等が空いていなくても、例えば通路などの空きスペースを利用してそこの壁などにプロジェクターで情報を投射表示しながら打合せをしたい、などといった急な要求シーンも頻繁に見られるようになった。
このようなプロジェクターにおいて、従来は例えば超高圧水銀ランプなど高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であった。
近年は、光源として赤、緑、青の発光ダイオードや有機EL等の固体発光素子を用いるための開発がなされており、多くの提案がなされている。
Furthermore, even if the conference room is not available, for example, you may frequently see sudden demand scenes such as when you want to make a meeting while projecting and displaying information on a wall using a space such as a passage. It came to be able to.
Conventionally, projectors using a high-intensity discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp as a light source have been the mainstream.
In recent years, developments have been made to use solid light-emitting elements such as red, green, and blue light-emitting diodes and organic EL as light sources, and many proposals have been made.
例えば、特許文献1には、固体光源と、固体光源から射出する紫外光を可視光に変換する蛍光体層と、透明基材とを備えた光源装置及びそれを用いたプロジェクターが開示されている。
特許文献2には、紫外光の代わりに可視光を射出する固体光源を用い、可視光を別の波長の可視光に変換する蛍光体層と、透明基材とを備えた光源装置及びそれを用いたプロジェクターが開示されている。
特許文献3には、固体光源から照射される可視光を光路切替手段によって第一及び第二の光路に時分割で切り替える光源装置及びそれを用いたプロジェクターが開示されている。
第一の光路を通った固体光源からの光はそのままの波長帯域の光として出射され、第二の光路を通った光は蛍光体層に導かれ、別の波長帯域の光に変換されて出射されるようになっている。
For example,
In Patent Document 2, a solid-state light source that emits visible light instead of ultraviolet light, a phosphor layer that converts visible light into visible light of another wavelength, and a light source device that includes a transparent substrate, and The projector used is disclosed.
Patent Document 3 discloses a light source device that switches visible light emitted from a solid light source to first and second optical paths in a time-division manner by an optical path switching unit, and a projector using the same.
The light from the solid state light source that has passed through the first optical path is emitted as light in the same wavelength band, and the light that has passed through the second optical path is guided to the phosphor layer, converted to light in another wavelength band, and emitted. It has come to be.
しかしながらこれらの従来技術においては、光源装置の構造上の制限により、光源装置を薄型化ないし小型化ができないという問題点があった。
その理由を図9に基づいて説明する。
図9は、従来技術に基づくプロジェクターの構成例を、特許文献2の技術を参考に示したものである。
図9(a)は光路面に対して垂直な方向から、(b)は光路面に水平な方向からそれぞれ見た概略図である。
However, these conventional techniques have a problem that the light source device cannot be reduced in thickness or size due to the structural limitations of the light source device.
The reason will be described with reference to FIG.
FIG. 9 shows a configuration example of a projector based on the conventional technology with reference to the technology of Patent Document 2.
FIG. 9A is a schematic view viewed from a direction perpendicular to the optical path surface, and FIG. 9B is a schematic view viewed from a direction horizontal to the optical path surface.
図9において、励起光源100は後述する蛍光ホイールに形成されている蛍光体層に照射して所定の色光を射出させるための励起光を出力する。
励起光としては、例えば波長450nmあるいはその周辺の青色光が用いられる。
蛍光ホイール102は、蛍光体層104を備える円形状の透明基材106とモーター108とにより構成され、回転可能になっている。
透明基材106は、複数の扇形形状のセグメント領域を有し、そのうちの少なくとも二つに蛍光体層104が形成されている。
各蛍光体層104は前記励起光を受けて互いに異なる所定の波長帯域光(例えば赤及び緑光)を発する。
In FIG. 9, an
As the excitation light, for example, blue light having a wavelength of 450 nm or its surroundings is used.
The
The
Each
他のセグメント領域のうち少なくとも一つには蛍光体層が形成されておらず、励起光をそのまま透過させる。
このセグメント領域には拡散層110が形成されており、蛍光ホイール102から射出される青色光の状態を他の光と均一になるようにしている。
これにより、蛍光ホイール102を回転させるとともに励起光源100からの励起光をセグメント領域の境界に同期して点滅させることで、赤、緑及び青の色光が蛍光ホイール102から順次射出される。
一つの蛍光体層104から射出される単色光の光量を増やし、有効光の利用効率を向上させるために、導光装置72の形状に対応して形成される開口を有する入射マスク114が励起光源100と蛍光ホイール102との間に配置されている。
蛍光ホイール102から射出された光は、導光装置72に入射されて均一な強度分布の光束にされた後、集光レンズ群74によって集光され、反射ミラー76によって所定の角度で表示素子78に照射される。
A phosphor layer is not formed in at least one of the other segment regions, and the excitation light is transmitted as it is.
A
As a result, the
In order to increase the amount of monochromatic light emitted from one
The light emitted from the
制御装置122は、表示素子78に照射される色に対応した画像を表示素子78上に形成し、照射光を変調する。
変調された光は投射レンズ群80に入射され、図示しないスクリーンなどに拡大投射され、所望の画像が表示される。
The
The modulated light enters the
以上説明したように、従来技術においては、円形の蛍光ホイールの同心円が広がる平面に蛍光体層を設け、この蛍光体層が設けられた平面を光源装置内に設けられた光学系の光軸に対して垂直に配置した構成となっている。
このような構成では、図9(b)から明らかなように、光軸中に配置される各部品や装置を小型にしても、蛍光ホイールの直径が制約となって光軸に直交する高さ方向の幅hをそれ以上小さくすることはできない。
As described above, in the prior art, the phosphor layer is provided on the plane where the concentric circles of the circular fluorescent wheel spread, and the plane on which the phosphor layer is provided is used as the optical axis of the optical system provided in the light source device. On the other hand, it is arranged vertically.
In such a configuration, as is clear from FIG. 9B, even if each component or device arranged in the optical axis is made small, the height of the fluorescent wheel is restricted by the diameter of the fluorescent wheel and the height is perpendicular to the optical axis. The width h in the direction cannot be reduced any further.
本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、励起光源と回転する蛍光部材とを用いた構成において、薄型化ないしは小型化を実現できる光源装置の提供を、その主な目的とする。 The present invention was devised in view of such a current situation, and the main object of the present invention is to provide a light source device that can be reduced in thickness or size in a configuration using an excitation light source and a rotating fluorescent member. To do.
上記目的を達成するために、本発明は、励起光を生じる励起光源と、前記励起光を受けて前記励起光とは異なる波長帯域の蛍光光を生じる蛍光部材と、前記蛍光部材を回転させる駆動源と、を備えた光源装置において、前記蛍光部材は、該蛍光部材の回転軸に対して垂直な方向から入射する光を受光可能な受光面を有し、前記受光面は蛍光体を備え、前記励起光は、前記蛍光部材の前記受光面に入射することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides an excitation light source that generates excitation light, a fluorescent member that receives the excitation light and generates fluorescent light in a wavelength band different from the excitation light, and a drive that rotates the fluorescent member. In the light source device comprising a light source, the fluorescent member has a light receiving surface capable of receiving light incident from a direction perpendicular to the rotation axis of the fluorescent member, and the light receiving surface includes a phosphor, The excitation light is incident on the light receiving surface of the fluorescent member.
本発明によれば、光源装置の薄肉化ないしは小型化を促進することができ、利便性、利用シーンの拡大に寄与することができる。 According to the present invention, it is possible to promote thinning or downsizing of the light source device, and it is possible to contribute to convenience and expansion of usage scenes.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図1に基づいて第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係る光源装置の構成を示す図で、(a)は上方から見た図で、(b)は側面方向から見た図である。
制御部10に入力される信号CTRLは、光源光出力のオン・オフや各色光の出力タイミングを制御するための制御信号である。
例えば、I2CやSPIなどのシリアル通信インタフェース手段を用いて対応するコマンドやデータを入力することにより実現できる。
制御部10は、上述の制御信号CTRLによって起動されると、モーター駆動信号MD1を出力して駆動源としてのモーター12の駆動を開始する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A first embodiment will be described with reference to FIG. 1A and 1B are diagrams illustrating a configuration of a light source device according to the present embodiment, where FIG. 1A is a diagram viewed from above, and FIG. 1B is a diagram viewed from a side surface direction.
The signal CTRL input to the
For example, it can be realized by inputting a corresponding command or data using serial communication interface means such as I2C or SPI.
When activated by the above-described control signal CTRL, the
モーター12の回転軸12aには、外形が円柱状の蛍光部材14が取り付けられている。蛍光部材14の形状は、実際には、直径の大きさに対して高さが極めて小さいシャーレ状の形状である。
モーター12には、モーター12の回転状態を検出する機能が付加されており、モーター12の回転に同期したインデックス信号MX1が出力される。
A
A function of detecting the rotation state of the
制御部10は、インデックス信号MX1によってモーター12が正常に回転していることを検知すると、LD(Laser Diode)駆動電流IL1を出力する。
LDモジュール16は、励起光源としてのLD18を複数個実装したものであり、LD18から発生する熱を放熱するためのヒートシンクの機能も備えている。
また、コリメータレンズ20とLD18との位置精度を確保しつつ実装を容易にするために、コリメータレンズ20もLD18と一体的に実装される構造になっている。
各コリメータレンズ20はコリメータレンズ群を構成している。
When the
The
Further, the
Each
上記複数個のLDは駆動電流IL1によって駆動され、例えば青色(B)の光を発光する。それぞれのLDにはコリメータレンズ20が対応して備えられており、発光光をコリメートする。
コリメートされた各LDからの出射光は集光レンズ系(以下、「集光光学系」ともいう)22によって1本の光線に集光され、光路切替手段としてのスイッチング回折格子24に入射される。
スイッチング回折格子24は印加する制御信号VPの電圧に応じて任意の偏光を透過または反射させて光路を切り替える時分割切替ミラーであり、例えばDigilens(登録商標)等を用いて構成することができる。
制御部10は光路切替制御手段を含み、モーター12からのインデックス信号MX1に同期して制御信号VPの電圧を制御し、スイッチング回折格子24に入射する光を後述する第一の光路あるいは第二の光路に切り替える。
The plurality of LDs are driven by a drive current IL1, and emit blue (B) light, for example. Each LD is provided with a corresponding
The collimated light emitted from each LD is condensed into one light beam by a condensing lens system (hereinafter also referred to as “condensing optical system”) 22 and is incident on a switching
The switching
The
スイッチング回折格子24によって第二の方向としての第二の光路28に切り替えられた第二の光としてのLD光は、第一のダイクロイックミラー30を通り、集光レンズ系(以下、「集光光学系」ともいう)32によって更に集光される。
そして、前述の蛍光部材に照射される。
第一のダイクロイックミラー30は、LD光の青色帯域光は透過するが、緑色よりも長い波長の帯域光は反射するような特性を備えている。
The LD light as the second light switched to the second
And it irradiates to the above-mentioned fluorescent member.
The first
蛍光部材14は、例えば、円形の底面と、その底面の周端部に所定の高さの側面を備えたシャーレのような形状であり、円形の底面の中心にモーター12の回転軸12aが取り付けられている。
蛍光部材14の側面の外側には蛍光体としての蛍光体層34が形成されており、例えばこの蛍光体層34は青色の波長帯域の光を吸収して緑色(G)の波長帯域光を発光する特性を備えている。
本実施形態では蛍光部材14の全周にわたって蛍光体層34が形成されているが、システムによっては必要な領域にのみ形成されていればよい。
The
A
In the present embodiment, the
蛍光部材14のモーター12の回転軸12aが、蛍光部材14の側面が見える方向から見て、集光光学系22もしくは集光光学系32もしくはこれら両方の光軸に対して垂直になるように、蛍光部材14が光源装置の光路中に配置されている。
このように配置することで、蛍光部材14の側面がLDからの励起光を受光することができる。
すなわち、蛍光部材14の側面は、回転軸12aに垂直な方向から入射する光を受光可能な受光面としてなる。
本実施形態によれば、円形をなす蛍光部材14の直径は、光路面に対して水平な方向に広がるので、蛍光部材14の側面が見える方向から見た光源装置の高さを、蛍光部材の直径よりも薄くすることが可能となる。
蛍光体層と蛍光部材との間に、更に反射層をコーティングすれば、蛍光体層からの発光光を効率的に第一のダイクロイックミラー30側に取り出すことができ、より好適である。
The
By arranging in this way, the side surface of the
That is, the side surface of the
According to the present embodiment, the diameter of the
If a reflective layer is further coated between the phosphor layer and the phosphor member, the emitted light from the phosphor layer can be efficiently extracted to the first
蛍光体層34から発光した緑色の蛍光光(破線表示)は第一のダイクロイックミラー30で反射され、集光光学系36を通して第二のダイクロイックミラー38へと導かれる。
一方、スイッチング回折格子24によって第一の方向としての第一の光路26に切り替えられた第一の光としての青色のLD光は、拡散板40を通る。
拡散板40によってレーザー光としてのコヒーレンシーを除去して蛍光光と同様の通常の光にされ、集光光学系36を通して反射ミラー42に導かれる。
第二のダイクロイックミラー38は、反射ミラー42を介して入射されるLD光を透過し、もう一方の光路から入射される蛍光光を反射することにより両方の光を同一光路に導き、集光光学系36を通して集光されて光源光として出力される。
Green fluorescent light (shown by broken lines) emitted from the
On the other hand, the blue LD light as the first light switched to the first
The
The second
第一のダイクロイックミラー30と、第二のダイクロイックミラー38は、第一の光路26を通る第一の光及び、第二の光路28を通る第二の光が蛍光部材14に入射することにより生じた蛍光光を同一光路に導く導光光学系を構成している。
The first
図2乃至図4に基づいて第2の実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要が無い限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する(以下の他の実施形態において同じ)。
本実施形態に係る構成は、図1で示した構成とは3つの点で異なっている。相違点を以下に説明する。
第1に、本実施形態では、図2に示すように、図1におけるLD光の波長帯域及び蛍光光の波長帯域のいずれとも異なる波長帯域(例えば赤色)の光を出力するLEDモジュール44が追加されている。
A second embodiment will be described with reference to FIGS.
Note that the same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and unless otherwise specified, description of the configuration and functions already described is omitted, and only the main parts will be described (the same applies to other embodiments below).
The configuration according to the present embodiment differs from the configuration shown in FIG. 1 in three points. Differences will be described below.
First, in this embodiment, as shown in FIG. 2, an
LEDモジュール44は、光源としてのLED(Light Emitting Diode)46が実装され、LED46から発生する熱を放熱するためのヒートシンクの機能も備えている。
また、コリメータレンズ20とLED46との位置精度を確保しつつ実装を容易にするために、コリメータレンズ20もLED46と一体的に実装される構造になっている。
各コリメータレンズ20はコリメータレンズ群を構成している。
The
The
Each
LED46は制御部10から出力される駆動電流IL2によって駆動され、例えば赤色(R)の光を発光する。
LED46にはコリメータレンズ20が対応して備えられており、発光光をコリメートする。
コリメートされたLED光は集光光学系36によって集光され、第三のダイクロイックミラー52に入射される。
The
The
The collimated LED light is condensed by the condensing
第2に、本実施形態では、図1におけるスイッチング回折格子24とは異なる光路切替手段としてのミラーホイール54が設けられている。
ミラーホイール54は、例えば図3に示すように、2つの領域A及びBに分割された円盤56がモーター58の回転軸58aに取り付けられた構成になっている。
円盤56の領域Aは入射光を反射し、領域Bは入射光を透過する機能を備えている。
このような円盤56は、例えば透明のガラス基板上の領域Aにのみアルミニウムなどの高反射率の材料を成膜することで安価に実現することができ、回転させることで入射光を透過と反射で時分割に切り替えることができる。
Secondly, in the present embodiment, a
For example, as shown in FIG. 3, the
The region A of the
Such a
制御部10は、制御信号CTRLによって起動されると、モーター駆動信号MD2を出力してモーター58の駆動を開始する。
モーター58の回転軸58aには上述の通り円盤56が取り付けられており、円盤56を回転させる。
モーター58には、その回転状態を検出する機能が付加されており、モーター58の回転に同期したインデックス信号MX2を出力する。
制御部10は、インデックス信号MX1とともにMX2によってモーター12及びモーター58がともに正常に回転していることを検知すると、LD駆動電流IL1を出力する。
When activated by the control signal CTRL, the
As described above, the
The
When the
制御部10は光路切替制御手段を含み、モーター12からのインデックス信号MX1に同期してモーター駆動信号MD2の位相を制御することで、ミラーホイール54に入射する光を所望のタイミングで前述の第一の光路あるいは第二の光路に切り替える。
すなわち、制御部10は、励起光源から照射された光の光路上に透過領域Bと反射領域Aのうち何れか一方が存在するように、光路切替部材駆動手段としてのモーター58を制御する。
The
That is, the
第3に、反射ミラー42が第三のダイクロイックミラー52に置き換えられ、第二のダイクロイックミラー38の特性が変えられている。
すなわち、第三のダイクロイックミラー52は赤色の波長帯域よりも長い波長帯域の光は透過し、そうでない光は反射する。
第二のダイクロイックミラー38は、緑の波長帯域のみの光を反射してその他の波長帯域の光は透過する。
これらによって、上述の赤(R)、青(B)、緑(G)の光を合成して光源光として出射することができる。
Third, the
That is, the third
The second
By these, the red (R), blue (B), and green (G) light described above can be synthesized and emitted as light source light.
本実施形態では、第一のダイクロイックミラー30と、第二のダイクロイックミラー38と、第三のダイクロイックミラー52は、第一の光路26を通る第一の光及び、第二の光路28を通る第二の光が蛍光部材14に入射することにより生じた蛍光光を同一光路に導く導光光学系を構成している。
In the present embodiment, the first
図4は、本実施形態における光源装置の動作例をタイミングチャートで示したものである。
インデックス信号MX2は、モーター58が1回転周期T0で回転していることを示している。
LD18は駆動信号IL1が「H」のときに青色光を出射し、LED46は同様に駆動信号IL2が「H」のときに赤色光を出射する。
FIG. 4 is a timing chart illustrating an operation example of the light source device according to the present embodiment.
The index signal MX2 indicates that the
The
本図においては、まず図中に示された時間T1の間は青色光(B)が光源光として出力されている。
これはミラーホイール54が、この間に入射LD光が領域Aで反射されるような位相関係に制御されていることを示している。
逆にLD光は時間T2の間は領域Bを透過して蛍光部材14に導かれる。
時間T4の間は、駆動信号IL1は「H」でIL2は「L」になっているので、LEDの赤色は発光せずLD光だけが発光する。
そのLD光は、ミラーホイール54は透過する期間であるので、結果として蛍光光の緑色(G)が光源光として出力される。
In this figure, first, blue light (B) is output as light source light during the time T1 shown in the figure.
This indicates that the
On the contrary, the LD light is transmitted through the region B and guided to the
During time T4, since the drive signal IL1 is “H” and IL2 is “L”, the LED does not emit red light but emits only LD light.
Since the LD light is transmitted through the
時間T5の間では、今度は駆動信号IL1が「L」でIL2が「H」になっているので、LEDだけが発光し、赤色(R)の光源光として出力される。
時間T3の間は、駆動信号IL1とIL2はともに「H」になっているので、LEDの赤色光と、LD光によって励起された蛍光光が合成されて黄色(Y)の光が生成される。
すなわち、赤、青、緑の発光タイミングを制御することにより、それ以外の波長帯域の光を生成することも可能となることを示している。
During time T5, since the drive signal IL1 is “L” and IL2 is “H”, only the LED emits light and is output as red (R) light source light.
During the time T3, the drive signals IL1 and IL2 are both “H”, so the red light of the LED and the fluorescent light excited by the LD light are combined to generate yellow (Y) light. .
That is, it is shown that light in other wavelength bands can be generated by controlling the emission timing of red, blue, and green.
なお、本実施形態におけるミラーホイール54は、形状としては図9に示す蛍光ホイールと似ている。
しかしながら、蛍光ホイールは一般的に励起光の照射位置近傍においては一瞬で100℃を超える高温になるので、ホイールを回転させることで熱をホイール全体に逃がし蛍光体層の劣化さらには破損を防止している。
そのため、ある程度の熱容量が必要となるので、例えば直径50mm程度の大きさが必要になるが、ミラーホイールは入射光を90%以上の高い効率で透過あるいは反射させることが可能である。
このため、熱容量が小さくてすみ、半分以下の直径で構成することができる。
したがって本発明の目的である光源装置の小型・薄型化を妨げる要因にはならない。
The
However, since the fluorescent wheel generally has a high temperature exceeding 100 ° C in the vicinity of the excitation light irradiation position, rotating the wheel releases heat to the entire wheel to prevent deterioration and damage of the phosphor layer. ing.
Therefore, since a certain amount of heat capacity is required, for example, a size of about 50 mm in diameter is required, but the mirror wheel can transmit or reflect incident light with a high efficiency of 90% or more.
For this reason, a heat capacity is small and it can comprise with a diameter below half.
Therefore, the light source device, which is the object of the present invention, does not hinder the reduction in size and thickness.
励起光が入射する箇所の曲率は、蛍光光が拡散光であるため光損失の問題は生じにくく、熱容量の要求を満たす程度のホイールの直径が生じさせる平坦具合であれば光損失の問題はない。 As for the curvature of the place where the excitation light is incident, since the fluorescent light is diffused light, the problem of light loss hardly occurs, and there is no problem of light loss as long as the wheel diameter is flat enough to meet the heat capacity requirement. .
図5に第3の実施形態を示す。
本実施形態では、図1と図2で示した構成を基にしている。
蛍光部材14が薄型であることを利用して、光路切替手段であるミラーホイール54で反射されたLD光と、ミラーホイール54を透過したLD光によって励起された蛍光光との合成手段を上方に構成し、合成後の光源光が蛍光部材の上方を通過するようにしている。
このような配置にすることによって、蛍光部材が薄型であることの利点を活かして薄型を維持しつつスリムな光源装置を実現することができる。
すなわち、本発明の蛍光部材の特有の配置形態に因る光源装置の高さ方向の薄型化と、図1(a)、図2(a)に示す幅方向の寸法の薄型化を同時に実現でき、全体として小型化を促進することができる。
FIG. 5 shows a third embodiment.
In this embodiment, the configuration shown in FIGS. 1 and 2 is used.
Utilizing the
By adopting such an arrangement, it is possible to realize a slim light source device while keeping the thin shape by taking advantage of the thin fluorescent member.
That is, the light source device can be thinned in the height direction due to the specific arrangement of the fluorescent member of the present invention, and the width direction dimensions shown in FIGS. 1 (a) and 2 (a) can be simultaneously reduced. As a whole, downsizing can be promoted.
図6に第4の実施形態を示す。
本実施形態では、図2と図5に示した構成を基にしている。
基本的には、図5に示す構成にLEDモジュール44を追加し、図4に示すような3原色以上の光源光を出力可能な薄型で且つスリムな光源装置としている。
すなわち、本実施形態では、図5で示した構成と同様に、光路切替手段であるミラーホイール54で反射されたLD光と、ミラーホイール54を透過したLD光によって励起された蛍光光と、LEDモジュール44からのLED光との合成手段を上方に構成し、合成後の光源光が蛍光部材の上方を通過するようにしている。
したがって、3原色以上の光源光を出力可能な光源装置において、本発明の蛍光部材の特有の配置形態に因る光源装置の高さ方向の薄型化と、幅方向の薄型化を同時に実現できる。
上記合成手段が蛍光部材の下方を通過する構成としてもよい。
FIG. 6 shows a fourth embodiment.
In this embodiment, the configuration shown in FIGS. 2 and 5 is used.
Basically, an
That is, in this embodiment, similarly to the configuration shown in FIG. 5, the LD light reflected by the
Therefore, in the light source device capable of outputting light sources of three or more primary colors, the light source device can be thinned in the height direction and thinned in the width direction simultaneously due to the specific arrangement of the fluorescent member of the present invention.
The synthesizing unit may be configured to pass below the fluorescent member.
上記各実施形態では、蛍光部材を、円形の中心に回転軸を持つ1つのシャーレ形状からなる構成としたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図7に示すように、互いに平行な関係の回転軸60a、62aを持つ2つの回転体60、62に、蛍光体層を備えた帯(ベルト)64を巻き付けて蛍光部材66としてもよい。
図7(a)は回転体の回転軸間を結んだ線が光軸と平行となるように配置した例を、図7(b)は光軸と直交するように配置した例を示している。
ここでは、回転体60、62が占有する範囲の最大長さを、蛍光部材14の外径の範囲内とした例を示している。
In each of the above embodiments, the fluorescent member is configured to have a single petri dish having a rotation axis at the center of a circle, but the present invention is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 7, a band (belt) 64 including a phosphor layer may be wound around two rotating
FIG. 7A shows an example in which the line connecting the rotation axes of the rotator is arranged in parallel with the optical axis, and FIG. 7B shows an example in which the line is arranged orthogonal to the optical axis. .
Here, an example in which the maximum length of the range occupied by the
互いに平行な関係の回転軸を光源装置内の光学系の光軸に対して垂直になるように蛍光部材66を光源装置の光路中に配置することで、帯が見える方向から見た光源装置の高さを薄くすることができる。
ここでは2つの回転体からなる構成を例示したが、3つ以上でもよい。
図7(a)の例では、高さ方向と直交する幅方向のスリム化を一層促進できる。
The
Here, a configuration including two rotating bodies has been illustrated, but three or more may be used.
In the example of FIG. 7A, slimming in the width direction orthogonal to the height direction can be further promoted.
図8に第5の実施形態(投影表示装置)を示す。
本実施形態に係る投影表示装置は、映像処理部68と、光源装置70と、導光装置72と、集光レンズ群74と、反射ミラー76と、表示素子78と、投射レンズ群80とを備えている。
光源装置70は、上記各実施形態で示した何れかの光源装置である。
導光装置72、集光レンズ群74及び反射ミラー76は、光源装置70からの光を表示素子78に導光する光源側光学系を構成している。
投射レンズ群80は、表示素子78から射出された画像を図示しないスクリーンに投影する投影側光学系としてなる。
FIG. 8 shows a fifth embodiment (projection display device).
The projection display device according to the present embodiment includes an
The
The
The
上記制御部10は、光源装置70及び表示素子78を制御する表示制御手段としても機能する。
光源装置70は、例えば図2あるいは図6に示す光源装置であり、赤、青、緑の3原色光あるいは更に黄色などの色光を時分割に出力する。
映像処理部68は、映像信号VINが入力されると、そのフレーム周波数に基づいてミラーホイール54の回転周期データを、制御信号CTRLを介して光源装置70に対して出力する。
さらに、ミラーホイール54の回転位相データと各色光の出力タイミングデータを順次出力する。
The
The
When the video signal VIN is input, the
Further, the rotation phase data of the
映像処理部68は、前述の通り各データを出力して光源装置70が所望の動作を行なうための設定が完了すると、起動コマンドを出力して光源装置70を起動する。
光源装置70は起動すると、前述の通り、赤、青、緑、黄の光を所定のタイミングでシーケンシャルに出力する。
光源装置から出射した光は、導光装置72によって均一な面状の照明光に変換され、集光レンズ群74と反射ミラー76を通して表示素子78の表示画素領域に照射される。
When the
When activated, the
Light emitted from the light source device is converted into uniform planar illumination light by the
映像処理部68はさらに、映像信号VINから照明光の各色に対応した表示信号を生成し、表示素子78を駆動する信号VDOに変換して出力する。
これによって表示素子78に入射した照明光は画像光に変調され、投射レンズ群80を通してスクリーンなどに投影され、画像が表示される。
ここで、表示素子78としては、例えば、それぞれが表示画像の各画素を構成し、入射する照明光に対する角度を制御することにより照明光を画像光に変調するDMD(Digital Mirror Device)が使用される。
The
As a result, the illumination light incident on the
Here, as the
10 光路切替制御手段としての制御部
10 表示制御手段としての制御部
12 駆動源としてのモーター
14 蛍光部材
18 励起光源としてのLD
24 光路切替手段としてのスイッチング回折格子
34 蛍光体としての蛍光体層
46 第二光源としてのLED
52 第二の導光光学系としての第三のダイクロイックミラー
54 光路切替部材としてのミラーホイール
58 光路切替部材駆動手段としてのモーター
70 光源装置
A 反射領域としての領域
B 透過領域としての領域
DESCRIPTION OF
24 Switching diffraction grating as optical path switching means 34 Phosphor layer as
52 Third dichroic mirror as second light guide
Claims (7)
前記励起光を受けて前記励起光とは異なる波長帯域の蛍光光を生じる蛍光部材と、
前記蛍光部材を回転させる駆動源と、
を備えた光源装置において、
前記蛍光部材は、該蛍光部材の回転軸に対して垂直な方向から入射する光を受光可能な受光面を有し、
前記受光面は蛍光体を備え、
前記励起光は、前記蛍光部材の前記受光面に入射することを特徴とする光源装置。 An excitation light source that generates excitation light;
A fluorescent member that receives the excitation light and generates fluorescent light in a wavelength band different from the excitation light;
A drive source for rotating the fluorescent member;
In a light source device comprising:
The fluorescent member has a light receiving surface capable of receiving light incident from a direction perpendicular to the rotation axis of the fluorescent member;
The light receiving surface includes a phosphor,
The light source device, wherein the excitation light is incident on the light receiving surface of the fluorescent member.
前記励起光源から照射された光を、第一の方向に照射される第一の光と、第二の方向に照射される第二の光とに時分割で切り替える光路切替手段と、
前記第二の光を前記蛍光部材に入射させ、前記第一の光及び前記第二の光が前記蛍光部材に入射することにより生じた前記蛍光光を同一光路に導く導光光学系と、
を備えたことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1,
An optical path switching means for switching the light emitted from the excitation light source in a time division manner between the first light irradiated in the first direction and the second light irradiated in the second direction;
A light guide optical system that causes the second light to enter the fluorescent member, and guides the fluorescent light generated by the first light and the second light entering the fluorescent member to the same optical path;
A light source device comprising:
前記光路切替手段を制御する光路切替制御手段を備え、
前記光路切替手段は、前記光路切替制御手段の制御により光路を切り替えるスイッチング回折格子であることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 2,
Comprising optical path switching control means for controlling the optical path switching means,
The light source device, wherein the optical path switching means is a switching diffraction grating that switches an optical path under the control of the optical path switching control means.
前記光路切替手段を制御する光路切替制御手段を備え、
前記光路切替手段は、
入射光を透過させる透過領域と、前記入射光を反射させる反射領域とを備えた光路切替部材と、
前記光路切替制御手段の制御により、前記励起光源から照射された光の光路上に前記透過領域と前記反射領域のうち何れか一方が存在するように前記光路切替部材を駆動する光路切替部材駆動手段と、
を備えたことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 2,
Comprising optical path switching control means for controlling the optical path switching means,
The optical path switching means is
An optical path switching member comprising a transmissive region that transmits incident light and a reflective region that reflects the incident light;
An optical path switching member driving unit that drives the optical path switching member so that either one of the transmission region and the reflection region exists on the optical path of the light emitted from the excitation light source by the control of the optical path switching control unit. When,
A light source device comprising:
前記励起光及び前記蛍光光の光路の少なくとも一部が、前記蛍光部材の上方または下方を通るように前記導光光学系が配置されてい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 4,
The light source device, wherein the light guide optical system is arranged so that at least a part of an optical path of the excitation light and the fluorescent light passes above or below the fluorescent member.
前記励起光及び前記蛍光光の何れとも波長帯域が異なる光を発する第二光源を備え、前記第二光源から照射される光を前記蛍光光と同一光路に導く第二の導光光学系を備えた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 second light source that emits light having a wavelength band different from that of the excitation light and the fluorescent light, and a second light guide optical system that guides light emitted from the second light source to the same optical path as the fluorescent light A light source device characterized by that.
を備えた投影表示装置において、
前記光源装置が、請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の光源装置であることを特徴とする投影表示装置。 A light source device, a display element, a light source side optical system that guides light from the light source device to the display element, a projection side optical system that projects an image emitted from the display element onto a screen, and the light source device And display control means for controlling the display element;
In a projection display device comprising:
A projection display device, wherein the light source device is the light source device according to any one of claims 1 to 6.
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