JP2019061082A - Light source device and projector - Google Patents
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Abstract
【課題】励起光の増大に伴う種々の不具合を解消する光源装置を提供する。【解決手段】光源装置2は、第1波長域の第1の光LB1を射出する第1の発光装置711Bと、第2波長域の第1偏光方向の第2の光LR2を射出する第2の発光装置711Rと、を有する光源部70と、第1の光を、第1偏光方向の第3の光LB3と第2偏光方向の第4の光LB4とを含む光に変換する第1の位相差素子46と、第4の光により励起される蛍光体層34を含み、第3波長域の第5の光LG5を生成する波長変換素子27と、第2の光が拡散された第6の光LR6と第3の光が拡散された第7の光LB7とを生成する拡散素子301と、第2の光および第3の光から第4の光を分離して波長変換素子に導くと共に、第2の光および第3の光を拡散素子に導き、波長変換素子からの第5の光と拡散素子からの第6の光および第7の光とを合成して照明光を生成する偏光分離素子50と、を備える。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device for solving various problems caused by an increase in excitation light. SOLUTION: A light source device 2 emits a first light emitting device 711B that emits a first light LB1 in a first wavelength region and a second light LR2 that emits a second light LR2 in a first polarization direction in a second wavelength region. The light source unit 70 having the light emitting device 711R of the above, and a first light that converts the first light into light including a third light LB3 in the first polarization direction and a fourth light LB4 in the second polarization direction. A wavelength conversion element 27 including a retardation element 46 and a phosphor layer 34 excited by a fourth light to generate a fifth light LG 5 in the third wavelength region, and a sixth light diffused sixth. The diffuser 301 that generates the light LR6 and the seventh light LB7 in which the third light is diffused, and the fourth light is separated from the second light and the third light and guided to the wavelength conversion element. , The second light and the third light are guided to the diffusing element, and the fifth light from the wavelength conversion element and the sixth light and the seventh light from the diffusing element are combined to generate illumination light. The separation element 50 and the like are provided. [Selection diagram] Fig. 2
Description
本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a light source device and a projector.
プロジェクターに用いられる光源装置として、半導体レーザー等の発光素子から射出された励起光を蛍光体に照射した際に、蛍光体から発せられる蛍光を利用した光源装置が提案されている。 As a light source device used for a projector, a light source device using fluorescence emitted from a phosphor when the excitation light emitted from a light emitting element such as a semiconductor laser is irradiated to the phosphor has been proposed.
例えば下記の特許文献1に、青色光を射出する半導体レーザーと、青色光が入射する第1の位相差板と、第1の位相差板からの光を偏光状態が異なる2つの光束に分離する第1の偏光分離素子と、青色光の一部を黄色光に変換する蛍光体を含む波長変換素子と、青色光の他の一部を拡散させる拡散素子と、を備えた照明装置が開示されている。特許文献1には、この照明装置によれば、第1の位相差板の光学軸の方向を回転させることにより、波長変換素子からの黄色光と拡散素子からの青色光との比率を調整することができ、ホワイトバランスが調整できる、と記載されている。
For example, in
また、下記の特許文献2に、青色光を射出する半導体レーザーと、赤色光を射出する半導体レーザーと、偏光分離素子と、青色光を吸収して緑色光を生成する蛍光体層と、青色光と赤色光とを反射させる反射部と、を備えた照明装置が開示されている。特許文献2には、この照明装置では、青色光と赤色光とが偏光分離素子を経て蛍光体層に入射された際に、青色光を励起光として蛍光体から発せられた緑色光と反射部で反射した青色光および赤色光とが合成され、白色光が生成される、と記載されている。
Further, in
ところが、特許文献1,2の照明装置には、以下の問題点がある。
特許文献1に記載の波長変換素子は、青色光を黄色光に変換する蛍光体、すなわち、青色光を緑色光成分と赤色光成分とを含む光に変換する蛍光体を含んでいる。そのため、緑色光成分を発する蛍光体と赤色光成分を発する蛍光体の双方を励起させなければならず、多量の励起光を蛍光体に照射する必要がある。その結果、光密度が増大して蛍光体の変換効率が低下する、温度消光が生じる、色温度の調整が難しい、蛍光体が損傷しやすくなる、等の問題点が生じる。
However, the illumination devices of
The wavelength conversion element described in
また、特許文献2に記載の照明装置では、特許文献1の照明装置とは異なり、緑色光を発生する蛍光体が用いられている。ところが、青色光と赤色光とを蛍光体に照射する構成であるため、蛍光体の光密度や温度が上昇し、特許文献1と同様の問題点が生じる。
Moreover, in the illumination device described in
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、蛍光体に照射する励起光が増えることに伴う種々の不具合を解消することができる光源装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の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の一つとする。 One aspect of the present invention is made in order to solve the above-mentioned subject, and it is providing the light source device which can eliminate the various fault accompanying the increase in the excitation light irradiated to fluorescent substance. As one of the goals. Another object of the present invention is to provide a projector provided with the above light source device.
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の光源装置は、第1波長域の第1の光を射出する第1の発光装置と、前記第1波長域とは異なる第2波長域の第1偏光方向の第2の光を射出する第2の発光装置と、を有する光源部と、前記第1の光および前記第2の光の光路上に設けられ、前記第1の光を、前記第1偏光方向の第3の光と前記第1偏光方向とは異なる第2偏光方向の第4の光とを含む光に変換する第1の位相差素子と、前記第4の光によって励起される蛍光体を含み、前記第1波長域とも前記第2波長域とも異なる第3波長域の第5の光を生成する波長変換素子と、前記第2の光と前記第3の光とを拡散させ、前記第2の光が拡散された第6の光と前記第3の光が拡散された第7の光とを生成する拡散素子と、前記第1の位相差素子から射出された前記第2の光、前記第3の光および前記第4の光のうち、前記第2の光および前記第3の光から前記第4の光を分離して前記波長変換素子に導き、前記第2の光および前記第3の光を前記拡散素子に導くとともに、前記波長変換素子から射出された前記第5の光と前記拡散素子から射出された前記第6の光および前記第7の光とを合成して照明光を生成する偏光分離素子と、を備えている。 In order to achieve the above object, a light source device according to one aspect of the present invention comprises: a first light emitting device for emitting a first light in a first wavelength range; and a second wavelength different from the first wavelength range A light source unit having a second light emitting device for emitting a second light in a first polarization direction of the region, and provided on an optical path of the first light and the second light, A first retardation element for converting the light into the light including the third light of the first polarization direction and the fourth light of the second polarization direction different from the first polarization direction, and the fourth light A wavelength conversion element that generates a fifth light of a third wavelength range that includes a phosphor excited by the first wavelength range and the second wavelength range, and the second light and the third light And a diffusion element that generates a sixth light into which the second light is diffused and a seventh light into which the third light is diffused, and The fourth light is separated from the second light and the third light among the second light, the third light, and the fourth light emitted from the phase difference element, and the wavelength conversion is performed. The light is guided to the element, the second light and the third light are guided to the diffusion element, and the fifth light emitted from the wavelength conversion element and the sixth light emitted from the diffusion element And a polarization separation element that generates illumination light by combining the seventh light.
本発明の一つの態様の光源装置において、第1の発光装置からの第1波長域の第1の光は、第1の位相差素子によって第1偏光方向の第3の光と第2偏光方向の第4の光とを含む光に変換され、第4の光は偏光分離素子によって波長変換素子に導かれる。波長変換素子においては、蛍光体が第4の光によって励起され、第3波長域の第5の光が生成される。一方、第2の発光装置からの第2の光と第1の位相差素子によって変換された第3の光とが偏光分離素子によって拡散素子に導かれ、これらの光が拡散されて第6の光、第7の光がそれぞれ生成される。波長変換素子から射出された第5の光と、拡散素子から射出された第6の光および第7の光と、は偏光分離素子により合成され、照明光となる。 In the light source device according to one aspect of the present invention, the first light of the first wavelength range from the first light emitting device is subjected to the third light of the first polarization direction and the second polarization direction by the first retardation element. And the fourth light is guided to the wavelength conversion element by the polarization separation element. In the wavelength conversion element, the phosphor is excited by the fourth light to generate fifth light in the third wavelength range. On the other hand, the second light from the second light emitting device and the third light converted by the first retardation element are guided by the polarization separation element to the diffusion element, and these lights are diffused to form the sixth light source. Light and seventh light are generated respectively. The fifth light emitted from the wavelength conversion element and the sixth light and the seventh light emitted from the diffusion element are combined by the polarization separation element to become illumination light.
このように、本発明の一つの態様の光源装置では、照明光の波長域である第1〜第3波長域のうち、第1波長域の第4の光が蛍光体を励起する励起光となって第3波長域の第5の光が生成され、第2波長域の第2の光および第1波長域の第3の光が拡散素子に入射する。上記の波長域を色として言い換えると、本発明の一つの態様の光源装置では、第1の色光の一部を蛍光体に入射させて第3の色光を生成し、第1の色光の他の一部と第2の色光とを拡散素子で拡散させている。これにより、本発明の一つの態様の光源装置においては、特許文献1,2の照明装置に比べて励起光の量を減らすことができ、励起光が増大することに伴う種々の不具合を解消しつつ、強度の高い光を得ることができる。
As described above, in the light source device according to one aspect of the present invention, the excitation light, in which the fourth light in the first wavelength range out of the first to third wavelength ranges that is the wavelength range of the illumination light excites the phosphor As a result, fifth light in the third wavelength range is generated, and second light in the second wavelength range and third light in the first wavelength range enter the diffusion element. In other words, in the light source device according to one aspect of the present invention, a part of the first color light is made to be incident on the phosphor to generate the third color light, and the other light source of the first color light is generated. A part and the second color light are diffused by the diffusion element. As a result, in the light source device according to one aspect of the present invention, the amount of excitation light can be reduced as compared with the illumination devices of
本発明の一つの態様の光源装置において、前記光源部は、複数の前記第1の発光装置と、複数の前記第2の発光装置と、前記複数の第1の発光装置と前記複数の第2の発光装置とを支持する支持部材と、を備え、前記複数の第1の発光装置と前記複数の第2の発光装置とは、前記光源部の中心軸を中心として回転対称に配置されていてもよい。 In the light source device according to one aspect of the present invention, the light source unit includes a plurality of first light emitting devices, a plurality of second light emitting devices, a plurality of first light emitting devices, and a plurality of second light emitting devices. A plurality of light emitting devices, and the plurality of first light emitting devices and the plurality of second light emitting devices are disposed in rotational symmetry with respect to a central axis of the light source unit. It is also good.
この構成によれば、複数の第1の光から生成される複数の第3の光が拡散素子に入射する際の入射角と、複数の第2の光が拡散素子に入射する際の入射角と、を略等しくすることができる。これにより、第1波長域と第2波長域とに関する色ムラを抑えることができる。 According to this configuration, the incident angles when the plurality of third lights generated from the plurality of first lights enter the diffusion element, and the incident angles when the plurality of second lights enter the diffusion element And can be made approximately equal. Thereby, it is possible to suppress color unevenness regarding the first wavelength range and the second wavelength range.
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第1の位相差素子は、波長域が互いに異なる前記第1の光と前記第2の光とが入射した際に、前記第1の光に対して選択的に位相差を付与する狭帯域位相差板で構成されていてもよい。 In the light source device according to one aspect of the present invention, when the first light and the second light having different wavelength ranges are incident, the first retardation element is for the first light. Therefore, it may be configured by a narrow band retardation plate which selectively gives a phase difference.
この構成によれば、第1の光の光路上と第2の光の光路上とにわたって第1の位相差素子を配置することができる。そのため、第1の位相差素子の形状を各光の光路に合わせて加工したり、第1の光の光路上のみに第1の位相差素子を配置したりする必要がなく、第1の位相差素子の構成を簡素化できる。 According to this configuration, it is possible to arrange the first retardation element over the optical path of the first light and the optical path of the second light. Therefore, it is not necessary to process the shape of the first retardation element in accordance with the optical path of each light, or to arrange the first retardation element only on the optical path of the first light, and thus the first position can be obtained. The configuration of the phase difference element can be simplified.
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第1の位相差素子は、前記第1の光の光路上に配置され、前記第2の光の光路上には配置されていない形状の位相差板で構成されていてもよい。 In the light source device according to one aspect of the present invention, the first retardation element is disposed on the optical path of the first light, and is not disposed on the optical path of the second light. It may be composed of a plate.
この構成によれば、第2の光が第1の位相差素子を透過しないため、第1の位相差素子として、波長依存性を持たない位相差板を用いることができる。位相差板の材料として例えば水晶を用いることにより、第1の位相差素子の耐熱性を確保することができる。 According to this configuration, since the second light does not pass through the first retardation element, a retardation plate having no wavelength dependency can be used as the first retardation element. The heat resistance of the first retardation element can be secured by using, for example, quartz as a material of the retardation plate.
本発明の一つの態様の光源装置において、前記光源部は、複数の前記第1の発光装置を含む第1光源部と、複数の前記第2の発光装置を含む第2光源部と、前記第1光源部からの複数の前記第1の光と前記第2光源部からの複数の前記第2の光とを合成するダイクロイックミラーと、を備えていてもよい。 In the light source device according to one aspect of the present invention, the light source unit includes a first light source unit including a plurality of the first light emitting devices, a second light source unit including a plurality of the second light emitting devices, A dichroic mirror may be provided to combine the plurality of first lights from one light source unit and the plurality of second lights from the second light source unit.
この構成によれば、複数の第1の発光装置を含む第1光源部と複数の第2の発光装置を含む第2光源部とを離れた位置に配置することができ、複数の発光装置の配置の自由度を高められる。さらに、この構成によれば、第1光源部とダイクロイックミラーとの間の第1の光の光路上に第1の位相差素子を配置できるため、第1の位相差素子として、波長依存性を持たない位相差板を用いることができる。位相差板の材料として例えば水晶を用いることにより、第1の位相差素子の耐熱性を確保することができる。 According to this configuration, it is possible to arrange the first light source unit including the plurality of first light emitting devices and the second light source unit including the plurality of second light emitting devices at separated positions. You can increase the freedom of placement. Furthermore, according to this configuration, since the first retardation element can be disposed on the optical path of the first light between the first light source unit and the dichroic mirror, wavelength dependency as the first retardation element can be obtained. It is possible to use a retardation plate which is not provided. The heat resistance of the first retardation element can be secured by using, for example, quartz as a material of the retardation plate.
本発明の一つの態様の光源装置は、前記第1の位相差素子の光学軸の方向を回転させる駆動部をさらに備えていてもよく、前記駆動部は、前記光学軸の方向を回転させることにより、前記第1の位相差素子を射出した後の前記第3の光の光量と前記第4の光の光量との比率を調整してもよい。 The light source device according to one aspect of the present invention may further include a drive unit that rotates the direction of the optical axis of the first retardation element, and the drive unit rotates the direction of the optical axis. The ratio of the light amount of the third light after emitting the first retardation element to the light amount of the fourth light may be adjusted.
この構成によれば、拡散素子に入射する第3の光の光量と波長変換素子に入射する第4の光の光量との比率を調節することによって、拡散素子から射出される第7の光の光量と波長変換素子から射出される第5の光の光量との比率を調節することができる。これにより、第1波長域の色と第3波長域の色とに起因する色ムラを抑えることができる。 According to this configuration, the seventh light emitted from the diffusion element is adjusted by adjusting the ratio between the light amount of the third light incident on the diffusion element and the light amount of the fourth light incident on the wavelength conversion element. The ratio between the light amount and the light amount of the fifth light emitted from the wavelength conversion element can be adjusted. Thereby, it is possible to suppress color unevenness caused by the color in the first wavelength range and the color in the third wavelength range.
本発明の一つの態様の光源装置は、前記照明光を構成する前記第5の光の光量、前記第6の光の光量および前記第7の光の光量を検出する光量検出部と、前記駆動部と前記第2の発光装置とを少なくとも制御する制御部と、をさらに備えていてもよく、前記制御部は、前記光量検出部の検出結果に基づいて、前記第1の位相差素子の回転角と前記第2の発光装置が射出する前記第2の光の光量との少なくとも一方を調整してもよい。 A light source device according to one aspect of the present invention includes a light amount detection unit that detects a light amount of the fifth light, a light amount of the sixth light, and a light amount of the seventh light that constitute the illumination light; A control unit configured to at least control the control unit and the second light emitting device, and the control unit controls the rotation of the first retardation element based on the detection result of the light amount detection unit. At least one of the angle and the light amount of the second light emitted from the second light emitting device may be adjusted.
この構成によれば、制御部は、光量検出部の検出結果に基づいて、第1の位相差素子の回転角を調整することにより、拡散素子から射出される第7の光の光量と波長変換素子から射出される第5の光の光量との比率を調節することができ、さらに第2の発光装置からの第2の光の光量を調整することにより、拡散素子から射出される第6の光の光量を調節することができる。これにより、第1波長域の色、第2波長域の色および第3波長域の色に起因する色ムラを抑えることができる。 According to this configuration, the control unit adjusts the rotation angle of the first phase difference element based on the detection result of the light amount detection unit, thereby converting the light amount of the seventh light emitted from the diffusion element and the wavelength conversion. It is possible to adjust the ratio to the light amount of the fifth light emitted from the element, and further adjust the light amount of the second light from the second light-emitting device to obtain the sixth light emitted from the diffusion element. The amount of light can be adjusted. Thereby, it is possible to suppress color unevenness caused by the color of the first wavelength range, the color of the second wavelength range, and the color of the third wavelength range.
本発明の一つの態様の光源装置は、前記拡散素子の第1面から入射した前記第2の光と前記第3の光とを反射させて前記第6の光と前記第7の光とを前記第1面から射出させる反射部と、前記偏光分離素子と前記拡散素子との間の前記第2の光および前記第3の光の光路上に設けられ、前記第1波長域と前記第2波長域との双方の光に対して位相差を付与可能な第2の位相差素子と、をさらに備えていてもよい。 The light source device according to one aspect of the present invention reflects the second light and the third light incident from the first surface of the diffusion element to generate the sixth light and the seventh light. The light emitting device is provided on the optical path of the second light and the third light between the polarization separation element and the diffusion element, and the reflection part to be emitted from the first surface, and the first wavelength band and the second light And a second phase difference element capable of giving a phase difference to both light of the wavelength range.
この構成によれば、反射型の拡散素子を用いることができるため、光源装置の光学系の構成を簡素にすることができる。 According to this configuration, a reflective diffusion element can be used, so the configuration of the optical system of the light source device can be simplified.
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第1の発光装置は、青色光を発光する固体光源で構成され、前記第2の発光装置は、赤色光を発光する固体光源で構成され、前記蛍光体は、緑色光を発光する蛍光体で構成されていてもよい。 In the light source device according to one aspect of the present invention, the first light emitting device is composed of a solid light source emitting blue light, and the second light emitting device is composed of a solid light source emitting red light, The phosphor may be composed of a phosphor that emits green light.
一般に、緑色光を発光する蛍光体は、赤色光を発光する蛍光体に比べて変換効率が高い。また、赤色光を発光する固体光源は、緑色光を発光する固体光源に比べて発光効率が高い。そのため、上記の構成によれば、白色光を射出可能な高効率の光源装置を実現することができる。 In general, a phosphor emitting green light has higher conversion efficiency than a phosphor emitting red light. In addition, a solid-state light source that emits red light has higher luminous efficiency than a solid-state light source that emits green light. Therefore, according to the above configuration, it is possible to realize a highly efficient light source device capable of emitting white light.
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えたことを特徴とする。 A projector according to one aspect of the present invention includes a light source device according to one aspect of the present invention, a light modulation device that forms image light by modulating light from the light source device according to image information, and the image light And a projection optical system for projecting light.
この構成によれば、表示品質に優れたプロジェクターを実現することができる。 According to this configuration, a projector excellent in display quality can be realized.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図8を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた光源装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素により寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
First Embodiment
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 to 8.
The projector of the present embodiment is an example of a liquid crystal projector provided with a light source device using a semiconductor laser.
In addition, in order to make each component intelligible in the following each drawing, the reduced scale of a dimension may be changed and shown with components.
本実施形態のプロジェクター1は、スクリーンSCR上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター1は、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBの各色光に対応した3つの光変調装置を用いている。プロジェクター1は、光源装置の発光素子として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを用いている。
The
図1は、本実施形態のプロジェクター1の概略構成図である。
図1に示すように、プロジェクター1は、光源装置2、色分離導光光学系3、赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、青色光用光変調装置4B、光合成光学系5、および投射光学系6を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
As shown in FIG. 1, the
本実施形態において、光源装置2は、赤色光LR、緑色光LG、および青色光LBを含む白色の照明光WLを射出する。光源装置2の詳細な構成については、後述する。
In the present embodiment, the
色分離導光光学系3は、ダイクロイックミラー7a、ダイクロイックミラー7b、反射ミラー8a、反射ミラー8b、反射ミラー8c、リレーレンズ9a、およびリレーレンズ9bを備えている。色分離導光光学系3は、光源装置2からの照明光WLを赤色光LR、緑色光LG、および青色光LBに分離するとともに、赤色光LR、緑色光LG、および青色光LBをそれぞれ対応する赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、および青色光用光変調装置4Bに導く。
The color separation light guide
色分離導光光学系3と赤色光用光変調装置4Rとの間には、フィールドレンズ10Rが配置されている。色分離導光光学系3と緑色光用光変調装置4Gとの間には、フィールドレンズ10Gが配置されている。色分離導光光学系3と青色光用光変調装置4Bとの間には、フィールドレンズ10Bが配置されている。
A
ダイクロイックミラー7aは、赤色光LRを透過させ、緑色光LGおよび青色光LBを反射させる。ダイクロイックミラー7bは、緑色光LGを反射させ、青色光LBを透過させる。反射ミラー8aは、赤色光LRを反射させる。反射ミラー8bおよび反射ミラー8cは、青色光LBを反射させる。
The
赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、および青色光用光変調装置4Bの各々は、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する液晶パネルから構成されている。
Each of the red light
図示を省略したが、フィールドレンズ10R、フィールドレンズ10G、フィールドレンズ10Bと赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、青色光用光変調装置4Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、青色光用光変調装置4Bと光合成光学系5との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。
Although illustration is omitted, on the incident side between the
光合成光学系5は、クロスダイクロイックプリズムから構成されている。光合成光学系5は、赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、青色光用光変調装置4Bの各々から射出された画像光を合成してカラー画像を形成する。クロスダイクロイックプリズムは、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面に、誘電体多層膜が設けられている。
The light combining optical system 5 is configured of a cross dichroic prism. The light combining optical system 5 combines the image light emitted from each of the red light
光合成光学系5から射出されたカラー画像は、投射光学系6によってスクリーンSCR上に拡大投射される。 The color image emitted from the light combining optical system 5 is enlarged and projected onto the screen SCR by the projection optical system 6.
図2は、光源装置2の概略構成図である。
以下の説明では、座標軸として、光源装置2から照明光WLが射出される方向をY方向とし、光源部から青色光LBおよび赤色光LRが射出される方向をX方向とし、X方向およびY方向と垂直で、紙面の手前から奥へ向かう方向をZ方向とする直交座標系を用いる。
FIG. 2 is a schematic block diagram of the
In the following description, as the coordinate axis, the direction in which the illumination light WL is emitted from the
図2に示すように、光源装置2は、光源部70と、第1の位相差板46(第1の位相差素子)と、モーター47(駆動部)と、ホモジナイザー光学系24と、偏光分離素子50と、第1のピックアップ光学系26と、波長変換素子27と、第2の位相差板28(第2の位相差素子)と、第2のピックアップ光学系29と、拡散装置30と、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33と、光量モニター用ミラー42と、光量検出部43と、制御部44と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
上記の構成要件のうち、光源部70と、第1の位相差板46と、ホモジナイザー光学系24と、偏光分離素子50と、第2の位相差板28と、第2のピックアップ光学系29と、拡散装置30とは、光軸ax1上に順次並んで配置されている。一方、波長変換素子27と、第1のピックアップ光学系26と、偏光分離素子50と、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とは、光軸ax2上に順次並んで配置されている。光軸ax1と光軸ax2とは、同一面内にあり、互いに直交する位置関係にある。
Among the components described above, the
図3は、光源部70の斜視図である。図3において、図面を見やすくするため、一部の半導体レーザーの台座の図示を省略する。
図4は、光源部70をX軸方向から見た正面図である。
図3および図4に示すように、光源部70は、複数の青色半導体レーザー711B(第1の発光装置)と、複数の赤色半導体レーザー711R(第2の発光装置)と、複数の青色半導体レーザー711Bと複数の赤色半導体レーザー711Rとを支持する支持部材712と、を備えている。本実施形態では、光源部70は、3個の青色半導体レーザー711Bと、4個の赤色半導体レーザー711Rと、を備えている。ただし、青色半導体レーザー711Bおよび赤色半導体レーザー711Rの個数は、適宜変更が可能である。
FIG. 3 is a perspective view of the
FIG. 4 is a front view of the
As shown in FIGS. 3 and 4, the
3個の青色半導体レーザー711Bの各々は、例えばピーク波長が460〜480nmの青色光LB1(第1波長域の第1の光)を射出する。すなわち、青色半導体レーザー711Bは、青色光LB1を射出する固体光源で構成されている。4個の赤色半導体レーザー711Rの各々は、例えばピーク波長が610〜680nmのP偏光の赤色光LR2(第2波長域の第1偏光方向の第2の光)を射出する。すなわち、赤色半導体レーザー711Rは、赤色光LR2を射出する固体光源で構成されている。なお、本明細書において、P偏光、S偏光等の偏光方向に関する記載は、特に断らない限り、偏光分離素子50に対する偏光方向とする。
Each of the three
以下の説明では、3個の青色半導体レーザー711Bから射出された3本の青色光LB1を合わせて、青色光LB1と称する。同様に、4個の赤色半導体レーザー711Rから射出された4本の赤色光LR2を合わせて、赤色光LR2と称する。すなわち、光源部70は、青色光LB1と赤色光LR2とを射出する。
In the following description, the three blue lights LB1 emitted from the three
青色半導体レーザー711Bおよび赤色半導体レーザー711Rは、CANパッケージタイプの半導体レーザーで構成されている。パッケージ716は、双方の半導体レーザー711B,711Rで共通であり、台座713と缶体714とから構成されている。青色半導体レーザー711Bは、パッケージ716に収容された1個の青色半導体レーザーチップ715Bを備えている。赤色半導体レーザー711Rは、パッケージ716に収容された1個の赤色半導体レーザーチップ715Rを備えている。青色半導体レーザー711B、赤色半導体レーザー711Rの双方ともに、パッケージ716の光射出側にコリメートレンズ788(図3参照)が装着されている。
The
支持部材712は、円板状の部材で構成され、複数の青色半導体レーザー711Bおよび複数の赤色半導体レーザー711Rを支持する。支持部材712の材料は特に限定されないが、例えば熱伝導率が高い金属が望ましい。
The
図4に示すように、X方向(光の射出方向)から見たとき、3個の青色半導体レーザー711Bと3個の赤色半導体レーザー711Rとは、中央の1個の赤色半導体レーザー711Rを取り囲むように配置されている。さらに、外周側の3個の青色半導体レーザー711Bと3個の赤色半導体レーザー711Rとは、支持部材712の周方向に沿って交互に設けられている。1個の青色半導体レーザー711Bは、両隣の赤色半導体レーザー711Rと接している。1個の赤色半導体レーザー711Rは、両隣の青色半導体レーザー711Bと接している。外周の各青色半導体レーザー711Bと各赤色半導体レーザー711Rとは、中央の赤色半導体レーザー711Rと接している。すなわち、合計7個の半導体レーザー711B,711Rは、最密充填に配置されている。
As shown in FIG. 4, when viewed from the X direction (the light emission direction), the three
このように、3個の青色半導体レーザー711Bは、光源部70の中心軸CBの周りに実質的に回転対称に配置されている。また、4個の赤色半導体レーザー711Rは、光源部70の中心軸CBの周りに実質的に回転対称に配置されている。よって、青色光LB1の中心軸と赤色光LR2の中心軸とは、光源部70の中心軸CBと一致する。これにより、スクリーンSCR上に表示された画像の色ムラが低減される。この効果については、後で詳述する。なお、本明細書において、「実質的に回転対称」という記載は、完全に回転対称な配置だけでなく、色ムラを許容できる程度に低減できる配置も含まれる。
Thus, the three
図4に示すように、赤色半導体レーザー711Rは、赤色半導体レーザーチップ715Rの発光領域715Raの長手方向W1がZ軸と平行になる向きに配置されている。赤色半導体レーザーチップ715Rは、発光領域715Raの短手方向W2が偏光方向となる直線偏光を射出する。すなわち、赤色半導体レーザー711Rは、Y方向を偏光方向とする直線偏光、すなわちP偏光を射出する。これにより、赤色光LR2は、後段の偏光分離素子50を透過することができる。
As shown in FIG. 4, the
また、青色半導体レーザー711Bは、赤色半導体レーザー711Rと同様、青色半導体レーザーチップ715Bの発光領域715Baの長手方向W1がZ軸と平行になる向きに配置されている。ところが、青色半導体レーザーチップ715Bは、赤色半導体レーザーチップ715Rとの発振モードの違いにより、発光領域715Baの長手方向W1が偏光方向となる直線偏光を射出する。すなわち、青色半導体レーザー711Bは、Z方向を偏光方向とする直線偏光、すなわちS偏光を射出する。
In addition, the
赤色半導体レーザー711Rは、赤色光LR2が偏光分離素子50を透過できるように必ずP偏光を射出する必要がある。これに対して、青色半導体レーザー711Bは、青色光LB1が後段の第1の位相差板46によってP偏光とS偏光とを含む光に変換されるため、青色半導体レーザー711Bは、P偏光を射出してもよいし、S偏光を射出してもよいし、P偏光とS偏光とが混在する光を射出してもよい。したがって、図4の例では、青色半導体レーザーチップ715Bの発光領域715Baの長手方向W1がZ軸を向いているが、赤色半導体レーザーチップ715Rと異なり、青色半導体レーザーチップ715Bの発光領域715Baの長手方向W1はどの方向を向いていてもよい。
The
図2に示すように、第1の位相差板46は、光源部70とホモジナイザー光学系24との間の青色光LB1および赤色光LR2の光路上に設けられている。図4に示すように、X方向から見た第1の位相差板46(網掛けの部分)の平面形状は、円環状であって、光源部70の外周側の3個の青色半導体レーザー711Bの光路と3個の赤色半導体レーザー711Rの光路とに重なり、中央の赤色半導体レーザー711Rの光路とは重ならない。したがって、外周側の青色半導体レーザー711Bから射出された青色光LB1と赤色半導体レーザー711Rから射出された赤色光LR2とが第1の位相差板46に入射する。なお、第1の位相差板46の平面形状は、円形であってもよく、中央の赤色半導体レーザー711Rの光路にも重なっていてもよい。
As shown in FIG. 2, the
第1の位相差板46は、波長域が互いに異なる青色光LB1と赤色光LR2とが入射した際に、青色光LB1に対して選択的に位相差を付与する狭帯域位相差板で構成されている。具体的には、第1の位相差板46は、赤色光LR2に対しては波長板として機能せず、青色光LB1に対してのみ1/2波長板として機能するカラーセレクト(登録商標)と呼ばれる狭帯域位相差板で構成されている。この種の狭帯域位相差板は、樹脂製の延伸フィルムから構成されている。
The
また、第1の位相差板46は、青色光LB1と赤色光LR2とが入射する面内で回転可能に設けられている。第1の位相差板46は、第1の位相差板46の光学軸が青色光LB1の偏光軸と交差するように配置されている。なお、第1の位相差板46の光学軸は、第1の位相差板46の進相軸もしくは遅相軸のいずれであってもよい。
The
したがって、S偏光の青色光LB1とP偏光の赤色光LR2とが第1の位相差板46に入射した際に、赤色光LR2については、偏光方向が変わることなく、P偏光の赤色光LR2が第1の位相差板46から射出される。一方、青色光LB1については、青色光LB1がP偏光の青色光LB3(第1偏光方向の第3の光)とS偏光の青色光LB4(第2偏光方向の第4の光)とを含む光に変換され、第1の位相差板46から射出される。
Therefore, when the blue light LB1 of S polarization and the red light LR2 of P polarization are incident on the
すなわち、青色光LB1の偏光軸が第1の位相差板46の光学軸と交差しているため、青色光LB1が第1の位相差板46を透過することによってS偏光とP偏光とを含む光が生成される。その結果、第1の位相差板46を透過した青色光LB1は、P偏光の青色光LB3とS偏光の青色光LB4とが所定の割合で混在した光となる。なお、光源部70の中央の赤色半導体レーザー711Rからの赤色光LR2は、第1の位相差板46に入射しないため、P偏光のままである。
That is, since the polarization axis of the blue light LB1 crosses the optical axis of the
第1の位相差板46に、第1の位相差板46を回転させるためのモーター47が接続されている。モーター47は、後述する制御部44からの信号を受けて、第1の位相差板46の光学軸の方向を回転させる。
A
ホモジナイザー光学系24は、第1の位相差板46と偏光分離素子50との間の青色光LB3,LB4および赤色光LR2の光路上に設けられている。ホモジナイザー光学系24は、青色光LB3,LB4および赤色光LR2の光強度分布を、蛍光体層34上もしくは拡散板301上において、例えばトップハット型分布と呼ばれる均一な光強度分布に変換する。ホモジナイザー光学系24は、例えばマルチレンズアレイ24a,マルチレンズアレイ24bから構成されている。
The homogenizer
ホモジナイザー光学系24から射出された青色光LB3,LB4および赤色光LR2は、偏光分離素子50に入射する。偏光分離素子50は、光軸ax1および光軸ax2の双方に対して45°の角度をなすように配置されている。偏光分離素子50は、青色光LB3,LB4および赤色光LR2に対して、S偏光とP偏光とを分離する偏光分離機能を有している。具体的に、偏光分離素子50は、P偏光を透過させ、S偏光を反射させる特性を有しているため、赤色光LR2と青色光LB3とを透過させ、青色光LB4を反射させる。
The
また、偏光分離素子50は、青色光LB3,LB4および赤色光LR2とは波長帯が異なる緑色光LG5を、偏光状態に依らずに透過させる色分離機能を有している。
In addition, the
図5は、本実施形態の偏光分離素子50の分光特性の一例を示すグラフである。図5において、横軸は波長(nm)であり、縦軸は透過率(%)である。符号GPのグラフはP偏光の特性を示し、符号GSのグラフはS偏光の特性を示す。
青色域波長として例えば450〜460nm、緑色域波長として例えば500〜600nm、赤色域波長として例えば635〜645nmの領域に着目する。
図5に示すように、P偏光については、波長450〜460nmの領域で透過率が98%以上を示し、波長500〜600nmの領域で透過率が98%以上を示し、波長635〜645nmの領域で透過率が98%以上を示す。S偏光については、波長450〜460nmの領域で透過率が2%未満を示し、波長500〜600nmの領域で透過率が98%以上を示し、波長635〜645nmの領域で透過率が2%未満を示す。このように、偏光分離素子50は、青色光と赤色光についてはP偏光を透過させ、S偏光を反射させるとともに、緑色光については偏光状態に係わらず、透過させる。
FIG. 5 is a graph showing an example of the spectral characteristics of the
For example, 450 to 460 nm as a blue wavelength, 500 to 600 nm as a green wavelength, and 635 to 645 nm as a red wavelength.
As shown in FIG. 5, for P-polarized light, the transmittance is 98% or more in the
したがって、図2に示すように、偏光分離素子50は、第1の位相差板46から射出された赤色光LR2および青色光LB3,LB4のうち、赤色光LR2と青色光LB3とから青色光LB4を分離し、青色光LB4を波長変換素子27に導き、赤色光LR2と青色光LB3とを拡散装置30に導くとともに、波長変換素子27から射出された緑色光LG5と、拡散装置30から射出された赤色光LR6および青色光LB7と、を合成して白色の照明光WLを生成する。
Therefore, as shown in FIG. 2, the
偏光分離素子50で反射した青色光LB4は、第1のピックアップ光学系26に入射する。第1のピックアップ光学系26は、青色光LB4を波長変換素子27の蛍光体層34に向けて集光させる。第1のピックアップ光学系26は、ピックアップレンズ26aとピックアップレンズ26bとから構成されている。
The blue light LB 4 reflected by the
第1のピックアップ光学系26から射出された青色光LB4は、波長変換素子27に入射する。波長変換素子27は、青色光LB4によって励起される蛍光体を含む蛍光体層34と、蛍光体層34を支持する基板35と、を備えている。青色光LB4が蛍光体層34に入射することによって、蛍光体層34に含まれる蛍光体が励起され、青色光LB4とも赤色光LR2とも波長域が異なる緑色光LG5(第3波長域の第5の光)が生成される。緑色光LG5の波長域は、例えば500〜590nmである。すなわち、蛍光体は、緑色光LG5を発光する蛍光体で構成されている。
The blue light LB 4 emitted from the first pickup
波長変換素子27において、蛍光体層34は、青色光LB4が入射する側とは反対側の面が基板35に接触した状態で、蛍光体層34の側面と基板35との間に設けられた接着剤36によって基板35に固定されている。基板35の蛍光体層34が設けられた側と反対側の面には、蛍光体層34の熱を放散させるためのヒートシンク38が設けられている。本実施形態の波長変換素子27は、固定型の波長変換素子である。
In the
蛍光体層34から射出された緑色光LG5は、偏光方向が揃っていない非偏光である。そのため、緑色光LG5は、第1のピックアップ光学系26を通過した後、非偏光の状態のままで偏光分離素子50に入射する。緑色光LG5は、偏光分離素子50を透過し、インテグレーター光学系31に向けて進む。
The green light LG5 emitted from the
一方、偏光分離素子50を透過した青色光LB3および赤色光LR2は、第2の位相差板28に入射する。第2の位相差板28は、偏光分離素子50と拡散装置30との間の赤色光LR2および青色光LB3の光路上に設けられている。第2の位相差板28は、青色域と赤色域との双方の光に対して位相差を付与可能な広帯域位相差板で構成されている。具体的には、第2の位相差板28は、青色光LB3および赤色光LR2の双方に対して1/4波長の位相差を付与する1/4波長板で構成されている。これにより、偏光分離素子50から射出されたP偏光の青色光LB3および赤色光LR2は、例えば右回りの円偏光の青色光LB3および赤色光LR2に変換された後、第2のピックアップ光学系29に入射する。
On the other hand, the blue light LB3 and the red light LR2 transmitted through the
第2のピックアップ光学系29は、青色光LB3および赤色光LR2を拡散装置30の拡散板301に向けて集光させる。第2のピックアップ光学系29は、ピックアップレンズ29aとピックアップレンズ29bとから構成されている。
The second pickup
拡散装置30は、拡散板301(拡散素子)と、反射層303(反射部)と、拡散板301を回転させるモーター302と、を備えている。反射層303は、拡散板301の青色光LB3および赤色光LR2が入射する側の第1面301aと反対側の第2面301bに設けられている。反射層303は、例えば銀、アルミニウム等の反射率が高い金属層で構成されている。反射層303は、拡散板301の第1面301aから入射した青色光LB3と赤色光LR2とを反射させ、後述する赤色光LR6(第6の光)と青色光LB7(第7の光)とを第1面301aから射出させる。すなわち、拡散装置30は、反射型の拡散板301を備えている。
The
拡散板301は、第2のピックアップ光学系29から射出された赤色光LR2と青色光LB3とを拡散させ、赤色光LR2が拡散された赤色拡散光LR6(第6の光)と、青色光LB3が拡散された青色拡散光LB7(第7の光)と、を生成する。以下、赤色拡散光LR6、青色拡散光LB7を、それぞれ単に赤色光LR6、青色光LB7と称する。右回りの円偏光の青色光LB3および赤色光LR2は、反射層303で反射することによって、それぞれ、左回りの円偏光の赤色光LR6および青色光LB7に変換される。拡散板301は、赤色光LR2と青色光LB3とをランバート反射させることが好ましい。この種の拡散板301が用いられることによって、赤色光LR2と青色光LB3とを拡散反射させつつ、均一な照度分布を有する赤色光LR6および青色光LB7を得ることができる。また、拡散板301をモーター302によって回転させることにより、スペックルを十分に抑制することができる。
The
拡散装置30から射出された赤色光LR6と青色光LB7とは、第2のピックアップ光学系29を経て、再び第2の位相差板28に入射することによって、左回りの円偏光の赤色光LR6および左回りの円偏光の青色光LB7から、それぞれS偏光の赤色光LR6およびS偏光の青色光LB7に変換される。S偏光の赤色光LR6およびS偏光の青色光LB7は、偏光分離素子50に入射する。S偏光の赤色光LR6およびS偏光の青色光LB7は、偏光分離素子50で反射し、インテグレーター光学系31に向けて進む。
The red light LR6 and the blue light LB7 emitted from the
このようにして、青色光LB7および赤色光LR6と緑色光LG5とは、偏光分離素子50から互いに同じ方向に向けて射出される。その結果、青色光LB7および赤色光LR6は、偏光分離素子50を透過した緑色光LG5とともに照明光WLとして利用される。すなわち、青色光LB7と赤色光LR6と緑色光LG5とが合成され、白色の照明光WLが得られる。言い換えると、偏光分離素子50は、青色光LB7と赤色光LR6と緑色光LG5とを合成する色合成素子の機能も兼ねている。
Thus, the blue light LB7, the red light LR6 and the green light LG5 are emitted from the
偏光分離素子50から射出された照明光WLは、インテグレーター光学系31に入射する。インテグレーター光学系31は、照明光WLを複数の小光束に分割する。インテグレーター光学系31は、第1レンズアレイ31aと第2レンズアレイ31bとから構成されている。第1レンズアレイ31a、第2レンズアレイ31bの各々は、複数のマイクロレンズがアレイ状に配列された構成を有している。
The illumination light WL emitted from the
インテグレーター光学系31から射出された照明光WL(複数の小光束)は、偏光変換素子32に入射する。偏光変換素子32は、照明光WLの偏光方向を一つに揃える。偏光変換素子32は、図示しない偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。偏光変換素子32は、一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に、例えばP偏光成分をS偏光成分に変換する。
The illumination light WL (a plurality of small luminous fluxes) emitted from the integrator
インテグレーター光学系31と偏光変換素子32との間の光路上に、光量モニター用ミラー42が設けられている。光量モニター用ミラー42は、光軸ax2に対して45°の角度をなすように配置されている。光量モニター用ミラー42は、入射した光の一部を透過し、残りを反射する。光量モニター用ミラー42を透過した光は偏光変換素子32に入射し、光量モニター用ミラー42で反射した光は光量検出部43に入射する。光量検出部43の詳細な構成については後述する。
A light
光量モニター用ミラー42は、光源部70から射出された青色光LB1および赤色光LR2の2次光源像が形成される位置に配置されている。ここでは、光量モニター用ミラー42がインテグレーター光学系31と偏光変換素子32との間の光路上に配置された例を示した。この例に代えて、光量モニター用ミラー42は、偏光変換素子32と重畳レンズ33aとの間の光路上に配置されていてもよい。
The light
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、重畳レンズ33aに入射する。重畳レンズ33aは、偏光変換素子32から射出された複数の小光束を、赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、および青色光用光変調装置4B上でそれぞれ重畳させる。これにより、照明光WLは、赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、および青色光用光変調装置4Bを均一に照明することができる。重畳光学系33は、第1レンズアレイ31a,第2レンズアレイ31bからなるインテグレーター光学系31と重畳レンズ33aとによって構成されている。
The illumination light WL whose polarization direction is aligned by passing through the
本実施形態の場合、光量モニター用ミラー42は、インテグレーター光学系31と偏光変換素子32との間の光路上の2次光源像の形成位置に配置されている。そのため、光路中に光量モニター用ミラー42を配置して光の一部を取り出したとしても、被照明領域である赤色光用光変調装置4R、緑色光用光変調装置4G、および青色光用光変調装置4B上において照度ムラが生じることはない。したがって、2次光源像1個分の照度低下を許容できるならば、光量モニター用ミラー42は、必ずしも一部の光を透過し、残りを反射するミラーでなくてもよく、全ての光を反射するミラーであってもよい。
In the case of the present embodiment, the light
光量検出部43は、図示しない2つのダイクロイックミラーと、3個のセンサーと、を備えている。光量検出部43に入射した照明光WL1は、2つのダイクロイックミラーによって青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とに分離される。2つのダイクロイックミラーによって分離された青色光成分、緑色光成分、および赤色光成分の各光路上に青色光用センサー、緑色光用センサー、赤色光用センサーがそれぞれ設けられている。青色光用センサーは、青色光成分の強度を検出する。緑色光用センサーは、緑色光成分の強度を検出する。赤色光用センサーは、赤色光成分の強度を検出する。このようにして、光量検出部43は、照明光WL1に含まれる青色光LB7の光量、赤色光LR6の光量、および緑色光LG5の光量をそれぞれ検出する。
The light
制御部44は、第1の位相差板46を回転させるモーター47と、光源部70を構成する青色半導体レーザー711Bおよび赤色半導体レーザー711Rと、を制御する。例えば、制御部44は、定常状態において、第1の位相差板46の回転角と、青色半導体レーザー711Bおよび赤色半導体レーザー711Rの各々に供給する駆動電流と、を制御する。
The
さらに、制御部44には、所望のホワイトバランスを得るための基準値として、青色光LB7の光量、赤色光LR6の光量、および緑色光LG5の光量の比が予め記憶されている。制御部44は、光量検出部43が検出した上記の光量比の検出結果が基準値から外れている場合、光量検出部43の検出結果に基づいて、第1の位相差板46の回転角と、赤色半導体レーザー711Rが射出する赤色光LR2の光量との少なくとも一方を調整する。
Furthermore, in the
具体的には、制御部44は、青色光LB7の光量と緑色光LG5の光量との比が基準値に近付くように、第1の位相差板46を回転させて第1の位相差板46の光学軸の方向を変化させる。第1の位相差板46の光学軸の方向を変化させることにより、拡散装置30に入射させる青色光LB3の光量と波長変換素子27に入射させる青色光LB4の光量との比を変化させることができ、その結果、青色光LB7の光量と緑色光LG5の光量との比を調整することができる。また、制御部44は、青色光LB7の光量および緑色光LG5の光量に対する赤色光LR6の光量の比が基準値に近付くように、赤色半導体レーザー711Rに供給する駆動電流を変化させる。これにより、青色光LB7の光量と緑色光LG5の光量と赤色光LR6の光量との比を調整することができる。
Specifically, the
なお、青色光LB7の光量、赤色光LR6の光量、および緑色光LG5の光量の比の基準値は、光量検出部43によって測定されたプロジェクター1の使用開始時点の初期の光量比に基づいて決定された値であってもよい。もしくは、青色光LB7の光量、赤色光LR6の光量、および緑色光LG5の光量の比の基準値として、プロジェクター1の設計値が用いられてもよい。
The reference value of the ratio of the light intensity of the blue light LB7, the light intensity of the red light LR6, and the light intensity of the green light LG5 is determined based on the light intensity ratio at the start of use of the
ここで、プロジェクター使用時の経時変化によって、例えば青色半導体レーザー711Bから射出される光の量が低下した場合を想定する。この場合に生じるホワイトバランスのずれに対する本実施形態の対応策を説明する。
Here, it is assumed that, for example, the amount of light emitted from the
まず、本実施形態の基本的なホワイトバランスについて説明する。
一般に、半導体レーザーの発光効率は発光色毎に異なるため、半導体レーザーの光出力も発光色毎に異なる。例えば、青色半導体レーザーの発光効率は、緑色半導体レーザーの発光効率および赤色半導体レーザーの発光効率よりも高い。そのため、青色半導体レーザーの光出力は、緑色半導体レーザーの光出力および赤色半導体レーザーの光出力よりも高い。
First, the basic white balance of this embodiment will be described.
Generally, the light emission efficiency of the semiconductor laser differs for each light emission color, so the light output of the semiconductor laser also differs for each light emission color. For example, the luminous efficiency of the blue semiconductor laser is higher than the luminous efficiency of the green semiconductor laser and the luminous efficiency of the red semiconductor laser. Therefore, the light output of the blue semiconductor laser is higher than the light output of the green semiconductor laser and the light output of the red semiconductor laser.
現在市販されている各色の半導体レーザーの光出力の実力は、下記の表1の通りである。ただし、表1に示した値は、特定の製品の一例である。 The ability of the light output of the semiconductor laser of each color currently marketed is as shown in Table 1 below. However, the values shown in Table 1 are an example of a specific product.
表1の例では、1個の青色半導体レーザー(中心波長:455nm)の光出力は4.5Wであり、1個の緑色半導体レーザー(中心波長:520nm)の光出力は0.7Wであり、1個の赤色半導体レーザー(中心波長:640nm)の光出力は1.6Wである。 In the example of Table 1, the light output of one blue semiconductor laser (central wavelength: 455 nm) is 4.5 W, and the light output of one green semiconductor laser (central wavelength: 520 nm) is 0.7 W, The light output of one red semiconductor laser (central wavelength: 640 nm) is 1.6 W.
また、明るさが1000lm、2000lm、3000lmのそれぞれの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの光出力、およびこの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの個数は、下記の表2の通りである。 In addition, the light output of each semiconductor laser necessary to obtain white light with a brightness of 1000 lm, 2000 lm, and 3000 lm, and the number of each semiconductor laser necessary to obtain this white light are shown in Table 2 below. It is street.
表2に示すように、特定の明るさの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの光出力と、表1に示す1個あたりの半導体レーザーの光出力と、から算出すると、例えば明るさが1000lmの白色光を得るのに必要な半導体レーザーの個数は、青色光用半導体レーザーが1個、緑色光用半導体レーザーが3個、赤色光用半導体レーザーが3個となる。このように、特定の明るさの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの個数は、発光色毎に異なる。 As shown in Table 2, for example, when calculated from the light output of each semiconductor laser necessary to obtain white light of a specific brightness and the light output of one semiconductor laser shown in Table 1, for example, the brightness The number of semiconductor lasers required to obtain white light of 1000 lm is one for the blue light semiconductor laser, three for the green light semiconductor laser, and three for the red light semiconductor laser. As described above, the number of semiconductor lasers required to obtain white light of a specific brightness is different for each emission color.
ここで、本実施形態の光源装置2で得られる色光毎の光量を計算する。
光源装置2は、青色光LB1を射出する3個の青色半導体レーザー711Bと、赤色光LR2を射出する4個の赤色半導体レーザー711Rと、緑色光LG5を射出する波長変換素子27と、を備えている。また、第1の位相差板46の回転角の調整により、拡散装置30に入射させる青色光LB3の光量KB3と波長変換素子27に入射させる青色光LB4の光量KB4との比を、KB3:KB4=2:8に設定するものとする。また、蛍光体層の変換効率を50%とする。
Here, the amount of light for each color light obtained by the
The
この場合、表1の値に基づいて、照明光WLを構成する青色光LB7、緑色光LG5、および赤色光LR6の各光量を計算すると、以下のようになる。
青色光LB1の全光量KB1は、KB1=4.5(W)×3(個)=13.5(W)となり、全光量KB1のうちの20%が拡散装置30に向かう青色光LB3に振り分けられ、80%が波長変換素子27に向かう青色光LB4に振り分けられる。したがって、青色光LB3の光量KB3は、KB3=13.5(W)×0.2=2.7(W)となる。拡散装置30や途中の光学系での損失を無視すると、拡散装置30から射出される青色光LB7の光量は、青色光LB3の光量と等しくなり、2.7(W)となる。
In this case, the light amounts of the blue light LB7, the green light LG5, and the red light LR6 that constitute the illumination light WL are calculated based on the values in Table 1 as follows.
The total light quantity KB1 of the blue light LB1 is KB1 = 4.5 (W) × 3 (pieces) = 13.5 (W), and 20% of the total light quantity KB1 is distributed to the blue light LB3 directed to the
一方、青色光LB4の光量KB4は、KB4=13.5(W)×0.8=10.8(W)となる。波長変換素子27においては、青色光LB4の50%が緑色光LG5に変換されるため、緑色光LG5の光量KG5は、KG5=10.8(W)×0.5=5.4(W)となる。
On the other hand, the light quantity KB4 of the blue light LB4 is KB4 = 13.5 (W) × 0.8 = 10.8 (W). In the
また、赤色光LR2の光量KR2は、KR2=1.6(W)×4(個)=6.4(W)となる。拡散装置30や途中の光学系での損失を無視すると、拡散装置30から射出される赤色光LR6の光量は、赤色光LR2の光量と等しくなり、6.4(W)となる。
Further, the light amount KR2 of the red light LR2 is KR2 = 1.6 (W) × 4 (pieces) = 6.4 (W). If the loss in the
明るさが2190lmの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの光出力は、以下の表3の通りである。 The light output of each semiconductor laser required to obtain white light with a brightness of 2190 lm is as shown in Table 3 below.
表3によれば、明るさが2190lmの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの光出力は、青色光用半導体レーザーが2.7Wであり、緑色光用半導体レーザーが4.45Wであり、赤色光用半導体レーザーが6.4Wである。したがって、上記の計算結果が表3の値に略一致することから、本実施形態の光源装置2においては、光量KB3と光量KB4との比がKB3:KB4=2:8となるように、第1の位相差板46の回転角を調整し、赤色半導体レーザー711Rに駆動電流を供給することによって、明るさが2190lmまでのホワイトバランスに優れた白色光を得ることができる。
According to Table 3, the light output of each semiconductor laser necessary to obtain white light with a brightness of 2190 lm is 2.7 W for the blue light semiconductor laser and 4.45 W for the green light semiconductor laser. , The red light semiconductor laser is 6.4W. Therefore, since the above calculation results substantially match the values in Table 3, in the
ところで、本実施形態の光源装置2において、仮に青色半導体レーザー711Bの光出力が低下したとすると、それに伴って蛍光体層34を励起させる青色光LB4の光量が低下する。青色光LB4の光量が低下することは、励起光の光密度(単位面積あたりの光量)が低下することと等価である。蛍光体は、一般的に、励起光の光密度が低下すると、励起光を蛍光に変換する際の変換効率が上昇する、という特性を有している。したがって、励起光の光量が低下したとしても、変換効率の上昇による蛍光の増加分が励起光の光量低下による蛍光の減少分を上回ったとき、蛍光体層34から射出される緑色光LG5の光量は増加する。ここでは、緑色光LG5の光量が増加する場合を例にとって説明するが、緑色光LG5の光量は減少する場合もある。しかし、いずれの場合もホワイトバランスが崩れる。
By the way, in the
ここで、青色半導体レーザー711Bの光出力の低下に伴って、青色光LB3の光量、および青色光LB4の光量は、ともに低下している。しかしながら、蛍光体の変換効率が上昇しているため、青色光LB3に対する緑色光LG5の光量は相対的に増加する。その結果、青色光LB7と緑色光LG5との比率が変化し、青色光LB7と緑色光LG5とを含む照明光WLのホワイトバランスが経時変化前に対して崩れる。具体的には、青色光LB7の光量に対する緑色光LG5の光量が相対的に増加するため、照明光WLは緑色味を帯びた白色光に変化する。
Here, as the light output of the
ここで、光量モニター用ミラー42から取り出された照明光WL1に含まれる各色光LB7,LG5,LR6の光量が、光量検出部43によって測定される。また上述したように、制御部44には、プロジェクター1の使用開始時点の初期の光量に基づいて決定された、光量比の基準値が予め記憶されている。そこで、制御部44は、光量検出部43が検出した現在の光量比の実測値と記憶済みの基準値とを比較する。その結果、現在の光量比と基準値の光量比との差が許容範囲を超えている場合、現在の光量比が基準値に近付くように、第1の位相差板46を回転させる。
Here, the light
第1の位相差板46を所定の角度だけ回転させることにより、第1の位相差板46で生成される青色光LB3の光量と青色光LB4の光量との比を調整できる。具体的に、青色光LB7の光量を増やし、緑色光LG5の光量を減らすためには、青色光LB3の光量を相対的に増やし、青色光LB4の光量を相対的に減らせばよい。また、第1の位相差板46を所定の角度だけ回転させることにより、青色光LB3の光量、青色光LB4の光量のそれぞれが変化するため、その変化量に応じて、青色光LB7と緑色光LG5と赤色光LR6の光量比が基準値の光量比に近付くように、赤色半導体レーザー711Rに供給する電流を調整すればよい。これにより、ホワイトバランスが崩れたときと比べて、照明光WLはより白色に近い光となり、ホワイトバランスを改善することができる。また、青色光LB7と緑色光LG5と赤色光LR6の全ての色に起因する色ムラを低減することができる。
By rotating the
特許文献1の波長変換素子では、青色光を黄色光に変換する蛍光体が用いられていたため、多くの励起光を蛍光体に照射することによる不具合が生じていた。特許文献2の波長変換素子においても、青色光に加えて、励起光としては寄与しない赤色光が蛍光体に照射されるため、蛍光体に対する光の照射量が多く、特許文献1と同様の不具合が生じていた。
In the wavelength conversion element of
これに対して、本実施形態の光源装置2においては、青色光LB4を励起光として緑色光LG5を生成する蛍光体層34が用いられているため、特許文献1,2の光源装置に比べて励起光の量を減らすことができる。そのため、蛍光体の変換効率が低下する、温度消光が生じる、色温度の調整が難しい、蛍光体が損傷しやすい、等の問題を改善しつつ、ホワイトバランスの調整が可能な光源装置2を実現することができる。
On the other hand, in the
本実施形態の光源装置2において、光源部70を構成する複数の青色半導体レーザー711Bと複数の赤色半導体レーザー711Rとは光源部70の中心軸CBを中心として回転対称に配置されているため、青色光LB3が拡散板301に入射する際の入射角と、赤色光LR2が拡散板301に入射する際の入射角と、を略等しくすることができる。これにより、拡散板301から射出される青色光LB7の角度分布と赤色光LR6の角度分布も略等しくできるため、色ムラを抑制することができる。さらに、複数の青色半導体レーザー711Bと複数の赤色半導体レーザー711Rとが最密充填に配置されているため、光源装置2の小型化を図ることができる。
In the
本実施形態の光源装置2においては、第1の位相差板46が青色光LB1に対して選択的に位相差を付与する狭帯域位相差板で構成されているため、第1の位相差板46の形状を各光の光路に合わせて加工したり、青色光LB1の光路上のみに第1の位相差板46を配置したりする必要がなく、第1の位相差板46の構成を簡素化することができる。
In the
本実施形態の光源装置2は、拡散装置30が反射層303を備え、青色波長域と赤色波長域との双方の光に対して位相差を付与可能な第2の位相差板28を備えているため、反射型の拡散板301を用いることができる。これにより、光源装置2の光学系の構成を簡素にすることができる。
In the
本実施形態の構成に代えて、青色半導体レーザーと緑色半導体レーザーとを含む光源部と、青色光を励起光として赤色光を発光する蛍光体層を含む波長変換素子と、を備えた変形例の光源装置が用いられてもよい。ただし、現在の技術では、緑色光を発光する蛍光体は、赤色光を発光する蛍光体に比べて変換効率が高い。また、赤色半導体レーザーは、緑色半導体レーザーに比べて発光効率が高い。そのため、本実施形態の光源装置2によれば、上記の変形例の光源装置に比べて高い効率が得られる。
Instead of the configuration of the present embodiment, a modification of the modified example includes a light source unit including a blue semiconductor laser and a green semiconductor laser, and a wavelength conversion element including a phosphor layer that emits red light using blue light as excitation light. A light source device may be used. However, in the present technology, a phosphor emitting green light has higher conversion efficiency than a phosphor emitting red light. In addition, the red semiconductor laser has higher luminous efficiency than the green semiconductor laser. Therefore, according to the
本実施形態のプロジェクター1は、上記構成の光源装置2を備えているため、表示品質に優れたプロジェクターを実現することができる。
The
本実施形態で用いた第1の位相差板46に代えて、以下に示す第1の位相差板49を用いてもよい。
図6は、変形例の第1の位相差板49を示す光源部70の正面図である。なお、光源部70の構成は、第1実施形態と同じである。
図6に示すように、第1の位相差板49は、環状部49cと、環状部49cから外側に張り出した3つの張出部49hと、を備えている。環状部49cは、青色光LB1の光路と赤色光LR2の光路とを避けた位置に配置されている。3つの張出部49hの各々は、3個の青色半導体レーザー711Bから射出される青色光LB1の光路上に配置されている。すなわち、第1の位相差板49は、青色光LB1の光路上に配置され、赤色光LR2の光路上には配置されていない形状を有している。第1の位相差板49は、例えば第1実施形態の第1の位相差板46の赤色光LR2の光路に相当する領域を切り抜くことにより作製できる。
In place of the
FIG. 6 is a front view of a
As shown in FIG. 6, the
本変形例の第1の位相差板49によれば、赤色光LR2が第1の位相差板49を透過しないため、第1実施形態のような狭帯域位相差板を用いる必要がなく、波長依存性を持たない一般的な位相差板を用いることができる。したがって、第1の位相差板49では、樹脂製の位相差板のみならず、例えば水晶製の位相差板を用いることもでき、第1の位相差板49の耐熱性を確保することができる。
According to the
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図7を用いて説明する。
第2実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、光源装置の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの説明は省略し、光源装置についてのみ説明する。
図7は、第2実施形態の光源装置12の概略構成図である。
図7において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the projector of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the light source device is different from that of the first embodiment. Therefore, the description of the projector is omitted, and only the light source device is described.
FIG. 7 is a schematic block diagram of the
7, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as drawing used in 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
図7に示すように、本実施形態の光源装置12が備える各構成要素は第1実施形態の光源装置2と同一であり、本実施形態の光源装置12では、第2の位相差板28と拡散装置30との間の構成要素の位置と、第1のピックアップ光学系26と波長変換素子27との間の構成要素の位置と、が第1実施形態の光源装置2から入れ替わっている。
As shown in FIG. 7, the components included in the
すなわち、本実施形態の光源装置12では、光源部72と、第1の位相差板46と、ホモジナイザー光学系24と、偏光分離素子50と、第1のピックアップ光学系26と、波長変換素子27とは、光軸ax1上に順次並んで配置されている。一方、拡散装置30と、第2のピックアップ光学系29と、第2の位相差板28と、偏光分離素子50と、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とは、光軸ax2上に順次並んで配置されている。
That is, in the
第1実施形態の光源部70は、P偏光としての赤色光LR2を射出する赤色半導体レーザーを備えていた。これに対して、本実施形態の光源部72は、S偏光としての赤色光LR2s(第2波長域の第1偏光方向の第2の光)を射出する赤色半導体レーザーを備えている。すなわち、本実施形態の赤色半導体レーザーにおいて、図4に示した赤色半導体レーザーチップ715Rの発光領域715Raの長手方向W1は、紙面と平行な面内において図4に示した向きから90°回転しており、Y軸と平行になる向きに配置されている。赤色半導体レーザーチップ715Rは、発光領域715Raの短手方向W2が偏光方向となる直線偏光を射出するため、赤色半導体レーザー711Rは、Z方向を偏光方向とするS偏光を射出する。これにより、赤色半導体レーザー711Rから射出された赤色光LR2sは、偏光分離素子50で反射して拡散装置30に向かって進む。
The
青色半導体レーザー711Bについては、第1実施形態と同様、青色半導体レーザー711Bから射出される青色光LB1(第1波長域の第1の光)の偏光方向は不定でよく、第1の位相差板46を透過した後にS偏光の青色光LB3s(第1偏光方向の第3の光)とP偏光の青色光LB4p(第2偏光方向の第4の光)とが所定の割合で混在していればよい。したがって、青色半導体レーザー711Bにおいては、赤色半導体レーザー711Rと異なり、本実施形態の場合も、図4に示した青色半導体レーザーチップ715Bの発光領域715Baの向きと同じでよい。これにより、S偏光の青色光LB3sは、偏光分離素子50で反射して拡散装置30に向かって進む。P偏光の青色光LB4pは、偏光分離素子50を透過して波長変換素子27に向かって進む。
As for the
例えば右回りの円偏光の青色光LB3sおよび赤色光LR2sは、反射層303で反射することによって、それぞれ、左回りの円偏光の赤色光LR6および青色光LB7に変換される。拡散装置30から射出された赤色光LR6と青色光LB7とは、第2のピックアップ光学系29を経て、再び第2の位相差板28に入射することによって、左回りの円偏光の赤色光LR6および左回りの円偏光の青色光LB7から、それぞれP偏光の赤色光LR6およびP偏光の青色光LB7に変換される。P偏光の赤色光LR6およびP偏光の青色光LB7は、偏光分離素子50を透過し、インテグレーター光学系31に向けて進む。
For example, clockwise circularly polarized blue light LB3s and red light LR2s are converted into left-handed circularly polarized red light LR6 and blue light LB7 by being reflected by the
偏光分離素子50は、偏光状態に係わらず、緑色光を反射させる。したがって、緑色光LG5は、第1のピックアップ光学系26を通過した後、非偏光の状態のままで偏光分離素子50に入射し、偏光分離素子50で反射し、インテグレーター光学系31に向けて進む。
光源装置12のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
The
The other configuration of the
本実施形態においても、蛍光体に照射する励起光が増えることに伴う問題点を改善しつつ、ホワイトバランスの調整が可能な光源装置12を実現できる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。
Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained such that the
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図8を用いて説明する。
第3実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、光源装置の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの説明は省略し、光源装置についてのみ説明する。
図8は、第3実施形態の光源装置14の概略構成図である。
図8において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
Third Embodiment
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the projector of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the light source device is different from that of the first embodiment. Therefore, the description of the projector is omitted, and only the light source device is described.
FIG. 8 is a schematic block diagram of the
In FIG. 8, the same components as those in the drawing used in the first embodiment are given the same reference numerals, and the detailed description is omitted.
図8に示すように、光源装置14は、光源部15と、第1の位相差板16(第1の位相差素子)と、モーター47(駆動部)と、ホモジナイザー光学系24と、偏光分離素子50と、第1のピックアップ光学系26と、波長変換素子27と、第2の位相差板28(第2の位相差素子)と、第2のピックアップ光学系29と、拡散装置30と、インテグレーター光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33と、光量モニター用ミラー42と、光量検出部43と、制御部44と、を備えている。
As shown in FIG. 8, the
光源部15は、青色光源部15B(第1光源部)と、赤色光源部15R(第2光源部)と、ダイクロイックミラー17と、を備えている。青色光源部15Bは、複数の青色半導体レーザー711B(第1の発光装置)を備えている。赤色光源部15Rは、複数の赤色半導体レーザー711R(第2の発光装置)を備えている。赤色光源部15Rは、各赤色半導体レーザー711Rから射出される各赤色光LR2の主光線が光軸ax1と直交するように配置されている。
The
青色光源部15Bにおいて、複数の青色半導体レーザー711Bは、図3に示すような最密充填に配置されている。同様に、赤色光源部15Rにおいて、複数の赤色半導体レーザー711Rは、図3に示すような最密充填に配置されている。各赤色半導体レーザー711Rは、P偏光としての赤色光LR2を射出する。青色半導体レーザー711Bから射出される青色光LB1の偏光方向は不定でよい。青色半導体レーザー711Bおよび赤色半導体レーザー711Rの個数は、特に限定されることなく、適宜設定される。
In the blue
ダイクロイックミラー17は、青色光源部15Bから射出された複数の青色光LB1と、赤色光源部15Rから射出された複数の赤色光LR2と、を合成する。ダイクロイックミラー17は、青色光LB1を透過させ、赤色光LR2を反射させる。これにより、青色光LB1と赤色光LR2とは合成され、ホモジナイザー光学系24に向かって進む。
The
第1の位相差板16は、青色光源部15Bとダイクロイックミラー17との間の青色光LB1の光路上に配置されている。第1の位相差板16は、複数の青色半導体レーザー711Bから射出される複数の青色光LB1の光路上にわたって配置されている。青色光LB1は、第1の位相差板16によってP偏光の青色光LB3(第1偏光方向の第3の光)とS偏光の青色光LB4(第2偏光方向の第4の光)とを含む光に変換され、第1の位相差板16から射出される。
光源装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
The
The other configuration of the light source device is the same as that of the first embodiment.
本実施形態においても、蛍光体に照射する励起光が増えることに伴う問題点を改善しつつ、ホワイトバランスの調整が可能な光源装置14を実現できる、といった第1実施形態と同様の効果が得られる。
Also in the present embodiment, the
また、本実施形態の光源装置14においては、複数の青色半導体レーザー711Bを含む青色光源部15Bと複数の赤色半導体レーザー711Rを含む赤色光源部15Rとが離れた位置に配置されており、各半導体レーザー711B,711Rの配置の自由度を高めることができる。さらに、この構成によれば、第1の位相差板16が青色光LB1のみに対応する光路上に配置されているため、第1の位相差板16に赤色光LR2が入射することがなく、第1の位相差板16として、波長依存性を持たない一般的な位相差板を用いることができる。また、第1の位相差板16には、樹脂製の位相差板のみならず、例えば水晶製の位相差板を用いることができ、第1の位相差板16の耐熱性を高められる。
Furthermore, in the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に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。
上記実施形態では、光源装置が反射型の波長変換素子を備えた例を挙げたが、透過型の波長変換素子を備えていてもよい。また、光源装置が反射型の拡散板を備えた例を挙げたが、透過型の拡散板を備えていてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
In the above embodiment, an example in which the light source device includes the reflection type wavelength conversion element has been described. However, the transmission type wavelength conversion element may be provided. Moreover, although the example which the light source device provided with the reflection type diffusion plate was given, you may be equipped with the transmission type diffusion plate.
また、上記実施形態では、複数の半導体レーザーが円形に配置された光源部を備えているが、例えば複数の半導体レーザーがアレイ状に配置された光源部を備えていてもよい。 Further, although the light source unit in which the plurality of semiconductor lasers are arranged in a circle is provided in the above embodiment, for example, a light source unit in which a plurality of semiconductor lasers are arranged in an array may be provided.
また、上記実施形態で例示した光源装置、およびプロジェクターの各構成要素の数、配置、形状、材料、寸法等については、適宜変更が可能である。 Further, the number, the arrangement, the shape, the material, the dimensions, and the like of the components of the light source device and the projector exemplified in the above embodiment can be appropriately changed.
上記実施形態では、3つの光変調装置を備えるプロジェクターを例示したが、一つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。 Although the projector including the three light modulation devices is illustrated in the above embodiment, it is also possible to apply to a projector which displays a color image by one light modulation device. Also, a digital mirror device may be used as the light modulation device.
また、上記実施形態では、本発明による光源装置あるいは照明装置をプロジェクターに応用する例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置あるいは照明装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用することができる。 Moreover, although the example which applies the light source device or illuminating device by this invention to a projector was shown in the said embodiment, it is not restricted to this. The light source device or the lighting device according to the present invention can also be applied to lighting devices such as automobile headlights.
1…プロジェクター、2,12,14…光源装置、4B…青色光用光変調装置、4G…緑色光用光変調装置、4R…赤色光用光変調装置、6…投射光学系、15,70,72…光源部、15B…青色光源部(第1光源部)、15R…赤色光源部(第2光源部)、16,46…第1の位相差板(第1の位相差素子)、17…ダイクロイックミラー、27…波長変換素子、28…第2の位相差板(第2の位相差素子)、43…光量検出部、44…制御部、47…モーター(駆動部)、50…偏光分離素子、301…拡散板(拡散素子)、303…反射層(反射部)、712…支持部材、LB1…青色光(第1の光)、LB3,LB3s…青色光(第3の光)、LB4,LB4p…青色光(第4の光)、LB7…青色光(第7の光)、LG5…緑色光(第5の光)、LR2,LR2s…赤色光(第2の光)、LR6…赤色光(第6の光)、WL,WL1…照明光。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の光および前記第2の光の光路上に設けられ、前記第1の光を、前記第1偏光方向の第3の光と前記第1偏光方向とは異なる第2偏光方向の第4の光とを含む光に変換する第1の位相差素子と、
前記第4の光によって励起される蛍光体を含み、前記第1波長域および前記第2波長域と異なる第3波長域の第5の光を生成する波長変換素子と、
前記第2の光と前記第3の光とを拡散させ、前記第2の光が拡散された第6の光と前記第3の光が拡散された第7の光とを生成する拡散素子と、
前記第1の位相差素子から射出された前記第2の光、前記第3の光および前記第4の光のうち、前記第2の光および前記第3の光から前記第4の光を分離して前記波長変換素子に導き、前記第2の光および前記第3の光を前記拡散素子に導くとともに、前記波長変換素子から射出された前記第5の光と前記拡散素子から射出された前記第6の光および前記第7の光とを合成して照明光を生成する偏光分離素子と、
を備えたことを特徴とする光源装置。 A first light emitting device for emitting a first light in a first wavelength range; and a second light emitting device for emitting a second light in a first polarization direction of a second wavelength range different from the first wavelength range; A light source unit having
The first light is provided on the optical path of the first light and the second light, and the first light is converted to the third light of the first polarization direction and the second light of the second polarization direction different from the first polarization direction. A first retardation element that converts light into light including
A wavelength conversion element including a phosphor excited by the fourth light and generating fifth light of a third wavelength range different from the first wavelength range and the second wavelength range;
A diffusion element for diffusing the second light and the third light, and generating a sixth light into which the second light is diffused and a seventh light into which the third light is diffused; ,
The fourth light is separated from the second light and the third light among the second light, the third light, and the fourth light emitted from the first retardation element. And guides the second light and the third light to the diffusion element, and guides the fifth light emitted from the wavelength conversion element and the light emitted from the diffusion element. A polarization separation element that combines illumination light with a sixth light and the seventh light;
A light source device comprising:
前記複数の第1の発光装置と前記複数の第2の発光装置とは、前記光源部の中心軸を中心として回転対称に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 The light source unit includes a plurality of first light emitting devices, a plurality of second light emitting devices, a support member supporting the plurality of first light emitting devices, and the plurality of second light emitting devices. Equipped with
The light source device according to claim 1, wherein the plurality of first light emitting devices and the plurality of second light emitting devices are disposed in rotational symmetry around a central axis of the light source unit.
前記駆動部は、前記光学軸の方向を回転させることにより、前記第1の位相差素子を射出した後の前記第3の光の光量と前記第4の光の光量との比率を調整することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の光源装置。 And a drive unit configured to rotate the direction of the optical axis of the first retardation element.
The drive unit adjusts the ratio of the light amount of the third light to the light amount of the fourth light after emitting the first retardation element by rotating the direction of the optical axis. The light source device according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記駆動部と前記第2の発光装置とを少なくとも制御する制御部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記光量検出部の検出結果に基づいて、前記第1の位相差素子の回転角と前記第2の発光装置が射出する前記第2の光の光量との少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項6に記載の光源装置。 A light amount detection unit configured to detect a light amount of the fifth light, a light amount of the sixth light, and a light amount of the seventh light, which constitute the illumination light;
A control unit that controls at least the drive unit and the second light emitting device;
And further
The control unit adjusts at least one of the rotation angle of the first phase difference element and the light amount of the second light emitted from the second light emitting device based on the detection result of the light amount detection unit. The light source device according to claim 6, characterized in that:
前記偏光分離素子と前記拡散素子との間の前記第2の光および前記第3の光の光路上に設けられ、前記第1波長域と前記第2波長域との双方の光に対して位相差を付与可能な第2の位相差素子と、
をさらに備えた請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の光源装置。 A reflecting unit that reflects the second light and the third light incident from the first surface of the diffusion element and emits the sixth light and the seventh light from the first surface;
It is provided on the optical path of the second light and the third light between the polarization separation element and the diffusion element, and is positioned with respect to both the light of the first wavelength band and the light of the second wavelength band. A second retardation element capable of providing a phase difference;
The light source device according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記第2の発光装置は、赤色光を発光する固体光源で構成され、
前記蛍光体は、緑色光を発光する蛍光体で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の光源装置。 The first light emitting device comprises a solid light source emitting blue light,
The second light emitting device comprises a solid state light source for emitting red light,
The light source device according to any one of claims 1 to 8, wherein the phosphor is made of a phosphor that emits green light.
前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。 A light source device according to any one of claims 1 to 9;
A light modulation device that forms image light by modulating light from the light source device according to image information;
And a projection optical system for projecting the image light.
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