KR20210080371A - 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터 - Google Patents

광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터 Download PDF

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Abstract

광학 장치는, 제1 발광층(21) 및 제2 발광층(22)으로 구성된 발광층 구조체(20)와, 파장 선택 수단(30)을 갖고, 파장 선택 수단(30)은, 발광층 구조체(20)의 일방의 측에 배치되어 있고, 제1 발광층(21)은 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 발광하고, 제2 발광층(22)은, 제1 발광층(21)에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역(512)을 갖는 광을 발광하고, 파장 선택 수단(30)은, 발광층 구조체(20)로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)를 통과시키고 잔부(511-3)을 발광층 구조체(20)로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역(512)을 갖는 광을 통과시킨다.

Description

광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터
본 개시는, 광학 장치, 광학 장치를 구비한 광원 장치 및 광원 장치를 구비한 프로젝터에 관한 것이다.
최근, 프로젝터 광원은, 램프 광원으로부터 레이저 여기 형광체 광원으로 대체되고 있다. 여기서, 사용되는 형광체는, Ce:YAG나 Ce:LuAG와 같은 광 스펙트럼 폭이 넓은 발광 재료가 주류인데, 이는, 고출력의 레이저 여기 조건에 있어서, 높은 형광 변환 효율을 유지할 수 있는 재료가 한정되어 있고, Ce:YAG나 Ce:LuAG와 같은 형광체는 고출력의 레이저 여기 조건을 견딜 수 있기 때문이다. 그리고, 이들 이외의 형광체는, 비교적 저휘도의 프로젝터 일부에서 사용되고 있는 상황이다. 한편, 프로젝터의 진화 축은, 고휘도화와 고화질화이다. 고휘도화하기 위해서는 Ce:YAG나 Ce:LuAG와 같은 형광체를 사용하여야만 하는 상황이지만, 고화질화의 요소의 하나인 광색역화(廣色域化)에 대응하기 위해서는, 이들 형광체의 사용에는 과제가 있다. Ce:YAG나 Ce:LuAG은 광 스펙트럼 폭이 넓어, 광색역화 시에 이용하지 못하고 폐기되는 광이 많다(도 2C 참조). 한편, 도 2C에 관해서는, 이후에 자세히 설명한다. 그 때문에, 고휘도화와 광색역화의 양립이 어렵고, 또한, 폐기된 광은 프로젝터 내에서 열로 변환되기 때문에, 배열(排熱) 구성에의 부하가 증가함에 따른 프로젝터 전체의 대형화나 디자인에 제약이 생기게 된다.
이 색역 확대 시에 폐기되는 광을 재이용하기 위해, 광 스펙트럼의 일부 영역을 다이크로익 막으로 반사시켜, 형광체층으로 되돌리는 기술이 제안되고 있다. 구체적으로는, 다이크로익 막 및 형광체층으로 이루어지는 제1 파장 분리부를 지지 기판 상에 구비한 프로젝터의 광원이, 예를 들면, 일본특허공개 2015-143772호 공보에 의해 알려져 있다. 보다 구체적으로는, 이 특허공개공보에 개시된 광원 장치는,
제1 파장대의 여기광을 사출하는 여기 광원,
여기광에 의해 여기되어, 제1 파장대와는 다른 제2 파장대의 형광을 발생하는 형광 발생부(발광층),
여기 광원과 형광 발생부와의 사이의 광로 중에 설치되고, 제2 파장대 중 단파장 측의 성분을 투과시킴과 함께, 제2 파장대 중 장파장측의 성분을 반사시키고, 또한, 여기 광원으로부터 사출된 여기광을 투과시키는 제1 파장 분리부(다이크로익 막), 및
제1 파장 분리부를 투과한 단파장 측의 성분을 반사시키는 반사부를 구비하고 있다.
발광층을 구성하는 재료로서, 예를 들면 YAG 형광체가 사용된다. 그리고, 발광층은, 예를 들면 430∼480nm(피크 파장: 450nm)의 제1 파장대의 청색의 여기광에 의해 여기되어, 예를 들면 520∼750nm(피크 파장:620nm)의 제2 파장대의 적색의 형광이 발생한다. 발광층은, 예를 들면 형광체 재료가 혼입된 투명 수지가 다이크로익 막 상에 도포되어 이루어진다. 그리고, 다이크로익 막에 의해 580nm보다 단파장 측의 성분(예를 들면, 녹색)은 컷된다.
특허문헌 1: 일본특허공개 2015-143772호 공보
상기의 특허공개공보에 개시된 기술에 있어서는, 상술한 바와 같이, 청색의 여기광에 의해 발광층이 여기되어, 520∼750nm(피크 파장:620nm)의 광이 발생한다. 그리고, 다이크로익 막에 의해 580nm보다 단파장 측의 성분은 컷되고, 적색광이 외부로 출사된다. YAG 형광체의 흡수 스펙트럼 및 YAG 형광체가 여기되어 발광할 때의 광 스펙트럼을 도 2C에 모식적으로 나타낸다. 여기서, 580nm보다 단파장 측의 성분(녹색)이 컷되면, 발광층에서 발생한 광의 상당한 비율이 광원으로서 사용되지 않아, 많은 광에너지가 손실된다. 즉, 상기의 특허공개공보에 개시된 기술에 있어서는, 발광층이 단층이기 때문에, 발광한 광 중, 형광체 자신이 재흡수할 수 있는 일부의 영역밖에 재활용할 수 없다(도 11A의 영역 「C」를 참조). 또한, 재발광한 광은 마찬가지로 스펙트럼 폭이 넓기 때문에, 발광 스펙트럼의 일부 영역밖에 활용할 수 없다(도 2C 참조). 이와 같이, 발광층이 단층에서는, 효과적인 광의 재활용을 할 수 없고, 얻어지는 효과는 작다.
따라서, 본 개시의 목적은, 발광층에서 발생한 광을 효율 좋게 이용할 수 있는 구성 및 구조의 광학 장치, 이러한 광학 장치를 구비한 광원 장치, 및 이러한 광원 장치를 구비한 프로젝터를 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 개시의 광학 장치는, 제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체 일방의 측에 배치되어 있고,
제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
제2 발광층은, 제1 발광층에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시키고 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시킨다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 개시의 광원 장치는,
제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖는 광학 장치, 및
에너지 생성 수단을 구비하고 있고,
광학 장치는, 상기의 본 개시의 광학 장치로 이루어진다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 개시의 프로젝터는,
제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖는 광학 장치 및 에너지 생성 수단을 구비한 광원 장치,
조명 광학계,
화상 형성부, 및,
투영 광학계를 구비하고 있고,
광학 장치는, 상기의 본 개시의 광학 장치로 이루어지고,
파장 선택 수단을 통과한 광에 의해, 화상 형성부에서 화상이 형성되고,
화상 형성부에서 형성된 화상이, 투영 광학계로 보내진다.
[도 1] 도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 1D는, 실시예 1의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도이다.
[도 2] 도 2A, 도 2B 및 도 2C는, 각각, 실시예 1의 광학 장치 및 광원 장치의 개념도, 실시예 1의 광학 장치로부터 출사되는 광의 광 스펙트럼의 모식도, 및, 종래의 광학 장치로부터 출사되는 광의 광 스펙트럼의 모식도이다.
[도 3] 도 3A 및 도 3B는, 각각, 실시예 2 및 실시예 3의 광학 장치 및 광원 장치의 개념도이다.
[도 4] 도 4A 및 도 4B는, 실시예 2의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도이다.
[도 5] 도 5A 및 도 5B는, 실시예 3의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도이다.
[도 6] 도 6A는, 실시예 4의 광학 장치 및 광원 장치의 개념도이고, 도 6B, 도 6C 및 도 6D는, 각각, 실시예 4의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도이다.
[도 7] 도 7A는, 실시예 5의 광학 장치 및 광원 장치의 개념도이고, 도 7B 및 도 7C는, 각각, 실시예 5의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도이다.
[도 8] 도 8A 및 도 8B는, 각각, 실시예 5의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도이다.
[도 9] 도 9A는, 실시예 6의 광학 장치 및 광원 장치의 개념도이고, 도 9B 및 도 9C는, 각각, 실시예 6의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도이다.
[도 10] 도 10A 및 도 10B는, 각각, 실시예 6의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도이다.
[도 11] 도 11A 및 도 11B는, 각각, 에너지 생성 수단 및 제1 발광층으로부터 출사되는 광의 광 스펙트럼의 모식도, 및, 제2 발광층으로부터 출사되는 광의 광 스펙트럼의 모식도이다.
[도 12] 도 12는, 프로젝터에 있어서의 광로의 개념도이다.
[도 13] 도 13은, 프로젝터 모식도이다.
[도 14] 도 14는, 도 13과는 다른 형식의 프로젝터 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여, 실시예에 기초하여 본 개시를 설명하나, 본 개시는 실시예에 한정되는 것이 아니고, 실시예에 있어서의 다양한 수치나 재료는 예시이다. 한편, 설명은, 이하의 순서로 행한다.
1. 본 개시의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터 전반에 관한 설명
2. 실시예 1(본 개시의 광학 장치, 반사형의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터)
3. 실시예 2(실시예 1의 변형, 제1 구성의 광학 장치)
4. 실시예 3(실시예 1의 다른 변형, 제2 구성의 광학 장치)
5. 실시예 4(실시예 1의 또 다른 변형)
6. 실시예 5(실시예 1의 또 다른 변형, 투과형의 광학 장치)
7. 실시예 6(실시예 1의 또 다른 변형)
8. 그 외
<본 개시의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터 전반에 관한 설명>
본 개시의 광학 장치, 본 개시의 광원 장치를 구성하는 광학 장치, 본 개시의 프로젝터를 구성하는 광학 장치(이하, 이들 광원 장치를 총칭하여, 『본 개시의 광학 장치 등』이라고 부를 경우가 있음)에 있어서,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역의 광 중, 제1 파장대의 광 및 제2 파장대의 광을 통과시키고,
제2 파장 영역과 제2 파장대는, 적어도 부분적으로 중첩되어 있는 형태로 할 수 있다. 제2 파장대는, 제1 파장대보다 장파장 측에 있는 것으로 한다. 그리고, 제1 파장대의 광을 녹색광으로 하고, 제2 파장 영역의 광과 제2 파장대의 광을 적색광으로 할 수 있다. 제2 파장 영역과 제2 파장대가 부분적으로 중첩되어 있는 경우도 있고, 제2 파장 영역의 광 스펙트럼 내에 제2 파장대의 광 스펙트럼이 포함되는 경우도 있고, 제2 파장대의 광 스펙트럼 내에 제2 파장 영역의 광 스펙트럼이 포함되는 경우도 있다.
상기의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 광학 장치 등에 있어서, 파장 선택 수단에 의해 발광층 구조체로 되돌려진 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광에 기초하여, 제2 발광층은 제2 파장 영역을 갖는 광을 더 발광하는 형태로 할 수 있다. 여기서, 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광의 색은, 주로 황색(파장: 530nm~625nm)이지만, 청색(파장: 480nm~530nm)이 포함되는 경우도 있다. 한편, 이하의 설명에 있어서, 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광 중, 황색광을 『황색 잔광』이라고 부르고, 청색광을 『청색 잔광』이라고 부를 경우가 있다.
이상으로 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 광학 장치 등에 있어서, 제1 발광층은, 파장 선택 수단에 의해 발광층 구조체로 되돌려진 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광을 흡수하지 않는 형태로 할 수 있다. 여기서, 「광을 흡수하지 않는다」란, 파장 선택 수단에 의해 발광층 구조체로 되돌려진 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광의 광량의 9% 이하만 제1 발광층이 흡수한다는 것을 의미한다. 구체적으로는, 황색 잔광에 대하여는 1% 이하만 제1 발광층이 흡수하고, 청색 잔광에 대하여는 8% 이하만 제1 발광층이 흡수한다는 것을 의미한다.
나아가, 이상으로 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 광학 장치 등에 있어서,
발광층 구조체의 일방의 측과 파장 선택 수단의 사이에는 렌즈계가 배치되어 있고,
렌즈계를 통과하여 파장 선택 수단으로 향하는 광은, 렌즈계에 의해 평행광이 되는 형태로 할 수 있다. 렌즈계의 초점 위치에 발광층 구조체를 배치하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 렌즈계는 포지티브 파워(Positive Power)를 갖고, 그 구성 및 구조는 주지의 구성 및 구조로 할 수 있다. 렌즈계를 통과한 광은 콜리메이트 광이 된다.
나아가, 이상으로 설명한 각종의 바람직한 형태를 포함하는 본 개시의 광학 장치 등에 있어서, 제1 발광층은, 에너지 생성 수단으로부터 주어진 에너지에 기초하여 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하는 형태로 할 수 있고, 이 경우, 에너지 생성 수단은 발광 소자로 이루어지는 형태로 할 수 있고, 나아가, 에너지 생성 수단으로부터 제1 발광층에 주어지는 에너지는, 제3 파장 영역을 갖는 광인 구성으로 할 수 있다. 여기서, 제3 파장 영역을 갖는 광으로서, 구체적으로는, 청색광 또는 자외선을 들 수 있고, 발광 소자로서, 반도체 레이저 소자나 발광 다이오드(LED)를 들 수 있다.
본 개시의 광학 장치 등에 있어서의 상기의 바람직한 구성에 있어서,
발광층 구조체의 타방의 측에는, 광 반사 수단이 배치되어 있고,
에너지 생성 수단으로부터의 광은, 발광층 구조체의 일방의 측으로부터 발광층 구조체에 입사하는 형태로 할 수 있다. 한편, 이러한 형태의 광학 장치를, 편의상, 『반사형의 광학 장치』라고 부른다. 그리고, 반사형의 광학 장치는,
광 투과／반사 수단을 더 구비하고 있고,
에너지 생성 수단으로부터의 광은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 파장 선택 수단을 통과하여 발광층 구조체에 입사하고,
발광층 구조체로부터 출사되어, 파장 선택 수단을 통과한 광은, 광 투과／반사 수단을 통과하는 형태로 할 수 있다. 광 투과／반사 수단과 파장 선택 수단의 사이에 렌즈계를 배치하는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는, 파장 선택 수단과 발광층 구조체의 사이에 렌즈계를 배치해도 된다. 그리고, 나아가, 이들 경우에,
에너지 생성 수단으로부터의 광을 제1 편광 상태 및 제2 편광 상태로 제어하는 위상차 판, 및, 제2 광 반사 수단을 더 갖고 있고,
위상차 판은, 에너지 생성 수단과 광 투과／반사 수단과의 사이에 배치되어 있고,
위상차 판을 통과하여 파장 선택 수단에 입사한 광은, 제1 편광 상태에 있어서는, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 파장 선택 수단을 통과하여 발광층 구조체에 입사하고, 제2 편광 상태에 있어서는, 광 투과／반사 수단을 통과하여, 제2 광 반사 수단에 의해 반사되어, 광 투과／반사 수단에 재입사하고, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되는 형태로 할 수 있다. 한편, 이러한 형태의 광학 장치를, 편의상, 『제1 구성의 광학 장치』라고 부른다. 또는, 이들 경우에,
광 투과／반사 수단과 파장 선택 수단의 사이에는 위상차 판이 배치되어 있고,
위상차 판과 파장 선택 수단의 사이에는 제2 광 투과／반사 수단이 배치되어 있고,
광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 위상차 판을 통과한 광은 제2 광 투과／반사 수단에 의해 일부가 반사되어, 위상차 판에 재입사하고, 위상차 판 및 광 투과／반사 수단을 통과하고,
위상차 판 및 제2 광 투과／반사 수단을 통과한 광(광의 잔부)은, 파장 선택 수단을 통과하여, 발광층 구조체에 입사하는 형태로 할 수 있다. 한편, 이러한 형태의 광학 장치를, 편의상, 『제2 구성의 광학 장치』라고 부른다.
또는, 본 개시의 광학 장치 등에 있어서의 상기의 바람직한 구성에 있어서,
발광층 구조체의 타방의 측에는, 광 투과／반사 수단이 배치되어 있고,
에너지 생성 수단으로부터의 광은, 광 투과／반사 수단을 통과하여 발광층 구조체의 타방의 측으로부터 발광층 구조체에 입사하고,
발광층 구조체에서 발광한 광은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되는 형태로 할 수 있다. 한편, 이러한 형태의 광학 장치를, 편의상, 『투과형의 광학 장치』라고 부른다.
본 개시의 프로젝터를 구성하는 조명 광학계, 화상 형성부 및 투영 광학계는, 주지의 조명 광학계, 화상 형성부 및 투영 광학계로 할 수 있다.
본 개시의 광학 장치 등에 있어서, 제1 파장 영역으로서 470nm~900nm를 들 수 있고, 제1 파장대로서 480nm~530nm를 들 수 있고, 제2 파장대로서 530nm~625nm를 들 수 있고, 제2 파장 영역으로서 590nm~680nm를 들 수 있지만, 이들 범위로 한정되는 것이 아니다. 「광의 일부」, 「광의 잔부」와 같은 표현을 사용하지만, 「광의 일부」와 「광의 잔부」의 합계는, 반드시 1.00이 되는 것은 아니며, 손실이 생기는 경우도 있다.
제1 발광층을 구성하는 재료로서, Ce:YAG나 Ce:LuAG와 같은 형광체를 들 수 있고, 제1 발광층을, 자발광 소자(구체적으로는, 퀀텀닷 LED를 포함하는 LED, 유기 EL(Electroluminescence) 소자나 무기 EL 소자, 이들의 단층 구조 또는 다층 구조)로 구성할 수 있다. 그리고, 이들의 경우, 적색을 발광하는 제2 발광층을 구성하는 재료로서, 퀀텀닷이나, AlSiN3:Eu을 기본 조성으로 하는 형광체인 Eu:CASN, (Sr, Ca)AlSiN3:Eu을 기본 조성으로 하는 형광체인 Eu:SCASN, K2SiF6:Mn4+ (KSF)을 들 수 있다. 또한, 제1 발광층을 구성하는 재료로서, Eu:SiAlON, Eu:CASN, Eu:SCASN을 들 수 있고, 이 경우, 적색을 발광하는 제2 발광층을 구성하는 재료로서, 퀀텀닷을 들 수 있다. 제2 발광층을 퀀텀닷으로 구성하면, 재료 설계에 의해 원하는 흡수 스펙트럼으로 조정할 수 있기 때문에, 발광층 구조체 전체의 최적화를 용이하게 도모할 수 있다. 제1 발광층과 제2 발광층을 적층하는 것이 바람직하고, 이 경우, 수지 바인더나 글래스 바인더로 형광체층이나 퀀텀닷 층을 보유지지한 구조, 형광체나 퀀텀닷을 포함하는 소결체 구조, 공간에 형광체나 퀀텀닷을 충전한 구조체 등의 구조를 들 수 있다. 제1 발광층과 제2 발광층을 적층한 구조체에 있어서는, 디스크 형상의 회전체, 고정형의 비회전체 중 어느 것이라도 된다. 제1 발광층과 제2 발광층은 지지 기판의 제1 면 상에 설치되어 있는데, 반사형의 광학 장치에 있어서는, 지지 기판으로서, 알루미늄, 구리, 몰리브덴을 비롯한 금속이나 합금으로 이루어지는 기판, 세라믹스나 사파이어, 글래스로 이루어지는 기판을 들 수 있다. 또한, 투과형의 광학 장치에 있어서는, 지지 기판으로서, 사파이어나 글래스로 이루어지는 기판을 들 수 있다. 파장 선택 수단으로서 다이크로익 미러를 들 수 있다.
제1 발광층을 형광체로 구성하는 경우, 에너지 생성 수단은, 상술한 바와 같이, 예를 들면, 발광 소자로 이루어지는 형태로 할 수 있다. 한편, 이 경우, 에너지 생성 수단에는, 예를 들면, 발광 소자에의 전류 주입 수단이 포함될 수 있다. 한편, 제1 발광층을 자발광 소자로 구성하는 경우, 에너지 생성 수단은 제1 발광층 그 자체로 이루어지고, 제1 발광층은, 제3 파장 영역을 갖는 광(구체적으로는, 청색광이나 자외선)을 자발광 한다.
반사형의 광학 장치에 있어서, 발광층 구조체의 타방의 측에 배치된 광 반사 수단으로서, 예를 들면, 지지 기판의 제1 면(경우에 따라서는, 제1 면과 대향한 지지 기판의 제2 면)에 형성된 금속 박막(예를 들면, 은이나 알루미늄 또는 이들의 합금으로 구성된 박막)이나 유전체 다층막, 무기 소결 재료막을 들 수 있고, 지지 기판과 대향하여 배치된 반사경을 들 수도 있다.
또한, 반사형의 광학 장치에 있어서, 광 투과／반사 수단으로서, 다이크로익 미러나 편광 빔 스플리터를 들 수 있다. 광 투과／반사 수단으로서 다이크로익 미러를 사용하는 경우, [A] 에너지 생성 수단으로부터의 광(예를 들면, 청색광)은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되고, [B] 발광층 구조체로부터 출사되어, 파장 선택 수단을 통과한 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은, 광 투과／반사 수단을 통과하도록, 광 투과／반사 수단을 설계하면 된다. 한편, 에너지 생성 수단으로부터의 광(예를 들면, 청색광)으로서, 발광층 구조체에 입사하고, 발광층 구조체로부터 그대로 출사된 광(예를 들면, 청색광)은, 또는, 발광층 구조체에 의해 반사된 광(예를 들면, 청색광)은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 에너지 생성 수단으로 돌아간다. 또한, 광 투과／반사 수단으로서 편광 빔 스플리터를 사용하는 경우, [C] 에너지 생성 수단으로부터의 s 편광 상태의 광(예를 들면, 청색광)은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되고, [D] 발광층 구조체로부터 출사되어, 파장 선택 수단을 통과한 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은, 광 투과／반사 수단을 통과하도록, 광 투과／반사 수단을 설계하면 된다.
또한, 제1 구성의 광학 장치에 있어서, 에너지 생성 수단으로부터의 광을 제1 편광 상태 및 제2 편광 상태로 제어하는 위상차 판으로서, 2분의 1 파장판(λ/2 파장판)을 들 수 있다. 제1 편광 상태 및 제2 편광 상태로 제어하기 위해서는, λ/2 파장판을 회전시키면 된다. 그리고, 이 경우, 광 투과／반사 수단으로서, 편광 빔 스플리터를 사용하면 된다. 편광 변환 소자에 의해, 에너지 생성 수단으로부터의 광의 편광 상태를 p 편광 상태로 정렬하여도 된다. 예를 들면, λ/2 파장판에 입사하기 직전의 에너지 생성 수단으로부터의 광이 p 편광 상태 또는 s 편광 상태이고, 회전하는 λ/2 파장판에 의해 p 편광 상태로 λ/2 파장판으로부터 광이 출사한 경우, 제2 편광 상태(p 편광 상태)로 광 투과／반사 수단을 통과하고, 제2 광 반사 수단에 의해 반사되어, 광 투과／반사 수단에 재입사한다. 광 투과／반사 수단과 제2 광 반사 수단의 사이에 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)을 배치해 두면, λ/4 파장판을 왕복 2회 통과하고, 광 투과／반사 수단에 재입사한 광의 편광 상태는 s 편광 상태가 되며, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단에 의해 반사된다. 한편, 회전하는 λ/2 파장판에 의해 s 편광 상태로 λ/2 파장판으로부터 광이 출사한 경우, 제1 편광 상태(s광 상태)의 광은, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 파장 선택 수단을 통과하여 발광층 구조체에 입사한다. 광 투과／반사 수단과 파장 선택 수단의 사이에 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)을 배치해 두면, 발광층 구조체로부터 출사되어, 파장 선택 수단을 통과한 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은, λ/4 파장판 및 광 투과／반사 수단을 통과한다. 한편, 에너지 생성 수단으로부터의 광(예를 들면, 청색광)으로서, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, λ/4 파장판을 통과하고, 발광층 구조체에 입사하여, 발광층 구조체로부터 그대로 출사된 광(예를 들면, 청색광)은, 또는, 발광층 구조체에 의해 반사된 광은, λ/4 파장판을 통과하여 p 편광 상태가 되고, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단을 통과하지만, 발광층 구조체로부터 산란된 광(예를 들면, 무편광 상태가 된 청색광)은, λ/4 파장판을 통과하여 s 편광 상태가 되고, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 에너지 생성 수단으로 돌아간다.
또한, 제2 구성의 광학 장치에 있어서는, 광 투과／반사 수단을 편광 빔 스플리터로 구성하고, 위상차 판을 λ/4 파장판으로 구성하고, 제2 광 투과／반사 수단을, 제3 파장 영역을 갖는 광의 일부를 투과시키고 잔부를 반사하는 다이크로익 미러로 구성하면 된다. 편광 변환 소자에 의해, 에너지 생성 수단으로부터의 광의 편광 상태를 s 편광 상태로 정렬하여도 된다. 이러한 편광 상태의 에너지 생성 수단으로부터의 광은, 편광 빔 스플리터로 구성된 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, λ/4 파장판으로 이루어지는 위상차 판에 입사한다. 그리고, 제2 광 투과／반사 수단에 의해 반사된 광은, λ/4 파장판으로 이루어지는 위상차 판에 재입사하고, 위상차 판으로부터 p 편광 상태로 출사되어, 편광 빔 스플리터로 구성된 광 투과／반사 수단을 통과한다. 한편, 제2 광 투과／반사 수단을 통과한 광(예를 들면, s 편광 상태의 청색광)은, 파장 선택 수단을 경유하여 발광층 구조체에 입사한다. 그리고, 발광층 구조체로부터 파장 선택 수단을 경유하여 출사되어, 제2 광 투과／반사 수단을 통과하고, λ/4 파장판으로 이루어지는 위상차 판에 입사하는 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은 위상차 판으로부터 출사되어 편광 빔 스플리터로 구성된 광 투과／반사 수단을 통과한다. 한편, 에너지 생성 수단으로부터의 광(예를 들면, 청색광)으로서, 발광층 구조체에 입사하여, 발광층 구조체로부터 그대로 출사된 광(예를 들면, 청색광)은, 또는, 발광층 구조체에 의해 반사된 광은, λ/4 파장판으로 이루어지는 위상차 판을 통과하여 p 편광 상태가 되고, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단을 통과하지만, 발광층 구조체로부터 산란된 광(예를 들면, 무편광 상태가 된 청색광)은, λ/4 파장판으로 이루어지는 위상차 판을 통과하여 s 편광 상태가 되고, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 에너지 생성 수단으로 돌아간다.
투과형의 광학 장치에 있어서, 광 투과／반사 수단은 다이크로익 미러로 구성할 수 있다. 여기서, 광 투과／반사 수단으로서의 다이크로익 미러를 사용하는 경우, [E] 에너지 생성 수단으로부터의 광(예를 들면, 청색광)은, 광 투과／반사 수단을 통과하고, [F] 발광층 구조체로부터 출사된 광은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되도록, 광 투과／반사 수단을 설계하면 된다.
<실시예 1>
실시예 1은, 본 개시의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터에 관한 것이다. 실시예 1의 광학 장치 및 광원 장치의 개념도를 도 2A에 나타내고, 실시예 1의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동의 개념도를 도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 1D에 나타낸다. 또한, 실시예 1의 광학 장치 및 종래의 광학 장치로부터 출사되는 광의 광 스펙트럼을 모식적으로 도 2B 및 도 2C에 나타내고, 에너지 생성 수단 및 제1 발광층으로부터 출사되는 광의 광 스펙트럼을 모식적으로 도 11A에 나타내고, 제2 발광층으로부터 출사되는 광의 광 스펙트럼을 모식적으로 도 11B에 나타내고, 프로젝터의 광로의 개념도를 도 12에 나타낸다. 한편, 도 11A 및 도 11B에 있어서, 곡선 「A」는 발광 스펙트럼을 나타내고, 곡선 「B」는 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
실시예 1의 광학 장치(10A) 또는 후술하는 실시예 2∼실시예 6의 광학 장치(10B, 10C, 10D, 10E, 10F)는, 제1 발광층(21, 21’) 및 제2 발광층(22)으로 구성된 발광층 구조체(20, 20’)와, 파장 선택 수단(30)을 갖고,
파장 선택 수단(30)은, 발광층 구조체(20, 20’)의 일방의 측(광 출사측)에 배치되어 있고,
제1 발광층(21, 21’)은, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 발광하고,
제2 발광층(22)은, 제1 발광층(21, 21’)에서 발광한 광(511)에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광하고,
파장 선택 수단(30)은, 발광층 구조체(20, 20’)로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)를 통과시키고, 잔부(511-3)을 발광층 구조체(20, 20’)로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 통과시킨다.
또한, 실시예 1 또는 후술하는 실시예 2∼실시예 6의 광원 장치는,
제1 발광층(21, 21’) 및 제2 발광층(22)으로 구성된 발광층 구조체(20, 20’)와, 파장 선택 수단(30)을 갖는 광학 장치, 및,
에너지 생성 수단을 구비하고 있고,
광학 장치는, 실시예 1 또는 후술하는 실시예 2∼실시예 6의 광학 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F)로 이루어진다.
실시예 1의 프로젝터는,
제1 발광층(21) 및 제2 발광층(22)으로 구성된 발광층 구조체(20, 20’)와, 파장 선택 수단(30)을 갖는 광학 장치 및 에너지 생성 수단을 구비한 광원 장치,
조명 광학계,
화상 형성부, 및,
투영 광학계를 구비하고 있고,
광학 장치는, 또는 후술하는 실시예 2∼실시예 6의 광학 장치(10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F)로 이루어지고,
파장 선택 수단(30)을 통과한 광에 의해(구체적으로는, 파장 선택 수단(30)을 통과하고, 조명 광학계를 경유한 광에 의해), 화상 형성부에서 화상이 형성되고,
화상 형성부에서 형성된 화상이, 투영 광학계에 보내진다.
실시예 1의 광학 장치(10A)에 있어서, 파장 선택 수단(30)은, 발광층 구조체(20)로부터의 제1 파장 영역의 광(511) 중, 제1 파장대의 광(511-1) 및 제2 파장대의 광(511-2)의 광을 통과시킨다. 그리고, 도 2B에 나타낸 바와 같이, 제2 파장 영역의 광(512)의 광 스펙트럼(도 2B에 있어서의 영역 「C」를 참조)과 제2 파장대의 광(511-2)의 광 스펙트럼(도 2B에 있어서의 영역 「C’」를 참조)은, 적어도 부분적으로 중첩되어 있다.
또한, 실시예 1의 광학 장치(10A)에 있어서, 파장 선택 수단(30)에 의해 발광층 구조체(20)로 되돌려진 제1 파장 영역의 광(511)에 있어서의 잔부(511-3)의 광에 기초하여, 제2 발광층(22)은 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 더 발광한다. 제1 발광층(21)은, 파장 선택 수단(30)에 의해 발광층 구조체(20)로 되돌려진 제1 파장 영역을 갖는 광(511)에서의 잔부(511-3)의 광을 흡수하지 않는다. 나아가, 발광층 구조체(20)의 일방 측과 파장 선택 수단(30)의 사이에는 렌즈계(25)가 배치되어 있고, 렌즈계(25)를 통과하여 파장 선택 수단(30)으로 향하는 광은, 렌즈계(25)에 의해 평행광(콜리메이트 광)이 된다. 렌즈계(25)의 초점 위치에 발광층 구조체(20)를 배치한다.
제1 발광층(21)은, 에너지 생성 수단(50)으로부터 주어진 에너지에 기초하여 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 발광한다. 에너지 생성 수단(50)은 발광 소자로 이루어지고, 에너지 생성 수단(50)으로부터 제1 발광층(21)에 주어지는 에너지는, 제3 파장 영역을 갖는 광(513)이다.
또한, 발광층 구조체(20)의 타방 측에는, 광 반사 수단(24)이 배치되어 있고, 에너지 생성 수단으로부터의 광은, 발광층 구조체(20)의 일방 측으로부터 발광층 구조체(20)에 입사한다. 즉, 실시예 1의 광학 장치(10A)는, 반사형의 광학 장치이다. 이에 더해,
광 투과／반사 수단(40)을 더 구비하고 있고,
에너지 생성 수단(50)으로부터의 광은, 광 투과／반사 수단(40)에 의해 반사되어, 파장 선택 수단(30)을 통과하여 발광층 구조체(20)에 입사하고,
발광층 구조체(20)로부터 출사되어, 파장 선택 수단(30)을 통과한 광은, 광 투과／반사 수단(40)을 통과한다.
여기서, 실시예 1에 있어서, 황색을 발광하는 제1 발광층(21)을 구성하는 재료로서, Ce:YAG나 Ce:LuAG와 같은 형광체를 들 수 있다. Ce:YAG나 Ce:LuAG은 스펙트럼 형상으로부터 알 수 있듯이 적색광의 비율이 작기 때문에, 장파장의 영역(도 2B의 영역 「C」를 참조)을 흡수하고, 적색광을 발광하는 재료로 제2 발광층을 구성하는 것이 바람직하다. 적색을 발광하는 제2 발광층(22)을 구성하는 재료로서, 퀀텀닷이나, AlSiN3:Eu을 기본 조성으로 하는 형광체인 Eu:CASN, (Sr, Ca)AlSiN3:Eu을 기본 조성으로 하는 형광체인 Eu:SCASN을 들 수 있다. 제1 발광층(21)과 제2 발광층(22)은 적층되어 있고, 수지 바인더나 글래스 바인더로 발광층(21, 22)이 보유지지된 구조를 갖는다. 발광층 구조체(20)의 제2 발광층(22)이, 광 반사 수단(24)을 통해 지지 기판(23)과 대향하도록, 발광층 구조체(20)는 지지 기판(23)에 상에 설치되어 있다. 광 반사 수단(24)은, 예를 들면, 금속 박막(예를 들면, 은이나 알루미늄 또는 이들의 합금으로 구성된 박막)이나 유전체 다층막, 무기 소결 재료막으로 구성되어 있다. 지지 기판(23)로서, 알루미늄, 구리, 몰리브덴을 비롯한 금속이나 합금으로 이루어지는 기판, 세라믹스나 사파이어, 글래스로 이루어지는 기판을 들 수 있다. 에너지 생성 수단(50)은, 청색 발광 레이저 소자로 이루어진다. [A] 에너지 생성 수단(50)으로부터의 광(예를 들면, 청색광)은, 광 투과／반사 수단(40)에 의해 반사되고, [B] 발광층 구조체(20)로부터 출사되어, 파장 선택 수단(30)을 통과한 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은, 광 투과／반사 수단(40)을 통과하도록, 광 투과／반사 수단(40)을 구성하는 다이크로익 미러를 설계하면 된다. 한편, 에너지 생성 수단(50)으로부터의 광(예를 들면, 청색광)으로서, 발광층 구조체(20)에 입사하여, 발광층 구조체(20)로부터 그대로 출사된 광(예를 들면, 청색광)은, 또는, 발광층 구조체(20)에 의해 반사된 광(예를 들면, 청색광)은, 광 투과／반사 수단(40)에 의해 반사되어, 에너지 생성 수단(50)으로 돌아간다. 단, 이러한 청색광의 설명이나 도시는, 이하의 설명이나 도면에 있어서 원칙적으로 생략한다.
이하, 도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 1D를 참조하여, 실시예 1의 광학 장치 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 설명한다. 한편, 도 1A, 도 1B, 도 1C 및 도 1D에 나타내는 광의 거동을, 본래, 1장의 도면으로 나타내야 하지만, 도면이 복잡해지기 때문에, 도 1A, 도 1B, 도 1C, 도 1D로 따로따로 나타냈다. 도 4A, 도 4B, 도 5A, 도 5B, 도 6B, 도 6C, 도 6D, 도 7B, 도 7C, 도 8A, 도 8B, 도 9B, 도 9C, 도 10A 및 도 10B에 있어서도 마찬가지로 하였다.
도 1A에 나타낸 바와 같이, 청색 발광 레이저 소자로 이루어지는 에너지 생성 수단(50)으로부터 출사된 청색광(513)(가는 실선으로 나타냄)은, 광 투과／반사 수단(40)에 입사하고, 광 투과／반사 수단(40)에서 반사되어, 파장 선택 수단(30)으로 향하고, 파장 선택 수단(30)을 통과하여, 제1 발광층(21)에 충돌한다.
그리고, 제1 발광층(21)은, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 발광한다. 구체적으로는, 도 1B에 나타낸 바와 같이, 청색광(513)이 제1 발광층(21)에 충돌함으로써, 제1 발광층(21)은 제1 파장 영역을 갖는 광(황색광)(511)을 발광한다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 흰색 화살표로 나타낸다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(긴 흰색 화살표 광)는 파장 선택 수단(30)으로 향하고, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(짧은 흰색 화살표 광)는 제2 발광층(22)에 침입한다.
도 1B에 나타낸 바와 같이, 파장 선택 수단(30)으로 향하는 제1 파장 영역을 갖는 광(긴 흰색 화살표 광)(511)은, 파장 선택 수단(30)에 충돌한다. 그리고, 도 1C에 나타낸 바와 같이, 파장 선택 수단(30)은, 발광층 구조체(20)로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)(녹색광 및 적색광)를 통과시킨다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)(녹색광 및 적색광)는, 광 투과／반사 수단(40)을 통과하고, 광학 장치(10A), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다. 한편, 파장 선택 수단(30)은, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)를 발광층 구조체(20)로 되돌린다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)는, 제1 발광층(21)에 의해 흡수되지 않고, 제2 발광층(22)에 도달한다.
도 1D에 나타낸 바와 같이, 제2 발광층(22)은, 제1 발광층(21)에서 발광한 광(511)(도 1B 참조)에 기초하여, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광한다. 아울러, 파장 선택 수단(30)에 의해 되돌려진 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)에 기초하여(도 1C 참조), 제2 발광층(22)은 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광한다. 제2 파장 영역을 갖는 광(512)(광 반사 수단(24)에 의해 반사된 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 포함함)은, 제1 발광층(21)을 통과하고, 파장 선택 수단(30)에 충돌한다. 파장 선택 수단(30)은, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 통과시킨다. 제2 파장 영역을 갖는 광(512)은, 광 투과／반사 수단(40)을 통과하고, 광학 장치(10A), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다.
한편, 제1 발광층(21)에서 발광한 제1 파장대보다 단파장 측의 광 중, 파장 선택 수단 측에 출사된 광은, 파장 선택 수단(30)에 의해 제1 발광층(21)으로 되돌려져, 제1 발광층(21)을 여기시키는 경우도 있고, 에너지 생성 수단(50)으로 돌아가는 경우도 있다. 한편, 제2 발광층 측에 출사된 광은, 제2 발광층(22)을 여기시키는 경우도 있고, 광 반사 수단(24)에 의해 반사되어 제2 발광층(22)이나 제1 발광층(21)을 여기시키는 경우도 있고, 파장 선택 수단(30)에 의해 제1 발광층(21)으로 되돌려져, 제1 발광층(21)을 여기시키는 경우도 있다. 광원 장치에 청색광을 출사하는 광원을 별도로 설치하면, 광원 장치로부터, 적색광, 녹색광 및 청색광을 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사할 수 있다.
Ce:YAG로 이루어지는 제1 발광층(21)의 발광 스펙트럼(제1 파장 영역의 광(511)의 발광 스펙트럼)을, 모식적으로 도 2B 및 도 2C에서 「A」로 나타낸다. 또한, 제1 발광층(21)에 있어서 발광한 광(제1 파장대의 광(511-1) 및 제2 파장대의 광(511-2))의 발광 스펙트럼을, 모식적으로 도 2B 및 도 2C에서 「B」 및 「C」로 나타낸다.
그런데, 종래의 광학 장치로부터 출사되는 광의 광 스펙트럼을 모식적으로 나타내는 도 2C에 있어서, 제1 파장대의 광(511-1)의 광 강도 (「B」참조)와, 제2 파장대의 광(511-2)의 광 강도 (「C」참조)의 사이에는, 큰 차이가 존재한다. 따라서, 종래의 광원 장치에 있어서는, 화이트 밸런스를 조정하기 위해, 필터를 사용하여 제1 파장대의 광(511-1)의 광 강도를 줄이고 있다. 이 상태에 있어서의 제1 파장대의 광(511-1)의 광 스펙트럼을, 모식적으로 도 2C에서 「B”」로 나타낸다.
한편, 실시예 1의 광학 장치 또는 광원 장치에 있어서는, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)은 제2 발광층(22)에 침입하여, 제2 발광층(22)을 발광시킬 뿐만 아니라(도 2B의 「C」참조), 파장 선택 수단(30)에 의해 되돌려진 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)에 기초하여, 제2 발광층(22)에서 제2 파장 영역을 갖는 광(512)이 발광한다(도 2B의 「C’」참조). 이와 같이, 계 외(조명 광학계)로 출사되는 제2 파장 영역을 갖는 광(512)는, 광 스펙트럼 「C」와 「C’」가 가중된 것이 된다. 따라서, 화이트 밸런스를 조정하기 위해, 필터를 사용하여 제1 파장대의 광(511-1)의 광 강도를 억제한다. 이 상태에 있어서의 제1 파장대의 광(511-1)의 광 스펙트럼을 모식적으로 도 2B에서 「B’」로 나타내는데, 도 2C의 「B”」보다도 높은 광 강도이다.
도 2B에 나타낸 발광 스펙트럼 중의 영역(D)(제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)에 상당함)가 발광 스펙트럼에서 차지하는 비율을 28%이라고 가정하고, 영역(D)의 광의 90%가 적색광으로 변환되어 계 외로 출사된다고 가정한 경우, 적색광의 광량은, 0.28×0.9×100=25% 증가하게 되고, 적색광의 광량이 증가하는 결과, 화이트 밸런스의 조정에 의해, 녹색광의 광량도 증가시킬 수 있다.
이상과 같이, 실시예 1의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터에 있어서는, 제1 발광층 및 제2 발광층의 2층 구조로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖고 있고, 파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시키고 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시키기 때문에, 종래, 광색역화 시에 폐기되고 있었던 파장대의 광을 재이용할 수 있고, 제2 파장 영역 및 제2 파장대를 갖는 광의 광량이 증가하는 결과, 보다 밝은 광색역을 갖고, 고휘도의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터를 얻을 수 있다. 나아가, 프로젝터에 있어서의 광원 장치보다 하류의 부분에서 광을 폐기해야만 하는 경우, 폐기하는 광을 열로 변환하는데, 이 때의 배열(排熱)이 용이하게 되기 때문에, 프로젝터의 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 조명 광학계를 포함하는 화상 형성부를 통과하는 전 광량 에너지를 감소시킬 수 있기 때문에, 프로젝터 전체의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.
<실시예 2>
실시예 2는, 실시예 1의 변형이며, 제1 구성의 광학 장치에 관한 것이다. 실시예 2의 광학 장치(10B) 및 광원 장치의 개념도를 도 3A에 나타낸 바와 같이, 실시예 2에 있어서는,
에너지 생성 수단(50)으로부터 광을 제1 편광 상태 및 제2 편광 상태로 제어하는 위상차 판(61), 및 제2 광 반사 수단(63)을 더 갖고 있고,
위상차 판(61)은, 에너지 생성 수단(50)과 광 투과／반사 수단(40’)의 사이에 배치되어 있고,
위상차 판(61)을 통과하여 파장 선택 수단(30)에 입사한 광은, 제1 편광 상태에 있어서는, 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사되고, 파장 선택 수단(30)을 통과하여 발광층 구조체(20)에 입사하고, 제2 편광 상태에 있어서는, 광 투과／반사 수단(40’)을 통과하고, 제2 광 반사 수단(63)에 의해 반사되어, 광 투과／반사 수단(40’)에 재입사하고, 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사된다.
여기서, 광 투과／반사 수단(40’)은 편광 빔 스플리터로 구성되어 있고, [C] 에너지 생성 수단(50)으로부터의 s 편광 상태의 광(예를 들면, 청색광)은, 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사되고, [D] 발광층 구조체(20)로부터 출사되어, 파장 선택 수단(30)을 통과한 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은, 광 투과／반사 수단(40’)을 통과하도록 설계되어 있다. 또한, 위상차 판(61)은 2분의 1 파장판(λ/2 파장판)으로 구성되고, 제1 편광 상태 및 제2 편광 상태로 제어하기 위해 λ/2 파장판을 회전시킨다. 제2 광 반사 수단(63)은, 금속 박막(예를 들면, 은이나 알루미늄 또는 이들의 합금으로 구성된 박막)이나 유전체 다층막, 무기 소결 재료막으로 구성되어 있다. 또한, 제2 광 반사 수단(63)에 확산 구조나 회전 기구를 추가함으로써, 스페클을 저감할 수 있다. 편광 변환 소자(도시하지 않음)에 의해, 에너지 생성 수단(50)으로부터의 광의 편광 상태를 p 편광 상태로 정렬하여도 된다. 광 투과／반사 수단(40’)과 제2 광 반사 수단(63)의 사이에는, 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)(62)이 배치되어 있다. 또한, 광 투과／반사 수단(40’)과 파장 선택 수단(30)의 사이에도, 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)(64)이 배치되어 있다. 한편, 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)(64)과 파장 선택 수단(30)을 일체화한 구조로 할 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 파장 선택 수단(30)을 구성하는 기판으로서 위상차 판을 사용하면 된다.
실시예 2의 광학 장치(10B) 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도를, 도 4A 및 도 4B에 나타낸다.
도 4A에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, λ/2 파장판(61)에 입사하기 직전의 에너지 생성 수단(50)으로부터의 p 편광 상태 또는 s 편광 상태의 광이, 회전하는 λ/2 파장판(61)에 의해 p 편광 상태로 λ/2 파장판으로부터 광이 출사한 경우, 제2 편광 상태(p 편광 상태)이기 때문에, 광 투과／반사 수단(40’)을 통과하고, 제2 광 반사 수단(63)에 의해 반사되어, 광 투과／반사 수단(40’)에 재입사한다. 광 투과／반사 수단(40’)과 제2 광 반사 수단(63)의 사이에는, 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)(62)이 배치되어 있기 때문에, λ/4 파장판(62)을, 왕복 2회 통과하고, 광 투과／반사 수단(40’)에 재입사한 광의 편광 상태는 s 편광 상태가 되며, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사된다.
한편, 도 4B에 나타낸 바와 같이, 회전하는 λ/2 파장판(61)에 의해 λ/2 파장판(61)으로부터 s 편광 상태의 광이 출사한 경우, 제1 편광 상태(s광 상태)이기 때문에, 이 광은, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사되어, 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)(64) 및 파장 선택 수단(30)을 통과하여 발광층 구조체(20)에 입사한다. 한편, 발광층 구조체(20)로부터 출사되어, λ/4 파장판(64)을 통과한 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)을 통과한다.
에너지 생성 수단(50)으로부터의 광(예를 들면, 청색광)으로서, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사되어, λ/4 파장판(64)을 통과하고, 발광층 구조체(20)에 입사하여, 발광층 구조체(20)로부터 그대로 출사된 광(예를 들면, 청색광)은, 또는, 발광층 구조체(20)에 의해 반사된 광은, λ/4 파장판(64)을 통과하여 p 편광 상태가 되고, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)을 통과한다. 한편, 발광층 구조체(20)에 의해 산란된 광(예를 들면, 무편광 상태가 된 청색광)은, λ/4 파장판(64)을 통과하여 s 편광 상태가 되고, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사되어, 에너지 생성 수단(50)으로 돌아간다.
이상의 점을 제외하고, 실시예 2의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조는, 실시예 1의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조와 동일하게 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
<실시예 3>
실시예 3도, 실시예 1의 변형으로, 제2 구성의 광학 장치에 관한 것이다. 실시예 3의 광학 장치 10C 및 광원 장치의 개념도를 도 3B에 나타낸 바와 같이, 실시예 3에 있어서는,
광 투과／반사 수단(40’)과 파장 선택 수단(30)의 사이에는 위상차 판(65)이 배치되어 있고,
위상차 판(65)과 파장 선택 수단(30)의 사이에는 제2 광 투과／반사 수단(66)이 배치되어 있고,
광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사되어, 위상차 판(65)을 통과한 광은 제2 광 투과／반사 수단(66)에 의해 일부가 반사되어, 위상차 판(65)에 재입사하고, 위상차 판(65) 및 광 투과／반사 수단(40’)을 통과하고,
위상차 판(65) 및 제2 광 투과／반사 수단(66)을 통과한 광은, 파장 선택 수단(30)을 통과하여, 발광층 구조체(20)에 입사한다.
여기서, 광 투과／반사 수단(40’)은, 실시예 2과 같은 편광 빔 스플리터로 구성되어 있다. 또한, 위상차 판(65)은 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)으로 구성되어 있고, 제2 광 투과／반사 수단(66)은, 제3 파장 영역을 갖는 광의 일부를 반사하고, 잔부를 통과시키는 다이크로익 미러로 구성되어 있다. 편광 변환 소자(도시하지 않음)에 의해, 에너지 생성 수단(50)으로부터의 광의 편광 상태를 s 편광 상태로 정렬하여도 된다. 한편, 위상차 판(65)과 제2 광 투과／반사 수단(66)과 파장 선택 수단(30)을 일체화한 구조로 할 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 파장 선택 수단(30)을 구성하는 기판으로서 위상차 판을 사용하면 된다.
실시예 3의 광학 장치 10C 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도를, 도 5A 및 도 5B에 나타낸다.
도 5A에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 에너지 생성 수단(50)으로부터의 s 편광 상태의 광은, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사된다. 그리고, 위상차 판(65)에 입사하고, 위상차 판(65)을 통과한 광의 일부는, 제2 광 투과／반사 수단(66)에 의해 반사되어, 위상차 판(65)에 재입사하고, p 편광 상태로 위상차 판(65)으로부터 출사되어, 광 투과／반사 수단(40’)을 통과한다.
한편, 도 5B에 나타낸 바와 같이, 제2 광 투과／반사 수단(66)을 통과한 광(광의 잔부)은, 파장 선택 수단(30)을 통과하여 발광층 구조체(20)에 입사한다. 그리고, 발광층 구조체(20)로부터의 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은, 제2 광 투과／반사 수단(66)을 경유하여, 위상차 판(65)에 재입사하고, 위상차 판(65)으로부터 출사되어, 광 투과／반사 수단(40’)을 통과한다.
에너지 생성 수단(50)으로부터의 광(예를 들면, 청색광)으로서, 발광층 구조체(20)에 입사하여, 발광층 구조체(20)로부터 그대로 출사된 광(예를 들면, 청색광)은, 또는, 발광층 구조체(20)에 의해 반사된 광은, λ/4 파장판으로 이루어지는 위상차 판(65)을 통과하여 p 편광 상태가 되고, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)을 통과한다. 한편, 발광층 구조체(20)에 의해 산란된 광(예를 들면, 무편광 상태가 된 청색광)은, λ/4 파장판으로 이루어지는 위상차 판(65)을 통과하여 s 편광 상태가 되고, 편광 빔 스플리터로 이루어지는 광 투과／반사 수단(40’)에 의해 반사되어, 에너지 생성 수단(50)으로 돌아간다.
이상의 점을 제외하고, 실시예 3의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조는, 실시예 1의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조와 동일하게 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
<실시예 4>
실시예 4도, 실시예 1의 변형이다. 실시예 4의 광학 장치(10D) 및 광원 장치의 개념도를 도 6A에 나타낸 바와 같이, 실시예 4에 있어서는, 제1 발광층(21’)은, 에너지 생성 수단을 겸하고 있고, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 발광한다. 구체적으로는, 제1 발광층(21’)은, 자발광 소자(구체적으로는, 퀀텀닷 LED를 포함하는 LED, 유기 EL(Electroluminescence) 소자나 무기 EL 소자, 이들의 단층 구조 또는 다층 구조)와 같은 발광 소자로 구성되어 있다.
실시예 4의 광학 장치(10D) 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도를, 도 6B, 도 6C 및 도 6D에 나타낸다.
도 6B에 나타낸 바와 같이, 제1 발광층(21’)으로부터 출사된 제1 파장 영역을 갖는 광(황색광)(511)(흰색 화살표로 나타냄)은, 파장 선택 수단(30)으로 향하고, 또한, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)은 제2 발광층(22)에 침입한다.
도 6C에 나타낸 바와 같이, 파장 선택 수단(30)으로 향하는 제1 파장 영역을 갖는 광(511)은, 파장 선택 수단(30)에 충돌한다. 파장 선택 수단(30)은, 발광층 구조체(20)로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)(녹색광 및 적색광)를 통과시킨다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)(녹색광 및 적색광)는, 광학 장치(10D), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다. 한편, 파장 선택 수단(30)은, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)를 발광층 구조체(20)로 되돌린다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)는, 제1 발광층(21)에 의해 흡수되지 않고, 제2 발광층(22)에 도달한다.
도 6D에 나타낸 바와 같이, 제2 발광층(22)은, 제1 발광층(21)에서 발광한 광(511)(도 6B참조)에 기초하여, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광한다. 아울러, 파장 선택 수단(30)에 의해 되돌려진 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)에 기초하여, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광한다. 제2 파장 영역을 갖는 광(512)(광 반사 수단(24)에 의해 반사된 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 포함함)은, 제1 발광층(21)을 통과하고, 파장 선택 수단(30)에 충돌한다. 파장 선택 수단(30)은, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 통과시킨다. 제2 파장 영역을 갖는 광(512)는, 광학 장치(10D), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다.
이상의 점을 제외하고, 실시예 4의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조는, 실시예 1의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조와 동일하게 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
<실시예 5>
실시예 5도, 실시예 1의 변형인데, 투과형의 광학 장치에 관한 것이다. 실시예 5의 광학 장치(10E) 및 광원 장치의 개념도를 도 7A에 나타낸 바와 같이, 실시예 5에 있어서는,
발광층 구조체(20)의 타방 측에는, 광 투과／반사 수단(71)이 배치되어 있고,
에너지 생성 수단(50)으로부터의 광은, 광 투과／반사 수단(71)을 통과하여 발광층 구조체(20)의 타방 측으로부터 발광층 구조체(20)에 입사하고,
발광층 구조체(20)에서 발광한 광은, 광 투과／반사 수단(71)에 의해 반사된다.
실시예 5에 있어서, 지지 기판(26)으로서, 사파이어나 글래스로 이루어지는 기판을 들 수 있고, 파장 선택 수단(30’)으로서 다이크로익 미러를 들 수 있다. 광 투과／반사 수단(71)은 다이크로익 미러로 구성할 수 있다. 여기서, 광 투과／반사 수단(71)로서의 다이크로익 미러를 사용하는 경우, [E] 에너지 생성 수단(50)으로부터의 광(예를 들면, 청색광)은, 광 투과／반사 수단(71)을 통과하고, [F] 발광층 구조체(20)로부터 출사된 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)은, 광 투과／반사 수단(71)에 의해 반사되도록, 광 투과／반사 수단(71)을 설계하면 된다.
실시예 5의 광학 장치(10E) 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도를, 도 7B, 도 7C, 도 8A 및 도 8B에 나타낸다.
도 7B에 나타낸 바와 같이, 청색 발광 레이저 소자로 이루어지는 에너지 생성 수단(50)으로부터 출사된 제3 파장 영역을 갖는 청색광(513)(가는 실선으로 나타냄)은, 광 투과／반사 수단(71), 제2 발광층(22)을 통과하고, 제1 발광층(21)에 충돌한다. 그리고, 제3 파장 영역을 갖는 청색광(513)의 일부는, 제1 발광층(21) 및 파장 선택 수단(30’)을 통과하고, 광학 장치(10E), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다.
한편, 제1 발광층(21)에 충돌한 제3 파장 영역을 갖는 청색광(513)의 잔부에 의해, 제1 발광층(21)은, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 발광한다. 구체적으로는, 도 7C에 나타낸 바와 같이, 청색광(513)이 제1 발광층(21)에 충돌함으로써, 제1 발광층(21)은 제1 파장 영역을 갖는 광(511)(황색광)을 발광한다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 흰색 화살표로 나타낸다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부는 파장 선택 수단(30’)으로 향하고, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부는 제2 발광층(22)에 침입한다.
도 8A에 나타낸 바와 같이, 파장 선택 수단(30’)으로 향하는 제1 파장 영역을 갖는 광(511)은, 파장 선택 수단(30’)에 충돌한다. 파장 선택 수단(30’)은, 발광층 구조체(20)로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)(녹색광 및 적색광)를 통과시킨다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)(녹색광 및 적색광)는, 광학 장치(10E), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다. 한편, 파장 선택 수단(30’)은, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)을 발광층 구조체(20)로 되돌린다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)는, 제1 발광층(21)에 의해 흡수되지 않고, 제2 발광층(22)에 도달한다.
도 8B에 나타낸 바와 같이, 제2 발광층(22)은, 제1 발광층(21)에서 발광한 광(511)(도 7C참조)에 기초하여, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광한다. 아울러, 파장 선택 수단(30’)에 의해 되돌려진 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)에 기초하여, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광한다. 제2 파장 영역을 갖는 광(512)(광 투과／반사 수단(71)에 의해 반사된 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 포함함)은, 제1 발광층(21)을 통과하고, 파장 선택 수단(30’)에 충돌한다. 파장 선택 수단(30’)은, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 통과시킨다. 제2 파장 영역을 갖는 광(512)은, 광학 장치(10E), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다.
<실시예 6>
실시예 6도, 실시예 1의 변형이다. 실시예 6의 광학 장치(10F) 및 광원 장치의 개념도를 도 9A에 나타낸 바와 같이, 실시예 6에 있어서, 에너지 생성 수단(50”)은, 발광층 구조체(20)와 파장 선택 수단(30”)의 사이에 배치되어 있고, 제3 파장 영역을 갖는 광(513)을 발광한다. 구체적으로는, 에너지 생성 수단(50”)은, 자발광 소자(구체적으로는, 퀀텀닷 LED를 포함하는 LED, 유기 EL(Electroluminescence) 소자나 무기 EL 소자, 이들의 단층 구조 또는 다층 구조)와 같은 발광 소자로 구성되어 있다. 또한, 파장 선택 수단(30”)은 다이크로익 미러로 구성할 수 있다. 그리고, [G] 에너지 생성 수단(50”)으로부터의 광(예를 들면, 청색광)의 일부는 통과하고, [H] 에너지 생성 수단(50”)으로부터의 광의 잔부를 반사하고, 또한, 발광층 구조체(20)로부터 출사된 광(예를 들면, 녹색광 및 적색광)의 일부를 통과하고 잔부(예를 들면, 황색광)를 반사하도록, 다이크로익 미러를 설계하면 된다.
실시예 6의 광학 장치(10F) 및 광원 장치에 있어서의 광의 거동을 나타내는 개념도를, 도 9B, 도 9C, 도 10A 및 도 10B에 나타낸다.
도 9B에 나타낸 바와 같이, 에너지 생성 수단(50”)으로부터 출사된 제3 파장 영역을 갖는 광(청색광)(513)(가는 실선으로 나타냄)은, 파장 선택 수단(30”)으로 향하고, 또한, 제3 파장 영역을 갖는 광(513)은 제1 발광층(21)에 침입한다. 그리고, 다이크로익 미러로 구성된 파장 선택 수단(30”)은, 제3 파장 영역을 갖는 광(513)(청색광)의 일부를 통과시키고, 잔부를 반사한다. 파장 선택 수단(30”)에 의해 반사된 제3 파장 영역을 갖는 광(513)(청색광)의 잔부는, 에너지 생성 수단(50”)을 통과하고, 제1 발광층(21)에 침입한다.
도 9C에 나타낸 바와 같이, 제1 발광층(21)은, 제3 파장 영역을 갖는 광(513)(청색광)에 의해 여기되고, 제1 파장 영역을 갖는 광(황색광)(511)을 발광한다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)을 흰색 화살표로 나타낸다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(긴 흰색 화살표 광)는 에너지 생성 수단(50”)을 통과하여 파장 선택 수단(30”)으로 향하고, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(짧은 흰색 화살표 광)은 제2 발광층(22)에 침입한다.
도 10A에 나타낸 바와 같이, 파장 선택 수단(30”)으로 향하는 제1 파장 영역을 갖는 광(긴 흰색 화살표 광)(511)은, 파장 선택 수단(30”)에 충돌한다. 그리고, 파장 선택 수단(30”)은, 발광층 구조체(20)로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)(녹색광 및 적색광)를 통과시킨다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 일부(511-1, 511-2)(녹색광 및 적색광)는, 광학 장치(10A), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다. 한편, 파장 선택 수단(30”)은, 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)를 발광층 구조체(20)로 되돌린다. 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)는, 에너지 생성 수단(50”), 제1 발광층(21)에 의해 흡수되지 않고, 제2 발광층(22)에 도달한다.
도 10B에 나타낸 바와 같이, 제2 발광층(22)은, 제1 발광층(21)에서 발광한 광(511)(도 9C참조)에 기초하여, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광한다. 아울러, 파장 선택 수단(30”)에 의해 되돌려진 제1 파장 영역을 갖는 광(511)의 잔부(511-3)(황색광)에 기초하여(도 10A 참조), 제2 발광층(22)은 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 발광한다. 제2 파장 영역을 갖는 광(512)(광 반사 수단(24)에 의해 반사된 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 포함함)은, 제1 발광층(21), 에너지 생성 수단(50”)을 통과하고, 파장 선택 수단(30”)에 충돌한다. 파장 선택 수단(30”)은, 제2 파장 영역을 갖는 광(512)을 통과시킨다. 제2 파장 영역을 갖는 광(512)은, 광학 장치(10A), 광원 장치의 계 외(조명 광학계)로 출사된다.
이상의 점을 제외하고, 실시예 6의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조는, 실시예 1의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조와 동일하게 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 개시의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터를 바람직한 실시예에 기초하여 설명하였으나, 본 개시의 광학 장치, 광원 장치 및 프로젝터의 구성 및 구조는 예시이며, 적절히 변경할 수 있고, 본 개시의 광학 장치를 구성하는 재료도 예시이며, 적절히 변경할 수 있다.
본 개시의 프로젝터를 구성하는 조명 광학계, 화상 형성부 및 투영 광학계는, 주지의 조명 광학계, 화상 형성부 및 투영 광학계로 할 수 있다.
프로젝터는, 광원 장치, 조명 광학계, 화상 형성부, 및 투영 광학계로 구성된다. 광원 장치를 출사한 광은 조명 광학계에 입사하고, 균일한 공간 프로파일로 성형된다. 조명 광학계를 출사한 광은, 화상 형성부에서 공간적 또는 시간적으로 분광되고, 화상을 형성한다. 화상 형성부의 구성 타입은, 크게 3 종류가 있다. 하나는, 적색광에 기초하여 화상을 형성하는 적색광용 패널, 녹색광에 기초하여 화상을 형성하는 녹색광용 패널 및 청색광에 기초하여 화상을 형성하는 청색광용 패널의 3장의 패널을 사용한 3판식, 다른 하나는, 광원 장치를 시간적으로 변조하고 1장의 패널을 사용하는 단판식, 또 다른 하나는, 이들의 중간인 2판식이다. 패널로서, 투과형 또는 반사형의 액정 패널이나 MEMS 미러 패널 등을 들 수 있다. 패널에서 형성된 화상은 투영 광학계로, 면이나 물체, 공간에 투영된다.
이하, 도 13을 참조하여 프로젝터의 구성을 설명한다. 도 13은, 광원 장치(110)를 구비한 프로젝터(100)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 한편, 반사형의 액정 패널(LCD)에 의해 광 변조를 행하는 반사형 3LCD 방식의 프로젝터를 예시하여 설명한다. 광원 장치(110)는, 실시예 1∼실시예 6에서 설명한 광원 장치로 구성할 수 있다.
프로젝터(100)는, 광원 장치(110), 조명 광학계(120), 화상 형성부(130), 및, 투영 광학계(140)를, 순서대로 구비하고 있다.
조명 광학계(120)는, 예를 들면 광원 장치(110)에 가까운 위치부터, 플라이아이 렌즈(121)(121A, 121B), 편광 변환 소자(122), 렌즈(123), 다이크로익 미러(124A, 124B), 반사 미러(125A, 125B), 렌즈(126A, 126B), 다이크로익 미러(127), 및 편광판(128A, 128B, 128C)을 갖고 있다.
플라이아이 렌즈(121)(121A, 121B)는, 광원 장치(110)로부터의 백색광의 조도 분포의 균질화를 도모한다. 편광 변환 소자(122)는, 입사광의 편광축을 소정 방향으로 정렬하도록 기능하고, 예를 들면, p 편광 이외의 광을 p 편광으로 변환한다. 렌즈(123)는, 편광 변환 소자(122)로부터의 광을 다이크로익 미러(124A, 124B)를 향해 집광한다. 다이크로익 미러(124A, 124B)는, 소정의 파장 영역의 광을 선택적으로 반사하고, 그 이외의 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시킨다. 예를 들면 다이크로익 미러(124A)는, 주로 적색광을 반사 미러(125A)의 방향으로 반사시킨다. 또한, 다이크로익 미러(124B)는, 주로 청색광을 반사 미러(125B)의 방향으로 반사시킨다. 따라서, 주로 녹색광이 다이크로익 미러(124A, 124B)의 양쪽을 투과하여, 화상 형성부(130)의 반사형 편광판(131C)으로 향한다. 반사 미러(125A)는, 다이크로익 미러(124A)로부터의 광(주로 적색광)을 렌즈(126A)를 향해 반사하고, 반사 미러(125B)는, 다이크로익 미러(124B)로부터의 광(주로 청색광)을 렌즈(126B)를 향해 반사한다. 렌즈(126A)는, 반사 미러(125A)로부터의 광(주로 적색광)을 투과시켜, 다이크로익 미러(127)에 집광시킨다. 렌즈(126B)는, 반사 미러(125B)로부터의 광(주로 청색광)을 투과시켜, 편광판(128B)에 집광시킨다. 다이크로익 미러(127)는, 녹색광을 선택적으로 반사함과 함께, 그 이외의 파장 영역의 광을 선택적으로 투과한다. 여기에서는, 투과 렌즈(126A)로부터의 광 중, 적색광 성분을 투과시킨다. 투과 렌즈(126A)로부터의 광에 녹색광 성분이 포함되는 경우, 녹색광 성분을 편광판(128C)에 향해 반사시킨다. 편광판(128A, 128B, 128C)은, 소정 방향의 편광축을 갖는 편광자를 포함하고 있다. 예를 들면, 편광 변환 소자(122)에서 p 편광으로 변환되고 있는 경우, 편광판(128A, 128B, 128C)은 p 편광의 광을 투과시키고, s 편광의 광을 반사시킨다.
화상 형성부(130)는, 반사형 편광판(131A, 131B, 131C)과, 반사형 액정 패널(132A, 132B, 132C)과, 다이크로익 프리즘(133)을 갖는다.
반사형 편광판(131A, 131B, 131C)는, 각각, 편광판(128A, 128B, 128C)으로부터의 편광광의 편광축과 같은 편광축의 광(예를 들면 p 편광)을 투과하고, 그 이외의 편광축의 광(s 편광)을 반사한다. 구체적으로는, 반사형 편광판(131A)은, 편광판(128A)으로부터의 p 편광의 적색광을 반사형 액정 패널(132A)의 방향으로 투과시킨다. 반사형 편광판(131B)은, 편광판(128B)으로부터의 p 편광의 청색광을 반사형 액정 패널(132B)의 방향으로 투과시킨다. 반사형 편광판(131C)은, 편광판(128C)으로부터의 p 편광의 녹색광을 반사형 액정 패널(132C)의 방향으로 투과시킨다. 또한, 다이크로익 미러(124A, 124B)의 양쪽을 투과하여 반사형 편광판(131C)에 입사한 p 편광의 녹색광은, 그대로 반사형 편광판(131C)을 투과하여 다이크로익 프리즘(133)에 입사한다. 나아가, 반사형 편광판(131A)은, 반사형 액정 패널(132A)로부터의 s 편광의 적색광을 반사시켜 다이크로익 프리즘(133)에 입사시킨다. 반사형 편광판(131B)은, 반사형 액정 패널(132B)로부터의 s 편광의 청색광을 반사시켜 다이크로익 프리즘(133)에 입사시킨다. 반사형 편광판(131C)은, 반사형 액정 패널(132C)로부터의 s 편광의 녹색광을 반사시켜 다이크로익 프리즘(133)에 입사시킨다.
반사형 액정 패널(132A, 132B, 132C)은, 각각, 적색광, 청색광 및 녹색광의 공간 변조를 행한다.
다이크로익 프리즘(133)은, 입사되는 적색광, 청색광 및 녹색광을 합성하여, 투영 광학계(140)를 향해 사출한다. 투영 광학계(140)는, 렌즈(142∼146)와, 미러(141)를 갖는다. 투영 광학계(140)는, 화상 형성부(130)로부터의 출사 광을 확대하여 스크린(도시하지 않음) 등에 투영한다.
도 14에, 다른 구성의 프로젝터 모식도를 나타낸다. 이 프로젝터에 있어서는, 투과형의 액정 패널(LCD)에 의해 광 변조를 행하는 투과형 3LCD 방식의 프로젝터이다.
프로젝터(200)는, 광원 장치(110), 광원 장치(110)로부터 발생하는 광을 사용하여 화상을 생성하는 화상 형성부(220)(조명 광학계를 포함함), 및 화상 형성부(220)로 생성된 화상광을 투영하는 투영 광학계(240)를 구비하고 있다.
조명 광학계를 포함하는 화상 형성부(220)는, 인테그레이터 소자(221), 편광 변환 소자(222), 집광 렌즈(223), 다이크로익 미러(224, 225), 미러(226, 227, 228), 및 릴레이 렌즈(231, 232)를 갖는다. 또한, 화상 형성부(220)는, 필드 렌즈(233)(233R, 233G, 233B), 액정 라이트 밸브(234R, 234G, 234B), 다이크로익 프리즘(235)을 갖는다.
인테그레이터 소자(221)는, 전체로서, 광원 장치(110)로부터 액정 라이트 밸브(234R, 234G, 234B)를 조사하는 입사광을 균일한 휘도 분포로 조정하는 기능을 갖는다. 예를 들면, 인테그레이터 소자(221)는, 2차원으로 배열된 복수의 마이크로렌즈(도시하지 않음)를 갖는 제1 플라이아이 렌즈(221A), 및 각 마이크로렌즈에 하나씩 대응하도록 배열된 복수의 마이크로렌즈를 갖는 제2 플라이아이 렌즈(221B)를 포함하고 있다.
광원 장치(110)로부터 인테그레이터 소자(221)에 입사하는 평행광은, 제1 플라이아이 렌즈(221A)의 마이크로렌즈에 의해 복수의 광속으로 분할되어, 제2 플라이아이 렌즈(221B)에 있어서의 대응하는 마이크로렌즈에 각각 결상된다. 제2 플라이아이 렌즈(221B)의 마이크로렌즈의 각각이, 2차 광원으로서 기능하고, 복수의 평행광을 편광 변환 소자(222)에 입사광으로서 조사한다.
편광 변환 소자(222)는, 인테그레이터 소자(221) 등을 통해 입사하는 입사광의, 편광 상태를 정렬하는 기능을 갖는다. 이 편광 변환 소자(222)는, 예를 들면 광원 장치(110)의 출사측에 배치된 집광 렌즈(223) 등을 통해, 청색광(B3), 녹색광(G3) 및 적색광(R3)을 포함하는 출사 광을 출사한다.
다이크로익 미러(224, 225)는, 소정의 파장 영역의 광을 선택적으로 반사시키고, 그 이외의 파장 영역의 광을 투과시키는 성질을 갖는다. 예를 들면, 다이크로익 미러(224)는, 적색광(R3)을 선택적으로 반사시킨다. 다이크로익 미러(225)는, 다이크로익 미러(224)를 투과한 녹색광(G3) 및 청색광(B3) 중, 녹색광(G3)을 선택적으로 반사시킨다. 남은 청색광(B3)은, 다이크로익 미러(225)을 투과한다. 이에 의해, 광원 장치(110)로부터 출사된 광이, 다른 색의 복수의 광으로 분리된다.
분리된 적색광(R3)은, 미러(226)에 의해 반사되어, 필드 렌즈(233R)를 통함으로써 평행광화된 후, 적색광의 변조용 액정 라이트 밸브(234R)에 입사한다. 녹색광(G3)은, 필드 렌즈(233G)를 통함으로써 평행광화된 후, 녹색광의 변조용 액정 라이트 밸브(234G)에 입사한다. 청색광(B3)은, 릴레이 렌즈(231)를 통해 미러(227)에 의해 반사되고, 나아가, 릴레이 렌즈(232)를 통해 미러(228)에 의해 반사된다. 미러(228)에 의해 반사된 청색광(B3)은, 필드 렌즈(233B)를 통함으로써 평행광화된 후, 청색광의 변조용 액정 라이트 밸브(234B)에 입사한다.
액정 라이트 밸브(234R, 234G, 234B)는, 화상 정보를 포함한 화상 신호를 공급하는 도시하지 않는 신호원(예를 들면 PC 등)과 전기적으로 접속되어 있다. 액정 라이트 밸브(234R, 234G, 234B)는, 공급되는 각 색의 화상 신호에 기초하여 입사광을 화소마다 변조하고, 각각 적색 화상, 녹색 화상 및 청색 화상을 생성한다. 변조된 각 색의 광(형성된 화상)은, 다이크로익 프리즘(235)에 입사하여 합성된다. 다이크로익 프리즘(235)은, 3개의 방향으로부터 입사한 각 색의 광을 겹쳐 합성하여, 투영 광학계(240)를 향해 출사한다.
투영 광학계(240)는, 복수의 렌즈(241) 등을 갖고, 다이크로익 프리즘(235)에 의해 합성된 광을 도시하지 않는 스크린에 조사한다. 이에 의해, 풀 컬러의 화상이 표시된다.
한편, 본 개시는, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
[A01] 《광학 장치》
제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체의 일방의 측에 배치되어 있고,
제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
제2 발광층은, 제1 발광층에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시키고, 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시키는 광학 장치.
[A02] 파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역 중, 제1 파장대 및 제2 파장대의 광을 통과시키고,
제2 파장 영역과 제2 파장대는, 적어도 부분적으로 중첩되어 있는 [A01]에 기재된 광학 장치.
[A03] 파장 선택 수단에 의해 발광층 구조체로 되돌려진 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광에 기초하여, 제2 발광층은 제2 파장 영역을 갖는 광을 더 발광하는 [A01] 또는 [A02]에 기재된 광학 장치.
[A04] 제1 발광층은, 파장 선택 수단에 의해 발광층 구조체로 되돌려진 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광을 흡수하지 않는 [A01] 내지 [A03] 중 어느 한 항에 기재된 광학 장치.
[A05] 발광층 구조체의 일방의 측과 파장 선택 수단의 사이에는 렌즈계가 배치되어 있고,
렌즈계를 통과하여 파장 선택 수단으로 향하는 광은, 렌즈계에 의해 평행광이 되는 [A01] 내지 [A04] 중 어느 한 항에 기재된 광학 장치.
[A06] 제1 발광층은, 에너지 생성 수단으로부터 주어진 에너지에 기초하여 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하는 [A01] 내지 [A05] 중 어느 한 항에 기재된 광학 장치.
[A07] 에너지 생성 수단은 발광 소자로 이루어지는 [A06]에 기재된 광학 장치.
[A08] 에너지 생성 수단으로부터 제1 발광층에 주어지는 에너지는, 제3 파장 영역을 갖는 광인 [A07]에 기재된 광학 장치.
[A09] 발광층 구조체의 타방의 측에는, 광 반사 수단이 배치되어 있고,
에너지 생성 수단으로부터의 광은, 발광층 구조체의 일방의 측으로부터 발광층 구조체에 입사하는 [A08]에 기재된 광학 장치.
[A10] 광 투과／반사 수단을 더 구비하고,
에너지 생성 수단으로부터의 광은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 파장 선택 수단을 통과하여 발광층 구조체에 입사하고,
발광층 구조체로부터 출사되어, 파장 선택 수단을 통과한 광은, 광 투과／반사 수단을 통과하는 [A09]에 기재된 광학 장치.
[A11] 에너지 생성 수단으로부터의 광을 제1 편광 상태 및 제2 편광 상태로 제어하는 위상차 판, 및 제2 광 반사 수단을 더 갖고,
위상차 판은, 에너지 생성 수단과 광 투과／반사 수단의 사이에 배치되어 있고,
위상차 판을 통과하여 파장 선택 수단에 입사한 광은, 제1 편광 상태에 있어서는, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 파장 선택 수단을 통과하여 발광층 구조체에 입사하고, 제2 편광 상태에 있어서는, 광 투과／반사 수단을 통과하여, 제2 광 반사 수단에 의해 반사되어, 광 투과／반사 수단에 재입사하고, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되는 [A10]에 기재된 광학 장치.
[A12] 광 투과／반사 수단과 파장 선택 수단의 사이에는 위상차 판이 배치되어 있고,
위상차 판과 파장 선택 수단의 사이에는 제2 광 투과／반사 수단이 배치되어 있고,
광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 위상차 판을 통과한 광은 제2 광 투과／반사 수단에 의해 일부가 반사되어, 위상차 판에 재입사하고, 위상차 판 및 광 투과／반사 수단을 통과하고,
위상차 판 및 제2 광 투과／반사 수단을 통과한 광은, 파장 선택 수단을 통과하여, 발광층 구조체에 입사하는 [A10]에 기재된 광학 장치.
[A13] 발광층 구조체의 타방의 측에는, 광 투과／반사 수단이 배치되어 있고,
에너지 생성 수단으로부터의 광은, 광 투과／반사 수단을 통과하여 발광층 구조체의 타방의 측으로부터 발광층 구조체에 입사하고,
발광층 구조체에서 발광한 광은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되는 [A08]에 기재된 광학 장치.
[A14] 제1 발광층은, 에너지 생성 수단을 겸하고 있고, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하는 [A01] 내지 [A05] 중 어느 한 항에 기재된 광학 장치.
[A15] 제1 발광층은 발광 소자로 이루어진 [A14]에 기재된 광학 장치.
[A16] 에너지 생성 수단은, 발광층 구조체와 파장 선택 수단의 사이에 배치되어 있는 [A08]에 기재된 광학 장치.
[B01] 《광원 장치》
제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖는 광학 장치, 및
에너지 생성 수단을 구비한 광원 장치로서,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체의 일방의 측에 배치되어 있고,
제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
제2 발광층은, 제1 발광층에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시키고 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시키는 광원 장치.
[B02] 《광원 장치》
[A01] 내지 [A16] 중 어느 한 항에 기재된 광학 장치, 및,
에너지 생성 수단을 구비한 광원 장치로서,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체의 일방의 측에 배치되어 있고,
제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
제2 발광층은, 제1 발광층에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시켜, 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시키는 광원 장치.
[C01] 《프로젝터》
제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖는 광학 장치 및 에너지 생성 수단을 구비한 광원 장치,
조명 광학계,
화상 형성부, 및,
투영 광학계를 구비하고 있고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체의 일방의 측에 배치되어 있고,
제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
제2 발광층은, 제1 발광층에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시키고 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시키고,
파장 선택 수단을 통과한 광에 의해, 화상 형성부에서 화상이 형성되고,
화상 형성부에서 형성된 화상이, 투영 광학계로 보내지는 프로젝터.
[C02] 《프로젝터》
[A01] 내지 [A16] 중 어느 한 항에 기재된 광학 장치 및 에너지 생성 수단을 구비한 광원 장치,
조명 광학계,
화상 형성부, 및,
투영 광학계를 구비하고 있고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체의 일방의 측에 배치되어 있고,
제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
제2 발광층은, 제1 발광층에 있어서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시켜, 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시켜,
파장 선택 수단을 통과한 광에 의해, 화상 형성부에서 화상이 형성되고,
화상 형성부에서 형성된 화상이, 투영 광학계에 보내지는 프로젝터.
10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F: 광학 장치
20, 20’: 발광층 구조체
21: 제1 발광층
21’: 자발광의 제1 발광층
22: 제2 발광층
23, 26: 지지 기판
24: 광 반사 수단
25: 렌즈계
30, 30’, 30”: 파장 선택 수단
40, 40’: 광 투과／반사 수단
50, 50”: 에너지 생성 수단
511: 제1 파장 영역을 갖는 광
511-1, 511-2: 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부
511-3: 제1 파장 영역을 갖는 광의 잔부
512: 제2 파장 영역을 갖는 광
513: 제3 파장 영역을 갖는 광
61: 위상차 판
62, 64: 4분의 1 파장판(λ/4 파장판)
63: 제2 광 반사 수단
65: 위상차 판(4분의 1 파장판(λ/4 파장판))
66: 제2 광 투과／반사 수단
71: 광 투과／반사 수단

Claims (15)

  1. 제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖고,
    파장 선택 수단은, 발광층 구조체의 일방의 측에 배치되어 있고,
    제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
    제2 발광층은, 제1 발광층에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
    파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시키고 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시키는 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역 중, 제1 파장대 및 제2 파장대의 광을 통과시키고,
    제2 파장 영역과 제2 파장대는, 적어도 부분적으로 중첩되어 있는 광학 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    파장 선택 수단에 의해 발광층 구조체로 되돌려진 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광에 기초하여, 제2 발광층은 제2 파장 영역을 갖는 광을 더 발광하는 광학 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 발광층은, 파장 선택 수단에 의해 발광층 구조체로 되돌려진 제1 파장 영역에 있어서의 잔부의 광을 흡수하지 않는 광학 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    발광층 구조체의 일방의 측과 파장 선택 수단의 사이에는 렌즈계가 배치되어 있고,
    렌즈계를 통과하여 파장 선택 수단으로 향하는 광은, 렌즈계에 의해 평행광이 되는 광학 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 발광층은, 에너지 생성 수단으로부터 주어진 에너지에 기초하여 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하는 광학 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    에너지 생성 수단은 발광 소자로 이루어지는 광학 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    에너지 생성 수단으로부터 제1 발광층에 주어지는 에너지는, 제3 파장 영역을 갖는 광인 광학 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    발광층 구조체의 타방의 측에는, 광 반사 수단이 배치되어 있고,
    에너지 생성 수단으로부터의 광은, 발광층 구조체의 일방의 측으로부터 발광층 구조체에 입사하는 광학 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    광 투과／반사 수단을 더 구비하고,
    에너지 생성 수단으로부터의 광은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 파장 선택 수단을 통과하여 발광층 구조체에 입사하고,
    발광층 구조체로부터 출사되어, 파장 선택 수단을 통과한 광은, 광 투과／반사 수단을 통과하는 광학 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    에너지 생성 수단으로부터의 광을 제1 편광 상태 및 제2 편광 상태로 제어하는 위상차 판, 및 제2 광 반사 수단을 더 갖고,
    위상차 판은, 에너지 생성 수단과 광 투과／반사 수단의 사이에 배치되어 있고,
    위상차 판을 통과하여 파장 선택 수단에 입사한 광은, 제1 편광 상태에 있어서는, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 파장 선택 수단을 통과하여 발광층 구조체에 입사하고, 제2 편광 상태에 있어서는, 광 투과／반사 수단을 통과하여, 제2 광 반사 수단에 의해 반사되어, 광 투과／반사 수단에 재입사하고, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되는 광학 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    광 투과／반사 수단과 파장 선택 수단의 사이에는 위상차 판이 배치되어 있고,
    위상차 판과 파장 선택 수단의 사이에는 제2 광 투과／반사 수단이 배치되어 있고,
    광 투과／반사 수단에 의해 반사되어, 위상차 판을 통과한 광은 제2 광 투과／반사 수단에 의해 일부가 반사되어, 위상차 판에 재입사하고, 위상차 판 및 광 투과／반사 수단을 통과하고,
    위상차 판 및 제2 광 투과／반사 수단을 통과한 광은, 파장 선택 수단을 통과하여, 발광층 구조체에 입사하는 광학 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    발광층 구조체의 타방의 측에는, 광 투과／반사 수단이 배치되어 있고,
    에너지 생성 수단으로부터의 광은, 광 투과／반사 수단을 통과하여 발광층 구조체의 타방의 측으로부터 발광층 구조체에 입사하고,
    발광층 구조체에서 발광한 광은, 광 투과／반사 수단에 의해 반사되는 광학 장치.
  14. 제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖는 광학 장치, 및
    에너지 생성 수단을 구비한 광원 장치로서,
    파장 선택 수단은, 발광층 구조체의 일방의 측에 배치되어 있고,
    제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
    제2 발광층은, 제1 발광층에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
    파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시키고 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시키는 광원 장치.
  15. 제1 발광층 및 제2 발광층으로 구성된 발광층 구조체와, 파장 선택 수단을 갖는 광학 장치 및 에너지 생성 수단을 구비한 광원 장치,
    조명 광학계,
    화상 형성부, 및
    투영 광학계를 구비하고 있고,
    파장 선택 수단은, 발광층 구조체의 일방의 측에 배치되어 있고,
    제1 발광층은, 제1 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
    제2 발광층은, 제1 발광층에서 발광한 광에 기초하여 제2 파장 영역을 갖는 광을 발광하고,
    파장 선택 수단은, 발광층 구조체로부터의 제1 파장 영역을 갖는 광의 일부를 통과시키고 잔부를 발광층 구조체로 되돌리고, 또한, 제2 파장 영역을 갖는 광을 통과시키고,
    파장 선택 수단을 통과한 광에 의해, 화상 형성부에서 화상이 형성되고,
    화상 형성부에서 형성된 화상이, 투영 광학계로 보내지는 프로젝터.
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