(57)【要約】【課題】  画像の表示品位低下を抑制することが可能な光源装置及び表示装置を提供する。【解決手段】  液晶素子２１は、レーザー光Ｌの偏光方向Ｌｐを調整し、偏光板５０は、液晶素子２１により調整された偏光方向Ｌｐに応じて出射方向に向かうレーザー光Ｌの光量を調整し、光学補償板２２は、液晶素子２１のレーザー光Ｌの入射側又は出射側に配置され、液晶素子２１による光の複屈折を補償し、収納部３１は、液晶素子２１又は光学補償板２２のレーザー光Ｌが透過する面と面接触する平板部７１とこの平板部７１を取り囲む位置に突出形成された側壁部７２からなる収納凹部７０を有し、この収納凹部７０内に液晶素子２１と光学補償板２２とを重ねて収納し、押圧部３３は、収納部３１と係合することで、液晶素子２１と光学補償板２２とを平板部７１に向けて押圧する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザー光（Ｌ）を出射する光源部（１０）と、
前記光源部（１０）から出射される前記レーザー光（Ｌ）の光路上に設けられ、前記レーザー光（Ｌ）の偏光方向（Ｌｐ）を調整可能な液晶素子（２１）と、
前記液晶素子（２１）の前記レーザー光（Ｌ）の入射側又は出射側に配置され、前記液晶素子（２１）による光の複屈折を補償する光学補償板（２２）と、
前記光源部（１０）から出射する前記複数のレーザー光（Ｌ）の光軸を揃えて合成した合成光（Ｃ）にする光合成部（４０）と、
前記液晶素子（２１）及び前記光学補償板（２２）を透過した前記レーザー光（Ｌ）の光路上に設けられる偏光板（５０）と、
前記液晶素子（２１）又は前記光学補償板（２２）の前記レーザー光（Ｌ）が透過する面と面接触する平板部（７１）と前記平板部（７１）を取り囲む位置に突出形成された側壁部（７２）からなる収納凹部（７０）を有し、前記収納凹部（７０）内に前記液晶素子（２１）と前記光学補償板（２２）とを重ねて収納する収納部（３１）と、
前記収納部（３１）と係合することで、前記液晶素子（２１）と前記光学補償板（２２）とを前記平板部（７１）に向けて押圧する押圧部（３３）と、を備える、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記収納部（３１）は、前記光源部（１０）と前記光合成部（４０）との間に配置され、前記収納凹部（７０）は、前記複数のレーザー光（Ｌ）の光路上にそれぞれ区分けされて設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記側壁部（７２）の一部に、弾性変形し、前記液晶素子（２１）又は前記光学補償板（２２）に係合することで、前記液晶素子（２１）と前記光学補償板（２２）とを重ねて前記収納凹部（７０）に固定するフック部（７３）を形成する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の光源装置（１００）と、
前記光源装置（１００）から出射される前記合成光（Ｃ）を走査することで画像を生成する走査部（２００）と、
前記走査部（２００）が走査した前記合成光Ｃを結像するスクリーン（３００）と、を備える、
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、及びこの光源装置の光を走査することで画像を生成する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示装置は、例えば特許文献１に開示され、半導体レーザーを用いた３つのレーザー光源と、３つのレーザー光源から出射された合成ビームを走査することで画像を生成する走査部と、レーザー光源と走査部との間のレーザー光の光路上に設けられる偏光制御素子（液晶素子）と、特定の偏光方向の光を透過させる偏光板と、を設け、偏光制御素子でレーザー光の偏光方向を制御することで、偏光板を透過するレーザー光の光量を調整し、生成される表示画像の輝度を幅広く調整している。
【０００３】
なお、液晶素子を用いる場合、液晶素子を通ることで生じるレーザー光の位相差を補償し、偏光板での光漏れを防止し、コントラスト比を改善する光学補償板を設けることがあり、これら液晶素子と光学補償板とは、ＵＶ接着剤で接着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、液晶素子と光学補償板とを接着する接着剤が硬化する際、接着剤が硬化収縮することで液晶素子に反りが発生してしまい、液晶素子がレンズとして作用し、液晶素子を透過したレーザー光のビームスポット径が拡大し、レーザー光の干渉により画像の表示品位が低下するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、画像の表示品位低下を抑制することが可能な光源装置及び表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明の光源装置は、複数のレーザー光（Ｌ）を出射する光源部（１０）と、前記光源部（１０）から出射される前記レーザー光（Ｌ）の光路上に設けられ、前記レーザー光（Ｌ）の偏光方向（Ｌｐ）を調整可能な液晶素子（２１）と、前記液晶素子（２１）の前記レーザー光（Ｌ）の入射側又は出射側に配置され、前記液晶素子（２１）による光の複屈折を補償する光学補償板（２２）と、前記光源部（１０）から出射する前記複数のレーザー光（Ｌ）の光軸を揃えて合成した合成光（Ｃ）にする光合成部（４０）と、前記液晶素子（２１）及び前記光学補償板（２２）を透過した前記レーザー光（Ｌ）の光路上に設けられる偏光板（５０）と、前記液晶素子（２１）又は前記光学補償板（２２）の前記レーザー光（Ｌ）が透過する面と面接触する平板部（７１）と前記平板部（７１）を取り囲む位置に突出形成された側壁部（７２）からなる収納凹部（７０）を有し、前記収納凹部（７０）内に前記液晶素子（２１）と前記光学補償板（２２）とを重ねて収納する収納部（３１）と、前記収納部（３１）と係合することで、前記液晶素子（２１）と前記光学補償板（２２）とを前記平板部（７１）に向けて押圧する押圧部（３３）と、を備える、ものである。
【０００８】
また、本発明の表示装置は、前記光源装置（１００）と、前記光源装置（１００）から出射される前記合成光（Ｃ）を走査することで画像を生成する走査部（２００）と、前記走査部（２００）が走査した前記合成光Ｃを結像するスクリーン（３００）と、を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の表示装置の実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】同上実施形態における液晶素子ユニットの分解斜視図である。
【図３】同上実施形態における収納部の斜視図である。
【図４】同上実施形態における収納凹部に液晶素子及び光学補償板を収納する様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本発明の表示装置の一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の表示装置１の構成を示す図である。なお、本実施形態を説明する図面には、３次元方向を示すＸＹＺ軸を記す。
【００１１】
表示装置１は、レーザー光を出射する光源装置１００と、走査部２００と、スクリーン３００と、反射部４００と、を備える。光源装置１００は、複数色のレーザー光Ｌ（第１のレーザー光Ｌ１，第２のレーザー光Ｌ２，第３のレーザー光Ｌ３）の光軸を揃えた合成レーザー光Ｃを出射する。走査部２００は、光源装置１００が出射した合成レーザー光Ｃをスクリーン３００上に２次元方向に走査することで表示画像Ｍを表示する。反射部４００は、光源装置１００からの合成レーザー光Ｃを反射し、適切な角度から合成レーザー光Ｃを走査部２００に入射させるものである。また、表示装置１は、図示しない制御部を備え、例えば、表示装置１の外側の照度環境に応じて、光源装置１００から出射される合成レーザー光Ｃの光強度を調整することで、表示される表示画像Ｍの輝度を調整する（この表示画像Ｍの輝度を調整することを以下では調光とも記す）。
【００１２】
（光源装置１００）
光源装置１００は、光源部１０と、液晶素子２１及び光学補償板２２を収納する液晶素子ユニット３０と、光合成部４０と、偏光板５０と、遮光部６０と、から構成される。光源部１０から出射されたレーザー光Ｌは、前記制御部による液晶素子２１の駆動により偏向方向Ｌｐが調整され、光学補償板２２がレーザー光Ｌの位相差を補償し、光合成部４０が各色レーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光軸を揃えた合成レーザー光Ｃとする。光合成部４０から出射される合成レーザー光Ｃは、液晶素子２１で調整された偏向方向Ｌｐに応じて偏光板５０により一部減衰（一部出射方向と異なる方向に反射）され、遮光部６０により合成レーザー光Ｃの断面形状を所定の形状とするように一部遮断される。すなわち、光源装置１００は、前記制御部による制御に基づき、液晶素子２１と偏光板５０とで各色レーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光強度を低下させることができる。
【００１３】
光源部１０は、偏光方向Ｌ１ｐを有する赤色の第１のレーザー光Ｌ１を出射する第１の光源１１と、偏光方向Ｌ２ｐを有する緑色の第２のレーザー光Ｌ２を出射する第２の光源１２と、偏光方向Ｌ３ｐを有する青色の第３のレーザー光Ｌ３を出射する第３の光源１３と、で構成される。本実施形態の第１の光源１１，第２の光源１２，第３の光源１３は、図１のＸ軸方向に並設され、レーザー光Ｌ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）の偏光方向Ｌｐ（Ｌ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐ）が平行になるように配置される。
【００１４】
液晶素子２１は、レーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光路上に個別に配置され、前記制御部の制御のもと、入射したレーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３それぞれの偏光方向Ｌ１ｐ，Ｌ２ｐ，Ｌ３ｐを変えることが可能である。液晶素子２１は、入射面（Ｚ軸負方向の面）及び出射面（Ｚ軸正方向の面）の表面に、反射防止（ＡＲ：Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コート又はＡＲフィルムを有する。なお、液晶素子２１は、１つの部材で構成されてもよく、この場合、レーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光路に位置する領域の偏光制御を個別に行えるように構成される。
【００１５】
光学補償板２２は、液晶素子２１を透過したレーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光路上に個別に配置され、液晶素子２１を透過することで生じる位相差を補償する（液晶素子２１による光の複屈折を補償する）ための光学部材であり、いわゆるＡプレート又は／及びＣプレートの複屈折性を有する透光性プレートであり、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）や環状オレフィン樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリスチレン（ＰＳ）などの透光性部材を１軸又は２軸に延伸することで形成される。光学補償板２２を設けることで、投射装置１が表示する表示画像Ｍの視野角変化によるコントラスト比の低下を抑制することができる。また、光学補償板２２は、入射面（Ｚ軸負方向の面）及び出射面（Ｚ軸正方向の面）の表面に、ＡＲコート又はＡＲフィルムを有する。
【００１６】
他の例として、光学補償板２２は、レーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうち複数の光路上に延在した光学補償板であってもよい。言い換えると、光学補償板２２は、３色のレーザー光Ｌの光路上に延在する１つの光学補償板、又は、２色のレーザー光Ｌの光路上に延在するもの及び残りの１色のレーザー光Ｌの光路上に配置されたものからなる合計２つの光学補償板、で構成されてもよい。また、本実施形態では、光学補償板２２は、液晶素子２１よりも光源部１０から離れた位置（液晶素子２１を透過したレーザー光Ｌの光路上）に配置されているが、液晶素子２１よりも光源部１０に近い位置（光源部１０と液晶素子２１との間のレーザー光Ｌの光路上）に配置されてもよい。
【００１７】
図２は、液晶素子２１及び光学補償板２２を収納する液晶素子ユニット３０の構成を説明する分解斜視図である。液晶素子ユニット３０は、液晶素子２１、光学補償板２２、収納部３１、スペーサー３２、及び支持体（押圧部）３３で構成され、液晶素子２１、光学補償板２２及びスペーサー３２を収納部３１と支持体３３との間に収納し、表示装置１の一部に取り付けられる。なお、収納部３１、スペーサー３２及び支持体３３は、それぞれ単一の部品で構成されるが、光源部１０から出射される複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光路上に独立して設けられてもよい。
【００１８】
図３は、収納部３１を説明する斜視図である。収納部３１は、例えば、遮光機能を有する黒色の樹脂や艶消しの黒色のアルマイト処理が施されたアルミ材で形成され、液晶素子２１及び光学補償板２２を収納する凹状の収納凹部７０と、支持体３３と係合する係合部８０と、を有する。収納部３１は、後述する２つの仕切り部７４で区画された３個の収納凹部７０を有し、それぞれの収納凹部７０に個別の液晶素子２１及び光学補償板２２を収納し、３個の収納凹部７０に亘って延在するスペーサー３２を間に挟んだ状態で支持体３３と係合する。係合部８０は、位置決め穴８１と、螺合穴８２と、を有する。位置決め穴８１は、支持部３３の位置決めピン３４（図２参照）が挿入され、螺合穴８２は、支持部３３の螺合穴３５（図２参照）と位置決めされて螺子などにより締結される。なお、収納部３１は、仕切り部７４が省略され、収納凹部７０が１つであってもよい。
【００１９】
収納凹部７０は、光学補償板２２の出射面（Ｚ軸正方向の面）と面接触する平板部７１と平板部７１を取り囲む位置に突出形成された側壁部７２とで囲まれた概ね直方体の形状をなす空間である。なお、液晶素子２１及び光学補償板２２と係合するフック部７３、各収納凹部７０を区分する仕切り部７２、係合部８０の一部が、収納凹部７０を形成する側壁部７２として機能する。言い換えると、収納凹部７０は、Ｘ軸方向が仕切り部７４又は係合部８０の一部で区画され、Ｙ軸正方向がフック部７３で区画され、Ｙ軸負方向が係合部８０の一部で区画され、Ｚ軸正方向が平板部７１で区画され、液晶素子２１及び光学補償板２２を重ねて内部に収納する空間である。平板部７１には、液晶素子２１及び光学補償板２２を透過したレーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が光合成部４０に向けて出射するための穴である光出射部７１ａが形成される。
【００２０】
フック部７３は、弾性変形するフック形状で形成され、収納凹部７０に収納された液晶素子２１及び光学補償板２２を、弾性によりＺ軸正方向に押圧し、平板部７１に押し当てつつ、Ｙ軸負方向に押圧することで係合部８０の一部に押し当てる。これにより、液晶素子２１及び光学補償板２２に公差があった場合でも、Ｚ軸方向及びＹ軸方向のガタツキを抑制することができる。
【００２１】
図４は、液晶素子２１及び光学補償板２２が、収納凹部７０に収納される（フック部７３に嵌合される）様子を説明する図である。なお、図を見やすくするため、図４では、収納凹部７０は、フック部７３及び平板部７１のみを記載し、他の部分（側壁部７２を形成する仕切り部７４及び係合部８０の一部）は省略する。図４（ａ）で示した点線の直方体の空間が収納凹部７０である。まず、弾性を利用してフック部７３を外側（Ｙ軸正方向）に変形させながら平板部７１に接触する位置に光学補償板２２を取り付ける（図４（ｂ）参照）。続いて、フック部７３を外側（Ｙ軸正方向）に変形させながら光学補償板２２に接触する位置に液晶素子２１を取り付ける（図４（ｃ）参照）。液晶素子２１は、フック部７３が当接する位置にコ字上の切り欠き部２１ａを有していてもよい。この切り欠き部２１ａは、フック部７３と嵌合することで、液晶素子２２のＸ軸方向の位置ずれを抑制することができる。なお、同様の切り欠き部を光学補償板２２にも設けてもよい。また、液晶素子２１は、切り欠き部２１ａを有していなくてもよい。つまり、フック部７３と係合する液晶素子２１の端部（Ｙ軸正方向の端部）は、平坦であってもよく、逆に係合箇所のみ突出していてもよい。
【００２２】
再び図２を参照する。スペーサー３２は、遮光機能を有する黒色の樹脂や艶消しの黒色のアルマイト処理が施されたアルミ材で形成され、光源部１０から出射される各レーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が通過する穴である光出射部３２ａが形成され、収納部３１の３個の収納凹部７０にそれぞれ液晶素子２１及び光学補償板２２が嵌合された後、液晶素子２１と支持体３３との間の隙間に配置される。なお、スペーサー３２は、省略されてもよい。
【００２３】
支持体３３は、遮光機能を有する黒色の樹脂や艶消しの黒色のアルマイト処理が施されたアルミ材で形成され、光源部１０から出射される各レーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が通過する穴である光出射部３３ａが形成され、収納部３１との間に液晶素子２１，光学補償板２２及びスペーサー３２を収納しつつ、収納部３１と係合するものである。支持体３３は、位置決めピン３４を有しており、収納部３１の係合部８０が有する位置決め穴８１に挿入される。これにより、支持体３３に設けられた螺合穴３５の位置と、収納部３１の係合部８０に設けられた螺合穴８２の位置とが一致し、図示しないネジで収納部３１と支持体３３とを締結することができる。
【００２４】
光合成部４０は、例えば、波長分岐ミラーであるダイクロイックミラー、全波長部分反射ミラーであるハーフミラーなどで構成され、異なる色の第１のレーザー光Ｌ１，第２のレーザー光Ｌ２，第３のレーザー光Ｌ３の光軸を揃えて走査部２００の方に向ける。本実施形態の光合成部４０は、液晶素子２１を透過した第１のレーザー光Ｌ１を走査部２００に向けて反射する光合成部４１と、液晶素子２１を透過した第２のレーザー光Ｌ２を走査部２００に向けて反射し、光合成部４１が反射した第１のレーザー光Ｌ１を透過する光合成部４２と、液晶素子２１を透過した第３のレーザー光Ｌ３を走査部２００に向けて反射し、光合成部４２からの第１のレーザー光Ｌ１と第２のレーザー光Ｌ２とを透過する光合成部４３と、から構成される。
【００２５】
偏光板５０は、反射型の偏光素子であり、例えば、光学多層膜を用いた偏光素子、ワイヤーグリッド型の偏光素子、複屈折の異なる薄膜を積層した偏光素子などで構成され、入射した合成レーザー光Ｃのうち所定の偏光方向のレーザー光を多く通過させる偏光透過軸を有する。偏光板５０は、偏光透過軸と同じ方向を軸として、合成レーザー光Ｃに対して傾いて設けられる。これにより、偏光板５０における合成レーザー光Ｃの反射光が、レーザー光Ｌの光路の逆を辿ってしまい、迷光が発生してしまうことを防止することができる。偏光板５０の反射光の進行方向には、例えば、その表面が黒色アルマイト処理されたアルミニウム等の金属材を適用した迷光防止部（図示しない）を配置してもよい。迷光防止部は、反射光を減光（吸収）する機能を有し、例えば微小な凹凸からなる粗面等の艶消し処理部や、黒色着色部が適用される。なお、本実施形態では、液晶素子２１の後段（液晶素子２１と走査部２００との間のレーザー光Ｌの光路上）にのみ偏光板５０が配置されていたが、液晶素子２１の前段（液晶素子２１と光源部１０との間のレーザー光Ｌの光路上）にも偏光部５０を設けてもよい。この場合、液晶素子２１の前段に配置される偏光板５０は、液晶素子２１に重なる状態で配置されてもよく、液晶素子２１との間に他の部材が介在した状態で配置されてもよい。液晶素子２１の前段に配置される偏光板５０は、液晶素子ユニット３０に偏光板５０とともに収納される図示しない板バネにより収納部３１に向けて付勢されてもよい。
【００２６】
遮光部６０は、偏光板５０と走査部２００との間に設けられ、合成レーザー光Ｃの断面のうち一部のみを貫通穴を介して走査部２００に向け、それ以外を遮光するものである。すなわち、遮光部６０は、合成レーザー光Ｃのスポットの大きさを調整することができる。遮光部６０は、その表面が黒色アルマイト処理されたアルミニウム等の金属材を適用できる。
【００２７】
以上に説明したように、本実施形態の光源装置１００は、液晶素子２１又は光学補償板２２のレーザー光Ｌが透過する面と面接触する平板部７１と平板部７１を取り囲む位置に突出形成された側壁部７２からなる収納凹部７０を有し、収納凹部７０内に液晶素子２１と光学補償板２２とを重ねて収納する収納部３１と、収納部３１と係合することで、液晶素子２１と光学補償板２２とを平板部７１に向けて押圧する押圧部（支持部）３３と、を備える。したがって、液晶素子２１及び光学補償板２２は、収納凹部７０に収納されることで、レーザー光Ｌの光軸方向と垂直であるＸ軸方向、及びＺ軸方向及びＸ軸方向と垂直であるＹ軸方向で位置決めされ、さらに、押圧部３３が液晶素子２１と光学補償板２２とを平板部７１に押圧しながら収納部３１と締結されることで、レーザー光Ｌの光軸方向に沿ったＺ軸方向で位置決めされる。したがって、接着剤で液晶素子２１と光学補償板２２との接着を省略する（又は少なくする）ことができるため、接着剤の硬化収縮による液晶素子の反りを軽減し、レーザー光のビームスポット径の拡大、延いては表示品位の低下を抑制することができる。
【００２８】
また、収納部３１は、光源部１０と光合成部４０との間に配置され、収納凹部７０は、複数のレーザー光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の光路上にそれぞれ区分けされて設けられてもよい。これにより、液晶素子２１と光学補償板２２とを収納部３１に収納する際の組み立て時に生じる公差を低減することができ、表示品位の低下をより抑制することができる。
【００２９】
また、側壁部７２の一部に、弾性変形し、液晶素子２１又は光学補償板２２に係合することで、液晶素子２１と光学補償板２２とを重ねて収納凹部７０に固定するフック部７３を形成してもよい。弾性力を利用して液晶素子２１及び光学補償板２２を位置決めできるので、液晶素子２１及び光学補償板２２の外形公差を吸収し、ガタツキ無く収納することができる。
【００３０】
本発明は、以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…光源部、１１，１２，１３…光源、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…レーザー光、２１…液晶素子、２２…光学補償板、３０…液晶素子ユニット、３１…収納部、３２…スペーサー、３３…支持体（押圧部）、４０…光合成部、５０…偏光板、６０…遮光部、Ｃ…合成レーザー光、Ｍ…表示画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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