JP6439359B2 - Light source device and projector provided with the light source device - Google Patents
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Description
本発明は、光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタに関する。 The present invention relates to a light source device and a projector including the light source device.
近年、時分割で複数の波長の光を取り出し、取り出された複数の波長の光を順次変調することで画像を形成して投影する時分割式のプロジェクタが普及している。このような時分割式のプロジェクタに用いる光源装置として、例えば、白色光を出力する光源と、複数のカラーフィルタが貼られた回転ホイールとを備えて、光源から出射された白色光を、一定速度で回転する回転ホイールに入射させて、時分割で複数の波長の光(例えば、青、緑、赤色光)を取り出すものが知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, time division projectors that take out light of a plurality of wavelengths in a time division manner and form and project an image by sequentially modulating the extracted light of the plurality of wavelengths have become widespread. As a light source device used for such a time-division projector, for example, a light source that outputs white light and a rotating wheel to which a plurality of color filters are attached are used to convert white light emitted from the light source at a constant speed. The light is made incident on a rotating wheel that rotates in order to extract light of a plurality of wavelengths (for example, blue, green, and red light) in a time-sharing manner.
また、レーザダイオードを始めとする単波長の光を出力する光源により、カラーフィルタの代わりに蛍光体層を有する回転ホイールを用いて、これにレーザダイオード等の光源から出射された単波長の光を入射させることで、時分割で複数の波長の光を取り出す光源装置も提案されている。このような光源装置の中には、特許文献1に示すように、光源として青色の波長帯域光を出射するレーザ光源を用い、回転ホイールと蛍光体層との間に、レーザ光源の光は透過させるが、他の波長帯域光を反射するダイクロイック層を形成したものがある。
In addition, by using a rotating wheel having a phosphor layer instead of a color filter by a light source that outputs single-wavelength light such as a laser diode, single-wavelength light emitted from a light source such as a laser diode is applied to the rotating wheel. There has also been proposed a light source device that extracts light of a plurality of wavelengths in a time division manner by making it incident. In such a light source device, as shown in
このような構成により、レーザ光源から出射された青色の光は、回転ホイールへ入射してダイクロイック層を透過し、蛍光体層へ入射すると、蛍光体により波長変換された光が全方位に出射される。ここで、蛍光体層から出射された光の一部は、レーザ光源側へ戻る方向にも出射されるが、その光はダイクロイック層で反射されるため、蛍光体層から出射された光を効率良く利用することができる。 With such a configuration, the blue light emitted from the laser light source enters the rotating wheel, passes through the dichroic layer, and enters the phosphor layer, and the light whose wavelength is converted by the phosphor is emitted in all directions. The Here, a part of the light emitted from the phosphor layer is also emitted in the direction returning to the laser light source side, but since the light is reflected by the dichroic layer, the light emitted from the phosphor layer is efficiently used. Can be used well.
青色レーザ光源と赤色の光を発生する蛍光体層とを用いて赤色波長領域の光を出射させる場合、蛍光体による波長変換効率が低いという課題がある。 When light in the red wavelength region is emitted using a blue laser light source and a phosphor layer that generates red light, there is a problem that wavelength conversion efficiency by the phosphor is low.
従って、本発明の目的は、特定波長帯域の光の強さを補強することができる光源装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light source device capable of reinforcing the intensity of light in a specific wavelength band.
上記の課題を解決するため、本発明に係る光源装置の1つの実施態様では、互いに異なる波長帯域の光を出射する第1および第2の光源を含む複数の光源と、
前記複数の光源と対向する位置に配置され、前記複数の光源からの光を透過させる回転ホイールと、を備え、
前記回転ホイールに、前記第1の光源から出射された光の波長帯域を、前記第2の光源から出射された光の波長帯域を含む光に波長変換する蛍光体層を有する第1の領域と、
前記第2の光源から出射された光をそのまま透過させる第2の領域と、が設けられている。
In order to solve the above problems, in one embodiment of the light source device according to the present invention, a plurality of light sources including first and second light sources that emit light of different wavelength bands,
A rotating wheel disposed at a position facing the plurality of light sources and transmitting light from the plurality of light sources,
A first region having a phosphor layer for converting the wavelength band of the light emitted from the first light source into light including the wavelength band of the light emitted from the second light source on the rotating wheel; ,
A second region that transmits the light emitted from the second light source as it is.
上述した構成により、第1の光源から出射された光は、回転ホイールに設けられた第1の領域を透過すると、蛍光体層によって第2の光源から出射される光の波長帯域を含んだ光に変換されて光源装置から出射される。また、第2の光源から出射された光が、第2の領域を透過したときは、その波長帯域を維持したまま光源装置から出射される。これにより、蛍光体層によって変換された光と、第2の光源からの光とによって、光源装置から出射される特定の波長帯域の光の強さを補強することができる。 With the configuration described above, when the light emitted from the first light source passes through the first region provided on the rotating wheel, the light includes the wavelength band of the light emitted from the second light source by the phosphor layer. And is emitted from the light source device. Further, when the light emitted from the second light source passes through the second region, it is emitted from the light source device while maintaining the wavelength band. Thereby, the intensity | strength of the light of the specific wavelength band radiate | emitted from a light source device can be reinforced with the light converted by the fluorescent substance layer and the light from a 2nd light source.
以上のように、本発明の実施形態の光源装置は、特定波長帯域の光の強さを補強することができる。 As described above, the light source device according to the embodiment of the present invention can reinforce the intensity of light in a specific wavelength band.
本発明の実施形態に係る光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタについて、以下に図面を用いながら詳細に説明する。まず、図1を参照して本発明に係る光源装置の一実施形態について説明する。この図に示すように、本実施形態の光源装置1は、大別すると光源10、集光レンズ20、回転ホイール30、モータ40、および受光レンズ50によって構成されている。
A light source device according to an embodiment of the present invention and a projector including the light source device will be described in detail below with reference to the drawings. First, an embodiment of a light source device according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in this figure, the
光源10は、青色光を出射するレーザダイオード11B(第1の光源)と、赤色光を出射するレーザダイオード11R(第2の光源)とを含む複数の光源からなり、異なる複数の波長帯域の光を出射する。ここで、レーザダイオード11Bが出射する光の波長帯域は、第1の波長帯域であって、420〜500nmの青色光、レーザダイオード11Rが出射する光の波長帯域は、第2の波長帯域であって、575〜780nmの赤色光である。光源10は、レーザダイオード11Bおよび11Rを複数ずつ備えており、集光レンズ20の主軸OAを中心として、主軸OAに近い側に複数のレーザダイオード11Rを、遠い側に複数のレーザダイオード11Bが配置している。
The
具体的には、複数のレーザダイオード11Rを円筒状に配置し、さらにその周囲に複数のレーザダイオード11Rよりも波長が短い複数のレーザダイオード11Bを同心円状に配置している。このように、一般に赤色光のレーザダイオードよりも放熱量が多いとされている青色光のレーザダイオードを、より外気に触れやすい外側に配置することで放熱を容易にしている。なお、本実施形態では、光源としてレーザダイオードを用いているが、代わりにLEDを用いてもよい。
Specifically, a plurality of
また、各レーザダイオードから出射された光は、それぞれに対応するコリメートレンズ12を透過して光学レンズである集光レンズ20へ出射される。なお、各コリメートレンズ12は必要に応じて一部または全てを省略してもよい。集光レンズ20は、光源10から出射された光が、回転ホイール30の表面上で所定のスポット径となるように集光する。カラーホイールに相当する回転ホイール30は、光を透過させる透明な円板状の部材であり、その中心はモータ40の駆動軸40aに固定されている。ここで、回転ホイール30の素材は、光の透過率が高い素材であれば、ガラス、樹脂、サファイアなどを使用することができる。
Further, the light emitted from each laser diode passes through the
図2に回転ホイール30の外観を示す。この図において(a)は光源10と対向する面(以下、「入射面」または「表面」ともいう。)を示し、(b)は、図1に示す矢印Aの方向から見た回転ホイール30の面、すなわち受光レンズ50と対向する面(以下、「出射面」または「裏面」ともいう。)を示している。また、図2(a)における破線の円で示すスポットSPは、集光レンズ20によって集光された光源10からの入射光が当たる領域を示している。さらに、図2(b)における破線の円で示す蛍光領域FLは、光源10からの入射光よって後述する蛍光体層が発光する領域を示している。
FIG. 2 shows the appearance of the
図2に示すように、回転ホイール30には、同心円状に複数の透過領域が形成されており、具体的には円周方向に4つの透過領域TR1(第1の領域),TR2(第2の領域),TR3(第3の領域),TR4(第4の領域)が設けられている。透過領域TR1およびTR4は、各々、回転ホイール30の中心を頂点とし、120゜の角度範囲を有する扇形の領域となっている。同様に、TR2およびTR3は、それぞれ30゜および90゜の角度範囲を有する扇形の領域となっている。なお、図2(a)に示す回転ホイール30において、半径rの円を内周縁とし、そこから回転ホイール30の外周縁までの、幅W1の円弧領域を透過領域としてもよい。図2(a)に示すように、回転ホイール30の入射面における透過領域TR1およびTR4には、回転ホイール30の外周縁から中心に向かって幅W1を有する円環形状の光学部材として誘電体膜31が形成されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of transmission regions are formed concentrically on the rotating
この誘電体膜31は、入射する光(以下、「入射光」ともいう。)の波長に応じて反射率が異なる性質があり、レーザダイオード11Bから出射された光の波長帯域に対しては反射率が低くなり、それ以外の波長帯域の光に対しては反射率が高くなるという特性を有している。これにより、レーザダイオード11Bから出射された光は誘電体膜31を透過して、さらに回転ホイール30も透過するが、レーザダイオード11Rから出射された光は誘電体膜31によって反射され、回転ホイール30を透過することができないようになっている。これに対して、透過領域TR2およびTR3には、誘電体膜31が形成されていないため、光源10から出射されたレーザダイオード11Bおよび11Rから出射された光は、回転ホイール30を透過することが可能になっている。
The
また、回転ホイール30の出射面は、回転ホイール30の外周縁に沿って幅W2を有する蛍光体層32Rと32Gとが形成されている。具体的には、図2(b)に示すように、透過領域TR1には蛍光体層32Rが、透過領域TR4には蛍光体層32Gが、それぞれ形成されている。ここで、各蛍光体層の幅W2は、前述した誘電体膜の幅W1よりも狭いことが望ましい。蛍光体層32Rは、誘電体膜31を透過したレーザダイオード11Bからの光が照射されると、レーザダイオード11Rから出射される光の波長帯域を含む蛍光を発する。よって、蛍光体層32Rは、レーザダイオード11Bから出射された光の波長帯域を、レーザダイオード11Rから出射された光の波長帯域を含む波長帯域に変換しているともいえる。蛍光体層32Rの具体的な材料の一例としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu、SrAlSiN3:Eu、K2SiF6:Mnを挙げることができる。
In addition, phosphor layers 32 </ b> R and 32 </ b> G having a width W <b> 2 are formed on the emission surface of the
ここで、レーザダイオード11Bの出射光によって発生した蛍光体層32Rの蛍光は、ランバーシアン特性を有しており、受光レンズ50側のみならず光源10側にも出射される。しかしながら、回転ホイール30の入射面には、図2(a)に示したように透過領域TR1には誘電体膜31が形成されており、発生した蛍光は誘電体膜31によって反射されるため、光源10側へ出射されることなく、受光レンズ50側へ出射される。これにより、蛍光体層32Rで発生した蛍光の損失が減少し、光源装置1の出射光として効率良く利用することができる。
Here, the fluorescence of the
また、透過領域TR4に形成された蛍光体層32Gは、誘電体膜31を透過したレーザダイオード11Bからの光が照射されると、波長帯域が約500〜560ナノメートルを含む緑色の蛍光を発生する。蛍光体層32Gの具体的な材料の一例としては、β-SiAlON:Eu、Lu3Al5O12等の酸化物系蛍光体を挙げることができる。蛍光体層32Gの蛍光は、蛍光体層32Rの場合と同様に、その一部が光源10側にも出射されるが、誘電体膜31で反射して受光レンズ50側へ出射される。
The
一方、透過領域TR2およびTR3には、透過領域TR1およびTR4のような蛍光体層が形成されていないため、レーザダイオード11Bおよび11Rの光は、そのまま回転ホイール30を透過して受光レンズ50側へ出射される。
On the other hand, since the phosphor layers such as the transmission regions TR1 and TR4 are not formed in the transmission regions TR2 and TR3, the light from the
図1に戻り、モータ40は、ブラシレス直流モータであり、駆動軸40aと集光レンズ20の主軸OAとが平行になるように配置されている。また、駆動軸40aに対して回転ホイール30の面が垂直となるように固定され、再生する動画のフレームレート(1秒当たりのフレーム数。単位は[fps])に基づく回転速度で、図2の矢印Bに示す方向に回転させる。例えば、60[fps]の動画を再生可能とする場合、回転ホイール30の回転速度は毎秒60回転の整数倍に定めるとよい。また、モータ40は、ブラシレス直流モータに限らず、交流モータやステッピングモータ等を用いてもよい。受光レンズ50は、コリメートレンズであり、蛍光体層32Rおよび32Gで発生した蛍光を平行光にして、光源装置1の出射光として出射する。
Returning to FIG. 1, the
上述した構成の光源装置1においては、回転ホイール30の回転角度に応じて光源10のレーザダイオード11Bおよび11Rの駆動制御(オン/オフ制御)を行っている。ここで、レーザダイオード11Bおよび11Rの駆動制御の内容について、図3を参照して説明する。図3は、回転ホイール30が1回転する間にレーザダイオード11Bおよび11Rが、それぞれどのようにオン/オフ制御されるのかを示すグラフである。ここで、回転ホイール30の基準位置を透過領域TR1とTR2との境界と定め、この基準位置に図2(a)に示したスポットSPが形成されているときを、回転ホイール30の回転角度=0゜と定めている。
In the
したがって、スポットSPは、図2(a)および図3に示す様に、回転ホイール30の回転角度が0゜を越えて120゜になるまでの間は透過領域TR1に位置し、120゜を越えて240゜になるまでの間は透過領域TR4に位置し、240゜を越えて330゜になるまでの間は透過領域TR3に位置し、330゜を越えて360゜(つまり0゜)になるまでの間は透過領域TR2に位置することになる。
Therefore, as shown in FIGS. 2A and 3, the spot SP is located in the transmission region TR1 and exceeds 120 ° until the rotation angle of the
そして図3に示す様に、スポットSPが透過領域TR1に位置している間はレーザダイオード11Rをオフ、11Bをオンとし、蛍光体層32Rで発生した赤色の蛍光を受光レンズ50へ出射させる。また、スポットSPが透過領域TR4に位置している間もレーザダイオード11Rをオフ、11Bをオンにして、蛍光体層32Gで発生した緑色の蛍光を受光レンズ50へ出射させる。さらに、スポットSPが透過領域TR3に位置している間もレーザダイオード11Rをオフ、11Bをオンにして、回転ホイール30を透過したレーザダイオード11Bの出射光(青色光)をそのまま受光レンズ50へ出射させる。これに対して、スポットSPが透過領域TR2に位置している間は、それまでとは逆にレーザダイオード11Rをオン、11Bをオフにしている。これにより、レーザダイオード11Rの出射光(赤色光)のみが受光レンズ50へ出射される。
As shown in FIG. 3, while the spot SP is located in the transmission region TR1, the
このように、回転ホイール30の回転に伴って、光源装置1から赤色光、緑色光、青色光がこの順に繰り返し出射される。また、回転ホイール30の回転角度に応じてレーザダイオード11Bおよび11Rのオン/オフ制御を行うことで、回転ホイール30が1回転する間に、蛍光体層32Rで発生する赤色の蛍光に加えて、レーザダイオード11Rからの出射光(赤色光)も光源装置1の出射光として利用される。従来、光源に赤色のレーザ光源を追加して赤色光の強さを補う場合、レーザ光源から出射された赤色光は、回転ホイールへ入射する際に誘電体膜によって反射されてしまうため、光源装置から出射される赤色光を補うのが困難であった。しかしながら、上述した実施形態では、誘電体膜および蛍光体層が形成されていない透過領域TR2にレーザダイオード11Rの出射光を透過させるため、レーザダイオード11Rの赤色光を光源装置1の出射光として利用される。これにより、回転ホイール30が1回転する間に赤色光が出射される期間が拡張するため、赤色光の光量を補強することができる。また、透過領域TR2を透過したレーザダイオード11Rからの光(赤色光)に続けて、蛍光体層32Rで発生する赤色の蛍光が出射されることから、回転ホイール30が1回転する間に赤色光が出射される期間が分散せずに1つにまとめられているため、光源装置1を後述するプロジェクタ100に用いた場合、DMD素子110(図7参照)の制御が容易になる。
As described above, with the rotation of the
(蛍光体層の種類および数に関する他の実施形態)
図2に示した回転ホイール30では、透過領域TR1に蛍光体層32Rを形成して赤色の蛍光を発生させ、透過領域TR4に蛍光体層32Gを形成して緑色の蛍光を発生させている。これに対して、図4に示す回転ホイール30’は、中心を頂点として90゜の角度範囲を有する透過領域TR5(第5の領域)を追加し、この透過領域の出射面にレーザダイオード11Bからの光によって黄色の蛍光を発生する蛍光体層32Yを形成している。ここで、黄色の蛍光を発生する蛍光体層32Yの具体的な材料の一例としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG系蛍光体)およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG系蛍光体)を挙げることができる。また、透過領域TR5の追加によって、透過領域TR1およびTR4の角度範囲を共に90゜に狭め、透過領域TR3の角度範囲を60゜に狭めている。
(Other Embodiments Regarding Type and Number of Phosphor Layers)
In the
次に、図4に示した回転ホイール30’を用いた場合におけるレーザダイオード11Bおよび11Rの駆動制御の内容について、図5を参照して説明する。図5は、図3と同様のグラフであり、回転ホイール30’が1回転する間にレーザダイオード11Bおよび11Rが、それぞれどのようにオン/オフ制御されるのかを示している。ここで、回転ホイール30’においても、基準位置を透過領域TR1とTR2との境界と定め、この基準位置に図4(a)に示したスポットSPが形成されているときを、回転ホイール30’の回転角度=0゜と定めている。
Next, the contents of drive control of the
これにより、スポットSPは、図4(a)および図5に示す様に、回転ホイール30’の回転角度が0゜を越えて90゜になるまでの間は透過領域TR1に位置し、90゜を越えて180゜になるまでの間は透過領域TR4に位置し、180゜を越えて270゜になるまでの間は透過領域TR5に位置し、270゜を越えて330゜になるまでの間は透過領域TR3に位置し、330゜を越えて360゜(つまり0゜)になるまでの間は透過領域TR2に位置することになる。
Accordingly, as shown in FIGS. 4A and 5, the spot SP is located in the transmission region TR1 until the rotation angle of the
そして図5に示す様に、スポットSPが透過領域TR1に位置している間はレーザダイオード11Rをオフ、11Bをオンとし、蛍光体層32Rで発生した赤色の蛍光を受光レンズ50へ出射させる。また、スポットSPが透過領域TR4に位置している間もレーザダイオード11Rをオフ、11Bをオンにして、蛍光体層32Gで発生した緑色の蛍光を受光レンズ50へ出射させる。次に、スポットSPが透過領域TR5に位置している間もレーザダイオード11Rをオフ、11Bをオンにする。このとき、蛍光体層32Yは、レーザダイオード11Bからの出射光を黄色の波長帯域へ波長変換するが、レーザダイオード11Bから出射された一部の光は、その波長帯域を維持したまま透過させる。これにより、蛍光体層32Yで発生した黄色の蛍光と、蛍光体層32Yを透過した一部の青色光とが加法混合されて、白色光として認識されることになる。
As shown in FIG. 5, while the spot SP is located in the transmission region TR1, the
続いてスポットSPが透過領域TR3に位置している間も、レーザダイオード11Rをオフ、11Bをオンにして、回転ホイール30’を透過したレーザダイオード11Bの出射光(青色光)を受光レンズ50へ出射させる。さらに、スポットSPが透過領域TR2に位置している間は、それまでとは逆にレーザダイオード11Rをオン、11Bをオフにする。これにより、レーザダイオード11Rの出射光(赤色光)がそのまま透過領域TR2を透過して、波長帯域を維持したまま受光レンズ50へ出射される。
Subsequently, while the spot SP is located in the transmission region TR3, the
このように、回転ホイール30’が1回転する間に、蛍光体層32Rで発生する赤色の蛍光に加えて、レーザダイオード11Rからの出射光(赤色光)も光源装置1の出射光として利用されるため、回転ホイール30’が1回転する間における赤色光の出射期間が拡張されて、赤色光の強さが補強される。また、回転ホイール30’が1回転する間に白色光の出射期間を設けたことにより、例えば後述するプロジェクタの光源として用いた場合に、明るい画像を投影することができる。
Thus, in addition to the red fluorescence generated in the
なお、図1に示した光源10は、複数のレーザダイオード11Rを円筒状に配置し、さらにその周囲に複数のレーザダイオード11Rよりも波長が短い複数のレーザダイオード11Bを同心円状に配置していたが、これとは逆に、複数のレーザダイオード11Bを、レンズの主軸OAを中心として同心円状に均等間隔で配置し、その外側に、複数のレーザダイオード11Rを、レンズの主軸OAを中心とする同心円状に均等間隔で配置していてもよい。この場合、赤色(例えば約620ナノメートル)を蛍光する蛍光体層32Rを回転ホイールに備え、赤色光が蛍光体層に所定の角度範囲内で入射したときは透過し、所定の入射角度範囲外で入射したときは反射する性質の誘電体膜を設けた構成にしてもよい。例えば、そのような誘電体膜を、高角度(例えば45度以上)で入射する光は透過し、低角度(例えば0度〜45度)で入射する光は反射するような角度異存性を有する誘電体膜とすることで、レーザダイオード11Rから誘電体膜に入射する光を透過させ、蛍光体層32Rから誘電体膜に戻る光の多くを反射させることができ、蛍光体層32Rにより波長変換された光を有効に利用することができる点で好ましい。
In the
また、図2または図4に示した回転ホイールを用いた場合のレーザダイオード11Rおよび11Bのオン/オフ制御において、回転ホイール30または30’の回転角度は、周知の方法によって検出すればよい。例えば、モータ40に内蔵されたホールセンサICから出力される信号に基づいて回転角度を検出してもよいし、モータ40近傍に配置したフォトリフレクタやフォトインタラプタから出力される信号に基づいて回転角度を検出してもよいし、モータ40としてステッピングモータを用いて、励磁する相の切替回数に基づいて回転角度を判断するようにしてもよい。
Further, in the on / off control of the
また、回転ホイール30および30’の透過領域TR2およびTR3は、どちらも誘電体膜31や蛍光体層32R,32Gが形成されていない回転ホイール30の材質のみによる透明の領域(以下、単に「透明領域」ともいう。)であるため、透過領域TR2およびTR3の角度範囲は、レーザダイオード11Rがオンになっている期間と、レーザダイオード11Bがオンになっている期間とによって画定される。これにより、スポットSPが透過領域TR3からTR2までの範囲に位置している間に、レーザダイオード11Rおよび11Bがそれぞれオンになる(すなわち発光する)期間の割合(レーザダイオード11Rがオンになる期間が無い場合も含む)を変化させることで、光源装置1から出射される赤色光の光量を調整することができる。
Further, the transmission regions TR2 and TR3 of the
また、図2および図4に示した回転ホイールにおいて、光を拡散させる拡散面を透過領域TR3に形成し、当該散乱面にレーザダイオード11Bから出射された青色光を透過させて、青色光を動的に拡散させることによってスペックルノイズを低減させてもよい。
Further, in the rotating wheel shown in FIGS. 2 and 4, a diffusing surface for diffusing light is formed in the transmission region TR3, and the blue light emitted from the
また、回転ホイール30および30’上に、透明領域を複数箇所設けてもよい。例えば、図2に示した回転ホイール30において、透過領域TR1とTR4との間(回転角度0゜から240゜の範囲)に所定の角度範囲を有する透明領域を設け、当該透明領域にスポットSPが位置している間は、レーザダイオード11Rのみをオンにして、光源装置1から出射される赤色光をさらに補強してもよい。ここで、透明領域を複数箇所設ける場合、各透明領域のみならず、蛍光体層が形成されている他の透過領域も含めて、各領域の大きさ(角度範囲)を適宜定めることができるのはいうまでもない。
A plurality of transparent regions may be provided on the
さらに、図2および図4に示した回転ホイール30,30’において、透過領域TR2に、レーザダイオード11Rからの出射光を透過させ、かつ、レーザダイオード11Bからの出射光を反射させる誘電体膜を形成し、透過領域TR3には誘電体膜31を形成するようにしてもよい。このように各種誘電体膜を形成することで、レーザダイオード11Rおよび11Bを共に常時オンにしても、回転ホイール30の回転に伴って、光源装置1から赤色光、緑色光(回転ホイール30’においてはさらに白色光)および青色光を繰り返し出射させることができる。
Further, in the
(誘電体膜および蛍光体層の形成に関する他の実施形態)
図1に示した実施形態では、回転ホイール30の各透過領域において、入射面側の表面上に誘電体膜を形成し、出射面側の表面上に蛍光体層を形成し、蛍光体層と誘電体膜とが対向する位置に形成していたが、誘電体膜および蛍光体層の形成については、これ以外の形態であってもよい。例えば、図6(a)に示す形態では、回転ホイール30の出射面上に誘電体膜31を形成し、さらにその上面に蛍光体層32Rを形成している。つまり、光学部材である誘電体膜が、回転ホイール30の透過領域において、光源に対向する面とは反対側の面に配置され、かつ、蛍光体層が誘電体膜の表面上に形成されている。また、図6(b)に示す形態では、回転ホイール30の入射面上に誘電体膜31を形成し、回転ホイール30の厚さ方向において、蛍光体層32Rの表面と回転ホイール30の出射面とが一致するように形成している。
(Other Embodiments Regarding Formation of Dielectric Film and Phosphor Layer)
In the embodiment shown in FIG. 1, in each transmission region of the
図6(c)に示す形態では、回転ホイール30の厚さ方向において、誘電体膜31の表面が回転ホイール30の入射面と一致し、さらに蛍光体層32Rの表面が回転ホイール30の出射面と一致するように形成している。図6(d)に示す形態では、誘電体膜31の表面が、回転ホイール30の厚さ方向において回転ホイール30の入射面と一致するように形成し、蛍光体層32Rを回転ホイール30の出射面上に形成している。図6(e)に示す形態では、誘電体膜31aを回転ホイール30内に埋め込み、回転ホイール30の出射面上に蛍光体層32Rを形成している。さらに、図6(f)に示す形態では、誘電体膜31aおよび蛍光体層32Rを回転ホイール30内に埋め込んでいる。
6C, in the thickness direction of the
なお、誘電体膜および蛍光体層の形成については、各々、(i)入射面または出射面上に形成する、(ii)表面が入射面または出射面と一致するように形成する、または、(iii)回転ホイール30内に埋め込む、という形態を適宜組み合わせることができる。ただし、いずれの場合であっても蛍光体層32Rよりも誘電体膜31の方が、光源10により近い位置に形成する必要が有る。また、図6における蛍光体層は、一例として赤色の蛍光を発生する蛍光体層32Rを図示しているが、他の色の蛍光を発生する蛍光体層に対しても、図6に示した各種形態が適用可能である。
As for the formation of the dielectric film and the phosphor layer, respectively, (i) formed on the incident surface or the emission surface, (ii) formed so that the surface coincides with the incident surface or the emission surface, or ( iii) The form of embedding in the
(光源装置1の応用例)
次に図7を参照して、図1に示した光源装置1を、いわゆる1チップ方式のDLPプロジェクタにおける光源装置として用いた場合の概略構成について説明する。なお、図7において、図1に示した各部と同じものについては同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。ここでは最小の構成の例を説明するもので、レンズの数やその他の光学部材を追加することなど適宜変更することがきる。
(Application example of light source device 1)
Next, a schematic configuration when the
図7に示すプロジェクタ100において、光源装置1から出射された光は、光変調手段であるDMD(Digital Micromirror Device)素子110で反射され、投射手段であるレンズ120によって集光されて、スクリーンSに投影される。DMD素子110は、スクリーンSに投影された画像の各画素に相当する微細なミラーをマトリックス状に配列したものであり、各ミラーの角度を変化させてスクリーンSへ出射する光を、マイクロ秒単位でオン/オフすることができる。ここで、ミラーの角度を、光源装置1から出射された光がレンズ120へ反射するようにした場合がオンの状態であり、レンズ120へ反射しないようにした場合がオフの状態である。
In the
また、各ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、レンズ120へ入射する光の階調を変化させ、投影する画像の画像データに基づいた階調表示が可能になる。これにより、光源装置1から順次出射される赤色光、緑色光、青色光の各々に対して、個々のミラーで階調制御を行うことにより、スクリーンSにカラー画像(動画も含む)を投影することができる。レンズ120は、主に投射レンズから構成され、DMD素子110によって形成された画像を、所定の大きさに拡大してスクリーンSに投射する。
In addition, the gradation of light incident on the
なお、本実施形態では、光変調手段としてDMD素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。また、本発明に係る光源装置およびこの光源装置を用いたプロジェクタは、上述した実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明に含まれる。 In the present embodiment, the DMD element is used as the light modulation means. However, the present invention is not limited to this, and any other light modulation element can be used depending on the application. The light source device according to the present invention and the projector using the light source device are not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are included in the present invention.
1 光源装置
10 光源
11B,11R レーザダイオード
12 コリメートレンズ
20 集光レンズ
30,30’ 回転ホイール
31 誘電体膜
32R,32G,32Y 蛍光体層
40 モータ
40a 駆動軸
50 受光レンズ
100 プロジェクタ
110 DMD素子(光変調手段)
120 レンズ(投射手段)
DESCRIPTION OF
120 lens (projection means)
Claims (8)
前記複数の光源と対向する位置に配置され、前記複数の光源からの光を透過させる回転ホイールと、
を備え、
前記回転ホイールに、前記第1の光源から出射された光の波長帯域を、前記第2の光源から出射された光の波長帯域を含む光に波長変換する蛍光体層を有する第1の領域と、
前記第2の光源から出射された光をそのまま透過させる第2の領域と、が設けられており、
前記第1の光源が青の波長帯域の光を出射する光源であり、
前記第2の光源が赤の波長帯域の光を出射する光源であり、
前記第1の領域から赤の波長帯域の光を出射することを特徴とする光源装置。 A plurality of light sources including first and second light sources that emit light of different wavelength bands;
A rotating wheel that is disposed at a position facing the plurality of light sources and transmits light from the plurality of light sources;
With
A first region having a phosphor layer for converting the wavelength band of the light emitted from the first light source into light including the wavelength band of the light emitted from the second light source on the rotating wheel; ,
And a second region that transmits the light emitted from the second light source as it is,
The first light source is a light source that emits light in a blue wavelength band;
The second light source is a light source that emits light in a red wavelength band;
A light source device that emits light in a red wavelength band from the first region .
前記第1の光源から出射された前記青の波長帯域の光を前記赤の波長帯域を含む光に波長変換する前記第1の領域と、
前記第2の光源から出射された前記赤の波長帯域の光をそのまま透過させる前記第2の領域と、
前記第1の光源から出射された前記青の波長帯域の光をそのまま透過させる第3の領域と、
前記第1の光源から出射された前記青の波長帯域の光を緑の波長帯域を含む光に波長変換する蛍光体層を有する第4の領域と、が設けられていることを特徴とする請求項1から4のうち何れか1項に記載の光源装置。 In the rotating wheel,
The first region for wavelength-converting the light in the blue wavelength band emitted from the first light source into light including the red wavelength band;
The second region that directly transmits the light in the red wavelength band emitted from the second light source;
A third region that directly transmits the light in the blue wavelength band emitted from the first light source;
Claims, characterized in that a fourth region having a phosphor layer for wavelength-converting the light having a green wavelength band light in a wavelength band of the emitted said blue from the first light source is provided Item 5. The light source device according to any one of Items 1 to 4 .
前記複数の光源からの光を集光する集光レンズが、前記複数の光源と前記回転ホイールの間に配置されていることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の光源装置。 The plurality of light sources includes a collimating lens;
The light source according to any one of claims 1 to 6, wherein a condensing lens that condenses light from the plurality of light sources is disposed between the plurality of light sources and the rotating wheel. apparatus.
画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、
を備えたプロジェクタ。 The light source device according to any one of claims 1 to 7,
A light modulation unit that sequentially modulates light of a plurality of wavelength bands emitted from the light source device to form an image based on image data;
Projection means for enlarging and projecting the image;
With projector.
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