JP2015022244A - Solid light source device and image projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体光源装置、及び、固体光源装置を備える画像投射装置に関するものである。 The present invention relates to a solid light source device and an image projection apparatus including the solid light source device.
会議や教育現場などの様々なシーンにおいて、パーソナルコンピュータから出力されるデータ画像などを、拡大して表示させる画像投射装置(以下「プロジェクタ」という。)が用いられている。プロジェクタには光源装置が搭載されている。従来のプロジェクタにおいては、光源装置に用いる光源として、発光効率の高い超高圧水銀ランプや、色再現性の良いキセノンランプなどを用いていた。 In various scenes such as conferences and educational sites, an image projection apparatus (hereinafter referred to as “projector”) that enlarges and displays a data image output from a personal computer is used. A light source device is mounted on the projector. In a conventional projector, an ultrahigh pressure mercury lamp with high luminous efficiency or a xenon lamp with good color reproducibility is used as a light source for a light source device.
水銀ランプなどは、点灯時間とともに輝度が低下するので、数千時間程度の使用時間が経過すると、使用開始時の半分程度に輝度が低下し、交換する必要がある。一方、水銀ランプなどに比べて寿命が長い発光ダイオード(以下「LED」という。)や、レーザダイオード(以下「LD」という。)が知られており、これらを光源装置に用いるプロジェクタも知られている。 Since the brightness of a mercury lamp or the like decreases with the lighting time, when the usage time of about several thousand hours elapses, the brightness decreases to about half that at the start of use and needs to be replaced. On the other hand, light emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”) and laser diodes (hereinafter referred to as “LDs”), which have a longer life than mercury lamps, are known, and projectors using these for light source devices are also known. Yes.
LEDやLDなどの固体光源は、水銀ランプなどに比べると、単体における輝度が低いという欠点がある。そこで、LEDやLDを光源装置の光源として用いるときは、複数個のLDなどを平面上に配列させて、輝度を高めている。 Solid-state light sources such as LEDs and LDs have the disadvantage that their brightness is low compared to mercury lamps and the like. Therefore, when an LED or LD is used as the light source of the light source device, a plurality of LDs are arranged on a plane to increase the luminance.
LEDは発散角度が大きいため、光源装置にLEDを用いると光利用効率が悪くなりがちである。仮に、LEDを複数個並べたとしても、光学的に定義されるエタンデュの制約から、後段の光学系で取り込めるLEDの取り込み角度が小さくなり、光利用効率は悪くなる。 Since the LED has a large divergence angle, the use of the LED in the light source device tends to deteriorate the light utilization efficiency. Even if a plurality of LEDs are arranged, the LED capture angle that can be captured by the optical system at the subsequent stage is reduced due to optically defined etendue restrictions, resulting in poor light utilization efficiency.
また、LDは発光面積が小さく、光束の発散角度が小さいから輝度が高く、前記エタンデュが非常に小さい。そのため、多数個のLDを平面状に密なマトリックス配列に配置することで高輝度のプロジェクタ用光源にすることができる。 Also, the LD has a small light emitting area, a small light beam divergence angle, and therefore a high luminance, and the etendue is very small. Therefore, it is possible to obtain a projector light source with high luminance by arranging a large number of LDs in a dense matrix arrangement on a plane.
LDを複数個並べてプロジェクタ用の光源とする場合、多数個のLDから発せられた光の光路上に回転ホイールを配置して、時間によって光を分離し、分離した各光の色を変換する方法が知られている。この回転ホイールは、透過および反射のセグメントを持つ部材である。この回転ホイールに、LDから発せられた光を集光するようにし、回転ホイールの回転のタイミングによって、光を分離する。 When arranging a plurality of LDs as a light source for a projector, a method of arranging a rotating wheel on the optical path of light emitted from a number of LDs, separating the light according to time, and converting the color of each separated light It has been known. The rotating wheel is a member having transmission and reflection segments. The light emitted from the LD is condensed on the rotating wheel, and the light is separated according to the rotation timing of the rotating wheel.
この場合、多数個のLDから発せられたそれぞれの光を、いかにして回転ホイール上に小さく集光するかが課題となる。なぜならば、回転ホイール上に小さく集光できるか否かにより、回転ホイールの後段に配置される光学系における光利用効率に影響を与えるからである。光利用効率が悪くなれば、プロジェクタにより表示される画像の明るさが暗くなる。 In this case, the problem is how to condense each light emitted from a large number of LDs onto the rotating wheel. This is because the light utilization efficiency in the optical system arranged at the subsequent stage of the rotating wheel is affected by whether or not the light can be condensed small on the rotating wheel. If the light utilization efficiency deteriorates, the brightness of the image displayed by the projector becomes dark.
つまり、多数個のLDから発せられた光を回転ホイール上に小さく集光させることは、固体光源装置の性能として、また、当該固体光源装置を備えるプロジェクタの性能として、非常に重要な要素となる。 That is, condensing light emitted from a large number of LDs onto the rotating wheel is a very important factor as the performance of the solid-state light source device and the performance of the projector including the solid-state light source device. .
各LDから発せられた光を回転ホイール上に集光させるために、各LDに対応して配置するコリメータレンズを偏心させる方法が知られている。LDとコリメータレンズとの相対的な位置ずれ誤差は、回転ホイール上における集光状態を大きく悪化させる要因となる。これに対処するためには、コリメータレンズの組付け精度を高くする必要がある。特に、偏心させるときにも、配置位置の調整精度を高くする必要があり、コストアップの要因となる。 In order to condense light emitted from each LD onto a rotating wheel, a method of decentering a collimator lens disposed corresponding to each LD is known. The relative misalignment error between the LD and the collimator lens is a factor that greatly deteriorates the light collection state on the rotating wheel. In order to cope with this, it is necessary to increase the accuracy of assembly of the collimator lens. In particular, even when decentering, it is necessary to increase the adjustment accuracy of the arrangement position, which causes a cost increase.
また、LDとコリメータレンズの相対位置を偏心することなく、LDとこれに対向するコリメータレンズの後段に、集光レンズを配置したプロジェクタが知られている(例えば特許文献1を参照)。 There is also known a projector in which a condensing lens is arranged downstream of an LD and a collimator lens facing the LD without decentering the relative position of the LD and the collimator lens (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1のプロジェクタは、コリメータレンズアレイで平行化された光線を集光レンズによって集光させるために、集光レンズの入射面側を平面形状に、また、出射面側を双曲面形状にしている。 In the projector of Patent Document 1, in order to condense the light beam collimated by the collimator lens array by the condensing lens, the incident surface side of the condensing lens has a planar shape, and the exit surface side has a hyperboloid shape. Yes.
固体光源であるLDを複数個配列して高輝度化を図ると、このLDで構成される光源付近は非常に高温になる。そのため、集光レンズは耐熱性を確保できるガラスレンズであることが望ましい。しかし、特許文献1のような双曲面形状のレンズにおいて、耐熱性を確保するためにガラスレンズにするには、ガラスモールドレンズを採用することになる。しかし、ガラスモールドレンズは、非常に高価であって、大口径のレンズになる。 When a plurality of LDs, which are solid light sources, are arranged to increase the brightness, the vicinity of the light source constituted by the LDs becomes very high. Therefore, it is desirable that the condenser lens is a glass lens that can ensure heat resistance. However, in a lens with a hyperboloid shape as in Patent Document 1, a glass mold lens is used to make a glass lens in order to ensure heat resistance. However, the glass mold lens is very expensive and becomes a large-diameter lens.
このように、集光レンズに大口径の非球面レンズを用いるとコストアップに繋がる。また、製造時において、固体光源とコリメータレンズとの相対位置の調整を、集光レンズによって不要にするという着想や、その構成については、これまで検討されてこなかった。 Thus, using a large-diameter aspherical lens for the condenser lens leads to an increase in cost. In addition, the idea that the adjustment of the relative position between the solid light source and the collimator lens is not required by the condensing lens at the time of manufacture and the configuration thereof have not been studied so far.
本発明は、被照射体上における各固体光源からの光の集光状態の劣化を抑えることができ、光利用効率を高めることができる固体光源装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the solid light source device which can suppress degradation of the condensing state of the light from each solid light source on a to-be-irradiated body, and can improve light utilization efficiency.
本発明は、固体光源装置に関するものであって、複数の固体光源と、前記固体光源のそれぞれに対応する個別レンズと、前記個別レンズのそれぞれから射出された光を集光させる集光レンズと、を有し、前記個別レンズの中心軸は、対応する各固体光源の発光点の位置と略一致するように配置されていて、前記集光レンズは第1レンズおよび第2レンズから構成され、前記第1レンズは、正のパワーを備えるレンズであり、前記第2レンズは、負のパワーを備えるレンズである、ことを最も主な特徴とする。 The present invention relates to a solid-state light source device, and a plurality of solid-state light sources, individual lenses corresponding to each of the solid-state light sources, a condensing lens that condenses light emitted from each of the individual lenses, The center axis of the individual lens is arranged so as to substantially coincide with the position of the light emitting point of each corresponding solid-state light source, and the condenser lens is composed of a first lens and a second lens, The main feature is that the first lens is a lens having positive power, and the second lens is a lens having negative power.
本発明によれば、被照射体上における各固体光源からの光の集光状態の劣化を抑えることができ、光利用効率を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, degradation of the condensing state of the light from each solid light source on a to-be-irradiated body can be suppressed, and light utilization efficiency can be improved.
以下、本発明に係る固体光源装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of a solid-state light source device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
●固体光源装置の第1実施形態
図1は、本実施形態に係る固体光源装置10の構成の例を示す側面図である。図1は、光の射出方向に直交する方向から固体光源装置10を見た図である。図1に示すように、固体光源装置10は、LD16と、コリメータレンズ17と、第1集光レンズ11および第2集光レンズ12からなる集光レンズ1と、折り返しミラー14と、被照射体である回転ホイール15と、を有してなる。図1において固体光源装置10の中心軸13は、第1集光レンズ11と第2集光レンズ12の光軸を示している。すなわち、中心軸13は、集光レンズ1の光軸を示している。
First Embodiment of Solid Light Source Device FIG. 1 is a side view showing an example of the configuration of a solid light source device 10 according to the present embodiment. FIG. 1 is a diagram of the solid-state light source device 10 viewed from a direction orthogonal to the light emission direction. As shown in FIG. 1, the solid-state light source device 10 includes an LD 16, a collimator lens 17, a condenser lens 1 including a first condenser lens 11 and a second condenser lens 12, a folding mirror 14, and an irradiated object. And a rotating wheel 15. In FIG. 1, the central axis 13 of the solid state light source device 10 indicates the optical axes of the first condenser lens 11 and the second condenser lens 12. That is, the central axis 13 indicates the optical axis of the condenser lens 1.
図2は、本実施形態に係る固体光源装置10の斜視図である。図2に示すように、固体光源装置10は、固体光源である複数のLD16のそれぞれが光を射出する前方において、対応するコリメータレンズ17が配置されている。各コリメータレンズ17から射出された光は、第1集光レンズ11と第2集光レンズ12とを順に通過して射出される。その後、光は折り返しミラー14において反射され、被照射体である回転ホイール15上に集光する。 FIG. 2 is a perspective view of the solid-state light source device 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, in the solid light source device 10, a corresponding collimator lens 17 is disposed in front of each of the plurality of LDs 16 that are solid light sources. The light emitted from each collimator lens 17 is emitted through the first condenser lens 11 and the second condenser lens 12 in order. Thereafter, the light is reflected by the folding mirror 14 and collected on the rotating wheel 15 that is the irradiated object.
LD16は固体光源であって、複数のLD16が平面上に略円環状の配列をもって配置されてなる。また、コリメータレンズ17は、各LD16に対応して、それぞれ同様に配置される個別レンズである。 The LD 16 is a solid light source, and a plurality of LDs 16 are arranged in a substantially annular arrangement on a plane. The collimator lens 17 is an individual lens that is similarly arranged corresponding to each LD 16.
図3は、LD16とコリメータレンズ17の配置の例を示す平面図である。図3に示すように、LD16は、中心軸13を中心とする半径16mmの円周上に配列されている。さらに、LD16は、中心軸13を中心とする半径26mmの円周上に配列されている。本実施形態においては、内側の円周上には、10個のLD16が配列されていて、外側の円周上には、11個のLD16が配列されている。すなわち、固体光源装置10は、合計21個のLD16が円環状に配列されている。 FIG. 3 is a plan view showing an example of the arrangement of the LD 16 and the collimator lens 17. As shown in FIG. 3, the LDs 16 are arranged on a circumference having a radius of 16 mm with the central axis 13 as the center. Further, the LDs 16 are arranged on a circumference having a radius of 26 mm with the central axis 13 as the center. In this embodiment, ten LDs 16 are arranged on the inner circumference, and eleven LDs 16 are arranged on the outer circumference. That is, in the solid-state light source device 10, a total of 21 LDs 16 are arranged in an annular shape.
LD16の発光エリアは、例えば1μm×28μmである。LD16における光の発散角度は、最大強度の1/e2となる半角の値で22°×7°である。また、発せられる光の波長は、445nm程度である。すなわち、LD16は青色の光を発する。 The light emitting area of the LD 16 is, for example, 1 μm × 28 μm. The light divergence angle in the LD 16 is 22 ° × 7 ° as a half-angle value that is 1 / e 2 of the maximum intensity. The wavelength of the emitted light is about 445 nm. That is, the LD 16 emits blue light.
図4は、LD16とコリメータレンズ17との配置関係の例を示す側面図である。図4に示すように、各LD16の発光点の位置と各コリメータレンズ17の個別中心軸とは、略一致するように配置されている。また、LD16は、コリメータレンズ17の前側焦点位置に一致するように配置されている。これによって、LD16から発せられた光は、コリメータレンズ17を通過した後、平行光になる。 FIG. 4 is a side view showing an example of the arrangement relationship between the LD 16 and the collimator lens 17. As shown in FIG. 4, the position of the light emitting point of each LD 16 and the individual central axis of each collimator lens 17 are arranged to substantially coincide. The LD 16 is disposed so as to coincide with the front focal position of the collimator lens 17. As a result, the light emitted from the LD 16 passes through the collimator lens 17 and becomes parallel light.
次に、コリメータレンズ17の諸元を表1に示す。コリメータレンズ17の焦点距離fCLは6.8mmである。
図1及び図2に示すように、各コリメータレンズ17から射出された平行光は、第1集光レンズ11及び第2集光レンズ12からなる集光レンズ1に入射する。集光レンズ1は、LD16側から(固体光源側から)、第1集光レンズ11、第2集光レンズ12の順に並んでいる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the parallel light emitted from each collimator lens 17 is incident on the condenser lens 1 including the first condenser lens 11 and the second condenser lens 12. The condenser lens 1 is arranged in the order of the first condenser lens 11 and the second condenser lens 12 from the LD 16 side (from the solid light source side).
集光レンズ1の諸元、すなわち第1集光レンズ11と第2集光レンズ12の諸元を、表2に示す。
第1集光レンズ11は、正のパワーを備えるレンズであって、入射面と出射面が両方とも凸形状である。第2集光レンズ12は、負のパワーを備えるレンズであって、入射面が凹形状であり、出射面が凸形状である。これら2つのレンズからなる集光レンズ1の合成焦点距離fは、115mmである。すなわち、集光レンズ1の合成焦点距離fは、f≦120mmである。 The 1st condensing lens 11 is a lens provided with positive power, Comprising: Both an entrance surface and an output surface are convex shapes. The 2nd condensing lens 12 is a lens provided with negative power, Comprising: An entrance plane is concave shape, and an output surface is convex shape. The combined focal length f of the condenser lens 1 composed of these two lenses is 115 mm. That is, the combined focal length f of the condenser lens 1 is f ≦ 120 mm.
集光レンズ1から射出された光は、折り返しミラー14を介して被照射体である回転ホイール15に集光される。 The light emitted from the condensing lens 1 is condensed on the rotating wheel 15 that is an object to be irradiated via the folding mirror 14.
図5は、回転ホイール15を光の進行方向からみた正面図である。図5に示すように、回転ホイール15は、反射帯域51と、透過帯域52と、を有する円盤状の部材である。回転ホイール15の回転を制御することで、光の透過と反射のタイミングを制御することができる。これによって、固体光源装置10の後段における光を分割し、各光に着色することができる。 FIG. 5 is a front view of the rotating wheel 15 as seen from the traveling direction of light. As shown in FIG. 5, the rotating wheel 15 is a disk-shaped member having a reflection band 51 and a transmission band 52. By controlling the rotation of the rotating wheel 15, the timing of light transmission and reflection can be controlled. Thereby, the light in the subsequent stage of the solid-state light source device 10 can be divided and colored to each light.
ここで、集光レンズ1を用いることなく回転ホイール15上に各LD16から射出された光を集光させる従来例と、本実施形態に係る固体光源装置10との比較をし、固体光源装置10の効果について説明する。従来例においては、コリメータレンズ17をLD16に対して偏心させることで、各LD16から射出された光を回転ホイール15上に集光させている。たとえば、図15に示すように、LD16の配列中心方向に向かって、対応する各コリメータレンズ17の個別中心軸をずらしている。 Here, the solid-state light source device 10 is compared with the conventional example in which the light emitted from each LD 16 is condensed on the rotating wheel 15 without using the condensing lens 1 and the solid-state light source device 10 according to the present embodiment. The effect of will be described. In the conventional example, the collimator lens 17 is decentered with respect to the LD 16 so that the light emitted from each LD 16 is condensed on the rotating wheel 15. For example, as shown in FIG. 15, the individual central axes of the corresponding collimator lenses 17 are shifted toward the array center direction of the LDs 16.
図16は、LD16に対してコリメータレンズ17を偏心させた従来例である固体光源装置10aの例を示す斜視図である。図16に示すとおり従来例である固体光源装置10aは、複数のLD16と、これに対応するコリメータレンズ17と、ミラー71と、開口ミラー72と、レンズ73と、を有してなる。固体光源装置10aは、被照射体である回転ホイール15とLD16との間に、2枚の反射板すなわち上記ミラー71と開口ミラー72を配置することで、光路を折りたたむ構成を備えている。 FIG. 16 is a perspective view showing an example of a solid state light source device 10a which is a conventional example in which the collimator lens 17 is decentered with respect to the LD 16. As shown in FIG. 16, the solid-state light source device 10 a which is the conventional example includes a plurality of LDs 16, a collimator lens 17 corresponding to the LDs 16, a mirror 71, an aperture mirror 72, and a lens 73. The solid-state light source device 10a has a configuration in which an optical path is folded by disposing two reflecting plates, that is, the mirror 71 and the opening mirror 72, between the rotating wheel 15 that is an irradiation object and the LD 16.
固体光源装置10aにおいて、LD16から射出された光はコリメータレンズ17において平行光になったのちに、開口ミラー72の反射面で反射される。開口ミラー72で反射された光は、コリメータレンズ17と開口ミラー72との間に配置されているミラー71によって再度反射される。その後、開口ミラー72の中心に形成されている開口部(孔)を透過して、レンズ73により回転ホイール15に集光される。 In the solid-state light source device 10 a, the light emitted from the LD 16 is collimated by the collimator lens 17 and then reflected by the reflecting surface of the aperture mirror 72. The light reflected by the aperture mirror 72 is reflected again by the mirror 71 disposed between the collimator lens 17 and the aperture mirror 72. Thereafter, the light passes through an opening (hole) formed in the center of the opening mirror 72 and is condensed on the rotating wheel 15 by the lens 73.
各コリメータレンズ17には、部品公差や、組み付け公差がある。そのために、固体光源装置10aを製造するときに、実際には各コリメータレンズ17は設計値からは外れた状態で組付けられる可能性がある。 Each collimator lens 17 has a component tolerance and an assembly tolerance. Therefore, when manufacturing the solid light source device 10a, each collimator lens 17 may actually be assembled in a state deviating from the design value.
図6及び図7は、LD16から射出された光が回転ホイール15上に集光される状態(集光状態)の例を示す図である。図6及び図7に示す集光状態は、コンピュータプログラム上で固体光源装置10と従来の固体光源装置10aのモデルを作成し、回転ホイール15上の照度分布をシュミレーションしたものをプロットしたデータである。図6及び図7において、縦横のスケールは、被照射体である回転ホイール15上の座標を示すものである。この座標(0,0)は、本実施形態に係る固体光源装置10の中心軸13に合致する位置を示している。図6は、設計値どおりにLD16とコリメータレンズ17が配置されたときの、回転ホイール15上の集光状態の例である。 6 and 7 are diagrams illustrating an example of a state where the light emitted from the LD 16 is condensed on the rotating wheel 15 (condensing state). The condensing state shown in FIGS. 6 and 7 is data in which models of the solid state light source device 10 and the conventional solid state light source device 10a are created on a computer program and the illuminance distribution on the rotating wheel 15 is simulated. . 6 and 7, the vertical and horizontal scales indicate coordinates on the rotating wheel 15 that is an object to be irradiated. The coordinates (0, 0) indicate a position that matches the central axis 13 of the solid-state light source device 10 according to the present embodiment. FIG. 6 is an example of a light collection state on the rotating wheel 15 when the LD 16 and the collimator lens 17 are arranged as designed.
コリメータレンズ17には部品公差等があるので、その影響によって、実際には図6に示すような集光状態にはならず、図7に示すような集光状態になる。図7は、部品公差などを考慮した場合における各LD16から射出された光の集光状態を示している。図7に示すように、実際の集光位置は、中心(0,0)付近から各方向に散らばった位置に分布している。 Since the collimator lens 17 has component tolerances and the like, the condensing state is not actually as shown in FIG. 6 due to the influence thereof, but becomes a condensing state as shown in FIG. FIG. 7 shows a condensing state of light emitted from each LD 16 in consideration of component tolerance and the like. As shown in FIG. 7, the actual condensing positions are distributed at positions scattered in each direction from the vicinity of the center (0, 0).
図7に示すような集光状態において、回転ホイール15上の集光位置が中心から最も離れている位置までを囲う領域91を、合成ビーム径と定義する。 In a condensing state as shown in FIG. 7, a region 91 that surrounds the condensing position on the rotary wheel 15 up to a position farthest from the center is defined as a combined beam diameter.
従来の固体光源装置10aの製造時において、コリメータレンズ17の部品公差と組付け公差による各コリメータレンズ17の位置ずれを仮定したときの、合成ビーム径の分布について説明する。例えば、各コリメータレンズ17の位置ずれ量が、図15に示すy軸方向において±0.18mm、z軸方向において±0.2mm、yz平面内におけるチルト角度が±0.14°の範囲であり、それぞれ3σの分布に沿って発生すると仮定する。この仮定における、回転ホイール15上における集光位置の合成ビーム径の分布は、図9に示すようになる。図9は、従来の固体光源装置10aにおける合成ビーム径の分布の例を示すブラフである。横軸を合成ビーム径の大きさとし、縦軸を頻度としている。 A description will be given of the distribution of the combined beam diameter when assuming the positional deviation of each collimator lens 17 due to the component tolerance and the assembly tolerance of the collimator lens 17 at the time of manufacturing the conventional solid-state light source device 10a. For example, the amount of displacement of each collimator lens 17 is within a range of ± 0.18 mm in the y-axis direction, ± 0.2 mm in the z-axis direction, and a tilt angle in the yz plane of ± 0.14 ° shown in FIG. Are assumed to occur along a distribution of 3σ. Under this assumption, the distribution of the combined beam diameter at the condensing position on the rotating wheel 15 is as shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing an example of the distribution of the combined beam diameter in the conventional solid-state light source device 10a. The horizontal axis is the combined beam diameter, and the vertical axis is the frequency.
一方、本実施形態に係る固体光源装置10において、各コリメータレンズの位置ずれの分布が上記と同様であった場合、回転ホイール15上における集光位置の合成ビーム径の分布は、図8に示すようになる。図8は、固体光源装置10における合成ビーム径の分布の例を示すブラフである。横軸を合成ビーム径の大きさとし、縦軸を頻度としている。 On the other hand, in the solid-state light source device 10 according to the present embodiment, when the distribution of the positional deviation of each collimator lens is the same as described above, the distribution of the combined beam diameter at the condensing position on the rotating wheel 15 is shown in FIG. It becomes like this. FIG. 8 is a graph showing an example of the distribution of the combined beam diameter in the solid-state light source device 10. The horizontal axis is the combined beam diameter, and the vertical axis is the frequency.
本実施形態に係る固体光源装置10においては、合成ビーム径の分布の中心値は8mm程度であるが、従来の固体光源装置10aにおいては、合成ビーム径の分布の中心値は14mm程度である。 In the solid-state light source device 10 according to the present embodiment, the central value of the distribution of the combined beam diameter is about 8 mm. In the conventional solid-state light source device 10a, the central value of the distribution of the combined beam diameter is about 14 mm.
図8のグラフと図9のグラフの比較により明らかなとおり、第1集光レンズ11と第2集光レンズ12を用いて集光させる固体光源装置10の構成は、2つのミラーによって反射させて集光させる構成よりも、合成ビーム径が小さくなる。 As is clear from the comparison between the graph of FIG. 8 and the graph of FIG. 9, the configuration of the solid-state light source device 10 that collects light using the first condenser lens 11 and the second condenser lens 12 is reflected by two mirrors. The combined beam diameter is smaller than the condensing configuration.
従来の固体光源装置10aは、コリメータレンズ17の位置ずれの誤差により、集光位置のバラつきが大きくなり、合成ビーム径が大きくなる。これによって後段の光学系における光利用効率が低くなる。これを是正するには、固体光源装置10aの製造時において、LD16の位置調整とコリメータレンズ17の位置調整を精度良く行うことが必要となるため、製造コストの上昇アップに繋がる。 In the conventional solid-state light source device 10a, due to an error in the displacement of the collimator lens 17, the variation in the condensing position is increased and the combined beam diameter is increased. As a result, the light utilization efficiency in the subsequent optical system is lowered. In order to correct this, it is necessary to accurately adjust the position of the LD 16 and the position of the collimator lens 17 during the manufacture of the solid light source device 10a, leading to an increase in manufacturing cost.
これに対し、本実施形態に係る固体光源装置10は、平面上に略円環の配列をもって配置されたLD16の発光点の位置と、それぞれのLD16に対応するコリメータレンズ17の個別中心軸と、を略一致させて配置している。さらに、コリメータレンズ17と被照射体である回転ホイール15との間に、2枚構成の集光レンズ1を配置している。これによって、回転ホイール15上に集光させたときの集光位置のバラツキを抑えている。 In contrast, the solid-state light source device 10 according to the present embodiment includes the positions of the light emitting points of the LDs 16 arranged on the plane with a substantially annular arrangement, the individual central axes of the collimator lenses 17 corresponding to the respective LDs 16, and Are arranged so as to substantially match. Furthermore, a two-lens condensing lens 1 is disposed between the collimator lens 17 and the rotating wheel 15 that is the object to be irradiated. As a result, the variation in the condensing position when the light is condensed on the rotating wheel 15 is suppressed.
すなわち、固体光源装置10によれば、製造時におけるLD16とコリメータレンズ17との位置調整治具が不要になる。したがって、製造コストの低減を図ることができる。 That is, according to the solid-state light source device 10, a position adjustment jig between the LD 16 and the collimator lens 17 at the time of manufacture becomes unnecessary. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
すでに説明をした固体光源装置10に用いられるコリメータレンズ17の焦点距離fCLは6.8mmであり、集光レンズ1の合成焦点距離fは115mmである。固体光源装置10の製造時において固定される各LD16の発光点の位置と、これに対応するコリメータレンズ17の個別中心軸との、配列時における位置ずれを考える。このLD16とコリメータレンズ17との相対的な位置ずれの最大値をyposとすると、10・fCL/fは0.6であるから、条件式:ypos<10・fCL/fを満たすことになる。言い換えると、yposは、上記の条件式における相対的な位置ずれの許容値である。 The focal length f CL of the collimator lens 17 used in the solid-state light source device 10 already described is 6.8 mm, and the combined focal length f of the condenser lens 1 is 115 mm. Consider a positional deviation at the time of arrangement between the position of the light emitting point of each LD 16 fixed at the time of manufacturing the solid-state light source device 10 and the individual central axis of the collimator lens 17 corresponding thereto. If the maximum value of the relative displacement between the LD 16 and the collimator lens 17 is ypos, 10 · f CL / f is 0.6, so that the conditional expression: ypos <10 · f CL / f is satisfied. Become. In other words, ypos is an allowable value of relative displacement in the above conditional expression.
上記式中の「10」とは、回転ホイール15上の合成ビーム径の半径を表している。合成ビーム径の半径は「10」に限ることはない。 “10” in the above formula represents the radius of the combined beam diameter on the rotating wheel 15. The radius of the combined beam diameter is not limited to “10”.
合成ビーム径の半径が大きくなると、位置ずれの許容値yposは大きくなる。それによって、回転ホイール15の径は大きくなり、固体光源装置100が大型化する。そこで、製造時のLD16とコリメータレンズ17の焦点距離fCLと集光レンズ1の合成焦点距離fを10・fCL/f以下に規定する。これによって、固体光源装置10によれば、LD16及びコリメータレンズ17の位置ずれの許容値yposを緩和することができる。 When the radius of the combined beam diameter increases, the allowable value ypos of the positional deviation increases. Thereby, the diameter of the rotating wheel 15 is increased, and the solid state light source device 100 is increased in size. Therefore, the focal length f CL of the LD 16 and the collimator lens 17 at the time of manufacture and the combined focal length f of the condenser lens 1 are defined to be 10 · f CL / f or less. Thereby, according to the solid-state light source device 10, the allowable value ypos of the positional deviation between the LD 16 and the collimator lens 17 can be relaxed.
また、図3を用いて説明したとおり、LD16は、平面上に略円環の配列をもって配置されている。外側の円環上にあるLD16の中心までの距離をΦとする(図3においては26mm)。この外側の円環上にあるLD16から発せられた光の主光線と中心軸13とのなす角θは、集光レンズ1の合成焦点距離fとの関係において、θ=tan−1(Φ/f)で与えられる。本実施形態に係る固体光源装置10において、θは10.2°となる。 Further, as described with reference to FIG. 3, the LDs 16 are arranged on a plane with a substantially annular arrangement. The distance to the center of the LD 16 on the outer ring is Φ (26 mm in FIG. 3). The angle θ formed between the principal ray of the light emitted from the LD 16 on the outer ring and the central axis 13 is θ = tan −1 (Φ / f). In the solid-state light source device 10 according to the present embodiment, θ is 10.2 °.
言い換えると、複数のLD16から発せされら光の趣向線は、集光レンズ1において屈折した後において、集光レンズの中心軸13と交わる。その角度は、20度以内になる。 In other words, the direction lines of light emitted from the plurality of LDs 16 intersect with the central axis 13 of the condenser lens after being refracted by the condenser lens 1. The angle is within 20 degrees.
また、この値(角度)が小さくなるほど、後段の光学系で光を取り込みやすくなり、画像投射装置に固体光源装置100を用いることで光利用効率を高めることができる。 Further, the smaller this value (angle), the easier it is for light to be captured by a subsequent optical system, and the use of the solid-state light source device 100 for the image projection device can improve the light utilization efficiency.
●照明光学系の実施形態
次に、本発明に係る固体光源装置の別の例を示す。図10は、本実施形態に係る固体光源装置20の例を示す光学配置図である。
Embodiment of Illumination Optical System Next, another example of the solid state light source device according to the present invention will be shown. FIG. 10 is an optical layout diagram illustrating an example of the solid-state light source device 20 according to the present embodiment.
図10において、すでに説明した固体光源装置10と同様の構成については、詳細な説明を省略する。固体光源であるLD16から発せられた青色光がコリメータレンズ17によって平行光にされて、さらに第1集光レンズ11と第2集光レンズ12により、被照射体である回転ホイール15上に集光される。 In FIG. 10, detailed description of the same configuration as that of the already described solid-state light source device 10 is omitted. The blue light emitted from the LD 16 that is a solid light source is converted into parallel light by the collimator lens 17, and is further condensed by the first condenser lens 11 and the second condenser lens 12 onto the rotating wheel 15 that is the irradiated object. Is done.
回転ホイール15は、図5について説明したように、時間的に透過帯域52と反射帯域51とが切り替わる。透過帯域52のタイミングで回転ホイール15上に入射したLD16からの光は、第1レンズ121、第1ダイクロイックミラー136、第2レンズ122、第3レンズ123、第4レンズ124、第5レンズ125を通過して蛍光体139に入射する。蛍光体139に入射した青色光は、緑色光に変換される。 In the rotating wheel 15, the transmission band 52 and the reflection band 51 are temporally switched as described with reference to FIG. 5. The light from the LD 16 incident on the rotating wheel 15 at the timing of the transmission band 52 passes through the first lens 121, the first dichroic mirror 136, the second lens 122, the third lens 123, the fourth lens 124, and the fifth lens 125. It passes through and enters the phosphor 139. Blue light incident on the phosphor 139 is converted into green light.
変換された緑色光は再び第5レンズ125、第4レンズ124、第3レンズ123、第2レンズ122を通過し、第1ダイクロイックミラー136において反射される。反射された緑色光は、第6レンズレンズ126と第7レンズ127を通過して、第2ダイクロイックミラー137と第3ダイクロイックミラー138において反射される。その後、第8レンズ128と第9レンズ129を通過して、ライトトンネル141へ入射する。 The converted green light again passes through the fifth lens 125, the fourth lens 124, the third lens 123, and the second lens 122, and is reflected by the first dichroic mirror 136. The reflected green light passes through the sixth lens lens 126 and the seventh lens 127 and is reflected by the second dichroic mirror 137 and the third dichroic mirror 138. Thereafter, the light passes through the eighth lens 128 and the ninth lens 129 and enters the light tunnel 141.
一方、回転ホイール15上に反射帯域51のタイミングで入射した青色光は、回転ホイール15で反射された後、第10レンズ134と第11レンズ135、第3ダイクロイックミラー138を通過する。その後、第8レンズ128と第9レンズ129を通過し、ライトトンネル141へ入射する。 On the other hand, the blue light incident on the rotating wheel 15 at the timing of the reflection band 51 passes through the tenth lens 134, the eleventh lens 135, and the third dichroic mirror 138 after being reflected by the rotating wheel 15. Thereafter, the light passes through the eighth lens 128 and the ninth lens 129 and enters the light tunnel 141.
また、赤光源140は、赤色を発する固体光源であり、第12レンズ130、第13レンズ131、第14レンズ132、第15レンズ133、第2ダイクロイックミラー137を通過する。その後、第3ダイクロイックミラー138で反射され、第8レンズ128と第9レンズ129を通過して、ライトトンネル141へ入射する。 The red light source 140 is a solid light source that emits red light, and passes through the twelfth lens 130, the thirteenth lens 131, the fourteenth lens 132, the fifteenth lens 133, and the second dichroic mirror 137. Thereafter, the light is reflected by the third dichroic mirror 138, passes through the eighth lens 128 and the ninth lens 129, and enters the light tunnel 141.
このように、固体光源装置20は、赤色、緑色、青色の3色の光をライトトンネル141へと入射させることができる。ライトトンネル141は、内部で多重反射を繰り返す構造を備えている。これによって、それぞれの色の光が、ライトトンネル141の出口付近ではムラのない均一な分布の光になる。 As described above, the solid-state light source device 20 can make light of three colors, red, green, and blue, enter the light tunnel 141. The light tunnel 141 has a structure in which multiple reflections are repeated inside. As a result, the light of each color becomes light with uniform distribution near the exit of the light tunnel 141.
ライトトンネル141から出射される光の色を制御するには、青色光を発するLD16または赤色光を発する赤光源140の発光のタイミングと、回転ホイール15のタイミングとを制御すればよい。 In order to control the color of the light emitted from the light tunnel 141, the light emission timing of the LD 16 emitting blue light or the red light source 140 emitting red light and the timing of the rotating wheel 15 may be controlled.
以上説明した固体光源装置20によれば、レーザ光源を固体光源とした高輝度な固体光源装置を用いて、光利用効率が高く、高効率でかつ色再現性が良く、さらに、長寿命である光学系を得ることができる。 According to the solid-state light source device 20 described above, a high-intensity solid-state light source device using a laser light source as a solid-state light source has high light utilization efficiency, high efficiency, good color reproducibility, and long life. An optical system can be obtained.
●固体光源装置の第2実施形態
次に、本発明に係る固体光源装置のさらに別の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図11は、本実施例に係る固体光源装置30の例を示す斜視図である。図11に示すように、固体光源装置30は、LD16と、コリメータレンズ17と、第1集光レンズ11と、第2集光レンズ12aと、開口ミラー62と、を有してなる。
Second Embodiment of Solid State Light Source Device Next, still another embodiment of the solid state light source device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a perspective view illustrating an example of the solid-state light source device 30 according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the solid-state light source device 30 includes an LD 16, a collimator lens 17, a first condenser lens 11, a second condenser lens 12 a, and an aperture mirror 62.
LD16と、コリメータレンズ17と、第1集光レンズ11は、すでに説明した固体光源装置10と同様のものであるので詳細な説明を省略する。 Since the LD 16, the collimator lens 17, and the first condenser lens 11 are the same as those of the solid-state light source device 10 already described, detailed description thereof is omitted.
第2集光レンズ12aは、出射面側に反射部301が形成されている。反射部301は、第2集光レンズ12aの出射側のレンズ面において、中心部分の一部に反射膜を塗布して形成されている。 The second condenser lens 12a has a reflection portion 301 formed on the exit surface side. The reflection part 301 is formed by applying a reflection film to a part of the central portion on the lens surface on the emission side of the second condenser lens 12a.
開口ミラー62は、中央に所定の大きさの開口部(孔)が形成されている。すなわち、開口ミラー62は、開口部を備える反射部材である。開口ミラー62の反射面は、第2集光レンズ12a側に向けられている。 The aperture mirror 62 has an opening (hole) of a predetermined size at the center. That is, the aperture mirror 62 is a reflecting member having an opening. The reflecting surface of the aperture mirror 62 is directed to the second condenser lens 12a side.
第2集光レンズ12aの中央付近を通過した光の一部は、開口ミラー62の開口部を通過し、回転ホイール15に集光される。第2集光レンズ12aの中央付近よりも外側を通過した光の一部は、開口ミラー62の開口部を通過せずに反射部材に当たる。反射部材に当たった光は第2集光ミラー12a側に向けて反射される。この開口ミラー62において反射された光は、第2集光ミラー12aの反射部301に当たる。この反射部301によって、再度、開口ミラー62側に反射された光は、開口ミラー62の開口部を通過して、回転ホイール15に集光される。 Part of the light that has passed through the vicinity of the center of the second condenser lens 12 a passes through the opening of the aperture mirror 62 and is collected on the rotating wheel 15. A part of the light that has passed outside the center of the second condenser lens 12 a hits the reflecting member without passing through the opening of the aperture mirror 62. The light hitting the reflecting member is reflected toward the second collector mirror 12a side. The light reflected by the aperture mirror 62 strikes the reflection part 301 of the second condenser mirror 12a. The light reflected by the reflecting portion 301 to the aperture mirror 62 again passes through the aperture of the aperture mirror 62 and is collected on the rotating wheel 15.
以上のように、LD16から発せられた光が回転ホイール15に至るまでの光路を、反射部301を有する集光ミラー12aと開口ミラー62によって、折り畳まれる。これによって、すでに説明をした固体光源装置10におけるLD16から回転ホイール15までの距離(図1に示したaとbの合計)と固体光源装置30におけるLD16から回転ホイール15までの距離とを比較すると、固体光源装置30の方がより短くなる。すなわち、固体光源装置30によれば、より小型の光源装置を得ることができる。 As described above, the light path from the light emitted from the LD 16 to the rotating wheel 15 is folded by the condensing mirror 12 a having the reflecting portion 301 and the aperture mirror 62. Thus, when the distance from the LD 16 to the rotating wheel 15 in the solid-state light source device 10 already described (the sum of a and b shown in FIG. 1) is compared with the distance from the LD 16 to the rotating wheel 15 in the solid-state light source device 30. The solid light source device 30 is shorter. That is, according to the solid light source device 30, a smaller light source device can be obtained.
●固体光源装置の第3実施形態
次に、本発明に係る固体光源装置のさらに別の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図12は、本実施形態に係る固体光源装置40の例を示す側面図である。図12に示すように、固体光源装置40は、LED光源であるLED18と、コリメータレンズ17と、第1集光レンズ11および第2集光レンズ12からなる集光レンズ1と、を有してなる。図12において固体光源装置40の中心軸13は、第1集光レンズ11及び第2集光レンズ12の光軸、すなわち集光レンズ1の光軸を示している。
Third Embodiment of Solid Light Source Device Next, still another embodiment of the solid light source device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a side view showing an example of the solid state light source device 40 according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the solid-state light source device 40 includes an LED 18 that is an LED light source, a collimator lens 17, and a condenser lens 1 including a first condenser lens 11 and a second condenser lens 12. Become. In FIG. 12, the central axis 13 of the solid light source device 40 indicates the optical axis of the first condenser lens 11 and the second condenser lens 12, that is, the optical axis of the condenser lens 1.
固体光源装置40は、固体光源装置10と異なる構成として、光源がLD16の代わりにLED18を用いている。以下、上記と異なる点を中心により詳細に説明する。 The solid light source device 40 has a configuration different from that of the solid light source device 10 and uses an LED 18 as a light source instead of the LD 16. Hereinafter, the points different from the above will be described in detail.
固体光源装置40は、固体光源装置10と同様に、21個のLED18を、平面上に略円環の配列をもって配置している。この21個のLED18は、赤色、緑色、青色の3色が適切な個数で配置されている。ここで適切な個数とは、所望の白色の光を得ることができる個数である。また、ライトトンネル141への入射角の分布が赤色、緑色、青色においてそれぞれ近似の値になる個数でもある。 In the solid light source device 40, as in the solid light source device 10, 21 LEDs 18 are arranged on a plane with a substantially annular arrangement. The 21 LEDs 18 are arranged in an appropriate number of three colors of red, green, and blue. Here, the appropriate number is a number capable of obtaining desired white light. In addition, the distribution of the incident angles to the light tunnel 141 is also the number of approximate values in red, green, and blue.
固体光源装置40は、固体光源から発せられる光をライトトンネル141へ入射すれば、所望する色の合成をすることができる。したがって、各LED18から発せられた光は、それぞれのLED18に対応するコリメータレンズ17において略平行光になり、その後、第1集光レンズ11と第2集光レンズ12を通過して折り返しミラー14で反射される。その後、ライトトンネル141へと入射する。 The solid-state light source device 40 can synthesize desired colors if light emitted from the solid-state light source is incident on the light tunnel 141. Therefore, the light emitted from each LED 18 becomes substantially parallel light in the collimator lens 17 corresponding to each LED 18, and then passes through the first condenser lens 11 and the second condenser lens 12 and is reflected by the folding mirror 14. Reflected. Thereafter, the light enters the light tunnel 141.
ライトトンネル141へと入射した各光は、多重反射を繰り返した後に、ライトトンネル141の出射端において、照度分布が均一化された光となる。 Each light incident on the light tunnel 141 becomes light with uniform illuminance distribution at the exit end of the light tunnel 141 after repeated multiple reflection.
以上のように固体光源装置40によれば、LED18を光源として用いることで、コンパクトでかつ色再現性の良い、さらには、長寿命である光源装置を得ることができる。 As described above, according to the solid-state light source device 40, by using the LED 18 as a light source, a light source device that is compact, has good color reproducibility, and has a long life can be obtained.
●画像投射装置の実施形態
次に、本発明に係る画像投射装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、本実施形態に係るプロジェクタ1000に用いられる照明光学系142について、図13を用いて説明する。
Embodiment of Image Projection Device Next, an embodiment of an image projection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, the illumination optical system 142 used in the projector 1000 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図13は本実施形態に係る照明光学系142の例を示す光学配置図である。図13に示すように、照明光学系142は、第1照明レンズ143と、第2照明レンズ144と、平面ミラー145と、凹面ミラー146と、を有してなる。 FIG. 13 is an optical arrangement diagram showing an example of the illumination optical system 142 according to the present embodiment. As shown in FIG. 13, the illumination optical system 142 includes a first illumination lens 143, a second illumination lens 144, a plane mirror 145, and a concave mirror 146.
すでに説明をしたライトトンネル141から出射された各色の光は、第1照明レンズ143と、第2照明レンズ144とを通過し、平面ミラー145、凹面ミラー146の順で反射された後に、空間変調素子147に照射される。空間変調素子147は、例えばDMD(Digital Micromirror Device)である。DMDは、微小ミラーが2次元に配列されていて、画像の1画素の対応する各ミラーの角度を制御することで画像を形成する素子である。第1照明レンズ143から凹面ミラー146までが照明光学系142である。この照明光学系142によって、ライトトンネル141の出射端面と空間変調素子147は共役関係になっている。したがって、ライトトンネル141の出射端面を物体面として、空間変調素子147へ照明される。 The light of each color emitted from the light tunnel 141 already described passes through the first illumination lens 143 and the second illumination lens 144 and is reflected in the order of the plane mirror 145 and the concave mirror 146, and then spatially modulated. The element 147 is irradiated. The spatial modulation element 147 is, for example, a DMD (Digital Micromirror Device). The DMD is an element in which micromirrors are two-dimensionally arranged and an image is formed by controlling the angle of each mirror corresponding to one pixel of the image. The illumination optical system 142 is from the first illumination lens 143 to the concave mirror 146. By this illumination optical system 142, the emission end face of the light tunnel 141 and the spatial modulation element 147 have a conjugate relationship. Therefore, the spatial modulation element 147 is illuminated with the exit end face of the light tunnel 141 as the object plane.
ここで、DMDについて説明する。DMDは、一辺が10μ程度の正方形ミラーが表示画素に対応して配列されている。例えばWXGA規格の解像度における画像を表示できるものは、1280×800個のミラーが配列されている。 Here, DMD will be described. In the DMD, square mirrors each having a side of about 10 μm are arranged corresponding to display pixels. For example, 1280 × 800 mirrors are arranged to display an image at the resolution of the WXGA standard.
各ミラーは正方形形状であって、対角方向に±12度の傾きを形成できる。この傾きは、映像信号に応じて切り替わる。
例えば、+12度の状態をON状態としたとき、照明光学系142によってDMDを照明した光は、ON状態のミラー部分のみが投射光学系148の方向へと反射される。この投射光学系148へ反射された光によって、画像が形成される。
Each mirror has a square shape and can form an inclination of ± 12 degrees in a diagonal direction. This inclination is switched according to the video signal.
For example, when the +12 degree state is set to the ON state, the light that illuminates the DMD by the illumination optical system 142 is reflected only in the direction of the projection optical system 148 by the mirror part in the ON state. An image is formed by the light reflected to the projection optical system 148.
また、−12度の状態をOFF状態としたとき、照明光学系142によってDMDを照明した光は、OFF状態のミラー部分の光が投射光学系148とは異なる方向へと反射される。この反射孔は、照明光学系142のハウジングに配置されている吸収部材などに吸収される。OFF状態のミラー部分に該当する画素は、画像においては黒で表現される。 In addition, when the -12 degree state is set to the OFF state, the light that illuminates the DMD by the illumination optical system 142 is reflected in a direction different from the projection optical system 148 from the mirror part light in the OFF state. This reflection hole is absorbed by an absorption member or the like disposed in the housing of the illumination optical system 142. Pixels corresponding to the mirror part in the OFF state are expressed in black in the image.
次に、本実施例に係るプロジェクタ1000について説明する。図14は、これまで説明した本発明に係る固体光源装置を備えたプロジェクタ1000の例を示す光学配置図である。 Next, the projector 1000 according to the present embodiment will be described. FIG. 14 is an optical layout diagram showing an example of a projector 1000 provided with the solid-state light source device according to the present invention described so far.
図14に示すように、プロジェクタ1000は、固体光源装置100と、照明光学系142と、投射光学系148と、を有してなる。 As shown in FIG. 14, the projector 1000 includes the solid-state light source device 100, an illumination optical system 142, and a projection optical system 148.
青色のLD16及び回転ホイール15のタイミングで緑色と青色の光が生成され、さらに赤色LDもしくは赤色LEDの発光タイミングを制御して、ライトトンネル141から発せられる光の色を時分割的に制御する。この光の色の制御と同期させて、すでに説明したDMDの各ミラーのON状態とOFF状態のタイミングを制御する。これらの制御により、時分割的に各色の映像を、投射光学系148を通して被投射面であるスクリーン149へと拡大投射することができる。 Green and blue light is generated at the timing of the blue LD 16 and the rotating wheel 15, and the light emission timing of the red LD or red LED is controlled to control the color of the light emitted from the light tunnel 141 in a time-sharing manner. In synchronization with this light color control, the timing of the ON state and OFF state of each mirror of the DMD already described is controlled. By these controls, video of each color can be enlarged and projected onto the screen 149 which is a projection surface through the projection optical system 148 in a time division manner.
以上説明したプロジェクタ1000によれば、色再現性が良く、長寿命も光源装置を備える画像投射装置を得ることができる。 According to the projector 1000 described above, it is possible to obtain an image projection apparatus that has a good color reproducibility and has a long life and a light source device.
1 集光レンズ
10 固体光源装置
11 第1集光レンズ
12 第2集光レンズ
13 中心軸
14 折り返しミラー
15 回転ホイール
16 LD
17 コリメータレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Condensing lens 10 Solid light source device 11 1st condensing lens 12 2nd condensing lens 13 Central axis 14 Folding mirror 15 Rotating wheel 16 LD
17 Collimator lens
Claims (11)
前記固体光源のそれぞれに対応する個別レンズと、
前記個別レンズのそれぞれから射出された光を集光させる集光レンズと、を有し、
前記個別レンズの中心軸は、対応する各固体光源の発光点の位置と略一致するように配置されていて、
前記集光レンズは、第1レンズと第2レンズから構成されていて、
前記第1レンズは、正のパワーを備えるレンズであり、
前記第2レンズは、負のパワーを備えるレンズである、
ことを特徴とする固体光源装置。 A plurality of solid state light sources;
An individual lens corresponding to each of the solid state light sources;
A condensing lens that condenses the light emitted from each of the individual lenses,
The central axis of the individual lens is disposed so as to substantially coincide with the position of the light emitting point of each corresponding solid-state light source,
The condensing lens is composed of a first lens and a second lens,
The first lens is a lens having positive power;
The second lens is a lens having negative power.
A solid-state light source device.
前記第2レンズから出射された光は、前記開口を備える反射部材で反射された後に前記第2レンズの反射部で反射されて、前記開口を透過する、
請求項5記載の固体光源装置。 A reflective member having an opening;
The light emitted from the second lens is reflected by the reflecting member having the opening and then reflected by the reflecting portion of the second lens, and passes through the opening.
The solid light source device according to claim 5.
前記集光レンズの合成焦点距離をf、
製造時の前記固体光源の中心軸と前記個別レンズの中心軸との相対的な位置ずれの最大値をypos、とするとき、以下の条件式を満たす請求項乃至7のいずれかに記載の固体光源装置。
条件式:ypos<10・fCL/f The focal length of the individual lens is f CL ,
The combined focal length of the condenser lens is f,
8. The solid according to claim 7, wherein ypos is a maximum value of a relative positional shift between the central axis of the solid-state light source and the central axis of the individual lens at the time of manufacture. Light source device.
Conditional expression: ypos <10 · f CL / f
請求項1乃至8のいずれかに記載の固体光源装置。 The chief ray of light emitted from the plurality of solid state light sources intersects with the central axis of the condenser lens after being refracted by the condenser lens, and is within 20 degrees.
The solid light source device according to claim 1.
前記固体光源装置からの光が入射され照明光を出射する照明光学系と、
前記照明光学系からの照明光で照明され画像を形成する空間変調素子と、
前記空間変調素子において形成された画像を被投射面に投射する投射光学系と、
を有してなる画像投射装置であって、
前記固体光源装置は、請求項1乃至10のいずれかに記載の固体光源装置である、
ことを特徴とする画像投射装置。 A solid state light source device;
An illumination optical system that receives light from the solid-state light source device and emits illumination light; and
A spatial modulation element that is illuminated with illumination light from the illumination optical system to form an image;
A projection optical system that projects an image formed in the spatial modulation element onto a projection surface;
An image projection apparatus comprising:
The solid-state light source device is the solid-state light source device according to any one of claims 1 to 10.
An image projection apparatus characterized by that.
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