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JP2017015966A - Light source device and projector - Google Patents

Light source device and projector Download PDF

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JP2017015966A
JP2017015966A JP2015133431A JP2015133431A JP2017015966A JP 2017015966 A JP2017015966 A JP 2017015966A JP 2015133431 A JP2015133431 A JP 2015133431A JP 2015133431 A JP2015133431 A JP 2015133431A JP 2017015966 A JP2017015966 A JP 2017015966A
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JP
Japan
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light
source device
light source
light emitting
emitting element
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JP2015133431A
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Japanese (ja)
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江川 明
Akira Egawa
明 江川
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】光の損失を抑えつつ拡散角を大きくすることができる、光源装置およびプロジェクターを提供する。【解決手段】第1の発光素子と、第1の発光素子から射出された第1の光の光路上に設けられ、光射出面の面積が光入射面の面積よりも小さいロッドと、光路上に設けられた光拡散部材と、を備える光源装置に関する。【選択図】図2A light source device and a projector capable of increasing a diffusion angle while suppressing loss of light are provided. A first light emitting element, a rod provided on the optical path of the first light emitted from the first light emitting element, the area of the light emitting surface being smaller than the area of the light incident surface, And a light diffusing member provided on the light source device. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、光源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 light source device and a projector.

従来、プロジェクターにおいて、蛍光とレーザー光とを用いて生成した白色光を画像表示に用いるものが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, projectors that use white light generated using fluorescence and laser light for image display are known (see, for example, Patent Document 1 below).

特開2011−154168号公報JP 2011-154168 A

ところで、蛍光の発散角はレーザー光の発散角よりも大きいため、色ムラを生じさせる要因となる。そこで、レーザー光を拡散素子によって拡散させることで発散角を大きくすることが考えられる。しかしながら、拡散角が大きい拡散素子はレーザー光の透過率を低下させるおそれがある。   By the way, since the divergence angle of fluorescence is larger than the divergence angle of laser light, it causes color unevenness. Thus, it is conceivable to increase the divergence angle by diffusing laser light with a diffusing element. However, a diffusing element with a large diffusion angle may reduce the transmittance of laser light.

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、光の損失を抑えつつ拡散角を大きくすることができる、光源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 an object thereof is to provide a light source device and a projector capable of increasing a diffusion angle while suppressing loss of light.

本発明の第1態様に従えば、第1の発光素子と、前記第1の発光素子から射出された第1の光の光路上に設けられ、光射出面の面積が光入射面の面積よりも小さいロッドと、前記光路上に設けられた光拡散部材と、を備える光源装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, the first light emitting element is provided on the optical path of the first light emitted from the first light emitting element, and the area of the light emitting surface is larger than the area of the light incident surface. There is provided a light source device including a small rod and a light diffusing member provided on the optical path.

第1態様に係る光源装置によれば、ロッドにより第1の光の放射角を拡げることができるので、光拡散部材として比較的拡散角が小さいものを採用できる。よって、光拡散部材による損失を抑えつつ拡散角を大きくすることができる。   According to the light source device according to the first aspect, since the radiation angle of the first light can be expanded by the rod, a light diffusion member having a relatively small diffusion angle can be employed. Therefore, the diffusion angle can be increased while suppressing loss due to the light diffusing member.

上記第1態様において、前記光拡散部材は、前記発光素子と前記光射出面との間に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、ロッドの光射出面の面積に応じた大きさの光を射出することができる。
In the first aspect, it is preferable that the light diffusing member is provided between the light emitting element and the light emitting surface.
According to this structure, the light of the magnitude | size according to the area of the light emission surface of a rod can be inject | emitted.

上記第1態様において、前記ロッドを通過した前記第1の光が入射する第1の平行化レンズと、第2の発光素子と、前記第2の発光素子から射出された光を第2の光に変換する波長変換素子と、前記第2の光が入射する第2の平行化レンズと、前記第1の平行化レンズを透過した前記第1の光と、前記第2の平行化レンズを透過した前記第2の光と、を合成する光合成光学素子と、をさらに備えるのが好ましい。
この構成によれば、例えば、光射出面の面積や第1の平行化レンズの焦点距離を適宜調整することで、第1の平行化レンズを透過した第1の光の光束幅と、第2の平行化レンズを透過した第2の光の光線束の幅との差を小さくできるので、合成後の光の色ムラを低減することができる。
In the first aspect, the first collimating lens on which the first light that has passed through the rod enters, the second light emitting element, and the light emitted from the second light emitting element is converted into the second light. A wavelength converting element that converts the light into the second light, a second collimating lens on which the second light enters, the first light transmitted through the first collimating lens, and the second collimating lens It is preferable to further include a light combining optical element that combines the second light.
According to this configuration, for example, by appropriately adjusting the area of the light exit surface and the focal length of the first collimating lens, the light flux width of the first light transmitted through the first collimating lens, and the second Since the difference with the width of the light beam bundle of the second light transmitted through the collimating lens can be reduced, the color unevenness of the combined light can be reduced.

上記第1態様において、前記第2の発光素子から射出された前記光が前記波長変換素子上に形成する光スポットの形状は、前記光射出面の形状と相似であるのが好ましい。
この構成によれば、第1の平行化レンズの倍率および第2の平行化レンズの倍率を調整することで、第1の平行化レンズを透過した第1の光の光束の断面形状と、第2の平行化レンズを透過した第2の光の光線束の断面形状とを揃えることができるので、合成後の光の色ムラをより低減できる。
In the first aspect, the shape of the light spot formed on the wavelength conversion element by the light emitted from the second light emitting element is preferably similar to the shape of the light emitting surface.
According to this configuration, by adjusting the magnification of the first collimating lens and the magnification of the second collimating lens, the cross-sectional shape of the light beam of the first light transmitted through the first collimating lens, Since the cross-sectional shape of the light beam bundle of the second light transmitted through the two collimating lenses can be made uniform, the color unevenness of the combined light can be further reduced.

上記第1態様において、前記光合成光学素子から射出された光が入射する均一照明光学系をさらに備えるのが好ましい。
この構成によれば、均一照明光学により均一な照明光を得ることができる。
In the first aspect, it is preferable to further include a uniform illumination optical system into which light emitted from the light combining optical element is incident.
According to this configuration, uniform illumination light can be obtained by uniform illumination optics.

上記第1態様において、前記光入射面の面積は、前記光拡散部材から射出された光の光束サイズよりも大きいのが好ましい。
この構成によれば、ロッドが光拡散部材から射出された光を良好に飲み込むことができるので、光拡散部材による損失を抑えることができる。
In the first aspect, the area of the light incident surface is preferably larger than a light beam size of light emitted from the light diffusion member.
According to this configuration, since the rod can swallow the light emitted from the light diffusing member well, loss due to the light diffusing member can be suppressed.

本発明の第2態様に従えば、上記第1態様に係る光源装置と、前記光源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 the second aspect of the present invention, the light source device according to the first aspect, a light modulation device that forms image light by modulating light from the light source device according to image information, and the image light A projection optical system for projecting is provided.

第2態様に係るプロジェクターは上記第1態様に係る光源装置を備えるので、光損失が少なく色ムラの発生が抑制された画像を投射することができる。   Since the projector according to the second aspect includes the light source device according to the first aspect, it is possible to project an image in which light loss is small and color unevenness is suppressed.

プロジェクターの光学系を示す概略図。Schematic which shows the optical system of a projector. 光源装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of a light source device. 変形例に係る拡散板の構造を示す図。The figure which shows the structure of the diffusion plate which concerns on a modification. 変形例に係る拡散板の構造を示す図。The figure which shows the structure of the diffusion plate which concerns on a modification. 変形例に係る拡散板の構造を示す図。The figure which shows the structure of the diffusion plate which concerns on a modification.

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 addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.

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)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備えている。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備えている。   An example of the projector according to the present embodiment will be described. The projector according to the present embodiment is a projection type image display device that displays a color image on a screen (projected surface). The projector includes three liquid crystal light modulation devices corresponding to red, green, and blue light. The projector includes a semiconductor laser that can obtain light with high luminance and high output as a light source of the lighting device.

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概略図である。
プロジェクター1は、図1に示すように、光源装置2と、色分離光学系3と、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bと、合成光学系5と、投射光学系6と、を概略備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an optical system of a projector according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the projector 1 includes a light source device 2, a color separation optical system 3, a light modulation device 4R, a light modulation device 4G, a light modulation device 4B, a combining optical system 5, and a projection optical system 6. Is roughly provided.

本実施形態において、光源装置2は照明光としての白色光Wを色分離光学系3に向けて射出する。   In the present embodiment, the light source device 2 emits white light W as illumination light toward the color separation optical system 3.

色分離光学系3は、照明光WLを赤色光LRと緑色光LGと青色光LBとに分離するためのものである。色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7aおよび第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および第3の全反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9aおよび第2のリレーレンズ9bと、を概略備えている。   The color separation optical system 3 is for separating the illumination light WL into red light LR, green light LG, and blue light LB. The color separation optical system 3 includes a first dichroic mirror 7a and a second dichroic mirror 7b, a first total reflection mirror 8a, a second total reflection mirror 8b, a third total reflection mirror 8c, and a first A relay lens 9a and a second relay lens 9b are roughly provided.

第1のダイクロイックミラー7aは、光源装置2からの照明光WLを赤色光LRと、その他の光(緑色光LG及び青色光LB)とに分離する機能を有する。第1のダイクロイックミラー7aは、分離された赤色光LRを透過するとともに、その他の光(緑色光LGおよび青色光LB)を反射する。一方、第2のダイクロイックミラー7bは、その他の光を緑色光LGと青色光LBとに分離する機能を有する。第2のダイクロイックミラー7bは、分離された緑色光LGを反射するとともに、青色光LBを透過する。   The first dichroic mirror 7a has a function of separating the illumination light WL from the light source device 2 into red light LR and other light (green light LG and blue light LB). The first dichroic mirror 7a transmits the separated red light LR and reflects other light (green light LG and blue light LB). On the other hand, the second dichroic mirror 7b has a function of separating other light into green light LG and blue light LB. The second dichroic mirror 7b reflects the separated green light LG and transmits the blue light LB.

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および第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に向けて反射する。
なお、緑色光LGの光路中には、全反射ミラーを配置する必要はなく、緑色光LGは、第2のダイクロイックミラー7bにより光変調装置4Gに向けて反射される。
The first total reflection mirror 8a is disposed in the optical path of the red light LR, and reflects the red light LR transmitted through the first dichroic mirror 7a toward the light modulation device 4R. On the other hand, the second total reflection mirror 8b and the third total reflection mirror 8c are arranged in the optical path of the blue light LB, and direct the blue light LB transmitted through the second dichroic mirror 7b toward the light modulation device 4B. reflect.
It is not necessary to arrange a total reflection mirror in the optical path of the green light LG, and the green light LG is reflected toward the light modulation device 4G by the second dichroic mirror 7b.

第1のリレーレンズ9aおよび第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路中における第2のダイクロイックミラー7bの光射出側に配置されている。第1のリレーレンズ9aおよび第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起因した青色光LBの光損失を補償する機能を有している。   The first relay lens 9a and the second relay lens 9b are arranged on the light emission side of the second dichroic mirror 7b in the optical path of the blue light LB. The first relay lens 9a and the second relay lens 9b function to compensate for the optical loss of the blue light LB caused by the optical path length of the blue light LB being longer than the optical path lengths of the red light LR and the green light LG. have.

光変調装置4Rは、赤色光LRを通過させる間に、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色光LRに対応した画像光を形成する。光変調装置4Gは、緑色光LGを通過させる間に、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色光LGに対応した画像光を形成する。光変調装置4Bは、青色光LBを通過させる間に、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色光LBに対応した画像光を形成する。   The light modulation device 4R modulates the red light LR according to image information while allowing the red light LR to pass therethrough, and forms image light corresponding to the red light LR. The light modulation device 4G modulates the green light LG according to image information while allowing the green light LG to pass therethrough, and forms image light corresponding to the green light LG. The light modulation device 4B modulates the blue light LB according to image information while allowing the blue light LB to pass therethrough, and forms image light corresponding to the blue light LB.

光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側および射出側には、一対の偏光板(図示せず)が配置されており、特定の方向の直線偏光光のみを通過させる構成となっている。   For example, a transmissive liquid crystal panel is used for the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B. In addition, a pair of polarizing plates (not shown) are arranged on the incident side and the emission side of the liquid crystal panel so that only linearly polarized light in a specific direction passes therethrough.

光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの入射側には、それぞれフィールドレンズ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。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は、それぞれの光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bに入射する赤色光LR,緑色光LG,青色光LBを平行化するためのものである。   A field lens 10R, a field lens 10G, and a field lens 10B are disposed on the incident side of the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B, respectively. The field lens 10R, the field lens 10G, and the field lens 10B are for parallelizing the red light LR, the green light LG, and the blue light LB incident on the respective light modulation devices 4R, 4G, and 4B. It is.

合成光学系5は、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bからの画像光が入射することにより、赤色光LR,緑色光LG,青色光LBに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系6に向けて射出する。合成光学系5には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。   The combining optical system 5 combines the image light corresponding to the red light LR, the green light LG, and the blue light LB when the image light from the light modulation device 4R, the light modulation device 4G, and the light modulation device 4B enters. The combined image light is emitted toward the projection optical system 6. For example, a cross dichroic prism is used for the combining optical system 5.

投射光学系6は、投射レンズ群から構成されている。投射光学系6は、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像(画像)が表示される。   The projection optical system 6 is composed of a projection lens group. The projection optical system 6 enlarges and projects the image light combined by the combining optical system 5 toward the screen SCR. Thereby, an enlarged color video (image) is displayed on the screen SCR.

(光源装置)
次に、上記光源装置2の構成について説明する。図2は光源装置2の概略構成を示す図である。
(Light source device)
Next, the configuration of the light source device 2 will be described. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the light source device 2.

光源装置2は、ダイクロイックミラー80、均一照明光学系81、第1光源部100および第2光源部101を含む。   The light source device 2 includes a dichroic mirror 80, a uniform illumination optical system 81, a first light source unit 100, and a second light source unit 101.

ダイクロイックミラー80は、青色光を反射し、赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光を通過させる光学特性を有する。これにより、ダイクロイックミラー80は、後述のように第1光源部100からの青色光Bを反射し、第2光源部101から射出された蛍光Yを透過させることで、これらを合成して白色光Wを生成する。ダイクロイックミラー80は、特許請求の範囲に記載の「光合成光学素子」に相当する。   The dichroic mirror 80 has an optical characteristic of reflecting blue light and passing yellow fluorescence including red light and green light. Accordingly, the dichroic mirror 80 reflects the blue light B from the first light source unit 100 and transmits the fluorescent light Y emitted from the second light source unit 101 as described later, thereby synthesizing the white light. W is generated. The dichroic mirror 80 corresponds to a “photosynthesis optical element” recited in the claims.

均一照明光学系81は、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130、偏光変換素子140及び重畳レンズ150を備える。ただし、偏光変換素子140は省略可能である。均一照明光学系81は、白色光Wの強度分布を被照明領域において均一化する。均一照明光学系81から射出された白色光Wは色分離光学系3へ入射する。   The uniform illumination optical system 81 includes a first lens array 120, a second lens array 130, a polarization conversion element 140, and a superimposing lens 150. However, the polarization conversion element 140 can be omitted. The uniform illumination optical system 81 makes the intensity distribution of the white light W uniform in the illuminated area. White light W emitted from the uniform illumination optical system 81 enters the color separation optical system 3.

第1光源部100は、第1光源21、集光光学系22、拡散板(光拡散部材)23、テーパーロッド24および第1のピックアップレンズ25を備える。   The first light source unit 100 includes a first light source 21, a condensing optical system 22, a diffusion plate (light diffusing member) 23, a tapered rod 24, and a first pickup lens 25.

第1光源21は青色のレーザー光からなる光線(発光強度のピーク:約445nm)を射出する半導体レーザー(第1の発光素子)21aを有する。本実施形態において、第1光源21は複数の半導体レーザー21aから構成されていても良いし、1つの半導体レーザー21aから構成されていても良い。なお、半導体レーザー21aは、445nm以外の波長(例えば、460nm)の青色光を射出する半導体レーザーを用いることもできる。   The first light source 21 includes a semiconductor laser (first light emitting element) 21a that emits a light beam composed of blue laser light (peak of emission intensity: about 445 nm). In this embodiment, the 1st light source 21 may be comprised from several semiconductor laser 21a, and may be comprised from one semiconductor laser 21a. The semiconductor laser 21a may be a semiconductor laser that emits blue light having a wavelength other than 445 nm (for example, 460 nm).

集光光学系22は、第1光源21からの青色光Bを拡散板23付近に集光する。   The condensing optical system 22 condenses the blue light B from the first light source 21 in the vicinity of the diffusion plate 23.

拡散板23は、第1光源21からの青色光Bをある角度で拡散する。拡散板23としては、例えば、光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。   The diffusion plate 23 diffuses the blue light B from the first light source 21 at a certain angle. As the diffusion plate 23, for example, polished glass made of optical glass can be used.

本実施形態において、拡散板23は、テーパーロッド24の光入射面24aの前段に配置されている。拡散板23は、第1光源21と光射出面24bとの間に配置されていると換言できる。   In the present embodiment, the diffusing plate 23 is disposed in front of the light incident surface 24 a of the tapered rod 24. In other words, the diffusion plate 23 is disposed between the first light source 21 and the light exit surface 24b.

テーパーロッド24は、拡散板23に対向する光入射面24aと、第1のピックアップレンズ25に対向する光射出面24bと、を有する。テーパーロッド24は、光射出面24bの面積が光入射面24aの面積よりも小さい。   The taper rod 24 has a light incident surface 24 a that faces the diffusion plate 23 and a light emission surface 24 b that faces the first pickup lens 25. In the taper rod 24, the area of the light exit surface 24b is smaller than the area of the light incident surface 24a.

テーパーロッド24の光入射面24aは、拡散板23によって拡散された青色光Bの光束サイズよりも大きくなっている。これにより、テーパーロッド24が拡散板23から射出された青色光Bを良好に飲み込むことができるので、青色光Bの損失を抑えることができる。   The light incident surface 24 a of the taper rod 24 is larger than the light beam size of the blue light B diffused by the diffusion plate 23. Thereby, since the taper rod 24 can swallow the blue light B emitted from the diffusion plate 23 satisfactorily, the loss of the blue light B can be suppressed.

このような構成に基づき、テーパーロッド24は、光入射面24aに入射した青色光Bを、放射角度を広く変換した状態で光射出面24bから射出することが可能となっている。   Based on such a configuration, the tapered rod 24 can emit the blue light B incident on the light incident surface 24a from the light emitting surface 24b in a state where the radiation angle is widely converted.

第2光源部101は、第2光源31、コリメート光学系32、第2のピックアップレンズ33及び回転蛍光板35を備える。   The second light source unit 101 includes a second light source 31, a collimating optical system 32, a second pickup lens 33, and a rotating fluorescent plate 35.

第2光源31は、第1光源部100と同様の青色のレーザー光を射出する半導体レーザー31aを複数有する。複数の半導体レーザー31aは光軸ax1と直交する同一面内において、アレイ状に並んで配置されている。第2光源31は、複数の青色のレーザー光からなる励起光Eを射出する。   The second light source 31 includes a plurality of semiconductor lasers 31 a that emit blue laser light similar to the first light source unit 100. The plurality of semiconductor lasers 31a are arranged in an array in the same plane orthogonal to the optical axis ax1. The second light source 31 emits excitation light E composed of a plurality of blue laser lights.

第2光源31から射出された光(励起光E)はコリメート光学系32に入射する。コリメート光学系32は、第2光源31から射出された励起光Eを平行光束に変換するものである。コリメート光学系32は、例えば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32aから構成されている。複数のコリメーターレンズ32aは、複数の半導体レーザー31aに対応して配置されている。   Light (excitation light E) emitted from the second light source 31 enters the collimating optical system 32. The collimating optical system 32 converts the excitation light E emitted from the second light source 31 into a parallel light beam. The collimating optical system 32 is composed of, for example, a plurality of collimator lenses 32a arranged in an array. The plurality of collimator lenses 32a are arranged corresponding to the plurality of semiconductor lasers 31a.

第2のピックアップレンズ33は、ダイクロイックミラー80からの励起光Eを略集光した状態で回転蛍光板35の蛍光体層42に入射させる機能と、回転蛍光板35から射出された蛍光を略平行化する機能とを有する。第2のピックアップレンズ33は凸レンズからなる。   The second pickup lens 33 substantially collimates the fluorescence emitted from the rotating fluorescent plate 35 and the function of causing the excitation light E from the dichroic mirror 80 to enter the phosphor layer 42 of the rotating fluorescent plate 35 in a substantially condensed state. With functions. The second pickup lens 33 is a convex lens.

本実施形態において、第2光源部101は、励起光Eが蛍光体層42上に形成する光スポットの形状がテーパーロッド24の光射出面24bの形状と相似となるように構成されている。   In the present embodiment, the second light source unit 101 is configured such that the shape of the light spot formed by the excitation light E on the phosphor layer 42 is similar to the shape of the light exit surface 24 b of the tapered rod 24.

ここで、蛍光Yの発光領域の形状は、蛍光体層42上に形成された励起光Eによる光スポット領域の形状とほぼ等しくなる。青色光Bによる照明領域の形状は、光射出面24bの形状により規定される。そのため、本実施形態において、蛍光Yによる照明領域の形状と青色光Bによる照明領域の形状とはほぼ相似の関係を満たすと言える。   Here, the shape of the light emission region of the fluorescence Y is substantially equal to the shape of the light spot region by the excitation light E formed on the phosphor layer 42. The shape of the illumination area by the blue light B is defined by the shape of the light exit surface 24b. Therefore, in the present embodiment, it can be said that the shape of the illumination area by the fluorescence Y and the shape of the illumination area by the blue light B satisfy a substantially similar relationship.

回転蛍光板35は、モーター50と、円板40と、反射膜41と、蛍光体層(波長変換素子)42とを備える。回転蛍光板35は、励起光Eが入射する側と同じ側に向けて蛍光Yを射出する。円板40は、例えば、アルミや銅といった放熱性に優れた金属製の円板から構成され、モーター50により回転可能である。   The rotating fluorescent plate 35 includes a motor 50, a disc 40, a reflective film 41, and a phosphor layer (wavelength conversion element) 42. The rotating fluorescent plate 35 emits fluorescence Y toward the same side as the side on which the excitation light E is incident. The disc 40 is made of a metal disc having excellent heat dissipation, such as aluminum or copper, and can be rotated by a motor 50.

蛍光体層42は、円板40の周方向に沿ってリング状に形成されている。蛍光体層42は、第1光源21からの励起光Eによって励起されて第2の波長帯の蛍光Yを射出する。蛍光Yは、赤色光及び緑色光を含む黄色光である。   The phosphor layer 42 is formed in a ring shape along the circumferential direction of the disk 40. The phosphor layer 42 is excited by the excitation light E from the first light source 21 and emits fluorescence Y in the second wavelength band. The fluorescence Y is yellow light including red light and green light.

蛍光体層42は、励起光Eを吸収して黄色の蛍光Yに変換して射出する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子としては、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、1種であってもよく、2種以上の材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いてもよい。   The phosphor layer 42 includes phosphor particles that absorb the excitation light E, convert it into yellow fluorescence Y, and emit it. As the phosphor particles, for example, YAG (yttrium / aluminum / garnet) phosphors can be used. In addition, the material for forming the phosphor particles may be one kind, or a mixture of particles formed using two or more kinds of materials may be used as the phosphor particles.

蛍光体層42の励起光Eが入射する側とは反対側には、反射膜41が設けられている。反射膜41は、蛍光体層42で生成された蛍光Yを上方に向けて反射する機能を有している。なお、反射膜41は、鏡面反射面からなることが好ましい。このようにすれば、蛍光体層42で生成された蛍光Yを反射膜41で鏡面反射させることにより、蛍光体層42から効率的に蛍光Yを射出することができる。   A reflective film 41 is provided on the side of the phosphor layer 42 opposite to the side on which the excitation light E is incident. The reflection film 41 has a function of reflecting the fluorescence Y generated by the phosphor layer 42 upward. In addition, it is preferable that the reflective film 41 consists of a specular reflective surface. In this way, the fluorescence Y generated from the phosphor layer 42 is specularly reflected by the reflection film 41, whereby the fluorescence Y can be efficiently emitted from the phosphor layer 42.

蛍光Yは第2のピックアップレンズ33により平行化され、ダイクロイックミラー80を透過する。蛍光Yはダイクロイックミラー80で反射された青色光Bと合成されることで白色光Wを生成する。   The fluorescence Y is collimated by the second pickup lens 33 and passes through the dichroic mirror 80. The fluorescent light Y is combined with the blue light B reflected by the dichroic mirror 80 to generate white light W.

ところで、蛍光Yによる照明領域の大きさと青色光Bによる照明領域の大きさとの間に差があると白色光Wに色ムラが生じてしまう。   By the way, if there is a difference between the size of the illumination area due to the fluorescent light Y and the size of the illumination area due to the blue light B, color unevenness occurs in the white light W.

一般に蛍光Yは蛍光体層42から大きな放射角で射出されるため、照明領域が相対的に大きくなっており、上記色ムラを生じさせる可能性がある。本実施形態の光源装置2では青色光Bの放射角を大きくことで該青色光Bによる照明領域を拡大し、照明領域の大きさの差を小さくすることで色ムラの発生を抑制するようにしている。   In general, the fluorescence Y is emitted from the phosphor layer 42 with a large radiation angle, so that the illumination area is relatively large, which may cause the color unevenness. In the light source device 2 of the present embodiment, the illumination area by the blue light B is enlarged by increasing the emission angle of the blue light B, and the occurrence of color unevenness is suppressed by reducing the difference in the size of the illumination area. ing.

光源装置2は、第1光源部100において、拡散板23およびテーパーロッド24により青色光Bの放射角を広く変換している。
ここで、拡散板23として拡散角が大きいものを用いることも想定できる。しかしながら、拡散角が大きくなると拡散板23の光透過率が低下するため、拡散板23を通過することによる損失が大きくなって利用効率の低下を招く。
In the light source device 2, the radiation angle of the blue light B is widely converted by the diffusion plate 23 and the taper rod 24 in the first light source unit 100.
Here, it can be assumed that the diffusion plate 23 has a large diffusion angle. However, as the diffusion angle increases, the light transmittance of the diffusion plate 23 decreases, so that loss due to passing through the diffusion plate 23 increases, resulting in a decrease in utilization efficiency.

本実施形態の光源装置2は、拡散板23とテーパーロッド24とを組み合わせることで青色光Bの放射角を拡げるため、拡散板23の拡散角度を抑えたとしてもテーパーロッド24により青色光Bの放射角を拡げることができる。   Since the light source device 2 of the present embodiment expands the emission angle of the blue light B by combining the diffusion plate 23 and the taper rod 24, the taper rod 24 reduces the blue light B even if the diffusion angle of the diffusion plate 23 is suppressed. The radiation angle can be expanded.

また、本実施形態では、上述のように、蛍光Yによる照明領域の形状と青色光Bによる照明領域の形状とはほぼ相似の関係を満たすの。したがって、第1のピックアップレンズの焦点距離25および第2のピックアップレンズ33の焦点距離を適宜調整することで、第1のピックアップレンズ25を透過した青色光Bによる照明領域の形状と第2のピックアップレンズ33を透過した蛍光Yによる照明領域の形状との差を小さくできる。
したがって、本実施形態の光源装置2によれば、青色光Bの損失を抑えつつ色ムラが低減された白色光Wを生成することができる。
In the present embodiment, as described above, the shape of the illumination area by the fluorescence Y and the shape of the illumination area by the blue light B satisfy a substantially similar relationship. Therefore, by appropriately adjusting the focal length 25 of the first pickup lens and the focal length of the second pickup lens 33, the shape of the illumination area by the blue light B transmitted through the first pickup lens 25 and the second pickup A difference from the shape of the illumination area due to the fluorescence Y transmitted through the lens 33 can be reduced.
Therefore, according to the light source device 2 of the present embodiment, it is possible to generate the white light W with reduced color unevenness while suppressing the loss of the blue light B.

また、上記光源装置2を備えたプロジェクター1によれば、光損失が少なく色ムラが抑制された光を用いて画像光を形成するので、明るくムラの無い画像を表示することが可能な高信頼性なものとなる。   Further, according to the projector 1 provided with the light source device 2, the image light is formed using light with little light loss and suppressed color unevenness, so that it is possible to display a bright and uniform image with high reliability. It becomes sex.

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, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

上記実施形態では、拡散板23とテーパーロッド24との間に隙間が設けられた場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図3に示すように、拡散板23はテーパーロッド24の光入射面24aに貼り付けられていても良い。
あるいは、拡散板23は、図4に示すように、テーパーロッド24の光入射面24aと光射出面24bの間、すなわち、テーパーロッド24の内部に配置されていても良い。
In the above embodiment, the case where a gap is provided between the diffusion plate 23 and the taper rod 24 is described as an example, but the present invention is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 3, the diffusion plate 23 may be attached to the light incident surface 24 a of the taper rod 24.
Alternatively, the diffusion plate 23 may be disposed between the light incident surface 24a and the light exit surface 24b of the tapered rod 24, that is, inside the tapered rod 24, as shown in FIG.

また、上記実施形態では、拡散板23を固定配置した構造を例に挙げたが、拡散板を回転させるようにしても良い。
図5は回転拡散板123の概略構成を示す図である。
図5に示すように、回転拡散板123は、モーター122により回転可能とされている。これにより、青色光Bの入射位置を時間的に変化させることで回転拡散板123の温度上昇を抑制するとともに、回転拡散板123を回転させることで効率良く放熱することができる。これにより、青色光Bの出力が高い場合でも、回転拡散板123が破損するのを抑制することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the structure which fixedly arrange | positioned the diffusion plate 23 was mentioned as an example, you may make it rotate a diffusion plate.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the rotating diffusion plate 123.
As shown in FIG. 5, the rotation diffusion plate 123 can be rotated by a motor 122. Thereby, while changing the incident position of blue light B temporally, the temperature rise of the rotation diffusion plate 123 can be suppressed, and the rotation diffusion plate 123 can be rotated to efficiently dissipate heat. Thereby, even when the output of the blue light B is high, it is possible to prevent the rotating diffusion plate 123 from being damaged.

また、上記実施形態では、3つの光変調装置4R,4G,4Bを備えるプロジェクター1を例示したが、1つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the projector 1 provided with the three light modulation apparatuses 4R, 4G, and 4B was illustrated, it is also possible to apply to the projector which displays a color image | video with one light modulation apparatus. A digital mirror device may be used as the light modulation device.

また、上記実施形態では本発明による光源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。本発明による光源装置は、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 light source device by this invention in the projector was shown in the said embodiment, it is not restricted to this. The light source device according to the present invention can also be applied to lighting fixtures, automobile headlights, and the like.

1…プロジェクター、2…光源装置、4R,4G,4B…光変調装置、6…投射光学系、21…第1光源部、21a…半導体レーザー、23,123…拡散板、24…テーパーロッド、25…第1のピックアップレンズ、31…第2光源、31a…半導体レーザー、33…第2のピックアップレンズ、35…回転蛍光板、42…蛍光体層、81…均一照明光学系。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 2 ... Light source device, 4R, 4G, 4B ... Light modulation device, 6 ... Projection optical system, 21 ... 1st light source part, 21a ... Semiconductor laser, 23, 123 ... Diffusing plate, 24 ... Taper rod, 25 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... 1st pick-up lens, 31 ... 2nd light source, 31a ... Semiconductor laser, 33 ... 2nd pick-up lens, 35 ... Rotating fluorescent plate, 42 ... Phosphor layer, 81 ... Uniform illumination optical system.

Claims (7)

第1の発光素子と、
前記第1の発光素子から射出された第1の光の光路上に設けられ、光射出面の面積が光入射面の面積よりも小さいロッドと、
前記光路上に設けられた光拡散部材と、を備える
光源装置。
A first light emitting element;
A rod provided on the optical path of the first light emitted from the first light emitting element, and a light emitting surface having an area smaller than that of the light incident surface;
A light diffusing member provided on the optical path.
前記光拡散部材は、前記発光素子と前記光射出面との間に設けられている
請求項1に記載の光源装置。
The light source device according to claim 1, wherein the light diffusion member is provided between the light emitting element and the light emitting surface.
前記ロッドを通過した前記第1の光が入射する第1の平行化レンズと、
第2の発光素子と、
前記第2の発光素子から射出された光を第2の光に変換する波長変換素子と、
前記第2の光が入射する第2の平行化レンズと、
前記第1の平行化レンズを透過した前記第1の光と、前記第2の平行化レンズを透過した前記第2の光と、を合成する光合成光学素子と、をさらに備える
請求項1又は2に記載の光源装置。
A first collimating lens on which the first light passing through the rod is incident;
A second light emitting element;
A wavelength conversion element that converts light emitted from the second light emitting element into second light;
A second collimating lens on which the second light is incident;
The photosynthesis optical element which synthesize | combines the said 1st light which permeate | transmitted the said 1st collimating lens, and the said 2nd light which permeate | transmitted the 2nd collimating lens is further provided. The light source device according to 1.
前記第2の発光素子から射出された前記光が前記波長変換素子上に形成する光スポットの形状は、前記光射出面の形状と相似である
請求項3に記載の光源装置。
The light source device according to claim 3, wherein a shape of a light spot formed on the wavelength conversion element by the light emitted from the second light emitting element is similar to a shape of the light emitting surface.
前記光合成光学素子から射出された光が入射する均一照明光学系をさらに備える
請求項3又は4に記載の光源装置。
The light source device according to claim 3, further comprising a uniform illumination optical system into which light emitted from the light combining optical element is incident.
前記光入射面の面積は、前記光拡散部材から射出された光の光束サイズよりも大きい
請求項1〜5のいずれか一項に記載の光源装置。
The light source device according to any one of claims 1 to 5, wherein an area of the light incident surface is larger than a light beam size of light emitted from the light diffusion member.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源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。
The light source device according to any one of claims 1 to 6,
A light modulation device that forms image light by modulating light from the light source device according to image information;
A projection optical system that projects the image light.
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