WO2022092009A1 - 光源装置および投写型表示装置 - Google Patents

光源装置および投写型表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2022092009A1
WO2022092009A1 PCT/JP2021/039259 JP2021039259W WO2022092009A1 WO 2022092009 A1 WO2022092009 A1 WO 2022092009A1 JP 2021039259 W JP2021039259 W JP 2021039259W WO 2022092009 A1 WO2022092009 A1 WO 2022092009A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
light source
red
green
blue
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/039259
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝明 田中
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックIpマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックIpマネジメント株式会社
Publication of WO2022092009A1 publication Critical patent/WO2022092009A1/ja
Priority to US18/138,408 priority Critical patent/US20230259013A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2013Plural light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/006Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using LCD's
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/008Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using micromirror devices
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033LED or laser light sources
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033LED or laser light sources
    • G03B21/204LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2066Reflectors in illumination beam
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2073Polarisers in the lamp house
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/208Homogenising, shaping of the illumination light
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B33/00Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film
    • G03B33/10Simultaneous recording or projection
    • G03B33/12Simultaneous recording or projection using beam-splitting or beam-combining systems, e.g. dichroic mirrors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/74Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30Semiconductor lasers

Definitions

  • the light source device of the present disclosure includes a red solid light source that emits red light, a green solid light source that emits green light, a blue solid light source that emits blue light, and red light and green solid light sources that emit from the red solid light source.
  • a second polarizing mirror that synthesizes green light emitted from, and a beam dividing element that divides blue light emitted from a blue solid light source into transmitted light and reflected light, and transmits or reflects the combined red light and green light. , Equipped with.
  • a green laser light source 34 composed of a green semiconductor laser substrate 32 in which elements are arranged and a collimated lens array 33, a green laser light source 38 composed of a green semiconductor laser substrate 36 in which a plurality of green semiconductor laser elements are arranged and a collimated lens array 37, and a plurality of blue colors.
  • a blue laser light source 44 composed of a blue semiconductor laser substrate 42 on which a semiconductor laser element is arranged and a collimating lens array 43, a beam dividing element 40, a blue-reflecting dichroic mirror 41, and heat-dissipating plates 23, 27, 35, 39, 45 are provided.
  • FIG. 1 shows the polarization direction of the light emitted from the laser light source.
  • the S-polarized light from the green laser light source 34 is reflected by the second polarizing mirror 31.
  • the lights of the plurality of green laser light sources 34 and 38 are combined.
  • the phases of the P-polarized and S-polarized red light from the plurality of red laser light sources 22 and 26 change in phase on the 1/4 wave plate 30 to become elliptically polarized light, and after passing through, the second polarizing mirror 31 is used. It is transparent at 95% or more. In this way, the light from the plurality of red laser light sources and the light from the plurality of green laser light sources are combined.
  • the blue laser light source 44 is composed of a blue semiconductor laser substrate 42 and a collimating lens array 43 in which 12 (6 ⁇ 2) blue semiconductor laser elements are arranged two-dimensionally at regular intervals.
  • the blue semiconductor laser substrate 42 emits blue light with a wavelength width of 465 ⁇ 8 nm, and emits light to be S-polarized to the beam dividing element 40.
  • the blue semiconductor laser is composed of about 1/4 of the number of semiconductor lasers because the luminous efficiency is higher than that of the red and green semiconductor lasers and the light output required for the desired white light chromaticity is small.
  • the light emitted from the blue semiconductor laser substrate 42 is condensed by the corresponding collimating lens array 43 and converted into parallel light fluxes.
  • the heat sink 45 cools the blue semiconductor laser substrate 42.
  • the light from the blue laser light source 44 is incident on the beam dividing element 40.
  • the beam dividing element 40 is arranged so that the incident angle is 45 degrees.
  • the P-polarized red light from the red laser light source 22 and the S-polarized red light from the red laser light source 26 are combined by the first polarizing mirror 28. If a sufficient amount of red light can be secured, the red light is configured to be directly incident on the red transmission and green reflection filter 29 without synthesizing the red light by the first polarizing mirror 28 by using the polarization. You may. The same applies when the arrangement of the red laser light source and the green laser light source is exchanged.
  • FIG. 6 is a block diagram of a second light source device 75 showing the second embodiment of the present disclosure.
  • the red laser light source 52 is composed of a red semiconductor laser substrate 50 and a collimating lens array 51 in which 24 (6 ⁇ 4) red semiconductor laser elements are arranged two-dimensionally at regular intervals.
  • the red semiconductor laser substrate 50 emits red light with a wavelength width of 640 ⁇ 8 nm, and emits light that becomes P-polarized with respect to the first polarizing mirror 58.
  • the light emitted from the red semiconductor laser substrate 50 is condensed by the corresponding collimating lens array 51 and converted into parallel light fluxes.
  • the heat sink 53 cools the red semiconductor laser substrate 50.
  • the beam dividing element 69 has, for example, the same spectral characteristics as the beam dividing element 40 shown in FIG.
  • the blue light transmitted through the beam dividing element 69 is incident on the blue-reflecting dichroic mirror 70.
  • the blue-reflecting dichroic mirror 70 is arranged so that the incident angle is 45 degrees.
  • the blue-reflecting dichroic mirror 70 reflects blue light at 95% or more, and transmits green light and red light at 95% or more.
  • the blue-reflecting dichroic mirror 70 has, for example, the same spectral characteristics as the blue-reflecting dichroic mirror 41 shown in FIG.
  • a 1/4 wave plate is not arranged, but a dichroic mirror for green reflection is arranged, so that the size is slightly increased.
  • an expensive 1/4 wave plate is not arranged, an inexpensive light source device can be configured.
  • the red laser light sources 52 and 56 and the green laser light sources 62 and 67 are arranged, but the characteristics of the first and second polarizing mirrors, the green reflection dichroic mirror and the like are provided.
  • the green laser light source may be arranged at the positions of the red laser light sources 52 and 56, and the red laser light source may be arranged at the positions of the green laser light sources 62 and 67.
  • the light source device of the present disclosure is provided with a blue, green, and red laser light sources, a polarizing mirror, a dichroic mirror, and a beam dividing element to equalize the luminous flux size of the laser light of each color light. .. Therefore, it is possible to configure a compact and highly efficient light source device while ensuring high uniformity.
  • the third light source device 87 includes a light source optical system 76 composed of red laser light sources 22 and 26, green laser light sources 34 and 38, an optical system that synthesizes red laser light and green laser light, and a plurality of blue semiconductor lasers. It includes a blue laser light source 82 composed of a blue semiconductor laser substrate 80 in which elements are arranged, a collimating lens array 81, a blue transmission dichroic mirror 84, a beam dividing element 85, a blue reflection dichroic mirror 86, and a heat dissipation plate 83. ..
  • the characteristics of transmitting and reflecting blue light at approximately 50% are the characteristics of transmitting and reflecting at 40% to 60% and reflecting at 60% to 40%, including tolerances.
  • the beam dividing element 85 reflects approximately 50% blue light, and green light and red light reflected by the blue-transmitting dichroic mirror 84. Approximately 50% of the blue light transmitted through the beam dividing element 85 is reflected by the blue-reflecting dichroic mirror 86, and is combined with the green light and red light transmitted through the blue-reflecting dichroic mirror 86.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

光源装置は、赤色光を出射する赤色固体光源と、緑色光を出射する緑色固体光源と、青色光を出射する青色固体光源と、赤色固体光源からから出射する赤色光と緑色固体光源から出射する緑色光を合成する第2の偏光ミラーと、青色固体光源から出射する青色光を透過光と反射光に分割し、合成された赤色光と緑色光を透過または反射するビーム分割素子と、を備える。また、投写型表示装置は、上記光源装置と、光源装置からの合成光が入射し、合成光のスペックルノイズを低減する動的拡散板と、動的拡散板からの合成光を集光し被照明領域に照明する照明光学系と、照明光学系からの合成光を用いて映像信号に応じて画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子で形成された画像を拡大投写する投写レンズと、を備える。

Description

光源装置および投写型表示装置
 本開示は、画像形成素子に形成される画像を照明光で照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置に関する。
 ミラー偏向型のデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)や液晶パネルの画像形成素子を用いた投写型表示装置の光源として、長寿命である半導体レーザーや発光ダイオードの固体光源を用いた光源装置が多数開示されている。その中で、赤色、緑色、青色の固体光源を用いた小型で広色域な光源装置が開示されている(特許文献1)。
特開2019-45846号公報
 赤色、緑色、青色のレーザー光源は、それぞれ光出力、効率、波長が異なる。したがって、投写型表示装置において、所望の明るさと白色色度を得るために、必要な赤色、緑色、青色のレーザー光源数が異なる。投写画像の輝度むら、色むらを解消した高い均一性を確保するために、従来の光源装置の構成では、赤色、緑色、青色の各色光の光束サイズが異なる場合、レーザー光源からの光の光束を分割する光束分割素子により、各色光の光束サイズを同等化していた。その光束分割素子として、プリズムアレイやミラーアレイを用いて構成し、ひとつの色光を分割した後に、ダイクロイックミラーにより他の色光と合成するため、光源装置がやや大型化する。このため、各色光のレーザー素子数の違いにより光束サイズが異なる場合であっても、投写画像の高い均一性を確保しつつ、大幅に小型化する光源装置と、その光源装置を用いた投写型表示装置が望まれていた。
 本開示の光源装置は、赤色光を出射する赤色固体光源と、緑色光を出射する緑色固体光源と、青色光を出射する青色固体光源と、赤色固体光源からから出射する赤色光と緑色固体光源から出射する緑色光を合成する第2の偏光ミラーと、青色固体光源から出射する青色光を透過光と反射光に分割し、合成された赤色光と緑色光を透過または反射するビーム分割素子と、を備える。
 本開示によれば、赤色、緑色、青色の複数の固体光源と、固体光源からの色光を合成する偏光ミラーと、青色光の固体光源からの光束を分割し、複数の色光を合成するビーム分割素子により、各色光のレーザー光の光束サイズを同等化し、複数の色光を合成するため、各色光の光束サイズに起因する画像の均一性低下を解消しつつ、大幅に小型した広色域な光源装置が構成できる。このため、小型、広色域で高輝度な投写型表示装置が実現できる。
本開示の実施の形態1における光源装置の構成図 実施の形態1における第1の偏光ミラーの分光特性を示す図 実施の形態1における第2の偏光ミラーの分光特性を示す図 実施の形態1におけるビーム分割素子の分光特性を示す図 実施の形態1における青反射のダイクロイックミラーの分光特性を示す図 本開示の実施の形態2における光源装置の構成図 実施の形態2における緑反射のダイクロイックミラーの分光特性を示す図 本開示の実施の形態3における光源装置の構成図 実施の形態3における青透過のダイクロイックミラーの分光特性を示す図 実施の形態3におけるビーム分割素子の分光特性を示す図 本開示の実施の形態4における投写型表示装置の構成図 本開示の実施の形態5における投写型表示装置の構成図
 以下本開示を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
 (実施の形態1)
 図1は本開示の実施の形態1を示す第1の光源装置46の構成図である。
 第1の光源装置46は、複数の赤色半導体レーザー素子を配置した赤色半導体レーザー基板20とコリメートレンズアレイ21からなる赤色レーザー光源22、複数の赤色半導体レーザー素子を配置した赤色半導体レーザー基板24とコリメートレンズアレイ25からなる赤色レーザー光源26、第1の偏光ミラー28、赤透過、緑反射のフィルタ29、位相差板である1/4波長板30、第2の偏光ミラー31、複数の緑色半導体レーザー素子を配置した緑色半導体レーザー基板32とコリメートレンズアレイ33からなる緑色レーザー光源34、複数の緑色半導体レーザー素子を配置した緑色半導体レーザー基板36とコリメートレンズアレイ37からなる緑色レーザー光源38、複数の青色半導体レーザー素子を配置した青色半導体レーザー基板42とコリメートレンズアレイ43からなる青色レーザー光源44、ビーム分割素子40、青反射のダイクロイックミラー41、放熱板23、27、35、39、45を備える。図1中には、レーザー光源から出射する光の偏光方向を示している。
 赤色レーザー光源22は、24個(6×4)の赤色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した赤色半導体レーザー基板20とコリメートレンズアレイ21で構成される。赤色半導体レーザー基板20は、640±8nmの波長幅で赤色光を発光し、第1の偏光ミラー28に対してP偏光となる光を出射する。赤色半導体レーザー基板20を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ21により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板23は赤色半導体レーザー基板20を冷却する。
 赤色レーザー光源26は、24個(6×4)の赤色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した赤色半導体レーザー基板24とコリメートレンズアレイ25で構成される。赤色半導体レーザー基板24は、640±8nmの波長幅で赤色光を発光し、第1の偏光ミラー28に対してS偏光となる光を出射する。赤色半導体レーザー基板24を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ25により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板27は赤色半導体レーザー基板24を冷却する。
 赤色レーザー光源22、26からのレーザー光は、それぞれP偏光、S偏光で、第1の偏光ミラー28に入射する。第1の偏光ミラー28は入射角が45度となる配置である。第1の偏光ミラー28は、P偏光の赤色レーザー光を95%以上で透過し、S偏光の赤色レーザー光を95%以上で反射する。第1の偏光ミラー28は、例えば、図2に示す分光特性を有する。合成された複数の赤色レーザー光源22、26からの光は赤透過、緑反射のフィルタ29を透過した後、1/4波長板30に入射する。
 緑色レーザー光源34は、24個(6×4)の緑色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した緑色半導体レーザー基板32とコリメートレンズアレイ33で構成される。緑色半導体レーザー基板32は、525±8nmの波長幅で緑色光を発光し、第2の偏光ミラー31に対してS偏光となる光を出射する。緑色半導体レーザー基板32を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ33により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板35は緑色半導体レーザー基板32を冷却する。
 緑色レーザー光源38は、24個(6×4)の緑色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した緑色半導体レーザー基板36とコリメートレンズアレイ37で構成される。緑色半導体レーザー基板36は、525±8nmの波長幅で緑色光を発光し、第2の偏光ミラー31に対してS偏光となる光を出射する。緑色半導体レーザー基板36を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ37により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板39は緑色半導体レーザー基板36を冷却する。
 緑色レーザー光源34、38からのレーザー光は、それぞれS偏光で、第2の偏光ミラー31に入射する。第2の偏光ミラー31は入射角が45度となる配置である。
 図3に、第2の偏光ミラー31の分光特性を示す。分光特性は、入射角が45度でのP偏光とS偏光の分光透過率を示している。分光特性は、第2の偏光ミラーのガラス基板上にTiO2などの高屈折率材料とSiO2などの低屈折率材料を交互に72層の光学薄膜を形成し、設計した事例である。第2の偏光ミラー31は、緑色レーザー光に対しては偏光ビームスプリッターとして作用し、赤色レーザー光に対しては、赤透過のダイクロイックミラーとして作用する特性である。第2の偏光ミラー31は、P偏光の緑色レーザー光と、P偏光とS偏光の赤色レーザー光を95%以上で透過し、S偏光の緑色レーザー光を95%以上で反射する。
 緑色レーザー光源38からのS偏光の光は、第2の偏光ミラー31で反射した後、1/4波長板30に入射する。1/4波長板30は緑色レーザー光源38の発光中心波長近傍で位相差が1/4波長となる位相差板である。1/4波長板30は、図中のP偏光方向を0度した場合に、光学軸を45度で配置している。1/4波長板30は、誘電体材料の斜め蒸着による複屈折を利用した薄膜位相差板である。薄膜位相差板は無機材料で構成され、水晶などの無機光学結晶と同様に耐久性、信頼性に優れる。1/4波長板30を透過して円偏光に変換された緑色レーザー光は、誘電体多層膜などの反射膜を形成して、赤色レーザー光を透過し、緑色レーザー光を反射する赤透過、緑反射のフィルタ29に入射する。赤透過、緑反射のフィルタ29で反射した緑色レーザー光は、位相が反転され、逆回りの円偏光となり、1/4波長板30を透過してP偏光に変換される。1/4波長板30で偏光方向を変換されたP偏光は、再び、第2の偏光ミラー31に入射し、透過する。
 また、緑色レーザー光源34からのS偏光の光は、第2の偏光ミラー31で反射する。このようにして、複数の緑色レーザー光源34、38の光が合成される。複数の赤色レーザー光源22、26からのP偏光、S偏光の赤色光は、それぞれ1/4波長板30で位相が変化して楕円偏光となって、透過した後、第2の偏光ミラー31を95%以上で透過する。このようにして、複数の赤色レーザー光源からの光と、複数の緑色レーザー光源からの光が合成される。
 青色レーザー光源44は、12個(6×2)の青色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した青色半導体レーザー基板42とコリメートレンズアレイ43で構成される。青色半導体レーザー基板42は、465±8nmの波長幅で青色光を発光し、ビーム分割素子40に対してS偏光となる光を出射する。青色半導体レーザーは、赤、緑の半導体レーザーに対して、発光効率が高いことや所望の白色光色度に必要な光出力が小さいため、1/4程度の半導体レーザー個数で構成している。青色半導体レーザー基板42を出射した光は対応するコリメートレンズアレイ43により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板45は青色半導体レーザー基板42を冷却する。青色レーザー光源44からの光は、ビーム分割素子40に入射する。ビーム分割素子40は入射角が45度となる配置である。
 図4に、ビーム分割素子40の分光特性を示す。分光特性は、入射角が45度でのP偏光とS偏光の分光透過率を示している。分光特性は、ビーム分割素子のガラス基板上にTiO2などの高屈折率材料とSiO2などの低屈折率材料を交互に57層の光学薄膜を形成し、設計した事例である。ビーム分割素子40は、S偏光の青色光に対しては、それぞれ略50%で透過光と反射光に分割し、P偏光およびS偏光の緑色光と赤色光に対しては、公差を含めて90%以上で透過する。青色光をそれぞれ略50%で透過および反射する特性は、公差を含めると40%~60%で透過、60%~40%で反射する特性である。ビーム分割素子40を透過した青色光は、青反射のダイクロイックミラー41に入射する。青反射のダイクロイックミラー41は入射角が45度となる配置である。青反射のダイクロイックミラー41は、青色光を95%以上で反射し、緑色光と赤色光を95%以上で透過する。青反射のダイクロイックミラー41は、例えば、図5に示す分光特性を有する。ビーム分割素子40と青反射のダイクロイックミラー41により、赤色および緑色レーザー光源からの光の光束サイズと、青色レーザー光源からの光の光束サイズを略同等化し、高い効率で合成する。このようにして、青、緑、赤色レーザー光源からの光が、小型、高効率で合成されて、白色光を出射する。
 1/4波長板30には薄膜位相差板を用いて説明したが、光の波長よりも小さい微細周期構造で生じる複屈折を利用した微細構造性位相差板を用いてもよい。
 緑色レーザー光源、赤色レーザー光源、青色レーザー光源は、それぞれ48個、48個、12個の半導体レーザー素子を配置した構成を示したが、高輝度化のため、それぞれ、より多数の半導体レーザー素子を用いて構成してもよい。
 第1の光源装置46では、図1に示すように、赤色レーザー光源22、26および緑色レーザー光源34、38を配置したが、第1および第2の偏光ミラー、フィルタ、位相差板などの特性を変更して、赤色レーザー光源22、26の位置に緑色レーザー光源を、緑色レーザー光源34、38の位置に赤色レーザー光源を配置して、赤色レーザー光源と緑色レーザー光源の配置を入れ替えてもよい。
 第1の光源装置46では、図1に示すように、赤色レーザー光源22からのP偏光の赤色光と赤色レーザー光源26からのS偏光の赤色光を第1の偏光ミラー28により合成したが、十分な光量の赤色光を確保できれば、偏光を利用して赤色光を第1の偏光ミラー28で合成することなく、赤色光が赤透過、緑反射のフィルタ29に直接入射するように、構成してもよい。赤色レーザー光源と緑色レーザー光源の配置を入れ替える場合も同様である。
 以上のように、本開示の光源装置は、青、緑、赤色のレーザー光源と、偏光ミラーと、位相差板と、フィルタと、ビーム分割素子を備えることにより、各色光のレーザー光の光束サイズを同等化する。このため、画像の輝度むら、色むらを解消した高い均一性を確保しつつ、小型で高効率な光源装置を構成することができる。
 (実施の形態2)
 図6は本開示の実施の形態2を示す第2の光源装置75の構成図である。
 第2の光源装置75は、複数の赤色半導体レーザー素子を配置した赤色半導体レーザー基板50とコリメートレンズアレイ51からなる赤色レーザー光源52、複数の赤色半導体レーザー素子を配置した赤色半導体レーザー基板54とコリメートレンズアレイ55からなる赤色レーザー光源56、第1の偏光ミラー58、緑反射のダイクロイックミラー59、第2の偏光ミラー64、複数の緑色半導体レーザー素子を配置した緑色半導体レーザー基板60とコリメートレンズアレイ61からなる緑色レーザー光源62、複数の緑色半導体レーザー素子を配置した緑色半導体レーザー基板65とコリメートレンズアレイ66からなる緑色レーザー光源67、複数の青色半導体レーザー素子を配置した青色半導体レーザー基板71とコリメートレンズアレイ72からなる青色レーザー光源73、ビーム分割素子69、青反射のダイクロイックミラー70、放熱板53、57、63、68、74を備える。図6中には、レーザー光源から出射する光の偏光方向を示している。図1の第1の光源装置46と異なるのは、第2の偏光ミラーの特性と、フィルタや位相差板を備えず、緑反射のダイクロイックミラーを備えている点である。
 赤色レーザー光源52は、24個(6×4)の赤色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した赤色半導体レーザー基板50とコリメートレンズアレイ51で構成される。赤色半導体レーザー基板50は、640±8nmの波長幅で赤色光を発光し、第1の偏光ミラー58に対してP偏光となる光を出射する。赤色半導体レーザー基板50を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ51により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板53は赤色半導体レーザー基板50を冷却する。
 赤色レーザー光源56は、24個(6×4)の赤色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した赤色半導体レーザー基板54とコリメートレンズアレイ55で構成される。赤色半導体レーザー基板54は、640±8nmの波長幅で赤色光を発光し、第1の偏光ミラー58に対してS偏光となる光を出射する。赤色半導体レーザー基板54を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ55により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板57は赤色半導体レーザー基板54を冷却する。
 赤色レーザー光源52、56からのレーザー光は、それぞれP偏光、S偏光で、第1の偏光ミラー58に入射する。第1の偏光ミラー58は入射角が45度となる配置である。第1の偏光ミラー58は、P偏光の赤色レーザー光を95%以上で透過し、S偏光の赤色レーザー光を95%以上で反射する。第1の偏光ミラー58は、例えば、図2に示す第1の偏光ミラー28と同様の分光特性を有する。複数の赤色レーザー光源からの光は第1の偏光ミラー58で合成された後、緑反射のダイクロイックミラー59に入射する。
 緑色レーザー光源62は、24個(6×4)の緑色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した緑色半導体レーザー基板60とコリメートレンズアレイ61で構成される。緑色半導体レーザー基板60は、525±8nmの波長幅で緑色光を発光し、緑反射のダイクロイックミラー59に対してP偏光となる光を出射する。緑色半導体レーザー基板60を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ61により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板63は緑色半導体レーザー基板60を冷却する。緑反射のダイクロイックミラー59は入射角が45度となる配置である。緑反射のダイクロイックミラー59は、P偏光の緑色レーザー光を95%以上で反射し、P偏光およびS偏光の赤色レーザー光を95%以上で透過する。緑反射のダイクロイックミラー59は、例えば、図7に示す分光特性を有する。赤色レーザー光源52、56からの光と緑色レーザー光源62からの光は、緑反射のダイクロイックミラー59で合成された後、第2の偏光ミラー64に入射する。
 緑色レーザー光源67は、24個(6×4)の緑色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した緑色半導体レーザー基板65とコリメートレンズアレイ66で構成される。緑色半導体レーザー基板65は、525±8nmの波長幅で緑色光を発光し、第2の偏光ミラー64に対してS偏光となる光を出射する。緑色半導体レーザー基板65を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ66により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板68は緑色半導体レーザー基板65を冷却する。
 緑色レーザー光源67からのレーザー光はS偏光で、第2の偏光ミラー64に入射する。第2の偏光ミラー64は入射角が45度となる配置である。第2の偏光ミラー64は、緑色レーザー光に対しては偏光ビームスプリッターとして作用し、赤色レーザー光に対しては、赤透過のダイクロイックミラーとして作用する特性である。第2の偏光ミラー64は、P偏光の緑色レーザー光と、P偏光とS偏光の赤色レーザー光を95%以上で透過し、S偏光の緑色レーザー光を95%以上で反射する。第2の偏光ミラー64は、例えば、図3に示す第2の偏光ミラー31と同様の分光特性を有する。
 赤色レーザー光源52、56からの光と緑色レーザー光源62からの光は、第2の偏光ミラー64を95%以上の透過率で透過する。緑色レーザー光源67からの光は、第2の偏光ミラー64で95%以上の反射率で反射する。このようにして、複数の赤色レーザー光源からの光と、複数の緑色レーザー光源からの光が合成される。
 青色レーザー光源73は、12個(6×2)の青色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した青色半導体レーザー基板71とコリメートレンズアレイ72で構成される。青色半導体レーザー基板71は、465±8nmの波長幅で青色光を発光し、ビーム分割素子69に対してS偏光となる光を出射する。青色半導体レーザーは、赤、緑の半導体レーザーに対して、発光効率が高いことや所望の白色光色度に必要な光出力が小さいため、1/4程度の半導体レーザー個数で構成している。青色半導体レーザー基板71を出射した光は対応するコリメートレンズアレイ72により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板74は青色半導体レーザー基板71を冷却する。青色レーザー光源73からの光は、ビーム分割素子69に入射する。ビーム分割素子69は入射角が45度となる配置である。
 ビーム分割素子69は、例えば、図4に示すビーム分割素子40と同様の分光特性を有する。ビーム分割素子69を透過した青色光は、青反射のダイクロイックミラー70に入射する。青反射のダイクロイックミラー70は入射角が45度となる配置である。青反射のダイクロイックミラー70は、青色光を95%以上で反射し、緑色光と赤色光を95%以上で透過する。青反射のダイクロイックミラー70は、例えば、図5に示す青反射のダイクロイックミラー41と同様の分光特性を有する。ビーム分割素子69と青反射のダイクロイックミラー70により、赤色および緑色レーザー光源からの光の光束サイズと、青色レーザー光源からの光の光束サイズを略同等化し、高い効率で合成する。このようにして、青、緑、赤色レーザー光源からの光が、小型、高効率で合成されて、白色光を出射する。
 図1に示す第1の光源装置46に対して、1/4波長板を配置せず、緑反射のダイクロイックミラーを配置するため、やや大型化する。しかしながら、高価な1/4波長板を配置しないため、安価な光源装置を構成することができる。
 緑色レーザー光源、赤色レーザー光源、青色レーザー光源は、それぞれ48個、48個、12個の半導体レーザー素子を配置した構成を示したが、高輝度化のため、それぞれ、より多数の半導体レーザー素子を用いて構成してもよい。
 第2の光源装置75では、図6に示すように、赤色レーザー光源52、56および緑色レーザー光源62、67を配置したが、第1および第2の偏光ミラー、緑反射のダイクロイックミラーなどの特性を変更して、赤色レーザー光源52、56の位置に緑色レーザー光源を、緑色レーザー光源62、67の位置に赤色レーザー光源を配置してもよい。
 第2の光源装置75では、図6に示すように、赤色レーザー光源52からのP偏光の赤色光と赤色レーザー光源56からのS偏光の赤色光を第1の偏光ミラー58により合成したが、十分な光量の赤色光を確保できれば、偏光を利用して赤色光を第1の偏光ミラー58で合成することなく、赤色光が第2の偏光ミラー64に直接入射するように、構成してもよい。赤色レーザー光源と緑色レーザー光源の配置を入れ替える場合も同様である。以上のように、本開示の光源装置は、青、緑、赤色のレーザー光源と、偏光ミラーと、ダイクロイックミラーと、ビーム分割素子を備えることにより、各色光のレーザー光の光束サイズを同等化する。このため、高い均一性を確保しつつ、小型で高効率な光源装置を構成することができる。
 (実施の形態3)
 図8は本開示の実施の形態3を示す第3の光源装置87の構成図である。
 第3の光源装置87は、赤色レーザー光源22、26と緑色レーザー光源34、38と、赤色レーザー光と緑色レーザー光を合成する光学系から構成される光源光学系76と、複数の青色半導体レーザー素子を配置した青色半導体レーザー基板80とコリメートレンズアレイ81からなる青色レーザー光源82と、青透過のダイクロイックミラー84と、ビーム分割素子85と、青反射のダイクロイックミラー86と、放熱板83とを備える。
 光源光学系76は、詳細には複数の赤色レーザー光源22、26と緑色レーザー光源34、38、それぞれのレーザー光源の放熱板23、27、35、39、第1の偏光ミラー28、赤透過、緑反射のフィルタ29、1/4波長板30、第2の偏光ミラー31とを備え、これら赤色レーザー光と緑色レーザー光を合成する光学系の構成は、図1に示す第1の光源装置46の構成と同様である。また、高輝度化のために、赤色および緑色レーザー光源と赤色および緑色の各レーザー光源からの光を合成する光学系を、複数用いて構成している。本実施の形態では2つの光源光学系76を備えている。図8中には、レーザー光源から出射する光の偏光方向を示している。
 青透過のダイクロイックミラー84に入射する赤色レーザー光と緑色レーザー光は、青透過のダイクロイックミラー84で反射した後、ビーム分割素子85に入射する。青透過のダイクロイックミラー84は入射角が45度となる配置である。青透過のダイクロイックミラー84は、赤色光と緑色光を95%以上で反射し、青色光を95%以上で透過する。青透過のダイクロイックミラー84は、例えば、図9に示す分光特性を有する。
 青反射のダイクロイックミラー86に入射する赤色レーザー光と緑色レーザー光は、青反射のダイクロイックミラー86を透過する。青反射のダイクロイックミラー86は入射角が45度となる配置である。青反射のダイクロイックミラー86は、赤色光と緑色光を95%以上で透過し、青色光を95%以上で反射する。青反射のダイクロイックミラー86は、例えば、図5に示す青反射のダイクロイックミラー41と同様の分光特性を有する。
 青色レーザー光源82は、24個(6×4)の青色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した青色半導体レーザー基板80とコリメートレンズアレイ81で構成される。青色半導体レーザー基板80は、465±8nmの波長幅で青色光を発光し、ビーム分割素子85に対してS偏光となる光を出射する。青色半導体レーザーは、赤、緑の半導体レーザーに対して、発光効率が高いことや所望の白色光色度に必要な光出力が小さいため、1/4程度の半導体レーザー個数で構成している。青色半導体レーザー基板80を出射した光は対応するコリメートレンズアレイ81により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板83は青色半導体レーザー基板80を冷却する。青色レーザー光源82からの光は、青透過のダイクロイックミラー84を透過し、ビーム分割素子85に入射する。
 図10に、ビーム分割素子85の分光特性を示す。分光特性は、入射角が45度でのP偏光とS偏光の分光透過率を示している。分光特性は、ビーム分割素子のガラス基板上にTiO2などの高屈折率材料とSiO2などの低屈折率材料を交互に59層の光学薄膜を形成し、設計した事例である。ビーム分割素子85は、S偏光の青色光に対しては、それぞれ略50%で透過と反射に分割し、P偏光およびS偏光の緑色光と赤色光に対して、公差を含めて90%以上で反射する。青色光をそれぞれ略50%で透過および反射する特性は、公差を含めると40%~60%で透過、60%~40%で反射する特性である。ビーム分割素子85は略50%の青色光と、青透過のダイクロイックミラー84で反射した緑色光と赤色光を反射する。ビーム分割素子85を透過した略50%の青色光は、青反射のダイクロイックミラー86で反射し、青反射のダイクロイックミラー86を透過した緑色光、赤色光と合成する。
 ビーム分割素子85と青反射のダイクロイックミラー86により、赤色および緑色レーザー光源からの光の光束サイズと、青色レーザー光源からの光の光束サイズを略同等化し、高い効率で合成する。このようにして、青、緑、赤色レーザー光が、小型、高効率で合成されて、白色光を出射する。
 図1に示す第1の光源装置46に比べて、赤色、緑色、青色レーザー光源のレーザー素子数よりも、多数のレーザー素子数を用いるために、高輝度化できる。また、赤色レーザー光源と緑色レーザー光を合成する光学系を複数用いたるために、低コスト化しつつ、高輝度化できる。
 以上のように、本開示の光源装置は、青、緑、赤色のレーザー光源と、偏光ミラーと、位相差板とフィルタと、ビーム分割素子を備えることにより、各色光のレーザー光の光束サイズを同等化する。このため、高い均一性を確保しつつ、小型で高効率な光源装置を構成することができる。
 (実施の形態4)
 図11は、本開示の実施の形態4を示す第1の投写型表示装置400である。画像形成手段として、TNモードもしくはVAモードであって、画素領域に薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス方式の透過型の液晶パネルを用いている。光源装置として、実施の形態1の第1の光源装置46を用いる。
 第1の投写型表示装置は、第1の光源装置46に加えて、コンデンサレンズ100、106、拡散板101、反射ミラー102、動的拡散板である回転拡散板105、第1のレンズアレイ板200、第2のレンズアレイ板201、偏光変換素子202、重畳用レンズ203、青反射のダイクロイックミラー204、緑反射のダイクロイックミラー205、反射ミラー206、207、208、リレーレンズ209、210、フィールドレンズ211、212、213、入射側偏光板214、215、216、液晶パネル217、218、219、出射側偏光板220、221、222、赤反射のダイクロイックミラーと青反射のダイクロイックミラーから構成される色合成プリズム223、投写レンズ224を備える。
 第1の光源装置46から出射する青、緑、赤色のレーザー光は、コンデンサレンズ100、拡散板101、反射ミラー102を透過、反射後、回転拡散板105に集光する。拡散板101はガラス基板上に形成された微細なマイクロレンズをアレイ状に形成して拡散面を構成したものであり、入射する光を拡散する。拡散光の最大強度の50%となる半値角度幅である拡散角度は略2度であり、拡散による損失を抑制するため、拡散度合を小さくしている。回転拡散板105は、ガラス基板の一方の面に、微細な凹凸形状の拡散層を形成した円形拡散板104と中央部にモーター103を備えたものであり、回転制御が可能である。回転拡散板105の拡散角は略10度である。回転拡散板105により、レーザー光に起因するスクリーン上でのランダムな干渉パターンが時間的、空間的に高速変動して、スペックルノイズを解消することができる。また、拡散板101と合わせて、レーザー光源の微小な発光サイズと発光数に起因する微小な輝度むらも低減することができる。回転拡散板105で拡散された光は、コンデンサレンズ106で集光され、略平行光に変換される。略平行光は、複数のレンズ素子から構成される第1のレンズアレイ板200に入射する。
 第1のレンズアレイ板200に入射した光束は多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、複数のレンズから構成される第2のレンズアレイ板201に収束する。第1のレンズアレイ板200のレンズ素子は、液晶パネル217,218、219と相似形の開口形状である。第2のレンズアレイ板201のレンズ素子は第1のレンズアレイ板200と液晶パネル217、218、219とが略共役関係となるようにその焦点距離を決めている。第2のレンズアレイ板201からの分割された光は、偏光変換素子202に入射する。偏光変換素子202は、偏光分離プリズムと1/2波長板により構成される。偏光変換素子202は、入射するP偏光の光はS偏光に変換し、入射するS偏光の光はS偏光で出射させる。偏光変換素子202を出射した光は重畳用レンズ203に入射する。重畳用レンズ203は第2のレンズアレイ板201の各レンズ素子からの出射した光を液晶パネル217、218、219上に重畳照明するためのレンズである。第1および第2のレンズアレイ板200、201と、重畳用レンズ203を照明光学系としている。重畳用レンズ203からの光は、色分離手段である青反射のダイクロイックミラー204、緑反射のダイクロイックミラー205により、青、緑、赤色光に分離される。緑色光はフィールドレンズ211、入射側偏光板214を透過して、液晶パネル217に入射する。青色光は反射ミラー206で反射した後、フィールドレンズ212、入射側偏光板215を透過して液晶パネル218に入射する。赤色光はリレーレンズ209、210や反射ミラー207、208を透過屈折および反射して、フィールドレンズ213、入射側偏光板216を透過して、液晶パネル219に入射する。3枚の液晶パネル217、218、219は映像信号に応じた画素への印加電圧の制御により入射する光の偏光状態を変化させ、それぞれの液晶パネル217、218、219の両側に透過軸を直交するように配置したそれぞれの入射側偏光板214、215、216および出射側偏光板220、221、222を組み合わせて光を変調し、緑、青、赤の画像を形成する。出射側偏光板220、221、222を透過した各色光は色合成プリズム223により、赤、青の各色光がそれぞれ赤反射のダイクロイックミラー、青反射のダイクロイックミラーによって反射し、緑色光と合成され、投写レンズ224に入射する。投写レンズ224に入射した光は、スクリーン(図示せず)上に拡大投写される。
 回転拡散板105は、回転ではなく搖動、振動する動的な拡散板であってもよい。
 画像形成手段には、時分割方式ではなく偏光を利用する3枚の液晶パネルを用いているため、カラーブレイキングがなく色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。また、3つのDMD素子を用いた場合よりも、全反射プリズムが不要で、色合成用のプリズムが45度入射の小型プリズムになるため、投写型表示装置が小型に構成できる。光源装置として、実施の形態2の第2の光源装置75、または、実施の形態3の第3の光源装置87を用いてもよい。
 以上のように、本開示の第1の投写型表示装置は、青、緑、赤色のレーザー光源と、偏光ミラーと、ビーム分割素子により、高い均一性で、小型化した光源装置を用いている。また、光源装置からの光を動的拡散板により、スペックルノイズを解消する。このため、スペックルノイズと輝度むらを解消しつつ、高い均一性で小型、高効率な投写型表示装置が構成できる。
 画像形成手段として、透過型の液晶パネルを用いたが、反射型の液晶パネルを用いて構成してもよい。反射型の液晶パネルを用いることにより、より小型で高精細な投写型表示装置が構成できる。
 (実施の形態5)
 図12は、本開示の実施の形態5を示す第2の投写型表示装置500である。画像形成手段として、3つのDMDを用いている。光源装置として、実施の形態1の第1の光源装置46を用いる。
 第2の投写型表示装置500は、第1の光源装置46に加えて、コンデンサレンズ110、拡散板111、反射ミラー112、動的拡散板である回転拡散板115、ロッド301、リレーレンズ302、反射ミラー303、フィールドレンズ304、全反射プリズム305、空気層306、青反射のダイクロイックミラー308と赤反射のダイクロイックミラー309を形成した3つのプリズムから構成されるカラープリズム307、DMD310、311、312、投写レンズ313を備える。
 第1の光源装置46から出射する青、緑、赤のレーザー光は、コンデンサレンズ110を透過後、拡散板111で拡散され、反射ミラー112で反射した後、回転拡散板115へ集光する。回転拡散板115は、ガラス基板の一方の面に拡散層を形成した円形拡散板114と中央部にモーター113を備えたものであり、回転制御が可能である。回転拡散板115の拡散角は略10度である。回転拡散板115により、レーザー光に起因するスクリーン上でのランダムな干渉パターンが時間的、空間的に高速変動して、スペックルノイズを解消することができる。また、拡散板111と合わせて、レーザー光源の微小な発光サイズと発光数に起因する微小な輝度むらも低減することができる。回転拡散板115で拡散された光はロッド301に入射する。
 ロッド301への入射光はロッド内部で複数回反射することにより、光強度分布が均一化され出射する。ロッド301からの出射光はリレーレンズ302により集光され、反射ミラー303で反射した後、フィールドレンズ304を透過し、全反射プリズム305に入射する。全反射プリズム305は2つのプリズムから構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層306を形成している。空気層306は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。フィールドレンズ304からの光は全反射プリズム305の全反射面で反射されて、カラープリズム307に入射する。カラープリズム307は3つのプリズムからなり、それぞれのプリズムの近接面には青反射のダイクロイックミラー308と赤反射のダイクロイックミラー309が形成されている。カラープリズム307の青反射のダイクロイックミラー308と赤反射のダイクロイックミラー309により、青、赤、緑色光に分離され、それぞれDMD310、311、312に入射する。DMD310、311、312は映像信号に応じてマイクロミラーを偏向させ、投写レンズ313に入射する光と、投写レンズ313の有効外へ進む光とに反射させる。DMD310、311、312により反射された光は、再度カラープリズム307を透過する。カラープリズム307を透過する過程で、分離された青、赤、緑の各色光は合成され、全反射プリズム305に入射する。全反射プリズム305に入射した光は空気層306に臨界角以下で入射するため、透過して、投写レンズ313に入射する。このようにして、DMD310、311、312により形成された画像光がスクリーン(図示せず)上に拡大投写される。回転拡散板115は、回転ではなく搖動、振動する動的な拡散板であってもよい。
 画像形成手段にDMDを用いているため、液晶パネルを用いた画像形成手段と比べて、耐光性、耐熱性が高い投写型表示装置が構成できる。さらに、3つのDMDを用いているため、色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。光源装置として、実施の形態2の第2の光源装置75、または、実施の形態3の第3の光源装置87を用いてもよい。
 以上のように、本開示の第2の投写型表示装置は、青、緑、赤色のレーザー光源と、偏光ミラーと、ビーム分割素子により、高い均一性で、小型化した光源装置を用いている。また、光源装置からの光を動的拡散板により、スペックルノイズを解消する。このため、スペックルノイズと輝度むらを解消しつつ、小型で、高効率な投写型表示装置が構成できる。
 本開示は、画像形成手段を用いた投写型表示装置に関するものである。
20、24、50、54 赤色半導体レーザー基板
21、25、33、37、43、51、55、61、66、72、81 コリメートレンズアレイ
22、26、52、56 赤色レーザー光源
23、27、35、39、45、53、57、63、68、74、83 放熱板
28、58 第1の偏光ミラー
29 赤透過、緑反射のフィルタ
30 1/4波長板
31、64 第2の偏光ミラー
32、36、60、65 緑色半導体レーザー基板
34、38、62、67 緑色レーザー光源
40、69、85 ビーム分割素子
41、70、86、204、308 青反射のダイクロイックミラー
42、71、80 青色半導体レーザー基板
44、73、82 青色レーザー光源
46、75、87 光源装置
76 光源光学系
84 青透過のダイクロイックミラー
100、106、110 コンデンサレンズ
101、111 拡散板
102、112、206、207、208、303 反射ミラー
103、113 モーター
104、114 円形拡散板
105、115 回転拡散板
200 第1のレンズアレイ板
201 第2のレンズアレイ板
202 偏光変換素子
203 重畳用レンズ
59、205 緑反射のダイクロイックミラー
209、210、302 リレーレンズ
214、215、216 入射側偏光板
217、218、219 液晶パネル
220、221、222 出射側偏光板
223 色合成プリズム
224、313 投写レンズ
301 ロッド
211、212、213、304 フィールドレンズ
305 全反射プリズム
306 空気層
307 カラープリズム
309 赤反射のダイクロイックミラー
310、311、312 DMD
400、500 投写型表示装置

Claims (10)

  1.  赤色光を出射する赤色固体光源と、
     緑色光を出射する緑色固体光源と、
     青色光を出射する青色固体光源と、
     前記赤色固体光源から出射する赤色光と前記緑色固体光源から出射する緑色光を合成する第2の偏光ミラーと、
     前記青色固体光源から出射する青色光を透過光と反射光に分割し、合成された前記赤色光と前記緑色光を透過または反射するビーム分割素子と、を備える、
    光源装置。
  2.  前記第2の偏光ミラーは、偏光ビームスプリッターの特性をもつ、請求項1記載の光源装置。
  3.  前記赤色固体光源から出射する前記赤色光、前記緑色固体光源から出射する前記緑色光および前記青色固体光源から出射する前記青色光が直線偏光である、請求項1記載の光源装置。
  4.  前記第2の偏光ミラーで反射した前記赤色固体光源から出射する前記赤色光または前記緑色固体光源から出射する前記緑色光を円偏光に変換する位相差板と、
     前記位相差板からの前記赤色光または前記緑色光の位相を反転し、反射するフィルタと、をさらに備える、請求項3記載の光源装置。
  5.  前記透過光と前記反射光との割合は略50%であり、
     前記ビーム分割素子が合成された前記赤色光と前記緑色光を透過する場合の透過率は90%以上であり、
     前記ビーム分割素子が合成された前記赤色光と前記緑色光を反射する場合の反射率は90%以上である、請求項1記載の光源装置。
  6.  前記赤色固体光源から出射する前記赤色光または前記青色固体光源から出射する前記青色光を合成する第1の偏光ミラーを、さらに備える、請求項1記載の光源装置。
  7.  請求項1記載の光源装置と、
     前記光源装置からの合成光が入射し、前記合成光のスペックルノイズを低減する動的拡散板と、
     前記動的拡散板からの前記合成光を集光し被照明領域に照明する照明光学系と、
     前記照明光学系からの前記合成光を用いて映像信号に応じて画像を形成する画像形成素子と、
     前記画像形成素子で形成された前記画像を拡大投写する投写レンズと、を備える、投写型表示装置。
  8.  前記動的拡散板はガラス基板の表面に微細な凹凸形状もしくはレンズ形状を円周状に形成した円形拡散板とモーターを備える、請求項7記載の投写型表示装置。
  9.  前記画像形成素子が液晶パネルである、請求項7記載の投写型表示装置。
  10.  前記画像形成素子がミラー偏向型のデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)である、請求項7記載の投写型表示装置。
PCT/JP2021/039259 2020-10-28 2021-10-25 光源装置および投写型表示装置 WO2022092009A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/138,408 US20230259013A1 (en) 2020-10-28 2023-04-24 Light source device and projection display apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-180243 2020-10-28
JP2020180243A JP2022071342A (ja) 2020-10-28 2020-10-28 光源装置および投写型表示装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/138,408 Continuation US20230259013A1 (en) 2020-10-28 2023-04-24 Light source device and projection display apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022092009A1 true WO2022092009A1 (ja) 2022-05-05

Family

ID=81382496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/039259 WO2022092009A1 (ja) 2020-10-28 2021-10-25 光源装置および投写型表示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230259013A1 (ja)
JP (1) JP2022071342A (ja)
WO (1) WO2022092009A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06289392A (ja) * 1993-04-06 1994-10-18 Casio Comput Co Ltd 液晶プロジェクタ
JP2016061897A (ja) * 2014-09-17 2016-04-25 ソニー株式会社 照明装置および投射型表示装置
US20180120682A1 (en) * 2015-09-21 2018-05-03 Iview Displays (Shenzhen) Company Ltd. Lighting projection device and projection module having same
JP2020003519A (ja) * 2018-06-25 2020-01-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 光源装置及び投写型立体表示装置
JP2020020962A (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社リコー 光学ユニットおよび画像投射装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06289392A (ja) * 1993-04-06 1994-10-18 Casio Comput Co Ltd 液晶プロジェクタ
JP2016061897A (ja) * 2014-09-17 2016-04-25 ソニー株式会社 照明装置および投射型表示装置
US20180120682A1 (en) * 2015-09-21 2018-05-03 Iview Displays (Shenzhen) Company Ltd. Lighting projection device and projection module having same
JP2020003519A (ja) * 2018-06-25 2020-01-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 光源装置及び投写型立体表示装置
JP2020020962A (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社リコー 光学ユニットおよび画像投射装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022071342A (ja) 2022-05-16
US20230259013A1 (en) 2023-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7108828B2 (ja) 光源装置および投写型表示装置
JP7108840B2 (ja) 光源装置及び投写型立体表示装置
JP7065273B2 (ja) 光源装置および投写型表示装置
CN109324467B (zh) 光源装置以及投影型显示装置
US20200319541A1 (en) Light source device and projection display apparatus
JP2018124538A (ja) 光源装置および投写型表示装置
US20210011365A1 (en) Light source device and projection display device
US11215910B2 (en) Light source device and projection display apparatus having a laser optical system, a fluorescence optical system, and a light combiner
JP7113225B2 (ja) 光源装置および投写型表示装置
JPWO2020054397A1 (ja) 光源装置及び投写型映像表示装置
JP7113172B2 (ja) 光源装置および投写型表示装置
US20210405517A1 (en) Light source device and projection display apparatus
JP2020197621A (ja) 光源装置および投写型表示装置
JP2019184947A (ja) 光源装置および投写型表示装置
WO2022092009A1 (ja) 光源装置および投写型表示装置
JP2011059461A (ja) 投写型表示装置
JP7329731B2 (ja) 光源装置および投写型表示装置
JP7129607B2 (ja) 光源装置および投写型表示装置
WO2023058587A1 (ja) 光源装置、及び投写型映像表示装置
JP2021135333A (ja) 光源装置および投写型表示装置
JP7507339B2 (ja) 光源装置および投写型表示装置
JP2022017670A (ja) 光源装置および投写型表示装置
JP2004219467A (ja) 照明光学系およびこれを用いたプロジェクタ
JPH05341255A (ja) 光源装置および投影型液晶画像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21886127

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21886127

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1