JP2019015852A - Luminaire, projector, and method for repairing luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置、プロジェクター及び照明装置の修理方法に関するものである。 The present invention relates to an illumination device, a projector, and a repair method for the illumination device.
近年、プロジェクターに用いられる光源装置として、半導体レーザー等の固体光源と、固体光源からの励起光を蛍光に変換する蛍光体とを用いた光源装置がある。例えば、下記特許文献1に開示の光源装置では、複数の固体光源から射出した光の一部を蛍光生成用の励起光として利用し、残りの光を画像形成用として利用している。
2. Description of the Related Art In recent years, as a light source device used for a projector, there is a light source device using a solid light source such as a semiconductor laser and a phosphor that converts excitation light from the solid light source into fluorescence. For example, in the light source device disclosed in
ところで、上記特許文献1に記載の光源装置において、複数の固体光源のうち、画像形成用の光を射出する固体光源が故障して非点灯になると、表示画像に色ムラを生じさせるという課題が生じる。
By the way, in the light source device described in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、照明装置の故障時に色ムラを低減できる照明装置を提供することを目的の一つとする。また、前記照明装置を備えるプロジェクターを提供することを目的の一つとする。また、色ムラを改善できる、照明装置の修理方法を提供することを目的の一つとする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the illuminating device which can reduce a color nonuniformity at the time of failure of an illuminating device. Another object is to provide a projector including the lighting device. Another object is to provide a method for repairing a lighting device that can improve color unevenness.
本発明の第1態様に従えば、第1の方向に配列された複数の画像形成用発光素子を有し、画像形成用の第1の光線束を射出する第1の光源領域と、前記第1の方向に配列された複数の励起用発光素子を有し、第2の光線束を射出する少なくとも一つの第2の光源領域と、を含む光源ユニットと、前記第2の光線束の光路上に設けられた波長変換素子と、前記第1の光線束を反射させることによって、前記第1の光線束と前記第2の光線束とを互いに異なる方向へ進行させる光分岐光学系と、前記複数の励起用発光素子のうち第1の励起用発光素子から射出された第1の励起用光線を、画像形成用の光として前記第1の光線束に合流させるための導光光学系を保持する保持部と、を備える照明装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a first light source region having a plurality of light emitting elements for image formation arranged in a first direction and emitting a first light bundle for image formation; A light source unit including a plurality of excitation light emitting elements arranged in one direction and including at least one second light source region that emits a second light beam; and an optical path of the second light beam A wavelength conversion element provided on the optical fiber, a light branching optical system for causing the first light beam and the second light beam to travel in different directions by reflecting the first light beam, and the plurality A light guide optical system for merging the first excitation light beam emitted from the first excitation light-emitting device among the excitation light-emitting devices into the first light flux as image forming light is held. And a holding unit.
第1態様に係る蛍光発光素子では、照明装置とは別に供給される導光光学系を保持部に取り付けることで、第1の励起用発光素子から射出された第1の励起用光線を第1の光線束に合流させることができる。そのため、画像形成用発光素子に故障が発生して第1の光線束に欠損が生じた場合でも、第1の励起用光線により第1の光線束の欠損分を補うことができる。 In the fluorescent light-emitting device according to the first aspect, the first excitation light beam emitted from the first excitation light-emitting device is firstly attached by attaching a light guide optical system supplied separately from the illumination device to the holding unit. Can be merged into the beam bundle. Therefore, even when a failure occurs in the image-forming light-emitting element and a defect occurs in the first light beam, the first light beam defect can be compensated for by the first excitation light beam.
上記第1態様において、前記光分岐光学系を経由した前記第1の光線束の光路上に設けられたビームスプリッタと、該ビームスプリッタの下段に設けられた第1の反射素子と、をさらに備え、前記保持部は、前記導光光学系を経由した前記第1の励起用光線が前記ビームスプリッタに入射するように設けられているのが好ましい。 In the first aspect, further comprising: a beam splitter provided on an optical path of the first light bundle passing through the optical branching optical system; and a first reflecting element provided in a lower stage of the beam splitter. The holding unit is preferably provided so that the first excitation light beam that has passed through the light guide optical system is incident on the beam splitter.
この構成によれば、ビームスプリッタによって第1の励起用光線を第1の光線束と合流させることができる。 According to this configuration, the first excitation light beam can be merged with the first light beam by the beam splitter.
上記第1態様において、前記光分岐光学系は、前記第1の光線束の光路上に設けられたビームスプリッタと、該ビームスプリッタの下段に設けられた第1の反射素子と、を備え、前記保持部は、前記導光光学系を経由した前記第1の励起用光線が前記ビームスプリッタに入射するように設けられているのが好ましい。 In the first aspect, the optical branching optical system includes a beam splitter provided on an optical path of the first light bundle, and a first reflecting element provided in a lower stage of the beam splitter, The holding unit is preferably provided so that the first excitation light beam that has passed through the light guide optical system is incident on the beam splitter.
この構成によれば、分岐光学系によって第1の励起用光線を第1の光線束と合流させることができる。 According to this configuration, the first excitation light beam can be merged with the first light beam by the branching optical system.
上記第1態様において、前記ビームスプリッタはハーフミラーであるのが好ましい。 In the first aspect, the beam splitter is preferably a half mirror.
この構成によれば、第1の光線束は、ビームスプリッタによって互いに強度が同じ二つの光線束に分岐させられる。また、第1の励起用光線もビームスプリッタによって互いに強度が同じ二つの光線束に分岐させられる。これにより、強度分布の均一性が高い画像形成用の光が得られる。 According to this configuration, the first light bundle is branched into two light bundles having the same intensity by the beam splitter. The first excitation light beam is also split into two light bundles having the same intensity by the beam splitter. Thereby, light for image formation with high uniformity of intensity distribution can be obtained.
上記第1態様において、第1の光強度検出部と、前記第1の光強度検出部の出力に応じて、前記第1の光線束の光量と前記第2の光線束の光量とのうち少なくとも一方を制御する光源制御装置と、をさらに備えるのが好ましい。 In the first aspect, at least one of the light amount of the first light bundle and the light amount of the second light bundle according to the output of the first light intensity detector and the first light intensity detector. It is preferable to further include a light source control device for controlling one of them.
この構成によれば、照明装置の故障時に、第1の光線束と第2の光線束との強度バランスを調整することができる。 According to this configuration, it is possible to adjust the intensity balance between the first light bundle and the second light bundle when the lighting device is out of order.
上記第1態様において、前記複数の画像形成用発光素子から射出され、前記第1の光線束を構成する複数の画像形成用光線各々の光強度を間接的に検出する第2の光強度検出部をさらに備えるのが好ましい。 In the first aspect, a second light intensity detection unit that indirectly detects the light intensity of each of the plurality of image forming light beams emitted from the plurality of image forming light emitting elements and constituting the first light beam bundle. Is preferably further provided.
この構成によれば、画像形成用発光素子の故障の検出が容易である。 According to this configuration, it is easy to detect a failure of the light-emitting element for image formation.
さらに、前記第2の光強度検出部は、前記複数の画像形成用発光素子のうちどの画像形成用発光素子に故障が生じたかを特定する機能と、該特定した結果を示すデータを出力する機能と、を有するのが望ましい。 Further, the second light intensity detection unit has a function of specifying which one of the plurality of image forming light emitting elements has failed, and a function of outputting data indicating the specified result It is desirable to have
このようにすれば、照明装置の使用者は、画像形成用発光素子における故障の有無を容易に判断することができる。 In this way, the user of the illumination device can easily determine whether there is a failure in the image-forming light-emitting element.
本発明の第2態様に従えば、上記第1態様の照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調して画像光を生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 generates illumination light by modulating illumination light from the illumination device according to image information, and the projection of the image light. A projection optical system is provided.
第2態様に係るプロジェクターは、照明装置が故障した場合でも、色ムラが低減された画像を表示できる。 The projector according to the second aspect can display an image with reduced color unevenness even when the lighting device fails.
本発明の第3態様に従えば、第1の方向に配列された複数の画像形成用発光素子からなり、画像形成用の第1の光線束を射出する第1の光源領域と、前記第1の方向に配列された複数の励起用発光素子からなり、第2の光線束を射出する少なくとも一つの第2の光源領域と、を含む光源ユニットと、前記第2の光線束の光路上に設けられた波長変換素子と、前記第1の光線束を反射させることによって、前記第1の光線束と前記第2の光線束とを互いに異なる方向へ進行させる光分岐光学系と、を備えた照明装置の修理方法であって、前記複数の画像形成用発光素子のうち故障が生じた画像形成用発光素子を特定する工程と、前記複数の励起用発光素子のうち、前記故障が生じた画像形成用発光素子との前記第1の方向に沿った間隔が最も短い励起用発光素子を第1の励起用発光素子として特定する工程と、前記第1の励起用発光素子から射出された第1の励起用光線を、画像形成用の光として前記第1の光線束に合流させるための導光光学系を配置する工程と、を備えた修理方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, the first light source region that includes a plurality of light-emitting elements for image formation arranged in a first direction and that emits a first light bundle for image formation; A light source unit that includes at least one second light source region that emits a second light bundle, and is provided on an optical path of the second light bundle. And an optical branching optical system that causes the first light bundle and the second light bundle to travel in different directions by reflecting the first light bundle. A method of repairing an apparatus, the step of identifying an image forming light emitting element in which a failure has occurred among the plurality of image forming light emitting elements, and an image forming in which the failure has occurred among the plurality of excitation light emitting elements. The distance along the first direction with the light emitting device for use is the shortest The step of specifying the excitation light emitting element as the first excitation light emitting element, and the first light beam emitted from the first excitation light emitting element as the image forming light. And a step of disposing a light guide optical system for merging with each other.
第3態様に係る修理方法によれば、照明装置とは別に供給される導光光学系を用いることで、第1の励起用発光素子から射出された第1の励起用光線を第1の光線束に合流させることができる。そのため、画像形成用発光素子に故障が発生して第1の光線束に欠損が生じた場合、故障した画像形成用発光素子を交換することなく、第1の励起用光線により第1の光線束の欠損分を補うことができる。 According to the repair method according to the third aspect, the first excitation light beam emitted from the first excitation light emitting element is converted into the first light beam by using the light guide optical system supplied separately from the illumination device. Can be merged into a bundle. Therefore, when a failure occurs in the image-forming light emitting element and a defect occurs in the first light bundle, the first light beam is emitted by the first excitation light without replacing the failed image-forming light emitting element. Can be compensated for.
上記第3態様において、前記照明装置は、前記導光光学系を保持する保持部をさらに備え、前記導光光学系を配置する工程において、前記導光光学系を前記保持部に取り付けるのが好ましい。 In the third aspect, it is preferable that the illumination device further includes a holding unit that holds the light guide optical system, and the light guide optical system is attached to the holding unit in the step of arranging the light guide optical system. .
この構成によれば、導光光学系の配置を容易に行うことができる。 According to this configuration, the light guide optical system can be easily arranged.
上記第3態様において、前記照明装置は、前記複数の画像形成用発光素子から射出され、前記第1の光線束を構成する複数の画像形成用光線各々の光強度を間接的に検出する光強度検出部をさらに備え、前記故障が生じた画像形成用発光素子を特定する工程において、前記故障が生じた画像形成用発光素子を、前記光強度検出部の検出結果を用いて特定するのが好ましい。 In the third aspect, the illumination device indirectly detects the light intensity of each of the plurality of image-forming light beams that are emitted from the plurality of image-forming light-emitting elements and constitute the first light bundle. It is preferable that the image forming light emitting element in which the failure occurs is specified using the detection result of the light intensity detecting unit in the step of further including a detection unit and specifying the image forming light emitting element in which the failure has occurred. .
この構成によれば、故障が生じた画像形成用発光素子の特定が容易になる。 According to this configuration, it is easy to identify the image forming light emitting element in which a failure has occurred.
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.
(第一実施形態)
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。
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。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、スクリーンSCR上にカラー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、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。
(First embodiment)
First, an example of a projector according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projector according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the
色分離光学系3は、白色の照明光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とを備えている。
The color separation
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、その他の光を反射する。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を透過させる。
The first
第1の全反射ミラー8aは、赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。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
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のダイクロイックミラー7bの後段に配置されている。
The
光変調装置4Rは、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置4Gは、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置4Bは、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。
The
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
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。
Further, a
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からの各画像光が入射する。合成光学系5は、各画像光を合成し、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。
The image light from the
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
(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、光源ユニット11と、コリメート光学系12と、ダイクロイックミラー13と、保持部14と、光分岐光学系15と、ビームスプリッタ16と、第1の反射ミラー17と、第2の反射ミラー18と、拡散素子19と、ピックアップ光学系20と、波長変換素子21と、インテグレーター光学系22と、偏光変換素子23と、重畳レンズ24と、光量モニター用ミラー26と、第1光センサーユニット27と、光源制御装置28と、第2光センサーユニット29と、を備えている。
(Lighting device)
Then, the illuminating
As shown in FIG. 2, the
光源ユニット11、コリメート光学系12、ダイクロイックミラー13、ピックアップ光学系20、および波長変換素子21は、光軸AX1上にこの順に設けられている。
本実施形態において、光軸AX1は、光源ユニット11から射出された光のうち、波長変換素子21に励起光として入射する光線束の中心軸に一致する。第2の反射ミラー18、拡散素子19、ダイクロイックミラー13、インテグレーター光学系22、偏光変換素子23、および重畳レンズ24は、光軸AX1と直交する照明光軸AX2上にこの順に設けられている。
The
In the present embodiment, the optical axis AX1 coincides with the central axis of the light bundle that enters the
以下、照明装置2の各構成を説明する際、図面中においてXYZ座標系を用いることもある。X方向は照明光軸AX2と平行な方向であり、Y方向は光軸AX1と平行な方向であり、Z方向はX方向およびY方向にそれぞれ直交する鉛直方向である。
Hereinafter, when describing each structure of the illuminating
図3は光源ユニット11の構成を示す正面図である。
図3に示すように、光源ユニット11は、アレイ状に配列された複数の発光素子31からなる光源アレイ30と、該光源アレイ30を支持する光源用基板35とを有する。本実施形態において、光源アレイ30は、5個の発光素子31がZ方向(第1の方向)に所定の間隔をおいて配置されてなる4つの発光素子列がX方向に並んだ構成を有している。
FIG. 3 is a front view showing the configuration of the
As shown in FIG. 3, the
以下の説明では、図3の+X側に向かって順に、4つの発光素子列のそれぞれを、第1の発光素子列51、第2の発光素子列52、第3の発光素子列53、第4の発光素子列54と称する。また、第1の発光素子列51に属する発光素子31を第1発光素子31aと称し、第2の発光素子列52に属する発光素子31を第2発光素子31bと称し、第3の発光素子列53に属する発光素子31を第3発光素子31cと称し、第4の発光素子列54に属する発光素子31を第4発光素子31dと称する。また、図3のZ方向に沿って並ぶ発光素子31を−Z側に向かって数える場合、1行目の発光素子31、2行目の発光素子31、3行目の発光素子31、4行目の発光素子31、5行目の発光素子31と称する。
なお、第1〜第4発光素子31a,31b,31c,31dを区別する必要がない場合は、単に発光素子31と称することもある。
In the following description, each of the four light emitting element rows in order toward the + X side in FIG. 3 is referred to as a first light emitting
In addition, when it is not necessary to distinguish the 1st-4th
本実施形態において、光源ユニット11は、第1の光源領域S1と、複数(3つ)の第2の光源領域S2とを含む。
In the present embodiment, the
第1の光源領域S1は、第1の発光素子列51(複数の第1発光素子31a)から構成される。
3つの第2の光源領域S2は、第2の発光素子列52(複数の第2発光素子31b)、第3の発光素子列53(複数の第3発光素子31c)、および第4の発光素子列54(複数の第4発光素子31d)からそれぞれ構成される。
The first light source region S1 is composed of a first light emitting element array 51 (a plurality of first
The three second light source regions S2 include a second light emitting element array 52 (a plurality of second
図2に示すように、第1の光源領域S1は第1の光線束L1を射出する。第1の光線束L1は、複数の第1発光素子31aから射出された複数の光線からなる。
As shown in FIG. 2, the first light source region S1 emits a first light beam L1. The first light beam L1 is composed of a plurality of light beams emitted from the plurality of first
各第2の光源領域S2は第2の光線束L2をそれぞれ射出する。各第2の光線束L2は、複数の第2発光素子31b、複数の第3発光素子31c、あるいは複数の第4発光素子31dから射出された複数の光線からなる。
Each second light source region S2 emits a second light beam L2. Each second light bundle L2 is composed of a plurality of light beams emitted from the plurality of second
第1の光線束L1は、照明光WLのうち光変調装置4Bにおいて青色の画像光を生成するための青色光LBとして機能する。第2の光線束L2は、後述する波長変換素子21の蛍光体層40を励起するための励起光として機能する。本実施形態において、第2〜第4発光素子列52〜54から射出される各第2の光線束L2をまとめて励起光L3と称する。
The first light beam L1 functions as blue light LB for generating blue image light in the
本実施形態において、Z方向に配列された複数の第1発光素子31aは特許請求の範囲に記載の「第1の方向に配列された複数の画像形成用発光素子」に相当する。また、Z方向に配列された複数の第2発光素子31b、第3発光素子31cあるいは第4発光素子31dは特許請求の範囲に記載の「第1の方向に配列された複数の励起用発光素子」に相当する。
In the present embodiment, the plurality of first
発光素子31は、特定の直線偏光状態の青色光を射出する半導体レーザーから構成されている。複数の発光素子31は、発光強度のピーク波長(例えば、446nm)が互いに等しい。
The
光源用基板35は、例えば銅等の熱伝導率の高い金属で構成されている。
The
本実施形態において、光源ユニット11は、第1の光線束L1及び複数の第2の光線束L2を同一方向(+Y方向)に射出する。
In the present embodiment, the
図2に示すように、コリメート光学系12は複数のコリメートレンズ12aからなる。複数のコリメートレンズ12aは、凸レンズで構成されている。各コリメートレンズ12aは、光源アレイ30を構成する各発光素子31に1対1で対応するようにアレイ状に配置され、対応する発光素子31から射出される光を平行光に変換する。すなわち、コリメートレンズ12aは発光素子31と同じ数だけ設けられている。
As shown in FIG. 2, the collimating
ダイクロイックミラー13は、光源ユニット11から波長変換素子21までの励起光L3の光路中に設けられている。ダイクロイックミラー13は光軸AX1および照明光軸AX2のそれぞれに対して45°の角度で交差するように配置されている。ダイクロイックミラー13は、青色波長域の光を透過させ、赤色光および緑色光を含む黄色波長域の光を反射させる特性を有する。
The
ピックアップ光学系20は、ダイクロイックミラー13を透過する励起光L3を略集光した状態で波長変換素子21の蛍光体層40に入射させるとともに、蛍光体層40から射出される蛍光YLを略平行化する。ピックアップ光学系20は、第1レンズ20aと、第2レンズ20bと、を備えている。第1レンズ20aおよび第2レンズ20bは、凸レンズから構成されている。
The pickup
波長変換素子21は励起光L3を赤色光と緑色光とを含む黄色光からなる蛍光YLに変換する。波長変換素子21は、蛍光体層40と、蛍光体層40を支持する基板41と、蛍光体層40を基板41に固定する固定部材42と、を有している。波長変換素子21において、蛍光体層40は、蛍光体層40の励起光L3が入射する側と反対側の面を基板41に接触させた状態で、蛍光体層40の側面に設けられた固定部材42によって基板41に支持されている。
The
蛍光体層40は、例えば波長446nmの励起光を吸収して励起される蛍光体を含む。励起光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を生成する。蛍光体層40は、無機材料からなる母剤と、母剤に分散された発光中心となる賦活剤と、を備えている。蛍光体層40は、例えばCeを賦活剤とした(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12(YAG:Ce)からなるYAG系蛍光体から構成されている。
The
蛍光体層40の側面および底面には、銀、アルミニウム等の反射率の高い金属からなる反射層(図示略)が設けられている。蛍光体層40の内部の励起光や蛍光は、反射層によって反射される。また、蛍光体層40の上面には、研磨処理および反射防止コーティングが施されている。この構成により、励起光L3が蛍光体層40に入射する際の反射が抑制されるとともに、励起光L3が入射した側の面から蛍光YLが射出される。すなわち、本実施形態の構成により、反射型の波長変換素子21が提供される。
On the side surface and the bottom surface of the
蛍光体層40で発生した蛍光YLは、ピックアップ光学系20により平行化されてダイクロイックミラー13に入射する。ダイクロイックミラー13は、蛍光YLをインテグレーター光学系22に向けて反射させる。
The fluorescence YL generated in the
光分岐光学系15は第1の光線束L1の光路上に設けられている。光分岐光学系15は、短冊状のミラーからなり、長手方向がZ方向に向くように配置されている。光分岐光学系15は、第1の光線束L1を−X方向に反射させることによって、第1の光線束L1と第2の光線束L2とを互いに異なる方向へ進行させる。以下、光分岐光学系15により分岐された第1の光線束L1を青色光LB1と称する場合もある。
The light branching
光分岐光学系15で反射された青色光LB1の光路上には、ビームスプリッタ16が設けられている。ビームスプリッタ16は、短冊状の形状を有し、長手方向がZ方向に向くように配置されている。本実施形態において、ビームスプリッタ16はハーフミラーからなる。ビームスプリッタ16は、青色光LB1の半分である青色光LB1aを+Y方向に向けて反射させるとともに、青色光LB1の残りの半分である青色光LB1bを透過させる。
A
ビームスプリッタ16で反射された青色光LB1aは第2の反射ミラー18に入射する。一方、ビームスプリッタ16を透過した青色光LB1bは、ビームスプリッタ16の下段に設けられた第1の反射ミラー17に入射する。第1の反射ミラー17は、短冊状の形状を有し、長手方向がZ方向に向くように配置されている。第1の反射ミラー17は、青色光LB1を第2の反射ミラー18に向けて反射させる。本実施形態において、第1の反射ミラー17は、特許請求の範囲に記載の「第1の反射素子」に相当する。
The blue light LB1a reflected by the
第1の反射ミラー17は、入射した青色光LB1bの多くの成分を反射するが、僅かな成分を透過させる。青色光LB1bのうち第1の反射ミラー17を透過した成分を青色光LB0と呼ぶ。青色光LB0は第1の反射ミラー17の後段に配置された第2光センサーユニット29に入射する。第2光センサーユニット29の構成については後述する。
The first reflecting
第2の反射ミラー18は、ビームスプリッタ16で反射された青色光LB1aと、第1の反射ミラー17で反射された青色光LB1bとを同一方向(+X方向)に反射する。第2の反射ミラー18で反射された青色光LB1aと青色光LB1bとを併せて青色光LB2と称する。
The
ビームスプリッタ16は、青色光LB1を互いに強度が等しい青色光LB1aと青色光LB1bとに分岐する。
The
ここで、青色光LB1は第1発光素子31aに対応する5つの光線から構成されている。そのため、青色光LB1を分岐した青色光LB1aおよび青色光LB1bは、青色光LB1と同様、第1発光素子31aに対応する5つの光線からそれぞれ構成されている。よって、青色光LB2は5行2列で配列された、合計10個の光線から構成される。このように、青色光LB2のY方向の光束幅は、ビームスプリッタ16に入射する時点での青色光LB1のY方向の光束幅よりも大きい。
Here, the blue light LB1 is composed of five light beams corresponding to the first
拡散素子19は、青色光LB2を拡散光に変換する。これにより、表示品位を低下させるスペックルの発生を抑制する。拡散素子19として、例えば光学ガラスからなる磨りガラス板が用いられる。拡散素子19で拡散された青色光LB2はダイクロイックミラー13に入射する。
The
ダイクロイックミラー13は、青色光LB2を透過させるとともにピックアップ光学系20からの蛍光YLを反射させることで、青色光LB2および蛍光YLを合成して照明光WLを生成する。照明光WLはインテグレーター光学系22に入射する。
The
インテグレーター光学系22は、第1のレンズアレイ22aと、第2のレンズアレイ22bと、を備えている。第1のレンズアレイ22aは、ダイクロイックミラー13から射出された照明光WL(蛍光YLおよび青色光LB2)を複数の部分光線束に分割するための複数のレンズ22amを有する。
The integrator
第2のレンズアレイ22bは、第1のレンズアレイ22aの複数のレンズ22amに対応する複数のレンズ22bmを備えている。第2のレンズアレイ22bは、重畳レンズ24とともに、第1のレンズアレイ22aの各レンズ22amの像を光変調装置4R、光変調装置4G、および光変調装置4Bの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。
The
青色光LB2はY方向における光束幅が拡大されているため、第1のレンズアレイ22aの広い範囲に入射する。これにより、被照明領域における青色光LB2の照度分布の均一性を向上できる。
Since the light beam width in the Y direction is enlarged, the blue light LB2 is incident on a wide range of the
偏光変換素子23は、第1のレンズアレイ22aにより分割された各部分光線束を、直線偏光の光線束に変換する。偏光変換素子23は、図示を省略するが、偏光分離層と反射層と位相差層とを備えている。
The
重畳レンズ24は、偏光変換素子23からの各部分光線束を集光して光変調装置4R、光変調装置4G、および光変調装置4Bの各々の画像形成領域の近傍で互いに重畳させる。
The superimposing
インテグレーター光学系22と偏光変換素子23との間の光路上に、光量モニター用ミラー26が設けられている。光量モニター用ミラー26は、照明光軸AX2に対して45°の角度をなすように配置されている。光量モニター用ミラー26は、入射した照明光WLの一部を透過し、残りを反射する。光量モニター用ミラー26を透過した光は偏光変換素子23に入射し、光量モニター用ミラー26で反射した光は第1光センサーユニット27に入射する。
On the optical path between the integrator
なお、光量モニター用ミラー26は、偏光変換素子23と重畳レンズ24との間の光路上に配置されていてもよい。本実施形態において、第1光センサーユニット27は特許請求の範囲に記載の「第1の光強度検出部」に相当する。
The light
第1光センサーユニット27は、ダイクロイックミラー61と、第2のセンサー62と、第3のセンサー63と、を備えている。光量モニター用ミラー26によって取り出された光は、第1光センサーユニット27に入射し、ダイクロイックミラー61によって青色光LB3と黄色光YL2とに分離される。第2のセンサー62は、青色光LB3の光量を測定する。第3のセンサー63は、黄色光YL2の光量を測定する。
The first
第1光センサーユニット27からの出力(青色光LB3の光量と黄色光YL2の光量)は、光源制御装置28に出力される。光源制御装置28は、第1光センサーユニット27からの出力に基づいて、第1〜第4の発光素子列51〜54の各発光素子31に供給する電流を個別に調整し、照明光WLを構成する青色光LB2及び蛍光YLの各々の強度を制御する。これにより、後述のようにプロジェクター1のホワイトバランスを調整することができる。
Outputs from the first optical sensor unit 27 (the amount of blue light LB3 and the amount of yellow light YL2) are output to the
ところで、例えば、経時的な劣化によって、第1の光線束L1を射出する複数の第1発光素子31aのいずれかが故障する場合がある。複数の第1発光素子31aのいずれかが故障すると、画像形成用の光として利用される第1の光線束L1の一部に欠損が生じる。
By the way, for example, one of the plurality of first
ここで、第1の光源領域S1を構成する複数の第1発光素子31aのうちの、例えば、第1の発光素子列51の1行目(図3において最も+Z側の行)に属する第1発光素子31a’が故障した場合について説明する。
Here, among the plurality of first
第1のレンズアレイ22aの光入射面には、青色光LB2を構成する複数の光線によるスポットがそれぞれ形成される。
On the light incident surface of the
図4は1行目の第1発光素子31a’が故障した場合におけるインテグレーター光学系22の光入射面を示す図である。図4は第1のレンズアレイ22aの光入射面を面法線方向から平面視した平面図である。
FIG. 4 is a diagram showing a light incident surface of the integrator
第1発光素子31a’が故障した場合、図4に示すように、第1のレンズアレイ22aの光入射面上には第1発光素子31a’から射出された光線による2つ分のスポットが欠損している。
When the first
第1のレンズアレイ22aの光入射面上には、第1発光素子31a’を除いた他の第1発光素子31a(2行目〜5行目の第1発光素子31a)による青色光LB2のスポットSPが8つしか形成されない。したがって、青色光LB2が、第1のレンズアレイ22aの+Z側の最上段に位置するレンズ22am’に入射しなくなってしまう。
On the light incident surface of the
これにより、インテグレーター光学系22による光変調装置4Bの画像形成領域上での青色光LB2の重畳性能が低下することで、スクリーンSCRに表示される画像に色ムラが生じる。
As a result, the performance of superimposing the blue light LB2 on the image forming area of the
これに対し、本実施形態の照明装置2は、複数の第1発光素子31aのいずれかが故障した場合、故障した第1発光素子31aを交換することなく、保持部14に後述の導光光学系50(図5、図6A、図6B参照)を取り付けることで第1の光線束L1の欠損を補うことが可能である。導光光学系50は第1光学部品50Aと第2光学部品50Bとを有している。
On the other hand, in the
つまり、導光光学系50は複数の第1発光素子31aのいずれかが故障した場合に用いられるため、照明装置2が通常の駆動状態である場合、導光光学系50は利用されない。
That is, since the light guide
導光光学系50は、第2の光源領域S2から射出される1つの第2の光線束L2の一部の光線を画像形成用の光として第1の光線束L1に合流させることで、第1の光線束L1の欠損を補う。
The light guide
本実施形態の照明装置2では、複数の第1発光素子31aの故障状態を検出するための第2光センサーユニット29を有している。本実施形態において、第2光センサーユニット29は、特許請求の範囲に記載の「第2の光強度検出部」に相当する。
The illuminating
第2光センサーユニット29は、青色光検出センサー29aと、制御部29bとを含む。
青色光検出センサー29aは第1の光線束L1の光強度を間接的に検出する。本実施形態において、青色光検出センサー29aは第1の反射ミラー17の後段に設けられており、第1の反射ミラー17を透過した僅かな成分である青色光LB0の光量を検出し、その検出結果を制御部29bに送信する。すなわち、青色光検出センサー29aは第1の反射ミラー17から漏れた成分(透過した青色光LB0)を利用し、第1の光線束L1の光強度を間接的に検出する。
The second
The blue
青色光LB0は、正常動作時には5つの第1発光素子31aから射出された光成分を含む。青色光検出センサー29aをZ方向に移動させることにより、各光成分の強度を検出することができる。なお、各光成分に対して個別に青色光検出センサー29aを配置しても良い。すなわち、青色光検出センサー29aを5つ配置しても良い。青色光検出センサー29aを配置する位置は第1の反射ミラー17の後段に限定されず、例えば、第1の光線束L1の迷光成分を検出可能な位置に配置しても良い。
The blue light LB0 includes light components emitted from the five first
制御部29bは、複数の第1発光素子31aのうち故障が生じた第1発光素子31aを特定し、その結果を示すデータを出力する機能を有する。
The
例えば、制御部29bは、プロジェクター1に設けられた不図示の表示部(表示パネル等)やインジケータ、あるいはテスターに特定した結果を表示させるように、これらのコントローラー部へのデータを出力する。これにより、プロジェクター1の使用者に対して、第1発光素子31aにおける故障状況の有無が通知される。よって、プロジェクター1の使用者は、導光光学系50を使用するタイミングを適切に把握することができる。
For example, the
本実施形態の照明装置2は、導光光学系50を着脱可能に保持する保持部14を有している。保持部14は照明装置2の本体部(不図示)に設けられている。なお、照明装置2の本体部とは、各構成部材(上述した光源ユニット11、コリメート光学系12等の各部材)を保持する保持部材としての機能と、外部に射出する照明光WLをガイドするライトガイドとしての機能とを有する部材である。
The illuminating
図2に示したように、保持部14は、第1保持部14aと第2保持部14bとを含む。
第1保持部14aは、第3の発光素子列53から射出される第2の光線束L2が第1保持部14aに保持された導光光学系50の第1光学部品50Aに入射するような位置に設けられている。第2保持部14bは、第1保持部14aの−X側、且つビームスプリッタ16の−Y側に設けられている。第2保持部材14bは、第1光学部品50Aを経由した光の光路内においてビームスプリッタ16の上流側に設けられる。具体的に、第2保持部14bは、第2保持部14bによって保持された第2光学部品50Bがビームスプリッタ16と対向するような位置に設けられている。すなわち、保持部14は、導光光学系50を経由した光がビームスプリッタ16に入射するように、照明装置2の本体部に設けられている。
As shown in FIG. 2, the holding
The
図5は保持部14に導光光学系50を取り付けた場合の構成を示す図である。
図5に示すように、導光光学系50は第1光学部品50Aと第2光学部品50Bとを有する。第1光学部品50Aは第1保持部14aに取り付けられ、第2光学部品50Bは第2保持部14bに取り付けられる。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration when the light guide
As shown in FIG. 5, the light guide
第1保持部14aは、複数の第3発光素子31cのうちの一つから射出された光線を−X方向に反射させるように、第1光学部品50Aを保持する。第1保持部14aは、例えば、一対の柱からなり、第1光学部品50Aを保持するための一対の溝14a1を有している。第1光学部品50Aを一対の溝14a1に挿入することで、第1保持部14aに対する第1光学部品50Aの取付を簡便且つ精度良く行うことができる。なお、第1保持部14aにおける第1光学部品50Aの取付構造は溝14a1を用いた形態に限定されることはなく、例えば、ネジ止めによる取付構造を採用しても良い。
The
第2保持部14bは、第1光学部品50Aからの光を+Y方向に反射してビームスプリッタ16に入射させるように、第2光学部品50Bを保持する。第2保持部14bは3つの位置決めピン14b1を有する。第2保持部14bは、3つの位置決めピン14b1に当接させた状態の第2光学部品50Bをネジ部材(不図示)で固定することで、第2保持部14bに対する第2光学部品50Bの取付を簡便且つ精度良く行うことができる。
The
図6Aは第1光学部品50Aの概略構成を示す斜視図であり、図6Bは第2光学部品50Bの概略構成を示す斜視図である。
6A is a perspective view illustrating a schematic configuration of the first
図6Aに示すように、第1光学部品50Aは、板状のフレーム部材70と、フレーム部材70に設けられたミラー71と、を有する。フレーム部材70は、複数の第1開口部70aを有する。第1開口部70aは第3発光素子31cと同じ数(5つ)だけ設けられている。各第1開口部70aは、第1光学部品50Aが第1保持部14aに保持された場合において、各第3発光素子31cから射出される光線の光路各々に対応するように設けられている。
As shown in FIG. 6A, the first
ミラー71は第1開口部70aに対して着脱可能に設けられる。図6Aでは、5つの第1開口部70aのうち最上段に位置する第1開口部70aにミラー71が取り付けられている。なお、図6Aに示す第1光学部品50Aでは、第3の発光素子列53の1行目に位置する第3発光素子31c’から射出される光線に対応する第1開口部70aにミラー71が取り付けられている。第3発光素子31c’は特許請求の範囲に記載の「第1の励起用発光素子」に相当し、光線L2aは特許請求の範囲に記載の「第1の励起用光線」に相当する。図5では、第3発光素子31c’から射出された光線を光線L2aとして図示している。
The
各第3発光素子31cから射出された光線のうちミラー71に入射した光線は第2光学部品50Bに向けて反射され、他の光線は第1開口部70aを透過してダイクロイックミラー13に入射する。
Of the light beams emitted from the third
このような構成に基づき、ミラー71を所望の第1開口部70aに取り付けることで、第1光学部品50Aは、複数の第3発光素子31cから射出される各光線のうち所望の光線を第2の光線束L2から分岐して第2光学部品50Bに向けて反射させることが可能である。
Based on such a configuration, by attaching the
なお、第1光学部品50Aは図6Aに示した形態に限定されない。例えば、フレーム部材70をガラス等の透光性部材で形成してもよい。フレーム部材70を透光性部材で構成することで第3発光素子31cからの光線を透過させるための第1開口部70aが不要となる。ミラー71は、第3発光素子31cからの光線が入射する位置に配置すればよい。
The first
また、5つの第1開口部70aのうちいずれかにミラー71を取り付けた第1光学部品50Aを用意しておき、故障した第1発光素子31aの位置に応じた第1光学部品50Aを利用しても良い。
Also, a first
図6Bに示すように、第2光学部品50Bは、フレーム部72と、フレーム部72に設けられたミラー73と、を有する。フレーム部72は、ミラー73を保持するミラー保持部74と、ミラー保持部74を保持するベース部75とを含む。ミラー保持部74は、複数の第2開口部74aを有する。第2開口部74aは第1光学部品50Aの第1開口部70aと同じ数だけ設けられている。各第2開口部74aは、第2光学部品50Bが第2保持部14bに保持された場合において、第1光学部品50Aの各第1開口部70aに対応するように設けられる。
As shown in FIG. 6B, the second
ミラー73は第2開口部74aに対して着脱可能に設けられる。図6Bでは5つの第2開口部74aのうち最上段に位置する第2開口部74aにミラー73が取り付けられている。すなわち、第1光学部品50Aにおいてミラー71が取り付けられた第1開口部70aに対応する位置にある第2開口部74aにミラー73が取り付けられている。
The
なお、第2光学部品50Bは図6Bに示した形態に限定されない。第2光学部品50Bは、入射した全ての光をビームスプリッタ16側に反射できればよいため、第1光学部品50Aのいずれかの第1開口部70aに設けられたミラー71で反射される全ての光線を反射可能な大きさを有した1枚の反射ミラーで構成されていてもよい。
The second
図5に示したように、第1光学部品50A(ミラー71)により第2の光線束L2から分岐された光線L2aは、第2光学部品50B(ミラー73)で反射されてビームスプリッタ16に入射する。光線L2aは、ビームスプリッタ16に入射する青色光LB1(第1の光線束L1)に合流する。
As shown in FIG. 5, the light beam L2a branched from the second light beam L2 by the first
なお、光線L2aは、青色光LB1と同様、半分の成分がビームスプリッタ16で反射させるとともに、残り半分の成分がビームスプリッタ16を透過することで2本のビームに分岐される。本実施形態において、光線L2aは特許請求の範囲に記載の「第1の励起用光線」に相当する。
Note that the light beam L2a is split into two beams by reflecting half of the component by the
このように、導光光学系50を保持部14に取り付けることで、第3の発光素子列53を構成する複数の第3発光素子31cから射出された光線の一部(光線L2a)を画像形成用の光として第1の光線束L1に合流させることができる。
In this manner, by attaching the light guide
本実施形態の照明装置2は、複数の第1発光素子31aのいずれかに故障が生じた場合、故障した第1発光素子31aを交換することなく、以下の手順で修理することができる。以下、照明装置2の修理方法に説明する。
When a failure occurs in any of the plurality of first
はじめに、照明装置2の修理方法においては、複数の第1発光素子31aのうち故障が生じた第1発光素子31aを特定する(第1工程)。
First, in the repair method of the illuminating
(第1工程)
表示画像の色ムラがプロジェクター1の使用者に認識された場合、青色光検出センサー29aは第1の反射ミラー17を透過した青色光LB0の各成分の光量を測定し、測定結果を制御部29bに送信する。制御部29bは、青色光検出センサー29aからの測定結果に基づいて、複数の第1発光素子31aのうちどの第1発光素子31aに故障が生じたかを特定する。
(First step)
When the color unevenness of the display image is recognized by the user of the
制御部29bは、特定結果をプロジェクター1に設けられた不図示の表示部に出力する。制御部29bは、例えば、第1の発光素子列51を構成する1行目の第1発光素子31a’が故障している旨の出力を行う。これにより、表示部を視認したプロジェクター1の使用者は、第1の発光素子列51のうち第1発光素子31a’に故障が発生したことを認識する。
The
続いて、第3の発光素子列53を構成する複数の第3発光素子31cの中から、第1の光線束L1に合成させる励起用光線を射出する置き換え用発光素子(第1の励起用発光素子)を特定する(第2工程)。
Subsequently, a replacement light emitting element that emits an excitation light beam to be combined with the first light bundle L1 from the plurality of third
(第2工程)
本実施形態では、故障が生じた第1発光素子31a’とのZ方向に沿った間隔が最も短い第3発光素子31c’を置き換え用発光素子として特定する。本実施形態の光源ユニット11は格子状の配列を有しているので、第1発光素子31a’と第3発光素子31c’との間のZ方向に沿った間隔はゼロである。
(Second step)
In the present embodiment, the third
続いて、第3発光素子31c’から射出された光線L2aを、画像形成用の光として第1の光線束L1に合流させるための導光光学系50を配置する(第3工程)。
Subsequently, a light guide
(第3工程)
第3発光素子31c’から射出された光線L2aを第2の光線束L2から分岐する導光光学系50(第1光学部品50Aおよび第2光学部品50B)としては、図6A及び図6Bに示したものを用いる。プロジェクター1の使用者は導光光学系50を保持部14に取り付ける。これにより、第3発光素子31c’から射出された光線L2aが第1の光線束L1に合成される。光線L2aは青色光LB2に含まれている。
(Third step)
The light guide optical system 50 (first
第1の光線束L1に合流した光線L2aは、光源ユニット11において故障した第1発光素子31a’と同じ行(Z方向において同じ高さ)に配置された第3発光素子31c’から射出される。
The light beam L2a that merged with the first light beam L1 is emitted from the third
そのため、ビームスプリッタ16において、第3発光素子31c’からの光線L2aが入射するZ方向の位置と故障した第1発光素子31a’から射出された光線が入射していたZ方向の位置とは略一致する。
これにより、第1発光素子31a’の故障によって第1の光線束L1に生じていた欠損は、第3発光素子31c’から射出された光線L2aにより補われる。
Therefore, in the
Thereby, the defect | deletion which had arisen in 1st light beam L1 by failure of 1st
図7は導光光学系50の配置後におけるインテグレーター光学系22の光入射面を示す図である。図7は第1のレンズアレイ22aの光入射面を面法線方向から平面視した平面図である。
FIG. 7 is a view showing a light incident surface of the integrator
導光光学系50を配置することで、図7に示すように、第1発光素子31a’が故障した場合、第1のレンズアレイ22aの光入射面の上段に第3発光素子31c’によるスポットSP’を形成できる。これにより、第1のレンズアレイ22aの上段のレンズ22am’に対して青色光LB2を入射させることができる。これにより、インテグレーター光学系22による光変調装置4Bの画像形成領域上での青色光LB2の重畳性能の低下が防止され、光源ユニット11の第1発光素子31aに故障が生じた場合でも表示画像の色ムラが起こりにくい。
By arranging the light guide
なお、蛍光体層40に入射する励起光L3は、第3発光素子31c’の光線L2aが第1の光線束L1に振り分けられたため、光線分布の対称性が乱れた状態となる。しかしながら、励起光L3は、ピックアップ光学系20により蛍光体層40上に集光した状態で入射し、蛍光YLは蛍光体層40からランバート発光されるため、それほど大きな問題とはならない。
The excitation light L3 incident on the
本実施形態では、第2の発光素子列52及び第4の発光素子列54の間にある第3の発光素子列53から射出される第2の光線束L2の一部を導光光学系50で第1の光線束L1に合流させるようにした。そのため、蛍光体層40に入射する励起光L3の強度分布の対称性は、導光光学系50を配置した場合でも、少なくとも左右方向(図3のX方向に相当)においては保たれる。よって、蛍光体層40から射出された蛍光YLの強度分布の対称性も、少なくとも左右方向においては保たれる。
In the present embodiment, a part of the second light bundle L2 emitted from the third light emitting
導光光学系50を取り付けた場合、励起光L3と青色光LB2との光量比が変化するため、青色光LB2と蛍光YLとの光量比が変化し、表示画像のホワイトバランスが崩れるおそれがある。
When the light guide
そこで、本実施形態のプロジェクター1では、図8に示す以下の手順により、ホワイトバランスを調整することができる。
Therefore, in the
ここで、第1光センサーユニット27は、青色光LB3の光量と黄色光YL2の光量を測定する(ステップS21)。光源制御装置28には、青色光LB3の光量と黄色光YL2の光量との比の基準値が記憶されている。
Here, the
光源制御装置28は、第1光センサーユニット27が検出した現在の青色光LB3の光量と黄色光YL2の光量との比を求め、基準値と比較する。その結果、現在の比と基準値との差が許容範囲を超えている場合、現在の比が基準値に近付くように、第1〜第4の発光素子列51〜54に供給する電流を個別に調整する(ステップS22)。光源制御装置28は、現在の比が基準値に近付くように、第1の光線束L1の光量と第2の光線束L2の光量とのうち少なくとも一方を制御する。
The light
導光光学系50を用いた場合であれば、例えば、第2の発光素子列52および第4の発光素子列54に供給する電流を第1発光素子31a’の故障発生前よりも増やすことにより、青色光LB3の光量と黄色光YL2の光量との比を基準値に近付けることができる。これにより、ホワイトバランスが改善される。
In the case of using the light guide
なお、第3の発光素子列53を構成する複数の第3発光素子31cのうち、導光光学系50を透過する光を射出する第3発光素子31cに供給する電流を第1発光素子31a’の故障発生前よりも増やすことにより、青色光LB3の光量と黄色光YL2の光量との比を基準値に近付けても良い。
Of the plurality of third
以上のように本実施形態のプロジェクター1は、ホワイトバランスの崩れにくい画像を表示できる。
As described above, the
(第二実施形態)
続いて、第二実施形態に係る照明装置について説明する。以下の説明では、第一実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細については省略若しくは簡略化する。
(Second embodiment)
Then, the illuminating device concerning 2nd embodiment is demonstrated. In the following description, the same reference numerals are assigned to components and members common to the first embodiment, and details thereof are omitted or simplified.
図9は本実施形態の照明装置102の概略構成を示す図である。
図9に示すように、照明装置102は、光源ユニット11と、コリメート光学系12と、第1のダイクロイックミラー113と、保持部114と、光分岐光学系115と、第2の反射ミラー18と、拡散素子19と、第2のダイクロイックミラー80と、ピックアップ光学系20と、波長変換素子21と、インテグレーター光学系22と、偏光変換素子23と、重畳レンズ24と、光量モニター用ミラー26と、第1光センサーユニット27と、光源制御装置28と、第2光センサーユニット29と、を備えている。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 9, the
光源ユニット11、コリメート光学系12および第1のダイクロイックミラー113は、光軸AX1上にこの順に設けられている。光軸AX1は、光源ユニット11の第3の発光素子列53から射出される光線束の中心軸に一致する。波長変換素子21、ピックアップ光学系20、第1のダイクロイックミラー113、第2のダイクロイックミラー80、インテグレーター光学系22、偏光変換素子23、および重畳レンズ24は照明光軸AX2上にこの順に設けられている。
The
以下、照明装置102の各構成を説明する際、図面中においてXYZ座標系を用いて説明することもある。X方向は照明光軸AX2と平行な方向に相当し、Y方向は光軸AX1と平行な方向に相当し、Z方向はX方向およびY方向にそれぞれ直交する鉛直方向に相当する。
Hereinafter, when explaining each structure of the illuminating
第1のダイクロイックミラー113は光軸AX1および照明光軸AX2のそれぞれに対して45°の角度で交差するように配置されている。第1のダイクロイックミラー113は、青色波長域の光を反射し、赤色光および緑色光を含む黄色光を透過させる特性を有する。
The first
本実施形態において、光源ユニット11から射出された第2の光線束L2は、第1のダイクロイックミラー113で反射され、ピックアップ光学系20によって波長変換素子21の蛍光体層40上に集光される。蛍光体層40で生成された蛍光YLは、ピックアップ光学系20により平行化されて第1のダイクロイックミラー113に入射する。蛍光YLは、第1のダイクロイックミラー113を透過することで第2のダイクロイックミラー80に入射する。
In the present embodiment, the second light beam L2 emitted from the
第2のダイクロイックミラー80は照明光軸AX2に対して45°の角度で交差するように配置されている。第2のダイクロイックミラー80は、青色波長域の光を反射し、赤色光および緑色光を含む黄色光を透過させる特性を有する。
The second
本実施形態の光分岐光学系115は、第1の光線束L1の光路上に設けられたビームスプリッタ16と、ビームスプリッタ16の下段に設けられた第1の反射ミラー17とを備える。
The light branching
本実施形態においても、青色光LB1のうち第1の反射ミラー17を透過した成分(青色光LB0)は第1の反射ミラー17の後段に配置された第2光センサーユニット29に入射する。
Also in the present embodiment, the component (blue light LB0) transmitted through the first reflecting
保持部114は導光光学系150を保持する部材であり、照明装置102の本体部(不図示)に設けられている。本実施形態の導光光学系150は、図6Aに示した第1光学部品50Aと同様の構成を有する。
The holding
本実施形態の保持部114は、ビームスプリッタ16の+X側に設けられている。具体的には、保持部114は、第3の発光素子列53から射出される第2の光線束L2が保持部114に保持された導光光学系150に入射するような位置に設けられている。保持部114は、導光光学系150を経由した光の光路内においてビームスプリッタ16の上流側に設けられる。具体的に、保持部114は、保持部114によって保持された導光光学系150がビームスプリッタ16と対向するような位置に設けられている。すなわち、保持部114は、導光光学系150を経由した光がビームスプリッタ16に入射するように設けられている。
The holding
図10は保持部114に導光光学系150を取り付けた際の光源ユニット11から射出された光の光路を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an optical path of light emitted from the
図10に示すように、導光光学系150により第2の光線束L2から分岐された光線L2aは直接ビームスプリッタ16に入射する。これにより、光線L2aは、ビームスプリッタ16に入射する青色光LB1(第1の光線束L1)に合流する。
As shown in FIG. 10, the light beam L <b> 2 a branched from the second light beam L <b> 2 by the light guide
このように、本実施形態の照明装置102においても、導光光学系150を用いることで、第3の発光素子列53を構成する複数の第3発光素子31cから射出された光線の一部を画像形成用の光として第1の光線束L1に合流させることができる。本実施形態の導光光学系150の部品点数は、第1実施形態の導光光学系50の部品点数よりも少ない。
As described above, also in the
光分岐光学系115および第2の反射ミラー18を経由した青色光LB2は、拡散素子19で拡散された後、第2のダイクロイックミラー80に入射する。第2のダイクロイックミラー80は、青色光LB2を反射させるとともに、第1のダイクロイックミラー113からの蛍光YLを透過させることで照明光WLを生成する。
The blue light LB2 that has passed through the optical branching
照明光WLは、インテグレーター光学系22、偏光変換素子23および重畳レンズ24を経由して、光変調装置4R、光変調装置4G、および光変調装置4Bの各々の画像形成領域に重畳される。
The illumination light WL is superimposed on the image forming regions of the
本実施形態の照明装置102によれば、第一実施形態と同様、光源ユニット11の第1発光素子31aに故障が生じた場合でも表示画像の色ムラが起こりにくい、という効果が得られる。
According to the illuminating
また、本実施形態の照明装置102においても、第一実施形態と同様に、導光光学系150を取り付けた際、第1光センサーユニット27および光源制御装置28を用いることでプロジェクター1のホワイトバランスを調整することができる。
Also in the
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、光源ユニット11において、複数の発光素子31の発光強度のピーク波長(例えば、446nm)が互いに等しい場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。複数の発光素子31は、発光強度のピーク波長が互いに異なっていても良い。例えば、画像形成用の光を射出するための第1発光素子31aにはピーク波長が例えば460nmの半導体レーザーを用い、励起光を射出するための第2〜第4発光素子31b、32c、31dにはピーク波長が例えば446nmの半導体レーザーを用いても良い。
In addition, this invention is not limited to the content of the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of invention, it can change suitably.
For example, in the above-described embodiment, the
第一実施形態で説明した第1工程は、プロジェクターが作動している間、自動的に実行されてもよいし、プロジェクターが起動されたときに自動的に実行されてもよい。 The first step described in the first embodiment may be automatically executed while the projector is operating, or may be automatically executed when the projector is activated.
上記実施形態では、第3の発光素子列からの光が導光光学系に入射するように保持部を設ける例を示したが、これに限られない。第2または第4の発光素子列からの光が導光光学系に入射するように保持部を設けてもよい。しかし、励起光の強度分布の対称性をなるべく崩さないという観点からは、第3の発光素子列、すなわち励起光を射出する複数の発光素子列のうち中央の発光素子列からの光が導光光学系に入射するように保持部を設けるのが好ましい。 In the above-described embodiment, the example in which the holding unit is provided so that the light from the third light-emitting element array is incident on the light guide optical system has been described. You may provide a holding | maintenance part so that the light from a 2nd or 4th light emitting element row | line | column may inject into a light guide optical system. However, from the viewpoint of not losing the symmetry of the intensity distribution of the excitation light as much as possible, light from the third light emitting element array, that is, the central light emitting element array among the plurality of light emitting element arrays that emit the excitation light is guided. It is preferable to provide a holding portion so as to be incident on the optical system.
照明装置2の本体部として密閉構造を採用してもよい。この場合、本体部に導光光学系50を保持部14に取り付けるための開口が必要となる。そのため、導光光学系50を保持部14に取り付けた場合でも本体部の密閉状態を確保できる構造とする必要がある。
You may employ | adopt a sealing structure as a main-body part of the illuminating
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。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。
In the above-described embodiment, the
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 the above embodiment, an example in which the lighting device according to the present invention is mounted on a projector has been shown, but the present invention is not limited to this. The lighting device according to the present invention can also be applied to lighting fixtures, automobile headlights, and the like.
1…プロジェクター、2,102…照明装置、4B,4G,4R…光変調装置、6…投射光学系、11…光源ユニット、14,114…保持部、15,115…光分岐光学系、16…ビームスプリッタ、17…第1の反射ミラー、18…第2の反射ミラー、21…波長変換素子、27…第1光センサーユニット、28…光源制御装置、29…第2光センサーユニット、31…発光素子、31a,31b,31c,31d…第1発光素子、31a’…第1発光素子、31c’…第3発光素子、50,150…導光光学系、BL1…第1の光線束、BL2a…光線、L1…第1の光線束、L2…第2の光線束、S1…第1の光源領域、S2…第2の光源領域、YL…蛍光。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記第1の方向に配列された複数の励起用発光素子を有し、第2の光線束を射出する少なくとも一つの第2の光源領域と、を含む光源ユニットと、
前記第2の光線束の光路上に設けられた波長変換素子と、
前記第1の光線束を反射させることによって、前記第1の光線束と前記第2の光線束とを互いに異なる方向へ進行させる光分岐光学系と、
前記複数の励起用発光素子のうち第1の励起用発光素子から射出された第1の励起用光線を、画像形成用の光として前記第1の光線束に合流させるための導光光学系を保持する保持部と、を備える照明装置。 A first light source region having a plurality of image-forming light emitting elements arranged in a first direction and emitting a first light bundle for image formation;
A light source unit including a plurality of excitation light emitting elements arranged in the first direction and including at least one second light source region that emits a second light bundle;
A wavelength conversion element provided on the optical path of the second light bundle;
A light branching optical system for propagating the first light bundle and the second light bundle in different directions by reflecting the first light bundle;
A light guide optical system configured to merge a first excitation light beam emitted from the first excitation light-emitting device among the plurality of excitation light-emitting devices into the first light bundle as image-forming light; And a holding unit that holds the lighting device.
前記保持部は、前記導光光学系を経由した前記第1の励起用光線が前記ビームスプリッタに入射するように設けられている
請求項1に記載の照明装置。 A beam splitter provided on an optical path of the first light bundle passing through the optical branching optical system, and a first reflecting element provided at a lower stage of the beam splitter,
The illumination device according to claim 1, wherein the holding unit is provided so that the first excitation light beam that has passed through the light guide optical system enters the beam splitter.
前記保持部は、前記導光光学系を経由した前記第1の励起用光線が前記ビームスプリッタに入射するように設けられている
請求項1に記載の照明装置。 The optical branching optical system includes a beam splitter provided on an optical path of the first light bundle, and a first reflecting element provided at a lower stage of the beam splitter,
The illumination device according to claim 1, wherein the holding unit is provided so that the first excitation light beam that has passed through the light guide optical system enters the beam splitter.
請求項2又は3に記載の照明装置。 The illumination device according to claim 2, wherein the beam splitter is a half mirror.
前記第1の光強度検出部の出力に応じて、前記第1の光線束の光量と前記第2の光線束の光量とのうち少なくとも一方を制御する光源制御装置と、をさらに備える
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の照明装置。 A first light intensity detector;
2. A light source control device that controls at least one of a light amount of the first light bundle and a light amount of the second light bundle according to an output of the first light intensity detection unit. The illuminating device as described in any one of thru | or 4.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の照明装置。 2. A second light intensity detector that indirectly detects the light intensity of each of the plurality of image forming light beams emitted from the plurality of image forming light emitting elements and constituting the first light beam bundle. The illuminating device as described in any one of thru | or 5.
請求項6に記載の照明装置。 The second light intensity detection unit has a function of identifying which one of the plurality of image-forming light-emitting elements has failed, a function of outputting data indicating the identified result, The lighting device according to claim 6.
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備える
プロジェクター。 The lighting device according to any one of claims 1 to 7,
A light modulation device for generating image light by modulating light from the illumination device according to image information;
A projection optical system that projects the image light.
前記第1の方向に配列された複数の励起用発光素子からなり、第2の光線束を射出する少なくとも一つの第2の光源領域と、を含む光源ユニットと、
前記第2の光線束の光路上に設けられた波長変換素子と、
前記第1の光線束を反射させることによって、前記第1の光線束と前記第2の光線束とを互いに異なる方向へ進行させる光分岐光学系と、を備えた照明装置の修理方法であって、
前記複数の画像形成用発光素子のうち故障が生じた画像形成用発光素子を特定する工程と、
前記複数の励起用発光素子のうち、前記故障が生じた画像形成用発光素子との前記第1の方向に沿った間隔が最も短い励起用発光素子を第1の励起用発光素子として特定する工程と、
前記第1の励起用発光素子から射出された第1の励起用光線を、画像形成用の光として前記第1の光線束に合流させるための導光光学系を配置する工程と、を備えた修理方法。 A first light source region that includes a plurality of light-emitting elements for image formation arranged in a first direction, and that emits a first light bundle for image formation;
A light source unit comprising a plurality of excitation light emitting elements arranged in the first direction and including at least one second light source region that emits a second light bundle;
A wavelength conversion element provided on the optical path of the second light bundle;
A method of repairing an illuminating device comprising: a light branching optical system that causes the first light beam and the second light beam to travel in different directions by reflecting the first light beam. ,
Identifying a light emitting element for image formation in which a failure has occurred among the plurality of light emitting elements for image formation;
The step of identifying the excitation light emitting element having the shortest distance along the first direction from the failed image forming light emitting element as the first excitation light emitting element among the plurality of excitation light emitting elements. When,
Disposing a light guide optical system for merging the first excitation light beam emitted from the first excitation light-emitting element into the first light beam as image forming light. Repair method.
前記導光光学系を配置する工程において、前記導光光学系を前記保持部に取り付ける
請求項9に記載の修理方法。 The illumination device further includes a holding unit that holds the light guide optical system,
The repair method according to claim 9, wherein in the step of arranging the light guide optical system, the light guide optical system is attached to the holding portion.
前記故障が生じた画像形成用発光素子を特定する工程において、前記故障が生じた画像形成用発光素子を、前記光強度検出部の検出結果を用いて特定する
請求項9又は10に記載の修理方法。 The illumination device further includes a light intensity detection unit that indirectly detects the light intensity of each of the plurality of image forming light beams that are emitted from the plurality of image forming light emitting elements and constitute the first light beam bundle,
The repair according to claim 9 or 10, wherein in the step of identifying the image forming light emitting element in which the failure has occurred, the image forming light emitting element in which the failure has occurred is identified using a detection result of the light intensity detection unit. Method.
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WO2021157155A1 (en) * | 2020-02-07 | 2021-08-12 | マクセル株式会社 | Light source device and optical component adjustment device |
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