JP6701681B2 - Lighting device and projector - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。 The present invention relates to a lighting device and a projector.
従来、光源装置から出射された照明光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面に拡大投射するプロジェクターが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に記載のプロジェクターは、照明装置、色分離装置、光変調装置、光合成装置及び投射光学装置を備える。これらのうち、照明装置は、固体光源装置、集光光学系、回転蛍光板、モーター、コリメート光学系、第1レンズアレイ、第2レンズアレイ、偏光変換素子及び重畳レンズを備える。この照明装置においては、固体光源装置から出射された光は、集光光学系により集光され、モーターにより回転する回転蛍光板に入射される。そして、回転蛍光板に入射された光は、蛍光として当該回転蛍光板から出射され、コリメート光学系により平行化された光となり、当該光が第1レンズアレイ、第2レンズアレイを介して偏光変換素子に入射される。この偏光変換素子は、偏光分離層と反射層と光軸直交面内の一方向に沿って交互に複数配列された構成を有し、当該偏光変換素子により偏光方向が揃えられた光は、重畳レンズにより重畳され、当該照明装置から照明光として出射される。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a projector that modulates illumination light emitted from a light source device to form an image according to image information, and enlarges and projects the image on a projection surface such as a screen (see, for example, Patent Document 1). ).
The projector described in Patent Document 1 includes an illumination device, a color separation device, a light modulation device, a photosynthesis device, and a projection optical device. Of these, the illumination device includes a solid-state light source device, a condensing optical system, a rotating fluorescent plate, a motor, a collimating optical system, a first lens array, a second lens array, a polarization conversion element, and a superimposing lens. In this illuminating device, the light emitted from the solid-state light source device is condensed by the condensing optical system and is incident on the rotating fluorescent plate rotated by the motor. Then, the light incident on the rotating fluorescent plate is emitted as fluorescence from the rotating fluorescent plate and becomes light collimated by the collimating optical system, and the light is passed through the first lens array and the second lens array to the polarization conversion element. It is incident. This polarization conversion element has a configuration in which a plurality of polarization separation layers and reflection layers are alternately arranged along one direction in a plane orthogonal to the optical axis, and the light whose polarization directions are aligned by the polarization conversion element is superimposed. The light is superimposed by the lens and is emitted as illumination light from the illumination device.
しかしながら、上記特許文献1に記載のプロジェクターの照明装置では、第1レンズアレイ及び第2レンズアレイを介した光が偏光変換素子に入射されるため、第2レンズアレイの大きさと偏光変換素子の大きさとが略同一に設定される。このため、偏光変換素子が大型化し、照明装置を小型化し難いという課題がある。また、上記特許文献1に記載のプロジェクターの偏光変換素子では、上記のように偏光分離層と反射層とが光軸直交面内の一方向に沿って交互に配列される構成が採用されているので、構成が複雑化するという課題がある。 However, in the illumination device for a projector described in Patent Document 1, the light passing through the first lens array and the second lens array is incident on the polarization conversion element. Therefore, the size of the second lens array and the size of the polarization conversion element are large. And are set to be substantially the same. Therefore, there is a problem that the polarization conversion element becomes large and it is difficult to miniaturize the illumination device. Further, in the polarization conversion element of the projector described in Patent Document 1, the configuration in which the polarization separation layers and the reflection layers are alternately arranged along one direction in the plane orthogonal to the optical axis is adopted as described above. Therefore, there is a problem that the configuration becomes complicated.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、構成を簡略化でき、かつ、小型化できる照明装置及びプロジェクターを提供することを目的の1つとする。 The present invention has an object to solve at least a part of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a lighting device and a projector which can be simplified in structure and can be downsized.
本発明の第1態様に係る照明装置は、光を出射する光源装置と、前記光源装置から出射された光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、前記偏光変換素子から入射される光の中心軸に直交する面内の照度を均一化する均一化装置と、を備え、前記偏光変換素子は、前記光源装置から出射された光のうち、一方の偏光光を透過させ、他方の偏光光を反射させる偏光分離層と、前記偏光分離層にて反射された前記他方の偏光光を、前記偏光分離層を透過した前記一方の偏光光の進行方向と同方向に反射させる反射層と、前記偏光分離層を透過した前記一方の偏光光、及び、前記反射層にて反射された前記他方の偏光光のいずれかの偏光光の光路上に配置され、前記偏光光の偏光方向を変換する位相差層と、を有し、前記偏光変換素子は、前記偏光分離層、前記反射層及び前記位相差層を1組有することを特徴とする。 An illumination device according to a first aspect of the present invention is a light source device that emits light, a polarization conversion element that aligns the polarization directions of light emitted from the light source device, and a central axis of light that is incident from the polarization conversion element. A homogenizing device for homogenizing illuminance in a plane orthogonal to the polarization conversion element, wherein the polarization conversion element transmits one polarized light of the light emitted from the light source device and reflects the other polarized light. A polarized light separating layer, and a reflective layer that reflects the other polarized light reflected by the polarized light separating layer in the same direction as the traveling direction of the one polarized light that has passed through the polarized light separating layer; A retardation layer that is disposed on the optical path of one of the one polarized light transmitted through the layer and the other polarized light reflected by the reflective layer and that converts the polarization direction of the polarized light. And the polarization conversion element has one set of the polarization separation layer, the reflection layer, and the retardation layer.
上記光源装置としては、レーザー光源やLED(Light Emitting Diode)の他に、青色光又は紫外光等の励起光を出射するレーザー光源や、LEDと、励起光を受けて波長変換する蛍光体と、により黄色光を出射する光源を例示できる。また、上記蛍光体としては、YAG蛍光体を例示できる。
上記第1態様によれば、一組の偏光変換素子が光源装置と均一化装置との間に配置されているので、偏光変換素子が均一化装置の後段に配置される場合に比べて小型化できる。
また、偏光変換素子が偏光分離層、反射層及び位相差層を一組有するのみで、入射された光の偏光方向を揃えることができるので、複数の偏光分離層及び位相差層を光軸直交面内の一方向に複数有する構成に比べて、偏光変換素子の構成を簡略化できる。
As the light source device, in addition to a laser light source and an LED (Light Emitting Diode), a laser light source that emits excitation light such as blue light or ultraviolet light, an LED, and a phosphor that receives the excitation light and performs wavelength conversion, Therefore, a light source that emits yellow light can be exemplified. Further, as the above-mentioned phosphor, a YAG phosphor can be exemplified.
According to the first aspect, since the pair of polarization conversion elements is arranged between the light source device and the homogenizing device, the size of the polarization conversion element can be reduced as compared with the case where the polarization converting element is arranged in the latter stage of the homogenizing device. it can.
Further, since the polarization conversion element has only one set of the polarization separation layer, the reflection layer, and the retardation layer, the polarization directions of the incident light can be aligned, so that the plurality of polarization separation layers and the retardation layers are orthogonal to the optical axis. The configuration of the polarization conversion element can be simplified as compared with the configuration having a plurality in one direction in the plane.
上記第1態様では、前記均一化装置は、入射される光束の中心軸に対する直交面内に複数の第1レンズが配列され、前記複数の第1レンズにより入射される光束を複数の部分光束に分割する第1レンズアレイと、前記複数の第1レンズに応じた複数の第2レンズが前記直交面内に配列される第2レンズアレイと、前記第2レンズアレイの光出射側に配置され、前記第1レンズアレイにより分割されて前記複数の第2レンズを介して入射される前記複数の部分光束を被照明領域に重畳させる重畳レンズと、を有することが好ましい。
上記第1態様によれば、均一化装置が、第1レンズアレイにより光源装置、偏光変換素子を介して入射された入射光束を複数の部分光束に分割し、第2レンズアレイを介して出射された当該複数の部分光束を重畳レンズにより被照明領域に重畳させるので、部分光束のそれぞれが被照明領域の全体を照明するように調整できる。従って、照明装置から出射される光を均一化し、かつ有効に利用できる。
ここで、上記特許文献1に記載のプロジェクターにおける照明装置のように、第1レンズアレイ及び第2レンズアレイを透過した後に、偏光分離層と反射層と光軸直交面内の一方向に沿って交互に複数配列された偏光変換素子により光の偏光方向を揃える場合、第1レンズアレイの複数の第1レンズを第2レンズアレイに対して偏心させる必要がある。これに対し、上記第1態様によれば、偏光変換素子が光源装置と均一化装置との間に配置されているので、第1レンズアレイの複数の第1レンズを第2レンズアレイに対して偏心させる必要がないので、例えば、第1レンズアレイ及び第2レンズアレイを同部材により構成できる。従って、照明装置の部品点数及び製造コストを低減できる。
In the first aspect, in the homogenizing device, a plurality of first lenses are arranged in a plane orthogonal to a central axis of the incident light flux, and the light flux incident by the plurality of first lenses is divided into a plurality of partial light fluxes. A first lens array to be divided, a second lens array in which a plurality of second lenses corresponding to the plurality of first lenses are arranged in the orthogonal plane, and a light emitting side of the second lens array, And a superimposing lens that superimposes the plurality of partial light beams that are divided by the first lens array and are incident through the plurality of second lenses on an illuminated region.
According to the first aspect, the homogenizing device splits the incident light flux, which is incident through the light source device and the polarization conversion element, into the plurality of partial light fluxes by the first lens array, and emits the partial light flux through the second lens array. Since the plurality of partial light fluxes are superimposed on the illuminated area by the superimposing lens, each of the partial light fluxes can be adjusted so as to illuminate the entire illuminated area. Therefore, the light emitted from the lighting device can be made uniform and can be effectively used.
Here, like the illumination device in the projector described in Patent Document 1, after passing through the first lens array and the second lens array, along the polarization separation layer and the reflection layer along one direction in the plane orthogonal to the optical axis. When aligning the polarization directions of light with the plurality of polarization conversion elements arranged alternately, it is necessary to decenter the plurality of first lenses of the first lens array with respect to the second lens array. On the other hand, according to the first aspect, since the polarization conversion element is arranged between the light source device and the homogenizing device, the plurality of first lenses of the first lens array are arranged with respect to the second lens array. Since it is not necessary to decenter it, for example, the first lens array and the second lens array can be formed by the same member. Therefore, the number of parts of the lighting device and the manufacturing cost can be reduced.
上記第1態様では、前記第1レンズアレイの光入射側に配置され、入射された光のビーム径を拡大して出射させるアフォーカルレンズを有することが好ましい。
ここで、小型化を図るために光源装置が集光レンズを備え、当該集光レンズとして、小型で、かつ、焦点距離が短いレンズが採用されている場合、当該集光レンズを用いて集光された光が直接、均一化装置に入射されると、光源像が大きくなりすぎるため、光を有効に利用できていない。
これに対し、上記第1態様によれば、アフォーカルレンズにより焦点距離を長くして光源像の大きさを調整できるので、第2レンズアレイの複数の第2レンズのそれぞれに結像する光源像を小さくできる。これにより、照明装置における光の利用効率を向上できる。
In the first aspect, it is preferable that the first lens array includes an afocal lens that is disposed on the light incident side and that expands the beam diameter of the incident light and emits it.
Here, in order to reduce the size, the light source device is provided with a condenser lens, and when a compact lens having a short focal length is adopted as the condenser lens, the condenser lens is used to collect light. When the generated light is directly incident on the homogenizing device, the light source image becomes too large, so that the light cannot be effectively used.
On the other hand, according to the first aspect, since the focal length can be lengthened by the afocal lens and the size of the light source image can be adjusted, the light source image formed on each of the plurality of second lenses of the second lens array. Can be made smaller. Thereby, the utilization efficiency of light in the lighting device can be improved.
上記第1態様によれば、前記アフォーカルレンズに集光性を持たせることが好ましい。
上記第1態様によれば、アフォーカルレンズに入射された光を集光できることから、当該アフォーカルレンズから出射された光の広がりを小さくできるので、第1レンズアレイ及び第2レンズアレイのサイズを小さくすることができるとともに、アフォーカルレンズから所定の照射対象物(例えば、当該照明装置がプロジェクターに用いられる場合であれば、光変調装置)までの光路を短くできる。これにより、上記所定の照射対象物への光の到達効率を高めることができ、光源装置から出射された光の利用効率を高めることができる。従って、照明装置を小型化できる。
According to the first aspect, it is preferable that the afocal lens has a light converging property.
According to the first aspect, since the light incident on the afocal lens can be condensed, the spread of the light emitted from the afocal lens can be reduced, so that the sizes of the first lens array and the second lens array can be reduced. The optical path from the afocal lens to a predetermined irradiation target (for example, a light modulation device if the lighting device is used in a projector) can be shortened. As a result, the light reaching efficiency of the predetermined irradiation target can be improved, and the light emitting efficiency of the light emitted from the light source device can be improved. Therefore, the lighting device can be downsized.
上記第1態様では、前記アフォーカルレンズは、アナモフィックレンズ面を有することが好ましい。
上記第1態様によれば、アフォーカルレンズから出射された光の光線の広がりを、光軸直交面における2方向において独立に最適化できる。従って、上記光路を短くできるので、照明装置を小型化できる。
In the first aspect, the afocal lens preferably has an anamorphic lens surface.
According to the first aspect, the spread of the light rays of the light emitted from the afocal lens can be optimized independently in two directions on the plane orthogonal to the optical axis. Therefore, since the optical path can be shortened, the lighting device can be downsized.
上記第1態様では、前記第1レンズアレイの光入射側に、アナモフィックレンズ面を有する光学素子を備えることが好ましい。
上記第1態様によれば、アフォーカルレンズがアナモフィックレンズ面を有する場合と同様に、アフォーカルレンズから出射された光の光線の広がりを2方向において独立に最適化できる。従って、上記光路を短くできるので、照明装置を小型化できる。
In the first aspect, it is preferable that an optical element having an anamorphic lens surface is provided on the light incident side of the first lens array.
According to the first aspect, as in the case where the afocal lens has the anamorphic lens surface, the spread of the light beam of the light emitted from the afocal lens can be optimized independently in two directions. Therefore, since the optical path can be shortened, the lighting device can be downsized.
上記第1態様では、前記第1レンズアレイの光入射側に、シリンドリカルレンズ面を有するプリズムを備えることが好ましい。
上記第1態様によれば、アフォーカルレンズから出射された光の光線の広がりを2方向において独立に最適化できる。従って、上記光路を短くできるので、照明装置を小型化できる。
In the first aspect, it is preferable that a prism having a cylindrical lens surface is provided on the light incident side of the first lens array.
According to the first aspect, the spread of the light rays of the light emitted from the afocal lens can be optimized independently in two directions. Therefore, since the optical path can be shortened, the lighting device can be downsized.
上記第1態様では、前記光源装置は、光源部と、前記光源部から入射する光を集光する集光レンズと、前記集光レンズからの光の一部を波長変換する波長変換素子と、前記波長変換素子の発光領域からの光を平行化するコリメーターレンズと、を有し、前記波長変換素子の発光領域のアスペクト比は、前記第2レンズアレイの前記複数の第2レンズのそれぞれを前記偏光分離層及び前記反射層が並ぶ方向に2分割した形状のアスペクト比と略一致することが好ましい。
上記第1態様によれば、光源装置における波長変換素子から出射された光束は、偏光変換素子を通過する際に、偏光分離層と反射層とが並ぶ方向に2倍に拡大され、2倍に拡大された光束が第1レンズアレイを介して第2レンズアレイに入射される。このため、偏光変換素子を透過することにより、第2レンズアレイの第2レンズにおける、光源装置からの光束は波長変換素子の発光領域のアスペクト比の2倍になり、第2レンズアレイの第2レンズの形状のアスペクト比と略一致する。従って、光源装置から出射された光の利用効率を更に高めることができる。
In the first aspect, the light source device includes a light source unit, a condensing lens that condenses the light incident from the light source unit, and a wavelength conversion element that wavelength-converts a part of the light from the condensing lens. A collimator lens for collimating light from the light emitting region of the wavelength conversion element, wherein the aspect ratio of the light emitting region of the wavelength conversion element is equal to each of the plurality of second lenses of the second lens array. It is preferable that the aspect ratio of the shape divided into two in the direction in which the polarization separation layer and the reflection layer are arranged is substantially the same.
According to the first aspect, the light flux emitted from the wavelength conversion element in the light source device is doubled in the direction in which the polarization separation layer and the reflection layer are aligned when passing through the polarization conversion element. The expanded light flux is incident on the second lens array via the first lens array. Therefore, by passing through the polarization conversion element, the light flux from the light source device in the second lens of the second lens array becomes twice the aspect ratio of the light emitting region of the wavelength conversion element, and the second lens array of the second lens array. It is almost the same as the aspect ratio of the lens shape. Therefore, the utilization efficiency of the light emitted from the light source device can be further improved.
上記第1態様では、前記偏光変換素子は、前記偏光分離層を両面側から固定するプリズムを有し、前記反射層側に配置される前記プリズムと前記反射層との間に空気層を有することが好ましい。
上記第1態様によれば、反射層側に配置されるプリズムを透過する光は、当該プリズムと空気層との界面にて臨界角を超えていれば全反射されるので、当該反射を利用して空気層に向けて出射された光を偏光分離層に入射させることができる。従って、偏光分離層に入射される光の利用効率を高めることができ、偏光変換素子の偏光分離機能を向上できる。
In the first aspect, the polarization conversion element has a prism that fixes the polarization separation layer from both sides, and has an air layer between the prism and the reflection layer that are arranged on the reflection layer side. Is preferred.
According to the first aspect, the light transmitted through the prism disposed on the reflective layer side is totally reflected if it exceeds the critical angle at the interface between the prism and the air layer. The light emitted toward the air layer can be incident on the polarization separation layer. Therefore, the utilization efficiency of the light incident on the polarization separation layer can be increased, and the polarization separation function of the polarization conversion element can be improved.
本発明の第2態様に係るプロジェクターは、上記照明装置と、前記照明装置から出射された光を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装置と、を備えることが好ましい。
上記第2態様によれば、上記第1態様に係る照明装置と同様の効果を奏することができる。また、照明装置を小型化できるので、プロジェクターも小型化できる。
A projector according to a second aspect of the present invention includes the lighting device, a light modulation device that modulates light emitted from the lighting device, and a projection optical device that projects light modulated by the light modulation device. It is preferable to provide.
According to the second aspect, the same effect as that of the illumination device according to the first aspect can be obtained. Further, since the lighting device can be downsized, the projector can also be downsized.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について図面を用いて説明する。
[プロジェクターの概略構成]
図1は、第1実施形態に係るプロジェクター1の概略構成を示す概略図である。
プロジェクター1は、内部に設けられた光源から出射された光束を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーンSC1等の被投射面上に拡大投射する表示装置である。
このプロジェクター1は、図1に示すように、外装筐体2と、当該外装筐体2内に収納される光学ユニット3の他、図示を省略するが、当該プロジェクター1を制御する制御装置、冷却対象を冷却する冷却装置、及び当該プロジェクター1を構成する電子部品に電力を供給する電源装置を備える。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Schematic configuration of projector]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the projector 1 according to the first embodiment.
The projector 1 is a display device that modulates a light flux emitted from a light source provided inside to form an image according to image information and projects the image on a projection surface such as the screen SC1 in an enlarged manner.
As shown in FIG. 1, the projector 1 includes an
[光学ユニットの構成]
光学ユニット3は、照明装置31、色分離装置32、平行化レンズ33、複数の光変調装置34、色合成装置35及び投射光学装置36を備える。
照明装置31は、照明光WLを出射する。なお、照明装置31の構成については、後述する。
色分離装置32は、照明装置31から入射された照明光WLを赤色光LR、緑色光LG及び青色光LBの3つの色光に分離する。この色分離装置32は、ダイクロイックミラー321,322、全反射ミラー323,324,325及びリレーレンズ326,327を備える。
[Optical unit configuration]
The
The illuminating
The
ダイクロイックミラー321は、照明装置31からの照明光WLを青色光LBとその他の色光(緑色光LG及び赤色光LR)を含む黄色光LYとに分離する。ダイクロイックミラー321は、青色光LBを反射させるとともに、緑色光LG及び赤色光LRを含む黄色光LYを透過させる。
ダイクロイックミラー322は、ダイクロイックミラー321により分離された光の一方である黄色光LYを緑色光LGと赤色光LRとに分離する。具体的に、ダイクロイックミラー322は、緑色光LGを反射するとともに、赤色光LRを透過させる。
The
The
全反射ミラー323は、青色光LBの光路中に配置され、ダイクロイックミラー321にて反射された青色光LBを光変調装置34(34B)に向けて反射させる。一方、全反射ミラー324,325は、赤色光LRの光路中に配置され、ダイクロイックミラー322を透過した赤色光LRを光変調装置34(34R)に向けて反射させる。また、緑色光LGは、ダイクロイックミラー322にて、光変調装置34(34G)に向けて反射される。
リレーレンズ326,327は、赤色光LRの光路の、ダイクロイックミラー322の下流に配置されている。これらリレーレンズ326,327は、赤色光LRの光路長が青色光LBや緑色光LGの光路長よりも長くなることによる赤色光LRの光損失を補償する機能を有する。
The
The
平行化レンズ33は、後述する光変調装置34に入射する光を平行化する。なお、赤、緑及び青の各色光用の平行化レンズを、それぞれ33R,33G,33Bとする。また、赤、緑及び青の各色光用の光変調装置を、それぞれ34R,34G,34Bとする。
The collimating
複数の光変調装置34(34R,34G,34B)は、ダイクロイックミラー321及びダイクロイックミラー322により分離され、それぞれ入射される各色光LR,LG,LBを変調して、画像情報に応じた色画像を形成する。これら光変調装置34は、入射される光を変調する液晶パネルにより構成される。
また、光変調装置34R,34G,34Bの入射側及び出射側にはそれぞれ、入射側偏光板341及び出射側偏光板342が配置されている。なお、赤、緑及び青の各色光用の入射側偏光板を、それぞれ341R,341G,341Bとし、赤、緑及び青の各色光用の出射側偏光板を、それぞれ342R,342G,342Bとする。
The plurality of light modulators 34 (34R, 34G, 34B) are separated by the
Further, an incident
色合成装置35には、各光変調装置34R,34G,34Bからの画像光が入射される。この色合成装置35は、各色光LR,LG,LBに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学装置36に向けて出射させる。本実施形態では、色合成装置35は、クロスダイクロイックプリズムにより構成される。
投射光学装置36は、色合成装置35にて合成された画像光をスクリーンSC1等の被投射面に投射する。このような構成により、スクリーンSC1に拡大された画像が投射される。
Image light from the
The projection
[照明装置の構成]
図2は、本実施形態のプロジェクター1における照明装置31の構成を示す概略図である。
照明装置31は、前述したように照明光WLを色分離装置32に向けて出射する。この照明装置31は、図2に示すように、光源装置31A、偏光変換素子4、アフォーカル装置31B及び均一化装置31Cを備える。
[Configuration of lighting device]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
The
[光源装置の構成]
光源装置31Aは、偏光変換素子4に光を出射する。この光源装置31Aは、光源部311、集光レンズ312、波長変換素子313及びコリメーター光学系314を備える。
光源部311は、アレイ光源311A及びコリメーターレンズ群311Bを備える。このアレイ光源311Aは、複数の半導体レーザー3111により構成される。具体的に、アレイ光源311Aは、当該アレイ光源311Aから出射される光束と直交する一平面内に複数の半導体レーザー3111がアレイ状に配列されることにより形成される。
[Configuration of light source device]
The
The
アレイ光源311Aを構成する半導体レーザー3111は、例えば、440〜480nmの波長領域にピーク波長を有する励起光(青色光BL)を出射する。また、半導体レーザー3111から出射される青色光BLは、s偏光及びp偏光の混在したコヒーレントな直線偏光であり、集光レンズ312に向けて出射される。そして、このアレイ光源311Aから出射された青色光BLは、コリメーターレンズ群311Bに入射される。
The
コリメーターレンズ群311Bは、アレイ光源311Aから出射された青色光BLを平行光に変換する。このコリメーターレンズ群311Bは、例えば各半導体レーザー3111に対応してアレイ状に配置された複数のコリメーターレンズ3112により構成される。このコリメーターレンズ群311Bを通過することにより平行光に変換された青色光BLは、集光レンズ312に入射される。
集光レンズ312は、入射された青色光BLを集光する。この集光レンズ312により集光された青色光BLは、波長変換素子313の基材3131を介して蛍光体層3132に入射される。
The
The
波長変換素子313は、基材3131、蛍光体層3132及びモーター3133を備える。基材3131は、入射された光を透過させる透光部材により構成され、略円板状に形成されている。この円板状の基材3131には、蛍光体層3132がドーナツ状に形成されている。
この蛍光体層3132は、例えば、YAG蛍光体を含む波長変換素子であり、当該蛍光体層3132に入射された青色光BLの一部が赤色光LR及び緑色光LGを含む蛍光YLとして出射される。また、一部の青色光BLは、蛍光YLに変換されることなく青色光BLとして、当該蛍光体層3132を通過する。
モーター3133は、基材3131に取り付けられ、当該モーター3133の駆動により基材3131が回転する。これにより、蛍光体層3132の温度上昇が緩和される。
The
The
The
コリメーター光学系314は、トーリックレンズ3141及びコリメーターレンズ3142を備える。これらのうち、トーリックレンズ3141は、入射された光の形状を光変調装置34の光入射面と略同形状に調整する。また、コリメーターレンズ3142は、入射された光を平行化する。上記蛍光体層3132を介した蛍光YL及び青色光BLは、トーリックレンズ3141及びコリメーターレンズ3142を介して、偏光変換素子4に入射される。
The collimator
[偏光変換素子の構成]
偏光変換素子4は、入射された光の偏光方向を揃える機能を有する。この偏光変換素子4は、図2に示すように、偏光ビームスプリッター41、位相差板42及び反射部材43を備える。これら偏光ビームスプリッター41、位相差板42及び反射部材43は、固定部材等(図示省略)により一体化されている。すなわち、偏光変換素子4は、偏光ビームスプリッター41、位相差板42及び反射部材43が一体化された一組の装置である。
これらのうち、偏光ビームスプリッター41は、いわゆるプリズム型の偏光ビームスプリッターであり、p偏光及びs偏光のうち、一方の偏光光を通過させ、他方の偏光光を反射させる。この偏光ビームスプリッター41は、プリズム411,412及び偏光分離層413を備える。これらプリズム411,412は、略三角柱形状に形成され、それぞれ照明光軸Axに対して45°の角度をなす傾斜面を有し、かつ、照明光軸Axに対して45°の角度をなしている。
[Configuration of polarization conversion element]
The
Of these, the
偏光分離層413は、上記プリズム411,412の傾斜面に設けられている。換言すると、偏光分離層413は、両面をプリズム411,412により固定されている。この偏光分離層413は、当該偏光分離層413に入射した蛍光YL及び青色光BLを、s偏光成分とp偏光成分とに分離する偏光分離機能を有する。この偏光分離層413は、蛍光YL及び青色光BLのs偏光成分を反射部材43に向けて反射させ、当該蛍光YL及び青色光BLのp偏光成分を透過させる。
The
位相差板42は、本発明の位相差層に相当し、上記偏光分離層413を透過されたp偏光成分の蛍光YL及び青色光BLをs偏光成分の光に変換する機能を有する。この位相差板42は、偏光ビームスプリッター41のプリズム412の照明光軸Axに沿う方向の面(光出射面)に固定されている。これにより、偏光ビームスプリッター41のプリズム411を介して位相差板42に入射されたp偏光成分の蛍光YL及び青色光BLは、s偏光成分の光として反射部材43に向けて出射される。
The
反射部材43は、本発明の反射層に相当し、入射された光を反射させる機能を有し、本実施形態では、矩形板状の全反射ミラーにより構成される。この反射部材43は、上記偏光ビームスプリッター41と当該反射部材43との間に空気層を有した状態で配置される。これにより、s偏光成分の蛍光YL及び青色光BLは、反射部材43に入射され、当該反射部材43により反射されてアフォーカル装置31Bに向けて出射される。
すなわち、偏光変換素子4のアフォーカル装置31Bに対向する略全面からs偏光成分の蛍光YL及び青色光BLが当該アフォーカル装置31Bに向けて出射される。
The
That is, the fluorescence YL of the s-polarized component and the blue light BL are emitted toward the
[アフォーカル装置の構成]
アフォーカル装置31Bは、偏光変換素子4から入射された蛍光YL及び青色光BLのビーム系を拡大する機能を有する。具体的に、このアフォーカル装置31Bは、光源装置31A及び偏光変換素子4を介して入射された蛍光YL及び青色光BLに基づいて、第2レンズアレイ317の第2レンズ3171上に表示される光源像の大きさを調整する。
このアフォーカル装置31Bは、凹レンズ3151及び凸レンズ3152からなるアフォーカルレンズ315により構成される。凹レンズ3151は、入射された蛍光YL及び青色光BLを拡散させ、凸レンズ3152に向けて出射させる。凸レンズ3152は、凹レンズ3151から拡散されて入射された蛍光YL及び青色光BLを平行化して均一化装置31Cに向けて出射させる。
[Configuration of afocal device]
The
The
[均一化装置の構成]
均一化装置31Cは、アフォーカル装置31Bから入射された光を均一化させる機能を有する。この均一化装置31Cは、第1レンズアレイ316、第2レンズアレイ317及び重畳レンズ318を備える。
第1レンズアレイ316は、アフォーカル装置31Bから出射された光(光束)の中心軸(上記照明光軸Ax)に対する直交面内にアレイ状に配列された複数の第1レンズ3161を有する。この第1レンズアレイ316は、第1レンズアレイ316の複数の第1レンズ3161により、当該第1レンズアレイ316に入射された光束を複数の部分光束に分割する。
第2レンズアレイ317は、上記照明光軸Axに対する直交面内にアレイ状に配列された第1レンズアレイ316の複数の第1レンズ3161に応じた複数の第2レンズ3171を有する。この第2レンズアレイ317は、複数の第2レンズ3171により、第1レンズ3161により分割された部分光束を透過させる。
[Configuration of homogenizer]
The
The
The
また、これら第1レンズアレイ316及び第2レンズアレイ317は、同形状、すなわち、同部材により構成される。このような第1レンズアレイ316及び第2レンズアレイ317を介した光は、重畳レンズ318に向けて出射される。
重畳レンズ318は、照明光WLを被照明領域において重畳させることにより、被照明領域の照度分布を均一化する。このようにして、蛍光YL及び青色光BLは、重畳レンズ318により合成され、照度分布が均一化された照明光WLとして、照明装置31からダイクロイックミラー321に向けて出射される。
The
The superimposing
[照明装置から光変調装置までのレンズ構成及び光路]
図3は、照明装置31から光変調装置34までのレンズ構成及び光線を示す模式図である。なお、図3では、光変調装置34に入射される光線(光路)の説明が容易になるように、光変調装置34Gを示した他、照明光軸Axに沿う直線上に各構成が位置するものとして記載している。
上述したように、アレイ光源311Aから出射された光(青色光BL)は、図3に示すように、集光レンズ312により集光され、波長変換素子313に入射される。この波長変換素子313に入射され、当該波長変換素子313から出射された光(青色光BL及び蛍光YL)は、コリメーター光学系314を介して平行化され、偏光変換素子4に入射される。
[Lens structure and optical path from lighting device to light modulator]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a lens configuration and light rays from the
As described above, the light (blue light BL) emitted from the array
ここで、特許文献1に記載のプロジェクターにおいて、偏光変換素子を当該偏光変換素子4と同様の位置に配置したとしても、コリメーター光学系314から出射された光の照射領域が小さいので、アフォーカルレンズ315に入射される光量が低下する。
これに対し、本実施形態では、偏光変換素子4が上記偏光ビームスプリッター41、位相差板42及び反射部材43を備えるので、当該偏光変換素子4に入射された光のうち、偏光ビームスプリッター41の偏光分離層413により反射されたs偏光の光が反射部材43により反射され、偏光分離層413を透過したp偏光の光も位相差板42によりs偏光に変換される。これにより、偏光変換素子4に入射された光の照射領域の略2倍の照射領域のs偏光の光をアフォーカルレンズ315に向けて出射できる。
なお、光源装置31Aにおける波長変換素子313から出射される青色光BLの波長変換素子313におけるアスペクト比は、第2レンズアレイ317の第2レンズ3171のそれぞれを偏光分離層413及び反射部材43が並ぶ方向に2分割した形状のアスペクト比と略一致している。
Here, in the projector described in Patent Document 1, even if the polarization conversion element is arranged at the same position as the
On the other hand, in the present embodiment, since the
The aspect ratio of the blue light BL emitted from the
このようにして、アフォーカルレンズ315(アフォーカル装置31B)に入射された光は、入射された光のビーム系を拡大され、焦点距離が調整された後、均一化装置31Cを構成する第1レンズアレイ316に入射される。そして、第1レンズアレイ316、第2レンズアレイ317を介して重畳レンズ318に入射された光は、均一化された照明光WLとしてダイクロイックミラー321を介して、ダイクロイックミラー322により反射され、平行化レンズ33及び入射側偏光板341を介して光変調装置34(34G)に入射される。
In this way, the light incident on the afocal lens 315 (
[第1実施形態の効果]
以上、説明した本実施形態に係るプロジェクター1には、以下の効果がある。
一組の偏光変換素子4が光源装置31Aと均一化装置31Cとの間に配置されているので、偏光変換素子4が均一化装置31Cの後段に配置される場合に比べて小型化できる。
また、偏光変換素子4が偏光分離層413、反射部材43及び位相差板42を一組有するのみで、入射された光の偏光方向を揃えることができるので、複数の偏光分離層及び位相差層を照明光軸Axの直交面内の一方向に複数有する構成に比べて、偏光変換素子4の構成を簡略化できる。
[Effects of First Embodiment]
The projector 1 according to the present embodiment described above has the following effects.
Since the pair of
Further, since the
均一化装置31Cが、第1レンズアレイ316により光源装置31A、偏光変換素子4を介して入射された入射光束を複数の部分光束に分割し、第2レンズアレイ317を介して出射された当該複数の部分光束を重畳レンズ318により被照明領域に重畳させるので、部分光束のそれぞれが被照明領域の全体を照明するように調整できる。従って、光源装置31Aから出射される光の照度を均一化し、かつ有効に利用できる。
ここで、上記特許文献1に記載のプロジェクターにおける照明装置のように、第1レンズアレイ及び第2レンズアレイを透過した後に、偏光分離層と反射層と光軸直交面内の一方向に沿って交互に複数配列された偏光変換素子により光の偏光方向を揃える場合、第1レンズアレイの複数の第1レンズを第2レンズアレイに対して偏心させる必要がある。
これに対し、本実施形態によれば、偏光変換素子4が光源装置31Aと均一化装置31C(アフォーカル装置31B)との間に配置されているので、第1レンズアレイ316の複数の第1レンズ3161を第2レンズアレイ317に対して偏心させる必要がないので、第1レンズアレイ316及び第2レンズアレイ317を同部材により構成できる。従って、照明装置31の部品点数及び製造コストを低減できる。
The homogenizing
Here, like the illumination device in the projector described in Patent Document 1, after passing through the first lens array and the second lens array, along the polarization separation layer and the reflection layer along one direction in the plane orthogonal to the optical axis. When aligning the polarization directions of light with the plurality of polarization conversion elements arranged alternately, it is necessary to decenter the plurality of first lenses of the first lens array with respect to the second lens array.
On the other hand, according to the present embodiment, since the
ここで、本実施形態では、小型化を図るために光源装置31Aの集光レンズとして、小型で、かつ、焦点距離が短い集光レンズ312が採用されている。このため、当該集光レンズ312を用いて集光された光が直接、均一化装置31Cに入射されると、光源像が大きくなりすぎるため、光を有効に利用できていない。
これに対し、本実施形態によれば、アフォーカルレンズ315により焦点距離を長くして光源像の大きさを調整できるので、第2レンズアレイ317の複数の第2レンズ3171のそれぞれに結像する光源像を小さくできる。これにより、照明装置31における光の利用効率を向上できる。
Here, in this embodiment, a
On the other hand, according to the present embodiment, since the focal length can be lengthened by the
光源装置31Aにおける波長変換素子313の発光領域から出射された光束は、偏光変換素子4を通過する際に、偏光分離層413と反射部材43とが並ぶ方向に2倍に拡大され、2倍に拡大された光束がアフォーカル装置31B及び第1レンズアレイ316を介して第2レンズアレイ317に入射される。このため、偏光変換素子4を透過することにより、第2レンズアレイ317の第2レンズ3171における、光源装置31Aからの光束は波長変換素子313の発光領域のアスペクト比の2倍になり、第2レンズアレイ317の第2レンズ3171の形状のアスペクト比と略一致する。従って、光源装置31Aにおける波長変換素子313から出射された光の利用効率を更に高めることができる。
When passing through the
反射部材43側に配置されるプリズム412を透過する光は、当該プリズム412と空気層との界面にて臨界角を超えていれば全反射されるので、当該反射を利用して空気層に向けて出射された光を偏光分離層413に入射させることができる。従って、偏光分離層413に入射される光の利用効率を高めることができ、偏光変換素子4の偏光分離機能を向上できる。
The light transmitted through the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター1と同様の構成を備えるが、光学ユニットの構成、具体的には、アフォーカル装置を構成するアフォーカルレンズを構成するレンズの形状が異なる点において、上記プロジェクター1と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The projector according to the present embodiment has the same configuration as the projector 1 described above, but the configuration of the optical unit, specifically, the shape of the lens forming the afocal lens forming the afocal device is different, Different from the projector 1. In the following description, the same or substantially the same parts as those already described are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図4は、第2実施形態に係るプロジェクターにおける照明装置から光変調装置34間のレンズ構成及び光線を示す模式図である。なお、図4においては、上記図3と同様に、光変調装置34に入射される光線(光路)の説明が容易になるように、光変調装置34Rを示した他、照明光軸Axに沿う直線上に各構成が位置するものとして記載している。
本実施形態に係る光学ユニット3Aにおけるアフォーカル装置を構成するアフォーカルレンズ315Aは、上記凹レンズ3151及び凸レンズ5を備えている。この凸レンズ5は、図4に示すように、入射された光を若干集光する機能を有する。すなわち、本実施形態に係るアフォーカルレンズ315Aは、集光性を有する。
これにより、偏光変換素子4から出射された蛍光YL及び青色光BLは、凹レンズ3151により拡散された状態で凸レンズ5に入射され、当該凸レンズ5により集光されて、均一化装置31Cに向けて出射される。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a lens configuration and light rays between the illumination device and the
An
As a result, the fluorescence YL and the blue light BL emitted from the
[第2実施形態の効果]
上記第1態様によれば、アフォーカルレンズ315Aに入射された光を凸レンズ5により集光できることから、当該アフォーカルレンズ315Aから出射された光の広がりを小さくできるので、第1レンズアレイ316及び第2レンズアレイ317のサイズを小さくすることができるとともに、アフォーカルレンズ315Aから光変調装置34までの光路を短くできる。従って、光変調装置34への光の到達効率を高めることができ、光源装置31Aから出射された光の利用効率を高めることができる。
従って、照明装置31、ひいてはプロジェクター1を小型化できる。
[Effects of Second Embodiment]
According to the first aspect, since the light incident on the
Therefore, it is possible to reduce the size of the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター1と同様の構成を備えるが、光学ユニットの構成、具体的には、アフォーカル装置を構成するアフォーカルレンズを構成するレンズの形状が異なる点において、上記プロジェクター1と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The projector according to the present embodiment has the same configuration as the projector 1 described above, but the configuration of the optical unit, specifically, the shape of the lens forming the afocal lens forming the afocal device is different, Different from the projector 1. In the following description, the same or substantially the same parts as those already described are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図5は、第3実施形態に係るプロジェクターにおける照明装置から光変調装置間のレンズ構成及び光線を示す模式図である。なお、図5においては、上記図3及び図4と同様に、光変調装置34に入射される光線(光路)の説明が容易になるように、光変調装置34Rを示した他、照明光軸Axに沿う直線上に各構成が位置するものとして記載している。
本実施形態に係る光学ユニット3Bにおけるアフォーカル装置は、凹レンズ3151及び凸レンズ6からなるアフォーカルレンズ315Bにより構成される。凹レンズ3151は、入射された蛍光YL及び青色光BLを拡散させ、凸レンズ6に向けて出射させる。凸レンズ6は、アナモフィックレンズ面61を有する。このアナモフィックレンズ面61は、入射された光を照明光軸Axに直交する方向に光源像を引き延ばす機能を有する。これにより、凹レンズ3151から拡散されて入射された蛍光YL及び青色光BLは、凸レンズ6により光源像が上記方向に引き延ばされた状態で、均一化装置31Cに向けて出射される。
なお、上記アナモフィックレンズ面61は、本実施形態では、例えばトーリックレンズ面により構成されるが、シリンドリカルレンズ面やプリズム面であってもよい。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a lens configuration and light rays between the illumination device and the light modulation device in the projector according to the third embodiment. Note that, in FIG. 5, similarly to FIGS. 3 and 4, the
The afocal device in the
In the present embodiment, the
[第3実施形態の効果]
本実施形態に係るプロジェクターでは、上記プロジェクター1と同様の効果を奏する他、以下の効果を奏する。
本実施形態では、凸レンズ6がアナモフィックレンズ面61を備えるので、アフォーカルレンズ315Bから出射された光の光線の広がりを、照明光軸Axの直交面における2方向において独立に最適化できる。従って、光変調装置34までの光路を上記第1実施形態に比べて短くできるので、照明装置31を小型化できる。
また、後述するアナモフィックレンズ面を有する光学素子を配置する場合に比べて、照明装置31の光路長を短縮できるので、照明装置31の小型化を促進できる。従って、プロジェクターを小型化できる。
[Effects of Third Embodiment]
The projector according to the present embodiment has the following effects in addition to the same effects as the projector 1.
In the present embodiment, since the convex lens 6 has the
Further, the optical path length of the illuminating
[第3実施形態の変形]
上記第3実施形態では、凸レンズ6がアナモフィックレンズ面61を備えることとした。しかしながら、これに限らず、第1レンズアレイ316の光入射側に、すなわち、第1レンズアレイ316と上記凸レンズ3152との間に、アナモフィックレンズ面を有する光学素子を備えることとしてもよい。この場合であっても、上記第3実施形態と同様の効果を奏することができる。また、この場合には、上記アフォーカルレンズ315Bを構成する凸レンズのレンズ面を加工する必要がないので、通常のアフォーカルレンズ315を採用できる。
[Modification of Third Embodiment]
In the third embodiment, the convex lens 6 has the
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター1と同様の構成を備えるが、光学ユニットの構成、具体的には、アフォーカル装置を構成するアフォーカルレンズに加えて、プリズムを有する点において、上記プロジェクター1と相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The projector according to the present embodiment has the same configuration as the projector 1 described above, but the projector has the same configuration as the optical unit, specifically, in that the prism has a prism in addition to the afocal lens constituting the afocal device. Different from 1. In the following description, the same or substantially the same parts as those already described are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図6は、第4実施形態に係るプロジェクターにおける照明装置から光変調装置34間のレンズ構成及び光線を示す模式図である。なお、図6においては、上記図3〜図5と同様に、光変調装置34に入射される光線(光路)の説明が容易になるように、光変調装置34Rを示した他、照明光軸Axに沿う直線上に各構成が位置するものとして記載している。
本実施形態に係る光学ユニット3Cにおけるアフォーカル装置は、上記アフォーカルレンズ315と、プリズム7を備える。プリズム7は、アフォーカルレンズ315を構成する凸レンズ3152の光出射側に配置されている。このプリズム7は、入射された光を2方向において最適化するシリンドリカルレンズ面71を備える。これにより、偏光変換素子4から出射された蛍光YL及び青色光BLは、アフォーカルレンズ315を介してプリズム7に入射され、当該プリズム7のシリンドリカルレンズ面71により最適化されて、均一化装置31Cに向けて出射される。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a lens configuration and light rays between the illumination device and the
The afocal device in the optical unit 3C according to this embodiment includes the
[第4実施形態の効果]
以上説明した本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター1と同様の効果を奏する他、以下の効果を有する。
本実施形態では、シリンドリカルレンズ面71を有するプリズム7を備えるので、アフォーカルレンズ315から出射された光の光線の広がりを当該プリズム7により、2方向において独立に最適化できる。これにより、光変調装置34への光の到達効率を高めることができ、光源装置31Aから出射された光の利用効率を高めることができる。従って、第1実施形態に比べて照明装置31を小型化でき、ひいては、プロジェクターを小型化できる。
[Effects of Fourth Embodiment]
The projector according to the present embodiment described above has the following effects in addition to the same effects as the projector 1.
In the present embodiment, since the prism 7 having the
[第4実施形態の変形]
上記第4実施形態では、プリズム7は、シリンドリカルレンズ面71を有することとした。しかしながら、これに限らず、シリンドリカルレンズ面71を有していないプリズムを設けてもよい。この場合であっても、上記第4実施形態のプロジェクターと同様の効果を奏することができる。
[Modification of Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, the prism 7 has the
[実施形態の変形]
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、光学ユニット3は、複数の光変調装置34R,34G,34Bを備えることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、1つの光変調装置を備えてもよい。この場合、アフォーカル装置31Bを備えなくてもよいので、照明装置31を小型化できる。
[Modification of Embodiment]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
In each of the above-described embodiments, the
上記各実施形態では、均一化装置31Cが第1レンズアレイ316及び第2レンズアレイ317を備えることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、第1レンズアレイ316及び第2レンズアレイ317に代えて、ロッドインテグレーターを採用してもよい。
上記各実施形態では、均一化装置31Cは、重畳レンズ318を備えることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、重畳レンズ318を備えなくてもよい。この場合、重畳レンズ318を備えないので、均一化装置31C、ひいては、照明装置31を小型化できる。
In each of the above-described embodiments, the homogenizing
In each of the above-described embodiments, the homogenizing
上記各実施形態では、光源装置31Aにおける波長変換素子313の発光領域のアスペクト比は、第2レンズアレイ317の第2レンズ3171を偏光分離層413及び反射部材43が並ぶ方向に2分割した形状のアスペクト比と略一致することとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、光源装置31Aにおける波長変換素子313の発光領域から出射された光のアスペクト比と第1レンズアレイ316を上記方向に2分割した形状のアスペクト比とが略一致しなくてもよい。
In each of the above embodiments, the aspect ratio of the light emitting region of the
上記各実施形態では、偏光変換素子4は、プリズム型の偏光ビームスプリッター41を備えることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、偏光変換素子4は、プリズム型の偏光ビームスプリッター41に代えて、プレート型の偏光ビームスプリッターを備えるようにしてもよい。この場合であっても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
In each of the above-described embodiments, the
上記各実施形態では、偏光変換素子4を構成する位相差板42は、偏光分離層413を透過したp偏光成分の蛍光YL及び青色光BLの偏光成分を変換する位置、すなわち、プリズム411に取り付けられていることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、位相差板42は、偏光分離層413により反射されたs偏光成分の蛍光YL及び青色光BLの偏光成分を変換する位置、すなわち、プリズム412に取り付けられるようにしてもよい。この場合であっても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
In each of the above-described embodiments, the
上記各実施形態では、照明装置31は、固体光源としてアレイ光源311Aを備え、蛍光体層3132は、YAG蛍光体を備えることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、蛍光体層3132は、YAG蛍光体に代えてRG蛍光体を備えてもよい。また、固体光源としてアレイ光源311Aに代えてUV光を照射するUV光源を備えてもよい。この場合、蛍光体としてRGB蛍光体を備えるようにすればよい。また、例えば、アレイ光源311Aに代えて、白色光を出射させるLED(Light Emitting Diode)を設けることとしてもよい。この場合、波長変換素子313を設けなくてもよく、第2レンズアレイ317の第2レンズ3171を偏光分離層413及び反射部材43が並ぶ方向に2分割した形状のアスペクト比とLEDの発光領域のアスペクト比とが略一致する構成とすることができる。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、光学ユニット3における各光学部品の配置は、図1に示す構成とした。しかしながら、本発明は、これに限らない。このような光学ユニット3の配置は、適宜変更可能であり、例えば、平面視略L字形状を有する構成や、平面視略U字形状を有する構成を採用してもよい。
In each of the above-described embodiments, the arrangement of each optical component in the
上記各実施形態では、プロジェクター1は、3つの光変調装置34(34R,34G,34B)を備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、2つ以下、あるいは、4つ以上の光変調装置を用いたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
また、光変調装置として、デジタルマイクロミラーデバイス等、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
In each of the above embodiments, the projector 1 includes the three light modulation devices 34 (34R, 34G, 34B), but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be applied to a projector using two or less or four or more light modulators.
Further, as the light modulator, a light modulator other than liquid crystal such as a digital micromirror device may be used.
1…プロジェクター、31…照明装置、31A…光源装置、311…光源部、3111…半導体レーザー、3112…コリメーターレンズ、311A…アレイ光源、311B…コリメーターレンズ群、312…集光レンズ、313…波長変換素子、3131…基材、3132…蛍光体層、3133…モーター、314…コリメーター光学系、3142…コリメーターレンズ、315…アフォーカルレンズ、3151…凹レンズ、3152…凸レンズ、315A…アフォーカルレンズ、315B…アフォーカルレンズ、316…第1レンズアレイ、3161…第1レンズ、317…第2レンズアレイ、3171…第2レンズ、318…重畳レンズ、31A…光源装置、31B…アフォーカル装置、31C…均一化装置、4…偏光変換素子、41…偏光ビームスプリッター、411…プリズム、412…プリズム、413…偏光分離層、42…位相差板(位相差層)、43…反射部材(反射層)、61…アナモフィックレンズ面、7…プリズム、71…シリンドリカルレンズ面、Ax…照明光軸、BL…青色光、WL…照明光、YL…蛍光。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Projector, 31... Illumination device, 31A... Light source device, 311... Light source part, 3111... Semiconductor laser, 3112... Collimator lens, 311A... Array light source, 311B...
Claims (4)
前記光源装置から出射された光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子から入射される光の中心軸に直交する面内の照度を均一化する均一化装置と、
前記偏光変換素子と前記均一化装置との間に設けられ、シリンドリカルレンズ面を有するプリズムと、を備え、
前記偏光変換素子は、
前記光源装置から出射された光のうち、一方の偏光光を透過させ、他方の偏光光を反射させる偏光分離層と、
前記偏光分離層にて反射された前記他方の偏光光を、前記偏光分離層を透過した前記一方の偏光光の進行方向と同方向に反射させる反射層と、
前記偏光分離層を透過した前記一方の偏光光、及び、前記反射層にて反射された前記他方の偏光光のいずれかの偏光光の光路上に配置され、前記偏光光の偏光方向を変換する位相差層と、を有し、
前記偏光変換素子は、前記偏光分離層、前記反射層及び前記位相差層を1組有し、
前記均一化装置は、
入射される光束の中心軸に対する直交面内に複数の第1レンズが配列され、前記複数の第1レンズにより入射される光束を複数の部分光束に分割する第1レンズアレイと、
前記複数の第1レンズに応じた複数の第2レンズが前記直交面内に配列される第2レンズアレイと、
前記第2レンズアレイの光出射側に配置され、前記第1レンズアレイにより分割されて前記複数の第2レンズを介して入射される前記複数の部分光束を被照明領域に重畳させる重畳レンズと、を有することを特徴とする照明装置。 A light source device for emitting light,
A polarization conversion element that aligns the polarization directions of the light emitted from the light source device,
A homogenizing device for homogenizing the illuminance in the plane orthogonal to the central axis of the light incident from the polarization conversion element,
A prism having a cylindrical lens surface, which is provided between the polarization conversion element and the homogenizing device,
The polarization conversion element,
Of the light emitted from the light source device, a polarization separation layer that transmits one polarized light and reflects the other polarized light,
The other polarized light reflected by the polarization separation layer, a reflection layer that reflects in the same direction as the traveling direction of the one polarized light transmitted through the polarization separation layer,
It is arranged on the optical path of one of the one polarized light transmitted through the polarization separation layer and the other polarized light reflected by the reflection layer, and converts the polarization direction of the polarized light. And a retardation layer,
The polarization conversion element has one set of the polarization separation layer, the reflection layer and the retardation layer,
The homogenizing device,
A first lens array in which a plurality of first lenses are arranged in a plane orthogonal to a central axis of an incident light flux, and the light flux incident by the plurality of first lenses is divided into a plurality of partial light fluxes;
A second lens array in which a plurality of second lenses corresponding to the plurality of first lenses are arranged in the orthogonal plane;
A superimposing lens that is disposed on the light emission side of the second lens array, and that superimposes the plurality of partial light beams that are divided by the first lens array and are incident through the plurality of second lenses on an illuminated region; An illuminating device comprising:
前記光源装置から出射された光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、
前記偏光変換素子から入射される光の中心軸に直交する面内の照度を均一化する均一化装置と、を備え、
前記偏光変換素子は、
前記光源装置から出射された光のうち、一方の偏光光を透過させ、他方の偏光光を反射させる偏光分離層と、
前記偏光分離層にて反射された前記他方の偏光光を、前記偏光分離層を透過した前記一方の偏光光の進行方向と同方向に反射させる反射層と、
前記偏光分離層を透過した前記一方の偏光光、及び、前記反射層にて反射された前記他方の偏光光のいずれかの偏光光の光路上に配置され、前記偏光光の偏光方向を変換する位相差層と、
前記偏光分離層を両面側から固定するプリズムと、を有し、
前記偏光変換素子は、前記偏光分離層、前記反射層及び前記位相差層を1組有し、
前記反射層側に配置される前記プリズムと前記反射層との間には、空気層が設けられていることを特徴とする照明装置。 A light source device for emitting light,
A polarization conversion element that aligns the polarization directions of the light emitted from the light source device,
A homogenizing device for homogenizing the illuminance in the plane orthogonal to the central axis of the light incident from the polarization conversion element,
The polarization conversion element,
Of the light emitted from the light source device, a polarization separation layer that transmits one polarized light and reflects the other polarized light,
The other polarized light reflected by the polarization separation layer, a reflection layer that reflects in the same direction as the traveling direction of the one polarized light transmitted through the polarization separation layer,
It is arranged on the optical path of one of the one polarized light transmitted through the polarization separation layer and the other polarized light reflected by the reflection layer, and converts the polarization direction of the polarized light. A retardation layer,
A prism for fixing the polarization separation layer from both sides,
The polarization conversion element has one set of the polarization separation layer, the reflection layer and the retardation layer,
An illumination device, wherein an air layer is provided between the prism arranged on the reflection layer side and the reflection layer.
前記光源装置は、
光源部と、
前記光源部から入射する光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズからの光の一部を波長変換する波長変換素子と、
前記波長変換素子の発光領域からの光を平行化するコリメーターレンズと、を有し、
前記波長変換素子の発光領域のアスペクト比は、前記第2レンズアレイの前記複数の第2レンズのそれぞれを前記偏光分離層及び前記反射層が並ぶ方向に2分割した形状のアスペクト比と略一致することを特徴とする照明装置。 The illumination device according to claim 1 ,
The light source device,
A light source section,
A condenser lens for condensing light incident from the light source unit,
A wavelength conversion element for converting a part of the light from the condenser lens into a wavelength,
A collimator lens for collimating light from the light emitting region of the wavelength conversion element,
The aspect ratio of the light emitting region of the wavelength conversion element is substantially equal to the aspect ratio of a shape obtained by dividing each of the plurality of second lenses of the second lens array in the direction in which the polarization separation layer and the reflection layer are arranged. A lighting device characterized by the above.
前記照明装置から出射された光を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装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。 A lighting device according to any one of claims 1 to 3 ,
A light modulator for modulating the light emitted from the lighting device;
A projection optical device that projects the light modulated by the light modulation device.
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