JP2016173390A - Lighting device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置およびプロジェクターに関するものである。 The present invention relates to a lighting device and a projector.
従来、レーザー等の光源から射出された励起光を蛍光体層に照射し、蛍光体層から発せられる光を照明光とする光源装置が知られている。この光源装置では、蛍光体層が設けられた蛍光体ホイールを回転させることで蛍光体層を冷却している。しかし、励起光の光密度が高いことから蛍光体層の単位面積あたりの発熱量が大きくなってしまい、十分な冷却効果が得られていなかった。そこで、振動するミラーを用いて、励起光の照射位置を蛍光体ホイールの径方向に移動させるようにしている(例えば、下記特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light source device that irradiates a phosphor layer with excitation light emitted from a light source such as a laser and uses illumination light as light emitted from the phosphor layer is known. In this light source device, the phosphor layer is cooled by rotating the phosphor wheel provided with the phosphor layer. However, since the light density of the excitation light is high, the calorific value per unit area of the phosphor layer is increased, and a sufficient cooling effect is not obtained. Therefore, the irradiation position of the excitation light is moved in the radial direction of the phosphor wheel using a vibrating mirror (see, for example, Patent Document 1 below).
ところで、下記特許文献2では、液晶パネル(光変調装置)上での照度分布を均一化するためにレンズインテグレーターを利用している。
そこで、上記特許文献1の照明装置にレンズインテグレーターを組み合わせた構成が考えられる。この場合、レンズインテグレーターはダイクロイックミラーで反射されたG光の光路上に設けられる。
By the way, in the following Patent Document 2, a lens integrator is used in order to equalize the illuminance distribution on the liquid crystal panel (light modulation device).
Therefore, a configuration in which a lens integrator is combined with the illumination device of Patent Document 1 can be considered. In this case, the lens integrator is provided on the optical path of the G light reflected by the dichroic mirror.
しかしながら、上記組合せに係る構成では、蛍光体層における発光領域が径方向に移動しているため、レンズインテグレーターのマルチレンズ上での2次光源像が時間的に移動してしまい、光の利用効率が低下するといった問題が生じる。 However, in the configuration according to the above combination, since the light emitting region in the phosphor layer is moved in the radial direction, the secondary light source image on the multilens of the lens integrator is moved in time, and the light use efficiency is increased. This causes a problem of lowering.
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、光利用効率の低下を抑制できる、照明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、上記の照明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 an illumination device that can suppress a decrease in light utilization efficiency. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a projector including the above lighting device.
本発明の第1態様に従えば、第1の光を射出する発光素子と、反射素子と、前記反射素子で反射した前記第1の光の進行方向が時間的に変化するように、前記反射素子を駆動する駆動素子と、前記反射素子で反射した前記第1の光を受けて第2の光を射出する光散乱素子と、前記反射素子と前記光散乱素子との間の光路上に設けられ、前記第1の光と前記第2の光とが入射する、正のパワーを持つレンズと、を備え、前記レンズを透過した前記第2の光が前記反射素子に入射するように構成されている照明装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the reflection element is configured such that the light emitting element that emits the first light, the reflection element, and the traveling direction of the first light reflected by the reflection element change with time. A driving element for driving the element, a light scattering element for receiving the first light reflected by the reflecting element and emitting a second light, and an optical path between the reflecting element and the light scattering element. And a lens having a positive power through which the first light and the second light are incident, and the second light transmitted through the lens is configured to be incident on the reflective element. A lighting device is provided.
本実施形態によれば、光散乱素子から射出された第2の光がレンズを介して反射素子に入射するため、例えば、反射素子で反射した第2の光の光路上に配置された光学部材上において、第2の光が形成する2次光源像の移動量を抑えることができる。よって、上記光学部材に第2の光が効率良く取り込まれるので、光利用効率の低下を抑制することができる。 According to this embodiment, since the second light emitted from the light scattering element enters the reflective element via the lens, for example, the optical member disposed on the optical path of the second light reflected by the reflective element In the above, the movement amount of the secondary light source image formed by the second light can be suppressed. Therefore, since the second light is efficiently taken into the optical member, it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency.
上記第1態様において、前記反射素子は、前記レンズの焦点位置に設けられているのが好ましい。 In the first aspect, it is preferable that the reflecting element is provided at a focal position of the lens.
上記第1態様において、前記発光素子と前記反射素子との間に設けられ、前記第1の光と前記第2の光とを分離するダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーで分離した前記第2の光の光路上に設けられたインテグレーター光学系と、をさらに備えるのが好ましい。
この構成によれば、第2の光を、ダイクロイックミラーで反射した第2の光の光路上に設けられた光学部材に効率良く入射させることができる。
In the first aspect, a dichroic mirror that is provided between the light emitting element and the reflective element and separates the first light and the second light, and the second light separated by the dichroic mirror. And an integrator optical system provided on the optical path.
According to this configuration, the second light can be efficiently incident on the optical member provided on the optical path of the second light reflected by the dichroic mirror.
上記第1態様において、前記光散乱素子は回転可能な基板に設けられており、前記駆動素子は、前記基板の回転に同期して、前記反射素子を駆動するのが好ましい。
この構成によれば、基板の回転に同期して光散乱素子における第1の光の入射位置が変化するので、光散乱素子の温度上昇を抑えることができる。
In the first aspect, it is preferable that the light scattering element is provided on a rotatable substrate, and the driving element drives the reflecting element in synchronization with the rotation of the substrate.
According to this configuration, since the incident position of the first light in the light scattering element changes in synchronization with the rotation of the substrate, an increase in temperature of the light scattering element can be suppressed.
上記第1態様において、前記駆動素子は、前記反射素子を第1の回転軸を基準に回動させ、前記第1の回転軸は、前記基板における第2の回転軸と略90°の角度をなすことが好ましい。
この構成によれば、第1の光の光路が、基板の法線を含む面内において基板の径方向に変化するので、光散乱素子に対する第1の光の入射位置は基板の径方向に変化する。
In the first aspect, the drive element rotates the reflective element with reference to a first rotation axis, and the first rotation axis forms an angle of approximately 90 ° with the second rotation axis of the substrate. It is preferable to make it.
According to this configuration, since the optical path of the first light changes in the radial direction of the substrate within a plane including the normal line of the substrate, the incident position of the first light with respect to the light scattering element changes in the radial direction of the substrate. To do.
上記第1態様において、前記発光素子は、前記基板の回転に同期して、前記第1の光の出力を変化させるのが好ましい。
この構成によれば、光散乱素子の特定の部分に周期的に第1の光が照射される場合に、第1の光が特定の部分に照射されるタイミングに合わせて第1の光の出力を低下させることができる。よって、光散乱素子の特定の部分の温度が他の部分に比べて大きく上昇するといった不具合の発生を抑えることができる。
In the first aspect, it is preferable that the light emitting element changes the output of the first light in synchronization with the rotation of the substrate.
According to this configuration, when the first light is periodically irradiated to the specific portion of the light scattering element, the output of the first light is synchronized with the timing at which the first light is irradiated to the specific portion. Can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a problem such that the temperature of a specific portion of the light scattering element is greatly increased as compared with other portions.
上記第1態様において、前記光散乱素子は固定配置され、該光散乱素子に入射する前記第1の光のスポットの2倍以上のサイズを有しているのが好ましい。
この構成によれば、光散乱素子の全体に占める第1の光の入射面積の割合が小さいので、光散乱素子における温度上昇を抑制することができる。
In the first aspect, it is preferable that the light scattering element is fixedly disposed and has a size that is at least twice the size of the spot of the first light incident on the light scattering element.
According to this structure, since the ratio of the incident area of the 1st light which occupies for the whole light-scattering element is small, the temperature rise in a light-scattering element can be suppressed.
本発明の第2態様に従えば、上記第1態様に係る照明装置と、前記照明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、を備えるプロジェクターが提供される。 According to the second aspect of the present invention, the illumination device according to the first aspect, a light modulation device that forms image light by modulating light emitted from the illumination device according to image information, and the image A projection optical system that projects light is provided.
第2態様に係るプロジェクターは、上記第1態様に係る照明装置を備えたことにより、光を効率的に利用して明るい画像を投射することができる。 Since the projector according to the second aspect includes the illumination device according to the first aspect, it can project a bright image using light efficiently.
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)
図1は、本実施形態に係るプロジェクター1000の光学系を示す図である。
図2は、本実施形態における回転蛍光板30を説明するために示す図である。図2(a)は回転蛍光板30の正面図であり、図2(b)は図2(a)のA1−A1矢視による断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an optical system of a
FIG. 2 is a view for explaining the rotating fluorescent plate 30 in the present embodiment. FIG. 2A is a front view of the rotating fluorescent plate 30, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along arrow A1-A1 in FIG.
本実施形態に係るプロジェクター1000は、図1に示すように、第1照明装置101、第2照明装置702、色分離導光光学系202、液晶光変調装置400R,400G,400B、クロスダイクロイックプリズム500及び投写光学系600を備える。
As shown in FIG. 1, the
第1照明装置101は照明光として赤色光及び緑色光を含む光を射出する。第1照明装置101は、光源装置10、コリメート光学系70、ダイクロイックミラー80、ピックアップレンズ90、反射ミラー(反射素子)110、駆動素子111、回転蛍光板34、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130、偏光変換素子140及び重畳レンズ150を備える。
The
光源装置10は、光軸が照明光軸101axと直交するように配置されている。光源装置10は、励起光としてレーザー光からなる青色光(第1の光)を射出するレーザー光源からなる。青色光の発光強度のピークは約445nmである。光源装置10は、1つのレーザー光源からなるものであってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、445nm以外の波長(例えば、460nm)の青色光を射出する光源装置を用いることもできる。
The
コリメート光学系70は、第1レンズ72及び第2レンズ74を備える。コリメート光学系70は、光源装置10からの青色光を略平行化する。第1レンズ72及び第2レンズ74はそれぞれ、凸レンズからなる。
The collimating
ダイクロイックミラー80は、コリメート光学系70から反射ミラー110までの光路中に、光源装置10の光軸及び照明光軸101axのそれぞれに対して45°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー80は、青色光を透過させ、赤色光及び緑色光を反射する。
The
反射ミラー(反射素子)110は、ダイクロイックミラー80からの青色光Bをピックアップレンズ90に向けて反射させる。
The reflection mirror (reflection element) 110 reflects the blue light B from the
ピックアップレンズ90は、正のパワーを持つレンズであって、反射ミラー110からの青色光Bを略集光した状態で回転蛍光板34の蛍光体層46に入射させる機能と、蛍光体層46から射出された蛍光Y(第2の光)を略平行化する機能とを有する。ピックアップレンズ90は、特許請求の範囲の「レンズ」に相当する。
ピックアップレンズ90を透過した青色光Bは、反射ミラー110の回転角度に応じて、蛍光体層46上の異なる位置に入射する。
The
The blue light B that has passed through the
なお、反射ミラー110は、ピックアップレンズ90の焦点位置に設けられている。そのため、反射ミラー110は、後述のように、蛍光体層46から射出された蛍光Yを第1レンズアレイ120に効率良く入射させることが可能となっている。
The
回転蛍光板34は、図2に示すように、モーター50により回転可能な基板40上に、蛍光体層46が基板40の周方向に沿って設けられてなる。基板40は、回転軸(第2の回転軸)O2の周りに回転する。
As shown in FIG. 2, the rotating
蛍光体層46は、反射ミラー110からの青色光Bを赤色光R及び緑色光Gを含む蛍光Yに変換して射出する。すなわち、蛍光体層46は、特許請求の範囲における光散乱素子を構成する。
The
蛍光体層46は、例えば、YAG系蛍光体である(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceを含有する層からなる。
The
青色光Bは、蛍光体層46側から回転蛍光板34に入射する。蛍光体層46と基板40との間には可視光を反射する反射膜45が設けられている。そのため、青色光Bが入射する側に向けて蛍光Yが射出される。なお、必ずしも青色光Bを透過する材料からなる基板40を用いる必要はなく、金属のように不透明な材料からなる基板40を用いてもよい。
Blue light B enters the
ところで、蛍光体層46に青色光Bを集光した状態で入射させる場合、蛍光体層46が局所的に発熱する。蛍光体層46は自身の温度が上昇すると、青色光Bから蛍光Yへの変換効率が低下する温度消光という現象が起こる。
When the blue light B is incident on the
これに対し、本実施形態の第1照明装置101は、反射ミラー110で反射した青色光Bの進行方向(第1の光の進行方向)が時間的に変化するように、反射ミラー110を駆動する駆動素子111を備えている。駆動素子111は、回転軸(第1の回転軸)O1の周りに反射ミラー110を回動させる。本実施形態において、回転軸O1は、反射ミラー110の中心に設定される。回転軸O1は、図1の紙面と垂直である。
In contrast, the
すなわち、本実施形態において、反射ミラー110の回転軸O1は、回転蛍光板34の回転軸O2と略90°異なる方向に設定されている。そのため、青色光Bの光路が、基板40の法線を含む面内(図1の紙面内)において基板40の径方向に変化する、これにより、蛍光体層46に対する青色光Bの入射位置を基板40の径方向に変化させることが可能である。
That is, in the present embodiment, the rotation axis O1 of the
図3(a)〜(c)に示すように、駆動素子111は、回転軸O1の周りに回動することで、反射ミラー110で反射した青色光Bの進行方向を時間的に変化させる。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the driving
図3(a)は、青色光Bを蛍光体層46の中心Cに集光させる場合を示している。図3(b)は、青色光Bの進行方向を、図3(a)と比較してピックアップレンズ90の右側に変化させ、蛍光体層46の中心Cの右側部分に集光させる場合を示している。図3(c)は、青色光Bの進行方向を、図3(a)と比較してピックアップレンズ90の左側に変化させ、蛍光体層46の中心Cの左側部分に集光させる場合を示している。
FIG. 3A shows a case where the blue light B is condensed on the center C of the
このように、本実施形態では、蛍光体層46の表面上における青色光Bの入射位置BSが基板40の径方向に時間的に変化するので、蛍光体層46の温度が局所的に上昇することが防止される。したがって、蛍光体層46は蛍光Yを効率良く発生させることができる。
Thus, in this embodiment, since the incident position BS of the blue light B on the surface of the
また、本実施形態では、駆動素子111は基板40の回転に同期するように反射ミラー110を駆動している。
In the present embodiment, the
図4は、蛍光体層46上における青色光Bの照射位置と基板40の回転角度との関係を示す図である。図4において、横軸は蛍光体層46の径方向での青色光Bの照射位置を示し、縦軸は基板40の回転角度(単位:°)を示すものである。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the irradiation position of the blue light B on the
従来のように、青色光Bの照射位置を変化させない場合、径方向において常に同じ位置に青色光Bが照射されるため、蛍光体層46が高温になり易かった。
When the irradiation position of the blue light B is not changed as in the prior art, the blue light B is always irradiated to the same position in the radial direction, and thus the
これに対して本実施形態では、図4に示すように、基板40が1回転する間(回転角度が0°〜360°)は蛍光体層46の左側(例えば基板40の内周側)を照射し、2回転目の間(回転角度が360°〜720°)は右側(例えば基板40の外周側)を照射するように、駆動素子111によって反射ミラー110を制御した。この場合、蛍光体層46の特定の部分が青色光Bに照射されてから次に照射されるまでに基板40が2回転することになる。よって、基板40が2回転する間に当該特定の部分を十分に冷却することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, while the
なお、反射ミラー110の駆動を基板40の回転に同期させる手法は上記に限定されない。
The method for synchronizing the driving of the
図5は、変形例に係る同期方法を説明するための図であり、蛍光体層46上における青色光Bの照射位置と基板40の回転角度との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a synchronization method according to the modification, and is a diagram illustrating a relationship between the irradiation position of the blue light B on the
例えば、図5に示すように、駆動素子111によって、基板40が回転する間に青色光Bの照射位置を連続的に変化させるようにしても良い。
蛍光体層46の大部分の領域においては、青色光Bの照射周期は基板40の2回転周期に相当する。しかしながら、図5に示されるように、蛍光体層46の特定の部分には、回転角度が360°の整数倍の時に、一回転の周期で青色光Bが照射されている。時間平均すれば、上記特定の部分に照射される青色光Bの光量は他の部分に照射される青色光Bの光量の2倍である。そのため、特定の部分の発熱量は他の部分の発熱量よりも多い。そこで、青色光Bが上記特定の部分に照射されるタイミングに合わせて、青色光Bの出力を低下させることで、上記特定の部分の温度が他の部分に比べて大きく上昇するといった不具合の発生を抑えることができる。
For example, as illustrated in FIG. 5, the irradiation position of the blue light B may be continuously changed by the driving
In most regions of the
蛍光体層46から射出された蛍光Yは、ピックアップレンズ90に取り込まれて反射ミラー110に入射する。
The fluorescence Y emitted from the
ピックアップレンズ90を介して反射ミラー110に入射した蛍光Yは、ダイクロイックミラー80に向けて反射された後、該ダイクロイックミラー80で再び反射されて第1レンズアレイ120に入射する。第1レンズアレイ120は、第2レンズアレイ130とともに特許請求の範囲のインテグレーター光学系を構成する。
The fluorescence Y that has entered the
本実施形態では、反射ミラー110に青色光Bの主光線が入射する位置、あるいは反射ミラー110と青色光Bの光軸とが交差する点は、ピックアップレンズ90の焦点位置に設けられている。そのため、反射ミラー110で反射してピックアップレンズ90を透過した青色光Bの主光線Bpは、反射ミラー110の回転角度によらず、互いに平行な方向に進む。なお、本実施形態では、反射ミラー110の回転角度によらず、青色光Bの主光線Bpが蛍光体層46に垂直に入射するように構成されている。蛍光Yの主光線Ypは蛍光体層46から垂直に射出されるため、主光線Bpの光路を逆にたどることができる。つまり、ピックアップレンズ90を透過した主光線Ypは、反射ミラー110における主光線Bpの入射位置に入射する。従って、反射ミラー110の回転角度によらず、主光線Ypは反射ミラー110の同じ位置から同じ方向に反射される。
In the present embodiment, the position where the principal ray of the blue light B is incident on the
本実施形態によれば、第1レンズアレイ120上において蛍光Yが形成する2次光源像の移動が抑えられる。よって、第1レンズアレイ120に対して蛍光Yを効率良く入射させることができるので、高い光利用効率を得ることができる。
According to this embodiment, the movement of the secondary light source image formed by the fluorescence Y on the
第1レンズアレイ120は、ダイクロイックミラー80からの蛍光Yを複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ122を有する。複数の第1小レンズ122は、照明光軸101axと直交する面内にマトリクス状に配列されている。
The
第2レンズアレイ130は、第1レンズアレイ120の複数の第1小レンズ122に対応する複数の第2小レンズ132を有する。第2レンズアレイ130は、重畳レンズ150とともに、第1レンズアレイ120の各第1小レンズ122の像を各液晶光変調装置400R,400G,400Bの画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第2小レンズ132は照明光軸101axに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
The
偏光変換素子140は、偏光分離層と反射層と位相差板とを有している。偏光変換素子140は、第1レンズアレイ120により分割された各部分光束を、直線偏光に変換する。
The
重畳レンズ150は、偏光変換素子140からの各部分光束を集光して各液晶光変調装置400R,400G,400Bの画像形成領域の近傍に重畳させる。第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び重畳レンズ150は、回転蛍光板30からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。
The superimposing
第2照明装置702は、第2光源装置710、集光光学系720、散乱板730、偏光変換インテグレーターロッド740及び集光レンズ750を備える。
The
第2光源装置710は、青色光(発光強度のピーク:約445nm)を射出するレーザー光源である。第2光源装置710は、光軸が照明光軸702axと直交するように配置されている。第2光源装置710は、1つのレーザー光源からなるものであってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、445nm以外の波長(例えば、460nm)の青色光を射出する光源装置を用いることもできる。
The second
集光光学系720は、第1レンズ722及び第2レンズ724を備える。集光光学系720は、青色光を略集光した状態で散乱板730に入射させる。第1レンズ722及び第2レンズ724は、凸レンズからなる。
The condensing
散乱板730は、第2光源装置710からの青色光を散乱し、蛍光(回転蛍光板32から射出される赤色光及び緑色光)に似た配光分布を有する青色光とする。散乱板730としては、例えば、マイクロレンズアレイを用いることができる。
The
偏光変換インテグレーターロッド740は、第2光源装置710からの青色光の面内光強度分布を均一にし、かつ、当該青色光を直線偏光光に変換する。偏光変換インテグレーターロッド740は、インテグレーターロッドと、当該インテグレーターロッドの入射面側に配置され、青色光が入射する小孔を有する反射板と、射出面側に配置される反射型偏光板とを有する。なお、偏光変換インテグレーターロッドの代わりに、レンズインテグレーター光学系及び偏光変換素子を用いることもできる。
集光レンズ750は、偏光変換インテグレーターロッド740からの光を集光する。
The polarization
The condensing lens 750 condenses the light from the polarization
色分離導光光学系202は、ダイクロイックミラー210及び反射ミラー222,230,250を備える。色分離導光光学系202は、第1照明装置101からの光(蛍光Y)を赤色光R及び緑色光Gに分離し、赤色光R及び緑色光Gをそれぞれが対応する液晶光変調装置400R,400Gに導光する。さらに、色分離導光光学系202は、第2照明装置702からの青色光を液晶光変調装置400Bに導光する。
The color separation light guide
色分離導光光学系200と、各液晶光変調装置400R,400G,400Bとの間にはそれぞれ、集光レンズ300R,300G,300Bが配置されている。
Condensing
ダイクロイックミラー210は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分を反射するダイクロイックミラーである。
The
ダイクロイックミラー210を通過した赤色光Rは、反射ミラー230で反射され、集光レンズ300Rを通過して赤色光用の液晶光変調装置400Rの画像形成領域に入射する。
The red light R that has passed through the
ダイクロイックミラー210で反射された緑色光Gは、反射ミラー222でさらに反射され、集光レンズ300Gを通過して緑色光用の液晶光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。
The green light G reflected by the
第2照明装置702からの青色光Bは、反射ミラー250で反射され、集光レンズ300Bを通過して青色光用の液晶光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。
The blue light B from the
液晶光変調装置400R,400G,400Bは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。なお、図示を省略したが、各集光レンズ300R,300G,300Bと各液晶光変調装置400R,400G,400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、各液晶光変調装置400R,400G,400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が配置される。
The liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム500は、各液晶光変調装置400R,400G,400Bから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。
The cross dichroic prism 500 combines the image lights emitted from the liquid crystal
クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で画像を形成する。
The color image emitted from the cross dichroic prism 500 is enlarged and projected by the projection
以上述べたように、本実施形態の第1照明装置101によれば、蛍光Yを効率良く発生させ、また、蛍光Yを効率良く利用することができる。また、この第1照明装置101を備えたプロジェクター1000は、高出力の蛍光を用いて明るい高品質の画像を表示することができる。
As described above, according to the
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係るプロジェクター1001の光学系を示す図である。第1実施形態に係るプロジェクター1000と共通する部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing an optical system of the
図6に示すように、本実施形態のプロジェクター1001は、第1照明装置101および第2照明装置702の代わりに、第3照明装置103および第4照明装置704を備えている。本実施形態では、第4照明装置704が駆動反射ミラーを備えている。
As shown in FIG. 6, the
第3照明装置103は、光源装置10、コリメート光学系70、ダイクロイックミラー81、コリメート集光光学系91、回転蛍光板34、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130、偏光変換素子140及び重畳レンズ150を備える。
The
本実施形態のダイクロイックミラー81は、コリメート光学系70からコリメート集光光学系91までの光路中に、光源装置10の光軸及び照明光軸103axのそれぞれに対して45°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー81は、青色光を反射し、赤色光及び緑色光を通過させる。
The
コリメート集光光学系91は、ダイクロイックミラー80からの青色光を略集光した状態で回転蛍光板34の蛍光体層46に入射させる機能と、蛍光体層46から射出された蛍光を略平行化する機能とを有する。
The collimator condensing
第4照明装置704は、第4光源装置711、偏光分離素子715、反射ミラー110A、駆動素子111A、位相差板716、ピックアップレンズ90、回転拡散板731及び重畳光学系735を備える。
The
第4光源装置711は、光軸が照明光軸704axと直交するように配置されている。第4光源装置711は、青色光BLとして、例えばピーク波長が460nmのレーザー光を射出する。
The fourth
偏光分離素子715は、例えば、偏光ビームスプリッターから構成される。本実施形態において、青色光BLは直線偏光である。青色光BLの偏光方向は、偏光分離素子715を透過するP偏光成分の偏光方向と一致している。
The
したがって、偏光分離素子715に入射したP偏光の青色光BLpは、該偏光分離素子715を透過して反射ミラー110Aに入射する。反射ミラー110Aで反射された青色光BLpは位相差板716に入射する。
Therefore, the P-polarized blue light BLp incident on the
位相差板716は、反射ミラー110Aとピックアップレンズ90との間の光路中に配置された1/4波長板から構成されている。したがって、P偏光の青色光BLpは、この位相差板716に入射することによって、例えば、右回り円偏光の青色光BLcに変換された後、ピックアップレンズ90に入射する。
The
ピックアップレンズ90は、青色光BLcを回転拡散板731に向けて集光させる。ピックアップレンズ90は、正のパワーを持つレンズであって、反射ミラー110Aからの青色光BLcを略集光した状態で回転拡散板731の拡散反射素子733に入射させる機能と、拡散反射素子733から射出された反射光を略平行化する機能とを有する。
The
回転拡散板731は、円板状の基板732と、該基板732上にリング状に形成された拡散反射素子(光散乱素子)733と、基板732を回転させるモーター734とを備えている。拡散反射素子733は、ピックアップレンズ90から射出された青色光BLcをピックアップレンズ90に向けて拡散反射させるものであり、例えば、光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。回転拡散板731は、ピックアップレンズ90の焦点距離に設けられている。そのため、ピックアップレンズ90は、拡散反射素子733からの拡散反射光を効率良く取り込むことが可能である。
The rotating
ところで、拡散反射素子733に青色光Bを集光した状態で入射させる場合、拡散反射素子733が局所的に発熱する。発熱によって変形などが生じることで製品寿命が短くなってしまうおそれがある。
By the way, when the blue light B is incident on the diffuse
これに対し、本実施形態の第4照明装置704は、反射ミラー110Aで反射した青色光Bの進行方向(第1の光の進行方向)が時間的に変化するように、反射ミラー110Aを駆動する駆動素子111Aを備えている。駆動素子111Aは、回転軸(第1の回転軸)O1Aの周りに反射ミラー110Aを回動させる。本実施形態において、回転軸O1Aは、反射ミラー110Aの中心に設定される。回転軸O1Aは、図6の紙面と垂直である。
On the other hand, the
すなわち、本実施形態において、反射ミラー110Aの回転軸O1Aは、回転拡散板731の回転軸O2Aと略90°異なる方向に設定されている。そのため、青色光Bの光路が、基板732の法線を含む面内(図6の紙面内)において基板40の径方向に変化する、これにより、拡散反射素子733に対する青色光Bの入射位置を基板732の径方向に変化させることが可能である。
なお、駆動素子111Aは、上記第1実施形態と同様に、基板732の回転に同期して、反射ミラー110Aを駆動させるようにしてもよい。
That is, in the present embodiment, the rotation axis O1A of the
The
このように、本実施形態においては、拡散反射素子733の表面上における青色光Bの入射位置が基板732の径方向に時間的に変化するので、拡散反射素子733の温度が局所的に上昇することが防止される。したがって、拡散反射素子733の劣化を抑制できる。
Thus, in this embodiment, since the incident position of the blue light B on the surface of the diffuse
回転拡散板731で拡散反射された青色光BLc´は右回り円偏光から左回り円偏光に良好に変換されている。そのため、再び位相差板716に入射することによって、S偏光の青色光BLsに変換された後、反射ミラー110Aで反射され、さらに偏光分離素子715に入射する。
The blue light BLc ′ diffusely reflected by the rotating
S偏光の青色光BLsは、偏光分離素子715で反射されて重畳光学系735に入射する。重畳光学系735は、インテグレーター光学系736と重畳レンズ737とを含む。インテグレーター光学系736は、例えば、レンズアレイ736a,レンズアレイ736bから構成されている。レンズアレイ736a,736bは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。重畳レンズ737はインテグレーター光学系736と協同して、S偏光の青色光BLsを被照明領域において重畳させることで被照明領域における照度分布を均一化する。
The S-polarized blue light BLs is reflected by the
以上のようにして、第4照明装置704は青色光B(青色光BLs)を射出することができる。第4照明装置704からの青色光Bは、反射ミラー250で反射され、集光レンズ300Bを通過して青色光用の液晶光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。
As described above, the
本実施形態においても、反射ミラー110は、ピックアップレンズ90の焦点位置に設けられている。そのため、第1実施形態と同様に、インテグレーター光学系736に青色光BLsが効率良く取り込まれるので、高い光利用効率を得ることができる。また、拡散反射素子733における青色光BLcの入射位置を異ならせているので、回転拡散板731の長寿命化を図ることもできる。
Also in the present embodiment, the
したがって、本実施形態の第4照明装置704を備えたプロジェクター1001によれば、第4光源装置711から射出された青色光BLを効率的に利用して、明るい高品質の画像を表示することができる。
Therefore, according to the
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態に係るプロジェクター1002の光学系を示す図である。第1実施形態に係るプロジェクター1000と共通する部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing an optical system of a
図7に示すように、本実施形態のプロジェクター1002は第2照明装置702および第5照明装置105を備えている。
第5照明装置105は、ダイクロイックミラー80に代えて反射ミラー83を備えている、という点で第1照明装置101と異なる。第5照明装置105は第1照明装置101と同様、照明光として赤色光及び緑色光を含む光を射出する。
As shown in FIG. 7, the
The
反射ミラー83は、コリメート光学系70から反射ミラー110までの光路中に、光源装置10の光軸及び照明光軸105axのそれぞれに対して45°の角度で交わるように配置されている。反射ミラー83は、青色光Bを透過させる光透過領域83aを有し、光透過領域83a以外の部分において蛍光Yを反射する。光透過領域83aは、たとえば反射ミラー83に設けられた貫通穴で構成される。
The
本実施形態の第5照明装置105によれば、第1実施形態の第1照明装置101と同様に、蛍光Yを効率良く発生させ、また、蛍光Yを効率良く利用することができる。よって、この第5照明装置105を備えたプロジェクター1002は、高出力の蛍光を用いて、明るい高品質の画像を表示することができる。
According to the
なお、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, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
例えば、上記実施形態においては、青色光Bの入射位置を時間的に変化させる照射対象として回転蛍光板34又は回転拡散板731を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、固定配置された蛍光体層あるいは固定配置された拡散反射素子に対する青色光の入射位置を時間的に変化させても良い。
For example, in the above embodiment, the rotating
この場合、図8(a)に示すように、照射対象を放熱板160上に固定配置するのがよい。放熱板160は、ヒートシンク構造を有している。例えば、図8(b)に示すように、青色光スポットBAが、照射対象の表面上において、時間がt1〜t4に経過するにつれて、左上、右上、左下および右下の順に走査するように反射素子を駆動すればよい。なお、照射対象の大きさ(辺の長さ)は、青色光スポットBAの大きさ(辺の長さ)の2倍以上である。これによれば、青色光スポットBAが照射対象に占める割合を小さくすることができるので、照射対象における温度上昇を抑制することができる。さらに、この構成によれば、青色光スポットBAが照射対象の上を移動している間、常に青色光が照射される領域は存在しない。そのため、照射対象が局所的に大きく発熱することがない。
In this case, as shown in FIG. 8A, it is preferable to fix and arrange the irradiation target on the
また、上記各実施形態においては、駆動素子111,111Aが基板40の回転に同期して、反射ミラー110を駆動させる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、基板40と反射ミラー110との駆動を同期させなくても良い。
In each of the above embodiments, the case where the driving
また、上記各実施形態においては、レーザー光源からなる光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光ダイオードからなる光源装置及び第2光源装置を用いてもよい。 Moreover, in each said embodiment, although the light source device which consists of a laser light source was used, this invention is not limited to this. For example, you may use the light source device and 2nd light source device which consist of a light emitting diode.
また、上記各実施形態においては、光変調装置として液晶光変調装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。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てもよい。 In each of the above embodiments, the liquid crystal light modulation device is used as the light modulation device, but the present invention is not limited to this. A digital micromirror device may be used as the light modulation device.
また、上記実施形態では本発明の照明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。本発明による照明装置は、自動車のヘッドランプ、照明機器等に適用することもできる。 Moreover, although the example which mounted the illuminating device of this invention in the projector was shown in the said embodiment, it is not restricted to this. The lighting device according to the present invention can also be applied to automobile headlamps, lighting equipment, and the like.
BA…青色光照明領域(第1の光のスポット)、10…光源装置(発光素子)、40,732…基板、46…蛍光体層(光散乱素子)、80,81…ダイクロイックミラー、90…ピックアップレンズ(正のパワーを持つレンズ)、101…第1照明装置、103…第3照明装置、105…第5照明装置、110,110A…反射ミラー(反射素子)、111,111A…駆動素子、120…第1レンズアレイ、130…第2レンズアレイ、400R,400G,400B…液晶光変調装置、600…投写光学系、702…第2照明装置、704…第4照明装置、733…拡散反射素子(光散乱素子)、736…インテグレーター光学系、1000,1001,1002…プロジェクター。
BA ... blue light illumination area (first light spot), 10 ... light source device (light emitting element), 40,732 ... substrate, 46 ... phosphor layer (light scattering element), 80,81 ... dichroic mirror, 90 ... Pickup lens (lens having positive power), 101... 1st illumination device, 103... 3rd illumination device, 105... 5th illumination device, 110, 110A .. Reflection mirror (reflection element), 111, 111A. DESCRIPTION OF
Claims (8)
反射素子と、
前記反射素子で反射した前記第1の光の進行方向が時間的に変化するように、前記反射素子を駆動する駆動素子と、
前記反射素子で反射した前記第1の光を受けて第2の光を射出する光散乱素子と、
前記反射素子と前記光散乱素子との間の光路上に設けられ、前記第1の光と前記第2の光とが入射する、正のパワーを持つレンズと、を備え、
前記レンズを透過した前記第2の光が前記反射素子に入射するように構成されている
照明装置。 A light emitting element that emits first light;
A reflective element;
A driving element that drives the reflective element such that the traveling direction of the first light reflected by the reflective element changes with time;
A light scattering element that receives the first light reflected by the reflecting element and emits a second light;
A lens having a positive power provided on an optical path between the reflection element and the light scattering element, on which the first light and the second light are incident,
The lighting device configured such that the second light transmitted through the lens is incident on the reflective element.
請求項1に記載の照明装置。 The illumination device according to claim 1, wherein the reflection element is provided at a focal position of the lens.
前記ダイクロイックミラーで分離した前記第2の光の光路上に設けられたインテグレーター光学系と、をさらに備える
請求項1又は2に記載の照明装置。 A dichroic mirror that is provided between the light emitting element and the reflective element and separates the first light and the second light;
The illuminating device according to claim 1, further comprising an integrator optical system provided on an optical path of the second light separated by the dichroic mirror.
前記駆動素子は、前記基板の回転に同期して、前記反射素子を駆動する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。 The light scattering element is provided on a rotatable substrate;
The lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the driving element drives the reflective element in synchronization with rotation of the substrate.
前記第1の回転軸は、前記基板における第2の回転軸と略90°の角度をなす
請求項4に記載の照明装置。 The drive element rotates the reflection element with reference to a first rotation axis,
The lighting device according to claim 4, wherein the first rotation axis forms an angle of approximately 90 ° with the second rotation axis of the substrate.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein the light emitting element changes an output of the first light in synchronization with rotation of the substrate.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。 The illuminating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light scattering element is fixedly arranged and has a size that is at least twice that of the spot of the first light incident on the light scattering element.
前記照明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
プロジェクター。 The lighting device according to any one of claims 1 to 7,
A light modulation device that forms image light by modulating light emitted from the illumination device according to image information; and
A projection optical system that projects the image light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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WO2020140780A1 (en) * | 2019-01-03 | 2020-07-09 | 深圳光峰科技股份有限公司 | Light source system and projection device |
-
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