(57)【要約】【課題】スペックルノイズを低減し易くすることができる光源装置および投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】光源装置（２０）は、光源（２０１Ｂ）と、光学系（２１０）と、第１プリズム（１０１）と、第２プリズム（１０２）と、駆動部（１１０）とを備える。光源は、レーザ光を発光する。光学系は、レーザ光を導光する光軸（１００Ｘ）を有する。第１プリズムは、光源と光学系間に配置され、レーザ光が入射する第１入射面（１０１ａ）、及び第１入射面に対して傾斜する第１出射面（１０１ｂ）を有する。第２プリズムは、第１プリズムと光学系間に配置され、第１出射面に間隔をあけて対向する第２入射面（１０２ａ）、及び第２入射面に対して傾斜する第２出射面（１０２ｂ）を有する。駆動部は、第１出射面と第２入射面とが光軸に対して傾斜した状態において、第１及び第２プリズムを光軸の周りに回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発光する光源と、
前記レーザ光を導光する光軸を有する光学系と、
前記光源と前記光学系間に配置され、前記レーザ光が入射する第１入射面、及び前記第１入射面に対して傾斜する第１出射面を有する第１プリズムと、
前記第１プリズムと前記光学系間に配置され、前記第１出射面に間隔をあけて対向する第２入射面、及び前記第２入射面に対して傾斜する第２出射面を有する第２プリズムと、
前記第１出射面と前記第２入射面とが前記光軸に対して傾斜した状態において、前記第１及び第２プリズムを前記光軸の周りに回転させる駆動部と
を備える光源装置。
【請求項２】
前記第１入射面と前記第２出射面とが前記光軸に直交するように、前記第１及び第２プリズムが配置された
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光学系は、前記第２プリズムから入射するレーザ光を集光するように配置された集光光学系を含む
請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光学系は、前記集光光学系によって集光されたレーザ光を拡散させるように配置されたインテグレータ光学系をさらに含む
請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記駆動部は、前記光軸を回転中心として、前記第１及び第２プリズムを回転させる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光源は、複数の半導体レーザを含み、
前記光源から発光したレーザ光を平行光化して、前記第１プリズムの第１入射面に入射させる入射光学系をさらに備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記複数の半導体レーザは、複数色の半導体レーザを含む
請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１及び第２プリズムの屈折率とは異なる屈折率を有する光学材料が、前記第１出射面と前記第２入射面との間の間隔に充填された
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光に基づいて、映像光を生成する映像生成部と
を備えた投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源装置、及び光源装置を備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源を用いた光源装置および投写型映像表示装置においては、レーザ光源のコヒーレント特性に起因して発生するスペックルノイズを抑制するための技術が考えられている。
【０００３】
特許文献１は、スペックルノイズが少なく、かつ輝度分布が均一な画像を投写可能にすることを目的とした投写型表示装置を開示している。特許文献１の投写型表示装置は、マイクロレンズアレイ前面に、一対のウェッジプリズムを備えている。一対のウェッジプリズムの各々は、互いに隣接した光学面が、レーザ光の光軸に対して垂直となり、他の外側の光学面は光軸に対して傾斜するように配置されている。特許文献１は、このように配置したウェッジプリズムにより、マイクロレンズアレイに入射する光線の入射位置を変化させることで、スペックルノイズの低減を図っている。
【０００４】
特許文献２は、明るさを低下させることなく、スペックルノイズを低減することを目的としたレーザ光源装置を開示している。特許文献２は、レーザ光源装置においてロッド状のインテグレータレンズ前面に直角三角柱プリズムを配置し、インテグレータレンズ側のプリズムの面を光軸に対して傾斜させている。特許文献２は、直角三角柱プリズムをインテグレータレンズ側の面と平行に振動させることにより、スペックルノイズの低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０４６３３０公報
【特許文献２】特許第５６０９６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、スペックルノイズを低減し易くすることができる光源装置および投写型映像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る光源装置は、光源と、光学系と、第１プリズムと、第２プリズムと、駆動部とを備える。光源は、レーザ光を発光する。光学系は、レーザ光を導光する光軸を有する。第１プリズムは、光源と光学系間に配置され、レーザ光が入射する第１入射面、及び第１入射面に対して傾斜する第１出射面を有する。第２プリズムは、第１プリズムと光学系間に配置され、第１出射面に間隔をあけて対向する第２入射面、及び第２入射面に対して傾斜する第２出射面を有する。駆動部は、第１出射面と第２入射面とが光軸に対して傾斜した状態において、第１及び第２プリズムを光軸の周りに回転させる。
【０００８】
本開示に係る投写型映像表示装置は、上記の光源装置と、光源装置からの光に基づいて、映像光を生成する映像生成部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る光源装置および投写型映像表示装置によると、スペックルノイズを低減し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る投写型映像表示装置１の構成を例示する図である。
【図２】図１のダイクロイックミラー２０６の分光透過率を例示するグラフである。
【図３】図１の蛍光体ホイール２５０の構成を例示する図である。
【図４】図１の色分離ホイール２７０の構成を例示する図である。
【図５】図１の回転プリズム１００の構成例を説明するための図である。
【図６】図５の回転プリズム１００の断面を例示する図である。
【図７】実施の形態１に係る回転プリズム１００が傾斜した場合の光線図である。
【図８】実施の形態２に係る投写型映像表示装置２の構成を例示する図である。
【図９】実施の形態２に係る回転プリズム１００の断面を例示する図である。
【図１０】実施の形態２に係る回転プリズム１００が傾斜した場合の光線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１２】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１３】
（本開示に到った経緯）
本開示の具体的な実施の形態を詳述する前に、本開示に到った経緯について以下説明する。
【００１４】
これまで、映画及び会議プレゼンテーション等において、大画面の映像を表示する装置として投写型映像表示装置が広く用いられている。投写型映像表示装置は、例えば略平面状の白色投写面上に映像表示の投写光を投写することにより、周辺まで焦点が合った歪みのない映像を表示することが可能である。
【００１５】
投写型映像表示装置の光源としては、キセノンランプ又は超高圧水銀ランプといった大光量の白色光源が使用されてきた。しかし、数千時間間隔でランプ寿命によるランプの交換が必須であり、かつ最悪、使用中にランプ寿命となった場合に表示が全く出来なくなる等、長期使用時のメンテナンス性に課題があった。
【００１６】
最近では、上記のような白色光源に代わり、光源寿命が長いＬＥＤ又はレーザ等の固体光源を用いた光学ユニットおよび投写型映像表示装置が開発されている。これにより、ランプ交換が不要となることでメンテナンス性が向上した。加えて、固体光源が有する狭い分光分布特性のため、色域の広い投写型映像表示装置を実現できるようになった。特にレーザ光源を用いることで、光源からの光の広がりが小さいことから光利用効率を向上させることが可能となる。特に明るさが必要な装置の場合には、青色もしくは複数色のレーザ光源を用いた投写型映像装置が開発されている。
【００１７】
レーザ光源を用いた投写型映像表示装置では、レーザ光の別の特性であるコヒーレンスが充分に高い光（即ちコヒーレント光）が影響して、スペックルノイズと呼ばれるノイズを生じることが知られている。この際、投写映像付近にきらめき輝く光の斑点模様が観察される。スペックルノイズは、スクリーン投写面に当たった散乱光も高いコヒーレント光となっているため、異なるスクリーン投写面からの散乱光と干渉することで発生する。この際、投写面とは異なる部分で斑点模様が現われるため、映像品質を落とすばかりか、長時間観察すると不快感を与える場合が懸念される。
【００１８】
スペックルノイズの低減を目的とする装置構成の一例として、装置内でコヒーレント光を、位相がランダムに分布する光（即ちランダム光）に変換する構成が考えられる。例えば、装置内の光路中に１枚以上の拡散板を配置し、レーザ光を装置内で事前に散乱させることにより、コヒーレント光をランダム光に近づける構成が考えられる。拡散板の拡散角を広げることで、コヒーレント光はさらにランダム光に近づくが、光学系内での光線ロスも大きくなり、投写型映像表示装置の光出力も減少してしまう。
【００１９】
また、光出力を維持したままスペックルノイズを低減することを目的とした技術として、例えば照明光の光均一化用のインテグレータ光学系前面にプリズムを配置し、プリズムを回動もしくは振動させる装置構成も考えられている（例えば特許文献１、２参照）。
【００２０】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、プリズムの回動もしくは振動によりマイクロレンズアレイ表面の照射位置を移動させて、光変調素子に入射する光量を変化させる構成であるため、光変調素子への光入射量が減少してしまう。また、上記の移動を考慮して、マイクロレンズアレイのサイズを大型化する必要があった。加えて、マイクロレンズアレイ数により光変調素子に入射する光の均一性が変化するため、光均一性を向上させるためにはマイクロレンズアレイに入射する光線束を広げる必要があった。結果として、一対のウェッジプリズムも大型化する必要があった。
【００２１】
さらに、一対のウェッジプリズムにおいて互いに対向していない側のプリズム面を光軸に対して傾斜させ、回転によりマイクロレンズアレイへの照射位置を変えるためには、プリズムの回転中心軸を光軸と位置をずらす必要がある。このことから、プリズム対を大型化する必要があり、回転もしくは振動する場合にトルクの大きな駆動装置が必要となっていた。
【００２２】
また、特許文献２に記載の技術では、プリズム出射後の光線方向はプリズムの屈折率により変化するため、複数色の光源を用いた場合は色毎に光線方向が変化してしまう。このため、プリズム後段のレンズにより集光するためには、後段のレンズを大型化する必要があった。また後段のレンズで集光した際にもインテグレータレンズの入射角は色毎に変動してしまい、装置の最終的な光出力も色毎に異なる現象が発生してしまう。加えて、プリズムを振動させる際の振動ズレにより光軸が変動しやすく、安定な光出力を得るためには精密にプリズムの振動制御を行う必要があった。
【００２３】
以上に鑑みて、本開示は、レーザ光源を用いた光源装置および投写型映像表示装置であって、既存の投写型映像表示装置の構成を大きく変えることなく、スペックルノイズを低減可能な光源装置および投写型映像表示装置を提供する。加えて、複数色の光源を用いた際もロッドインテグレータへの色毎の入射角は変動せず、プリズムの回転ムラ等が発生した場合でも安定した光出力を得ることも可能にする。
【００２４】
（実施の形態１）
以下、図１〜図７を用いて実施の形態１を説明する。以下では本開示に係る投写型映像表示装置の具体的な実施の形態として、映像生成部の一例であるデジタルマイクロミラーデバイス（以下「ＤＭＤ」と称する）によって光偏向制御が為される投写型映像表示装置を説明する。
【００２５】
［１−１．投写型映像表示装置について］
実施の形態１に係る投写型映像表示装置について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る投写型映像表示装置１の構成を例示する図である。
【００２６】
図１に例示する投写型映像表示装置１は、レーザ光源の一例として青色の半導体レーザ（以下、「ＬＤ」とも称する）２０１Ｂを含んだ光源装置２０を備える。本実施形態の光源装置２０は、複数のＬＤ２０１Ｂからのレーザ光を導光する各種光学系と、各種光学系が光軸１００Ｘを形成する光路上に配置される第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２とを備える。第１プリズム１０１及び第２プリズム１０２は、例えばウェッジプリズムであり、それぞれ光軸１００Ｘに平行な断面の一方が傾斜した楔形を有する。
【００２７】
本実施形態において、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とは、間隔を空けて対向するように互い違いに結合され、一体的な回転プリズム１００を構成する。本実施形態の光源装置２０は、回転プリズム１００を回転させるモータ等を含んだ駆動部１１０をさらに備える。駆動部１１０は、アクチュエータ等を含んでもよく、回転プリズム１００を回転可能に支持する各種駆動機構および駆動回路などを含んでもよい。
【００２８】
本実施形態の投写型映像表示装置１は、光源装置２０からの光を用いて映像光を投写面４００に投写する際に、光源装置２０において回転プリズム１００を回転駆動することにより、映像光におけるスペックルノイズを低減することができる。
【００２９】
図１に例示する投写型映像表示装置１において、光源装置２０は、複数のＬＤ２０１Ｂと、複数のレンズ２０２、２０３、２０４と、拡散板２０５と、ダイクロイックミラー２０６とを備える。本実施形態において、光源装置２０は、青色光を発光するＬＤ２０１Ｂを用いて、複数色の光を生成する。
【００３０】
ＬＤ２０１Ｂは、例えば４４７ｎｍから４６２ｎｍの波長幅による青域の色光を発光し、直線偏光で出射する。ＬＤ２０１Ｂは、出射する光がダイクロイックミラー２０６の入射面に対してＳ偏光となるように配置されている。
【００３１】
レンズ２０２は、ＬＤ２０１Ｂからの出射光を平行光化するコリメートレンズである。複数のレンズ２０２は、例えば複数のＬＤ２０１Ｂの各々に対応して設けられる。レンズ２０３、２０４は平行光を収束して平行光を生成するアフォーカル系を構成する。具体的に、一方のレンズ２０３は、複数のレンズ２０２からの平行光を集光するコンデンサレンズである。また、他方のレンズ２０４は、レンズ２０３からの光を平行光化する凹レンズである。
【００３２】
拡散板２０５は、レンズ２０４からの光を拡散する拡散板である。ＬＤ２０１Ｂから各種レンズ２０２、２０３、２０４及び拡散板２０５を通過した光は、ダイクロイックミラー２０６に入射する。ダイクロイックミラー２０６は、所定の分光透過率特性を有する。図２に、ダイクロイックミラー２０６の分光透過率特性を示す。
【００３３】
図２では、入射光がＳ偏光の光が入射した場合と、Ｐ偏光の光が入射した場合とにおけるダイクロイックミラー２０６の特性を示している。図２において、透過率が５０％となる波長は、Ｓ偏光では４６５ｎｍ、Ｐ偏光で４４２ｎｍであって、共に青色光に含まれる。ダイクロイックミラー２０６は、上記のような特性で青色光を透過、或いは反射する。また、図２の特性によると、緑および赤成分を含む色光は９６％以上、ダイクロイックミラー２０６を透過する。
【００３４】
図１に戻り、光源装置２０は、さらに、１／４波長板２０７と、コンデンサレンズ２０８、２０９と、蛍光体ホイール２５０とを備える。光源装置２０において、ＬＤ２０１Ｂからダイクロイックミラー２０６へ入射した光（青色光）のＳ偏光成分は、反射されて、１／４波長板２０７の方向に進行する。
【００３５】
ダイクロイックミラー２０６にて反射された青色光は、１／４波長板２０７に入射する。１／４波長板２０７は、ＬＤ２０１Ｂの発光の中心波長近傍で位相差が１／４波長となる位相差板である。１／４波長板２０７を透過した光は、円偏光に変換され、コンデンサレンズ２０８、２０９に入射する。
【００３６】
コンデンサレンズ２０８、２０９は入射した光を、蛍光体ホイール２５０表面に集光する。コンデンサレンズ２０９の焦点距離は、集光角度が４０度以下となるように設定される。これにより、蛍光体ホイール２５０近傍に、青色光の集光スポットが形成される。この際、拡散板２０５にてレンズ２０４からの光が拡散されているため、青色光の集光スポットの強度分布が略均一化され、蛍光体表面のエネルギー密度が局所的に高くなることを抑制できる。
【００３７】
本実施形態の蛍光体ホイール２５０は、青色光を励起光とする蛍光発光により、（緑色及び赤色の波長成分を含んだ）黄色光を生成する波長変換部の一例である。図３を用いて、蛍光体ホイール２５０の構成を説明する。図３（ａ）は、蛍光体ホイール２５０を光入射側から見た正面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の側方から見た蛍光体ホイール２５０の側面図である。
【００３８】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、蛍光体ホイール２５０は、円形状のアルミニウム基板２５１と、同基板２５１の中央部に設けられた駆動モータ２５３とを備える。蛍光体ホイール２５０では、駆動モータ２５３が、アルミニウム基板２５１を中心軸２５０Ｘに対して回転制御することができる。
【００３９】
アルミニウム基板２５１の表面（光入射側の主面）には、反射膜（図示せず）が形成された上に、さらに蛍光体層２５２が形成されている。反射膜は、可視光を反射する金属層または誘電体膜である。蛍光体層２５２は、例えば、青色光により励起されて、黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体を含む。当該蛍光体の結晶母体の代表的な化学組織は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である。
【００４０】
本実施形態の蛍光体ホイール２５０において、蛍光体層２５２は、図３（ａ）に示すように、円環の一部分を除いた略円環状に形成されている。蛍光体層２５２がない部分には青色光を反射させるために、反射膜のみが形成されている。
【００４１】
集光スポットにおけるスポット光で励起された蛍光体層２５２は、黄色光への蛍光変換時に発熱し得る。蛍光体ホイール２５０では、アルミニウム基板２５１を用いて、中心軸２５０Ｘの周りに回転させることにより、励起光による蛍光体層２５２の温度上昇を抑制する。これにより、蛍光変換効率を安定に維持することができる。
【００４２】
蛍光体ホイール２５０の回転中に、蛍光体層２５２に入射したスポット光は、蛍光変換されると、緑域および赤域成分の色光として発光する。この際、反射膜側に発光した光は反射膜で反射する。このため、蛍光変換後の光は、蛍光体ホイール２５０からスポット光の入射側に出射する。また、蛍光変換によると、変換後の緑域および赤域成分の色光は、偏光状態がランダムな自然光になる。
【００４３】
一方、スポット光は、蛍光体ホイール２５０において蛍光体層２５２がない反射膜のみの部分に入射すると、蛍光変換されずに青域成分のままで反射して、蛍光体ホイール２５０から出射する。反射膜の反射によると、出射する青域成分の光は、入射時から円偏光の位相を反転され、逆回りの円偏光になる。
【００４４】
図１に戻り、蛍光体ホイール２５０から出射した光は、コンデンサレンズ２０９、２０８において略平行光に平行光化され、１／４波長板２０７に入射する。各レンズ２０９、２０８は、本実施形態における入射光学系の一例である。１／４波長板２０７への入射光において、緑域及び赤域成分の色光は自然光として、偏光状態がランダムなまま１／４波長板２０７を通過し、その後にダイクロイックミラー２０６を透過する。また、青域成分の色光は、１／４波長板２０７において逆回りの円偏光からＰ偏光に変換されることにより、ダイクロイックミラー２０６を透過する。
【００４５】
以上のように、蛍光変換で得られた緑域及び赤域の色光と、１／４波長板２０７および反射膜で効率良く偏光変換された青域の色光とが、ダイクロイックミラー２０６から回転プリズム１００側に出射される。これらの色光は、時分割で色合成することにより、白色光として視認されるようにすることができる。蛍光体ホイール２５０から上記光学系２０９〜２０６を通過した光は、適宜許容誤差の範囲内で平行光化された光束において、回転プリズム１００に入射する。回転プリズム１００の詳細については後述する。
【００４６】
本実施形態の光源装置２０は、さらに、コンデンサレンズ２１０と、色分離ホイール２７０と、ロッドインテグレータ２６０とを備える。コンデンサレンズ２１０は、回転プリズム１００を出射した光を集光する光軸１００Ｘを有し、集光した光を、色分離ホイール２７０を介してロッドインテグレータ２６０に入射させる。コンデンサレンズ２１０は、本実施形態における集光光学系の一例である。
【００４７】
色分離ホイール２７０は、入射する光を色分離して、赤色光と緑色光と青色光と黄色光とを時分割で生成する。図４を用いて、色分離ホイール２７０の構成を説明する。図４（ａ）は、色分離ホイール２７０を光入射側から見た正面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の側方から見た色分離ホイール２７０の側面図である。
【００４８】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、色分離ホイール２７０は、円形状の透明基板２７１と、透明基板２７１の中央部に設けられた駆動モータ２７３とを備える。色分離ホイール２７０では、駆動モータ２７３が、透明基板２７１を中心軸２７０Ｘに対して回転制御することができる。
【００４９】
透明基板２７１は、例えば可視域全域にわたり所定値以上の透過率を有するガラス板で構成される。透明基板２７１の表面（光入射側の主面）には、所望の波長帯域のみを透過するように、ダイクロイック膜２７２が形成されている。
【００５０】
ダイクロイック膜２７２は、例えば図４（ａ）に示すように、４つのセグメント２７２ａ〜２７２ｄで分離されている。例えば、セグメント２７２ａには黄域（緑域＋赤域）の色光のみを透過させるダイクロイック膜が形成される。セグメント２７２ｂには赤域の色光のみを透過させるダイクロイック膜が形成される。セグメント２７２ｃには緑域の色光のみを透過させるダイクロイック膜が形成される。セグメント２７２ｄには青域の色光もしくは可視域全域の色光を透過させるダイクロイック膜が形成される。各セグメント２７２ａ〜２７２ｄのサイズは、色分離ホイール２７０の回転周期において得られる各々の色光の光量を均一化する観点から適宜、設定される。
【００５１】
投写型映像表示装置１において、蛍光体ホイール２５０と、色分離ホイール２７０とは同期しながら回転する。この際、例えば図３の蛍光体層２５２の回転位置と、図４のダイクロイック膜２７２ａ〜２７２ｃの回転位置とが時間的に同期するように制御される。
【００５２】
これにより、図３の蛍光体層２５２から出射した（緑域及び赤域成分を含む）黄域成分の色光は、図４のダイクロイック膜２７２の各セグメント２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃを透過する際に、それぞれ黄域、赤域、緑域の色光に分光され、図１のロッドインテグレータ２６０に出射される。図３のアルミニウム基板２５１上で蛍光体層２５２がない反射膜の部分に反射されたＬＤ２０１Ｂからの光は、青域の色光として、図４のダイクロイック膜２７２のセグメント２７２ｄを透過し、青域の色光がロッドインテグレータ２６０に出射される。
【００５３】
以上のように、本実施形態に係る光源装置２０においては、蛍光体ホイール２５０から出射した黄域と青域の色光が、色分離ホイール２７０において、赤域、緑域、青域および黄域の色光に分光されて、ロッドインテグレータ２６０に出射される。このような赤域、緑域及び青域の色光は、例えば良好な３原色を示すように設定される。３原色の色光によると、時分割で色合成することにより、良好なホワイトバランスの発光特性を得ることができる。これに加え、ＤＭＤ１５０においてＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、所望の色度座標の色に変換することができる。また、黄域の色光は、例えば、映像の輝度を確保するための白色光を合成するために用いることができる。
【００５４】
再び図１に戻り、ロッドインテグレータ２６０は、例えば中実のロッドであり、ガラスなどの透明部材によって構成される。ロッドインテグレータ２６０は、入射する光を内部で複数回反射させることにより、光強度分布が均一化された光を生成する。ロッドインテグレータ２６０は、内壁にミラー面を有する中空のロッドであってもよい。ロッドインテグレータ２６０は、本実施形態におけるインテグレータ光学系の一例である。
【００５５】
本実施形態の光源装置２０では、回転プリズム１００を通過した青域の色光は時間的に光路長差の異なる光線として出力される。さらにロッドインテグレータ２０６において、出力された光線の反射回数及び光路長は、ロッドインテグレータ２０６への光線入射角度に応じて異なることとなり、その結果、青域の色光には同一時間的にも位相の異なる光線成分が加わることとなる。
【００５６】
本実施形態の投写型映像表示装置１は、さらにレンズ２１１、２１２、２１３と、内部全反射プリズム（以下、「ＴＩＲプリズム」と称する）２３０と、ＤＭＤ１５０と、投写光学系３００とを備える。投写型映像表示装置１は、外部からの映像信号に基づきＤＭＤ１５０を制御するマイコン又はＣＰＵ等の各種制御部（不図示）を備えてもよい。
【００５７】
レンズ２１１、２１２、２１３は、ロッドインテグレータ２６０からの出射光をＤＭＤ１５０に略結像するリレーレンズである。ロッドインテグレータ２６０を出射した光はレンズ２１１、２１２、２１３を透過し、ＴＩＲプリズム２３０に入射する。ＴＩＲプリズム２３０は、２つのプリズム２３１、２３２から構成される。双方のプリズム２３１、２３２間の近接面には、薄厚の空気層が形成される。プリズム２３１、２３２間の空気層は、臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。レンズ２１３からＴＩＲプリズム２３２に入射した光は、上記の空気層で全反射され、ＤＭＤ１５０に略結像する。
【００５８】
本実施形態の投写型映像表示装置１は、映像信号等の各種制御信号に基づき、ＤＭＤ１５０を変調させ、光強度の異なる映像光を時分割で生成する。具体的に、ＤＭＤ１５０は、複数の可動式の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、基本的に１画素に相当する。ＤＭＤ１５０は、変調信号に基づいて各微小ミラーの角度を変更することにより、反射光を投写光学系３００に向けるか否かを微小ミラー毎に切り替える。ＤＭＤ１５０で反射された光はＴＩＲプリズム２３２、２３１の双方を透過する。ＤＭＤ１５０から映像として投写する光（即ちＤＭＤ−ＯＮ光）は、投写光学系３００に入射したのちに投写面４００に出射される。
【００５９】
ＤＭＤ−ＯＮ光における時分割により、種々の光強度を有する赤域、緑域、青域、黄域の色光で各々投写された映像は、投写面４００に到達し、フルカラー映像として視認される。この際、時分割の周期が遅いと、人間の眼に色のちらつきが知覚される場合が生じることが想定される。これに対して、映像情報が６０フレーム／秒（６０ｆｐｓ）の場合、例えば赤域〜黄域までの１周期を映像情報の３倍速（１８０ｆｐｓ）で駆動することで、色のちらつきを抑制することができる。
【００６０】
投写面４００に出射された青域のレーザ光は、回転プリズム１００およびロッドインテグレータ２６０により位相が異なる成分が多く含まれることとなる。このため、投写面４００から散乱される青域の光線のうち、干渉によりスペックルノイズを発生させる成分が減少することから、スペックルノイズを有効に抑制することが可能となる。加えて、回転プリズム１００内を通過した光線は色光によらず光線角度が変化しないため、コンデンサレンズ２１０にて光ロスなく集光することが可能となる。このため、光学系内での光線ロスを減らすことができ、結果的に投写型映像表示装置１の光出力の低下も抑制することが可能となる。
【００６１】
［１−２．光源装置の回転プリズムについて］
本実施形態の投写型映像表示装置１における回転プリズム１００の詳細について、図５〜図７を用いて説明する。
【００６２】
図５は、回転プリズム１００の構成例を説明するための図である。図５（ａ）は、回転プリズム１００において一体化された第１プリズム１０１と第２プリズム１０２の斜視図を示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）の回転プリズム１００のうちの第２プリズム１０２のみの斜視図を示す。
【００６３】
図５（ａ）に示すように、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とは、それぞれ傾斜した面１０１ｂ、１０２ａが略平行の状態で間隔を空けて対向するように互い違いに固定配置されることにより、一体の回転プリズム１００を構成する。一体の回転プリズム１００は、例えば円柱状であり、円柱の中心軸が光軸１００Ｘに合致するように、即ち複数のＬＤ２０１Ｂからの光の光軸中心に重なるように配置される。回転プリズム１００は、例えばこの光軸１００Ｘを中心に駆動部１１０（図１）により回転駆動されるように構成される。
【００６４】
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ光軸１００Ｘと平行な断面において、互いに異なる回転角度の断面を例示している。第１プリズム１０１および第２プリズム１０２は光軸１００Ｘと平行な断面の一方が傾斜した楔形のウェッジプリズムの形状となっている。本実施形態において、第１プリズム１０１として用いる硝材と、第２プリズム１０２として用いる硝材とは同一である。図６（ａ）と図６（ｂ）とは、回転タイミングが異なる回転プリズム１００の状態に対応する。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、回転プリズム１００の回転により、プリズム断面の角度が変化する。
【００６５】
図６（ａ）において、回転プリズム１００に入射する色光は第１プリズム１０１に入射する際、色光の進行方向は第１プリズム１０１の第１入射面に対して垂直となる。このため、色光が第１プリズム１０１に入射した際には、屈折は発生せず、光線の進行方向は変化しない。その後、第１プリズム１０１から空気層１０３に色光が進む際、図６（ａ）の例では第１プリズム１０１の第１出射面１０１ｂは、光軸に対して傾斜している。このため、第１出射面１０１ｂの傾斜角と第１プリズム１０１の屈折率に応じて色光の光線は屈折を起こし、進行方向が変化する。
【００６６】
その後、空気層１０３から第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射する際も同様に傾斜角と第２プリズム１０２の屈折率に応じて再び屈折が発生する。この際、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２の硝材が同じであり、かつ第１プリズム１０１の第１出射面１０１ｂと第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａとは略平行である。このため、第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射した色光は、第１プリズム１０１内の光線方向と同一の進行方向となり、すなわち第１プリズム１０１に入射する前の進行方向と同一となる。
【００６７】
更にその後、色光は第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂに到達する。この際、色光の光線方向は、第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂと垂直となる。このため、当該面１０２ｂでも屈折は発生せず、結果、回転プリズム１００に入射する色光の光線方向と同一の光線が回転プリズム１００より出射される。回転プリズム１００に入射する光線を平行光とすると、回転プリズムから出射される光線も平行光となり、その後コンデンサレンズ２１０にて光線は１点に集光させることができる。
【００６８】
図６（ｂ）では、色光は第１プリズム１０１に入射した際、色光の進行方向と第１プリズム１０１の第１入射面１０１ａとが垂直なため、第１プリズム１０１に入射した際には屈折は発生せず、光線の進行方向は変化しない。その後、第１プリズム１０１の第１出射面１０１ｂから空気層１０３に色光が進む際、図６（ｂ）に示す断面上で第１出射面１０１ｂは光軸１００Ｘに対して垂直となる。当該断面上では、屈折により断面の法線方向（奥行方向）に進行方向が変化するものの、図中に示すように上下方向における進行方向の位置変化は発生しない。その後、光線は空気層１０３から第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射する。この際にも同様に当該断面上では、屈折により断面の法線方向に進行方向が変化するものの、図中に示すように上下方向の進行方向の変化は発生しない。
【００６９】
その後、色光の光線は、第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂに到達する際も、色光の光線方向と当該面１０２ｂとが垂直なため、屈折は発生しない。その結果、回転プリズム１００に入射する色光の光線方向と同一方向の光線が回転プリズム１００から出射される。よって、この場合も、平行光を入射させることで回転プリズム１００から出射される光線が平行光となり、その後コンデンサレンズ２１０にて光線は１点に集光される。
【００７０】
図６（ｃ）は、図６（ａ）の断面の一部分のみ拡大した拡大図を示す。図６（ｄ）は、図６（ｂ）の断面の一部分のみ拡大した拡大図を示す。図６（ｃ）では、空気層１０３にて屈折された色光は、光線が光軸１００Ｘから傾斜して、空気層１０３を進行している。一方、図６（ｄ）では、空気層１０３で光線は屈曲せず、光軸１００Ｘと平行に光線が進行している。図６（ｃ）および図６（ｄ）において、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２内の光線の進行方向は同一であり、かつプリズム厚の和もほぼ同一となる。このことから、色光が回転プリズム１００を通過する際、光線角度は変化しないが、この空気層１０３を通過する光線の光路長差が時間的に発生して回転プリズム１００より出射されることとなる。
【００７１】
図６で示した回転プリズム１００の状態は２種類のみだが、実際には回転プリズム１００を回転させることで、空気層１０３での光線角度は連続的に変化することになる。この結果、時間的に光路長差の異なる光線が回転プリズム１００より出射される。この時間差は回転プリズム１００の回転速度により変化する。
【００７２】
図１の例において、ダイクロイックミラー２０６から回転プリズム１００に出射した色光のうち、蛍光体層２５２から発光した緑域及び赤域の色光は、位相がランダムな自然光となっており、回転プリズム１００を通過した後も位相がランダムな自然光として出射される。一方、青域の色光は、複数のＬＤ２０１Ｂからの直接光であり、位相が揃った強いコヒーレント光として出力される。回転プリズム１００によると、通過後の青色光は時間的に光路長差の異なる光線として出力され、結果、時間的に位相が異なる光線成分を含んで回転プリズム１００より出射される。
【００７３】
回転プリズム１００を通過した光は、コンデンサレンズ２１０に入射して、色分離ホイール２７０を介してロッドインテグレータ２６０に到り、光源装置２０から出射する。回転プリズム１００によると、光源装置２０から出射する光が時間的に異なる位相の光線成分を含むこととなり、光線間の位相が揃うことに起因するスペックルノイズを低減することができる。
【００７４】
［１−２−１．回転ムラによる影響］
以上のような回転プリズム１００を回転させる際、駆動部１１０におけるモータの配置或いは機構のヒステリシスにより、回転プリズム１００が光軸１００Ｘに対して全体的に傾斜を持つ場合が生じ得ると想定される。本実施形態の光源装置２０によると、このような回転ムラの影響を抑制して、スペックルノイズを効率良く低減できる。この点について、図７を用いて説明する。
【００７５】
図７は、実施の形態１に係る投写型映像表示装置１において、回転プリズム１００が光軸１００Ｘに対して傾斜した場合の光線図を示す。図７（ａ）は、回転プリズム１００が光軸１００Ｘに対し平行な状態を示している。この状態では前述した通り、回転プリズム１００に入射する際の光線方向と出射する際の光線方向は同一である。回転プリズム１００に入射する光線を平行光とすると、回転プリズムから出射される光線も平行光となり、その後コンデンサレンズ２１０にて光線は１点に集光される。
【００７６】
図７（ｂ）は、回転プリズム１００が光軸に対し傾斜した場合を示している。この場合、図７（ｂ）に示すように、色光が第１プリズム１０１に入射した際、色光の進行方向に対して第１プリズム１０１の第１入射面１０１ａは傾斜する。このため、第１プリズム１０１に入射した際の傾斜角と第１プリズムの屈折率に応じて光線は屈折を起こし、進行方向が変化する。その後、第１プリズム１０１の第１出射面１０１ｂから空気層１０３に色光が進む際、出射面１０１ｂが同様に光軸１００Ｘに対して傾斜した傾斜角と第１プリズム１０１の屈折率に応じて、光線は屈折して、進行方向が更に変化する。
【００７７】
その後、空気層１０３から第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射する際にも同様に傾斜角と第２プリズム１０２の屈折率に応じて再度、屈折が発生する。ここで、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２の硝材が同じであり、かつ第１プリズム１０１の第１出射面１０１ｂと第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａとは略平行である。このため、第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射した色光は、第１プリズム１０１内の光線方向と同一の進行方向となる。
【００７８】
更にその後、色光は、第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂに到達する。ここでも、色光の光線方向と第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂは傾斜しているが、第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂと第１プリズム１０１の第１入射面１０１ａは平行である。このため、色光の進行方向と第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂの傾斜角は第１プリズム１０１の第１入射面１０１ａの傾斜角と同一のため、この面１０２ｂで屈折された光は結果的に第１プリズム１０１に入射する光線と同一の進行方向となる。
【００７９】
以上より、回転プリズム１００に入射する光線を平行光とすると、光軸１００Ｘに対する回転プリズム１００全体の傾斜に拘わらず、回転プリズム１００から出射される光線も結果的に平行光となる。その後のコンデンサレンズ２１０にて、光線は１点に集光される。このため、回転プリズム１００がモータの配置或いは機構のヒステリシスにより回転プリズム１００が光軸１００Ｘに対し全体的に傾斜を持つ場合であっても、コンデンサレンズ２１０により光線は１点に集光することが可能であり、光源装置２０の効率の低下は特に発生しない。このように、本実施形態の光源装置２０によると、効率良くスペックルノイズを低減することができる。
【００８０】
［１−３．効果等］
以上のように、本実施形態において、光源装置２０は、光源の一例であるＬＤ２０１Ｂと、光学系２１０、２６０と、第１プリズム１０１と、第２プリズム１０２と、駆動部１１０とを備える。ＬＤ２０１Ｂは、レーザ光を発光する。光学系２１０、２６０は、レーザ光を導光する光軸１００Ｘを有する。第１プリズム１０１は、ＬＤ２０１Ｂと光学系２１０、２６０間に配置され、レーザ光が入射する第１入射面１０１ａ、及び第１入射面１０１ａに対して傾斜する第１出射面１０１ｂを有する。第２プリズム１０２は、第１プリズム１０１と光学系２１０、２６０間に配置され、第１出射面１０１ｂに間隔をあけて対向する第２入射面１０２ａ、及び第２入射面１０２ａに対して傾斜する第２出射面１０２ｂを有する。駆動部１１０は、第１出射面１０１ｂと第２入射面１０２ａとが光軸１００Ｘに対して傾斜した状態において、第１及び第２プリズム１０１、１０２を光軸１００Ｘの周りに回転させる。
【００８１】
以上の光源装置２０によると、第１及び第２プリズム１０１、１０２が、隣り合う面１０１ｂ、１０２ａを光軸１００Ｘに対して傾斜させた状態で回転する簡単な構成により、ＬＤ２０１Ｂからの光におけるスペックルノイズを低減し易くすることができる。
【００８２】
本実施形態において、第１及び第２プリズム１０１、１０２は、第１入射面１０１ａと第２出射面１０２ｂとが光軸１００Ｘに直交するように配置される。これにより、第１及び第２プリズム１０１、１０２の通過前後でレーザ光の光路を大幅にずらさずにスペックルノイズを低減でき、装置構成の小型化および簡単化等を実現し易い。
【００８３】
また、本実施形態において、光学系２１０、２６０は、第２プリズム１０２から入射するレーザ光を集光するように配置されたコンデンサレンズ２１０（集光光学系の一例）を含む。本実施形態の光源装置２０によると、コンデンサレンズ２１０による集光の効率低下を抑制して、効率良くスペックルノイズを低減できる。
【００８４】
また、本実施形態において、光学系２１０、２６０は、コンデンサレンズ２１０によって集光されたレーザ光を拡散させるように配置されたロッドインテグレータ２６０（インテグレータ光学系の一例）をさらに含む。本実施形態の光源装置２０によると、ロッドインテグレータ２６０による拡散光の生成効率の低下を抑制して、効率良くスペックルノイズを低減できる。
【００８５】
また、本実施形態において、光軸１００Ｘを回転中心として、第１及び第２プリズム１０１、１０２を回転させる。これにより、装置構成を小型化しやすい。
【００８６】
また、本実施形態において、光源装置２０の光源は、複数のＬＤ２０１Ｂを含む。光源装置２０は、複数のＬＤ２０１Ｂから発光したレーザ光を平行光化して、第１プリズム１０１の第１入射面１０１ａに入射させる入射光学系２０９、２０８をさらに備える。これにより、複数のＬＤ２０１Ｂからのレーザ光による光出力の低下を抑制して、効率良くスペックルノイズを低減できる。
【００８７】
本実施形態において、投写型映像表示装置１は、光源装置２０と、映像生成部の一例であるＤＭＤ１５０とを備える。ＤＭＤ１５０は、光源装置２０からの光に基づいて、映像光を生成する。投写型映像表示装置１の光源装置２０において、第１及び第２プリズム１０１、１０２を回転可能に組み込むだけで、既存の投写型映像表示装置の装置構成を大幅に変えることなくスペックルノイズを低減することができる。また、投写型映像表示装置１における光出力の低下も抑制して、効率良くスペックルノイズを低減できる。
【００８８】
本開示の内容が、上記実施形態に示された具体例に限定されないことはもちろんであり、たとえば以下のような変形例が考えられる。
【００８９】
（実施の形態２）
以下、図８〜図１０を用いて実施の形態２を説明する。実施の形態１では、単色のレーザ光源におけるスペックルノイズを低減した。実施形態２では、複数色のレーザ光源におけるスペックルノイズを低減することができる投写型映像表示装置について、説明する。
【００９０】
以下、実施の形態１に係る投写型映像表示装置１及び光源装置２０と同様の構成および動作の説明は適宜、省略して、本実施形態に係る投写型映像表示装置及び光源装置２１を説明する。
【００９１】
［２−１．構成および動作等］
図８は、実施の形態２に係る投写型映像表示装置２の構成を例示する図である。実施の形態１の投写型映像表示装置１（図１）では、ＤＭＤ１５０は１つであり、光源装置２０がＬＤ２０１Ｂと蛍光体ホイール２５０を用いて時分割にて色合成して白色光を生成した。本実施形態の投写型映像表示装置２は、例えば三原色の色光それぞれに半導体レーザ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂを光源として利用する光源装置２１を備え、複数のＤＭＤ１５０Ｒ、１５０Ｇ、１５０Ｂを用いて時分割せずに色合成して白色光を生成させる。
【００９２】
本実施形態の投写型映像表示装置２において、各ＤＭＤ１５０Ｒ、１５０Ｇ、１５０Ｂは、それぞれ三原色の赤域、緑域、青域に対応して、光偏向の制御部（不図示）によって駆動される。また、図８の構成例において、投写型映像表示装置２は、図１のような蛍光体ホイール２５０および色分離ホイール２７０を特に用いない。
【００９３】
図８に例示する光源装置２１は、青域表示用のＬＤ２０１Ｂ、緑域表示用のＬＤ２０１Ｇ及び赤域表示用のＬＤ２０１Ｒの分、複数のレンズ２０２、２０３、２０４および拡散板２０５を備える。例えば、レンズ２０２は、ＬＤ２０１Ｂ、ＬＤ２０１Ｇ及びＬＤ２０１Ｒからの出射光を平行光化する。さらに、光源装置２１は、緑域反射ダイクロイックミラー２１５と、青域反射ダイクロイックミラー２１６とを備える。
【００９４】
青域表示用のＬＤ２０１Ｂは、例えば４４７ｎｍから４６２ｎｍの波長幅による青域の色光を発光する。緑域表示用のＬＤ２０１Ｇは、例えば５１７ｎｍから５３３ｎｍの波長幅による緑域の色光を発光する。赤域表示用のＬＤ２０１Ｒは、例えば６３３ｎｍから４４９ｎｍの波長幅による赤域の色光を発光する。
【００９５】
ＬＤ２０１Ｒ，ＬＤ２０１Ｇにて発光した光は、それぞれレンズ２０２、２０３、２０４および拡散板２０５を通過して、緑域反射ダイクロイックミラー２１５に到達する。緑域反射ダイクロイックミラー２１５は、緑域の色光を反射するように設計されている。ＬＤ２０１Ｒ，ＬＤ２０１Ｇからの光は、ダイクロイックミラー２１５にて透過又は反射され、青域反射ダイクロイックミラー２１６の方向に進む。
【００９６】
同様に、ＬＤ２０１Ｂにて発光した光は、レンズ２０２、２０３、２０４および拡散板２０５を通過して、青域反射ダイクロイックミラー２１６に到達する。青域反射ダイクロイックミラー２１６は、青域の色光を反射するように設計されている。緑域反射ダイクロイックミラー２１５からの色光とＬＤ２０１Ｂの発光は、ダイクロイックミラー２１６にて透過又は反射され、反射ミラー２１７にて反射され、回転プリズム１００に入射する。
【００９７】
本実施形態における青域、緑域及び赤域の色光は、実施の形態１と異なり、複数のＬＤ２０１Ｂ、２０１Ｇ、２０１Ｒからの直接光であり、位相が揃った強いコヒーレント光として出力される。そこで、本実施形態の光源装置２１では、図８に示すように、回転プリズム１００が、上記のように各色の色光が通る光路上に配置されている。このため、前述した回転プリズム１００の作用により、回転プリズム１００を通過した後は時間的に光路長差の異なる光線が出力されることになり、その結果、時間的に位相の異なる光線成分として回転プリズム１００から出射される。回転プリズム１００を透過した光は、コンデンサレンズ２１０に入射して、ロッドインテグレータ２６０に集光する。
【００９８】
図９に、回転プリズム１００に複数の色光が入射した際の光線に沿った断面図を示す。図９において、複数の色光１０は第１プリズム１０１に入射した際、色光１０の進行方向と第１プリズム１０１の第１入射面１０１ａは垂直である。このため、第１プリズム１０１に入射した際には色光１０の屈折は発生せず、光線の進行方向は変化しない。
【００９９】
その後、第１プリズム１０１の第１出射面１０１ｂから空気層１０３に色光１０が進む際、第１出射面１０１ｂは光軸１００Ｘに対して傾斜しており、傾斜角と第１プリズム１０１の屈折率に応じて光線の屈折が起こる。ここで、一般的なプリズムの屈折率は色光の波長ごとに異なり、赤域、緑域、青域の順で屈折率が高くなる。このことから、各色域の色光１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂごとに進行方向が変化する。具体的には屈折率の低い赤域の色光１０Ｒは進行方向の変化が少なく、青域の色光１０Ｂ側になるにつれて進行方向の変化が大きくなる。
【０１００】
その後、空気層１０３から第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射する際には同様に傾斜角と第２プリズムの屈折率に応じて再度屈折が発生する。この際、実施形態１と同様に、第１及び第２プリズム１０１、１０２の硝材が同じであり、かつ第１出射面１０１ｂと第２入射面１０２ａとは略平行のため、第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射した複数色の色光１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、それぞれ第１プリズム１０１内の光線方向と同一の進行方向となる。すなわち、赤域、緑域、青域の色光１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは全て第１プリズム１０１に入射する前の進行方向と同一となる。但し、第１プリズム１０１の第１出射面１０１ｂから空気層１０３に進む際の各色光１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの進行方向が異なることから、空気層１０３から第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射した際の光線位置は異なり得る。
【０１０１】
その後、各色光１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂに到達する。第２出射面は、色光１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの光線方向と垂直なため、当該面１０２ｂで屈折は生じない。この結果、回転プリズム１００に入射する色光１０の光線方向と同一方向を有する一方、互いに異なる光線位置を有する青域の色光１０Ｂ、緑域の色光１０Ｇ、及び赤域の色光１０Ｒが、回転プリズム１００から出射される。よって、回転プリズム１００に入射する各色光１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを平行光とすることにより、回転プリズム１００から出射される光線も平行光となる。その後にコンデンサレンズ２１０によって、各色の光線は共にロッドインテグレータ２６０に集光することができる。
【０１０２】
ロッドインテグレータ２６０を出射した光はレンズ２１１、２１２を透過し、反射ミラー２１８で方向を曲げられた後にレンズ２１３を透過し、ＴＩＲプリズム２３０に入射する。本実施形態の投写型映像表示装置１Ｂは、さらに、カラープリズム２３３を備える。レンズ２１３からＴＩＲプリズム２３２に入射した光は、ＴＩＲプリズム２３２内の空気層で全反射され、カラープリズム２３３に入射する。
【０１０３】
カラープリズム２３３は３つのプリズム２３３Ｇ、２３３Ｒ、２３３Ｂから構成される。それぞれの近接面には、青反射のダイクロイックミラー（図示せず）と赤反射のダイクロイックミラー（図示せず）とが形成されている。各々のダイクロイックミラーにより、カラープリズム２３３Ｂには青域の光線のみが分光され、カラープリズム２３３Ｒには赤域の光線のみが分光され、カラープリズム２３３Ｇには緑域の光線のみが分光される。カラープリズム２３３によると、分光された各色の光線がそれぞれ対応するＤＭＤ１５０Ｂ、１５０Ｒ、１５０Ｇに略結像する。
【０１０４】
投写面４００に出射された青域、緑域及び赤域の各々のレーザ光は、回転プリズム１００およびロッドインテグレータ２６０により、位相が異なる成分を多く含むこととなる。このため、投写面４００から散乱される各々の色光において、干渉によりスペックルノイズを発生させる成分が減少することから、スペックルノイズを効果的に抑制することが可能となる。加えて、回転プリズム１００内を通過した光線は、上述したように青域、緑域及び赤域の色光によらず光線角度が変化しないため、コンデンサレンズ２１０にて光ロスなく集光することが可能となる。この結果、投写型映像表示装置２において複数色分のスペックルノイズを低減しながら光出力の低下も抑制することが可能となる。
【０１０５】
［２−２．回転ムラによる影響］
本実施形態の光源装置２０Ａによると、複数色分のスペックルノイズを、回転ムラの影響を抑制しながら、効率良く低減できる。この点について、図１０を用いて説明する。
【０１０６】
図１０は、本実施形態の投写型映像表示装置２において、回転プリズム１００が光軸１００Ｘに対して傾斜した場合を示している。この場合、青域、緑域及び赤域を含んだ色光１１は、第１プリズム１０１に入射した際、図７（ｂ）と同様に色光の進行方向に対する第１プリズム１０１の第１入射面１０１ａの傾斜角と第１プリズム１０１の屈折率に応じて光線の屈折が起こる。この際、色光ごとの屈折率に応じて進行方向が変化する。
【０１０７】
その後、第１プリズム１０１の第１出射面１０１ｂから空気層１０３に色光が進む際も、第１出射面１０１ｂの傾斜角と第１プリズムの１０１屈折率に応じて光線は屈折が起こり、各色光の進行方向が更に変化する。その後、空気層１０３から第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射する際も同様に傾斜角と第２プリズム１０２もの屈折率に応じて再び屈折が発生する。この際、第１及び第２プリズム１０１、１０２の硝材並びに各面１０１ｂ、１０２ａが略平行に対向することにより、第２プリズム１０２の第２入射面１０２ａに入射した各々の色光１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、それぞれ第１プリズム１０１内の光線方向と同一の進行方向となる。
【０１０８】
その後、各色光１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂに到達する。色光１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの光線方向に対して第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂは傾斜しているが、色光の進行方向に対して、第２プリズム１０２の第２出射面１０２ｂの傾斜角は第１プリズム１０１の第１入射面１０１ａの傾斜角と同一となる。このため、第２出射面１０２ｂで屈折された各色光１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、結果的に第１プリズム１０１に入射する色光１１の光線と同一の進行方向となる。
【０１０９】
よって、回転プリズム１００に入射する色光１１を平行光とすると、回転プリズム１００から出射される光線は、青域光１１Ｂ、緑域光１１Ｇ、赤域光１１Ｒ全て平行光となり、その後コンデンサレンズ２１０にて光線は１点に集光される。よって、本実施形態の光源装置２１によると、回転プリズム１００が光軸１００Ｘに対し全体的に傾斜を持つ場合でも、青域、緑域、赤域のレーザ光を含んだ光線をコンデンサレンズ２１０により１点に集光でき、効率の低下等は回避できる。
【０１１０】
［２−３．効果等］
以上のように、本実施形態において、光源装置２１の光源である複数の半導体レーザは、複数色のＬＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂを含む。本実施形態の光源装置２１によると、複数色分のスペックルノイズを容易に低減することができる。
【０１１１】
本実施形態の光源装置２１によると、投写型映像表示装置２において複数色のレーザ光源を用いた際もロッドインテグレータ２６０への色毎の入射角は変動せず、回転プリズム１００の回転ムラ等が発生した場合でも安定した光出力を得られる。
【０１１２】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【０１１３】
上記の実施の形態１および２において、第１プリズム１０１と第２プリズム１０２は間隔を空けて配置し、空気層１０３を設けていた。本実施形態において、第１及び第２プリズム１０１、１０２の屈折率とは異なる屈折率を有する光学材料が、第１出射面１０１ｂと第２入射面１０２ａとの間の間隔に充填されてもよい。この場合であっても、第１および第２プリズムと光学材料との間に屈折率差があれば、各実施形態と同様の効果が得られる。例えば、上記の間隔に第１プリズム１０１と第２プリズム１０２とは異なる屈折率のガラス板或いは液体を充填してもよい。そのようにすることで、組立の簡略化を図ることが可能となる。
【０１１４】
また、上記の実施の形態２において、青域、緑域及び赤域の全てに半導体レーザを用いる投写型映像表示装置２の構成例を説明した（図８）。本実施形態において、投写型映像表示装置２は、実施の形態１で示したように、青域をＬＤ２０１Ｂで行い、緑域、赤域は蛍光体発光を利用してもよい。そのようにすることで、光源或いは冷却機構の簡略化又は低コスト化を図ることが可能となる。
【０１１５】
また、上記の各実施形態では、投写型映像表示装置１、２における映像生成部の一例として、ＤＭＤ１５０、１５０Ｒ、１５０Ｇ、１５０Ｂを例示した。本実施形態において、映像生成部はＤＭＤに限らず、例えば液晶素子など種々の空間光変調素子であってもよい。
【０１１６】
また、上記の各実施形態において、光源装置２０、２１を投写型映像表示装置１、２に用いる例を説明した。本実施形態において、光源装置２０、２１は、投写型映像表示装置１、２に限らず、レーザ光源を利用する種々の技術に適用可能であり、例えば各種の照明系に用いられてもよい。
【０１１７】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
【０１１８】
したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１１９】
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本開示は、例えば投写型映像表示装置において、既存の装置構成を大きく変えることなく光出力低下が少なくスペックルノイズを低減することが可能な光源装置および投写型映像表示装置を実現できるものである。
【符号の説明】
【０１２１】
１、２…投写型映像表示装置、
２０、２１…光源装置、
１００…回転プリズム、
１０１…第１プリズム、
１０２…第２プリズム、
１１０…駆動部、
１５０、１５０Ｒ、１５０Ｇ、１５０Ｂ…ＤＭＤ、
２０１Ｂ、２０１Ｇ、２０１Ｒ…半導体レーザ、
２０２…コリメートレンズ、
２０３…コンデンサレンズ、
２０４…凹レンズ、
２０６…ダイクロイックミラー、
２０７…１／４波長板、
２０８、２０９…コンデンサレンズ、
２１０…コンデンサレンズ、
２１１、２１２、２１３…リレーレンズ、
２１５、２１６…ダイクロイックミラー、
２１７、２１８…反射ミラー、
２３０…ＴＩＲプリズム、
２３３…色分離プリズム
２５０…蛍光体ホイール、
２６０…ロッドインテグレータ、
２７０…色分離ホイール、
２７１…透明基板、
３００…投写光学系、
４００…投写面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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