JP2022085838A - Light source optical system, light source unit, light source device, and image display device - Google Patents

Light source optical system, light source unit, light source device, and image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2022085838A
JP2022085838A JP2021139519A JP2021139519A JP2022085838A JP 2022085838 A JP2022085838 A JP 2022085838A JP 2021139519 A JP2021139519 A JP 2021139519A JP 2021139519 A JP2021139519 A JP 2021139519A JP 2022085838 A JP2022085838 A JP 2022085838A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
light
light source
guide member
light guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021139519A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
真 平川
Makoto Hirakawa
洋平 ▲高▼野
Yohei Takano
果澄 中村
Kasumi Nakamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to CN202111293138.1A priority Critical patent/CN114563906B/en
Priority to US17/533,119 priority patent/US11669004B2/en
Publication of JP2022085838A publication Critical patent/JP2022085838A/en
Priority to US18/137,445 priority patent/US20230251559A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a light source optical system which improves illuminance distribution using a simple configuration.SOLUTION: A light source optical system is provided, comprising a first optical system (22, 23, 24, 25, 30, 31, 32, 33) for guiding a first luminous flux emitted from a light source (20) to a wavelength conversion element (26), and a second optical system (23, 24, 25, 27, 30, 31, 32, 33) for a second luminous flux (LF) wavelength-converted by the wavelength conversion element to pass, the second optical system having light guide members (23, 30, 31, 32, 33) for separating a portion of the second luminous flux in the second optical system.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、光源光学系、光源ユニット、光源装置及び画像表示装置に関する。 The present invention relates to a light source optical system, a light source unit, a light source device, and an image display device.

映像を拡大投影するプロジェクタ(画像表示装置、画像投射装置)が広く普及している。プロジェクタは、光源から射出された光をデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)や液晶表示素子といった画像表示素子(空間光変調素子)に集光させ、映像信号により変調された画像表示素子からの射出光を、被投射面であるスクリーン上にカラー映像として表示させるものである。 Projectors (image display devices, image projection devices) that magnify and project images are widely used. The projector collects the light emitted from the light source on an image display element (spatial light modulation element) such as a digital micromirror device (DMD) or a liquid crystal display element, and emits light from the image display element modulated by the video signal. The light is displayed as a color image on the screen which is the projection surface.

従来、プロジェクタの光源には主に高輝度の超高圧水銀ランプ等が用いられてきたが、寿命が短く、メンテナンスを頻繁に行う必要があった。そのため、近年では、超高圧水銀ランプに代えてレーザやLED等を光源に使用したプロジェクタが増加している。レーザやLEDは、超高圧水銀ランプと比較して寿命が長く、また、その単色性により色再現性が良い、という利点がある。 Conventionally, a high-brightness ultra-high pressure mercury lamp or the like has been mainly used as a light source of a projector, but the life is short and maintenance needs to be performed frequently. Therefore, in recent years, the number of projectors that use a laser, LED, or the like as a light source instead of an ultra-high pressure mercury lamp is increasing. Lasers and LEDs have the advantages of having a longer life than ultra-high pressure mercury lamps and having good color reproducibility due to their monochromaticity.

例えば色の三原色である赤色、緑色、青色の三色を画像表示素子に照射して映像を形成する場合、これら三色の全てをレーザ光源で生成することも可能ではあるが、緑色レーザや赤色レーザの発光効率が青色レーザに比べて低いという問題がある。そのため、青色レーザを励起光として蛍光体に照射して、蛍光体で波長変換された蛍光光から赤色光と緑色光を生成する方法が用いられている。このようなレーザ光源と蛍光体を用いた光源装置が、特許文献1や特許文献2等に開示されている。 For example, when the image display element is irradiated with the three primary colors of red, green, and blue to form an image, it is possible to generate all of these three colors with a laser light source, but a green laser or red is used. There is a problem that the light emission efficiency of the laser is lower than that of the blue laser. Therefore, a method of irradiating a phosphor with a blue laser as excitation light to generate red light and green light from the fluorescent light wavelength-converted by the phosphor is used. A light source device using such a laser light source and a phosphor is disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like.

特許第6090875号公報Japanese Patent No. 6090875 特許第6364916号公報Japanese Patent No. 6364916

この種の光源装置は、照射面における照度分布をできるだけ均一にすることが求められる。そして、従来の光源装置における光源光学系は、照射面上の照度分布の偏りに改善の余地があった。 This type of light source device is required to make the illuminance distribution on the irradiation surface as uniform as possible. The light source optical system in the conventional light source device has room for improvement in the bias of the illuminance distribution on the irradiation surface.

特に、プロジェクタでは、光源光学系からの光の照射面である画像表示素子上での照度分布が、スクリーン上の照度分布に影響を与えてしまうことがあった。さらに、光源光学系に加えて投射光学系等も照度分布に影響を及ぼす。つまり、プロジェクタの課題であるスクリーン上での照度むらは、光源装置に起因する場合と、光源装置よりも先の投射光学系等に起因する場合のいずれもある。投射光学系が照度むらの一因になる場合として、例えば、投射光学系に折返しミラーを含む超短焦点タイプのプロジェクタでは、投射された光がスクリーンに入射する入射角が上下方向の高さ位置によって大きく異なることから、画面の上下で照度むらが生じやすい。 In particular, in a projector, the illuminance distribution on the image display element, which is the irradiation surface of the light from the light source optical system, may affect the illuminance distribution on the screen. Further, in addition to the light source optical system, the projection optical system and the like also affect the illuminance distribution. That is, the uneven illuminance on the screen, which is a problem of the projector, may be caused by the light source device or by the projection optical system or the like ahead of the light source device. As a case where the projection optical system contributes to the uneven illuminance, for example, in an ultra-short focus type projector in which the projection optical system includes a folded mirror, the incident angle at which the projected light is incident on the screen is the height position in the vertical direction. Since it varies greatly depending on the screen, uneven illumination is likely to occur at the top and bottom of the screen.

本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、簡単な構成で照度分布を改善できる光源光学系、光源ユニット、光源装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above awareness of the problem, and an object of the present invention is to provide a light source optical system, a light source unit, a light source device, and an image display device capable of improving the illuminance distribution with a simple configuration.

本発明の光源光学系の態様は、光源から射出した第1の光束を波長変換素子に入射させる第1の光学系と、波長変換素子で波長変換された第2の光束が透過する第2の光学系と、を有し、第2の光学系の中に、第2の光束の一部を第2の光学系内で分離する導光部材を備える。 A mode of the light source optical system of the present invention is a first optical system in which a first light beam emitted from a light source is incident on a wavelength conversion element and a second light beam transmitted by the wavelength conversion element. It has an optical system, and the second optical system includes a light guide member that separates a part of the second light source in the second optical system.

本発明の光源ユニットの態様は、光源から射出した第1の光束を第1の光学系によって波長変換素子に入射させ、波長変換素子で波長変換された第2の光束を第2の光学系を通して射出し、第2の光学系の中に、第2の光束の一部を第2の光学系内で分離する導光部材を備える。 In the embodiment of the light source unit of the present invention, the first light flux emitted from the light source is incident on the wavelength conversion element by the first optical system, and the second light flux converted by the wavelength conversion element is passed through the second optical system. A light guide member that emits light and separates a part of the second light flux in the second optical system is provided in the second optical system.

本発明の光源装置の態様は、光源と、光源から射出した第1の光束を波長変換素子に入射させる第1の光学系と、波長変換素子で波長変換された第2の光束が透過する第2の光学系と、を有し、第2の光学系の中に、第2の光束の一部を第2の光学系内で分離する導光部材を備える。 A mode of the light source device of the present invention is that the light source, the first optical system for incidenting the first light flux emitted from the light source on the wavelength conversion element, and the second light flux wavelength-converted by the wavelength conversion element are transmitted. It has two optical systems, and the second optical system includes a light guide member that separates a part of the second light source in the second optical system.

本発明の画像表示装置の態様は、光源から波長変換素子まで第1の光束が通る光路を形成する第1の光学系と、波長変換素子で波長変換された第2の光束が通る光路を形成する第2の光学系とを含む光源装置と、光源装置からの光を変調して画像を形成する画像表示素子と、画像を被投射面に投射する投射光学系と、を有し、第2の光学系の中に、第2の光束の一部を第2の光学系内で分離する導光部材を備える。 An aspect of the image display device of the present invention is to form a first optical system that forms an optical path through which a first light beam passes from a light source to a wavelength conversion element, and an optical path through which a second light beam that has been wavelength-converted by the wavelength conversion element passes. It has a light source device including a second optical system, an image display element that modulates the light from the light source device to form an image, and a projection optical system that projects an image onto a projected surface. In the optical system of the above, a light source member for separating a part of the second light source in the second optical system is provided.

本発明の光源光学系、光源ユニット、光源装置及び画像表示装置によれば、簡単な構成で照度分布を改善できる。 According to the light source optical system, the light source unit, the light source device, and the image display device of the present invention, the illuminance distribution can be improved with a simple configuration.

プロジェクタ(画像表示装置)の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a projector (image display device). 第1実施形態による光源装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the light source apparatus by 1st Embodiment. 光源装置を構成する蛍光体ホイールの構造を示す図であり、(A)は正面図、(B)は断面図である。It is a figure which shows the structure of the phosphor wheel which constitutes a light source apparatus, (A) is a front view, (B) is a sectional view. 第1実施形態の導光部材の配置と作用を示す側断面図である。It is a side sectional view which shows the arrangement and operation of the light guide member of 1st Embodiment. 第1実施形態の導光部材の配置を示す正面図である。It is a front view which shows the arrangement of the light guide member of 1st Embodiment. 第1実施形態の光源装置による照度分布の改善結果を示す図である。It is a figure which shows the improvement result of the illuminance distribution by the light source apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態による光源装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the light source apparatus by 2nd Embodiment. 第2実施形態の導光部材の配置と作用を示す側断面図である。It is a side sectional view which shows the arrangement and operation of the light guide member of 2nd Embodiment. 第2実施形態の導光部材の配置を示す正面図である。It is a front view which shows the arrangement of the light guide member of 2nd Embodiment. 第2実施形態の光源装置による照度分布の改善結果を示す図である。It is a figure which shows the improvement result of the illuminance distribution by the light source apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態の光源装置における導光部材の配置を示す正面図である。It is a front view which shows the arrangement of the light guide member in the light source apparatus of 3rd Embodiment. 第4実施形態による光源装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the light source apparatus by 4th Embodiment. 第4実施形態の導光部材の配置と作用を示す側断面図である。It is a side sectional view which shows the arrangement and operation of the light guide member of 4th Embodiment. 第4実施形態の導光部材の配置を示す正面図である。It is a front view which shows the arrangement of the light guide member of 4th Embodiment. 第4実施形態の光源装置による照度分布の改善結果を示す図である。It is a figure which shows the improvement result of the illuminance distribution by the light source apparatus of 4th Embodiment. 第5実施形態による光源装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the light source apparatus by 5th Embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図1は、画像表示装置の一例であるプロジェクタの全体構造を示している。図2以降は、プロジェクタを構成する光源装置(光源光学系)の実施形態を示しており、図2から図6は第1実施形態、図7から図10は第2実施形態、図11は第3実施形態、図12から図15は第4実施形態、図16は第5実施形態である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall structure of a projector which is an example of an image display device. 2 and later show embodiments of a light source device (light source optical system) constituting the projector. FIGS. 2 to 6 show the first embodiment, FIGS. 7 to 10 show the second embodiment, and FIG. 11 shows the first embodiment. 3 embodiments, FIGS. 12 to 15 are the fourth embodiment, and FIG. 16 is the fifth embodiment.

図1に示すプロジェクタ10は、筐体11と、光源装置(光源ユニット)12と、光均一化素子13と、照明光学系14と、画像表示素子15と、投射光学系16と、を有している。光源装置12から投射光学系16までの各構成要素が筐体11の内部に収容されている。 The projector 10 shown in FIG. 1 includes a housing 11, a light source device (light source unit) 12, a light homogenizing element 13, an illumination optical system 14, an image display element 15, and a projection optical system 16. ing. Each component from the light source device 12 to the projection optical system 16 is housed inside the housing 11.

光源装置12は、例えば、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色に対応する波長を含んだ光を射出する。光源装置12の内部構成については、後に詳細に説明する。 The light source device 12 emits light including wavelengths corresponding to the respective colors of red (R), green (G), and blue (B), for example. The internal configuration of the light source device 12 will be described in detail later.

光均一化素子13は、光源装置12から射出された光をミキシングすることで均一化する。光均一化素子13としては、例えば、4枚のミラーを組み合わせたライトトンネル、円柱状のガラス等からなるロッドインテグレータ、複数のレンズをマトリクス状に配置したフライアイレンズ等が用いられる。 The light homogenizing element 13 equalizes by mixing the light emitted from the light source device 12. As the light homogenizing element 13, for example, a light tunnel in which four mirrors are combined, a rod integrator made of columnar glass or the like, a fly-eye lens in which a plurality of lenses are arranged in a matrix, or the like are used.

照明光学系14は、光均一化素子13によって均一化された光で画像表示素子15を略均一に照明する。照明光学系14は、例えば、1枚以上のレンズや1面以上の反射面等を有している。 The illumination optical system 14 illuminates the image display element 15 substantially uniformly with the light homogenized by the light homogenizing element 13. The illumination optical system 14 has, for example, one or more lenses, one or more reflecting surfaces, and the like.

画像表示素子15は、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル等のライトバルブ(光弁)を有している。画像表示素子15は、照明光学系14により照明される光(光源装置12からの光)を変調することにより画像を形成する。 The image display element 15 has, for example, a light valve (optical valve) such as a digital micromirror device (DMD), a transmissive liquid crystal panel, and a reflective liquid crystal panel. The image display element 15 forms an image by modulating the light (light from the light source device 12) illuminated by the illumination optical system 14.

投射光学系16は、画像表示素子15が形成した画像を、プロジェクタ10の外部のスクリーン(被投射面)17に拡大投射する。投射光学系16は、例えば、1枚以上のレンズを有している。 The projection optical system 16 magnifies and projects the image formed by the image display element 15 onto the screen (projected surface) 17 outside the projector 10. The projection optical system 16 has, for example, one or more lenses.

図2は、第1実施形態による光源装置12を示す概略構成図である。光源装置12は、光の伝搬方向に順に配置された、レーザ光源(光源)20と、コリメータレンズ21と、第1レンズ群22と、導光部材23と、1/4波長板24と、第2レンズ群25と、蛍光体ホイール(波長変換素子)26と、第3レンズ群27と、カラーホイール28と、を有している。例えば、光源装置12のうち、レーザ光源20を除いた構成要素(光学要素)によって光源光学系が構成される。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a light source device 12 according to the first embodiment. The light source device 12 includes a laser light source (light source) 20, a collimator lens 21, a first lens group 22, a light guide member 23, a 1/4 wavelength plate 24, and a second, which are arranged in order in the light propagation direction. It has two lens groups 25, a phosphor wheel (wavelength conversion element) 26, a third lens group 27, and a color wheel 28. For example, the light source optical system is configured by the components (optical elements) of the light source device 12 excluding the laser light source 20.

レーザ光源20は、複数の光源(固体光源)を有している。図2では、図面の上下方向に並ぶ6個の光源を描いているが、実際には、6個の光源が紙面直交方向(奥行方向)にn列(nは2以上の数)並んでおり、6×n個の光源が二次元アレイ状に配列されている。なお、複数のレーザ光源20の数は任意に設定することが可能である。また、複数のレーザ光源20ではなく、高出力の単一のレーザ光源を用いることも可能である。 The laser light source 20 has a plurality of light sources (solid-state light sources). In FIG. 2, six light sources arranged in the vertical direction of the drawing are drawn, but in reality, six light sources are arranged in n rows (n is a number of 2 or more) in the direction orthogonal to the paper surface (depth direction). , 6 × n light sources are arranged in a two-dimensional array. The number of the plurality of laser light sources 20 can be arbitrarily set. It is also possible to use a single high-power laser light source instead of the plurality of laser light sources 20.

複数のレーザ光源20は、例えば、基板上に複数の光源をアレイ状に配置した光源ユニットとして構成することができるが、その具体的態様には自由度がある。以下では、二次元アレイ状に配列された複数の光源を「複数のレーザ光源20」と呼ぶことがある。 The plurality of laser light sources 20 can be configured as, for example, a light source unit in which a plurality of light sources are arranged in an array on a substrate, but there is a degree of freedom in the specific embodiment thereof. Hereinafter, a plurality of light sources arranged in a two-dimensional array may be referred to as "plurality of laser light sources 20".

複数のレーザ光源20は、蛍光体ホイール26の波長変換領域である蛍光領域26d(図3)に設けられた蛍光体を励起させる励起光BL(第1の色光)として、例えば、発光強度の中心波長が455nmの青色帯域の光(青色レーザ光)を射出する。複数のレーザ光源20から射出される青色レーザ光は、偏光状態が一定の直線偏光であり、導光部材23の入射面(後述する表面23a)に対してS偏光となるように配置されている。複数のレーザ光源20から射出される青色レーザ光は、コヒーレント光である。なお、複数のレーザ光源20から射出される励起光BLは、蛍光体ホイール26の蛍光領域26dの蛍光体を励起させることができる波長の光であればよく、青色帯域の光に限定されるものではない。 The plurality of laser light sources 20 are, for example, the center of emission intensity as the excitation light BL (first color light) that excites the phosphor provided in the fluorescence region 26d (FIG. 3) which is the wavelength conversion region of the phosphor wheel 26. Light in the blue band with a wavelength of 455 nm (blue laser light) is emitted. The blue laser light emitted from the plurality of laser light sources 20 is linearly polarized light having a constant polarization state, and is arranged so as to be S-polarized with respect to the incident surface (surface 23a described later) of the light guide member 23. .. The blue laser light emitted from the plurality of laser light sources 20 is coherent light. The excitation light BL emitted from the plurality of laser light sources 20 may be light having a wavelength that can excite the phosphor in the fluorescence region 26d of the phosphor wheel 26, and is limited to light in the blue band. is not.

コリメータレンズ21は、複数のレーザ光源20に対応して二次元アレイ状に複数配列されている。複数のコリメータレンズ21は、複数のレーザ光源20から射出されるそれぞれの光束(励起光BL)を平行光又は収束光となるように調整する。コリメータレンズ21の数は、レーザ光源20の光源の数に対応していればよく、レーザ光源20の光源の数の増減に応じて増減することができる。 A plurality of collimator lenses 21 are arranged in a two-dimensional array corresponding to a plurality of laser light sources 20. The plurality of collimator lenses 21 adjust each light flux (excitation light BL) emitted from the plurality of laser light sources 20 so as to be parallel light or convergent light. The number of collimator lenses 21 may be increased or decreased as long as it corresponds to the number of light sources of the laser light source 20 and can be increased or decreased according to the increase or decrease in the number of light sources of the laser light source 20.

第1レンズ群22は、全体として正のパワーを有しており、レーザ光源20から蛍光体ホイール26に向かう光の伝搬方向に向かって順に、正レンズ22aと負レンズ22bとを有している。第1レンズ群22は、コリメータレンズ21から平行光又は収束光となって入射した励起光BLを収束させながら導光部材23に導く。なお、第1レンズ群22は、正のパワーではなく、負のパワーを有していてもよい。 The first lens group 22 has positive power as a whole, and has a positive lens 22a and a negative lens 22b in order from the laser light source 20 toward the light propagating direction toward the phosphor wheel 26. .. The first lens group 22 guides the excitation light BL incident from the collimator lens 21 as parallel light or convergent light to the light guide member 23 while converging. The first lens group 22 may have a negative power instead of a positive power.

導光部材23は、第1レンズ群22と第2レンズ群25の間の光路上に位置している。導光部材23は、平板状(プレートタイプ)の偏光ビームスプリッタであり、第1レンズ群22から導かれた励起光BLの波長帯域のS偏光(第1の偏光成分)を反射する一方、励起光BLの波長帯域のP偏光(第2の偏光成分)及び蛍光体ホイール26からの蛍光光YL(第2の色光)を透過するようなコートが施されている。 The light guide member 23 is located on the optical path between the first lens group 22 and the second lens group 25. The light guide member 23 is a flat plate-shaped (plate type) polarizing beam splitter, and while reflecting S polarization (first polarization component) in the wavelength band of the excitation light BL derived from the first lens group 22, it is excited. A coating is applied so as to transmit the P polarization (second polarization component) of the wavelength band of the light BL and the fluorescent light YL (second color light) from the phosphor wheel 26.

本実施形態では、導光部材23が、励起光BLの波長帯域のS偏光を反射してP偏光を透過するが、これとは逆に、励起光BLの波長帯域のP偏光を反射してS偏光を透過するようにしてもよい。 In the present embodiment, the light guide member 23 reflects the S polarization in the wavelength band of the excitation light BL and transmits the P polarization, but on the contrary, it reflects the P polarization in the wavelength band of the excitation light BL. S polarized light may be transmitted.

1/4波長板24は、導光部材23で反射された励起光BLの直線偏光に対して光学軸を45度傾けた状態で配置されている。1/4波長板24は、導光部材23で反射された励起光BLを直線偏光から円偏光に変換する。 The 1/4 wave plate 24 is arranged in a state where the optical axis is tilted by 45 degrees with respect to the linear polarization of the excitation light BL reflected by the light guide member 23. The 1/4 wave plate 24 converts the excitation light BL reflected by the light guide member 23 from linearly polarized light to circularly polarized light.

第2レンズ群25は、全体として正のパワーを有しており、レーザ光源20から蛍光体ホイール26に向かう光の伝搬方向に向かって順に、正レンズ25aと正レンズ25bとを有している。第2レンズ群25は、1/4波長板24により円偏光に変換されて入射した励起光BLを収束させながら蛍光体ホイール26に導く。 The second lens group 25 has a positive power as a whole, and has a positive lens 25a and a positive lens 25b in order from the laser light source 20 toward the light propagating direction toward the phosphor wheel 26. .. The second lens group 25 guides the excitation light BL, which is converted into circularly polarized light by the 1/4 wave plate 24 and incident, to the phosphor wheel 26 while converging.

蛍光体ホイール26には、第2レンズ群25から導かれた励起光BLが入射する。図3は、蛍光体ホイール26の詳細構造を示す図である。蛍光体ホイール26は、円盤部材26aと、回転軸26bを中心として円盤部材26aを回転駆動する駆動モータ26cとを有している。円盤部材26aは、例えば、透明基板や金属基板(アルミニウム基板等)を用いることができるが、これに限定されるものではない。 The excitation light BL guided from the second lens group 25 is incident on the phosphor wheel 26. FIG. 3 is a diagram showing a detailed structure of the phosphor wheel 26. The phosphor wheel 26 has a disk member 26a and a drive motor 26c that rotationally drives the disk member 26a around a rotation shaft 26b. As the disk member 26a, for example, a transparent substrate or a metal substrate (aluminum substrate or the like) can be used, but the disk member 26a is not limited thereto.

蛍光体ホイール26の円盤部材26aは、周方向の大部分(本実施形態では270°よりも大きい角度範囲)が蛍光領域26dに区画されており、蛍光領域26dの範囲を除いた周方向の一部(本実施形態では90°よりも小さい角度範囲)が励起光反射領域26eに区画されている。 Most of the disk member 26a of the phosphor wheel 26 in the circumferential direction (in the present embodiment, an angle range larger than 270 °) is partitioned into the fluorescent region 26d, and one of the circumferential directions excluding the range of the fluorescent region 26d. A portion (an angle range smaller than 90 ° in this embodiment) is partitioned into an excitation light reflection region 26e.

蛍光領域26dは、下層側から上層側に向かって順に、反射コート26d1と、蛍光体層26d2と、反射防止コート26d3とを積層して構成されている。 The fluorescent region 26d is configured by laminating a reflective coating 26d1, a phosphor layer 26d2, and an antireflection coating 26d3 in this order from the lower layer side to the upper layer side.

反射コート26d1は、蛍光体層26d2による蛍光光YLの波長領域の光を反射する特性を有している。円盤部材26aを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート26d1を省略する(円盤部材26aに反射コート26d1の機能を持たせる)ことも可能である。 The reflection coat 26d1 has a property of reflecting light in the wavelength region of the fluorescent light YL by the phosphor layer 26d2. When the disk member 26a is made of a metal substrate having a high reflectance, it is possible to omit the reflection coat 26d1 (the disk member 26a has the function of the reflection coat 26d1).

蛍光体層26d2としては、例えば、蛍光体材料を有機・無機のバインダ内に分散させたもの、蛍光体材料の結晶を直接形成したもの、Ce:YAG系等の希土類蛍光体を用いることができる。蛍光体層26dd2による蛍光光YLの波長帯域は、例えば、黄色、青色、緑色、赤色の波長帯域を用いることができるが、本実施形態では、黄色の波長帯域を有する蛍光光YLを用いる場合を例示する。また、本実施形態では波長変換素子として蛍光体を用いているが、燐光体や、非線形光学結晶等を用いてもよい。 As the fluorescent material layer 26d2, for example, a material in which a fluorescent material is dispersed in an organic / inorganic binder, a material in which crystals of the fluorescent material are directly formed, or a rare earth phosphor such as Ce: YAG type can be used. .. For the wavelength band of the fluorescent light YL by the phosphor layer 26dd2, for example, the wavelength bands of yellow, blue, green, and red can be used, but in the present embodiment, the case of using the fluorescent light YL having the yellow wavelength band is used. Illustrate. Further, although a phosphor is used as the wavelength conversion element in this embodiment, a phosphorescent body, a nonlinear optical crystal, or the like may be used.

反射防止コート26d3は、蛍光体層26d2の表面における光の反射を防止する特性を有している。 The antireflection coating 26d3 has a property of preventing the reflection of light on the surface of the phosphor layer 26d2.

励起光反射領域26eには、第2レンズ群25から導かれた励起光BLの波長領域の光を反射する特性を有する反射コート26e1が積層されている。円盤部材26aを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート26e1を省略する(円盤部材26aに反射コート26e1の機能を持たせる)ことも可能である。 A reflection coat 26e1 having a characteristic of reflecting light in the wavelength region of the excitation light BL derived from the second lens group 25 is laminated on the excitation light reflection region 26e. When the disk member 26a is made of a metal substrate having a high reflectance, it is possible to omit the reflection coat 26e1 (the disk member 26a has the function of the reflection coat 26e1).

円盤部材26aを駆動モータ26cによって回転駆動することにより、蛍光体ホイール26上における励起光BLの照射位置が時間とともに移動する。その結果、蛍光体ホイール26に入射した励起光BLが、蛍光領域26dで励起光BLとは波長の異なる蛍光光YLに変換されて射出される状態と、蛍光体ホイール26に入射した励起光BLが、励起光反射領域26eで励起光BLのままで反射されて射出される状態とに、時分割される。 By rotationally driving the disk member 26a by the drive motor 26c, the irradiation position of the excitation light BL on the phosphor wheel 26 moves with time. As a result, the excitation light BL incident on the phosphor wheel 26 is converted into fluorescent light YL having a wavelength different from that of the excitation light BL in the fluorescence region 26d and emitted, and the excitation light BL incident on the phosphor wheel 26 is emitted. Is time-divided into a state in which the excitation light BL is reflected and emitted as it is in the excitation light reflection region 26e.

なお、蛍光領域26dと励起光反射領域26eの数や範囲等には自由度があり、種々の設計変更が可能である。例えば、各2つの蛍光領域と励起光反射領域とを周方向に90°間隔となるように交互に配置してもよい。 The number and range of the fluorescence region 26d and the excitation light reflection region 26e have a degree of freedom, and various design changes are possible. For example, each of the two fluorescence regions and the excitation light reflection region may be alternately arranged at intervals of 90 ° in the circumferential direction.

再び図2に基づいて光源装置12を説明する。蛍光体ホイール26の励起光反射領域26eで反射された励起光BLは、蛍光体ホイール26から導光部材23に向けて進む逆向きの円偏光となり、第2レンズ群25によって拡散光束からほぼ平行光束に変換されて、1/4波長板24によってP偏光に変換される。P偏光に変換された励起光BLは、導光部材23を透過して、集光作用のある第3レンズ群27を通してカラーホイール28に入射する。本実施形態では、第3レンズ群27を単レンズで構成している。 The light source device 12 will be described again with reference to FIG. The excitation light BL reflected in the excitation light reflection region 26e of the phosphor wheel 26 becomes circularly polarized light in the opposite direction traveling from the phosphor wheel 26 toward the light guide member 23, and is substantially parallel to the diffused light beam by the second lens group 25. It is converted into a light beam and converted into P-polarized light by the 1/4 wave plate 24. The excitation light BL converted to P-polarization passes through the light guide member 23 and is incident on the color wheel 28 through the third lens group 27 having a condensing action. In the present embodiment, the third lens group 27 is composed of a single lens.

蛍光体ホイール26の蛍光領域26dに入射した励起光BLは、蛍光光YLに変換されて射出される。この蛍光光YLは、第2レンズ群25によって拡散光束からほぼ平行光束に変換されて、1/4波長板24と導光部材23を透過して、第3レンズ群27を通してカラーホイール28に入射する。 The excitation light BL incident on the fluorescent region 26d of the phosphor wheel 26 is converted into fluorescent light YL and emitted. This fluorescent light YL is converted from a diffused luminous flux to a substantially parallel luminous flux by the second lens group 25, passes through the 1/4 wave plate 24 and the light guide member 23, and is incident on the color wheel 28 through the third lens group 27. do.

カラーホイール28は、円盤部材28aと、回転軸28bを中心として円盤部材28aを回転駆動する駆動モータ28cとを有している。図示を省略するが、円盤部材28aは、周方向に区画された青色領域、黄色領域、赤色領域、緑色領域を有している。青色領域は、蛍光体ホイール26の励起光反射領域26eに対応し、黄色領域、赤色領域、緑色領域は、蛍光体ホイール26の蛍光領域26dにそれぞれ対応するように同期される。黄色領域は、蛍光体ホイール26から発光する黄色の波長領域をそのまま透過させる。赤色領域と緑色領域は、それぞれダイクロイックミラーを用いることにより、黄色の波長から不要な波長域の光を反射させ、純度の高い色の光を得る。 The color wheel 28 has a disk member 28a and a drive motor 28c that rotationally drives the disk member 28a around a rotating shaft 28b. Although not shown, the disk member 28a has a blue region, a yellow region, a red region, and a green region partitioned in the circumferential direction. The blue region corresponds to the excitation light reflection region 26e of the phosphor wheel 26, and the yellow region, the red region, and the green region are synchronized so as to correspond to the fluorescence region 26d of the phosphor wheel 26, respectively. The yellow region transmits the yellow wavelength region emitted from the phosphor wheel 26 as it is. By using a dichroic mirror in each of the red region and the green region, light in an unnecessary wavelength region is reflected from the yellow wavelength to obtain high-purity color light.

図1に示すように、カラーホイール28によって時分割で作られた各色の光が、光均一化素子13から照明光学系14を通して画像表示素子15に導かれ(照射され)、各色に対応した画像を形成し、投射光学系16によってスクリーン17に拡大投影させることにより、カラー画像が得られる。すなわち、画像表示素子15が、光源装置12からの光を変調して画像を形成し、投射光学系16が、画像表示素子15が形成した画像をスクリーン17に拡大投射する。 As shown in FIG. 1, the light of each color created by time division by the color wheel 28 is guided (irradiated) from the light homogenizing element 13 to the image display element 15 through the illumination optical system 14, and the image corresponding to each color. Is formed and magnified and projected onto the screen 17 by the projection optical system 16 to obtain a color image. That is, the image display element 15 modulates the light from the light source device 12 to form an image, and the projection optical system 16 magnifies and projects the image formed by the image display element 15 onto the screen 17.

以上のプロジェクタ10を構成する光源装置12の光源光学系において、第1レンズ群22から第2レンズ群25までが、レーザ光源20から射出された第1の光束を蛍光体ホイール26に入射させるための(第1の光束が通る光路を形成する)第1の光学系となる。なお、コリメータレンズ21を第1の光学系に含めても良い。 In the light source optical system of the light source device 12 constituting the projector 10 described above, the first lens group 22 to the second lens group 25 make the first light beam emitted from the laser light source 20 incident on the phosphor wheel 26. It becomes the first optical system (forming the optical path through which the first light source passes). The collimator lens 21 may be included in the first optical system.

また、光源装置12の光源光学系において、第2レンズ群25から第3レンズ群27までが、蛍光体ホイール26により波長変換された第2の光束が透過する(第2の光束が通る光路を形成する)第2の光学系となる。第2の光学系の光軸LXと第2の光束LFを、図2、図4及び図5に示した。図5は、蛍光体ホイール26側から光軸LXに沿って導光部材23を見た正面図である。 Further, in the light source optical system of the light source device 12, the second lens group 25 to the third lens group 27 transmit the second luminous flux whose wavelength is converted by the phosphor wheel 26 (the optical path through which the second luminous flux passes). It becomes the second optical system (to be formed). The optical axis LX and the second luminous flux LF of the second optical system are shown in FIGS. 2, 4 and 5. FIG. 5 is a front view of the light guide member 23 seen from the phosphor wheel 26 side along the optical axis LX.

導光部材23は、第1の光学系において、第1レンズ群22側から入射した第1の光束を蛍光体ホイール26側に向けて反射する反射素子として機能する。また、導光部材23は、第2の光学系において、第2レンズ群25から第3レンズ群27に向かう第2の光束の一部を導光して第2の光学系内で分離させる導光素子として機能する。導光部材23の構成と機能について、以下に説明する。 In the first optical system, the light guide member 23 functions as a reflecting element that reflects the first light flux incident from the first lens group 22 side toward the phosphor wheel 26 side. Further, in the second optical system, the light guide member 23 guides a part of the second luminous flux toward the third lens group 27 from the second lens group 25 to guide the light and separate it in the second optical system. Functions as an optical element. The configuration and function of the light guide member 23 will be described below.

導光部材23は、ガラスや透明樹脂等で形成された平行平面板形状であり、互いに平行な平面である表面23a及び裏面23bを表裏に有する。導光部材23が偏光ビームスプリッタとして機能するように、表面23a側には、励起光BLの波長帯域のS偏光を反射し、励起光BLの波長帯域のP偏光及び蛍光光YLを透過するようなコートが形成されている。 The light guide member 23 has a parallel flat plate shape made of glass, a transparent resin, or the like, and has a front surface 23a and a back surface 23b that are parallel planes to each other on the front and back surfaces. In order for the light guide member 23 to function as a polarizing beam splitter, S polarization in the wavelength band of the excitation light BL is reflected on the surface 23a side, and P polarization and fluorescent light YL in the wavelength band of the excitation light BL are transmitted. Coat is formed.

導光部材23の周縁部分は、導光部材23の長手方向に延びる一対の平行な長辺端面(第1の端面)23c及び長辺端面(第2の端面)23dと、導光部材23の短手方向に延びる一対の平行な短辺端面23e及び短辺端面23fと、によって構成されている、長辺端面23c及び長辺端面23d、短辺端面23e及び短辺端面23fはそれぞれ、表面23a及び裏面23bに対して略垂直な面である。また、長辺端面23c及び長辺端面23dは、短辺端面23e及び短辺端面23fに対して略垂直な面である。導光部材23は、第2の光束LFの外側において短辺端面23e,23f付近が、不図示の支持手段によって支持固定されている。 The peripheral edge portion of the light guide member 23 includes a pair of parallel long side end faces (first end face) 23c and long side end faces (second end face) 23d extending in the longitudinal direction of the light guide member 23, and the light guide member 23. The long side end face 23c and the long side end face 23d, and the short side end face 23e and the short side end face 23f, which are composed of a pair of parallel short side end faces 23e and short side end faces 23f extending in the short side direction, are surface 23a, respectively. And a plane substantially perpendicular to the back surface 23b. Further, the long side end surface 23c and the long side end surface 23d are planes substantially perpendicular to the short side end surface 23e and the short side end surface 23f. The light guide member 23 is supported and fixed on the outside of the second luminous flux LF near the short side end faces 23e and 23f by a support means (not shown).

第1レンズ群22の光軸が延びる方向をM1方向とする。M1方向は、第2の光学系の光軸LXに対して垂直である。導光部材23は、M1方向及び光軸LXに対して垂直なM2方向に長手方向を向けて配置されている。 The direction in which the optical axis of the first lens group 22 extends is the M1 direction. The M1 direction is perpendicular to the optical axis LX of the second optical system. The light guide member 23 is arranged so as to face the longitudinal direction in the M1 direction and the M2 direction perpendicular to the optical axis LX.

図4に示すように、導光部材23は、M2方向の側方(短辺端面23eや短辺端面23fの側)から見て、表面23a及び裏面23bが光軸LXに対して約45度の交差角になるように配置されている。そして、光軸LXに沿う方向で、表面23aが蛍光体ホイール26(第2レンズ群25)側に位置し、裏面23bがカラーホイール28(第3レンズ群27)側に位置している。 As shown in FIG. 4, the light guide member 23 has a front surface 23a and a back surface 23b of about 45 degrees with respect to the optical axis LX when viewed from the side in the M2 direction (the side of the short side end surface 23e and the short side end surface 23f). It is arranged so as to be the intersection angle of. The front surface 23a is located on the phosphor wheel 26 (second lens group 25) side and the back surface 23b is located on the color wheel 28 (third lens group 27) side in the direction along the optical axis LX.

図5に示すように、光軸LXに沿う導光部材23の正面視では、表面23aと長辺端面23cが蛍光体ホイール26側に向いている。この正面視における投影面積が大きい表面23aが第1の面であり、投影面積が小さい長辺端面23cが第2の面であり、第1の面である表面23aによって、第1の光束を蛍光体ホイール26側に反射させる。 As shown in FIG. 5, in the front view of the light guide member 23 along the optical axis LX, the surface 23a and the long side end surface 23c face the phosphor wheel 26 side. The surface 23a having a large projected area in this front view is the first surface, the long side end surface 23c having a small projected area is the second surface, and the surface 23a, which is the first surface, fluoresces the first luminous flux. It is reflected on the body wheel 26 side.

図5とは逆側から光軸LXに沿って導光部材23を背面視すると、裏面23bと長辺端面23dが第3レンズ群27(カラーホイール28)側に向いている。背面視における投影面積は、裏面23bの方が長辺端面23dよりも大きい。 When the light guide member 23 is viewed from the opposite side of FIG. 5 along the optical axis LX, the back surface 23b and the long side end surface 23d face the third lens group 27 (color wheel 28) side. The projected area in the rear view is larger on the back surface 23b than on the long side end surface 23d.

導光部材23は、上記の正面視及び背面視での外形中心を光軸LXが通るように配置されている。より詳しくは、図5に示す導光部材23の正面視で、長辺端面23cから長辺端面23dまでの短手方向寸法の中心に光軸LXが位置し、且つ短辺端面23eから短辺端面23fまでの長手方向寸法の中心に光軸LXが位置している。図5に示すように、光軸LXを含みM1方向に沿う仮想平面S1と、光軸LXを含みM2方向に沿う仮想平面S2とを設定すると、正面視及び背面視での導光部材23は、仮想平面S1と仮想平面S2の双方に関して対称な形状になる(導光部材30の長手方向の中央を仮想平面S1が通り、短手方向の中央を仮想平面S2が通る)。 The light guide member 23 is arranged so that the optical axis LX passes through the center of the outer shape in the front view and the rear view. More specifically, in the front view of the light guide member 23 shown in FIG. 5, the optical axis LX is located at the center of the lateral dimension from the long side end surface 23c to the long side end surface 23d, and the short side end surface 23e to the short side. The optical axis LX is located at the center of the longitudinal dimension up to the end face 23f. As shown in FIG. 5, when the virtual plane S1 including the optical axis LX and along the M1 direction and the virtual plane S2 including the optical axis LX and along the M2 direction are set, the light guide member 23 in the front view and the rear view becomes , The shape is symmetric with respect to both the virtual plane S1 and the virtual plane S2 (the virtual plane S1 passes through the center of the light guide member 30 in the longitudinal direction, and the virtual plane S2 passes through the center in the lateral direction).

M1方向において、正面視での導光部材23の短手方向寸法の全体が第2の光束LFの範囲内に収まっている。すなわち、M1方向において、長辺端面23cと長辺端面23dはいずれも、第2の光束LFが通る光路の範囲内に位置している。 In the M1 direction, the entire lateral dimension of the light guide member 23 in the front view is within the range of the second luminous flux LF. That is, in the M1 direction, both the long side end surface 23c and the long side end surface 23d are located within the range of the optical path through which the second luminous flux LF passes.

M2方向において、導光部材23の長手方向寸法は、第2の光束LFの光束径よりもやや大きく、導光部材23の長手方向の両端付近の一部が、第2の光束LFの範囲外に位置している。 In the M2 direction, the longitudinal dimension of the light guide member 23 is slightly larger than the luminous flux diameter of the second luminous flux LF, and a part of the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the light guide member 23 is outside the range of the second luminous flux LF. Is located in.

従って、導光部材23における表面23a及び裏面23bと、長辺端面23c及び長辺端面23dは、M2方向(長手方向)の両端付近の一部を除いて、第2の光束LFの範囲内に位置している。これに対し、短辺端面23e及び短辺端面23fは、第2の光束LFの範囲外に位置している。 Therefore, the front surface 23a and the back surface 23b, the long side end surface 23c, and the long side end surface 23d of the light guide member 23 are within the range of the second luminous flux LF except for a part near both ends in the M2 direction (longitudinal direction). positioned. On the other hand, the short side end surface 23e and the short side end surface 23f are located outside the range of the second luminous flux LF.

蛍光体ホイール26の蛍光領域26dで波長変換された蛍光光YLや励起光反射領域26eで反射された励起光BLを成分とする第2の光束LFは、第2レンズ群25によって拡散光束からほぼ平行光束に変換されて、導光部材23に到達する。図5に示すように、導光部材23のうち第2の光束LF上に位置する領域の大部分は表面23a及び裏面23bであり、当該領域では、導光部材23は第2の光束LFをそのまま第3レンズ群27に向けて透過させる。導光部材23はさらに、蛍光体ホイール26側からの第2の光束LFの一部が入射する位置に長辺端面23cを有している。 The second luminous flux LF containing the fluorescent light YL wavelength-converted in the fluorescent region 26d of the phosphor wheel 26 and the excitation light BL reflected in the excitation light reflection region 26e is substantially from the diffused flux by the second lens group 25. It is converted into a parallel luminous flux and reaches the light guide member 23. As shown in FIG. 5, most of the regions of the light guide member 23 located on the second light flux LF are the front surface 23a and the back surface 23b, and in the region, the light guide member 23 has the second light flux LF. As it is, it is transmitted toward the third lens group 27. The light guide member 23 further has a long side end surface 23c at a position where a part of the second light flux LF from the phosphor wheel 26 side is incident.

図4に示すように、第2の光束LFの一部は、長辺端面23cから導光部材23に入射して、導光部材23内で複数回全反射を繰り返して伝播され、長辺端面23dから射出される。具体的には、長辺端面23cから導光部材23に入射した光は、表面23aと裏面23bでそれぞれ複数回反射されて長辺端面23dに導かれる。このように、導光部材23は、第2の光束LFを表面23aと裏面23bを通してそのまま透過させるだけではなく、第2の光束LFの一部を第2の光学系内で分離させている。これにより、第2の光学系では、導光部材23の前後で第2の光束LF中の光量分布が異なる。 As shown in FIG. 4, a part of the second light flux LF is incident on the light guide member 23 from the long side end surface 23c, is propagated by repeating total reflection a plurality of times in the light guide member 23, and is propagated on the long side end surface. It is ejected from 23d. Specifically, the light incident on the light guide member 23 from the long side end surface 23c is reflected a plurality of times by the front surface 23a and the back surface 23b, respectively, and is guided to the long side end surface 23d. As described above, the light guide member 23 not only allows the second light flux LF to pass through the front surface 23a and the back surface 23b as it is, but also separates a part of the second light flux LF in the second optical system. As a result, in the second optical system, the light amount distribution in the second luminous flux LF is different before and after the light guide member 23.

より詳しくは、導光部材23は、図5に示す仮想平面S2で分けられるM1方向の一方の領域に、入射側の長辺端面23cを位置させ、M1方向の他方の領域に、射出側の長辺端面23dを位置させている。そのため、導光部材23は、第2の光束LFの一部を、仮想平面S2を挟んだ上記一方の領域から他方の領域へ導光する。 More specifically, the light guide member 23 positions the long side end surface 23c on the incident side in one region in the M1 direction divided by the virtual plane S2 shown in FIG. 5, and in the other region in the M1 direction on the injection side. The long side end surface 23d is positioned. Therefore, the light guide member 23 guides a part of the second luminous flux LF from the above one region sandwiching the virtual plane S2 to the other region.

以上のように機能する導光部材23を第2の光学系の中に備えることで、光源装置12から射出される照明光の照射面(画像表示素子15)での照度分布を変化させることができる。そして、導光部材23による導光の方向や程度を適切に管理することにより、照射面(画像表示素子15)での照度分布を改善することができる。 By providing the light guide member 23 functioning as described above in the second optical system, it is possible to change the illuminance distribution on the irradiation surface (image display element 15) of the illumination light emitted from the light source device 12. can. Then, by appropriately managing the direction and degree of the light guide by the light guide member 23, the illuminance distribution on the irradiation surface (image display element 15) can be improved.

導光部材23は、第1の光学系においてレーザ光源20から射出された第1の光束を蛍光体ホイール26側に反射すると共に、第2の光学系の中に備えられて第2の光束LFの一部を分離する。そのため、部品点数が少ない簡単な構成によって、照度分布の改善を実現することができる。 The light guide member 23 reflects the first luminous flux emitted from the laser light source 20 in the first optical system toward the phosphor wheel 26, and is provided in the second optical system to provide the second luminous flux LF. Separate a part of. Therefore, it is possible to improve the illuminance distribution by a simple configuration with a small number of parts.

導光部材23による第2の光束LFの一部の導光は、第2の光学系の光路の範囲内(第2の光束LFの光束径の内側)で行われる。従って、導光部材23での導光を起因とする光量損失を防ぎ、光源装置12における光利用効率を低下させることなく、照度分布の改善を図ることができる。 A part of the light guide of the second light flux LF by the light guide member 23 is performed within the range of the optical path of the second optical system (inside the light flux diameter of the second light flux LF). Therefore, it is possible to prevent the light amount loss caused by the light guide in the light guide member 23 and improve the illuminance distribution without lowering the light utilization efficiency in the light source device 12.

また、導光部材23での導光の際に複数回全反射させることで、照度分布の変化の幅を大きくさせる効果が得られる。 In addition, the effect of increasing the range of change in the illuminance distribution can be obtained by totally reflecting the light light a plurality of times when the light guide member 23 guides the light.

図5に示すように、導光部材23は、第2の光束LFの光束径を横断する長手方向の大きさを有している。従って、導光部材23の長手方向(M2方向)において、第2の光束LFの全体で導光部材23による効果を得ることができる。 As shown in FIG. 5, the light guide member 23 has a size in the longitudinal direction crossing the light flux diameter of the second light flux LF. Therefore, in the longitudinal direction (M2 direction) of the light guide member 23, the effect of the light guide member 23 can be obtained in the entire second light flux LF.

プロジェクタ10においては、画像表示素子15の箇所での照明光の照度分布と、スクリーン17上での照度分布には、相関関係がある。そして、投射光学系16等が照度分布に及ぼす影響を加味して、第2の光学系での導光部材23による光の分離作用を設定することで、光源装置12だけでなく、プロジェクタ10全体としての配光特性を改善し、スクリーン17上での照度むらを低減させることができる。 In the projector 10, there is a correlation between the illuminance distribution of the illumination light at the location of the image display element 15 and the illuminance distribution on the screen 17. Then, by setting the light separation action of the light guide member 23 in the second optical system in consideration of the influence of the projection optical system 16 and the like on the illuminance distribution, not only the light source device 12 but also the entire projector 10 is set. It is possible to improve the light distribution characteristics of the screen 17 and reduce the uneven illuminance on the screen 17.

導光部材23による効果を実証する実験及び測定の結果を図6に示した。図6では、導光部材23を用いて第2の光束LFの一部を分離(導光)させた実施例と、導光部材23による第2の光束LFの分離(導光)を行っていない比較例とのそれぞれの、スクリーン17上の照度分布を示している。実施例では、導光部材23における長辺端面23c及び長辺端面23dを光透過面として構成して、長辺端面23cから導光部材23内への光の入射と、長辺端面23dからの光の射出が生じるようにしている。比較例では、導光部材23における長辺端面23c及び長辺端面23dを光吸収面として構成し、長辺端面23cから導光部材23内への光の入射と、長辺端面23dからの光の射出が生じないようにしている。これ以外の条件は同一にしてスクリーン17上への投射を行ったところ、図6に示す照度分布となった。 The results of experiments and measurements demonstrating the effect of the light guide member 23 are shown in FIG. In FIG. 6, an embodiment in which a part of the second light flux LF is separated (light guide) by using the light guide member 23 and a second light flux LF are separated (light guide) by the light guide member 23. The illuminance distribution on the screen 17 is shown for each of the non-comparative examples. In the embodiment, the long side end surface 23c and the long side end surface 23d of the light guide member 23 are configured as light transmission surfaces, and light is incident from the long side end surface 23c into the light guide member 23 and from the long side end surface 23d. It is designed to emit light. In the comparative example, the long side end surface 23c and the long side end surface 23d of the light guide member 23 are configured as light absorption surfaces, and the light incident from the long side end surface 23c into the light guide member 23 and the light from the long side end surface 23d. I am trying to prevent the emission of light. When projection was performed on the screen 17 under the same conditions other than this, the illuminance distribution shown in FIG. 6 was obtained.

図6から分かるように、比較例よりも実施例の方が、照度分布のばらつきが少なく、スクリーン17上での照度むらが改善されている。特に、スクリーン17の中央から左上部分にかけての領域で、比較例において生じていた光量不足が実施例では改善されている。 As can be seen from FIG. 6, in the examples, the variation in the illuminance distribution is smaller than in the comparative example, and the illuminance unevenness on the screen 17 is improved. In particular, in the region from the center to the upper left portion of the screen 17, the lack of light amount that has occurred in the comparative example is improved in the example.

一例として、スクリーン17上の照度分布の評価は、次のように行う。まず、スクリーン17上の照度の最大値を100%として規格化する。そして、スクリーン17においてプロジェクタ10による投射が行われる範囲を9つの矩形領域に等分割し、領域ごとに照度の平均値を算出する。さらに、9つの領域の照度の平均値を算出する。このように算出した値を参照することで、スクリーン17上の照度のむらを定量的に評価できる。 As an example, the evaluation of the illuminance distribution on the screen 17 is performed as follows. First, the maximum value of the illuminance on the screen 17 is standardized as 100%. Then, the range in which the projection by the projector 10 is performed on the screen 17 is equally divided into nine rectangular regions, and the average value of the illuminance is calculated for each region. Further, the average value of the illuminance in the nine regions is calculated. By referring to the values calculated in this way, the unevenness of the illuminance on the screen 17 can be quantitatively evaluated.

図6中の表1は、実施例でのスクリーン17上の9つの領域のそれぞれの照度の平均値を示しており、表2は、比較例でのスクリーン17上の9つの領域のそれぞれの照度の平均値を示している。そして、表1及び表2のデータに基づき算出した照度の平均値は、実施例で88.0%、比較例で86.9%であり、比較例に対して実施例ではスクリーン17上の照度分布のむらが低減されている。 Table 1 in FIG. 6 shows the average value of the illuminance of each of the nine regions on the screen 17 in the example, and Table 2 shows the illuminance of each of the nine regions on the screen 17 in the comparative example. Shows the average value of. The average value of the illuminance calculated based on the data in Tables 1 and 2 is 88.0% in the example and 86.9% in the comparative example, and the illuminance on the screen 17 in the example is compared with the comparative example. The unevenness of the distribution is reduced.

また、本実施例では、導光部材23の第2の面(長辺端面23c)の法線と第2の光学系の光軸LXとのなす角は45度であり、導光部材23の第1の面(表面23a)と第2の面(長辺端面23c)との稜線に垂直な方向における第2の面(長辺端面23c)の長さの平均値Wは0.9mmであり、第2の光学系の導光部材23の第1の面(表面23a)と第2の面(長辺端面23c)との稜線の位置における第2の光束LFの径φは20mmである。なお、第2の光束LFの径φは、導光部材23の蛍光体ホイール26(波長変換素子)側の端部位置における、光軸LXに垂直な面内での第2の光束LFの直径(光束径)である。
ここで、
導光部材を第2の光学系の光軸に垂直な面に投影した状態で、第1の面と第2の面との稜線に垂直な方向における第2の面の長さの平均値をW
第2の光学系の導光部材の直前の光学面における第2の光束の径をφ
第2の光学系の光軸と導光部材の長辺端面のうち入射側の面(23c)の長辺の中心線との距離をH
第2の光学系の光軸と導光部材の長辺端面のうち射出側の面(23d)の長辺の中心線との距離をH
としたとき、
=0.64mm
φ=20mm
=7.07mm
=7.07mm
となる。よって、
/φ=0.032
となる。
Further, in this embodiment, the angle formed by the normal of the second surface (long side end surface 23c) of the light guide member 23 and the optical axis LX of the second optical system is 45 degrees, and the light guide member 23 The average value W 3 of the lengths of the second surface (long side end surface 23c) in the direction perpendicular to the ridge line between the first surface (surface 23a) and the second surface (long side end surface 23c) is 0.9 mm. The diameter φ L of the second light beam LF at the position of the ridge line between the first surface (surface 23a) and the second surface (long side end surface 23c) of the light guide member 23 of the second optical system is 20 mm. be. The diameter φ L of the second luminous flux LF is the diameter φ L of the second luminous flux LF in the plane perpendicular to the optical axis LX at the end position on the phosphor wheel 26 (wavelength conversion element) side of the light guide member 23. The diameter (luminous flux diameter).
here,
With the light guide member projected onto a plane perpendicular to the optical axis of the second optical system, the average value of the lengths of the second planes in the direction perpendicular to the ridgeline of the first plane and the second plane is calculated. W 2 ,
The diameter of the second luminous flux on the optical surface immediately before the light guide member of the second optical system is φ L ,
The distance between the optical axis of the second optical system and the center line of the long side of the incident side surface ( 23c ) of the long side end faces of the light guide member is set to Hi.
The distance between the optical axis of the second optical system and the center line of the long side of the injection side surface (23d) of the long side end faces of the light guide member is Ho .
When
W 2 = 0.64 mm
φ L = 20 mm
Hi = 7.07 mm
Ho = 7.07 mm
Will be. Therefore,
W 2 / φ L = 0.032
Will be.

/φは導光部材により導光される光量の尺度であり、下記の条件式(1)を満足するのが望ましい。
(1)0.018<W/φ<0.035
W 2 / φ L is a measure of the amount of light guided by the light guide member, and it is desirable that the following conditional expression (1) is satisfied.
(1) 0.018 <W 2 / φ L <0.035

/φが0.018より小さくなると、導光される光量が少なくなり過ぎて効果を得られなくなる。W/φが0.032より大きくなると、導光される光量が大きくなり過ぎて光束に悪影響を与える恐れが高くなる。 When W 2 / φ L is smaller than 0.018, the amount of light guided is too small to obtain the effect. When W 2 / φ L is larger than 0.032, the amount of light guided is too large and there is a high possibility that the luminous flux will be adversely affected.

さらに好ましくは、下記の条件式(2)を満足するのが良い。
(2)0.022<W/φ<0.033
More preferably, it is preferable to satisfy the following conditional expression (2).
(2) 0.022 <W 2 / φ L <0.033

なお、スクリーン17上での照度分布の評価は、以上とは異なる手法で行っても良い。例えば、照度の平均値を得るスクリーン17上の領域の数を、9つ以外に設定することも可能である。また、スクリーン17上の各領域の形状を、等分割された矩形以外の形状にすることも可能である。 The evaluation of the illuminance distribution on the screen 17 may be performed by a method different from the above. For example, the number of regions on the screen 17 for obtaining the average value of the illuminance can be set to other than nine. Further, the shape of each region on the screen 17 can be made into a shape other than the equally divided rectangle.

図7は、第2実施形態による光源装置12を示す概略構成図である。第2実施形態の光源装置12は、第1実施形態の導光部材23に代えて、導光部材30を備えている。 FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the light source device 12 according to the second embodiment. The light source device 12 of the second embodiment includes a light guide member 30 instead of the light guide member 23 of the first embodiment.

レーザ光源20から導光部材30に向かう第1の光束の進行方向(M1方向)において、導光部材30が光軸LXに対して偏心して配置されている。導光部材30は、導光部材23のような偏光ビームスプリッタではなく、励起光BLの波長帯域の光を反射し蛍光光YLの波長帯域の光を透過させるダイクロイックミラーである。導光部材30と第2レンズ群25の間に、1/4波長板を備えていない。以上が、第1実施形態に対する第2実施形態の相違点である。それ以外の構成については、第1実施形態の光源装置12と同じであり、共通する部分の説明は省略する。 The light guide member 30 is arranged eccentrically with respect to the optical axis LX in the traveling direction (M1 direction) of the first light flux from the laser light source 20 toward the light guide member 30. The light guide member 30 is not a polarized beam splitter like the light guide member 23, but a dichroic mirror that reflects light in the wavelength band of the excitation light BL and transmits light in the wavelength band of the fluorescent light YL. A 1/4 wave plate is not provided between the light guide member 30 and the second lens group 25. The above is the difference between the first embodiment and the second embodiment. Other configurations are the same as those of the light source device 12 of the first embodiment, and the description of common parts will be omitted.

導光部材30は、ガラスや透明樹脂等で形成された平行平面板形状であり、互いに平行な平面である表面30a及び裏面30bを表裏に有する。導光部材30がダイクロイックミラーとして機能するように、表面30a側には、励起光BLの波長帯域の光を反射し蛍光光YLの波長帯域の光を透過させるコートが施されている。 The light guide member 30 has a parallel flat plate shape made of glass, a transparent resin, or the like, and has a front surface 30a and a back surface 30b that are parallel to each other. The surface 30a side is coated with a coating that reflects light in the wavelength band of the excitation light BL and transmits light in the wavelength band of the fluorescent light YL so that the light guide member 30 functions as a dichroic mirror.

図9に示すように、光軸LXを含みM1方向に沿う仮想平面S1と、光軸LXを含みM2方向に沿う仮想平面S2とを設定すると、光軸LXに沿う正面視及び背面視での導光部材30は、仮想平面S1に関して対称な形状である(導光部材30の長手方向の中央を仮想平面S1が通る)。一方、正面視及び背面視での導光部材30は、仮想平面S2とは重ならずに、M1方向で光軸LXから偏った位置にある。 As shown in FIG. 9, when the virtual plane S1 including the optical axis LX and along the M1 direction and the virtual plane S2 including the optical axis LX and along the M2 direction are set, the front view and the rear view along the optical axis LX are set. The light guide member 30 has a shape symmetrical with respect to the virtual plane S1 (the virtual plane S1 passes through the center of the light guide member 30 in the longitudinal direction). On the other hand, the light guide member 30 in the front view and the rear view does not overlap with the virtual plane S2 and is located at a position deviated from the optical axis LX in the M1 direction.

第1レンズ群22から第2レンズ群25までの第1の光学系により、レーザ光源20から射出された第1の光束が蛍光体ホイール26に入射される。また、蛍光体ホイール26により波長変換された第2の光束が、第2レンズ群25から第3レンズ群27までの第2の光学系を通ってカラーホイール28に入射される。第2の光学系において、導光部材30が配置されている領域では蛍光光YLのみが導光部材30を透過し、導光部材30が配置されていない領域では蛍光光YLと励起光BLのいずれもカラーホイール28まで到達する。光軸LXに対して導光部材30がM1方向で偏心して配置されているため、第2の光学系では、光軸LX付近を含む広い領域で励起光BLが通過可能である。 The first light beam emitted from the laser light source 20 is incident on the phosphor wheel 26 by the first optical system from the first lens group 22 to the second lens group 25. Further, the second light beam wavelength-converted by the phosphor wheel 26 is incident on the color wheel 28 through the second optical system from the second lens group 25 to the third lens group 27. In the second optical system, only the fluorescent light YL passes through the light guide member 30 in the region where the light guide member 30 is arranged, and the fluorescent light YL and the excitation light BL are transmitted in the region where the light guide member 30 is not arranged. Both reach the color wheel 28. Since the light guide member 30 is eccentrically arranged in the M1 direction with respect to the optical axis LX, the excitation light BL can pass through a wide region including the vicinity of the optical axis LX in the second optical system.

図8及び図9に示すように、導光部材30の周縁部分は、長手方向に延びる一対の平行な長辺端面(第1の端面)30c及び長辺端面(第2の端面)30dと、短手方向に延びる一対の平行な短辺端面30e及び短辺端面30fと、によって構成されている、長辺端面30c及び長辺端面30d、短辺端面30e及び短辺端面30fはそれぞれ、表面30a及び裏面30bに対して略垂直な面である。また、長辺端面30c及び長辺端面30dは、短辺端面30e及び短辺端面30fに対して略垂直な面である。導光部材30は、第2の光束LFの外側において短辺端面30e,30f付近が、不図示の支持手段によって支持固定されている。 As shown in FIGS. 8 and 9, the peripheral edge portion of the light guide member 30 includes a pair of parallel long side end faces (first end face) 30c and long side end faces (second end face) 30d extending in the longitudinal direction. The long side end face 30c and the long side end face 30d, and the short side end face 30e and the short side end face 30f, which are composed of a pair of parallel short side end faces 30e and short side end faces 30f extending in the short side direction, are surface 30a, respectively. And a surface substantially perpendicular to the back surface 30b. Further, the long side end surface 30c and the long side end surface 30d are planes substantially perpendicular to the short side end surface 30e and the short side end surface 30f. The light guide member 30 is supported and fixed on the outside of the second luminous flux LF near the short side end faces 30e and 30f by a support means (not shown).

図8に示すように、導光部材30は、M2方向の側方(短辺端面30eや短辺端面30fの側)から見て、表面30a及び裏面30bが光軸LXに対して約45度の角度になるように配置されている。そして、光軸LXに沿う方向で、表面30aが蛍光体ホイール26(第2レンズ群25)側に位置し、裏面30bがカラーホイール28(第3レンズ群27)側に向いている。 As shown in FIG. 8, the light guide member 30 has a front surface 30a and a back surface 30b of about 45 degrees with respect to the optical axis LX when viewed from the side in the M2 direction (the side of the short side end surface 30e and the short side end surface 30f). It is arranged so that it is at the angle of. The front surface 30a is located on the phosphor wheel 26 (second lens group 25) side and the back surface 30b is directed on the color wheel 28 (third lens group 27) side in the direction along the optical axis LX.

図9に示すように、光軸LXに沿う導光部材30の正面視では、表面30aと長辺端面30cが蛍光体ホイール26側に向いている。この正面視における投影面積が大きい表面30aが第1の面であり、投影面積が小さい長辺端面30cが第2の面であり、第1の面である表面30aによって、第1の光束を蛍光体ホイール26側に反射させる。 As shown in FIG. 9, in the front view of the light guide member 30 along the optical axis LX, the surface 30a and the long side end surface 30c face the phosphor wheel 26 side. The surface 30a having a large projected area in this front view is the first surface, the long side end surface 30c having a small projected area is the second surface, and the surface 30a, which is the first surface, fluoresces the first luminous flux. It is reflected on the body wheel 26 side.

図9とは逆側から光軸LXに沿って導光部材30を背面視すると、裏面30bと長辺端面30dが第3レンズ群27(カラーホイール28)側に向いている。背面視における投影面積は、裏面30bの方が長辺端面30dよりも大きい。 When the light guide member 30 is viewed from the opposite side of FIG. 9 along the optical axis LX, the back surface 30b and the long side end surface 30d face the third lens group 27 (color wheel 28) side. The projected area in the rear view is larger on the back surface 30b than on the long side end surface 30d.

M1方向において、正面視での導光部材30の短手方向寸法の全体が第2の光束LFの範囲内に収まっている。すなわち、M1方向において、長辺端面30cと長辺端面30dはいずれも、第2の光束LFが通る光路の範囲内に位置している。 In the M1 direction, the entire lateral dimension of the light guide member 30 in the front view is within the range of the second luminous flux LF. That is, in the M1 direction, both the long side end surface 30c and the long side end surface 30d are located within the range of the optical path through which the second luminous flux LF passes.

M2方向において、導光部材30の長手方向寸法は、第2の光束LFの光束径よりもやや大きく、導光部材30の長手方向の両端付近の一部が、第2の光束LFの範囲外に位置している。 In the M2 direction, the longitudinal dimension of the light guide member 30 is slightly larger than the luminous flux diameter of the second luminous flux LF, and a part of the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the light guide member 30 is outside the range of the second luminous flux LF. Is located in.

従って、導光部材30における表面30a及び裏面30bと、長辺端面30c及び長辺端面30dは、M2方向(長手方向)の両端付近の一部を除いて、第2の光束LFの範囲内に位置している。これに対し、短辺端面30e及び短辺端面30fは、第2の光束LFの範囲外に位置している。 Therefore, the front surface 30a and the back surface 30b, the long side end surface 30c, and the long side end surface 30d of the light guide member 30 are within the range of the second luminous flux LF except for a part near both ends in the M2 direction (longitudinal direction). positioned. On the other hand, the short side end surface 30e and the short side end surface 30f are located outside the range of the second luminous flux LF.

図8に示すように、第2の光束LFの一部は、長辺端面30cから導光部材30に入射して、導光部材30内で複数回全反射を繰り返して伝播され、長辺端面30dから射出される。つまり、導光部材30は、第2の光束LFの一部を第2の光学系内で分離させる。これにより、第2の光学系では、導光部材30の前後で第2の光束LF中の光量分布が異なる。 As shown in FIG. 8, a part of the second luminous flux LF is incident on the light guide member 30 from the long side end surface 30c, is propagated by repeating total reflection a plurality of times in the light guide member 30, and is propagated on the long side end surface. It is ejected from 30d. That is, the light guide member 30 separates a part of the second luminous flux LF in the second optical system. As a result, in the second optical system, the light amount distribution in the second luminous flux LF is different before and after the light guide member 30.

第1実施形態の導光部材23とは異なり、導光部材30は、光軸LXとは交差せずにM1方向で偏心して配置されている。そして、第2の光束LFの一部が入射する長辺端面30cが、第2の光束LFの周縁寄りに位置している。また、導光部材30内を伝播した光が射出する長辺端面30dが、光軸LXに近い中央寄りに位置している。従って、導光部材30は、第2の光束LFのうち周縁側を通る一部の光を、M1方向で光軸LXに近づけるように機能する。換言すれば、第2の光学系における導光部材30は、画像表示素子15やスクリーン17の中央付近を明るくさせるように照度分布を調整する作用がある。 Unlike the light guide member 23 of the first embodiment, the light guide member 30 is arranged eccentrically in the M1 direction without intersecting the optical axis LX. The long side end surface 30c on which a part of the second luminous flux LF is incident is located near the peripheral edge of the second luminous flux LF. Further, the long side end surface 30d from which the light propagating in the light guide member 30 is emitted is located near the center near the optical axis LX. Therefore, the light guide member 30 functions to bring a part of the light passing through the peripheral edge side of the second luminous flux LF closer to the optical axis LX in the M1 direction. In other words, the light guide member 30 in the second optical system has an effect of adjusting the illuminance distribution so as to brighten the vicinity of the center of the image display element 15 and the screen 17.

導光部材30は、第2の光束LFの光束径を横断する長手方向の大きさを有している。従って、導光部材30の長手方向(M2方向)において、第2の光束LFの全体で導光部材30による効果を得ることができる。 The light guide member 30 has a size in the longitudinal direction crossing the light flux diameter of the second light flux LF. Therefore, in the longitudinal direction (M2 direction) of the light guide member 30, the effect of the light guide member 30 can be obtained in the entire second light flux LF.

導光部材30による効果を実証する実験及び測定の結果を図10に示した。図10では、導光部材30を用いて第2の光束LFの一部を分離(導光)させた実施例と、導光部材30による画像表示素子15の分離(導光)を行っていない比較例とのそれぞれの、スクリーン17上の照度分布を示している。実施例では、導光部材30における長辺端面30c及び長辺端面30dを光透過面として構成して、長辺端面30cから導光部材30内への光の入射と、長辺端面30dからの光の射出が生じるようにしている。比較例では、導光部材30における長辺端面30c及び長辺端面30dを光吸収面として構成し、長辺端面30cから導光部材30内への光の入射と、長辺端面30dからの光の射出が生じないようにしている。これ以外の条件は同一にしてスクリーン17上への投射を行ったところ、図10に示す照度分布となった。 The results of experiments and measurements demonstrating the effect of the light guide member 30 are shown in FIG. In FIG. 10, the light guide member 30 is used to separate (light guide) a part of the second luminous flux LF, and the light guide member 30 is not used to separate (light guide) the image display element 15. The illuminance distribution on the screen 17 with each of the comparative examples is shown. In the embodiment, the long side end surface 30c and the long side end surface 30d of the light guide member 30 are configured as light transmitting surfaces, and light is incident from the long side end surface 30c into the light guide member 30 and from the long side end surface 30d. It is designed to emit light. In the comparative example, the long side end surface 30c and the long side end surface 30d of the light guide member 30 are configured as light absorption surfaces, and the light incident from the long side end surface 30c into the light guide member 30 and the light from the long side end surface 30d. I am trying to prevent the emission of light. When projection was performed on the screen 17 under the same conditions other than this, the illuminance distribution shown in FIG. 10 was obtained.

図10から分かるように、比較例よりも実施例の方が、照度分布のばらつきが少なく、スクリーン17上での照度むらが改善されている。特に、スクリーン17の中央上部寄りの領域で、実施例では比較例よりも高い光量が得られる範囲が広くなっている。 As can be seen from FIG. 10, in the examples, the variation in the illuminance distribution is smaller than in the comparative example, and the illuminance unevenness on the screen 17 is improved. In particular, in the region near the upper center of the screen 17, the range in which a higher amount of light can be obtained in the examples is wider than in the comparative example.

第1実施形態と同様の評価基準でスクリーン17上の照度のむらを評価した。図10中の表3は、実施例でのスクリーン17上の9つの領域のそれぞれの照度の平均値を示しており、表4は、比較例でのスクリーン17上の9つの領域のそれぞれの照度の平均値を示している。第2実施形態で、表3及び表4のデータに基づき算出した照度の平均値は、実施例で90.8%、比較例で90.0%であり、比較例に対して実施例ではスクリーン17上の照度分布のむらが低減されている。 The unevenness of the illuminance on the screen 17 was evaluated by the same evaluation criteria as in the first embodiment. Table 3 in FIG. 10 shows the average value of the illuminance of each of the nine regions on the screen 17 in the example, and Table 4 shows the illuminance of each of the nine regions on the screen 17 in the comparative example. Shows the average value of. In the second embodiment, the average value of the illuminance calculated based on the data in Tables 3 and 4 is 90.8% in the example and 90.0% in the comparative example, and the screen in the example is compared with the comparative example. The unevenness of the illuminance distribution on 17 is reduced.

また、本実施例では、導光部材30の第2の面(長辺端面30c)の法線と光軸LXとのなす角は45度であり、導光部材30の第1の面(表面30a)と第2の面(長辺端面30c)との稜線に垂直な方向における第2の面(長辺端面30c)の長さの平均値Wは0.7mmであり、第2の光学系の導光部材30の第1の面(表面30a)と第2の面(長辺端面30c)との稜線の位置における第2の光束LFの径φは20mmである。なお、第2の光束LFの径φは、導光部材30の蛍光体ホイール26(波長変換素子)側の端部位置における、光軸LXに垂直な面内での第2の光束LFの直径(光束径)である。
よって、
=0.49mm
φ=20mm
=8.04mm
=0.96mm
となる。よって、
/φ=0.025
となり、先の条件式(1)及び(2)を満足する。
Further, in this embodiment, the angle formed by the normal of the second surface (long side end surface 30c) of the light guide member 30 and the optical axis LX is 45 degrees, and the first surface (surface) of the light guide member 30 is formed. The average value W 3 of the lengths of the second surface (long side end surface 30c) in the direction perpendicular to the ridge line between the second surface (long side end surface 30c) is 0.7 mm, and the second optical The diameter φL of the second light flux LF at the position of the ridge line between the first surface (surface 30a) and the second surface (long side end surface 30c) of the light guide member 30 of the system is 20 mm. The diameter φ L of the second luminous flux LF is the diameter φ L of the second luminous flux LF in the plane perpendicular to the optical axis LX at the end position on the phosphor wheel 26 (wavelength conversion element) side of the light guide member 30. The diameter (luminous flux diameter).
Therefore,
W 2 = 0.49 mm
φ L = 20 mm
Hi = 8.04 mm
Ho = 0.96 mm
Will be. Therefore,
W 2 / φ L = 0.025
Therefore, the above conditional expressions (1) and (2) are satisfied.

図11に示す光源装置12の第3実施形態は、光軸LXに沿う正面視(及び背面視)での導光部材31の配置のみを示している。導光部材31以外の構成は第2実施形態と同じであり、共通する部分の図示及び説明を省略している。 The third embodiment of the light source device 12 shown in FIG. 11 shows only the arrangement of the light guide member 31 in the front view (and the rear view) along the optical axis LX. The configuration other than the light guide member 31 is the same as that of the second embodiment, and the illustration and description of the common portion are omitted.

導光部材31はガラスや透明樹脂等で形成された平行平面板形状であり、その表面31a、裏面31b、長辺端面(第1の端面)31c、長辺端面(第2の端面)31d、短辺端面31e、短辺端面31fはそれぞれ、第2実施形態の導光部材30における各面30a~30fに対応する面である。 The light guide member 31 has a parallel flat plate shape formed of glass, a transparent resin, or the like, and has a front surface 31a, a back surface 31b, a long side end face (first end face) 31c, and a long side end face (second end face) 31d. The short side end surface 31e and the short side end surface 31f are surfaces corresponding to the respective surfaces 30a to 30f in the light guide member 30 of the second embodiment, respectively.

導光部材31は、光軸LXを含みM1方向に沿う仮想平面S1と、光軸LXを含みM2方向に沿う仮想平面S2のいずれに対しても、非対称な形状である。より詳しくは、導光部材31は、第2実施形態の導光部材30と同様に、M1方向において光軸LXに対して偏心して(仮想平面S2とは重ならずに)配置されている。導光部材31はさらに、短辺端面31eを短辺端面31fよりも仮想平面S2に近く位置させており、短辺端面31eが第2の光束LFの範囲内に位置している。つまり、導光部材31は、長辺端面31cと長辺端面31dが延びる方向(M2方向)で、第2の光学系の光軸LXの位置(仮想平面S1)に対して非対称な形状である。そして、M2方向において、導光部材31が第2の光束LF内に位置して導光可能な領域と、導光部材31が第2の光束LFに重ならず導光を行わない領域とが存在する。導光部材31は、第2の光束LFの範囲外にある短辺端面31f付近が、不図示の支持手段によって支持固定されている。 The light guide member 31 has an asymmetric shape with respect to both the virtual plane S1 including the optical axis LX and along the M1 direction and the virtual plane S2 including the optical axis LX and along the M2 direction. More specifically, the light guide member 31 is arranged eccentrically with respect to the optical axis LX in the M1 direction (without overlapping with the virtual plane S2), similarly to the light guide member 30 of the second embodiment. The light guide member 31 further positions the short side end surface 31e closer to the virtual plane S2 than the short side end surface 31f, and the short side end surface 31e is located within the range of the second luminous flux LF. That is, the light guide member 31 has a shape asymmetric with respect to the position of the optical axis LX of the second optical system (virtual plane S1) in the direction in which the long side end surface 31c and the long side end surface 31d extend (M2 direction). .. Then, in the M2 direction, there is a region where the light guide member 31 is located in the second light flux LF and can be guided, and a region where the light guide member 31 does not overlap with the second light flux LF and does not guide light. exist. The light guide member 31 is supported and fixed in the vicinity of the short side end surface 31f outside the range of the second luminous flux LF by a support means (not shown).

仮想平面S1は、第2の光学系の光軸LXを含み、且つ、導光部材31によって分離(導光)される前後の光束を含む(長辺端面31cと長辺端面31dの双方を縦断する)面である。このような仮想平面S1に対する非対称性(M2方向での光軸LXに対する非対称性)を導光部材31の位置設定の要件に含めることで、画像表示素子15やスクリーン17上の照度分布の変更の自由度が向上する。 The virtual plane S1 includes the optical axis LX of the second optical system, and also includes light flux before and after being separated (guided) by the light guide member 31 (long-side end surface 31c and long-side end surface 31d are traversed). It is a plane. By including such asymmetry with respect to the virtual plane S1 (asymmetry with respect to the optical axis LX in the M2 direction) in the requirement for setting the position of the light guide member 31, the illuminance distribution on the image display element 15 and the screen 17 can be changed. The degree of freedom is improved.

なお、図11に示す導光部材31は、仮想平面S1と仮想平面S2の双方に対して非対称な形状であるが、仮想平面S2に対して対称形状で、仮想平面S1に対してのみ非対称な形状の導光部材を用いることも可能である。 The light guide member 31 shown in FIG. 11 has an asymmetrical shape with respect to both the virtual plane S1 and the virtual plane S2, but has a symmetrical shape with respect to the virtual plane S2 and is asymmetrical only with respect to the virtual plane S1. It is also possible to use a light guide member having a shape.

図12は第4実施形態による光源装置12を示す概略構成図である。第4実施形態の光源装置12は、導光部材32の配置のみが第3実施形態と異なる。導光部材32の配置以外は第3実施形態と同じであり、共通する部分の説明を省略する。 FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing the light source device 12 according to the fourth embodiment. The light source device 12 of the fourth embodiment differs from the third embodiment only in the arrangement of the light guide member 32. It is the same as the third embodiment except for the arrangement of the light guide member 32, and the description of the common portion will be omitted.

図13及び図14は、第4実施形態の導光部材32の配置を説明する図である。図13及び図14に示す導光部材32の表面32a、裏面32b、長辺端面32c、長辺端面32d、短辺端面32e、短辺端面32fはそれぞれ、導光部材31の各面31a~31fに対応する面である。第4実施形態の導光部材32の配置は、光軸LXを含みM2方向に沿う仮想平面S2よりも第1の光学系側に導光部材32を配置している点で、第3実施形態と異なる。それ以外の構成については、第3実施形態の光源装置12と同じであり、共通する部分の説明は省略する。なお、導光部材32は、第2の光束LFの範囲外にある短辺端面32f付近が、不図示の支持手段によって支持固定されている。 13 and 14 are diagrams illustrating the arrangement of the light guide member 32 according to the fourth embodiment. The front surface 32a, the back surface 32b, the long side end surface 32c, the long side end surface 32d, the short side end surface 32e, and the short side end surface 32f of the light guide member 32 shown in FIGS. 13 and 14 are the respective surfaces 31a to 31f of the light guide member 31, respectively. It is a side corresponding to. The light guide member 32 of the fourth embodiment is arranged in the third embodiment in that the light guide member 32 is arranged on the first optical system side of the virtual plane S2 along the M2 direction including the optical axis LX. Is different. Other configurations are the same as those of the light source device 12 of the third embodiment, and the description of common parts will be omitted. The light guide member 32 is supported and fixed in the vicinity of the short side end surface 32f outside the range of the second luminous flux LF by a support means (not shown).

図13に示すように、第2の光束LFの一部は、長辺端面32cから導光部材32に入射して、導光部材32内で複数回全反射を繰り返して伝播され、長辺端面32dから射出される。つまり、導光部材32は、第2の光束LFの一部を第2の光学系内で分離させる。これにより、第2の光学系では、導光部材32の前後で第2の光束LF中の光量分布が異なる。 As shown in FIG. 13, a part of the second light flux LF is incident on the light guide member 32 from the long side end surface 32c, is propagated by repeating total reflection a plurality of times in the light guide member 32, and is propagated on the long side end surface. It is ejected from 32d. That is, the light guide member 32 separates a part of the second luminous flux LF in the second optical system. As a result, in the second optical system, the light amount distribution in the second luminous flux LF is different before and after the light guide member 32.

図13に示すように、導光部材32においては、第2の光束LFの一部が入射する長辺端面32cが、光軸LXに近い中央寄りに位置している。また、導光部材32内を伝播した光が射出する長辺端面32dが、第2の光束LFの周縁寄りに位置している。従って、導光部材32は、第2の光束LFのうち中央側を通る一部の光を、M1方向で光軸LXから遠ざけるように機能する。換言すれば、第2の光学系における導光部材32は、画像表示素子15やスクリーン17の周辺付近を明るくさせるように照度分布を調整する作用がある。 As shown in FIG. 13, in the light guide member 32, the long side end surface 32c to which a part of the second luminous flux LF is incident is located near the center near the optical axis LX. Further, the long side end surface 32d from which the light propagating in the light guide member 32 is emitted is located near the peripheral edge of the second luminous flux LF. Therefore, the light guide member 32 functions to keep a part of the light passing through the center side of the second luminous flux LF away from the optical axis LX in the M1 direction. In other words, the light guide member 32 in the second optical system has an effect of adjusting the illuminance distribution so as to brighten the vicinity of the periphery of the image display element 15 and the screen 17.

図15は、第4実施形態の導光部材32による効果を実証する実験及び測定の結果示す図である。図15では、導光部材32を用いて第2の光束LFの一部を分離(導光)させた実施例と、導光部材32による画像表示素子15の分離(導光)を行っていない比較例とのそれぞれの、スクリーン17上の照度分布を示している。実施例では、導光部材32における長辺端面32c及び長辺端面32dを光透過面として構成して、長辺端面32cから導光部材32内への光の入射と、長辺端面32dからの光の射出が生じるようにしている。比較例では、導光部材32における長辺端面32c及び長辺端面32dを光吸収面として構成し、長辺端面32cから導光部材32内への光の入射と、長辺端面32dからの光の射出が生じないようにしている。これ以外の条件は同一にしてスクリーン17上への投射を行ったところ、図15に示す照度分布となった。 FIG. 15 is a diagram showing the results of experiments and measurements demonstrating the effect of the light guide member 32 of the fourth embodiment. In FIG. 15, the light guide member 32 is used to separate (light guide) a part of the second luminous flux LF, and the light guide member 32 is not used to separate (light guide) the image display element 15. The illuminance distribution on the screen 17 with each of the comparative examples is shown. In the embodiment, the long side end surface 32c and the long side end surface 32d of the light guide member 32 are configured as light transmission surfaces, and light is incident from the long side end surface 32c into the light guide member 32 and from the long side end surface 32d. It is designed to emit light. In the comparative example, the long side end surface 32c and the long side end surface 32d of the light guide member 32 are configured as light absorption surfaces, and the light incident from the long side end surface 32c into the light guide member 32 and the light from the long side end surface 32d. I am trying to prevent the emission of light. When projection was performed on the screen 17 under the same conditions other than this, the illuminance distribution shown in FIG. 15 was obtained.

図15から分かるように、比較例よりも実施例の方が、照度分布のばらつきが少なく、スクリーン17上での照度むらが改善されている。特に、スクリーン17の中央上部寄りの領域で、実施例では比較例よりも高い光量が得られる範囲が広くなっている。 As can be seen from FIG. 15, in the examples, the variation in the illuminance distribution is smaller than in the comparative example, and the illuminance unevenness on the screen 17 is improved. In particular, in the region near the upper center of the screen 17, the range in which a higher amount of light can be obtained in the examples is wider than in the comparative example.

第1実施形態と同様の評価基準でスクリーン17上の照度のむらを評価した。図15中の表5は、実施例でのスクリーン17上の9つの領域のそれぞれの照度の平均値を示しており、表6は、比較例でのスクリーン17上の9つの領域のそれぞれの照度の平均値を示している。第4実施形態で、表5及び表6のデータに基づき算出した照度の平均値は、実施例で89.4%、比較例で89.1%であり、比較例に対して実施例ではスクリーン17上の照度分布のむらが低減されている。 The unevenness of the illuminance on the screen 17 was evaluated by the same evaluation criteria as in the first embodiment. Table 5 in FIG. 15 shows the average value of the illuminance of each of the nine regions on the screen 17 in the example, and Table 6 shows the illuminance of each of the nine regions on the screen 17 in the comparative example. Shows the average value of. In the fourth embodiment, the average value of the illuminance calculated based on the data in Tables 5 and 6 is 89.4% in the example and 89.1% in the comparative example, and the screen in the embodiment is compared with the comparative example. The unevenness of the illuminance distribution on 17 is reduced.

また、本実施例では、導光部材32の第2の面(長辺端面32c)の法線と第2の光学系の光軸(LX)とのなす角は45度であり、導光部材32の第1の面(表面32a)と第2の面(長辺端面32c)との稜線に垂直な方向における第2の面(長辺端面32c)の長さの平均値Wは0.7mmであり、第2の光学系の導光部材32の第1の面(表面32a)と第2の面(長辺端面32c)との稜線の位置における第2の光束(LF)の径φは21mmである。なお、第2の光束LFの径φは、導光部材32の蛍光体ホイール26(波長変換素子)側の端部位置における、光軸LXに垂直な面内での第2の光束LFの直径(光束径)である。
よって、
=0.49mm
φ=21mm
=0.96mm
=8.04mm
となる。よって、
/φ=0.024
となり、先の条件式(1)及び(2)を満足する。
また、H/φ=0.046
となる。
Further, in this embodiment, the angle formed by the normal of the second surface (long side end surface 32c) of the light guide member 32 and the optical axis (LX) of the second optical system is 45 degrees, and the light guide member The average value W 3 of the lengths of the second surface (long side end surface 32c) in the direction perpendicular to the ridge line of the first surface (surface 32a) and the second surface (long side end surface 32c) of 32 is 0. 7 mm, the diameter φ of the second light beam (LF) at the position of the ridge line between the first surface (surface 32a) and the second surface (long side end surface 32c) of the light guide member 32 of the second optical system. L is 21 mm. The diameter φL of the second luminous flux LF is the diameter φL of the second luminous flux LF in the plane perpendicular to the optical axis LX at the end position on the phosphor wheel 26 (wavelength conversion element) side of the light guide member 32. The diameter (luminous flux diameter).
Therefore,
W 2 = 0.49 mm
φ L = 21 mm
Hi = 0.96 mm
Ho = 8.04 mm
Will be. Therefore,
W 2 / φ L = 0.024
Therefore, the above conditional expressions (1) and (2) are satisfied.
In addition, Hi / φ L = 0.046
Will be.

/φは導光部材により第2の光束内で分離される領域が光束内でどの位置を通過しているかを表す指標であり、導光部材により光軸から離れるように導光する場合、下記の条件式(3)を満足するのが望ましい。
(3)H/φ<0.1
H i / φ L is an index indicating which position in the light flux the region separated in the second light flux by the light guide member passes through, and the light guide member guides the region away from the optical axis. In this case, it is desirable to satisfy the following conditional expression (3).
(3) Hi / φ L <0.1

一般には第2の光束LFにおいて光軸LX近傍において光量が多いので、導光部材により光軸LXから離れるように導光する場合は、光軸LX近傍から導光するのが、照度むらを低減するために調整しやすい。0.1より大きくなると、光軸LX近傍から離れてしまい、照度むらの低減が難しくなってしまう。 Generally, in the second luminous flux LF, the amount of light is large in the vicinity of the optical axis LX. Therefore, when guiding the light away from the optical axis LX by the light guide member, guiding the light from the vicinity of the optical axis LX reduces illuminance unevenness. Easy to adjust to. If it is larger than 0.1, it will be separated from the vicinity of the optical axis LX, and it will be difficult to reduce the uneven illuminance.

第4実施形態は、導光部材32の配置が第2の光束LFにおける中央部(光軸LXに近い部分)の光を、周辺部(光軸LXに遠い部分)に導光するので、光束LFの中央部の光量が強い場合に光束LFの分布を調整することができる。それにより、画像表示素子15やスクリーン17の照度分布を均一に調整することができる。 In the fourth embodiment, since the arrangement of the light guide member 32 guides the light in the central portion (the portion near the optical axis LX) in the second luminous flux LF to the peripheral portion (the portion far from the optical axis LX), the light flux The distribution of the luminous flux LF can be adjusted when the amount of light in the central portion of the LF is strong. Thereby, the illuminance distribution of the image display element 15 and the screen 17 can be uniformly adjusted.

図16は、第5実施形態による光源装置12を示す概略構成図である。第5実施形態の光源装置12は、導光部材33の配置が、第2の光束LFにおける中央部(光軸LXに近い部分)の光を、周辺部(光軸LXに遠い部分)に導光するという点において、第4実施形態と共通している。導光部材33における表面33a、裏面33b、長辺端面33c、長辺端面33dはそれぞれ、導光部材32の各面32a~32dに対応する面である。 FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing the light source device 12 according to the fifth embodiment. In the light source device 12 of the fifth embodiment, the arrangement of the light guide member 33 guides the light in the central portion (the portion near the optical axis LX) of the second luminous flux LF to the peripheral portion (the portion far from the optical axis LX). It is common with the fourth embodiment in that it shines. The front surface 33a, the back surface 33b, the long side end surface 33c, and the long side end surface 33d of the light guide member 33 are surfaces corresponding to the respective surfaces 32a to 32d of the light guide member 32, respectively.

第5実施形態は、光軸LXと導光部材33の第2の面(長辺端面33c)の法線とが成す角を35度とし、導光部材33の第1の面(表面33a)で反射した第1の光束が波長変換素子(蛍光体ホイール26)に入射するように、第1の光学系の光軸を20度傾けた点(導光部材33の第1の面(表面33a)の入射角を55度となるように傾けた)で、第4実施形態と異なる。すなわち、導光部材33の第2の面(長辺端面33c)の法線は、第4実施形態よりも第2の光学系の光軸LXの向きに近づいている。また、導光部材33の第1の面(表面33a)の法線は、第2の光学系の光軸LXの向きから遠ざかっている。すなわち、第2の面(長辺端面33c)の法線と第2の光学系の光軸LXとのなす角度は35度であり、第1の面(表面33a)の法線と第2の光軸LXとのなす角度は55度である。従って、第2の面(長辺端面33c)の法線と第2の光学系の光軸LXとのなす角度は、第1の面(表面33a)の法線と第2の光学系の光軸LXとのなす角度より小さくなるようにしている。それ以外の構成については、第4実施形態の光源装置12と同じであり、共通する部分の説明は省略する。 In the fifth embodiment, the angle formed by the optical axis LX and the normal of the second surface (long side end surface 33c) of the light guide member 33 is 35 degrees, and the first surface (surface 33a) of the light guide member 33 is set to 35 degrees. A point where the optical axis of the first optical system is tilted by 20 degrees so that the first light flux reflected by the light beam is incident on the wavelength conversion element (phosphor wheel 26) (first surface (surface 33a) of the light guide member 33). ) Is tilted so that the incident angle is 55 degrees), which is different from the fourth embodiment. That is, the normal of the second surface (long side end surface 33c) of the light guide member 33 is closer to the direction of the optical axis LX of the second optical system than in the fourth embodiment. Further, the normal of the first surface (surface 33a) of the light guide member 33 is away from the direction of the optical axis LX of the second optical system. That is, the angle between the normal of the second surface (long side end surface 33c) and the optical axis LX of the second optical system is 35 degrees, and the normal of the first surface (surface 33a) and the second surface. The angle formed by the optical axis LX is 55 degrees. Therefore, the angle formed by the normal of the second surface (long side end surface 33c) and the optical axis LX of the second optical system is the normal of the first surface (surface 33a) and the light of the second optical system. It is made smaller than the angle formed by the axis LX. Other configurations are the same as those of the light source device 12 of the fourth embodiment, and the description of common parts will be omitted.

図16に示すとおり、導光部材33の配置に合わせるように、レーザ光源20、コリメータレンズ21と、第1レンズ群22の配置が調整されている。第1レンズ群22から射出した励起光BLは、導光部材33の第1面(表面33a)で反射され、光軸LXに沿って第2レンズ群25に入射する。 As shown in FIG. 16, the arrangement of the laser light source 20, the collimator lens 21, and the first lens group 22 is adjusted so as to match the arrangement of the light guide member 33. The excitation light BL emitted from the first lens group 22 is reflected by the first surface (surface 33a) of the light guide member 33 and is incident on the second lens group 25 along the optical axis LX.

第5実施形態の光源装置12は、導光部材33の第2の面(長辺端面33c)の法線と光軸LXとのなす角度を35度とし、導光部材(33)の第1の面(表面33a)と第2の面(長辺端面33c)の稜線に垂直な方向における第2の面(長辺端面33c)の長さの平均値Wは0.7mmとし、第2の光学系の導光部材33の第1の面(表面33a)と第2の面(長辺端面33c)との稜線の位置における第2の光束LFの径φは20mmとした。なお、第2の光束LFの径φは、導光部材33の蛍光体ホイール26(波長変換素子)側の端部位置における、光軸LXに垂直な面内での第2の光束LFの直径(光束径)である。
よって、
=0.57mm
φ=20mm
=1.63mm
=7.37mm
となる。よって、
/φ=0.029
となり、先の条件式(1)及び(2)を満足する。
In the light source device 12 of the fifth embodiment, the angle formed by the normal of the second surface (long side end surface 33c) of the light guide member 33 and the optical axis LX is 35 degrees, and the first of the light guide member (33). The average value W3 of the lengths of the second surface (long side end surface 33c) in the direction perpendicular to the ridge line of the surface (surface 33a) and the second surface (long side end surface 33c) is 0.7 mm, and the second The diameter φ L of the second light beam LF at the position of the ridge line between the first surface (surface 33a) and the second surface (long side end surface 33c) of the light guide member 33 of the optical system is 20 mm. The diameter φ L of the second luminous flux LF is the diameter φ L of the second luminous flux LF in the plane perpendicular to the optical axis LX at the end position on the phosphor wheel 26 (wavelength conversion element) side of the light guide member 33. The diameter (luminous flux diameter).
Therefore,
W 2 = 0.57 mm
φ L = 20 mm
Hi = 1.63 mm
Ho = 7.37 mm
Will be. Therefore,
W 2 / φ L = 0.029
Therefore, the above conditional expressions (1) and (2) are satisfied.

また、H/φ=0.082
となり、先の条件式(3)を満足する。
In addition, Hi / φ L = 0.082
Therefore, the above conditional expression (3) is satisfied.

第5実施形態の光源装置12は、導光部材33における第2の面(長辺端面33c)の法線と第2の光学系の光軸LXとのなす角度を、第1の面(表面33a)の法線と第2の光学系の光軸LXとのなす角度より小さくすることで、第2の光束LFの全光量のうち第2の面(長辺端面33c)に入射して導光部材33によって導光される光量を増加することができる。それにより、W/φを大きくとることができる。よって、第5実施形態の光源装置12は、導光部材33により光束LFの光量分布をより効率的に調整することができる。 In the light source device 12 of the fifth embodiment, the angle formed by the normal of the second surface (long side end surface 33c) of the light guide member 33 and the optical axis LX of the second optical system is set to the first surface (surface). By making the angle smaller than the angle formed by the normal line of 33a) and the optical axis LX of the second optical system, the light is incident on the second surface (long side end surface 33c) of the total light amount of the second luminous flux LF and guided. The amount of light guided by the optical member 33 can be increased. As a result, W 2 / φ L can be made large. Therefore, in the light source device 12 of the fifth embodiment, the light amount distribution of the luminous flux LF can be adjusted more efficiently by the light guide member 33.

上記の各実施形態では、導光部材23(30,31,32,33)における長辺端面23c(30c,31c,32c,33c)と長辺端面23d(30d,31d,32d,33d)が平行である。この構成は、第2の光学系で導光部材23(30,31,32,33)により分離される光の入射と射出の向きが揃うので好ましい。しかし、長辺端面23c(30c,31c,32c,33c)に相当する第1の端面と、長辺端面23d(30d,31d,32d,33d)に相当する第2の端面を、非平行な関係にすることも可能である。 In each of the above embodiments, the long side end faces 23c (30c, 31c, 32c, 33c) and the long side end faces 23d (30d, 31d, 32d, 33d) of the light guide member 23 (30, 31, 32, 33) are parallel to each other. Is. This configuration is preferable because the directions of the incident and the emitted light separated by the light guide member 23 (30, 31, 32, 33) in the second optical system are aligned. However, the relationship between the first end surface corresponding to the long side end surface 23c (30c, 31c, 32c, 33c) and the second end surface corresponding to the long side end surface 23d (30d, 31d, 32d, 33d) is non-parallel. It is also possible to.

上記の各実施形態では、導光部材23(30,31,32,33)における長辺端面23c(30c,31c,32c,33c)と長辺端面23d(30d,31d,32d,33d)が、表面23a(30a,31a,32a,33a)及び裏面23b(30b,31b,32b,33b)に対して垂直な面である。そして、第1から第4実施形態では、長辺端面23c(30c,31c,32c)と長辺端面23d(30d,31d,32d)は、第2の光学系の光軸LXに対して、約45度の配置となる。これとは異なり、導光部材における第1の端面や第2の端面の角度を、光軸LXに対して45度以外の角度にすることも可能である。例えば、第5実施形態のように、光軸LXに対する第1の端面や第2の端面の角度を45度よりも大きい(角度を立たせた)設定にすることで、光軸LXに沿って見たときの投影面積が大きくなり、第2の光束LFのうち導光部材により分離される割合を増やすことができる。 In each of the above embodiments, the long side end faces 23c (30c, 31c, 32c, 33c) and the long side end faces 23d (30d, 31d, 32d, 33d) of the light guide member 23 (30, 31, 32, 33) are It is a plane perpendicular to the front surface 23a (30a, 31a, 32a, 33a) and the back surface 23b (30b, 31b, 32b, 33b). Then, in the first to fourth embodiments, the long side end faces 23c (30c, 31c, 32c) and the long side end faces 23d (30d, 31d, 32d) are approximately about the optical axis LX of the second optical system. It will be arranged at 45 degrees. Unlike this, the angle of the first end face and the second end face of the light guide member can be set to an angle other than 45 degrees with respect to the optical axis LX. For example, as in the fifth embodiment, the angle of the first end face and the second end face with respect to the optical axis LX is set to be larger than 45 degrees (angled) so that the view along the optical axis LX can be seen. The projected area at the time is increased, and the ratio of the second light flux LF separated by the light guide member can be increased.

本発明は、画像を被投射面に投射する画像表示装置(プロジェクタ)において特に有用であるが、照度分布の改善が求められるものであれば、画像表示装置以外にも適用が可能である。つまり、本発明は、投射光学系等を構成要素に含まない、光源光学系、光源ユニット、光源装置等としての適用が可能である。また、本発明の光源光学系、光源ユニット、光源装置では、光源から射出される光を、画像の投影以外に用いてもよい。 The present invention is particularly useful in an image display device (projector) that projects an image onto a surface to be projected, but can be applied to other than the image display device as long as the improvement of the illuminance distribution is required. That is, the present invention can be applied as a light source optical system, a light source unit, a light source device, or the like, which does not include a projection optical system or the like as a component. Further, in the light source optical system, the light source unit, and the light source device of the present invention, the light emitted from the light source may be used for other than the projection of the image.

上記の各実施形態はプロジェクタへの適用例であり、図6及び図10のようにプロジェクタで画像を投影するスクリーン上での照度分布を評価基準としているが、スクリーン以外の箇所で照度分布の改善を判定しても良い。例えば、光源光学系、光源ユニット、光源装置としての性能評価は、上記実施形態の画像表示素子15の箇所(光源装置12からの光を照射する照射面)での照度分布を測定して行うことも可能である。 Each of the above embodiments is an application example to a projector, and the illuminance distribution on the screen on which the image is projected by the projector is used as an evaluation standard as shown in FIGS. 6 and 10, but the illuminance distribution is improved in a place other than the screen. May be determined. For example, the performance evaluation of the light source optical system, the light source unit, and the light source device is performed by measuring the illuminance distribution at the location of the image display element 15 of the above embodiment (the irradiation surface irradiating the light from the light source device 12). Is also possible.

上記実施形態の光源装置12は、複数色の光を時分割で射出するが、本発明の光源装置や光源ユニットは、複数色の光を時分割で射出するタイプに限定されるものではない。 The light source device 12 of the above embodiment emits light of a plurality of colors in a time division, but the light source device and the light source unit of the present invention are not limited to the type that emits light of a plurality of colors in a time division.

以上、添付図面に基づく実施形態及び変形例によって本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態や変形例には限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や応用を行うことが可能である。上述の実施形態において、添付図面に図示されている構成等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 Although the present invention has been described above with reference to embodiments and modifications based on the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various changes and applications can be made without departing from the gist. It is possible. In the above-described embodiment, the configuration and the like shown in the attached drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within the range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, it can be appropriately modified and implemented as long as it does not deviate from the gist of the present invention.

10 プロジェクタ(画像表示装置)
12 光源装置(光源ユニット)
13 光均一化素子
14 照明光学系
15 画像表示素子
16 投射光学系
17 スクリーン(被被投射面)
20 レーザ光源(光源)
21 コリメータレンズ
22 第1レンズ群(第1の光学系)
23 導光部材(第1の光学系、第2の光学系)
23a 表面(第1の面)
23b 裏面
23c 長辺端面(第2の面、第1の端面)
23d 長辺端面(第2の端面)
24 1/4波長板(第1の光学系、第2の光学系)
25 第2レンズ群(第1の光学系、第2の光学系)
26 蛍光体ホイール(波長変換素子)
27 第3レンズ群(第2の光学系)
28 カラーホイール
30 導光部材(第1の光学系、第2の光学系)
30a 表面(第1の面)
30b 裏面
30c 長辺端面(第2の面、第1の端面)
30d 長辺端面(第2の端面)
31 導光部材(第1の光学系、第2の光学系)
31a 表面(第1の面)
31b 裏面
31c 長辺端面(第2の面、第1の端面)
31d 長辺端面(第2の端面)
32 導光部材(第1の光学系、第2の光学系)
32a 表面(第1の面)
32b 裏面
32c 長辺端面(第2の面、第1の端面)
32d 長辺端面(第2の端面)
33 導光部材(第1の光学系、第2の光学系)
33a 表面(第1の面)
33b 裏面
33c 長辺端面(第2の面、第1の端面)
33d 長辺端面(第2の端面)
LF 第2の光束
LX 第2の光学系の光軸
10 Projector (image display device)
12 Light source device (light source unit)
13 Light homogenizing element 14 Illumination optical system 15 Image display element 16 Projection optical system 17 Screen (projected surface)
20 Laser light source (light source)
21 Collimator lens 22 First lens group (first optical system)
23 Light guide member (first optical system, second optical system)
23a surface (first surface)
23b Back side 23c Long side end face (second face, first end face)
23d long edge end face (second end face)
24 1/4 wave plate (first optical system, second optical system)
25 Second lens group (first optical system, second optical system)
26 Fluorescent wheel (wavelength conversion element)
27 Third lens group (second optical system)
28 Color wheel 30 Light guide member (first optical system, second optical system)
30a surface (first surface)
30b Back side 30c Long side end face (second face, first end face)
30d long edge end face (second end face)
31 Light guide member (first optical system, second optical system)
31a surface (first surface)
31b Back side 31c Long side end face (second face, first end face)
31d long edge end face (second end face)
32 Light guide member (first optical system, second optical system)
32a surface (first surface)
32b Back side 32c Long side end face (second face, first end face)
32d long edge end face (second end face)
33 Light guide member (first optical system, second optical system)
33a surface (first surface)
33b Back side 33c Long side end face (second face, first end face)
33d long edge end face (second end face)
LF 2nd luminous flux LX Optical axis of the 2nd optical system

Claims (14)

光源から射出した第1の光束を波長変換素子に入射させる第1の光学系と、
前記波長変換素子で波長変換された第2の光束が透過する第2の光学系と、
を有する光源光学系であって、
前記第2の光学系の中に、前記第2の光束の一部を前記第2の光学系内で分離する導光部材を備えることを特徴とする光源光学系。
A first optical system that causes the first luminous flux emitted from the light source to enter the wavelength conversion element, and
A second optical system through which the second luminous flux converted by the wavelength conversion element is transmitted, and
It is a light source optical system having
A light source optical system comprising, in the second optical system, a light guide member that separates a part of the second luminous flux in the second optical system.
前記導光部材は、前記波長変換素子側から前記第2の光学系の光軸に沿って見た投影面積が大きい第1の面と投影面積が小さい第2の面とを有し、前記分離される前記第2の光束の一部が前記第2の面に入射することを特徴とする請求項1に記載の光源光学系。 The light source member has a first surface having a large projected area and a second surface having a small projected area as seen along the optical axis of the second optical system from the wavelength conversion element side, and the separation thereof. The light source optical system according to claim 1, wherein a part of the second light beam is incident on the second surface. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項2に記載の光源光学系。
0.018<W/φ<0.035
ここで、
は、前記導光部材を前記第2の光学系の光軸に垂直な面に投影した状態で、前記第1の面と前記第2の面との稜線に垂直な方向における前記第2の面の長さの平均値を表し、
φは、前記導光部材の前記波長変換素子側の端部位置での、前記第2の光学系の光軸に垂直な面における前記第2の光束の光束径を表す。
The light source optical system according to claim 2, wherein the light source optical system satisfies the following conditional expression.
0.018 <W 2 / φ L <0.035
here,
W 2 is a state in which the light guide member is projected onto a surface perpendicular to the optical axis of the second optical system, and the second surface is in a direction perpendicular to the ridgeline between the first surface and the second surface. Represents the average value of the face length of
φL represents the luminous flux diameter of the second light beam on the plane perpendicular to the optical axis of the second optical system at the end position of the light guide member on the wavelength conversion element side.
前記導光部材の前記第1の面は、前記第1の光束を前記波長変換素子に向けて反射することを特徴とする請求項2または3に記載の光源光学系。 The light source optical system according to claim 2 or 3, wherein the first surface of the light guide member reflects the first light flux toward the wavelength conversion element. 前記分離される前記第2の光束の一部は、前記導光部材の内部で複数回全反射してから射出されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光源光学系。 The light source according to any one of claims 1 to 4, wherein a part of the second light beam to be separated is totally reflected a plurality of times inside the light guide member and then emitted. Optical system. 前記導光部材は平行平面板形状であり、前記分離される前記第2の光束の一部は、前記導光部材の周縁の第1の端面に入射して第2の端面から射出されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光源光学系。 The light guide member has a parallel flat plate shape, and a part of the separated second light beam is incident on the first end face of the peripheral edge of the light guide member and emitted from the second end face. The light source optical system according to any one of claims 1 to 5. 前記導光部材は、前記第2の光学系の光軸と交差する位置に配置され、前記第2の光束の一部を、前記光軸を含む平面を挟んだ一方の領域から他方の領域へ導光することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光源光学系。 The light guide member is arranged at a position intersecting the optical axis of the second optical system, and a part of the second light beam is transferred from one region sandwiching the plane including the optical axis to the other region. The light source optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the light source is guided. 前記導光部材は、前記第2の光束の一部を前記第2の光学系の光軸に近づけることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光源光学系。 The light source optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the light guide member brings a part of the second light beam closer to the optical axis of the second optical system. 前記導光部材は、前記第2の光束の一部を前記第2の光学系の光軸から遠ざけることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光源光学系。 The light source optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the light guide member keeps a part of the second light beam away from the optical axis of the second optical system. 前記導光部材は、前記第1の端面と前記第2の端面が延びる方向で、前記第2の光学系の光軸の位置に対して非対称な形状であることを特徴とする請求項6に記載の光源光学系。 6. The light source optical system described. 前記第2の面の法線と前記第2の光学系の光軸とのなす角度は、
前記第1の面の法線と前記第2の光学系の光軸とのなす角度より小さいことを特徴とする請求項2に記載の光源光学系。
The angle between the normal of the second surface and the optical axis of the second optical system is
The light source optical system according to claim 2, wherein the angle is smaller than the angle formed by the normal of the first surface and the optical axis of the second optical system.
光源から射出した第1の光束を第1の光学系によって波長変換素子に入射させ、前記波長変換素子で波長変換された第2の光束を第2の光学系を通して射出する光源ユニットであって、
前記第2の光学系の中に、前記第2の光束の一部を前記第2の光学系内で分離する導光部材を備えることを特徴とする光源ユニット。
A light source unit in which a first light flux emitted from a light source is incident on a wavelength conversion element by a first optical system, and a second light flux having been wavelength-converted by the wavelength conversion element is emitted through a second optical system.
A light source unit comprising, in the second optical system, a light guide member that separates a part of the second luminous flux in the second optical system.
光源と、
前記光源から射出した第1の光束を波長変換素子に入射させる第1の光学系と、
前記波長変換素子で波長変換された第2の光束が透過する第2の光学系と、
を有する光源装置であって、
前記第2の光学系の中に、前記第2の光束の一部を前記第2の光学系内で分離する導光部材を備えることを特徴とする光源装置。
Light source and
A first optical system that causes the first luminous flux emitted from the light source to enter the wavelength conversion element, and
A second optical system through which the second luminous flux converted by the wavelength conversion element is transmitted, and
It is a light source device having
A light source device comprising, in the second optical system, a light guide member that separates a part of the second luminous flux in the second optical system.
光源から波長変換素子まで第1の光束が通る光路を形成する第1の光学系と、前記波長変換素子で波長変換された第2の光束が通る光路を形成する第2の光学系とを含む光源装置と、
前記光源装置からの光を変調して画像を形成する画像表示素子と、
前記画像を被投射面に投射する投射光学系と、
を有する画像表示装置であって、
前記第2の光学系の中に、前記第2の光束の一部を前記第2の光学系内で分離する導光部材を備えることを特徴とする画像表示装置。
It includes a first optical system that forms an optical path through which a first light flux passes from a light source to a wavelength conversion element, and a second optical system that forms an optical path through which a second light flux converted by the wavelength conversion element passes. Light source device and
An image display element that modulates the light from the light source device to form an image, and
A projection optical system that projects the image onto the projected surface,
It is an image display device having
An image display device comprising the light guide member for separating a part of the second luminous flux in the second optical system in the second optical system.
JP2021139519A 2020-11-27 2021-08-30 Light source optical system, light source unit, light source device, and image display device Pending JP2022085838A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111293138.1A CN114563906B (en) 2020-11-27 2021-11-03 Light source optical system, light source unit, light source device, and image display device
US17/533,119 US11669004B2 (en) 2020-11-27 2021-11-23 Light source optical system, light source device, light source unit, and image display apparatus
US18/137,445 US20230251559A1 (en) 2020-11-27 2023-04-21 Light source optical system, light source device, light source unit, and image display apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020196706 2020-11-27
JP2020196706 2020-11-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022085838A true JP2022085838A (en) 2022-06-08

Family

ID=81892263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021139519A Pending JP2022085838A (en) 2020-11-27 2021-08-30 Light source optical system, light source unit, light source device, and image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022085838A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8596795B2 (en) Projector
JP5601092B2 (en) Lighting device and projector
JP7268421B2 (en) Light source optical system, light source device and image projection device
JP5445379B2 (en) projector
US9563109B2 (en) Light source device with wavelength conversion element and projector including the same
JP6019891B2 (en) Light source device and projector
JP5682813B2 (en) Lighting device and projector
JP2024023800A (en) Light source device, image projection device, and light source optical system
JP7031567B2 (en) Light source optical system, light source device and image projection device
JP6874743B2 (en) Light source device and projector
JP2012118302A (en) Light source device and projector
JP2021092761A (en) Light source device and image projection device
US20230251559A1 (en) Light source optical system, light source device, light source unit, and image display apparatus
JP2012063488A (en) Light source device and projector
JP2012128121A (en) Illumination device and projector
JP2019174528A (en) Wavelength conversion element, light source device, and projector
JP2017015966A (en) Light source device and projector
JP5991389B2 (en) Lighting device and projector
JP2021086135A (en) Light source optical system, light source device, and image display device
JP2021015247A (en) Light source device and image projection device having the same
JP2017146552A (en) Illumination device and projector
JP6451388B2 (en) Lighting device and projector
JP2022085838A (en) Light source optical system, light source unit, light source device, and image display device
WO2022188307A1 (en) Laser light path system and projection device
JP7428070B2 (en) Light source optical system, light source device and image projection device

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20231025