JP6467916B2 - Light source device and projector provided with light source device - Google Patents
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Description
本発明は、光源装置及びその光源装置を備えたプロジェクタに関する。 The present invention relates to a light source device and a projector including the light source device.
近年、時分割で複数の波長の光を取り出し、取り出された複数の波長の光を順次変調することで画像を形成して投影する時分割式のプロジェクタが普及している。このような時分割式のプロジェクタに用いる光源装置として、例えば、白色光を出力する光源と、複数のカラーフィルタが貼られた回転ホイールとを備えて、光源から出射された白色光を、一定速度で回転する回転ホイールに入射させて、時分割で複数の波長の光(例えば、青、緑、赤色光)を取り出すものが知られている。また、カラーフィルタの代わりに蛍光体層を有する回転ホイール(蛍光体ホイール)を用いて、これに半導体レーザ等の光源から出射された単波長の光を入射させることで、時分割で複数の波長の光を取り出す光源装置も提案されている。 2. Description of the Related Art In recent years, time division projectors that take out light of a plurality of wavelengths in a time division manner and form and project an image by sequentially modulating the extracted light of the plurality of wavelengths have become widespread. As a light source device used for such a time-division projector, for example, a light source that outputs white light and a rotating wheel to which a plurality of color filters are attached are used to convert white light emitted from the light source at a constant speed. The light is made incident on a rotating wheel that rotates in order to extract light of a plurality of wavelengths (for example, blue, green, and red light) in a time-sharing manner. In addition, by using a rotating wheel (phosphor wheel) having a phosphor layer instead of a color filter, a single wavelength of light emitted from a light source such as a semiconductor laser is incident on the rotating wheel, so that a plurality of wavelengths can be obtained in a time division manner There has also been proposed a light source device for taking out the light.
従来の光源装置において、半導体レーザ等の光源と、光源から出射された光が入射する蛍光体ホイールとの間には、光源から出射された光を集光して蛍光体ホイールに入射させるための集光レンズが配置されるのが一般的である。 In a conventional light source device, between the light source such as a semiconductor laser and the phosphor wheel on which the light emitted from the light source is incident, the light emitted from the light source is collected and incident on the phosphor wheel. In general, a condenser lens is disposed.
集光レンズの表面に例えば塵埃等の異物が付着した場合、プロジェクタによって投影される画像の精度が低下するとともに、画像の明るさが不均一になってしまう問題がある。そのため、プロジェクタに用いられる光源装置の集光レンズの表面には、塵埃の異物が付着していないことが望ましい。 When foreign matter such as dust adheres to the surface of the condenser lens, there is a problem that the accuracy of the image projected by the projector is lowered and the brightness of the image is not uniform. For this reason, it is desirable that dust foreign matter does not adhere to the surface of the condenser lens of the light source device used in the projector.
集光レンズの表面に塵埃が付着する原因の一つとして、静電気が考えられている。すなわち、集光レンズの表面に静電気が蓄積し、その静電気によって正または負の電荷を持った塵埃がレンズの表面に引き寄せられるため、集光レンズの表面に塵埃が付着する。 Static electricity is considered as one of the causes of dust adhering to the surface of the condenser lens. That is, static electricity accumulates on the surface of the condenser lens, and dust having a positive or negative charge is attracted to the surface of the lens by the static electricity, so that the dust adheres to the surface of the condenser lens.
従来、レンズに蓄積した静電気を除去するための技術として、特許文献1、2に記載された技術が知られている。
特許文献1には、帯電防止コーティングを有する眼鏡用レンズ等の光学レンズが開示されている。帯電防止コーティングは、TiO2から形成された第1層、及び、Al2O3から形成された第2層を備えており、第1層及び第2層が互いに隣接して設けられることが開示されている。
特許文献2には、静電気防止コーティングを有する眼鏡用レンズ等の光学レンズが開示されている。静電気防止コーティングは、ITO薄膜等の導電性透明膜によって形成されることが開示されている。
Conventionally, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are known as techniques for removing static electricity accumulated in a lens.
Patent Document 1 discloses an optical lens such as a spectacle lens having an antistatic coating. The antistatic coating comprises a first layer formed from TiO 2 and a second layer formed from Al 2 O 3 , wherein the first layer and the second layer are provided adjacent to each other. Has been.
Patent Document 2 discloses an optical lens such as a spectacle lens having an antistatic coating. It is disclosed that the antistatic coating is formed by a conductive transparent film such as an ITO thin film.
本開示は、光学部材の表面に塵埃が付着することを防止することのできる光源装置、及び、その光源装置を備えたプロジェクタを提供することを目的とする。 An object of this indication is to provide the light source device which can prevent that dust adheres to the surface of an optical member, and a projector provided with the light source device.
上記の課題を解決するため、本発明の1つの実施態様に係る光源装置では、複数の光源と、前記複数の光源から発せられた光を集光する光学部材と、前記光学部材によって集光された光の少なくとも一部の波長を変換する蛍光体ホイールと、を含む光源装置であって、前記光学部材の表面は、導電膜が形成された第1領域を有し、前記第1領域と異なる第2領域に前記複数の光源から発せられた光が当たることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, in a light source device according to an embodiment of the present invention, a plurality of light sources, an optical member that condenses light emitted from the plurality of light sources, and the optical member are collected. A light source device that converts at least a portion of the wavelength of the light, wherein the surface of the optical member has a first region on which a conductive film is formed, and is different from the first region. The light emitted from the plurality of light sources hits the second region.
本発明の実施形態によれば、光学部材の表面に塵埃が付着することを防止することのできる光源装置、及び、その光源装置を備えたプロジェクタを提供することができる。 According to the embodiments of the present invention, it is possible to provide a light source device capable of preventing dust from adhering to the surface of the optical member, and a projector including the light source device.
以下、本発明の実施形態の光源装置及びその光源装置を備えたプロジェクタについて、図1〜図6を参照しつつ詳細に説明する。
図1、図2に示すように、本実施形態の光源装置1は、複数の光源10と、複数の光源10から発せられた光をそれぞれ平行光に変換するコリメートレンズ20と、複数の光源10から発せられた光を集光する集光レンズ21と、集光レンズ21によって集光された光の少なくとも一部の波長を変換する蛍光体ホイール30と、蛍光体ホイール30を回転させるための駆動源であるモータ40と、蛍光体ホイール30によってその少なくとも一部の波長が変換された光を受けてその光を平行光に変換する受光レンズ50と、を含んでいる。なお、集光レンズ21が、本発明の実施形態の「光学部材」に対応している。
Hereinafter, a light source device according to an embodiment of the present invention and a projector including the light source device will be described in detail with reference to FIGS.
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the light source device 1 of the present embodiment includes a plurality of light sources 10, a collimator lens 20 that converts light emitted from the plurality of light sources 10 into parallel light, and a plurality of light sources 10. A condensing lens 21 for condensing the light emitted from the phosphor, a phosphor wheel 30 for converting at least a part of the wavelength of the light collected by the condensing lens 21, and a drive for rotating the phosphor wheel 30. It includes a motor 40 that is a source, and a light receiving lens 50 that receives light whose wavelength has been converted by the phosphor wheel 30 and converts the light into parallel light. The condenser lens 21 corresponds to the “optical member” in the embodiment of the present invention.
図1、図2に示すように、複数の光源10は、複数の半導体レーザ11が、平板形状のプレート12において出射光の進行方向がプレートの出射面に対して垂直となり、かつ互いの出射光が平行となるように保持されている。詳細には、8つの半導体レーザ11が1つのプレート12に保持されており、この8つの半導体レーザ11と1つのプレートとが、2つ重ねて配置されている。つまり、複数の光源10は、合計16個の半導体レーザ11によって構成されている。半導体レーザ11は、青色半導体レーザとすることができる。青色半導体レーザ11の出射光は、例えば370〜500ナノメートルの波長帯域のうち、特定の波長をピークとする光、好ましくは420〜500ナノメートルの波長帯域のうち、特定の波長をピークとする光である。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the plurality of light sources 10 includes a plurality of semiconductor lasers 11 in which a traveling direction of emitted light is perpendicular to the exit surface of the plate 12 Are held in parallel. Specifically, eight semiconductor lasers 11 are held by one plate 12, and the eight semiconductor lasers 11 and one plate are arranged so as to overlap each other. That is, the plurality of light sources 10 are configured by a total of 16 semiconductor lasers 11. The semiconductor laser 11 can be a blue semiconductor laser. The emitted light of the blue semiconductor laser 11 is, for example, light having a specific wavelength as a peak in a wavelength band of 370 to 500 nanometers, preferably having a specific wavelength as a peak in a wavelength band of 420 to 500 nanometers. Light.
プレート12の出射面と反対側の面は、ヒートパイプ(パイプ状のヒートシンク)13に接続され、さらにヒートパイプ13は、ヒートパイプ13を冷却するための複数のフィン14に接続されている。さらに複数のフィン14に吸い込み型のファン15が備えられており、冷却媒体(例えば空気)が複数のフィン14の間の空間に吸い込まれ、ヒートパイプ13を強制対流冷却で冷却することができる。つまり、ヒートパイプ13、複数のフィン14、及び吸い込み型のファン15を有する冷却装置により、半導体レーザ11が駆動する際の発熱を効率よく冷却することができる。
The surface of the plate 12 opposite to the emission surface is connected to a heat pipe (pipe-shaped heat sink) 13, and the heat pipe 13 is further connected to a plurality of fins 14 for cooling the heat pipe 13. Further, the plurality of fins 14 are provided with suction type fans 15, and a cooling medium (for example, air) is sucked into a space between the plurality of fins 14, and the heat pipe 13 can be cooled by forced convection cooling. That is, heat generated when the semiconductor laser 11 is driven can be efficiently cooled by the cooling device having the heat pipe 13, the plurality of fins 14, and the suction type fan 15.
図1に示すように、集光レンズ21は、複数の光源10から発せられた光を集光する。集光レンズ21によって集光された光は、蛍光体ホイール30に所定のスポット径となるように照射される。蛍光体ホイール30は、光を透過させる透明な円板状の部材で構成されており、回転軸を中心に回転する。また、蛍光体ホイール30の中心は、モータ40の駆動軸40aに固定されている。ここで、蛍光体ホイール30の材料は、光の透過率が高い材料であればよく、例えば、ガラス、透明セラミックス、樹脂、サファイアや窒化ガリウムなどの結晶基板などを使用することができる。 As shown in FIG. 1, the condensing lens 21 condenses light emitted from the plurality of light sources 10. The light condensed by the condenser lens 21 is irradiated on the phosphor wheel 30 so as to have a predetermined spot diameter. The phosphor wheel 30 is composed of a transparent disk-shaped member that transmits light, and rotates around a rotation axis. The center of the phosphor wheel 30 is fixed to the drive shaft 40 a of the motor 40. Here, the material of the phosphor wheel 30 may be any material having a high light transmittance. For example, glass, transparent ceramics, resin, a crystal substrate such as sapphire or gallium nitride, or the like can be used.
図3は、蛍光体ホイール30の外観を示す正面図である。図3(a)は、複数の光源10からの光が蛍光体ホイール30へ入射する面(図1内の矢印Aで示す方向から見た面。以下、「入射面」または「表面」ともいう。)を示している。図3(b)は、蛍光体ホイール30から蛍光が出射する面(入射面の反対側の面。以下、「出射面」または「裏面」ともいう。)を示している。また、図3(a)における破線の円で示すスポットSPは、集光レンズ21によって集光された光が照射される領域を示している。図3(b)における破線の円で示す蛍光領域FLは、集光レンズ21からの光によって後述する蛍光体層が発光する領域を示している。 FIG. 3 is a front view showing the appearance of the phosphor wheel 30. 3A shows a surface on which light from a plurality of light sources 10 enters the phosphor wheel 30 (a surface viewed from the direction indicated by an arrow A in FIG. 1. Hereinafter, it is also referred to as “incident surface” or “surface”. .). FIG. 3B shows a surface from which fluorescent light is emitted from the phosphor wheel 30 (a surface opposite to the incident surface; hereinafter, also referred to as “exit surface” or “back surface”). A spot SP indicated by a broken-line circle in FIG. 3A indicates a region irradiated with light condensed by the condenser lens 21. A fluorescent region FL indicated by a broken-line circle in FIG. 3B indicates a region where a phosphor layer, which will be described later, emits light by light from the condenser lens 21.
図3に示すように、蛍光体ホイール30の入射面には、外周縁から幅W1を有する輪状の透過領域(図3(a)参照)が設けられている。この透過領域は、円周方向に三等分されており、同一円周上に3つの透過領域TR1,TR2,TR3が設けられている。なお、図3(a)では、透過領域TR1〜TR3の各々の角度範囲が約120°である例を示しているが、透過領域の各々の角度範囲はこれに限定されない。例えば、透過領域が円周方向に四等分されることによって、4つの透過領域の各々の角度範囲が約90°に設定されてもよい。 As shown in FIG. 3, an annular transmission region (see FIG. 3A) having a width W <b> 1 from the outer peripheral edge is provided on the incident surface of the phosphor wheel 30. This transmission region is divided into three equal parts in the circumferential direction, and three transmission regions TR1, TR2 and TR3 are provided on the same circumference. 3A illustrates an example in which each of the angle ranges of the transmission regions TR1 to TR3 is about 120 °, the angle range of each of the transmission regions is not limited to this. For example, the angle range of each of the four transmissive regions may be set to about 90 ° by dividing the transmissive region into four equal parts in the circumferential direction.
図3(a)に示すように、透過領域TR1およびTR2の入射面側には、それぞれ幅W1を有する円弧状の誘電体膜31が形成されている。この誘電体膜31によって、複数の光源10から出射された光のうち、青色半導体レーザ11から出射される光を透過させ、それ以外の波長帯域の光を反射させることができる。この誘電体膜31としては、例えば、ダイクロイックフィルタを用いることができる。これに対して、透過領域TR3の入射面側には、誘電体膜31が形成されていない。このため、透過領域TR3は、特定の波長帯域の光を減衰させることはなく、全波長帯域の光を透過させる。また、透過領域TR3は、青色半導体レーザ11から出射される光を透過させるのみであれば、透過領域TR3に誘電体膜31を形成してもよい。これにより、蛍光体ホイール30の入射面全面に誘電体膜31を形成することになり、誘電体膜形成工程を簡素化できる。 As shown in FIG. 3A, arc-shaped dielectric films 31 each having a width W1 are formed on the incident surface sides of the transmission regions TR1 and TR2. The dielectric film 31 can transmit light emitted from the blue semiconductor laser 11 among light emitted from the plurality of light sources 10 and reflect light in other wavelength bands. As this dielectric film 31, for example, a dichroic filter can be used. On the other hand, the dielectric film 31 is not formed on the incident surface side of the transmission region TR3. For this reason, the transmission region TR3 transmits light in the entire wavelength band without attenuating light in the specific wavelength band. Further, if the transmission region TR3 only transmits light emitted from the blue semiconductor laser 11, the dielectric film 31 may be formed in the transmission region TR3. Thereby, the dielectric film 31 is formed on the entire incident surface of the phosphor wheel 30, and the dielectric film forming process can be simplified.
次に、図3(b)に示すように、透過領域TR1の出射面側には、透過領域の幅W1よりも狭い幅W2を有する円弧状の蛍光体層32Rが形成されている。蛍光体層32Rは、光源10の青色半導体レーザ11から出射された光によって励起され、青色半導体レーザ11から出射された光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発生する。言い換えると、蛍光体層32Rは、青色半導体レーザ11から出射された光の波長を変換することができる。蛍光体層32Rは、例えば550〜780ナノメートルの波長帯域の蛍光(赤色光)を発生する。蛍光体層32Rの具体的な材料の一例としては、YAG、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu、SrAlSiN3:Eu、K2SiF6:Mnを挙げることができる。 Next, as shown in FIG. 3B, an arcuate phosphor layer 32R having a width W2 narrower than the width W1 of the transmission region is formed on the emission surface side of the transmission region TR1. The phosphor layer 32R is excited by light emitted from the blue semiconductor laser 11 of the light source 10, and generates fluorescence having a wavelength band different from the wavelength band of the light emitted from the blue semiconductor laser 11. In other words, the phosphor layer 32R can convert the wavelength of the light emitted from the blue semiconductor laser 11. The phosphor layer 32R generates fluorescence (red light) in a wavelength band of, for example, 550 to 780 nanometers. Specific examples of the material of the phosphor layer 32R include YAG, (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu, CaAlSiN 3 : Eu, SrAlSiN 3 : Eu, and K 2 SiF 6 : Mn.
また、透過領域TR2の出射面側には、幅W2を有する円弧状の蛍光体層32Gが形成されている。蛍光体層32Gは、蛍光体層32Rと同様、青色半導体レーザ11から出射された光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発生する。言い換えると、蛍光体層32Gは、青色半導体レーザ11から出射された光の波長を変換することができる。蛍光体層32Gは、青色半導体レーザ11から出射された光によって、例えば500〜650ナノメートルの波長帯域の蛍光(緑色光)を発生する。蛍光体層32Gの具体的な材料の一例としては、β−SiAlON:Eu、Lu3Al5O12等の酸化物系蛍光体を挙げることができる。 In addition, an arcuate phosphor layer 32G having a width W2 is formed on the emission surface side of the transmission region TR2. The phosphor layer 32G generates fluorescence in a wavelength band different from the wavelength band of the light emitted from the blue semiconductor laser 11 as in the phosphor layer 32R. In other words, the phosphor layer 32G can convert the wavelength of the light emitted from the blue semiconductor laser 11. The phosphor layer 32G generates fluorescence (green light) in a wavelength band of, for example, 500 to 650 nanometers by light emitted from the blue semiconductor laser 11. As an example of a specific material of the phosphor layer 32G, an oxide-based phosphor such as β-SiAlON: Eu, Lu 3 Al 5 O 12 can be given.
透過領域TR3の出射面側には蛍光体層が形成されていない。このため、透過領域TR3は、全波長帯域の光を透過させることができる。ただし、透過領域TR3に散乱面を形成し、蛍光体ホイール30の回転によって光源10から出射された青色光を動的に拡散させることでスペックルノイズを低減させてもよい。 A phosphor layer is not formed on the emission surface side of the transmission region TR3. For this reason, the transmission region TR3 can transmit light in the entire wavelength band. However, speckle noise may be reduced by forming a scattering surface in the transmission region TR3 and dynamically diffusing the blue light emitted from the light source 10 by the rotation of the phosphor wheel 30.
図1に示すように、モータ40は、ブラシレス直流モータであり、蛍光体ホイール30の表面に対して駆動軸40aが直交するように固定されている。モータ40は、再生する動画のフレームレート(1秒当たりのフレーム数。単位は[fps])に基づく回転速度で、図3の矢印Bに示す方向に蛍光体ホイール30を回転させる。例えば、60[fps]の動画を再生する場合、蛍光体ホイール30の回転速度を毎秒60回転の整数倍に設定することが好ましい。 As shown in FIG. 1, the motor 40 is a brushless DC motor, and is fixed so that the drive shaft 40 a is orthogonal to the surface of the phosphor wheel 30. The motor 40 rotates the phosphor wheel 30 in the direction indicated by the arrow B in FIG. 3 at a rotation speed based on the frame rate of the moving image to be reproduced (the number of frames per second. The unit is [fps]). For example, when playing a moving image of 60 [fps], it is preferable to set the rotation speed of the phosphor wheel 30 to an integral multiple of 60 rotations per second.
受光レンズ50は、蛍光体層32Rおよび32Gから出射された光を集光する光学部材である。すなわち、受光レンズ50は、複数の光源10から出射された光によって蛍光体層32Rおよび32Gで発生した蛍光を集光して、光源装置1の出射光として出射する。 The light receiving lens 50 is an optical member that condenses light emitted from the phosphor layers 32R and 32G. That is, the light receiving lens 50 condenses the fluorescence generated in the phosphor layers 32R and 32G by the light emitted from the plurality of light sources 10 and emits it as the emitted light of the light source device 1.
上述した構成の光源装置1において、複数の青色半導体レーザ11から発せられた光は、集光レンズ21によって集光される。集光レンズ21によって集光された光は、蛍光体ホイール30に照射される。蛍光体ホイール30は、モータ40によって図3の矢印Bの方向に回転している。集光レンズ21によって集光された光は、蛍光体ホイール30の入射面のスポットSPに当たる。スポットSPが透過領域TR1上に位置しているときは、集光レンズ21によって集光された光は蛍光体層32Rに入射し、赤色光が受光レンズ50へ出射される。また、スポットSPが透過領域TR2上に位置しているときは、集光レンズ21によって集光された光は蛍光体層32Gに入射し、緑色光が受光レンズ50へ出射される。さらに、スポットSPが透過領域TR3上に位置しているときは、蛍光体層が形成されていないため、入射した青色光が受光レンズ50へ出射される。 In the light source device 1 having the above-described configuration, light emitted from the plurality of blue semiconductor lasers 11 is collected by the condenser lens 21. The light condensed by the condenser lens 21 is irradiated on the phosphor wheel 30. The phosphor wheel 30 is rotated by the motor 40 in the direction of arrow B in FIG. The light condensed by the condenser lens 21 hits the spot SP on the incident surface of the phosphor wheel 30. When the spot SP is positioned on the transmission region TR1, the light collected by the condenser lens 21 enters the phosphor layer 32R, and the red light is emitted to the light receiving lens 50. Further, when the spot SP is located on the transmission region TR2, the light collected by the condenser lens 21 enters the phosphor layer 32G, and the green light is emitted to the light receiving lens 50. Furthermore, when the spot SP is positioned on the transmission region TR3, the phosphor layer is not formed, and thus incident blue light is emitted to the light receiving lens 50.
このようにして、光源装置1は、蛍光体ホイール30の回転に応じて、赤色、緑色、青色の光を順番に繰り返し出射する。 In this manner, the light source device 1 repeatedly emits red, green, and blue light in order according to the rotation of the phosphor wheel 30.
図4は、集光レンズ21の側面図である。図5は、集光レンズ21の正面図であり、複数の光源10が配置された側から集光レンズ21を見た図である。
図4、図5に示すように、集光レンズ21は、所定の厚みを有する略円形のガラス製またはプラスチック製のレンズであり、その周縁部を金属製のホルダ60によって保持されている。ホルダ60は、光源装置1の筐体70の上面に固定されている。
FIG. 4 is a side view of the condenser lens 21. FIG. 5 is a front view of the condensing lens 21 and is a view of the condensing lens 21 from the side where the plurality of light sources 10 are arranged.
As shown in FIGS. 4 and 5, the condensing lens 21 is a substantially circular glass or plastic lens having a predetermined thickness, and a peripheral portion thereof is held by a metal holder 60. The holder 60 is fixed to the upper surface of the housing 70 of the light source device 1.
図4に示すように、複数の光源10から出射された光は、コリメートレンズ20によって平行光に変換された後、集光レンズ21の表面(入射面21a)に入射する。集光レンズ21の入射面21aに入射した光は、集光レンズ21の入射面21a及びその反対側の面である出射面21bにおいて屈折した後、集光レンズ21の焦点FPに向かう。そして、集光レンズ21の焦点FPが、上述の蛍光体ホイール30の入射面にあるスポットSPと一致するように集光レンズ21の位置が調整されている。これにより、集光レンズ21は、複数の光源10から発せられる光を集光して、蛍光体ホイール30のスポットSPに入射させることができる。 As shown in FIG. 4, the light emitted from the plurality of light sources 10 is converted into parallel light by the collimator lens 20 and then enters the surface (incident surface 21 a) of the condenser lens 21. The light incident on the incident surface 21 a of the condenser lens 21 is refracted on the incident surface 21 a of the condenser lens 21 and the exit surface 21 b which is the opposite surface, and then travels toward the focal point FP of the condenser lens 21. Then, the position of the condenser lens 21 is adjusted so that the focal point FP of the condenser lens 21 coincides with the spot SP on the incident surface of the phosphor wheel 30 described above. Thereby, the condensing lens 21 can condense the light emitted from the plurality of light sources 10 and make it incident on the spot SP of the phosphor wheel 30.
図4、図5に示すように、集光レンズ21の入射面21a及び出射面21bには、電気を通すことのできる膜である導電膜62が形成されている。導電膜62の周縁部は、集光レンズ21を保持する金属製のホルダ60と接触している。これにより、導電膜62は、金属製のホルダ60に電気的に接続されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, a conductive film 62, which is a film that can conduct electricity, is formed on the incident surface 21 a and the emission surface 21 b of the condenser lens 21. The peripheral edge of the conductive film 62 is in contact with a metal holder 60 that holds the condenser lens 21. Thereby, the conductive film 62 is electrically connected to the metal holder 60.
導電膜62は、例えば金属膜で形成することができる。導電膜62が金属膜によって形成される場合、金属膜の材料としては、例えば、銅やアルミニウムを用いることができる。金属膜は、例えば、スパッタリング法あるいは蒸着法を用いて集光レンズ21の表面に形成することができる。なお、導電膜62は、電気を通すことができる膜であればよく、金属膜以外にも、例えばITO膜等の透明導電膜や、導電性樹脂からなる膜によって形成することもできる。 The conductive film 62 can be formed of a metal film, for example. When the conductive film 62 is formed of a metal film, for example, copper or aluminum can be used as the material of the metal film. The metal film can be formed on the surface of the condenser lens 21 by using, for example, a sputtering method or a vapor deposition method. The conductive film 62 only needs to be a film that can conduct electricity, and can be formed of a transparent conductive film such as an ITO film or a film made of a conductive resin in addition to a metal film.
以下では、集光レンズ21の入射面21a及び出射面21bのうち、導電膜62が形成されている領域のことを「第1の領域62a」と呼び、第1の領域62a以外の領域のことを「第2の領域62b」と呼ぶ。 Hereinafter, a region where the conductive film 62 is formed on the incident surface 21a and the emission surface 21b of the condenser lens 21 is referred to as a “first region 62a” and is a region other than the first region 62a. Is referred to as "second region 62b".
図5に示すように、導電膜62が形成されていない第2の領域62bは、それぞれが円形である合計16個の領域によって形成されている。導電膜62が形成されている第1の領域62aは、合計16個の円形領域である第2の領域62bの間及びその周囲に形成されている。
なお、導電膜62が形成されていない第2の領域62bの形状は、円形に制限されず、例えば、半導体レーザのビーム形状と同等な楕円であってもよい。
As shown in FIG. 5, the second region 62b in which the conductive film 62 is not formed is formed by a total of 16 regions each having a circular shape. The first regions 62a where the conductive film 62 is formed are formed between and around the second regions 62b, which are a total of 16 circular regions.
The shape of the second region 62b where the conductive film 62 is not formed is not limited to a circle, and may be an ellipse equivalent to the beam shape of the semiconductor laser, for example.
上述したように、複数の光源10は、16個の青色半導体レーザ11によって構成されている。16個の青色半導体レーザ11から発せられた光は、集光レンズ21の入射面21a及び出射面21bのうち、合計16個の円形領域である第2の領域62bのみに当たるようになっている。言い換えると、第2の領域62bは、集光レンズ21の入射面21a及び出射面21bのうち、複数の光源10(合計16個のレーザ光源11)から発せられる光が当たる領域のみに形成されている。 As described above, the plurality of light sources 10 includes 16 blue semiconductor lasers 11. The light emitted from the 16 blue semiconductor lasers 11 strikes only the second region 62b, which is a total of 16 circular regions, out of the incident surface 21a and the exit surface 21b of the condenser lens 21. In other words, the second area 62b is formed only in the area where the light emitted from the plurality of light sources 10 (16 laser light sources 11 in total) strikes among the incident surface 21a and the emission surface 21b of the condenser lens 21. Yes.
第2の領域62bがこのように構成されることによって、集光レンズ21の入射面21a及び出射面21bに導電膜62が形成される場合であっても、その導電膜62によって複数の光源10から発せられる光が遮られることがないため、光源装置1から出射される光の量が低下することを防止することができる。 By configuring the second region 62b in this way, even when the conductive film 62 is formed on the incident surface 21a and the emission surface 21b of the condenser lens 21, the plurality of light sources 10 are formed by the conductive film 62. Therefore, the amount of light emitted from the light source device 1 can be prevented from decreasing.
また、集光レンズ21の入射面21a及び出射面21bのうち、複数の光源10から発せられた光が当たらない領域である第1の領域には、導電膜62が形成されている。この導電膜62によって、集光レンズ21の内部または表面に蓄積した静電気を効率的に逃がすことができるようになっている。すなわち、集光レンズ21の内部または表面に蓄積した静電気を、電気を通すことのできる導電膜62及び金属製のホルダ60を介して外部に逃がすことができるようになっている。 In addition, a conductive film 62 is formed in a first region, which is a region where light emitted from the plurality of light sources 10 does not strike, on the incident surface 21 a and the emission surface 21 b of the condenser lens 21. With the conductive film 62, static electricity accumulated inside or on the surface of the condenser lens 21 can be efficiently released. That is, static electricity accumulated in or on the surface of the condenser lens 21 can be released to the outside through the conductive film 62 and the metal holder 60 that can conduct electricity.
なお、光源装置1の筐体70が鉄やアルミニウム等の金属で形成される場合には、金属製のホルダ60が筐体70の上面に固定されているため、集光レンズ21の内部または表面に蓄積した静電気を、筐体70を介して光源装置1の外部に逃がすことができる。この場合、筐体70は、アースに接続されていることが好ましい。 When the casing 70 of the light source device 1 is formed of a metal such as iron or aluminum, the metal holder 60 is fixed to the upper surface of the casing 70, so that the inside or the surface of the condenser lens 21. The static electricity stored in can be released to the outside of the light source device 1 through the housing 70. In this case, the housing 70 is preferably connected to the ground.
本実施形態に係る光源装置1によれば、集光レンズ21内部または表面に蓄積した静電気を外部に効率的に逃がすことができる。したがって、塵埃が静電気によって引き寄せられることを防止できるため、集光レンズ21の表面に塵埃が付着することを効果的に防止することができる。 According to the light source device 1 according to the present embodiment, static electricity accumulated inside or on the surface of the condenser lens 21 can be efficiently released to the outside. Therefore, it is possible to prevent the dust from being attracted by static electricity, so that it is possible to effectively prevent the dust from adhering to the surface of the condenser lens 21.
上記実施形態では、複数の光源10から発せられる光が集光レンズ21によって集光される例について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、複数の光源10から発せられる光を集光するための光学部材は、ミラー(例えば凹面ミラー)であってもよい。 In the above embodiment, an example in which light emitted from the plurality of light sources 10 is collected by the condenser lens 21 has been described, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the optical member for collecting the light emitted from the plurality of light sources 10 may be a mirror (for example, a concave mirror).
複数の光源10から発せられる光をミラーで集光する場合には、ミラーの表面に導電膜62を形成する。この場合、上述の集光レンズ21と同様に、ミラーの表面の第1領域に導電膜62が形成され、第1の領域と異なる第2領域には、導電膜62が形成されない。図5のように、導電膜が形成される第1領域に囲まれて16個の導電膜が形成されない第2領域を備える点で、ミラーの表面も集光レンズ21の表面と同様の図を用いて説明できる。そして、複数の光源10から発せられた光は、第2領域のみに当たるように導電膜62が形成される。これにより、ミラーの内部または表面に蓄積した静電気を逃がすことができるため、ミラーの表面に塵埃が付着することを防止することができる。 When the light emitted from the plurality of light sources 10 is collected by a mirror, a conductive film 62 is formed on the surface of the mirror. In this case, like the above-described condenser lens 21, the conductive film 62 is formed in the first region on the surface of the mirror, and the conductive film 62 is not formed in the second region different from the first region. As shown in FIG. 5, the mirror surface is similar to the surface of the condensing lens 21 in that it includes a second region surrounded by the first region where the conductive film is formed and 16 conductive films are not formed. It can be explained by using. And the electrically conductive film 62 is formed so that the light emitted from the several light source 10 may hit only a 2nd area | region. Accordingly, static electricity accumulated inside or on the surface of the mirror can be released, so that dust can be prevented from adhering to the surface of the mirror.
(光源装置1の応用例)
次に図6を参照して、図1に示した光源装置1を、いわゆる1チップ方式のDLP(Digital Light Processing)プロジェクタにおける光源装置として用いた場合の概略構成について説明する。なお、図6において、図1に示した各部と同じものについては同一の符号を付し、その詳しい説明を省略する。
(Application example of light source device 1)
Next, a schematic configuration when the light source device 1 shown in FIG. 1 is used as a light source device in a so-called one-chip DLP (Digital Light Processing) projector will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6に示すプロジェクタ100において、光源装置1から出射された光は、光変調手段であるDMD(Digital Micromirror Device)素子110で反射され、投射手段であるレンズ120によって集光されて、スクリーンSに投影される。DMD素子110は、スクリーンSに投影される画像の各画素に相当する微細なミラーをマトリックス状に配列したものであり、各ミラーの角度を変化させてスクリーンSへ出射する光を、マイクロ秒単位でオン/オフすることができる。ここで、ミラーの角度を、光源装置1から出射された光がレンズ120へ反射するようにした場合がオンの状態であり、レンズ120へ反射しないようにした場合がオフの状態である。 In the projector 100 shown in FIG. 6, the light emitted from the light source device 1 is reflected by a DMD (Digital Micromirror Device) element 110 that is a light modulation unit, is condensed by a lens 120 that is a projection unit, and is collected on a screen S. Projected. The DMD element 110 is an array of fine mirrors corresponding to each pixel of an image projected on the screen S. The light emitted to the screen S by changing the angle of each mirror is converted in units of microseconds. Can be turned on / off. Here, when the angle of the mirror is such that the light emitted from the light source device 1 is reflected to the lens 120, the mirror is turned on, and when the mirror is not reflected to the lens 120, the mirror is turned off.
また、DMD素子110の各ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、レンズ120へ入射する光の階調を変化させることにより、投影する画像の画像データに基づいた階調表示が可能になる。これにより、光源装置1から順次出射される赤色光、緑色光、及び青色光の各々に対して、個々のミラーで階調制御を行うことにより、スクリーンSにカラー画像(動画も含む)を投影することができる。レンズ120は、主に投射レンズから構成され、DMD素子110によって形成された画像を、所定の大きさに拡大してスクリーンSに投射する。 Further, the gradation based on the image data of the image to be projected is changed by changing the gradation of the light incident on the lens 120 according to the ratio of the time during which each mirror of the DMD element 110 is turned on to the time when the mirror is turned off. Display is possible. As a result, color images (including moving images) are projected onto the screen S by performing gradation control with individual mirrors for each of red light, green light, and blue light sequentially emitted from the light source device 1. can do. The lens 120 is mainly composed of a projection lens, and projects an image formed by the DMD element 110 onto the screen S after being enlarged to a predetermined size.
なお、本実施形態では、光変調手段としてDMD素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。また、本発明の実施形態に係る光源装置およびこの光源装置を用いたプロジェクタは、上述した実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明の範囲に含まれる。 In the present embodiment, the DMD element is used as the light modulation means. However, the present invention is not limited to this, and any other light modulation element can be used depending on the application. Further, the light source device according to the embodiment of the present invention and the projector using the light source device are not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments are included in the scope of the present invention.
1 光源装置
10,10’,10” 光源
11 青色半導体レーザ
12 プレート
13 ヒートパイプ
14 フィン
15 ファン
20 コリメートレンズ
21 集光レンズ(光学部材)
30 蛍光体ホイール
31 誘電体膜
32R,32G 蛍光体層
40 モータ
40a 駆動軸
50 受光レンズ
60 ホルダ
62 導電膜
62a 第1の領域
62b 第2の領域
70 筐体
100 プロジェクタ
110 DMD素子(光変調手段)
120 レンズ(投射手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source device 10,10 ', 10 "Light source 11 Blue semiconductor laser 12 Plate 13 Heat pipe 14 Fin 15 Fan 20 Collimating lens 21 Condensing lens (optical member)
30 phosphor wheel 31 dielectric film 32R, 32G phosphor layer 40 motor 40a drive shaft 50 light receiving lens 60 holder 62 conductive film 62a first region 62b second region 70 housing 100 projector 110 DMD element (light modulation means)
120 lens (projection means)
Claims (7)
前記複数の光源から発せられた光を一つの点に集光する光学部材と、
前記光学部材によって集光された光の少なくとも一部の波長を変換する蛍光体ホイールと、を含む光源装置であって、
前記光学部材の入射面と出射面は、導電膜が形成された第1領域を有し、前記第1領域と異なる第2領域に前記複数の光源から発せられた光が当たり、
前記第2の領域は、前記複数の光源のビーム形状に対応した形状を備えて、複数あることを特徴とする、光源装置。 Multiple light sources;
An optical member for condensing light emitted from the plurality of light sources at one point ;
A phosphor wheel that converts the wavelength of at least part of the light collected by the optical member, and a light source device comprising:
The incident surface and the emission surface of the optical member have a first region where a conductive film is formed, and light emitted from the plurality of light sources hits a second region different from the first region,
The light source apparatus according to claim 1, wherein the second region has a plurality of shapes corresponding to beam shapes of the plurality of light sources.
前記第2の領域の形状は、楕円形状である、請求項1から5のうちいずれか1項に記載の光源装置。The light source device according to claim 1, wherein a shape of the second region is an elliptical shape.
画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、
を備えたプロジェクタ。 The light source device according to any one of claims 1 to 6 ,
A light modulation unit that sequentially modulates light of a plurality of wavelength bands emitted from the light source device to form an image based on image data;
Projection means for enlarging and projecting the image;
With projector.
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