JP4893263B2

JP4893263B2 - Light source device and image display device

Info

Publication number: JP4893263B2
Application number: JP2006318703A
Authority: JP
Inventors: 高司武田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008135454A

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に記載のレーザ照明装置は、レーザ光源と、レーザ光源から射出された光を複数の光に分割する分割光学素子と、分割した複数の光の進行方向を変え、かつ、複数の光の光路長をそれぞれ変える光学素子が集まったユニットとを備えている。レーザ光源から射出され、分割光学素子により分割された複数の光は、ユニット内の４５度で傾いたミラー面においてそれぞれ反射する。そして、ミラー面により反射した複数の光は、ユニットより平行光として射出される。このとき、当該ユニットによって複数の光の光路長をそれぞれ異ならせることで、レーザ光の干渉性を低減させている。
特開昭５９−１２８５２５号公報特開平７−８６６６８号公報米国特許第５，７６２，２２７号特開２００３−３１８７２号公報 In recent projection type image display apparatuses, a discharge lamp such as an ultrahigh pressure mercury lamp is generally used as a light source. However, such a discharge lamp has problems such as a relatively short life, difficulty in instantaneous lighting, a narrow color reproduction range, and ultraviolet light emitted from the lamp may deteriorate the liquid crystal light bulb. Therefore, a projection type image display apparatus using a laser light source that emits monochromatic light instead of such a discharge lamp has been proposed. A laser light source as described in Patent Documents 1 to 3 can be used for such a projection type image display device. However, the laser light source does not have the above-described problems, but has a defect that it has coherence. Therefore, a laser illumination device in which the coherence of laser light is reduced has been proposed (see, for example, Patent Document 4).
The laser illumination device described in Patent Document 1 includes a laser light source, a split optical element that splits light emitted from the laser light source into a plurality of lights, a traveling direction of the split plurality of lights, and a plurality of split light elements. And a unit in which optical elements that change the optical path length of light are gathered. A plurality of lights emitted from the laser light source and divided by the split optical element are reflected by mirror surfaces inclined at 45 degrees in the unit. And the some light reflected by the mirror surface is inject | emitted as parallel light from a unit. At this time, the coherence of the laser light is reduced by making the optical path lengths of the plurality of lights different depending on the unit.
JP 59-128525 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-86668 US Pat. No. 5,762,227 JP 2003-31872 A

しかしながら、上記特許文献１に記載のレーザ照明装置では、レーザ光源から射出され、分割された複数のレーザ光の干渉性を抑えるためには、それぞれの光の光路長の差を干渉距離（コヒーレンス長）以上にする必要が生じる。ここで、レーザ光のコヒーレンス長は数ｃｍから数ｍである。つまり、特許文献１のレーザ照明装置では、複数の光に数ｃｍから数ｍ以上の光路差を与えることになる。したがって、特許文献１の照明装置は、非常に大型なものとなってしまう。
また、ユニットに設けられたミラー面においてそれぞれ反射した光は、平行光としてユニットから射出されるため、後段に配置される光学素子も大型化してしまい、コストが高くなってしまう。 However, in the laser illuminating device described in Patent Document 1, in order to suppress the coherence of a plurality of laser beams emitted from the laser light source and divided, the difference in optical path length of each light is set to an interference distance (coherence length). ) Or more. Here, the coherence length of the laser beam is several centimeters to several meters. That is, in the laser illumination device of Patent Document 1, an optical path difference of several centimeters to several meters or more is given to a plurality of lights. Therefore, the lighting device of Patent Document 1 is very large.
In addition, since the light reflected on the mirror surface provided in the unit is emitted from the unit as parallel light, the optical element disposed in the subsequent stage is also increased in size and the cost is increased.

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、かつ、小型，低コストであるとともに、射出される光の干渉性を抑え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 in order to solve the above-described problems, and has a simple configuration, a small size, low cost, and a light source device and an image that can suppress the coherence of emitted light. An object is to provide a 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、特定の振動方向の光を発光するレーザ光源と、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、前記外部共振器を透過して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、前記分離部において反射され前記反射部を介して前記光学素子に向かう光の光路である第２光路上に、前記第１光路あるいは前記第２光路を進行する光に１／２波長の位相差を付与可能な偏光変換手段とを備え、前記外部共振器から射出された波長変換後の光と前記反射部で反射された波長変換後の光とが、互いに偏光方向が異なる状態となって前記光学素子にそれぞれ入射す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 that emits light in a specific vibration direction, a wavelength conversion element that converts the wavelength of the light emitted from the laser light source into a predetermined wavelength, and the wavelength conversion element that is emitted from the wavelength conversion element. An external resonator that transmits the light converted to the predetermined wavelength of the light, reflects the light that has not been converted to the predetermined wavelength, and returns the light to the laser light source. A light source device that illuminates a light modulation device via an optical element with light emitted from the light source, the light source device being disposed between the laser light source and the wavelength conversion element and reflected by the external resonator In the optical path toward the laser light source, 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 predetermined A separation unit that transmits light that has not been converted into a wavelength toward the laser light source; and a reflection unit that reflects light reflected by the separation unit toward the optical element, and transmits the external resonator. On the first optical path, which is the optical path of the light toward the optical element, or on the second optical path, which is the optical path of the light reflected by the separating section and traveling toward the optical element via the reflecting section, Polarization converting means capable of giving a half-wave phase difference to the light traveling in the second optical path, wavelength converted light emitted from the external resonator and wavelength converted reflected by the reflecting section The latter light is incident on the optical element in a state where the polarization directions are different from each other .

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し、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。
さらに、本発明では、偏光変換手段により、第１光路を進行する光あるいは第２光路を進行する光に１／２波長の位相差が付与可能となっている。これにより、第１光路を進行する光あるいは第２光路を進行する光は、特定の振動方向と直交する振動方向の光となる。したがって、光学素子に入射する第１光路を進行する光と、第２光路を進行する光とは、偏光面が異なるため、干渉性が抑えられた光となる。その結果、光学素子において重ね合わされた第１光路を進行する光と第２光路を進行する光との干渉縞を抑えることが可能となる。したがって、本発明では、偏光変換手段を備えることにより、簡易な構成、かつ、装置全体を小型化するとともに、射出する光の干渉縞を抑えることが可能な光源装置を実現することができる。 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. The present invention thus separates the light that has been converted into a predetermined wavelength by passing through the wavelength conversion element in the optical path toward the laser light source among the light reflected by the external resonator. And is 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.
Furthermore, in the present invention, a phase difference of ½ wavelength can be imparted to the light traveling in the first optical path or the light traveling in the second optical path by the polarization conversion means. Thereby, the light traveling on the first optical path or the light traveling on the second optical path becomes light in a vibration direction orthogonal to the specific vibration direction. Accordingly, the light traveling on the first optical path incident on the optical element and the light traveling on the second optical path have different polarization planes, and thus have reduced coherence. As a result, it is possible to suppress interference fringes between the light traveling on the first optical path and the light traveling on the second optical path superimposed in the optical element. Therefore, in the present invention, by providing the polarization conversion means, it is possible to realize a light source device that has a simple configuration and that can downsize the entire device and can suppress interference fringes of emitted light.

また、本発明の光源装置は、前記偏光変換手段が、位相差板であることが好ましい。
本発明に係る光源装置では、偏光変換手段が位相差板であるため、第１光路あるいは第２光路上に配置することができる。したがって、第１光路を進行するレーザ光に位相差を付与したり、第２光路を進行するレーザ光に位相差を付与したりと、必要に応じて代えることができるため、偏光変換手段の配置の自由度が向上する。 In the light source device of the present invention, it is preferable that the polarization conversion means is a retardation plate.
In the light source device according to the present invention, since the polarization conversion means is a phase difference plate, it can be disposed on the first optical path or the second optical path. Therefore, since the phase difference can be given to the laser light traveling in the first optical path or the phase difference can be imparted to the laser light traveling in the second optical path, the arrangement of the polarization conversion means can be changed. The degree of freedom increases.

また、本発明の光源装置は、前記位相差板を前記第１光路あるいは前記第２光路を進行する光の中心軸に対して垂直な面内で回転させる回転手段を備えることが好ましい。
本発明に係る光源装置では、回転手段により位相差板を回転させることにより、偏光変換手段より射出される光は、偏光面が回転する。これにより、レーザ光源から射出された光の偏光面と位相差板の光学軸とのズレが生じ、第１光路を進行する光と第２光路を進行する光との位相差が１／２波長でない場合でも、偏光面を回転させることで、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、干渉性が低下することになる。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、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。 The light source device of the present invention preferably includes a rotating means for rotating the retardation plate in a plane perpendicular to the central axis of the light traveling in the first optical path or the second optical path.
In the light source device according to the present invention, the plane of polarization of the light emitted from the polarization conversion unit is rotated by rotating the retardation plate by the rotation unit. As a result, a deviation occurs between the polarization plane of the light emitted from the laser light source and the optical axis of the retardation plate, and the phase difference between the light traveling on the first optical path and the light traveling on the second optical path is ½ wavelength. Even if it is not, by rotating the polarization plane, the light emitted from the optical element is time-integrated by the afterimage effect and the coherence is lowered. As a result, it becomes light with reduced glare. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of glare of light emitted from the optical element with a simple configuration.

また、本発明の光源装置は、前記位相差板が、前記反射部の反射面上に設けられていることが好ましい。
本発明に係る光源装置では、分離部において反射された光は、反射部において反射される際、偏光面が特定の振動方向と直交する振動方向の光に変換される。これにより、第１光路を進行し光学素子に入射する光は、特定の振動方向の光であり、第２光路を進行し光学素子に入射する光は、特定の振動方向と直交する振動方向の光であるため、光学素子から射出される光は、干渉縞が抑えられた光となる。また、反射部の反射面上に位相差板が設けられているため、占有スペースを必要としないので、装置全体の小型化を図ることが可能となる。 In the light source device of the present invention, it is preferable that the retardation plate is provided on a reflection surface of the reflection portion.
In the light source device according to the present invention, the light reflected by the separation unit is converted into light having a vibration direction whose polarization plane is orthogonal to a specific vibration direction when reflected by the reflection unit. Thus, the light traveling in the first optical path and entering the optical element is light in a specific vibration direction, and the light traveling in the second optical path and incident on the optical element has a vibration direction orthogonal to the specific vibration direction. Since it is light, the light emitted from the optical element is light with suppressed interference fringes. In addition, since the retardation plate is provided on the reflecting surface of the reflecting portion, an occupied space is not required, and thus the entire apparatus can be reduced in size.

また、上述のように偏光変換手段が位相差板である代わりに、前記偏光変換手段が、前記レーザ光源から射出された光の偏光面を時間的に変化させる偏光回転素子であっても良い。
本発明に係る光源装置では、偏光回転素子により、第１光路を進行する光あるいは第２光路を進行する光に１／２波長の位相差が付与される。このとき、偏光回転素子から射出される光は、偏光面が時間的に変化しているので、ぎらつき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、干渉性が低下することになる。すなわち、レーザ光源の振動方向に合わせて偏光回転素子の偏光軸を合せる必要がないため、組み立てが容易となる。 Further, as described above, instead of the polarization conversion means being a retardation plate, the polarization conversion means may be a polarization rotation element that temporally changes the polarization plane of the light emitted from the laser light source.
In the light source device according to the present invention, a half-wave phase difference is imparted to the light traveling in the first optical path or the light traveling in the second optical path by the polarization rotation element. At this time, since the plane of polarization of the light emitted from the polarization rotation element changes with time, the glare pattern changes with time, so that the light emitted from the optical element is time-integrated by the afterimage effect. As a result, the coherence is reduced. That is, since it is not necessary to align the polarization axis of the polarization rotation element in accordance with the vibration direction of the laser light source, assembly is facilitated.

また、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後、前記光学素子を介して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。 An image display device of the present invention includes the light source device, a light modulation device that modulates light emitted from the light source device and then emitted through the optical element according to an image signal, and the light. And a projection device that projects light modulated by the modulation device.

本発明に係る画像表示装置では、上記光源装置から射出された後、光学素子を介して射出された光によって光変調装置を照明し、光変調装置により変調された画像が、投射装置を介して投射される。このとき、光源装置より射出される光は、上述したように、干渉縞が低減され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。 In the image display device according to the present invention, the light modulation device is illuminated by the light emitted from the light source device and then emitted through the optical element, and the image modulated by the light modulation device is transmitted through the projection device. Projected. At this time, since the light emitted from the light source device is light with reduced interference fringes 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 light source device 10 according to the present embodiment converts the wavelength of light emitted from the laser light source 11 and illuminates the liquid crystal light valve (light modulation device) 20 via a rod integrator (optical element) 15. Specifically, as shown in FIG. 1, the light source device 10 includes a laser light source 11 that emits monochromatic light, a wavelength conversion element 13 that converts the wavelength of laser light emitted from the laser light source 11, and a laser light source 11. Of the laser light emitted from the dichroic mirror (separating unit) 12 and the wavelength conversion element 13 disposed between the wavelength conversion element 13 and the wavelength conversion element 13, and transmits the other light. An external resonator 14, a reflection mirror (reflection part) 17 that reflects the laser light reflected by the dichroic mirror 12 to the rod integrator 15, and a λ / 2 plate (polarization) disposed between the reflection mirror 17 and the rod integrator 15. Conversion means: phase difference plate) 18.

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 laser light source 11 is 920 nm for a blue laser light source device that emits blue laser light, 1060 nm for a green laser light source device that emits green laser light, and red. In the case of a red laser light source device that emits the laser light of 1,240 nm. However, this wavelength is only an example. As the laser light source 11, for example, a single semiconductor laser or an array of a plurality of semiconductor lasers can be used.
The laser light source 11 emits linearly polarized light, and in the present embodiment, as indicated by an arrow in FIG. 1, it emits P-polarized laser light.

波長変換素子（ＳＨＧ：ＳｅｃｏｎｄＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）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 laser light source 11 and directed to the external resonator 14 is converted into light having substantially a half wavelength by passing through the wavelength conversion element 13. That is, in the case of a blue laser light source device, light (920 nm) emitted from the laser light source is converted into blue light of 460 nm by the wavelength conversion element. Similarly, in the case of a green laser light source device, the light emitted from the laser light source (1060 nm) is 530 nm green light, and in the case of the red laser light source device, the light emitted from the laser light source (1240 nm) is 620 nm red. Converted to light. However, the conversion efficiency of the wavelength conversion element 13 is about 40 to 50%. That is, not all of the light emitted from the laser light source 11 is converted into a laser beam having about half the wavelength. Therefore, the laser light emitted from the wavelength conversion element 13 is a mixture of laser light converted to a predetermined wavelength and laser light that has not been converted. The wavelength conversion efficiency by the wavelength conversion element 13 has non-linear characteristics. For example, the higher the intensity of the laser light incident on the wavelength conversion element, the higher the conversion efficiency. An optical path from the laser light source 11 to the external resonator 14 is defined as an outward path OW.
Here, a plate-shaped waveguide type is used as the wavelength conversion element 13. When such a waveguide type wavelength conversion element 13 is employed, the thickness of the wavelength conversion element 13 is thin, so that it is easy to create a periodic polarization inversion structure, to easily increase the wavelength conversion efficiency, and to reduce the manufacturing cost. it can.

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 external resonator 14 transmits laser light converted to a predetermined wavelength (in the present embodiment, approximately half of the wavelength) out of the laser light emitted from the wavelength conversion element 13, and is not converted to the predetermined wavelength. The reflected laser beam is reflected back toward the wavelength conversion element 13. In the present embodiment, the external resonator 14 selectively reflects only light that has not been converted to a predetermined wavelength by the wavelength conversion element 13 out of the light emitted from the wavelength conversion element 13 with a high efficiency of about 99%. It has the characteristics to do. The light converted to a predetermined wavelength (920 nm for a blue laser light source, 530 nm for a green laser light source, 620 nm for a red laser light source) by the wavelength conversion element 13 passes through the external resonator 14.
The laser beam that has passed through the external resonator 14 enters the rod integrator 15 as it is. In this way, the optical path of the laser light that passes through the external resonator 14 and travels toward the rod integrator 15 is defined as a first optical path A1. In the present embodiment, the first optical path A1 indicates the central axis of the laser beam that passes through the external resonator 14 and travels toward the rod integrator 15.

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 wavelength conversion element 13 again and returns to the laser light source 11. In this way, the optical path from the external resonator 14 toward the laser light source 11 is defined as a return path HW. In a general laser light source device, such light is returned to the laser light source 11 as it is. However, there is also light that is converted into a predetermined wavelength by the wavelength conversion element 13 in the process of returning from the external resonator 14 toward the laser light source 11. The “predetermined wavelength” here is the same wavelength as the light transmitted through the external resonator 14 (that is, 460 nm for a blue laser light source device, 530 nm for a green laser light source device, and a red laser light source device). In the case of 620 nm). The dichroic mirror 12 prevents the laser light converted to a predetermined wavelength in the return path from returning to the laser light source 11 as it is. Specifically, the dichroic mirror 12 is disposed between the laser light source 11 and the wavelength conversion element 13, and of the laser light reflected by the external resonator 14, the optical path toward the laser light source 11 (return path HW). , The laser beam converted to the predetermined wavelength by passing through the wavelength conversion element 13 is reflected and guided to a position different from the laser light source 11, and the laser light that has not been converted to the predetermined wavelength is directed to the laser light source 11. It is made to pass through. The reflection surface of the dichroic mirror 12 is arranged so that light on the return path HW is incident at 45 degrees. Therefore, the laser beam converted to a predetermined wavelength in the return path HW is bent 90 degrees by the dichroic mirror 12.

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。このように、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光路を第２光路Ａ２とする。なお、本実施形態において、第２光路Ａ２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 light that has not been converted to the predetermined wavelength in the return path HW passes through the dichroic mirror 12 and is returned to the laser light source 11 as it is. Thus, the light returned to the laser light source 11 is partially absorbed by the laser light source 11 and becomes heat, but most of the light is used as energy of the laser light source 11 or reflected by the laser light source 11. It is effectively used by being emitted from the laser light source again.
The reflection mirror 17 reflects the laser beam having a predetermined wavelength reflected by the dichroic mirror 12 toward the rod integrator 15. The reflection surface of the reflection mirror 17 is arranged so that the laser beam reflected by the dichroic mirror 12 is incident at an angle θ1. In this way, the optical path of the laser light reflected by the reflection mirror 17 and traveling toward the rod integrator 15 is defined as a second optical path A2. In the present embodiment, the second optical path A2 indicates the central axis of the laser beam that is reflected by the reflection mirror 17 and travels toward the rod integrator 15.

λ／２板１８は、入射するレーザ光にλ／２の位相差を付与し、レーザ光の偏光面（偏光方位）を回転させるものである。具体的には、反射ミラー１７において反射し、ロッドインテグレータ１５に向かって進行するＰ偏光のレーザ光をＳ偏光のレーザ光に変換するものである。すなわち、第1光路Ａ１を進行するレーザ光の偏光はＰ偏光であり、第２光路を進行するレーザ光の偏光はＳ偏光となる。これにより、ロッドインテグレータ１５には、Ｐ偏光のレーザ光とＳ偏光のレーザ光とが入射する。 The λ / 2 plate 18 imparts a phase difference of λ / 2 to the incident laser light and rotates the polarization plane (polarization orientation) of the laser light. Specifically, P-polarized laser light reflected by the reflection mirror 17 and traveling toward the rod integrator 15 is converted into S-polarized laser light. That is, the polarization of the laser light traveling in the first optical path A1 is P-polarized light, and the polarization of the laser light traveling in the second optical path is S-polarized light. As a result, the P-polarized laser light and the S-polarized laser light are incident on the rod integrator 15.

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光路Ａ１を進行するレーザ光と第２光路Ａ２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 rod integrator 15 makes the in-plane illuminance distribution of the laser light substantially uniform at the emission end face. The laser light traveling on the first optical path A1 and the laser light traveling on the second optical path A2 are incident on the rod integrator 15 and reflected therein. Then, on the exit end face of the rod integrator 15, the illumination light is emitted as illumination light with a substantially uniform in-plane illuminance distribution. The liquid crystal light valve 20 is illuminated by the laser light having a uniform in-plane illuminance distribution.

本実施形態に係る光源装置１０では、ロッドインテグレータ１５に入射する第１光路Ａ１を進行するレーザ光と、第２光路Ａ２を進行するレーザ光とは、偏光面が直交しているため、干渉性を抑えることができる。その結果、ロッドインテグレータ１５から射出されるレーザ光の干渉縞を抑えることが可能となる。
つまり、簡易な構成、かつ、小型，低コストであるとともに、射出される光の干渉性を抑えることが可能である。 In the light source device 10 according to the present embodiment, the laser light traveling through the first optical path A1 incident on the rod integrator 15 and the laser light traveling through the second optical path A2 are coherent because their polarization planes are orthogonal. Can be suppressed. As a result, it is possible to suppress interference fringes of the laser light emitted from the rod integrator 15.
In other words, the configuration is simple, the size is low, and the cost is low, and the coherence of the emitted light can be suppressed.

なお、本実施形態では、λ／２板１８を第２光路Ａ２上に設けたが、第１光路Ａ１上に設けても良い。この構成の場合、第１光路Ａ１を進行するレーザ光をＳ偏光に変換し、第２光路Ａ２を進行するレーザ光はＰ偏光のままとなる。これにより、上記実施形態と同様に、ロッドインテグレータ１５から射出されるレーザ光の干渉性を抑えることが可能となる。このように、λ／２板１８を用いることにより、第１光路Ａ１を進行するレーザ光の偏光面を変換したり、第２光路Ａ２を進行するレーザ光の偏光面を変換したりと、必要に応じて代えることができる。さらには、ダイクロイックミラー１２と反射ミラー１７との間に設け、上記実施形態と同様に第２光路Ａ２の偏光面をＳ偏光に変換しても良い。すなわち、偏光変換手段が、位相差板であるため、配置の自由度が向上することになる。
また、反射ミラー１７の反射面１７ａに、λ／２板１８を設けても良い。 In this embodiment, the λ / 2 plate 18 is provided on the second optical path A2, but may be provided on the first optical path A1. In the case of this configuration, the laser light traveling in the first optical path A1 is converted into S-polarized light, and the laser light traveling in the second optical path A2 remains P-polarized. Thereby, it becomes possible to suppress the coherence of the laser light emitted from the rod integrator 15 as in the above embodiment. Thus, by using the λ / 2 plate 18, it is necessary to convert the polarization plane of the laser light traveling in the first optical path A1, or to convert the polarization plane of the laser light traveling in the second optical path A2. It can be changed according to. Furthermore, it may be provided between the dichroic mirror 12 and the reflection mirror 17 and the polarization plane of the second optical path A2 may be converted into S-polarized light as in the above embodiment. That is, since the polarization conversion means is a retardation plate, the degree of freedom in arrangement is improved.
Further, a λ / 2 plate 18 may be provided on the reflection surface 17 a of the reflection mirror 17.

［第１実施形態の変形例］
光源装置１０は、図２に示すように、λ／２板１８を回転する回転部（回転手段）２６を備えた光源装置２５であっても良い。回転部２６は、λ／２板１８をレーザ光の軸（光路Ａ２）に対して垂直な面内で回転させるものである。この構成では、回転部２６により、λ／２板１８を回転させることにより、λ／２板１８から射出される偏光面は回転する。これにより、レーザ光源１１から射出された光の偏光面とλ／２板１８の軸とのズレが生じ、第１光路Ａ１を進行するレーザ光と第２光路Ａ２を進行するレーザ光との位相差が１／２波長でない場合でも、第２光路Ａ２から射出されるレーザ光の偏光面を回転させることで、ロッドインテグレータ１５に入射するレーザ光の偏光面は、０度から±９０度まで変化する。具体的には、図３（ａ）に示すように、第１光路Ａ１を進行するレーザ光がＰ偏光である場合、干渉縞を確実に抑えるためには、λ／２板１８から射出されるレーザ光は、図３（ｂ）の一点鎖線で示すように、Ｓ偏光であるのが理想である。しかしながら、λ／２板１８から射出されるレーザ光が、図３（ｂ）の実線に示すように、Ｓ偏光の振動方向とずれていた場合、λ／２板１８を回転させることで、λ／２板１８から射出されるレーザ光の偏光面を０度から±９０度まで変化することが可能となる。 [Modification of First Embodiment]
As illustrated in FIG. 2, the light source device 10 may be a light source device 25 including a rotating unit (rotating unit) 26 that rotates the λ / 2 plate 18. The rotating unit 26 rotates the λ / 2 plate 18 in a plane perpendicular to the laser beam axis (optical path A2). In this configuration, the polarization plane emitted from the λ / 2 plate 18 is rotated by rotating the λ / 2 plate 18 by the rotating unit 26. As a result, a deviation occurs between the polarization plane of the light emitted from the laser light source 11 and the axis of the λ / 2 plate 18, and the position of the laser light traveling in the first optical path A1 and the laser light traveling in the second optical path A2. Even when the phase difference is not ½ wavelength, the polarization plane of the laser light incident on the rod integrator 15 changes from 0 degree to ± 90 degrees by rotating the polarization plane of the laser light emitted from the second optical path A2. To do. Specifically, as shown in FIG. 3A, when the laser light traveling in the first optical path A1 is P-polarized light, it is emitted from the λ / 2 plate 18 in order to suppress interference fringes with certainty. Ideally, the laser light is S-polarized light as shown by the alternate long and short dash line in FIG. However, when the laser beam emitted from the λ / 2 plate 18 is deviated from the vibration direction of the S-polarized light as shown by the solid line in FIG. / 2 The polarization plane of the laser light emitted from the plate 18 can be changed from 0 degree to ± 90 degrees.

すなわち、ロッドインテグレータ１５の内部において、第１光路Ａ１から入射したＰ偏光のレーザ光と第２光路Ａ２から入射した０度から±９０度まで偏光面が回転するレーザ光とが重ね合わされることになる。したがって、ロッドインテグレータ１５から射出される光は、残像効果により時間積分されて、干渉性が低下することになる。その結果、液晶ライトバルブ２０に照射される光は、ぎらつきが抑えられた光となる。
さらに、この構成では、レーザ光源１１から射出されるレーザ光の偏光方向と、λ／２板１８から射出される偏光方向とが、９０度異なるように、レーザ光源１１及びλ／２板１８の配置を規定する必要がないため、組み立てが容易となる。 That is, in the rod integrator 15, the P-polarized laser light incident from the first optical path A1 and the laser light whose polarization plane rotates from 0 degrees to ± 90 degrees incident from the second optical path A2 are superimposed. Become. Therefore, the light emitted from the rod integrator 15 is time-integrated by the afterimage effect, and the coherence is lowered. As a result, the light applied to the liquid crystal light valve 20 is light with reduced glare.
Furthermore, in this configuration, the polarization direction of the laser light emitted from the laser light source 11 and the polarization direction emitted from the λ / 2 plate 18 are different from each other by 90 degrees. Assembly is easy because there is no need to define the arrangement.

［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４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、偏光変換手段が、レーザ光源１１から射出されたレーザ光の偏光面を時間的に変化させる液晶素子（偏光回転素子：偏光変換手段）３１である点において、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 light source device 10 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the light source device 30 according to the present embodiment, the polarization conversion means is a liquid crystal element (polarization rotation element: polarization conversion means) 31 that temporally changes the polarization plane of the laser light emitted from the laser light source 11. Different from the first embodiment.

液晶素子３１は、図４に示すように、第１電極３１ａ及び第２電極３１ｂにより液晶層３１ｃが挟持された構成になっている。また、第１，第２電極３１ａ，３１ｂは駆動回路３５に接続されている。この駆動回路３５は、液晶素子３１に印加する電圧を制御し、液晶素子３１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３１ｃは、ＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶が封入された液晶素子３１を用いる。そして、駆動回路３５からの出力が２０Ｖのときは、液晶素子３１に入射したレーザ光の偏光面は、射出後も変化せずにロッドインテグレータ１５の入射面１５ａに入射する。すなわち、液晶素子３１に入射したレーザ光が、本実施形態ではＰ偏光であるため、射出後もＰ偏光のレーザ光となっている。 As shown in FIG. 4, the liquid crystal element 31 has a configuration in which a liquid crystal layer 31c is sandwiched between a first electrode 31a and a second electrode 31b. The first and second electrodes 31 a and 31 b are connected to the drive circuit 35. The drive circuit 35 controls the voltage applied to the liquid crystal element 31 and changes the polarization plane of light emitted from the liquid crystal element 31 with time. Specifically, the liquid crystal layer 31c uses a liquid crystal element 31 in which a TN (Twisted Nematic) mode liquid crystal is sealed. When the output from the drive circuit 35 is 20V, the polarization plane of the laser light incident on the liquid crystal element 31 is incident on the incident surface 15a of the rod integrator 15 without being changed after the emission. That is, since the laser light incident on the liquid crystal element 31 is P-polarized light in this embodiment, it is still P-polarized laser light after emission.

また、駆動回路３５からの出力が０Ｖのときは、液晶素子３１に入射したレーザ光は、液晶素子３１を透過することにより、レーザ光の偏光面が液晶素子３１に入射する前に対して９０度回転し、ロッドインテグレータ１５の入射面１５ａに入射する。このとき、液晶素子３１を透過したレーザ光は、λ／２の位相差が付与されて射出される。
また、駆動回路３５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。 When the output from the drive circuit 35 is 0 V, the laser light incident on the liquid crystal element 31 is transmitted through the liquid crystal element 31 so that the plane of polarization of the laser light is incident on the liquid crystal element 31 by 90%. And is incident on the incident surface 15 a of the rod integrator 15. At this time, the laser light transmitted through the liquid crystal element 31 is emitted with a phase difference of λ / 2.
The switching frequency between the voltages 0V and 20V output from the driving circuit 35 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.

次に、以上の構成からなる本実施形態の光源装置３０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から射出されたＰ偏光のレーザ光は、図４に示すように、第１実施形態と同様に、Ｐ偏光のレーザ光が、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及び反射ミラー１７において反射し、液晶素子３１に入射する。液晶素子３１に入射したレーザ光は、駆動回路３５における印加電圧が２０ＶのときはＰ偏光のレーザ光としてロッドインテグレータ１５に入射し、印加電圧が０Ｖのときはλ／２の位相差が付与されてロッドインテグレータ１５に入射する。このとき、液晶素子３１に印加する電圧を０Ｖ，２０Ｖに切り替えることにより、液晶素子３１から射出されるレーザ光は、０度から±９０度まで偏光面が回転する。
その後、第１実施形態の図３に示すように、ロッドインテグレータ１５の内部において、第１光路Ａ１から入射したＰ偏光のレーザ光と第２光路Ａ２から入射した０度から±９０度まで偏光面が回転するレーザ光とが重ね合わされることになる。 Next, a method of illuminating the liquid crystal light valve 20 using the light source device 30 of the present embodiment having the above configuration will be described.
As shown in FIG. 4, the P-polarized laser light emitted from the laser light source 11 is incident on the rod integrator 15 as in the first embodiment.
On the other hand, the laser beam reflected by the external resonator 14 and converted to green by passing through the wavelength conversion element 13 again is reflected by the dichroic mirror 12 and the reflection mirror 17 and enters the liquid crystal element 31. The laser light incident on the liquid crystal element 31 enters the rod integrator 15 as P-polarized laser light when the applied voltage in the drive circuit 35 is 20V, and a phase difference of λ / 2 is given when the applied voltage is 0V. To the rod integrator 15. At this time, by switching the voltage applied to the liquid crystal element 31 between 0 V and 20 V, the plane of polarization of the laser light emitted from the liquid crystal element 31 is rotated from 0 degrees to ± 90 degrees.
Thereafter, as shown in FIG. 3 of the first embodiment, the polarization plane from 0 degree to ± 90 degrees incident on the P-polarized laser light incident from the first optical path A1 and the second optical path A2 inside the rod integrator 15. Is superimposed on the rotating laser beam.

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、液晶素子３１から射出される光の偏光面が時間的に変化しているので、ロッドインテグレータ１５から射出される光は、残像効果により時間積分されて、干渉性が低下することになる。その結果、液晶ライトバルブ２０に照射される光は、ぎらつきが抑えられた光となる。
さらに、この構成では、レーザ光源１１から射出されるレーザ光の偏光方向と、液晶素子３１から射出される偏光方向とが、９０度異なるように、レーザ光源１１の偏光軸と液晶素子３１の光軸とを合わせる必要がないため、組み立てが容易となる。 The light source device 30 according to the present embodiment has the same effects as the light source device 10 of the first embodiment. Furthermore, in the light source device 30 according to the present embodiment, since the polarization plane of the light emitted from the liquid crystal element 31 changes with time, the light emitted from the rod integrator 15 is time-integrated by the afterimage effect. As a result, the coherence is reduced. As a result, the light applied to the liquid crystal light valve 20 is light with reduced glare.
Further, in this configuration, the polarization axis of the laser light source 11 and the light of the liquid crystal element 31 are such that the polarization direction of the laser light emitted from the laser light source 11 and the polarization direction emitted from the liquid crystal element 31 are different by 90 degrees. Since it is not necessary to match the shaft, it is easy to assemble.

なお、本実施形態において、駆動回路３５により、液晶素子３１に印加される電圧を切り替えたが、例えば、液晶素子３１に入射されるレーザ光がＰ偏光である場合、レーザ光は液晶素子３１を透過することによりＳ偏光に変換されるため、駆動回路３５により印加電圧を切り替えなくても良い。
また、偏光変換手段としては、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、射出されるレーザ光の位相を変えることにより偏光面を回転させれば良い。
さらに、ダイクロイックミラー１２と反射ミラー１７との間に液晶素子３１を設け、本実施形態と同様に第２光路Ａ２の偏光面をＳ偏光に変換しても良い。また、液晶素子３１を外部共振器１４とロッドインテグレータ１５との間に配置し、第１光路Ａ１を進行するレーザ光の偏光面を時間的に変化させても良い。
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。 In the present embodiment, the voltage applied to the liquid crystal element 31 is switched by the drive circuit 35. For example, when the laser light incident on the liquid crystal element 31 is P-polarized light, the laser light passes through the liquid crystal element 31. Since it is converted to S-polarized light by passing through, the applied voltage does not have to be switched by the drive circuit 35.
Further, as the polarization conversion means, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate) which 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, the polarization plane may be rotated by changing the refractive index of PLZT and changing the phase of the emitted laser light.
Furthermore, a liquid crystal element 31 may be provided between the dichroic mirror 12 and the reflection mirror 17 and the polarization plane of the second optical path A2 may be converted to S-polarized light as in the present embodiment. Further, the liquid crystal element 31 may be disposed between the external resonator 14 and the rod integrator 15, and the polarization plane of the laser light traveling in the first optical path A1 may be changed with time.
In this embodiment, a TN mode liquid crystal is used, but a vertical mode liquid crystal may be used.

［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５を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置４０では、反射ミラー１７の反射面１７ａに位相差膜（偏光変換手段：位相差板）４１が設けられている点において、第１実施形態と異なる。
位相差膜４１は、ダイクロイックミラー１２を反射したレーザ光にλ／２の位相差を付与し、レーザ光の偏光面を回転させ、Ｓ偏光のレーザ光に変換するものである。この位相差膜４１は、薄膜であり、反射ミラー１７の反射面１７ａに形成されている。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
The light source device 40 according to the present embodiment is different from the first embodiment in that a retardation film (polarization conversion means: retardation plate) 41 is provided on the reflection surface 17a of the reflection mirror 17.
The phase difference film 41 gives a phase difference of λ / 2 to the laser light reflected from the dichroic mirror 12, rotates the polarization plane of the laser light, and converts it into S-polarized laser light. The retardation film 41 is a thin film and is formed on the reflection surface 17 a of the reflection mirror 17.

本実施形態に係る光源装置４０では、第１光路Ａ１を進行しロッドインテグレータ１５に入射する光は、Ｐ偏光のレーザ光であり、第２光路Ａ２を進行しロッドインテグレータ１５に入射する光は、Ｓ偏光となる。したがって、ロッドインテグレータ１５に入射する第１光路Ａ１を進行するレーザ光と、第２光路Ａ２を進行するレーザ光とは、偏光面が直交しているため、干渉性が抑えられた光となる。その結果、光学素子において重ね合わされた第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抑えることが可能となる。また、位相差膜４１は、薄膜であるため、占有スペースを必要としないので、装置全体の小型化を図ることが可能となる。 In the light source device 40 according to the present embodiment, the light traveling through the first optical path A1 and entering the rod integrator 15 is P-polarized laser light, and the light traveling through the second optical path A2 and entering the rod integrator 15 is S-polarized light. Therefore, the laser light traveling on the first optical path A1 incident on the rod integrator 15 and the laser light traveling on the second optical path A2 are light with suppressed coherence because the polarization planes are orthogonal. As a result, it is possible to suppress the coherence between the light traveling in the first optical path and the light traveling in the second optical path superimposed in the optical element. Further, since the retardation film 41 is a thin film and does not require an occupied space, the entire apparatus can be reduced in size.

［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６を参照して説明する。
本実施形態に係る光源装置６０では、レーザ光源１１、ダイクロイックミラー１２、波長変換素子１３、外部共振器１４及び反射ミラー１７を収納する筐体６１を備える点において、第1実施形態と異なる。
筐体６１の外側面６１ａには、第２光路Ａ２上に、λ／２板１８が貼り付けられており、入射するレーザ光にλ／２の位相差を付与し、レーザ光の偏光面を回転させている。 [Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
The light source device 60 according to the present embodiment is different from the first embodiment in that it includes a housing 61 that houses the laser light source 11, the dichroic mirror 12, the wavelength conversion element 13, the external resonator 14, and the reflection mirror 17.
A λ / 2 plate 18 is affixed to the outer surface 61a of the casing 61 on the second optical path A2, and a phase difference of λ / 2 is imparted to the incident laser beam, and the polarization plane of the laser beam is changed. It is rotating.

本実施形態に係る光源装置６０では、筐体６１を備えることにより、λ／２板１８を筐体６１に設けることができるため、λ／２板１８の配置が容易となる。また、筐体６１内のレーザ光源１１、ダイクロイックミラー１２、波長変換素子１３、外部共振器１４及び反射ミラー１７に塵埃等が付着するのを防止することができるため、良質なレーザ光を射出することが可能となる。
なお、λ／２板１８は、筐体６１の内側面６１ｂであるとともに、第２光路Ａ２上に配置されていても良く、また、第１光路Ａ１上の外側面６１ａあるいは内側面６１ｂに配置されていても良い。さらには、筐体６１に嵌め込まれていても良い。 In the light source device 60 according to the present embodiment, since the λ / 2 plate 18 can be provided on the housing 61 by providing the housing 61, the arrangement of the λ / 2 plate 18 becomes easy. Further, since it is possible to prevent dust and the like from adhering to the laser light source 11, the dichroic mirror 12, the wavelength conversion element 13, the external resonator 14, and the reflection mirror 17 in the housing 61, high-quality laser light is emitted. It becomes possible.
The λ / 2 plate 18 is the inner surface 61b of the housing 61, and may be disposed on the second optical path A2, and is disposed on the outer surface 61a or the inner surface 61b on the first optical path A1. May be. Furthermore, it may be fitted in the housing 61.

［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 light source device 10 of the first embodiment will be described.

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 projector 500 including the light source device of the above embodiment.
The projector 500 includes light source devices 10R, 10G, and 10B, liquid crystal light valves 522, 523, and 524, a cross dichroic prism 525, and a projection lens (projection device) 526.

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 projector 500 in FIG. 7 uses the light source device of the first embodiment as the green light source device 10G and the blue light source device 10B. The red light source device 10R includes only a laser light source, and emits laser light having a wavelength of 620 nm emitted from the laser light source without performing wavelength conversion. Note that the configurations and the like of the green light source device 10G and the blue light source device 10B have been described in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
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 light source devices 10R, 10G, and 10B. Since these are the same as the rod integrator 15 described in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

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 light source device 10R is made uniform by the rod integrator 15R, then passes through the transmission lens 535R, is reflected by the reflection mirror 517, and enters the red light liquid crystal light valve 20R. Further, the light flux from the green light source device 10G is made uniform by the rod integrator 15G, then passes through the transfer lens 535G and enters the green light liquid crystal light valve 20G. The light beam from the blue light source device 10B is made uniform by the rod integrator 15B, then passes through the transmission lens 535B, is reflected by the reflection mirror 516, and enters the blue light liquid crystal light valve 20B. The transmission lenses 535R, G, and B are all for transmitting the image of the exit end face of the rod integrator 15R, G, and B to the image forming area of the liquid crystal light valve. In the present embodiment, the liquid crystal light valve is uniformly illuminated by the action of the rod integrators 15R, G, B and the transfer lenses 535R, G, B. The shape of the exit end face of the rod integrator 15R, G, B is the same as the image forming area of the liquid crystal light valve 20R, G, B, and the rod integrator 15R, G, B is the liquid crystal light valve 20R, G, B. The lenses 535R, G, and B can be omitted when they are arranged close to each other. In FIG. 7, the transmission lenses 535R, G, and B are illustrated as lenses having substantially the same shape, but the functions of the transmission lenses 535R, G, and B are the light sources 10R, G, and B and the liquid crystal light valves 20R, G. , B are optimized in accordance with the distance, etc., and therefore do not necessarily have the same shape.

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 light valve 20R, G, B. Of the light beams from the light source devices 10R, 10G, and 10B, only linearly polarized light in a predetermined direction passes through the incident side polarizing plate and enters each liquid crystal light valve. Since the laser light is basically light having a uniform polarization state (linearly polarized light), the incident-side polarizing plate can be omitted. However, there is a possibility that the polarization state is somewhat disturbed when passing through the optical elements such as the rod integrators 15R, G, B and the reflection mirrors 516, 517 before reaching the liquid crystal light valves 20R, G, B from the light source. There is. Therefore, it is possible to improve the contrast of the image by providing the incident side polarizing plate and aligning the polarization state.
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 crystal light valves 20R, 20G, 20B is aligned with linearly polarized light. Also good. In this case, when the polarization conversion means is provided in front of the incident side polarizing plate, it is possible to reduce light loss due to light being absorbed or reflected by the incident side polarizing plate. Therefore, the light use efficiency can be improved. When a polarization conversion means is provided instead of the incident side polarizing plate, the contrast of the image can be improved as in the case of the incident side polarizing plate.

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 crystal light valves 20R, 20G, and 20B are incident on the cross dichroic prism 525. This prism is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged in a cross shape on the inner surface thereof. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. The synthesized light is projected onto the projection screen 527 by the projection lens 526 which is a projection optical system, and an enlarged image is displayed.

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より射出される光の干渉性が抑えられているので、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性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 projector 500 of the present embodiment described above, since the coherence of light emitted from the green light source device 10G and the blue light source device 10B is suppressed, the laser light projected onto the projection screen 527 by the projection lens 526 is reduced. Interference is also suppressed. Therefore, a good image can be displayed on the projection screen 527.
In the projector according to this embodiment, the green and blue light source devices 10G and B using the light source device 10 according to the first embodiment have been described. However, the red light source device 10R is also used as the light source device according to the first embodiment. 10 can be employed. Moreover, it is also possible to use the light source device of 2nd-4th embodiment (a modification is included) about light source device 10R, G, B. FIG.
Moreover, the light source device of 1st-4th embodiment (a modification is included) should just be applied to at least one among the light source devices 10R, G, and B. Furthermore, it is also possible to employ light source devices of different embodiments for each of the light source devices 10R, 10G, and B.

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、第１，第２実施形態において、ロッドインテグレータ１５の入射面１５ａや外部共振器１４の射出面に、λ／２板１８，液晶素子３１あるいは位相差膜４１を設けても良い。
また、上記各実施形態において、レーザ光源１１は、Ｐ偏光のレーザ光を射出するものとして説明したが、直線偏光のレーザ光を射出するものであれば良い。
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。 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 the first and second embodiments, the λ / 2 plate 18, the liquid crystal element 31, or the retardation film 41 may be provided on the incident surface 15 a of the rod integrator 15 and the exit surface of the external resonator 14.
In each of the above embodiments, the laser light source 11 has been described as emitting P-polarized laser light, but any laser beam that emits linearly-polarized laser light may be used.
In each of the above embodiments, the rod integrator 15 is used as the optical element. However, the present invention is not limited to this, and an optical fiber, a fly array lens, or the like may be used.

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。 Furthermore, in each of the above-described embodiments, the rod integrator 15 or the like is used as the uniformizing means. Moreover, the optical element disposed between the light source device 10 and the like and the light modulation device 20 and the like is not limited to the uniformizing means, and may be another optical element such as a lens or a prism. In the above embodiment, the number of optical elements arranged between the light source device 10 and the like and the light modulation device 20 and the like is one (only uniformizing means), but two or more optical elements are arranged. You may make it do.
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.

本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す平面図である。It is a top view which shows the light source device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る光源装置の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the light source device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図４の光源装置の第１光路及び第２光路の偏光状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the polarization state of the 1st optical path of the light source device of FIG. 4, and a 2nd optical path. 本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す平面図である。It is a top view which shows the light source device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る光源装置を示す平面図である。It is a top view which shows the light source device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る光源装置を示す平面図である。It is a top view which shows the light source device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の光源装置を備えた画像表示装置を示す平面図である。It is a top view which shows the image display apparatus provided with the light source device of this invention.

Explanation of symbols

１０，２５，３０，４０，６０…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）、１８…λ／２板（偏光変換手段：位相差板）、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）、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） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 25, 30, 40, 60 ... Light source device, 11, 11G, 11B ... Laser light source, 12 ... Dichroic mirror (separation part), 13 ... Wavelength conversion element, 14 ... External resonator, 15, 15R, 15G, 15B ... Rod integrator (optical element), 17 ... Reflection mirror (reflection part), 18 ... λ / 2 plate (polarization conversion means: phase difference plate), 20 ... Liquid crystal light valve (light modulation device), 26 ... Rotation part (rotation) Means), 31 ... Liquid crystal element (polarization rotating element: polarization conversion means), 41 ... Retardation film (retardation plate: polarization conversion means) 500 ... Projector (image display device), 526 ... Projection lens (projection device)

Claims

A laser light source that emits light in a specific vibration direction;
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;
On a first optical path that is an optical path of light that passes through the external resonator and travels toward the optical element, or on a second optical path that is an optical path of light that is reflected by the separation section and travels toward the optical element via the reflection section And polarization conversion means capable of providing a half-wave phase difference to the light traveling in the first optical path or the second optical path ,
The wavelength-converted light emitted from the external resonator and the wavelength-converted light reflected by the reflecting unit are incident on the optical element in different polarization directions. Light source device.

The light source device according to claim 1, wherein the polarization conversion unit is a retardation plate.

3. The light source device according to claim 2, further comprising a rotating unit that rotates the retardation plate in a plane perpendicular to a central axis of light traveling in the first optical path or the second optical path.

The light source device according to claim 2, wherein the phase difference plate is provided on a reflection surface of the reflection unit.

The light source device according to claim 1, wherein the polarization conversion unit is a polarization rotation element that temporally changes a polarization plane of light emitted from the laser light source.

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 through the optical element according to an image signal;
An image display device comprising: a projection device that projects light modulated by the light modulation device.