(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、収差の影響をより低減しつつ、光束を細くすることが可能な光源装置を提供することである。【解決手段】  光源装置が、光源群１１からの複数の光束それぞれを平行光束に変換するコリメータレンズ群２２と、コリメータレンズ群２２からの複数の平行光束を反射するミラー群３３と、ミラー群３３からの複数の平行光束を受光する圧縮レンズ群５５とを備える。コリメータレンズ２の光軸と平行な断面であるＸＹ断面に直交し、光源１からの光束の放射角がＸＹ断面における放射角よりも小さい断面をＹＺ断面とする。ＸＹ断面で、コリメータレンズ群２２からの複数の平行光束は、ミラー群３３に近づくにつれて互いの距離を縮め、ＹＺ断面で、ミラー群３３からの複数の平行光束は、圧縮レンズ群５５に近づくにつれて互いの距離を縮めている。圧縮レンズ群５５は、ミラー群３３からの複数の平行光束を、互いに平行な複数の平行光束に変換する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ユニットの複数の光源からの複数の光束それぞれを平行光束に変換する複数のレンズセルを備える第１レンズユニットと、
前記第１レンズユニットからの複数の平行光束を反射するミラーユニットと、
前記ミラーユニットからの複数の平行光束を受光する第２レンズユニットと、
を備える光源装置であって、
前記レンズセルの光軸と平行な断面を第１断面、
前記第１断面に直交し、前記光源からの光束の放射角が前記第１断面における前記放射角よりも小さい断面を第２断面としたとき、
前記第１断面において、前記第１レンズユニットからの複数の平行光束は、前記ミラーユニットに近づくにつれて互いの距離を縮めており、
前記第２断面において、前記ミラーユニットからの複数の平行光束は、前記第２レンズユニットに近づくにつれて互いの距離を縮めており、
前記第２レンズユニットは、前記ミラーユニットからの複数の平行光束を、互いに平行な複数の平行光束に変換する、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１断面及び前記第２断面と直交する断面を第３断面、
前記第１レンズを前記第３断面に垂直に投影した領域をレンズ投影領域、
前記光源の発光領域を前記第３断面に垂直に投影した領域を光源投影領域としたとき、
前記第３断面において、前記レンズ投影領域の重心は、前記光源投影領域の重心から偏心してい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】
前記第３断面における、前記レンズ投影領域の重心と、前記光源投影領域の重心との距離を偏心量としたとき、
前記偏心量は、前記光源ユニットの中心部よりも外周部の方が大きいことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１レンズユニットは、前記第１断面及び前記第２断面のうち、前記第１断面においてのみ、前記第１レンズユニットからの複数の平行光束が、前記ミラーユニットに近づくにつれて互いの距離を縮めるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第３断面において、前記レンズ投影領域の重心は、前記光源投影領域の重心から、前記第２レンズユニットの光軸と直交する方向にのみ偏心していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第２レンズユニットは、負の屈折力を有し、前記ミラーユニットからの光束を、前記光源ユニットからの光束よりも前記第２断面における光束径が小さい平行光束に変換するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記ミラーユニットは、前記第１断面及び前記第２断面のうち、前記第２断面においてのみ、前記ミラーユニットからの複数の平行光束が、前記第２レンズユニットに近づくにつれて互いの距離を縮めるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記ミラーユニットは複数のミラーを有し、
前記複数のミラーのうち、少なくとも１つは、前記第２断面において、その他と角度が異なるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
少なくとも一対の前記光源と前記第１レンズとの前記第１レンズの光軸と平行な方向の間隔が、その他と異なっていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記複数の光源は、前記第１断面での前記第１レンズの光軸と直交する方向の間隔よりも、前記第２断面での前記第１レンズの光軸と直交する方向の間隔の方が広いように設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記複数のレンズセルのうち、少なくとも１つは、その他と焦点距離が異なることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１２】
光変調素子と、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置からの光束を前記光変調素子に導く照明光学系と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびこれを用いた画像表示装置に関する発明である。特にＬＤ（レーザーダイオード）光源などを用いた光源装置と、この光源装置を用いたプロジェクターなどの投射型表示装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＤ光源を用いたプロジェクターにおいては、ＬＤ光源からの光の高輝度化が求められている。
【０００３】
高輝度化を実現するために、光束を細くすることが可能な構成として、特許文献１及び２がある。
【０００４】
特許文献１では、ＬＤ光源群から発せられた平行光束を、光束の進行方向に対して４５°に配置された複数のミラーで反射する。これにより、光束を細くし、高輝度化を実現する構成が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、ＬＤ光源群の直後に配列されたコリメータレンズ群を、ＬＤ光源から偏心させることで、光束を細くし、高輝度化を実現する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１８７２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献１に開示されている構成では、１つの断面においてのみ光束を細くすることが可能である。具体的には、ミラーが傾いているように見える断面においては、光束を細くすることが可能である。このため、光源が１列に並ぶように配置されている場合には、前述の特許文献１に開示されている構成は有効ではある。しかし、光源が行列をなすように配置されている場合には、複数の断面において、光束を細くすることはできない。
【０００８】
前述の特許文献２に開示されている構成は、コリメータレンズが光源の中心から偏心している構成である。これにより、光源が行列をなすように配置されている場合に、複数の断面において、光束を細くすることが可能である。
【０００９】
一般に、コリメータレンズの偏心のみで光束を細くしようとすると、偏心量を大きくしていくことが考えられる。しかし、コリメータレンズは、偏心の無い状態を想定した非球面形状であることが多いため、偏心量を大きくしていくと、軸外収差の影響が増大し、コリメータレンズからの光の平行度が低下する。コリメータレンズからの光の平行度が低下すると、本来１か所に集光するはずの光が集光しにくくなり、輝度を損ねるおそれがある。
【００１０】
すなわち、偏心量は、その大きさによっては、軸外収差の影響を増大させ、輝度を損ねるといった機能低下の一因となるおそれがあった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、収差の影響をより低減しつつ、光束を細くすることが可能な光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の光源装置は、
光源ユニットの複数の光源からの複数の光束それぞれを平行光束に変換する複数のレンズセルを備える第１レンズユニットと、
前記第１レンズユニットからの複数の平行光束を反射するミラーユニットと、
前記ミラーユニットからの複数の平行光束を受光する第２レンズユニットと、
を備える光源装置であって、
前記レンズセルの光軸と平行な断面を第１断面、
前記第１断面に直交し、前記光源からの光束の放射角が前記第１断面における前記放射角よりも小さい断面を第２断面としたとき、
前記第１断面において、前記第１レンズユニットからの複数の平行光束は、前記ミラーユニットに近づくにつれて互いの距離を縮めており、
前記第２断面において、前記ミラーユニットからの複数の平行光束は、前記第２レンズユニットに近づくにつれて互いの距離を縮めており、
前記第２レンズユニットは、前記ミラーユニットからの複数の平行光束を、互いに平行な複数の平行光束に変換する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、収差の影響をより低減しつつ、光束を細くすることが可能な光源装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例で示す光源装置を搭載可能な投射型表示装置の構成説明図
【図２】本発明の第１実施例で示す光源装置の構成説明図
【図３】本発明の第１実施例で用いるミラーからの光の集光の様子を説明した図
【図４】本発明の第１実施例で用いる圧縮レンズに入射する光の屈折角を説明した図
【図５】本発明の第２実施例で示す光源装置の構成説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状それらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、構成部品の形状などは、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨で規定されたものではない。
【００１６】
〔投射型表示装置構成の説明〕
まず、図１を用いて、本発明の実施例で示す光源装置を搭載可能な投射型表示装置１００の構成について説明する。
【００１７】
表示装置（投射型表示装置）１００は、光源装置２１と、偏光板２０と、ダイクロイックミラー２２と、位相差板（波長選択性位相差板）２３と、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）１０（１０ａ、１０ｃ）と、を備える。
【００１８】
さらに、表示装置１００は、１／４λ板２４（赤色用１／４λ板２４ｒ、緑色用１／４λ板２４ｇ、青色用１／４λ板２４ｂ）を備える。
【００１９】
さらに、表示装置１００は、光変調素子である液晶パネル（反射型液晶パネル）２５（赤色用液晶パネル２５ｒ、緑色用液晶パネル２５ｇ、青色用液晶パネル２５ｂ）と、を備える。
【００２０】
さらに、表示装置１００は、ダイクロイックプリズム２６と、投射レンズ３０と、を備える。すなわち、表示装置１００は、いわゆる反射型液晶プロジェクターである。
【００２１】
光源装置２１は、後述の本発明の実施例のいずれか１つに示す光源装置である。
【００２２】
偏光板２０は、光源装置２１からの白色光１１（赤色光１１ｒ、緑色光１１ｇ、青色光１１ｂ）のうち、ｓ偏光光１２（赤色ｓ偏光光１２ｒ、緑色ｓ偏光光１２ｇ、青色ｓ偏光光１２ｂ）のみを透過するような構成になっている。
【００２３】
ダイクロイックミラー２２は、緑色の波長帯域の光を透過し、赤色及び青色の波長帯域の光を透過するような反射率特性を持つ構成になっている。
【００２４】
位相差板２３は、青色の波長帯域の偏光光については、偏光方向を変換せずに透過させる。一方、赤色の波長帯域の偏光光については、偏光方向を９０度変換するように構成されている。
【００２５】
ＰＢＳ１０は、ｓ偏光光を反射し、ｐ偏光光を透過するような構成である。
【００２６】
１／４λ板２４は、斜入射光に対して往復でλ／２の位相差を与えることで、斜入射光に対するＰＢＳ１０での検光効果を上げる。
【００２７】
液晶パネル２５は、液晶パネル２５に入射した光を画像信号に応じて偏光方向を変換する。さらに、液晶パネル２５は、液晶パネル２５によって偏光方向を変換された光である画像光１３（赤画像光１３ｒ、緑画像光１３ｇ、青画像光１３ｂ）を発する。
【００２８】
ダイクロイックプリズム２６は、緑色の波長帯域の光を反射し、赤色及び青色の波長帯域の光を透過するような反射率特性を持つ構成になっている。
【００２９】
投射レンズ３０は、ダイクロイックプリズム２６で合成された光をスクリーンなどに導くように構成されている。
【００３０】
光源装置２１からの白色光１１が、投射レンズ３０に至るまでを説明する。
【００３１】
光源装置２１からの白色光１１のうち、ｓ偏光光のみが偏光板２０を透過し、ダイクロイックミラー２２に導かれる。ｓ偏光光１２のうち、緑色ｓ偏光光１２ｇは反射され、ＰＢＳ１０ａに導かれ、赤色ｓ偏光光１２ｒ及び青色ｓ偏光光１２ｂはダイクロイックミラー２２を透過し、ＰＢＳ１０ｃに導かれる。
【００３２】
ＰＢＳ１０ａに導かれた緑色ｓ偏光光１２ｇは、ＰＢＳ１０ａによって反射され、緑色用１／４λ板２４ｇに導かれる。緑色ｓ偏光光１２ｇは、緑色用液晶パネル２５ｇによって偏光方向を変換され、反射される。緑色用液晶パネル２５ｇからの光のうち、ｐ偏光光は、緑色画像光１３ｇとして、ダイクロイックプリズム２６に導かれる。
【００３３】
ＰＢＳ１０ｃに導かれた赤色ｓ偏光光１２ｒ及び青色ｓ偏光光１２ｂも、前述の緑色ｓ偏光光１２ｇと同様に、赤色画像光１３ｒ及び青色画像光１３ｂとしてダイクロイックプリズム２６に導かれる。
【００３４】
ダイクロイックプリズム２６に導かれた画像光１３を合成し、投射レンズ３０に、合成された画像光１３を導くことで、カラー画像をスクリーンなどに投射表示することが可能となる。
【００３５】
以下、光源装置２１に適用可能な構成について説明する。
【００３６】
本発明の実施例で示す光源装置は、光源群１１（光源ユニット）と、コリメータレンズ群（第１レンズユニット）２２と、ミラー群（ミラーユニット）３３と、圧縮レンズ群（第２レンズユニット）５５と、を備える。
【００３７】
光源群１１は複数の光源１を有し、コリメータレンズ群２２は複数のコリメータレンズ（第１レンズ）２を複数有し、ミラー群３３は複数のミラー３を有する。さらに、圧縮レンズ群５５は複数の圧縮レンズ５（５ａ、５ｂ）を有する。
【００３８】
コリメータレンズ群２２は、光源群１１の複数の光源からの複数の光束それぞれを平行光束に変換する複数のコリメータレンズ２（レンズセル）を備える。ここでは、このコリメータレンズ群２２に含まれる複数のレンズセルのそれぞれは、光源群１１が有する複数の光源（発光点、射出口、発光領域の重心等）１から出射する複数の発散光束のそれぞれを平行光束（略平行光束）に変換する。もちろん、完全な平行光束である必要はなく、使用に耐える範囲で若干発散していても収束していても構わない。
【００３９】
ミラー群３３は、コリメータレンズ群２２からの複数の平行光束を反射する。
【００４０】
圧縮レンズ群５５は、ミラー群３３からの複数の平行光束を受光する。
【００４１】
なお、本発明の実施例で示す光源装置の具体的な構成は以下の実施例で述べる。
【００４２】
〔第１実施例〕
図２は、本発明の第１実施例で示す光源装置の構成を説明する図である。
【００４３】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図面内に図示されている座標軸にあるようにＸＺ断面、ＹＺ断面、ＹＸ断面の図になっている。なお、圧縮レンズ群５５の光軸と平行な方向をＺ軸、コリメータレンズ２の光軸と平行な方向をＹ軸、Ｚ軸及びＹ軸と直交する軸をＸ軸、と定義した。
【００４４】
本実施例において、コリメータレンズ２の光軸と平行な断面をＸＹ断面（第１断面）としている。また、ＸＹ断面に直交し、光源１からの光束の放射角がＸＹ断面における光源１からの光束の放射角よりも小さい断面をＹＺ断面（第２断面）としている。言い換えれば、光源１からの光束の放射角の大きい方の断面をＸＹ断面、光源１からの光束の放射角の小さい方の断面をＹＺ断面としている。そして、ＸＹ断面及びＹＺ断面と直交する断面をＸＺ断面（第３断面）としている。
【００４５】
光源群１１は合計１６個の光源１が行列をなすように配置されている。光源１は、光源１からの光をＹＺ断面に投影した際の放射角θ／／よりも、光源１からの光をＸＹ断面に投影した際の放射角θ⊥の方が大きいように構成されている。すなわち、光源１からの光がＸＺ断面に照射してできた面は楕円形状となっている。
【００４６】
コリメータレンズ群２２は、光源１と同じ個数である合計１６個のコリメータレンズ２で構成されている。コリメータレンズ２は、光源１からの光束を平行光束に変換し、ミラー３に導くように構成されている。
【００４７】
コリメータレンズ２は、図２（ａ）及び（ｃ）に示すように、ＸＺ断面において、光源１に対して偏心している。偏心とは、ＸＺ断面において、投影領域１ＸＺ（光源投影領域）と投影領域２ＸＺ（レンズ投影領域）との重心の座標が一致していないことを示す。ここで、投影領域１ＸＺは、光源１の発光領域を、コリメータレンズ２の光軸と直交する断面でもあるＸＺ断面に垂直に投影した投影領域である。一方、投影領域２ＸＺは、コリメータレンズ２をＸＺ断面に垂直に投影した投影領域である。
【００４８】
ここで、光源１の発光領域とは、本実施例のように、ＬＤ光源を用いている場合には、ＬＤ光源のダブルヘテロ構造の半導体の活性層のうち、レーザー光が射出するための表面を示す。この場合、投影領域１ＸＺの重心は、活性層をＸＺ断面に垂直に投影してできた領域の重心となる。
【００４９】
あるいは、光源１の発光領域は、光源１の中心軸と直交する断面に光源１からの光束を投影した領域であっても良い。この場合、投影領域１ＸＺの重心は、光源１の中心軸と直交する断面に光源１からの光束を投影した領域を、ＸＺ断面に垂直に投影してできた領域の重心となる。
【００５０】
両投影領域の重心の座標を比較し、投影領域１ＸＺと、投影領域２ＸＺとの重心の座標が一致していないことを、偏心とする。なお、本実施例において、コリメータレンズ群２２は、ＸＹ断面及びＹＺ断面のうち、ＸＹ断面においてのみ、コリメータレンズ群２２からの複数の平行光束が、ミラー群３３に近づくにつれて互いの距離を縮めるように構成されている。具体的には、コリメータレンズ２は、光源１に対して、Ｘ軸方向（ＸＺ断面において、圧縮レンズ群５５の光軸と直交する方向）にのみ偏心している。これにより、偏心量をより小さくし、前述のような輝度を損ねるといった機能低下の発生を抑制することが可能となる。ただし、偏心量とは、ＸＺ断面における、投影領域１ＸＺと投影領域２ＸＺとの重心間の距離とする。
【００５１】
ミラー群３３は、合計４枚のミラー３で構成されている。ミラー３は、コリメータレンズ２からの光を反射し、圧縮レンズ５ａに導くように構成された短冊形状のミラーである。また、ミラー群３３は、ＸＹ断面及びＹＺ断面のうち、ＹＺ断面においてのみ、ミラー群３３からの複数の平行光束が、圧縮レンズ５５に近づくにつれて互いの距離を縮めるように構成されている。具体的には、ＹＺ断面において、複数のミラー３のうち少なくとも一つのミラー３は、それ以外のミラー３と異なる角度になるように配置されている。これにより、ＸＹ断面において、コリメータレンズ群２２からの複数の平行光束は、圧縮レンズ群５５に近づくにつれて互いの距離を縮めることが可能となる。
【００５２】
圧縮レンズ群５５は、ミラー群３３に近い方の圧縮レンズ５ａと、遠い方の圧縮レンズ５ｂの合計２枚の圧縮レンズで構成されている。圧縮レンズ群５５は、ミラー群３３からの複数の平行光束を、互いに平行な複数の平行光束に変換する。本実施例において圧縮レンズ群５５は、負の屈折力を有し、ミラー群３３からの光束を、光源群１１からの光束よりも光束径が細い平行光とするように構成されている。なお、本実施例において、圧縮レンズ５ｂからの光の進行方向には、蛍光体（不図示）が配置されている。本実施例における蛍光体は、青色光の一部を青色光と波長が異なる蛍光光に変換し、その蛍光光と、青色光と波長が同じ非変換光と、を射出する。
【００５３】
光源１からの光がミラー３に導かれるまでを、図２を用いて説明する。光源１からの光は、コリメータレンズ２に入射し、コリメータレンズ２によって平行光束に変換される。前述のように、コリメータレンズ２は、光源１に対して偏心している。コリメータレンズ２が偏心していない場合には、光源１とコリメータレンズ２の光軸が一致し、コリメータレンズ２からの光はコリメータレンズ２の光軸と平行な方向に進む。一方、コリメータレンズ２が偏心している場合には、コリメータレンズ群２２からの複数の平行光束は、図２（ｃ）に示すように、ミラー群３３に近づくにつれて互いの距離を縮める。言い換えれば、コリメータレンズ群２２からの複数の平行光束は、コリメータレンズ群２２の中心軸に近づくように、ミラー群３３に導かれる。このように、コリメータレンズ２が、光源１に対して偏心していることで、光束をより細くし、輝度をより高くすることが可能になる。
【００５４】
次に、ミラー群３３からの光が圧縮レンズ群５５に導かれ、圧縮レンズ群５５からの光が蛍光体に至るまでを説明する。前述のように、ＹＺ断面において、ミラー群３３のうち少なくとも一つのミラー３は、その他と異なる角度になるように配置されている。このように配置することで、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ミラー３からの光を、圧縮レンズ群５５が無い場合に、集光点４に集光させることが可能になる。ここで、集光点４は、もちろん厳密に面積を全く持たない点である必要はない。集光点４は、ミラー群３３からの複数の光束それぞれの光束径と同じ径を持つ円状の領域であっても良い。さらに、集光点４は、使用に耐えうる範囲で、集光点４の径が、ミラー群３３からの複数の光束それぞれの光束径よりも大きくなっても良い。
【００５５】
本実施例と異なり、ミラー３が、ＹＺ断面において、全て同じ角度で配置され、ミラー群３３からの光が平行光として、圧縮レンズ５ａに入射した場合を考える。
【００５６】
ミラー群３３からの光が平行光の場合、図４に示すように、圧縮レンズ５ａは屈折角θ２分だけミラー群３３からの光を光軸に近づく方向に屈折させる必要がある。一方、本実施例のように、ミラー群３３からの光が、圧縮レンズ群５５が無い場合に、１点（集光点４）に集光する場合を考える。この場合には、屈折角θ２よりも角度が小さい屈折角θ１分だけミラー群３３からの光を光軸に近づく方向に屈折させれば良い。
【００５７】
屈折角を大きくするためには、レンズの屈折力を強くする必要がある。レンズの屈折力は、焦点距離の逆数に等しく、例えば、レンズがより厚いと焦点距離はより小さくなる。従って、レンズの屈折力を強くし、屈折角を大きくするためには、レンズをより厚くすることが考えられる。しかし、レンズを厚くすると、光源装置及び光源装置を搭載する投射型表示装置が大型化してしまうおそれがある。
【００５８】
そこで、本実施例においては、ミラー群３３からの光を、圧縮レンズ群５５が無い場合に、集光点４に集光させることで、屈折角及びレンズの屈折力をより小さくし、レンズをより薄くすることが可能となる。これにより、ミラー３が、ＹＺ断面において、全て同じ角度である場合に比べて、光源装置及び光源装置を搭載する投射型表示装置をより小型にすることができる。
【００５９】
ミラー群３３からの光は、前述のように正の屈折力を持つ圧縮レンズ５ａに入射し、圧縮レンズ群５５の光軸に近づくように屈折し、圧縮レンズ５ａから圧縮レンズ５ｂに向かう。圧縮レンズ５ａからの光は、圧縮レンズ５ｂによって平行光束に変換され、圧縮レンズ５ｂからの光の進行方向にある蛍光体に至る。
【００６０】
このように、本実施例においては、コリメータレンズ２の偏心のみで光束を細くするのではなく、ミラー３によっても光束を細くすることが可能である。このため、コリメータレンズ２の偏心のみで光束を細くする構成と比較して、本実施例の方が、偏心量をより小さくすることが可能である。具体的には、本実施例においては、偏心方向がＸ方向の１方向に限定されているため、偏心量を小さくすることができる。前述のように、偏心量が大きいと、コリメータレンズからの光の平行度が低下してしまう。平行度が低下すると、光が集光しにくくなり、輝度を損ねる恐れがある。これに対して、本実施例においては、前述のように、偏心量を小さくすることが可能なため、光が集光しにくくなることを抑制し、光束をより細くすることが可能である。
【００６１】
また、本実施例においては、断面によって光束を細くする構成が異なっている。前述のように、光源１は、光源１からの光をＹＺ断面に投影した放射角θ／／よりも、光源１からの光をＸＹ断面に投影した放射角θ⊥の方が大きいように構成されている。本実施例においては、放射角の大きい方の断面であるＸＹ断面においては、コリメータレンズ２の偏心によって、光束を細くしている。一方、放射角の小さい方の断面であるＹＺ断面においては、ミラー３の反射によって、光束を細くしている。
【００６２】
仮に、本実施例とは逆に、放射角の大きい方の断面であるＸＹ断面において、ミラー３の反射によって、光束を細くすることを考える。この場合、ＸＹ断面においては、光源１からの光の放射角に合わせて、コリメータレンズ２からの光の光束径が、本実施例と比較して大きくなる。ミラー３の反射面の面積は、コリメータレンズ２からの光束の光束径に合わせて調節する必要がある。したがって、コリメータレンズ２からの光束の光束径が大きくなれば、ミラー３の反射面の面積を大きくする必要がある。ミラー３の反射面の面積が大きくなると、光源装置が大型になってしまい、光源装置を搭載する投射型表示装置も大型になってしまう。
【００６３】
すなわち、本実施例に示す構成によって、光源装置及び投射型表示装置の大型化を抑制し、より小型な光源装置及び投射型表示装置を提供することが可能になる。
【００６４】
また、前述のように、光源１は行列をなすように配置されているが、光源１同士の間隔が、断面によって異なるように、光源１が配置されていても良い。具体的には、光源１は、ＸＹ断面における間隔よりも、ＹＺ断面における間隔の方が大きくなるように配置されている。その理由として、本実施例における光源１であるＬＤ光源は、温度が上昇すると発光効率が低下する性質を持つ。従って、発光効率の低下の抑制のみを考えると、光源１同士の間隔は可能な限り広いことが望ましい。しかし、光源１同士の間隔を広げることにより、光源装置及び光源装置を搭載する投射型表示装置が大型になってしまう。すなわち、装置の小型化のみを考えると、光源１同士の間隔は可能な限り狭いことが望ましい。
【００６５】
一方、光源１同士の間隔を広げた場合に、光源１からの光の光束をより細くしようとすると、より強い集光作用が必要となる。本実施例において、ＹＺ断面ではミラー３によってミラー３からの光を集光させている。一方、ＸＹ断面ではコリメータレンズ２が光源１に対して偏心することで、光源１からの光を集光させている。ミラー３によってミラー３からの光を、圧縮レンズ群５５の光軸により近づくように射出するためには、ミラー３の角度や配置を調整することが考えられる。一方、コリメータレンズ２の偏心によって、光源１からの光を、コリメータレンズ２の光軸により近づくように射出するためには、偏心量を大きくすることが考えられる。しかし、前述のように、偏心量は、その大きさによっては、輝度を損ねるといった機能低下の一因となるおそれがあった。すなわち、機能低下を抑制するためには、ミラー３の角度や配置を調整することの方が望ましい。そこで、本実施例においては、光源１同士は、ミラー３の角度や配置を調整しているＹＺ断面における間隔の方が、ＸＹ断面における間隔よりも大きくなるように配置されている。
【００６６】
また、図１（ｃ）に示すように、少なくとも一対の光源１とコリメータレンズ２とのＹ軸方向（コリメータレンズ２の光軸と平行な方向）の間隔が、その他と異なるように、コリメータレンズ２と光源１のＹ軸方向の間隔を個別に調整しても良い。光源群１１のうち外周部にある光源１からの光は、圧縮レンズ５ｂの有効径周辺部に入射する。圧縮レンズ５ｂの有効径外周部に入射する光は圧縮レンズ５ｂの曲面形状によって、圧縮レンズ５ｂの中心に入射する光よりも、圧縮レンズ５ｂの光軸に近づくように射出されてしまう。圧縮レンズ５ｂの有効径外周部に入射する光は、圧縮レンズ５ｂの中心に入射する光よりも、圧縮レンズ５ｂに近い位置に集光してしまい、像面湾曲が生じるおそれがある。このため、本実施例においては、コリメータレンズ２と光源１のＹ軸方向の間隔は、光源群１１の中心部よりも外周部において小さくなるように、光源１を配置している。
【００６７】
このように光源１を配置することで、圧縮レンズ５ｂの有効径外周部に入射する光の集光する位置を圧縮レンズ５ｂから遠ざけ、像面湾曲を改善することが可能となる。像面湾曲の改善は、コリメータレンズ群２２のうち外周部にあるコリメータレンズ２は、中心部にあるコリメータレンズ２よりも、焦点距離が長くなるようにすることでも実現可能である。
【００６８】
さらに、外周部にあるコリメータレンズ２の偏心量を個別に調整することでも、像面湾曲を改善可能である。前述のように、圧縮レンズ５ｂの有効径外周部に入射する光によって、像面湾曲が生じるおそれがある。さらに前述のように、偏心量を大きくしていくと、コリメータレンズからの光の平行度が低下する。そこで、コリメータレンズ群２２のうち、外周部にコリメータレンズ２の偏心量を少し小さくする。このように偏心量を調整することで、圧縮レンズ５ｂの有効径外周部に入射する光が、圧縮レンズ５ｂの光軸に近づくように射出されることを抑制し、像面湾曲を改善することが可能となる。
【００６９】
また、図２（ａ）に示すように、偏心量が、光源群１１の中心部よりも外周部の方が大きいように調整しても良い。このように調整することで、ＸＹ断面において、コリメータレンズ群２２からの複数の平行光束をより、ミラー群３３に近づくにつれて互いの距離をより縮めることが可能となる。
【００７０】
〔第２実施例〕
図５は、本発明の第２実施例で示す光源装置の構成を説明する図である。本実施例と、前述の第１実施例との違いは、光源１の光軸とコリメータレンズ２の光軸との位置関係、ミラー３の配置及び角度である。
【００７１】
前述の第１実施例に示す構成は、ＸＹ断面において、光源１とコリメータレンズ２の光軸をずらすことで、光源群１１からの光を集光させている。一方、本実施例においては、図５（ａ）に示すように、光源１の光軸とコリメータレンズ２の光軸は一致している。本実施例は、前述の第１実施例のように光軸をずらす代わりに、図５（ａ）に示すように、光源１及びコリメータレンズ２の光軸を傾けることで、光源群１１からの光を集光させている。
【００７２】
また、図５（ｂ）に示すように、本実施例においては、ＹＺ断面においても、光源１及びコリメータレンズ２の光軸を傾けている。さらに、本実施例においては、ミラー群３３を構成する複数のミラー３は、ＹＺ断面においてミラー３と圧縮レンズ群５５の光軸のなす角度が全て４５度になるように配置されている。すなわち、本実施例においては、前述の第１実施例と異なり、ミラー３の角度ではなく、位置を調整することで、ミラー群３３からの光が一点に集光することを可能にしている。
【００７３】
〔他の実施形態〕
前述した実施例では、本発明の実施例で示す光源装置を搭載可能な画像表示装置の構成として、反射型液晶プロジェクターの構成を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。画像表示装置であれば、例えば、透過型液晶パネルを用いたプロジェクターやテレビなどであっても良い。
【００７４】
また、前述した実施例では、光源としてＬＤを用いる構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。投射型表示装置の光源として用いることができるものであれば、例えば、ＬＥＤなどであっても良い。
【００７５】
また、前述した実施例では、合計１６個の光源を備える構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。光源の個数は、例えば、投射型表示装置及び光源のサイズなどに応じて適宜変更しても良い。また、合計１６個の光源から構成される光源群ではない構成であっても良い。すなわち、光源ユニットが光源群ではなく、１つの光源であるような構成であっても良い。具体的には、例えば、１つの光源からの光を反射率特性の異なるミラーによって分割する構成などであっても良い。光源ユニットが１つの光源であるような構成の場合には、コリメータレンズは１枚であっても良い。すなわち、コリメータレンズユニットはコリメータレンズ群ではなく、１枚のコリメータレンズであっても良い。
【００７６】
また、前述した実施例では、合計１６個の光源同士の間隔が、断面によって異なる構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。光源同士の間隔は、光源装置を搭載する投射型表示装置の大きさや、光源の耐熱性などに合わせて適宜変更しても良い。そして、適宜変更の結果、光源同士の間隔が、断面によらず一定になっても良い。
【００７７】
また、前述した実施例では、合計４枚のミラーを備える構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ミラーの枚数は、例えば、光源の個数などに応じて適宜変更しても良い。
【００７８】
また、前述した実施例では、短冊形状のミラーを備える構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ミラーの形状は、光束をより細くし、より輝度を高くすることが可能な構成であれば、例えば、光源の個数と同じ枚数の正方形状のレンズや、凹面形状のミラーなどであっても良い。
【００７９】
また、前述した実施例では、負の屈折力を持つ圧縮レンズ群として、２枚のレンズからなる圧縮レンズ群の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。圧縮レンズ群全体として負の屈折力を持つような構成であれば、１枚あるいは３枚以上の枚数のレンズを備える構成であっても良い。すなわち、圧縮レンズが１枚の場合には、圧縮レンズ群は１枚の圧縮レンズを示す。また、正の屈折力を持つ圧縮レンズ群であっても良い。正の屈折力を持つ圧縮レンズユニットの場合には、ミラーと圧縮レンズ群の間に、ミラーからの光が集光する点がある構成であっても良い。
【００８０】
また、前述した実施例では、光源からの光が照明光学系に導かれる構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光源からの光がダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッター、蛍光体、フライアイレンズなどを含む照明光学系、投射光学系などに導かれる構成であっても良い。
【００８１】
また、前述した実施例では、コリメータレンズが光源に対して偏心している方向が、１方向のみである構成を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。偏心の方向は、例えば、許容される収差の大きさなどによって、２方向であっても良い。
【００８２】
また、前述した実施例では、焦点距離の異なるコリメータレンズを用いたが、焦点距離を異ならせるためには、例えば、レンズの肉厚、曲率半径、屈折率などを調整しても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１  光源
１１  光源群（光源ユニット）
２  コリメータレンズ（レンズセル）
２２  コリメータレンズ群（第１レンズユニット）
３３  ミラー群（ミラーユニット）
５５  圧縮レンズ群（第２レンズユニット）
【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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