JP6512762B2 - Lighting device and image display device using the same - Google Patents
Lighting device and image display device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP6512762B2 JP6512762B2 JP2014145276A JP2014145276A JP6512762B2 JP 6512762 B2 JP6512762 B2 JP 6512762B2 JP 2014145276 A JP2014145276 A JP 2014145276A JP 2014145276 A JP2014145276 A JP 2014145276A JP 6512762 B2 JP6512762 B2 JP 6512762B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- flux
- light source
- wavelength
- blue
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Description
本発明は、照明装置およびこれを用いたプロジェクターなどの画像表示装置に関する。 The present invention relates to a lighting device and an image display device such as a projector using the same.
近年、ＬＤ（レーザーダイオード）光源からの青色光の一部を緑色光及び赤色光に変換する蛍光体用いて、カラー画像を表示することが可能なプロジェクターが開発されている。このようなプロジェクターとして、特許文献１に記載された構成が知られている。
In recent years, a projector capable of displaying a color image using a phosphor that converts part of blue light from an LD (laser diode) light source into green light and red light has been developed. A configuration described in
特許文献１では、直線偏光の青色光を発するＬＤ光源と、青色光の一部を緑色光及び赤色光に変換する蛍光体を用いてカラー画像を表示する技術が開示されている。
前述の特許文献１に記載されている蛍光体は青色光を励起光として黄色光を発するが、このような蛍光体においては、赤色光が緑色光よりも不足気味になる傾向がある。このため、白画像を表示するときには、赤色光、緑色光、青色光のうち最も光量の少ない赤色光に合わせて、緑色光及び青色光の光量を低減させたり、液晶パネルでの最大変調量を赤色光に合わせて低減させたりする必要がある。言い換えれば、緑色光及び青色光の一部はスクリーンに投射される光としては利用されず、損失となってしまう。すなわち、特許文献１に記載された構成では、光利用効率が低下するおそれがあった。
The phosphor described in the above-mentioned
そこで、本発明の目的は、より光利用効率の高い照明装置及びこれを用いた画像表示装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a lighting device with higher light utilization efficiency and an image display device using the same.
上記目的を達成するために、本発明の照明装置は、
青色の光束を射出する第１の光源と、
赤色の光束及び青色の光束を射出する第２の光源と、
前記第１の光源からの光束を、前記第１の光源からの光束と波長が異なる変換光束に変換するとともに、前記変換光束を射出する波長変換素子と、
前記第２の光源からの光束と、前記変換光束に含まれる第１波長帯域の光束とのうち、一方を透過して他方を反射する第１の光学素子と、
前記変換光束に含まれる第２波長帯域の光束を緑色用の被照明面に導き、前記第２の光源からの光束を前記第２波長帯域の光束とは異なる方向に導く第２の光学素子と、を備える照明装置であって、
前記第１の光源からの前記青色の光束は前記第１の光学素子に第１の方向から入射し、
前記第２の光源からの前記赤色の光束及び前記第２の光源からの前記青色の光束は前記第１の光学素子に前記第１の方向とは異なる第２の方向から入射し、
前記第１波長帯域が前記第２波長帯域を包含している、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the lighting device of the present invention is
A first light source for emitting a blue luminous flux;
A second light source for emitting a red light beam and a blue light beam;
A wavelength conversion element that converts a light flux from the first light source into a converted light flux that differs in wavelength from the light flux from the first light source, and emits the converted light flux;
A first optical element that transmits one of light flux from the second light source and light flux of a first wavelength band included in the converted light flux and reflects the other;
A second optical element for guiding a light flux in a second wavelength band included in the converted light flux to a surface to be illuminated for green light and guiding the light flux from the second light source in a direction different from the light flux in the second wavelength band; A lighting device comprising
The blue light flux from the first light source is incident on the first optical element from a first direction,
The red light flux from the second light source and the blue light flux from the second light source are incident on the first optical element from a second direction different from the first direction,
The first wavelength band includes the second wavelength band.
本発明によれば、より光利用効率の高い照明装置及びこれを用いた画像表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a lighting device with higher light utilization efficiency and an image display device using the same.
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、構成部品の相対位置などは、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨で規定されたものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be exemplarily described with reference to the drawings. However, the relative arrangement and the like of the component parts described in this embodiment should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. That is, relative positions and the like of the component parts are not defined in order to limit the scope of the present invention to the following embodiments.
〔第１実施例〕
図１から図７を用いて、本発明の第１実施例に係る照明装置の構成を説明する。
First Embodiment
The configuration of the lighting apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 to 7.
図１は、本実施例における照明装置の構成を示す図である。本実施例における照明装置は、第１のＬＤ群１、第２のＬＤ群５、蛍光部材１３、第１のダイクロイックミラー９、そして第２のダイクロイックミラー２０を備えている。
FIG. 1 is a view showing a configuration of a lighting device in the present embodiment. The illumination apparatus in the present embodiment includes a
１は、青色光を射出可能な複数の青色ＬＤ（レーザーダイオード）で構成されている第１のＬＤ群である。第１のＬＤ群１からの光束は、コリメーターレンズ群２によって略平行光束に変換され、コリメーターレンズ群２からの光束を細く圧縮する圧縮レンズ３及び４によって、第１のダイクロイックミラー９へ導かれる。なお、レンズ３は正の屈折力の凸レンズであり、レンズ４は負の屈折力の凹レンズである。
５は、赤色光を射出可能な複数の赤色ＬＤを含む第２のＬＤ群であり、図２に示すように、青色ＬＤＢ１、赤色ＬＤＲ１、青色ＬＤＢ２、赤色ＬＤＲ２の順番に並べられている。言い換えれば、青色ＬＤと赤色ＬＤとが交互に並んでいる。第２のＬＤ群５からの光束は、コリメーターレンズ群６によって略平行光束に変換され、コリメーターレンズ群６からの光束を細く圧縮する圧縮レンズ７及び８にとって、第１のダイクロイックミラー９へ導かれる。なお、レンズ７は正の屈折力の凸レンズであり、レンズ８は負の屈折力の凹レンズである。 Reference numeral 5 denotes a second LD group including a plurality of red LDs capable of emitting red light, and as shown in FIG. 2, the second LD group is arranged in the order of blue LDB1, red LDR1, blue LDB2, and red LDR2. In other words, blue LDs and red LDs are alternately arranged. The light flux from the second LD group 5 is converted into a substantially parallel light flux by the collimator lens group 6, and the compression lenses 7 and 8 thinly compress the light flux from the collimator lens group 6 to the first dichroic mirror 9. Led. The lens 7 is a convex lens of positive refractive power, and the lens 8 is a concave lens of negative refractive power.
また、第１のＬＤ群１及び第２のＬＤ群５における青色ＬＤからの光束の中心波長は４４０ｎｍ近傍であり、第２のＬＤ群５における赤色ＬＤの中心波長は６４０ｎｍ近傍である。
The central wavelength of the light flux from the blue LD in the
図３は第１のダイクロイックミラー９と、後述の第２のダイクロイックミラー２０の特性を示す図である。図３に示すように、第１のダイクロイックミラー９は、第１のＬＤ群１及び第２のＬＤ群５からの光束を透過させるために、波長が４５０ｎｍ以下、あるいは６３０ｎｍ以上の光束を透過するように構成されている。逆にいえば、第１のダイクロイックミラー９は、波長が４５０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の光束を反射するように構成されている。
FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the first dichroic mirror 9 and a second
なお、第１のダイクロイックミラー９の短波長側のカット波長を４６０ｎｍとし、長波長側のカット波長を６２２ｎｍとすることがより好ましい。ここで、カット波長とは光学素子での透過率が５０％となる光束の波長であり、言いかえれば透過率が半値となる波長である。 More preferably, the cut wavelength on the short wavelength side of the first dichroic mirror 9 is 460 nm, and the cut wavelength on the long wavelength side is 622 nm. Here, the cut wavelength is a wavelength of a light flux at which the transmittance of the optical element is 50%, in other words, a wavelength at which the transmittance is a half value.
このために、中心波長が４４０ｎｍ近傍である第１のＬＤ群１からの光束は、第１のダイクロイックミラー９を透過して集光レンズ１０、１１、１２によって蛍光部材１３の表面上に集光するように導かれる。
For this reason, the light flux from the
図４は蛍光部材（波長変換素子）１３の構成を示す図である。図４に示すように、蛍光部材１３は、ミラー（基板）６０と、ミラー６０に設けられた蛍光体２９とを備えている。なお、前述の集光レンズ１０、１１、１２によって第１のＬＤ群１からの光束がミラー６０上の所定の位置に集光されている間、蛍光部材１３は不図示のモーターによって、円形状のミラー６０の中心を軸として回転している。したがって、第１のＬＤ群１からの光束は、ミラー６０上の所定の円周上（ミラー６０の中心を回転中心とする円周上）を継続的に照射する。
FIG. 4 is a view showing the configuration of the fluorescent member (wavelength conversion element) 13. As shown in FIG. 4, the
蛍光体２９の特性を図５に示す。蛍光体２９は第１のＬＤ群１からの青色光を励起光として、緑色光を含む光束（変換光束）を発する特性を持つ。具体的には、蛍光体２９は、図５に示すように、中心波長が５４０ｎｍ程度で、４６０ｎｍから７００ｎｍにかけての広い波長帯域で光を発する。蛍光体２９から発せられた変換光束は方向を定めずに射出される。したがって、変換光束のうち一部はミラー６０によって反射され、その他はミラー６０を介さずに蛍光体２９から射出される。蛍光体２９から発せられた変換光束は、集光レンズ１０、１１、１２によって第１のダイクロイックミラー９に導かれる。言い換えれば、蛍光部材１３は、第１のＬＤ群１からの光束を、第１のＬＤ群１からの光束と波長が異なる変換光束に変換するとともに、変換光束を射出するように構成されている。なお、蛍光体２９は拡散作用を有するので、蛍光体２９からの光を損失が少ないように利用するためには、集光レンズ１０、１１、１２は高い開口数（ＮＡ）であることが望ましい。
The characteristics of the
なお、ここでいう開口数（ＮＡ）とは、蛍光体２９から発せられて集光レンズ１０、１１、１２の変換光束の最大の入射角度θとし、蛍光体２９と集光レンズ１０、１１、１２間の媒質の屈折率をｎとする。このとき、開口数（ＮＡ）は下記の（１）式で定義される。
ＮＡ＝ｎｓｉｎθ （１）
Here, the numerical aperture (NA) referred to here is the maximum incidence angle θ of the converted luminous flux emitted from the
NA = nsinθ (1)
前述のように、第１のダイクロイックミラー９は波長が４５０ｎｍ以下、あるいは６３０ｎｍ以上の光束を透過するように構成されている。このように構成することで、第１のＬＤ群１及び第２のＬＤ群５からの光束を透過させつつ、蛍光部材１３からの光束の多くを反射することが可能となる。
As described above, the first dichroic mirror 9 is configured to transmit a light beam having a wavelength of 450 nm or less, or 630 nm or more. With this configuration, it is possible to reflect most of the light flux from the
蛍光部材１３からの変換光束は第１のダイクロイックミラー９によって反射されて、後述の第２のダイクロイックミラー２０へ導かれる。その一方で、第２のＬＤ群５からの青色光及び赤色光は第１のダイクロイックミラー９を透過して第２のダイクロイックミラー２０へ導かれる。言い換えれば、第１のダイクロイックミラー９は、第２のＬＤ群５からの光束と、変換光束に含まれる第１波長帯域の光束とのうち、一方を透過して他方を反射するように構成されている。ここで、第１波長帯域の光束とは、波長がλＳ以上λＬ以下の可視光帯域の光束であり、本実施例においては、λＳ＝４５０ｎｍであり、λＬ＝６３０ｎｍである。より好ましくは、λＳ＝４６０ｎｍであり、λＬ＝６２２ｎｍである。すなわち、λＳ及びλＬは前述の第１のダイクロイックミラー９の短波長側及び長波長側のカット波長である。
The converted light flux from the
第１のダイクロイックミラー９と第２のダイクロイックミラー２０との間には、折り返しミラー１４が設けられている。さらに、折り返しミラー１４と第２のダイクロイックミラー２０との間には、第１のフライアイレンズ１５、第２のフライアイレンズ１６、偏光変換素子１７、第１のコンデンサーレンズ１８、第２のコンデンサーレンズ１９が設けられている。なお、本実施例において、照明光学系は、第１のフライアイレンズ１５、第２のフライアイレンズ１６、偏光変換素子１７、第１のコンデンサーレンズ１８、第２のコンデンサーレンズ１９とで構成されている。
A
折り返しミラー１４は、第１のダイクロイックミラー９からの光束を、第２のダイクロイックミラー２０へ導くように反射する。
The
照明光学系に入射した光は、第１のフライアイレンズ１５によって複数の部分光束に分割され、第２のフライアイレンズ１６に入射する。なお、偏光分離性能の観点においては、後述のＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）２２及び２３への入射角度範囲は可能な限り狭いことが望ましい。そのためには、第２のフライアイレンズ１６は小型にする必要がある。そこで、第１のフライアイレンズ１５と第２のフライアイレンズ１６との間で光束を圧縮し、第２のフライアイレンズ１６の小型化を図っている。具体的には、第１のフライアイレンズ１５は、周辺部のレンズセルについてはフライアイレンズの中心側に偏心している。一方で、第２のフライアイレンズ１６は、周辺部のレンズセルについてはフライアイレンズの外周側に偏心している。
The light incident on the illumination optical system is divided into a plurality of partial light beams by the first
一般に、ＬＤからの光束は直線偏光光であるが、蛍光体２９からの光束は偏光方向が乱れた非偏光光である。このため、後述のＰＢＳ２２及び２３での偏光分離を効率良く行うために、偏光変換素子１７を設けることで偏光方向を所定の方向に揃えている。
Generally, the light flux from the LD is linearly polarized light, but the light flux from the
偏光変換素子１７で偏光方向が揃えられた光束は、第１のコンデンサーレンズ１８及び第２のコンデンサーレンズ１９によって第２のダイクロイックミラー２０へ導かれる。
The light flux whose polarization direction is aligned by the
このように、照明光学系は、第１のダイクロイックミラー９からの光束を複数の部分光束に分割するとともに、複数の部分光束を第２のダイクロイックミラー２０に導く。
Thus, the illumination optical system divides the light flux from the first dichroic mirror 9 into a plurality of partial light fluxes and guides the plurality of partial light fluxes to the second
第２のダイクロイックミラー２０は、図３に示すように、第１のダイクロイックミラー９とは異なる特性を持つ。具体的には、第２のダイクロイックミラー２０は５００ｎｍ以下の光と６００ｎｍ以上の光とを反射するように構成されている。より好ましくは、第２のダイクロイックミラー２０は、短波長側のカット波長が５１０ｎｍ、長波長側のカット波長が５８５ｎｍとなるように構成されていることが望ましい。
The second
言い換えれば、第２のダイクロイックミラー２０は、変換光束に含まれる第２波長帯域の光束を緑色用液晶パネル２６に導き、第２のＬＤ群５からの光束を第２波長帯域の光束とは異なる方向に導く。このとき、第１波長帯域が第２波長帯域を包含している。
In other words, the second
ここで、第２波長帯域とは、波長がλＳ´以上λＬ´以下の可視光帯域の光束である。本実施例においては、λＳ´＝５００ｎｍであり、λＬ´＝６００ｎｍである。より好ましくは、λＳ´＝５１０ｎｍであり、λＬ´＝５８５ｎｍである。すなわち、λＳ´及びλＬ´は前述の第２のダイクロイックミラー２０の短波長側及び長波長側のカット波長である。
Here, the second wavelength band is a luminous flux of a visible light band having a wavelength of λ S ′ or more and λ L ′ or less. In the present embodiment, λ S ′ = 500 nm and λ L ′ = 600 nm. More preferably, λ S '= 510 nm and λ L ' = 585 nm. That is, λ S 'and λ L ' are cut wavelengths on the short wavelength side and the long wavelength side of the second
さらに言い換えれば、第１波長帯域の光束を、波長がλＳ以上λＬ以下の可視光帯域の光束とし、第２波長帯域の光束を、波長がλＳ´以上λＬ´以下の可視光帯域の光束とするとき、
λＳ＜λｓ´ （２）
λＬ＞λＬ´
を満足する。
In other words, the light flux in the first wavelength band is a light flux in the visible light band having a wavelength of λ S or more and λ L or less, and the light flux in the second wavelength band is a visible light band with a wavelength of λ S 'or more and λ L ' or less When the luminous flux of
λ S <λ s ((2)
λ L > λ L '
Satisfy.
また、第１のＬＤ群１からの青色の光束の波長をλ１とし、前記第２のＬＤ群５からの赤色の光束の波長をλ２とし、変換光束は少なくとも波長がλ３以上λ４以下の光束を含むとき、
λ１＜λＳ＜λ３ （３）
λ４＜λＬ＜λ２
を満足すると好ましい。
The wavelength of the blue luminous flux from the
It is preferable to satisfy
すなわち、第１のダイクロイックミラー９は、第１のＬＤ群１からの青色の光束及び第２のＬＤ群５からの赤色と、変換光束とのうち、一方を透過して他方を反射する。
That is, the first dichroic mirror 9 transmits one of the blue light flux from the
このように構成した理由を、以下に説明する。 The reason for this configuration will be described below.
図６はスクリーンに投射される光のスペクトル分布であり、長点線は青光路の光、実線は緑光路の光、短点線は赤光路の光のスペクトルである。 FIG. 6 shows the spectral distribution of light projected onto the screen, where the long dotted line is the light of the blue light path, the solid line is the light of the green light path, and the short dotted line is the spectrum of the light of the red light path.
図６に示すように、青光路については、中心波長が４４０ｎｍ近傍で波長帯域が狭い光に加えて、波長が４８０ｎｍから５００ｎｍ程度の光がある。前者は、第２のＬＤ群５に含まれる青色ＬＤによる光である。一般に、中心波長が４４０ｎｍ近傍で狭帯域の光をスクリーンに投射すると紫がかって見えてしまう。このため、本実施例で示す第２のダイクロイックミラー９を用いずに、例えば青い空の写真を投射すると、紫の色味が強くて違和感が強くなってしまうおそれがある。 As shown in FIG. 6, for the blue light path, in addition to light having a central wavelength near 440 nm and a narrow wavelength band, there are light having a wavelength of about 480 nm to about 500 nm. The former is light by the blue LD contained in the second LD group 5. Generally, when narrow band light is projected onto a screen with a central wavelength near 440 nm, it will appear purple. Therefore, if, for example, a picture of blue sky is projected without using the second dichroic mirror 9 shown in the present embodiment, the purple color may be strong and the discomfort may be strong.
そこで、本実施例においては、中心波長が４４０ｎｍ近傍で波長帯域が狭い光に加えて、波長が４８０ｎｍから５００ｎｍ程度の光を青光路に導いている。言い換えれば、第２のＬＤ群５からの青色の光束に加えて、第１のＬＤ群１からの青色の光束よりも波長が長い青色の光束を青光路に導いている。
Therefore, in the present embodiment, in addition to light having a central wavelength of about 440 nm and a narrow wavelength band, light having a wavelength of about 480 nm to about 500 nm is guided to the blue light path. In other words, in addition to the blue luminous flux from the second LD group 5, the blue luminous flux having a longer wavelength than the blue luminous flux from the
この波長が４８０ｎｍから５００ｎｍ程度の光は、蛍光部材１３からの光束のうち、第２のダイクロイックミラー２０で反射されて青光路に導かれた短波長側の成分である。すなわち、第２のダイクロイックミラー２０は、第２波長帯域の光束を、第１波長帯域の光束のうち第２波長帯域の光束以外の光束とは異なる方向に導く。
The light having a wavelength of about 480 nm to 500 nm is a component of the light flux from the
このように第１のダイクロイックミラー９及び第２のダイクロイックミラー２０を構成することにより、青の色味が改善し、前述の紫がかって見えてしまう現象を抑制することができる。
By configuring the first dichroic mirror 9 and the second
一方、赤光路については、中心波長が６４０ｎｍ近傍で波長帯域が狭い光に加えて、波長が５９０ｎｍから６３０ｎｍ程度の光がある。前者は、第２のＬＤ群５に含まれる赤色ＬＤによる光である。一般に、中心波長が６４０ｎｍ近傍で狭帯域の光をスクリーンに投射すると、赤の鮮やかさが低くて黒っぽい赤に見えてしまう。このため、本実施で示す第２のダイクロイックミラー９を用いずに、例えば苺の写真を投射すると、質感が低く画像となってしまうおそれがある。 On the other hand, with regard to the red light path, in addition to light having a central wavelength of about 640 nm and a narrow wavelength band, there is light having a wavelength of about 590 nm to about 630 nm. The former is the light from the red LD contained in the second LD group 5. In general, when narrow band light is projected onto a screen with a central wavelength of about 640 nm, the vividness of red is low and it looks like dark red. For this reason, when the photograph of the eyelid is projected, for example, without using the second dichroic mirror 9 shown in this embodiment, the texture may be low and an image may be formed.
そこで、本実施例においては、中心波長が６４０ｎｍ近傍で波長帯域が狭い光に加えて、波長が５９０ｎｍから６３０ｎｍ程度の光を赤光路に導いている。言い換えれば、第２のＬＤ群５からの赤色の光束に加えて、第２のＬＤ群５からの赤色の光束よりも波長が長い赤色の光束を赤光路に導いている。 Therefore, in the present embodiment, in addition to light having a central wavelength of about 640 nm and a narrow wavelength band, light having a wavelength of about 590 nm to about 630 nm is led to the red light path. In other words, in addition to the red luminous flux from the second LD group 5, the red luminous flux whose wavelength is longer than that of the red luminous flux from the second LD group 5 is led to the red light path.
この波長が５９０ｎｍから６３０ｎｍ程度の光は、蛍光部材１３からの光束のうち、第２のダイクロイックミラー２０で反射されて赤光路に導かれた長波長側の成分である。これにより、赤色ＬＤからの光にオレンジ系の色味が混ざるため、前述の画像の質感が低下してしまう現象を抑制することができる。
The light having a wavelength of about 590 nm to about 630 nm is a component of the light flux from the
図８はｘｙ色度図であり、点線はｓＲＧＢを示し、実線は本実施例におけるスクリーン面での色度を示している。さらに、一点鎖線は黒体の温度と色の関係を示すいわゆる黒体放射軌跡であり、■はＤ６５の色度座標を示し、●は本実施例におけるカラートライアングルでの白色の色度座標を示している。ここで、Ｄ６５とは、ｘｙ色度図においてｘ座標が０．３１２７、ｙ座標が０．３２９０の標準イルミナントである。 FIG. 8 is an xy chromaticity diagram, the dotted line indicates sRGB, and the solid line indicates the chromaticity on the screen surface in the present embodiment. Furthermore, the alternate long and short dash line is a so-called black body radiation locus indicating the relationship between temperature and color of the black body, ▪ indicates the chromaticity coordinates of D65, and ● indicates the chromaticity coordinates of white in the color triangle in the present embodiment. ing. Here, D65 is a standard illuminant with an x coordinate of 0.3127 and ay coordinate of 0.3290 in the xy chromaticity diagram.
なお、図８において、横軸の色度ｘは赤色光の混合比を示し、縦軸の色度ｙは緑色光の混合比を示す。赤色光の混合比と緑色光の混合比と青色光の混合比を合計すると１になるため、赤色光の混合比及び緑色光の混合比がわかれば、青色光の混合比もわかる。例として、図８に示すカラートライアングルの左下の頂点は、ｘ座標が０．１５程度でｙ座標が０．０５程度あるため、青色を示している。同様に、右側の頂点は赤色を示し、最も上の頂点は緑色を示している。 In FIG. 8, the chromaticity x on the horizontal axis indicates the mixing ratio of red light, and the chromaticity y on the vertical axis indicates the mixing ratio of green light. Since the red light mixing ratio, the green light mixing ratio, and the blue light mixing ratio add up to 1, if the red light mixing ratio and the green light mixing ratio are known, the blue light mixing ratio is also known. As an example, the lower left vertex of the color triangle shown in FIG. 8 is blue because the x coordinate is about 0.15 and the y coordinate is about 0.05. Similarly, the right vertex is red and the top vertex is green.
図８に示すように、本実施例におけるカラートライアングルは、ｓＲＧＢをカバーできていることがわかる。特にＢとＲについてはｓＲＧＢにかなり近いことがわかる。一方、ＧはＢ及びＲと比較するとｓＲＧＢに近くはないが、電気的な補正により、緑色用液晶パネル２６での最大変調量を減らすことで、よりｓＲＧＢに近づけても良い。
As shown in FIG. 8, it can be seen that the color triangle in this embodiment can cover sRGB. In particular, it can be seen that B and R are very close to sRGB. On the other hand, G is not close to sRGB as compared to B and R, but it may be closer to sRGB by reducing the maximum modulation amount in the
また、白表示については図８に示すように、本実施例における白色はＤ６５及び黒体放射軌跡に近くなるように再現できていることがわかる。 Further, as shown in FIG. 8 for white display, it can be seen that the white in the present embodiment can be reproduced so as to be closer to the D65 and black body radiation locus.
第２のダイクロイックミラー２０によって反射された青色光及び赤色光は、まず波長選択性位相板２１に入射する。波長選択性位相板２１は、青色光の位相を９０°ずらし、赤色光の位相はずらさないように構成されている。本実施例において、波長選択性位相板２１に入射する光束は、偏光変換素子によってＰ偏光光に揃えられている。すなわち、青色光はＳ偏光光となり、赤色光はＰ偏光光のまま、ＰＢＳ２２に入射する。
The blue light and the red light reflected by the second
ＰＢＳ２２はＰ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射するように構成されている。したがって、青色光はＰＢＳ２２によって反射され、青色用液晶パネル２５に入射し、赤色光はＰＢＳ２２を透過して、赤色用液晶パネル２７に入射する。
The
白表示時には、青色光はＰ偏光光に変調されてＰＢＳ２２を透過し、赤色光はＳ偏光光に変調させてＰＢＳ２２によって反射され、合成プリズム２４に入射する。
When white is displayed, blue light is modulated to P-polarized light and transmitted through the
一方、変換光束のうち、第２のダイクロイックミラー２０を透過した第２波長帯域の光束は位相板３０に入射し、Ｐ偏光光からＳ偏光光へと位相がずらされてＰＢＳ２３へ入射する。位相板３０からＰＢＳ２３に入射した第２波長帯域の光束は、ＰＢＳ２３によって反射され、緑色用液晶パネル２６によって変調される。すなわち、本実施例において、第２波長帯域の光束は緑色光である。
On the other hand, among the converted light beams, the light beam of the second wavelength band transmitted through the second
白表示時には、緑色光はＰ偏光光に変調させてＰＢＳ２３を透過し、合成プリズム２４に入射する。したがって、合成プリズム２４で青色光、赤色光、緑色光が合成され、投射レンズ２８によって、不図示のスクリーンに投射される。
During white display, green light is modulated to P-polarized light, passes through the
以上の波長選択性位相板２１、ＰＢＳ２２及び２３、合成プリズム２４、位相板３０によって色分離合成系が構成されている。また、本実施例において液晶パネル（被照明面）は、青色用液晶パネル２５、緑色用液晶パネル２６、赤色用液晶パネル２７である。
A color separation / combination system is configured by the wavelength
以上のように、本実施例において、第１のＬＤ群１は、青色光を発するＬＤであり、第２のＬＤ群５は、青色光を発するＬＤ及び赤色光を発するＬＤである。さらに、第１のダイクロイックミラー９は、第２のＬＤ群５からの青色光及び赤色光と、第１波長帯域の光束とのうち、一方を透過して他方を反射する。さらに、第２のダイクロイックミラー２０は、第２のＬＤ群５からの青色光を青色用液晶パネル２５に導き、第２のＬＤ群５からの赤色光を赤色用液晶パネル２７へ導く。
As described above, in the present embodiment, the
このように、本実施例においては、蛍光体２９以外に赤色光を出射可能な光源として、第２のＬＤ群５を設けることで、蛍光体２９を用いた際に不足しがちな赤色光を補っている。このため、白表示時に、赤色光、緑色光、青色光のうち最も光量の少ない赤色光に合わせて、緑色光及び青色光の光量を低減させたり、液晶パネルでの最大変調量を赤色光に合わせて低減させたりする必要がない。したがって、より光利用効率の高い照明装置及びこれを用いた画像表示装置を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, by providing the second LD group 5 as a light source capable of emitting red light in addition to the
さらに、第２のダイクロイックミラー２０が前述のような構成であるために、変換光束の一部を青光路及び赤光路に分配することが可能となり、ＬＤ光源からの光のみを液晶パネルに導く場合と比較して、より演色性の良い画像を投射することが可能となる。
Furthermore, since the second
〔第２実施例〕
図８から図１０を用いて、本発明の第２実施例としての照明装置の構成について説明する。本実施例における照明装置は、第１のＬＤ群１、第２のＬＤ群３５、蛍光部材４１、プリズム３７、そして第２のダイクロイックミラー２０を備えている。
Second Embodiment
The configuration of a lighting apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10. The illumination apparatus in the present embodiment includes a
本実施例と前述の第１実施例との違いは、第２のＬＤ群の構成、蛍光部材の構成、そして、第１のダイクロイックミラー９の代わりにプリズム３７を用いている点である。以下、前述の第１実施例と同じ構成についての詳細な説明は割愛する。
The difference between the present embodiment and the first embodiment described above is the configuration of the second LD group, the configuration of the fluorescent member, and the use of a
図８は、本実施例で示す照明装置を搭載したプロジェクター１００の構成を示す図である。第１のＬＤ群１からはＰ偏光光ＢＰが出射され、プリズム３７に入射する。ここで、Ｐ偏光光とは、プリズム３７の偏光分離面３７ａの法線とＰ偏光光ＢＰの進行方向とを含む平面内で振動している直線偏光光であり、Ｓ偏光光はＰ偏光光と直交する方向に振動している直線偏光光である。つまり、Ｐ偏光光ＢＰは図８紙面内で振動している直線偏光光である。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a
図９はプリズム３７の特性を示す図である。図１０に示すように、プリズム３７は青色光に対してはＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射するＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ―）として機能しつつ、青色光と赤色光を透過させ、変換光束を反射するダイクロイックミラーとしても機能するように構成されている。言い換えれば、プリズム３７は、第２のＬＤ群３５からの光束及び蛍光部材４１からの光束のうち、一方を透過して他方を反射するように構成されている。さらに、プリズム３７は、第１のＬＤ群１からの光束と偏光方向が等しい光束を、第１のＬＤ群１からの光束と偏光方向が異なる光束とは異なる方向に導くように構成されている。Ｐ偏光光ＢＰはプリズム３７を透過し、集光レンズ１０、１１、１２によって蛍光部材４１に導かれる。
FIG. 9 is a diagram showing the characteristics of the
図１０は蛍光部材４１の構成を示す図である。図１０に示すように、蛍光部材４１は、ミラー６０と、蛍光体４２と、を備える。さらに、ミラー６０のうち、一部の領域には蛍光体４２が設けられており、蛍光体４２が設けられている一部の領域とは異なる領域には、１／４波長板４３が設けられている。
FIG. 10 shows the structure of the
蛍光体４２にＰ偏光光ＢＰが入射すると、前述の第１実施例と同様に緑色光が発せられ、プリズム３７へ向かう。一方、１／４波長板４３にＰ偏光光ＢＰが入射し、ミラー６０によって反射されると、位相が９０度ずれてＳ偏光光に変換される。１／４波長板４３によって変換されたＳ偏光光ＢＳはプリズム３７によって反射されて第２のダイクロイックミラー２０に導かれる。
When the P-polarized light BP is incident on the
また、第２のＬＤ群３５は赤色ＬＤであるＲ１及びＲ２のみによって構成されている。第２のＬＤ群３５からの光束は、２枚のコリメーターレンズで構成されたコリメーターレンズ群３６によって略平行光束となり、プリズム３７へ入射する。プリズム３７は赤色光を透過するために、第２のＬＤ群３５からの光束はプリズム３７を透過して第２のダイクロイックミラー２０に導かれる。
Further, the
このように、本実施例においては、青色光であるＳ偏光光ＢＳを蛍光部材４１から出射することが可能であるために、第２のＬＤ群３５を赤色ＬＤであるＲ１及びＲ２のみで構成することが可能となる。したがって、前述の第１実施例と比較して、ＬＤの数を減らすことができるために、より消費電力が少なく、より小型な照明装置を提供することが可能となる。それ以外の効果については、前述の第１実施例と同様である。
As described above, in this embodiment, the
以上のように、本実施例において、第１のＬＤ群１は青色光を発するＬＤであり、第２のＬＤ群５は赤色光を発するＬＤである。さらに、プリズム３７は、第１のＬＤ群１からの光束と偏光方向が等しい青色の光束を、第１のＬＤ群１からの光束と偏光方向が異なる青色の光束とは異なる方向に導く。さらに、プリズム３７は、第２のＬＤ群５からの赤色の光束と、第１のＬＤ群１からの光束と偏光方向が異なる青色の光束及び変換光束とのうち、一方を透過して他方を反射する。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施例において第１のＬＤ群１からの光束は直線偏光光であるが、前述の第１実施例においても、本実施例と同様に、第１のＬＤ群１からの光束が直線偏光光であっても良い。
Although the luminous flux from the
また、蛍光部材４１は、蛍光体４２と１／４波長板４３とが交互に設けられているように構成されていても良い。
Further, the
〔他の実施形態〕
前述した実施例では、複数のＬＤが並べられたＬＤ群を用いた照明装置の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。照明装置に用いるＬＤの個数は所望の明るさ等に合わせて適宜調整しても良く、必ずしも複数のＬＤを並べなくても良い。
Other Embodiments
In the embodiment described above, the configuration of the lighting apparatus using the LD group in which a plurality of LDs are arranged is illustrated, but the present invention is not limited to this. The number of LDs used in the lighting device may be appropriately adjusted in accordance with the desired brightness or the like, and the plurality of LDs may not necessarily be arranged.
１ 第１のＬＤ群（第１の光源）
２ 第２のＬＤ群（第２の光源）
９ 第１のダイクロイックミラー（第１の光学素子）
１３ 蛍光部材（波長変換素子）
２０ 第２のダイクロイックミラー（第２の光学素子）
1 1st LD group (1st light source)
2 Second LD group (second light source)
9 First dichroic mirror (first optical element)
13 Fluorescent member (wavelength conversion element)
20 Second dichroic mirror (second optical element)
Claims (6)
赤色の光束及び青色の光束を射出する第２の光源と、
前記第１の光源からの光束を、前記第１の光源からの光束と波長が異なる変換光束に変換するとともに、前記変換光束を射出する波長変換素子と、
前記第２の光源からの光束と、前記変換光束に含まれる第１波長帯域の光束とのうち、一方を透過して他方を反射する第１の光学素子と、
前記変換光束に含まれる第２波長帯域の光束を緑色用の被照明面に導き、前記第２の光源からの光束を前記第２波長帯域の光束とは異なる方向に導く第２の光学素子と、を備える照明装置であって、
前記第１の光源からの前記青色の光束は前記第１の光学素子に第１の方向から入射し、
前記第２の光源からの前記赤色の光束及び前記第２の光源からの前記青色の光束は前記第１の光学素子に前記第１の方向とは異なる第２の方向から入射し、
前記第１波長帯域が前記第２波長帯域を包含している、
ことを特徴とする照明装置。 A first light source for emitting a blue luminous flux;
A second light source for emitting a red light beam and a blue light beam;
A wavelength conversion element that converts a light flux from the first light source into a converted light flux that differs in wavelength from the light flux from the first light source, and emits the converted light flux;
A first optical element that transmits one of light flux from the second light source and light flux of a first wavelength band included in the converted light flux and reflects the other;
A second optical element for guiding a light flux in a second wavelength band included in the converted light flux to a surface to be illuminated for green light and guiding the light flux from the second light source in a direction different from the light flux in the second wavelength band; A lighting device comprising
The blue light flux from the first light source is incident on the first optical element from a first direction,
The red light flux from the second light source and the blue light flux from the second light source are incident on the first optical element from a second direction different from the first direction,
The first wavelength band includes the second wavelength band.
A lighting device characterized by
λＳ＜λｓ´
λＬ＞λＬ´
を満足することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。 Wherein the light flux of the first wavelength band, the wavelength is a light beam following a visible light band lambda S or lambda L, the light flux of the second wavelength band, the wavelength lambda S 'or lambda L' following the light flux of the visible light band And when
λ S <λ s
λ L > λ L '
The lighting device according to claim 1, characterized in that:
前記第２の光源からの前記赤色の光束の波長をλ２とし、
前記変換光束は少なくとも波長がλ３以上λ４以下の光束を含むとき、
λ１＜λＳ＜λ３
λ４＜λＬ＜λ２
を満足することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。 The wavelength of the blue luminous flux from the first light source is λ1;
The wavelength of the red luminous flux from the second light source is λ 2,
When the converted luminous flux includes at least a luminous flux having a wavelength of λ3 or more and λ4 or less,
λ 1 <λ S <λ 3
λ 4 <λ L <λ 2
The lighting device according to claim 2, characterized in that:
前記第２の光源は、青色の光束を発するレーザーダイオード及び赤色の光束を発するレーザーダイオードであり、
前記第１の光学素子は、前記第２の光源からの前記青色の光束及び前記赤色の光束と、前記第１波長帯域の光束とのうち、一方を透過して他方を反射し、
前記第２の光学素子は、前記第２の光源からの前記青色の光束及び前記第２の光源からの前記赤色の光束を青色用の被照明面及び赤色用の被照明面が設けられている方向に導く、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。 The first light source is a laser diode that emits a blue luminous flux,
The second light source is a laser diode that emits a blue luminous flux and a laser diode that emits a red luminous flux,
The first optical element transmits one of the blue light flux and the red light flux from the second light source and the light flux of the first wavelength band, and reflects the other.
The second optical element is provided with the blue luminous flux from the second light source and the red luminous flux from the second light source with a blue illumination surface and a red illumination surface. Lead in the direction,
The lighting device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
前記基板のうち、一部の領域には前記蛍光体が設けられており、前記一部の領域とは異なる領域には、１／４波長板が設けられており、
前記第１の光源は、青色の光束を発するレーザーダイオードであり、前記第１の光源からの光束は直線偏光光であり、
前記第２の光源は、赤色の光束を発するレーザーダイオードであり、
前記第１の光学素子は、前記第１の光源からの光束と偏光方向が等しい青色の光束を、前記第１の光源からの光束と偏光方向が異なる青色の光束とは異なる方向に導くともに、前記第２の光源からの前記赤色の光束と、前記第１の光源からの光束と偏光方向が異なる前記青色の光束及び前記変換光束とのうち、一方を透過して他方を反射する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。 The wavelength conversion element is a fluorescent member provided with a substrate and a phosphor.
The phosphor is provided in a partial region of the substrate, and a quarter wavelength plate is provided in a region different from the partial region,
The first light source is a laser diode that emits a blue light flux, and the light flux from the first light source is linearly polarized light.
The second light source is a laser diode that emits a red luminous flux,
The first optical element guides a blue luminous flux having the same polarization direction as the luminous flux from the first light source in a direction different from a luminous flux from the first light source and a blue luminous flux having different polarization directions. One of the red luminous flux from the second light source, the blue luminous flux having a different polarization direction from the luminous flux from the first light source, and the converted luminous flux is transmitted while the other is reflected.
The lighting device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
前記第２の光学素子からの光束を被照明面に導くとともに、前記被照明面からの光束を合成する色分離合成系と、
前記第１の光学素子からの光束を複数の部分光束に分割するとともに、前記複数の部分光束を前記第２の光学素子に導く照明光学系と、を備える、
ことを特徴とする画像表示装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 5,
A color separation / combination system that guides the light flux from the second optical element to the surface to be illuminated and combines the light flux from the surface to be illuminated;
An illumination optical system that divides the light flux from the first optical element into a plurality of partial light fluxes and guides the plurality of partial light fluxes to the second optical element;
An image display apparatus characterized by
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014145276A JP6512762B2 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Lighting device and image display device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014145276A JP6512762B2 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Lighting device and image display device using the same |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019074979A Division JP6752924B2 (en) | 2019-04-10 | 2019-04-10 | Lighting device and image display device using it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016021014A JP2016021014A (en) | 2016-02-04 |
| JP6512762B2 true JP6512762B2 (en) | 2019-05-15 |
Family
ID=55265869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014145276A Active JP6512762B2 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | Lighting device and image display device using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6512762B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7057107B2 (en) | 2017-11-28 | 2022-04-19 | キヤノン株式会社 | Light source device and image projection device |
| JP6776286B2 (en) * | 2018-02-14 | 2020-10-28 | キヤノン株式会社 | Lighting equipment and image projection equipment |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012008549A (en) * | 2010-05-27 | 2012-01-12 | Panasonic Corp | Light source device and illuminating device using the same, and image display device |
| JP5474698B2 (en) * | 2010-07-29 | 2014-04-16 | 三洋電機株式会社 | Light source device and projection display device |
| TWI410740B (en) * | 2010-12-14 | 2013-10-01 | Delta Electronics Inc | Illumination system and projection device comprising the same |
| JP5979416B2 (en) * | 2011-04-20 | 2016-08-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Light source device and image display device |
| JP5958000B2 (en) * | 2012-03-21 | 2016-07-27 | カシオ計算機株式会社 | Light source device and projector |
| JP2014085569A (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-12 | Canon Inc | Illumination optical system and projection type display device |
-
2014
- 2014-07-15 JP JP2014145276A patent/JP6512762B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016021014A (en) | 2016-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10466580B2 (en) | Projection system | |
| US20210286246A1 (en) | Light-source system and projection device | |
| US9348204B2 (en) | Light source module with wavelength conversion module and projection apparatus | |
| JP5928383B2 (en) | Light source device and display device | |
| EP2793078B1 (en) | Light source system and projection device | |
| JP5474698B2 (en) | Light source device and projection display device | |
| TWI499858B (en) | Illumination system and projection device comprising the same | |
| JP2012141411A (en) | Light source device | |
| JP2016224304A (en) | Light source device, projection type display device and light generation method | |
| JP2019101415A (en) | Light source device and projection type display apparatus using the same | |
| JP6512919B2 (en) | Image display device | |
| JP2020204717A (en) | Light source device and projector | |
| JP6512762B2 (en) | Lighting device and image display device using the same | |
| JP6942510B2 (en) | Projection type display device | |
| KR20170133936A (en) | Light source device and projector comprising the same | |
| US10866498B2 (en) | Wavelength conversion element, light source apparatus, and image projection apparatus | |
| CN114868080A (en) | Illumination device and display apparatus | |
| KR20190010549A (en) | Light source device and projection display device | |
| JP2015145977A (en) | Light source device and projection type display device using the same | |
| JP6752924B2 (en) | Lighting device and image display device using it | |
| US10969672B2 (en) | Light source device and projection display apparatus using light source device | |
| JP7108838B2 (en) | Prism device and projection type image display device | |
| JP2006301208A (en) | Image projecting device and method | |
| WO2019107261A1 (en) | Light source device and projection type display device using same | |
| JP2020173302A (en) | Light source device and image projection device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170714 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180525 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180710 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180907 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190312 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190409 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6512762 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |