JP7390674B2 - 投影システム - Google Patents
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Description
以下では、実施形態1に係る投影システム100について図1~3Cに基づいて説明する。
投影システム100は、図1に示すように、光源ユニット1と、空間光変調ユニット3と、投影光学系4と、を備える。投影システム100では、光源ユニット1から出射された白色光が空間光変調ユニット3で変調されて投影光学系4から投影される。投影システム100は、例えば、プロジェクタであるが、これに限らず、例えば、リアプロジェクションシステム又はヘッドアップディスプレイであってもよい。光源ユニット1は、光ファイバ2と、第1光源部11と、第2光源部12と、を有しており、光ファイバ2の光出射部22から白色光が出射されるように構成されている。
投影システム100は、図1に示すように、光源ユニット1と、空間光変調ユニット3と、投影光学系4と、を備える。また、投影システム100は、光源ユニット1からの光(白色光)を赤色光、緑色光及び青色光の光に分離する光分離ユニット5を更に備える。
光分離ユニット5は、第1ダイクロイックミラー51と、第2ダイクロイックミラー52と、第1ミラー53と、第2ミラー54と、第3ミラー55と、を含む。
空間光変調ユニット3は、光源ユニット1からの出射光を制御して光学像を形成する。空間光変調ユニット3は、光分離ユニット5と投影光学系4とで囲まれている。空間光変調ユニット3は、第1液晶パネル31と、第2液晶パネル32と、第3液晶パネル33と、クロスダイクロイックプリズム34と、を含む。空間光変調ユニット3では、クロスダイクロイックプリズム34は、第2方向D2において、第1液晶パネル31と第3液晶パネル33との間に位置し、第1方向D1において第2液晶パネル32と投影光学系4との間に位置している。
投影光学系4は、空間光変調ユニット3からの合成光を含む画像(カラー画像)を投影する。投影光学系4から出射された画像は、例えば、投影光学系4の光軸の延長線に交差するスクリーン上に投影される。投影光学系4は、クロスダイクロイックプリズム34からの画像を投影する投影レンズ(投射レンズ)41を含む。投影レンズ41は、マルチレンズである。
光源ユニット1は、図1に示すように、波長変換要素(元素)を添加された光ファイバ2(図2参照)に、波長変換要素を励起するための励起光P1と、励起光P1によって励起された波長変換要素から誘導放出光P3(図3C参照)を発生させるためのシード光P2と、を入射させる。光ファイバ2からは、励起光P1と誘導放出光P3とを含む光が出射される。図3A~3Cは、投影システム100における光源ユニット1の動作原理の説明図である。図3A、3B及び3Cの縦軸は、電子エネルギである。また、図3Aの上向きの矢印は、励起光P1の吸収を示している。また、図3Cの下向きの矢印は、自然放出光あるいは誘導放出光P3に関する遷移を示している。投影システム100では、光ファイバ2に入射した励起光P1によって、波長変換要素の基底準位E0(複数のエネルギ準位を含む)にあった電子e-が励起準位E2に励起される。そして、励起準位E2の電子e-が励起準位E2よりもエネルギの低い準安定準位E1に遷移する。その後、例えば準安定準位E1と基底準位E0の複数のエネルギ準位のうち上位のエネルギ準位(以下、第2エネルギ準位ともいう)とのエネルギ差に相当する波長のシード光P2(P22)によって準安定準位E1の電子e-が第2エネルギ準位に遷移するときに誘導放出光P3(P32)が発生する。また、準安定準位E1と基底準位E0の複数のエネルギ準位のうち第2エネルギ準位よりも低い第1エネルギ準位とのエネルギ差に相当する波長のシード光P2(P21)によって準安定準位E1の電子e-が当該別のエネルギ準位に遷移するときに、誘導放出光P3(P31)が発生する。
光ファイバ2は、図2に示すように、コア24と、クラッド25と、被覆部26と、を有する。クラッド25は、コア24の外周面を覆っている。被覆部26は、クラッド25の外周面を覆っている。コア24に関し、光軸方向に直交する断面形状は、円形状である。クラッド25は、コア24と同軸状に配置されている。
第1光源部11は、光ファイバ2の波長変換部23に含まれる波長変換要素を励起するための励起光P1を出射する。第1光源部11から出射された励起光P1は、光ファイバ2の光入射部21へ入射される。波長変換要素をより効率的に励起する観点から、励起光P1の波長は、350nm以上500nm以下であるのが好ましい。
第2光源部12は、シード光P2を出射する。第2光源部12から出射されたシード光P2は、光ファイバ2の光入射部21へ入射される。
光源ユニット1では、第1光源部11から励起光P1を出射させ、かつ、第2光源部12からシード光P2を出射させる。これにより、光源ユニット1では、励起光P1及びシード光P2を光ファイバ2の光入射部21に入射させる。光ファイバ2の光入射部21に入射した励起光P1の一部は、光ファイバ2の光出射部22から出射される。光源ユニット1では、光ファイバ2の光出射部22から出射される光は、励起光P1と、波長変換要素から発生する波長約480nmのASE、及びシード光P2の波長と同じ波長の誘導放出光(P3)と、の混色光である。複数のシード光P21,P22に一対一に対応し互いに波長の異なる2種類の誘導放出光P31,P32は、例えば、それぞれ、緑色光、赤色光である。この場合、混色光は、例えば、白色光である。なお、図3Cにおいて下側の誘導放出光P3(P31)が、緑色光であり、上側の誘導放出光P3(P32)が赤色光である。
投影システム100では、光源ユニット1が、第1光源部11及び第2光源部12を収納するユニット筐体15を備えている。
実施形態1に係る投影システム100は、光源ユニット1と、空間光変調ユニット3と、投影光学系4と、を備える。空間光変調ユニット3は、光源ユニット1からの出射光を制御して光学像を形成する。投影光学系4は、空間光変調ユニット3で形成された光学像を投影する。光源ユニット1は、光ファイバ2と、第1光源部11と、第2光源部12と、を備える。光ファイバ2は、光入射部21と、光出射部22と、波長変換部23と、を有する。波長変換部23は、光入射部21と光出射部22との間に設けられている。波長変換部23は、波長変換要素を含む。波長変換要素は、励起光P1によって励起され励起光P1よりも長波長の自然放出光を発生可能であり、かつ、自然放射増幅光によって励起可能である。第1光源部11は、励起光P1を光入射部21に入射させる。第2光源部12は、励起光P1あるいは自然放射増幅光によって励起された波長変換要素から誘導放出光P3を発生させるためのシード光P2を、光入射部21に入射させる。
以下、実施形態2に係る投影システム100aについて、図4に基づいて説明する。
以下、実施形態3に係る投影システム100bについて、図5に基づいて説明する。
以下、実施形態4に係る投影システム100cについて、図6に基づいて説明する。
以下、実施形態5に係る投影システム100dについて、図7に基づいて説明する。
以下、実施形態6に係る投影システム100eについて、図8に基づいて説明する。
上記の実施形態1~6は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態1~6は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
以上説明した実施形態1~6等から本明細書には以下の態様が開示されている。
2 光ファイバ
21 光入射部
22 光出射部
23 波長変換部
28 レンズ
3 空間光変調ユニット
4 投影光学系
6、6b 筐体
7、7a 保持部
11 第1光源部
12 第2光源部
121 第2光源部
122 第2光源部
15 ユニット筐体
16 光結合部
17 送風機
18 光軸調整部材
19 コリメートレンズ
100、100a、100b、100c、100d、100e 投影システム
P1 励起光
P2 シード光
P21 シード光
P22 シード光
P3 誘導放出光
P31 誘導放出光
P32 誘導放出光
Claims (11)
- 光源ユニットと、
前記光源ユニットからの出射光を制御して光学像を形成する空間光変調ユニットと、
前記空間光変調ユニットで形成された光学像を投影する投影光学系と、を備え、
前記光源ユニットは、
光入射部と、光出射部と、前記光入射部と前記光出射部との間に設けられており、励起光によって励起され前記励起光よりも長波長の自然放出光を発生可能であり、かつ、自然放射増幅光によって励起可能な、波長変換要素を含む波長変換部と、を有する光ファイバと、
前記励起光を前記光入射部に入射させる第1光源部と、
前記励起光あるいは前記自然放射増幅光によって励起された前記波長変換要素から誘導放出光を発生させるためのシード光を出力し、前記光入射部に入射させる複数の第2光源部と、を含み、
前記複数の第2光源部それぞれから出力される前記シード光は、互いに異なる波長を有し、
前記光ファイバの前記光出射部から出射される混色光は、インコヒーレント光である、
投影システム。 - 前記第1光源部は、レーザ光源を含む、
請求項1に記載の投影システム。 - 前記光源ユニットは、前記光ファイバと前記第1光源部と前記複数の第2光源部とのセットを複数有する、
請求項1又は2に記載の投影システム。 - 前記光源ユニットは、前記光ファイバに対して前記第1光源部を複数有する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の投影システム。 - 前記光源ユニットは、前記光出射部から出射した光を集光するレンズを更に有する、
請求項1~4のいずれか一項に記載の投影システム。 - 少なくとも前記光ファイバと前記空間光変調ユニットと前記投影光学系とを収容している筐体を更に備える、
請求項1~5のいずれか一項に記載の投影システム。 - 前記筐体内において前記光ファイバを保持している保持部を更に備える、
請求項6に記載の投影システム。 - 前記光ファイバは、前記筐体内において曲がった状態で前記保持部に保持されている、
請求項7に記載の投影システム。 - 少なくとも前記波長変換部を冷却する冷却部を更に備える、
請求項1~8のいずれか一項に記載の投影システム。 - 前記複数の第2光源部の各々は、レーザ光源を含む、
請求項1~9のいずれか一項に記載の投影システム。 - 前記波長変換要素は、Pr、Tb、Ho、Dy、Er、Eu、Nd及びMnの群から選択される1以上の元素を含む、
請求項1~10のいずれか一項に記載の投影システム。
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