JP2014010181A - Light source device and projecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光を出射する光源装置、及び前記光源装置を有する投射装置に関する。 The present invention relates to a light source device that emits illumination light and a projection device that includes the light source device.
従来、光源として発光ダイオードを用い、発光ダイオードからの出射光を第1のライトトンネル、反射偏光板、及び第2のライトトンネルを介して蛍光体に照射し、蛍光体の発する光を第2のライトトンネル及び反射偏光板を介して外部に取り出す光源装置が知られている。 Conventionally, a light emitting diode is used as a light source, light emitted from the light emitting diode is irradiated to the phosphor through the first light tunnel, the reflective polarizing plate, and the second light tunnel, and the light emitted from the phosphor is emitted to the second light tunnel. 2. Description of the Related Art A light source device that takes out through a light tunnel and a reflective polarizing plate is known.
しかしながら、上記光源装置では、光源である発光ダイオードからの出射光を集光素子を介すことなく直接第1のライトトンネルに入射している。そのため、発散光である発光ダイオードからの出射光は集光されず、発散光のまま第1のライトトンネルに入射し、第1のライトトンネル内で反射を繰り返しながら反射偏光板の方向に進行していく。そのため、第1のライトトンネル内で反射を繰り返すことにより、発光ダイオードからの出射光が減衰し、出射光の利用効率が低下する問題があった。 However, in the light source device, light emitted from the light emitting diode, which is a light source, is directly incident on the first light tunnel without passing through a condensing element. Therefore, the light emitted from the light emitting diode, which is divergent light, is not collected, is incident on the first light tunnel as divergent light, and travels in the direction of the reflective polarizer while being repeatedly reflected in the first light tunnel. To go. For this reason, there is a problem in that the light emitted from the light emitting diode is attenuated by repeating the reflection in the first light tunnel, and the utilization efficiency of the emitted light is lowered.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、光源からの出射光の利用効率の低下を抑制可能な光源装置等を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the above, and makes it a subject to provide the light source device etc. which can suppress the fall of the utilization efficiency of the emitted light from a light source.
本光源装置は、固体光源と、前記固体光源から発散する光束を集光する集光素子と、励起光により、波長変換された照明光を発する波長変換部材と、前記集光素子と前記波長変換部材との間の光路上に配置され、前記集光素子で集光された前記光束と前記照明光との光路を分離する光路分離手段と、前記光路分離手段からの出射光の光路上に配置され、前記光路分離手段側に第1開口部、前記第1開口部の反対側に第2開口部を備えた導光体と、を有し、前記集光素子で集光された前記光束は、前記光路分離手段を介して前記第1開口部から前記導光体に入射して前記波長変換部材を照射し、前記波長変換部材は前記光束を前記励起光として波長変換された前記照明光を発し、前記照明光は、前記導光体内を前記励起光と反対方向に進んで前記第1開口部を介して前記光路分離手段に達し、前記光路分離手段により、前記固体光源から発散する前記光束とは異なる方向に取り出されることを要件とする。 The light source device includes: a solid-state light source; a condensing element that condenses a light beam emitted from the solid-state light source; a wavelength conversion member that emits illumination light that has been wavelength-converted by excitation light; the condensing element; An optical path separating unit that is disposed on an optical path between the members and separates an optical path between the light beam condensed by the light collecting element and the illumination light, and disposed on an optical path of light emitted from the optical path separating unit A light guide having a first opening on the optical path separating means side and a second opening on the opposite side of the first opening, and the light beam condensed by the light collecting element is Then, the light is incident on the light guide through the optical path separating means and irradiates the wavelength conversion member, and the wavelength conversion member emits the illumination light whose wavelength is converted using the light beam as the excitation light. The illumination light travels in the opposite direction to the excitation light in the light guide It reaches the optical path separating means through the first opening, by the optical path separating means, and requirements to be taken out in a direction different from that of the light beam emanating from the solid state light source.
開示の技術によれば、光源からの出射光の利用効率の低下を抑制可能な光源装置等を提供できる。 According to the disclosed technology, it is possible to provide a light source device or the like that can suppress a decrease in the utilization efficiency of light emitted from the light source.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
〈第1の実施の形態〉
図1は、第1の実施の形態に係る光源装置を例示する図であり、(a)は断面図、(b)は光源の配置のみを例示する平面図である。
<First Embodiment>
1A and 1B are diagrams illustrating a light source device according to a first embodiment, where FIG. 1A is a cross-sectional view and FIG. 1B is a plan view illustrating only the arrangement of light sources.
図1を参照するに、光源装置10は、大略すると、光源111〜1116と、カップリングレンズ121〜1216と、集光レンズ13と、ダイクロイックミラー14と、ライトトンネル15と、蛍光体16と、基板17とを有する。
Referring to FIG. 1, the
光源111〜1116は、例えば、レーザである。光源111〜1116としては、紫〜青色の半導体レーザ等の固体光源を用いると好適である。光源111〜1116として、例えば、中心発光波長が400nm〜470nm程度の半導体レーザを選定可能である。本実施の形態では、光源111〜1116として、各々青波長領域の光束を出射する半導体レーザを用いる場合を例にして以下の説明をする。ここで、光束とは、光源から様々な方向に出射される光線の束を意味する。換言すれば、光線とは、光束に含まれる特定の方向に進行する光を意味する。
The
なお、本実施の形態では、16個の光源111〜1116を4行×4列のマトリックス状に配列する例を示すが、光源の個数や配列は、これには限定されない。例えば、複数の光源を円環状に配列してもよい。その際、円環は一つでもよいし、同心円状の複数の円環としてもよい。
In this embodiment, an example in which 16
カップリングレンズ121〜1216は、各々光源111〜1116の後段に1つずつ配置されている(但し、図1では、カップリングレンズ121〜1216の一部のみしか図示されていない)。なお、各カップリングレンズを複数のレンズを組み合わせて構成してもよい。カップリングレンズ121〜1216は、各々光源111〜1116から発散する光束を集光する機能を有する。カップリングレンズ121〜1216は、例えば、各々ガラスやプラスチックから形成された凸レンズである。本実施の形態では、カップリングレンズ121〜1216として各々コリメータレンズを用いる場合を例にして以下の説明をする。なお、カップリングレンズ121〜1216は、本発明に係る集光素子の代表的な一例である。
The
カップリングレンズ121〜1216として各々コリメータレンズを用いると、光源111〜1116の各々が出射した光束(発散する光束)は、カップリングレンズ121〜1216により略平行な光束に変換される。換言すれば、カップリングレンズ121〜1216から出射される光束が略平行な光束となるように、光源111〜1116とカップリングレンズ121〜1216との位置関係が保たれている。
When a collimator lens is used as each of the
集光レンズ13は、カップリングレンズ121〜1216の後段に配置されている。集光レンズ13は、例えば、ガラスやプラスチックから形成された凸レンズであり、光源111〜1116の各々から出射された16個の光束が入射可能な大きさとされている。集光レンズ13の焦点距離は、入射する16個の光束が所定箇所(略一点)に集まるように設定されている。そのため、光源111〜1116の各々から出射されてカップリングレンズ121〜1216により集光された(略平行光とされた)16個の光束は、所定箇所(略一点)に収束するように進行する。
The
ダイクロイックミラー14は、集光レンズ13の後段に配置されている。ダイクロイックミラー14は、光源111〜1116の各々が出射する光束の波長帯域を反射し、例えば、緑色の発光波長成分を含む蛍光体等が出射する光束の波長帯域を透過する特性を有する。本実施の形態では、ダイクロイックミラー14を、青波長領域の光束を反射し、緑波長領域の光束を透過する特性を有するとして以下の説明をする。なおダイクロイックミラー14は、本発明に係る光路分離手段の代表的な一例である。
The
ライトトンネル15は、ダイクロイックミラー14の後段に配置されている。ライトトンネル15は、例えば、矩形状の第1開口部15a及び第2開口部15cを有し、内面に4つの反射面15bを備えた柱状の導光体である。ライトトンネル15は、照度を均一化する機能を有する。
The
光源111〜1116から出射され、対応するカップリングレンズ121〜1216で略平行光とされた各光束は、集光レンズ13で集光され、ダイクロイックミラー14で反射されて、第1開口部15aからライトトンネル15に入射する。
The light beams emitted from the
第1開口部15aからライトトンネル15に入射した各光束は、ライトトンネル15内を通過して、第2開口部15cに達する。なお、図1では、便宜上、16個の光束のうちの4つを第1開口部15aまで図示し、更にそのうちの1つを第2開口部15cまで図示している。
Each light beam incident on the
蛍光体16は、ライトトンネル15の第2開口部15cの近傍に配置されている。第1開口部15aからライトトンネル15に入射しライトトンネル15内を通過して第2開口部15cに達した各光束は、蛍光体16を照射する
なお、本実施の形態では、集光レンズ13による集光位置(所定箇所)は、蛍光体16の表面とされている。従って、第1開口部15aからライトトンネル15に入射した各光束の大部分は、反射面15bで反射されずに、直接蛍光体16を照射する。但し、後述のように、光源とカップリングレンズとの間に位置誤差が存在すると、一部の光束は反射面15bで反射されて蛍光体16を照射する場合がある。
The
蛍光体16は、照射された各光束を励起光として、各光束の波長帯域とは別の波長成分を含む光を発する波長変換機能を有する。つまり、蛍光体16において、各光束に照射された部分は新たな光源(一定の広がりを有した発光部)となる。蛍光体16の発光部は、通常は拡散分布となる。
The
蛍光体16は、例えば、青波長領域の各光束を励起光として緑波長領域を含む光を発する特性とすることができる。又、蛍光体16は、例えば、青波長領域の各光束を励起光として赤波長領域を含む光を発する特性としてもよい。具体的には、蛍光体16として、例えば、YAG系の緑や、黄緑色の発色を持つ蛍光体や、サイアロン系の緑、赤蛍光体等を用いることができる。
For example, the
蛍光体16は、例えば、基板17上に設けられているが、この場合、基板17は蛍光体16で生成される光の波長帯域を反射することが好ましい。本実施の形態では、蛍光体16が青波長領域の各光束を励起光として緑波長領域を含む光を生成するとして以下の説明を行う。なお、蛍光体16は、本発明に係る波長変換部材の代表的な一例である。
For example, the
蛍光体16で生成された緑波長領域を含む光(照明光)は、第2開口部15cからライトトンネル15に入射する。そして、一部が反射面15bで反射せずにライトトンネル15内を各光束(励起光)とは逆方向に進行し、他部が反射面15bで反射しながらライトトンネル15内を各光束(励起光)とは逆方向に進行する。
The light (illumination light) including the green wavelength region generated by the
そして、それらが重畳されて第1開口部15aから出射してダイクロイックミラー14に達する。前述のように、ダイクロイックミラー14は青波長領域の光束を反射し緑波長領域の光束を透過する特性を有する。そのため、蛍光体16で生成され第1開口部15aから出射した緑波長領域を含む光は、ダイクロイックミラー14を透過し、光源111〜1116から出射される各光束とは異なる方向に取り出される(図1の破線)。
Then, they are superimposed and emitted from the
このように、本実施の形態では、励起光源である光源111〜1116から出射された各光束を、ライトトンネル15を介して、蛍光体16へ効率よく照射する。そして、蛍光体16で生成された光を、そのままライトトンネル15で均一化して取り出すことにより、照明効率の向上、照明の均一化を図ることができる。
Thus, in the present embodiment, each light beam emitted from the
ここで、複数の光源111〜1116が出射する各光束(励起光)を、ライトトンネル15を介して、蛍光体16へ照射する効果について、図2を参照しながら説明する。図2は、光源とカップリングレンズとの位置関係について説明する図であり、(a)は光源とカップリングレンズとの間に位置誤差がない場合を、(b)は光源とカップリングレンズとの間に位置誤差がある場合を示している。なお、図2では、便宜上、3つの光源111〜113と3つのカップリングレンズ121〜123のみを図示している。
Here, the effect of irradiating the
光源111〜1116がレーザである場合、光源111〜1116からは、通常、発散光が出射される。そのため、図2(a)に示すように光源111〜1116とカップリングレンズ121〜1216の位置誤差がない場合、各発散光をカップリングレンズ121〜1216で一旦集光して略平行光束として取り出し、集光レンズ13により一箇所に集める(収束させる)ことができる。集光位置での各光束の断面の様子は、図2(a)の右側に示したようになる。つまり、各光束の断面を集光スポットとした場合の、各集光スポットAのサイズと、16個の集光スポットを合成した合成スポットのサイズとは、原理的には同一である。
When the
しかしながら、光源111〜1116とカップリングレンズ121〜1216とは別部材であるため、図2(b)に示すように、光源111〜1116とカップリングレンズ121〜1216との間には、通常、一定の位置誤差Δ(光源と、それに対応するカップリングレンズとの間の光軸ずれ)が発生している。各光源と各カップリングレンズとの組み合わせにおいて、位置誤差Δ=1のものもあれば、位置誤差Δ=3のものもある。
However, since the
又、光源111〜1116とカップリングレンズ121〜1216との光軸方向の距離も誤差なしに組み付けることは不可能であり、現実には多少なりとも誤差をもって組みつけられる。光源とカップリングレンズとの間に位置誤差がある場合、各光束の断面の様子は、図2(b)の右側に示したように、各スポットAの位置が異なり(離散的になり)、各スポットAの大きさも異なる。その結果、16個のスポットAを合成した合成スポットBは、破線のような大きさに近似されたサイズで、蛍光体16を照射することとなる。
Further, it is impossible to assemble the distances in the optical axis direction between the
そのため、光源とカップリングレンズとの間の位置誤差を考慮して合成スポットBの径を見積もり、見積もった合成スポットBの径のサイズより大きな受光面積を有する蛍光体16を用いる必要がある。
For this reason, it is necessary to estimate the diameter of the combined spot B in consideration of the position error between the light source and the coupling lens, and to use the
蛍光体16の受光面積は、大きければ大きいほど合成スポットBの径の大きさに対する制約はなくなるが、蛍光体16の発光部のサイズが大きくなり、その後、有限の大きさとなるパネルへの照明光として利用する際に、利用効率が低下する。つまり、照明光として利用する際の利用効率の低下を防止するためには、蛍光体16の受光面積は、小さければ小さいほどよい。しかしながら、蛍光体16の受光面積が合成スポットBの径より小さくなってしまえば、効率よく照射できなくなり、蛍光体16の発光効率が低下する。
As the light receiving area of the
本実施の形態では、励起光源である光源111〜1116から出射された各光束を、ライトトンネル15を介して、蛍光体16へ照射することにより、蛍光体16上へ効率よく照射することができる。つまり、光源とカップリングレンズとの間の位置誤差により、蛍光体16の受光面積よりも大きな合成スポット径となった場合でも、励起光はライトトンネル15の反射面15bで反射されて蛍光体16を照射できる。そのため、合成スポット径よりも小さな蛍光体16を使用できる。
In the present embodiment, the light beams emitted from the
又、蛍光体16の発する光は、ライトトンネル15の反射面15bで反射され、均一化して取り出せるため、照明効率の向上及び照明の均一化を図ることができる。
Further, the light emitted from the
〈第1の実施の形態の変形例〉
第1の実施の形態の変形例では、第1の実施の形態において光源とカップリングレンズの配置を換えた例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Modification of First Embodiment>
The modification of the first embodiment shows an example in which the arrangement of the light source and the coupling lens is changed in the first embodiment. In the modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiment may be omitted.
図3は、第1の実施の形態の変形例に係る光源装置を例示する断面図である。なお、第1の実施の形態の変形例において、光源の配置のみを例示する平面図は図1(b)と同一であるため、図示は省略する。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a light source device according to a modification of the first embodiment. In the modification of the first embodiment, a plan view illustrating only the arrangement of the light sources is the same as FIG.
図3を参照するに、光源装置10Aは、光源111〜1116とカップリングレンズ121〜1216との配置が変更され、集光レンズ13が配置されていない点が、第1の実施の形態に係る光源装置10(図1参照)と相違する。光源装置10Aでは、一対の光源とカップリングレンズ毎に、カップリングレンズから出射する光束の光軸を傾けることにより、集光レンズ13を用いずに、各カップリングレンズから出射する各光束を所定箇所に収束するように進行させている。
Referring to FIG. 3, the
光源装置10Aの場合にも、光源とカップリングレンズとの間の位置誤差が存在すると、第1の実施の形態と同様の問題が生じる。しかしながら、光源装置10Aの場合にも、励起光源である光源111〜1116から出射された各光束を、ライトトンネル15を介して蛍光体16へ照射し、蛍光体16の発する光をライトトンネル15で均一化して取り出す構成は第1の実施の形態と同様であるため、第1の実施の形態と同様の効果を奏する。
Also in the case of the
なお、光源111〜1116とカップリングレンズ121〜1216との配置は、図4のようにしてもよい。図4に示す光源装置10Bでは、一対の光源とカップリングレンズ毎に、光源とカップリングレンズの光軸の位置を意図的にずらす(偏心させる)ことにより、集光レンズ13を用いずに、各カップリングレンズから出射する各光束を所定箇所に収束するように進行させている。具体的には、周辺に配置されている光源とカップリングレンズの対ほど、光源とカップリングレンズの光軸の位置を大きくずらしている。
The arrangement of the
光源装置10Bの場合にも、光源とカップリングレンズとの間の位置誤差が存在すると、第1の実施の形態と同様の問題が生じる。しかしながら、光源装置10Bの場合にも、励起光源である光源111〜1116から出射された各光束を、ライトトンネル15を介して蛍光体16へ照射し、蛍光体16の発する光をライトトンネル15で均一化して取り出す構成は第1の実施の形態と同様であるため、第1の実施の形態と同様の効果を奏する。
Also in the case of the
〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、テーパ形状のライトトンネルを用いる例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example using a tapered light tunnel will be described. In the second embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.
図5は、第2の実施の形態に係る光源装置を例示する断面図である。なお、第2の実施の形態において、光源の配置のみを例示する平面図は図1(b)と同一であるため、図示は省略する。 FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a light source device according to the second embodiment. In the second embodiment, a plan view illustrating only the arrangement of the light sources is the same as that in FIG.
図5を参照するに、光源装置20は、ライトトンネル15がライトトンネル25に置換された点が、第1の実施の形態に係る光源装置10(図1参照)と相違する。ライトトンネル25は、例えば、矩形状の第1開口部25a及び第2開口部25cを有し、内面に4つの反射面25bを備えた角錐台状の導光体である。なお、本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、集光レンズ13による集光位置(所定箇所)は、蛍光体16の表面とされている。
Referring to FIG. 5, the
ライトトンネル25の断面はテーパ形状であり、第2開口部25cの大きさ(面積)は、第1開口部25aの大きさ(面積)よりも小さくされている。又、ライトトンネル25の第1開口部25aの大きさ(面積)は、ライトトンネル15の第1開口部15aの大きさ(面積)よりも大きくされており、ライトトンネル25の第2開口部25cの大きさ(面積)は、ライトトンネル15の第2開口部15cの大きさ(面積)よりも小さくされている。
The cross section of the
第1開口部25aの面積をライトトンネル15の第1開口部15aの面積よりも大きくすることにより、光源111〜1116から出射された各光束(合成ビーム)をより取り込みやすくすることができる。又、第2開口部25cの面積をライトトンネル15の第2開口部15cの面積よりも小さくすることにより、蛍光体16の面積、つまり、2次発光部の面積を小さくすることができる。
By making the area of the
又、ライトトンネル25の断面をテーパ形状としたので、蛍光体16から大きな角度で発した光線は、ライトトンネル25内で反射することにより、発散角度が小さくなるので、より平行に近い照明光として取り出すことが可能となる。つまり、より効率よく照明光として利用することができる。
Further, since the
〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、第2の実施の形態とは集光位置を異ならせる例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example in which the condensing position is different from that in the second embodiment will be described. In the third embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.
図6は、第3の実施の形態に係る光源装置を例示する断面図である。なお、第3の実施の形態において、光源の配置のみを例示する平面図は図1(b)と同一であるため、図示は省略する。 FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a light source device according to the third embodiment. In the third embodiment, the plan view illustrating only the arrangement of the light sources is the same as FIG.
図6を参照するに、光源装置30は、ライトトンネル25がライトトンネル35に置換された点が、第2の実施の形態に係る光源装置20(図5参照)と相違する。ライトトンネル35は、例えば、矩形状の第1開口部35a及び第2開口部35cを有し、内面に4つの反射面35bを備えた角錐台状の導光体である。
Referring to FIG. 6, the
ライトトンネル35の断面はテーパ形状であり、第1開口部35aの面積よりも第2開口部35cの面積の方が小さくされている。又、ライトトンネル35の第1開口部35aの面積は、ライトトンネル25の第1開口部25aの面積よりも小さくされており、ライトトンネル35の第2開口部35cの面積は、ライトトンネル25の第2開口部25cの面積と略同一とされている。
The cross section of the
第2の実施の形態では、集光レンズ13による集光位置は、蛍光体16の表面(第2開口部25cの近傍)とされていた。そのため、光源111〜1116から出射された各光束(励起光)を全てライトトンネル25に取り込むためには、第1開口部25aの大きさを十分大きくする必要があった。
In the second embodiment, the condensing position by the condensing
本実施の形態では、集光レンズ13による集光位置は、第1開口部35aの近傍とされている。つまり、光源111〜1116から出射された各光束(励起光)の主たる光線は、第1開口部35aの近傍の有限の範囲に集まる。但し、図2で説明したように、光源とカップリングレンズとの間の位置誤差が存在すると、位置誤差が存在しない場合と比べて、合成スポット径が広がる。
In the present embodiment, the condensing position by the condensing
合成スポット径が広がった励起光を損失なく取り込むためには、第1開口部35aは、なるべく大きくすることが好ましい。一方、パネルへの照明効率を考慮した場合、第1開口部35aは、なるべく小さくすることが好ましい。本実施の形態のように集光レンズ13による集光位置を第1開口部35aの近傍にすることは、この相反する条件を満足する最も効果的な方法である。この構成により、ライトトンネル35の第1開口部35aの面積を、ライトトンネル25の第1開口部25aの面積よりも小さくすることが可能となる。
In order to take in the excitation light with a wide combined spot diameter without loss, the
第1開口部35aの近傍に集光された各光束(励起光)は、図6に示すように、ライトトンネル35の反射面35bで反射、或いは、反射しないで直接蛍光体16を照射し、波長変換される。その後の動作は、他の実施形態と同様である。ここで、第1開口部35aの近傍とは、第1開口部35aの位置、及び、ダイクロイックミラー14で反射した各光束が第1開口部35aで蹴られない範囲で第1開口部35aから光軸方向に移動した位置を指す。
Each light beam (excitation light) collected in the vicinity of the
つまり、集光レンズ13による集光位置は、ダイクロイックミラー14で反射した各光束が第1開口部35aで蹴られない範囲で第1開口部35aよりも第2開口部35c側にずれてもよいし、第1開口部35aよりもダイクロイックミラー14側にずれてもよい。集光レンズ13による集光位置の範囲は、要求される第1開口部35aの面積を考慮して決定することができる。
That is, the condensing position by the condensing
このように、光源111〜1116から出射された各光束の合成スポット径が最も小さくなる位置(集光レンズ13による集光位置)を、ライトトンネル35の第1開口部35a近傍とすることにより、各光束を効率よくライトトンネル35に取り込むことができる。又、蛍光体16の発する照明光の出射部でもある第1開口部35aの大きさを小さくできるので、その後のパネルへの照明効率を向上可能となる。
As described above, the position where the combined spot diameter of the light beams emitted from the
〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、第2の実施の形態において、光源と蛍光体との間の光路上に拡散板を配置する例を示す。なお、第4の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Fourth embodiment>
In 4th Embodiment, the example which arrange | positions a diffusion plate on the optical path between a light source and fluorescent substance in 2nd Embodiment is shown. Note that in the fourth embodiment, the description of the same component as the already described embodiment may be omitted.
図7は、第4の実施の形態に係る光源装置を例示する断面図である。なお、第4の実施の形態において、光源の配置のみを例示する平面図は図1(b)と同一であるため、図示は省略する。 FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a light source device according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, a plan view illustrating only the arrangement of the light sources is the same as FIG.
図7を参照するに、光源装置40は、ダイクロイックミラー14とライトトンネル25との間の第1開口部25aの近傍に拡散板41を配置した点が、第2の実施の形態に係る光源装置20(図5参照)と相違する。拡散板41は、入射光を拡散して出射する機能を有する。拡散板41としては、例えば、摺りガラス、オパールガラス、回折光学素子、ホログラム素子等を用いることができる。
Referring to FIG. 7, the
光源111〜1116から出射された各光束(励起光)のうち、光源113から出射された光束の主光線を例にとって作用を説明する。光源113から出射された光束の主光線は、ダイクロイックミラー14を経由して拡散板41に到達し、拡散板41により直線性が多少損なわれ、拡散板41の通過する位置を基点に最大、数度の光線の広がりが生じる。
Of the
図7では、拡散板41により広がった光線の進む様子を示している。拡散板41の仕様に依存するが、おおよそ1〜2度、大きくても3〜5度程度に広がるとよい。図7に示すように、拡散板41を挿入することにより、直接蛍光体16に照射される光線のみならず、拡散板41により拡散された光線も蛍光体16に照射されるため、蛍光体16上の照射エリアが広くなる。つまり、数度の光線の広がりにより、第2開口部25c近傍に配置された蛍光体16上の照射エリアが広くなる。
FIG. 7 shows a state where the light beam spread by the
図8は、拡散板の有無による合成スポット径の変化を模式的に示す図であり、(a)は拡散板がない場合を、(b)は拡散板がある場合を示している。図8(a)に示すように、拡散板41のない場合は、各スポット位置は、光源とカップリングレンズとの間の位置誤差により、適当にばらついた状態で蛍光体16を照射する。
FIGS. 8A and 8B are diagrams schematically showing changes in the combined spot diameter depending on the presence or absence of a diffusion plate. FIG. 8A shows a case where there is no diffusion plate, and FIG. 8B shows a case where there is a diffusion plate. As shown in FIG. 8A, when the
各スポットAの径は様々であり、16個のスポットAを合成した合成スポットBは、破線のような大きさに近似されたサイズで、蛍光体16を照射することとなる。又、各スポットAの径や位置のばらつき具合によっては、照射されない領域Cが生じる場合があり得る。
The diameter of each spot A varies, and the synthesized spot B obtained by synthesizing the 16 spots A irradiates the
図8(a)に示すように、照射されない領域Cが存在することは、照射されている部分に励起光が集中することを意味する。このように集中して照射される部分が存在すると、蛍光体16の損傷が早まるおそれがあり、効率低下、信頼性低下、明るさの低下となって、品質が低下する。
As shown in FIG. 8A, the presence of the region C that is not irradiated means that the excitation light is concentrated on the irradiated portion. If there is a portion irradiated in such a concentrated manner, the
拡散板41を挿入することにより、励起光が分散されるので、図8(b)に示すように、照射されない領域Cは存在しなくなり、上記問題点を解決できる。つまり、拡散板41を挿入することにより、直線性の高いレーザ光線が広がり、拡散板41を挿入しなければ蛍光体16に照射されなかった領域へも光が拡散分散されて、より均一に蛍光体16を照射でき、変換効率の高い、より明るい光源装置を実現できる。
By inserting the diffusing
なお、拡散板41は光源111〜1116と蛍光体16との間の光路上であれば、どこに挿入してもよいが、図9に示す光源装置40Aのように、光源111〜1116とダイクロイックミラー14との間の光路上に挿入することが好ましい。図7に示す光源装置40では、拡散板41による拡散作用が励起光及び蛍光体16で生成された光の両方に作用するのに対して、図9に示す光源装置40Aでは、拡散板41による拡散作用が励起光のみに作用するからである。
The
〈第5の実施の形態〉
第5の実施の形態では、第2の実施の形態において、蛍光体を回転させる例を示す。なお、第5の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Fifth embodiment>
In the fifth embodiment, an example in which the phosphor is rotated in the second embodiment will be described. Note that in the fifth embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.
図10は、第5の実施の形態に係る光源装置を例示する図であり、(a)は断面図、(b)は蛍光体のみを例示する平面図(図10(a)のH方向から視た図)である。なお、第5の実施の形態において、光源の配置のみを例示する平面図は図1(b)と同一であるため、図示は省略する。 10A and 10B are diagrams illustrating a light source device according to a fifth embodiment, where FIG. 10A is a cross-sectional view, and FIG. 10B is a plan view illustrating only a phosphor (from the H direction in FIG. 10A). View). In the fifth embodiment, a plan view illustrating only the arrangement of the light sources is the same as FIG.
図10を参照するに、光源装置50は、蛍光体16を回転する基板51上に配置した点が、第2の実施の形態に係る光源装置20(図5参照)と相違する。具体的には、円盤状の基板51の外周近傍に蛍光体16を円環状に設けてホイール状としている。そして、円環状の蛍光体16の中心を回転中心Oとして基板51とともに蛍光体16がモータ等の駆動部(図示せず)に回転駆動される。
Referring to FIG. 10, the light source device 50 is different from the light source device 20 (see FIG. 5) according to the second embodiment in that the
基板51とともに蛍光体16が回転駆動されることにより、蛍光体16が移動するため、励起光は常に蛍光体16上の新しい領域に照射されることになる。つまり、蛍光体16の大きさは第2開口部25cの大きさよりも大きくされており、蛍光体16の表面の何れかの領域が常に第2開口部25c内に露出するように蛍光体16が可動される。
When the
基板51が1回転すると、蛍光体16上の同一の領域に励起光が照射されため、基板51が1回転する時間より、蛍光の発光時間が短くなるように回転速度を定めると好適である。例えば、最大発光量の10分の1となる時間をt、基板51が1回転する時間をTとしたときに、t<Tとなるように回転数を定めることができる。
When the
なお、基板51とともに蛍光体16が回転駆動されるので、蛍光体16はライトトンネル25の第2開口部25cとは物理的に離しておく必要がある。蛍光体16と第2開口部25cとの距離Dは、なるべく短くすることが好ましいく、例えば、0.05mm〜1mm程度とすると好適である。蛍光体16と第2開口部25cとの距離Dを1mm以上離すと、蛍光体16が発光した光束のうち、ライトトンネル25の第2開口部25cに入らない光束が多くなり、効率が低下するからである。
Since the
図10のような構成により、励起光が蛍光体16上の同一領域に連続的に照射されることによる蛍光体16の損傷を防ぐことができる。又、蛍光体16の経時的な劣化、具体的には蛍光体16の変換効率が低下して光量が低下する問題を解決できる。又、蛍光体16上に照射される励起光の分布が不均一で極端に分布がある場合に、蛍光体16が移動することにより、不均一さを緩和する効果を奏する。
With the configuration as shown in FIG. 10, it is possible to prevent the
なお、蛍光体16を回転させる代わりに、蛍光体16を往復動作させてもよい。又、ローラの外周に蛍光体16を設け、ローラを回転させてもよい。又、蛍光体16のサイズ以下の微振動をさせてもよい。何れの場合にも、蛍光体16を回転させる場合と同様の効果を奏する。
Instead of rotating the
〈第6の実施の形態〉
第6の実施の形態では、第2の実施の形態において、光源及びカップリングレンズを1つにした例を示す。なお、第6の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Sixth embodiment>
The sixth embodiment shows an example in which the light source and the coupling lens are combined into one in the second embodiment. Note that in the sixth embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.
図11は、第6の実施の形態に係る光源装置を例示する断面図である。図11を参照するに、光源装置60は、光源111〜1116及びカップリングレンズ121〜1216が、各々光源111及びカップリングレンズ121に置換された点が、第2の実施の形態に係る光源装置20(図5参照)と相違する。なお、本実施の形態では、光源111は半導体レーザである。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a light source device according to the sixth embodiment. Referring to FIG. 11, the
光源111(半導体レーザ)からの出射光はカップリングレンズ121により収束され(例えば、略平行光となり)、ダイクロイックミラー14で反射されてライトトンネル25の第1開口部25aに入射する。
Light emitted from the
実際は、図に描いた光線以外に、光源111(半導体レーザ)から発した光線のうち、カップリングレンズ121によっても十分に収束されない光線もあり、このような光線はライトトンネル25の反射面25bで反射されて蛍光体16まで達する。しかしながら、第1開口部25aに入射した光束の大部分を、ライトトンネル25の反射面25bで反射させずに、直接蛍光体16まで達するようにできる。蛍光体16で生成された光は、第2の実施の形態と同様に、そのままライトトンネル25で均一化して取り出される。
Actually, in addition to the light beam illustrated in the figure, among the light beams emitted from the light source 11 1 (semiconductor laser), there are also light beams that are not sufficiently converged by the
このように、光源及びカップリングレンズを1つにした場合にも、励起光源である光源111から出射された光束を、ライトトンネル25を介して蛍光体16へ照射し、蛍光体16の発する光をライトトンネル25で均一化して取り出す構成は第2の実施の形態と同様であるため、第2の実施の形態と同様の効果を奏する。
Thus, if the light source and the coupling lens was Tsunishi 1 also a light beam emitted from the
但し、1つの光源では輝度が稼げないため、輝度を稼ぐ必要がある場合には、既に説明した実施の形態のように、複数の光源を配置することが好ましい。 However, since it is not possible to increase the luminance with one light source, it is preferable to arrange a plurality of light sources as in the embodiment described above when it is necessary to increase the luminance.
〈第7の実施の形態〉
第7の実施の形態では、第6実施の形態において、光源として固体光源である発光ダイオードを用いる例を示す。なお、第7の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Seventh embodiment>
In the seventh embodiment, an example in which a light-emitting diode that is a solid-state light source is used as the light source in the sixth embodiment will be described. Note that in the seventh embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.
図12は、第7の実施の形態に係る光源装置を例示する断面図である。図12を参照するに、光源装置70は、光源111及びカップリングレンズ121が、各々光源71及びカップリングレンズ72に置換された点が、第6の実施の形態に係る光源装置60(図11参照)と相違する。なお、本実施の形態では、光源71は発光ダイオードである。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a light source device according to the seventh embodiment. Referring to FIG. 12, the
光源71(発光ダイオード)は、光源111(半導体レーザ)の発光部が数μmであるのとは異なり、数mm2の面積を有しており、矩形や長方形、円形の発光エリアであることが多い。又、光源71(発光ダイオード)の発光角度特性は、光源111(半導体レーザ)に比べると大きく、場合によっては、完全拡散に近い特性となるものもある。このように、光源71(発光ダイオード)の発光面積は数mm2と広いので、本実施の形態では、カップリングレンズ72を複数枚のレンズ(例えば、レンズ72aとレンズ72bの2枚)で構成して、カップリング効率を向上している。
The light source 71 (light emitting diode) has an area of several mm 2 unlike the light emitting portion of the light source 11 1 (semiconductor laser) of several μm, and is a rectangular, rectangular, or circular light emitting area. There are many. The light emission angle characteristic of the light source 71 (light emitting diode) is larger than that of the light source 11 1 (semiconductor laser), and in some cases, the characteristic is close to perfect diffusion. Thus, since the light emission area of the light source 71 (light emitting diode) is as wide as several mm 2 , in this embodiment, the
光源71(発光ダイオード)の発光面積が数mm2と広いため、光源71(発光ダイオード)を用いる場合、発光する領域の大きさよりも、小さい領域に出射光を収束させることは容易ではない。つまり、カップリングレンズ72及びライトトンネル25を有しない従来の構成では、光源71(発光ダイオード)を励起光源として用いる場合、照射する蛍光体16の面積が小さくなると、効率よく照射できなくなる問題があった。
Since the light emitting area of the light source 71 (light emitting diode) is as wide as several mm 2 , when the light source 71 (light emitting diode) is used, it is not easy to converge the emitted light in a region smaller than the size of the light emitting region. In other words, in the conventional configuration that does not include the
しかしながら、図12のようにカップリングレンズ72及びライトトンネル25を有する構成とすることにより、カップリングレンズ72を複雑な構成にすることなく、光源71(発光ダイオード)の出射光を効率よく蛍光体16へ導くことができる。
However, the configuration having the
図13は、光源(発光ダイオード)からの出射光がダイクロイックミラーを透過してライトトンネル内に入射する状況を例示する図である。本実施の形態では、光路上にカップリングレンズ72を配置しているため、図13(a)〜図13(c)に示すように、集光状態をいかようにも選択が可能となる。なお、図13において、Wは第2開口部25cの開口幅を示している。
FIG. 13 is a diagram illustrating a situation where light emitted from a light source (light emitting diode) passes through a dichroic mirror and enters a light tunnel. In the present embodiment, since the
図13(a)は、光源71(発光ダイオード)からの出射光の集光度合いを比較的緩めた場合を模式的に示している。図13(a)の状態では、集光スポットは第2開口部25cより大きいが、ライトトンネル25の反射面25bで反射するので、その反射光が第2開口部25c内に重畳する。反射しない光と、反射した光線の強度の和である合成強度分布で、蛍光体16上に照射する。
FIG. 13A schematically shows a case where the degree of light collected from the light source 71 (light emitting diode) is relatively relaxed. In the state of FIG. 13A, the condensing spot is larger than the
図13(b)は、光源71(発光ダイオード)からの出射光の集光度合いを蛍光体16の照射領域に合わせた場合を模式的に示している。図13(b)の状態では、光源71(発光ダイオード)からの出射光はライトトンネル25内では、ほとんど反射せずに、直接蛍光体16上に照射している。
FIG. 13B schematically shows a case where the degree of collection of the emitted light from the light source 71 (light emitting diode) is matched to the irradiation region of the
図13(c)は、光源71(発光ダイオード)からの出射光の集光度合いを高めてライトトンネル25の反射面25bでの反射回数を増やした場合を模式的に示している。図13(c)の状態では、光源71(発光ダイオード)からの出射光の集光度合いを高めて、蛍光体16に到達する手前に出射光を集光させた。集光後に光線が広がるものの、ライトトンネル25の反射面25bで複数回反射させて、蛍光体16へ導いている。
FIG. 13C schematically shows a case where the degree of light collection from the light source 71 (light emitting diode) is increased to increase the number of reflections on the
図14は、図13の各状態に対応した出射光の照射分布を例示する図である。なお、図14に示す照度分布は、光源71(発光ダイオード)からの出射光のライトトンネル25の第2開口部25c近傍での照射分布である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an irradiation distribution of emitted light corresponding to each state of FIG. The illuminance distribution shown in FIG. 14 is an irradiation distribution of light emitted from the light source 71 (light emitting diode) in the vicinity of the
図13(a)の状態に対応した図14(a)では、ライトトンネル25の反射面25bで反射せずに蛍光体16上に照射する光線の分布強度Xと、ライトトンネル25の反射面25bで1回反射して蛍光体16上に照射する光線の分布強度Y1とが合成されて、合成強度Zとなる。図13(b)の状態に対応した図14(b)では、ライトトンネル25の反射面25bで反射せずに蛍光体16上に照射する光線の分布強度Xがそのまま合成強度となる。
In FIG. 14A corresponding to the state of FIG. 13A, the distribution intensity X of the light beam that irradiates the
図13(c)の状態に対応した図14(c)では、ライトトンネル25の反射面25bで反射せずに蛍光体16上に照射する光線の分布強度Xと、ライトトンネル25の反射面25bで1回反射して蛍光体16上に照射する光線の分布強度Y1と、ライトトンネル25の反射面25bで2回反射して蛍光体16上に照射する光線の分布強度Y2とが合成されて、合成強度Zとなる。つまり、複数の反射光が重畳するので、より均一な合成強度Zが得られる。
In FIG. 14C corresponding to the state of FIG. 13C, the distribution intensity X of the light beam that is irradiated on the
理想的には、ライトトンネル25の反射面25bでの反射による反射損失がなければ、図14(c)の状態が好ましい。但し、図14(c)ではライトトンネル25の内部反射を利用するため、例えば図14(b)のように蛍光体16へ効率よく照射する場合に比べて、蛍光体16への照射強度は低くなる。なお、蛍光体16から発する蛍光の強度を十分に確保できる場合には、図14(a)や図14(b)の状態でもよい。つまり、光源71(発光ダイオード)からの出射光の集光度合いは、蛍光体16の特性に合わせて、いかようにも設定できる。
Ideally, if there is no reflection loss due to reflection at the
なお、図14(a)〜図14(c)は代表的な状態を示しただけであって、カップリングレンズ72の設計、ライトトンネル25との位置関係、ライトトンネル25の第1開口部25a及び第2開口部25cのサイズ、ライトトンネル25のテーパ角度等によって、様々な状態となり得る。そこで、蛍光体16から発する光強度が高くなるように適宜設計することができる。
14 (a) to 14 (c) only show representative states, and the design of the
このように、本実施の形態では、光源71(発光ダイオード)の後段にカップリングレンズ72を配置したので、要求仕様に応じて光源71(発光ダイオード)からの出射光の集光度合いを変化させ、蛍光体16への照射分布を調整できる。これにより、蛍光体16の発光効率を最大限に引き出すことが可能となり、より効率の高い光源装置を実現できる。
Thus, in the present embodiment, since the
〈第8の実施の形態〉
第8の実施の形態では、第2の実施の形態において、蛍光体の位置を変更した例を示す。なお、第8の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Eighth embodiment>
The eighth embodiment shows an example in which the position of the phosphor is changed in the second embodiment. Note that in the eighth embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiment may be omitted.
図15は、第8の実施の形態に係る光源装置を例示する断面図である。図15を参照するに、光源装置80は、基板17が基板87に置換された点が、第2の実施の形態に係る光源装置20(図5参照)と相違する。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the light source device according to the eighth embodiment. Referring to FIG. 15, the
基板87は、平板状の部分に突起部87xが形成された構造を有し、突起部87xの先端部分には蛍光体16が設けられている。ライトトンネル25の第1開口部25a側から視て、突起部87xは第2開口部25cよりも小さな形状とされており、突起部87xの一部は第2開口部25cを介してライトトンネル25内に挿入されている。つまり、光源装置80では、蛍光体16がライトトンネル25内に配置されている。
The
第2の実施の形態では、蛍光体16はライトトンネル25の第2開口部25cの近傍に配置していたが、図15に示すように、蛍光体16はライトトンネル25内に配置してもよい。又、図示はしないが、蛍光体16はライトトンネル25の第2開口部15cより外側(第1開口部25aとは反対側)に配置してもよい。
In the second embodiment, the
このように、蛍光体16はライトトンネル25内やライトトンネル25の第2開口部15cより外側(第1開口部25aとは反対側)に配置してもよく、これらの場合にも蛍光体16を第2開口部25cの近傍に配置した第2の実施の形態と同様の効果を奏する。但し、蛍光体16をライトトンネル25内に配置した場合には、第2の実施の形態の奏する効果に加えて、更に、蛍光体16から発する蛍光の全てをライトトンネル25で取り込むことが可能となるという優れた効果を奏する。
As described above, the
〈第9の実施の形態〉
第9の実施の形態では、第2の実施の形態に係る光源装置を投射装置に適用した例を示す。なお、第9の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
<Ninth embodiment>
The ninth embodiment shows an example in which the light source device according to the second embodiment is applied to a projection device. Note that in the ninth embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiments may be omitted.
図16は、第9の実施の形態に係る投射装置を例示する図である。図16を参照するに、投射装置100は、光源装置201と、光源装置202と、光源装置90と、集光レンズ101〜104と、集光ミラー105と、ダイクロイックミラー106及び107と、パネル108と、投射レンズ109と、駆動制御部110と、インターフェイス111とを有する。なお、120は、外部入力装置である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a projection device according to the ninth embodiment. Referring to FIG. 16, the
集光レンズ101〜104、集光ミラー105、及びダイクロイックミラー106及び107は、本発明に係る伝達光学系の代表的な一例である。又、投射レンズ109は、本発明に係る投射光学系の代表的な一例である。
The condensing
光源装置201は、第2の実施の形態に係る光源装置20において、蛍光体16として赤色蛍光体を用いたものである。光源装置202は、第2の実施の形態に係る光源装置20において、蛍光体16として緑色蛍光体を用いたものである。光源装置90は、光源91として青色発光ダイオードを用い、光源91からの光をカップリングレンズ92及び集光レンズ93を介してライトトンネル94に取り込み、ライトトンネル94で重畳して均一化を図り外部に出射するものである。
The
光源装置201からの赤光は、集光レンズ101、集光レンズ102、集光ミラー105によって、光源装置201のライトトンネル25の第1開口部25aとパネル108の表面とが共役の関係になるように設定されていることが好ましい。光源装置202からの緑光は、集光レンズ103、集光レンズ102、集光ミラー105によって、光源装置202のライトトンネル25の第1開口部25aとパネル108の表面とが共役の関係になるように設定されていることが好ましい。光源装置90からの青光は、集光レンズ104、集光レンズ102、集光ミラー105によって、ライトトンネル94の出口側の開口部とパネル108の表面とが共役の関係になるように設定されていることが望ましい。
Red light from the
光源装置201からの赤光と光源装置202からの緑光とは、ダイクロイックミラー106によって合成され、ダイクロイックミラー107に入射する。ダイクロイックミラー106によって合成された光と光源装置90からの青光とは、ダイクロイックミラー107によって合成され、全ての色の光路が一致して集光ミラー105に入射する。なお、ダイクロイックミラー106は、緑光を反射し赤光を透過す特性を有している。又、ダイクロイックミラー107は、青光を反射し緑光及び赤光を透過す特性を有している。
The green light from the red light and the
パネル108は複数の画素を有し、画素毎に照明光を投射レンズ109へ向かわせるか否かを制御する(照明光のON/OFFを制御する)機能を有する。パネル108としては、例えば、所謂デジタルマイクロミラーアレイ等を用いることができる。なお、パネル108は1つのみであるが、赤の画像、緑の画像、青の画像を時間順次に表示できる。つまり、それぞれの色の画像がパネル108に表示されたときに、その色の光源装置を駆動発光させて高速に照明している(照明光を高速に切り替えている)。
The
換言すれば、パネル108の表示情報に応じて、光源装置201、光源装置202、及び光源装置90を時間分割して点灯制御している。なお、点灯制御は、インターフェイス111を介して外部入力装置120と接続された駆動制御部110により行われる。色の画像の切り替わりは非常に早く、目の残像現象を利用してフルカラー表示を行うことができる。パネル108に表示された画像情報の拡大像が、投射レンズ109によって、パネル108の表面と共役な位置に形成される。
In other words, according to the display information on the
なお、投射装置100において、光源装置201に代えて、赤色発光ダイオードや赤色レーザ等の固体光源を用いてもよい。又、投射装置100において、光源装置90からの青光を、光源装置201の光源111等とは反対側からダイクロイックミラー14に入射し、ダイクロイックミラー14で反射させて、ダイクロイックミラー14を透過する赤光と合成してもよい。
Incidentally, in the
又、投射装置100において、光源装置90からの青光を、光源装置202の光源111等とは反対側からダイクロイックミラー14に入射し、ダイクロイックミラー14で反射させて、ダイクロイックミラー14を透過する緑光と合成してもよい。色の合成に関しては、上記以外にも様々な配置が考えられ、上記の構成に限定するものではない。
Furthermore, transmission in the
投射装置100において、各実施の形態又はその変形例で示した光源装置を少なくとも1つ用いることにより、より明るい照明光を得ることができ、明るい投射装置を実現できる。
By using at least one light source device shown in each embodiment or its modification in the
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiment and its modification have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modification, and the above-described implementation is performed without departing from the scope described in the claims. Various modifications and substitutions can be added to the embodiment and its modifications.
例えば、各実施の形態又はその変形例は適宜組み合わせることができる。一例を挙げれば、第8の実施の形態の構成は、第2の実施の形態に係る光源装置を含む各実施の形態に係る光源装置に適用可能である。或いは、第1の実施の形態の変形例の構成を他の実施の形態に係る光源装置に適用してもよい。その他、様々な変形が考えられる。 For example, each embodiment or its modification can be combined as appropriate. If an example is given, the structure of 8th Embodiment is applicable to the light source device which concerns on each embodiment containing the light source device which concerns on 2nd Embodiment. Or you may apply the structure of the modification of 1st Embodiment to the light source device which concerns on other embodiment. Various other modifications are possible.
又、各実施の形態及びその変形例では、光源からの出射光をダイクロイックミラーで反射させてライトトンネルに入射している。しかしながら、光源、ダイクロイックミラー、及びライトトンネルを略一直線上に配置し、光源からの出射光をダイクロイックミラーを透過させてライトトンネルに入射してもよい。この場合、蛍光体からの光は、ダイクロイックミラーで反射させて取り出すことができる。 In each embodiment and its modification, the light emitted from the light source is reflected by the dichroic mirror and is incident on the light tunnel. However, the light source, the dichroic mirror, and the light tunnel may be arranged in a substantially straight line, and the light emitted from the light source may be transmitted through the dichroic mirror and incident on the light tunnel. In this case, the light from the phosphor can be extracted by being reflected by the dichroic mirror.
但し、光源にレーザを用いる場合、レーザ光は偏光特性を有し、S偏光として反射率を上げられるので、光源からS偏光のレーザ光を出射し、S偏光のレーザ光をダイクロイックミラーで反射させてライトトンネルに入射する構成とすると、ダイクロイックミラーでの反射率を向上でき、好適である。 However, when a laser is used as the light source, the laser light has polarization characteristics and the reflectance can be increased as S-polarized light. Therefore, the S-polarized laser light is emitted from the light source, and the S-polarized laser light is reflected by the dichroic mirror. Therefore, it is preferable that the light incident on the light tunnel can improve the reflectance at the dichroic mirror.
10、10A、10B、20、201、202、30、40、40A、50、60、70、80、90 光源装置
111〜1116、71 光源
121〜1216、72 カップリングレンズ
13、101、102、103、104 集光レンズ
14、106、107 ダイクロイックミラー
15、25、35 ライトトンネル
15a、25a、35a 第1開口部
15b、25b、35b 反射面
15c、25c、35c 第2開口部
16 蛍光体
17、51 基板
41 拡散板
72a、72b レンズ
105 集光ミラー
108 パネル
109 投射レンズ
110 駆動制御部
111 インターフェイス
120 外部入力装置
10, 10A, 10B, 20, 20 1 , 20 2 , 30, 40, 40A, 50, 60, 70, 80, 90
Claims (12)
前記固体光源から発散する光束を集光する集光素子と、
励起光により、波長変換された照明光を発する波長変換部材と、
前記集光素子と前記波長変換部材との間の光路上に配置され、前記集光素子で集光された前記光束と前記照明光との光路を分離する光路分離手段と、
前記光路分離手段からの出射光の光路上に配置され、前記光路分離手段側に第1開口部、前記第1開口部の反対側に第2開口部を備えた導光体と、を有し、
前記集光素子で集光された前記光束は、前記光路分離手段を介して前記第1開口部から前記導光体に入射して前記波長変換部材を照射し、前記波長変換部材は前記光束を前記励起光として波長変換された前記照明光を発し、
前記照明光は、前記導光体内を前記励起光と反対方向に進んで前記第1開口部を介して前記光路分離手段に達し、前記光路分離手段により、前記固体光源から発散する前記光束とは異なる方向に取り出される光源装置。 A solid light source;
A condensing element that condenses the light flux emanating from the solid-state light source;
A wavelength conversion member that emits illumination light that has been wavelength-converted by excitation light; and
An optical path separating unit that is disposed on an optical path between the condensing element and the wavelength conversion member, and that separates an optical path between the light beam condensed by the condensing element and the illumination light;
A light guide disposed on the optical path of the light emitted from the optical path separating means, and having a first opening on the optical path separating means side and a second opening on the opposite side of the first opening; ,
The light beam condensed by the light condensing element is incident on the light guide through the first opening through the optical path separating means to irradiate the wavelength conversion member, and the wavelength conversion member emits the light beam. Emitting the illumination light wavelength-converted as the excitation light;
The illumination light travels in the light guide in the opposite direction to the excitation light and reaches the optical path separation means through the first opening, and the light beam diverging from the solid light source by the optical path separation means. A light source device that is taken out in different directions.
前記光路分離手段を介して前記第1開口部から前記導光体に入射した前記光束は、前記第2開口部を介して前記波長変換部材を照射し、前記波長変換部材は前記光束を前記励起光として波長変換された前記照明光を発し、
前記照明光は、前記第2開口部から前記導光体に入射し、前記導光体内を前記励起光と反対方向に進んで前記第1開口部を介して前記光路分離手段に達し、前記光路分離手段により、前記固体光源から発散する前記光束とは異なる方向に取り出される請求項1記載の光源装置。 The wavelength conversion member is disposed outside the second opening,
The light beam incident on the light guide from the first opening through the optical path separating unit irradiates the wavelength conversion member through the second opening, and the wavelength conversion member excites the light beam through the excitation. Emitting the illumination light wavelength-converted as light,
The illumination light enters the light guide through the second opening, travels in the light guide in the opposite direction to the excitation light, reaches the optical path separating means through the first opening, and the optical path. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is extracted by a separating unit in a direction different from the light beam diverging from the solid light source.
各々の前記固体光源に対して、前記固体光源から発散する光束を集光する集光素子が配置され、
各々の前記固体光源から出射されて各々の前記集光素子により集光された各々の前記光束は、所定箇所に収束するように進行して前記光路分離手段に入射する請求項1乃至3の何れか一項記載の光源装置。 A plurality of the solid light sources,
For each of the solid light sources, a condensing element for condensing a light beam emanating from the solid light source is disposed,
4. The light beam emitted from each solid light source and collected by each light condensing element travels so as to converge at a predetermined position and enters the optical path separating means. 5. The light source device according to claim 1.
前記波長変換部材の表面の何れかの領域が常に前記第2開口部内に露出するように、前記波長変換部材を可動する可動手段を備えた請求項1乃至10の何れか一項記載の光源装置。 The size of the wavelength conversion member is larger than the size of the second opening,
11. The light source device according to claim 1, further comprising a movable unit that moves the wavelength conversion member so that any region of the surface of the wavelength conversion member is always exposed in the second opening. .
前記パネルに形成された前記画像を拡大投射する投射光学系と、を有する投射装置。 A transmission optical system that transmits the illumination light extracted from the light source device according to any one of claims 1 to 11 to a panel that forms an image;
A projection optical system that enlarges and projects the image formed on the panel.
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