JP6421501B2 - Light source device and projector provided with the light source device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタに関する。 Embodiments described herein relate generally to a light source device and a projector including the light source device.
近年、時分割で複数の波長の光を取り出し、取り出された複数の波長の光を順次変調することで画像を形成して投影する時分割式のプロジェクタが普及している。このような時分割式のプロジェクタに用いる光源装置として、例えば、白色光を出力する光源と、複数のカラーフィルタが貼られた回転ホイールとを備えて、光源から出射された白色光を、一定速度で回転する回転ホイールに入射させて、時分割で複数の波長の光(例えば、青、緑、赤色光)を取り出すものが知られている。また、カラーフィルタの代わりに蛍光体層を有する回転ホイールを用いて、これに半導体レーザ等の光源から出射された単波長の光を入射させることで、時分割で複数の波長の光を取り出す光源装置も提案されている。 2. Description of the Related Art In recent years, time division projectors that take out light of a plurality of wavelengths in a time division manner and form and project an image by sequentially modulating the extracted light of the plurality of wavelengths have become widespread. As a light source device used for such a time-division projector, for example, a light source that outputs white light and a rotating wheel to which a plurality of color filters are attached are used to convert white light emitted from the light source at a constant speed. The light is made incident on a rotating wheel that rotates in order to extract light of a plurality of wavelengths (for example, blue, green, and red light) in a time-sharing manner. A light source that takes out light of a plurality of wavelengths in a time-sharing manner by using a rotating wheel having a phosphor layer instead of a color filter and allowing light of a single wavelength emitted from a light source such as a semiconductor laser to enter the rotating wheel. Devices have also been proposed.
このような光源装置の中には、例えば特許文献1に示すように、複数の波長帯域(赤色および青色)の光を射出するレーザ光源ユニットを備えたものがある。このレーザ光源ユニットは、それぞれ16個ずつの青色および赤色半導体レーザ(計32個)を4行8列に配列し、当該配列において、青色半導体レーザと赤色半導体レーザとを市松状に配置している。すなわち、異なる波長帯域の光を出射する2種類の半導体レーザがそれぞれ複数個平面状に配列されている。
Some of such light source devices include a laser light source unit that emits light in a plurality of wavelength bands (red and blue) as disclosed in, for example,
一般に半導体レーザの発熱量は、出射する光の波長帯域に応じて異なり、例えば、上述した青色および赤色半導体レーザの場合、赤色半導体レーザよりも青半導体レーザの方が、発熱量が大きくなっている。また、半導体レーザは電力から光への変換効率(電力−光変換効率)について温度依存性を有しており、半導体レーザの温度が上昇すると、電力−光変換効率が低下することも知られている。 In general, the amount of heat generated by a semiconductor laser varies depending on the wavelength band of emitted light. For example, in the case of the blue and red semiconductor lasers described above, the amount of heat generated by the blue semiconductor laser is larger than that by the red semiconductor laser. . In addition, semiconductor lasers have a temperature dependency on power-to-light conversion efficiency (power-light conversion efficiency), and it is also known that power-light conversion efficiency decreases as the temperature of the semiconductor laser increases. Yes.
本発明の実施形態にかかる課題は、発熱量が異なる複数種類の半導体レーザによって構成される光源装置において、一方の半導体レーザにおいて発生した熱による影響が、他方の半導体レーザに及びにくくすることができる光源装置およびこの光源装置を備えたプロジェクタを提供することにある。 The problem according to the embodiment of the present invention is that, in a light source device composed of a plurality of types of semiconductor lasers having different calorific values, the influence of heat generated in one semiconductor laser can hardly be exerted on the other semiconductor laser. An object is to provide a light source device and a projector including the light source device.
上記の課題を解決するため、本発明に係る光源装置の1つの実施態様では、
複数の半導体レーザで構成された第1の半導体レーザ装置を保持する第1のプレートと、
複数の半導体レーザで構成され、稼働中の発熱量が前記第1の半導体レーザ装置と異なる第2の半導体レーザ装置を保持する第2のプレートと、
前記第1及び第2の半導体レーザ装置から出射される光の出射方向が平行になるように前記第1のプレート及び第2のプレートが配置される一体の放熱器と、を備え、
前記放熱器がベース部材に固定される。
In order to solve the above problems, in one embodiment of the light source device according to the present invention,
A first plate for holding a first semiconductor laser device composed of a plurality of semiconductor lasers;
A second plate configured by a plurality of semiconductor lasers and holding a second semiconductor laser device that is different in operating heat generation from the first semiconductor laser device;
An integrated radiator in which the first plate and the second plate are arranged so that the emission directions of the light emitted from the first and second semiconductor laser devices are parallel to each other;
The radiator is fixed to the base member.
以上のように、本発明の実施形態にかかる光源装置およびこの光源装置を備えたプロジェクタによれば、一方の半導体レーザにおいて発生した熱による影響が、他方の半導体レーザに及びにくくすることができる。 As described above, according to the light source device according to the embodiment of the present invention and the projector including the light source device, the influence of the heat generated in one semiconductor laser can hardly be exerted on the other semiconductor laser.
本発明の実施形態にかかる光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタについて、図1〜図3を参照しつつ詳細に説明する。図1に示すように、本実施形態の光源装置1は、光源10、コリメートレンズ20、集光レンズ21、透過部材である回転ホイール30、モータ40および光学部材である受光レンズ50を含んで構成されている。
A light source device according to an embodiment of the present invention and a projector including the light source device will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
光源10は、複数の青色半導体レーザ11Bと、複数の赤色半導体レーザ11Rとを備えており、青色半導体レーザ11Bおよび赤色半導体レーザ11Rは、各々対応する平板形状のプレート12Bおよび12Rにおいて出射光の進行方向がプレートの出射面に対して垂直となり、かつ、互いの出射光が平行となるように保持されている。図2に、光源10のより具体的な構成を示す外観図を示す。この図では、12個の青色半導体レーザ11Bがプレート12Bに保持され、17個の赤色半導体レーザ11Rがプレート12Rに保持されている。また、プレート12Bにおいて、青色半導体レーザ11Bの光が出射される平面(以下、「出射面」ともいう。)に、4個の青色半導体レーザ11Bで構成された半導体レーザ列Br1が3列配置されている。換言すると、プレート12Bの出射面において、12個の青色半導体レーザ11Bが4行3列のマトリクス状に配置されている。
The
一方、プレート12Rの出射面には、4個の赤色半導体レーザ11Rで構成された半導体レーザ列Rr1が3列配置され、さらに、5個の赤色半導体レーザ11Rで構成された半導体レーザ列Rr2が1列配置されている。そして、図2(a)に示す様に、半導体レーザ列Rr2が、プレート12Bに最も近い側に配置されている。すなわち、プレート12Rにおいて、プレート12Bに最も近い半導体レーザ列Rr2を構成する半導体レーザ11Rの数が、半導体レーザ列Rr1を構成している半導体レーザ11Rの数よりも多くなっている。
On the other hand, three rows of semiconductor laser rows Rr1 composed of four
ここで、青色半導体レーザ11Bの出射光は、例えば420〜500ナノメートルの波長帯域のうち、特定の波長をピークとする光であり、赤色半導体レーザ11Rの出射光は、例えば550〜780ナノメートルの波長帯域のうち、特定の波長をピークとする光である。また、プレート12Bに保持された12個の青色半導体レーザ11Bによる発熱量は、プレート12Rに保持された17個の赤色半導体レーザ11Rによる発熱量よりも多くなっている。なお、図1に示したコリメートレンズ20は、図2(a)に示す半導体レーザ11Bおよび11Rの各々に対応して、プレート12Bおよび12Rの出射面に取り付けてもよい。
Here, the emitted light of the
プレート12Bおよび12Rの出射面と反対側の面は、放熱器13への取付面になっている。放熱器13は、プレート12Bおよび12Rに保持された各半導体レーザで生じる熱を放熱するものであり、基台部13aと、基台部13aの面から突出した複数の平板状の部材からなるフィン13bとで構成されている。なお、放熱器13の素材として押し出し成形が可能な材料(例えばアルミニウム)を採用し、フィン13bを押し出し成形によって形成してもよい。基台部13aにおいて、プレート12Bおよび12Rの取付面が固定される配置面(図2(a)に示すハッチング部分)の反対側の面、すなわち、配置面と異なる面には、フィン13bが形成されている。これにより、前述したように半導体レーザ11Bおよび11Rは、出射光の進行方向がプレートの出射面に対して垂直となるように保持されているため、各々から出射される光の出射方向が互いに平行となる。
The surface of the
上述した構成の光源10の取り付けは、目的とする取り付け位置に放熱器13を固定することで行う。例えば図2(a)では、光源10をベース部材14に取り付ける場合を例示しており、ベース部材14に対して基台部13aの(長辺側の)側面が固定されている。また、このときプレート12Bおよび12Rは、ベース部材14に接することなく浮いた状態になっている。なお、図2(a)では、ベース部材14の形状を長尺平板状に図示しているが、その形状は平板状に限られない。例えば、ベース部材は光源10を内蔵する装置(たとえばプロジェクタなど)の筐体の一部であってもよい。
The
図1に戻り、集光レンズ21は、光源10からの出射光を集光して、回転ホイール30において所定のスポット径となるように集光させる。回転ホイール30は、光を透過させる透明な円板状の部材であり、回転軸を中心に回転する。また、その中心はモータ40の駆動軸40aに固定されている。ここで、回転ホイール30の素材は、光の透過率が高い素材であれば、ガラスや透明セラミックス、樹脂、サファイアや窒化ガリウムなどの結晶基板などを使用することができる。図3に回転ホイール30の外観を示す。
Returning to FIG. 1, the
図3(a)は光源10からの光が回転ホイール30へ入射する面(図1内の矢印Aで示す方向から見た面。以下、「入射面」または「表面」ともいう。)を示しており、図3(b)は、回転ホイール30から蛍光が出射される面(入射面の反対側の面。以下、「出射面」または「裏面」ともいう。)を示している。また、図3(a)における破線の円で示すスポットSPは、集光レンズ21によって集光された光源10からの入射光が照射される領域を示している。さらに、図3(b)における破線の円で示す蛍光領域FLは、光源10からの入射光よって後述する蛍光体層が発光する領域を示している。
FIG. 3A shows a surface on which light from the
図3に示す様に、回転ホイール30には、入射面に外周縁から幅W1を有する輪状の透過領域(図3(a)参照)が設けられている。この透過領域は円周方向に三等分され、同一円周上に3つの透過領域TR1,TR2,TR3が設けられている。なお、透過領域TR1〜TR3の各々の角度範囲は三等分に限定されず、必要に応じて適宜設定することができる。
As shown in FIG. 3, the
図3(a)に示すように、透過領域TR2およびTR3の入射面側には、それぞれ幅W1を有する円弧状の誘電体膜31が形成されており、これにより、光源10から出射された光のうち、青色半導体レーザ11Bから出射される光の波長帯域を透過させ、それ以外の波長帯域の光を反射させる。この誘電体膜31としては、ダイクロイックフィルタを用いることができる。また誘電体膜31は適宜省略することができるが、省略した場合は、スポットSPが透過領域TR2およびTR3に位置している間は、赤色半導体レーザ11Rの駆動を停止させて赤色光を出射させないようにするとよい。これに対して、透過領域TR1の入射面側には誘電体膜31が形成されていないため、特定の波長帯域の光を減衰させることはなく、全波長帯域の光を透過させる。
As shown in FIG. 3A, arc-shaped
次に、図3(b)に示すように、透過領域TR1の出射面側には、透過領域の幅W1よりも狭い幅W2を有する円弧状の蛍光体層32Rが形成されている。蛍光体層32Rは、光源10の青色半導体レーザ11Bから出射された光によって励起され、青色半導体レーザ11Bから出射された光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発生する。蛍光体層32Rが発する蛍光は、例えば550〜780ナノメートルの波長帯域の蛍光(赤色光)を発生する。蛍光体層32Rの具体的な材料の一例としては、YAG、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu、SrAlSiN3:Eu、K2SiF6:Mnを挙げることができる。
Next, as shown in FIG. 3B, an
また、透過領域TR2の出射面側には、幅W2を有する円弧状の蛍光体層32Gが形成されており、蛍光体層32Rと同様、青色半導体レーザ11Bから出射された光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発生する。たとえば、青色半導体レーザ11Bから出射された光によって例えば500〜650ナノメートルの波長帯域の蛍光(緑色光)を発生する。蛍光体層32Gの具体的な材料の一例としては、β−SiAlON:Eu、Lu3Al5O12等の酸化物系蛍光体を挙げることができる。このように、蛍光体層32Rと32Gとはいずれも光源10、より具体的には青色半導体レーザ11Bから出射された光のピーク波長を包含する波長帯域(第1の波長帯域)を、第1の波長帯域と異なる波長帯域の光、つまり他の波長帯域(第2の波長帯域)の光に波長変換している。ここで、第1の波長帯域と、第2の波長帯域とは、一部の波長帯域が重複していてもよく、また、第2の波長帯域(蛍光体層が発生する蛍光の波長帯域)内に、所定のピーク波長の光が含まれていてもよい。
Further, an arc-shaped
また、透過領域TR3の出射面側には蛍光体層が形成されていないため、全波長帯域の光が透過する。すなわち、回転ホイール30を透過した光源10からの光はそのまま出射される。ただし、透過領域TR3に散乱面を形成し、回転ホイール30の回転によって光源10から出射された青色光を動的に拡散させることでスペックルノイズを低減させてもよい。
In addition, since the phosphor layer is not formed on the emission surface side of the transmission region TR3, light in the entire wavelength band is transmitted. That is, the light from the
図1に戻り、モータ40はブラシレス直流モータであり、回転ホイール30の表面に対して駆動軸40aが直交するように固定されている。モータ40は、再生する動画のフレームレート(1秒当たりのフレーム数。単位は[fps])に基づく回転速度で、図3の矢印Bに示す方向に回転させる。例えば、60[fps]の動画を再生可能とする場合、回転ホイール30の回転速度は毎秒60回転の整数倍に定めるとよい。受光レンズ50は、蛍光体層32Rおよび32Gから出射された光を集光する光学部材である。すなわち、光源10から出射された光によって蛍光体層32Rおよび32Gで発生した蛍光を集光して、光源装置1の出射光として出射する。
Returning to FIG. 1, the
上述した構成の光源装置1においては、具体的には、光源10から出射された青色半導体レーザ11Bおよび11Rの光は集光レンズ21によって集光され、回転ホイール30に照射される。回転ホイール30はモータ40によって図3の矢印Bの方向に回転しており、集光レンズ21によって集光されたスポットSPが、透過領域TR1上に位置しているときは、青色半導体レーザ11Bの青色光と赤色半導体レーザ11Rの赤色光とが回転ホイール30を透過して蛍光体層32Rに入射する。これにより、蛍光体層32Rにおいて赤色光が発生して、受光レンズ50へ出射される。そして、受光レンズ50によって集光された赤色光は、光源装置1の光として外部へ出射される。
In the
次に、スポットSPが透過領域TR2上に位置しているときは、青色半導体レーザ11Bの青色光のみが誘電体膜31を透過して蛍光体層32Gへ入射する。これにより、蛍光体層32Gで緑色光が発生して受光レンズ50へ出射される。また、蛍光体層32Gで発生した緑色光は、回転ホイール30の入射面側へも出射されるが、この緑色光は誘電体膜31で反射して、受光レンズ50側へ出射されることになる。
Next, when the spot SP is located on the transmission region TR2, only the blue light of the
また、スポットSPが透過領域TR3上に位置しているときも、青色半導体レーザ11Bの青色光のみが誘電体膜31を透過するが、透過領域TR3の出射面側には蛍光体層が形成されていないため、回転ホイール30に入射した青色光の波長帯域は変換されることなく受光レンズ50へ出射され、波長帯域を維持したまま光源装置1の光として外部へ出射される。このようにして、光源装置1は、回転ホイール30の回転に応じて赤色、緑色、青色の光を順番に繰り返し出射する。
Even when the spot SP is positioned on the transmission region TR3, only the blue light of the
(本実施形態の光源10における発熱状況)
次に図2(b)を参照して、上述した光源10の駆動中に生じる発熱の温度分布について説明する。なお、図2(b)に示す温度分布は、一定の周囲温度の環境下で、光源10を1時間駆動させたときの状態を示している。また、(ア)の領域が29.8〜36.2度の温度範囲、(イ)の領域が36.2〜42.6度の温度範囲、(ウ)の領域が42.6〜49.1度の温度範囲にあることを示している。この図に示すように、青色半導体レーザ11Bの発熱により、光源10を構成する部材のうち、プレート12Bの温度が最も高く、42.6〜49.1℃の範囲の温度になっている。また、青色半導体レーザ11Bの発熱は、放熱器13を介してプレート12Rにも伝播し、赤色半導体レーザ11Rを単体で駆動した場合よりも、プレート12Rの温度を高く、具体的には36.2〜42.6℃の範囲に上昇させている。
(Heat generation situation in the
Next, with reference to FIG. 2B, the temperature distribution of the heat generated during the driving of the
しかしながら、本実施形態の光源10は、ベース部材14に対して放熱器13が固定されているため、たとえばベース部材14に、プレート12Bおよび12Rを直接固定する場合に比べて、プレート12Bからプレート12Rへの熱の伝播を遅くすることができる。このため、赤色半導体レーザ11Rに関して、青色半導体レーザ11Bにおける発熱の影響を受けにくくすることができる。
However, in the
(光源10の構成に関する他の実施形態1)
次に図4を参照して、図2に示した光源10とは異なる構成を有する光源について説明する。図4において、図2に示した各部と同じものについては同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。図4に示す光源10’が、図2に示した光源10と異なる点は、放熱器をプレート12Bおよび12Rに対して個別に取り付けている点である。すなわち、図4(a)に示すように、放熱器13Bおよび13Rを個別に用意し、放熱器13Bに対してプレート12Bを、放熱器13Rに対してプレート12Rを、各々配置している。ここで、プレート12Bが配置された放熱器13Bおよびプレート12Rが配置された放熱器13Rは、それぞれ個別にベース部材14に固定されるが、このとき、各青色半導体レーザ11Bおよび赤色半導体レーザ11Rから出射される光が互いに平行となるように、ベース部材14に固定される。
(
Next, a light source having a configuration different from that of the
図4(b)に、駆動中における光源10’の温度分布を示す。なお、図4(b)に示す温度分布の測定条件は、図2(b)に示した温度分布の測定条件と同一である。また、(ア)の領域が27.6〜35.0度の温度範囲、(イ)の領域が35.0〜42.4度の温度範囲、(ウ)の領域が42.4〜49.7度の温度範囲、(エ)の領域が49.7〜57.1度の温度範囲にあることを示している。図4(b)に示すように、図2に示した光源10のように、プレート12Bおよび12Rを単一の放熱器13に配置するのではなく、個別の放熱器13Bおよび13Rに各々配置することにより、青色半導体レーザ11Bの熱が放熱器を介して赤色半導体レーザ11Rに伝播するのを防ぐことができる。すなわち、プレート12Bの温度が49.7〜57.1℃の範囲内になっているのに対して、プレート12Rのほとんどは、27.6〜35.0℃の温度範囲内に収まっている。
FIG. 4B shows the temperature distribution of the light source 10 'during driving. The temperature distribution measurement conditions shown in FIG. 4B are the same as the temperature distribution measurement conditions shown in FIG. Further, the area (a) is a temperature range of 27.6 to 35.0 degrees, the area (a) is a temperature range of 35.0 to 42.4 degrees, and the area (c) is 42.4 to 49.49. It shows that the temperature range of 7 degrees and the area (d) are in the temperature range of 49.7 to 57.1 degrees. As shown in FIG. 4B, the
ただし、青色半導体レーザ11Bの発熱は、ベース部材14を介して一部の赤色半導体レーザ11Rを温度上昇させている。すなわち、図4(b)において、プレート12Rの出射面の左下部分(プレート12B寄りで、かつ、ベース部材14に近い部分)が42.4〜49.7℃の温度範囲まで上昇し、さらに、プレート12Bに最も近い赤色半導体レーザ列のうち、一番下の(最もベース部材14に近い)赤色半導体レーザ11Rが35.0〜42.4℃の温度範囲まで上昇している。しかしながら、図2に示した光源10に比して、赤色半導体レーザ11Rに対する青色半導体レーザ11Bにおける発熱の影響は大幅に軽減されているのは明らかである。
However, the heat generated by the
なお、図4に示した光源10’において、放熱器13Bおよび13Rのフィン13bは、図2に示した放熱器13と同様に、いずれも押し出し成形によって形成されたものであり、図4(b)中、矢印C方向における長さが同じ長さになっている。しかしながら、青色半導体レーザ11Bおよび赤色半導体レーザ11Rの発熱量に応じて、放熱器13Bおよび13Rの各フィン13bの、矢印C方向における長さを異ならせてもよい。より具体的には、赤色半導体レーザ11Rよりも発熱量の多い、青色半導体レーザ11Bが配置された放熱器13Bのフィン13bの矢印C方向の長さを、放熱器13Rのフィン13bの長さよりも長くしてもよい。
In the
(光源10の構成に関する他の実施形態2)
次に図5を参照して、図2および図4に示した光源10および10’とは異なる構成を有する光源について説明する。図5において、図2および図4に示した各部と同じものについては同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。図5に示す光源10”が、図4に示した光源10’と異なる点は、放熱器13Bおよび13Rを直接ベース部材14に固定するのではなく、断熱部材15(図5(a)に示す一部拡大図参照。)を介してベース部材14に固定している点である。
(Other embodiment 2 regarding the structure of the light source 10)
Next, a light source having a configuration different from that of the
図5(a)に示す光源10”の駆動中における温度分布を図5(b)に示す。なお、図5(b)に示す温度分布の測定条件は、図2(b)および図4(b)に示した温度分布の測定条件と同一である。また、(ア)の領域が27.1〜34.4度の温度範囲、(イ)の領域が34.4〜41.7度の温度範囲、(ウ)の領域が41.7〜49.0度の温度範囲、(エ)の領域が49.0〜56.3度の温度範囲にあることを示している。図5(b)に示すように、放熱器13Bおよび13Rを、断熱部材15を介してベース部材14に固定することにより、赤色半導体レーザ11Rは、青色半導体レーザ11Bにおける発熱の影響をより一層受け難くなっている。すなわち、図4(b)に示した光源10’では、プレート12Rおよび赤色半導体レーザ11Rの一部が青色半導体レーザ11Bの発熱によって温度が上昇していたが、図5(b)に示す光源10”では、そのような影響が見受けられず、プレート12Rの温度は全体的に27.1〜34.4℃の範囲内に収まっている。
The temperature distribution during driving of the
なお、図5に示した光源10”において、断熱部材15は、具体的な材料としては、PC(ポリカーボネート)、PP(ポリプロピレン)、PS(ポリスチレン)等のプラスチック材料などを挙げることができる。また断熱部材15は、長さが放熱器13Bから13Rに亘る(すなわち、放熱器13Bと13Rとの隙間も含めて)1つの部材であってもよいし、放熱器13Bと13Rとに各々対応する2つの断熱部材に分けてもよい。また、必要に応じて、放熱器13Bのみ断熱部材を介してベース部材14に固定してもよいし、放熱器13Rのみ断熱部材を介してベース部材14に固定してもよい。さらに、図2に示した放熱器13をベース部材14に固定する際に、断熱部材15を介在させてもよい。
In the
また、図5に示した光源10”においても、図4に示した光源10’と同様、青色半導体レーザ11Bおよび赤色半導体レーザ11Rの発熱量に応じて、放熱器13Bおよび13Rの各フィン13bの、矢印C方向における長さを異ならせてもよい。より具体的には、赤色半導体レーザ11Rよりも発熱量の多い、青色半導体レーザ11Bが配置された放熱器13Bのフィン13bの矢印C方向の長さを、放熱器13Rのフィン13bの長さよりも長くしてもよい。
以上、ここまで説明した実施形態については、第1のプレート(プレート12B)と第2のプレート(プレート12R)とが、直接ベース部材に固定されていない点で共通しており、これにより、一方の半導体レーザにおいて発生した熱による影響が、他方の半導体レーザに及びにくくすることができる。
Further, in the
As described above, the embodiments described so far are common in that the first plate (
(光源装置1の応用例)
次に図6を参照して、図1に示した光源装置1を、いわゆる1チップ方式のDLP(Digital Light Processing)プロジェクタにおける光源装置として用いた場合の概略構成について説明する。なお、図6において、図1に示した各部と同じものについては同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。また、図6に示す光源装置1に用いられる光源10は、図2、図4および図5に示した光源10、光源10’、光源10”のいずれであってもよい。
(Application example of light source device 1)
Next, a schematic configuration when the
図6に示すプロジェクタ100において、光源装置1から出射された光は、光変調手段であるDMD(Digital Micromirror Device)素子110で反射され、投射手段であるレンズ120によって集光されて、スクリーンSに投影される。DMD素子110は、スクリーンSに投影された画像の各画素に相当する微細なミラーをマトリックス状に配列したものであり、各ミラーの角度を変化させてスクリーンSへ出射する光を、マイクロ秒単位でオン/オフすることができる。ここで、ミラーの角度を、光源装置1から出射された光がレンズ120へ反射するようにした場合がオンの状態であり、レンズ120へ反射しないようにした場合がオフの状態である。
In the
また、DMD素子110の各ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、レンズ120へ入射する光の階調を変化させることにより、投影する画像の画像データに基づいた階調表示が可能になる。これにより、光源装置1から順次出射される赤色光、緑色光、青色光の各々に対して、個々のミラーで階調制御を行うことにより、スクリーンSにカラー画像(動画も含む)を投影することができる。レンズ120は、主に投射レンズから構成され、DMD素子110によって形成された画像を、所定の大きさに拡大してスクリーンSに投射する。
Further, the gradation based on the image data of the image to be projected is changed by changing the gradation of the light incident on the
なお、本実施形態では、光変調手段としてDMD素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。また、本発明に係る光源装置およびこの光源装置を用いたプロジェクタは、上述した実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明に含まれる。 In the present embodiment, the DMD element is used as the light modulation means. However, the present invention is not limited to this, and any other light modulation element can be used depending on the application. The light source device according to the present invention and the projector using the light source device are not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are included in the present invention.
1 光源装置
10,10’,10” 光源
11B 青色半導体レーザ
11R 赤色半導体レーザ
12B,12R プレート
13,13B,13R 放熱器
13a 基台部
13b フィン
14 ベース部材
15 断熱部材
20 コリメートレンズ
21 集光レンズ
30 回転ホイール
31 誘電体膜
32R,32G 蛍光体層
40 モータ
40a 駆動軸
50 受光レンズ
100 プロジェクタ
110 DMD素子(光変調手段)
120 レンズ(投射手段)
DESCRIPTION OF
120 lens (projection means)
Claims (10)
複数の半導体レーザで構成され、稼働中の発熱量が前記第1の半導体レーザ装置と異なる第2の半導体レーザ装置を保持する第2のプレートと、
前記第1及び第2の半導体レーザ装置から出射される光の出射方向が平行になるように前記第1のプレート及び第2のプレートが配置される一体の放熱器と、を備えた光源であって、
前記放熱器がベース部材に固定される光源と、
光軸が前記第1のプレート及び第2のプレートの間に位置し、前記光源装置からの出射光を集光する集光レンズと、
を備え、
前記第1および第2の半導体レーザ装置を構成する複数の半導体レーザは、各々対応するプレートにおいて、直線状に配置された複数の半導体レーザからなる半導体レーザ列が複数列配置されてなり、
前記第2のプレートにおいて、
前記第1のプレートに最も近い前記半導体レーザ列を構成する半導体レーザの数が、他の半導体レーザ列を構成している半導体レーザの数よりも多い光源装置。 A first plate for holding a first semiconductor laser device composed of a plurality of semiconductor lasers;
A second plate configured by a plurality of semiconductor lasers and holding a second semiconductor laser device that is different in operating heat generation from the first semiconductor laser device;
A light source comprising: an integrated radiator in which the first plate and the second plate are arranged so that the emission directions of the light emitted from the first and second semiconductor laser devices are parallel to each other; And
A light source on which the radiator is fixed to a base member;
A condensing lens having an optical axis located between the first plate and the second plate, and condensing the emitted light from the light source device;
With
The plurality of semiconductor lasers constituting the first and second semiconductor laser devices are configured such that a plurality of semiconductor laser rows each including a plurality of semiconductor lasers arranged in a straight line are arranged on the corresponding plates.
In the second plate,
A light source device in which the number of semiconductor lasers constituting the semiconductor laser array closest to the first plate is larger than the number of semiconductor lasers constituting another semiconductor laser array.
複数の半導体レーザで構成され、稼働中の発熱量が前記第1の半導体レーザ装置と異なる第2の半導体レーザ装置を保持する第2のプレートと、
前記第1のプレートが配置される第1の放熱器と、
前記第2のプレートが配置される第2の放熱器と、を備えた光源であって、
前記第1及び第2の半導体レーザ装置から出射される光の出射方向が平行になるように、前記第1の放熱器および第2の放熱器がベース部材に固定される光源と、
光軸が前記第1のプレート及び第2のプレートの間に位置し、前記光源装置からの出射光を集光する集光レンズと、
を備え、
前記第1および第2の半導体レーザ装置を構成する複数の半導体レーザは、各々対応するプレートにおいて、直線状に配置された複数の半導体レーザからなる半導体レーザ列が複数列配置されてなり、
前記第2のプレートにおいて、
前記第1のプレートに最も近い前記半導体レーザ列を構成する半導体レーザの数が、他の半導体レーザ列を構成している半導体レーザの数よりも多い光源装置。 A first plate for holding a first semiconductor laser device composed of a plurality of semiconductor lasers;
A second plate configured by a plurality of semiconductor lasers and holding a second semiconductor laser device that is different in operating heat generation from the first semiconductor laser device;
A first radiator in which the first plate is disposed;
A second heat radiator on which the second plate is disposed, and a light source comprising:
A light source in which the first radiator and the second radiator are fixed to a base member so that the emission directions of the light emitted from the first and second semiconductor laser devices are parallel to each other;
A condensing lens having an optical axis located between the first plate and the second plate, and condensing the emitted light from the light source device;
With
The plurality of semiconductor lasers constituting the first and second semiconductor laser devices are configured such that a plurality of semiconductor laser rows each including a plurality of semiconductor lasers arranged in a straight line are arranged on the corresponding plates.
In the second plate,
A light source device in which the number of semiconductor lasers constituting the semiconductor laser array closest to the first plate is larger than the number of semiconductor lasers constituting another semiconductor laser array.
前記第2のプレートに最も近い前記半導体レーザ列を構成する半導体レーザの数が、他の半導体レーザ列を構成している半導体レーザの数と同じである請求項1から8のいずれか一項に記載の光源装置。 In the first plate,
9. The number of semiconductor lasers constituting the semiconductor laser array closest to the second plate is the same as the number of semiconductor lasers constituting another semiconductor laser array. The light source device described.
画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、を備えたプロジェクタ。 The light source device according to any one of claims 1 to 9,
A light modulation unit that sequentially modulates light of a plurality of wavelength bands emitted from the light source device to form an image based on image data;
A projection means for enlarging and projecting the image;
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