(57)【要約】【課題】光源装置から射出される光の色温度を、光の輝度の低減を抑えて、調節する。【解決手段】フィルタ部２００は、光源部１００から射出された第１波長帯の光の一部分を反射し、光源部１００から射出された第１波長帯の光の他の一部分を透過させる。反射部３００は、フィルタ部２００によって反射された第１波長帯の光をフィルタ部２００に向けて戻す。波長変換部４００は、フィルタ部２００を透過した第１波長帯の光を第２波長帯の光に変換し、この第２波長帯の光をフィルタ部２００に向けて戻す。センサ部５００は、反射部３００によってフィルタ部２００に戻され、フィルタ部２００を透過した第１波長帯の光と、波長変換部４００によってフィルタ部２００に戻され、フィルタ部２００によって反射された第２波長帯の光と、を含む合成光を検出する。駆動部６００は、センサ部５００の検出結果を用いて、フィルタ部２００を移動させる。【選択図】図１
2020201454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長帯の光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された前記第１波長帯の光の一部分を反射し、前記光源部から射出された前記第１波長帯の光の他の一部分を透過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部によって反射された前記第１波長帯の光を前記フィルタ部に向けて戻す反射部と、
前記フィルタ部を透過した前記第１波長帯の光を第２波長帯の光に変換し、前記第２波長帯の光を前記フィルタ部に向けて戻す波長変換部と、
前記反射部によって前記フィルタ部に戻され、前記フィルタ部を透過した前記第１波長帯の光と、前記波長変換部によって前記フィルタ部に戻され、前記フィルタ部によって反射された前記第２波長帯の光と、を含む合成光を検出するセンサ部と、
前記センサ部の検出結果を用いて、前記フィルタ部を移動させる駆動部と、
を備える光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記第１波長帯の光と、前記第２波長帯の光と、を含む基準合成光を記憶した記憶部をさらに備え、
前記駆動部は、前記基準合成光をさらに用いて、前記フィルタ部を移動させる、光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置において、
前記駆動部は、前記センサ部によって検出される前記合成光の色温度が前記基準合成光の色温度の９５％以上１０５％以下となるように、前記フィルタ部を移動させる、光源装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の光源装置において、
前記基準合成光は、前記光源装置の工場出荷時における前記合成光である、光源装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の光源装置において、
前記センサ部は、前記第１波長帯の光の強度分布を検出する第１センサ部と、前記第２波長帯の光の強度分布を検出する第２センサ部と、を有する、光源装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の光源装置において、
前記フィルタ部の一端は弾性的に支持されており、前記フィルタ部の前記一端の反対側の他端は可動に支持されており、
前記駆動部は、前記フィルタ部の前記他端に加える力を調節することで、前記フィルタ部を移動させる、光源装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の光源装置において、
前記第１波長帯は、青色波長帯であり、
前記第２波長帯は、黄色波長帯である、光源装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された前記合成光を画像光に変換する光学エンジンと、
を備える投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及び投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタ又はＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタ等の様々な投影装置が開発されている。さらに、近年、投影装置の光学エンジンに入力する光を射出するための様々な光源装置が開発されている。
【０００３】
特許文献１には、光源装置の一例について記載されている。この光源装置では、光源部から射出された第１波長帯の光を偏光分離素子によって２つの光束に分離し、２つの光束のうちの一方を波長変換部によって第２波長帯の光に変換し、第１波長帯の光及び第２波長帯の光を合成して白色光を得る。特許文献１では、経年変化による白色光の色温度のバランスの崩れを補正するため、光源部から射出された第１波長帯の光は、位相差板を通過して変更分離素子に入射する。この場合、位相差板の光学軸の方向を変化させることで、白色光の色温度のバランスを調節することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０６１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、光源装置から射出される光の色温度を、光の輝度の低減を抑えて、調節することを検討した。例えば、特許文献１に記載の方法によれば、波長変換部に入射する光の量が位相差板によって低減されるため、光の輝度が低減し得る。
【０００６】
本発明の目的の一例は、光源装置から射出される光の色温度を、光の輝度の低減を抑えて、調節することにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、
第１波長帯の光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された前記第１波長帯の光の一部分を反射し、前記光源部から射出された前記第１波長帯の光の他の一部分を透過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部によって反射された前記第１波長帯の光を前記フィルタ部に向けて戻す反射部と、
前記フィルタ部を透過した前記第１波長帯の光を第２波長帯の光に変換し、前記第２波長帯の光を前記フィルタ部に向けて戻す波長変換部と、
前記反射部によって前記フィルタ部に戻され、前記フィルタ部を透過した前記第１波長帯の光と、前記波長変換部によって前記フィルタ部に戻され、前記フィルタ部によって反射された前記第２波長帯の光と、を含む合成光を検出するセンサ部と、
前記センサ部の検出結果を用いて、前記フィルタ部を移動させる駆動部と、
を備える光源装置である。
【０００８】
本発明の他の一態様は、
上記光源装置と、
前記光源装置から射出された前記合成光を画像光に変換する光学エンジンと、
を備える投影装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、光源装置から射出される光の色温度を、光の輝度の低減を抑えて、調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る光源装置を説明するための図である。
【図２】フィルタ部の一例の平面図である。
【図３】センサ部の詳細の一例を説明するための図である。
【図４】（ａ）は、第１波長帯の強度分布の一例を示す図であり、（ｂ）は、第２波長帯の強度分布の一例を示す図である。
【図５】初期状態におけるセンサ部の検出結果の一例（図５の左側）、経年変化後におけるセンサ部の検出結果の一例（図５の中央）及びフィルタ部の移動後におけるセンサ部の検出結果の一例（図５の右側）を示す図である。
【図６】実施形態に係る投影装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
図１は、実施形態に係る光源装置１０を説明するための図である。
【００１３】
図１を用いて、光源装置１０の概要を説明する。光源装置１０は、光源部１００、フィルタ部２００、反射部３００、波長変換部４００、センサ部５００及び駆動部６００を備えている。光源部１００は、第１波長帯の光を射出する。フィルタ部２００は、光源部１００から射出された第１波長帯の光の一部分を反射し、光源部１００から射出された第１波長帯の光の他の一部分を透過させる。反射部３００は、フィルタ部２００によって反射された第１波長帯の光をフィルタ部２００に向けて戻す。波長変換部４００は、フィルタ部２００を透過した第１波長帯の光を第２波長帯の光に変換し、この第２波長帯の光をフィルタ部２００に向けて戻す。センサ部５００は、反射部３００によってフィルタ部２００に戻され、フィルタ部２００を透過した第１波長帯の光と、波長変換部４００によってフィルタ部２００に戻され、フィルタ部２００によって反射された第２波長帯の光と、を含む合成光を検出する。駆動部６００は、センサ部５００の検出結果を用いて、フィルタ部２００を移動させる。
【００１４】
本実施形態によれば、光源装置１０から射出される光の色温度を、光の輝度の低減を抑えて、調節することができる。具体的には、本実施形態においては、光源装置１０から射出される光の第１波長帯の光及び第２波長帯の光のバランスは、フィルタ部２００を移動させることで調節される。この場合、波長変換部４００に入射される光の量を抑えること、例えば、光源部１００から射出される光の量を調節すること、又は光源部１００とフィルタ部２００の間に位相差板を配置することなく、第１波長帯の光及び第２波長帯の光のバランスを調節することができる。したがって、光源装置１０から射出される光の色温度を、光の輝度の低減を抑えて、調節することができる。
【００１５】
光源装置１０の詳細を説明する。以下において、第１波長帯は、青色波長帯とし、第２波長帯は、黄色波長帯とする。しかしながら、以下の説明から明らかなように、本実施形態は、第１波長帯及び第２波長帯が以下の説明の波長帯と異なる波長帯である場合にも適用可能である。
【００１６】
光源部１００は、例えば、レーザ光源にすることができる。光源部１００は、２次元的に配列された複数の光射出部を有している。光源部１００は、例えば、２次元的に配列された複数のレーザチップを有するマルチダイパッケージにすることができる。他の例として、光源部１００は、２次元体に複数のレーザ素子が搭載されたレーザバンクであってもよい。
【００１７】
光源部１００から射出された光は、レンズ７０２、レンズ７０４、マイクロレンズアレイ７２２及びマイクロレンズアレイ７２４を順に通過して、フィルタ部２００に入射する。
【００１８】
図１及び図２を用いて、フィルタ部２００の詳細を説明する。図２は、フィルタ部２００の一例の平面図である。
【００１９】
フィルタ部２００は、ダイクロイックミラーにすることができる。フィルタ部２００は、一部分の領域（後述する第１領域２０２）を除いて、第１波長帯の波長を透過することができる。フィルタ部２００は、第２波長帯の波長を反射することができる。
【００２０】
フィルタ部２００は、第１領域２０２及び第２領域２０４を有している。第１領域２０２は、第１波長帯の光を反射するのに対し、第２領域２０４は、第１波長帯の光を透過させる。平面視（図２に示す視点）において、第２領域２０４は、第１領域２０２の周囲に位置している。図２に示すフィルタ部２００の領域内においては、第１領域２０２の面積は、第２領域２０４の面積より小さくなっている。
【００２１】
光源部１００から射出された第１波長帯の光の一部分は、フィルタ部２００の第１領域２０２によって反射され、レンズ７０６及びレンズ７０８を順に通過して反射部３００に入射する。この光は、反射部３００によって反射され、レンズ７０８及びレンズ７０６を順に通過してフィルタ部２００に入射する。反射部３００は、例えば、反射ディフューザにしてもよい。この場合、反射部３００（ディフューザ）による拡散処理によって、光源部１００から射出された光のスペックル、特に、青色レーザ特有のスペックルを低減することができる。
【００２２】
光源部１００から射出された第１波長帯の光の他の一部分は、フィルタ部２００の第２領域２０４を透過して、レンズ７１０及びレンズ７１２を順に通過して波長変換部４００に入射する。波長変換部４００は、例えば、蛍光体ホイールにすることができる。この場合、フィルタ部２００を透過した第１波長帯の光は、蛍光体ホイールに塗布された黄色蛍光体に入射して、第２波長帯の光に変換される。光の波長の変換後、波長変換部４００によって反射された光は、レンズ７１２及びレンズ７１０を順に通過してフィルタ部２００に入射する。
【００２３】
反射部３００からフィルタ部２００に戻った第１波長帯の光は、フィルタ部２００を渡過し、波長変換部４００から反射部３００に戻った第２波長帯の光は、フィルタ部２００によって反射される。その後、これらの光は、合成されて白色光（合成光）となる。この合成光は、レンズ７１４及びレンズ７１６を順に通過して、光源装置１０の外部に射出される。
【００２４】
フィルタ部２００の一端には、弾性体２１２（例えば、スプリング）が取り付けられており、フィルタ部２００の当該一端の反対側の他端には、可動部２１４が取り付けられている。このようにして、フィルタ部２００の一端は、弾性に支持されており、フィルタ部２００の他端は、可動に支持されている。駆動部６００は、フィルタ部２００の他端（可動部２１４）に加える力を調節することで、フィルタ部２００を移動させることができる。すなわち、フィルタ部２００は、弾性体２１２による付勢力と、可動部２１４を介しての駆動部６００からの押圧力と、によって可動に支持されている。さらに、この支持方法によれば、駆動部６００の調整機構（例えば、弾性体２１２及び可動部２１４のうちの少なくも一方）の移動量を例えばポテンショメーターによって電圧として測定し、この電圧をアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して得られたデータを記憶部６２０に記憶させてもよい。このような方法によれば、フィルタ部２００の適当な移動量を記憶部６２０に記憶させることができる。
【００２５】
図１及び図３を用いて、センサ部５００の詳細を説明する。図３は、センサ部５００の詳細の一例を説明するための図である。
【００２６】
センサ部５００は、例えば、カラーセンサにすることができる。センサ部５００は、フィルタ部２００から射出された合成光を検出する。センサ部５００は、第１センサ部５１０及び第２センサ部５２０を有している。第１センサ部５１０は、第１波長帯の光の強度分布（例えば、後述する図４（ａ）に示す強度分布）を検出する。第２センサ部５２０は、第２波長帯の光の強度分布（例えば、後述する図４（ｂ）に示す強度分布）を検出する。詳細には、第１センサ部５１０は、青色センサ５０２を含んでおり、第２センサ部５２０は、赤色センサ５０４及び緑色センサ５０６を含んでいる。第１センサ部５１０は、青色センサ５０２の検出結果を用いて、第１波長帯（青色波長帯）の光の強度分布を検出することができる。第２センサ部５２０は、赤色センサ５０４及び緑色センサ５０６のそれぞれの検出結果を用いて、第２波長帯（黄色波長帯）の光の強度分布を検出することができる。
【００２７】
図１に戻る。光源装置１０は、制御部６１０及び記憶部６２０を備えている。記憶部６２０は、第１波長帯の光と、第２波長帯の光と、を含む基準合成光を記憶している。基準合成光は、光源装置１０から射出されるべき目標合成光であり、例えば、光源装置１０の工場出荷時における合成光にすることができる。制御部６１０は、センサ部５００の検出結果及び記憶部６２０の基準合成光を用いて、駆動部６００を制御する。このようにして、駆動部６００は、センサ部５００の検出結果及び記憶部６２０の基準合成光を用いて、フィルタ部２００を移動させることができる。この場合、経年変化によって合成光の色温度が変化したとしても、駆動部６００は、センサ部５００によって検出される合成光の色温度が記憶部６２０の基準合成光の色温度の例えば９５％以上１０５％以下、好ましくは９７．５％以上１０２．５％以下、さらに好ましくは９９％以上１０１％以下となるように、フィルタ部２００を移動させることができる。
【００２８】
図４（ａ）、図４（ｂ）及び図５を用いて、駆動部６００をさらに詳細に説明する。図４（ａ）は、第１波長帯の強度分布の一例を示す図である。図４（ｂ）は、第２波長帯の強度分布の一例を示す図である。図５は、初期状態におけるセンサ部５００の検出結果の一例（図５の左側）、経年変化後におけるセンサ部５００の検出結果の一例（図５の中央）及びフィルタ部２００の移動後におけるセンサ部５００の検出結果の一例（図５の右側）を示す図である。
【００２９】
記憶部６２０に記憶された基準合成光の強度分布は、例えば、図５の左側の初期状態におけるセンサ部５００の検出結果にすることができる。この場合、基準合成光の強度分布は、例えば、光源装置１０の工場出荷時における合成光の強度分布をセンサ部５００によって検出することで得られる。
【００３０】
第１波長帯の光及び第２波長帯の光のバランスが経年変化によって崩れたとしても（図５の中央）、フィルタ部２００を移動させることで、第１波長帯の光及び第２波長帯の光のバランスを調節することができる（図５の右側）。第１波長帯の光及び第２波長帯の光のバランスの調節によって、センサ部５００によって検出される合成光の色温度を記憶部６２０の基準合成光の色温度に一致させ、又は近づけることができる。
【００３１】
図６は、実施形態に係る投影装置３０を説明するための図である。
【００３２】
投影装置３０は、光源装置１０及び光学エンジン２０を備えている。光源装置１０は、図１から図５を用いて説明した光源装置１０と同様である。光学エンジン２０は、光源装置１０から射出された合成光を画像光に変換する。
【００３３】
投影装置３０は、例えば、液晶プロジェクタである。その他の例として、投影装置３０は、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタであってもよい。ＤＬＰプロジェクタにおいては、レンズ７１６を通過した光は、カラーホイールを通過する。
【００３４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００３５】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
１．  第１波長帯の光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された前記第１波長帯の光の一部分を反射し、前記光源部から射出された前記第１波長帯の光の他の一部分を透過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部によって反射された前記第１波長帯の光を前記フィルタ部に向けて戻す反射部と、
前記フィルタ部を透過した前記第１波長帯の光を第２波長帯の光に変換し、前記第２波長帯の光を前記フィルタ部に向けて戻す波長変換部と、
前記反射部によって前記フィルタ部に戻され、前記フィルタ部を透過した前記第１波長帯の光と、前記波長変換部によって前記フィルタ部に戻され、前記フィルタ部によって反射された前記第２波長帯の光と、を含む合成光を検出するセンサ部と、
前記センサ部の検出結果を用いて、前記フィルタ部を移動させる駆動部と、
を備える光源装置。
２．  １．に記載の光源装置において、
前記第１波長帯の光と、前記第２波長帯の光と、を含む基準合成光を記憶した記憶部をさらに備え、
前記駆動部は、前記基準合成光をさらに用いて、前記フィルタ部を移動させる、光源装置。
３．  ２．に記載の光源装置において、
前記駆動部は、前記センサ部によって検出される前記合成光の色温度が前記基準合成光の色温度の９５％以上１０５％以下となるように、前記フィルタ部を移動させる、光源装置。
４．  ２．又は３．に記載の光源装置において、
前記基準合成光は、前記光源装置の工場出荷時における前記合成光である、光源装置。
５．  １．から４までのいずれか一つに記載の光源装置において、
前記センサ部は、前記第１波長帯の光の強度分布を検出する第１センサ部と、前記第２波長帯の光の強度分布を検出する第２センサ部と、を有する、光源装置。
６．  １．から５までのいずれか一つに記載の光源装置において、
前記フィルタ部の一端は弾性的に支持されており、前記フィルタ部の前記一端の反対側の他端は可動に支持されており、
前記駆動部は、前記フィルタ部の前記他端に加える力を調節することで、前記フィルタ部を移動させる、光源装置。
７．  １．から６までのいずれか一つに記載の光源装置において、
前記第１波長帯は、青色波長帯であり、
前記第２波長帯は、黄色波長帯である、光源装置。
８．  １．から７までのいずれか一つに記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された前記合成光を画像光に変換する光学エンジンと、
を備える投影装置。
【符号の説明】
【００３６】
１０  光源装置
２０  光学エンジン
３０  投影装置
１００  光源部
２００  フィルタ部
２０２  第１領域
２０４  第２領域
２１２  弾性体
２１４  可動部
３００  反射部
４００  波長変換部
５００  センサ部
５０２  青色センサ
５０４  赤色センサ
５０６  緑色センサ
５１０  第１センサ部
５２０  第２センサ部
６００  駆動部
６１０  制御部
６２０  記憶部
７０２  レンズ
７０４  レンズ
７０６  レンズ
７０８  レンズ
７１０  レンズ
７１２  レンズ
７１４  レンズ
７１６  レンズ
７２２  マイクロレンズアレイ
７２４  マイクロレンズアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020201454.tif 000007
【図６】
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