JP2019028363A - Illumination device and projector - Google Patents

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秋山 光一
Koichi Akiyama
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Abstract

To provide an illumination device emitting light suitable for illumination.SOLUTION: An illumination device of the present invention includes: a light source device that includes at least one first light-emitting device and a plurality of second light-emitting devices and emits beam fluxes including a first sub-beam flux in a first color emitted from the at least one first light-emitting device and a second sub-beam flux in a second color different from the first color emitted from the plurality of second light-emitting devices; a beam flux reduction optical system that receives the beam fluxes; and a diffusion element disposed in a rear stage of the beam flux reduction optical system. In a front stage of the beam flux reduction optical system, the second sub-beam flux is thicker than the first sub-beam flux; and a reduction magnification of the beam flux reduction optical system on the second sub-beam flux is greater than the reduction magnification of the beam flux reduction optical system on the first sub-beam flux.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、照明装置およびプロジェクターに関する。   The present invention relates to a lighting device and a projector.

近年、プロジェクターの高性能化を目的として、広色域かつ高効率な光源としてレーザー光源を用いたプロジェクターが注目されている。   In recent years, a projector using a laser light source as a light source with a wide color gamut and high efficiency has been attracting attention for the purpose of improving the performance of the projector.

この種のプロジェクターとして、下記の特許文献1に、赤色レーザー光源と、緑色レーザー光源と、青色レーザー光源と、これらのレーザー光源からの光を合成するダイクロイック素子と、合成光を拡散させる拡散素子と、光変調装置と、を備えたディスプレイ装置が開示されている。レーザー光源から射出される光はコヒーレントな光であり、スペックルを生じさせる要因となるが、拡散素子を用いて光を拡散させることによりスペックルを抑制することができる。   As this type of projector, Patent Document 1 below discloses a red laser light source, a green laser light source, a blue laser light source, a dichroic element that synthesizes light from these laser light sources, and a diffusion element that diffuses synthesized light. A display device including a light modulation device is disclosed. The light emitted from the laser light source is coherent light and causes speckle. However, speckle can be suppressed by diffusing light using a diffusing element.

特開平6−208089号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-208089

レーザー光源の発光効率は色によって異なるため、特許文献1のプロジェクターにおいて、映像表示に適したホワイトバランスを得るために必要なレーザー光源の個数は色毎に異なる。一般に、青色レーザー光源の発光効率は緑色レーザー光源および赤色レーザー光源の発光効率よりも高いため、白色光を得るために必要なレーザー光源の個数は、青色レーザー光源が少なく、緑色レーザー光源および赤色レーザー光源が多い。   Since the light emission efficiency of the laser light source varies depending on the color, the number of laser light sources necessary for obtaining a white balance suitable for video display in the projector of Patent Document 1 differs for each color. In general, the luminous efficiency of blue laser light sources is higher than that of green laser light sources and red laser light sources, so the number of laser light sources required to obtain white light is small, and there are few green laser light sources and green laser light sources and red laser light sources. There are many light sources.

そのため、各色光の太さを比べると、緑色光および赤色光は、青色光に比べて太い。このように、細い青色光と太い緑色光および赤色光とを一つの拡散素子で拡散させた場合、光の太さは、拡散後も大きく異なったままとなる。このことは、プロジェクター等で画像を投射した場合に色ムラが生じる原因となり、照明光として好ましくない。   Therefore, when comparing the thickness of each color light, green light and red light are thicker than blue light. As described above, when thin blue light, thick green light, and red light are diffused by one diffusing element, the thickness of the light remains greatly different after diffusion. This causes color unevenness when an image is projected by a projector or the like, and is not preferable as illumination light.

また、拡散後の光線束の太さの差を小さくする手段として、拡散特性が互いに異なる拡散素子を各色光の光路毎に設ける構成が考えられる。ところが、この構成では、拡散素子の個数が多くなり、部品点数が増えるとともに照明装置が大型化するという問題がある。   As a means for reducing the difference in the thickness of the light beam after diffusion, a configuration in which diffusing elements having different diffusion characteristics are provided for each color light path can be considered. However, this configuration has a problem that the number of diffusing elements is increased, the number of parts is increased, and the lighting device is increased in size.

本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、発光装置の個数が色によって異なる光源装置と複数の色光に共通な拡散素子とを備えた照明装置であって、照明に適した光を射出する照明装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の照明装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。   One aspect of the present invention is made to solve the above-described problem, and is an illumination device including a light source device in which the number of light-emitting devices differs depending on colors and a diffusion element common to a plurality of color lights. Another object is to provide a lighting device that emits light suitable for lighting. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a projector including the above lighting device.

上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の照明装置は、少なくとも一つの第1の発光装置と複数の第2の発光装置とを備え、前記少なくとも一つの第1の発光装置から射出された第1の色の第1のサブ光線束と、前記複数の第2の発光装置から射出された前記第1の色とは異なる第2の色の第2のサブ光線束と、を含む光線束を射出する光源装置と、前記光線束が入射する光線束縮小光学系と、前記光線束縮小光学系の後段に設けられた拡散素子と、を備える。前記光線束縮小光学系の前段において、前記第2のサブ光線束は、前記第1のサブ光線束よりも太く、前記光線束縮小光学系の前記第2のサブ光線束に対する縮小倍率は、前記光線束縮小光学系の前記第1のサブ光線束に対する縮小倍率よりも大きい。   In order to achieve the above object, an illumination device according to an aspect of the present invention includes at least one first light emitting device and a plurality of second light emitting devices, and includes at least one first light emitting device. A first sub-beam bundle of the first color emitted and a second sub-beam bundle of a second color different from the first color emitted from the plurality of second light emitting devices; A light source device that emits a light beam including the light beam, a light beam reduction optical system on which the light beam is incident, and a diffusing element provided at a subsequent stage of the light beam reduction optical system. In the previous stage of the light bundle reduction optical system, the second sub light bundle is thicker than the first sub light bundle, and the reduction magnification of the light bundle reduction optical system with respect to the second sub light bundle is It is larger than the reduction magnification for the first sub-light bundle of the light bundle reduction optical system.

本発明の一つの態様の照明装置においては、光線束縮小光学系の前段において第2のサブ光線束が第1のサブ光線束よりも太く、光線束縮小光学系の第2のサブ光線束に対する縮小倍率が第1のサブ光線束に対する縮小倍率より大きいため、第1のサブ光線束の太さと第2のサブ光線束の太さとの差が、光線束縮小光学系によって縮小される。したがって、互いに異なる色のサブ光線束で共通の拡散素子を用いても、上記の光線束縮小光学系を備えていない場合と比べて、拡散後の色毎の光線束の太さの差を小さくすることができ、照明に適した光が得られる。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the second sub-beam bundle is thicker than the first sub-beam bundle before the beam bundle-reducing optical system, and the second sub-beam bundle of the beam bundle-reducing optical system is Since the reduction magnification is larger than the reduction magnification for the first sub-beam bundle, the difference between the thickness of the first sub-beam bundle and the thickness of the second sub-beam bundle is reduced by the beam bundle reduction optical system. Therefore, even if a common diffusing element is used for sub-light bundles of different colors, the difference in the thickness of the light bundle for each color after diffusion is smaller than when the above-described light bundle reduction optical system is not provided. Light suitable for illumination can be obtained.

本発明の一つの態様の照明装置において、前記光線束縮小光学系は、正のレンズパワーを持つ第1のレンズと、第2のレンズと、を含み、前記第1のレンズは、レンズパワーがゼロの第1の領域を有し、前記第2のレンズは、レンズパワーがゼロの第2の領域を有し、前記光線束縮小光学系は、前記第1のサブ光線束が前記第1の領域と前記第2の領域とを通過するように設けられていてもよい。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the light bundle reduction optical system includes a first lens having a positive lens power and a second lens, and the first lens has a lens power. A first region of zero, the second lens has a second region of zero lens power, and the light bundle reduction optical system has the first sub-light bundle of the first region. It may be provided so as to pass through the region and the second region.

この構成によれば、第1のサブ光線束は、第1のレンズのレンズパワーがゼロの領域および第2のレンズのレンズパワーがゼロの領域を通過するため、光線束縮小光学系を通過しても光線束が細くなることがない。これにより、第1のサブ光線束が縮小される場合と比較して、光線束縮小光学系の第2のサブ光線束に対する縮小倍率を小さくすることができる。   According to this configuration, the first sub-light bundle passes through the region where the lens power of the first lens is zero and the region where the lens power of the second lens is zero, and thus passes through the light bundle reduction optical system. However, the beam bundle does not become thin. Thereby, the reduction magnification with respect to the 2nd sub light beam of a light beam reduction optical system can be made small compared with the case where a 1st sub light beam is reduced.

本発明の一つの態様の照明装置において、前記第1のレンズは、前記第1の領域において前記第1のレンズを貫通する孔を有し、前記第2のレンズは、前記第2の領域において前記第2のレンズを貫通する孔を有していてもよい。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the first lens has a hole penetrating the first lens in the first region, and the second lens is in the second region. A hole penetrating the second lens may be provided.

この構成において、第1のサブ光線束は、第1のレンズおよび第2のレンズを貫通する孔の内部を通過する。これにより、レンズの表面反射による第1のサブ光線束の損失がなくなる。   In this configuration, the first sub-light bundle passes through a hole penetrating the first lens and the second lens. This eliminates the loss of the first sub-beam bundle due to the surface reflection of the lens.

本発明の一つの態様の照明装置において、前記第1のレンズのレンズ面は、前記第1の領域において平坦であり、前記第2のレンズのレンズ面は、前記第2の領域において平坦であってもよい。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the lens surface of the first lens is flat in the first region, and the lens surface of the second lens is flat in the second region. May be.

この構成によれば、光線束縮小光学系に適した第1のレンズおよび第2のレンズを容易に製造することができる。   According to this configuration, the first lens and the second lens suitable for the light bundle reduction optical system can be easily manufactured.

本発明の一つの態様の照明装置において、前記光線束縮小光学系は、前記第2のサブ光線束を反射させる凹面鏡と、前記凹面鏡で反射された前記第2のサブ光線束を反射させる凸面鏡と、を含み、前記凸面鏡は、前記第1のサブ光線束を透過させる光透過領域を有し、前記光線束縮小光学系は、前記光透過領域を透過した前記第1のサブ光線束と、前記凸面鏡で反射された前記第2のサブ光線束と、が前記拡散素子に入射するように設けられていてもよい。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the light bundle reduction optical system includes a concave mirror that reflects the second sub light bundle, and a convex mirror that reflects the second sub light bundle reflected by the concave mirror; The convex mirror has a light transmission region that transmits the first sub-light bundle, and the light bundle reduction optical system includes the first sub-light bundle that has passed through the light transmission region, and the The second sub beam bundle reflected by the convex mirror may be provided so as to enter the diffusing element.

この構成において、第1のサブ光線束は、凸面鏡の光透過領域を透過する一方、第2のサブ光線束は、凹面鏡および凸面鏡で順次反射する。これにより、第1のサブ光線束の太さと第2のサブ光線束の太さとの差が縮小される。   In this configuration, the first sub-beam is transmitted through the light transmission region of the convex mirror, while the second sub-beam is sequentially reflected by the concave mirror and the convex mirror. As a result, the difference between the thickness of the first sub-beam bundle and the thickness of the second sub-beam bundle is reduced.

本発明の一つの態様の照明装置において、前記凸面鏡は、凸面を含む第1面と、凹面を含むとともに前記第1面と対向する第2面と、を有する透光性部材と、前記第1面または前記第2面に設けられた波長選択膜と、を備え、前記波長選択膜は、前記第1のサブ光線束を透過させるとともに前記第2のサブ光線束を反射させる特性を有していてもよい。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the convex mirror includes a first surface that includes a convex surface, and a translucent member that includes a concave surface and a second surface that faces the first surface, and the first surface. A wavelength selection film provided on a surface or the second surface, and the wavelength selection film has a characteristic of transmitting the first sub-beam and reflecting the second sub-beam. May be.

この構成によれば、光透過領域を第2のサブ光線束の太さの縮小に利用することができる。そのため、光線束縮小光学系の後段における第1のサブ光線束と第2のサブ光線束との太さの差は、光線束縮小光学系の前段よりも十分に小さくなる。   According to this configuration, the light transmission region can be used to reduce the thickness of the second sub-beam bundle. For this reason, the difference in thickness between the first sub-beam bundle and the second sub-beam bundle in the subsequent stage of the beam bundle reducing optical system is sufficiently smaller than that in the preceding stage of the beam bundle reducing optical system.

本発明の一つの態様の照明装置において、前記透光性部材は、前記光透過領域においてゼロのレンズパワーを有していてもよい。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the translucent member may have zero lens power in the light transmission region.

この構成によれば、第1のサブ光線束が光透過領域を通過することによって、平行光のまま拡張される。そのため、第1のサブ光線束が縮小される場合と比較して、光線束縮小光学系の第2のサブ光線束に対する縮小倍率を小さくすることができる。   According to this configuration, the first sub-light bundle passes through the light transmission region and is expanded as parallel light. Therefore, the reduction magnification of the light bundle reduction optical system with respect to the second sub light bundle can be reduced as compared with the case where the first sub light bundle is reduced.

本発明の一つの態様の照明装置において、前記波長選択膜は、前記第1面に設けられ、前記第2面には、反射防止膜が設けられていてもよい。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the wavelength selection film may be provided on the first surface, and an antireflection film may be provided on the second surface.

この構成によれば、第1のサブ光線束および第2のサブ光線束の損失が抑えられる。   According to this configuration, loss of the first sub-beam bundle and the second sub-beam bundle can be suppressed.

本発明の一つの態様の照明装置において、前記光線束の射出方向と平行に見て、前記複数の第2の発光装置は、前記少なくとも一つの第1の発光装置の周辺領域に設けられていてもよい。   In the illumination device according to one aspect of the present invention, the plurality of second light emitting devices are provided in a peripheral region of the at least one first light emitting device when viewed in parallel with an emission direction of the light beam. Also good.

上記の構成によれば、第1のサブ光線束の中心軸と第2のサブ光線束の中心軸とを一致させることができるため、色ムラを低減できる。なお、本明細書において、各サブ光線束の拡がり(分布)の中心軸のことを、各サブ光線束の中心軸と称する。   According to said structure, since the center axis | shaft of a 1st sub-beam bundle and the center axis | shaft of a 2nd sub-beam bundle can be made to correspond, color nonuniformity can be reduced. In the present specification, the central axis of the spread (distribution) of each sub-beam bundle is referred to as the central axis of each sub-beam bundle.

本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備える。   A projector according to an aspect of the present invention includes an illumination device according to an aspect of the present invention, a light modulation device that forms image light by modulating light from the illumination device according to image information, and the image light. A projection optical system.

本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の照明装置を備えているため、色ムラの少ない画像を投写することができる。   Since the projector according to one aspect of the present invention includes the lighting device according to one aspect of the present invention, an image with little color unevenness can be projected.

第1実施形態のプロジェクターの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projector of 1st Embodiment. 第1実施形態の照明装置の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of the illuminating device of 1st Embodiment. 光源装置の斜視図である。It is a perspective view of a light source device. 光源装置の正面図である。It is a front view of a light source device. 本実施形態の照明装置において、光線束縮小光学系の後段における光の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。In the illuminating device of this embodiment, it is a figure which shows the simulation result of the illumination intensity distribution of the light in the back | latter stage of a light beam reduction optical system. 比較例の照明装置において、光線束縮小光学系の後段における光の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a simulation result of the illuminance distribution of light in the latter stage of the light bundle reducing optical system in the illumination device of the comparative example. 第2実施形態の照明装置の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of the illuminating device of 2nd Embodiment. 第3実施形態の照明装置の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of the illuminating device of 3rd Embodiment. 第4実施形態の照明装置の要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part of the illuminating device of 4th Embodiment.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図6を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた光源装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The projector according to the present embodiment is an example of a liquid crystal projector including a light source device using a semiconductor laser.
In the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the size may be varied depending on the component.

本実施形態のプロジェクター10は、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー画像を投写する投射型画像表示装置である。プロジェクター10は、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの各色光に対応した3つの光変調装置を用いている。プロジェクター10は、光源装置の発光素子として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを用いている。   The projector 10 of the present embodiment is a projection type image display device that projects a color image on a screen (projection surface) SCR. The projector 10 uses three light modulation devices corresponding to the respective color lights of red light LR, green light LG, and blue light LB. The projector 10 uses a semiconductor laser capable of obtaining light with high luminance and high output as a light emitting element of a light source device.

図1は、本実施形態のプロジェクター10の概略構成図である。
図1に示すように、プロジェクター10は、照明装置700と、色分離導光光学系200と、赤色光用光変調装置400Rと、緑色光用光変調装置400Gと、青色光用光変調装置400Bと、合成光学系500と、投射光学系600と、を備えている。赤色光用光変調装置400R、緑色光用光変調装置400G、および青色光用光変調装置400Bは、照明装置700からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する。投射光学系600は、画像光を投射する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projector 10 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the projector 10 includes an illumination device 700, a color separation light guide optical system 200, a red light modulation device 400R, a green light modulation device 400G, and a blue light modulation device 400B. And a synthesis optical system 500 and a projection optical system 600. The light modulator for red light 400R, the light modulator for green light 400G, and the light modulator for blue light 400B modulate image light from the illumination device 700 according to image information to form image light. The projection optical system 600 projects image light.

照明装置700は、光源装置710と、光線束縮小光学系720と、偏光分離素子760と、位相差板761と、集光レンズ771と、拡散装置740と、インテグレーター光学系780と、を備えている。照明装置700において、光源装置710、光線束縮小光学系720、偏光分離素子760、位相差板761、集光レンズ771、および拡散装置740は、光源装置710から射出された光の光軸AX1上に設けられている。偏光分離素子760、およびインテグレーター光学系780は、照明装置700から射出された光LWの光軸AX0上に設けられている。   The illumination device 700 includes a light source device 710, a light beam reduction optical system 720, a polarization separation element 760, a phase difference plate 761, a condenser lens 771, a diffusion device 740, and an integrator optical system 780. Yes. In the illumination device 700, the light source device 710, the light beam reduction optical system 720, the polarization separation element 760, the phase difference plate 761, the condenser lens 771, and the diffusion device 740 are on the optical axis AX1 of the light emitted from the light source device 710. Is provided. The polarization separation element 760 and the integrator optical system 780 are provided on the optical axis AX0 of the light LW emitted from the illumination device 700.

以下、照明装置700から光LWが射出される方向をY方向とし、光源装置710から光LWが射出される方向をX方向とし、X方向およびY方向と垂直な方向をZ方向として説明する。光軸AX1はX軸と平行であり、光軸AX0はY軸と平行である。   Hereinafter, the direction in which the light LW is emitted from the illumination device 700 is referred to as the Y direction, the direction in which the light LW is emitted from the light source device 710 is referred to as the X direction, and the direction perpendicular to the X direction and the Y direction is referred to as the Z direction. The optical axis AX1 is parallel to the X axis, and the optical axis AX0 is parallel to the Y axis.

図3は、光源装置710の斜視図である。図3において、図面を見やすくするため、一部の半導体レーザーの台座の図示を省略する。
図4は、光源装置710をX軸方向から見た正面図である。
図3および図4に示すように、光源装置710は、少なくとも一つの青色半導体レーザー711B(第1の発光装置)と、複数の緑色半導体レーザー711G(第2の発光装置)と、複数の赤色半導体レーザー711R(第3の発光装置)と、支持部材712と、を備えている。
FIG. 3 is a perspective view of the light source device 710. In FIG. 3, the pedestals of some semiconductor lasers are not shown for easy viewing of the drawing.
FIG. 4 is a front view of the light source device 710 viewed from the X-axis direction.
3 and 4, the light source device 710 includes at least one blue semiconductor laser 711B (first light emitting device), a plurality of green semiconductor lasers 711G (second light emitting device), and a plurality of red semiconductors. A laser 711R (third light emitting device) and a support member 712 are provided.

本実施形態では、光源装置710は、1個の青色半導体レーザー711Bと、3個の緑色半導体レーザー711Gと、3個の赤色半導体レーザー711Rと、を備えている。なお、光源装置710は、複数の青色半導体レーザー711Bを備えていてもよい。   In the present embodiment, the light source device 710 includes one blue semiconductor laser 711B, three green semiconductor lasers 711G, and three red semiconductor lasers 711R. The light source device 710 may include a plurality of blue semiconductor lasers 711B.

青色半導体レーザー711Bは、青色光LB(第1のサブ光線束)を第1の方向に射出する。緑色半導体レーザー711Gは、緑色光線LG1を第1の方向に射出する。赤色半導体レーザー711Rは、赤色光線LR1を第1の方向に射出する。   The blue semiconductor laser 711B emits blue light LB (first sub-beam bundle) in the first direction. The green semiconductor laser 711G emits the green light beam LG1 in the first direction. The red semiconductor laser 711R emits the red light beam LR1 in the first direction.

以下の説明では、複数の緑色半導体レーザー711Gから射出された複数の緑色光線LG1を合わせて、緑色光LG(第2のサブ光線束)と称する。複数の赤色半導体レーザー711Rから射出された複数の赤色光線LR1を合わせて、赤色光LR(第3のサブ光線束)と称する。光源装置710は、青色光LBと緑色光LGと赤色光LRを含む光線束を射出する。   In the following description, the plurality of green light beams LG1 emitted from the plurality of green semiconductor lasers 711G are collectively referred to as green light LG (second sub-beam bundle). The plurality of red light beams LR1 emitted from the plurality of red semiconductor lasers 711R are collectively referred to as red light LR (third sub-beam bundle). The light source device 710 emits a light beam including blue light LB, green light LG, and red light LR.

青色半導体レーザー711B、緑色半導体レーザー711G、および赤色半導体レーザー711Rのそれぞれは、CANパッケージタイプの半導体レーザーで構成されている。台座713と缶体714とからなる筐体のそれぞれには、一つ以上の半導体レーザーチップ715B,一つ以上の半導体レーザーチップ715G,または一つ以上の半導体レーザーチップ715Rが収容されている。筐体の光射出側にはコリメートレンズ788が装着されている。   Each of the blue semiconductor laser 711B, the green semiconductor laser 711G, and the red semiconductor laser 711R is composed of a CAN package type semiconductor laser. One or more semiconductor laser chips 715B, one or more semiconductor laser chips 715G, or one or more semiconductor laser chips 715R are accommodated in each of the housings including the pedestal 713 and the can body 714. A collimating lens 788 is attached to the light emission side of the housing.

半導体レーザーの発光効率は発光色毎に異なるため、半導体レーザーの光出力も発光色毎に異なる。青色半導体レーザー711Bの発光効率は、緑色半導体レーザー711Gの発光効率および赤色半導体レーザー711Rの発光効率よりも高い。そのため、青色半導体レーザー711Bの光出力は、緑色半導体レーザー711Gの光出力および赤色半導体レーザー711Rの光出力よりも高い。   Since the light emission efficiency of the semiconductor laser differs for each emission color, the light output of the semiconductor laser also differs for each emission color. The emission efficiency of the blue semiconductor laser 711B is higher than the emission efficiency of the green semiconductor laser 711G and the emission efficiency of the red semiconductor laser 711R. Therefore, the light output of the blue semiconductor laser 711B is higher than the light output of the green semiconductor laser 711G and the light output of the red semiconductor laser 711R.

一例を示すと、日亜化学工業株式会社、ホームページ、製品情報、「レーザーダイオード(LD)」[online]、[平成29年06月14日検索]、インターネット〈URL:http://www.nichia.co.jp/jp/product/laser.html〉によれば、青色半導体レーザー(型番:NDB7K75)の光出力は例えば3.5W(25℃)であり、緑色半導体レーザー(型番:NDG7K75T)の光出力は例えば1W(25℃)である。上記のホームページに記載されていないが、青色半導体レーザーアレイ(型番:NUBM08-02)が提供されており、この青色半導体レーザーアレイは、光出力が4.5W(25℃)の青色半導体レーザーを複数備えている。
三菱電機株式会社、ホームページ、ニュースリリース、「プロジェクター用639nm赤色高出力半導体レーザー発売のお知らせ」[online]、[平成29年06月14日検索]、インターネット〈URL:http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2016/1214.html〉によれば、赤色半導体レーザー(型番:ML562G85)の光出力は例えば2.1W(25℃)である。
For example, Nichia Corporation, homepage, product information, “Laser Diode (LD)” [online], [Search June 14, 2017], Internet <URL: http: //www.nichia According to .co.jp / jp / product / laser.html>, the light output of a blue semiconductor laser (model number: NDB7K75) is, for example, 3.5 W (25 ° C), and the light of a green semiconductor laser (model number: NDG7K75T) The output is 1 W (25 ° C.), for example. Although not listed on the above website, a blue semiconductor laser array (model number: NUBM08-02) is provided. This blue semiconductor laser array includes multiple blue semiconductor lasers with an optical output of 4.5 W (25 ° C). I have.
Mitsubishi Electric Corporation, homepage, news release, “Notice of 639nm red high-power semiconductor laser for projectors” [online], [Search June 14, 2017], Internet <URL: http: //www.mitsubishielectric. co.jp/news/2016/1214.html>, the light output of the red semiconductor laser (model number: ML562G85) is 2.1 W (25 ° C.), for example.

上記の温度25℃での光出力を実使用温度45℃での光出力に換算すると、各色の半導体レーザーの光出力は、下記の表1の通りである。   When the light output at the temperature of 25 ° C. is converted into the light output at the actual use temperature of 45 ° C., the light output of each color semiconductor laser is as shown in Table 1 below.

すなわち、1個の青色半導体レーザー(型番:NDB7K75)の光出力は2.8Wとなり、青色半導体レーザーアレイ(型番:NUBM08-02)が備えている青色半導体レーザー1個の光出力は4.1Wとなり、1個の緑色半導体レーザー(型番:NDG7K75T)の光出力は0.8Wとなり、1個の赤色半導体レーザー(型番:ML562G85)の光出力は1.26Wとなる。   That is, the light output of one blue semiconductor laser (model number: NDB7K75) is 2.8 W, and the light output of one blue semiconductor laser provided in the blue semiconductor laser array (model number: NUBM08-02) is 4.1 W. The light output of one green semiconductor laser (model number: NDG7K75T) is 0.8 W, and the light output of one red semiconductor laser (model number: ML562G85) is 1.26 W.

一方、明るさが1000lm、2000lm、3000lmのそれぞれの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの光出力、およびこの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの個数は、下記の表2の通りである。   On the other hand, the light output of each semiconductor laser necessary for obtaining white light of 1000 lm, 2000 lm, and 3000 lm, and the number of semiconductor lasers necessary for obtaining this white light are shown in Table 2 below. Street.

表2の最下段に示すように、明るさが1000lmの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの光出力は、青色半導体レーザーが1.23Wであり、緑色半導体レーザーが2.03Wであり、赤色半導体レーザーが2.92Wである。これらの光出力値と上記の1個あたりの半導体レーザーの光出力とから算出すると、明るさが1000lmの白色光を得るのに必要な半導体レーザーの個数は、青色光用半導体レーザー(型番:NDB7K75)が1個、緑色光用半導体レーザーが3個、赤色光用半導体レーザーが3個となる。これは、本実施形態の光源装置710の各半導体レーザー711B,711G,711Rの個数と一致する。ただし、表2において、明るさ3000lmに対しては、青色半導体レーザーアレイ(型番:NUBM08-02)が備えている青色半導体レーザー1個を用いている。   As shown at the bottom of Table 2, the light output of each semiconductor laser required to obtain white light with a brightness of 1000 lm is 1.23 W for the blue semiconductor laser and 2.03 W for the green semiconductor laser. The red semiconductor laser is 2.92W. Based on these light output values and the light output of each semiconductor laser, the number of semiconductor lasers required to obtain white light with a brightness of 1000 lm is the semiconductor laser for blue light (model number: NDB7K75). ), Three green laser diode lasers, and three red laser diode lasers. This coincides with the number of semiconductor lasers 711B, 711G, and 711R of the light source device 710 of the present embodiment. However, in Table 2, for the brightness of 3000 lm, one blue semiconductor laser provided in the blue semiconductor laser array (model number: NUBM08-02) is used.

なお、一つの半導体レーザーが複数の半導体レーザーチップを備えている場合、半導体レーザーの発光効率は、複数の半導体レーザーチップの発光効率の合計と等しい。   When one semiconductor laser is provided with a plurality of semiconductor laser chips, the emission efficiency of the semiconductor laser is equal to the sum of the emission efficiencies of the plurality of semiconductor laser chips.

本発明者の推察によれば、今後、半導体レーザー技術の進歩により各半導体レーザー711B,711G,711Rの光出力が上記の数値よりも増加する可能性はあるが、白色光を得るのに必要な各半導体レーザー711B,711G,711Rの個数の比率は変わらない。したがって、本実施形態の光源装置710は、1個の青色半導体レーザー711B、3個の緑色半導体レーザー711G、および3個の赤色半導体レーザー711Rを備えているが、各半導体レーザーの個数はこの例に限定されない。   According to the inventor's guess, there is a possibility that the light output of each of the semiconductor lasers 711B, 711G, and 711R will increase from the above numerical value due to the advancement of the semiconductor laser technology, but it is necessary to obtain white light. The ratio of the number of semiconductor lasers 711B, 711G, and 711R does not change. Therefore, the light source device 710 of this embodiment includes one blue semiconductor laser 711B, three green semiconductor lasers 711G, and three red semiconductor lasers 711R. The number of each semiconductor laser is shown in this example. It is not limited.

支持部材712は、板状の部材で構成され、複数の半導体レーザー711B,711G,711Rを支持する。支持部材712の材料は特に限定されないが、例えば熱伝導率が高い金属が望ましい。   The support member 712 is configured by a plate-like member and supports a plurality of semiconductor lasers 711B, 711G, and 711R. The material of the support member 712 is not particularly limited, but for example, a metal having high thermal conductivity is desirable.

図4に示すように、緑色光LGの射出方向と平行に見たとき、複数の緑色半導体レーザー711Gおよび複数の赤色半導体レーザー711Rは、一つの青色半導体レーザー711Bを取り囲むように青色半導体レーザー711Bの周辺領域に設けられている。さらに、緑色半導体レーザー711Gと赤色半導体レーザー711Rとは、支持部材712の周方向に沿って交互に設けられている。一つの緑色半導体レーザー711Gは、両隣の赤色半導体レーザー711Rと接するように設けられている。一つの赤色半導体レーザー711Rは、両隣の緑色半導体レーザー711Gと接するように設けられている。各緑色半導体レーザー711Gおよび各赤色半導体レーザー711Rは、青色半導体レーザー711Bと接するように設けられている。   As shown in FIG. 4, when viewed in parallel with the emission direction of the green light LG, the plurality of green semiconductor lasers 711G and the plurality of red semiconductor lasers 711R are arranged so as to surround one blue semiconductor laser 711B. It is provided in the peripheral area. Furthermore, the green semiconductor laser 711G and the red semiconductor laser 711R are alternately provided along the circumferential direction of the support member 712. One green semiconductor laser 711G is provided in contact with the adjacent red semiconductor laser 711R. One red semiconductor laser 711R is provided in contact with the adjacent green semiconductor laser 711G. Each green semiconductor laser 711G and each red semiconductor laser 711R are provided in contact with the blue semiconductor laser 711B.

このように、複数の緑色半導体レーザー711Gは、青色半導体レーザー711Bの周辺領域において、青色光LBの中心軸CBの周りに実質的に回転対称に設けられている。複数の赤色半導体レーザー711Rは、青色半導体レーザー711Bの周辺領域において、青色光LBの中心軸CBの周りに実質的に回転対称に設けられている。よって、緑色光LGの中心軸CGおよび赤色光LRの中心軸CRは、青色光LBの中心軸CBと一致する。これにより、スクリーンSCR上に表示された画像の色ムラが低減される。なお、本明細書において、「実質的に回転対称」という記載は、完全に回転対称な配置だけでなく、色ムラを許容できる程度に低減できる配置も含まれる。   As described above, the plurality of green semiconductor lasers 711G are provided substantially rotationally symmetrical around the central axis CB of the blue light LB in the peripheral region of the blue semiconductor laser 711B. The plurality of red semiconductor lasers 711R are provided substantially rotationally symmetrical around the central axis CB of the blue light LB in the peripheral region of the blue semiconductor laser 711B. Therefore, the central axis CG of the green light LG and the central axis CR of the red light LR coincide with the central axis CB of the blue light LB. Thereby, the color unevenness of the image displayed on the screen SCR is reduced. In the present specification, the description “substantially rotationally symmetric” includes not only a completely rotationally symmetric arrangement but also an arrangement that can reduce color unevenness to an acceptable level.

図4に示すように、各半導体レーザー711B,711G,711Rは、半導体レーザーチップ715B,715G,715Rの光射出領域の長辺がZ軸と平行になるように設けられている。そのため、半導体レーザー711B,711Gは、偏光分離素子760に対するS偏光である青色光LB、緑色光LGをそれぞれ射出する。半導体レーザー711Rは、偏光分離素子760に対するP偏光である赤色光LRを射出する。青色光LB、緑色光LGが偏光分離素子760を透過できるように、図示していないが、偏光分離素子760と光源装置710との間の青色光LBと緑色光LGの光路上には、青色光LB、緑色光LGの偏光状態をS偏光からP偏光に変換するための位相差板が設けられている。なお、P偏光の青色光LBを射出するように半導体レーザーチップ715Bが設けられている場合、その位相差板は不要である。緑色光LGについても同様である。   As shown in FIG. 4, the semiconductor lasers 711B, 711G, and 711R are provided such that the long sides of the light emission regions of the semiconductor laser chips 715B, 715G, and 715R are parallel to the Z axis. Therefore, the semiconductor lasers 711B and 711G respectively emit blue light LB and green light LG that are S-polarized light with respect to the polarization separation element 760. The semiconductor laser 711 </ b> R emits red light LR that is P-polarized light with respect to the polarization separation element 760. Although not shown so that the blue light LB and the green light LG can pass through the polarization separation element 760, the blue light LB and the green light LG between the polarization separation element 760 and the light source device 710 are blue. A phase difference plate is provided for converting the polarization state of the light LB and the green light LG from S-polarized light to P-polarized light. When the semiconductor laser chip 715B is provided so as to emit the P-polarized blue light LB, the retardation plate is not necessary. The same applies to the green light LG.

図2は、照明装置700の要部の拡大図である。ただし、図2では、偏光分離素子760を図示していない。
図2に示すように、光線束縮小光学系720は、凸レンズ721(第1のレンズ)と凹レンズ722(第2のレンズ)とを含むアフォーカル光学系で構成されている。凸レンズ721は、正のレンズパワーを持つが、レンズパワーがゼロの第1の領域721aを有している。凸レンズ721は、第1の領域721aにおいて凸レンズ721を貫通する孔721hを有している。凹レンズ722は、負のレンズパワーを持つが、レンズパワーがゼロの第2の領域722aを有している。凹レンズ722は、第2の領域722aにおいて凹レンズ722を貫通する孔722hを有している。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the lighting device 700. However, in FIG. 2, the polarization separation element 760 is not illustrated.
As shown in FIG. 2, the light beam reduction optical system 720 includes an afocal optical system including a convex lens 721 (first lens) and a concave lens 722 (second lens). The convex lens 721 has a first region 721a having positive lens power but zero lens power. The convex lens 721 has a hole 721h that passes through the convex lens 721 in the first region 721a. The concave lens 722 has a second region 722a having negative lens power but zero lens power. The concave lens 722 has a hole 722h that penetrates the concave lens 722 in the second region 722a.

光線束縮小光学系720は、青色光LBが凸レンズ721の孔721h(第1の領域721a)と凹レンズ722の孔722h(第2の領域722a)とを通過するように設けられている。また、光線束縮小光学系720は、緑色光LGおよび赤色光LRが、凸レンズ721のうち孔721h以外の部分と凹レンズ722のうち孔722h以外の部分とを通過するように設けられている。   The light bundle reduction optical system 720 is provided so that the blue light LB passes through the hole 721h (first region 721a) of the convex lens 721 and the hole 722h (second region 722a) of the concave lens 722. The light bundle reduction optical system 720 is provided so that the green light LG and the red light LR pass through a portion of the convex lens 721 other than the hole 721h and a portion of the concave lens 722 other than the hole 722h.

このように、青色光LBは、凸レンズ721の孔721hと凹レンズ722の孔722hとを通過するため、光線束縮小光学系720の縮小作用を受けることがない。そのため、青色光LBの太さは、光線束縮小光学系720の前段と後段とで変化しない。これに対して、緑色光LGおよび赤色光LRは、凸レンズ721のうち孔721h以外の部分と凹レンズ722のうち孔722h以外の部分とを通過するため、光線束縮小光学系720の縮小作用を受ける。そのため、緑色光LGおよび赤色光LRそれぞれの太さは光線束縮小光学系720によって縮小される。   Thus, since the blue light LB passes through the hole 721h of the convex lens 721 and the hole 722h of the concave lens 722, the light beam reduction optical system 720 does not receive the reduction action. Therefore, the thickness of the blue light LB does not change between the front stage and the rear stage of the beam bundle reducing optical system 720. On the other hand, since the green light LG and the red light LR pass through a portion of the convex lens 721 other than the hole 721h and a portion of the concave lens 722 other than the hole 722h, the light beam reduction optical system 720 receives a reduction action. . Therefore, the thickness of each of the green light LG and the red light LR is reduced by the light beam reduction optical system 720.

すなわち、光線束縮小光学系720の緑色光LGおよび赤色光LRに対する縮小倍率は、光線束縮小光学系720の青色光LBに対する縮小倍率よりも大きい。言い換えると、光線束縮小光学系720の緑色光LGおよび赤色光LRに対するアフォーカル倍率は、光線束縮小光学系720の青色光LBに対するアフォーカル倍率よりも小さい。縮小倍率がn倍ということは、アフォーカル倍率が1/n倍ということを意味する。   That is, the reduction magnification of the light bundle reduction optical system 720 with respect to the green light LG and the red light LR is larger than the reduction magnification of the light bundle reduction optical system 720 with respect to the blue light LB. In other words, the afocal magnification of the light bundle reduction optical system 720 with respect to the green light LG and the red light LR is smaller than the afocal magnification of the light bundle reduction optical system 720 with respect to the blue light LB. The reduction magnification of n times means that the afocal magnification is 1 / n times.

なお、本明細書において、光が複数本の光ビームで構成されている場合には、光の太さは、光の中心軸方向から見て、複数の光ビームを包含する最小の円の直径と定義される。また、光が1本の光ビームで構成されている場合には、光の太さは、光軸に垂直な光ビームの断面を包含する最小の円の直径と定義される。したがって、本実施形態の場合、例えば、緑色光LGの太さは、緑色光LGを構成している3本の光ビームを包含する最小の円の直径と定義される。   In the present specification, when the light is composed of a plurality of light beams, the thickness of the light is the diameter of the smallest circle including the plurality of light beams as viewed from the central axis direction of the light. Is defined. When the light is composed of one light beam, the thickness of the light is defined as the diameter of the smallest circle that includes the cross section of the light beam perpendicular to the optical axis. Therefore, in the present embodiment, for example, the thickness of the green light LG is defined as the diameter of the smallest circle that includes the three light beams that constitute the green light LG.

図1に示すように、偏光分離素子760は、光軸AX0と光軸AX1のそれぞれに対して45°の角度をなすように配置されている。偏光分離素子760は、青色光LBの波長域から赤色光LRの波長域にわたってP偏光を透過させ、S偏光を反射させる偏光分離特性を有する広帯域に対応可能な偏光分離素子で構成されている。以下、青色光LB、緑色光LGおよび赤色光LRをまとめて、光LWと称することもある。   As shown in FIG. 1, the polarization separation element 760 is disposed so as to form an angle of 45 ° with respect to each of the optical axis AX0 and the optical axis AX1. The polarization separation element 760 is configured by a polarization separation element capable of supporting a wide band having polarization separation characteristics that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light from the wavelength range of the blue light LB to the wavelength range of the red light LR. Hereinafter, the blue light LB, the green light LG, and the red light LR may be collectively referred to as light LW.

位相差板761は、偏光分離素子760と拡散装置740との間の光LWの光路上に設けられている。位相差板761は、青色光LBの波長域から赤色光LRの波長域にわたる広帯域に対応可能な1/4波長板で構成されている。位相差板761は、偏光分離素子760を透過したP偏光の光LWの偏光状態をP偏光から例えば右回りの円偏光に変換する。   The phase difference plate 761 is provided on the optical path of the light LW between the polarization separation element 760 and the diffusion device 740. The phase difference plate 761 is composed of a quarter wavelength plate that can handle a wide band from the wavelength range of the blue light LB to the wavelength range of the red light LR. The phase difference plate 761 converts the polarization state of the P-polarized light LW transmitted through the polarization separation element 760 from P-polarized light to, for example, clockwise circularly polarized light.

集光レンズ771は、位相差板761と拡散装置740との間の光LWの光路上に設けられている。集光レンズ771は、位相差板761から射出された光LWを拡散装置740の拡散板741上に集光させるとともに、拡散板741から射出された拡散光を受けて平行化して、位相差板761に導く。   The condenser lens 771 is provided on the optical path of the light LW between the phase difference plate 761 and the diffusion device 740. The condensing lens 771 condenses the light LW emitted from the phase difference plate 761 on the diffusion plate 741 of the diffusion device 740, receives and collimates the diffused light emitted from the diffusion plate 741, and forms a phase difference plate. Lead to 761.

拡散装置740は、拡散板741と、拡散板741を回転させるためのモーター745と、を備えている。拡散板741は、例えば光反射性を持つ部材の表面に凹凸が形成された構成を有し、拡散反射性を備えている。拡散板741は、回転軸743の方向から見て例えば円形に形成されている。拡散板741は、入射した光LWを集光レンズ771に向けて拡散反射させる。右回りの円偏光として入射した光LWは、拡散板741で拡散反射することで、左回りの円偏光としての拡散光となる。   The diffusion device 740 includes a diffusion plate 741 and a motor 745 for rotating the diffusion plate 741. The diffusion plate 741 has, for example, a configuration in which irregularities are formed on the surface of a member having light reflectivity, and has diffuse reflectivity. The diffusion plate 741 is formed in a circular shape, for example, when viewed from the direction of the rotation shaft 743. The diffusion plate 741 diffuses and reflects the incident light LW toward the condenser lens 771. The light LW incident as clockwise circularly polarized light is diffusely reflected by the diffuser plate 741 to become diffused light as counterclockwise circularly polarized light.

拡散板741により拡散反射され、集光レンズ771を再び透過した左回りの円偏光としての光LWは、位相差板761を再度透過することにより、S偏光としての光LWとなる。S偏光の光LWは、偏光分離素子760で反射してインテグレーター光学系780に向かう。   The light LW as counterclockwise circularly polarized light that is diffusely reflected by the diffuser plate 741 and transmitted again through the condenser lens 771 is transmitted through the phase difference plate 761 again to become light LW as S-polarized light. The S-polarized light LW is reflected by the polarization separation element 760 and travels toward the integrator optical system 780.

インテグレーター光学系780は、第1レンズアレイ781と、第2レンズアレイ782と、重畳レンズ783と、を備えている。インテグレーター光学系780は、偏光分離素子760から射出された光LWの照度分布を、赤色光用光変調装置400R、緑色光用光変調装置400G、および青色光用光変調装置400Bの各々の画像形成領域において均一化する。   The integrator optical system 780 includes a first lens array 781, a second lens array 782, and a superimposing lens 783. The integrator optical system 780 forms an image of the illuminance distribution of the light LW emitted from the polarization separation element 760 in each of the light modulator for red light 400R, the light modulator for green light 400G, and the light modulator for blue light 400B. Uniform in the area.

第1レンズアレイ781は、偏光分離素子760から射出された光LWを複数の部分光線束に分割するための複数のレンズ786を有する。複数のレンズ786は、光軸AX0と直交する面内にマトリクス状に配列されている。   The first lens array 781 has a plurality of lenses 786 for dividing the light LW emitted from the polarization separation element 760 into a plurality of partial beam bundles. The plurality of lenses 786 are arranged in a matrix in a plane orthogonal to the optical axis AX0.

第2レンズアレイ782は、第1レンズアレイ781の複数のレンズ786に対応する複数のレンズ787を備えている。第2レンズアレイ782は、後段の重畳レンズ783とともに、各レンズ786の像を赤色光用光変調装置400R、緑色光用光変調装置400G、および青色光用光変調装置400Bの各々の画像形成領域もしくはその近傍に結像させる。複数のレンズ787は、光軸AX0に直交する面内にマトリクス状に配列されている。   The second lens array 782 includes a plurality of lenses 787 corresponding to the plurality of lenses 786 of the first lens array 781. The second lens array 782, together with the superimposing lens 783 at the subsequent stage, converts the image of each lens 786 into the image forming regions of the red light light modulation device 400R, the green light light modulation device 400G, and the blue light light modulation device 400B. Alternatively, the image is formed in the vicinity thereof. The plurality of lenses 787 are arranged in a matrix in a plane orthogonal to the optical axis AX0.

重畳レンズ783は、第2レンズアレイ782からの各部分光線束を集光して赤色光用光変調装置400R、緑色光用光変調装置400G、および青色光用光変調装置400Bの各々の画像形成領域もしくはその近傍で互いに重畳させる。   The superimposing lens 783 condenses the partial beam bundles from the second lens array 782 to form images of each of the red light modulation device 400R, the green light modulation device 400G, and the blue light modulation device 400B. They are superimposed on each other at or near the area.

色分離導光光学系200は、ダイクロイックミラー240と、ダイクロイックミラー220と、反射ミラー210と、反射ミラー230と、反射ミラー250と、リレーレンズ260と、リレーレンズ270と、を備えている。色分離導光光学系200は、照明装置700から射出された光LWを赤色光LR、緑色光LG、および青色光LBに分離し、赤色光LR、緑色光LG、および青色光LBをそれぞれ対応する赤色光用光変調装置400R、緑色光用光変調装置400G、および青色光用光変調装置400Bに導く。   The color separation light guide optical system 200 includes a dichroic mirror 240, a dichroic mirror 220, a reflection mirror 210, a reflection mirror 230, a reflection mirror 250, a relay lens 260, and a relay lens 270. The color separation light guide optical system 200 separates the light LW emitted from the illumination device 700 into the red light LR, the green light LG, and the blue light LB, and corresponds to the red light LR, the green light LG, and the blue light LB, respectively. To the red light modulation device 400R, the green light modulation device 400G, and the blue light modulation device 400B.

色分離導光光学系200と、赤色光用光変調装置400R、緑色光用光変調装置400G、および青色光用光変調装置400Bとの間には、フィールドレンズ300R、フィールドレンズ300G、フィールドレンズ300Bがそれぞれ配置されている。   A field lens 300R, a field lens 300G, and a field lens 300B are disposed between the color separation light guide optical system 200 and the red light light modulation device 400R, the green light light modulation device 400G, and the blue light light modulation device 400B. Are arranged respectively.

ダイクロイックミラー240は、青色光LBを反射させ、赤色光LRおよび緑色光LGを透過させる。ダイクロイックミラー220は、緑色光LGを反射させ、青色光LBを透過させる。反射ミラー210および反射ミラー230は、赤色光LRを反射させる。反射ミラー250は、青色光LBを反射させる。   The dichroic mirror 240 reflects the blue light LB and transmits the red light LR and the green light LG. The dichroic mirror 220 reflects the green light LG and transmits the blue light LB. The reflection mirror 210 and the reflection mirror 230 reflect the red light LR. The reflection mirror 250 reflects the blue light LB.

赤色光用光変調装置400R、緑色光用光変調装置400G、および青色光用光変調装置400Bのそれぞれは、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する液晶パネルから構成されている。   Each of the light modulator for red light 400R, the light modulator for green light 400G, and the light modulator for blue light 400B is composed of a liquid crystal panel that modulates incident color light according to image information to form an image. ing.

なお、図示を省略したが、フィールドレンズ300Rと赤色光用光変調装置400Rとの間には、入射側偏光板が配置されている。フィールドレンズ300Gと緑色光用光変調装置400Gとの間には、入射側偏光板が配置されている。フィールドレンズ300Bと青色光用光変調装置400Bとの間には、入射側偏光板が配置されている。赤色光用光変調装置400Rと合成光学系500との間には、射出側偏光板が配置されている。緑色光用光変調装置400Gと合成光学系500との間には、射出側偏光板が配置されている。青色光用光変調装置400Bと合成光学系500との間には、射出側偏光板が配置されている。   Although not shown, an incident-side polarizing plate is disposed between the field lens 300R and the red light light modulation device 400R. An incident side polarizing plate is disposed between the field lens 300G and the green light modulation device 400G. An incident-side polarizing plate is disposed between the field lens 300B and the blue light modulator 400B. An exit-side polarizing plate is disposed between the red light modulation device 400R and the combining optical system 500. An exit-side polarizing plate is disposed between the green light modulation device 400G and the synthesis optical system 500. An emission-side polarizing plate is disposed between the blue light modulator 400B and the combining optical system 500.

合成光学系500は、赤色光用光変調装置400R、緑色光用光変調装置400G、青色光用光変調装置400Bから射出された各画像光を合成する。合成光学系500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなしたクロスダイクロイックプリズムから構成され、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面に誘電体多層膜が設けられている。   The synthesizing optical system 500 synthesizes each image light emitted from the light modulator for red light 400R, the light modulator for green light 400G, and the light modulator for blue light 400B. The synthesizing optical system 500 includes a cross dichroic prism having a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is provided at a substantially X-shaped interface in which the right-angle prisms are bonded together. ing.

合成光学系500から射出された画像光は、投射光学系600によってスクリーンSCR上に拡大投射される。   The image light emitted from the combining optical system 500 is enlarged and projected on the screen SCR by the projection optical system 600.

ここで、通常のアフォーカル光学系からなる光線束縮小光学系、すなわち、孔を有していない凸レンズおよび孔を有していない凹レンズからなる光線束縮小光学系を備えた比較例の照明装置を考える。
比較例の照明装置において、青色光LB、緑色光LGおよび赤色光LRのそれぞれは、光線束縮小光学系によって互いに同じ縮小倍率で縮小され、集光レンズに入射する。したがって、緑色光LGおよび赤色光LRは、青色光LBよりも太い状態で集光レンズに入射し、集光レンズによって集光されて拡散板に入射する。よって、緑色光LGおよび赤色光LRの各々が拡散板に入射する際の入射角の分布範囲は、青色光LBが拡散板に入射する際の入射角の分布範囲よりも広い。全ての色光が共通の拡散板に入射するため、入射角の分布範囲を反映して、緑色光LGおよび赤色光LRが拡散板から射出される際の拡散角は、青色光LBが拡散板から射出される際の拡散角よりも大きくなる。
Here, an illumination device of a comparative example provided with a light bundle reduction optical system composed of a normal afocal optical system, that is, a light bundle reduction optical system composed of a convex lens without a hole and a concave lens without a hole. Think.
In the illumination device of the comparative example, each of the blue light LB, the green light LG, and the red light LR is reduced by the light bundle reduction optical system at the same reduction magnification and enters the condenser lens. Therefore, the green light LG and the red light LR are incident on the condensing lens in a state of being thicker than the blue light LB, and are collected by the condensing lens and incident on the diffusion plate. Therefore, the distribution range of the incident angle when each of the green light LG and the red light LR is incident on the diffusion plate is wider than the distribution range of the incident angle when the blue light LB is incident on the diffusion plate. Since all the color lights are incident on a common diffuser plate, the diffuse angle when the green light LG and the red light LR are emitted from the diffuser plate reflects the distribution range of the incident angles, and the blue light LB is from the diffuser plate. It becomes larger than the diffusion angle at the time of injection.

このように、比較例の照明装置では、拡散角が互いに異なる複数の色光がインテグレーター光学系等の後段の光学系に入射することに起因して、色ムラが生じる虞がある。   As described above, in the illumination device of the comparative example, color unevenness may occur due to a plurality of color lights having different diffusion angles entering a subsequent optical system such as an integrator optical system.

これに対し、本実施形態の照明装置700では、上述したように、緑色光LGおよび赤色光LRの太さは光線束縮小光学系720の作用を受けて縮小されるが、青色光LBの太さは変わらない。その結果、光線束縮小光学系720の後段における青色光LBの太さと緑色光LGの太さとの差は、光線束縮小光学系720の前段における太さの差よりも小さい。同様に、光線束縮小光学系720の後段における青色光LBの太さと赤色光LRの太さとの差は、光線束縮小光学系720の前段における太さの差よりも小さい。   On the other hand, in the illumination device 700 of the present embodiment, as described above, the thicknesses of the green light LG and the red light LR are reduced by the action of the light bundle reduction optical system 720, but the thickness of the blue light LB is reduced. That does not change. As a result, the difference between the thickness of the blue light LB and the thickness of the green light LG at the subsequent stage of the light beam reducing optical system 720 is smaller than the difference of the thickness at the previous stage of the light beam reducing optical system 720. Similarly, the difference between the thickness of the blue light LB and the thickness of the red light LR in the subsequent stage of the light beam reduction optical system 720 is smaller than the difference in thickness in the previous stage of the light beam reduction optical system 720.

本発明者は、本実施形態の光線束縮小光学系720の作用を実証するためのシミュレーションを行った。本実施形態の照明装置700と比較例の照明装置とにおいて、光線束縮小光学系の後段での各光の太さを比較した。
図5は、本実施形態の照明装置700において、光線束縮小光学系720の後段における光の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図6は、比較例の照明装置において、光線束縮小光学系の後段における光の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。
The inventor performed a simulation for demonstrating the operation of the light beam reduction optical system 720 of the present embodiment. In the illumination device 700 of this embodiment and the illumination device of the comparative example, the thickness of each light in the latter stage of the light bundle reduction optical system was compared.
FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of the illuminance distribution of the light in the latter stage of the light beam reducing optical system 720 in the illumination device 700 of the present embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of the illuminance distribution of light in the latter stage of the light bundle reducing optical system in the illumination device of the comparative example.

比較例の照明装置においては、中心部の半導体レーザーから射出された1本の青色光線、周辺部の複数の半導体レーザーから射出された3本の緑色光線および3本の赤色光線の全てが光線束縮小光学系の凸レンズと凹レンズを透過して、光線束縮小光学系の縮小作用を受ける。そのため、図6に示すように、青色光、緑色光および赤色光が同じ縮小倍率で縮小される結果、青色光、緑色光および赤色光の太さは概ね同じ程度となる。   In the illumination device of the comparative example, one blue light beam emitted from the semiconductor laser in the central portion, three green light rays and three red light rays emitted from the plurality of semiconductor lasers in the peripheral portion are all light bundles. The light passes through the convex lens and the concave lens of the reduction optical system and is subjected to the reduction action of the light bundle reduction optical system. Therefore, as shown in FIG. 6, as a result of the blue light, the green light, and the red light being reduced at the same reduction magnification, the thicknesses of the blue light, the green light, and the red light are approximately the same.

これに対して、本実施形態の照明装置700においては、緑色光LGおよび赤色光LRは比較例の照明装置と同じ縮小倍率で縮小されるが、青色光LBは縮小されない。そのため、図5に示すように、中心部に位置する青色光LBの太さが図6に示す比較例の照明装置の場合に比べて十分に太くなり、青色光LBの太さと緑色光LGの太さとの差と、青色光LBの太さと赤色光LRの太さとの差とが小さくなる。   On the other hand, in the illumination device 700 of the present embodiment, the green light LG and the red light LR are reduced at the same reduction ratio as that of the illumination device of the comparative example, but the blue light LB is not reduced. Therefore, as shown in FIG. 5, the thickness of the blue light LB located at the center is sufficiently thick compared to the case of the illumination device of the comparative example shown in FIG. 6, and the thickness of the blue light LB and the green light LG The difference between the thickness and the difference between the thickness of the blue light LB and the thickness of the red light LR is reduced.

この場合、青色光LBと緑色光LGおよび赤色光LRとで拡散板741に入射する際の入射角の分布範囲の差が小さくなるため、各色光が拡散板741から射出される際の拡散角の差も小さくなる。このように、本実施形態の照明装置700によれば、互いに異なる太さの色光に対して共通の拡散板741を用いても、従来と比べて拡散後の色毎の光線束の太さの差を小さくすることができ、照明に適した光を得ることができる。そのため、拡散角の差が小さい色光LB,LG,LRをインテグレーター光学系780等の後段の光学系に入射させることができ、色ムラを低減することができる。   In this case, since the difference in the distribution range of the incident angles when the blue light LB, the green light LG, and the red light LR are incident on the diffusion plate 741 is small, the diffusion angle when each color light is emitted from the diffusion plate 741. The difference is also reduced. As described above, according to the illumination device 700 of the present embodiment, even if the common diffuser plate 741 is used for color lights having different thicknesses, the thickness of the light bundle for each color after diffusion is larger than that of the conventional case. The difference can be reduced, and light suitable for illumination can be obtained. Therefore, the color lights LB, LG, and LR having a small difference in the diffusion angle can be incident on the subsequent optical system such as the integrator optical system 780, and color unevenness can be reduced.

また、一般的な光線束縮小光学系を備えた比較例の照明装置において、複数の色光の拡散角の違いを小さくする手段として、拡散力が互いに異なる複数の拡散板を各色光の光路毎に備える構成が考えられる。ところが、この構成を採用した場合、部品点数の増大、照明装置の大型化等の不具合が生じる。これに対して、本実施形態の照明装置700においては、全ての色光で1つの拡散板741を共用することができるため、上記の不具合が生じることがない。   Further, in the illumination device of the comparative example having a general light bundle reduction optical system, as means for reducing the difference in the diffusion angle of the plurality of color lights, a plurality of diffusion plates having different diffusing forces are provided for each light path of each color light. A configuration to be provided can be considered. However, when this configuration is adopted, problems such as an increase in the number of parts and an increase in the size of the lighting device occur. On the other hand, in the illuminating device 700 of this embodiment, since one diffuser plate 741 can be shared by all the color lights, the above-described problems do not occur.

また、本実施形態の照明装置700においては、青色光LBが凸レンズ721の孔721hおよび凹レンズ722の孔722hの内部を通過する。そのため、凸レンズ721および凹レンズ722の表面反射による青色光LBの損失をなくすことができる。   In the illumination device 700 of this embodiment, the blue light LB passes through the hole 721h of the convex lens 721 and the hole 722h of the concave lens 722. Therefore, the loss of the blue light LB due to the surface reflection of the convex lens 721 and the concave lens 722 can be eliminated.

また、本実施形態の光源装置710においては、発光効率が比較的低い緑色半導体レーザー711Gおよび赤色半導体レーザー711Rの各々の個数は、発光効率が比較的高い青色半導体レーザー711Bの個数よりも多い。これにより、各色の半導体レーザーの個数が互いに等しい場合に比べて、光源装置710から射出される光の色バランスを取りやすい。   Further, in the light source device 710 of the present embodiment, the number of each of the green semiconductor laser 711G and the red semiconductor laser 711R having relatively low emission efficiency is larger than the number of the blue semiconductor laser 711B having relatively high emission efficiency. This makes it easier to balance the color of light emitted from the light source device 710 than when the number of semiconductor lasers of each color is the same.

また、本実施形態の光源装置710においては、1個の青色半導体レーザー711B、3個の緑色半導体レーザー711G、および3個の赤色半導体レーザー711Rからなる7個の半導体レーザーそれぞれが互いに隣り合う半導体レーザーと接するように配置されているため、光源装置710の小型化を図ることができる。   Further, in the light source device 710 of this embodiment, each of the seven semiconductor lasers including one blue semiconductor laser 711B, three green semiconductor lasers 711G, and three red semiconductor lasers 711R is adjacent to each other. Therefore, the light source device 710 can be reduced in size.

透過型の拡散素子は後方散乱のために光損失が大きい。ところが、本実施形態の拡散板741は反射型のため、光損失が小さく、さらに、照明装置700を小型化することができる。   A transmission type diffusing element has a large light loss due to backscattering. However, since the diffusion plate 741 of the present embodiment is a reflection type, light loss is small, and the lighting device 700 can be downsized.

本実施形態のプロジェクター10は、上記の照明装置700を備えているため、色ムラの少ない画像を投射することができる。   Since the projector 10 of the present embodiment includes the illumination device 700 described above, an image with little color unevenness can be projected.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図7を用いて説明する。
第2実施形態の照明装置の基本構成は第1実施形態と同様であり、光線束縮小光学系の構成が第1実施形態と異なる。そのため、照明装置全体の説明は省略し、光線束縮小光学系についてのみ説明する。
図7は、第2実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
図7において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図7においても、図2と同様、偏光分離素子の図示を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the illumination device of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the light bundle reduction optical system is different from that of the first embodiment. Therefore, description of the whole illuminating device is abbreviate | omitted and only a light beam reduction optical system is demonstrated.
FIG. 7 is an enlarged view of a main part of the illumination device of the second embodiment.
In FIG. 7, the same reference numerals are given to the same components as those used in the first embodiment, and the description will be omitted. Also in FIG. 7, the polarization separation element is not shown in the same manner as in FIG.

図7に示すように、本実施形態の照明装置702において、光線束縮小光学系724は、凸レンズ725と凹レンズ726とを含むアフォーカル光学系で構成されている。凸レンズ725は、レンズパワーがゼロの第1の領域725aを有し、凸レンズ725のレンズ面は第1の領域725aにおいて平坦である。凹レンズ726は、レンズパワーがゼロの第2の領域726aを有し、凹レンズ726のレンズ面は第2の領域726aにおいて平坦である。   As shown in FIG. 7, in the illumination device 702 of the present embodiment, the light bundle reduction optical system 724 is configured by an afocal optical system including a convex lens 725 and a concave lens 726. The convex lens 725 has a first region 725a where the lens power is zero, and the lens surface of the convex lens 725 is flat in the first region 725a. The concave lens 726 has a second region 726a in which the lens power is zero, and the lens surface of the concave lens 726 is flat in the second region 726a.

光線束縮小光学系724は、青色光LBが凸レンズ725の第1の領域725aと凹レンズ726の第2の領域726aとを通過するように設けられている。また、光線束縮小光学系724は、緑色光LGおよび赤色光LRが凸レンズ725のうち第1の領域725a以外の部分と凹レンズ726のうち第2の領域726a以外の部分とを通過するように設けられている。   The light bundle reduction optical system 724 is provided so that the blue light LB passes through the first region 725 a of the convex lens 725 and the second region 726 a of the concave lens 726. The light bundle reduction optical system 724 is provided so that the green light LG and the red light LR pass through a portion of the convex lens 725 other than the first region 725a and a portion of the concave lens 726 other than the second region 726a. It has been.

このように、青色光LBは、凸レンズ725の第1の領域725aと凹レンズ726の第2の領域726aとを通過するため、光線束縮小光学系724の縮小作用を受けず、光線束縮小光学系724の前段と後段とで太さが変化しない。これに対して、緑色光LGおよび赤色光LRは、凸レンズ725のうち第1の領域725a以外の部分と凹レンズ726のうち第2の領域726a以外の部分とを通過するため、光線束縮小光学系724の縮小作用を受ける。そのため、緑色光LGおよび赤色光LRそれぞれの太さは光線束縮小光学系724によって縮小される。すなわち、光線束縮小光学系724の緑色光LGおよび赤色光LRに対する縮小倍率は、光線束縮小光学系724の青色光LBに対する縮小倍率よりも大きい。
照明装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
Thus, since the blue light LB passes through the first region 725a of the convex lens 725 and the second region 726a of the concave lens 726, it is not subjected to the reduction action of the light bundle reduction optical system 724, and the light bundle reduction optical system. The thickness does not change between the front stage and the rear stage of 724. On the other hand, since the green light LG and the red light LR pass through a portion of the convex lens 725 other than the first region 725a and a portion of the concave lens 726 other than the second region 726a, the light bundle reducing optical system. 724 is subjected to a reduction action. Therefore, the thickness of each of the green light LG and the red light LR is reduced by the light bundle reduction optical system 724. That is, the reduction magnification of the light bundle reduction optical system 724 with respect to the green light LG and the red light LR is larger than the reduction magnification of the light bundle reduction optical system 724 with respect to the blue light LB.
Other configurations of the illumination device are the same as those in the first embodiment.

本実施形態においても、照明に適した光が得られる照明装置を実現できる、色ムラの少ない画像を投射可能なプロジェクターを実現できる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。   Also in this embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained, such as an illumination device capable of obtaining light suitable for illumination and a projector capable of projecting an image with little color unevenness.

また、本実施形態の場合、凸レンズ725および凹レンズ726のレンズ面の一部を平坦に加工することにより、レンズパワーがゼロの第1の領域725aおよび第2の領域726aを形成している。そのため、レンズの孔開け加工を行う必要がなく、凸レンズ725および凹レンズ726を容易に製造することができる。   In the case of this embodiment, the first region 725a and the second region 726a having zero lens power are formed by processing part of the lens surfaces of the convex lens 725 and the concave lens 726 to be flat. Therefore, it is not necessary to drill the lens, and the convex lens 725 and the concave lens 726 can be easily manufactured.

[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図8を用いて説明する。
第3実施形態の照明装置の基本構成は第1実施形態と同様であり、光線束縮小光学系の構成が第1実施形態と異なる。そのため、照明装置全体の説明は省略し、光線束縮小光学系についてのみ説明する。
図8は、第3実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
図8において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図8においても、図2と同様、偏光分離素子の図示を省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the illumination device of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the light bundle reduction optical system is different from that of the first embodiment. Therefore, description of the whole illuminating device is abbreviate | omitted and only a light beam reduction optical system is demonstrated.
FIG. 8 is an enlarged view of a main part of the illumination device of the third embodiment.
In FIG. 8, the same components as those used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Also in FIG. 8, illustration of a polarization separation element is abbreviate | omitted similarly to FIG.

図8に示すように、本実施形態の照明装置706において、光線束縮小光学系728は、凸レンズ721(第1のレンズ)と凸レンズ729(第2のレンズ)とを含むアフォーカル光学系で構成されている。凸レンズ721は、正のレンズパワーを持つが、レンズパワーがゼロの第1の領域721aを有している。凸レンズ721は、第1の領域721aにおいて凸レンズ721を貫通する孔721hを有している。凸レンズ729は、正のレンズパワーを持つが、レンズパワーがゼロの第2の領域729aを有している。凸レンズ729は、第2の領域729aにおいて凸レンズ729を貫通する孔729hを有している。   As shown in FIG. 8, in the illumination device 706 of the present embodiment, the light bundle reduction optical system 728 is configured by an afocal optical system including a convex lens 721 (first lens) and a convex lens 729 (second lens). Has been. The convex lens 721 has a first region 721a having positive lens power but zero lens power. The convex lens 721 has a hole 721h that passes through the convex lens 721 in the first region 721a. The convex lens 729 has a second region 729a having positive lens power but zero lens power. The convex lens 729 has a hole 729h that passes through the convex lens 729 in the second region 729a.

光線束縮小光学系728は、青色光LBが凸レンズ721の第1の領域721aと凸レンズ729の第2の領域729aとを通過するように設けられている。また、光線束縮小光学系728は、緑色光LGおよび赤色光LRが凸レンズ721のうち第1の領域721a以外の部分と凸レンズ729のうち第2の領域729a以外の部分とを通過するように設けられている。   The light bundle reduction optical system 728 is provided so that the blue light LB passes through the first region 721a of the convex lens 721 and the second region 729a of the convex lens 729. The light bundle reduction optical system 728 is provided so that the green light LG and the red light LR pass through a portion of the convex lens 721 other than the first region 721a and a portion of the convex lens 729 other than the second region 729a. It has been.

このように、青色光LBは、凸レンズ721の第1の領域721aと凸レンズ729の第2の領域729aとを通過するため、光線束縮小光学系728の縮小作用を受けず、光線束縮小光学系728の前段と後段とで太さが変化しない。これに対して、緑色光LGおよび赤色光LRは、凸レンズ721のうち第1の領域721a以外の部分と凸レンズ729のうち第2の領域729a以外の部分とを通過するため、光線束縮小光学系728の縮小作用を受ける。そのため、緑色光LGおよび赤色光LRそれぞれの太さは光線束縮小光学系728によって縮小される。すなわち、光線束縮小光学系728の緑色光LGおよび赤色光LRに対する縮小倍率は、光線束縮小光学系728の青色光LBに対する縮小倍率よりも大きい。
照明装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
Thus, since the blue light LB passes through the first region 721a of the convex lens 721 and the second region 729a of the convex lens 729, it is not subjected to the reduction action of the light bundle reduction optical system 728, and the light bundle reduction optical system. The thickness does not change between the former stage and the latter stage of 728. On the other hand, the green light LG and the red light LR pass through a portion of the convex lens 721 other than the first region 721a and a portion of the convex lens 729 other than the second region 729a. 728 is subjected to the reduction action. Therefore, the thickness of each of the green light LG and the red light LR is reduced by the light beam reduction optical system 728. That is, the reduction magnification of the light bundle reduction optical system 728 for the green light LG and the red light LR is larger than the reduction magnification of the light bundle reduction optical system 728 for the blue light LB.
Other configurations of the illumination device are the same as those in the first embodiment.

本実施形態においても、照明に適した光が得られる照明装置を実現できる、色ムラの少ない画像を投射可能なプロジェクターを実現できる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。   Also in this embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained, such as an illumination device capable of obtaining light suitable for illumination and a projector capable of projecting an image with little color unevenness.

[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について、図9を用いて説明する。
第4実施形態の照明装置の基本構成は第1実施形態と同様であり、光線束縮小光学系の構成が第1実施形態と異なる。そのため、照明装置全体の説明は省略し、光線束縮小光学系についてのみ説明する。
図9は、第4実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
図9において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図9においても、図2と同様、偏光分離素子の図示を省略する。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the illumination device of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the light bundle reduction optical system is different from that of the first embodiment. Therefore, description of the whole illuminating device is abbreviate | omitted and only a light beam reduction optical system is demonstrated.
FIG. 9 is an enlarged view of a main part of the illumination device of the fourth embodiment.
9, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 1 used in 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted. Also in FIG. 9, the polarization separation element is not shown in the same manner as in FIG.

図9に示すように、本実施形態の照明装置704において、光線束縮小光学系820は、緑色光LG(第2のサブ光線束)および赤色光LR(第3のサブ光線束)を反射させる凹面鏡821と、凹面鏡821で反射された緑色光LGおよび赤色光LRを反射させる凸面鏡822と、を含んでいる。   As shown in FIG. 9, in the illumination device 704 of the present embodiment, the light bundle reduction optical system 820 reflects green light LG (second sub light bundle) and red light LR (third sub light bundle). A concave mirror 821 and a convex mirror 822 that reflects the green light LG and the red light LR reflected by the concave mirror 821 are included.

凹面鏡821は、反射面821rが複数の緑色半導体レーザー711Gおよび複数の赤色半導体レーザー711Rの各々から射出された複数の緑色光線LG1および複数の赤色光線LR1の光路上に位置するように設けられている。反射面821rは、凹面鏡821の凹面(光源装置710に対向する面)に設けられていることが望ましい。   The concave mirror 821 is provided such that the reflecting surface 821r is positioned on the optical path of the plurality of green light beams LG1 and the plurality of red light beams LR1 emitted from each of the plurality of green semiconductor lasers 711G and the plurality of red semiconductor lasers 711R. . The reflecting surface 821r is desirably provided on the concave surface of the concave mirror 821 (the surface facing the light source device 710).

凹面鏡821は、光軸AX1に沿って見たときの形状が、青色光LBの光路に対応する孔821hを有する円環状をなしている。つまり、青色光LBの光路上には反射面821rが設けられていない。これにより、凹面鏡821は、緑色光LGおよび赤色光LRを反射させ、青色光LBを通過させる。なお、凹面鏡821は、必ずしも青色光LBの光路に対応する孔821hを有していなくてもよく、青色光LBの光路に対応する部分に透光性部材が設けられていてもよい。   The concave mirror 821 has an annular shape having a hole 821h corresponding to the optical path of the blue light LB when viewed along the optical axis AX1. That is, the reflecting surface 821r is not provided on the optical path of the blue light LB. Accordingly, the concave mirror 821 reflects the green light LG and the red light LR and allows the blue light LB to pass therethrough. The concave mirror 821 does not necessarily have the hole 821h corresponding to the optical path of the blue light LB, and a translucent member may be provided in a portion corresponding to the optical path of the blue light LB.

凸面鏡822は、透光性部材823と、波長選択膜824と、反射防止膜825と、を備えている。透光性部材823は、例えばガラス等の透光性材料で構成され、凸面を含む第1面823aと、凹面を含む第2面823bと、を有している。第2面823bは、第1面823aと対向している。波長選択膜824は、透光性部材823の第1面823aの全域に設けられている。波長選択膜824は、青色光LBを透過させるとともに緑色光LGおよび赤色光LRを反射させる特性を有している。また、反射防止膜825は、透光性部材823の第2面823bに設けられている。なお、波長選択膜824は、透光性部材823の第2面823bに設けられていてもよい。   The convex mirror 822 includes a translucent member 823, a wavelength selection film 824, and an antireflection film 825. The translucent member 823 is made of a translucent material such as glass, for example, and has a first surface 823a including a convex surface and a second surface 823b including a concave surface. The second surface 823b is opposed to the first surface 823a. The wavelength selection film 824 is provided over the entire first surface 823 a of the translucent member 823. The wavelength selection film 824 has characteristics of transmitting the blue light LB and reflecting the green light LG and the red light LR. The antireflection film 825 is provided on the second surface 823 b of the translucent member 823. Note that the wavelength selection film 824 may be provided on the second surface 823b of the translucent member 823.

凸面鏡822は、青色光LBを透過させる光透過領域822tを有している。本実施形態の場合、波長選択膜824が透光性部材823の第1面の全域に設けられており、光透過領域822tと光透過領域822t以外の領域とで凸面鏡822の構成の違いはない。したがって、凸面鏡822のうち、青色光LBが透過する部分を光透過領域822tと称する。透光性部材823は、光透過領域822tにおいてゼロのレンズパワーを有する。なお、波長選択膜824が透光性部材823の第1面のうち、光透過領域822tを除く領域のみに設けられていてもよい。もしくは、凸面鏡822は、凹面鏡821と同様、透光性部材823の光透過領域822tに対応する部分に孔が設けられていてもよい。   The convex mirror 822 has a light transmission region 822t that transmits the blue light LB. In the present embodiment, the wavelength selection film 824 is provided over the entire first surface of the translucent member 823, and there is no difference in the configuration of the convex mirror 822 between the light transmission region 822t and a region other than the light transmission region 822t. . Therefore, a portion of the convex mirror 822 that transmits the blue light LB is referred to as a light transmission region 822t. The translucent member 823 has zero lens power in the light transmission region 822t. Note that the wavelength selection film 824 may be provided only in a region of the first surface of the translucent member 823 excluding the light transmission region 822t. Alternatively, the convex mirror 822 may be provided with a hole in a portion corresponding to the light transmission region 822t of the translucent member 823, like the concave mirror 821.

光線束縮小光学系820において、青色光LBは、凸面鏡822の光透過領域822tを透過し、位相差板761、集光レンズ771を順次透過して拡散板741に入射する。また、緑色光LGおよび赤色光LRは、凹面鏡821の反射面821rで反射し、凸面鏡822の波長選択膜824で反射し、位相差板761、集光レンズ771を順次透過して拡散板741に入射する。このように、光線束縮小光学系820は、光透過領域822tを透過した青色光LBと、凸面鏡822で反射された緑色光LGおよび赤色光LRと、が拡散板741に入射するように設けられている。   In the light beam reduction optical system 820, the blue light LB passes through the light transmission region 822 t of the convex mirror 822, sequentially passes through the phase difference plate 761 and the condenser lens 771, and enters the diffusion plate 741. The green light LG and the red light LR are reflected by the reflecting surface 821r of the concave mirror 821, reflected by the wavelength selection film 824 of the convex mirror 822, and sequentially transmitted through the phase difference plate 761 and the condensing lens 771 to the diffusion plate 741. Incident. As described above, the light bundle reduction optical system 820 is provided so that the blue light LB transmitted through the light transmission region 822t and the green light LG and the red light LR reflected by the convex mirror 822 are incident on the diffusion plate 741. ing.

光線束縮小光学系820の緑色光LGおよび赤色光LRに対する縮小倍率は、光線束縮小光学系820の青色光LBに対する縮小倍率よりも大きい。そのため、光線束縮小光学系820の後段における青色光LBの太さと緑色光LGの太さとの差は、光線束縮小光学系820の前段における太さの差よりも小さい。同様に、光線束縮小光学系820の後段における青色光LBの太さと赤色光LRの太さとの差は、光線束縮小光学系820の前段における太さの差よりも小さい。   The reduction magnification of the light bundle reduction optical system 820 with respect to the green light LG and the red light LR is larger than the reduction magnification of the light bundle reduction optical system 820 with respect to the blue light LB. Therefore, the difference between the thickness of the blue light LB and the thickness of the green light LG in the subsequent stage of the light bundle reducing optical system 820 is smaller than the difference in the thickness in the previous stage of the light bundle reducing optical system 820. Similarly, the difference between the thickness of the blue light LB and the thickness of the red light LR at the subsequent stage of the light beam reducing optical system 820 is smaller than the difference of the thickness at the previous stage of the light beam reducing optical system 820.

凸面鏡822の光透過領域822tに対応する部分が透光性部材823で構成されている場合、光透過領域822tにおける第1面823aの曲率と光透過領域822tにおける第2面823bの曲率とを適切に設計することにより、平行光として入射した青色光LBの太さを、平行度を保ったまま拡大することができる。これにより、青色光LBの太さと緑色光LGや赤色光LRの太さとの差をさらに小さくすることができる。   When the portion corresponding to the light transmission region 822t of the convex mirror 822 is configured by the light transmissive member 823, the curvature of the first surface 823a in the light transmission region 822t and the curvature of the second surface 823b in the light transmission region 822t are appropriately set. By designing as above, the thickness of the blue light LB incident as parallel light can be enlarged while maintaining the parallelism. Thereby, the difference between the thickness of the blue light LB and the thickness of the green light LG and the red light LR can be further reduced.

本実施形態においても、照明に適した光が得られる照明装置を実現できる、色ムラの少ない画像を投射可能なプロジェクターを実現できる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。   Also in this embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained, such as an illumination device capable of obtaining light suitable for illumination and a projector capable of projecting an image with little color unevenness.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、1個の青色半導体レーザーと、3個の緑色半導体レーザーと、3個の赤色半導体レーザーと、を備えた光源装置を例示したが、各半導体レーザーの個数はこれに限定されない。例えば、光源装置は、複数の青色半導体レーザーを備えていてもよい。その場合、複数の緑色半導体レーザーおよび複数の赤色半導体レーザーは、複数の青色半導体レーザーから射出された複数の青色光からなる光束全体の中心軸の周りに、回転対称に設けられていればよい。もしくは、同色の半導体レーザーは、必ずしも回転対称に配置されていなくてもよく、例えば互いに直交する2方向に格子状に配置されていてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the light source device including one blue semiconductor laser, three green semiconductor lasers, and three red semiconductor lasers is illustrated, but the number of semiconductor lasers is not limited to this. . For example, the light source device may include a plurality of blue semiconductor lasers. In that case, the plurality of green semiconductor lasers and the plurality of red semiconductor lasers only need to be provided rotationally symmetrically around the central axis of the entire light beam composed of the plurality of blue light beams emitted from the plurality of blue semiconductor lasers. Or the semiconductor laser of the same color does not necessarily need to be arrange | positioned at rotational symmetry, for example, may be arrange | positioned at the grid | lattice form in two directions orthogonal to each other.

また、上記実施形態では、光の色が互いに異なる3種の半導体レーザーを有する光源装置を備えた照明装置の例を挙げたが、本発明は、光の色が互いに異なる少なくとも2色の半導体レーザーを有する光源装置を備えた照明装置に適用が可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the example of the illuminating device provided with the light source device which has three types of semiconductor lasers from which the color of light mutually differs was given, this invention is a semiconductor laser of at least 2 colors from which the color of light differs from each other The present invention can be applied to an illumination device including a light source device having

上記実施形態では、光線束縮小光学系の第1のサブ光線束に対する縮小倍率が1であり、第1のサブ光線束(青色光)が光線束縮小光学系を通過しても縮小されない例を挙げたが、光線束縮小光学系の第1のサブ光線束に対する縮小倍率が1より大きく、第1のサブ光線束が光線束縮小光学系を通過した際に縮小される構成となっていてもよい。その場合でも、光線束縮小光学系の第2のサブ光線束に対する縮小倍率が第1のサブ光線束に対する縮小倍率よりも大きい関係を満たしていればよい。   In the above embodiment, the reduction ratio of the light bundle reduction optical system with respect to the first sub light bundle is 1, and the first sub light bundle (blue light) is not reduced even when it passes through the light bundle reduction optical system. Although the reduction magnification with respect to the first sub light bundle of the light bundle reduction optical system is larger than 1, the first sub light bundle may be reduced when it passes through the light bundle reduction optical system. Good. Even in this case, it is only necessary that the reduction magnification for the second sub-beam bundle of the light bundle reduction optical system satisfies the relationship larger than the reduction magnification for the first sub-beam bundle.

上記実施形態では、拡散素子として、モーターによって回転可能とされた拡散板の例を挙げたが、モーターを備えていない固定型の拡散板が用いられてもよい。また、上記実施形態で例示した光源装置、照明装置、およびプロジェクターの各構成要素の数、配置、形状、材料、寸法等については、適宜変更が可能である。   In the above embodiment, an example of a diffusion plate that can be rotated by a motor has been described as the diffusion element. However, a fixed diffusion plate that does not include a motor may be used. In addition, the number, arrangement, shape, material, size, and the like of each component of the light source device, the illumination device, and the projector exemplified in the above embodiment can be changed as appropriate.

上記実施形態では、3つの光変調装置を備えるプロジェクターを例示したが、一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, a projector including three light modulation devices has been exemplified. However, the present invention can also be applied to a projector that displays a color image with a single light modulation device. A digital mirror device may be used as the light modulation device.

また、上記実施形態では、本発明による光源装置および照明装置をプロジェクターに応用する例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置あるいは照明装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用することができる。   In the above embodiment, an example in which the light source device and the illumination device according to the present invention are applied to a projector has been shown, but the present invention is not limited to this. The light source device or the lighting device according to the present invention can also be applied to a lighting fixture such as an automobile headlight.

10…プロジェクター、400B…青色光用光変調装置、400G…緑色光用光変調装置、400R…赤色光用光変調装置、600…投射光学系、700,702,704,706…照明装置、710…光源装置、711B…青色半導体レーザー(第1の発光装置)、711G…緑色半導体レーザー(第2の発光装置)、711R…赤色半導体レーザー(第3の発光装置)、720,724,728,820…光線束縮小光学系、721,725…凸レンズ(第1のレンズ)、721a,725a…第1の領域、721h,722h,729h…孔、722,726…凹レンズ(第2のレンズ)、722a,726a,729a…第2の領域、729…凸レンズ(第2のレンズ)、741…拡散板(拡散素子)、821…凹面鏡、822…凸面鏡、822t…光透過領域、823…透光性部材、824…波長選択膜、825…反射防止膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projector, 400B ... Light modulation device for blue light, 400G ... Light modulation device for green light, 400R ... Light modulation device for red light, 600 ... Projection optical system, 700, 702, 704, 706 ... Illumination device, 710 ... Light source device, 711B ... Blue semiconductor laser (first light emitting device), 711G ... Green semiconductor laser (second light emitting device), 711R ... Red semiconductor laser (third light emitting device), 720, 724, 728, 820 ... Light bundle reduction optical system, 721, 725 ... convex lens (first lens), 721a, 725a ... first region, 721h, 722h, 729h ... hole, 722, 726 ... concave lens (second lens), 722a, 726a , 729a ... second region, 729 ... convex lens (second lens), 741 ... diffusing plate (diffusing element), 821 ... concave mirror, 822 ... convex Mirror, 822t ... light transmitting area, 823 ... light-transmitting member, 824 ... wavelength selection film, 825 ... antireflection film.

Claims (10)

少なくとも一つの第1の発光装置と複数の第2の発光装置とを備え、前記少なくとも一つの第1の発光装置から射出された第1の色の第1のサブ光線束と、前記複数の第2の発光装置から射出された前記第1の色とは異なる第2の色の第2のサブ光線束と、を含む光線束を射出する光源装置と、
前記光線束が入射する光線束縮小光学系と、
前記光線束縮小光学系の後段に設けられた拡散素子と、を備え、
前記光線束縮小光学系の前段において、前記第2のサブ光線束は、前記第1のサブ光線束よりも太く、
前記光線束縮小光学系の前記第2のサブ光線束に対する縮小倍率は、前記光線束縮小光学系の前記第1のサブ光線束に対する縮小倍率よりも大きい、照明装置。
At least one first light-emitting device and a plurality of second light-emitting devices, a first sub-beam of a first color emitted from the at least one first light-emitting device, and the plurality of second light-emitting devices. A light source device that emits a light bundle including a second sub-light bundle of a second color different from the first color emitted from the two light emitting devices;
A light beam reduction optical system on which the light beam is incident;
A diffusing element provided at a subsequent stage of the light bundle reduction optical system,
In the previous stage of the light bundle reduction optical system, the second sub light bundle is thicker than the first sub light bundle,
The illumination device, wherein a reduction magnification of the light bundle reduction optical system with respect to the second sub light bundle is larger than a reduction magnification of the light bundle reduction optical system with respect to the first sub light bundle.
前記光線束縮小光学系は、正のレンズパワーを持つ第1のレンズと、第2のレンズと、を含み、
前記第1のレンズは、レンズパワーがゼロの第1の領域を有し、
前記第2のレンズは、レンズパワーがゼロの第2の領域を有し、
前記光線束縮小光学系は、前記第1のサブ光線束が前記第1の領域と前記第2の領域とを通過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 light bundle reduction optical system includes a first lens having a positive lens power and a second lens,
The first lens has a first region where the lens power is zero;
The second lens has a second region where the lens power is zero,
The illumination device according to claim 1, wherein the light bundle reduction optical system is provided so that the first sub-light bundle passes through the first region and the second region.
前記第1のレンズは、前記第1の領域において前記第1のレンズを貫通する孔を有し、
前記第2のレンズは、前記第2の領域において前記第2のレンズを貫通する孔を有する、請求項2に記載の照明装置。
The first lens has a hole penetrating the first lens in the first region;
The lighting device according to claim 2, wherein the second lens has a hole penetrating the second lens in the second region.
前記第1のレンズのレンズ面は、前記第1の領域において平坦であり、
前記第2のレンズのレンズ面は、前記第2の領域において平坦である、請求項2に記載の照明装置。
The lens surface of the first lens is flat in the first region,
The lighting device according to claim 2, wherein a lens surface of the second lens is flat in the second region.
前記光線束縮小光学系は、前記第2のサブ光線束を反射させる凹面鏡と、前記凹面鏡で反射された前記第2のサブ光線束を反射させる凸面鏡と、を含み、
前記凸面鏡は、前記第1のサブ光線束を透過させる光透過領域を有し、
前記光線束縮小光学系は、前記光透過領域を透過した前記第1のサブ光線束と、前記凸面鏡で反射された前記第2のサブ光線束と、が前記拡散素子に入射するように設けられた、請求項1に記載の照明装置。
The light bundle reduction optical system includes a concave mirror that reflects the second sub-light bundle, and a convex mirror that reflects the second sub-light bundle reflected by the concave mirror,
The convex mirror has a light transmission region that transmits the first sub-beam.
The light bundle reduction optical system is provided so that the first sub light bundle transmitted through the light transmission region and the second sub light bundle reflected by the convex mirror are incident on the diffusing element. The lighting device according to claim 1.
前記凸面鏡は、凸面を含む第1面と、凹面を含むとともに前記第1面と対向する第2面と、を有する透光性部材と、前記第1面または前記第2面に設けられた波長選択膜と、を備え、
前記波長選択膜は、前記第1のサブ光線束を透過させるとともに前記第2のサブ光線束を反射させる特性を有する、請求項5に記載の照明装置。
The convex mirror includes a translucent member having a first surface including a convex surface, a second surface including a concave surface and facing the first surface, and a wavelength provided on the first surface or the second surface. A selective membrane,
The lighting device according to claim 5, wherein the wavelength selection film has a characteristic of transmitting the first sub-beam and reflecting the second sub-beam.
前記透光性部材は、前記光透過領域においてゼロのレンズパワーを有する、請求項6に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 6, wherein the translucent member has zero lens power in the light transmission region. 前記波長選択膜は、前記第1面に設けられ、
前記第2面には、反射防止膜が設けられた、請求項6または請求項7に記載の照明装置。
The wavelength selective film is provided on the first surface,
The lighting device according to claim 6, wherein an antireflection film is provided on the second surface.
前記光線束の射出方向と平行に見て、前記複数の第2の発光装置は、前記少なくとも一つの第1の発光装置の周辺領域に設けられた、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の照明装置。   9. The device according to claim 1, wherein the plurality of second light emitting devices are provided in a peripheral region of the at least one first light emitting device when viewed in parallel with an emission direction of the light beam. The lighting device according to one item. 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクター。
The lighting device according to any one of claims 1 to 9,
A light modulation device that forms image light by modulating light from the illumination device according to image information; and
A projector comprising: a projection optical system that projects the image light.
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