(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を出射する固体発光素子と、
前記光源光を拡散させる拡散板と、
前記拡散板から出射された出射光が入射する導光装置と、
を備え、
前記拡散板は、前記拡散板の面の第一方向と、前記第一方向と略直交する第二方向に弧状の拡散セルを複数有し、
前記第一方向と前記第二方向の拡散角度が異なり、
前記導光装置は、複数のレンズセルを有するレンズアレイからなる、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記拡散セルは、正面視において少なくとも異なる形状を含む非正多角形状であ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】
前記拡散セルは、前記第一方向及び前記第二方向に正円弧状に形成されたレンズ面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記拡散セルは、
前記第一方向の曲率半径が大きく、
前記第二方向の曲率半径が小さい、
ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記拡散セルは、前記第一方向及び前記第二方向のいずれか一方又は両方に形成された楕円弧状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
【請求項６】
前記拡散セルは、前記第二方向に形成された円弧状のシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光源光を等方に拡散させて前記拡散板に出射する第二拡散板をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記拡散セルは、頂点位置が各々偏って配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光源装置。
【請求項９】
前記拡散セルは、少なくとも高さの異なる前記拡散セルを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の光源装置。
【請求項１０】
前記レンズセルは、長辺及び短辺を有した長方形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光源装置。
【請求項１１】
前記拡散板は、前記レンズセルの前記短辺の方向が前記第一方向と一致し、前記レンズセルの前記長辺の方向が前記第二方向と一致するように配置されることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項９の何れかに記載の光源装置と、
前記光源装置からの出射光が照射されて投影光を生成する表示素子と、
を備えることを特徴とする投影装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の光源装置と、
前記光源装置からの出射光が照射されて投影光を生成する表示素子と、
を備え、
前記レンズセルのアスペクト比は、前記表示素子のアスペクト比と同じであることを特徴とする投影装置。
【請求項１４】
前記表示素子で生成された投影光を投影する投影光学系と、
前記光源装置や前記表示素子の制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の投影装置。
【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を備えた投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このようなプロジェクタは、高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、省電力、高寿命、高輝度なレーザダイオードを用いたプロジェクタの提案がなされている。
【０００３】
特許文献１に開示される光源光学装置及びプロジェクタは、緑色波長帯域光、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光を出射する光源を備える。光源からの各出射光は、複数の凸円弧状のレンズであるレンズセルを有したマイクロレンズアレイに入射した後、集光レンズにより集光されて、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の表示素子に照射される。レンズセルは、光の入射側と出射側で対となって形成される。このレンズセルを透過して出射した各光源光の各々は、表示素子全体に照射されて、互いに表示素子の位置で重畳される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１８４３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光源装置の光源光は、投影装置内で集光レンズ等により均一に拡大及び縮小されて、所望の照射幅の光に調整される。そのため、例えば、スクリーン上における画像の投影範囲が長方形状である場合は、表示素子の全体形状も長方形状となり、マイクロレンズアレイの各レンズセルの形状も、表示素子のアスペクト比と略一致する長方形状であることが望ましい。
【０００６】
一方、レンズセルが長方形状のような長辺と短辺を有しているような場合では、入射ししてくる拡散光を出射側のレンズセルから適切に出射させるために、入射角度の大きさを短辺方向のレンズセルの幅に合わせて一定以下に抑える必要がある。そのため、拡散板の拡散角度を小さくする必要があり光を均一化させることが難しい。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、光源光の輝度ムラを低減させる光源装置及び投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光源装置は、光源光を出射する固体発光素子と、前記光源光を拡散させる拡散板と、前記拡散板から出射された出射光が入射する導光装置と、を備え、前記拡散板は、前記拡散板の面の第一方向と、前記第一方向と略直交する第二方向に弧状の拡散セルを複数有し、前記第一方向と前記第二方向の拡散角度が異なり、前記導光装置は、複数のレンズセルを有するレンズアレイからなる、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の投影装置は、上述の光源装置と、前記光源装置からの出射光が照射されて投影光を生成する表示素子と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、光源光の輝度ムラを低減させる光源装置及び投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る光源装置を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光源装置の機能ブロックを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光源装置の内部構造を示す平面模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光源装置の拡散板の一部を拡大した模式図であり、（ａ）は平面模式図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図であり、（ｃ）は図４（ａ）のＩＶｃ−ＩＶｃ断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイの正面模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る拡散板及びマイクロレンズアレイにおける光路の模式図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る図６のマイクロレンズアレイにおける光路の拡大模式図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、投影装置１０の外観斜視図である。なお、本実施形態において、投影装置１０における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影装置１０のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。
【００１３】
投影装置１０は、図１に示すように、略直方体形状であって、筐体の前方の側板とされる正面板１２の側方に投影部を有し、この正面板１２には複数の排気孔１７を備える。また、投影装置１０は、リモートコントローラからの制御信号を受信する図示しないＩｒ受信部を備えている。
【００１４】
筐体の上ケース１１にはキー／インジケータ部３７が設けられ、このキー／インジケータ部３７には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。また、上ケース１１は、投影装置１０の筐体の上面と左側面の一部までを覆っており、故障時等には上ケース１１を下ケース１６から取り外せる構成としている。
【００１５】
投影装置１０は、筐体の背面板に、図示しないＵＳＢ端子やアナログＲＧＢ映像信号が入力される映像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子を備えている。また、背面板には、複数の吸気孔が形成される。
【００１６】
つぎに、投影装置１０の制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。制御手段は、制御部３８、入出力インターフェース２２、画像変換部２３、表示エンコーダ２４、表示駆動部２６等から構成される。
【００１７】
この制御部３８は、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵ、各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。
【００１８】
そして、この制御手段により、入出力コネクタ部２１から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース２２、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部２３で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ２４に出力される。
【００１９】
また、表示エンコーダ２４は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。
【００２０】
表示駆動部２６は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５１を駆動する。
【００２１】
この投影装置１０は、プロジェクタ用光源装置としての光源装置６０から出射された光線束を光学系を介して表示素子５１に照射する。これにより、投影装置１０は、表示素子５１の反射光で投影光を形成し、投影光学系２３０を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影光学系２３０の可動レンズ群２４０は、レンズモータ４５によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
【００２２】
また、画像圧縮／伸長部３１は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード３２に順次書き込む記録処理を行う。
【００２３】
さらに、画像圧縮／伸長部３１は、再生モード時にメモリカード３２に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力し、メモリカード３２に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。
【００２４】
そして、筐体の上ケース１１に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部３７の操作信号は、直接に制御部３８に送出される。リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部３５で受信され、Ｉｒ処理部３６でコード信号に復調される。このコード信号は制御部３８に出力される。
【００２５】
なお、制御部３８にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７が接続されている。この音声処理部４７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ４８を駆動して拡声放音させる。
【００２６】
また、制御部３８は、光源制御手段としての光源制御回路４１を制御しており、この光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源装置６０から出射されるように、光源装置６０の赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光の発光を個別に制御する。
【００２７】
さらに、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３に光源装置６０等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３にタイマー等により投影装置１０本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置１０本体の電源をオフにする等の制御も行う。
【００２８】
つぎに、この投影装置１０の内部構造について述べる。図３は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。投影装置１０は、中央部分に光源装置６０を備え、光源装置６０の左側方（図の右側）に投影光学系２３０の一部として内装されたレンズ鏡筒２３５を備える。投影装置１０は、光源装置６０の下方に図示しない主制御回路基板を備えている。
【００２９】
光源装置６０は、緑色光源装置８０、赤色光源装置１２０、青色光源装置３００を備える。また、光源装置６０には、各光源装置８０，１２０，３００から出射される光源光を導光する光源側光学系１４０と導光光学系１７０が含まれる。以下各色の光源装置８０，１２０，３００について説明する。
【００３０】
緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と蛍光発光装置９０を含む。励起光照射装置７０は、励起光を出射するための複数の青色レーザダイオード７１を備える。青色レーザダイオード７１の光軸上には、青色レーザダイオード７１からの出射光の指向性を高めるように各々平行光に変換する複数のコリメータレンズ７３が配置されている。
【００３１】
青色レーザダイオード７１と背面板１３との間には、ヒートシンク８１が設けられる。このヒートシンク８１の背面板１３側には、さらに冷却媒体として外気をヒートシンク８１側に送風する冷却ファン２６１が配置されており、冷却ファン２６１とヒートシンク８１とによって励起光照射装置７０が冷却される。
【００３２】
緑色光源装置８０における蛍光発光装置９０は、蛍光板１００、集光レンズ群１１１を備える。蛍光板１００は、正面板１２と平行となるように、つまり、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置される。集光レンズ群１１１は、蛍光板１００から背面板１３方向に出射される光線束を集光する。蛍光板１００と正面板１２との間にはヒートシンク１３０等が配置されており、これにより蛍光板１００が冷却される。
【００３３】
蛍光板１００は、例えば、板状の金属基材で形成される。蛍光板１００の励起光照射装置７０側の表面は、光を反射する反射面である。この反射面上には蛍光発光領域が敷設される。蛍光発光領域には、励起光照射装置７０から出射された励起光により緑色波長帯域の蛍光光を出射する蛍光体が設けられる。なお、反射面は、銀蒸着等によってミラー加工されることで形成することができる。
【００３４】
励起光照射装置７０からの出射光を受けた蛍光体は、全方位に蛍光光を出射する。その蛍光光の一部は直接集光レンズ群１１１へ出射され、他の一部は蛍光板１００の反射面で反射した後に集光レンズ群１１１へ出射される。
【００３５】
また、蛍光体を励起することなく、金属基材に照射された励起光は、反射面により反射されて再び蛍光体に入射し、蛍光体を励起することとなる。そのため、蛍光板１００の表面を反射面とすることにより、励起光照射装置７０から出射される励起光の利用効率を上げることができ、緑色波長帯域光をより明るく発光させることができる。
【００３６】
赤色光源装置１２０は、赤色波長帯域光を出射する赤色レーザダイオード（固体発光素子）１２１と、出射光の指向性を高めるコリメータレンズ１２５を備える。赤色レーザダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光は、コリメータレンズ１２５を介して平行光に変換される。
【００３７】
青色光源装置３００は、青色波長帯域光を出射する青色レーザダイオード（固体発光素子）３０１と、出射光の指向性を高めるコリメータレンズ３０５を備える。青色レーザダイオード３０１から出射された青色波長帯域光は、コリメータレンズ３０５を介して平行光に変換される。なお、青色レーザダイオード３０１は、出射光が縦長の楕円形となるように配置されている。光源装置６０と正面板１２との間には、赤色光源装置１２０及び蛍光発光装置９０の冷却用のヒートシンク１３０と、青色光源装置３００の冷却用のヒートシンク１９０が設けられる。
【００３８】
ヒートシンク１３０、１９０の周辺である正面板１２及び右側板１５側には、ヒートシンク１３０、１９０によって暖められた冷却媒体を装置外部に排出するための冷却ファン２６１が配置されている。この冷却ファン２６１によって赤色レーザダイオード１２１及び青色レーザダイオード３０１が冷却される。
【００３９】
光源装置６０は、光源側光学系１４０として、第一ダイクロイックミラー１４１、第二ダイクロイックミラー１４２、拡散板２００、第三ダイクロイックミラー１４３、マイクロレンズアレイ４００を備える。
【００４０】
第一ダイクロイックミラー１４１は、励起光照射装置７０と蛍光発光装置９０の間に配置される。第一ダイクロイックミラー１４１は、青色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射する。なお、励起光照射装置７０が出射する蛍光体を励起する励起光は、蛍光体が発する蛍光光よりも短波長の光であればいずれの波長帯域の光であってもよい。すなわち、本実施形態では、蛍光光は緑色波長帯域光であることから励起光として青色波長帯域光を用いているが、励起光照射装置７０は、励起光として緑色波長帯域光よりも短波長である紫色波長帯域光や紫外波長帯域光を出射してもよい。
【００４１】
励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光は、第一ダイクロイックミラー１４１を透過して蛍光体に照射される。蛍光板１００から出射された緑色波長帯域光は、集光レンズ群１１１を介して第一ダイクロイックミラー１４１により反射され、第三ダイクロイックミラー１４３に向かって出射される。
【００４２】
第二ダイクロイックミラー１４２は、赤色光源装置１２０から出射された赤色波長帯域光の光路と、青色光源装置３００から出射された青色波長帯域光の光路が交わる位置に配置される。第二ダイクロイックミラー１４２は、赤色波長帯域光を反射し、青色波長帯域光を透過する。そのため、赤色光源装置１２０から出射された赤色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４２によって反射され、拡散板２００へ向かって出射される。また、青色光源装置３００から出射された青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４２を透過し、拡散板２００へ向かって出射される。
【００４３】
拡散板２００は、第二ダイクロイックミラー１４２に反射された赤色波長帯域光と、第二ダイクロイックミラー１４２を透過した青色波長帯域光の光路上に配置される。拡散板２００は、入射する光を拡散して透過させる。なお、拡散板２００の詳細については後述する。
【００４４】
第三ダイクロイックミラー１４３は、第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光と、拡散板２００を拡散透過した赤色波長帯域光及び青色波長帯域光の光路上に配置される。第三ダイクロイックミラー１４３は、緑色波長帯域光を反射し、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光を透過する。第三ダイクロイックミラー１４３に入射した緑色波長帯域光がマイクロレンズアレイ４００に向かって反射することにより、赤色波長帯域光及び青色波長帯域光は、いずれも緑色波長帯域光と光軸が一致してマイクロレンズアレイ４００に向かって出射される。
【００４５】
マイクロレンズアレイ４００は、第三ダイクロイックミラー１４３からの各色の出射光を拡散させ、輝度分布を均一化させる。マイクロレンズアレイ４００の詳細については後述する。
【００４６】
投影装置１０は、光源側光学系１４０から出射された光を導光する導光光学系１７０と、投影光学系２３０を備える。導光光学系１７０は、反射ミラー１４４、集光レンズ１７２、プリズム１８０を有する。投影光学系２３０は、レンズ鏡筒２３５を有する。なお、プリズム１８０は、投影光学系２３０の一部としても機能する。
【００４７】
マイクロレンズアレイ４００から出射された各色の光源光は、反射ミラー１４４で反射されて、集光レンズ１７２に入射する。集光レンズ１７２は、マイクロレンズアレイ４００を透過した拡散均一光を表示素子５１の有効サイズに集光させる。表示素子５１と左側板１４及び背面板１３との間には、表示素子５１を冷却させるヒートシンク１９１が設けられている。
【００４８】
マイクロレンズアレイ４００により、均一な強度分布とされた各色の光源光は、集光レンズ１７２を介してプリズム１８０に入射する。このプリズム１８０は、ＲＴＩＲ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズムであり、表示素子５１に光源光を照射するコンデンサレンズとして機能するとともに、表示素子５１で生成された投影光をレンズ鏡筒２３５の光軸と一致するように光軸を変換する光軸変換装置として機能する。
【００４９】
なお、マイクロレンズアレイ４００の代わりに、ライトトンネル、ガラスロッド等の導光装置を用いても構わない。
【００５０】
表示素子５１で反射されたオン光は、投影光として投影光学系２３０によりスクリーンに投影される。この投影光学系２３０は、レンズ鏡筒２３５に内蔵する固定レンズ群と、可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群２４０を備える。レンズ鏡筒２３５は、ズーム機能を備えた可変焦点型レンズであり、レンズモータにより可動レンズ群２４０を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。
【００５１】
このような投影装置１０を構成することで、光源装置６０から任意のタイミングで出射した緑色、赤色及び青色の各の光源光は、マイクロレンズアレイ４００及び集光レンズ１７２に順次入射され、プリズム１８０を介して表示素子５１に入射される。投影装置１０は、表示素子５１であるＤＭＤによりデータに応じた各色の光を時分割表示することで、スクリーンにカラー画像を投影することができる。
【００５２】
つぎに、拡散板２００の詳細について説明する。図４（ａ）は、光源装置６０の拡散板２００の一部を拡大した出射側の平面模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＩＶｃ−ＩＶｃ断面図である。
【００５３】
本実施形態の拡散板２００は、光源光の出射側に複数の微細な拡散セル２１０を有し、二方向の拡散角度を調整可能に形成される。拡散セル２１０の形状は、図４（ａ）に示すように、一方が長軸２Ｌであり、他方が長軸２Ｌに垂直な短軸２Ｓである非正六角形状となっている。複数の拡散セル２１０は、少なくとも全てが同じ形状とならないように異なる形状を含み構成される。拡散セル２１０は、複数種類の異なる形状を組み合わせて構成してもよいし、全てが異なる形状に形成してもよい。なお、多角形であれば六角形状でなくても良い。
【００５４】
各拡散セル２１０は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、凸型の正円弧状のレンズ面２１１を有する。本実施形態では、各レンズ面２１１の入射面２２０からの高さＨがいずれの拡散セル２１０も同じとなるように形成される。そのため、長軸２Ｌ及び短軸２Ｓは、長くなるほど曲率半径が大きくなる。本実施形態の各拡散セル２１０のレンズ面２１１は、長軸２Ｌ方向（第一方向）の曲率半径が大きく、短軸２Ｓ方向（第二方向）の曲率半径が小さい。よって、拡散板２００に入射した光源光は、長軸２Ｌ方向と短軸２Ｓ方向で異なる拡散角度で拡散透過する。また、同じ方向であっても、各拡散セル２１０の長軸２Ｌ又は短軸２Ｓの長さが異なるため、同一方向におけるレンズ面２１１の曲率半径が異なるように形成することができ、各拡散セル２１０の拡散角度にばらつきを持たせることができる。例えば、短軸２Ｓ方向の拡散角度は予め定められた平均値を拡散角度θａとし、そのばらつきは半値幅を±５°とすることができる。同様に、長軸２Ｌ方向の拡散角度は予め定められた平均値を拡散角度θｂとし、そのばらつきは半値幅を±５°とすることができる。このような拡散セル２１０は、ガラスや樹脂等の透明部材をプレス成型によって作製することができる。
【００５５】
なお、本実施形態の拡散セル２１０の頂点２１２位置は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示した断面図においてそれぞれ中央に配置しているが、同一方向における拡散方向のばらつきを持たせるために、一部の拡散セル２１０の頂点２１２位置を長軸２Ｌ方向又は短軸２Ｓ方向に偏らせたレンズ面２１１形状としてもよい。
【００５６】
図５は、マイクロレンズアレイ４００の正面図である。本実施形態におけるマイクロレンズアレイ４００は、格子状に配列された複数のレンズセル４１０を有する。各レンズセル４１０は、光源光の入射方向から見た平面視において、一方が長辺４Ｌ及び他方が短辺４Ｓである横長の長方形状となっており、凸円弧状に形成される。拡散板２００は、各拡散セル２１０の長軸２Ｌ方向（第一方向）及び短軸２Ｓ方向（第二方向）がそれぞれマイクロレンズアレイ４００のレンズセル４１０の短辺４Ｓ方向及び長辺４Ｌ方向と一致するように配置される。すなわち、レンズセル４１０の長辺４Ｌ方向が光源光の光軸方向に対し垂直な左右方向に配置されるため、拡散セル２１０の短軸２Ｓ方向も光源光の光軸方向に対し垂直な左右方向に配置される。
【００５７】
なお、レンズセル４１０の形状は、正面視において、表示素子５１のアスペクト比が略同じ相似形状とすることができる。そのため、光の入射方向である正面視において光源光の照射漏れや光の利用率の低下を低減させることができる。また、拡散板２００から出射された拡散光をこのようなマイクロレンズアレイ４００上に多くのレンズセル４１０を含む広範囲に照射することで、投影装置１０の輝度ムラをより低減させることができる。
【００５８】
つぎに、拡散板２００及びマイクロレンズアレイ４００における光源光の光路について説明する。図６は、拡散板２００及びマイクロレンズアレイ４００における光路の模式図である。図６の（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。なお、本図の矢印で示す光は、拡散板２００のいずれの位置に入射した光がどのような光路を辿るかを説明するために簡略化したものである。
【００５９】
図３の第二ダイクロイックミラー１４２を介して出射された光源光（赤色波長帯域光及び青色波長帯域光）Ｌ１は、拡散板２００に入射する。拡散板２００に入射した光源光Ｌ１は、拡散板２００から拡散透過して拡散光Ｌ２として出射された後、マイクロレンズアレイ４００に入射する。マイクロレンズアレイ４００に入射した拡散光Ｌ２は、均一化された出射光Ｌ３として反射ミラー１４４に向かって出射される。
【００６０】
図４（ｂ）の拡散セル２１０の短軸２Ｓ方向のレンズ面２１１は、前述の通り図４（ｃ）の拡散セル２１０の長軸２Ｌ方向のレンズ面２１１の曲率半径より小さい。そのため、図６（ａ）の上面図では、拡散板２００の長辺４Ｌ方向の拡散角度θａは、図６（ｂ）の側面図における拡散板２００の短辺４Ｓ方向の拡散角度θｂと比較して大きくなっている。
【００６１】
拡散光Ｌ２について説明する。図６（ａ）の上面図において、拡散板２００の一端の出射点Ｐ１から出射される拡散光Ｌ２ａ１は、広い拡散角度θａで拡散されて、マイクロレンズアレイ４００に照射される。また、出射点Ｐ１から離れた他端の出射点Ｐ２から出射される拡散光Ｌ２ａ２も、同様に広い拡散角度θａで拡散されて、マイクロレンズアレイ４００に照射される。各出射点Ｐ１，Ｐ２から出射された拡散光Ｌ２ａ１，Ｌ２ａ２は、入射領域Ｐ３においてマイクロレンズアレイ４００に入射する。
【００６２】
図７（ａ）は、図６（ａ）のマイクロレンズアレイ４００における光路の拡大模式図である。本図は、入射領域Ｐ３における一対の入射側のレンズセル４１０と出射側のレンズセル４２０の上面図であり、図５のＶＩＩａ−ＶＩＩａ拡大断面図に相当する。入射角度の大きい出射点Ｐ１からの拡散光Ｌ２ａ１及び出射点Ｐ２からの拡散光Ｌ２ａ２は、マイクロレンズアレイ４００内を通り、対になる出射側のレンズセル４２０から外れることなく出射面４２１に達し、マイクロレンズアレイ４００の出射光Ｌ３ａとして反射ミラー１４４へ向かって出射される。
【００６３】
図６（ｂ）の側面視において、拡散板２００の一端の出射点Ｐ４から出射される拡散光Ｌ２ｂ１は、狭い拡散角度θｂで拡散されて、マイクロレンズアレイ４００に照射される。また、出射点Ｐ４から離れた他端の出射点Ｐ５から出射される拡散光Ｌ２ｂ２も、同様に狭い拡散角度θｂで拡散されてマイクロレンズアレイ４００に照射される。各出射点Ｐ４，Ｐ５から出射された拡散光Ｌ２ｂ１，Ｌ２ｂ２は、入射領域Ｐ６においてマイクロレンズアレイ４００に入射する。
【００６４】
図７（ｂ）は、図６（ｂ）のマイクロレンズアレイ４００における光路の拡大模式図である。本図は、入射領域Ｐ６における一対の入射側のレンズセル４１０と出射側のレンズセル４２０の側面図であり、図５のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ拡大断面図に相当する。入射角度の小さい出射点Ｐ４からの拡散光Ｌ２ｂ１及び出射点Ｐ５からの拡散光Ｌ２ｂ２は、マイクロレンズアレイ４００内を通り、対となる出射側のレンズセル４２０から外れることなく出射面４２１に達し、マイクロレンズアレイ４００の出射光Ｌ３ｂとして反射ミラー１４４へ向かって出射される。
【００６５】
なお、図７（ａ）の入射領域Ｐ３のレンズセル４１０には、２つの出射点Ｐ１，Ｐ２からの拡散光Ｌ２ａ１，Ｌ２ａ２とともにこれらの内側に含まれる他の出射点からの拡散光Ｌ２も入射される。内側に含まれる他の出射点からの拡散光Ｌ２は、拡散光Ｌ２ａ１，Ｌ２ａ２よりも小さい入射角度で入射するため、対となる出射側のレンズセル４２０から外れることなく出射面４２１に到達する。
【００６６】
また、図６及び図７で示した入射領域Ｐ３，Ｐ６は、複数のレンズセル４１０のうちの一つについて説明しているが、他のレンズセルにおける複数個所においても同様に出射側のレンズセルから外れることなく出射面に達した光がマイクロレンズアレイ４００の出射光Ｌ３として反射ミラー１４４へ向かって出射される。
【００６７】
また、本実施形態では、図６（ａ）の正面図において、拡散板２００に入射する光源光Ｌ１ａの照射範囲を、図６（ｂ）の側面図において拡散板２００に入射する光源光Ｌ１ｂの照射範囲より狭くしているが、いずれも略同等の照射範囲としてもよい。
【００６８】
本実施形態によると、複数方向で拡散角度が異なる拡散板２００によってマイクロレンズアレイ４００の長辺４Ｌ方向に入射する光の入射角度を短辺４Ｓ方向に入射する光の入射角度に比較して大きくした。したがって、表示素子５１のアスペクト比に応じて光源光の拡散効果を高めるとともにその光源光を均一化し、輝度ムラを低減させた光源装置６０及び投影装置１０を構成することができる。
【００６９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、適宜変更を加えて実施することができる。例えば、拡散セル２１０は、図４（ａ）の正面視において、六角形形状としたが、隣接する拡散セル２１０が互いに接する形状であれば、矩形形状等の他の形状とすることができる。
【００７０】
また、拡散板２００は、凸円弧状のシリンドリカルレンズを出射側に複数配置したシリンドリカルレンズアレイを拡散セル２１０設けてもよい。この場合、例えば、シリンドリカルレンズアレイは、サンドブラスト等による微細凹凸を形成した他の拡散板（第二拡散板）の拡散板の後に設けることで、等方に拡散された光源光を、一方向について拡散角度を抑えて出射させることができる。
【００７１】
また、緑色光源装置８０は、緑色レーザダイオード（固体発光素子）により緑色波長帯域光を出射する構成としてもよい。この場合、緑色波長帯域光は、コヒーレント光となるため本実施形態で説明した赤色波長帯域光や青色波長帯域光と同様に、拡散板２００により拡散させた後にマイクロレンズアレイ４００に入射させることが望ましい。つまり図３の光源側光学系１４０の配置例としては、緑色波長帯域光が、第三ダイクロイックミラー１４３で反射した後に拡散板２００に入射するよう拡散板２００と第三ダイクロイックミラー１４３の位置を入れ替えて構成することができる。この場合、第二ダイクロイックミラー１４２を反射した赤色波長帯域光と、第二ダイクロイックミラー１４２を透過した青色波長帯域光は、第三ダイクロイックミラー１４３を透過した後、拡散板２００に入射することができる。このように、レーザダイオードにより出射された各色のコヒーレント光は、拡散板２００及びマイクロレンズアレイ４００に順に入射される。
【００７２】
また、本実施形態では、拡散セル２１０のレンズ面２１１を図４（ａ）に示したような正面視の形状に応じて各方向の曲率半径が異なる例について説明したが、長軸２Ｌ及び短軸２Ｓの長さに関わらず各方向における曲率半径を異なる構成としてもよい。
【００７３】
例えば、複数の拡散セル２１０の一部には、レンズ面２１１の入射面２２０からの高さＨが異なる拡散セル２１０が含まれていてもよい。つまり高さＨが高い拡散セル２１０を曲率半径の小さいレンズ面２１１とし、高さＨが低い拡散セル２１０を曲率半径の大きいレンズ面２１１とすることにより、各拡散セル２１０における拡散角度にばらつきを持たせることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、正面視において一方方向に長い拡散セル２１０について説明したが、他の方法により出射光の拡散角度に異方性を持たせるようにしてもよい。例えば、拡散粒子を透明基材に封入させた拡散板では、異方形状を有したその拡散粒子を配向させて拡散板内に封入することにより、出射光の拡散角度に異方性を持たせるようにしてもよい。
【００７５】
また、拡散セル２１０は、凸型の正円弧状の代わりに、長軸２Ｌ方向及び短軸２Ｓ方向のいずれか一方又は両方において楕円弧状に形成してもよい。また、拡散セル２１０は、円弧以外の非球面を有した他の弧状に形成してもよい。
【００７６】
以上、本実施形態で説明したように、拡散板２００が、光源光の入射側の面と反対の出射側の面の第一方向（長軸２Ｌ方向）と、第一方向と略直交する第二方向（短軸２Ｓ）のいずれか一方に弧状の拡散セル２１０を複数有し、第一方向と第二方向の拡散角度が異なる、光源装置６０及び投影装置１０は、画像形成に用いられる光源光の利用率を低下させることなく、光源光を均一化する効果を高めることができる。そのため、光源光の輝度ムラを低減させる光源装置６０及び投影装置１０を提供することができる。
【００７７】
拡散セル２１０が正面視において少なくとも異なる形状を含む非正多角形状である光源装置６０は、円弧状のレンズ面２１１を有した拡散セル２１０を拡散板２００上に隙間なく配置させることができる。
【００７８】
拡散セル２１０が第一方向及び第二方向に正円弧状に形成されたレンズ面を有する光源装置６０は、第一方向及び第二方向に対して光を拡散させることができる。
【００７９】
拡散セル２１０の第一方向の曲率半径が大きく第二方向の曲率半径が小さい光源装置６０は、拡散板２００から出射される拡散光を第一方向では拡散角度を小さくし、第二方向では拡散角度をその第一方向と比較して大きくすることができる。
【００８０】
拡散セル２１０が第一方向及び第二方向のいずれか一方又は両方に形成された楕円弧状である光源装置６０は、拡散セルの中心付近から出射する光を正円弧状の比べ拡散を抑える又は拡散させることができる。
【００８１】
拡散セル２１０が第二方向に形成された円弧状のシリンドリカルレンズである光源装置６０は、透過する光を第二方向に対する拡散を抑えることができる。
【００８２】
光源光を等方に拡散させて拡散板２００に出射する第二拡散板をさらに備える光源装置６０は、光源光を均一化させることができる。
【００８３】
拡散セル２１０の頂点２１２位置が各々偏って配置される光源装置６０は、出射する光の拡散方向にばらつきを持たせることができる。
【００８４】
拡散セル２１０が少なくとも高さの異なる拡散セル２１０を含む光源装置６０は、同じ幅の拡散セル２１０に入射された光であっても異なる拡散角度で出射される。そのため、拡散角度にばらつきを持たせることができる。
【００８５】
複数のレンズセル４１０を有して拡散板２００を透過した光源光を均一化するレンズアレイ４００を備える光源装置６０は、輝度ムラを低減させた光源光を出射させることができる。
【００８６】
レンズセル４１０が長辺及び短辺を有した長方形状である光源装置６０は、横断面が長方形状の光線束を重畳させて予め定められた長方形領域に光源光を集光させることができる。
【００８７】
拡散板２００は、レンズセル４１０の短辺の方向が第一方向と一致し、レンズセル４１０の長辺の方向が第二方向と一致するように配置される光源装置６０は、レンズセル４１０に入射する拡散光のうち、レンズセル４１０の長辺４Ｌ方向においては入射角度を大きくし、短辺４Ｓ方向においては入射角度を小さくすることができる。そのため、レンズセル４１０，４２０の形状に応じて光を効率よく均一化させることができる。
【００８８】
上述の光源装置６０と光源装置６０からの出射光が照射されて投影光を生成する表示素子５１とを備え、レンズセル４１０のアスペクト比が表示素子５１のアスペクト比と同じである投影装置１０は、表示素子５１において投影装置１０の画像形成に不要な領域に照射される光源光を低減させることができる。そのため、画像形成のための光源光の利用効率を高めることができる。
【００８９】
なお、上記実施形態において、拡散セル２１０の形状は、非正六角形状としたが、一方が長軸２Ｌで、他方が長軸２Ｌに垂直な短軸２Ｓであれば、正六角形状であっても良い。或いは、六角形状以外の多角形状であっても良い。
【００９０】
以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００９１】
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］  光源光を出射する固体発光素子と、
前記光源光を拡散させる拡散板と、
前記拡散板から出射された出射光を拡散させる導光装置と、
を備え、
前記拡散板は、
前記光源光の入射側の面と反対の出射側の面の第一方向と、前記第一方向と略直交する第二方向のいずれか一方に弧状の拡散セルを複数有し、
前記第一方向と前記第二方向の拡散角度が異なる、
ことを特徴とする光源装置。
［２］  前記拡散セルは、正面視において少なくとも異なる形状を含む非多角形状であることを特徴とする上記［１］に記載の光源装置。
［３］  前記拡散セルは、前記第一方向及び前記第二方向に正円弧状に形成されたレンズ面を有することを特徴とする上記［１］又は上記［２］に記載の光源装置。
［４］  前記拡散セルは、
前記第一方向の曲率半径が大きく、
前記第二方向の曲率半径が小さい、
ことを特徴とする上記［３］に記載の光源装置。
［５］  前記拡散セルは、前記第一方向及び前記第二方向のいずれか一方又は両方に形成された楕円弧状であることを特徴とする上記［１］又は上記［２］に記載の光源装置。
［６］  前記拡散セルは、前記第二方向に形成された円弧状のシリンドリカルレンズであることを特徴とする上記［１］又は上記［２］に記載の光源装置。
［７］  前記光源光を等方に拡散させて前記拡散板に出射する第二拡散板をさらに備えることを特徴とする上記［６］に記載の光源装置。
［８］  前記拡散セルは、頂点位置が各々偏って配置されることを特徴とする上記［１］乃至上記［７］の何れかに記載の光源装置。
［９］  前記拡散セルは、少なくとも高さの異なる前記拡散セルを含むことを特徴とする上記［１］乃至上記［８］の何れかに記載の光源装置。
［１０］  複数のレンズセルを有して前記拡散板を透過した前記光源光を均一化するレンズアレイを備えることを特徴とする上記［１］乃至上記［９］の何れかに記載の光源装置。
［１１］  前記レンズセルは、長辺及び短辺を有した長方形状であることを特徴とする上記［１０］に記載の光源装置。
［１２］  前記拡散板は、前記レンズセルの前記短辺の方向が前記第一方向と一致し、前記レンズセルの前記長辺の方向が前記第二方向と一致するように配置されることを特徴とする上記［１１］に記載の光源装置。
［１３］  上記［１］乃至上記［９］の何れかに記載の光源装置と、
前記光源装置からの出射光が照射されて投影光を生成する表示素子と、
を備えることを特徴とする投影装置。
［１４］  上記［１０］乃至上記［１２］の何れかに記載の光源装置と、
前記光源装置からの出射光が照射されて投影光を生成する表示素子と、
を備え、
前記レンズセルのアスペクト比は、前記表示素子のアスペクト比と同じであることを特徴とする投影装置。
［１５］  前記表示素子で生成された投影光を投影する投影光学系と、
前記光源装置や前記表示素子の制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする上記［１３］又は上記［１４］に記載の投影装置。
【符号の説明】
【００９２】
１０  投影装置                          １１  上ケース
１２  正面板                            １３  背面板
１４  左側板                            １６  下ケース
１７  排気孔                            ２１  入出力コネクタ部
２２  入出力インターフェース            ２３  画像変換部
２４  表示エンコーダ                    ２５  ビデオＲＡＭ
２６  表示駆動部                        ３１  伸長部
３２  メモリカード                      ３５  Ｉｒ受信部
３６  Ｉｒ処理部                        ３７  インジケータ部
３８  制御部                            ４１  光源制御回路
４３  冷却ファン駆動制御回路            ４５  レンズモータ
４７  音声処理部                        ４８  スピーカ
５１  表示素子                          ６０  光源装置
７０  励起光照射装置                    ７１  青色レーザダイオード
７３  コリメータレンズ                  ８０  緑色光源装置
８１  ヒートシンク
９０  蛍光発光装置                      １００  蛍光板
１１１  集光レンズ群                    １２０  赤色光源装置
１２１  赤色レーザダイオード            １２５  コリメータレンズ
１３０  ヒートシンク                    １４０  光源側光学系
１４１  第一ダイクロイックミラー        １４２  第二ダイクロイックミラー
１４３  第三ダイクロイックミラー        １４４  反射ミラー
１７０  導光光学系                      １７１  マイクロレンズアレイ
１７２  集光レンズ                      １８０  プリズム
１９０  ヒートシンク                    １９１  ヒートシンク
２００  拡散板                          ２１０  拡散セル
２１１  レンズ面                        ２１２  頂点
２２０  入射面                          ２Ｌ  長軸
２Ｓ  短軸
２３０  投影光学系                      ２３５  レンズ鏡筒
２４０  可動レンズ群                    ２６１  冷却ファン
３００  青色光源装置                    ３０１  青色レーザダイオード
３０５  コリメータレンズ                ４００  マイクロレンズアレイ
４１０  レンズセル                      ４２０  レンズセル
４２１  出射面                          ４Ｌ  長辺
４Ｓ  短辺
Ｈ  高さ
Ｌ１（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）  光源光
Ｌ２（Ｌ２ａ１，Ｌ２ａ２，Ｌ２ｂ１，Ｌ２ｂ２）  拡散光
Ｌ３（Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ）  光源光
Ｐ１，Ｐ２  出射点                      Ｐ３  入射領域
Ｐ４，Ｐ５  出射点                      Ｐ６  入射領域
θａ，θｂ  拡散角度
【図１】
0006380813.tif 000002
【図２】
0006380813.tif 000003
【図３】
0006380813.tif 000004
【図４】
0006380813.tif 000005
【図５】
0006380813.tif 000006
【図６】
0006380813.tif 000007
【図７】
0006380813.tif 000008