JP7329731B2 - Light source device and projection display device - Google Patents

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本開示は、画像形成素子に形成される画像を照明光で照射し、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置に関する。 The present disclosure relates to a projection display device that irradiates an image formed on an image forming element with illumination light and projects the enlarged image onto a screen through a projection lens.

ミラー偏向型のデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)や液晶パネルなどの画像形成素子を用いた投写型表示装置の光源として、長寿命である半導体レーザーや発光ダイオードなどの固体光源を用いた光源装置が多数開示されている。その中で、青、緑、赤色のレーザー光源を用いた広色域で高効率な光源装置が開示されている(特許文献1参照)。 A light source device that uses long-life solid-state light sources such as semiconductor lasers and light-emitting diodes as light sources for projection display devices that use image forming elements such as mirror-deflection type digital micromirror devices (DMDs) and liquid crystal panels. are numerously disclosed. Among them, a light source device with a wide color gamut and high efficiency using blue, green, and red laser light sources is disclosed (see Patent Document 1).

可干渉性の高いレーザー光を用いてスクリーン上に画像を形成した場合、スクリーン上にスペックルノイズを生じる。このスペックルノイズは微細な凹凸を有するスクリーンから反射したレーザー光が干渉し合うことによって生じるランダムな干渉パターンであり、明暗の斑点模様として観察される。 When an image is formed on a screen using highly coherent laser light, speckle noise occurs on the screen. This speckle noise is a random interference pattern generated by the interference of laser light reflected from a screen having fine unevenness, and is observed as a pattern of bright and dark spots.

従来の光源装置は、青色、緑色、赤色のレーザー光源と、レーザー光源からの集光光を合成する小型なダイクロイックミラーと、透過型の回転拡散板と回転拡散板の前に配置した拡散板により、スペックルノイズと微小な輝度むらを解消しつつ、小型な光源装置を構成するものである。 A conventional light source device consists of blue, green, and red laser light sources, a small dichroic mirror that synthesizes the condensed light from the laser light sources, a transmissive rotating diffuser plate, and a diffuser plate placed in front of the rotating diffuser plate. , while eliminating speckle noise and minute luminance unevenness, a compact light source device is constructed.

特開2019-40177号公報JP 2019-40177 A

本開示は、青、緑、赤のレーザー光源を用いて、投写画像におけるスペックルノイズや微小な輝度むらを解消しつつ、小型で高効率な光源装置と、その光源装置を用いた投写型表示装置を提供する。 The present disclosure uses blue, green, and red laser light sources to eliminate speckle noise and minute luminance unevenness in projected images, and provides a compact, highly efficient light source device, and a projection display using the light source device. Provide equipment.

本開示の光源装置は、青、緑、赤色レーザー光源と、青、緑、赤色レーザー光源からの直線偏光の青、緑、赤色レーザー光を偏光分離及び合成する偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタを透過する光を円偏光に変換する位相差板と、位相差板を透過した青、緑、赤色レーザー光を拡散する動的拡散板と、動的拡散板で拡散されたレーザー光を反射する第一の反射素子と、偏光ビームスプリッタで反射する光を反射する第二の反射素子と、を備えている。 The light source device of the present disclosure includes blue, green, and red laser light sources, a polarizing beam splitter that separates and synthesizes the linearly polarized blue, green, and red laser lights from the blue, green, and red laser light sources, and a polarizing beam splitter. A retardation plate that converts the transmitted light into circularly polarized light, a dynamic diffusion plate that diffuses the blue, green, and red laser light that has passed through the retardation plate, and a third diffuser that reflects the laser light diffused by the dynamic diffusion plate. It has one reflective element and a second reflective element that reflects the light reflected by the polarization beam splitter.

本開示によれば、投写画像におけるスペックルノイズを解消しつつ、広色域で小型、高効率な光源装置を提供できる。さらに、スペックルノイズを解消した広色域で、小型、高効率な投写型表示装置が実現できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a compact, highly efficient light source device with a wide color gamut while eliminating speckle noise in a projected image. Furthermore, a compact and highly efficient projection display device with a wide color gamut that eliminates speckle noise can be realized.

本開示の実施の形態1における光源装置の構成図Configuration diagram of a light source device according to Embodiment 1 of the present disclosure 実施の形態1における偏光ビームスプリッタの分光特性を示す図FIG. 4 shows spectral characteristics of the polarization beam splitter according to Embodiment 1; 実施の形態1における偏光ビームスプリッタの入射角に対する分光特性を示す図FIG. 4 is a diagram showing spectral characteristics of the polarization beam splitter with respect to the incident angle according to Embodiment 1; 第一の反射素子における光線図Ray diagram in the first reflective element 本開示の実施の形態2における投写型表示装置の構成図Configuration diagram of a projection display device according to Embodiment 2 of the present disclosure 本開示の実施の形態3における投写型表示装置の構成図Configuration diagram of a projection display device according to Embodiment 3 of the present disclosure

以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は本開示の実施の形態1にかかる光源装置の構成図である。
Hereinafter, embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a light source device according to Embodiment 1 of the present disclosure.

光源装置44は複数の緑色半導体レーザー素子を配置した緑色半導体レーザー基板20とコリメートレンズアレイ21からなる緑色レーザー光源22と、複数の赤色半導体レーザー素子を配置した赤色半導体レーザー基板24とコリメートレンズアレイ25からなる赤色レーザー光源26と、複数の青色半導体レーザー素子を配置した青色半導体レーザー基板28とコリメートレンズアレイ29からなる青色レーザー光源30とを備える。緑色レーザー光源22には放熱板23が、赤色レーザー光源26には放熱板27が、青色レーザー光源30には放熱板31が取り付けられる。光源装置44は、また、赤反射のダイクロイックミラー32、青反射のダイクロイックミラー33、拡散板34、偏光ビームスプリッタ35、偏光ビームスプリッタの光学薄膜36、1/4波長板である位相差板37、コンデンサレンズ38、動的拡散板であって、円形拡散板39とモーター40から構成される回転拡散板41、第一の反射素子である第一の反射ミラー42、第二の反射素子である第二の反射ミラー43を備える。 The light source device 44 includes a green laser light source 22 composed of a green semiconductor laser substrate 20 on which a plurality of green semiconductor laser elements are arranged and a collimating lens array 21, and a red semiconductor laser substrate 24 on which a plurality of red semiconductor laser elements are arranged and a collimating lens array 25. and a blue laser light source 30 consisting of a blue semiconductor laser substrate 28 on which a plurality of blue semiconductor laser elements are arranged and a collimator lens array 29 . A heat sink 23 is attached to the green laser light source 22 , a heat sink 27 is attached to the red laser light source 26 , and a heat sink 31 is attached to the blue laser light source 30 . The light source device 44 also includes a red-reflecting dichroic mirror 32, a blue-reflecting dichroic mirror 33, a diffusion plate 34, a polarizing beam splitter 35, an optical thin film 36 of the polarizing beam splitter, a retardation plate 37 which is a quarter-wave plate, A condenser lens 38, a rotating diffuser plate 41 which is a dynamic diffuser plate and is composed of a circular diffuser plate 39 and a motor 40, a first reflecting mirror 42 which is a first reflecting element, and a second mirror which is a second reflecting element. Two reflecting mirrors 43 are provided.

図中には、レーザー光源から出射する光と、赤反射のダイクロイックミラー32、青反射のダイクロイックミラー33や偏光ビームスプリッタ35へ入射および出射する光の偏光方向を示している。すなわち、図1において、蛇の目の記号はS偏光を、両矢印の記号はP偏光を、また、これら偏光を示す記号とともに記載された上下左右向矢印は偏光の進行方向を示している。 The drawing shows the polarization directions of the light emitted from the laser light source and the light incident on and emitted from the red-reflecting dichroic mirror 32 , the blue-reflecting dichroic mirror 33 , and the polarization beam splitter 35 . That is, in FIG. 1, the serpent's eye symbol indicates S-polarized light, the double-headed arrow symbol indicates P-polarized light, and the up, down, left, and right arrows along with the symbols indicating these polarizations indicate the direction of travel of the polarized light.

緑色レーザー光源22は、24個(6×4)の緑色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した緑色半導体レーザー基板20とコリメートレンズアレイ21で構成される。緑色半導体レーザー基板20は、525±8nm波長幅で緑の色光を発光し、直線偏光を出射する。緑色半導体レーザー基板20を出射した光は、対応するコリメートレンズアレイ21により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板23は緑色半導体レーザー基板20を冷却するものである。 The green laser light source 22 comprises a green semiconductor laser substrate 20 on which 24 (6×4) green semiconductor laser elements are two-dimensionally arranged at regular intervals, and a collimator lens array 21 . The green semiconductor laser substrate 20 emits green light with a wavelength width of 525±8 nm and emits linearly polarized light. The lights emitted from the green semiconductor laser substrate 20 are respectively condensed by the corresponding collimate lens array 21 and converted into parallel light beams. The radiator plate 23 cools the green semiconductor laser substrate 20 .

赤色レーザー光源26は、24個(6×4)の赤色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した赤色半導体レーザー基板24とコリメートレンズアレイ25で構成される。赤色半導体レーザー基板24は、640±8nmの波長幅で赤の色光を発光し、直線偏光を出射する。赤色半導体レーザー基板24を出射した光は対応するコリメートレンズアレイ25により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板27は赤色半導体レーザー基板24を冷却するためのものである。 The red laser light source 26 comprises a red semiconductor laser substrate 24 on which 24 (6×4) red semiconductor laser elements are two-dimensionally arranged at regular intervals, and a collimator lens array 25 . The red semiconductor laser substrate 24 emits red light with a wavelength width of 640±8 nm and emits linearly polarized light. The light emitted from the red semiconductor laser substrate 24 is condensed by the corresponding collimator lens array 25 and converted into parallel light beams. The radiator plate 27 is for cooling the red semiconductor laser substrate 24 .

青色レーザー光源30は、8個(2×4)の青色半導体レーザー素子を一定の間隔で2次元状に配置した青色半導体レーザー基板28とコリメートレンズアレイ29で構成される。青色半導体レーザー基板28は、465±8nmの波長幅で青の色光を発光し、直線偏光を出射する。青色半導体レーザーは、赤、緑の半導体レーザーに対して、発光効率が高いことや所望の白色光色度に必要な光出力が小さいため、1/3程度の半導体レーザー個数で構成している。青色半導体レーザー基板28を出射した光は対応するコリメートレンズアレイ29により、それぞれ集光され平行な光束に変換される。放熱板31は青色半導体レーザー基板28を冷却するためのものである。 The blue laser light source 30 comprises a blue semiconductor laser substrate 28 on which eight (2×4) blue semiconductor laser elements are two-dimensionally arranged at regular intervals, and a collimator lens array 29 . The blue semiconductor laser substrate 28 emits blue light with a wavelength width of 465±8 nm and emits linearly polarized light. Blue semiconductor lasers have a higher luminous efficiency than red and green semiconductor lasers, and the light output required for desired white light chromaticity is small. The light emitted from the blue semiconductor laser substrate 28 is condensed by the corresponding collimator lens array 29 and converted into parallel light beams. The radiator plate 31 is for cooling the blue semiconductor laser substrate 28 .

緑色レーザー光源22、赤色レーザー光源26からのレーザー光はそれぞれP偏光で、赤反射のダイクロイックミラー32に入射する。赤反射のダイクロイックミラー32は、入射角が45度となる配置で緑色レーザー光を95%以上で透過し、赤色レーザー光を97%以上で反射する特性である。透過率が50%となる半値波長はP偏光で583nmとしている。緑色レーザー光と赤色レーザー光は赤反射のダイクロイックミラー32で合成された後、青反射のダイクロイックミラー33に入射する。青反射のダイクロイックミラー33は、入射角が45度となる配置で、赤色レーザー光と緑色レーザー光を95%以上で透過し、青色レーザー光を97%以上で反射する特性である。透過率が50%となる半値波長はP偏光で495nmとしている。青色レーザー光源30からのレーザー光はP偏光で、青反射のダイクロイックミラーに入射する。 The laser beams from the green laser light source 22 and the red laser light source 26 are P-polarized, respectively, and enter the red-reflecting dichroic mirror 32 . The red-reflecting dichroic mirror 32 has a characteristic of transmitting 95% or more of the green laser light and reflecting 97% or more of the red laser light at an incident angle of 45 degrees. The half-value wavelength at which the transmittance is 50% is 583 nm for P-polarized light. The green laser light and the red laser light are synthesized by a red-reflecting dichroic mirror 32 and then enter a blue-reflecting dichroic mirror 33 . The blue-reflecting dichroic mirror 33 has a characteristic of transmitting 95% or more of red laser light and green laser light and reflecting 97% or more of blue laser light at an incident angle of 45 degrees. The half-value wavelength at which the transmittance is 50% is 495 nm for P-polarized light. The laser light from the blue laser light source 30 is P-polarized and enters the blue reflecting dichroic mirror.

赤反射のダイクロイックミラー32と青反射のダイクロイックミラー33で合成された青、緑、赤色の各レーザー光は拡散板34に入射する。拡散板34はガラス基板上に形成された微細なマイクロレンズをアレイ状に形成して拡散面を構成したものであり、入射する光を拡散する。拡散面をマイクロレンズ形状とすることにより、フッ酸などの溶液を用いて、ガラス表面を微細な凹凸形状に加工する化学処理の拡散板よりも、最大拡がり角度を低減できるため拡散損失を低減できる。拡散光の最大強度の50%となる半値角度幅である拡散角度は略2度と小さく、偏光特性を保持する。拡散板34からの光は、レーザー光の発光拡がりと拡散により、0±5度以下の角度で偏光ビームスプリッタ35に入射する。拡散板34は、偏光ビームスプリッタ35を透過するレーザー光の光強度密度を小さくし、局所的な高温化にともなう複屈折や透過率の低下を抑制する。 Blue, green, and red laser beams synthesized by the red-reflecting dichroic mirror 32 and the blue-reflecting dichroic mirror 33 are incident on the diffusion plate 34 . The diffusion plate 34 has a diffusion surface formed by forming an array of fine microlenses on a glass substrate, and diffuses incident light. By making the diffusing surface microlens-shaped, it is possible to reduce the maximum divergence angle compared to chemically treated diffusing plates in which the glass surface is processed into fine irregularities using a solution such as hydrofluoric acid, and thus diffusion loss can be reduced. . The diffusion angle, which is the half-value angle width at 50% of the maximum intensity of the diffused light, is as small as about 2 degrees, and the polarization characteristics are maintained. The light from the diffusion plate 34 is incident on the polarization beam splitter 35 at an angle of 0±5 degrees or less due to the light emission spread and diffusion of the laser light. The diffusing plate 34 reduces the light intensity density of the laser light that passes through the polarization beam splitter 35, and suppresses the decrease in birefringence and transmittance due to the local temperature rise.

偏光ビームスプリッタ35は、有機材料を含んだ接着剤を用いずに、2つの直角プリズムを光学的に接合したプリズム型偏光ビームスプリッタである。プリズムには石英ガラスを用いている。一方のプリズムの接合面には光学薄膜36を形成している。光学薄膜36への光の入射角は45度である。プリズムの光学的な接合は、接着剤を用いた偏光ビームスプリッタよりも高コストとなるが、耐光性や耐熱性に優れ、接着剤の経年劣化がないため、長期信頼性が確保できる。プリズムに石英ガラスを用いることで、耐光性や耐熱性に優れ、かつ、レーザー光による局所的なプリズムの高温化に伴う複屈折、透過率の低下を生じないため、高効率で偏光を分離、及び合成できる。 The polarizing beam splitter 35 is a prism-type polarizing beam splitter in which two rectangular prisms are optically bonded without using an adhesive containing an organic material. Quartz glass is used for the prism. An optical thin film 36 is formed on the cemented surface of one prism. The incident angle of light to the optical thin film 36 is 45 degrees. Optical bonding of prisms is more costly than a polarizing beam splitter using adhesive, but it has excellent light resistance and heat resistance, and since the adhesive does not deteriorate over time, long-term reliability can be ensured. By using quartz glass for the prism, it has excellent light resistance and heat resistance, and does not cause birefringence or decrease in transmittance due to local heating of the prism due to laser light. and can be synthesized.

図2に、偏光ビームスプリッタの分光透過率特性を示す。入射角が45度でのP偏光とS偏光の分光透過率特性を示している。偏光ビームスプリッタ35は、P偏光の場合、波長420nm~700nmで98%以上の透過率で透過する特性である。S偏光の場合、波長420nm~700nmで透過率が2%以下であり、98%以上の光を反射する特性である。図2の分光特性はプリズムの接合面に形成した光学薄膜36を、屈折率1.63の酸化アルミニウムAL2O3と、屈折率1.38のフッ化マグネシウムMgF2を交互に69層形成して設計した事例である。 FIG. 2 shows spectral transmittance characteristics of the polarizing beam splitter. The spectral transmittance characteristics of P-polarized light and S-polarized light at an incident angle of 45 degrees are shown. The polarizing beam splitter 35 has a characteristic of transmitting P-polarized light at a wavelength of 420 nm to 700 nm with a transmittance of 98% or more. In the case of S-polarized light, the transmittance is 2% or less at wavelengths of 420 nm to 700 nm, which is a characteristic of reflecting 98% or more of light. The spectral characteristics of FIG. 2 are an example of designing the optical thin film 36 formed on the cemented surface of the prism by alternately forming 69 layers of aluminum oxide AL2O3 with a refractive index of 1.63 and magnesium fluoride MgF2 with a refractive index of 1.38. is.

図3に、偏光ビームスプリッタの入射角に対する分光透過率特性を示す。光学薄膜36面への入射角が45度±3.4度でのP偏光とS偏光での透過率を示している。角度±3.4度はガラス媒質中での角度であり、空気中での換算角度は±5度である。S偏光の場合、45度入射に対する透過率の変化は2%以下と小さいが、P偏光の場合、入射角に対する透過率の低下が大きい。青色レーザー光の波長465nm、緑色レーザー光の波長525nm、赤色レーザー光の波長640nmにおいて、45度入射に対する41.6度入射のP偏光透過率は、それぞれ12.8%、8.8%、5.3%低下する。また、48.4度入射のP偏光透過率は、それぞれ4.2%、0.6%、0.6%低下する。 FIG. 3 shows spectral transmittance characteristics with respect to the incident angle of the polarizing beam splitter. The transmittance of P-polarized light and S-polarized light at an incident angle of 45°±3.4° to the surface of the optical thin film 36 is shown. The angle ±3.4 degrees is the angle in the glass medium, and the converted angle in the air is ±5 degrees. In the case of S-polarized light, the change in transmittance for 45-degree incidence is as small as 2% or less, but in the case of P-polarized light, the decrease in transmittance with respect to the incident angle is large. At a blue laser light wavelength of 465 nm, a green laser light wavelength of 525 nm, and a red laser light wavelength of 640 nm, the P-polarized light transmittances at 45-degree incidence and 41.6-degree incidence are 12.8%, 8.8%, and 5%, respectively. .3% lower. Also, the P-polarized light transmittance for 48.4-degree incidence decreases by 4.2%, 0.6%, and 0.6%, respectively.

P偏光の青、緑、赤色のレーザー光は偏光ビームスプリッタ35を高効率で透過する。しかしながら、P偏光で入射角の変化量が大きくなると、偏光ビームスプリッタ35を反射する光が増大する。 The P-polarized blue, green, and red laser beams pass through the polarizing beam splitter 35 with high efficiency. However, when the amount of change in the incident angle for P-polarized light increases, the amount of light reflected by the polarizing beam splitter 35 increases.

P偏光の青、緑、赤色のレーザー光は偏光ビームスプリッタ35を透過後、位相差板37に入射する。位相差板37は、440nm~680nmで位相差が約1/4波長となる広帯域の1/4波長板であり、斜め蒸着による複屈折を利用した薄膜位相差板で構成している。図中のP偏光方向を0度とした場合に、位相差板37の光学軸を45度で配置している。位相差板37により、P偏光の光は円偏光の光に変換される。円偏光の光はコンデンサレンズ38に入射して、集光する。コンデンサレンズ38から集光する光は回転拡散板41を透過後、第一の反射ミラー42に入射する。コンデンサレンズ38の焦点距離は集光角度が40度以下となるようにし、第一の反射ミラー42の近傍に集光スポットを形成する。回転拡散板41はガラス基板の一方の面に拡散層を形成した円形拡散板39と、中央部にモーター40を備えたものであり、回転制御が可能である。回転拡散板は10,800rpm程度まで高速に回転可能な拡散板である。円形拡散板39の拡散は化学処理の拡散板を用い、拡散角は略10度で、偏光特性を維持する。 The P-polarized blue, green, and red laser beams are incident on the retardation plate 37 after passing through the polarization beam splitter 35 . The retardation plate 37 is a broadband 1/4 wavelength plate having a retardation of about 1/4 wavelength between 440 nm and 680 nm, and is composed of a thin film retardation plate utilizing birefringence due to oblique vapor deposition. When the P polarization direction in the figure is 0 degree, the optical axis of the retardation plate 37 is arranged at 45 degrees. The retardation plate 37 converts the P-polarized light into circularly polarized light. The circularly polarized light enters the condenser lens 38 and is condensed. Light condensed from the condenser lens 38 is incident on the first reflecting mirror 42 after passing through the rotating diffuser plate 41 . The focal length of the condenser lens 38 is set so that the condensing angle is 40 degrees or less to form a condensed spot near the first reflecting mirror 42 . The rotating diffuser plate 41 is provided with a circular diffuser plate 39 having a diffusion layer formed on one surface of a glass substrate and a motor 40 in the center thereof, and the rotation can be controlled. A rotating diffusion plate is a diffusion plate that can rotate at high speed up to about 10,800 rpm. A chemically treated diffuser plate is used for the diffusion of the circular diffuser plate 39, and the diffusion angle is approximately 10 degrees to maintain the polarization characteristics.

図4に、第一の反射ミラーでの光線の様相を示す。第一の反射ミラー42は、厚み1.0mmのガラス基板の一方の面に反射率が30%となる誘電体多層膜を形成し、もう一方の面に反射率が99%以上となる誘電体多層膜を形成した多重反射ミラーである。第一の反射ミラー42へ入射する光線45は、第一の反射ミラー42で多重反射するため、光線群46へ分割される。図4には、6分割されるまでの光線の様相を示している。6分割での各光線強度は入射光強度を100%とすると、反射回数順に、それぞれ30%、48.5%、14.4%、4.3%、1.3%、0.4%となって出射する。分割された光線群のサイズは、ガラス基板の屈折率と厚みに依存する。多重反射により、等価的にレーザー光の発光サイズを大きくし、発光数を増大させる。 FIG. 4 shows the appearance of light rays on the first reflecting mirror. The first reflecting mirror 42 is formed by forming a dielectric multilayer film with a reflectance of 30% on one side of a glass substrate having a thickness of 1.0 mm, and forming a dielectric multilayer film with a reflectance of 99% or more on the other side. It is a multiple reflection mirror with a multilayer film. A light ray 45 incident on the first reflecting mirror 42 is divided into a group of light rays 46 due to multiple reflections by the first reflecting mirror 42 . FIG. 4 shows the appearance of the light until it is divided into six. Assuming that the incident light intensity is 100%, the respective light beam intensities in the six divisions are 30%, 48.5%, 14.4%, 4.3%, 1.3%, and 0.4% in order of the number of reflections. becomes emitted. The size of the group of split rays depends on the refractive index and thickness of the glass substrate. The multiple reflections equivalently increase the emission size of the laser light and increase the number of emission.

第一の反射ミラー42で反射した光は、位相が反転され、逆回りの円偏光で発散光となり、再び、回転拡散板41を拡散、透過した後、コンデンサレンズ38で集光され、平行光に変換される。平行光に変換された光は、位相差板37を透過し、S偏光に変換される。位相差板37で変換されたS偏光は、偏光ビームスプリッタ35で反射する。S偏光の光は、図3に示すように、入射角に対する分光特性の変化が小さく、拡散度合が大きい光であっても、高い反射率で反射する。 The light reflected by the first reflecting mirror 42 has its phase reversed, becomes diverging light as circularly polarized light in the opposite direction, diffuses again and passes through the rotary diffuser plate 41, and is condensed by the condenser lens 38 to become parallel light. is converted to The light converted into parallel light passes through the retardation plate 37 and is converted into S-polarized light. The S-polarized light converted by the retardation plate 37 is reflected by the polarizing beam splitter 35 . As shown in FIG. 3, S-polarized light has a small change in spectral characteristics with respect to the incident angle, and even light with a large degree of diffusion is reflected with a high reflectance.

複数回を透過する回転拡散板と、多重反射ミラーにより、レーザー光に起因するスクリーン上でのランダムな干渉パターンが時間的、空間的に高速変動して、スペックルノイズを解消することができる。また、レーザー光源の微小な発光サイズと発光数に起因する微小な輝度むらも低減することができる。 The random interference pattern on the screen caused by the laser beam changes at high speed temporally and spatially due to the rotating diffuser plate and the multi-reflecting mirror, which transmit the light multiple times, and the speckle noise can be eliminated. In addition, it is possible to reduce minute unevenness in luminance caused by the minute size and number of light emission of the laser light source.

一方、入射角に対する分光特性の変化により、偏光ビームスプリッタ35を反射したP偏光の光は、第二の反射ミラー43に入射する。第二の反射ミラー43は、第一の反射ミラー42と同様に、厚み1.0mmのガラス基板の一方の面に反射率が30%となる誘電体多層膜を形成し、もう一方の面に反射率が99%以上となる誘電体多層膜を形成した多重反射ミラーである。図4に示す第一の反射ミラー42と同様に、入射する光線を多数に分割し、反射する。多重反射光は偏光を維持する。 On the other hand, the P-polarized light reflected by the polarization beam splitter 35 enters the second reflecting mirror 43 due to the change in the spectral characteristics with respect to the incident angle. As with the first reflecting mirror 42, the second reflecting mirror 43 is formed by forming a dielectric multilayer film having a reflectance of 30% on one surface of a glass substrate having a thickness of 1.0 mm and forming a dielectric multilayer film on the other surface. It is a multiple reflection mirror formed with a dielectric multilayer film having a reflectance of 99% or more. Similar to the first reflecting mirror 42 shown in FIG. 4, the incident light beam is divided into many parts and reflected. Multiple reflected light maintains its polarization.

第二の反射ミラー43で分割されたP偏光の光は、再び、偏光ビームスプリッタ35に入射して、透過する。偏光ビームスプリッタ35の光学薄膜36への入射角度は、偏光ビームスプリッタ35での反射光が41.6度入射の場合、第二の反射ミラー43で反射して、再び、光学薄膜36へ入射する光は48.4度入射に変換されて、分光透過率特性が高くなる。第二の反射ミラー43により、偏光ビームスプリッタ35を反射した光は、第二の反射ミラーで多重反射され、光源装置44を出射する有効な光となる。 The P-polarized light split by the second reflecting mirror 43 reenters the polarizing beam splitter 35 and passes therethrough. When the incident angle of the polarizing beam splitter 35 to the optical thin film 36 is 41.6 degrees, the light reflected by the polarizing beam splitter 35 is reflected by the second reflecting mirror 43 and enters the optical thin film 36 again. The light is converted to 48.4 degree incidence, and the spectral transmittance characteristics are enhanced. The light reflected from the polarization beam splitter 35 by the second reflecting mirror 43 is multiple-reflected by the second reflecting mirror and becomes effective light emitted from the light source device 44 .

このように、偏光ビームスプリッタを透過した一方の青、緑、赤色のレーザー光は、回転拡散板を透過後、第一の反射ミラーで多重反射し、S偏光となって偏光ビームスプリッタを反射する。偏光ビームスプリッタを反射した、もう一方の青、緑、赤色のレーザー光は第二の反射ミラーで多重反射した後、偏光ビームスプリッタを透過する。偏光ビームスプリッタで合成されたS偏光とP偏光の光は、偏光ビームスプリッタ35を出射する。出射した光は、スペックルノイズが解消された白色光となる。 In this way, one of the blue, green, and red laser beams transmitted through the polarizing beam splitter is multiple-reflected by the first reflecting mirror after passing through the rotating diffuser plate, becomes S-polarized light, and is reflected by the polarizing beam splitter. . The other blue, green, and red laser beams reflected by the polarizing beam splitter are multiple-reflected by the second reflecting mirror and then pass through the polarizing beam splitter. The S-polarized light and the P-polarized light combined by the polarization beam splitter exit the polarization beam splitter 35 . The emitted light becomes white light from which speckle noise has been eliminated.

偏光ビームスプリッタ35は石英ガラスとしたが、レーザー光による偏光ビームスプリッタの複屈折レベルが小さい場合には、偏光分離、合成の効率低下を生じない他の光学ガラスを用いてもよい。他の光学ガラスを用いることにより、偏光ビームスプリッタを低コスト化できる。 Although the polarizing beam splitter 35 is made of silica glass, other optical glass may be used if the birefringence level of the polarizing beam splitter due to laser light is small, which does not cause a drop in the efficiency of polarization splitting and synthesis. The cost of the polarizing beam splitter can be reduced by using other optical glasses.

拡散板34を配置しているが、レーザー光による偏光ビームスプリッタの複屈折レベルが小さい場合には、拡散板を配置しなくてもよい。この場合、偏光ビームスプリッタへの入射角の拡がりが小さくなり、高い効率で偏光分離、合成できる。 Although the diffuser plate 34 is arranged, the diffuser plate may not be arranged when the birefringence level of the polarization beam splitter for laser light is small. In this case, the spread of the angle of incidence on the polarizing beam splitter becomes small, and polarization separation and synthesis can be performed with high efficiency.

位相差板37は、偏光ビームスプリッタ35とコンデンサレンズ38との間に配置した構成を示したが、偏光ビームスプリッタ35と第一の反射ミラー42の間であれば、直線偏光を円偏光、または円偏光を直線偏光に変換できるため、いずれに配置してもよい。 Although the retardation plate 37 is arranged between the polarizing beam splitter 35 and the condenser lens 38, if it is between the polarizing beam splitter 35 and the first reflecting mirror 42, linearly polarized light can be changed to circularly polarized light, or Since circularly polarized light can be converted into linearly polarized light, it can be arranged in either direction.

回転拡散板41は、円形はガラス基板の一方の面に拡散層を形成し、もう一方の面に、反射層を形成した円形拡散反射板と、中央部にモーターを備えたものでもよい。この反射層は第一の反射素子となり、回転拡散板は、動的拡散板と第一の反射素子を一体化したものとなる。この場合、図1に示す第一の反射ミラー42の配置は不要となり、より小型化できる。円形拡散反射板の反射層は誘電体多層膜で形成し、青、緑、赤のレーザー光を高い反射率で反射する。円形拡散反射板は多重反射しないが、拡散面が回転することにより、レーザー光に起因するスクリーン上でのランダムな干渉パターンが時間的、空間的に高速変動して、スペックルノイズを解消することができる。また、レーザー光源の微小な発光サイズと発光数に起因する微小な輝度むらも低減することができる。 The rotating diffuser plate 41 may be a circular diffuse reflector having a diffuser layer formed on one surface of a circular glass substrate and a reflective layer formed on the other surface, and a motor in the center. This reflective layer serves as the first reflective element, and the rotating diffuser plate is a combination of the dynamic diffuser plate and the first reflective element. In this case, the arrangement of the first reflecting mirror 42 shown in FIG. 1 becomes unnecessary, and the size can be further reduced. The reflective layer of the circular diffuse reflector is formed of a dielectric multilayer film and reflects blue, green, and red laser beams with high reflectance. The circular diffuse reflector does not have multiple reflections, but the rotation of the diffuser surface causes the random interference pattern on the screen caused by the laser light to fluctuate at high speed in time and space, eliminating speckle noise. can be done. In addition, it is possible to reduce minute unevenness in luminance caused by the minute size and number of light emission of the laser light source.

動的拡散板として、回転拡散板ではなく、時間的に、空間的に変動する揺動や振動する揺動拡散板や振動拡散板を用いてもよい。 As the dynamic diffusion plate, instead of the rotating diffusion plate, a swinging diffusion plate or a vibration diffusion plate that oscillates or vibrates temporally and spatially may be used.

緑色レーザー光源と赤色レーザー光源、青色レーザー光源は、それぞれ24個、24個、8個の半導体レーザー素子を配置した構成を示したが、高輝度化のため、それぞれ、より多数の半導体レーザー素子を用いて構成してもよい。 The green laser light source, the red laser light source, and the blue laser light source are arranged with 24, 24, and 8 semiconductor laser elements, respectively. may be configured using

青、緑、赤色レーザー光源は、青、緑、赤色の半導体レーザー素子をひとつのグループとして、ひとつの基板上に、単一もしくは複数グループが形成され、発光する各色光をコリメートレンズアレイで集光する構成のレーザー光源を用いてもよい。この場合、レーザー光源からは青、緑、赤色光が出射するため、青、緑、赤色のレーザー光を合成する複数のダイクロイックミラーが不要となり、より小型な光源装置が構成できる。 Blue, green, and red laser light sources are composed of blue, green, and red semiconductor laser elements as one group, and single or multiple groups are formed on one substrate. You may use the laser light source of the structure which carries out. In this case, since the laser light source emits blue, green, and red light, a plurality of dichroic mirrors for synthesizing blue, green, and red laser light are not required, and a more compact light source device can be configured.

偏光ビームスプリッタと第二の反射ミラーの間に、コンデンサレンズと拡散板を配置して、構成してもよい。コンデンサレンズと拡散板を配置することにより、多重反射した光を拡散し、集光することができるため、効率を低下させることなく、スペックルノイズをさらに低減できる。 A condenser lens and a diffusion plate may be arranged between the polarizing beam splitter and the second reflecting mirror. By arranging the condenser lens and the diffuser plate, the multiple reflected light can be diffused and condensed, so speckle noise can be further reduced without lowering the efficiency.

以上のように、偏光ビームスプリッタと動的拡散板と第一の反射ミラーにより、小型な光源装置を構成し、スペックルノイズを低減する。また、第二の反射ミラーにより、偏光ビームスプリッタで反射し、損失する光を、効率よくスペックルノイズが低減された有効な光に変換することができる。このため、スペックルノイズや微小な輝度むらを解消しつつ、小型、高効率で広色域な光源装置が構成できる。
(実施の形態2)
図5は、本開示の実施の形態3にかかる第1の投写型表示装置である。画像形成素子として、TNモードもしくはVAモードであって、画素領域に薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス方式の透過型の液晶パネルを用いている。光源装置44は本開示の実施の形態1で示す光源装置である。
As described above, the polarizing beam splitter, the dynamic diffusion plate, and the first reflecting mirror form a compact light source device to reduce speckle noise. In addition, the second reflecting mirror can efficiently convert the light that is lost by being reflected by the polarization beam splitter into effective light with reduced speckle noise. Therefore, it is possible to construct a light source device that is compact, highly efficient, and has a wide color gamut while eliminating speckle noise and minute luminance unevenness.
(Embodiment 2)
FIG. 5 shows a first projection display device according to Embodiment 3 of the present disclosure. As an image forming element, a TN mode or VA mode active matrix transmissive liquid crystal panel in which thin film transistors are formed in a pixel region is used. The light source device 44 is the light source device shown in Embodiment 1 of the present disclosure.

第1の投写型表示装置は、第1のレンズアレイ板200、第2のレンズアレイ板201、偏光変換素子202、重畳用レンズ203、青反射のダイクロイックミラー204、緑反射のダイクロイックミラー205、反射ミラー206、207、208、リレーレンズ209、210、フィールドレンズ211、212、213、入射側偏光板214、215、216、液晶パネル217、218、219、出射側偏光板220、221、222、赤反射のダイクロイックミラーと青反射のダイクロイックミラーから構成される色合成プリズム223、投写レンズ224を備える。ここで、液晶パネルの画素領域は被照明領域の一例であり、第1のレンズアレイ板200、第2のレンズアレイ板201、偏光変換素子202、重畳用レンズ203は光源装置からの光を集光し被照明領域に照明する照明光学系の一例である。 The first projection display device includes a first lens array plate 200, a second lens array plate 201, a polarization conversion element 202, a superimposing lens 203, a blue reflecting dichroic mirror 204, a green reflecting dichroic mirror 205, and a reflecting light. Mirrors 206, 207, 208, relay lenses 209, 210, field lenses 211, 212, 213, incident side polarizers 214, 215, 216, liquid crystal panels 217, 218, 219, output side polarizers 220, 221, 222, red A color synthesizing prism 223 composed of a reflecting dichroic mirror and a blue reflecting dichroic mirror and a projection lens 224 are provided. Here, the pixel area of the liquid crystal panel is an example of the area to be illuminated, and the first lens array plate 200, the second lens array plate 201, the polarization conversion element 202, and the superimposing lens 203 collect light from the light source device. It is an example of an illumination optical system that illuminates a region to be illuminated.

光源装置44から出射する青、緑、赤色の光は、複数のレンズ素子から構成される第1のレンズアレイ板200に入射する。第1のレンズアレイ板200に入射した光束は多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、複数のレンズから構成される第2のレンズアレイ板201に収束する。第1のレンズアレイ板200のレンズ素子は、液晶パネル217,218、219と相似形の開口形状である。第2のレンズアレイ板201のレンズ素子は第1のレンズアレイ板200と液晶パネル217、218、219とが略共役関係となるようにその焦点距離を決めている。第2のレンズアレイ板201からの分割された光は、偏光変換素子202に入射する。偏光変換素子202は、偏光分離プリズムと1/2波長板により構成される。偏光変換素子202は、入射するP偏光の光はS偏光に変換し、入射するS偏光の光はS偏光で出射させる。偏光変換素子202を出射した光は重畳用レンズ203に入射する。重畳用レンズ203は第2のレンズアレイ板201の各レンズ素子からの出射した光を液晶パネル217、218、219上に重畳照明するためのレンズである。重畳用レンズ203からの光は、色分離手段である青反射のダイクロイックミラー204、緑反射のダイクロイックミラー205により、青、緑、赤の色光に分離される。緑の色光はフィールドレンズ211、入射側偏光板214を透過して、液晶パネル217に入射する。青の色光は反射ミラー206で反射した後、フィールドレンズ212、入射側偏光板215を透過して液晶パネル218に入射する。赤の色光はリレーレンズ209、210や反射ミラー207、208を透過屈折および反射して、フィールドレンズ213、入射側偏光板216を透過して、液晶パネル219に入射する。3枚の液晶パネル217、218、219は映像信号に応じた画素への印加電圧の制御により入射する光の偏光状態を変化させ、それぞれの液晶パネル217、218、219の両側に透過軸を直交するように配置したそれぞれの入射側偏光板214、215、216および出射側偏光板220、221、222を組み合わせて光を変調し、緑、青、赤の画像を形成する。出射側偏光板220、221、222を透過した各色光は色合成プリズム223により、赤、青の各色光がそれぞれ赤反射のダイクロイックミラー、青反射のダイクロイックミラーによって反射し、緑の色光と合成され、投写レンズ224に入射する。投写レンズ224に入射した光は、スクリーン(図示せず)上に拡大投写される。 Blue, green, and red lights emitted from the light source device 44 enter the first lens array plate 200 composed of a plurality of lens elements. A light beam incident on the first lens array plate 200 is split into a large number of light beams. A large number of split light beams converge on a second lens array plate 201 composed of a plurality of lenses. The lens elements of the first lens array plate 200 have aperture shapes similar to those of the liquid crystal panels 217 , 218 and 219 . The focal lengths of the lens elements of the second lens array plate 201 are determined so that the first lens array plate 200 and the liquid crystal panels 217, 218 and 219 are in a substantially conjugate relationship. The split light from the second lens array plate 201 enters the polarization conversion element 202 . The polarization conversion element 202 is composed of a polarization separation prism and a half-wave plate. The polarization conversion element 202 converts incident P-polarized light into S-polarized light, and emits incident S-polarized light as S-polarized light. The light emitted from the polarization conversion element 202 enters the superimposing lens 203 . The superimposing lens 203 is a lens for superimposing and illuminating the liquid crystal panels 217 , 218 and 219 with the light emitted from each lens element of the second lens array plate 201 . Light from the superimposing lens 203 is separated into blue, green, and red colored lights by a blue-reflecting dichroic mirror 204 and a green-reflecting dichroic mirror 205, which are color separating means. The green light passes through the field lens 211 and the incident side polarizing plate 214 and enters the liquid crystal panel 217 . After being reflected by the reflecting mirror 206 , the blue light is transmitted through the field lens 212 and incident side polarizing plate 215 and enters the liquid crystal panel 218 . The red light is transmitted, refracted and reflected by relay lenses 209 and 210 and reflection mirrors 207 and 208 , passes through field lens 213 and incident side polarizing plate 216 , and enters liquid crystal panel 219 . The three liquid crystal panels 217, 218, and 219 change the polarization state of incident light by controlling the voltage applied to the pixels according to the video signal, and the transmission axes are orthogonal to both sides of each liquid crystal panel 217, 218, and 219. The respective input side polarizers 214, 215, 216 and the output side polarizers 220, 221, 222 arranged in such a way are combined to modulate the light to form green, blue and red images. The colored lights transmitted through the exit-side polarizing plates 220, 221, and 222 are reflected by a red-reflecting dichroic mirror and a blue-reflecting dichroic mirror, respectively, by a color synthesizing prism 223, and combined with the green light. , enter the projection lens 224 . The light incident on the projection lens 224 is enlarged and projected onto a screen (not shown).

画像形成手段には、時分割方式ではなく偏光を利用する3枚の液晶パネルを用いているため、カラーブレイキングがなく色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。また、3つのDMD素子を用いた場合よりも、全反射プリズムが不要で、色合成用のプリズムが45度入射の小型プリズムになるため、投写型表示装置が小型に構成できる。 The image forming means uses three liquid crystal panels that use polarized light instead of a time-division method, so that there is no color breaking and color reproduction is good, and a bright and high-definition projected image can be obtained. In addition, compared to the case of using three DMD elements, a total reflection prism is not required, and the prism for color synthesis is a small prism with 45-degree incidence.

以上のように、本開示の第1の投写型表示装置は、青、緑、赤色のレーザー光源と、偏光ビームスプリッタと動的拡散板と第一の反射ミラーにより、小型な光学系を構成しつつ、スペックルノイズを解消し、第二の反射ミラーにより、偏光ビームスプリッタで反射損失する光を、スペックルノイズが解消された有効な光に変換する光源装置を用いる。このため、スペックルノイズと輝度むらを解消しつつ、小型で、高効率な投写型表示装置が構成できる。 As described above, the first projection display device of the present disclosure configures a compact optical system with blue, green, and red laser light sources, a polarizing beam splitter, a dynamic diffusion plate, and a first reflecting mirror. At the same time, a light source device is used that eliminates speckle noise and converts the light that is reflected and lost by the polarization beam splitter into effective light with speckle noise eliminated by the second reflecting mirror. Therefore, it is possible to construct a compact and highly efficient projection display device while eliminating speckle noise and luminance unevenness.

画像形成手段として、透過型の液晶パネルを用いたが、反射型の液晶パネルを用いて構成してもよい。反射型の液晶パネルを用いることにより、より小型で高精細な投写型表示装置が構成できる。
(実施の形態3)
図6は、本開示の実施の形態3にかかる第2の投写型表示装置である。画像形成手段として、3つのDMDを用いている。光源装置は本開示の実施の形態1で示す光源装置44である。第2の投写型表示装置は、コンデンサレンズ300、ロッド301、リレーレンズ302、反射ミラー303、フィールドレンズ304、全反射プリズム305、空気層306、青反射のダイクロイックミラー308、赤反射のダイクロイックミラー309を形成した3つのプリズムから構成されるカラープリズム307、DMD310、311、312、投写レンズ313を備える。ここで、DMD310、311、312は画素形成素子の一例である。
Although a transmissive liquid crystal panel is used as the image forming means, a reflective liquid crystal panel may be used. By using a reflective liquid crystal panel, a smaller, higher-definition projection display device can be constructed.
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows a second projection display device according to a third embodiment of the present disclosure. Three DMDs are used as image forming means. The light source device is the light source device 44 shown in the first embodiment of the present disclosure. The second projection display device includes a condenser lens 300, a rod 301, a relay lens 302, a reflecting mirror 303, a field lens 304, a total reflecting prism 305, an air layer 306, a blue reflecting dichroic mirror 308, and a red reflecting dichroic mirror 309. A color prism 307, DMDs 310, 311 and 312, and a projection lens 313 are provided. Here, the DMDs 310, 311, and 312 are examples of pixel forming elements.

光源装置44から出射する青、緑、赤の光は、コンデンサレンズ300でロッド301へ集光する。ロッド301への入射光はロッド内部で複数回反射することにより、光強度分布が均一化され出射する。ロッド301からの出射光はリレーレンズ302により集光され、反射ミラー303で反射した後、フィールドレンズ304を透過し、全反射プリズム305に入射する。全反射プリズム305は2つのプリズムから構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層306を形成している。空気層306は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。フィールドレンズ304からの光は全反射プリズム305の全反射面で反射されて、カラープリズム307に入射する。カラープリズム307は3つのプリズムからなり、それぞれのプリズムの近接面には青反射のダイクロイックミラー308と赤反射のダイクロイックミラー309が形成されている。カラープリズム307の青反射のダイクロイックミラー308と赤反射のダイクロイックミラー309により、青、赤、緑の色光に分離され、それぞれDMD310、311、312に入射する。DMD310、311、312は映像信号に応じてマイクロミラーを偏向させ、投写レンズ313に入射する光と、投写レンズ313の有効外へ進む光とに反射させる。DMD310、311、312においてマイクロミラーが配置された光を反射する領域は被照明領域の一例であり、コンデンサレンズ300、ロッド301、リレーレンズ302、反射ミラー303、フィールドレンズ304は光源装置からの光を集光し被照明領域に照明する照明光学系の一例である。DMD310、311、312により反射された光は、再度、カラープリズム307を透過する。カラープリズム307を透過する過程で、分離された青、赤、緑の各色光は合成され、全反射プリズム305に入射する。全反射プリズム305に入射した光は空気層306に臨界角以下で入射するため、透過して、投写レンズ313に入射する。このようにして、DMD310、311、312により形成された画像光がスクリーン(図示せず)上に拡大投写される。 Blue, green, and red lights emitted from the light source device 44 are condensed onto the rod 301 by the condenser lens 300 . The light incident on the rod 301 is reflected multiple times inside the rod, so that the light intensity distribution is made uniform and the light is emitted. Light emitted from the rod 301 is collected by a relay lens 302 , reflected by a reflecting mirror 303 , transmitted through a field lens 304 , and incident on a total reflection prism 305 . The total reflection prism 305 is composed of two prisms, and a thin air layer 306 is formed between adjacent surfaces of the prisms. Air layer 306 totally reflects light incident at an angle equal to or greater than the critical angle. Light from the field lens 304 is reflected by the total reflection surface of the total reflection prism 305 and enters the color prism 307 . The color prism 307 is composed of three prisms, and a blue-reflecting dichroic mirror 308 and a red-reflecting dichroic mirror 309 are formed on the proximal surface of each prism. The blue, red, and green lights are separated by the blue-reflecting dichroic mirror 308 and the red-reflecting dichroic mirror 309 of the color prism 307, and enter DMDs 310, 311, and 312, respectively. The DMDs 310 , 311 , and 312 deflect the micromirrors according to the video signal and reflect the light incident on the projection lens 313 and the light traveling outside the projection lens 313 . The area where the micromirrors are arranged in the DMDs 310, 311, and 312 to reflect the light is an example of the area to be illuminated. is an example of an illumination optical system for condensing and illuminating a region to be illuminated. Light reflected by DMDs 310 , 311 , and 312 passes through color prism 307 again. In the process of passing through the color prism 307 , the separated blue, red, and green lights are synthesized and enter the total reflection prism 305 . Since the light incident on the total reflection prism 305 enters the air layer 306 at an angle less than the critical angle, it is transmitted and enters the projection lens 313 . In this manner, image light formed by DMDs 310, 311, and 312 is enlarged and projected onto a screen (not shown).

画像形成素子にDMDを用いているため、液晶を用いた画像形成手段と比べて、耐光性、耐熱性が高い投写型表示装置が構成できる。さらに、3つのDMDを用いているため、色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。 Since the DMD is used as the image forming element, a projection display device having high light resistance and heat resistance can be constructed as compared with image forming means using liquid crystal. Furthermore, since three DMDs are used, it is possible to obtain a bright and high-definition projected image with excellent color reproduction.

以上のように、本開示の第2の投写型表示装置は、青、緑、赤色のレーザー光源と、偏光ビームスプリッタと動的拡散板と第一の反射ミラーにより、小型な光学系を構成しつつ、スペックルノイズを解消し、第二の反射ミラーにより、偏光ビームスプリッタで反射損失する光を、スペックルノイズが解消された有効な光に変換する、光源装置を用いる。このため、スペックルノイズと輝度むらを解消しつつ、小型で、高効率な投写型表示装置が構成できる。 As described above, the second projection display device of the present disclosure constitutes a compact optical system with the blue, green, and red laser light sources, the polarizing beam splitter, the dynamic diffusion plate, and the first reflecting mirror. At the same time, a light source device is used that eliminates speckle noise and converts the light that is reflected and lost by the polarization beam splitter into effective light with speckle noise eliminated by the second reflecting mirror. Therefore, it is possible to construct a compact and highly efficient projection display device while eliminating speckle noise and luminance unevenness.

本開示は、画像形成素子を用いた投写型表示装置に関するものである。 The present disclosure relates to a projection display device using an image forming element.

20 緑色半導体レーザー基板
21、25、29 コリメートレンズアレイ
22 緑色レーザー光源
23、27、31 放熱板
24 赤色半導体レーザー基板
26 赤色レーザー光源
28 青色半導体レーザー基板
30 青色レーザー光源
32、309 赤反射のダイクロイックミラー
33、204、308 青反射のダイクロイックミラー
34 拡散板
35 偏光ビームスプリッタ
36 光学薄膜
37 位相差板
38、300 コンデンサレンズ
39 円形拡散板
40 モーター
41 回転拡散板
42 第一の反射ミラー
43 第二の反射ミラー
44 光源装置
45 光線
46 光線群
200 第1のレンズアレイ板
201 第2のレンズアレイ板
202 偏光変換素子
203 重畳用レンズ
205 緑反射のダイクロイックミラー
206、207、208、303 反射ミラー
209、210、302 リレーレンズ
211、212、213、304 フィールドレンズ
214、215、216 入射側偏光板
217、218、219 液晶パネル
220、221、222 出射側偏光板
223 色合成プリズム
224、313 投写レンズ
301 ロッド
305 全反射プリズム
306 空気層
307 カラープリズム
310、311、312 DMD
20 green semiconductor laser substrates 21, 25, 29 collimator lens array 22 green laser light sources 23, 27, 31 heat sink 24 red semiconductor laser substrate 26 red laser light source 28 blue semiconductor laser substrate 30 blue laser light sources 32, 309 red reflecting dichroic mirror 33, 204, 308 Blue reflecting dichroic mirror 34 Diffusion plate 35 Polarization beam splitter 36 Optical thin film 37 Retardation plate 38, 300 Condenser lens 39 Circular diffusion plate 40 Motor 41 Rotary diffusion plate 42 First reflection mirror 43 Second reflection Mirror 44 Light source device 45 Light ray 46 Light ray group 200 First lens array plate 201 Second lens array plate 202 Polarization conversion element 203 Superimposing lens 205 Green reflecting dichroic mirrors 206, 207, 208, 303 Reflecting mirrors 209, 210, 302 relay lenses 211, 212, 213, 304 field lenses 214, 215, 216 incident side polarizers 217, 218, 219 liquid crystal panels 220, 221, 222 exit side polarizers 223 color synthesis prisms 224, 313 projection lens 301 rod 305 all Reflecting prism 306 Air layer 307 Color prisms 310, 311, 312 DMD

Claims (13)

青、緑、赤色レーザー光源と、
前記青、緑、赤色レーザー光源からの直線偏光の青、緑、赤色レーザー光を偏光方向に基づいて透過または反射をすることでレーザー光を分離する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタを透過した一方の光を円偏光に変換する位相差板と、
前記位相差板を透過した前記青、緑、赤色レーザー光を拡散する動的拡散板と、
前記動的拡散板で拡散された前記レーザー光を反射する第一の反射素子と、
前記偏光ビームスプリッタで反射した他方の光を反射する第二の反射素子と、を備え
前記第一の反射素子を反射した光及び前記第二の反射素子を反射した光は、前記偏光ビームスプリッタによって合成される、光源装置。
blue, green and red laser light sources;
a polarizing beam splitter that separates linearly polarized blue, green, and red laser light from the blue, green, and red laser light sources by transmitting or reflecting the laser light based on the polarization direction ;
a retardation plate that converts one of the lights transmitted through the polarizing beam splitter into circularly polarized light;
a dynamic diffusion plate that diffuses the blue, green, and red laser beams that have passed through the retardation plate;
a first reflecting element that reflects the laser light diffused by the dynamic diffusion plate;
a second reflecting element that reflects the other light reflected by the polarizing beam splitter ;
The light source device , wherein the light reflected by the first reflecting element and the light reflected by the second reflecting element are synthesized by the polarization beam splitter.
前記偏光ビームスプリッタは、接着剤を用いずに光学的に接合したプリズム型偏光ビームスプリッタである請求項1記載の光源装置。 2. A light source device according to claim 1, wherein said polarizing beam splitter is a prism-type polarizing beam splitter optically bonded without using an adhesive. 前記偏光ビームスプリッタは、石英ガラスのプリズムで構成したプリズム型偏光ビームスプリッタである請求項1記載の光源装置。 2. A light source device according to claim 1, wherein said polarizing beam splitter is a prism-type polarizing beam splitter composed of quartz glass prisms. 前記位相差板は、1/4波長板である請求項1記載の光源装置。 2. The light source device according to claim 1, wherein said retardation plate is a quarter-wave plate. 前記位相差板は、偏光ビームスプリッタと第一の反射素子との間に配置された請求項1記載の光源装置。 2. The light source device according to claim 1, wherein said retardation plate is arranged between the polarization beam splitter and the first reflecting element. 前記動的拡散板は、ガラス基板の一方の面に微細な凹凸形状を円周状に形成した円形拡散板とモーターを備えた回転拡散板である請求項1記載の光源装置。 2. The light source device according to claim 1, wherein said dynamic diffusion plate is a rotary diffusion plate provided with a circular diffusion plate in which fine irregularities are circumferentially formed on one surface of a glass substrate and a motor. 前記動的拡散板は、ガラス基板の一方の面に微細な凹凸形状を円周状に形成し、もう一方の面に、第一の反射素子となる反射層を形成した円形拡散反射板とモーターを備えた回転拡散板である請求項1記載の光源装置。 The dynamic diffusion plate is a circular diffusion reflection plate and a motor, which are formed by forming a fine uneven shape in a circular shape on one surface of a glass substrate and forming a reflection layer as a first reflection element on the other surface. 2. The light source device according to claim 1, which is a rotary diffusion plate provided with 前記第一の反射素子は、多重反射ミラーである請求項1記載の光源装置。 2. The light source device according to claim 1, wherein said first reflecting element is a multiple reflection mirror. 前記第二の反射素子は、多重反射ミラーである請求項1記載の光源装置。 2. The light source device according to claim 1, wherein said second reflecting element is a multiple reflection mirror. 前記青、緑、赤色のレーザー光源は半導体レーザーである請求項1記載の光源装置。 2. A light source device according to claim 1, wherein said blue, green and red laser light sources are semiconductor lasers. 光源と、前記光源からの光を集光し被照明領域に照明する照明光学系と、映像信号に応じて画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子で形成された画像を拡大投写する投写レンズを備え、前記光源が請求項1記載の光源装置である投写型表示装置。 a light source, an illumination optical system that collects light from the light source and illuminates an area to be illuminated, an image forming element that forms an image according to a video signal, and an image formed by the image forming element that is enlarged and projected. A projection display device comprising a projection lens, wherein the light source is the light source device according to claim 1 . 前記画像形成素子が液晶パネルである請求項11記載の投写型表示装置。 12. A projection display apparatus according to claim 11, wherein said image forming element is a liquid crystal panel. 前記画像形成素子がミラー偏向型のデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)である請求項11記載の投写型表示装置。 12. A projection display apparatus according to claim 11, wherein said image forming element is a mirror deflection type digital micromirror device (DMD).
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