JP7149457B2 - 光源装置、及び投写型画像表示装置 - Google Patents

Description

本開示は複数のレーザー光源からの光束を簡便な構成で高密度に配置して、小型化を図った光源装置、及びそれを用いた投写型画像表示装置に関するものである。

投写型画像表示装置に用いられる光源は、固体光源技術の進歩により、従来の放電管ランプから、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や半導体レーザーに置き換わりつつある。特に、半導体レーザーは１つの個体からの光出力は小さいが、光出力のエタンデュが比較的小さいことから複数個アレイ状にユニット化されたものが光源として用いられており、５０００ルーメンを超えるような高出力のプロジェクタも商品化されている。

レーザーは筒状のパッケージに収納されているものが一般的であり、その出力や寿命確保の面から一定温度に納めるための冷却が求められるので、各レーザーは一定の間隔を持って２次元状に配列されている。

特許文献１では、ランプからの２方向からの光束を、リフレクタ、レンズアレイに透過せしめて、複数の光束に分割、これを複数設けて入射光を反射する部分と透過する部分を交互に配置してなるミラーにより合成するプロジェクタ用照明装置が提案されている。また、特許文献２では、出射光の波長が異なる複数のレーザー光源アレイからの光束を、波長選択性ミラーで一方向の光に合成する画像投写装置の照明技術が提案されている。

特開２０００－３４７５８９号公報 特開２００２－２４４２１１号公報

本開示は、複数レーザー光源をアレイ状に配置されたレーザーモジュールを対向して配置する場合において、簡単な構成で小型に構成でき、しかも各部材は比較的安価なもので構成できるのでコストダウンに寄与できる光源装置、及びそれを使用した投写型画像表示装置を提供する。

本開示の第１の光源装置は、それぞれアレイ状に複数のレーザー光源が配列され、互いに対向して配置された第一および第二のレーザー光源ユニットと、第一および第二のレーザー光源ユニットからの出射光に対して斜めに配置され、出射光をそれぞれ反射する第一の反射部材と、第一の反射部材で反射された第二のレーザー光源ユニットからの出射光を反射する折り返し反射部材と、を備える。第一の反射部材で反射された第一のレーザー光源ユニットからの出射光と、折り返し反射部材で反射された第二のレーザー光源ユニットからの出射光とは、互いに並行でかつ進行方向が同じである。

本開示の第２の光源装置は、第一～第四のレーザー光源ユニットと、第一および第二の反射部材と、折り返し反射部材と、を備える。第一および第二のレーザー光源ユニットは、それぞれアレイ状に複数のレーザー光源が配列され、互いに対向して配置される。第一の反射部材は、第一および第二のレーザー光源ユニットからの出射光に対して斜めに配置され、出射光をそれぞれ反射する。第三および第四のレーザー光源ユニットは、それぞれアレイ状に複数のレーザー光源が配列され、互いに対向して配置される。第二の反射部材は、第三および第四のレーザー光源ユニットからの出射光に対して斜めに配置され、出射光をそれぞれ反射する。折り返し反射部材は、第一の反射部材で反射された第二のレーザー光源ユニットからの出射光と第二の反射部材で反射された第四のレーザー光源ユニットからの出射光とを反射する。第一の反射部材で反射された第一のレーザー光源ユニットからの出射光と、折り返し反射部材で反射された第二のレーザー光源ユニットからの出射光と、第二の反射部材で反射された第三のレーザー光源ユニットからの出射光と、折り返し反射部材で反射された第四のレーザー光源ユニットからの出射光とは、互いに並行、かつ進行方向が同じである。第二の反射部材は、第一の反射部材で反射された第二のレーザー光源ユニットからの出射光が折り返し反射部材に至る間に配置されている。

また、本開示の投写型画像表示装置は、上述の第１または第２の光源装置を備える。

本開示は、複数レーザー光源をアレイ状に配置されたレーザーモジュールを対向して配置する場合において、簡単な構成で小型に構成でき、しかも各部材は比較的安価なもので構成できるのでコストダウンに寄与できる光源装置、及びそれを使用した投写型画像表示装置を実現するのに有効である。

実施の形態１にかかる光源装置の上面図 実施の形態１にかかる光源装置の側面図 実施の形態１にかかる光源装置の正面図において光束の像を示す図 実施の形態２にかかる光源装置の上面図 実施の形態２にかかる光源装置の右側面図 実施の形態２にかかる光源装置の左側面図 実施の形態２にかかる光源装置の正面図において光束の像を示す図 実施の形態３にかかる光源装置の上面図 実施の形態３にかかる光源装置の側面図 実施の形態４にかかる光源装置の上面図 実施の形態４にかかる光源装置の側面図 実施の形態５にかかる投写型画像表示装置を示す図 実施の形態６にかかる投写型画像表示装置を示す図

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、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態１）
図１Ａ～図１Ｃは実施の形態１にかかる光源装置１の構成を示す図であり、図１Ａは光源装置１を－ｚ方向に見たときの構成を、また、図１Ｂは光源装置１を図１Ａのｙ方向に見たときの構成を、図１Ｃは光源装置１を図１Ａのｘ方向に見たときの光束の像を示している。

図１Ａにおいて光源装置１は、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００と、第一の反射ミラー５０１と、二つの反射面である第一反射面６１１と第二反射面６１２のなす角度が直角となる第一のプリズム６１０と、二つの反射面である第一反射面６２１と第二反射面６２２のなす角度が直角となる第二のプリズム６２０を備える。ここで、第一の反射ミラー５０１は、第一の反射部材の一例であり、第一のプリズム６１０、および第二のプリズム６２０は、直交するよう斜めに配置された第一反射面と第二反射面の二つの反射面を有する折り返し反射部材の一例である。

第一のレーザー光源ユニット１００は、半導体レーザー素子１１０と集光レンズ１２０とから構成された半導体レーザー光源１３０、及び半導体レーザー素子１４０と集光レンズ１５０とから構成された半導体レーザー光源１６０が、２つずつ一定の間隔（ｘ方向及びｚ方向の間隔が同ピッチ）で２次元状に４個（２×２）、アレイ状に配置されて構成されている。

第二のレーザー光源ユニット２００は、半導体レーザー素子２１０と集光レンズ２２０とから構成された半導体レーザー光源２３０、及び半導体レーザー素子２４０と集光レンズ２５０とから構成された半導体レーザー光源２６０が、２つずつ一定の間隔（第一のレーザー光源ユニット１００と同じピッチ）で２次元状に４個（２×２）、アレイ状に配置されて構成されている。

すなわち、第一のレーザー光源ユニット１００と第二のレーザー光源ユニット２００との半導体レーザー光源の配置は、実質的に同一となっており、これら第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００は、その出射方向＋ｙ、－ｙ方向で互いに対向するように配置されている。

第一のレーザー光源ユニット１００の半導体レーザー素子１１０、１４０から広がり角をもって出射された光は、対応する集光レンズ１２０、１５０により、それぞれ集光され、略平行な光束１３１、１６１に変換される。

第二のレーザー光源ユニット２００の半導体レーザー素子２１０、２４０から広がり角をもって出射された光は、対応する集光レンズ２２０、２５０により、それぞれ集光され、略平行な光束２３１、２６１に変換される。

集光レンズ１２０、１５０を透過した光束１３１、１６１と、集光レンズ２２０、２５０を透過した光束２３１、２６１とは、ｘ方向とｚ方向に広がり角を有しており、ｚ方向の広がり角がｘ方向の広がり角よりも大きくなる様に半導体レーザー素子１１０、１４０、２１０、２４０は配置されている。

第一のレーザー光源ユニット１００と第二のレーザー光源ユニット２００は、図１Ａに示すように、互いに対向する様に配置され、それぞれの半導体レーザー光源の光軸がｘ方向に下記の式１を満たす距離Ｌだけシフトした位置に配置されている。

ここで、ｔは第一の反射ミラー５０１の厚みを示し、θは光束の第一の反射ミラー５０１への入射角度を示し、ｎは第一の反射ミラー５０１の屈折率を示す。

第一の反射ミラー５０１は、第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００からの出射光に対して斜め（本実施の形態では入射角４５°）に配置され、入射光を反射する反射領域５１１、５１２、５１３、５１４と、入射光を透過する透過領域５１５、５１６とを有する。反射領域５１１、５１２、５１３、５１４は、それぞれ対応する半導体レーザー素子１１０、１４０、２１０、２４０の光軸上に配置されている。

第一のレーザー光源ユニット１００から出射された光束１３１は、第一の反射ミラー５０１の反射領域５１１で反射され、光束１６１は反射領域５１２で反射される。

第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１は、第一の反射ミラー５０１の反射領域５１３で反射され、第二のプリズム６２０に入射する。第二のプリズム６２０に入射した光は、第二のプリズム６２０の内部で第一反射面６２１と第二反射面６２２とで２回反射することにより、入射した際の光軸と平行であり、かつ第一の反射ミラー５０１の透過領域５１５に当たる位置に光軸がｙ方向にシフトされた状態で反射される。第二のプリズム６２０によって反射された光束２３１は第一の反射ミラー５０１の透過領域５１５を透過する。

また、第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２６１は、第一の反射ミラー５０１の反射領域５１４で反射され、第一のプリズム６１０に入射する。第一のプリズム６１０に入射した光は、第一のプリズム６１０の内部で第一反射面６１１と第二反射面６１２とで２回反射することにより、入射した際の光軸と平行であり、かつ第一の反射ミラー５０１の透過領域５１６に当たる位置に光軸がｙ方向にシフトされた状態で反射される。第一のプリズム６１０によって反射された光束２６１は第一の反射ミラー５０１の透過領域５１６を透過する。

第一の反射ミラー５０１を透過した光束２３１、２６１は、第一のレーザー光源ユニット１００から出射され、第一の反射ミラー５０１の反射領域５１１、５１２で反射された光束１３１、１６１に対して、－ｙ方向に半導体レーザー光源の配列ピッチの半ピッチ分シフトした位置に配置される。即ち、第二のレーザー光源ユニットからの複数の出射光の一部は、第一のレーザー光源ユニットからの出射光の光路間に挟まれる位置に配置される。

このように、第一のレーザー光源ユニット１００からの各出射光に対して第二のレーザー光源ユニット２００からの各出射光の光路が半ピッチ分シフトするようにして、第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００からの出射光を合成したので、光源装置１から出射される出射光の密度は、１つのレーザー光源ユニットからの出射光の密度の２倍になる。

第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１、２６１は、第一の反射ミラー５０１と、第一、第二のプリズム６１０、６２０で反射され、第一の反射ミラー５０１の反射領域５１３、５１４と、透過領域５１５、５１６を透過する。そのため、図１Ｃに示す第一の反射ミラー５０１の透過領域を透過する際の光束２３１、２６１のスポット形状２３１ａ、２６１ａのｙ方向の径が大きくなると、反射領域５１３、５１４、又は第一の反射ミラー５０１の端部で光束がケラレてしまう可能性がある。尚、図１Ｃにおいて、反射領域５１１に形成されたスポット形状１３１ａは光束１３１のスポット形状を、反射領域５１２に形成されたスポット形状１６１ａは光束１６１のスポット形状を、それぞれ表している。

本実施の形態では、第一の反射ミラー５０１の透過領域５１５、５１６の形状がｚ方向に長く形成されているので、第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１、２６１のｚ方向の広がり角がｘ方向の広がり角よりも大きくなる方向に、半導体レーザー素子２１０、２４０が配置されている。そのため、光束２３１、２６１がそれぞれ透過領域５１５、５１６に入射する際には、それぞれの光束のスポット形状２３１ａ、２６１ａは、ｚ方向に長くｙ方向に短い楕円形状となる。これにより、光束２３１、２６１が、第一の反射ミラー５０１の反射領域、又は端部でケラレることを防いでいる。

（実施の形態２）
図２Ａ～図２Ｄは実施の形態２にかかる光源装置２の構成を示す図であり、図２Ａは光源装置２を－ｚ方向に見たときの構成を、また、図２Ｂは光源装置２を図２Ａのｙ方向に見たときの構成を、図２Ｃは光源装置２を図２Ａの－ｙ方向に見たときの構成を、図２Ｄは光源装置２を図２Ａのｘ方向に見たときの光束の像を示している。尚、図２Ａ～図２Ｄにおいて、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図２Ａにおいて光源装置２は、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００と、第一の反射ミラー５０２と、折り返し反射ミラー７１０とを備える。折り返し反射ミラー７１０は、第一反射ミラー７１１と、第二反射ミラー７１２と、第一反射ミラーと第二反射ミラー７１２とのなす角度が直角となる様に保持する保持機構７１３とを備える。ここで、第一の反射ミラー５０２は、第一の反射部材の一例、折り返し反射ミラー７１０は、２枚のミラーとそれを直交する位置関係に支持する機構部材からなる折り返し反射部材の一例である。

第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００は、実施の形態１の場合と同様に、それぞれ４つの半導体レーザー光源が一定の間隔（ピッチ）で２次元状に４個（２×２）がアレイ状に配置されて構成されている。また、第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００は、その出射方向＋ｙ、－ｙ方向で互いに対向するように配置されている。

第一のレーザー光源ユニット１００から出射された光束１３１、１６１と第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１、２６１とは、ｘ方向とｚ方向に広がり角を有している。但し、後述する第一の反射ミラー５０２の反射領域及び透過領域の形成方向を考慮して、実施の形態２では実施の形態１と異なり、ｘ方向の広がり角がｚ方向の広がり角よりも大きくなる様に半導体レーザー素子１１０、１４０、２１０、２４０は配置されている。

第一の反射ミラー５０２は、第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００からの出射光に対して斜め（本実施の形態では入射角４５°）に配置され、光を反射する反射領域５２１、５２２、５２３、５２４と、入射光を透過する透過領域５２５、５２６とを有する。反射領域５２１～５２４は、それぞれ対応する半導体レーザー素子１１０、１４０、２１０、２４０の光軸上に配置されている。透過領域５２５は、第一の反射ミラー５０２の＋ｚ方向側であって反射領域５２１、５２３と第一の反射ミラー５０２の端部との間に位置し、透過領域５２６は、第一の反射ミラー５０２の－ｚ方向側であって反射領域５２１、５２３と反射領域５２２、５２４との間に位置する。

第一のレーザー光源ユニット１００から出射された光束１３１、１６１は、図２Ｃ、図２Ｄに示すように、第一の反射ミラー５０２の反射領域５２１、５２２で反射され、－ｘ方向に出射される。

第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１、２６１は、図２Ｂに示すように、第一の反射ミラー５０２の反射領域５２３、５２４で反射され、折り返し反射ミラー７１０に入射する。折り返し反射ミラー７１０に入射した光束２３１、２６１は、折り返し反射ミラー７１０の内部で第一反射ミラー７１１と第二反射ミラー７１２とで２回反射することにより、入射した際の光軸と平行であり、かつ第一の反射ミラー５０２の透過領域５２５、又は透過領域５２６に当たる位置に光軸がｚ方向にシフトされた状態で反射される。折り返し反射ミラー７１０によって反射された光束２３１、２６１は第一の反射ミラー５０２の透過領域５２５、又は透過領域５２６を透過する。

具体的には、第二のレーザー光源ユニット２００の＋ｚ方向側に配置された半導体レーザー光源２３０、２６０からの光束２３１、２６１は、折り返し反射ミラー７１０によって－ｚ方向側にシフトされて第一の反射ミラー５０２の－ｚ方向側に配置された透過領域５２６を透過する。また、第二のレーザー光源ユニット２００の－ｚ方向側に配置された半導体レーザー光源２３０、２６０からの光束２３１、２６１は、折り返し反射ミラー７１０によって＋ｚ方向側にシフトされて第一の反射ミラー５０２の＋ｚ方向側に配置された透過領域５２５を透過する。

第一の反射ミラー５０２の透過領域５２５を透過した光束２３１、２６１は、図２Ｃに示すように、反射領域５２１で反射された光束１３１、１６１に対して＋ｚ方向に半導体レーザー光源の配列ピッチの半ピッチ分シフトした位置に配置される。同様に、第一の反射ミラー５０２の透過領域５２６を透過した光束２３１、２６１は、反射領域５２２で反射された光束１３１、１６１に対して＋ｚ方向に半ピッチ分シフトした位置に配置される。言い換えると、第一の反射ミラー５０２の透過領域５２６を透過した光束２３１、２６１は、反射領域５２１で反射された光束１３１、１６１と反射領域５２２で反射された光束１３１、１６１とにｚ方向に挟まれた位置に配置される。

このように、第一のレーザー光源ユニット１００からの各出射光に対して第二のレーザー光源ユニット２００からの各出射光の光路をシフトさせて、第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００からの出射光を合成したので、光源装置１から出射される出射光の密度は、１つのレーザー光源ユニットからの出射光の密度の２倍になる。

第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１、２６１は、第一の反射ミラー５０２と折り返し反射ミラー７１０で反射された後、第一の反射ミラー５０２の端と反射領域５２１、５２３とに挟まれた透過領域５２５、及び反射領域５２１、５２３と反射領域５２２、５２４とに挟まれた透過領域５２６を透過する。そのため、図２Ｄに示すように、第一の反射ミラー５０２を透過する際の光束２３１、２６１のスポット形状２３１ａ、２６１ａが、ｚ方向に長い場合、反射領域５２１～５２４、又は第一の反射ミラー５０２の端とで光束２３１、２６１がケラレてしまう可能性がある。尚、図２Ｄにおいて、反射領域５２２、５２２のスポット形状１３１ａ、１６１ａは、光束１３１、１６１のスポット形状をそれぞれ表している。

本実施の形態では、第一の反射ミラー５０２の透過領域５２５、５２６の形状がｚ方向に短く形成されているので、第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１、２６１のｘ方向の広がり角がｚ方向の広がり角よりも大きくなる方向に、半導体レーザー素子２１０、２４０は配置されている。そのため、光束２３１、２６１が透過領域５２５、５２６に入射する際には、光束２３１、２６１のスポット形状２３１ａ、２６１ａは、ｙ方向に長くｚ方向に短い楕円形状となる。これにより、光束２３１、２６１が、反射領域５２１～５２４、又は第一の反射ミラー５０２の端でケラレることを防いでいる。

（実施の形態３）
図３Ａ、図３Ｂは実施の形態３にかかる光源装置３の構成を示す図であり、図３Ａは光源装置３を上面から見たときの構成を、また、同図３Ｂは光源装置３を側面から見た（図３Ａのｙ方向に見た）ときの構成を示している。尚、図３Ａ、図３Ｂにおいて、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図３Ａにおいて光源装置３は、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００と、第三のレーザー光源ユニット３００と、第四のレーザー光源ユニット４００と、第一の反射ミラー５１０と、第二の反射ミラー５２０と、二つの反射面である第一反射面６１１と第二反射面６１２のなす角度が直角となる第一のプリズム６１０とを備える。ここで、第一の反射ミラー５１０は、第一の反射部材の一例であり、第二の反射ミラー５２０は、第二の反射部材の一例である。また、第一のプリズム６１０は、直交する二つの反射面を有する折り返し反射部材の一例であり、本実施の形態では、ｙ方向に４個並置されている。

第一のレーザー光源ユニット１００は、半導体レーザー素子１１０と集光レンズ１２０とから構成された半導体レーザー光源１３０が一定の間隔（等ピッチ）で２次元状に１６個（４×４）がアレイ状に配置されて構成されている。

第二のレーザー光源ユニット２００は、半導体レーザー素子２１０と集光レンズ２２０とから構成された半導体レーザー光源２３０が一定の間隔（第一のレーザー光源ユニット１００と同じ等ピッチ）で２次元状に１６個（４×４）がアレイ状に配置されて構成されている。

すなわち、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００との半導体レーザー光源の配置は、実質的に同一となっており、これら第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００は、その出射方向＋ｙ、－ｙ方向で互いに対向するように配置されている。

第三のレーザー光源ユニット３００は、半導体レーザー素子３１０と集光レンズ３２０とから構成された半導体レーザー光源３３０が一定の間隔（第一のレーザー光源ユニット１００と同じ等ピッチ）で２次元状に１６個（４×４）がアレイ状に配置されて構成されている。

第四のレーザー光源ユニット４００は、半導体レーザー素子４１０と集光レンズ４２０とから構成された半導体レーザー光源４３０が一定の間隔（第一のレーザー光源ユニット１００と同じ等ピッチ）で２次元状に１６個（４×４）がアレイ状に配置されて構成されている。

すなわち、第三のレーザー光源ユニット３００と第四のレーザー光源ユニット４００の半導体レーザー光源の配置は、実質的に同一となっており、これら第三、第四のレーザー光源ユニット３００、４００が、その出射方向が＋ｙ、－ｙ方向で互いに対向するように配置されている。第三、第四のレーザー光源ユニット３００、４００は、第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００に対して、ｚ方向に、半導体レーザー光源の配置ピッチの半分の高さだけシフトした位置に配置されている。

第一のレーザー光源ユニット１００の半導体レーザー素子１１０から広がり角をもって出射された光は、対応する集光レンズ１２０により集光され、略平行な光束１３１に変換される。

第二のレーザー光源ユニット２００の半導体レーザー素子２１０から広がり角をもって出射された光は、対応する集光レンズ２２０により集光され、略平行な光束２３１に変換される。

第三のレーザー光源ユニット３００の半導体レーザー素子３１０から広がり角をもって出射された光は、対応する集光レンズ３２０により集光され、略平行な光束３３１に変換される。

第四のレーザー光源ユニット４００の半導体レーザー素子４１０から広がり角をもって出射された光は、対応する集光レンズ４２０により集光され、略平行な光束４３１に変換される。

集光レンズ１２０を透過した光束１３１と、集光レンズ２２０を透過した光束２３１と、集光レンズ３２０を透過した光束３３１と、集光レンズ４２０を透過した光束４３１と、は、ｘ方向とｚ方向に広がり角を有しており、ｚ方向の広がり角がｘ方向の広がり角よりも大きくなる様に半導体レーザー素子１１０、２１０、３１０、４１０は配置されている。

第一のレーザー光源ユニット１００と第二のレーザー光源ユニット２００は、図３Ａに示すように、互いに対向する様に配置され、光束がｘ方向に下記の式２を満たす距離Ｌ_１だけ光軸間でシフトした位置に配置されている。

ここで、ｔ_１は第一の反射ミラー５１０の厚みを示し、θ_１は光束の第一の反射ミラー５１０への入射角度を示し、ｎ_１は第一の反射ミラー５１０の屈折率を示す。

第三のレーザー光源ユニット３００と第四のレーザー光源ユニット４００は、互いに対向する様に配置され、光束がｘ方向に下記の式３を満たす距離Ｌ_２だけ光軸間でシフトした位置に配置されている。

ここで、ｔ_２は第二の反射ミラー５２０の厚みを示し、θ_２は光束の第二の反射ミラー５２０への入射角度を示し、ｎ_２は第二の反射ミラー５２０の屈折率を示す。

また、本実施の形態においては、ｔ_１＝ｔ_２、θ_１＝θ_２、ｎ_１＝ｎ_２であり、Ｌ_１＝Ｌ_２となっている。

第一の反射ミラー５１０は、第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００からの出射光に対して斜め（本実施の形態では入射角４５°）に配置され、入射光を反射する反射領域５１７（図３Ｂにおいてグレーで塗りつぶされた領域、図３Ａでは省略）と、入射光を透過する透過領域５１８とを有する。反射領域５１７は、それぞれ対応する半導体レーザー素子１１０、２１０の光軸上に配置され、第一の反射ミラー５１０の＋ｙ方向側の面と－ｙ方向側の面にそれぞれ１６箇所形成されている。

第二の反射ミラー５２０は、第三、第四のレーザー光源ユニット３００、４００からの出射光に対して斜め（本実施の形態では入射角４５°）に配置され、入射光を反射する反射領域５２７（図３Ｂにおいてグレーで塗りつぶされた領域、図３Ａでは省略）と、入射光を透過する透過領域５２８とを有する。反射領域５２７は、それぞれ対応する半導体レーザー素子３１０、４１０の光軸上に配置され、第二の反射ミラー５２０の＋ｙ方向側の面と－ｙ方向側の面にそれぞれ１６箇所形成されている。

第一の反射ミラー５１０の＋ｙ方向側の反射領域５１７と第二の反射ミラー５２０の＋ｙ方向側の反射領域５２７とは、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ｙ方向の同じ位置に配置され、ｚ方向には半導体レーザー光源の配置ピッチの半分の高さだけシフトした位置に配置されている。第一の反射ミラー５１０の－ｙ方向側の反射領域５１７と第二の反射ミラー５２０の－ｙ方向側の反射領域５２７との関係も同様である。

第一のレーザー光源ユニット１００から出射された光束１３１は、第一の反射ミラー５１０の＋ｙ方向側に形成された反射領域５１７で反射され、－ｘ方向に出射される。

第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１は、第一の反射ミラー５１０の－ｙ方向側の反射領域５１７で反射され、第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８を透過し、第一のプリズム６１０に入射する。このように第二の反射ミラー５２０は、第一の反射ミラー５１０で反射された第二のレーザー光源ユニット２００からのレーザー光が、第一のプリズムに至る間に配置されている。第一のプリズム６１０に入射した光束２３１は、第一のプリズム６１０の内部で第一反射面６１１と第二反射面６１２とで２回反射することにより、入射した際の光軸と平行であり、かつ第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８と第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８に当たる位置に光軸がｙ方向にシフトされた状態で反射される。第一のプリズム６１０によって反射された光束２３１は第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８を透過し、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８を透過する。

第一の反射ミラー５１０を透過した光束２３１は、図３Ａに示すように、第一のレーザー光源ユニット１００から出射され第一の反射ミラー５１０の反射領域５１７で反射された光束１３１に対して、－ｙ方向に半導体レーザー光源の配列ピッチの半ピッチ分だけシフトした位置に配置される。

このようにして、第一のレーザー光源ユニット１００から出射されたレーザー光が第一の反射ミラー５１０に反射されて進む光路と、第二のレーザー光源ユニット２００から出射されたレーザー光が第一の反射ミラー５１０、及び第一のプリズム６１０で反射さられた後に進む光路は、互いに並行で、かつ進行方向が同じになるように、２つのレーザー光源ユニットからのレーザー光が合成される。

第三のレーザー光源ユニット３００から出射された光束３３１は、第二の反射ミラー５２０の＋ｙ方向側に形成された反射領域５２７で反射され、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８を透過する。このとき、光束３３１は、図３Ｂに示すように、第一のレーザー光源ユニット１００から出射され第一の反射ミラー５１０の反射領域５１７で反射された光束１３１に対して、＋ｚ方向に半ピッチ分だけシフトした位置に配置される。

第四のレーザー光源ユニット４００から出射された光束４３１は、第二の反射ミラー５２０の－ｙ方向側に形成された反射領域５２７で反射され、第一のプリズム６１０に入射する。第一のプリズム６１０に入射した光は、第一のプリズム６１０の内部で第一反射面６１１と第二反射面６１２とで２回反射することにより、入射した際の光軸と平行であり、かつ第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８と、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８に当たる位置に光軸がｙ方向にシフトされた状態で反射される。第一のプリズム６１０によって反射された光束４３１は第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８を透過し、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８を透過する。

第一の反射ミラー５１０を透過した光束４３１は、図３Ａに示すように、第三のレーザー光源ユニット３００から出射され第二の反射ミラー５２０の反射領域５２７で反射された光束３３１に対して、－ｙ方向に半導体レーザー光源の配列ピッチの半ピッチ分だけシフトした位置に配置される。また、光束４３１は、図３Ｂに示すように、第二のレーザー光源ユニット２００から出射され第一の反射ミラー５１０を透過した光束２３１に対して、＋ｚ方向に半ピッチ分だけシフトした位置に配置される。

このようにして、第三のレーザー光源ユニット３００から出射されたレーザー光が第二の反射ミラー５２０に反射されて進む光路と、第四のレーザー光源ユニット４００から出射されたレーザー光が第二の反射ミラー５２０、及び第一のプリズム６１０に反射された後に進む光路は、互いに並行、かつ進行方向が同じになるように、２つのレーザー光源ユニットからのレーザー光が合成される。

これにより、１つの光源装置を構成するレーザー光源ユニットのレーザー配置密度が４倍になる様、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００と、第三のレーザー光源ユニット３００と、第四のレーザー光源ユニット４００とから出射された光束を合成配置することができる。

（実施の形態４）
図４Ａ、図４Ｂは実施の形態４にかかる光源装置４の構成を示す図であり、図４Ａは光源装置４を上面から見たときの構成を、また、図４Ｂは光源装置４を側面から見た（図４Ａのｙ方向に見た）ときの構成を示している。尚、図４Ａ、図４Ｂにおいて、実施の形態３と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図４Ａにおいて光源装置４は、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００と、第三のレーザー光源ユニット３００と、第四のレーザー光源ユニット４００と、第一の反射ミラー５１０と、第二の反射ミラー５２０と、二つの反射面である第一反射面６３１と第二反射面６３２のなす角度が直角となる第三のプリズム６３０とを備える。ここで、第一の反射ミラー５１０は、第一の反射部材の一例であり、第二の反射ミラー５２０は、第二の反射部材の一例である。また、第三のプリズム６３０は、直交する二つの反射面を有する折り返し反射部材の一例であり、本実施の形態では、ｚ方向に２個並置されている。

本実施の形態では、実施の形態３と異なり、使用されるプリズムのサイズが大きく、また、第一～第四のレーザー光源ユニット１００～４００と、第一、第二の反射ミラー５１０、５２０との配置関係が異なっている。以下の説明で詳述するが、第一～第四のレーザー光源ユニットは、図４Ｂに示すように、高さ方向（ｚ方向）で、各々の半導体レーザー光源の位置が揃うように配置される。第一～第四のレーザー光源ユニットの上の２段のレーザー光源からのレーザー光が上段の第三のプリズム６３０に入反射され、第一～第四のレーザー光源ユニットの下の２段のレーザー光源からのレーザー光が下段の第三のプリズム６３０に入反射される。

実施の形態４では実施の形態３と異なり、光束１３１、２３１、３３１、４３１の広がり角は、ｘ方向の広がり角がｚ方向の広がり角よりも大きくなる様に半導体レーザー素子１１０、２１０、３１０、４１０が配置されている。

第一の反射ミラー５１０は、第一、第二のレーザー光源ユニット１００、２００からの出射光に対して斜め（本実施の形態では入射角４５°）に配置され、入射光を反射する反射領域５１７（図４Ｂにおいてグレーで塗りつぶされた領域、図４Ａでは省略）と、入射光を透過する透過領域５１８とを有する。反射領域５１７は、それぞれ対応する半導体レーザー素子１１０、２１０の光軸上に配置され、第一の反射ミラー５１０の＋ｙ方向側の面と－ｙ方向側の面にそれぞれ１６箇所形成されている。

第二の反射ミラー５２０は、第三、第四のレーザー光源ユニット３００、４００からの出射光に対して斜め（本実施の形態では入射角４５°）に配置され、光を反射する反射領域５２７（図４Ｂにおいてグレーで塗りつぶされた領域）と、入射光を透過する透過領域５２８とを有する。反射領域５２７は、それぞれ対応する半導体レーザー素子３１０、４１０の光軸上に配置され、第二の反射ミラー５２０の＋ｙ方向側の面と－ｙ方向側の面にそれぞれ１６箇所形成されている。

第一の反射ミラー５１０の＋ｙ方向側の反射領域５１７と第二の反射ミラー５２０の＋ｙ方向側の反射領域５２７とは、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ｙ方向に半ピッチ分シフトした位置に配置され、ｚ方向には同じ位置に配置されている。第一の反射ミラー５１０の－ｙ方向側の反射領域５１７と第二の反射ミラー５２０の－ｙ方向側の反射領域５２７との関係も同様である。

第一のレーザー光源ユニット１００から出射された光束１３１は、第一の反射ミラー５１０の＋ｙ方向側の反射領域５１７で反射され、－ｘ方向に出射される。

第二のレーザー光源ユニット２００から出射された光束２３１は、第一の反射ミラー５１０の－ｙ方向側の反射領域５１７で反射され、第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８を透過し、第三のプリズム６３０に入射する。第三のプリズム６３０に入射した光束２３１は、第三のプリズム６３０の内部で第一反射面６３１と第二反射面６３２とで２回反射することにより、入射した際の光軸と平行であり、かつ第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８と、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８に当たる位置に光軸がｚ方向にシフトされた状態で反射される。第三のプリズム６３０によって反射された光束２３１は第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８を透過し、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８を透過する。

第一の反射ミラー５１０を透過した光束２３１は、第一のレーザー光源ユニット１００から出射され第一の反射ミラー５１０の反射領域５１７で反射された光束１３１に対して、ｚ方向にシフトした位置に配置される。実施の形態４では、図４Ｂに示すように、光束２３１は全体として、光束１３１に対して、＋ｚ方向に半導体レーザー光源の配列ピッチの半ピッチ分だけシフトした位置に配置される。

このようにして、第一のレーザー光源ユニット１００からの複数の各出射光に対して、第二のレーザー光源ユニット２００からの複数の各出射光が、＋ｚ方向に半導体レーザー光源の配列ピッチの半ピッチ分だけシフトした位置に配置される。そして、第一のレーザー光源ユニット１００から出射されたレーザー光が第一の反射ミラー５１０に反射されて進む光路と、第二のレーザー光源ユニット２００から出射されたレーザー光が第一の反射ミラー５１０、及び第三のプリズム６３０に反射された後に進む光路とは、互いに並行、かつ進行方向が同じになり、２つのレーザー光源ユニットからのレーザー光が合成される。

第三のレーザー光源ユニット３００から出射された光束３３１は、第二の反射ミラー５２０の＋ｙ方向側の反射領域５２７で反射され、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８を透過する。光束３３１の光路は、図４Ａに示すように、第一の反射ミラー５１０の反射領域５１７で反射された光束１３１に対して、＋ｙ方向に半ピッチ分シフトされた位置となる。

第四のレーザー光源ユニット４００から出射された光束４３１は、第二の反射ミラー５２０の－ｙ方向側の反射領域５２７で反射され、第三のプリズム６３０に入射する。第三のプリズム６３０に入射した光束４３１は、第三のプリズム６３０の内部で第一反射面６３１と第二反射面６３２とで２回反射することにより、入射した際の光軸と平行であり、かつ第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８と、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８に当たる位置に光軸がｚ方向にシフトされた状態で反射される。第三のプリズム６３０によって反射された光束４３１は、第二の反射ミラー５２０の透過領域５２８を透過し、第一の反射ミラー５１０の透過領域５１８を透過する。

第一の反射ミラー５１０を透過した光束４３１は、図４Ｂに示すように、第三のレーザー光源ユニット３００から出射され第二の反射ミラー５２０の反射領域５２７で反射された光束３３１に対して、ｚ方向にシフトした位置に配置される。また、光束４３１は、図４Ａに示すように、第二のレーザー光源ユニット２００から出射され第一の反射ミラー５１０を透過した光束２３１に対して、＋ｙ方向に半ピッチ分シフトした位置に配置される。

このようにして、第三のレーザー光源ユニット３００からの複数の各出射光に対して、第四のレーザー光源ユニット４００からの複数の各出射光が、＋ｚ方向に半導体レーザー光源の配列ピッチの半ピッチ分だけシフトした位置に配置される。そして、第三のレーザー光源ユニット３００から出射されたレーザー光が第二の反射ミラー５２０に反射されて進む光路と、第四のレーザー光源ユニット４００から出射されたレーザー光が第二の反射ミラー５２０、及び第三のプリズム６３０に反射された後に進む光路とは、互いに並行、かつ進行方向が同じになり、２つのレーザー光源ユニットからのレーザー光が合成される。

これにより、実施の形態３と同様に、１つの光源装置を構成するレーザー光源ユニットのレーザー配置密度が４倍になる様、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００と、第三のレーザー光源ユニット３００と、第四のレーザー光源ユニット４００とから出射された光束を合成配置することができる。

（実施の形態５）
図５は実施の形態４にかかる光源装置４を使用した投写型画像表示装置５の構成を示している。

画像形成素子として、ＴＮモードもしくはＶＡモードであって、画素領域に薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス方式の透過型の液晶パネルを用いている。

光源装置４は、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００と、第三のレーザー光源ユニット３００と、第四のレーザー光源ユニット４００と、第一の反射ミラー５１０と、第二の反射ミラー５２０と、第三のプリズム６３０で構成されている。以上は、本開示の実施の形態４の光源装置４であるので、その重複説明は省略する。実施の形態５では半導体レーザー素子に青色半導体レーザーが用いられ、光源装置４は青色光を出射する。

実施の形態５の投写型画像表示装置５は、レンズ１０と、レンズ１１と、拡散板１２、ダイクロイックミラー１３、コンデンサレンズ１４、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から構成される蛍光体基板２０、１／４波長板３０、コンデンサレンズ３１、拡散層３２、反射板３３、第１のレンズアレイ板４０、第２のレンズアレイ板４１、偏光変換素子４２、重畳用レンズ４３とを備える。これらは光源装置４とともに照明装置を構成する。投写型画像表示装置５は、さらに、青反射のダイクロイックミラー５１、緑反射のダイクロイックミラー５２、反射ミラー５４、５６、５７、リレーレンズ５３、５５、フィールドレンズ６１、６２、６３、入射側偏光板６４、６５、６６、液晶パネル６７、６８、６９、出射側偏光板７０、７１、７２、赤反射のダイクロイックミラーと青反射のダイクロイックミラーから構成される色合成プリズム７３、及び投写レンズ７５を含む。液晶パネルは、光変調素子の一例であり、レンズ１０から入射側偏光板６４、６５、６６のそれぞれの光路が、光源装置４からの光を、被照明領域（液晶パネル６７、６８、６９の光入射面）に導く導光部であり、液晶パネル６７、６８、６９は、被照明領域に配置される。

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１３は、拡散板１２を透過した光束を２方向に分離する光分離素子である。

ダイクロイックミラー１３のカットオフ波長は、光源装置４から出射される青色光の波長とほぼ等しくなるように設定されており、光源装置４から出射される光のうち、Ｓ偏光の光に対し高反射の特性を有し、Ｐ偏光の光に対し高透過の特性を有する。さらに、緑および赤の色光を透過する。

拡散板１２を透過した光束のＳ偏光の成分はダイクロイックミラー１３によって反射され、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、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。

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１３を透過する。

拡散板１２を透過した光のＰ偏光の成分は、ダイクロイックミラー１３を透過する。その後に光のＰ偏光の成分は、１／４波長板３０を透過し、コンデンサレンズ３１によって拡散層３２上に集光される。拡散層３２は、薄板のガラス表面に、微細な凹凸形状を形成したものである。反射板３３は、誘電体膜やアルミニウムなどの反射膜で構成されたものである。拡散層３２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、レーザー光のスペックルノイズを解消させる。

拡散層３２に照射された光は拡散層３２によって拡散されるとともに反射板３３によって反射され、コンデンサレンズ３１によって平行な光束に変換され、１／４波長板３０を透過することによりＳ偏光の光に変換され、ダイクロイックミラー１３により反射される。これにより、ダイクロイックミラー１３により反射された青の光束は、蛍光体層２１で生じ、ダイクロイックミラー１３を透過した赤と緑の光束と合成され、白色光となる。

ダイクロイックミラー１３で合成された白色光は、複数のレンズ素子から構成される第１のレンズアレイ板４０に入射する。第１のレンズアレイ板４０に入射した光束は多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、複数のレンズから構成される第２のレンズアレイ板４１に収束する。第１のレンズアレイ板４０のレンズ素子は液晶パネル６７、６８、６９と相似形の開口形状である。第２のレンズアレイ板４１のレンズ素子は第１のレンズアレイ板４０と液晶パネル６７、６８、６９とが略共役関係となるようにその焦点距離を決めている。第２のレンズアレイ板４１から出射した光は偏光変換素子４２に入射する。偏光変換素子４２は、偏光分離プリズムと１／２波長板により構成され、蛍光体層２１からの自然光を一つの偏光方向の光に変換する。蛍光光は自然光であるため、自然光はひとつの偏光方向に偏光変換されるが、青色光はＳ偏光の光で入射するため、Ｐ偏光に変換される。偏光変換素子４２からの光は重畳用レンズ４３に入射する。重畳用レンズ４３は第２のレンズアレイ板４１の各レンズ素子からの出射した光を液晶パネル６７、６８、６９上に重畳照明するためのレンズである。

重畳用レンズ４３からの光は、色分離素子である青反射のダイクロイックミラー５１、緑反射のダイクロイックミラー５２により、青、緑、赤の色光に分離される。緑の色光はフィールドレンズ６１、入射側偏光板６４を透過して、液晶パネル６７に入射する。青の色光は反射ミラー５７で反射した後、フィールドレンズ６２、入射側偏光板６５を透過して液晶パネル６８に入射する。赤の色光はリレーレンズ５３、５５や反射ミラー５４、５６を透過屈折および反射して、フィールドレンズ６３、入射側偏光板６６を透過して、液晶パネル６９に入射する。

３枚の液晶パネル６７、６８、６９は映像信号に応じた画素への印加電圧の制御により入射する光の偏光状態を変化させ、それぞれの液晶パネル６７、６８、６９の両側に透過軸を直交するように配置したそれぞれの入射側偏光板６４、６５、６６および出射側偏光板７０、７１、７２を組み合わせて光を変調し、緑、青、赤の画像を形成する。出射側偏光板７０、７１、７２を透過した各色光は色合成プリズム７３により、赤、青の各色光がそれぞれ赤反射のダイクロイックミラー、青反射のダイクロイックミラーによって反射し、緑の色光と合成され、投写レンズ７５に入射する。投写レンズ７５に入射した光は、スクリーン（図示せず）上に拡大投写される。

本実施の形態５の光源装置４は、実施の形態４で説明したように、出射されるレーザー光束の密度を上げることができるので、複数の固体光源を用いて小型に構成され、長寿命で、高輝度な投写型表示装置を実現できる。また、画像形成素子には、時分割方式ではなく偏光を利用する３枚の液晶パネルを用いているため、カラーブレイキングがなく色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。また、３つのＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）素子を用いた場合よりも、全反射プリズムが不要で、色合成用のプリズムが４５度入射の小型プリズムになるため、投写型画像表示装置が小型に構成できる。

画像形成素子として、透過型の液晶パネルを用いたが、反射型の液晶パネルを用いて構成してもよい。反射型の液晶パネルを用いることにより、より小型で高精細な投写型表示装置が構成できる。

本実施の形態５では光源として、青色レーザーと蛍光体を用いたが、赤色、緑色、青色のレーザー光源を用いて構成してもよい。赤色、緑色、青色のレーザー光源を用いることで、より色域の広い投写型画像表示装置が構成できる。

（実施の形態６）
図６は、本開示の実施の形態６にかかる第２の投写型画像表示装置６を示す。画像形成素子として、３つのＤＭＤを用いている。

光源装置４は、第一のレーザー光源ユニット１００と、第二のレーザー光源ユニット２００と、第三のレーザー光源ユニット３００と、第四のレーザー光源ユニット４００と、第一の反射ミラー５１０と、第二の反射ミラー５２０と、第三のプリズム６３０で構成されている。以上は、本開示の実施の形態４の光源装置４であるので、その重複説明は省略する。実施の形態６では半導体レーザー素子に青色半導体レーザーが用いられ、光源装置４は青色光を出射する。

実施の形態６の投写型画像表示装置６は、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、第五のレーザー光源ユニット５００と、レンズ３５と、反射ミラー３６と、拡散板３７と、レンズ３８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。これらは光源装置４とともに照明装置を構成する。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。投写型画像表示装置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、ＤＭＤ８７、８８、８９と、投写レンズ７５とを含む。ＤＭＤ８７、８８、８９は、光変調素子の他の例であり、レンズ１０からカラープリズム８４までの光路が、光源装置４からの光を、被照明領域（ＤＭＤ８７、８８、８９の光入射面）に導く導光部であり、ＤＭＤ８７、８８、８９は、被照明領域に配置される。

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、赤と緑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、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。

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。

第五のレーザー光源ユニット５００は、第一～第四のレーザー光源ユニット１００～４００と同様に青色の半導体レーザー素子と、集光レンズとから構成された半導体レーザー光源と、一定の間隔で２次元状に４個（２×２）がアレイ状に配置されて構成されている。第五のレーザー光源ユニット５００から出射された光束はレンズ３５によって集光され、反射ミラー３６で反射され、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、レーザー光のスペックルノイズを解消させる。

レンズ３８によって略平行光に戻された第五のレーザー光源ユニット５００から出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へ集光する。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出射する。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で反射した後、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を形成している。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が形成されている。カラープリズム８４の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、投写レンズ７５に入射する光と、投写レンズ７５の有効外へ進む光とに反射させる。ＤＭＤ８７、８８、８９により反射された光は、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、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スクリーン（図示せず）上に拡大投写される。

光源装置は、複数の固体光源で構成され、高効率で良好なホワイトバランスの白色光を出射するため、長寿命で、高輝度な投写型画像表示装置を実現できる。また、画像形成素子にＤＭＤを用いているため、液晶を用いた画像形成素子と比べて、耐光性、耐熱性が高い投写型画像表示装置が構成できる。さらに、３つＤＭＤを用いているため、色再現が良好で、明るく高精細な投写画像を得ることができる。

光源として、青色レーザーと蛍光体を用いたが、赤色、緑色、青色のレーザー光源を用いて構成してもよい。赤色、緑色、青色のレーザー光源を用いることで、より色域の広い投写型表示装置が構成できる。

本開示は、液晶パネルやＤＭＤなどの光変調素子を用いた投写型画像表示装置に関するものである。

１、２、３、４ 光源装置
５、６ 投写型画像表示装置
１０、１１、３５、３８ レンズ
１２ 拡散板
１３、１５ ダイクロイックミラー
１４、３１ コンデンサレンズ
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
３０ １／４波長板
３２ 拡散層
３３ 反射板
３６、５４、５６、５７、８１ 反射ミラー
３７ 拡散板
４０ 第１のレンズアレイ板
４１ 第２のレンズアレイ板
４２ 偏光変換素子
４３ 重畳用レンズ
４５ 集光レンズ
４６ ロッド
５１、８５ 青反射のダイクロイックミラー
５２ 緑反射のダイクロイックミラー
５３、５５、８０ リレーレンズ
６１、６２、６３、８２ フィールドレンズ
６４、６５、６６ 入射側偏光板
６７、６８、６９ 液晶パネル
７０、７１、７２ 出射側偏光板
７３ 色合成プリズム
７５ 投写レンズ
８３ 全反射プリズム
８４ カラープリズム
８６ 赤反射のダイクロイックミラー
８７、８８、８９ ＤＭＤ
９０ 空気層
１００ 第一のレーザー光源ユニット
１１０、１４０ 半導体レーザー素子
１２０、１５０ 集光レンズ
１３０、１６０ 半導体レーザー光源
１３１ａ、１６１ａ スポット形状
１３１、１６１ 光束
２００ 第二のレーザー光源ユニット
２１０、２４０ 半導体レーザー素子
２２０、２５０ 集光レンズ
２３０、２６０ 半導体レーザー光源
２３１、２６１ 光束
２３１ａ、２６１ａ スポット形状
３００ 第三のレーザー光源ユニット
３１０ 半導体レーザー素子
３２０ 集光レンズ
３３０ 半導体レーザー光源
３３１ 光束
４００ 第四のレーザー光源ユニット
４１０ 半導体レーザー素子
４２０ 集光レンズ
４３０ 半導体レーザー光源
４３１ 光束
５０１、５０２、５１０ 第一の反射ミラー
５１１、５１２、５１３、５１４、５１７、５２１、５２２、５２３、５２４、５２７ 反射領域
５１５、５１６、５１８、５２５、５２６、５２８ 透過領域
５２０ 第二の反射ミラー
６１０ 第一のプリズム
６１１ 第一反射面
６１２ 第二反射面
６２０ 第二のプリズム
６２１ 第一反射面
６２２ 第二反射面
６３０ 第三のプリズム
６３１ 第一反射面
６３２ 第二反射面
７１０ 折り返し反射ミラー
７１１ 第一反射ミラー
７１２ 第二反射ミラー
７１３ 保持機構

Claims (7)

1. それぞれアレイ状に複数のレーザー光源が配列され、互いに対向して配置された第一および第二のレーザー光源ユニットと、
   前記第一および第二のレーザー光源ユニットからの出射光に対して斜めに配置され、前記出射光をそれぞれ反射する第一の反射部材と、
   前記第一の反射部材で反射された前記第二のレーザー光源ユニットからの出射光を第一方向にシフトすると共に反射する折り返し反射部材と、を備え、
   前記第一の反射部材で反射された前記第一のレーザー光源ユニットからの出射光と、前記折り返し反射部材で反射された前記第二のレーザー光源ユニットからの出射光とは、互いに並行でかつ進行方向が同じであり、
   前記折り返し反射部材で反射された前記第二のレーザー光源ユニットからの出射光は、
   前記第一方向及び前記第一方向と直交する第二方向によって形成される面に光束面を有し、
   前記折り返し反射部材で反射された前記第二のレーザー光源ユニットからの出射光における前記第一方向の広がり角は、前記折り返し反射部材で反射された前記第二のレーザー光源ユニットからの出射光における前記第二方向の広がり角よりも小さい、光源装置。
2. 前記折り返し反射部材で反射された前記第二のレーザー光源ユニットからの出射光の少なくとも一部は、前記第一の反射部材で反射された前記第一のレーザー光源ユニットからの出射光の間に挟まれる、請求項１記載の光源装置。
3. 前記第一の反射部材は、透過領域を有し、
   前記折り返し反射部材に反射された前記第二のレーザー光源ユニットからの出射光は、
   前記第一の反射部材の前記透過領域を透過する、請求項１または２記載の光源装置。
4. 前記折り返し反射部材は、互いに直交する第一の反射面と第二の反射面を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記折り返し反射部材は、互いに直交する２つの反射面を有するプリズムである、請求項１または４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記折り返し反射部材は、互いに直交する２枚のミラーと、前記２枚のミラーを支持する機構部材と、を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の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、外部信号により制御可能な光変調素子と、
   前記光変調素子で変調された光をスクリーン上に拡大投写する投写レンズと、を備える、投写型画像表示装置。

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