JP6413409B2 - Lighting device, projector, and projector control method - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置、プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法に関するものである。 The present invention relates to an illumination device, a projector, and a projector control method.
近年、プロジェクターにおいて、蛍光体を利用した光源装置が用いられている(例えば、特許文献1参照)。この光源装置では、ホモジナイザーを用いることで蛍光体層に照射される励起光強度の均一性を高めている。 In recent years, a light source device using a phosphor has been used in a projector (see, for example, Patent Document 1). In this light source device, the uniformity of the excitation light intensity irradiated to the phosphor layer is enhanced by using a homogenizer.
しかしながら、上記従来技術においては、例えば、励起光源の劣化や故障等といった何らかの原因により励起光の強度が低下すると、蛍光強度が低下して表示画像が暗くなってしまうといった問題が生じていた。 However, in the above prior art, for example, when the intensity of the excitation light is reduced due to some cause such as deterioration or failure of the excitation light source, there is a problem that the fluorescence intensity is reduced and the display image becomes dark.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、蛍光強度の低下を抑制できる照明装置、プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an illumination device, a projector, and a projector control method capable of suppressing a decrease in fluorescence intensity.
本発明の第1態様に従えば、励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する第1のマルチレンズアレイと、前記第1のマルチレンズアレイの後段に設けられた第2のマルチレンズアレイと、前記第2のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、前記集光光学系の後段に設けられ、前記集光光学系から射出された前記励起光により蛍光を生成する蛍光体層と、前記励起光の強度が所定の強度よりも低下した場合、前記第1のマルチレンズアレイと前記第2のマルチレンズアレイとの間の間隔を拡げることによって、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させる間隔調整装置と、を備える照明装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the light source device that emits the excitation light, the first multi-lens array on which the excitation light is incident, and the second multi-lens provided at the rear stage of the first multi-lens array. Fluorescence is generated by the excitation light emitted from the lens array, the condensing optical system provided after the second multi-lens array, and the condensing optical system provided after the condensing optical system. and a phosphor layer which, when the intensity of the excitation light is lower than a predetermined intensity, by widening the spacing between the first multi-lens array and the second multi-lens array, the phosphor layer lighting device is provided comprising a gap adjusting device Ru to shrink the size of the spot of the excitation light formed thereon.
第1態様に係る照明装置によれば、何らかの原因によって励起光の強度が低下した場合に、第1のマルチレンズアレイと前記第2のマルチレンズアレイとのマルチレンズアレイ間の間隔を大きくすることで、蛍光体層上に形成される励起光スポットのサイズを小さくすることができる。これにより、蛍光の発光領域の面積が小さくなるため、蛍光体層で生成された蛍光が蛍光体層の後段に設けられる光学系により効率的に取り込まれるようになる。よって、蛍光の利用効率が向上することで、励起光の強度低下(出力低下)による影響を低減することができる。 According to the illumination device according to the first aspect, when the intensity of the excitation light is reduced for some reason, the interval between the multi-lens array between the first multi-lens array and the second multi-lens array is increased. Thus, the size of the excitation light spot formed on the phosphor layer can be reduced. As a result, the area of the fluorescent light emitting region is reduced, so that the fluorescent light generated in the fluorescent material layer is efficiently taken in by the optical system provided in the subsequent stage of the fluorescent material layer. Therefore, by improving the use efficiency of the fluorescence, it is possible to reduce the influence due to the intensity reduction (output reduction) of the excitation light.
以下、蛍光体層上に形成される励起光スポットの大きさのことを、励起光サイズと称すことがある。また、第1のマルチレンズアレイと前記第2のマルチレンズアレイとの間の間隔を、レンズ間距離と称すことがある。 Hereinafter, the size of the excitation light spot formed on the phosphor layer may be referred to as the excitation light size. In addition, the distance between the first multi-lens array and the second multi-lens array may be referred to as an inter-lens distance.
上記第1態様において、前記蛍光体層から射出された蛍光の強度を検出する光センサーをさらに備え、前記間隔調整装置は、前記光センサーからの信号に基づいて前記間隔を調整するのが好ましい。
この構成によれば、蛍光の強度から励起光の強度を間接的に検出することができる。
In the first aspect, it is preferable that an optical sensor for detecting the intensity of fluorescence emitted from the phosphor layer is further provided, and the interval adjusting device adjusts the interval based on a signal from the optical sensor.
According to this configuration, the intensity of excitation light can be indirectly detected from the intensity of fluorescence.
上記第1態様において、前記励起光の強度を検出する光センサーをさらに備え、前記間隔調整装置は、前記光センサーからの信号に基づいて前記間隔を調整するのが好ましい。
この構成によれば、励起光の強度に基づいて間隔を精度良く調整することができる。
In the first aspect, it is preferable that an optical sensor for detecting the intensity of the excitation light is further provided, and the interval adjusting device adjusts the interval based on a signal from the optical sensor.
According to this configuration, the interval can be accurately adjusted based on the intensity of the excitation light.
上記第1態様において、前記励起光の強度を、第1の強度、第2の強度、および第3の強度の間で制御することが可能な光源制御装置をさらに備えるのが好ましい。
この構成によれば、例えば、通常駆動、省エネ駆動、或いはOFFの各駆動状態の間で励起光の強度を調整することができる。省エネ駆動時には励起光の強度が低下するが、励起光サイズを調整することで蛍光の利用効率を高めることができるため、励起光の強度低下による影響を低減することができる。
In the first aspect, it is preferable to further include a light source control device capable of controlling the intensity of the excitation light among the first intensity, the second intensity, and the third intensity.
According to this configuration, for example, the intensity of the excitation light can be adjusted between the normal driving, the energy saving driving, and the OFF driving states. Although the intensity of the excitation light is reduced during energy saving driving, the use efficiency of fluorescence can be increased by adjusting the size of the excitation light, so that the influence due to the decrease in the intensity of the excitation light can be reduced.
本発明の第2態様に従えば、照明光を射出する照明装置と、前記照明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、前記照明装置が、上記第1態様に係る照明装置であるプロジェクターが提供される。 According to the second aspect of the present invention, an illumination device that emits illumination light, a light modulation device that forms image light by modulating the illumination light according to image information, and projection optics that projects the image light And a projector in which the illumination device is the illumination device according to the first aspect.
第2態様に係るプロジェクターによれば、上記第1態様に係る照明装置を備えるので、励起光強度の低下による表示画像の明るさの低下が低減される。そのため、本プロジェクターは画像品質に優れた表示を行うことができる。 According to the projector according to the second aspect, since the illumination device according to the first aspect is provided, a decrease in brightness of the display image due to a decrease in excitation light intensity is reduced. Therefore, the projector can perform display with excellent image quality.
本発明の第3態様に従えば、励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する第1のマルチレンズアレイと、前記第1のマルチレンズアレイの後段に設けられた第2のマルチレンズアレイと、前記第2のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、前記集光光学系の後段に設けられた蛍光体層と、を有する照明装置を備えるプロジェクターの制御方法であって、前記蛍光体層から射出された蛍光の強度を検出するステップと、前記蛍光の強度が所定の強度よりも小さい場合、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させるように、前記第1のマルチレンズアレイと前記第2のマルチレンズアレイとの間の間隔を所定の間隔よりも大きくするステップと、を含むプロジェクターの制御方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, a light source device that emits excitation light, a first multi-lens array on which the excitation light is incident, and a second multi-lens that is provided after the first multi-lens array. In a control method of a projector including a lens array, a condensing optical system provided at a subsequent stage of the second multi-lens array, and a phosphor layer provided at a subsequent stage of the condensing optical system. A step of detecting the intensity of the fluorescence emitted from the phosphor layer, and a size of the spot of the excitation light formed on the phosphor layer when the intensity of the fluorescence is smaller than a predetermined intensity. so as to reduce, control method of a projector including the steps of greater than a predetermined distance the spacing between the first multi-lens array and the second multi-lens array is provided
第3態様に係るプロジェクターの制御方法によれば、何らかの原因によって励起光の強度が低下した場合に、レンズ間距離を大きくすることで励起光サイズを小さくできる。これにより、蛍光体層で生成された蛍光が蛍光体層の後段に設けられる光学系により効率的に取り込まれるようになる。よって、蛍光の利用効率が向上することで、励起光の強度低下(出力低下)による影響を低減することができる。 According to the projector control method of the third aspect, the excitation light size can be reduced by increasing the inter-lens distance when the excitation light intensity decreases due to some cause. Thereby, the fluorescence produced | generated by the fluorescent substance layer comes to be efficiently taken in with the optical system provided in the back | latter stage of a fluorescent substance layer. Therefore, by improving the use efficiency of the fluorescence, it is possible to reduce the influence due to the intensity reduction (output reduction) of the excitation light.
本発明の第4態様に従えば、励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する第1のマルチレンズアレイと、前記第1のマルチレンズアレイの後段に設けられた第2のマルチレンズアレイと、前記第2のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、前記集光光学系の後段に設けられた蛍光体層と、を有する照明装置を備えるプロジェクターの制御方法であって、前記励起光の強度を第1の強度から前記第1の強度よりも低い第2の強度へ変更するステップと、前記励起光の強度が前記第1の強度から前記第2の強度へ変更されたことに応じて、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させるように、前記第1のマルチレンズアレイと前記第2のマルチレンズアレイとの間の間隔を所定の間隔よりも大きくするステップと、を含むプロジェクターの制御方法が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, the light source device that emits the excitation light, the first multi-lens array on which the excitation light is incident, and the second multi-lens provided at the subsequent stage of the first multi-lens array. In a control method of a projector including a lens array, a condensing optical system provided at a subsequent stage of the second multi-lens array, and a phosphor layer provided at a subsequent stage of the condensing optical system. there are, step a, the second intensity intensity of the excitation light from the first intensity to change the intensity of the excitation light to a second intensity less than the first intensity or al the first intensity Between the first multi-lens array and the second multi-lens array so as to reduce the size of the spot of the excitation light formed on the phosphor layer. Is greater than the predetermined interval And Kusuru steps, the control method of a projector including a is provided.
第4態様に係るプロジェクターの制御方法によれば、例えば、省エネ駆動モードを選択することで励起光の強度が抑えられた場合に、レンズ間距離を大きくすることで励起光サイズを小さくできる。これにより、蛍光体層で生成された蛍光が蛍光体層の後段に設けられる光学系により効率的に取り込まれるようになる。よって、蛍光の利用効率が向上することで、励起光の強度低下(出力低下)による影響を低減することができる。 According to the projector control method of the fourth aspect, for example, when the intensity of the excitation light is suppressed by selecting the energy saving drive mode, the excitation light size can be reduced by increasing the distance between the lenses. Thereby, the fluorescence produced | generated by the fluorescent substance layer comes to be efficiently taken in with the optical system provided in the back | latter stage of a fluorescent substance layer. Therefore, by improving the use efficiency of the fluorescence, it is possible to reduce the influence due to the intensity reduction (output reduction) of the excitation light.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.
(第1実施形態)
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン(被投射面)SCR上にカラー映像(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、緑色光、青色光の各色光に対応した3つの光変調装置を用いている。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザー(レーザー光源)を用いている。
(First embodiment)
First, an example of a projector according to the present embodiment will be described. The projector according to the present embodiment is a projection type image display device that displays a color image (image) on a screen (projection surface) SCR. The
(プロジェクター)
図1は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す平面図である。プロジェクター1は、図1に示すように、照明装置2と、色分離光学系3と、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bと、合成光学系5と、投射光学系6とを備えている。
(projector)
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a projector according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
色分離光学系3は、照明光WLを赤色光LRと、緑色光LGと、青色光LBとに分離するためのものである。色分離光学系3は、第1のダイクロイックミラー7a及び第2のダイクロイックミラー7bと、第1の全反射ミラー8a、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cと、第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bとを概略備えている。
The color separation
第1のダイクロイックミラー7aは、照明装置2からの照明光WLを赤色光LRと、その他の光(緑色光LG及び青色光LB)とに分離する機能を有する。第1のダイクロイックミラー7aは、分離された赤色光LRを透過すると共に、その他の光(緑色光LG及び青色光LB)を反射する。一方、第2のダイクロイックミラー7bは、その他の光を緑色光LGと青色光LBとに分離する機能を有する。第2のダイクロイックミラー7bは、分離された緑色光LGを反射すると共に、青色光LBを透過する。
The first
第1の全反射ミラー8aは、赤色光LRの光路中に配置されて、第1のダイクロイックミラー7aを透過した赤色光LRを光変調装置4Rに向けて反射する。一方、第2の全反射ミラー8b及び第3の全反射ミラー8cは、青色光LBの光路中に配置されて、第2のダイクロイックミラー7bを透過した青色光LBを光変調装置4Bに導く。緑色光LGは、第2のダイクロイックミラー7bから光変調装置4Gに向けて反射される。
The first
第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路中における第2の全反射ミラー8bの光射出側に配置されている。第1のリレーレンズ9a及び第2のリレーレンズ9bは、青色光LBの光路長が赤色光LRや緑色光LGの光路長よりも長くなることに起因した青色光LBの光損失を補償する機能を有している。
The
光変調装置4Rは、赤色光LRを画像情報に応じて変調し、赤色光LRに対応した画像光を形成する。光変調装置4Gは、緑色光LGを画像情報に応じて変調し、緑色光LGに対応した画像光を形成する。光変調装置4Bは、青色光LBを画像情報に応じて変調し、青色光LBに対応した画像光を形成する。
The
光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側には、一対の偏光板(図示せず。)が配置されており、特定の方向の直線偏光光のみを通過させる構成となっている。
For example, a transmissive liquid crystal panel is used for the
また、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bの入射側には、それぞれフィールドレンズ10R,フィールドレンズ10G,フィールドレンズ10Bが配置されている。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は、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bそれぞれに入射する赤色光LR,緑色光LG,青色光LBそれぞれを平行化するためのものである。
Further, a
合成光学系5には、光変調装置4R,光変調装置4G,光変調装置4Bからの画像光が入射する。合成光学系5は、赤色光LR,緑色光LG,青色光LBに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系6に向けて射出する。合成光学系5には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。
Image light from the
投射光学系6は、投射レンズ群からなり、合成光学系5により合成された画像光をスクリーンSCRに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンSCR上には、拡大されたカラー映像が表示される。
The projection
(照明装置)
続いて、本発明の一実施形態に係る照明装置2について説明する。図2は照明装置2の概略構成を示す図である。図2に示すように、照明装置2は、アレイ光源21Aと、コリメーター光学系22と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザー光学系24と、間隔調整装置40と、偏光分離素子50Aを含む光学素子25Aと、第1のピックアップ光学系26と、蛍光発光素子27と、位相差板28と、第2のピックアップ光学系29と、拡散反射素子30と、インテグレータ光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とを備えている。
(Lighting device)
Then, the illuminating
アレイ光源21Aと、コリメーター光学系22と、アフォーカル光学系23と、ホモジナイザー光学系24と、光学素子25Aと、位相差板28と、第2のピックアップ光学系29と、拡散反射素子30とは、それぞれの光学中心を図2中に示す光軸ax1に一致させた状態で、この光軸ax1上に順次並んで配置されている。一方、蛍光発光素子27と、第1のピックアップ光学系26と、光学素子25Aと、インテグレータ光学系31と、偏光変換素子32と、重畳光学系33とは、それぞれの光学中心を図2中に示す光軸ax2に一致させた状態で、この光軸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。
An array
アレイ光源21Aは、特許請求の範囲における光源装置に相当する。アレイ光源21Aは、第1の光源である第1の半導体レーザー211と、第2の光源である第2の半導体レーザー212とを備えている。複数の第1の半導体レーザー211及び複数の第2の半導体レーザー212は、光軸ax1と直交する一平面内において、アレイ状に並んで配置されている。
The array
第1の半導体レーザー211は、青色光BL’を射出する。第1の半導体レーザー211は、青色光BL’として、例えばピーク波長が460nmのレーザー光を射出する。第2の半導体レーザー212は、励起光BLを射出する励起光用のレーザー光源である。第2の半導体レーザー212は、励起光BLとして、例えばピーク波長が440nmのレーザー光を射出する。
The
励起光BL及び青色光BL’は、アレイ光源21Aから偏光分離素子50Aに向けて射出される。
The excitation light BL and the blue light BL ′ are emitted from the array
アレイ光源21Aから射出された励起光BL及び青色光BL’は、コリメーター光学系22に入射する。コリメーター光学系22は、アレイ光源21Aから射出された励起光BL及び青色光BL’を平行光束に変換するものである。コリメーター光学系22は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ22aから構成されている。複数のコリメーターレンズ22aは、複数の第1の半導体レーザー211及び複数の第2の半導体レーザー212にそれぞれ対応して配置されている。
Excitation light BL and blue light BL ′ emitted from the array light source 21 </ b> A enter the collimator
コリメーター光学系22を通過することにより平行光束に変換された各励起光BL及び青色光BL’は、アフォーカル光学系23に入射する。アフォーカル光学系23は、励起光BL及び青色光BL’の光束径を調整するものである。アフォーカル光学系23は、例えば凸レンズ23a,凹レンズ23bから構成されている。
Each excitation light BL and blue light BL ′ converted into a parallel light beam by passing through the collimator
アフォーカル光学系23を通過することにより光束径が調整された励起光BL及び青色光BL’は、ホモジナイザー光学系24に入射する。ホモジナイザー光学系24は、第1のマルチレンズアレイ24aと、第2のマルチレンズアレイ24bとから構成されている。第1のマルチレンズアレイ24aは複数の小レンズ24amを備え、第2のマルチレンズアレイ24bは、複数の小レンズ24amに対応する複数の小レンズ24bmを備えている。
Excitation light BL and blue light BL ′ whose beam diameters are adjusted by passing through the afocal
ホモジナイザー光学系24を透過した励起光BL及び青色光BL’は、光学素子25Aに入射する。光学素子25Aは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムから構成されている。ダイクロイックプリズムは、光軸ax1に対して45°の角度をなす傾斜面Kを有している。傾斜面Kは、光軸ax2に対しても45°の角度をなしている。光学素子25Aは、互いに直交する光軸ax1,ax2の交点と傾斜面Kの光学中心とが一致するように配置されている。
The excitation light BL and blue light BL ′ that have passed through the homogenizer
傾斜面Kには、波長選択性を有する偏光分離素子50Aが設けられている。偏光分離素子50Aは、励起光BL及び青色光BL’を、この偏光分離素子50Aに対するS偏光成分とP偏光成分とに分離する。
On the inclined surface K, a
また、偏光分離素子50Aは、後述する励起光BLと青色光BL’とは波長帯が異なる第2の光である蛍光光YLを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
In addition, the
ここで、励起光BL及び青色光BL’は、コヒーレントな直線偏光光である。また、励起光BLと青色光BL’とは、偏光分離素子50Aに入射するときの互いの偏光方向が異なっている。
Here, the excitation light BL and the blue light BL ′ are coherent linearly polarized light. Further, the excitation light BL and the blue light BL 'have different polarization directions when entering the
具体的に、励起光BLの偏光方向は、偏光分離素子50Aで反射されるS偏光成分の偏光方向と一致している。一方、青色光BL’の偏光方向は、偏光分離素子50Aで透過されるP偏光成分の偏光方向と一致している。
Specifically, the polarization direction of the excitation light BL coincides with the polarization direction of the S polarization component reflected by the
したがって、偏光分離素子50Aに入射した励起光BLは、S偏光の励起光BLsとして、蛍光発光素子27に向けて反射される。一方、この偏光分離素子50Aに入射した青色光BL’は、P偏光の青色光BL’pとして、拡散反射素子30に向けて透過される。
Therefore, the excitation light BL incident on the
偏光分離素子50Aから射出されたS偏光の励起光BLs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、第2のマルチレンズアレイ24bから射出された複数の光束(励起光BLs)を、蛍光体層34に向けて集光させるとともに、蛍光体層34の上で互いに重畳させる。第1のピックアップ光学系26は、特許請求の範囲における集光光学系に相当する。
The S-polarized excitation light BLs emitted from the polarization separation element 50 </ b> A is incident on the first pickup
第1のピックアップ光学系26は、例えばピックアップレンズ26a,ピックアップレンズ26bから構成されている。第1のピックアップ光学系26から射出された励起光BLsは、蛍光発光素子27に入射する。蛍光発光素子27は、蛍光体層34と、この蛍光体層34を支持する基板35と、蛍光体層34を基板35に固定する固定部材36とを有している。
The first pickup
蛍光体層34は、蛍光体層34の側面と基板35との間に設けられた固定部材36により、基板35に固定されている。蛍光体層34の励起光BLsが入射する側とは反対側の面は基板35に接触している。
The
蛍光体層34は、波長440nmの励起光BLsを吸収して励起される蛍光体を含み、この励起光BLsにより励起された蛍光体は、第2の光として、例えば500〜700nmの波長域にピーク波長を有する蛍光光(黄色光)YLを生成する。
The
蛍光体層34には、耐熱性及び表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。このような蛍光体層34としては、例えば、アルミナ等の無機バインダ中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層や、バインダを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを好適に用いることができる。
It is preferable to use a material having excellent heat resistance and surface processability for the
蛍光体層34の励起光BLsが入射する側とは反対側には、第1の反射素子としての反射部37が設けられている。反射部37は、蛍光体層34で生成された蛍光光YLのうち、一部の蛍光光YLを反射する機能を有している。
On the side of the
基板35の蛍光体層34を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク38が配置されている。蛍光発光素子27では、このヒートシンク38を介して放熱できるため、蛍光体層34の熱劣化を防ぐことができる。
A
蛍光体層34で生成された蛍光光YLのうち、一部の蛍光光YLは、反射部37によって反射され、蛍光体層34の外部へと射出される。また、蛍光体層34で生成された蛍光光YLのうち、他の一部の蛍光光YLは、反射部37を介さずに蛍光体層34の外部へと射出される。このようにして、蛍光光YLが蛍光体層34から射出される。
Of the fluorescent light YL generated in the
蛍光体層34から射出された蛍光光YLは、偏光方向が揃っていない非偏光光である。蛍光光YLは、第1のピックアップ光学系26を通過した後、偏光分離素子50Aに入射する。そして、この蛍光光YLは、偏光分離素子50Aからインテグレータ光学系31に向けて透過される。
The fluorescent light YL emitted from the
偏光分離素子50Aから射出されたP偏光の青色光BL’pは、位相差板28に入射する。位相差板28は、偏光分離素子50Aと拡散反射素子30との間の光路中に配置された1/4波長板(λ/4板)から構成されている。したがって、偏光分離素子50Aから射出されたP偏光の青色光BL’pは、この位相差板28に入射することによって、円偏光の青色光BL’c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。
The P-polarized blue light BL′p emitted from the polarization separation element 50 </ b> A enters the
第2のピックアップ光学系29は、青色光BL’cを拡散反射素子30に向けて集光させるものであり、例えばピックアップレンズ29aから構成されている。
The second pickup
拡散反射素子30は、第2のピックアップ光学系29から射出された青色光BL’cを偏光分離素子50Aに向けて拡散反射させるものである。その中でも、拡散反射素子30としては、この拡散反射素子30に入射した青色光BL’cをランバート反射させるものを用いることが好ましい。
The diffuse
拡散反射素子30で拡散反射された青色光BL’cは、再び位相差板28に入射することによって、S偏光の青色光BL’sに変換された後、偏光分離素子50Aに入射する。そして、このS偏光の青色光BL’sは、偏光分離素子50Aからインテグレータ光学系31に向けて反射される。
The blue light BL′c diffusely reflected by the diffuse
これにより、青色光BL’sは、偏光分離素子50Aを透過した蛍光光YLと共に、照明光WLとして利用されることになる。すなわち、青色光BL’s及び蛍光光YLは、偏光分離素子50Aから互いに同一方向に向けて射出される。これにより、青色光BL’sと蛍光光(黄色光)YLとが混ざった照明光(白色光)WLが得られる。
As a result, the blue light BL's is used as the illumination light WL together with the fluorescent light YL transmitted through the
偏光分離素子50Aから射出された照明光WLは、インテグレータ光学系31に入射する。インテグレータ光学系31は、例えば、レンズアレイ31a,レンズアレイ31bから構成されている。レンズアレイ31a,31bは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。
The illumination light WL emitted from the
インテグレータ光学系31を透過した照明光WLは、偏光変換素子32に入射する。偏光変換素子32は、偏光分離膜と位相差板とから構成されている。偏光変換素子32は、非偏光の蛍光光YLをS偏光に変換する。
The illumination light WL that has passed through the integrator
偏光変換素子32によってS偏光となった照明光WLは、重畳光学系33に入射する。重畳光学系33は、偏光変換素子32から射出された照明光WLを被照明領域において重畳させるものである。重畳光学系33は、例えば、重畳レンズ33aから構成されている。これにより、被照明領域の照度分布が均一化される。
The illumination light WL that has become S-polarized light by the
ところで、照明装置2においては、故障や経時劣化等といった何らかの原因によって、第2の半導体レーザー212から射出される励起光BLsの強度が経時的に低下すると、蛍光光YLの強度が低下し、スクリーンSCR上に投射される画像が暗くなる。
By the way, in the
この問題に対して、本実施形態の照明装置2は、第1のマルチレンズアレイ24aと第2のマルチレンズアレイ24bとの間の間隔を調整するための間隔調整装置40を備えている。初期状態では、第1のマルチレンズアレイ24aが備える小レンズ24amの焦点位置に第2のマルチレンズアレイ24bが配置されている。この場合、第2のマルチレンズアレイ24b上に2次光源像が形成される。しかし、レンズ間距離を拡げると、2次光源像は、第2のマルチレンズアレイ24bよりも第1のマルチレンズアレイ24aに近い位置に形成される。第2のマルチレンズアレイ24bが備える複数の小レンズ24bm各々を透過した光は第1のピックアップ光学系26によって集光され、蛍光体層34の先で結像するのであるが、各々の光の結像位置は、2次光源像の形成位置の違いに対応して、初期状態よりもレンズ間距離を拡げた場合の方が蛍光体層34に近くなる。そのため、蛍光体層34に入射する各々の光のサイズは、初期状態よりもレンズ間距離を拡げた場合の方が小さくなる。このようにして、間隔調整装置40は、第1のマルチレンズアレイ24aと第2のマルチレンズアレイ24bとの間の間隔(レンズ間距離)を変更することによって、蛍光体層34上に形成される励起光BLsのスポットの大きさ(励起光サイズ)を調整する。
With respect to this problem, the
続いて、間隔調整装置40の具体的な構成について説明する。図3は、間隔調整装置40の概略構成を示す図である。
Next, a specific configuration of the
図3に示すように、間隔調整装置40は、ベース部51と、第1のマルチレンズアレイ24aの下部を保持する第1保持部52と、第2のマルチレンズアレイ24bの下部を保持する第2保持部53と、駆動機構54と、センサーユニット60と、センサーユニット60の検出結果に基づき駆動機構54を制御する制御装置55と、を含む。なお、第1保持部52および第2保持部53は、レンズへの入射光を遮らない位置で該レンズアレイ24a,24bを保持する。
As shown in FIG. 3, the
ベース部51は、第1保持部52および第2保持部53を支持する。第1保持部52は、ベース部51の上面51aに固定されている。第2保持部53は、第1保持部52に対して所定の間隔を保持した状態でベース部51の上面51aに配置される。第2保持部53は、後述の駆動機構54によりベース部51の上面51aを移動可能とされており、第1保持部52との間の間隔を調整可能とされている。第1保持部52および第2保持部53の間には、バネ部材56が配置されている。第2保持部53には、上記間隔を拡げるようにバネ部材56によって付勢された状態となっている。
The
駆動機構54は、ネジ部54aと該ネジ部54aを駆動させる駆動部54bとを含む。ネジ部54aは、先端部が第2保持部53の側面に当接している。駆動部54bは、ベース部51の上面51aの取付部57に対してネジ部54aを移動させる。これにより、ネジ部54aは、先端部が図3中の左右方向に沿って移動する。
The
ネジ部54aの先端部が図3において右方向に移動すると、第2保持部53が右側に移動する。また、ネジ部54aの先端部が左方向に移動すると、バネ部材56の付勢力によって第2保持部53が左側に移動する。このようにして、間隔調整装置40はレンズ間距離を調整する。
When the tip of the
本実施形態において、間隔調整装置40は励起光BLsの強度に応じてレンズ間距離を調整する。間隔調整装置40は、励起光BLsの強度の検出手段としてセンサーユニット60を備えている。センサーユニット60は、蛍光光YLの強度を検出することによって励起光BLsの出力の変化を間接的に検出する。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、インテグレータ光学系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で反射した光はセンサーユニット60に入射する。センサーユニット60の詳細な構成については後述する。
In the present embodiment, a light
図4はセンサーユニット60の概略構成を示す図である。図5は偏光変換素子32に対するミラーの配置位置を示した正面図である。
図4に示すように、センサーユニット60は、センサー部61と、光学フィルター62とを含む。光学フィルター62は、照明光WLのうち蛍光光YLの成分を透過させ、照明光WLのうち青色光BL’sの成分を吸収する光学特性を有する。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the
As shown in FIG. 4, the
センサー部61は、光量モニター用ミラー42で反射された照明光WLのうち、光学フィルター62によって分離された蛍光光YLの光量を検出する。センサー部61は、制御装置55と電気的に接続されており、検出結果を送信する。制御装置55は、センサー部61の検出結果に基づき、後述のように間隔調整装置40(駆動機構54)による間隔調整動作を制御する。
The
図5に示すように、光量モニター用ミラー42は、偏光変換素子32の光入射領域Rを避けて配置された保持部材48によって保持されている。偏光変換素子32の光入射領域Rとは、インテグレータ光学系31から射出された複数の小光束各々が入射する領域である。
As shown in FIG. 5, the light
本実施形態において、光量モニター用ミラー42は、インテグレータ光学系31から射出された複数の小光束のうち一つの光束Zの光路上に設けられている。そのため、光量モニター用ミラー42によって照明光WLのうちの一部を取り出したとしても、被照明領域である光変調装置4R、4G、4B上において照度ムラが生じることはない。したがって、光量モニター用ミラー42は、必ずしも半透過反射ミラーでなくてもよい。
In the present embodiment, the light
ここで、プロジェクター使用時の経時変化により第2の半導体レーザー212から射出される光の量が低下した場合を想定する。この場合に生じる蛍光光YLの強度低下に対する本実施形態の対応策の考え方を、図6のフローチャートに基づいて説明する。
Here, it is assumed that the amount of light emitted from the
制御装置55は、センサーユニット60から送信される蛍光光YLの強度変化に基づき、間接的に励起光BLsの出力変化を検出している。蛍光光YLの強度が低下すると(ステップS1)、スクリーンSCR上の照度が低下する(ステップS2)。制御装置55が蛍光光YL(励起光BLs)の強度が所定の強度(閾値)よりも低いと判断した場合(図6のステップS1、S2)、駆動機構54による間隔調整動作を実行する。
The
駆動機構54は、ネジ部54aの先端部を図3において左方向に移動させる。すると、第2保持部53が左側に移動し、第1保持部52に保持された第1のマルチレンズアレイ24aと、第2保持部53に保持された第2のマルチレンズアレイ24bとの間の間隔が拡がる(図6のステップS3)。これにより、励起光BLsのサイズが縮小する(図6のステップS4)。
The
蛍光体層34上に照射される励起光BLsのサイズが小さくなると、蛍光体層34で生成される蛍光光YLのサイズも小さくなる。すると、蛍光体層34から射出された蛍光光YLは、第1のピックアップ光学系26、インテグレータ光学系31、重畳レンズ33a等の後段の光学系に対してより効率的に取り込まれるようになる。すなわち、後段の光学系における蛍光光YLの利用効率が向上する(ステップS5)。
When the size of the excitation light BLs irradiated on the
したがって、本実施形態の照明装置2によれば、蛍光体層34の後段に設けられた光学系における蛍光光YLの利用効率が、制御装置55の上記制御によって向上する。そのため、励起光BLsの強度低下による影響が低減され、照明光WLの出力低下を低減することができる。
Therefore, according to the
本実施形態のプロジェクター1では、制御装置55の上記制御によってスクリーンSCR上の照度が増加し(図6のステップS6)、画像品質に優れた表示を行うことができる。
In the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る照明装置について説明する。第1実施形態では、間隔調整装置40がセンサーユニット60の検出結果(励起光の出力)に基づいて、レンズ間距離を調整する場合を例に挙げたが、本実施形態の照明装置はセンサーユニット60の検出結果を用いることなく、上記間隔を調整する点と、制御装置55の機能が異なる。なお、以下の説明では、第1実施形態と同様の構成および部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。
(Second Embodiment)
Next, the lighting device according to the second embodiment will be described. In the first embodiment, the case where the
本実施形態において、制御装置55は、励起光BLsの強度を、第1の強度と、第2の強度と、第3の強度との間で制御する光源制御装置としても機能する。
ここで、第1の強度は通常駆動時における励起光BLsの強度に相当し、第2の強度は低消費電力駆動(以下、エコモード駆動と称す場合もある)時における励起光BLsの強度に相当し、第3の強度は照明装置2の電源OFF時における励起光BLsの強度(ゼロ)に相当する。第2の強度は、第1の強度よりも低く(例えば、20%〜50%程度)設定される。
In the present embodiment, the
Here, the first intensity corresponds to the intensity of the excitation light BLs during normal driving, and the second intensity corresponds to the intensity of the excitation light BLs during low power consumption driving (hereinafter sometimes referred to as eco mode driving). The third intensity corresponds to the intensity (zero) of the excitation light BLs when the
制御装置55は、例えば、ユーザーからの指示に応じて、励起光BLsの強度を、第1の強度と、第2の強度と、第3の強度との間で制御するように、第2の半導体レーザー212の出力を制御する。
For example, the
制御装置55は、ユーザーの指示に応じて通常駆動を行う場合に励起光BLsを第1の強度で駆動させ、ユーザーの指示に応じてエコモード駆動を行う場合に励起光BLsを第2の強度で駆動させ、ユーザーの指示に応じて電源をOFFする場合に励起光BLsを第3の強度(ゼロ)とする。
The
なお、ユーザーからの指示としては、例えば、プロジェクター1に設けられたスイッチがユーザーにより切り替えられた際に生じる電気的な信号や、ユーザーから外部装置(コンピューター)を介して制御装置55に直接送信される電気的な信号が例示できる。
Note that, as an instruction from the user, for example, an electrical signal generated when a switch provided in the
ここで、エコモード駆動時における具体的なフローについて、図7のフローチャートに基づいて説明する。 Here, a specific flow at the time of eco-mode driving will be described based on the flowchart of FIG.
制御装置55は、例えば、ユーザーの指示により、駆動モードが通常駆動からエコモード駆動に変更(設定)された場合、励起光BLsの強度を第1の強度から第2の強度に変更する(図7のステップS11)。これに伴い、励起光BLsを射出する第2の半導体レーザー212の出力が低下する(図7のステップS12)。
For example, when the drive mode is changed (set) from the normal drive to the eco mode drive according to a user instruction, the
制御装置55は、励起光BLsの強度が第1の強度から第2の強度に変更された(励起光BLsの出力が低下した)ことに応じて、間隔調整装置40(駆動機構54)による間隔調整動作を実行する。
In response to the change in the intensity of the excitation light BLs from the first intensity to the second intensity (the output of the excitation light BLs has decreased), the
間隔調整装置40が、レンズ間距離を拡げ(図7のステップS13)、これにより、励起光BLsのサイズが縮小する(図7のステップS14)。
The
これにより、蛍光体層34から射出された蛍光光YLは、第1のピックアップ光学系26、インテグレータ光学系31、重畳レンズ33a等の後段の光学系に対してより効率的に取り込まれるようになる。したがって、本実施形態によれば、蛍光体層34の後段に設けられた光学系における蛍光光YLの利用効率が、制御装置55の上記制御によって向上する(図7のステップS15)。また、エコモード駆動時においても、蛍光光YLを効率良く発生させることができることから省エネ性能に優れたものとなる。
As a result, the fluorescent light YL emitted from the
以上のように、本実施形態のプロジェクターは、エコモード駆動時における省エネ性能が向上(図7のステップS16)した照明装置を備えるので、省エネ性能が高く、かつ画像品質に優れたものとなる。 As described above, since the projector according to the present embodiment includes the lighting device that has improved energy saving performance during the eco mode driving (step S16 in FIG. 7), the energy saving performance is high and the image quality is excellent.
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも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。 In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
例えば、上記第1実施形態においては、センサーユニット60(光量モニター用ミラー42)がインテグレータ光学系31と偏光変換素子32との間の光路において蛍光光YLの強度を検出する場合を例に挙げたが、光を取り出す位置はこれに限定されない。例えば、スクリーンSCRの反射光を検出してもよい。
For example, in the first embodiment, the case where the sensor unit 60 (the light amount monitoring mirror 42) detects the intensity of the fluorescent light YL in the optical path between the integrator
また、上記第1実施形態では、センサーユニット60が蛍光光YLの強度を検出することによって励起光BLsの出力変化を間接的に検出する場合を例に挙げたが、励起光BLsの強度を検出するセンサーユニットを用いて励起光BLsの強度を直接検出するようにしてもよい。励起光BLsの強度を直接検出する場合、第2の半導体レーザー212からの励起光BLsが集まっている場所に配置したハーフミラーからの反射光を検出するようにすればよい。
In the first embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、励起光用のレーザー光源にピーク波長が440nmのレーザー光を射出する第2の半導体レーザー212を用い、青色光用のレーザー光源にピーク波長が460nmのレーザー光を射出する第1の半導体レーザー211を用いる場合を例示したが、励起光BL及び青色光BL’のピーク波長については、このような例に必ずしも限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、3つの光変調装置4R,4G,4Bを備えるプロジェクター1を例示したが、1つの光変調装置でカラー映像(画像)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。
In the above-described embodiment, the
その他、照明装置およびプロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
また、上記実施形態では本発明による照明装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
In addition, the shape, number, arrangement, material, and the like of the various components of the lighting device and the projector are not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.
Moreover, although the example which mounted the illuminating device by this invention in the projector was shown in the said embodiment, it is not restricted to this. The lighting device according to the present invention can also be applied to lighting fixtures, automobile headlights, and the like.
BL、BLs…励起光、1…プロジェクター、2…照明装置、4R,4G,4B…光変調装置、6…投写光学系、21A…アレイ光源(光源装置)、24a…第1のマルチレンズアレイ、24b…第2のマルチレンズアレイ、26…第1のピックアップ光学系(集光光学系)、34…蛍光体層、40…間隔調整装置、55…制御装置(光源制御装置)、60…センサーユニット(光センサー)。 BL, BLs ... excitation light, 1 ... projector, 2 ... illumination device, 4R, 4G, 4B ... light modulation device, 6 ... projection optical system, 21A ... array light source (light source device), 24a ... first multi-lens array, 24b ... second multi-lens array, 26 ... first pickup optical system (condensing optical system), 34 ... phosphor layer, 40 ... interval adjustment device, 55 ... control device (light source control device), 60 ... sensor unit (Light sensor).
Claims (7)
前記励起光が入射する第1のマルチレンズアレイと、
前記第1のマルチレンズアレイの後段に設けられた第2のマルチレンズアレイと、
前記第2のマルチレンズアレイの後段に設けられた集光光学系と、
前記集光光学系の後段に設けられ、前記集光光学系から射出された前記励起光により蛍光を生成する蛍光体層と、
前記励起光の強度が所定の強度よりも低下した場合、前記第1のマルチレンズアレイと前記第2のマルチレンズアレイとの間の間隔を拡げることによって、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させる間隔調整装置と、を備える
照明装置。 A light source device that emits excitation light;
A first multi-lens array on which the excitation light is incident;
A second multi-lens array provided after the first multi-lens array;
A condensing optical system provided at a subsequent stage of the second multi-lens array;
A phosphor layer provided at a subsequent stage of the condensing optical system and generating fluorescence by the excitation light emitted from the condensing optical system ;
When the intensity of the excitation light is lower than a predetermined intensity, the gap formed between the first multi-lens array and the second multi-lens array is widened to form the phosphor layer. lighting device and a clearance adjusting device which Ru is reducing the size of the spot of the excitation light.
前記間隔調整装置は、前記光センサーからの信号に基づいて前記間隔を調整する
請求項1に記載の照明装置。 Further comprising a light sensor for detecting the intensity of the fluorescence emitted from the phosphor layer,
The lighting device according to claim 1, wherein the interval adjusting device adjusts the interval based on a signal from the optical sensor.
前記間隔調整装置は、前記光センサーからの信号に基づいて前記間隔を調整する
請求項1に記載の照明装置。 An optical sensor for detecting the intensity of the excitation light;
The lighting device according to claim 1, wherein the interval adjusting device adjusts the interval based on a signal from the optical sensor.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。 The intensity of the excitation light, a first intensity, the first and the lower second intensity than the intensity, the less than the second intensity third light source that can be controlled with the strength The illumination device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control device.
前記照明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、
前記照明装置が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の照明装置である
プロジェクター。 An illumination device that emits illumination light;
A light modulation device that forms image light by modulating the illumination light according to image information;
A projection optical system for projecting the image light,
The projector is the lighting device according to any one of claims 1 to 4.
前記蛍光体層から射出された蛍光の強度を検出するステップと、
前記蛍光の強度が所定の強度よりも小さい場合、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させるように、前記第1のマルチレンズアレイと前記第2のマルチレンズアレイとの間の間隔を所定の間隔よりも大きくするステップと、を含む
プロジェクターの制御方法。 A light source device that emits excitation light, a first multi-lens array on which the excitation light is incident, a second multi-lens array that is provided at a subsequent stage of the first multi-lens array, and the second multi-lens A control method of a projector including an illumination device having a condensing optical system provided at a subsequent stage of the array, and a phosphor layer provided at a subsequent stage of the condensing optical system,
Detecting the intensity of fluorescence emitted from the phosphor layer;
When the fluorescence intensity is smaller than a predetermined intensity , the first multi-lens array and the second multi-lens are arranged so as to reduce the size of the spot of the excitation light formed on the phosphor layer. A method for controlling the projector, the method comprising: setting a distance between the arrays to be larger than a predetermined distance.
前記励起光の強度を第1の強度から前記第1の強度よりも低い第2の強度へ変更するステップと、
前記励起光の強度が前記第1の強度から前記第2の強度へ変更されたことに応じて、前記蛍光体層上に形成される前記励起光のスポットの大きさを縮小させるように、前記第1のマルチレンズアレイと前記第2のマルチレンズアレイとの間の間隔を所定の間隔よりも大きくするステップと、を含む
プロジェクターの制御方法。 A light source device that emits excitation light, a first multi-lens array on which the excitation light is incident, a second multi-lens array that is provided at a subsequent stage of the first multi-lens array, and the second multi-lens A control method of a projector including an illumination device having a condensing optical system provided at a subsequent stage of the array, and a phosphor layer provided at a subsequent stage of the condensing optical system,
And changing the intensity of the excitation light to a second intensity less than the first intensity or al the first intensity,
In response to the intensity of the excitation light being changed from the first intensity to the second intensity, the size of the spot of the excitation light formed on the phosphor layer is reduced. A method of controlling the projector, comprising: making an interval between the first multi-lens array and the second multi-lens array larger than a predetermined interval.
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