JP2021015247A5

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Publication number: JP2021015247A5
Application number: JP2019131061A
Authority: JP
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2039-07-16

Description

上記の目的を達成するために、本発明の光源装置は、
光変調素子を照明するための照明光学系に光を導くことが可能な光源装置であって、
第１の青色光を射出するための第１の光源部と、
第２の青色光を射出するための第２の光源部と、
前記第１の青色光を拡散させるとともに透過させる拡散素子および前記第２の青色光の少なくとも一部を黄色光に変換する波長変換素子が同心円状に設けられた回転ホイールを備えることを特徴とする。

各実施例の光源装置を備えるプロジェクタの構成を表す図第１実施例の光源装置の構成を示す図各実施例の光源装置が備える回転ホイールの構成を示す図第１実施例のダイクロイックミラーの特性を示す図拡散体層とコリメータレンズユニットを模式的に示す図蛍光体層とコンデンサーレンズユニットを模式的に示す図回転ホイールの変形例を示す図第１実施例の光源装置の変形例の構成を示す図第２実施例の光源装置の構成を示す図第２実施例のダイクロイックミラーの特性を示す図第３実施例の光源装置の構成を示す図第３実施例の偏光分離素子の特性を示す図各実施例に適用可能なプリズムミラーの構成を示す図

回転ホイール９は図３に示すように円板状の回転板９０Ａ、円環状の蛍光体層９Ｂ、円環状の拡散体層９０Ｃを備え、図２に示すモータＭによって回転可能である。回転板９０Ａの表面には、円環状の蛍光体層（波長変換素子）９Ｂおよび円環状の拡散体層９０Ｃが同心円状に形成されている。回転板９０Ａには円環状の貫通部（穴部）が設けられており、この貫通部に拡散ガラスである拡散体層９０Ｃが埋め込まれている。つまり、回転板９０Ａは拡散体層９０Ｃよりも内側の部分と外側の部分を有しており、この内側の部分と拡散体層９０Ｃが接着剤で連結されており、拡散体層９０Ｃと上記外側の部分が接着剤で連結されている。

前述のようにダイクロイックミラー５は青色光を透過させる特性を有するため、マイクロレンズアレイ５２からの青色光はダイクロイックミラー５を透過してコンデンサーレンズユニット６を介して蛍光体層９Ｂへ入射する。なお、マイクロレンズアレイ５２の代わりにロッドインテグレータや例えば凹凸構造を有する光拡散素子等を用いてもよい。

条件式（２）および（２ａ）は拡散体層９０Ｃにおける拡散度Φが小さすぎず、かつ大きすぎないことを意味している。光源装置１００が条件式（２）あるいは（２ａ）を満足することによって得られる効果は以下の通りである。

図２に示したように、回転ホイール９のモータＭ側にはコンデンサーレンズ８１が設けられている。本実施例とは逆に拡散体層９０Ｃが蛍光体層９Ｂよりも内側に位置している場合、コンデンサーレンズ８１が本実施例よりもモータＭに近づき、両者が干渉する可能性がある。そこで本実施例では、コンデンサーレンズ８１とモータＭの干渉を回避するために、拡散体層９０Ｃを蛍光体層９Ｂよりも外側に設けている。本実施例では蛍光体層９Ｂのコストを削減することも目的として蛍光体層９Ｂを拡散体層９０Ｃよりも内側に設けている。

（第１の光源部１からの青色光の光路）
本実施例における第１の光源部１からの青色光の光路について説明する。第１の光源部１からの青色光（平行光）Ｌ３がコンデンサーレンズ８１を介して拡散体層９０Ｃに入射する。拡散体層９０Ｃからの拡散光Ｌ４はコリメータレンズ８３によって平行光となり、ダイクロイックミラー（第２のダイクロイックミラー、第２の合成素子）５４に入射する。ダイクロイックミラー５４は青色光を反射してＩＲ光を透過させる特性を有する。したがって、コリメータレンズ８３からの拡散光Ｌ４はダイクロイックミラー５４で反射され、アフォーカル光学系（第２のアフォーカルレンズユニット８４）に入射する。アフォーカル光学系８４は入射した平行光の径を拡大するように構成されており、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを有する。したがって、ダイクロイックミラー５４からの拡散光Ｌ４はアフォーカル光学系８４で拡大されてダイクロイックミラー（第１のダイクロイックミラー、第１の合成素子）５３に入射する。

ダイクロイックミラー５３の特性を図１０に示す。図１０に示すように、ダイクロイックミラー５３は第１の光源部１および第２の光源部２からの青色光の波長である４６５ｎｍ付近で高い透過率を有する。そして、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の帯域、つまり緑色光および赤色光に対しては高い反射率を有し、７５０ｎｍ以上の帯域に対して高い透過率を有する。したがって、アフォーカル光学系８４からの拡散光Ｌ４はダイクロイックミラー５３を透過して照明光学系１１０に導かれる。

Claims

光変調素子を照明するための照明光学系に光を導くことが可能な光源装置であって、
第１の青色光を射出するための第１の光源部と、
第２の青色光を射出するための第２の光源部と、
前記第１の青色光を拡散させるとともに透過させる拡散素子および前記第２の青色光の少なくとも一部を黄色光に変換する波長変換素子が同心円状に設けられた回転ホイールを備えることを特徴とする光源装置。
前記第１の光源部と、該第１の光源部の位置とは異なる位置に前記第２の光源部が設けられたベース部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記第１の青色光と前記第２の青色光とに分離するための分離素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記拡散素子からの光と前記波長変換素子からの光を合成するための第１の合成素子をさらに備え、
前記第１の合成素子は前記拡散素子からの光を透過させるとともに、前記波長変換素子からの光を反射する特性を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
前記拡散素子からの光と前記波長変換素子からの光を合成するための第１の合成素子と、
近赤外光を射出するための第３の光源部と、
前記拡散素子からの光と前記第３の光源部からの光を合成するための第２の合成素子と、をさらに備え、
前記第１の合成素子は前記拡散素子からの光と前記第３の光源部からの光を透過させるとともに、前記波長変換素子からの光を反射する特性を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
第３の青色光を射出するための第４の光源部と、
前記第２の光源部からの光と前記第４の光源部からの光を合成するための第３の合成素子と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
前記第３合成素子は偏光分離素子であって、
前記第３の青色光の偏光方向は前記第２の青色光の偏光方向と異なることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
前記第３の合成素子は偏光分離素子であって、
前記第３の青色光の偏光方向は前記第２の青色光の偏光方向と同じであって、
前記第４の光源部から前記偏光分離素子までの光路上には２分の１波長板が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
前記回転ホイールは円板状の回転板を有し、
前記拡散素子および前記波長変換素子は円環状であって、
前記拡散素子および前記波長変換素子は前記回転板に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光源装置。
前記波長変換素子は前記拡散素子よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
前記拡散素子は円板状であり、
前記波長変換素子は円環状であって、
前記波長変換素子は前記拡散素子に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光源装置。
前記第２の青色光を圧縮するための第１のアフォーカルレンズユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光源装置。
前記第１の青色光を拡大するための第２のアフォーカルレンズユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光源装置。
前記第１の青色光を前記拡散素子に導くための第１のコンデンサーレンズユニットと、
前記拡散素子からの光を平行光化するためのコリメータレンズユニットと、
前記第２の青色光を前記波長変換素子に導くための第２のコンデンサーレンズユニットと、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の光源装置。
前記コリメータレンズユニットの焦点距離をｆ１とし、前記第２のコンデンサーレンズユニットの焦点距離をｆ２とするとき、
１．２≦ｆ１／ｆ２≦１０
を満足することを特徴とする請求項１４に記載の光源装置。
２．０≦ｆ１／ｆ２≦６．０
をさらに満足することを特徴とする請求項１５に記載の光源装置。
前記拡散素子における拡散度をΦとするとき、
１°≦Φ≦３０°
を満足することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の光源装置。
１°≦Φ≦１５°
をさらに満足することを特徴とする請求項１７に記載の光源装置。
請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の光源装置と、
光変調素子と、
前記光変調素子からの光を被投射面へ導く投射レンズを保持可能なレンズ保持部と、を備えることを特徴とする画像投射装置。