JP7259357B2 - 波長変換素子、照明装置およびプロジェクター - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態について、図1~図4を用いて説明する。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
本実施形態のプロジェクターは、スクリーン(被投射面)上にカラー映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つの光変調装置を備える。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を備える。
図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、第1照明装置100と、第2照明装置102と、色分離導光光学系200と、光変調装置400Rと、光変調装置400Gと、光変調装置400Bと、光合成素子500と、投射光学装置600と、を備えている。
本実施形態の第1照明装置100は、特許請求の範囲の照明装置に対応する。
本実施形態の第1光源10は、特許請求の範囲の光源に対応する。
図2は、波長変換装置30を示す斜視図である。図3は、波長変換装置30の正面図である。図4は、図3のIV-IV線に沿う波長変換素子32の断面図である。
図2、図3に示すように、本実施形態の波長変換装置30は、波長変換素子32と、モーター50(回転装置)と、を備えている。
発光効率=(波長変換部からの射出光量/波長変換部への励起光入射量) ……(1)
波長変換部からの射出光量=蛍光の射出光量+未変換の励起光の射出光量 ……(2)
本実施形態の第1照明装置100が上記の波長変換素子32を備えているため、波長変換素子32の信頼性に優れた第1照明装置100が実現できる。
本実施形態のプロジェクター1は、上記の第1照明装置100を備えているため、高輝度の画像を表示することができる。
以下、本発明の第2実施形態について、図5および図6を用いて説明する。
第2実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第1実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図5は、第2実施形態の波長変換装置の斜視図である。図6は、第2実施形態の波長変換装置の正面図である。
図5および図6において、第1実施形態の図2および図3と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図6のIV-IV線に沿う断面構造は、第1実施形態の図4と共通であるため、本実施形態では図示を省略する。
波長変換装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
以下、本発明の第3実施形態について、図7を用いて説明する。
第3実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第1実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図7は、第3実施形態の波長変換装置の正面図である。
図7において、第1実施形態の図3と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図7のIV-IV線に沿う断面構造は、第1実施形態の図4と共通であるため、本実施形態では図示を省略する。
波長変換装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
図8は、第1変形例の波長変換素子の断面図である。
図8において、第1実施形態の図4と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図9は、第2変形例の波長変換素子の断面図である。
図9において、第1実施形態の図4と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第4実施形態について、図10~図12を用いて説明する。
第4実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第1実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図10は、第4実施形態の波長変換装置の斜視図である。図11は、波長変換装置の正面図である。図12は、図11のXII-XII線に沿う波長変換装置の断面図である。
図10~図12において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
波長変換装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
以下、本発明の第5実施形態について、図13を用いて説明する。
第5実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第1実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図13は、第5実施形態の波長変換装置の断面図であって、第4実施形態の図12と同じ位置の断面図に相当する。
図13において、第4実施形態の図12と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
波長変換装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
以下、本発明の第6実施形態について、図14~図16を用いて説明する。
第6実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第1実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図14は、第6実施形態の波長変換装置の斜視図である。図15は、波長変換装置の正面図である。図16は、図15のXVI-XVI線に沿う波長変換装置の断面図である。
図14~図16において、第1実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
波長変換装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
以下、本発明の第7実施形態について、図17を用いて説明する。
第7実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第1実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図17は、第7実施形態の波長変換装置の断面図であって、第5実施形態の図13および第6実施形態の図16に相当する。
図17において、第5実施形態の図13および第6実施形態の図16と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
波長変換装置のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
以下、本発明の第8実施形態について、図18および図19を用いて説明する。
第8実施形態のプロジェクターの概略構成は第1実施形態と同様であり、波長変換装置の構成が第1実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの全体の説明は省略する。
図18は、第8実施形態のプロジェクター11の概略構成図である。図19は、波長変換素子の斜視図である。
図18において、図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
プロジェクター11のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
以下、本発明の第9実施形態について、図20を用いて説明する。
第9実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第8実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第8実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図20は、第9実施形態の波長変換素子の斜視図である。
図20において、第8実施形態の図19と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第10実施形態について、図21を用いて説明する。
第10実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第8実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第8実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図21は、第10実施形態の波長変換素子の斜視図である。
図21において、第8実施形態の図19と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
波長変換素子22のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
図22は、第10実施形態の第1変形例の波長変換素子の斜視図である。
図22において、図21と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図23は、第10実施形態の第2変形例の波長変換素子の斜視図である。
図23において、図21と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第11実施形態について、図24を用いて説明する。
第11実施形態のプロジェクターおよび照明装置の構成は第8実施形態と同様であり、波長変換素子の構成が第8実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび照明装置の全体の説明は省略する。
図24は、第11実施形態の波長変換素子の斜視図である。
図24において、第8実施形態の図19と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図25は、第11実施形態の第1変形例の波長変換素子の斜視図である。
図25において、図24と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図26は、第11実施形態の第2変形例の波長変換素子の斜視図である。
図26において、図24と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下に示す波長変換素子は、波長変換部および基材に関する変形例であって、上記の各実施形態の保持部および固定部を使用することができる。そのため、以下の図27~図29においては、保持部および固定部の図示を省略する。
図27は、第1変形例の波長変換素子16の断面図である。
図27において、第1実施形態の図4と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図28は、第2変形例の波長変換素子17の断面図である。
図28において、第1実施形態の図4と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図29は、第3変形例の波長変換素子18の断面図である。
図29において、第1実施形態の図4、および図27,図28と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
例えば上記実施形態の波長変換素子において、基材の反射面と対向する波長変換部の第2面に誘電体多層膜が設けられていてもよい。その場合、誘電体多層膜は、例えばSiO2とTiO2とが交互に複数積層された膜で構成される。すなわち、誘電体多層膜は、屈折率が互いに異なる2種の誘電体膜が交互に複数積層された構成を有する。誘電体多層膜を構成する各誘電体膜の層数や膜厚は、特に限定されない。
Claims (11)
- 反射面を有する基材と、
第1の波長帯の励起光が入射する第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、前記第1面または前記第2面と交差する第3面と、を有し、前記励起光を前記第1の波長帯とは異なる第2の波長帯の蛍光に波長変換する波長変換部と、
前記第1面または前記第3面に対向して設けられ、前記波長変換部を前記励起光の入射方向に沿う方向および前記入射方向に交差する方向に保持する保持部と、
前記保持部を固定する固定部と、を備え、
前記波長変換部の前記第2面と、前記基材における前記波長変換部の前記第2面に対応する面とのうち少なくとも一方に凹部が設けられ、
前記凹部により囲まれた空間に空気層が形成され、
前記波長変換部における前記励起光の入射領域の下方に前記空気層が設けられている、ことを特徴とする波長変換素子。 - 前記保持部は、前記入射方向に沿う方向に、前記波長変換部を前記基材に対して押圧する第1保持部と、前記入射方向に交差する方向に、前記波長変換部の移動を規制する第2保持部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の波長変換素子。
- 前記波長変換部は、前記入射方向に沿う方向から見て、円形の開口を有する円環状の形状を有し、
前記保持部は、弾性変形可能な部材を有し、
前記部材は、前記入射方向に沿う方向から見て、一部が前記開口と重なり、他の一部が前記波長変換部の内縁部と重なって配置され、前記開口と重なる部分において前記固定部によって固定され、前記波長変換部の内縁部を押圧する、請求項1または請求項2に記載の波長変換素子。 - 前記波長変換部は、前記入射方向に沿う方向から見て、円形の開口を有する円環状の形状を有し、
前記保持部は、弾性変形可能な部材を有し、
前記部材は、前記入射方向に沿う方向から見て、一部が前記基材の前記波長変換部よりも外側の領域と重なり、他の一部が前記波長変換部の外縁部と重なって配置され、前記波長変換部よりも外側の部分において前記固定部によって固定され、前記波長変換部の外縁部を押圧する、請求項1または請求項2に記載の波長変換素子。 - 反射面を有する基材と、
第1の波長帯の励起光が入射する第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、前記第1面または前記第2面と交差する第3面と、を有し、前記励起光を前記第1の波長帯とは異なる第2の波長帯の蛍光に波長変換する波長変換部と、
前記第1面または前記第3面に対向して設けられ、前記波長変換部を前記励起光の入射方向に沿う方向および前記入射方向に交差する方向に保持する保持部と、
前記保持部を固定する固定部と、を備え、
前記保持部は、前記入射方向に沿う方向に、前記波長変換部を前記基材に対して押圧する第1保持部と、前記入射方向に交差する方向に、前記波長変換部の移動を規制する第2保持部と、を有し、
前記波長変換部は、前記入射方向に沿う方向から見て、円形の開口を有する円環状の形状を有し、
前記第1保持部は、弾性変形可能な板バネ部材で構成され、前記入射方向に沿う方向から見て、一部が前記開口と重なり、他の一部が前記波長変換部の内縁部と重なって配置され、前記開口と重なる部分において前記固定部によって固定され、前記波長変換部の内縁部を押圧しており、
前記第2保持部は、前記基材に設けられた円環状の溝部で構成され、
前記溝部は、底面と、前記基材の内周側に位置する内壁面と、前記基材の外周側に位置する外壁面と、を有し、
前記波長変換部は、前記内壁面から離間し、前記外壁面および前記底面に当接した状態で前記第2保持部の内部に収容されている、ことを特徴とする波長変換素子。 - 反射面を有する基材と、
第1の波長帯の励起光が入射する第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、前記第1面または前記第2面と交差する第3面と、を有し、前記励起光を前記第1の波長帯とは異なる第2の波長帯の蛍光に波長変換する波長変換部と、
前記第1面または前記第3面に対向して設けられ、前記波長変換部を前記励起光の入射方向に沿う方向および前記入射方向に交差する方向に保持する保持部と、
前記保持部を固定する固定部と、を備え、
前記保持部は、前記入射方向に沿う方向に、前記波長変換部を前記基材に対して押圧する第1保持部と、前記入射方向に交差する方向に、前記波長変換部の移動を規制する第2保持部と、を有し、
前記波長変換部は、前記入射方向に沿う方向から見て、円形の開口を有する円環状の形状を有し、
前記第1保持部は、弾性変形可能な板バネ部材で構成され、前記入射方向に沿う方向から見て、一部が前記基材の前記波長変換部よりも外側の領域と重なり、他の一部が前記波長変換部の外縁部と重なって配置され、前記波長変換部よりも外側の部分において前記固定部によって固定され、前記波長変換部の外縁部を押圧しており、
前記第2保持部は、前記基材に設けられた円環状の溝部で構成され、
前記溝部は、底面と、前記基材の内周側に位置する内壁面と、前記基材の外周側に位置する外壁面と、を有し、
前記波長変換部は、前記外壁面から離間し、前記内壁面および前記底面に当接した状態で前記第2保持部の内部に収容されている、ことを特徴とする波長変換素子。 - 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の波長変換素子と、
前記波長変換素子に向けて前記励起光を射出する光源と、を備えたことを特徴とする照明装置。 - 前記波長変換素子は、回転軸の周りに回転可能とされ、
前記波長変換素子を前記回転軸の周りに回転させる回転装置を備えたことを特徴とする請求項7に記載の照明装置。 - 請求項7または請求項8に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。 - 反射面を有する基材と、
第1の波長帯の励起光が入射する第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、前記第1面または前記第2面と交差する第3面と、を有し、前記励起光を前記第1の波長帯とは異なる第2の波長帯の蛍光に波長変換する波長変換部と、
前記第1面または前記第3面に対向して設けられ、前記波長変換部を前記励起光の入射方向に沿う方向および前記入射方向に交差する方向に保持する保持部と、
前記保持部を固定する固定部と、を有し、回転軸の周りに回転可能とされる波長変換素子と、
前記波長変換素子を前記回転軸の周りに回転させる回転装置と、
前記波長変換素子に向けて前記励起光を射出する光源と、を備え、
前記保持部は、前記入射方向に沿う方向に、前記波長変換部を前記基材に対して押圧する複数の第1保持部と、前記入射方向に交差する方向に、前記波長変換部の移動を規制する第2保持部と、を有し、
前記波長変換部は、前記入射方向に沿う方向から見て、円形の開口を有する円環状の形状を有し、
前記複数の第1保持部は、前記波長変換部の周方向に沿って互いに間隔をおいて配置され、
前記第1保持部の各々は、前記波長変換部を径方向に跨ぐように設けられており、
前記光源は、回転した状態の前記波長変換素子において前記励起光が前記第1保持部の箇所を通過するタイミングで前記励起光をオフするように前記励起光の点灯タイミングを制御する、ことを特徴とする照明装置。 - 請求項10に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。
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