JP6186786B2 - Light source device and projector - Google Patents

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

従来から、光源装置から射出された光により光変調装置を照射し、その光変調装置により変調されて射出された光を投射光学系によりスクリーンに拡大投射するプロジェクターが広く知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a projector that irradiates a light modulation device with light emitted from a light source device and enlarges and projects the light modulated and emitted by the light modulation device onto a screen by a projection optical system is widely known.

このようなプロジェクターの光源には、超高圧水銀ランプなどの放電ランプが従来から用いられている。一方、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、ランプから放射される紫外線が液晶ライトバルブを劣化させるなどの課題がある。   Conventionally, a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp has been used as a light source of such a projector. On the other hand, this type of discharge lamp has problems such as a relatively short life, difficult to light instantaneously, and ultraviolet rays emitted from the lamp deteriorate the liquid crystal light bulb.

そこで、放電ランプに代わるプロジェクター用の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどの固体光源が注目されている。半導体レーザーは、従来の放電ランプに比べて、小型化が図れることや、色再現性に優れること、瞬時点灯が可能であること、長寿命であることなどの利点を有している。   Therefore, a solid-state light source such as a semiconductor laser that can obtain light with high brightness and high output has attracted attention as a light source for a projector that can replace a discharge lamp. The semiconductor laser has advantages such as reduction in size, excellent color reproducibility, instantaneous lighting, and long life compared to conventional discharge lamps.

また、半導体レーザーを用いた光源装置では、半導体レーザーから射出された励起光(青色光)と、この励起光により蛍光体を励起することによって生成された蛍光光(黄色光)とを利用することが行われている。(例えば、特許文献1を参照。)。   In a light source device using a semiconductor laser, excitation light (blue light) emitted from the semiconductor laser and fluorescent light (yellow light) generated by exciting the phosphor with the excitation light are used. Has been done. (For example, see Patent Document 1).

具体的に、特許文献1に記載の光源装置は、複数の励起光源と、複数のコリメータレンズと、集光レンズと、を備えている。特許文献1に記載の光源装置では、複数の励起光源から射出された複数の励起光の各々を複数のコリメータレンズにより平行化した後に、集光レンズにより集光された励起光を蛍光ホイールの蛍光体層に照射し、この蛍光体層から蛍光光を射出させることが行われている。   Specifically, the light source device described in Patent Literature 1 includes a plurality of excitation light sources, a plurality of collimator lenses, and a condenser lens. In the light source device described in Patent Document 1, after exciting each of a plurality of excitation lights emitted from a plurality of excitation light sources by a plurality of collimator lenses, the excitation light condensed by the condenser lens is converted into fluorescence from a fluorescent wheel. The body layer is irradiated and fluorescent light is emitted from the phosphor layer.

特開2012−215633号公報JP 2012-215633 A

ところで、従来の光源装置では、複数の励起光源から射出された複数の励起光の各々を複数のコリメータレンズにより平行化し、平行化された複数の励起光の全てをのみ込むのに十分大きな集光レンズを用いて励起光を集光させる必要があった。   By the way, in the conventional light source device, each of the plurality of excitation lights emitted from the plurality of excitation light sources is parallelized by the plurality of collimator lenses, and the condenser lens is sufficiently large to capture all of the plurality of parallelized excitation lights. It was necessary to collect the excitation light using

特許文献1に記載の光源装置では、上述した集光レンズの小型化を図るため、コリメータレンズの光軸を励起光の光軸からずらすことで励起光の光軸を屈折させている。   In the light source device described in Patent Document 1, in order to reduce the size of the condenser lens described above, the optical axis of the excitation light is refracted by shifting the optical axis of the collimator lens from the optical axis of the excitation light.

しかしながら、コリメータレンズを用いて励起光の光軸を屈折させたとしても、所定の領域に照射される光は、各コリメータレンズにより平行化された複数の励起光が互いに重畳した光である。したがって、各コリメータレンズにより平行化された励起光を、集光レンズを用いることなく任意の面積を持つ領域に集光させることはできない。   However, even if the optical axis of the excitation light is refracted using the collimator lens, the light irradiated to the predetermined region is light in which a plurality of excitation lights collimated by the respective collimator lenses are superimposed on each other. Therefore, the excitation light collimated by each collimator lens cannot be condensed on a region having an arbitrary area without using a condensing lens.

本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、従来の集光レンズを用いなくとも、複数の光源から射出された光束を所望の面積の領域に照射することができる光源装置、並びにそのような光源装置を備えたプロジェクターを提供することを目的とする。   One aspect of the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and irradiates a region of a desired area with light beams emitted from a plurality of light sources without using a conventional condenser lens. It is an object of the present invention to provide a light source device that can be used, and a projector including such a light source device.

上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る光源装置は、第1の光束を射出する第1の光源と、第2の光束を射出する第2の光源と、を含む複数の光源を備えたアレイ光源と、前記第1の光束が入射する第1のレンズと、前記第2の光束が入射する第2のレンズと、を備え、前記第1の光源と前記第2の光源とは、前記アレイ光源の光軸を挟むように設けられており、前記第1のレンズの主点を通り、且つ、前記第1のレンズの光軸と直交する面を第1の基準面としたときに、前記第1の光源から該第1の基準面までの距離が、前記第1のレンズの前側焦点から該第1の基準面までの距離よりも長く、前記第2のレンズの主点を通り、且つ、前記第2のレンズの光軸と直交する面を第2の基準面としたときに、前記第2の光源から該第2の基準面までの距離が、前記第2のレンズの前側焦点から該第2の基準面までの距離よりも長く、前記第1の光束の光軸は前記第1のレンズの光軸から離間しており、前記第2の光束の光軸は前記第2のレンズの光軸から離間しており、前記第1のレンズを透過した前記第1の光束と前記第2のレンズを透過した前記第2の光束とは、前記アレイ光源の光軸上において互いに交差していることを特徴とする。

In order to achieve the above object, a light source device according to one aspect of the present invention includes a plurality of first light sources that emit a first light flux and a second light source that emits a second light flux . An array light source including a light source, a first lens on which the first light flux is incident, and a second lens on which the second light flux is incident, the first light source and the second light source Is provided so as to sandwich the optical axis of the array light source , and a surface passing through the principal point of the first lens and orthogonal to the optical axis of the first lens is defined as a first reference surface. when the distance from the first light source to said first reference plane is longer than the distance from the front focal point of the first lens to said first reference plane, a main of the second lens When the surface that passes through the point and is orthogonal to the optical axis of the second lens is the second reference surface, the second light source The distance to the second reference plane is longer than the distance from the front focal point of the second lens to the second reference plane, and the optical axis of the first light flux is from the optical axis of the first lens. The optical axis of the second luminous flux is separated from the optical axis of the second lens, and the first luminous flux transmitted through the first lens and the second lens are transmitted. The second light flux intersects each other on the optical axis of the array light source .

本発明の一つの態様の光源装置の構成によれば、第1の光源から基準面までの距離が第1のレンズの前側焦点から基準面までの距離よりも長い、言い換えると、第1の光源が第1のレンズの前側焦点からずれた位置に配置されている。そのため、第1のレンズから射出された第1の光束を第1のレンズによって集束させることができる。また、第1の光束と第2の光束とのうち少なくとも一方の光束の光軸が、この一方の光束が入射するレンズの光軸から離間又は傾いていることから、この一方の光束がレンズを透過したときに、その透過光の光軸が傾く。これにより、第1の光源からの光束および第2の光源からの光束を所望の領域に所望の集光度で集束させることができる。   According to the configuration of the light source device of one aspect of the present invention, the distance from the first light source to the reference plane is longer than the distance from the front focal point of the first lens to the reference plane, in other words, the first light source. Is disposed at a position deviated from the front focal point of the first lens. Therefore, the first light beam emitted from the first lens can be focused by the first lens. In addition, since the optical axis of at least one of the first light flux and the second light flux is separated or inclined from the optical axis of the lens on which the one light flux is incident, this one light flux can be used as the lens. When transmitted, the optical axis of the transmitted light is tilted. As a result, the light beam from the first light source and the light beam from the second light source can be focused on a desired region with a desired concentration.

また、前記第1の光源と前記第2の光源とを含む複数の光源が二次元的に配列されたアレイ光源を備える構成であってもよい。   Moreover, the structure provided with the array light source by which the several light source containing the said 1st light source and the said 2nd light source was arranged two-dimensionally may be sufficient.

この構成によれば、複数の光源を配列したアレイ光源を用いて、更に高輝度・高出力な光を得ることができる。   According to this configuration, it is possible to obtain light with higher luminance and higher output by using an array light source in which a plurality of light sources are arranged.

また、前記第1のレンズと前記第2のレンズとを含む複数のレンズが二次元的に配列されたレンズアレイを備える構成であってもよい。   Moreover, the structure provided with the lens array in which the some lens containing the said 1st lens and the said 2nd lens was arranged two-dimensionally may be sufficient.

この構成によれば、複数の光源に対応した位置に複数のレンズをそれぞれ配置することができる。   According to this configuration, it is possible to arrange a plurality of lenses at positions corresponding to a plurality of light sources.

また、前記第1のレンズを透過した前記第1の光束と前記第2のレンズを透過した前記第2の光束とが互いに交差することが好ましい。   Further, it is preferable that the first light beam transmitted through the first lens and the second light beam transmitted through the second lens intersect each other.

この構成によれば、従来の光源装置において必要とされた集光レンズが不要になり、よって光源装置の後段に設ける光学系の小型化を図ることができる。   According to this configuration, the condensing lens required in the conventional light source device becomes unnecessary, and thus the optical system provided in the subsequent stage of the light source device can be reduced in size.

また、前記複数のレンズから射出された光束が入射するアフォーカル光学系を備える構成であってもよい。   Moreover, the structure provided with the afocal optical system into which the light beam inject | emitted from the said some lens injects may be sufficient.

この構成によれば、スポット径が調整された平行光束を得ることができる。また、集光用のアフォーカルレンズを省略しながら、アフォーカル光学系を構成することもできる。   According to this configuration, it is possible to obtain a parallel light flux whose spot diameter is adjusted. It is also possible to configure an afocal optical system while omitting the focusing afocal lens.

また、前記アフォーカル光学系は、凹レンズを含む構成であってもよい。   The afocal optical system may include a concave lens.

この構成によれば、アフォーカル光学系を小型化することができる。   According to this configuration, the afocal optical system can be reduced in size.

また、前記複数の光源から射出される複数の光束が一点で交わり、かつ、前記複数の光束の各々が一点で集束していることが好ましい。   Further, it is preferable that the plurality of light beams emitted from the plurality of light sources intersect at one point, and each of the plurality of light beams is converged at one point.

この構成によれば、従来の光源装置において必要とされた集光レンズが不要になり、よって光源装置の後段に設ける光学系の更なる小型化を図ることができる。   According to this configuration, the condensing lens required in the conventional light source device is not required, and thus the optical system provided at the subsequent stage of the light source device can be further reduced in size.

また、前記光源は、固体光源であってもよい。   The light source may be a solid light source.

この構成によれば、高輝度・高出力な光が得られると共に、光源の小型化を図ることができる。   According to this configuration, high luminance and high output light can be obtained, and the light source can be miniaturized.

また、本発明に係るプロジェクターは、前記何れかの光源装置と、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、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。   The projector according to the present invention projects any one of the light source devices, a light modulation device that modulates light emitted from the light source device according to image information, and light modulated by the light modulation device. A projection optical system.

このプロジェクターの構成によれば、更なる小型化を図りつつ、画像品質に優れた明るい表示を行うことが可能である。   According to the configuration of the projector, it is possible to perform bright display with excellent image quality while further reducing the size.

プロジェクターの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of a projector. 光源装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of a light source device. 半導体レーザーがデフォーカス状態にある場合の半導体レーザーとコリメータレンズとの位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of a semiconductor laser and a collimator lens in case a semiconductor laser is in a defocused state. 半導体レーザーがデフォーカス状態にある場合の青色光の光路図である。It is an optical path diagram of blue light when the semiconductor laser is in a defocused state. デフォーカス及び偏芯させた場合の青色光の光路図である。It is an optical path figure of blue light at the time of defocusing and decentering. デフォーカスを異ならせた場合の青色光の光路図である。It is an optical path diagram of blue light when defocusing is varied. 凹レンズからなるアフォーカルレンズを用いた場合の青色光の光路図である。It is an optical path diagram of blue light when an afocal lens made of a concave lens is used.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.

[プロジェクター]
先ず、本発明の実施形態として図1に示すプロジェクター1の一例について説明する。
なお、図1は、プロジェクター1の概略構成を示す平面図である。
[projector]
First, an example of the projector 1 shown in FIG. 1 will be described as an embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the projector 1.

プロジェクター1は、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー映像(画像)を表示する投射型画像表示装置である。また、このプロジェクター1は、光変調装置として、各々が赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの各色光に対応した3つの液晶ライトバルブ(液晶パネル)を用いている。さらに、プロジェクター1は、光源装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー(固体光源)を用いている。   The projector 1 is a projection type image display device that displays a color video (image) on a screen (projected surface) SCR. In addition, the projector 1 uses three liquid crystal light valves (liquid crystal panels) corresponding to the respective color lights of the red light LR, the green light LG, and the blue light LB as light modulation devices. Furthermore, the projector 1 uses a semiconductor laser (solid light source) that can obtain light with high luminance and high output as the light source of the light source device.

具体的に、プロジェクター1は、図1に示すように、照明光WLを照射する照明装置2と、照明装置2からの照明光WLを赤色光LR、緑色光LG、青色光LBに分離する色分離光学系3と、各色光LR,LG,LBを画像情報に応じて変調し、各色光LR,LG,LBに対応した画像光を形成する光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bと、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々からの画像光を合成する合成光学系5と、合成光学系5からの画像光をスクリーンSCRに向かって投射する投射光学系6と、を概略備えている。   Specifically, as shown in FIG. 1, the projector 1 illuminates the illumination device 2 that irradiates illumination light WL, and the color that separates the illumination light WL from the illumination device 2 into red light LR, green light LG, and blue light LB. The separation optical system 3 and the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device that modulate the color lights LR, LG, and LB according to the image information and form image light corresponding to the color lights LR, LG, and LB. 4B, a synthesis optical system 5 that synthesizes image light from each of the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B, and projection optics that projects the image light from the synthesis optical system 5 toward the screen SCR. System 6 is roughly provided.

照明装置2は、半導体レーザーから射出された励起光(青色光)と、この励起光により蛍光体を励起することによって生成された蛍光光(黄色光)とを混ぜることによって照明光(白色光)WLを得るものである。照明装置2の詳細は図2を用いて後で説明する。照明装置2は、均一な照度分布を有するように調整された照明光WLを色分離光学系3に向かって照射する。   The illumination device 2 mixes excitation light (blue light) emitted from a semiconductor laser and fluorescent light (yellow light) generated by exciting a phosphor with the excitation light, thereby illuminating light (white light). WL is obtained. Details of the lighting device 2 will be described later with reference to FIG. The illumination device 2 irradiates the color separation optical system 3 with illumination light WL adjusted to have a uniform illuminance distribution.

色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7a及び第2のダイクロイックミラー7bと、第1の全反射ミラー8a、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bとを概略備えている。   The color separation optical system 3 includes a first dichroic mirror 7a and a second dichroic mirror 7b, a first total reflection mirror 8a, a second total reflection mirror 8b, a third total reflection mirror 8c, and a first A relay lens 9a and a second relay lens 9b are roughly provided.

第1のダイクロイックミラー7aは、照明装置2からの照明光WLを赤色光LRとその他の色光である緑色光LG,青色光LBとに分離する機能を有し、分離された赤色光LRを透過すると共に、その他の色光である緑色光LG,青色光LBを反射する。一方、第2のダイクロイックミラー7bは、緑色光LGと青色光LBとが混合した光を緑色光LGと青色光LBとに分離する機能を有し、分離された緑色光LGを反射すると共に、青色光LBを透過する。   The first dichroic mirror 7a has a function of separating the illumination light WL from the illumination device 2 into a red light LR and other colors of green light LG and blue light LB, and transmits the separated red light LR. At the same time, the green light LG and the blue light LB, which are other color lights, are reflected. On the other hand, the second dichroic mirror 7b has a function of separating the mixed light of the green light LG and the blue light LB into the green light LG and the blue light LB, and reflects the separated green light LG. Transmits blue light LB.

第1の全反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されて、第2のダイクロイックミラー7bを透過した赤色光LRを赤色光変調装置4Rに向けて反射する。一方、第2及び第3の全反射ミラー8b,8cは、青色光LBの光路中に配置されて、第2のダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを反射する。   The first total reflection mirror 8a is disposed in the optical path of the red light LR, and reflects the red light LR transmitted through the second dichroic mirror 7b toward the red light modulation device 4R. On the other hand, the second and third total reflection mirrors 8b and 8c are arranged in the optical path of the blue light LB, and reflect the blue light LB transmitted through the second dichroic mirror 7b.

第1のリレーレンズ9aおよび第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路中に配置されている。これら第1のリレーレンズ9aおよび第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路長が赤色光LRや緑色光LGの光路長よりも長くなることによる青色光LBの光損失を補償する機能を有している。   The first relay lens 9a and the second relay lens 9b are disposed in the optical path of the blue light LB. The first relay lens 9a and the second relay lens 9b have a function of compensating for the optical loss of the blue light LB due to the optical path length of the blue light LB being longer than the optical path lengths of the red light LR and the green light LG. Have.

光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々は、液晶ライトバルブ(液晶パネル)からなり、各光変調装置に対応する各色光LR,LG,LBを画像情報に応じて変調した画像光を形成する。なお、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々の光入射側及び光射出側には、一対の偏光板(図示せず。)が配置されており、特定の方向の直線偏光の光のみを通過させる仕組みとなっている。   Each of the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B includes a liquid crystal light valve (liquid crystal panel), and modulates each color light LR, LG, LB corresponding to each light modulation device according to image information. Form image light. A pair of polarizing plates (not shown) are arranged on the light incident side and light emission side of each of the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B, and a straight line in a specific direction. The system allows only polarized light to pass through.

また、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々の光入射側には、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々に入射する各色光LR,LG,LBを平行化するフィールドレンズ10R,10G,10Bが配置されている。   In addition, on the light incident side of each of the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B, each of the color lights LR, LG, Field lenses 10R, 10G, and 10B that parallelize the LB are disposed.

合成光学系5は、クロスダイクロイックプリズムからなり、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々から入射した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系6に向かって射出する。   The combining optical system 5 is composed of a cross dichroic prism, combines image light incident from each of the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B, and directs the combined image light to the projection optical system 6. And inject.

投射光学系6は、投射レンズ群からなり、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像(画像)が表示される。   The projection optical system 6 includes a projection lens group, and enlarges and projects the image light combined by the combining optical system 5 toward the screen SCR. Thereby, an enlarged color video (image) is displayed on the screen SCR.

[照明装置]
次に、本発明の実施形態として図2に示す照明装置2の一例について説明する。
なお、図2は、この照明装置2の概略構成を示す平面図である。
[Lighting device]
Next, an example of the illumination device 2 shown in FIG. 2 will be described as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the illumination device 2.

照明装置2は、図2に示すように、第1の光源装置41と、第2の光源装置42と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザ光学系24と、偏光分離素子25と、ピックアップ光学系26と、蛍光発光素子27と、集光レンズ28と、ディフューザー29と、平行化レンズ30と、インテグレータ光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とを概略備えている。第1の光源装置41は、第1の光源部43と、レンズアレイ44と、を備えている。第2の光源装置42は、第2の光源部45と、コリメータ光学系46と、を備えている。第1の光源装置41および第2の光源装置42のうち、第1の光源装置41が本発明の「光源装置」に相当する。   As shown in FIG. 2, the illumination device 2 includes a first light source device 41, a second light source device 42, an afocal optical system 23, a homogenizer optical system 24, a polarization separation element 25, and a pickup optical system. 26, a fluorescent light emitting element 27, a condenser lens 28, a diffuser 29, a collimating lens 30, an integrator optical system 31, a polarization conversion element 32, and a superimposing optical system 33. The first light source device 41 includes a first light source unit 43 and a lens array 44. The second light source device 42 includes a second light source unit 45 and a collimator optical system 46. Of the first light source device 41 and the second light source device 42, the first light source device 41 corresponds to the “light source device” of the present invention.

第1の光源部43は、複数の半導体レーザー(レーザー光源)47が二次元的に配列されたアレイ光源からなる。具体的には、光軸AX1と直交する面内に複数の半導体レーザー47がアレイ状に並んで配置されている。第1の光源部43の光軸を光軸AX1とする。また、後述する第2の光源部45の光軸を光軸AX2とする。光軸AX1と光軸AX2とは同一平面内にあり、かつ互いに直交している。   The first light source unit 43 includes an array light source in which a plurality of semiconductor lasers (laser light sources) 47 are two-dimensionally arranged. Specifically, a plurality of semiconductor lasers 47 are arranged in an array in a plane orthogonal to the optical axis AX1. The optical axis of the first light source unit 43 is defined as an optical axis AX1. In addition, an optical axis of a second light source unit 45 described later is an optical axis AX2. The optical axis AX1 and the optical axis AX2 are in the same plane and are orthogonal to each other.

光軸AX1上において、第1の光源部43と、レンズアレイ44と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザ光学系24と、偏光分離素子25と、インテグレータ光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とが、この順に並んで配置されている。また、光軸AX2上において、第2の光源部45と、コリメータ光学系46と、集光レンズ28と、ディフューザー29と、平行化レンズ30と、偏光分離素子25と、ピックアップ光学系26と、蛍光発光素子27とが、この順に並んで配置されている。   On the optical axis AX1, the first light source unit 43, the lens array 44, the afocal optical system 23, the homogenizer optical system 24, the polarization separation element 25, the integrator optical system 31, the polarization conversion element 32, The superimposing optical system 33 is arranged in this order. Further, on the optical axis AX2, the second light source unit 45, the collimator optical system 46, the condenser lens 28, the diffuser 29, the collimating lens 30, the polarization separation element 25, the pickup optical system 26, The fluorescent light emitting elements 27 are arranged in this order.

半導体レーザー47は、例えば440〜480nmの波長域にピーク波長を有する青色光(励起光)BLを射出する。そして、各半導体レーザー47から射出された青色光BLは、レンズアレイ44に入射する。   The semiconductor laser 47 emits blue light (excitation light) BL having a peak wavelength in a wavelength region of 440 to 480 nm, for example. Then, the blue light BL emitted from each semiconductor laser 47 enters the lens array 44.

レンズアレイ44は、複数の集束レンズ48が二次元的に配列されてなる。具体的には、複数の半導体レーザー47に対応した位置に複数の集束レンズ48がそれぞれ位置するように、光軸AX1と直交する面内に複数の集束レンズ48がアレイ状に並んで配置されている。   The lens array 44 includes a plurality of focusing lenses 48 arranged two-dimensionally. Specifically, the plurality of focusing lenses 48 are arranged in an array in a plane orthogonal to the optical axis AX1 so that the plurality of focusing lenses 48 are positioned at positions corresponding to the plurality of semiconductor lasers 47, respectively. Yes.

ここで、半導体レーザー47と集束レンズ48との関係について、図3〜図6を参照して説明する。なお、本明細書において、半導体レーザー47が集束レンズ48の前側焦点からずれた位置に配置されている状態を、デフォーカス状態と呼ぶ。また、半導体レーザー47の位置と集束レンズ48の前側焦点との間の距離を半導体レーザー47のデフォーカス量と呼ぶ。半導体レーザー47のデフォーカス量が0(ゼロ)の状態は、半導体レーザー47がデフォーカス状態にない状態である。   Here, the relationship between the semiconductor laser 47 and the focusing lens 48 will be described with reference to FIGS. In this specification, a state where the semiconductor laser 47 is disposed at a position shifted from the front focal point of the focusing lens 48 is referred to as a defocused state. The distance between the position of the semiconductor laser 47 and the front focal point of the focusing lens 48 is referred to as the defocus amount of the semiconductor laser 47. When the defocus amount of the semiconductor laser 47 is 0 (zero), the semiconductor laser 47 is not in the defocus state.

図3は、半導体レーザー47がデフォーカス状態にある場合の半導体レーザー47と集束レンズ48との位置関係を示す平面図である。図4は、半導体レーザー47がデフォーカス状態にある場合の青色光BLの光路図である。図5は、半導体レーザー47がデフォーカス状態にあり、かつ偏芯させた場合の青色光BLの光路図である。図6は、半導体レーザー47のデフォーカス量を異ならせた場合の青色光BLの光路図である。   FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship between the semiconductor laser 47 and the focusing lens 48 when the semiconductor laser 47 is in the defocused state. FIG. 4 is an optical path diagram of the blue light BL when the semiconductor laser 47 is in the defocused state. FIG. 5 is an optical path diagram of the blue light BL when the semiconductor laser 47 is in a defocused state and is decentered. FIG. 6 is an optical path diagram of the blue light BL when the defocus amount of the semiconductor laser 47 is varied.

本発明を適用した本実施形態の第1の光源装置41においては、図3に示すように、集束レンズ48の主点Qを通り、且つ、集束レンズ48の光軸と直交する面(主面)を基準面Tとしたときに、半導体レーザー47から基準面Tまでの距離S1が、集束レンズ48の前側焦点Pから基準面Tまでの距離S2よりも長くなるように設定されている。   In the first light source device 41 of the present embodiment to which the present invention is applied, as shown in FIG. 3, a surface (main surface) that passes through the principal point Q of the focusing lens 48 and is orthogonal to the optical axis of the focusing lens 48. ) Is the reference plane T, the distance S1 from the semiconductor laser 47 to the reference plane T is set to be longer than the distance S2 from the front focal point P of the focusing lens 48 to the reference plane T.

なお、デフォーカス状態にある一の半導体レーザー47が本発明の第1の光源である。複数の集束レンズ48のうち、第1の光源に対応する集束レンズ48が本発明の第1のレンズである。第1の光源が射出する青色光BLが本発明の第1の光束である。また、複数の半導体レーザー47のうち、他の半導体レーザー47が本発明の第2の光源である。複数の集束レンズ48のうち、第2の光源に対応する集束レンズ48が本発明の第2のレンズである。第2の光源が射出する青色光BLが本発明の第2の光束である。  One semiconductor laser 47 in the defocused state is the first light source of the present invention. Of the plurality of focusing lenses 48, the focusing lens 48 corresponding to the first light source is the first lens of the present invention. The blue light BL emitted from the first light source is the first light flux of the present invention. Of the plurality of semiconductor lasers 47, the other semiconductor laser 47 is the second light source of the present invention. Of the plurality of focusing lenses 48, the focusing lens 48 corresponding to the second light source is the second lens of the present invention. The blue light BL emitted from the second light source is the second light flux of the present invention.

このように、半導体レーザー47は、集束レンズ48の光軸方向において前側焦点からずれた位置に配置される。これにより、各半導体レーザー47から射出された青色光BLは、図4に示すように、各集束レンズ48によって、それぞれの光軸ax上に集束する集束光束となる。   Thus, the semiconductor laser 47 is disposed at a position shifted from the front focal point in the optical axis direction of the focusing lens 48. As a result, the blue light BL emitted from each semiconductor laser 47 becomes a focused light beam that is focused on the respective optical axis ax by each focusing lens 48, as shown in FIG.

なお、従来のプロジェクターにおいては、本発明の集束レンズ48の代わりに用いられるコリメータレンズは、半導体レーザーから射出された光を平行化するためのレンズである。すなわち、半導体レーザーから基準面までの距離と、コリメータレンズの前側焦点から基準面までの距離とを一致させていた。   In the conventional projector, the collimator lens used in place of the focusing lens 48 of the present invention is a lens for collimating the light emitted from the semiconductor laser. That is, the distance from the semiconductor laser to the reference surface is matched with the distance from the front focal point of the collimator lens to the reference surface.

本発明を適用した本実施形態の第1の光源装置41では、図5に示すように、半導体レーザー47から射出された青色光BLの光軸axを、当該半導体レーザー47に対応する集束レンズ48の光軸bxに対して偏芯(離間)させている。   In the first light source device 41 of the present embodiment to which the present invention is applied, as shown in FIG. 5, the optical axis ax of the blue light BL emitted from the semiconductor laser 47 is set to the focusing lens 48 corresponding to the semiconductor laser 47. The optical axis bx is eccentric (separated).

本明細書において、青色光BLの光軸axが集束レンズ48の光軸bxと一致していない状態を、青色光BLが集束レンズ48に対して偏芯している状態、と呼ぶ。集束レンズ48の主面における光軸axと光軸bxとの間の距離を偏芯量と呼ぶ。光軸axと光軸bxとが偏芯の関係にある集束レンズ48に入射する青色光が本発明の「一方の光束」に対応している。   In this specification, a state where the optical axis ax of the blue light BL does not coincide with the optical axis bx of the focusing lens 48 is referred to as a state where the blue light BL is eccentric with respect to the focusing lens 48. A distance between the optical axis ax and the optical axis bx on the main surface of the focusing lens 48 is referred to as an eccentricity amount. The blue light incident on the converging lens 48 in which the optical axis ax and the optical axis bx are decentered corresponds to “one beam” of the present invention.

具体的に、レンズアレイ44では、光軸AX1(レンズアレイ44の中心)からの距離が遠くなるほど、集束レンズ48に入射する青色光BLの偏芯量が、光軸AX1から離間する方向に向かって大きくなっている。すなわち、このレンズアレイ44では、その中央部側に位置する集束レンズ48に入射する青色光BLの偏芯量よりも、その周辺部側に位置する集束レンズ48に入射する青色光BLの偏芯量の方が大きくなっている。   Specifically, in the lens array 44, as the distance from the optical axis AX1 (center of the lens array 44) increases, the amount of eccentricity of the blue light BL incident on the converging lens 48 tends to move away from the optical axis AX1. Is getting bigger. That is, in this lens array 44, the eccentricity of the blue light BL incident on the focusing lens 48 positioned on the peripheral side is larger than the eccentricity amount of the blue light BL incident on the focusing lens 48 positioned on the central side. The amount is larger.

この場合、集束レンズ48から射出される青色光BLの集束光束は、偏芯量が大きいほど、集束レンズ48の光軸bxに対する光軸axの屈折する角度が大きくなる。これにより、集束レンズ48から射出される青色光BLの集束光束は、偏芯量に応じた角度で光軸axを傾け、所定の方向(光軸AX1)に向かって偏向する。   In this case, the angle at which the optical axis ax is refracted with respect to the optical axis bx of the converging lens 48 increases as the decentering amount of the converging luminous flux of the blue light BL emitted from the converging lens 48 increases. Thereby, the focused light beam of the blue light BL emitted from the focusing lens 48 is inclined toward the predetermined direction (optical axis AX1) by inclining the optical axis ax at an angle corresponding to the amount of eccentricity.

一方、レンズアレイ44の中心に位置する集束レンズ48については、この第1の集束レンズ48に入射する青色光BLの光軸axが、この集束レンズ48の光軸bxに対して偏芯されていない。したがって、この集束レンズ48から射出される青色光BLの集束光束は、その光軸axを傾けることなく、光軸AX1上で集束する。   On the other hand, with respect to the focusing lens 48 positioned at the center of the lens array 44, the optical axis ax of the blue light BL incident on the first focusing lens 48 is decentered with respect to the optical axis bx of the focusing lens 48. Absent. Therefore, the focused light beam of the blue light BL emitted from the focusing lens 48 is focused on the optical axis AX1 without tilting the optical axis ax.

図5に示す構成では、各半導体レーザー47のデフォーカス量を同じ値に設定してある。そのため、複数の半導体レーザー47から光軸AX1と平行に射出された複数の青色光は、偏芯の効果によって、光軸AX1に近付くように偏向されるが、各青色光BLが集束する位置は互いに異なっている。   In the configuration shown in FIG. 5, the defocus amount of each semiconductor laser 47 is set to the same value. Therefore, a plurality of blue lights emitted in parallel with the optical axis AX1 from the plurality of semiconductor lasers 47 are deflected so as to approach the optical axis AX1 due to the eccentric effect, but the positions at which the blue lights BL are focused are They are different from each other.

しかし、各青色光BLの偏芯量と各半導体レーザー47のデフォーカス量とを調整することによって、複数の青色光BLが互いに交差する位置と、各青色光が集束する位置と、を任意に設定することができる。   However, by adjusting the eccentricity amount of each blue light BL and the defocus amount of each semiconductor laser 47, a position where the plurality of blue lights BL intersect each other and a position where each blue light converges can be arbitrarily set. Can be set.

各青色光BLを同じ位置に集束させることができる第1の光源装置の他の例を図6に示す。図6に示す第1の光源装置53では、集束レンズ48の光軸AX1(レンズアレイ44の中心)からの距離が長いほど、半導体レーザー47のデフォーカス量が小さい。すなわち、レンズアレイ44の中央部側に位置する集束レンズ48に対応する半導体レーザー47のデフォーカス量が、レンズアレイ44の周辺部側に位置する集束レンズ48に対応する半導体レーザー47のデフォーカス量よりも大きくなっている。    FIG. 6 shows another example of the first light source device that can focus each blue light BL on the same position. In the first light source device 53 shown in FIG. 6, the defocus amount of the semiconductor laser 47 is smaller as the distance from the optical axis AX1 (center of the lens array 44) of the focusing lens 48 is longer. That is, the defocus amount of the semiconductor laser 47 corresponding to the focusing lens 48 positioned on the center side of the lens array 44 is equal to the defocus amount of the semiconductor laser 47 corresponding to the focusing lens 48 positioned on the peripheral side of the lens array 44. Is bigger than.

なお、半導体レーザー47のデフォーカス量は、半導体レーザー47から基準面Tまでの距離S1と、集束レンズ48の前側焦点Pから基準面Tまでの距離S2との差(S1−S2)で表すことができ、この差が大きくなるほど、集束レンズ48から集束位置までの距離が短くなる。   The defocus amount of the semiconductor laser 47 is represented by the difference (S1−S2) between the distance S1 from the semiconductor laser 47 to the reference plane T and the distance S2 from the front focal point P of the focusing lens 48 to the reference plane T. The larger the difference, the shorter the distance from the focusing lens 48 to the focusing position.

第1の光源装置53によれば、レンズアレイ44を透過した複数の青色光BLを光軸AX1上の一点で交差(集光)させ、かつ、各青色光BLを同じ位置に集束させることができる。さらに、第1の光源装置53においては、図5に示した第1の光源装置41と比較して平行度が高い青色光BLが、アフォーカル光学系23から射出される。  According to the first light source device 53, a plurality of blue lights BL transmitted through the lens array 44 are crossed (condensed) at one point on the optical axis AX1, and the blue lights BL are converged at the same position. it can. Further, in the first light source device 53, blue light BL having a higher degree of parallelism than the first light source device 41 illustrated in FIG. 5 is emitted from the afocal optical system 23.

レンズアレイ44から射出された青色光BLの集束光束は、アフォーカル光学系23に入射する。アフォーカル光学系23は、スポット径(サイズ)が調整された青色光BLの平行光束を得るためのものである。アフォーカル光学系23は、少なくとも1枚以上のレンズを含むアフォーカルレンズ23aにより構成されている。なお、図5及び図6に示す構成では、凸レンズからなるアフォーカルレンズ23aが用いられている。そして、このアフォーカルレンズ23aは、光軸AX1上において複数の青色光BLが交差する位置よりも後側に配置されている。   The focused light beam of the blue light BL emitted from the lens array 44 enters the afocal optical system 23. The afocal optical system 23 is for obtaining a parallel luminous flux of the blue light BL whose spot diameter (size) is adjusted. The afocal optical system 23 includes an afocal lens 23a including at least one lens. In the configuration shown in FIGS. 5 and 6, an afocal lens 23a made of a convex lens is used. And this afocal lens 23a is arrange | positioned rather than the position where several blue light BL cross | intersects on optical axis AX1.

本実施形態の第1の光源装置41,第1の光源装置53においては、上述したレンズアレイ44が第1の光源部43からの複数の青色光BL各々を集束光束に変換し、さらに複数の集束光束を所定の方向(光軸AX1)に向かって偏向させる機能を有することから、従来のようにコリメータ光学系により平行化された青色光を集光レンズにより集光させる必要がない。したがって、これらの第1の光源装置41あるいは第1の光源装置53を用いることにより、集光レンズを省略して、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。   In the first light source device 41 and the first light source device 53 of the present embodiment, the above-described lens array 44 converts each of the plurality of blue lights BL from the first light source unit 43 into a focused light beam, and further Since it has a function of deflecting the focused light beam in a predetermined direction (optical axis AX1), it is not necessary to collect the blue light collimated by the collimator optical system by the condensing lens as in the prior art. Therefore, by using the first light source device 41 or the first light source device 53, the condenser lens can be omitted, and the device can be reduced in size and weight.

また、本実施形態の第1の光源装置41,第1の光源装置53においては、アフォーカル光学系23を構成する集光用のアフォーカルレンズを省略することもできる。したがって、アフォーカル光学系23の小型化も可能である。   In the first light source device 41 and the first light source device 53 of the present embodiment, the condensing afocal lens constituting the afocal optical system 23 can be omitted. Therefore, the afocal optical system 23 can be downsized.

さらに、アフォーカル光学系23では、図7に示すような凹レンズからなるアフォーカルレンズ23bを用いることができる。この場合、アフォーカルレンズ23bは、光軸AX1上において複数の青色光BLが交差する位置よりも前側に配置されるため、上述した図5及び図6に示す凸レンズからなるアフォーカルレンズ23aを用いた場合よりも、アフォーカル光学系23の更なる小型化を図ることができる。   Further, in the afocal optical system 23, an afocal lens 23b made of a concave lens as shown in FIG. 7 can be used. In this case, since the afocal lens 23b is disposed on the front side of the position where the plurality of blue lights BL intersect on the optical axis AX1, the afocal lens 23a including the convex lens shown in FIGS. 5 and 6 is used. The afocal optical system 23 can be further reduced in size as compared with the case where it is present.

上述したアフォーカル光学系23により平行化された青色光BLは、図2に示すように、ホモジナイザ光学系24に入射する。ホモジナイザ光学系24は、青色光BLの光強度分布を均一な状態(いわゆるトップハット分布)に変換するものである。ホモジナイザ光学系24は、例えば一対のマルチレンズアレイ24a,24bからなる。ホモジナイザ光学系24から射出された青色光BLは、偏光分離素子25に入射する。   The blue light BL collimated by the afocal optical system 23 described above is incident on the homogenizer optical system 24 as shown in FIG. The homogenizer optical system 24 converts the light intensity distribution of the blue light BL into a uniform state (so-called top hat distribution). The homogenizer optical system 24 includes, for example, a pair of multi-lens arrays 24a and 24b. The blue light BL emitted from the homogenizer optical system 24 enters the polarization separation element 25.

偏光分離素子25は、例えば第1のダイクロイックミラー25aと第2のダイクロイックミラー25bとから構成されている。第1のダイクロイックミラー25aと第2のダイクロイックミラー25bとは、互いに90°の角度で交差しており、光軸AX1,AX2に対してはそれぞれ45°の角度で傾斜した状態で配置されている。   The polarization separation element 25 includes, for example, a first dichroic mirror 25a and a second dichroic mirror 25b. The first dichroic mirror 25a and the second dichroic mirror 25b intersect each other at an angle of 90 °, and are arranged in an inclined state with respect to the optical axes AX1 and AX2 at an angle of 45 °. .

第1のダイクロイックミラー25aには、青色光BLを反射させると共に、青色光BL以外の光を透過させる波長選択性の偏光分離膜(図示せず。)が設けられている。一方、第2のダイクロイックミラー25bには、後述する黄色光(蛍光光)YLを反射させると共に、黄色光YL以外の光を透過させる波長選択性の偏光分離膜(図示せず。)が設けられている。なお、偏光分離素子25としては、このようなダイクロイックミラー25a,25bを用いた構成に限らず、ダイクロイックプリズムを用いた構成としてもよい。   The first dichroic mirror 25a is provided with a wavelength-selective polarization separation film (not shown) that reflects the blue light BL and transmits light other than the blue light BL. On the other hand, the second dichroic mirror 25b is provided with a wavelength selective polarization separation film (not shown) that reflects yellow light (fluorescent light) YL, which will be described later, and transmits light other than the yellow light YL. ing. The polarization separating element 25 is not limited to the configuration using the dichroic mirrors 25a and 25b, and may be configured using a dichroic prism.

したがって、上述したホモジナイザ光学系24から第1のダイクロイックミラー25aに入射した青色光BLは、ピックアップ光学系26に向かって反射される。   Therefore, the blue light BL incident on the first dichroic mirror 25 a from the above-described homogenizer optical system 24 is reflected toward the pickup optical system 26.

ピックアップ光学系26は、青色光BLを蛍光発光素子27に向かって集光させるものである。ピックアップ光学系26は、例えば2枚のピックアップレンズ26a,26bから構成されている。ピックアップ光学系26により集光された青色光BLは、蛍光発光素子27に入射する。   The pickup optical system 26 condenses the blue light BL toward the fluorescent light emitting element 27. The pickup optical system 26 includes, for example, two pickup lenses 26a and 26b. The blue light BL collected by the pickup optical system 26 enters the fluorescent light emitting element 27.

蛍光発光素子27は、蛍光体層27aと、この蛍光体層27aを支持する基板(基材)27bとを有している。蛍光体層27aは、青色光BLを吸収して励起される蛍光体を含み、この青色光BLにより励起された蛍光体は、例えば500〜700nmの波長域にピーク波長を有する黄色光(蛍光光)YLを発光させる。一方、基板27bの蛍光体層27aと対向する面は反射面となっており、黄色光YLをピックアップ光学系26に向かって反射される。   The fluorescent light emitting element 27 has a phosphor layer 27a and a substrate (base material) 27b that supports the phosphor layer 27a. The phosphor layer 27a includes a phosphor that is excited by absorbing the blue light BL. The phosphor excited by the blue light BL is, for example, yellow light (fluorescent light) having a peak wavelength in a wavelength region of 500 to 700 nm. ) YL is emitted. On the other hand, the surface of the substrate 27b facing the phosphor layer 27a is a reflecting surface, and the yellow light YL is reflected toward the pickup optical system 26.

なお、蛍光発光素子27では、基板27bを回転させる構成であってもよい。この場合、基板27b上に同心円状に配置された蛍光体層27aに対して青色光BLが照射する。これにより、蛍光体層27aに対する青色光BLの照射位置を変えながら、黄色光YLを発光させることができる。   The fluorescent light emitting element 27 may be configured to rotate the substrate 27b. In this case, the blue light BL is irradiated to the phosphor layer 27a arranged concentrically on the substrate 27b. Thereby, yellow light YL can be emitted, changing the irradiation position of the blue light BL with respect to the fluorescent substance layer 27a.

上述した蛍光発光素子27から射出された黄色光YLは、再びピックアップ光学系27を通過した後に、偏光分離素子25に入射する。そして、第2のダイクロイックミラー25bに入射した黄色光YLは、インテグレータ光学系29に向かって反射される。   The yellow light YL emitted from the fluorescent light emitting element 27 described above passes through the pickup optical system 27 again and then enters the polarization separation element 25. Then, the yellow light YL incident on the second dichroic mirror 25 b is reflected toward the integrator optical system 29.

第2の光源部45は、複数の半導体レーザー(レーザー光源)49が二次元的に配列されたアレイ光源からなる。具体的には、光軸AX2と直交する面内に複数の半導体レーザー49がアレイ状に並んで配置されている。   The second light source unit 45 includes an array light source in which a plurality of semiconductor lasers (laser light sources) 49 are two-dimensionally arranged. Specifically, a plurality of semiconductor lasers 49 are arranged in an array in a plane orthogonal to the optical axis AX2.

半導体レーザー49は、半導体レーザー47と同様に、例えば440〜480nmの波長域にピーク波長を有する青色光BLを射出する。そして、各半導体レーザー49から射出された青色光BLは、コリメータ光学系46に入射する。   Similar to the semiconductor laser 47, the semiconductor laser 49 emits blue light BL having a peak wavelength in a wavelength region of 440 to 480 nm, for example. Then, the blue light BL emitted from each semiconductor laser 49 enters the collimator optical system 46.

コリメータ光学系46は、複数のコリメータレンズ50が二次元的に配列されてなる。具体的には、複数の半導体レーザー49の各々に対応した位置に複数のコリメータレンズ50の各々が位置するように、光軸AX2と直交する面内に複数のコリメータレンズ50がアレイ状に並んで配置されている。   The collimator optical system 46 includes a plurality of collimator lenses 50 arranged two-dimensionally. Specifically, the plurality of collimator lenses 50 are arranged in an array in a plane orthogonal to the optical axis AX2 so that each of the plurality of collimator lenses 50 is positioned at a position corresponding to each of the plurality of semiconductor lasers 49. Has been placed.

コリメータレンズ50は、半導体レーザー49から射出された青色光BLを平行化するためのものである。そして、半導体レーザー49から射出された青色光BLは、コリメータレンズ50を通過することによって平行光束となる。   The collimator lens 50 is for collimating the blue light BL emitted from the semiconductor laser 49. Then, the blue light BL emitted from the semiconductor laser 49 becomes a parallel light beam by passing through the collimator lens 50.

コリメータ光学系46により平行化された青色光BLの平行光束は、集光レンズ28に入射する。集光レンズ28は、青色光BLをディフューザー29に向かって集光させるものである。集光レンズ28により集光された青色光BLは、ディフューザー29に入射する。   The parallel luminous flux of the blue light BL collimated by the collimator optical system 46 enters the condenser lens 28. The condensing lens 28 condenses the blue light BL toward the diffuser 29. The blue light BL condensed by the condenser lens 28 enters the diffuser 29.

ディフューザー29は、コヒーレント光である青色光BLを散乱させることによって、スペックルの発生を抑制する機能を有している。ディフューザー80で散乱された青色光BLは、平行化レンズ30に入射する。   The diffuser 29 has a function of suppressing speckle generation by scattering the blue light BL that is coherent light. The blue light BL scattered by the diffuser 80 enters the collimating lens 30.

平行化レンズ30は、上述した集光レンズ28により集光された青色光BLを平行化するためのものである。平行化レンズ30により平行化された青色光BLは、偏光分離素子25に入射する。第1のダイクロイックミラー25aに入射した青色光BLは、インテグレータ光学系31に向かって反射される。   The collimating lens 30 is for collimating the blue light BL collected by the condenser lens 28 described above. The blue light BL collimated by the collimating lens 30 enters the polarization separation element 25. The blue light BL incident on the first dichroic mirror 25 a is reflected toward the integrator optical system 31.

したがって、偏光分離素子25からは、第1のダイクロイックミラー25aで反射された青色光BLと、第2のダイクロイックミラー25bで反射された黄色光YLとが混ざった照明光(白色光)WLが得られる。照明光WLは、インテグレータ光学系31に入射する。   Therefore, the polarized light separating element 25 obtains illumination light (white light) WL in which the blue light BL reflected by the first dichroic mirror 25a and the yellow light YL reflected by the second dichroic mirror 25b are mixed. It is done. The illumination light WL is incident on the integrator optical system 31.

インテグレータ光学系31は、輝度分布(照度分布)を均一化するものである。インテグレータ光学系31は、一対のフライアイレンズ31a,31bからなる。フライアイレンズ31a,31bは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。インテグレータ光学系31を通過することにより輝度分布が均一化された照明光WLは、偏光変換素子32に入射する。   The integrator optical system 31 makes the luminance distribution (illuminance distribution) uniform. The integrator optical system 31 includes a pair of fly-eye lenses 31a and 31b. The fly-eye lenses 31a and 31b are made up of a plurality of lenses arranged in an array. The illumination light WL whose luminance distribution is made uniform by passing through the integrator optical system 31 enters the polarization conversion element 32.

偏光変換素子32は、照明光WLの偏光方向を揃えるものである。偏光変換素子32は、例えば偏光分離膜と位相差板とを組み合わせたものからなる。偏光変換素子32を通過することにより偏光方向が揃えられた照明光WLは、重畳光学系33に入射する。   The polarization conversion element 32 aligns the polarization direction of the illumination light WL. The polarization conversion element 32 is composed of, for example, a combination of a polarization separation film and a phase difference plate. The illumination light WL whose polarization direction is aligned by passing through the polarization conversion element 32 enters the superimposing optical system 33.

重畳光学系33は、重畳レンズ33aからなる。照明光WLは、重畳レンズ33aを通過することにより重畳されて、輝度分布が均一化されると共に光線軸周りの軸対称性が高められる。重畳光学系33から射出された照明光WLは、図1に示す色分離光学系3に入射する。   The superimposing optical system 33 includes a superimposing lens 33a. The illumination light WL is superimposed by passing through the superimposing lens 33a, the luminance distribution is made uniform, and the axial symmetry about the light axis is enhanced. The illumination light WL emitted from the superimposing optical system 33 enters the color separation optical system 3 shown in FIG.

以上のような構成を有する照明装置2においては、上述したレンズアレイ44が第1の光源部43からの複数の青色光BL各々を集束光束に変換し、さらに複数の集束光束を所定の方向(光軸AX1)に向かって偏向させる機能を有することから、従来のようにコリメータ光学系により平行化された青色光を集光レンズにより集光させる必要がない。したがって、照明装置2によれば、集光レンズを省略して、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。また、照明装置2によれば、アフォーカル光学系23を構成する集光用のアフォーカルレンズを省略することもできるため、アフォーカル光学系23の小型化も可能である。   In the illumination device 2 having the above-described configuration, the lens array 44 described above converts each of the plurality of blue lights BL from the first light source unit 43 into a focused light beam, and further converts the plurality of focused light beams into a predetermined direction ( Since it has a function of deflecting toward the optical axis AX1), it is not necessary to condense the blue light collimated by the collimator optical system by the condenser lens as in the prior art. Therefore, according to the illuminating device 2, a condensing lens is abbreviate | omitted and reduction in size and weight of an apparatus can be achieved. Moreover, according to the illuminating device 2, since the condensing afocal lens which comprises the afocal optical system 23 can also be abbreviate | omitted, size reduction of the afocal optical system 23 is also possible.

したがって、このような照明装置2をプロジェクター1で用いた場合には、照明装置2及びプロジェクター1の小型・軽量化を図りつつ、画像品質に優れた表示を行うことが可能である。   Therefore, when such an illumination device 2 is used in the projector 1, it is possible to perform display with excellent image quality while reducing the size and weight of the illumination device 2 and the projector 1.

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

なお、半導体レーザー47のデフォーカス量は、半導体レーザー47と集束レンズ48との距離を変更することによって調整することができる。例えば、一の半導体レーザー47の位置を他の半導体レーザー47の位置から光軸AX1と平行な方向にずらすことによって、半導体レーザー47のデフォーカス量を調整できる。あるいは、一の集束レンズ48の位置を他の集束レンズ48の位置から光軸AX1と平行な方向にずらすことによって、半導体レーザー47のデフォーカス量を調整できる。   The defocus amount of the semiconductor laser 47 can be adjusted by changing the distance between the semiconductor laser 47 and the focusing lens 48. For example, the defocus amount of the semiconductor laser 47 can be adjusted by shifting the position of one semiconductor laser 47 from the position of the other semiconductor laser 47 in a direction parallel to the optical axis AX1. Alternatively, the defocus amount of the semiconductor laser 47 can be adjusted by shifting the position of one focusing lens 48 from the position of the other focusing lens 48 in a direction parallel to the optical axis AX1.

また、一の半導体レーザー47と当該一の半導体レーザー47に対応した集束レンズ48との距離を、他の半導体レーザー47と当該他の半導体レーザー47に対応した集束レンズ48との距離と等しくしておき、一の集束レンズ48の屈折力を他の集束レンズ48の屈折力と異ならせることによって、半導体レーザー47のデフォーカス量を調整することもできる。  Further, the distance between one semiconductor laser 47 and the focusing lens 48 corresponding to the one semiconductor laser 47 is made equal to the distance between the other semiconductor laser 47 and the focusing lens 48 corresponding to the other semiconductor laser 47. The defocus amount of the semiconductor laser 47 can also be adjusted by making the refractive power of one focusing lens 48 different from the refractive power of the other focusing lens 48.

また、複数の半導体レーザー47から射出された複数の青色光BL各々を所定の方向(光軸AX1)に向かって偏向させる方法としては、上述した青色光の光軸axを集束レンズ48の光軸bxに対して偏芯(離間)させる方法以外にも、青色光BLの光軸axを集束レンズ48の光軸bxに対して傾ける方法を用いてもよい。すなわち、集束レンズ48の光軸bxに対して青色光BLを斜め方向から入射させることによって、この集束レンズ48から射出される青色光BLの光軸axを傾けることができる。   As a method of deflecting each of the plurality of blue lights BL emitted from the plurality of semiconductor lasers 47 in a predetermined direction (optical axis AX1), the above-described blue light optical axis ax is used as the optical axis of the focusing lens 48. In addition to the method of decentering (separating) from bx, a method of tilting the optical axis ax of the blue light BL with respect to the optical axis bx of the focusing lens 48 may be used. That is, by making the blue light BL incident on the optical axis bx of the converging lens 48 from an oblique direction, the optical axis ax of the blue light BL emitted from the converging lens 48 can be tilted.

また、本発明では、青色光BLの光軸axを集束レンズ48の光軸bxに対して偏芯させずに、集束レンズ48のレンズ面の形状によって、この集束レンズ48から射出される青色光BLの光軸を傾けることもできる。さらに、本発明では、上述した集束レンズ48の代わりに、シリンドリカルレンズを用いてもよい。   Further, in the present invention, the blue light emitted from the focusing lens 48 is shaped according to the shape of the lens surface of the focusing lens 48 without decentering the optical axis ax of the blue light BL with respect to the optical axis bx of the focusing lens 48. The optical axis of BL can also be tilted. Furthermore, in the present invention, a cylindrical lens may be used instead of the focusing lens 48 described above.

本実施例で説明したプロジェクターでは、第1の光源装置から射出される光をアフォーカル光学系23に入射させているが、第1の光源装置から射出される光を、蛍光体層27aの所望の面積の領域に直接入射させてもよい。この場合、半導体レーザー47のデフォーカス量及び各青色光BLの偏芯量を調整することで、光が照射される領域の面積を所望の広さに容易に調整することができる。また、半導体レーザー47から射出されるレーザー光によって画像光を形成する方式のプロジェクターにおいては、例えばレーザー光によるスペックルを低減するために、第1の光源装置から射出される光を拡散板の所望の面積の領域に入射させてもよい。本発明による光源装置を用いることにより、適度に集光された(過度に集光されていない)レーザー光を被照明対象に照射することができるため、被照明対象の劣化を抑えることができる。   In the projector described in the present embodiment, the light emitted from the first light source device is incident on the afocal optical system 23. However, the light emitted from the first light source device is desired in the phosphor layer 27a. You may make it inject into the area | region of this area directly. In this case, by adjusting the defocus amount of the semiconductor laser 47 and the eccentricity amount of each blue light BL, the area of the region irradiated with light can be easily adjusted to a desired size. Further, in a projector of a type that forms image light by laser light emitted from the semiconductor laser 47, for example, in order to reduce speckle due to laser light, light emitted from the first light source device is desired for the diffusion plate. You may make it inject into the area | region of this area. By using the light source device according to the present invention, it is possible to irradiate the object to be illuminated with laser light that is appropriately condensed (not excessively condensed), and thus it is possible to suppress deterioration of the object to be illuminated.

1…プロジェクター 2…照明装置 3…色分離光学系 4R,4G,4B…光変調装置 5…合成光学系 6…投射光学系 7a…第1のダイクロイックミラー 7b…第2のダイクロイックミラー 8a…第1の全反射ミラー 8b…第2の全反射ミラー 8c…第3の全反射ミラー 9a…第1のリレーレンズ 9b…第2のリレーレンズ 10R,10G,10B…フィールドレンズ 21A…第1の光源部 45…第1の光源部 47,49…半導体レーザー 44…レンズアレイ 46…コリメータ光学系 23…アフォーカル光学系 24…ホモジナイザ光学系 25…偏光分離素子 26…ピックアップ光学系 27…蛍光発光素子 28…集光レンズ 29…ディフューザー 30…平行化レンズ 31…インテグレータ光学系 32…偏光変換素子 33…重畳光学系 41,53…第1の光源装置 42…第2の光源装置 SCR…スクリーン WL…照明光(白色光) LR…赤色光 LG…緑色光 LB…青色光 BL…青色光(励起光) YL…黄色光(蛍光光) Q…主点 T…基準面   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector 2 ... Illuminating device 3 ... Color separation optical system 4R, 4G, 4B ... Light modulation device 5 ... Synthesis optical system 6 ... Projection optical system 7a ... 1st dichroic mirror 7b ... 2nd dichroic mirror 8a ... 1st Total reflection mirror 8b ... second total reflection mirror 8c ... third total reflection mirror 9a ... first relay lens 9b ... second relay lens 10R, 10G, 10B ... field lens 21A ... first light source unit 45 1st light source part 47, 49 ... Semiconductor laser 44 ... Lens array 46 ... Collimator optical system 23 ... Afocal optical system 24 ... Homogenizer optical system 25 ... Polarization separation element 26 ... Pickup optical system 27 ... Fluorescent light emitting element 28 ... Collection Optical lens 29 ... Diffuser 30 ... Parallelizing lens 31 ... Integrator optical system 32 ... Polarized light Replacement element 33 ... Superimposing optical system 41, 53 ... First light source device 42 ... Second light source device SCR ... Screen WL ... Illumination light (white light) LR ... Red light LG ... Green light LB ... Blue light BL ... Blue light (Excitation light) YL ... Yellow light (Fluorescent light) Q ... Main point T ... Reference plane

Claims (8)

第1の光束を射出する第1の光源と、第2の光束を射出する第2の光源と、を含む複数の光源を備えたアレイ光源と、
前記第1の光束が入射する第1のレンズと、
前記第2の光束が入射する第2のレンズと、を備え、
前記第1の光源と前記第2の光源とは、前記アレイ光源の光軸を挟むように設けられており、
前記第1のレンズの主点を通り、且つ、前記第1のレンズの光軸と直交する面を第1の基準面としたときに、前記第1の光源から該第1の基準面までの距離が、前記第1のレンズの前側焦点から該第1の基準面までの距離よりも長く、
前記第2のレンズの主点を通り、且つ、前記第2のレンズの光軸と直交する面を第2の基準面としたときに、前記第2の光源から該第2の基準面までの距離が、前記第2のレンズの前側焦点から該第2の基準面までの距離よりも長く、
前記第1の光束の光軸は前記第1のレンズの光軸から離間しており、
前記第2の光束の光軸は前記第2のレンズの光軸から離間しており、
前記第1のレンズを透過した前記第1の光束と前記第2のレンズを透過した前記第2の光束とは、前記アレイ光源の光軸上において互いに交差していることを特徴とする光源装置。
An array light source including a plurality of light sources including a first light source that emits a first light flux and a second light source that emits a second light flux ;
A first lens on which the first light flux is incident;
A second lens on which the second light flux is incident,
The first light source and the second light source are provided so as to sandwich the optical axis of the array light source,
Through principal point of the first lens, and a plane perpendicular to the optical axis of the first lens when the first reference plane, from the first light source to said first reference surface distance is longer than the distance from the front focal point of the first lens to said first reference surface,
When a surface passing through the principal point of the second lens and orthogonal to the optical axis of the second lens is defined as a second reference surface, the second light source to the second reference surface. The distance is longer than the distance from the front focal point of the second lens to the second reference plane;
The optical axis of the first luminous flux is separated from the optical axis of the first lens;
The optical axis of the second light flux is separated from the optical axis of the second lens;
The light source device characterized in that the first light beam transmitted through the first lens and the second light beam transmitted through the second lens intersect each other on the optical axis of the array light source. .
前記アレイ光源は、前記複数の光源が二次元的に配列されてなることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 The array light source, the light source apparatus according to claim 1, wherein the plurality of light sources, which are two-dimensionally arranged. 前記第1のレンズと前記第2のレンズとを含む複数のレンズが二次元的に配列されたレンズアレイを備えることを特徴とする請求項に記載の光源装置。 The light source device according to claim 2 , further comprising a lens array in which a plurality of lenses including the first lens and the second lens are two-dimensionally arranged. 前記第1のレンズを透過した前記第1の光束と、前記第2のレンズを透過した前記第2の光束と、が入射するアフォーカル光学系を備えることを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載の光源装置。 Said first said lens is transmitted through the first light flux, according to claim 1 to 3 in which said second lens and the second light flux transmitted through the, is characterized in that it comprises an afocal optical system for incident The light source device according to any one of the above. 前記アフォーカル光学系は、凹レンズを含むことを特徴とする請求項に記載の光源装置。 The light source apparatus according to claim 4 , wherein the afocal optical system includes a concave lens. 前記複数の光源から射出される複数の光束が一点で交わり、かつ、前記複数の光束の各々が一点で集束していることを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載の光源装置。 Wherein the plurality of intersection of a plurality of light beams is a point irradiated by the light source and the light source according to any one of claim 1 to 5, wherein each of the plurality of light beams, characterized in that it is focused at a point apparatus. 前記複数の光源が、固体光源であることを特徴とする請求項1〜の何れか一項に記載の光源装置。 Wherein the plurality of light sources, a light source device according to any one of claim 1 to 6, characterized in that a solid-state light source. 請求項1〜の何れか一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、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、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 7 ,
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 light modulated by the light modulation device.
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