JP2015138600A - photosynthesis unit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosynthesis unit capable of easily changing the synthesis of a plurality of bunches of laser beams.SOLUTION: A photosynthesis unit according to the present invention is configured so that lenses L1, L2, L3, L4, and Lo, a color wheel 120, a motor 130, mirrors M, dichroic mirrors DM are disposed within a housing 110. First to fourth bunches of laser beams Lb1, Lb2, Lb3, and Lb4 in a blue band are input to the housing 110 from one surface thereof and converged onto the color wheel 120 by the lenses L1, L2, L3, and L4 of a shift optical system. R light, G light, B light, and Y light emitted from the color wheel 120 are synthesized by the lens Lo and resultant light is output.

Description

本発明は、青色帯域のレーザ光等を発するアレイ光源を用いた光合成ユニットに関し、さらには光合成ユニットを利用した光源ユニットや照明光学系に関する。   The present invention relates to a photosynthesis unit that uses an array light source that emits laser light in the blue band, and more particularly to a light source unit and an illumination optical system that use the photosynthesis unit.

プロジェクタの光源ユニットに、青色レーザ発光器を光源に利用したのが知られている(特許文献1)。この光源ユニットは、青色レーザ発光器と、蛍光体ホイールと、複数の反射ミラーやダイクロイックミラーとを備えて構成される。蛍光体ホイールは、モータによって回転される円板形状を有し、蛍光体ホイールには、青色帯域の光を透過する透過部、および青色帯域の光を赤色帯域および緑色帯域の光を発する蛍光体層がそれぞれ形成されている。   It is known that a blue laser emitter is used as a light source for a light source unit of a projector (Patent Document 1). The light source unit includes a blue laser emitter, a phosphor wheel, and a plurality of reflecting mirrors and dichroic mirrors. The phosphor wheel has a disk shape rotated by a motor, and the phosphor wheel has a transmission part that transmits blue band light, and a phosphor that emits blue band light in red band and green band. Each layer is formed.

特許第4711154号公報Japanese Patent No. 4711154

映画館等のように大画面の投射映像を生成するためには、それに応じて光源ユニットの光出力を大きくしなければならない。他方、個人的またはビジネス用途では、それほど大画面にならないので、光源ユニットの光出力は小さくて済む。現状では、光源ユニットに要求される光出力に応じて、青色レーザのアレイ化や照明光学系を設計しなければならず、非常に煩雑であった。   In order to generate a large-screen projection image such as in a movie theater, the light output of the light source unit must be increased accordingly. On the other hand, for personal or business use, the light output of the light source unit can be small because the screen is not so large. At present, the array of blue lasers and the illumination optical system have to be designed according to the light output required for the light source unit, which is very complicated.

本発明は、複数のレーザ光線束の合成を容易に変更することができる光合成ユニットを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a photosynthesis unit that can easily change the synthesis of a plurality of laser beam bundles.

本発明の光合成ユニットは、少なくとも1つの青色帯域のレーザ光線束を入力可能な入力部と、第1の光軸を有する第1の青色帯域のレーザ光線束と、第1の光軸と異なる第2の光軸を有する第2の青色帯域のレーザ光線束と、第1のレーザ光線束によって光学的に走査される第1の円周領域、および第2のレーザ光線束によって光学的に走査される第2の円周領域を含む回転体と、第1の光軸と異なる光軸を有し、第1のレーザ光線束を第1の円周領域に集光する第1のレンズと、第2の光軸と異なる光軸を有し、第2のレーザ光線束を第2の円周領域に集光する第2のレンズと、第1の円周領域から発せられた光と第2の円周領域から発せられた光を合成する合成レンズとを備え、第1の円周領域は、青色帯域の光を反射する反射領域と、青色帯域の光によって青色帯域と異なる波長の光を生成する蛍光体領域とを含み、第1の円周領域は、青色帯域の光を反射する反射領域と、青色帯域の光によって青色帯域と異なる波長の光を生成する蛍光体領域とを含み、前記入力部、前記回転体、第1および第2のレンズ、合成レンズは、ハウジング内に設けられる。   The photosynthesis unit of the present invention includes an input unit capable of inputting at least one blue-band laser beam bundle, a first blue-band laser beam bundle having a first optical axis, and a first optical axis different from the first optical axis. A second blue-band laser beam bundle having two optical axes, a first circumferential region optically scanned by the first laser beam bundle, and an optical scan by the second laser beam bundle. A rotating body including a second circumferential region, a first lens having an optical axis different from the first optical axis, and condensing the first laser beam bundle in the first circumferential region, A second lens having an optical axis different from the second optical axis and condensing the second laser beam bundle on the second circumferential region, and light emitted from the first circumferential region and the second A synthetic lens that synthesizes light emitted from the circumferential region, and the first circumferential region includes a reflective region that reflects light in a blue band; A phosphor region that generates light having a wavelength different from that of the blue band by light of the blue band, and the first circumferential region is different from the blue band by light of the blue band and a reflection region that reflects light of the blue band. And the input section, the rotating body, the first and second lenses, and the synthetic lens are provided in a housing.

好ましくは、光合成ユニットは、前記回転体を回転するモータを含む。好ましくは、光合成ユニットはさらに、第3の光軸を有する第3の青色帯域のレーザ光線束と、第3の光軸と異なる第4の光軸を有する第4の青色帯域のレーザ光線束と、第3の光軸と異なる光軸を有し、第3のレーザ光線束を第1の円周領域に集光する第3のレンズと、第4の光軸と異なる光軸を有し、第4のレーザ光線束を第2の円周領域に集光する第4のレンズとを有する。好ましくは、光合成ユニットさらに、第3の光軸を有する第3の青色帯域のレーザ光線束と、第3の光軸と異なる第4の光軸を有する第4の青色帯域のレーザ光線束と、第3の光軸と異なる光軸を有し、第3のレーザ光線束を第1の円周領域に集光する第3のレンズと、第4の光軸と異なる光軸を有し、第4のレーザ光線束を第2の円周領域に集光する第4のレンズと、第3のレーザ光線束によって光学的に走査される第1の円周領域、および第4のレーザ光線束によって光学的に走査される第2の円周領域を含む第2の回転体と、第2の回転体を回転する第2のモータとを有する。好ましくは、ハウジング内に、回転体からの光を前記合成レンズへ導くための光学系が配置される。好ましくは前記入力部は、ハウジングの一面に形成され、第1ないし第4の光線束は、ハウジングの一面から入力される。   Preferably, the photosynthetic unit includes a motor that rotates the rotating body. Preferably, the light combining unit further includes a third blue band laser beam bundle having a third optical axis, and a fourth blue band laser beam bundle having a fourth optical axis different from the third optical axis. A third lens that has an optical axis different from the third optical axis, a third lens that focuses the third laser beam bundle on the first circumferential region, and an optical axis that is different from the fourth optical axis, And a fourth lens that focuses the fourth laser beam bundle on the second circumferential region. Preferably, the photosynthesis unit further includes a third blue-band laser beam bundle having a third optical axis, and a fourth blue-band laser beam bundle having a fourth optical axis different from the third optical axis; A third lens having an optical axis different from the third optical axis, condensing the third laser beam bundle on the first circumferential region, an optical axis different from the fourth optical axis, A fourth lens that focuses the four laser beam bundles onto the second circumferential region, a first circumferential region that is optically scanned by the third laser beam bundle, and a fourth laser beam bundle. A second rotating body including a second circumferential region that is optically scanned; and a second motor that rotates the second rotating body. Preferably, an optical system for guiding light from the rotating body to the synthetic lens is disposed in the housing. Preferably, the input unit is formed on one surface of the housing, and the first to fourth light bundles are input from one surface of the housing.

本発明によれば、簡単に光出力を変更することができる。また、本発明によれば、要求される光出力が異なる光源ユニットに対し共通のプラットフォーム化された光合成ユニットを提供することができる。   According to the present invention, the light output can be easily changed. Further, according to the present invention, it is possible to provide a common platform-based photosynthesis unit for light source units having different required light outputs.

本発明の第1の実施例に係る照明光学系の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the illumination optical system which concerns on the 1st Example of this invention. 図1に示すアレイ光源の構成例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structural example of the array light source shown in FIG. 図3(A)は、本実施例の蛍光体ホイールの平面図、図3(B)は、そのX−X線断面図である。3A is a plan view of the phosphor wheel of the present embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line XX. 図4(A)は、本実施例による蛍光体ホイールにより青色帯域の光が反射される様子を説明する図、図4(B)は、本実施例による蛍光体ホイールにより赤色帯域/緑色帯域の光が反射される様子を説明する図である。FIG. 4A is a diagram illustrating a state in which light in the blue band is reflected by the phosphor wheel according to the present embodiment, and FIG. 4B is a diagram illustrating the red band / green band by the phosphor wheel according to the present embodiment. It is a figure explaining a mode that light is reflected. 図5(A)は、本発明の第2の実施例に係る照明光学系の原理を説明する図、図5(B)は、第2の実施例に用いられる蛍光体ホイールの平面図、図5(C)は、第2の実施例により合成されるR、G、Bの光の合成輝度を説明する図である。FIG. 5A is a diagram for explaining the principle of an illumination optical system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a plan view of a phosphor wheel used in the second embodiment, FIG. FIG. 5C is a diagram for explaining the combined luminance of the R, G, and B lights combined according to the second embodiment. 図6(A)は、本発明の実施例に係る光合成ユニットの模式的な構成を示す上面図、図6(B)は、ハウジングの上側と下側を説明する概略側面図である。FIG. 6A is a top view illustrating a schematic configuration of the photosynthetic unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a schematic side view illustrating the upper side and the lower side of the housing. 本発明の実施例に係る他の光合成ユニットの模式的な構成を示す上面図である。It is a top view which shows the typical structure of the other photosynthesis unit based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る他の光合成ユニットの模式的な構成を示す上面図である。It is a top view which shows the typical structure of the other photosynthesis unit based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る他の光合成ユニットの模式的な構成を示す上面図である。It is a top view which shows the typical structure of the other photosynthesis unit based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る光合成ユニットを用いた照明光学系を示す図である。It is a figure which shows the illumination optical system using the photosynthesis unit which concerns on the Example of this invention. 図10の光学フィルターホイールとレーザ光線束との関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between the optical filter wheel of FIG. 10, and a laser beam bundle. 本発明の実施例に係る他の光合成ユニットを用いた照明光学系を示す図である。It is a figure which shows the illumination optical system using the other photosynthesis unit which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る光合成ユニットを用いた照明光学系を示す図である。It is a figure which shows the illumination optical system using the photosynthesis unit which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る光合成ユニットを用いた照明光学系を示す図である。It is a figure which shows the illumination optical system using the photosynthesis unit which concerns on the Example of this invention.

次に、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。本発明の好ましい態様では、照明光学系には、波長が短い青色光を発する半導体発光素子として、青色レーザ素子または青色発光ダイオードをアレイ化したアレイ光源が利用される。さらに好ましい態様では、照明光学系は、DLPまたはDMDのような光変調デバイスにより光を反射するプロジェクタに利用される。なお、図面のスケールは、発明の特徴を分かり易くするために強調しており、必ずしも実際のデバイスのスケールと同一ではないことに留意すべきである。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In a preferred aspect of the present invention, the illumination optical system uses a blue laser element or an array light source in which blue light emitting diodes are arrayed as a semiconductor light emitting element that emits blue light having a short wavelength. In a further preferred aspect, the illumination optical system is used in a projector that reflects light by a light modulation device such as DLP or DMD. It should be noted that the scale of the drawings is emphasized for easy understanding of the features of the invention and is not necessarily the same as the scale of an actual device.

図1は、本発明の第1の実施例に係る照明光学系の基本原理を説明する図である。なお、以下の説明で、赤色帯域の光、緑色帯域の光、青色帯域の光を、便宜上、R、G、Bと略すことがある。   FIG. 1 is a diagram for explaining the basic principle of an illumination optical system according to the first embodiment of the present invention. In the following description, red band light, green band light, and blue band light may be abbreviated as R, G, and B for convenience.

本実施例の照明光学系10は、励起光としての青色帯域のレーザ光を出射するアレイ光源20と、アレイ光源20からのレーザ光を集光する前群レンズL1、L2と、前群レンズL1、L2によって集光されたレーザ光を蛍光体ホイール50上に集光する後群レンズL3、L4と、青色帯域の光を透過し、赤色帯域および緑色帯域の光を反射するダイクロイックミラー30と、ダイクロイックミラー30の後部に配され、ダイクロイックミラー30と同一角度に配された反射ミラー40と、円板状の蛍光体ホイール50と、蛍光体ホイール50を回転するモータ60と、ダイクロイックミラー30によって反射された赤色帯域および緑色帯域の光、および反射ミラー40によって反射された青色帯域の光を集光するレンズL5と、集光レンズL5によって集光された光を透過するライトトンネル70とを含んで構成される。ライトトンネル70を出射した光は、図示しないDMD等の空間変調デバイスや光ファイバ等へと導かれる。なお、集光レンズL5およびライトトンネル70は、必ずしも必須ではなく、適用される電子装置の光源に応じた光学系に置換または変更することができる。   The illumination optical system 10 of the present embodiment includes an array light source 20 that emits blue band laser light as excitation light, front group lenses L1 and L2 that condense the laser light from the array light source 20, and a front group lens L1. , Rear group lenses L3 and L4 for condensing the laser light collected by L2 on the phosphor wheel 50, a dichroic mirror 30 that transmits light in the blue band and reflects light in the red band and green band, Reflected by a reflection mirror 40 disposed at the rear of the dichroic mirror 30 and at the same angle as the dichroic mirror 30, a disk-shaped phosphor wheel 50, a motor 60 that rotates the phosphor wheel 50, and the dichroic mirror 30. L5 that collects the red band light and the green band light that has been reflected, and the blue band light that has been reflected by the reflecting mirror 40, and a condensing lens 5 by configured to include a light tunnel 70 that transmits the light collected. The light emitted from the light tunnel 70 is guided to a spatial modulation device such as DMD (not shown), an optical fiber, or the like. The condensing lens L5 and the light tunnel 70 are not necessarily essential, and can be replaced or changed to an optical system according to the light source of the applied electronic device.

アレイ光源20は、青色帯域のレーザ光を出射する半導体レーザ素子(または青色発光ダイオード)をアレイ状に複数含んで構成される。複数の半導体レーザ素子は、一次元または二次元に配列され、複数の半導体レーザ素子を同時に駆動することで、各半導体レーザ素子から一斉にレーザ光が出射される。   The array light source 20 includes a plurality of semiconductor laser elements (or blue light-emitting diodes) that emit blue-band laser light in an array. The plurality of semiconductor laser elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and the plurality of semiconductor laser elements are driven at the same time, so that laser light is emitted from each semiconductor laser element all at once.

図2は、アレイ光源の一構成例を示す概略断面図である。同図に示すように、複数の半導体レーザ素子を搭載する基板は、熱伝導性の高い金属材料、例えばアルミニウムのような材料によって構成された支持部材22によって支持される。また、支持部材22の表面には、各半導体レーザ素子から出射されたレーザ光をそれぞれコリメートするレンズ24が取り付けられる。さらに支持部材22と対向する側には、反射ミラー26が配置され、反射ミラー26は、各半導体レーザ素子から出射された青色帯域の光を一定方向に反射し、レーザ光線束Lbを生成する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one configuration example of the array light source. As shown in the figure, a substrate on which a plurality of semiconductor laser elements are mounted is supported by a support member 22 made of a metal material having high thermal conductivity, such as aluminum. A lens 24 for collimating the laser light emitted from each semiconductor laser element is attached to the surface of the support member 22. Further, a reflection mirror 26 is disposed on the side facing the support member 22, and the reflection mirror 26 reflects blue band light emitted from each semiconductor laser element in a certain direction to generate a laser beam bundle Lb.

前群レンズL1は、例えば平凸レンズから構成され、アレイ光源20からのレーザ光線束Lbを集光し、前群レンズL2は、例えば凹レンズから構成され、前群レンズL1、L2によりアレイ光源20からのレーザ光線Lbを平行光に集光する。前群レンズL1、L2の光軸C1は、レンズL1、L2の中心である。前群レンズL1、L2は、アレイ光源20からのレーザ光線束Lbを集光することができる光学系であれば良く、前群レンズを構成するレンズの数は、1つであってもよいし、あるいは3つ以上であってもよい。さらにレンズは、球面レンズ、非球面レンズのいずれであってもよい。   The front group lens L1 is composed of, for example, a plano-convex lens and condenses the laser beam Lb from the array light source 20, and the front group lens L2 is composed of, for example, a concave lens, and is separated from the array light source 20 by the front group lenses L1 and L2. The laser beam Lb is condensed into parallel light. The optical axis C1 of the front group lenses L1 and L2 is the center of the lenses L1 and L2. The front group lenses L1 and L2 may be any optical system that can collect the laser beam bundle Lb from the array light source 20, and the number of lenses constituting the front group lens may be one. Or three or more. Further, the lens may be either a spherical lens or an aspheric lens.

後群レンズL3、L4は、例えば凸レンズ、凹レンズ等の球面レンズや非球面レンズの組合せから構成され、前群レンズL1、L2で集光されたレーザ光線束Lbを蛍光体ホイール50上にさらに集光する。後群レンズL3、L4の光軸C2は、レンズL3、L4の中心である。後群レンズL3、L4は、レーザ光線束Lbを蛍光体ホイール50上に集光することができる光学系であれば良く、後群レンズを構成するレンズの数は、1つであってもよいし、あるいは3つ以上であってもよい。ここで留意すべき点は、本実施例の照明光学系10は、後群レンズL3、L4の光軸C2を、前群レンズL1、L2の光軸C1からシフトさせた光学系であり、前群レンズL1、L2によって集光されたレーザ光は、後群レンズL3の片側半分に入射されるように、光軸C1、C2のシフトが調整される。   The rear group lenses L3 and L4 are composed of, for example, a combination of a spherical lens such as a convex lens and a concave lens, or an aspheric lens, and the laser beam bundle Lb collected by the front group lenses L1 and L2 is further collected on the phosphor wheel 50. Shine. The optical axis C2 of the rear group lenses L3 and L4 is the center of the lenses L3 and L4. The rear group lenses L3 and L4 may be any optical system that can focus the laser beam bundle Lb on the phosphor wheel 50, and the number of lenses constituting the rear group lens may be one. Or three or more. It should be noted that the illumination optical system 10 of this embodiment is an optical system in which the optical axis C2 of the rear group lenses L3 and L4 is shifted from the optical axis C1 of the front group lenses L1 and L2. The shifts of the optical axes C1 and C2 are adjusted so that the laser beams condensed by the group lenses L1 and L2 are incident on one half of the rear group lens L3.

ダイクロイックミラー30は、光軸C1、C2上に配され、光軸C1、C2に対しほぼ45度の角度で交差する。ダイクロイックミラー30は、青色帯域の光を透過し、赤色帯域および緑色帯域の光を反射する光学的性質を有する。このため、前群レンズL1、L2によって集光された青色帯域の光は、ダイクロイックミラー30を透過し、後群レンズL3、L4の片側半分に入射される。また、ダイクロイックミラー30は、後述するように蛍光体ホイール50によって反射された赤色帯域および緑色帯域の光を光軸に対しほぼ直角に反射する。   The dichroic mirror 30 is disposed on the optical axes C1 and C2, and intersects the optical axes C1 and C2 at an angle of approximately 45 degrees. The dichroic mirror 30 has an optical property of transmitting blue band light and reflecting red band and green band light. For this reason, the light in the blue band collected by the front lens groups L1 and L2 passes through the dichroic mirror 30 and enters one half of the rear lens groups L3 and L4. Further, the dichroic mirror 30 reflects light in the red band and the green band reflected by the phosphor wheel 50 almost at right angles to the optical axis, as will be described later.

ダイクロイックミラー30と同角度で配された反射ミラー40は、ダイクロイックミラー30の後部に位置し、蛍光体ホイール50で正規反射された青色帯域の光を、光軸C1、C2と直交する方向に反射する。反射ミラー40は、すべての波長を反射する全反射ミラー、もしくは青色帯域の光を反射し赤色および緑色帯域の光を透過するダイクロイックミラーによって構成することができる。反射ミラー40を後者のダイクロイックミラーから構成した場合には、反射ミラー40をダイクロイックミラー30の後方に配置してもよいし、その前方に配置してもよい。より好ましくは、反射ミラー40は、前群レンズL1、L2により集光されたレーザ光Lbを遮らないように位置される。但し、レーザ光Lbが反射ミラー40にオーバーラップする位置関係であってもよい。   The reflection mirror 40 disposed at the same angle as the dichroic mirror 30 is located at the rear part of the dichroic mirror 30 and reflects the blue band light normally reflected by the phosphor wheel 50 in a direction orthogonal to the optical axes C1 and C2. To do. The reflection mirror 40 can be configured by a total reflection mirror that reflects all wavelengths, or a dichroic mirror that reflects light in the blue band and transmits light in the red and green bands. When the reflection mirror 40 is composed of the latter dichroic mirror, the reflection mirror 40 may be disposed behind or in front of the dichroic mirror 30. More preferably, the reflecting mirror 40 is positioned so as not to block the laser light Lb collected by the front lens groups L1 and L2. However, the positional relationship may be such that the laser beam Lb overlaps the reflection mirror 40.

集光レンズL5は、ダイクロイックミラー30および反射ミラー40で反射された光を集光し、集光した光をライトトンネル70へ入射させる。レンズL5の光軸C3は、レンズL5の中心であり、光軸C3は、反射ミラー40とダイクロイックミラー30の光軸と同一であり、かつ光軸C1、C2と直交する。従って、ダイクロイックミラー30および反射ミラー40で反射された光は、集光レンズL5によって同一光路上に集光される。   The condensing lens L5 condenses the light reflected by the dichroic mirror 30 and the reflecting mirror 40 and makes the collected light enter the light tunnel 70. The optical axis C3 of the lens L5 is the center of the lens L5, and the optical axis C3 is the same as the optical axes of the reflection mirror 40 and the dichroic mirror 30, and is orthogonal to the optical axes C1 and C2. Therefore, the light reflected by the dichroic mirror 30 and the reflection mirror 40 is condensed on the same optical path by the condenser lens L5.

上記したように後群レンズL3、L4は、ダイクロイックミラー30と蛍光体ホイール50との間に配され、ダイクロイックミラー30を透過した青色帯域の光を、蛍光体ホイール50の表面に集光する。蛍光体ホイール50は、図3に示すように、モータ60によって一定速度で回転される円板状の回転体であって、その表面には、円周方向に、青色帯域の光を反射する反射領域52、青色帯域の光によって励起されて赤色帯域の光を発光する第1の蛍光体領域54、青色帯域の光によって励起されて緑色帯域の光を発光する第2の蛍光体領域56を含んでいる。反射領域52、第1の蛍光体領域54、および第2の蛍光体領域56は、半径方向に一定の幅を有し、この幅は、後群レンズL3、L4によって集光されたスポットPの径よりも幾分大きい。また、反射領域52、第1の蛍光体領域54、および第2の蛍光体領域56の円周方向の長さ、すなわちそれぞれの内角は、要求されるR、G、Bの輝度等に応じて適宜選択される。   As described above, the rear lens groups L3 and L4 are arranged between the dichroic mirror 30 and the phosphor wheel 50, and condense the light in the blue band transmitted through the dichroic mirror 30 on the surface of the phosphor wheel 50. As shown in FIG. 3, the phosphor wheel 50 is a disk-like rotating body that is rotated at a constant speed by a motor 60, and the surface thereof reflects the light in the blue band in the circumferential direction. The region 52 includes a first phosphor region 54 that emits light in the red band when excited by light in the blue band, and a second phosphor region 56 that emits light in the green band when excited by light in the blue band. It is out. The reflection region 52, the first phosphor region 54, and the second phosphor region 56 have a certain width in the radial direction, and this width is the width of the spot P collected by the rear group lenses L3 and L4. Somewhat larger than the diameter. In addition, the circumferential lengths of the reflection region 52, the first phosphor region 54, and the second phosphor region 56, that is, the respective inner angles thereof, depend on the required R, G, B luminances, etc. It is selected appropriately.

好ましい態様では、蛍光体ホイール50は、ガラス、樹脂または金属から構成された基材を含む。好ましい例では、回転体の表面は、R、G、Bの波長の光を反射する反射鏡を構成し、第1の蛍光体領域54および第2の蛍光体領域56は、当該反射鏡の表面に積層された蛍光体層54a、54bを含んで構成される。また、基材の表面に少なくとも青色帯域の光を反射する反射層を形成してもよい。さらに、反射領域52は、入射した青色帯域の光を微小に拡散させるようにするため、その表面に凹凸を形成するものであってもよい。   In a preferred embodiment, the phosphor wheel 50 includes a base material made of glass, resin, or metal. In a preferred example, the surface of the rotator constitutes a reflecting mirror that reflects light of R, G, and B wavelengths, and the first phosphor region 54 and the second phosphor region 56 are the surfaces of the reflecting mirror. The phosphor layers 54a and 54b are laminated. Further, a reflective layer that reflects at least blue band light may be formed on the surface of the substrate. Further, the reflection region 52 may be formed with irregularities on its surface so as to diffuse the incident blue band light minutely.

第1の蛍光体領域54は、上記したように、基材の表面に、青色帯域のレーザ光によって励起され、赤色帯域の光を発光する蛍光体層54aを含む。蛍光体層54aは、基材の表面に形成されてもよいし、基材の表面に反射層を形成し、当該反射層上に形成されるものでもよい。なお、図3(B)に示される蛍光体層54aは、その厚さがより誇張して示されていることに留意すべきである。同様に、第2の蛍光体領域56は、青色帯域の光によって励起され、緑色帯域の光を発光する蛍光体層56aを含む。蛍光体層54a、56aを構成する蛍光体材料には、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系、TAG(テルビウム・アルミニウム・ガーネット)系、サイアロン系、BOS(バリウム・オルソシリケート)系、窒化化合物系が知られている。蛍光体層54a、56aは、例えば、蛍光体材料と樹脂材料やセラミック材料に混ぜ合わせたものを基材表面の塗布したり、蛍光体材料を混ぜ合わせたシート状のものと基材表面に貼り付けるようにしてもよい。こうして、蛍光体ホイール50の表面には、スポットPの青色帯域の光が照射され、蛍光体ホイール50が回転されることで、反射領域52、第1および第2の蛍光体領域54、56がスポットPで光学的に走査される。   As described above, the first phosphor region 54 includes the phosphor layer 54a that is excited by the blue band laser light and emits the red band light on the surface of the base material. The phosphor layer 54a may be formed on the surface of the base material, or may be formed on the reflective layer by forming a reflective layer on the surface of the base material. It should be noted that the thickness of the phosphor layer 54a shown in FIG. 3B is exaggerated. Similarly, the second phosphor region 56 includes a phosphor layer 56a that is excited by blue band light and emits green band light. The phosphor materials constituting the phosphor layers 54a and 56a include YAG (yttrium, aluminum, garnet), TAG (terbium, aluminum, garnet), sialon, BOS (barium orthosilicate), and nitride compounds. It has been known. The phosphor layers 54a and 56a are, for example, applied on the surface of the base material mixed with a phosphor material and a resin material or a ceramic material, or pasted on the surface of the base material and a sheet-like material mixed with the phosphor material. You may make it attach. Thus, the surface of the phosphor wheel 50 is irradiated with the light in the blue band of the spot P, and the phosphor wheel 50 is rotated so that the reflection region 52 and the first and second phosphor regions 54 and 56 are formed. The spot P is optically scanned.

なお、上記の例では、蛍光体ホイール50には、赤色帯域および緑色帯域の光を発光させるための蛍光体層54a、56aが形成されたが、青色レーザ光によって励起される光は、必ずしも赤色帯域および緑色帯域の光に限定されるものではない。例えば、黄色、マゼンタ、シアンの帯域の光が励起されるような蛍光体層を形成するものであってもよい。   In the above example, the phosphor wheel 50 is formed with the phosphor layers 54a and 56a for emitting light in the red band and the green band. However, the light excited by the blue laser light is not necessarily red. It is not limited to light in the band and the green band. For example, a phosphor layer that excites light in the yellow, magenta, and cyan bands may be formed.

次に、R、G、Bの光がシーケンシャルに生成される動作を図4を参照して説明する。図4(A)は、蛍光体ホイール50の反射領域52によって青色帯域の光が正規反射された状態を示している。すなわち、前群レンズL1、L2からの平行な光線束Lbは、ダイクロイックミラー30を透過し、後群レンズL3、L4の光軸C2からシフトされた片側半分に入射される。この光線束Lbは、後群レンズL3、L4によって蛍光体ホイール50の反射領域52を照射する。このとき、光線束Lbは正規反射され、すなわち光軸C2に対する光線束Lbの入射角と反射角は略等しい。従って、蛍光体ホイール50で反射された光線束Lbは、後群レンズL3、L4の反対側から出射され、さらにその光Lbは、ダイクロイックミラー30を透過して、反射ミラー40によってほぼ直角に反射され、集光レンズL5によって集光される。   Next, an operation of sequentially generating R, G, and B light will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows a state in which blue band light is regularly reflected by the reflection region 52 of the phosphor wheel 50. That is, the parallel light bundles Lb from the front lens groups L1 and L2 are transmitted through the dichroic mirror 30 and incident on one half of the rear lens groups L3 and L4 shifted from the optical axis C2. The light beam Lb irradiates the reflection region 52 of the phosphor wheel 50 by the rear lens groups L3 and L4. At this time, the light beam Lb is regularly reflected, that is, the incident angle and the reflection angle of the light beam Lb with respect to the optical axis C2 are substantially equal. Accordingly, the light beam Lb reflected by the phosphor wheel 50 is emitted from the opposite side of the rear lens groups L3 and L4, and the light Lb passes through the dichroic mirror 30 and is reflected by the reflecting mirror 40 at a substantially right angle. And condensed by the condenser lens L5.

図4(B)は、蛍光体ホイール50の第1または第2の蛍光体領域54、56によって赤色帯域または緑色帯域の光が反射される状態を示している。すなわち、図4(A)のときと同様に、青色帯域の光線束Lbが第1の蛍光体領域54を照射する。光線束Lbによって励起された蛍光体層54aは、赤色帯域の光を発光する。このとき、赤色帯域の光は、ランバーシアン状(均一拡散)に広がる光となる。ランバーシアン状に反射された赤色帯域の光Lrは、レンズL4、L3によって集光され、さらにその光は、ダイクロイックミラー30によってほぼ直角に反射され、集光レンズL5に入射される。この動作は、第2の蛍光体領域56が緑色帯域の光Lgを発光するときも同様である。   FIG. 4B shows a state in which red band or green band light is reflected by the first or second phosphor regions 54 and 56 of the phosphor wheel 50. That is, as in the case of FIG. 4A, the light flux Lb in the blue band irradiates the first phosphor region 54. The phosphor layer 54a excited by the light beam Lb emits light in the red band. At this time, the light in the red band becomes light spreading in a Lambertian shape (uniform diffusion). The red band light Lr reflected in a Lambertian shape is condensed by the lenses L4 and L3, and further reflected by the dichroic mirror 30 at a substantially right angle and is incident on the condensing lens L5. This operation is the same when the second phosphor region 56 emits green band light Lg.

こうして、青色帯域のレーザ光源を用いて、R、G、Bのレーザ光線束がシーケンシャルに生成され、これがライトトンネル70からデジタルミラーデバイス(DMD)等に向けられる。ここには詳細に示さないが、DMDは、複数のミラー素子が二次元アレイ状に形成され、各ミラー素子は、デジタル画像データに従い第1の角度または第2の角度に傾斜され、DMDによって反射されたR、G、Bの光は、投射画像を生成する。   In this way, R, G, and B laser beam bundles are sequentially generated using the blue-band laser light source and directed from the light tunnel 70 to a digital mirror device (DMD) or the like. Although not shown in detail here, the DMD has a plurality of mirror elements formed in a two-dimensional array, and each mirror element is tilted to the first angle or the second angle according to the digital image data and reflected by the DMD. The R, G, and B light generated generates a projection image.

このように、本実施例によれば、蛍光体ホイール50が、R、G、Bのすべてを反射させ、かつダイクロイックミラー30および反射ミラー40が選択的にR、G、Bの光を反射させるようにしたので、照明光学系10に必要な光学部材を低減させ、コンパクトな構成を得ることができる。特に、ダイクロイックミラー30と反射ミラー40は、同方向に重複するように配置され、ダイクロイックミラー30と蛍光体ホイール50の間に後群レンズL3、L4を介在させる構成であるため、省スペース化がより促進される。   Thus, according to the present embodiment, the phosphor wheel 50 reflects all of R, G, and B, and the dichroic mirror 30 and the reflection mirror 40 selectively reflect R, G, and B light. Since it did in this way, the optical member required for the illumination optical system 10 can be reduced, and a compact structure can be obtained. In particular, the dichroic mirror 30 and the reflection mirror 40 are arranged so as to overlap in the same direction, and the rear group lenses L3 and L4 are interposed between the dichroic mirror 30 and the phosphor wheel 50, so that space saving is achieved. More promoted.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。図5は、第2の実施例に係る照明光学系10Aの原理を示す図である。第2の実施例は、第1の実施例で用いたダイクロイックミラー30、反射ミラー40および後群レンズLを2組備え、ビームスプリッターで分離された2つの光線束からそれぞれR、G、Bを生成し、それらを最後に合成するものである。但し、蛍光体ホイールは、複数用いるのではなく単数であり、その表面には、円周方向に2組の反射領域、第1および第2の蛍光体領域が形成される。また、後群レンズLは、単一のレンズによって構成されている。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram showing the principle of the illumination optical system 10A according to the second embodiment. In the second embodiment, two sets of the dichroic mirror 30, the reflection mirror 40, and the rear group lens L used in the first embodiment are provided, and R, G, and B are respectively obtained from two beam bundles separated by the beam splitter. Generated and synthesized at the end. However, a plurality of phosphor wheels are used instead of a single one, and two sets of reflection regions and first and second phosphor regions are formed on the surface in the circumferential direction. Further, the rear lens group L is constituted by a single lens.

同図に示すように、前群レンズL1、L2からの平行な光線束Lbは、ビームスプリッター200によって2つの光線束Lb1、Lb2に分離される。分離された光線束Lb1については、第1の実施例のときと同様に、ダイクロイックミラー30、後群レンズL、蛍光体ホイール50A、ダイクロイックミラー30または反射ミラー40を経由して、R、G、Bの光が集光レンズL5に入射される。光線束Lb1は、図5(B)に示すように、蛍光体ホイール50Aの外周側にフォーカスされ、そのスポットPで反射領域52、第1および第2の蛍光体領域54、56を光学的に走査する。   As shown in the figure, the parallel light bundles Lb from the front lens groups L1 and L2 are separated into two light bundles Lb1 and Lb2 by the beam splitter 200. As for the separated light bundle Lb1, as in the first embodiment, R, G, and R via the dichroic mirror 30, the rear group lens L, the phosphor wheel 50A, the dichroic mirror 30 or the reflection mirror 40 are used. The B light is incident on the condenser lens L5. As shown in FIG. 5B, the light beam Lb1 is focused on the outer peripheral side of the phosphor wheel 50A, and the reflection region 52, the first and second phosphor regions 54, 56 are optically moved at the spot P. Scan.

もう一方の光線束Lb2は、反射ミラー210によってほぼ直角に反射され、光線束Lb1と平行にされる。反射ミラー210の中心または光軸C4は、後群レンズLAの光軸C2からシフトされ、光線束Lb2は、ダイクロイックミラー30Aを介して後群レンズLAの片側半分に入射される。入射した光線束Lb2は、後群レンズLAによって蛍光体ホール50Aの内周側のスポットQにフォーカスされ、スポットQによって、反射領域82、第1および第2の蛍光体領域84、86を光学的に走査する。蛍光体ホイール50Aで反射された青色帯域の光Lb2は、ダイクロイックミラー30Aを介して反射ミラー40Aによってほぼ直角に反射され、蛍光体ホイール50Aで反射された赤色帯域の光および緑色帯域の光は、ダイクロイックミラー30Aによってほぼ直角に反射され、集光レンズL5に入射される。図5(C)は、スポットPおよびスポットQのR、G、Bの輝度を合成したときの合成輝度を表している。蛍光体ホイール80A上の外周側の反射領域52、第1および第2の蛍光体領域54、56の配列と、内周側の反射領域82、第1および第2の蛍光体領域84、86の配列は、R、G、Gが生成されるタイミングが同期するように調整される。   The other light beam Lb2 is reflected substantially at right angles by the reflecting mirror 210 and is made parallel to the light beam Lb1. The center of the reflection mirror 210 or the optical axis C4 is shifted from the optical axis C2 of the rear group lens LA, and the light beam Lb2 is incident on one half of the rear group lens LA via the dichroic mirror 30A. The incident light bundle Lb2 is focused on the spot Q on the inner peripheral side of the phosphor hole 50A by the rear group lens LA, and the reflection region 82 and the first and second phosphor regions 84 and 86 are optically reflected by the spot Q. To scan. The light Lb2 in the blue band reflected by the phosphor wheel 50A is reflected almost at right angles by the reflecting mirror 40A via the dichroic mirror 30A, and the light in the red band and the green band reflected by the phosphor wheel 50A is The light is reflected at a substantially right angle by the dichroic mirror 30A and enters the condenser lens L5. FIG. 5C represents the combined luminance when the luminances of R, G, and B of the spot P and the spot Q are combined. The arrangement of the reflection region 52 on the outer peripheral side on the phosphor wheel 80A, the first and second phosphor regions 54 and 56, the reflection region 82 on the inner peripheral side, and the first and second phosphor regions 84 and 86 The arrangement is adjusted so that the timings at which R, G, and G are generated are synchronized.

次に、本発明の第3の実施例に係る光合成ユニットについて説明する。本実施例の光合成ユニット100は、概ね6面体の矩形状のハウジング110を含む。ハウジング110の一方の側面には、青色帯域のレーザ光線を入力するための入力部が形成される。入力部は、例えば、レーザ光線束をハウジング内に透過させるための開口であることができる。あるいは他の態様では、入力部の開口に凸レンズまたは凹レンズなどが取り付けられ、入力されるレーザ光線束をコリメートするようにしてもよい。さらにハウジング内に、1つまたは複数の凸レンズまたは凹レンズを配置させ、入力部から入力されたレーザ光線束をハウジング内でコリメートさせるようにしてもよい。   Next, a photosynthesis unit according to the third embodiment of the present invention will be described. The photosynthetic unit 100 of this embodiment includes a substantially hexahedral rectangular housing 110. On one side surface of the housing 110, an input portion for inputting a blue band laser beam is formed. The input unit can be, for example, an opening for transmitting the laser beam bundle into the housing. Alternatively, in another aspect, a convex lens or a concave lens may be attached to the opening of the input unit to collimate the input laser beam bundle. Furthermore, one or a plurality of convex lenses or concave lenses may be arranged in the housing, and the laser beam bundle input from the input unit may be collimated in the housing.

入力部である開口を介してから青色帯域の4つのレーザ光線束Lb1〜Lb4が入力される。レーザ光線束Lb1、Lb2は、開口の下側から内部に入力され、レーザ光線束Lb3、Lb4は、開口の上側から入力される。例えば、図6(B)に示すように、開口の基準Cを境界に、下方に光軸C1を有する光学系と上方に光軸C2を有する光学系とに分離される。好ましい態様では、入力部の開口は、アレイ光源を機械的かつ熱的に結合できるような形状に加工され得る。あるいは、入力部の開口は、図2に示すようなアレイ光源を含む支持部材22を機械的かつ熱的に結合できるような形状に加工され得る。入力部が設けられた側面と対向する側面には出力部が設けら、出力部は、ハウジング内で合成された光を外部へ出力する。   Four laser beam bundles Lb1 to Lb4 in the blue band are input through the opening serving as the input unit. The laser beam bundles Lb1 and Lb2 are input to the inside from the lower side of the opening, and the laser beam bundles Lb3 and Lb4 are input from the upper side of the opening. For example, as shown in FIG. 6B, the optical system having the optical axis C1 on the lower side and the optical system having the optical axis C2 on the upper side are separated from the reference C of the opening as a boundary. In a preferred embodiment, the input aperture can be machined into a shape that allows the array light sources to be mechanically and thermally coupled. Alternatively, the opening of the input portion can be processed into a shape that allows the support member 22 including the array light source as shown in FIG. 2 to be mechanically and thermally coupled. An output unit is provided on the side surface opposite to the side surface on which the input unit is provided, and the output unit outputs the light combined in the housing to the outside.

レーザ光線束Lb1〜Lb4は、例えば、図2に示すようなアレイ光源から発せられる。ここには、4つのレーザ光線束Lb1〜Lb4が入力される例が示されているが、入力されるレーザ光線束の数は任意に選択することができる。例えば、入力されるレーザ光線束は1つ、2つ、3つまたは4つのいずれでもよい。また、アレイ光源の数は、レーザ光線束の数と等しい数、またはそれより少ない数にすることができる。例えば、入力されるレーザ光線束の数が4つであるとき、アレイ光源の数は4つであってもよい。また、図5に示したときのようにビームスプリッターを用いるならば、アレイ光源の数は、レーザ光線束の数少なくてもよい。   The laser beam bundles Lb1 to Lb4 are emitted from, for example, an array light source as shown in FIG. Here, an example in which four laser beam bundles Lb1 to Lb4 are input is shown, but the number of input laser beam bundles can be arbitrarily selected. For example, the input laser beam bundle may be one, two, three, or four. Also, the number of array light sources can be equal to or less than the number of laser beam bundles. For example, when the number of input laser beam bundles is four, the number of array light sources may be four. If a beam splitter is used as shown in FIG. 5, the number of array light sources may be less than the number of laser beam bundles.

ハウジング110の内部には、複数のレンズ、ミラーおよびカラーホイールが取り付けられる。光合成ユニットは、図5に示す第2の実施例の光合成の原理を適用することができる。すなわち、図6に示す光合成ユニットは、図5に示す照明光学系の主要な構成を2組含んで構成される。ハウジング110の一方の側面側には、第1のカラーホイール120Aが取り付けられる。第1のカラーホイール120Aは、図6(B)に示すように、基準線Cから下側の光軸C1を中心に回転される。また、これと対向する側面側には、第2のカラーホイール120Bが取り付けられる。第2のカラーホール120Bは、上側の光軸C2を中心に回転される。第1および第2のカラーホール120A、120Bには、図5(B)に示したように、反射領域52、第1および第2の蛍光体領域54、56と、反射領域82、第1および第2の蛍光体領域84、86がそれぞれ形成される。また、第1および第2のカラーホイール120A、120Bは、それぞれモータ130によって同期するように回転される。   A plurality of lenses, a mirror, and a color wheel are attached inside the housing 110. The photosynthesis unit can apply the principle of photosynthesis of the second embodiment shown in FIG. That is, the light combining unit shown in FIG. 6 includes two sets of main components of the illumination optical system shown in FIG. A first color wheel 120 </ b> A is attached to one side surface of the housing 110. The first color wheel 120A is rotated around the optical axis C1 on the lower side from the reference line C, as shown in FIG. The second color wheel 120B is attached to the side surface facing this. The second color hole 120B is rotated around the upper optical axis C2. As shown in FIG. 5B, the first and second color holes 120A and 120B include a reflection region 52, first and second phosphor regions 54 and 56, a reflection region 82, first and Second phosphor regions 84 and 86 are formed, respectively. The first and second color wheels 120A and 120B are rotated by the motor 130 so as to be synchronized.

レーザ光線束Lb1は、ミラーM1によって反射され、反射された光線束Lb1は、集光レンズL1によってカラーホイール120A上に集光される。例えば、光線束Lb1は、カラーホイール120AのスポットPにフォーカスされる。青色帯域の光は、カラーホイール120Aによって正規反射され、R、G光はランバーシアン状に反射される。青色帯域の光線束Lb1は、ミラーM1Aによって反射され、レンズLoに入射され、R、B光は、ダイクロイックミラーM1によって反射され、レンズLoに入射される。なお、以降の説明で、Mは、青色帯域の光を反射するミラー(全反射ミラーを含む)、DMは、青色帯域の光を透過しR、Bの光を反射するダイクロイックミラーを意味する。   The laser beam bundle Lb1 is reflected by the mirror M1, and the reflected beam bundle Lb1 is collected on the color wheel 120A by the condenser lens L1. For example, the light beam Lb1 is focused on the spot P of the color wheel 120A. The blue band light is regularly reflected by the color wheel 120A, and the R and G lights are reflected in a Lambertian pattern. The light beam Lb1 in the blue band is reflected by the mirror M1A and is incident on the lens Lo, and the R and B lights are reflected by the dichroic mirror M1 and are incident on the lens Lo. In the following description, M represents a mirror that reflects blue band light (including a total reflection mirror), and DM represents a dichroic mirror that transmits blue band light and reflects R and B light.

レーザ光線束Lb2は、ミラーM2によって反射され、反射された光線束Lb2は、集光レンズL2によってカラーホイール120A上に集光される。例えば、光線束Lb2は、カラーホイール120AのスポットQにフォーカスされる。カラーホイール120Aによって反射されたR、G、Bの光は、上記実施例のときと同様に、ミラーM2A、ダイクロイックミラーDM2によってレンズLoに向けて反射される。   The laser beam bundle Lb2 is reflected by the mirror M2, and the reflected beam bundle Lb2 is collected on the color wheel 120A by the condenser lens L2. For example, the light beam Lb2 is focused on the spot Q of the color wheel 120A. The R, G, and B lights reflected by the color wheel 120A are reflected toward the lens Lo by the mirror M2A and the dichroic mirror DM2, as in the above embodiment.

レーザ光線束Lb3は、ミラーM3によって反射され、反射された光線束Lb3は、集光レンズL3によってカラーホイール120B上に集光される。例えば、光線束Lb3は、カラーホイール120BのスポットQにフォーカスされる。カラーホイール120Bによって反射されたR、G、Bの光は、上記実施例のときと同様に、ミラーM3A、ダイクロイックミラーDM3によってレンズLoに向けて反射される。   The laser beam bundle Lb3 is reflected by the mirror M3, and the reflected beam bundle Lb3 is collected on the color wheel 120B by the condenser lens L3. For example, the light beam Lb3 is focused on the spot Q of the color wheel 120B. The R, G, and B lights reflected by the color wheel 120B are reflected toward the lens Lo by the mirror M3A and the dichroic mirror DM3, as in the above embodiment.

レーザ光線束Lb4は、ミラーM1によって反射され、反射された光線束Lb4は、集光レンズL4によってカラーホイール120B上に集光される。例えば、光線束Lb4は、カラーホイール120BのスポットPにフォーカスされる。カラーホイール120Bによって反射されたR、G、Bの光は、上記実施例のときと同様に、ミラーM4A、ダイクロイックミラーDM4によってレンズLoに向けて反射される。   The laser beam bundle Lb4 is reflected by the mirror M1, and the reflected beam bundle Lb4 is condensed on the color wheel 120B by the condenser lens L4. For example, the light beam Lb4 is focused on the spot P of the color wheel 120B. The R, G, and B lights reflected by the color wheel 120B are reflected toward the lens Lo by the mirror M4A and the dichroic mirror DM4, as in the above embodiment.

カラーホイール120A、120Bによって反射されたR、G、Bの光は、それぞれ同期するように調整され、それ故、レンズLoには、4つのR、G、Bの光が同期して入射される。4つのレーザ光線束は、レンズLoの光軸を中心とする4つの象限にそれぞれ入射され、図示するような4つの光照射パターン140を得ることができる。   The R, G, and B lights reflected by the color wheels 120A and 120B are adjusted so as to be synchronized with each other. Therefore, four R, G, and B lights are incident on the lens Lo in synchronization. . The four laser beam bundles are respectively incident on four quadrants centered on the optical axis of the lens Lo, and four light irradiation patterns 140 as shown in the figure can be obtained.

図7に示す光合成ユニット100Aは、図6をさらに小型化したものであり、同一構成については同一参照番号を付してある。ハウジング内のミラーM、およびダイクロイックミラーDMを適宜配置させることで、図6のときと同様に、レンズLoからは4つの集光された光線束の照射パターンを得ることができる。   The photosynthesis unit 100A shown in FIG. 7 is a further miniaturized version of FIG. 6, and the same reference numerals are assigned to the same components. By appropriately arranging the mirror M and the dichroic mirror DM in the housing, it is possible to obtain an irradiation pattern of four condensed light bundles from the lens Lo as in the case of FIG.

図8は、さらなる光合成ユニットの他の構成例を示す図である。この光合成ユニットは、単一のカラーホイール120を用いて構成され、4つのレーザ光線束Lb1〜Lb4は、左側の側面から入力される。光線束Lb1、Lb2は、下側から入力され、光線束Lb3、Lb4は、上側から入力される。カラーホイール120上の2組の反射領域(Bの反射、R、Gの蛍光体領域)は、4つの光線束によって光学的に走査されるが、各光線束によるR、G、Bの反射光が同期されるように、Bの反射領域およびR、Gの蛍光体領域が設定される。   FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration example of the further photosynthesis unit. This photosynthesis unit is configured using a single color wheel 120, and the four laser beam bundles Lb1 to Lb4 are input from the left side surface. The beam bundles Lb1 and Lb2 are input from the lower side, and the beam bundles Lb3 and Lb4 are input from the upper side. Two sets of reflection areas (B reflection, R and G phosphor areas) on the color wheel 120 are optically scanned by four light bundles. The reflected light of R, G, and B by each light bundle. So that the B reflection region and the R and G phosphor regions are set.

図9は、図8に示す光合成ユニットのさらなる変形例である。この光合成ユニットは、ハウジングの左右の側面からレーザ光線束が入力される。すなわち、左側の側面の下側から光線束Lb1、上側から光線束Lb3が入力され、右側の下側から光線束Lb2、上側から光線束Lb4が入力される。   FIG. 9 is a further modification of the photosynthesis unit shown in FIG. This photosynthesis unit receives a laser beam bundle from the left and right side surfaces of the housing. That is, the light beam Lb1 is input from the lower side of the left side surface, the light beam Lb3 is input from the upper side, the light beam Lb2 is input from the lower side of the right side, and the light beam Lb4 is input from the upper side.

図10は、図9に示す光合成ユニットを利用した照明光学系の一例を示す図である。PCW1は、図9に示すカラーホイール120と同様に構成され、モータM1によって回転されるが、PCW1が、R、Gの蛍光体領域に加えて黄色帯域(Y)の蛍光体領域を包含する点が唯一異なる電である。Lb1〜Lb4のコリメートされた光線束が光合成ユニット100Cの左右から入力され、ミラーおよびダイクロイックミラーM1、M2、M3、M4、集光レンズL1、L2、L3、L4を介してカラーホイール120上に集光され、そこからR、G、Bの光が反射さえ、集光レンズL5によって合成された4つの光線束の合成された照明パターンが生成される。これら4つの合成された光線束は、光学フィルターホイールOCW2を介してライトトンネルLTに入射される。   FIG. 10 is a diagram showing an example of an illumination optical system using the light combining unit shown in FIG. The PCW1 is configured in the same manner as the color wheel 120 shown in FIG. 9 and is rotated by the motor M1, but the PCW1 includes a phosphor region in the yellow band (Y) in addition to the R and G phosphor regions. Is the only different power. Collimated beam bundles Lb1 to Lb4 are input from the left and right of the photosynthesis unit 100C and collected on the color wheel 120 via the mirrors and dichroic mirrors M1, M2, M3, and M4, and the condenser lenses L1, L2, L3, and L4. Even if the R, G, B light is reflected from there, a combined illumination pattern of four light bundles combined by the condenser lens L5 is generated. These four combined beam bundles enter the light tunnel LT via the optical filter wheel OCW2.

光学フィルターホイールOCW2は、モータM1によって回転され、この回転は、カラーホールPCW1の回転と同期される。光学フィルターホイールOCW2は、図示するように、Bを透過させる拡散領域と、Bを反射しRを透過するダイクロイック領域と、Bを反射しGを透過するダイクロイック領域と、Bを反射しYを透過するダイクロイック領域とを備える。集光レンズL5から出力されるR、G、Yの光線束には、正規反射された青色成分の光が包含されるが、そのような青色成分の光が光学フィルターホイールOCW2によって除去される。従って、ライトトンネルLTには、青色帯域の光の混色が抑制されたR、G、B、Yの光が入射される。   The optical filter wheel OCW2 is rotated by the motor M1, and this rotation is synchronized with the rotation of the color hole PCW1. As shown in the figure, the optical filter wheel OCW2 has a diffusion region that transmits B, a dichroic region that reflects B and transmits R, a dichroic region that reflects B and transmits G, and reflects B and transmits Y. And a dichroic area to perform. The R, G, and Y light bundles output from the condenser lens L5 include the blue component light that is regularly reflected, but such blue component light is removed by the optical filter wheel OCW2. Accordingly, light of R, G, B, and Y in which color mixing of light in the blue band is suppressed is incident on the light tunnel LT.

図11に光学フィルターホイールOCW2の概略平面図を示す。光学フィルターホイールOCW2は、半径方向に4つのフィルター領域150、152、154、156を含み、各フィルター領域に、レンズL5によって集光された光線束Lb1〜Lb4がそれぞれ集光される。各フィルター領域150、152、154、156は、上記したように、B透過領域、B反射のR透過領域、B反射のG透過領域およびB反射のY透過領域を含み、これらの領域は、各光線束Lb1、Lb2、Lb3、Lb4が同時にR、G、B、Yのフィルタリングが行われるように調整される。   FIG. 11 shows a schematic plan view of the optical filter wheel OCW2. The optical filter wheel OCW2 includes four filter regions 150, 152, 154, and 156 in the radial direction, and the light bundles Lb1 to Lb4 collected by the lens L5 are collected in each filter region. Each filter region 150, 152, 154, 156 includes a B transmission region, a B reflection R transmission region, a B reflection G transmission region, and a B reflection Y transmission region, as described above. The light bundles Lb1, Lb2, Lb3, and Lb4 are adjusted so that R, G, B, and Y are simultaneously filtered.

図11Aは、さらなる他の変形例の光合成ユニットを用いた照明光学系を示している。同図に示すように、ハウジングの左右から左右からレーザ光線束1〜4が入射される。ハウジングの中心部には、カラーホイールPCW1が配置され、カラーホイールPCW1の両側にレーザ光線束がそれぞれ照射され、そこで、R、G、B、Yの光が反射される。図に示す例では、放熱を良くするために2枚のカラーホイールを積層しているが、単一のカラーホイールの表裏に、反射領域および蛍光体領域を形成するようにしてもよい。また、レーザ光線束3、4の光は、全反射折り返しミラーを介して合成レンズLoに入射される。
本例の光合成ユニットでは、単一のモータを利用するものであるため、ハウジングの小型化にさらに寄与することができる。
FIG. 11A shows an illumination optical system using a light combining unit of still another modification. As shown in the figure, laser beam bundles 1 to 4 are incident from the left and right of the housing. A color wheel PCW1 is disposed at the center of the housing, and laser beam bundles are respectively irradiated on both sides of the color wheel PCW1, where R, G, B, and Y light are reflected. In the example shown in the figure, two color wheels are stacked in order to improve heat dissipation, but a reflective region and a phosphor region may be formed on the front and back of a single color wheel. The light beams of the laser beam bundles 3 and 4 are incident on the synthesis lens Lo via the total reflection folding mirror.
Since the photosynthesis unit of this example uses a single motor, it can further contribute to miniaturization of the housing.

図12は、図10の変形例であり、光学フィルターホイールOCW2の光軸がカラーホイールPCW1の光軸と直交するように光学系が折り曲げて配置された例を示している。図13は、レーザ光源が垂直方向に配置された例を示している。   FIG. 12 is a modification of FIG. 10 and shows an example in which the optical system is bent and arranged so that the optical axis of the optical filter wheel OCW2 is orthogonal to the optical axis of the color wheel PCW1. FIG. 13 shows an example in which laser light sources are arranged in the vertical direction.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施例に限定されるものではないし、第1ないし第7の実施例の中から適宜複数の実施例を組み合わせるものであっても良い。本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to specific examples, and a plurality of examples are appropriately combined from the first to seventh examples. It may be. The present invention can be variously modified and changed within the scope of the gist of the present invention described in the claims.

100:光合成ユニット
110:ハウジング
120A、120B:カラーホイール
130:モータ
150、152、154、156:フィルター領域
PCW1:カラーホイール
OCW2:光学カラーホイール
M:反射ミラー
DM:ダイクロイックミラー
L1、l2、l3、L4:レンズ
Lo:合成レンズ
LT:ライトトンネル
100: Photosynthesis unit 110: Housing 120A, 120B: Color wheel 130: Motor 150, 152, 154, 156: Filter area PCW1: Color wheel OCW2: Optical color wheel M: Reflection mirror DM: Dichroic mirrors L1, l2, l3, L4 : Lens Lo: Synthetic lens LT: Light tunnel

Claims (6)

少なくとも1つの青色帯域のレーザ光線束を入力可能な入力部と、
第1の光軸を有する第1の青色帯域のレーザ光線束と、
第1の光軸と異なる第2の光軸を有する第2の青色帯域のレーザ光線束と、
第1のレーザ光線束によって光学的に走査される第1の円周領域、および第2のレーザ光線束によって光学的に走査される第2の円周領域を含む回転体と、
第1の光軸と異なる光軸を有し、第1のレーザ光線束を第1の円周領域に集光する第1のレンズと、
第2の光軸と異なる光軸を有し、第2のレーザ光線束を第2の円周領域に集光する第2のレンズと、
第1の円周領域から発せられた光と第2の円周領域から発せられた光を合成する合成レンズとを備え、
第1の円周領域は、青色帯域の光を反射する反射領域と、青色帯域の光によって青色帯域と異なる波長の光を生成する蛍光体領域とを含み、
第1の円周領域は、青色帯域の光を反射する反射領域と、青色帯域の光によって青色帯域と異なる波長の光を生成する蛍光体領域とを含み、
前記入力部、前記回転体、第1および第2のレンズ、合成レンズは、ハウジング内に設けられる、光合成ユニット。
An input unit capable of inputting a laser beam bundle of at least one blue band;
A first blue band laser beam bundle having a first optical axis;
A second blue-band laser beam bundle having a second optical axis different from the first optical axis;
A rotating body including a first circumferential region optically scanned by a first laser beam bundle and a second circumferential region optically scanned by a second laser beam bundle;
A first lens having an optical axis different from the first optical axis and condensing the first laser beam bundle on the first circumferential region;
A second lens having an optical axis different from the second optical axis and condensing the second laser beam bundle in the second circumferential region;
A synthetic lens that synthesizes light emitted from the first circumferential region and light emitted from the second circumferential region;
The first circumferential region includes a reflective region that reflects light in the blue band, and a phosphor region that generates light having a wavelength different from that of the blue band by the blue band light,
The first circumferential region includes a reflective region that reflects light in the blue band, and a phosphor region that generates light having a wavelength different from that of the blue band by the blue band light,
The light combining unit, wherein the input unit, the rotating body, the first and second lenses, and the combining lens are provided in a housing.
光合成ユニットは、前記回転体を回転するモータを含む、請求項1に記載の光合成ユニット。 The photosynthetic unit according to claim 1, wherein the photosynthetic unit includes a motor that rotates the rotating body. 光合成ユニットはさらに
第3の光軸を有する第3の青色帯域のレーザ光線束と、
第3の光軸と異なる第4の光軸を有する第4の青色帯域のレーザ光線束と、
第3の光軸と異なる光軸を有し、第3のレーザ光線束を第1の円周領域に集光する第3のレンズと、
第4の光軸と異なる光軸を有し、第4のレーザ光線束を第2の円周領域に集光する第4のレンズとを有する、請求項1または2に記載の光合成ユニット。
The photosynthesis unit further includes a third blue band laser beam bundle having a third optical axis,
A fourth blue-band laser beam bundle having a fourth optical axis different from the third optical axis;
A third lens having an optical axis different from the third optical axis and condensing the third laser beam bundle in the first circumferential region;
3. The photosynthesis unit according to claim 1, further comprising: a fourth lens having an optical axis different from the fourth optical axis and condensing the fourth laser beam bundle on the second circumferential region.
光合成ユニットさらに、
第3の光軸を有する第3の青色帯域のレーザ光線束と、
第3の光軸と異なる第4の光軸を有する第4の青色帯域のレーザ光線束と、
第3の光軸と異なる光軸を有し、第3のレーザ光線束を第1の円周領域に集光する第3のレンズと、
第4の光軸と異なる光軸を有し、第4のレーザ光線束を第2の円周領域に集光する第4のレンズと、
第3のレーザ光線束によって光学的に走査される第1の円周領域、および第4のレーザ光線束によって光学的に走査される第2の円周領域を含む第2の回転体と、
第2の回転体を回転する第2のモータとを有する、請求項1または2に記載の光合成ユニット。
Photosynthesis unit
A third blue-band laser beam bundle having a third optical axis;
A fourth blue-band laser beam bundle having a fourth optical axis different from the third optical axis;
A third lens having an optical axis different from the third optical axis and condensing the third laser beam bundle in the first circumferential region;
A fourth lens having an optical axis different from the fourth optical axis and condensing the fourth laser beam bundle on the second circumferential region;
A second rotating body including a first circumferential region optically scanned by a third laser beam bundle and a second circumferential region optically scanned by a fourth laser beam bundle;
The photosynthesis unit according to claim 1, further comprising a second motor that rotates the second rotating body.
ハウジング内に、回転体からの光を前記合成レンズへ導くための光学系が配置される、請求項1ないし4いずれか1つに記載の光合成ユニット。 5. The light combining unit according to claim 1, wherein an optical system for guiding light from a rotating body to the combining lens is disposed in the housing. 前記入力部は、ハウジングの一面に形成され、第1ないし第4の光線束は、ハウジングの一面から入力される、請求項1ないし5いずれか1つに記載の光合成ユニット。
The photosynthetic unit according to claim 1, wherein the input unit is formed on one surface of the housing, and the first to fourth light bundles are input from one surface of the housing.
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