JP6551044B2 - Wavelength conversion element, lighting device and projector - Google Patents
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Description
本発明は、波長変換素子、照明装置およびプロジェクターに関するものである。 The present invention relates to a wavelength conversion element, a lighting device and a projector.
近年、プロジェクター用の照明装置として、半導体レーザーから射出した青色光を用いて生成した蛍光光と青色拡散光とを合成することで照明光を生成するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この照明装置では、青色拡散光を生成する拡散層と、蛍光光を生成する蛍光体層とが回転ホイールの一面に配置されている。拡散層からの青色拡散光及び蛍光体層からの蛍光光はピックアップレンズにそれぞれ入射する。
In recent years, as a lighting device for a projector, one that generates illumination light by combining fluorescent light generated using blue light emitted from a semiconductor laser and blue diffused light is known (for example, Patent Document 1) reference).
In this lighting device, a diffusion layer that generates blue diffused light and a phosphor layer that generates fluorescent light are disposed on one surface of a rotating wheel. Blue diffused light from the diffusion layer and fluorescent light from the phosphor layer are incident on the pickup lens, respectively.
ところで、上記照明装置において、拡散層の上面の高さと蛍光体層の上面の高さとが異なっている。拡散層の上面の高さは蛍光体層の上面の高さよりも高くなっているため、蛍光体層に対する距離が最適化されたピックアップレンズは拡散層に干渉するおそれがある。 By the way, in the said illuminating device, the height of the upper surface of a diffusion layer and the height of the upper surface of a fluorescent substance layer differ. Since the height of the top surface of the diffusion layer is higher than the height of the top surface of the phosphor layer, the pickup lens whose distance to the phosphor layer is optimized may interfere with the diffusion layer.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ピックアップレンズと拡散層との干渉を防止した、波長変換素子、照明装置およびプロジェクターを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a wavelength conversion element, an illumination device, and a projector in which interference between a pickup lens and a diffusion layer is prevented.
本発明の第1態様に従えば、回転軸の周りに回転可能な回転体を備えた波長変換素子であって、前記回転体は、第1の面を有する基板と、該第1の面の上部に設けられた第1光学素子と、第2光学素子と、を含み、前記第1光学素子は、前記回転軸を中心とする第1の円弧状領域を少なくとも含むとともに、光が射出される第2の面と、該第2の面と対向する第3の面と、を有し、前記第2光学素子は、前記回転軸を中心とする第2の円弧状領域を少なくとも含むとともに、光が射出される第4の面と、該第4の面と対向する第5の面と、を有し、前記第1光学素子の厚さは、前記第2光学素子の厚さよりも小さく、前記基板は、前記第1光学素子の前記第3の面側に設けられており、前記第2の面と前記第4の面とは、同じ側に面しており、前記第3の面を高さの基準としたとき、前記第2の面の高さと前記第4の面の高さとの差が、前記第1光学素子の厚さと前記第2光学素子の厚さとの差よりも小さく、前記回転軸と平行な方向から見たとき、前記基板は、前記第2光学素子の内側又は外側に取り付けられている波長変換素子が提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a wavelength conversion element including a rotator that is rotatable around a rotation axis, the rotator including a substrate having a first surface and the first surface. A first optical element provided on the upper part; and a second optical element. The first optical element includes at least a first arc-shaped region centered on the rotation axis and emits light. A second surface and a third surface facing the second surface, wherein the second optical element includes at least a second arc-shaped region centered on the rotation axis, and light And a fifth surface opposite to the fourth surface, and the thickness of the first optical element is smaller than the thickness of the second optical element, The substrate is provided on the third surface side of the first optical element, and the second surface and the fourth surface face the same side. When the third surface is used as a height reference, the difference between the height of the second surface and the height of the fourth surface is the thickness of the first optical element and the thickness of the second optical element. in most smaller than the difference, when viewed from the direction parallel to the rotation axis, wherein the substrate, the wavelength converting element is mounted inside or outside of the second optical element is provided.
第1態様に係る波長変換素子によれば、第1光学素子の第2の面(上面)と第2光学素子の第4の面(上面)との高さの差が低減される。よって、例えば、第2の面の上部にレンズ部材を配置した場合において、該レンズ部材と第2光学素子の第4の面との干渉を防止できる。 According to the wavelength conversion element of the first aspect, the difference in height between the second surface (upper surface) of the first optical element and the fourth surface (upper surface) of the second optical element is reduced. Therefore, for example, when the lens member is disposed on the upper side of the second surface, interference between the lens member and the fourth surface of the second optical element can be prevented.
上記第1態様においては、前記第2光学素子は、前記第1の面の上部に設けられており、前記第1の面の前記第1光学素子が設けられている領域の高さは、前記第1の面の前記第2光学素子が設けられている領域の高さよりも大きい構成としてもよい。
この構成によれば、簡便且つ確実に、第1光学素子の第2の面と第2光学素子の第4の面との高さの差を低減することができる。
In the first aspect, the second optical element is provided above the first surface, and the height of the region of the first surface where the first optical element is provided is It is good also as a structure larger than the height of the area | region in which the said 2nd optical element of the 1st surface is provided.
According to this configuration, the difference in height between the second surface of the first optical element and the fourth surface of the second optical element can be easily and reliably reduced.
上記第1態様においては、前記第2光学素子は、前記第1の面の上部に設けられており、前記第1光学素子と前記第1の面との間に、スペーサーが設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、簡便且つ確実に、第1光学素子の第2の面と第2光学素子の第4の面との高さの差を低減することができる。
In the first aspect, the second optical element is provided above the first surface, and a spacer is provided between the first optical element and the first surface. It may be
According to this configuration, the difference in height between the second surface of the first optical element and the fourth surface of the second optical element can be easily and reliably reduced.
上記第1態様においては、前記第2光学素子はリング状の形状を有し、前記回転軸と平行な方向から見たとき、前記第2光学素子は、前記基板の外側に設けられている構成としてもよい。
回転体を回転駆動させるための駆動装置が必要となる。回転体は、駆動装置に対する取付加工が容易であることが望ましい。本構成によれば、回転体の中央部に基板が配置されるので、回転体を回転させる駆動装置が基板に取り付けられる。基板であれば、駆動装置の取り付け加工が容易な材料を選択し易いため、回転体の製造が容易となる。
In the first aspect, the second optical element has a ring shape, and the second optical element is provided outside the substrate when viewed from a direction parallel to the rotation axis. It may be
A drive device is required to rotationally drive the rotating body. It is desirable that the rotating body be easy to attach to the drive device. According to this configuration, since the substrate is disposed at the center of the rotating body, the driving device that rotates the rotating body is attached to the substrate. If it is a board | substrate, since it is easy to select the material with which attachment processing of a drive device is easy, manufacture of a rotary body becomes easy.
上記第1態様においては、前記第1光学素子は、波長変換層を備え、前記第2光学素子は、拡散部材を備え、前記回転軸と平行な方向から見たとき、前記第1光学素子は前記第2光学素子の外側に設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、波長変換層の特定の領域に一回転あたりに照射される励起光のエネルギーを低減することができるため、波長変換層の温度が上昇し難くなる。
In the first aspect, the first optical element includes a wavelength conversion layer, the second optical element includes a diffusing member, and when viewed from a direction parallel to the rotation axis, the first optical element is It may be configured to be provided outside the second optical element.
According to this configuration, it is possible to reduce the energy of the excitation light irradiated per rotation to a specific region of the wavelength conversion layer, so that the temperature of the wavelength conversion layer is hardly increased.
上記第1態様においては、前記基板はリング状の形状を有し、前記回転軸と平行な方向から見たとき、前記基板は前記第2光学素子の外側に設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、リング形状の基板を有するので、回転体を軽量化することができる。
In the first aspect, the substrate may have a ring shape, and the substrate may be provided outside the second optical element when viewed from a direction parallel to the rotation axis.
According to this structure, since it has a ring-shaped board | substrate, a rotary body can be reduced in weight.
上記第1態様においては、前記基板を前記第2光学素子と接続するための接続部材をさらに備える構成としてもよい。
この構成によれば、第2光学素子を基板に確実に固定することができる。
In the first aspect, the semiconductor device may further include a connection member for connecting the substrate to the second optical element.
According to this configuration, the second optical element can be reliably fixed to the substrate.
上記第1態様においては、前記基板と前記第2光学素子とのうち少なくとも一方は、前記基板を前記第2光学素子と接続するための嵌合部を備える構成としてもよい。
この構成によれば、第2光学素子と基板とを簡便且つ確実に固定することができる。
In the first aspect, at least one of the substrate and the second optical element may include a fitting portion for connecting the substrate to the second optical element.
According to this configuration, the second optical element and the substrate can be simply and reliably fixed.
本発明の第2態様に従えば、光線束を射出する光源装置と、上記第1態様に係る波長変換素子と、前記回転体を前記回転軸の周りに回転させる駆動装置と、第1のピックアップレンズと、第2のピックアップレンズと、を備えた照明装置であって、前記第1の円弧状領域の半径は、前記第2の円弧状領域の半径とは異なり、前記光線束のうち一部の光は、前記第1光学素子に入射し、前記光線束のうち他の一部の光は、前記第2光学素子に入射し、前記第1光学素子から射出された光は、前記第1のピックアップレンズに入射し、前記第2光学素子から射出された光は、前記第2のピックアップレンズに入射する照明装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a light source device for emitting a light beam, a wavelength conversion element according to the first aspect, a drive device for rotating the rotating body around the rotation axis, and a first pickup A lighting device comprising a lens and a second pickup lens, wherein a radius of the first arc-shaped area is different from a radius of the second arc-shaped area, and a part of the light beam bundle Is incident on the first optical element, the other part of the light flux is incident on the second optical element, and the light emitted from the first optical element is the first optical element. The present invention provides an illumination device in which the light that is incident on the pickup lens and the light emitted from the second optical element is incident on the second pickup lens.
第2態様に係る照明装置は上記波長変換素子を備えるので、第1のピックアップレンズと第2光学素子との干渉を防止できる。 Since the illumination device according to the second aspect includes the above-described wavelength conversion element, interference between the first pickup lens and the second optical element can be prevented.
本発明の第3態様に従えば、光線束を射出する光源装置と、上記第1態様に係る波長変換素子と、前記回転体を前記回転軸の周りに回転させる駆動装置と、ピックアップレンズと、を備えた照明装置であって、前記回転体は、前記回転体の回転に伴って前記光線束が前記第1光学素子と前記第2光学素子とに時系列的に入射するように構成されており、前記第1光学素子から射出された光および前記第2光学素子から射出された光は、前記ピックアップレンズに入射する照明装置が提供される。 According to the third aspect of the present invention, a light source device that emits a light bundle, the wavelength conversion element according to the first aspect, a drive device that rotates the rotating body around the rotation axis, a pickup lens, The rotating body is configured such that the light flux is incident on the first optical element and the second optical element in time series as the rotating body rotates. An illumination device is provided in which light emitted from the first optical element and light emitted from the second optical element are incident on the pickup lens.
第3態様に係る照明装置は上記波長変換素子を備えるので、ピックアップレンズと第2光学素子との干渉を防止できる。 Since the illuminating device which concerns on a 3rd aspect is provided with the said wavelength conversion element, it can prevent interference with a pickup lens and a 2nd optical element.
本発明の第4態様に従えば、上記第2又は第3態様に係る照明装置と、前記照明装置からの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、を備えるプロジェクターが提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an illumination device according to the second or third aspect, a light modulation device for forming image light by modulating light from the illumination device according to image information, and And a projection optical system for projecting image light.
第4態様に係るプロジェクターは、上記照明装置を備えるので、干渉による動作不良の発生が防止される。 Since the projector according to the fourth aspect includes the illumination device, the occurrence of malfunction due to interference is prevented.
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 the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, the features that are the features may be enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratio of each component may be limited to the same as the actual Absent.
(第1実施形態)
<プロジェクター>
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。
First Embodiment
<Projector>
An example of a projector according to the present embodiment will be described. The projector of this embodiment is a projection type image display device that displays a color image on a screen (projected surface) SCR. The projector uses three liquid crystal light modulation devices corresponding to red, green, and blue light. The projector uses, as a light source of the illumination device, a semiconductor laser capable of obtaining light with high brightness and high output.
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。
FIG. 1 is a top view showing an optical system of a projector according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the
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は、照明光WLを色分離光学系3に向かって射出する。
The
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
このうち、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LG,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LG,LBを反射する。一方、第2のダイクロイックミラー7bは、その他の色光LG,LB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。
Among these, the first
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1のダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。一方、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー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を光変調装置4Bに導く。緑色光LGは、第2のダイクロイックミラー7bから光変調装置4Gに向けて反射される。
The first
第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路の、第2のダイクロイックミラー7bの下流に配置されている。第1のリレーレンズ9a及び第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
光変調装置4R,4G,4B各々は、液晶パネルからなり、各色光LR,LG,LBを通過させる間に、各色光LR,LG,LBを画像情報に応じて変調して、各色に対応した画像光を形成する。なお、各光変調装置4R,4G,4Bの入射側及び射出側各々には偏光板(図示せず)が配置されている。
Each of the
また、各光変調装置4R,4G,4Bの入射面側には、各光変調装置4R,4G,4B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,フィールドレンズ10G,フィールドレンズ10Bが配置されている。
In addition, on the incident surface side of each of the
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、各光変調装置4R,4G,4Bからの各色の画像光を合成し、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
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が表示される。
The projection
<照明装置>
次に、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、波長変換素子20と、モーターMと、アレイ光源11と、コリメーター光学系12と、アフォーカル光学系13と、第1の位相差板19aと、ホモジナイザー光学系14と、偏光分離素子15と、第1のピックアップレンズ16と、反射ミラー17と、第2のピックアップレンズ18と、第2の位相差板19bと、均一照明光学系23とを備えている。
なお、アレイ光源11は特許請求の範囲の「光源装置」に相当し、モーターMは特許請求の範囲の「駆動装置」に相当する。
<Lighting device>
Next, the
FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 2, the
The array
アレイ光源11は、複数の半導体レーザー11aからなる。具体的には、アレイ光源11の光軸ax1と直交する面内に複数の半導体レーザー11aがアレイ状に並ぶことによって構成されている。
The array
ここで、第1のピックアップレンズ16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、且つ互いに直交している。また、第2のピックアップレンズ18の光軸を光軸ax3とする。光軸ax1と光軸ax3とは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。
Here, the optical axis of the
光軸ax1上においては、アレイ光源11と、コリメーター光学系12と、アフォーカル光学系13と、第1の位相差板19aと、ホモジナイザー光学系14と、偏光分離素子15と、反射ミラー17とが、この順に並んで配置されている。
光軸ax2上においては、波長変換素子20と、第1のピックアップレンズ16と、偏光分離素子15と、均一照明光学系23とが、この順に並んで配置されている。
光軸ax3上においては、波長変換素子20と、第2のピックアップレンズ18と、反射ミラー17とが、この順に並んで配置されている。
On the optical axis ax1, the array
On the optical axis ax2, the
On the optical axis ax3, the
半導体レーザー11aは、励起光としてレーザー光からなる青色光(発光強度のピーク:約445nm)Bを射出する。各半導体レーザー11aから射出される青色光Bは直線偏光である。アレイ光源11から射出された青色光Bはコリメーター光学系12に入射する。
The
コリメーター光学系12は、アレイ光源11から射出された青色光Bを平行光に変換するものであり、各半導体レーザー11aに対応してアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ12aからなる。そして、このコリメーター光学系12を通過することにより平行光に変換された青色光Bは、アフォーカル光学系13に入射する。
The collimator
アフォーカル光学系13は、例えば、凸レンズ13aおよび凹レンズ13bを備える。アフォーカル光学系13は、アレイ光源11から射出された複数の青色光Bを含む光線束Kの径を小さくする。
The afocal
第1の位相差板19aは、例えば回転可能とされた1/2波長板である。各半導体レーザー11aから射出された青色光Bは直線偏光である。第1の位相差板19a(1/2波長板)の回転角度を適切に設定することにより、第1の位相差板19aを透過した光線束Kを、偏光分離素子15に対するS偏光成分とP偏光成分とを所定の比率で含む光とすることができる。第1の位相差板19aを通過した光線束Kは、ホモジナイザー光学系14に入射する。
The
ホモジナイザー光学系14は、例えば、第1レンズアレイ14aおよび第2レンズアレイ14bを備える。
ホモジナイザー光学系14は、第1レンズアレイ14aの複数の小レンズ各々から射出された複数の小光束を、第1のピックアップレンズ16又は第2のピックアップレンズ18と協同して、波長変換素子20の所定領域(後述)上で互いに重畳させる。これにより、波長変換素子20上に照射される青色光Bの光強度分布を均一な状態(いわゆるトップハット分布)とする。
The homogenizer
The homogenizer
ホモジナイザー光学系14からの光線束Kは、波長選択性を有する偏光分離素子15に入射する。
偏光分離素子15は、光線束Kを、偏光分離素子15に対するS偏光成分とP偏光成分とに分離する偏光分離機能を有している。具体的に、偏光分離素子15は、光線束KのうちのS偏光成分の光線BLsを反射させ、光線束KのうちのP偏光成分の光線BLpを透過させる。また、偏光分離素子15は光線束Kとは波長帯が異なる、後述する蛍光光Yを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
The light beam K from the homogenizer
The
S偏光成分である光線BLsは、偏光分離素子15で反射して第1のピックアップレンズ16に入射する。第1のピックアップレンズ16は、光線BLsを波長変換素子20の後述する蛍光体層31に向けて集光させる機能と、蛍光体層31から射出された蛍光光Yをピックアップする機能とを有する。第1のピックアップレンズ16としては、例えば、アクロマートレンズを用いるのが好ましい。
The light beam BLs, which is the S-polarized component, is reflected by the
なお、第1のピックアップレンズ16は、蛍光体層31に近接して配置されている。第1のピックアップレンズ16と蛍光体層31との距離は、第1のピックアップレンズ16の蛍光光Yの波長に対する焦点距離に応じて設定される。
Note that the
一方、P偏光成分である光線BLpは、偏光分離素子15を透過した後、反射ミラー17で反射し、第2の位相差板19bに入射する。
On the other hand, the light ray BLp, which is a P-polarization component, passes through the
第2の位相差板19bは1/4波長板から構成される。光線BLpは、第2の位相差板19bを透過することによって円偏光の光線BLcに変換される。第2の位相差板19bを透過した光線BLcは、第2のピックアップレンズ18に入射する。
The
第2のピックアップレンズ18は、光線BLcを波長変換素子20の後述する拡散部材32に向けて集光させる機能と、拡散部材32から射出された拡散光からなる光線BLc’をピックアップする機能とを有する。
The
第2のピックアップレンズ18は、拡散部材32に近接して配置されている。第2のピックアップレンズ18と拡散部材32との距離は、第2のピックアップレンズ18の拡散光の波長に対する焦点距離に応じて設定される。
The
波長変換素子20は、回転軸Oの周りに回転可能な回転体20Aを備える。回転体20Aは、例えば、金属材料から構成された回転基板50と、蛍光体層31と、拡散部材32とを含む。
The
図3(b)に示したように、蛍光体層31は回転基板50の上面50aに設けられている。本実施形態において、蛍光体層31は、例えば、YAG系蛍光体である(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceを含有する層からなる。蛍光体層31は、後述する励起光としての青色光BLsによって励起されることで、該青色光BLsを黄色の蛍光光Yに変換する。蛍光体層31の厚さは、例えば、数百μmである。
As shown in FIG. 3 (b), the
本実施形態において、拡散部材32は回転基板50の上面50aに設けられている。
拡散部材32は、光線BLcを拡散反射させる。拡散部材32としては、該拡散部材32に入射した光をランバート反射させるものを用いることが好ましい。
拡散部材32は、例えば、透明樹脂等の光透過材料からなる基材33と、該基材33内に分散され、光拡散性を有する複数の拡散粒子34とを含む。拡散部材32の厚さは、例えば、0.5mmである。
In the present embodiment, the
The
The
図3(a)は回転体20Aの正面図であり、図3(b)は図3(a)のA1−A1矢視による断面図である。
図3(a)に示すように、蛍光体層31及び拡散部材32は、回転軸Oの周りに同心円状に設けられており、蛍光体層31は、拡散部材32よりも外側に設けられている。蛍光体層31及び拡散部材32はそれぞれ、リング状の形状を有する。
3A is a front view of the
As shown in FIG. 3A, the
青色光BLsが回転体20Aへ入射する領域を光入射領域31Aとする。回転体20Aは回転軸Oの周りに回転するため、光入射領域31Aは回転体20Aの上を、回転軸Oを中心として弧を描くように移動する。蛍光体層31は、光入射領域31Aが移動する領域を含むように設けられている。すなわち、蛍光体層31は、光入射領域31Aの軌跡に対応した第1の円弧状領域を少なくとも含む。
A region where the blue light BLs is incident on the
光線BLcが回転体20Aへ入射する領域を光入射領域32Aとする。光入射領域32Aは回転体20Aの上を、回転軸Oを中心として弧を描くように移動する。拡散部材32は、光入射領域32Aが移動する領域を含むように設けられている。すなわち、拡散部材32は、光入射領域32Aの軌跡に対応した第2の円弧状領域を少なくとも含む。
A region where the light beam BLc enters the
第1の円弧状領域の半径R1(回転軸Oと第1の円弧状領域の外径との距離)は第2の円弧状領域の半径R2(回転軸Oと第2の円弧状領域の外径との距離)よりも大きい。 The radius R1 of the first arc-shaped area (the distance between the rotation axis O and the outer diameter of the first arc-shaped area) is the radius R2 of the second arc-shaped area (the rotation axis O and the outside of the second arc-shaped area) Larger than the distance to the diameter).
図3(b)に示すように、蛍光体層31は、蛍光光Yを射出する上面31aと、上面31aと対向する下面31bとを有する。拡散部材32は、拡散した光を射出する上面32aと、上面32aと対向する下面32bとを有する。蛍光体層31の上面31aと拡散部材32の上面32aとは、同じ側に面している。
なお、上面31aおよび下面31bは、それぞれ特許請求の範囲の「第2の面」および「第3の面」に相当し、上面32aおよび下面32bは、それぞれ特許請求の範囲の「第4の面」および「第5の面」に相当する。
As shown in FIG. 3B, the
The
一般的に、拡散部材の厚さは蛍光体層の厚さよりも厚い。本実施形態においても、上述のように、蛍光体層31の厚さH1(数百μm)は、拡散部材32の厚さH2(0.5mm)よりも小さい。つまり、拡散部材32の厚さH2は、蛍光体層31の厚さH1よりも厚い。
Generally, the thickness of the diffusion member is thicker than the thickness of the phosphor layer. Also in the present embodiment, as described above, the thickness H1 (several hundred μm) of the
ところで、第1のピックアップレンズ16は、蛍光体層31の上面31aに近接して配置される。
仮に、拡散部材32の上面32aが蛍光体層31の上面31aに対し、厚さH2とH1との差だけ上方に位置したとする。蛍光体層31及び拡散部材32は、回転軸Oの周りに同心円状に設けられているため、第1のピックアップレンズ16の下方端部が拡散部材32の上面32aと干渉するおそれがある。
The
Suppose that the
本実施形態では、回転基板50の上面50aに凹部51を設けている。上面50aのうち凹部51の外側の領域50a1に蛍光体層31が設けられ、上面50aのうち凹部51の内側の領域50a2に拡散部材32が設けられている。
In the present embodiment, the
この構成に基づき、蛍光体層31の下面31bを高さの基準としたとき、蛍光体層31の上面31aの高さと拡散部材32の上面32aの高さとの差Hが、蛍光体層31の厚さH1と拡散部材32の厚さH2との差よりも小さくなるように、拡散部材32の下面32bの高さを設定している。つまり、拡散部材32の下面32bは、蛍光体層31の下面31bに対して下方に位置する。これにより、第1のピックアップレンズ16と拡散部材32の上面32aとの干渉が防止される。
Based on this configuration, the difference H between the height of the
また、本実施形態では、回転体20Aが回転するため、蛍光体層31における光入射領域31Aの位置を経時的に変化させることができる。同様に、拡散部材32における光入射領域32Aの位置を経時的に変化させることもできる。そのため、蛍光体層31及び拡散部材32は、光が常に同じ位置に入射することに起因した破損が防止される。
In the present embodiment, since the
本実施形態において、蛍光体層31は拡散部材32よりも外側に位置している。そのため、蛍光体層31が拡散部材32よりも内側に位置している場合と比較して、蛍光体層31の特定の領域に一回転あたりに照射される光線BLsのエネルギーを低減することができる。これにより、波長変換層の温度上昇が低減される。
In the present embodiment, the
図2に戻り、蛍光体層31から射出された蛍光光Yは、第1のピックアップレンズ16及び偏光分離素子15を透過する。
Returning to FIG. 2, the fluorescent light Y emitted from the
一方、拡散部材32によって反射された拡散光からなる光線BLc’は、第2のピックアップレンズ18を介して再び第2の位相差板19bを透過する。これにより、円偏光の光線BLc’は、S偏光の拡散青色光BLs’となる。拡散青色光BLs’は、反射ミラー17で反射し、偏光分離素子15に入射する。拡散青色光BLs’は偏光分離素子15によって反射される。このように拡散青色光BLs’と蛍光光Yとが合成され、白色の照明光WLが生成される。
On the other hand, the light beam BLc ′ composed of the diffused light reflected by the diffusing
照明光WLは均一照明光学系23に入射する。均一照明光学系23は、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141とを含む。
The illumination light WL is incident on the uniform illumination
第1レンズアレイ120は、照明光WLを複数の部分光束に分割するための複数の第1小レンズ120aを有する。複数の第1小レンズ120aは、光軸ax3と直交する面内にマトリクス状に配列されている。
The
第2レンズアレイ130は、第1レンズアレイ120の複数の第1小レンズ120aに対応する複数の第2小レンズ130aを有する。複数の第2小レンズ130aは光軸ax3に直交する面内にマトリクス状に配列されている。第2レンズアレイ130は、重畳レンズ141とともに、第1レンズアレイ120の各第1小レンズ120aの像を光変調装置4R,4G,4B各々の画像形成領域近傍に結像させる。
The
偏光変換素子140は、第1レンズアレイ120により分割された各部分光束を、直線偏光に変換する。
The
重畳レンズ141は、偏光変換素子140からの各部分光束を集光して光変調装置4R,4G,4B各々の画像形成領域近傍に重畳させる。
The superimposing
以上述べたように、本実施形態の波長変換素子20によれば、蛍光体層31の上面31aと拡散部材32の上面32aとの高さの差を低減することができる。よって、蛍光体層31の上面31a上に配置される第1のピックアップレンズ16と拡散部材32の上面32aとの干渉を防止できる。また、波長変換素子20は、回転基板50上に蛍光体層31及び拡散部材32が配置されているため、蛍光体層31及び拡散部材32がそれぞれ異なる回転基板に設けられている場合と比較して、波長変換素子20を小型化できる。
また、本実施形態の照明装置2は上記波長変換素子20を備えるので、第1のピックアップレンズ16と拡散部材32との干渉が防止され、かつ照明装置2の小型化が容易である。
したがって、このような照明装置2を適用したプロジェクター1は、小型、且つ、干渉による動作不良の発生が防止された信頼性の高いものとなる。
As described above, according to the
Moreover, since the illuminating
Therefore, the
(第1実施形態の第1変形例)
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、波長変換素子の構造であり、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。
First Modified Example of First Embodiment
Subsequently, a first modified example of the first embodiment will be described. The difference between this modification and the first embodiment is the structure of the wavelength conversion element, and the other configurations are common. Therefore, below, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図4(a)は第1変形例の波長変換素子40の正面図であり、図4(b)は図4(a)のB1−B1矢視による断面図である。
図4(a)に示すように、蛍光体層31及び拡散部材32は、回転軸Oの周りに同心円状に設けられており、蛍光体層31は、拡散部材32よりも内側に設けられている。蛍光体層31及び拡散部材32はそれぞれ、リング状の形状を有する。
FIG. 4A is a front view of the
As shown in FIG. 4A, the
本実施形態では、回転基板150の上面150aの外周縁に凹部149が設けられている。上面150aのうち凹部149の外側の領域150a1に蛍光体層31が設けられ、上面150aのうち凹部149の内側の領域150a2に拡散部材32が設けられている。
In the present embodiment, a
本変形例においても、拡散部材32の下面32bを蛍光体層31の下面31bに対して下方に位置させることができるので、第1のピックアップレンズ16(図2参照)と拡散部材32の上面32aとの干渉を防止できる。
Also in this modification, the
(第1実施形態の第2変形例)
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、波長変換素子の構造であり、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。
Second Modified Example of First Embodiment
Subsequently, a second modified example of the first embodiment will be described. The difference between this modification and the first embodiment is the structure of the wavelength conversion element, and the other configurations are common. Therefore, below, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図5(a)は本変形例の波長変換素子41の正面図であり、図5(b)は図5(a)のC1−C1矢視による断面図である。
図5(a)に示すように、回転軸Oと平行な方向から見たとき、蛍光体層31はリング状の形状を有している。図5(a),(b)に示すように、波長変換素子41(回転体41A)はリング状の回転基板151を有している。蛍光体層31は、回転基板151の上面151aに設けられている。回転基板151の中央には、円形の貫通孔155が形成されている。
Fig.5 (a) is a front view of the
As shown in FIG. 5A, when viewed from a direction parallel to the rotation axis O, the
本変形例において、拡散部材132は円板形状を有しており、回転基板151の貫通孔155に取り付けられている。拡散部材132は、例えば、側面133が貫通孔155に接着固定されている。本変形例においては、モーターMが拡散部材132に取り付けられている。
In this modification, the diffusing
本変形例においても、蛍光体層31の下面31bを高さの基準としたとき、蛍光体層31の上面31aの高さと拡散部材132の上面132aの高さとの差が、蛍光体層31の厚さと拡散部材132の厚さとの差よりも小さくなるように、拡散部材132の下面132bの高さを設定している。拡散部材132と貫通孔155との固定位置の高さを調整することで、拡散部材132の下面132bの高さを調整することができる。
Also in this modification, when the
本変形例においても、拡散部材132の下面132bを蛍光体層31の下面31bに対して下方に位置させることができるので、第1のピックアップレンズ16(図2参照)と拡散部材132の上面132aとの干渉を防止できる。
また、本変形例の構成によれば、回転基板151がリング状であるため、回転体41Aを軽量化することができる。
Also in this modification, the
Further, according to the configuration of the present modification, the rotating
なお、回転体41Aは回転することから、拡散部材132及び貫通孔155は互いが強固に固定されるのが望ましい。拡散部材132及び貫通孔155を強固に固定するには、図6に示す構造が例示できる。
In addition, since the
例えば、図6(a)に示す形態において、貫通孔155の内壁面155aが下方に向かって孔の内径を狭めるテーパー面となっている。また、拡散部材132は、側面133が内壁面155aのテーパー形状に対応したテーパー形状となっている。
この構成によれば、側面133が貫通孔155と嵌合することで拡散部材132および回転基板151は互いが強固に固定される。すなわち、貫通孔155の内壁面155aと拡散部材132の側面133とは、特許請求の範囲の「嵌合部」に相当する。
For example, in the form shown in FIG. 6A, the
According to this configuration, the diffusing
あるいは、図6(b)に示す形態において、貫通孔155は、第1の孔部152と第2の孔部153とを含んでいる。第1の孔部152は、第2の孔部153よりも内径が大きい。また、拡散部材132の側面133は、第1の部分133aと第2の部分133bとを含む。第1の部分133aの外径は、第2の部分133bの外径よりも大きい。
具体的に、第1の部分133aは、第1の孔部152の内径に対応した外径を有している。第2の部分133bは、第2の孔部153の内径に対応した外径を有している。
Alternatively, in the form shown in FIG. 6B, the through
Specifically, the
この構成によれば、拡散部材132の側面133及び貫通孔155が互いに嵌合することで、拡散部材132および回転基板151が互いに強固に固定される。貫通孔155の第1の孔部152及び第2の孔部153と、拡散部材132の第1の部分133a及び第2の部分133bとは、特許請求の範囲の「嵌合部」に相当する。
According to this configuration, the
なお、図5に示した構成において、貫通孔155と拡散部材132の側面133とを接着固定する場合において、各々の部材の部品公差により隙間が生じることがあり得る。その場合、接着固定が困難となるおそれがある。これに対し、図7に示すように、回転基板151の下面151b側に拡散部材132を保持する接続部材154を設けるようにしてもよい。
In the configuration shown in FIG. 5, when the through
図7(a)は接続部材154を備えた回転基板151の正面図であり、図7(b)は図7(a)のD1−D1矢視による断面図である。なお、図7(b)においてモーターMの図示を省略している。
図7(a),(b)に示すように、接続部材154は、回転基板151の下面150bから貫通孔155の内壁面155aに沿って下方に延びる第1延出部材154aと、第1延出部材154aから回転軸O側に向かって延びる第2延出部材154bとを含む。
FIG. 7A is a front view of the
As shown in FIGS. 7A and 7B, the
第1延出部材154aは拡散部材132の側面133を保持する。第2延出部材154bは拡散部材132の下面134を保持する。接続部材154は、拡散部材132の側面133および下面132bを保持する。この構成によれば、部品公差により貫通孔155と拡散部材132の側面133との間に隙間が生じる場合でも、接続部材154により拡散部材132および回転基板151を互いに強固に固定することができる。
The
(第1実施形態の第3変形例)
続いて、第1実施形態の第3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、波長変換素子の構造であり、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。
Third Modified Example of First Embodiment
Subsequently, a third modification of the first embodiment will be described. The difference between this modification and the first embodiment is the structure of the wavelength conversion element, and the other configurations are common. Therefore, in the following, the same reference numerals are given to the same configuration as that of the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
図8(a)は本変形例の波長変換素子42の正面図であり、図8(b)は図8(a)のE1−E1矢視による断面図である。
図8(a)に示すように、回転軸Oと平行な方向から見たとき、波長変換素子42(回転体42A)はリング状の拡散部材232を有している。拡散部材232の中央には、円形の貫通孔233が形成されている。
FIG. 8A is a front view of the
As shown in FIG. 8A, when viewed from a direction parallel to the rotation axis O, the wavelength conversion element 42 (rotating
本変形例において、円板状の回転基板50は、拡散部材232の貫通孔233に取り付けられている。回転基板50の側面50bが貫通孔233に接着固定されている。本変形例においては、モーターMが回転基板50の下面50cに取り付けられている。
図8(b)に示すように、蛍光体層31は、回転基板50の上面50aに配置されている。蛍光体層31及び拡散部材232は、回転軸Oの周りに同心円状に設けられており、蛍光体層31は、拡散部材232よりも内側に設けられている。
蛍光体層31及び拡散部材232はそれぞれ、リング状の形状を有する。
In the present modification, the disk-shaped
As shown in FIG. 8 (b), the
The
本変形例においても、蛍光体層31の下面31bを高さの基準としたとき、蛍光体層31の上面31aの高さと拡散部材232の上面232aの高さとの差が、蛍光体層31の厚さと拡散部材232の厚さとの差よりも小さくなるように、拡散部材232の下面232bの高さを設定している。回転基板50と貫通孔233との固定位置の高さを調整することで、拡散部材232の下面232bの高さを調整することができる。
Also in this modification, when the
本変形例においても、拡散部材232の下面232bを蛍光体層31の下面31bに対して下方に位置させることができるので、第1のピックアップレンズ16(図2参照)と拡散部材232の上面232aとの干渉を防止できる。
また、本変形例の構成によれば、回転基板50を介してモーターMと回転体42Aとを固定することができる。回転基板50であれば、モーターMの取り付け加工が容易な材料を選択し易い。そのため、本変形例によれば、回転体42Aの製造が容易となる。
Also in this modification, the
Further, according to the configuration of this modification, the motor M and the
(第1実施形態の第4変形例)
続いて、第1実施形態の第4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、波長変換素子の構造であり、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。
(Fourth modification of the first embodiment)
Subsequently, a fourth modified example of the first embodiment will be described. The difference between this modification and the first embodiment is the structure of the wavelength conversion element, and the other configurations are common. Therefore, below, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図9は本変形例の波長変換素子43の断面図である。
図9に示すように、波長変換素子44は、回転軸Oの周りに回転可能な回転体44Aを備える。本変形例における回転体44Aは、回転基板52と、蛍光体層31と、拡散部材32と、スペーサーSPとを含む。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the wavelength conversion element 43 of this modification.
As shown in FIG. 9, the
本変形例において、回転基板52は、上面52aと下面52bとが平行な板から構成されている。拡散部材32は、回転基板52の上面52aに直接配置されている。スペーサーSPは、蛍光体層31と上面52aとの間に設けられている。
In the present modification, the
本変形例では、蛍光体層31の下面31bを高さの基準としたとき、蛍光体層31の上面31aの高さと拡散部材32の上面32aの高さとの差が、蛍光体層31の厚さと拡散部材32の厚さとの差よりも小さくなるように、拡散部材32の下面32bの高さを設定している。具体的に、スペーサーSPにより、拡散部材32の下面32bが蛍光体層31の下面31bに対して下方に位置している。
In the present modification, when the
本変形例によれば、スペーサーSPを用いることで、簡便且つ確実に、蛍光体層31の上面31aの高さを拡散部材32の上面32aの高さに近づけることができるので、第1のピックアップレンズ16(図2参照)と拡散部材32の上面32aとの干渉を防止できる。
According to the present modification, by using the spacer SP, the height of the
なお、スペーサーSPに代えて、回転基板52を板金加工することで蛍光体層31の上面31aの高さと拡散部材32の上面32aの高さとの差を調整しても良い。
The difference between the height of the
例えば、図10(a)に示す回転基板52は、板金加工(例えば、絞り加工)により、外周縁部に対して中央部が下方に折り曲げられている。
For example, the central portion of the
具体的に、拡散部材32の支持領域である第2領域52a2が、上面52aのうち蛍光体層31の支持領域である第1領域52a1よりも下方に押し下げられている。これにより、第1領域52a1が第2領域52a2よりも高くなっている。
Specifically, the second region 52a2 that is the support region of the diffusing
また、図10(b)に示す回転基板52は、板金加工(例えば、絞り加工)により、外周縁部に対して中央部が上方に折り曲げられている。
The central portion of the rotating
具体的に、上面52aのうち蛍光体層31の支持領域である第1領域52a1が、拡散部材32の支持領域である第2領域52a2よりも上方に押し上げられている。これにより、第1領域52a1が第2領域52a2よりも高くなっている。
Specifically, the first area 52a1 which is a support area of the
上記図10(a),(b)に示した構成においても、蛍光体層31の上面31aの高さを拡散部材32の上面32aの高さに近づけることができるので、第1のピックアップレンズ16(図2参照)と拡散部材32の上面32aとの干渉を防止できる。
Also in the configuration shown in FIGS. 10A and 10B, the height of the
(第2実施形態)
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実施形態の照明装置は反射型の波長変換素子20を備える場合を例に挙げたが、本実施形態の照明装置は透過型の波長変換素子を備える点が異なる。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。
Second Embodiment
Next, the lighting device according to the second embodiment will be described. Although the illuminating device of 1st Embodiment mentioned the case where the reflection type
図11は本実施形態の照明装置2Aの概略構成を示す図である。
図11に示すように、照明装置2Aは、波長変換素子60と、モーターMと、アレイ光源11と、コリメーター光学系12と、アフォーカル光学系13と、第1の位相差板19aと、ホモジナイザー光学系14と、第1偏光分離素子61と、第1の集光レンズ62と、反射ミラー63と、第2の集光レンズ64と、第1のピックアップレンズ16と、反射ミラー67と、第2のピックアップレンズ18と、光合成素子69と、均一照明光学系23とを備えている。
FIG. 11 is a view showing a schematic configuration of a
As shown in FIG. 11, the
ここで、アレイ光源11の光軸を光軸ax1とし、第1のピックアップレンズ16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、且つ互いに直交している。また、第2のピックアップレンズ18の光軸を光軸ax3とする。光軸ax1と光軸ax3とは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。
Here, the optical axis of the array
光軸ax1上においては、アレイ光源11と、第1偏光分離素子61と、反射ミラー63とが、この順に並んで配置されている。
光軸ax2上においては、第1偏光分離素子61と、第1の集光レンズ62と、波長変換素子60と、第1のピックアップレンズ16と、反射ミラー67とが、この順に並んで配置されている。
光軸ax3上においては、反射ミラー63と、第2の集光レンズ64と、波長変換素子60と、第2のピックアップレンズ18と、光合成素子69と、均一照明光学系23とが、この順に並んで配置されている。
On the optical axis ax1, the array
On the optical axis ax2, the first
On the optical axis ax3, the reflecting mirror 63, the
ホモジナイザー光学系14からの光線束Kは第1偏光分離素子61に入射する。
第1偏光分離素子61は、光線束Kを、該第1偏光分離素子61に対するS偏光成分とP偏光成分とに分離する偏光分離機能を有している。
The light beam K from the homogenizer
The first
S偏光成分である光線BLsは、第1偏光分離素子61で反射して第1の集光レンズ62に入射する。第1の集光レンズ62は、光線BLsを波長変換素子20の後述する蛍光体層31に向けて集光させる。
The light beam BLs that is the S-polarized component is reflected by the first
一方、P偏光成分である光線BLpは、第1偏光分離素子61を透過し、反射ミラー63で反射されることで第2の集光レンズ64に入射する。第2の集光レンズ64は、光線BLpを波長変換素子60の後述する拡散部材32に向けて集光させる。
On the other hand, the light beam BLp, which is a P-polarized component, passes through the first
本実施形態の波長変換素子60は、回転軸Oの周りに回転可能な回転体60Aを備える。回転体60Aは、回転基板50Aと、蛍光体層31と、拡散部材32とを含む。本実施形態において、回転基板50Aは、光線BLsおよび光線BLpを透過させる材料からなる。回転基板50Aの材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。
The
なお、本実施形態の回転体60Aと上記実施形態の回転体20Aとの違いは、回転基板50Aを構成する材料が光透過性を有する材料である点のみである。
本実施形態の回転基板50Aは凹部51を有している。そのため、蛍光体層31の下面31bを高さの基準としたとき、蛍光体層31の上面31aの高さと拡散部材32の上面32aの高さとの差が、蛍光体層31の厚さと拡散部材32の厚さとの差よりも小さい。これにより、第1のピックアップレンズ16と拡散部材32の上面32aとの干渉を防止することができる。
The only difference between the
The
本実施形態において、蛍光体層31から射出された蛍光光Yは、第1のピックアップレンズ16を介して反射ミラー67に入射する。蛍光光Yは反射ミラー67で反射されることで光合成素子69に入射する。
In the present embodiment, the fluorescent light Y emitted from the
一方、拡散部材32によって拡散された光線BLpは拡散青色光BLp’として、第2のピックアップレンズ18を介して光合成素子69に入射する。
On the other hand, the light beam BLp diffused by the
光合成素子69は、例えば、ダイクロイックミラーから構成される。光合成素子69は、拡散青色光BLp’を透過させるとともに蛍光光Yを反射することで、拡散青色光BLp’及び蛍光光Yを合成して白色の照明光WLを生成する。照明光WLは均一照明光学系23に入射する。
The
本実施形態の照明装置2Aは上記波長変換素子60を備えるので、第1のピックアップレンズ16と拡散部材32との干渉が防止され、かつ照明装置2の小型化が容易である。
したがって、このような照明装置2Aを適用したプロジェクター1は、小型、且つ、干渉による動作不良の発生が防止された信頼性の高いものとなる。
Since the illuminating
Therefore, the
なお、本実施形態の照明装置2Aにおいて、上記実施形態の変形例に係る構成を相互に矛盾しないように適宜組み合わせても良い。
In the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係るプロジェクターについて説明する。第1実施形態のプロジェクターは3つの液晶パネルを用いる方式の場合を例に挙げたが、本実施形態のプロジェクターは1つのデジタルマイクロミラーデバイス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。
Third Embodiment
Next, a projector according to a third embodiment will be described. The projector according to the first embodiment is exemplified by the method using three liquid crystal panels, but the projector according to the present embodiment is different in that one digital micromirror device is used. In the following description, the same reference numerals are given to the same configurations and members as in the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
図12は、本実施形態に係るプロジェクター1Aの光学系を示す上面図である。
図12に示すように、プロジェクター1Aは、照明装置2Bと、照明装置2Bからの光が入射する重畳光学系26と、重畳光学系26によって重畳された照明光Lを画像信号に応じて変調する光変調装置27と、光変調装置27からの画像光GをスクリーンSCRに向かって投射する投射光学系6と、を備えている。本実施形態では、光変調装置27としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いた。
FIG. 12 is a top view showing an optical system of the
As shown in FIG. 12, the
照明装置2Bは、光源装置29と、波長変換素子70と、モーターMと、集光レンズ76と、ピックアップレンズ77とを備えている。
光源装置29は、第2実施形態の照明装置2Aの構成要素である、アレイ光源11と、コリメーター光学系12と、アフォーカル光学系13と、ホモジナイザー光学系14とを備えている。光源装置29は、複数の光線を含む光線束Kを射出する。
The
The
集光レンズ76は、光源装置29からの光線束Kを波長変換素子70に向けて集光させる。ピックアップレンズ77は、波長変換素子70から射出された光をピックアップする。
The condensing
波長変換素子70は、回転軸Oの周りに回転可能な回転体70Aを備える。
The
図13(a)は回転体70Aの正面図であり、図13(b)は図3(a)のF1−F1矢視による断面図である。
図13(a)に示すように、回転体70Aは、回転基板71、第1の蛍光体層31G、第2の蛍光体層31R及び拡散部材32を含む。以下の説明では、第1の蛍光体層31Gと第2の蛍光体層31Rとをまとめて蛍光体層31と称する場合がある。回転基板71は、回転軸Oと平行な方向から見たとき、円板状の形状を有する。
Fig.13 (a) is a front view of 70 A of rotary bodies, FIG.13 (b) is sectional drawing by F1-F1 arrow of Fig.3 (a).
As shown in FIG. 13A, the
第1の蛍光体層31G、第2の蛍光体層31R及び拡散部材32各々は、円弧状の形状を持っており、この順に回転基板71の周方向に沿って配置されている。光線束Kが回転体70Aへ入射する領域を光入射領域33Aとする。回転体70Aは回転軸Oの周りに回転するため、光入射領域33Aは回転体70Aの上を、回転軸Oを中心として弧を描くように移動する。第1の蛍光体層31G、第2の蛍光体層31R及び拡散部材32各々は、光入射領域33Aが移動する領域の一部を含むように設けられている。すなわち、第1の蛍光体層31Gは、光入射領域33Aの軌跡に対応した第1の円弧状領域を含む。また、拡散部材32は、光入射領域33Aの軌跡に対応した、第1の円弧状領域とは異なる第2の円弧状領域を含む。なお、本実施形態においては、第1の蛍光体層31Gと第2の蛍光体層31Rとは同じ厚さであるとする。
Each of the
このような構成に基づき、該回転体70Aの回転に伴って、光源装置29からの光線束Kが第1の蛍光体層31G、第2の蛍光体層31R及び拡散部材32に時系列的に入射する。
Based on such a configuration, as the
第1の蛍光体層31Gは、光線束Kを緑色の蛍光(緑色光LG)に変換する。第2の蛍光体層31Rは、光線束Kを赤色の蛍光(赤色光LR)に変換する。なお、拡散部材32は、光線束Kを青色の拡散反射光からなる青色光LBとして射出する。
The
回転体70Aから射出される光は、ピックアップレンズ77を介して照明光Lとして照明装置2Bから射出される。本実施形態において、照明光Lは赤色光LR、緑色光LG及び青色光LBを含んでいる。すなわち、照明光Lは回転体70Aの回転に伴って時系列的に色が変化する。
The light emitted from the rotating
重畳光学系26は、重畳レンズ26aとフィールドレンズ26bとの2枚のレンズから構成されている。そして、重畳光学系26は、その光軸が照明光Lの中心を通るように配置されている。重畳光学系26は、照明装置2Bからの照明光Lを重畳させて光変調装置27に入射させる。
The superimposing
ところで、本実施形態においても、拡散部材32は蛍光体層31よりも厚い。また、ピックアップレンズ72と蛍光体層31との距離は、ピックアップレンズ72の蛍光光Yの波長に対する焦点距離に応じて設定されている。そのため、回転体70Aが回転すると、ピックアップレンズ72の下方端部が拡散部材32と干渉するおそれがある。
By the way, also in this embodiment, the diffusing
これに対し、回転基板71の上面71aに凹部75を設けている。上面71aのうち凹部75の外側の領域71a1に蛍光体層31が設けられ、上面71aのうち凹部75の内側の領域71a2に拡散部材32が設けられている。
On the other hand, a
この構成に基づき、第1の蛍光体層31Gの下面31Gbを高さの基準としたとき、蛍光体層31の上面31aの高さと拡散部材32の上面32aの高さとの差が、蛍光体層31の厚さと拡散部材32の厚さとの差よりも小さくなるように、拡散部材32の下面32bの高さを設定している。
Based on this configuration, when the lower surface 31Gb of the
これにより、蛍光体層31の上面31aの高さを拡散部材32の上面32aの高さに近づけることができるので、ピックアップレンズ72と拡散部材32の上面32aとの干渉を防止することができる。
Thus, the height of the
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, It is possible to add a various change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
また、上記実施形態では、第1の光学素子が蛍光体層からなり、第2の光学素子が拡散部材からなる場合を例示したが、第1の光学素子及び第2の光学素子のいずれもが蛍光体層であっても良い。例えば、第1の光学素子が赤色の蛍光を生成する蛍光体層であり、第2の光学素子が緑色の蛍光を生成する蛍光体層であってもよい。 In the above embodiment, the first optical element is formed of a phosphor layer and the second optical element is formed of a diffusion member. However, both of the first optical element and the second optical element are formed. It may be a phosphor layer. For example, the first optical element may be a phosphor layer that generates red fluorescence, and the second optical element may be a phosphor layer that generates green fluorescence.
また、上記実施形態では本発明による照明装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。 Moreover, although the example which mounted the illuminating device by this invention in the projector was shown in the said embodiment, it is not restricted to this. The lighting device according to the present invention can also be applied to lighting fixtures, automobile headlights, and the like.
1…,1A…プロジェクター、2,2A,2B…照明装置、4B,4G,4R…光変調装置、6,28…投射光学系、11…アレイ光源、20,40,41,42,43,44,60,70…波長変換素子、20A,41A,42A,44A,60A,70A…回転体、22…光合成素子、27…光変調装置、31,131…蛍光体層、31A…光入射領域(第1の円弧状領域)、31a,131a…上面(第2の面)、31b,131b…下面(第3の面)、32,132,232…拡散部材、32A…光入射領域(第2の円弧状領域)、32a,132a…上面(第4の面)、32b,132b…下面(第5の面)、50,50A,52,71,150,151…回転基板、52a,71a,150a,151a…上面(基板の第1の面)、61…第1偏光分離素子、69…光合成素子、77…ピックアップレンズ、154…接続部材、K…光線束、M…モーター(駆動装置)、O…回転軸、Y…蛍光光、SP…スペーサー、WL,L…照明光。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記回転体は、第1の面を有する基板と、該第1の面の上部に設けられた第1光学素子と、第2光学素子と、を含み、
前記第1光学素子は、前記回転軸を中心とする第1の円弧状領域を少なくとも含むとともに、光が射出される第2の面と、該第2の面と対向する第3の面と、を有し、
前記第2光学素子は、前記回転軸を中心とする第2の円弧状領域を少なくとも含むとともに、光が射出される第4の面と、該第4の面と対向する第5の面と、を有し、
前記第1光学素子の厚さは、前記第2光学素子の厚さよりも小さく、
前記基板は、前記第1光学素子の前記第3の面側に設けられており、
前記第2の面と前記第4の面とは、同じ側に面しており、
前記第3の面を高さの基準としたとき、前記第2の面の高さと前記第4の面の高さとの差が、前記第1光学素子の厚さと前記第2光学素子の厚さとの差よりも小さく、
前記回転軸と平行な方向から見たとき、前記基板は、前記第2光学素子の内側又は外側に取り付けられている
波長変換素子。 What is claimed is: 1. A wavelength conversion element comprising a rotating body rotatable around an axis of rotation,
The rotating body includes a substrate having a first surface, a first optical element provided on an upper portion of the first surface, and a second optical element,
The first optical element includes at least a first arc-shaped region centered on the rotation axis, a second surface from which light is emitted, and a third surface facing the second surface; Have
The second optical element includes at least a second arc-shaped region centered on the rotation axis, a fourth surface from which light is emitted, and a fifth surface facing the fourth surface; Have
The thickness of the first optical element is smaller than the thickness of the second optical element,
The substrate is provided on the third surface side of the first optical element,
The second surface and the fourth surface face the same side,
When the third surface is used as a height reference, the difference between the height of the second surface and the height of the fourth surface is the thickness of the first optical element and the thickness of the second optical element. rather smaller than the difference,
When viewed from a direction parallel to the rotation axis, the substrate is a wavelength conversion element attached to the inside or the outside of the second optical element.
前記基板は、前記第2光学素子の内側に取り付けられている
請求項1に記載の波長変換素子。 The second optical element has a ring shape;
The substrate, the wavelength conversion element according to claim 1 which is attached to the inner side of the second optical element.
前記基板は、前記第2光学素子の外側に取り付けられている
請求項1に記載の波長変換素子。 The substrate has a ring shape;
The substrate, the wavelength conversion element according to claim 1 which is attached to the outside of the second optical element.
前記第2光学素子は、拡散部材を備え、
前記回転軸と平行な方向から見たとき、前記第1光学素子は前記第2光学素子の外側に設けられている
請求項3に記載の波長変換素子。 The first optical element includes a wavelength conversion layer,
The second optical element includes a diffusing member,
The wavelength conversion element according to claim 3 , wherein the first optical element is provided outside the second optical element when viewed from a direction parallel to the rotation axis.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の波長変換素子。 The wavelength conversion element according to any one of claims 1 to 4 , wherein at least one of the substrate and the second optical element includes a fitting portion for connecting the substrate to the second optical element.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記回転体を前記回転軸の周りに回転させる駆動装置と、
第1のピックアップレンズと、
第2のピックアップレンズと、を備えた照明装置であって、
前記第1の円弧状領域の半径は、前記第2の円弧状領域の半径とは異なり、
前記光線束のうち一部の光は、前記第1光学素子に入射し、
前記光線束のうち他の一部の光は、前記第2光学素子に入射し、
前記第1光学素子から射出された光は、前記第1のピックアップレンズに入射し、
前記第2光学素子から射出された光は、前記第2のピックアップレンズに入射する
照明装置。 A light source device for emitting a light bundle;
The wavelength conversion element according to any one of claims 1 to 5 ,
A driving device for rotating the rotating body around the rotation axis;
With the first pickup lens,
A lighting device comprising a second pickup lens,
The radius of the first arcuate region is different from the radius of the second arcuate region,
A part of the light flux is incident on the first optical element,
The other part of the light flux is incident on the second optical element,
The light emitted from the first optical element is incident on the first pickup lens,
A light emitted from the second optical element is incident on the second pickup lens.
前記照明装置からの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、を備える
プロジェクター。 A lighting device according to claim 6 ,
A light modulation device that forms image light by modulating light from the illumination device according to image information; and
A projection optical system that projects the image light.
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