(57)【要約】【課題】光利用効率の低下を抑えることができる光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、第１の光を射出する第１の固体光源と、第２の光を射出する第２の固体光源と、コリメート光学系と、を備える。各固体光源の光射出面は長手方向を有する矩形であり、各々の長手方向は互いに平行である。コリメート光学系は、長手方向に垂直な面内で各光を平行化する第１のシリンドリカルレンズアレイと、短手方向に垂直な面内で各光を平行化する第２のシリンドリカルレンズアレイと、第１の光の光路上の２つのシリンドリカルレンズアレイの間に設けられた偏角プリズムと、を備える。偏角プリズムは、第１の光の主光線と第２の光の主光線とのなす角度が光入射側よりも光射出側で小さくなるように、第１の光の主光線を屈折させるように配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を射出する第１の固体光源と、
第２の光を射出する第２の固体光源と、
前記第１の光と前記第２の光とを平行化するコリメート光学系と、を備え、
前記第１の固体光源の光射出面および前記第２の固体光源の光射出面の各々は、長手方向と短手方向とを有する矩形であり、
前記第１の固体光源の前記長手方向は、前記第２の固体光源の前記長手方向と平行であり、
前記コリメート光学系は、前記長手方向に垂直な面内において前記第１の光と前記第２の光とを平行化する第１のシリンドリカルレンズアレイと、前記短手方向に垂直な面内において前記第１の光と前記第２の光とを平行化する第２のシリンドリカルレンズアレイと、前記第１の光の光路上において前記第１のシリンドリカルレンズアレイと前記第２のシリンドリカルレンズアレイとの間に設けられた偏角プリズムと、前記偏角プリズムを保持する保持部と、を備え、
前記長手方向に垂直な面内において、前記偏角プリズムは、前記第１の光の主光線と前記第２の光の主光線とのなす角度が光入射側よりも光射出側で小さくなるように、前記第１の光の主光線を屈折させるように配置されている、光源装置。
【請求項２】
前記偏角プリズムの光入射面と光射出面のうち、少なくとも一方は、シリンドリカル形状の凸面を有し、
前記凸面は、前記短手方向と垂直な面において屈折力を有する、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
第１面を有する基板と、第１のサブマウントと、第２のサブマウントと、をさらに備え、
前記第１面と前記第１の固体光源との間に前記第１のサブマウントが設けられ、
前記第１面と前記第２の固体光源との間に前記第２のサブマウントが設けられている、請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光源装置を備えた照明装置。
【請求項５】
前記光源装置から射出された光の少なくとも一部が入射する蛍光体層をさらに備えた、請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
光を射出する照明装置と、
前記光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、
前記照明装置が、請求項４または請求項５に記載の照明装置である、プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターに用いる光源として、高輝度、高出力の光が得られる半導体レーザー等の固体光源が注目されている。固体光源を用いたプロジェクターは、装置の小型化が図れる、色再現性に優れる、瞬時点灯が可能である、光源の寿命が長い、等の利点を有している。
【０００３】
下記の特許文献１には、複数のレーザー光源と、複数のコリメートレンズと、集光レンズと、ロッドインテグレーターと、を備えた照明装置が開示されている。特許文献１の照明装置において、複数のレーザー光源から射出された複数の光は、各レーザー光源に対応するコリメートレンズを経て集光レンズに入射し、集光レンズにより集光されてロッドインテグレーターに入射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７８９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数のレーザー光源を備えた照明装置において、個々のレーザー光源の実装精度に多少のばらつきが生じることは避けられない。特許文献１の照明装置において、レーザー光源の実装精度がばらついた場合、設計上の位置からずれた位置に実装されたレーザー光源から射出された光は、ロッドインテグレーターに入射できない場合がある。このように、固体光源から射出された光がコリメート光学系の後段の光学系に入射できないと、照明装置の光利用効率が低下する。
【０００６】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、固体光源の実装精度にばらつきがあったとしても、光利用効率の低下を抑えることができる光源装置の提供を目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の光源装置を備えた照明装置の提供を目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の光源装置を備えたプロジェクターの提供を目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の光源装置は、第１の光を射出する第１の固体光源と、第２の光を射出する第２の固体光源と、前記第１の光と前記第２の光とを平行化するコリメート光学系と、を備え、前記第１の固体光源の光射出面および前記第２の固体光源の光射出面の各々は、長手方向と短手方向とを有する矩形であり、前記第１の固体光源の前記長手方向は、前記第２の固体光源の前記長手方向と平行であり、前記コリメート光学系は、前記長手方向に垂直な面内において前記第１の光と前記第２の光とを平行化する第１のシリンドリカルレンズアレイと、前記短手方向に垂直な面内において前記第１の光と前記第２の光とを平行化する第２のシリンドリカルレンズアレイと、前記第１の光の光路上において前記第１のシリンドリカルレンズアレイと前記第２のシリンドリカルレンズアレイとの間に設けられた偏角プリズムと、前記偏角プリズムを保持する保持部と、を備え、前記長手方向に垂直な面内において、前記偏角プリズムは、前記第１の光の主光線と前記第２の光の主光線とのなす角度が光入射側よりも光射出側で小さくなるように、前記第１の光の主光線を屈折させるように配置されている。
【０００８】
本発明の一つの態様の光源装置においては、第１の光の主光線と第２の光の主光線とのなす角度は、偏角プリズムの光入射側よりも光射出側で小さい。よって、所定の位置からずれた位置に配置された第１の固体光源からの光の入射位置を偏角プリズムによって修正することができる。これにより、複数の固体光源の実装精度にばらつきがあったとしても、光利用効率を高めることができる。
【０００９】
また、固体光源として半導体レーザーを用いた場合、半導体レーザーから射出された光の発散角は、光射出面の長手方向よりも短手方向で相対的に広い。本発明の一つの態様の光源装置においては、第１のシリンドリカルレンズ部の母線が光射出面の短手方向と交差しているため、第２のシリンドリカルレンズ部よりも固体光源に近い側に位置する第１のシリンドリカルレンズ部は、固体光源から射出される光の発散角が広い側を平行化する。これにより、コリメート光学系を小型化することができる。なお、平行化の観点において、第１のシリンドリカルレンズ部の母線は光射出面の短手方向と直交していることが好ましい。
【００１０】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記偏角プリズムの光入射面と光射出面のうち、少なくとも一方は、シリンドリカル形状の凸面を有し、前記凸面は、前記短手方向と垂直な面において屈折力を有していてもよい。
【００１１】
第１の固体光源は、第１のシリンドリカルレンズ部の焦点位置に設置されるのが通常である。ところが、本発明の一つの態様の光源装置では、第１のコリメート部が偏角プリズムを備えているため、第１の固体光源は、第１のコリメート部が偏角プリズムを備えていない構成を前提として設計された場合の第１のシリンドリカルレンズ部の焦点位置からずれることになる。これにより、第１の光が第１のシリンドリカルレンズ部によって平行化されず、第１のシリンドリカルレンズ部から射出された光が発散光となる場合がある。ここで、偏角プリズムの光入射面と光射出面の少なくとも一方がシリンドリカル形状の凸面を有し、この凸面が短手方向と垂直な面において屈折力を有していれば、第１の光の平行光からのずれを補正することができる。
【００１２】
本発明の一つの態様の光源装置は、第１面を有する基板と、第１のサブマウントと、第２のサブマウントと、をさらに備え、前記第１面と前記第１の固体光源との間に前記第１のサブマウントが設けられ、前記第１面と前記第２の固体光源との間に前記第２のサブマウントが設けられていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、サブマウントの厚さのバラツキに起因して固体光源の実装位置のバラツキが生じたとしても、光利用効率を高めることができる。
【００１４】
本発明の一つの態様の照明装置は、本発明の一つの態様の光源装置を備える。
【００１５】
本発明の一つの態様によれば、光利用効率に優れた照明装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の一つの態様の照明装置は、前記光源装置から射出された光の少なくとも一部が入射する蛍光体層をさらに備えていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、照明装置が射出する照明光の色を調整することができる。
【００１８】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、光を射出する照明装置と、前記光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、前記照明装置が、本発明の一つの態様の照明装置である。
【００１９】
本発明の一つの態様によれば、本発明の一つの態様の光源装置を備えたことにより、光利用効率に優れたプロジェクターを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】第１実施形態の照明装置の概略構成図である。
【図３】第１実施形態の光源装置の斜視図である。
【図４】光源装置の側面図である。
【図５】光源装置の平面図である。
【図６】半導体レーザーの斜視図である。
【図７】修正部の斜視図である。
【図８】半導体レーザーの位置ずれの様子を示す正面図である。
【図９】半導体レーザーの位置ずれが生じた際の従来の光源装置の側面図である。
【図１０】半導体レーザーの位置ずれが生じた際の従来の光源装置の平面図である。
【図１１】第２実施形態の光源装置の平面図である。
【図１２】偏角プリズムを挿入した場合の問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１０を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、３つの透過型液晶ライトバルブを用いたプロジェクターの一例である。
図１は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。図２は、本実施形態の照明装置の概略構成図である。図３は、本実施形態の光源装置の斜視図である。図４は、光源装置の側面図である。図５は、光源装置の平面図である。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を備えている。プロジェクター１は、照明装置２の光源として、高輝度・高出力の光が得られる半導体レーザーを備えている。プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、赤色光用光変調装置４Ｒと、緑色光用光変調装置４Ｇと、青色光用光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６と、を備えている。
【００２３】
照明装置２は、白色の照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。照明装置２には、後述する本発明の一つの実施形態である照明装置が用いられる。
【００２４】
色分離光学系３は、照明装置２から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａと、第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の反射ミラー８ａと、第２の反射ミラー８ｂと、第３の反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａと、第２のリレーレンズ９ｂと、を備えている。
【００２５】
第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを含む光と、に分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、第１のダイクロイックミラー７ａで反射した光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。
【００２６】
第１の反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されている。第１の反射ミラー８ａは、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを赤色光用光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の反射ミラー８ｂと第３の反射ミラー８ｃとは、青色光ＬＢの光路中に配置されている。第２の反射ミラー８ｂと第３の反射ミラー８ｃとは、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを青色光用光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂで反射し、緑色光用光変調装置４Ｇに向けて進む。
【００２７】
第１のリレーレンズ９ａと第２のリレーレンズ９ｂとは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。
【００２８】
赤色光用光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。緑色光用光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。青色光用光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。
【００２９】
赤色光用光変調装置４Ｒ、緑色光用光変調装置４Ｇ、および青色光用光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。また、液晶パネルの入射側および射出側には、図示しない偏光板がそれぞれ配置されている。
【００３０】
赤色光用光変調装置４Ｒの入射側には、フィールドレンズ１０Ｒが配置されている。緑色光用光変調装置４Ｇの入射側には、フィールドレンズ１０Ｇが配置されている。青色光用光変調装置４Ｂの入射側には、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。
【００３１】
合成光学系５は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢのそれぞれに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。
【００３２】
投射光学系６は、複数の投射レンズを含む投射レンズ群から構成されている。投射光学系６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。
【００３３】
以下、照明装置２について説明する。
図２に示すように、照明装置２は、光源装置１５と、集光レンズ２３と、蛍光体ホイール３０と、ピックアップレンズ４０と、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３と、を備えている。
【００３４】
光源装置１５は、光源部２７と、コリメート光学系２８と、を備えている。光源装置１５については、後で詳しく説明する。
【００３５】
光源部２７と、コリメート光学系２８と、集光レンズ２３と、ピックアップレンズ４０と、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３とは、それぞれの光学中心を図２中に示す光軸ＡＸ０に一致させた状態で、光軸ＡＸ０上に順次並んで配置されている。
【００３６】
光源部２７は、複数の半導体レーザー２１（固体光源）を備えている。複数の半導体レーザー２１は、光軸ＡＸ０と直交する面内において、アレイ状に並んで配置されている。半導体レーザー２１の個数は特に限定されない。
【００３７】
半導体レーザー２１は、例えば青色の励起光を射出する。複数の半導体レーザー２１を含む光源部２７から射出された複数の励起光ＢＬは、コリメート光学系２８に入射する。コリメート光学系２８は、光源部２７から射出された複数の励起光ＢＬのそれぞれを平行化する。コリメート光学系２８は、第１のシリンドリカルレンズアレイ４１と、第２のシリンドリカルレンズアレイ４２と、修正部４５と、を備えている。第１のシリンドリカルレンズアレイ４１は、一方向に並んで配置された複数の第１のシリンドリカルレンズ４１１により構成されている。第２のシリンドリカルレンズアレイ４２は、他方向に並んで配置された複数の第２のシリンドリカルレンズ４２１により構成されている。
【００３８】
修正部４５は、図２において左端の半導体レーザー２１１から射出された励起光ＢＬの光路上と右端の半導体レーザー２１１から射出された励起光ＢＬの光路上それぞれに偏角プリズム５１を備えている。左端の半導体レーザー２１１から射出された励起光ＢＬと右端の半導体レーザー２１１から射出された励起光ＢＬとは、第１のシリンドリカルレンズアレイ４１、修正部４５の偏角プリズム５１、および第２のシリンドリカルレンズアレイ４２を順次透過して集光レンズ２３に入射する。他の半導体レーザー２１（図２の中央の半導体レーザー２１２）から射出された励起光ＢＬの光路上には偏角プリズム５１は設けられておらず、当該励起光ＢＬは第１のシリンドリカルレンズアレイ４１および第２のシリンドリカルレンズアレイ４２を順次透過して集光レンズ２３に入射する。集光レンズ２３は、複数の励起光ＢＬを集光して蛍光体ホイール３０の所定位置に入射させる。
【００３９】
以下、図２の左端および右端の半導体レーザー２１を第１の半導体レーザー２１１と称し、第１の半導体レーザー２１１から射出される励起光ＢＬを第１の光と称する。また、中央の半導体レーザー２１を第２の半導体レーザー２１２と称し、第２の半導体レーザー２１２から射出される励起光ＢＬを第２の光と称する。すなわち、光源部２７は、第１の光を射出する第１の半導体レーザー２１１と、第２の光を射出する第２の半導体レーザー２１２と、を含む。
【００４０】
コリメート光学系２８のうち、一つの半導体レーザー２１に対応し、当該一つの半導体レーザー２１から射出された光が透過する部分を、以下、コリメート部と称する。第１のシリンドリカルレンズ４１１と偏角プリズム５１と第２のシリンドリカルレンズ４２１とを含むコリメート部を、第１のコリメート部６１と称する。第１のコリメート部６１は、第１の光を平行化する。また、偏角プリズム５１を含まないコリメート部を第２のコリメート部６２と称する。第２のコリメート部６２は、第２の光を平行化する。
【００４１】
また、第１のシリンドリカルレンズ４１１のうち、第１の半導体レーザー２１１に対応する部分を第１のシリンドリカルレンズ部４１１Ａと称し、第２のシリンドリカルレンズ４２１のうち、第１の半導体レーザー２１１に対応する部分を第２のシリンドリカルレンズ部４２１Ｂと称する。第１のシリンドリカルレンズ４１１のうち、第２の半導体レーザー２１２に対応する部分を第３のシリンドリカルレンズ部４１１Ｃと称し、第２のシリンドリカルレンズ４２１のうち、第２の半導体レーザー２１２に対応する部分を第４のシリンドリカルレンズ部４２１Ｄと称する。
【００４２】
蛍光体ホイール３０は、透過型の回転蛍光板である。蛍光体ホイール３０は、基板１７と、蛍光体層１１と、ダイクロイックミラー１６と、を備えている。基板１７は、円盤状に形成され、モーター１２により回転駆動される。蛍光体層１１およびダイクロイックミラー１６は、基板１７の一面に環状に形成されている。ダイクロイックミラー１６は、例えば誘電体多層膜から構成され、基板１７と蛍光体層１１との間に設けられている。ダイクロイックミラー１６は、励起光ＢＬを透過させ、蛍光体層１１から発せられる蛍光ＹＬを反射させる。
【００４３】
基板１７は、プロジェクター１の使用中に、回転軸Ｏを中心として所定の回転数で回転する。
【００４４】
蛍光体層１１に入射した励起光ＢＬの一部は、蛍光体粒子に吸収されることで黄色の蛍光ＹＬに変換される。励起光ＢＬのうち蛍光体粒子に吸収されなかった成分は、蛍光体層１１から外部に射出される。
【００４５】
蛍光体層１１から射出された蛍光ＹＬと、励起光ＢＬの一部の成分である青色光ＢＬ１とは、白色の照明光ＷＬを構成する。照明光ＷＬは、ピックアップレンズ４０を介してインテグレーター光学系３１に入射する。インテグレーター光学系３１は、照明光ＷＬを複数の小光束に分割する。インテグレーター光学系３１は、第１レンズアレイ３１ａと、第２レンズアレイ３１ｂと、から構成されている。第１レンズアレイ３１ａおよび第２レンズアレイ３１ｂのそれぞれは、複数のレンズがアレイ状に配列された構成を有する。
【００４６】
インテグレーター光学系３１から射出された照明光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、非偏光である照明光ＷＬを直線偏光に変換する機能を有する。偏光変換素子３２は、例えば偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。
【００４７】
偏光変換素子３２によって直線偏光に変換された照明光ＷＬは、重畳レンズ３３ａに入射する。重畳レンズ３３ａは、偏光変換素子３２から射出された複数の光束を被照明対象である液晶パネル上で互いに重畳させる。これにより、液晶パネルを均一に照明することができる。重畳光学系３３は、第１レンズアレイ３１ａおよび第２レンズアレイ３１ｂからなるインテグレーター光学系３１と、重畳レンズ３３ａと、から構成されている。
【００４８】
なお、本実施形態の蛍光体ホイール３０は、透過型の回転蛍光板を備えているが、この構成に代えて、反射型の回転蛍光板を備えていてもよい。また、固定式の蛍光板であってもよい。
【００４９】
以下、光源装置１５について、詳細に説明する。
本実施形態において、図３に示すように、光源部２７は、３枚の基板２４と、９個のサブマウント２５と、９個の半導体レーザー２１と、を備えている。光軸ＡＸ０と垂直な面内（ＸＺ面内）において一方向（Ｘ方向）に並ぶ３個の半導体レーザー２１は、一つの基板２４上に実装されている。このように、３個の半導体レーザー２１がそれぞれ実装された３枚の基板２４は、光軸ＡＸ０と垂直な面内において半導体レーザー２１の配列方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｚ方向）に所定の間隔をおいて配置されている。
【００５０】
図６は、半導体レーザー２１の斜視図である。
図６に示すように、半導体レーザー２１は、光ＢＬを射出する光射出面２１ｅを有している。光射出面２１ｅは、射出される光ＢＬの主光線ＢＬｃの方向から見て、長手方向と短手方向とを有する矩形状である。図４および図５に示したように、長手方向はＸ方向と一致し、短手方向はＺ方向と一致している。
【００５１】
半導体レーザー２１から射出された光ＢＬは、光射出面２１ｅの長手方向（Ｘ方向）と平行な偏光方向を有する直線偏光からなる。光ＢＬの発散角は、光射出面２１ｅの長手方向（Ｘ方向）よりも短手方向（Ｚ方向）で広い。したがって、半導体レーザー２１から射出された光ＢＬの主光線ＢＬｃに垂直な断面の形状は、楕円状である。以下、「光射出面２１ｅの長手方向」、「光射出面２１ｅの短手方向」をそれぞれ単に「長手方向」、「短手方向」と称することもある。
【００５２】
図３に示すように、複数のサブマウント２５の各々は、基板２４の第１面上において基板２４の長手方向（Ｘ方向）に所定の間隔をおいて設けられている。半導体レーザー２１は、サブマウント２５に支持されている。サブマウント２５は、基板２４と半導体レーザー２１との間に介在し、基板２４と半導体レーザー２１との間に生じる熱応力を緩和する緩衝材として機能する。
【００５３】
基板２４は、例えば熱伝導率が高い金属材料で構成されている。
【００５４】
第１のシリンドリカルレンズアレイ４１は、複数の第１のシリンドリカルレンズ４１１を備えている。複数の第１のシリンドリカルレンズ４１１の各々は、第１のシリンドリカルレンズ４１１の母線が半導体レーザー２１の光射出面２１ｅの長手方向（Ｘ方向）と平行に配置されている。そのため、第１のシリンドリカルレンズ４１１は、長手方向と垂直な面内において屈折力を有する。また、複数の第１のシリンドリカルレンズ４１１は、半導体レーザー２１の光射出面２１ｅの短手方向と平行に配列されている。
【００５５】
第２のシリンドリカルレンズアレイ４２は、複数の第２のシリンドリカルレンズ４２１を備えている。複数の第２のシリンドリカルレンズ４２１の各々は、第２のシリンドリカルレンズ４２１の母線が半導体レーザー２１の光射出面２１ｅの短手方向と平行に配置されている。そのため、第２のシリンドリカルレンズ４２１は、短手方向と垂直な面内において屈折力を有する。また、複数の第２のシリンドリカルレンズ４２１は、半導体レーザー２１の光射出面２１ｅの長手方向と平行に配列されている。このように、第１のシリンドリカルレンズ４１１の母線と第２のシリンドリカルレンズ４２１の母線とは、光軸ＡＸ０の方向から見て直交している。
【００５６】
図７は、修正部４５の斜視図である。
図７に示すように、修正部４５は、偏角プリズム５１と、偏角プリズム５１を保持する保持部５３と、を備えている。保持部５３は、枠状の部材であり、複数の半導体レーザー２１の各々から射出される光ＢＬの光路に対応した複数の開口部５３ｈを有している。偏角プリズム５１は、保持部５３の各開口部５３ｈに対して取り付けおよび取り外しが可能とされている。偏角プリズム５１は、少なくとも光源装置１５の製造過程において、取り付けおよび取り外しが可能であればよい。信頼性の観点では、偏角プリズム５１は、光源装置１５の完成後においては保持部５３に固定され、容易に取り付けおよび取り外しができない方が好ましい。
【００５７】
偏角プリズム５１は、光透過性を有する平行平板の一部を、平行平板の一面に対して傾いた平面で切り落とした形状を有する。光軸ＡＸ０の方向から見た偏角プリズム５１の形状は、矩形である。偏角プリズム５１は、光軸ＡＸ０に対して垂直な平面が光入射面５１ａとなり、光軸ＡＸ０に対して垂直以外の角度をなす傾斜面が光射出面５１ｂとなる。光入射面５１ａに対する光射出面５１ｂの傾斜角度αは、半導体レーザー２１の位置ずれ量に応じて決まる主光線のずれ量に応じて適宜設定される。例えば傾斜角度αが互いに異なる複数種類の偏角プリズム５１を準備しておき、ずれ量に応じてこれらの偏角プリズム５１を使い分けてもよい。偏角プリズム５１は、光入射面５１ａおよび光射出面５１ｂ以外の側面５１ｃが保持部５３の開口部５３ｈに嵌め込まれる形態で保持される。
【００５８】
以下、図４、図５、および図８〜図１０を用いて偏角プリズム５１の機能を説明する。
図８は、半導体レーザー２１の位置ずれの様子を示す正面図である。図９は、半導体レーザー２１の位置ずれが生じた際の従来の光源装置１１５の側面図である。図１０は、半導体レーザー２１の位置ずれが生じた際の従来の光源装置１１５の平面図である。
【００５９】
半導体レーザー２１の位置ずれには種々の原因が考えられるが、ここではサブマウント２５の厚さに起因する半導体レーザー２１の高さ方向の位置ずれを例に挙げて説明する。
サブマウント２５は、セラミックス等の板材を研磨、個片化して製造されるが、板材が元々有する厚さバラツキ、研磨量のバラツキ等によって、サブマウント２５の厚さにバラツキが生じることが避けられない。
【００６０】
サブマウント２５の厚さバラツキが生じると、図８に示すように、半導体レーザー２１の基板２４からの高さ方向の位置ずれが生じる。この例では、半導体レーザー２１の基準高さが符号Ｖの１点鎖線で示され、中央の半導体レーザー２１が基準高さＶに配置され、左端の半導体レーザー２１が基準高さＶよりも高い位置に配置され、右端の半導体レーザー２１が基準高さＶよりも低い位置に配置されている。
【００６１】
図９および図１０に示すように、半導体レーザー２１に近い側に位置する第１のシリンドリカルレンズ５０１の母線が短手方向（Ｚ方向）と直交し、半導体レーザー２１から遠い側に位置する第２のシリンドリカルレンズ５０２の母線が長手方向（Ｘ方向）と直交するように配置される。この配置では、第１のシリンドリカルレンズ５０１は光ＢＬの発散角が広い側を平行化し、第２のシリンドリカルレンズ５０２は光ＢＬの発散角が狭い側を平行化する。
【００６２】
設計上では、各半導体レーザー２１の光射出面２１ｅは、長手方向に垂直な面内（ＹＺ面内）において第１のシリンドリカルレンズ５０１の焦点位置Ｆｚと一致し、短手方向に垂直な面内（ＸＹ面内）において第２のシリンドリカルレンズ５０２の焦点位置Ｆｘと一致するように配置される。この場合、図９に示す長手方向に垂直な面内（ＹＺ面内）における第１のシリンドリカルレンズ５０１の焦点距離ｆｚは、図１０に示す短手方向に垂直な面内（ＸＹ面内）における第２のシリンドリカルレンズ５０２の焦点距離ｆｘよりも短い。したがって、半導体レーザー２１の高さ方向の位置ずれは、第１のシリンドリカルレンズ５０１から射出された光ＢＬの長手方向（Ｘ方向）に垂直な面内における光路に大きな影響を及ぼす。
【００６３】
図９に示す中段の半導体レーザー２１Ｂは、当該半導体レーザー２１Ｂの光射出面の長手方向に垂直な面内において第１のシリンドリカルレンズ５０１の焦点位置Ｆｚに配置されている。このように、半導体レーザー２１Ｂが設計通りの位置に実装された場合、半導体レーザー２１Ｂから射出される光ＢＬの第１のシリンドリカルレンズ５０１に入射する前の主光線ＢＬｃ１と第１のシリンドリカルレンズ５０１の光軸とは一致する。これにより、第１のシリンドリカルレンズ５０１から射出された後の主光線ＢＬｃ２と第１のシリンドリカルレンズ５０１の光軸とは平行になる。
【００６４】
ところが、図９に示した上段の半導体レーザー２１Ａおよび下段の半導体レーザー２１Ｃは、長手方向（Ｘ方向）に垂直な面内において第１のシリンドリカルレンズ５０１の焦点位置から上下にずれて配置されている。この場合、半導体レーザー２１Ａ，２１Ｃから射出された光ＢＬの第１のシリンドリカルレンズ５０１に入射する前の主光線ＢＬｃ１と第１のシリンドリカルレンズ５０１の光軸とは一致していない。これにより、第１のシリンドリカルレンズ５０１から射出された後の主光線ＢＬｃ２と第１のシリンドリカルレンズ５０１の光軸とは平行にならない。その結果、これら半導体レーザー２１Ａ，２１Ｃから射出された複数の光ＢＬを後段のレンズによって被照明領域に集めることが難しくなり、光利用効率が低下するという問題が生じる。
【００６５】
なお、図１０に示すように、半導体レーザー２１の高さ方向の位置ずれは、第２のシリンドリカルレンズ５０２から射出された光ＢＬの短手方向（Ｚ方向）に垂直な面内における主光線ＢＬｃの進行方向には影響を及ぼさない。
【００６６】
これに対し、図４に示すように、本実施形態の光源装置１５においては、位置ずれが生じた第１の半導体レーザー２１１から射出された光ＢＬの光路上に偏角プリズム５１が挿入されている。偏角プリズム５１は、長手方向（Ｘ方向）から見た形状が楔状である。偏角プリズム５１は、長手方向と垂直な面内（ＹＺ面内）において、第１の光の主光線と第２の光の主光線とのなす角度が光入射側よりも光射出側で小さくなるように、第１の光の主光線を屈折させるように配置されている。
【００６７】
本実施形態の場合、図４の上段の第１の半導体レーザー２１１は、長手方向（Ｘ方向）に垂直な面内における第１のシリンドリカルレンズ４１１の焦点位置Ｆｚから下方にずれて配置されている。これに伴い、当該第１の半導体レーザー２１１から射出される光ＢＬの光路上の偏角プリズム５１は、偏角プリズム５１の厚さが薄い側の端面５１ｔが上方（＋Ｚ方向）を向くように配置されている。また、図４の下段の第１の半導体レーザー２１１は、長手方向（Ｘ方向）に垂直な面内における第１のシリンドリカルレンズ４１１の焦点位置Ｆｚから上方にずれて配置されている。これに伴い、当該第１の半導体レーザー２１１から射出される光ＢＬの光路上の偏角プリズム５１は、偏角プリズム５１の厚さが薄い側の端面５１ｔが下方（−Ｚ方向）を向くように配置されている。
【００６８】
第１の半導体レーザー２１１から射出された光ＢＬの第１のシリンドリカルレンズ４１１に入射する前の主光線ＢＬｃ１と第１のシリンドリカルレンズ４１１の光軸とは一致していない。ところが、本実施形態の光源装置１５では、偏角プリズム５１が挿入されたことによって、偏角プリズム５１から射出された後の主光線ＢＬｃ２と第１のシリンドリカルレンズ４１１の光軸とが平行になる。
【００６９】
なお、図５に示すように、偏角プリズム５１が挿入された光路においても、サブマウント２５の厚さバラツキに起因する半導体レーザー２１の高さ方向の位置ずれは、第２のシリンドリカルレンズ４２１から射出された光の短手方向（Ｚ方向）に垂直な面内における主光線ＢＬｃの進行方向には影響を及ぼさない。
【００７０】
以上述べたように、本実施形態の光源装置１５においては、偏角プリズム５１を用いることによって、位置ずれが生じた第１の半導体レーザー２１１からの光ＢＬの進行方向のずれを修正し、被照射領域（蛍光体層１１）上の許容範囲内に入射させることができる。これにより、第２の半導体レーザー２１２を含む他の半導体レーザー２１からの光に加えて、第１の半導体レーザー２１１からの光も集光レンズ２３により蛍光体層１１の所定の領域に集光させることができる。したがって、複数の半導体レーザー２１の実装精度にばらつきがあったとしても、所定位置からずれた位置に実装された半導体レーザー２１からの光路を偏角プリズム５１によって修正し、光利用効率を高めることができる。
【００７１】
本実施形態のプロジェクター１は上記の光源装置１５を備えたことにより、光利用効率に優れたプロジェクターを実現できる。
【００７２】
本実施形態の光源装置１５を製造する際に、製造者は、第１の半導体レーザー２１１から射出された光の照射位置が許容範囲外にあることを検出したとき、第１のシリンドリカルレンズ４１１と第２のシリンドリカルレンズ４２１との間に偏角プリズム５１を配置し、光の照射位置が許容範囲内に入るようにする。このように、実装位置がずれた第１の半導体レーザー２１１に対してのみ偏角プリズム５１による調整を行えば良いため、光利用効率の低下が抑えられた光源装置１５を生産性良く製造することができる。また、半導体レーザー２１の実装位置を修正するのは困難であり、多大なコストが掛かるが、本実施形態であれば、半導体レーザー２１の実装位置がばらついた光源装置１５を、偏角プリズム５１を追加するだけで利用することができる。そのため、プロジェクター１の製造コストの低減、製造工期の短縮等を図ることができる。
【００７３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１１および図１２を用いて説明する。
本実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、偏角プリズムの構成が第１実施形態と異なる。
図１１は、第２実施形態の光源装置の平面図である。図１２は、偏角プリズムを挿入した場合の問題点を説明するための図である。
図１１において、第１実施形態の図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
第１実施形態において、偏角プリズムが挿入された光路において、半導体レーザーの高さ方向の位置ずれは、第２のシリンドリカルレンズから射出された光の短手方向（Ｚ方向）に垂直な面内における主光線の進行方向には影響を及ぼさない、と述べた。ところが、主光線の進行方向には影響を及ぼさないが、光の平行度は低下するおそれがある。
【００７５】
光源装置が設計される際には、半導体レーザーが設計上の位置に配置されることを想定している。すなわち、半導体レーザーは、コリメート光学系が偏角プリズムを備えていない構成を前提として設計された場合の長手方向に垂直な面内（ＹＺ面内）における第１のシリンドリカルレンズ部の焦点位置、および短手方向に垂直な面内（ＸＹ面内）における第２のシリンドリカルレンズ部の焦点位置に配置されることを想定している。
【００７６】
ところが、半導体レーザーの実装位置が設計上の位置からずれると、光路上に偏角プリズムが挿入される。このとき、図１２に示すように、偏角プリズム５１が短手方向と垂直な面内（ＸＹ面内）において屈折力を有していなかったとしても、偏角プリズム５１の屈折率と空気の屈折率との違いによって光路長が変わるため、第１の半導体レーザー２１１は、ＸＹ面内における第２のシリンドリカルレンズ４２１の実質的な焦点位置からずれた位置に配置されたことになる。これにより、光ＢＬが第２のシリンドリカルレンズ４２１によって平行化されず、第２のシリンドリカルレンズ４２１から射出された光ＢＬ３が発散光となる。
【００７７】
これに対して、図１１に示すように、本実施形態の光源装置７５においては、偏角プリズム７７の光入射面７７ａがシリンドリカル形状の凸面を有し、この凸面が短手方向と垂直な面（ＸＹ面）において屈折力を有している。これにより、第２のシリンドリカルレンズ４２１から射出された光ＢＬ４の平行度を高めることができる。なお、本実施形態では、偏角プリズム７７の光入射面７７ａがシリンドリカル形状の凸面を有しているが、偏角プリズム７７の光入射面と光射出面の少なくとも一方がシリンドリカル形状の凸面を有し、この凸面が短手方向と垂直な面において屈折力を有していればよい。
【００７８】
本実施形態の光源装置７５においても、複数の半導体レーザー２１の実装精度にばらつきがあっても光利用効率の高い光源装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、偏角プリズム７７の光入射面７７ａがシリンドリカル状の凸面となっていることで、光の平行度を高められるため、光利用効率をより高めることができる。
【００７９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、サブマウントの厚さバラツキに起因して半導体レーザーが光射出面の短手方向（Ｚ方向）に位置ずれを生じた場合を例に挙げて説明したが、本発明の一つの態様の光源装置は、例えば半導体レーザーが光射出面の長手方向（Ｘ方向）に沿って位置ずれを生じた場合にも対応できる。この場合には、偏角プリズムを、偏角プリズムの厚さが薄い側の端面が長手方向（Ｘ方向）を向くように配置すればよい。
【００８０】
その他、光源装置およびプロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
【００８１】
上記実施形態では本発明による照明装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１…プロジェクター、２…照明装置、４Ｂ…青色光用光変調装置（光変調装置）、４Ｇ…緑色光用光変調装置（光変調装置）、４Ｒ…赤色光用光変調装置（光変調装置）、６…投射光学系、１１…蛍光体層、１５，７５…光源装置、２１…半導体レーザー（固体光源）、２１ｅ…光射出面、２４…基板、２５…サブマウント、２７…光源部、２８…コリメート光学系、５１，７７…偏角プリズム、５３…保持部、６１…第１のコリメート部、６２…第２のコリメート部、７７ａ…光入射面、２１１…第１の半導体レーザー（第１の固体光源）、２１２…第２の半導体レーザー（第２の固体光源）、４１１Ａ…第１のシリンドリカルレンズ部、４２１Ｂ…第２のシリンドリカルレンズ部、４１１Ｃ…第３のシリンドリカルレンズ部、４２１Ｄ…第４のシリンドリカルレンズ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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