JP2021033169A - 光源装置及び投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術に比べて小型化を実現することができる光源装置を提供する。【解決手段】光源装置１００は、第１の波長帯域のレーザ光を第１の方向で放射する第1のレーザ光源装置１０１と、第２の波長帯域のレーザ光を第１の方向に平行な方向で放射する第２のレーザ光源装置１０２と、第３の波長帯域のレーザ光を第１の方向と異なる第２の方向で放射する第３のレーザ光源装置１０３と、第４の波長帯域のレーザ光を第２の方向に平行な方向で放射する第４のレーザ光源装置１０４と、第１の面１１１ａと第２の面１１１ｂとを有し、第１の面で第１の波長帯域のレーザ光を反射し、第２の面で第３の波長帯域のレーザ光を反射する反射素子１１１と、第１の合成素子１１２と、第２の合成素子１１３と、第３の合成素子１１４とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、光源装置及び投写型画像表示装置に関する。

プロジェクタに用いられる光源には、固体光源技術の進歩により、従来の放電管ランプに代わり、長寿命である、水銀を含まない、爆発しないなどの長所を有するＬＥＤ、半導体レーザ等が用いられるようになった。プロジェクタの光源に半導体レーザを用いる場合、複数の半導体レーザから出射された光線束を圧縮する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−４９４６１号公報

しかしながら、特許文献１の照明装置は、複数の半導体レーザから出射された光線束を圧縮するために、複数の第１の光線束圧縮手段と、複数の光学素子を含む第２の光線束圧縮手段と、を有する。したがって、部品点数が多く照明装置が大型化するという問題がある。

本開示の目的は、従来技術に比べて小型化を実現することができる光源装置を提供することにある。

本開示の一態様に係る光源装置は、
第１の波長帯域のレーザ光を第１の方向で放射する第1のレーザ光源装置と、
第２の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向に平行な方向で放射する第２のレーザ光源装置と、
第３の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向と異なる第２の方向で放射する第３のレーザ光源装置と、
第４の波長帯域のレーザ光を前記第２の方向に平行な方向で放射する第４のレーザ光源装置と、
第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面で前記第１の波長帯域のレーザ光を反射し、前記第２の面で前記第３の波長帯域のレーザ光を反射する反射素子と、
第１の合成素子と、
第２の合成素子と、
第３の合成素子とを備える光源装置であって、
前記第１の合成素子は、前記反射素子の第１の面で反射された前記第１の波長帯域のレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第３の合成素子に対して出射し、
前記第２の合成素子は、前記反射素子の裏面で反射された前記第３の波長帯域のレーザ光と、前記第４の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第３の合成素子に対して出射し、
前記第３の合成素子は、前記第１の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第２の合成素子によって合成されたレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を出射する。

本開示の他の態様に係る光源装置は、
第１の波長帯域のレーザ光を第１の方向で放射する第1のレーザ光源装置と、
第２の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向に平行な方向で放射する第２のレーザ光源装置と、
第３の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向と異なる第２の方向で放射する第３のレーザ光源装置と、
第４の波長帯域のレーザ光を前記第２の方向に平行な方向で放射する第４のレーザ光源装置と、
第１の合成素子と、
第２の合成素子と、
第３の合成素子とを備える光源装置であって、
前記第１の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第２の合成素子に対して出射し、
前記第２の合成素子は、前記第１の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第３の合成素子に対して出射し、
前記第３の合成素子は、前記第２の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第４の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を出射する。

本開示のさらに他の態様に係る光源装置は、
第１の波長帯域のレーザ光を第１の方向で放射する第1のレーザ光源装置と、
第２の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向に平行な方向で放射する第２のレーザ光源装置と、
第３の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向と異なる第２の方向で放射する第３のレーザ光源装置と、
第４の波長帯域のレーザ光を前記第２の方向に平行な方向で放射する第４のレーザ光源装置と、
第１の合成素子と、
第２の合成素子と、
第３の合成素子とを備える光源装置であって、
前記第１の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第２の合成素子に対して出射し、
前記第２の合成素子は、前記第１の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第３の合成素子に対して出射し、
前記第３の合成素子は、前記第２の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第４の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を出射する。

本開示の一態様に係る投写型画像表示装置は、
光源装置からの出射光を被照明領域に導く導光部と、
前記被照明領域に配置され、前記出射光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子で変調された光を投写する投写装置とを備える。

本開示に係る光源装置によれば、従来技術に比べて小型化を実現することができる。

実施の形態１に係るプロジェクタの全体構成例を示す全体構成図である。 図１の光源装置の構成例を示す図である。 図２に示したレーザアレイ装置を、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向に見た側面図である。 図２のスリットミラーの構造を例示する正面図である。 実施の形態２に係る光源装置の構成例を示す図である。 実施の形態３に係る光源装置の構成例を示す図である。 図６の反射素子の構造を例示する正面図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
１．構成
１−１．プロジェクタ
図１は、実施の形態１に係るプロジェクタ６の全体構成例を示す全体構成図である。プロジェクタ６は、本開示の「投写型画像表示装置」の一例である。

図１において、プロジェクタ６は、光源装置１００と、光源装置４と、レンズ１０と、レンズ１１と、拡散板１２と、ダイクロイックミラー１５と、コンデンサレンズ１４と、蛍光体基板２０と、光源装置１００と、レンズ３５と、拡散板３７と、レンズ３８と、反射ミラー３６と、集光レンズ４５と、ロッド４６と、リレーレンズ８０と、反射ミラー８１とを備える。蛍光体基板２０は、反射膜と蛍光体層２１を形成したアルミニウム基板２２と、モーター２３とから構成される。

プロジェクタ６は、さらに、フィールドレンズ８２と、全反射プリズム８３と、カラープリズム８４と、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）８７，８８，８９と、投写レンズ７５とを含む。ＤＭＤ８７，８８，８９は、光変調素子の一例である。光源装置４からの光は、レンズ１０からカラープリズム８４までの光路を通って、被照明領域（ＤＭＤ８７，８８，８９の光入射面）に到達する。ＤＭＤ８７，８８，８９は、被照明領域に配置される。

光源装置４は、例えば青色光を出射する。光源装置４から出射された光束は、レンズ１０によって集光され、レンズ１１によって、略平行な光束に戻された後、拡散板１２を透過する。拡散板１２は、ガラス製で、表面の微細な凹凸形状により光を拡散する。

ダイクロイックミラー１５は光源装置４からの青色光を透過し、赤色光と緑色光を反射する特性を有する。

光源装置４から出射され、拡散板１２を透過した光束は、ダイクロイックミラー１５を透過し、コンデンサレンズ１４によって蛍光体層２１上に集光され、蛍光体層２１を励起する。拡散板１２は、蛍光体層上に集光されるスポット光の径が、所望の径となるよう光を拡散させる。

蛍光体基板２０は、蛍光体層２１と、アルミニウム基板２２と、モーター２３から構成されている。蛍光体層２１は、アルミニウム基板２２と、モーター２３とを備えた、回転制御可能な円形基板上に円環状に形成されている。蛍光体層２１は、Ｃｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体から形成されている。この蛍光体の結晶母体の代表的な化学組織はＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２である。このように構成された蛍光体層２１は、青色光により励起され、緑、赤成分を含んだ黄色光を発光する。

蛍光体基板２０を回転させることにより、励起光による蛍光体層２１の温度上昇が抑制される。これにより、蛍光変換効率を安定的に維持させることができる。

蛍光体層２１で生じた緑と赤の蛍光は、コンデンサレンズ１４に入射し、反射膜側に発光する光は反射膜で反射された後にコンデンサレンズ１４に入射する。発生した蛍光はコンデンサレンズ１４によって略平行な光に変換され、ダイクロイックミラー１５で反射される。

光源装置１００は、例えば青色光を放射する半導体レーザ素子アレイで構成される。光源装置１００の詳細な構成については後述する。光源装置１００から出射された光束は、レンズ３５によって集光され、拡散板３７を透過し、レンズ３８によって略平行な光に変換された後、反射ミラー３６で反射される。拡散板３７は、ガラス製で、表面の微細な凹凸形状により光を拡散する。拡散板３７は入射光を拡散させることで、光強度分布を良好に均一化するとともに、レーザ光のスペックルノイズを解消させる。

反射ミラー３６によって反射された青色光は、ダイクロイックミラー１５を透過し、蛍光体層２１から生じた赤と緑の光と合成され、白色光となる。

ダイクロイックミラー１５によって合成された白色光は、集光レンズ４５に入射し、ロッド４６へ集光される。ロッド４６への入射光は、ロッド内部で複数回反射することにより、光強度分布が均一化され、ロッド４６から出射される。ロッド４６からの出射光は、リレーレンズ８０により集光され、反射ミラー８１で反射された後、フィールドレンズ８２を透過し、全反射プリズム８３に入射する。全反射プリズム８３は、２つのプリズムから構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層９０が形成されている。空気層９０は、臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。フィールドレンズ８２からの光は、全反射プリズム８３の全反射面で反射されて、カラープリズム８４に入射する。

カラープリズム８４は、３つのプリズムからなり、それぞれのプリズムの近接面には青色の光を反射する青反射のダイクロイックミラー８５と、赤色の光を反射する赤反射のダイクロイックミラー８６とが形成されている。カラープリズム８４に入射した光は、青反射のダイクロイックミラー８５と赤反射のダイクロイックミラー８６とにより、青、赤、緑の色光に分離され、それぞれの色光はＤＭＤ８７，８８，８９に入射する。ＤＭＤ８７，８８，８９は、映像信号に応じてマイクロミラーを偏向させ、入射光を、投写レンズ７５に入射する方向と、投写レンズ７５の有効外へ進む方向とに反射させる。ＤＭＤ８７，８８，８９によって反射された光は、再度、カラープリズム８４を透過する。カラープリズム８４を透過する過程で、分離された青、赤、緑の各色光は合成され、全反射プリズム８３に入射する。全反射プリズム８３に入射した光は、空気層９０に臨界角以下で入射するため、空気層９０を透過して、投写レンズ７５に入射する。このようにして、ＤＭＤ８７，８８，８９により形成された画像光が図示しないスクリーン上に拡大投写される。

１−２．光源装置
図２は、図１の光源装置１００の構成例を示す図である。図２には、互いに実質的に直交するｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を示している。図２は、光源装置１００を＋ｚ方向から見た図である。図２において、光源装置１００は、レーザアレイ装置１０１〜１０４を備える。レーザアレイ装置１０１は、ｘ方向及びｚ方向にピッチ間隔（並置間隔）ｐで２つずつ並置された４つのレーザ光源装置１０１ａを備える。ここで、ピッチ間隔ｐは、並置されたレーザ光源装置１０１ａの中心位置の間隔である（図３参照）。レーザアレイ装置１０２は、ｘ方向及びｚ方向にピッチ間隔ｐで２つずつ並置された４つのレーザ光源装置１０２ａを備える。レーザアレイ装置１０３は、ｙ方向及びｚ方向にピッチ間隔ｐで２つずつ並置された４つのレーザ光源装置１０３ａを備える。レーザアレイ装置１０４は、ｙ方向及びｚ方向にピッチ間隔ｐで２つずつ並置された４つのレーザ光源装置１０４ａを備える。このように、本実施の形態に係る例示的なレーザアレイ装置１０１〜１０４は、２×２の２次元レーザアレイ装置である。

図２において、レーザ光源装置１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａはそれぞれ、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から出射された光線を平行化するコリメートレンズとを備える。レーザ光源装置１０１ａ，１０２ａは、青色のレーザ光を出射し、レーザ光源装置１０３ａ，１０４ａは、赤色のレーザ光を出射する。ここで、青色のレーザ光は、４００ｎｍ〜４９５ｎｍの範囲に含まれる波長を含むレーザ光であり、例えば、４４０〜４７０ｎｍの波長帯域のレーザ光である。また、赤色のレーザ光は、６２０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲に含まれる波長を含むレーザ光であり、例えば、６３０〜６５０ｎｍの波長帯域のレーザ光である。

図３は、図２に示したレーザアレイ装置１０１及びレーザアレイ装置１０２を、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向に見た側面図である。図３において、ｘ方向に並置されたレーザアレイ装置１０１とレーザアレイ装置１０２とは、半ピッチに相当する距離ｐ／２だけｚ方向にずれて配置されている。図３において、隣接した、レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａと、レーザアレイ装置１０２のレーザ光源装置１０２ａと、のｘ方向の並置間隔は、ピッチ間隔ｐに設定されている。しかしながら、本開示はこれに限定されず、隣接した、レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａと、レーザアレイ装置１０２のレーザ光源装置１０２ａと、のｘ方向の並置間隔は、ピッチ間隔ｐに等しくなくてもよい。

図２に戻り、ｙ方向に並置されたレーザアレイ装置１０３とレーザアレイ装置１０４とは、図３に示したレーザアレイ装置１０１とレーザアレイ装置１０２と間の位置関係と同様に、半ピッチに相当する距離ｐ／２だけｚ方向にずれて配置されている。

図２において、光源装置１００は、ミラー１１１と、スリットミラー１１２と、スリットミラー１１３と、ダイクロイックミラー１１４とをさらに備える。ミラー１１１は、表面１１１ａと裏面１１１ｂとを有する板状の形状を有し、その表面１１１ａに垂直な平面がｚｘ平面と４５°をなすように配置されている。ミラー１１１の表面１１１ａには、青色の光を反射するように反射コーティングが施されている。ミラー１１１の裏面１１１ｂには、赤色の光を反射するように反射コーティングが施されている。

ミラー１１１は、レーザアレイ装置１０１より−ｙ方向に、かつレーザアレイ装置１０３より＋ｘ方向に配置されている。レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａから−ｙ方向に出射された青色のレーザ光は、ミラー１１１の表面１１１ａによって反射されて＋ｘ方向に進み、スリットミラー１１２に向かう。

図４は、スリットミラー１１２の構造を例示する正面図である。スリットミラー１１２は、ミラー１１１の表面１１１ａで反射された青色のレーザ光と、レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａから出射された赤色のレーザ光とを合成する。ここで、２つの光を合成するとは、２つの光の進行方向を同じ方向にすることをいう。

スリットミラー１１２は、板状の形状を有し、ｚ軸に垂直な方向に延びた複数のスリット１１２ａを備える。スリット１１２ａは、ｚ方向に所定のスリット間隔ｐごとに設けられている。スリット間隔ｐは、レーザアレイ装置１０１〜１０４のピッチ間隔ｐに等しい。スリット１１２ａのｚ方向のスリット高さＨ１は、レーザアレイ装置１０２のレーザ光源装置１０２ａから出射されるレーザ光のビーム径より大きい。また、スリット１１２ａの幅Ｗは、ｐ×√２より大きく、例えば１．５×ｐである。スリットミラー１１２は、スリット１１２ａのｚ方向の中心位置がレーザアレイ装置１０２のレーザ光源装置１０２ａと同じｚ位置となるように配置される。これにより、レーザ光源装置１０２ａから出射される青色のレーザ光は、スリットミラー１１２のスリット１１２ａの中を通り抜けることができる。スリット１１２ａは、本開示の「透過領域」の一例である。

図４において、スリットミラー１１２は、青色のレーザ光を反射する反射領域１１２ｂをさらに備える。反射領域１１２ｂは、隣接するスリット１１２ａの間の領域である。反射領域１１２ｂのｚ方向の高さＨ２は、レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａから出射されるレーザ光のビーム径より大きい。レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａとスリットミラー１１２の反射領域１１２ｂとは同じｚ位置にある。したがって、レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａから出射され、ミラー１１１の表面１１１ａによって反射された青色のレーザ光は、スリットミラー１１２の反射領域１１２ｂに入射する。

図２に戻り、スリットミラー１１２は、ミラー１１１に平行に、ミラー１１１より＋ｘ方向に配置される。スリットミラー１１２に入射した青色のレーザ光は、反射領域１１２ｂによって反射されて−ｙ方向に進み、ダイクロイックミラー１１４に向かう。

ダイクロイックミラー１１４は、青色のレーザ光を透過し、赤色のレーザ光を反射する。ダイクロイックミラー１１４は、板状の形状を有する。ダイクロイックミラー１１４は、スリットミラー１１２より−ｙ方向かつレーザアレイ装置１０４より＋ｘ方向に配置されている。スリットミラー１１２の反射領域１１２ｂによって反射された青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー１１４を透過して−ｙ方向に進み、光源装置１００から出射される。

スリットミラー１１３は、スリットミラー１１２と同様の形状を有する。スリットミラー１１３の反射領域は、青色のレーザ光を反射するスリットミラー１１２と異なり、赤色のレーザ光を反射する。レーザアレイ装置１０３のレーザ光源装置１０３ａとスリットミラー１１３の反射領域とは同じｚ位置にある。スリットミラー１１３は、ミラー１１１、スリットミラー１１２、及びダイクロイックミラー１１４に平行に、ミラー１１１より−ｙ方向に配置される。

２．動作
図２を参照して、レーザアレイ装置１０１，１０２から出射された青色のレーザ光の伝播経路と、レーザアレイ装置１０３，１０４から出射された赤色のレーザ光の伝播経路とについて以下説明する。

レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａから−ｙ方向に出射された青色のレーザ光は、
ミラー１１１の表面１１１ａによって反射されて＋ｘ方向に進み、
スリットミラー１１２の反射領域１１２ｂによって反射されて−ｙ方向に進み、
ダイクロイックミラー１１４を透過してさらに−ｙ方向に進み、光源装置１００から出射される。

レーザアレイ装置１０２のレーザ光源装置１０２ａから−ｙ方向に出射された青色のレーザ光は、
スリットミラー１１２のスリット１１２ａを透過してさらに−ｙ方向に進み、
ダイクロイックミラー１１４を透過してさらに−ｙ方向に進み、光源装置１００から出射される。

レーザアレイ装置１０３のレーザ光源装置１０３ａから＋ｘ方向に出射された赤色のレーザ光は、
ミラー１１１の裏面１１１ｂによって反射されて−ｙ方向に進み、
スリットミラー１１３の反射領域によって反射されて＋ｘ方向に進み、
ダイクロイックミラー１１４によって反射されて−ｙ方向に進み、光源装置１００から出射される。

レーザアレイ装置１０４のレーザ光源装置１０４ａから＋ｘ方向に出射された赤色のレーザ光は、
スリットミラー１１３のスリットを透過してさらに＋ｘ方向に進み、
ダイクロイックミラー１１４によって反射されて−ｙ方向に進み、光源装置１００から出射される。

以上のように、レーザアレイ装置１０１及びレーザアレイ装置１０２から出射された青色のレーザ光の配置密度は、ミラー１１１とスリットミラー１１２とによって高められる。また、レーザアレイ装置１０３及びレーザアレイ装置１０４から出射された赤色のレーザ光の配置密度は、ミラー１１１とスリットミラー１１３とによって高められる。このように配置密度が増加した青色のレーザ光及び赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー１１４によって空間的に合成され、ダイクロイックミラー１１４から−ｙ方向に進む。

このように、光源装置１００によれば、ミラー１１１、スリットミラー１１２、スリットミラー１１３、及びダイクロイックミラー１１４の４つの光学素子のみによって、レーザアレイ装置１０１及びレーザアレイ装置１０２から出射された青色のレーザ光とレーザアレイ装置１０３及びレーザアレイ装置１０４から出射された赤色のレーザ光とを、これらの光線の空間的に圧縮して配置密度を上げつつ、色合成することができる。したがって、小型な光源装置１００により、十分なレーザ光の光度を得ることができる。光源装置１００が小型であることにより、光源装置１００を含むプロジェクタ６も小型化を実現することができる。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る光源装置２００の構成例を示す図である。図５の光源装置２００は、図２の光源装置１００に比較して以下の点が異なる。
（１）ミラー１１１に代えて、ダイクロイックミラー２１１を備える。
（２）スリットミラー１１２に代えて、スリットミラー２１２を備える。
（３）ダイクロイックミラー１１４に代えて、スリットミラー２１４を備える。
（４）スリットミラー１１３を備えない。
以下、相違点について説明する。

ダイクロイックミラー２１１は、赤色のレーザ光を透過し、青色のレーザ光を反射する。したがって、レーザアレイ装置１０１から出射された青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー２１１によって反射されて＋ｘ方向に進み、レーザアレイ装置１０３から照射された赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー２１１を透過して＋ｘ方向に進む。

スリットミラー２１２は、図４のスリットミラー１１２と同様の形状を有し、青色のレーザ光及び赤色のレーザ光を反射する反射領域と、青色のレーザ光を透過させるスリットとを有する。ダイクロイックミラー２１１から到来した青色のレーザ光及び赤色のレーザ光は、スリットミラー２１２の反射領域で反射され、−ｙ方向に進む。レーザアレイ装置１０２から出射された青色のレーザ光は、スリットミラー２１２のスリットを透過してさらに−ｙ方向に進む。

スリットミラー２１４は、図４のスリットミラー１１２と同様の形状を有し、ダイクロイック領域とスリットとを有する。スリットミラー２１４のダイクロイック領域には、赤色のレーザ光を反射し、青色のレーザ光を透過するようにダイクロイックコーティングが施されている。スリットミラー２１２のダイクロイック領域によって反射された青色のレーザ光及び赤色のレーザ光は、スリットミラー２１４のスリットを透過してさらに−ｙ方向に進み、光源装置１００から出射される。レーザアレイ装置１０４から出射された赤色のレーザ光は、スリットミラー２１４のダイクロイック領域によって反射されて−ｙ方向に進み、光源装置１００から出射される。

レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａと、レーザアレイ装置１０３のレーザ光源装置１０３ａと、スリットミラー２１２の反射領域と、スリットミラー２１４の透過領域と、は同じｚ位置（以下、「第１のｚ位置」という。）にある。レーザアレイ装置１０２のレーザ光源装置１０２ａと、レーザアレイ装置１０４のレーザ光源装置１０４ａと、スリットミラー２１２の透過領域と、スリットミラー２１４のダイクロイック領域と、は同じｚ位置（以下、「第２のｚ位置」という。）にある。第１のｚ位置と第２のｚ位置とは、半ピッチに相当する距離ｐ／２だけずれるように設定される。

以上のように、光源装置２００は、図２の光源装置１００に比較してスリットミラー１１３を備えないため、更なる小型化を実現することができる。

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る光源装置３００の構成例を示す図である。図５の光源装置２００は、図２の光源装置１００に比較して以下の点が異なる。
（１）ミラー１１１に代えて、ダイクロイックミラー３１１を備える。
（２）スリットミラー１１３に代えて、スリットミラー３１３を備える。
（３）ダイクロイックミラー１１４に代えて、反射素子３１４を備える。
（４）スリットミラー１１２を備えない。
以下、相違点について説明する。

ダイクロイックミラー３１１は、青色のレーザ光を透過し、赤色のレーザ光を反射する。したがって、レーザアレイ装置１０１から出射された青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー３１１を透過して−ｙ方向に進み、レーザアレイ装置１０３から照射された赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー３１１によって反射されて−ｙ方向に進む。

スリットミラー３１３は、図４のスリットミラー１１２と同様の形状を有し、青色のレーザ光及び赤色のレーザ光を反射する反射領域と、赤色のレーザ光を透過させるスリットとを有する。ダイクロイックミラー３１１から到来した青色のレーザ光及び赤色のレーザ光は、スリットミラー３１３の反射領域で反射され、＋ｘ方向に進む。レーザアレイ装置１０４から出射された赤色のレーザ光は、スリットミラー３１３のスリットを透過してさらに＋ｘ方向に進む。

図７は、図６の反射素子３１４の構造を例示する正面図である。反射素子３１４は、板状の形状を有し、ｚ軸に垂直な方向に延びた複数のダイクロイック領域３１４ａを備える。ダイクロイック領域３１４ａは、青色のレーザ光を透過し、赤色のレーザ光を反射する。反射素子３１４は、本開示の「合成素子」の一例であり、ダイクロイック領域３１４ａは、本開示の「合成領域」の一例である。反射素子３１４は、ダイクロイック領域３１４ａのｚ方向の中心位置がレーザアレイ装置１０２のレーザ光源装置１０２ａのｚ位置及びレーザアレイ装置１０４のレーザ光源装置１０４ａのｚ位置と同じとなるように配置される。これにより、レーザ光源装置１０２ａから出射される青色のレーザ光は、反射素子３１４のダイクロイック領域３１４ａを透過し、レーザ光源装置１０４ａから出射される赤色のレーザ光は、反射素子３１４のダイクロイック領域３１４ａで反射される。

図７において、反射素子３１４は、青色のレーザ光と赤色のレーザ光とを反射する反射領域３１４ｂをさらに備える。反射領域３１４ｂは、隣接するダイクロイック領域３１４ａの間の領域である。反射素子３１４の反射領域３１４ｂは、レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａ及びレーザアレイ装置１０３のレーザ光源装置１０３ａと同じｚ位置にある。したがって、レーザアレイ装置１０１のレーザ光源装置１０１ａから出射されてダイクロイックミラー３１１を透過し、スリットミラー３１３の反射領域によって反射された青色のレーザ光は、反射素子３１４の反射領域３１４ｂに入射する。また、レーザアレイ装置１０３のレーザ光源装置１０３ａから出射されてダイクロイックミラー３１１によって反射され、スリットミラー３１３の反射領域によって反射された赤色のレーザ光も、反射素子３１４の反射領域３１４ｂに入射する。上記のように反射素子３１４の反射領域３１４ｂに入射した、レーザ光源装置１０１ａからの青色のレーザ光とレーザ光源装置１０３ａからの赤色のレーザ光とは、反射素子３１４の反射領域３１４ｂによって反射される。

以上のように、光源装置３００は、図２の光源装置１００に比較してスリットミラー１１３を備えないため、実施の形態２と同様に、更なる小型化を実現することができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本開示における技術の例示として、上記実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１〜３では、青色のレーザ光を出射するレーザアレイ装置１０１，１０２と、赤色のレーザ光を出射するレーザアレイ装置１０３，１０４について説明した。しかしながら、レーザアレイ装置１０１〜１０４が出射するレーザ光の色、すなわち波長は上記のものに限定されない。例えば、実施の形態１〜３とは逆に、レーザアレイ装置１０１，１０２は赤色のレーザ光を出射し、レーザアレイ装置１０３，１０４は青色のレーザ光を出射してもよい。

また、レーザアレイ装置１０１〜１０４のうちの少なくとも１つは、緑色のレーザ光を出射するものであってもよい。例えば、レーザアレイ装置１０１が緑色のレーザ光を出射し、レーザアレイ装置１０２が青色のレーザ光を出射し、レーザアレイ装置１０３，１０４が赤色のレーザ光を出射してもよい。緑色のレーザ光は、４９５ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲に含まれる波長を含むレーザ光であり、例えば、５１０〜５４０ｎｍの波長帯域のレーザ光である。

実施の形態１〜３では、２次元レーザアレイ装置であるレーザアレイ装置１０１〜１０４を例示した。しかしながら、レーザアレイ装置１０１〜１０４の構成はこれに限定されない。例えば、レーザアレイ装置１０１〜１０４はそれぞれ、ｚ方向に並置された複数のレーザ光源装置を有する１次元レーザアレイ装置であってもよい。

実施の形態１では、ミラー１１１とダイクロイックミラー１１４とを別体として備える光源装置１００について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。例えば、ミラー１１１とダイクロイックミラー１１４とは、一体的に形成されてもよい。例えば、一枚の板部材の半分がミラーコーティングされてミラー１１１と同様の機能を有し、残りの半分がダイクロイックコーティングされてダイクロイックミラー１１４と同様の機能を有してもよい。実施の形態２のダイクロイックミラー２１１及びスリットミラー２１４も同様に、一体的に形成されてもよい。実施の形態３のダイクロイックミラー３１１と反射素子３１４も同様に、一体的に形成されてもよい。これにより、光源装置１００を構成する部品の数を低減することができる。

実施の形態１では、図４に例示したように、スリット１１２ａと反射領域１１２ｂとを備えるスリットミラー１１２について説明した。スリット１１２ａは、本開示の「透過領域」の一例である。しかしながら、透過領域は、青色のレーザ光を透過させるものであればよく、スリット１１２ａに限定されない。例えば、透過領域は、青色のレーザ光を透過させるガラスで形成されてもよい。このように、光源装置１００は、スリットミラー１１２に代えて、青色のレーザ光を透過させるガラス製の透過領域と、青色のレーザ光を反射する反射領域とを有する光学素子を備えてもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、投写型画像表示装置に適用可能である。

４ 光源装置
６ プロジェクタ
１０，１１，３５，３８ レンズ
１２ 拡散板
１４ コンデンサレンズ
１５ ダイクロイックミラー
２０ 蛍光体基板
２１ 蛍光体層
２２ アルミニウム基板
２３ モーター
３６ 反射ミラー
３７ 拡散板
４５ 集光レンズ
４６ ロッド
７５ 投写レンズ
８０ リレーレンズ
８１ 反射ミラー
８２ フィールドレンズ
８３ 全反射プリズム
８４ カラープリズム
８５，８６ ダイクロイックミラー
８７〜８９ ＤＭＤ
９０ 空気層
１００，２００，３００ 光源装置
１０１〜１０４ レーザアレイ装置
１０１ａ レーザ光源装置
１０２ａ レーザ光源装置
１０３ａ レーザ光源装置
１０４ａ レーザ光源装置
１１１ ミラー
１１２ スリットミラー
１１２ａ スリット
１１２ｂ 反射領域
１１３ スリットミラー
１１４ ダイクロイックミラー
２１１ ダイクロイックミラー
２１２，２１４ スリットミラー
３１１ ダイクロイックミラー
３１３ スリットミラー
３１４ 反射素子
３１４ａ ダイクロイック領域
３１４ｂ 反射領域

Claims (20)

1. 第１の波長帯域のレーザ光を第１の方向で放射する第1のレーザ光源装置と、
   第２の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向に平行な方向で放射する第２のレーザ光源装置と、
   第３の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向と異なる第２の方向で放射する第３のレーザ光源装置と、
   第４の波長帯域のレーザ光を前記第２の方向に平行な方向で放射する第４のレーザ光源装置と、
   第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面で前記第１の波長帯域のレーザ光を反射し、前記第２の面で前記第３の波長帯域のレーザ光を反射する反射素子と、
   第１の合成素子と、
   第２の合成素子と、
   第３の合成素子とを備える光源装置であって、
   前記第１の合成素子は、前記反射素子の第１の面で反射された前記第１の波長帯域のレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第３の合成素子に対して出射し、
   前記第２の合成素子は、前記反射素子の裏面で反射された前記第３の波長帯域のレーザ光と、前記第４の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第３の合成素子に対して出射し、
   前記第３の合成素子は、前記第１の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第２の合成素子によって合成されたレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を出射する光源装置。
2. 前記第３の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光と前記第２の波長帯域のレーザ光とを透過し、前記第３の波長帯域のレーザ光と前記第４の波長帯域のレーザ光とを反射する請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１〜第４のレーザ光源装置はそれぞれ、前記第１の方向及び前記第２の方向と異なる第３の方向に所定のピッチ間隔で並置された複数のレーザ光源装置を備えるレーザアレイ装置である請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 前記第１の合成素子は、前記第２の波長帯域のレーザ光を透過する透過領域と、前記第１の波長帯域のレーザ光を反射する反射領域とを有し、
   前記第２の合成素子は、前記第４の波長帯域のレーザ光を透過する透過領域と、前記第３の波長帯域のレーザ光を反射する反射領域とを有する請求項３に記載の光源装置。
5. 前記第１の合成素子の透過領域と反射領域とは、前記第３の方向に前記ピッチ間隔の半分の距離で並置され、
   前記第２の合成素子の透過領域と反射領域とは、前記第３の方向に前記ピッチ間隔の半分の距離で並置された請求項４に記載の光源装置。
6. 前記反射素子と前記第３の合成素子とは、同一部材上に構成される請求項１〜５のいずれかに記載の光源装置。
7. 第１の波長帯域のレーザ光を第１の方向で放射する第1のレーザ光源装置と、
   第２の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向に平行な方向で放射する第２のレーザ光源装置と、
   第３の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向と異なる第２の方向で放射する第３のレーザ光源装置と、
   第４の波長帯域のレーザ光を前記第２の方向に平行な方向で放射する第４のレーザ光源装置と、
   第１の合成素子と、
   第２の合成素子と、
   第３の合成素子とを備える光源装置であって、
   前記第１の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第２の合成素子に対して出射し、
   前記第２の合成素子は、前記第１の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第３の合成素子に対して出射し、
   前記第３の合成素子は、前記第２の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第４の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を出射する光源装置。
8. 前記第１の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光を反射し、前記第３の波長帯域のレーザ光を透過する請求項７に記載の光源装置。
9. 前記第１〜第４のレーザ光源装置はそれぞれ、前記第１の方向及び前記第２の方向と異なる第３の方向に所定のピッチ間隔で並置された複数のレーザ光源装置を備えるレーザアレイ装置である請求項７又は８に記載の光源装置。
10. 前記第２の合成素子は、前記第２の波長帯域のレーザ光を透過する透過領域と、前記第１の波長帯域のレーザ光及び前記第３の波長帯域のレーザ光を反射する反射領域とを有する請求項９に記載の光源装置。
11. 前記第３の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光及び前記第３の波長帯域のレーザ光を透過する透過領域と、前記第２の波長帯域のレーザ光を透過し、前記第４の波長帯域のレーザ光を反射する反射領域とを有する請求項９又は１０に記載の光源装置。
12. 前記第２の合成素子の透過領域と反射領域とは、前記第３の方向に前記ピッチ間隔の半分の距離で並置され、前記第３の合成素子の透過領域と反射領域とは、前記第３の方向に前記ピッチ間隔の半分の距離で並置された請求項１１に記載の光源装置。
13. 第１の波長帯域のレーザ光を第１の方向で放射する第1のレーザ光源装置と、
    第２の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向に平行な方向で放射する第２のレーザ光源装置と、
    第３の波長帯域のレーザ光を前記第１の方向と異なる第２の方向で放射する第３のレーザ光源装置と、
    第４の波長帯域のレーザ光を前記第２の方向に平行な方向で放射する第４のレーザ光源装置と、
    第１の合成素子と、
    第２の合成素子と、
    第３の合成素子とを備える光源装置であって、
    前記第１の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第２の合成素子に対して出射し、
    前記第２の合成素子は、前記第１の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第２の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を前記第３の合成素子に対して出射し、
    前記第３の合成素子は、前記第２の合成素子によって合成されたレーザ光と、前記第４の波長帯域のレーザ光とを合成して、合成されたレーザ光を出射する光源装置。
14. 前記第１の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光を透過し、前記第３の波長帯域のレーザ光を反射する請求項１３に記載の光源装置。
15. 前記第１〜第４のレーザ光源装置はそれぞれ、前記第１の方向及び前記第２の方向と異なる第３の方向に所定のピッチ間隔で並置された複数のレーザ光源装置を備えるレーザアレイ装置である請求項１３又は１４に記載の光源装置。
16. 前記第２の合成素子は、前記第４の波長帯域のレーザ光を透過する透過領域と、前記第１の波長帯域のレーザ光及び前記第３の波長帯域のレーザ光を反射する反射領域とを有する請求項１５に記載の光源装置。
17. 前記第３の合成素子は、前記第１の波長帯域のレーザ光及び前記第３の波長帯域のレーザ光を反射する反射領域と、前記第２の波長帯域のレーザ光を透過し、前記第４の波長帯域のレーザ光を反射する合成領域とを有する請求項１５又は１６に記載の光源装置。
18. 前記第２の合成素子の透過領域と反射領域とは、前記第３の方向に前記ピッチ間隔の半分の距離で並置され、前記第３の合成素子の反射領域と合成領域とは、前記第３の方向に前記ピッチ間隔の半分の距離で並置された請求項１７に記載の光源装置。
19. 前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに実質的に直交する、請求項１〜１８のいずれかに記載の光源装置。
20. 請求項１〜１９のいずれかに記載の光源装置と、
    前記光源装置からの出射光を被照明領域に導く導光部と、
    前記被照明領域に配置され、前記出射光を変調する光変調素子と、
    前記光変調素子で変調された光を投写する投写装置とを備える投写型画像表示装置。

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