JP6642052B2 - projector - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクターに関するものである。 The present invention relates to a projector.
近年、レーザー光源を用いたプロジェクターが提案されている。レーザー光源は、放電発光管等を用いたランプ光源に比べて色再現性に優れること、瞬時点灯が容易であること、長寿命であること等の長所を有している。 In recent years, a projector using a laser light source has been proposed. The laser light source has advantages such as better color reproducibility, easier instant lighting, and longer life than a lamp light source using a discharge arc tube or the like.
このようなレーザー光源を用いた光源装置として、レーザー光を蛍光体に照射して得られる蛍光を照明光として利用する光源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような光源装置によれば、励起光と蛍光とを時間積分することにより混色することで、白色光を得ることが可能である。 As a light source device using such a laser light source, a light source device that uses fluorescence obtained by irradiating a phosphor with laser light as illumination light has been proposed (for example, see Patent Document 1). According to such a light source device, it is possible to obtain white light by mixing colors by integrating the excitation light and the fluorescence with time.
また、光変調装置として液晶ライトバルブを用いるプロジェクターにおいては、光源装置から射出された光を効率的に利用するために、当該光を直線偏光に変換する偏光変換素子を用いる構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。 Further, in a projector using a liquid crystal light valve as a light modulation device, a configuration using a polarization conversion element that converts the light into linearly polarized light in order to efficiently use light emitted from the light source device is known. (For example, see Patent Document 2).
図６に示したように、特許文献２に記載の第２の光学要素（偏光変換素子）３００は、偏光分離面３３１と反射面３３２と選択位相差板３８０とを備えている。偏光分離面３３１は、光束Ｌ０を、第１の偏光状態の第１の光束Ｐ１と、第２の偏光状態の第２の光束Ｐ２とに分離する。反射面３３２は第２の光束Ｐ２を反射する。反射面３３２で反射した第２の光束Ｐ２の光路上には選択位相差板３８０が設けられている。選択位相差板３８０は、第２の光束Ｐ２を偏光状態が第１の偏光状態である第３の光束Ｐ３に変換する。このようにして、偏光変換素子は光束Ｌ０の偏光状態を第１の偏光状態に変換する。 As shown in FIG. 6, the second optical element (polarization conversion element) 300 described in Patent Literature 2 includes a polarization separation surface 331, a reflection surface 332, and a selective retardation plate 380. The polarization splitting surface 331 splits the light beam L0 into a first light beam P1 in a first polarization state and a second light beam P2 in a second polarization state. The reflection surface 332 reflects the second light flux P2. A selective retardation plate 380 is provided on the optical path of the second light flux P2 reflected by the reflection surface 332. The selective retardation plate 380 converts the second light flux P2 into a third light flux P3 whose polarization state is the first polarization state. In this way, the polarization conversion element converts the polarization state of the light beam L0 into the first polarization state.
このように、偏光変換素子を用いて光源装置から射出された光を直線偏光に変換することで、液晶ライトバルブにおける光の利用効率を向上させることができ、高性能なプロジェクターを提供することができる。 As described above, by converting the light emitted from the light source device into linearly polarized light by using the polarization conversion element, the light use efficiency of the liquid crystal light valve can be improved, and a high-performance projector can be provided. it can.
また、光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いるプロジェクターにおいては、光源装置から射出された光について、当該光の光線軸と直交する仮想面内の光量分布を均一化するロッドインテグレータを有する構成が知られている（例えば、特許文献３参照）。ロッドインテグレータは、その内部の４つの側面が反射面となっている。ロッドインテグレータには、通常、端部に設けられた光入射面に収束するように、光源装置から射出された光が入射する。入射光が反射面で反射を繰り返すことで、射出光の光量分布が均一化される。 Further, a projector using a digital micromirror device (DMD) as a light modulation device has a rod integrator for uniformizing the light amount distribution in a virtual plane orthogonal to the ray axis of the light emitted from the light source device. The configuration is known (for example, see Patent Document 3). The rod integrator has four internal side surfaces as reflection surfaces. Light emitted from the light source device is normally incident on the rod integrator so as to converge on a light incident surface provided at the end. By repeating the reflection of the incident light on the reflection surface, the light amount distribution of the emitted light is made uniform.
このように、ロッドインテグレータを用いて光源装置から射出された光の光量の角度分布を均一化することで、ＤＭＤで形成する画像光の光量のむらを抑制することができ、高性能なプロジェクターを提供することができる。 As described above, by using the rod integrator to make the angular distribution of the amount of light emitted from the light source device uniform, it is possible to suppress unevenness in the amount of image light formed by the DMD, and to provide a high-performance projector. can do.
プロジェクターにおいて、光変調装置から投射レンズに向かって射出された画像光の強度の角度依存性が色光によって異なっている場合、光変調装置上の当該画像光が射出された領域と投写レンズの光軸との位置関係によっては色むらが発生する。
特許文献２に記載の偏光変換素子に入射する光束Ｌ０が非偏光光である場合、第１の光束Ｐ１の光量は第２の光束Ｐ２の光量と等しい。しかし、光束Ｌ０が偏光光である場合、一般に、第１の光束Ｐ１の光量は第２の光束Ｐ２の光量とは異なる。
In the projector, when the angle dependence of the intensity of the image light emitted from the light modulation device toward the projection lens differs depending on the color light, the area of the light modulation device where the image light is emitted and the optical axis of the projection lens Color unevenness occurs depending on the positional relationship between
When the light beam L0 incident on the polarization conversion element described in Patent Document 2 is non-polarized light, the light amount of the first light beam P1 is equal to the light amount of the second light beam P2. However, when the light beam L0 is polarized light, the light amount of the first light beam P1 is generally different from the light amount of the second light beam P2.
特許文献１に記載の光源装置から射出された白色光が特許文献２に記載の偏光変換素子に入射した場合、非偏光光である蛍光に由来する第１の光束Ｐ１の光量は、非偏光光である蛍光に由来する第２の光束Ｐ２の光量と等しいが、直線偏光である励起光に由来する第１の光束Ｐ１の光量は、直線偏光である励起光に由来する第２の光束Ｐ２の光量とは異なる。 When white light emitted from the light source device described in Patent Literature 1 is incident on the polarization conversion element described in Patent Literature 2, the amount of the first light flux P1 derived from fluorescent light that is unpolarized light is equal to the amount of non-polarized light. Is equal to the light amount of the second light beam P2 derived from the fluorescent light, but the light amount of the first light beam P1 derived from the linearly polarized excitation light is equal to the light amount of the second light beam P2 derived from the linearly polarized excitation light. Differs from light intensity.
そのため、後段に配置された液晶パネルへ入射する蛍光の強度の入射角依存性が、液晶パネルへ入射する励起光の強度の入射角依存性とは異なる。その結果、液晶パネルから投射レンズに向かって射出された画像光の強度の角度依存性が色光によって異なることとなる。 Therefore, the dependence of the intensity of the fluorescent light incident on the liquid crystal panel arranged at the subsequent stage on the incident angle is different from the incident angle dependence of the intensity of the excitation light incident on the liquid crystal panel. As a result, the angle dependence of the intensity of the image light emitted from the liquid crystal panel toward the projection lens differs depending on the color light.
特許文献３に記載のロッドインテグレータに収束するように入射する光が非偏光光である場合、ＤＭＤに入射する光の強度は入射角によらずほぼ均一である。 When the light incident on the rod integrator described in Patent Document 3 so as to converge is non-polarized light, the intensity of the light incident on the DMD is substantially uniform regardless of the incident angle.
ここで、ロッドインテグレータに入射する光が偏光光である場合を考える。図７は、従来例のプロジェクターが有するロッドインテグレータを示す模式図である。図７では、ロッドインテグレータの内部の４つの反射面のうち、反射面Ｒｘの面法線方向をｘ方向、反射面Ｒｘと直交する反射面Ｒｙの面法線方向をｙ方向とし、ロッドインテグレータの延在方向をｚ方向としている。 Here, a case is considered where the light incident on the rod integrator is polarized light. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a rod integrator included in a conventional projector. In FIG. 7, among the four reflecting surfaces inside the rod integrator, the surface normal direction of the reflecting surface Rx is defined as the x direction, and the surface normal direction of the reflecting surface Ry orthogonal to the reflecting surface Rx is defined as the y direction. The extending direction is the z direction.
ロッドインテグレータに入射する偏光光の偏光方向がｙ方向である場合、−ｘ方向から反射面Ｒｘに入射する光Ｌｘは、反射面Ｒｘに対してＳ偏光として入射する。一方、＋ｙ方向から反射面Ｒｙに入射する光Ｌｙは、反射面Ｒｙに対してＰ偏光として入射する。反射面でのｐ波の反射率は、ｓ波の反射率よりも低い。そのため、ロッドインテグレータから射出された偏光光の強度は、ロッドインテグレータに入射する偏光光の入射方向に依存する。 When the polarization direction of the polarized light incident on the rod integrator is the y direction, the light Lx incident on the reflecting surface Rx from the −x direction is incident on the reflecting surface Rx as S-polarized light. On the other hand, light Ly incident on the reflection surface Ry from the + y direction is incident on the reflection surface Ry as P-polarized light. The reflectance of the p-wave at the reflecting surface is lower than the reflectance of the s-wave. Therefore, the intensity of the polarized light emitted from the rod integrator depends on the incident direction of the polarized light incident on the rod integrator.
そのため、特許文献１に記載の光源装置から射出された白色光が特許文献３に記載のロッドインテグレータに入射した場合、非偏光光である蛍光は、ロッドインテグレータから射出されたときに光強度の角度依存性を有さないが、直線偏光である励起光は、ロッドインテグレータから射出されたときに光強度の角度依存性を有することとなる。その結果、ＤＭＤに入射する光は、強度の角度依存性を有し、ＤＭＤから投射レンズに向かって射出された画像光の強度の角度依存性は色光によって異なることとなる。 Therefore, when white light emitted from the light source device described in Patent Literature 1 is incident on the rod integrator described in Patent Literature 3, unpolarized fluorescent light emits light having an angle of light intensity when emitted from the rod integrator. The excitation light, which has no dependence but is linearly polarized light, has an angle dependence of the light intensity when emitted from the rod integrator. As a result, the light incident on the DMD has an angular dependence of the intensity, and the angular dependence of the intensity of the image light emitted from the DMD toward the projection lens differs depending on the color light.
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、上記課題のうち少なくとも一つを解決し、色むらが低減されたプロジェクター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 has as its object to solve at least one of the above problems and to provide a projector with reduced color unevenness.
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、偏光した励起光を射出する光源と、前記励起光の一部から蛍光を生成して射出するとともに、前記励起光の他の一部を射出させる波長変換層と、前記波長変換層から射出された光が入射する偏光変換素子と、前記偏光変換素子を通過した前記光を画像情報に基づいて変調して画像光を形成する光変調部と、前記画像光を投写する投写光学系と、を備え、前記偏光変換素子は、前記波長変換層から射出された前記光を第１の偏光状態の第１の光束と、第２の偏光状態の第２の光束とに分離する偏光分離層と、前記第２の光束を反射する反射層と、前記第１の光束の光路上と前記第２の光束の光路上のいずれか一方に設けられた位相差層と、を備え、前記波長変換層は、波長変換材料を含む第１の部材と、複屈折性を有し前記第１の部材の内部に設けられた第２の部材とを含むプロジェクターを提供する。 In order to solve the above problem, one embodiment of the present invention provides a light source that emits polarized excitation light, and generates and emits fluorescence from a part of the excitation light, and emits another part of the excitation light. A wavelength conversion layer to be emitted, a polarization conversion element to which light emitted from the wavelength conversion layer is incident, and a light modulation unit that forms image light by modulating the light that has passed through the polarization conversion element based on image information. And a projection optical system for projecting the image light, wherein the polarization conversion element converts the light emitted from the wavelength conversion layer into a first light flux having a first polarization state, and a second polarization state. A polarization separation layer that separates the second light beam from the first light beam, a reflection layer that reflects the second light beam, and one of the first light beam and the second light beam. A phase difference layer, wherein the wavelength conversion layer is a first layer including a wavelength conversion material. Providing a timber, a projector and a second member provided inside the first member has a birefringence.
この構成によれば、波長変換層に入射した励起光は第２の部材を通過する際に、第２の部材の複屈折性により偏光状態が乱される。そのため、波長変換層から射出された光は、偏光状態が乱された励起光と、非偏光光である蛍光と含み、後段の偏光変換素子に入射する光に含まれる直線偏光成分が減少する。 According to this configuration, when the excitation light that has entered the wavelength conversion layer passes through the second member, the polarization state is disturbed by the birefringence of the second member. Therefore, the light emitted from the wavelength conversion layer includes excitation light whose polarization state has been disturbed and fluorescence that is non-polarized light, and the linearly polarized light component included in the light incident on the subsequent polarization conversion element is reduced.
したがって、上記波長変換層を備えたプロジェクターは、色むらが低減された画像を投写することができる。 Therefore, the projector including the wavelength conversion layer can project an image with reduced color unevenness.
また、本発明の一態様は、偏光した励起光を射出する光源と、前記励起光の一部から蛍光を生成して射出するとともに、前記励起光の他の一部を射出させる波長変換層と、前記波長変換層から射出された光が入射するロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータを通過した光を画像情報に基づいて変調して画像光を形成する光変調部と、前記画像光を投写する投写光学系と、を備え、前記波長変換層は、波長変換材料を含む第１の部材と、複屈折性を有し前記第１の部材の内部に設けられた第２の部材とを含むプロジェクターを提供する。 Further, one embodiment of the present invention is a light source that emits polarized excitation light, and a wavelength conversion layer that emits and emits fluorescence from a part of the excitation light and emits another part of the excitation light. A rod integrator on which light emitted from the wavelength conversion layer is incident, a light modulating unit for modulating light passing through the rod integrator based on image information to form image light, and a projection for projecting the image light An optical system, wherein the wavelength conversion layer is a projector including a first member including a wavelength conversion material, and a second member having birefringence and provided inside the first member. provide.
この構成によれば、波長変換層に入射した励起光は、第２の部材を通過する際に、第２の部材の複屈折性により偏光状態が乱される。そのため、波長変換層から射出された光は、偏光状態が乱された励起光と、非偏光光である蛍光と含み、後段のロッドインテグレータに入射する光に含まれる直線偏光成分が減少する。 According to this configuration, when the excitation light that has entered the wavelength conversion layer passes through the second member, the polarization state is disturbed by the birefringence of the second member. Therefore, the light emitted from the wavelength conversion layer includes the excitation light whose polarization state has been disturbed and the fluorescence that is the unpolarized light, and the linearly polarized light component included in the light incident on the subsequent rod integrator decreases.
したがって、上記波長変換層を備えたプロジェクターは、色むらが低減された画像を投写することができる。 Therefore, the projector including the wavelength conversion layer can project an image with reduced color unevenness.
本発明の一態様によれば、前記第１の部材は、Ｃｅ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２からなり、前記第２の部材は、ＹＡｌＯ３からなる構成としてもよい。
この構成によれば、第２の部材で好適に偏光状態を乱すことができる。
According to one embodiment of the present invention, the first member may be made of Ce: Y 3 Al 5 O 12 , and the second member may be made of YAlO 3 .
According to this configuration, the polarization state can be suitably disturbed by the second member.
本発明の一態様によれば、前記第１の部材は、Ｃｅ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２からなり、前記第２の部材は、Ａｌ２Ｏ３からなる構成としてもよい。
この構成によれば、第２の部材で好適に偏光状態を乱すことができる。
According to one aspect of the present invention, the first member, Ce: it consists Y 3 Al 5 O 12, the second member may be configured to made of Al 2 O 3.
According to this configuration, the polarization state can be suitably disturbed by the second member.
［第１の実施形態］
以下、図１〜図４を参照しながら、本実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
[First Embodiment]
Hereinafter, the projector according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In all of the following drawings, dimensions, ratios, and the like of the components are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１０００を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１０００は、光源装置１００、色分離導光光学系２００、液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００を備える。液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇおよび液晶光変調装置４００Ｂは、特許請求の範囲に記載の光変調部に相当する。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a projector 1000 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the projector 1000 of the present embodiment includes a light source device 100, a color separation light guide optical system 200, a liquid crystal light modulation device 400R, a liquid crystal light modulation device 400G, a liquid crystal light modulation device 400B, a cross dichroic prism 500, The projection optical system 600 is provided. The liquid crystal light modulation device 400R, the liquid crystal light modulation device 400G, and the liquid crystal light modulation device 400B correspond to the light modulation unit described in the claims.
光源装置１００は、光源１０、集光光学系２０、波長変換素子３０、モーター５０、コリメート光学系６０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。 The light source device 100 includes a light source 10, a condensing optical system 20, a wavelength conversion element 30, a motor 50, a collimating optical system 60, a first lens array 120, a second lens array 130, a polarization conversion element 140, and a superimposing lens 150.
光源１０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源からなる。光源１０は、１つのレーザー光源からなるものであってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出するレーザー光源を用いることもできる。 The light source 10 is a laser light source that emits blue light (peak of emission intensity: about 445 nm) composed of laser light as excitation light. The light source 10 may be composed of one laser light source, or may be composed of many laser light sources. Alternatively, a laser light source that emits blue light having a wavelength other than 445 nm (for example, 460 nm) can be used.
集光光学系２０は、第１レンズ２２及び第２レンズ２４を備える。集光光学系２０は、光源１０から波長変換素子３０までの光路中に配置され、青色光を略集光した状態で蛍光体層４２（後述）に入射させる。第１レンズ２２及び第２レンズ２４は、凸レンズからなる。 The condensing optical system 20 includes a first lens 22 and a second lens 24. The condensing optical system 20 is arranged in an optical path from the light source 10 to the wavelength conversion element 30 and makes the blue light incident on a phosphor layer 42 (described later) in a substantially condensed state. The first lens 22 and the second lens 24 are convex lenses.
波長変換素子３０は、平面視円形の基板４０（後述）と、基板４０の一面において基板４０の周方向に沿って設けられた蛍光体層４２と、を有している。波長変換素子３０は、基板４０の中心に接続されたモーター５０により回転可能である。波長変換素子３０は、青色光が入射する側とは反対の側に向けて赤色光及び緑色光を射出する。波長変換素子３０については、後に詳述する。 The wavelength conversion element 30 includes a substrate 40 (described later) having a circular shape in a plan view, and a phosphor layer 42 provided on one surface of the substrate 40 along the circumferential direction of the substrate 40. The wavelength conversion element 30 is rotatable by a motor 50 connected to the center of the substrate 40. The wavelength conversion element 30 emits red light and green light toward the side opposite to the side where blue light is incident. The wavelength conversion element 30 will be described later in detail.
コリメート光学系６０は、第１レンズ６２と第２レンズ６４とを備え、波長変換素子３０からの光を略平行化する。第１レンズ６２及び第２レンズ６４は、凸レンズからなる。 The collimating optical system 60 includes a first lens 62 and a second lens 64, and substantially collimates the light from the wavelength conversion element 30. The first lens 62 and the second lens 64 are convex lenses.
第１レンズアレイ１２０は、コリメート光学系６０からの光を複数の部分光束（図示せず）に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。複数の第１小レンズ１２２は、光源光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。 The first lens array 120 has a plurality of first small lenses 122 for dividing the light from the collimating optical system 60 into a plurality of partial light beams (not shown). The plurality of first small lenses 122 are arranged in a matrix in a plane orthogonal to the light source optical axis 100ax.
第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１３２は光源光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。 The second lens array 130 has a plurality of second small lenses 132 corresponding to the plurality of first small lenses 122 of the first lens array 120. The second lens array 130, together with the superimposing lens 150, converts the image of each first small lens 122 of the first lens array 120 near the image forming area of the liquid crystal light modulator 400R, the liquid crystal light modulator 400G, and the liquid crystal light modulator 400B. Image. The plurality of second small lenses 132 are arranged in a matrix in a plane orthogonal to the light source optical axis 100ax.
偏光変換素子１４０は、偏光分離層と反射層と位相差層とを備えており、光を直線偏光に変換する。偏光変換素子１４０については、後に詳述する。 The polarization conversion element 140 includes a polarization separation layer, a reflection layer, and a retardation layer, and converts light into linearly polarized light. The polarization conversion element 140 will be described later in detail.
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に重畳させる。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、波長変換素子３０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。 The superimposing lens 150 condenses the respective partial light beams from the polarization conversion element 140 and superimposes them on the liquid crystal light modulator 400R, the liquid crystal light modulator 400G, and the liquid crystal light modulator 400B in the vicinity of the image forming area. The first lens array 120, the second lens array 130, and the superimposing lens 150 constitute an integrator optical system that makes the in-plane light intensity distribution of the light from the wavelength conversion element 30 uniform.
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０、反射ミラー２３０、反射ミラー２４０、反射ミラー２５０及びリレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０を備える。色分離導光光学系２００は、光源装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれが対応する液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂに導光する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとの間にはそれぞれ、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂが配置されている。
The color separation light guide optical system 200 includes a dichroic mirror 210, a dichroic mirror 220, a reflection mirror 230, a reflection mirror 240, a reflection mirror 250, a relay lens 260, and a relay lens 270. The color separation light guide optical system 200 separates the light from the light source device 100 into red light, green light, and blue light, and converts the red light, green light, and blue light into the corresponding liquid crystal light modulator 400R. The light is guided to the device 400G and the liquid crystal light modulation device 400B.
A condenser lens 300R, a condenser lens 300G, and a condenser lens 300B are arranged between the color separation light guide optical system 200 and the liquid crystal light modulator 400R, the liquid crystal light modulator 400G, and the liquid crystal light modulator 400B, respectively. ing.
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。 The dichroic mirror 210 is a dichroic mirror that transmits a red light component and reflects a green light component and a blue light component.
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。 The dichroic mirror 220 is a dichroic mirror that reflects a green light component and passes a blue light component.
ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。 The red light that has passed through the dichroic mirror 210 is reflected by the reflection mirror 230, passes through the condenser lens 300R, and enters the image forming area of the liquid crystal light modulation device 400R for red light.
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。 The green light reflected by the dichroic mirror 210 is further reflected by the dichroic mirror 220, passes through the condenser lens 300G, and enters the image forming area of the liquid crystal light modulation device 400G for green light.
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。 The blue light that has passed through the dichroic mirror 220 passes through a relay lens 260, a reflection mirror 240 on the incident side, a relay lens 270, a reflection mirror 250 on the emission side, and a condenser lens 300B, and forms an image on the liquid crystal light modulator 400B for blue light. Incident on the area.
液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。なお、図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂと液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置される。 The liquid crystal light modulator 400R, the liquid crystal light modulator 400G, and the liquid crystal light modulator 400B modulate incident color light according to image information to form a color image. Although not shown in the drawings, the incident side polarization is provided between the condenser lens 300R, the condenser lens 300G, and the condenser lens 300B and the liquid crystal light modulator 400R, the liquid crystal light modulator 400G, and the liquid crystal light modulator 400B, respectively. A plate is disposed, and an exit-side polarizing plate is disposed between the liquid crystal light modulation device 400R, the liquid crystal light modulation device 400G, the liquid crystal light modulation device 400B, and the cross dichroic prism 500, respectively.
クロスダイクロイックプリズム５００は、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。 The cross dichroic prism 500 combines each image light emitted from the liquid crystal light modulator 400R, the liquid crystal light modulator 400G, and the liquid crystal light modulator 400B to form a color image. The cross dichroic prism 500 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is formed on a substantially X-shaped interface where the right-angle prisms are bonded together.
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。 The color image emitted from the cross dichroic prism 500 is enlarged and projected by the projection optical system 600 to form an image on the screen SCR.
図２は、本実施形態に係る光源装置１００が有する波長変換素子３０を示す模式図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の線分ＩＩｂ−ＩＩｂにおける矢視断面図である。 2A and 2B are schematic diagrams illustrating the wavelength conversion element 30 included in the light source device 100 according to the present embodiment. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a line segment IIb− in FIG. It is arrow sectional drawing in IIb.
図２（ａ）に示すように、波長変換素子３０は、平面視円形の基板４０と、基板の一面において基板４０の周方向に沿って設けられた波長変換部４１Ａと、を有している。波長変換部４１Ａは、蛍光体層（波長変換層）４２と、蛍光体層４２の第１の面４２ａに設けられたダイクロイック膜４４と、蛍光体層４２の第２の面４２ｂに設けられた反射防止膜４６と、を有している。 As shown in FIG. 2A, the wavelength conversion element 30 includes a substrate 40 having a circular shape in plan view, and a wavelength conversion portion 41A provided on one surface of the substrate along a circumferential direction of the substrate 40. . The wavelength converter 41A is provided on a phosphor layer (wavelength conversion layer) 42, a dichroic film 44 provided on a first surface 42a of the phosphor layer 42, and a second surface 42b of the phosphor layer 42. An antireflection film 46.
基板４０は、青色光を透過する材料からなる。基板４０の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。 The substrate 40 is made of a material that transmits blue light. As a material of the substrate 40, for example, quartz glass, crystal, sapphire, optical glass, transparent resin, or the like can be used.
蛍光体層４２は、光源１０から射出され、基板４０側から蛍光体層４２に入射する波長が約４４５ｎｍの青色光によって励起される。蛍光体層４２は、光源１０からの青色光の一部を黄色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。 The phosphor layer 42 is excited by blue light having a wavelength of about 445 nm emitted from the light source 10 and entering the phosphor layer 42 from the substrate 40 side. The phosphor layer 42 converts part of the blue light from the light source 10 into light including yellow light, and passes the remaining part of the blue light without conversion.
蛍光体層４２は、蛍光材料を含む第１の部材４２１と、複屈折性を有する複数の第２の部材４２２と、を含む。 The phosphor layer 42 includes a first member 421 containing a fluorescent material and a plurality of second members 422 having birefringence.
第１の部材４２１は、蛍光材料を含む材料であれば種々の材料を用いることができる。本実施形態の蛍光体層４２においては、第１の部材４２１として、Ｃｅ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｅ：ＹＡＧ）からなるものを用いた。Ｃｅ：ＹＡＧは、励起光を照射することにより黄色の蛍光を発する黄色蛍光体である。第１の部材４２１は、Ｃｅ：ＹＡＧからなる複数の結晶粒の焼結体であるが、図２（ｂ）では簡略化のために、第１の部材４２１を連続した一つの部材として示している。第１の部材４２１として、蛍光材料を含む複数の粒子が樹脂の中に分散された部材を用いてもよい。 Various materials can be used for the first member 421 as long as the material includes a fluorescent material. In the phosphor layer 42 of the present embodiment, a material made of Ce: Y 3 Al 5 O 12 (Ce: YAG) was used as the first member 421. Ce: YAG is a yellow phosphor that emits yellow fluorescence when irradiated with excitation light. The first member 421 is a sintered body of a plurality of crystal grains made of Ce: YAG, but in FIG. 2B, for simplicity, the first member 421 is shown as one continuous member. I have. As the first member 421, a member in which a plurality of particles including a fluorescent material are dispersed in a resin may be used.
第２の部材４２２は、複屈折性を有する材料であれば種々の材料を用いることができる。本実施形態の蛍光体層４２においては、第２の部材４２２として、ＹＡｌＯ３（ＹＡＰ、Δｎ＝０．０２）を用いた。ＹＡＰの代わりにＡｌ２Ｏ３（Δｎ＝０．０１）を用いることもできる。Ａｌ２Ｏ３は、Ｃｅ：ＹＡＧを合成する際に用いる出発物質である。ＹＡＰは、Ｃｅ：ＹＡＧを合成する際に生じる副生成物である。また、第２の部材４２２は、蛍光材料を含んでいてもよい。 Various materials can be used for the second member 422 as long as the material has birefringence. In the phosphor layer 42 of the present embodiment, YAlO 3 (YAP, Δn = 0.02) was used as the second member 422. Al 2 O 3 (Δn = 0.01) can be used instead of YAP. Al 2 O 3 is a starting material used when synthesizing Ce: YAG. YAP is a by-product generated when synthesizing Ce: YAG. Further, the second member 422 may include a fluorescent material.
さらに、第１の部材４２１が蛍光材料を含むセラミックスである場合、第２の部材４２２の形成材料としては、第１の部材４２１の焼結温度において溶解や変性を生じない材料を用いることもできる。このような形成材料を用いる場合には、第１の部材４２１の形成材料であるセラミックス粉末に、第２の部材の形成材料を混合した後、得られた混合物を焼結することで蛍光体層４２を製造することができる。 Further, when the first member 421 is a ceramic containing a fluorescent material, a material that does not dissolve or denature at the sintering temperature of the first member 421 can be used as a material for forming the second member 422. . In the case where such a forming material is used, the forming material of the second member is mixed with the ceramic powder, which is the forming material of the first member 421, and the obtained mixture is sintered to form a phosphor layer. 42 can be manufactured.
第１の部材４２１は結晶粒界を有するとともに、結晶粒界に気孔４２３を有する。気孔４２３は、焼結体の作成時に結晶粒界に生じるものである。気孔４２３は、鱗片状であることが好ましい。ここで、本実施形態において「鱗片状」とは、ＳＥＭ写真における気孔４２３の形状を矩形で近似した場合、長辺に対する短辺の比が０．３より小さいものを指す。しかし、気孔４２３は、長辺に対する短辺の比が０．３以上であってもよい。 The first member 421 has a crystal grain boundary and has pores 423 at the crystal grain boundary. The pores 423 are generated at crystal grain boundaries when a sintered body is formed. The pores 423 are preferably scaly. Here, in the present embodiment, "scale-like" indicates that when the shape of the pores 423 in the SEM photograph is approximated by a rectangle, the ratio of the short side to the long side is smaller than 0.3. However, the ratio of the short side to the long side of the pore 423 may be 0.3 or more.
後述するように、気孔４２３は蛍光体層４２の内部を進行する光を反射や屈折させることにより散乱させる機能を有している。そのため、気孔４２３が鱗片状であると、球状の気孔と比べて、体積が同じであっても表面積が大きいため、蛍光体層４２の内部を進行する光が気孔４２３に当たりやすく、より散乱しやすくなる。なお、「蛍光体層４２の内部を進行する光」には、蛍光体層４２に入射した励起光と、蛍光体層４２が発した蛍光との両方を含む。 As will be described later, the pores 423 have a function of scattering light by reflecting or refracting light traveling inside the phosphor layer 42. Therefore, when the pores 423 are scaly, the light traveling inside the phosphor layer 42 easily hits the pores 423 and is more easily scattered, since the surface area is large even if the volume is the same, as compared with the spherical pores. Become. The “light that travels inside the phosphor layer 42” includes both the excitation light incident on the phosphor layer 42 and the fluorescence emitted by the phosphor layer 42.
蛍光体層４２が気孔４２３を含むと、蛍光体層４２に気孔４２３を含まない場合と比べて熱伝導率が低い。一方で、気孔４２３には、蛍光体層４２の内部を進行する光を散乱させる機能がある。そのため、気孔４２３の量は、蛍光体層４２に要求される物性、すなわち熱伝導率と光散乱特性とに応じて設定するとよい。 When the phosphor layer 42 includes the pores 423, the thermal conductivity is lower than when the phosphor layer 42 does not include the pores 423. On the other hand, the pores 423 have a function of scattering light traveling inside the phosphor layer 42. Therefore, the amount of the pores 423 may be set according to the physical properties required for the phosphor layer 42, that is, the thermal conductivity and the light scattering characteristics.
蛍光体層４２の蓄熱による影響を低減するためには、熱伝導率は２５℃において９Ｗ／ｍ・ｋ以上であることが好ましい。このような熱伝導率を実現するためには、蛍光体層４２の気孔４２３は、０．０１％以上５％未満であることが好ましい。 In order to reduce the influence of the heat storage of the phosphor layer 42, the thermal conductivity at 25 ° C. is preferably 9 W / m · k or more. In order to realize such thermal conductivity, the pores 423 of the phosphor layer 42 are preferably 0.01% or more and less than 5%.
蛍光体層４２は、第１の部材４２１の体積のほうが第２の部材４２２の体積よりも多い。第２の部材４２２は、第１の部材４２１の結晶粒界に存在している。 In the phosphor layer 42, the volume of the first member 421 is larger than the volume of the second member 422. The second member 422 exists at the crystal grain boundary of the first member 421.
蛍光体層４２においては、第１の部材４２１と第２の部材４２２との合計体積に対する第１の部材４２１の体積の割合は、９０体積％以上１００体積％未満であることが好ましい。このような体積比であれば、蛍光を発する第１の部材４２１と、散乱源として機能する第２の部材４２２との量のバランスに優れた蛍光体層４２となる。 In the phosphor layer 42, the ratio of the volume of the first member 421 to the total volume of the first member 421 and the second member 422 is preferably 90% by volume or more and less than 100% by volume. With such a volume ratio, the phosphor layer 42 has an excellent balance between the amount of the first member 421 that emits fluorescence and the amount of the second member 422 that functions as a scattering source.
この蛍光体層４２は、次のようにして製造することができる。
まず、Ｙ２Ｏ３粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＣｅＯ２粉末からなる原料粉末をエタノールと混合する。ボールミルで原料粉末を粉砕しながら、得られた混合溶液を撹拌する。
This phosphor layer 42 can be manufactured as follows.
First, a raw material powder composed of Y 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, and CeO 2 powder is mixed with ethanol. The obtained mixed solution is stirred while crushing the raw material powder with a ball mill.
この際、Ｓｉ原子を含む焼結助剤を原料粉末に添加してもよい。焼結助剤としては、ＳｉＯ２，ＣａＯ，ＭｇＯを例示することができる。また、焼成時にＳｉＯ２，ＣａＯ，あるいはＭｇＯと同じ効果を発揮する物質、例えばＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）を焼結助剤として添加してもよい。焼結助剤は、例えば、原料粉末の質量に対して焼結後に１００ｐｐｍ残留するように添加する。 At this time, a sintering aid containing Si atoms may be added to the raw material powder. Examples of the sintering aid include SiO 2 , CaO, and MgO. Further, a substance exhibiting the same effect as SiO 2 , CaO or MgO during firing, for example, TEOS (Tetraethyl orthosilicate) may be added as a sintering aid. The sintering aid is added, for example, so that 100 ppm remains after sintering with respect to the mass of the raw material powder.
次いで、得られたスラリーからエタノールを除去して原料粉末を乾燥させる。乾燥された原料粉末を篩にかけることによって、粗粒を取り除く。これにより、粒子径が数十ｎｍから数百ｎｍのＹ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２の１次粒子を含有する粒子径が数μｍ〜数百μｍの２次粒子からなる原料粉末が得られる。その後、粗粒が取り除かれた原料粉末の混合物を所望の形状に押し固めて成形し焼成する。 Next, the raw material powder is dried by removing ethanol from the obtained slurry. The coarse particles are removed by sieving the dried raw powder. As a result, a raw material powder comprising primary particles of Y 2 O 3 , Al 2 O 3, and CeO 2 having a particle diameter of several tens to several hundreds of nm and having a particle diameter of several μm to several hundred μm Is obtained. Thereafter, the mixture of the raw material powders from which the coarse particles have been removed is pressed into a desired shape, molded and fired.
次いで、得られた焼結体に切削や研磨等の加工を施すことで、蛍光体層４２が得られる。 Next, the phosphor layer 42 is obtained by subjecting the obtained sintered body to processing such as cutting and polishing.
ダイクロイック膜４４は、蛍光体層４２と基板４０との間に設けられた誘電体多層膜である。ダイクロイック膜４４は、青色光を透過し赤色光及び緑色光を反射する。
反射防止膜４６は、蛍光体層４２の第２の面４２ｂに設けられた誘電体多層膜である。
The dichroic film 44 is a dielectric multilayer film provided between the phosphor layer 42 and the substrate 40. The dichroic film 44 transmits blue light and reflects red light and green light.
The antireflection film 46 is a dielectric multilayer film provided on the second surface 42b of the phosphor layer 42.
図３は、上記の波長変換素子に励起光を照射したときの発光の様子を示す模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a state of light emission when the wavelength conversion element is irradiated with excitation light.
図３に示す波長変換素子３０に、例えば集光光学系２０を介して偏光光であり青色レーザ光である励起光Ｂを照射すると、励起光Ｂは、ダイクロイック膜４４を透過し、蛍光体層４２に入射する。第１の部材４２１は、励起光Ｂの一部を吸収し、非偏光光である黄色の蛍光Ｙを生成する。その際、蛍光Ｙは、蛍光体層４２の内部に存在する気孔４２３によって屈折し、または反射され、進行方向を変えながら（散乱しながら）進行し、蛍光体層４２の外部に射出される。 When the wavelength conversion element 30 shown in FIG. 3 is irradiated with, for example, excitation light B, which is polarized light and blue laser light, through the condensing optical system 20, the excitation light B passes through the dichroic film 44, and the phosphor layer 42. The first member 421 absorbs a part of the excitation light B and generates yellow fluorescence Y that is unpolarized light. At this time, the fluorescent light Y is refracted or reflected by the pores 423 existing inside the phosphor layer 42, travels while changing the traveling direction (scattering), and is emitted to the outside of the phosphor layer 42.
また、励起光Ｂのうち、第１の部材４２１に吸収されなかった他の一部は、蛍光体層４２を通過する。その際、蛍光Ｙと同様に複数の気孔４２３によって屈折し、または反射されることによって、散乱しながら蛍光体層４２を通過する。このように、蛍光体層４２は、励起光Ｂの一部から蛍光Ｙを生成して射出するとともに、励起光Ｂの他の一部を射出させる。これにより、蛍光体層４２からは、励起光Ｂと蛍光Ｙとによって構成された白色光が射出される。 Another part of the excitation light B that is not absorbed by the first member 421 passes through the phosphor layer 42. At this time, the light is refracted or reflected by the plurality of pores 423 similarly to the fluorescent light Y, so that the light passes through the phosphor layer 42 while being scattered. As described above, the phosphor layer 42 generates and emits the fluorescence Y from a part of the excitation light B, and emits another part of the excitation light B. As a result, white light composed of the excitation light B and the fluorescence Y is emitted from the phosphor layer 42.
蛍光体層４２は、第１の部材４２１と複屈折性を有する第２の部材４２２とを含んでいる。第２の部材４２２を通過した励起光Ｂは、第２の部材４２２の複屈折性により偏光状態が乱れている。そのため、蛍光体層４２から射出された光は、偏光状態が乱された励起光Ｂと、非偏光光である蛍光Ｙとを含む。 The phosphor layer 42 includes a first member 421 and a second member 422 having birefringence. The polarization state of the excitation light B that has passed through the second member 422 is disturbed by the birefringence of the second member 422. Therefore, the light emitted from the phosphor layer 42 includes the excitation light B whose polarization state has been disturbed and the fluorescent light Y which is unpolarized light.
図４は、励起光Ｂに対する偏光変換素子１４０の作用を示す図である。なお、部分光束ＬＢは、波長変換素子３０から射出された励起光Ｂが第１レンズアレイ１２０によって分割されることで生成された部分光束である。 FIG. 4 is a diagram illustrating the action of the polarization conversion element 140 on the excitation light B. Note that the partial light beam LB is a partial light beam generated by splitting the excitation light B emitted from the wavelength conversion element 30 by the first lens array 120.
偏光分離層１４１は、部分光束ＬＢを、第１の偏光状態の第１の光束Ｐ１と、第２の偏光状態の第２の光束Ｐ２とに分離する。反射層１４２は第２の光束Ｐ２を反射する。反射層１４２で反射した第２の光束Ｐ２の光路上には位相差層１４３が設けられている。位相差層１４３は、第２の光束Ｐ２を偏光状態が第１の偏光状態である第３の光束Ｐ３に変換する。このようにして、偏光変換素子１４０は波長変換素子３０からの光の偏光状態を第１の偏光状態に変換する。なお、位相差層１４３を第１の光束Ｐ１の光路上に設けてもよい。 The polarization splitting layer 141 splits the partial light beam LB into a first light beam P1 in a first polarization state and a second light beam P2 in a second polarization state. The reflection layer 142 reflects the second light flux P2. A retardation layer 143 is provided on the optical path of the second light flux P2 reflected by the reflection layer 142. The phase difference layer 143 converts the second light flux P2 into a third light flux P3 whose polarization state is the first polarization state. Thus, the polarization conversion element 140 converts the polarization state of the light from the wavelength conversion element 30 to the first polarization state. Note that the retardation layer 143 may be provided on the optical path of the first light flux P1.
部分光束ＬＢが直線偏光であり、偏光分離層１４１に対してＰ偏光として入射した場合、第３の光束Ｐ３の強度はゼロである。しかし、本実施形態のプロジェクター１０００によれば、励起光Ｂの偏光状態は第２の部材４２２によって乱されて、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とが混ざった状態であることから、第３の光束Ｐ３の強度がゼロにはならない。そのため、第１の光束Ｐ１の強度と第３の光束Ｐ３の強度との比は、蛍光体層４２が第２の部材４２２を備えていない場合よりも１に近い。 When the partial light beam LB is linearly polarized light and enters the polarization separation layer 141 as P-polarized light, the intensity of the third light beam P3 is zero. However, according to the projector 1000 of the present embodiment, since the polarization state of the excitation light B is disturbed by the second member 422 and the P polarization component and the S polarization component are mixed, the third light flux The intensity of P3 does not become zero. Therefore, the ratio between the intensity of the first light beam P1 and the intensity of the third light beam P3 is closer to 1 than when the phosphor layer 42 does not include the second member 422.
なお、蛍光は非偏光光であるため、蛍光に由来する第１の光束Ｐ１の光量は、蛍光に由来する第２の光束Ｐ２の光量と等しい。 Since the fluorescent light is unpolarized light, the light amount of the first light beam P1 derived from the fluorescent light is equal to the light amount of the second light beam P2 derived from the fluorescent light.
したがって、液晶光変調装置４００Ｂへ入射する青色光（励起光Ｂ）の強度の入射角依存性と、液晶光変調装置４００Ｒへ入射する赤色光（蛍光）の強度の入射角依存性との差は、蛍光体層４２が第２の部材４２２を備えていない場合よりも小さい。つまり、液晶光変調装置４００Ｂから射出された画像光の強度の角度依存性と、液晶光変調装置４００Ｒから射出された画像光の強度の角度依存性との差は、蛍光体層４２が第２の部材４２２を備えていない場合よりも小さい。液晶光変調装置４００Ｇから射出された画像光についても同様である。 Therefore, the difference between the incident angle dependence of the intensity of blue light (excitation light B) incident on the liquid crystal light modulator 400B and the incident angle dependence of the intensity of red light (fluorescence) incident on the liquid crystal light modulator 400R is as follows. , Is smaller than the case where the phosphor layer 42 does not include the second member 422. That is, the difference between the angle dependence of the intensity of the image light emitted from the liquid crystal light modulation device 400B and the angle dependence of the intensity of the image light emitted from the liquid crystal light modulation device 400R is that the phosphor layer 42 Is smaller than the case where the member 422 is not provided. The same applies to the image light emitted from the liquid crystal light modulation device 400G.
以上のような構成のプロジェクターによれば、色むらが低減された画像が投射される。 According to the projector having the above configuration, an image with reduced color unevenness is projected.
［第２の実施形態］
図５は、第２実施形態に係るプロジェクター１０１０の概略構成を示す模式図である。本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
[Second embodiment]
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a projector 1010 according to the second embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
図５に示すように、プロジェクター１０１０は、光源１０、集光光学系２０、波長変換素子３０、モーター５０、集光光学系８１０、カラーホイール８２０、ロッドインテグレータ８３０、リレーレンズ８４０、リレーレンズ８５０、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）８６０、投写光学系６００を備える。ＤＭＤ８６０は、特許請求の範囲に記載の光変調部に相当する。 As shown in FIG. 5, the projector 1010 includes a light source 10, a condenser optical system 20, a wavelength conversion element 30, a motor 50, a condenser optical system 810, a color wheel 820, a rod integrator 830, a relay lens 840, a relay lens 850, A digital micromirror device (DMD) 860 and a projection optical system 600 are provided. The DMD 860 corresponds to the light modulator described in the claims.
集光光学系８１０は、第１レンズ８１２と第２レンズ８１４とを備え、波長変換素子３０からの光をカラーホイール８２０を介してロッドインテグレータ８３０の光入射面８３０ａに入射させる。第１レンズ８１２及び第２レンズ８１４は、凸レンズからなる。 The condensing optical system 810 includes a first lens 812 and a second lens 814, and makes the light from the wavelength conversion element 30 incident on the light incident surface 830a of the rod integrator 830 via the color wheel 820. The first lens 812 and the second lens 814 are composed of convex lenses.
カラーホイール８２０は、平面視円形の基板８２１と、基板８２１の一面において基板８２１の周方向に沿って設けられたカラーフィルタ層８２２と、を有している。カラーホイール８２０は、基板８２１の中心に接続されたモーター８２３により回転可能である。 The color wheel 820 includes a substrate 821 having a circular shape in a plan view, and a color filter layer 822 provided on one surface of the substrate 821 along the circumferential direction of the substrate 821. The color wheel 820 is rotatable by a motor 823 connected to the center of the substrate 821.
カラーフィルタ層８２２は、基板８２１の周方向に３つの領域に分割されている。各領域にはそれぞれ、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタが設けられている。回転するカラーホイール８２０のカラーフィルタ層８２２に白色光が入射すると、カラーホイール８２０からは、白色光の照射位置に応じて、赤色光、緑色光、青色光が時系列で順次射出される。 The color filter layer 822 is divided into three regions in the circumferential direction of the substrate 821. Each area is provided with a red color filter, a green color filter, and a blue color filter. When white light is incident on the color filter layer 822 of the rotating color wheel 820, red light, green light, and blue light are sequentially emitted from the color wheel 820 in time series according to the irradiation position of the white light.
ロッドインテグレータ８３０は、角柱状の光学素子であり、光入射面８３０ａと対向する光射出面８３０ｂ、光入射面８３０ａおよび光射出面８３０ｂと交差する４つの側面を有している。ロッドインテグレータ８３０は、内部の４つの側面が反射面となっている。波長変換素子３０から射出された光は、ロッドインテグレータ８３０の光入射面８３０ａに集光し、内部に入射する。入射光は、ロッドインテグレータ８３０の反射面で反射を繰り返すことで、射出光の光量分布が均一化される。 The rod integrator 830 is a prismatic optical element, and has a light exit surface 830b facing the light incident surface 830a, and four side surfaces intersecting the light incident surface 830a and the light exit surface 830b. The rod integrator 830 has four internal side surfaces serving as reflection surfaces. The light emitted from the wavelength conversion element 30 is condensed on the light incident surface 830a of the rod integrator 830, and enters the inside. By repeating the reflection of the incident light on the reflection surface of the rod integrator 830, the light amount distribution of the emitted light is made uniform.
ロッドインテグレータ８３０から射出された光は、リレーレンズ８４０、リレーレンズ８５０によって中継され、ＤＭＤ８６０に入射する。 The light emitted from the rod integrator 830 is relayed by the relay lens 840 and the relay lens 850, and enters the DMD 860.
ＤＭＤ８６０は、所定の角度範囲で傾きを変えることができる複数のマイクロミラーを有している。１つのマイクロミラーは、１つの画素に対応する。ＤＭＤ８６０では、各マイクロミラーの傾きを画像信号に応じて切り換えることで、入射した赤色光の反射方向を制御し、赤色画像光を形成する。同様に、入射した緑色光を用いて、緑色画像光を形成する。また、入射した青色光を用いて、青色画像光を形成する。 The DMD 860 has a plurality of micro mirrors whose inclination can be changed within a predetermined angle range. One micromirror corresponds to one pixel. In the DMD 860, the reflection direction of the incident red light is controlled by switching the inclination of each micromirror in accordance with the image signal, and red image light is formed. Similarly, green image light is formed using the incident green light. Further, blue image light is formed using the incident blue light.
ＤＭＤ８６０から射出された赤色画像光、緑色画像光、青色画像光は、投写光学系６００を介してスクリーンＳＣＲに拡大投射される。スクリーンＳＣＲに投写された各画像光は、時間的に重畳されることで、観察者にはカラー画像として認識される。 The red image light, the green image light, and the blue image light emitted from the DMD 860 are enlarged and projected on the screen SCR via the projection optical system 600. Each image light projected on the screen SCR is temporally superimposed, and is recognized as a color image by an observer.
本実施形態においても、ＤＭＤから射出された青色画像光の強度の角度依存性と、ＤＭＤから射出された赤色画像光の強度の角度依存性との差は、蛍光体層４２が第２の部材４２２を備えていない場合よりも小さい。ＤＭＤから射出された緑色画像光についても同様である。したがって、以上のような構成のプロジェクターによれば、色むらが低減された画像が投射される。 Also in the present embodiment, the difference between the angle dependence of the intensity of the blue image light emitted from the DMD and the angle dependence of the intensity of the red image light emitted from the DMD is that the phosphor layer 42 is the second member. 422 is smaller than the case without. The same applies to the green image light emitted from the DMD. Therefore, according to the projector configured as described above, an image with reduced color unevenness is projected.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments. The shapes, combinations, and the like of the respective constituent members shown in the above-described examples are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記各実施形態においては、蛍光体層を回転可能な基板に設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。固定された基材の上に蛍光体層を設けてもよい。
また、第１実施形態では光変調部として液晶光変調装置を用いたが、光変調部としてＤＭＤを用いてもよい。第２実施形態では光変調部としてＤＭＤを用いたが、光変調部として液晶光変調装置を用いてもよい。
For example, in each of the above embodiments, the phosphor layer is provided on the rotatable substrate, but the present invention is not limited to this. A phosphor layer may be provided on the fixed base material.
In the first embodiment, the liquid crystal light modulation device is used as the light modulation unit. However, a DMD may be used as the light modulation unit. In the second embodiment, the DMD is used as the light modulator, but a liquid crystal light modulator may be used as the light modulator.
１０…光源、４２…蛍光体層（波長変換層）、１４０…偏光変換素子、４２１…第１の部材、４２２…第２の部材、６００…投写光学系、１０００，１００６…プロジェクター Reference Signs List 10 light source, 42 phosphor layer (wavelength conversion layer), 140 polarization conversion element, 421 first member, 422 second member, 600 projection optical system, 1000, 1006 projector
Claims (2)
前記励起光の一部から蛍光を生成して射出するとともに、前記励起光の他の一部を射出させる波長変換層と、
前記波長変換層から射出された光が入射する偏光変換素子と、
前記偏光変換素子を通過した前記光を画像情報に基づいて変調して画像光を形成する光変調部と、
前記画像光を投写する投写光学系と、を備え、
前記偏光変換素子は、前記波長変換層から射出された前記光を第１の偏光状態の第１の光束と、第２の偏光状態の第２の光束とに分離する偏光分離層と、
前記第２の光束を反射する反射層と、
前記第１の光束の光路上と前記第２の光束の光路上のいずれか一方に設けられた位相差層と、を備え、
前記波長変換層は、波長変換材料を含む第１の部材と、複屈折性を有し前記第１の部材の内部に設けられた第２の部材とを含み、
前記第１の部材は、Ｃｅ：Ｙ ３ Ａｌ ５ Ｏ １２ からなり、
前記第２の部材は、ＹＡｌＯ ３ からなるプロジェクター。 A light source for emitting polarized excitation light,
A wavelength conversion layer that generates and emits fluorescence from a part of the excitation light and emits another part of the excitation light,
A polarization conversion element into which light emitted from the wavelength conversion layer is incident,
A light modulator that modulates the light that has passed through the polarization conversion element based on image information to form image light,
A projection optical system for projecting the image light,
A polarization separation layer that separates the light emitted from the wavelength conversion layer into a first light flux in a first polarization state and a second light flux in a second polarization state;
A reflecting layer that reflects the second light flux;
A phase difference layer provided on one of the optical path of the first light flux and the optical path of the second light flux;
Wherein the wavelength conversion layer, a first member containing a wavelength converting material, seen including a second member provided inside the first member has a birefringence,
Said first member, Ce: it consists Y 3 Al 5 O 12,
The second member is a projector comprising a YAlO 3.
前記励起光の一部から蛍光を生成して射出するとともに、前記励起光の他の一部を射出させる波長変換層と、
前記波長変換層から射出された光が入射するロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータを通過した光を画像情報に基づいて変調して画像光を形成する光変調部と、
前記画像光を投写する投写光学系と、を備え、
前記波長変換層は、波長変換材料を含む第１の部材と、複屈折性を有し前記第１の部材の内部に設けられた第２の部材とを含み、
前記第１の部材は、Ｃｅ：Ｙ ３ Ａｌ ５ Ｏ １２ からなり、
前記第２の部材は、ＹＡｌＯ ３ からなるプロジェクター。 A light source for emitting polarized excitation light,
A wavelength conversion layer that generates and emits fluorescence from a part of the excitation light and emits another part of the excitation light,
A rod integrator on which light emitted from the wavelength conversion layer enters,
A light modulator that modulates the light that has passed through the rod integrator based on image information to form image light,
A projection optical system for projecting the image light,
Wherein the wavelength conversion layer, a first member containing a wavelength converting material, seen including a second member provided inside the first member has a birefringence,
Said first member, Ce: it consists Y 3 Al 5 O 12,
The second member is a projector comprising a YAlO 3.
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