JP6601098B2 - 光源装置及び画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及び画像投射装置に関する。

レーザを有する光源装置では、レーザから射出されたレーザ光が入射するレンズ等の光学部材に、当該レーザ光のエネルギー密度が高いことに起因して、空気中の異物が付着する。この現象は、特にエネルギーの高い短波長のレーザを用いた場合、空気中のシロキサン及び二酸化硫黄等のガスと光化学反応を起こして、光学部材への異物の付着が顕著になる。レンズ等に異物が付着することによって、レンズが射出する光の出力が低下する等の問題が生じている。このため光学部材に付着する異物を除去する技術が開示されている。

例えば、特許文献１には、異物を電極によって捕捉するとともに、ファンによって異物を吸引して排出する光源装置が開示されている。

特開２０１５−８７５２５号公報

しかしながら、上述の技術では、電極、電極に電圧を印加する電源、及び、ファン等の構成が必要なため、光源装置が大型化するといった課題がある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光源装置は、レーザを有する光源と、前記レーザが射出したレーザ光の進路上に配置され、前記レーザ光のピーク強度よりも低いピーク強度を有する複数の分散光に前記レーザ光を分散させて、射出する分散部材と、前記分散光の進路上に配置された光学部材と、を備える。

本発明にかかる光源装置は、異物の付着を、レーザ光を分散させた分散光として射出する分散部材によって抑制するので、光源装置の大型化を抑制するという効果を奏する。

図１は、第１実施形態による光源装置を有する画像投射装置の全体構成図である。 図２は、分散部材によるレーザ光の分散を説明する拡大図である。 図３は、分散された分散光の強度を説明するグラフである。 図４は、ガウシアン分布を有するレーザ光の強度分布のグラフである。 図５は、ガウシアン分布を有するレーザ光を分散させた場合の分散光の強度分布のグラフである。 図６は、変形例１における分散光の強度分布のグラフである。 図７は、変形例２における分散光の強度分布のグラフである。 図８は、変形例３における分散光の強度分布のグラフである。 図９は、変形例４における分散光の強度分布のグラフである。 図１０は、変形例５における分散光の強度分布のグラフである。 図１１は、変形例６における分散光の強度分布のグラフである。 図１２は、光源のレーザの他の配列を説明する正面図である。

以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態による光源装置１２を有する画像投射装置１０の全体構成図である。画像投射装置１０は、画像を生成してスクリーン等に拡大して投射する。図１に示すように、画像投射装置１０は、光源装置１２と、画像生成部１４と、投射部１６とを備える。

光源装置１２は、画像生成用の光を画像生成部１４へと射出する。光源装置１２は、画像を構成する光の進路上において、最も上流側に配置されている。光源装置１２は、光源２０と、分散部材２２と、集光レンズ２４と、レンズ２６と、回転拡散板２８と、レンズ３０と、レンズ３２とを有する。

光源２０は、３個のレーザ３４ａ、３４ｂ、３４ｃを有する。レーザ３４ａ、３４ｂ、３４ｃを区別する必要がない場合、レーザの符号を３４とする。３個のレーザ３４は、例えば、配列をなす。本実施形態では、３個のレーザ３４は、一直線上に配列されている。レーザ３４が配列されている方向を配列方向とする。３個のレーザ３４は、例えば、等間隔で配置されている。レーザ３４は、電力−光変換効率は２０〜３０％であり、光に変換されないエネルギーは熱となって高温となる。従って、複数のレーザ３４は、冷却の観点からは互いに離すことが好ましい。しかし、複数のレーザ３４同士を離し過ぎると、光源装置１２の大型化を招くので、小型化の観点からは複数のレーザ３４同士を離さない方が好ましい。例えば、レーザ３４の光出力が４Ｗ程度であれば、レーザ３４間の間隔は、１０ｍｍ程度が好ましい。３個のレーザ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、それぞれレーザ光Ｌ０ａ、Ｌ０ｂ、Ｌ０ｃを射出する。尚、レーザ３４が射出するレーザ光を区別する必要がない場合、レーザ光の符号をＬ０と表記する。レーザ光Ｌ０が進行する方向を進行方向とする。レーザ３４の配列方向とレーザ光Ｌ０の進行方向は、交差（例えば、直交）する。

分散部材２２は、光源２０のレーザ３４が射出するレーザ光Ｌ０の進路上に配置されている。ここで、配列されたレーザ３４から射出されたレーザ光Ｌ０のそれぞれのピークの位置は、分散部材２２の表面において、重ならない。分散部材２２は、板状の部材である。分散部材２２は、レーザ光Ｌ０の進路に対して、傾斜している。分散部材２２は、レーザ光Ｌ０のピーク強度よりも低いピーク強度を有する複数の分散光Ｌｐ（ｐ＝１、２・・）にレーザ光Ｌ０を分散させて、射出する。複数の分散光Ｌｐは、互いに平行な方向に進行する。

集光レンズ２４は、分散部材２２が分散させた分散光Ｌｐの進路上に配置されている。集光レンズ２４は、分散光Ｌｐを集光して、レンズ２６を介して、回転拡散板２８へ射出する。集光レンズ２４は、光学部材の一例である。

回転拡散板２８は、レンズ２６が集光した光Ｌ１０の進路上であって、レンズ２６の焦点の近傍に配置されている。回転拡散板２８は、元がレーザ光Ｌ０のため局所的に強度斑のある光Ｌ１０を、光Ｌ１０の進行方向に垂直な面で略均一にしてなるように拡散して、射出する。ここで、回転拡散板２８は、光Ｌ１０の進路に平行な回転軸の周りで回転している。これにより、回転拡散板２８は、自己に形成されている模様等に起因する光Ｌ１０の強度斑を、回転によって時間的に変化させてより低減する。

レンズ３０は、回転拡散板２８から射出された光Ｌ１０の進路上に配置されている。レンズ３０は、光Ｌ１０を発散させて射出する。

レンズ３２は、レンズ３０が発散させた光Ｌ１０を互いに平行な方向に進行する光Ｌ１０にして、画像生成部１４へ射出する。

画像生成部１４は、光源装置１２が射出した光Ｌ１０を３色の光（例えば、青色の光ＬＢ、緑色の光ＬＧ、赤色の光ＬＲ）に分離して、当該光から画像を生成する。画像生成部１４は、ミラー４０と、一対のフライアイレンズ４２、４４と、レンズ４６と、光分離器４８とを有する。

ミラー４０は、光源装置１２のレンズ３２が射出した平行な光Ｌ１０の進路上に配置されている。ミラー４０は、入射した光Ｌ１０をフライアイレンズ４２、４４の方向へと反射する。

フライアイレンズ４２、４４は、光Ｌ１０の進行方向に垂直な面で強度が均一になるように分散させて、レンズ４６を介して、光分離器４８へと射出する。

光分離器４８は、入射した光Ｌ１０の波長に基づいて、光Ｌ１０を分離する。例えば、光分離器４８は、青色の波長帯域の光ＬＢを反射するとともに、赤色及び緑色の波長帯域の光ＬＲ、ＬＧを透過する第１のダイクロイックミラーと、赤色及び緑色の波長帯域の光ＬＲ、ＬＧを反射するとともに青色の波長帯域の光ＬＢを透過する第２のダイクロイックミラーとを有する。これにより、光分離器４８は、波長の短い青色の光ＬＢと、青色の光に比べて波長の長い赤色及び緑色の光ＬＲ、ＬＧとに分離して、射出する。

画像生成部１４は、ミラー５０と、レンズ５２と、偏光分離器５４と、光変調素子５６とを更に有する。

ミラー５０には、光分離器４８によって分離された光のうち、青色の光ＬＢが入射する。ミラー５０は、レンズ５２を介して、光ＬＢを偏光分離器５４へと射出する。

偏光分離器５４は、光の振動方向によって、入射した青色の光ＬＢを透過または反射する。例えば、偏光分離器５４は、Ｓ偏光を透過して、Ｐ偏光を反射する。従って、偏光分離器５４は、入射した青色の光ＬＢのうち、Ｓ偏光を透過して、光変調素子５６へと射出する。

光変調素子５６は、例えば、反射型液晶素子である。光変調素子５６は、入射した偏光の振動方向を９０°回転させる。光変調素子５６は、一部の光を反射して、残りの光を遮断する。尚、光変調素子５６は、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）であってもよい。光変調素子５６は、青色の画像を生成するための画像信号を取得する。光変調素子５６は、当該画像信号に基づいて、入射した青色のＳ偏光のうち、一部をＰ偏光にして反射する。これにより、光変調素子５６は、青色の光ＬＢによる画像を生成する。光変調素子５６は、反射した光を偏光分離器５４へと射出する。

上述したように偏光分離器５４は、Ｐ偏光を反射するので、光変調素子５６によってＰ偏光となって画像を形成する青色の光ＬＢを、後述する光合成部７６へ反射する。

画像生成部１４は、ミラー６０と、色分離器６２と、レンズ６４と、偏光分離器６６と、光変調素子６８と、レンズ７０と、偏光分離器７２と、光変調素子７４と、光合成部７６とを更に有する。

ミラー６０は、光分離器４８によって分離された光のうち、赤色及び緑色の光ＬＲ、ＬＧが入射する。ミラー６０は、入射した光ＬＲ、ＬＧを色分離器６２へと射出する。

色分離器６２は、波長に基づいて、一部の光を反射して、残りの光を透過することにより、光を分離する。色分離器６２は、例えば、ダイクロイックミラーである。色分離器６２は、入射した赤色及び緑色の光ＬＲ、ＬＧのうち、波長の短い緑色の光ＬＧを、レンズ６４を介して、偏光分離器６６へ反射する。色分離器６２は、入射した赤色及び緑色の光ＬＲ、ＬＧのうち、波長の長い赤色の光ＬＲを透過して、レンズ７０を介して、偏光分離器７２へと射出する。

偏光分離器６６は、光の振動方向によって、入射した緑色の光ＬＧを透過または反射する。例えば、偏光分離器６６は、Ｐ偏光を透過して、Ｓ偏光を反射する。従って、偏光分離器６６は、入射した緑色の光ＬＧのうち、Ｐ偏光を透過して、光変調素子６８へと射出する。

光変調素子６８は、例えば、反射型液晶素子である。光変調素子６８は、入射した偏光の振動方向を９０°回転させるとともに、一部の光ＬＧを反射して、残りの光ＬＧを遮断する。光変調素子６８は、緑色の画像を生成するための画像信号を取得する。光変調素子６８は、当該画像信号に基づいて、入射した緑色のＰ偏光のうち、一部をＳ偏光にして反射する。これにより、光変調素子６８は、緑色の光ＬＧによる画像を生成する。光変調素子６８は、反射した光を偏光分離器６６へと射出する。

上述したように偏光分離器６６は、Ｓ偏光を反射するので、光変調素子６８によってＳ偏光となって画像を形成する緑色の光ＬＧを、光合成部７６へ反射する。

偏光分離器７２は、光の振動方向によって、入射した赤色の光ＬＲを透過または反射する。例えば、偏光分離器７２は、Ｓ偏光を透過して、Ｐ偏光を反射する。従って、偏光分離器７２は、入射した赤色の光ＬＲのうち、Ｓ偏光を透過して、光変調素子７４へと射出する。

光変調素子７４は、例えば、反射型液晶素子である。光変調素子７４は、入射した偏光の振動方向を９０°回転させるとともに、一部の光ＬＲを反射して、残りの光ＬＲを遮断する。光変調素子７４は、赤色の画像を生成するための画像信号を取得する。光変調素子７４は、当該画像信号に基づいて、入射した赤色のＳ偏光のうち、一部をＰ偏光にして反射する。これにより、光変調素子７４は、赤色の光ＬＲによる画像を生成する。光変調素子７４は、反射した光を偏光分離器７２へと射出する。

上述したように偏光分離器７２は、Ｐ偏光を反射するので、光変調素子７４によってＰ偏光となって画像を形成する赤色の光ＬＲを、光合成部７６へ反射する。

光合成部７６は、青色、緑色及び赤色のそれぞれの光によって形成されている画像を合成して出力する。光合成部７６は、光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲの振動方向によって、当該光を反射または透過する。光合成部７６は、例えば、偏光ビームスプリッタである。ここでは、光合成部７６は、Ｐ偏光を反射して、Ｓ偏光を透過する。光合成部７６には、偏光分離器５４によって反射された画像を形成する青色のＰ偏光の光ＬＢ、偏光分離器６６によって反射された画像を形成する緑色のＳ偏光の光ＬＧ、及び、偏光分離器７２によって反射された画像を形成する赤色のＰ偏光の光ＬＲが入射する。光合成部７６は、Ｐ偏光である青色及び赤色の光ＬＢ、ＬＲを反射して投射部１６へと出力するとともに、Ｓ偏光である緑色の光ＬＧを透過して投射部１６へと出力する。これにより、光合成部７６は、青色、緑色及び赤色の光による画像を合成して、カラーの画像を生成する。

投射部１６には、画像生成部１４によって生成された画像を構成する光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲが入射する。投射部１６は、画像を構成する光ＬＢ、ＬＧ、ＬＲを、例えば拡大してスクリーン等に投射する。

図２は、分散部材２２によるレーザ光Ｌ０の分散を説明する拡大図である。図２に示すように、分散部材２２は、支持板８０と、第１反射膜８２と、第２反射膜８４とを有する。

支持板８０は、光を透過可能な材料によって構成されている。支持板８０は、板状に構成されている。支持板８０は、レーザ光Ｌ０が入射する入射面である表面と、表面と対向する裏面とを有する。支持板８０の表面と裏面は、平行である。支持板８０は、例えば、ガラス板である。支持板８０は、入射するレーザ光Ｌ０の進行方向に対して、傾斜して配置されている。支持板８０は、例えば、レーザ光Ｌ０の進行方向に対して、４５°傾斜している。支持板８０は、３個のレーザ３４の配列方向に対して傾斜している。支持板８０は、３個のレーザ３４の配列方向に対して、４５°傾斜している。

第１反射膜８２は、レーザ光Ｌ０が入射する支持板８０の表面に設けられている。第１反射膜８２を含む面（例えば、支持板８０の表面と平行な面）は、レーザ光Ｌ０の進行方向及び３個のレーザ３４の配列方向に対して傾斜している。第１反射膜８２に達するレーザ光Ｌ０の複数のピークは、互いに重畳されない。第１反射膜８２は、入射したレーザ光Ｌ０のうち、一部を透過させる反射膜である。第１反射膜８２は、例えば、ダイクロイックミラーによって構成されている。第１反射膜８２は、ハーフミラーとして機能する金属薄膜であってもよい。ここで、第１反射膜８２の反射率をＲ_１、透過率をＴ_１とする。

第２反射膜８４は、分散部材２２の裏面に設けられている。従って、第２反射膜８４は、第１反射膜８２と間隔をあけて配置される。第１反射膜８２と第２反射膜８４は、互いに平行に設けられている。第１反射膜８２と第２反射膜８４との間の間隔は、支持板８０の厚みとなる。第２反射膜８４を含む面（例えば、支持板８０の裏面と平行な面）は、レーザ光Ｌ０の進行方向及び３個のレーザ３４の配列方向に対して傾斜している。第２反射膜８４の反射率をＲ_２、透過率をＴ_２とする。第２反射膜８４の透過率Ｔ_２は、第１反射膜８２の透過率Ｔ_１よりも低い。例えば、第２反射膜８４は、１００％の反射率を有する全反射膜である。第２反射膜８４は、例えば、反射率の高い金属膜、ダイクロイックミラー等によって構成されている。第２反射膜８４は、第１反射膜８２が透過したレーザ光Ｌ０、及び、第１反射膜８２の裏面側で反射したレーザ光Ｌ０を、第１反射膜８２へと反射する。

次に、分散部材２２の作用について説明する。３個のレーザ３４から射出された３本のレーザ光Ｌ０は、互いに平行に進行しつつ、分散部材２２の第１反射膜８２に達する。第１反射膜８２は、当該レーザ光Ｌ０の一部を集光レンズ２４へと反射して、残りの一部の光を透過させる。第１反射膜８２を透過した光は、支持板８０の内部を進行して、第２反射膜８４に達する。第２反射膜８４は、当該光を第１反射膜８２へと反射する。第１反射膜８２は、第２反射膜８４によって反射された光の一部を透過して、残りの一部を第２反射膜８４へと反射する。このように、第１反射膜８２及び第２反射膜８４は、支持板８０を進行する光を繰り返し反射（いわゆる多重反射）しつつ、第１反射膜８２が透過率Ｔ_１に応じて少しずつ光を透過することによって、レーザ光Ｌ０を分散させた分散光Ｌｐとして集光レンズ２４へと射出する。分散光Ｌｐは、第２反射膜８４によってｐ−１回反射された後、第１反射膜８２を透過して射出した光である。

上述したように第１反射膜８２及び第２反射膜８４は、レーザ光Ｌ０の進行方向及び３個のレーザ３４の配列方向に対して傾斜している。これにより、分散光Ｌｐは、一直線上に配列した状態で進行する。また、第１反射膜８２と第２反射膜８４は、互いに平行に設けられている。これにより、一のレーザ光Ｌ０から分散された複数の分散光Ｌｐは、等間隔で平行に進行する。

ここで、支持板８０の屈折率をｎとする。即ち、第１反射膜８２と第２反射膜８４との間において光が進行する空間の屈折率がｎである。支持板８０の厚みをｔとする。即ち、法線方向における第１反射膜８２と第２反射膜８４との間の間隔がｔである。第１反射膜８２の法線方向と入射方向との間の角度である入射角をθａとする。ここでいう入射方向は、第１反射膜８２に入射するレーザ光Ｌ０が進行して来た方向である。第１反射膜８２の法線方向と、射出方向との間の角度である射出角度をθｂとする。ここでいう射出方向は、第１反射膜８２を透過した光が進行する方向である。

この場合、同じレーザ光Ｌ０から分散された分散光Ｌｐと分散光Ｌｐ＋１との間の間隔ｄは、次の式で表すことができる。
ｄ＝２×ｔ×ｓｉｎ（θａ−θｂ）／ｃｏｓθｂ ・・・（１）
また、スネルの法則より入射角θａと射出角θｂとの関係は以下の式（２）で表すことができる。
ｓｉｎθａ＝ｎ×ｓｉｎθｂ ・・・（２）
式（２）を式（１）に代入すると式（３）となる。
ｄ＝２×ｔ×ｓｉｎ（θａ−ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθａ／ｎ）
／ｃｏｓ（ｓｉｎ^−１（ｓｉｎθａ／ｎ）） ・・・（３）
式（３）から厚みｔ及び入射角θａによって、間隔ｄを設定できる。例えば、ｔ＝１．５、θａ＝４５°の場合、ｄ＝１となる。また、厚みｔと間隔ｄは、比例関係にあるので、厚みｔを増やすことによって、間隔ｄを大きくすることができる。

図３は、分散された分散光Ｌｐの強度を説明するグラフである。ｐが２以上において、分散光Ｌｐの強度は、レーザ光Ｌ０の強度に対して、Ｔ_１ ^２Ｒ_２ ^ｐ−１Ｒ_１ ^ｐ−２となる。従って、分散光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の強度は、それぞれＲ_１、Ｔ_１ ^２Ｒ_２、Ｔ_１ ^２Ｒ_１Ｒ_２ ^２、Ｔ_１ ^２Ｒ_１ ^２Ｒ_２ ^３となる。ここで、Ｒ_１＝０．４、Ｔ_１＝０．６、Ｒ_２＝１、Ｔ_２＝０とする。入射するレーザ光Ｌ０の強度を１とすると、分散光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の強度は、それぞれ０．４、０．３６、０．１４、０．０６となる。これらの強度を示したグラフが、図３である。尚、レーザ光Ｌ０の強度は図１の面Ｓａの位置のものであり、分散光Ｌｐの強度は面Ｓｂの位置のものである。

次に、レーザ光Ｌ０の強度が、分布幅を有する強度分布の場合について説明する。図４は、ガウシアン分布を有するレーザ光Ｌ０の強度分布のグラフである。尚、図４は、図１の面Ｓａにおける強度分布である。図５は、ガウシアン分布を有するレーザ光を分散させた場合の分散光Ｌｐの強度分布のグラフである。尚、図５は、面Ｓｂにおける分散光の強度分布に、面Ｓａにおけるレーザ光Ｌ０の強度分布を重ねている。

上述した図３に示すグラフは、各分散光Ｌｐの強度をピークのみの線で示している。しかしながら、実際にはレーザ光Ｌ０の強度は、図４に示すように横軸方向に分布幅を有する。分布幅を有する強度分布の一例は、ガウシアン分布である。ガウシアン分布は、以下の式（４）で表すことができる。
Ｉ＝Ｉ_０ｅｘｐ（−２ｒ^２／ω_０ ^２） ・・・（４）
Ｉ_０は、分散光Ｌｐのピーク強度である。ｒは、ピーク強度の位置からの距離である。ω_０は、ガウシアンビーム径とよばれる。ガウシアンビーム半径ω_０は、強度がピーク強度の１／ｅ^２または０．１３５となる減少する半径を示す。

レーザ光Ｌ０の強度がガウシアン分布となる場合、分散光Ｌｐの各強度も図５に示すように横軸方向に分布幅を有する。ここで、間隔ｄが小さい場合、分散光Ｌｐの強度分布と隣接する分散光Ｌｐの強度分布とが重なる。一のレーザ光Ｌ０の分散光Ｌｐの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳは、図５に太線で示す分布となる。ここで、分散光Ｌ１のピーク強度と、分散光Ｌ２のピーク強度とを積算した積算値は、“Ｒ_１＋Ｔ_１ ^２Ｒ_２ ^”となる。Ｒ_１は１未満なので、当該積算値は次の式（５）を満たす。但し、“Ｒ_１＋Ｔ_１＝１”である。
１＞Ｒ_１＋Ｔ_１ ^２Ｒ_２ ・・・（５）
これは、分散光Ｌ１のピーク強度と分散光Ｌ２のピーク強度との積算値が、レーザ光Ｌ０の強度未満となることを示す。当然に、他の分散光Ｌｐの積算値が分散光Ｌ１と分散光Ｌ２との積算値以上となることはないので、全ての分散光Ｌｐと分散光Ｌｐ＋１との積算値もレーザ光Ｌ０の強度未満となる。

上述したように、画像投射装置１０及び光源装置１２では、分散部材２２が、レーザ光Ｌ０を、レーザ光Ｌ０のピーク強度よりも小さいピーク強度を有する複数の分散光Ｌｐに分散させる。これにより、分散部材２２の射出側に配置された集光レンズ２４には、レーザ光Ｌ０ではなく、強度が分散された分散光Ｌｐが入射するので、高いエネルギーが集光レンズ２４等の光学部材に集中することを抑制できる。また、分散部材２２は、光の進行方向を変更する部材としても使用されているので、画像投射装置１０及び光源装置１２の構成の複雑化を抑制できる。従って、画像投射装置１０及び光源装置１２は、構成の複雑化を抑制しつつ、高いエネルギーが集中することに起因する集光レンズ２４等の光学部材への異物の付着を抑制できる。この結果、画像投射装置１０及び光源装置１２は、異物の付着による集光レンズ２４の透過率の低下等の光学部材の性能劣化、及び、異物による熱吸収に起因する集光レンズ２４の反射防止膜等のコーティングの剥離及び変化等の破損を抑制できる。

第１反射膜８２及び第２反射膜８４は、レーザ光Ｌ０の進行方向及び３個のレーザ３４の配列方向に対して傾斜している。これにより、３本のレーザ光Ｌ０から分散された分散光Ｌｐが、一直線上に配列される。

また、分散部材２２は、第１反射膜８２と第２反射膜８４とが互いに平行に設けられているので、分散させた分散光Ｌｐが互いに平行に進行するように射出する。これにより、拡散板等によって、ピーク強度を残さずにランダムな方向に光を進行させて光を広い領域に拡散する場合に比べて、画像投射装置１０及び光源装置１２は、分散光Ｌｐが所望の進行方向から逸れることを抑制することができる。これにより、画像投射装置１０及び光源装置１２は、光の利用効率を向上させることができる。

次に、上述した分散部材２２のパラメータを適宜変更した変形例について説明する。尚、変形例の説明において、分散光Ｌｐをいずれのレーザ光Ｌ０によるものかを区別する場合、ａ、ｂ、ｃのいずれかを符号に付与する。例えば、レーザ光Ｌ０ａの分散光については、Ｌｐａの符号を付与して、レーザ光Ｌ０ｂの分散光については、Ｌｐｂの符号を付与する。

（変形例１）
図６は、変形例１における分散光Ｌｐの強度分布のグラフである。変形例１による分散部材２２は、レーザ光Ｌ０ａを分散させた分散光Ｌｐのピークの位置と、レーザ光Ｌ０ａと隣接するレーザ光Ｌ０ｂを分散させた分散光Ｌｐのピークの位置とを分離する。尚、レーザ光Ｌ０ｂと隣接するレーザ光Ｌ０ｃとにおいても同様である。ここで、図６に示すように、レーザ光Ｌ０ａと、隣接するレーザ光Ｌ０ｂとの間の間隔をＤとする。間隔Ｄは、レーザ光Ｌ０ａの進行方向に直交する方向におけるレーザ光Ｌ０ａとレーザ光Ｌ０ｂとの間隔である。レーザ光Ｌ０ａ、Ｌ０ｂが、互いに平行に進行する場合、間隔Ｄは、レーザ３４と隣接するレーザ３４と間の間隔ともいえる。
変形例１では、次の式（６）の条件を満たすように、間隔ｔ、屈折率ｎ及び入射角θａ等のパラメータが設定される。
ｍ×ｄ≠Ｄ ｍ：正の整数 ・・・（６）
変形例１では、上述の式（３）及び式（６）に基づいて算出される間隔ｔ、屈折率ｎ及び入射角θａとなるように、分散部材２２を設置及び構成する。これにより、隣接するレーザ光Ｌ０の分散光Ｌｐのピークの位置が互いに重なることを抑制して、ピーク強度が大きくなることを抑制できる。

（変形例２）
図７は、変形例２における分散光Ｌｐの強度分布のグラフである。変形例２による分散部材２２は、レーザ光Ｌ０を分散させた分散光Ｌｐのいずれかのピークの位置と、他のレーザ光Ｌ０を分散させた分散光Ｌｐのいずれかのピークの位置とを重ねる。ここで、上述したように重なった分散光Ｌｐと分散光Ｌｐとのピーク強度の積算は、レーザ光Ｌ０のピーク強度よりも小さくなる。

レーザ光Ｌ０ａを分散させた分散光Ｌｐａと、レーザ光Ｌ０ｂを分散させた分散光Ｌｐｂとを重ねる条件は以下の式（７）のとおりである。
ｍ×ｄ＝Ｄ ｍ：正の整数 ・・・（７）
上述の式（３）及び式（７）に基づいて算出された厚みｔ、屈折率ｎ及び入射角θａとなるように、分散部材２２を設置及び構成する。例えば、図７に示す例では、変形例２の分散部材２２は、レーザ光Ｌ０ａを分散させた分散光Ｌ３ａと、レーザ光Ｌ０ｂを分散させた分散光Ｌ１ｂとを重ねている。この場合、式（７）におけるｍは、“２”となる。

（変形例３）
図８は、変形例３における分散光Ｌｐの強度分布のグラフである。変形例３による分散部材２２は、レーザ３４のレーザ光Ｌ０の分散光Ｌｐの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳと、当該レーザ３４と隣接するレーザ３４のレーザ光Ｌ０の分散光Ｌｐの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳとを分離する。ここでいう、積算強度分布ＬＳを分離するとは、積算強度分布ＬＳのピーク強度の例えば１０％以上の強度となる領域で重ならないことをいう。これにより、分散部材２２は、複数の積算強度分布ＬＳのピークの位置を分離する。

例えば、変形例３による分散部材２２は、図８に示すように、レーザ３４ａのレーザ光Ｌ０ａの複数の分散光Ｌｐａの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳａと、レーザ３４ａと隣接するレーザ３４ｂのレーザ光Ｌ０ｂの複数の分散光Ｌｐｂの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳｂとを分離する間隔ｔ、屈折率ｎ及び入射角θａを有する。

（変形例４）
図９は、変形例４における分散光Ｌｐの強度分布のグラフである。変形例４による分散部材２２は、レーザ３４のレーザ光Ｌ０の分散光Ｌｐの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳの少なくとも一部と、当該レーザ３４と隣接するレーザ３４のレーザ光Ｌ０の分散光Ｌｐの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳの少なくとも一部とを互いに重ねる。ここでいう、積算強度分布ＬＳが互いに重なるとは、積算強度分布ＬＳのピーク強度の例えば１０％以上の強度となる領域で少なくとも一部が互いに重なることをいう。尚、分散部材２２は、複数の積算強度分布ＬＳのピークの位置を分離することが好ましい。

変形例４による分散部材２２は、図９に示すように、レーザ３４ａのレーザ光Ｌ０ａの複数の分散光Ｌｐａの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳａの少なくとも一部と、当該レーザ３４ａと隣接するレーザ３４ｂのレーザ光Ｌ０ｂの複数の分散光Ｌｐｂの強度分布を積算した積算強度分布ＬＳｂの少なくとも一部とを互いに重ねる間隔ｔ、屈折率ｎ及び入射角θａを有する。

（変形例５）
図１０は、変形例５における分散光Ｌｐの強度分布のグラフである。変形例５による分散部材２２は、図１０に示すように、第１反射膜８２のレーザ光Ｌ０の入射側の面で反射された分散光Ｌ１のピーク強度と、第１反射膜８２を透過して、第２反射膜８４で反射され、さらに第１反射膜８２を透過した分散光Ｌ２のピーク強度とを一致させる。この場合、次の式（８）が成立する。
Ｒ_１＝Ｔ_１ ^２Ｒ_２ ・・・（８）
Ｒ_２が１の場合、Ｒ_１＋Ｔ_１＝１であることを考慮すると、分散光Ｌ１のピーク強度と分散光Ｌ２のピーク強度とを一致させるＲ_１は、次の値となる。
Ｒ_１＝（３±５^１／２）／２

（変形例６）
図１１は、変形例６における分散光Ｌｐの強度分布のグラフである。変形例６による分散部材２２は、図１１に示すように、第１反射膜８２のレーザ光Ｌ０の入射側の面で反射された分散光Ｌ１の強度分布と、第１反射膜８２を透過して、第２反射膜８４で反射され、さらに第１反射膜８２を透過した分散光Ｌ２の強度分布とを分離する間隔ｔ、屈折率ｎ及び入射角θａを有する。ここでいう、強度分布が分離するとは、強度分布のガウシアンビーム半径ω_０よりも内側で互いに重ならないことをいう。

上述した実施形態及び変形例の構成は適宜変更してよい。また、実施形態及び変形例の構成の相対的な配置関係等も変更してよい。

例えば、上述の実施形態では、２枚の反射膜を例に挙げたが、３枚以上の反射膜を設けてもよい。この場合、レーザ光の最も入射側の反射膜及び間に設けられた反射膜は、０でない透過率を有する。

分散部材２２は、レーザ光をそれぞれがピーク強度を有する複数の分散光に分散可能な回折格子等によって構成してもよい。

上述の実施形態では、３個のレーザ３４を有する光源２０を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、光源２０は、１個または複数のレーザ３４を有していてもよい。

上述の実施形態では、一列に配列されたレーザ３４を有する光源２０を例に挙げたが、これに限定されない。図１２は、光源１２０のレーザ３４の他の配列を説明する正面図である。例えば、光源１２０が、１８個のレーザ３４を有する場合、レーザ３４は、図１２に示すようにマトリックス状に配置してもよい。ここで、図１２に一の列のレーザ３４の横方向の位置ＰＬ１、ＰＬ３は、縦方向において隣接する他の列のレーザ３４の横方向の位置ＰＬ２と異なることが好ましい。より好ましくは、位置ＰＬ２が、位置ＰＬ１と位置ＰＬ３との中点である。これにより、分散光Ｌｐの強度分布が、重なることをより抑制できる。

レーザ３４のレーザ光Ｌ０が、進行方向に直交する面内において楕円形状である場合、分散部材２２は、レーザ光Ｌ０の短軸方向に沿って分散光Ｌｐを分散させることが好ましい。これにより、分散部材２２は、分散光Ｌｐと隣接する分散光Ｌｐとの間隔が小さくても、分散光Ｌｐ同士を分離することができる。

第１反射膜８２及び第２反射膜８４の反射率Ｒ_１、Ｒ_２及び透過率Ｔ_１、Ｔ_２は、レーザ光Ｌ０の波長及び偏光方向によって適宜変更してもよい。

第１反射膜８２及び第２反射膜８４は、異なる支持板に設けられてもよい。

１０…画像投射装置
１２…光源装置
１４…画像生成部
２０…光源
２２…分散部材
２４…集光レンズ
３４…レーザ
８２…第１反射膜
８４…第２反射膜
１２０…光源
Ｌ０…レーザ光
Ｌｐ…分散光
ＬＳ…積算強度分布

Claims (12)

1. 複数のレーザを有する光源と、
   前記複数のレーザが射出するレーザ光の進路上に配置され、前記レーザ光のピーク強度よりも低いピーク強度を有する複数の分散光に前記レーザ光を分散させて、射出する分散部材と、
   前記分散光の進路上に配置され、前記分散光を集光する光学部材と、
   前記光学部材により集光された光の進路上に配置され、前記集光された光の進路と平行な回転軸を中心に回転し、前記集光された光を拡散する回転拡散板と
   を備え、
   前記複数のレーザから射出されたレーザ光は前記分散部材に対し、互いに平行に入射することを特徴とする、光源装置。
2. 前記分散部材は、
   入射する前記レーザ光の一部を透過させる第１反射膜と、
   前記第１反射膜と間隔をあけて配置され、前記第１反射膜よりも透過率が低く、前記第１反射膜を透過したレーザ光を反射する第２反射膜と、
   を有する請求項１に記載の光源装置。
3. 前記複数のレーザから射出された前記レーザ光のピークの位置のそれぞれは、前記第１反射膜において重ならない
   請求項２に記載の光源装置。
4. 前記第１反射膜を含む面及び前記第２反射膜を含む面は、前記レーザ光の進行する方向及び前記配列の方向に対して傾斜するとともに、互いに平行である
   請求項２または３に記載の光源装置。
5. 前記分散部材は、一のレーザのレーザ光を分散させた分散光の強度のピークの位置と、前記一のレーザと隣接する他のレーザのレーザ光を分散させた分散光の強度のピークの位置とを分離する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記分散部材は、一のレーザのレーザ光を分散させた分散光の強度のピークの位置と、前記一のレーザと隣接する他のレーザのレーザ光を分散させた分散光の強度のピークの位置とを重ねる
   請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記分散部材は、一のレーザのレーザ光の分散光の強度分布を積算した積算強度分布と、前記一のレーザと隣接する他のレーザのレーザ光の分散光の強度分布を積算した積算強度分布とを分離する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記分散部材は、一のレーザのレーザ光の分散光の強度分布を積算した積算強度分布の少なくとも一部と、前記一のレーザと隣接する他のレーザのレーザ光の分散光の強度分布を積算した積算強度分布の少なくとも一部とを重ねる
   請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 前記分散部材は、前記第１反射膜の前記レーザ光の入射側の面で反射された第１分散光のピーク強度と、前記第１反射膜を透過して、前記第２反射膜で反射され、さらに前記第１反射膜を透過した第２分散光のピーク強度とを一致させる
   請求項２から４のいずれか１項に記載の光源装置。
10. 前記分散部材は、前記第１反射膜の前記レーザ光の入射側の面で反射された第１分散光の強度分布と、前記第１反射膜を透過して、前記第２反射膜で反射され、さらに前記第１反射膜を透過した第２分散光の強度分布とを分離する
    請求項２から４のいずれか１項に記載の光源装置。
11. 前記分散部材は、一のレーザのレーザ光の分散光の強度分布を積算した積算強度分布のピークの位置と、前記一のレーザと隣接する他のレーザのレーザ光の分散光の強度分布を積算した積算強度分布のピークの位置とを分離する
    請求項２、７及び８のいずれか１項に記載の光源装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の光源装置と、
    前記光源からの光によって画像を生成する画像生成部と、
    を備える画像投射装置。

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