광원 장치, 및 2차원 화상 표시 장치 document_id A220623030927

최근, 선명한 색표현이 가능한 2차원 화상 표시 장치(레이저 디스플레이 장치)가 주목받고 있다. 이것은, 적색, 녹색, 청색의 3개의 코히어런트 광원(예컨대, 레이저광원)을 이용한 것으로, 예컨대 도 13과 같은 구성을 취한다. 도 13에 있어서, 참조부호 600은 종래의 레이저광원을 이용한 2차원 화상 표시 장치이다. 이 2차원 화상 표시 장치(600)는, 적색, 녹색, 청색 레이저광원(601a, 601b, 601c)과, 빔 익스팬더(602a, 602b, 602c)와, 광 인티그레이터(603a, 603b, 603c)와, 미러(604a, 604c)와, 확산판(606a, 606b, 606c)과, 확산판 이동 수단(605a, 605b, 605c)과, 공간 광변조 소자(607a, 607b, 607c)와, 필드 렌즈(608a, 608b, 608c)와, 다이클로익 프리즘(609)과, 투사 렌즈(610)를 갖고 있다. 이 2차원 화상 표시 장치(600)에서는, 적색, 녹색, 청색 레이저광원(601a, 601b, 601c)으로부터의 광이 각각 빔 익스팬더(602a, 602b, 602c)에 의해 확대되고, 광 인티그레이터(603a, 603b, 603c)를 통과한다. 광 인티그레이터(603a, 603c)를 통과한 적색광 및 청색광은 미러(604a, 604c)에 의해 광로가 90도 구부러지고, 광 인티그레이터(603b)를 통과한 녹색광은, 광로가 구부러지지 않고, 각각, 필드 렌즈(608a, 608b, 608c), 확산판(606a, 606b, 606c)을 거쳐서 공간 광변조 소자(607a, 607b, 607c)를 조사한다. 3종의 레이저광원(601a, 601b, 601c)으로부터의 광은, 광 인티그레이터(603a, 603b, 603c)를 통과하는 것으로 공간 광변조 소자(607a, 607b, 607c) 상에서의 조도 분포가 일정하게 된다. 이 공간 광변조 소자(607a, 607b, 607c)에 의해 각각 독립적으로 변조된 광은, 다이클로익 프리즘(609)에 의해 합파(合波)되어, 동일 광로를 전파하는 동축 빔으로 되고, 또한 투사 렌즈(610)에 의해 확대 투사되어 스크린(61) 상에 결상된다. 그 때, 레이저광 간섭성이 높기 때문에, 스크린(61)에 투사된 이미지에는 스펙클 노이즈가 중첩된다. 이것을 막기 위해서 확산판(606a, 606b, 606c)을 확산판 이동 수단(605a, 605b, 605c)에 의해 슬라이딩하여, 스펙클 노이즈를 시간 평균하도록 하고 있다. 그러나, 도 13에 나타내는 것 같은 종래의 2차원 화상 표시 장치(600)에서는, 3종의 레이저광원(601a~601c)으로부터의 광을 확대하여 광강도 분포를 균일하게 하기 위해, 빔 익스팬더 및 광 인티그레이터가 각각 3개 필요하게 된다. 또한, 상기 3종의 레이저광원으로부터의 광을 서로 평행하고 동일 광로를 전파하는 동축 빔으로 하기 위해서, 해당 장치내에 많은 렌즈나 미러를 배치하는 것도 필요하게 된다. 이 때문에, 종래의 2차원 화상 표시 장치는, 장치 전체가 대규모로 된다고 하는 문제가 있었다. 이 과제를 해결하기 위해, 2차원 화상 표시 장치의 광학계를, 예컨대, 도 14에 도시하는 바와 같이, 우선 적색, 녹색, 청색의 3색의 레이저광원으로부터 출사된 광을 다이클로익 미러를 이용하여 혼합한 후, 빔 익스팬더, 광 인티그레이터를 통과시키는 구성으로 하는 것이 생각된다. 도 14에 있어서, 참조부호 700은 종래의 레이저광원을 이용한 2차원 화상 표시 장치이다. 이 2차원 화상 표시 장치(700)는, 적색, 녹색, 청색 레이저광원(701a, 701b, 701c)과, 콜리메이트 렌즈(704a, 704b, 704c)와, 제 1, 제 2 다이클로익 미러(705a, 705b)와, 빔 익스팬더(702)와, 광 인티그레이터(703)와, 투사 렌즈(710)와, 액정 패널(71)을 갖고 있다. 여기서 다이클로익 미러는, 유리 기판상에 다층막을 적층하여, 파장에 의해서 투과율을 다르게 한 것이다. 도 14에 나타내는 2차원 화상 표시 장치(700)의 제 1 다이클로익 미러(705a)는, 580nm 정도의 파장을 경계로, 해당 파장보다 단파장의 광을 반사하여 장파장의 광만을 통과시키는 것, 제 2 다이클로익 미러(705b)는, 490nm 정도의 파장을 경계로, 해당 파장보다 단파장의 광을 반사하여 장파장의 광만을 통과시키는 것이다. 이러한 종래의 레이저광원을 이용한 2차원 화상 표시 장치(700)에서는, 우선, 적색, 녹색, 청색 레이저광원(701a, 701b, 701c)으로부터의 출사광을, 콜리메이트 렌즈(704a, 704b, 704c)에서 콜리메이트하고, 해당 콜리메이트한 광을, 제 1, 제 2 다이클로익 미러(705a, 705b)에 의해서, 서로 평행하고 동일 광로를 전파하는 동축 빔으로 한 후, 빔 익스팬더(702)에 입사시킨다. 그리고, 해당 빔 익스팬더(702)에 입사한 광은, 빔 익스팬더(702)에 있어서 확대된 후, 광 인티그레이터(703)를 통과한다. 상기 광 인티그레이터(703)는, 직사각형의 소자 렌즈가 2차원형상으로 어레이화된 2개의 플라이아이 렌즈(703a, 703b)와, 콜리메이트 렌즈(703c)를 갖고 있고, 1개째의 플라이아이 렌즈(703a)의 각 소자 렌즈상의 광이, 2개째의 플라이아이 렌즈(703b)에 의해서 2차원 공간 광변조 소자상에 결상되고, 이것에 의해서, 각 소자 렌즈상에서의 광강도 분포가 2차원 공간 광변조 소자상에서 다중화되는 것으로 되고, 2차원 공간 광변조 소자상에서의 광강도 분포가 균일하게 되는 것이다. 그리고, 상기 광 인티그레이터(703)를 통과하여 광강도 분포가 균일하게 된 광은, 투사 렌즈(710)에 의해 액정 패널(71) 상에 결상한다. [특허문헌 1] 일본특허공개 평성 제10-293268호 공보