JP6172494B2 - 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に関するものである。 The present invention relates to a light source device and a projector.
今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された光をDMDと呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。 2. Description of the Related Art Today, data projectors are widely used as image projection apparatuses that project a screen of a personal computer, a video image, an image based on image data stored in a memory card or the like onto a screen. This projector focuses light emitted from a light source on a micromirror display element called DMD or a liquid crystal plate to display a color image on a screen.
このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として赤色、緑色、青色の発光ダイオードやレーザーダイオード、或いは、有機EL等の固体発光素子を用いるための開発がなされており多くの提案がなされている。 In such projectors, a projector having a high-intensity discharge lamp as a light source has been mainly used in the past. However, in recent years, red, green, and blue light-emitting diodes and laser diodes, or solid-state light-emitting elements such as organic ELs have been used as light sources. Developments have been made to use and many proposals have been made.
そして、レーザーダイオードを使用する光源装置は、小型化が容易であり、プロジェクタに適した小型高輝度の光源装置とすることができるも、レーザー光による投影画像では、干渉縞が生じ、投影画像の画質を低下させることがあった。 A light source device using a laser diode can be easily reduced in size and can be a small and high-intensity light source device suitable for a projector. The image quality could be degraded.
このため、光源から出射される波面を分割する分割部や、分割されて波面の光束の偏光面を回転させる変換部、及び、偏光面の向きが異なる光束の波面を重ね合わせる合成部をレーザー発光素子と組み合わせた光源装置も提案されている(例えば特許文献1)。 For this reason, laser light is emitted from a splitting unit that splits the wavefront emitted from the light source, a conversion unit that rotates the polarization plane of the split light beam of the wavefront, and a combining unit that superimposes the wavefronts of the light beams with different polarization plane orientations. A light source device combined with an element has also been proposed (for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では、光源からの出射光を一旦分割し、分割した光の偏光面を回転させた後に重ねるようにして所定の面に照射するため、光源装置として複雑であり、製造が容易でなかった。 However, in Patent Document 1, since light emitted from a light source is once divided, and a predetermined surface is irradiated so as to overlap after rotating the polarization plane of the divided light, the light source device is complicated and easy to manufacture. It was not.
上述の欠点を排し、本発明は、複数の光源を用い、単純な構造により小型高輝度の光源とし、プロジェクタに適した光源装置、及び、小型高輝度の投影を可能とするプロジェクタを提供するものである。 The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks, and provides a light source device suitable for a projector using a plurality of light sources and having a simple structure as a small and high-brightness light source, and a projector capable of small and high-brightness projection. Is.
本発明の光源装置は、レーザー光を発する光源素子と前記光源素子からの出射光を略平行光とするコリメータレンズとが組み合わされた複数個の光源と、前記複数個の光源からの光を重ね合わせ、当該重ね合わせた光を、所定面とされる表示素子の表面に集光するマイクロレンズアレー及び集光レンズと、を備え、前記光源からの出射光の光線束の集光度が前記光源によって異なることを特徴とする。
The light source device according to the present invention includes a plurality of light sources in which a light source element that emits laser light and a collimator lens that makes light emitted from the light source element substantially parallel light, and light from the plurality of light sources overlapped. And a microlens array and a condensing lens for condensing the superposed light on the surface of the display element that is a predetermined surface, and the degree of condensing of the light bundle of the emitted light from the light source is determined by the light source. It is characterized by being different .
本発明のプロジェクタは、光源装置と、前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え前記光源装置は、上記本発明の光源装置であることを特徴とする。 A projector according to the present invention includes a light source device, a display element that forms an optical image when irradiated with light from the light source device, a projection-side optical system that projects an optical image formed by the display element on a screen, Projector control means having light source control means and display element control means of the light source device, wherein the light source device is the light source device of the present invention.
本発明によれば、半導体レーザー発光素子である各光源からの出射光の集光度を各光源光毎に異ならせ、レーザー光における干渉縞のピッチが異なる光源光とするため、各光源光を重ねたとき、干渉縞を目立たなくさせるレーザー光源装置及びプロジェクタを提供することができる。 According to the present invention, the concentration of emitted light from each light source that is a semiconductor laser light emitting element is made different for each light source light, and the light source light having different interference fringe pitches in the laser light is used. Then, it is possible to provide a laser light source device and a projector that make interference fringes inconspicuous.
以下、本発明を実施するための形態について述べる。図1は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施形態において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. FIG. 1 is an external perspective view of the
そして、プロジェクタ10は、図1に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するIr受信部を備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、筐体の上面パネル11にはキー/インジケータ部37が設けられ、このキー/インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切り替える投影スイッチキー、光源装置や表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。
In addition, a key /
さらに、筐体の背面には、背面パネルにUSB端子や画像信号入力用のD−SUB端子、S端子、RCA端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図1に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。
Further, on the rear surface of the casing,
次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図2の機能ブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成される。この制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、CPUや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したROM及びワークメモリとして使用されるRAM等により構成されている。
Next, projector control means of the
そして、このプロジェクタ制御手段により、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス(SB)を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。
Then, the image signal of various standards input from the input /
また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオRAM25に展開記憶させた上でこのビデオRAM25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。
The
表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子(SOM)である表示素子51を駆動するものであり、光源装置60から出射された光線束を表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
The
また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をADCT及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを1フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。
The image compression /
そして、筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー/インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ir受信部35で受信され、Ir処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。
Then, an operation signal of a key /
なお、制御部38にはシステムバス(SB)を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、PCM音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカー48を駆動して拡声放音させる。
Note that an
また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域光が光源装置60から出射されるように、光源装置60を制御する。この光源装置60は、青色レーザーダイオードを備えた励起光源部70及び蛍光体板を備えた蛍光発光部80による緑色光源と、赤色光源装置120と、青色光源装置130と、を備える。
Further, the control unit 38 controls a light
さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源装置60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源OFF後も冷却ファンの回転を持続させる、或いは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をOFFにする等の制御も行う。
Further, the control unit 38 causes the cooling fan
次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図3は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図3に示すように、右側パネル14の近傍に図示しない制御回路基板を備えている。この制御回路基板は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源装置60を備えている。
Next, the internal structure of the
この光源装置60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される励起光源部70及びこの励起光源部70から出射される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光部80からなる緑色光源装置と、励起光源部70と蛍光発光部80との間に配置されるダイクロイックミラー173と、励起光源部70と蛍光発光部80との間に配置される赤色光源装置120及び青色光源装置130と、更に、照射光学系170としての、マイクロレンズアレー175や集光レンズ178及び照射ミラー185を備える。
This
緑色光源装置の励起光源部70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された半導体発光素子による励起光源71と、各励起光源71からの出射光の光軸を正面パネル12方向に90度変換する反射ミラー群75と、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク78と、を備える。
The excitation
励起光源71は、2行3列の計6個の半導体レーザー発光素子である青色レーザーダイオードがマトリクス状に配列されており、各青色レーザーダイオードの光軸上には、各青色レーザーダイオードからの出射光の集光度を調整する集光レンズであるコリメータレンズ73が夫々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、励起光源部70から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して蛍光発光部80に出射する。
In the
励起光源部70から出射された励起光は、青色及び赤色を透過して緑色を反射させるダイクロイックミラー173を透過し、更に集光レンズ群85を透過して発光板である蛍光体83に照射される。そして、励起光が蛍光体83に照射されることにより蛍光体83において励起されて出射される緑色波長帯域光は、全方位に出射され、直接ダイクロイックミラー173側へ、或いは、後に詳述するが、前方のヒートシンク110側の反射面で反射した後にダイクロイックミラー173側へ出射される。そして、蛍光体83から出射される緑色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173により反射されてマイクロレンズアレー175に入射される。
Excitation light emitted from the excitation
ヒートシンク78と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク78とによって励起光源部70や赤色光源装置120、青色光源装置130が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75が冷却される。
A cooling
緑色光源装置の蛍光発光部80は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光源部70からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光体83のプレートと、この蛍光体83のプレートに照射する励起光及び蛍光体83から出射された蛍光光を集光する集光レンズ群85と、ヒートシンク110とを備える。尚、ヒートシンク110には銀蒸着等によってミラー加工がされることで光を反射する反射面が形成され、その反射面に蛍光体83のプレートが形成される。また、蛍光体83のプレートは例えば焼結体であってもよい。また例えば、ヒートシンク110に反射面を形成せずに、蛍光体83のプレートは、反射面が形成された金属板の上に蛍光体83を設置したものであってもよい。さらに、蛍光発光部80の正面パネル12側には冷却手段である冷却ファン244が配置されており、この冷却ファン244によって蛍光発光部80のヒートシンク110が冷却される。
The fluorescent
赤色光源装置120は、蛍光発光部80に入射する励起光の光軸と光軸が垂直に交わるように配置された赤色光源素子121と、赤色光源素子121からの出射光を集光するコリメータレンズ125と、による光源を備える。また、赤色光源素子121は、赤色の波長帯域光を発する半導体レーザー発光素子としての赤色レーザーダイオードであり、上下左右に4個を並べて配置している。
The red
そして、赤色光源装置120により照射される赤色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173を透過し蛍光発光部80から出射された緑色波長帯域光と同様に、照射光学系170のマイクロレンズアレー175に入射されることとなる。
Then, the red wavelength band light irradiated by the red
また、青色光源装置130も蛍光発光部80に入射する励起光の光軸と光軸が垂直に交わるように配置された青色光源素子131と、青色光源素子131からの出射光を集光するコリメータレンズ135と、による光源を備え、赤色光源装置120と並べるようにして配置されている。また、青色光源素子131は、青色の波長帯域光を発する半導体レーザー発光素子としての青色レーザーダイオードであり、上下に2個を並べて配置している。
Further, the blue
そして、青色光源装置130により照射される青色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173を透過し蛍光発光部80から出射された緑色波長帯域光と同様に、照射光学系170のマイクロレンズアレー175に入射されることとなる。
Then, the blue wavelength band light irradiated by the blue
表示素子51と背面パネル13との間にはヒートシンク190が配置されており、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、照射光学系170の照射ミラー185からの光をDMDである表示素子51に適正な角度で入射し、表示素子51により反射されて表示素子51から出射されるオン光を投影側光学系220に入射させるコンデンサレンズ195が配置されている。
A
投影側光学系220のレンズ群は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。
The lens group of the projection-side
この光源装置60における光学系の光の状態を図4乃至図6を用いて詳述する。
図4は本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示す平面模式図である。
緑色光源装置では、励起光源部70における励起光源71からのレーザー光は、各光線束が各々コリメータレンズ73を透過し、ダイクロイックミラー173を透過し、集光レンズ群85により集光されて蛍光体83に照射され、蛍光体83から蛍光光を発生させる。
The state of light of the optical system in the
FIG. 4 is a schematic plan view showing the optical system of the projector according to the embodiment of the present invention.
In the green light source device, the laser light from the
そして、蛍光体83から出射された蛍光光は、集光レンズ群85により略平行な状態の光線束とされてダイクロイックミラー173で反射され、マイクロレンズアレー175に垂直に入射されるものである。
The fluorescent light emitted from the
図5は本発明の実施の形態に係るマイクロレンズアレーを示す平面模式図及び側面模式図である。このマイクロレンズアレー175は、図5(a)に示すように、厚肉透明板の両面において対応する位置に球面状凸部176,177を形成する。そしてマイクロレンズアレー175は、図5(b)に示すように、厚肉両凸レンズの周縁を切断して矩形とした球面状凸部176,177を備える凸レンズであるマイクロレンズ179を縦横に隣接させて多数個配列した状態としている。このマイクロレンズアレー175によって、各光源から照射された光を分割し、夫々分割された光の形状を、所定面とされる表示素子51の表示領域の形状に合わせた形に変換する。
FIG. 5 is a schematic plan view and a schematic side view showing a microlens array according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5A, the
図6は本発明の実施の形態に係るマイクロレンズアレー175におけるマイクロレンズ単体を説明する側面模式図である。図6に示すように、このマイクロレンズ179の面に対して垂直から所定の範囲内の角度で入射面の凸部に入射した光の出射方向は、各マイクロレンズ179に入射する位置、及び角度に応じて決定される。
FIG. 6 is a schematic side view for explaining a single microlens in the
そして、各マイクロレンズ179に入射された光を、所定面とされる表示素子51の表面に結像させるように集光レンズ178が設けられている。つまり、各マイクロレンズから光が、集光レンズ178により所定面とされる表示素子51の表面において重なるように集光されるものである。
A condensing
図7は、本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光源装置における光源光の一状態を説明する模式図である。赤色光源装置120とされる4個の赤色光源素子121である赤色レーザーダイオード(図7は設置された4個の赤色レーザーダイオードのうち同一列上の2個を表示している)からの赤色光は、コリメータレンズ125により、集光度に多少の相違を有した光線束とされてマイクロレンズアレー175に入射される。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining one state of the light source light in the light source device of the projector according to the embodiment of the present invention. Red light from four red
尚、青色光源装置130とされる2個の青色光源素子131である青色レーザーダイオード(図7は設置された2個の青色レーザーダイオードのうち上述した赤色レーザーダイオードと同一列の1個を表示している)からの青色光も、コリメータレンズ135により各々集光度に多少の相違を有した光線束とされてマイクロレンズアレー175に入射される。
It should be noted that the blue laser diodes that are the two blue
図8は本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光源装置におけるレーザー光源の照射領域に関する説明図である。図8に示すように、各赤色光源素子121及び各青色光源素子131からのレーザー光は、ダイクロイックミラー173を透過し、各光源からの光線束が各々各光源の配置に合わせてマイクロレンズアレー175の異なる領域に対してマイクロレンズアレー175に垂直な光軸として集光度に差異を有しつつ照射される。
図8の300の領域が赤色光源素子121から照射される光のスポットを示し、図8の301の領域が青色光源素子131から照射される光のスポットを示す。
FIG. 8 is an explanatory diagram relating to the irradiation region of the laser light source in the light source device of the projector according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the laser light from each red
An
さらに、この照射光学系170のマイクロレンズアレー175にレーザー光を入射したとき、集光レンズ178等により所定面となる表示素子51の表面へ照射された光には干渉縞が発生し、複数の半導体レーザー発光素子を光源とするとき、レーザー光の波長により一定の幅の干渉縞となる。そのため照射光学系170は、複数個の赤色レーザーダイオードや青色レーザーダイオードを用いても、同色のレーザー光の干渉縞は同一ピッチであり、同一ピッチの干渉縞が重なると、所定ピッチで一定配列となる干渉縞によって投影画像の画質を低下させることになる。特に波長が長く、素子の個数が多い赤色光が青色の光に比べて人の目に不快を及ぼす傾向が高い。
Further, when laser light is incident on the
本実施の形態では、4個の赤色光源素子121からのレーザー光をコリメータレンズ125で集光させるに際し、集光度の異なる光とし、各赤色光源素子121から出射されたレーザー光の光線束には、集光度に差異を持たせることによって、干渉縞のピッチを変化させている。図10は、本発明の実施の形態に係る各光源装置からの光によって光像に生じる干渉縞を例示的に示す説明図である。光像400、401、402、403は、4個の各赤色光源素子121から出射されたレーザー光によって、表示素子51の表面に形成された光像に生じる干渉縞を夫々示している。図10は光像中に等間隔で明るい領域と暗い領域ができ、画像に干渉縞が形成されることを表している。図10(A)〜(D)に示すように光像400、401、402、403は夫々緩衝縞のピッチが異なる。
In the present embodiment, when the laser light from the four red
従って、集光度の異なる出射光を照射光学系170により所定面で重ねる、即ち図10に示すような光像401、402、403、404を重ねると、4個の赤色光源素子121による各干渉縞の濃淡差の変化が複数段階の変化となると共に各縞模様の線幅が細くなり、投影画像面において縞の識別が困難となって投影画像の画質を向上させることができる。
Accordingly, when the emitted light beams having different light collection degrees are overlapped on a predetermined surface by the irradiation
また、2個の青色光源素子131からのレーザー光も、集光度を異ならせることにより、2個の青色光源素子131からのレーザー光による干渉縞にもピッチ差を設けている。
In addition, the laser light from the two blue
この集光度の異なる光源としては、平板状のダイオード保持体103における所定の窪みに赤色光源素子121や青色光源素子131のフランジ部91を挿入して各光源素子からの出射光の光軸を相互に平行としつつ所定間隔の所定位置とする。図9は本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光源装置におけるレーザー光源の構造の一例を示す断面模式図である。図9に示すように、ダイオード収納部107を有するレンズ保持体105をダイオード保持体103に取り付け、赤色光源素子121や青色光源素子131のシリンダ部93をダイオード収納部107に収納してフランジ部91の周縁前面をレンズ保持体105により押圧して各光源素子を固定しているものである。
As a light source having a different concentration, the
また、このレンズ保持体105にはコリメータレンズ125,135を挿入固定しているものであり、段差部109の位置により各光源素子であるレーザーダイオードとコリメータレンズとの距離を所定とし、レンズ固定穴の位置により各コリメータレンズの光軸と各光源素子からの出射光の光軸とを一致させてコリメータレンズと光源素子との組み合わせによる光源としているものである。
In addition,
尚、赤色光源素子121及び青色光源素子131である各光源素子のリード線95は、レンズ保持体105を貫通させてレンズ保持体105のヒートシンク78側において図示しないフレキシブル基板により光源制御回路41に接続されている。
In addition, the
そして、本実施の形態では、4個の赤色光源素子121に対応した4個のコリメータレンズ125において、レーザー光の入射面又は出射面における曲率半径を異ならせ、4個のコリメータレンズ125の焦点距離を各々異ならせているものである。曲率半径が大きくなると集光度は小さくなり。曲率半径が小さくなると集光度は大きくなる。
In this embodiment, the four
尚、コリメータレンズ125における入射面及び出射面の両面の曲率半径を個々のコリメータレンズ125によって変更することもある。
Note that the radius of curvature of both the entrance surface and the exit surface of the
従って、同一発光特性の赤色光源素子121に対し、同一位置関係のコリメータレンズ125と組み合わせた光源であっても、各光源におけるコリメータレンズ125を透過した各光源からの出射レーザー光における集光度又は拡散度が異なることになる。
Therefore, even if the light source is combined with the
そして、この各光源からの光を照射光学系170であるマイクロレンズアレー175及び集光レンズ178等を介して所定面である表示素子51のミラー面に照射したとき、各光源からの出射の際の集光拡散の度合いの相違により、所定面での干渉縞のピッチが異なるものである。
When the light from each light source is irradiated onto the mirror surface of the
尚、各コリメータレンズ125の材質を変更し、屈折率が異なる硝材として同一形状同一大きさのコリメータレンズ125であっても、焦点距離が異なるコリメータレンズ125とし、同一構造の光源であっても出射光の集光度に僅かな変化を有する光源とすることもある。例えば、材料としては、硝子、KT(KTaO3)結晶等がある。
Even if the
更に、同一硝材または異なる硝材のコリメータレンズ125において、レンズの厚みを変更することによりコリメータレンズ125の焦点距離を変化させ、光源からの出射光の集光度に差異を設けることもあり、また、同一焦点距離または異なる焦点距離のコリメータレンズ125を使用し、レンズ保持体105の段差部109の位置を変更することによりコリメータレンズ125を透過した光の集光度に差異を設けることもある。レンズの厚みを厚くすれば集光度は大きくなり、レンズの厚みを薄くすれば集光度は小さくなる。また、コリメータレンズ125と光源素子との間の距離が離れれば、集光度は大きくなり、コリメータレンズ125と光源素子との間の距離が近づけば、集光度は小さくなる。
Furthermore, in the
同様に、2個の青色光源素子131においても、各光源とすると各青色光源素子131と組み合わせるコリメータレンズ135の焦点距離又は青色光源素子131との距離を変更して各青色光源素子131から出射されコリメータレンズ135を透過してマイクロレンズアレー175に入射される各光線束の集光度に差異を設けるものである。
Similarly, in each of the two blue
もっとも、この集光度の変化は、マイクロレンズアレー175における各マイクロレンズに入射された光が当該マイクロレンズから出射される範囲である数度の範囲内とされ、マイクロレンズの特性に合わせた範囲で定められるものである。
However, the change in the light collection degree is within a range of several degrees, which is the range in which the light incident on each microlens in the
具体的には、コリメータレンズ135の曲率半径は2.15mm〜6.15mmと設定され、コリメータレンズ135の厚みは2.2mm〜4.5mmと設定され、コリメータレンズ125と光源素子との間の距離は1.3mm〜4.2mm程度に設定される。
Specifically, the radius of curvature of the
このように、赤色光源装置120又は青色光源装置130の各光源からの出射光における各光線束の集光度を変化させてマイクロレンズアレー175を透過した光を集光レンズ178などを介して所定面である表示素子51の表面に集光させたとき、異なる光源から出射されたレーザー光の干渉縞のピッチが変化することになる。
In this way, the light that has passed through the
従って、各光源から出射されるレーザー光の干渉縞のパターンに変化を与え、各光源からのレーザー光を所定位置の平面に重ねたとき、干渉縞の濃淡の段階数を増加させ、且つ、縞の間隔を細かくして干渉縞を目立たなくさせることができる。 Therefore, when the interference fringe pattern of the laser light emitted from each light source is changed and the laser light from each light source is superimposed on a plane at a predetermined position, the number of steps of the interference fringe is increased, and the fringe pattern is increased. It is possible to make the interference fringe inconspicuous by reducing the interval of the.
そして、この光源装置60を用いたプロジェクタ10は、投影画像における縞模様を目立たなくさせることにより、投影画像の画質を高めることができる。
The
また、コリメータレンズの厚み又はレンズ表面の曲率半径が異なるコリメータレンズを用いれば、光源素子と組み合わせるコリメータレンズを選択するのみで容易に光源からの光線束における集光度に差異を設けて干渉縞を目立たなくすることができる。 In addition, if a collimator lens with a different thickness of the collimator lens or a radius of curvature of the lens surface is used, the interference fringes can be easily noticed by simply selecting a collimator lens to be combined with the light source element and making a difference in the degree of condensing in the light bundle from the light source Can be eliminated.
そして、材質により屈折率の異なるコリメータレンズを用いれば、同一形状同一構造の部材の組み合わせであっても各光源からの光線束における集光度に差異を設けて干渉縞を目立たなくすることができ、光源の組み立ても同一形状の部材の組み合わせであるために容易となる。 And by using a collimator lens with a different refractive index depending on the material, it is possible to make the interference fringe inconspicuous by providing a difference in the degree of condensing in the light bundle from each light source even if it is a combination of members having the same shape and the same structure, The assembly of the light source is easy because it is a combination of members having the same shape.
更に、光源とコリメータレンズとの距離に差異を設けた光源は、光源の組み立て等における調整により容易に製造することができる。 Furthermore, a light source having a difference in distance between the light source and the collimator lens can be easily manufactured by adjustment in assembling the light source.
そして、同一波長帯域の光を出射する光源を組み合わせれば、各光源からの光を重ねて明るい照射面としつつ各光源からの異なるピッチの干渉縞により干渉縞を目立たなくすることができる。 If light sources that emit light of the same wavelength band are combined, the interference fringes can be made inconspicuous by the interference fringes of different pitches from each light source while overlapping the light from each light source to make a bright irradiation surface.
また、マイクロレンズアレー及び集光レンズを備えるので、重ね合わせた光を所定面とされる表示素子51の表面に集光することができ、干渉縞の目立たない明るい照射面、ひいては投影画像を形成することができる。
In addition, since the microlens array and condensing lens are provided, the superposed light can be condensed on the surface of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] レーザー光を発する光源素子と前記光源素子からの出射光を集光するコリメータレンズとが組み合わされた複数個の光源を備え、前記光源からの出射光の光線束の集光度が前記光源によって異なることを特徴とする光源装置。
[2] 前記コリメータレンズは、レンズの曲率半径が前記コリメータレンズにより異なることを特徴とする前記[1]に記載の光源装置。
[3] 前記コリメータレンズは、レンズの厚みが前記コリメータレンズにより異なることを特徴とする前記[1]又は前記[2]に記載の光源装置。
[4] 前記コリメータレンズは、レンズの材質が前記コリメータレンズにより異なることを特徴とする前記[1]乃至前記[3]の何れかに記載の光源装置。
[5] 前記光源における光源素子とコリメータレンズとの距離が前記コリメータレンズにより異なる、ことを特徴とする前記[1]乃至前記[4]の何れかに記載の光源装置。
[6] 前記複数個の光源における各光源素子は、同一波長帯域の光を出射することを特徴とする前記[1]乃至前記[5]の何れかに記載の光源装置。
[7] 前記複数個の光源からの光を重ね合わせ、当該重ね合わせた光を所定面とされる表示素子の表面に集光するマイクロレンズアレー及び集光レンズを、備えることを特徴とする前記[1]乃至前記[6]の何れかに記載の光源装置。
[8] 光源装置と、
前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
前記光源装置は、前記[1]乃至前記[7]の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
The invention described in the first claim of the present application will be appended below.
[1] A plurality of light sources each including a light source element that emits laser light and a collimator lens that condenses the light emitted from the light source element are provided, and the degree of condensing of the light flux of the light emitted from the light source is the light source. A light source device, which differs depending on the type.
[2] The light source device according to [1], wherein a radius of curvature of the collimator lens differs depending on the collimator lens.
[3] The light source device according to [1] or [2], wherein the collimator lens has a lens thickness that varies depending on the collimator lens.
[4] The light source device according to any one of [1] to [3], wherein a material of the collimator lens is different depending on the collimator lens.
[5] The light source device according to any one of [1] to [4], wherein a distance between a light source element and a collimator lens in the light source varies depending on the collimator lens.
[6] The light source device according to any one of [1] to [5], wherein each light source element in the plurality of light sources emits light in the same wavelength band.
[7] The microlens array and the condensing lens that superimpose light from the plurality of light sources and condense the superposed light on a surface of a display element that is a predetermined surface. [1] The light source device according to any one of [6].
[8] a light source device;
A display element that forms an optical image by being irradiated with light from the light source device;
A projection-side optical system that projects an optical image formed by the display element onto a screen;
Projector control means having light source control means and display element control means of the light source device, wherein the light source device is the light source device described in any one of [1] to [7]. projector.
10 プロジェクタ 11 上面パネル
12 正面パネル
13 背面パネル 14 右側パネル
15 左側パネル 17 排気孔
18 吸気孔 19 レンズカバー
20 各種端子 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオRAM
26 表示駆動部 31 画像圧縮伸長部
32 メモリカード 35 Ir受信部
36 Ir処理部 37 キー/インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
47 音声処理部 48 スピーカー
51 表示素子 60 光源装置
70 励起光源部 71 励起光源
73 コリメータレンズ 75 反射ミラー群
78 ヒートシンク 80 蛍光発光部
83 蛍光体 85 集光レンズ群
91 フランジ部 93 シリンダ部
95 リード線
100 光源取付け体 103 ダイオード保持体
105 レンズ保持体 107 ダイオード収納部
109 段差部
110 ヒートシンク
120 赤色光源装置 121 赤色光源素子
125 コリメータレンズ
130 青色光源装置 131 青色光源素子
135 コリメータレンズ
170 照射光学系 173 ダイクロイックミラー
175 マイクロレンズアレー 176、177 球面状凸部
178 集光レンズ 179 マイクロレンズ
185 照射ミラー 190 ヒートシンク
220 投影側光学系 225 固定レンズ群
235 可動レンズ群
244 冷却ファン
300 赤色光照射領域 301 青色光照射領域
400、401、402、403 光像
DESCRIPTION OF
26
Claims (7)
前記複数個の光源からの光を重ね合わせ、当該重ね合わせた光を、所定面とされる表示素子の表面に集光するマイクロレンズアレー及び集光レンズと、
を備え、
前記光源からの出射光の光線束の集光度が前記光源によって異なることを特徴とする光源装置。 A plurality of light sources in which a light source element that emits laser light and a collimator lens that makes light emitted from the light source element substantially parallel light ;
A microlens array and a condenser lens that superimposes the light from the plurality of light sources and condenses the superposed light on the surface of the display element that is a predetermined surface;
With
The light source device characterized in that the light bundle of the light beam emitted from the light source has a different degree of concentration depending on the light source.
前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
前記光源装置は、請求項1乃至請求項6の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
A light source device;
A display element that forms an optical image by being irradiated with light from the light source device;
A projection-side optical system that projects an optical image formed by the display element onto a screen;
A projector control means having a light source control means and a display element control means of the light source device, wherein the light source device is the light source device according to any one of claims 1 to 6 .
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