JP5659775B2 - Light source device and projector - Google Patents

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Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。   The present invention relates to a light source device and a projector.

プロジェクター用の光源としてレーザー光源が注目されている。例えば、特許文献1のプロジェクターは、励起光としてレーザー光を射出する複数の光源と、回転円板に配置された複数の蛍光体層と、を備えている。そして、各蛍光体層の励起波長に対応する励起光のみが各蛍光体層に照射されるように、各光源は回転円板の回転に連動して点灯または消灯される。   Laser light sources are attracting attention as light sources for projectors. For example, the projector of Patent Document 1 includes a plurality of light sources that emit laser light as excitation light, and a plurality of phosphor layers arranged on a rotating disk. Each light source is turned on or off in conjunction with the rotation of the rotating disk so that only the excitation light corresponding to the excitation wavelength of each phosphor layer is irradiated to each phosphor layer.

特開2010−85740号公報JP 2010-85740 A

特許文献1のプロジェクターでは、各光源から射出される全てのレーザー光が蛍光体層で蛍光に変換される構成となっているため、蛍光を得るために消費されるエネルギーに比して得られる蛍光が弱く、エネルギーの利用効率が低い。
一方、蛍光のみを画像表示に利用するのではなく、レーザー光を画像表示に利用することも考えられる。しかしながら、レーザー光はコヒーレント光であるため、スクリーン上には、干渉によって生じたスペックルと呼ばれる斑点模様が表示され、表示品質を低下させる原因となる。
In the projector of Patent Document 1, since all of the laser light emitted from each light source is converted into fluorescence by the phosphor layer, fluorescence obtained in comparison with energy consumed for obtaining fluorescence. Is weak and energy use efficiency is low.
On the other hand, it is also conceivable to use laser light for image display instead of using only fluorescence for image display. However, since the laser light is coherent light, a speckle pattern called speckle generated by interference is displayed on the screen, which causes a reduction in display quality.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、エネルギーの利用効率が高く、かつスペックルによる表示品質の低下(スペックルノイズ)を抑制することが可能な光源装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a light source device and a projector that have high energy use efficiency and can suppress display quality deterioration (speckle noise) due to speckle. The purpose is to do.

上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、光透過性を有する基材および該基材の内部に設けられた複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と、前記蛍光体粒子の励起波長を含む励起光を射出する第1光源と、前記励起波長とは異なる波長を含むレーザー光を射出する第2光源と、前記蛍光体層の前記レーザー光が照射される領域を時間的に変動させる駆動装置と、を備え、前記蛍光体層は、前記励起光によって励起されて蛍光を射出するとともに、前記レーザー光を散乱させて射出することを特徴とする。
上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、光透過性を有する基材および該基材の内部に設けられた複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と、前記蛍光体粒子の励起波長を含む励起光を射出する第1光源と、前記励起波長とは異なる波長を含むレーザー光を射出する第2光源と、前記蛍光体層の前記レーザー光が照射される領域を時間的に変動させる駆動装置と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a light source device according to the present invention includes a light-transmitting base material, a phosphor layer including a plurality of phosphor particles provided inside the base material, and excitation of the phosphor particles. A first light source that emits excitation light including a wavelength, a second light source that emits laser light having a wavelength different from the excitation wavelength, and a region of the phosphor layer that is irradiated with the laser light varies with time. And the phosphor layer is excited by the excitation light to emit fluorescence and scatters and emits the laser light.
In order to solve the above problems, a light source device according to the present invention includes a light-transmitting base material, a phosphor layer including a plurality of phosphor particles provided inside the base material, and excitation of the phosphor particles. A first light source that emits excitation light including a wavelength, a second light source that emits laser light having a wavelength different from the excitation wavelength, and a region of the phosphor layer that is irradiated with the laser light varies with time. And a driving device to be provided.

特許文献1のプロジェクターでは、前述したように、各光源から射出される全てのレーザー光が蛍光体層で蛍光に変換されるため、波長変換に伴うエネルギーロスが生じる。しかし、本発明によれば、第2の光(レーザー光)は蛍光体粒子の励起波長とは異なる波長を含むため、蛍光体層で蛍光に変換されずに蛍光体層から射出される。そのため、本発明による光源装置のエネルギーの利用効率は、各レーザー光が全て各蛍光体層で蛍光に変換される特許文献1の光源装置のエネルギーの利用効率よりも高い。
さらに、本発明によれば、蛍光体層を構成する基材の内部に複数の蛍光体粒子が含まれるため、蛍光体層に入射した第2の光(レーザー光)は複数の蛍光体粒子によって散乱される。散乱された第2の光は干渉が生じにくくなるため、スペックルの発生が抑制される。また、蛍光体層の第2の光が照射される領域が時間的に変動するため、蛍光体層から射出される第2の光によって形成されるスペックルのパターンも時間的に変化する。そして、このようなスペックルのパターンが時間的に重畳され平均化されることで、スペックルが認識されにくくなる。
したがって、エネルギーの利用効率が高く、かつスペックルによる表示品質の低下(スペックルノイズ)が抑制された光源装置を提供することができる。
In the projector of Patent Document 1, as described above, since all the laser light emitted from each light source is converted into fluorescence by the phosphor layer, energy loss due to wavelength conversion occurs. However, according to the present invention, since the second light (laser light) includes a wavelength different from the excitation wavelength of the phosphor particles, the second light is emitted from the phosphor layer without being converted into fluorescence by the phosphor layer. Therefore, the energy use efficiency of the light source device according to the present invention is higher than the energy use efficiency of the light source device of Patent Document 1 in which each laser beam is converted into fluorescence in each phosphor layer.
Furthermore, according to the present invention, since the plurality of phosphor particles are included in the base material constituting the phosphor layer, the second light (laser light) incident on the phosphor layer is caused by the plurality of phosphor particles. Scattered. Since the scattered second light is less likely to cause interference, speckle generation is suppressed. Moreover, since the area | region where the 2nd light of a fluorescent substance layer is irradiated fluctuates temporally, the pattern of the speckle formed with the 2nd light inject | emitted from a fluorescent substance layer also changes temporally. Such speckle patterns are temporally superimposed and averaged, so that speckles are hardly recognized.
Therefore, it is possible to provide a light source device that has high energy utilization efficiency and suppresses display quality deterioration (speckle noise) due to speckle.

前記光源装置において、前記蛍光体層は、前記蛍光体層に入射した前記励起光の一部を前記複数の蛍光体粒子によって散乱させて射出してもよい。   In the light source device, the phosphor layer may scatter and emit a part of the excitation light incident on the phosphor layer by the plurality of phosphor particles.

この光源装置によれば、蛍光体層に入射した励起光が散乱されるため、励起光においても干渉が生じにくくなる。よって、スペックルノイズがより効果的に抑制される。   According to this light source device, since the excitation light incident on the phosphor layer is scattered, interference does not easily occur in the excitation light. Therefore, speckle noise is more effectively suppressed.

前記光源装置において、前記蛍光体層は、回転基板の所定の回転軸の周りに設けられており、前記駆動装置は、前記蛍光体層を前記所定の回転軸の周りに回転させるモーターを含んでもよい。   In the light source device, the phosphor layer may be provided around a predetermined rotation axis of a rotating substrate, and the driving device may include a motor that rotates the phosphor layer around the predetermined rotation axis. Good.

この光源装置によれば、蛍光体層を回転させる際に、簡単な構成でスペックルノイズを抑制することができる。   According to this light source device, speckle noise can be suppressed with a simple configuration when rotating the phosphor layer.

前記光源装置において、前記駆動装置は、前記蛍光体層に対して前記蛍光体層の厚み方向と交差する方向に振動を付与する圧電素子を含んでもよい。   In the light source device, the driving device may include a piezoelectric element that applies vibration to the phosphor layer in a direction intersecting a thickness direction of the phosphor layer.

この光源装置によれば、蛍光体層を振動させる際に、簡単な構成でスペックルノイズを抑制することができる。   According to this light source device, speckle noise can be suppressed with a simple configuration when the phosphor layer is vibrated.

前記光源装置において、前記基材の内部に、複数のフィラー粒子が設けられていてもよい。   In the light source device, a plurality of filler particles may be provided inside the base material.

この光源装置によれば、蛍光体層に入射したレーザー光は、複数の蛍光体粒子によって散乱されることに加えて複数のフィラー粒子によっても散乱される。よって、フィラー粒子を含まない構成と比較して、スペックルノイズがより効果的に抑制される。また、スペックルノイズを効果的に抑制する構成としては、蛍光体粒子の数を増やすことも考えられるが、所望の量の蛍光を取り出すことが困難となる。よって、蛍光体粒子の数を増やすことに替えて複数のフィラー粒子を含む構成とすることで、所望の量の蛍光を取り出しつつスペックルノイズを効果的に抑制することができる。   According to this light source device, the laser light incident on the phosphor layer is scattered not only by the plurality of phosphor particles but also by the plurality of filler particles. Therefore, speckle noise is more effectively suppressed compared to a configuration that does not include filler particles. Further, as a configuration for effectively suppressing speckle noise, it is conceivable to increase the number of phosphor particles, but it is difficult to extract a desired amount of fluorescence. Therefore, by using a configuration including a plurality of filler particles instead of increasing the number of phosphor particles, speckle noise can be effectively suppressed while taking out a desired amount of fluorescence.

前記光源装置において、前記蛍光体層における前記励起光の照射スポットの面積は、前記蛍光体層における前記レーザー光の照射スポットの面積と略等しく、前記蛍光体層における前記励起光の照射スポットの少なくとも一部は、前記蛍光体層における前記レーザー光の照射スポットと重なっていてもよい。   In the light source device, an area of the excitation light irradiation spot in the phosphor layer is substantially equal to an area of the laser light irradiation spot in the phosphor layer, and at least the excitation light irradiation spot in the phosphor layer. A part of the phosphor layer may overlap an irradiation spot of the laser beam.

この光源装置によれば、蛍光体層から射出される蛍光と蛍光体層を透過するレーザー光とを、一つのコリメート光学系によって照明光学系等に導くことができるため、光利用効率が高く、かつ小型の光源装置を実現できる。   According to this light source device, since the fluorescence emitted from the phosphor layer and the laser light transmitted through the phosphor layer can be guided to the illumination optical system or the like by one collimating optical system, the light use efficiency is high, In addition, a small light source device can be realized.

前記光源装置において、前記蛍光体層において前記励起光と前記レーザー光とが入射する面には、前記励起光及び前記レーザー光を透過するとともに、前記蛍光体層から発せられる蛍光を反射する波長選択反射膜が配置されていてもよい。   In the light source device, a wavelength selection that transmits the excitation light and the laser light and reflects the fluorescence emitted from the phosphor layer on a surface of the phosphor layer on which the excitation light and the laser light are incident. A reflective film may be disposed.

この光源装置によれば、励起光及びレーザー光を透過しつつ蛍光の後方散乱光を前方に反射することができるため、光の利用効率を高めることができる。   According to this light source device, since the fluorescence backscattered light can be reflected forward while transmitting the excitation light and the laser light, the light use efficiency can be enhanced.

前記光源装置において、前記第2光源と前記蛍光体層との間の前記レーザー光の光路上に設けられた光拡散部をさらに備えていてもよい。   The light source device may further include a light diffusion portion provided on an optical path of the laser light between the second light source and the phosphor layer.

この光源装置によれば、レーザー光が光拡散部と蛍光体層によって2重に拡散されるので、スペックルノイズをより確実に抑制することができる。   According to this light source device, the laser light is doubly diffused by the light diffusion portion and the phosphor layer, so that speckle noise can be more reliably suppressed.

前記光源装置において、前記レーザー光は赤色光であってもよい。   In the light source device, the laser light may be red light.

人間の眼は、波長ごとに光を感じ取る強さ(視感度)が異なっており、赤色の視感度は青色の視感度よりも高いため、赤色のスペックルは青色のスペックルよりも視認されやすい。そのため、レーザー光として赤色光を用いることで、スペックルノイズが抑制された光源装置を実現することができる。   The human eye has different light intensity (visibility) for each wavelength, and the red visibility is higher than the blue visibility, so red speckles are more visible than blue speckles. . Therefore, the light source device in which speckle noise is suppressed can be realized by using red light as the laser light.

本発明のプロジェクターは、上述した光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。   The projector according to the present invention includes the light source device described above, a light modulation device that modulates light emitted from the light source device according to image information, and a projection optical system that projects the modulated light from the light modulation device as a projection image. And.

このプロジェクターによれば、上述した光源装置を備えているので、エネルギーロスを小さくするとともにスペックルノイズを抑制することが可能なプロジェクターを提供することができる。   According to this projector, since the light source device described above is provided, it is possible to provide a projector that can reduce energy loss and suppress speckle noise.

本発明の第1実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the optical system of the projector which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る光源アレイを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light source array which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る回転蛍光板を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the rotating fluorescent screen which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る蛍光体層を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the fluorescent substance layer which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る蛍光体層の発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum of the fluorescent substance layer which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る波長選択反射膜の反射特性を示す図である。It is a figure which shows the reflective characteristic of the wavelength selection reflection film which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る光源装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light source device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る振動蛍光板を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the vibration fluorescent plate which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る光源装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light source device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る光拡散部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light-diffusion part which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, an actual structure and a scale, a number, and the like in each structure are different.

以下の説明においては、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。   In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and each member will be described with reference to this XYZ rectangular coordinate system.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクター1000の光学系を示す模式図である。なお、図1において、符号100axは照明光軸(光源装置1から色分離導光光学系200に向けて射出される光の光軸)である。照明光軸と平行な方向をY軸とする。なお、光軸とは、光学系において、系全体を透過する光束の代表となる仮想的な光線を指すものとする。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a projector 1000 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 100ax denotes an illumination optical axis (the optical axis of light emitted from the light source device 1 toward the color separation light guide optical system 200). A direction parallel to the illumination optical axis is taken as a Y-axis. The optical axis refers to a virtual light beam that is representative of a light beam that passes through the entire system in the optical system.

図1に示すように、プロジェクター1000は、光源装置1と、色分離導光光学系200と、光変調装置としての3つの液晶光変調装置400R,400G,400Bと、クロスダイクロイックプリズム500及び投写光学系600と、を具備して構成されている。   As shown in FIG. 1, the projector 1000 includes a light source device 1, a color separation light guide optical system 200, three liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B as light modulation devices, a cross dichroic prism 500, and projection optics. And a system 600.

光源装置1は、第1光源アレイ10と、第2光源アレイ20と、集光光学系30と、回転蛍光板40と、コリメート光学系50と、照明光学系100と、を具備して構成されている。   The light source device 1 includes a first light source array 10, a second light source array 20, a condensing optical system 30, a rotating fluorescent plate 40, a collimating optical system 50, and an illumination optical system 100. Yes.

第1光源アレイ10は、第1の光として励起光を射出するものである。なお、第1の光はレーザー光からなる青色光である。   The first light source array 10 emits excitation light as the first light. The first light is blue light composed of laser light.

図2は、本発明の第1実施形態に係る第1光源アレイ10を示す模式図である。図2(a)は第1光源アレイ10の側面図であり、図2(b)は第1光源アレイ10の正面図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the first light source array 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a side view of the first light source array 10, and FIG. 2B is a front view of the first light source array 10.

図2に示すように、第1光源アレイ10は、基体11と、基体11上に配置された複数の第1光源12と、を備えている(図2(a)参照)。第1光源12としては、レーザー光源あるいは発光ダイオード(LED)等の固体光源を用いる。本実施形態において、第1光源12は、励起光として、レーザー光からなる青色光(発光強度のピーク:約445nm)を射出するレーザー光源である。なお、光源として、445nm以外の波長の青色光を射出する光源を用いることもできる。第1光源12は基体11上に3行3列で9個配置されているが、第1光源12の個数は9個に限定されず、適宜変更可能である。   As shown in FIG. 2, the first light source array 10 includes a base body 11 and a plurality of first light sources 12 arranged on the base body 11 (see FIG. 2A). As the first light source 12, a solid-state light source such as a laser light source or a light emitting diode (LED) is used. In the present embodiment, the first light source 12 is a laser light source that emits blue light (emission intensity peak: about 445 nm) made of laser light as excitation light. Note that a light source that emits blue light having a wavelength other than 445 nm may be used as the light source. Although nine first light sources 12 are arranged on the base 11 in three rows and three columns, the number of the first light sources 12 is not limited to nine and can be changed as appropriate.

第1光源アレイ10には、複数の第1光源12が、第1の光の射出方向(+Y方向)から視て、第1の方向(X方向)に沿って等間隔で配列されるとともに第1の方向と直交する第2の方向(Z方向)に沿って等間隔で配列されている(図2(b)参照)。第1の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔は、第2の方向に沿って配列された複数の第1光源12の配列間隔と同じ間隔になっている。   A plurality of first light sources 12 are arranged in the first light source array 10 at equal intervals along the first direction (X direction) when viewed from the first light emission direction (+ Y direction). They are arranged at equal intervals along a second direction (Z direction) orthogonal to the direction 1 (see FIG. 2B). The arrangement interval of the plurality of first light sources 12 arranged along the first direction is the same as the arrangement interval of the plurality of first light sources 12 arranged along the second direction.

第2光源アレイ20も、第1光源アレイ10と同様に、基体21と、基体21上に配置された複数の第2光源22と、を備えている(図2(a)参照)。第2光源22としては、レーザー光源あるいは発光ダイオード(LED)等の固体光源を用いる。本実施形態において、第2光源22は、レーザー光として赤色光(発光強度のピーク:約635nm)を射出するレーザー光源である。なお、光源として、635nm以外の波長の赤色光を射出する光源を用いることもできる。第2光源22は基体21上に3行3列で9個配置されているが、第2光源22の個数は9個に限定されず、適宜変更可能である。   Similarly to the first light source array 10, the second light source array 20 includes a base 21 and a plurality of second light sources 22 arranged on the base 21 (see FIG. 2A). As the second light source 22, a solid-state light source such as a laser light source or a light emitting diode (LED) is used. In the present embodiment, the second light source 22 is a laser light source that emits red light (peak of emission intensity: about 635 nm) as laser light. Note that a light source that emits red light having a wavelength other than 635 nm may be used as the light source. Although the nine second light sources 22 are arranged on the base 21 in three rows and three columns, the number of the second light sources 22 is not limited to nine and can be appropriately changed.

図1に示すように、集光光学系30は、光源アレイ10と回転蛍光板40との間の第1の光の光路上と、光源アレイ20と回転蛍光板40との間の第2の光の光路上と、に配置されている。集光光学系30は、平行化レンズ31、平行化レンズ32及び集光レンズ33を備えている。平行化レンズ31は複数の凸レンズからなっており、各凸レンズは第1光源アレイ10の各レーザー光源に対応する位置に配置されている。一方、平行化レンズ32についても複数の凸レンズからなっており、各凸レンズは第2光源アレイ20の各レーザー光源に対応する位置に配置されている。集光レンズ33は凸レンズからなっている。平行化レンズ31は、励起光を略平行化した状態で集光レンズ33に入射させる。一方、平行化レンズ32は、レーザー光を略平行化した状態で集光レンズ33に入射させる。集光レンズ33は、励起光及びレーザー光を略集光した状態で回転蛍光板40に入射させる。   As shown in FIG. 1, the condensing optical system 30 includes a second light beam on the optical path of the first light between the light source array 10 and the rotating fluorescent plate 40 and the second light beam between the light source array 20 and the rotating fluorescent plate 40. It is arranged on the optical path. The condensing optical system 30 includes a collimating lens 31, a collimating lens 32, and a condensing lens 33. The collimating lens 31 is composed of a plurality of convex lenses, and each convex lens is arranged at a position corresponding to each laser light source of the first light source array 10. On the other hand, the collimating lens 32 is also composed of a plurality of convex lenses, and each convex lens is arranged at a position corresponding to each laser light source of the second light source array 20. The condenser lens 33 is a convex lens. The collimating lens 31 causes the excitation light to enter the condensing lens 33 in a substantially collimated state. On the other hand, the collimating lens 32 causes the laser light to enter the condensing lens 33 in a substantially collimated state. The condenser lens 33 causes the excitation light and the laser light to enter the rotating fluorescent plate 40 in a substantially condensed state.

図3は、本発明の第1実施形態に係る回転蛍光板40を示す模式図である。図3(a)は回転蛍光板の側面図であり、図3(b)は回転蛍光板40の正面図である。回転蛍光板40は、中心軸CL1の周りに回転可能に構成されている。   FIG. 3 is a schematic view showing the rotating fluorescent plate 40 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a side view of the rotating fluorescent plate, and FIG. 3B is a front view of the rotating fluorescent plate 40. The rotating fluorescent plate 40 is configured to be rotatable around a central axis CL1.

図3に示すように、回転蛍光板40は、円板(回転基板)41と、蛍光体層42と、波長選択反射膜43と、を備えている。円板41の一部には、単一の蛍光体層42が中心軸CL1の周りに連続して形成されている。円板41と蛍光体層42との間には、波長選択反射膜43が設けられている。回転蛍光板40は、円板41の蛍光体層42が形成されていない側の面が集光光学系30側に面するように配置される。また、蛍光体層42は集光光学系30により集光される第1の光及び第2の光の焦点位置に配置されている。   As shown in FIG. 3, the rotating fluorescent plate 40 includes a disk (rotating substrate) 41, a phosphor layer 42, and a wavelength selective reflection film 43. In a part of the disc 41, a single phosphor layer 42 is continuously formed around the central axis CL1. A wavelength selective reflection film 43 is provided between the disc 41 and the phosphor layer 42. The rotating fluorescent plate 40 is arranged so that the surface of the disc 41 on which the phosphor layer 42 is not formed faces the condensing optical system 30 side. The phosphor layer 42 is disposed at the focal position of the first light and the second light collected by the condensing optical system 30.

円板41は、第1の光及び第2の光の双方の光を透過する光透過材料によって形成されており、例えば石英ガラス、水晶、サファイア、透明樹脂等を用いることができる。特に、第1の光及び第2の光による加熱で変形しないように無機物である石英ガラス、水晶、サファイアが好適に用いられる。   The disc 41 is made of a light transmissive material that transmits both the first light and the second light. For example, quartz glass, crystal, sapphire, transparent resin, or the like can be used. In particular, quartz glass, quartz, and sapphire, which are inorganic materials, are preferably used so as not to be deformed by heating with the first light and the second light.

蛍光体層42は、集光光学系30によって集光された第1の光及び集光光学系30によって集光された第2の光のうち第1の光(青色光)によって励起され、青色光を緑色光に変換してコリメート光学系50に向けて放射する。   The phosphor layer 42 is excited by the first light (blue light) out of the first light condensed by the condensing optical system 30 and the second light condensed by the condensing optical system 30, and is blue. The light is converted into green light and emitted toward the collimating optical system 50.

図4は、本発明の第1実施形態に係る蛍光体層を示す模式図である。
図4に示すように、蛍光体層42は、光透過性を有する基材421と、第3の光(蛍光)を発する複数の蛍光体粒子422と、光透過性を有する粒子状の物質である複数のフィラー粒子423と、を有している。蛍光体粒子422の屈折率とフィラー粒子423の屈折率は、基材421の屈折率とは異なり、基材421の内部に複数の蛍光体粒子422と複数のフィラー粒子423とが含まれているため、第1の光及び第2の光は蛍光体層42によって散乱させられる。
FIG. 4 is a schematic view showing a phosphor layer according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, the phosphor layer 42 is made of a light-transmitting base material 421, a plurality of phosphor particles 422 that emit third light (fluorescence), and a light-transmitting particulate material. A plurality of filler particles 423. The refractive index of the phosphor particles 422 and the refractive index of the filler particles 423 are different from the refractive index of the base material 421, and a plurality of phosphor particles 422 and a plurality of filler particles 423 are included inside the base material 421. Therefore, the first light and the second light are scattered by the phosphor layer 42.

基材421の形成材料としては、光透過性を有する樹脂材料を用いることができ、中でも高い耐熱性を有するシリコーン樹脂(屈折率:約1.4)を好適に用いることができる。   As a material for forming the base material 421, a light-transmitting resin material can be used, and among them, a silicone resin having a high heat resistance (refractive index: about 1.4) can be preferably used.

蛍光体粒子422は、図1に示す第1光源12から射出される励起光を吸収し蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子422には、波長が約445nmの青色光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれており、第1光源12が射出する励起光の一部を、緑色の波長帯域を有する光に変換して射出する。このような蛍光体粒子422として、平均粒径が1μmから数十μm程度のものが高い発光効率を示すことが知られている。蛍光体粒子422としては、通常知られたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を用いることができる。例えば、平均粒径が10μmの(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ceで示される組成のYAG系蛍光体(屈折率:約1.8)を用いることができる。 The phosphor particles 422 are particulate fluorescent substances that absorb excitation light emitted from the first light source 12 shown in FIG. 1 and emit fluorescence. For example, the phosphor particles 422 include a substance that emits fluorescence when excited by blue light having a wavelength of about 445 nm, and a part of the excitation light emitted from the first light source 12 has a green wavelength band. It is converted into light and emitted. As such phosphor particles 422, those having an average particle diameter of about 1 μm to several tens of μm are known to exhibit high luminous efficiency. As the phosphor particles 422, a commonly known YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphor can be used. For example, a YAG phosphor having a composition represented by (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce having an average particle diameter of 10 μm (refractive index: about 1.8) can be used.

なお、蛍光体粒子422の形成材料は、1種であっても良く、2種以上の形成材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子422として用いることとしても良い。   Note that the material for forming the phosphor particles 422 may be one type, or a mixture of particles formed using two or more types of forming materials may be used as the phosphor particles 422.

フィラー粒子423は、蛍光体層42に入射する第1の光(励起光)及び第2の光、さらには蛍光体粒子422から発せられる第3の光(蛍光)を散乱させる機能を有している。フィラー粒子423の屈折率は、基材421の屈折率とは異なる。また、フィラー粒子423の形成材料としては、光透過性を有する粒子状物質であれば、樹脂材料や無機材料など広範な種類の材料を用いることができる。なかでも、高い耐熱性を有する無機材料を好適に用いることができ、例えば平均粒径が10μmの酸化チタン(屈折率:約2.5)を用いることができる。   The filler particles 423 have a function of scattering the first light (excitation light) and the second light incident on the phosphor layer 42 and further the third light (fluorescence) emitted from the phosphor particles 422. Yes. The refractive index of the filler particles 423 is different from the refractive index of the base material 421. In addition, as a forming material of the filler particles 423, a wide variety of materials such as a resin material and an inorganic material can be used as long as they are light-transmitting particulate substances. Among them, an inorganic material having high heat resistance can be suitably used. For example, titanium oxide having an average particle diameter of 10 μm (refractive index: about 2.5) can be used.

図5は、本発明の第1実施形態に係る蛍光体層の発光スペクトルを示す図である。図5において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度である。ただし、図5に示した発光スペクトルは、発光強度の最大値が1になるように規格化されている。また、図5において、左側の縦線L1は本実施形態のプロジェクターにおいて青色の波長と緑色の波長とを区分する線(波長490nmにおける線)、右側の線L2は本実施形態のプロジェクターにおいて緑色の波長と赤色の波長とを区分する線(波長590nmにおける線)である。   FIG. 5 is a diagram showing an emission spectrum of the phosphor layer according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 5, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity. However, the emission spectrum shown in FIG. 5 is standardized so that the maximum value of the emission intensity is 1. In FIG. 5, the left vertical line L1 is a line that separates the blue wavelength and the green wavelength (a line at a wavelength of 490 nm) in the projector of the present embodiment, and the right line L2 is a green line in the projector of the present embodiment. It is a line (a line at a wavelength of 590 nm) that distinguishes the wavelength from the red wavelength.

図5に示すように、蛍光体層の発光スペクトルは、480〜730nmの波長を含んでいる。本実施形態においては、プロジェクターの緑色光として、490〜590nmの波長の光を使用しており、蛍光体層の発光スペクトルが含む波長のうち490nm以下の波長の光と590nm以上の波長の光は緑色光としては使用しない。プロジェクターの青色光については、蛍光体層の発光スペクトルが含む波長のうち490nm以下の波長の光と、蛍光体層を透過する波長が445nmの第1の光とが混合されて、青色光として使用される。一方、プロジェクターの赤色光については、蛍光体層の発光スペクトルが含む波長のうち590nm以上の波長の光と、蛍光体層を透過する波長が635nmの第2の光とが混合されて、赤色光として使用される。   As shown in FIG. 5, the emission spectrum of the phosphor layer includes a wavelength of 480 to 730 nm. In this embodiment, light having a wavelength of 490 to 590 nm is used as the green light of the projector, and light having a wavelength of 490 nm or less and light having a wavelength of 590 nm or more are included in the wavelengths included in the emission spectrum of the phosphor layer. Do not use as green light. For the blue light of the projector, light having a wavelength of 490 nm or less out of the wavelengths included in the emission spectrum of the phosphor layer and the first light having a wavelength of 445 nm transmitted through the phosphor layer are mixed and used as blue light Is done. On the other hand, for the red light of the projector, the light having a wavelength of 590 nm or more out of the wavelengths included in the emission spectrum of the phosphor layer and the second light having a wavelength of 635 nm transmitted through the phosphor layer are mixed to produce red light. Used as.

図3に戻り、波長選択反射膜43は、蛍光体層42において第1の光及び第2の光が入射する側の面に配置されている。波長選択反射膜43は、第1の光及び第2の光を透過し、第1の光によって励起された第3の光を反射する波長選択性を有している。このような波長選択反射膜43は、例えば誘電体多層膜によって形成されている。   Returning to FIG. 3, the wavelength selective reflection film 43 is disposed on the surface of the phosphor layer 42 on the side on which the first light and the second light are incident. The wavelength selective reflection film 43 has wavelength selectivity that transmits the first light and the second light and reflects the third light excited by the first light. Such a wavelength selective reflection film 43 is formed of, for example, a dielectric multilayer film.

図6は、本発明の第1実施形態に係る波長選択反射膜の反射特性を示す図である。図6において、横軸は波長(nm)、縦軸は反射率である。   FIG. 6 is a diagram showing the reflection characteristics of the wavelength selective reflection film according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 6, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents reflectance.

図6に示すように、波長選択反射膜は、445nmよりも大きく635nmよりも小さい波長の光をほぼ100%反射する。言い換えると、波長選択反射膜は、445nm以下の波長の光と635nm以上の波長の光を透過する。すなわち、波長選択反射膜は、第1の光(波長445nm)及び第2の光(波長635nm)を透過し、第3の光(波長が445nmよりも大きく635nmよりも小さい範囲)を反射する。   As shown in FIG. 6, the wavelength selective reflection film reflects almost 100% of light having a wavelength larger than 445 nm and smaller than 635 nm. In other words, the wavelength selective reflection film transmits light having a wavelength of 445 nm or less and light having a wavelength of 635 nm or more. In other words, the wavelength selective reflection film transmits the first light (wavelength 445 nm) and the second light (wavelength 635 nm), and reflects the third light (the range where the wavelength is larger than 445 nm and smaller than 635 nm).

図3に戻り、円板41は、中心部にモーター45の軸が固定されており、モーター45により中心軸CL1の回りに回転可能になっている。すなわち、モーター45は、蛍光体層42に第1の光が照射される領域と蛍光体層42に第2の光が照射される領域とを時間的に変動させる駆動装置として機能する。モーター45は、駆動時間内において所定の回転数で駆動する。このため、集光光学系30によって集光された光が円板41(蛍光体層42)に照射される領域が特定の領域に固定されない。よって、光の照射により蛍光体層42において発生する熱を周方向に沿った広い領域において放散させることができる。   Returning to FIG. 3, the shaft of the motor 45 is fixed to the center of the disc 41, and the disc 45 can be rotated around the center axis CL <b> 1 by the motor 45. That is, the motor 45 functions as a drive device that temporally varies the region where the phosphor layer 42 is irradiated with the first light and the region where the phosphor layer 42 is irradiated with the second light. The motor 45 is driven at a predetermined rotational speed within the driving time. For this reason, the area | region where the light condensed with the condensing optical system 30 is irradiated to the disk 41 (phosphor layer 42) is not fixed to a specific area | region. Therefore, heat generated in the phosphor layer 42 by light irradiation can be dissipated in a wide region along the circumferential direction.

図1に戻り、コリメート光学系50は、回転蛍光板40と照明光学系100との間の第1の光の光路上と、第2の光の光路上と、第3の光の光路上とに配置されている。コリメート光学系50は、第1レンズ51及び第2レンズ52を備えている。コリメート光学系50は、回転蛍光板40から射出される光(第1の光、第2の光及び第3の光)を略平行化した状態で照明光学系100(インテグレータ光学系110)に入射させる。   Returning to FIG. 1, the collimating optical system 50 is disposed on the optical path of the first light, the optical path of the second light, and the optical path of the third light between the rotating fluorescent plate 40 and the illumination optical system 100. Has been placed. The collimating optical system 50 includes a first lens 51 and a second lens 52. The collimating optical system 50 causes the light emitted from the rotating fluorescent plate 40 (first light, second light, and third light) to enter the illumination optical system 100 (integrator optical system 110) in a substantially parallel state. .

照明光学系100は、コリメート光学系50と色分離導光光学系200との間に配置されている。照明光学系100は、インテグレータ光学系110と、偏光変換素子120と、重畳レンズ130とを備えている。   The illumination optical system 100 is disposed between the collimating optical system 50 and the color separation light guiding optical system 200. The illumination optical system 100 includes an integrator optical system 110, a polarization conversion element 120, and a superimposing lens 130.

インテグレータ光学系110は、第1フライアイレンズ111及び第2フライアイレンズ112を備えている。第1フライアイレンズ111及び第2フライアイレンズ112は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなる。第1フライアイレンズ111は、第1フライアイレンズ111を構成する複数の要素レンズによってコリメート光学系50からの光(励起光、レーザー光及び蛍光)を分割して個別に集光する機能を有する。第2フライアイレンズ112は、第2フライアイレンズ112を構成する複数の要素レンズによって第1フライアイレンズ111からの分割光束を適当な発散角にして射出する機能を有する。インテグレータ光学系110は、コリメート光学系50により合成された光の光強度分布を均一化する。   The integrator optical system 110 includes a first fly eye lens 111 and a second fly eye lens 112. The first fly-eye lens 111 and the second fly-eye lens 112 are each composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix. The first fly-eye lens 111 has a function of dividing and individually condensing light (excitation light, laser light, and fluorescence) from the collimating optical system 50 by a plurality of element lenses constituting the first fly-eye lens 111. . The second fly-eye lens 112 has a function of emitting the divided light flux from the first fly-eye lens 111 with an appropriate divergence angle by a plurality of element lenses constituting the second fly-eye lens 112. The integrator optical system 110 uniformizes the light intensity distribution of the light synthesized by the collimating optical system 50.

偏光変換素子120は、PBS、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されている。偏光変換素子120は、第1フライアイレンズ111により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える機能を有する。   The polarization conversion element 120 is formed of an array having a PBS, a mirror, a retardation plate, etc. as a set of elements. The polarization conversion element 120 has a function of aligning the polarization direction of each partial light beam divided by the first fly-eye lens 111 with linear polarization in one direction.

重畳レンズ130は、偏光変換素子120を経た照明光を全体として適宜収束させて、液晶光変調装置400R,400G,400Bの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。   The superimposing lens 130 appropriately converges the illumination light passing through the polarization conversion element 120 as a whole, and enables superimposing illumination on the illuminated areas of the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B.

色分離導光光学系200は、ダイクロイックミラー210,220、反射ミラー230,240,250を備えている。色分離導光光学系200は、光源装置1(照明光学系100)からの光(励起光、レーザー光及び蛍光)を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置400R,400G,400Bに導光する機能を有する。色分離導光光学系200と、液晶光変調装置400R,400G,400Bとの間には、集光レンズ300R,300G,300Bが配置されている。   The color separation light guide optical system 200 includes dichroic mirrors 210 and 220 and reflection mirrors 230, 240 and 250. The color separation light guide optical system 200 separates light (excitation light, laser light, and fluorescence) from the light source device 1 (illumination optical system 100) into red light, green light, and blue light, and red light, green light, and blue light. Each color light is guided to the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B to be illuminated. Condensing lenses 300R, 300G, and 300B are disposed between the color separation light guide optical system 200 and the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B.

ダイクロイックミラー210,220は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を透過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー210は、赤色光成分及び緑色光成分を透過させ、青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー220は、緑色光成分を反射して、赤色光成分を透過させる。   The dichroic mirrors 210 and 220 are mirrors in which a wavelength selective transmission film that reflects light in a predetermined wavelength region and transmits light in other wavelength regions is formed on a substrate. Specifically, the dichroic mirror 210 transmits a red light component and a green light component, and reflects a blue light component. The dichroic mirror 220 reflects the green light component and transmits the red light component.

反射ミラー230,240,250は、入射した光を反射するミラーである。具体的には、反射ミラー230は、ダイクロイックミラー210を反射した青色光成分を反射する。反射ミラー240,250は、ダイクロイックミラー220を透過した赤色光成分を反射する。   The reflection mirrors 230, 240, and 250 are mirrors that reflect incident light. Specifically, the reflection mirror 230 reflects the blue light component reflected from the dichroic mirror 210. The reflection mirrors 240 and 250 reflect the red light component transmitted through the dichroic mirror 220.

ダイクロイックミラー210で反射された青色光は、反射ミラー230で反射され、集光レンズ300Bを透過して青色光用の液晶光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー210を透過した緑色光は、ダイクロイックミラー220で反射され、集光レンズ300Gを透過して緑色光用の液晶光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー220を透過した赤色光は、入射側の反射ミラー240、射出側の反射ミラー250、集光レンズ300Rを経て赤色光用の液晶光変調装置400Rの画像形成領域に入射する。   The blue light reflected by the dichroic mirror 210 is reflected by the reflection mirror 230, passes through the condenser lens 300B, and enters the image forming area of the liquid crystal light modulation device 400B for blue light. The green light transmitted through the dichroic mirror 210 is reflected by the dichroic mirror 220, passes through the condenser lens 300G, and enters the image forming area of the liquid crystal light modulation device 400G for green light. The red light transmitted through the dichroic mirror 220 enters the image forming area of the liquid crystal light modulation device 400R for red light through the incident-side reflection mirror 240, the emission-side reflection mirror 250, and the condenser lens 300R.

反射ミラー240,250は、ダイクロイックミラー220を透過した赤色光成分を液晶光変調装置400Rまで導く機能を有する。これにより、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長い場合であっても、赤色光の発散等による赤色光の利用効率の低下を抑制することができる。なお、他の色光(例えば青色光)の光路の長さが赤色光の光路の長さよりも長い場合は、リレーレンズ及び反射ミラーを青色光の光路に配置する構成も考えられる。   The reflection mirrors 240 and 250 have a function of guiding the red light component transmitted through the dichroic mirror 220 to the liquid crystal light modulation device 400R. Thereby, even if the length of the optical path of red light is longer than the length of the optical path of other color lights, the fall of the utilization efficiency of red light by the divergence of red light etc. can be suppressed. In addition, when the length of the optical path of other color light (for example, blue light) is longer than the length of the optical path of red light, the structure which arrange | positions a relay lens and a reflective mirror in the optical path of blue light is also considered.

液晶光変調装置400R,400G,400Bは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、光源装置1の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ300R,300G,300Bと各液晶光変調装置400R,400G,400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。また、各液晶光変調装置400R,400G,400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。これら入射側偏光板、液晶光変調装置400R,400G,400B及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。   The liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B form color images by modulating incident color light in accordance with image information, and are the illumination target of the light source device 1. Although not shown, incident-side polarizing plates are disposed between the condenser lenses 300R, 300G, and 300B and the liquid crystal light modulators 400R, 400G, and 400B, respectively. Further, an exit-side polarizing plate is disposed between each of the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B and the cross dichroic prism 500. The incident-side color light is modulated by the incident-side polarizing plate, the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B and the emission-side polarizing plate.

例えば、液晶光変調装置400R,400G,400Bは、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板(図示略)から射出された1種類の直線偏光の偏向方向を変調する。   For example, the liquid crystal light modulation devices 400R, 400G, and 400B are transmissive liquid crystal light modulation devices in which liquid crystal is hermetically sealed in a pair of transparent substrates, and a polysilicon TFT is used as a switching element in accordance with a given image signal. Modulates the deflection direction of one type of linearly polarized light emitted from an incident side polarizing plate (not shown).

クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板(図示略)から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなしている。直角プリズムを貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。   The cross dichroic prism 500 is an optical element that forms a color image by synthesizing an optical image modulated for each color light emitted from an exit side polarizing plate (not shown). The cross dichroic prism 500 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded. A dielectric multilayer film is formed on the substantially X-shaped interface to which the right-angle prism is bonded. The dielectric multilayer film formed at one of the substantially X-shaped interfaces reflects red light, and the dielectric multilayer film formed at the other interface reflects blue light. By these dielectric multilayer films, the red light and the blue light are bent and aligned with the traveling direction of the green light, so that the three color lights are synthesized.

クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で画像を形成する。   The color image emitted from the cross dichroic prism 500 is enlarged and projected by the projection optical system 600 to form an image on the screen SCR.

本実施形態の光源装置1によれば、第2の光(レーザー光)は蛍光体粒子422の励起波長とは異なる波長を含むため、蛍光体層42で蛍光に変換されずに蛍光体層42から射出される。そのため、本実施形態の光源装置1のエネルギーの利用効率は、各レーザー光が全て各蛍光体層で蛍光に変換される特許文献1の光源装置のエネルギーの利用効率よりも高い。
さらに、本実施形態の光源装置1によれば、基材421の内部に複数の蛍光体粒子422が含まれるため、蛍光体層42に入射した第2の光(レーザー光)は複数の蛍光体粒子422によって散乱される。散乱された第2の光は干渉が生じにくくなるため、スペックルの発生が抑制される。また、蛍光体層42の第2の光が照射される領域が時間的に変動するため、蛍光体層42から射出される第2の光によって形成されるスペックルのパターンも時間的に変化する。そして、このようなスペックルのパターンが時間的に重畳され平均化されることで、スペックルが認識されにくくなる。
したがって、エネルギーの利用効率が高く、かつスペックルノイズが抑制された光源装置1を提供することができる。
According to the light source device 1 of the present embodiment, since the second light (laser light) includes a wavelength different from the excitation wavelength of the phosphor particles 422, the phosphor layer 42 is not converted into fluorescence by the phosphor layer 42. Is injected from. Therefore, the energy use efficiency of the light source device 1 of the present embodiment is higher than the energy use efficiency of the light source device of Patent Document 1 in which each laser beam is converted into fluorescence in each phosphor layer.
Furthermore, according to the light source device 1 of the present embodiment, since the plurality of phosphor particles 422 are included in the base material 421, the second light (laser light) incident on the phosphor layer 42 is a plurality of phosphors. Scattered by particles 422. Since the scattered second light is less likely to cause interference, speckle generation is suppressed. In addition, since the region of the phosphor layer 42 irradiated with the second light varies with time, the speckle pattern formed by the second light emitted from the phosphor layer 42 also varies with time. . Such speckle patterns are temporally superimposed and averaged, so that speckles are hardly recognized.
Therefore, it is possible to provide the light source device 1 with high energy utilization efficiency and suppressed speckle noise.

また、この構成によれば、蛍光体層42に入射した第1の光が散乱されるため、第2の光の場合と同様に、第1の光においても干渉が生じにくくなる。よって、スペックルノイズがより効果的に抑制される。   In addition, according to this configuration, since the first light incident on the phosphor layer 42 is scattered, interference is less likely to occur in the first light as in the case of the second light. Therefore, speckle noise is more effectively suppressed.

また、この構成によれば、駆動装置がモーター45を含むので、蛍光体層42を回転させる際に、簡単な構成でスペックルノイズを抑制することができる。   Further, according to this configuration, since the driving device includes the motor 45, speckle noise can be suppressed with a simple configuration when the phosphor layer 42 is rotated.

また、この構成によれば、基材421の屈折率とは異なる屈折率を有する複数のフィラー粒子423が基材421の内部に含まれているので、蛍光体層42に入射した第2の光は、複数の蛍光体粒子422によって散乱されることに加えて複数のフィラー粒子423によっても散乱される。よって、フィラー粒子423を含まない構成と比較して、スペックルノイズがより効果的に抑制される。また、スペックルノイズを効果的に抑制する構成としては、蛍光体粒子の数を増やすことも考えられるが、所望の量の蛍光を取り出すことが困難となる。よって、蛍光体粒子の数を増やすことに替えて複数のフィラー粒子を含む構成とすることで、所望の量の蛍光を取り出しつつスペックルノイズを効果的に抑制することができる。   Further, according to this configuration, since the plurality of filler particles 423 having a refractive index different from the refractive index of the base material 421 is included in the base material 421, the second light incident on the phosphor layer 42 is included. In addition to being scattered by the plurality of phosphor particles 422, it is also scattered by the plurality of filler particles 423. Therefore, speckle noise is more effectively suppressed compared to a configuration that does not include filler particles 423. Further, as a configuration for effectively suppressing speckle noise, it is conceivable to increase the number of phosphor particles, but it is difficult to extract a desired amount of fluorescence. Therefore, by using a configuration including a plurality of filler particles instead of increasing the number of phosphor particles, speckle noise can be effectively suppressed while taking out a desired amount of fluorescence.

また、この構成によれば、蛍光体層42において第1の光及び第2の光が入射する側の面に波長選択反射膜43が配置されているので、第1の光及び第2の光を透過しつつ第3の光の後方散乱光を前方に反射することができる。よって、光の利用効率を高めることができる。   Further, according to this configuration, since the wavelength selective reflection film 43 is disposed on the surface on the phosphor layer 42 on which the first light and the second light are incident, the first light and the second light are arranged. The backscattered light of the third light can be reflected forward while passing through. Therefore, the light use efficiency can be increased.

本実施形態の光源装置1からは、緑色光としては蛍光が射出され、青色光としては第1光源アレイ10から射出されるレーザー光が射出され、赤色光としては第2光源アレイ20から射出されるレーザー光が射出される。蛍光はコヒーレント光ではないため、緑色光にはスペックルは発生しないが、青色光と赤色光はいずれもコヒーレント光であるため、スペックルが発生する。人間の眼は、波長ごとに光を感じ取る強さ(視感度)が異なっており、赤色の視感度は青色の視感度よりも高いため、赤色のスペックルは青色のスペックルよりも視認されやすい。そのため、第2の光として赤色光を用いることで、スペックルノイズが抑制された光源装置を実現することができる。   From the light source device 1 of this embodiment, fluorescence is emitted as green light, laser light emitted from the first light source array 10 is emitted as blue light, and red light is emitted from the second light source array 20 as red light. Laser light is emitted. Since fluorescence is not coherent light, speckles are not generated in green light, but speckles are generated because both blue light and red light are coherent light. The human eye has different light intensity (visibility) for each wavelength, and the red visibility is higher than the blue visibility, so red speckles are more visible than blue speckles. . Therefore, a light source device in which speckle noise is suppressed can be realized by using red light as the second light.

本実施形態のプロジェクター1000によれば、上述した光源装置1を備えているので、エネルギーロスを小さくするとともにスペックルノイズを抑制することが可能なプロジェクター1000を提供することができる。   According to the projector 1000 of the present embodiment, since the light source device 1 described above is provided, it is possible to provide the projector 1000 that can reduce energy loss and suppress speckle noise.

なお、本実施形態の光源装置1では、第1の光が青色光であり、第2の光が赤色光であり、第3の光が緑色光である構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第1の光と第3の光とが互いに同じ色である構成においても適用可能である。また、第2の光と第3の光とが互いに同じ色である構成においても適用可能である。   In the light source device 1 of the present embodiment, the first light is blue light, the second light is red light, and the third light is green light. Not limited to this. For example, the present invention can be applied to a configuration in which the first light and the third light have the same color. Further, the present invention can also be applied to a configuration in which the second light and the third light have the same color.

また、本実施形態の光源装置1では、第1光源及び第2光源としてレーザー光を射出する光源を用いたが、これに限らない。例えば、第1光源としてレーザー光以外の光を射出する光源を用い、第2光源としてレーザー光を射出する光源を用いてもよい。すなわち、少なくとも第2光源としてレーザー光を射出する光源を用いればよい。   Moreover, in the light source device 1 of this embodiment, although the light source which inject | emits a laser beam was used as a 1st light source and a 2nd light source, it is not restricted to this. For example, a light source that emits light other than laser light may be used as the first light source, and a light source that emits laser light may be used as the second light source. That is, a light source that emits laser light may be used as at least the second light source.

また、本実施形態の光源装置1では、コリメート光学系における第1レンズ及び第2レンズとして凸レンズを用いたが、これに限らない。要するに、コリメート光学系が、蛍光体層によって散乱された光を略平行化した状態で照明光学系に入射させるようになっていればよい。また、コリメート光学系を構成するレンズの枚数は、1枚であってもよく、3枚以上であってもよい。   In the light source device 1 of the present embodiment, convex lenses are used as the first lens and the second lens in the collimating optical system, but the present invention is not limited to this. In short, it is only necessary that the collimating optical system enters the illumination optical system in a state in which the light scattered by the phosphor layer is substantially parallelized. Further, the number of lenses constituting the collimating optical system may be one, or may be three or more.

また、本実施形態の光源装置1では、蛍光体層が回転基板の回転方向に沿って形成されているが、これに限らない。例えば、蛍光体層が回転基板全体に形成されていてもよい。   Moreover, in the light source device 1 of this embodiment, although the fluorescent substance layer is formed along the rotation direction of a rotating substrate, it is not restricted to this. For example, the phosphor layer may be formed on the entire rotating substrate.

また、本実施形態の光源装置1では、モーター45が駆動時間内において所定の回転数で駆動する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、駆動時間内においてモーター45の回転数が時間的に変動してもよい。   In the light source device 1 of the present embodiment, the example in which the motor 45 is driven at a predetermined number of rotations within the driving time has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the rotational speed of the motor 45 may vary with time within the drive time.

また、本実施形態のプロジェクター1000では、液晶光変調装置として3つの液晶光変調装置を用いたが、これに限らない。1つ、2つ又は4つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。   In the projector 1000 of this embodiment, three liquid crystal light modulation devices are used as the liquid crystal light modulation device, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a projector using one, two, four or more liquid crystal light modulation devices.

また、本実施形態のプロジェクター1000では、透過型のプロジェクターを用いたが、これに限らない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味している。「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を奏することができる。   In the projector 1000 of the present embodiment, a transmissive projector is used, but the present invention is not limited to this. For example, a reflective projector may be used. Here, “transmission type” means that the light modulation device as the light modulation means is a type that transmits light, such as a transmission type liquid crystal display device. The “reflective type” means that a light modulation device as a light modulation unit, such as a reflection type liquid crystal display device, reflects light. Even when the present invention is applied to a reflective projector, the same effect as that of a transmissive projector can be obtained.

(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態に係る光源装置2を示す模式図である。
図7に示すように、本実施形態に係る光源装置2は、上述の回転蛍光板40に替えて振動蛍光板140を備えている点、で上述の第1実施形態に係る光源装置1と異なっている。すなわち、上述の第1実施形態では駆動装置がモーターを含む構成となっているのに対し、本実施形態の駆動装置は圧電素子を含む構成となっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図1と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a light source device 2 according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, the light source device 2 according to the present embodiment is different from the light source device 1 according to the first embodiment described above in that a vibration fluorescent plate 140 is provided instead of the rotating fluorescent plate 40 described above. . That is, in the first embodiment described above, the drive device includes a motor, whereas the drive device of the present embodiment includes a piezoelectric element. Since the other points are the same as the above-described configuration, the same elements as those in FIG.

光源装置2は、第1光源アレイ10と、第2光源アレイ20と、集光光学系30と、振動蛍光板140と、コリメート光学系50と、照明光学系100と、を具備して構成されている。   The light source device 2 includes a first light source array 10, a second light source array 20, a condensing optical system 30, a vibrating fluorescent plate 140, a collimating optical system 50, and an illumination optical system 100. Yes.

図8は、本発明の第2実施形態に係る振動蛍光板を示す模式図である。図8(a)は振動蛍光板140の側面図であり、図8(b)は振動蛍光板140の正面図である。なお、図8において、符号CL2は振動蛍光板の中心軸である。   FIG. 8 is a schematic view showing a vibrating fluorescent plate according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8A is a side view of the vibrating fluorescent plate 140, and FIG. 8B is a front view of the vibrating fluorescent plate 140. In FIG. 8, symbol CL2 is the central axis of the vibrating fluorescent plate.

図8に示すように、振動蛍光板140は、基板141と、蛍光体層142と、波長選択反射膜143と、を備えている。基板141の中央部には蛍光体層142が形成されている。基板141と蛍光体層142との間には、波長選択反射膜143が設けられている。振動蛍光板140は、基板141の蛍光体層142が形成されていない側の面が集光光学系30側に面するように配置される。また、蛍光体層142は集光光学系30により集光される第1の光及び第2の光の焦点位置に配置されている。   As shown in FIG. 8, the vibrating fluorescent plate 140 includes a substrate 141, a phosphor layer 142, and a wavelength selective reflection film 143. A phosphor layer 142 is formed at the center of the substrate 141. A wavelength selective reflection film 143 is provided between the substrate 141 and the phosphor layer 142. The vibrating fluorescent plate 140 is disposed so that the surface of the substrate 141 on which the phosphor layer 142 is not formed faces the condensing optical system 30 side. The phosphor layer 142 is disposed at the focal position of the first light and the second light collected by the condensing optical system 30.

基板141は、第1の光及び第2の光を透過する光透過材料によって形成されている。 蛍光体層142は、集光光学系30によって集光された第1の光及び集光光学系30によって集光された第2の光のうち第1の光(青色光)によって励起され、青色光を緑色光に変換してコリメート光学系50に向けて放射する。波長選択反射膜143は、第1の光及び第2の光を透過し、第3の光を反射する波長選択性を有している。   The substrate 141 is formed of a light transmissive material that transmits the first light and the second light. The phosphor layer 142 is excited by the first light (blue light) out of the first light condensed by the condensing optical system 30 and the second light condensed by the condensing optical system 30, and blue The light is converted into green light and emitted toward the collimating optical system 50. The wavelength selective reflection film 143 has wavelength selectivity that transmits the first light and the second light and reflects the third light.

基板141は、一端部に圧電素子145が固定されており、圧電素子145により振動可能になっている。すなわち、圧電素子145は、蛍光体層142に第1の光が照射される領域と蛍光体層142に第2の光が照射される領域とを時間的に変動させる駆動装置として機能する。圧電素子145は、蛍光体層142に対して蛍光体層142の厚み方向と交差する方向(中心軸CL2と交差する方向、例えば図8に示す矢印の方向)に振動を付与する。圧電素子145は、駆動時間内において所定の振動の振幅で駆動する。   The substrate 141 has a piezoelectric element 145 fixed to one end thereof, and can vibrate by the piezoelectric element 145. That is, the piezoelectric element 145 functions as a driving device that temporally varies a region where the phosphor layer 142 is irradiated with the first light and a region where the phosphor layer 142 is irradiated with the second light. The piezoelectric element 145 imparts vibration to the phosphor layer 142 in a direction that intersects the thickness direction of the phosphor layer 142 (a direction that intersects the central axis CL2, for example, the direction of the arrow shown in FIG. 8). The piezoelectric element 145 is driven with a predetermined amplitude of vibration within the driving time.

本実施形態の光源装置2によれば、駆動装置が圧電素子145を含むので、蛍光体層142を振動させる際に、簡単な構成でスペックルノイズを抑制することができる。   According to the light source device 2 of the present embodiment, since the driving device includes the piezoelectric element 145, speckle noise can be suppressed with a simple configuration when the phosphor layer 142 is vibrated.

なお、本実施形態の光源装置2では、圧電素子145が駆動時間内において所定の振動の振幅で駆動する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、駆動時間内において圧電素子145の振動の振幅は時間的に変動してもよい。   In the light source device 2 of the present embodiment, the piezoelectric element 145 is described as being driven with a predetermined vibration amplitude within the driving time, but the present invention is not limited thereto. For example, the amplitude of vibration of the piezoelectric element 145 may vary with time within the driving time.

また、本実施形態の光源装置2では、基板141の一端部に1個の圧電素子145を配置した構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、基板141に配置する圧電素子の数は、2個以上であってもよい。また、基板141に配置する圧電素子の配置位置についても適宜変更することができる。   In the light source device 2 of the present embodiment, the configuration in which one piezoelectric element 145 is disposed at one end of the substrate 141 has been described as an example, but the configuration is not limited thereto. For example, the number of piezoelectric elements arranged on the substrate 141 may be two or more. Further, the arrangement position of the piezoelectric elements arranged on the substrate 141 can be changed as appropriate.

(第3実施形態)
図9は、本発明の第3実施形態に係る光源装置3を示す模式図である。
図9に示すように、本実施形態に係る光源装置3は、集光光学系30と回転蛍光板40との間の第2の光の光路上に、光拡散部60と、集光光学系70と、が配置されている点で上述の第1実施形態に係る光源装置1と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図1と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a schematic diagram showing a light source device 3 according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 9, the light source device 3 according to the present embodiment includes a light diffusing unit 60 and a condensing optical system 70 on the optical path of the second light between the condensing optical system 30 and the rotating fluorescent plate 40. Are different from the light source device 1 according to the first embodiment described above. Since the other points are the same as the above-described configuration, the same elements as those in FIG.

光源装置3は、第1光源アレイ10と、第2光源アレイ20と、集光光学系30と、光拡散部60と、集光光学系70と、回転蛍光板40と、コリメート光学系50と、照明光学系100と、を具備して構成されている。   The light source device 3 includes a first light source array 10, a second light source array 20, a condensing optical system 30, a light diffusing unit 60, a condensing optical system 70, a rotating fluorescent plate 40, a collimating optical system 50, And an illumination optical system 100.

光拡散部60は、集光光学系30から射出された第1の光及び第2の光を拡散して拡散光を生成し、生成した拡散光を射出端面から射出させる。   The light diffusing unit 60 diffuses the first light and the second light emitted from the condensing optical system 30 to generate diffused light, and emits the generated diffused light from the emission end face.

図10は、本発明の第3実施形態に係る光拡散部60を示す模式図である。
図10に示すように、光拡散部60は、例えば透明樹脂等の光透過材料からなる基材61内に光拡散性を有する拡散粒子62を分散させて構成されている。拡散粒子62は、基材61において光拡散部60において集光光学系30により射出された光が集光する位置に分散されている。この光拡散部60(基材61)の厚みは、約1〜2mmである。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a light diffusing unit 60 according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, the light diffusing unit 60 is configured by dispersing diffusing particles 62 having light diffusibility in a base material 61 made of a light transmitting material such as a transparent resin. The diffusing particles 62 are dispersed in the base material 61 at positions where the light emitted from the condensing optical system 30 in the light diffusing unit 60 is collected. The thickness of this light diffusion part 60 (base material 61) is about 1-2 mm.

図9に戻り、集光光学系70は、第1レンズ71及び第2レンズ72を備えている。集光光学系70は、光拡散部60により拡散された第1の光及び第2の光を集光して回転蛍光板40(蛍光体層42)に入射させる。   Returning to FIG. 9, the condensing optical system 70 includes a first lens 71 and a second lens 72. The condensing optical system 70 condenses the first light and the second light diffused by the light diffusing unit 60 and causes the light to enter the rotating fluorescent plate 40 (phosphor layer 42).

本実施形態の光源装置3によれば、第2の光が光拡散部60と蛍光体層42によって2重に拡散されるので、スペックルノイズをより確実に抑制することができる。   According to the light source device 3 of the present embodiment, the second light is doubly diffused by the light diffusing unit 60 and the phosphor layer 42, so speckle noise can be more reliably suppressed.

また、この構成によれば、第1の光についても光拡散部60と蛍光体層42によって2重に拡散されるので、スペックルノイズをより確実に抑制することができる。   Further, according to this configuration, the first light is also diffused twice by the light diffusing unit 60 and the phosphor layer 42, so that speckle noise can be more reliably suppressed.

なお、本実施形態の光源装置3では、光拡散部60が集光光学系30と回転蛍光板40との間の第2の光の光路上に配置されている構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、光拡散部60が回転蛍光板40と照明光学系100との間の第2の光の光路上に配置されていてもよい。   In the light source device 3 of the present embodiment, the configuration in which the light diffusing unit 60 is disposed on the optical path of the second light between the condensing optical system 30 and the rotating fluorescent plate 40 has been described as an example. Not limited to this. For example, the light diffusion unit 60 may be disposed on the optical path of the second light between the rotating fluorescent plate 40 and the illumination optical system 100.

本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。   The present invention is applicable not only when applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image, but also when applied to a rear projection type projector that projects from the side opposite to the side that observes the projected image. can do.

上記各実施形態においては、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、本発明の光源装置を他の光学機器(例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等)に適用することも可能である。   In each of the above embodiments, the example in which the light source device of the present invention is applied to a projector has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the light source device of the present invention can be applied to other optical devices (for example, an optical disc device, a car headlamp, a lighting device, etc.).

1,2,3…光源装置、12…第1光源、22…第2光源、41…円板(回転基板)、42,142…蛍光体層、43,143…波長選択反射膜、45…モーター(駆動装置)、60…光拡散部、70…集光光学系、145…圧電素子(駆動装置)、400R,400G,400B…液晶光変調装置(光変調装置)、421…基材、422…蛍光体粒子、423…フィラー粒子、600…投写光学系、1000…プロジェクター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2, 3 ... Light source device, 12 ... 1st light source, 22 ... 2nd light source, 41 ... Disc (rotary substrate), 42, 142 ... Phosphor layer, 43, 143 ... Wavelength selective reflection film, 45 ... Motor (Driving device), 60 ... light diffusing section, 70 ... condensing optical system, 145 ... piezoelectric element (driving device), 400R, 400G, 400B ... liquid crystal light modulating device (light modulating device), 421 ... base material, 422 ... Phosphor particles, 423 ... filler particles, 600 ... projection optical system, 1000 ... projector

Claims (10)

光透過性を有する基材および該基材の内部に設けられた複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と、
前記蛍光体粒子の励起波長を含む励起光を射出する第1光源と、
前記励起波長とは異なる波長を含むレーザー光を射出する第2光源と、
前記蛍光体層の前記レーザー光が照射される領域を時間的に変動させる駆動装置と、
を備え
前記蛍光体層は、前記励起光によって励起されて蛍光を射出するとともに、前記レーザー光を散乱させて射出することを特徴とする光源装置。
A phosphor layer including a light-transmitting substrate and a plurality of phosphor particles provided inside the substrate;
A first light source that emits excitation light including an excitation wavelength of the phosphor particles;
A second light source that emits laser light including a wavelength different from the excitation wavelength;
A driving device that temporally varies a region of the phosphor layer irradiated with the laser light;
Equipped with a,
The phosphor layer is excited by the excitation light to emit fluorescence and scatters and emits the laser light .
前記蛍光体層は、前記蛍光体層に入射した前記励起光の一部を前記複数の蛍光体粒子によって散乱させて射出することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   2. The light source device according to claim 1, wherein the phosphor layer scatters and emits a part of the excitation light incident on the phosphor layer by the plurality of phosphor particles. 3. 前記蛍光体層は、回転基板の所定の回転軸の周りに設けられており、
前記駆動装置は、前記蛍光体層を前記所定の回転軸の周りに回転させるモーターを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の光源装置。
The phosphor layer is provided around a predetermined rotation axis of the rotating substrate,
The light source device according to claim 1, wherein the driving device includes a motor that rotates the phosphor layer around the predetermined rotation axis.
前記駆動装置は、前記蛍光体層に対して前記蛍光体層の厚み方向と交差する方向に振動を付与する圧電素子を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the driving device includes a piezoelectric element that applies vibration to the phosphor layer in a direction intersecting a thickness direction of the phosphor layer. 前記基材の内部に、複数のフィラー粒子が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein a plurality of filler particles are provided inside the base material. 前記蛍光体層における前記励起光の照射スポットの面積は、前記蛍光体層における前記レーザー光の照射スポットの面積と略等しく、
前記蛍光体層における前記励起光の照射スポットの少なくとも一部は、前記蛍光体層における前記レーザー光の照射スポットと重なっていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光源装置。
The area of the excitation spot of the excitation light in the phosphor layer is substantially equal to the area of the laser light irradiation spot in the phosphor layer,
The at least part of the irradiation spot of the excitation light in the phosphor layer is overlapped with the irradiation spot of the laser light in the phosphor layer. Light source device.
前記蛍光体層において前記励起光と前記レーザー光とが入射する面には、前記励起光及び前記レーザー光を透過するとともに、前記蛍光体層から発せられる蛍光を反射する波長選択反射膜が配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光源装置。   A wavelength selective reflection film that transmits the excitation light and the laser light and reflects the fluorescence emitted from the phosphor layer is disposed on a surface of the phosphor layer on which the excitation light and the laser light are incident. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is a light source device. 前記第2光源と前記蛍光体層との間の前記レーザー光の光路上に設けられた光拡散部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, further comprising a light diffusing unit provided on an optical path of the laser light between the second light source and the phosphor layer. 前記レーザー光は赤色光であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の光源装置。   The light source device according to claim 1, wherein the laser light is red light. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。
The light source device according to any one of claims 1 to 9,
A light modulation device that modulates light emitted from the light source device according to image information;
A projection optical system that projects modulated light from the light modulation device as a projection image;
A projector comprising:
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