(57)【要約】本発明は、光源システム及び投影機器を提供する。光源システム２０は、励起光光源２１、第１補足光源２２、第１光案内ユニット２３、波長変換装置２４、及び第２光案内ユニット２５を備える。励起光光源２１は、励起光を発し、第１補足光源２２は、第１補足光を発する。第１光案内ユニット２３は、励起光を波長変換装置２４へ案内する。波長変換装置２４は、励起光を被励起光に変換し、被励起光を第１光案内ユニット２３に出射させる。第１光案内ユニット２３は、更に被励起光を案内して第２光案内ユニット２５へ照射させる。第２光案内ユニット２５の少なくとも一部の部品は、被励起光が第１光案内ユニットから出射した後の光路に設けられている。第２光案内ユニット２５は、第１補足光と少なくとも一部の被励起光とが同一の出射通路から出射するように、被励起光と第１補足光との一方又は両方を案内する。本発明は、投影機器をさらに提供する。
2019532320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光光源と、第１補足光源と、第１光案内ユニットと、波長変換装置と、第２光案内ユニットとを備え、
前記励起光光源は、励起光を発し、
前記第１補足光源は、第１補足光を発し、
前記第１光案内ユニットは、前記励起光を前記波長変換装置へ案内し、
前記波長変換装置は、前記励起光を被励起光に変換し、前記被励起光を前記第１光案内ユニットに出射させ、
前記第１光案内ユニットは、前記第２光案内ユニットへ照射するように前記被励起光を更に案内して、
前記第２光案内ユニットの少なくとも一部の部品は、前記被励起光が前記第１光案内ユニットから出射した後の光路に設けられ、
前記第２光案内ユニットは、前記第１補足光と少なくとも一部の前記被励起光とが同一の出射通路から出射するように、少なくとも一部の前記被励起光と前記第１補足光との一方又は両方を案内することを特徴とする光源システム。
【請求項２】
前記第１光案内ユニットは、分光部品と光反射部品とを備え、前記分光部品は、前記励起光を透過／反射し、且つ少なくとも一部の前記被励起光を対応的に反射／透過し、前記光反射部品は、前記第２光案内ユニットへ照射するように、前記少なくとも一部の被励起光を更に案内することを特徴とする請求項１に記載の光源システム。
【請求項３】
前記第２光案内ユニットは、選択的光学部品を備え、前記選択的光学部品は、前記第１補足光を反射／透過するか、または、前記第１補足光を反射／透過するとともに少なくとも一部の前記被励起光を対応的に透過／反射することを特徴とする請求項１に記載の光源システム。
【請求項４】
前記選択的光学部品は、前記第１補足光を反射し、且つ少なくとも一部の前記被励起光を透過するフィルタであるか、または、前記第１補足光を反射するとともに少なくとも一部の前記被励起光を反射しない、少なくとも一部の領域にめっき膜が設けられた反射シート若しくは偏光シートであるか又は領域的にめっき膜又は偏光シートが設けられたフィルタであることを特徴とする請求項３に記載の光源システム。
【請求項５】
前記第２光案内ユニットは、前記第１補足光源と前記選択的光学部品との間に設けられた散乱部品及び／又は光均一化部品を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の光源システム。
【請求項６】
前記第２光案内ユニットは、散乱部品及び／又は光均一化部品を通った前記第１補足光を、前記選択的光学部品に集光するための第２集光レンズを更に備え、前記第１補足光の集光焦点は、前記選択的光学部品に位置することを特徴とする請求項３に記載の光源システム。
【請求項７】
前記光源システムは、光フィルタ装置を更に備え、前記光フィルタ装置は、前記第１光案内ユニットと第２光案内ユニットとの間に位置するか、または、前記同一の出射通路に位置することを特徴とする請求項１に記載の光源システム。
【請求項８】
前記波長変換装置は、反射型カラーホイールであり、前記光フィルタ装置は、光フィルタホイールであり、前記光フィルタホイールは、前記反射型カラーホイールの外周または内周に設けられ、互いに一体化構造とされることを特徴とする請求項７に記載の光源システム。
【請求項９】
前記第２光案内ユニットは、前記第１光案内ユニットと前記光フィルタホイールとの間に位置するか、または、光フィルタホイールから出射される被励起光の光路の下流に位置することを特徴とする請求項８に記載の光源システム。
【請求項１０】
前記波長変換装置は、透過型カラーホイールであり、前記光フィルタ装置は、光フィルタホイールであり、前記光フィルタホイールは、前記透過型カラーホイールとは別体に設けられ、前記第２光案内ユニットの少なくとも一部の部品は、前記光フィルタホイールと前記透過型カラーホイールとの間の隙間に位置することを特徴とする請求項７に記載の光源システム。
【請求項１１】
前記光フィルタホイールと前記透過型カラーホイールとのそれぞれの回転軸は、平行するか、または重なり合うことを特徴とする請求項１０に記載の光源システム。
【請求項１２】
前記光源システムは、光均一化装置を更に備え、前記光均一化装置は、前記同一の出射通路に位置することを特徴とする請求項７に記載の光源システム。
【請求項１３】
前記光源システムは、光フィルタ装置と光均一化装置とを更に備え、前記光フィルタ装置は、前記第１光案内ユニットの２つの部品の間に位置し、前記光均一化装置は、前記被励起光が前記光フィルタ装置を通った後の出射通路に位置し、前記第１補足光源及び第２光案内ユニットは、前記被励起光が前記光均一化装置を通った後の出射通路に位置することを特徴とする請求項１に記載の光源システム。
【請求項１４】
前記第１補足光は、赤色光、緑色光、または青色光のうちの１種または１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の光源システム。
【請求項１５】
前記第１補足光源は、２つがあり、２つの前記第１補足光源はそれぞれ、赤色光である第１補足光と、緑色光である第１補足光とを発し、前記第２光案内ユニットは、分光素子を更に備え、前記赤色光と前記緑色光とは、前記分光素子を通って前記選択的光学部品に出射することを特徴とする請求項３に記載の光源システム。
【請求項１６】
請求項１から１５の何れか一項に記載の光源システムを備えることを特徴とする投影機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学技術分野に関し、より具体的に、光源システム及び投影機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、固体光源は、長い寿命、エコ等の特点により、汎用照明、特殊照明、及び投影表示に広く応用されている。特に、白色光固体光源は、照明分野において巨大な発展潜在力を有する。
【０００３】
従来技術では、レーザ光で蛍光粉を励起して超高輝度を実現する白色光光源が知られている。当該白色光光源は、４４０ｎｍ−４５５ｎｍの波長の青紫色レーザ光でＹＡＧ：Ｃｅ材料の黄色蛍光粉を励起して効率的に黄色蛍光を生成してから、４４０ｎｍ−４７０ｎｍの波長の青色レーザ光で黄色蛍光に対して相補的な青色レーザ光を形成する。黄色蛍光と青色レーザ光とが合成した後に、白色光源は、形成される。
【０００４】
このような白色光源は、高輝度の光源を必要とする投影表示分野、例えば、枚葉式、２枚式、３枚式のＤＬＰ、ＬＣＤ、またはＬＣＯＳプロジェクタ等にも適用可能である。このような白色光の光源で発された白色光は、スペクトルにおいて赤色光、緑色光、及び青色光の３種の原色光に分光され、１つまたは複数の光変調デバイス、例えば、ＤＭＤ、ＬＣＤチップ、またはＬＣＯＳチップにそれぞれ入射される。光変調デバイスによって変調された後の赤、緑、青の３種の原色光は、スペクトル上で再び合成されて投影レンズを通してスクリーンに出力されてカラー画像が形成される。
【０００５】
青紫色レーザ光の効率が高いため、熱安定性及び長期信頼性が良い。ＹＡＧ：Ｃｅ材料の蛍光粉の発光量子効率が高くて、熱安定性が良いため、青紫色レーザ光とＹＡＧ：Ｃｅ蛍光粉との組み合わせにより、高効率、高信頼性と高輝度の白色光光源が形成される。つまり、２枚式及び３枚式のプロジェクタでは、青紫色レーザ光と黄色蛍光粉との組み合わせにより白色光光源を実現することが一般的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、青紫色レーザ光でＹＡＧ：Ｃｅ材料の蛍光粉を励起して白色光を形成する白色光光源では、ＹＡＧ：Ｃｅ材料の蛍光粉が励起されて発した黄色光のスペクトルの強度が赤色帯域で減衰するため、当該白色光光源には、ホワイトバランスの問題が存在する。即ち、白色光のバランスポイントがプランク黒体曲線からずれて、緑がかった白色を呈する。
【０００７】
２枚式及び３枚式のプロジェクタのホワイトバランスの問題を回避するために、従来技術では、合成後の白色光における過剰の緑色光の成分をフィルタリングすることにより、ホワイトバランスポイントをプランク黒体曲線に戻らせてホワイトバランスの問題を解決するものが知られている。しかし、このような方法では、緑色光の成分がフィルタリングされるため、当該白色光光源の出光効率が低下してしまう。
【０００８】
従来技術では、白色光光源のホワイトバランスの問題を解決するために、黄色蛍光または赤色蛍光に赤色レーザ光を加える別の方法が知られている。例えば、黄色蛍光に対して、スペクトル範囲が６３８ｎｍまたは６５０ｎｍ付近のレーザ光を補足して合成光中の赤色の成分を増加させることにより、ホワイトバランスの問題を解決する。
【０００９】
図１には、従来技術により提供される黄色蛍光に赤色レーザ光を追加する光源システムの構造を示している。当該光源システムは、青色励起光源１１と、赤色補足光源１２と、中央領域及びエッジ領域を有する分光フィルタ１３と、カラーホイール１４と、集光レンズ１５と、光均一化装置１６とを備える。分光フィルタ１３の中央領域は、青色光と赤色光を透過し、緑色光を反射し、エッジ領域は、赤色光、緑色光、及び青色光を反射する。このようにして、青色レーザ光光源１１により発された青色励起光と、赤色補足光源１２により発された赤色光とは、分光フィルタ１３の中央領域を透過してカラーホイール１４に到達し、カラーホイール１４における黄色蛍光粉は、青色励起光を吸収しながら赤色光を散乱し、黄色蛍光と散乱後の赤色光とを出射させ、黄色蛍光と散乱後の赤色光とは、集光レンズ１５を介して分光フィルタ１３に入射し、分光フィルタ１３の中央領域に入射された黄色蛍光中の緑色光は、反射されて光均一化装置１６に入射し、分光フィルタ１３のエッジ領域に入射された黄色蛍光及び赤色光も反射されて光均一化装置１６に入射される。一方、分光フィルタ１３の中央領域に入射された黄色蛍光中の赤色光および散乱後の赤色光は、透過してロスとなる。
【００１０】
上記従来の白色光光源では、赤色補足光源で発された赤色光が蛍光材料によって散乱されてロスを引き起こし、約５%−１０%がロスとなる。ランバート分布が形成された後に、集光レンズの収集によるロスが発生し、約１０%がロスとなり、更に分光フィルタの中央領域の透過により一部の光が失われ、約１０%程度がロスとなる。このように、赤色補足光源により発された赤色光のロスが大きく、赤色光の光利用率が低くて大凡６０−７０%程度となる。一方、赤色補足光源は、コストが高い、且つ放熱の要求も高くて厳しい放熱条件を必要とするため、赤色光の低い利用率がコストの大幅なアップに繋がり、不利な状況に陥る。同様に、良好な緑色光を得るために光源に緑色レーザ光を加える方法も採用されるが、上記赤色レーザ光を追加する方法に類似し、利用率が低い問題は同じく存在する。
【００１１】
枚葉式プロジェクタでは、青紫色レーザ光によりシーケンスの青、緑、赤色帯域を励起して、シーケンスの赤、緑、青色光を発生して白色光を構成することが一般的である。青色光は、青紫色レーザ光自身により提供され、緑色光は、青紫色レーザ光が緑色蛍光粉を励起して生じされ、赤色帯域は、青紫色レーザ光により赤色蛍光粉を励起して生じされる。しかし、赤色蛍光粉は、高エネルギー密度の場合において、深刻な効率衰減の問題を有するため、赤色光の割合が低くなりすぎてホワイトバランス及び画像品質に影響を与える。
【００１２】
枚葉式プロジェクタのホワイトバランスの問題を回避するために、従来技術では、一般的に赤色光帯域を拡大する方法でホワイトバランスを維持するが、その方法は、白色光輝度及び総合光効率を低下させてしまう。
【００１３】
したがって、従来技術の不足に対して、赤色、緑色等の補足光源の利用率を向上可能な解決策の提出が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これに鑑みて、本発明は、従来技術における赤色補足光源を含む補足光源により発された赤色光または他の色の光の光利用効率が低い問題を解決すべく、光源システム及び投影機器を提供する。
【００１５】
上記１つの目的を果たすために、本発明は、励起光を発するための励起光光源と、第１補足光を発するための第１補足光源と、第１光案内ユニットと、波長変換装置と、第２光案内ユニットとを備える光源システムを提供する。第１光案内ユニットは、励起光を波長変換装置へ案内し、波長変換装置は、励起光を被励起光に変換し、被励起光を第１光案内ユニットに出射させる。第１光案内ユニットは、第２光案内ユニットへ照射するように被励起光を更に案内して、第２光案内ユニットの少なくとも一部の部品は、被励起光が第１光案内ユニットから出射した後の光路に設けられている。第２光案内ユニットは、第１補足光と少なくとも一部の被励起光とが同一の出射通路から出射するように、少なくとも一部の被励起光と第１補足光との一方又は両方を案内する。
【００１６】
更に、第１光案内ユニットは、分光部品と光反射部品とを備え、分光部品は、励起光を透過／反射し、且つ少なくとも一部の被励起光を対応的に反射／透過し、光反射部品は、第２光案内ユニットへ照射するように、少なくとも一部の被励起光を更に案内する。
【００１７】
更に、第２光案内ユニットは、選択的光学部品を備え、選択的光学部品は、第１補足光を反射／透過するか、または、第１補足光を反射／透過するとともに少なくとも一部の被励起光を対応的に透過／反射する。
【００１８】
また更に、選択的光学部品は、第１補足光を反射し、且つ少なくとも一部の被励起光を透過するフィルタであるか、または、第１補足光を反射するとともに少なくとも一部の被励起光を反射しない反射シート若しくは偏光シートであるか又は領域的にめっき膜や偏光シートが設けられたフィルタである。
【００１９】
また更に、第２光案内ユニットは、第１補足光源と選択的光学部品との間に設けられた散乱部品及び／又は光均一化部品を更に備える。
【００２０】
また更に、第２光案内ユニットは、散乱部品及び／又は光均一化部品を通った第１補足光を、選択的光学部品に集光するための第２集光レンズを更に備え、第１補足光の集光焦点は、選択的光学部品に位置する。
【００２１】
更に、光源システムは、光フィルタ装置を更に備え、光フィルタ装置は、第１光案内ユニットと第２光案内ユニットとの間に位置するか、または、同一の出射通路に位置する。
【００２２】
また更に、波長変換装置は、反射型カラーホイールであり、光フィルタ装置は、光フィルタホイールであり、光フィルタホイールは、反射型カラーホイールの外周または内周に設けられ、互いに一体化構造とされる。
【００２３】
更に、第２光案内ユニットは、第１光案内ユニットと光フィルタホイールとの間に位置するか、または、光フィルタホイールから出射される光の光路の下流に位置する。
【００２４】
また更に、波長変換装置は、透過型カラーホイールであり、光フィルタ装置は、光フィルタホイールであり、光フィルタホイールは、透過型カラーホイールとは別体に設けられ、第２光案内ユニットの少なくとも一部の部品は、光フィルタホイールと透過型カラーホイールとの間の隙間に位置する。
【００２５】
更に、光フィルタホイールと透過型カラーホイールとのそれぞれの回転軸は、平行するか、または重なり合う。
【００２６】
また更に、光源システムは、光均一化装置を更に備え、光均一化装置は、同一の出射通路に位置する。
【００２７】
更に、光源システムは、光フィルタ装置と光均一化装置とを更に備え、光フィルタ装置は、第１光案内ユニットの２つの部品の間に位置し、光均一化装置は、被励起光が光フィルタ装置を通った後の出射通路に位置し、第１補足光源及び第２光案内ユニットは、被励起光が光均一化装置を通った後の出射通路に位置する。
【００２８】
更に、励起光は、青色光、紫色光、または紫外光である。
【００２９】
更に、第１補足光は、赤色光、緑色光、または青色光のうちの１種または１種以上である。
【００３０】
また更に、第１補足光源は、２つがあり、２つの第１補足光源はそれぞれ、赤色光である第１補足光と、緑色光である第１補足光とを発し、第２光案内ユニットは、分光素子を更に備え、赤色光と緑色光とは、分光素子を通って選択的光学部品に出射する。
【００３１】
更に、波長変換装置は、波長変換材料を備え、波長変換材料は、黄色蛍光粉である。
【００３２】
更に、第１補足光のエテンデューは、被励起光のエテンデューより小さい。
【００３３】
上記別の目的を果たすために、本発明は、投影機器を提供し、投影機器は、上記光源システムを備える。
【発明の効果】
【００３４】
従来技術に比べ、本発明の解決手段は、下記のメリットを有する。
【００３５】
本発明では、被励起光に対して第１補足光を補足することにより、合成光中の第１補足光の割合を増加可能である。それとともに、第２光案内ユニットを通して少なくとも一部の被励起光を直接に同一の出射通路から出射させるが、第１補足光が波長変換装置による散乱をされることないため、波長変換装置の散乱による当該第１補足光の光ロスが回避され、当該第１補足光の光利用率が大きく向上される。
【００３６】
本発明の実施例または従来技術における技術をより明瞭に説明するために、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を以下に簡単に紹介する。以下に記載される図面が単に本発明の幾つかの実施例であることは明らかであり、当業者であれば、創造的な労力を費やすことなく、これらの図面から他の図面を取得可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来技術の光源システムの構造の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る光源システムの構造の模式図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る光源システムの構造の模式図である。
【図４】図３に示す実施例における、選択的光学部品のめっき膜の光反射率と第１補足光、被励起光のスペクトルとの対応関係の模式図である。
【図５】本発明の第２実施例の別の実施形態における、選択的光学部品のめっき膜の光透過率と第１補足光、被励起光のスペクトルとの対応関係の模式図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る光源システムの構造の模式図である。
【図７】本発明の第３実施例の別の実施形態における、選択的光学部品のめっき膜の光透過率と第１補足光、被励起光のスペクトルとの対応関係の模式図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る光源システムの構造の模式図である。
【図９】本発明の第５実施例に係る光源システムの構造の模式図である。
【図１０】本発明の第６実施例に係る光源システムの構造の模式図である。
【図１１】本発明の第７実施例に係る光源システムの構造の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、光源システムを提供する。当該光源システムは、少なくとも２つの光源、波長変換装置、第１光案内ユニット、及び第２光案内ユニットを備える。少なくとも２つの光源は、励起光光源と第１補足光源とを含む。励起光光源は、励起光を発し、第１補足光源は、第１補足光を発する。第１光案内ユニットは、励起光光源により発された励起光を波長変換装置へ案内する。励起光が波長変換装置を通って被励起光に変換可能であり、当該被励起光が第１光案内ユニットに出射される。第１光案内ユニットは、更に、被励起光を案内して第２光案内ユニットへ照射させる。好ましくは、当該第１補足光のエテンデューは、被励起光のエテンデューより小さい。第２光案内ユニットは、第１補足光と少なくとも一部の被励起光とが同一の出射通路から出射するように、少なくとも一部の被励起光と第１補足光との一方又は両方を案内する。
【００３９】
好ましくは、当該第２光案内ユニットに含まれる選択的光学部品の構造及び寸法は、励起光が選択的光学部品を通った時の光ロスの量、第１補足光が選択的光学部品を通った時の光ロスの量、被励起光が選択的光学部品を通った時の光ロスの量のうちの１つまたは複数の組み合わせに応じて設定可能である。
【００４０】
本発明は、上記光源システムを備える投影機器を更に提供する。
【００４１】
本発明に係る光源システムは、少なくとも２つの光源を備え、当該少なくとも２つの光源は、励起光光源と第１補足光源を備える。励起光光源により発された励起光が第１光案内ユニットを通って波長変換装置に案内され、波長変換装置によって可視の励起光が被励起光に変換され、被励起光が第１光案内ユニットを通って第２光案内ユニットに案内され、第１補足光源により発された第１補足光のエテンデューが被励起光のエテンデューより小さく、第１補足光は、第２光案内ユニットを通って少なくとも一部の被励起光と合成して更に同一の出射通路に案内されて出射する。このように、被励起光に対して第１補足光を補足することで、合成光中の第１補足光の割合が向上可能である。それとともに、当該同一の出射通路に、光均一化装置、または光均一化装置及び光フィルタ装置を配置可能であるため、第２光案内ユニットは、第１補足光を直接に光均一化装置に案内するか、または光フィルタ装置を介して第１補足光を光均一化装置に案内することができる。これにより、波長変換装置を通ることによる散乱をされることなく、波長変換装置に起因する散乱による当該第１補足光の光ロスが回避される。当該第１補足光、例えば、赤色光の光利用率が大きく向上し、赤色光の光利用率は大凡８０%以上まで向上可能である。
【００４２】
上述したのが本発明の要旨であり、本発明の上記目的、特徴、及びメリットがより明確に、分かりやすいように、以下に、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
以下の記述において、本発明に対する理解を容易にするために、詳細が多く挙げられているが、本発明は、本明細書の記述とは異なる他の形態にて実施可能である。当業者が本発明の精神を逸脱しない限り、類似な応用が適用できるため、本発明は、以下に開示される具体的な実施例に限定されない。
【００４４】
次に、本発明は、模式図を参照しながら詳細に記述する。本発明の実施例を詳細に記述する際には、説明の便宜上、デバイス構造を示す断面図は一般的な縮尺に準じることなく局所的に拡大される場合があり、前記模式図は単に例示であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。また、実際の製造では、長さ、幅、及び深さの３次元の寸法が含まれるべきである。
【００４５】
以下では、幾つかの実施例により詳細に記述する。
【００４６】
第１実施例
本実施例は、光源システム２０を提供する。図２に示すように、当該光源システム２０は、２つの光源を備え、それぞれ励起光光源２１と第１補足光源２２であり、第１光案内ユニット２３、波長変換装置２４、第２光案内ユニット２５を更に備える。本実施例では、波長変換装置が反射型カラーホイール２４（例えば、直接に反射基板に塗布された波長変換層）であることを例とし、無論、当該波長変換装置は、透過型波長変換装置（例えば、透明基板および透明基板内部にドープされた波長変換材料を含む）であってもよい。波長変換材料は、蛍光粉、量子ドット材料等を含むが、それらに限定されない。波長変換層は、波長変換材料層、または波長変換材料と接着剤とを焼成して得られたフィルムシート等である。好ましくは、当該波長変換材料は、黄色光蛍光粉、黄緑色光蛍光粉、緑色光蛍光粉等であってもよい。１つの具体的な実施形態として、第１光案内ユニット２３は、対向配置され、例えば、領域的にめっき膜が設けられた全反射シート２３１である分光部品と、例えば光反射ミラー２３２である光反射部品とを備え、全反射シート２３１と光反射ミラー２３２との具体的な配置方法の１つとして、全反射シート２３１と光反射ミラー２３２とは、水平面に対して異なる４５°となるように配置される。全反射シート２３１において、励起光の入射に対応する領域は、励起光を透過し、且つ被励起光を反射するためのめっき膜が設けられ、他の領域の全ては、被励起光、励起光、又は両者を反射するように構成される。更に、被励起光、又は被励起光及び第１補足光（更なる説明は後述する）の光の純度を高めるために、円形カラーホイールの外周又は内周に環状の光フィルタホイールが設けられてもよい。つまり、反射型カラーホイールと光フィルタホイールとは、一体化構造とされる。本発明では、一体化構造の反射型カラーホイールと光フィルタホイールとは、円形カラーホイールの外周に環状の光フィルタホイールが設けられたものを例とする。反射型又は透過型カラーホイールにおける波長変換材料の種類及び区画、および対応する一体的又は別体的な（更なる説明は後述する）光フィルタホイールにおけるフィルタの種類及び区画は、実際の状況に応じて定められてもよく、カラーホイールと光フィルタホイールとの区画のそれぞれは、回転角度が相互にマッチングしている。励起光及び被励起光の利用率を高めるために、第１光案内ユニット２３は、更に、全反射シート２３１と反射型カラーホイール２４との間、全反射シート２３１と光反射ミラー２３２との間、光反射ミラー２３２と光フィルタホイール２６との間、および、光フィルタホイール２６と第２光案内ユニット２５との間の何れにも設けられた第１集光レンズ２３３を備えてもよい。第１集光レンズ２３３は、凸レンズ、凹レンズ、又は両者の組み合わせ等を用いてもよく、第１集光レンズ２３３の数は、実際の需要に応じて決めることができる。
【００４７】
上記励起光光源２１と第１補足光源２２とは、それぞれ励起光と第１補足光とを発する。当該励起光光源２１と第１補足光源２２とは、それぞれ固体発光ユニットを備え、当該固体発光ユニットは、単一の固体発光デバイスであるか、または、複数の固体発光デバイスを含む固体発光デバイスアレイである。固体発光デバイスは、レーザダイオード（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）等であってもよい。当該励起光は、青色光、紫色光、または紫外光等である。当該第１補足光のスペクトル範囲は、当該励起光のスペクトル範囲と相違している。第１補足光のスペクトル範囲が被励起光のスペクトル範囲よりも狭く、被励起光と第１補足光との合成光の彩度を向上させる。好ましくは、当該第１補足光のエテンデューは、被励起光のエテンデューより小さい。例えば、当該第１補足光源２２により発された第１補足光の色は、被励起光に対する異なる要求に応じて設定可能である。被励起光においてある色の光の欠如または不足があるとき、当該第１補足光を、当該色の光とする。例えば、当該第１補足光は、赤色光、緑色光、青色光等の１種以上である。好ましくは、当該第１補足光の色と上記被励起光における欠如または不足する光の色とは一致し、第１補足光は、例えば、固体光源により発されるレーザ光であり、被励起光は、例えば、波長変換材料を励起して生じた蛍光である。レーザ光と蛍光とのスペクトルに重なり合う部分があるため、両者に対して光のエテンデュー合成を行うことで、より優れた画像品質及びより高い補光効率が得られる。
【００４８】
第２光案内ユニット２５は、選択的光学部品２５１を備える。また、より優れた第１補足光の出射効果を得るために、第２光案内ユニット２５は、更に、第１補足光源２２と選択的光学部品２５１との間に設けられた散乱部品である散乱シート２５２と、光均一化部品であるフライアイレンズペア２５３とを備える。散乱シート２５２は、第１補足光源２２に含まれる固体発光ユニットにより発された第１補足光に対してデコヒーレント処理を行ってもよく、当該散乱シート２５２は、回転する散乱シート、振動する散乱シート等であってもよい。散乱シート２５２が固体発光ユニットにより発された第１補足光に対してデコヒーレント処理を行うことによって、被励起光と第１補足光との光合成に存在するスペックル現象が回避される。また、好ましくは、フライアイレンズペアと選択的光学部品２５１との間に第２集光レンズ２５４が設けられることにより、フライアイレンズペアによって光均一化された後の第１補足光が選択的光学部品２５１に集光可能である。好ましくは、第２集光レンズ２５４と選択的光学部品２５１との相対位置は、第１補足光の集光焦点が選択的光学部品２５１にあるように設置される。第１補足光の集光焦点が選択的光学部品２５１に位置し、且つ選択的光学部品２５１が第１補足光を出射通路まで反射するため、選択的光学部品２５１における、第１補足光を反射するための面積が減少され、それに応じて、第１補足光のスペクトル範囲に近い被励起光、または当該近いスペクトル範囲の光の部分を含む被励起光が、当該面積のエリアを通るときに反射によって引き起こされる光ロスが減少され、光利用率を向上させる。また、第１光案内ユニットは、光均一化装置とすることができる角棒（図示せず）を更に備えてもよく、当該角棒は、光フィルタホイール２６と第２光案内ユニット２５との間にある第１集光レンズ２３３と、光フィルタホイール２６との間に設けられている。
【００４９】
以下では、選択的光学部品について詳細に説明する。理解できるように、別途の説明がない限り、以下に記載するいずれかの選択的光学部品は、本実施例だけではなく、他の各実施例に適用されてもよい。選択的光学部品は、第１補足光を反射するか、または、第１補足光を反射し、且つ、少なくとも一部の被励起光を透過する。実施可能な方法として、選択的光学部品は、中央フィルムシートとエッジフィルムシートとを含むフィルタである。当該中央フィルムシートのサイズは、エッジフィルムシートのサイズより小さい。中央フィルムシートとエッジフィルムシートとは、一体化フィルムシートであってもよく、または、それぞれ分離型フィルムシートであってもよい。当該中央フィルムシートのサイズは、第１補足光が中央フィルムシートを通ったときの光ロスの量と、励起光が中央フィルムシートを通ったときの光ロスの量と、被励起光が中央フィルムシートを通ったときの光ロスの量とのうちの１種または複数種の組み合わせに応じて設定することができる。別の実施可能な方法として、選択的光学部品は、単独の反射シート又は偏光シートであるか、または、当該選択的光学部品は、反射シート又は偏光シートと、当該反射シート又は偏光シートを固定するための固定部材（図示せず）とを備え、反射シート又は偏光シートにめっき膜が設けられることにより、反射シート又は偏光シートが第１補足光を反射し、少なくとも一部の被励起光が反射シートによって反射されることなく透過する。好ましくは、反射シート及び偏光シートの大きさは、第１補足光が両者の１つに入射した光スポットにマッチングし、即ち、反射シート又は偏光シートの全域にめっき膜が形成されて、被励起光の、例えば反射に対する反射シート又は偏光シートの不利な影響が軽減可能である。また、反射シートは、めっき膜を備えなくてもよく、この場合、被励起光における反射シートに入射した一部の被励起光がすべて透過せずに反射されるため、当該一部の被励起光に大きな光ロスが発生するが、反射シートにめっき膜が設けられる場合に比べて、コストを削減することができる。更に別の実施可能な方法として、選択的光学部品は、フィルタである。当該フィルタは、中央領域に第１めっき膜又は偏光シートが設けられている。フィルタ中央領域にめっき膜が設けられた場合には、当該フィルタのめっき膜領域の一の面が第１補足光を反射し、他の面が被励起光または被励起光中の一部を透過するが、被励起光のうち、第１補足色のスペクトル範囲に近い光を反射するため、ある程度のロスが生じる。フィルタ中央領域に偏光シートが設けられた場合には、フィルタのエッジ領域が被励起光を透過する。偏光シートは第１補足光に対する偏光シートである。つまり、当該偏光シートは、第１偏光状態を有する第１補足光を反射し、第２偏光状態を有する第２補足光を透過する。しかし、一般的に、固体発光ユニットを備える第１補足光源２２に対して、それにより発された第１補足光が、実質的に１種の偏光状態（例えば、Ｐ状態）を有する光であるように、制御可能であることは知られている。そのため、上記偏光シートは、Ｐ偏光状態を有する第１補足光を反射すると同時に、被励起光のうちのＳ偏光状態を有する被励起光の部分を透過する。一方、例えば、被励起光とすることができる蛍光が、Ｐ状態とＳ状態との２種の偏光状態の光を含む場合、フィルタに第１補足光の入射領域に対応して偏光シートを設けることにより、被励起光のうちの第１補足光と異なる偏光状態の光と、第１補足光とを、同一の出射通路から出射するように案内することができ、したがって、被励起光が偏光シート領域を通った後に、Ｐ偏光状態の光のみが反射されてロスとなる。それによって、被励起光が偏光シートを通過するときのロスが低減され、被励起光の利用効率がより高くなる。別の実施可能な方法として、選択的光学部品は、中央領域に第２めっき膜が設けられた波長フィルタであり、当該第２めっき膜は、異なる偏光状態の光に対して異なる光フィルタ特性を有する。例えば、第１補足光がＰ偏光状態の赤色光であり、且つ被励起光がそれぞれ２種の偏光状態を有する緑色光、青色光、及び赤色光である場合には、当該第２めっき膜は、Ｐ偏光状態の赤色光である第１補足光を反射し、被励起光中のＰ及びＳ偏光状態の緑色光、Ｐ及びＳ偏光状態の青色光、並びにＳ偏光状態の赤色光を透過することができる。被励起光のうち、Ｐ偏光状態の赤色光のみが第２めっき膜によって反射されてロスとなる。そのため、前述したフィルタの中央領域に偏光シートが設けられ、当該偏光シートが、それぞれの光に含まれる２種の偏光状態の光のうちの１種のみを透過させる場合に比べて、当該第２めっき膜は、それぞれの光の一部の光に含まれる２種の偏光状態の光を透過させることができるため、被励起光が第２めっき膜を通過するときのロスが更に低減される。好ましくは、上記各種の実施形態の各フィルタの中央フィルムシート、中央領域に設けられる第１めっき膜、中央領域の偏光シートの面積又は波長フィルタの中央領域に設けられる第２めっき膜の面積は、何れも光スポットの有効面積の５０%より小さい。ただし、光スポットの有効面積とは、波長変換装置から出射した被励起光によって、フィルタの全体にわたって形成される光スポットの面積を指す。また、理解できるように、上記中心、中央領域に関する位置の記述は、必ずしも必須とは限らない、実際の需要に応じて位置を調整してもよい。なお、前述したように、選択的光学部品が第１補足光を反射するか、または第１補足光を反射するとともに少なくとも一部の前記被励起光を透過する場合について説明したが、光路の設計、光学部品のレイアウト等の需要に応じて、選択的光学部品が、第１補足光を透過するか、または第１補足光を透過するとともに少なくとも一部の前記被励起光を反射するように、上記何れか一種の選択的光学部品を参照して適切な調整を行ってもよい。
【００５０】
以下では、図２を参照し、１つの具体的な例示を用いて本発明の実施例に係る上記光源システムを説明する。励起光光源２１により発された励起光が青色励起光Ｂであり、第１補足光源２２により発された第１補足光が赤色光Ｒであると仮定するが、実施可能に、第１補足光が緑色光であってもよく、または、第１補足光が赤色光と緑色光を含んでもよい。波長変換装置が反射型波長変換装置であり、波長変換材料が黄色蛍光粉であるとき、上記光源システム２０の光路原理は、下記の通りである。青色励起光Ｂは、領域的にめっき膜が設けられた全反射シート２３１と、第１集光レンズ２３３とを順次に通ってカラーホイール２４に入射し、カラーホイール２４の黄色蛍光粉を励起し、発生された黄色被励起光Ｙ、または黄色被励起光Ｙと変換されていない青色励起光Ｂとは、第１集光レンズ２３３へ反射され、次に、更に、黄色被励起光Ｙが全反射シート２３１によって反射され、且つ変換されていない青色励起光Ｂ射が、全反射シートのうち、励起光の入射に対応するめっき膜領域以外の他の領域によって反射され、その後、黄色被励起光Ｙ、または黄色被励起光Ｙと変換されていない青色励起光Ｂとは、第１集光レンズ２３３及び光反射ミラー２３２へ案内されて更に光フィルタホイール２６に入射し、更に光フィルタホイール２６を通って、選択的光学部品としての、中央領域に偏光シート２５１Ａが設けられたフィルタ２５１に入射する。偏光シート２５１Ａに出射した黄色被励起光Ｙのうち、第１補足光の偏光状態と異なる光が透過され、且つ第１補足光の偏光状態と同じ光が当該偏光シート２５１Ａによって反射されてロスとなるため、被励起光のうち、第１補足光の偏光状態と異なる光が、従来偏光シートによって反射される光から減らされ、被励起光の利用率を向上させる。フィルタ２５１の偏光シート２５１Ａ以外の領域に出射した黄色被励起光Ｙは、透過される。第１補足光源２２により発された赤色光Ｒは、散乱シート２５２によってデコヒーレント処理され、且つフライアイレンズペア２５３によって光均一化された後、偏光シート２５１Ａに集光されて出射通路に反射される。これにより、被励起光に対して赤色光Ｒを補足可能であり、第１補足光の赤色光Ｒと赤色被励起光とは、偏光シート２５１Ａによって光のエテンデュー合成を実施可能である。当該赤色光Ｒは、波長変換装置による散乱をされることなく、直接に偏光シート２５１Ａを通って出射通路に案内されるため、当該赤色光Ｒの光ロスが低減され、当該赤色光Ｒの光利用率を向上させる。赤色光Ｒと黄色被励起光Ｙとが、同一の出射通路を通って光変調デバイス（例えば、枚葉式又は３枚式ＤＭＤの光変調装置）に入射可能であることは、知られている。
【００５１】
本実施例では、第１光案内ユニットが、励起光光源により発された励起光を波長変換装置に案内し、波長変換装置から出射された被励起光を光フィルタ装置へ案内し、第２光案内ユニットへ照射し、且つ、第２光案内ユニットが、第１補足光源により発された第１補足光を案内して、第２光案内ユニットへ照射された被励起光と合成させて出射通路に入射させる。第１補足光が波長変換装置による散乱をされていないため、第１補足光の光ロスが大きく低減され、第１補足光の補光効率を向上させる。
【００５２】
強調すべきことは、明細書をより簡潔にするために、以下に他の実施例の記述およびその対応する図面において、第１実施例と同じ部品及び構造を繰り返し記載しない。符号は、上記内容を参照すれば明らかである。
【００５３】
第２実施例
本実施例は、別の光源システム３０を提供する。図３に示すように、当該光源システム３０と図２に示す光源システム２０との主な違いは、第２光案内ユニット３５の設置にある。具体的に、第２光案内ユニット３５は、実施例１に比べて、選択的光学部品３５１と第１補足光源３２との間に、散乱部品及び光均一化部品が設けられておらず、更に、第１補足光と被励起光とが出射する同一の出射通路には、光均一化装置３７が設けられている。以下では、１つの具体的な例示で、本実施例に係る上記光源システム３０を説明する。励起光光源３１により発された励起光が青色励起光Ｂであり、第１補足光源３２により発された第１補足光が赤色光Ｒであり、波長変換装置が反射型カラーホイール３４であり、且つ波長変換材料が励起光によって励起され、青色Ｂ、緑色Ｇ、赤色Ｒの被励起光のうちの１種又は複数種を発生すると仮定し、当該被励起光の具体的な態様は、光変調デバイスの数とタイプによって決めてもよい。被励起光が第１光案内ユニット３３の案内によって反射型カラーホイール３４から出射して光フィルタホイール３６に入射し、光フィルタホイール３６から出射した後の被励起光が更に第２光案内ユニット３５の選択的光学部品３５１へ照射され、第１補足光としての赤色光Ｒとともに、光均一化装置であるフライアイレンズペア３７に出射する。さらに言えば、本実施例では、第１補足光源３２は、赤色レーザ光Ｒを発する赤色レーザ光アレイを採用し、励起光光源３１は、青色レーザ光Ｂを発する青色レーザ光アレイを採用し、青色レーザ光Ｂが反射型カラーホイール３４における波長変換材料である蛍光材料を励起して上記１種又は複数種の蛍光を発生し、赤色レーザ光Ｒと赤色蛍光とは、選択的光学部品３５１のめっき膜において光のエテンデュー合成を行う（図４を参照）。図４は、赤色レーザ光のスペクトルＲＬ、赤色蛍光のスペクトルＲＰ、および選択的光学部品３５１のめっき膜の光反射率曲線ＣＲを模式的に示す。赤色レーザ光のスペクトルの波長範囲が狭くて、赤色蛍光のスペクトルの波長範囲が広いため、赤色レーザ光のスペクトルＲＬと赤色蛍光のスペクトルＲＰとのピンク波長の一定の範囲内において、一部の赤色蛍光スペクトルＲＰ１（図４における太い曲線に示す）に対応する波長範囲は、光反射率曲線ＣＲと光反射率曲線ＣＲとの波長範囲の何れにも重複の部分を有する。これから分かるように、めっき膜が赤色レーザ光を反射すると同時に、重複の部分に対応する波長を有する赤色蛍光を反射することが避けられないため、赤色蛍光の一定のロスを引き起こす。しかし、赤色蛍光のスペクトルの波長範囲が広いため、めっき膜の帯域通過及び帯域阻止を合理的に設定することにより、太い曲線ＲＰ１の右側に位置する一部の赤色蛍光スペクトルＲＰ２（図４中の点線に示す）に対応する波長範囲の赤色蛍光は、反射されることなく、透過して利用され、赤色レーザ光とともに出射し、被励起光の利用率を向上させる。また、赤色レーザ光がフライアイレンズペア３７の中央の小さい領域を占め、上記青色Ｂ、緑色Ｇ、赤色Ｒの１種又は複数種の蛍光が他の領域を占めて、最終的に光変調デバイスに結像され、赤色レーザ光と蛍光とが何れも均一性の良い光スポットを形成可能であり、当該光スポットが投影レンズを通って最終的に画像を形成して人の目によって観察される。よって、フライアイレンズペアを十分に利用して、光に対して光均一化を行うことで良好な面分布を形成する。したがって、例えば、散乱部品及び光均一化部品の光学部品を省略してコストを低減すると同時に、なお、出射光が受け入れ可能な良い範囲内にあることを保証する。また、更に図５を参照し、更に別の実施形態として、上記図４に示す特性を有するめっき膜の選択的光学部品３５１については、当該選択的光学部品３５１を更に改良して図５に示す偏光状態特性を追加することが可能である。例えば、１種の実行可能な改良方式として、改良された選択的光学部品は、偏光シートにめっき膜を設けることで得ることができる。改良された選択的光学部品は、以上の図４及び図５に示す光反射率と透過率特性を有する。赤色レーザ光ＲがＳ偏光状態の光であり、被励起光が赤色蛍光でありながらＰ状態とＳ状態との２種の偏光状態の光を含む場合には、当該改良された選択的光学部品は、Ｓ偏光状態の赤色光Ｒを反射し、且つ、赤色レーザ光Ｒのスペクトル範囲に対応する波長範囲と大凡同一の赤色蛍光中のＳ偏光状態の光を反射することによって生じたロスを除き、上記大凡同一の波長範囲以外の赤色蛍光に含まれているＰ状態とＳ状態との２種の偏光状態の光は、何れも当該改良された選択的光学部品３５１によって透過可能である。これによって、赤色レーザ光Ｒが非常に高い補光効率を有することを保証するとともに、赤色蛍光のロスを大きく低減することができる。したがって、上述したように、当該改良された選択的光学部品３５１により、それに入射した赤色レーザ光と赤色蛍光とに対して光のエテンデュー合成及び光の偏光合成を光学的に実施可能である。
【００５４】
第３実施例
本実施例は、別の光源システム４０を提供する。図６に示すように、当該光源システム４０と図３に示す光源システム３０との主な違いは、第１補足光源４２’を追加することにある。具体的に、第１補足光源４２と第１補足光源４２’とは、選択的光学部品４５１の同一側に配置され、第１補足光源４２’と第１補足光源４２とは、第２光案内ユニット４５に含まれる分光素子４５５の両側に位置し、当該分光素子４５５は、第１補足光源４２’と第１補足光源４２とにより発された光のうちの一方を透過し、他方を反射するように波長分光し、同一の光路から選択的光学部品４５１に出射させる。したがって、２つの第１補足光源が設けられても、選択的光学部品４５１の、全ての第１補足光の入射領域に対応する面積は、対応して拡大する必要がないため、選択的光学部品４５１を通った時の光ロスの増加を回避することができる。また、理解できるように、２種又はそれ以上の異なる色の光を発する２つ又はそれ以上の第１補足光源について、これらの第１補足光源は、それに対応する異なる第２光案内ユニットのそれぞれを通って出射することができる。例えば、２つの第１補足光源が２種の異なる色の光を発すると仮定すれば、被励起光が光フィルタホイールを通る光路方向に対して、一方の第１補足光源及びそれに対応する第２光案内ユニットは、光フィルタホイールの前に設けられ、他方の第１補足光源及びそれに対応する第２光案内ユニットは、光フィルタホイールの後に設けられる。また、理解できるように、１つの第１補足光源内に２種の異なる色の光を発せる固体光源が設けられてもよく、当該２種の異なる色の光が概ね平行方向に沿って第２光案内ユニットに出射する。以下、１つの具体的な例示で本実施例に係る上記光源システム４０を説明する。励起光光源４１により発された励起光が青色励起光Ｂであり、第１補足光源４２により発された第１補足光が赤色光Ｒであり、第１補足光源４２’により発された第１補足光が緑色光Ｇであり、波長変換装置が反射型カラーホイール４４であり、且つ波長変換材料が励起光によって励起されて黄色被励起光Ｙ、または黄色被励起光Ｙ及び変換されていない青色励起光を発生する（図示せず）と仮定する。被励起光は、第１光案内ユニット４３の案内を経て反射型カラーホイール４４から出射して光フィルタホイール４６に入射し、光フィルタホイール４６から出射した後の被励起光は、更に第２光案内ユニット４５へ照射され、選択的光学部品４５１によって反射された赤色光Ｒ及び／又は緑色光Ｇとともに、光均一化装置であるフライアイレンズペア４７に出射する。本実施例では、第１補足光源が２つあり、且つそれぞれ赤色光Ｒと緑色光Ｇである第１補足光を発するため、実際の需要に応じて、例えば、赤色蛍光及び緑色蛍光である被励起光に対して、それぞれ赤色光Ｒ及び緑色光Ｇを補足でき、一層優れた画像品質が得られる。
【００５５】
また、別の実施形態として、上記第１補足光源４２’により発された光の色は、緑色から青色に変換可能である。即ち、２つの第１補足光源は、それぞれ青色レーザ補足光と赤色レーザ補足光を発する。励起光光源４１により発された青色レーザ励起光は、波長変換材料を励起して黄色蛍光を発生可能である。好ましくは、当該青色レーザ光を発する第１補足光源が稼働する時、波長変換材料を励起しない励起光光源４１は、稼働しない。更に図７を参照し、図７は、青色レーザ励起光のスペクトルＢＥ、青色レーザ補足光のスペクトルＢＬ、赤色レーザ補足光のスペクトルＲＰ、黄色蛍光スペクトルＹＰ、および、選択的光学部品４５１のめっき膜の光透過率曲線ＣＴを模式的に示し、第１補足光源により発された青色レーザ光の波長範囲は、第１光源４１により発された青色レーザ光の波長範囲よりも大きい。具体的に、青紫色に近い青色レーザ光を青色レーザ励起光として蛍光粉を励起する。青紫色の青色レーザ光の励起効率が他の波長の青色レーザ光よりも高いため、短波長青色レーザ励起光を用いて蛍光粉を励起し、やや長い波長の青色レーザ補足光を光源システムの青色の原色光とすることにより、効率的な蛍光励起が実現されつつ、色域の純粋さも保証される。また、当該めっき膜の光透過率曲線を合理的に設置することにより、めっき膜が青色レーザ励起光を透過し、青色レーザ補足光及び赤色レーザ補足光を反射すると同時に、ほとんどの黄色蛍光を透過可能である。そのため、図７に示す光透過率曲線特性を有するめっき膜は、補足光の補光効率を保証可能であるとともに、被励起光に対して生じるロスをできるだけ減少可能である。また、励起光光源４１により発された青色レーザ励起光Ｂが反射型カラーホイール４４を励起して生じた黄色蛍光Ｙには基本的に青色光が含まれていないため、青色レーザ光を発する第１補足光源を設け、当該青色光の色座標をより色域要求に近接するように設定することによって、当該光源システムの青色光の部分または全部が当該第１補足光源によって発された青色光により与えられるとき、青色光の色座標がより良好になり、無論、利用率もより高くなる。また、当該青色レーザ励起光と第１補足光とは、何れも選択的光学部品４５１によって反射されて黄色被励起光Ｙとともに同一の出射通路に出射可能であり、当該第１補足光源により発された青色レーザ補足光が後続の光路に近いため、青色レーザ補足光は第１光案内ユニットを通る必要がない。したがって、青色レーザ補足光が第１光案内ユニットの各部品を通ることによって不可避的に引き起こされる光ロスが減少され、光源システム４０が大量の青色光を必要とする場合に要求を満たすことができる。
【００５６】
第４実施例
本実施例は、別の光源システム５０を提供する。図８に示すように、当該光源システム５０と、図２、３、及び６に示す光源システムとの主な違いが、第１補足光源５２と第２光案内ユニット５５の位置、第２光案内ユニット５５に含まれる部品にある。具体的に、被励起光の入射に対し、光フィルタ装置としての光フィルタホイールの光路に対して、以上の各実施例における第２光案内ユニット５５が何れも光フィルタホイールの後に設けられるが、本実施例における第２光案内ユニット５５は、光フィルタホイール５６の前に設けられる。本実施例の上記光源システム５０を説明するための１つの具体的な例示は、含まれる励起光及び被励起光の状況が第１実施例と同じであるため、ここで繰り返し説明しない。図８を参照し、第１補足光としての赤色光Ｒは、第２光案内ユニット５５の選択的光学部品５５１の反射によって、黄色被励起光Ｙとともに、または黄色被励起光Ｙ及び変換されていない青色励起光Ｂとともに光フィルタホイール５６に出射する。本実施例では、第２光案内ユニット５５の選択的光学部品５５１は、光反射ミラー５３２と光フィルタホイール５６との間に設けられ、選択的光学部品５５１は、それによって反射された赤色光Ｒと、光反射ミラー５３２によって反射された黄色被励起光Ｙ、または黄色被励起光Ｙ及び変換されていない青色励起光Ｂとを案内して共に光フィルタホイール５６へ出射させる。また、１種の置換可能な実施形態として、第２光案内ユニット５５の選択的光学部品５５１は、領域的にめっき膜が設けられた全反射シート５３１と光反射ミラー５３２との間に設けられてもよく（図示せず）、選択的光学部品５５１は、それによって反射された赤色光Ｒと、全反射シート５３１によって反射された黄色被励起光Ｙ、または黄色被励起光Ｙ及び変換されていない青色励起光Ｂとを案内して共に光反射ミラー５３２に出射させて、更に、光フィルタホイール５６へ出射させる。また、光フィルタホイール５６を通った後の被励起光と第１補足光とは、更に、第３集光レンズ５９及び光均一化装置（図示せず）に入射される。好ましくは、本実施例では、第２光案内ユニット５５は、第１補足光源５２と選択的光学部品５５１との間に設けられた散乱シート５５２及び第４集光レンズ５５４を更に備え、散乱シート５５２及び第３集光レンズ５５４を設けるメリットは、前述した第１実施例における関連内容を参照すれば理解可能である。本実施例では、第１補足光源と第２光案内ユニットとの配置される位置が、光反射ミラー５３２と光フィルタホイール５６との間の隙間を利用するため、光源システムの構造がよりコンパクト化される。
【００５７】
第５実施例
本実施例は、別の光源システム６０を提供する。図９に示すように、当該光源システム６０と図８に示す光源システム５０との主な違いは、波長変換装置６４及び光フィルタ装置６６の構造、第１光案内ユニット６３に含まれる部品、第１補足光源６２と第２光案内部品６５との位置にある。具体的に、本実施例における波長変換装置としての透過型カラーホイール６４と、光フィルタ装置としての光フィルタホイール６６とは、別体構造であり、両者がそれぞれ励起光光源６１により発された青色励起光Ｂと被励起光との出射光路に設けられ、第２光案内ユニット６５の少なくとも一部の部品は、別体である透過型カラーホイール６４と光フィルタホイール６６との間の隙間に設けられる。以下では、１つの具体的な例示で本実施例に係る上記光源システム６０を説明する。励起光光源６１が青色励起光Ｂを発し、第１補足光源６２により発された第１補足光が赤色光Ｒであるとする。青色励起光は、まず第１光案内ユニット６３に含まれる第１集光レンズ６３１を通って上記透過型カラーホイール６４に入射して被励起光を発生させ、当該被励起光の色は、上記他の各実施例における何れか１種の場合であってもよい。被励起光は、透過型カラーホイール６４によって透過された後に、第２光案内ユニット６５の選択的光学部品６５１へ照射され、赤色光Ｒと共に光フィルタホイール６６に出射する。好ましくは、透過型カラーホイール６４と選択的光学部品６５１ユニットとの間に、第１光案内ユニット６３に含まれる第１集光レンズ６３１が配置され、且つ、光フィルタホイール６６を通った被励起光と赤色光Ｒとは、更に光均一化装置であるフライアイレンズペア６７に入射される。本実施例では、第２光案内ユニット６５の選択的光学部品６５１が、別体である透過型カラーホイール６４と光フィルタホイール６６との間の隙間に設けられることにより、当該隙間が十分に利用されるため、光学システム６０の占める全体空間の縮小に寄与する。また、一般的に、光フィルタホイール６６も散乱、即ち、デコヒーレントの機能を有するため、実施例４よりも、本実施例では、第１補足光源と選択的光学部品との間に設けられる散乱シートもその分だけ省略可能であり、コストダウンに繋がる。
【００５８】
第６実施例
本実施例は、別の光源システム７０を提供する。図１０に示すように、当該光源システム７０と図８に示す光源システム５０との主な違いは、第２補足光源７２及び第２光案内ユニット７５の位置、第２光案内ユニット７５に含まれる部品にある。したがって、図８及び第４実施例における同じ部品及び光路については繰り返し説明しない。具体的に、図１０を参照すると、本実施例の第２光案内ユニット７５は、選択的光学部品７５１を備え、当該選択的光学部品７５１は、第１補足光を透過するとともに、被励起光、または被励起光及び変換されていない励起光を反射して共に光フィルタホイール７６に出射する。光フィルタホイール７６は、カラーホイール７４の外側に設けられ、カラーホイール７４とは一体化されている。理解できるように、第２光案内ユニット７５は、第１補足光源７２と選択的光学部品７５１との間に設けられた散乱シート７５２及び第４集光レンズ７５４を更に備えてもよい。以下では、１つの具体的な例示で本実施例に係る上記光源システム７０を説明する。第１補足光としての赤色光Ｒは、選択的光学部品としての、領域的にめっき膜が設けられた全反射シート７５１を通り、全反射シート７５１の中央領域には、赤色光Ｒを透過し、黄色被励起光Ｙまたは黄色被励起光Ｙ及び変換されていない青色励起光Ｂを反射するめっき膜が設けられ、全反射シート７５１のエッジ領域は、黄色被励起光Ｙ、または黄色被励起光Ｙ及び変換されていない青色励起光Ｂを反射する。こうして、全反射シート７５１は、赤色光Ｒと被励起光Ｙとを案内し、または赤色光Ｒと、黄色被励起光Ｙ及び変換されていない青色励起光Ｂとを案内して共に光フィルタホイール７６に出射させる。また、類似的に、第１補足光源７２の選択的光学部品７５１に対する配置方法を参照して、第１補足光源７２は、領域的にめっき膜が設けられた全反射シート７３１に対して設けられてよい。このような場合に、第１補足光源７２は、全反射シート７３１のめっき膜を透過して通過し、被励起光、または被励起光及び変換されていない励起光は、全反射シートのめっき膜以外の領域７３１によって反射され、共に光反射ミラーへ出射される。当該光反射ミラーと第４実施例で記載された光反射ミラーとの機能は、同様である。つまり、上記全反射シート７３１は、第１補足光と励起光を透過し、且つ被励起光、または被励起光及び変換されていない励起光を反射可能である。上記のように、本実施例では、第１補足光源の配置位置はより適応性があり、また、以上他の各実施例に比べ、理解できるように、第１光案内ユニットと第２光案内ユニットとは、実際に同様な部品を備え、即ち、同様な部品を共用する。これにより、光源システムのコストダウンに寄与する。
【００５９】
第７実施例
本実施例は、別の光源システム８０を提供する。図１１に示すように、第１補足光が光学部品を通るとき、ある程度の光ロスが回避不可能であるため、第１補足光の補光効率を更に向上させるために、第１補足光が通過する光学部品の数を減少するように、本実施例において、第１補足光源８２と第２光案内ユニット８５とは、被励起光が光均一化装置８７を通った後の出射通路に設けられている。以下では、１つの具体的な例示で本実施例を更に詳細に説明する。図３及び第２実施例における同じ部品及び光路については繰り返し説明しない。カラーホイール８４の外側に設けられ、カラーホイール８４と一体化された光フィルタホイール８６から出射した後の被励起光は、光均一化装置であるフライアイレンズペア８７に出射し、光均一化された被励起光と第１補足光としての赤色光Ｒとは、例えば、領域的にめっき膜が設けられた全反射シート８５１の選択的光学部品の案内によって共に出射する。具体的に、赤色光Ｒは、全反射シート８５１のめっき膜によって透過可能であり、光均一化された被励起光、または被励起光及び変換されていない励起光は、全反射シート８５１のめっき膜以外の領域によって反射可能であり、且つ、上記めっき膜の領域は、それに入射した、赤色光Ｒのスペクトルに対応する波長範囲とは異なる、又は赤色光Ｒのスペクトルに対応する波長範囲とは異なり且つ偏光状態も異なる被励起光の部分を反射して、共に出射させる。全反射シート８５１の具体的な構造及び機能は、前述した説明を参照すれば分かるため、繰り返し説明しない。上記共に出射された光は、同一の出射通路を通過し、ライトバルブ８８に入射する。当該同一の出射通路には、光反射ミラー、集光レンズ等が設けられてもよく、ライトバルブは、ＤＭＤ、ＬＣＤ、ＬＣＯＳ等であってもよい。本実施例では、被励起光が第１集光レンズ８３３を通って光均一化装置８７に入射する光路に対して、光学システム８０の第１補足光源８２と第２光案内ユニット８５とは、何れも光均一化装置８７の後に設けられるため、赤色光Ｒが通過する光学部品の数が大きく減少可能であり、赤色光Ｒの光ロスが減少され、赤色光Ｒの光利用率が大凡９０％以上まで向上可能である。本実施例では、第１光案内ユニット８３は、第１集光レンズ８３３と光均一化装置８７とを備え、つまり、光フィルタホイール８６は、第１光案内ユニットの２つの部品、即ち、２つの第１集光レンズ８３３の間に位置することがわかる。また、第１補足光に対してデコヒーレント及び光均一化を行うために、第１補足光源８２と全反射シート８５１との間に、散乱シート８５２及びフライアイレンズペア８５３が設けられてもよい。したがって、第１補足光が光均一化装置８７による光均一化処理を受けなくても、高い均一性を保証することができる。
【００６０】
上記各実施例を纏めて分かるように、本発明の発明主題は、下記のようになる。選択的光学部品におけるめっき膜、または選択的光学部品全体に採用されるめっき膜を合理的に設置することによって、第１補足光のエテンデューが被励起光のエテンデューより小さいことをもとに、両者にめっき膜で光のエテンデュー合成をさせてもよい。それに基づき、更に、第１補足光の波長スペクトルの範囲が被励起光の波長スペクトルの範囲より小さいことをもとに、両者にめっき膜で光の波長合成をさせてもよい。また、更に、第１補足光の偏光性が良い（例えば、レーザ光の偏光状態を実質的に１種に制御可能である）こと、及び被励起光が２種の偏光状態の光を含む（例えば、蛍光の偏光状態が２種を含む）ことをもとに、両者に光の偏光合成をさせてもよい。つまり、めっき膜の特性を合理的に設定することにより、第１補足光と被励起光とに対して、両者の光のエテンデュー合成のみを行ってもよく、光のエテンデュー合成を実施したうえで、光の波長合成及び／又は光の偏光合成を更に行なってもよい。こうして、第１補足光の補光効率が向上しつつ、被励起光のロスも減少される。更に、本明細書に記載の第１補足光と被励起光とを共に出射させることは、上記何れか１つの光合成方法を用いて第１補足光と被励起光の部分とを共にめっき膜を通過させ、出射させる場合を含む。上記めっき膜の合理的な設定は、第２実施例及び図４と図５と、並びに第３実施例及び図７に記載された内容を参照して、本分野において既存のめっき膜を製造するプロセスと方法とを組み合わせることにより得られる。また、理解できるように、明細書に記載されたフィルタの中央フィルムシート、フィルタ中央領域に設けられる偏光シート、波長フィルタの中央領域に設けられる第２めっき膜、単独の反射シート又は偏光シートのめっき膜は、何れも上記記載内容を参照してそれらの光反射率又は光透過率曲線を設定可能である。したがって、対応する技術効果が得られる。なお、本明細書に記載されためっき膜は、単に１種の具体例の説明であり、限定とされるべきではない。本明細書のめっき膜の機能を有し、異なる光に対して選択的な透過及び反射を行うことができる光学部品である限り、本発明の保護範囲内に含まれる。
【００６１】
本発明は、投影機器を更に提供し、当該投影機器は、上記何れかの実施例に係る光源システムを備える。
【００６２】
なお、実際の状況に応じて、前述した光均一化部品及び光均一化装置は、それぞれ光均一化棒又はフライアイレンズペアを採用してもよい。上記記載において、主に第１補足光が赤色光である実施形態を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１補足光が緑色光、青色光等であってもよい。また、光フィルタ装置の構造及び位置は、光フィルタ装置を通過する光の色状態および共に出射する光路の方向の実際需要に応じて設定されてもよい。例えば、本明細書に記載された光フィルタホイールの回転軸とカラーホイールの回転軸とが重なり合うか又は平行する態様とは異なり、光フィルタホイールの回転軸は、カラーホイールの回転軸に対して４５°の好適な一定の角度をなしてもよい。また、選択的光学部品は、それに入射した光の波長、偏光状態又は両者の組み合わせ等の状況に応じて、被励起光中の少なくとも一部の光を透過及び／又は反射することを選択してもよい。更に、上記光路で採用された励起光及び被励起光に対する反射及び透過の技術手段の組み合わせは、実際の需要に応じて変更可能である。例えば、全反射シートの替わりにＸ鏡を用いてもよい。その場合、励起光は、Ｘ鏡によってカラーホイールへ反射されてもよく、被励起光も、Ｘ鏡によって光反射ミラーに反射されてもよい。また、一体化構造である透過型カラーホイールと光フィルタホイールとが用いられてもよい。その場合、第１光案内ユニットは、被励起光の光路に設けられ、被励起光を光フィルタホイールへ反射するための光反射部品を更に備える。更に、前述した共に出射することは、２つ以上の光が同時に出射すると理解されてもよく、１つ以上の光がシーケンス的に出射すると理解されてもよい。当該共に出射に関する記述は、各光が出射する出射通路が同じであることを説明することを意図し、限定的に理解されるべきではない。
【００６３】
前述したのは、単に本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の明細書及び図面の内容を用いてなした如何なる均等構造、または、他の相関技術分野への直接的または間接的な転用は、何れも本発明の特許保護範囲内に含まれるものと見なされる。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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