JP2005250059A - 光源装置及びそれを用いた投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
明るく色再現性の良い映像を表示可能な投射型表示装置用光源技術を提供する。
【解決手段】
光源装置として、ランプなど第１の光源からの白色光と、発光ダイオードなど第２の光源からの単色光とのそれぞれにつき、ダイクロイックミラーなど合成手段に対する入射角を変えて、該合成手段から出射する光束の波長帯域を可変する構成とする。上記入射角は、合成手段の設置角度、第２の光源の設置角度や設置位置、第２の光源からの単色光の光束を平行化変換する光束変換手段の設置角度や設置位置、合成手段と第２の光源との間にあって該第２の光源からの単色光を反射する反射手段の設置角度などを変えることで変化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像表示用の光学像を形成するための光を発生し出射する光源装置に関する。

プロジェクタ装置や投射型テレビなどの投射型映像表示装置においては、業務用として、プレゼンテーションなどでパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の画面を投影する用途の他、家庭用としても、テレビやビデオなどの画像を投影する用途が増大している。
従来、投射型映像表示装置としては、超高圧水銀ランプ等の白色光源を光源部に用い、該光源部からの白色光を、液晶表示素子やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）などのライトバルブに照射し、変調により形成した光学像をスクリーン等に拡大投射して映像表示する構成となっている。業務用の投射型映像表示装置では明るさが重要視されているのに対し、家庭用の投射型映像表示装置ではより忠実な色再現性が求められる。例えば、超高圧水銀ランプ（以下、ランプという）の場合は一般に、青色や緑色の波長帯域の光束量に対し、赤色の波長帯域の光束量が少ないため、白色表示をした場合は緑色がかった白色となる。色再現性を確保するためには、緑色や青色の光束量を抑圧することで、少ない光束量の赤色とバランスさせ、目標の白色色度値を得るようにしている。このため、緑色、青色の光束量の抑圧により、光源から出射される照明光の一部が無駄に消費され、表示画面が暗くなってしまう。これを改善するために提案された技術としては、例えば特開２００２−２９６６８０号公報（特許文献１）に記載されたものがある。該公報には、ランプと赤色発光ダイオードとを組合わせたものを光源装置として用い、該ランプの赤色光を赤色発光ダイオードの赤色光で補うとする技術が記載されている。該技術においては、主光源のランプから出射された光束と、副光源の赤色発光ダイオードから出射された光束とが、ダイクロイックプリズム（ミラー）によって合成される。

特開２００２−２９６６８０号公報

図２にランプ（白色光源）と赤色発光ダイオード（単色光源）の波長特性を示す。図２において、縦軸は、相対光強度で、各光源のピークを１００％としている。ランプの白色光の波長特性は可視光域全体にわたってはいるものの、青色光、緑色光に比べて赤色光の光強度が弱い。上記特開２００２−２９６６８０号公報記載の技術では、主光源であるランプの赤色光の光量を、赤色発光ダイオードの赤色光で補っている。

図３に、上記特開２００２−２９６６８０号公報記載技術で用いられているランプの光と赤色発光ダイオードの光とを合成するダイクロイックミラーの波長特性を示す。図３中の点線は、赤色発光ダイオードの波長特性である。ランプの光と赤色発光ダイオードの光とを合成するダイクロイックミラーは、所定波長帯域（波長帯域Ａ）の光を反射し、その他の波長帯域は透過する特性を有する。該波長帯域Ａは、赤色発光ダイオードの発光波長帯域（波長帯域Ｂ）を含み、かつマージンを加えた帯域となっている。
図４は、ランプの光と赤色発光ダイオードの光との合成後の波長特性である。ランプの波長帯域Ａの光をダイクロイックミラーによって反射させてカットし、赤色発光ダイオードの波長帯域Ｂの光を合成している。

上記のように、上記特開２００２−２９６６８０号公報記載技術では、ダイクロイックミラーによってランプの波長帯域Ａの光をカットして、赤色発光ダイオードの波長帯域Ｂの光で置き換えている。すなわち、波長帯域Ａの中で波長帯域Ｂ以外の帯域（マージン帯域）の光は利用できない。このため、波長帯域Ａが大きいと、この利用できない帯域（マージン帯域）も広くなる。高効率化の点から、この利用できない帯域（マージン帯域）を減らし、ダイクロイックミラーの波長帯域Ａと赤色発光ダイオードの波長帯域Ｂとの重なり度が高められることが望ましい。

通常、ダイクロイックミラーの波長特性には製造上のばらつきがある。このため、波長帯域Ａが短波長側あるいは長波長側にずれる場合がある。波長帯域Ａが短波長側あるいは長波長側にずれ、かつ、マージン帯域が小さい場合には、該波長帯域Ａから赤色発光ダイオードの帯域波長Ｂの一部が外れ、ダイクロイックミラーで反射する赤色発光ダイオードの光が大幅に減少し、装置の効率が下がってしまう。また、ダイクロイックミラーの波長特性のばらつきを考慮して赤色発光ダイオードの波長帯域Ｂに対してダイクロイックミラーの波長帯域Ａのマージンを充分大きくとった場合には、ランプからの光がダイクロイックミラーによって大幅にカットされ、装置の効率が低下する。

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、投射型表示装置の光源装置として、波長帯域のマージンを広くとらないでも、ダイクロイックミラーなど合成手段の波長特性のばらつきに対応して効率的に、ランプの光と発光ダイオードの光とを合成できるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決し、投射型表示装置において、明るく色再現性の良い映像を表示可能な光源技術を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、投射型表示装置の光源装置として、ランプなど第１の光源からの白色光と、発光ダイオードなど第２の光源からの単色光のそれぞれの、ダイクロイックミラーなど合成手段に対する入射角を変え、該合成手段から出射する光束の波長帯域を可変する構成とする。上記入射角は、該合成手段の設置角度、上記第２の光源の設置角度や設置位置、該第２の光源からの単色光の光束を平行化変換する光束変換手段の設置角度や設置位置、該合成手段と該第２の光源との間にあって該第２の光源からの単色光を反射する反射手段の設置角度などを変えることで変化させる。

本発明によれば、投射型表示装置において、明るく色再現性の良い映像を表示可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態につき、図面を用いて説明する。なお、各図において、共通な要素には、同じ符号を付す。
図１は、本発明の第１の実施形態としての投射型表示装置用光源装置の構成例図である。（ａ）は基準状態、（ｂ）は調整後の状態を示す。本第１の実施形態は、第１の光源からの白色光と第２の光源からの単色光のそれぞれの、合成手段に対する入射角を、該合成手段の設置角度、該第２の光源の設置角度及び該第２の光源からの単色光の光束を平行化変換する第２の光束変換手段の設置角度を変えることで、該合成手段で合成され出射する光束の波長帯域を可変する場合の構成例である。

図１において、１０１は、第１の光源（白色光源）としてのランプ、１１１は、ランプ１０１からの白色光を平行光束（第１の平行光束）に変換する第１の光束変換手段としての放物面リフレクタ、１０２は、第２の光源（単色光源）としての赤色発光ダイオード、１１２は、赤色発光ダイオード１０２からの赤色単色光を平行光束（第２の平行光束）に変換する第２の光束変換手段としての凸レンズ、２０２は、赤色発光ダイオード１０２と凸レンズ１１２を備えて成る赤色発光ダイオードユニット、１２０は、ランプ１０１からの白色光と赤色発光ダイオード１０２からの赤色単色光を合成する合成手段としてのダイクロイックミラーである。

ランプ１０１から出射された白色光は、放物面リフレクタ１１１により第１の平行光束２１１として反射される。一方、赤色発光ダイオード１０２から出射された赤色単色光は凸レンズ１１２により第２の平行光束２１２に変換される。該両平行光束２１１、２１２は、ダイクロイックミラー１２０によって合成され、平行光束２２０になる。

図２は、ランプ１０１（白色光源）の波長特性と赤色発光ダイオード１０２（単色光源）の波長特性図、図３は、ダイクロイックミラー１２０の波長特性図である。
図２に示すように、ランプ１０１の赤色領域の光エネルギーは、青色領域、緑色領域に比べ少ない。このため、ランプの白色光中の赤色の少ない光エネルギーを、赤色発光ダイオード１０２からの単色光の光エネルギーで置き換える。すなわち、ダイクロイックミラー１２０により、ランプからの白色光のうち波長帯域Ａの弱い光エネルギーの赤色光を反射させてカットし、赤色発光ダイオードからの赤色単色光で置き換えて合成する。

ランプ１０１の光と赤色発光ダイオード１０２の光との合成手段としてダイクロイックミラー１２０の波長特性は、図３に示すように、波長帯域Ａの光束を反射し、それ以外の可視光域の光束を透過する特性である。ランプ１０１からの白色光の第１の平行光束２１１のうち、波長帯域Ａの光はダイクロイックミラー１２０で反射して除去され、波長帯域Ａ以外の光は該ダイクロイックミラー１２０を透過し第１の出射光束となる。赤色発光ダイオード１０２からの第２の平行光束２１２は、ダイクロイックミラー１２０によって波長帯域Ａの光が反射されて第２の出射光束となり、該ダイクロイックミラー１２０を透過したランプ１０１からの光（第１の出射光束）と合成され、平行光束２２０となる。

図４は、上記合成された平行光束２２０の波長特性を示す。ダイクロイックミラー１２０の波長帯域Ａが広くなれば、ランプ１０１からの光をカット（除去）する領域が広くなるため、装置の全体的な効率は低下する。効率低下を最小限に抑えるためには、波長帯域Ａを赤色発光ダイオード１０２の波長帯域Ｂにできる限り近づけ、マージンを小さくすればよい。

ダイクロイックミラー１２０の波長特性のばらつきは、ダイクロイック膜を構成する蒸着膜の膜厚のばらつきによって生じる。膜厚が厚くなれば半値波長（透過率５０％の波長）が長波長側に変化し、逆に、膜厚が薄くなれば半値波長が短波長側に変化する。このため、ダイクロイックミラー１２０に入射する光線の入射角度を変えることで、光線の透過する膜厚が変わるため、半値波長を変えることができる。すなわち、厚さｔの膜に、入射角度θ_１で入射し屈折後に角度θ_２で光が進行した場合、光線が通過する長さ（見かけ上の膜厚）はｔ／ｃｏｓθ_２となる。図５は、ダイクロイックミラー１２０への光の入射角の効果の説明図である。図５において、基準の光線ｂに比べ、光線ａのように入射角度を大きくすると、光線が通過する膜厚が厚くなり、半値波長は長波長側に変化する。また、光線ｃのように入射角度を小さくすると、光線が通過する膜厚が薄くなり、半値波長は短波長側に変化する。

以上述べたように、ダイクロイックミラー１２０の波長特性のばらつきに応じて入射角度を変えることで、目的とする波長特性を得ることが可能となる。本発明では、入射角度を変えるために、ダイクロイックミラー１２０の設置角度、赤色発光ダイオード１０２の設置角度及び該赤色発光ダイオード１０２からの赤色単色光の光束を平行化変換する凸レンズ１１２の設置角度などを変える。

ダイクロイックミラー１２０の波長特性が短波長側にばらついた場合、波長帯域Ａを長波長側に変化させればよい。これには、入射角可変手段（図示なし）により、ダイクロイックミラー１２０の角度を、図１（ｂ）に示すように、該ダイクロイックミラー１２０から出射され放物面リフレクタ１１１で平行化変換された白色光の第１の平行光束の光軸と、赤色発光ダイオード１０２から出射され凸レンズ１１２で平行化変換された赤色単色光の第２の平行光束の光軸とを含む平面に垂直な軸１２１を中心に、矢印方向に角度αだけ回転させればよい。図１（ｂ）に示す回転調整後の構成要素には、ｂを添えた符号を付す。

図１（ｂ）において、ダイクロイックミラー１２０を回転させることにより、回転後のダイクロイックミラー１２０ｂへの入射角は大きくなり、波長帯域Ａは長波長側に変化する。このとき、ダイクロイックミラー１２０ｂを透過する第１の平行光束２１１の方向は変化しないが、第２の平行光束２１２は、反射する方向が第１の平行光束２１１と同じ方向から変わってしまう。そこで、図１（ｂ）に示すように、赤色発光ダイオード１０２と凸レンズ１１２を含む赤色発光ダイオードユニット２０２を、入射角可変手段（図示なし）により、軸１２１を中心に矢印方向に角度βだけ回転移動させる。これにより、回転後の赤色発光ダイオードユニット２０２ｂからの第２の平行光束２１２ｂの反射方向を、第１の平行光束２１１と同じ方向にすることができる。このとき、角度αとβは、数１の関係にある。

β≒２α …（数１）
上記本発明の第１の実施形態によれば、ダイクロイックミラー１２０の角度を調整し、それに対応して、赤色発光ダイオードユニット２０２を回転移動することにより、波長特性を基準値（設計値）に略一致させることで、ダイクロイックミラー１２０の波長帯域Ａが赤色発光ダイオード１０２の波長領域Ｂを含むようにできる。このため、ランプ１０１からの光を最大限利用した状態で、これと、赤色発光ダイオード１０２からの単色光とを効率良く合成することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態の説明図で、上記図１の光源装置を用いた投射型映像表示装置の構成例図である。
図６において、１３１、１３２は第１、第２マルチレンズアレイ、１４０は偏光変換素子、１５０は集光レンズ、１５１、１５２はコンデンサレンズ、１５３、１５４、１５５はリレーレンズ、１７１、１７２、１７３はそれぞれ緑色光、赤色光、青色光用のライトバルブ、１６０、１６１は色分離系のダイクロイックミラー、１６２、１６３、１６４は全反射ミラー、１８２、１８３は１／２波長位相差板、１９０は色合成を行うクロスダイクロイックプリズムである。

ダイクロイックミラー１２０によって合成された光束２２０は、後続のインテグレータとしての第１マルチレンズアレイ１３１と第２マルチレンズ１３２によって複数の２次光源像に変換される。この２次光源は、偏光変換手段としての偏光変換素子１４０によって、自然光を直線偏光であるＳ偏光光に変換される。偏光変換された直線偏光の光束は、集光レンズ１５０とコンデンサレンズ１５１、１５２とリレーレンズ１５３、１５４、１５５によって緑色光、赤色光、青色光用の各ライトバルブ１７１、１７２、１７３の面に照射される。なお、集光レンズ１５０を通過した白色光束は、色分離光学系としてのダイクロイックミラー１６０、１６１と全反射ミラー１６２、１６３、１６４によって、赤色光、緑色光、青色光それぞれの光路に分解される。緑色光、赤色光、青色光用の各ライトバルブ１７１、１７２、１７３で光変調された緑色、赤色、青色の光束は、クロスダイクロイックプリズム１９０によって色合成され投射レンズユニット（図示なし）によって投射される。なお、クロスダイクロイックプリズム１９０においては透過光はＰ偏光光、反射光はＳ偏光光とした場合にその透過率及び反射率を良好にできるため、１／２波長位相差板１８２、１８３を該クロスダイクロプリズム１９０に隣接させて配し、ライトバルブ１７２、１７３から該クロスダイクロイックプリズム１９０に入射するＰ偏光光をＳ偏光光に変換している。ライトバルブ１７１、１７２、１７３はそれぞれ、映像信号に基づき、駆動回路（図示なし）により駆動される。

上記本発明の第２の実施形態によれば、投射型表示装置において、明るく色再現性の良い映像を表示することが可能となる。
なお、上記投射型映像表示装置のライトバルブとしては、３板式の透過型ライトバルブを用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば、反射型液晶表示素子やＤＭＤなどの反射型ライトバルブを用いてもよいし、３板式でなくてもよい。

図７は、本発明の第３の実施形態としての投射型表示装置用光源装置の構成例図である。本第３の実施形態は、第１の光源からの白色光と第２の光源からの単色光のそれぞれの、合成手段に対する入射角を、該合成手段の設置角度と、該合成手段と該第２の光源との間にあって該第２の光源からの単色光を反射する反射手段の設置角度などを変えることにより、該合成手段で合成され出射される光束の波長帯域を可変する場合の構成例である。図７（ａ）は基準状態、図７（ｂ）は、合成手段の設置角度を調整した後の状態を示す。

図７において、１２３は、その反射面が、合成手段としてのダイクロイックミラー１２０の光合成面と略平行に配された反射手段としてのミラーである。第２の光源としての赤色発光ダイオード１０２から出射され凸レンズ１１２で平行化変換された赤色単色光の光束（第２の平行光束）を、該ミラー１２３の反射面で反射させた後、ダイクロイックミラー１２０に入射させる。ダイクロイックミラー１２０とミラー１２３はそれぞれ、入射角可変手段（図示なし）により、ランプ１０１から出射され放物面リフレクタ１１１で平行化変換された白色光の光束（第１の平行光束）の光軸と、上記第２の平行光束の光軸とを含む平面に垂直な軸の周りにそれぞれ所定角回転可能な構成とされ、該ダイクロイックミラー１２０の波長特性がばらついたとき、該ダイクロイックミラー１２０に対する上記第１、第２の平行光束の入射角をそれぞれ可変するようになっている。該入射角を変えることで、上記ダイクロイックミラー１２０で互いに合成される光束の波長帯域を可変して、上記ダイクロイックミラー１２０の波長特性に対応する。ミラー１２３の回転角度は、ダイクロイックミラー１２０の回転角度に合わせて変えられる。図７（ｂ）に示す回転調整後の状態の構成要素には、ｃを添えた符号を付す。

図７において、赤色発光ダイオード１０２からの第２の平行光束２１２に対し、ミラー１２３を矢印方向に角度γだけ回転させ、ミラー１２３ｃの位置とすることで、回転調整後のミラー１２３ｃによる反射光線２１３ｃの角度はβだけ変化する。βだけ角度が変化した光線２１３ｃに対し、ダイクロイックミラー１２０を、ミラー１２３と同じ回転方向の矢印方向に角度αだけ回転させることで、光線２１３ｃは、ダイクロイックミラー１２０とミラー１２３とが回転される前と同じ角度で出射される。このとき、角度αと角度γは数２の関係にあり、角度βと角度αは数３の関係にある。

α≒γ …（数２）
β≒２α …（数３）
上記第３の実施形態の光源装置を用いた投射型映像表示装置としては、例えば、該第３の実施形態の光源装置と、該光源装置側からの光を偏光変換し偏光光として出射する偏光変換手段と、該偏光光を、赤、緑、青の各色光に分離する色分離手段と、色光が照射され該照射された色光を光変調して出射するライトバルブと、該ライトバルブを映像信号に基づき駆動する駆動回路と、上記ライトバルブからの出射光を色合成する色合成手段と、該色合成された光を拡大投射する投射レンズユニットとを備えて成る構成とする。

上記本発明の第３の実施形態によれば、ランプ１０１からの光をむだにせずに、最大限利用した状態で、これと、赤色発光ダイオード１０２からの単色光とを効率良く合成することができる。このため、投射型表示装置において、明るく色再現性の良い映像を表示することが可能となる。特に、ダイクロイックミラー１２０とミラー１２３とを回転させることで、赤色発光ダイオード１０２及び凸レンズ１１２の位置は変えずに、該ダイクロイックミラー１２０の波長特性のばらつきにも容易に対応することができる。

図８は、本発明の第４の実施形態としての投射型表示装置用光源装置の構成例図である。本第４の実施形態は、第１の光源からの白色光と第２の光源からの単色光のそれぞれの、合成手段に対する入射角を、該合成手段の設置角度と、上記第２の光源の設置角度や設置位置、該第２の光源からの単色光の光束を平行化変換する光束変換手段（第２の光束変換手段）の設置角度などを変えることにより、該合成手段で合成され出射される光束の波長帯域を可変する場合の構成例である。図８（ａ）は基準状態、図８（ｂ）は、合成手段の設置角度を調整した後の状態を示す。

合成手段としてのダイクロイックミラー１２０は、入射角可変手段（図示なし）により、第１の光源としてのランプ１０１から出射され放物面リフレクタ１１１（第１の光束変換手段）で平行化変換された白色光の光束（第１の平行光束）の光軸と、赤色発光ダイオード１０２から出射され凸レンズ１１２（第２の光束変換手段）で平行化変換された赤色単色光の光束（第２の平行光束）の光軸とを含む平面に垂直な軸の周りに、所定角回転可能な構成とされ、第２の光源としての赤色発光ダイオード１０２は、該入射角可変手段（図示なし）により、上記平面内で上記凸レンズ１１２の光軸に略垂直な方向に移動変位可能な構成とされ、該ダイクロイックミラー１２０の波長特性がばらついたとき、該ダイクロイックミラー１２０に対する上記第１、第２の平行光束の入射角をそれぞれ可変するようになっている。該ダイクロイックミラー１２０への該両光束の入射角を変えることで、該ダイクロイックミラー１２０で互いに合成される光束の波長帯域を可変し、該ダイクロイックミラー１２０の波長特性のばらつき等に対応する。図８（ｂ）に示す回転調整後の状態の構成要素には、ｄを添えた符号を付す。

図８において、赤色発光ダイオード（第２の光源）１０２は、凸レンズ（第２の光束変換手段）１１２の焦点位置に配されている（凸レンズ１１２の焦点距離をｆとする）。このとき、赤色発光ダイオード１０２から出射した光束は、凸ンズ１１２によって、第２の平行光束２１２に変換される。この状態で、赤色発光ダイオード１０２を、該凸ンズ１１２の光軸に対して略垂直な方向（凸レンズ１１２の光軸と赤色発光ダイオード１０２の光軸は互いに略平行を保つ）に移動させると、図８（ｂ）に示すように、第２の平行光束２１２は、移動調整後の赤色発光ダイオード１０２ｄと凸レンズ１１２の中心を結んだ光線（主光線に相当）に平行な第２の平行光束２１２ｄとなる。すなわち、凸レンズ１１２の焦点距離ｆに対して、赤色発光ダイオード１０２の移動量δを、以下の数１で定まる値とすることで、第２の平行光束２１２ｄを所定の角度βだけ変位させることができる。角度βだけ変位した第２平行光束２１２ｄの、ダイクロイックミラー１２０での反射方向を第１の平行光束２１１と同じ方向とするために、ダイクロイックミラー１２０を矢印方向に角度αだけ回転させる。

このとき、移動量δと焦点距離ｆと角度βは数４の関係にあり、角度αと角度βは数５の関係にある。

ｔａｎβ＝δ／ｆ …（数４）
β≒２α …（数５）
なお、上記第４の実施形態の構成では、凸レンズ１１２を固定し、赤色発光ダイオード１０２を移動させる構成としたが、この他、発光ダイオード１０２を固定し、凸レンズ１１２を移動量δだけ移動させる構成としてもよいし、さらに、発光ダイオード１０２と凸レンズ１１２の両方を移動させ、相対的な移動量δを得る構成としてもよい。

上記第４の実施形態の光源装置を用いた投射型映像表示装置としては、例えば、該第３の実施形態の光源装置と、該光源装置側からの光を偏光変換し偏光光として出射する偏光変換手段と、該偏光光を、赤、緑、青の各色光に分離する色分離手段と、色光が照射され該照射された色光を光変調して出射するライトバルブと、該ライトバルブを映像信号に基づき駆動する駆動回路と、上記ライトバルブからの出射光を色合成する色合成手段と、該色合成された光を拡大投射する投射レンズユニットとを備えて成る構成とする。

上記本発明の第４の実施形態によれば、ランプ１０１からの光と、赤色発光ダイオード１０２からの単色光とを効率良く合成することができる。このため、投射型表示装置において、明るく色再現性の良い映像を表示することが可能となる。該ダイクロイックミラー１２０の波長特性のばらつきにも容易に対応することができる。

上記各実施形態では、合成手段として、ダイクロイックミラー１２０を用いたが、これに限定されるものではなく、該合成手段としては、例えば、クロスプリズムの境界にダイクロイック作用面を形成したダイクロイッククロスプリズムなどを用いてもよい。また、上記各実施形態では、主光源のランプ１０１からの光を透過、副光源の赤色発光ダイオード１０２からの光を反射させるように各光源を配し、ダイクロイックミラー１２０を回転させるとともに、赤色発光ダイオード１０２側を回転または移動調整するようにしたが、これに限定されるものではなく、逆の配置として、ダイクロイックミラー１２０を回転させるとともに主光源のランプ側を回転または移動させるようにしてもよい。また、上記各実施形態においては、第１の光源（白色光源）にランプ１０１を、第２光源（単色光源）に赤色発光ダイオード１０２を用いたが、これに限らず、例えば、第１の光源として、キセノンランプやメタルハライドランプなどを用いてもよく、また、第２の光源としてはレーザー光源などを用いてもよい。

本発明の第１の実施形態としての光源装置の構成例図である。 光源の光の波長特性図である。 ダイクロイックミラーの波長特性図である。 合成後の出射光の波長特性図である。 ダイクロイックミラーへの光の入射角の効果の説明図である。 本発明の第２の実施例としての投射型映像表示装置の構成例図である。 本発明の第３の実施形態としての光源装置の構成例図である。 本発明の第４の実施形態としての光源装置の構成例図である。

符号の説明

１０１…ランプ、
１０２…赤色発光ダイオード、
１１１…放物面リフレクタ、
１１２…凸レンズ、
１２０…ダイクロイックミラー、
１２３…ミラー、
１３１…第１マルチレンズアレイ、
１３２…第２マルチレンズアレイ、
１４０…偏光変換素子、
１５０…集光レンズ、
１５１、１５２…コンデンサレンズ、
１５３、１５４、１５５…リレーレンズ、
１６０、１６１…ダイクロイックミラー、
１６２、１６３、１６４…全反射ミラー、
１７１、１７２、１７３…ライトバルブ、
１８２、１８３…１／２波長位相差板、
１９０…クロスダイクロイックプリズム、
２０２…赤色発光ダイオードユニット。

Claims (10)

1. 映像表示用の光学像を形成するための光を発生し出射する光源装置であって、
   白色光を出射する第１の光源と、
   単色光を出射する第２の光源と、
   上記白色光と上記単色光とが入射され、該白色光のうちから一部の波長帯域の光を選択して第１の出射光束として出射するとともに、上記単色光を第２の出射光束として出射し、該両出射光束を互いに合成する合成手段と、
   を備え、上記合成手段及び上記第２の光源を、上記白色光の光束の光軸と上記単色光の光束の光軸とを含む平面に垂直な軸の周りにそれぞれ所定角回転させて該合成手段に対する上記白色光と上記単色光の入射角をそれぞれ可変し、上記両出射光束の波長帯域を可変する構成としたことを特徴とする光源装置。
2. 映像表示用の光学像を形成するための光を発生し出射する光源装置であって、
   白色光を出射する第１の光源と、
   上記白色光を第１の平行光束に変換する第１の光束変換手段と、
   単色光を出射する第２の光源と、
   上記単色光を第２の平行光束に変換する第２の光束変換手段と、
   上記白色光の第１の平行光束と上記単色光の第２の平行光束とが入射され、該第１の平行光束のうちから一部の波長帯域の光を選択し第１の出射光束として出射するとともに、上記第２の平行光束を第２の出射光束として出射し、該両出射光束を互いに合成する合成手段と、
   上記合成手段、上記第２の光源及び上記第２の光束変換手段を、上記両平行光束の光軸を含む平面に垂直な軸の周りにそれぞれ所定角回転させ、該合成手段に対する上記両平行光束の入射角をそれぞれ可変する入射角可変手段と、
   を備え、上記合成手段で互いに合成される上記両出射光束の波長帯域を、上記入射角可変手段により可変する構成としたことを特徴とする光源装置。
3. 上記合成手段は、上記第１の出射光束として出射する白色光を透過し、上記第２の出射光束として出射する単色光を反射する構成であり、上記両出射光束の波長帯域を可変するとき、上記軸の周りに、上記第２の光源の回転角の約１／２の回転角で回転される構成である請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 映像表示用の光学像を形成するための光を発生し出射する光源装置であって、
   白色光を出射する第１の光源と、
   上記白色光を第１の平行光束に変換する第１の光束変換手段と、
   単色光を出射する第２の光源と、
   上記単色光を第２の平行光束に変換する第２の光束変換手段と、
   上記第２の光束変換手段からの上記第２の平行光束を反射する反射手段と、
   上記白色光の第１の平行光束と上記反射手段で反射された単色光の第２の平行光束とが入射され、該第１の平行光束のうちから一部の波長帯域の光を選択して第１の出射光束として出射するとともに、上記第２の平行光束を第２の出射光束として出射し、該両出射光束を互いに合成する合成手段と、
   上記合成手段及び上記反射手段を、上記両平行光束の光軸を含む平面に垂直な軸の周りにそれぞれ所定角回転させ、該合成手段に対する上記両平行光束の入射角をそれぞれ可変する入射角可変手段と、
   を備え、上記合成手段で互いに合成される上記両出射光束の波長帯域を、上記入射角可変手段により可変する構成としたことを特徴とする光源装置。
5. 上記合成手段の光合成面と上記反射手段の反射面は、互いに略平行とされ、上記両出射光束の波長帯域を可変するとき、上記軸の周りにそれぞれ、互いに略等しい回転角で回転される請求項４に記載の光源装置。
6. 映像表示用の光学像を形成するための光を発生し出射する光源装置であって、
   白色光を出射する第１の光源と、
   上記白色光を第１の平行光束に変換する第１の光束変換手段と、
   単色光を出射する第２の光源と、
   上記単色光を第２の平行光束に変換する第２の光束変換手段と、
   上記第１の平行光束と上記第２の平行光束とが入射され、該第１の平行光束のうちから一部の波長帯域の光を選択して第１の出射光束として出射するとともに、上記第２の平行光束を第２の出射光束として出射し、該両出射光束を互いに合成する合成手段と、
   上記両平行光束の光軸を含む平面に垂直な軸の周りに上記合成手段を所定角回転させるとともに、上記平面内で、上記第２の光源を、上記第２の光束変換手段に対し該第２の光束変換手段の光軸に略垂直な方向に相対的に移動変位させ、または、上記第２の光束変換手段を、上記第２の光源に対し該第２の光源の光軸に略垂直な方向に相対的に移動変位させ、該合成手段に対する上記両平行光束の入射角をそれぞれ可変する入射角可変手段と、
   を備え、上記合成手段で互いに合成される上記両出射光束の波長帯域を、上記入射角可変手段により可変する構成としたことを特徴とする光源装置。
7. 上記両出射光束の波長帯域を可変するときの、上記合成手段の回転角をα、上記第２の光源または上記第２の光束変換手段を移動させる距離をδ、上記第２の出射光束の上記距離δの移動による角度変化をβ、上記第２の光源と上記第２の光束変換手段との距離をｆとするとき、ｔａｎβ＝δ／ｆ、β≒２αの関係にある請求項６に記載の光源装置。
8. 上記第１の光束変換手段は、放物面状の反射面を有する構成である請求項２から７のいずれかに記載の光源装置。
9. 上記第２の光源は、発光ダイオードである請求項２から８のいずれかに記載の光源装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の光源装置と、
    上記光源装置側からの光を偏光変換し、偏光光として出射する偏光変換手段と、
    上記偏光光を、赤、緑、青の各色光に分離する色分離手段と、
    上記色光が照射され、該照射された色光を変調して出射するライトバルブと、
    上記ライトバルブを映像信号に基づき駆動する駆動回路と、
    上記ライトバルブからの出射光を色合成する色合成手段と、
    上記色合成された光を拡大投射する投射レンズユニットと、
    を備えて成ることを特徴とする投射型映像表示装置。

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