JP2016109849A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light source device and a projector.
プロジェクターに用いる光源として、半導体レーザー等の固体光源と、固体光源から射出される光によって励起されて蛍光を生じる蛍光体層と、を備えた光源装置が知られている。下記の特許文献1には、複数のレーザー光源とコリメーターレンズと非球面反射面を有する反射部材と平面反射面と蛍光体層とを含む集光ユニットを備えた光源装置が開示されている。特許文献1の光源装置において、レーザー光源から射出された光は、コリメーターレンズにより略平行化された後、反射部材の非球面反射面で反射して集光される。非球面反射面で反射された光は、平面反射面でさらに反射して蛍光体層の所定の領域に集光される。 As a light source used for a projector, a light source device including a solid light source such as a semiconductor laser and a phosphor layer that generates fluorescence when excited by light emitted from the solid light source is known. Patent Document 1 below discloses a light source device including a light collecting unit including a plurality of laser light sources, a collimator lens, a reflecting member having an aspheric reflecting surface, a flat reflecting surface, and a phosphor layer. In the light source device of Patent Document 1, light emitted from a laser light source is substantially collimated by a collimator lens, and then reflected and collected by an aspherical reflecting surface of a reflecting member. The light reflected by the aspherical reflecting surface is further reflected by the planar reflecting surface and condensed on a predetermined region of the phosphor layer.
特許文献1には、蛍光体層から射出される光の輝度を高めるために、上記の集光ユニットを2組用いた光源装置の例が開示されている。この例では、複数のレーザー光源は、二つの集光ユニットが並ぶ方向に配列されている。複数のレーザー光源から射出される光の進行方向と平行な方向から二つの集光ユニットを見たとき、全てのレーザー光源が平面反射面の外側に位置している。この構成では、レーザー光源の配列方向の光源装置の寸法が大きくなる、という問題がある。 Patent Document 1 discloses an example of a light source device using two sets of the above-described condensing units in order to increase the luminance of light emitted from a phosphor layer. In this example, the plurality of laser light sources are arranged in a direction in which two light collecting units are arranged. When the two condensing units are viewed from the direction parallel to the traveling direction of the light emitted from the plurality of laser light sources, all the laser light sources are located outside the plane reflecting surface. In this configuration, there is a problem that the size of the light source device in the arrangement direction of the laser light sources is increased.
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、複数の固体光源を備えた小型の光源装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の光源装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。 One embodiment of the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a small light source device including a plurality of solid-state light sources. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a projector including the light source device described above.
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の光源装置は、複数の固体光源を備えた光源ユニットと、前記光源ユニットから射出された光を反射する第1の反射素子と、前記複数の固体光源のうちの第1の固体光源の光射出方向に配置され、前記第1の反射素子で反射された前記光を反射する第2の反射素子と、前記第2の反射素子で反射された前記光が入射する蛍光体層と、前記第1の固体光源から射出された光を、前記第2の反射素子を迂回させて前記第1の反射素子に導く導光光学系と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a light source device according to one aspect of the present invention includes a light source unit including a plurality of solid-state light sources, a first reflective element that reflects light emitted from the light source unit, A second reflective element that is arranged in the light emission direction of the first solid light source among the plurality of solid light sources and reflects the light reflected by the first reflective element, and reflected by the second reflective element A phosphor layer on which the light is incident, and a light guide optical system that guides the light emitted from the first solid-state light source to the first reflective element while bypassing the second reflective element. It is characterized by providing.
本発明の一つの態様の光源装置は、第2の反射素子が、第1の固体光源の光射出方向に配置され、かつ、第1の固体光源から射出された光が、導光光学系によって第2の反射素子を迂回し第1の反射素子に導かれる構成を有する。そのため、複数の固体光源のうちの第1の固体光源は、第2の反射素子の後方(第2の反射素子の反射面とは反対側)、かつ、第2の反射素子で反射された光の光軸と平行な方向から見て、第1の固体光源と第2の反射素子とは、互いに重なる位置に配置されている。これにより、光源装置の小型化が図れる。 In the light source device according to one aspect of the present invention, the second reflecting element is disposed in the light emission direction of the first solid light source, and the light emitted from the first solid light source is transmitted by the light guide optical system. The second reflective element is bypassed and guided to the first reflective element. Therefore, the first solid light source among the plurality of solid light sources is light behind the second reflective element (on the side opposite to the reflective surface of the second reflective element) and reflected by the second reflective element. When viewed from a direction parallel to the optical axis, the first solid-state light source and the second reflecting element are arranged at positions overlapping each other. Thereby, size reduction of a light source device can be achieved.
本発明の一つの態様の光源装置において、前記導光光学系は、一対のミラーを含んでいてもよい。
この構成によれば、低いコストで簡易な構成の導光光学系を提供することができる。
In the light source device according to one aspect of the present invention, the light guide optical system may include a pair of mirrors.
According to this configuration, it is possible to provide a light guide optical system having a simple configuration at low cost.
本発明の一つの態様の光源装置において、前記導光光学系は、2つの反射面を有するプリズムを含んでいてもよい。
この構成によれば、2つの反射面の平行度がプリズム作製時の加工精度で決まるため、実装精度に依らない導光光学系を提供することができる。
In the light source device according to one aspect of the present invention, the light guide optical system may include a prism having two reflecting surfaces.
According to this configuration, since the parallelism of the two reflecting surfaces is determined by the processing accuracy at the time of manufacturing the prism, it is possible to provide a light guide optical system that does not depend on the mounting accuracy.
本発明の一つの態様の光源装置において、前記導光光学系に入射する光の光軸と前記導光光学系から射出される光の光軸とは、略平行であることが望ましい。
この構成によれば、例えば一対のレンズアレイ等で構成されるホモジナイザーを第2の反射素子と蛍光体層との間の光路中に挿入した場合、レンズアレイの各々のレンズに確実に光を入射させることができる。これにより、蛍光体層の照度分布をトップハット状の分布とすることができる。
In the light source device according to one aspect of the present invention, it is desirable that an optical axis of light incident on the light guide optical system and an optical axis of light emitted from the light guide optical system are substantially parallel.
According to this configuration, for example, when a homogenizer composed of a pair of lens arrays or the like is inserted into the optical path between the second reflecting element and the phosphor layer, light is reliably incident on each lens of the lens array. Can be made. Thereby, the illumination intensity distribution of a fluorescent substance layer can be made into top hat-shaped distribution.
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第1の固体光源から射出されて前記導光光学系から射出される光の光軸は、前記複数の固体光源のうちの第2の固体光源から射出される光の光軸と第3の固体光源から射出される光の光軸との間に位置する構成であってもよい。
この構成によれば、複数の固体光源から射出される複数の光全体の光束幅を狭めることができる。これにより、第1の反射素子を小型化することができる。
In the light source device according to one aspect of the present invention, an optical axis of light emitted from the first solid light source and emitted from the light guide optical system is derived from a second solid light source of the plurality of solid light sources. The structure located between the optical axis of the light inject | emitted, and the optical axis of the light inject | emitted from the 3rd solid light source may be sufficient.
According to this configuration, it is possible to narrow the luminous flux width of the plurality of light emitted from the plurality of solid light sources. Thereby, a 1st reflective element can be reduced in size.
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置を備えたことにより、小型のプロジェクターを実現できる。
A projector according to one aspect of the present invention includes a light source device according to one aspect of the present invention, a light modulation device that forms image light by modulating light emitted from the light source device according to image information, A projection optical system for projecting image light.
The projector according to one aspect of the present invention includes the light source device according to one aspect of the present invention, whereby a small projector can be realized.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1および図2を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、3つの透過型液晶ライトバルブを用いたプロジェクターの一例である。
図1は、本実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。図2は、本実施形態の光源装置を示す概略構成図である。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The projector according to the present embodiment is an example of a projector using three transmissive liquid crystal light valves.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a projector according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the light source device of the present embodiment.
In the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the size may be varied depending on the component.
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、スクリーンSCR上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター1は、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの各色光に対応した3つの光変調装置を備えている。プロジェクター1は、光源装置2の固体光源として、高輝度・高出力の光が得られる半導体レーザーを備えている。プロジェクター1は、光源装置2と、均一照明光学系40と、色分離光学系3と、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bと、合成光学系5と、投射光学系6と、を概略備えている。
As shown in FIG. 1, the projector 1 of this embodiment is a projection type image display device that displays a color image on a screen SCR. The projector 1 includes three light modulation devices corresponding to the respective color lights of red light LR, green light LG, and blue light LB. The projector 1 includes a semiconductor laser that can obtain light with high luminance and high output as a solid light source of the
光源装置2は、白色の照明光WLを均一照明光学系40に向けて射出する。光源装置2には、後述する本発明の第1実施形態の光源装置が用いられる。
The
均一照明光学系40は、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33と、を備える。インテグレーター光学系31は、第1のマルチレンズアレイ31a,第2のマルチレンズアレイ31bから構成されている。均一照明光学系40は、光源装置2から射出された照明光WLの強度分布を被照明領域である光変調装置4R、光変調装置4G、および光変調装置4Bにおいて均一化する。均一照明光学系40から射出された照明光WLは色分離光学系3に入射する。
The uniform illumination
色分離光学系3は、光源装置2から射出された照明光WLを赤色光LRと緑色光LGと青色光LBとに分離する。色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7aと、第2のダイクロイックミラー7bと、第1の反射ミラー8aと、第2の反射ミラー8bと、第3の反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9aと、第2のリレーレンズ9bと、を備えている。
The color separation
第1のダイクロイックミラー7aは、光源装置2から射出された照明光WLを赤色光LRと、緑色光LGおよび青色光LBを含む光と、に分離する機能を有する。第1のダイクロイックミラー7aは、赤色光LRを透過し、緑色光LGおよび青色光LBを反射する。第2のダイクロイックミラー7bは、第1のダイクロイックミラー7aで反射した光を緑色光LGと青色光LBとに分離する機能を有する。第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射し、青色光LBを透過する。
The first
第1の反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されている。第1の反射ミラー8aは、第1のダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを赤色光用光変調装置4Rに向けて反射する。第2の反射ミラー8bと第3の反射ミラー8cとは、青色光LBの光路中に配置されている。第2の反射ミラー8bと第3の反射ミラー8cとは、第2のダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを青色光用光変調装置4Bに導く。緑色光LGは、第2のダイクロイックミラー7bで反射し、緑色光用光変調装置4Gに向けて進む。
The
第1のリレーレンズ9aと第2のリレーレンズ9bとは、青色光LBの光路中における第2のダイクロイックミラー7bの光射出側に配置されている。第1のリレーレンズ9aと第2のリレーレンズ9bとは、青色光LBの光路長が赤色光LRや緑色光LGの光路長よりも長くなることに起因した青色光LBの光損失を補償する機能を有する。
The
赤色光用光変調装置4Rは、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色光LRに対応した画像光を形成する。緑色光用光変調装置4Gは、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色光LGに対応した画像光を形成する。青色光用光変調装置4Bは、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色光LBに対応した画像光を形成する。
The light modulator for
赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、および青色光用光変調装置4Bには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。また、液晶パネルの入射側および射出側には、図示しない偏光板がそれぞれ配置されている。偏光板は、特定の偏光方向を有する直線偏光光を透過させる。
For example, a transmissive liquid crystal panel is used for the light modulator for
赤色光用光変調装置4Rの入射側には、フィールドレンズ10Rが配置されている。緑色光用光変調装置4Gの入射側には、フィールドレンズ10Gが配置されている。青色光用光変調装置4Bの入射側には、フィールドレンズ10Bが配置されている。フィールドレンズ10Rは、赤色光用光変調装置4Rに入射する赤色光LRを平行化する。フィールドレンズ10Gは、緑色光用光変調装置4Gに入射する緑色光LGを平行化する。フィールドレンズ10Bは、青色光用光変調装置4Bに入射する青色光LBを平行化する。
A
合成光学系5は、赤色光LR、緑色光LG、および青色光LBのそれぞれに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系6に向けて射出する。合成光学系5には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。
The combining
投射光学系6は、複数の投射レンズを含む投射レンズ群から構成されている。投射光学系6は、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー画像が表示される。
The projection optical system 6 includes a projection lens group including a plurality of projection lenses. The projection optical system 6 enlarges and projects the image light combined by the combining
以下、光源装置2について説明する。
図2に示すように、光源装置2は、複数の半導体レーザーを備えた光源ユニット21と、導光光学系22と、第1の反射素子23と、第2の反射素子24と、ホモジナイザー光学系25と、位相差板26aと、偏光ビームスプリッター27と、第1のピックアップ光学系28と、蛍光体層を備えた蛍光体ホイール29と、位相差板26bと、第2のピックアップ光学系41と、回転拡散素子42と、を備えている。以下、偏光ビームスプリッターをPBS(Polarized Beam Splitter)と略称する。
Hereinafter, the
As shown in FIG. 2, the
上記の構成要件のうち、光源ユニット21と、導光光学系22と、第1の反射素子23と、第2の反射素子24と、ホモジナイザー光学系25と、位相差板26aと、PBS27と、第2のピックアップ光学系41とは、それぞれの光学中心を図2中に示す光軸AX0に一致させた状態で、光軸AX0上に配置されている。第1のピックアップ光学系28は、PBS27の中心を通り、光軸AX0と直交する光軸AX1上に配置されている。なお、図示していないが、第1の反射素子23は、光軸AX0と平行な方向から見たとき、例えば、ホモジナイザー光学系25を挿入できる開口を有する1つの反射素子で構成されているが、第1の反射素子23の構成はこれに限られない。
Among the above-described constituent elements, the
光源ユニット21は、固体光源としての複数の半導体レーザー43を備える。複数の半導体レーザー43は、基板44の一面に一定の間隔をおいて実装されている。半導体レーザー43は、例えば青色の励起光を射出する。複数の半導体レーザー43は、光軸AX0と直交する面内においてアレイ状に並んで配置されている。図2では8個の半導体レーザー43が図示されているが、複数の半導体レーザー43の個数および配列は特に限定されない。8個の半導体レーザー43のうち、中央の2個の半導体レーザー43(図2における左から4個目と5個目の半導体レーザー43)は、後述する第2の反射素子24の反射面側と反対側、かつ、第2の反射素子24で反射された光の光軸と平行な方向(光軸AX0と平行な方向)から見たとき、第2の反射素子24と重なる位置に配置されている。なお、個々の半導体レーザー43の光射出側に、励起光BLを平行光束に変換するコリメーターレンズが設けられていてもよい。
本実施形態の半導体レーザー43は、特許請求の範囲の固体光源に対応する。
The
The
光源ユニット21、導光光学系22、第1の反射素子23および第2の反射素子24は、光軸AX0を中心として左右対称の構成を有する。そのため、図2において、光軸AX0を中心として左側部分の構成について以下、説明する。
説明の便宜上、図2の左側の4個の半導体レーザー43について、光源ユニット21の最も中央側の半導体レーザー43から左端の半導体レーザー43に向けて順に、第1の半導体レーザー43A、第2の半導体レーザー43B、第3の半導体レーザー43C、第4の半導体レーザー43Dと称する。
The
For convenience of explanation, the four
導光光学系22は、複数のミラー45で構成されている。複数のミラー45は、一対のミラー45A,45Bを含む。対となっている2枚のミラーは、特定の半導体レーザー43から射出された光の光路を変更する機能を発揮する。半導体レーザー43と同様に、図2の左側の4枚のミラー45について、光源ユニットの最も中央側のミラー45から左端のミラー45に向けて順に、第1のミラー45A、第2のミラー45B、第3のミラー45C、第4のミラー45Dと称する。
The light guide
第1のミラー45Aと第2のミラー45Bとは、一対のミラーとして第1の半導体レーザー43Aから射出された光BLの光路を変更する。第1のミラー45Aは、第1の半導体レーザー43Aの光射出側に、第1の半導体レーザー43Aの光軸と45°をなすように配置されている。第2のミラー45Bは、第1のミラー45Aで反射した光の光軸と45°をなすように配置されている。第2のミラー45Bは、第2の半導体レーザー43Bからの射出光の光路と第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路との間に設けられている。そのため、第2のミラー45Bは、第2の半導体レーザー43Bからの射出光の光路および第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路と干渉することはない。
The
これにより、第1の半導体レーザー43Aから射出された光BLは第1のミラー45Aで反射し、光の光路は左回りに90°折り曲げられる。次に、第1のミラー45Aで反射した光BLは第2のミラー45Bで反射し、光の光路は右回りに90°折り曲げられる。このようにして、第1の半導体レーザー43Aから射出された光BLの光路は、導光光学系22を射出した後には、第2の半導体レーザー43Bからの射出光の光路と第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路との間に配置されている。
As a result, the light BL emitted from the
第3のミラー45Cと第4のミラー45Dとは、一対のミラーとして第4の半導体レーザー43Dから射出された光BLの光路を変更する。第4のミラー45Dは、第4の半導体レーザー43Dの光射出側に、第4の半導体レーザー43Dの光軸と45°をなすように配置されている。第3のミラー45Cは、第4のミラー45Dで反射した光の光軸と45°をなすように配置されている。第3のミラー45Cは、第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路と第4の半導体レーザー43Dからの射出光の光路との間に設けられている。そのため、第3のミラー45Cは、第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路および第4の半導体レーザー43Dからの射出光の光路と干渉することはない。導光光学系22に入射する光の光軸と導光光学系22から射出される光の光軸とは、略平行である。
The
これにより、第4の半導体レーザー43Dから射出された光BLは第4のミラー45Dで反射し、光の光路は右回りに90°折り曲げられる。次に、第4のミラー45Dで反射した光は第3のミラー45Cで反射し、光の光路は左回りに90°折り曲げられる。このようにして、第4の半導体レーザー43Dから射出された光の光路は、導光光学系22を射出した後には、第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路に近付いている。
Thereby, the light BL emitted from the
複数の半導体レーザー43から射出された複数の光BLは、導光光学系22から互いに平行に、かつ光軸AX0と平行に射出される。導光光学系22の作用により、第1の半導体レーザー43Aから射出された光の光路が第2の半導体レーザー43Bからの射出光の光路と第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路との間に位置し、第4の半導体レーザー43Dから射出された光の光路が第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路に近付くことにより、光源ユニット21から射出した直後の4本の光の全体の光束幅がW1であったのに対し、導光光学系22の射出後の光束幅はW2に狭まる。このように、導光光学系22は、第1の半導体レーザー43Aから射出された光を、第2の反射素子24を迂回させて第1の反射素子23に導く。
The plurality of lights BL emitted from the plurality of
第1の反射素子23は、例えば放物面ミラーで構成されている。第1の反射素子23は、光源ユニット21から射出された光を反射させる。光源ユニット21から射出された後、導光光学系22を透過した複数の光BLは、第1の反射素子23で反射し、集光された状態で第2の反射素子24に入射する。
The first reflecting
第2の反射素子24は、例えば非球面ミラーで構成されている。第2の反射素子24は、複数の半導体レーザー43のうちの第1の半導体レーザー43Aの光射出方向に配置され、第1の反射素子23で反射した光を反射させる。これにより、第1の反射素子23から射出された光は、第2の反射素子24で反射し、互いに平行な状態でホモジナイザー光学系25に入射する。
The second reflecting
ホモジナイザー光学系25は、第2の反射素子24から射出された光の強度分布を均一な状態の分布、いわゆるトップハット分布に変換する。ホモジナイザー光学系25は、例えば第1のマルチレンズアレイ25a,第2のマルチレンズアレイ25bから構成されている。
The homogenizer
位相差板26aは、例えば回転可能とされた1/2波長板により構成されている。半導体レーザー43から射出された光は直線偏光であるため、1/2波長板の回転角度を適切に設定することにより、位相差板26aを透過した光を、PBS27に対するS偏光成分とP偏光成分とを所定の比率で含む光とすることができる。位相差板26aを回転させることにより、S偏光成分とP偏光成分との比率を変化させることができる。
The
PBS27は、光軸AX0および光軸AX1に対して45°の角度をなすように配置されている。PBS27は、入射した光を、PBS27に対するS偏光成分とP偏光成分とに分離する偏光分離機能を有する。具体的に、PBS27は、入射光のうちのS偏光成分を反射させ、入射光のうちのP偏光成分を透過させる。S偏光成分は、PBS27で反射して蛍光体ホイール29に向かう。P偏光成分は、PBS27を透過して回転拡散素子42に向かう。
The
PBS27から射出されたS偏光の光は、第1のピックアップ光学系28に入射する。第1のピックアップ光学系28は、入射光BLsを蛍光体ホイール29上の蛍光体層47に向けて集光させる。第1のピックアップ光学系28は、例えば第1のピックアップレンズ28a,第2のピックアップレンズ28bから構成されている。
The S-polarized light emitted from the
第1のピックアップ光学系28から射出された光は、蛍光体ホイール29に入射する。蛍光体ホイール29は、いわゆる反射型の回転蛍光板であり、蛍光光を発する蛍光体層47と、蛍光体層47を支持する回転板49と、蛍光体層47と回転板49との間に設けられた蛍光光を反射する反射膜(図示略)と、回転板49を駆動する駆動モーター50と、を有する。回転板49としては、例えば円板が用いられるが、回転板49の形状は円板に限定されず、平板であればよい。駆動モーター50は、制御部(図示略)に電気的に接続され、制御部により回転板49の回転が制御される。
The light emitted from the first pickup
蛍光体層47は、蛍光を発する蛍光体粒子を含み、励起光BLs(青色光)を吸収し、黄色の蛍光に変換して射出する。蛍光体粒子は、励起光BLsを吸収し、蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子は、波長が約450nmの青色光によって励起されて蛍光を発する物質を含み、励起光BLsを黄色の蛍光に変換して射出する。蛍光体粒子としては、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、1種であってもよく、2種以上の材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いてもよい。
The
一方、PBS27から射出されたP偏光の光BLpは、位相差板26bに入射する。位相差板26bは1/4波長板で構成されている。光BLpは、位相差板26bを透過することによって円偏光に変換される。位相差板26bを透過した光BLpは、第2のピックアップ光学系41に入射する。第2のピックアップ光学系41は、入射光を回転拡散素子42に向けて集光させる。第2のピックアップ光学系41は、例えば第1のピックアップレンズ41a、第2のピックアップレンズ41bから構成されている。
On the other hand, the P-polarized light BLp emitted from the
回転拡散素子42は、拡散反射板52と、拡散反射板52を回転させるための駆動モーター53と、を備えている。拡散反射板52は、第2のピックアップ光学系41から射出された円偏光の光BLpをPBS27に向けて拡散反射させる。拡散反射板52は、拡散反射板52に入射した光BLpをランバート反射させることが好ましい。駆動モーター53の回転軸は、光軸AX0と略平行に配置されている。これにより、拡散反射板52は、拡散反射板52に入射する光の光軸に交差する面内で回転可能となっている。拡散反射板52は、回転軸の方向から見て、例えば円形に形成されているが、拡散反射板52の形状は円板に限定されず、平板であればよい。
The
拡散反射板52によって反射され、第2のピックアップ光学系41を再び透過した円偏光の光BLpは、再び位相差板26bを透過して、S偏光の光BLpとなる。
The circularly polarized light BLp reflected by the
蛍光体ホイール29の蛍光体層47から射出された黄色の蛍光光と、回転拡散板42から射出された光BLp(青色光)とは、PBS27によって合成され、白色の照明光WLとなる。照明光WLは、図1に示す均一照明光学系40に入射する。
The yellow fluorescent light emitted from the
本実施形態の光源装置2において、第2の反射素子24は、光源ユニット21の複数の半導体レーザー43のうちの第1の半導体レーザー43A、すなわち光源ユニット21の中央領域に位置する半導体レーザー43の光射出方向に配置されている。言い換えると、第2の反射素子24で反射された光の光軸と平行な方向から第2の反射素子24の反射面を見たとき、第1の半導体レーザー43Aは、第2の反射素子24の後方で第2の反射素子24と重なる位置に配置されている。
In the
また、第1の半導体レーザー43Aから射出された光は、導光光学系22により第2の反射素子24を迂回して第1の反射素子23に導かれる。そのため、第2の反射素子24が第1の半導体レーザー43Aの光射出方向に配置されていても、第1の半導体レーザー43Aからの射出光が第2の反射素子24と干渉するなどの不具合が生じることはない。このようにして、本実施形態によれば、光源ユニット21の小型化を図ることができ、ひいては光源装置2の小型化を図ることができる。さらに、プロジェクター1の小型化を図ることができる。
The light emitted from the
本実施形態の場合、導光光学系22が複数のミラー45で構成されているため、低いコストで簡易な構成の導光光学系を実現できる。また、導光光学系22へ入射する光の光軸と導光光学系22から射出する光の光軸とが略平行であるため、ホモジナイザー光学系25のレンズアレイの対応するレンズの各々に確実に光を入射させることができる。これにより、蛍光体層47上の照度分布を確実にトップハット形状とすることができる。さらに、導光光学系22によって第1の半導体レーザー43Aからの射出光の光路を折り曲げ、第2の半導体レーザー43Bからの射出光の光軸と第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光軸との間に配置している。この構成により、複数の半導体レーザー43から射出される複数の光全体の光束幅を狭めることができる。その結果、第1の反射素子23の小型化を図ることができる。
In the case of this embodiment, since the light guide
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。
本実施形態の光源装置の基本構成は第1実施形態と同様であり、導光光学系の構成が第1実施形態と異なる。
図3は、本実施形態の光源装置を示す概略構成図である。
図3において、第1実施形態の図2と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the light source device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the light guide optical system is different from that of the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the light source device of the present embodiment.
In FIG. 3, the same components as those in FIG. 2 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第1実施形態の光源装置においては、導光光学系が複数のミラーで構成されていた。これに対して、図3に示すように、本実施形態の光源装置62において、導光光学系63は、互いに平行な2つの反射面を有するプリズムを含む。その他の光源装置の構成、およびプロジェクターの構成は、第1実施形態と同様である。
In the light source device of the first embodiment, the light guide optical system is composed of a plurality of mirrors. On the other hand, as shown in FIG. 3, in the
第1のプリズム64は、第1の半導体レーザー43Aから射出された光の光路を変更する。第1のプリズム64は、第1の反射面64aと第2の反射面64bとを有する。第1の反射面64aは、第1の半導体レーザー43Aの光射出側に、第1の半導体レーザー43Aの光軸と45°をなすように配置されている。第2の反射面64bは、第1の反射面64aで反射した光の光軸と45°をなすように配置されている。第2の反射面64bは、第2の半導体レーザー43Bからの射出光の光路と第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路との間に設けられている。第2の半導体レーザー43Bから射出された光は、第1の反射面64aと第2の反射面64bとの間を直進して透過する。
The
これにより、第1の半導体レーザー43Aから射出された光は第1のプリズム64の第1の反射面64aで反射し、光の光路は左回りに90°折り曲げられる。次に、第1の反射面64aで反射した光は、第1のプリズム64内を進行した後、第2の反射面64bで反射し、光の光路は右回りに90°折り曲げられる。このようにして、第1の半導体レーザー43Aから射出された光の光路は、導光光学系63を射出した後には、第2の半導体レーザー43Bからの射出光の光路と第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路との間に配置されている。
Thereby, the light emitted from the
第2のプリズム65は、第4の半導体レーザー43Dから射出された光の光路を変更する。第1の反射面65aは、第4の半導体レーザー43Dの光射出側に、第4の半導体レーザー43Dの光軸と45°をなすように配置されている。第2の反射面65bは、第1の反射面65aで反射した光の光軸と45°をなすように配置されている。第2の反射面65bは、第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路と第4の半導体レーザー43Dからの射出光の光路との間に配置されている。
The
これにより、第4の半導体レーザー43Dから射出された光は第2のプリズム65の第1の反射面65aで反射し、光の光路は右回りに90°折り曲げられる。次に、第1の反射面65aで反射した光は、第2のプリズム65内を進行した後、第2の反射面65bで反射し、光の光路は左回りに90°折り曲げられる。このようにして、第4の半導体レーザー43Dから射出された光の光路は、導光光学系63を射出した後には、第3の半導体レーザー43Cからの射出光の光路に近付いている。
Thereby, the light emitted from the
本実施形態においても、光源装置62の小型化を図ることができる、プロジェクター1の小型化を図ることができる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。
Also in this embodiment, the same effect as 1st Embodiment that the size reduction of the
本実施形態の場合、導光光学系63が第1のプリズム64および第2のプリズム65で構成されており、各プリズムの2つの反射面の平行度はプリズム作製時の加工精度で決まる。そのため、プリズムの実装精度に依らない導光光学系63を実現できる。そのため、導光光学系63に入射する光の光軸と導光光学系63から射出される光の光軸とを平行にしやすい。また、導光光学系63により、複数の半導体レーザー43から射出される複数の光全体の光束幅が狭まり、第1の反射素子23の小型化を図ることができる、という第1実施形態と同様の効果が得られる。
In the case of this embodiment, the light guide
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に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。
例えば上記実施形態の光源装置では、第1の反射素子として放物面ミラー、第2の反射素子として非球面ミラーを用いたが、反射素子の具体的な構成は上記の例に限ることはなく、適宜変更が可能である。その他、光源装置およびプロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the light source device of the above embodiment, a parabolic mirror is used as the first reflecting element and an aspherical mirror is used as the second reflecting element, but the specific configuration of the reflecting element is not limited to the above example. It can be changed as appropriate. In addition, the shape, number, arrangement, material, and the like of various components of the light source device and the projector are not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.
上記実施形態では、本発明による光源装置を、液晶ライトバルブを用いたプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに搭載してもよい。 In the said embodiment, although the light source device by this invention was shown mounted in the projector using a liquid crystal light valve, it was not restricted to this. You may mount in the projector using a digital micromirror device as a light modulation apparatus.
上記実施形態では本発明による光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。 In the above embodiment, the example in which the light source device according to the present invention is mounted on the projector has been shown, but the present invention is not limited to this. The light source device according to the present invention can also be applied to lighting fixtures, automobile headlights, and the like.
1…プロジェクター、2,62…光源装置、4R,4G,4B…光変調装置、6…投射光学系、21…光源ユニット、22,63…導光光学系、23…第1の反射素子、24…第2の反射素子、43…半導体レーザー(固体光源)、43A…第1の半導体レーザー(第1の固体光源)、45…ミラー、47…蛍光体層、64…第1のプリズム、65…第2のプリズム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 2, 62 ... Light source device, 4R, 4G, 4B ... Light modulation device, 6 ... Projection optical system, 21 ... Light source unit, 22, 63 ... Light guide optical system, 23 ... First reflection element, 24 ... 2nd reflective element, 43 ... Semiconductor laser (solid light source), 43A ... 1st semiconductor laser (1st solid light source), 45 ... Mirror, 47 ... Phosphor layer, 64 ... 1st prism, 65 ... Second prism.
Claims (6)
前記光源ユニットから射出された光を反射する第1の反射素子と、
前記複数の固体光源のうちの第1の固体光源の光射出方向に配置され、前記第1の反射素子で反射された前記光を反射する第2の反射素子と、
前記第2の反射素子で反射された前記光が入射する蛍光体層と、
前記第1の固体光源から射出された光を、前記第2の反射素子を迂回させて前記第1の反射素子に導く導光光学系と、
を備えることを特徴とする光源装置。 A light source unit comprising a plurality of solid state light sources;
A first reflective element that reflects light emitted from the light source unit;
A second reflective element that is disposed in a light emitting direction of the first solid light source among the plurality of solid light sources and reflects the light reflected by the first reflective element;
A phosphor layer on which the light reflected by the second reflecting element is incident;
A light guide optical system for guiding the light emitted from the first solid-state light source to the first reflective element, bypassing the second reflective element;
A light source device comprising:
前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクター。 A light source device according to any one of claims 1 to 5,
A light modulation device that forms image light by modulating light emitted from the light source device according to image information; and
And a projection optical system that projects the image light.
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JP2019035800A (en) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | キヤノン株式会社 | Image projection device |
US10495963B2 (en) | 2017-12-06 | 2019-12-03 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source device and projection display apparatus |
US10768517B2 (en) | 2015-03-09 | 2020-09-08 | Seiko Epson Corporation | Light source device and projector |
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