JP2008135838A - Light source device and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置及びこれを備えた画像表示装置に関する。 The present invention relates to a light source device and an image display device including the same.
近年の投射型画像表示装置では、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的である。しかし、このような放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、色再現範囲が狭い、ランプから放射された紫外線が液晶ライトバルブを劣化させてしまうことがある等の課題がある。そこで、このような放電ランプの代わりに、単色光を照射するレーザ光源を用いた投射型画像表示装置が提案されている。そして、このような投射型画像表示装置には、特許文献1〜3に記載されたようなレーザ光源を利用することが可能である。しかしながら、レーザ光源は、上記のような課題を持たない反面、干渉性を有するという欠点を持っている。そこで、レーザ光の干渉性を低減させたレーザ照明装置が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。
この特許文献1に記載のレーザディスプレイ装置は、赤色,緑色,青色の半導体レーザと、各半導体レーザから射出されたレーザ光を平行光にする複数のコリメータレンズと、コリメータレンズにより平行化された光の強度分布を均一化する複数のマイクロレンズと、各マイクロレンズから射出された光を変調する空間光変調器とを備えている。そして、各空間光変調器を通過した光は、ダイクロイックミラーにより合成され、プロジェクタレンズによりスクリーンに表示されるようになっている。このレーザディスプレイ装置は、マイクロレンズが光軸を回転軸として回転可能となっており、このマイクロレンズを回転させることによって空間光変調器を照射するレーザ光のスペックルノイズを低減もしくは消滅させるようになっている。
The laser display device described in Patent Document 1 includes red, green, and blue semiconductor lasers, a plurality of collimator lenses that collimate laser light emitted from the semiconductor lasers, and light that is collimated by the collimator lenses. And a spatial light modulator that modulates the light emitted from each microlens. The light that has passed through each spatial light modulator is combined by a dichroic mirror and displayed on a screen by a projector lens. In this laser display device, the microlens can be rotated about the optical axis, and the speckle noise of the laser light irradiating the spatial light modulator is reduced or eliminated by rotating the microlens. It has become.
しかしながら、上記特許文献1に記載のレーザディスプレイ装置では、スペックルを低減させるために、マイクロレンズを回転させているので、回転駆動系等の機構部品が必要になり、コストが高くなってしまう。また、回転駆動系の回転に伴う騒音が生じたり、長期間使用することにより回転駆動系が劣化し、信頼性の低下が生じる。 However, in the laser display device described in Patent Document 1, since the microlens is rotated in order to reduce speckle, mechanical parts such as a rotational drive system are required, and the cost increases. Further, noise associated with the rotation of the rotation drive system is generated, or the rotation drive system deteriorates due to long-term use, resulting in a decrease in reliability.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成でコストを抑え、射出される光のぎらつきの発生を抑えるとともに、信頼性を向上させることが可能な光源装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a light source device capable of reducing the cost with a simple configuration, suppressing occurrence of glare of emitted light, and improving reliability. An object of the present invention is to provide an image display device.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の光源装置は、レーザ光源と、該レーザ光源から射出された光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、該波長変換素子から射出された光のうち前記所定の波長に変換された光を透過させ、前記所定の波長に変換されなかった光を反射させて、前記レーザ光源の方へ戻す外部共振器とを備え、該外部共振器から射出された光により、光学素子を介して光変調装置を照明する光源装置であって、前記レーザ光源と前記波長変換素子との間に配置されるとともに、前記外部共振器において反射された光のうち、前記レーザ光源の方へ向かう光路において、前記波長変換素子を通過することによって前記所定の波長に変換された光を反射させて前記レーザ光源とは異なる位置へ導くとともに、前記所定の波長に変換されなかった光を前記レーザ光源の方へ透過させる分離部と、該分離部において反射された光を前記光学素子に向けて反射させる反射部とを備え、前記レーザ光源から射出され前記外部共振器を通過し前記光学素子に向かう光の光路である第1光路を進行する光と、前記レーザ光源から射出され前記外部共振器において反射し前記分離部を介して前記反射部において反射し前記光学素子に向かう光の光路である第2光路を進行する光との光路差が、前記レーザ光同士の干渉が低減する距離以上であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The light source device of the present invention includes a laser light source, a wavelength conversion element that converts the wavelength of light emitted from the laser light source into a predetermined wavelength, and converts the light emitted from the wavelength conversion element into the predetermined wavelength. An external resonator that transmits the reflected light, reflects the light that has not been converted to the predetermined wavelength, and returns the light toward the laser light source, and uses the light emitted from the external resonator to change the optical element. A light source device that illuminates the light modulation device via the laser light source and is disposed between the laser light source and the wavelength conversion element, and is directed toward the laser light source among the light reflected by the external resonator In the optical path, the light converted to the predetermined wavelength by passing through the wavelength conversion element is reflected and guided to a position different from the laser light source, and the light that has not been converted to the predetermined wavelength A separation unit that transmits light toward the laser light source; and a reflection unit that reflects light reflected by the separation unit toward the optical element. The optical element is emitted from the laser light source and passes through the external resonator. A light traveling in a first optical path, which is an optical path of light traveling toward the optical path, and an optical path of light emitted from the laser light source, reflected by the external resonator, reflected by the reflective section via the separation section, and directed toward the optical element An optical path difference with light traveling in a second optical path is not less than a distance at which interference between the laser beams is reduced.
本発明に係る光源装置では、レーザ光源から射出された光は波長変換素子を通過する。波長変換素子から射出された光のうち、所定の波長の光に変換された光は、外部共振器を透過し、光学素子に入射する。一方、波長変換素子から射出された光のうち、所定の波長に変換されなかった光は、外部共振器において反射され、レーザ光源の方へ戻され、再度、波長変換素子を通過する。そして、その一部は、所定の波長に変換される。本発明は、このように、外部共振器において反射された光のうち、レーザ光源の方へ向かう光路において、波長変換素子を透過することによって、所定の波長に変換された光を、分離部において反射させて、レーザ光源とは異なる位置へ導く。さらにその後、反射部において反射させることによって、光学素子へ入射させる。 In the light source device according to the present invention, the light emitted from the laser light source passes through the wavelength conversion element. Of the light emitted from the wavelength conversion element, the light converted into light of a predetermined wavelength passes through the external resonator and enters the optical element. On the other hand, of the light emitted from the wavelength conversion element, the light that has not been converted to the predetermined wavelength is reflected by the external resonator, returned to the laser light source, and passes through the wavelength conversion element again. A part of the light is converted into a predetermined wavelength. In the present invention, in the light reflected by the external resonator, the light converted to a predetermined wavelength by passing through the wavelength conversion element in the optical path toward the laser light source is separated in the separation unit. Reflected and guided to a position different from the laser light source. Further, the light is then incident on the optical element by being reflected by the reflecting portion.
さらに、本発明では、光源から射出され、外部共振器を通過し光学素子に向かう第1光路を進行する光と、外部共振器及び分離部において反射し光学素子に向かう第2光路を進行する光との光路差が、レーザ光同士の干渉が低減する距離以上であるため、第1光路を進行する光と第2光路を進行する光との干渉性を低下させることが可能となる。したがって、本発明では、従来のように回転駆動系を用いないため、簡易な構成であるため、コストが抑えられ、射出される光のぎらつきの発生を抑えることができる。さらに、本発明では長期間使用しても劣化が生じないので、信頼性を向上させることが可能となる。
また、第2光路を進行するレーザ光は、外部共振器において反射した光であるため、第1光路を進行する光とスペックルパターンが異なるものとなる。したがって、光学素子から射出される光のぎらつきをより抑えることが可能となる。
Furthermore, in the present invention, light emitted from the light source, travels through the first optical path that passes through the external resonator and travels toward the optical element, and light travels through the second optical path that is reflected by the external resonator and the separation unit and travels toward the optical element. Is equal to or longer than the distance at which the interference between the laser beams is reduced, the coherence between the light traveling on the first optical path and the light traveling on the second optical path can be reduced. Therefore, in the present invention, since a rotational drive system is not used as in the prior art, the configuration is simple, so that the cost can be reduced and the occurrence of glare of emitted light can be suppressed. Furthermore, since the present invention does not deteriorate even when used for a long period of time, it is possible to improve the reliability.
Further, since the laser light traveling in the second optical path is light reflected by the external resonator, the speckle pattern is different from the light traveling in the first optical path. Therefore, glare of light emitted from the optical element can be further suppressed.
また、本発明の光源装置は、前記第1光路を進行する光を第3光路と第4光路とに分岐させる第1分岐部と、前記第2光路を進行する光を第5光路と第6光路とに分岐させる第2分岐部とを備え、前記第3光路を進行する光と前記第4光路を進行するレーザ光との光路差及び前記第5光路を進行するレーザ光と前記第6光路を進行するレーザ光との光路差は、それぞれレーザ光同士の干渉が低減する距離以上とすることが好ましい。 The light source device of the present invention includes a first branching unit that splits the light traveling in the first optical path into a third optical path and a fourth optical path, and the light traveling in the second optical path as a fifth optical path and a sixth optical path. A second branching portion for branching into the optical path, an optical path difference between the light traveling in the third optical path and the laser light traveling in the fourth optical path, and the laser light traveling in the fifth optical path and the sixth optical path It is preferable that the optical path difference with the laser light traveling through the distance is greater than or equal to the distance at which interference between the laser lights is reduced.
本発明に係る光源装置では、第1分岐部により、外部共振器を透過した光を第3光路と第4光路とに分岐させる。また、分離部において反射し、反射部において反射した光を第2分岐部により、第5光路と第6光路とに分岐させる。このとき、それぞれレーザ光同士の干渉が低減する距離以上とすることにより、第1光路を進行する光と第2光路を進行する光とは干渉性が低下したものとなっているので、より干渉性が低下した光が光学素子に入射することになる。したがって、光学素子から射出される光のぎらつきを抑えることが可能となる。 In the light source device according to the present invention, the light transmitted through the external resonator is branched into the third optical path and the fourth optical path by the first branching unit. Further, the light reflected by the separating unit and reflected by the reflecting unit is branched into the fifth optical path and the sixth optical path by the second branching unit. At this time, by setting the distance to be longer than the distance at which the interference between the laser beams is reduced, the coherency between the light traveling in the first optical path and the light traveling in the second optical path is reduced, so that interference is further increased. The light with reduced properties is incident on the optical element. Therefore, glare of light emitted from the optical element can be suppressed.
本発明の光源装置は、レーザ光源と、該レーザ光源から射出された光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、該波長変換素子から射出された光のうち前記所定の波長に変換された光を透過させ、前記所定の波長に変換されなかった光を反射させて、前記レーザ光源の方へ戻す外部共振器と、を備え、該外部共振器から射出された光により、光学素子を介して光変調装置を照明する光源装置であって、前記レーザ光源と前記波長変換素子との間に配置されるとともに、前記外部共振器において反射された光のうち、前記レーザ光源の方へ向かう光路において、前記波長変換素子を通過することによって前記所定の波長に変換された光を反射させて前記レーザ光源とは異なる位置へ導くとともに、前記所定の波長に変換されなかった光を前記レーザ光源の方へ透過させる分離部と、該分離部において反射された光を前記光学素子に向けて反射させる反射部と、前記レーザ光源から射出され前記外部共振器を通過し前記光学素子に向かう光の光路である第1光路、あるいは、前記レーザ光源から射出され前記外部共振器において反射し前記分離部を介して前記反射部において反射し前記光学素子に向かう光の光路である第2光路上に設けられた空気と屈折率が異なる光学部材とを備えることを特徴とする。 The light source device of the present invention includes a laser light source, a wavelength conversion element that converts the wavelength of light emitted from the laser light source into a predetermined wavelength, and converts the light emitted from the wavelength conversion element into the predetermined wavelength. An external resonator that transmits the reflected light, reflects the light that has not been converted to the predetermined wavelength, and returns the light toward the laser light source, and the optical element uses the light emitted from the external resonator. A light source device that illuminates the light modulation device via the laser light source, the light source device disposed between the laser light source and the wavelength conversion element, and of the light reflected by the external resonator toward the laser light source In the optical path to go, the light converted to the predetermined wavelength by passing through the wavelength conversion element is reflected and guided to a position different from the laser light source, and the light that has not been converted to the predetermined wavelength A separation unit that transmits light toward the laser light source, a reflection unit that reflects light reflected by the separation unit toward the optical element, and a laser beam that is emitted from the laser light source and passes through the external resonator. A first optical path that is an optical path of light that travels, or a second light that is an optical path of light that is emitted from the laser light source, reflected by the external resonator, reflected by the reflective section via the separation section, and travels toward the optical element An optical member having a refractive index different from that of air provided on the road is provided.
本発明に係る光源装置では、本発明に係る光源装置では、レーザ光源から射出された光は波長変換素子を通過する。波長変換素子から射出された光のうち、所定の波長の光に変換された光は、外部共振器を透過し、光学素子に入射する。一方、波長変換素子から射出された光のうち、所定の波長に変換されなかった光は、外部共振器において反射され、レーザ光源の方へ戻され、再度、波長変換素子を通過する。そして、その一部は、所定の波長に変換される。本発明は、このように、外部共振器において反射された光のうち、レーザ光源の方へ向かう光路において、波長変換素子を透過することによって、所定の波長に変換された光を、分離部において反射させて、レーザ光源とは異なる位置へ導く。さらにその後、反射部において反射させることによって、光学素子へ入射させる。 In the light source device according to the present invention, in the light source device according to the present invention, the light emitted from the laser light source passes through the wavelength conversion element. Of the light emitted from the wavelength conversion element, the light converted into light of a predetermined wavelength passes through the external resonator and enters the optical element. On the other hand, of the light emitted from the wavelength conversion element, the light that has not been converted to the predetermined wavelength is reflected by the external resonator, returned to the laser light source, and passes through the wavelength conversion element again. A part of the light is converted into a predetermined wavelength. In the present invention, in the light reflected by the external resonator, the light converted to a predetermined wavelength by passing through the wavelength conversion element in the optical path toward the laser light source is separated in the separation unit. Reflected and guided to a position different from the laser light source. Further, the light is then incident on the optical element by being reflected by the reflecting portion.
さらに本発明では、光学部材として、例えば、ガラスを用いることにより、第1光路あるいは第2光路を進行するレーザ光の光路長のうち光学部材が配置されている部分の光路長が光学部材の屈折率倍になる。したがって、第1光路を進行するレーザ光の光路長と第2光路を進行するレーザ光の光路長とに、光路差が生じるため、レーザ光同士の干渉性が減少する。これにより、光学素子から射出される光のぎらつきの発生を抑えることが可能となる。すなわち、光学部材により、第1光路あるいは第2光路を進行するレーザ光の光路長を短い距離で長い光路長を得ることが可能となる。したがって、本発明では、装置全体を大型にすることなく、第1光路あるいは第2光路を進行する光の光路長を長くすることができるので、装置全体の小型化を実現することが可能となる。 Furthermore, in the present invention, for example, by using glass as the optical member, the optical path length of the portion where the optical member is arranged in the optical path length of the laser light traveling in the first optical path or the second optical path is refracted by the optical member. It will be doubled. Accordingly, an optical path difference is generated between the optical path length of the laser light traveling in the first optical path and the optical path length of the laser light traveling in the second optical path, so that the coherence between the laser lights is reduced. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of glare of light emitted from the optical element. That is, the optical member makes it possible to obtain a long optical path length with a short distance for the optical path length of the laser light traveling in the first optical path or the second optical path. Therefore, in the present invention, since the optical path length of the light traveling in the first optical path or the second optical path can be increased without increasing the size of the entire apparatus, it is possible to reduce the size of the entire apparatus. .
また、本発明の光源装置は、前記光学部材が、前記第1光路あるいは前記第2光路を進行する光の位相を時間的に変化させる位相変化手段であることが好ましい。
本発明に係る光源装置では、第1光路あるいは第2光路を進行する光は、位相変化手段を透過する。このとき、位相変化手段から射出される光は、位相が時間的に変化しているので、スペックルのパターンが時間的に変化するため、光学素子から射出される光は、残像効果により時間積分されて、干渉性が低下し、その結果、ぎらつきが抑えられた光となる。したがって、簡易な構成により、射出される光のぎらつきの発生を抑えるとともに、従来のように回転駆動系を用いないため、本発明では長期間使用しても劣化が生じないので、信頼性を向上させることが可能となる。
In the light source device of the present invention, it is preferable that the optical member is a phase changing unit that temporally changes the phase of light traveling in the first optical path or the second optical path.
In the light source device according to the present invention, the light traveling in the first optical path or the second optical path is transmitted through the phase changing means. At this time, since the phase of the light emitted from the phase changing means changes with time, the speckle pattern changes with time, so that the light emitted from the optical element is integrated over time by the afterimage effect. As a result, the coherence is lowered, and as a result, the light is reduced in glare. Therefore, with a simple structure, the occurrence of glare in the emitted light is suppressed, and since a rotational drive system is not used as in the prior art, the present invention does not deteriorate even when used for a long time, improving reliability. It becomes possible to make it.
また、本発明の光源装置は、光学部材が位相変化手段である代わりに、前記第1光路あるいは前記第2光路を進行する光の屈折率を時間的に変化させる屈折率変化手段であっても良い。
本発明に係る光源装置では、第1光路あるいは第2光路を進行する光は、屈折率変化手段を透過する。このとき、屈折率変化手段から射出された光は、屈折率が変化するので、光学部材が配置されている部分の光路長が光学部材の屈折率倍になる。したがって、時間的に第1光路と第2光路の光路差を変化させることができるので、光路差をコヒーレンス長より長くせずに、短い光路差で干渉性によるぎらつきを目で感じにくくすることが可能となる。
Further, the light source device of the present invention may be a refractive index changing unit that temporally changes a refractive index of light traveling in the first optical path or the second optical path, instead of the optical member being a phase changing unit. good.
In the light source device according to the present invention, the light traveling in the first optical path or the second optical path is transmitted through the refractive index changing means. At this time, since the refractive index of the light emitted from the refractive index changing means changes, the optical path length of the portion where the optical member is disposed is double the refractive index of the optical member. Therefore, since the optical path difference between the first optical path and the second optical path can be changed with time, the optical path difference is not made longer than the coherence length, and glare due to coherence is made difficult to perceive with a short optical path difference. Is possible.
本発明の画像表示装置は、上記の光源装置と、該光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
本発明に係る画像表示装置では、光源装置より射出された光は光変調装置に入射される。そして、光変調装置により変調された画像が、投射装置によって投射される。このとき、光源装置より射出される光は、上述したように、スペックルパターンの発生を抑えた光となっているので、良好な画像を表示することができる。
An image display device according to the present invention includes the above light source device, a light modulation device that modulates light emitted from the light source device in accordance with an image signal, and a projection device that projects light modulated by the light modulation device. It is characterized by providing.
In the image display device according to the present invention, the light emitted from the light source device enters the light modulation device. Then, the image modulated by the light modulation device is projected by the projection device. At this time, since the light emitted from the light source device is light with suppressed generation of speckle patterns as described above, a good image can be displayed.
以下、図面を参照して、本発明に係る光源装置及び画像表示装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of a light source device and an image display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
[第1実施形態]
本実施形態に係る光源装置10は、レーザ光源11より射出された光の波長を変換し、ロッドインテグレータ(光学素子)15を介して液晶ライトバルブ(光変調装置)20を照明するものである。具体的には、光源装置10は、図1に示すように、単色光を発光するレーザ光源11と、レーザ光源11から射出されたレーザ光の波長を変換する波長変換素子13と、レーザ光源11と波長変換素子13との間に配置されたダイクロイックミラー(分離部)12と、波長変換素子13から射出されたレーザ光のうち、所定の波長の光を透過させ、それ以外の光を反射する外部共振器14と、ダイクロイックミラー12において反射したレーザ光をロッドインテグレータ15に反射させる反射ミラー(反射部)17と、反射ミラー17とロッドインテグレータ15との間に配置されたλ/2板(偏光変換手段:位相差板)18とを備えている。
[First Embodiment]
The
本実施形態において、レーザ光源11から射出される光の波長は、青色のレーザ光を射出する青色レーザ光源装置の場合は920nm、緑色のレーザ光を射出する緑色レーザ光源装置の場合は1060nm、赤色のレーザ光を射出する赤色レーザ光源装置の場合は1240nmの波長とする。ただし、この波長は単なる一例に過ぎない。レーザ光源11としては、例えば単一の半導体レーザや、複数の半導体レーザがアレイ化されたものを用いることが可能である。
また、レーザ光源11は、直線偏光を射出するものであり、本実施形態では、図1の矢印で示すように、P偏光のレーザ光を射出するものである。
In the present embodiment, the wavelength of light emitted from the
The
波長変換素子(SHG:Second Harmonic Generation)13は、入射光を所定の波長に変換する光学素子である。本実施形態の場合は、レーザ光源11から射出され、外部共振器14に向かう光は、波長変換素子13を通過することによって、ほぼ半分の波長の光に変換されるものとする。つまり、青色レーザ光源装置の場合は、レーザ光源から射出された光(920nm)は、波長変換素子によって460nmの青色光に変換される。同様に、緑色レーザ光源装置の場合は、レーザ光源から射出された光(1060nm)が530nmの緑色光に、赤色レーザ光源装置の場合は、レーザ光源から射出された光(1240nm)が620nmの赤色光に変換される。ただし、波長変換素子13の変換効率は40〜50%程度である。つまり、レーザ光源11から射出された光のすべてが、約半分の波長のレーザ光に変換されるわけではない。よって、波長変換素子13から射出されるレーザ光は、所定の波長に変換されたレーザ光と、変換されなかったレーザ光とが混ざったものとなる。波長変換素子13による波長変換効率は、非線形の特性を有しており、例えば、波長変換素子に入射するレーザ光の強度が強いほど、変換効率は向上する。なお、レーザ光源11から外部共振器14に向かう光路を往路OWとする。
ここでは、波長変換素子13として、板形状の導波路型のものを用いている。このような導波路型の波長変換素子13を採用した場合、その波長変換素子13の厚みが薄いので、周期分極反転構造が作成し易く、波長変換効率を高め易く、製造コストを低減することができる。
A wavelength conversion element (SHG: Second Harmonic Generation) 13 is an optical element that converts incident light into a predetermined wavelength. In the case of the present embodiment, light emitted from the
Here, a plate-shaped waveguide type is used as the
外部共振器14は、波長変換素子13から射出されたレーザ光のうち所定の波長(本実施形態の場合は約半分の波長)に変換されたレーザ光を透過させ、所定の波長に変換されなかったレーザ光を反射させて前記波長変換素子13の方へ戻すものである。本実施形態において、外部共振器14は、波長変換素子13から射出された光のうち、波長変換素子13によって所定の波長に変換されなかった光のみを選択的に約99%の高効率で反射する特性を備えている。波長変換素子13によって所定の波長(青色レーザ光源の場合は920nm、緑色レーザ光源の場合は530nm、赤色レーザ光源の場合は620nm)に変換された光は、外部共振器14を透過する。
外部共振器14を透過したレーザ光は、そのままロッドインテグレータ15に入射する。このように、外部共振器14を透過してロッドインテグレータ15に向かうレーザ光の光路を第1光路A1とする。なお、本実施形態において、第1光路A1とは、外部共振器14を透過してロッドインテグレータ15に向かうレーザ光の中心軸を示している。
The
The laser beam that has passed through the
一方、波長変換素子13によって所定の波長に変換されなかった光(青色レーザ光源の場合は920nm、緑色レーザ光源の場合は530nm、赤色レーザ光源の場合は620nmの波長の光)は、外部共振器14で反射される。そして、再び波長変換素子13を通過し、レーザ光源11の方へ戻る。このように、外部共振器14からレーザ光源11の方へ向かう光路を復路HWとする。一般的なレーザ光源装置では、このような光はレーザ光源11にそのまま戻される。しかしながら、外部共振器14からレーザ光源11の方へ戻る過程で、波長変換素子13によって所定の波長に変換される光も存在する。ここでいう「所定の波長」とは、外部共振器14が透過させる光の波長と同一の波長(つまり、青色レーザ光源装置の場合は460nm、緑色レーザ光源装置の場合は530nm、赤色レーザ光源装置の場合は620nm)である。ダイクロイックミラー12は、このようにして、復路で所定の波長に変換されたレーザ光が、そのままレーザ光源11に戻らないようにするものである。具体的には、ダイクロイックミラー12は、レーザ光源11と波長変換素子13との間に配置され、外部共振器14において反射されたレーザ光のうち、レーザ光源11の方へ向かう光路(復路HW)において、波長変換素子13を通過することによって所定の波長に変換されたレーザ光を反射させてレーザ光源11とは異なる位置へ導き、所定の波長に変換されなかったレーザ光をレーザ光源11の方へ透過させるものである。ダイクロイックミラー12の反射面は、復路HWの光が45度で入射するように配置されている。従って、復路HWで所定の波長に変換されたレーザ光は、ダイクロイックミラー12によって90度折り曲げられる。
On the other hand, light that has not been converted to a predetermined wavelength by the wavelength conversion element 13 (light having a wavelength of 920 nm for a blue laser light source, 530 nm for a green laser light source, and 620 nm for a red laser light source) 14 is reflected. Then, it passes through the
復路HWで所定の波長に変換されなかった光は、ダイクロイックミラー12を透過して、そのままレーザ光源11へ戻される。このように、レーザ光源11へ戻された光は、一部レーザ光源11で吸収されて熱となってしまうが、大部分はレーザ光源11のエネルギーとして用いられたり、レーザ光源11で反射されて再度レーザ光源から射出されたりすることで有効に利用される。
反射ミラー17は、ダイクロイックミラー12によって反射された所定の波長のレーザ光をロッドインテグレータ15に向けて反射させるものである。この反射ミラー17の反射面は、ダイクロイックミラー12によって反射されたレーザ光が、角度θ1で入射するように配置されている。
The light that has not been converted to the predetermined wavelength in the return path HW passes through the
The
なお、レーザ光源11から射出され外部共振器14において反射し、波長変換素子13を透過しダイクロイックミラー12を介して反射ミラー17に向かうレーザ光の光路を第1復路B1とする。また、反射ミラー17において反射し、ロッドインテグレータ15に向かうレーザ光の光路を第2復路B2とする。このとき、レーザ光源11から射出されたレーザ光は、レーザ光源11と外部共振器14との間を共振しているため、第1復路B1におけるダイクロイックミラー12と外部共振器14との光路長は第1復路B1に寄与しない。なお、本実施形態において、第1復路B1とは、ダイクロイックミラー12によって反射され、反射ミラー17に向かうレーザ光の中心軸を示している、また、第2復路B3とは、反射ミラー17によって反射され、ロッドインテグレータ15に向かうレーザ光の中心軸を示している。
The optical path of the laser light emitted from the
また、ダイクロイックミラー12と反射ミラー17との距離L1は、約5mmとなっている。したがって、往路A1の光路長と、第1復路B1と第2復路B2との光路長の和である復路B3(第2光路:B1+B2)の光路長との光路差は、距離L1(5mm)となる。
この光路差L1(5mm)は、往路A1を進行するレーザ光と、復路B3を進行するレーザ光との干渉を低減する距離となっている。
The distance L1 between the
This optical path difference L1 (5 mm) is a distance for reducing interference between the laser light traveling on the forward path A1 and the laser light traveling on the return path B3.
ロッドインテグレータ15は、その射出端面におけるレーザ光の面内照度分布をほぼ均一にするものである。第1往路A1を進行するレーザ光と第2復路B2を進行するレーザ光は、ロッドインテグレータ15に入射し、その内部で反射される。そして、ロッドインテグレータ15の射出端面において、面内照度分布がほぼ均一化された照明光となって射出される。このように面内照度分布が均一となったレーザ光によって、液晶ライトバルブ20が照明される。
The
本実施形態に係る光源装置10では、レーザ光源11から射出され、往路A1を進行するレーザ光と、復路B3を進行するレーザ光との光路差が、レーザ光同士の干渉が低減する距離L1となっているため、往路A1を進行するレーザ光と復路B3を進行する光との干渉性を低下させることが可能となる。したがって、簡易な構成であるため、コストが抑えられ、射出される光のぎらつき(シンチレーション、スペックル)の発生を抑えるとともに、従来のように回転駆動系を用いないため、本発明では長期間使用しても劣化が生じないので、信頼性を向上させることが可能となる。また、復路B3を進行するレーザ光は、外部共振器14において反射したレーザ光であるため、往路A1を進行するレーザ光とスペックルパターンが異なるものとなる。したがって、ロッドインテグレータ15から射出される光のぎらつきをより抑えることが可能となる。
なお、ダイクロイックミラー12と反射ミラー17との距離L1は、約5mmとしたが、5mm以上であれば、往路A1を進行するレーザ光と復路B3を進行するレーザ光との干渉を低減させることができる。すなわち、本実施形態では、レーザ光源11から射出されたレーザ光と外部共振器14において反射したレーザ光とのスペックルパターンが異なるため、レーザ光源11のコヒーレンス長は数cm〜数mであるが、往路A1と復路B3との光路差が約5mmであっても干渉を低減させることが可能となる。なお、往路A1の光路長と復路B3の光路長を長く取ることができる場合は、距離L1をレーザ光源11のコヒーレンス長より長くすることで、ロッドインテグレータ15から射出される光のぎらつきを確実に低減することが可能となる。
In the
Although the distance L1 between the
[第2実施形態]
次に、本発明に係る第2実施形態について、図2を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第1実施形態に係る光源装置10と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る光源装置30では、往路A1を進行するレーザ光及び復路B2を進行するレーザ光を分岐させる点において、第1実施形態と異なる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In each embodiment described below, portions having the same configuration as those of the
The
光源装置30は、ロッドインテグレータ31と外部共振器14との間に、往路A1を進行するレーザ光を分岐するハーフミラー(第1分岐部)32が設けられている。ハーフミラー32は、外部共振器14を透過した緑色のレーザ光を、所定の割合で、反射光と透過光とに分割する部材である。すなわち、ハーフミラー32により、往路A1を進行するレーザ光は、当該ハーフミラー32を透過する第1往路(第3光路)C1と当該ハーフミラー32を反射する第2往路(第4光路)C2とに分岐されるようになっている。
さらに、光源装置30は、ハーフミラー32において反射した第2往路C2を進行するレーザ光をロッドインテグレータ31に反射させる反射ミラー33を備えている。
In the
Further, the
また、ロッドインテグレータ31と反射ミラー17との間には、第2復路B2を進行するレーザ光を分岐するハーフミラー(第2分岐部)37が設けられている。ハーフミラー37は、反射ミラー17を反射した緑色のレーザ光を、所定の割合で、反射光と透過光とに分割する部材である。すなわち、ハーフミラー37により、第2復路B2を進行するレーザ光は、当該ハーフミラー37を透過する第1復路(第5光路)D1と当該ハーフミラー37反射する第2復路(第6光路)D2とに分岐されるようになっている。
さらに、光源装置30は、ハーフミラー37において反射した第2復路D2を進行するレーザ光をロッドインテグレータ31に反射させる反射ミラー38を備えている。
Further, between the
Furthermore, the
また、ハーフミラー32と反射ミラー33との距離L2及びハーフミラー37と反射ミラー38との距離L3は、それぞれ5mmとなっている。これらにより、第1往路C1の光路長と第2往路C2の光路長との光路差は、距離L2となっている。同様に、第1復路D1の光路長と第2復路D2の光路長との光路差は、距離L3となっている。
この距離L2は、第1往路C1を進行するレーザ光と、第2往路C2を進行するレーザ光との干渉が低減する距離となっている。また、同様に、距離L3は、第1復路D1を進行するレーザ光と、第2復路D2を進行するレーザ光との干渉が低減する距離となっている。
The distance L2 between the
This distance L2 is a distance that reduces interference between the laser light traveling on the first forward path C1 and the laser light traveling on the second forward path C2. Similarly, the distance L3 is a distance at which interference between the laser light traveling on the first return path D1 and the laser light traveling on the second return path D2 is reduced.
本実施形態に係る光源装置30では、第1実施形態の光源装置10と同様の効果を備えている。さらに、本実施形態に係る光源装置30では、第1往路C1を進行するレーザ光と第2往路C2を進行するレーザ光同士、及び、第1復路D1を進行するレーザ光と第2復路D2を進行するレーザ光同士の干渉が低減する距離となっているので、ロッドインテグレータ31に入射するレーザ光の干渉をさらに低減させることが可能となる。したがって、ロッドインテグレータ31から射出されるレーザ光は、ぎらつきが抑えられた光となる。
The
[第3実施形態]
次に、本発明に係る第3実施形態について、図3及び図4を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置40では、第1復路B1にガラス(光学部材)41が設けられている点において、第1実施形態と異なる。
ガラス41は、屈折率がnであり、光軸Pに沿う寸法がdとなっている。したがって、このガラス41の光路長はndとなるので、第1復路B1において、ガラス41を透過するレーザ光の光路長は、ガラス41の屈折率倍となる。なお、ガラス41は、屈折率が高い材料からなることが好ましく、例えば、眼鏡レンズ用途の高屈折率ガラス材等を用いる。
また、ガラス41の屈折率n及び寸法d(ガラス41の光路長nd)は、往路A1を進行するレーザ光と復路B3を進行するレーザ光との光路差が、レーザ光同士の干渉が低減する距離となるように設定されている。なお、屈折率n及び寸法dは、往路A1の光路長と復路B3の光路長との光路差が、レーザ光源11のコヒーレンス長より長くなるように設定することが好ましい。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The
The
Further, the refractive index n and the dimension d (the optical path length nd of the glass 41) of the
本実施形態に係る光源装置40では、第1実施形態の光源装置10と同様の効果を備えている。さらに、本実施形態に係る光源装置40では、ガラス41により、第1復路B1の物理的な距離を短くしつつ、第1復路B1の物理的な距離を長くしたのと同等の実効的な光路長を得ることが可能となる。したがって、装置全体を大型にすることなく、復路B3を進行する光の光路長を長くすることができるので、装置全体の小型化を実現することが可能となる。
The
[第3実施形態の変形例]
なお、本実施形態において、第1復路B1にガラス41を設けたが、図4に示すように、第2復路B2にガラス41を設けた光源装置45であっても良い。この構成では、第1復路B1の距離を短くすることができるので、ダイクロイックミラー12と反射ミラー17とを近接して配置することが可能となる。したがって、装置全体を小型にすることができる。
さらに、往路A1を進行するレーザ光と第2復路B2を進行するレーザ光の間隔が、上記実施形態の光源装置40に比べて狭くなるので、光源装置45に用いられるロッドインテグレータ46の開口を小さくすることができる。すなわち、ロッドインテグレータ15に比べて小さいロッドインテグレータ46で良いため、安価なロッドインテグレータ46を用いることができる。すなわち、コストが低減された光源装置45を提供することが可能となる。
[Modification of Third Embodiment]
In the present embodiment, the
Further, since the distance between the laser light traveling in the forward path A1 and the laser light traveling in the second return path B2 is narrower than that of the
[第4実施形態]
次に、本発明に係る第4実施形態について、図5及び図6を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置50では、第1復路B1に液晶素子(位相変化手段)51が設けられている点において、第1実施形態と異なる。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The
液晶素子51は、図5に示すように、第1電極51a及び第2電極51bにより液晶層51cが挟持された構成になっている。また、第1,第2電極51a,51bは駆動回路55に接続されている。この駆動回路55は、液晶素子51に印加する電圧を制御し、液晶素子51から射出される光の偏光面を時間的に変化させるものである。具体的に、液晶層51cは、TN(Twisted Nematic)モードの液晶が封入された液晶素子51を用いる。そして、駆動回路55からの出力が20Vのときは、液晶素子51に入射したレーザ光の位相が変調されてロッドインテグレータ15の入射面15aに入射する。
As shown in FIG. 5, the
また、駆動回路55からの出力が0Vのときは、液晶素子51に入射したレーザ光は、液晶素子51を透過することにより、レーザ光の位相は変調されず反射ミラー17に入射する。
また、駆動回路55から出力される電圧0Vと20Vとの切り替え周波数は、人間が感知可能なフリッカの周波数よりも高い周波数、例えば、30Hz以上、好ましくは60Hz以上に設定されている。さらに、電圧変化は、規則的な周期を持つ波形ではなく、ランダムの波形(例えば、雑音から生成した波形)であることが好ましい。このように、ランダムの波形にすることで、ランダムなスペックルパターンが残像効果により時間積分されるため、ロッドインテグレータ15から射出されるレーザ光のぎらつきをより抑えることが可能となる。
When the output from the drive circuit 55 is 0 V, the laser light incident on the
The switching frequency between the voltages 0V and 20V output from the drive circuit 55 is set to a frequency higher than the flicker frequency that can be detected by humans, for example, 30 Hz or more, preferably 60 Hz or more. Furthermore, the voltage change is preferably a random waveform (for example, a waveform generated from noise) rather than a waveform having a regular period. In this way, by using a random waveform, the random speckle pattern is time-integrated by the afterimage effect, so that it is possible to further suppress glare of the laser light emitted from the
次に、以上の構成からなる本実施形態の光源装置50を用いて、液晶ライトバルブ20を照明する方法について説明する。
レーザ光源11から射出されレーザ光は、第1実施形態と同様に、波長変換素子13において波長変換された緑色のレーザ光が、ロッドインテグレータ15に入射する。
一方、外部共振器14において反射され、再び波長変換素子13を透過することにより緑色に変換されたレーザ光は、ダイクロイックミラー12において反射し、液晶素子51に入射する。駆動回路55における印加電圧が20Vのときは、液晶素子51から射出されるレーザ光の位相は変化せず、ロッドインテグレータ15に入射する。また、駆動回路55における印加電圧が0Vのときは、液晶素子51に入射したレーザ光の位相は変調してロッドインテグレータ15に入射する。
ここで、印加電圧が0Vのとき及び印加電圧が20Vのときの、液晶素子51から射出されるレーザ光のスペックルパターンは、図6に示すように、異なるものとなる。そして、ロッドインテグレータ15において、重なり合い、観察者の目には、印加電圧が0Vのときのスペックル及び印加電圧が20Vのときのスペックルを積分した信号が検知されるため、スペックルパターンは減少して見える。
Next, a method for illuminating the liquid crystal
The laser light emitted from the
On the other hand, the laser light reflected by the
Here, when the applied voltage is 0V and when the applied voltage is 20V, the speckle patterns of the laser light emitted from the
本実施形態に係る光源装置50では、第1実施形態の光源装置10と同様の効果を備えている。さらに、本実施形態に係る光源装置50では、従来のように回転駆動系を用いないため、本発明では長期間使用しても劣化が生じないので、信頼性を向上させることが可能となる。
The
なお、本実施形態において、第1復路B1に液晶素子51を設けたが、第3実施形態の図4に示す光源装置45と同様に、第2復路B2に液晶素子51を設けても良い。この構成でも、第1復路B1の距離を短くすることができるので、装置全体を小型にすることができる。また、ロッドインテグレータ15に比べて開口の小さいロッドインテグレータで良いため、安価なロッドインテグレータ15を用いることができる。
In the present embodiment, the
また、光学部材としては、往路A1あるいは復路B3を進行するレーザ光の屈折率を時間的に変化させる屈折率変化手段であっても良い。屈折率変化手段としては、例えば、鉛(Pd)、ランタン(La)、ジルコン(Zr)、チタン(Ti)を含む酸化物セラミックスであるPLZT(チタン酸ジルコン酸ランタン鉛)を用いても良い。PLZTは、電気光学効果(Electro-optic Effect:EO効果)を有する材料であり、それらの結晶やセラミックスに電場を加えると屈折率の変化が生じる。このようにして、PLZTの屈折率を変化させることで、往路A1を進行するレーザ光と復路B3を進行するレーザ光とに、時間的に光路差を与えることができる。
したがって、時間的に往路A1と復路B3の光路差を変化させることができるので、光路差をコヒーレンス長より長くしなくて、短い光路差で干渉性によるぎらつきを目で感じにくくすることが可能となる。
また、本実施形態において、TNモードの液晶を用いたが、垂直モードの液晶であっても良い。
Further, the optical member may be a refractive index changing means for changing the refractive index of the laser light traveling in the forward path A1 or the return path B3 with time. As the refractive index changing means, for example, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate) that is an oxide ceramic containing lead (Pd), lanthanum (La), zircon (Zr), and titanium (Ti) may be used. PLZT is a material having an electro-optic effect (EO effect). When an electric field is applied to these crystals and ceramics, the refractive index changes. In this way, by changing the refractive index of PLZT, it is possible to give an optical path difference in time between the laser light traveling on the forward path A1 and the laser light traveling on the return path B3.
Therefore, since the optical path difference between the forward path A1 and the return path B3 can be temporally changed, it is possible to make it difficult to visually perceive glare due to coherence with a short optical path difference without making the optical path difference longer than the coherence length. It becomes.
In this embodiment, a TN mode liquid crystal is used, but a vertical mode liquid crystal may be used.
[第5実施形態]
次に、本発明に係る第5実施形態について、図7を参照して説明する。
本実施形態では、上記第1実施形態の光源装置10を備えるプロジェクタ(画像表示装置)500について説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, a projector (image display device) 500 including the
図7は、上記実施形態の光源装置を備えたプロジェクタ500の説明図である。
プロジェクタ500は、光源装置10R,10G,10Bと、液晶ライトバルブ522,523,524と、クロスダイクロイックプリズム525と、投射レンズ(投射装置)526とを備えている。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a
The
図7のプロジェクタ500は、緑色の光源装置10G及び青色の光源装置10Bとしては、第1実施形態の光源装置を用いている。赤色の光源装置10Rはレーザ光源のみで構成されており、レーザ光源から射出される波長620nmのレーザ光を波長変換を行わずにそのまま射出する。なお、緑色の光源装置10Gおよび青色の光源装置10Bの構成等については、第1実施形態で説明したため、詳細な説明を省略する。
また、それぞれの光源装置10R,10G,10Bの後段(光路下流側)には、ロッドインテグレータ(光学素子:均一化手段)15R,15G,15Bが設けられている。これらは、第1実施形態で説明したロッドインテグレータ15と同様のものであるため、詳細な説明を省略する。
The
Further, rod integrators (optical elements: equalizing means) 15R, 15G, and 15B are provided in the subsequent stage (downstream side of the optical path) of the respective
赤色の光源装置10Rからの光束は、ロッドインテグレータ15Rにおいて均一化された後、伝達レンズ535Rを透過して反射ミラー517で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ20Rに入射する。また、緑色の光源装置10Gからの光束は、ロッドインテグレータ15Gにおいて均一化された後、伝達レンズ535Gを透過して緑色光用液晶ライトバルブ20Gに入射する。また、青色の光源装置10Bからの光束は、ロッドインテグレータ15Bにおいて均一化された後、伝達レンズ535Bを透過して反射ミラー516で反射され、青色の光用液晶ライトバルブ20Bに入射する。伝達レンズ535R,G,Bは、いずれも、ロッドインテグレータ15R,G,Bの射出端面の像を液晶ライトバルブの画像形成領域に伝達するためのものである。本実施形態では、ロッドインテグレータ15R,G,Bと伝達レンズ535R,G,Bの作用により、液晶ライトバルブが均一に照明されるようになっている。なお、ロッドインテグレータ15R,G,Bの射出端面の形状が液晶ライトバルブ20R,G、Bの画像形成領域と同一であり、かつ、ロッドインテグレータ15R,G,Bが液晶ライトバルブ20R,G,Bに近接して配置される場合は、レンズ535R,G,Bを省略することも可能である。また、図7では、伝達レンズ535R,G,Bがほぼ同一形状のレンズとして図示されているが、伝達レンズ535R,G,Bの作用は、光源10R,G,Bと液晶ライトバルブ20R,G,Bの距離等に応じて最適化されるため、必ずしも同一形状になるとは限らない。
The light beam from the red
各液晶ライトバルブ20R,G,Bの入射側および出射側には、偏光板(図示せず)が配置されている。そして、各光源装置10R,G,Bからの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブに入射する。レーザ光は、基本的には偏光状態が揃った光(直線偏光)であるため、入射側偏光板を省略することも可能である。しかし、光源から液晶ライトバルブ20R,G,Bに到達するまでに、ロッドインテグレータ15R,G,Bや反射ミラー516,517等の光学要素を通過する際に、偏光状態が多少乱れてしまう可能性がある。よって、入射側偏光板を設けて偏光状態を揃えることにより、画像のコントラストを向上させることが可能となる。
また、入射側偏光板の前方に、または入射側偏光板の代わりに偏光変換手段(図示せず)を設けて、液晶ライトバルブ20R,G,Bに入射する光を直線偏光に揃えるようにしてもよい。この場合、入射側偏光板の前方に偏光変換手段を設けた場合は、入射側偏光板で光が吸収または反射されることによる光の損失を低減することが可能となる。よって、光の利用効率を向上させることができる。入射側偏光板の代わりに偏光変換手段を設けた場合は、入射側偏光板の場合と同様、画像のコントラストを向上させることが可能となる。
Polarizers (not shown) are arranged on the incident side and the emission side of each liquid crystal
Also, a polarization conversion means (not shown) is provided in front of the incident side polarizing plate or instead of the incident side polarizing plate so that the light incident on the liquid
各液晶ライトバルブ20R,G,Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム525に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投射光学系である投射レンズ526により投射スクリーン527上に投射され、拡大された画像が表示される。
The three color lights modulated by the liquid
上述した本実施形態のプロジェクタ500は、緑色の光源装置10G,青色の光源装置10Bより射出される光は、スペックルパターンの発生を抑えた光となっているので、投射レンズ526によって投射スクリーン527に投射されるレーザ光の干渉縞の発生も抑えられたものとなる。したがって、投射スクリーン527に良好な画像を表示することができる。
なお、本実施形態のプロジェクタにおいて、緑色及び青色の光源装置10G,Bについて第1実施形態の光源装置10を用いたものを説明したが、赤色の光源装置10Rについても第1実施形態の光源装置10を採用することが可能である。また、光源装置10R,G,Bについて、第2〜第4実施形態(変形例を含む)の光源装置を用いることも可能である。
また、第1〜第4実施形態(変形例を含む)の光源装置は、光源装置10R,G,Bのうち、最低1つに適用されていれば良い。さらに、光源装置10R,G,Bのそれぞれに、異なる実施形態の光源装置を採用することも可能である。
In the
In the projector according to this embodiment, the green and blue
Moreover, the light source device of 1st-4th embodiment (a modification is included) should just be applied to at least one among the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、また、上記各実施形態において、光学素子として、ロッドインテグレータ15,31,46を用いたが、これに限らず、光ファイバやフライアレイレンズ等であっても良い。
また、第3,第4実施形態において、ガラス41,液晶素子51を復路B3に設けたが、往路A1に設けて、往路A1を進行するレーザ光と復路B3を進行する光とのレーザ光路差をレーザ光同士の干渉が低減する距離以上にしても良い。
また、光学素子としては、透明圧電素子であっても良い。この場合も、往路A1を進行するレーザ光と復路B3を進行するレーザ光との光路差が生じるため、レーザ光の干渉性を低下させることが可能となる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above embodiments, the
In the third and fourth embodiments, the
The optical element may be a transparent piezoelectric element. Also in this case, an optical path difference between the laser light traveling on the forward path A1 and the laser light traveling on the return path B3 occurs, so that the coherence of the laser light can be reduced.
さらには、上記各実施形態において、均一化手段として、ロッドインテグレータ15等を用いたが、これに限らず、光ファイバやフライアレイレンズ等であっても良い。また、光源装置10等と光変調装置20等との間に配置される光学素子は、均一化手段に限られず、レンズやプリズム等他の光学素子であっても良い。また、上記実施形態では、光源装置10等と光変調装置20等との間に配置される光学素子の数は1つ(均一化手段のみ)であったが、2つ以上の光学素子を配置するようにしても良い。
また、上記実施形態では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いた例について説明したが、本発明は、液晶ライトバルブ以外の変調装置にも適用することが可能である。また、光変調装置には、透過型のものと反射型のものとがあるが、本発明はいずれのタイプにも適用可能である。
さらに、第5実施形態では、光変調装置を3つ用いたプロジェクタの例について説明したが、本発明は、光変調装置を1つ、2つ、あるいは4つ以上用いたプロジェクタにも適用することができる。プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行うフロント型のものと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行うリア型のものとがあるが、本発明はいずれのタイプにも適用可能である。
また、第5実施形態では画像表示装置の一例としてプロジェクタを挙げて説明したが、本発明の光源装置はプロジェクタ以外の画像表示装置にも適用可能である。
Further, in each of the above embodiments, the
In the above-described embodiment, an example in which a transmissive liquid crystal light valve is used as the light modulation device has been described. However, the present invention can also be applied to a modulation device other than the liquid crystal light valve. Further, although there are a transmission type and a reflection type in the light modulation device, the present invention is applicable to any type.
Furthermore, in the fifth embodiment, an example of a projector using three light modulation devices has been described, but the present invention is also applicable to a projector using one, two, or four or more light modulation devices. Can do. As a projector, there are a front type that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear type that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. It is also applicable to types.
In the fifth embodiment, the projector is described as an example of the image display device. However, the light source device of the present invention can be applied to an image display device other than the projector.
A1…往路(第1光路)、B3…復路(第2光路)、C1…第1往路(第3光路)、C2…第2往路(第4光路)、D1…第1復路(第5光路)、D2…第2復路(第6光路)、10,30,40,45,50…光源装置、11,11G,11B…レーザ光源、12…ダイクロイックミラー(分離部)、13…波長変換素子、14…外部共振器、15,15R,15G,15B…ロッドインテグレータ(光学素子)、17…反射ミラー(反射部)、20…液晶ライトバルブ(光変調装置)、26…回転部(回転手段)、31…液晶素子(偏光回転素子:偏光変換手段)、32…ハーフミラー(第1分岐部)、37…ハーフミラー(第2分岐部)、41…位相差膜(位相差板:偏光変換手段)500…プロジェクタ(画像表示装置)、526…投射レンズ(投射装置) A1... Outward path (first optical path), B3... Return path (second optical path), C1... First outbound path (third optical path), C2... Second outbound path (fourth optical path), D1. , D2 ... second return path (sixth optical path), 10, 30, 40, 45, 50 ... light source device, 11, 11G, 11B ... laser light source, 12 ... dichroic mirror (separation unit), 13 ... wavelength conversion element, 14 ... external resonator, 15, 15R, 15G, 15B ... rod integrator (optical element), 17 ... reflecting mirror (reflecting part), 20 ... liquid crystal light valve (light modulation device), 26 ... rotating part (rotating means), 31 ... liquid crystal element (polarization rotating element: polarization conversion means), 32 ... half mirror (first branch part), 37 ... half mirror (second branch part), 41 ... retardation film (phase difference plate: polarization conversion means) 500 ... Projector (image display device), 526 ... Morphism lens (projection device)
Claims (6)
該レーザ光源から射出された光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
該波長変換素子から射出された光のうち前記所定の波長に変換された光を透過させ、前記所定の波長に変換されなかった光を反射させて、前記レーザ光源の方へ戻す外部共振器と、を備え、
該外部共振器から射出された光により、光学素子を介して光変調装置を照明する光源装置であって、
前記レーザ光源と前記波長変換素子との間に配置されるとともに、前記外部共振器において反射された光のうち、前記レーザ光源の方へ向かう光路において、前記波長変換素子を通過することによって前記所定の波長に変換された光を反射させて前記レーザ光源とは異なる位置へ導くとともに、前記所定の波長に変換されなかった光を前記レーザ光源の方へ透過させる分離部と、
該分離部において反射された光を前記光学素子に向けて反射させる反射部とを備え、
前記レーザ光源から射出され前記外部共振器を通過し前記光学素子に向かう光の光路である第1光路を進行する光と、前記レーザ光源から射出され前記外部共振器において反射し前記分離部を介して前記反射部において反射し前記光学素子に向かう光の光路である第2光路を進行する光との光路差が、前記レーザ光同士の干渉が低減する距離以上であることを特徴とする光源装置。 A laser light source;
A wavelength conversion element that converts the wavelength of light emitted from the laser light source into a predetermined wavelength;
An external resonator that transmits light that has been converted to the predetermined wavelength out of light emitted from the wavelength conversion element, reflects light that has not been converted to the predetermined wavelength, and returns the light toward the laser light source; With
A light source device that illuminates a light modulation device via an optical element with light emitted from the external resonator,
The light source is disposed between the laser light source and the wavelength conversion element, and passes through the wavelength conversion element in an optical path toward the laser light source among the light reflected by the external resonator. A separation unit that reflects the light converted into the wavelength of the laser and guides the light to a position different from the laser light source, and transmits the light that has not been converted into the predetermined wavelength toward the laser light source;
A reflection unit that reflects the light reflected by the separation unit toward the optical element;
Light that is emitted from the laser light source, passes through the external resonator, travels through a first optical path that is an optical path toward the optical element, and is emitted from the laser light source and reflected by the external resonator and passes through the separation unit. The light source device is characterized in that an optical path difference with light traveling on a second optical path which is an optical path of light reflected at the reflecting portion and traveling toward the optical element is equal to or greater than a distance at which interference between the laser beams is reduced. .
前記第2光路を進行する光を第5光路と第6光路とに分岐させる第2分岐部とを備え、
前記第3光路を進行する光と前記第4光路を進行するレーザ光との光路差及び前記第5光路を進行するレーザ光と前記第6光路を進行するレーザ光との光路差は、それぞれレーザ光同士の干渉が低減する距離以上であることを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 A first branching section for branching light traveling in the first optical path into a third optical path and a fourth optical path;
A second branching part for branching light traveling in the second optical path into a fifth optical path and a sixth optical path;
The optical path difference between the light traveling on the third optical path and the laser light traveling on the fourth optical path, and the optical path difference between the laser light traveling on the fifth optical path and the laser light traveling on the sixth optical path are respectively lasers. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is at least a distance at which interference between lights is reduced.
該レーザ光源から射出された光の波長を所定の波長に変換する波長変換素子と、
該波長変換素子から射出された光のうち前記所定の波長に変換された光を透過させ、前記所定の波長に変換されなかった光を反射させて、前記レーザ光源の方へ戻す外部共振器と、を備え、
該外部共振器から射出された光により、光学素子を介して光変調装置を照明する光源装置であって、
前記レーザ光源と前記波長変換素子との間に配置されるとともに、前記外部共振器において反射された光のうち、前記レーザ光源の方へ向かう光路において、前記波長変換素子を通過することによって前記所定の波長に変換された光を反射させて前記レーザ光源とは異なる位置へ導くとともに、前記所定の波長に変換されなかった光を前記レーザ光源の方へ透過させる分離部と、
該分離部において反射された光を前記光学素子に向けて反射させる反射部と、
前記レーザ光源から射出され前記外部共振器を通過し前記光学素子に向かう光の光路である第1光路、あるいは、前記レーザ光源から射出され前記外部共振器において反射し前記分離部を介して前記反射部において反射し前記光学素子に向かう光の光路である第2光路上に設けられた空気と屈折率が異なる光学部材とを備えることを特徴とする光源装置。 A laser light source;
A wavelength conversion element that converts the wavelength of light emitted from the laser light source into a predetermined wavelength;
An external resonator that transmits light that has been converted to the predetermined wavelength out of light emitted from the wavelength conversion element, reflects light that has not been converted to the predetermined wavelength, and returns the light toward the laser light source; With
A light source device that illuminates a light modulation device via an optical element with light emitted from the external resonator,
The light source is disposed between the laser light source and the wavelength conversion element, and passes through the wavelength conversion element in an optical path toward the laser light source among the light reflected by the external resonator. A separation unit that reflects the light converted into the wavelength of the laser and guides the light to a position different from the laser light source, and transmits the light that has not been converted into the predetermined wavelength toward the laser light source;
A reflection unit that reflects the light reflected by the separation unit toward the optical element;
A first optical path, which is an optical path of light emitted from the laser light source and passing through the external resonator and traveling toward the optical element, or reflected from the laser light source and reflected by the external resonator and reflected through the separation unit A light source device comprising: an optical member having a refractive index different from that of air provided on a second optical path, which is an optical path of light that is reflected by the unit and travels toward the optical element.
該光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調装置と、
該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする画像表示装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 5,
A light modulation device that modulates light emitted from the light source device in accordance with an image signal;
An image display device comprising: a projection device that projects light modulated by the light modulation device.
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