(57)【要約】【課題】異なる３色の光を含む光を射出可能な小型の光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、第１の色の第１の光を第１の方向に射出する少なくとも一つの第１の発光装置と、第１の色とは異なる第２の色の第２の光を第１の方向に射出する複数の第２の発光装置と、第１の色および第２の色とは異なる第３の色の第３の光を第１の方向に射出する複数の第３の発光装置と、を備え、複数の第２の発光装置の個数は、少なくとも一つの第１の発光装置の個数よりも多く、複数の第３の発光装置の個数は、少なくとも一つの第１の発光装置の個数よりも多く、第１の発光装置、第２の発光装置および第３の発光装置の発光中心同士を結んだ複数の直線が互いになす角度は、互いに等しい。【選択図】図３
2019061067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色の第１の光を第１の方向に射出する少なくとも一つの第１の発光装置と、
前記第１の色とは異なる第２の色の第２の光を前記第１の方向に射出する複数の第２の発光装置と、
前記第１の色および前記第２の色とは異なる第３の色の第３の光を前記第１の方向に射出する複数の第３の発光装置と、
を備え、
前記複数の第２の発光装置の個数は、前記少なくとも一つの第１の発光装置の個数よりも多く、
前記複数の第３の発光装置の個数は、前記少なくとも一つの第１の発光装置の個数よりも多く、
前記第１の発光装置、前記第２の発光装置および前記第３の発光装置の発光中心同士を結んだ複数の直線が互いになす角度は、互いに等しい、光源装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの第１の発光装置の各々の発光効率は、前記複数の第２の発光装置の各々の発光効率および前記複数の第３の発光装置の各々の発光効率よりも高い、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１の色は青色であり、前記第２の色は緑色であり、前記第３の色は赤色であり、
１個の前記第１の発光装置と、３個の前記第２の発光装置と、３個の前記第３の発光装置とを有する、請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の第２の発光装置は、前記少なくとも一つの第１の発光装置を囲むように、前記第１の光の中心軸の周りに回転対称に設けられ、
前記複数の第３の発光装置は、前記少なくとも一つの第１の発光装置を囲むように、前記第１の光の前記中心軸の周りに回転対称に設けられている、請求項１から３までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１の発光装置は、第１の発光素子と、前記第１の発光素子を内部に収容する第１の筐体と、を備え、
前記第２の発光装置は、第２の発光素子と、前記第２の発光素子を内部に収容する第２の筐体と、を備え、
前記第３の発光装置は、第３の発光素子と、前記第３の発光素子を内部に収容する第３の筐体と、を備え、
前記第１の筐体、前記第２の筐体および前記第３の筐体は、互いに当接している、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を所定の集光位置に集光する集光光学系と、
前記集光光学系で集光された前記光が照射されるとともに前記光を拡散させる拡散素子と、前記拡散素子を回転させる回転部と、を有する拡散装置と、
を備える、照明装置。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置と、
前記照明装置からの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装置と、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【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】
近年、プロジェクターの高性能化を目的として、広色域かつ高効率な光源であるレーザー光源を用いたプロジェクターが注目されている。
【０００３】
下記の特許文献１に、複数の半導体レーザー装置と、複数の半導体レーザー装置を収容する矩形状の保持部材と、を備えた光源装置が開示されている。また、レーザー光源を用いたプロジェクターとして、下記の特許文献２に、個別に配置された赤色、緑色、青色の３色のレーザーと、各色のレーザーから射出された光を順次合成する２個のダイクロイックプリズムと、を有する光源装置、およびこれを備えたプロジェクターが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−３８９５８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３１９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蛍光体等の波長変換素子を用いることなく、レーザー光源のみを用いて光源装置を構成する場合、例えば特許文献１の光源装置を１つの色の光源部として、赤色光用光源部、緑色光用光源部および青色光用光源部の３組の光源部を個別に準備し、これら光源部とダイクロイックプリズムとを組み合わせて、特許文献２のような光源装置を構成することが考えられる。しかしながら、この構成では光源装置が大型化するという問題があった。
【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、異なる３色の光を含む光を射出することが可能な小型の光源装置を提供すること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を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の照明装置を備えたプロジェクターを提供すること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の色の第１の光を第１の方向に射出する少なくとも一つの第１の発光装置と、前記第１の色とは異なる第２の色の第２の光を前記第１の方向に射出する複数の第２の発光装置と、前記第１の色および前記第２の色とは異なる第３の色の第３の光を前記第１の方向に射出する複数の第３の発光装置とを備え、前記複数の第２の発光装置の個数は、前記少なくとも一つの第１の発光装置の個数よりも多く、前記複数の第３の発光装置の個数は、前記少なくとも一つの第１の発光装置の個数よりも多く、前記第１の発光装置、前記第２の発光装置および前記第３の発光装置の発光中心同士を結んだ複数の直線が互いになす角度は、互いに等しい。
【０００８】
この構成によれば、第１の発光装置、第２の発光装置、および第３の発光装置を含む光源部の占有面積を小さくすることができる。これにより、蛍光体等の波長変換素子を用いることなく、異なる３色の光を含む光を射出することが可能な小型の光源装置を実現することができる。
【０００９】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記少なくとも一つの第１の発光装置の各々の発光効率は、前記複数の第２の発光装置の各々の発光効率および前記複数の第３の発光装置の各々の発光効率よりも高くてもよい。
【００１０】
この構成によれば、個数の少ない第１の発光装置の発光効率が個数の多い第２の発光装置および第３の発光装置の発光効率よりも高いため、色バランスを取りやすい。すなわち、射出光のホワイトバランスを調整しやすい。
【００１１】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第１の色は青色であり、前記第２の色は緑色であり、前記第３の色は赤色であり、１個の前記第１の発光装置と、３個の前記第２の発光装置と、３個の前記第３の発光装置とを有していてもよい。
【００１２】
この構成によれば、白色光を射出することが可能な小型の光源装置を実現することができる。
【００１３】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記複数の第２の発光装置は、前記少なくとも一つの第１の発光装置を囲むように、前記第１の光の中心軸の周りに回転対称に設けられ、前記複数の第３の発光装置は、前記少なくとも一つの第１の発光装置を囲むように、前記第１の光の前記中心軸の周りに回転対称に設けられていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、光源装置を小型化できる。また、複数の第２の発光装置から形成される第２の色の第２の光の中心軸が第１の色の第１の光の中心軸に一致する。さらに、複数の第３の発光装置から形成される第３の色の第３の光の中心軸も第１の光の中心軸に一致する。なお、本明細書において、光線束の拡がり（分布）の中心軸のことを、光の中心軸と称する。
【００１５】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第１の発光装置は、第１の発光素子と、前記第１の発光素子を内部に収容する第１の筐体と、を備え、前記第２の発光装置は、第２の発光素子と、前記第２の発光素子を内部に収容する第２の筐体と、を備え、前記第３の発光装置は、第３の発光素子と、前記第３の発光素子を内部に収容する第３の筐体と、を備え、前記第１の筐体、前記第２の筐体および前記第３の筐体は、互いに当接していてもよい。
【００１６】
この構成によれば、第１の発光装置、第２の発光装置、および第３の発光装置を最密に配置することができ、より小型の光源装置を実現することができる。
【００１７】
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と、前記光源装置から射出された光を所定の集光位置に集光する集光光学系と、前記集光光学系で集光された前記光が照射されるとともに前記光を拡散させる拡散素子と、前記拡散素子を回転させる回転部と、を有する拡散装置と、を備える。
【００１８】
本発明の一つの態様の照明装置によれば、拡散装置により拡散され、さらに拡散角度分布が時間的に変化する光が照明装置から射出される。これにより、スペックルや照度ムラが少ない照明装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の照明装置と、前記照明装置からの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装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、小型の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】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】光源装置の斜視図である。
【図３】光源装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた光源装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
なお、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。
【００２３】
本実施形態のプロジェクター１０は、スクリーン（被投射面）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１０は、赤色光ＬＲ２、緑色光ＬＧ２、青色光ＬＢ２の各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクター１０は、光源装置の発光素子として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを用いている。
【００２４】
図１は、本実施形態のプロジェクター１０の概略構成図である。
図１に示すように、プロジェクター１０は、照明装置７００と、色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置４００Ｒと、緑色光用光変調装置４００Ｇと、青色光用光変調装置４００Ｂと、合成光学系５００と、投射光学装置６００と、を備えている。赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂは、照明装置７００からの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。投射光学装置６００は、画像光を投射する。
【００２５】
照明装置７００は、光源装置７１０と、集光光学系７２０と、拡散装置７４０と、コリメーターレンズ７８９と、インテグレーター光学系７８０と、を備えている。照明装置７００において、拡散装置７４０、コリメーターレンズ７８９およびインテグレーター光学系７８０は、照明装置７００から射出される光ＬＷの中心軸に一致する光軸ＡＸ０上に設けられている。光源装置７１０、集光光学系７２０および拡散装置７４０は、光軸ＡＸ０と直交する光軸ＡＸ１上に設けられている。
【００２６】
以下、照明装置７００から光ＬＷが射出される方向をＹ方向とし、光源装置７１０から光が射出される方向をＸ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向と垂直な方向をＺ方向として説明する。光軸ＡＸ１はＸ軸と平行であり、光軸ＡＸ０はＹ軸と平行である。
【００２７】
図２は、光源装置７１０の斜視図である。図２においては、図面を見やすくするため、一部の半導体レーザーの台座の図示を省略する。
図３は、光源装置７１０をＸ軸方向から見た正面図である。
図２および図３に示すように、光源装置７１０は、少なくとも一つの青色半導体レーザー７１１Ｂ（第１の発光装置）と、複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇ（第２の発光装置）と、複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒ（第３の発光装置）と、を備えている。
【００２８】
本実施形態では、光源装置７１０は、１個の青色半導体レーザー７１１Ｂと、３個の緑色半導体レーザー７１１Ｇと、３個の赤色半導体レーザー７１１Ｒと、を備えている。各発光色の半導体レーザーの個数は、上記の例が好ましい理由については後で説明する。
【００２９】
ただし、場合によっては、光源装置７１０は、複数の青色半導体レーザー７１１Ｂを備えていてもよく、少なくとも一つの青色半導体レーザー７１１Ｂを備えていればよい。また、緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび赤色半導体レーザー７１１Ｒの個数は、必ずしも３個でなくてもよい。また、緑色半導体レーザー７１１Ｇの個数と赤色半導体レーザー７１１Ｒの個数とが異なっていてもよい。
【００３０】
青色半導体レーザー７１１Ｂは、青色光ＬＢ（第１の色の第１の光）を第１の方向に射出する。緑色半導体レーザー７１１Ｇは、緑色光線ＬＧ１を第１の方向に射出する。赤色半導体レーザー７１１Ｒは、赤色光線ＬＲ１を第１の方向に射出する。すなわち、青色半導体レーザー７１１Ｂ、緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび赤色半導体レーザー７１１Ｒのそれぞれは、同一の方向に異なる色の色光ＬＢ，ＬＧ１，ＬＲ１を射出する。これにより、光源装置７１０の全体として、これら３色の色光ＬＢ，ＬＧ１，ＬＲ１を含む白色の光が射出される。
【００３１】
以下の説明では、３個の緑色半導体レーザー７１１Ｇから射出された３本の緑色光線ＬＧ１を合わせて緑色光ＬＧ（第２の色の第２の光）と称する。３個の赤色半導体レーザー７１１Ｒから射出された３本の赤色光線ＬＲ１を合わせて赤色光ＬＲ（第３の色の第３の光）と称する。
【００３２】
青色半導体レーザー７１１Ｂ、緑色半導体レーザー７１１Ｇ、および赤色半導体レーザー７１１Ｒのそれぞれは、ＣＡＮパッケージタイプの半導体レーザーで構成されている。図２に示すように、台座７１３と缶体７１４とからなるパッケージ７１６（第１の筐体、第２の筐体、および第３の筐体）のそれぞれには、図３に示すように、一つ以上の半導体レーザーチップ７１５Ｂ，一つ以上の半導体レーザーチップ７１５Ｇ，または一つ以上の半導体レーザーチップ７１５Ｒが収容されている。なお、本実施形態では、青色半導体レーザー７１１Ｂ、緑色半導体レーザー７１１Ｇ、および赤色半導体レーザー７１１Ｒのそれぞれは、同一のパッケージ７１６を備えているが、互いに異なるパッケージを備えていてもよい。
【００３３】
半導体レーザーチップの発光効率は発光色毎に異なるため、半導体レーザーの光出力も発光色毎に異なる。すなわち、青色半導体レーザー７１１Ｂの発光効率は、緑色半導体レーザー７１１Ｇの発光効率および赤色半導体レーザー７１１Ｒの発光効率よりも高い。半導体レーザーチップの発光効率が相対的に低い場合でも、当該半導体レーザーチップに入力する投入電力を増加させれば、半導体レーザーチップから射出される光出力を増加させることができるが、投入電力の増加は、半導体レーザーチップの温度を上昇させ、発光効率の低下や寿命の低下を生じさせる。したがって、投入電力が同じであれば、青色半導体レーザー７１１Ｂの光出力は、緑色半導体レーザー７１１Ｇの光出力および赤色半導体レーザー７１１Ｒの光出力よりも高い。
【００３４】
一例を示すと、日亜化学工業株式会社、ホームページ、製品情報、「レーザーダイオード（ＬＤ）」［online］、［平成２９年０９月１４日検索］、インターネット〈URL:http://www.nichia.co.jp/jp/product/laser.html〉によれば、青色半導体レーザー（型番：NDB7K75）の光出力は例えば３．５Ｗ（使用温度：２５℃）であり、緑色半導体レーザー（型番：NDG7K75T）の光出力は例えば１Ｗ（使用温度：２５℃）である。上記のホームページに記載されていないが、青色半導体レーザーアレイ（型番：NUBM08-02）が提供されており、この青色半導体レーザーアレイは、光出力が４．５Ｗ（２５℃）の青色半導体レーザーを複数備えている。
三菱電機株式会社、ホームページ、ニュースリリース、「プロジェクター用６３９ｎｍ赤色高出力半導体レーザー発売のお知らせ」［online］、［平成２９年０９月１４日検索］、インターネット〈URL:http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2016/1214.html〉によれば、赤色半導体レーザー（型番：ML562G85）の光出力は例えば２．１Ｗ（２５℃）である。
【００３５】
上記の温度２５℃での光出力を実使用温度４５℃での光出力に換算すると、各発光色の半導体レーザー（ＣＡＮパッケージタイプの半導体レーザー）の１個あたりの光出力は、下記の表１の通りである。
【００３６】
【表１】
2019061067.tif 000003
【００３７】
すなわち、１個の青色半導体レーザー（型番：NDB7K75）の光出力は２．８Ｗとなり、青色半導体レーザーアレイ（型番：NUBM08-02）が備えている青色半導体レーザー１個の光出力は４．１Ｗとなり、１個の緑色半導体レーザー（型番：NDG7K75T）の光出力は０．８Ｗとなり、１個の赤色半導体レーザー（型番：ML562G85）の光出力は１．２６Ｗとなる。
【００３８】
一方、明るさが１０００ｌｍ、２０００ｌｍ、３０００ｌｍのそれぞれの白色光（色温度６５００Ｋ）を得るのに必要な発光色ごとの半導体レーザーの光出力、およびこの白色光を得るのに必要な発光色ごとの半導体レーザー（ＣＡＮパッケージタイプの半導体レーザー）の個数は、下記の表２の通りである。
【００３９】
【表２】
2019061067.tif 000004
【００４０】
表２の最下段に示すように、明るさが１０００ｌｍの白色光を得るのに必要な発光色毎の半導体レーザーの光出力は、青色半導体レーザーが１．２３Ｗであり、緑色半導体レーザーが２．０３Ｗであり、赤色半導体レーザーが２．９２Ｗである。表２の必要光出力値［Ｗ］と表１の１個あたりの半導体レーザーの光出力［Ｗ／個］とから算出すると、明るさが１０００ｌｍの白色光を得るのに必要な半導体レーザーの個数は、青色半導体レーザー（型番：NDB7K75）が１個、緑色半導体レーザー（型番：NDG7K75T）が３個、赤色半導体レーザー（型番：ML562G85）が３個となる。これは、本実施形態の光源装置７１０の各半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの個数と一致する。ただし、表２において、明るさ３０００ｌｍに対しては、青色半導体レーザーアレイ（型番：NUBM08-02）が備えている青色半導体レーザー１個を用いている。
【００４１】
以上のことから、本実施形態の光源装置７１０の光出力は、光束が１０００ｌｍ程度のプロジェクターの光源装置として好適である。
【００４２】
なお、一つの半導体レーザーが一つの半導体レーザーチップを備えている場合、半導体レーザーの発光効率は、半導体レーザーチップの発光効率と等しい。また、一つの半導体レーザーが複数の半導体レーザーチップを備えている場合、半導体レーザーの発光効率は、複数の半導体レーザーチップの発光効率の合計と等しい。
【００４３】
本発明者の推察によれば、今後、半導体レーザー技術の進歩により各発光色の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの光出力が上記の数値よりも増加する可能性はあるが、白色光を得るのに必要な各色の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの個数の比率は変わらない。したがって、本実施形態では、１個の青色半導体レーザー７１１Ｂ、３個の緑色半導体レーザー７１１Ｇ、および３個の赤色半導体レーザー７１１Ｒを備えた光源装置７１０を例示するが、各半導体レーザーの個数はこの例に限定されない。
【００４４】
保持部材７１２は、複数の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの個数に対応し、缶体７１４の寸法に対応した７個の孔が設けられた円形の板材で構成されている。板材の材料は特に限定されないが、例えば熱伝導率が高い金属が望ましい。複数の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの各々は、保持部材７１２の孔に缶体７１４が挿通された状態で台座７１３の一面が保持部材７１２の第１面７１２ａに当接することによって保持部材７１２に支持されている。保持部材７１２の第１面７１２ａは、保持部材７１２に支持される複数の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの光の射出方向側とは反対側に位置している。
【００４５】
図３に示すように、複数の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒのうち、青色半導体レーザー７１１Ｂは、光源装置７１０の中心部に位置するように保持部材７１２に配置されている。複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒは、青色半導体レーザー７１１Ｂを取り囲むように、保持部材７１２における青色半導体レーザー７１１Ｂの周辺領域に配置されている。
【００４６】
緑色半導体レーザー７１１Ｇと赤色半導体レーザー７１１Ｒとは、青色半導体レーザー７１１Ｂを中心とする仮想円上に位置するように、保持部材７１２に配置されている。緑色半導体レーザー７１１Ｇと赤色半導体レーザー７１１Ｒとは、仮想円の周方向に沿って交互に設けられている。
【００４７】
なお、当該仮想円の中心は、青色半導体レーザー７１１Ｂの青色光ＬＢの光の中心軸に一致していてもよい。個々の赤色半導体レーザー７１１Ｒが射出する赤色光線ＬＲ１の光の中心軸は、当該仮想円上にあってもよい。個々の緑色半導体レーザー７１１Ｇが射出する緑色光線ＬＧ１の光の中心軸は、当該仮想円上にあってもよい。
【００４８】
以上の配置により、光源装置７１０において、青色半導体レーザー７１１Ｂ、緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび赤色半導体レーザー７１１Ｒの発光中心同士を結んだ複数の直線ｍが互いになす角度は、互いに等しく、全て６０°である。
また、３本の直線ｍが、青色半導体レーザー７１１Ｂの青色光ＬＢの光の中心軸の周囲に形成する角度をそれぞれ中心角としたそれぞれの扇形の円弧の長さは、互いに等しい。なお、複数の扇形の中心角は、互いに等しく、全て６０°である。
同様に、３本の直線ｍが、半導体レーザーチップ７１５Ｂおよびその近傍に形成する角度をそれぞれ中心角としたそれぞれの扇形の円弧の長さは、互いに等しい。なお、複数の扇形の中心角は、互いに等しく、全て６０°である。
【００４９】
複数の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒにおいて、隣り合う半導体レーザー同士のパッケージ７１６は、台座７１３の部分で互いに当接している。なお、複数の半導体レーザー７１１Ｇ，７１１Ｒの台座７１３は互いに当接していなくてもよい。すなわち、赤色半導体レーザー７１１Ｒが射出する赤色光線ＬＲ１の光の中心軸および緑色半導体レーザー７１１Ｇが射出する緑色光線ＬＧ１の光の中心軸が、仮想円上に交互に等間隔で配置されていてもよい。
【００５０】
このように、複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇは、青色半導体レーザー７１１Ｂの周辺領域において、青色光ＬＢの中心軸の周りに回転対称に設けられている。また、複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒは、青色半導体レーザー７１１Ｂの周辺領域において、青色光ＬＢの中心軸の周りに回転対称に設けられている。
複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇが、青色半導体レーザー７１１Ｂを囲むように、青色光ＬＢの中心軸の周りに回転対称に設けられる、とは、上述したような配置、位置関係を満たしていればよい。また同様に、複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒが、青色半導体レーザー７１１Ｂを囲むように、青色光ＬＢの中心軸の周りに回転対称に設けられる、とは、上述したような配置、位置関係を満たしていればよい。
【００５１】
青色半導体レーザー７１１Ｂと緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび赤色半導体レーザー７１１Ｒとは、半導体レーザーチップ７１５Ｂ，７１５Ｇ，７１５Ｒの向き（矩形状の半導体レーザーチップの長辺）が同じ方向を向くように配置されている。図３に示す例では、青色半導体レーザー７１１Ｂ、緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび赤色半導体レーザー７１１Ｒは、半導体レーザーチップ７１５Ｇ，７１５Ｒの長辺がＹ軸と平行になるように配置されている。
【００５２】
このように、青色半導体レーザー７１１Ｂ、緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび赤色半導体レーザー７１１Ｒは、半導体レーザーチップ７１５Ｂ，７１５Ｇ，７１５Ｒの向き（矩形状の半導体レーザーチップの長辺）が同じに配置されているが、青色半導体レーザー７１１Ｂおよび緑色半導体レーザー７１１Ｇと、赤色半導体レーザー７１１Ｒとでは、発振モードの違いにより、互いに異なる方向の直線偏光を射出する。具体的には、青色半導体レーザー７１１Ｂおよび緑色半導体レーザー７１１Ｇとは、拡散板７４１に対するＰ偏光を射出し、赤色半導体レーザー７１１Ｒは、拡散板７４１に対するＳ偏光を射出する。この場合、各光変調装置４００Ｒ、４００Ｇ、４００Ｂが備える偏光板を光の偏光方向に合わせて配置すればよい。また、赤色半導体レーザー７１１Ｒの半導体レーザーチップ７１５Ｒの向きを、他の半導体レーザー７１１Ｂ、７１１Ｇの半導体レーザーチップ７１５Ｂ、７１５Ｇの向きに対して射出光（赤色光線ＬＲ１）の中心軸周りに９０°回転させることにより、射出する直線偏光の方向を同じにすることができる。
【００５３】
以上の構成により、光源装置７１０は、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを含む白色の光ＬＷを射出する。
【００５４】
図１に示すように、集光光学系７２０は、光源装置７１０から射出された光ＬＷを所定の集光位置、具体的には後述する拡散装置７４０の拡散板７４１上に集光する。集光光学系７２０は、一つの凸レンズ７２１から構成されている。なお、集光光学系７２０は、複数のレンズから構成されていてもよい。
【００５５】
拡散装置７４０は、拡散板７４１（拡散素子）と、拡散板７４１を回転させるためのモーター７４５（回転部）と、を備えている。拡散板７４１は、集光光学系７２０で集光された光ＬＷが照射されるとともに、光ＬＷを拡散させる。拡散板７４１は、例えば光反射性を持つ部材の表面に凹凸が形成された構成を有し、拡散反射性を備えている。拡散板７４１は、光軸ＡＸ０および光軸ＡＸ１のそれぞれに対して４５°の角度をなすように配置されている。光ＬＷは、拡散板７４１で拡散反射することにより、光軸ＡＸ０を中心とした所定の角度分布を有する拡散光となって拡散装置７４０から射出され、インテグレーター光学系７８０に向かう。
【００５６】
コリメーターレンズ７８９は、拡散板７４１から射出された光ＬＷを平行化し、インテグレーター光学系７８０に向けて射出する。
【００５７】
インテグレーター光学系７８０は、第１のレンズアレイ７８１と、第２のレンズアレイ７８２と、重畳レンズ７８３と、を備えている。インテグレーター光学系７８０は、コリメーターレンズ７８９から射出された光ＬＷの照度分布を赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域において均一化する。
【００５８】
第１のレンズアレイ７８１は、拡散装置７４０から射出された光ＬＷを複数の部分光線束に分割するための複数のレンズ７８６を有する。複数のレンズ７８６は、光軸ＡＸ０と直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００５９】
第２のレンズアレイ７８２は、第１のレンズアレイ７８１の複数のレンズ７８６に対応する複数のレンズ７８７を備えている。第２のレンズアレイ７８２は、後段の重畳レンズ７８３とともに、第１のレンズアレイ７８１の各レンズ７８６の像を赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域もしくはその近傍に結像させる。複数のレンズ７８７は、光軸ＡＸ０に直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００６０】
重畳レンズ７８３は、第１のレンズアレイ７８１からの各部分光線束を集光して赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域もしくはその近傍で互いに重畳させる。
【００６１】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２４０と、ダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２１０と、反射ミラー２３０と、反射ミラー２５０と、を備えている。色分離導光光学系２００は、照明装置７００から射出された白色の光ＬＷを赤色光ＬＲ２、緑色光ＬＧ２、および青色光ＬＢ２に分離し、赤色光ＬＲ２、緑色光ＬＧ２、および青色光ＬＢ２をそれぞれ対応する赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂに導く。
【００６２】
色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、フィールドレンズ３００Ｂがそれぞれ配置されている。
【００６３】
ダイクロイックミラー２４０は、青色光ＬＢを反射させ、赤色光ＬＲ２および緑色光ＬＧ２を透過させる。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光ＬＧ２を反射させ、青色光ＬＢ２を透過させる。反射ミラー２１０および反射ミラー２３０は、赤色光ＬＲ２を反射させる。反射ミラー２５０は、青色光ＬＢ２を反射させる。
【００６４】
赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂのそれぞれは、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する液晶パネルから構成されている。
【００６５】
なお、図示を省略したが、フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、フィールドレンズ３００Ｂと、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂと合成光学系５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。
【００６６】
合成光学系５００は、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂから射出された各画像光を合成する。合成光学系５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなしたクロスダイクロイックプリズムからなり、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面に誘電体多層膜が設けられている。
【００６７】
合成光学系５００から射出された画像光は、投射光学装置６００によってスクリーンＳＣＲ上に拡大投射される。
【００６８】
本実施形態の光源装置７１０においては、隣り合う２つの半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの発光中心同士を結んだ複数の直線ｍが互いになす角度が互いに等しいため、光源装置７１０の色バランスを取りやすく、光源装置７１０の占有面積を小さくすることができる。これにより、蛍光体等の波長変換素子を用いることなく、白色光を射出することが可能な、小型の光源装置を実現することができる。
【００６９】
また、隣り合う半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒ同士は、パッケージ７１６が互いに当接するように配置されているため、半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒを最密に配置することができ、より小型の光源装置を実現することができる。
【００７０】
また、本実施形態の光源装置７１０においては、各色の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの発光効率と、白色光を得るのに必要な各色の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの光出力と、に基づいて、各色の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの個数が設定されている。すなわち、発光効率が比較的低い緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび赤色半導体レーザー７１１Ｒ各々の個数は、発光効率が比較的高い青色半導体レーザー７１１Ｂの個数よりも多いため、光源装置７１０は色バランスを取りやすい。このようにして、射出光のホワイトバランスを調整しやすい光源装置７１０を実現することができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、照明装置７００が集光光学系７２０で集光された光ＬＷを拡散させる拡散板７４１を有する拡散装置７４０を備えているため、角度分布が時間的に変化する光ＬＷが照明装置７００から射出される。これにより、スペックルや照度ムラが少ない照明装置７００を実現することができる。
【００７２】
また、本実施形態のプロジェクター１０は、上記の照明装置７００を備えているため、サイズが小型であり、色ムラの少ない画像を投射することができる。
【００７３】
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、１個の青色半導体レーザーと、３個の緑色半導体レーザーと、３個の赤色半導体レーザーと、を備えた光源装置を例示したが、各半導体レーザーの個数はこれに限定されない。例えば、光源装置は、複数の青色半導体レーザーを備えていてもよい。その場合、複数の緑色半導体レーザーおよび複数の赤色半導体レーザーは、複数の青色半導体レーザーから射出された複数の青色光からなる光束全体の中心軸の周りに、回転対称に設けられていればよい。
【００７４】
上記実施形態では、拡散装置として、モーターによって回転可能とされた拡散板を備えた例を挙げたが、モーターを備えていない固定型の拡散板が用いられてもよい。また、上記実施形態で例示した光源装置、照明装置、およびプロジェクターの各構成要素の数、配置、形状、材料、寸法等については、適宜変更が可能である。
【００７５】
上記実施形態では、３つの光変調装置を備えるプロジェクターを例示したが、一つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、本発明による光源装置をプロジェクターに応用する例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０…プロジェクター、４００Ｂ…青色光用光変調装置、４００Ｇ…緑色光用光変調装置、４００Ｒ…赤色光用光変調装置、６００…投射光学装置、７００…照明装置、７１０…光源装置、７１１Ｂ…青色半導体レーザー（第１の発光装置）、７１１Ｇ…緑色半導体レーザー（第２の発光装置）、７１１Ｒ…赤色半導体レーザー（第３の発光装置）、７１２…保持部材、７１５Ｂ…青色半導体レーザーチップ（第１の発光素子）、７１５Ｇ…緑色半導体レーザーチップ（第２の発光素子）、７１５Ｒ…赤色半導体レーザーチップ（第３の発光素子）、７１６…パッケージ（第１の筐体、第２の筐体、第３の筐体）、７２０…集光光学系、７４０…拡散装置、７４１…拡散板、７４５…モーター（回転部）、７５０…光源部。
【図１】
2019061067.tif 000005
【図２】
2019061067.tif 000006
【図３】
2019061067.tif 000007