JP2019101200A - Light source device and projection type video display device - Google Patents

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学 奥野
田中 孝明
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Abstract

To provide a light source device which can be miniaturized without decreasing the use efficiency of light.SOLUTION: The light source device includes a first light source unit which comprises a plurality of laser light sources arranged so as to emit light in a first direction, a first condenser lens which is arranged on the emission side of the light emitted from the first light source unit, a second light source unit which comprises a plurality of laser light sources arranged so as to emit the light in a second direction orthogonal to the direction of the light emitted from the first light source unit, a second condenser lens which is arranged on the emission side of the light emitted from the second light source unit, and a light synthesis member which has a light reflection part and a slit-like light transmission part. The light synthesis member is arranged so that the light emitted while converging from the first condenser lens is transmitted through the light transmission part and the light emitted while converging from the second condenser lens is reflected by the light reflection part in the same direction as the emission direction of the light transmitted through the light transmission part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、レーザ光源を使用した光源装置、およびそれを使用した投写型映像表示装置に関する。   The present disclosure relates to a light source device using a laser light source, and a projection type video display using the same.

特許文献1では、蛍光体を励起するための励起光を射出する複数のレーザ素子を含む第1の光源部と、第1の光源部とは異なる位置から励起光を射出する第2の光源部とを、合成する光合成部を有した、プロジェクタが開示されている。   In Patent Document 1, a first light source unit including a plurality of laser elements for emitting excitation light for exciting a phosphor, and a second light source unit for emitting excitation light from a position different from the first light source unit And a projector having a light combining unit that combines the light source and the light source.

特開2013−114980号公報JP, 2013-114980, A

本開示は、複数のレーザ光源を束ねた光源部を複数用いた場合に、光の利用効率を低下させることなく、光源部の大型化を抑制する光源装置及び投写型映像表示装置を提供する。   The present disclosure provides a light source device and a projection-type image display device that suppress an increase in the size of the light source unit without reducing the utilization efficiency of light when a plurality of light source units in which a plurality of laser light sources are bundled are used.

本開示における光源装置は、第1の方向に光が出射するように配列された複数のレーザ光源からなる第1の光源ユニットと、第1の光源ユニットから出射される光の出射側に配置された第1の集光レンズと、第1の光源ユニットから出射される光の方向とは直交する第2の方向に光が出射するように配列された複数のレーザ光源からなる第2の光源ユニットと、第2の光源ユニットから出射される光の出射側に配置された第2の集光レンズと、光反射部と、スリット状の光透過部とを有する光合成部材と、を備え、光合成部材は、第1の集光レンズから収束しつつ出射される光が光透過部を透過し、第2の集光レンズから収束しつつ出射される光が、光透過部を透過する光の出射方向と同方向に光反射部で反射するように配置されている。   The light source device in the present disclosure includes a first light source unit including a plurality of laser light sources arranged so as to emit light in a first direction, and a light emitting device disposed on the light emitting side of light emitted from the first light source unit. A second light source unit comprising a first condenser lens and a plurality of laser light sources arranged to emit light in a second direction orthogonal to the direction of light emitted from the first light source unit And a light combining member having a second condenser lens disposed on the light emission side of the light emitted from the second light source unit, a light reflecting portion, and a slit-like light transmitting portion, The light emitted from the first condensing lens is transmitted through the light transmitting portion while the light emitted from the second condensing lens is transmitted through the light transmitting portion. The light reflecting portion is arranged to reflect in the same direction.

本開示における光源装置は、複数のレーザ光源を用いた場合でも、光源装置の光の利用効率を低下させることなく、大型化の抑制に有効である。   Even when a plurality of laser light sources are used, the light source device in the present disclosure is effective for suppressing the enlargement without reducing the light utilization efficiency of the light source device.

実施の形態における光源装置の構成を示す図A diagram showing a configuration of a light source device according to an embodiment 実施の形態における光源装置で使用される蛍光体ホイールの図Image of phosphor wheel used in light source device in the embodiment 実施の形態における光源装置で使用されるダイクロイックミラーの波長と透過率の関係を示す図The figure which shows the relationship of the wavelength of the dichroic mirror used with the light source device in embodiment, and the transmittance | permeability 実施の形態における光源装置を搭載した投写型映像表示装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the projection type video display apparatus which mounts the light source device in embodiment. 実施の形態における光合成部材を示す図The figure which shows the photosynthesis member in embodiment

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, the detailed description may be omitted if necessary. For example, detailed description of already well-known matters and redundant description of substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy in the following description and to facilitate understanding by those skilled in the art.

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。   It should be noted that the attached drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and they are not intended to limit the claimed subject matter.

(実施の形態)
以下、図1〜図5を用いて、実施の形態を説明する。
Embodiment
Hereinafter, an embodiment will be described using FIGS. 1 to 5.

[1.光源装置の構成]
図1は、蛍光体ホイール装置60を使用した光源装置1の光学系の構成を説明するための図である。以下の説明の便宜上、図1では図中に示すXYZ直交座標系をとるものする。
[1. Configuration of light source device]
FIG. 1 is a view for explaining the configuration of an optical system of a light source device 1 using a phosphor wheel device 60. As shown in FIG. For convenience of the following description, an XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is used in FIG.

まず、光源装置1について説明する。光源装置1は、第1の光源ユニット10と第2の光源ユニット20を備える。第1の光源ユニット10は、励起光源である複数のレーザ光源11と、これらレーザ光源11の出射側に配置されたコリメートレンズ12を備える。第2の光源ユニット20も第1の光源ユニット10と同様に、励起光源である複数のレーザ光源21と、これらレーザ光源21の出射側に配置されたコリメートレンズ22を備える。レーザ光源21、22は、447nmから462nmの波長幅で青の色光を発光し、直線偏光を出射する、青色半導体レーザであり、高輝度の照明装置を実現するために、複数の半導体レーザにより構成されている。図1では、第1の光源ユニット10と第2の光源ユニット20は、例示的に4個の青色半導体レーザが並置されて記載されているが、複数の青色半導体レーザがマトリックス状に紙面に垂直な平面上に配置される。図1では例示的に各青色半導体レーザは、その出射光の偏光方向がY軸方向である、S偏光になるように配置されている。   First, the light source device 1 will be described. The light source device 1 includes a first light source unit 10 and a second light source unit 20. The first light source unit 10 includes a plurality of laser light sources 11 as excitation light sources, and a collimator lens 12 disposed on the emission side of the laser light sources 11. Similar to the first light source unit 10, the second light source unit 20 also includes a plurality of laser light sources 21 as excitation light sources, and a collimating lens 22 disposed on the emission side of the laser light sources 21. The laser light sources 21 and 22 are blue semiconductor lasers that emit blue colored light with a wavelength width of 447 nm to 462 nm and emit linearly polarized light, and are configured by a plurality of semiconductor lasers to realize a high-intensity illumination device. It is done. In FIG. 1, although the first light source unit 10 and the second light source unit 20 are illustrated by exemplarily juxtaposing four blue semiconductor lasers, a plurality of blue semiconductor lasers are perpendicular to the paper in the form of a matrix. Placed on a flat surface. In FIG. 1, each blue semiconductor laser is exemplarily arranged so as to be S-polarized light in which the polarization direction of the emitted light is the Y-axis direction.

第1の光源ユニット10のレーザ光源11から出射された励起光であるレーザ光は、それぞれ対応するコリメートレンズ12によってコリメートされる。コリメートレンズ12を出射した光は、略平行光になっている。   The laser light which is the excitation light emitted from the laser light source 11 of the first light source unit 10 is collimated by the corresponding collimating lens 12. The light emitted from the collimating lens 12 is substantially parallel light.

第1の光源ユニット10から出射されるレーザ光の出射側には第1の集光レンズ100が配置されており、コリメートレンズ12を出射した平行光は第1の集光レンズ100によって、その全体光束が集光される。   The first condensing lens 100 is disposed on the emission side of the laser light emitted from the first light source unit 10, and the collimated light emitted from the collimating lens 12 is entirely obtained by the first condensing lens 100. The luminous flux is collected.

一方、第2の光源ユニット20のレーザ光源21から出射された励起光であるレーザ光は、それぞれ対応するコリメートレンズ22によってコリメートされる。コリメートレンズ22を出射した光は、略平行光になっている。   On the other hand, laser light which is excitation light emitted from the laser light source 21 of the second light source unit 20 is collimated by the corresponding collimating lens 22. The light emitted from the collimating lens 22 is substantially parallel light.

第2の光源ユニット20から出射されるレーザ光の出射側には第2の集光レンズ200が配置されており、コリメートレンズ22を出射した平行光は第2の集光レンズ200によって、その全体光束が集光される。   The second condensing lens 200 is disposed on the emission side of the laser light emitted from the second light source unit 20, and the collimated light emitted from the collimating lens 22 is entirely obtained by the second condensing lens 200. The luminous flux is collected.

第1の光源ユニット10、及び第2の光源ユニット20の双方の出射光の光軸に対して、光合成部材30が傾斜して配置されている。図5は、光合成部材30の構造を説明するための図であって、光合成部材30は、透明ガラス板の一方の面に反射膜を形成してなる光反射部35(ハッチングを施した領域)を有し、矩形のスリットからなる第1〜第4の光透過部31〜34が形成されており、これら光透過部は、反射膜に代えて反射防止膜がガラス板の両面に形成されてなる。第1の光透過部31の短手方向のスリット幅はa1、第2の光透過部32の短手方向のスリット幅はa2、第3の光透過部33の短手方向のスリット幅はa3、第4の光透過部34の短手方向のスリット幅はa3となっている。第1〜第4の光透過部は、第1の集光レンズ、あるいは第2の集光レンズから近い位置から遠い位置に向かって、第1〜第4の光透過部の順に配置され、各スリット幅の大きさはa1>a2>a3>a4の関係となっている。この実施の形態では、光透過部の個数Nは、N=4個であるが、それ以上の数、例えば5個であってもよく、その場合、各スリット幅の大きさはa1>a2>a3>a4>a5の関係となる。   The light combining member 30 is disposed to be inclined with respect to the optical axis of the emitted light of both the first light source unit 10 and the second light source unit 20. FIG. 5 is a view for explaining the structure of the light combining member 30. The light combining member 30 is a light reflecting portion 35 formed by forming a reflective film on one surface of a transparent glass plate (hatched area). The first to fourth light transmitting portions 31 to 34 having rectangular slits are formed, and in these light transmitting portions, in place of the reflective film, anti-reflection films are formed on both sides of the glass plate Become. The slit width of the first light transmitting portion 31 in the lateral direction is a1, the slit width of the second light transmitting portion 32 in the lateral direction is a2, and the slit width of the third light transmitting portion 33 in the lateral direction is a3. The slit width in the short direction of the fourth light transmitting portion 34 is a3. The first to fourth light transmitting portions are disposed in the order of the first to fourth light transmitting portions in the direction from the position close to the first light collecting lens or the second light collecting lens, The size of the slit width has a relationship of a1> a2> a3> a4. In this embodiment, the number N of light transmission parts is N = 4, but may be more than that, for example, five. In that case, the size of each slit width is a1> a2> It becomes the relationship of a3> a4> a5.

図1に示すように、第1の集光レンズ100によって、各レーザ光源11の光は集光しつつ光合成部材30に向かって進行する。第1の集光レンズ100から出射された各レーザ光源のレーザ光は、集光する途中で光合成部材30の第1〜第4の光透過部31〜34を透過し、レンズ40に入射する。レンズ40は、集光された光を略平行光化する。   As shown in FIG. 1, the light of each of the laser light sources 11 travels toward the light combining member 30 while being condensed by the first condensing lens 100. The laser light of each of the laser light sources emitted from the first condenser lens 100 passes through the first to fourth light transmitting portions 31 to 34 of the light combining member 30 while being condensed, and enters the lens 40. The lens 40 substantially collimates the collected light.

第2の集光レンズ200によって、各レーザ光源21の光は集光しつつ光合成部材30に向かって進行する。第2の集光レンズ200から出射された各レーザ光源21のレーザ光は、集光する途中で光合成部材30の光反射部35で反射し、レンズ40に入射する。レンズ40は、集光された光を略平行光化する。   The light of each laser light source 21 travels toward the light combining member 30 while being condensed by the second condenser lens 200. The laser light of each of the laser light sources 21 emitted from the second condenser lens 200 is reflected by the light reflecting portion 35 of the light combining member 30 on the way of condensing and is incident on the lens 40. The lens 40 substantially collimates the collected light.

このように光合成部材30は、第1の集光レンズ100から集光するように、収束しつつ出射される光(光束)が第1〜第4の光透過部31〜34をすべて透過し、第2の集光レンズ200から集光するように、収束しつつ出射される光(光束)が第1〜第4の光透過部を透過する光の出射方向と同方向に光反射部35で反射するように配置されている。   As described above, the light combining member 30 transmits all the light (light flux) emitted while being converged so as to be condensed from the first condensing lens 100 through the first to fourth light transmitting portions 31 to 34, In order to collect light from the second condenser lens 200, the light reflecting portion 35 is in the same direction as the light emitting direction of light (light flux) emitted while being converged and transmitted through the first to fourth light transmitting portions. It is arranged to reflect.

第1の集光レンズ100によって集光された光は、傾斜配置された光合成部材30の光透過部のうち、第1の集光レンズ100に近い第1の光透過部31を透過する光は、その集光された光の光束の径が大きいため、光透過部のスリット幅を大きくしている。一方で、第1の集光レンズ100から遠い位置にある第4の光透過部34を透過する光は、その集光された光の光束の径が小さいため、第4の光透過部34は小さくすることができる。   The light collected by the first condensing lens 100 is the light transmitted through the first light transmitting part 31 near the first condensing lens 100 among the light transmitting parts of the light combining member 30 disposed at an angle. Since the diameter of the light flux of the collected light is large, the slit width of the light transmitting portion is increased. On the other hand, the light transmitted through the fourth light transmitting portion 34 located at a position far from the first condenser lens 100 has a smaller diameter of the light flux of the collected light, so the fourth light transmitting portion 34 It can be made smaller.

光反射部35においても、同様の考慮がなされており、第1の光透過部31と第2の光透過部32の間の反射部の幅、第2の光透過部32と第3の光透過部33の間の反射部の幅、第3の光透過部33と第4の光透過部34の間の反射部の幅、及び第4の光透過部34と光合成部材30の端部との間の幅は、第2の集光レンズで収束しつつ進行する光束を全て反射し得る大きさに設定される。   Also in the light reflecting portion 35, the same consideration is made, and the width of the reflecting portion between the first light transmitting portion 31 and the second light transmitting portion 32, the second light transmitting portion 32 and the third light The width of the reflecting portion between the transmitting portions 33, the width of the reflecting portion between the third light transmitting portion 33 and the fourth light transmitting portion 34, and the end portions of the fourth light transmitting portion 34 and the light combining member 30 The width between the two is set to be large enough to reflect all the advancing light flux while converging with the second condenser lens.

このように、第1の光源ユニット10は第1の方向である−X方向にレーザ光が出射するように複数のレーザ光源11が配置され、第2の光源ユニット20は第1の方向とは直交する第2の方向であるZ方向にレーザ光が出射するように複数のレーザ光源21が配置されている。   As described above, in the first light source unit 10, the plurality of laser light sources 11 are disposed such that laser light is emitted in the -X direction which is the first direction, and the second light source unit 20 is the first direction. The plurality of laser light sources 21 are disposed such that laser light is emitted in the Z direction, which is a second direction orthogonal to the first direction.

第1のレーザ光源11、第2のレーザ光源21から射出し、光合成部材30によって合成され、レンズ40によって略平行光化された光は、拡散板41を通過し、X軸に対し、所定の角度の回転配置している4分の1波長板42に照射される。   The light emitted from the first laser light source 11 and the second laser light source 21 and combined by the light combining member 30 and made approximately collimated by the lens 40 passes through the diffusion plate 41 and is made to a predetermined value with respect to the X axis. The light is irradiated to the quarter-wave plate 42 disposed at an angle of rotation.

このように4分の1波長板42は、X軸である光軸の角度配置を調整することにより、入射される光を楕円偏光の光として出射する。換言すれば、4分の1波長板42は、入射される光を所定の割合(例えば、S偏光成分の強度が80%、P偏光成分の強度が20%)になるように偏光状態を変換して出射する。   Thus, the quarter-wave plate 42 emits incident light as elliptically polarized light by adjusting the angular arrangement of the optical axis which is the X-axis. In other words, the quarter-wave plate 42 converts the polarization state so that the incident light has a predetermined ratio (for example, the intensity of the S polarization component is 80% and the intensity of the P polarization component is 20%). To emit.

拡散板105は平板ガラスであり、片面には微細な凹凸が施された拡散面が形成されている。4分の1波長板42を透過した光は、光軸に対して略45度の角度に配置された、ダイクロイックミラー50に入射する。   The diffusion plate 105 is flat glass, and a diffusion surface to which fine asperities are formed is formed on one side. The light transmitted through the quarter-wave plate 42 is incident on the dichroic mirror 50 disposed at an angle of approximately 45 degrees with respect to the optical axis.

図3に、ダイクロイックミラー50の分光透過率を示す。このダイクロイックミラー50は、透過率が50%となる波長がS偏光で465nm、P偏光で442nmの特性となっており、青色光は、この特性に従ってダイクロイックミラー50を透過、または反射することにより偏光分離される。具体的には青色光のS偏光成分はダイクロイックミラーで反射し、P偏光成分はダイクロイックミラーを透過する。また、ダイクロイックミラー50は、緑、赤成分を含む色光は96%以上で透過する特性である。   The spectral transmittance of the dichroic mirror 50 is shown in FIG. The dichroic mirror 50 is characterized in that the wavelength at which the transmittance is 50% is 465 nm for S-polarized light and 442 nm for P-polarized light, and blue light is polarized by transmitting or reflecting the dichroic mirror 50 according to this characteristic. It is separated. Specifically, the S-polarization component of blue light is reflected by the dichroic mirror, and the P-polarization component is transmitted through the dichroic mirror. The dichroic mirror 50 has a characteristic of transmitting color light containing green and red components at 96% or more.

ダイクロイックミラー50に図中の−X方向へ入射したレーザ光のうち、一方の直線偏光光であるS偏光成分はダイクロイックミラー50で反射して図中−Z方向へ出射し、他方の直線偏光光であるP偏光成分はダイクロイックミラー50を透過し図中−X方向へ出射する。−Z方向へ出射したレーザ光はレンズ70、レンズ71によって集光され、蛍光体ホイール装置60に形成された蛍光体を励起する。   Of the laser light incident on the dichroic mirror 50 in the -X direction in the figure, the S-polarized light component which is one of the linearly polarized light is reflected by the dichroic mirror 50 and emitted in the -Z direction in the figure, and the other linearly polarized light The P-polarization component which is the light is transmitted through the dichroic mirror 50 and is emitted in the -X direction in the drawing. The laser beam emitted in the −Z direction is condensed by the lens 70 and the lens 71, and excites the phosphor formed in the phosphor wheel device 60.

蛍光体ホイール装置60は、図2の側面図(a)に示すように、モータ61と、モータ61の回転軸を中心に回転駆動される円盤状の板体からなる回転基材62とで構成される。   As shown in the side view (a) of FIG. 2, the phosphor wheel device 60 is composed of a motor 61 and a rotating base 62 made of a disk-shaped plate that is rotationally driven about the rotation axis of the motor 61. Be done.

回転基材62には、図2の正面図(b)に示すように蛍光体ホイールの回転軸中心Aから距離R1隔てられた円周上において、この円周の内外に所定の幅Wをもって黄色蛍光体部63が形成されている。回転基材62の黄色蛍光体部63が形成されている面は反射面の加工が施されている。   As shown in the front view (b) of FIG. 2, the rotary base 62 is yellow with a predetermined width W inside and outside of the circumference on a circumference separated by a distance R1 from the rotation axis A of the phosphor wheel as shown in FIG. A phosphor portion 63 is formed. The surface of the rotary base 62 on which the yellow phosphor portion 63 is formed is processed to have a reflective surface.

第1、及び第2のレーザ光源ユニット10、21からのレーザ光が蛍光体ホイール装置60の黄色蛍光体部63に集光すると、黄色蛍光体部63は励起され、緑および赤の色光を含む黄色光を発光する。   When the laser light from the first and second laser light source units 10 and 21 is condensed on the yellow phosphor portion 63 of the phosphor wheel device 60, the yellow phosphor portion 63 is excited and contains green and red color light Emit yellow light.

図1に戻り、蛍光体ホイール装置60で得られる黄色光は、蛍光体ホイール装置15から+Z方向に出射される。黄色蛍光体部63で−Z方向に出射された蛍光光は回転基材62の反射面で反射して+Z方向に出射される。これら黄色光は、無偏光の光であり、レンズ70、71によって平行化されダイクロイックミラー50を透過する。   Returning to FIG. 1, the yellow light obtained by the phosphor wheel device 60 is emitted from the phosphor wheel device 15 in the + Z direction. The fluorescent light emitted in the −Z direction by the yellow phosphor portion 63 is reflected by the reflection surface of the rotating base 62 and emitted in the + Z direction. The yellow light is non-polarized light and is collimated by the lenses 70 and 71 and transmitted through the dichroic mirror 50.

一方、ダイクロイックミラー50を通過した青色半導体レーザの青色光のP偏光は、レンズ80で集光され、4分の1波長板91を透過し、円偏光となり、レンズ80の焦点近傍に配置している反射ミラー92により反射し、再度、4分の1波長板91を透過し、S偏光となり、レンズ80で集光されて略平行光になり、ダイクロイックミラー50で反射され、Z方向に出射される。   On the other hand, the P polarization of the blue light of the blue semiconductor laser that has passed through the dichroic mirror 50 is collected by the lens 80 and transmitted through the quarter wavelength plate 91 to become circularly polarized light. The light is reflected by the reflecting mirror 92 and transmitted through the quarter-wave plate 91 again to become S-polarized light, condensed by the lens 80 to become substantially parallel light, reflected by the dichroic mirror 50, and emitted in the Z direction Ru.

このようにして、蛍光体ホイール装置60からの黄色光(緑、及び赤色成分の光)と、青色光とが、ダイクロイックミラー50で合成され、白色光として出射される。   Thus, the yellow light (light of green and red components) from the phosphor wheel device 60 and the blue light are combined by the dichroic mirror 50 and emitted as white light.

[2.投写型映像表示装置の構成]
図4に、光源装置1から出射された白色光を利用した、投写型映像表示装置を示す。光源装置1から出射される白色光は、複数のレンズ素子から構成される第1のレンズアレイ板301に入射する。第1のレンズアレイ板301に入射した光束は多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、複数のレンズから構成される第2のレンズアレイ板302に収束する。第1のレンズアレイ板301のレンズ素子は液晶パネル311、312、313と相似形の開口形状である。第2のレンズアレイ板302のレンズ素子は第1のレンズアレイ板301と液晶パネル311、312、313とが略共役関係となるようにその焦点距離を決めている。第2のレンズアレイ板302から出射した光は偏光変換素子303に入射する。偏光変換素子303は、偏光分離プリズムと1/2波長板により構成され、光源からの自然光を一つの偏光方向(S偏光)の光に変換する。蛍光光は自然光であるため、自然光をひとつの偏光方向に偏光変換されるが、青色光はS偏光の光で入射するため、偏光は変換されない。偏光変換素子303からの光は重畳用レンズ304に入射する。重畳用レンズ304は第2のレンズアレイ板302の各レンズ素子からの出射した光を液晶パネル311、312、313上に重畳照明するためのレンズである。第1のレンズアレイ板301、第2のレンズアレイ板302と、偏光変換素子303と、重畳用レンズ304を光源からの光を集光し被照明領域に照明する照明光学系としている。
[2. Configuration of Projection Display Device]
FIG. 4 shows a projection type video display using white light emitted from the light source device 1. White light emitted from the light source device 1 is incident on a first lens array plate 301 composed of a plurality of lens elements. The luminous flux incident on the first lens array plate 301 is divided into a large number of luminous fluxes. The divided multiple light fluxes converge on a second lens array plate 302 composed of a plurality of lenses. The lens elements of the first lens array plate 301 have an opening shape similar to that of the liquid crystal panels 311, 312, and 313. The focal lengths of the lens elements of the second lens array plate 302 are determined such that the first lens array plate 301 and the liquid crystal panels 311, 312, and 313 have a substantially conjugate relationship. The light emitted from the second lens array plate 302 enters the polarization conversion element 303. The polarization conversion element 303 is composed of a polarization separation prism and a half wave plate, and converts natural light from a light source into light of one polarization direction (S polarization). Since fluorescent light is natural light, natural light is polarization-converted in one polarization direction, but blue light is s-polarized and thus polarization is not converted. The light from the polarization conversion element 303 is incident on the superimposing lens 304. The superimposing lens 304 is a lens for superposing and illuminating the light emitted from each lens element of the second lens array plate 302 on the liquid crystal panels 311, 312, and 313. The first lens array plate 301, the second lens array plate 302, the polarization conversion element 303, and the superimposing lens 304 form an illumination optical system that condenses the light from the light source and illuminates the area to be illuminated.

重畳用レンズ304からの光は、色分離手段である青反射のダイクロイックミラー305、緑反射のダイクロイックミラー306により、青、緑、赤の色光に分離される。緑の色光はフィールドレンズ307、入射側偏光板308を透過して、液晶パネル311に入射する。青の色光は反射ミラー318で反射した後、フィールドレンズ319、入射側偏光板310を透過して液晶パネル313に入射する。赤の色光はリレーレンズ320、322、反射ミラー321、323を透過屈折および反射して、フィールドレンズ324、入射側偏光板309を透過して、液晶パネル312に入射する。   The light from the superposing lens 304 is separated into blue, green, and red light by the blue reflecting dichroic mirror 305 and the green reflecting dichroic mirror 306, which are color separation means. The green light passes through the field lens 307 and the incident side polarizing plate 308, and enters the liquid crystal panel 311. The blue light is reflected by the reflection mirror 318, passes through the field lens 319 and the incident side polarizing plate 310, and enters the liquid crystal panel 313. The red color light is transmitted, refracted and reflected by the relay lenses 320 and 322 and the reflection mirrors 321 and 323, transmitted through the field lens 324 and the incident side polarizing plate 309, and enters the liquid crystal panel 312.

3枚の液晶パネル311、312、313は映像信号に応じた画素への印加電圧の制御により入射する光の偏光状態を変化させ、それぞれの液晶パネル311、312、313の両側に透過軸を直交するように配置したそれぞれの入射側偏光板308,309、310および出射側偏光板314、315、316を組み合わせて光を変調し、緑、青、赤の画像を形成する。出射側偏光板314、315、316を透過した各色光は色合成プリズム317により、赤、青の各色光がそれぞれ赤反射のダイクロイックミラー、青反射のダイクロイックミラーによって反射し、緑の色光と合成され、液晶パネルで形成された画像である映像光として投写レンズ325に入射する。投写レンズ325に入射した光は、スクリーン(図示せず)上に拡大投写される。   The three liquid crystal panels 311, 312, 313 change the polarization state of the incident light by controlling the voltage applied to the pixels according to the video signal, and the transmission axes are orthogonal to both sides of the respective liquid crystal panels 311, 312, 313 The respective incident side polarizers 308, 309, 310 and the emission side polarizers 314, 315, 316 arranged as described above are combined to modulate light to form a green, blue, red image. Each color light transmitted through the output side polarizing plates 314, 315, and 316 is reflected by the color combining prism 317, and each color light of red and blue is reflected by the dichroic mirror of red reflection and the dichroic mirror of blue reflection, respectively. It enters the projection lens 325 as image light which is an image formed by the liquid crystal panel. The light incident on the projection lens 325 is enlarged and projected onto a screen (not shown).

[3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、光を集光する第1の集光レンズ100、第2の集光レンズ200と光を略平行光化するレンズ40の間に、透過部の大きさが異なる光合成部材30を配置することにより、光の利用効率を低下することなく、光源装置の大型化を抑制することができる。
[3. Effect etc]
As described above, in the present embodiment, the size of the transmission portion is between the first condensing lens 100 for condensing light and the second condensing lens 200 and the lens 40 for approximately collimating light. By arranging the light combining member 30 different from each other, the enlargement of the light source device can be suppressed without reducing the light utilization efficiency.

(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
(Other embodiments)
As described above, the embodiment has been described as an example of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like have been made. Moreover, it is also possible to combine each component demonstrated by the said embodiment, and to set it as a new embodiment.

例えば、光合成部材30を構成するベースの材料は、ガラス板に限定されず、例えば、アルミ板に孔を開けて光透過部を開設し、一方の面に反射膜を形成したものでも良い。   For example, the material of the base forming the light combining member 30 is not limited to a glass plate, and for example, a hole may be opened in an aluminum plate to open a light transmitting portion, and a reflective film may be formed on one surface.

本開示は、光源装置またはプロジェクタなどの投写型映像表示装置に適用可能である。   The present disclosure is applicable to a projection type video display device such as a light source device or a projector.

1 光源装置
10 第1の光源ユニット
11、21 レーザ光源
12、22 コリメートレンズ
20 第2の光源ユニット
30 光合成部材
31 第1の光透過部
32 第2の光透過部
33 第3の光透過部
34 第4の光透過部
35 光反射部
40 レンズ
41 拡散板
42、91 4分の1波長板
50 ダイクロイックミラー
61 モータ
62 回転基材
63 黄色蛍光体部
70、71、80 レンズ
92 反射ミラー
100 第1の集光レンズ
105 拡散板
200 第2の集光レンズ
301 第1のレンズアレイ板
302 第2のレンズアレイ板
303 偏光変換素子
304 重畳用レンズ
305、306 ダイクロイックミラー
307、319、324 フィールドレンズ
308、309、310 入射側偏光板
311、312、313 液晶パネル
314、315、316 出射側偏光板
317 色合成プリズム
318、321、323 反射ミラー
320、322 リレーレンズ
325 投写レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source device 10 1st light source unit 11, 21 laser light source 12, 22 collimate lens 20 2nd light source unit 30 light combining member 31 1st light transmission part 32 2nd light transmission part 33 3rd light transmission part 34 Fourth light transmitting portion 35 Light reflecting portion 40 Lens 41 Diffusion plate 42, 91 Quarter wave plate 50 Dichroic mirror 61 Motor 62 Rotation base material 63 Yellow phosphor portion 70, 71, 80 Lens 92 Reflection mirror 100 First Condenser lens 105 Diffusion plate 200 Second condenser lens 301 First lens array plate 302 Second lens array plate 303 Polarization conversion element 304 Superposing lens 305, 306 Dichroic mirror 307, 319, 324 Field lens 308, 309, 310 Incident side polarizing plates 311, 312, 313 Liquid crystal panels 314, 315, 316 Morphism side polarization plate 317 color combining prism 318,321,323 reflecting mirror 320, 322 relay lens 325 a projection lens

Claims (4)

第1の方向に光が出射するように配列された複数のレーザ光源からなる第1の光源ユニットと、
前記第1の光源ユニットから出射される光の出射側に配置された第1の集光レンズと、
前記第1の光源ユニットから出射される光の方向とは直交する第2の方向に光が出射するように配列された複数のレーザ光源からなる第2の光源ユニットと、
前記第2の光源ユニットから出射される光の出射側に配置された第2の集光レンズと、
光反射部と、スリット状の光透過部とを有する光合成部材と、を備え、
前記光合成部材は、前記第1の集光レンズから収束しつつ出射される光が前記光透過部を透過し、前記第2の集光レンズから収束しつつ出射される光が、前記光透過部を透過する光の出射方向と同方向に前記光反射部で反射するように配置されている、光源装置。
A first light source unit comprising a plurality of laser light sources arranged to emit light in a first direction;
A first condenser lens disposed on an emission side of light emitted from the first light source unit;
A second light source unit comprising a plurality of laser light sources arranged to emit light in a second direction orthogonal to the direction of light emitted from the first light source unit;
A second condenser lens disposed on an emission side of the light emitted from the second light source unit;
A light combining member having a light reflecting portion and a slit-like light transmitting portion;
The light combining member is configured such that light emitted while converging from the first condensing lens is transmitted through the light transmitting portion, and light emitted while converging from the second condensing lens is the light transmitting portion The light source device is disposed so as to be reflected by the light reflecting portion in the same direction as the emitting direction of light passing through the light source.
前記光合成部材は、前記第1の光源ユニットと、前記第2の光源ユニットの双方に対して傾斜配置されている、請求項1に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the light combining member is disposed to be inclined with respect to both the first light source unit and the second light source unit. 前記光合成部材の光透過部のスリット幅を、前記光合成部材を配置している前記第1の集光レンズ、あるいは前記第2の集光レンズから近い位置から遠い位置に向かって、それぞれa1、a2、a3、a4、・・・aNとすると、光透過部のスリット幅の大きさはa1>a2>a3>a4>a・・・aNとなっている、請求項1に記載の光源装置。   The slit width of the light transmitting portion of the light combining member is a1, a2 toward a position farther from a position closer to the first focusing lens or the second focusing lens in which the light combining member is disposed. The light source device according to claim 1, wherein the size of the slit width of the light transmitting portion is a1> a2> a3> a4> a... AN, where a3, a4,. 請求項1〜3のいずれかに記載の光源装置を備えた、投写型映像表示装置。   The projection type video display apparatus provided with the light source device in any one of Claims 1-3.
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