JP6056001B2 - 光源装置および投写型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置および投写型表示装置に関し、特に、蛍光体を用いた光源装置によって小型の画像形成デバイスを照射し、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。

近年、液晶パネルやミラー偏向型のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）の画像形成部を用いた投写型表示装置の光源として、半導体レーザや発光ダイオードの固体光源を用いた投写型表示装置が知られている（特に、特許文献１参照）。

特許文献１の光源装置には、複数のセグメント領域を有し、セグメント領域の一部には、励起光を受けて発光する蛍光体層が形成された反射領域と、蛍光体層が形成されない透過領域を持つ蛍光体ホィールとが備えられている。蛍光光と、励起光光源の光と、励起光と異なる波長の光を発する光源の光とを、同一光路上に集光させる集光光学系により、投写型表示装置の輝度の向上を図る光源装置が知られている。

特開２０１１−１７０３６３号公報

しかしながら、一般に、半導体レーザ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、発光光束が少ないという問題があった。

そこで、固体光源を用いた投写型表示装置の高輝度化を図る手法として、複数の固体光源を用いて蛍光体を励起、蛍光発光させて光束の増大を図ることを目的とする。

蛍光体の発光スペクトルは、蛍光体の成分に依存するが、一般的に青色成分が少ない。このため、青色成分として青色の半導体レーザや青色の発光ダイオードと、蛍光光源とを組み合わせて、光利用効率の高い光源装置および投写型表示装置を構成することが有益である。

上記目的を達成するために、本発明の光源装置および投写型表示装置は、可視光領域の波長の励起光を出力する光源と、可視光領域の波長の光であってＳ偏光の光に対し高反射の特性を有すると共にＰ偏光の光に対し高透過の特性を有するようにカットオフ波長が設定され、光源からの光を分離する光分離素子と、光分離素子によって分離された光のうち一方の光が照射される蛍光体と、蛍光体によって発光した光を光分離素子へ反射する第１の反射素子と、光分離素子によって分離された光のうち他方の光の偏光を調整する１／４位相差板と、他方の光を拡散すると共に他方の光の偏光方向を維持可能な拡散板と、１／４位相差板を透過した他方の光を、１／４位相差板を介して光分離素子へ導く第２の反射素子とを備える。これにより、長寿命の光源装置を構成することができる。

上記の構成によれば、光利用効率の高い光源装置および投写型表示装置を提供できる。

実施の形態１に係る光源装置の構成図である。 ダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフである。 拡散板の拡散角度に対する偏光特性を示すグラフである。 実施の形態１に係る投写型表示装置の構成図である。 実施の形態２に係る投写型表示装置の構成図である。

（実施の形態１）
［１．光源装置の構成の概要］
以下、本発明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。

図１は、実施の形態１に係る光源装置４０の構成図である。

光源装置４０は、固体光源ユニット２３と、ダイクロイックミラー２９と、蛍光体層３１と、反射膜３２と、１／４位相差板３６と、拡散板３８と、反射板３９とを備える。

固体光源ユニット２３は、固体光源である半導体レーザ２０と、放熱板２１と、集光レンズ２２とを備えている。

ヒートシンク２４は、固体光源ユニット２３に接続されている。各光束２５は、半導体レーザ２０から出射する光束を示している。

レンズ２６は、固体光源ユニット２３から出射する各光束２５を受ける位置に配置されている。レンズ２６は、各光束２５を集光しながら、重畳する機能を有する。レンズ２７は、レンズ２６を通過した光を受ける位置に配置されている。レンズ２７は、レンズ２６によって集光された光束を平行な光束にする機能を有する。

拡散板２８は、レンズ２７を通過した光を受ける位置に配置されている。

ダイクロイックミラー２９は、拡散板２８を通過した光を受ける位置に配置されており、半導体レーザ２０からの光を２方向に分離する光分離素子である。ダイクロイックミラー２９のカットオフ波長は、半導体レーザ２０から出射される光の波長とほぼ等しくなるように設定されており、半導体レーザ２０から出射される光のうち、Ｓ偏光の光に対し高反射の特性を有し、Ｐ偏光の光に対し高透過の特性を有する。

コンデンサレンズ３０は、第１の集光素子である。コンデンサレンズ３０は、ダイクロイックミラー２９によって反射された光（一方の光）を受ける位置に配置されている。

蛍光基板３５は、アルミニウム基板３３と、モータ３４とを備えている。アルミニウム基板３３は、蛍光体層３１と、反射膜３２とを備えている。

蛍光体層３１は、蛍光体であり、光分離素子であるダイクロイックミラー２９によって分離された光のうち、一方の光が照射される。

反射膜３２は、第１の反射素子であり、蛍光体層３１によって発光した光を光分離素子であるダイクロイックミラー２９へ反射する。

コンデンサレンズ３０は、ダイクロイックミラー２９によって反射された光を集光して、蛍光体層３１に照射すると共に、蛍光基板３５からの戻り光が、ダイクロイックミラー２９に平行な光束となって照射されるように集光する機能を有する。

１／４位相差板３６は、ダイクロイックミラー２９を透過した光を受ける位置に配置されており、ダイクロイックミラー２９によって分離された光のうち他方の光の偏光を調整する。

コンデンサレンズ３７は、第２の集光素子である。コンデンサレンズ３７は、１／４位相差板３６である位相差板を通過する光を集光する。

拡散板３８は、ダイクロイックミラー２９によって分離された光のうち他方の光を拡散する。さらに、拡散板３８は、他方の光の偏光方向を維持可能な拡散板である。拡散板３８は、コンデンサレンズ３７と、反射板３９との間に配置される。

反射板３９は、ミラーなどで構成された第２の反射素子である。反射板３９は、１／４位相差板３６である位相差板を透過した他方の光を、１／４位相差板３６を介してダイクロイックミラー２９へ導くよう構成されている。

［２．光源装置の構成詳細］
以下、光源装置の構成詳細について図面を用いて説明を行う。

図１において、固体光源ユニット２３は、放熱板２１上に、一定の間隔で２次元状に２４個（６×４）の半導体レーザ２０および集光レンズ２２を配置したものである。半導体レーザ２０および集光レンズ２２は、光軸に対称になるように、ｘｙ軸面上に正方配置している。半導体レーザ２０は、青色レーザである。

ヒートシンク２４は、固体光源ユニット２３を冷却するためのものである。半導体レーザ２０は、４４０ｎｍから４５５ｎｍの波長で青の色光を発光し、直線偏光を出射する。半導体レーザ２０から出射する偏光は、半導体レーザ２０の数量の約８０％がダイクロイックミラー２９の入射面に対してＰ偏光、約２０％がＳ偏光である。

複数の半導体レーザ２０から出射された光は、対応する集光レンズ２２により、それぞれ集光され、平行な光束２５に変換される。光束２５群は、凸面のレンズ２６および凹面のレンズ２７により、さらに小径化され、拡散板２８に入射する。

拡散板２８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３度と小さい。このため、偏光特性を保持する。

図２は、ダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフである。分光特性は、波長に対する透過率を示している。ダイクロイックミラー２９は、波長４４５ｎｍ付近の半導体レーザ光のＰ偏光を高透過率で透過し、Ｓ偏光を高い反射率で反射する。さらに、緑および赤の色光を透過する。

図１に戻り、ダイクロイックミラー２９で反射したＳ偏光の光束は、集光素子であるコンデンサレンズ３０により集光される。集光された光は、光強度がピーク強度に対して１３．５％となる直径が１ｍｍ〜２ｍｍのスポット光に重畳され、蛍光基板３５に入射する。拡散板２８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。

蛍光基板３５は、アルミニウム基板３３と、中央部にモータ３４とを備えた、回転制御可能な円形基板である。アルミニウム基板３３には、蛍光体層３１および反射膜３２が形成されている。

蛍光体層３１には、青色光により励起され、緑、赤成分を含んだ黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体を形成している。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３１は、円環状に形成されている。スポット光で励起された蛍光体層３１は、緑、赤成分の光を含む黄色光を発光する。反射膜３２は、可視光を反射する金属膜である。蛍光基板３５を回転させることにより、励起光による蛍光体層３１の温度上昇が抑制される。これにより、蛍光変換効率を安定に維持させることができる。蛍光体層３１に入射した光は、緑、赤成分の色光を発光し、蛍光基板３５から出射する。また、反射膜３２側に発光する光は、反射膜３２において反射して、蛍光基板３５から出射する。蛍光基板３５から出射した緑および赤の色光は、再びコンデンサレンズ３０で集光され、略平行光に変換後、ダイクロイックミラー２９を透過する。

一方、ダイクロイックミラー２９を透過するＰ偏光の青色光は、位相差板である１／４位相差板３６に入射する。１／４位相差板３６は、半導体レーザ２０の発光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位相差板３６は、水晶や延伸フィルムなどで構成される。入射するＰ偏光の光は、１／４位相差板３６で円偏光に変換される。１／４位相差板３６を透過した光は、集光素子であるコンデンサレンズ３７により集光される。コンデンサレンズ３７の焦点距離は、集光素子であるコンデンサレンズ３０と同程度であり、反射板３９の近傍に集光スポットを形成する。集光されるスポット径は、励起光と同程度の径となる。

拡散板３８は、反射板３９の近傍に配置され、入射するレーザ集光光を拡散させる。これにより、光強度分布を良好に均一化するとともに、レーザ光のスペックルノイズを解消する。

拡散板３８の拡散層は、薄板のガラス表面に、微細な凹凸形状を形成したものである。拡散角度は、拡散する光の最大強度に対して５０％となる角度幅の半角としている。反射板３９は、誘電体膜やアルミニウムなどの反射膜で構成されたものである。

拡散板３８からコンデンサレンズ３７側へ出射するレーザ光の拡散性が小さいと、投写画像の均一性が低下する。また、拡散板３８からコンデンサレンズ３７側へ出射するレーザ光の拡散性が大きいと、レーザ光の集光率が低下する。集光素子であるコンデンサレンズ３７を用いずに、１／４位相差板３６と反射板３９との間に、拡散板３８を配置して用いた場合、拡散板３８の拡散性を大きくすると、集光する手段がないため、集光率が低下することになる。

コンデンサレンズ３７は、拡散板３８へ集光する最大集光角度よりも、拡散角度を考慮して、より大きな角度で集光するように構成している。このため、コンデンサレンズ３７は、拡散性の大きい光であっても効率よく取り込むことができる。また、拡散板３８は、コンデンサレンズ３７を通過した光を集光する位置に設けられている。このため、拡散板３８は、小型化を図ることができる。

拡散板３８を透過した拡散光は、反射板３９によって反射される。反射された光は、円偏光の位相が反転する。そして、再び、拡散板３８に入射し、拡散される。拡散板３８と反射板３９の反射層は、間隔が狭いほど、拡散反射した光の拡がりが抑制される。これにより、集光スポットを小さくすることができ、コンデンサレンズ３７における集光率が高くなる。このため、拡散板３８の拡散面は、反射板３９側に配置する。ガラス板の厚みは、０．５５ｍｍ以下を用いる。

図３は、拡散板３８の拡散角度に対する偏光特性を示すグラフである。これは、拡散板３８の拡散角度に対する偏光保持率を示す。偏光保持率とは、平行に配置した２つの偏光子の間に、透明なガラス板を配置した場合の透過率に対して、拡散板３８を配置した場合の透過率の比率で示したものである。拡散角度が大きくなると、偏光が乱れ偏光保持率が低下する。拡散角度が３０度以下での偏光保持率は、９５％以上である。

したがって、拡散板３８の拡散角度を考慮すると、拡散板３８は、拡散角度を１３度以下とすることで、９５％以上で偏光を保持できる。このため、拡散板３８は拡散角度が略１３度以下の特性としている。

拡散板３８から出射した拡散光は、偏光特性を保持しつつ、コンデンサレンズ３７を通過し、１／４位相差板３６へ入射する。１／４位相差板３６に入射した光は、円偏光からＳ偏光に変換される。青色光は、ダイクロイックミラー２９により反射される。このようにして、蛍光基板３５からの緑および赤成分の蛍光光と、偏光特性が保持された状態で効率よく集光および、均一化された青色光がダイクロイックミラー２９で合成され、白色光が出射される。蛍光発光の緑、赤成分を含む黄色光と、半導体レーザ２０の青色光とにより、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は、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、所望の色度座標の単色光を得ることができる。

なお、拡散板３８は、ガラス表面の凹凸形状を備えた構成であるが、偏光特性を保持するものであればよい。例えば、基材となる材料とは異なる屈折率での反射、散乱を利用した粒子状材料で拡散させる構成としてもよい。

なお、図１では、１つの固体光源ユニット２３を用いているが、複数の固体光源ユニット２３をミラーで合成して用いてもよい。ダイクロイックミラー２９は青色を透過し、緑色および赤色を反射する特性であることを例に挙げて説明したが、青色反射、緑色および赤色を透過する特性であってもよい。この場合、レーザ光はＳ偏光に設定する。

以上のように、本実施の形態の光源装置４０は、複数の半導体レーザ２０を備えた固体光源ユニット２３と、ダイクロイックミラー２９とにより、固体光源ユニット２３からの青色光をダイクロイックミラー２９で偏光分離する。分離した一方の光によって励起して発光する色光と、青色光とを合成して白色光を得る。青色光は、集光素子であるコンデンサレンズ３７と、偏光を保持する拡散板３８とにより、効率よく集光し、均一化される。このため、均一で小型、高効率な光源装置４０が構成できる。
［３．光源装置を備えた投写型表示装置の構成詳細］
光源装置を備えた投写型表示装置の構成詳細について、以下、図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１における投写型表示装置１２５の構成図である。

画像形成部２１５として、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードもしくはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）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。

本実施の形態における投写型表示装置１２５は、光源装置４０と、画像形成部２１５と、各種レンズおよびミラー類を有する導光部とを備える。画像形成部２１５は、入射側偏光板１１４、１１５および１１６と、液晶パネル１１７、１１８および１１９と、出射側偏光板１２０、１２１および１２２とを有する。光源装置４０からの光は、画像形成部２１５へ導かれる。

本実施の形態では、３枚の液晶パネル１１７、１１８および１１９により画像を形成する。本実施の形態では、赤反射のダイクロイック膜と青反射のダイクロイック膜から構成される色合成プリズム１２３をさらに備える。色合成された映像光は、投写レンズ１２４を介して投写される。

導光部の詳細としては、第１のレンズアレイ板１００と、第２のレンズアレイ板１０１と、偏光変換光学素子１０２と、重畳用レンズ１０３と、青反射のダイクロイックミラー１０４と、緑反射のダイクロイックミラー１０５と、反射ミラー１０６、１０７、１０８と、リレーレンズ１０９、１１０と、フィールドレンズ１１１、１１２、１１３と、を備える。

図４において、光源装置４０からの白色光は、まず、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１００に入射する。第１のレンズアレイ板１００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１０１に収束する。

第１のレンズアレイ板１００のレンズ素子は、液晶パネル１１７、１１８および１１９と相似形の開口形状である。

第２のレンズアレイ板１０１のレンズ素子の焦点距離は、第１のレンズアレイ板１００と液晶パネル１１７、１１８、１１９とが実質的に共役関係となる位置に設けられる。第２のレンズアレイ板１０１から出射した光は、偏光変換光学素子１０２に入射する。

偏光変換光学素子１０２は、偏光分離プリズムと、１／２位相差板とにより構成され、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１０２からの光は、重畳用レンズ１０３に入射される。

重畳用レンズ１０３は、第２のレンズアレイ板１０１の各レンズ素子からの出射した光を液晶パネル１１７、１１８、１１９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１００、１０１と、偏光変換光学素子１０２と、重畳用レンズ１０３とを照明手段としている。

重畳用レンズ１０３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１０４と、緑反射のダイクロイックミラー１０５とにより、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１１１と、入射側偏光板１１４とを透過して、液晶パネル１１７に入射する。青の色光は、反射ミラー１０６で反射した後、フィールドレンズ１１２と、入射側偏光板１１５とを透過して、液晶パネル１１８に入射する。赤の色光は、リレーレンズ１０９を透過する。その後、赤の色光は、反射ミラー１０７により反射し、リレーレンズ１１０を透過する。さらに、赤の色光は、反射ミラー１０８によって反射され、フィールドレンズ１１３と、入射側偏光板１１６とを透過し、液晶パネル１１９に入射する。

３枚の液晶パネル１１７、１１８および１１９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。

液晶パネル１１７の入射側および出射側には、透過軸を直交するように配置された入射側偏光板１１４および出射側偏光板１２０が設けられている。液晶パネル１１８の入射側および出射側には、透過軸を直交するように配置した入射側偏光板１１５および、出射側偏光板１２１が設けられている。液晶パネル１１９の両側には、透過軸を直交するように配置した入射側偏光板１１６および、出射側偏光板１２２が設けられている。これら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１２０、１２１および１２２を透過した各色光は、色合成プリズム１２３により、緑の色光と合成される。赤の色光は、赤反射のダイクロイックミラーによって反射する。青の色光は、青反射のダイクロイックミラーによって反射する。これらの光は、色合成プリズム１２３により、緑の色光と合成され、投写レンズ１２４に入射する。

投写レンズ１２４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。光源装置４０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１２５を実現できる。また、画像形成部２１５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低減され、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、本実施の形態における投写型表示装置１２５は、複数の半導体レーザ２０を備えた固体光源ユニット２３と、ダイクロイックミラー２９とを備えている。これにより、固体光源ユニット２３からの青色光をダイクロイックミラー２９で偏光分離し、分離した一方の光で励起して発光する色光と、もう一方の青色光とを、集光手段と偏光を保持する拡散板２８により、合成する。これにより、白色光を得る。このため、小型で高効率な投写型表示装置１２５が構成できる。

本実施の形態では、画像形成部２１５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１２５を構成することができる。

以上のように、本実施の形態における投写型表示装置１２５は、可視光領域の波長の励起光を出力する半導体レーザ２０と、可視光領域の波長の光であってＳ偏光の光に対し高反射の特性を有すると共にＰ偏光の光に対し高透過の特性を有するようにカットオフ波長が設定され、半導体レーザ２０からの光を分離する光分離素子であるダイクロイックミラー２９と、ダイクロイックミラー２９によって分離された光のうち一方の光が照射される蛍光体である蛍光体層３１と、蛍光体層３１によって発光した光をダイクロイックミラー２９へ反射する第１の反射素子である反射膜３２と、ダイクロイックミラー２９によって分離された光のうち他方の光の偏光を調整する１／４位相差板３６と、他方の光を拡散すると共に他方の光の偏光方向を維持可能な拡散板３８と、１／４位相差板３６を透過した他方の光を、１／４位相差板３６を介してダイクロイックミラー２９へ導く第２の反射素子である反射板３９とを備える。
（実施の形態２）
図を用いて、本実施の形態２について説明を行う。図４は、本発明の実施の形態を示す投写型表示装置である。図５は、本発明の実施の形態２における投写型表示装置の構成図を示す。

実施の形態２の投写型表示装置２２５は、光源装置４０と、導光部２１４と、画像形成部２１５とを備えている。画像形成部２１５として、３つのＤＭＤである、ＤＭＤ２１０と、ＤＭＤ２１１と、ＤＭＤ２１２とを備えている。

実施の形態２の投写型表示装置２２５は、実施の形態１における光源装置４０を備えている。

導光部２１４は、光源装置４０からの光を被照明領域に導く。導光部２１４は、集光レンズ２００と、ロッド２０１と、リレーレンズ２０２と、反射ミラー２０３とを備える。

画像形成部２１５は、映像信号に応じて画像を形成する。フィールドレンズ２０４と、全反射プリズム２０５と、空気層２０６と、カラープリズム２０７と、赤反射のダイクロイックミラー２０９と、ＤＭＤ２１０と、ＤＭＤ２１１と、ＤＭＤ２１２とを備える。

まず、光源装置４０から出射した白色光は、集光レンズ２００に入射し、ロッド２０１へ集光する。ロッド２０１への入射光は、ロッド２０１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る。ロッド２０１からの出射光は、リレーレンズ２０２により集光され、反射ミラー２０３で反射した後、フィールドレンズ２０４を透過し、全反射プリズム２０５に入射する。

全反射プリズム２０５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２０６を形成している。空気層２０６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２０４からの光は、全反射プリズム２０５の全反射面で反射して、カラープリズム２０７に入射する。

カラープリズム２０７は、３つのプリズムを備えており、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２０８と、赤反射ダイクロイックミラー２０９とが形成されている。カラープリズム２０７の青反射のダイクロイックミラー２０８と赤反射のダイクロイックミラー２０９により、青、赤、緑の色光に分離され、それぞれＤＭＤ２１０と、２１１と、２１２とに入射する。

ＤＭＤ２１０と、２１１と、２１２とは、映像信号に応じてマイクロミラーを偏向させ、投写レンズに入射する光と、投写レンズの有効外へ進む光とに反射する。ＤＭＤ２１０と、２１１と、２１２とにより反射した光は、再度カラープリズム２０７を透過する。

カラープリズム２０７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２０５に入射する。全反射プリズム２０５に入射した光は、空気層２０６に臨界角以下で入射するため、透過して、投写レンズ２１３に入射する。このようにして、ＤＭＤ２１０と、２１１と、２１２と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。

光源装置４０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２２５を実現できる。また、画像形成部２１５にＤＭＤを用いているため、液晶を用いた画像形成部２１５と比べて、耐光性、耐熱性が高い投写型表示装置２２５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。

以上のように、本発明の実施の形態２の投写型表示装置２２５は、複数の半導体レーザ２０を備えた固体光源ユニット２３と、ダイクロイックミラー２９とにより、固体光源ユニット２３からの青色光をダイクロイックミラー２９で偏光分離し、分離した一方の光で励起して発光する色光と、もう一方の青色光とを、集光素子と偏光を保持する拡散素子により、合成して白色光を得る光源装置４０を用いるため、小型で高効率な投写型表示装置２２５が構成できる。

本開示は、光源装置および投写型表示装置に関し、特に、小型の画像形成デバイス上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適用可能である。具体的には、本開示は、画像形成部を用いた投写型表示装置等に適用可能である。

２０ 半導体レーザ
２１ 放熱板
２２ 集光レンズ
２３ 固体光源ユニット
２４ ヒートシンク
２５ 光束
２６、２７ レンズ
２８、３８ 拡散板
２９ ダイクロイックミラー
３０、３７ コンデンサレンズ
３１ 蛍光体層
３２ 反射膜
３３ アルミニウム基板
３４ モータ
３５ 蛍光基板
３６ １／４位相差板
３９ 反射板
４０ 光源装置
１００ 第１のレンズアレイ板
１０１ 第２のレンズアレイ板
１０２ 偏光変換光学素子
１０３ 重畳用レンズ
１０４、２０８ 青反射のダイクロイックミラー
１０５ 緑反射のダイクロイックミラー
１０６、１０７、１０８、２０３ 反射ミラー
１０９、１１０、２０２ リレーレンズ
１１１、１１２、１１３、２０４ フィールドレンズ
１１４、１１５、１１６ 入射側偏光板
１１７、１１８、１１９ 液晶パネル
１２０、１２１、１２２ 出射側偏光板
１２３ 色合成プリズム
１２４、２１３ 投写レンズ
１２５、２２５ 投写型表示装置
２００ 集光レンズ
２０１ ロッド
２０５ 全反射プリズム
２０６ 空気層
２０７ カラープリズム
２０９ 赤反射のダイクロイックミラー
２１０、２１１、２１２ ＤＭＤ
２１４ 導光部
２１５ 画像形成部

Claims (4)

1. 可視光領域の波長の励起光を出力する光源と、
   Ｓ偏光の光に対し高反射の特性を有すると共にＰ偏光の光に対し高透過の特性を有するように前記可視光領域の波長に対し、短波長側にＰ偏光のカットオフ波長が、長波長側にＳ偏光のカットオフ波長がそれぞれ設定され、この設定されたカットオフ波長により前記光源からの光をＳ偏光の光とＰ偏光の光に偏光分離する光分離素子と、
   前記光分離素子によって分離された光のうち一方の光が照射される蛍光体と、
   前記蛍光体によって発光した光を前記光分離素子へ反射する第１の反射素子と、
   前記光分離素子によって分離された光のうち他方の光の偏光を調整する１／４位相差板と、
   前記他方の光を微小な凹凸形状により拡散すると共に拡散角度を３０度以下にして前記他方の光の偏光方向を維持可能とした拡散板と、
   前記１／４位相差板を透過した前記他方の光を、前記１／４位相差板を介して前記光分離素子へ導く第２の反射素子と、
   前記光分離素子と前記第２の反射素子との間に配置された集光素子と、を備え、
   前記拡散板は、前記集光素子と前記第２の反射素子との間に配置されることを特徴とする光源装置。
2. 前記光源は、青色レーザであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 青色レーザと、
   Ｓ偏光の光に対し高反射の特性を有すると共にＰ偏光の光に対し高透過の特性を有するように前記青色レーザの波長に対し、短波長側にＰ偏光のカットオフ波長が、長波長側にＳ偏光のカットオフ波長がそれぞれ設定され、この設定されたカットオフ波長により前記青色レーザからの光をＳ偏光の光とＰ偏光の光に偏光分離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って分離された光のうち一方の光が照射される蛍光体と、
   前記蛍光体によって発光した蛍光を前記ダイクロイックミラーへ反射する第１のミラーと、
   前記ダイクロイックミラーによって分離された光のうち他方の光の偏光を調整する１／４位相差板と、
   前記他方の光を微小な凹凸形状により拡散すると共に拡散角度を３０度以下にして前記他方の光の偏光方向を維持可能とした拡散板と、
   前記１／４位相差板を透過した前記他方の光を、前記１／４位相差板を介して前記ダイクロイックミラーへ導く第２のミラーと、
   前記ダイクロイックミラーと前記第２のミラーとの間に配置されたコンデンサレンズと、を備え、
   前記拡散板は、前記コンデンサレンズと前記第２のミラーとの間に配置されることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１に記載の光源装置と、
   前記光源装置からの光を被照明領域に導く導光部と、
   前記被照明領域に配置され、映像信号に応じて画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする投写型表示装置。

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