JP6206551B2 - 光源装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
前記複数の光源部の各々は、同一面上に配置された複数の固体光源と、前記複数の固体光源からの光束を略平行光束にする第1の光学系と、前記第1の光学系により略平行光束にされた光を反射して集光する凹面反射面を有する第2の光学系とを有する。
前記発光体は、前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系により集光された光により励起されて可視光を発する。
前記複数の光源部は、前記発光体の位置を基準とした所定の基準軸に対して対称に配置される。
1<f2/f1<80
f1:第1の光学系の焦点距離
f2:第2の光学系の焦点距離
第1の光学系の焦点距離と第2の光学系の焦点距離とを上記の式を満たすように設定することで、第2の光学系により集光される光の位置にズレが発生してしまうことを抑えることができる。
−1.5<Km<−0.5
Km:凹面反射面のコーニック定数
回転対称非球面である凹面反射面を、上記の式を満たすように設定することで、第2の光学系による集光の精度を向上させることができる。
このような光源部材を設けることで、第2の光学系の設計に関する自由度を増加させることができる。この結果、光源装置の小型化を図ることができる。
−200<f2/fm<200
f2:第2の光学系の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離
光学部材の焦点距離を、上記の式を満たすように設定することで、第2の光学系による集光の精度を向上させることができる。
−100<fM/fm<100
fM:凹面反射面の焦点距離
fm:レンズの焦点距離
光学部材としてのレンズの焦点距離を、上記の式を満たすように設定することで、第2の光学系による集光の精度を向上させることができる。
0.5<fM/fm<50
fM:第1の凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離
第2の凹面反射面を有する光学部材の焦点距離を、上記の式を満たすように設定することで、第2の光学系による集光の精度を向上させることができる。
−50<fM/fm<−0.5
fM:凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離
凸面反射面を有する光学部材の焦点距離を、上記の式を満たすように設定することで、第2の光学系による集光の精度を向上させることができる。
0°<Am<60°
Am:平面反射面の回転角度
平面反射面を、上記の式を満たすように配置することで、第2の光学系を適切に小型化することが可能となる。
これにより出射部からの出射光の高輝度化を図ることができる。
このような調整機構を具備することにより、複数の集光光学系を容易に配置することが可能となる。
これにより蛍光体の劣化を抑えることができる。
これにより出射部からの出射光を効率的に外部のシステム等へ導くことが可能となる。
前記光源装置は、1以上の固体光源と、第1の光学系と、出射部と、第2の光学系とを有する。
前記1以上の固体光源は、所定波長域の光を出射する。
前記第1の光学系は、前記1以上の固体光源からの光束を略平行光束にする少なくとも1つの非球面を有する。
前記出射部は、前記1以上の固体光源からの光により励起されて前記光の波長よりも長波長域の可視光を発する1以上の発光体を有し、前記所定波長域の光と前記1以上の発光体からの可視光とを含む光を出射光として出射可能である。
前記第2の光学系は、少なくとも1つの凹面反射面を有し、前記第1の光学系により前記略平行光束にされた前記1以上の固体光源からの光を前記凹面反射面により反射することで、前記出射部が有する前記1以上の発光体に集光する。
前記画像生成システムは、画像生成素子と、照明光学系とを有する。
前記画像生成素子は、照射された光をもとに画像を生成する。
前記照明光学系は、前記画像生成素子に前記光源装置からの出射光を照射する。
前記投射システムは、前記画像生成素子により生成された画像を投射する。
図1は、本技術の第1の実施形態に係る光源装置の概略構成例を示す図である。この光源装置100は、青色波長域のレーザ光、及び、そのレーザ光によって励起される蛍光物質から生じる赤色波長域から緑色波長域の光を合成して白色光を出射するタイプの、プロジェクタ用の光源装置である。
1<f2/f1<80・・・(1)
f1:第1の光学系の焦点距離
f2:第2の光学系の焦点距離
Ycol=f1×tanθ
Ycon=f2×tanθ
Ycon=(f2/f1)×Ycol・・・(A)
すなわち、第2の光学系12における集光ポイント60のズレは、焦点距離f1に対する焦点距離f2の比に比例する。従って、f2/f1の値が条件式(1)の上限よりも大きくなってしまうと、集光ポイント60のズレが大きくずれてしまうのである。この結果、例えば複数のレーザ光源5のそれぞれで組み立てバラツキ等が発生すると、各レーザ光源5からの青色レーザ光B1を1箇所に集光させることが困難となる。
−1.5<Km<−0.5・・・(2)
Km:凹面反射面のコーニック定数
本技術に係る第2の実施形態の光源装置について説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した光源装置100における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
0°<Am<60°・・・(3)
Am:平面反射面の回転角度
本技術に係る第3の実施形態の光源装置について説明する。図17及び図18は、本実施形態に係る第1の光源部310の構成を示す図である。図19は、複数のレーザ光源305の数及び配置位置を示す図である。図20及び図21は、第1の光源部310に関する各データを示す表である。
−200<f2/fm<200・・・(4)
f2:第2の光学系の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離
−100<fM/fm<100・・・(5)
fM:凹面反射面の焦点距離
fm:レンズの焦点距離
本技術に係る第4の実施形態の光源装置について説明する。図22及び図23は、本実施形態に係る第1の光源部410の構成を示す図である。図24は、複数のレーザ光源405の数及び配置位置を示す図である。図25及び図26は、第1の光源部410に関する各データを示す表である。
本技術に係る第5の実施形態の光源装置について説明する。図28及び図29は、本実施形態に係る第1の光源部510の構成を示す図である。図30は、複数のレーザ光源505の数及び配置位置を示す図である。図31及び図32は、第1の光源部510に関する各データを示す表である。
0.5<fM/fm<50・・・(6)
fM:第1の凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離(第2の凹面反射面の焦点距離)
本技術に係る第6の実施形態の光源装置について説明する。図33及び図34は、本実施形態に係る第1の光源部610の構成を示す図である。図35は、複数のレーザ光源605の数及び配置位置を示す図である。図36及び図37は、第1の光源部610に関する各データを示す表である。
本技術に係る第7の実施形態の光源装置について説明する。図38及び図39は、本実施形態に係る第1の光源部710の構成を示す図である。図40は、複数のレーザ光源705の数及び配置位置を示す図である。図41及び図42は、第1の光源部710に関する各データを示す表である。
本技術に係る第8の実施形態の光源装置について説明する。図44及び図45は、本実施形態に係る第1の光源部810の構成を示す図である。図46は、複数のレーザ光源805の数及び配置位置を示す図である。図47及び図48は、第1の光源部810に関する各データを示す表である。
−50<fM/fm<−0.5・・・(7)
fM:凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離(凸面反射面の焦点距離)
本技術に係る第9の実施形態の光源装置について説明する。図49及び図50は、本実施形態に係る第1の光源部910の構成を示す図である。図51は、複数のレーザ光源905の数及び配置位置を示す図である。図52及び図53は、第1の光源部910に関する各データを示す表である。
本技術に係る第10の実施形態の光源装置について説明する。図55は、本実施形態に係る第1の光源部の構成を示す図である。図55に示すように、本実施形態では、第1の光源部1010が4つ配置される。第1の光源部1010は、第1及び第2の光学系を1011及び1012つの組とした集光光学系1017を含む。なお第1の光源部1010は、第9の実施形態で説明した第1の光源部910と略同様の構成を有している。
集光ポイントA (−17mm,17mm)
集光ポイントB (17mm,17mm)
集光ポイントC (−17mm,−17mm)
集光ポイントD (17mm,−17mm)
集光ポイントA 直径54mmの円C1
集光ポイントB 直径47mmの円C2
集光ポイントC 直径49mmの円C3
集光ポイントA 直径42.5mmの円C4
本技術に係る第11の実施形態の光源装置について説明する。図57は、本実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。本実施形態に係る光源装置1100は、第2の光源部1120から出射された出射光である白色光W1の光束を略平行光束にすることが可能な、焦点距離が可変である第3の光学系1130を有する。
本実施形態に係る画像表示装置について説明する。ここでは、上記の実施形態で説明した光源装置を搭載可能なプロジェクタを例に挙げて説明する。図58は、そのプロジェクタの構成例を示す模式的な図である。
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
(1)所定波長域の光を出射する1以上の固体光源と、
前記1以上の固体光源からの光束を略平行光束にする少なくとも1つの非球面を有する第1の光学系と、
前記1以上の固体光源からの光により励起されて前記光の波長よりも長波長域の可視光を発する1以上の発光体を有し、前記所定波長域の光と前記1以上の発光体からの可視光とを含む光を出射光として出射可能な出射部と、
少なくとも1つの凹面反射面を有し、前記第1の光学系により前記略平行光束にされた前記1以上の固体光源からの光を前記凹面反射面により反射することで、前記出射部が有する前記1以上の発光体に集光する第2の光学系と
を具備する光源装置。
(2)(1)に記載の光源装置であって、
前記第1及び前記第2の光学系は、以下の式を満たす焦点距離をそれぞれ有する
光源装置。
1<f2/f1<80
f1:第1の光学系の焦点距離
f2:第2の光学系の焦点距離
(3)(1)又は(2)に記載の光源装置であって、
前記少なくとも1つの凹面反射面は、以下の式を満たす回転対称非球面である
光源装置。
−1.5<Km<−0.5
Km:凹面反射面のコーニック定数
(4)(1)又は(2)に記載の光源装置であって、
前記少なくとも1つの凹面反射面は、回転対称軸を有さない自由曲面である
光源装置。
(5)前記(1)から(4)のうちいずれか1つに記載の光源装置であって、
前記第2の光学系は、前記凹面反射面により反射された前記1以上の固体光源からの光を、前記発光体へ導く光学部材を有する
光学装置。
(6)(5)に記載の光学装置であって、
前記光学部材は、以下の式を満たす焦点距離を有する
光源装置。
−200<f2/fm<200
f2:第2の光学系の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離
(7)(5)又は(6)に記載の光源装置であって、
前記光学部材は、レンズであり、以下の式を満たす焦点距離を有する
光学部材。
−100<fM/fm<100
fM:凹面反射面の焦点距離
fm:レンズの焦点距離
(8)(5)又は(6)に記載の光源装置であって、
前記光学部材は、前記第1の光学系が有する凹面反射面を第1の凹面反射面として、前記第1の凹面反射面とは異なる第2の凹面反射面を有し、以下の式を満たす焦点距離を有する
光学部材。
0.5<fM/fm<50
fM:第1の凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離
(9)(5)又は(6)に記載の光源装置であって、
前記光学部材は、凸面反射面を有し、以下の式を満たす焦点距離を有する
光学部材。
−50<fM/fm<−0.5
fM:凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離
(10)(5)に記載の光源装置であって、
前記光学部材は、前記凹面反射面により反射された前記1以上の固体光源からの光を、前記発光体へ反射する平面反射面を有する
光学装置。
(11)(10)に記載の光源装置であって、
前記平面反射面は、前記発光体が配置される配置面に平行な状態を0°として、その状態から所定の回転軸を中心に前記凹面反射面に向かう回転方向を正として、以下の式を満たす回転角度で配置される
光源装置。
0°<Am<60°
Am:平面反射面の回転角度
(12)前記(1)から(11)のうちいずれか1つに記載の光源装置であって、
前記第1及び前記第2の光学系を1つの組とした集光光学系が、前記発光体の位置を基準とした所定の基準軸を対称として複数配置される
光源装置。
(13)(12)に記載の光源装置であって、
前記第2の光学系は、前記凹面反射面により反射された前記1以上の固体光源からの光を、前記発光体へ導く光学部材を有し、
前記光源装置は、さらに、前記集光光学系ごとに含まれる前記光学部材の配置を調整する調整機構を
具備する光源装置。
(14)前記(1)から(13)のうちいずれか1つに記載の光源装置であって、
前記出射部は、前記発光体が配置される配置面を含み前記配置面に垂直な方向に延びる所定の回転軸を中心に回転する回転ホイールを有し、
前記第2の光学系は、前記回転ホイールの配置面に配置された前記発光体上の、前記回転軸からの距離が互いに異なる複数の位置に、前記第1の光学系からの光を集光させる
光学装置。
(15)前記(1)から(14)のうちいずれか1つに記載の光源装置であって、さらに、
前記出射部から出射された前記出射光の光束を略平行光束にすることが可能であり、焦点距離が可変である第3の光学系を
具備する光源装置。
G2…緑色光
R2…赤色光
f1…第1の光学系の焦点距離
f2…第2の光学系の焦点距離
fM…凹面反射面の焦点距離
fm…光学部材の焦点距離
Km…凹面反射面のコーニック定数
Am…平面反射面の回転角度
W1…白色光
5、205、305、405、505、605、705、805、905…レーザ光源
10、210、310、410、510、610、710、810、910、1110…第1の光源部
11、211、411、711…第1の光学系
12、212、312、412、512、612、712、812、912…第2の光学系
15、215…コリメータレンズ
20、220、320、420、520、720、820…反射部材
21、221、321、421、521、621、821、921…凹面反射面
50、1120…第2の光源部
51、251、351、451、551、751、851…蛍光体層
52、1052…蛍光体ホイール
100、1100、1200…光源装置
217、417、1017…集光光学系
224…平面反射面
225…平面反射部材
325…凹面レンズ
425…凹面レンズ
524、624、724…第2の凹面反射面
525、625、725…第2の反射部材
824、924…凸面反射面
825、925…凸面反射部材
1130…第3の光学系
1500…照明システム
1510…画像生成素子
1520…照明光学系
1700…投射システム
2000、2100、2200…プロジェクタ
Claims (12)
- 各々の光源部が、
同一面上に配置された複数の固体光源と、
前記複数の固体光源からの光束を略平行光束にする第1の光学系と、
前記第1の光学系により略平行光束にされた光を反射して集光する第1の凹面反射面を有する第2の光学系と
を有する複数の光源部と、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系により集光された光により励起されて可視光を発する発光体と
を具備し、
前記複数の光源部は、前記発光体の位置を基準とした所定の基準軸に対して対称に配置され、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系は、前記第1の凹面反射面により反射された前記複数の固体光源からの光を、前記発光体へ導く光学部材を有し、
前記光学部材は、前記第1の凹面反射面とは異なる第2の凹面反射面を有し、以下の式を満たす焦点距離を有する
光源装置。
0.5<fM/fm<50
fM:第1の凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離 - 請求項1に記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の光源部からの光と前記発光体からの可視光とを含む光を出射する出射部を具備し、
前記第1の光学系により略平行光束にされた光の光軸方向と、前記出射部から出射される光の光軸方向とは、互いに略平行である
光源装置。 - 請求項1に記載の光源装置であって、
前記複数の光源部の各々が有する第1の光学系は、前記複数の固体光源からの光束を略平行光束にする非球面を有し、
前記第1及び前記第2の光学系は、以下の式を満たす焦点距離をそれぞれ有する
光源装置。
4.721<f2/f1<80
f1:第1の光学系の焦点距離
f2:第2の光学系の焦点距離 - 請求項1に記載の光源装置であって、
前記第1の凹面反射面は、以下の式を満たす回転対称非球面である
光源装置。
−1.5<Km<−0.5
Km:第1の凹面反射面のコーニック定数 - 請求項1に記載の光源装置であって、
前記第1の凹面反射面は、回転対称軸を有さない自由曲面である
光源装置。 - 請求項1に記載の光源装置であって、
前記光学部材は、以下の式を満たす焦点距離を有する
光源装置。
−200<f2/fm<200
f2:第2の光学系の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離 - 請求項1に記載の光源装置であって、さらに、
前記光学部材の配置を調整する調整機構を具備する
光源装置。 - 請求項2に記載の光源装置であって、
前記出射部は、前記発光体が配置される配置面を含み前記配置面に垂直な方向に延びる所定の回転軸を中心に回転する回転ホイールを有し、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系は、前記回転ホイールの配置面に配置された前記発光体上の、前記回転軸からの距離が互いに異なる複数の位置に、前記第1の光学系からの光を集光させる
光源装置。 - 請求項2に記載の光源装置であって、さらに、
前記出射部から出射された前記出射光の光束を略平行光束にすることが可能であり、焦点距離が可変である第3の光学系を具備する
光源装置。 - 各々の光源部が、
同一面上に配置された複数の固体光源と、
前記複数の固体光源からの光束を略平行光束にする第1の光学系と、
前記第1の光学系により略平行光束にされた光を反射して集光する凹面反射面を有する第2の光学系と
を有する複数の光源部と、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系により集光された光により励起されて可視光を発する発光体と
を具備し、
前記複数の光源部は、前記発光体の位置を基準とした所定の基準軸に対して対称に配置され、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系は、前記凹面反射面により反射された前記複数の固体光源からの光を、前記発光体へ導く光学部材を有し、
前記光学部材は、凸面反射面を有し、以下の式を満たす焦点距離を有する
光源装置。
−50<fM/fm<−0.5
fM:凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離 - (a)各々の光源部が、
同一面上に配置された複数の固体光源と、
前記複数の固体光源からの光束を略平行光束にする第1の光学系と、
前記第1の光学系により略平行光束にされた光を反射して集光する第1の凹面反射面を有する第2の光学系と
を有する複数の光源部と、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系により集光された光により励起されて可視光を発する発光体と
を具備し、
前記複数の光源部は、前記発光体の位置を基準とした所定の基準軸に対して対称に配置され、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系は、前記第1の凹面反射面により反射された前記複数の固体光源からの光を、前記発光体へ導く光学部材を有し、
前記光学部材は、前記第1の凹面反射面とは異なる第2の凹面反射面を有し、以下の式を満たす焦点距離を有する
光源装置と、
(b)前記光源装置からの光をもとに画像を生成する画像生成システムと、
(c)前記画像生成システムにより生成された画像を投射する投射システムと
を具備する画像表示装置。
0.5<fM/fm<50
fM:第1の凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離 - (a)各々の光源部が、
同一面上に配置された複数の固体光源と、
前記複数の固体光源からの光束を略平行光束にする第1の光学系と、
前記第1の光学系により略平行光束にされた光を反射して集光する凹面反射面を有する第2の光学系と
を有する複数の光源部と、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系により集光された光により励起されて可視光を発する発光体と
を具備し、
前記複数の光源部は、前記発光体の位置を基準とした所定の基準軸に対して対称に配置され、
前記複数の光源部の各々が有する前記第2の光学系は、前記凹面反射面により反射された前記複数の固体光源からの光を、前記発光体へ導く光学部材を有し、
前記光学部材は、凸面反射面を有し、以下の式を満たす焦点距離を有する
光源装置と、
(b)前記光源装置からの光をもとに画像を生成する画像生成システムと、
(c)前記画像生成システムにより生成された画像を投射する投射システムと
を具備する画像表示装置。
−50<fM/fm<−0.5
fM:凹面反射面の焦点距離
fm:光学部材の焦点距離
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