WO2016116975A1 - 光源装置、画像表示装置、及び光源モジュール - Google Patents

光源装置、画像表示装置、及び光源モジュール Download PDF

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Abstract

 本技術の一形態に係る光源装置は、第1の光源モジュールと、第2の光源モジュールとを具備する。前記第1の光源モジュールは、第1の出射光を出射する。前記第2の光源モジュールは、第2の出射光を生成する光源部と、前記光源部により生成された前記第2の出射光の出射光軸の位置を、前記第1及び前記第2の出射光の合成光を出射するための第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第2の光軸位置のいずれかに切替える切替部とを有する。

Description

光源装置、画像表示装置、及び光源モジュール

 本技術は、プロジェクタ等の画像表示装置、これに適用可能な光源装置、及び光源モジュールに関する。

 従来からプロジェクタ等の画像表示装置が広く用いられている。例えば光源からの光が液晶素子等の光変調素子により変調され、その変調光がスクリーン等に投影されることで画像が表示される。光源としては、水銀ランプ、キセノンランプ、LED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)等が用いられる。このうちLEDやLD等の固体光源は寿命が長く従来のようなランプ交換が不要であり、また電源を入れて即時に点灯するといった利点を有する。

 例えば特許文献1には、白色光を出射する光源装置と、その白色光をもとにカラー画像を生成する画像生成システムとを備える画像表示装置について記載されている。当該光源装置では、青色レーザ光が蛍光体に照射されて、励起により黄色の蛍光が発生する。この黄色光と蛍光体を透過する青色レーザ光とが合成されて白色光が生成される。画像生成システムでは、白色光がRGBの3色の光に分離され、各色の光ごとに変調が行われる。変調されたRGBの各色光が、ダイクロイックプリズムにより合成されることでカラー画像が生成される(特許文献1の段落[0046]-[0050][0123]-[0127]図5、図17等)。

特開2014-238485号公報

 上記のようなレーザ光源を用いたプロジェクタは今後さらに普及していくと考えられ、プロジェクタ内に配置される画像生成システムの開発も進むと考えられる。例えば画像生成システムとして、上記したような白色光をもとに画像を生成する構成とは異なる構成を有するものが開発され得る。このような開発に柔軟に対応可能な技術が求められる。

 以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、画像生成システムの構成に柔軟に対応可能な光源装置、これを用いた画像表示装置、及び光源モジュールを提供することにある。

 上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光源装置は、第1の光源モジュールと、第2の光源モジュールとを具備する。
 前記第1の光源モジュールは、第1の出射光を出射する。
 前記第2の光源モジュールは、第2の出射光を生成する光源部と、前記光源部により生成された前記第2の出射光の出射光軸の位置を、前記第1及び前記第2の出射光の合成光を出射するための第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第2の光軸位置のいずれかに切替える切替部とを有する。

 この光源装置では、2つの光源モジュールが設けられる。そのうち第2の光源モジュールは、第2の出射光の光軸位置を合成光の出射のための第1の光軸位置、及び分離出射のための第2の光軸位置のいずれかに切替え可能である。従って画像生成システムの構成に柔軟に対応することが可能となる。

 前記第1の出射光は、第1の波長域を有してもよい。この場合、前記第2の出射光は、前記第1の波長域とは異なる第2の波長域を有し、前記第1の出射光と合成されると白色光が生成される光であってもよい。
 これにより白色光の出射するモードと、分離出射モードとを適宜切替えることができる。

 前記切替部は、前記光源部により生成された前記第2の出射光を反射する第1のミラーと、前記第1のミラーの反射方向を切替える切替機構とを有し、前記第1のミラーの反射方向の切替えにより前記出射光軸の位置を切替えてもよい。
 これにより簡単な構成で出射光軸の位置を切替えることができる。

 前記第1のミラーは、前記第1の光軸位置に配置されてもよい。この場合、前記切替部は、前記第2の光軸位置に配置され、入射する光を前記第2の出射光の出射方向に反射する第2のミラーを有してもよい。また前記切替機構は、前記第1のミラーの反射方向を、前記第2の出射光の出射方向、及び前記第2のミラーに向かう方向のいずれかに切替えてもよい。
 これにより簡単な構成で出射光軸の位置を切替えることができる。

 前記切替部を第1の切替部とした場合、前記第1の光源モジュールは、前記第1の出射光の出射光軸の位置を、前記第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第3の光軸位置のいずれかに切替える第2の切替部を有してもよい。
 これにより画像生成システムの構成に柔軟に対応することが可能となる。

 前記第1の光源モジュールは、前記第3の光軸位置に配置され前記第1の出射光を出射する出射口を有してもよい。この場合、前記第2の切替部は、前記出射口の前方に着脱可能に配置され、前記出射口から出射される前記第1の出射光を、前記第1の光軸位置から前記第1の出射光の出射方向に出射する光軸変更部材を有し、前記光軸変更部材の取り付け及び取り外しの切替えにより前記出射光軸の位置を切替えてもよい。
 これにより簡単な構成で出射光軸の位置を切替えることができる。

 前記第2の切替部は、前記第1の出射光の出射光軸の位置を、前記第1の光軸位置と、前記第3の光軸位置との間で移動させる光軸移動機構を有してもよい。
 これにより簡単な構成で出射光軸の位置を切替えることができる。

 前記光源部は、前記第2の出射光を出射する出射レンズを有してもよい。この場合、前記第2の切替部は、前記第1の出射光軸の位置を前記第1の光軸位置に移動させる場合に、前記第1の出射光を前記出射レンズに入射させてもよい。
 これにより第2の光源モジュールの出射レンズを、合成光を出射する出射レンズとして用いることが可能となり、部品コストを抑えることができる。

 本技術の一形態に係る画像表示装置は、前記光源装置と、前記光源装置から出射された前記合成光をもとに画像を生成する画像生成システムと、前記画像生成システムにより生成された画像を投射する投射システムとを具備する。

 本技術の他の形態に係る画像表示装置は、前記光源装置と、前記光源装置から分離して出射された前記第1及び前記第2の出射光をもとに画像を生成する画像生成システムと、前記投射システムとを具備する。

 本技術の一形態に係る光源モジュールは、光源部と、ミラーと、切替部とを具備する。
 前記光源部は、光を生成する。
 前記ミラーは、前記光源部により生成された前記光を反射する。
 前記切替部は、前記光源部により生成された光の出射光軸の位置を、前記ミラーの反射方向を切替えることで、他の光源モジュールから出射される他の光との合成光を出射するための合成光軸位置、及び前記他の光と分離して出射するための分離光軸位置のいずれかに切替える。

 本技術の他の形態に係る光源モジュールは、出射口と、切替部とを具備する。
 前記出射口は、他の光源モジュールから出射された他の光と分離して出射するための分離光軸位置に配置され出射方向に光を出射する。
 前記切替部は、前記出射口の前方に着脱可能に配置され、前記出射口から出射される光を、前記他の光との合成光を出射するための合成光軸位置から出射方向に出射する光軸変更部材を有し、前記光軸変更部材の取り付け及び取り外しの切替えにより、前記出射口から出射される光の出射光軸の位置を切替える。

 本技術の他の形態に係る光源モジュールは、出射口と、光軸移動機構とを具備する。
 前記出射口は、光を出射する。
 前記光軸移動機構は、前記光の出射光軸の位置を、他の光源モジュールから出射された他の光と分離して出射するための分離光軸位置と、前記他の光との合成光を出射するための合成光軸位置との間で移動させる。

 以上のように、本技術によれば、画像生成システムの構成に柔軟に対応することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置の他の構成例を示す概略図である。 分離出射モードにおけるGR光源モジュール及びB光源モジュールの構成例を示す概略図である。 図3に示す光源装置を、B光源モジュールを離して示す図である。 画像生成システム及び各光源モジュールの光学系の構成例を示す概略図である。 GR光源モジュールの光学系の構成例を示す図である。 B光源モジュールの光学系の構成例を示す図である。 ミラー保持部及びレンズ保持部の具体的な構成例を示す概略図である。 合成光出射モードにおけるGR光源モジュールの構成例を示す概略図である。 GR光源モジュールのみが合成光出射モードである状態を示す概略図である。 合成光出射モードのB光源モジュールの構成例を説明するための図である。 合成光出射モードのB光源モジュールの他の構成例を示す概略図である。 GR光源モジュールの他の構成例を示す概略図である。 図13に示すGR光源モジュールのレンズ保持部の構成例を示す図である。

 以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

 [画像表示装置]
 図1及び図2は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置の異なる構成例をそれぞれ示す概略図である。これらの画像表示装置は、例えばプレゼンテーション用、もしくはデジタルシネマ用のプロジェクタとして用いられる。その他の用途に用いられる画像表示装置にも、以下に説明する本技術は適用可能である。

 図1及び図2に示す画像表示装置500及び500'は、それぞれ本技術に係る光源装置100を備える。光源装置100は、青色波長域の青色光を出射するB光源モジュール10と、赤色波長域から緑色波長域までを含む波長域の光(すなわち黄色光)を出射するGR光源モジュール50とを有する。

 図1に示す例では、光源装置100から光軸L1に沿って白色光Wが出射される。白色光Wは、B光源モジュール10からの青色光と、GR光源モジュール50からの黄色光との合成光である。一方、図2に示す例では、光源装置100から光軸L2に沿ってGR光源モジュール50からの黄色光GRが出射される。また光軸L3に沿ってB光源モジュール10からの青色光Bが出射される。

 すなわち光源装置100は、光軸L1に沿って白色光Wを出射する合成光出射モードと、光軸L2及びL3に沿って黄色光GR及び青色光Bをそれぞれ出射する分離出射モードとを互いに切替え可能である。

 なおB光源モジュール10は、本実施形態において、第1の光源モジュールに相当する。そして青色光Bは、第1の波長域を有する第1の出射光に相当する。またGR光源モジュール50は、本実施形態において、第2の光源モジュールに相当する。そして黄色光GRは、第1の波長域とは異なる第2の波長域を有し、第1の出射光と合成されると白色光Wが生成される第2の出射光に相当する。なお第1及び第2の波長域の光として、他の色の光が出射されてもよい。

 また光軸L1、L2、及びL3の各々の位置は、青色光B及び黄色光GRの合成光を出射するための第1の光軸位置、青色光B及び黄色光GRを分離して出射するための第2の光軸位置、及び青色光B及び黄色光GRを分離して出射するための第3の光軸位置にそれぞれ相当する。さらに光軸L1の位置は、他の光源モジュールから出射された他の光との合成光を出射するための合成光軸位置に相当し、光軸L2及びL3の各々の位置は、他の光源モジュールから出射された他の光と分離して出射するための分離光軸位置に相当する。

 光源装置100、これに設けられるB光源モジュール10及びGR光源モジュール50については、後に詳しく説明する。

 図1に示す画像表示装置500は、合成光出射モードに設定された光源装置100と、光源装置100から出射された白色光Wをもとに画像を生成する画像生成システム200と、画像生成システム200により生成された画像を図示しないスクリーン等に投射する投射システム300とを有する。

 画像生成システム200は、複数の反射型の液晶ライトバルブ(画像生成素子)201と、液晶ライトバルブ201の各々に光を導く照明光学系202と、ダイクロイックプリズム214とを有する。

 図1に示すように照明光学系202は、インテグレータ光学系203と、第1のダイクロイックミラー207と、2つの反射ミラー208及び209と、2つの集光レンズ210及び211と、第2のダイクロイックミラー212と、反射型の偏光素子213R、213G及び213Bとを有する。

 インテグレータ光学系203は、第1のフライアイレンズ205aと、第2のフライアイレンズ205bと、コンデンサレンズ206とを有する。第1及び第2のフライアイレンズ205a及び205bは、二次元に配列された複数のマイクロレンズをそれぞれ有し、各々のマイクロレンズは1つずつ対応するように配列される。第1及び第2のフライアイレンズ205a及び205bにより、コンデンサレンズ206に照射される白色光Wの輝度分布が均一に整えられる。

 第1のダイクロイックミラー207は、コンデンサレンズ206から出射された白色光Wを、短波長側の青色光Bと長波長側の黄色光GRとに分光する。第1のダイクロイックミラー207により分光された青色光Bは、第1の反射ミラー208により反射されて第1の集光レンズ210に入射する。そして第1の集光レンズ210により集光された青色光Bは、反射型偏光素子213Bを介して液晶ライトバルブ201Bに入射する。

 第1のダイクロイックミラー207により分光された黄色光GRは、第2の反射ミラー209により反射されて第2の集光レンズ211に入射する。そして第2の集光レンズ211により集光された黄色光GRは、第2のダイクロイックミラー212に出射される。

 第2のダイクロイックミラー212は、黄色光GRを、短波長側の緑色光Gと長波長側の赤色光Rとに分光する。分光された赤色光Rは、反射型偏光素子213Rを介して液晶ライトバルブ201Rに入射する。緑色光Gは、反射型偏光素子213Gを介して液晶ライトバルブ201Gに入射する。

 液晶ライトバルブ201R、201G及び201Bは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源(例えばPC等)と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ201R、201G及び201Bは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調して反射する。変調された3つの像光は、反射型偏光素子213R、213G、213Bにより反射されて、ダイクロイックプリズム214に入射する。この際、ダイクロイックプリズム214に設けられた偏光板215により、各色の変調光の偏光方向が揃えられる。これによりコントラストが向上される。

 ダイクロイックプリズム214は、液晶ライトバルブ201R、201G及び201Bにより変調した3つの光を同一光路上に合成し、投射システム300に向けて出射する。投射システム300は、図示しないレンズ等を有し、合成された光を所定の倍率に拡大してスクリーン等に照射する。これによりフルカラーの画像が表示される。

 図2に示す画像表示装置500'は、分離出射モードに設定された光源装置100と、光源装置100から出射された青色光B及び黄色光GRをもとに画像を生成する画像生成システム200'と、投射システム300'とを有する。このうち画像生成システム200の照明光学系202'の構成が、図1に示す照明光学系202の構成と異なっており、その点を説明する。

 照明光学系202'は、光軸L3上に配置されたインテグレータ光学系250Bと、光軸L2上に配置されたインテグレータ光学系250GRとを有する。インテグレータ光学系250Bにより、光軸L3上に出射される青色光Bの輝度分布が整えられ、第1の集光レンズ210'に出射される。またインテグレータ光学系250GRにより、光軸L2上に出射される黄色光GRの輝度分布が整えられ、第2の集光レンズ211'に出射される。

 第1及び第2の集光レンズ210'及び211'よりも後段の構成は、図1に示す照明光学系200の構成と等しい。すなわち図1を参照して説明した構成及び動作によりフルカラーの画像が生成され、投射システム300'によりスクリーン等に表示される。

 [光源装置]
 分離出射モードにおける光源装置100の構成について説明する。図3は、GR光源モジュール50及びB光源モジュール10の構成例を示す概略図である。図4は、B光源モジュール10を離して示す図である。

 以下の説明では、便宜的に図中の座標軸に対して、Z軸方向を高さ方向(矢印の向きが上方側、逆向きが下方側)、X軸方向を左右方向(矢印の向きが右側、逆向きが左側)、及びY軸方向を奥行方向(矢印の向きが奥側、逆向きが手前側)と記載する場合がある。

 なお各光源モジュールが配置される向きや、各光の出射方向(光軸方向)等は限定されず、適宜設計されてよい。また本技術は、チルトフリーに対応可能であり、画像表示装置500及び500'が使用される向きに応じて、各光源モジュールの向き等も変更される。

 図3及び図4に示すように、GR光源モジュール50及びB光源モジュール10は、ベース部材1にそれぞれ固定される。ベース部材1は板状の部材であり、XY平面方向に平行に配置される。当該ベース部材1上に、GR光源モジュール50及びB光源モジュール10が載置されて固定される。これにより簡単に光源装置100を組み立て可能である。

 GR光源モジュール50は、基体部51と、光源保持部52と、ヒートシンク53と、光学系保持部54とを有する。基体部51は、ベース部材1に固定される部材であり、中央に開口(図示なし)が形成された枠部材である。

 基体部51の背面側(図中の左側)には、光源保持部52が接続される。光源保持部52は、保持している光源ブロック63(図5等参照)が基体部51の開口部分に位置するように、基体部51に接続される。光源保持部52の背面側には、ヒートシンク53が接続され、これにより光源から発生する熱が効率的に冷却される。

 基体部51の前面側(図中の右側)には、光学系保持部54が接続される。光学系保持部54は、2枚の非球面ミラー55を保持するミラー保持部56と、出射レンズ57を保持するレンズ保持部58と、出射ミラー59及び蛍光体ホイール60を保持する蛍光体保持部61とを有する。ミラー保持部56は基体部51に接続され、レンズ保持部58はミラー保持部56に接続される。蛍光体保持部61は、ベース部材1上に固定される。

 B光源モジュール10は、基体部11と、光源ブロック12と、ヒートシンク13と、光学系保持部14とを有する。基体部11は、枠部材であり、ベース部材1に固定される。基体部11の背面側(図中の右側)には、光源ブロック12(図5等参照)が配置され、その背面にヒートシンク13が接続される。

 光学系保持部14は、基体部11の前面側(図中の左側)に接続される。光学系保持部14は、内部に光学系を収容する筐体部15と、出射レンズ16を保持するレンズ保持部17とを有する。レンズ保持部17は、筐体部15に対して着脱可能に構成されている。

 図3に示すように、GR光源モジュール50及びB光源モジュール10は、X軸方向に沿って互いに対向するように配置される。GR光源モジュール50のレンズ保持部58及び蛍光体保持部61の後方側(図中の奥側)に、B光源モジュール10の筐体部15が配置される。またGR光源モジュール50のレンズ保持部58の上方側に、B光源モジュール10のレンズ保持部17が配置される。

 黄色光GRは、出射レンズ57から、下方に配置された出射ミラー59に向けて出射される。そして出射ミラー59により反射されることで、黄色光GRが光軸L2に沿って手前側に向けて出射される。青色光Bは、出射レンズ16から光軸L3に沿って手前側に向けて出射される。光軸L2及びL3は、Z軸方向に沿って並ぶ位置に、互いに平行となるようにそれぞれ設けられる。

 GR光源モジュール50及びB光源モジュール10を、互いに対向させて光軸L2及びL3をその略中央に配置することで、光源装置100をコンパクトに構成することができる。もちろんここで説明する構成に限定されるわけではない。

 GR光源モジュール50及びB光源モジュール10の光学系について説明する。図5は、画像生成システム200'も含めた各光源モジュールの光学系の構成例を示す概略図である。図6は、GR光源モジュール50の光学系の構成例を示す図である。図7は、B光源モジュール10の光学系の構成例を示す図である。

 図5に示すように、青色光B用のインテグレータ光学系250Bに向けて、光軸L3に沿って青色光Bが出射される。また図5中には蛍光体ホイール60により隠れて見えないが、黄色光GR用のインテグレータ光学系250GRに向けて、光軸L2に沿って黄色光GRが出射される。

 図6Aは、GR光源モジュール50の光学系を斜めから見た斜視図であり、図6Bは光学系をY軸方向の奥側から見た図である。図6A及びBに示すように、GR光源モジュール50は、2つの光源ブロック63と、2枚の非球面ミラー55と、2枚の平面ミラー64と、集光レンズ系65と、蛍光体ホイール60と、ダイクロイックミラー66と、出射レンズ57と、出射ミラー59とを有する。

 2つの光源ブロック63は、図4等に示す光源保持部52に保持され、各々が複数のレーザ光源67を備える。本実施形態では、複数のレーザ光源67は、例えば400nm-500nmの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する青色レーザ光B1を発振可能な青色レーザ光源である。レーザ光源に代えて、LED等の他の固体光源が用いられてもよい。その他の水銀ランプやキセノンランプ等が用いられる場合でも、本技術は適用可能である。

 非球面ミラー55は、光源ブロック63の前方に配置され、青色レーザ光B1を反射して集光する。非球面ミラー55により反射された青色レーザ光B1は、2つの光源ブロック63の間に向かって反射される。2つの平面ミラー64は、非球面ミラー55により反射された青色レーザ光B1を、X軸方向に折り返す。折り返された青色レーザ光B1は、X軸方向に沿って配置された集光レンズ系65に入射する。

 集光レンズ系65は、集光された青色レーザ光B1を拡散して平行化する入射側レンズ群65aと、平行化された青色レーザ光を蛍光体ホイール60に形成された蛍光体層上に集光する出射側レンズ群65bとを有する。入射側レンズ群65a及び出射側レンズ群65bは、X軸方向に沿って並べられ、蛍光体ホイール60も同じ方向に沿って並べられる。

 蛍光体ホイール60は、反射型の蛍光体ホイールであり、青色レーザ光B1によって励起されて蛍光を発する蛍光物質を含む蛍光体層が形成されている。この蛍光体層の励起により、青色レーザ光B1が変換されて黄色光GRが生成される。生成された黄色光GRは蛍光体ホイール60により反射されて、出射側レンズ群65bに戻りX軸方向に沿って進む。なお蛍光体層に含まれる蛍光物質としては、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体が用いられる。

 蛍光体ホイール60は、図示しないモータ等により回転駆動される。これにより励起光が集光するポイントの位置が相対的に移動し、蛍光体の飽和や燃焼等が抑制される。

 ダイクロイックミラー66は、入射側レンズ群65aと出射側レンズ群65bとの間に配置される。ダイクロイックミラー66は、青色レーザ光B1を透過させ、黄色光GRを出射レンズ57に向けて下方に反射する。出射レンズ57は、黄色光GRを出射ミラー59に向けて出射し、出射ミラー59は黄色光GRを光軸L2に沿って反射する。

 図8は、図4を参照して説明したミラー保持部56及びレンズ保持部58の具体的な構成例を示す概略図である。ミラー保持部56は、2枚の非球面ミラー55、及び2枚の平面ミラー64を保持する。ミラー保持部56の略中央の部分には、取付孔68が形成される。青色レーザ光B1は、2枚の平面ミラー64により折り返され、取付孔68から出射される。

 レンズ保持部58は、略直方体形状を有し、入射側レンズ群65a、出射側レンズ群65b、ダイクロイックミラー66、及び出射レンズ57を保持する。レンズ保持部58の長軸方向における両端部に、入射側レンズ群65a、及び出射側レンズ群65bがそれぞれ配置される。レンズ保持部58の中央の部分には、ダイクロイックミラー66及び出射レンズ57が配置される。なおレンズ保持部58の中央の部分であって、出射レンズ57の反対側の位置には、開口69が形成される。出射レンズ57及び開口69は、ダイクロイックミラー66を挟んで互いに対向する位置に配置される。

 レンズ保持部58は、ミラー保持部56の取付孔68に取り付けられる。図8に示すように取付孔68は、略矩形状を有する。一方レンズ保持部58の端部には、その形状と略等しい形状を有し、取付孔68に係合される取付部70が形成されている。分離出射モードの際には、出射レンズ57が下方を向くように、レンズ保持部58が取付孔68に取り付けられる。

 なお後にも説明するが、レンズ保持部58を略90度単位で回転させて、取付部68に取り付けることも可能である。すなわち出射レンズ57の向きを、手前側、上方側、奥側、下方側の4つの向きのいずれかに設定し、その状態でレンズ保持部58を取付孔68に取り付けることができる。これにより黄色光GRの光軸L2の位置及び方向を簡単に変更することができる。なおレンズ保持部58の向きの変更は、略90度単位で行われる場合に限定されない。取付孔68及び取付部70の形状等を適宜設定することで、さらに細かい角度で向きの変更が可能となる。

 また図8に示す例では、出射側レンズ群65bが設けられる反対側の端部にも、取付孔68と係合可能な取付部70'が設けられている。従って本実施形態では、出射側レンズ群65b側の端部を取付孔68に取り付けることも可能である。例えば入射側レンズ群65a及び出射側レンズ群65bの構成を互いに等しくして、入射側及び出射側のいずれにも適用可能とすることにより、光軸L2の位置の変更等に柔軟に対応することができる。またレンズ保持部58にかかる部品コストを抑えることも可能である。なおダイクロイックミラー66の向き等を変更することも容易に可能である。

 光源ブロック63、非球面ミラー55、平面ミラー64、集光レンズ系65、及び蛍光体ホイール60は、本実施形態において、黄色光GRを生成する光源部として機能する。またダイクロイックミラー66は、その光源部により生成された黄色光GRを反射する第1のミラーとして機能する。また出射ミラー59は、第2の光軸位置に配置され、入射する光を黄色光GRの出射方向(光軸L2の光軸方向)に反射する第2のミラーとして機能する。

 図7Aは、B光源モジュール10の光学系を斜めから見た斜視図であり、図7は光学系をY軸方向の奥側から見た図である。図7A及びBに示すように、B光源モジュール10は、光源ブロック12と、集光レンズ19と、2枚の反射ミラー20及び21と、拡散板22と、回転拡散板23と、出射レンズ16とを有する。

 光源ブロック12は、青色光B(青色レーザ光)を出射する複数のレーザ光源を有する。レーザ光源として、GR光源モジュール50に設けられたレーザ光源67と同じものが用いられてもよいし、異なるレーザ光源が用いられてもよい。

 集光レンズ19は、光源ブロック12の前方に配置され、青色光Bを反射ミラー20上に集光する。反射ミラー20は、青色光Bを上方側に反射して拡散板22に入射させる。拡散板22により光束の径が広げられた青色光Bは、反射ミラー21により手前側に向けて反射される。

 回転拡散板23は、図示しないモータ等により回転駆動される。青色光Bは、この回転拡散板23を介して出射レンズ16に入射する。そして出射レンズ16により光軸L3に沿って青色光Bが出射される。

 出射レンズ16は、本実施形態において、第3の光軸位置に配置され青色光Bを出射する出射口となる。なお本実施形態では、GR光源モジュール50の出射レンズ57、及びB光源モジュール10の出射レンズ16は、互いに略等しい構成を有する。従って青色光B及び黄色光GRは、互いに略等しい径の光束で出射される。これにより図2に示すインテグレータ光学系250B及び250GRの構成(例えばフライアイレンズの有効範囲等)を互いに略等しくすることができ、部品コスト及び製造コストを抑えることが可能となる。

 合成光出射モードにおけるGR光源モジュール50及びB光源モジュール10の構成について説明する。図1に模式的に示したように、合成光出射モードでは、GR光源モジュール50から出射される黄色光GRの出射光軸の位置が、光軸L2の位置から光軸L1の位置に切替えられる。またB光源モジュール10においても、出射される青色光Bの出射光軸の位置が、光軸L3の位置から光軸L1の位置に切替えられる。これにより光軸L1上において黄色光GRと青色光Bとが合成され、光軸L1に沿って白色光Wが出射される。

 図9は、合成光出射モードにおけるGR光源モジュール30の構成例を示す概略図である。図9に示すように合成光出射モードでは、ミラー保持部56の取付孔68に対して、レンズ保持部58が略90度回転されて取り付けられる(矢印V参照)。すなわちレンズ保持部58は、出射レンズ57が手前側に向くように、取付孔68に取り付けられる。これにより黄色光GRは、ダイクロイックミラー66により手前側に向けて反射され、出射レンズ77により白色光Wを出射するための光軸L1に沿って出射される。なお光軸L1は光軸L2の上方に位置する。

 このように本実施形態では、レンズ保持部58の取り付け角度を変更することで、蛍光体層により生成された黄色光GRを反射するダイクロイックミラー66の反射方向が切替えられる。そしてこの反射方向の切替えにより、黄色光GRの出射光軸の位置が切替えられる。このような構成により簡単に出射光軸の位置を切替えることができる。

 本実施形態では、ミラー保持部56、レンズ保持部58、及びこれらに保持される光学系により、黄色光GRの出射光軸の位置を、光軸L1の位置及び光軸L2の位置のいずれかに切替える第1の切替部が実現される。またミラー保持部56、及び取り付け角度が変更可能なレンズ保持部58により、ダイクロイックミラー66の反射方向を黄色光GRの出射方向、及び出射ミラー59に向かう方向のいずれかに切替える切替機構が実現される。

 図10は、GR光源モジュール50のみが合成光出射モードに切替えられた状態を示す概略図である。図10に示すように、光軸L1は、分離出射モードにおける青色光Bの光軸L3の下方に位置する。合成光出射モードでは、青色光Bの出射光軸の位置が、光軸L3の位置から光軸L1の位置に切替えられる。

 図11は、合成光出射モードにおけるB光源モジュール10の構成例を説明するための図であり、青色光Bが出射される部分を拡大して示す図である。図11A及びBに示すように、合成光出射モードでは、出射レンズ16の前方に着脱可能に光軸変更部材25が配置される。光軸変更部材25は、出射レンズ16から出射される青色光Bを、光軸L1の位置から青色光Bの出射方向に出射する。

 図11Bは、光軸変更部材25の内部の構成例を示す概略図である。光軸変更部材25は、出射孔26を有する筐体部27と、光軸L3上に配置される反射ミラー28と、光軸L1上に配置されるダイクロイックミラー29とを有する。反射ミラー28及びダイクロイックミラー29は、筐体部27の天面と底面とにそれぞれ斜めに配置される。

 反射ミラー28は、出射レンズ16から光軸L3に沿って出射される青色光BをZ軸方向に沿って下方に反射する。ダイクロイックミラー29は、黄色光GRを光軸L1の光軸方向に沿って透過させる。またダイクロイックミラー29は、反射ミラー28により反射された青色光Bを光軸L1の光軸方向に沿って反射する。これにより光軸L1上において黄色光GRと青色光Bとが合成され、光軸L1に沿って白色光Wが出射される。

 従って本実施形態では、光軸変更部材25の取り付け及び取り外しの切替えにより、青色光Bの出射光軸の位置が切替えられる。本実施形態では、光学系保持部14、これに保持される光学系、及び着脱可能に配置される光軸変更部材25により、青色光Bの出射光軸の位置を、光軸L1の位置及び光軸L3の位置のいずれかに切替える第2の切替部が実現される。このような構成により簡単に出射光軸の位置を切替えることができる。

 図12は、合成光出射モードにおけるB光源モジュール10の他の構成例を説明するための図である。図12Aは、合成光出射モードにおけるB光源モジュール10の構成例を示す図である。図12Bは、そのB光源モジュール10を組み込んだ場合の、白色光Wの出射部分を拡大して示す図である。

 図12に示す例では、光学系を内部に収容する筐体部15をZ軸方向に沿って移動可能とする光軸移動機構30が構成されている。光軸移動機構30は、例えば基体部等に形成されるレール溝や位置決めのためのストッパ部材等により構成される。その他、筐体部15を移動可能にするための任意の構成が光軸移動機構30の実現のために採用されてよい。

 図12Aに示すように、合成光出射モードに切替えられる場合には、出射レンズ16を保持するレンズ保持部17が筐体部15から取り外される。そして光軸移動機構30により、筐体部15が下方に移動される。これにより青色光Bの出射光軸の位置が、光軸L3の位置から光軸L1の位置へ移動される。

 図12Bに示すように、B光源モジュール10が組み込まれると、GR光源モジュール50のレンズ保持部58の開口69のすぐ後ろに、B光源モジュール10の回転拡散板23が配置される。そして回転拡散板23から出射された青色光Bは、開口69を通って光軸L1上を進む。これにより光軸L1上において黄色光GRと青色光Bとが合成され、光軸L1に沿って白色光Wが出射される。

 このように青色光Bの出射光軸の位置を光軸L1の位置と光軸L3との位置との間で移動させる光軸移動機構30を構成することで、簡単に出射光軸の位置を切替えることができる。なお光軸移動機構30は、第2の切替部として機能する。

 また図12Bに示すように、青色光Bの光軸が光軸L1に切替えられる場合には、青色光Bは、GR光源モジュール50の出射レンズ57に入射される。これによりGR光源モジュール50の出射レンズ57を、白色光Wを出射する出射レンズとして用いることが可能となり、部品コストを抑えることができる。また白色光Wの光束の径を、分離出射モードにおける黄色光GR及び青色光Bの光束の径と略等しくすることが可能である。この結果、図1及び図2に示す画像生成システム200及び200'内の各部材の構成を略等しくすることが可能となり、部品コスト及び製造コストを抑えることが可能となる。

 以上、本実施形態に係る光源装置100では、GR光源モジュール50及びB光源モジュール10の、2つの光源モジュールが設けられる。そのうちGR光源モジュール50は、黄色光GRの光軸位置を白色光Wの出射のための光軸L1の位置、及び分離出射のための光軸L2の位置のいずれかに切替え可能である。従って画像生成システムとして、図1及び図2に例示するような構成が適宜選択されたとしても、柔軟に対応することが可能となる。また画像表示装置のレイアウト構成、セットのサイズの制約、輝度スペックの変更等に応じても、柔軟に対応することができる。

 またGR光源モジュール50及びB光源モジュール10のように、黄色光GR及び青色光Bをそれぞれ出射するブロックが、ともにモジュール化されている点も、画像生成システムや画像表示装置の構成に対して柔軟に対応可能であるということについて非常に有利である。例えば各光源モジュールの形状や配置の向き、さらには配置する数等を適宜設定することで、所望の構成を簡単に実現することが可能となる。

 なお合成光出射モード及び分離出射モードは、典型的には、製造される画像表示装置の構成や、所望の目的に応じて、予め選択され手動により切り替えられる。これに限定されず、製造された画像表示装置内において、合成光出射モード及び分離出射モードが自動的に切替え可能であってもよい。例えば画像生成システムが、白色光Wをもとに画像を生成する構成と、分離された黄色光GR及び青色光Bをもとに画像を生成する構成をともに備えており、光源装置100の出射モードが適宜切替えられてもよい。

 また合成光出射モードにおけるB光源モジュール10の構成として、典型的には、図11及び図12に示す構成のうちの一方が適宜選択される。すなわち光軸変更部材25の取り外し、及び光軸移動機構30による光軸の移動のいずれもが実現可能であり、画像生成システムの構成等に合わせてより適切な方法が選択される。しかしながら図11及び図12に示す構成のいずれかのみが実現可能な構成でもよく、この場合でも十分に効果を発揮することができる。

 <その他の実施形態>
 本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

 図13は、GR光源モジュールの他の構成例を示す概略図である。図14は、図13に示すGR光源モジュールが有するレンズ保持部の構成例を示す概略図である。図13に示すように、このGR光源モジュール650では、反射型の蛍光体ホイール660がY軸方向に沿って手前側を向くように配置される。

 これに対応して、図14A及びBに示すように、レンズ保持部658は、略L字形状を有し、入射側レンズ群が配置される第1の端部680aと、出射側レンズが配置される第2の端部680bとを有する。またレンズ保持部658の折り曲げられた中央部分には、ダイクロイックミラー666が配置される。

 第1の端部680aは、図8に示すミラー保持部56の取付孔68に取り付けられる。その際には、第2の端部680bが、蛍光体ホイール660に対向するように、取り付けが行われる。取付孔68から出射される青色レーザ光(図中のB励起光)は、入射側レンズ群を通ってダイクロイックミラー666に入射する。

 ダイクロイックミラー666は、入射するB励起光を、Y軸方向に沿って出射側レンズ群に向けて反射する。反射されたB励起光は、出射側レンズ群を通って蛍光体層に入射する。励起により黄色光GR(励起光)が生成され、ダイクロイックミラー666に向けて反射される。ダイクロイックミラー666は、黄色光GRを出射レンズ657に向けて透過させる。出射レンズ657は、前方に配置された反射ミラー681に向けて、黄色光GRを出射する

 図13に示すように、反射ミラー681は、黄色光GRを、下方に配置された出射ミラー659に向けて反射する。出射ミラー659は、黄色光GRを、光軸L2に沿って手前側に反射する。これにより分離出射モードにおける黄色光GRの出射が実現する。

 このようにレンズ保持部658を構成し、図8に示すレンズ保持部58と適宜取り替えることで、例えば蛍光体ホイールの位置変更や光路の変更等に簡単に対応することができる。またレンズ保持部658及び58を構成する入射側レンズや出射側レンズとして、共通した部材を使用することが可能であるので、部品コストを抑えることができる。また製品の量産性に向上させることができる。

 分離出射モード及び合成出射モードの切替えについては、例えば反射ミラー681が配置された部分の構成の変更、及び青色光Bの光軸位置の変更により簡単に実現可能である。上記した通り分離出射モードでは、出射ミラー659から光軸L2に沿って黄色光GRが出射される。青色光Bは、GR光源モジュール650の反射ミラー681の上方に配置された反射ミラー690に向けて、X軸方向に沿って出射される。青色光Bは、この反射ミラー690により、光軸L3に沿って反射される。

 合成光出射モードでは、GR光源モジュール650の出射レンズ657の前方に、黄色光GRを光軸L1上に沿って透過させるダイクロイックミラー(図示なし)が配置される。当該ダイクロイックミラーは、X軸方向に向けて斜めに配置される。

 青色光Bは、光軸の位置が下方に移動され、上記したダイクロイックミラーに向けて出射される。ダイクロイックミラーは、青色光Bを光軸L1に沿って反射する。これにより光軸L1上において黄色光GRと青色光Bとが合成され、光軸L1に沿って白色光Wが出射される。この実施形態のようにGR光源モジュール及びB光源モジュールの各構成は任意に設定されてよい。

 図1及び図2に示す画像表示装置500及び500'では、画像生成素子として、反射型液晶パネルが用いられた。これに代えて、透過型液晶パネルや、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)等が用いられてもよい。その他、画像表示装置の構成は適宜設定されてよい。

 本技術は、プロジェクタ以外の、例えばディスプレイ装置等の他の画像表示装置にも適用可能である。また画像表示装置ではない装置に本技術に係る光源装置が用いられてもよい。

 以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。

 なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1)第1の出射光を出射する第1の光源モジュールと、
 第2の出射光を生成する光源部と、前記光源部により生成された前記第2の出射光の出射光軸の位置を、前記第1及び前記第2の出射光の合成光を出射するための第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第2の光軸位置のいずれかに切替える切替部とを有する第2の光源モジュールと
 を具備する光源装置。
(2)(1)に記載の光源装置であって、
 前記第1の出射光は、第1の波長域を有し、
 前記第2の出射光は、前記第1の波長域とは異なる第2の波長域を有し、前記第1の出射光と合成されると白色光が生成される光である
 光源装置。
(3)(1)又は(2)に記載の光源装置であって、
 前記切替部は、前記光源部により生成された前記第2の出射光を反射する第1のミラーと、前記第1のミラーの反射方向を切替える切替機構とを有し、前記第1のミラーの反射方向の切替えにより前記出射光軸の位置を切替える
 光源装置。
(4)(3)に記載の光源装置であって、
 前記第1のミラーは、前記第1の光軸位置に配置され、
 前記切替部は、前記第2の光軸位置に配置され、入射する光を前記第2の出射光の出射方向に反射する第2のミラーを有し、
 前記切替機構は、前記第1のミラーの反射方向を、前記第2の出射光の出射方向、及び前記第2のミラーに向かう方向のいずれかに切替える
 光源装置。
(5)(1)から(4)のうちいずれか1つに記載の光源装置であって、
 前記切替部を第1の切替部とし、
 前記第1の光源モジュールは、前記第1の出射光の出射光軸の位置を、前記第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第3の光軸位置のいずれかに切替える第2の切替部を有する
 光源装置。
(6)(5)に記載の光源装置であって、
 前記第1の光源モジュールは、前記第3の光軸位置に配置され前記第1の出射光を出射する出射口を有し、
 前記第2の切替部は、前記出射口の前方に着脱可能に配置され、前記出射口から出射される前記第1の出射光を、前記第1の光軸位置から前記第1の出射光の出射方向に出射する光軸変更部材を有し、前記光軸変更部材の取り付け及び取り外しの切替えにより前記出射光軸の位置を切替える
 光源装置。
(7)(5)又は(6)に記載の光源装置であって、
 前記第2の切替部は、前記第1の出射光の出射光軸の位置を、前記第1の光軸位置と、前記第3の光軸位置との間で移動させる光軸移動機構を有する
 光源装置。
(8)(7)に記載の光源装置であって、
 前記光源部は、前記第2の出射光を出射する出射レンズを有し、
 前記第2の切替部は、前記第1の出射光軸の位置を前記第1の光軸位置に移動させる場合に、前記第1の出射光を前記出射レンズに入射させる
 光源装置。

 B…青色光
 GR…黄色光
 W…白色光
 L1…白色光の光軸
 L2…黄色光の光軸
 L3…青色光の光軸
 10…B光源モジュール
 12…光源ブロック
 16…出射レンズ
 17…レンズ保持部
 25…光軸変更部材
 30…光軸移動機構
 50…GR光源モジュール
 57、657…出射レンズ
 58、658…レンズ保持部
 59、659…出射ミラー
 63…光源ブロック
 66、666…ダイクロイックミラー
 100…光源装置
 200、200'…画像生成システム
 300、300'…投射システム
 500、500'…画像表示装置

Claims (13)

  1.  第1の出射光を出射する第1の光源モジュールと、
     第2の出射光を生成する光源部と、前記光源部により生成された前記第2の出射光の出射光軸の位置を、前記第1及び前記第2の出射光の合成光を出射するための第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第2の光軸位置のいずれかに切替える切替部とを有する第2の光源モジュールと
     を具備する光源装置。
  2.  請求項1に記載の光源装置であって、
     前記第1の出射光は、第1の波長域を有し、
     前記第2の出射光は、前記第1の波長域とは異なる第2の波長域を有し、前記第1の出射光と合成されると白色光が生成される光である
     光源装置。
  3.  請求項1に記載の光源装置であって、
     前記切替部は、前記光源部により生成された前記第2の出射光を反射する第1のミラーと、前記第1のミラーの反射方向を切替える切替機構とを有し、前記第1のミラーの反射方向の切替えにより前記出射光軸の位置を切替える
     光源装置。
  4.  請求項3に記載の光源装置であって、
     前記第1のミラーは、前記第1の光軸位置に配置され、
     前記切替部は、前記第2の光軸位置に配置され、入射する光を前記第2の出射光の出射方向に反射する第2のミラーを有し、
     前記切替機構は、前記第1のミラーの反射方向を、前記第2の出射光の出射方向、及び前記第2のミラーに向かう方向のいずれかに切替える
     光源装置。
  5.  請求項1に記載の光源装置であって、
     前記切替部を第1の切替部とし、
     前記第1の光源モジュールは、前記第1の出射光の出射光軸の位置を、前記第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第3の光軸位置のいずれかに切替える第2の切替部を有する
     光源装置。
  6.  請求項5に記載の光源装置であって、
     前記第1の光源モジュールは、前記第3の光軸位置に配置され前記第1の出射光を出射する出射口を有し、
     前記第2の切替部は、前記出射口の前方に着脱可能に配置され、前記出射口から出射される前記第1の出射光を、前記第1の光軸位置から前記第1の出射光の出射方向に出射する光軸変更部材を有し、前記光軸変更部材の取り付け及び取り外しの切替えにより前記出射光軸の位置を切替える
     光源装置。
  7.  請求項5に記載の光源装置であって、
     前記第2の切替部は、前記第1の出射光の出射光軸の位置を、前記第1の光軸位置と、前記第3の光軸位置との間で移動させる光軸移動機構を有する
     光源装置。
  8.  請求項7に記載の光源装置であって、
     前記光源部は、前記第2の出射光を出射する出射レンズを有し、
     前記第2の切替部は、前記第1の出射光軸の位置を前記第1の光軸位置に移動させる場合に、前記第1の出射光を前記出射レンズに入射させる
     光源装置。
  9.   第1の出射光を出射する第1の光源モジュールと、
      第2の出射光を生成する光源部と、前記光源部により生成された前記第2の出射光の出射光軸の位置を、前記第1及び前記第2の出射光の合成光を出射するための第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第2の光軸位置のいずれかに切替える切替部とを有する第2の光源モジュールと
     を有する光源装置と、
     前記光源装置から出射された前記合成光をもとに画像を生成する画像生成システムと、
     前記画像生成システムにより生成された画像を投射する投射システムと
     を具備する画像表示装置。
  10.   第1の出射光を出射する第1の光源モジュールと、
      第2の出射光を生成する光源部と、前記光源部により生成された前記第2の出射光の出射光軸の位置を、前記第1及び前記第2の出射光の合成光を出射するための第1の光軸位置、及び前記第1及び前記第2の出射光を分離して出射するための第2の光軸位置のいずれかに切替える切替部とを有する第2の光源モジュールと
     を有する光源装置と、
     前記光源装置から分離して出射された前記第1及び前記第2の出射光をもとに画像を生成する画像生成システムと、
     前記画像生成システムにより生成された画像を投射する投射システムと
     を具備する画像表示装置。
  11.  光を生成する光源部と、
     前記光源部により生成された前記光を反射するミラーと、
     前記光源部により生成された光の出射光軸の位置を、前記ミラーの反射方向を切替えることで、他の光源モジュールから出射される他の光との合成光を出射するための合成光軸位置、及び前記他の光と分離して出射するための分離光軸位置のいずれかに切替える切替部と
     を具備する光源モジュール。
  12.  他の光源モジュールから出射された他の光と分離して出射するための分離光軸位置に配置され出射方向に光を出射する出射口と、
     前記出射口の前方に着脱可能に配置され、前記出射口から出射される光を、前記他の光との合成光を出射するための合成光軸位置から出射方向に出射する光軸変更部材を有し、前記光軸変更部材の取り付け及び取り外しの切替えにより、前記出射口から出射される光の出射光軸の位置を切替える切替部と
     を具備する光源モジュール。
  13.  光を出射する出射口と、
     前記光の出射光軸の位置を、他の光源モジュールから出射された他の光と分離して出射するための分離光軸位置と、前記他の光との合成光を出射するための合成光軸位置との間で移動させる光軸移動機構と
     を具備する光源モジュール。
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