JP2012137744A - 光源装置および投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の固体光源の光を効率よく集光し、かつ蛍光体を励起して得られる発光のスペクトル利用率が高い光源装置を提供する。
【解決手段】青の色光を発光する固体光源５及び集光レンズ７を備えた固体光源ユニット１と、その色光を第１偏光成分と第２偏光成分に偏光分離するダイクロイックミラー２と、第１偏光成分の光により励起されて緑及び赤成分の蛍光を発光しダイクロイックミラーに入射させる蛍光発光板３と、第２偏光成分の偏光を円偏光に変換する第１位相差板１８と、第１位相差板を透過した光を反射して再度第１位相差板に入射させる反射板とを備え、蛍光発光板からの色光と第１位相差板を再透過した色光とがダイクロイックミラーで合成されて白色光を出射する光源装置。固体光源ユニットからの光の偏光方向を変換し、ダイクロイックミラーへ入射するＰ偏光成分とＳ偏光成分の光を一定の比率に制御する第２位相差板１２を備える。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、多数の固体光源からの光を集光し蛍光体を励起して得られる蛍光を用いた光源装置、及びそれを用いた投写型表示装置に関する。

液晶やミラー偏向型のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）からなるライトバルブを用いた投写型表示装置の光源として、放電ランプが広く利用されている。しかし、放電ランプは寿命が短く信頼性が低い、という問題点を抱えている。この問題を解決するため、放電ランプに代えて、光源として半導体レーザーや発光ダイオード等の固体光源を用いた投写型表示装置が検討されている。
図８に、固体光源とＤＭＤを用いた投写型表示装置の従来例として、特許文献１に開示された構成を示す。発光ダイオード１０１からの紫外光は、円盤状のカラーホィール１０２に入射する。カラーホィール１０２には、紫外光を透過し可視光を反射する反射膜が形成されている。反射膜の出射側には、円盤を周方向に３つの領域に分割した各領域にそれぞれ、赤、緑、青の蛍光体層が形成されており、入射した紫外光により、赤、緑、青の色光が発光される。発光した光はリレーレンズ１０３、反射ミラー１０４、プリズム１０５を透過および反射して、ＤＭＤ１０６に入射する。ＤＭＤ１０６に入射した光は、映像信号に応じてＤＭＤ１０６により空間変調され、変調された光は投写レンズ１０７により拡大投写される。

特開２００４−３４１１０５号公報

一般に、半導体レーザーや発光ダイオードなどの固体光源は、放電ランプと比較して発光光束が少ない。このため、図８に示した構成により高輝度を得ることは困難である。そこで、固体光源を用いた光源装置の高輝度化を図る方法として、多数の固体光源を用いて蛍光体を励起し、蛍光発光させて光束の増大を図る方法が有望である。
したがって、本発明は、多数の固体光源からの光を効率よく集光し、かつ蛍光体を励起して得られる発光のスペクトル利用率が高い光源装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのような光源装置を用いて構成された投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の構成の光源装置は、青の色光を発光する固体光源及び集光レンズを備えた固体光源ユニットと、前記固体光源ユニットからの色光を第１偏光成分と第２偏光成分に偏光分離し、かつ青の色光と緑及び赤成の色光を合成するダイクロイックミラーと、前記第１偏光成分の光により励起されて緑及び赤成分の蛍光を発光し前記ダイクロイックミラーに入射させる蛍光発光板と、前記第２偏光成分の偏光を円偏光に変換する第１位相差板と、前記第１位相差板を透過した光を反射して再度前記第１位相差板に入射させる反射板とを備え、前記蛍光発光板からの色光と前記第１位相差板を再透過した色光とが前記ダイクロイックミラーで合成されて、白色光を出射する光源装置であって、前記固体光源ユニットと前記ダイクロイックミラーとの間に配置され、前記固体光源ユニットからの光の偏光方向を変換し、前記ダイクロイックミラーへ入射するＰ偏光成分とＳ偏光成分の光を一定の比率に制御する第２位相差板を備えたことを特徴とする。

また、本発明の第２の構成の光源装置は、第１固体光源及び集光レンズを備えた第１固体光源ユニットと、前記第１固体光源ユニットからの色光を反射し、かつ青の色光と緑及び赤成の色光を合成するダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーにより反射された前記第１固体光源からの色光を集光する第１集光部と、前記第１集光部で集光された光で励起されて緑及び赤成分の蛍光を発光し前記ダイクロイックミラーに入射させる蛍光発光板と、第２固体光源を備えた第２固体光源ユニットと、前記第２固体光源ユニットからの光を集光する第２集光部とを備え、前記蛍光発光板からの色光と前記第２固体光源ユニットからの色光とが前記ダイクロイックミラーで合成されて、白色光を出射し、前記第１固体光源ユニットと前記ダイクロイックミラーとの間に配置され、前記第１固体光源ユニットからの光の偏光方向を変換してＳ偏光とする位相差板を備えたことを特徴とする。

本発明の投写型表示装置は、白色光を出射する光源装置と、前記光源装置からの光を集光して照明光を形成する照明部と、前記照明部からの白色光を青、緑及び赤の各色光に色分離する色分離部と、色分離された各色光を空間変調して画像光を各々形成する３つの液晶ライトバルブと、前記液晶ライトバルブから出射した青、緑及び赤の色光の画像光を合成する色合成部と、前記色合成部で合成された画像光を拡大投写する投写レンズとを備え、前記光源装置が上記いずれかの構成の光源装置であることを特徴とする。

本発明によれば、固体光源ユニットとダイクロイックミラーとの間に配置された位相差板による、固体光源からの出射光の偏光方向の変換により、蛍光発光板が発光した蛍光と、固体光源の光の光量比が最適に調整され、高効率の光源装置を構成できる。
また、本発明の光源装置を用いて構成することにより、長寿命で明るい投写型表示装置が得られる。

本発明の実施の形態１における光源装置の構成を示す正面図 同光源装置を構成する固体光源ユニットの平面図 同光源装置を構成する半導体レーザーの発光の様相を示す斜視図 同光源装置を構成するダイクロイックミラーの分光特性とレーザー光の発光スペクトルを示すグラフ 同光源装置の出射光の分光特性を示すグラフ 本発明の実施の形態２における光源装置の構成を示す正面図 同光源装置を構成するダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフ 本発明の実施の形態３における投写型表示装置の構成を示す正面図 従来例の投写型表示装置の構成を示す正面図

本発明は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
すなわち、第１の構成の光源装置は、前記ダイクロイックミラーと前記蛍光発光板の間に配置され、前記ダイクロイックミラーで偏光分離された前記第１偏光成分を集光する集光部を備え、前記集光部で集光された光が前記蛍光発光板に入射する構成とすることができる。
第１または第２の構成の光源装置において、前記固体光源または前記第１固体光源を青色半導体レーザーとすることができる。
また、前記固体光源または前記第１固体光源から出射する光が直線偏光の光であることが好ましい。
また、前記第２固体光源を発光ダイオードとすることができる。
また、前記固体光源ユニットを複数の固体光源ユニットで構成することができる。
第１の構成の光源装置において、前記第１位相差板を１／４波長板とすることができる。また、前記第２位相差板を１／２波長板とすることができる。
第２の構成の光源装置において、前記位相差板を１／２波長板とすることができる。
第１または第２の構成の光源装置において、前記位相差板の光軸の方向を変化させる回転調整機構を備えることが好ましい。
また、前記蛍光発光板は回転制御可能な円形とすることができる。
また、前記蛍光発光板は、前記ダイクロイックミラーに面する側に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層に対して前記ダイクロイックミラーの反対側に配置された反射膜とを有することが好ましい。前記蛍光体層はＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体により形成することができる。
また、前記固体光源ユニット又は前記第１固体光源ユニットと、前記ダイクロイックミラーの間に拡散板を備えることが好ましい。
上記構成の投写型表示装置において、前記液晶ライトバルブは、透過型の液晶パネルを用いて構成することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１Ａは、本発明の実施の形態１における光源装置の構成を示す正面図である。この光源装置は、基本的な要素として、固体光源ユニット１、ダイクロイックミラー２、蛍光発光板３、及び偏光方向変換部４を含む。ダイクロイックミラー２は、入射光のうち、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させて偏光分離する。蛍光発光板３は、Ｓ偏光成分により励起されて蛍光を発光する。Ｐ偏光成分は、偏光方向変換部４によりＳ偏光に変換され、ダイクロイックミラー２により反射される。これにより、蛍光発光板３からの色光と偏光方向変換部４からの色光とがダイクロイックミラー２で合成されて出射する。

固体光源ユニット１は、固体光源である半導体レーザー５、放熱板６、及び集光レンズ７を備えている。放熱板６は、ヒートシンク８に取り付けられている。固体光源ユニット１からの出射光は、レンズ９、１０、拡散板１１、及び第２位相差板である１／２波長板１２を通過してダイクロイックミラー２に入射する。ダイクロイックミラー２と蛍光発光板３の間には、コンデンサレンズ１３が配置されている。蛍光発光板３は、円形のガラス基板１４と、その上に形成された反射膜１５及び蛍光体層１６により構成され、モーター１７により回転させられる。偏光方向変換部４は、第１位相差板である１／４波長板１８、及び反射板１９から構成される。
図中には、固体光源ユニット１から出射する各光束２０の様相が示されている。また、この光源装置の光軸２１が示されている。図１Ｂは、ヒートシンク８を通して見た固体光源ユニット１を示す平面図であり、複数の半導体レーザー５の配置が破線で示されている。

固体光源ユニット１では、放熱板６上に一定の間隔で２次元状（ｘｙ軸面内）に、２４個（６×４）の半導体レーザー５が、光軸２１に対称に正方配置されている。さらに半導体レーザー５の各々に対応させて、集光レンズ７が配置されている。ヒートシンク８は、固体光源ユニット１を冷却するためのものである。半導体レーザー５は、４４０ｎｍから４５５ｎｍの波長で青色光を発光し、直線偏光で出射する。
図２に、半導体レーザー５の発光の様相を示す。半導体レーザー５の発光部である活性層２２からの発光ビーム２３は、ガウシアンビームの伝播理論にしたがって拡がる。活性層２２に平行な方向のビーム拡がり角度θ‖は略１０度である。一方、活性層２２に垂直な方向のビーム拡がり角度θ⊥は略３０度と、平行な方向の略３倍拡がる。また、出射光は半導体レーザー５内部で直線偏光化され、その偏光方向２４は活性層２２に平行な方向となる。

図１に示すように、半導体レーザー５の出射光を集光レンズ７で集光する場合、ビームの拡がり角度θが小さい方が集光レンズ７の有効領域を小さくできる。このため、活性層２２と平行な方向に、より多数の半導体レーザー５を配置する構成とし、固体光源ユニット１を小型化している。複数の半導体レーザー５を出射した光は、対応する集光レンズ７によりそれぞれ集光され、平行な光束２０に変換される。光束２０の群は凸面のレンズ９と凹面のレンズ１０により、さらに小径化され、拡散板１１に入射する。拡散板１１はガラス製で、表面の微細な凹凸形状により光を拡散する。拡散板１１からの光は、１／２波長板１２に入射する。

１／２波長板１２は、半導体レーザー５の発光の主波長近傍での位相差が略１／２波長となる位相差板であり、入射する直線偏光の偏光方向を変換する。１／２波長板１２は、延伸フィルムや水晶などで構成される。１／２波長板１２の光軸角度は、ダイクロイックミラー２へ入射する光のＳ偏光成分が略９０〜７０％、Ｐ偏光成分が略１０〜３０％となるよう回転調整が可能なように配置されている。図中には、ダイクロイックミラー２へ入射する光のＰ偏光、Ｓ偏光の方向が示されている。

図３に、ダイクロイックミラー２の分光特性と、半導体レーザー５からのレーザー光の発光スペクトルを示す。ダイクロイックミラー２の分光特性は、波長に対する透過率で示されている。発光スペクトルは、波長に対する相対強度で示されている。ダイクロイックミラー２は波長４４５ｎｍ付近の半導体レーザー光のＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過し、かつ緑および赤の色光を透過する。これにより、入射する光は、偏光方向の状態に対応して反射もしくは透過する光束が制御され、第１偏光成分と第２偏光成分に偏光分離される。

図１のダイクロイックミラー２で反射したＳ偏光の光束（第１偏光成分）は、コンデンサレンズ１３により集光され、光強度がピーク強度に対して１３．５％となる直径が、１ｍｍ〜３ｍｍのスポット光として重畳され、蛍光発光板３に入射する。拡散板１１はそのスポット光の径が所望の径となるよう光を拡散させる。
蛍光発光板３は、中央部のモーター１７により回転制御可能である。反射膜１５は可視光を反射する誘電体薄膜である。蛍光体層１６は、青色光により励起されて緑、赤成分を含んだ黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体により形成されている。この蛍光体の結晶母体の代表的な化学組織はＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂である。蛍光体層１６は円環状に形成されている。蛍光発光板３を回転させることにより、励起光による蛍光体の温度上昇を抑制し、蛍光変換効率を安定に維持することができる。
スポット光で励起された蛍光体層１６が蛍光発光した緑、赤成分を含む黄色光は、蛍光発光板３を出射する。但し、反射膜１５側に放射された光は反射膜１５で反射して、蛍光発光板３を出射する。蛍光発光板３から出射した緑および赤の色光は、コンデンサレンズ１３で集光され、略平行光に変換された後、ダイクロイックミラー２を透過する。

一方、ダイクロイックミラー２を透過したＰ偏光の青色光（第２偏光成分）は、第１位相差板である１／４波長板１８に入射する。１／４波長板１８は、半導体レーザー５の発光の主波長近傍で位相差が略１／４波長となるように、延伸フィルムや水晶などで構成される。入射するＰ偏光の光は１／４波長板１８で円偏光に変換され、反射板１９で位相が反転した後、再び１／４波長板１８で偏光変換されてＳ偏光になる。反射板１９は、ガラス基板上にアルミニウム反射膜や誘電体膜を形成したものである。Ｓ偏光に変換された青色光はダイクロイックミラー２で反射する。図１に示す構成では、１／４波長板１８を透過した光は反射板１９で反射するが、コンデンサレンズを用いて集光した後に、反射板１９で反射させる構成としてもよい。

このようにして、蛍光発光板３からの緑および赤成分の蛍光と、半導体レーザーの青色光がダイクロイックミラー２で合成され、白色光となって出射する。図４に、出射する白色光の分光特性を示す。蛍光発光の緑、赤成分を含む黄色光と半導体レーザーの青色光により、良好なホワイトバランスの発光特性を得ることができる。この発光スペクトル特性によれば、投写型表示装置の光学系で青、緑、赤の３原色光に分離しても、損失なく所望の色度座標の単色光を得ることができる。

上記構成によれば、１／２波長板１２の配置とその回転により、蛍光発光板３や１／４波長板１８、反射板１９に入射する光を制御できるため、青色光と黄色光の光量比を制御できる。これにより、投写型表示装置の光学系のばらつき、固体光源ユニットからの出力光のばらつき、蛍光発光板の蛍光変換効率ばらつきなどに起因する、所望の白バランスからのずれを容易に補正調整できる。

図１の構成では、ひとつの固体光源ユニット１を用いているが、複数の固体光源ユニットを用い、出射光をミラーで合成して用いてもよい。また、ダイクロイックミラー２は、青反射、緑および赤透過特性を有する場合について説明したが、青透過、緑および赤反射の特性を有するミラーを用いることもできる。

以上のように、本実施の形態の光源装置は、複数の半導体レーザーを備えた固体光源ユニットからの青色光を、回転調整可能な１／２波長板及びダイクロイックミラーにより偏光分離し、分離された一方の偏光の青色光で励起して緑および赤成分を含む黄色光を発光させる。発光された黄色光と、他方の偏光の青色光とを所望のバランスで合成して白色光を得ることにより、高効率で良好な白バランス光を出射する高輝度な光源装置が得られる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における光源装置の構成を示す正面図である。この光源装置は、白色光を得るための合成対象の青色光が、半導体レーザー５からの出射光ではなく、発光ダイオードの青色光である点が、実施の形態１の光源装置とは相違する。そのために変更された要素以外の、固体光源ユニット１及び蛍光発光板３等の構成は、実施の形態１と同様であり、実施の形態１の要素と同一の要素については同一の参照番号を付して、説明の繰り返しを省略する。

図５において、１／２波長板２５及びダイクロイックミラー２６は、図１Ａにおける１／２波長板１２及びダイクロイックミラー２に対応する。但し、１／２波長板２５は、直線偏光の偏光方向を略９０度回転するように構成される。また、図１Ａのダイクロイックミラー２とは異なる分光特性の青反射のダイクロイックミラー２６が用いられる。更に、図１Ａにおける偏光方向変換部４に代えて、発光ダイオード２７、コンデンサレンズ２８、及びヒートシンク２９からなる第２固体光源ユニットが設けられている。

複数の半導体レーザー５を出射した光は、対応する集光レンズ７によりそれぞれ集光され平行な光束２０に変換される。レンズ９に入射する光束２０群は、レンズ９、１０で、さらに小径化され、拡散板１１で拡散した後に、１／２波長板２５に入射する。１／２波長板２５は、入射する直線偏光の偏光方向を略９０度回転するようその光軸が配置され、その光軸が回転調整できるように配置されている。１／２波長板２５で偏光回転した光は、ダイクロイックミラー２６に入射する。

図６にダイクロイックミラー２６の分光特性を示す。ダイクロイックミラー２６は固体光源ユニット１からの光および発光ダイオード２７からの光を反射し、かつ、緑および赤成分の光を透過する特性を有する。半導体レーザー５を小型で高密度に配置するため、Ｐ偏光の出射光となる光を、１／２波長板２５によりＳ偏光に変換する。１／２波長板２５は回転調整が可能であるため、蛍光発光板３へ反射する光を最も高い反射率で反射させることができる。また、発光ダイオード２７からの光を高い反射率で反射することができる。

１／２波長板２５を通過した後、ダイクロイックミラー２６で反射した光は、コンデンサレンズ１３により集光され、径が１〜３ｍｍのスポット光として重畳され、蛍光発光板３に入射する。スポット光で励起された蛍光体層１６は緑、赤成分を含む黄色光を発光する。蛍光発光板３から出射する黄色光は、コンデンサレンズ１３で集光され、略平行光に変換後、ダイクロイックミラー２６を透過する。一方、発光ダイオード２７が発光する青色光はコンデンサレンズ２８で集光され、略平行光に変換された後、ダイクロイックミラー２６で反射される。発光ダイオード２７はヒートシンク２９により冷却され、発光特性が安定して維持される。

このように、蛍光発光板３からの緑および赤成分を含む黄色の蛍光光と、発光ダイオード２７の青色光が合成されて、白色光が出射される。半導体レーザー光ではなく、発光ダイオード２７を用いることにより、レーザー光固有のスペックルの発生がない高品位な画像光を得ることができる。なお、図５の構成では、１つの発光ダイオード２７が示されているが、複数の発光ダイオードを用いて第２固体光源ユニットを構成してもよい。

以上のように、本実施の形態の光源装置は、複数の半導体レーザーを備えた固体光源からの光束群を１／２波長板により効率よく蛍光発光板に集光し、黄色光の蛍光発光を得る。その黄色光と発光ダイオードからの青色光を合成して白色光を得るため、スペックルの発生がない高品位で良好な白バランスの白色光を得ることができる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における投写型表示装置を示す。この投写型表示装置は、実施の形態１における光源装置を用いて構成されている。従って、光源装置の要素については、実施の形態１と同一の参照番号を付して、説明の繰り返しを省略する。

本実施の形態では、ライトバルブとして、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が形成されたアクティブマトリクス方式の透過型の液晶パネルが用いられる。

光源装置のダイクロイックミラー２からの出射光を集光して照明光を形成する照明部が、第１、第２レンズアレイ板３０、３１、偏光変換光学素子３２、及び重畳用レンズ３３により構成されている。重畳用レンズ５３を通過した照明光を色分離して各色光用の液晶ライトバルブに入射させるための色分離部が、青反射のダイクロイックミラー３４、緑反射のダイクロイックミラー３５、反射ミラー３６、３７、３８、及びリレーレンズ３９、４０により構成されている。
色分離された各色光から画像光を形成するライトバルブ部が、フィールドレンズ４１、４２、４３、入射側偏光板４４、４５、４６、液晶パネル４７、４８、４９、及び出射側偏光板５０、５１、５２により構成されている。各色光の画像光を合成し拡大投写する投写光学系が、赤反射のダイクロイックミラー及び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５３と、投写レンズ５４により構成されている。

上記構成において、光源装置からの白色光は、複数のレンズ素子から構成された第１レンズアレイ板３０に入射し、多数の光束に分割される。第１レンズアレイ板３０のレンズ素子は、液晶パネル４７、４８、４９と相似形の開口形状を有する。分割された多数の光束は、複数のレンズから構成された第２レンズアレイ板３１に収束する。第２レンズアレイ板３１のレンズ素子は、第１レンズアレイ板３０と液晶パネル４７、４８、４９とが略共役関係となるようにその焦点距離が決められている。
第２レンズアレイ板３１から出射した光は、偏光変換光学素子３２に入射する。偏光変換光学素子３２は、偏光分離プリズムと１／２波長板により構成され、光源からの自然光を一つの偏光方向の光に変換する。偏光変換光学素子３２からの光は重畳用レンズ３３に入射する。重畳用レンズ３３は、第２レンズアレイ板３１の各レンズ素子から出射した光を重畳して液晶パネル４７、４８、４９を照明するための機能を有する。
重畳用レンズ３３からの光は、青反射のダイクロイックミラー３４、緑反射のダイクロイックミラー３５により、青、緑、赤の色光に分離される。緑の色光はフィールドレンズ４１、入射側偏光板４４を透過して、液晶パネル４７に入射する。青の色光は反射ミラー３６で反射した後、フィールドレンズ４２、入射側偏光板４５を透過して液晶パネル４８に入射する。赤の色光はリレーレンズ３９、４０、反射ミラー３７、３８を透過屈折および反射し、フィールドレンズ４３、入射側偏光板４６を透過して、液晶パネル４９に入射する。
３枚の液晶パネル４７、４８、４９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る。入射側偏光板４４、４５、４６および出射側偏光板５０、５１、５２は、液晶パネル４７、４８、４９の各々の両側に透過軸を直交させて配置されている。そのため、液晶パネル４７、４８、４９の偏光状態に応じて光が空間変調され、緑、青、赤の画像光が形成される。
出射側偏光板５０、５１、５２を透過した各色光は、色合成プリズム５３に入射し、赤色光が赤反射のダイクロイックミラーにより反射され、青色光が青反射のダイクロイックミラーによって反射され、緑の色光と合成されて、投写レンズ５４に入射する。投写レンズ５４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。
上述のとおり、光源装置は複数の固体光源で構成され、高輝度で良好なホワイトバランスの白色光を出射するため、長寿命で、高輝度な投写型表示装置を実現できる。また、ライトバルブには、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。

以上のように、本実施の形態の投写型表示装置は、実施の形態１と同様の高効率で高輝度な光源装置を用いるため、明るい画像光を投写することができる。光源装置としては、実施の形態１の光源装置に限らず、実施の形態２の光源装置を用いても、同様の効果を得ることができる。

また、液晶ライトバルブとしては、透過型の液晶パネルに限らず、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、高精細な投写型表示装置が構成できる。また、ライトバルブとして、ミラー偏向型ライトバルブを用いてもよい。ミラー偏向型ライトバルブを用いることにより、小型で高信頼性の投写型表示装置を構成できる。

本発明の光源装置は、固体光源からの励起光により蛍光体層から発光される蛍光を用いて、高効率で良好な白バランス光を高輝度で出射することができ、投写型表示装置などの光源装置として有用である。

１ 固体光源ユニット
２、２６ ダイクロイックミラー
３ 蛍光発光板
４ 偏光方向変換部
５ 半導体レーザー
６ 放熱板
７ 集光レンズ
８、２９ ヒートシンク
９、１０、 レンズ
１１ 拡散板
１２、２５ １／２波長板
１３、２８ コンデンサレンズ
１４ ガラス基板
１５ 反射膜
１６ 蛍光体層
１７ モーター
１８ １／４波長板
１９ 反射板
２０ 光束
２１ 光軸
２２ 活性層
２３ 発光ビーム
２４ 偏光方向
２７ 発光ダイオード
３０ 第１レンズアレイ板
３１ 第２レンズアレイ板
３２ 偏光変換光学素子
３３ 重畳用レンズ
３４ 青反射のダイクロイックミラー
３５ 緑反射のダイクロイックミラー
３６、３７、３８ 反射ミラー
３９、４０ リレーレンズ
４１、４２、４３ フィールドレンズ
４４、４５、４６ 入射側偏光板
４７、４８、４９ 液晶パネル
５０、５１、５２ 出射側偏光板
５３ 色合成プリズム
５４ 投写レンズ

Claims (17)

1. 青の色光を発光する固体光源及び集光レンズを備えた固体光源ユニットと、
   前記固体光源ユニットからの色光を第１偏光成分と第２偏光成分に偏光分離し、かつ青の色光と緑及び赤成の色光を合成するダイクロイックミラーと、
   前記第１偏光成分の光により励起されて緑及び赤成分の蛍光を発光し前記ダイクロイックミラーに入射させる蛍光発光板と、
   前記第２偏光成分の偏光を円偏光に変換する第１位相差板と、
   前記第１位相差板を透過した光を反射して再度前記第１位相差板に入射させる反射板とを備え、
   前記蛍光発光板からの色光と前記第１位相差板を再透過した色光とが前記ダイクロイックミラーで合成されて、白色光を出射する光源装置であって、
   前記固体光源ユニットと前記ダイクロイックミラーとの間に配置され、前記固体光源ユニットからの光の偏光方向を変換し、前記ダイクロイックミラーへ入射するＰ偏光成分とＳ偏光成分の光を一定の比率に制御する第２位相差板を備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記ダイクロイックミラーと前記蛍光発光板の間に配置され、前記ダイクロイックミラーで偏光分離された前記第１偏光成分を集光する集光部を備え、
   前記集光部で集光された光が前記蛍光発光板に入射する請求項１記載の光源装置。
3. 第１固体光源及び集光レンズを備えた第１固体光源ユニットと、
   前記第１固体光源ユニットからの色光を反射し、かつ青の色光と緑及び赤成の色光を合成するダイクロイックミラーと、
   前記ダイクロイックミラーにより反射された前記第１固体光源からの色光を集光する第１集光部と、
   前記第１集光部で集光された光で励起されて緑及び赤成分の蛍光を発光し前記ダイクロイックミラーに入射させる蛍光発光板と、
   第２固体光源を備えた第２固体光源ユニットと、
   前記第２固体光源ユニットからの光を集光する第２集光部とを備え、
   前記蛍光発光板からの色光と前記第２固体光源ユニットからの色光とが前記ダイクロイックミラーで合成されて、白色光を出射する光源装置であって、
   前記第１固体光源ユニットと前記ダイクロイックミラーとの間に配置され、前記第１固体光源ユニットからの光の偏光方向を変換してＳ偏光とする位相差板を備えたことを特徴とする光源装置。
4. 前記固体光源または前記第１固体光源が青色半導体レーザーである請求項１または３に記載の光源装置。
5. 前記固体光源または前記第１固体光源から出射する光が直線偏光の光である請求項１または３に記載の光源装置。
6. 前記第２固体光源が発光ダイオードである請求項３記載の光源装置。
7. 前記固体光源ユニットが複数の固体光源ユニットで構成された請求項１または３に記載の光源装置。
8. 前記第１位相差板が１／４波長板である請求項１記載の光源装置。
9. 前記第２位相差板が１／２波長板である請求項１記載の光源装置。
10. 前記位相差板が１／２波長板である請求項３記載の光源装置。
11. 前記位相差板の光軸の方向を変化させる回転調整機構を備えた請求項１または３に記載の光源装置。
12. 前記蛍光発光板は回転制御可能な円形である請求項１または３に記載の光源装置。
13. 前記蛍光発光板は、前記ダイクロイックミラーに面する側に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層に対して前記ダイクロイックミラーの反対側に配置された反射膜とを有する請求項１または３に記載の光源装置。
14. 前記蛍光体層はＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体により形成された請求項１３に記載の光源装置。
15. 前記固体光源ユニット又は前記第１固体光源ユニットと、前記ダイクロイックミラーの間に拡散板を備えた請求項１または３に記載の光源装置。
16. 白色光を出射する光源装置と、
    前記光源装置からの光を集光して照明光を形成する照明部と、
    前記照明部からの白色光を青、緑及び赤の各色光に色分離する色分離部と、
    色分離された各色光を空間変調して画像光を各々形成する３つの液晶ライトバルブと、
    前記液晶ライトバルブから出射した青、緑及び赤の色光の画像光を合成する色合成部と、
    前記色合成部で合成された画像光を拡大投写する投写レンズとを備え、
    前記光源装置が請求項１または３に記載の光源装置であることを特徴とする投写型表示装置。
17. 前記液晶ライトバルブは、透過型の液晶パネルを用いて構成された請求項１６記載の投写型表示装置。

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