JP6830497B2 - 光源装置及び投写型表示装置 - Google Patents
光源装置及び投写型表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6830497B2 JP6830497B2 JP2018565208A JP2018565208A JP6830497B2 JP 6830497 B2 JP6830497 B2 JP 6830497B2 JP 2018565208 A JP2018565208 A JP 2018565208A JP 2018565208 A JP2018565208 A JP 2018565208A JP 6830497 B2 JP6830497 B2 JP 6830497B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- light
- source device
- optical system
- incident
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3152—Modulator illumination systems for shaping the light beam
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/007—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light
- G02B26/008—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light in the form of devices for effecting sequential colour changes, e.g. colour wheels
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
- G03B21/008—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using micromirror devices
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2013—Plural light sources
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser light sources
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser light sources
- G03B21/204—LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3158—Modulator illumination systems for controlling the spectrum
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3164—Modulator illumination systems using multiple light sources
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/22—Telecentric objectives or lens systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
Description
特許文献1には、固体光源を用いた投写型表示装置が記載されている。この投写型表示装置は、第1及び第2の光源部、ロッドインテグレータ、表示素子及び投写レンズを有する。
表示素子は、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)であって、二次元的に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成面を有する。
第1及び第2の光源部は、いずれも固体光源からなり、同じ色の光を射出する。第1の光源部の出力光は、第1の光学系を介してロッドインテグレータの入射面の第1の領域に入射する。第2の光源部の出力光は、第2の光学系を介してロッドインテグレータの入射面の、第1の領域とは異なる第2の領域に入射する。第1の光源部の光源像が第1の領域に形成され、第2の光源部の光源像が第2の領域に形成される。
上記の投写型表示装置では、2つの光源部からの光束をロッドインテグレータで合成することで、高輝度化を図っている。
ロッドインテグレータの入射面の第1及び第2の領域にそれぞれ、第1及び第2の光源部の光源像が形成されるが、これら光源像の大きさは異なり、しかも、各光源部の出力光の各領域への取り込み角(立体角)も異なる。このため、ロッドインテグレータから射出した光束に輝度ムラが生じる。
なお、特許文献1に記載の投写型表示装置では、ロッドインテグレータの入射面に形成される各光源部の光源像の大きさや間隔とエテンデューとの関係は考慮されていない。このため、仮に各光源部の光源像の大きさを同じにしたとしても、ロッドインテグレータ以降の光学系における光利用効率が低下する場合がある。
第1および第2の面光源と、
前記第1および第2の面光源の光源像を同じ結像面上の異なる領域に結像する第1の光学系と、
柱状の導光部を備え、該導光部の両端面の一方が入射面とされ、他方が射出面とされた光学素子と、
前記結像面上に結像された前記第1および第2の面光源の光源像からなる合成面光源を前記導光部の前記入射面上に結像する第2の光学系と、を有し、
前記第1の光学系は、前記第1の面光源からの第1の光束を前記結像面に向けて反射する第1の反射面と、前記第2の面光源からの第2の光束を前記結像面に向けて反射する、前記第1の反射面と直角な第2の反射面とを備える反射素子を有する、光源装置が提供される。
上記の光源装置と、
前記光源装置から出力された光を変調して画像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された画像を投写する投写レンズと、を有する、投写型表示装置が提供される。
図1は、本発明の一実施形態による光源装置の構成を示す模式図である。
図1を参照すると、光源装置は、投写型表示装置に用いられる光源装置であって、第1及び第2の面光源50a、50b、第1の光学系51、第2の光学系56及び光学素子57を有する。第1及び第2の面光源50a、50bは同じ構造のものであって、所定の形状(ここでは、正方形)の発光面を有する。
第1の光学系51は、第1および第2の面光源50a、50bの光源像を第1の結像面55上の異なる領域に結像する。第1の光学系51は、反射素子53、第1の両側テレセントリック光学系52a及び第2の両側テレセントリック光学系52bを有する。ここで、両側テレセントリック光学系とは、物体側および像側ともに光軸と主光線が平行なテレセントリック光学系を意味する。
第1の両側テレセントリック光学系52aと第2の両側テレセントリック光学系52bは同じ構造であり、互いの射出面が反射素子53を挟んで対向するように配置されている。第1の両側テレセントリック光学系52aからの第1の光束の主光線(光軸)と第2の両側テレセントリック光学系52bからの第2の光束の主光線(光軸)とは同一軸上に一致している。
第1の反射面53aと仮想結像面54とのなす角度は45°であり、第1の両側テレセントリック光学系52aからの光束の主光線と第1の反射面53aとのなす角度は45°である。同様に、第2の反射面53bと仮想結像面54とのなす角度も45°であり、第2の両側テレセントリック光学系52bからの光束の主光線と第2の反射面53bとのなす角度も45°である。第1の反射面53aと第2の反射面53bは、第1の両側テレセントリック光学系52aからの第1の光束及び第2の両側テレセントリック光学系52bからの第2の光束を同一方向に反射する。
第1の両側テレセントリック光学系52aからの第1の光束の主光線と第2の両側テレセントリック光学系52bからの第2の光束の主光線とは、同一軸上に位置する。第1の反射面53aと第2の反射面53bとに直交する面に垂直な方向から見た場合に、第1および第2の反射面53a、53bの接合部である頂角部分が、第1および第2の光束の再外周部よりも主光線側に配置されてもよい。この場合、頂角部分で第1及び第2の光束にケラレを生じさせることで、後述する光利用効率の向上を図ることが可能になる。
第2の光学系56は、第1の結像面55上に結像された第1および第2の面光源の光源像からなる合成面光源を導光部57aの入射面57b上に結像する。第2の光学系56は、第3の両側テレセントリックレンズ光学系を含んでもよい。
本実施形態の光源装置によれば、投写型表示装置に適用した場合に、光利用効率が向上するという効果を奏する。
本実施形態の光源装置において、反射素子53は、V字ミラーや直角プリズムで構成することができる。
図3に、反射素子53の一例であるV字ミラーを模式的に示す。このV字ミラーは、互いの反射面が直角をなすように設けられた2つの反射部60a、60bからなる。反射部60a、60bはいずれも仮想結像面54側とは反対側の面に反射面が形成されており、この反射面と仮想結像面54(又は第1の結像面55)とのなす角度は45°である。
図4の左側には、Z1=Z1’の場合に形成される光源像58a、58bが示され、図4の右側には、Z2(>Z1)=Z2’の場合に形成される光源像58a、58bが示されている。Z1=Z1’の場合に比較して、Z2(>Z1)=Z2’の場合は、光源像58a、58bの面積(スポットサイズ)が大きくなり、光源像58a、58bの間隔も広くなる。
(1)反射部60a、60b(又は第1の結像面55)への第1及び第2の光束の入射角は変化しない。
(2)第1の結像面55への第1及び第2の面光源50a、50bの結像性能は変化しない。
(3)頂角部分でケラレが生じた場合、光源像58a、58bの面積は小さくなる。
(4)合成面光源58の水平方向の幅H及び光源像58a、58bの間隔Dは、反射素子53の垂直方向の移動量の2倍に比例する。
図5に、第1及び第2の光束にケラレが生じるように反射素子53を配置した場合の第1の結像面55上に形成される合成面光源58を模式的に示す。第1及び第2の光束にケラレが生じるように反射素子53を配置したことで、光源像58a、58bの間隔Dをできるだけ小さくすることができる。このように、合成面光源58を所定の形状にし、かつ、光源像58a、58bの間隔Dを小さくすることで、エテンデューの制約による光利用効率の劣化を最小限に抑えることができ、その結果、高輝度化を図ることができる。
DMDの微小ミラーの振れ角をθとすると、投写レンズのF値(Fナンバー)は、以下の式1で与えられる。
Fno=1/(2×sinθ) (式1)
エテンデューは、以下の式2で与えられる。
E=π×A×sin2θ=π×A÷4Fno 2 (式2)
ここで、AはDMDの面積(画像形成面の面積)であり、θは微小ミラーの振れ角である。1.38型サイズDMDの水平方向(H)の大きさは30.96mm、垂直方向(V)の大きさは16.33mmである(A=505.66mm2)。上記式2より、F/2.5とすると、E=63.54である。よって、第1の結像面55上に形成される面光源の面積とこの面光源から射出した光の発散角(立体角)との積算値を63.54に近づけることで、光源からの光を効率よく利用することができる。
なお、ケラレが生じないように反射素子53を配置した場合は、E=94.5となり、上記のエテンデュー値の63.54から大きく外れる。
以上のように、反射素子53でケラレを生じさることで、エテンデューの制約による光利用効率の劣化を最小限に抑え、高輝度化を図ることができる。
図6に、反射素子53の別の例である直角プリズムを模式的に示す。直角プリズム61は、互いに直角をなす反射面61a、61bを有する。反射面61aと仮想結像面54(又は第1の結像面55)とのなす角度は45°である。反射面61bと仮想結像面54(又は第1の結像面55)とのなす角度も45°である。
図7の左側には、Z1=Z1’の場合に形成される光源像58a、58bが示され、図7の右側には、Z2(>Z1)=Z2’の場合に形成される光源像58a、58bが示されている。図4に示したV字ミラーと同様、Z1=Z1’の場合に比較して、Z2(>Z1)=Z2’の場合は、光源像58a、58bの面積(スポットサイズ)が大きくなり、光源像58a、58bの間隔も広くなる。
上記の直角プリズム61を用いた場合も、V字ミラーを用いた場合と同様の作用効果を奏する。
図8Aに、ケラレが生じた状態で所定の形状(大きさ)になるように合成面光源58を形成する場合の、直角プリズム61とV字ミラーの頂角部分の位置関係を模式的に示す。図8Bに、図8Aに示した状態で第1の結像面55上に形成される光源像58a、58bを模式的に示す。
直角プリズム61の頂角部分は直角の面であるのに対して、V字ミラーの頂角部分(反射部60a、60bの接合部分)は直角の面にはなっていない。このため、図8Aに示すように、第1の結像面55に垂直な方向において、直角プリズム61の頂角部分は、高さd1だけ、V字ミラーの反射部60a、60bの接合部分よりも第1の結像面55側に位置する。その結果、図8Bに示すように、直角プリズム61を用いた場合の光源像58a、58b(破線)は、V字ミラーを用いた場合の光源像58a、58b(実線)よりも大きくなる。直角プリズム61を用いた場合とV字ミラーを用いた場合とで、合成面光源58の大きさは変わらないが、光源像58a、58b(実線)が大きくなることで、より効率よく光を取り込むことができ、光利用効率がさらに向上することができる。
第1の面光源50aと第1の両側テレセントリック光学系52aとからなる第1の光源部分と、第2の面光源50bと第12の両側テレセントリック光学系52bとからなる第2の光源部分とは互いに同じ構造である。第1および第2の面光源50a、50bとして、固体光源を用いることができる。
光源ユニット1aは、同じ色の光を射出する固体光源11a、12aと反射ミラー13aを含む。固体光源11a、12aは同じ構造のものであって、例えば、所定の色の波長域に中心波長を有するレーザー光を出力する複数のレーザーダイオード(LD)を有する。ここでは、(n(行)×m(列))個のLDが放熱部を備えた保持部材上に形成されたものが用いられる。
反射ミラー13aは、反射領域と透過領域を交互に配置したストライプ構造のミラーである。例えば、帯状の反射領域を所定の間隔で透明基板上に蒸着することでストライプ構造のミラーを形成することができる。
光源ユニット1bは、光源ユニット1aと同じ色の光を出力するものであって、固体光源11b、12b及び反射ミラー13bを含む。これら固体光源11b、12b及び反射ミラー13bからなる部分は、上記の固体光源11a、12a及び反射ミラー13aからなる部分と同じ構造である。固体光源11bより射出したレーザー光は反射ミラー13bの各透過領域を透過し、固体光源12bより射出したレーザー光は反射ミラー13bの各反射領域で、透過領域を透過したレーザー光の進行方向と同じ方向に反射される。透過領域を透過したレーザー光と反射領域で反射されたレーザー光が光源ユニット1bの出力光であり、この出力光は集光レンズ2bに入射する。
光源ユニット1a、1bはそれぞれ光源部と呼ぶことができる。集光レンズ2a、2bおよび反射ミラー3a、3b、4a、4bは、光折り返し手段と呼ぶことができる。
光源ユニット1aからライトパイプ6の入射面までの第1の光路の長さは、光源ユニット1bからライトパイプ6の入射面までの第2の光路の長さと同じである。集光レンズ2aの集光角(光軸と光束の最も外側の光線とのなす角度をθとするとき、2θで与えられる角度)は、集光レンズ2bのそれと同じである。第1の光路でライトパイプ6の入射面に入射する光束の中心光線の入射角は、第2の光路でライトパイプ6の入射面に入射する光束の中心光線の入射角と同じである。
集光レンズ2aは、光源ユニット1aからのレーザー光を集光してライトパイプ6の入射面に入射させる。集光レンズ2bは、光源ユニット1bからのレーザー光を集光してライトパイプ6の入射面に入射させる。ライトパイプ6の入射面上の集光レンズ2a、2bそれぞれの集光位置が同じなるように構成されてもよい。
上記の光源部分の構造によれば、ライトパイプ6の周囲の空間を活用し、この空間に光源ユニット1a、1bが配置されているので、装置の小型化を図ることができる。
また、光源ユニット1a、1bそれぞれから射出したレーザー光を折り返してライトパイプ6の入射面に入射させる。このように、光路を折り返することで、装置の小型化を図ることができる。
第1および第2の面光源50a、50bはそれぞれ、蛍光体を用いた蛍光体光源であってもよい。蛍光体光源は、励起光を射出する励起光源と、励起光で励起されて蛍光を放出する蛍光体を備えた蛍光部と、を有してもよい。この場合、蛍光体は緑色の蛍光を放出するものであってもよい。
図10を参照すると、光源部分は、光源ユニット21a、21b、集光レンズ22a、22b、反射ミラー23a、23b、24a、24b、34、拡散板25、ライトパイプ26、レンズ27〜32、ダイクロイックミラー33および蛍光ホイール35を有する。なお、図10には、便宜上、一部の光線の軌跡しか示されていない。
光源ユニット21aは、同じ色の励起光を射出する固体光源211a、212aと反射ミラー213aを含む。固体光源211a、212aは同じ構造のものであって、例えば、青色の波長域に中心波長を有する青色レーザー光を出力する複数のレーザーダイオード(LD)を備える。ここでは、(n(行)×m(列))個の青色LDが放熱部を備えた保持部材上に形成されたものが用いられる。
固体光源211aの青色LDの各列と反射ミラー213aの各透過領域とは1対1で対応しており、各列の青色LDより射出した青色レーザー光は、反射ミラー213aの対応する透過領域を通過する。固体光源212aの青色LDの各列と反射ミラー213aの各反射領域とは1対1で対応しており、各列の青色LDより射出した青色レーザー光は反射ミラー213aの対応する反射領域によって、透過領域を透過した青色レーザー光の進行方向と同じ方向に反射される。透過領域を透過した青色レーザー光と反射領域で反射された青色レーザー光とが光源ユニット21aの出力光であり、この出力光は集光レンズ22aに入射する。
集光レンズ22aを通過した青色レーザー光は、反射ミラー23a、24a及び拡散板25を順次通過してライトパイプ26の入射面に入射する。同様に、集光レンズ22bを通過した青色レーザー光は、反射ミラー23b、24b及び拡散板25を順次通過してライトパイプ26の入射面に入射する。
集光レンズ22aは、光源ユニット21aからのレーザー光を集光してライトパイプ26の入射面に入射させる。集光レンズ22bは、光源ユニット21bからのレーザー光を集光してライトパイプ26の入射面に入射させる。ライトパイプ26の入射面上の集光レンズ22a、22bそれぞれの集光位置が同じなるように構成されてもよい。
ダイクロイックミラー33からの青色レーザー光(反射光)の進行方向に、レンズ29〜31および蛍光ホイール35がこの順番で配置されている。レンズ29〜31は、集光レンズである。
ダイクロイックミラー33からの青色レーザー光は、レンズ29〜31を通過した後、蛍光ホイール35の蛍光体部に入射する。蛍光体部から放出された緑色蛍光(発散光)は、レンズ29〜30を通過する。レンズ29〜30を通過した緑色蛍光は、ダイクロイックミラー33を透過する。ダイクロイックミラー33からの緑色蛍光(透過光)の進行方向に、レンズ32および反射ミラー34がこの順番で配置されている。レンズ32は、集光レンズである。
レンズ27、28、32とレンズ32を通過した光路中に設けられる少なくとも一つのレンズとが、両側テレセントリックレンズを構成する。この両側テレセントリックレンズが、図1に示した第1の両側テレセントリックレンズ52a又は第2の両側テレセントリックレンズ52bである。
第1および第2の面光源50a、50bはそれぞれ、発光色が異なる複数の光源部を有し、第1および第2の両側テレセントリック光学系52a、52bが、発光色毎に設けられてもよい。この場合、第1の光学系51は、第1の面光源50aの上記複数の光源部から射出した複数の光束を合成して同一の光路で射出する第1の色合成部と、第2の面光源50bの上記複数の光源部から射出した複数の光束を合成して同一の光路で射出する第2の色合成部と、を有してもよい。
図11を参照すると、光源部分71は、緑光源部72、青光源部73、赤光源部74及びダイクロイックミラー75、76を有する。
緑光源部72は、図11に示した構成を有する。赤光源部74及び青光源部73は、いずれも図10に示した構成を有する。赤光源部74においては、固体光源11a、11b、12a、12bは赤色LDで構成される。青光源部73において、固体光源11a、11b、12a、12bは青色LDで構成される。
ダイクロイックミラー75は、赤光源部74の光軸と青光源部73の光軸とが直交する位置に配置されている。赤光源部54より射出された赤色光はダイクロイックミラー75の一方の面に入射し、青光源部73より射出された青色光はダイクロイックミラー75の他方の面に入射する。赤光源部74の光軸とダイクロイックミラー75の一方の面とのなす角度は45°であり、青光源部73の光軸とダイクロイックミラー75の他方の面とのなす角度は45°である。
赤光源部74からの赤色光は、ダイクロイックミラー75を透過する。青光源部73からの青色光は、ダイクロイックミラー75にて、透過した緑色光と同じ方向に向けて反射される。すなわち、ダイクロイックミラー75は、赤色光と青色光とを混合した第1の複合光を射出する。
ダイクロイックミラー75からの第1の複合光は、ダイクロイックミラー76を透過する。緑光源部72からの緑色光は、ダイクロイックミラー76にて、透過した第1の複合光と同じ方向に向けて反射される。すなわち、ダイクロイックミラー76は、第1の複合光(青・赤)と緑色光とを混合した第2の複合光(白色光)を射出する。この第2の複合光(白色光)が、光源部分71の出力光である。
なお、光源部分71において、緑光源部72、赤光源部74及び青光源部73からの各光束を合成する順番は、適宜に変更可能である。例えば、緑光源部72からの緑色光と青光源部73からの青色光とを合成し、これら緑色光と青色光とを混合した第1の複合光と赤光源部74からの赤色光を合成しても良い。
また、光源部分71において、赤光源部74及び青光源部73それぞれで用いている拡散板を共通化することもできる。例えば、ダイクロイックミラー75とダイクロイックミラー76との間の光路上に、赤光源部74及び青光源部73に共通の拡散板を設けても良い。この場合、スペックルを抑制するために、拡散板を振動させてもよい。
(投写型表示装置)
本投写型表示装置は、上述した光源装置と、該光源装置から出力された光を変調して画像を形成する表示素子と、該表示素子により形成された画像を投写する投写レンズと、を有する。表示素子として、液晶表示パネルやDMDを用いることができる。なお、表示素子に液晶表示パネルを適用する場合は、p偏光又はs偏光の光が液晶表示パネルに照射されるように構成する必要がある。
図12に、投写型表示装置の構成を模式的に示す。
図12を参照すると、投写型表示装置は、3板型のプロジェクターであって、図11に示した光源部分71を備えた光源装置501を有する。図12において、便宜上、光源装置501の各部は示されていない。
光源装置501の光学素子57から射出した白色光は、レンズ502、503および反射ミラー504を介してTIR(Total Internal Reflection)プリズム505に入射する。光学素子57として、内部を中空にして内面をミラーで構成したライトトンネルや、ガラス等の透明な材料で多角柱を形成したロッドなどを用いることができる。
カラープリズム506が、直角プリズムの第2の面と対向するように配置されている。他方の三角プリズムの第2の面は、TIRプリズム505の出射面であり、直角プリズムの第2の面と平行である。この出射面側に、投写レンズ510が配置されている。
反射ミラー504からの光(白色光)は、TIRプリズム108の入射面に入射する。TIRプリズム108に入射した光は、内部の全反射面で全反射されて直角プリズムの第2の面より射出する。この第2の面より射出した光は、カラープリズム506に入射する。
表示パネル507〜509はそれぞれ、マトリクス状に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成領域を有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
第3の面より射出した緑色光は、緑用表示パネル507に入射する。緑用表示パネル507は、入射した緑色光を空間的に変調して緑色画像を形成する。緑色画像光が、緑用表示パネル507からカラープリズム506の第3の面に入射する。カラープリズム506では、第3の面より入射した緑色画像光は、第1の面より射出される。この第1の面より射出した緑色画像光は、TIRプリズム505の直角プリズムの第2の面に入射する。
TIRプリズム505では、直角プリズムの第2の面より入射した赤色画像光、緑色画像光および青色画像光は、出射面より投写レンズ510に向けて射出される。投写レンズ510は、赤用表示パネル508、緑用表示パネル507および青用表示パネル509それぞれで形成された赤色画像、緑色画像および青色画像を重ねてスクリーン上に投写する。投写レンズ510は、複数のレンズからなる拡大投写光学系である。
光源装置501において、第1の面光源50aと第1の両側テレセントリック光学系52aとからなる第1の光源部分と、第2の面光源50bと第12の両側テレセントリック光学系52bとからなる第2の光源部分とは互いに同じ構造である。これにより、DMDを照明する照明光において、赤、青、緑の面内分布が異なるために生じる色ムラを抑制することができる。
また、エテンデューの制約を考慮すると、緑光源部の蛍光面体上のスポットサイズは、小さいほど良いが、スポットサイズを小さくすると、熱による蛍光体の損傷を招く。このため、蛍光体面上のスポットの形状及びサイズは、蛍光体上の励起光の強度(光密度)、蛍光体から放出される光束の取り込み角度、光学素子57への光束の入射角度、光学素子57の入射面のアスペクト比、蛍光体から光学素子57までの光路における光学系の構成などに基づいて、適宜に設計する。
光学素子57を構成する導光部57aの内部の反射面をテーパー形状にすると、面光源の面積がわずかに増大するものの、射出面より射出される光の発散角を小さくすることができる。その結果、所定の大きさを有する光学部品に対する入射光の損失を小さくすることができる。
なお、以上説明した本発明の光源装置は、一例であり、その構成については、発明の趣旨を逸脱しない範囲で当業者が理解し得る変更及び/又は改善を適用することができる。例えば、図1に示した構成において、第1の光学系57は、面光源50a、50bの光源像を第1の結像面55上の異なる領域に結像する構造であって、第1の面光源50aからの第1の光束を第1の結像面55に向けて反射する第1の反射面53aと、第2の面光源50bからの第2の光束を第1の結像面55に向けて反射する、第1の反射面53aと直角な第2の反射面53bとを備える反射素子57を有する構造であれば、どのような構造の光学系としても良い。
50b 第2の面光源
51 第1の光学系
52a 第1の両側テレセントリック光学系
52b 第2の両側テレセントリック光学系
53 反射素子
53a 第1の反射面
53b 第2の反射面
54 仮想結像面
55 第1の結像面
56 第2の光学系
57 光学素子
57a 導光部
57b 入射面
57c 射出面
Claims (13)
- 第1および第2の面光源と、
前記第1および第2の面光源の光源像を同じ結像面上の異なる領域に結像する第1の光学系と、
柱状の導光部を備え、該導光部の両端面の一方が入射面とされ、他方が射出面とされた光学素子と、
前記結像面上に結像された前記第1および第2の面光源の光源像からなる合成面光源を前記導光部の前記入射面上に結像する第2の光学系と、を有し、
前記第1の光学系は、
前記第1の面光源からの第1の光束を前記結像面に向けて反射する第1の反射面と、前記第2の面光源からの第2の光束を前記結像面に向けて反射する、前記第1の反射面と直角な第2の反射面とを備える反射素子と、
前記第1の面光源と前記第1の反射面との間に設けられ、前記第1の光束を射出する第1の両側テレセントリック光学系と、
前記第2の面光源と前記第2の反射面との間に設けられ、前記第2の光束を前記第1の光束とは反対の方向に射出する第2の両側テレセントリック光学系と、を有し、
前記第1の両側テレセントリック光学系と前記第2の両側テレセントリック光学系とが前記第1および第2の面光源の光源像を同じ結像面上の異なる領域に結像する、光源装置。 - 請求項1に記載の光源装置において、
前記第1の両側テレセントリック光学系の出射光軸と、前記第2の両側テレセントリック光学系の出射光軸とは同一軸をなす、光源装置。 - 請求項2に記載の光源装置において、
前記合成面光源が所定の形状になるように、前記第1および第2の両側テレセントリック光学系と前記反射素子とが配置されている、光源装置。 - 請求項2または3に記載の光源装置において、
前記第1および第2の反射面と直交する面に垂直な方向から見た場合に、前記第1および第2の反射面の接合部である頂角部分が、前記第1および第2の光束の最外周部分よりも前記第1および第2の両側テレセントリック光学系の出射光軸側に配置されている、光源装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記反射素子は、互いが直角をなす第1および第2の面を備えたプリズムよりなり、前記第1および第2の面がそれぞれ前記第1および第2の反射面を構成する、光源装置。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記第1および第2の面光源はそれぞれ、
励起光を射出する励起光源と、
前記励起光で励起されて蛍光を放出する蛍光体を備えた蛍光部と、を有する、光源装置。 - 請求項6に記載の光源装置において、
前記蛍光体は緑色の蛍光を放出する、光源装置。 - 請求項7に記載の光源装置において、
前記蛍光体に対して前記励起光を入射する側と前記緑色の蛍光を取り出す側とで、一部の光学系が同じである、光源装置。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記第1および第2の面光源はそれぞれ、発光色が異なる複数の光源部を有し、
前記第1および第2の両側テレセントリック光学系は、前記発光色毎に設けられ、
前記第1の光学系は、
前記第1の面光源の前記複数の光源部から射出した複数の光束を合成して同一の光路で射出する第1の色合成部と、
前記第2の面光源の前記複数の光源部から射出した複数の光束を合成して同一の光路で射出する第2の色合成部と、を有する、光源装置。 - 請求項9に記載の光源装置において、
前記複数の光源部は、赤色光を射出する赤色光源部と、青色光を射出する青色光源部と、緑色光を射出する緑色光源部と、を有する、光源装置。 - 請求項10に記載の光源装置において、
前記赤色光源部及び青色光源部は固体光源であり、
前記緑色光源部は、
励起光を射出する励起光源と、
前記励起光で励起されて緑色蛍光を放出する蛍光体を備えた蛍光部と、を有する、光源装置。 - 請求項1ないし11のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記第2の光学系は、両側テレセントリックレンズ光学系を含む、光源装置。 - 請求項1から12のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出力された光を変調して画像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された画像を投写する投写レンズと、を有する、投写型表示装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/004051 WO2018142589A1 (ja) | 2017-02-03 | 2017-02-03 | 光源装置及び投写型表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018142589A1 JPWO2018142589A1 (ja) | 2019-11-14 |
JP6830497B2 true JP6830497B2 (ja) | 2021-02-17 |
Family
ID=63039412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018565208A Active JP6830497B2 (ja) | 2017-02-03 | 2017-02-03 | 光源装置及び投写型表示装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11054731B2 (ja) |
JP (1) | JP6830497B2 (ja) |
CN (2) | CN211043909U (ja) |
WO (2) | WO2018142589A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022167694A (ja) | 2021-04-23 | 2022-11-04 | 株式会社リコー | 導光光学装置、光源装置、および画像投射装置 |
JPWO2023037729A1 (ja) * | 2021-09-09 | 2023-03-16 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3581568B2 (ja) | 1998-06-15 | 2004-10-27 | 松下電器産業株式会社 | 照明装置及び、それを用いた投写型表示装置 |
US7222975B2 (en) * | 2005-01-06 | 2007-05-29 | Benq Corporation | Dual lamp illumination system |
JP2006308714A (ja) | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 照明装置 |
JP4876547B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2012-02-15 | コニカミノルタオプト株式会社 | 照明光学系および画像投影装置 |
JP2010026260A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Panasonic Corp | 照明光学装置及びそれを用いた投写型表示装置 |
JP2010066362A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 照明装置及びそれを用いた投射型表示装置 |
TWI392955B (zh) | 2008-09-10 | 2013-04-11 | Delta Electronics Inc | 光線導引模組及包含該光線導引模組之投影裝置 |
JP2010091846A (ja) * | 2008-10-09 | 2010-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | 投写型表示装置 |
JP2010129503A (ja) | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Seiko Epson Corp | 照明装置及びこれを備えるプロジェクタ |
JP5633138B2 (ja) | 2008-12-24 | 2014-12-03 | セイコーエプソン株式会社 | 照明装置およびプロジェクター |
JP5428346B2 (ja) * | 2009-01-15 | 2014-02-26 | セイコーエプソン株式会社 | 照明装置及びこれを備えるプロジェクター |
WO2010116427A1 (ja) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | 三菱電機株式会社 | 投写型表示装置 |
JP4953149B2 (ja) | 2009-06-18 | 2012-06-13 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 光学ユニットおよび投写型表示装置 |
JP2011221504A (ja) | 2010-03-26 | 2011-11-04 | Panasonic Corp | 照明装置及びそれを用いた投写型画像表示装置 |
WO2012104958A1 (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-09 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 光源装置及び投写型表示装置 |
JP5979365B2 (ja) * | 2011-10-06 | 2016-08-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光源装置及び画像表示装置 |
US20160334695A1 (en) * | 2014-02-27 | 2016-11-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Light source device |
-
2017
- 2017-02-03 CN CN201790001582.2U patent/CN211043909U/zh active Active
- 2017-02-03 US US16/478,816 patent/US11054731B2/en active Active
- 2017-02-03 JP JP2018565208A patent/JP6830497B2/ja active Active
- 2017-02-03 WO PCT/JP2017/004051 patent/WO2018142589A1/ja active Application Filing
-
2018
- 2018-02-01 WO PCT/JP2018/003414 patent/WO2018143347A1/ja active Application Filing
- 2018-02-01 CN CN201890000495.XU patent/CN210835555U/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20210132481A1 (en) | 2021-05-06 |
US11054731B2 (en) | 2021-07-06 |
WO2018143347A1 (ja) | 2018-08-09 |
CN210835555U (zh) | 2020-06-23 |
WO2018142589A1 (ja) | 2018-08-09 |
JPWO2018142589A1 (ja) | 2019-11-14 |
CN211043909U (zh) | 2020-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10928643B2 (en) | Light source device including laser light sources, projector, and speckle reduction method for forming light by mixing diffused lights emitted from laser light source groups | |
JP5954845B2 (ja) | 照明光学系、照明光学系の色むら改善方法、プロジェクターおよびプロジェクターシステム | |
JP6421930B2 (ja) | 照明装置及び投写型映像表示装置 | |
JPWO2014115493A1 (ja) | 投写装置 | |
US11156910B2 (en) | Projection display apparatus including a reflection device including reflection regions and transmission regions | |
JP4353287B2 (ja) | プロジェクタ | |
JP6973457B2 (ja) | プロジェクター | |
JP6717197B2 (ja) | 光源装置およびプロジェクタ | |
JP2011043703A (ja) | 照明装置及びこの照明装置を用いた投射型映像表示装置 | |
JP6830497B2 (ja) | 光源装置及び投写型表示装置 | |
JP6448063B2 (ja) | プロジェクタ及び画像投写方法 | |
US11474424B2 (en) | Light source device and projector | |
JP2005345937A (ja) | 投映表示装置 | |
WO2014199485A1 (ja) | 照明光学系、プロジェクターおよびプロジェクターシステム | |
JP7149457B2 (ja) | 光源装置、及び投写型画像表示装置 | |
WO2017208313A1 (ja) | 光源装置およびプロジェクター | |
EP3531515A1 (en) | Light source apparatus, illuminator, and projector | |
JP6780204B2 (ja) | 光源装置および投写型表示装置 | |
JP2020118829A (ja) | プロジェクターおよびプロジェクターの画像表示方法 | |
JP2006292792A (ja) | 光投射装置及びプロジェクタ | |
JP2018097130A (ja) | 光源装置、照明装置及びプロジェクター | |
JP7338409B2 (ja) | 光源装置、画像投射装置及び光源光学系 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190729 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200609 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200805 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201027 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210126 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6830497 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |