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特許5750983プロジェクタ用光源装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5750983

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】プロジェクタ用光源装置

(51)【国際特許分類】

G03B 21/14 20060101AFI20150702BHJP

G02B 27/10 20060101ALI20150702BHJP

F21S 2/00 20060101ALI20150702BHJP

F21Y 101/00 20060101ALN20150702BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14 A

G02B27/10

F21S2/00 311

F21Y101:00

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2011-88546(P2011-88546)

(22)【出願日】2011年4月12日

(65)【公開番号】特開2012-220845(P2012-220845A)

(43)【公開日】2012年11月12日

【審査請求日】2014年3月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078754

【弁理士】

【氏名又は名称】大井正彦

(72)【発明者】

【氏名】杉谷晃彦

(72)【発明者】

【氏名】蕪木清幸

(72)【発明者】

【氏名】堀川好広

(72)【発明者】

【氏名】岡崎佳生

【審査官】村川雄一

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０−０６９０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９−０６９２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３−１４０２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８−２９２５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９−２１３０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３−２７９８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０−１８１６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００９２３８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５５３４９４９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ２１／００ − ２１／１０

Ｇ０３Ｂ２１／１２ − ２１／１３

Ｇ０３Ｂ２１／１３４ − ２１／３０

Ｇ０３Ｂ３３／００ − ３３／１６

Ｇ０２Ｂ２７／００ − ２７／６４

Ｇ０２Ｆ１／１３

Ｇ０２Ｆ１／１３３５− １／１３３６３

Ｇ０２Ｆ１／１３７ − １／１４１

Ｆ２１Ｓ２／００ − １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

赤色光、緑色光および青色光の１つを色光Ｘ、他の１つを色光Ｙ、残りの１つを色光Ｚとする場合において、
色光Ｘを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²を形成して出射する第１の色光光源部、色光Ｙを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²を形成して出射する第２の色光光源部、並びに、色光Ｚを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²を形成して出射する第３の色光光源部と、
前記第１分割色光Ｘ¹の光路、前記第１分割色光Ｙ¹の光路および前記第１分割色光Ｚ¹の光路の交点に配置した第１の色合成光学部材、並びに、前記第２分割色光Ｘ²の光路、前記第２分割色光Ｙ²の光路および前記第２分割色光Ｚ²の光路の交点に配置した第２の色合成光学部材と、
前記第１の色合成光学部材よりの合成光が入射されて第１の光画像が出射される第１の空間変調素子、並びに、前記第２の色合成光学部材よりの合成光が入射されて第２の光画像が出射される、前記第１の空間変調素子と関連して駆動される第２の空間変調素子と、前記第１の空間変調素子よりの第１の光画像と、前記第２の空間変調素子よりの第２の光画像とを合成する光画像合成機構と、
この光画像合成機構よりの合成光画像を投射する合成光画像投射機構と
を有してなり、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する区分の各々において、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つ以上の色光が同時に投射可能であることを特徴とするプロジェクタ用光源装置。

【請求項2】

【請求項3】

前記第１の色光光源部は、色光Ｘを放射する第１のレーザ光源およびこの第１のレーザ光源よりの色光Ｘを時間的に２分割して光路を切り替える第１の光路切り替え素子を備えてなり、
前記第２の色光光源部は、色光Ｙを放射する第２のレーザ光源およびこの第２のレーザ光源よりの色光Ｙを時間的に２分割して光路を切り替える第２の光路切り替え素子を備えてなり、
前記第３の色光光源部は、色光Ｚを放射する第３のレーザ光源およびこの第３のレーザ光源よりの色光Ｚを時間的に２分割して光路を切り替える第３の光路切り替え素子を備えてなり、
第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²、第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²、並びに、第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²はいずれもｐ波による直線偏光またはいずれもｓ波による直線偏光であり、
前記光画像合成機構が偏光ビームスプリッターよりなり、
前記第１の色合成光学部材から前記第１の空間変調素子を介して前記光画像合成機構に至る光路および前記第２の色合成光学部材から前記第２の空間変調素子を介して前記光画像合成機構に至る光路のいずれか一方に、当該光路に係る直線偏光の種類を変換する位相差板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ用光源装置。

【請求項4】

赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂの１つを色光Ｘ、他の１つを色光Ｙ、残りの１つを色光Ｚとし、
色光Ｘを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²が形成され、色光Ｙを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²が形成され、色光Ｚを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²が形成される場合において、
表示すべき画像のフレームの各々が６つの時間的に連続する区分Ｓ１〜区分Ｓ６に分割された条件下において、
前記第１の空間変調素子には、各フレームの区分Ｓ１および区分Ｓ２において第１分割色光Ｘ¹が、区分Ｓ３および区分Ｓ４において第１分割色光Ｙ¹が、並びに、区分Ｓ５および区分Ｓ６において第１分割色光Ｚ¹がそれぞれ入射されると共に、
前記第２の空間変調素子には、各フレームの区分Ｓ１において第２分割色光Ｙ²が、区分Ｓ２および区分Ｓ３において第２分割色光Ｚ²が、区分Ｓ４および区分Ｓ５において第２分割色光Ｘ²が、並びに、区分Ｓ６において第２分割色光Ｙ²がそれぞれ入射される
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプロジェクタ用光源装置。

【請求項5】

前記第１の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１および区分Ｓ２において第１分割色光Ｘ¹を形成し、区分Ｓ３において非動作とされ、区分Ｓ４および区分Ｓ５において第２分割色光Ｘ²を形成し、区分Ｓ６において非動作とされ、
前記第２の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１において第２分割色光Ｙ²を形成し、区分Ｓ２において非動作とされ、区分Ｓ３および区分Ｓ４において第１分割色光Ｙ¹を形成し、区分Ｓ５において非動作とされ、区分Ｓ６において第２分割色光Ｙ²を形成し、
前記第３の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１において非動作とされ、区分Ｓ２および区分Ｓ３において第２分割色光Ｚ²を形成し、区分Ｓ４において非動作とされ、区分Ｓ５および区分Ｓ６において第１分割色光Ｚ¹を形成する
ものであることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ用光源装置。

【請求項6】

前記第１の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１〜区分Ｓ３において第１分割色光Ｘ¹ を形成して区分Ｓ３における第１分割色光Ｘ¹が前記第１の空間変調素子に入射され、区分Ｓ４〜区分Ｓ６において第２分割色光Ｘ² を形成して区分Ｓ６における第２分割色光Ｘ²が前記第２の空間変調素子に入射され、
前記第２の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１および区分Ｓ２において第２分割色光Ｙ² を形成して区分Ｓ２における第２分割色光Ｙ² が前記第２の空間変調素子に入射され、区分Ｓ３〜区分Ｓ５において第１分割色光Ｙ¹ を形成して区分Ｓ５における第１分割色光Ｙ¹が前記第１の空間変調素子に入射され、区分Ｓ６において第２分割色光Ｙ² を形成し、
前記第３の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１において第１分割色光Ｚ¹ を形成して前記第１の空間変調素子に入射され、区分Ｓ２〜区分Ｓ４において第２分割色光Ｚ² を形成して区分Ｓ４における第２分割色光Ｚ²が前記第２の空間変調素子に入射され、区分Ｓ５および区分Ｓ６において第１分割色光Ｚ¹ を形成する
ものであることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ用光源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示デバイスやデジタルマイクロミラーデバイスなどの空間変調素子を備えたプロジェクタ装置に搭載されるプロジェクタ用光源装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、液晶表示デバイスやデジタルマイクロミラーデバイスなどの空間変調素子を備えたプロジェクタ装置が開発されている。このようなプロジェクタ装置としては、回転駆動されるカラーホイールによって、白色光源からの白色光を時間的に分割して３原色光を形成し、各画素に３原色光を順次照射することによってフルカラー画像を表示する色順次表示方式によるものが知られている（特許文献１参照。）。

【0003】

図７は、従来の色順次表示方式のプロジェクタ装置の一例における構成を示す説明図である。このプロジェクタ装置８０は、白色光を放射する光源ランプ８１と、光源ランプ８１よりの光を集光する楕円反射鏡８２と、光源ランプ８１よりの光を時間的に分割して３つの原色光および白色光を形成する、回転駆動されるカラーホイール８３と、カラーホイール８３を透過した光を受光して均一化するロッドインテグレータ８４と、ロッドインテグレータ８４から出射された光を反射する平板反射鏡８５と、平板反射鏡８５よりの光が入射されて光画像が出射される反射型の空間変調素子８６と、空間変調素子８６を駆動する空間変調素子駆動部８７と、空間変調素子８６から出射される光画像をスクリーンに投射する投射レンズ８８とにより構成されている。カラーホイール８３は、それぞれ部分扇形の形状を有する、青色光を透過するフィルタ素子８３ｂ、赤色光を透過するフィルタ素子８３ｒ、緑色光を透過するフィルタ素子８３ｇおよび白色光を透過するフィルタ素子８３ｗが、同一平面上において円環状に配列されて構成されている。

【0004】

このようなプロジェクタ装置８０においては、光源ランプ８１よりの白色光が、回転駆動されたカラーホイール８３を通過することによって、それぞれ時間的に４分割された青色光、赤色光および緑色光の３つの原色光並びに白色光が形成される。その後、これらの原色光および白色光が、ロッドインテグレータ８４および平板反射鏡８５を介して空間変調素子８６に順次入射されることにより、各原色光および白色光による光画像が形成される。そして、空間変調素子８６から出射された各原色光および白色光による光画像が、投射レンズ８８を介して順次スクリーンに投射されることにより、当該スクリーン上に所要のカラー画像が形成される。

【0005】

しかしながら、上記のプロジェクタ装置８０においては、以下のような問題がある。
（１）光源ランプ８１よりの光は、カラーホイール８３によって各原色光および白色光に時間的に分割されるが、実際に利用される光量は、光源ランプ８１よりの光の光量の例えば１／２程度であり、光の利用効率が極めて低い。
具体的に説明すると、図８に示すように、表示すべき画像の一のフレームを形成するための投射時間内においては、時間的に連続する４つの時間区分Ｓ１〜Ｓ４に分割され、カラーホイール８３が動作することにより、例えば時間区分Ｓ１において空間変調素子８６に青色光が入射され、時間区分Ｓ２において赤色光が入射され、時間区分Ｓ３において緑色光が入射され、時間区分Ｓ４において白色光が入射される。そして、時間区分Ｓ４においては、光源ランプ８１から光の略全ての色光成分がカラーホイール８３を透過して利用される（利用される光量が区分Ｓ１〜Ｓ４全体の１／４）。然るに、時間区分Ｓ１においては、光源ランプ８１から光のうち青色光成分がカラーホイール８３を透過して利用されるが、その他の色光成分が犠牲となる（利用される光量が区分Ｓ１〜Ｓ４全体の１／１２）。また、時間区分Ｓ２においては、光源ランプ８１から光のうち赤色光成分がカラーホイール８３を透過して利用されるが、その他の色光成分が犠牲となる（利用される光量が区分Ｓ１〜Ｓ４全体の１／１２）。更に、時間区分Ｓ３においては、光源ランプ８１から光のうち緑色光成分がカラーホイール８３を透過して利用されるが、その他の色光成分が犠牲となる（利用される光量が区分Ｓ１〜Ｓ４全体の１／１２）。
このように、上記のプロジェクタ装置８０においては、光の利用効率が１／２（１／４＋１／１２＋１／１２＋１／１２）と極めて低く、低電力で高い照度を得られるプロジェクタ装置を構成することが困難である。

【0006】

（２）フルカラー画像を投射するプロジェクタ装置においては、一般に、各原色光の明るさは空間変調素子に対する光の反射時間（透過型の空間変調素子を用いる場合には透過時間）を変えることにより制御され、各原色光の階調数は２５６（８ビット）であり、これにより、２５６の３乗（１６７７７２１６）色の色を再現することが可能となる。そして、より高い色再現性を実現するためには、各原色光の階調数を増やすことが求められるが、上記のプロジェクタ装置においては、空間変調素子８６の応答速度との関係で階調数を増やすことが困難である。
具体的に説明すると、プロジェクタ装置においては、表示すべき画像の一のフレームを形成するための投射時間は例えば１／６０秒間（毎秒６０フレーム）である。そして、各原色光において２５６の階調数を実現するためには、フレームの投射時間内における各原色光が投射される時間区分Ｓ１〜Ｓ３の各々において、空間変調素子８６が２５６回動作することが必要であるため、空間変調素子８６に要求される応答時間は、１／（６０×４×２５６）ｓｅｃ（１６．２μｓｅｃ）となる。
そして、空間変調素子８６としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いた場合でも、その応答速度は１５μｓｅｃ程度であるため、階調数を増やすことができず、従って、より高い色再現性を得ることは困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３８９６０７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、光の利用効率が高く、高い色再現性を有する画像を得ることができるプロジェクタ用光源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のプロジェクタ用光源装置は、赤色光、緑色光および青色光の１つを色光Ｘ、他の１つを色光Ｙ、残りの１つを色光Ｚとする場合において、
色光Ｘを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²を形成して出射する第１の色光光源部、色光Ｙを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²を形成して出射する第２の色光光源部、並びに、色光Ｚを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²を形成して出射する第３の色光光源部と、
前記第１分割色光Ｘ¹の光路、前記第１分割色光Ｙ¹の光路および前記第１分割色光Ｚ¹の光路の交点に配置した第１の色合成光学部材、並びに、前記第２分割色光Ｘ²の光路、前記第２分割色光Ｙ²の光路および前記第２分割色光Ｚ²の光路の交点に配置した第２の色合成光学部材と、
前記第１の色合成光学部材よりの合成光が入射されて第１の光画像が出射される第１の空間変調素子、並びに、前記第２の色合成光学部材よりの合成光が入射されて第２の光画像が出射される、前記第１の空間変調素子と関連して駆動される第２の空間変調素子と、前記第１の空間変調素子よりの第１の光画像と、前記第２の空間変調素子よりの第２の光画像とを合成する光画像合成機構と、
この光画像合成機構よりの合成光画像を投射する合成光画像投射機構と
を有してなり、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する区分の各々において、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つ以上の色光が同時に投射可能であることを特徴とする。

【0010】

本発明のプロジェクタ用光源装置においては、前記第１の色光光源部は、色光Ｘを放射する第１のレーザ光源およびこの第１のレーザ光源よりの色光Ｘを時間的に２分割して光路を切り替える第１の光路切り替え素子を備えてなり、
前記第２の色光光源部は、色光Ｙを放射する第２のレーザ光源およびこの第２のレーザ光源よりの色光Ｙを時間的に２分割して光路を切り替える第２の光路切り替え素子を備えてなり、
前記第３の色光光源部は、色光Ｚを放射する第３のレーザ光源およびこの第３のレーザ光源よりの色光Ｚを時間的に２分割して光路を切り替える第３の光路切り替え素子を備えてなり、
前記光画像合成機構がカラーホイールよりなることが好ましい。

【0011】

また、本発明のプロジェクタ用光源装置においては、前記第１の色光光源部は、色光Ｘを放射する第１のレーザ光源およびこの第１のレーザ光源よりの色光Ｘを時間的に２分割して光路を切り替える第１の光路切り替え素子を備えてなり、
前記第２の色光光源部は、色光Ｙを放射する第２のレーザ光源およびこの第２のレーザ光源よりの色光Ｙを時間的に２分割して光路を切り替える第２の光路切り替え素子を備えてなり、
前記第３の色光光源部は、色光Ｚを放射する第３のレーザ光源およびこの第３のレーザ光源よりの色光Ｚを時間的に２分割して光路を切り替える第３の光路切り替え素子を備えてなり、
第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²、第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²、並びに、第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²はいずれもｐ波による直線偏光またはいずれもｓ波による直線偏光であり、
前記光画像合成機構が偏光ビームスプリッターよりなり、
前記第１の色合成光学部材から前記第１の空間変調素子を介して前記光画像合成機構に至る光路および前記第２の色合成光学部材から前記第２の空間変調素子を介して前記光画像合成機構に至る光路のいずれか一方に、当該光路に係る直線偏光の種類を変換する位相差板が配置されていることが好ましい。

【0012】

また、本発明のプロジェクタ用光源装置においては、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂの１つを色光Ｘ、他の１つを色光Ｙ、残りの１つを色光Ｚとし、
色光Ｘを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²が形成され、色光Ｙを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²が形成され、色光Ｚを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²が形成される場合において、
表示すべき画像のフレームの各々が６つの時間的に連続する区分Ｓ１〜区分Ｓ６に分割された条件下において、
前記第１の空間変調素子には、各フレームの区分Ｓ１および区分Ｓ２において第１分割色光Ｘ¹が、区分Ｓ３および区分Ｓ４において第１分割色光Ｙ¹が、並びに、区分Ｓ５および区分Ｓ６において第１分割色光Ｚ¹がそれぞれ入射されると共に、
前記第２の空間変調素子には、各フレームの区分Ｓ１において第２分割色光Ｙ²が、区分Ｓ２および区分Ｓ３において第２分割色光Ｚ²が、区分Ｓ４および区分Ｓ５において第２分割色光Ｘ²が、並びに、区分Ｓ６において第２分割色光Ｙ²がそれぞれ入射される
ことが好ましい。

【0013】

このようなプロジェクタ用光源装置においては、前記第１の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１および区分Ｓ２において第１分割色光Ｘ¹ を形成し、区分Ｓ３において非動作とされ、区分Ｓ４および区分Ｓ５において第２分割色光Ｘ² を形成し、区分Ｓ６において非動作とされ、
前記第２の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１において第２分割色光Ｙ² を形成し、区分Ｓ２において非動作とされ、区分Ｓ３および区分Ｓ４において第１分割色光Ｙ¹ を形成し、区分Ｓ５において非動作とされ、区分Ｓ６において第２分割色光Ｙ² を形成し、
前記第３の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１において非動作とされ、区分Ｓ２および区分Ｓ３において第２分割色光Ｚ² を形成し、区分Ｓ４において非動作とされ、区分Ｓ５および区分Ｓ６において第１分割色光Ｚ¹ を形成する
ものであることが好ましい。
また、前記第１の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１〜区分Ｓ３において第１分割色光Ｘ¹ を形成して区分Ｓ３における第１分割色光Ｘ¹が前記第１の空間変調素子に入射され、区分Ｓ４〜区分Ｓ６において第２分割色光Ｘ² を形成して区分Ｓ６における第２分割色光Ｘ²が前記第２の空間変調素子に入射され、
前記第２の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１および区分Ｓ２において第２分割色光Ｙ² を形成して区分Ｓ２における第２分割色光Ｙ² が前記第２の空間変調素子に入射され、区分Ｓ３〜区分Ｓ５において第１分割色光Ｙ¹ を形成して区分Ｓ５における第１分割色光Ｙ¹が前記第１の空間変調素子に入射され、区分Ｓ６において第２分割色光Ｙ² を形成し、
前記第３の色光光源部は、各フレームの区分Ｓ１において第１分割色光Ｚ¹ を形成して前記第１の空間変調素子に入射され、区分Ｓ２〜区分Ｓ４において第２分割色光Ｚ² を形成して区分Ｓ４における第２分割色光Ｚ²が前記第２の空間変調素子に入射され、区分Ｓ５および区分Ｓ６において第１分割色光Ｚ¹ を形成する
ものであることが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明のプロジェクタ用光源装置によれば、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する区分の各々において、３つの原色光である色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つ以上の色光が同時に投射可能であるため、高い光の利用効率が得られる。
また、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚの各々を時間的に２分割し、一方の分割色光の各々の合成光が第１の空間変調素子に入射されると共に、他方の分割色光の各々の合成光が第２の空間変調素子に入射されることにより、第１の空間変調素子および第２の空間変調素子の各々において各色光の階調を制御することが可能となり、各色光の階調を実質的に増やすことができるので、第１の空間変調素子よりの第１の光画像と第２の空間変調素子よりの第２の光画像とを合成することによって、高い色再現性を有する画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ用光源装置の構成を示す説明図である。

【図2】図１に示すプロジェクタ用光源装置について、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つの色光が同時に投射される場合における各レーザ光源部の動作、各光路切り替え素子による光路、各空間変調素子への入射光、および合成光画像の色光の関係の一例を示す図である。

【図3】図１に示すプロジェクタ用光源装置について、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚの３つの色光が同時に投射される場合における各レーザ光源部の動作、各光路切り替え素子による光路、各空間変調素子への入射光、および合成光画像の色光の関係の一例を示す図である。

【図4】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ用光源装置の構成を示す説明図である。

【図5】光画像合成機構を構成するカラーホイールの平面図である。

【図6】図４に示すプロジェクタ用光源装置について、各レーザ光源部の動作、各光路切り替え素子による光路、各空間変調素子への入射光、カラーホイールの動作、および合成光画像の色光の関係の一例を示す図である。

【図7】従来の色順次表示方式のプロジェクタ装置の一例における構成を示す説明図である。

【図8】従来のプロジェクタ用光源装置について、カラーホイールの動作および各空間変調素子への入射光の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明のプロジェクタ用光源装置の実施の形態について説明する。
〈第１の実施の形態〉
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ用光源装置の構成を示す説明図である。このプロジェクタ用光源装置においては、色光Ｘが時間的に２分割されることにより形成された第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²を出射する第１の色光光源部１０Ｘ、色光Ｙが時間的に２分割されることにより形成された第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²を出射する第２の色光光源部１０Ｙ、並びに、色光Ｚが時間的に２分割されることにより形成された第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²を出射する第３の色光光源部１０Ｚが設けられている。ここで、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚの各々は、互いに異なる原色光である。すなわち、赤色光、緑色光および青色光の３つの原色光の１つが色光Ｘ、他の１つが色光Ｙ、残りの１つが色光Ｚである。

【0017】

第１の色光光源部１０Ｘは、色光Ｘ（例えば赤色光）を放射する第１のレーザ光源１１Ｘと、この第１のレーザ光源１１Ｘよりの色光Ｘを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²を形成すると共に、第１分割色光Ｘ¹および第２分割色光Ｘ²を互いに異なる光路ｘＩおよび光路ｘIIに切り替えて出射する第１の光路切り替え素子１２Ｘと、第１の光路切り替え素子１２Ｘよりの第１分割色光Ｘ¹を反射する光反射板１３Ｘ，１４Ｘとにより構成されている。
第２の色光光源部１０Ｙは、色光Ｙ（例えば緑色光）を放射する第２のレーザ光源１１Ｙと、この第２のレーザ光源１１Ｙよりの色光Ｙを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²を形成すると共に、第１分割色光Ｙ¹および第２分割色光Ｙ²を互いに異なる光路ｙＩおよび光路ｙIIに切り替えて出射する第２の光路切り替え素子１２Ｙと、第２の光路切り替え素子１２Ｙよりの第１分割色光Ｙ¹を反射する光反射板１３Ｙおよび第２の光路切り替え素子１２Ｙよりの第２分割色光Ｙ²を反射する光反射板１４Ｙとにより構成されている。
第３の色光光源部１０Ｚは、色光Ｚ（例えば青色光）を放射する第３のレーザ光源１１Ｚと、この第３のレーザ光源１１Ｚよりの色光Ｚを時間的に２分割することにより第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²を形成すると共に、第１分割色光Ｚ¹および第２分割色光Ｚ²を互いに異なる光路ｚＩおよび光路ｚIIに切り替えて出射する第３の光路切り替え素子１２Ｚと、第３の光路切り替え素子１２Ｚよりの第１分割色光Ｚ¹を反射する光反射板１３Ｚ，１４Ｚとにより構成されている。

【0018】

この第１の実施の形態に係るプロジェクタ用光源装置においては、第１のレーザ光源１１Ｘ、第２のレーザ光源１１Ｙおよび第３のレーザ光源１１Ｚとして、いずれもｐ波による直線偏光を放射するものまたはいずれもｓ波による直線偏光を放射するものが用いられる。第１のレーザ光源１１Ｘ、第２のレーザ光源１１Ｙおよび第３のレーザ光源１１Ｚの各々を構成するレーザ機構としては、半導体レーザなどを用いることができる。

【0019】

第１の光路切り替え素子１２Ｘ、第２の光路切り替え素子１２Ｙおよび第３の光路切り替え素子１２Ｚは、光路切り替え時における光損失を小さくする観点から、１ｍｓｅｃ以下、特に０．１ｍｓｅｃオーダーの応答速度を有するものを用いることが好ましい。
第１の光路切り替え素子１２Ｘ、第２の光路切り替え素子１２Ｙおよび第３の光路切り替え素子１２Ｚの具体例としては、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、２次元ＭＥＭＳミラーなどが挙げられる。

【0020】

第１の色光光源部１０Ｘよりの第１分割色光Ｘ¹の光路ｘＩ、第２の色光光源部１０Ｙよりの第１分割色光Ｙ¹の光路ｙＩ、および第３の色光光源部１０Ｚよりの第１分割色光Ｚ¹の光路ｚＩの交点には、第１分割色光Ｘ¹、第１分割色光Ｙ¹および第１分割色光Ｚ¹を合成して第１の合成光Ｇ¹を出射する第１の色合成光学部材２０が配置され、第１の色光光源部１０Ｘよりの第２分割色光Ｘ²の光路ｘII、第２の色光光源部１０Ｙよりの第２分割色光Ｙ²の光路ｙII、および第３の色光光源部１０Ｚよりの第２分割色光Ｚ²の光路ｚIIの交点には、第２分割色光Ｘ²、第２分割色光Ｙ²および第２分割色光Ｚ²を合成して第２の合成光Ｇ²を出射する第２の色合成光学部材２５が配置されている。
第１の色合成光学部材２０および第２の色合成光学部材２５としては、ダイクロイックプリズムなどの色合成プリズムを用いることができる。

【0021】

第１の色合成光学部材２０よりの第１の合成光Ｇ¹の光路上には、第１の合成光Ｇ¹が入射されて第１の光画像Ｒ¹が出射される透過型の第１の空間変調素子３０が配置され、第２の色合成光学部材２５よりの第２の合成光Ｇ²の光路上には、第２の合成光Ｇ²が入射されて第２の光画像Ｒ²が出射される透過型の第２の空間変調素子３５が配置されている。ここで、第２の空間変調素子３５は、第１の空間変調素子３０と関連して駆動されるものである。

【0022】

また、第１の空間変調素子３０よりの第１の光画像Ｒ¹の光路および第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²の光路の交点には、第１の光画像Ｒ¹と第２の光画像Ｒ²とを合成して合成光画像Ｐを形成する、偏光ビームスプリッターよりなる光画像合成機構４０が配置され、光画像合成機構４０よりの合成光画像Ｐの光路上には、合成光画像Ｐを拡大してスクリーン１に投射する、投射レンズよりなる合成光画像投射機構５０が配置されている。
また、第２の色合成光学部材２５よりの第２の合成光Ｇ²の光路上において、当該第２の色合成光学部材２５と第２の空間変調素子３５との間には、位相差板２６が配置されている。

【0023】

第１の空間変調素子３０および第２の空間変調素子３５としては、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚの各々について大きい階調数を設定することができる点で、応答速度が２０μｓｅｃ以下のものを用いることが好ましい。
第１の空間変調素子３０および第２の空間変調素子３５の具体例としては、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、液晶表示デバイスなどが挙げられる。

【0024】

光画像合成機構４０を構成する偏光ビームスプリッターは、特定の直線偏光を透過し、当該特定の直線偏光と種類の異なる直線偏光を反射する機能を有するものであり、図示の例では、第１の空間変調素子３０から光反射板３１を介して入射された第１の光画像Ｒ¹に係る直線偏光を透過すると共に、第１の光画像Ｒ¹と垂直な方向から入射された、第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²に係る直線偏光を９０°に反射することにより、合成光画像Ｐが形成される。

【0025】

位相差板２６は、入射光の位相を１８０°変化させる１／２波長板であり、この位相差板２６に第２の合成光Ｇ²が入射されることにより、第２の合成光Ｇ²の直線偏光の種類が変換される。具体的には、第２の合成光Ｇ²がｓ波の直線偏光である場合には、ｐ波の直線偏光に変換され、第２の合成光Ｇ²がｐ波の直線偏光である場合には、ｓ波の直線偏光に変換される。

【0026】

上記のプロジェクタ用光源装置においては、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する区分の各々において、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つまたは３つの色光が同時に投射可能とされる。以下、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つの色光が同時に投射される場合、３つの色光が同時に投射される場合に分けて、上記のプロジェクタ用光源装置の動作を説明する。

【0027】

［２つの色光が同時に投射される場合］
図２は、図１に示すプロジェクタ用光源装置について、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つの色光が同時に投射される場合における各レーザ光源部の動作、各光路切り替え素子による光路、各空間変調素子への入射光、および合成光画像の色光の関係の一例を示す図である。この例では、表示すべき画像の一のフレームの投射時間が時間的に連続する６つの時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割され、この条件下において、プロジェクタ用光源装置が動作される。

【0028】

第１の色光光源部１０Ｘにおいては、第１のレーザ光源１１Ｘの動作は、時間区分Ｓ１、時間区分Ｓ２、時間区分Ｓ４および時間区分Ｓ５において色光Ｘを放射するＯＮ状態とされると共に、時間区分Ｓ３および時間区分Ｓ６においてＯＦＦ状態とされる。一方、第１の光路切り替え素子１２Ｘによる光路は、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ３において光路ｘＩとされると共に、時間区分Ｓ４〜時間区分Ｓ６において光路ｘIIとされる。これにより、第１の色光光源部１０Ｘは、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ２において第１分割色光Ｘ¹を形成して出射し、時間区分Ｓ３において非動作とされ、時間区分Ｓ４および時間区分Ｓ５において第２分割色光Ｘ²を形成して出射し、時間区分Ｓ６において非動作とされる。

【0029】

第２の色光光源部１０Ｙにおいては、第２のレーザ光源１１Ｙの動作は、時間区分Ｓ１、時間区分Ｓ３、時間区分Ｓ４および時間区分Ｓ６において色光Ｙを放射するＯＮ状態とされると共に、時間区分Ｓ２および時間区分Ｓ５においてＯＦＦ状態とされる。一方、第２の光路切り替え素子１２Ｙによる光路は、時間区分Ｓ３〜時間区分Ｓ５において光路ｙＩとされると共に、時間区分Ｓ１、時間区分Ｓ２および時間区分Ｓ６において光路ｙIIとされる。これにより、第２の色光光源部１０Ｙは、時間区分Ｓ１において第２分割色光Ｙ²を形成して出射し、時間区分Ｓ２において非動作とされ、時間区分Ｓ３および区分Ｓ４において第１分割色光Ｙ¹を形成して出射し、時間区分Ｓ５において非動作とされ、時間区分Ｓ６において第２分割色光Ｙ²を形成して出射する。

【0030】

第３の色光光源部１０Ｚにおいては、第３のレーザ光源１１Ｚの動作は、時間区分Ｓ２、時間区分Ｓ３、時間区分Ｓ５および時間区分Ｓ６において色光Ｚを放射するＯＮ状態とされると共に、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ４においてＯＦＦ状態とされる。一方、第３の光路切り替え素子１２Ｚによる光路は、時間区分Ｓ１、時間区分Ｓ５および時間区分Ｓ６において光路ｚＩとされると共に、時間区分Ｓ２〜時間区分Ｓ４において光路ｚIIとされる。これにより、第３の色光光源部１０Ｚは、時間区分Ｓ１において非動作とされ、時間区分Ｓ２および時間区分Ｓ３において第２分割色光Ｚ²を形成して出射し、時間区分Ｓ４において非動作とされ、時間区分Ｓ５および時間区分Ｓ６において第１分割色光Ｚ¹を形成して出射する。

【0031】

また、第１分割色光Ｘ¹、第１分割色光Ｙ¹および第１分割色光Ｚ¹は、第１の色合成光学部材２０において合成されることにより、当該第１の色合成光学部材２０から第１の合成光Ｇ¹が出射されて第１の空間変調素子３０に入射される。この第１の空間変調素子３０への入射光（第１の合成光Ｇ¹）を時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ２における入射光は色光Ｘであり、時間区分Ｓ３および時間区分Ｓ４における入射光は色光Ｙであり、時間区分Ｓ５および時間区分Ｓ６における入射光は色光Ｚである。
一方、第２分割色光Ｘ²、第２分割色光Ｙ²および第２分割色光Ｚ²は、第２の色合成光学部材２５において合成されることにより、当該第２の色合成光学部材２５から第２の合成光Ｇ²が出射され、位相差板２６を介して第２の空間変調素子３５に入射される。この第２の空間変調素子３５への入射光（第２の合成光Ｇ²）を時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１における入射光は色光Ｙであり、時間区分Ｓ２および時間区分Ｓ３における入射光は色光Ｚであり、時間区分Ｓ４および時間区分Ｓ５における入射光は色光Ｘであり、時間区分Ｓ６における入射光は色光Ｙである。

【0032】

そして、第１の空間変調素子３０よりの第１の光画像Ｒ¹および第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²は、光画像合成機構４０おいて合成されることにより、当該光画像合成機構４０から合成光画像Ｐが出射され、合成光画像投射機構５０によって拡大されてスクリーン１に投射される。この合成光画像Ｐを時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ４における色光は、色光Ｘおよび色光Ｙの２つであり、時間区分Ｓ２および時間区分Ｓ５における色光は、色光Ｘおよび色光Ｚの２つであり、時間区分Ｓ３および時間区分Ｓ６における色光は、色光Ｙおよび色光Ｚの２つである。
以上のように、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する６つの時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の各々において、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つの色光が同時に投射される。

【0033】

また、第１の空間変調素子３０および第２の空間変調素子３５の各々においては、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の各々について階調数を１２８に設定することができる。
従って、色光Ｘの階調数は、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ２における第１の空間変調素子３０による階調数２５６と、時間区分Ｓ４および時間区分Ｓ５における第２の空間変調素子３５による階調数２５６との合計で５１２となる。
また、色光Ｙの階調数は、時間区分Ｓ３および時間区分Ｓ４における第１の空間変調素子３０による階調数２５６と、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ６における第２の空間変調素子３５による階調数２５６との合計で５１２となる。
また、色光Ｚの階調数は、時間区分Ｓ５および時間区分Ｓ６における第１の空間変調素子３０による階調数２５６と、時間区分Ｓ３および時間区分Ｓ３における第２の空間変調素子３５による階調数２５６との合計で５１２となる。

【0034】

［３つの色光が同時に投射される場合］
図３は、図１に示すプロジェクタ用光源装置について、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚの３つの色光が同時に投射される場合における各レーザ光源部の動作、各光路切り替え素子による光路、各空間変調素子への入射光、および合成光画像の色光の関係の一例を示す図である。この例では、表示すべき画像の一のフレームの投射時間が時間的に連続する６つの時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割され、この条件下において、プロジェクタ用光源装置が動作される。

【0035】

第１の色光光源部１０Ｘにおいては、第１のレーザ光源１１Ｘの動作は、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の全てにおいて色光Ｘを放射するＯＮ状態とされ、一方、第１の光路切り替え素子１２Ｘによる光路は、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ３において光路ｘＩとされると共に、時間区分Ｓ４〜時間区分Ｓ６において光路ｘIIとされる。これにより、第１の色光光源部１０Ｘは、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ３において第１分割色光Ｘ¹を形成して出射し、時間区分Ｓ４〜時間区分Ｓ６において第２分割色光Ｘ²を形成して出射する。

【0036】

第２の色光光源部１０Ｙにおいては、第２のレーザ光源１１Ｙの動作は、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の全てにおいて色光Ｙを放射するＯＮ状態とされ、一方、第２の光路切り替え素子１２Ｙによる光路は、時間区分Ｓ３〜時間区分Ｓ５において光路ｙＩとされると共に、時間区分Ｓ１、時間区分Ｓ２および時間区分Ｓ６において光路ｙIIとされる。これにより、第２の色光光源部１０Ｙは、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ２において第２分割色光Ｙ²を形成して出射し、時間区分Ｓ３〜時間区分Ｓ５において第１分割色光Ｙ¹を形成して出射し、時間区分Ｓ６において第２分割色光Ｙ²を形成して出射する。

【0037】

第３の色光光源部１０Ｚにおいては、第３のレーザ光源１１Ｚの動作は、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の全てにおいて色光Ｚを放射するＯＮ状態とされ、一方、第３の光路切り替え素子１２Ｚによる光路は、時間区分Ｓ１、時間区分Ｓ５および時間区分Ｓ６において光路ｚＩとされると共に、時間区分Ｓ２〜時間区分Ｓ４において光路ｚIIとされる。これにより、第３の色光光源部１０Ｚは、時間区分Ｓ１において第１分割色光Ｚ¹を形成して出射し、時間区分Ｓ２〜時間区分Ｓ４において第２分割色光Ｚ²を形成して出射し、時間区分Ｓ５および時間区分Ｓ６において第１分割色光Ｚ¹を形成して出射する。

【0038】

また、第１分割色光Ｘ¹、第１分割色光Ｙ¹および第１分割色光Ｚ¹は、第１の色合成光学部材２０において合成されることにより、当該第１の色合成光学部材２０から第１の合成光Ｇ¹が出射されて第１の空間変調素子３０に入射される。この第１の空間変調素子３０への入射光（第１の合成光Ｇ¹）を時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１における入射光は色光Ｘと色光Ｚとの混光ＸＺであり、時間区分Ｓ２における入射光は色光Ｘであり、時間区分Ｓ３における入射光は色光Ｘと色光Ｙとの混光ＸＹであり、時間区分Ｓ４における入射光は色光Ｙであり、時間区分Ｓ５における入射光は色光Ｙと色光Ｚとの混光ＹＺであり、時間区分Ｓ６における入射光は色光Ｚである。
一方、第２分割色光Ｘ²、第２分割色光Ｙ²および第２分割色光Ｚ²は、第２の色合成光学部材２５において合成されることにより、当該第２の色合成光学部材２５から第２の合成光Ｇ²が出射され、位相差板２６を介して第２の空間変調素子３５に入射される。この第２の空間変調素子３５への入射光（第２の合成光Ｇ²）を時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１における入射光は色光Ｙであり、時間区分Ｓ２における入射光は色光Ｙと色光Ｚとの混光ＹＺであり、時間区分Ｓ３における入射光は色光Ｚであり、時間区分Ｓ４における入射光は色光Ｘと色光Ｚとの混光ＸＺであり、時間区分Ｓ５における入射光は色光Ｘであり、時間区分Ｓ６における入射光は色光Ｘと色光Ｙとの混光ＸＹである。

【0039】

そして、第１の空間変調素子３０よりの第１の光画像Ｒ¹および第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²は、光画像合成機構４０おいて合成されることにより、当該光画像合成機構４０から合成光画像Ｐが出射され、合成光画像投射機構５０によって拡大されてスクリーン１に投射される。この合成光画像Ｐを時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の各々における色光は、色光Ｚ、色光Ｙおよび色光Ｚの３つである。
以上のように、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する６つの時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の各々において、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚの３つの色光が同時に投射される。

【0040】

また、第１の空間変調素子３０および第２の空間変調素子３５の各々においては、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の各々について階調数を１２８に設定することができる。
従って、色光Ｘの階調数は、時間区分Ｓ２における第１の空間変調素子３０による階調数１２８と、時間区分Ｓ５における第２の空間変調素子３５による階調数１２８との合計で２５６となるが、第１の空間変調素子３０によって、時間区分Ｓ１において混光ＸＺを階調し（階調数１２８）、時間区分Ｓ３において混光ＸＹを階調する（階調数１２８）ことができると共に、第２の空間変調素子３５によって、時間区分Ｓ４において混光ＸＺを階調し（階調数１２８）、時間区分Ｓ６において混光ＸＹを階調する（階調数１２８）ことができるため、色光Ｘの実質的な階調数は７６８となる。
また、色光Ｙの階調数は、時間区分Ｓ４における第１の空間変調素子３０による階調数１２８と、時間区分Ｓ１における第２の空間変調素子３５による階調数１２８との合計で２５６となるが、第１の空間変調素子３０によって、時間区分Ｓ３において混光ＸＹを階調し（階調数１２８）、時間区分Ｓ５において混光ＹＺを階調する（階調数１２８）ことができると共に、第２の空間変調素子３５によって、時間区分Ｓ２において混光ＹＺを階調し（階調数１２８）、時間区分Ｓ６において混光ＸＹを階調する（階調数１２８）ことができるため、色光Ｙの実質的な階調数は７６８となる。
また、色光Ｚの階調数は、時間区分Ｓ６における第１の空間変調素子３０による階調数１２８と、時間区分Ｓ３における第２の空間変調素子３５による階調数１２８との合計で２５６となるが、第１の空間変調素子３０によって、時間区分Ｓ１において混光ＸＺを階調し（階調数１２８）、時間区分Ｓ５において混光ＹＺを階調する（階調数１２８）ことができると共に、第２の空間変調素子３５によって、時間区分Ｓ２において混光ＹＺを階調し（階調数１２８）、時間区分Ｓ４において混光ＸＺを階調する（階調数１２８）ことができるため、色光Ｚの実質的な階調数は７６８となる。

【0041】

上記のプロジェクタ用光源装置によれば、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する６つの時間区分Ｓ１〜Ｓ６の各々において、３つの原色光である色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つ以上の色光が同時に投射可能であるため、高い光の利用効率が得られる。
また、第１の色光光源部１０Ｘ、第２の色光光源部１０Ｙおよび第３の色光光源部１０Ｚの各々において、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚの各々を時間的に２分割し、一方の分割色光の各々を合成することにより形成される第１の合成光Ｇ¹が第１の空間変調素子３０に入射されると共に、他方の分割色光の各々を合成することにより形成される第２の合成光Ｇ²が第２の空間変調素子３５に入射されることにより、第１の空間変調素子３０および第２の空間変調素子３５の各々において各色光の階調を制御することが可能となり、各色光の階調数を実質的に増やすことができるので、第１の空間変調素子３０よりの第１の光画像Ｒ¹と第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²とを合成することによって、高い色再現性を有する画像を得ることができる。

【0042】

〈第２の実施の形態〉
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ用光源装置の構成を示す説明図である。このプロジェクタ用光源装置は、第１のレーザ光源１１Ｘ、第２のレーザ光源１１Ｙおよび第３のレーザ光源１１Ｚの各々が、非偏光を放射するものである点、位相差板２６が設けられていない点、光画像合成機構４０が、回転駆動されるカラーホイールよりなるものである点を除き、第１の実施の形態に係るプロジェクタ用光源装置と同様の構成である。

【0043】

光画像合成機構４０を構成するカラーホイールは、図５に示すように、回転軸４１の周りに、それぞれ部分扇形の形状を有する６つのフィルタ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが、この順で同一平面上において円環状に配置されて構成され、第１の空間変調素子３０よりの第１の光画像Ｒ¹の光路および第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²の光路の各々に対して４５°に傾斜した状態で配置されている。
このカラーホイールは、図５において矢印方向に回転駆動されることにより、６つのフィルタ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが、順次、第１の空間変調素子３０よりの第１の光画像Ｒ¹の光路および第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²の光路の交点を通過するよう制御される。

【0044】

カラーホイールにおけるフィルタ素子Ａは、例えば色光Ｘを透過すると共に色光Ｙを反射する光学特性を有するものであり、フィルタ素子Ｂは、例えば色光Ｘを透過すると共に色光Ｚを反射する光学特性を有するものであり、フィルタ素子Ｃは、例えば色光Ｙを透過すると共に色光Ｚを反射する光学特性を有するものであり、フィルタ素子Ｄは、例えば色光Ｙを透過すると共に色光Ｘを反射する光学特性を有するものであり、フィルタ素子Ｅは、例えば色光Ｚを透過すると共に色光Ｘを反射する光学特性を有するものであり、フィルタ素子Ｆは、例えば色光Ｚを透過すると共に色光Ｙを反射する光学特性を有するものである。このようなフィルタ素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとしては、誘電体多層膜よりなるものを用いることができる。

【0045】

上記のプロジェクタ用光源装置においては、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する区分の各々において、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つの色光が同時に投射可能とされる。

【0046】

図６は、図４に示すプロジェクタ用光源装置について、各レーザ光源部の動作、各光路切り替え素子による光路、各空間変調素子への入射光、カラーホイールの動作、および合成光画像の色光の関係の一例を示す図である。この例では、表示すべき画像の一のフレームの投射時間が時間的に連続する６つの時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割され、この条件下において、プロジェクタ用光源装置が動作される。

【0047】

【0048】

【0049】

【0050】

また、第１分割色光Ｘ¹、第１分割色光Ｙ¹および第１分割色光Ｚ¹は、第１の色合成光学部材２０において合成されることにより、当該第１の色合成光学部材２０から第１の合成光Ｇ¹が出射されて第１の空間変調素子３０に入射される。この第１の空間変調素子３０への入射光（第１の合成光Ｇ¹）を時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ２における入射光は色光Ｘであり、時間区分Ｓ３および時間区分Ｓ４における入射光は色光Ｙであり、時間区分Ｓ５および時間区分Ｓ６における入射光は色光Ｚである。
一方、第２分割色光Ｘ²、第２分割色光Ｙ²および第２分割色光Ｚ²は、第２の色合成光学部材２５において合成されることにより、当該第２の色合成光学部材２５から第２の合成光Ｇ²が出射されて第２の空間変調素子３５に入射される。この第２の空間変調素子３５への入射光（第２の合成光Ｇ²）を時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１における入射光は色光Ｙであり、時間区分Ｓ２および時間区分Ｓ３における入射光は色光Ｚであり、時間区分Ｓ４および時間区分Ｓ５における入射光は色光Ｘであり、時間区分Ｓ６における入射光は色光Ｙである。

【0051】

そして、第１の空間変調素子３０よりの第１の光画像Ｒ¹および第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²は、光画像合成機構４０おいて合成されることにより、当該光画像合成機構４０から合成光画像Ｐが出射され、合成光画像投射機構５０によって拡大されてスクリーン１に投射される。

【0052】

具体的に説明すると、光画像合成機構４０を構成するカラーホイールにおいては、回転駆動されることにより、時間区分Ｓ１においてフィルタ素子Ａが第１の空間変調素子３０よりの第１の光画像Ｒ¹の光路および第２の空間変調素子３５よりの第２の光画像Ｒ²の光路の交点（以下、「光画像合成交点」という。）を通過し、時間区分Ｓ２においてフィルタ素子Ｂが光画像合成交点を通過し、時間区分Ｓ３においてフィルタ素子Ｃが光画像合成交点を通過し、時間区分Ｓ４においてフィルタ素子Ｄが光画像合成交点を通過し、時間区分Ｓ５においてフィルタ素子Ｅが光画像合成交点を通過し、時間区分Ｓ６においてフィルタ素子Ｆが光画像合成交点を通過する。

【0053】

そして、時間区分Ｓ１において、第１の光画像Ｒ¹を形成する色光Ｘがフィルタ素子Ａを透過すると共に、第２の光画像Ｒ²を形成する色光Ｙがフィルタ素子Ａによって反射され、時間区分Ｓ２において、第１の光画像Ｒ¹を形成する色光Ｘがフィルタ素子Ｂを透過すると共に、第２の光画像Ｒ²を形成する色光Ｚがフィルタ素子Ｂによって反射され、時間区分Ｓ３において、第１の光画像Ｒ¹を形成する色光Ｙがフィルタ素子Ｃを透過すると共に、第２の光画像Ｒ²を形成する色光Ｚがフィルタ素子Ｃによって反射され、時間区分Ｓ４において、第１の光画像Ｒ¹を形成する色光Ｙがフィルタ素子Ｄを透過すると共に、第２の光画像Ｒ²を形成する色光Ｘがフィルタ素子Ｄによって反射され、時間区分Ｓ５において、第１の光画像Ｒ¹を形成する色光Ｚがフィルタ素子Ｅを透過すると共に、第２の光画像Ｒ²を形成する色光Ｘがフィルタ素子Ｅによって反射され、時間区分Ｓ４において、第１の光画像Ｒ¹を形成する色光Ｚがフィルタ素子Ｆを透過すると共に、第２の光画像Ｒ²を形成する色光Ｙがフィルタ素子Ｆによって反射される。

【0054】

従って、光画像合成機構４０から合成光画像Ｐを時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６に分割すると、時間区分Ｓ１および時間区分Ｓ４における色光は、色光Ｘおよび色光Ｙの２つであり、時間区分Ｓ２および時間区分Ｓ５における色光は、色光Ｘおよび色光Ｚの２つであり、時間区分Ｓ３および時間区分Ｓ６における色光は、色光Ｙおよび色光Ｚの２つである。以上のように、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する６つの時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の各々において、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚのうちの２つの色光が同時に投射される。

【0055】

【0056】

【0057】

以上、本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係るプロジェク用光源装置について説明したが、本発明においては、これらの実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚは、それぞれ互いに異なる原色光であればよく、色光Ｘが緑色光または青色光、色光Ｙが青色光または赤色光、色光Ｚが赤色光または緑色光であってもよい。
また、表示すべき画像のフレームの各々における時間的に連続する時間区分の数は６つに限定されず、適宜の数を選択することができる。
また、上記の実施の形態においては、色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚを得る手段として、第１のレーザ光源１１Ｘ、第２のレーザ光源１１Ｙおよび第３のレーザ光源１１Ｚの３つのレーザ光源が用いられているが、単一の白色光源からの白色光を例えばダイクロイックミラーなどの分光光学部材によって色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚを形成してもよい。
また、第１の実施の形態においては、位相差板２６は、第１の色合成光学部材２０から第１の空間変調素子３０を介して光画像合成機構４０に至る光路および第２の色合成光学部材２５から第２の空間変調素子３５を介して光画像合成機構４０に至る光路のいずれか一方の光路上に配置されていればよく、具体的には、位相差板２６は、第２の空間変調素子３５と光画像合成機構４０との間における第２の合成光Ｇ²の光路上、第１の色合成光学部材２０と第１の空間変調素子３０との間における第１の合成光Ｇ¹の光路上、または第１の空間変調素子３０と光画像合成機構４０との間における第１の合成光Ｇ¹の光路上に配置されていてもよい。
また、第２の実施の形態においては、時間区分Ｓ１〜時間区分Ｓ６の各々において色光Ｘ、色光Ｙおよび色光Ｚの３つの色光が同時に投射可能とされていてもよい。

【符号の説明】

【0058】

１スクリーン
１０Ｘ第１の色光光源部
１０Ｙ第２の色光光源部
１０Ｚ第３の色光光源部
１１Ｘ第１のレーザ光源
１１Ｙ第２のレーザ光源
１１Ｚ第３のレーザ光源
１２Ｘ第１の光路切り替え素子
１２Ｙ第２の光路切り替え素子
１２Ｚ第３の光路切り替え素子
１３Ｘ，１４Ｘ光反射板
１３Ｙ，１４Ｙ光反射板
１３Ｚ，１４Ｚ光反射板
２０第１の色合成光学部材
２５第２の色合成光学部材
２６位相差板
３０第１の空間変調素子
３１光反射板
３５第２の空間変調素子
４０光画像合成機構
４１回転軸
５０合成光画像投射機構
８０プロジェクタ装置
８１光源ランプ
８２楕円反射鏡
８３カラーホイール
８４ロッドインテグレータ
８５平板反射鏡
８６空間変調素子
８７空間変調素子駆動部
８８投射レンズ
８３ｂ，８３ｒ，８３ｇ，８３ｗフィルタ素子
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆフィルタ素子
Ｇ¹ 第１の合成光
Ｇ² 第２の合成光
Ｐ合成光画像
Ｒ¹ 第１の光画像
Ｒ² 第２の光画像
Ｘ，Ｙ，Ｚ色光
Ｘ¹，Ｙ¹，Ｚ¹ 第１分割色光
Ｘ²，Ｙ²，Ｚ² 第２分割色光
ｘＩ，ｘII，ｙＩ，ｙII，ｚＩ，ｚII 光路

【図1】