JP6186786B2 - Light source device and projector - Google Patents
Light source device and projector Download PDFInfo
- Publication number
- JP6186786B2 JP6186786B2 JP2013060685A JP2013060685A JP6186786B2 JP 6186786 B2 JP6186786 B2 JP 6186786B2 JP 2013060685 A JP2013060685 A JP 2013060685A JP 2013060685 A JP2013060685 A JP 2013060685A JP 6186786 B2 JP6186786 B2 JP 6186786B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- lens
- light source
- optical axis
- optical system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Description
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light source device and a projector.
従来から、光源装置から射出された光により光変調装置を照射し、その光変調装置により変調されて射出された光を投射光学系によりスクリーンに拡大投射するプロジェクターが広く知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a projector that irradiates a light modulation device with light emitted from a light source device and enlarges and projects the light modulated and emitted by the light modulation device onto a screen by a projection optical system is widely known.
このようなプロジェクターの光源には、超高圧水銀ランプなどの放電ランプが従来から用いられている。一方、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、ランプから放射される紫外線が液晶ライトバルブを劣化させるなどの課題がある。 Conventionally, a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp has been used as a light source of such a projector. On the other hand, this type of discharge lamp has problems such as a relatively short life, difficult to light instantaneously, and ultraviolet rays emitted from the lamp deteriorate the liquid crystal light bulb.
そこで、放電ランプに代わるプロジェクター用の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーなどの固体光源が注目されている。半導体レーザーは、従来の放電ランプに比べて、小型化が図れることや、色再現性に優れること、瞬時点灯が可能であること、長寿命であることなどの利点を有している。 Therefore, a solid-state light source such as a semiconductor laser that can obtain light with high brightness and high output has attracted attention as a light source for a projector that can replace a discharge lamp. The semiconductor laser has advantages such as reduction in size, excellent color reproducibility, instantaneous lighting, and long life compared to conventional discharge lamps.
また、半導体レーザーを用いた光源装置では、半導体レーザーから射出された励起光(青色光)と、この励起光により蛍光体を励起することによって生成された蛍光光(黄色光)とを利用することが行われている。(例えば、特許文献1を参照。)。 In a light source device using a semiconductor laser, excitation light (blue light) emitted from the semiconductor laser and fluorescent light (yellow light) generated by exciting the phosphor with the excitation light are used. Has been done. (For example, see Patent Document 1).
具体的に、特許文献1に記載の光源装置は、複数の励起光源と、複数のコリメータレンズと、集光レンズと、を備えている。特許文献1に記載の光源装置では、複数の励起光源から射出された複数の励起光の各々を複数のコリメータレンズにより平行化した後に、集光レンズにより集光された励起光を蛍光ホイールの蛍光体層に照射し、この蛍光体層から蛍光光を射出させることが行われている。
Specifically, the light source device described in
ところで、従来の光源装置では、複数の励起光源から射出された複数の励起光の各々を複数のコリメータレンズにより平行化し、平行化された複数の励起光の全てをのみ込むのに十分大きな集光レンズを用いて励起光を集光させる必要があった。 By the way, in the conventional light source device, each of the plurality of excitation lights emitted from the plurality of excitation light sources is parallelized by the plurality of collimator lenses, and the condenser lens is sufficiently large to capture all of the plurality of parallelized excitation lights. It was necessary to collect the excitation light using
特許文献1に記載の光源装置では、上述した集光レンズの小型化を図るため、コリメータレンズの光軸を励起光の光軸からずらすことで励起光の光軸を屈折させている。
In the light source device described in
しかしながら、コリメータレンズを用いて励起光の光軸を屈折させたとしても、所定の領域に照射される光は、各コリメータレンズにより平行化された複数の励起光が互いに重畳した光である。したがって、各コリメータレンズにより平行化された励起光を、集光レンズを用いることなく任意の面積を持つ領域に集光させることはできない。 However, even if the optical axis of the excitation light is refracted using the collimator lens, the light irradiated to the predetermined region is light in which a plurality of excitation lights collimated by the respective collimator lenses are superimposed on each other. Therefore, the excitation light collimated by each collimator lens cannot be condensed on a region having an arbitrary area without using a condensing lens.
本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、従来の集光レンズを用いなくとも、複数の光源から射出された光束を所望の面積の領域に照射することができる光源装置、並びにそのような光源装置を備えたプロジェクターを提供することを目的とする。 One aspect of the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and irradiates a region of a desired area with light beams emitted from a plurality of light sources without using a conventional condenser lens. It is an object of the present invention to provide a light source device that can be used, and a projector including such a light source device.
上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る光源装置は、第1の光束を射出する第1の光源と、第2の光束を射出する第2の光源と、を含む複数の光源を備えたアレイ光源と、前記第1の光束が入射する第1のレンズと、前記第2の光束が入射する第2のレンズと、を備え、前記第1の光源と前記第2の光源とは、前記アレイ光源の光軸を挟むように設けられており、前記第1のレンズの主点を通り、且つ、前記第1のレンズの光軸と直交する面を第1の基準面としたときに、前記第1の光源から該第1の基準面までの距離が、前記第1のレンズの前側焦点から該第1の基準面までの距離よりも長く、前記第2のレンズの主点を通り、且つ、前記第2のレンズの光軸と直交する面を第2の基準面としたときに、前記第2の光源から該第2の基準面までの距離が、前記第2のレンズの前側焦点から該第2の基準面までの距離よりも長く、前記第1の光束の光軸は前記第1のレンズの光軸から離間しており、前記第2の光束の光軸は前記第2のレンズの光軸から離間しており、前記第1のレンズを透過した前記第1の光束と前記第2のレンズを透過した前記第2の光束とは、前記アレイ光源の光軸上において互いに交差していることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light source device according to one aspect of the present invention includes a plurality of first light sources that emit a first light flux and a second light source that emits a second light flux . An array light source including a light source, a first lens on which the first light flux is incident, and a second lens on which the second light flux is incident, the first light source and the second light source Is provided so as to sandwich the optical axis of the array light source , and a surface passing through the principal point of the first lens and orthogonal to the optical axis of the first lens is defined as a first reference surface. when the distance from the first light source to said first reference plane is longer than the distance from the front focal point of the first lens to said first reference plane, a main of the second lens When the surface that passes through the point and is orthogonal to the optical axis of the second lens is the second reference surface, the second light source The distance to the second reference plane is longer than the distance from the front focal point of the second lens to the second reference plane, and the optical axis of the first light flux is from the optical axis of the first lens. The optical axis of the second luminous flux is separated from the optical axis of the second lens, and the first luminous flux transmitted through the first lens and the second lens are transmitted. The second light flux intersects each other on the optical axis of the array light source .
本発明の一つの態様の光源装置の構成によれば、第1の光源から基準面までの距離が第1のレンズの前側焦点から基準面までの距離よりも長い、言い換えると、第1の光源が第1のレンズの前側焦点からずれた位置に配置されている。そのため、第1のレンズから射出された第1の光束を第1のレンズによって集束させることができる。また、第1の光束と第2の光束とのうち少なくとも一方の光束の光軸が、この一方の光束が入射するレンズの光軸から離間又は傾いていることから、この一方の光束がレンズを透過したときに、その透過光の光軸が傾く。これにより、第1の光源からの光束および第2の光源からの光束を所望の領域に所望の集光度で集束させることができる。 According to the configuration of the light source device of one aspect of the present invention, the distance from the first light source to the reference plane is longer than the distance from the front focal point of the first lens to the reference plane, in other words, the first light source. Is disposed at a position deviated from the front focal point of the first lens. Therefore, the first light beam emitted from the first lens can be focused by the first lens. In addition, since the optical axis of at least one of the first light flux and the second light flux is separated or inclined from the optical axis of the lens on which the one light flux is incident, this one light flux can be used as the lens. When transmitted, the optical axis of the transmitted light is tilted. As a result, the light beam from the first light source and the light beam from the second light source can be focused on a desired region with a desired concentration.
また、前記第1の光源と前記第2の光源とを含む複数の光源が二次元的に配列されたアレイ光源を備える構成であってもよい。 Moreover, the structure provided with the array light source by which the several light source containing the said 1st light source and the said 2nd light source was arranged two-dimensionally may be sufficient.
この構成によれば、複数の光源を配列したアレイ光源を用いて、更に高輝度・高出力な光を得ることができる。 According to this configuration, it is possible to obtain light with higher luminance and higher output by using an array light source in which a plurality of light sources are arranged.
また、前記第1のレンズと前記第2のレンズとを含む複数のレンズが二次元的に配列されたレンズアレイを備える構成であってもよい。 Moreover, the structure provided with the lens array in which the some lens containing the said 1st lens and the said 2nd lens was arranged two-dimensionally may be sufficient.
この構成によれば、複数の光源に対応した位置に複数のレンズをそれぞれ配置することができる。 According to this configuration, it is possible to arrange a plurality of lenses at positions corresponding to a plurality of light sources.
また、前記第1のレンズを透過した前記第1の光束と前記第2のレンズを透過した前記第2の光束とが互いに交差することが好ましい。 Further, it is preferable that the first light beam transmitted through the first lens and the second light beam transmitted through the second lens intersect each other.
この構成によれば、従来の光源装置において必要とされた集光レンズが不要になり、よって光源装置の後段に設ける光学系の小型化を図ることができる。 According to this configuration, the condensing lens required in the conventional light source device becomes unnecessary, and thus the optical system provided in the subsequent stage of the light source device can be reduced in size.
また、前記複数のレンズから射出された光束が入射するアフォーカル光学系を備える構成であってもよい。 Moreover, the structure provided with the afocal optical system into which the light beam inject | emitted from the said some lens injects may be sufficient.
この構成によれば、スポット径が調整された平行光束を得ることができる。また、集光用のアフォーカルレンズを省略しながら、アフォーカル光学系を構成することもできる。 According to this configuration, it is possible to obtain a parallel light flux whose spot diameter is adjusted. It is also possible to configure an afocal optical system while omitting the focusing afocal lens.
また、前記アフォーカル光学系は、凹レンズを含む構成であってもよい。 The afocal optical system may include a concave lens.
この構成によれば、アフォーカル光学系を小型化することができる。 According to this configuration, the afocal optical system can be reduced in size.
また、前記複数の光源から射出される複数の光束が一点で交わり、かつ、前記複数の光束の各々が一点で集束していることが好ましい。 Further, it is preferable that the plurality of light beams emitted from the plurality of light sources intersect at one point, and each of the plurality of light beams is converged at one point.
この構成によれば、従来の光源装置において必要とされた集光レンズが不要になり、よって光源装置の後段に設ける光学系の更なる小型化を図ることができる。 According to this configuration, the condensing lens required in the conventional light source device is not required, and thus the optical system provided at the subsequent stage of the light source device can be further reduced in size.
また、前記光源は、固体光源であってもよい。 The light source may be a solid light source.
この構成によれば、高輝度・高出力な光が得られると共に、光源の小型化を図ることができる。 According to this configuration, high luminance and high output light can be obtained, and the light source can be miniaturized.
また、本発明に係るプロジェクターは、前記何れかの光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。 The projector according to the present invention projects any one of the light source devices, a light modulation device that modulates light emitted from the light source device according to image information, and light modulated by the light modulation device. A projection optical system.
このプロジェクターの構成によれば、更なる小型化を図りつつ、画像品質に優れた明るい表示を行うことが可能である。 According to the configuration of the projector, it is possible to perform bright display with excellent image quality while further reducing the size.
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.
[プロジェクター]
先ず、本発明の実施形態として図1に示すプロジェクター1の一例について説明する。
なお、図1は、プロジェクター1の概略構成を示す平面図である。
[projector]
First, an example of the
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the
プロジェクター1は、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー映像(画像)を表示する投射型画像表示装置である。また、このプロジェクター1は、光変調装置として、各々が赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの各色光に対応した3つの液晶ライトバルブ(液晶パネル)を用いている。さらに、プロジェクター1は、光源装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー(固体光源)を用いている。
The
具体的に、プロジェクター1は、図1に示すように、照明光WLを照射する照明装置2と、照明装置2からの照明光WLを赤色光LR、緑色光LG、青色光LBに分離する色分離光学系3と、各色光LR,LG,LBを画像情報に応じて変調し、各色光LR,LG,LBに対応した画像光を形成する光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bと、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々からの画像光を合成する合成光学系5と、合成光学系5からの画像光をスクリーンSCRに向かって投射する投射光学系6と、を概略備えている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
照明装置2は、半導体レーザーから射出された励起光(青色光)と、この励起光により蛍光体を励起することによって生成された蛍光光(黄色光)とを混ぜることによって照明光(白色光)WLを得るものである。照明装置2の詳細は図2を用いて後で説明する。照明装置2は、均一な照度分布を有するように調整された照明光WLを色分離光学系3に向かって照射する。
The
色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7a及び第2のダイクロイックミラー7bと、第1の全反射ミラー8a、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bとを概略備えている。
The color separation
第1のダイクロイックミラー7aは、照明装置2からの照明光WLを赤色光LRとその他の色光である緑色光LG,青色光LBとに分離する機能を有し、分離された赤色光LRを透過すると共に、その他の色光である緑色光LG,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、緑色光LGと青色光LBとが混合した光を緑色光LGと青色光LBとに分離する機能を有し、分離された緑色光LGを反射すると共に、青色光LBを透過する。
The first
第1の全反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されて、第2のダイクロイックミラー7bを透過した赤色光LRを赤色光変調装置4Rに向けて反射する。一方、第2及び第3の全反射ミラー8b,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を反射する。
The first
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の光路中に配置されている。これら第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よる青色光LBの光損失を補償する機能を有している。
The
光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々は、液晶ライトバルブ(液晶パネル)からなり、各光変調装置に対応する各色光LR,LG,LBを画像情報に応じて変調した画像光を形成する。なお、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々の光入射側及び光射出側には、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の光のみを通過させる仕組みとなっている。
Each of the
また、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々の光入射側には、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々に入射する各色光LR,LG,LBを平行化するフィールドレンズ10R,10G,10Bが配置されている。
In addition, on the light incident side of each of the
合成光学系5は、クロスダイクロイックプリズムからなり、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの各々から入射した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系6に向かって射出する。
The combining
投射光学系6は、投射レンズ群からなり、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向かって拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像(画像)が表示される。
The projection
[照明装置]
次に、本発明の実施形態として図2に示す照明装置2の一例について説明する。
なお、図2は、この照明装置2の概略構成を示す平面図である。
[Lighting device]
Next, an example of the
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the
照明装置2は、図2に示すように、第1の光源装置41と、第2の光源装置42と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザ光学系24と、偏光分離素子25と、ピックアップ光学系26と、蛍光発光素子27と、集光レンズ28と、ディフューザー29と、平行化レンズ30と、インテグレータ光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とを概略備えている。第1の光源装置41は、第1の光源部43と、レンズアレイ44と、を備えている。第2の光源装置42は、第2の光源部45と、コリメータ光学系46と、を備えている。第1の光源装置41および第2の光源装置42のうち、第1の光源装置41が本発明の「光源装置」に相当する。
As shown in FIG. 2, the
第1の光源部43は、複数の半導体レーザー(レーザー光源)47が二次元的に配列されたアレイ光源からなる。具体的には、光軸AX1と直交する面内に複数の半導体レーザー47がアレイ状に並んで配置されている。第1の光源部43の光軸を光軸AX1とする。また、後述する第2の光源部45の光軸を光軸AX2とする。光軸AX1と光軸AX2とは同一平面内にあり、かつ互いに直交している。
The first
光軸AX1上において、第1の光源部43と、レンズアレイ44と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザ光学系24と、偏光分離素子25と、インテグレータ光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とが、この順に並んで配置されている。また、光軸AX2上において、第2の光源部45と、コリメータ光学系46と、集光レンズ28と、ディフューザー29と、平行化レンズ30と、偏光分離素子25と、ピックアップ光学系26と、蛍光発光素子27とが、この順に並んで配置されている。
On the optical axis AX1, the first
半導体レーザー47は、例えば440〜480nmの波長域にピーク波長を有する青色光(励起光)BLを射出する。そして、各半導体レーザー47から射出された青色光BLは、レンズアレイ44に入射する。
The
レンズアレイ44は、複数の集束レンズ48が二次元的に配列されてなる。具体的には、複数の半導体レーザー47に対応した位置に複数の集束レンズ48がそれぞれ位置するように、光軸AX1と直交する面内に複数の集束レンズ48がアレイ状に並んで配置されている。
The
ここで、半導体レーザー47と集束レンズ48との関係について、図3〜図6を参照して説明する。なお、本明細書において、半導体レーザー47が集束レンズ48の前側焦点からずれた位置に配置されている状態を、デフォーカス状態と呼ぶ。また、半導体レーザー47の位置と集束レンズ48の前側焦点との間の距離を半導体レーザー47のデフォーカス量と呼ぶ。半導体レーザー47のデフォーカス量が0(ゼロ)の状態は、半導体レーザー47がデフォーカス状態にない状態である。
Here, the relationship between the
図3は、半導体レーザー47がデフォーカス状態にある場合の半導体レーザー47と集束レンズ48との位置関係を示す平面図である。図4は、半導体レーザー47がデフォーカス状態にある場合の青色光BLの光路図である。図5は、半導体レーザー47がデフォーカス状態にあり、かつ偏芯させた場合の青色光BLの光路図である。図6は、半導体レーザー47のデフォーカス量を異ならせた場合の青色光BLの光路図である。
FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship between the
本発明を適用した本実施形態の第1の光源装置41においては、図3に示すように、集束レンズ48の主点Qを通り、且つ、集束レンズ48の光軸と直交する面(主面)を基準面Tとしたときに、半導体レーザー47から基準面Tまでの距離S1が、集束レンズ48の前側焦点Pから基準面Tまでの距離S2よりも長くなるように設定されている。
In the first
なお、デフォーカス状態にある一の半導体レーザー47が本発明の第1の光源である。複数の集束レンズ48のうち、第1の光源に対応する集束レンズ48が本発明の第1のレンズである。第1の光源が射出する青色光BLが本発明の第1の光束である。また、複数の半導体レーザー47のうち、他の半導体レーザー47が本発明の第2の光源である。複数の集束レンズ48のうち、第2の光源に対応する集束レンズ48が本発明の第2のレンズである。第2の光源が射出する青色光BLが本発明の第2の光束である。
One
このように、半導体レーザー47は、集束レンズ48の光軸方向において前側焦点からずれた位置に配置される。これにより、各半導体レーザー47から射出された青色光BLは、図4に示すように、各集束レンズ48によって、それぞれの光軸ax上に集束する集束光束となる。
Thus, the
なお、従来のプロジェクターにおいては、本発明の集束レンズ48の代わりに用いられるコリメータレンズは、半導体レーザーから射出された光を平行化するためのレンズである。すなわち、半導体レーザーから基準面までの距離と、コリメータレンズの前側焦点から基準面までの距離とを一致させていた。
In the conventional projector, the collimator lens used in place of the focusing
本発明を適用した本実施形態の第1の光源装置41では、図5に示すように、半導体レーザー47から射出された青色光BLの光軸axを、当該半導体レーザー47に対応する集束レンズ48の光軸bxに対して偏芯(離間)させている。
In the first
本明細書において、青色光BLの光軸axが集束レンズ48の光軸bxと一致していない状態を、青色光BLが集束レンズ48に対して偏芯している状態、と呼ぶ。集束レンズ48の主面における光軸axと光軸bxとの間の距離を偏芯量と呼ぶ。光軸axと光軸bxとが偏芯の関係にある集束レンズ48に入射する青色光が本発明の「一方の光束」に対応している。
In this specification, a state where the optical axis ax of the blue light BL does not coincide with the optical axis bx of the focusing
具体的に、レンズアレイ44では、光軸AX1(レンズアレイ44の中心)からの距離が遠くなるほど、集束レンズ48に入射する青色光BLの偏芯量が、光軸AX1から離間する方向に向かって大きくなっている。すなわち、このレンズアレイ44では、その中央部側に位置する集束レンズ48に入射する青色光BLの偏芯量よりも、その周辺部側に位置する集束レンズ48に入射する青色光BLの偏芯量の方が大きくなっている。
Specifically, in the
この場合、集束レンズ48から射出される青色光BLの集束光束は、偏芯量が大きいほど、集束レンズ48の光軸bxに対する光軸axの屈折する角度が大きくなる。これにより、集束レンズ48から射出される青色光BLの集束光束は、偏芯量に応じた角度で光軸axを傾け、所定の方向(光軸AX1)に向かって偏向する。
In this case, the angle at which the optical axis ax is refracted with respect to the optical axis bx of the converging
一方、レンズアレイ44の中心に位置する集束レンズ48については、この第1の集束レンズ48に入射する青色光BLの光軸axが、この集束レンズ48の光軸bxに対して偏芯されていない。したがって、この集束レンズ48から射出される青色光BLの集束光束は、その光軸axを傾けることなく、光軸AX1上で集束する。
On the other hand, with respect to the focusing
図5に示す構成では、各半導体レーザー47のデフォーカス量を同じ値に設定してある。そのため、複数の半導体レーザー47から光軸AX1と平行に射出された複数の青色光は、偏芯の効果によって、光軸AX1に近付くように偏向されるが、各青色光BLが集束する位置は互いに異なっている。
In the configuration shown in FIG. 5, the defocus amount of each
しかし、各青色光BLの偏芯量と各半導体レーザー47のデフォーカス量とを調整することによって、複数の青色光BLが互いに交差する位置と、各青色光が集束する位置と、を任意に設定することができる。
However, by adjusting the eccentricity amount of each blue light BL and the defocus amount of each
各青色光BLを同じ位置に集束させることができる第1の光源装置の他の例を図6に示す。図6に示す第1の光源装置53では、集束レンズ48の光軸AX1(レンズアレイ44の中心)からの距離が長いほど、半導体レーザー47のデフォーカス量が小さい。すなわち、レンズアレイ44の中央部側に位置する集束レンズ48に対応する半導体レーザー47のデフォーカス量が、レンズアレイ44の周辺部側に位置する集束レンズ48に対応する半導体レーザー47のデフォーカス量よりも大きくなっている。
FIG. 6 shows another example of the first light source device that can focus each blue light BL on the same position. In the first
なお、半導体レーザー47のデフォーカス量は、半導体レーザー47から基準面Tまでの距離S1と、集束レンズ48の前側焦点Pから基準面Tまでの距離S2との差(S1−S2)で表すことができ、この差が大きくなるほど、集束レンズ48から集束位置までの距離が短くなる。
The defocus amount of the
第1の光源装置53によれば、レンズアレイ44を透過した複数の青色光BLを光軸AX1上の一点で交差(集光)させ、かつ、各青色光BLを同じ位置に集束させることができる。さらに、第1の光源装置53においては、図5に示した第1の光源装置41と比較して平行度が高い青色光BLが、アフォーカル光学系23から射出される。
According to the first
レンズアレイ44から射出された青色光BLの集束光束は、アフォーカル光学系23に入射する。アフォーカル光学系23は、スポット径(サイズ)が調整された青色光BLの平行光束を得るためのものである。アフォーカル光学系23は、少なくとも1枚以上のレンズを含むアフォーカルレンズ23aにより構成されている。なお、図5及び図6に示す構成では、凸レンズからなるアフォーカルレンズ23aが用いられている。そして、このアフォーカルレンズ23aは、光軸AX1上において複数の青色光BLが交差する位置よりも後側に配置されている。
The focused light beam of the blue light BL emitted from the
本実施形態の第1の光源装置41,第1の光源装置53においては、上述したレンズアレイ44が第1の光源部43からの複数の青色光BL各々を集束光束に変換し、さらに複数の集束光束を所定の方向(光軸AX1)に向かって偏向させる機能を有することから、従来のようにコリメータ光学系により平行化された青色光を集光レンズにより集光させる必要がない。したがって、これらの第1の光源装置41あるいは第1の光源装置53を用いることにより、集光レンズを省略して、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
In the first
また、本実施形態の第1の光源装置41,第1の光源装置53においては、アフォーカル光学系23を構成する集光用のアフォーカルレンズを省略することもできる。したがって、アフォーカル光学系23の小型化も可能である。
In the first
さらに、アフォーカル光学系23では、図7に示すような凹レンズからなるアフォーカルレンズ23bを用いることができる。この場合、アフォーカルレンズ23bは、光軸AX1上において複数の青色光BLが交差する位置よりも前側に配置されるため、上述した図5及び図6に示す凸レンズからなるアフォーカルレンズ23aを用いた場合よりも、アフォーカル光学系23の更なる小型化を図ることができる。
Further, in the afocal
上述したアフォーカル光学系23により平行化された青色光BLは、図2に示すように、ホモジナイザ光学系24に入射する。ホモジナイザ光学系24は、青色光BLの光強度分布を均一な状態(いわゆるトップハット分布)に変換するものである。ホモジナイザ光学系24は、例えば一対のマルチレンズアレイ24a,24bからなる。ホモジナイザ光学系24から射出された青色光BLは、偏光分離素子25に入射する。
The blue light BL collimated by the afocal
偏光分離素子25は、例えば第1のダイクロイックミラー25aと第2のダイクロイックミラー25bとから構成されている。第1のダイクロイックミラー25aと第2のダイクロイックミラー25bとは、互いに90°の角度で交差しており、光軸AX1,AX2に対してはそれぞれ45°の角度で傾斜した状態で配置されている。
The
第1のダイクロイックミラー25aには、青色光BLを反射させると共に、青色光BL以外の光を透過させる波長選択性の偏光分離膜(図示せず。)が設けられている。一方、第2のダイクロイックミラー25bには、後述する黄色光(蛍光光)YLを反射させると共に、黄色光YL以外の光を透過させる波長選択性の偏光分離膜(図示せず。)が設けられている。なお、偏光分離素子25としては、このようなダイクロイックミラー25a,25bを用いた構成に限らず、ダイクロイックプリズムを用いた構成としてもよい。
The first
したがって、上述したホモジナイザ光学系24から第1のダイクロイックミラー25aに入射した青色光BLは、ピックアップ光学系26に向かって反射される。
Therefore, the blue light BL incident on the first
ピックアップ光学系26は、青色光BLを蛍光発光素子27に向かって集光させるものである。ピックアップ光学系26は、例えば2枚のピックアップレンズ26a,26bから構成されている。ピックアップ光学系26により集光された青色光BLは、蛍光発光素子27に入射する。
The pickup
蛍光発光素子27は、蛍光体層27aと、この蛍光体層27aを支持する基板(基材)27bとを有している。蛍光体層27aは、青色光BLを吸収して励起される蛍光体を含み、この青色光BLにより励起された蛍光体は、例えば500〜700nmの波長域にピーク波長を有する黄色光(蛍光光)YLを発光させる。一方、基板27bの蛍光体層27aと対向する面は反射面となっており、黄色光YLをピックアップ光学系26に向かって反射される。
The fluorescent
なお、蛍光発光素子27では、基板27bを回転させる構成であってもよい。この場合、基板27b上に同心円状に配置された蛍光体層27aに対して青色光BLが照射する。これにより、蛍光体層27aに対する青色光BLの照射位置を変えながら、黄色光YLを発光させることができる。
The fluorescent
上述した蛍光発光素子27から射出された黄色光YLは、再びピックアップ光学系27を通過した後に、偏光分離素子25に入射する。そして、第2のダイクロイックミラー25bに入射した黄色光YLは、インテグレータ光学系29に向かって反射される。
The yellow light YL emitted from the fluorescent
第2の光源部45は、複数の半導体レーザー(レーザー光源)49が二次元的に配列されたアレイ光源からなる。具体的には、光軸AX2と直交する面内に複数の半導体レーザー49がアレイ状に並んで配置されている。
The second
半導体レーザー49は、半導体レーザー47と同様に、例えば440〜480nmの波長域にピーク波長を有する青色光BLを射出する。そして、各半導体レーザー49から射出された青色光BLは、コリメータ光学系46に入射する。
Similar to the
コリメータ光学系46は、複数のコリメータレンズ50が二次元的に配列されてなる。具体的には、複数の半導体レーザー49の各々に対応した位置に複数のコリメータレンズ50の各々が位置するように、光軸AX2と直交する面内に複数のコリメータレンズ50がアレイ状に並んで配置されている。
The collimator
コリメータレンズ50は、半導体レーザー49から射出された青色光BLを平行化するためのものである。そして、半導体レーザー49から射出された青色光BLは、コリメータレンズ50を通過することによって平行光束となる。
The
コリメータ光学系46により平行化された青色光BLの平行光束は、集光レンズ28に入射する。集光レンズ28は、青色光BLをディフューザー29に向かって集光させるものである。集光レンズ28により集光された青色光BLは、ディフューザー29に入射する。
The parallel luminous flux of the blue light BL collimated by the collimator
ディフューザー29は、コヒーレント光である青色光BLを散乱させることによって、スペックルの発生を抑制する機能を有している。ディフューザー80で散乱された青色光BLは、平行化レンズ30に入射する。
The
平行化レンズ30は、上述した集光レンズ28により集光された青色光BLを平行化するためのものである。平行化レンズ30により平行化された青色光BLは、偏光分離素子25に入射する。第1のダイクロイックミラー25aに入射した青色光BLは、インテグレータ光学系31に向かって反射される。
The collimating
したがって、偏光分離素子25からは、第1のダイクロイックミラー25aで反射された青色光BLと、第2のダイクロイックミラー25bで反射された黄色光YLとが混ざった照明光(白色光)WLが得られる。照明光WLは、インテグレータ光学系31に入射する。
Therefore, the polarized
インテグレータ光学系31は、輝度分布(照度分布)を均一化するものである。インテグレータ光学系31は、一対のフライアイレンズ31a,31bからなる。フライアイレンズ31a,31bは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。インテグレータ光学系31を通過することにより輝度分布が均一化された照明光WLは、偏光変換素子32に入射する。
The integrator
偏光変換素子32は、照明光WLの偏光方向を揃えるものである。偏光変換素子32は、例えば偏光分離膜と位相差板とを組み合わせたものからなる。偏光変換素子32を通過することにより偏光方向が揃えられた照明光WLは、重畳光学系33に入射する。
The
重畳光学系33は、重畳レンズ33aからなる。照明光WLは、重畳レンズ33aを通過することにより重畳されて、輝度分布が均一化されると共に光線軸周りの軸対称性が高められる。重畳光学系33から射出された照明光WLは、図1に示す色分離光学系3に入射する。
The superimposing optical system 33 includes a superimposing
以上のような構成を有する照明装置2においては、上述したレンズアレイ44が第1の光源部43からの複数の青色光BL各々を集束光束に変換し、さらに複数の集束光束を所定の方向(光軸AX1)に向かって偏向させる機能を有することから、従来のようにコリメータ光学系により平行化された青色光を集光レンズにより集光させる必要がない。したがって、照明装置2によれば、集光レンズを省略して、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。また、照明装置2によれば、アフォーカル光学系23を構成する集光用のアフォーカルレンズを省略することもできるため、アフォーカル光学系23の小型化も可能である。
In the
したがって、このような照明装置2をプロジェクター1で用いた場合には、照明装置2及びプロジェクター1の小型・軽量化を図りつつ、画像品質に優れた表示を行うことが可能である。
Therefore, when such an
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.
なお、半導体レーザー47のデフォーカス量は、半導体レーザー47と集束レンズ48との距離を変更することによって調整することができる。例えば、一の半導体レーザー47の位置を他の半導体レーザー47の位置から光軸AX1と平行な方向にずらすことによって、半導体レーザー47のデフォーカス量を調整できる。あるいは、一の集束レンズ48の位置を他の集束レンズ48の位置から光軸AX1と平行な方向にずらすことによって、半導体レーザー47のデフォーカス量を調整できる。
The defocus amount of the
また、一の半導体レーザー47と当該一の半導体レーザー47に対応した集束レンズ48との距離を、他の半導体レーザー47と当該他の半導体レーザー47に対応した集束レンズ48との距離と等しくしておき、一の集束レンズ48の屈折力を他の集束レンズ48の屈折力と異ならせることによって、半導体レーザー47のデフォーカス量を調整することもできる。
Further, the distance between one
また、複数の半導体レーザー47から射出された複数の青色光BL各々を所定の方向(光軸AX1)に向かって偏向させる方法としては、上述した青色光の光軸axを集束レンズ48の光軸bxに対して偏芯(離間)させる方法以外にも、青色光BLの光軸axを集束レンズ48の光軸bxに対して傾ける方法を用いてもよい。すなわち、集束レンズ48の光軸bxに対して青色光BLを斜め方向から入射させることによって、この集束レンズ48から射出される青色光BLの光軸axを傾けることができる。
As a method of deflecting each of the plurality of blue lights BL emitted from the plurality of
また、本発明では、青色光BLの光軸axを集束レンズ48の光軸bxに対して偏芯させずに、集束レンズ48のレンズ面の形状によって、この集束レンズ48から射出される青色光BLの光軸を傾けることもできる。さらに、本発明では、上述した集束レンズ48の代わりに、シリンドリカルレンズを用いてもよい。
Further, in the present invention, the blue light emitted from the focusing
本実施例で説明したプロジェクターでは、第1の光源装置から射出される光をアフォーカル光学系23に入射させているが、第1の光源装置から射出される光を、蛍光体層27aの所望の面積の領域に直接入射させてもよい。この場合、半導体レーザー47のデフォーカス量及び各青色光BLの偏芯量を調整することで、光が照射される領域の面積を所望の広さに容易に調整することができる。また、半導体レーザー47から射出されるレーザー光によって画像光を形成する方式のプロジェクターにおいては、例えばレーザー光によるスペックルを低減するために、第1の光源装置から射出される光を拡散板の所望の面積の領域に入射させてもよい。本発明による光源装置を用いることにより、適度に集光された(過度に集光されていない)レーザー光を被照明対象に照射することができるため、被照明対象の劣化を抑えることができる。
In the projector described in the present embodiment, the light emitted from the first light source device is incident on the afocal
1…プロジェクター 2…照明装置 3…色分離光学系 4R,4G,4B…光変調装置 5…合成光学系 6…投射光学系 7a…第1のダイクロイックミラー 7b…第2のダイクロイックミラー 8a…第1の全反射ミラー 8b…第2の全反射ミラー 8c…第3の全反射ミラー 9a…第1のリレーレンズ 9b…第2のリレーレンズ 10R,10G,10B…フィールドレンズ 21A…第1の光源部 45…第1の光源部 47,49…半導体レーザー 44…レンズアレイ 46…コリメータ光学系 23…アフォーカル光学系 24…ホモジナイザ光学系 25…偏光分離素子 26…ピックアップ光学系 27…蛍光発光素子 28…集光レンズ 29…ディフューザー 30…平行化レンズ 31…インテグレータ光学系 32…偏光変換素子 33…重畳光学系 41,53…第1の光源装置 42…第2の光源装置 SCR…スクリーン WL…照明光(白色光) LR…赤色光 LG…緑色光 LB…青色光 BL…青色光(励起光) YL…黄色光(蛍光光) Q…主点 T…基準面
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の光束が入射する第1のレンズと、
前記第2の光束が入射する第2のレンズと、を備え、
前記第1の光源と前記第2の光源とは、前記アレイ光源の光軸を挟むように設けられており、
前記第1のレンズの主点を通り、且つ、前記第1のレンズの光軸と直交する面を第1の基準面としたときに、前記第1の光源から該第1の基準面までの距離が、前記第1のレンズの前側焦点から該第1の基準面までの距離よりも長く、
前記第2のレンズの主点を通り、且つ、前記第2のレンズの光軸と直交する面を第2の基準面としたときに、前記第2の光源から該第2の基準面までの距離が、前記第2のレンズの前側焦点から該第2の基準面までの距離よりも長く、
前記第1の光束の光軸は前記第1のレンズの光軸から離間しており、
前記第2の光束の光軸は前記第2のレンズの光軸から離間しており、
前記第1のレンズを透過した前記第1の光束と前記第2のレンズを透過した前記第2の光束とは、前記アレイ光源の光軸上において互いに交差していることを特徴とする光源装置。 An array light source including a plurality of light sources including a first light source that emits a first light flux and a second light source that emits a second light flux ;
A first lens on which the first light flux is incident;
A second lens on which the second light flux is incident,
The first light source and the second light source are provided so as to sandwich the optical axis of the array light source,
Through principal point of the first lens, and a plane perpendicular to the optical axis of the first lens when the first reference plane, from the first light source to said first reference surface distance is longer than the distance from the front focal point of the first lens to said first reference surface,
When a surface passing through the principal point of the second lens and orthogonal to the optical axis of the second lens is defined as a second reference surface, the second light source to the second reference surface. The distance is longer than the distance from the front focal point of the second lens to the second reference plane;
The optical axis of the first luminous flux is separated from the optical axis of the first lens;
The optical axis of the second light flux is separated from the optical axis of the second lens;
The light source device characterized in that the first light beam transmitted through the first lens and the second light beam transmitted through the second lens intersect each other on the optical axis of the array light source. .
前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクター。 The light source device according to any one of claims 1 to 7 ,
A light modulation device that modulates light emitted from the light source device according to image information;
And a projection optical system that projects the light modulated by the light modulation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013060685A JP6186786B2 (en) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | Light source device and projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013060685A JP6186786B2 (en) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | Light source device and projector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014186148A JP2014186148A (en) | 2014-10-02 |
JP6186786B2 true JP6186786B2 (en) | 2017-08-30 |
Family
ID=51833800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013060685A Active JP6186786B2 (en) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | Light source device and projector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6186786B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6447081B2 (en) * | 2014-12-15 | 2019-01-09 | 日亜化学工業株式会社 | Light source device and projector provided with the light source device |
JP6627841B2 (en) * | 2017-10-17 | 2020-01-08 | 日亜化学工業株式会社 | Light pipes and lighting equipment |
JP2019096637A (en) | 2017-11-17 | 2019-06-20 | 株式会社小糸製作所 | Laser light source unit |
JP2021036307A (en) * | 2019-08-26 | 2021-03-04 | カシオ計算機株式会社 | Light source device and projection device |
JP7428070B2 (en) * | 2020-05-19 | 2024-02-06 | 株式会社リコー | Light source optical system, light source device and image projection device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012032691A (en) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Seiko Epson Corp | Light source device and projector |
JP5961343B2 (en) * | 2011-03-22 | 2016-08-02 | セイコーエプソン株式会社 | Light source device and projector |
JP5966363B2 (en) * | 2011-06-20 | 2016-08-10 | 株式会社リコー | Light source device and image projection device |
JP6160274B2 (en) * | 2012-08-16 | 2017-07-12 | 株式会社リコー | Image projection device |
-
2013
- 2013-03-22 JP JP2013060685A patent/JP6186786B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014186148A (en) | 2014-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5567844B2 (en) | Projection display device | |
JP6536202B2 (en) | Light source device, lighting device and projector | |
JP6578631B2 (en) | Lighting device and projector | |
JP6676940B2 (en) | Light source device, lighting device, and projector | |
JP6413498B2 (en) | Lighting device and projector | |
JP6635040B2 (en) | Light source device and projector | |
JP2017204357A (en) | Light source device and projector | |
JP6186786B2 (en) | Light source device and projector | |
JP2017083636A (en) | Lighting device and projector | |
JP2015049441A (en) | Lighting device and projector | |
JP2015108758A (en) | Illumination apparatus, projection type video display device, illumination method, and projection type video display method | |
JP6520211B2 (en) | Light source device, lighting device, and projector | |
JP6897401B2 (en) | Light source device and projector | |
JP2019219515A (en) | Light source device and projector | |
JP2017037175A (en) | Light source apparatus, illumination apparatus, and projector | |
JP2017146552A (en) | Lighting device and projector | |
JP6323072B2 (en) | Lighting device and projector | |
JP2018120025A (en) | Lighting device and projector | |
JP2017146553A (en) | Illumination device and projector | |
JP2017009734A (en) | Light source device, illumination device and projector | |
JP6701681B2 (en) | Lighting device and projector | |
JP5872639B2 (en) | Illumination light source device | |
JP2018004755A (en) | Photosynthesis optical element, illumination apparatus and projector | |
JP2021189390A (en) | Lighting equipment and projectors | |
JP6711705B2 (en) | Illumination device and projection display device using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161220 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170717 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6186786 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |