CN111830774A - 光源装置以及投射型显示装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种光源装置以及投射型显示装置，该光源装置使用蓝色、绿色以及红色的固体光源，与现有技术相比而为小型且能够良好地消除斑点噪声以及微小的亮度不均。光源装置具备激光光学系统、荧光光学系统、光合成器。激光光学系统具备：绿色激光光源、红色激光光源以及蓝色激光光源；对绿色激光光源、红色激光光源以及蓝色激光光源的各射出光进行合成的反射红色的分色镜(33)以及反射蓝色的分色镜(34)；降低多个激光光源的各射出光的斑点噪声以及亮度不均的旋转扩散板(40)。荧光光学系统具备激励用激光光源(47)、和被激励用激光光源(47)的射出光激励而产生包含绿色光以及红色光的荧光的荧光板(57)。光合成器具备分色镜(44)。

Description

光源装置以及投射型显示装置
技术领域
本公开涉及用照明光照射形成于图像形成元件的图像并通过投射镜头放大投射到屏幕上的投射型显示装置、以及该投射型显示装置中使用的光源装置。
背景技术
作为使用了反射镜偏转型的数字微镜器件(DMD)或者液晶面板的图像形成元件的投射型显示装置的光源，公开了使用长寿命的半导体激光器或者发光二极管等固体光源的多个光源装置。其中，公开了使用蓝色、绿色以及红色的固体光源而为宽色域且高效率的光源装置。
例如，专利文献1公开了使用相干光的无斑点显示器装置。根据专利文献1，从红色激光器、蓝色激光器和绿色激光器射出的光由对应的三个分色镜合成后，入射到扩散元件。扩散元件由摩擦玻璃构成，通过马达而旋转。由扩散元件扩散后的光经由透镜而照射空间光调制器。通过投射镜头将由空间光调制器形成的图像放大投射到屏幕上。使用可干涉性高的激光在屏幕上形成图像时会产生斑点噪声。斑点噪声是由于从具有微细凹凸的屏幕反射的激光相互干涉而产生的随机的干涉图案，作为明暗的斑点花纹而被观察到。通过能够旋转的扩散元件来消除斑点噪声。
此外，在专利文献2中，作为用于消除斑点噪声的其他手段，公开了组合多个除斑轮而成的结构，多个除斑轮分别具备形成有起到除斑效果的除斑元件的除斑区域和使光透过的透过区域。除斑区域具有衍射、扩散和/或相位差的功能。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-208089号公报
专利文献2：日本特开2016-184064号公报
发明内容
发明要解决的课题
在以往的光源装置的结构中，仅使用多个能够旋转的扩散板，对于消除斑点噪声来说是不充分的。此外，在具备由多个半导体激光元件构成的阵列的光源装置中，存在因光源装置的发光区域与多个半导体激光元件对应地被分割以及各半导体激光元件的微小的发光区域的尺寸而在屏幕上产生微小的亮度不均的问题。因此，谋求使用蓝色、绿色以及红色的固体光源而比以往更好地消除斑点噪声以及微小的亮度不均。
本公开提供使用蓝色、绿色以及红色的固体光源而与现有技术相比较为小型且能够良好地消除斑点噪声以及微小的亮度不均的光源装置、和使用该光源装置的投射型显示装置。
用于解决课题的手段
本公开的一方式所涉及的光源装置具备激光光学系统、荧光光学系统、对激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光进行合成的光合成器。激光光学系统具备：多个第1激光光源，分别产生蓝色光、绿色光以及红色光，或者分别产生蓝色光以及红色光；第1分色镜，对多个第1激光光源的各射出光进行合成；以及扩散板，降低多个第1激光光源的各射出光的斑点噪声以及亮度不均。荧光光学系统具备：第2激光光源；以及荧光板，被第2激光光源的射出光激励而产生包含绿色光以及红色光的荧光。光合成器具备第2分色镜。
本公开的第2方式所涉及的光源装置具备激光光学系统、荧光光学系统、对激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光进行合成的光合成器。激光光学系统具备多个第1激光光源，分别产生蓝色光、绿色光以及红色光；分色镜，对多个第1激光光源的各射出光进行合成；以及扩散板，降低多个第1激光光源的各射出光的斑点噪声以及亮度不均。荧光光学系统具备：第2激光光源；以及荧光板，被第2激光光源的射出光激励而产生包含绿色光以及红色光的荧光。光合成器具备对激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光偏轴地进行合成的棱镜。
发明效果
根据本公开的一方式，通过分色镜来合成降低了斑点噪声的蓝色、绿色、红色的激光光源光、和没有斑点噪声的荧光，因此与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声和微小的亮度不均、能够产生宽色域的射出光的高亮度的光源装置。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的光源装置的结构的概略俯视图。
图2是表示实施方式1所涉及的光源装置的第2分色镜的分光特性的图表。
图3是表示实施方式1所涉及的光源装置的荧光板的光谱特性的图表。
图4是表示实施方式2所涉及的光源装置的结构的概略俯视图。
图5是表示实施方式2所涉及的光源装置的第2分色镜的分光特性的图表。
图6是表示实施方式3所涉及的光源装置的结构的概略俯视图。
图7是表示实施方式4所涉及的投射型显示装置的结构的概略俯视图。
图8是表示实施方式5所涉及的投射型显示装置的结构的概略俯视图。
符号说明
14、15 投射型显示装置
20、120 绿色半导体激光基板
21、25、29、46、71、75、89、121、125、129、140 准直透镜阵列
22、122 绿色激光光源
23、27、31、48、73、77、91、123、127、131、142 散热板
24、70、124 红色半导体激光基板
26、72、126 红色激光光源
28、45、74、88、128、139 蓝色半导体激光基板
30、76、130 蓝色激光光源
32、37、42、60、78、82、85、103 反射镜
33、79、209、218 反射红色的分色镜
34、208、219 反射蓝色的分色镜
35、41、43、49、50、52、53、59、61、80、84、86、92、93、95、96、102、104、134、143、144、147、148、153 聚光透镜
36、51、81、83、94、145 扩散板
38、135 圆形扩散板
39、56、99、136、151 马达
40、137 旋转扩散板
44、87 分色镜
47、90、141 激励用激光光源
54、97、149 铝基板
55、98、150 荧光体层
57、100、152 荧光板
58、101、155、217 光源装置
62、105、156 棒式积分器
132、146、224 透过蓝色的分色镜
133 透过红色的分色镜
138、154 棱镜
202、229、230 中继透镜
203、226、227、228 反射镜
204、231、232、233 场透镜
205 全反射棱镜
206 空气层
207 彩色棱镜
210、211、212 DMD
213 投射镜头
220、221 透镜阵列板
222 偏振光变换元件
223 重叠用透镜
225 反射绿色的分色镜
234、235、236 入射侧偏振板
237、238、239 液晶面板
240、241、242 射出侧偏振板
243 色合成棱镜
244 投射镜头
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对用于实施本公开的方式进行说明。
[1.实施方式1]
[1-1.结构]
图1是表示实施方式1的光源装置58的结构的概略俯视图。
在图1中，光源装置58具备作为第1激光光源的绿色激光光源22、红色激光光源26、蓝色激光光源30、以及作为第2激光光源的激励用激光光源47。绿色激光光源22具备配置有多个绿色半导体激光元件的绿色半导体激光基板20和准直透镜阵列21。红色激光光源26具备配置有多个红色半导体激光元件的红色半导体激光基板24和准直透镜阵列25。蓝色激光光源30具备配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板28和准直透镜阵列29。激励用激光光源47具备配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板45和准直透镜阵列46。
此外，光源装置58具备散热板23、27、31、48和反射镜32、37、42。进而，光源装置58具备作为第1分色镜的反射红色的分色镜33以及反射蓝色的分色镜34、聚光透镜35、41、43、49、50、52、53、扩散板36、51以及旋转扩散板40，旋转扩散板40具备圆形扩散板38以及马达39。此外，光源装置58具备作为第2分色镜的分色镜44、以及荧光板57，荧光板57具备形成有反射膜和荧光体层55的铝基板54、以及马达56。在光源装置58的外部，具备聚光透镜59、61、反射镜60以及棒式积分器62。
在图1中，关于从激光光源射出的光和相对于分色镜入射以及射出的光，示出它们的偏振光方向。
在本实施方式中，将从绿色激光光源22、红色激光光源26以及蓝色激光光源30到分色镜44的光学系统称为“激光光学系统”，将从激励用激光光源47到荧光板57的光学系统称为“荧光光学系统”。
[1-1-1.激光光学系统]
绿色激光光源22具备以一定的间隔二维状地配置有多个绿色半导体激光元件的绿色半导体激光基板20、和以一定的间隔二维状地配置有与各绿色半导体激光元件对应的多个准直透镜的准直透镜阵列21。例如，绿色激光光源22具备24个(＝6×4)绿色半导体激光元件和24个准直透镜。绿色半导体激光基板20的各绿色半导体激光元件产生并射出具有525±8nm的波长宽度的被直线偏振的绿色的激光。绿色半导体激光基板20的各绿色半导体激光元件的射出光通过准直透镜阵列21的对应的准直透镜分别聚光，变换为平行的光束。散热板23对绿色半导体激光基板20进行冷却。
红色激光光源26具备以一定的间隔二维状地配置有多个红色半导体激光元件的红色半导体激光基板24、和以一定的间隔二维状地配置有与各红色半导体激光元件对应的多个准直透镜的准直透镜阵列25。例如，红色激光光源26具备24个(＝6×4)红色半导体激光元件和24个准直透镜。红色半导体激光基板24的各红色半导体激光元件产生并射出具有640±8nm的波长宽度的被直线偏振的红色的激光。红色半导体激光基板24的各红色半导体激光元件的射出光通过准直透镜阵列25的对应的准直透镜分别聚光，变换为平行的光束。散热板27对红色半导体激光基板24进行冷却。
蓝色激光光源30具备以一定的间隔二维状地配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板28、和以一定的间隔二维状地配置有与各蓝色半导体激光元件对应的多个准直透镜的准直透镜阵列29。例如，蓝色激光光源30具备12个(＝6×2)蓝色半导体激光元件和12个准直透镜。蓝色半导体激光基板28的各蓝色半导体激光元件产生并射出具有465±8nm的波长宽度的被直线偏振的蓝色的激光。蓝色半导体激光基板28的各蓝色半导体激光元件的射出光通过准直透镜阵列29的对应的准直透镜分别聚光，变换为平行的光束。散热板31对蓝色半导体激光基板28进行冷却。
蓝色半导体激光元件与红色半导体激光元件以及绿色半导体激光元件相比，发光效率高，并且产生具有所希望的色度的白色光所需的光输出小。因此，在上述的例子中，蓝色半导体激光元件的个数构成为红色半导体激光元件的个数以及绿色半导体激光元件的个数的一半。
从绿色激光光源22以及蓝色激光光源30射出的激光和从红色激光光源26射出并由反射镜32反射的激光，入射到反射红色的分色镜33和反射蓝色的分色镜34。绿色激光光源22、红色激光光源26以及蓝色激光光源30被配置为：射出的各激光相对于反射红色的分色镜33以及反射蓝色的分色镜34具有P偏振光而以45度的入射角入射。反射红色的分色镜33具有使入射的绿色激光和蓝色激光的95％以上透过并反射入射的红色激光的97％以上的特性。反射红色的分色镜33的透过率成为50％的半值波长设为583nm。反射蓝色的分色镜34具有使入射的红色激光和绿色激光的95％以上透过并反射入射的蓝色激光的97％以上的特性。反射蓝色的分色镜34的透过率成为50％的半值波长设为495nm。
在图1的例子中，反射蓝色的分色镜34被分割成两部分，分割后的各部分分别配置在反射红色的分色镜33的两侧。换言之，反射蓝色的分色镜34与反射红色的分色镜33在相同的位置交叉地配置。
由反射红色的分色镜33和反射蓝色的分色镜34合成的各激光入射到聚光透镜35。聚光透镜35的形状被决定为使各激光在旋转扩散板40的附近聚光。透过聚光透镜35的激光被扩散板36扩散后，被反射镜37反射，入射到旋转扩散板40。
扩散板36将形成在玻璃基板上的微细的微透镜形成为阵列状而构成扩散面，使入射光扩散。通过形成微透镜，与通过使用氢氟酸等溶液的化学处理将玻璃基板的表面加工成微细的凹凸形状的扩散板相比，能够降低最大扩展角度，因此能够降低扩散损失。扩散板36的扩散角度、即成为扩散光的最大强度的50％的半值角度宽度小到大致3度。因此，扩散板36保持入射光的偏振特性。扩散板36使入射光扩散，使得其射出光入射到后级的任意一个光学元件时的光点光的直径成为所希望的光点直径。在此，将光强度成为峰值强度的13.5％的直径定义为光点直径。例如，扩散板36构成为，其射出光入射到旋转扩散板40的附近时，光点光具有2.5～3.5mm的光点直径。
旋转扩散板40具备在玻璃基板上呈圆周状地形成有扩散层的圆形扩散板38、和设置于圆形扩散板38的中央部的马达39，被旋转驱动。旋转扩散板例如最大以10800rpm左右的速度被高速地旋转驱动。扩散层通过利用化学处理将玻璃基板的表面加工成微细的凹凸形状而形成。旋转扩散板40的扩散角度为大致15度。因此，旋转扩散板40维持入射光的偏振特性。扩散层也可以通过化学处理而形成于玻璃基板的两面。在通过化学处理形成扩散层的情况下，与形成有阵列状的微透镜的扩散板相比，能够比较廉价地制作大型的扩散板。通常，具备通过化学处理而形成的扩散层的扩散板的最大扩展角大于形成有阵列状的微透镜的扩散板的最大扩展角，但旋转扩散板40的射出光能够通过聚光透镜41高效地聚光。
在实施方式1所涉及的光源装置58中，通过使用旋转扩散板40使扩散面旋转，由激光引起的屏幕上的随机的干涉图案在时间上且空间上高速地变动，能够消除斑点噪声。此外，通过使用旋转扩散板40使扩散面旋转，能够降低绿色激光光源22、红色激光光源26、蓝色激光光源30的各发光区域与多个半导体激光元件对应地被分割以及各半导体激光元件的微小的发光区域的尺寸所引起的微小的亮度不均。
通过旋转扩散板40，以多个扩散角度在时间上被复用的光成为激光的可干涉性被大幅消除的光，被聚光透镜41聚光，在被反射镜42反射后，被聚光透镜43变换为大致平行光。聚光透镜41、43的形状被决定为使旋转扩散板40附近的光点光成为大致平行光。
从聚光透镜43射出的各激光入射到分色镜44。分色镜44被配置为各激光相对于分色镜44的面具有P偏振光而以45度的入射角入射。
图2表示分色镜44的分光特性。分光特性表示相对于波长的透过率，表示在玻璃基板上交替地形成TiO2等高折射率材料和SiO2等低折射率材料而构成60层光学薄膜的事例。分色镜44具有使波长445±8nm和465±8nm的蓝色激光的P偏振光和S偏振光以95％以上透过、使波长525±8nm的绿色激光的P偏振光和波长640±8nm的红色激光的P偏振光分别以95％以上透过的分光特性。此外，分色镜44具有以68％以上的高反射率发射波长525±8nm的绿色激光的S偏振光和波长640±8nm的红色激光的S偏振光的分光特性。进而，分色镜44具有以88％以上的高反射率分别反射490～500nm的青色成分、545～620nm的绿色、红色成分的色光的P偏振光以及S偏振光的分光特性。因此，蓝色、绿色以及红色的激光以高效率透过分色镜44。
[1-1-2.荧光光学系统]
另一方面，激励用激光光源47具备以一定的间隔二维状地配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板45、和以一定的间隔二维状地配置有与各蓝色半导体激光元件对应的多个准直透镜的准直透镜阵列46。例如，激励用激光光源47具备24个(＝6×4)蓝色半导体激光元件和24个准直透镜。蓝色半导体激光基板45的各蓝色半导体激光元件产生并射出具有455±8nm的波长宽度的被直线偏振的蓝色的激光。蓝色半导体激光基板45的各蓝色半导体激光元件的射出光通过准直透镜阵列46的对应的准直透镜分别聚光，变换为平行的光束。散热板48对激励用激光光源47进行冷却。
激励用激光光源47的蓝色半导体激光元件的个数被决定为：在构成投射型显示装置的情况下，由激励用激光光源47产生的光束与由绿色激光光源22以及红色激光光源26产生的光束大致相等。
激励用激光光源47被配置为射出的激光相对于分色镜44的入射面具有P偏振光而以45度的入射角入射。
激励用激光光源47的射出光的平行的光束被聚光透镜49以及50小径化，入射到激励系统的扩散板51。激励系统的扩散板51通过将玻璃基板的表面加工成微细的凹凸形状而形成。激励系统的扩散板51的扩散角度小到大致5度。因此，激励系统的扩散板51保持入射光的偏振特性。激励系统的扩散板51的射出光入射到分色镜44。
从激励系统的扩散板51入射到分色镜44并透过分色镜44的P偏振光的光被聚光透镜52、53聚光，入射到荧光板57。激励系统的扩散板51使入射光扩散，使得其射出光入射到荧光板57时的光点光的直径成为所希望的光点直径。例如，激励系统的扩散板51构成为，其射出光入射到荧光板57时，光点光具有2～3mm的光点直径。
荧光板57具备形成有反射膜和荧光体层55的圆形的铝基板54、和设置于铝基板54的中央部的马达56，被旋转驱动。荧光板57的反射膜是反射可见光的金属膜或电介质膜，形成在铝基板54上。进而，在反射膜上形成有荧光体层55。在荧光体层55形成Ce活化YAG系黄色荧光体，该Ce活化YAG系黄色荧光体被蓝色光激励而产生包含绿色光以及红色光的成分的黄色光。该荧光体的结晶母体的代表性的化学组织为Y3Al5O12。荧光体层55形成为圆环状。被光点光激励的荧光体层55产生包含绿色光以及红色光的成分的黄色光。荧光板57是具有高导热性的铝基板，并且被旋转驱动，因此能够抑制由激励光引起的荧光体层55的温度上升，能够稳定地维持荧光变换效率。入射到荧光体层55的光产生包含绿色光以及红色光的荧光。荧光不包含斑点噪声。由荧光体层55产生的荧光的一部分朝向聚光透镜53、52射出，此外，由荧光体层55产生的荧光的另一部分被反射膜反射，朝向聚光透镜53、52射出。从荧光板57射出的绿色光以及红色光成为随机偏振光，再次被聚光透镜53、52聚光，变换为大致平行光之后，入射到分色镜44。
图3表示荧光板57的光谱特性。光谱特性表示荧光相对于波长的相对光强度。荧光是在544nm具有峰值的色度(x，y)＝(0.490，0.550)的黄色光。根据分色镜44的特性，在荧光的光谱中，在绿色激光以及红色激光的波段中，P偏振光成分的96％以上和S偏振光成分的32％以下透过，除此以外的成分反射。因此，在荧光板57产生的荧光的光束中，由分色镜44反射的光束约为80％。
[1-1-3.激光光学系统以及荧光光学系统的射出光的合成]
分色镜44使由激光光学系统产生的蓝色、绿色以及红色的激光的96％透过，此外反射由荧光光学系统产生的荧光的80％。由此，分色镜44能够以高效率在相同的光轴上合成蓝色、绿色以及红色的激光和荧光。从分色镜44射出的蓝色、绿色以及红色的激光与荧光的合成光成为消除了激光的斑点噪声的宽色域的光。
另外，光源装置58的射出光透过聚光透镜59后，被反射镜60反射，通过聚光透镜61向作为光均匀化元件的棒式积分器62(图示一部分)聚光。
在上述的例子中，对绿色激光光源22、红色激光光源26以及蓝色激光光源30的射出光相对于反射红色的分色镜33以及反射蓝色的分色镜34具有P偏振光而入射的情况进行了说明。然而，这些激光光源的射出光最终相对于分色镜44具有P偏振光而入射即可，因此，也可以相对于反射红色的分色镜33以及反射蓝色的分色镜34具有与P偏振光不同的朝向的偏振光而入射。在该情况下，具有直线偏振光的激光光源的射出光的偏振光面使用相位差板等进行旋转，使得相对于分色镜44具有P偏振光而入射。
在上述的例子中，对绿色激光光源22、红色激光光源26、蓝色激光光源30以及激励用激光光源47分别配置了24个、24个、12个以及24个半导体激光元件的情况进行了说明。然而，为了高亮度化，这些激光光源也可以分别使用更多的半导体激光元件来构成。
如上所述，实施方式1所涉及的光源装置58通过分色镜44在相同光轴上合成利用旋转扩散板40降低了斑点噪声的蓝色、绿色以及红色的激光和没有斑点噪声的荧光。因此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声以及微小的亮度不均、能够产生包含蓝色、绿色以及红色的激光的宽色域的射出光的光源装置58。
[1-2.效果等]
实施方式1所涉及的光源装置58具备激光光学系统、荧光光学系统、对激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光进行合成的光合成器。激光光学系统具备分别产生蓝色光、绿色光以及红色光的多个激光光源即绿色激光光源22、红色激光光源26以及蓝色激光光源30(与多个第1激光光源对应)；对多个激光光源的各射出光进行合成的反射红色的分色镜33、反射蓝色的分色镜34(与第1分色镜对应)；以及降低多个激光光源的各射出光的斑点噪声以及亮度不均的旋转扩散板40。荧光光学系统具备激励用激光光源47(与第2激光光源对应)和荧光板57，该荧光板57被激励用激光光源47的射出光激励而产生包含绿色光以及红色光的荧光。光合成器具备分色镜44(与第2分色镜对应)。由此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声以及微小的亮度不均、能够产生包含蓝色、绿色以及红色的激光的宽色域的射出光的光源装置58。
根据实施方式1所涉及的光源装置58，多个第1激光光源的各射出光被直线偏振，激光光学系统的射出光可以相对于分色镜44的面具有P偏振光而入射。由此，分色镜44能够高效地合成激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光。
根据实施方式1所涉及的光源装置58，分色镜44也可以具有以下的分光特性。在多个第1激光光源的各射出光的波段中，使相对于分色镜44的面具有P偏振光而入射的光透过。此外，在多个第1激光光源的蓝色光以外的射出光的波段中，反射相对于分色镜44的面具有S偏振光而入射的光。此外，在由荧光板57产生的荧光的波段中，反射相对于分色镜44的面具有S偏振光而入射的光。由此，分色镜44能够高效地合成激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光。
根据实施方式1所涉及的光源装置58，旋转扩散板40也可以具备由玻璃构成的在表面具有形成为圆周状的微细的凹凸形状的区域的圆形扩散板38(与第1圆形基板对应)、以及旋转驱动圆形扩散板38的马达39(与第1马达对应)。由此，通过使扩散面旋转，由激光引起的屏幕上的随机的干涉图案在时间上且空间上高速地变动，能够消除斑点噪声。
根据实施方式1所涉及的光源装置58，荧光板57也可以具备：具备形成有Ce活化YAG系黄色荧光体的荧光体层55的铝基板54(与第2圆形基板对应)；以及旋转驱动该铝基板54的马达56(与第2马达对应)。由此，通过旋转驱动荧光板57，能够抑制由激励光引起的荧光体层55的温度上升，能够稳定地维持荧光变换效率。
根据实施方式1所涉及的光源装置58，多个激光光源也可以具备半导体激光元件。由此，能够产生宽色域的射出光。
根据实施方式1所涉及的光源装置58，激励用激光光源47也可以具备蓝色半导体激光元件。由此，能够以高发光效率进行动作，此外，能够以小的光输出产生具有所希望的色度的白色光。
[2.实施方式2]
[2-1.结构]
图4是表示实施方式2所涉及的光源装置101的结构的概略俯视图。光源装置101除去实施方式1所涉及的光源装置58的绿色激光光源22，在包含由荧光板产生的荧光的射出光中，仅放大红色的色域。
在图4中，光源装置101具备作为第1激光光源的红色激光光源72以及蓝色激光光源76、和作为第2激光光源的激励用激光光源90。红色激光光源72具备配置有多个红色半导体激光元件的红色半导体激光基板70和准直透镜阵列71。蓝色激光光源76具备配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板74和准直透镜阵列75。激励用激光光源90具备配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板88和准直透镜阵列89。
此外，光源装置101具备散热板73、77、91、反射镜78、82、85、作为第1分色镜的反射红色的分色镜79、聚光透镜80、84、86、92、93、95、96以及扩散板81、83。进而，光源装置101具备荧光板100，该荧光板100具备作为第2分色镜的分色镜87、形成有反射膜和荧光体层98的铝基板97以及马达99。在光源装置101的外部，示出了聚光透镜102、104、反射镜103以及棒式积分器105。
在图4中，关于从激光光源射出的光和相对于分色镜入射以及射出的光，示出它们的偏振光方向。
在本实施方式中，将从红色激光光源72以及蓝色激光光源76到分色镜87的光学系统称为“激光光学系统”，将从激励用激光光源90到荧光板100的光学系统称为“荧光光学系统”。
[2-1-1.激光光学系统]
实施方式2所涉及的光源装置101仅具备红色激光光源72以及蓝色激光光源76来代替实施方式1所涉及的光源装置58的绿色激光光源22、红色激光光源26以及蓝色激光光源30。此外，代替光源装置58的作为第1分色镜的反射红色的分色镜33以及反射蓝色的分色镜34，光源装置101作为第1分色镜而仅具备反射红色的分色镜79。此外，光源装置101仅具备固定的扩散板83来代替光源装置58的扩散板36以及旋转扩散板40。在这些方面，实施方式2所涉及的光源装置101与实施方式1所涉及的光源装置58不同。
红色激光光源72具备以一定的间隔二维状地配置有多个红色半导体激光元件的红色半导体激光基板70、和以一定的间隔二维状地配置有与各红色半导体激光元件对应的多个准直透镜的准直透镜阵列71。例如，红色激光光源72具备12个(＝6×2)红色半导体激光元件和12个准直透镜。红色半导体激光基板70的各红色半导体激光元件产生并射出具有640±8nm的波长宽度的被直线偏振的红色的激光。红色半导体激光基板70的各红色半导体激光元件的射出光通过准直透镜阵列71的对应的准直透镜分别聚光，变换为平行的光束。散热板73对红色半导体激光基板70进行冷却。
蓝色激光光源76具备以一定的间隔二维状地配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板74、和以一定的间隔二维状地配置有与各蓝色半导体激光元件对应的多个准直透镜的准直透镜阵列75。例如，蓝色激光光源76具备12个(＝6×2)蓝色半导体激光元件和12个准直透镜。蓝色半导体激光基板74的各蓝色半导体激光元件产生并射出具有455±8nm的波长宽度的被直线偏振的蓝色的激光。蓝色半导体激光基板74的各蓝色半导体激光元件的射出光通过准直透镜阵列75的对应的准直透镜分别聚光，变换为平行的光束。散热板77对蓝色半导体激光基板74进行冷却。
从蓝色激光光源76射出的激光和从红色激光光源72射出并由反射镜78反射的激光入射到反射红色的分色镜79。红色激光光源72以及蓝色激光光源76被配置为：射出的各激光相对于反射红色的分色镜79具有P偏振光而以45度的入射角入射。反射红色的分色镜79具有使入射的蓝色激光的95％以上透过并反射入射的红色激光的97％以上的特性。反射红色的分色镜79的透过率成为50％的半值波长设为583nm。
由反射红色的分色镜79合成的各激光入射到聚光透镜80。聚光透镜80的形状被决定为使各激光在扩散板83的附近聚光。透过聚光透镜80的激光在扩散板81扩散后，被反射镜82反射，入射到扩散板83。
扩散板81、83将形成在玻璃基板上的微细的微透镜形成为阵列状而构成扩散面，使入射光扩散。扩散板81的扩散角度为大致3度，扩散板83的扩散角度为大致10度，扩散板81、83保持入射光的偏振特性。扩散板81使入射光扩散，使得其射出光向扩散板83的附近入射时的光点光的直径成为所希望的光点直径。在实施方式2所涉及的光源装置101中，相对于实施方式1的结构，红色激光光源72以及蓝色激光光源76的光输出低，因此，即使不使用旋转扩散板而仅使用固定的扩散板83，也能够充分地降低斑点噪声。
通过扩散板81、83，以多个扩散角度被复用的光成为将激光的可干涉性消除至某程度的光，被聚光透镜84聚光，在被反射镜85反射后，由聚光透镜86变换为大致平行光。聚光透镜84、86的形状被决定为使扩散板83附近的光点光成为大致平行光。
从聚光透镜86射出的各激光入射到分色镜87。分色镜87被配置为蓝色以及红色的激光相对于分色镜87的面具有P偏振光而以45度的入射角入射。
图5表示分色镜87的分光特性。分光特性表示相对于波长的透过率，表示在玻璃基板上交替地形成TiO2等高折射率材料和SiO2等低折射率材料而构成60层光学薄膜的事例。分色镜87具有使波长455±8nm的蓝色激光的P偏振光以及S偏振光、和波长640±8nm的红色激光的P偏振光以95％以上透过的分光特性。此外，分色镜87具有以97％以上的高反射率反射波长640±8nm的红色激光的S偏振光的特性。进而，分色镜87具有以97％以上的高反射率分别反射500～615nm和680～780nm的包含蓝色、绿色以及红色的成分的色光的P偏振光以及S偏振光的特性。因此，蓝色以及红色的激光以高效率透过分色镜87。
[2-1-2.荧光光学系统]
另一方面，激励用激光光源90具备以一定的间隔二维状地配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板88、和以一定的间隔二维状地配置有与各蓝色半导体激光元件对应的多个准直透镜的准直透镜阵列89。例如，激励用激光光源90具备36个(＝6×6)蓝色半导体激光元件和36个准直透镜。蓝色半导体激光基板88的各蓝色半导体激光元件产生并射出具有455±8nm的波长宽度的被直线偏振的蓝色的激光。蓝色半导体激光基板88的各蓝色半导体激光元件的射出光通过准直透镜阵列89的对应的准直透镜分别聚光，变换为平行的光束。
激励用激光光源90被配置为射出的激光相对于分色镜87的入射面具有P偏振光而以45度的入射角入射。
激励用激光光源90的射出光的平行的光束被聚光透镜92、93小径化，入射到激励系统的扩散板94。激励系统的扩散板94通过将玻璃基板的表面加工成微细的凹凸形状而形成。激励系统的扩散板94的扩散角度小到大致5度。因此，激励系统的扩散板94保持入射光的偏振特性。激励系统的扩散板94的射出光入射到分色镜87。
从激励系统的扩散板94入射到分色镜87并透过分色镜87的P偏振光的光被聚光透镜95以及96聚光，入射到荧光板100。激励系统的扩散板94使入射光扩散，使得其射出光向荧光板100入射时的光点光的直径成为所希望的光点直径。例如，激励系统的扩散板94构成为在其射出光入射到荧光板100时，光点光具有2～3mm的光点直径。
荧光板100具备形成有反射膜和荧光体层98的圆形的铝基板97、和设置于铝基板97的中央部的马达99，被旋转驱动。荧光板100的反射膜是反射可见光的金属膜或电介质膜，形成在铝基板97上。进而，在反射膜上形成有荧光体层98。在荧光体层98形成有Ce活化YAG系黄色荧光体，该Ce活化YAG系黄色荧光体被蓝色光激励而产生包含绿色光以及红色光的成分的黄色光。该荧光体的结晶母体的代表性的化学组织为Y3Al5O12。荧光体层98形成为圆环状。被光点光激励的荧光体层98产生包含绿色光以及红色光的成分的光的黄色光。荧光板100是具有高导热性的铝基板，并且被旋转驱动，因此能够抑制由激励光引起的荧光体层98的温度上升，能够稳定地维持荧光变换效率。入射到荧光体层98的光产生包含绿色光以及红色光的荧光。荧光不包含斑点噪声。由荧光体层98产生的荧光的一部分朝向聚光透镜96以及95射出，此外，由荧光体层98产生的荧光的另一部分被反射膜反射，朝向聚光透镜96、95射出。从荧光板100射出的绿色光以及红色光成为随机偏振光，再次被聚光透镜96、95聚光，变换为大致平行光之后，入射到分色镜87。
根据分色镜87的特性，在荧光的光谱、蓝色激光以及红色激光的波段中，P偏振光成分的96％以上和S偏振光成分的2％以下透过，除此以外的成分反射。在荧光板100产生的荧光的光束中，由分色镜87反射的光束约为98％。
[2-1-3.激光光学系统以及荧光光学系统的射出光的合成]
分色镜87使由激光光学系统产生的蓝色以及红色的激光的96％透过，此外，反射由荧光光学系统产生的荧光的98％。由此，分色镜87能够以高效率在相同光轴上合成蓝色以及红色的激光和荧光。从分色镜87射出的蓝色以及红色的激光和荧光的合成光成为消除了激光的斑点噪声且红色为宽色域的光。
光源装置101的射出光透过聚光透镜102后，被反射镜103反射，通过聚光透镜104，向作为光均匀化元件的棒式积分器105(图示一部分)聚光。
在上述的例子中，对红色激光光源72以及蓝色激光光源76的射出光相对于反射红色的分色镜79具有P偏振光而入射的情况进行了说明。然而，这些激光光源的射出光最终相对于分色镜87具有P偏振光而入射即可，因此，也可以相对于反射红色的分色镜79具有与P偏振光不同的朝向的偏振光而入射。在该情况下，具有直线偏振光的激光光源的射出光的偏振光面使用相位差板等进行旋转，使得相对于分色镜87具有P偏振光而入射。
在上述的例子中，对红色激光光源72、蓝色激光光源76、激励用激光光源90分别配置12个、12个以及36个半导体激光元件的情况进行了说明。然而，为了高亮度化，这些激光光源也可以分别使用更多的半导体激光元件来构成。
如上所述，实施方式2所涉及的光源装置101通过分色镜87在相同光轴上合成利用扩散板83降低了斑点噪声的蓝色以及红色的激光光源光、和没有斑点噪声的荧光。因此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声以及微小的亮度不均、并且通过包含红色的激光而能够产生红色的宽色域的射出光的光源装置101。
[2-2.效果等]
实施方式2所涉及的光源装置101具备激光光学系统、荧光光学系统、对激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光进行合成的光合成器。激光光学系统具备分别产生蓝色光以及红色光的多个激光光源即红色激光光源72以及蓝色激光光源76(与多个第1激光光源对应)、和对多个激光光源的各射出光进行合成的反射红色的分色镜79(与第1分色镜对应)、和降低多个激光光源的各射出光的斑点噪声以及亮度不均的扩散板83。荧光光学系统具备激励用激光光源90(与第2激光光源对应)和荧光板100，该荧光板100被激励用激光光源90的射出光激励而产生包含绿色光以及红色光的荧光。光合成器具备分色镜87(与第2分色镜对应)。由此，能够构成光源装置101，该光源装置101与现有技术相比为小型且能够消除斑点噪声以及微小的亮度不均，并且能够产生包含蓝色、绿色以及红色的激光的宽色域的射出光。
[3.实施方式3]
[3-1.结构]
图6是表示实施方式3所涉及的光源装置155的结构的概略俯视图。
在图6中，光源装置155具备作为第1激光光源的绿色激光光源122、红色激光光源126、蓝色激光光源130以及作为第2激光光源的激励用激光光源141。绿色激光光源122具备配置有多个绿色半导体激光元件的绿色半导体激光基板120和准直透镜阵列121。红色激光光源126具备配置有多个红色半导体激光元件的红色半导体激光基板124和准直透镜阵列125。蓝色激光光源130具备配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板128和准直透镜阵列129。激励用激光光源141具备配置有多个蓝色半导体激光元件的蓝色半导体激光基板139和准直透镜阵列140。
此外，光源装置155具备散热板123、127、131、142、透过蓝色的分色镜132、透过红色的分色镜133、聚光透镜134、143、144、147、148、153、具备圆形扩散板135以及马达136的旋转扩散板137、以及棱镜138、154。进而，光源装置155具备透过蓝色的分色镜146、具备形成有反射膜和荧光体层150的铝基板149以及马达151的荧光板152、以及棒式积分器156。
另外，图6表示从绿色激光光源122、红色激光光源126以及蓝色激光光源130射出的光。
在本实施方式中，将从绿色激光光源122、红色激光光源126以及蓝色激光光源130到旋转扩散板137的光学系统称为“激光光学系统”，将从激励用激光光源141被荧光板152反射而到聚光透镜153的光学系统称为“荧光光学系统”。
[3-1-1.激光光学系统]
绿色激光光源122、红色激光光源126、以及蓝色激光光源130分别与实施方式1所示的绿色激光光源22、红色激光光源26以及蓝色激光光源30同样地构成。
从绿色激光光源122以及蓝色激光光源130射出的激光由透过蓝色的分色镜132合成后，通过透过红色的分色镜133与从红色激光光源126射出的激光合成。绿色激光光源122、红色激光光源126以及蓝色激光光源130被配置为：射出的各激光相对于透过蓝色的分色镜132以及透过红色的分色镜133具有P偏振光而以45度的入射角入射。透过蓝色的分色镜132具有使入射的蓝色激光的96％以上透过并反射入射的绿色激光的98％以上的特性。透过蓝色的分色镜132的半值波长为495nm。透过红色的分色镜133具有使入射的红色激光的96％以上透过并反射入射的绿色激光以及蓝色激光的98％以上的特性。透过红色的分色镜133的半值波长为583nm。
合成了蓝色、绿色以及红色的激光由聚光透镜134聚光，入射到旋转扩散板137。
旋转扩散板137具备在玻璃基板上呈圆周状地形成有扩散层的圆形扩散板135、和设置于圆形扩散板135的中央部的马达136，被旋转驱动。扩散层通过利用化学处理将玻璃基板的表面加工成微细的凹凸形状而形成。旋转扩散板137的扩散角度为大致15度。因此，旋转扩散板137维持入射光的偏振特性。通过旋转扩散板137，以多个扩散角度在时间上被复用的光成为激光的可干涉性被大幅消除的光，入射到棱镜138。
棱镜138具有直角三角形的形状的底面，并具有45度的反射面。被棱镜138反射的光入射到棒式积分器156。棱镜138的光轴和棒式积分器156的光轴被偏轴配置。即，棱镜138以及棒式积分器156被配置为：被棱镜138反射的光通过与棒式积分器156的中心不同的位置。聚光透镜134的形状被决定为使得在棱镜138的射出面的附近聚光。
[3-1-2.荧光光学系统]
另一方面，激励用激光光源141与实施方式1所示的激励用激光光源47同样地构成。
激励用激光光源141的射出光的平行的光束被聚光透镜143、144小径化，入射到激励系统的扩散板145。激励系统的扩散板145以大致4度的扩散角度扩散入射光。激励系统的扩散板145的射出光在透过了透过蓝色的分色镜146后，被聚光透镜147以及148聚光，入射到荧光板152。例如，激励系统的扩散板145构成为，在其射出光入射到荧光板152时，光点光具有1.5mm～2.5mm的光点直径。
荧光板152具备形成有反射膜和荧光体层150的圆形的铝基板149、和设置于铝基板149的中央部的马达151，被旋转驱动。在荧光体层150形成有Ce活化YAG系黄色荧光体，该Ce活化YAG系黄色荧光体被蓝色光激励而产生包含绿色光以及红色光成分的黄色光。被激励的荧光体层150产生包含绿色、红色成分的光的黄色光。荧光不包含斑点噪声。从荧光板152射出的绿色光以及红色光成为随机偏振光，再次由聚光透镜147以及148聚光，变换为大致平行光后，被透过蓝色的分色镜146反射。被透过蓝色的分色镜146反射的光被聚光透镜153聚光，入射到棱镜154。
棱镜154具有直角三角形的形状的底面，并具有45度的反射面。被棱镜154反射的光入射到棒式积分器156。棱镜154的光轴和棒式积分器156的光轴被偏轴配置。即，棱镜154以及棒式积分器156被配置为：被棱镜154反射的光通过与棒式积分器156的中心不同的位置。聚光透镜153的形状被决定为使得在棱镜154的射出面的附近聚光。
[3-1-3.激光光学系统以及荧光光学系统的射出光的合成]
由激光光学系统产生的蓝色、绿色以及红色的激光经由棱镜138入射到作为光均匀化元件的棒式积分器156。此外，由荧光光学系统产生的荧光经由棱镜154入射到棒式积分器156。由此，棱镜138以及棱镜154将蓝色、绿色以及红色的激光和荧光以高效率偏轴地进行合成。从棒式积分器156射出的蓝色、绿色以及红色的激光和荧光的合成光成为消除了激光的斑点噪声的宽色域的光。
在上述的例子中，对绿色激光光源122、红色激光光源126以及蓝色激光光源130的射出光相对于透过蓝色的分色镜132以及透过红色的分色镜133具有P偏振光而入射的情况进行了说明。然而，这些激光光源的射出光也可以代替直线偏振光而具有随机偏振光。
在上述的例子中，对绿色激光光源122、红色激光光源126、蓝色激光光源130以及激励用激光光源141分别配置了24个、24个、12个以及24个半导体激光元件的情况进行了说明。然而，为了实现高亮度化，这些激光光源也可以分别使用更多的半导体激光元件来构成。
如上所述，实施方式3所涉及的光源装置155通过棱镜138、154对利用旋转扩散板137降低了斑点噪声的蓝色、绿色以及红色的激光、和没有斑点噪声的荧光偏轴地进行合成。因此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声以及微小的亮度不均、能够产生包含蓝色、绿色以及红色的激光的宽色域的射出光的光源装置155。
[3-2.效果等]
实施方式3所涉及的光源装置155具备激光光学系统、荧光光学系统、对激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光进行合成的光合成器。激光光学系统具备分别产生蓝色光、绿色光以及红色光的多个激光光源即绿色激光光源122、红色激光光源126、蓝色激光光源130(与多个第1激光光源对应)；对多个激光光源的各射出光进行合成的透过蓝色的分色镜132以及透过红色的分色镜133；以及降低多个激光光源的各射出光的斑点噪声以及亮度不均的旋转扩散板137。荧光光学系统具备激励用激光光源141(与第2激光光源对应)、被激励用激光光源141的射出光激励而反射包含绿色光以及红色光的荧光的荧光板152。光合成器具备将激光光学系统以及荧光光学系统的各射出光偏轴地进行合成的棱镜138、154。由此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声以及微小的亮度不均、能够产生包含蓝色、绿色以及红色的激光的宽色域的射出光的光源装置155。
[4.实施方式4]
[4-1.结构]
图7是实施方式4所涉及的投射型显示装置14。在实施方式4所涉及的投射型显示装置14中，作为图像形成单元，使用三个数字微镜器件(DMD)。图7的光源装置58与实施方式1所涉及的光源装置58同样地构成。
在图7中，从光源装置58射出的激光和荧光的合成光在透过聚光透镜59后，被反射镜60反射，并通过聚光透镜61向棒式积分器62聚光。向棒式积分器62的入射光在棒式积分器62的内部被多次反射，从而其光强度分布被均匀化并射出。来自棒式积分器62的射出光被中继透镜202聚光，在被反射镜203反射后，透过场透镜204，入射到全反射棱镜205。
全反射棱镜205由2个棱镜构成，在相互的棱镜的邻接面形成有薄的空气层206。空气层206对以临界角以上的角度入射的光进行全反射。从场透镜204向全反射棱镜205的入射光被全反射棱镜205的全反射面反射，入射到彩色棱镜207。
彩色棱镜207由三个棱镜构成，在各个棱镜的邻接面形成有反射蓝色的分色镜208和反射红色的分色镜209。向彩色棱镜207的入射光被彩色棱镜207的反射蓝色的分色镜208和反射红色的分色镜209分离为蓝色光、红色光以及绿色光，分别入射到DMD210、211、212。
DMD210、211、212具备由多个微镜构成的阵列。DMD210、211、212按照影像信号使各微镜偏转，使入射光向投射镜头213前进、或者以进入投射镜头213的有效范围外的方式反射。由DMD210、211、212反射的光再次透过彩色棱镜207。在透过彩色棱镜207的过程中，分离出的蓝色光、红色光以及绿色光被合成，入射到全反射棱镜205。
从彩色棱镜207入射到全反射棱镜205的光以临界角以下入射到空气层206，因此透过空气层206而入射到投射镜头213。投射镜头213将由DMD210、211、212形成的图像光放大投射到屏幕(未图示)上。
绿色激光光源22、红色激光光源26、蓝色激光光源30以及激励用激光光源47构成为各激光的光束和荧光的光束大致相等。色域包含颜色规格DCI(Digital CinemaInitiatives：数字电影倡导联盟)。通过独立地对这些激光光源进行调光，能够调整为光源装置58的射出光的色域包含颜色规格DCI至REC2020。
光源装置58通过分色镜44在相同光轴上合成利用旋转扩散板40降低了斑点噪声的蓝色、绿色以及红色的激光和没有斑点噪声的荧光。因此，与现有技术相比，能够实现小型且能够生成消除了斑点噪声的宽色域的图像光的投射型显示装置。
在上述的例子中，对蓝色激光光源30的各蓝色半导体激光元件产生具有465±8nm的波长宽度的蓝色激光的情况进行了说明，但也可以使用其他的波长宽度的光源。例如，也可以使用产生具有465±8nm的波长宽度的蓝色激光的蓝色激光光源、和产生具有445±8nm的波长宽度的蓝色激光的蓝色激光光源。在该情况下，产生445nm和465nm的2波长的蓝色激光、525nm的绿色激光和荧光的绿色成分光、以及640nm波长的红色激光和荧光的红色成分光。由于蓝色、绿色以及红色分别具有两个发光光谱，因此能够构成波长分割方式的立体显示装置的结构。
实施方式4所涉及的投射型显示装置14也可以代替实施方式1所涉及的光源装置58而使用实施方式2或者实施方式3所涉及的光源装置101、155。在使用了实施方式2所涉及的光源装置101的情况下，与现有技术相比，能够得到小型且消除了斑点噪声和亮度不均、将红色广域化到颜色规格DCI的色域的投射型显示装置。在使用实施方式3所涉及的光源装置155的情况下，能够得到消除了斑点噪声和亮度不均且宽色域化的高效率的投射型显示装置。
在实施方式4所涉及的投射型显示装置14中，由于在图像形成单元中使用了DMD210、211、212，因此与使用了液晶的图像形成单元相比，能够构成耐光性以及耐热性高的投射型显示装置。进而，在投射型显示装置14中，由于使用了三个DMD210、211、212，因此颜色再现良好，能够得到明亮且高精细的投射图像。
如上所述，实施方式4所涉及的投射型显示装置具备光源装置，该光源装置具备将降低了斑点噪声的蓝色、绿色以及红色的激光和没有斑点噪声的荧光在相同光轴上进行合成的分色镜或者偏轴地进行合成的棱镜。因此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声和亮度不均、能够产生宽色域的射出光的投射型显示装置。
[4-2.效果等]
实施方式4所涉及的投射型显示装置14具备光源装置58、对光源装置58的射出光进行聚光并向被照明区域照射的照明光学系统、按照影像信号形成图像的图像形成元件、以及放大投射由图像形成元件形成的图像的投射镜头213。由此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声和亮度不均、能够产生宽色域的射出光的投射型显示装置。
根据实施方式4所涉及的投射型显示装置14，绿色激光光源22以及红色激光光源26的射出光的光束也可以与激励用激光光源47的射出光的光束大致相等。
根据实施方式4所涉及的投射型显示装置14，绿色激光光源22、红色激光光源26以及蓝色激光光源30的射出光的光输出与激励用激光光源47的射出光的光输出也可以相互独立地调整。通过调整各射出光的光输出来调整光源装置58的射出光的色域。由此，通过独立地对这些激光光源进行调光，例如能够调整为光源装置58的射出光的色域包含颜色规格DCI至REC2020。
根据实施方式4所涉及的投射型显示装置14，图像形成元件也可以是反射镜偏转型的数字微镜器件(DMD)。由此，与使用液晶的图像形成单元相比，能够构成耐光性以及耐热性高的投射型显示装置。
[5.实施方式5]
[5-1.结构]
图8是表示实施方式5所涉及的投射型显示装置15的结构的概略俯视图。在实施方式5所涉及的投射型显示装置15中，作为图像形成单元，使用了TN(Twisted Nematic：扭转向列型)模式或VA(Vertical Alignment：竖直取向型)模式、且在像素区域形成有薄膜晶体管的有源矩阵方式的透过型的液晶面板。
图8的光源装置217的基本结构与实施方式1所涉及的光源装置58的基本结构实质上相同。实施方式5所涉及的光源装置217与实施方式1所涉及的光源装置58的不同之处在于，合成绿色激光光源22、红色激光光源26以及蓝色激光光源30的射出光的分色镜不是将反射红色的分色镜218和反射蓝色的分色镜219在相同的位置相互交叉地配置，而是以依次进行颜色合成的方式配置在不同的位置。光源装置217的其他结构与光源装置58相同，因此省略说明。
在图8中，投射型显示装置15具备透镜阵列板220、221、偏振光变换元件222、重叠用透镜223、透过蓝色的分色镜224、反射绿色的分色镜225、反射镜226、227、228以及中继透镜229、230。此外，投射型显示装置15具备场透镜231、232、233、入射侧偏振板234、235、236、液晶面板237、238、239以及射出侧偏振板240、241、242。进而，投射型显示装置15具备：具备反射红色的分色镜和反射蓝色的分色镜色的合成棱镜243、和投射镜头244。
在如以上那样构成的投射型显示装置15中，从光源装置217射出的激光和荧光的合成光入射到具备多个透镜元件的透镜阵列板220。入射到透镜阵列板220的光束被分割为多个光束。被分割的多个光束会聚于具备多个透镜的透镜阵列板221。透镜阵列板220的各透镜元件具有与液晶面板237、238、239相似形的开口形状。透镜阵列板221的各透镜元件的焦距被决定为使透镜阵列板220与液晶面板237、238、239成为大致共轭关系。从透镜阵列板221射出的分割后的光入射到偏振光变换元件222。
偏振光变换元件222具备偏振光分离棱镜和1/2波长板。偏振光变换元件222将入射的随机偏振光的光变换为S偏振光的光。偏振光变换元件222的射出光入射到重叠用透镜223。
重叠用透镜223是用于将透镜阵列板221的各透镜元件的射出光重叠照射在液晶面板237、238、239上的透镜。将透镜阵列板220、221和重叠用透镜223称为“照明光学系统”。重叠用透镜223的射出光被作为颜色分离单元的透过蓝色的分色镜224以及反射绿色的分色镜225分离为蓝色光、绿色光以及红色光。绿色光透过场透镜231以及入射侧偏振板234入射到液晶面板237。蓝色光在被反射镜226反射后，透过场透镜232以及入射侧偏振板235入射到液晶面板238。红色光被中继透镜229、230以及反射镜227、228透过、折射以及反射，透过场透镜233以及入射侧偏振板236而入射到液晶面板239。
入射侧偏振板234以及射出侧偏振板240配置在液晶面板237的两侧，使得它们的透过轴正交。同样地，入射侧偏振板235以及射出侧偏振板241以它们的透过轴正交的方式配置在液晶面板238的两侧。同样地，入射侧偏振板236以及射出侧偏振板242以它们的透过轴正交的方式配置在液晶面板239的两侧。
三张液晶面板237、238、239通过与影像信号对应的向像素施加的施加电压的控制，使入射光的偏振光状态变化以及对光进行调制，形成绿色、蓝色以及红色的图像光。
从射出侧偏振板240入射到颜色合成棱镜243的绿色的图像光透过颜色合成棱镜243入射到投射镜头244。从射出侧偏振板241入射到颜色合成棱镜243的蓝色的图像光被颜色合成棱镜243的反射蓝色的分色镜反射，入射到投射镜头244。从射出侧偏振板242入射到颜色合成棱镜243的红色的图像光被颜色合成棱镜243的反射红色的分色镜反射，入射到投射镜头244。这样，通过颜色合成棱镜243合成绿色、蓝色以及红色的图像光，入射到投射镜头244。入射到投射镜头244的光被放大投射到屏幕(未图示)上。
在此，绿色激光光源22、红色激光光源26、蓝色激光光源30以及激励用激光光源47构成为各激光的光束和荧光的光束大致相等。色域包含颜色规格DCI。通过独立地对这些激光光源进行调光，能够调整为光源装置217的射出光的色域包含颜色规格DCI至REC2020。
光源装置217通过分色镜44在相同光轴上合成利用旋转扩散板40降低了斑点噪声的蓝色、绿色以及红色的激光和没有斑点噪声的荧光。因此，与现有技术相比，能够实现小型且能够生成消除了斑点噪声的宽色域的图像光的投射型显示装置。
在上述的例子中，对蓝色激光光源30的各蓝色半导体激光元件产生具有465±8nm的波长宽度的蓝色激光的情况进行了说明，但也可以使用其他的波长宽度的光源。例如，也可以使用产生具有465±8nm的波长宽度的蓝色激光光的蓝色激光光源和产生具有445±8nm的波长宽度的蓝色激光光的其他蓝色激光光源。在该情况下，产生445nm和465nm的2波长的蓝色激光、525nm的绿色激光和荧光的绿色成分光、以及640nm波长的红色激光和荧光的红色成分光。由于蓝色、绿色以及红色分别具有两个发光光谱，因此能够构成波长分割方式的立体显示装置的结构。
实施方式5所涉及的投射型显示装置也可以使用实施方式1、实施方式2或者实施方式3的光源装置来代替光源装置217。在使用实施方式1所涉及的光源装置的情况下，由于反射红色的分色镜和反射蓝色的分色镜在相同的位置相互交叉地配置，因此能够使光源装置小型化。在使用实施方式2所涉及的光源装置的情况下，与现有技术相比，能够得到小型且消除斑点噪声和亮度不均、将红色广域化到颜色规格DCI的色域的投射型显示装置。在使用实施方式3所涉及的光源装置的情况下，投射型显示装置为了使来自合成激光和荧光的棱镜的光平行化后入射到透镜阵列板220，还具备聚光透镜。通过实施方式3所涉及的光源装置，能够得到消除了斑点噪声和亮度不均且宽色域化的高效率的投射型显示装置。
在实施方式5所涉及的投射型显示装置中，作为图像形成单元，未采用分时方式而使用了利用偏振光的三张液晶面板，因此，能够得到没有彩色断裂、颜色再现良好、明亮且高精细的投射图像。此外，在实施方式5所涉及的投射型显示装置中，与使用三个DMD元件的情况相比，不需要全反射棱镜，颜色合成用的棱镜成为45度入射的小型棱镜，因此能够使投射型显示装置小型化。
如上所述，实施方式5所涉及的投射型显示装置具备光源装置，该光源装置具备将降低了斑点噪声的蓝色、绿色以及红色的激光和没有斑点噪声的荧光在相同的光轴上进行合成的分色镜或者偏轴地进行合成的棱镜。因此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声和亮度不均、能够产生宽色域的射出光的投射型显示装置。
在上述的例子中，作为图像形成单元，使用了透过型的液晶面板，但也可以使用反射型的液晶面板来构成。通过使用反射型的液晶面板，与现有技术相比，能够构成小型且高精细的投射型显示装置。
[5-2.效果等]
实施方式5所涉及的投射型显示装置具备光源装置217、对光源装置217的射出光进行聚光并向被照明区域照射的照明光学系统、按照影像信号形成图像的图像形成元件、以及放大投射由图像形成元件形成的图像的投射镜头。由此，与现有技术相比，能够构成小型且能够消除斑点噪声和亮度不均、能够产生宽色域的射出光的投射型显示装置。
根据实施方式5所涉及的投射型显示装置，图像形成元件也可以是液晶面板。由此，与使用DMD元件的情况相比，能够将投射型显示装置构成为小型。
产业上的可利用性
本公开的一方式所涉及的光源装置能够应用于使用了图像形成单元的投射型显示装置。

Claims (13)

1.一种光源装置，具备激光光学系统、荧光光学系统、对所述激光光学系统以及所述荧光光学系统的各射出光进行合成的光合成器，
所述激光光学系统具备：
多个第1激光光源，分别产生蓝色光、绿色光以及红色光，或者分别产生蓝色光以及红色光；
第1分色镜，对所述多个第1激光光源的各射出光进行合成；以及
扩散板，降低所述多个第1激光光源的各射出光的斑点噪声以及亮度不均，
所述荧光光学系统具备：
第2激光光源；以及
荧光板，被所述第2激光光源的射出光激励而产生包含绿色光以及红色光的荧光，
所述光合成器具备第2分色镜。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
所述多个第1激光光源的各射出光被直线偏振，
所述激光光学系统的射出光相对于所述第2分色镜的面具有P偏振光而入射。
3.根据权利要求2所述的光源装置，其中，
所述第2分色镜具有如下分光特性：
在所述多个第1激光光源的各射出光的波段中，使相对于所述第2分色镜的面具有P偏振光而入射的光透过，
在所述多个第1激光光源的蓝色光以外的射出光的波段中，使相对于所述第2分色镜的面具有S偏振光而入射的光反射，
在由所述荧光板产生的所述荧光的波段中，使相对于所述第2分色镜的面具有S偏振光而入射的光反射。
4.一种光源装置，具备激光光学系统、荧光光学系统、对所述激光光学系统以及所述荧光光学系统的各射出光进行合成的光合成器，
所述激光光学系统具备：
多个第1激光光源，分别产生蓝色光、绿色光以及红色光；
分色镜，对所述多个第1激光光源的各射出光进行合成；以及
扩散板，降低所述多个第1激光光源的各射出光的斑点噪声以及亮度不均，
所述荧光光学系统具备：
第2激光光源；以及
荧光板，被所述第2激光光源的射出光激励而产生包含绿色光以及红色光的荧光，
所述光合成器具备对所述激光光学系统以及所述荧光光学系统的各射出光偏轴地进行合成的棱镜。
5.根据权利要求1或4所述的光源装置，其中，
所述扩散板具备：
第1圆形基板，在表面具有形成为圆周状的微细的凹凸形状的区域，并且由玻璃构成；以及
第1马达，对所述第1圆形基板进行旋转驱动。
6.根据权利要求1或4所述的光源装置，其中，
所述荧光板具备：
第2圆形基板，具备形成有Ce活化YAG系黄色荧光体的荧光体层；以及
第2马达，对所述第2圆形基板进行旋转驱动。
7.根据权利要求1或4所述的光源装置，其中，
所述多个第1激光光源各自具备半导体激光元件。
8.根据权利要求1或4所述的光源装置，其中，
所述第2激光光源具备蓝色半导体激光元件。
9.一种投射型显示装置，具备：
权利要求1或4所述的光源装置；
照明光学系统，对所述光源装置的射出光进行聚光并向被照明区域照射；
图像形成元件，按照影像信号形成图像；以及
投射镜头，放大投射由所述图像形成元件形成的图像。
10.根据权利要求9所述的投射型显示装置，其中，
所述多个第1激光光源的蓝色光以外的射出光的光束与所述第2激光光源的射出光的光束大致相等。
11.根据权利要求9所述的投射型显示装置，其中，
所述多个第1激光光源的射出光的光输出和所述第2激光光源的射出光的光输出能够相互独立地调整，通过调整所述各射出光的光输出来调整所述光源装置的射出光的色域。
12.根据权利要求9所述的投射型显示装置，其中，
所述图像形成元件是反射镜偏转型的数字微镜器件即DMD。
13.根据权利要求9所述的投射型显示装置，其中，
所述图像形成元件是液晶面板。
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