(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光したレーザ光を屈折させるレンチキュラレンズと、
前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーと、
前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、
前記レンチキュラレンズは、光軸に平行な軸周りに回転駆動可能であり、
前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、
前記レーザ光源は、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが略平行になるように配置されることを特徴とする投写型ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、
前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光を一点に集光させる前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズを含み、
前記ホモジナイザーは、複数のレーザ光の集光点に矩形状の入射面を有することを特徴とする請求項１記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記複数の半導体レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称に配置されていることを特徴とする請求項２記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、
前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する凸レンズと、前記凸レンズと前記凸レンズの集光点との間に設けられた凹レンズとを含み、
前記ホモジナイザーは、前記凸レンズと前記凹レンズとからなる組レンズの集光点に矩形状の入射面を有することを特徴とする請求項３記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、
前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、
前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置されることを特徴とする請求項４記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を一点で集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を一点で集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、
前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じであることを特徴とする請求項５記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記赤色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、半導体レーザ光源を含み、
前記緑色レーザ光源は、励起用のレーザ光を出射する励起用半導体レーザ光源と、前記励起用半導体レーザ光源から出射されたレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、前記レーザ媒質から出射したレーザ光の波長を変換して緑色のレーザ光を出射する波長変換素子とを含むことを特徴とする請求項６記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項８】
前記複数の半導体レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色半導体レーザ光源とを含むことを特徴とする請求項７記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞれ異なるように配置されており、
前記赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまでの光路上、及び前記青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方に配置され、それぞれの半導体レーザ光源の偏光面を一致させる２分の１波長板をさらに備えることを特徴とする請求項８記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記レーザ光源は、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体レーザ光源を含み、
前記半導体レーザ光源は、前記複数の発光領域が並ぶ方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴とする請求項９記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記レーザ光源は、前記ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、前記ホモジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴とする請求項１０記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記レーザ光源は、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体レーザ光源を含み、
前記半導体レーザ光源は、前記複数の発光領域が並ぶ方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴とする請求項１記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、
前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する凸レンズと、前記凸レンズと前記凸レンズの集光点との間に設けられた凹レンズとを含み、
前記ホモジナイザーは、前記凸レンズと前記凹レンズとからなる組レンズの集光点に矩形状の入射面を有することを特徴とする請求項１記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、
前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する第１の凸レンズと、前記第１の凸レンズの集光点に対して前記第１の凸レンズと反対側に設けられ、集光されたレーザ光をリレーする第２の凸レンズとを含み、
前記ホモジナイザーは、前記第２の凸レンズの集光点に矩形状の入射面を有することを特徴とする請求項１記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記複数の半導体レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色半導体レーザ光源とを含むことを特徴とする請求項１４記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞれ異なるように配置されており、
前記赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまでの光路上、及び前記青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方に配置され、それぞれの半導体レーザ光源の偏光面を一致させる２分の１波長板をさらに備えることを特徴とする請求項１５記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面が平行となるように配置されていることを特徴とする請求項１５記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、
前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、
前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置されることを特徴とする請求項１記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記赤色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、半導体レーザ光源を含み、
前記緑色レーザ光源は、励起用のレーザ光を出射する励起用半導体レーザ光源と、前記励起用半導体レーザ光源から出射されたレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、前記レーザ媒質から出射したレーザ光の波長を変換して緑色のレーザ光を出射する波長変換素子とを含むことを特徴とする請求項１８記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を一点で集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を一点で集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、
前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じであることを特徴とする請求項１８記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記レーザ光源は、前記ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、前記ホモジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴とする請求項１記載の投写型ディスプレイ装置。
【請求項２２】
楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光したレーザ光を屈折させるレンチキュラレンズと、
前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーとを備え、
前記レンチキュラレンズは、光軸に平行な軸周りに回転駆動可能であり、
前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、
前記レーザ光源は、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが略平行になるように配置されることを特徴とする光源装置。
【請求項２３】
複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源から出射するレーザ光を集光させる前記複数のレーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズと、
前記集光レンズにより集光したレーザ光を屈折させるレンチキュラレンズと、
前記複数の集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーと、
前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、
前記レンチキュラレンズは、光軸に平行な軸周りに回転駆動可能であり、
前記複数のレーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、
前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、
前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置され、
前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、
前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じであることを特徴とする投写型ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源を用いる投写型ディスプレイ装置及び光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大画面ディスプレイ装置として、透過／反射型液晶素子或いはマイクロミラーアレイといった空間光変調素子を用いた前面投写型ディスプレイ装置及び背面投写型ディスプレイ装置が知られている。前面投写型及び背面投写型ディスプレイ装置ではカラー画像を形成するために赤・緑・青の３原色に対応して３つの空間光変調素子を有するタイプと、一つの空間光変調素子に時分割で３原色を照射してカラー画像を合成するタイプとがある。投写型ディスプレイ装置の光源としては従来、超高圧水銀ランプが用いられていたが、近年、高出力の青色半導体レーザが商用化されてきたことで、赤色半導体レーザや第２高調波発生（以下ＳＨＧと略記）による緑色レーザと合わせて、３原色のレーザ光源を用いた投写型ディスプレイ装置の開発が進んでいる。
【０００３】
光源として単色光であるレーザを用いることにより、再現できる色範囲が広がり、かつ消費電力も小さな投写型ディスプレイ装置を実現することができる。投写型ディスプレイ装置において、明るい画面を得るためには高出力の光源が必要であるが、一つの半導体レーザで得られる出力には限界があるので、複数個の半導体レーザから出射するレーザ光を合わせて高出力の光を得る方法が必要となる。従来の投写型ディスプレイ装置としては、固体発光素子からの光を集光レンズにより合波して高出力化しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は、特許文献１に記載された従来の投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。図１２において、固体光源１０１から出射した光は、レンズアレイ１０２によりコリメートされ、集光レンズ１０３によってロッドインテグレータ１０４に集光される。ロッドインテグレータ１０４内で反射を繰り返すことにより、ロッドインテグレータ１０４の出射端面では均一な光量分布が得られる。ロッドインテグレータ１０４からの出射光をリレーレンズ１０５とフィールドレンズ１０６とを介して液晶空間光変調素子１０７に照射することで、均一な照明光が得られる。
【０００５】
液晶空間光変調素子１０７の像は、投射レンズ１０８によって図示しないスクリーンに結像される。ロッドインテグレータ１０４は硝子部材からなる直方体の光学素子であり、光の入射面の形状と出射面の形状とは液晶空間光変調素子の被照明部の形状と相似形状になっている。近年では表示画面のワイド化が進み、アスペクト比が１６：９の画面が多くなっており、空間光変調素子もロッドインテグレータも１６：９のアスペクト比になっている。
【特許文献１】特開２００５−３００７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の投写型ディスプレイ装置における固体発光素子としては、発光ダイオードや超高圧水銀ランプなどが用いられる。発光ダイオードや超高圧水銀ランプなどは、発散角も発光領域もロッドインテグレータの光軸に対して軸対称となる。そのため、従来の投写型ディスプレイ装置では、特に光源とロッドインテグレータとの配置を考慮する必要がなく、単純な点光源として扱うことができる。
【０００７】
そのため、特許文献１における従来の投写型ディスプレイ装置の構成では、固体発光素子として直線偏光を出射する半導体レーザを用いる場合には偏光変換装置が不要になる旨は記載されているが、半導体レーザの他の特性には触れられていない。図１３は、半導体レーザの構造を示す斜視図である。
【０００８】
図１３において、半導体レーザチップ１０９は、活性層１１０及びクラッド層１１１を備える。半導体レーザチップ１０９に図示しない電極を経由して電流を流すと活性層１１０のうち、クラッド層１１１で制限された発光領域１１２からレーザ光が出射する。活性層１１０の厚さは１ミクロン程度なので、レーザ光が高出力になると発光領域１１２でのエネルギー密度が高くなりついには端面破壊にいたる。従って、高出力の半導体レーザでは端面破壊を避けるため発光領域１１２のＸ軸方向の長さ（以下ストライプ幅と称する）が１０ミクロン〜２００ミクロンと大きくなっている。
【０００９】
また、半導体レーザから出射するレーザ光の発散角は図１３中Ｙ方向には半値全角で２０〜４０度、Ｘ方向には１０〜１５度である。従って、集光レンズによって発光領域１１２から出射したレーザ光を集光すると縦横比が大きく異なる集光スポットが出来る。このように、半導体レーザからの出射光は、発光ダイオードからの出射光と異なり、発散角や発光領域の異方性が大きく、単純な点光源としては扱えないにもかかわらず、上記の特許文献１にはロッドインテグレータと半導体レーザとの配置に関しては詳述されていない。
【００１０】
また、ロッドインテグレータの光軸と、入射光束の最外縁光線とのなす角度は、投射レンズのＦナンバーとの関係で最適な値が決まるが、特許文献１では固体発光素子からのコリメート光を集光レンズによりロッドインテグレータに集光しているので、集光レンズの口径と焦点距離との比がそのままロッドインテグレータに入射する光の角度となる。この角度を保ったまま、固体発光素子の数を増やそうとすると集光レンズの口径が大きくなり、必然的に焦点距離も大きくなり、装置の大型化につながるという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、レーザ光源とホモジナイザーとの配置を最適化することにより、小型化を実現することができるとともに、高出力の光を得ることができる投写型ディスプレイ装置及び光源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面に係る投写型ディスプレイ装置は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーと、前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、前記レーザ光源は、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
【００１３】
この構成によれば、レーザ光源は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有し、レーザ光源から出射するレーザ光が集光レンズにより集光される。ホモジナイザーは、集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有しており、ホモジナイザーから出射するレーザ光が空間光変調素子により変調され、空間光変調素子により変調されたレーザ光が投射レンズにより投射される。そして、ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、レーザ光源は、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
【００１４】
したがって、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーとの配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高出力の光を得ることができる。
【００１５】
本発明の他の局面に係る光源装置は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーとを備え、前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、前記レーザ光源は、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
【００１６】
この構成によれば、レーザ光源は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有し、レーザ光源から出射するレーザ光が集光レンズにより集光され、集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。そして、ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、レーザ光源は、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
【００１７】
したがって、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーとの配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高出力の光を得ることができる。
【００１８】
本発明の他の局面に係る投写型ディスプレイ装置は、複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源から出射するレーザ光を集光させる前記複数のレーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーと、前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、前記複数のレーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置され、前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じである。
【００１９】
この構成によれば、複数のレーザ光源から出射したレーザ光が、複数のレーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズにより集光される。ホモジナイザーは、複数の集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有しており、ホモジナイザーから出射するレーザ光が空間光変調素子により変調され、空間光変調素子により変調されたレーザ光が投射レンズにより投射される。そして、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源とが、ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置される。赤色用集光レンズにより、赤色レーザ光源から出射した赤色レーザ光が一点で集光され、青色用集光レンズにより、青色レーザ光源から出射した青色レーザ光が一点で集光され、緑色用集光レンズにより、緑色レーザ光源から出射した緑色レーザ光がホモジナイザーに入射する前に集光される。そして、緑色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、赤色用集光レンズ又は青色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じとなる。
【００２０】
したがって、半導体レーザである赤色レーザ光源及び青色レーザ光源よりも構成が複雑な緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置されるので、装置の小型化を実現することができる。また、緑色レーザ光源をホモジナイザーの光軸上に配置したとしても、緑色レーザ光がホモジナイザーの入射面に所定の角度を有して入射するので、緑色レーザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度に均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーとの配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高出力の光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明はその要点を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。
【００２３】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。なお、図１及び図２中に示すようにＸＹＺ軸を定義する。図１は、本発明の実施の形態１における投写型ディスプレイ装置のＹＺ側面図であり、図２は、本発明の実施の形態１における投写型ディスプレイ装置のＸＺ側面図である。
【００２４】
図１及び図２において、実施の形態１に係る投写型ディスプレイ装置は、レーザ光源１、集光レンズ２、レンチキュラレンズ３、ロッドインテグレータ４、リレーレンズ５、フィールドレンズ６、空間光変調素子７及び投射レンズ８を備える。
【００２５】
レーザ光源１は、後述するように６個の半導体レーザからなり、赤色または青色のレーザ光を出射する。集光レンズ２は、後述するように６個のレンズからなり、レーザ光源１から出射したレーザ光を集光する。レンチキュラレンズ３は、Ｙ軸方向に並んだシリンドリカルレンズ群と、Ｘ方向に並んだシリンドリカルレンズ群とを一体化したレンズである。レンチキュラレンズ３は、図示しない駆動素子によりＺ軸周りに回転するように保持されている。
【００２６】
ロッドインテグレータ４は、直方体の硝子部材で構成され、入射したレーザ光の光量分布を均一化する。ロッドインテグレータ４の入射面はＹ軸方向が長辺で、Ｘ軸方向が短辺である長方形状をなしている。なお、本実施の形態におけるロッドインテグレータ４がホモジナイザーの一例に相当する。リレーレンズ５とフィールドレンズ６とは、ロッドインテグレータ４の出射端面の像を空間光変調素子７上に結像する。空間光変調素子７は、例えば液晶パネルで構成され、ロッドインテグレータ４の出射端面の像を変調する。投射レンズ８は、図示しないスクリーン上に空間光変調素子７で変調された像を投射する。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態１における投写型ディスプレイ装置のＸＹ側面図である。なお、図３では、煩雑さを避けるためレーザ光源１からロッドインテグレータ４を見た場合の構成を示している。図３において、図１及び図２と同一物については同一番号を付し説明を省略する。図３において、レーザ光源１は、複数の半導体レーザ１ａ〜１ｆを含み、集光レンズ２は、複数の集光レンズ２ａ〜２ｆを含む。
【００２８】
半導体レーザ１ａ〜１ｆは、ロッドインテグレータ４の光軸に対して軸対称となるように配置されている。さらに半導体レーザ１ａ〜１ｆのそれぞれの発光領域のストライプ幅方向はロッドインテグレータ４の長辺と平行になるように配置されている。半導体レーザ１ａ〜１ｆと集光レンズ２ａ〜２ｆとの相対位置は半導体レーザ１ａ〜１ｆから出射したレーザ光がそれぞれレンチキュラレンズ３を透過してロッドインテグレータ４に入射するように調整された後、固定されている。
【００２９】
図４は、半導体レーザとロッドインテグレータとの配置関係を説明するための図である。なお、図４では、一例として半導体レーザ１ａの構成について説明する。他の半導体レーザ１ｂ〜１ｆの構成は、半導体レーザ１ａの構成と同じである。図４において、半導体レーザ１ａは、基板２１、活性層２２、上部光ガイド層２３、下部光ガイド層２４、ｐ型クラッド層２５、ｎ型クラッド層２６、ｐ型電極２７及びｎ型電極２８を備え、それぞれが積層されている。
【００３０】
活性層２２は、注入された電子及びホールが再結合し、バンドギャップエネルギーに応じた波長の光を発光する。上部光ガイド層２３及び下部光ガイド層２４は、発光した光を活性層２２に閉じこめる。ｐ型クラッド層２５及びｎ型クラッド層２６は、活性層２２の接合領域の電子密度及びホール密度を高める。ｐ型電極２７及びｎ型電極２８は、それぞれ電源の正極及び負極に接続される。
【００３１】
ｐ型電極２７及びｎ型電極２８を介して電流を注入すると、ｎ側から多くの電子がｐ側へ集まるとともに、ｐ側からも多くのホールがｎ側へ集まる。そして、ｐ−ｎ結合されている活性層２２近辺の領域で、集められた電子とホールとが再結合し、再結合したときに光が誘導放出される。誘導放出された光は、上部光ガイド層２３及び下部光ガイド層２４の間に閉じこめられ、上部光ガイド層２３及び下部光ガイド層２４の間で繰り返し反射することにより、レーザ光として出射される。
【００３２】
活性層２２の厚みは、例えば１μｍである。活性層２２の発光する部分の幅方向の長さは、青色レーザ光の場合で例えば７μｍであり、赤色レーザ光の場合で例えば１５０μｍである。したがって、活性層２２の発光領域２９からは、楕円形状の光が出射されることとなる。
【００３３】
ここで、ロッドインテグレータ４の入射面４ａは長方形状である。半導体レーザ１ａは、発光領域２９の長軸方向（図４の矢印３１に示すストライプ幅方向）と、ロッドインテグレータ４の入射面４ａの長辺方向（図４の矢印３２に示す方向）とが平行になるように配置される。
【００３４】
以下、図１〜図３を用いて本発明の実施の形態１における投写型ディスプレイ装置の動作について説明する。半導体レーザ１ａ〜１ｆから出射したレーザ光は、集光レンズ２ａ〜２ｆによって各々の集光光束の交点がロッドインテグレータ４の入射面に一致するように集光される。この時、半導体レーザ１ａ〜１ｆのそれぞれの活性層のストライプ幅の方向とロッドインテグレータ４の長辺方向とが平行になっていることで、ロッドインテグレータ４に入射する光がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができるので、ロッドインテグレータ４の出射端面での光量分布を均一にすることが出来る。
【００３５】
レンチキュラレンズ３は図示しない駆動素子によってＺ軸周りに回転することでロッドインテグレータ４に入射するレーザ光の入射位置と入射角とを時間的に変化させる作用を有し、ロッドインテグレータ４の出射端面での光量分布の均一化を行う。
【００３６】
更にレーザ光は可干渉性が高いためにスクリーンの微細な凹凸から反射した光が人間の目に入って干渉することでスペックルノイズと呼ばれるランダムな干渉パターンが形成されるがレンチキュラレンズ３を駆動することでランダムな干渉パターンを平均化することができ、スペックルノイズを低減することが出来る。ロッドインテグレータ４に入射した光は内部で多重反射し、出射端面でほぼ均一な光量分布になる。さらに、半導体レーザ１ａ〜１ｆをロッドインテグレータ４の光軸に対して軸対称に配置することで、各半導体レーザから出射した光の光量分布が互いに軸対称になるので、より出射端面での光量分布の均一性が向上する。
【００３７】
ロッドインテグレータ４から出射する光の最外縁光とロッドインテグレータ４の光軸とのなす角度は、半導体レーザ１ａ〜１ｆからロッドインテグレータ４に入射する光がロッドインテグレータ４の光軸となす角度と、ロッドインテグレータ４の光軸に平行な光がレンチキュラレンズ３によって屈折された光がロッドインテグレータ４の光軸となす角度との和になる。したがって、これらの角度の和がリレーレンズ５の取り込み角度と整合するようにする必要がある。ロッドインテグレータ４から出射した光は、リレーレンズ５とフィールドレンズ６とによって空間光変調素子７に照射される。空間光変調素子７は、図示しない制御回路からの信号に基づき、照射された光を空間変調する。投射レンズ８は、空間光変調素子７によって空間変調された変調光を図示しないスクリーン上に投射することで像を形成する。
【００３８】
かかる構成によれば、半導体レーザ１ａ〜１ｆのそれぞれの活性層のストライプ幅方向と、ロッドインテグレータ４の長辺方向とが平行となるように、半導体レーザ１ａ〜１ｆを配置することにより、ロッドインテグレータ４に入射する光がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができるので、ロッドインテグレータ４の出射端面での光量分布を均一にすることができる。また、半導体レーザ１ａ〜１ｆがロッドインテグレータ４の光軸に対して軸対称となるように配置されることにより、各半導体レーザから出射した光の光量分布が互いに軸対称になるのでよりロッドインテグレータ４の出射端面での光量分布の均一性が向上することとなり、スクリーン上で明るく均一な光量分布が得られることとなる。
【００３９】
なお、本実施の形態において、ロッドインテグレータ４の代わりに内部が中空のライトパイプを用いてもかまわない。また、本実施の形態において、半導体レーザの個数は６個に限られるものではなく、いくつであってもロッドインテグレータ４の光軸に対して軸対称となるように配置すればよい。
【００４０】
また、半導体レーザ１ａ〜１ｆの発光領域は一つのレーザチップに対して一つと限る必要はなく、複数個の発光領域が活性層に沿って並ぶマルチエミッタ型の半導体レーザであってもよい。図５は、複数の発光領域を有する半導体レーザとロッドインテグレータとの配置関係を説明するための図である。図５において、マルチエミッタ型の半導体レーザ１ａ’は、基板２１、活性層２２、上部光ガイド層２３、下部光ガイド層２４、ｐ型クラッド層２５、ｎ型クラッド層２６、ｐ型電極２７及びｎ型電極２８を備え、それぞれが積層されている。なお、図５のマルチエミッタ型の半導体レーザ１ａ’において、図４に示す半導体レーザ１ａと同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
マルチエミッタ型の半導体レーザ１ａ’は、各々が活性層に沿って直線上に配置された複数の発光領域２９ａ，２９ｂ，２９ｃを有している。活性層２２の各発光領域２９ａ，２９ｂ，２９ｃからは、それぞれ楕円形状の光が出射される。ここで、ロッドインテグレータ４の入射面４ａは長方形状である。半導体レーザ１ａ’は、複数の発光領域２９ａ，２９ｂ，２９ｃが並ぶ方向（図５の矢印３３に示すストライプ幅方向）と、ロッドインテグレータ４の入射面４ａの長辺方向（図５の矢印３２に示す方向）とが平行になるように配置される。
【００４２】
このように、マルチエミッタ型の半導体レーザにおいてもストライプ幅方向とロッドインテグレータ４の長辺方向を平行とすることによりロッドインテグレータ４に入射する光がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができるので、ロッドインテグレータ４の出射端面での光量分布を均一にすることができる。
【００４３】
なお、図５に示すマルチエミッタ型の半導体レーザ１ａ’は、３つの発光領域を有しているが、本発明は特にこれに限定されず、マルチエミッタ型の半導体レーザ１ａ’は、２つ又は４つ以上の発光領域を有してもよい。
【００４４】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。図６において、図１及び図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４５】
図６において、実施の形態２に係る投写型ディスプレイ装置は、レーザ光源１、集光レンズ２、レンチキュラレンズ３、ロッドインテグレータ４、リレーレンズ５、フィールドレンズ６、空間光変調素子７、投射レンズ８、凸レンズ９及び凹レンズ１０を備える。凸レンズ９と凹レンズ１０とは望遠タイプの光学系をなしており、凸レンズ９に入射した平行光がロッドインテグレータ４の入射面に集光するように構成されている。以下、図６を用いて本発明の実施の形態２における投写型ディスプレイ装置の動作について説明する。
【００４６】
レーザ光源１を構成する複数の半導体レーザの発光領域は、集光レンズ２を構成するそれぞれのレンズの焦点に一致するように調整されており、半導体レーザから出射した光は集光レンズ２によって、それぞれロッドインテグレータ４の光軸に平行な平行光となる。集光レンズを出射した平行光は凸レンズ９と凹レンズ１０によって集光され、レンチキュラレンズ３を透過した後、ロッドインテグレータ４の入射端面に入射する。以降の動作については実施の形態１における投写型ディスプレイ装置の動作と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
かかる構成によれば、凸レンズ９と凹レンズ１０とによって構成される望遠タイプのレンズの焦点距離に比べて凸レンズ９と凹レンズ１０との間隔は小さくなるので、レーザ光源１からロッドインテグレータ４までの間隔を短くすることが可能となり、投写型ディスプレイ装置の小型化が可能となる。
【００４８】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。図７において、図１及び図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４９】
図７において、実施の形態３に係る投写型ディスプレイ装置は、レーザ光源１、集光レンズ２、レンチキュラレンズ３、ロッドインテグレータ４、リレーレンズ５、フィールドレンズ６、空間光変調素子７、投射レンズ８、第１の凸レンズ１１及び第２の凸レンズ１２を備える。第１の凸レンズと第２の凸レンズとの間隔は各々の焦点距離の和程度に設定されており、第１の凸レンズ１１によって集光された光は第２の凸レンズ１２によってロッドインテグレータ４の入射端面に集光する。第１の凸レンズ１１と第２の凸レンズ１２とは望遠タイプの光学系をなしており、合成焦点距離に比べてレンズ間隔を小さくできる。以下図７を用いて本発明の実施の形態３における投写型ディスプレイ装置の動作について説明する。
【００５０】
レーザ光源１を構成する複数の半導体レーザの発光領域は、集光レンズ２を構成するそれぞれのレンズの焦点に一致するように調整されており、半導体レーザから出射した光は集光レンズ２によって、それぞれロッドインテグレータ４の光軸に平行な平行光となる。集光レンズを出射した平行光は第１の凸レンズ１１と第２の凸レンズ１２とによって集光され、レンチキュラレンズ３を透過した後、ロッドインテグレータ４の入射端面に入射する。以降の動作については実施の形態１における投写型ディスプレイ装置の動作と同様であるので説明を省略する。
【００５１】
かかる構成によれば、第１の凸レンズ１１と第２の凸レンズ１２とによって構成される望遠タイプのレンズの合成焦点距離に比べて、第１の凸レンズ１１と第２の凸レンズ１２との間隔は小さくなる。したがって、ロッドインテグレータ４に入射する最外縁光とロッドインテグレータ４の光軸とのなす角度を保ったまま、レーザ光源１のサイズ即ち第１の凸レンズ１１の口径を大きくするときに、レーザ光源１からロッドインテグレータ４までの間隔を合成焦点距離よりも短くすることが可能となり、小型で高出力な投写型ディスプレイ装置を提供することが可能となる。
【００５２】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。図８において、図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５３】
図８において、実施の形態４に係る投写型ディスプレイ装置は、レーザ光源１３、集光レンズ２、レンチキュラレンズ３、ロッドインテグレータ４、リレーレンズ５、フィールドレンズ６、空間光変調素子７、投射レンズ８、凸レンズ９、凹レンズ１０及び２分の１波長板１４を備える。
【００５４】
レーザ光源１３は、後述するように３原色のレーザ光源からなっている。２分の１波長板１４は、偏光面を回転させる。図９は、図８に示すレーザ光源１３のＸＹ側面図である。図９において、レーザ光源１３は、赤色半導体レーザ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆ、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅ及び緑色レーザ１３ｇを含む。赤色半導体レーザ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆは、偏光面が活性層の積層方向に垂直な赤色レーザ光を出射する。青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅは、偏光面が活性層の積層方向に平行な青色レーザ光を出射する。緑色レーザ１３ｇは、緑色レーザ光を出射する。
【００５５】
また、集光レンズ２は、複数の集光レンズ２ａ〜２ｇを含む。集光レンズ２ａ，２ｃ，２ｄ，２ｆは、赤色半導体レーザ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆから出射した各赤色レーザ光を、ロッドインテグレータ４の入射面に集光する。集光レンズ２ｂ，２ｅは、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅから出射した各青色レーザ光を、ロッドインテグレータ４の入射面に集光する。集光レンズ２ｇは、緑色半導体レーザ１３ｇから出射した緑色レーザ光を、ロッドインテグレータ４の入射面よりも手前に集光する。
【００５６】
図１０は、図９に示す緑色レーザ１３ｇの構成を示す図であり、図１０において、緑色レーザ１３ｇは、赤外半導体レーザ１５、レーザ媒質１６及びＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子１７を備える。赤外半導体レーザ１５は、例えば８０９ｎｍの波長の励起用レーザ光を出射する。レーザ媒質１６は、例えばＹＡＧ結晶で構成される。レーザ媒質１６の赤外半導体レーザ１５側には１０６４ｎｍの光を反射する反射膜が形成されている。ＳＨＧ素子１７は、レーザ媒質１６と反対側の面に５３２ｎｍの光を透過し、１０６４ｎｍの光を反射する反射膜が形成されている。ＳＨＧ素子１７は、例えばＫＴＰ結晶やニオブ酸リチウム結晶で構成される。なお、本実施の形態において、赤外半導体レーザ１５が励起用半導体レーザ光源の一例に相当し、ＳＨＧ素子１７が波長変換素子の一例に相当する。
【００５７】
赤外半導体レーザ１５から出射したレーザ光によってレーザ媒質１６が励起されると、１０６４ｎｍのレーザ光が出射する。このレーザ光が基本波としてレーザ媒質１６とＳＨＧ素子１７との間を往復する間に第２高調波が発生し、５３２ｎｍの緑色レーザ光がＳＨＧ素子１７から出射することとなる。緑色レーザ１３ｇから出射するレーザ光は半導体レーザ１３ａ〜１３ｆから出射するレーザ光と異なり、ほぼ平行光が出射する。図９において緑色レーザ１３ｇの偏光面はＹ軸に平行になるように設置されている。他の半導体レーザ１３ａ〜１３ｆは活性層のストライプ幅方向がＸ軸に平行になるように設置されている。従って赤色半導体レーザ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆの偏光面はＸ軸に平行となり、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅの偏光面はＹ軸に平行となる。
【００５８】
図８においてレーザ光源１３のうち、半導体レーザ１３ａ〜１３ｆから出射したレーザ光は集光レンズ２によって平行光となり、元々平行光であるところの緑色レーザ光とともに凸レンズ９と凹レンズ１０によってロッドインテグレータ４の入射端面に入射する。更に、レーザ光源１３のうち赤色半導体レーザ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆから出射したレーザ光の偏光面はもともとＸ軸に平行であるが、２分の１波長板１４を通過する際にＹ軸に平行になるように回転される。従ってロッドインテグレータ４に入射するレーザ光の偏光面はすべてＹ軸に平行となる。以降の動作については実施の形態１における投写型ディスプレイ装置の動作と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
なお、実施の形態４において、緑色レーザ光の集光点を、赤色レーザ光及び青色レーザ光の集光点と同じロッドインテグレータ４の入射面に設定した場合、緑色レーザ１３ｇがロッドインテグレータ４の光軸上に配置されているので、緑色レーザ光がロッドインテグレータ４内で反射せずにそのまま出射してしまい、緑色レーザ光の光量分布が均一化されない虞がある。そこで、実施の形態４では、緑色レーザ光をロッドインテグレータ４に入射する前に集光させ、緑色レーザ光が集光される集光点におけるロッドインテグレータ４の光軸と緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、赤色レーザ光又は青色レーザ光が集光される集光点におけるロッドインテグレータ４の光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じになるように、レーザ光源１３、集光レンズ２、凸レンズ９及び凹レンズ１０が配置される。
【００６０】
図１１は、実施の形態４において、ロッドインテグレータ４に入射する各色のレーザ光について説明するための図である。赤色半導体レーザ１３ａから出射した赤色レーザ光１３１は、集光レンズ２ａにより、ロッドインテグレータ４の入射面４ａに集光され、赤色半導体レーザ１３ｃから出射した赤色レーザ光１３２は、集光レンズ２ｃにより、ロッドインテグレータ４の入射面４ａに集光される。一方、緑色レーザ１３ｇから出射した緑色レーザ光１３３は、集光レンズ２ｇにより、ロッドインテグレータ４に入射する前に集光される。緑色レーザ光１３３の集光点Ｐａは、凹レンズ１０とレンチキュラレンズ３との間に存在する。
【００６１】
ここで、緑色用集光レンズ２ｇの集光点Ｐａにおけるロッドインテグレータ４の光軸４ｂと緑色レーザ光１３３の最外縁１３３ａとのなす角度αが、赤色用集光レンズ２ｃの集光点Ｐｂにおけるロッドインテグレータ４の光軸４ｂと赤色レーザ光１３２の光軸１３２ａとのなす角度βと同じである。
【００６２】
このように、緑色レーザ１３ｇをロッドインテグレータ４の光軸上に配置したとしても、緑色レーザ光がロッドインテグレータ４の入射面に所定の角度を有して入射するので、緑色レーザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度に均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。
【００６３】
かかる構成によれば、空間光変調素子７には３原色の照明光が照射されるので、空間光変調素子７の各画素に３原色のフィルタをつけておけば、フルカラーの画像が表示されることとなる。あるいはレーザ光源１３を構成する各レーザ素子を色別にパルス駆動し、これに同期して空間光変調素子７を色別に時分割駆動すれば同様にフルカラーの画像が表示されることとなる。更に活性層のストライプ幅方向とロッドインテグレータ４の長辺方向とを合わせたときに３原色のレーザ光の偏光面を一致させることで、空間光変調素子７に入射するレーザ光の偏光面を一方向だけにできる。その結果、空間光変調素子７が液晶パネルであれば入射側偏光子の偏光面を合わせやすくなり、光利用効率を高くすることができる。また空間光変調素子７がマイクロミラーアレイであっても３原色ともに反射率の高いＳ偏光を利用するように構成することが可能であるので、光利用効率を高くすることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態において、赤色半導体レーザの偏光面と青色半導体レーザの偏光面とが互いに活性層に対して９０度異なる例について説明したが、本発明は特にこれに限定されず、活性層に対してともに平行な偏光面を有する場合には２分の１波長板は不要となる。また、青色レーザ光の波長に対しては２分の１波長板として機能し、緑色レーザ光や赤色レーザ光の波長に対しては１波長板として機能するような波長板を用いることで、波長板の設置位置をロッドインテグレータ４の前後など光束の小さな場所にして部材を少なくすることも出来る。
【００６５】
さらに、本実施の形態において、全ての半導体レーザ１３ａ〜１３ｆは活性層のストライプ幅方向がロッドインテグレータ４の長辺方向に平行になるように設置されているが、本発明は特にこれに限定されず、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅについては、活性層のストライプ幅方向がロッドインテグレータ４の長辺方向に平行になるように設置しなくてもよい。上述したように、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅの発光領域は、短軸（活性層の厚さ）が例えば１μｍであり、長軸（発光する活性層の幅）が例えば７μｍであり、発光領域の縦横比が赤色レーザ光に比べて小さい。そのため、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅを、活性層のストライプ幅方向がロッドインテグレータ４の長辺方向に垂直になるように設置したとしても、ロッドインテグレータ４の入射面におけるレーザ光の長軸の長さがロッドインテグレータ４の短辺の長さよりも短く、レーザ光はロッドインテグレータ４の入射面にけられることなく入射する。そこで、赤色半導体レーザ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆは活性層のストライプ幅方向がＸ軸に平行になるように設置し、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅは活性層のストライプ幅方向がＸ軸に垂直になるように設置してもよい。
【００６６】
このように、ロッドインテグレータ４の入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ロッドインテグレータ４の短辺の長さよりも長い場合、発光領域の長軸方向と、ロッドインテグレータ４の入射面の長辺方向とが平行になるように赤色半導体レーザ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆが配置されるので、赤色半導体レーザ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆから出射したレーザ光を効率よくロッドインテグレータ４に導くことができる。また、ロッドインテグレータ４の入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ロッドインテグレータ４の短辺の長さよりも短い場合、発光領域の長軸方向と、ロッドインテグレータ４の入射面の長辺方向とを平行にしなくとも、レーザ光がけられることなく、ロッドインテグレータ４に導かれる。そのため、ロッドインテグレータ４の入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ロッドインテグレータ４の短辺の長さよりも短い場合、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅの発光領域の長軸方向と、ロッドインテグレータ４の入射面の長辺方向とを平行にしなくてもよく、青色半導体レーザ１３ｂ，１３ｅとロッドインテグレータ４とを自由に配置することができる。
【００６７】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【００６８】
本発明の一局面に係る投写型ディスプレイ装置は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーと、前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、前記レーザ光源は、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
【００６９】
この構成によれば、レーザ光源は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有し、レーザ光源から出射するレーザ光が集光レンズにより集光される。ホモジナイザーは、集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有しており、ホモジナイザーから出射するレーザ光が空間光変調素子により変調され、空間光変調素子により変調されたレーザ光が投射レンズにより投射される。そして、ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、レーザ光源は、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
【００７０】
したがって、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーとの配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高出力の光を得ることができる。
【００７１】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光を一点に集光させる前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズを含み、前記ホモジナイザーは、複数のレーザ光の集光点に矩形状の入射面を有することが好ましい。
【００７２】
この構成によれば、レーザ光源には複数の半導体レーザ光源が含まれ、複数の半導体レーザ光源から出射したレーザ光は、複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズにより一点に集光され、複数のレーザ光の集光点に矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。したがって、複数の半導体レーザから出射したレーザ光がホモジナイザーの入射面に集光するので、ホモジナイザーの出射面から高出力の光を得ることができる。
【００７３】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記複数の半導体レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称に配置されていることが好ましい。この構成によれば、複数の半導体レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸に対して軸対称に配置されているので、各半導体レーザから出射した光の光量分布が互いに軸対称になり、ホモジナイザーの出射端面での光量分布の均一性を向上させることができる。
【００７４】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する凸レンズと、前記凸レンズと前記凸レンズの集光点との間に設けられた凹レンズとを含み、前記ホモジナイザーは、前記凸レンズと前記凹レンズとからなる組レンズの集光点に矩形状の入射面を有することが好ましい。
【００７５】
この構成によれば、複数の半導体レーザ光源から出射したレーザ光が、複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズによりコリメートされ、コリメートされたレーザ光が凸レンズにより集光される。そして、凹レンズが、凸レンズと凸レンズの集光点との間に設けられており、凸レンズと凹レンズとからなる組レンズの集光点に矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。
【００７６】
したがって、凸レンズと凹レンズとによって構成される望遠タイプの組レンズの焦点距離に比べて、凸レンズと凹レンズとの間隔が小さくなるので、各半導体レーザ光源からホモジナイザーまでの間隔を短くすることができ、装置の小型化を実現することができる。
【００７７】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置されることが好ましい。
【００７８】
この構成によれば、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源とが、ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置される。したがって、空間光変調素子には３原色の照明光が照射されるので、フルカラーの画像を表示することができる。
【００７９】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を一点で集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を一点で集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じであることが好ましい。
【００８０】
この構成によれば、赤色用集光レンズにより、赤色レーザ光源から出射した赤色レーザ光が一点で集光され、青色用集光レンズにより、青色レーザ光源から出射した青色レーザ光が一点で集光され、緑色用集光レンズにより、緑色レーザ光源から出射した緑色レーザ光がホモジナイザーに入射する前に集光される。そして、緑色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、赤色用集光レンズ又は青色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じとなる。
【００８１】
したがって、緑色レーザ光源をホモジナイザーの光軸上に配置したとしても、緑色レーザ光がホモジナイザーの入射面に所定の角度を有して入射するので、緑色レーザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度に均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。
【００８２】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、半導体レーザ光源を含み、前記緑色レーザ光源は、励起用のレーザ光を出射する励起用半導体レーザ光源と、前記励起用半導体レーザ光源から出射されたレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、前記レーザ媒質から出射したレーザ光の波長を変換して緑色のレーザ光を出射する波長変換素子とを含むことが好ましい。
【００８３】
この構成によれば、半導体レーザ光源から赤色及び青色のレーザ光が出射される。また、励起用半導体レーザ光源から励起用のレーザ光が出射され、励起用半導体レーザ光源から出射されたレーザ光によってレーザ媒質が励起され、レーザ媒質から出射したレーザ光の波長が波長変換素子によって変換されて緑色のレーザ光が出射される。したがって、半導体レーザである赤色レーザ光源及び青色レーザ光源よりも構成が複雑な緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置されるので、装置の小型化を実現することができる。
【００８４】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、複数の半導体レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色半導体レーザ光源とを含むことが好ましい。この構成によれば、赤色半導体レーザ光源から赤色のレーザ光が出射され、青色半導体レーザ光源から青色のレーザ光が出射されるので、ホモジナイザーから赤色及び青色の光を得ることができる。
【００８５】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞれ異なるように配置されており、前記赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまでの光路上、及び前記青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方に配置され、それぞれの半導体レーザ光源の偏光面を一致させる２分の１波長板をさらに備えることが好ましい。
【００８６】
この構成によれば、赤色半導体レーザ光源と青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞれ異なるように配置されている。そして、赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光がホモジナイザーに到達するまでの光路上、及び青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光がホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方に、それぞれの半導体レーザ光源の偏光面を一致させる２分の１波長板が配置される。
【００８７】
したがって、赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光の偏光面と、青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光の偏光面とが一致するので、空間光変調素子に入射するレーザ光の偏光面を一方向だけにすることができ、空間光変調素子の入射側偏光子の偏光面が合わせやすくなり、光利用効率を高めることができる。
【００８８】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体レーザ光源を含み、前記半導体レーザ光源は、前記複数の発光領域が並ぶ方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることが好ましい。
【００８９】
この構成によれば、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体レーザ光源が、複数の発光領域が並ぶ方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。したがって、複数個の発光領域が直線上に並ぶ半導体レーザ光源においても、複数の発光領域が並ぶ方向とホモジナイザーの長辺方向とが平行になるように半導体レーザ光源が配置されるので、ホモジナイザーに入射するレーザ光がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができる。
【００９０】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、前記ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、前記ホモジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることが好ましい。
【００９１】
この構成によれば、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ホモジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができる。また、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ホモジナイザーの短辺の長さよりも短い場合、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とを平行にしなくとも、レーザ光がけられることなく、ホモジナイザーに導かれる。そのため、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ホモジナイザーの短辺の長さよりも短い場合、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とを平行にしなくてもよく、レーザ光源とホモジナイザーとを自由に配置することができる。
【００９２】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体レーザ光源を含み、前記半導体レーザ光源は、前記複数の発光領域が並ぶ方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることが好ましい。
【００９３】
この構成によれば、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体レーザ光源が、複数の発光領域が並ぶ方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。したがって、複数個の発光領域が直線上に並ぶ半導体レーザ光源においても、複数の発光領域が並ぶ方向とホモジナイザーの長辺方向とが平行になるように半導体レーザ光源が配置されるので、ホモジナイザーに入射するレーザ光がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができる。
【００９４】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する凸レンズと、前記凸レンズと前記凸レンズの集光点との間に設けられた凹レンズとを含み、前記ホモジナイザーは、前記凸レンズと前記凹レンズとからなる組レンズの集光点に矩形状の入射面を有することが好ましい。
【００９５】
この構成によれば、複数の半導体レーザ光源から出射したレーザ光が、複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズによりコリメートされ、コリメートされたレーザ光が凸レンズにより集光される。そして、凹レンズが、凸レンズと凸レンズの集光点との間に設けられており、凸レンズと凹レンズとからなる組レンズの集光点に矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。
【００９６】
したがって、凸レンズと凹レンズとによって構成される望遠タイプの組レンズの焦点距離に比べて、凸レンズと凹レンズとの間隔が小さくなるので、各半導体レーザ光源からホモジナイザーまでの間隔を短くすることができ、装置の小型化を実現することができる。
【００９７】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する第１の凸レンズと、前記第１の凸レンズの集光点に対して前記第１の凸レンズと反対側に設けられ、集光されたレーザ光をリレーする第２の凸レンズとを含み、前記ホモジナイザーは、前記第２の凸レンズの集光点に矩形状の入射面を有することが好ましい。
【００９８】
この構成によれば、複数の半導体レーザ光源から出射したレーザ光が、複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズによりコリメートされ、コリメートされたレーザ光が第１の凸レンズにより集光される。そして、第１の凸レンズの集光点に対して第１の凸レンズと反対側に設けられた第２の凸レンズにより、第１の凸レンズに集光されたレーザ光がリレーされ、第２の凸レンズの集光点に矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。
【００９９】
したがって、第１の凸レンズと第２の凸レンズとによって構成される望遠タイプの組レンズの合成焦点距離に比べて、第１の凸レンズと第２の凸レンズとの間隔が小さくなるので、ホモジナイザーに入射する最外縁光とホモジナイザーの光軸とがなす角度を保持したまま、半導体レーザ光源のサイズ即ち集光レンズの口径を大きくすることができ、ホモジナイザーから高出力の光を得ることができる。
【０１００】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、複数の半導体レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色半導体レーザ光源とを含むことが好ましい。この構成によれば、赤色半導体レーザ光源から赤色のレーザ光が出射され、青色半導体レーザ光源から青色のレーザ光が出射されるので、ホモジナイザーから赤色及び青色の光を得ることができる。
【０１０１】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞれ異なるように配置されており、前記赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまでの光路上、及び前記青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方に配置され、それぞれの半導体レーザ光源の偏光面を一致させる２分の１波長板をさらに備えることが好ましい。
【０１０２】
この構成によれば、赤色半導体レーザ光源と青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞれ異なるように配置されている。そして、赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光がホモジナイザーに到達するまでの光路上、及び青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光がホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方に、それぞれの半導体レーザ光源の偏光面を一致させる２分の１波長板が配置される。
【０１０３】
したがって、赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光の偏光面と、青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光の偏光面とが一致するので、空間光変調素子に入射するレーザ光の偏光面を一方向だけにすることができ、空間光変調素子の入射側偏光子の偏光面が合わせやすくなり、光利用効率を高めることができる。
【０１０４】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面が平行となるように配置されていることが好ましい。
【０１０５】
この構成によれば、互いの偏光面が平行となるように赤色半導体レーザ光源と青色半導体レーザ光源とが配置されているので、空間光変調素子に入射するレーザ光の偏光面を一方向だけにすることができ、空間光変調素子の入射側偏光子の偏光面が合わせやすくなり、光利用効率を高めることができる。
【０１０６】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置されることが好ましい。
【０１０７】
この構成によれば、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源とが、ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置される。したがって、空間光変調素子には３原色の照明光が照射されるので、フルカラーの画像を表示することができる。
【０１０８】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、半導体レーザ光源を含み、前記緑色レーザ光源は、励起用のレーザ光を出射する励起用半導体レーザ光源と、前記励起用半導体レーザ光源から出射されたレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、前記レーザ媒質から出射したレーザ光の波長を変換して緑色のレーザ光を出射する波長変換素子とを含むことが好ましい。
【０１０９】
この構成によれば、半導体レーザ光源から赤色及び青色のレーザ光が出射される。また、励起用半導体レーザ光源から励起用のレーザ光が出射され、励起用半導体レーザ光源から出射されたレーザ光によってレーザ媒質が励起され、レーザ媒質から出射したレーザ光の波長が波長変換素子によって変換されて緑色のレーザ光が出射される。したがって、半導体レーザである赤色レーザ光源及び青色レーザ光源よりも構成が複雑な緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置されるので、装置の小型化を実現することができる。
【０１１０】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を一点で集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を一点で集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じであることが好ましい。
【０１１１】
この構成によれば、赤色用集光レンズにより、赤色レーザ光源から出射した赤色レーザ光が一点で集光され、青色用集光レンズにより、青色レーザ光源から出射した青色レーザ光が一点で集光され、緑色用集光レンズにより、緑色レーザ光源から出射した緑色レーザ光がホモジナイザーに入射する前に集光される。そして、緑色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、赤色用集光レンズ又は青色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じとなる。
【０１１２】
したがって、緑色レーザ光源をホモジナイザーの光軸上に配置したとしても、緑色レーザ光がホモジナイザーの入射面に所定の角度を有して入射するので、緑色レーザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度に均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。
【０１１３】
また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、前記ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、前記ホモジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることが好ましい。
【０１１４】
この構成によれば、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ホモジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができる。また、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ホモジナイザーの短辺の長さよりも短い場合、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とを平行にしなくとも、レーザ光がけられることなく、ホモジナイザーに導かれる。そのため、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ホモジナイザーの短辺の長さよりも短い場合、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とを平行にしなくてもよく、レーザ光源とホモジナイザーとを自由に配置することができる。
【０１１５】
本発明の他の局面に係る光源装置は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーとを備え、前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、前記レーザ光源は、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
【０１１６】
この構成によれば、レーザ光源は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有し、レーザ光源から出射するレーザ光が集光レンズにより集光され、集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。そして、ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、レーザ光源は、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
【０１１７】
したがって、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーとの配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高出力の光を得ることができる。
【０１１８】
本発明の他の局面に係る投写型ディスプレイ装置は、複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源から出射するレーザ光を集光させる前記複数のレーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーと、前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、前記複数のレーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置され、前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じである。
【０１１９】
この構成によれば、複数のレーザ光源から出射したレーザ光が、複数のレーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズにより集光される。ホモジナイザーは、複数の集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有しており、ホモジナイザーから出射するレーザ光が空間光変調素子により変調され、空間光変調素子により変調されたレーザ光が投射レンズにより投射される。そして、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源とが、ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置される。赤色用集光レンズにより、赤色レーザ光源から出射した赤色レーザ光が一点で集光され、青色用集光レンズにより、青色レーザ光源から出射した青色レーザ光が一点で集光され、緑色用集光レンズにより、緑色レーザ光源から出射した緑色レーザ光がホモジナイザーに入射する前に集光される。そして、緑色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、赤色用集光レンズ又は青色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じとなる。
【０１２０】
したがって、半導体レーザである赤色レーザ光源及び青色レーザ光源よりも構成が複雑な緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置されるので、装置の小型化を実現することができる。また、緑色レーザ光源をホモジナイザーの光軸上に配置したとしても、緑色レーザ光がホモジナイザーの入射面に所定の角度を有して入射するので、緑色レーザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度に均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明にかかる投写型ディスプレイ装置及び光源装置は、小型化を実現することができるとともに、高出力の光を得ることができ、レーザ光源を用いるフロントプロジェクタやリアプロジェクタ等として有用である。またその照明光学系だけを利用して照明装置や液晶ディスプレイのバックパネル等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態１における投写型ディスプレイ装置のＹＺ側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における投写型ディスプレイ装置のＸＺ側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における投写型ディスプレイ装置のＸＹ側面図である。
【図４】半導体レーザ及びロッドインテグレータとの配置関係を説明するための図である。
【図５】複数の発光領域を有する半導体レーザとロッドインテグレータとの配置関係を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４におけるレーザ光源のＸＹ側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における緑色レーザの構成を示す図である。
【図１１】実施の形態４において、ロッドインテグレータに入射する各色のレーザ光について説明するための図である。
【図１２】従来の投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。
【図１３】従来の半導体レーザの構造を示す斜視図である。
【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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【図１３】
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