WO2021260877A1 - 光源装置およびプロジェクタ - Google Patents

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WO2021260877A1
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颯太 平原
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シャープＮｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light source device and a projector.
  • speckle-like noise In a projector that modulates a laser beam to form an image, speckle-like noise called speckle is generated in the projected image.
  • speckle noise it is common to arrange a diffuser plate on the optical path of the laser beam.
  • the diffuser includes a reflective diffuser and a transmissive diffuser. Since the reflective diffuser is completely diffused, it is useful for reducing speckle noise and is cheaper than the transmissive diffuser.
  • a means for separating the incident light and the reflected light is required.
  • Patent Document 1 includes a laser light source and a wheel in which a phosphor layer and a reflective diffuser are provided on the same surface, and the emission light of the laser light source is divided into excitation light and blue light, and the excitation light is divided. Describes a light source device that irradiates a phosphor layer with blue light and irradiates a reflective diffuser with blue light. In this light source device, blue light is obliquely incident on the reflective diffuser in order to separate the incident light and the reflected light. The diffused light emitted from the reflective diffuser passes through a plurality of mirrors and then enters the collimating lens. The collimated lens converts diffused light into pseudo-parallel light.
  • the light source device described in Patent Document 1 causes the following problems.
  • the farther away from the reflective diffuser the larger the luminous flux diameter of the diffused light.
  • the collimating lens for converting the diffused light into a parallel light flux is provided at a position away from the reflective diffuser plate, the collimating lens becomes large.
  • the larger the diffusion angle of the diffused light incident on the collimating lens from the reflective diffuser plate the greater the effect of reducing speckle noise.
  • the diffusion angle is defined by the angle formed by the light rays passing through the upper and lower ends (or the left and right ends) of the light flux of the diffused light.
  • the reflective diffuser plate and the collimating lens are separated from each other, the diffusion angle cannot be increased. Therefore, it may not be possible to sufficiently reduce speckle noise.
  • An object of the present invention is to provide a light source device and a projector capable of solving the above problems and sufficiently reducing speckle noise.
  • the light source device of the present invention includes a laser light source unit that emits laser light, a rotating body in which a phosphor layer and a reflective diffuser plate are provided on the same surface, and the laser light source unit.
  • the optical path forming member is provided between a first reflector having a through hole provided on the optical path of the first laser beam, and between the first reflector and the reflective diffuser. It also has a first collimating lens.
  • the first laser beam passes through the through hole and the first collimating lens in order and is incident on the reflective diffuser, and the diffused light which is the reflected light emitted from the reflective diffuser is the first. It passes through the collimating lens of the above and is incident on the first reflector.
  • the first collimating lens collects the first laser beam on the reflective diffuser plate and converts the diffused light into a parallel luminous flux.
  • the projector of the present invention has the light source device, a light modulation unit that modulates the emission light of the light source device to form an image, and a projection lens that projects an image formed by the light modulation unit.
  • the present invention it is possible to suppress the increase in size of the collimating lens and sufficiently reduce speckle noise.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light source device according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical path and the optical element are schematically shown, and the size and shape may be different from the actual ones.
  • the light source device includes a laser light source unit 11, an optical path forming member 12, and a rotating body 13.
  • the laser light source unit 11 emits a laser beam.
  • the rotating body 13 includes a rotatable substrate (for example, a wheel), and the phosphor layer 131 and the reflective diffuser plate 132 are provided on the same surface of the substrate.
  • the phosphor layer 131 contains a phosphor that is excited by laser light and emits fluorescence.
  • the reflective diffuser 132 reflects and diffuses the laser beam.
  • the reflective diffuser 132 is an existing diffuser.
  • the reflective diffuser plate 132 may be a reflective layer and a diffuser layer laminated on the glass substrate. Further, the reflective diffuser plate 132 may be one in which one surface of the glass substrate is subjected to uneven processing for diffusing light, and further, a metal reflective film is vapor-deposited on the other surface of the glass substrate. .. Further, when the substrate of the rotating body 13 is made of a substrate such as metal, the reflective diffuser plate 132 may be one in which one surface of the substrate is subjected to uneven processing for diffusing light.
  • the optical path forming member 12 divides the emitted light 11a of the laser light source unit 11 into a first laser light 12a and a second laser light 12b, irradiates the reflective diffuser plate 132 with the first laser light 12a, and makes a second.
  • the laser beam 12b of No. 2 is configured to irradiate the phosphor layer 131.
  • the optical path forming member 12 is provided between the first reflector 121 having a through hole 121a provided on the optical path of the first laser beam 12a, the first reflector 121, and the reflective diffuser plate 132. It has a first collimating lens 122 provided.
  • the first reflector 121 can be manufactured, for example, as follows. First, a through hole 121a is opened at a predetermined position on a substrate such as glass. Then, a metal reflective film is vapor-deposited on one surface or both sides of the substrate having the through hole 121a.
  • the first laser beam 12a passes through the through hole 121a and the first collimating lens 122 in order and is incident on the reflective diffuser plate 132.
  • Diffused light which is the reflected light emitted from the reflective diffuser plate 132, passes through the first collimating lens 122 and is incident on the first reflector plate 121.
  • the first collimating lens 122 collects the first laser beam 12a on the reflective diffuser plate 132 and converts the diffused light into a parallel light flux.
  • the diffused light is completely diffused light.
  • the first laser beam 12a which is the incident light to the reflective diffuser plate 132, passes through the through hole 121a, and the diffused light, which is the reflected light from the reflective diffuser plate 132, is the first.
  • the incident light and the reflected light are separated.
  • the first laser beam 12a can be incidentally incident on the reflective diffuser plate 132 substantially vertically, and the central ray of the diffused light and the first laser beam 12a can be substantially matched.
  • the first collimating lens 122 is arranged so that the central ray of diffused light passes through the center of the lens.
  • the first collimating lens 122 can be arranged so as to be close to and facing the reflective diffuser plate 132. Therefore, according to the light source device of the present embodiment, the size of the collimating lens is suppressed as compared with the light source device described in Patent Document 1 in which the collimating lens is arranged at a position separated from the reflective diffuser plate. Can be done.
  • the size of the light source device is increased.
  • the first laser beam 12a can be incidentally incident on the reflective diffuser plate 132 substantially vertically, the reflection forming the optical path of the first laser beam 12a.
  • Optical members such as plates can be arranged two-dimensionally. Therefore, the light source device can be miniaturized.
  • the diffusion angle of the diffused light can be increased, so that speckle noise can be sufficiently reduced.
  • the diffusion angle is defined by the angle formed by the light rays passing through the upper and lower ends (or left and right ends) of the light flux of the diffused light incident on the first collimating lens 122 from the reflective diffuser plate 132. Since the optical path lengths of the light rays within the range of the diffusion angle are different from each other, a phase difference occurs between the light rays according to the difference in the optical path lengths. Due to this phase difference, speckle noise is reduced. According to this principle, the larger the diffusion angle of the diffused light incident on the first collimating lens 122, the greater the effect of reducing speckle noise.
  • the first collimating lens 122 is arranged so as to be close to and facing the reflective diffuser plate 132, it is possible to increase the diffusion angle of the diffused light. Therefore, the speckle noise reduction effect can be increased.
  • FIG. 2 schematically shows an arrangement form of the collimating lens of the comparative example.
  • the laser beam 12-1a is obliquely incident on the reflective diffuser plate 132.
  • the collimating lens 122-1 is arranged in an inclined state with respect to the reflective diffuser plate 132 so that the central ray of diffused light passes through the center of the lens.
  • the collimating lens 122-1 must be arranged so as not to interfere with each of the rotating body 13 and the laser beam 12-1a which is the incident light.
  • the first collimating lens 122 is close to and faces the reflective diffuser plate 132.
  • the optical axis of the first collimating lens 122 is substantially orthogonal to the incident surface of the reflective diffuser plate 132, and both the first laser beam 12a, which is the incident light, and the diffused light, which is the reflected light, are the first collimating lens 122. Pass through.
  • the diffusion angle of the diffused light incident on the first collimating lens 122 from the reflective diffuser plate 132 can be increased. Therefore, since the diffusion angle can be increased as compared with the configuration of the comparative example, the speckle noise reduction effect can be increased.
  • the configuration shown in FIG. 1 is an example and can be appropriately changed.
  • the optical path forming member 12 has a second reflector having first and second through holes arranged in parallel with the first reflector 121 on the optical path of the emitted light 11a of the laser light source unit 11. , You may have more. In this case, a part of the emitted light 11a of the laser light source unit 11 passes through the first through hole of the second reflector, and the passing light of the first through hole forms the first laser light 12a. ..
  • the remaining portion of the emitted light 11a of the laser light source unit 11 is reflected by the first reflecting plate 121 and the second reflecting plate, and the reflected light of the first reflecting plate 121 penetrates the second of the second reflecting plate.
  • the light passing through the hole and the light passing through the second through hole and the reflected light of the second reflecting plate may form the second laser beam 12b.
  • the laser light source unit 11 may have a plurality of laser modules, each of which is equipped with a plurality of laser diode chips.
  • the emitted light of at least one laser module may pass through the first through hole of the second reflector.
  • the optical path forming member 12 may further have a condenser lens provided between at least one laser module and the second reflector.
  • the through hole 121a of the first reflector 121 may be arranged at the condensing position of the laser light condensed by the condensing lens.
  • the optical path forming member 12 is provided on the optical path of the second laser beam 12b, and further has a dichroic mirror that transmits the second laser beam 12b and reflects the fluorescence emitted from the phosphor layer 131. Is also good.
  • the first reflector 121 reflects the diffused light emitted from the reflective diffuser 132 toward the dichroic mirror, and the dichroic mirror combines the diffused light reflected by the first reflector 121 with the fluorescence. Color synthesis may be performed on one optical path.
  • the optical path forming member 12 may further have a second collimating lens provided between the dichroic mirror and the phosphor layer 131. In this case, the second collimating lens concentrates the second laser beam 12b on the phosphor layer 131 to convert the fluorescence into a parallel light flux.
  • a projector having the light source device of the present embodiment described above, a light modulation unit that modulates the emission light of the light source device to form an image, and a projection lens that projects an image formed by the light modulation unit. May be provided.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams schematically showing the configuration of the light source device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view showing a state in which the entire optical path is viewed from the side.
  • FIG. 5 is a perspective view of the entire optical path.
  • the optical path and the optical element are schematically shown, and the size and shape may be different from the actual ones.
  • the light source device includes a laser light source unit 20, an optical path forming member 30, and a phosphor wheel 40.
  • the laser light source unit 20 has four laser modules 21 to 24.
  • Each of the laser modules 21 to 24 is equipped with a plurality of laser diode (LD) chips.
  • the number of LD chips mounted on one laser module is, for example, 20 or 24.
  • the blue LD is used.
  • the laser modules 21 to 24 emit laser light in the same direction.
  • the laser light emitted by the laser modules 21 to 24 is a parallel luminous flux.
  • the phosphor wheel 40 has a phosphor layer 41 and a reflective diffuser 42.
  • the phosphor layer 41 and the reflective diffuser plate 42 are formed on the same surface of the rotating substrate (wheel).
  • FIG. 6 shows a front view of the phosphor wheel 40.
  • the phosphor layer 41 is formed in an annular shape along the circumferential direction in the region on the outer peripheral side of one surface of the rotating substrate 40a.
  • the reflective diffuser plate 42 is formed in an annular shape along the circumferential direction in a region on the inner peripheral side of one surface of the rotating substrate 40a, that is, a region inside the phosphor layer 41.
  • the reflective diffuser 42 is the same as the reflective diffuser 132 described in the first embodiment, and is an existing diffuser that reflects and diffuses the laser beam.
  • the fluorophore layer 41 contains a fluorophore that emits yellow fluorescence.
  • a reflective member is provided between the phosphor layer 41 and the rotating substrate 40a to reflect the fluorescence incident from the phosphor layer 41 toward the phosphor layer 41. By forming the rotating substrate 40a with a metal material, the reflective member can be omitted.
  • the optical path forming member 30 includes a condenser lens 300, reflectors 301 to 305, an MLA (microlens array) 306, a dichroic mirror 307, and collimating lenses 308 and 309.
  • the MLA 306 is a light homogenizing element for making the irradiation surface of the phosphor layer 41 a uniform illuminance portion distribution.
  • the dichroic mirror 307 has a property of transmitting light in the blue wavelength range and reflecting light in other wavelength ranges in the visible light wavelength range.
  • the collimating lens 308 faces the reflective diffuser 42 of the phosphor wheel 40.
  • the optical axis of the collimating lens 308 intersects the incident surface of the reflective diffuser plate 42 substantially perpendicularly.
  • the collimating lens 309 faces the phosphor layer 41 of the phosphor wheel 40.
  • the optical axis of the collimating lens 309 intersects the incident surface of the phosphor layer 41 substantially perpendicularly.
  • the optical axis of the collimating lens 308 is orthogonal to the optical axis of the laser modules 21 to 24.
  • Reflectors 301 and 302 are arranged at the intersections of these optical axes. Both the reflectors 301 and 302 have through holes and are parallel to each other.
  • the reflectors 301 and 302 intersect the optical axis of the collimating lens 308 at an angle of approximately 45 ° and intersect the optical axes of the laser modules 21 to 24 at an angle of approximately 45 °.
  • the reflector 301 is arranged on the side of the collimating lens 308.
  • FIG. 7 shows a front view of the reflector 301.
  • the reflector 301 includes a through hole 301a.
  • the through hole 301a has a quadrangular shape.
  • the region of one surface of the reflector 301 excluding the through hole 301a is the reflective surface.
  • the reflective surface of the reflector 301 faces the laser modules 22 and 24.
  • FIG. 8 shows a front view of the reflector 302.
  • the reflector 302 includes two through holes 302a and 302b. Both the through holes 302a and 302b have a quadrangular shape.
  • the through hole 302b is larger than the through hole 302a.
  • the through hole 302a is larger than the above-mentioned through hole 301a.
  • the regions on both sides of the reflector 302 excluding the through holes 302a and 302b are the reflective surfaces.
  • One of the reflecting surfaces of the reflector 302 faces the laser modules 21 and 23.
  • the laser modules 21 and 23 emit laser light toward the reflector 302.
  • the laser modules 22 and 24 emit laser light toward the reflector 301.
  • the condenser lens 300 is provided between the laser module 23 and the reflector 302.
  • the reflecting plates 301 and 302 divide the emitted light of the laser light source unit 20 composed of the laser modules 21 to 24 into a first laser light (blue light) and a second laser light (excitation light).
  • the emitted light of the laser module 23 is used as the first laser light
  • the emitted light of the laser modules 21, 22, and 24 is used as the second laser light.
  • FIG. 9 schematically shows the optical path of the first laser beam, which is blue light.
  • the first laser beam emitted by the laser module 23 is condensed by the condenser lens 300 and passes through the through hole 302b of the reflector 302.
  • the first laser beam that has passed through the through hole 302b is reflected by the reflecting surface of the reflector 301.
  • the first laser beam reflected by the reflective surface of the reflector 301 is reflected by the reflectors 303 and 304 and passes through the through hole 302b of the reflector 302 again.
  • the first laser beam that has passed through the through hole 302b passes through the through hole 301a of the reflector 301.
  • the first laser beam that has passed through the through hole 301a passes through the collimating lens 308 and is incident on the reflective diffuser plate 42.
  • the through hole 301a is arranged in the vicinity of the condensing position of the condensing lens 300.
  • the condensing position corresponds to, for example, a focal position determined by the focal length of the condensing lens 300.
  • FIG. 10 schematically shows the optical path of the second laser beam which is the excitation light.
  • the second laser beam emitted by the laser modules 21, 22, and 24 is reflected by the reflecting surface of the reflectors 301 and 302.
  • the second laser beam emitted by the laser module 21 is reflected by the reflecting surface of the reflecting plate 302, and the reflected light is incident on the reflecting plate 304.
  • the second laser beam emitted by the laser module 22 is reflected by the reflecting surface of the reflecting plate 301, and the reflected light passes through the through hole 302a of the reflecting plate 302 and is incident on the reflecting plate 304.
  • the second laser beam emitted by the laser module 24 is reflected by the reflecting surface of the reflecting plate 301, and the reflected light passes through the through hole 302b of the reflecting plate 302 and is incident on the reflecting plate 304.
  • the reflectors 301 and 302 act to integrate the second laser beam emitted by the laser modules 21, 22 and 24.
  • the second laser beam integrated by the reflectors 301 and 302 passes through the reflectors 304 and 305, the microlens array 306, the dichroic mirror 307 and the collimating lens 309 in this order, and is incident on the phosphor layer 41.
  • FIG. 11 schematically shows the entire optical path including fluorescence and diffused light.
  • the points indicated by black circles correspond to the through holes 301a of the reflector 301 and the through holes 302a and 302b of the reflector 302.
  • the collimating lens 308 concentrates the first laser beam (blue light) on the reflective diffuser plate 42.
  • the reflective diffuser 42 reflects and diffuses the first laser beam.
  • the collimating lens 308 converts the blue diffused light emitted by the reflective diffuser 42 into a parallel luminous flux.
  • the reflector 301 reflects the blue light converted into a parallel luminous flux by the collimating lens 308 toward the dichroic clock 307.
  • the collimating lens 309 concentrates the second laser beam (excitation light) on the phosphor layer 41.
  • the phosphor excited by the second laser beam emits yellow fluorescence.
  • the collimating lens 309 converts the yellow fluorescence (diffused light) emitted by the phosphor layer 41 into a parallel luminous flux.
  • the yellow fluorescence converted into a parallel luminous flux by the collimating lens 309 is incident on the dichroic clock 307.
  • the dichroic clock 307 transmits blue light from the reflector 301 and reflects yellow fluorescence from the collimating lens 309. That is, the dichroic clock 307 color-synthesizes blue light and yellow fluorescence in one optical path. This color composite light is the output light (white) of the light source device of the present embodiment.
  • the first laser beam which is the incident light on the reflective diffuser plate 42
  • the diffused light which is the reflected light from the reflective diffuser plate 42
  • the reflector 301 By being reflected, the incident light and the reflected light are separated.
  • the first laser beam can be incidentally incident on the reflective diffuser plate 42 substantially vertically, and the central ray of the diffused light and the first laser beam are omitted. Can be matched. Therefore, since the collimating lens 308 can be arranged so as to be close to and facing the reflective diffuser plate 42, it is possible to suppress the increase in size of the collimating lens 308.
  • the diffusion angle of the diffused light incident on the collimating lens 308 from the reflective diffuser plate 42 can be increased, speckle noise can be sufficiently reduced.
  • the optical path forming member can be arranged two-dimensionally, the light source device can be miniaturized.
  • Both the light source devices of the first and second embodiments described above can be used as the light source device of the projector.
  • the projector has a light modulation unit that modulates the emission light of the light source device to form an image, and a projection lens that projects an image formed by the light modulation unit.
  • FIG. 12 schematically shows a configuration of a projector according to an embodiment of the present invention.
  • This projector has a light source device 90, an illumination optical system 91, three optical modulation units 92R, 92G, 92B, a cross dichroic prism 93, and a projection lens 94.
  • the light source device 90 is the light source device according to any one of the first and second embodiments, and emits white light including yellow fluorescence and blue light.
  • the illumination optical system 91 illuminates the white light emitted by the light source device 90 with red light for illuminating the light modulation unit 92R, green light for illuminating the light modulation unit 92G, and light modulation unit 92B. Separated from the blue light of.
  • Each of the optical modulation units 92R, 92G, and 92B includes a liquid crystal panel that modulates light to form an image.
  • the illumination optical system 91 includes a fly-eye lens 5a and 5b, a polarization conversion element 5c, a superimposing lens 5d, a dichroic mirror 5e and 5g, a field lens 5f and 5l, a relay lens 5h and 5j, and a mirror 5i, 5k and 5m.
  • the white light emitted by the light source device 90 is incident on the dichroic mirror 5e via the fly-eye lenses 5a and 5b, the polarization conversion element 5c, and the superimposing lens 5d.
  • the fly-eye lenses 5a and 5b are arranged so as to face each other.
  • the fly-eye lenses 5a and 5b each include a plurality of microlenses.
  • Each microlens of the fly-eye lens 5a faces each microlens of the fly-eye lens 5b.
  • the emitted light of the light source device 90 is divided into a plurality of luminous fluxes corresponding to the number of minute lenses.
  • Each minute lens has a shape similar to the effective display area of the liquid crystal panel, and the light flux from the light source device 90 is focused in the vicinity of the fly-eye lens 5b.
  • the superimposed lens 5d and the field lens 5l direct the main light rays from each minute lens of the fly-eye lens 5a toward the center of the liquid crystal panel of the optical modulation unit 92R, and superimpose the image of each minute lens on the liquid crystal panel.
  • the superimposed lens 5d and the field lens 5f direct the main ray from each minute lens of the fly-eye lens 2a toward the center of each liquid crystal panel of the optical modulation units 92G and 92B, and the image of each minute lens is directed to the liquid crystal display thereof. Overlay on the panel.
  • the polarization conversion element 5c aligns the polarization direction of the light passing through the fly-eye lenses 5a and 5b with P-polarized light or S-polarized light.
  • the dichroic mirror 5e has a characteristic of reflecting light in the red wavelength region of visible light and transmitting light in other wavelength regions.
  • the light (red) reflected by the dichroic mirror 5e is applied to the liquid crystal panel of the optical modulation unit 92R via the field lens 5l and the mirror 5m.
  • the light (blue and green) transmitted through the dichroic mirror 5e is incident on the dichroic mirror 5g via the field lens 5f.
  • the dichroic mirror 5g has a characteristic of reflecting light in the green wavelength region of visible light and transmitting light in other wavelength regions.
  • the light (green) reflected by the dichroic mirror 5g is applied to the liquid crystal panel of the light modulation unit 92G.
  • the light (blue) transmitted through the dichroic mirror 5g is applied to the liquid crystal panel of the optical modulation unit 92B via the relay lens 5h, the mirror 5i, the relay lens 5j and the mirror 5k.
  • the optical modulation unit 92R forms a red image.
  • the optical modulation unit 92G forms a green image.
  • the optical modulation unit 92B forms a blue image.
  • the cross dichroic prism 93 has a first to third incident surface and an ejection surface.
  • the red image light is incident on the first incident surface
  • the green image light is incident on the second incident surface
  • the blue image light is incident on the third incident surface.
  • Red image light, green image light, and blue image light are emitted from the emission surface in the same optical path.
  • the red image light, the green image light, and the blue image light emitted from the ejection surface of the cross dichroic prism 93 are incident on the projection lens 94.
  • the projection lens 94 superimposes a red image, a green image, and a blue image and projects them on the screen.
  • the configuration of the comparative example shown in FIG. 2 is applied to the above-mentioned projector.
  • the irradiation spot on the reflective diffuser plate 132 has an elliptical shape. ..
  • the elliptical light flux is incident on the fly-eye lenses 5a and 5b.
  • the fly-eye lenses 5a and 5b are square in shape and the long side of the incident light flux is designed so that the lengths of the fly-eye lenses 5a and 5b match, the short-side side of the incident light flux is the fly-eye lens 5a. It is shorter than the width of 5b. In this case, since the incident light flux is incident on only a part of the fly-eye lenses 5a and 5b, the uniformity is lowered. This problem occurs even if the cross-sectional shape of the incident luminous flux is a shape other than a circle (for example, a square shape).
  • the brightness is different between the region A1 and the region A2 of the collimating lens 122-1. Since the region A1 is separated from the rotating body 13, the region where the diffused light is incident is wide. On the other hand, since the region A2 is close to the rotating body 13, the region where the diffused light is incident is narrower than the region A1. The amount of diffused light passing through the region A1 and the amount of diffused light passing through the region A2 are the same. Since the area of the region A2 is smaller than that of the region A1, the brightness of the passing light of the region A2 is higher than the brightness of the passing light of the region A1. Therefore, the elliptical distribution of the luminous flux incident on the fly-eye lenses 5a and 5b also has different intensities on the left and right sides on the long side, and the uniformity is lowered.
  • the first laser beam (12a) is vertically incident on the reflective diffuser plates (132, 42). Therefore, it is possible to prevent the above-mentioned decrease in uniformity.

Abstract

スペックルノイズを十分に低減することができる光源装置を提供する。光源装置は、レーザ光源部（１１）と、蛍光体層（１３１）と反射型拡散板（１３２）を備えた回転体（１３）と、レーザ光源部（１１）の射出光（１１ａ）を第１のレーザ光（１２ａ）と第２のレーザ光（１２ｂ）とに分割し、第１のレーザ光（１２ａ）を反射型拡散板（１３２）に照射し、第２のレーザ光（１２ｂ）を蛍光体層（１３１）に照射する光路形成部材（１２）と、を有する。光路形成部材（１２）は、貫通孔（１２１ａ）を備えた第１の反射板（１２１）と、第１のコリメートレンズ（１２２）と、を有する。第１のレーザ光（１２ａ）が、貫通孔（１２１ａ）と第１のコリメートレンズ（１２２）を順に通過して反射型拡散板（１３２）に入射し、反射型拡散板（１３２）からの拡散光が第１のコリメートレンズ（１２２）を通過して第１の反射板（１２１）に入射する。

Description

光源装置およびプロジェクタ
　本発明は、光源装置およびプロジェクタに関する。
　レーザ光を変調して画像を形成するプロジェクタにおいて、投写画像にスペックルと呼ばれる斑点状のノイズが発生する。このスペックルノイズを低減するために、レーザ光の光路上に拡散板を配置することが一般的である。
　拡散板には、反射型拡散板と透過型拡散板がある。反射型拡散板は完全拡散であるため、スペックルノイズの低減に有用であり、透過型拡散板と比較してコストも安い。しかし、レーザ光を反射型拡散板で反射する構成においては、入射光と反射光とを分離する手段が必要となる。
　特許文献１には、レーザ光源と、蛍光体層と反射型拡散板とが同一面上に設けられたホイールと、を備え、レーザ光源の射出光を励起光と青色光に分割し、励起光で蛍光体層を照射し、青色光で反射型拡散板を照射する光源装置が記載されている。この光源装置では、入射光と反射光とを分離するために、反射型拡散板に対して青色光を斜めに入射させている。反射型拡散板から射出した拡散光は、複数のミラーを通過した後に、コリメートレンズに入射する。コリメートレンズは、拡散光を疑似平行光に変換する。
特開２０１２－１３８６０８号公報
　しかし、特許文献１に記載の光源装置においては、以下のような問題を生じる。
　反射型拡散板から離れるほど、拡散光の光束径が増大する。特許文献１に記載の光源装置では、拡散光を平行光束化するコリメートレンズが反射型拡散板から離れた位置に設けられているため、コリメートレンズが大型化する。
　また、反射型拡散板からコリメートレンズに入射する拡散光の拡散角が大きいほど、スペックルノイズの低減効果が増大する。ここで、拡散角は、拡散光の光束の上下端（又は左右端）をそれぞれ通過する光線のなす角度で定義される。しかし、特許文献１に記載の光源装置では、反射型拡散板とコリメートレンズが離れているため、拡散角を大きくすることができない。このため、スペックルノイズを十分に低減することができない場合がある。
　本発明の目的は、上記問題を解決し、スペックルノイズを十分に低減することができる光源装置およびプロジェクタを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の光源装置は、レーザ光を射出するレーザ光源部と、蛍光体層と反射型拡散板とが同一面上に設けられた回転体と、前記レーザ光源部の射出光を第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分割し、前記第１のレーザ光を前記反射型拡散板に照射し、前記第２のレーザ光を前記蛍光体層に照射する光路形成部材と、を有する。前記光路形成部材は、前記第１のレーザ光の光路上に設けられた、貫通孔を備えた第１の反射板と、前記第１の反射板と前記反射型拡散板との間に設けられた第１のコリメートレンズと、を有する。前記第１のレーザ光が、前記貫通孔と前記第１のコリメートレンズを順に通過して前記反射型拡散板に入射し、前記反射型拡散板から射出した反射光である拡散光が前記第１のコリメートレンズを通過して前記第１の反射板に入射する。前記第１のコリメートレンズが、前記第１のレーザ光を前記反射型拡散板上に集光し、前記拡散光を平行光束化する。
　本発明のプロジェクタは、上記光源装置と、上記光源装置の射出光を変調して画像を形成する光変調部と、該光変調部が形成した画像を投写する投写レンズと、を有する。
　本発明によれば、コリメートレンズの大型化を抑制し、かつ、スペックルノイズを十分に低減することができる。
本発明の第１の実施形態による光源装置の構成を示すブロック図である。 比較例のコリメートレンズの配置形態を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態の光源装置における第１のコリメートレンズの配置形態を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態による光源装置の構成を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態による光源装置の構成を示す斜視図である。 蛍光体ホイールの構成を模式的に示す正面図である。 反射板の構成を模式的に示す正面図である。 もう一つの反射板の構成を模式的に示す正面図である。 青色光である第１のレーザ光の光路を示す模式図である。 励起光である第２のレーザ光の光路を示す模式図である。 蛍光及び拡散光を含む光路全体を示す模式図である。 本発明の一実施形態であるプロジェクタの構成を示す模式図である。 図２に示す比較例の拡散光の通過領域を説明するための模式図である。
　次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態による光源装置の構成を示すブロック図である。なお、図１において、光路や光学要素は模式的に示したものであり、実際のものとは大きさや形状などが異なる場合がある。
　図１を参照すると、光源装置は、レーザ光源部１１、光路形成部材１２及び回転体１３を有する。レーザ光源部１１は、レーザ光を射出する。回転体１３は、回転可能な基板（例えば、ホイール）を備え、蛍光体層１３１と反射型拡散板１３２とが基板の同一面上に設けられている。蛍光体層１３１は、レーザ光で励起され、蛍光を放出する蛍光体を含む。
　反射型拡散板１３２は、レーザ光を反射し拡散する。反射型拡散板１３２は、既存の拡散板である。例えば、回転体１３の基板がガラス基板である場合、反射型拡散板１３２は、反射層と拡散層をガラス基板上に積層したものであっても良い。また、反射型拡散板１３２は、ガラス基板の一方の面に光を拡散させるための凹凸加工を施し、さらに、ガラス基板のもう一方の面に金属の反射膜を蒸着したものであっても良い。また、回転体１３の基板が金属等の基板からなる場合、反射型拡散板１３２は、基板の一方の面に光を拡散させるための凹凸加工を施したものであっても良い。
　光路形成部材１２は、レーザ光源部１１の射出光１１ａを第１のレーザ光１２ａと第２のレーザ光１２ｂとに分割し、第１のレーザ光１２ａを反射型拡散板１３２に照射し、第２のレーザ光１２ｂを蛍光体層１３１に照射するように構成されている。光路形成部材１２は、第１のレーザ光１２ａの光路上に設けられた、貫通孔１２１ａを備えた第１の反射板１２１と、第１の反射板１２１と反射型拡散板１３２との間に設けられた第１のコリメートレンズ１２２と、を有する。第１の反射板１２１は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、ガラス等の基板の所定の個所に、貫通孔１２１ａを開ける。そして、貫通孔１２１ａを開けた基板の一方の面又は両面に金属の反射膜を蒸着する。
　光路形成部材１２において、第１のレーザ光１２ａが、貫通孔１２１ａと第１のコリメートレンズ１２２を順に通過して反射型拡散板１３２に入射する。反射型拡散板１３２から射出した反射光である拡散光が、第１のコリメートレンズ１２２を通過して第１の反射板１２１に入射する。第１のコリメートレンズ１２２は、第１のレーザ光１２ａを反射型拡散板１３２上に集光し、拡散光を平行光束化する。ここで、拡散光は、完全拡散光である。
　本実施形態の光源装置では、反射型拡散板１３２への入射光である第１のレーザ光１２ａが貫通孔１２１ａを通過し、反射型拡散板１３２からの反射光である拡散光が第１の反射板１２１で反射されることで、入射光と反射光とを分離する。この分離構成によれば、第１のレーザ光１２ａを反射型拡散板１３２に略垂直に入射させることができ、拡散光の中心光線と第１のレーザ光１２ａとを略一致させることができる。第１のコリメートレンズ１２２は、拡散光の中心光線がレンズ中心を通過するように配置される。したがって、反射型拡散板１３２に近接し、かつ、正対するように第１のコリメートレンズ１２２を配置することができる。よって、本実施形態の光源装置によれば、コリメートレンズが反射型拡散板から離された位置に配置された特許文献１に記載の光源装置と比較して、コリメートレンズの大型化を抑制することができる。
　また、特許文献１に記載の光源装置では、反射型拡散板に対して青色光を斜めに入射させるためのミラー等を三次元的に配置するため、光源装置の大型化を招く。これに対して、本実施形態の光源装置によれば、第１のレーザ光１２ａを反射型拡散板１３２に略垂直に入射させることができるため、第１のレーザ光１２ａの光路を形成する反射板等の光学部材を２次元的に配置することができる。よって、光源装置の小型化が可能である。
　加えて、本実施形態の光源装置によれば、拡散光の拡散角を大きくすることができるため、スペックルノイズを十分に低減することができる。ここで、拡散角は、反射型拡散板１３２から第１のコリメートレンズ１２２に入射する拡散光の光束の上下端（又は左右端）をそれぞれ通過する光線のなす角度で定義される。この拡散角の範囲内の各光線の光路長は互いに異なるので、各光線の間で光路長の差に応じた位相差が生じる。この位相差のために、スペックルノイズが低減する。この原理によれば、第１のコリメートレンズ１２２に入射する拡散光の拡散角が大きいほど、スペックルノイズの低減効果が増大する。本実施形態の光源装置によれば、第１のコリメートレンズ１２２は反射型拡散板１３２に近接し、かつ、正対するように配置されているので、拡散光の拡散角を大きくすることが可能となっており、スペックルノイズの低減効果を増大することができる。
　以下に、レーザ光が反射型拡散板に斜めに入射する構成を比較例として挙げて、スペックルノイズの低減効果を具体的に説明する。
　図２に、比較例のコリメートレンズの配置形態を模式的に示す。図２に示す比較例では、レーザ光１２－１ａが反射型拡散板１３２に斜めに入射する。コリメートレンズ１２２－１は、拡散光の中心光線がレンズ中心を通るように、反射型拡散板１３２に対して傾いた状態で配置される。この比較例において、コリメートレンズ１２２－１は、回転体１３及び入射光であるレーザ光１２－１ａのそれぞれと干渉しないように配置しなければならない。すなわち、コリメートレンズ１２２－１の端部と回転体１３との間隔ａと、コリメートレンズ１２２－１の端部とレーザ光１２－１ａとの間隔ｂとを十分に確保する必要がある。このように、コリメートレンズ１２２－１のサイズや配置には物理的な制約があるために、反射型拡散板１３２からコリメートレンズ１２２－１に入射する拡散光の拡散角をあまり大きくすることができない。
　一方、本実施形態の光源装置によれば、図３に示すように、第１のコリメートレンズ１２２は反射型拡散板１３２に近接し、かつ、正対する。第１のコリメートレンズ１２２の光軸は反射型拡散板１３２の入射面と略直交し、入射光である第１のレーザ光１２ａと反射光である拡散光はいずれも、第１のコリメートレンズ１２２を通過する。この場合、上記のサイズや配置の制約はないので、反射型拡散板１３２から第１のコリメートレンズ１２２に入射する拡散光の拡散角を大きくすることができる。したがって、比較例の構成と比較して、拡散角を大きくすることができるので、スペックルノイズの低減効果を増大することができる。
　なお、本実施形態の光源装置において、図１に示した構成は一例であり、適宜に変更可能である。
　例えば、光路形成部材１２は、レーザ光源部１１の射出光１１ａの光路上に第１の反射板１２１と平行に配置された、第１および第２の貫通穴を備えた第２の反射板を、さらに有しても良い。この場合、レーザ光源部１１の射出光１１ａの一部が、第２の反射板の第１の貫通穴を通過し、該第１の貫通穴の通過光が第１のレーザ光１２ａを形成する。レーザ光源部１１の射出光１１ａの残りの部分が、第１の反射板１２１および第２の反射板で反射され、第１の反射板１２１の反射光が第２の反射板の第２の貫通穴を通過し、該第２の貫通穴の通過光と第２の反射板の反射光とが第２のレーザ光１２ｂを形成しても良い。
　また、レーザ光源部１１は、それぞれが複数のレーザダイオードのチップを搭載した複数のレーザモジュールを有しても良い。この場合、少なくとも一つのレーザモジュールの射出光が第２の反射板の第１の貫通穴を通過しても良い。
　上記の場合、光路形成部材１２は、少なくとも一つのレーザモジュールと第２の反射板との間に設けられた集光レンズを、さらに有していても良い。この場合、第１の反射板１２１の貫通孔１２１ａが、集光レンズで集光したレーザ光の集光位置に配置されても良い。
　また、光路形成部材１２は、第２のレーザ光１２ｂの光路上に設けられ、第２のレーザ光１２ｂを透過し、蛍光体層１３１から射出した蛍光を反射するダイクロイックミラーを、さらに有しても良い。この場合、第１の反射板１２１が、反射型拡散板１３２から射出した拡散光をダイクロイックミラーに向けて反射し、ダイクロイックミラーが、第１の反射板１２１が反射した拡散光と蛍光とを一つの光路に色合成しても良い。
　さらに、光路形成部材１２は、ダイクロイックミラーと蛍光体層１３１との間に設けられた第２のコリメートレンズを、さらに有しても良い。この場合、第２のコリメートレンズは、第２のレーザ光１２ｂを蛍光体層１３１上に集光し、蛍光を平行光束化する。
　また、上述した本実施形態の光源装置と、この光源装置の射出光を変調して画像を形成する光変調部と、この光変調部が形成した画像を投写する投写レンズと、を有するプロジェクタが提供されても良い。
　（第２の実施形態）
　図４及び図５は、本発明の第２の実施形態による光源装置の構成を模式的に示す図である。図４は、光路全体を側面から見た状態を示す側面図である。図５は、光路全体の斜視図である。なお、図４及び図５において、光路や光学要素は模式的に示したものであり、実際のものとは大きさや形状などが異なる場合がある。
　図４及び図５に示すように、光源装置は、レーザ光源部２０、光路形成部材３０及び蛍光体ホイール４０を有する。レーザ光源部２０は、４つのレーザモジュール２１～２４を有する。レーザモジュール２１～２４はそれぞれ、複数のレーザダイオード（ＬＤ）のチップを搭載する。１つのレーザモジュールに搭載するＬＤチップ数は、例えば、２０個又は２４個である。ここでは、青色ＬＤが用いられている。レーザモジュール２１～２４は、同じ方向にレーザ光を射出する。レーザモジュール２１～２４が射出するレーザ光は、平行光束である。
　蛍光体ホイール４０は、蛍光体層４１と反射型拡散板４２を有する。蛍光体層４１と反射型拡散板４２は、回転基板（ホイール）の同一面上に形成されている。図６に、蛍光体ホイール４０の正面図を示す。
　図６に示すように、蛍光体層４１は、回転基板４０ａの一面の外周側の領域に、周方向に沿って円環状に形成されている。反射型拡散板４２は、回転基板４０ａの一面の内周側の領域、すなわち、蛍光体層４１よりも内側の領域に、周方向に沿って円環状に形成されている。反射型拡散板４２は、第１の実施形態で説明した反射型拡散板１３２と同様のもので、レーザ光を反射し拡散する既存の拡散板である。蛍光体層４１は、黄色の蛍光を放出する蛍光体を含む。蛍光体層４１と回転基板４０ａとの間には、蛍光体層４１から入射した蛍光を蛍光体層４１側に反射する反射部材が設けられている。なお、回転基板４０ａを金属材料で構成することで、反射部材を省くことができる。
　再び、図４及び図５を参照する。光路形成部材３０は、集光レンズ３００、反射板３０１～３０５、ＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）３０６、ダイクロイックミラー３０７及びコリメートレンズ３０８、３０９を有する。ＭＬＡ３０６は、蛍光体層４１の照射面を均一な照度部分布にするための光均一化素子である。ダイクロイックミラー３０７は、可視光の波長範囲において、青色の波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射する特性を有する。
　コリメートレンズ３０８は、蛍光体ホイール４０の反射型拡散板４２と対向する。コリメートレンズ３０８の光軸は、反射型拡散板４２の入射面と略垂直に交差する。コリメートレンズ３０９は、蛍光体ホイール４０の蛍光体層４１と対向する。コリメートレンズ３０９の光軸は、蛍光体層４１の入射面と略垂直に交差する。
　コリメートレンズ３０８の光軸は、レーザモジュール２１～２４の光軸と直交する。これら光軸の交差部分に、反射板３０１、３０２が配置されている。反射板３０１、３０２はいずれも貫通孔を備えており、互いに平行である。反射板３０１、３０２は、コリメートレンズ３０８の光軸と略４５°の角度で交差し、かつ、レーザモジュール２１～２４の光軸と略４５°の角度で交差する。反射板３０１が、コリメートレンズ３０８の側に配置されている。
　図７に、反射板３０１の正面図を示す。図７に示すように、反射板３０１は、貫通穴３０１ａを備える。貫通穴３０１ａは、四角形の形状である。反射板３０１の一面の、貫通穴３０１ａを除く領域が反射面である。反射板３０１の反射面がレーザモジュール２２、２４に対向する。
　図８に、反射板３０２の正面図を示す。図８に示すように、反射板３０２は、２つの貫通穴３０２ａ、３０２ｂを備える。貫通穴３０２ａ、３０２ｂはいずれも四角形の形状である。貫通穴３０２ｂは、貫通穴３０２ａよりも大きい。貫通穴３０２ａは、上述した貫通穴３０１ａよりも大きい。反射板３０２の両面の、貫通穴３０２ａ、３０２ｂを除く領域が反射面である。反射板３０２の一方の反射面がレーザモジュール２１、２３に対向する。
　レーザモジュール２１、２３は、反射板３０２に向けてレーザ光を射出する。レーザモジュール２２、２４は、反射板３０１に向けてレーザ光を射出する。集光レンズ３００が、レーザモジュール２３と反射板３０２との間に設けられている。反射板３０１、３０２は、レーザモジュール２１～２４からなるレーザ光源部２０の射出光を、第１のレーザ光（青色光）と第２のレーザ光（励起光）とに分割する。ここでは、レーザモジュール２３の射出光が、第１のレーザ光として用いられ、レーザモジュール２１、２２、２４の射出光が第２のレーザ光として用いられる。
　図９に、青色光である第１のレーザ光の光路を模式的示す。図９に示すように、レーザモジュール２３が射出した第１のレーザ光は、集光レンズ３００で集光され、反射板３０２の貫通孔３０２ｂを通過する。貫通孔３０２ｂを通過した第１のレーザ光は、反射板３０１の反射面で反射される。反射板３０１の反射面で反射された第１のレーザ光は、反射板３０３、３０４で反射され、再び、反射板３０２の貫通孔３０２ｂを通過する。貫通孔３０２ｂを通過した第１のレーザ光は、反射板３０１の貫通孔３０１ａを通過する。貫通孔３０１ａを通過した第１のレーザ光は、コリメートレンズ３０８を通過して反射型拡散板４２に入射する。貫通孔３０１ａは、集光レンズ３００の集光位置近傍に配置されている。ここで、集光位置は、例えば、集光レンズ３００の焦点距離により決まる焦点位置に対応する。
　図１０に、励起光である第２のレーザ光の光路を模式的示す。図１０に示すように、レーザモジュール２１、２２、２４が射出した第２のレーザ光は、反射板３０１、３０２の反射面で反射される。ここでは、レーザモジュール２１が射出した第２のレーザ光は、反射板３０２の反射面で反射され、その反射光が反射板３０４に入射する。レーザモジュール２２が射出した第２のレーザ光は、反射板３０１の反射面で反射され、その反射光が反射板３０２の貫通孔３０２ａを通過して反射板３０４に入射する。レーザモジュール２４が射出した第２のレーザ光は、反射板３０１の反射面で反射され、その反射光が反射板３０２の貫通孔３０２ｂを通過して反射板３０４に入射する。反射板３０１、３０２は、レーザモジュール２１、２２、２４が射出した第２のレーザ光を統合するように作用する。反射板３０１、３０２で統合した第２のレーザ光は、反射板３０４、３０５、マイクロレンズアレイ３０６、ダイクロイックミラー３０７及びコリメートレンズ３０９を順に通過して蛍光体層４１に入射する。
　図１１に、蛍光及び拡散光を含む光路全体を模式的に示す。図１１において、黒丸で示した個所が反射板３０１の貫通孔３０１ａ及び反射板３０２の貫通孔３０２ａ、３０２ｂに対応する。
　図１１に示すように、コリメートレンズ３０８は、第１のレーザ光（青色光）を反射型拡散板４２に集光する。反射型拡散板４２は、第１のレーザ光を反射し、拡散する。コリメートレンズ３０８は、反射型拡散板４２が射出した青色拡散光を平行光束化する。反射板３０１が、コリメートレンズ３０８で平行光束化された青色光をダイクロイッククロック３０７に向けて反射する。
　一方、コリメートレンズ３０９は、第２のレーザ光（励起光）を蛍光体層４１に集光する。蛍光体層４１では、第２のレーザ光で励起された蛍光体が黄色蛍光を放出する。コリメートレンズ３０９は、蛍光体層４１が射出した黄色蛍光（拡散光）を平行光束化する。コリメートレンズ３０９で平行光束化した黄色蛍光は、ダイクロイッククロック３０７に入射する。
　ダイクロイッククロック３０７は、反射板３０１からの青色光を透過し、コリメートレンズ３０９からの黄色蛍光を反射する。すなわち、ダイクロイッククロック３０７は、青色光と黄色蛍光とを１つの光路に色合成する。この色合成光が、本実施形態の光源装置の出力光（白色）である。
　本実施形態の光源装置において、反射型拡散板４２への入射光である第１のレーザ光が貫通孔３０１ａを通過し、反射型拡散板４２からの反射光である拡散光が反射板３０１で反射されることで、入射光と反射光とを分離する。この分離構成によれば、第１の実施形態と同様、第１のレーザ光を反射型拡散板４２に略垂直に入射させることができ、拡散光の中心光線と第１のレーザ光とを略一致させることができる。よって、反射型拡散板４２に近接し、かつ、正対するようにコリメートレンズ３０８を配置することができるので、コリメートレンズ３０８の大型化を抑制することができる。さらに、反射型拡散板４２からコリメートレンズ３０８に入射する拡散光の拡散角を大きくすることができるため、スペックルノイズを十分に低減することができる。さらに、光路形成部材を２次元的に配置することができるので、光源装置の小型化も可能である。
　以上説明した第１及び第２の実施形態の光源装置はいずれも、プロジェクタの光源装置として使用することができる。プロジェクタは、光源装置の射出光を変調して画像を形成する光変調部と、該光変調部が形成した画像を投写する投写レンズと、を有する。
　図１２に、本発明の一実施形態であるプロジェクタの構成を模式的に示す。このプロジェクタは、光源装置９０、照明光学系９１、３つの光変調部９２Ｒ、９２Ｇ、９２Ｂ、クロスダイクロイックプリズム９３及び投写レンズ９４を有する。光源装置９０は、第１及び第２の実施形態の何れかに記載した光源装置であって、黄色蛍光と青色光とを含む白色光を射出する。
　照明光学系９１は、光源装置９０が射出した白色光を、光変調部９２Ｒを照明するための赤色光と、光変調部９２Ｇを照明するための緑色光と、光変調部９２Ｂを照明するための青色光とに分離する。光変調部９２Ｒ、９２Ｇ、９２Ｂはそれぞれ、光を変調して画像を形成する液晶パネルを備える。
　照明光学系９１は、フライアイレンズ５ａ、５ｂ、偏光変換素子５ｃ、重畳レンズ５ｄ、ダイクロイックミラー５ｅ、５ｇ、フィールドレンズ５ｆ、５ｌ、リレーレンズ５ｈ、５ｊ及びミラー５ｉ、５ｋ、５ｍを有する。光源装置９０が射出した白色光は、フライアイレンズ５ａ、５ｂ、偏光変換素子５ｃ及び重畳レンズ５ｄを介してダイクロイックミラー５ｅに入射する。
　フライアイレンズ５ａ、５ｂは、互いに対向するように配置されている。フライアイレンズ５ａ、５ｂはそれぞれ複数の微小レンズを備える。フライアイレンズ５ａの各微小レンズは、フライアイレンズ５ｂの各微小レンズと対向する。フライアイレンズ５ａでは、光源装置９０の射出光が微小レンズの数に対応する複数の光束に分割される。各微小レンズは、液晶パネルの有効表示領域と相似形状をなしており、光源装置９０からの光束をフライアイレンズ５ｂ近傍に集光させる。
　重畳レンズ５ｄとフィールドレンズ５ｌは、フライアイレンズ５ａの各微小レンズからの主光線を光変調部９２Ｒの液晶パネルの中心部に向け、各微小レンズの像をその液晶パネル上に重ね合わせる。同様に、重畳レンズ５ｄとフィールドレンズ５ｆは、フライアイレンズ２ａの各微小レンズからの主光線を光変調部９２Ｇ、９２Ｂの各々の液晶パネルの中心部に向け、各微小レンズの像をその液晶パネル上に重ね合わせる。
　偏光変換素子５ｃは、フライアイレンズ５ａ、５ｂを通過した光の偏光方向をＰ偏光又はＳ偏光に揃える。ダイクロイックミラー５ｅは、可視光のうち、赤色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。
　ダイクロイックミラー５ｅで反射された光（赤色）は、フィールドレンズ５ｌ、ミラー５ｍを介して光変調部９２Ｒの液晶パネルに照射される。一方、ダイクロイックミラー５ｅを透過した光（青色及び緑色）は、フィールドレンズ５ｆを介してダイクロイックミラー５ｇに入射する。ダイクロイックミラー５ｇは、可視光のうち、緑色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。
　ダイクロイックミラー５ｇで反射された光（緑色）は、光変調部９２Ｇの液晶パネルに照射される。一方、ダイクロイックミラー５ｇを透過した光（青色）は、リレーレンズ５ｈ、ミラー５ｉ、リレーレンズ５ｊ及びミラー５ｋを介して光変調部９２Ｂの液晶パネルに照射される。
　光変調部９２Ｒは赤色画像を形成する。光変調部９２Ｇは緑色画像を形成する。光変調部９２Ｂは青色画像を形成する。クロスダイクロイックプリズム９３は、第１乃至第３の入射面と射出面を有する。クロスダイクロイックプリズム９３では、赤色画像光が第１の入射面に入射し、緑色画像光が第２の入射面に入射し、青色画像光が第３の入射面に入射する。出射面から、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光が同一の光路で射出される。
　クロスダイクロイックプリズム９３の射出面より射出した赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光は投写レンズ９４に入射する。投写レンズ９４は、赤色画像、緑色画像及び青色画像を重ねてスクリーン上に投写する。
　上述したプロジェクタにおいて、第１の実施形態の光源装置又は第２の実施形態の光源装置を適用することで、以下のような効果を奏する。
　まず、図２に示した比較例の構成を上述したプロジェクタに適用した場合の問題を説明する。
　比較例では、レーザ光１２－１ａが反射型拡散板１３２に斜めに入射するため、例えば、入射光束の断面形状が円形である場合、反射型拡散板１３２上の照射スポットが楕円の形状になる。この場合、楕円形状の光束がフライアイレンズ５ａ、５ｂに入射する。例えば、フライアイレンズ５ａ、５ｂの形状が正方形で、入射光束の長辺側とフライアイレンズ５ａ、５ｂの長さが一致するように設計すると、入射光束の短辺側はフライアイレンズ５ａ、５ｂの幅よりも短い。この場合、入射光束がフライアイレンズ５ａ、５ｂの一部にしか入射しないため、均一性が低下する。この問題は、入射光束の断面形状が円形以外の形状（例えば、方形の形状）であっても生じる。
　また、比較例では、図１３に示すように、コリメートレンズ１２２－１の領域Ａ１と領域Ａ２とで明るさが異なる。領域Ａ１は回転体１３から離れているので、拡散光が入射する領域が広い。一方、領域Ａ２は回転体１３に近いため、拡散光が入射する領域が領域Ａ１よりも狭い。領域Ａ１を通過する拡散光の光量と領域Ａ２を通過する拡散光の光量は同じである。領域Ａ２の面積は領域Ａ１よりも小さいので、領域Ａ２の通過光の輝度は、領域Ａ１の通過光の輝度よりも高い。このため、フライアイレンズ５ａ、５ｂに入射す光束の楕円形の分布も、長辺側の左右で強度が異なり、均一性が低下する。
　これに対して、第１の実施形態の光源装置又は第２の実施形態の光源装置を適用したプロジェクタでは、第１のレーザ光（１２ａ）が反射型拡散板（１３２、４２）に垂直に入射するため、上記の均一性の低下を防止することができる。
　１１　レーザ光源部
　１１ａ　射出光
　１２ａ　第１のレーザ光
　１２ｂ　第２のレーザ光
　１３　回転体
　１２１　第１の反射板
　１２１ａ　貫通孔
　１２２　第１のコリメートレンズ
　１３１　蛍光体層
　１３２　反射型拡散板

Claims (8)

  1. 　レーザ光を射出するレーザ光源部と、
    　蛍光体層と反射型拡散板とが同一面上に設けられた回転体と、
    　前記レーザ光源部の射出光を第１のレーザ光と第２のレーザ光とに分割し、前記第１のレーザ光を前記反射型拡散板に照射し、前記第２のレーザ光を前記蛍光体層に照射する光路形成部材と、を有し、
    　前記光路形成部材は、
    　前記第１のレーザ光の光路上に設けられた、貫通孔を備えた第１の反射板と、
    　前記第１の反射板と前記反射型拡散板との間に設けられた第１のコリメートレンズと、を有し、
    　前記第１のレーザ光が、前記貫通孔と前記第１のコリメートレンズを順に通過して前記反射型拡散板に入射し、前記反射型拡散板から射出した反射光である拡散光が前記第１のコリメートレンズを通過して前記第１の反射板に入射し、前記第１のコリメートレンズが、前記第１のレーザ光を前記反射型拡散板上に集光し、前記拡散光を平行光束化する、光源装置。
  2. 　前記光路形成部材は、前記レーザ光源部の前記射出光の光路上に前記第１の反射板と平行に配置された、第１および第２の貫通穴を備えた第２の反射板を、さらに有し、
    　前記射出光の一部が、前記第２の反射板の前記第１の貫通穴を通過し、該第１の貫通穴の通過光が前記第１のレーザ光を形成し、
    　前記射出光の残りの部分が、前記第１および第２の反射板で反射され、該第１の反射板の反射光が前記第２の反射板の前記第２の貫通穴を通過し、該第２の貫通穴の通過光と前記第２の反射板の反射光とが前記第２のレーザ光を形成する、請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記レーザ光源部は、それぞれが複数のレーザダイオードのチップを搭載した複数のレーザモジュールを有し、少なくとも一つのレーザモジュールの射出光が前記第２の反射板の前記第１の貫通穴を通過する、請求項２に記載の光源装置。
  4. 　前記光路形成部材は、前記少なくとも一つのレーザモジュールと前記第２の反射板との間に設けられた集光レンズを、さらに有する、請求項３に記載の光源装置。
  5. 　前記第１の反射板の前記貫通孔が、前記集光レンズが集光したレーザ光の集光位置に配置されている、請求項４に記載の光源装置。
  6. 　前記光路形成部材は、前記第２のレーザ光の光路上に設けられ、該第２のレーザ光を透過し、前記蛍光体層から射出した蛍光を反射するダイクロイックミラーを、さらに有し、
    　前記第１の反射板が、前記反射型拡散板から射出した前記拡散光を前記ダイクロイックミラーに向けて反射し、前記ダイクロイックミラーが、前記第１の反射板が反射した前記拡散光と前記蛍光とを一つの光路に色合成する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。
  7. 　前記光路形成部材は、前記ダイクロイックミラーと前記蛍光体層との間に設けられた第２のコリメートレンズを、さらに有し、
    　前記第２のコリメートレンズは、前記第２のレーザ光を前記蛍光体層上に集光し、前記蛍光を平行光束化する、請求項６に記載の光源装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光源装置と、
    　前記光源装置の射出光を変調して画像を形成する光変調部と、
    　前記光変調部が形成した画像を投写する投写レンズと、を有するプロジェクタ。
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