JP6330147B2

JP6330147B2 - 光源装置及び投写型映像表示装置

Info

Publication number: JP6330147B2
Application number: JP2015253862A
Authority: JP
Inventors: 倫弘奥田; 北野　博史; 博史北野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-12-25
Also published as: JP2016145965A

Description

本開示は、レーザ光源を使用した光源装置、及びそれを使用した投写型映像表示装置に関する。

特許文献１では、レーザ素子から出射された光を拡散板等の拡散層が配置された円形基板状の回転ホイールに照射することで、投写映像における輝度ムラやスペックルノイズを低減できるプロジェクタが開示されている。

特開２０１３−６１５２５号公報

本開示は、レーザ光源を用いた場合でも、簡易な構成で、投写映像における輝度ムラやスペックルノイズの抑制を可能とする光源装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

本開示の光源装置及び投写型映像表示装置は、レーザ光源と、平行平板の対向する第１の面に所定の反射率を有する部分反射膜が形成され、第２の面に全反射膜が形成された多重反射ミラーと、を備える。多重反射ミラーは、レーザ光源からの出射光の光路に対して、第１の面から入射するよう傾斜して配置される。

本開示によれば、レーザ光源を用いた場合でも、簡易な構成で、投写映像における輝度ムラやスペックルノイズの抑制を可能とする光源装置及び投写型映像表示装置を提供することができる。

実施の形態１における投写型映像表示装置を示す図実施の形態１における蛍光体ホイールを示す（ａ）平面図および（ｂ）側面図実施の形態１における光源装置を示す図実施の形態１における（ａ）第１の光源ユニットおよび（ｂ）第２の光源ユニットを示す図実施の形態１における分離合成ミラーを示す図実施の形態１における光束の分離合成を示す図実施の形態１における多重反射ミラーでの光線を示す図実施の形態１における多重反射ミラーの作用を説明する図実施の形態１における多重反射ミラーの部分反射膜の反射率と各光束の光強度との関係を示す図実施の形態２における光源装置を示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

［実施の形態１］
（投写型映像表示装置）
以下において、実施の形態１に係る投写型映像表示装置の構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。

図１に示すように、第１に、投写型映像表示装置１００は、第１の光源ユニット１０Ａと、第２の光源ユニット１０Ｂと、蛍光体ホイール２０と、ロッドインテグレータ３０と、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）４０Ｒ、ＤＭＤ４０Ｇ及びＤＭＤ４０ＢからなるＤＭＤ４０と、投写ユニット５０とを有する。

第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂは、例えば、レーザダイオード（ＬＤ：ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）や発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）などの複数の固体光源によって構成される。本実施の形態では固体光源としてレーザダイオード、特に青色光を出射するレーザダイオードを使用している。ここで、レーザダイオードは、レーザ光源であり発光素子の一例である。

第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂからの出射光は、例えば、波長４４０〜４７０ｎｍの青色光であり、この青色光は蛍光体を励起するための励起光としても用いられる。なお、第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂの詳細については、後述する（図４を参照）。

蛍光体ホイール２０は、励起光の光軸に沿って延びる回転軸２０Ｘを中心として回転するように構成される。蛍光体ホイール２０は、励起光の入射方向と反対方向に発光光を発する反射型蛍光体ホイールである。

詳細には、図２（ａ）（ｂ）に示すように、蛍光体ホイール２０は、基板２１と、基板２１上に基板２１の回転方向に円環状に塗布形成された蛍光体２２と、蛍光体２２が形成された基板２１を回転させるためのモーター２３とにより構成されている。なお、基板２１の表面には、反射膜が形成されて反射面とされ、この反射面に蛍光体２２が形成されている。蛍光体２２は、第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂから出射される励起光に応じて、発光光を発光する。蛍光体２２の発光光である黄色光のうち反射面に向かって出射された光は、反射面にて反射される。蛍光体２２は、発光体の一例、蛍光体ホイールはホイールの一例である。

蛍光体２２は、緑色〜黄色を主たる波長域として、蛍光光を発する蛍光体である。この蛍光体２２は、青色の励起光を効率的に吸収して蛍光を効率的に発光し、且つ温度消光に対する耐性が高い蛍光体であることが好ましい。蛍光体２２は、例えば、セリウム付活ガーネット構造蛍光体であるＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋である。

ロッドインテグレータ３０は、ガラスなどの透明部材によって構成される中実のロッドである。ロッドインテグレータ３０は、光源ユニット１０から出射される光を均一化する。なお、ロッドインテグレータ３０は、内壁がミラー面によって構成される中空のロッドであってもよい。

ＤＭＤ４０は、第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂ、蛍光体ホイール２０から出射される光を変調する。詳細には、ＤＭＤ４０は、複数の微小ミラーによって構成されており、複数の微小ミラーは可動式である。各微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ４０は、各微小ミラーの角度を変更することによって、投写ユニット５０側に光を反射するか否かを切り替える。

実施の形態１では、ＤＭＤ４０として、ＤＭＤ４０Ｒ、ＤＭＤ４０Ｇ及びＤＭＤ４０Ｂが設けられる。ＤＭＤ４０Ｒは、赤映像信号Ｒに基づいて赤成分光Ｒを変調する。ＤＭＤ４０Ｇは、緑映像信号Ｇに基づいて緑成分光Ｇを変調する。ＤＭＤ４０Ｂは、青映像信号Ｂに基づいて青成分光Ｂを変調する。

投写ユニット５０は、ＤＭＤ４０によって変調された映像光を投写面上に投写する。

第２に、投写型映像表示装置１００は、分離合成ミラー１１０を有する。分離合成ミラー１１０は、第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂからの出射光を合成し、かつ一部分を分離するミラーである。なお、分離合成ミラー１１０は、分離合成光学素子の一例であり、その詳細については後述する（図５を参照）。

また、投写型映像表示装置１００は、必要なミラー群を有する。ミラー群としては、ミラー１３１〜ミラー１３３および、ミラー１７０が設けられている。ミラー１３１、ミラー１３３、ミラー１７０は、光路を折り曲げるミラーである。ダイクロイックミラー１３２は、青色光を透過し、黄色光を反射する特性を有するダイクロイックミラーであり、合成光学素子の一例である。

また、投写型映像表示装置１００は、多重反射ミラー１６０を有する。多重反射ミラー１６０は、第１の光源ユニット１０Ａからの出射光が、分離合成ミラー１１０によって分離された光路において、各光束をさらに複数の光束に分割しながら反射するミラーである。なお、多重反射ミラー１６０の詳細については後述する（図７および図８参照）。

また、投写型映像表示装置１００は、必要なレンズ群を有する。レンズ群としては、レンズ１２１〜レンズ１２８およびレンズ１５１〜レンズ１５３が設けられている。レンズ１２１は、第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂからの出射光を集光するコンデンサレンズである。レンズ１２２は、レンズ１２１により集光された光を平行光化する凹レンズである。レンズ１２３及びレンズ１２４は、励起光を蛍光体ホイールの蛍光体上に集光し、かつ蛍光体から出射される光を平行光化するコンデンサレンズである。レンズ１２５は、第１の光源ユニット１０Ａからの出射光を集光するコンデンサレンズである。レンズ１２６は、レンズ１２５による光の集光点の後段に配置され、集光された光を再び平行光化するコンデンサレンズである。レンズ１２７およびレンズ１２８は、第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂからの出射光、蛍光体ホイールからの出射光をロッドインテグレータ３０へ導くリレーレンズである。レンズ１５１、レンズ１５２、レンズ１５３は、ロッドインテグレータ３０からの出射光を各ＤＭＤ４０上に略結像するリレーレンズである。

また、投写型映像表示装置１００は、必要な拡散板群を有する。拡散板群としては、拡散板１４１および拡散板１４２が設けられている。拡散板１４１は、略平行光で入射する光を拡散する拡散板である。拡散板１４２は、レンズ１２５による光束の集光点近傍に配置され、光束を拡散させる拡散板である。拡散板１４１および拡散板１４２は、例えば、ガラス基板の表面に微細な凹凸が形成された構成となっている。また、微細な凹凸面の形成は、片面であっても、両面であっても良い。

なお、蛍光体ホイール２０からの発光光の発光点と、ロッドインテグレータ３０の入射面が略共役となり、また、拡散板１４２と、ロッドインテグレータ３０の入射面が略共役となるように、各レンズの形状が調整されている。

第３に、投写型映像表示装置１００は、必要なプリズム群を有する。プリズム群として、プリズム２１０、プリズム２２０、プリズム２３０、プリズム２４０及びプリズム２５０が設けられる。

プリズム２１０は、透光性部材によって構成されており、面２１１及び面２１２を有する。プリズム２１０（面２１１）とプリズム２５０（面２５１）との間にはエアギャップが設けられており、プリズム２１０に入射した光が面２１１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも大きいため、プリズム２１０に入射した光は面２１１で反射される。一方で、プリズム２１０（面２１２）とプリズム２２０（面２２１）との間にはエアギャップが設けられるが、面２１１で反射された光が面２１２に入射する角度（入射角）が全反射角よりも小さいため、面２１１で反射された光は面２１２を透過する。

プリズム２２０は、透光性部材によって構成されており、面２２１及び面２２２を有する。面２２２は、赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇを透過して、青成分光Ｂを反射するダイクロイックミラー面である。従って、面２１１で反射された光のうち、赤成分光Ｒ及び緑成分光Ｇは面２２２を透過し、青成分光Ｂは面２２２で反射される。面２２２で反射された青成分光Ｂは面２２１で反射され、ＤＭＤ４０Ｂに入射する。なお、ＤＭＤ４０Ｒから出射された赤成分光Ｒ及びＤＭＤ４０Ｇから出射された緑成分光Ｇは、面２２２及び面２２１を透過する。

プリズム２１０（面２１２）とプリズム２２０（面２２１）との間にはエアギャップが設けられており、面２２２で最初に反射された青成分光Ｂ及びＤＭＤ４０Ｂから出射された青成分光Ｂが面２２１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも大きいため、面２２２で最初に反射された青成分光Ｂ及びＤＭＤ４０Ｂから出射された青成分光Ｂは面２２１で反射される。一方で、面２２１で反射された後に面２２２で２回目に反射された青成分光Ｂが面２２１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも小さいため、面２２１で反射された後に面２２２で２回目に反射された青成分光Ｂは面２２１を透過する。

プリズム２３０は、透光性部材によって構成されており、面２３１及び面２３２を有する。面２３２は、緑成分光Ｇを透過して、赤成分光Ｒを反射するダイクロイックミラー面である。従って、面２３１を透過した光のうち、緑成分光Ｇは面２３２を透過し、赤成分光Ｒは面２３２で反射される。面２３２で反射された赤成分光Ｒは面２３１で反射され、ＤＭＤ４０Ｒに入射する。なお、ＤＭＤ４０Ｇから出射された緑成分光Ｇは面２３２及び面２３１を透過する。

プリズム２２０（面２２２）とプリズム２３０（面２３１）との間にはエアギャップが設けられており、面２３１を透過して面２３２で反射された赤成分光Ｒ及びＤＭＤ４０Ｒから出射された赤成分光Ｒが再び面２３１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも大きいため、面２３１を透過して面２３２で反射された赤成分光Ｒ及びＤＭＤ４０Ｒから出射された赤成分光Ｒは面２３１で反射される。一方で、ＤＭＤ４０Ｒから出射されて面２３１で反射された後に面２３２で反射された赤成分光Ｒが再び面２３１に入射する角度（入射角）が全反射角よりも小さいため、ＤＭＤ４０Ｒから出射されて面２３１で反射された後に面２３２で反射された赤成分光Ｒは面２３１を透過する。

プリズム２４０は、透光性部材によって構成されており、面２４１を有する。面２４１は、緑成分光Ｇを透過するように構成されている。なお、ＤＭＤ４０Ｇへ入射する緑成分光Ｇ及びＤＭＤ４０Ｇから出射された緑成分光Ｇは面２４１を透過する。

プリズム２５０は、透光性部材によって構成されており、面２５１を有する。

言い換えると、青成分光Ｂは、（１）面２１１で反射されて、（２）面２１２及び面２２１を透過した上で、面２２２で反射されて、（３）面２２１で反射されて、（４）ＤＭＤ４０Ｂで反射されて、（５）面２２１で反射されて、（６）面２２２で反射されて、（７）面２２１、面２１２、面２１１及び面２５１を透過する。これによって、青成分光Ｂは、ＤＭＤ４０Ｂで変調されて、投写ユニット５０に導かれる。

赤成分光Ｒは、（１）面２１１で反射されて、（２）面２１２、面２２１、面２２２及び面２３１を透過した上で、面２３２で反射されて、（３）面２３１で反射されて、（４）ＤＭＤ４０Ｒで反射されて、（５）面２３１で反射されて、（６）面２３２で反射されて、（７）面２３１、面２３２、面２２１、面２１２、面２１１及び面２５１を透過する。これによって、赤成分光Ｒは、ＤＭＤ４０Ｒで変調されて、投写ユニット５０に導かれる。

緑成分光Ｇは、（１）面２１１で反射されて、（２）面２１２、面２２１、面２２２、面２３１、面２３２、面２４１を透過した上で、ＤＭＤ４０Ｇで反射されて、（３）面２４１、面２３２、面２３１、面２２２、面２２１、面２１２、面２１１及び面２５１を透過する。これによって、緑成分光Ｇは、ＤＭＤ４０Ｇで変調されて、投写ユニット５０に導かれる。

（光源装置）
以下において、実施の形態１に係る光源装置について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係る光源装置２００を示す図である。

図１で示した投写型映像表示装置１００に使用される光源装置２００は、主として、第１の光源ユニット１０Ａ、第２の光源ユニット１０Ｂ、分離合成ミラー１１０、および蛍光体ホイール２０によって構成される。また、光源装置２００は、必要なレンズ群及びミラー群を含む。これらの構成要素とその説明は投写型映像表示装置１００で説明した内容と同じであるので、これ以上の重複説明は省略する。

図４（ａ）は、第１の光源ユニット１０Ａを図１の−ｚ方向に向かって見た図、図４（ｂ）は、第２の光源ユニット１０Ｂを図１の−ｘ方向に向かって見た図である。

第１の光源ユニット１０Ａは、青色光を発光する複数のレーザダイオード１１Ｂ１、１１Ｂ２をそれぞれ含む光源ブロック１２Ｂ１、１２Ｂ２および、ヒートシンク１３によって構成され、第２の光源ユニット１０Ｂは、青色光を発光する複数のレーザダイオード１１Ｂ１を含む光源ブロック１２Ｂ１および、ヒートシンク１３によって構成される。レーザダイオード１１Ｂ１、１１Ｂ２を総称してレーザダイオード１１と、光源ブロック１２Ｂ１、１２Ｂ２を総称して光源ブロック１２という。

第１の光源ユニット１０Ａは、３つの光源ブロック１２で構成されており、上部および下部に光源ブロック１２Ｂ１が、中央部に光源ブロック１２Ｂ２が配置されている。一方、第２の光源ユニット１０Ｂは、３つの同一の光源ブロック１２Ｂ１で構成されている。

第１の光源ユニット１０Ａの上部と下部の光源ブロック１２Ｂ１および第２の光源ユニット１０Ｂの３つの光源ブロック１２Ｂ１と、第１の光源ユニット１０Ａの中央部の光源ブロック１２Ｂ２とには、説明の都合上、異なる符号が付されている。また、レーザダイオード１１Ｂ２は破線で図示されており、実施の形態１では、レーザダイオード１１Ｂ１およびレーザダイオード１１Ｂ２も説明の都合上異なる符号を付しているが、同じ特性のもの（波長は４５５ｎｍ）である。

光源ブロック１２Ｂ１は、水平方向に４個、垂直方向に２個、計８個のレーザダイオード１１Ｂ１が配列された構成となっている。光源ブロック１２Ｂ２は、水平方向に４個、垂直方向に２個、計８個のレーザダイオード１１Ｂ２が配列された構成となっている。

レーザダイオード１１は、出射光を平行光化するコリメートレンズとの一体型となっており、レーザダイオード１１からは略平行の光が出射される。

ヒートシンク１３は、光源ブロックの裏面に、例えば、熱伝導性グリス等を介して、接着されている。

分離合成ミラー１１０は、図５に示すように、基板１１１上に反射領域１１２（ハッチングを施した部分）および透過領域１１３ａ、１１３ｂ（網掛けを施した部分）が形成された構成となっている。基板１１１は、例えばガラス基板である。反射領域１１２には、第１の光源ユニット１０Ａからの出射光を反射する反射膜が形成されている。透過領域１１３ａ、１１３ｂには、第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂからの出射光が透過するよう反射防止膜が形成されている。なお、基板１１１の裏面側にも同様に反射防止膜を形成するのが望ましい。

ここで、分離合成ミラー１１０による分離合成作用について、図６を用いて説明する。

図６に示すように第１の光源ユニット１０Ａはｚ方向（第１の方向）に青色光を出射し、第２の光源ユニット１０Ｂはｘ方向（第２の方向）に出射する。このように第１の光源ユニット１０Ａと第２の光源ユニット１０Ｂは、それぞれの出射方向、すなわち、第１の方向と第２の方向が９０°で交差するように配置される。分離合成ミラー１１０は、この交差領域において、第１の光源ユニット１０Ａと第２の光源ユニット１０Ｂからの青色光の出射方向に対して傾斜して配置される。

第１の光源ユニット１０Ａからの出射光のうち、光源ブロック１２Ｂ１を構成するレーザダイオード１１Ｂ１からの出射光は、分離合成ミラー１１０の反射領域１１２によって、反射される。

一方、第１の光源ユニット１０Ａからの出射光のうち、光源ブロック１２Ｂ２を構成するレーザダイオード１１Ｂ２からの出射光（破線矢印で示す）は、分離合成ミラー１１０の透過領域１１３ａ（図６では省略）を透過する。

第２の光源ユニット１０Ｂからの出射光は、全て光源ブロック１２Ｂ１を構成するレーザダイオード１１Ｂ１からの出射光であり、分離合成ミラー１１０の透過領域１１３ｂを透過する。

このとき、図６に示すように、第１の光源ユニット１０Ａからの出射光のうち、分離合成ミラー１１０によって反射される光束と、第２の光源ユニット１０Ｂからの出射光が分離合成ミラー１１０を透過した光束は、交互に配置される形となる。これは、分離合成ミラー１１０に、第１の光源ユニット１０Ａ及び第２の光源ユニット１０Ｂからの複数の出射光束の位置に対応して、選択的に反射領域および透過領域が形成されていることによりできる。

図３に戻って、第１の光源ユニット１０Ａおよび第２の光源ユニット１０Ｂからの出射光の光束は、分離合成ミラー１１０によって、蛍光体ホイール２０を励起するための励起光Ｂ１と、映像光として用いられる青色光Ｂ２に、分離かつ合成される。

分離合成ミラー１１０で反射により分離された第１の光源ユニット１０Ａからの青色光と第２の光源ユニット１０Ｂの青色光とが合成された青色光は、励起光Ｂ１となる。この励起光Ｂ１は、レンズ１２１、ミラー１３１、レンズ１２２、拡散板１４１、ダイクロイックミラー１３２、レンズ１２３、レンズ１２４、蛍光体ホイール２０の経路からなる光路（第１光路）を通る。これにより、励起光Ｂ１は、蛍光体ホイール２０の蛍光体２２に照射され、黄色光Ｙ１を発光する。

一方、第１の光源ユニット１０Ａからの青色光の一部は、分離合成ミラー１１０を透過し、青色光Ｂ２となる。この青色光Ｂ２は、レンズ１２５、多重反射ミラー１６０、拡散板１４２、レンズ１２６、ダイクロイックミラー１３２の経路からなる光路（第２光路）を通る。そして、黄色光Ｙ１と青色光Ｂ２は、ダイクロイックミラー１３２によって合成され（すなわち、第１光路と第２光路が１つの光路に纏められ）、白色光として出射される。

このとき、第２光路における多重反射ミラー１６０の作用について、図７および図８を用いて説明する。図７に示すように、第２光路におけるレンズ１２５によって集光された光束は、多重反射ミラー１６０によって複数の光束に分割され、拡散板１４２へと集光される。すなわち、多重反射ミラー１６０は、拡散板１４２の直前に配置される。拡散板１４２は、離散的な角度分布を持つ入射光を拡散することで、ロッドインテグレータ３０での均一化効果を高める。拡散板は拡散素子の一例である。

多重反射ミラー１６０は、詳細には、図８に示すように、平行平板形状を成した基板１６１の光の入射側（第１の面）に部分反射膜１６２が形成されており、第１の面に対向する裏側の面（第２の面）には全反射膜１６３が形成されている。基板１６１は、光を透過するガラス基板である。部分反射膜１６２は、反射率３０％（透過率７０％）の誘電体多層膜であり、この部分反射膜が第１の面において少なくとも光が入射する領域の全域に均一に形成されている。全反射膜１６３は、１００％に近い高反射率が得られる誘電体多層膜であり、全反射膜は第２の面において少なくとも光が入射する領域の全域に均一に形成されている。

このように多重反射ミラー１６０は、レーザ光源からの出射光の光路に対して、第１の面から入射するよう傾斜して配置される。

多重反射ミラー１６０への入射光は、部分反射膜１６２により、３０％反射（１次光の光強度Ｉ_１＝３０％）されるとともに、７０％を透過する。次に、透過した７０％の光は、裏面の全反射膜１６３により、反射される。再び、部分反射膜１６２に到達したとき、７０％のさらに３０％（２１％）は反射するとともに、７０％のさらに７０％（２次光の光強度Ｉ_２＝４９％）は透過する。同様に、順次計算すると、３次光の光強度Ｉ_３＝１４．７％、４次光の光強度Ｉ_４＝４．４％、５次光の光強度Ｉ_５＝１．３％・・・となる。

図８に示すように、多重反射ミラー１６０を出射した光は、上記の光強度の比率で、光束が分割される。分割された各光束は、拡散板１４２の異なる位置に入射する。

ここで、拡散板１４２は、レーザ光源から出射される略平行光の各光束を各々拡散することで、スクリーン上の投写映像の輝度分布をより均一化する機能を持つが、同時に、レーザ光源の可干渉性により、微細な粒状の干渉パターンを発生する。詳細には、拡散板１４２における拡散面の微細なランダム凹凸面に、可干渉性が高いレーザ光が入射することで、ランダムな干渉パターンが発生する。この干渉パターンが、ロッドインテグレータ３０等の均一化光学系を介しても十分均一化しきれず、投写映像光に残ってしまい、微細な粒上の輝度ムラとなって現れる場合がある。

なお、この干渉パターンを光学系内で発生するスペックルパターンと呼ぶことができるが、映像光が投写されるスクリーンの微細凹凸面での干渉により発生するスペックルパターン（いわゆるシンチレーション）とは区別される。スクリーンの微細凹凸面での干渉により生ずるスペックルパターンは、スクリーンに入射する映像光が完全に空間的に均一であったとしても、人間の目の網膜上において干渉パターンとして現れるものである。本実施の形態は、原理的には光学系内で発生するスペックルパターンの低減を主眼においており、したがって、スクリーンに到達する投写映像光そのものに含まれる輝度の均一化を目的としていることに留意すべきである。

拡散板１４２は、微細なランダム凹凸面を有しているため、光束の入射位置によって異なる干渉パターンを発生する。したがって、多重反射ミラー１６０によって拡散板に入射する光束を複数に分割することで、複数のランダムな干渉パターンを発生する。その結果、複数のランダムパターンが重畳され、投写映像における輝度ムラが低減される。なお、このとき、分割される各光束の光強度比はなるべく均等であることが望ましい。また、分割された各光束の拡散板への入射位置もしくは入射角度がわずかでも異なれば良く、各光束の光路長差とは無関係である。したがって、各光束の光路長差は、レーザ光のコヒーレンス長以上であってもコヒーレンス長以下であっても良く、例えば、多重反射ミラー１６０の厚みは、ガラス基板としてよく使われる０．７ｍｍや１．１ｍｍ等、安価で汎用的な厚みを選択すれば良い。

実施の形態１では、部分反射膜１６２の反射率を３０％としたが、これに限定されるものではない。部分反射膜１６２の反射率３０％は、所定の反射率の一例である。図９は、部分反射膜１６２の反射率と各次における光強度Ｉ_Ｎとの関係を整理した表である。比較的均等な光強度の分割が可能となるのは、反射率が２５〜５０％の範囲であることが分かる。また、さらに均等な光強度の分割とするには、望ましくは、反射率が３０〜４５％の範囲であることが分かる。

（作用および効果）
実施の形態１では、複数の青色光の光束を多重反射ミラー１６０によって、さらに細分化した光束に分割することができる。これによって、投写映像における輝度ムラやスペックルノイズを低減することが可能となる。しかも、多重反射ミラー１６０によって細分化された光束を拡散板１４２に入射しているので、拡散板１４２の光の拡散作用と相俟って、更に、効果的に輝度ムラやスペックルノイズを低減することができる。また、部分反射膜１６２は、所定の反射率を有する反射膜を均一に形成するようにしているので、製造が容易になり、コスト的に有利であるという効果もある。

〔実施の形態２〕
実施の形態１では、映像光として、蛍光体ホイール２０から発光した光を用いる光源装置を説明した。実施の形態２では、光源装置として、赤色光を出射する光源ユニット、緑色光を出射する光源ユニット、青色光を出射する光源ユニットを用いる場合について説明する。

以下において、実施の形態２に係る光源装置２００ａの構成について、図１０を用いて説明する。図１０は、実施の形態２に係る光源装置２００ａを示す図であり、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して重複説明は省略する。

実施の形態２では、光源装置２００ａは、主として、光源ユニット１０ｒ、光源ユニット１０ｇ、光源ユニット１０ｂ、多重反射ミラー１６０、ミラー３２０、ミラー３３０を有する。

光源ユニット１０ｒ、光源ユニット１０ｇ、光源ユニット１０ｂは、複数のレーザダイオードによって構成される。

光源ユニット１０ｒからの出射光は、例えば、波長６３０〜６５０ｎｍの赤色光である。

光源ユニット１０ｇからの出射光は、例えば、波長５２０〜５５０ｎｍの緑色光である。

光源ユニット１０ｂからの出射光は、例えば、波長４５０〜４７０ｎｍの青色光である。

ミラー３２０は、赤色光を透過し、緑色光を反射するダイクロイックミラーである。

ミラー３３０は、赤色光および緑色光を透過し、青色光を反射するダイクロイックミラーである。

ここで、光源ユニット１０ｒ、光源ユニット１０ｇ、光源ユニット１０ｂからの出射光は、ミラー３２０およびミラー３３０によって合成され、白色光となる。実施の形態１と同様に、多重反射ミラー１６０によって、光束が複数に分割され、拡散板１４２に入射される。拡散板１４２で拡散された白色光は、レンズ１２６を透過して出射される。レンズ１２６を透過した白色光は投写型映像表示装置のミラー１７０に入射する。

この実施の形態２でも、多重反射ミラー１６０と拡散板によって実施の形態１と同様の効果が得られる。

〔他の実施の形態〕
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

上記実施の形態では、光変調素子として、３つのＤＭＤ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂが例示されているが、実施形態は、これに限定されるものではない。光変調素子は、１つのＤＭＤであってもよい。或いは、光変調素子は、１つの液晶パネル或いは３つの液晶パネル（赤液晶パネル、緑液晶パネル及び青液晶パネル）であってもよい。液晶パネルは、透過型であってもよく、反射型であってもよい。

実施の形態１および実施の形態２では、拡散板１４２の光路上における前段に多重反射ミラー１６０を配置しているが、配置位置はこれに限定されるものではない。光路におけるその他の折り返しミラーと置き換えることができる。実施の形態１に係る投写型映像表示装置において（図１参照）、例えば、ミラー１３３やミラー１７０の代わりに、多重反射ミラー１６０を用いても良い。或いは、分離合成ミラー１１０の反射領域１１２において、多重反射ミラー１６０と同様に、部分反射膜１６２および全反射膜１６３を形成しても良い。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、プロジェクタ等の投写型映像表示装置に適用できる。

１０Ａ第１の光源ユニット
１０Ｂ第２の光源ユニット
１１，１１Ｂ１，１１Ｂ２レーザダイオード
１２，１２Ｂ１，１２Ｂ２光源ブロック
１３ヒートシンク
２０蛍光体ホイール
２１基板
２２蛍光体
３０ロッドインテグレータ
４０，４０Ｒ，４０Ｇ，４０ＢＤＭＤ
５０投写ユニット
１００投写型映像表示装置
１１０分離合成ミラー
１１１基板
１１２反射領域
１１３ａ，１１３ｂ透過領域
１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７，１２８レンズ
１３１，１３３ミラー
１３２ダイクロイックミラー
１４１，１４２拡散板
１５１，１５２，１５３レンズ
１６０多重反射ミラー
１６１基板
１６２部分反射膜
１６３全反射膜
１７０ミラー
２００，２００ａ光源装置
２１０，２２０，２３０，２４０，２５０プリズム
３２０，３３０ミラー

Claims

レーザ光源と、
前記レーザ光源からの出射光を、映像光と励起光とに分離する分離ミラーと、
前記励起光によって励起される蛍光体が円環状に塗布形成された蛍光体ホイールと、
平行平板の対向する第１の面に所定の反射率を有する部分反射膜が形成され、第２の面に全反射膜が形成された多重反射ミラーと、
前記レーザ光源からの映像光を拡散する拡散素子と、を備え、
前記多重反射ミラーは、前記レーザ光源からの映像光の光路に対して、前記第１の面から入射するよう傾斜して配置されており、前記多重反射ミラー及び前記拡散素子は前記分離ミラーによって分離された映像光の光路上に設けられ、前記拡散素子は前記多重反射ミラーで反射された前記映像光の集光点近傍に配置され、前記多重反射ミラーは前記拡散素子の直前であって、前記映像光が前記集光点に集光する過程に配置されている、光源装置。
前記所定の反射率が２５〜５０％である、請求項１に記載の光源装置。
請求項１または２のいずれかに記載の光源装置を備えた投写型映像表示装置。