JP2000250001A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高輝度で、光学系が簡単な光学装置を得る。 【解決手段】異なる複数の波長を含む光を発する光源手
段５０と、一枚の空間光変調素子５２と、光源手段から
の出射光を空間光変調素子に導く光学手段５１とを具備
する。光源手段は、独立した異なる波長の光を発する複
数の光源６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂから構成され、光源手
段より、出射光の異なる波長の光がそれぞれ異なる時間
に一定周期で繰り返し出射される。光源手段５０からの
Ｒ、Ｇ、Ｂ光を無駄なく利用できるので、高輝度の映像
となる。空間光変調素子５２が１枚であるため、これに
光を導くための光学系が簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はビデオプロジェクタ
装置などに適用して好適な光学装置に関する。詳しく
は、単一の空間光変調素子と、それぞれ異なる波長の光
を出射する複数の光源を使用することによって、小型軽
量で、高い輝度レベルが得られる光学装置を提案するこ
とを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】ビデオプロジェクタ装置は、周知のよう
に空間的に光変調を行う二次元液晶素子などのような空
間光変調素子に画像信号を印加し、空間光変調されたそ
の映像をスクリーンなどの表示手段に拡大投影するよう
にした映像表示装置である。

【０００３】このビデオプロジェクタ装置では、投射を
行う光学レンズ系を選ぶことによって、任意の大きさの
映像をスクリーンに映し出すことができ、テレビ映像や
宣伝広告映像の分野など広範囲の分野にわたって使用さ
れている。

【０００４】空間光変調素子としては上述したように二
次元液晶素子が多用され、光源としては放電ランプなど
の白色光源が利用される場合が多い。ビデオプロジェク
タ装置に使用されている最もポピュラーな光学装置の幾
つかを図面を参照して説明する。ビデオプロジェクタ装
置は大別して空間光変調素子を３枚使用するいわゆる３
板式と、１枚しか使用しない単板式とに分類される。

【０００５】図１４は３板式の代表例を示す。このビデ
オプロジェクタ装置１０では、光源１１としては白色光
を発する放電ランプが使用され、この放電ランプ１１か
らの出射光が色分解ミラーを用いてＲ，Ｇ，Ｂの原色光
に分解される。

【０００６】まず出射光は集光レンズ１２およびダイク
ロイックミラーなどの色分解ミラー１３ａに導かれて例
えば赤色出射光（Ｒ光）が分解され、分解されたＲ光が
全反射ミラー１４ａおよびフィールドレンズ１６Ｒを介
して空間光変調素子である液晶パネル１７Ｒに照射され
る。液晶パネル１７ＲにはＲの映像信号（変調映像信
号）が供給されているので、この映像信号によってＲ光
が変調される。したがって液晶パネル１７ＲからはＲの
色分解像（光）が得られる。

【０００７】同様に、色分解ミラー１３ｂで分離された
緑色出射光（Ｇ光）がフィールドレンズ１６Ｇを介して
Ｇ用の液晶パネル１７Ｇに照射される。同様に、リレー
レンズ１５、ミラー１４ｂ，１４ｃおよびフィールドレ
ンズ１６Ｂを介して残りの出射光であるＢ光が液晶パネ
ル１７Ｂに照射される。

【０００８】それぞれの液晶パネル１７Ｇ，１７Ｂには
対応するＧ色およびＢ色の映像信号が印加されているの
で、液晶パネル１７Ｇ、１７ＢからはＧおよびＢの色分
解像がそれぞれ得られる。映像信号によって変調された
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色分解像は色合成プリズム１８によって
再び合成された後、投射レンズ１９を介して画像表示部
であるスクリーン２０に拡大投影される。

【０００９】このように構成された３板方式のビデオプ
ロジェクタ装置１０は、画面輝度が高い、つまり高輝度
画面を実現できる。これはＲ，Ｇ，Ｂの液晶パネル１７
Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂに入射する光束としては対応する波
長の光のみが入射するので、捨て去る光が少ないためで
ある。

【００１０】しかしこのビデオプロジェクタ装置１０を
構成する光学装置は、光を３原色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に
分解し、光変調後再び合成するという処理を行う必要が
あるため、光学素子数が増大し、それに伴って装置体積
が増大してしまう。つまり、この３板方式では、高輝度
映像が得られる反面、装置の体積が増加し、比較的高価
となってしまうという問題がある。

【００１１】一方単板方式は、空間光変調素子である二
次元液晶素子を１枚使用する構成である。この単板方式
には複数のタイプが存在する。以下にそれぞれのタイプ
別にその構成などを説明する。

【００１２】（１）カラーフィルタ方式 この方式はＲ，Ｇ，Ｂの全波長成分を含む白色光を光源
として使用する代わりに、カラーフィルタ３０ＡでＲ，
Ｇ，Ｂの光変調を行うタイプである。図１５にその構成
例を示す。光源１１から出射した白色光は集光レンズ１
２、光ガイド体２１および集光レンズ２２を介してそれ
ぞれ原色光に分解する色分解ミラー２３Ｒ，２３Ｇ，２
３Ｂに導かれてＲ，Ｇ，Ｂの各原色光に分離分解され
る。

【００１３】それぞれの原色光は色分離手段３０を介し
て液晶パネル１７に照射される。色分離手段３０として
はＲ，Ｇ，Ｂに分離するカラーフィルタが使用される。
それぞれの色分解像は一対の投影レンズ２５，２６を介
してスクリーン２０に拡大投影されてカラー映像が得ら
れる。

【００１４】色分解ミラー２３Ｒが存在するのでカラー
フィルタ３０ＡのＲに対応した開口部には、Ｒの波長の
みの光しか入射しないようになされている。同様にカラ
ーフィルタ３０Ａに設けられたＧ，Ｂの開口部には、色
分解ミラー２３Ｇ、２３Ｂで色分解されたＧ光とＢ光が
それぞれ入射されるようになっている。

【００１５】（２）角度分離方式 この方式は、図１６にその一部を拡大して示すように、
色分離手段３０としてマイクロレンズ３０Ｂを使用する
タイプである。このマイクロレンズ３０Ｂの内容につい
ては、「特開平４−６０５３８号公報」などで詳しく提
案されている。

【００１６】図１６に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応し
た３つの画素（開口部）１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂを有
し、この液晶パネル１７の前面に、これら３つの開口部
１７Ｒ、１７Ｇ，１７Ｂを包含するような口径を有する
マイクロレンズ部（微小レンズ部）３１がマトリックス
状に多数配列されてマイクロレンズ３０Ｂが構成され
る。

【００１７】これらのマイクロレンズ部３１に対して入
射光の角度に従い、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素に各光束１，
２，３を割り振る。そのために図１５に示す色分解ミラ
ー２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂはその出射角度を変えて配置
される。これによって、カラーフィルタ３０Ａを使用し
たのと同じように液晶パネル１７からはＲ，Ｇ，Ｂの色
分解像が得られる。

【００１８】（３）色円盤回転方式（カラーホイール方
式） この単板方式は色分離手段３０として図１７に示すよう
なカラーホイール３０Ｃが使用される。カラーホイール
３０Ｃは回転円盤３２で構成される。回転円盤３２は回
転中心を基準にして円周方向に３分割され、それぞれが
異なる波長の光Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ透過するようなフ
ィルタ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂとして構成されている。

【００１９】液晶パネル１７に入射する光はこのカラー
ホイール３０Ｃを透過することによって、時間ごとに
Ｒ，Ｇ，Ｂに分解されるので、液晶パネル１７に印加す
るＲ，Ｇ，Ｂの各映像信号を、このカラーホイール３０
Ｃの回転に同期させて供給すれば液晶パネル１７からは
Ｒ，Ｇ，Ｂの色分解像が得られる。カラーホイール３０
Ｂの回転速度がある程度速くなると、人間の目の残像を
利用してカラー画像を表示できる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した単
板方式による光学装置ではそのタイプの相違に拘わらず
光学素子の数が少なく、安価で軽量な装置が実現できる
という利点がある。例えば３板方式では３色を合成する
ために、液晶パネル１７と投射レンズ１９の間に、色合
成プリズム１８などを設ける必要があるのに対し、単板
方式ではこの色合成部分が不要になるため、投射レンズ
１９のバックフォーカス長を短かくできる。これによっ
て投射レンズ１９を小さくできるので小型軽量な装置を
実現できるからである。これらの有利な点を持ち合わせ
る反面、それぞれ共通でしかも固有の問題も持ってい
る。

【００２１】単板方式の共通の問題点は、画面上の輝度
が低いということである。カラーフィルタ方式では、カ
ラーフィルタ３０Ａを用いて液晶パネル１７の画素（開
口部）に入射する光を制限しているため、Ｒの開口部に
入射したＧとＢの光束はカラーフィルタ３０Ａで吸収さ
れ、これによって光利用効率が劣化し、低輝度となる。

【００２２】また固有の問題として液晶パネル１７で光
を吸収するために、この液晶パネル１７自体の温度が上
昇するという欠点がある。

【００２３】角度分離方式では、液晶パネル１７内では
光の損失は発生しないが、入射角度によって、Ｒ，Ｇ，
Ｂの３つの画素に対応するように光を分離するために、
液晶パネル１７に入射できる光束の角度が小さくなる。
そのために大光量の光束を入射できず、光源１１からの
光束の利用率が低下し、結果として低輝度化を招く。

【００２４】固有の問題としては、色分解ミラー２３
Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの高い調整精度が要求される。取り
付け角度などが狂うと、液晶パネル１７の対応画素に別
の光が入射して、色漏れの現象が発生する。

【００２５】カラーホイール方式では、カラーホイール
３０Ｃで光を吸収するために光の損失が生じ、低輝度化
を招いている。

【００２６】また固有の問題としては、カラーホイール
３０Ｃで光吸収が起こるため熱対策が必要になる。また
カラーホイール３０Ｃの回転によってＲ，Ｇ，Ｂに色分
解するため、カラーホイール３０Ｃの回転方向に同期し
て、観察者が動くと色分離が起きる。

【００２７】例えば図１７のように、Ｙ軸方向（紙面に
垂直）にカラーホイール３０Ｃの色の境界が動いたと
き、観察者もＹ軸方向に、かつ回転円盤３２の境界の移
動方向と同じ方向に動いた場合、カラーホイール３０Ｃ
と観察者との相対速度が小さくなる。投射レンズ１８を
介在させると投影像が反転するため、この場合には観察
者が上方向に動くと、目の残像効果が弱まる。その結
果、スクリーン２０では白色を映し出しているはずの映
像が、各色が分離して見えてしまう。実際には、観察者
が上下に動かなくても、顔を上下に振るだけで各色が分
離して見えてしまう。これによって画質劣化が発生す
る。

【００２８】以上のように、単板方式は小型で軽量かつ
安価な装置を実現できるが、低輝度や画質の劣化などの
問題がある。

【００２９】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、単板方式を採用することによ
て、小型・軽量かつ安価な装置を提供すると共に、高輝
度で高画質の装置を実現するものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ためこの発明に係る光学装置では、異なる複数の波長を
含む光を発する光源手段と、一枚の空間光変調素子と、
前記光源からの出射光を前記空間光変調素子に導く光学
手段とを具備し、前記光源手段は、独立した異なる波長
の光を発する複数の光源から構成されており、前記光源
手段より、出射光の異なる波長の光がそれぞれ異なる時
間に一定周期で繰り返し出射されるようになされたこと
を特徴とする。

【００３１】この発明では光源手段が複数の異なる波長
の光を発光する光源が設けられる。例えばＲ、Ｇ、Ｂの
光がそれぞれ得られる。それぞれからのＲ、Ｇ、Ｂの光
が１枚の空間光変調素子に照射される。空間光変調素子
にはＲ、Ｇ、Ｂの光に対応してＲ、Ｇ、Ｂの映像信号が
供給されているので、Ｒ、Ｇ、Ｂ光がこの対応する映像
信号によって光変調される。光変調された色分解像が光
学系を介してスクリーンに拡大投影される。光源手段か
らの光は、それぞれ特定の波長を有した光であるので、
その光を有効に使える。したがって輝度が高い。また、
１枚の空間光変調素子を使用しているので、その光学系
が簡単になる。

【００３２】

【発明の実施の形態】続いてこの発明に係る光学装置の
一実施形態を、上述したビデオプロジェクタ装置に適用
した場合について図を参照して詳細に説明する。

【００３３】図１はこの発明の概念図である。光源手段
５０からのこの例では原色光であるＲ，Ｇ，Ｂに対応し
た波長の光は集光レンズ５１を介して空間光変調素子で
あるこの例では単一の二次元液晶パネル５２に照射され
る。

【００３４】端子６１には表示すべき映像信号ＳＶが供
給され、これが色分離処理装置６２に供給される。また
光源手段５０からのＲ，Ｇ，Ｂ光に同期した信号が同期
回路６０に供給され、これより得られた色同期信号が色
分離処理装置６２に供給される。その結果端子６１に供
給されたカラー映像信号は、Ｒ，Ｇ，Ｂ光に対応した
Ｒ，Ｇ，Ｂ用の映像信号（原色映像信号）に分離され、
分離された映像信号に基づいて液晶パネル５２がスイッ
チング駆動される。

【００３５】つまり、Ｒ用映像信号が供給されるとき
は、Ｒ用映像信号によってＲ光が光変調される。同様
に、Ｇ用映像信号によってＧ光が光変調され、そしてＢ
用映像信号が供給されるときはこれに同期して入射する
Ｂ光がＢ用映像信号によって光変調される。液晶パネル
５２から出射したＲ，Ｇ，Ｂの色分解像が投影レンズ５
３を介して映像表示部であるスクリーン５４に拡大投影
されて、カラー映像が得られる。

【００３６】光源手段５０は異なる複数の波長を含む光
を発するものが使用される。波長の異なる複数の光とし
ては３つの原色光Ｒ、Ｇ、Ｂが好適である。その場合出
射位相が互いに１２０゜ずれるようになされている。出
射する光のスペクトラムは図２Ａのような間隔が互いに
空いている矩形波であっても、図２Ｂのような三角波で
あっても、あるいは図２Ｃのような連続する矩形波であ
ってもよい。

【００３７】例えば図２Ａの矩形波状の光が所定間隔で
出射するような光源手段５０を使用する場合には、色分
離処理装置６２から出力されるＲ，Ｇ，Ｂ用の映像信号
が図３Ａであったときには、図３Ｂのような輝度レベル
を有した色分解像となってスクリーン５４に投影され
る。

【００３８】図４は図１をさらに詳細に説明したビデオ
プロジェクタ装置１０の構成図である。

【００３９】光源手段５０は、独立した異なる波長の光
を発する複数の光源６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂで構成され
る。図４の例は３つの光源としてそれぞれ同じレーザダ
イオードＬＤを使用した場合であって、レーザダイオー
ド６４ＲはＲ光を発光するダイオード（例えば半導体レ
ーザダイオード、以下同様）であり、レーザダイオード
６４ＧはＧ光を発光するダイオードであり、そしてレー
ザダイオード６４ＢはＢ光を発光するダイオードであ
る。それぞれには共通のドライバ６３から得られる駆動
パルスＰｒ，Ｐｇ，Ｐｂによってそれぞれの励起状態が
制御される。

【００４０】図５では単位繰り返し周期を１フレーム
（映像フレーム）としたとき、これを３分割し、例えば
その最初の１／３周期にＲ用の駆動パルスＰｒを当てて
レーザダイオード６４Ｒを１／３周期の期間だけ励起す
る。次の１／３の期間ではＧ用の駆動パルスＰｇを割り
当て、これで次のレーザダイオード６４Ｇを励起する。
そして、最後の１／３期間にはＢ用の駆動パルスＰｂを
割り当てる。

【００４１】このように時間を変えてレーザダイオード
６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂを励起することによって、出射
位相が互いに１２０゜ずれた、異なる波長の光を発する
光源手段５０を構築できる。駆動パルスＰｒ，Ｐｇ，Ｐ
ｂによってレーザダイオード６４Ｒ，６４Ｇ，６４Ｂの
駆動電源を直接コントロールすることもできる。駆動電
源そのものをオンオフ制御しても図５のパルス間隔で光
を出射させることができる。

【００４２】レーザダイオード６４ＲからのＲ光は直接
集光レンズ（集光レンズ系）５１に設けられた集光レン
ズ７０に導かれる。レーザダイオード６４Ｇはミラー６
５，６６を介して集光レンズ７０に光合成することなく
導かれる。同様に、残りのレーザダイオード６４Ｂもミ
ラー６７および６６を介して集光レンズ７０に導かれ
る。

【００４３】集光レンズ系５１は導光体７１と、その前
後に配された集光レンズ７０，７２とで構成される。ま
ず、光合成されることなく集光レンズ７０に導かれた
Ｒ，Ｇ，Ｂ光は導光体７１内に導かれて光合成される。
導光体７１は図６に示すような液晶パネル５２と同様な
端面形状をなす角状の透明ロッドである。導光体７１は
透明プラスチックスや透明ガラスを使用して構成でき
る。導光体７１はその長さが５０〜１５０ｍｍ程度の矩
形体を使用することができる。図６の例では高さが５ｍ
ｍ、横幅が７ｍｍでその長さが７０ｍｍのものが使用さ
れている。

【００４４】Ｒ，Ｇ，Ｂ光は光合成されることなく導光
体７１の入り口端面７１ａに入射するので、この端面側
では図７ＡのようにＲ，Ｇ，Ｂ光は合成されず互いに独
立している。しかし、導光体７１の内部では全反射して
伝搬するので、結局出口側端面７１ｂより出射する光
は、図７Ｂのように目の積分効果を利用する場合には合
成された状態（白色光）となって得られる。導光体７１
より出射したＲ，Ｇ，Ｂ光は集光レンズ７２を介して１
枚の液晶パネル（空間光変調素子）５２に導かれる。

【００４５】一方、駆動パルスＰｒ，Ｐｇ，Ｐｂは同期
回路６０にも供給され、ここで生成された同期制御信号
Ｓｃが色分離処理装置６２に供給されて、端子６１から
のカラー映像信号がＲ，Ｇ，Ｂ用の映像信号に分離され
る。したがって同期制御信号Ｓｃは図５と同じ信号形態
であってもよい。つまり、Ｒのレーザダイオード６４Ｒ
が駆動される駆動パルスＰｒが得られる期間は色分離処
理装置６２からはＲ用映像信号が出力され、以下同様に
Ｇのレーザダイオード６４Ｇが駆動される駆動パルスＰ
ｇが得られる期間はＧ用映像信号が出力され、そしてＢ
のレーザダイオード６４Ｂが駆動される駆動パルスＰｂ
が得られる期間はＢ用映像信号が出力されるようになっ
ている。

【００４６】Ｒ，Ｇ，Ｂ用映像信号は液晶パネル５２に
供給されるので、従来と同じくＲ用映像信号によってＲ
光が変調されてＲ用色分解像が出射する。同様にＧ用映
像信号によってこれに同期して入力するＧ光が変調され
てＧ用の色分解像が出射し、Ｂ用映像信号によって入力
したＢ光が光変調されてＢ用の色分解像が出射する。

【００４７】出射したＲ，Ｇ，Ｂ用色分解像が投影レン
ズ系５３を介してスクリーン５４に拡大投影されること
によってスクリーン５４で光合成されて所望のカラー映
像が映し出されることになる。

【００４８】このように、間欠的であって、しかも一定
周期で供給されるＲ，Ｇ，Ｂ光の全てを利用してカラー
映像が表示される。集光レンズ系５１や液晶パネル５２
においても光の損失は発生しない。そのため、高輝度画
面を得ることができる。

【００４９】もちろん、小型・軽量・安価という単板方
式の利点はそのまま生かすことができる。

【００５０】図８は光源手段５０の他の実施形態を示す
もので、この例では一対のダイクロイックミラー７５と
７６およびミラー７７を使用し、光源手段５０の内部で
光合成するようにしたものである。光合成した状態で集
光レンズ系５１を介して液晶素子５２に照射される。こ
のような構成でも、液晶素子５２にはＲ、Ｇ、Ｂ光が間
欠的に照射されることになるので、図４の場合と同様な
結果となる。

【００５１】図４および図８の例に示した光源手段５０
として、レーザダイオードに代えて発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）を使用することもできる。単一の発光ダイオード
ではその発光輝度が低いときは複数の発光ダイオードを
集めて使用すればよい。

【００５２】図９は光源手段５０を構成する複数の光源
として、それぞれ別々のタイプの光源を使用して構成し
た場合である。光源手段５０以外の構成は全て同一であ
るので、光源手段５０についてのみ説明することにす
る。

【００５３】この例ではＢ光を発光する光源８０として
レーザダイオードが使用され、Ｒ光を発光する光源とし
てはレーザ光源例えばヘリウム・ネオン（Ｈｅ・Ｎｅ）
を使用した個体レーザ源８１を使用することができる。
そして、Ｇ光を発光する光源８２としては別のレーザ光
源が使用される。このレーザ光源８２としてはＹＡＧレ
ーザ（イットリウム・アルミニウム・ガリウム・レー
ザ）を使用した個体レーザ源を使用することができる。

【００５４】ＹＡＧレーザ源８２の場合には、このＹＡ
Ｇレーザ源８２から出射する光の波長として、１０６４
ｎｍの波長に設定した場合には、波長変換素子８６を通
してその２分の１であるＧの波長（５３２ｎｍ）を取り
出す。波長変換素子８６としては非線形結晶体である波
長変換結晶体例えばＫＴＰ結晶体を使用することができ
る。Ｇ光はミラー８５およびダイクロイックミラー８
４，８３を介して、Ｒ光はダイクロイックミラー８４，
８３を介してそれぞれＢ光と合成される。

【００５５】このようにレーザ光源を使用する場合、レ
ーザへの印加電圧や印加電流によっては、出力光を変調
できないものも存在する。Ｈｅ・Ｎｅレーザ源８１やＹ
ＡＧレーザ源８２がこれに当たる。そのような場合には
共振鋭度Ｑを使用した、いわゆるＱスイッチを用いて出
射位相を制御できる。このＱスイッチを使用した個体レ
ーザ光源について次に説明する。

【００５６】図１０はＹＡＧレーザ源８２の構成例であ
る。

【００５７】ＹＡＧレーザ源８２の場合には励起用の半
導体レーザ９０が使用される。この例では、Ｇ光を出力
する関係で、励起波長としては８０８ｎｍで発振する半
導体レーザが使用される。励起用レーザ光は光ファイバ
ー９２を使用してレーザ共振器９４に導かれる。

【００５８】レーザ共振器９４は筐体９５を有し、その
一側面側には一部透過ミラー９６が配され、これと対向
する他方の側面側にも一部透過ミラー９８が配される。
一方のミラー９６は特定の波長（８０８ｎｍ）を透過
し、それ以外の特定の波長（１０６４ｎｍ）は反射する
ようなミラーである。他方のミラー９８は１０６４ｎｍ
の波長のレーザ光を一部透過するようなミラーである。

【００５９】これらミラー９６と９８との間にはレーザ
発振用、換言すれば光共振体として機能するＹＡＧ結晶
体１００と、このＹＡＧ結晶体１００とミラー９８との
間に、音響光学変調器いわゆるＱスイッチ１０２が配さ
れる。Ｑスイッチ１０２は共振鋭度Ｑ、つまりＹＡＧ結
晶体１００の損失度合いをコントロールできるスイッチ
として機能し、外部に設けられた正弦波発振器１０４か
ら所定周波数のスイッチング信号が供給される。

【００６０】さて、このように構成されたＹＡＧレーザ
源８２の動作について次に説明する。

【００６１】Ｑスイッチ１０２がオフの状態ではレーザ
媒質であるＹＡＧ結晶体１００の損失が大きくなり、ミ
ラー９６を介して供給された光のエネルギーはＹＡＧ結
晶体１００の内部に蓄積される。

【００６２】スイッチング信号によってＱスイッチ１０
２をオフにすると、ＹＡＧ結晶体１００の損失が小さく
なるから、レーザ発振閾値を超えると、その瞬間に、そ
れまでに貯えられた蓄積エネルギーが全てレーザ光とし
て放出される。これによって、パルス光でかつ、そのピ
ーク値が大きいパルスレーザ発振出力を得ることができ
る。

【００６３】このように励起用半導体レーザ９０として
赤外レーザ光を発光する光源を使用すると、この赤外レ
ーザ光によりＹＡＧ結晶体１００が励起されてレーザ発
振する。ＹＡＧレーザ源８２から出てくるレーザ光（パ
ルス光）の波長は１０６４ｎｍである。したがって、こ
のレーザ光を図９に示すＫＴＰ結晶などの非線形光学結
晶体８６に対して適当な入射角度で照射すると、結晶の
非線型光学特性によって、１０６４ｎｍの１／２長の波
長を得ることができる。こうして波長が５３２ｎｍであ
るＧ光を作ることができる。

【００６４】図１１はＨｅ・Ｎｅレーザ源８１の具体例
であって、この場合にも上述したＱスイッチが使用され
る。図１１に示すように筐体１１０内にはヘリウムガス
とネオンガスが充填され、内部には全反射のミラー１１
２と、特定の波長の光のみ一部出射できる一部透過型ミ
ラー１１４とが互いに対向するように配置される。そし
て、一部透過型ミラー１１４の前面にＱスイッチ１１６
が配される。その制御端子１１７に発振回路１１８より
所定周波数のスイッチング信号が与えられる。一部透過
型ミラー１１２とＱスイッチ１１６との間の共振現象に
よって、特定の波長この例ではＲの波長が共振する。し
たがって図５Ａに示すように所定の周期でＱスイッチ１
１８をオンオフさせると、Ｒのレーザ光（波長は６３３
ｎｍ）が得られる。

【００６５】光源８０は半導体レーザそのもののレーザ
光（Ｂ光）を利用できるので、このような発振手段は必
要ない。Ｂの波長を発生する青色用半導体レーザダイオ
ードは、ＧａＮ（窒化ガリウム）を素材とするレーザダ
イオードなどを利用できる。

【００６６】このようにそれぞれ異なる光源８０，８
１，８２を使用する場合でも目的の光を得ることができ
るが、その出射位相は図５のような位相関係となるよう
に正弦波発振器１０４の出射位相などが調整される。

【００６７】光源手段５０としてそれぞれＹＡＧレーザ
で構成された３つの光源を使用することもでき、その場
合にも、Ｒ，Ｇ，Ｂ用のレーザに印加するＱスイッチを
制御するスイッチング信号を図５のようにそれぞれ所定
位相だけずらし、出射したＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光を合成
することで、図５に示すような波形を持つ光源手段５０
を形成することができる。

【００６８】ところで、スクリーン５４に表示される映
像の中間調を得るには、図３のように励起電流の値を調
整すればよい。レーザダイオードのような場合にはデジ
タル的に階調をとることができる。その１つの方法とし
てＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調がある。ＰＷ
Ｍ変調の一例を図１２および図１３に示す。

【００６９】図１２は１フレームを１／３に分割すると
共に、それぞれをさらに８分割した例である。そうする
と８階調を実現できる（図１２Ａ）。階調制御例を図１
２Ｂ，Ｃに示す。

【００７０】他の変調例を図１３に示す。この例は１フ
レームを、（階調−１）×３分割して、最小単位時間の
変調をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂと繰り返して行う変調方
式である。図１３Ｂ、Ｃ、ＤにＲ、Ｇ、Ｂ信号に対する
階調設定例を示す。図１３のように短時間でＲ，Ｇ，Ｂ
を繰り返す必要がある場合は図２Ａ、Ｂ、Ｃに示す何れ
の波形の出力光でも適応できる。

【００７１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では一枚の空
間光変調素子を用いて高効率な光学装置を実現したもの
である。

【００７２】本発明では一枚の空間光変調素子を用いる
ことで、装置の小型化、内部の光学素子数の減少、装置
の軽量化が可能になると共に、安価に製造できる特徴を
有する。

【００７３】加えて、Ｒ、Ｇ、Ｂの独立光源を複数用い
た光源手段を用いることで、高効率で高い輝度が得られ
るカラービデオプロジェクタ装置用光学装置を実現でき
る。これにより、消費電力の減少、発熱量の減少などが
達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光源装置の一実施形態をカラー
ビデオプロジェクタ装置に適用した場合の要部の系統図
である。

【図２】出射光の波形および位相関係を示す図である。

【図３】光変調動作の説明図である。

【図４】この発明を適用したカラービデオプロジェクタ
装置の一実施形態を示す系統図である。

【図５】Ｒ、Ｇ、Ｂ光源の出射位相の図である。

【図６】導光体の斜視図である。

【図７】光合成の説明図である。

【図８】光源手段の他の実施形態を示す図である。

【図９】この発明を適用したカラービデオプロジェクタ
装置の他の実施形態を示す系統図である。

【図１０】ＹＡＧレーザ源の構成図である。

【図１１】Ｈｅ・Ｎｅレーザ源の構成図である。

【図１２】階調制御の説明図である（その１）。

【図１３】階調制御の説明図である（その２）。

【図１４】３板式プロジェクタ装置の従来例を示す構成
図である。

【図１５】単板式プロジェクタ装置の従来例を示す構成
図である。

【図１６】色分離手段と空間光変調素子との関係を示す
図である（その１）。

【図１７】色分離手段と空間光変調素子との関係を示す
図である（その２）。

【符号の説明】

５２・・・空間光変調素子、５４・・・スクリーン、５
０・・・光源手段、６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂ、８０，８
１，８２・・・光源

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる複数の波長を含む光を発する光源
   手段と、 一枚の空間光変調素子と、 前記光源からの出射光を前記空間光変調素子に導く光学
   手段とを具備し、 前記光源手段は、独立した異なる波長の光を発する複数
   の光源から構成されており、 前記光源手段より、出射光の異なる波長の光がそれぞれ
   異なる時間に一定周期で繰り返し出射されるようになさ
   れたことを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 前記空間光変調素子に入射する前記光源
   手段から出射された光の波長に同期して変調映像信号が
   前記空間光変調素子に供給されることを特徴とする請求
   項１記載の光学装置。
3. 【請求項３】 前記光源手段を構成する光源は、発光ダ
   イオードからなることを特徴とする請求項１記載の光学
   装置。
4. 【請求項４】 前記光源手段を構成する光源は、レーザ
   からなることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
5. 【請求項５】 前記光源手段を構成する１以上の光源と
   してレーザを使用するとき、 前記光源には共振鋭度を決めるＱスイッチが設けられ、 このＱスイッチを制御することで、出射位相が制御され
   たパルスレーザ光が得られることを特徴とする請求項４
   記載の光学装置。
6. 【請求項６】 前記空間光変調素子は、二次元液晶素子
   であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
7. 【請求項７】 前記光源手段からは３原色信号の光が出
   射されるようになされたことを特徴とする請求項１記載
   の光学装置。