JP2018031995A - Light source device and projection type display device - Google Patents

Light source device and projection type display device Download PDF

Info

Publication number
JP2018031995A
JP2018031995A JP2016166141A JP2016166141A JP2018031995A JP 2018031995 A JP2018031995 A JP 2018031995A JP 2016166141 A JP2016166141 A JP 2016166141A JP 2016166141 A JP2016166141 A JP 2016166141A JP 2018031995 A JP2018031995 A JP 2018031995A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
source device
wedge
lens
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.)
Pending
Application number
JP2016166141A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
明広 山影
Akihiro Yamakage
明広 山影
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.)
Light Show Technology Co Ltd
Original Assignee
Light Show Technology Co Ltd
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 Light Show Technology Co Ltd filed Critical Light Show Technology Co Ltd
Priority to JP2016166141A priority Critical patent/JP2018031995A/en
Priority to CN201710060013.1A priority patent/CN107436526B/en
Publication of JP2018031995A publication Critical patent/JP2018031995A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033LED or laser light sources
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033LED or laser light sources
    • G03B21/204LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2066Reflectors in illumination beam

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a smaller projection type display device which uses a large-sized light source for condensing output light from semiconductor lasers, irradiating phosphor, and exciting the light to be emitted.SOLUTION: A very compact light source device is provided by utilizing an optical system which refracts and condenses parallel light of shorter wavelength using a wedge type prism, then condenses the light through a condenser lens to irradiate phosphor. The light source device allows for downsizing of the projection type display device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体レーザと蛍光体を備えた光源装置と、これを用いた投射型表示装置に関する。   The present invention relates to a light source device including a semiconductor laser and a phosphor, and a projection display device using the light source device.

近年、高い発光効率で短波長の光を出力する半導体レーザが開発されている。かかる半導体レーザの出力光で蛍光体を励起し、波長変換された光を投射型表示装置の光源として用いることが提案されている。   In recent years, semiconductor lasers that output short-wavelength light with high luminous efficiency have been developed. It has been proposed to excite a phosphor with the output light of such a semiconductor laser and use the wavelength-converted light as a light source for a projection display device.

特許文献1には、2次元配列された半導体レーザの出力光を、大口径レンズを通じて蛍光体ホイールに集光し、励起された蛍光体ホイールが発する蛍光をカラーフィルターで色選択し、選択された光をDMD等の空間光変調素子で変調する投射型表示装置が記載されている。   In Patent Document 1, the output light of a two-dimensionally arranged semiconductor laser is condensed on a phosphor wheel through a large-diameter lens, and the fluorescence emitted from the excited phosphor wheel is color-selected with a color filter and selected. A projection display device that modulates light with a spatial light modulator such as DMD is described.

特許文献2には、2次元配列された半導体レーザの出力光を、多数のミラーと集光レンズを通じて、蛍光体に集光し、蛍光体を励起する光源装置および投射型表示装置が記載されている。   Patent Document 2 describes a light source device and a projection display device that collects output light of a two-dimensionally arranged semiconductor laser on a phosphor through a large number of mirrors and condenser lenses and excites the phosphor. Yes.

特許文献3には、投射型表示装置ではないが、ファイバーレーザの励起用として、半導体レーザの出力光をプリズムに入射させ、プリズム内面で全反射させた後にプリズムから出射させて取り出す集光ブロックが記載されている。   Patent Document 3 discloses a condensing block that is not a projection display device but is used for exciting a fiber laser so that the output light of a semiconductor laser is incident on the prism, totally reflected by the inner surface of the prism, and then emitted from the prism. Have been described.

特開2014−160227号公報JP 2014-160227 A 特開2012−195064号公報JP 2012-195064 A 特開2008−28019号公報JP 2008-28019 A

特許文献1に記載されたような、半導体レーザの出力光で蛍光体を励起する投射型表示装置にあっては、励起光の強度を高めるために、半導体レーザを多数個使用する必要がある。   In a projection display device that excites phosphors with the output light of a semiconductor laser as described in Patent Document 1, it is necessary to use a large number of semiconductor lasers in order to increase the intensity of the excitation light.

そこで、半導体レーザを2次元配列した励起光源を用いて励起光強度を確保していたが、半導体レーザは、動作時の発熱で高温になると、動作が不安定になったり発光効率が低下したりするため、半導体レーザを配列する際の配置密度には限界があった。   Therefore, although the pumping light intensity is secured by using a pumping light source in which semiconductor lasers are arranged two-dimensionally, the operation of the semiconductor laser becomes unstable or the light emission efficiency decreases when the temperature is increased due to heat generated during operation. Therefore, there is a limit to the arrangement density when arranging the semiconductor lasers.

そのため、多数個の半導体レーザを用いようとすると、励起光源が占有する面積が大きくなるとともに、励起光を集光するための光学系も大きな空間を占有し、投射型表示装置の体積が大きなものとなっていた。   For this reason, if a large number of semiconductor lasers are used, the area occupied by the excitation light source increases, the optical system for condensing the excitation light also occupies a large space, and the volume of the projection display device is large. It was.

たとえば、特許文献1に記載された装置では、2次元配列した励起光源の占有面積をカバーし得る大口径の集光レンズを用いる必要があった。   For example, in the apparatus described in Patent Document 1, it is necessary to use a large-diameter condensing lens that can cover the area occupied by two-dimensionally arranged excitation light sources.

特許文献2に記載された装置においては、2次元配列された半導体レーザの出力光を、多数のミラーと集光レンズを通じて、蛍光体に集光しているが、多数のミラーを精密に配置するためには、大型で調整が複雑な支持機構が必要であり、投射型表示装置の体積が大きく使い勝手の悪いものとなっていた。   In the apparatus described in Patent Document 2, the output light of a two-dimensionally arranged semiconductor laser is condensed on a phosphor through a number of mirrors and a condenser lens, but the number of mirrors are precisely arranged. For this purpose, a support mechanism that is large and complicated to adjust is necessary, and the volume of the projection display device is large and unusable.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、2次元配列された半導体レーザの出力光を、極めて小型の光学系で蛍光体に集光して励起する光源装置と、その光源装置を備えた小型な投射型表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and a light source device that condenses and excites the output light of a two-dimensionally arranged semiconductor laser on a phosphor with an extremely small optical system, and the light source device. An object of the present invention is to provide a small projection display device provided.

本発明は、複数の青色レーザ光源をアレイ状に配置した発光素子アレイと、前記青色レーザ光源の各々に対応して設けられた複数のコリメートレンズと、前記コリメートレンズから出射される平行光を受け、屈折させて圧縮した平行光として出射させるくさび形プリズムと、前記くさび形プリズムが出射する平行光を集光して蛍光体に照射する集光手段と、を備えることを特徴とする光源装置である。   The present invention receives a light emitting element array in which a plurality of blue laser light sources are arranged in an array, a plurality of collimating lenses provided corresponding to each of the blue laser light sources, and parallel light emitted from the collimating lenses. A light source device comprising: a wedge-shaped prism that emits refracted and compressed parallel light; and a condensing unit that condenses the parallel light emitted by the wedge-shaped prism and irradiates the phosphor. is there.

また、本発明は、複数の青色レーザ光源をアレイ状に配置した発光素子アレイと、前記青色レーザ光源の各々に対応して設けられた複数のコリメートレンズと、前記コリメートレンズから出射される平行光を受け、屈折させて圧縮した平行光として出射させるくさび形プリズムと、前記くさび形プリズムが出射する平行光を集光して蛍光体に照射する集光手段とを備える光源装置と、カラー選択手段と、反射型光変調素子または透過型光変調素子と、投射レンズとを備えたことを特徴とする投射型表示装置である。   In addition, the present invention provides a light emitting element array in which a plurality of blue laser light sources are arranged in an array, a plurality of collimating lenses provided corresponding to each of the blue laser light sources, and parallel light emitted from the collimating lenses. Light source device comprising: a wedge-shaped prism that receives and refracts and emits as parallel light that is refracted and condensed; and a light collecting device that collects the parallel light emitted by the wedge-shaped prism and irradiates the phosphor And a reflection type light modulation element or transmission type light modulation element, and a projection lens.

本発明によれば、2次元配列された半導体レーザの出力光を、極めて小型の光学系で蛍光体に集光して励起する光源装置を提供できる。さらに、その光源装置を備えた小型の投射型表示装置を提供することが可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light source device which condenses and excites the output light of the two-dimensionally arranged semiconductor laser on a fluorescent substance with a very small optical system can be provided. Furthermore, it is possible to provide a small projection display device including the light source device.

第一の実施形態である投射型表示装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the projection type display apparatus which is 1st embodiment. 光源装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of a light source device. (a)光源ユニットの平面図、(b)光源ユニットの側面図、(c)光源ユニットの別方向の側面図。(A) The top view of a light source unit, (b) The side view of a light source unit, (c) The side view of another direction of a light source unit. (a)光源モジュールの配置の一例、(b)光源モジュールの配置の他の一例、(c)光源モジュールの配置の他の一例。(A) An example of arrangement | positioning of a light source module, (b) Other examples of arrangement | positioning of a light source module, (c) Other examples of arrangement | positioning of a light source module. 光源装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of a light source device. 第二の実施形態である投射型表示装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the projection type display apparatus which is 2nd embodiment. 光源装置の他の構成を示す図。The figure which shows the other structure of a light source device. 光源装置の他の構成を示す図。The figure which shows the other structure of a light source device. 光源装置の他の構成を示す図。The figure which shows the other structure of a light source device. 光源装置の他の構成を示す図。The figure which shows the other structure of a light source device. 光源装置の他の構成および投射型表示装置の概略構成を示す図。The figure which shows the other structure of a light source device, and schematic structure of a projection type display apparatus.

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
[第一の実施形態]
図1に、本発明の第一の実施形態である光源装置、およびそれを備えた投射型表示装置の概略構成を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a light source device according to a first embodiment of the present invention and a projection display device having the light source device.

(装置構成)
図1に示すように、第一の実施形態である投射型表示装置は、光源装置1、リレーレンズ群120、カラー選択ホイール130、ライトトンネル140、照明レンズ150、光変調デバイス160、プリズム171、プリズム172、投射レンズ180、を備えている。さらに、投影スクリーン190を備える場合もある。
(Device configuration)
As shown in FIG. 1, the projection display device according to the first embodiment includes a light source device 1, a relay lens group 120, a color selection wheel 130, a light tunnel 140, an illumination lens 150, a light modulation device 160, a prism 171, A prism 172 and a projection lens 180 are provided. Furthermore, a projection screen 190 may be provided.

光源装置1は、光源ユニット11、光源ユニット12、くさび形プリズム13、くさび形プリズム14、集光レンズ15、蛍光体が付与された板状回転体16を備えている。光源装置1については、後に詳しく述べる。   The light source device 1 includes a light source unit 11, a light source unit 12, a wedge prism 13, a wedge prism 14, a condensing lens 15, and a plate-like rotating body 16 provided with a phosphor. The light source device 1 will be described in detail later.

リレーレンズ120は、光源装置1が発する光をカラー選択ホイール130に導き、さらにライトトンネル140の入射口に集光するためのレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。   The relay lens 120 is a lens for guiding the light emitted from the light source device 1 to the color selection wheel 130 and further condensing it at the entrance of the light tunnel 140. Consists of one or more lenses.

照明レンズ150は、ライトトンネル140で伝播された光を、光変調素子を照明するのに適した光束に整形するレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。   The illumination lens 150 is a lens that shapes the light propagated through the light tunnel 140 into a light beam suitable for illuminating the light modulation element. Consists of one or more lenses.

プリズム171とプリズム172は、合わせてTIRプリズム(内部全反射プリズム)を構成している。TIRプリズムは、照明光を内部全反射させて、光変調素子に所定の角度で入射させ、光変調素子で変調された反射光を投射レンズ180に向けて透過させる。   The prism 171 and the prism 172 together constitute a TIR prism (internal total reflection prism). The TIR prism causes the illumination light to be totally internally reflected, enter the light modulation element at a predetermined angle, and transmit the reflected light modulated by the light modulation element toward the projection lens 180.

光変調デバイス160は、映像信号に基づき入射光を変調する素子で、マイクロミラーデバイスをアレイ状に設けたDMDを用いている。ただし、反射型液晶デバイスのような、他の反射型光変調デバイスを用いることも可能である。   The light modulation device 160 is an element that modulates incident light based on a video signal, and uses a DMD provided with micromirror devices in an array. However, other reflective light modulation devices such as a reflective liquid crystal device can also be used.

投射レンズ180は、光変調デバイスにより変調された光を、映像として投射するためのレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。   The projection lens 180 is a lens for projecting light modulated by the light modulation device as an image. Consists of one or more lenses.

投影スクリーン190は、リヤプロジェクション型の表示装置を構成する場合に用いられる。また、フロントプロジェクション型の場合にも設置されることが多いが、ユーザが任意の壁面などに投射する場合には、必ずしも備える必要はない。   The projection screen 190 is used when configuring a rear projection type display device. Further, although it is often installed also in the case of the front projection type, it is not always necessary to provide it when the user projects on an arbitrary wall surface or the like.

(光源装置)
次に、光源装置1について詳述する。
(Light source device)
Next, the light source device 1 will be described in detail.

図2は、図1の投射型表示装置の光源装置1を抽出して示したもので、光源ユニット11、光源ユニット12、くさび形プリズム13、くさび形プリズム14、集光レンズ15、蛍光体が付与された板状回転体16を備えている。   FIG. 2 shows the light source device 1 extracted from the projection display device of FIG. 1. The light source unit 11, the light source unit 12, the wedge prism 13, the wedge prism 14, the condenser lens 15, and the phosphor are shown in FIG. A plate-like rotating body 16 is provided.

図2において、Cは集光レンズ15の中心線である。光源ユニット11と光源ユニット12は、集光レンズの中心線Cに対して、対称に配置されている。同様に、くさび形プリズム13とくさび形プリズム14も、集光レンズの中心線Cに対して、対称に配置されている。   In FIG. 2, C is the center line of the condenser lens 15. The light source unit 11 and the light source unit 12 are arranged symmetrically with respect to the center line C of the condenser lens. Similarly, the wedge prism 13 and the wedge prism 14 are also arranged symmetrically with respect to the center line C of the condenser lens.

まず、光源ユニットについて説明する。光源ユニット11および光源ユニット12は、それぞれアレイ状に配置された複数の青色レーザ光源と、青色レーザ光源の各々に対応して配置された複数のコリメートレンズを備え、青色レーザ光源とコリメートレンズはモジュール化されている。光源ユニットに用いた青色レーザ光源は、青色の光を発光する半導体レーザである。   First, the light source unit will be described. Each of the light source unit 11 and the light source unit 12 includes a plurality of blue laser light sources arranged in an array and a plurality of collimating lenses arranged corresponding to each of the blue laser light sources. The blue laser light source and the collimating lens are modules. It has become. The blue laser light source used for the light source unit is a semiconductor laser that emits blue light.

光源ユニット11および光源ユニット12の内部構造を説明するため、図3(a)に平面図を、図3(b)と図3(c)に別方向から見た側面図を示す。   In order to describe the internal structure of the light source unit 11 and the light source unit 12, FIG. 3A shows a plan view, and FIGS. 3B and 3C show side views as seen from different directions.

図3(b)と図3(c)の側面図に示されるように、モジュール基板31、複数の青色レーザ光源32、および複数のコリメートレンズ33が、モジュール300として一体化されている。   As shown in the side views of FIGS. 3B and 3C, the module substrate 31, the plurality of blue laser light sources 32, and the plurality of collimating lenses 33 are integrated as a module 300.

図3(a)の平面図に示されるように、1つのモジュール300には、青色レーザ光源32が2×4にマトリクス配列された発光素子アレイが含まれている。ただし、1つのモジュールに含まれるマトリクス配列の規模は、この例に限られるものではない。より大規模なマトリクス配列でもよいし、縦横が同数のマトリクス配列であってもよい。   As shown in the plan view of FIG. 3A, one module 300 includes a light emitting element array in which blue laser light sources 32 are arranged in a matrix of 2 × 4. However, the scale of the matrix arrangement included in one module is not limited to this example. A larger-scale matrix arrangement may be used, or a matrix arrangement having the same vertical and horizontal dimensions may be used.

各レーザ光源32から出力される光は、コリメートレンズ33の作用により、ほぼ平行な光線として光源ユニットから出射する。   The light output from each laser light source 32 is emitted from the light source unit as a substantially parallel light beam by the action of the collimating lens 33.

尚、1つの光源ユニットを1つのモジュールで構成してもよいが、必要な光量を確保するために、1つの光源ユニットを複数のモジュールで構成してもよい。   In addition, although one light source unit may be comprised with one module, in order to ensure required light quantity, you may comprise one light source unit with several modules.

たとえば、図4(a)に示すように、モジュール300を複数横方向に並べて配置してもよいし、図4(b)や図4(c)に示すように、モジュール300を横方向と縦方向に組み合わせて配置してもよい。   For example, as shown in FIG. 4A, a plurality of modules 300 may be arranged in the horizontal direction, and as shown in FIG. 4B and FIG. You may arrange | position combining in a direction.

次に、本発明の特徴とも言える部分、すなわち光源ユニットから出射されたほぼ平行な光線を、屈折光学系であるくさび形プリズムによって圧縮して集光レンズに導く部分について説明する。   Next, a part that can be said to be a feature of the present invention, that is, a part in which substantially parallel light beams emitted from the light source unit are compressed by a wedge prism as a refractive optical system and guided to a condenser lens will be described.

図5は、光源ユニット11、光源ユニット12、くさび形プリズム13、くさび形プリズム14、および集光レンズ15の配置を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of the light source unit 11, the light source unit 12, the wedge prism 13, the wedge prism 14, and the condenser lens 15.

すでに述べたように、光源ユニット11と光源ユニット12は、集光レンズの中心線Cに対して、対称に配置されている。同様に、くさび形プリズム13とくさび形プリズム14も、集光レンズ15の中心線Cに対して、対称に配置されている。   As already described, the light source unit 11 and the light source unit 12 are arranged symmetrically with respect to the center line C of the condenser lens. Similarly, the wedge prism 13 and the wedge prism 14 are also arranged symmetrically with respect to the center line C of the condenser lens 15.

光源ユニットから出射した平行光線が、集光レンズの中心線Cに対してαの角度をなすように光源ユニット11および光源ユニット12は配置されている。αを、プリズム入射光線の傾き角と呼ぶ。   The light source unit 11 and the light source unit 12 are arranged so that the parallel rays emitted from the light source unit form an angle α with respect to the center line C of the condenser lens. α is referred to as a tilt angle of light incident on the prism.

くさび形プリズム13及びくさび形プリズム14は、それぞれ光入射面S(IN)と、光出射面S(OUT)を有し、これらの面がなす頂角はβに設定されている。βを、くさび形プリズムの頂角と呼ぶ。   Each of the wedge prism 13 and the wedge prism 14 has a light incident surface S (IN) and a light exit surface S (OUT), and the apex angle formed by these surfaces is set to β. β is called the apex angle of the wedge-shaped prism.

くさび形プリズム13の位置は、光源ユニット11から出射される平行光線が、光入射面S(IN)にほぼ垂直に入射し、プリズム内を進んだ平行光線が光出射面S(OUT)において屈折し、集光レンズの中心線Cと平行に出射するように、位置が設定されている。   The position of the wedge-shaped prism 13 is such that the parallel light beam emitted from the light source unit 11 enters the light incident surface S (IN) almost perpendicularly, and the parallel light beam traveling through the prism is refracted at the light output surface S (OUT). The position is set so as to be emitted in parallel with the center line C of the condenser lens.

同様に、くさび形プリズム14の位置は、光源ユニット12から出射される平行光線が、光入射面S(IN)にほぼ垂直に入射し、プリズム内を進んだ平行光線が光出射面S(OUT)において屈折し、集光レンズ15の中心線Cと平行に出射するように、位置が設置されている。   Similarly, the position of the wedge-shaped prism 14 is such that the parallel light beam emitted from the light source unit 12 enters the light incident surface S (IN) substantially perpendicularly, and the parallel light beam that has traveled through the prism is the light output surface S (OUT). ) And the position is set so as to be emitted in parallel with the center line C of the condenser lens 15.

光源ユニットから出射されたほぼ平行な光線の光路の幅をA、くさび形プリズムから出射されるほぼ平行な光線の光路の幅をBとしたとき、本発明によればA>Bとすることが可能である。ここで、B/Aを圧縮率CRとすると、CRが1よりも小さければちいさいほど、集光レンズ15を小型化することができる。本発明によれば、くさび形プリズムに入射させた平行光を屈折で取り出して圧縮すことにより、非常にコンパクトな光学系で小さな圧縮率CRを達成することが可能である。   When the width of the optical path of the substantially parallel light beam emitted from the light source unit is A and the width of the optical path of the substantially parallel light beam emitted from the wedge prism is B, according to the present invention, A> B. Is possible. Here, if B / A is a compression ratio CR, the smaller the CR is, the smaller the condenser lens 15 can be made. According to the present invention, it is possible to achieve a small compression ratio CR with a very compact optical system by extracting and compressing parallel light incident on the wedge prism by refraction.

たとえば、レーザ光源として青色の光を発光する半導体レーザを用いる場合、くさび形プリズムの材料としては、青色光の透過率が高く、しかも安価なガラス材料であるBK7が好適に用いられる。波長450nmの光に対するBK7の屈折率は、1.526である。   For example, when a semiconductor laser that emits blue light is used as the laser light source, BK7, which is a glass material that has a high blue light transmittance and is inexpensive, is preferably used as the wedge prism material. The refractive index of BK7 for light having a wavelength of 450 nm is 1.526.

光源ユニットが出射する平行光が、傾き角α=32度で進行するように光源ユニットを設置する。くさび形プリズムの頂角βを38.01度とし、光入射面S(IN)に光源ユニットからの平行光を入射角0度で垂直入射させる。くさび形プリズム内を進んだ光は、光出射面S(OUT)に38.01度の入射角で入射し、大気との界面で屈折して、集光レンズ15の中心線Cと平行な光線として、くさび形プリズムから出射する。このとき、圧縮率CRは、0.434、すなわち約43%である。   The light source unit is installed so that the parallel light emitted from the light source unit travels at an inclination angle α = 32 degrees. The apex angle β of the wedge-shaped prism is set to 38.01 degrees, and the parallel light from the light source unit is vertically incident on the light incident surface S (IN) at an incident angle of 0 degrees. The light traveling in the wedge prism enters the light exit surface S (OUT) at an incident angle of 38.01 degrees, is refracted at the interface with the atmosphere, and is a light beam parallel to the center line C of the condenser lens 15. As shown in FIG. At this time, the compression ratio CR is 0.434, that is, about 43%.

もちろん、本発明により、1よりも小さな圧縮率を達成するための具体的な条件は、上記の例に限らない。ただし、屈折で光を取り出すためには、プリズム内を進んだ光が光出射面S(OUT)と大気との界面で全反射を起こさないことが必要である。   Of course, the specific conditions for achieving a compression ratio smaller than 1 according to the present invention are not limited to the above example. However, in order to extract light by refraction, it is necessary that the light traveling in the prism does not cause total reflection at the interface between the light exit surface S (OUT) and the atmosphere.

光入射面S(IN)に入射角0度で垂直入射させる第一の実施形態では、光出射面S(OUT)で全反射を起こす条件は、下記の式(1)で与えられる。   In the first embodiment in which the light incident surface S (IN) is perpendicularly incident at an incident angle of 0 degree, the condition for causing total reflection on the light emitting surface S (OUT) is given by the following equation (1).

θMax=ARCSIN(1/n)・・・(1)
ただし、式(1)において、θMaxはプリズム内を進んだ光が光出射面S(OUT)で全反射する角度、nは使用波長に対するプリズム材料の屈折率である。
θMax = ARCSIN (1 / n) (1)
In Equation (1), θMax is the angle at which the light traveling in the prism is totally reflected by the light exit surface S (OUT), and n is the refractive index of the prism material with respect to the wavelength used.

BK7ガラス材料が呈する波長450nmの光に対する屈折率、すなわちn=1.526を用いて計算すると、全反射角θMaxは、40.943度となる。   When calculated using the refractive index of light having a wavelength of 450 nm exhibited by the BK7 glass material, that is, n = 1.526, the total reflection angle θMax is 40.943 degrees.

この限界を超えない範囲で、屈折率n=1.526のプリズムで達成されうる圧縮率CRと、傾き角α、頂角βの組み合わせの例を、表1に示す。   Table 1 shows examples of combinations of the compression ratio CR, the inclination angle α, and the apex angle β that can be achieved by a prism having a refractive index n = 1.526 within a range not exceeding this limit.

Figure 2018031995
Figure 2018031995

たとえば、コリメートレンズから出射されて前記くさび形プリズムに入射する平行光が、集光レンズの中心線に対してなす傾角αは、20度以上48度以下が好ましい。   For example, the inclination angle α formed by the parallel light emitted from the collimator lens and incident on the wedge prism with respect to the center line of the condenser lens is preferably 20 degrees or more and 48 degrees or less.

圧縮率CRは、2%まで高圧縮することが可能である。しかしながら、圧縮率を小さくすると、先に求めた全反射条件に近くなるため、光源やプリズムの配置が少しでも狂うと、特性が敏感に変化してしまう点に注意すべきである。   The compression rate CR can be highly compressed up to 2%. However, it should be noted that, if the compression ratio is reduced, the condition is close to the previously obtained total reflection condition, so that the characteristics change sensitively even if the arrangement of the light source and the prism is slightly deviated.

また、表1には掲載していないが、圧縮率が74%よりも大きな光源装置も実現可能だが、圧縮率が100%に近くなると、装置を小型化するという目的への貢献は小さくなる。   Although not shown in Table 1, a light source device having a compression rate larger than 74% can be realized, but when the compression rate approaches 100%, the contribution to the purpose of downsizing the device becomes small.

そこで、実用上の信頼性と小型化のメリットを考慮すれば、圧縮率CRは、30%以上、かつ70%以下が、望ましい範囲である。   Therefore, considering the practical reliability and the merit of downsizing, the compression ratio CR is preferably 30% or more and 70% or less.

あるいは、くさび形プリズムの頂角ベータとしては、31度以上40度以下が望ましい範囲である。   Alternatively, the apex angle beta of the wedge prism is preferably in the range of 31 degrees to 40 degrees.

以上説明したように、光源ユニットが出力する平行光は、くさび形プリズムで圧縮され、圧縮された平行光として集光レンズ15に入射する。このため、集光レンズを小径化することが可能である。   As described above, the parallel light output from the light source unit is compressed by the wedge prism, and enters the condenser lens 15 as compressed parallel light. For this reason, it is possible to reduce the diameter of the condenser lens.

集光レンズ15は、入射光を、蛍光体が付与された板状回転体16に集光する。   The condensing lens 15 condenses incident light on the plate-like rotating body 16 to which the phosphor is added.

本実施形態では、図2に示すように蛍光体として、回転軸Apを中心に回転可能な板状回転体に蛍光体を付与したものを用いる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a phosphor obtained by adding a phosphor to a plate-like rotating body that can rotate around a rotation axis Ap is used.

回転可能な板状回転体を用いる理由は、蛍光体には青色レーザ光を集光した高強度の励起光を照射するが、一定点を照射し続けて焼き付き劣化が起きないように、照射される領域を移動させるためである。   The reason for using a rotatable plate-like rotator is that the phosphor is irradiated with high-intensity excitation light that is focused on the blue laser light, but is irradiated so that it will continue to irradiate a certain point and no seizure deterioration will occur. This is because the area to be moved is moved.

蛍光体材料としては、青色の励起光を照射することで、赤色成分と緑色成分を含んだ黄色の光を発光する材料が用いられる。たとえば、YAG系の蛍光体材料である(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ceである。 As the phosphor material, a material that emits yellow light including a red component and a green component when irradiated with blue excitation light is used. For example, (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, which is a YAG-based phosphor material.

また、板状回転体の一部には、蛍光体が付与されておらず、青色の光をそのまま透過させる領域が設けられている。したがって、板状回転体を回転させると、黄色の光と青色の光が交互に出射される。   In addition, a part of the plate-like rotator is provided with a region that is not provided with a phosphor and transmits blue light as it is. Accordingly, when the plate-like rotating body is rotated, yellow light and blue light are emitted alternately.

以上のように、本実施形態では、くさび形プリズムで短波長の平行光を屈折させて圧縮してから小型の集光レンズを介して蛍光体を励起する系を採用したことにより、きわめてコンパクトな光源装置を実現することができた。   As described above, the present embodiment employs a system that excites a phosphor through a small condenser lens after refracting and compressing parallel light of a short wavelength with a wedge-shaped prism. A light source device could be realized.

(投射型表示装置の動作)
次に、図1に戻り、投射型表示装置の全体動作について説明する。
(Operation of projection display device)
Next, returning to FIG. 1, the overall operation of the projection display apparatus will be described.

蛍光体が付与された板状回転体16から出射された光は、リレーレンズ120を介して、カラー選択ホイール130に導かれる。   The light emitted from the plate-like rotating body 16 provided with the phosphor is guided to the color selection wheel 130 via the relay lens 120.

カラー選択ホイール130は、回転軸Acを中心に回転可能な板状回転体で、RGBの各色フィルターが扇状に配置されている。ただし、入射する青色光の純度が高い場合は、Bフィルターを設けずに、扇状の切り欠き(光透過部)を設けてもよい。   The color selection wheel 130 is a plate-like rotating body that can rotate around a rotation axis Ac, and each color filter of RGB is arranged in a fan shape. However, when the purity of the incident blue light is high, a fan-shaped notch (light transmission part) may be provided without providing the B filter.

蛍光体が付与された板状回転体16とカラー選択ホイール130とは、同期して回転しており、前者から黄色光が出射している時にRフィルターが配置される間は赤色が、前者から黄色光が出射している時にGフィルターが配置される間は緑色が、前者から青色光が出射している時にBフィルターが配置される間は青色が、カラー選択ホイール130を透過する。   The plate-like rotating body 16 to which the phosphor is applied and the color selection wheel 130 rotate synchronously, and when the R filter is arranged when yellow light is emitted from the former, red is displayed from the former. The green color is transmitted through the color selection wheel 130 when the G filter is disposed when yellow light is emitted, and the blue color is transmitted while the B filter is disposed when blue light is emitted from the former.

カラー選択ホイール130を透過した光は、ライトトンネル140と照明レンズ150を経由して、TIRプリズムのプリズムに入射する。プリズム171の全反射面で反射された光は、光変調デバイス160に所定角度で入射する。   The light transmitted through the color selection wheel 130 enters the prism of the TIR prism via the light tunnel 140 and the illumination lens 150. The light reflected by the total reflection surface of the prism 171 enters the light modulation device 160 at a predetermined angle.

光変調デバイス160は、アレイ状に設けられたマイクロミラーデバイスを有し、映像信号に応じて各マイクロミラーデバイスを駆動し、映像光をプリズム171に向けて所定角度で反射する。映像光は、プリズム171およびプリズム172を透過して、投射レンズ180に導かれ、投影スクリーン190に投射される。   The light modulation device 160 includes micromirror devices arranged in an array, drives each micromirror device according to a video signal, and reflects video light toward the prism 171 at a predetermined angle. The image light passes through the prism 171 and the prism 172, is guided to the projection lens 180, and is projected onto the projection screen 190.

以上説明した第一の実施形態である投射型表示装置において、くさび形プリズムで平行光を屈折させて圧縮する本発明の光源装置は、コンパクトな光源装置として好適に用いられ、投射型表示装置の小型化を実現することができた。   In the projection display device according to the first embodiment described above, the light source device of the present invention that refracts and compresses parallel light using a wedge prism is preferably used as a compact light source device. Miniaturization was realized.

[第二の実施形態]
第一の実施形態では、反射型光変調素子160を用いたが、第二の実施形態では、透過型光変調素子を用いる。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the reflection type light modulation element 160 is used. In the second embodiment, a transmission type light modulation element is used.

図6に、本発明の第二の実施形態である投射型表示装置の概略構成を示す。   In FIG. 6, schematic structure of the projection type display apparatus which is 2nd embodiment of this invention is shown.

(装置構成)
図6に示すように、第二の実施形態の投射型表示装置は、光源装置1、リレーレンズ610、第一レンズアレイ620、第二レンズアレイ630、偏光変換素子640、重畳レンズ650、ダイクロイックミラー660、661、反射ミラー662、663、664、クロスダイクロイックプリズム670、R用レンズ681、R用透過型液晶パネル682、G用レンズ683、G用透過型液晶パネル684、B用レンズ685、B用透過型液晶パネル686、投射レンズ690、を備えている。さらに、投影スクリーン691を備える場合もある。
(Device configuration)
As shown in FIG. 6, the projection display device according to the second embodiment includes a light source device 1, a relay lens 610, a first lens array 620, a second lens array 630, a polarization conversion element 640, a superimposing lens 650, and a dichroic mirror. 660, 661, reflecting mirrors 662, 663, 664, cross dichroic prism 670, R lens 681, R transmissive liquid crystal panel 682, G lens 683, G transmissive liquid crystal panel 684, B lens 685, B A transmissive liquid crystal panel 686 and a projection lens 690 are provided. Furthermore, a projection screen 691 may be provided.

光源装置1については、第一の実施形態と概ね同様である。すなわち、光源ユニット11,12が出射する平行光は、くさび形プリズム13,14で圧縮され、平行光として集光レンズ15に入射する。集光レンズ15は、入射光を蛍光体が付与された板状回転体16に集光する。   The light source device 1 is substantially the same as in the first embodiment. That is, the parallel light emitted from the light source units 11 and 12 is compressed by the wedge prisms 13 and 14 and enters the condenser lens 15 as parallel light. The condensing lens 15 condenses incident light on the plate-like rotating body 16 to which the phosphor is added.

光源装置1から出射された光は、リレーレンズ610を介して第一レンズアレイ620に導かれる。第一レンズアレイ620は、光を複数の部分光束に分割するため、マトリクス状に配置された複数の小レンズを備える。第二レンズアレイ630および重畳レンズ650は、第一レンズアレイ620の小レンズの像を、R用透過型液晶パネル682、G用透過型液晶パネル684、B用透過型液晶パネル686の画面領域近傍に結像させる。第一レンズアレイ620、第二レンズアレイ630および重畳レンズ650は、光源装置1の光強度を、透過型液晶パネルの面内方向で均一化する。   The light emitted from the light source device 1 is guided to the first lens array 620 via the relay lens 610. The first lens array 620 includes a plurality of small lenses arranged in a matrix in order to divide light into a plurality of partial light beams. The second lens array 630 and the superimposing lens 650 convert the small lens image of the first lens array 620 into the vicinity of the screen area of the R transmissive liquid crystal panel 682, the G transmissive liquid crystal panel 684, and the B transmissive liquid crystal panel 686. To form an image. The first lens array 620, the second lens array 630, and the superimposing lens 650 make the light intensity of the light source device 1 uniform in the in-plane direction of the transmissive liquid crystal panel.

偏光変換素子640は、第一レンズアレイ620により分割された部分光束を、直線偏光に変換する。   The polarization conversion element 640 converts the partial light beam divided by the first lens array 620 into linearly polarized light.

ダイクロイックミラー660は、赤色光を反射させ、緑色光および青色光を透過させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー661は、緑色光を反射させ、青色光を透過させるダイクロイックミラーである。   The dichroic mirror 660 is a dichroic mirror that reflects red light and transmits green light and blue light. The dichroic mirror 661 is a dichroic mirror that reflects green light and transmits blue light.

反射ミラー662と663は、青色光を反射させる反射ミラーである。反射ミラー664は、赤色光を反射させる反射ミラーである。   The reflection mirrors 662 and 663 are reflection mirrors that reflect blue light. The reflection mirror 664 is a reflection mirror that reflects red light.

直線偏光された赤色光は、R用レンズ681を介してR用透過型液晶パネル682に入射し、画像信号に応じて変調され、映像光として出射する。尚、R用レンズ681とR用透過型液晶パネル682の間、およびR用透過型液晶パネル682とクロスダイクロイックプリズム670の間には、それぞれ入射側偏光版(不図示)と出射側偏光版(不図示)が配置されている。   The linearly polarized red light enters the R transmissive liquid crystal panel 682 via the R lens 681, is modulated according to the image signal, and is emitted as video light. Incidentally, between the R lens 681 and the R transmissive liquid crystal panel 682, and between the R transmissive liquid crystal panel 682 and the cross dichroic prism 670, respectively, an incident side polarization plate (not shown) and an output side polarization plate ( (Not shown) is arranged.

赤色と同様に、緑色光はG用透過型液晶パネル684により、青色光はB用透過型液晶パネル686により変調され、映像光として出射する。   Similar to red, green light is modulated by the G transmissive liquid crystal panel 684, and blue light is modulated by the B transmissive liquid crystal panel 686, and emitted as video light.

クロスダイクロイックプリズム670は、4つの直角プリズムを張り合わせて構成され、張り合わせ部のX字形界面には、誘電体多層膜が形成されている。   The cross dichroic prism 670 is configured by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film is formed on the X-shaped interface of the bonded portion.

R用透過型液晶パネル682およびB用透過型液晶パネル686から出力された映像光は、投射レンズ690に向けて誘電体多層膜で反射され、G用透過型液晶パネル684から出力された映像光は、投射レンズ690に向けて誘電体多層膜を透過する。   Video light output from the R transmissive liquid crystal panel 682 and the B transmissive liquid crystal panel 686 is reflected by the dielectric multilayer film toward the projection lens 690 and is output from the G transmissive liquid crystal panel 684. Passes through the dielectric multilayer film toward the projection lens 690.

各色の映像光は重畳され、投射レンズ690により投影スクリーン691に投射される。   The image light of each color is superimposed and projected onto the projection screen 691 by the projection lens 690.

以上説明した第二の実施形態である投射型表示装置においても、くさび形プリズムで平行光を屈折させて圧縮する本発明の光源装置は、コンパクトな光源装置として好適に用いられ、投射型表示装置の小型化を実現することができた。   Also in the projection display device according to the second embodiment described above, the light source device of the present invention that refracts and compresses parallel light with a wedge prism is preferably used as a compact light source device. It was possible to reduce the size.

[光源装置の他の実施形態]
第一の実施形態および第二の実施形態においては、光源装置として、光源ユニット11から出射される平行光線を、くさび形プリズム13の光入射面S(IN)にほぼ垂直に入射する例を示したが、本発明の実施形態は、これに限られたものではない。
[Other Embodiments of Light Source Device]
In the first embodiment and the second embodiment, an example in which parallel light beams emitted from the light source unit 11 are incident on the light incident surface S (IN) of the wedge prism 13 substantially perpendicularly as the light source device. However, the embodiment of the present invention is not limited to this.

たとえば、図7に示すように、光源ユニット11および光源ユニット12の主面が、くさび形プリズム13及びくさび形プリズム14の光入射面S(IN)と平行でない場合も有り得る。光源ユニットからくさび形プリズムの光入射面S(IN)に入射する平行光の入射角が、垂直に対して5度以内の斜め方向であったとしても、先に説明した実施形態と同様に、屈折により平行光を圧縮して出射させることができる。   For example, as shown in FIG. 7, the main surfaces of the light source unit 11 and the light source unit 12 may not be parallel to the light incident surfaces S (IN) of the wedge prism 13 and the wedge prism 14. Even if the incident angle of the parallel light incident on the light incident surface S (IN) of the wedge-shaped prism from the light source unit is an oblique direction within 5 degrees with respect to the vertical, as in the embodiment described above, Parallel light can be compressed and emitted by refraction.

また、第一の実施形態および第二の実施形態においては、光源装置として、集光レンズの中心線Cに対して、2個のくさび形プリズムを対称に配置する例を示したが、本発明の実施形態は、これに限られたものではない。   In the first embodiment and the second embodiment, the example in which two wedge prisms are arranged symmetrically with respect to the center line C of the condenser lens as the light source device has been described. However, the embodiment is not limited thereto.

たとえば、図8に示すように、集光レンズの中心線Cに対して非対称な系であってもよい。図8では、光源ユニット81とくさび形プリズム83が、光源ユニット82とくさび形プリズム84が、それぞれ対をなしている。そして、光源ユニット81とくさび形プリズム83が、集光レンズの中心線Cをまたいだ領域を担当し、平行光を集光レンズ15に向けて出射している。   For example, as shown in FIG. 8, a system that is asymmetric with respect to the center line C of the condenser lens may be used. In FIG. 8, the light source unit 81 and the wedge prism 83 form a pair, and the light source unit 82 and the wedge prism 84 form a pair. The light source unit 81 and the wedge-shaped prism 83 are in charge of a region straddling the center line C of the condenser lens, and emit parallel light toward the condenser lens 15.

図8の例では、集光レンズの中心線Cよりも上の領域を、2つのくさび形プリズムが担当しているが、もちろん3つ以上のプリズムを用いてもよい。また、中心線Cの下の領域のくさび形プリズム14の替わりに、複数のくさび形プリズムを用いてもよい。   In the example of FIG. 8, two wedge prisms are in charge of the region above the center line C of the condenser lens. Of course, three or more prisms may be used. A plurality of wedge prisms may be used in place of the wedge prism 14 in the region below the center line C.

また、図9に示すように、集光レンズの中心線Cに対して非対称な系であってもよい。図9では、集光レンズの中心線Cの上側のくさび形プリズム92の頂角の方を、下側のくさび形プリズム14の頂角よりも大きくし、上側の圧縮率が下側の圧縮率よりも大きくなるようにしている。   Further, as shown in FIG. 9, a system that is asymmetric with respect to the center line C of the condenser lens may be used. In FIG. 9, the apex angle of the upper wedge prism 92 above the center line C of the condenser lens is made larger than the apex angle of the lower wedge prism 14, and the upper compression rate is the lower compression rate. To be bigger than.

また、以上に説明した実施形態では、くさび形プリズムの出射光を蛍光体に集光する集光手段として集光レンズを用いたが、本発明の実施形態はこれらに限らない。   In the embodiment described above, the condensing lens is used as the condensing means for condensing the emitted light of the wedge prism on the phosphor, but the embodiment of the present invention is not limited to this.

図10に示すように、集光レンズの代わりに放物面ミラー115を用いてもよい。蛍光体は、放物面ミラー115の焦点位置に配置する。尚、図10の光源装置では、折り返しミラー116を設け、折り返しミラーを介して蛍光体を焦点位置に配置することで、光源装置をさらに小型化している。   As shown in FIG. 10, a parabolic mirror 115 may be used instead of the condenser lens. The phosphor is disposed at the focal position of the parabolic mirror 115. In the light source device of FIG. 10, the light source device is further downsized by providing the folding mirror 116 and disposing the phosphor at the focal position via the folding mirror.

また、以上の実施形態では、透光性の板状回転体に蛍光体を付与し、蛍光体で波長変換された黄色光が、板状回転体を透過して取り出されるものを用いたが、これに限られるものではない。   Further, in the above embodiment, a fluorescent material is applied to the translucent plate-shaped rotator, and the yellow light whose wavelength is converted by the phosphor is transmitted through the plate-shaped rotator and used. It is not limited to this.

たとえば、図11に示すような光源装置1を備えた投射型表示装置であってもよい。   For example, a projection type display device including the light source device 1 as shown in FIG. 11 may be used.

図11に示す投射型表示装置において、リレーレンズ120、カラー選択ホイール130、ライトトンネル140、照明レンズ150、光変調デバイス160、プリズム171、プリズム172、投射レンズ180、投影スクリーン190は、第一の実施形態の投射型表示装置と同様である。   In the projection type display device shown in FIG. 11, the relay lens 120, the color selection wheel 130, the light tunnel 140, the illumination lens 150, the light modulation device 160, the prism 171, the prism 172, the projection lens 180, and the projection screen 190 are the first one. This is the same as the projection display device of the embodiment.

図11において、光源装置1は、光源ユニット11、光源ユニット12、くさび形プリズム13、くさび形プリズム14、集光レンズ15、黄色光を反射するが青色光を透過するダイクロイックミラー911、黄色光を反射するミラー912、黄色光を反射するミラー913、黄色光を反射するが青色光を透過するダイクロイックミラー914、レンズ915、レンズ916、レンズ917、蛍光体が付与された板状回転体918を備えている。   In FIG. 11, a light source device 1 includes a light source unit 11, a light source unit 12, a wedge prism 13, a wedge prism 14, a condenser lens 15, a dichroic mirror 911 that reflects yellow light but transmits blue light, and yellow light. A mirror 912 that reflects light, a mirror 913 that reflects yellow light, a dichroic mirror 914 that reflects yellow light but transmits blue light, a lens 915, a lens 916, a lens 917, and a plate-like rotating body 918 provided with a phosphor. ing.

光源ユニット11および光源ユニット12から出射された青色の平行光は、くさび形プリズム13およびくさび形プリズム14で圧縮され、集光レンズ15、ダイクロイックミラー911、レンズ915を経由して板状回転体918に集光される。   The blue parallel light emitted from the light source unit 11 and the light source unit 12 is compressed by the wedge-shaped prism 13 and the wedge-shaped prism 14, and passes through the condenser lens 15, the dichroic mirror 911, and the lens 915, and the plate-like rotating body 918. It is focused on.

板状回転体918には、青色光を透過させるための扇形の切り欠きが設けられており、板状回転体918の回転に応じて、青色光の一部は、レンズ917で整形され、ダイクロイックミラー914を透過して、リレーレンズ120に入射する。   The plate-like rotator 918 is provided with a fan-shaped notch for transmitting blue light, and part of the blue light is shaped by the lens 917 in accordance with the rotation of the plate-like rotator 918 and is dichroic. The light passes through the mirror 914 and enters the relay lens 120.

また、板状回転体918の扇形の切り欠き以外の領域には蛍光体が付与されているが、本実施形態では、板状回転体918は透光性ではなく反射板になっている。したがって、蛍光体が発する黄色光は、板状回転体に反射されてレンズ915の方向に出射する。レンズ915は、拡散した黄色光を有効に集めるため、板状回転体918と近い位置に配置されている。黄色光は、ダイクロイックミラー911で反射され、レンズ916、ミラー912、ミラー913、ダイクロイックミラー914を経由して、リレーレンズ120に入射する。   Moreover, although fluorescent substance is provided to area | regions other than the fan-shaped notch of the plate-shaped rotary body 918, in this embodiment, the plate-shaped rotary body 918 is not translucent but is a reflecting plate. Therefore, the yellow light emitted from the phosphor is reflected by the plate-like rotator and is emitted in the direction of the lens 915. The lens 915 is disposed at a position close to the plate-like rotating body 918 in order to effectively collect the diffused yellow light. The yellow light is reflected by the dichroic mirror 911 and enters the relay lens 120 via the lens 916, the mirror 912, the mirror 913, and the dichroic mirror 914.

このように、光反射性の板状回転体に蛍光体を付与し、波長変換された黄色光を板状回転体で反射させて取り出す光源装置1であってもよい。   As described above, the light source device 1 may be the light source device 1 in which a fluorescent material is applied to the light-reflecting plate-like rotator and the wavelength-converted yellow light is reflected by the plate-like rotator.

以上の実施形態に示した光源装置は、反射型光変調デバイスを有する投射型表示装置でも、透過型光変調デバイスを有する投射型表示装置でも、どちらでも用いることができる。   The light source device shown in the above embodiment can be used for either a projection display device having a reflective light modulation device or a projection display device having a transmissive light modulation device.

また、以上の実施形態に示した光源装置の構成部品の形状、大きさ、組み合わせ、配置などは、本発明が適用される投射型表示装置の構成や仕様等の各種条件により、適宜変更され得ることはもちろんである。   In addition, the shape, size, combination, arrangement, and the like of the components of the light source device shown in the above embodiments can be changed as appropriate according to various conditions such as the configuration and specifications of the projection display device to which the present invention is applied. Of course.

1・・・光源装置/11・・・光源ユニット/12・・・光源ユニット/13・・・くさび形プリズム/14・・・くさび形プリズム/15・・・くさび形プリズム/16・・・蛍光体が付与された板状回転体/31・・・モジュール基板/32・・・レーザ光源/33・・・コリメートレンズ/130・・・カラー選択ホイール/160・・・光変調デバイス/180・・・投射レンズ/190・・・投影スクリーン/670・・・クロスダイクロイックプリズム/682・・・R用透過型液晶パネル/684・・・G用透過型液晶パネル/686・・・B用透過型液晶パネル/690・・・投射レンズ/115・・・放物面ミラー/116・・・折り返しミラー/911・・・ダイクロイックミラー/914・・・ダイクロイックミラー   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source device / 11 ... Light source unit / 12 ... Light source unit / 13 ... Wedge prism / 14 ... Wedge prism / 15 ... Wedge prism / 16 ... Fluorescence Plate-like rotating body to which a body is attached / 31... Module substrate / 32... Laser light source / 33... Collimating lens / 130 ... color selection wheel / 160 ... light modulation device / 180. Projection lens / 190 ... Projection screen / 670 ... Cross dichroic prism / 682 ... R transmission liquid crystal panel / 684 ... G transmission liquid crystal panel / 686 ... B transmission liquid crystal Panel / 690 ... Projection lens / 115 ... Parabolic mirror / 116 ... Folding mirror / 911 ... Dichroic mirror / 914 ... Dichroic mirror

Claims (13)

複数の青色レーザ光源をアレイ状に配置した発光素子アレイと、
前記青色レーザ光源の各々に対応して設けられた複数のコリメートレンズと、
前記コリメートレンズから出射される平行光を受け、屈折させて圧縮した平行光として出射させるくさび形プリズムと、
前記くさび形プリズムが出射する平行光を集光して蛍光体に照射する集光手段と、
を備えることを特徴とする光源装置。
A light emitting element array in which a plurality of blue laser light sources are arranged in an array;
A plurality of collimating lenses provided corresponding to each of the blue laser light sources;
A wedge-shaped prism that receives parallel light emitted from the collimating lens, and emits the parallel light that is refracted and compressed;
Condensing means for condensing the parallel light emitted by the wedge-shaped prism and irradiating the phosphor;
A light source device comprising:
前記発光素子アレイが、前記集光手段の中心線を挟んで対称に配置され、前記くさび形プリズムが、前記集光手段の中心線を挟んで対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
The light emitting element array is symmetrically disposed across the center line of the light collecting means, and the wedge-shaped prism is disposed symmetrically across the center line of the light collecting means;
The light source device according to claim 1.
前記くさび形プリズムが、前記集光手段の中心線を挟んで非対称に配置され、前記発光素子アレイが、前記集光手段の中心線を挟んで非対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
The wedge-shaped prisms are arranged asymmetrically across the center line of the light collecting means, and the light emitting element array is arranged asymmetrically across the center line of the light collecting means,
The light source device according to claim 1.
前記コリメートレンズから出射されて前記くさび形プリズムに入射する平行光が、前記集光手段の中心線に対してなす角度が、20度以上48度以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のうちの何れか1項に記載の光源装置。
The parallel light emitted from the collimating lens and incident on the wedge-shaped prism has an angle of 20 degrees to 48 degrees with respect to the center line of the light collecting means.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
前記くさび形プリズムの頂角が、31度以上40度以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちの何れか1項に記載の光源装置。
An apex angle of the wedge-shaped prism is not less than 31 degrees and not more than 40 degrees;
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
前記コリメートレンズから出射された平行光が、前記くさび形プリズムの入射面に入射する角度が、垂直から5度以内の範囲である、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちの何れか1項に記載の光源装置。
The angle at which the parallel light emitted from the collimating lens is incident on the entrance surface of the wedge-shaped prism is within a range of 5 degrees from vertical.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
前記くさび形プリズムが、平行な入射光を屈折により圧縮した平行光として出射させる際の入射光に対する出射光の圧縮率が、30%以上かつ70%以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至6のうちの何れか1項に記載の光源装置。
When the wedge prism emits parallel incident light as parallel light compressed by refraction, the compression ratio of the emitted light with respect to the incident light is 30% or more and 70% or less.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
前記集光手段は、集光レンズである、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか1項に記載の光源装置。
The condensing means is a condensing lens.
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
前記集光手段は、放物面ミラーである、
ことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか1項に記載の光源装置。
The light collecting means is a parabolic mirror;
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
前記蛍光体は、透光性の板状回転体に形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至9のうちの何れか1項に記載の光源装置。
The phosphor is formed on a translucent plate-like rotating body,
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
前記蛍光体は、光反射性の板状回転体に形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至9のうちの何れか1項に記載の光源装置。
The phosphor is formed on a light-reflective plate-like rotator,
The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device.
請求項1乃至11のうちの何れか1項に記載の光源装置と、カラー選択手段と、反射型光変調素子と、投射レンズとを備えたことを特徴とする投射型表示装置。   12. A projection display device comprising: the light source device according to claim 1; a color selection unit; a reflective light modulation element; and a projection lens. 請求項1乃至11のうちの何れか1項に記載の光源装置と、カラー選択手段と、透過型光変調素子と、投射レンズとを備えたことを特徴とする投射型表示装置。   12. A projection display device comprising: the light source device according to claim 1; a color selection unit; a transmissive light modulation element; and a projection lens.
JP2016166141A 2016-08-26 2016-08-26 Light source device and projection type display device Pending JP2018031995A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016166141A JP2018031995A (en) 2016-08-26 2016-08-26 Light source device and projection type display device
CN201710060013.1A CN107436526B (en) 2016-08-26 2017-01-24 Light source device and projection display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016166141A JP2018031995A (en) 2016-08-26 2016-08-26 Light source device and projection type display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018031995A true JP2018031995A (en) 2018-03-01

Family

ID=60458290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016166141A Pending JP2018031995A (en) 2016-08-26 2016-08-26 Light source device and projection type display device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2018031995A (en)
CN (1) CN107436526B (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019132986A (en) * 2018-01-31 2019-08-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Illumination device and projection-type video display device
JP7325002B2 (en) * 2018-01-31 2023-08-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Lighting device and projection image display device
CN110488427A (en) * 2018-05-14 2019-11-22 深圳市联赢激光股份有限公司 A kind of laser light source coupling device and method
JP7236642B2 (en) * 2019-02-05 2023-03-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light source device and projection type image display device
CN111830771B (en) * 2019-04-18 2024-07-12 青岛海信激光显示股份有限公司 Laser projection light source and laser projection equipment thereof
CN112240533A (en) * 2019-07-19 2021-01-19 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 Lighting device and automobile headlamp

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11119151A (en) * 1997-10-20 1999-04-30 Minolta Co Ltd Light source device and projection device
US20050117125A1 (en) * 2003-11-14 2005-06-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Dichroic beam combiner utilizing blue LED with green phosphor
JP2011158502A (en) * 2010-01-29 2011-08-18 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd Projection type video apparatus
JP2011164173A (en) * 2010-02-05 2011-08-25 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd Projection type display apparatus
JP2011165555A (en) * 2010-02-12 2011-08-25 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd Solid light source device
CN102681318A (en) * 2011-03-18 2012-09-19 红蝶科技(深圳)有限公司 Multi-pump light source based on fluorescent powder and projection optical engine using multi-pump light source
JP2014056199A (en) * 2012-09-14 2014-03-27 Hitachi Media Electoronics Co Ltd Scanning type projection device
JP2014160227A (en) * 2013-01-28 2014-09-04 Panasonic Corp Illumination device and video display apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012014045A (en) * 2010-07-02 2012-01-19 Seiko Epson Corp Projector
JP6082560B2 (en) * 2012-10-09 2017-02-15 株式会社日立メディアエレクトロニクス Light source device and projection display device using the same
WO2014174560A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-30 日立マクセル株式会社 Light source device and projection type image display device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11119151A (en) * 1997-10-20 1999-04-30 Minolta Co Ltd Light source device and projection device
US20050117125A1 (en) * 2003-11-14 2005-06-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Dichroic beam combiner utilizing blue LED with green phosphor
JP2011158502A (en) * 2010-01-29 2011-08-18 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd Projection type video apparatus
JP2011164173A (en) * 2010-02-05 2011-08-25 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd Projection type display apparatus
JP2011165555A (en) * 2010-02-12 2011-08-25 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd Solid light source device
CN102681318A (en) * 2011-03-18 2012-09-19 红蝶科技(深圳)有限公司 Multi-pump light source based on fluorescent powder and projection optical engine using multi-pump light source
JP2014056199A (en) * 2012-09-14 2014-03-27 Hitachi Media Electoronics Co Ltd Scanning type projection device
JP2014160227A (en) * 2013-01-28 2014-09-04 Panasonic Corp Illumination device and video display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN107436526B (en) 2020-04-17
CN107436526A (en) 2017-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018031995A (en) Light source device and projection type display device
US10942434B2 (en) Light source optical system, light source device, and image projection apparatus
JP5605047B2 (en) Light source device and projection display device using the same
JP3967145B2 (en) Projector device
JP5961343B2 (en) Light source device and projector
JP6371439B1 (en) Light source device and projection display device
JP2008536266A (en) Fluorescent volume light source
JP7434808B2 (en) Light source device and image projection device
JP2012008303A (en) Light source device and projection type display device using the same
JP2012189938A (en) Light source device and projector
JP2021092761A (en) Light source device and image projection device
US8123366B2 (en) Light source with truncated ellipsoidal reflector
CN110824820A (en) Wavelength conversion element, light source device, and projector
JP6988782B2 (en) Light source device and projector
JP6881423B2 (en) Light source device and projector
JP2019174572A (en) Light source device and projector
JP7028155B2 (en) Light source device and projector
US10620520B2 (en) Wavelength conversion element, wavelength conversion system, light source apparatus, and projector
JP6511546B1 (en) Light source device and projection type display device
WO2021105790A1 (en) Light-source optical system, light-source device, and image display apparatus
CN114585968A (en) Light source device, image projection device, and light source optical system
JP5830218B2 (en) Image display device
JP2010010607A (en) Laser light source device, projector, and monitor device
JP2019101409A (en) Light source device and projection type image display device
JP2012058638A (en) Light source device and projector

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190510

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200212

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20200212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200317

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200923