JP2020194062A - 光源装置、及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】表示品質を向上させることが可能な光源装置、及びプロジェクターを提供する。【解決手段】レーザー光１１ａ，１１ｃを出射するレーザー光源１２１，１２３と、レーザー光１１ａ，１１ｃのうち一部を拡散透過し、他の一部を拡散反射する拡散素子１４と、レーザー光源１２１，１２３と拡散素子１４との間に設けられ、球面形状を有するとともに拡散素子１４に対向する反射面と、レーザー光１１ａ，１１ｃが透過する開口孔１５１，１５３と、を有するミラー１５と、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、光源装置、及びプロジェクターに関する。

近年、プロジェクターの高輝度化に伴い、光源としてレーザー光源を用いる技術が普及し始めている。特許文献１には、レーザー光源から出射した光を拡散板によって拡散し、その拡散光を表示装置の光源として利用することが開示されている。

特開２００８−９６７７７号公報

しかしながら、拡散光を光源として用いると、拡散能力の限界に起因して、光の照度の均一性が困難であり、更に、表示装置の光源として用いる場合、照度ムラが発生するという問題がある。特に、光源としてレーザー発光素子を複数個使用する場合は、その傾向が顕著であり、各光源から出た光が均一に混じらず、各発光素子に対応したムラが発生しやすいという課題がある。

本願の光源装置は、レーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光のうち一部を拡散透過し、他の一部を拡散反射する拡散素子と、前記レーザー光源と前記拡散素子との間に設けられ、球面形状を有するとともに前記拡散素子に対向する反射面と、前記レーザー光が透過する光透過部と、を有するミラーと、を有することを特徴とする。

上記の光源装置において、前記拡散素子の出射面は、前記ミラーの前記反射面を構成する球面の中心と重なる位置に配置されることが望ましい。

上記の光源装置において、前記レーザー光源を固定する固定部材を有し、前記レーザー光の進行方向が前記球面の中心に向かうように、前記レーザー光源が前記固定部材に固定されていることが望ましい。

本願のプロジェクターは、上記に記載の光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する液晶装置と、前記液晶装置から出射された光を投写する投写レンズと、を備えることを特徴とする。

光源装置の構成を示す概略図。 レーザー光源の構造を側方から見た概略断面図。 レーザー光源の出射側から見た概略図。 ミラーの構造をレーザー光源側から見た概略図。 図４に示すミラーのＡ−Ａ’線に沿う模式断面図。 第１レーザー光源を固定する第１固定部材、及び第３レーザー光源を固定する第３固定部材の構成を示す模式図。 第２レーザー光源を固定する第２固定部材、及び第４レーザー光源を固定する第４固定部材の構成を示す模式図。 光源装置におけるレーザー光の進行状態を示す概略図。 本発明の照度分布のシミュレーションを行った際の光源装置の構成を示す模式図。 従来の照度分布のシミュレーションを行った際の光源装置の構成を示す模式図。 本発明の光源装置によって得られた拡散光を正面から見たときの２次元照度分布の図。 図１０Ａに示す拡散光のＢ−Ｂ’線に沿う照度分布のグラフ。 図１０Ａに示す拡散光のＣ−Ｃ’線に沿う照度分布のグラフ。 従来の光源装置によって得られた拡散光を正面から見たときの２次元照度分布の図。 図１１Ａに示す拡散光のＤ−Ｄ’線に沿う照度分布のグラフ。 図１１Ａに示す拡散光のＥ−Ｅ’線に沿う照度分布のグラフ。 本発明の光源装置を適用したプロジェクターの構成を示す模式図。

以下、実施形態の光源装置、及びプロジェクターについて、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

図１は、光源装置の構成を示す概略図である。以下、光源装置の構成を、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、光源装置１は、例えば、プロジェクターの光源として用いられるものであり、レーザー光源１２と、拡散素子１４と、ミラー１５とを有する。

レーザー光源１２は、レーザー発光素子１０（図２参照）を備え、レーザー発光素子１０からレーザー光１１を出射することが可能となっている。レーザー光源１２からレーザー光１１が出射される方向には、拡散素子１４が配置されている。

拡散素子１４は、拡散板１４ａと反射膜１４ｂとを備え、レーザー光１１を透過させると共に、レーザー光１１を拡散させるために用いられる。拡散板１４ａは、ガラス基板の表面にランダムな凹凸が形成されており、この凹凸にレーザー光１１が入射することにより、レーザー光１１が散乱し、拡散効果を得ることができる。なお、拡散板１４ａは、拡散効果を得ることができればよく、例えば、微細なレンズをアレイ状に配列させた構成であってもよい。

拡散板１４ａの出射面側には、反射膜１４ｂが配置されている。反射膜１４ｂは、誘電体多層膜で構成されており、拡散板１４ａに入射するレーザー光１１において角度変換をさせる量を制御するために設けられている。レーザー光源１２と拡散素子１４との間には、ミラー１５が配置されている。

ミラー１５は、内部が空洞の半球面の形状を有しており、拡散素子１４の出射面の表面に配置された反射膜１４ｂによって反射されたレーザー光１１を、再び拡散素子１４側に戻すことが可能となっている。ミラー１５の内部の反射面１５０（図５参照）には、反射光１７（図５参照）を戻すために、銀膜などでミラー加工されている。

ミラー１５は、光源装置１の光軸ａｘ０上に、ミラー１５の球面中心があり、ミラー１５の出射口１５５（図５参照）と球面中心からなる面が、光軸ａｘ０と垂直になるように配置されている。またミラー１５は、ミラー１５の球面中心と拡散素子１４の出射面が同一面上になるように配置されている。

図２は、レーザー光源の構造を側方から見た概略断面図である。以下、レーザー光源の構造を、図２を参照しながら説明する。

図２に示すように、レーザー光源１２は、パッケージ１２０と、レーザー発光素子１０と、集光レンズ１３と、を含んで構成されている。

レーザー光源１２は、例えば、一つの光源装置１において４つ配置されている。パッケージ１２０は、レーザー発光素子１０と集光レンズ１３とを内部に固定すると共に、これらを保護するために用いられる。

レーザー発光素子１０は、例えば、青色のレーザー光を出射する。集光レンズ１３は、レーザー発光素子１０から出射されたレーザー光１１を集光するために用いられる。

図３は、レーザー光源の出射側から見た概略図である。図４は、ミラーの構造をレーザー光源側から見た概略図である。図５は、図４に示すミラーのＡ−Ａ’線に沿う模式断面図である。以下、レーザー光源及びミラーの構造を、図３〜図５を参照しながら説明する。

図３に示すように、レーザー光源１２は、青色のレーザー光を出射する第１レーザー光源１２１と、第２レーザー光源１２２と、第３レーザー光源１２３と、第４レーザー光源１２４と、を有する。

第１レーザー光源１２１からは、第１レーザー光１１ａを出射する。第２レーザー光源１２２からは、第２レーザー光１１ｂを出射する。第３レーザー光源１２３からは、第３レーザー光１１ｃを出射する。第４レーザー光源１２４からは、第４レーザー光１１ｄが出射される。

第１レーザー光源１２１、第２レーザー光源１２２、第３レーザー光源１２３、第４レーザー光源１２４は、それぞれから出射するレーザー光１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが、拡散素子１４の中心に集光するように配置されている。

図４に示すように、ミラー１５には、ミラー１５の中心に対して同心円上に４つの開口孔１５１，１５２，１５３，１５４が均一の距離をあけて設けられている。４つの開口孔１５１〜１５４は、第１レーザー光１１ａが通過する第１開口孔１５１と、第２レーザー光１１ｂが通過する第２開口孔１５２と、第３レーザー光１１ｃが通過する第３開口孔１５３と、第４レーザー光１１ｄが通過する第４開口孔１５４と、を有する。

開口孔１５１〜１５４の数は、配置したレーザー光源１２の数だけ形成されていればよい。開口孔１５１〜１５４の大きさは、それぞれのレーザー光１１が通過できる大きさとする。また、開口孔１５１〜１５４は、レーザー光１１が透過可能な透明部材で構成されていてもよい。なお、開口孔１５１〜１５４は、光透過部に対応している。

ミラー１５の材質は、銅などの熱伝導率が高い材質が好ましい。また、図５に示すように、ミラー１５の内部の反射面１５０は、上記したように、銀膜などのミラー処理が施されている。これにより、拡散素子１４の反射膜１４ｂで反射された反射光１７を、再び拡散素子１４側に反射させることができる。

図６Ａは、第１レーザー光源を固定する第１固定部材、及び第３レーザー光源を固定する第３固定部材の構成を示す模式図である。図６Ｂは、第２レーザー光源を固定する第２固定部材、及び第４レーザー光源を固定する第４固定部材の構成を示す模式図である。以下、第１固定部材〜第４固定部材の構成を、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。

図６Ａに示すように、第１固定部材１６１は、第１レーザー光源１２１を所定の角度で固定するために用いられる。具体的には、第１レーザー光源１２１は、第１レーザー光１１ａが第１開口孔１５１を通過し、ミラー１５の球面中心位置で拡散素子１４に入射できる角度で第１固定部材１６１に固定されている。

また、第３固定部材１６３は、第３レーザー光源１２３を所定の角度で固定するために用いられる。具体的には、第３レーザー光源１２３は、第３レーザー光１１ｃが第３開口孔１５３を通過し、ミラー１５の球面中心位置で拡散素子１４に入射できる角度で第３固定部材１６３に固定されている。

図６Ｂに示すように、第２固定部材１６２は、第２レーザー光源１２２を所定の角度で固定するために用いられる。具体的には、第２レーザー光源１２２は、第２レーザー光１１ｂが第２開口孔１５２を通過し、ミラー１５の球面中心位置で拡散素子１４に入射できる角度で第２固定部材１６２に固定されている。

また、第４固定部材１６４は、第４レーザー光源１２４を所定の角度で固定するために用いられる。具体的には、第４レーザー光源１２４は、第４レーザー光１１ｄが第４開口孔１５４を通過し、ミラー１５の球面中心位置で拡散素子１４に入射できる角度で第４固定部材１６４に固定されている。

第１固定部材１６１〜第４固定部材１６４の材質は、レーザー光源１２で発生する熱を排熱できるような、例えば、銅などの高熱伝導部材で構成されている。

このように、各レーザー光源１２１〜１２４は、それぞれから出射されるレーザー光１１ａ〜１１ｄがミラー１５の各開口孔１５１〜１５４を通過し、拡散素子１４におけるミラー１５の球面中心に入射するように配置されている。これにより、拡散素子１４で反射されたすべてのレーザー光１１がミラー１５内部の反射面１５０で反射されて、再び球面の中心にレーザー光１１を戻すことできる。

また、上記したレーザー光源１２の集光レンズ１３は、各レーザー光源１２のそれぞれに設けられている。このように、集光レンズ１３を設けることで、レーザー光１１を集光して拡散素子１４に入射させることが可能となり、拡散素子１４にできる疑似光源サイズを小さくすることができる。その結果、例えば、光源装置１をプロジェクターに搭載した際、光利用効率を向上させることができる。

図７は、光源装置におけるレーザー光の進行状態を示す概略図である。以下、レーザー光の進行状態を、図７を参照しながら説明する。なお、図７では、第１レーザー光源１２１及び第３レーザー光源１２３から出射されるレーザー光１１ａ，１１ｃについて示している。

図７に示すように、第１レーザー光源１２１は、レーザー発光素子１０（図２参照）から出射された第１レーザー光１１ａが集光レンズ１３によって集光されて、ミラー１５の第１開口孔１５１を通過する。第１開口孔１５１を通過した第１レーザー光１１ａは、ミラー１５の球面中心の位置に配置された拡散素子１４に入射する。拡散素子１４に入射した第１レーザー光１１ａは、拡散素子１４の表面形状により屈折し、光路が曲げられて散乱する。散乱した第１レーザー光１１ａは、拡散透過することにより、拡散素子１４の出射面に集光し、一部が拡散光１６となる。なお、第１レーザー光１１ａ及び拡散光１６を実線で示している。

拡散素子１４の出射面に集光した第１レーザー光１１ａのその他は、拡散素子１４の反射膜１４ｂによって拡散反射されて反射光１７となる。拡散反射された反射光１７は、第１レーザー光源１２１から入射した第１レーザー光１１ａの角度とは異なる角度でミラー１５に入射する。ミラー１５で反射した反射光１８は、ミラー１５に入射した反射光１７と同じ光路を通り、再び拡散素子１４に入射する。拡散素子１４に再び入射した反射光１８の一部は、拡散透過した拡散光１９として出射される。なお、反射光１７、反射光１８、拡散光１９を点線で示している。

同様に、第３レーザー光源１２３は、レーザー発光素子１０（図２参照）から出射された第３レーザー光１１ｃが集光レンズ１３によって集光されて、ミラー１５の第３開口孔１５３を通過する。第３開口孔１５３を通過した第３レーザー光１１ｃは、ミラー１５の球面中心の位置に配置された拡散素子１４に入射する。拡散素子１４に入射した第３レーザー光１１ｃは、拡散素子１４の表面形状により屈折し、光路が曲げられて散乱する。散乱した第３レーザー光１１ｃは、拡散透過することにより、拡散素子１４の出射面に集光し、一部が拡散光１６となる。なお、第３レーザー光１１ｃ及び拡散光１６を実線で示している。

拡散素子１４の出射面に集光した第３レーザー光１１ｃのその他は、拡散素子１４の反射膜１４ｂによって拡散反射されて反射光１７となる。拡散反射された反射光１７は、第３レーザー光源１２３から入射した第３レーザー光１１ｃの角度とは異なる角度でミラー１５に入射する。ミラー１５で反射した反射光１８は、ミラー１５に入射した反射光１７と同じ光路を通り、再び拡散素子１４に入射する。拡散素子１４に再び入射した反射光１８の一部は、拡散透過した拡散光１９として出射される。なお、反射光１７、反射光１８、拡散光１９を点線で示している。

このように、ミラー１５によって反射された反射光１８は、第１レーザー光源１２１及び第３レーザー光源１２３から入射した第１レーザー光１１ａ及び第３レーザー光１１ｃの角度とは異なる角度で拡散素子１４に入射するため、最初に透過した拡散光１６と比べて、異なる照度分布となる。これらが繰り返し行われ、異なる照度分布を重ねることによって、照度ムラを抑制することができる。その結果、光源装置１からは、拡散透過した拡散光１６，１９を拡散光１５６として得ることができる。

図８は、本発明の照度分布のシミュレーションを行った際の光源装置の構成を示す模式図である。図９は、従来の照度分布のシミュレーションを行った際の光源装置の構成を示す模式図である。

図８及び図９に示す光源装置１，１０１は、上記した図１に示す光源装置１の構成に加えて、拡散素子１４によって拡散された拡散光１５６を平行にする第１レンズ９ａ及び第２レンズ９ｂを備えている。また、拡散素子１４は、出射面に、透過率５０％、反射率５０％の特性を有する膜（図示せず）が備えられている。

図９に示す従来の光源装置１０１は、レーザー光源１２と拡散素子１４との間にミラー１５を配置していない部分が、図８に示す本発明の光源装置１と異なっている。

図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、本発明の光源装置の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図１０Ａは、本発明の光源装置によって得られた拡散光を正面から見たときの２次元照度分布の図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示す拡散光のＢ−Ｂ’線に沿う照度分布のグラフである。図１０Ｃは、図１０Ａに示す拡散光のＣ−Ｃ’線に沿う照度分布のグラフである。

図１０Ａに示す図は、照度分布を白黒の階調で示している。Ｘ軸は、拡散光１５６の大きさを示しており、０は拡散光１５６の光軸を示している。Ｙ軸も同様に、拡散光１５６の大きさを示しており、０は拡散光１５６の光軸を示している。

なお、図１０Ａに示す照度分布は、白色になるに従って、放射照度が大きいことを示している。図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すグラフは、横軸に拡散光１５６の大きさを示しており、０は拡散光の光軸を示している。縦軸は、放射照度の大きさを示しており、上に行くに従って、放射照度が大きくなっている。図１０Ｂ及び図１０Ｃに示す照度分布によれば、照度のピークがなく、均一な照度分布となっている。

図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃは、従来の光源装置の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。具体的には、図１１Ａは、従来の光源装置によって得られた拡散光を正面から見たときの２次元照度分布の図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示す拡散光のＤ−Ｄ’線に沿う照度分布のグラフである。図１１Ｃは、図１１Ａに示す拡散光のＥ−Ｅ’線に沿う照度分布のグラフである。

図１１Ａに示す図は、照度分布を白黒の階調で示している。Ｘ軸は、拡散光１５６の大きさを示しており、０は拡散光１５６の光軸を示している。Ｙ軸も同様に、拡散光１５６の大きさを示しており、０は拡散光１５６の光軸を示している。

なお、図１１Ａに示す照度分布は、白色になるに従って、放射照度が大きいことを示している。図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すグラフは、横軸に拡散光１５６の大きさを示しており、０は拡散光の光軸を示している。縦軸は、放射照度の大きさを示しており、上に行くに従って、放射照度が大きくなっている。図１１Ｂ及び図１１Ｃに示す照度分布によれば、中心照度の低下があることからピークが２箇所あり、照度分布が不均一になっている。

このように、従来の光源装置１０１と比較して本発明の光源装置１は、レーザー光源１２と拡散素子１４との間にミラー１５を配置していることから、均一な照度分布を得ることができる。

図１２は、本発明の光源装置を適用したプロジェクターの構成を示す模式図である。以下、プロジェクターの構成を、図１２を参照しながら説明する。

図１２に示すように、プロジェクター２は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投写型画像表示装置であり、青色用照明装置２１と、黄色用照明装置２２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｂと、光変調装置４Ｒと、光変調装置４Ｇと、合成光学系５と、投写レンズとしての投写光学系６と、を備えている。

青色用照明装置２１は、光軸ａｘ１上に順次配置されており、上記した光源装置１と、第１ピックアップ光学系２１１と、第１インテグレータ光学系２１２と、第１重畳レンズ２１３とを有している。

光源装置１から出射された青色光ＢＬ１は、第１ピックアップ光学系２１１で平行化され、第１インテグレータ光学系２１２に入射する。第１インテグレータ光学系２１２は、例えば、レンズアレイ２１２ａとレンズアレイ２１２ｂとによって構成されている。レンズアレイ２１２ａ，２１２ｂの各々は、アレイ状に配列された複数の小レンズを備えている。

第１インテグレータ光学系２１２を透過した青色光ＢＬ１は、第１重畳レンズ２１３に入射する。第１重畳レンズ２１３は、第１インテグレータ光学系２１２と協同して、被照明領域における青色光ＢＬ１による照度分布を均一にする。このようにして青色用照明装置２１から青色光ＢＬ１を射出する。

黄色用照明装置２２は、光源装置１ｂと、第２インテグレータ光学系２２３と、偏光変換素子２２４と、第２重畳レンズ２２５と、を有している。

光源装置１ｂは、光源部２３１と、ダイクロイックミラー７ｂと、第２ピックアップ光学系２３２と、蛍光発光素子２３３とを有する。黄色用照明装置２２において光源部２３１と、ダイクロイックミラー７ｂとは、光軸ａｘ２上に順次配置される。

また、蛍光発光素子２３３と、第２ピックアップ光学系２３２と、ダイクロイックミラー７ｂと、第２インテグレータ光学系２２３と、偏光変換素子２２４と、第２重畳レンズ２２５とは、光軸ａｘ３上に順次配置されている。光軸ａｘ１と、光軸ａｘ２と、光軸ａｘ３とは、同一面内にあり、光軸ａｘ２と光軸ａｘ３とは、互いに直交する。光軸ａｘ１は青色用照明装置２１の照明光軸、光軸ａｘ３は黄色用照明装置２２の照明光軸に相当する。

光源部２３１の発光素子は青色の光線ＢＬ２（例えばピーク波長が４５５ｎｍのレーザー光）を射出するレーザー発光素子１０ｂからなる。複数のコリメーターレンズ３２は複数の光線ＢＬ２の各々の光路に設けられている。コリメーターレンズ３２は凸レンズで構成されている。コリメーターレンズ３２は、対応する発光素子から射出された光線を平行化する。このような構成に基づいて光源部は平行化された複数の光線ＢＬ２を射出するようになっている。

ダイクロイックミラー７ｂは、光軸ａｘ２および光軸ａｘ３に対してそれぞれ４５°の角度をなすように配置される。ダイクロイックミラー７ｂは、青色の光線ＢＬ２を反射させ、蛍光発光素子２３３から射出される蛍光光ＹＬを透過させる色分離機能を有している。

蛍光発光素子２３３は、青色の光線ＢＬ２によって励起され、例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光光（黄色光）ＹＬを射出する。蛍光光ＹＬは第２ピックアップ光学系２３２に向けて射出される。第２ピックアップ光学系２３２は、蛍光発光素子２３３から射出された蛍光光ＹＬを平行化するために、蛍光発光素子２３３の蛍光発光面の近傍に位置している。

第２ピックアップ光学系２３２で平行化された蛍光光ＹＬは、ダイクロイックミラー７ｂを透過して、第２インテグレータ光学系２２３に入射する。第２インテグレータ光学系２２３も第１インテグレータ光学系２１２と同様にアレイ状に配列された複数の小レンズを備えている。

第２インテグレータ光学系２２３を透過した蛍光光ＹＬは、偏光変換素子２２４に入射する。偏光変換素子２２４は、複数の偏光分離膜と、複数の位相差板から構成されている。偏光変換素子２２４は、被偏光の蛍光光ＹＬを直線偏光に変換する。

偏光変換素子２２４を透過した蛍光光ＹＬは、第２重畳レンズ２２５に入射する。第２重畳レンズ２２５も第１重畳レンズ２１３と同様に、第２インテグレータ光学系２２３と協同して、被照明領域における蛍光光ＹＬによる照度分布を均一化する。このようにして黄色用照明装置２２は蛍光光ＹＬを出射する。

青色用照明装置２１は、青色光ＢＬ１を色分離光学系３に向けて射出する。黄色用照明装置２２は、赤色光ＬＲおよび、緑色光ＬＧを含む蛍光光ＹＬを色分離光学系３に向けて射出する。

色分離光学系３は、ダイクロイックミラー７ｒと、全反射ミラー８ｂと、全反射ミラー８ｒ、全反射ミラー８ｇを備える。色分離光学系３は、光源装置１から射出された青色光ＢＬ１を光変調装置４Ｂに導く。また色分離光学系３は、黄色用照明装置２２から射出された黄色の蛍光光ＹＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離し、対応する光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇに導く。

ダイクロイックミラー７ｒは、黄色用照明装置２２からの蛍光光ＹＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離する。ダイクロイックミラー７ｒは、赤色光ＬＲを反射して、緑色光ＬＧを透過する。

全反射ミラー８ｂは、青色光ＢＬ１を光変調装置４Ｂに向けて反射する。全反射ミラー８ｒは、赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。全反射ミラー８ｇは、緑色光ＬＧを光変調装置４Ｇに向けて反射する。

光変調装置４Ｂは、青色光ＢＬ１を画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。

光変調装置４Ｂ、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇには、例えば、透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側及び出射側の各々には、偏光板（図示せず）が配置されている。

また、光変調装置４Ｂ、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇの入射側にはそれぞれフィールドレンズ２０Ｂ、フィールドレンズ２０Ｒ、フィールドレンズ２０Ｇが配置されている。

合成光学系５には、光変調装置４Ｂ、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇからの各画像光が入射する。合成光学系５は、各画像光を合成し、この合成された画像光を投写光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。

投写光学系６は、投写レンズ群からなり、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投写する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。

以上、説明したように、本実施形態の光源装置１、及びプロジェクター２によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態によれば、拡散素子１４で拡散された反射光１７を、球面形状を有するミラー１５で再び拡散素子１４に戻すことで、再び拡散素子１４に入射するときの反射光１８の角度を変えることができる。その結果、異なる角度で拡散素子１４に入射することで、拡散素子１４を透過した拡散光分布も異なる分布を作ることができる。これを繰り返して、異なる分布の拡散光１６，１９を重ねることによって、照度ムラを抑制することができる。

（２）本実施形態によれば、拡散素子の球面の中心と重なる位置で反射した反射光１７は、ミラー１５で反射されて、常時球面の中心に戻る。よって、同じ位置から拡散した拡散光１６，１９は、左右上下対称な分布を作ることができる。

（３）本実施形態によれば、レーザー光１１は常時球面の中心と重なる位置で拡散素子１４に入射するので、拡散素子１４で反射した反射光１７は必ずミラー１５で反射し、球面の中心に戻すことができる。よって、レーザー光１１を効率よく利用することができる。

（４）本実施形態によれば、レーザー光１１が均一な照度分布で液晶装置としての光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射するため、照度ムラの少ないプロジェクター２を提供することができる。

（変形例）
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

上記した実施形態では、ミラー１５の外側の面を球面にしているが、レーザー光１１の光路とは関係なく、レーザー光１１が通過できる部分があればよいため、内側の面のみが球面形状になっていればよい。

上記した実施形態では、集光レンズ１３をレーザー光源１２の一部として構成しているが、これに限定されず、拡散素子１４の出射面の集光する位置に別体で配置されていてもよい。

上記した実施形態では、レーザー光源１２を４つ使用しているが、この構成に限定されず、レーザー光源１２が１つでもよいし、４つ以上でもよい。レーザー光源１２の数量を変えることにより、光源装置１で得られる拡散光１５６の分布形を目的に応じて変えることができる。

上記した実施形態では、レーザー光源１２の数量とミラー１５の開口孔１５１〜１５４の数量とを同じにしているが、これに限定されず、開口孔の数量が、レーザー光源１２の数よりも少ない状態であればよい。これによれば、１つの開口孔に複数のレーザー光１１を入射させることで開口孔の数を減らすことができ、その結果、ミラー１５に反射した反射光１７が、ミラー１５の開口孔を通り抜けて拡散素子１４に戻らないことを減らすことができる。

上記した実施形態では、拡散素子１４の出射面に施された反射膜１４ｂは、透過率５０％、反射率５０％の特性を有していたが、これに限定されず、以下のような構成にしてもよい。例えば、高効率な拡散光１５６を得たい場合は、透過率が高い反射膜１４ｂの特性にする。また、より均一な分布を得たい場合は、反射率が高い反射膜１４ｂの特性にする。

上記した実施形態では、プロジェクター２の青色光路のみに光源装置１を使用したが、これに限定されず、赤色光源および緑色光源がレーザー光源であれば、赤色光路と緑色光路も独立にして、プロジェクター２の青色光路と同等な構成で使用してもよい。これによれば、ピックアップ光学系から出射された照度分布が、赤色光路と緑色光路と青色光路とで同等な照度分布を得られので、色ムラの少ない画像光をスクリーンに投影することができる。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

光源装置は、レーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光のうち一部を拡散透過し、他の一部を拡散反射する拡散素子と、前記レーザー光源と前記拡散素子との間に設けられ、球面形状を有するとともに前記拡散素子に対向する反射面と、前記レーザー光が透過する光透過部と、を有するミラーと、を有することを特徴とする。

この構成によれば、拡散素子で拡散された反射光を、球面形状を有するミラーで拡散素子に戻すことで、再度拡散素子に入射するときの反射光の角度を変えることができる。その結果、異なる角度で拡散素子に入射することで、拡散素子を透過した拡散光分布も異なる分布を作ることができる。これを繰り返して、異なる分布の拡散光を重ねることによって、照度ムラを抑制することができる。

上記の光源装置において、前記拡散素子の出射面は、前記ミラーの前記反射面を構成する球面の中心と重なる位置に配置されることが望ましい。

この構成によれば、拡散素子の球面の中心と重なる位置で反射した光は、ミラーで反射されて、常時球面の中心に戻る。よって、同じ位置から拡散した光は左右上下対称な分布を作ることができる。

上記の光源装置において、前記レーザー光源を固定する固定部材を有し、前記レーザー光の進行方向が前記球面の中心に向かうように、前記レーザー光源が前記固定部材に固定されていることが望ましい。

この構成によれば、レーザー光は常時球面の中心と重なる位置で拡散素子に入射するので、拡散素子で反射した光は必ずミラーで反射し、球面の中心に戻すことができる。

プロジェクターは、上記に記載の光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する液晶装置と、前記液晶装置から出射された光を投写する投写レンズと、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、レーザー光が均一な照度分布で液晶装置に入射するため、照度ムラの少ないプロジェクターを提供することができる。

１，１ｂ，１０１…光源装置、２…プロジェクター、３…色分離光学系、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、５…合成光学系、６…投写レンズとしての投写光学系、７ｂ，７ｒ…ダイクロイックミラー、８ｂ，８ｇ，８ｒ…全反射ミラー、９ａ…第１レンズ、９ｂ…及び第２レンズ、１０，１０ｂ…レーザー発光素子、１１…レーザー光、１１ａ…第１レーザー光、１１ｂ…第２レーザー光、１１ｃ…第３レーザー光、１１ｄ…第４レーザー光、１２…レーザー光源、１３…集光レンズ、１４…拡散素子、１４ａ…拡散板、１４ｂ…反射膜、１５…ミラー、１６，１９…拡散光、１７，１８…反射光、２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒ…フィールドレンズ、２１…青色用照明装置、２２…黄色用照明装置、３２…コリメーターレンズ、１２０…パッケージ、１２１…第１レーザー光源、１２２…第２レーザー光源、１２３…第３レーザー光源、１２４…第４レーザー光源、１５０…反射面、１５１…第１開口孔、１５２…第２開口孔、１５３…第３開口孔、１５４…第４開口孔、１５５…出射口、１５６…拡散光、１６１…第１固定部材、１６２…第２固定部材、１６３…第３固定部材、１６４…第４固定部材、２１１…第１ピックアップ光学系、２１２…第１インテグレータ光学系、２１２ａ…レンズアレイ、２１３…第１重畳レンズ、２２３…第２インテグレータ光学系、２２４…偏光変換素子、２２５…第２重畳レンズ、２３１…光源部、２３２…第２ピックアップ光学系、２３３…蛍光発光素子、２１２ａ，２１２ｂ…レンズアレイ。

Claims (4)

1. レーザー光を出射するレーザー光源と、
   前記レーザー光のうち一部を拡散透過し、他の一部を拡散反射する拡散素子と、
   前記レーザー光源と前記拡散素子との間に設けられ、球面形状を有するとともに前記拡散素子に対向する反射面と、前記レーザー光が透過する光透過部と、を有するミラーと、
   を有することを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置であって、
   前記拡散素子の出射面は、前記ミラーの前記反射面を構成する球面の中心と重なる位置に配置されることを特徴とする光源装置。
3. 請求項２に記載の光源装置であって、
   前記レーザー光源を固定する固定部材を有し、前記レーザー光の進行方向が前記球面の中心に向かうように、前記レーザー光源が前記固定部材に固定されていることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光源装置と、
   前記光源装置から出射された光を変調する液晶装置と、
   前記液晶装置から出射された光を投写する投写レンズと、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。

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