(57)【要約】【課題】色光を合成してカラーの画像を形成するプロジェクターであって、例えば固体光源から発生するコヒーレントなレーザー光といった光を光源として用いる場合に、画像の劣化を抑制できるプロジェクターを提供すること。【解決手段】レーザー光といったコヒーレントな光（特定光）を光源として用いる場合であっても、クロスダイクロイックプリズム５００の膜として切れ目のない一枚構成の第１ダイクロイック膜５０１を有することで、クロスダイクロイックプリズム５００で合成された光に干渉性の高い成分が含まれていることに起因する縞状の模様の発生を回避して、画像の劣化を抑制することができる。【選択図】図１
2013228530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の固体光源を含み、当該１つ以上の固体光源において発生させた特定光を成分に含む第１の光と、前記特定光を成分に含まない第２の光とを、照明光として射出する光源装置と、
前記光源装置からの前記照明光のうち前記第１の光を画像情報に応じて変調する第１の光変調装置と、前記第２の光を画像情報に応じて変調する第２の光変調装置とを有する光変調部と、
前記光変調部からの変調光を合成する光合成光学系と、
前記光合成光学系からの合成光を投射画像として投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクターであって、
前記１つ以上の固体光源において、前記特定光は、コヒーレント光であり、
前記光合成光学系は、前記第１の光に対応して設けられた１枚の連続した膜構造である特定ダイクロイック膜を有する、プロジェクター。
【請求項２】
前記１つ以上の固体光源は、前記特定光としてレーザー光を発生させるレーザー光源である、請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記光合成光学系において、前記特定ダイクロイック膜は、前記第１の光を反射し、前記第２の光を透過させることで、前記第１の光と前記第２の光とを合成させる、請求項１及び２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記光源装置は、前記照明光として前記第１及び第２の光とは異なる第３の光を射出し、
前記第２の光と前記第３の光とを分離する色分離導光光学系をさらに備え、
前記光変調部は、前記第３の光に対応する第３の光変調装置をさらに有し、
前記光合成光学系は、前記第１、第２及び第３の光変調装置でそれぞれ変調された前記第１、第２及び第３の光を合成させるクロスダイクロイックプリズムである、請求項１から３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記光源装置は、第１光源装置と、第２光源装置とを備え、
前記第１光源装置は、前記特定光を発生させる第１光源部と、当該第１光源部からの前記特定光を拡散させて第１の波長帯域にある前記第１の光を形成する拡散部材とを有し、
前記第２光源装置は、励起光を発生させる第２光源部と、当該第２光源部からの前記励起光を照射され前記励起光を変換することにより少なくとも前記第２の光を含む第２の波長帯域の蛍光を形成する蛍光体とを有する、請求項１から４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記光源装置において、前記第１の波長帯域は、前記第２の波長帯域よりも短波長側の波長帯域である、請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記第１光源装置において、前記第１の波長帯域は、青色光波長帯域であり、
前記第２光源装置において、前記第２の波長帯域は、黄色光波長帯域である、請求項５及び６のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記第２光源装置において、前記励起光は、青色光、紫色光又は紫外光のいずれかである、請求項５から７までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記拡散部材は、光の入射面側に第１光拡散部を有し、光の射出面側に第２光拡散部を有する、請求項５から８までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色の異なる画像を合成してカラーの画像を形成するため、例えばレーザー光源といった干渉性を有する光を発生させる光源を備えるプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等の投射型表示装置として、クロスダイクロイックプリズムを備えることで、カラーの画像を形成するものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。なお、クロスダイクロイックプリズムを用いる場合において、一方のダイクロイック膜を一枚構成とすることも知られている（特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
一方、プロジェクターの光源として、レーザー光を用いるものが知られている（例えば、特許文献４，５参照。）。例えば特許文献４では、拡散光学素子を用いてレーザー光を拡散させて均一な照明光で照明を行っており、また、特許文献５では、蛍光体を用いて励起光としてのレーザー光を蛍光に変換し、当該蛍光を照明光として用いている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１等のようなクロスダイクロイックプリズムによって合成する場合、クロスさせるダイクロイック膜の交点の部分において、少なくとも一方のダイクロイック膜には、切れ目が生じることになる。これに対して、特許文献４等のレーザー光のように干渉性のある光を光源として用いると、クロス部分の切れ目の部分において干渉が生じ、この干渉に起因すると考えられる縞状の模様がスクリーン等の被照射面上に発生する。投射環境によっては、このような模様が目立ち、劣化した画像になってしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８９１０９号公報
【特許文献２】特開２００７−５８００８号公報
【特許文献３】特開平１１−３５２４４０号公報
【特許文献４】特開２００７−３３５７８号公報
【特許文献５】特開２０１１−１２８４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、色光を合成してカラーの画像を形成するプロジェクターであって、例えば固体光源から発生するコヒーレントなレーザー光といった光を光源として用いる場合に、画像の劣化を抑制できるプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、（ａ）１つ以上の固体光源を含み、当該１つ以上の固体光源において発生させた特定光を成分に含む第１の光と、特定光を成分に含まない第２の光とを、照明光として射出する光源装置と、（ｂ）光源装置からの照明光のうち第１の光を画像情報に応じて変調する第１の光変調装置と、第２の光を画像情報に応じて変調する第２の光変調装置とを有する光変調部と、（ｃ）光変調部からの変調光を合成する光合成光学系と、（ｄ）光合成光学系からの合成光を投射画像として投射する投射光学系と、を備えるプロジェクターであって、（ｅ）１つ以上の固体光源において、特定光が、コヒーレント光であり、（ｆ）光合成光学系が、第１の光に対応して設けられた１枚の連続した膜構造である特定ダイクロイック膜を有する。ここで、固体光源において発生するコヒーレント光である特定光としては、例えばレーザー光のように特に干渉性の高い光が考えられる。レーザー光は、干渉等によってスクリーン上に縞状の模様を発生させるといった画像劣化の原因となり得る成分である。
【０００８】
上記プロジェクターによれば、光変調部で変調された成分のうち、固体光源に含まれるコヒーレント光である特定光を含む第１の光を、光合成光学系において１枚の連続した切れ目のない特定ダイクロイック膜での通過によって他の変調光の成分と合成させている。なお、特定ダイクロイック膜での通過には、例えば透過による通過に限らず、反射による通過も含まれる。これにより、干渉性が高い特定光に起因してスクリーン等の被照射面上に縞状の模様が発生することを回避して、画像の劣化を抑制できる。
【０００９】
本発明の具体的な態様又は観点では、１つ以上の固体光源が、特定光としてレーザー光を発生させるレーザー光源である。この場合、レーザー光源を用いることで、強い強度の照明光を形成できる。
【００１０】
本発明の別の観点では、光合成光学系において、特定ダイクロイック膜が、第１の光を反射し、第２の光を透過させることで、第１の光と第２の光とを合成させる。この場合、特定ダイクロイック膜が、特定光を含む第１の光を折り曲げる一方、特定光を含まない第２の光を透過させることで、これらの光を合成させることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の観点では、（ａ）光源装置が、照明光として第１及び第２の光とは異なる第３の光を射出し、（ｂ）プロジェクターが、第２の光と第３の光とを分離する色分離導光光学系をさらに備え、（ｃ）光変調部が、第３の光に対応する第３の光変調装置をさらに有し、（ｄ）光合成光学系が、第１、第２及び第３の光変調装置でそれぞれ変調された第１、第２及び第３の光を合成させるクロスダイクロイックプリズムである。この場合、第１から第３の光に基づく３色の色光によるカラー画像を形成させることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の観点では、（ａ）光源装置が、第１光源装置と、第２光源装置とを備え、（ｂ）第１光源装置が、特定光を発生させる第１光源部と、当該第１光源部からの特定光を拡散させて第１の波長帯域にある第１の光を形成する拡散部材とを有し、（ｃ）第２光源装置が、励起光を発生させる第２光源部と、当該第２光源部からの励起光を照射され励起光を変換することにより少なくとも第２の光を含む第２の波長帯域の蛍光を形成する蛍光体とを有する。この場合、拡散部材により特定光を含む第１の光を適度に拡散させる一方、蛍光体により励起光を変換して特定光を含まない蛍光を形成し、当該蛍光が第２の光を含むものとすることができる。
【００１３】
本発明のさらに別の観点では、光源装置において、第１の波長帯域が、第２の波長帯域よりも短波長側の波長帯域である。この場合、蛍光体による変換において、第１の波長帯域よりも長波長側の第２の波長帯域にある色光を発生させることで、第１の波長帯域の色光と組み合わせてカラー画像を形成させることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の観点では、（ａ）第１光源装置において、第１の波長帯域が、青色光波長帯域であり、（ｂ）第２光源装置において、第２の波長帯域が、黄色光波長帯域である。この場合、第１の光である青色光と、第２の光を含む黄色光とからカラー画像を形成させることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の観点では、第２光源装置において、励起光が、青色光、紫色光又は紫外光のいずれかである。この場合、励起光を変換して、例えばカラー画像の形成に必要な色光を得ることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の観点では、拡散部材が、光の入射面側に第１光拡散部を有し、光の射出面側に第２光拡散部を有する。この場合、拡散の度合を高めて、光の干渉による影響を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの光学系を説明する図である。
【図２】プロジェクターのうち光合成光学系とその周辺を一部拡大した図である。
【図３】（Ａ）は、比較例の光合成光学系とその周辺を一部拡大した図であり、（Ｂ）は、比較例において生じ得る現象について説明する図である。
【図４】変形例のプロジェクターにおける光源装置の光学系を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るプロジェクターについて詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すプロジェクター１００は、光源装置１０と、色分離導光光学系２０と、光変調部４００と、光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５００と、投射光学系６００とを備えている。なお、プロジェクター１００において、色分離導光光学系２０と光変調部４００との間には、フィールドレンズ３００Ｒ，フィールドレンズ３００Ｇ，フィールドレンズ３００Ｂが配置されている。
【００２０】
光源装置１０は、第１光源装置１１と、第２光源装置１２との２つの光源装置で構成されて、照明光を射出させる。第１光源装置１１は、光源装置１０の一部として、青色光を照明光の部分的な波長成分である第１の光として射出する。また、第２光源装置１２は、光源装置１０の一部として、赤色光及び緑色光を含む黄色光を照明光の残りの波長成分として射出する。つまり、光源装置１０は、全体として、青緑赤の３つの色光を形成可能な照明光を射出する。なお、第２光源装置１２から射出される黄色光に含まれる成分のうち、緑色光を第２の光とし、赤色光を第３の光とする。
【００２１】
以下、光源装置１０のうち、第１光源装置１１の詳細について説明する。第１光源装置１１は、第１光源部２１と、集光光学系である集光レンズ３１と、拡散部材４１と、回転機構３０と、コリメート光学系６１と、第１レンズアレイ１２１と、第２レンズアレイ１３１と、偏光変換素子１４１と、重畳レンズ１５１とを備える。
【００２２】
第１光源装置１１のうち、第１光源部２１は、固体光源であり、青色のレーザー光Ｌａを射出するレーザー光源である。レーザー光Ｌａは、例えば約４４５ｎｍを発光強度のピークとし、波長帯域４３０〜４５０ｎｍの範囲（第１の波長帯域）を主たる成分としている。言い換えると、レーザー光Ｌａの波長範囲である第１の波長帯域が、青色光波長帯域となっている。
【００２３】
レーザー光Ｌａは、干渉性の高い光すなわちコヒーレントな光であり、レーザー光Ｌａを特定光とする。レーザー光Ｌａのような干渉性の高い光を照明光として用いている。
【００２４】
集光レンズ３１は、第１光源部２１から射出されたレーザー光Ｌａを略集光した状態で拡散部材４１に入射させる。
【００２５】
回転機構３０は、拡散部材４１を支持する透過型の円板４０と、円板４０を回転させるモーター５０とを有する。円板４０は、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等の透明な材料からなり、レーザー光Ｌａを透過させる。
【００２６】
拡散部材４１は、円板４０上のうち、レーザー光Ｌａが入射する領域を含むように円板４０の回転方向に沿って連続して形成されるリング状の板部材である。一部拡大して示すように、拡散部材４１は、本体部材４１ａと、本体部材４１ａのうち円板４０と反対側すなわち光射出側に凹凸状の光拡散部ＤＰとを有し、入射したレーザー光Ｌａを適度に拡散させる。
【００２７】
回転機構３０は、使用時において例えば７５００ｒｐｍで円板４０が回転し、拡散部材４１の温度上昇を回避させつつ、拡散部材４１によってレーザー光Ｌａを拡散して得られた第１の光である青色光Ｂを、入射する側と反対側に向けて射出する。
【００２８】
コリメート光学系６１は、回転機構３０上の拡散部材４１から発散しながら射出される青色光Ｂを略平行化する。
【００２９】
第１レンズアレイ１２１は、複数の第１小レンズ１２１ａを有し、コリメート光学系６１を経た光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子として機能する。第１小レンズ１２１ａは、光軸ＡＸ１と直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列されている。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２１ａの外形形状は、光変調装置である液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。
【００３０】
第２レンズアレイ１３１は、第１レンズアレイ１２１の複数の第１小レンズ１２１ａに対応する複数の第２小レンズ１３１ａを有する。第２レンズアレイ１３１は、重畳レンズ１５１とともに、第１レンズアレイ１２１の各第１小レンズ１２１ａの像を液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。
【００３１】
偏光変換素子１４１は、第１レンズアレイ１２１により分割された各部分光を偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する光学素子である。偏光変換素子１４１は、拡散部材４１からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を光軸ＡＸ１に垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を光軸ＡＸ１に平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板と、を有する。
【００３２】
重畳レンズ１５１は、偏光変換素子１４１からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。第１レンズアレイ１２１、第２レンズアレイ１３１及び重畳レンズ１５１は、レーザー光である青色光Ｂの面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成し、拡散部材４１からの青色光Ｂの面内照度を画像形成領域近傍で均一化された状態にする。
【００３３】
以上のような構成により、第１光源装置１１は、光源装置１０の一部として、照明光の一部の成分である青色光Ｂを、第１の光として光変調部４００に向けて射出する。この青色光Ｂは、レーザー光すなわち干渉性の高い光を成分として含むものである。
【００３４】
次に、光源装置１０のうち、第２光源装置１２の詳細について説明する。第２光源装置１２は、第２光源部２２と、集光光学系である集光レンズ３２と、蛍光体４２と、コリメート光学系６２と、第１レンズアレイ１２２と、第２レンズアレイ１３２と、偏光変換素子１４２と、重畳レンズ１５２とを備える。
【００３５】
第２光源装置１２のうち、第２光源部２２は、固体光源であり、励起光である青色のレーザー光Ｌｂを射出するレーザー光源である。レーザー光Ｌｂは、例えば約４４５ｎｍを発光強度のピークとしている。
【００３６】
集光レンズ３２は、第２光源部２２から射出されたレーザー光Ｌｂを略集光した状態で蛍光体４２に入射させる。
【００３７】
蛍光体４２は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層からなり、第２光源部２２から射出された励起光としてのレーザー光Ｌｂ（青色光）を赤色光及び緑色光を含む光に変換する。つまり、蛍光体４２は、レーザー光Ｌｂを、他の波長範囲（第２の波長帯域）の成分を含む蛍光に変換する波長変換素子である。具体的には、蛍光体４２は、波長が４４５ｎｍの励起光であるレーザー光Ｌｂによって効率的に励起され、第２光源部２２が射出するレーザー光Ｌｂ（励起光）を、赤色光及び緑色光を含む蛍光である黄色光Ｙに変換して射出する。つまり、蛍光体４２は、青色光である励起光を、黄色光波長帯域である第２の波長帯域の光に変換する。また、蛍光体４２は、比較的干渉性の高いレーザー光を、比較的干渉性の低い蛍光に変換する。蛍光である黄色光Ｙのうち、短波長側の成分は緑色光（第２の光）として利用され、黄色光Ｙのうち、長波長側の成分は赤色光（第３の光）として利用される。なお、蛍光体４２において、レーザー光Ｌｂの一部に変換されない成分が残る場合には、例えば不図示のダイクロイックミラーを用いて変換されずに残った成分を光路外へ除去できる。また、以上の場合、第１の光（青色光）の第１の波長帯域は、第２及び第３の光（黄色光）の第２の波長帯域よりも短波長側の波長帯域となっている。
【００３８】
蛍光体４２は、レーザー光Ｌｂから変換して得られた蛍光である黄色光Ｙを、入射する側と反対側に向けて射出する。
【００３９】
コリメート光学系６２は、蛍光体４２から発散しながら射出される黄色光Ｙを略平行化する。
【００４０】
第１レンズアレイ１２２は、複数の第１小レンズ１２２ａを有し、コリメート光学系６２を経た光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子として機能する。第１小レンズ１２２ａは、光軸ＡＸ２と直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列されている。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２ａの外形形状は、光変調装置である液晶光変調装置４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。
【００４１】
第２レンズアレイ１３２は、第１レンズアレイ１２２の複数の第１小レンズ１２２ａに対応する複数の第２小レンズ１３２ａを有する。第２レンズアレイ１３２は、重畳レンズ１５２とともに、第１レンズアレイ１２２の各第１小レンズ１２２ａの像を液晶光変調装置４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。
【００４２】
偏光変換素子１４２は、第１レンズアレイ１２２により分割された各部分光を偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する光学素子である。偏光変換素子１４２は、蛍光体４２からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を光軸ＡＸ２に垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を光軸ＡＸ２に平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板と、を有する。
【００４３】
重畳レンズ１５２は、偏光変換素子１４２からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｇ，４００Ｒの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。第１レンズアレイ１２２、第２レンズアレイ１３２及び重畳レンズ１５２は、蛍光である黄色光Ｙの面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成し、蛍光体４２からの黄色光Ｙの面内照度を画像形成領域近傍で均一化された状態にする。
【００４４】
以上のような構成により、第２光源装置１２は、光源装置１０の一部として、照明光の一部の成分である黄色光Ｙを、光変調部４００の前段に設けた色分離導光光学系２０に向けて射出する。この黄色光Ｙは、レーザー光Ｌｂを変換して得られた蛍光であり、第１光源装置１１の第１光源部２１から発生するレーザー光Ｌａ（特定光）のような干渉性の高い光を成分として含まないものである。また、黄色光Ｙは、色光の成分として、緑色光Ｇと赤色光Ｒとを含む。既述のように、緑色光Ｇを第２の光とし、赤色光Ｒを第３の光とする。つまり、第２光源装置１２は、照明光の一部として、第２及び第３の光を含む黄色光Ｙを射出する。
【００４５】
なお、以上の第２光源装置１２において、蛍光体４２及びその周辺の構成に関して、第１光源装置１１の場合と同様に、円板形状の回転機構３０を設けてリング状の蛍光体４２を回転可能に保持する構成としてもよい。
【００４６】
以下、第２光源装置１２から射出される蛍光である黄色光Ｙに対する色分離導光光学系２０による色光の分離及び導光について説明する。色分離導光光学系２０は、光源装置１０のうち第２光源装置１２から射出される黄色光Ｙを分離して第２の光である緑色光Ｇと第３の光である赤色光Ｒとに分離するとともに、光変調部４００のうちこれらの色光Ｇ，Ｒの照明対象となる液晶光変調装置４００Ｇ，４００Ｒに導光する機能を有する。色分離導光光学系２０は、ダイクロイックミラー２１０と、反射ミラー２２０，２３０及びリレーレンズ２６０，２７０を備えている。なお、既述のように、色分離導光光学系２０と光変調部４００を構成する液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇがそれぞれ配置されている。
【００４７】
ダイクロイックミラー２１０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して他の波長領域の光を透過させる波長選択透過膜が形成されたミラーであり、緑色光成分を反射し、赤色光成分を透過させるダイクロイックミラーである。反射ミラー２２０，２３０は、赤色光成分を反射するミラーである。これにより、ダイクロイックミラー２１０は、入射する黄色光Ｙを、第２の光である緑色光Ｇと第３の光である赤色光Ｒとに分離する。
【００４８】
黄色光Ｙの成分のうち、ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光Ｇは、フィールドレンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
【００４９】
黄色光Ｙの成分のうち、ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光Ｒは、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２２０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２３０を経て、さらに、フィールドレンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。つまり、リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２２０，２３０は、ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光成分を液晶光変調装置４００Ｒまで導くリレー光学系として機能する。
【００５０】
一方、第１の光である青色光Ｂは、色分離導光光学系２０を経ることなく、直接的にフィールドレンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。なお、青色光Ｂの光路は、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒの光路に対応して光路長が調整されているものとしてもよく、また、リレー光学系を用いて調整されているものとしてもよい。
【００５１】
光変調部４００は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂで構成され、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射した色光を画像情報に応じて変調しカラー画像を形成する光変調装置である。具体的には、第１の光変調装置である液晶光変調装置４００Ｂは、第１光源装置１１からの青色光Ｂ（第１の光）を変調し、第２の光変調装置である液晶光変調装置４００Ｇは、第２光源装置１２からの黄色光Ｙの一部である緑色光Ｇ（第２の光）を変調し、第３の光変調装置である液晶光変調装置４００Ｒは、第２光源装置１２からの黄色光Ｙの他の一部である赤色光Ｒ（第３の光）を変調する。また、図示を省略しているが、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおいて、フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３０００Ｂ側には、入射側偏光板がそれぞれ配置され、クロスダイクロイックプリズム５００側には、射出側偏光板がそれぞれ配置されており、入射側偏光板と射出側偏光板との間には、画像信号に応じた変調動作を行う本体部である液晶パネルが配置されている。入射側偏光板、液晶パネル及び射出側偏光板によって、入射した各色光の光変調が行われる。
【００５２】
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの本体をそれぞれ構成する各液晶パネルは、一対の透明なガラス基板の間に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の光変調装置である。液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、例えばポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として備え、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００５３】
光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光を合成してカラー画像を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形形状をなす。直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜である一対の第１及び第２ダイクロイック膜５０１，５０２が形成されている。両ダイクロイック膜５０１，５０２は、特性が異なり、略Ｘ字状の一方の界面に形成された第１ダイクロイック膜５０１は、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇを透過により通過させ青色光Ｂを反射により通過させる誘電体多層膜である。他方の界面に形成された第２ダイクロイック膜５０２は、緑色光Ｇ及び青色光Ｂを透過により通過させ赤色光Ｒを反射により通過させる誘電体多層膜である。
【００５４】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出された光は、投射光学系６００によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上でカラー画像を形成する。
【００５５】
本実施形態では、干渉性の高いレーザー光である青色光Ｂの変調光を反射する第１ダイクロイック膜５０１が、切れ目なく１枚の連続した膜構造となっている。このような第１ダイクロイック膜５０１を特定ダイクロイック膜と呼ぶこととする。特定ダイクロイック膜であるダイクロイック膜５０１には、例えばスリット状の切れ目といったものが存在しないので、干渉性の高い光すなわちコヒーレント光である青色光Ｂに起因して、スクリーン上に縞模様のようなものが発生することを抑制できるものとなっている。
【００５６】
以下、図２を参照して、クロスダイクロイックプリズム５００の構造の詳細について説明する。クロスダイクロイックプリズム５００は、既述のように、第１ダイクロイック膜５０１と、第２ダイクロイック膜５０２とを有しており、さらに、クロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムＴＰ１〜ＴＰ４を有している。上記のように第１ダイクロイック膜５０１が切れ目のない一枚構成であるのに対して、第２ダイクロイック膜５０２は、交差部分ＣＳを切れ目とする２枚１組のダイクロイック膜部分５０２ａ，５０２ｂで構成されている。クロスダイクロイックプリズム５００は、これら４つの直角プリズムＴＰ１〜ＴＰ４の間において、接着層５０３ａ〜５０３ｃを介して第１及び第２ダイクロイック膜５０１，５０２をそれぞれ挟持して形成されている。
【００５７】
クロスダイクロイックプリズム５００を作製する観点から、より具体的に説明すると、直角プリズムＴＰ１〜ＴＰ４のうち、まず、青色光Ｂの光入射面を形成する直角プリズムＴＰ１と投射光学系６００への光射出面を形成する直角プリズムＴＰ２との貼り合せにおいて、直角プリズムＴＰ１側の貼り合せ面上に赤色光Ｒ反射用のダイクロイック膜部分５０２ａを蒸着させ、接着層５０３ａによってダイクロイック膜部分５０２ａを挟持した状態で直角プリズムＴＰ１と直角プリズムＴＰ２とを貼り合わせることで、第１ブロックＢ１が作製される。同様に、赤色光Ｒの光入射面を形成する直角プリズムＴＰ３と緑色光Ｇの光入射面を形成する直角プリズムＴＰ４とを、接着層５０３ｂによって赤色光Ｒ反射用のダイクロイック膜部分５０２ｂを挟持した状態で貼り合わせることで、第２ブロックＢ２が作製される。最後に、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２との貼り合せにおいて、第２ブロックＢ２側の貼り合せ面上に青色光Ｂ反射用の切れ目のない一枚構成の第１ダイクロイック膜５０１を蒸着させ、接着層５０３ｃによって第１ダイクロイック膜５０１を挟持した状態で第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２とを貼り合わせることで、クロスダイクロイックプリズム５００が作製される。
【００５８】
以上のような構成の場合、クロスダイクロイックプリズム５００において反射されることで他の色光と合成される赤色光Ｒと青色光Ｂとのうち、蛍光である赤色光Ｒは、中央の交差部分ＣＳに切れ目を有する２枚構成の第２ダイクロイック膜５０２で反射される。一方、レーザー光である青色光Ｂは、中央の交差部分ＣＳに切れ目を有することのない１枚構成の第１ダイクロイック膜５０１で反射される。これにより、投影されるカラーの画像光は、縞状の模様が被照射面であるスクリーンＳＣＲ上に発生することなく、劣化が抑制された画像にできる。
【００５９】
図３（Ａ）は、比較例のクロスダイクロイックプリズムについて示す図であり、図３（Ｂ）は、比較例のクロスダイクロイックプリズムを用いた場合にスクリーンＳＣＲ上に発生する縞状の模様について模式的に示す図である。
【００６０】
図３（Ａ）に示す比較例のクロスダイクロイックプリズム５５０は、レーザー光である青色光Ｂを反射する第１ダイクロイック膜５５１が２枚１組のダイクロイック膜部分５５１ａ，５５１ｂで構成され、レーザー光でない赤色光Ｒを反射する第２ダイクロイック膜５５２が切れ目のない一枚構成であるものとなっている。つまり、交差部分ＣＳにおいて青色光Ｂを反射させない膜間部分ＳＴが存在する。この場合、交差部分ＣＳの膜間部分ＳＴのサイズや青色光Ｂの波長に応じて、図３（Ｂ）に示すように、スクリーンＳＣＲ上において縞状の模様ＣＳＩが発生してしまう。具体的には、交差部分ＣＳ（膜間部分ＳＴ）の形状に応じてスクリーンＳＣＲの中央部に最も目立つ縦のスリットＣＳＩ１が発生しその左右の周辺に向かって周期的に複数の縦のスリットＣＳＩ２が発生する。これは、レーザー光である青色光Ｂが干渉性の高い光（コヒーレント光）であるために、波線ＩＮに示すように周期的に強めあったり弱め合ったりする成分が発生すること等が原因であると考えられる。これに対して、本実施形態では、上記のように、青色光Ｂを反射させる第１ダイクロイック膜５０１が特定ダイクロイック膜である、すなわち切れ目なく一枚の連続した膜構造となっているので、スクリーンＳＣＲにおいて縞状の模様が生じることを回避できる。
【００６１】
以上のように、上記構成のプロジェクター１００によれば、レーザー光といったコヒーレントな光を光源として用いるすなわちコヒーレントな光が照明光に含まれている場合であっても、クロスダイクロイックプリズム５００の膜として切れ目のない一枚構成の第１ダイクロイック膜５０１を有することで、クロスダイクロイックプリズム５００で合成された光に干渉性の高い成分が含まれていることに起因する縞状の模様の発生を回避して、画像の劣化を抑制することができる。なお、本実施形態の場合、図２に示すように、赤色光Ｒを反射する第２ダイクロイック膜５０２は、２枚１組のダイクロイック膜部分５０２ａ，５０２ｂで構成され、中央の交差部分ＣＳに切れ目を有することになるが、赤色光Ｒは、干渉性のあまり高くない蛍光であるため、このような構成であっても縞状の模様を生じさせる要因とはならない。
【００６２】
なお、以上において、第２光源装置１２から射出される黄色光Ｙのうち、緑色光Ｇを第２の光とし、赤色光Ｒを第３の光としているが、赤色光Ｒを第２の光とし、緑色光Ｇを第３の光としてもよい。
【００６３】
〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６４】
例えば、上記において、拡散部材４１は、本体部材４１ａのうち円板４０と反対側すなわち光射出側にのみ凹凸状の光拡散部ＤＰを有するものとしているが、例えば図４において一部拡大して示すように、本体部材４１ａのうち円板４０に近い側すなわち光入射側と円板４０と反対側すなわち光射出側との双方に第１及び第２光拡散部ＤＰ１，ＤＰ２をそれぞれ有するものとしてもよい。この場合、レーザー光に対する拡散効果を高めて、スクリーンＳＣＲ（図１参照）上において縞状の模様が発生しにくくすることができる。
【００６５】
また、上記では、特定光を含む第１の光を、可視光領域のうち最も短波長側の青色光としているが、他の色光が第１の光であるものとして構成されてもよい。つまり、緑色光や赤色光が干渉性のある特定光で構成されるものであってもよい。
【００６６】
また、上記では、光変調部４００において、３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを用いているが、光変調部を第１及び第２の光に対応する２つの光変調装置で構成してもよい。この場合、例えば第２光源装置１２からの黄色光Ｙを第２の光とし、これに対応する第２の光変調装置においてカラーフィルターを設けることで、カラーの画像形成が可能となる。また、この場合、光合成光学系として、クロスダイクロイックプリズム５００に代えて、例えば１枚の連続した膜構造を有する特定ダイクロイック膜のみを有するプリズムを適用できる。
【００６７】
また、蛍光体として、青色の励起光によって赤色光と緑色光を放射する例を説明したが、蛍光体はこのようなものに限定されない。例えば、紫色光又は紫外光を励起光として用い、該励起光によって赤色光、緑色光及び青色光の３つの色光を放射する蛍光体を用いてもよい。
【００６８】
また、上記では、拡散部材４１は、モーター５０により回転される円板４０上に形成され、励起光の照射により生じた拡散部材４１の熱は円板４０の回転方向に沿った広い領域において放散し、拡散部材４１の発熱による発光効率の低下を抑制しているが、発光効率の低下の恐れがない場合には、回転機構を設けずに拡散部材４１を設置してもよい。
【００６９】
また、第１レンズアレイ１２１等を用いたレンズインテグレーター光学系の代わりに、ロッドレンズを用いたロッドインテグレーター光学系を用いてもよい。
【００７０】
また、上記では、回転機構３０が円板４０を有しているが、円板４０に限らず、円板４０に代えて他の輪郭形状を有する板材を用いるものであってもよい。
【００７１】
また、蛍光体の構成はこれに限定されない。例えば、蛍光体が回転可能な円板上に設けられ回転方向に沿って連続して形成されるものとし、さらに、当該板材の回転方向に沿って複数種類の蛍光体を形成し、複数の色光を順次発光可能な構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０…光源装置、１１…第１光源装置、１２…第２光源装置、２０…色分離導光光学系、２１…第１光源部、２２…第２光源部、３１，３２…集光レンズ、３０…回転機構、４０…円板、４１…拡散部材、４２…蛍光体（波長変換素子）、５０…モーター、６１，６２…コリメート光学系、４００…光変調部、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置（光変調装置）、５００…クロスダイクロイックプリズム（光合成光学系）、５０１…第１ダイクロイック膜（特定ダイクロイック膜）、５０２…第２ダイクロイック膜、６００…投射光学系、１００…プロジェクター、Ｌａ…レーザー光（特定光）、Ｌｂ…レーザー光（励起光）、Ｂ…青色光（第１の光）、Ｙ…黄色光（蛍光）、Ｇ…緑色光（第２の光）、Ｒ…赤色光（第３の光）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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