JP2015060035A - Projector - Google Patents

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秋山 光一
Koichi Akiyama
光一 秋山
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector capable of reducing speckle by a simple configuration.SOLUTION: In the projector including a light source 10 emitting first color light and second color light, spatial color separation means 15 including a first reflection element 15B and a second reflection element 15R, and a light modulation element 200 on which the first color light and the second color light are incident, the first color light is coherence light, the second color light is non-coherence light, the first reflection element 15B reflects the first color light, and the second reflection element 15R reflects the second color light. The first reflection element 15B temporally changes the optical path of the first color light reflected by the first reflection element 15B.

Description

本発明は、プロジェクターに関するものである。   The present invention relates to a projector.

プロジェクターは、光源部から射出される光を、光変調装置で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投写レンズによって拡大投写するものである。このようなプロジェクターとして、ランプ光源から出射した白色光をR,G,B各色に分離して1つの液晶パネルで変調することで所望の画像を生成する単板式のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   The projector modulates light emitted from the light source unit according to image information with a light modulation device, and enlarges and projects the obtained image with a projection lens. As such a projector, a single-plate projector that generates a desired image by separating white light emitted from a lamp light source into R, G, and B colors and modulating the light with a single liquid crystal panel is known (for example, , See Patent Document 1).

一方、R,G,B各色に対応したレーザー光から出射した光を3つの液晶パネルでそれぞれ変調することで所望の画像を生成する3板式のプロジェクターも知られている(例えば、特許文献2参照)。この3板式のプロジェクターでは、レーザー光によるスペックルを低減するためのスペックル低減手段を光路中に配置している。   On the other hand, there is also known a three-plate projector that generates a desired image by modulating light emitted from laser beams corresponding to R, G, and B colors by three liquid crystal panels, respectively (see, for example, Patent Document 2). ). In this three-plate projector, speckle reduction means for reducing speckle due to laser light is arranged in the optical path.

特開平04−60538号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-60538 特表2011−507042号公報Special table 2011-507042 gazette

特許文献1に開示されたプロジェクターにおいて、レーザー光と非レーザー光とが混じった光を射出する光源部を用いることが考えられる。従来、このような場合において簡便な構成によりレーザー光のスペックルを低減させることが想定されておらず、新たな技術の提供が望まれていた。   In the projector disclosed in Patent Document 1, it is conceivable to use a light source unit that emits light in which laser light and non-laser light are mixed. Conventionally, in such a case, it has not been assumed that speckle of laser light is reduced by a simple configuration, and provision of a new technique has been desired.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡便な構成によりスペックルを低減することができるプロジェクターを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a projector capable of reducing speckles with a simple configuration.

本発明の第1態様に従えば、第1の色光および第2の色光を射出する光源と、第1の反射素子および第2の反射素子を有する空間色分離手段と、前記第1の色光と前記第2の色光とが入射する光変調素子と、を備えたプロジェクターにおいて、前記第1の色光はコヒーレンス光であり、前記第2の色光は非コヒーレンス光であり、前記第1の反射素子は前記第1の色光を反射し、前記第2の反射素子は前記第2の色光を反射し、前記第1の反射素子は、前記第1の反射素子が反射した前記第1の色光の光路を時間的に変化させるプロジェクターが提供される。   According to the first aspect of the present invention, the light source that emits the first color light and the second color light, the spatial color separation means having the first reflection element and the second reflection element, and the first color light, In the projector including the light modulation element on which the second color light is incident, the first color light is coherence light, the second color light is non-coherence light, and the first reflection element is The first color light is reflected, the second reflection element reflects the second color light, and the first reflection element follows an optical path of the first color light reflected by the first reflection element. A time-varying projector is provided.

第1態様に係るプロジェクターによれば、コヒーレンス光である第1の色光の光路を時間的に変化させることができるので、異なるスペックルパターンを時間的に重畳させることができる。よって、コヒーレンス光によるスペックルノイズを低減することができ、明るい画像を表示することができる。また、第1の反射素子のみによってスペックルノイズが低減されるため、装置構成を簡便なものとすることができる。   According to the projector according to the first aspect, since the optical path of the first color light that is coherence light can be temporally changed, different speckle patterns can be temporally superimposed. Therefore, speckle noise due to coherence light can be reduced, and a bright image can be displayed. Moreover, since speckle noise is reduced only by the first reflective element, the apparatus configuration can be simplified.

上記第1態様において、前記第1の反射素子は、可変形ミラーである構成としてもよい。
この構成によれば、可変形ミラーによってミラーの反射面が変形するので、第1の色光の光路を簡便且つ確実に変化させることでスペックルノイズを良好に低減することができる。
In the first aspect, the first reflecting element may be a deformable mirror.
According to this configuration, since the reflecting surface of the mirror is deformed by the deformable mirror, speckle noise can be satisfactorily reduced by simply and reliably changing the optical path of the first color light.

上記第1態様において、前記第1の反射素子は、前記光源と前記第1の反射素子の入射面との間における前記第1の色光の光路長を時間的に変化させる駆動装置を含む構成としてもよい。
この構成によれば、駆動装置によって光源と第1の反射素子の入射面との間における第1の色光の光路長が時間的に変化するので、第1の色光の光路を簡便且つ確実に変化させることでスペックルノイズを良好に低減することができる。
In the first aspect, the first reflecting element includes a driving device that temporally changes the optical path length of the first color light between the light source and the incident surface of the first reflecting element. Also good.
According to this configuration, since the optical path length of the first color light between the light source and the incident surface of the first reflective element changes with time by the driving device, the optical path of the first color light can be changed easily and reliably. By doing so, speckle noise can be reduced well.

上記第1態様において、前記第1の反射素子は、前記第1の反射素子の入射面と前記第1の反射素子に入射する前記第1の色光の光軸とのなす角を時間的に変化させる駆動装置を含む構成としてもよい。
この構成によれば、駆動装置によって第1の反射素子の入射面と第1の反射素子に入射する第1の色光の光軸とのなす角が時間的に変化するので、第1の色光の光路を簡便且つ確実に変化させることでスペックルノイズを良好に低減することができる。
In the first aspect, the first reflective element temporally changes an angle formed by an incident surface of the first reflective element and an optical axis of the first color light incident on the first reflective element. It is good also as a structure including the drive device to make it.
According to this configuration, the angle between the incident surface of the first reflecting element and the optical axis of the first color light incident on the first reflecting element is changed with time by the driving device. Speckle noise can be satisfactorily reduced by simply and reliably changing the optical path.

上記第1態様において、前記光源は、非コヒーレンス光である第3の色光をさらに射出し、前記空間色分離手段は、前記第3の色光を反射させる第3の反射素子をさらに備え、前記第1の反射素子は、前記第2の反射素子および前記第3の反射素子の下流に設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、例えば、3色(RGB)の画像を表示することができる。この場合において、第1の反射素子が第2の反射素子および前記第3の反射素子の下流に設けられるので、非コヒーレンス光は第1の反射素子に入射することが無い。よって、非コヒーレンス光が第1の反射素子を通過することによる損失の発生が防止され、非コヒーレンス光を効率良く利用することができる。
In the first aspect, the light source further emits third color light that is non-coherence light, and the spatial color separation means further includes a third reflective element that reflects the third color light, One reflection element may be provided downstream of the second reflection element and the third reflection element.
According to this configuration, for example, an image of three colors (RGB) can be displayed. In this case, since the first reflective element is provided downstream of the second reflective element and the third reflective element, the non-coherent light does not enter the first reflective element. Thus, loss due to non-coherent light passing through the first reflective element is prevented, and non-coherent light can be used efficiently.

上記第1態様において、前記コヒーレンス光は、レーザー光であり、前記非コヒーレンス光は、前記レーザー光の励起により生じた蛍光である構成としてもよい。
この構成によれば、レーザー光と蛍光とが混じった光源を用いたプロジェクターにおいて、簡便な構成によりスペックルを低減させることができる。
In the first aspect, the coherence light may be laser light, and the non-coherence light may be fluorescence generated by excitation of the laser light.
According to this configuration, in a projector using a light source in which laser light and fluorescence are mixed, speckle can be reduced with a simple configuration.

第1実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図。FIG. 2 is a plan view illustrating a schematic configuration of the projector according to the first embodiment. (a)は第1実施形態に係る光源装置の側面図、(b)は第1実施形態に係る光源装置の上面図。(A) is a side view of the light source device according to the first embodiment, and (b) is a top view of the light source device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る光源装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the light source device which concerns on 1st Embodiment. (a)乃至(c)は第1実施形態に係る蛍光発光素子が備える発光体層の各構成例を示す平面図。(A) thru | or (c) is a top view which shows each structural example of the light-emitting body layer with which the fluorescence light emitting element concerning 1st Embodiment is provided. (a)はダイクロイックミラーの要部構成を示す断面図、(b)はダイクロイックミラーの動作説明図。(A) is sectional drawing which shows the principal part structure of a dichroic mirror, (b) is operation | movement explanatory drawing of a dichroic mirror. ダイクロイックミラーの作用説明図。The operation explanatory view of a dichroic mirror. 圧電素子の配置に関する変形例に係る構成を示す図。The figure which shows the structure which concerns on the modification regarding arrangement | positioning of a piezoelectric element. (a)は第1実施形態に係る光変調装置の平面構成を示す図、(b)は1つの画素の構造を示す図。(A) is a figure which shows the planar structure of the light modulation apparatus which concerns on 1st Embodiment, (b) is a figure which shows the structure of one pixel. (a)は、従来技術による微小光束とサブ画素との関係を示す図、(b)は第1実施形態に係る微小光束とサブ画素との関係を示す図。(A) is a figure which shows the relationship between the micro light beam and a sub pixel by a prior art, (b) is a figure which shows the relationship between the micro light beam and sub pixel which concern on 1st Embodiment. 遮光部材の概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of a light-shielding member. (a)、(b)は第2実施形態に係るダイクロイックミラーの概略構成を示す図。(A), (b) is a figure which shows schematic structure of the dichroic mirror which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るダイクロイックミラーの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the dichroic mirror which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るダイクロイックミラーによる作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action by the dichroic mirror which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.

(第1実施形態)
本実施形態に係るプロジェクターは、スクリーン(被投射面)上にカラー映像(画像)を表示する投射型画像表示装置である。本実施形態に係るプロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー(LD)などのレーザー光源を用いている。
(First embodiment)
The projector according to the present embodiment is a projection-type image display device that displays a color image (image) on a screen (projected surface). The projector according to the present embodiment uses a laser light source such as a semiconductor laser (LD) that can obtain light with high luminance and high output as the light source of the illumination device.

(プロジェクター)
プロジェクターの構成について説明する。図1は、第1実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
(projector)
The configuration of the projector will be described. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the projector according to the first embodiment.

図1に示すように、プロジェクター1は、光源ユニット100と、光変調装置(光変調素子)200と、投射光学系300と、を備える。プロジェクター1において、光源ユニット100、光変調装置200、及び投射光学系300が配置されている軸を光軸axとする。   As shown in FIG. 1, the projector 1 includes a light source unit 100, a light modulation device (light modulation element) 200, and a projection optical system 300. In the projector 1, an axis on which the light source unit 100, the light modulation device 200, and the projection optical system 300 are arranged is an optical axis ax.

光変調装置200は、例えば1枚の液晶表示パネルを用いた単板式の液晶光変調装置である。このような単板式の液晶光変調装置を採用することによって、プロジェクター1の小型化が図られている。そして、光変調装置200は、光源ユニット100からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。   The light modulation device 200 is a single plate type liquid crystal light modulation device using, for example, one liquid crystal display panel. By adopting such a single plate type liquid crystal light modulation device, the projector 1 can be miniaturized. The light modulation device 200 modulates the illumination light from the light source unit 100 according to image information to form image light.

光変調装置200の光源ユニット100と対向する面側には、光入射側偏光板201aが設けられている。また、光変調装置200の投射光学系300と対向する面側には、光出射側偏光板201bが設けられている。光入射側偏光板201a及び光出射側偏光板201bは、互いの偏光軸が直交している。   A light incident side polarizing plate 201 a is provided on the surface of the light modulation device 200 facing the light source unit 100. Further, a light emission side polarizing plate 201b is provided on the side of the light modulation device 200 facing the projection optical system 300. The light incident side polarizing plate 201a and the light emitting side polarizing plate 201b have mutually orthogonal polarization axes.

投射光学系300は、投射レンズからなり、光変調装置200により変調された画像光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。なお、この投射光学系を構成するレンズの枚数については、1枚であっても複数枚であってもよい。   The projection optical system 300 includes a projection lens, and enlarges and projects the image light modulated by the light modulation device 200 toward the screen SCR. The number of lenses constituting the projection optical system may be one or a plurality.

(光源ユニット)
続いて、光源ユニット100の具体的な構成について説明する。なお、以下の説明においてXYZ直交座標系を用いて説明する場合もある。この場合において、Y方向とは光源ユニット100の上下方向に相当するものであり、Z方向とは光軸ax1と平行な方向であり、X方向とは光軸axと平行な方向である。
(Light source unit)
Next, a specific configuration of the light source unit 100 will be described. In the following description, the description may be made using an XYZ orthogonal coordinate system. In this case, the Y direction corresponds to the vertical direction of the light source unit 100, the Z direction is a direction parallel to the optical axis ax1, and the X direction is a direction parallel to the optical axis ax.

図2は、光源ユニット100の概略構成を示す図であり、図2(a)は光源ユニット100を側面(X方向)から図であり、図2(b)は光源ユニット100を上面(Y方向)から視た図である。   2A and 2B are diagrams illustrating a schematic configuration of the light source unit 100. FIG. 2A illustrates the light source unit 100 from the side surface (X direction), and FIG. 2B illustrates the light source unit 100 from the top surface (Y direction). It is the figure seen from.

光源ユニット100は、図2(a)、(b)に示すように、光源装置(光源)10と、コリメーター光学系11と、光束整形装置12と、遮光部材(規制部材)13と、重畳光学系14と、色分離素子(空間分離手段)15と、マイクロレンズアレイ16と、を備えている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the light source unit 100 includes a light source device (light source) 10, a collimator optical system 11, a light beam shaping device 12, and a light shielding member (regulating member) 13. An optical system 14, a color separation element (space separation means) 15, and a microlens array 16 are provided.

光源ユニット100では、同一面内の互いに直交する光軸ax1及び光軸axのうち、一方の光軸ax1において、光源装置10と、コリメーター光学系11と、光束整形装置12と、遮光部材13と、重畳光学系14と、色分離素子15とが、この順に並んで配置されている。また、他方の光軸ax上において、色分離素子15と、マイクロレンズアレイ16とが、この順に並んで配置されている。   In the light source unit 100, the light source device 10, the collimator optical system 11, the light beam shaping device 12, and the light shielding member 13 are arranged on one optical axis ax1 among the optical axes ax1 and ax that are orthogonal to each other in the same plane. The superimposing optical system 14 and the color separation element 15 are arranged in this order. On the other optical axis ax, the color separation element 15 and the microlens array 16 are arranged in this order.

図3は、光源装置10の概略構成を示す図である。
図3に示すように、光源装置10は、アレイ光源121と、コリメーター光学系122と、アフォーカル光学系123と、ホモジナイザ光学系124と、偏光分離素子150Aを含む光学素子125Aと、位相差板126と、ピックアップ光学系127と、蛍光発光素子128と、インテグレータ光学系129と、偏光変換素子130と、重畳光学系131とを概略備えている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the light source device 10.
As shown in FIG. 3, the light source device 10 includes an array light source 121, a collimator optical system 122, an afocal optical system 123, a homogenizer optical system 124, an optical element 125A including a polarization separation element 150A, a phase difference, and the like. A plate 126, a pickup optical system 127, a fluorescent light emitting element 128, an integrator optical system 129, a polarization conversion element 130, and a superimposing optical system 131 are roughly provided.

アレイ光源121は、複数の半導体レーザー121aが配列されたものからなる。具体的には、光軸と直交する面内に複数の半導体レーザー121aがアレイ状に並ぶことによって構成されている。アレイ光源121の光軸を光軸ax2とする。また、後述する蛍光発光素子128から色分離光学系3側に向けて射出される光の光軸を光軸ax1とする。光軸ax1と光軸ax2とは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。光軸ax1上においては、蛍光発光素子128と、ピックアップ光学系127と、位相差板126と、光学素子125Aと、インテグレータ光学系129と、偏光変換素子130と、重畳光学系131とが、この順に並んで配置されている。一方、光軸ax2上においては、アレイ光源121と、コリメーター光学系122と、アフォーカル光学系123と、ホモジナイザ光学系124と、光学素子125Aとが、この順に並んで配置されている。   The array light source 121 is formed by arranging a plurality of semiconductor lasers 121a. Specifically, a plurality of semiconductor lasers 121a are arranged in an array in a plane orthogonal to the optical axis. The optical axis of the array light source 121 is defined as an optical axis ax2. In addition, an optical axis of light emitted from a fluorescent light emitting element 128 (described later) toward the color separation optical system 3 side is an optical axis ax1. The optical axis ax1 and the optical axis ax2 are in the same plane and are orthogonal to each other. On the optical axis ax1, the fluorescent light emitting element 128, the pickup optical system 127, the phase difference plate 126, the optical element 125A, the integrator optical system 129, the polarization conversion element 130, and the superimposing optical system 131 are They are arranged in order. On the other hand, on the optical axis ax2, the array light source 121, the collimator optical system 122, the afocal optical system 123, the homogenizer optical system 124, and the optical element 125A are arranged in this order.

半導体レーザー121aは、第1の波長帯の第1の光束として、例えば440〜480nmの波長域にピーク波長を有する励起光(青色光)BLを射出する。また、各半導体レーザー121aから射出される励起光BLは、コヒーレンスな直線偏光の光であり、偏光分離素子150Aに向かって光軸ax2と平行に射出される。   The semiconductor laser 121a emits excitation light (blue light) BL having a peak wavelength in a wavelength range of 440 to 480 nm, for example, as a first light flux in the first wavelength band. The excitation light BL emitted from each semiconductor laser 121a is coherent linearly polarized light, and is emitted toward the polarization separation element 150A in parallel with the optical axis ax2.

アレイ光源121では、各半導体レーザー121aが射出する励起光BLの偏光方向を、偏光分離素子150Aで反射される偏光成分(例えばS偏光成分)の偏光方向と一致させている。そして、このアレイ光源121から射出された励起光BLは、コリメーター光学系122に入射する。   In the array light source 121, the polarization direction of the excitation light BL emitted from each semiconductor laser 121a is matched with the polarization direction of the polarization component (eg, S polarization component) reflected by the polarization separation element 150A. Then, the excitation light BL emitted from the array light source 121 enters the collimator optical system 122.

コリメーター光学系122は、アレイ光源121から射出された励起光BLを平行光に変換するものであり、例えば各半導体レーザー121aに対応してアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ122aからなる。そして、このコリメーター光学系122を通過することにより平行光に変換された励起光BLは、アフォーカル光学系123に入射する。   The collimator optical system 122 converts the excitation light BL emitted from the array light source 121 into parallel light. For example, a plurality of collimator lenses 122a arranged in an array corresponding to each semiconductor laser 121a. Consists of. Then, the excitation light BL converted into parallel light by passing through the collimator optical system 122 enters the afocal optical system 123.

アフォーカル光学系123は、励起光BLのサイズ(スポット径)を調整するものであり、例えば2枚のアフォーカルレンズ123a,アフォーカルレンズ123bから構成されている。そして、このアフォーカル光学系123を通過することによりサイズが調整された励起光BLは、ホモジナイザ光学系124に入射する。   The afocal optical system 123 adjusts the size (spot diameter) of the excitation light BL, and includes, for example, two afocal lenses 123a and afocal lenses 123b. Then, the excitation light BL whose size is adjusted by passing through the afocal optical system 123 enters the homogenizer optical system 124.

ホモジナイザ光学系124は、励起光BLの光強度分布を均一な状態(いわゆるトップハット分布)に変換するものであり、例えば一対のマルチレンズアレイ124a,マルチレンズアレイ124bからなる。そして、このホモジナイザ光学系124により光強度分布が均一な状態に変換された励起光BLは、偏光分離素子150Aを介して蛍光発光素子128に入射する。   The homogenizer optical system 124 converts the light intensity distribution of the excitation light BL into a uniform state (so-called top hat distribution), and includes, for example, a pair of multi-lens array 124a and multi-lens array 124b. Then, the excitation light BL converted into a uniform light intensity distribution by the homogenizer optical system 124 enters the fluorescent light emitting device 128 via the polarization separation device 150A.

光学素子125Aは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムからなり、このダイクロイックプリズムは、光軸ax1に対して45°の角度をなす傾斜面Kを有している。また、この傾斜面Kは、光軸ax2に対して45°の角度をなしている。さらに、光学素子125Aは、互いに直交する光軸ax1,ax2の交点と傾斜面Kの光学中心とが一致するように配置されている。そして、この傾斜面Kには、波長選択性を有する偏光分離素子150Aが設けられている。   The optical element 125A is made of, for example, a dichroic prism having wavelength selectivity, and the dichroic prism has an inclined surface K that forms an angle of 45 ° with respect to the optical axis ax1. The inclined surface K forms an angle of 45 ° with respect to the optical axis ax2. Furthermore, the optical element 125A is arranged so that the intersection of the optical axes ax1 and ax2 orthogonal to each other and the optical center of the inclined surface K coincide. The inclined surface K is provided with a polarization separation element 150A having wavelength selectivity.

偏光分離素子150Aは、この偏光分離素子150Aに入射した第1の波長帯の励起光BLを、この偏光分離素子150Aに対するS偏光成分(一方の偏光成分)とP偏光成分(他方の偏光成分)とに分離する偏光分離機能を有している。そして、この偏光分離素子150Aは、励起光BLのS偏光成分を反射させ、励起光BLのP偏光成分を透過させる。また、偏光分離素子150Aは、この偏光分離素子150Aに入射した光のうち、第1の波長帯とは異なる第2の波長帯の光を、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。なお、光学素子125Aとしては、ダイクロイックプリズムのようなプリズム形状のものに限らず、平行平板状のダイクロイックミラーを用いてもよい。   The polarization separation element 150A converts the first wavelength band excitation light BL incident on the polarization separation element 150A into an S polarization component (one polarization component) and a P polarization component (the other polarization component) for the polarization separation element 150A. It has a polarization separation function that separates into The polarization separation element 150A reflects the S-polarized component of the excitation light BL and transmits the P-polarized component of the excitation light BL. In addition, the polarization separation element 150A has a color separation function that transmits light having a second wavelength band different from the first wavelength band, out of the light incident on the polarization separation element 150A, regardless of the polarization state. doing. The optical element 125A is not limited to a prism shape such as a dichroic prism, and a parallel plate dichroic mirror may be used.

そして、この偏光分離素子150Aに入射した励起光BLは、その偏光方向がS偏光成分と一致していることから、S偏光の励起光BLsとして、蛍光発光素子128に向かって反射される。   The excitation light BL that has entered the polarization separation element 150A is reflected toward the fluorescent light emitting element 128 as S-polarized excitation light BLs because the polarization direction of the excitation light BL coincides with the S-polarized light component.

位相差板126は、偏光分離素子150Aと蛍光発光素子128の蛍光体層132との間の光路中に配置された1/4波長板(λ/4板)からなる。この位相差板126に入射するS偏光(直線偏光)の励起光BLsは、円偏光の励起光BLcに変換された後、ピックアップ光学系127に入射する。   The retardation plate 126 is a quarter-wave plate (λ / 4 plate) disposed in the optical path between the polarization separation element 150A and the phosphor layer 132 of the fluorescent light-emitting element 128. The S-polarized (linearly polarized) excitation light BLs incident on the phase difference plate 126 is converted into circularly-polarized excitation light BLc and then incident on the pickup optical system 127.

ピックアップ光学系127は、励起光BLcを蛍光体層132に向かって集光させるものであり、例えばピックアップレンズ127a,ピックアップレンズ127bから構成されている。また、図3には図示していないが、位相差板126と蛍光体層132との間の光路中には、第1の反射部132aが設けられている。なお、第1の反射部132aの構成の詳細については、後述する図4を用いて説明する。   The pickup optical system 127 collects the excitation light BLc toward the phosphor layer 132, and includes, for example, a pickup lens 127a and a pickup lens 127b. Although not shown in FIG. 3, a first reflecting portion 132 a is provided in the optical path between the phase difference plate 126 and the phosphor layer 132. Note that details of the configuration of the first reflecting portion 132a will be described with reference to FIG.

第1の反射部132aは、ピックアップ光学系27から入射した励起光BLcのうち一部の励起光BLc1を偏光分離素子150Aに向けて反射し、ピックアップ光学系27から入射した励起光BLcのうち他の一部の励起光BLc2を蛍光体層132に向けて透過させる。また、第1の反射部132aは、第2の波長帯の光を透過させる。   The first reflecting portion 132a reflects a part of the excitation light BLc1 of the excitation light BLc incident from the pickup optical system 27 toward the polarization separation element 150A, and the other of the excitation light BLc incident from the pickup optical system 27. Part of the excitation light BLc 2 is transmitted toward the phosphor layer 132. The first reflecting portion 132a transmits light in the second wavelength band.

蛍光発光素子128は、蛍光体層132と、この蛍光体層132を支持する基板(基材)133とを有している。蛍光発光素子128では、蛍光体層132の励起光BLc2が入射する側とは反対側の面を基板133に接触させた状態で、この蛍光体層132が基板133に固定支持されている。   The fluorescent light emitting device 128 includes a phosphor layer 132 and a substrate (base material) 133 that supports the phosphor layer 132. In the fluorescent light emitting device 128, the phosphor layer 132 is fixedly supported on the substrate 133 in a state where the surface of the phosphor layer 132 opposite to the side on which the excitation light BLc2 is incident is in contact with the substrate 133.

蛍光体層132は、第1の波長帯の光である励起光である励起光BLc2を吸収して励起される蛍光体を含み、この励起光BLc2により励起された蛍光体は、第1の波長帯とは異なる第2の波長帯の光として、例えば500〜700nmの波長域にピーク波長を有する蛍光光(黄色光)を生成する。   The phosphor layer 132 includes a phosphor that is excited by absorbing excitation light BLc2, which is excitation light that is light in the first wavelength band, and the phosphor excited by the excitation light BLc2 has a first wavelength. For example, fluorescent light (yellow light) having a peak wavelength in a wavelength region of 500 to 700 nm is generated as light in a second wavelength band different from the band.

蛍光体層132には、耐熱性及び表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。本実施形態のように、蛍光体層132を回転させない場合、蛍光体層132の回転による冷却効果は期待できないため、耐熱性が高く、冷却し易い蛍光体層132を用いる必要がある。例えば、蛍光体層132としては、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層や、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを好適に用いることができる。   It is preferable to use a material having excellent heat resistance and surface processability for the phosphor layer 132. When the phosphor layer 132 is not rotated as in the present embodiment, the cooling effect due to the rotation of the phosphor layer 132 cannot be expected. Therefore, it is necessary to use the phosphor layer 132 that has high heat resistance and is easy to cool. For example, as the phosphor layer 132, a phosphor layer in which phosphor particles are dispersed in an inorganic binder such as alumina, or a phosphor layer in which phosphor particles are sintered without using a binder is preferably used. it can.

一方、これらの蛍光体層132は内部での屈折率差が小さいため、励起光BLcの後方散乱は望めない。したがって、蛍光体層132と位相差板126との間の光路上に、励起光BLcの一部を反射する第1の反射部132aを設ける。   On the other hand, since these phosphor layers 132 have a small refractive index difference, backscattering of the excitation light BLc cannot be expected. Therefore, the first reflecting portion 132 a that reflects a part of the excitation light BLc is provided on the optical path between the phosphor layer 132 and the retardation plate 126.

また、蛍光体層132を透過した後、後述する第2の反射部132bで反射して戻ってくる光を照明光WLに利用する方法も考えられるが、この場合、蛍光体層132によって直線偏光の偏光状態が乱れてしまう。蛍光体層132によって偏光状態が乱された光は、偏光分離素子150Aを透過できない成分を含むため、照明光WLとしての利用効率が低下する。   In addition, a method of using the light that has been transmitted through the phosphor layer 132 and then reflected and returned by a second reflecting portion 132b described later as illumination light WL is also conceivable. The polarization state is disturbed. Since the light whose polarization state is disturbed by the phosphor layer 132 includes a component that cannot be transmitted through the polarization separation element 150A, the utilization efficiency as the illumination light WL is reduced.

本実施形態においては、図4(a),図4(b),図4(c)に示すように、第1の反射部132aが、位相差板126と蛍光体層132との間の光路中に設けられている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 4A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C, the first reflecting portion 132 a is an optical path between the phase difference plate 126 and the phosphor layer 132. It is provided inside.

第1の反射部132aは、蛍光体層132の励起光BLc2が入射する側の面に設けられた拡散反射面からなる。この拡散反射面は、励起光BLcのうち一部の励起光BLc1を偏光分離素子150Aに向かって拡散反射する機能を有している。   The first reflecting portion 132a is composed of a diffuse reflection surface provided on the surface of the phosphor layer 132 on the side on which the excitation light BLc2 is incident. This diffuse reflection surface has a function of diffusing and reflecting a part of the excitation light BLc1 of the excitation light BLc toward the polarization separation element 150A.

具体的に、この拡散反射面は、例えば図4(a)に示すように、蛍光体層132の励起光BLc2が入射する側の面に、テクスチャ加工を施すことによって形成することができる。この場合、第1の反射部132aは、粗面化された表面による後方散乱を利用して、励起光BLcのうち一部の励起光BLc1を偏光分離素子150Aに向かって拡散反射することができる。   Specifically, for example, as shown in FIG. 4A, this diffuse reflection surface can be formed by applying texture processing to the surface of the phosphor layer 132 on which the excitation light BLc2 is incident. In this case, the first reflecting portion 132a can diffusely reflect a part of the excitation light BLc1 of the excitation light BLc toward the polarization separation element 150A using backscattering by the roughened surface. .

また、拡散反射面は、例えば図4(b)に示すように、蛍光体層132の励起光BLc2が入射する側の面に、ディンプル加工を施すことによって形成することができる。この場合、第1の反射部132aは、凸面が多数形成された表面によるフレネル反射を利用して、励起光BLcのうち一部の励起光BLc1を偏光分離素子150Aに向かって拡散反射することができる。   Further, for example, as shown in FIG. 4B, the diffuse reflection surface can be formed by performing dimple processing on the surface of the phosphor layer 132 on which the excitation light BLc2 is incident. In this case, the first reflecting portion 132a may diffusely reflect a part of the excitation light BLc1 of the excitation light BLc toward the polarization separation element 150A using Fresnel reflection by the surface on which many convex surfaces are formed. it can.

また、拡散反射面は、ディンプル加工により凸面が多数形成されたものに限らず、例えば図4(c)に示すように、ディンプル加工により凹面が多数形成されたものや、ディンプル加工により凸面及び凹面(図示せず。)が多数形成されたもの(凹凸面)であってもよい。   Further, the diffuse reflection surface is not limited to a surface having a large number of convex surfaces formed by dimple processing, for example, as shown in FIG. 4C, a surface having a large number of concave surfaces formed by dimple processing, or a convex surface and a concave surface by dimple processing. (Not shown) may have a large number (uneven surface).

さらに、第1の反射部132aの励起光BLcが入射する側の面には、図示を省略する増反射膜を設けてもよい。この場合、第1の反射部132aで反射される励起光BLc1の割合を高めることができる。   Further, a surface of the first reflecting portion 132a on the side on which the excitation light BLc is incident may be provided with a reflection enhancing film (not shown). In this case, the ratio of the excitation light BLc1 reflected by the first reflecting portion 132a can be increased.

本実施形態においては、図4(a),図4(b),図4(c)に示すように、蛍光体層132の励起光BLcが入射する側とは反対側に、第2の反射部132bが設けられている。
第2の反射部132bは、鏡面反射面からなる。この鏡面反射面は、蛍光体層132で生成された蛍光光のうち、一部の蛍光光YL1を反射する機能を有している。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the second reflection is performed on the opposite side of the phosphor layer 132 from the side on which the excitation light BLc is incident. A portion 132b is provided.
The second reflecting portion 132b is made of a specular reflecting surface. This specular reflection surface has a function of reflecting a part of the fluorescent light YL1 in the fluorescent light generated by the phosphor layer 132.

具体的に、この鏡面反射面は、蛍光体層132の励起光BLc2が入射する側とは反対側の面に、反射膜132cを設けることによって形成することができる。   Specifically, this specular reflection surface can be formed by providing the reflection film 132c on the surface of the phosphor layer 132 opposite to the side on which the excitation light BLc2 is incident.

また、鏡面反射面は、基板133が光反射特性を有する場合、反射膜132cを省略して、この基板133の蛍光体層132と対向する面を鏡面化することによって形成することができる。   In addition, when the substrate 133 has light reflection characteristics, the mirror reflection surface can be formed by omitting the reflection film 132c and mirroring the surface of the substrate 133 that faces the phosphor layer 132.

また、蛍光発光素子128では、図3に示すように、蛍光体層132の側面に設けられた光反射特性を有する無機接着剤Sによって、蛍光体層132が基板133に固定されている。この場合、光反射特性を有する無機接着剤Sによって蛍光体層132の側面から漏れ出す光を蛍光体層132内へと反射させることができる。これにより、蛍光体層132で生成された蛍光光の光取り出し効率を高めることができる。   In the fluorescent light emitting device 128, as shown in FIG. 3, the phosphor layer 132 is fixed to the substrate 133 by an inorganic adhesive S having a light reflection characteristic provided on the side surface of the phosphor layer 132. In this case, the light leaking from the side surface of the phosphor layer 132 can be reflected into the phosphor layer 132 by the inorganic adhesive S having light reflection characteristics. Thereby, the light extraction efficiency of the fluorescent light generated by the phosphor layer 132 can be increased.

また、基板133の蛍光体層132を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク134が配置されている。蛍光発光素子128は、このヒートシンク134を介して放熱できるため、蛍光体層132の熱劣化を防ぐことができる。   A heat sink 134 is disposed on the surface of the substrate 133 opposite to the surface that supports the phosphor layer 132. Since the fluorescent light emitting element 128 can dissipate heat through the heat sink 134, the phosphor layer 132 can be prevented from being thermally deteriorated.

蛍光体層132で生成された蛍光光のうち、一部の蛍光光YL1は、第2の反射部132bによって反射され、蛍光体層132の外部へと射出される。また、蛍光体層132で生成された蛍光光のうち、他の一部の蛍光光YL2は、第2の反射部132bを介さずに蛍光体層132の外部へと射出される。このようにして、蛍光体層132から偏光分離素子150Aに向かって蛍光光(黄色光)YLが射出される。蛍光光(黄色光)YLは、赤色光と緑色光とを含む。   Of the fluorescent light generated by the phosphor layer 132, a part of the fluorescent light YL 1 is reflected by the second reflecting portion 132 b and emitted to the outside of the phosphor layer 132. Of the fluorescent light generated by the phosphor layer 132, another part of the fluorescent light YL2 is emitted outside the phosphor layer 132 without passing through the second reflecting portion 132b. In this way, fluorescent light (yellow light) YL is emitted from the phosphor layer 132 toward the polarization separation element 150A. The fluorescent light (yellow light) YL includes red light and green light.

第1の反射部132aで反射された光(青色光)BLc1は、再びピックアップ光学系27及び位相差板126を通過する。また、この励起光BLc1は、位相差板126を通過することによって、円偏光からP偏光(直線偏光)の励起光BLpに変換される。そして、この励起光BLpは、偏光分離素子150Aを透過する。   The light (blue light) BLc1 reflected by the first reflecting portion 132a passes through the pickup optical system 27 and the phase difference plate 126 again. The excitation light BLc1 is converted from circularly polarized light to P-polarized light (linearly polarized light) by passing through the retardation plate 126. The excitation light BLp passes through the polarization separation element 150A.

蛍光体層132から偏光分離素子150Aに向かって射出された蛍光光(黄色光)YLは、ピックアップ光学系27及び位相差板126を通過する。このとき、蛍光光YLは、偏光方向が揃っていない光束のため、位相差板126を通過した後も、偏光方向が揃っていない状態のまま偏光分離素子150Aに入射する。そして、この蛍光光YLは、偏光分離素子150Aを透過する。   Fluorescent light (yellow light) YL emitted from the phosphor layer 132 toward the polarization separation element 150A passes through the pickup optical system 27 and the phase difference plate 126. At this time, since the fluorescent light YL is a light beam whose polarization direction is not aligned, even after passing through the phase difference plate 126, the fluorescence light YL enters the polarization separation element 150A with the polarization direction not aligned. The fluorescent light YL passes through the polarization separation element 150A.

そして、偏光分離素子150Aを透過する青色である励起光BLp及び蛍光光(黄色光)YLが混ざることによって、照明光(白色光)WLが得られる。この照明光WLは、偏光分離素子150Aを透過した後に、インテグレータ光学系29に入射する。なお、色温度の高い白色光(照明光)WLを得るためには、励起光BLc1に対する第1の反射部132aの反射率を10〜25%とすることが好ましく、15〜20%とすることがより好ましい。   The illumination light (white light) WL is obtained by mixing the blue excitation light BLp and the fluorescent light (yellow light) YL that are transmitted through the polarization beam splitting element 150A. The illumination light WL passes through the polarization separation element 150A and then enters the integrator optical system 29. In order to obtain white light (illumination light) WL having a high color temperature, the reflectance of the first reflecting portion 132a with respect to the excitation light BLc1 is preferably 10 to 25%, and is preferably 15 to 20%. Is more preferable.

インテグレータ光学系129は、輝度分布(照度分布)を均一化するものであり、一対のレンズアレイ129a,レンズアレイ129bからなる。これら一対のレンズアレイ129a,129bは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。そして、このインテグレータ光学系129を通過することにより輝度分布が均一化された照明光WLは、偏光変換素子130に入射する。   The integrator optical system 129 makes the luminance distribution (illuminance distribution) uniform, and includes a pair of lens arrays 129a and 129b. The pair of lens arrays 129a and 129b includes a plurality of lenses arranged in an array. Then, the illumination light WL whose luminance distribution is made uniform by passing through the integrator optical system 129 is incident on the polarization conversion element 130.

偏光変換素子130は、照明光WLの偏光方向を揃えるものであり、例えば偏光分離膜と位相差板とを組み合わせたものからなる。特に、この偏光変換素子130は、偏光方向が揃っていない蛍光光YLの偏光方向を励起光BLpの偏光方向(P偏光)と一致させるため、一方の偏光成分を他方の偏光成分に(例えばS偏光成分をP偏光成分に)変換する。そして、この偏光変換素子130を通過することにより偏光方向が揃えられた照明光WLは、重畳光学系131に入射する。   The polarization conversion element 130 aligns the polarization direction of the illumination light WL, and is composed of, for example, a combination of a polarization separation film and a retardation plate. In particular, the polarization conversion element 130 matches the polarization direction of the fluorescent light YL whose polarization direction is not aligned with the polarization direction (P-polarized light) of the excitation light BLp, so that one polarization component is changed to the other polarization component (for example, S Convert the polarization component to a P polarization component). Then, the illumination light WL whose polarization direction is aligned by passing through the polarization conversion element 130 enters the superimposing optical system 131.

重畳光学系131は、重畳レンズからなり、照明光WLは、この重畳光学系131を通過することにより重畳されて、輝度分布が均一化されると共に光線軸周りの軸対称性が高められる。   The superimposing optical system 131 is composed of a superimposing lens, and the illumination light WL is superimposed by passing through the superimposing optical system 131, so that the luminance distribution is made uniform and the axial symmetry around the light axis is enhanced.

以上のような構成を有する光源装置10では、励起光BLpと、蛍光体層132(蛍光発光素子128)から射出された蛍光光(黄色光)YLが混ざった照明光(白色光)WLを得ることができる。すなわち、励起光BLpが本発明における第1の色光であり、蛍光光(黄色光)YLに含まれる赤色光が本発明における第2の色光であり、蛍光光(黄色光)YLに含まれる緑色光が本発明における第3の色光である。なお、光源装置10は、照明光WLが後述する偏光分離膜21に対するS偏光成分とP偏光成分とを含むように構成されている。   The light source device 10 having the above configuration obtains illumination light (white light) WL in which excitation light BLp and fluorescent light (yellow light) YL emitted from the phosphor layer 132 (fluorescent light emitting element 128) are mixed. be able to. That is, the excitation light BLp is the first color light in the present invention, the red light included in the fluorescent light (yellow light) YL is the second color light in the present invention, and the green light included in the fluorescent light (yellow light) YL. Light is the third color light in the present invention. The light source device 10 is configured such that the illumination light WL includes an S-polarized component and a P-polarized component for the polarization separation film 21 described later.

このように本実施形態に係る光源装置10は、コヒーレンス光であるレーザー光からなる励起光BLpと、非コヒーレンス光である蛍光光(黄色光)YLとが混在した照明光(白色光)WLを射出する。なお、以下、励起光BLpのことをレーザー光BLpと称す場合もある。   As described above, the light source device 10 according to the present embodiment generates illumination light (white light) WL in which excitation light BLp composed of laser light that is coherence light and fluorescent light (yellow light) YL that is non-coherence light are mixed. Eject. Hereinafter, the excitation light BLp may be referred to as laser light BLp.

図2に戻り、コリメーター光学系11は、光源装置10から射出された光を平行光に変換するものであり、例えば2枚のコリメーターレンズ11a、コリメーターレンズ11bにより構成されている。なお、コリメーター光学系11を構成するレンズの枚数については、1枚であっても複数枚であってもよい。   Returning to FIG. 2, the collimator optical system 11 converts light emitted from the light source device 10 into parallel light, and includes, for example, two collimator lenses 11 a and a collimator lens 11 b. The number of lenses constituting the collimator optical system 11 may be one or a plurality.

なお、ここで言う平行光とは、光束が完全に平行化された光のことを意味するものではなく、コリメーター光学系11を通過することによって光束が略平行となるように調整された光のことを意味する。したがって、コリメーター光学系11を通過した光束の一部が光軸ax1と平行とならない場合も含む。   Note that the parallel light here does not mean light in which the light beam is completely collimated, but light adjusted so that the light beam becomes substantially parallel by passing through the collimator optical system 11. Means that. Therefore, the case where a part of the light beam that has passed through the collimator optical system 11 is not parallel to the optical axis ax1 is included.

本実施形態において、光束整形装置12は、レンズインテグレーターユニット12Aと、偏光ビームスプリッター(偏光変換素子)12Bと、を含む。   In the present embodiment, the light beam shaping device 12 includes a lens integrator unit 12A and a polarization beam splitter (polarization conversion element) 12B.

レンズインテグレーターユニット12Aは、第1レンズアレイ12A1と、第2レンズアレイ12A2と、を含む。第1レンズアレイ12A1は、例えば、複数のレンズを平面的に配列して構成される。第1レンズアレイ12A1は、コリメーター光学系11からのほぼ平行な単一光束を各レンズによって複数の小光束に分割してそれぞれを集光させる。   The lens integrator unit 12A includes a first lens array 12A1 and a second lens array 12A2. The first lens array 12A1 is configured, for example, by arranging a plurality of lenses in a planar manner. The first lens array 12A1 divides a substantially parallel single light beam from the collimator optical system 11 into a plurality of small light beams by each lens and condenses each of them.

第2レンズアレイ12A2は、例えば、第1レンズアレイ12A1の各レンズに対応して平面的に配列された複数のレンズを有している。本実施形態において、第2レンズアレイ12A2の各レンズは、図2(b)に示すように、第1レンズアレイ12A1の各レンズに対して光軸がX方向において偏心している。一方、第2レンズアレイ12A2の各レンズは、図2(a)に示すように、Y方向においては、第1レンズアレイ12A1の各レンズに対して光軸が偏心していない(一致している)。
そのため、コリメーター光学系11から射出された光束は、レンズインテグレーターユニット12AによってX方向に圧縮されるようになっている。本実施形態では、コリメーター光学系11から射出された光束をX方向に半分に圧縮している。
The second lens array 12A2 includes, for example, a plurality of lenses arranged in a plane corresponding to each lens of the first lens array 12A1. In the present embodiment, each lens of the second lens array 12A2 has an optical axis that is decentered in the X direction with respect to each lens of the first lens array 12A1, as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 2A, the optical axes of the lenses of the second lens array 12A2 are not decentered (match) with respect to the lenses of the first lens array 12A1 in the Y direction. .
Therefore, the light beam emitted from the collimator optical system 11 is compressed in the X direction by the lens integrator unit 12A. In the present embodiment, the light beam emitted from the collimator optical system 11 is compressed in half in the X direction.

偏光ビームスプリッター12Bは、光入射面SAと、光射出面SBと、偏光分離膜21と、反射膜22と、位相差板23とを備えている。光射出面SBは、下段光射出面SB1と、上段光射出面SB2とを含む。下段光射出面SB1、及び上段光射出面SB2は、+Y方向に沿って順に配置されている。光入射面SAは、光軸ax1と平行なZ方向から視て下段光射出面SB1と重なる位置に配置されている。また、位相差板23は、下段光射出面SB1に設けられている。   The polarization beam splitter 12B includes a light incident surface SA, a light exit surface SB, a polarization separation film 21, a reflection film 22, and a phase difference plate 23. The light exit surface SB includes a lower light exit surface SB1 and an upper light exit surface SB2. The lower light exit surface SB1 and the upper light exit surface SB2 are sequentially arranged along the + Y direction. The light incident surface SA is disposed at a position overlapping the lower light exit surface SB1 when viewed from the Z direction parallel to the optical axis ax1. Further, the phase difference plate 23 is provided on the lower light exit surface SB1.

偏光分離膜21は、光入射面SAに対して約45°の角度をなすように、光入射面SAと対向配置されている。偏光分離膜21は、光入射面SAを透過した複数の光束Lを偏光成分に基づいて分離する機能を有する。   The polarization separation film 21 is disposed to face the light incident surface SA so as to form an angle of about 45 ° with respect to the light incident surface SA. The polarization separation film 21 has a function of separating a plurality of light beams L transmitted through the light incident surface SA based on polarization components.

偏光分離膜21は、光入射面SAを透過した光束Lのうち、S偏光成分の光束Lsを反射させる。一方、偏光分離膜21は、光入射面SAを透過した光束Lのうち、P偏光成分の光束Lpを透過させる。偏光分離膜21を透過した光(P偏光成分の光束Lp)は、下段光射出面SB1に配置された位相差板23に入射する。   The polarization separation film 21 reflects the light beam Ls of the S polarization component out of the light beam L transmitted through the light incident surface SA. On the other hand, the polarization separation film 21 transmits the light beam Lp of the P-polarized component out of the light beam L transmitted through the light incident surface SA. The light that has passed through the polarization separation film 21 (the light beam Lp of the P-polarized component) is incident on the phase difference plate 23 disposed on the lower light exit surface SB1.

位相差板23は、λ/2板から構成される。位相差板23は、偏光分離膜21を透過したP偏光成分の光束LpをS偏光成分の光束Lsに変換する。   The phase difference plate 23 is composed of a λ / 2 plate. The phase difference plate 23 converts the P-polarized component light beam Lp transmitted through the polarization separation film 21 into an S-polarized component light beam Ls.

反射膜22は、表面が偏光分離膜21と平行となるように、上段光射出面SB2と対峙して配置されている。反射膜22は、偏光分離膜21で反射された光束LのS偏光成分の光束Lsを上段光射出面SB2に向けて反射する。   The reflection film 22 is disposed so as to face the upper light exit surface SB2 so that the surface thereof is parallel to the polarization separation film 21. The reflection film 22 reflects the S-polarized light beam Ls of the light beam L reflected by the polarization separation film 21 toward the upper light exit surface SB2.

位相差板23が配置されない上段光射出面SB2においては、反射膜22で反射されたS偏光成分の光束Lsは偏光方向が変換されることが無く、S偏光のままとなる。
このように、偏光ビームスプリッター12Bの光入射面SAに入射した光は、下段光射出面SB1および上段光射出面SB2からS偏光の光束Lsとして出射される。そのため、レンズインテグレーターユニット12Aからの光は、偏光ビームスプリッター12Bを通過することでY方向に2倍に拡大する。
On the upper light exit surface SB2 on which the phase difference plate 23 is not disposed, the light beam Ls of the S-polarized component reflected by the reflective film 22 is not converted in polarization direction and remains as S-polarized light.
In this way, the light incident on the light incident surface SA of the polarization beam splitter 12B is emitted as an S-polarized light beam Ls from the lower light exit surface SB1 and the upper light exit surface SB2. Therefore, the light from the lens integrator unit 12A is doubled in the Y direction by passing through the polarization beam splitter 12B.

以上のように、光束整形装置12は、レンズインテグレーターユニット12Aにより光源ユニット100からの光をX方向に1/2に圧縮するとともに、偏光ビームスプリッター12BによりY方向に2倍に拡大する。光束整形装置12は、光源ユニット100からの光を、アスペクト比(X方向における長さに対するY方向における長さの比)が1:4となるように整形する。すなわち、光束整形装置12は、光源ユニット100からの光の断面形状を後述する遮光部材13の形状(サブ画素の形状)と略相似になるように整形している。   As described above, the light beam shaping device 12 compresses the light from the light source unit 100 to 1/2 in the X direction by the lens integrator unit 12A, and doubles it in the Y direction by the polarization beam splitter 12B. The light beam shaping device 12 shapes the light from the light source unit 100 so that the aspect ratio (ratio of the length in the Y direction to the length in the X direction) is 1: 4. That is, the light beam shaping device 12 shapes the cross-sectional shape of the light from the light source unit 100 so as to be substantially similar to the shape of the light shielding member 13 (sub pixel shape) described later.

本実施形態において、偏光ビームスプリッター12Bにおける光射出面SBには、遮光部材13が設けられている。遮光部材13は、光束整形装置12からの光の一部を遮光することによって、光束整形装置12からの光の少なくとも一方向の幅を規制するものである。なお、図2(a)、(b)においては、図を見易くするため、遮光部材13と光射出面SBとを離間させた状態としている。   In the present embodiment, a light shielding member 13 is provided on the light exit surface SB of the polarization beam splitter 12B. The light shielding member 13 regulates at least one width of the light from the light beam shaping device 12 by shielding a part of the light from the light beam shaping device 12. 2A and 2B, the light shielding member 13 and the light exit surface SB are separated from each other in order to make the drawings easier to see.

重畳光学系14は、例えば、凸レンズから構成されるものであり、遮光部材13を通過した光を光変調装置200に対して重畳して入射させるためのものである。   The superimposing optical system 14 is composed of, for example, a convex lens, and is for superimposing and entering the light that has passed through the light shielding member 13 to the light modulation device 200.

色分離素子15は、ダイクロイックミラー(第2の反射素子)15R、ダイクロイックミラー(第3の反射素子)15G、及びダイクロイックミラー(第1の反射素子)15B(以下、ダイクロイックミラー15R、15G、及び15Bと表記する場合もある)から構成される。これらダイクロイックミラー15R、15G、及び15Bは、互いに微小角をなすように配置されており、遮光部材13を通過した光を約90°の角度で反射してR光(赤色光)、G光(緑色光)、B光(青色光)の3色光に色分離する機能を有する。ダイクロイックミラー15R、15G、及び15Bは、R,G,B各色の光をマイクロレンズアレイ16に対してそれぞれ異なる角度で入射させる。   The color separation element 15 includes a dichroic mirror (second reflective element) 15R, a dichroic mirror (third reflective element) 15G, and a dichroic mirror (first reflective element) 15B (hereinafter, dichroic mirrors 15R, 15G, and 15B). In some cases). These dichroic mirrors 15R, 15G, and 15B are arranged so as to form a minute angle with each other, and reflect the light that has passed through the light shielding member 13 at an angle of about 90 ° to generate R light (red light), G light ( It has a function of color separation into three color lights of green light) and B light (blue light). The dichroic mirrors 15R, 15G, and 15B allow R, G, and B colors to enter the microlens array 16 at different angles.

本実施形態において、非コヒーレンス光である蛍光光YLとレーザー光BLpとが混在した照明光(白色光)WLは、はじめにダイクロイックミラー15Rに入射することで非コヒーレンス光である赤色光(第2の色光)のみが分離され、マイクロレンズアレイ16に向けて反射される。続いて、ダイクロイックミラー15Rを透過した照明光(レーザー光BLpと緑色光とが混在した光)は、ダイクロイックミラー15Gに入射することで非コヒーレンス光である緑色光(第3の色光)のみが分離され、マイクロレンズアレイ16に向けて反射される。ダイクロイックミラー15Gを通過したレーザー光BLpは、ダイクロイックミラー15Bによりマイクロレンズアレイ16に向けて反射される。   In the present embodiment, the illumination light (white light) WL in which the fluorescent light YL that is non-coherence light and the laser light BLp are mixed is first incident on the dichroic mirror 15R, whereby red light (second light) that is non-coherence light. Color light) is separated and reflected toward the microlens array 16. Subsequently, the illumination light transmitted through the dichroic mirror 15R (light mixed with laser light BLp and green light) is incident on the dichroic mirror 15G so that only green light (third color light) that is non-coherent light is separated. And reflected toward the microlens array 16. The laser beam BLp that has passed through the dichroic mirror 15G is reflected toward the microlens array 16 by the dichroic mirror 15B.

図2に戻り、マイクロレンズアレイ16は、光変調装置200の光入射側に設けられている。マイクロレンズアレイ16は、複数のマイクロレンズ16aを有しており、マイクロレンズアレイ16に入射した光から複数の微小光束を形成する。具体的には、マイクロレンズアレイ16に入射したR光は、複数のマイクロレンズ16aによって複数の微小光束Rrに分割される。同様に、G光とB光各々は、複数のマイクロレンズ16aによって、複数の微小光束Ggと複数の微小光束Bbに分割される。各マイクロレンズ16aは、後述する光変調装置200の各画素201と1対1で対応するように配置されている(図8参照)。これにより、微小光束Rr,Gg,Bbはそれぞれ、サブ画素201R、201G、201Bに入射する。   Returning to FIG. 2, the microlens array 16 is provided on the light incident side of the light modulation device 200. The microlens array 16 has a plurality of microlenses 16 a and forms a plurality of minute light beams from the light incident on the microlens array 16. Specifically, the R light incident on the microlens array 16 is divided into a plurality of minute light beams Rr by the plurality of microlenses 16a. Similarly, each of the G light and the B light is divided into a plurality of minute light beams Gg and a plurality of minute light beams Bb by the plurality of microlenses 16a. Each microlens 16a is disposed so as to correspond to each pixel 201 of the light modulation device 200 described later (see FIG. 8). Thereby, the minute light beams Rr, Gg, and Bb are incident on the sub-pixels 201R, 201G, and 201B, respectively.

ところで、本実施形態に係る光源装置10では、上述のようにコヒーレンス光であるレーザー光と非コヒーレンス光である蛍光光とが混在した光WLが射出されるため、レーザー光によるスペックルパターンが生じ、画像品質の低下を招いてしまう。そこで、本実施形態においては、レーザー光のみにスペックル対策を施すことで画像品質を向上させるようにしている。   By the way, in the light source device 10 according to the present embodiment, since the light WL in which the laser light that is coherence light and the fluorescent light that is non-coherence light is mixed is emitted as described above, a speckle pattern is generated by the laser light. As a result, the image quality is degraded. Therefore, in the present embodiment, image quality is improved by taking speckle countermeasures only on the laser beam.

具体的に本実施形態では、ダイクロイックミラー15Bが光変調装置200側に向けて反射したレーザー光BLpの光路を時間的に変化させる構成を採用している。すなわち、本実施形態において、ダイクロイックミラー15Bが可変形ミラーから構成されている。   Specifically, in the present embodiment, a configuration is employed in which the optical path of the laser beam BLp reflected by the dichroic mirror 15B toward the light modulation device 200 is temporally changed. That is, in this embodiment, the dichroic mirror 15B is composed of a deformable mirror.

図5(a)はダイクロイックミラー15Bの要部構成を示す断面図であり、図5(b)はダイクロイックミラー15Bの動作を説明するための図である。図5(a)に示すように、ダイクロイックミラー15Bは、ミラー部材40と、少なくとも1つの圧電素子41とを含む。ミラー部材40は、一方面にレーザー光BLpを全反射させる反射面40aを有している。圧電素子41は、例えばピエゾ素子から構成されるものであり、ミラー部材40の側端面に取り付けられる。圧電素子41は、図5(b)に示すように、ミラー部材40を振動させることで反射面40aの表面形状を変化させて、例えば凹凸形状を発生させる。なお、反射面40aの表面形状は圧電素子41の振動に伴って時間的に変化する。すなわち、反射面40a上のある点に着目した場合、この点はミラー部材40の厚さ方向に対して時間的に変位している。   FIG. 5A is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the dichroic mirror 15B, and FIG. 5B is a diagram for explaining the operation of the dichroic mirror 15B. As shown in FIG. 5A, the dichroic mirror 15B includes a mirror member 40 and at least one piezoelectric element 41. The mirror member 40 has a reflection surface 40a that totally reflects the laser beam BLp on one surface. The piezoelectric element 41 is composed of, for example, a piezo element, and is attached to the side end surface of the mirror member 40. As shown in FIG. 5B, the piezoelectric element 41 changes the surface shape of the reflecting surface 40a by vibrating the mirror member 40, for example, to generate an uneven shape. The surface shape of the reflecting surface 40a changes with time as the piezoelectric element 41 vibrates. That is, when attention is paid to a certain point on the reflection surface 40 a, this point is temporally displaced with respect to the thickness direction of the mirror member 40.

図6はダイクロイックミラー15Bの作用を説明するための図である。
図6に示すように、レーザー光BLpは、ダイクロイックミラー15Bの反射面40aに入射する。このとき、レーザー光BLpは、振動により反射面40aに生じた凹凸形状によって反射される。このように本実施形態では、反射面40aの表面形状を変化させてダイクロイックミラー15Bで反射したレーザー光BLpの光路を時間的に変化させている。これにより、光変調装置200を介してスクリーンSCRに拡大投射される画像光では、異なるスペックルパターンが時間的に重畳されることとなる。よって、本実施形態に係る光源ユニット100によれば、レーザー光BLpによるスペックルを低減することができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the dichroic mirror 15B.
As shown in FIG. 6, the laser beam BLp is incident on the reflecting surface 40a of the dichroic mirror 15B. At this time, the laser beam BLp is reflected by the uneven shape generated on the reflection surface 40a by vibration. As described above, in the present embodiment, the optical path of the laser beam BLp reflected by the dichroic mirror 15B is changed temporally by changing the surface shape of the reflecting surface 40a. As a result, different speckle patterns are temporally superimposed on the image light that is enlarged and projected onto the screen SCR via the light modulation device 200. Therefore, according to the light source unit 100 according to the present embodiment, speckle due to the laser beam BLp can be reduced.

ダイクロイックミラー15Bをダイクロイックミラー15Rおよびダイクロイックミラー15Gの上流に設けた場合、ダイクロイックミラー15Bを透過する非コヒーレンス光は、反射面40aに生じた凹凸形状によっていくらか散乱される。そのため、非コヒーレンス光の利用効率が低下する虞がある。しかしながら、本実施形態では、ダイクロイックミラー15Bがダイクロイックミラー15Rおよびダイクロイックミラー15Gの下流に設けられている。そのため、非コヒーレンス光は、ダイクロイックミラー15Bに入射することなくマイクロレンズアレイ16に向けて反射される。よって、非コヒーレンス光がダイクロイックミラー15Bを透過することによる損失の発生が防止される。したがって、本実施形態では、光源装置10から射出された照明光を効率良く利用することができる。   When the dichroic mirror 15B is provided upstream of the dichroic mirror 15R and the dichroic mirror 15G, the non-coherent light transmitted through the dichroic mirror 15B is somewhat scattered by the uneven shape generated on the reflecting surface 40a. Therefore, there is a possibility that the utilization efficiency of the non-coherence light is lowered. However, in this embodiment, the dichroic mirror 15B is provided downstream of the dichroic mirror 15R and the dichroic mirror 15G. Therefore, the non-coherence light is reflected toward the microlens array 16 without being incident on the dichroic mirror 15B. Accordingly, loss due to non-coherence light passing through the dichroic mirror 15B is prevented. Therefore, in this embodiment, the illumination light emitted from the light source device 10 can be used efficiently.

なお、本実施形態では、ミラー部材40に対して圧電素子41を1つのみ設ける場合を例に挙げたが、これに限定されず、圧電素子41を複数配置するようにしても良い。例えば、矩形状の反射面40aを平面視した場合において、圧電素子41が図7に示すようにミラー部材40の長辺方向及び短辺方向において対をなすように配置するのが好ましい。このように配置された圧電素子41は、ミラー部材40に対して振動を2次元的に生じさせることができ、二次元的に凹凸が分布された表面形状に反射面40aを変化させることができる。これによれば、スペックルパターンを時間的により良好に異ならせることが可能となるので、レーザー光BLpによるスペックルを効率良く低減することが可能である。   In the present embodiment, the case where only one piezoelectric element 41 is provided for the mirror member 40 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of piezoelectric elements 41 may be arranged. For example, when the rectangular reflecting surface 40a is viewed in plan, the piezoelectric elements 41 are preferably arranged so as to form a pair in the long side direction and the short side direction of the mirror member 40 as shown in FIG. The piezoelectric element 41 arranged in this way can generate vibrations two-dimensionally with respect to the mirror member 40, and can change the reflecting surface 40a into a surface shape in which unevenness is distributed two-dimensionally. . According to this, since the speckle pattern can be varied more favorably in time, it is possible to efficiently reduce the speckle due to the laser beam BLp.

続いて、光変調装置200の画素構造について詳しく説明する。図8は、光変調装置200の画素構造を示す図であり、図8(a)は光変調装置200の平面構成を示す図であり、図8(b)は1つの画素の構造を示す図である。   Next, the pixel structure of the light modulation device 200 will be described in detail. FIG. 8 is a diagram illustrating a pixel structure of the light modulation device 200, FIG. 8A is a diagram illustrating a planar configuration of the light modulation device 200, and FIG. 8B is a diagram illustrating a structure of one pixel. It is.

図8(a)に示すように、光変調装置200は、複数の画素201を有している。各画素201は、複数のサブ画素201R、サブ画素201G、及びサブ画素201B(以下、サブ画素201R、201G、及び201Bと簡略して示すこともある)から構成される。サブ画素201Rは、R光に対応するものである。すなわち、サブ画素201Rには、微小光束Rrが入射する。また、サブ画素201Gは、G光に対応するものであり、微小光束Ggが入射する。また、サブ画素201Bは、B光に対応するものであり、微小光束Bbが入射する。   As illustrated in FIG. 8A, the light modulation device 200 includes a plurality of pixels 201. Each pixel 201 includes a plurality of sub-pixels 201R, 201G, and 201B (hereinafter sometimes simply referred to as sub-pixels 201R, 201G, and 201B). The sub-pixel 201R corresponds to R light. That is, the minute light beam Rr is incident on the sub-pixel 201R. The sub-pixel 201G corresponds to G light, and a minute light beam Gg is incident thereon. The sub-pixel 201B corresponds to the B light, and the minute light beam Bb is incident thereon.

光変調装置200において、複数の画素201は、第一方向(図8(a)中における左右方向)において、サブ画素201R、201G、及び201Bがこの順に並ぶように配置されている。また、複数の画素201は、上記第一方向と直交する第二方向(図8(a)中における上下方向)において、同じ色のサブ画素同士が並ぶように配置されている。   In the light modulation device 200, the plurality of pixels 201 are arranged so that the sub-pixels 201R, 201G, and 201B are arranged in this order in the first direction (the left-right direction in FIG. 8A). The plurality of pixels 201 are arranged so that sub-pixels of the same color are arranged in a second direction (vertical direction in FIG. 8A) orthogonal to the first direction.

各サブ画素201R、201G、及び201Bは、ブラックマトリクスBMにより区画されている。本実施形態において、各サブ画素201R、201G、及び201Bと、遮光部材13が配置される偏光ビームスプリッター12Bにおける光射出面SBとは、光学的に共役の関係となっている。   Each of the sub-pixels 201R, 201G, and 201B is partitioned by a black matrix BM. In the present embodiment, the sub-pixels 201R, 201G, and 201B and the light exit surface SB in the polarization beam splitter 12B on which the light blocking member 13 is disposed have an optically conjugate relationship.

画素201において、サブ画素201R、201G、及び201Bは、例えば12μmのピッチで形成されている。また、図8(b)に示すように、矩形状を呈する各サブ画素201R、201G、及び201Bは、例えば、短辺方向の長さL1と長辺方向の長さL2との比で規定されるアスペクト比が1:4〜1:3程度に設定されている。本実施形態では、上記アスペクト比を、例えば、1:4に設定している。
本実施形態において、画素201は、アスペクト比が1:4の3色に対応したサブ画素201R、201G、及び201を有する事で全体として略正方形状となっている。そのため、各画素201はそれぞれが均一な輝度を有することとなるので、光変調装置200はムラがなく品質の良い画像光を生成することができる。
In the pixel 201, the sub-pixels 201R, 201G, and 201B are formed with a pitch of 12 μm, for example. Further, as shown in FIG. 8B, each of the sub-pixels 201R, 201G, and 201B having a rectangular shape is defined by a ratio of the length L1 in the short side direction and the length L2 in the long side direction, for example. The aspect ratio is set to about 1: 4 to 1: 3. In the present embodiment, the aspect ratio is set to 1: 4, for example.
In the present embodiment, the pixel 201 has a substantially square shape as a whole by including sub-pixels 201R, 201G, and 201 corresponding to three colors having an aspect ratio of 1: 4. Therefore, each pixel 201 has a uniform luminance, so that the light modulation device 200 can generate high-quality image light without unevenness.

ところで、光変調装置200において良好な画像光を生成するためには、各サブ画素201R、201G、及び201Bに対して対応する色の光を適切に入射させることが重要である。そのため、光束整形装置12によって光源ユニット100からの光を精度良く整形する必要がある。   By the way, in order to generate good image light in the light modulation device 200, it is important that light of a corresponding color is appropriately incident on each of the sub-pixels 201R, 201G, and 201B. Therefore, it is necessary to accurately shape the light from the light source unit 100 by the light beam shaping device 12.

従来のように、光束整形装置12のみによって光源ユニット100からの光をサブ画素に完全に一致させた形状に整形することは非常に難しい。図9(a)は、従来技術による微小光束とサブ画素との関係を示す図である。図9(a)に示すように、微小光束Rr0,Gg0,Bb0の断面形状は各サブ画素201R、201G、及び201Bの形状よりも大きい。この場合、たとえば、微小光束Gg0は、一の画素内で互いに隣り合っているサブ画素間の領域を跨いでいる。そのため、微小光束Gg0は、サブ画素201Gだけでなく、サブ画素201Gに隣り合っているサブ画素201R及びサブ画素201Bにも入射する。これによって、画像光ににじみが生じてしまい、スクリーンSCRに投射される画像光の品質が低下してしまう。   As in the prior art, it is very difficult to shape the light from the light source unit 100 into a shape that perfectly matches the sub-pixels using only the light beam shaping device 12. FIG. 9A is a diagram illustrating a relationship between a minute light beam and a sub-pixel according to the related art. As shown in FIG. 9A, the cross-sectional shapes of the minute light beams Rr0, Gg0, and Bb0 are larger than the shapes of the sub-pixels 201R, 201G, and 201B. In this case, for example, the minute light beam Gg0 straddles the region between the sub-pixels adjacent to each other in one pixel. Therefore, the minute light beam Gg0 is incident not only on the sub-pixel 201G but also on the sub-pixel 201R and the sub-pixel 201B adjacent to the sub-pixel 201G. As a result, the image light is blurred and the quality of the image light projected on the screen SCR is deteriorated.

これに対し、本実施形態に係るプロジェクター1では、光束整形装置12により整形された光の一部を、偏光ビームスプリッター12Bの光射出面SBに設けられた遮光部材13によって遮光している(図2(a)、(b)参照)。   On the other hand, in the projector 1 according to the present embodiment, part of the light shaped by the light beam shaping device 12 is shielded by the light shielding member 13 provided on the light exit surface SB of the polarization beam splitter 12B (see FIG. 2 (a) and (b)).

図10は、遮光部材13の概略構成を示す平面図である。本実施形態に係る遮光部材13は、図10に示すように、例えばX方向の幅が、偏光ビームスプリッター12Bにおける光射出面SBよりも小さい開口13aを有する。遮光部材13は、例えば、カーボンブラック等を印刷することで構成された遮光性部材から構成されている。遮光部材13において、開口13aは、光変調装置200の各サブ画素201R、201G、及び201Bと相似形状となっている。   FIG. 10 is a plan view showing a schematic configuration of the light shielding member 13. As shown in FIG. 10, the light shielding member 13 according to the present embodiment has an opening 13a having a width in the X direction that is smaller than the light exit surface SB of the polarization beam splitter 12B, for example. The light shielding member 13 is composed of a light shielding member configured by printing carbon black or the like, for example. In the light shielding member 13, the opening 13 a has a similar shape to each of the sub-pixels 201 R, 201 G, and 201 B of the light modulation device 200.

遮光部材13は、遮光部材13を通過した光の形状が各サブ画素201R、201G、及び201Bの形状に対応するように、光束整形装置12から射出された光の一部を規制する。より具体的には、遮光部材13は、光束整形装置12から射出された光の一部を遮光することによって、光束整形装置12から射出された光の幅を規制する。
これによれば、図9(b)に示したように、各微小光束は各画素201において互いに隣接するサブ画素201R、201G、201Bの間の領域を跨がない。つまり、例えば、微小光束Ggはサブ画素201Gに入射するが、サブ画素201Gと隣り合っているサブ画素201Rおよびサブ画素201Bのいずれにも入射しない。
The light shielding member 13 regulates part of the light emitted from the light beam shaping device 12 so that the shape of the light that has passed through the light shielding member 13 corresponds to the shape of each of the subpixels 201R, 201G, and 201B. More specifically, the light shielding member 13 regulates the width of the light emitted from the light beam shaping device 12 by shielding a part of the light emitted from the light beam shaping device 12.
According to this, as shown in FIG. 9B, each minute light beam does not straddle the region between the sub-pixels 201R, 201G, and 201B adjacent to each other in each pixel 201. That is, for example, the minute light beam Gg is incident on the sub-pixel 201G, but is not incident on any of the sub-pixel 201R and the sub-pixel 201B adjacent to the sub-pixel 201G.

遮光部材13の開口13aは、図10に示すX方向に短辺を有し、図10に示すY方向に長辺を有する矩形状を呈している。開口13aは、短辺方向の長さと長辺方向の長さとの比で規定されるアスペクト比が例えば、1:4に設定されている。   The opening 13a of the light shielding member 13 has a rectangular shape having a short side in the X direction shown in FIG. 10 and a long side in the Y direction shown in FIG. The aspect ratio defined by the ratio of the length in the short side direction to the length in the long side direction of the opening 13a is set to 1: 4, for example.

本実施形態において、開口13aのX方向がサブ画素201R、201G、201Bの短辺方向に対応し、開口13aのY方向がサブ画素201R、201G、201Bの長辺方向に対応している。そして、本実施形態において、遮光部材13は、その形状がサブ画素201R、201G、201Bの形状と相似となっている。   In the present embodiment, the X direction of the opening 13a corresponds to the short side direction of the subpixels 201R, 201G, and 201B, and the Y direction of the opening 13a corresponds to the long side direction of the subpixels 201R, 201G, and 201B. In the present embodiment, the shape of the light shielding member 13 is similar to the shape of the sub-pixels 201R, 201G, and 201B.

また、本実施形態において、光束整形装置12は、光源ユニット100からの光の断面形状が遮光部材13の形状と略相似になるように光を整形している。つまり、光束整形装置12は、光束整形装置12からの光のうち遮光部材13によって遮光される成分が少なくなるように、光束整形装置12からの光を圧縮する。
これにより、光源ユニット100からの光は、遮光部材13によって規制(遮光)される量が低減されるので、遮光部材13の開口13aを効率良く通過することができる。よって、遮光部材13による熱の発生が抑えられる。また、光源ユニット100からの光を効率良く利用することができる。
In the present embodiment, the light beam shaping device 12 shapes the light so that the cross-sectional shape of the light from the light source unit 100 is substantially similar to the shape of the light shielding member 13. That is, the light beam shaping device 12 compresses the light from the light beam shaping device 12 so that the component shielded by the light shielding member 13 in the light from the light beam shaping device 12 is reduced.
As a result, the amount of light from the light source unit 100 that is regulated (light-shielded) by the light-shielding member 13 is reduced, so that the light can pass through the opening 13a of the light-shielding member 13 efficiently. Therefore, heat generation by the light shielding member 13 is suppressed. Moreover, the light from the light source unit 100 can be used efficiently.

このように本実施形態によれば、微小光束Rr,Gg,Bbをそれぞれ対応するサブ画素201R、201G、及び201Bに確実に入射させることができる。したがって、光源ユニット100からの光の利用効率を向上させつつ、互いに隣り合うサブ画素201R、201G、及び201Bに同じ色の光が入射することによる混色の発生を防止することができる。よって、プロジェクター1は、にじみが低減された品質の高い画像光をスクリーンSCRに投射することができる。
また、上述のようにレーザー光と蛍光とが混じった照明光を用いた場合であっても、ダイクロイックミラー15Bの反射面40aを変形させるといった簡便な構成により、コヒーレンス光によるスペックルノイズを低減することができ、明るい画像光をスクリーンSCRに投射することができる。
Thus, according to this embodiment, the minute light beams Rr, Gg, and Bb can be reliably incident on the corresponding sub-pixels 201R, 201G, and 201B, respectively. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of color mixture due to the same color light entering the adjacent sub-pixels 201R, 201G, and 201B while improving the utilization efficiency of the light from the light source unit 100. Therefore, the projector 1 can project high-quality image light with reduced blur on the screen SCR.
Even when illumination light in which laser light and fluorescence are mixed as described above is used, speckle noise due to coherence light is reduced by a simple configuration in which the reflecting surface 40a of the dichroic mirror 15B is deformed. And bright image light can be projected onto the screen SCR.

(第2実施形態)
続いて、第2実施形態に係る光源装置について説明する。本実施形態と第1実施形態との違いは、レーザー光を反射するダイクロイックプリズムの構成であり、それ以外の構成は同じである。そのため、第1実施形態と同一の部材については同じ符号を付し、その詳細については省略する。
(Second Embodiment)
Next, the light source device according to the second embodiment will be described. The difference between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of a dichroic prism that reflects laser light, and the other configurations are the same. Therefore, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and details thereof are omitted.

図11は、第2実施形態に係るダイクロイックミラーの概略構成を示す図である。図11(a)、(b)に示すように、本実施形態に係るダイクロイックミラー15Bは、第1実施形態の圧電素子41に代えて駆動装置42を備えている。駆動装置42は、例えば、アクチュエータ等から構成される。   FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration of a dichroic mirror according to the second embodiment. As shown in FIGS. 11A and 11B, the dichroic mirror 15B according to the present embodiment includes a driving device 42 instead of the piezoelectric element 41 of the first embodiment. The drive device 42 is composed of, for example, an actuator.

駆動装置42は、ミラー部材40を光軸ax1方向に沿って移動させることで反射面40aと光源装置10との相対距離を変化させる。これにより、光源装置10とミラー部材40の反射面40aとの間におけるレーザー光BLpの光路長が時間的に変化する。これによれば、第1実施形態と同様に、光変調装置200を介してスクリーンSCRに拡大投射される画像光においては異なるスペックルパターンが時間的に重畳される。よって、本実施形態によれば、レーザー光BLpによるスペックルを低減することができる。   The drive device 42 changes the relative distance between the reflection surface 40a and the light source device 10 by moving the mirror member 40 along the direction of the optical axis ax1. Thereby, the optical path length of the laser beam BLp between the light source device 10 and the reflecting surface 40a of the mirror member 40 changes with time. According to this, similarly to the first embodiment, different speckle patterns are temporally superimposed on image light that is enlarged and projected onto the screen SCR via the light modulation device 200. Therefore, according to the present embodiment, speckle due to the laser beam BLp can be reduced.

(第3実施形態)
続いて、第3実施形態に係る光源装置について説明する。本実施形態と第1実施形態との違いは、レーザー光を反射するダイクロイックプリズムの構成であり、それ以外の構成は同じである。そのため、第1実施形態と同一の部材については同じ符号を付し、その詳細については省略する。
(Third embodiment)
Next, the light source device according to the third embodiment will be described. The difference between the present embodiment and the first embodiment is the configuration of a dichroic prism that reflects laser light, and the other configurations are the same. Therefore, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and details thereof are omitted.

図12は、第3実施形態に係るダイクロイックミラーの概略構成を示す図である。図13は、本実施形態に係るダイクロイックミラーによる作用を説明するための図である。
図12に示すように、本実施形態に係るダイクロイックミラー15Bは、第1実施形態の圧電素子41に代えて駆動装置43を備えている。駆動装置43は、例えば、アクチュエータ等から構成される。
FIG. 12 is a diagram illustrating a schematic configuration of a dichroic mirror according to the third embodiment. FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the dichroic mirror according to the present embodiment.
As shown in FIG. 12, the dichroic mirror 15B according to the present embodiment includes a driving device 43 instead of the piezoelectric element 41 of the first embodiment. The drive device 43 is composed of, for example, an actuator.

駆動装置43は、ダイクロイックミラー15Bの反射面40aとダイクロイックミラー15Bに入射するレーザー光BLpの光軸ax1とのなす角を時間的に変化させる。これにより、本実施形態では、ミラー部材40の反射面40aで反射されたレーザー光BLpによる照射エリアBAが光変調装置200に対して移動可能としている。   The driving device 43 temporally changes the angle formed by the reflection surface 40a of the dichroic mirror 15B and the optical axis ax1 of the laser beam BLp incident on the dichroic mirror 15B. Thereby, in this embodiment, the irradiation area BA by the laser beam BLp reflected by the reflecting surface 40a of the mirror member 40 is movable with respect to the light modulation device 200.

駆動装置43は、図12における光軸ax1と反射面40aとがなす角度θを小さくするように、回転軸RAの周りにミラー部材40を反時計回りに回転させる。これにより、図13(a)に示すように、レーザー光BLpによる照射エリアBAが光変調装置200に対して同図中における右方向に向かって相対移動する。一方、駆動装置43は、図12における光軸ax1と反射面40aとがなす角度θを大きくするように、回転軸RAの周りにミラー部材40を時計回りに回転させる。これにより、図13(b)に示すように、レーザー光BLpによる照射エリアBAが光変調装置200に対して同図中における左方向に向かって相対移動する。   The driving device 43 rotates the mirror member 40 counterclockwise around the rotation axis RA so as to reduce the angle θ formed by the optical axis ax1 and the reflecting surface 40a in FIG. Thereby, as shown in FIG. 13A, the irradiation area BA by the laser beam BLp moves relative to the light modulation device 200 in the right direction in FIG. On the other hand, the driving device 43 rotates the mirror member 40 clockwise around the rotation axis RA so as to increase the angle θ formed by the optical axis ax1 and the reflecting surface 40a in FIG. Thereby, as shown in FIG. 13B, the irradiation area BA by the laser beam BLp moves relative to the light modulation device 200 in the left direction in the figure.

本実施形態によれば、レーザー光BLpによる照射エリアBAを光変調装置200に対して相対移動させることにより、光変調装置200を介してスクリーンSCRに拡大投射される画像光では異なるスペックルパターンが時間的に重畳されることとなる。
したがって、本実施形態に係る光源ユニット100においても、上記実施形態と同様に、レーザー光BLpによるスペックルを低減することができる。
According to the present embodiment, by moving the irradiation area BA by the laser beam BLp relative to the light modulation device 200, different speckle patterns are generated in the image light that is enlarged and projected onto the screen SCR via the light modulation device 200. It will be superimposed in time.
Therefore, also in the light source unit 100 according to the present embodiment, speckles due to the laser beam BLp can be reduced as in the above embodiment.

なお、本実施形態においては、レーザー光BLpによる照射エリアBAを光変調装置200に対して左右方向に相対移動させる場合を例に挙げたが、これに限定されず、光変調装置200に対して上下方向に相対移動させるように駆動装置43を駆動させるようにしてもよい。   In the present embodiment, the case where the irradiation area BA by the laser beam BLp is moved in the left-right direction relative to the light modulation device 200 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The driving device 43 may be driven so as to be relatively moved in the vertical direction.

なお、本発明の一実施形態を例示して説明したが、本発明は上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   In addition, although one embodiment of the present invention has been illustrated and described, the present invention is not necessarily limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.

例えば、第2実施形態と第3実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、駆動装置42又は駆動装置43が、図11に示したようにミラー部材40を光軸ax1方向に沿って移動させることで反射面40aと光源装置10との相対距離を変化させるとともに、図12に示したようにダイクロイックミラー15Bの反射面40aとダイクロイックミラー15Bに入射するレーザー光BLpの光軸ax1とのなす角を時間的に変化させるようにしてもよい。   For example, the second embodiment and the third embodiment may be combined. That is, the drive device 42 or the drive device 43 changes the relative distance between the reflection surface 40a and the light source device 10 by moving the mirror member 40 along the optical axis ax1 direction as shown in FIG. As shown in FIG. 12, the angle formed by the reflecting surface 40a of the dichroic mirror 15B and the optical axis ax1 of the laser beam BLp incident on the dichroic mirror 15B may be changed with time.

また、上記実施形態では、光源装置10から3つの色光を含んだ白色光を射出する場合を例に挙げたが、これに限定されず、コヒーレンス光および非コヒーレンス光を含んだ光であれば2つの色光のみからなる光を射出するものであってもよい。この場合、色分離素子15は、ダイクロイックミラーを2つのみ有していればよい。   In the above-described embodiment, the case where white light including three colored lights is emitted from the light source device 10 is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and any light including coherence light and non-coherence light may be used. It may emit light composed of only one color light. In this case, the color separation element 15 may have only two dichroic mirrors.

また、上記実施形態では、光源ユニット100が半導体レーザー121aと蛍光発光素子128とを備える場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。光源ユニット100がコヒーレント光と非コヒーレント光とを射出することができればよい。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the light source unit 100 was provided with the semiconductor laser 121a and the fluorescence light emitting element 128 was mentioned as an example, this invention is not limited to this. It is sufficient that the light source unit 100 can emit coherent light and non-coherent light.

また、上記実施形態では、第1の反射素子がダイクロイックミラー15Rおよびダイクロイックミラー15Gの下流に設けられていたが、この場合、第1の反射素子は必ずしもダイクロイックミラーである必要は無く、全反射ミラーでもよい。しかし、第1の反射素子がダイクロイックミラー15Rまたはダイクロイックミラー15Gの上流に設けられる場合には、第1の反射素子はダイクロイックミラーでなければならない。   In the above embodiment, the first reflecting element is provided downstream of the dichroic mirror 15R and the dichroic mirror 15G. In this case, however, the first reflecting element does not necessarily have to be a dichroic mirror, and is a total reflection mirror. But you can. However, when the first reflective element is provided upstream of the dichroic mirror 15R or the dichroic mirror 15G, the first reflective element must be a dichroic mirror.

1…プロジェクター、10…光源装置(光源)、15…色分離素子(空間分離手段)、15R…ダイクロイックミラー(第2の反射素子)、15G…ダイクロイックミラー(第3の反射素子)、15B…ダイクロイックミラー(第1の反射素子)、42、43…駆動装置、200…光変調装置(光変調素子) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 10 ... Light source device (light source), 15 ... Color separation element (space separation means), 15R ... Dichroic mirror (2nd reflective element), 15G ... Dichroic mirror (3rd reflective element), 15B ... Dichroic Mirror (first reflection element), 42, 43... Driving device, 200... Light modulation device (light modulation element)

Claims (6)

第1の色光および第2の色光を射出する光源と、第1の反射素子および第2の反射素子を有する空間色分離手段と、前記第1の色光と前記第2の色光とが入射する光変調素子と、を備えたプロジェクターにおいて、
前記第1の色光はコヒーレンス光であり、前記第2の色光は非コヒーレンス光であり、
前記第1の反射素子は前記第1の色光を反射し、
前記第2の反射素子は前記第2の色光を反射し、
前記第1の反射素子は、前記第1の反射素子が反射した前記第1の色光の光路を時間的に変化させる
ことを特徴とするプロジェクター。
Light source that emits the first color light and the second color light, spatial color separation means having the first reflection element and the second reflection element, and the light on which the first color light and the second color light are incident A projector including a modulation element;
The first color light is coherence light, and the second color light is non-coherence light;
The first reflective element reflects the first color light;
The second reflective element reflects the second color light;
The projector according to claim 1, wherein the first reflective element temporally changes an optical path of the first color light reflected by the first reflective element.
前記第1の反射素子は、可変形ミラーである
請求項1に記載のプロジェクター。
The projector according to claim 1, wherein the first reflecting element is a deformable mirror.
前記第1の反射素子は、前記光源と前記第1の反射素子の入射面との間における前記第1の色光の光路長を時間的に変化させる駆動装置を含む
請求項1に記載のプロジェクター。
The projector according to claim 1, wherein the first reflective element includes a driving device that temporally changes an optical path length of the first color light between the light source and an incident surface of the first reflective element.
前記第1の反射素子は、前記第1の反射素子の入射面と前記第1の反射素子に入射する前記第1の色光の光軸とのなす角を時間的に変化させる駆動装置を含む
請求項1に記載のプロジェクター。
The first reflective element includes a driving device that temporally changes an angle formed by an incident surface of the first reflective element and an optical axis of the first color light incident on the first reflective element. Item 14. The projector according to Item 1.
前記光源は、非コヒーレンス光である第3の色光をさらに射出し、
前記空間色分離手段は、前記第3の色光を反射させる第3の反射素子をさらに備え、
前記第1の反射素子は、前記第2の反射素子および前記第3の反射素子の下流に設けられている
請求項1〜4のいずれか一項に記載のプロジェクター。
The light source further emits third color light that is non-coherence light,
The spatial color separation means further includes a third reflective element that reflects the third color light,
The projector according to claim 1, wherein the first reflective element is provided downstream of the second reflective element and the third reflective element.
前記コヒーレンス光は、レーザー光であり、
前記非コヒーレンス光は、前記レーザー光の励起により生じた蛍光である
請求項1〜5のいずれか一項に記載のプロジェクター。
The coherence light is laser light;
The projector according to claim 1, wherein the non-coherence light is fluorescence generated by excitation of the laser light.
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