JP6503766B2 - 照明装置およびプロジェクター - Google Patents
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Description
また、励起光を射出する光源装置と、波長変換素子と、を備え、前記励起光によって前記波長変換素子の上に形成されるスポットの中心を含む前記波長変換素子の断面において、前記波長変換素子は、第1の光学素子と、第2の光学素子と、前記第1の光学素子および前記第2の光学素子間に設けられた第3の光学素子と、を有し、前記第3の光学素子は、前記スポットの中心に配置されており、平面視した状態において、前記第1の光学素子および前記第2の光学素子は、一体に設けられており、前記第1の光学素子から射出される光の色相は、前記第2の光学素子から射出される光の色相と同じである照明装置が提供される。
この構成によれば、波長変換素子が回転した場合でも、スポットにおける第1〜第3の光学素子に対する入射位置を変化させないようにすることができる。
よって、波長変換素子が回転する構造において、照明ムラの発生を抑制することができる。
この構成によれば、第3の光学素子から射出される光の主光線と所定の色相の光の主光線とを良好に一致させることができる。よって、照明ムラの発生をより抑制することができる。
この構成によれば、第1および第2の光学素子が一体化することで波長変換素子が回転しない構造においても、照明ムラの発生を抑制できる。
この構成によれば、拡散光の主光線を蛍光からなる所定の色相の光の主光線と略一致させることができる。よって、拡散光および蛍光を含み、ムラが低減された照明光を生成することができる。
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。
本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクターは、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した3つの液晶光変調装置を用いている。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを用いている。
図1は、本実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す上面図である。
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、各色の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、各光変調装置4R,4G,4Bからの各色の画像光を合成する合成光学系5と、合成光学系5からの合成された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。
次に、本実施形態の照明装置2について説明する。
図2は、照明装置2の概略構成を示す図である。
図2に示すように、照明装置2は、光源110、アフォーカル光学系11、ホモジナイザー光学系12、集光光学系20、回転蛍光板30、モーター50、コリメート光学系60、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130、偏光変換素子140及び重畳レンズ150を備える。
なお、光源110としては、445nm以外の波長(例えば、460nm)の青色光を射出する半導体レーザーを用いることもできる。
なお、アフォーカル光学系11と光源110との間にコリメーター光学系を配置し、アフォーカル光学系11に入射する励起光を平行光束に変換するようにしても良い。
図3(a)に示すように、第1蛍光体層42は、円板40の径方向外側において、該円板40の周方向に沿うようにリング状に配置されている。第2蛍光体層43は、円板40の径方向内側において、該円板40の周方向に沿うようにリング状に配置されている。光拡散部44は、第1蛍光体層42および第2蛍光体層43に挟まれるようにリング状に形成されている。すなわち、光拡散部44、第1蛍光体層42および第2蛍光体層43は、円板40の回転軸の周りに同心円状に設けられている。
光拡散部44は、スポットBS内の青色光Bの一部の青色光B1を拡散させて射出する。また、第1蛍光体層42および第2蛍光体層43は、それぞれ同じ色相の蛍光Y1,蛍光Y2を射出する。以下、第1蛍光体層42から射出された蛍光Y1と第2蛍光体層43から射出された蛍光Y2とを合わせて、蛍光Yと称する。光拡散部44で拡散された青色光B1と蛍光体層45からの黄色の蛍光Yとが合成されることで白色の照明光WLが生成される。
したがって、このような照明装置2をプロジェクター1に適用することで、照明ムラが低減された明るく画像品質に優れた表示を行うことができる。
続いて、第1実施形態の第1変形例について説明する。本変形例と第1実施形態との違いは、蛍光体層の構造であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図4(a)に示すように、本変形例の回転蛍光板30Aは、円板40と、蛍光体層145と、光拡散部44とを有している。蛍光体層145は、円板40の周方向に沿うようにリング状に配置されている。
第1の蛍光体部145aは、平面視した状態において、円板40の径方向外側にリング状に形成された部分である。
第2の蛍光体部145bは、平面視した状態において、円板40の径方向内側にリング状に形成された部分である。
第3の蛍光体部145cは、平面視した状態において、光拡散部44と重なるようにリング状に形成された部分である。
また、第1の蛍光体部145aおよび第2の蛍光体部145bは、それぞれ同じ色相の蛍光Y1,蛍光Y2を射出する。光源110からの青色光Bのうち光拡散部44で拡散された青色光B1と蛍光体層145からの黄色の蛍光Yとが合成されることで白色の照明光WLが生成される。
続いて、第1実施形態の第2変形例について説明する。本変形例と第1実施形態との違いは、光拡散部の構造であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では第1実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図5(a)に示すように、本変形例の回転蛍光板30Bは、円板40と、蛍光体層45と、光拡散部44Aとを有している。光拡散部44Aは、第1蛍光体層42および第2蛍光体層43の間にリング状に配置されている。
次に、第2実施形態に係る照明装置について説明する。第1実施形態では、透過型の回転蛍光板を用いる場合を例に挙げたが、本実施形態の照明装置は反射型の回転蛍光板を用いる点が異なる。なお、以下の説明では、第1実施形態と同様の構成および部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図6に示すように、本実施形態の照明装置2Aは、アレイ光源21と、コリメータ光学系22と、アフォーカル光学系11と、ホモジナイザー光学系12と、偏光分離素子50Aを含む光学素子25Aと、位相差板26と、ピックアップ光学系27と、回転蛍光板30Cと、第1レンズアレイ120と、第2レンズアレイ130と、偏光変換素子140と、重畳レンズ150とを概略備えている。
円板40Aの材料としては、例えば、金属材料等を用いることができる。なお、円板40Aは、全体が金属から構成されている必要は無く、例えば、樹脂製の円板における青色光Bが入射する面に反射膜(例えば、Ag膜等)を形成したものであってもよい。
続いて、第2実施形態の変形例について説明する。本変形例と第2実施形態との違いは、蛍光体層の構造であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では第2実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図7(a)に示すように、本変形例の蛍光発光素子28は、蛍光体層32および光拡散部33と、これら蛍光体層32および光拡散部33を支持する基板34とを有している。蛍光発光素子28では、基板34とは反対側から励起光BLcが蛍光体層32に入射する。
本変形例において、励起光BLcは、基板34上に円形状のスポットBSを構成する。励起光BLcのスポットBS内には、蛍光体層32および光拡散部33が含まれる。
また、照明装置2Bをプロジェクターに適用することで、照明ムラが低減された明るく画像品質に優れた表示を行うことができる。
例えば、上記実施形態では、3つの光変調装置4R,4G,4Bを備えるプロジェクター1を例示したが、1つの光変調装置でカラー映像(画像)を表示するプロジェクターに適用することも可能である。さらに、光変調装置としては、液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイスなどを用いることもできる。
Claims (4)
- 励起光を射出する光源装置と、所定の回転軸の周りに回転可能な波長変換素子と、を備え、
前記励起光によって前記波長変換素子の上に形成されるスポットの中心を含む前記波長変換素子の断面において、前記波長変換素子は、第1の光学素子と、第2の光学素子と、前記第1の光学素子および前記第2の光学素子間に設けられた第3の光学素子と、を有し、
前記第1の光学素子、前記第2の光学素子および前記第3の光学素子は、前記回転軸の周りに同心円状に設けられており、
前記第3の光学素子は、前記スポットの中心に配置されており、
前記第1の光学素子から射出される光の色相は、前記第2の光学素子から射出される光の色相と同じであり、
前記第1の光学素子は、第1の蛍光体部からなり、
前記第2の光学素子は、第2の蛍光体部からなり、
前記第3の光学素子は、第3の蛍光体部と拡散部との積層体からなり、
前記断面において、前記第1の蛍光体部、前記第2の蛍光体部および前記第3の蛍光体部は、一体に設けられている
照明装置。 - 前記第1の蛍光体部および前記第2の蛍光体部は互いに同じ厚さであり、
前記第3の蛍光体部の厚さは、前記第1の蛍光体部および前記第2の蛍光体部の厚さよりも薄い
請求項1に記載の照明装置。 - 励起光を射出する光源装置と、波長変換素子と、を備え、
前記励起光によって前記波長変換素子の上に形成されるスポットの中心を含む前記波長変換素子の断面において、前記波長変換素子は、第1の光学素子と、第2の光学素子と、前記第1の光学素子および前記第2の光学素子間に設けられた第3の光学素子と、を有し、
前記第3の光学素子は、前記スポットの中心に配置されており、
平面視した状態において、前記第1の光学素子および前記第2の光学素子は、一体に設けられており、
前記第1の光学素子から射出される光の色相は、前記第2の光学素子から射出される光の色相と同じである
照明装置。 - 照明光を照射する照明装置と、
前記照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、
前記照明装置として、請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置を用いる
プロジェクター。
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