JP2021096398A - Light source device and image projection device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置およびこれを備える画像投写装置に関する。 The present invention relates to a light source device and an image projection device including the light source device.
従来、光源から発生する光束を2枚の画像表示素子に照射し、各画像表示素子で画像信号に応じて変調された光束を投写する2板式の画像投写装置が知られている。2板式の画像投写装置では、青色レーザーダイオードからの光束を励起光として蛍光体に照射し、波長変換された蛍光光と青色レーザーダイオードの青色光を光源として使用するものが知られている。しかしながら、青色光が光源装置から射出されている間、2枚の画像表示素子のうち青色光が入射する一方の画像表示素子は画像出力用に使用されるが、青色光が入射しない他方の画像表示素子は有効的に使用されていない。 Conventionally, a two-plate image projection device is known in which two image display elements are irradiated with a light flux generated from a light source, and each image display element projects a light flux modulated according to an image signal. A two-plate image projection device is known in which a luminous flux from a blue laser diode is used as excitation light to irradiate a phosphor, and wavelength-converted fluorescent light and blue light from a blue laser diode are used as light sources. However, while the blue light is emitted from the light source device, one of the two image display elements to which the blue light is incident is used for image output, but the other image to which the blue light is not incident is used. The display element is not used effectively.
特許文献1には、黄色蛍光体とシアン色蛍光体を順次励起し、発生する黄色光とシアン色光を画像表示素子に入射する画像投写装置が開示されている。特許文献1の画像投写装置では、シアン光から色分離素子によって青色光と緑色光が形成されるため、青色光が一方の画像表示素子に入射するタイミングに緑色光が他方の画像表示素子に入射し、画像表示素子の不使用時間をなくすことができる。 Patent Document 1 discloses an image projection device that sequentially excites a yellow phosphor and a cyan phosphor and incidents the generated yellow light and cyan light on an image display element. In the image projection device of Patent Document 1, since blue light and green light are formed from cyan light by a color separating element, green light is incident on the other image display element at the timing when the blue light is incident on one image display element. However, it is possible to eliminate the unused time of the image display element.
しかしながら、特許文献1の画像投写装置では、シアン色蛍光体から射出される蛍光光に含まれる青色光のパワーは青色レーザーダイオードの青色光のパワーに比べて大幅に少ない。そのため、黄色光成分に比べて青色光成分のパワーが不足し、投写画像のホワイトバランスが崩れる恐れがある。これを回避するためにはシアン色蛍光体に励起光を入射する時間を長くして青色光成分を多くすればよいが、黄色蛍光体に励起光を入射する時間が短くなってしまう。この場合、黄色蛍光体は一般的にシアン色蛍光体に比べて比視感度が高い波長成分を多く含むと共に、量子効率も優れる場合が多いため、投写画像の明るさが暗くなってしまう課題がある。 However, in the image projection apparatus of Patent Document 1, the power of blue light contained in the fluorescent light emitted from the cyan phosphor is significantly smaller than the power of blue light of the blue laser diode. Therefore, the power of the blue light component is insufficient as compared with the yellow light component, and the white balance of the projected image may be lost. In order to avoid this, it is sufficient to lengthen the time for incident the excitation light on the cyan phosphor to increase the blue light component, but the time for incident the excitation light on the yellow phosphor is shortened. In this case, the yellow phosphor generally contains a large amount of wavelength components having a higher luminous efficiency than the cyan phosphor and also has a high quantum efficiency, so that there is a problem that the brightness of the projected image becomes dark. is there.
本発明は、投写画像の明るさを維持しつつ色バランスを調整可能な光源装置およびこれを備える画像投写装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light source device capable of adjusting a color balance while maintaining the brightness of a projected image, and an image projection device including the same.
本発明の一側面としての光源装置は、第1色光を射出する第1光源と、第1色光の少なくとも一部の光を第1色光の波長と異なる第2色光と第1および第2色光の波長と異なる第3色光の波長を含む蛍光光に変換する波長変換部と、第1色光の波長と異なる波長を含む補助色光を射出する第2光源とを有し、第1色光および蛍光光を順次射出する光源装置と、第1色光および蛍光光から分離された第2色光は、第1の画像表示素子に入射し、蛍光光から分離された第3色光は、第2の画像表示素子に入射し、補助色光は、第1色光が射出されている時間のうち少なくとも一部の時間において第2の画像表示素子に入射することを特徴とする。 The light source device as one aspect of the present invention includes a first light source that emits first color light, and a second color light and first and second color light that emit at least a part of the first color light with a wavelength different from that of the first color light. It has a wavelength converter that converts light into fluorescent light that includes a wavelength of third color light that is different from the wavelength, and a second light source that emits auxiliary color light that contains a wavelength that is different from the wavelength of the first color light. The light source device that sequentially emits light and the second color light separated from the first color light and the fluorescent light enter the first image display element, and the third color light separated from the fluorescent light enters the second image display element. The incident and auxiliary color light are characterized in that they are incident on the second image display element at least a part of the time during which the first color light is emitted.
また、本発明の他の側面としての画像投写装置は、第1色光を射出する第1光源と、第1色光の少なくとも一部の光を第1色光の波長と異なる第2色光と第1および第2色光の波長と異なる第3色光の波長を含む蛍光光に変換する波長変換部と、第1色光の波長と異なる波長を含む補助色光を射出する第2光源とを備え、第1色光および蛍光光を順次射出する光源装置と、第1色光および蛍光光から分離された第2色光が入射する第1の画像表示素子と、蛍光光から分離された第3色光が入射する第2の画像表示素子とを有し、補助色光は、第1色光が射出されている時間のうち少なくとも一部の時間において第2の画像表示素子に入射することを特徴とする。 Further, the image projection device as another aspect of the present invention includes a first light source that emits first color light, a second color light that emits at least a part of the first color light, and a second color light that differs from the wavelength of the first color light. It is provided with a wavelength conversion unit that converts to fluorescent light containing a wavelength of third color light different from the wavelength of second color light, and a second light source that emits auxiliary color light containing a wavelength different from the wavelength of first color light. A light source device that sequentially emits fluorescent light, a first image display element in which a first color light and a second color light separated from the fluorescent light are incident, and a second image in which a third color light separated from the fluorescent light is incident. It has a display element, and the auxiliary color light is incident on the second image display element at least a part of the time during which the first color light is emitted.
本発明によれば、投写画像の明るさを維持しつつ色バランスを調整可能な光源装置及びこれを備える画像投写装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source device capable of adjusting a color balance while maintaining the brightness of a projected image, and an image projection device including the light source device.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same member is given the same reference number, and duplicate description is omitted.
図1は、本実施例の光源装置50を搭載している画像投写装置100の構成図である。図1(a)および図1(b)では、蛍光体ホイール(波長変換部)6の回転位置が異なり、光源装置50から異なる色の光が射出されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an
画像投写装置100は、光源装置50および照明光学系を有する。光源装置50は、青色レーザー光源1、正レンズ2,12、負レンズ3,13、ダイクロイックミラー4,8、集光レンズ5、蛍光体ホイール6、コリメートレンズ7、リレーレンズ系9、光路折り曲げミラー10,14、および補助光源11を有する。照明光学系は、照明レンズ15、光路折り曲げミラー16、全反射プリズム17、色分離プリズム18、第1画像表示素子19、および第2画像表示素子20を有する。
The
青色レーザー光源1は複数の光源から構成され、各光源は450nmを主波長とする青色光を射出する。各光源から射出された光束はそれぞれ平行光束として、正レンズ2に向かって進行する。第1色光(青色光)L1は、正レンズ12で集光され、負レンズ3によって平行化される。これにより、光束の幅が適正な大きさに設定される。
The blue laser light source 1 is composed of a plurality of light sources, and each light source emits blue light having a main wavelength of 450 nm. The luminous flux emitted from each light source travels toward the positive lens 2 as a parallel luminous flux. The first color light (blue light) L1 is focused by the
負レンズ3から射出された第1色光L1は、ダイクロイックミラー4に入射する。ダイクロイックミラー4は、470nm以下の波長帯域の光を反射し、470nm以上の波長帯域の光を透過させる分光特性を有する。したがって、第1色光L1は、ダイクロイックミラー4で反射され、集光レンズ5に入射する。集光レンズ5に入射した第1色光L1は、蛍光体ホイール6上に集光される。
The first color light L1 emitted from the negative lens 3 is incident on the dichroic mirror 4. The dichroic mirror 4 has a spectral characteristic that reflects light in a wavelength band of 470 nm or less and transmits light in a wavelength band of 470 nm or more. Therefore, the first color light L1 is reflected by the dichroic mirror 4 and is incident on the
図2は、実施例1の蛍光体ホイール6の構成図である。蛍光体ホイール6は、第1色光L1の少なくとも一部の光を第1色光L1の波長と異なる第2色光L2と第1色光L1および第2色光L2の波長と異なる第3色光L3の波長を含む蛍光光Lphosに変換する。蛍光体ホイール6では、高反射アルミニウム等の熱伝導性に優れる金属製ホイール6aの円周上に、シリコン系のバインダーによって蛍光体が固定された蛍光体層6bが形成されている。蛍光体層6bの一部の領域は、金属製ホイール6aごと切欠かれており、代わりに透光性の拡散層(拡散素子)6cが形成されている。拡散層6cは、すりガラスやマイクロレンズアレイであってもよい。6dは蛍光体ホイール6上に集光された第1色光L1の集光スポットである。
FIG. 2 is a block diagram of the
第1色光L1は、ある時間では図2(a)に示されるように蛍光体層6b上に集光される。図2(a)に対応する時間において第1色光L1が蛍光体層6b上に集光されると、蛍光体は第1色光L1を吸収し、励起される。第1色光L1は、480nm〜700nmの波長成分を含む蛍光光Lphosに変換される。蛍光光Lphosは全方位に発生するが、ほとんどの成分は金属製ホイール6aにより反射され、集光レンズ5に向かって進行する。
The first color light L1 is focused on the
図1(a)において、集光レンズ5に入射した蛍光光Lphosは、ダイクロイックミラー4に入射する。前述したようにダイクロイックミラー4は470nm以上の波長帯域の光を透過させる分光特性を有するため、蛍光光Lphosはダイクロイックミラー4を透過し、光源装置50から照明レンズ15に向かって射出される。蛍光光Lphosは、照明レンズ15により適切な形状に成型され、折り曲げミラー16を介して全反射プリズム17に導かれる。全反射プリズム17は、2つのプリズムが10μm程度のエアギャップ層を介して接合された素子である。エアギャップ層に入射した蛍光光Lphosは、全反射を起こして光路が折り曲げられる。折り曲げられた蛍光光Lphosは、色分離プリズム18に入射する。
In FIG. 1A, the fluorescent light Lphos incident on the
色分離プリズム18では、2つの直角プリズムの接合面に誘電体多層膜が形成されている。色分離プリズム18は、430nm〜480nmの波長帯域の青色光および600〜700nmの波長帯域の赤色光を透過させ、490nm〜590nmの波長帯域の緑色光を反射する分光特性を有する。480nm〜700nmの波長成分を含む蛍光光Lphosは、色分離プリズム18によって、第2色光(赤色光)L2と第3色光(緑色光)L3に分離される。第2色光L2および第3色光L3はそれぞれ、第1画像表示素子19および第2画像表示素子20に入射する。
In the
第1および第2画像表示素子19,20は、画素に相当する微小ミラーが多数配列され、各微小ミラーの角度を切り替えてON・OFF状態を制御することによって、入射光を変調し画像を表示する、いわゆるデジタル・マイクロミラー・デバイスである。各画像表示素子上で反射した光は、色分離プリズム18で再度合成された後、全反射プリズム17のエアギャップ層に再入射するが、微小ミラーの角度がON状態に切り替えられた際に、臨界角を超えて透過するように設定されている。全反射プリズム17を透過した光は、全反射プリズム17の透過光路側に配置された投写光学系(不図示)に導かれる。投写光学系に導かれた光に基づく画像は、投写光学系により被投写面に投写される。
In the first and second
なお、第1および第2画像表示素子19,20として、反射型や透過型の液晶パネルを使用してもよい。前者の場合は、光路を切り替えるための素子として偏光ビームスプリッタなどを用いることができ、後者の場合は色分離をダイクロイックミラーなどで行い、色合成を別部材のダイクロイックプリズムなどで行えばよい。
As the first and second
図2(a)に対応する時間から蛍光体ホイール6が回転すると、第1色光L1はある時間では図2(b)に示されるように拡散層6c上に集光される。図2(b)に対応する時間において第1色光L1が拡散層6c上に集光されると、金属製ホイール6aの拡散層6cに対応する領域は切り欠かれているため、第1色光L1は拡散層6cを透過し、コリメートレンズ7に入射する。
When the
図1(b)において、コリメートレンズ7に入射した第1色光L1は、ダイクロイックミラー8に入射する。ダイクロイックミラー8はダイクロイックミラー4と同様の分光特性を有しており、第1色光L1は反射する。その後、第1色光L1は、リレーレンズ系9および光路折り曲げミラー10を介して、ダイクロイックミラー4に入射する。第1色光L1は、ダイクロイックミラー4で反射し、光源装置50から照明レンズ15に向かって射出される。第1色光L1は、照明レンズ15、折り曲げミラー16、および全反射プリズム17を介して色分離プリズム18に入射する。色分離プリズム18は430nm〜480nmの波長帯域の青色光を透過させる分光特性を有するため、第1色光L1は第1画像表示素子19に入射する。その後の光路は蛍光光Lphosと同様であるため、詳細な説明は省略する。
In FIG. 1B, the first color light L1 incident on the
図3は、本発明の課題の説明図である。図3(a)は、時間経過とともに光源装置50から射出される光を示している。前述したように、光源装置50は、蛍光体ホイール6の回転にしたがって、蛍光光Lphosと第1色光L1を順次射出する。図3(b)および図3(c)はそれぞれ、第1および第2画像表示素子19,20に順次入射される色光を示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the subject of the present invention. FIG. 3A shows the light emitted from the
光源装置50から蛍光光Lphosが射出されるタイミングでは、第1および第2画像表示素子19,20にともに光が入射する。一方、光源装置50から第1色光L1が射出されるタイミングでは、第1画像表示素子19のみに光が入射され、第2画像表示素子には光が入射されない。すなわち、第2画像表示素子20に不使用の時間が発生するため、光利用効率の観点で好ましくない。特許文献1の画像投写装置ではシアン蛍光体を励起することで発生するシアン光を色分離することで生成される青色光と緑色光を2枚の画像表示素子に入射することで上記問題を解決しているが、ホワイトバランスが悪化するという新たな問題が発生してしまう。
At the timing when the fluorescent light Lphos is emitted from the
このような問題を解決するために本発明では、光源装置50は第1色光L1の波長と異なる波長を含む補助色光LSを射出する補助光源11を備える。補助光源11は複数のレーザー光源から構成され、各光源は515nmを主波長とする緑色光を射出する。図1(b)に示されるように、各光源から射出された光束はそれぞれ平行光束として、正レンズ12に向かって進行する。補助色光LSは、正レンズ12で集光され、負レンズ13によって平行化される。なお、補助光源11は、LEDや量子ドットなどの第2色光L2および第3色光L3の波長帯域よりも狭帯域の分光分布を有する光源であってもよい。
In order to solve such a problem, in the present invention, the
負レンズ13から射出された補助色光LSは、折り曲げミラー14を介してダイクロイックミラー8に入射する。ダイクロイックミラー8は470nm以上の波長帯域の光を透過させる分光特性を有するため、補助色光LSはダイクロイックミラー8を透過し、コリメートレンズ7に入射する。コリメートレンズに入射した補助色光LSは、蛍光体ホイール6上に集光される。
The auxiliary color light LS emitted from the
本発明では、補助色光LSは第1色光L1が光源装置50から射出されている時間のうち少なくとも一部の時間において光源装置50から射出される。すなわち、第1色光L1が拡散層6c上に集光されている時間のうち少なくとも一部の時間において、補助光源11は点灯する。補助色光LSは、図1(b)に示されるようにコリメートレンズ7側から集光レンズ5側に向かって拡散層6cを透過して、ダイクロイックミラー4に入射する。補助色光LSはダイクロイックミラー4を透過して光源装置50から射出されるが、前述したように補助光色光LSが射出される時間は第1色光L1が射出されている時間のうち少なくとも一部の時間である。
In the present invention, the auxiliary color light LS is emitted from the
光源装置50から射出された補助色光LSは、蛍光光LSや第1色光L1と同様に照明レンズ15、折り曲げミラー16、および全反射プリズム17を介して色分離プリズム18に入射する。色分離プリズム18は490nm〜590nmの波長帯域の緑色光を反射する分光特性を有するため、補助色光LSは第2画像表示素子20に入射する。
The auxiliary color light LS emitted from the
図4は、本実施例の効果の説明図である。図4(a)は、時間経過とともに光源装置50から射出される光を示している。本実施例では、光源装置50は、蛍光体ホイール6の回転にしたがって、蛍光光Lphosと第1色光L1を順次射出すると共に、第1色光L1が射出される時間において補助色光LSを射出する。図4(b)および図4(c)はそれぞれ、第1および第2画像表示素子19,20に順次入射される色光を示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the effect of this embodiment. FIG. 4A shows the light emitted from the
本実施例の構成によれば、光源装置50から蛍光光Lphosが射出されるタイミングでは、第1および第2画像表示素子19,20にともに光が入射する。一方、光源装置50から第1色光L1が射出されるタイミングでは、第1画像表示素子19に第1色光L1が入射し、第2画像表示素子20に補助色光LSが入射する。すなわち、第2画像表示素子20の不使用の時間をなくすことができるため、光利用効率の観点で好ましい。
According to the configuration of this embodiment, at the timing when the fluorescent light Lphos is emitted from the
また、第1色光L1を青色レーザー光源1から射出されるレーザー光そのもので形成しているため、第1色光L1のパワー密度が高い。したがって、光源装置50から蛍光光Lphosが射出される時間を第1色光L1が射出される時間に比べて十分長く設定しても適切なホワイトバランスを維持できる。言い換えれば、蛍光体ホイール6の円周上の光照射領域における蛍光体層6bの比率を拡散層6cの比率に比べて十分に大きくすることができる。具体的には、光源装置50から第1色光が射出されている時間割合は、第1色光および蛍光光が射出されている全体の時間割合に対して40パーセント以下であることが望ましい。
Further, since the first color light L1 is formed by the laser light itself emitted from the blue laser light source 1, the power density of the first color light L1 is high. Therefore, an appropriate white balance can be maintained even if the time for emitting the fluorescent light L phos from the
ここで、図5を参照して、具体的な色バランスの補正方法の一例について説明する。図5は、本実施例の色バランスの補正方法の一例の説明図である。図5(a)および図5(b)はそれぞれ、第1および第2画像表示素子19,20に入射する色光と画像信号を示している。第1画像表示素子19には、蛍光光Lphosから分離された第2色光L2と、第1色光L1とが順次入射される。第2画像表示素子20には、蛍光光Lphosから分離された第3色光L3と、補助色光LSとが順次入力される。第1画像表示素子19には、第1色光L1および第2色光L2に対応する画像信号が入力されている。第2画像表示素子20には、第3色光L3に対応する画像信号が入力されている。また、第2画像表示素子20には、補助色光LSが入力されるタイミングにおいて、補助色光LSに対応する画像信号として第3色光L3に対応する画像信号が入力されている。
Here, an example of a specific color balance correction method will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of the color balance correction method of this embodiment. 5 (a) and 5 (b) show the colored light and the image signal incident on the first and second
図5の例では、投影画像のうち緑色成分に対応する光の分光分布として、蛍光光Lphosから取り出された490nm〜590nmの第3色光L3と、515nmを主波長とする狭帯域の補助色光LSとが合成された光の分光分布が取得される。第3色光L3に補助色光LSを合成した光を投影することで、第3色光L3のみを投影した場合に比べて、緑色画像の色度座標が515nmを主波長とする波長成分だけ広くなり、色再現範囲を拡張することができる。 In the example of FIG. 5, as the spectral distribution of light corresponding to the green component of the projected image, the third color light L3 of 490nm~590nm retrieved from the fluorescent light L phos, narrowband auxiliary color lights of 515nm and dominant wavelength The spectral distribution of the light combined with the LS is acquired. By projecting the light obtained by synthesizing the auxiliary color light LS onto the third color light L3, the chromaticity coordinate of the green image becomes wider by the wavelength component having 515 nm as the main wavelength, as compared with the case where only the third color light L3 is projected. The color reproduction range can be expanded.
図6は、本実施例の他の色バランスの補正方法の他の例の説明図である。図6(a)および図6(b)はそれぞれ、第1および第2画像表示素子19,20に入射する色光と画像信号を示している。図6(b)では、補助色光LSが入力されるタイミングにおいて、補助色光LSに対応する画像信号として、第3色光L3ではなく第1色光L1に対応する画像信号が入力されている。他の構成については、図5と同様であるため説明を省略する。
FIG. 6 is an explanatory diagram of another example of another color balance correction method of this embodiment. 6 (a) and 6 (b) show the colored light and the image signal incident on the first and second
図6の例では、投影画像のうち緑色成分に対応する光の分光分布として、青色レーザー光源1の450nmを主波長とする第1色光L1と、515nmを主波長とする狭帯域の補助色光LSとが合成された2つのピークを有する光の分光分布が取得される。青色レーザー光源1の450nmを主波長とする第1色光L1を青色の単色とする場合の色度座標は、いわゆるsRGB色度範囲の青色画像の色度座標に対して若干マゼンダがかった位置にある。この場合例えば、空などの青色画像を投写する際に空の青色が、マゼンダがかった色になるなど、画質上好ましくない。青色レーザー光源1の450nmを主波長とする第1色光L1に515nmを主波長とする狭帯域の補助色光LSを合成すると、第1色光L1のみを投影した場合に比べてsRGB色度範囲の青色画像の色度座標に近づけることができる。これにより、色バランスとしてより好ましい画像を投写することができる。 In the example of FIG. 6, as the spectral distribution of the light corresponding to the green component in the projected image, the first color light L1 having the main wavelength of 450 nm of the blue laser light source 1 and the narrow band auxiliary color light LS having the main wavelength of 515 nm. A spectral distribution of light with two peaks combined with and is obtained. The chromaticity coordinates when the first color light L1 having the main wavelength of 450 nm of the blue laser light source 1 is a single blue color are slightly magnified with respect to the chromaticity coordinates of the blue image in the so-called sRGB chromaticity range. .. In this case, for example, when a blue image such as the sky is projected, the blue color of the sky becomes magenta-tinted, which is not preferable in terms of image quality. When a narrow band auxiliary color light LS having a main wavelength of 515 nm is combined with the first color light L1 having a main wavelength of 450 nm of the blue laser light source 1, blue in the sRGB chromaticity range is compared with the case where only the first color light L1 is projected. It can be brought closer to the chromaticity coordinates of the image. This makes it possible to project a more preferable image as a color balance.
以上説明したように、図5の例では、第1画像表示素子19には第1色光(青色光)L1と第2色光(赤色光)L2に対応する画像信号が順次入力され、第2画像表示素子20には第3色光(緑色光)L3に対応する画像信号が連続して入力される。これにより、緑色画像の色再現範囲を拡張することができる。図6の例では、第1画像表示素子19には第1色光(青色光)L1と第2色光(赤色光)L2に対応する画像信号が順次入力され、第2画像表示素子20には第1色光(青色光)L1と第3色光(緑色光)L3に対応する画像信号が順次入力される。これにより、青色光と補助色光の波長成分が時間的に合成され、青色画像の色バランスを調整することができる。どの補正方法を使用するかは、画像投写装置100の画質モードに応じて決定すればよい。
As described above, in the example of FIG. 5, image signals corresponding to the first color light (blue light) L1 and the second color light (red light) L2 are sequentially input to the first
また、本実施例では、第1色光L1と補助色光LSが拡散層6cに入射した後、互いに反対方向へ射出される。これにより、補助色光LS、第1色光L1および蛍光光Lphosを光源装置50から同一方向へ射出することができ、光源装置50から射出した補助色光LSを同軸として照明光学系に導くことができる。例えば、ダイクロイックミラーなどで、照明レンズ15の後段で補助光LSを合成すると、補助光LSの狭帯域の部分に対応する蛍光光Lphosの波長成分が削られてしまう。したがって、このような構成により、効率よく補助色光LSによる色バランスの調整を実現できる。
Further, in this embodiment, after the first color light L1 and the auxiliary color light LS are incident on the
本実施例の画像投写装置は基本的に、実施例1の画像投写装置と同様の構成を有する。本実施例では、実施例1と異なる構成について説明する。 The image projection device of the present embodiment basically has the same configuration as the image projection device of the first embodiment. In this embodiment, a configuration different from that of the first embodiment will be described.
本実施例では、補助光源11の各光源は、650nmを主波長とする赤色レーザー光を射出する。また、色分離プリズム18は、430nm〜480nmの波長帯域の青色光および490nm〜590nmの波長帯域の緑色光を透過させ、600〜700nmの波長帯域の赤色光を反射する分光特性を有する。
In this embodiment, each light source of the auxiliary light source 11 emits red laser light having a main wavelength of 650 nm. Further, the
図7は、本実施例の効果の説明図である。図7(a)は、時間経過とともに光源装置50から射出される光を示している。図7(a)に示されるように、蛍光体ホイール6の回転にしたがって、光源装置50から蛍光光Lphosと第1色光(青色光)L1が順次射出される。また、補助色光LSは、第1色光L1が光源装置50から射出されている時間のうち少なくとも一部の時間において射出される。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the effect of this embodiment. FIG. 7A shows the light emitted from the
図7(b)および図7(c)はそれぞれ、第1および第2画像表示素子19,20に入射される色光を示している。第1画像表示素子19には、蛍光光Lphosから分離された第2色光(緑色光)L2と、第1色光L1とが順次入射される。第2画像表示素子20には、蛍光光Lphosから分離された第3色光(赤色光)L3と、補助色光Lsとが順次入射される。
7 (b) and 7 (c) show the colored light incident on the first and second
本実施例では、実施例1と同様に、第1画像表示素子19の不使用の時間をなくすことができるので光利用効率の観点で好ましい。また、第1色光L1を青色レーザー光源1から射出されるレーザー光そのもので形成しているため、光源装置50から蛍光光Lphosを射出する時間を、第1色光L1を射出する時間に比べて十分長く設定しても適切なホワイトバランスを維持することができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the unused time of the first
図8は、本実施例の色バランスの補正方法の一例を示す図である。図8(a)および図8(b)はそれぞれ、第1および第2画像表示素子19,20に入射する色光と画像信号を示している。第1画像表示素子19には、蛍光光Lphosから分離された第2色光L2と、第1色光L1とが順次入射される。第2画像表示素子20には、蛍光光Lphosから分離された第3色光L3と、補助色光LSとが順次入力される。第1画像表示素子19には、第1色光L1および第3色光L3に対応する画像信号が入力されている。第2画像表示素子20には、第2色光L2に対応する画像信号が入力されている。また、第2画像表示素子20には、補助色光LSが入力されるタイミングにおいて、補助色光LSに対応する画像信号として第2色光L2に対応する画像信号が入力されている。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a color balance correction method of this embodiment. 8 (a) and 8 (b) show the colored light and the image signal incident on the first and second
投影画像のうち赤色光の波長成分として、蛍光光Lphosから取り出された600nm〜700nmの第2色光L2の波長成分と補助色光LSの650nmを主波長とする狭帯域の波長成分とが合成された波長成分が取得される。第2色光L2に補助色光LSを合成した光を投影することで、第2色光L2のみを投影した場合に比べて、赤色画像の色度座標が650nmを主波長とする波長成分だけ広くなり、色再現範囲を拡張することができる。 As the wavelength component of the red light in the projected image, the wavelength component of the second color light L2 of 600 nm to 700 nm extracted from the fluorescent light Lphos and the wavelength component of the narrow band having the auxiliary color light LS of 650 nm as the main wavelength are synthesized. Wavelength component is acquired. By projecting the light obtained by synthesizing the auxiliary color light LS onto the second color light L2, the chromaticity coordinate of the red image becomes wider by the wavelength component whose main wavelength is 650 nm, as compared with the case where only the second color light L2 is projected. The color reproduction range can be expanded.
以上説明したように、補助色光LSは緑色光ではなく赤色光であってもよく、色分離プリズム18の分光特性によって第2色光および第3色光はそれぞれ、赤色光および緑色光であってもよい。
As described above, the auxiliary color light LS may be red light instead of green light, and the second color light and the third color light may be red light and green light, respectively, depending on the spectral characteristics of the
図9は、本実施例の光源装置60を搭載している画像投写装置200の構成図である。図9(a)および図9(b)では、蛍光体ホイール(波長変換部)27の回転位置が異なり、光源装置60から異なる色の光が射出されている。
FIG. 9 is a configuration diagram of an
画像投写装置200は、光源装置60および照明光学系を有する。光源装置60は、青色レーザー光源21、補助光源22、正レンズ23、負レンズ24、部分ダイクロイックミラー25、集光レンズ26、蛍光体ホイール27、コリメートレンズ28、リレーレンズ系29、および光路折り曲げミラー30を有する。照明光学系は、照明レンズ31、ミラー32、全反射プリズム33、色分離プリズム34、第1画像表示素子35、および第2画像表示素子36を有する。
The
本実施例の構成は、第1色光L1の波長と異なる波長を含む補助色光LSを射出する補助光源22が青色レーザー光源21の間に配置されている点が実施例1の構成と異なる。また、蛍光体ホイール27(拡散層27c)に対して第1色光L1と補助色光LSが同一方向から入射する点で実施例1の構成と異なる。
The configuration of the present embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that the auxiliary
青色レーザー光源21は複数の光源から構成され、各光源は450nmを主波長とする青色光を射出する。各光源から射出された光束はそれぞれ平行光束として、正レンズ23に向かって進行する。第1色光(青色光)L1は、正レンズ23で集光され、負レンズ24によって平行化される。これにより、光束の幅が適正な大きさに設定される。負レンズ24から射出された第1色光L1は、部分ダイクロイックミラー25に入射する。
The blue
補助光源22は複数のレーザー光源から構成され、各光源は650nmを主波長とする赤色光を射出する。各光源から射出された光束はそれぞれ平行光束として、正レンズ23に向かって進行する。補助色光LSは、正レンズ23で集光され、負レンズ24によって平行化される。これにより、光束の幅が適正な大きさに設定される。負レンズ24から射出された補助色光LSは、部分ダイクロイックミラー25に入射する。
The auxiliary
図10は、部分ダイクロイックミラー25の正面図である。部分ダイクロイックミラー25は、互いに異なる分光特性を有する、第1領域25aおよび第2領域25bが同一平板上に形成された素子である。第1領域25aには第1色光L1が入射し、第2領域25bには補助色光LSが入射するように、正レンズ23および負レンズ24のレンズ系のパワー配置や青色レーザー光源21および補助光源22の配置が設定されている。
FIG. 10 is a front view of the partial
図11は、部分ダイクロイックミラー25の分光特性図である。図11(a)および図11(b)はそれぞれ、第1領域25aおよび第2領域25bの分光特性を示している。第1領域25aは、470nm以下の波長帯域の光を反射し、470nm以上の波長帯域の光を透過させる分光特性を有する。第2領域25bは、400nm〜470nmの波長帯域の光および640〜700nmの波長帯域の光を反射し、470nm〜640nmの波長帯域の光を透過させる分光特性を有する。これにより、第1色光L1と補助色光LSはともに、部分ダイクロイックミラー25で反射し、集光レンズ26に入射する。集光レンズ26に入射した第1色光L1と補助色光LSは、蛍光体ホイール27上に集光される。
FIG. 11 is a spectral characteristic diagram of the partial
図12は、本実施例の蛍光体ホイール27の構成図である。蛍光体ホイール27は、第1色光L1の少なくとも一部の光を第1色光L1の波長と異なる第2色光L2と第1色光L1および第2色光L2の波長と異なる第3色光L3の波長を含む蛍光光Lphosに変換する。蛍光体ホイール27では、金属製ホイール27aの円周上に、蛍光体層27bが形成されている。蛍光体層27bの一部の領域は、金属製ホイール27aごと切欠かれており、代わりに透光性の拡散層(拡散素子)27cが形成されている。27dは蛍光体ホイール27上に集光された第1色光L1の集光スポットである。
FIG. 12 is a block diagram of the
第1色光L1は、ある時間では図12(a)に示されるように蛍光体層27b上に集光される。図12(a)に対応する時間において第1色光L1が蛍光体層6b上に集光されると、蛍光体は第1色光L1を吸収し、励起される。第1色光L1は、480nm〜700nmの波長成分を含む蛍光光Lphosに変換される。蛍光光Lphosは全方位に発生するが、ほとんどの成分は金属製ホイール6aにより反射され、集光レンズ26に向かって進行する。
The first color light L1 is focused on the
図12(a)に対応する時間から蛍光体ホイール27が回転すると、第1色光L1はある時間では図12(b)に示されるように拡散層27c上に集光される。図12(b)に対応する時間において第1色光L1が拡散層27c上に集光されると、金属製ホイール27aの拡散層27cに対応する領域は切り欠かれているため、第1色光L1は拡散層27cを透過し、コリメートレンズ28に入射する。蛍光体ホイール27からコリメートレンズ28に入射した第1色光L1は、リレーレンズ系29および光路折り曲げミラー30を介して部分ダイクロイックミラー25に入射し、部分ダイクロイックミラー25で反射した後、照明レンズ31に入射する。
When the
本実施例では、実施例1,2とは異なり、拡散層27cの第1色光L1の射出面の側に青色光を透過し、補助色光LSを反射するダイクロイック層(光学素子)27eが設けられている。第1色光L1が拡散層27cに入射するタイミングで補助光源22が点灯された場合、補助色光LSも拡散層27cに入射する。補助色光LSは、ダイクロイック層27eで反射して、第1色光L1と反対方向へ進行し、集光レンズ26に入射する。
In this embodiment, unlike the first and second embodiments, a dichroic layer (optical element) 27e that transmits blue light and reflects the auxiliary color light LS is provided on the emission surface side of the first color light L1 of the
補助色光LSは、ダイクロイック層27eで反射するが拡散層27cを介しているので、入射時よりも拡散層27cから大きな配光分布で反射する。したがって、補助色光LSは、集光レンズ26で平行化され、第1領域25aおよび第2領域25bにまたがる太い光束として部分ダイクロイックミラー25に入射される。部分ダイクロイックミラー25に再入射する補助色光LSのうち、第2領域25bに入射する成分は反射して補助光源22の側に戻るが、第1領域25aに入射する成分は透過して照明レンズ31に入射する。
The auxiliary color light LS is reflected by the
本実施例では、第1色光L1と補助色光LSが拡散層27cに同一方向から入射し、互いに反対方向へ射出されるため、実施例1,2のように補助光源22のための圧縮レンズ系やミラーを配置する必要がない。このような構成により、補助色光LS、第1色光L1および蛍光光Lphosを光源装置60から同一方向へ射出することができ、光源装置60から射出した補助色光LSを同軸として照明光学系に導くことができるため、光源装置60を小型化可能である。また、青色レーザー光源21と補助光源22が同じ場所に配置されるので共通の冷却装置を用いることができ、より光源装置60を小型化可能である。
In this embodiment, the first color light L1 and the auxiliary color light LS are incident on the
光源装置60から第1色光L1、蛍光光Lphosおよび補助色光LSが照明光学系に進行する光路や構成、および発明の効果を得るための方法は実施例2と同様なので説明を省略する。
Since the optical path and configuration in which the first color light L1, the fluorescent light Lphos, and the auxiliary color light LS travel from the
なお、本実施例では、補助光源22は赤色レーザー光源であるが、色分離プリズムの色分離構成を変えて緑色レーザー光源を使用してもよい。また、第2画像表示素子20に目的に応じて赤色、緑色、または青色に対応する画像信号を入力することで適切に色バランスを設定することができる。
In this embodiment, the auxiliary
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
L1 第1色光
L2 第2色光
L3 第3色光
Lphos 蛍光光
LS 補助色光
1,21 青色レーザー光源(第1光源)
6,27 蛍光体ホイール(波長変換部)
11,22 補助光源(第2光源)
19 第1の画像表示素子
20 第2の画像表示素子
50,60 光源装置
L1 First color light L2 Second color light L3 Third color light L phos Fluorescent light LS
6,27 Fluorescent wheel (wavelength converter)
11,22 Auxiliary light source (second light source)
19 First
Claims (12)
前記第1色光の少なくとも一部の光を該第1色光の波長と異なる第2色光と前記第1および第2色光の波長と異なる第3色光の波長を含む蛍光光に変換する波長変換部と、
前記第1色光の波長と異なる波長を含む補助色光を射出する第2光源とを有し、前記第1色光および前記蛍光光を順次射出する光源装置と、
前記第1色光および前記蛍光光から分離された前記第2色光は、第1の画像表示素子に入射し、
前記蛍光光から分離された前記第3色光は、第2の画像表示素子に入射し、
前記補助色光は、前記第1色光が射出されている時間のうち少なくとも一部の時間において前記第2の画像表示素子に入射することを特徴とする光源装置。 The first light source that emits the first color light and
A wavelength conversion unit that converts at least a part of the first color light into fluorescent light including a second color light having a wavelength different from that of the first color light and a third color light having a wavelength different from that of the first and second color light. ,
A light source device having a second light source that emits auxiliary color light including a wavelength different from the wavelength of the first color light, and sequentially emitting the first color light and the fluorescent light.
The second color light separated from the first color light and the fluorescent light is incident on the first image display element, and is incident on the first image display element.
The third color light separated from the fluorescent light is incident on the second image display element, and the third color light is incident on the second image display element.
The light source device, characterized in that the auxiliary color light is incident on the second image display element at least a part of the time during which the first color light is emitted.
前記第1色光および補助色光は、前記拡散素子に入射した後、互いに反対方向へ射出されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光源装置。 The wavelength conversion unit includes a diffusing element that diffuses the first color light and the auxiliary color light.
The light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first color light and the auxiliary color light are emitted in opposite directions after being incident on the diffusing element.
前記第1色光および前記蛍光光から分離された前記第2色光が入射する第1の画像表示素子と、
前記蛍光光から分離された前記第3色光が入射する第2の画像表示素子とを有し、
前記補助色光は、前記第1色光が射出されている時間のうち少なくとも一部の時間において前記第2の画像表示素子に入射することを特徴とする画像投写装置。 A first light source that emits first color light, a second color light that emits at least a part of the first color light with a wavelength different from that of the first color light, and a third color light wavelength different from the wavelengths of the first and second color lights. A light source device that includes a wavelength conversion unit that converts the first color light into fluorescent light and a second light source that emits auxiliary color light including a wavelength different from the wavelength of the first color light, and sequentially emits the first color light and the fluorescent light. ,
A first image display element to which the second color light separated from the first color light and the fluorescent light is incident, and
It has a second image display element on which the third color light separated from the fluorescent light is incident.
An image projection device characterized in that the auxiliary color light is incident on the second image display element at least a part of the time during which the first color light is emitted.
前記第2の画像表示素子には前記第3色光および前記補助色光に対応する画像信号が順次入力されていることを特徴とする請求項8に記載の画像投写装置。 Image signals corresponding to the first and second color lights are sequentially input to the first image display element.
The image projection device according to claim 8, wherein image signals corresponding to the third color light and the auxiliary color light are sequentially input to the second image display element.
The image projection apparatus according to any one of claims 9 to 11, further comprising a projection optical system for projecting an image based on light from the first and second image display elements onto a projected surface. ..
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