JP2016173391A - Lighting device and projector - Google Patents

Lighting device and projector Download PDF

Info

Publication number
JP2016173391A
JP2016173391A JP2015052131A JP2015052131A JP2016173391A JP 2016173391 A JP2016173391 A JP 2016173391A JP 2015052131 A JP2015052131 A JP 2015052131A JP 2015052131 A JP2015052131 A JP 2015052131A JP 2016173391 A JP2016173391 A JP 2016173391A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
diffuse reflection
incident
blue light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2015052131A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
遠藤 隆史
Takashi Endo
隆史 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2015052131A priority Critical patent/JP2016173391A/en
Publication of JP2016173391A publication Critical patent/JP2016173391A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting device with high light utilization efficiency, and a projector including the lighting device.SOLUTION: The lighting device includes: a light source that outputs a beam of light; a diffuse reflection element on which at least a part the beam light which is output from the light source is incident as predetermined polarized light; a drive element that drives the diffuse reflection element so as to change the travelling direction of the reflectance from the diffuse reflection element as time passes; a pickup lens on which the reflectance incident; and a superposition optical system on which the reflectance passing through the pickup lens is incident.SELECTED DRAWING: Figure 1

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(例えば、下記特許文献1参照)。この光源装置では、スペックルノイズを解消するために、透過型拡散板によって励起光の一部である青色光を拡散させている。   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 light emitted from the phosphor layer as illumination light is known (for example, see Patent Document 1 below). In this light source device, in order to eliminate speckle noise, blue light which is a part of excitation light is diffused by a transmissive diffusion plate.

特開2013−250494号公報JP 2013-250494 A

しかしながら、透過型拡散板の拡散角を大きくすると、光の損失が大きくなるだけでなく、光が複数回反射することで偏光状態が大きく乱されてしまう。このように、光の偏光状態が乱されると、ダイクロイックミラーで反射される成分が少なくなってしまい、光の利用効率が低下してしまうといった問題がある。   However, when the diffusion angle of the transmission type diffusing plate is increased, not only is the loss of light increased, but the polarization state is greatly disturbed by the reflection of light multiple times. As described above, when the polarization state of light is disturbed, there is a problem that the component reflected by the dichroic mirror is reduced and the light use efficiency is lowered.

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、光利用効率が高い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 problem, and an object thereof is to provide an illumination device with high light use 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、光を射出する光源と、前記光源から射出された前記光の少なくとも一部が所定の偏光として入射する拡散反射素子と、前記拡散反射素子からの反射光の進行方向が時間的に変化するように、前記拡散反射素子を駆動する駆動素子と、前記反射光が入射するピックアップレンズと、前記ピックアップレンズを透過した前記反射光が入射する重畳光学系と、を備えた照明装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, a light source that emits light, a diffuse reflection element in which at least a part of the light emitted from the light source is incident as a predetermined polarization, and reflected light from the diffuse reflection element A drive element that drives the diffuse reflection element, a pickup lens that receives the reflected light, and a superposition optical system that receives the reflected light that has passed through the pickup lens, so that the traveling direction changes with time. A lighting device is provided.

この構成によれば、反射光の重畳光学系への入射領域が時間的に移動するため、時間平均した際、入射領域が固定されている場合と比較して、重畳光学系のより広い領域に反射光が入射することとなる。すなわち、比較的拡散角が小さい拡散反射素子を用いても、拡散角が大きい拡散素子を用いた場合のように、広い領域に反射光を入射させることができる。そのため、拡散角が大きい拡散素子に代えて拡散角が小さい拡散反射素子を用いることができる。したがって、反射光における偏光状態の乱れが比較的小さいので、偏光状態の乱れに伴って生じる損失が抑えられて、結果的に高い光利用効率を得ることができる。   According to this configuration, since the incident area of the reflected light on the superimposing optical system moves in time, when the time average is performed, compared to the case where the incident area is fixed, the superimposing optical system has a wider area. Reflected light is incident. That is, even if a diffuse reflection element having a relatively small diffusion angle is used, the reflected light can be incident on a wide area as in the case of using a diffusion element having a large diffusion angle. Therefore, a diffuse reflection element having a small diffusion angle can be used instead of a diffusion element having a large diffusion angle. Therefore, since the disturbance of the polarization state in the reflected light is relatively small, the loss caused by the disturbance of the polarization state is suppressed, and as a result, high light utilization efficiency can be obtained.

上記第1態様において、前記光を第1の光と第2の光とに分離する偏光分離素子と、前記第1の光を受けて蛍光を射出する蛍光体層と、前記第2の光の光路上の、前記偏光分離素子と前記拡散反射素子との間に設けられた位相差板と、をさらに備え、前記ピックアップレンズは、前記第2の光の光路上の、前記偏光分離素子と前記拡散反射素子との間に設けられ、前記反射光は、前記位相差板を介して前記偏光分離素子へ入射し、前記偏光分離素子は、前記蛍光と前記反射光とを合成して第3の光として射出し、前記重畳光学系は、前記第3の光の光路上に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、拡散反射素子で反射されて偏光分離素子に入射する反射光は所定の偏光となっているため、反射光は偏光分離素子により高い効率で蛍光と合成される。
In the first aspect, the polarization separation element that separates the light into the first light and the second light, the phosphor layer that receives the first light and emits fluorescence, and the second light A phase difference plate provided between the polarization separation element and the diffuse reflection element on the optical path; and the pickup lens includes the polarization separation element and the optical path on the optical path of the second light. The reflection light is provided between the diffuse reflection element and the reflected light is incident on the polarization separation element via the retardation plate, and the polarization separation element combines the fluorescence and the reflection light to generate a third The light is emitted as light, and the superimposing optical system is preferably provided on the optical path of the third light.
According to this configuration, since the reflected light that is reflected by the diffuse reflection element and enters the polarization separation element has a predetermined polarization, the reflected light is combined with the fluorescence with high efficiency by the polarization separation element.

上記第1態様において、前記拡散反射素子は、前記ピックアップレンズの焦点位置に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、拡散反射素子の反射角度によらず、反射光の進行方向は、ピックアップレンズによって所定の方向に変換される。これにより、反射光は重畳光学系に適切な角度で入射する。
In the first aspect, it is preferable that the diffuse reflection element is provided at a focal position of the pickup lens.
According to this configuration, the traveling direction of the reflected light is converted into a predetermined direction by the pickup lens regardless of the reflection angle of the diffuse reflection element. Thereby, the reflected light enters the superimposing optical system at an appropriate angle.

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ているので、高出力の蛍光を用いて表示品質に優れたプロジェクターを実現できる。   Since the projector according to the second aspect includes the illumination device according to the first aspect, it is possible to realize a projector with excellent display quality using high-output fluorescence.

第1実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to a first embodiment. 照明装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of an illuminating device. インテグレーター光学系上に形成される照明領域を示した図。The figure which showed the illumination area | region formed on an integrator optical system. 拡散反射素子の駆動方向と照明領域の位置の変化との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the drive direction of a diffuse reflection element, and the change of the position of an illumination area. レンズアレイ上に形成される照明領域を示した図。The figure which showed the illumination area | region formed on a lens array. 第2実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to a second embodiment.

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

(第1実施形態)
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー映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、緑色光、青色光の各色光に対応した3つの光変調装置を用いている。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー(レーザー光源)を用いている。
(First embodiment)
First, an example of a projector according to the present embodiment will be described. The projector of this embodiment is a projection type image display device that displays a color image on a screen (projected surface) SCR. The projector 1 uses three light modulation devices corresponding to each color light of red light, green light, and blue light. The projector uses a semiconductor laser (laser light source) that can obtain light with high luminance and high output as the light source of the illumination device.

(プロジェクター)
図1は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。プロジェクター1は、図1に示すように、照明装置2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とを備えている。
(projector)
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the projector 1 includes an illumination device 2, a color separation optical system 3, a light modulation device 4R, a light modulation device 4G, a light modulation device 4B, a combining optical system 5, and a projection optical system 6. It has.

色分離光学系3は、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及び第2のダイクロイックミラー7bと、第1の全反射ミラー8a、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bとを概略備えている。   The color separation optical system 3 separates the illumination light WL into red light LR, green light LG, and blue light LB. The color separation optical system 3 includes a first dichroic mirror 7a and a second dichroic mirror 7b, a first total reflection mirror 8a, a second total reflection mirror 8b, a third total reflection mirror 8c, and a first A relay lens 9a and a second relay lens 9b are roughly provided.

第1のダイクロイックミラー7aは、照明装置2からの照明光WLを赤色光LRと、その他の光(緑色光LG及び青色光LB)とに分離する。第1のダイクロイックミラー7aは、分離された赤色光LRを透過すると共に、その他の光(緑色光LG及び青色光LB)を反射する。一方、第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射すると共に青色光LBを透過することによって、その他の光を緑色光LGと青色光LBとに分離する。   The first dichroic mirror 7a separates the illumination light WL from the illumination device 2 into red light LR and other light (green light LG and blue light LB). The first dichroic mirror 7a transmits the separated red light LR and reflects other light (green light LG and blue light LB). On the other hand, the second dichroic mirror 7b reflects the green light LG and transmits the blue light LB, thereby separating the other light into the green light LG and the blue light LB.

第1の全反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されて、第1のダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。一方、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cは、青色光LBの光路中に配置されて、第2のダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを光変調装置4Bに導く。緑色光LGは、第2のダイクロイックミラー7bから光変調装置4Gに向けて反射される。   The first total reflection mirror 8a is disposed in the optical path of the red light LR, and reflects the red light LR transmitted through the first dichroic mirror 7a toward the light modulation device 4R. On the other hand, the second total reflection mirror 8b and the third total reflection mirror 8c are arranged in the optical path of the blue light LB, and guide the blue light LB transmitted through the second dichroic mirror 7b to the light modulation device 4B. The green light LG is reflected from the second dichroic mirror 7b toward the light modulation device 4G.

第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路中における第2の全反射ミラー8bの光射出側に配置されている。第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9b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している。   The first relay lens 9a and the second relay lens 9b are arranged on the light emission side of the second total reflection mirror 8b in the optical path of the blue light LB. The first relay lens 9a and the second relay lens 9b function to compensate for the optical loss of the blue light LB caused by the optical path length of the blue light LB being longer than the optical path lengths of the red light LR and the green light LG. have.

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。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。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 modulation device 4R modulates the red light LR according to the image information, and forms image light corresponding to the red light LR. The light modulation device 4G modulates the green light LG according to the image information, and forms image light corresponding to the green light LG. The light modulation device 4B modulates the blue light LB according to the image information, and forms image light corresponding to the blue light LB.

光変調装置4R,光変調装置4G,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ている。また、液晶パネルの入射側及び射出側各々には、偏光板(図示せず。)が配置されている。   For example, a transmissive liquid crystal panel is used for the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B. A polarizing plate (not shown) is disposed on each of the incident side and the emission side of the liquid crystal panel.

また、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの入射側には、それぞれフィールドレンズ10R,フィールドレンズ10G,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,フィールドレンズ10G,フィールドレンズ10Bは、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bそれぞれに入射する赤色光LR,緑色光LG,青色光LBそれぞれを平行化する。   Further, a field lens 10R, a field lens 10G, and a field lens 10B are disposed on the incident side of the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B, respectively. The field lens 10R, the field lens 10G, and the field lens 10B collimate the red light LR, the green light LG, and the blue light LB incident on the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B, respectively.

合成光学系5には、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bからの画像光が入射する。合成光学系5は、各々が赤色光LR,緑色光LG,青色光LBに対応した画像光を合成し、この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ている。   Image light from the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B is incident on the combining optical system 5. The synthesis optical system 5 synthesizes image lights corresponding to the red light LR, green light LG, and blue light LB, respectively, and emits the synthesized image light toward the projection optical system 6. For example, a cross dichroic prism is used for the combining optical system 5.

投射光学系6は、投射レンズ群からなり、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、拡大されたカラー映像が表示される。   The projection optical system 6 includes a projection lens group, and enlarges and projects the image light combined by the combining optical system 5 toward the screen SCR. As a result, an enlarged color image is displayed on the screen SCR.

(照明装置)
続いて、本発明の一実施形態に係る照明装置2について説明する。図2は照明装置2の概略構成を示す図である。図2に示すように、照明装置2は、アレイ光源(光源)21Aと、コリメーター光学系22と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザー光学系24と、偏光分離素子50Aを含む光学素子25Aと、第1の集光光学系26と、蛍光発光素子27と、位相差板28と、第2の集光光学系29と、拡散反射素子30と、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子32と、重畳レンズ33aとを備えている。本実施形態において、インテグレーター光学系31は重畳レンズ33aと協同して重畳光学系33を構成している。
(Lighting device)
Then, the illuminating device 2 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination device 2. As shown in FIG. 2, the illumination device 2 includes an array light source (light source) 21A, a collimator optical system 22, an afocal optical system 23, a homogenizer optical system 24, and an optical element 25A including a polarization separation element 50A. The first condensing optical system 26, the fluorescent light emitting element 27, the phase difference plate 28, the second condensing optical system 29, the diffuse reflection element 30, the integrator optical system 31, and the polarization conversion element 32 And a superimposing lens 33a. In the present embodiment, the integrator optical system 31 constitutes the superimposing optical system 33 in cooperation with the superimposing lens 33a.

アレイ光源21Aと、コリメーター光学系22と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザー光学系24と、光学素子25Aと、位相差板28と、第2の集光光学系29と、拡散反射素子30とは、光軸ax1上に順次並んで配置されている。一方、蛍光発光素子27と、第1の集光光学系26と、光学素子25Aと、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子32と、重畳レンズ33aとは、光軸ax2上に順次並んで配置されている。光軸ax1と光軸ax2とは、同一面内にあり、互いに直交する。   An array light source 21A, a collimator optical system 22, an afocal optical system 23, a homogenizer optical system 24, an optical element 25A, a phase difference plate 28, a second condensing optical system 29, and a diffuse reflection element 30 Are sequentially arranged on the optical axis ax1. On the other hand, the fluorescent light emitting element 27, the first condensing optical system 26, the optical element 25A, the integrator optical system 31, the polarization conversion element 32, and the superimposing lens 33a are sequentially arranged on the optical axis ax2. Has been. The optical axis ax1 and the optical axis ax2 are in the same plane and are orthogonal to each other.

アレイ光源21Aは、特許請求の範囲における光源に相当する。アレイ光源21Aは、第1の半導体レーザー211と、第2の半導体レーザー212とを備えている。複数の第1の半導体レーザー211及び複数の第2の半導体レーザー212は、光軸ax1と直交する一平面内において、アレイ状に並んで配置されている。   The array light source 21A corresponds to the light source in the claims. The array light source 21 </ b> A includes a first semiconductor laser 211 and a second semiconductor laser 212. The plurality of first semiconductor lasers 211 and the plurality of second semiconductor lasers 212 are arranged in an array in one plane orthogonal to the optical axis ax1.

第1の半導体レーザー211は、青色光BL’を射出する。第1の半導体レーザー211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。第2の半導体レーザー212は、励起光BLを射出する励起光用のレーザー光源である。第2の半導体レーザー212は、励起光BLとして、例えばピーク波長が440nmのレーザー光を射出する。   The first semiconductor laser 211 emits blue light BL ′. The first semiconductor laser 211 emits laser light having a peak wavelength of 460 nm, for example, as blue light BL ′. The second semiconductor laser 212 is a laser light source for excitation light that emits excitation light BL. The second semiconductor laser 212 emits laser light having a peak wavelength of 440 nm, for example, as the excitation light BL.

励起光BL及び青色光BL’は、アレイ光源21Aから偏光分離素子50Aに向けて射出される。   The excitation light BL and the blue light BL ′ are emitted from the array light source 21A toward the polarization separation element 50A.

アレイ光源21Aから射出された励起光BL及び青色光BL’は、コリメーター光学系22に入射する。コリメーター光学系22は、アレイ光源21Aから射出された励起光BL及び青色光BL’各々を平行光束に変換する。コリメーター光学系22は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ22aから構成されている。複数のコリメーターレンズ22aは、複数の第1の半導体レーザー211及び複数の第2の半導体レーザー212にそれぞれ対応して配置されている。   Excitation light BL and blue light BL ′ emitted from the array light source 21 </ b> A enter the collimator optical system 22. The collimator optical system 22 converts each of the excitation light BL and the blue light BL ′ emitted from the array light source 21 </ b> A into parallel light beams. The collimator optical system 22 is composed of, for example, a plurality of collimator lenses 22a arranged in an array. The plurality of collimator lenses 22a are arranged corresponding to the plurality of first semiconductor lasers 211 and the plurality of second semiconductor lasers 212, respectively.

コリメーター光学系22を通過した各励起光BL及び青色光BL’は、アフォーカル光学系23に入射する。アフォーカル光学系23は、励起光BL及び青色光BL’の光束径を調整する。アフォーカル光学系23は、例えば凸レンズ23a,凹レンズ23bから構成されている。   Each excitation light BL and blue light BL ′ that has passed through the collimator optical system 22 enters the afocal optical system 23. The afocal optical system 23 adjusts the beam diameters of the excitation light BL and the blue light BL ′. The afocal optical system 23 includes, for example, a convex lens 23a and a concave lens 23b.

アフォーカル光学系23を通過した励起光BL及び青色光BL’は、ホモジナイザー光学系24に入射する。ホモジナイザー光学系24は、第1のマルチレンズアレイ24aと、第2のマルチレンズアレイ24bとから構成されている。第1のマルチレンズアレイ24aは複数の小レンズ24amを備え、第2のマルチレンズアレイ24bは、複数の小レンズ24amに対応する複数の小レンズ24bmを備えている。   The excitation light BL and blue light BL ′ that have passed through the afocal optical system 23 are incident on the homogenizer optical system 24. The homogenizer optical system 24 includes a first multi-lens array 24a and a second multi-lens array 24b. The first multi-lens array 24a includes a plurality of small lenses 24am, and the second multi-lens array 24b includes a plurality of small lenses 24bm corresponding to the plurality of small lenses 24am.

ホモジナイザー光学系24を透過した励起光BL及び青色光BL’は、光学素子25Aに入射する。光学素子25Aは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムから構成されている。ダイクロイックプリズムは、光軸ax1に対して45°の角度をなす傾斜面Kを有している。傾斜面Kは、光軸ax2に対しても45°の角度をなしている。   The excitation light BL and blue light BL ′ that have passed through the homogenizer optical system 24 are incident on the optical element 25A. The optical element 25A is composed of, for example, a dichroic prism having wavelength selectivity. The dichroic prism has an inclined surface K that forms an angle of 45 ° with the optical axis ax1. The inclined surface K forms an angle of 45 ° with respect to the optical axis ax2.

傾斜面Kには、波長選択性を有する偏光分離素子50Aが設けられている。偏光分離素子50Aは、励起光BL及び青色光BL’を、この偏光分離素子50Aに対するS偏光成分とP偏光成分とに分離する。   On the inclined surface K, a polarization separation element 50A having wavelength selectivity is provided. The polarization separation element 50A separates the excitation light BL and the blue light BL 'into an S polarization component and a P polarization component for the polarization separation element 50A.

また、偏光分離素子50Aは、後述する励起光BLと青色光BL’とは波長帯が異なる蛍光YLを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。   Further, the polarization separation element 50A has a color separation function of transmitting fluorescence YL having different wavelength bands between excitation light BL and blue light BL ′, which will be described later, regardless of the polarization state.

ここで、励起光BL及び青色光BL’は、コヒーレントな直線偏光である。また、励起光BLと青色光BL’とは、偏光分離素子50Aに入射するときの互いの偏光方向が異なっている。   Here, the excitation light BL and the blue light BL ′ are coherent linearly polarized light. Further, the excitation light BL and the blue light BL 'have different polarization directions when entering the polarization separation element 50A.

具体的に、励起光BLの偏光方向は、偏光分離素子50Aで反射されるS偏光成分の偏光方向と一致している。一方、青色光BL’の偏光方向は、偏光分離素子50Aを透過するP偏光成分の偏光方向と一致している。   Specifically, the polarization direction of the excitation light BL coincides with the polarization direction of the S polarization component reflected by the polarization separation element 50A. On the other hand, the polarization direction of the blue light BL ′ coincides with the polarization direction of the P-polarized light component transmitted through the polarization separation element 50A.

したがって、励起光BLは、S偏光の励起光BLsとして、偏光分離素子50Aで蛍光発光素子27に向けて反射される。一方、青色光BL’は、P偏光の青色光BL’pとして、偏光分離素子50Aを拡散反射素子30に向けて透過する。S偏光の励起光BLsは特許請求の範囲における第1の光に相当し、P偏光の青色光BL’pは特許請求の範囲における第2の光に相当する。   Therefore, the excitation light BL is reflected toward the fluorescent light emitting element 27 by the polarization separation element 50A as S-polarized excitation light BLs. On the other hand, the blue light BL ′ passes through the polarization separation element 50 </ b> A toward the diffuse reflection element 30 as P-polarized blue light BL′p. The S-polarized excitation light BLs corresponds to the first light in the claims, and the P-polarized blue light BL'p corresponds to the second light in the claims.

偏光分離素子50Aから射出されたS偏光の励起光BLsは、第1の集光光学系26に入射する。第1の集光光学系26は、第2のマルチレンズアレイ24bから射出された複数の光束(励起光BLs)を、蛍光体層34に向けて集光させるとともに、蛍光体層34の上で互いに重畳させる。   The S-polarized excitation light BLs emitted from the polarization separation element 50 </ b> A is incident on the first condensing optical system 26. The first condensing optical system 26 condenses a plurality of light beams (excitation light BLs) emitted from the second multi-lens array 24 b toward the phosphor layer 34, and on the phosphor layer 34. Superimpose each other.

第1の集光光学系26は、例えば第1レンズ26a,第2レンズ26bから構成されている。第1の集光光学系26から射出された励起光BLsは、蛍光発光素子27に入射する。蛍光発光素子27は、蛍光体層34と、この蛍光体層34を支持する基板35と、蛍光体層34を基板35に固定する固定部材36とを有している。   The first condensing optical system 26 includes, for example, a first lens 26a and a second lens 26b. The excitation light BLs emitted from the first condensing optical system 26 enters the fluorescent light emitting element 27. The fluorescent light emitting element 27 includes a phosphor layer 34, a substrate 35 that supports the phosphor layer 34, and a fixing member 36 that fixes the phosphor layer 34 to the substrate 35.

本実施形態において、蛍光体層34は、蛍光体層34の側面と基板35との間に設けられた固定部材36により、基板35に固定されている。蛍光体層34の励起光BLsが入射する側とは反対側の面は基板35に接触している。   In the present embodiment, the phosphor layer 34 is fixed to the substrate 35 by a fixing member 36 provided between the side surface of the phosphor layer 34 and the substrate 35. The surface of the phosphor layer 34 opposite to the side on which the excitation light BLs is incident is in contact with the substrate 35.

蛍光体層34は、波長440nmの励起光BLsを吸収して励起される蛍光体を含む。この励起光BLsにより励起された蛍光体は、例えば500〜700nmの波長域にピーク波長を有する蛍光(黄色光)YLを射出する。   The phosphor layer 34 includes a phosphor that is excited by absorbing the excitation light BLs having a wavelength of 440 nm. The phosphor excited by the excitation light BLs emits fluorescence (yellow light) YL having a peak wavelength in a wavelength region of 500 to 700 nm, for example.

蛍光体層34には、耐熱性及び表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。このような蛍光体層34としては、例えば、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層や、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを好適に用いることができる。   It is preferable to use a material having excellent heat resistance and surface processability for the phosphor layer 34. As such a phosphor layer 34, for example, a phosphor layer in which phosphor particles are dispersed in an inorganic binder such as alumina, or a phosphor layer in which phosphor particles are sintered without using a binder is suitable. Can be used.

蛍光体層34の励起光BLsが入射する側とは反対側には、第1の反射素子としての反射部37が設けられている。反射部37は、蛍光体層34で生成された蛍光YLのうち、基板35に向かって進む成分を反射する。   On the side of the phosphor layer 34 opposite to the side on which the excitation light BLs is incident, a reflecting portion 37 as a first reflecting element is provided. The reflection unit 37 reflects a component traveling toward the substrate 35 in the fluorescence YL generated in the phosphor layer 34.

基板35の蛍光体層34を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク38が配置されている。蛍光発光素子27では、このヒートシンク38を介して放熱できるため、蛍光体層34の熱劣化を防ぐことができる。   A heat sink 38 is disposed on the surface of the substrate 35 opposite to the surface that supports the phosphor layer 34. In the fluorescent light emitting element 27, since heat can be radiated through the heat sink 38, thermal deterioration of the phosphor layer 34 can be prevented.

蛍光体層34で生成された蛍光YLのうち、一部の蛍光YLは、反射部37によって反射され、蛍光体層34の外部へと射出される。また、蛍光体層34で生成された蛍光YLのうち、他の一部の蛍光YLは、反射部37を介さずに蛍光体層34の外部へと射出される。このようにして、蛍光YLが蛍光体層34から射出される。   Among the fluorescence YL generated in the phosphor layer 34, a part of the fluorescence YL is reflected by the reflecting portion 37 and emitted to the outside of the phosphor layer 34. In addition, among the fluorescence YL generated in the phosphor layer 34, another part of the fluorescence YL is emitted outside the phosphor layer 34 without passing through the reflection portion 37. In this way, the fluorescence YL is emitted from the phosphor layer 34.

蛍光体層34から射出された蛍光YLは、非偏光光である。蛍光YLは、第1の集光光学系26を通過した後、偏光分離素子50Aに入射する。そして、この蛍光YLは、偏光分離素子50Aからインテグレーター光学系31に向けて進む。   The fluorescence YL emitted from the phosphor layer 34 is non-polarized light. The fluorescence YL passes through the first condensing optical system 26 and then enters the polarization separation element 50A. The fluorescence YL travels from the polarization separation element 50 </ b> A toward the integrator optical system 31.

偏光分離素子50Aから射出されたP偏光の青色光BL’pは、位相差板28に入射する。位相差板28は、偏光分離素子50Aと拡散反射素子30との間の光路(第2の光の光路)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、偏光分離素子50Aから射出されたP偏光の青色光BL’pは、この位相差板28によって、例えば、右回り円偏光の青色光BLc1に変換された後、第2の集光光学系29に入射する。   The P-polarized blue light BL′p emitted from the polarization separation element 50 </ b> A enters the phase difference plate 28. The phase difference plate 28 is composed of a quarter-wave plate disposed in the optical path (the optical path of the second light) between the polarization separation element 50A and the diffuse reflection element 30. Therefore, the P-polarized blue light BL′p emitted from the polarization separation element 50A is converted into, for example, clockwise circularly-polarized blue light BLc1 by the phase difference plate 28, and then the second condensing optical system. 29 is incident.

第2の集光光学系29は、例えばピックアップレンズ29aから構成されており、青色光BLc1を拡散反射素子30に向けて集光させる。   The second condensing optical system 29 includes, for example, a pickup lens 29 a and condenses the blue light BLc 1 toward the diffuse reflection element 30.

拡散反射素子30は、第2の集光光学系29から射出された青色光BLc1(アレイ光源21Aから射出された光の一部)を偏光分離素子50Aに向けて拡散反射させる。拡散反射素子30によって拡散反射された光を青色光BLc2と称する。   The diffuse reflection element 30 diffuses and reflects the blue light BLc1 (part of the light emitted from the array light source 21A) emitted from the second condensing optical system 29 toward the polarization separation element 50A. The light diffusely reflected by the diffuse reflection element 30 is referred to as blue light BLc2.

ところで、プロジェクター1において色ムラの発生を防止するには、重畳レンズ33aとともに重畳光学系33を構成するレンズアレイ31aの光入射面における青色光BL’sの強度分布を蛍光YLの強度分布と等しくするとよい。ここで、蛍光体層34から射出された蛍光YLは、ランバート反射した光の配光分布と同様な配光分布を持っている。なお、本明細書では、ランバート反射した光の配光分布のことを、ランバート的な配光分布と称する。拡散反射素子30で反射した青色光BLc2も、ランバート的な配光分布を持つとよい。   By the way, in order to prevent the occurrence of color unevenness in the projector 1, the intensity distribution of the blue light BL's on the light incident surface of the lens array 31a constituting the superimposing optical system 33 together with the superimposing lens 33a is equal to the intensity distribution of the fluorescence YL. Good. Here, the fluorescence YL emitted from the phosphor layer 34 has a light distribution similar to the light distribution of the Lambertian reflected light. In the present specification, the light distribution of the Lambertian reflected light is referred to as a Lambertian light distribution. The blue light BLc2 reflected by the diffuse reflection element 30 may also have a Lambertian light distribution.

しかしながら、例えば、拡散反射素子30の拡散角を大きくすると、後述のように光の偏光状態が乱されてしまい、光利用効率が低下するおそれがある。
本実施形態において、拡散反射素子30は、第2の集光光学系29から入射する所定の偏光(右回り円偏光の青色光BLc1)を拡散反射している。
However, for example, when the diffusion angle of the diffuse reflection element 30 is increased, the polarization state of light is disturbed as described later, and there is a possibility that the light utilization efficiency is lowered.
In the present embodiment, the diffuse reflection element 30 diffusely reflects predetermined polarized light (clockwise circularly polarized blue light BLc1) incident from the second condensing optical system 29.

右回り円偏光の青色光BLc1は、拡散反射素子30で1回反射されれば、左回り円偏光の青色光BLc2として反射され、さらに位相差板28によってS偏光の青色光BL’sに変換される。この場合、拡散反射素子30で拡散反射されたS偏光の青色光BL’sは、偏光分離素子50Aによってインテグレーター光学系31に向けて反射される。   The clockwise circularly polarized blue light BLc1 is reflected as the counterclockwise circularly polarized blue light BLc2 once reflected by the diffuse reflection element 30, and further converted into S-polarized blue light BL's by the phase difference plate 28. Is done. In this case, the S-polarized blue light BL's diffusely reflected by the diffuse reflection element 30 is reflected toward the integrator optical system 31 by the polarization separation element 50A.

しかしながら、拡散反射素子30の拡散角が大きい場合、青色光BLc1が拡散反射素子30で2回反射されてしまうことがあり得る。すると、右回り円偏光の青色光BLc1は、1度目の反射で左回り円偏光となるものの、2度目の反射で再度右回りの円偏光となってしまい、結果的に、右回り円偏光の青色光BLc2として位相差板28に入射する。右回り円偏光の青色光BLc2は位相差板28によってP偏光の青色光に変換される。この場合、拡散反射素子30で拡散反射されたP偏光の青色光は、偏光分離素子50Aでインテグレーター光学系31に向けて反射することができず、偏光分離素子50Aを透過してしまう。そのため、アレイ光源21Aからの光を効率良く利用することが出来ない。   However, when the diffusion angle of the diffuse reflection element 30 is large, the blue light BLc1 may be reflected twice by the diffuse reflection element 30. Then, the clockwise circularly polarized blue light BLc1 becomes a counterclockwise circularly polarized light by the first reflection, but becomes a clockwise circularly polarized light again by the second reflection, resulting in the clockwise circularly polarized light. The blue light BLc2 enters the phase difference plate 28. The clockwise circularly polarized blue light BLc2 is converted into P-polarized blue light by the phase difference plate. In this case, the P-polarized blue light diffusely reflected by the diffuse reflection element 30 cannot be reflected toward the integrator optical system 31 by the polarization separation element 50A and is transmitted through the polarization separation element 50A. Therefore, the light from the array light source 21A cannot be used efficiently.

これに対し、本実施形態では、拡散反射素子30として、青色光BLc1を1回反射させる程度の拡散角を有したものを用いている。   On the other hand, in the present embodiment, a diffuse reflection element 30 having a diffusion angle enough to reflect the blue light BLc1 once is used.

本実施形態によれば、拡散反射素子30による青色光BLc1の2回反射が抑制されるので、青色光BLc1は拡散反射素子30で反射されることで左回り円偏光の青色光BLc2に良好に変換される。左回り円偏光の青色光BLc2は位相差板28によってS偏光の青色光BL’sに変換される。そのため、拡散反射素子30で反射した青色光BLc2は高い効率で偏光分離素子50Aによってインテグレーター光学系31に向けて反射される。   According to the present embodiment, the double reflection of the blue light BLc1 by the diffuse reflection element 30 is suppressed. Therefore, the blue light BLc1 is reflected by the diffuse reflection element 30 so that the counterclockwise circularly polarized blue light BLc2 is excellent. Converted. The counterclockwise circularly polarized blue light BLc2 is converted into S-polarized blue light BL's by the phase difference plate 28. Therefore, the blue light BLc2 reflected by the diffuse reflection element 30 is reflected toward the integrator optical system 31 by the polarization separation element 50A with high efficiency.

青色光BL’s及び蛍光YLは、偏光分離素子50Aによって合成され、照明光(白色光)WLが生成される。照明光WLは、インテグレーター光学系31に向けて射出される。照明光WLは、特許請求の範囲の「第3の光」に相当する。   The blue light BL's and the fluorescence YL are combined by the polarization separation element 50A, and illumination light (white light) WL is generated. The illumination light WL is emitted toward the integrator optical system 31. The illumination light WL corresponds to “third light” in the claims.

偏光分離素子50Aから射出された照明光WLは、インテグレーター光学系31に入射する。インテグレーター光学系31は、例えば、レンズアレイ31a,レンズアレイ31bから構成されている。レンズアレイ31a,31bは、複数の小レンズがアレイ状に配列されたものからなる。   The illumination light WL emitted from the polarization separation element 50A enters the integrator optical system 31. The integrator optical system 31 includes, for example, a lens array 31a and a lens array 31b. The lens arrays 31a and 31b are composed of a plurality of small lenses arranged in an array.

インテグレーター光学系31を透過した照明光WLは、偏光変換素子32に入射する。偏光変換素子32は、偏光分離膜と位相差板とから構成されている。偏光変換素子32は、非偏光の蛍光YLをS偏光に変換する。   The illumination light WL that has passed through the integrator optical system 31 enters the polarization conversion element 32. The polarization conversion element 32 includes a polarization separation film and a retardation plate. The polarization conversion element 32 converts the non-polarized fluorescence YL into S-polarized light.

偏光変換素子32を透過した照明光WLは、重畳レンズ33aにより被照明領域において重畳される。   The illumination light WL transmitted through the polarization conversion element 32 is superimposed in the illuminated area by the superimposing lens 33a.

上述のように、本実施形態の拡散反射素子30は拡散角(拡散能力)が比較的小さい。そのため、青色光BL’sは、図3に示すように、レンズアレイ31a上の一部に、例えばレンズアレイ31aの中央部にスポットSAを形成する。一方で、蛍光YLはランバート的な配光分布を持っているため、レンズアレイ31aの全体にわたって比較的均一な照度分布を形成する。   As described above, the diffuse reflection element 30 of the present embodiment has a relatively small diffusion angle (diffusion capability). Therefore, as shown in FIG. 3, the blue light BL's forms a spot SA at a part on the lens array 31a, for example, at the center of the lens array 31a. On the other hand, since the fluorescence YL has a Lambertian light distribution, a relatively uniform illuminance distribution is formed over the entire lens array 31a.

このようにレンズアレイ31aの全体にわたって青色光BL’sの照度に大きな偏りがあると、重畳光学系33を用いたとしても被照明領域での青色光BL’sの照度と蛍光YLの照度が一致しないため、色ムラが生じてしまう。   As described above, when the illuminance of the blue light BL's is largely biased over the entire lens array 31a, the illuminance of the blue light BL's and the illuminance of the fluorescent light YL in the illuminated area is increased even when the superimposing optical system 33 is used. Since they do not match, color unevenness occurs.

これに対し、本実施形態においては、レンズアレイ31a上に形成されるスポットSAの位置を時間的に移動させることで、時間平均した際、レンズアレイ31a上での青色光BL’sによる照度の偏りを小さくしている。これによって、被照明領域での色ムラを低減している。   On the other hand, in the present embodiment, the position of the spot SA formed on the lens array 31a is moved in time so that the illuminance of the blue light BL's on the lens array 31a is obtained when time-averaged. The bias is reduced. As a result, color unevenness in the illuminated area is reduced.

具体的に本実施形態の照明装置2は、青色光BLc2の進行方向が時間的に変化するように、拡散反射素子30を駆動する駆動素子110を備えている。駆動素子110は、例えば、ピエゾ素子やアクチュエーター等から構成される。駆動素子110は、拡散反射素子30を所定方向に傾斜させることで反射光の進行方向を変更する。   Specifically, the illuminating device 2 of the present embodiment includes a drive element 110 that drives the diffuse reflection element 30 so that the traveling direction of the blue light BLc2 changes with time. The drive element 110 is composed of, for example, a piezo element or an actuator. The drive element 110 changes the traveling direction of the reflected light by inclining the diffuse reflection element 30 in a predetermined direction.

図4(a)〜(d)は拡散反射素子30の駆動方向(反射光の進行方向)の変化とスポットSAの位置の変化との関係を示した図である。具体的に、図4(a)は拡散反射素子30を傾斜させない場合において、レンズアレイ31a上に形成されるスポットSAを示す図である。図4(b)〜(d)各々は拡散反射素子30を傾斜させた場合において、レンズアレイ31a上に形成されるスポットSAを示す図である。   4A to 4D are diagrams showing the relationship between the change in the driving direction of the diffuse reflection element 30 (the traveling direction of the reflected light) and the change in the position of the spot SA. Specifically, FIG. 4A is a diagram showing spots SA formed on the lens array 31a when the diffuse reflection element 30 is not tilted. FIGS. 4B to 4D are diagrams showing spots SA formed on the lens array 31a when the diffuse reflection element 30 is tilted.

なお、図4(a)〜(d)において、説明を分かりやすくするため、XYZ座標系を用いて説明する。図4(a)に示したように、拡散反射素子30を傾斜させない場合において、XY平面は拡散反射素子30の反射面30aと平行な面を規定し、Z方向は反射面30aと直交する方向を規定する。また、図4(a)〜(d)においては、説明を簡略化するため、レンズアレイ31aの表面(光入射面)はXY平面と平行であるとした。   4A to 4D, description will be made using an XYZ coordinate system for easy understanding. As shown in FIG. 4A, when the diffuse reflection element 30 is not inclined, the XY plane defines a plane parallel to the reflection surface 30a of the diffuse reflection element 30, and the Z direction is a direction orthogonal to the reflection surface 30a. Is specified. 4A to 4D, the surface (light incident surface) of the lens array 31a is assumed to be parallel to the XY plane in order to simplify the description.

図4(a)に示すように、駆動素子110は、反射面30aがXY平面と平行となるように拡散反射素子30を保持した場合、反射面30aによる反射光は、Z方向に射出される。そして、レンズアレイ31aの表面の中央の領域にスポットSAが形成される。   As shown in FIG. 4A, when the driving element 110 holds the diffuse reflection element 30 so that the reflection surface 30a is parallel to the XY plane, the reflected light from the reflection surface 30a is emitted in the Z direction. . And spot SA is formed in the center area | region of the surface of the lens array 31a.

図4(b)は、駆動素子110が反射面30aをY軸の周りに時計方向に回転させるとともに、反射面30aをX軸の周りに時計方向に回転させた状態を示している。この場合、反射面30aによる反射光は、Y軸方向から見ればZ軸方向に対して+X方向に傾斜し、X軸方向から見ればZ軸方向に対して+Y方向に傾斜した方向に進む。そして、レンズアレイ31aの表面の右上の領域にスポットSAが形成される。   FIG. 4B shows a state in which the drive element 110 rotates the reflecting surface 30a clockwise around the Y axis and rotates the reflecting surface 30a clockwise around the X axis. In this case, the reflected light from the reflecting surface 30a is inclined in the + X direction with respect to the Z-axis direction when viewed from the Y-axis direction, and proceeds in the direction inclined in the + Y direction with respect to the Z-axis direction when viewed from the X-axis direction. Then, a spot SA is formed in the upper right area on the surface of the lens array 31a.

また、図4(c)は、駆動素子110が反射面30aをY軸の周りに時計方向に回転させるとともに、反射面30aをX軸の周りに反時計方向に回転させた状態を示している。この場合、反射面30aによる反射光は、Y軸方向から見ればZ軸方向に対して+X方向に傾斜し、X軸方向から見ればZ軸方向に対して−Y方向に傾斜した方向に進む。そして、レンズアレイ31aの表面の右下の領域にスポットSAが形成される。   FIG. 4C shows a state in which the driving element 110 rotates the reflecting surface 30a clockwise around the Y axis and rotates the reflecting surface 30a counterclockwise around the X axis. . In this case, the reflected light from the reflecting surface 30a is inclined in the + X direction with respect to the Z axis direction when viewed from the Y axis direction, and proceeds in the direction inclined in the −Y direction with respect to the Z axis direction when viewed from the X axis direction. . Then, a spot SA is formed in the lower right region of the surface of the lens array 31a.

また、図4(d)は、駆動素子110が反射面30aをY軸の周りに反時計方向に回転させるとともに、反射面30aをX軸の周りに反時計方向に回転させた状態を示している。この場合、反射面30aによる反射光は、Y軸方向から見ればZ軸方向に対して−X方向に傾斜し、X軸方向から見ればZ軸方向に対して−Y方向に傾斜した方向に進む。そして、レンズアレイ31aの表面の左下の領域にスポットSAが形成される。   FIG. 4D shows a state in which the driving element 110 rotates the reflecting surface 30a counterclockwise around the Y axis and rotates the reflecting surface 30a counterclockwise around the X axis. Yes. In this case, the reflected light from the reflecting surface 30a is inclined in the −X direction with respect to the Z axis direction when viewed from the Y axis direction, and is inclined in the −Y direction with respect to the Z axis direction when viewed from the X axis direction. move on. Then, a spot SA is formed in the lower left area of the surface of the lens array 31a.

このような構成に基づき、駆動素子110は、反射面30aを傾斜させることで、青色光BLc2の進行方向を時間的に変化させ、レンズアレイ31a上に形成されるスポットSAの位置を時間的に移動させることが可能である。   Based on such a configuration, the driving element 110 changes the traveling direction of the blue light BLc2 in time by tilting the reflecting surface 30a, and changes the position of the spot SA formed on the lens array 31a in time. It is possible to move.

本実施形態では、図5に示すように、スポットSAによってレンズアレイ31aの光入射面の略全面が走査されるように、駆動素子110が拡散反射素子30を駆動する。この状態は、時間平均すれば、レンズアレイ31aの光入射面の略全面に青色光BL’sが入射していることと等価である。時間平均すれば、レンズアレイ31aの光入射面に略均一な照度分布が形成されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the driving element 110 drives the diffuse reflection element 30 so that the substantially entire surface of the light incident surface of the lens array 31 a is scanned by the spot SA. This state is equivalent to that the blue light BL's is incident on substantially the entire light incident surface of the lens array 31a in terms of time average. If time averaged, a substantially uniform illuminance distribution is formed on the light incident surface of the lens array 31a.

ところで、レンズアレイ31aは複数の第1小レンズを備えており、レンズアレイ31bは複数の第2小レンズを備えている。複数の第1小レンズと複数の第2小レンズはそれぞれ1対1で対応している。青色光BL’sは複数の第1小レンズによって複数の小光束に分割される。第1小レンズに対応した小光束は、第1小レンズに対応した第2小レンズに入射し、さらに偏光変換素子32の所定の領域に入射する。レンズアレイ31aに入射した青色光BL’sが高い効率で偏光変換素子32に入射するためには、第1小レンズに対応した小光束が、第1小レンズに対応した第2小レンズに適切な角度で入射したほうがよい。そのためには、反射面30aの傾きによらず、青色光BL’sは一定の角度でレンズアレイ31aに入射した方がよい。   Incidentally, the lens array 31a includes a plurality of first small lenses, and the lens array 31b includes a plurality of second small lenses. The plurality of first small lenses and the plurality of second small lenses have a one-to-one correspondence. The blue light BL's is divided into a plurality of small light beams by the plurality of first small lenses. The small luminous flux corresponding to the first small lens enters the second small lens corresponding to the first small lens, and further enters a predetermined area of the polarization conversion element 32. In order for the blue light BL ′s incident on the lens array 31a to be incident on the polarization conversion element 32 with high efficiency, the small luminous flux corresponding to the first small lens is appropriate for the second small lens corresponding to the first small lens. It is better to enter at a certain angle. For this purpose, the blue light BL's should be incident on the lens array 31a at a constant angle regardless of the inclination of the reflecting surface 30a.

図4(b)〜(d)のように反射面30aが傾いている場合、青色光BLc2はZ軸方向から傾いた方向に射出される。また、反射面30aの傾き方向によって、青色光BLc2が進む方向が変化する。本実施形態では、反射面30aへ青色光BLc1の主光線が入射する位置が、第2の集光光学系29の焦点位置に設けられているため、反射面30aの傾き方向によらず、青色光BLc2が進む方向は第2の集光光学系29によって所定の方向に調整されている。具体的には、青色光BLc2は第2の集光光学系29の焦点位置から射出されるため、第2の集光光学系29を透過した後は、反射面30aの傾き方向によらず、第2の集光光学系29の光軸と平行(Z軸方向)に進む。従って、偏光分離素子50Aで反射した青色光BL’sは、反射面30aの傾き方向によらず、一定の角度でレンズアレイ31aに入射する。そのため、第2の光である青色光BL’pは高い効率で照明光WLとして利用される。   When the reflecting surface 30a is inclined as shown in FIGS. 4B to 4D, the blue light BLc2 is emitted in a direction inclined from the Z-axis direction. Further, the direction in which the blue light BLc2 travels varies depending on the tilt direction of the reflecting surface 30a. In the present embodiment, the position where the principal ray of the blue light BLc1 is incident on the reflecting surface 30a is provided at the focal position of the second condensing optical system 29. The direction in which the light BLc2 travels is adjusted in a predetermined direction by the second condensing optical system 29. Specifically, since the blue light BLc2 is emitted from the focal position of the second condensing optical system 29, after passing through the second condensing optical system 29, regardless of the inclination direction of the reflecting surface 30a, Proceeding in parallel with the optical axis of the second condensing optical system 29 (Z-axis direction). Therefore, the blue light BL's reflected by the polarization separation element 50A is incident on the lens array 31a at a constant angle regardless of the tilt direction of the reflecting surface 30a. Therefore, the blue light BL′p, which is the second light, is used as the illumination light WL with high efficiency.

本実施形態によれば、下記のような効果が得られる。
比較的小さい拡散角の拡散反射素子30を用いても、インテグレーター光学系31の光入射面での青色光BL’sの照度の偏りを小さくすることができる。また、蛍光YLはランバート的な配光分布を持っているため、インテグレーター光学系31の光入射面での蛍光YLの照度の偏りも小さい。よって、被照明領域における色むらは充分低減されている。円偏光である青色光BLc1が拡散反射素子30によって逆回りの円偏光の青色光BLc2へ良好に変換されるため、青色光BL’pは高い効率で照明光WLとして利用される。
反射面30aへ青色光BLc1の主光線が入射する位置が、第2の集光光学系29の焦点位置に設けられているため、青色光BL’pは高い効率で照明光WLとして利用される。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
Even when the diffuse reflection element 30 having a relatively small diffusion angle is used, the illuminance bias of the blue light BL ′s on the light incident surface of the integrator optical system 31 can be reduced. Further, since the fluorescence YL has a Lambertian light distribution, the illuminance deviation of the fluorescence YL on the light incident surface of the integrator optical system 31 is small. Therefore, the color unevenness in the illuminated area is sufficiently reduced. Since the blue light BLc1 that is circularly polarized light is favorably converted to the circularly polarized blue light BLc2 that is reversely rotated by the diffuse reflection element 30, the blue light BL′p is used as the illumination light WL with high efficiency.
Since the position where the chief ray of the blue light BLc1 enters the reflecting surface 30a is provided at the focal position of the second condensing optical system 29, the blue light BL′p is used as the illumination light WL with high efficiency. .

(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1Aの概略構成を示す図である。第1実施形態に係るプロジェクター1と共通する部材には同じ符号を付し、説明を省略する。プロジェクター1Aは、照明装置2の代わりに第1照明装置2Aおよび第2照明装置2Bを備える。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector 1A according to the second embodiment. Members common to the projector 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The projector 1A includes a first lighting device 2A and a second lighting device 2B instead of the lighting device 2.

本実施形態において、第1照明装置2Aは赤色光及び緑色光を含む光を射出し、第2照明装置2Bは青色光を射出する。
第1照明装置2Aは、図6に示すように、光源装置10、集光光学系20、回転蛍光板230、モーター50、インテグレーター光学系131、偏光変換素子32及び重畳光学系133を備える。
In the present embodiment, the first lighting device 2A emits light including red light and green light, and the second lighting device 2B emits blue light.
As shown in FIG. 6, the first illumination device 2 </ b> A includes a light source device 10, a condensing optical system 20, a rotating fluorescent plate 230, a motor 50, an integrator optical system 131, a polarization conversion element 32, and a superimposing optical system 133.

光源装置10は、励起光BL1を射出する励起用のレーザー光源からなる。集光光学系20は、第1レンズ122および第2レンズ124を含み、励起光BL1を回転蛍光板230の蛍光体層46に集光させる。モーター50は、回転蛍光板230を回転させることで蛍光体層46の温度上昇を抑制している。   The light source device 10 includes an excitation laser light source that emits excitation light BL1. The condensing optical system 20 includes a first lens 122 and a second lens 124, and condenses the excitation light BL1 on the phosphor layer 46 of the rotating fluorescent plate 230. The motor 50 suppresses the temperature rise of the phosphor layer 46 by rotating the rotating fluorescent plate 230.

回転蛍光板230が備える蛍光体層46は、光源装置10からの励起光BL1を赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光YLに変換する。蛍光体層46の基板側には励起光BL1を透過させるとともに蛍光YLを反射させるダイクロイックミラー47が形成されている。本実施形態において、蛍光体層46に入射した励起光BL1は蛍光体層46を通過することなく蛍光YLに変換される。   The phosphor layer 46 included in the rotating fluorescent plate 230 converts the excitation light BL1 from the light source device 10 into yellow fluorescence YL including red light and green light. On the substrate side of the phosphor layer 46, a dichroic mirror 47 that transmits the excitation light BL1 and reflects the fluorescence YL is formed. In the present embodiment, the excitation light BL1 incident on the phosphor layer 46 is converted into fluorescence YL without passing through the phosphor layer 46.

第2照明装置2Bは、光源装置121、拡散反射素子30、駆動素子110、ピックアップレンズ126、インテグレーター光学系31、重畳レンズ33aを含む。   The second illumination device 2B includes a light source device 121, a diffuse reflection element 30, a drive element 110, a pickup lens 126, an integrator optical system 31, and a superimposing lens 33a.

光源装置121は、直線偏光の青色光Bを射出するレーザー光源である。青色光Bは拡散反射素子30に入射する。   The light source device 121 is a laser light source that emits linearly polarized blue light B. Blue light B is incident on the diffuse reflection element 30.

第1実施形態と同様、駆動素子110により拡散反射素子30を駆動することで、該拡散反射素子30で反射した青色光Bの進行方向を時間的に変化させている。これにより、レンズアレイ131a上に形成されるスポットSA(図3参照)の位置が時間的に変化する。   As in the first embodiment, the traveling direction of the blue light B reflected by the diffuse reflection element 30 is temporally changed by driving the diffuse reflection element 30 by the drive element 110. Thereby, the position of the spot SA (see FIG. 3) formed on the lens array 131a changes with time.

また、第1実施形態と同様、拡散反射素子30は、ピックアップレンズ126の焦点位置に設けられている。具体的には、拡散反射素子30の反射面30aへ青色光Bの主光線が入射する位置が、ピックアップレンズ126の焦点位置に設けられている。これにより、第1実施形態と同様、拡散反射素子30で反射した青色光Bはレンズアレイ31aに一定の角度で入射する。   Further, similarly to the first embodiment, the diffuse reflection element 30 is provided at the focal position of the pickup lens 126. Specifically, a position where the principal ray of the blue light B is incident on the reflection surface 30 a of the diffuse reflection element 30 is provided at the focal position of the pickup lens 126. Thereby, as in the first embodiment, the blue light B reflected by the diffuse reflection element 30 enters the lens array 31a at a constant angle.

青色光Bは、重畳レンズ33aによって第3の全反射ミラー8cおよびフィールドレンズ10Bを介して被照明領域(光変調装置4Bの画素形成領域近傍)に重畳される。これにより、被照明領域は略均一な照度分布で照明される。   The blue light B is superimposed on the illuminated area (near the pixel formation area of the light modulation device 4B) by the superimposing lens 33a via the third total reflection mirror 8c and the field lens 10B. Thereby, the illuminated area is illuminated with a substantially uniform illuminance distribution.

また、本実施形態において、拡散反射素子30は、青色光Bを1回反射させる程度の弱い拡散角を持っている。これにより、青色光Bの反射時に生じる偏光状態の乱れを抑制している。   In the present embodiment, the diffuse reflection element 30 has a diffusion angle that is weak enough to reflect the blue light B once. Thereby, disorder of the polarization state that occurs when the blue light B is reflected is suppressed.

そのため、本実施形態によれば、光変調装置4Bに偏光状態の乱れが抑制された直線偏光(青色光B)が入射するので、該光変調装置4Bにおける入射側偏光板を無くすことができる。よって、入射側偏光板によって青色光Bがカットされることがないので、光変調装置4Rにおいて青色光Bを効率良く利用することができる。
仮に入射側偏光板を設けたとしても、青色光Bは入射側偏光板を透過することができるので、光変調装置4Rにおいて青色光Bを効率良く利用することができる。
したがって、本実施形態のプロジェクター1Aにおいても、高い光利用効率を実現することができる。
Therefore, according to the present embodiment, linearly polarized light (blue light B) in which the polarization state disturbance is suppressed is incident on the light modulation device 4B, so that the incident-side polarizing plate in the light modulation device 4B can be eliminated. Therefore, since the blue light B is not cut by the incident side polarizing plate, the blue light B can be efficiently used in the light modulation device 4R.
Even if an incident-side polarizing plate is provided, the blue light B can be transmitted through the incident-side polarizing plate, so that the blue light B can be efficiently used in the light modulation device 4R.
Therefore, high light utilization efficiency can be realized also in the projector 1A of the present embodiment.

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、上記第1実施形態においては、蛍光体層34を基板35上に固定配置していたが、回転する基板上に蛍光体層を配置しても良い。   For example, although the phosphor layer 34 is fixedly disposed on the substrate 35 in the first embodiment, the phosphor layer may be disposed on a rotating substrate.

また、上記第1実施形態では、励起光用のレーザー光源にピーク波長が440nmのレーザー光を射出する第2の半導体レーザー212を用い、青色光用のレーザー光源にピーク波長が460nmのレーザー光を射出する第1の半導体レーザー211を用いる場合を例示したが、励起光BL及び青色光BL’のピーク波長については、このような例に必ずしも限定されるものではない。   In the first embodiment, the second semiconductor laser 212 that emits laser light having a peak wavelength of 440 nm is used as the laser light source for excitation light, and the laser light having a peak wavelength of 460 nm is used as the laser light source for blue light. Although the case where the first semiconductor laser 211 to be emitted is used is illustrated, the peak wavelengths of the excitation light BL and the blue light BL ′ are not necessarily limited to such an example.

また、上記実施形態では、3つの光変調装置4R,4G,4Bを備えるプロジェクター1を例示したが、1つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the projector 1 provided with the three light modulation apparatuses 4R, 4G, and 4B was illustrated, it is also possible to apply to the projector which displays a color image | video with one light modulation apparatus.

その他、照明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。
また、上記実施形態では本発明による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、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 addition, the shape, number, arrangement, material, and the like of the various components of the lighting device and the projector are not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.
Moreover, although the example which mounted the illuminating device by 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 lighting fixtures, automobile headlights, and the like.

1,1A…プロジェクター、4R,4G,4B…光変調装置、5…合成光学系、6…投写光学系、21A…アレイ光源(光源)、28…位相差板、29a,126…ピックアップレンズ、30,130…拡散反射素子、33…重畳光学系、34…蛍光体層、50A…偏光分離素子、110…駆動素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Projector, 4R, 4G, 4B ... Light modulator, 5 ... Composition optical system, 6 ... Projection optical system, 21A ... Array light source (light source), 28 ... Phase difference plate, 29a, 126 ... Pick-up lens, 30 , 130 ... Diffuse reflection element, 33 ... Superimposing optical system, 34 ... Phosphor layer, 50A ... Polarization separation element, 110 ... Drive element.

Claims (4)

光を射出する光源と、
前記光源から射出された前記光の少なくとも一部が所定の偏光として入射する拡散反射素子と、
前記拡散反射素子からの反射光の進行方向が時間的に変化するように、前記拡散反射素子を駆動する駆動素子と、
前記反射光が入射するピックアップレンズと、
前記ピックアップレンズを透過した前記反射光が入射する重畳光学系と、
を備えた照明装置。
A light source that emits light;
A diffuse reflection element on which at least a part of the light emitted from the light source is incident as predetermined polarized light;
A driving element for driving the diffuse reflection element so that the traveling direction of the reflected light from the diffuse reflection element changes with time;
A pickup lens on which the reflected light is incident;
A superimposing optical system on which the reflected light transmitted through the pickup lens is incident;
A lighting device comprising:
前記光を第1の光と第2の光とに分離する偏光分離素子と、
前記第1の光を受けて蛍光を射出する蛍光体層と、
前記第2の光の光路上の、前記偏光分離素子と前記拡散反射素子との間に設けられた位相差板と、をさらに備え、
前記ピックアップレンズは、前記第2の光の光路上の、前記偏光分離素子と前記拡散反射素子との間に設けられ、
前記反射光は、前記位相差板を介して前記偏光分離素子へ入射し、
前記偏光分離素子は、前記蛍光と前記反射光とを合成して第3の光として射出し、
前記重畳光学系は、前記第3の光の光路上に設けられている
請求項1に記載の照明装置。
A polarization separation element that separates the light into first light and second light;
A phosphor layer that emits fluorescence in response to the first light;
A retardation plate provided between the polarization separation element and the diffuse reflection element on the optical path of the second light;
The pickup lens is provided between the polarization separation element and the diffuse reflection element on the optical path of the second light,
The reflected light is incident on the polarization separation element through the retardation plate,
The polarization separation element combines the fluorescence and the reflected light and emits them as third light,
The illumination device according to claim 1, wherein the superimposing optical system is provided on an optical path of the third light.
前記拡散反射素子は、前記ピックアップレンズの焦点位置に設けられている
請求項1又は2に記載の照明装置。
The illumination device according to claim 1, wherein the diffuse reflection element is provided at a focal position of the pickup lens.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置と、
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。
The illumination device according to any one of claims 1 to 3,
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.
JP2015052131A 2015-03-16 2015-03-16 Lighting device and projector Withdrawn JP2016173391A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015052131A JP2016173391A (en) 2015-03-16 2015-03-16 Lighting device and projector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015052131A JP2016173391A (en) 2015-03-16 2015-03-16 Lighting device and projector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016173391A true JP2016173391A (en) 2016-09-29

Family

ID=57008981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015052131A Withdrawn JP2016173391A (en) 2015-03-16 2015-03-16 Lighting device and projector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016173391A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018060055A (en) * 2016-10-05 2018-04-12 大日本印刷株式会社 Luminaire and projection device

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006098281A1 (en) * 2005-03-16 2006-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image projector
JP2008310308A (en) * 2007-05-15 2008-12-25 Panasonic Corp Laser wavelength conversion device, method for forming polarization reversed structure, and image display device
JP2011197212A (en) * 2010-03-18 2011-10-06 Seiko Epson Corp Lighting system and projector
JP2012098708A (en) * 2010-10-04 2012-05-24 Sony Corp Lighting device and display apparatus
JP2012237968A (en) * 2011-04-28 2012-12-06 Dainippon Printing Co Ltd Projection device and projection control apparatus
JP2013037335A (en) * 2011-07-13 2013-02-21 Sony Corp Illumination device and display device
JP2013250494A (en) * 2012-06-04 2013-12-12 Panasonic Corp Light source device and projection type display device
JP2014110109A (en) * 2012-11-30 2014-06-12 Asahi Glass Co Ltd Lighting optical system, projection device, deflection element, non-depolarization diffusion element and wavelength selective divergence state conversion element
JP2014149513A (en) * 2013-01-11 2014-08-21 Mitsubishi Electric Corp Light source device and projector
JP2014209184A (en) * 2013-03-27 2014-11-06 パナソニック株式会社 Light source device and projection type video display device
JP2015203857A (en) * 2014-04-16 2015-11-16 セイコーエプソン株式会社 Lighting system and projector

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006098281A1 (en) * 2005-03-16 2006-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image projector
JP2008310308A (en) * 2007-05-15 2008-12-25 Panasonic Corp Laser wavelength conversion device, method for forming polarization reversed structure, and image display device
JP2011197212A (en) * 2010-03-18 2011-10-06 Seiko Epson Corp Lighting system and projector
JP2012098708A (en) * 2010-10-04 2012-05-24 Sony Corp Lighting device and display apparatus
JP2012237968A (en) * 2011-04-28 2012-12-06 Dainippon Printing Co Ltd Projection device and projection control apparatus
JP2013037335A (en) * 2011-07-13 2013-02-21 Sony Corp Illumination device and display device
JP2013250494A (en) * 2012-06-04 2013-12-12 Panasonic Corp Light source device and projection type display device
JP2014110109A (en) * 2012-11-30 2014-06-12 Asahi Glass Co Ltd Lighting optical system, projection device, deflection element, non-depolarization diffusion element and wavelength selective divergence state conversion element
JP2014149513A (en) * 2013-01-11 2014-08-21 Mitsubishi Electric Corp Light source device and projector
JP2014209184A (en) * 2013-03-27 2014-11-06 パナソニック株式会社 Light source device and projection type video display device
JP2015203857A (en) * 2014-04-16 2015-11-16 セイコーエプソン株式会社 Lighting system and projector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018060055A (en) * 2016-10-05 2018-04-12 大日本印刷株式会社 Luminaire and projection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10108076B2 (en) Light source apparatus and projector
US9804485B2 (en) Light source device, lighting apparatus, and projector
US10372027B2 (en) Illuminator and projector
CN108027550B (en) Light source device, light source unit, and projector
JP6676940B2 (en) Light source device, lighting device, and projector
US9568817B2 (en) Illumination apparatus and projector
JP6578631B2 (en) Lighting device and projector
JP2012195064A (en) Light source device and projector
JP6582487B2 (en) Light source device, lighting device, and projector
JP6286918B2 (en) Lighting device and projector
JP2015203857A (en) Lighting system and projector
JP2016186566A (en) Illumination device and projector
JP2017083636A (en) Illumination device and projector
JP2015049441A (en) Illumination device and projector
JP2018138941A (en) Lighting device and projector
JP2017027903A (en) Illumination device and projector
JP2018097131A (en) Illumination device and projector
US10705417B2 (en) Wavelength conversion element, light source apparatus and image projection apparatus
JP2017015966A (en) Light source device and projector
JP2018021990A (en) Light source device and projector
JP6375626B2 (en) Light source device and projector
JP2017037175A (en) Light source apparatus, illumination apparatus, and projector
JP6565365B2 (en) Light source device, lighting device and projector
US11474424B2 (en) Light source device and projector
JP2019008018A (en) Illumination device and projector

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181002

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181026

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20181203