JP6135904B2 - Light source device and projector - Google Patents
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Description
本発明は、光源装置及びプロジェクタに関するものである。 The present invention relates to a light source device and a projector.
今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された光をDMDと呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。 2. Description of the Related Art Today, data projectors are widely used as image projection apparatuses that project a screen of a personal computer, a video image, an image based on image data stored in a memory card or the like onto a screen. This projector focuses light emitted from a light source on a micromirror display element called DMD or a liquid crystal plate to display a color image on a screen.
このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として赤色、緑色、青色の発光ダイオードやレーザーダイオード、或いは、有機EL等の固体発光素子を用いるための開発がなされており多くの提案がなされている。 In such projectors, a projector having a high-intensity discharge lamp as a light source has been mainly used in the past. However, in recent years, red, green, and blue light-emitting diodes and laser diodes, or solid-state light-emitting elements such as organic ELs have been used as light sources. Developments have been made to use and many proposals have been made.
そして、レーザーダイオードを使用する光源装置は、小型化が容易であり、プロジェクタに適した小型高輝度の光源装置とすることができるも、レーザー光による投影画像では、干渉縞が生じ、投影画像の画質を低下させることがあった。 A light source device using a laser diode can be easily reduced in size and can be a small and high-intensity light source device suitable for a projector. The image quality could be degraded.
このため、光源から出射される波面を分割する分割部や、分割されて波面の光束の偏光面を回転させる変換部、及び、偏光面の向きが異なる光束の波面を重ね合わせる合成部をレーザー発光素子と組み合わせた光源装置も提案されている(例えば特許文献1)。 For this reason, laser light is emitted from a splitting unit that splits the wavefront emitted from the light source, a conversion unit that rotates the polarization plane of the split light beam of the wavefront, and a combining unit that superimposes the wavefronts of the light beams with different polarization plane orientations. A light source device combined with an element has also been proposed (for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では、光源からの出射光を一旦分割し、分割した光の偏光面を回転させた後に重ねるようにして所定の面に照射するため、光源装置として複雑であり、製造が容易でなかった。
However, in
上述の欠点を排し、本発明は、複数の光源を用い、単純な構造により小型高輝度の光源とし、プロジェクタに適した光源装置、及び、小型高輝度の投影を可能とするプロジェクタを提供するものである。 The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks, and provides a light source device suitable for a projector using a plurality of light sources and having a simple structure as a small and high-brightness light source, and a projector capable of small and high-brightness projection. Is.
本発明の光源装置は、半導体レーザー発光素子である複数個の光源と、各光軸が互いに平行かつ一致しないように並べられた複数の凸状のマイクロレンズが両面に配置され、前記各光源からの光を出射するマイクロレンズアレーと、前記マイクロレンズアレーを透過した各光源の出射光を所定面に重ねるように集光する集光レンズと、を備える光源装置において、前記マイクロレンズアレーの前記各光源からの出射光の夫々が照射される領域毎に前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする。
In the light source device of the present invention, a plurality of light sources that are semiconductor laser light-emitting elements and a plurality of convex microlenses arranged so that their optical axes are parallel and not coincide with each other are arranged on both surfaces. of shine and a microlens array that exits the light, the light source device and a condenser lens for converging to overlap a predetermined surface emitted light of each light source that has passed through the microlens array, the said microlens array The lens characteristics of the microlens are different for each region irradiated with each of the light emitted from each light source.
本発明のプロジェクタは、光源装置と、前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え前記光源装置は、上記本発明の光源装置であることを特徴とする。 A projector according to the present invention includes a light source device, a display element that forms an optical image when irradiated with light from the light source device, a projection-side optical system that projects an optical image formed by the display element on a screen, Projector control means having light source control means and display element control means of the light source device, wherein the light source device is the light source device of the present invention.
本発明によれば、半導体レーザー発光素子である各光源からの出射光を均一化するマイクロレンズアレーのレンズ特性を各光源光毎に異ならせ、レーザー光における干渉縞のピッチが異なる光源光を重ねるため、干渉縞を目立たなくさせるレーザー光源装置及びプロジェクタを提供することができる。 According to the present invention, the lens characteristics of the microlens array that equalizes the emitted light from each light source, which is a semiconductor laser light emitting element, are made different for each light source light, and the light source lights having different interference fringe pitches in the laser light are superimposed. Therefore, it is possible to provide a laser light source device and a projector that make interference fringes inconspicuous.
以下、本発明を実施するための形態について述べる。図1は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施形態において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. FIG. 1 is an external perspective view of the
そして、プロジェクタ10は、図1に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するIr受信部を備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、筐体の上面パネル11にはキー/インジケータ部37が設けられ、このキー/インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切り替える投影スイッチキー、光源装置や表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。
In addition, a key /
さらに、筐体の背面には、背面パネルにUSB端子や画像信号入力用のD−SUB端子、S端子、RCA端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図1に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。
Further, on the rear surface of the casing,
次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図2の機能ブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成される。この制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、CPUや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したROM及びワークメモリとして使用されるRAM等により構成されている。
Next, projector control means of the
そして、このプロジェクタ制御手段により、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス(SB)を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。
Then, the image signal of various standards input from the input /
また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオRAM25に展開記憶させた上でこのビデオRAM25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。
The
表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子(SOM)である表示素子51を駆動するものであり、光源装置60から出射された光線束を表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
The
また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をADCT及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを1フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。
The image compression /
そして、筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー/インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ir受信部35で受信され、Ir処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。
Then, an operation signal of a key /
なお、制御部38にはシステムバス(SB)を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、PCM音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカー48を駆動して拡声放音させる。
Note that an
また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域光が光源装置60から出射されるように、光源装置60を制御する。この光源装置60は、青色レーザーダイオードを備えた励起光源部70及び蛍光体板を備えた蛍光発光部100による緑色光源と、赤色光源装置120と、青色光源装置130と、を備える。
Further, the control unit 38 controls a light
さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源装置60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源OFF後も冷却ファンの回転を持続させる、或いは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をOFFにする等の制御も行う。
Further, the control unit 38 causes the cooling fan
次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図3は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図3に示すように、右側パネル14の近傍に図示しない制御回路基板を備えている。この制御回路基板は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源装置60を備えている。
Next, the internal structure of the
この光源装置60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される励起光源部70及びこの励起光源部70から出射される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光部100と、励起光源部70と蛍光発光部100との間に配置されるダイクロイックミラー173と、による緑色光源装置と、励起光源部70と蛍光発光部100との間に配置される赤色光源装置120及び青色光源装置130と、更に、照射光学系170としての、集光レンズ178やマイクロレンズアレー175及び照射ミラー185を備える。
This
励起光源部70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された半導体発光素子による励起光源71と、各励起光源71からの出射光の光軸を正面パネル12方向に90度変換する反射ミラー群75と、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク78と、を備える。
The excitation
励起光源71は、2行3列の計6個の半導体レーザー発光素子である青色レーザーダイオードがマトリクス状に配列されており、各青色レーザーダイオードの光軸上には、各青色レーザーダイオードからの出射光を平行光に変換する集光レンズであるコリメータレンズ73が夫々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、励起光源部70から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して蛍光発光部100に出射する。
In the
励起光源部70から出射された励起光は、青色及び赤色を透過して緑色を反射させるダイクロイックミラー173を透過し、更に集光レンズ群85を透過して発光板である蛍光体80に照射される。そして、励起光が蛍光体80に照射されることにより蛍光体80において励起されて出射される緑色波長帯域光は、全方位に出射され、直接ダイクロイックミラー173側へ、或いは、後に詳述するが、前方のヒートシンク110側の反射面で反射した後にダイクロイックミラー173側へ出射される。そして、蛍光体80から出射される緑色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173により反射されてマイクロレンズアレー175に入射される。
Excitation light emitted from the excitation
ヒートシンク78と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク78とによって励起光源部70や赤色光源装置120、青色光源装置130が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75が冷却される。
A cooling
蛍光発光部100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光源部70からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光体80のプレートと、この蛍光体80のプレートに照射する励起光及び蛍光体80から出射された蛍光光を集光する集光レンズ群85と、ヒートシンク110とを備える。尚、ヒートシンク110には銀蒸着等によってミラー加工されることで光を反射する反射面が形成され、その反射面に蛍光体80のプレートが配置される。さらに、蛍光発光部100の正面パネル12側には冷却手段である冷却ファン244が配置されており、この冷却ファン244によって蛍光発光部100のヒートシンク110が冷却される。
The fluorescent
赤色光源装置120は、蛍光発光部100に入射する励起光の光軸と光軸が垂直に交わるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの出射光を集光するコリメータレンズ125と、を備える。また、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発する半導体レーザー発光素子としての赤色レーザーダイオードであり、上下左右に4個を並べて配置している。
The red
そして、赤色光源装置120により照射される赤色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173を透過し蛍光発光部100から出射された緑色波長帯域光と同様に、照射光学系170のマイクロレンズアレー175に入射されることとなる。
The red wavelength band light irradiated by the red
また、青色光源装置130も蛍光発光部100に入射する励起光の光軸と光軸が垂直に交わるように配置された青色光源131と、青色光源131からの出射光を集光するコリメータレンズ135と、を備え、赤色光源装置120と並べるようにして配置されている。また、青色光源131は、青色の波長帯域光を発する半導体レーザー発光素子としての青色レーザーダイオードであり、上下に2個を並べて配置している。
The blue
そして、青色光源装置130により照射される青色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173を透過し蛍光発光部100から出射された緑色波長帯域光と同様に、照射光学系170のマイクロレンズアレー175に入射されることとなる。
Then, the blue wavelength band light irradiated by the blue
表示素子51と背面パネル13との間にはヒートシンク190が配置されており、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、照射光学系170の照射ミラー185からの光をDMDである表示素子51に適正な角度で入射し、表示素子51により反射されて表示素子51から出射されるオン光を投影側光学系220に入射させるコンデンサレンズ195が配置されている。
A
投影側光学系220のレンズ群は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。
The lens group of the projection-side
この光源装置60における光学系の光の状態を図4乃至図6を用いて詳述する。
赤色光源装置120とされる4個の赤色光源121である赤色レーザーダイオード(図5は上段の2個を表示している)からの赤色光は、コリメータレンズ125により各々略平行な光線束とされてマイクロレンズアレー175に入射される。
The state of light of the optical system in the
Red light from four
尚、青色光源装置130とされる2個の青色光源131である青色レーザーダイオード(図5は上段の1個のみを表示している)からの青色光も、コリメータレンズ135により各々略平行な光線束とされてマイクロレンズアレー175に入射される。
The blue light from the blue laser diodes (only one of the upper stage in FIG. 5), which is the two blue
このため、図6に示すように、各赤色光源121及び各青色光源131からのレーザー光は、ダイクロイックミラー173を透過してマイクロレンズアレー175に対して垂直に、各光源からの光線束が各々各光源の配置に合わせてマイクロレンズアレー175の異なる領域に照射される。
Therefore, as shown in FIG. 6, the laser light from each
また、緑色光源装置では、励起光源部70における励起光源71からのレーザー光は、各光線束が各々コリメータレンズ73により略平行な光線束とされると共に各光線束も相互に略平行とされてダイクロイックミラー173を透過し、集光レンズ群85により集光されて蛍光体80に照射され、蛍光体80から蛍光光を発生させる。
Further, in the green light source device, the laser light from the
そして、蛍光体80から出射された蛍光光は、集光レンズ群85により略平行な状態の光線束とされてダイクロイックミラー173で反射され、マイクロレンズアレー175の略全面に垂直に入射されるものである。
The fluorescent light emitted from the
このマイクロレンズアレー175は、図7に示すように、当該マイクロレンズアレー175にレーザー光を照射する赤色光源121及び青色光源131の数に合わせ、各半導体レーザー発光素子からの入射光の位置に合わせて第1領域175aから第6領域175fの領域に分けて各領域毎のマイクロレンズのレンズ特性を異ならせているものである。
As shown in FIG. 7, the
そして、厚肉レンズである各マイクロレンズの厚みt、入射側及び出射側の凸面の曲率半径r、レンズアレーの材質に基づく屈折率、により、各マイクロレンズ単体のレンズ特性(焦点距離)が決定され、出射光の状態が変化するものである。 The lens characteristics (focal length) of each microlens unit are determined by the thickness t of each microlens that is a thick lens, the curvature radius r of the convex surface on the incident side and the outgoing side, and the refractive index based on the material of the lens array. As a result, the state of the emitted light changes.
このマイクロレンズアレー175は、図8(a)に示すように、厚肉透明板の両面において対応する位置に球面状凸部を形成し、図8(b)に示すように、厚肉両凸レンズの周縁を切断して矩形とした形状の凸レンズを縦横に隣接させて多数個配列した状態とされたものである。この各両凸レンズがマイクロレンズであり、図9に示すように、このマイクロレンズアレー175は、マイクロレンズアレー175の面に対して垂直から所定の範囲内の角度で1個のマイクロレンズの入射面の凸部に入射した光の全てを、このマイクロレンズの入射面の凸部に対応する位置の出射面側の凸部から拡散させるように出射するものである。
As shown in FIG. 8 (a), the
そして、各マイクロレンズに入射された光は、入射時には平行状態であっても、各マイクロレンズからの出射時には拡散光となり、他のマイクロレンズを透過した光と重なって均一化され、集光レンズ178により所定面とされる表示素子51の表面において重なるように集光されるものである。
And even if the light incident on each microlens is in a parallel state at the time of incidence, it becomes diffused light when emitted from each microlens, and is overlapped with the light transmitted through other microlenses to be uniformed. The light is condensed so as to overlap on the surface of the
このため、マイクロレンズアレー175に入射される所定領域の範囲とされた光線束がその光密度に不均一性を有し、光線束が照射された範囲における各マイクロレンズに入射される光量に差異がある場合であっても、各マイクロレンズから出射された光を集光レンズ178により所定面で重ねることにより、所定面におけるマイクロレンズアレー175を透過した光による照度を全体的に均一化することができる。
For this reason, the light bundle that is in the range of the predetermined area incident on the
さらに、この照射光学系170にレーザー光を入射したとき、所定面となる表示素子51の表面への照射光には干渉縞が発生し、複数の半導体レーザー発光素子を光源とするとき、レーザー光の波長により一定の幅の干渉縞となる。そのため照射光学系170は、複数個の赤色レーザーダイオードや青色レーザーダイオードを用いても、同色のレーザー光の干渉縞は同一ピッチであり、同一ピッチの干渉縞が重なると、所定ピッチで一定配列となる干渉縞によって投影画像の画質を低下させることになる。
Further, when laser light is incident on the irradiation
このため、本実施の形態では、4個の赤色光源121からのレーザー光が入射されるマイクロレンズアレー175における第1領域175a、第3領域175c、第4領域175d、第6領域175fである4か所の各領域において、各領域毎に厚肉両凸レンズであるマイクロレンズの厚みt又は曲率半径rを異ならせることにより、図10に示すように、第1領域175aを透過した赤色光による干渉縞と、第3領域175cを透過した赤色光による干渉縞と、第4領域175dを透過した赤色光による干渉縞と、第6領域175fを透過した赤色光による干渉縞と、における干渉縞のピッチを変化させている。
Therefore, in the present embodiment, the
従って、この領域毎にレンズ特性を異ならせたマイクロレンズアレー175を透過させて4個の赤色光源121からの光を集光レンズ178により所定面で重ねると、4個の赤色光源121による各干渉縞の濃淡差の変化が複数段階の変化となると共に各縞模様の線幅が細くなり、投影画像面において図11に示すように縞の識別が困難となって投影画像の画質を向上させることができる。
Accordingly, when the
また、2個の青色光源131からのレーザー光が入射される第2領域175bと第5領域175eにおいても、マイクロレンズの厚みt又は曲率半径rを領域別に異ならせ、2個の青色光源131からのレーザー光による干渉縞にもピッチ差を設けている。
Also, in the
なお、各領域内における各マイクロレンズは、同一厚みt及び同一曲率半径rとして各所定領域175a〜175f内では各々同一レンズ特性を有するマイクロレンズとしたマイクロレンズアレー175としている。
Each microlens in each region is a
そして、上述の実施形態では、マイクロレンズの厚みt又は曲率半径rを領域毎に異ならせたものであるも、マイクロレンズアレー175全体を一枚の厚肉透明板の両面に凸部を形成したものとする場合に限るものでなく、各領域毎に材質の異なる透明板とし、領域毎に屈折率の異なる硝材を用い、マイクロレンズの厚みtや曲率半径rが同一であっても、領域毎に屈折率の差異によってレンズ特性が異なるマイクロレンズを形成したマイクロレンズアレーとし、この各領域毎のマイクロレンズアレーを並べて第1領域175aから第6領域175fを構成する一枚のマイクロレンズアレー175とすることもある。
In the above-described embodiment, the
さらに、マイクロレンズの厚みt又は曲率半径rや硝材の屈折率において、領域毎に差異を設けてマイクロレンズの焦点距離を変化させる場合に限ることなく、各マイクロレンズ単体の大きさを領域により異ならせるようにマイクロレンズのピッチを変更し、領域が異なるとレンズ特性におけるレンズの明るさを変化させるようにすることもある。 Further, the size of each microlens is different depending on the region without being limited to the case where the microlens thickness t or the radius of curvature r or the refractive index of the glass material is changed for each region to change the focal length of the microlens. The pitch of the microlens is changed so that the brightness of the lens in the lens characteristics is changed when the region is different.
このように、マイクロレンズのレンズ特性を変化させてマイクロレンズアレー175を透過した光を集光レンズ178などを介して所定面である表示素子51の表面に集光させたとき、マイクロレンズアレー175の異なる領域を透過したレーザー光の干渉縞のピッチが変化すると共に所定面における光の照射範囲も変化する。
As described above, when the light transmitted through the
また、このマイクロレンズアレー175及び集光レンズ178など照射光学系170を備えた光源装置60では、所定面の位置における照射面積の基準値として表示素子51のマイクロミラー面である表示有効領域の面積に対して面積比において、例えば所定の倍率として10パーセント程度広い範囲とし、容易に全てのマイクロミラーに光源光を照射することができるようにしている。
Further, in the
このため、表示素子51におけるマイクロミラー面の周囲にも光源光を余分に照射しているものであるも、本実施の形態では、この基準値に対し、マイクロレンズのレンズ特性の変化により各領域毎のレーザー光による照射面積が変化したとき、照射面積の変化により最小照射面積が基準値とした面積に対して10パーセント未満の減少の範囲内とするようにして干渉縞の幅を変化させている。
For this reason, the light source light is also irradiated excessively around the micromirror surface of the
このように、基準値を表示素子51のミラー面積よりも10パーセント広い面積とし、レンズ特性による照射面積の変化量を基準値に対する10パーセント未満の減少範囲とすることによりマイクロレンズアレー175の所定の領域を透過した光による照射面積が最小となる場合であっても表示素子51のミラー面の全面に光を照射して投影画像を確実に形成することができる。
As described above, the reference value is set to an area that is 10% wider than the mirror area of the
従って、本実施の形態では、光源装置60の各光源から出射される光を均一化するマイクロレンズアレー175において各光源からの光が照射される領域毎にマイクロレンズのレンズ特性を変化させ、各光源から出射されるレーザー光の干渉縞のパターンに変化を与え、各光源からのレーザー光を所定位置の平面に重ねたとき、干渉縞の濃淡の段階数を増加させ、且つ、縞の間隔を細かくして干渉縞を目立たなくさせることができる。
Therefore, in the present embodiment, in the
そして、この光源装置60を用いたプロジェクタ10は、投影画像における縞模様を目立たなくさせることにより、投影画像の画質を高めることができる。
The
また、マイクロレンズアレー175において、領域毎にマイクロレンズの厚みt又は曲率半径rを異ならせる場合は、マイクロレンズアレー175の製造が容易であり、マイクロレンズのレンズ特性の変更が容易であって、干渉縞を目立たなくさせることが容易である。
Further, in the
また、マイクロレンズアレー175において、領域毎にマイクロレンズのピッチを異ならせることは極めて容易に実施することができ、マイクロレンズのレンズ特性の変更が容易であって、干渉縞を目立たなくさせることが容易である。
Further, in the
また、マイクロレンズアレー175において、領域毎に屈折率の異なるマイクロレンズアレー175は、硝材の異なるマイクロレンズアレーを並べて容易に製造することができ、マイクロレンズのレンズ特性の変更が容易であって、干渉縞を目立たなくさせることが容易である。
Further, in the
そして、領域毎にレンズ特性を変更して所定面の照射範囲が異なるとき、照射面積に基準値を設けて照射面積の変更範囲を調整すれば、レンズ特性を異ならせるに際しての設定が容易となり、照射面の照度を低下させることなく干渉縞の健康量を大きくすることが容易となる。 And when changing the lens characteristics for each region and the irradiation range of the predetermined surface is different, setting the reference value for the irradiation area and adjusting the change range of the irradiation area makes it easy to set the lens characteristics differently, It is easy to increase the health of the interference fringes without reducing the illuminance on the irradiated surface.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 半導体レーザー発光素子である複数個の光源と、
各光軸が互いに平行かつ一致しないように並べられた複数のマイクロレンズからなり、前記各光源からの出射光を各々均一化するマイクロレンズアレーと、
前記マイクロレンズアレーを透過して均一化された各光源の出射光を所定面に重ねるように集光する集光レンズと、を備える光源装置において、
前記マイクロレンズアレーの前記各光源からの出射光の夫々が照射される領域毎に前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする光源装置。
[2] 前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、前記マイクロレンズの厚みが異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[1]に記載の光源装置。
[3] 前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、前記レンズ表面の曲率半径が異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[1]又は前記[2]に記載の光源装置。
[4] 前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、各マイクロレンズを形成するピッチが異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[1]乃至前記[3]の何れかに記載の光源装置。
[5] 前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、屈折率の異なる材質が用いられることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[1]乃至前記[4]の何れかに記載の光源装置。
[6] レンズ特性の変化により前記所定面に照射された各光源光の面積が、前記光源毎に変化するように、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[1]乃至前記[5]の何れかに記載の光源装置。
[7] 前記マイクロレンズのレンズ特性は、レンズ特性の変化により前記所定面に照射された各光源光の面積が、前記表示素子の表示有効領域の面積に対して所定の倍率で大きく設定された基準面に対して、面積比において前記所定の倍率未満の減範囲内とされていることを特徴とする前記[1]乃至前記[6]の何れかに記載の光源装置。
[8] 光源装置と、
前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
前記光源装置は、前記[1]乃至前記[7]の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
The invention described in the first claim of the present application will be appended below.
[1] a plurality of light sources that are semiconductor laser light emitting elements;
A plurality of microlenses arranged so that their optical axes are parallel to each other and not coincident with each other, and a microlens array for uniformizing the emitted light from each of the light sources, and
In a light source device comprising: a condensing lens that condenses the emitted light of each light source that has been transmitted through the microlens array and made uniform on a predetermined surface;
The light source device according to
[2] The micro lens array according to [1], wherein the micro lens has different lens characteristics due to a difference in thickness of the micro lens for each region irradiated with each light source light. The light source device described.
[3] The microlens array is characterized in that the lens characteristics of the microlens differ depending on the radius of curvature of the lens surface for each region irradiated with each light source light. Or the light source device as described in said [2].
[4] The microlens array is characterized in that the lens characteristics of the microlens differ depending on the pitch at which each microlens is formed in each region irradiated with each light source light. ] To [3].
[5] The microlens array is characterized in that the lens characteristics of the microlens are different by using a material having a different refractive index for each region irradiated with each light source light. Thru | or the light source device in any one of said [4].
[6] The above-mentioned [1] to [1], wherein the lens characteristics of the microlens are different so that an area of each light source light irradiated on the predetermined surface due to a change in lens characteristics changes for each light source. [5] The light source device according to any one of [5].
[7] The lens characteristic of the microlens is set such that the area of each light source light irradiated on the predetermined surface due to the change of the lens characteristic is set larger than the area of the display effective area of the display element by a predetermined magnification. The light source device according to any one of [1] to [6], wherein the area ratio is within a reduction range less than the predetermined magnification with respect to a reference plane.
[8] a light source device;
A display element that forms an optical image by being irradiated with light from the light source device;
A projection-side optical system that projects an optical image formed by the display element onto a screen;
Projector control means having light source control means and display element control means of the light source device, wherein the light source device is the light source device described in any one of [1] to [7]. projector.
10 プロジェクタ 11 上面パネル
12 正面パネル
13 背面パネル 14 右側パネル
15 左側パネル 17 排気孔
18 吸気孔 19 レンズカバー
20 各種端子 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオRAM
26 表示駆動部 31 画像圧縮伸長部
32 メモリカード 35 Ir受信部
36 Ir処理部 37 キー/インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
47 音声処理部 48 スピーカー
51 表示素子 60 光源装置
70 励起光源部 71 励起光源
73 コリメータレンズ 75 反射ミラー群
78 ヒートシンク 80 蛍光体
85 集光レンズ群 100 蛍光発光部
110 ヒートシンク
120 赤色光源装置 121 赤色光源
125 コリメータレンズ
130 青色光源装置 131 青色光源
135 コリメータレンズ
170 照射光学系 173 ダイクロイックミラー
175 マイクロレンズアレー 175a 第1領域
175b 第2領域 175c 第3領域
175d 第4領域 175e 第5領域
175f 第6領域
178 集光レンズ 185 照射ミラー
190 ヒートシンク
220 投影側光学系 225 固定レンズ群
235 可動レンズ群
244 冷却ファン
DESCRIPTION OF
26
Claims (8)
各光軸が互いに平行かつ一致しないように並べられた複数の凸状のマイクロレンズが両面に配置され、前記各光源からの光を出射するマイクロレンズアレーと、
前記マイクロレンズアレーを透過した各光源の出射光を所定面に重ねるように集光する集光レンズと、を備える光源装置において、
前記マイクロレンズアレーの前記各光源からの出射光の夫々が照射される領域毎に前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする光源装置。 A plurality of light sources that are semiconductor laser light emitting elements;
A plurality of convex microlenses each optical axis is arranged so as not parallel and coincident with each other are arranged on both sides, and a microlens array wherein that shines out of the light from each light source,
In a light source device comprising a condensing lens that condenses the emitted light of each light source that has passed through the microlens array so as to overlap a predetermined surface,
The light source device according to claim 1, wherein the lens characteristics of the microlens are different for each region irradiated with light emitted from the light sources of the microlens array.
前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
前記光源装置は、請求項1乃至請求項7の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。
A light source device;
A display element that forms an optical image by being irradiated with light from the light source device;
A projection-side optical system that projects an optical image formed by the display element onto a screen;
A projector control means having a light source control means and a display element control means of the light source device, wherein the light source device is the light source device according to any one of claims 1 to 7.
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