(57)【要約】【課題】高い光利用効率で特定の振動方向の偏光光を供給できる光源装置、及びその光源装置を用いるプロジェクタを提供すること。【解決手段】光を供給する発光部２０１と、発光部２０１からの光の偏光状態を変換する位相板２０４と、位相板２０４からの光のうち特定の振動方向の偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板２０５と、発光部２０１の周辺に設けられ、反射型偏光板２０５で反射され位相板２０４を透過した光を反射する反射部２０２と、を有し、反射部２０２は、さらに位相板２０４と近接して設けられ、反射型偏光板２０５で反射され位相板２０４を透過した光を位相板２０４へ導く。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を供給する発光部と、
前記発光部からの光の偏光状態を変換する位相板と、
前記位相板からの光のうち特定の振動方向の偏光光を透過し、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、
前記発光部の周辺に設けられ、前記反射型偏光板で反射され前記位相板を透過した光を反射する反射部と、を有し、
前記反射部は、さらに前記位相板と近接して設けられ、前記反射型偏光板で反射され前記位相板を透過した光を前記位相板へ導くことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記発光部と前記位相板との間に、光学的に透明な部材からなる構造体を有す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】
前記構造体は、前記発光部からの光の光量分布を略均一にするロッドインテグレータであることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記発光部と前記位相板と前記反射型偏光板とは、順次積層して設けられ、
前記反射型偏光板の、前記位相板側とは反対側の面に、前記反射型偏光板を透過する光を射出するための光学素子を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有することを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクタ、特に、プロジェクタに用いられる光源装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタの液晶型空間光変調装置に光を供給する光源装置において、光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給する技術が提案されている。光を特定の振動方向の偏光光に変換するためには、例えば、反射型偏光板と位相板とが併せて用いられる。偏光変換のために反射型偏光板と位相板とを併せて用いる技術は、例えば、特許文献１及び特許文献２に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９８４８３号公報
【特許文献２】特開２０００−２２１４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、反射型偏光板と位相板とをロッドインテグレータの射出面に設ける照明装置の構成が開示されている。反射型偏光板で反射された光は、ロッドインテグレータの入射側の内側に設けられた反射面で反射して再び反射型偏光板の方向へ進行する。この構成によると、反射型偏光板の方向へ効率良く光を進行させるためには、ロッドインテグレータに設ける反射面の面積をできるだけ大きくすることが望ましい。しかし、反射面の面積を大きくすると、光源からロッドインテグレータに入射できる光の光量が減少してしまう。これとは逆に、光源から多くの光をロッドインテグレータに入射できるようにロッドインテグレータの開口を大きくすると、反射面の面積が小さくなり、反射型偏光板の方向へ進行させる光が減少してしまう。
【０００５】
特許文献２には、発光部の直後に反射型偏光板と位相板とを設ける技術として、位相板と反射型偏光板とが発光部に積層して設けられる画像表示用光源の構成が開示されている。反射型偏光板と位相板とを発光部に近い位置に設けるほど、発光部からの光の拡散を防止し、光の損失を低減できる。このため、位相板と反射型偏光板とを発光部に積層すると、光利用効率が高い構成にできると考えることもできる。しかし、特に有機化合物で構成される位相板は、発光部からの熱により変質する場合がある。熱により位相板が変質すると、正常な偏光変換を行うことが困難となる。特に、小さな発光部から多くの光量を得るために定格限度まで電流を注入する場合、発光部が高熱になることは十分に考えられる。そのため、単に発光部に近接して反射型偏光板と位相板とを設けるのみでは、正常に偏光変換を行うことができない場合が生じ得る。
【０００６】
本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、高い光利用効率で特定の振動方向の偏光光を供給できる光源装置、及びその光源装置を用いるプロジェクタ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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光を供給する発光部と、発光部からの光の偏光状態を変換する位相板と、位相板からの光のうち特定の振動方向の偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、発光部の周辺に設けられ、反射型偏光板で反射され位相板を透過した光を反射する反射部と、を有し、反射部は、さらに位相板と近接して設けられ、反射型偏光板で反射され位相板を透過した光を位相板へ導くことを特徴とする光源装置を提供することができる。
【０００８】
反射型偏光板で反射され位相板を透過した光は、発光部及びに反射部に入射する。発光部の電極は、例えば、高反射性の部材を用いて構成することができる。発光部の電極に高反射性の部材を用いると、位相板を透過して発光部に入射する光を発光部の電極で反射することができる。位相板を透過した光を発光部の電極や反射部で反射する構成とすると、一部の光は、発光部の電極や反射部で反射して直接位相板に入射する。また、発光部の電極や反射部で反射する光の一部は、発光部の電極や再び反射部で反射した後、位相板に入射する。
【０００９】
ここで、反射部は、発光部の周辺であって、かつ、位相板と近接する位置に設けられている。このような位置に反射部を設けると、反射型偏光板で反射して位相板を透過した光を、発光部、反射部及び位相板で囲まれる空間に閉じ込める構成にできる。発光部、反射部及び位相板で囲まれる空間に入射した光は、発光部及び反射部での反射を繰り返すうちに位相板を透過して反射型偏光板に入射する。このように、反射部を設けることにより、反射型偏光板で反射して発光部の方向へ戻る光が光源装置の外部へ拡散することを防止し、光の損失を低減することができる。これにより、高い光利用効率で特定の振動方向の偏光光を供給できる光源装置を得られる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、発光部と位相板との間に、光学的に透明な部材からなる構造体を有することが望ましい。透明部材からなる構造体を設けることで、熱による位相板の変質を低減し、長期に渡って正常な偏光変換を行うことができる。熱による位相板への影響を小さくできることから、位相板は、比較的耐熱性に乏しい有機化合物で構成することができる。さらに望ましくは、発光部と位相板との間に設ける構造体は、特に低熱伝導性の透明部材で構成されることが望ましい。構造体を低熱伝導性の透明部材により構成することで、熱による位相板の変質をさらに低減できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、構造体は、発光部からの光の光量分布を略均一にするロッドインテグレータであることが望ましい。透明部材からなる構造体としてロッドインテグレータを設けることにより、偏光変換とともに発光部からの光の光量分布を略均一にすることができる。また、ロッドインテグレータを発光部の近くに配置する場合に、光軸方向への長さが短いロッドインテグレータを用いても、発光部からの光の光量分布の均一化を十分に行うことができる。これにより、小型な構成で発光部からの光の光量分布を略均一にすることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、発光部と位相板と反射型偏光板とは、順次積層して設けられ、反射型偏光板の、位相板側とは反対側の面に、反射型偏光板を透過する光を射出するための光学素子を有することが望ましい。位相板としては、例えば水晶、雲母板等の無機化合物の部材を用いることができる。これらの無機化合物の部材で構成される位相板は、比較的耐熱性に優れている。このため、無機化合物の部材で構成される位相板は、発光部に積層して用いることができる。
【００１３】
発光部と位相板と反射型偏光板とを積層して設ける構成の場合、発光部からの光は、一度も空気中を伝うことなく反射型偏光板を透過することとなる。この場合、反射型偏光板の射出側界面で光が全反射してしまうことが考えられる。反射型偏光板で光が全反射すると、光源装置からの射出光の光量が減少してしまう。そこで、反射型偏光板の射出面に光学素子を設けることで、反射型偏光板を透過した光の射出を促し、光源装置からさらに効率良く光を射出することができる。これにより、光源装置をさらに光利用効率が高い構成にできる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、上記の光源装置と、光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。上記の光源装置を用いることにより、高い光利用効率で明るい光を供給することができる。これにより、明るい投写像のプロジェクタを得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。本実施例では、まずプロジェクタ１００の全体の概略構成について説明し、次いで、特徴部分である光源装置の構成について説明する。プロジェクタ１００は、第１色光であるＲ光を供給するＲ光用光源装置１０１Ｒと、第２色光であるＧ光を供給するＧ光用光源装置１０１Ｇと、第３色光であるＢ光を供給するＢ光用光源装置１０１Ｂとを有する。
【００１７】
Ｒ光用光源装置１０１Ｒは、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光のＲ光を供給する。Ｒ光用光源装置１０１ＲからのＲ光は、レンズＬＮを透過して、Ｒ光用空間光変調装置１１０Ｒに入射する。Ｒ光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置１１０Ｒは、液晶パネル１１５Ｒと、第１偏光板１１６Ｒと、第２偏光板１１７Ｒとを有する。
【００１８】
第１偏光板１１６Ｒは、ｐ偏光光のＲ光を透過し、液晶パネル１１５Ｒに入射させる。液晶パネル１１５Ｒは、ｐ偏光光を画像信号に応じて変調し、ｓ偏光光に変換する。第２偏光板１１７Ｒは、液晶パネル１１５Ｒでｓ偏光光に変換されたＲ光を射出する。このようにして、Ｒ光用空間光変調装置１１０Ｒは、Ｒ光用光源装置１０１ＲからのＲ光を画像信号に応じて変調する。Ｒ光用空間光変調装置１１０Ｒでｓ偏光光に変換されたＲ光は、クロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００１９】
Ｇ光用光源装置１０１Ｇは、特定の振動方向の偏光光、例えばｓ偏光光のＧ光を供給する。Ｇ光用光源装置１０１ＧからのＧ光は、レンズＬＮを透過して、Ｇ光用空間光変調装置１１０Ｇに入射する。Ｇ光用空間光変調装置１１０Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置１１０Ｇは、液晶パネル１１５Ｇと、第１偏光板１１６Ｇと、第２偏光板１１７Ｇを有する。
【００２０】
第１偏光板１１６Ｇは、ｓ偏光光のＲ光を透過し、液晶パネル１１５Ｇに入射させる。液晶パネル１１５Ｇは、ｓ偏光光を画像信号に応じて変調し、ｐ偏光光に変換する。第２偏光板１１７Ｇは、液晶パネル１１５Ｇでｐ偏光光に変換されたＧ光を射出する。このようにして、Ｇ光用空間光変調装置１１０Ｇは、Ｇ光用光源装置１０１ＧからのＧ光を画像信号に応じて変調する。Ｇ光用空間光変調装置１１０Ｇでｐ偏光光に変換されたＧ光は、Ｒ光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２１】
Ｂ光用光源装置１０１Ｂは、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光のＢ光を供給する。Ｂ光用光源装置１０１ＢからのＢ光は、レンズＬＮを透過して、Ｂ光用空間光変調装置１１０Ｂに入射する。Ｂ光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置１１０Ｂは、液晶パネル１１５Ｂと、第１偏光板１１６Ｂと、第２偏光板１１７Ｂとを有する。
【００２２】
第１偏光板１１６Ｂは、ｐ偏光光のＢ光を透過し、液晶パネル１１５Ｂに入射させる。液晶パネル１１５Ｂは、ｐ偏光光を画像信号に応じて変調し、ｓ偏光光に変換する。第２偏光板１１７Ｂは、液晶パネル１１５Ｂでｓ偏光光に変換されたＢ光を射出する。このようにして、Ｂ光用空間光変調装置１１０Ｂは、Ｂ光用光源装置１０１ＢからのＢ光を画像信号に応じて変調する。Ｂ光用空間光変調装置１１０Ｂでｓ偏光光に変換されたＢ光は、Ｒ光及びＧ光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム１１２に入射する。
【００２３】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１１２は、２つのダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを有する。ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、Ｘ字型に直交して配置される。ダイクロイック膜１１２ａは、ｓ偏光光であるＲ光を反射し、ｐ偏光光であるＧ光を透過する。ダイクロイック膜１１２ｂは、ｓ偏光光であるＢ光を反射し、ｐ偏光光であるＧ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１１２は、Ｒ光用空間光変調装置１１０Ｒ、Ｇ光用空間光変調装置１１０Ｇ、及びＢ光用空間光変調装置１１０Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写レンズ１３０は、クロスダイクロイックプリズム１１２で合成された光をスクリーン１４０に投写する。
【００２４】
ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、本実施例のように、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂでそれぞれ反射すべきＲ光及びＢ光は、ｓ偏光光となってクロスダイクロイックプリズム１１２に入射するように設定される。また、ダイクロイック膜１１２ａ、１１２ｂを透過すべきＧ光は、ｐ偏光光となってクロスダイクロイックプリズム１１２に入射するように設定される。
【００２５】
次に、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの構成について説明する。本発明において、各色光用光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの特徴的部分の構成は同一である。従って、本実施例、及び以下の実施例において、Ｒ光用光源装置の構成を例として説明を行うものとする。図２は、Ｒ光用光源装置１０１Ｒの断面構成を示す。Ｒ光用光源装置１０１Ｒは、基板２０６上に発光部２０１を実装している。発光部２０１は、固体発光素子であるＬＥＤの発光チップである。発光部２０１は、Ｒ光を供給する。
【００２６】
反射部２０２は、基板２０６上であって、発光部２０１の周辺に設けられている。反射部２０２は、後述の反射型偏光板２０５で反射されλ／４位相板を透過したＲ光を反射する。反射部２０２は、発光部２０１側に斜面を有し、Ｒ光用光源装置１０１Ｒの射出側へ行くに従い広がりを持ったテーパ形状をなしている。反射部２０２としては、高反射性部材、例えばアルミニウムや銀などの金属部材により構成することができる。図２に示す断面構成では、反射部２０２は、発光部２０１の左右の２つの直角三角形として示されている。発光部２０１を示す２つの直角三角形の斜辺部分が、反射部２０２のテーパ面である。Ｒ光用光源装置１０１Ｒの射出側から見ると、反射部２０２は、矩形形状の発光部２０１の周囲を取り囲む矩形の環状形状をなしている。
【００２７】
発光部２０１及び反射部２０２の射出側には、透明板２０３が設けられている。透明板２０３は、光学的に透明な部材からなる構造体である。透明板２０３は、発光部２０１と、後述のλ／４位相板２０４との間に設けられている。透明板２０３は、位置Ａにおいて反射部２０２の端部に接合して設けられている。反射部２０２と透明板２０３とは、発光部２０１が設けられる位置より射出側の位置Ａで接合している。このため、発光部２０１と透明板２０３との間には間隔が設けられている。透明板２０３は、例えば低熱伝導性の硝子部材により構成することができる。低熱伝導性の硝子部材としては、例えば光学ガラスのＰＢＨ７１やＳＦ５８を用いることができる。透明板２０３は、発光部２０１からの熱を十分に断熱可能であれば、上記の低熱伝導性の硝子以外の硝子部材や、樹脂部材などの透明部材を用いても良い。
【００２８】
透明板２０３の射出側には、λ／４位相板２０４と反射型偏光板２０５とが順次積層されている。λ／４位相板２０４は、発光部２０１からのＲ光の偏光状態を変換する。λ／４位相板２０４としては、例えば有機化合物で構成するものを用いることができる。有機化合物で構成されるλ／４位相板２０４は、比較的安価である。このため、有機化合物で構成されるλ／４位相板２０４を用いることでＲ光用光源装置１０１Ｒを安価な構成にできる。
【００２９】
反射型偏光板２０５は、λ／４位相板２０４からのＲ光のうち特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する。反射型偏光板２０５としては、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えばアルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けたワイヤグリッド型偏光子を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光子は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤに略平行である偏光光を反射する。ワイヤグリッド型偏光子を、特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが略垂直となるように設けることにより、特定の振動方向の偏光光のみを透過させることができる。
【００３０】
また、ワイヤグリッド型偏光子は、さびによるワイヤの劣化を低減するために、カバー硝子で保護されている。基板とカバー硝子との間には、例えば不活性ガスが充填されている。また、ワイヤを透明な樹脂部材で封止する構成としても良い。反射型偏光板２０５は、ワイヤグリッド型偏光子のほかに、波型に成膜された偏光膜を用いても良い。この偏光膜は、スパッタにより直線状の凸部を略等間隔に形成した後、その上に膜状物を自己成長させることで形成できる。そして、成膜された偏光膜は、直接λ／４位相板２０４に貼り付けることができる。
【００３１】
ここで、発光部２０１から供給される光の振舞いについて説明する。まず、Ｒ光Ｌ１がＲ光用光源装置１０１Ｒから射出するまでの経緯を説明する。発光部２０１から供給される光は、透明板２０３に入射する。発光部２０１から供給される光は、直接透明板２０３に入射する以外に、反射部２０２や発光部２０１の電極で反射してから透明板２０３に入射する。そして、透明板２０３を透過した光は、λ／４位相板２０４で偏光状態を変換される。λ／４位相板２０４から反射型偏光板２０５に入射する光のうち特定の振動方向の偏光光であるｐ偏光光Ｌ１は、反射型偏光板２０５を透過してＲ光用光源装置１０１Ｒから射出する。
【００３２】
次に、Ｒ光Ｌ２がＲ光用光源装置１０１Ｒから射出するまでの経緯について説明する。発光部２０１から供給される光のうち特定の振動方向以外の振動方向の偏光光は、反射型偏光板２０５で反射される。反射型偏光板２０５で反射された光は、λ／４位相板２０４及び透明板２０３を透過して発光部２０１の方向へ戻る。このとき反射型偏光板２０５で反射された光のうち、例えばｓ偏光光は、λ／４位相板２０４で直線偏光から円偏光に変換される。λ／４位相板２０４及び透明板２０３を透過した光は、反射部２０２に入射する。反射部２０２に入射した光は、反射部２０２のテーパ面で反射して、反射部２０２のうち入射位置と対向する位置に入射する。そして、反射部２０２のうち対向する位置に入射した光は、今度は透明板２０３の方向に進行する。
【００３３】
透明板２０３に入射した光は、その後再びλ／４位相板２０４を透過する。ここで、ｓ偏光光から円偏光光に変換されていた光は、λ／４位相板２０４を透過することで、今度はｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光となって反射型偏光板２０５に入射した光Ｌ２は、反射型偏光板２０５を透過し、Ｒ光用光源装置１０１Ｒから射出する。これに対して、再度、λ／４位相板２０４を透過することにより特定の振動方向とは異なる他の振動方向に変換された偏光光は、反射型偏光板２０５で反射され、上述の循環を繰り返す。
【００３４】
反射型偏光板２０５の発光部２０１側にλ／４位相板２０４を設けると、反射型偏光板２０５で反射された直線偏光は、次に反射型偏光板２０５に入射するまでにλ／４位相板２０４を２回透過する。光は、λ／４位相板２０４を２回透過することで位相がλ／２変化する。このため、反射型偏光板２０５で反射された直線偏光のうち一部の直線偏光を、再度反射型偏光板２０５に入射させるまでに特定の振動方向の直線偏光に変換することができる。循環する光の振動方向を変化させて反射型偏光板２０５に入射するため、反射型偏光板２０５で特定の振動方向の偏光光を次々と取り出すことができる。
【００３５】
反射型偏光板２０５で反射してλ／４位相板２０４及び透明板２０３を透過した光は、光Ｌ２のように反射部２０２で２回反射してから透明板２０３に入射する以外にも、さまざまな経路を取り得る。例えば、λ／４位相板２０４及び透明板２０３を透過した光は、発光部２０１の電極で反射して透明板２０３の方向へ進行する。また、反射部２０２から発光部２０１の方向へ反射した後発光部２０１の電極で反射する場合もある。このように、反射型偏光板２０５で反射した光は、反射部２０２、発光部２０１、透明板２０３で囲まれる空間においてさまざまに進行する。
【００３６】
ここで、反射部２０２は、位置Ａで透明板２０３と接合して設けられている。また、λ／４位相板２０４は、透明板２０３と積層して設けられている。このため、反射部２０２と透明板２０３とを接合すると、反射型偏光板２０５で反射してλ／４位相板２０４を透過した光を、発光部２０１、反射部２０２及びλ／４位相板２０４で囲まれる空間に閉じ込める構成にできる。発光部２０１、反射部２０２及びλ／４位相板２０４で囲まれる空間に入射した光は、発光部２０１及び反射部２０２での反射を繰り返すうちにλ／４位相板２０４を透過して反射型偏光板２０５に入射する。このように反射部２０２は、透明板２０３に接合して設けることで反射型偏光板２０５から戻る光を閉じ込め、λ／４位相板２０４に導く。
【００３７】
このように、反射部２０２を設けることにより、反射型偏光板２０５で反射して発光部２０１の方向へ戻る光がＲ光用光源装置１０１Ｒの外部へ拡散することを防止し、光の損失を低減することができる。また、発光部２０１の近傍にλ／４位相板２０４及び反射型偏光板２０５を設ける構成とすることによっても、反射型偏光板２０５で反射する光の拡散を防止し、光の損失を低減することができる。さらに、反射部２０２に設けられる斜面は、光軸に対して大きい角度をなして進行する光を反射して、光軸に対して小さい角度で反射型偏光板２０５側へ進行させる役目を果たしている。また、光軸に対して小さい角度で反射部２０２に入射する光については、反射部２０２で２回反射した後光軸に対して小さい角度で反射型偏光板２０５側へ進行させることができる。
【００３８】
なお、透明板２０３は、反射部２０２の端部と位置Ａで接合する構成としているが、反射部２０２と透明板２０３とを接合させなくても良く、互いに近接する構成であれば良い。反射部２０２の端部とλ／４位相板２０４とが近接する構成であれば、発光部２０１の方向へ戻る光の拡散を防止し、光の損失を低減することができる。これにより、高い光利用効率で特定の振動方向の偏光光を供給できるという効果を得られる。
【００３９】
また、熱源である発光部２０１とλ／４位相板２０４との間に透明板２０３を設けることにより、熱によるλ／４位相板２０４の変質を低減することができる。熱によるλ／４位相板２０４の変質を低減することで、Ｒ光用光源装置１０１Ｒは、長期に渡って正常な偏光変換を行うことができる。また、透明板２０３を低熱伝導性の透明部材で構成することで、熱によるλ／４位相板２０４の変質をさらに低減できる。熱によるλ／４位相板２０４の変質を低減可能であると、出力が大きい発光部２０１を組み合わせて用いる場合に特に有効である。
【００４０】
熱によるλ／４位相板２０４への影響を小さくできることから、λ／４位相板２０４は、比較的耐熱性に乏しい有機化合物により構成することも可能である。有機化合物で構成されるλ／４位相板２０４は、比較的安価である。このため、有機化合物で構成されるλ／４位相板２０４を用いることでＲ光用光源装置１０１Ｒを安価な構成にできる。さらに、有機化合物で構成されるλ／４位相板２０４を用いると、光の波長特性による偏光変換特性の変化を比較的小さくすることもできる利点がある。
【００４１】
Ｇ光用光源装置１０１Ｇ、Ｂ光用光源装置１０１Ｂについても、高い光利用効率で特定の振動方向の偏光光を供給するための構成は、Ｒ光用光源装置１０１Ｒと同様である。これにより、Ｒ光用光源装置１０１、Ｇ光用光源装置１０１Ｇ、Ｂ光用光源装置１０１Ｂは、高い光利用効率で明るい光を供給することができる。これにより、プロジェクタ１００を用いて明るい投写像を得ることができるという効果を奏する。
【００４２】
なお、本実施例の反射部２０２は、矩形の環状形状である場合に限らず、円形の環状形状であっても良い。反射部２０２は、λ／４位相板２０４や反射型偏光板２０５の入射面の形状に適宜合わせて構成することができる。また、基板２０６と反射部２０２とは一体として構成しても良い。さらに、光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、λ／４位相板２０４及び反射型偏光板２０５を有する偏光変換部Ｍを取り外せる構成としても良い。空間光変調装置としてティルトミラーデバイスを用いる場合のように偏光光の振動方向に関わらず変調可能な場合に、λ／４位相板２０４及び反射型偏光板２０５は不要となる。このように偏光変換部Ｍをオプションとすることで、光源装置１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂの用途を広げることができる。
【実施例２】
【００４３】
図３は、本発明の実施例２に係る光源装置であるＲ光用光源装置３０１Ｒの断面構成を示す。本実施例の光源装置は、上記実施例１のプロジェクタ１００に適用することができる。上記実施例１のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の光源装置は、光学的に透明な部材からなる構造体としてロッドインテグレータ３０３を有することを特徴とする。ロッドインテグレータ３０３は、発光部２０１からの光の光量分布を略均一にする。
【００４４】
ロッドインテグレータ３０３は、上記実施例１の透明板２０３と同様に、発光部２０１とλ／４位相板２０４との間に設けられている。ロッドインテグレータ３０３の入射側端面は、発光部２０１との間に間隔が設けられている。ロッドインテグレータ３０３の射出側端面には、λ／４位相板２０４と反射型偏光板２０５とが順次積層されている。反射部３０２は、上記実施例１における反射部２０２と同様に、発光部２０１側にテーパ面を有する。反射部３０２は、さらにロッドインテグレータ３０３の側面Ｓにまで延長して設けられていることが上記実施例１の反射部２０２と異なる。
【００４５】
ロッドインテグレータ３０３に入射した光は、硝子部材と空気との界面である側面Ｓにおいて全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ３０３の内部を進行することで、光量分布が略均一化される。このとき、ロッドインテグレータ３０３の側面Ｓに臨界角より小さい角度で入射する光は、全反射せずロッドインテグレータ３０３の側面Ｓから射出してしまう。このため、ロッドインテグレータ３０３の側面Ｓにまで反射部３０２を設けることにより、ロッドインテグレータ３０３を射出する光をロッドインテグレータ３０３の方向へ反射して戻すことができる。このように、ロッドインテグレータ３０３の側面Ｓにまで反射部３０２を設けることで、光の損失を低減することができる。また、ロッドインテグレータ３０３の側面Ｓに反射部３０２を設けることで、光軸に対して大きい角度で進行する光を、光軸に対して小さい角度となるように角度を変換することができる。
【００４６】
Ｒ光用光源装置３０１Ｒにロッドインテグレータ３０３を設けることにより、偏光変換とともに発光部２０１からの光の光量分布を略均一にすることができる。また、透明な部材からなる構造体としてロッドインテグレータ３０３を設けることとすると、ロッドインテグレータ３０３を発光部２０１の近くに配置することができる。発光部２０１の近くにロッドインテグレータ３０３を設けると、発光部２０１で拡散することで光軸に対して大きい角度で進行する光が多くロッドインテグレータ３０３に入射する。光軸に対して大きい角度の光ほどロッドインテグレータ３０３で多く全反射することになる。このことから、ロッドインテグレータ３０３は、発光部２０１から近い位置に配置するほど、光軸方向への長さを短くしても十分光の光量分布を略均一にすることができる。
【００４７】
本実施例のＲ光用光源装置３０１Ｒもロッドインテグレータ３０３を発光部２０１の近くに設けるため、短く小型のロッドインテグレータ３０３を用いることができる。これにより、小型な構成で発光部２０１からの光の光量分布を略均一にすることができるという効果を奏する。なお、ロッドインテグレータ３０３の入射側端面及び射出側端面の形状は、λ／４位相板２０４や反射型偏光板２０５の入射面の形状に適宜合わせて構成することができる。また、ロッドインテグレータ３０３の側面Ｓから射出する光の光量が僅かである等の場合は、ロッドインテグレータ３０３の側面Ｓまで反射部３０２を延長せず、ロッドインテグレータ３０３の入射側端面の位置までとしても良い。
【実施例３】
【００４８】
図４は、本発明の実施例３に係る光源装置であるＲ光用光源装置４０１Ｒの断面構成を示す。本実施例の光源装置は、上記実施例１のプロジェクタ１００に適用することができる。上記実施例１のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の光源装置は、λ／４位相板４０４が反射部２０２の端部に接合して設けられることを特徴とする。
【００４９】
λ／４位相板４０４は、発光部２０１及び反射部２０２の射出側に設けられている。反射部２０２とλ／４位相板４０４とは、発光部２０１が設けられる位置より射出側の位置で接合している。このため、発光部２０１とλ／４位相板２０４との間には間隔が設けられている。λ／４位相板４０４は、発光部２０１からのＲ光の偏光状態を変換する。λ／４位相板４０４としては、例えば水晶、雲母板等の無機化合物の部材を用いることができる。
【００５０】
これらの無機化合物の部材で構成されるλ／４位相板４０４は、比較的耐熱性に優れている。このため、λ／４位相板４０４の発光部２０１側に低熱伝導性の透明部材からなる構造体を設けなくても、長期に渡って正常な偏光変換を行うことができる。これにより、さらに簡易な構成で正常な偏光変換を行うことができる。なお、本実施例のＲ光用光源装置４０１Ｒも、反射部２０２とλ／４位相板４０４とを接合させなくても良く、互いに近接する構成であれば良い。
【実施例４】
【００５１】
図５は、本発明の実施例４に係る光源装置であるＲ光用光源装置５０１Ｒの断面構成を示す。本実施例の光源装置は、上記の実施例１のプロジェクタ１００に適用することができる。上記実施例１のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例の光源装置は、発光部２０１の射出側の面にλ／４位相板４０４が積層されていることを特徴とする。
【００５２】
発光部２０１の射出側の面には、λ／４位相板４０４、反射型偏光板２０５が順次積層して設けられている。λ／４位相板４０４は、上記実施例３の光源装置と同様に、例えば水晶、雲母板等の無機化合物の部材から構成される。耐熱性に優れたλ／４位相板４０４は、発光部２０１に積層して使用することができる。反射部５０２は、上記実施例３の光源装置と同様に、反射部５０２の端部をλ／４位相板４０４に接合して設けられる。また、反射部５０２は、上記実施例１の光源装置と同様に、発光部２０１側にテーパ面を有する。
【００５３】
ここで、発光部２０１とλ／４位相板４０４との間に間隔が設けられていないことから、反射部５０２は、発光部２０１の厚みと略同一の高さで設けられている。反射部５０２は、上記実施例２の光源装置と同様に、発光部２０１を設ける位置より射出側の位置まで延長して設けても良い。なお、本実施例の光源装置も反射部５０２にテーパ面を設ける構成とすることで、発光部２０１の側面側に進行する光の拡散を防止し、λ／４位相板４０４へ導く構成にできる。
【００５４】
反射型偏光板２０５の、λ／４位相板４０４側とは反対側の面に、光学素子であるマイクロプリズムアレイ５０７が設けられている。マイクロプリズムアレイ５０７は、反射型偏光板２０５を透過する光を射出するために設けられている。マイクロプリズムアレイ５０７は、射出側に突起を持つマイクロプリズム５０８から構成される。
【００５５】
図６は、マイクロプリズムアレイ５０７の射出側から見た斜視構成を示す。マイクロプリズムアレイ５０７は、矩形領域に微細なマイクロプリズム５０８をアレイ状に配列して設けられている。マイクロプリズム５０８は、矩形領域の一方向であるＹ方向に長手方向を有する。Ｙ方向に長手方向を有するマイクロプリズム５０８は、矩形領域においてＹ方向に略直交するＸ方向に配列している。マイクロプリズム５０８は、ＸＺ平面において二等辺三角形で示される形状を有する。また、マイクロプリズム５０８は、硝子部材や樹脂部材等の透明部材により構成できる。
【００５６】
図５に戻って、発光部２０１から供給される光の振舞いについて説明する。発光部２０１からの光Ｌ３が反射型偏光板２０５から射出するまでについては、上記実施例１の光源装置と同様である。ここで、本実施例のＲ光用光源装置５０１Ｒは、発光部２０１、λ／４位相板４０４、反射型偏光板２０５を積層して設けている。この構成では、発光部２０１からの光は、一度も空気中を伝うことなく反射型偏光板２０５を透過することとなる。例えば、反射型偏光板２０５の射出面をカバー硝子等の透明部材で構成する場合、反射型偏光板２０５の射出面に到達した光Ｌ３は、反射型偏光板２０５の射出側界面で全反射してしまうことが考えられる。反射型偏光板２０５で光が全反射すると、Ｒ光用光源装置５０１Ｒからの射出光の光量が減少してしまう。
【００５７】
マイクロプリズムアレイ５０７は、反射型偏光板２０５を透過する光を射出するために設けられている。例えば、マイクロプリズムアレイ５０７を反射型偏光板２０５のカバー硝子と略同一の屈折率を有する透明部材で構成する場合を考える。この場合、反射型偏光板２０５の射出面に進行した光Ｌ３は、反射型偏光板２０５の界面で全反射せず、そのままの進行方向を維持してマイクロプリズム５０８に進行する。そして、光Ｌ３は、マイクロプリズム５０８の突起を形成する斜面に到達する。このとき光Ｌ３は、臨界角より小さい角度でマイクロプリズム５０８の界面に入射することから、マイクロプリズム５０８から射出する。マイクロプリズムアレイ５０７は、このようにして反射型偏光板２０５を透過する光を射出させる。
【００５８】
このように、反射型偏光板２０５を透過する光を射出するためのマイクロプリズムアレイ５０７を設けることで、反射型偏光板２０５を透過した光の射出を促し、Ｒ光用光源装置５０１Ｒからの射出光の光量の減少を低減することができる。これにより、光源装置をさらに光利用効率が高い構成にできる。なお、マイクロプリズム５０８の屈折率は反射型偏光板２０５のカバー硝子の屈折率と略同一とする必要は無い。マイクロプリズム５０８のほうが反射型偏光板２０５のカバー硝子より大きい屈折率であっても良く、小さい屈折率であっても良い。
【００５９】
本実施例の光源装置に用いられる光学素子は、図６に示すマイクロプリズムアレイ５０７のほか、図７に示すマイクロレンズアレイ７０７を用いることもできる。マイクロレンズアレイ７０７は、球面又は非球面の曲面を有するマイクロレンズ７０８をアレイ状に配列するものである。光学素子としては長手方向を有する微細構造をアレイ状に配置するものに限らず、図８に示すように四角錐形状のマイクロプリズム８０８をマトリクス状に配列する光学素子８０７を用いることもできる。マトリクス状に配列する微細構造としては、図８に示す四角錐形状のほか、円錐、三角錐、五角錐以上の多角錐形状のマイクロプリズムや、球面又は非球面の曲面を有するマイクロレンズを用いても良い。
【００６０】
また、光学素子は、微細なマイクロレンズやマイクロプリズムを配列する以外に、単独のレンズやプリズムを用いても良い。さらに、図９に示すように、表面にランダムな凹凸を施した粗面９０８を有する光学素子９０７を用いることもできる。光学素子９０７の粗面９０８は、例えば粒状物を強く吹き付けるサンドブラストや、酸素プラズマ又はアルゴンプラズマを照射することで形成できる。なお、上記各実施例の光源装置においても、λ／４位相板を発光部２０１に積層する構成としても良い。この場合、本実施例と同様に反射型偏光板２０５の射出側の面に光学素子を設けることで、反射型偏光板２０５を透過する光を効率良く射出させることができる。
【００６１】
上記実施例の光源装置は、発光部２０１にＬＥＤチップを用いるものとして説明したが、発光部２０１としてはＥＬ素子や半導体レーザ等の他の固体発光素子も用いることができる。また、液晶型空間光変調装置としては、透過型液晶表示装置に限らず、反射型液晶表示装置を用いても良い。さらに、プロジェクタは、３つの液晶型空間光変調装置を用いる構成以外に、単独の液晶型空間光変調装置を用いる構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る光源装置は、プロジェクタの光源装置として用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成図。
【図２】光源装置の断面構成図。
【図３】本発明の実施例２に係る光源装置の断面構成図。
【図４】本発明の実施例３に係る光源装置の断面構成図。
【図５】本発明の実施例４に係る光源装置の断面構成図。
【図６】光学素子の説明図。
【図７】光学素子の説明図。
【図８】光学素子の説明図。
【図９】光学素子の説明図。
【符号の説明】
【００６４】
１００  プロジェクタ、１０１Ｒ  Ｒ光用光源装置、１０１Ｇ  Ｇ光用光源装置、１０１Ｂ  Ｂ光用光源装置、１１０Ｒ  Ｒ光用空間光変調装置、１１０Ｇ  Ｇ光用空間光変調装置、１１０Ｂ  Ｂ光用空間光変調装置、１１２  クロスダイクロイックプリズム、１１２ａ、１１２ｂ  ダイクロイック膜、１１５Ｒ、１１５Ｇ、１１５Ｂ  液晶パネル、１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂ  第１偏光板、１１７Ｒ、１１７Ｇ、１１７Ｂ  第２偏光板、１３０  投写レンズ、１４０  スクリーン、ＬＮ  レンズ、２０１  発光部、２０２  反射部、２０３  透明板、２０４  λ／４位相板、２０５  反射型偏光板、２０６  基板、Ｍ  偏光変換部、３０１Ｒ  Ｒ光用光源装置、３０２  反射部、３０３  ロッドインテグレータ、Ｓ  側面、４０１Ｒ  Ｒ光用光源装置、４０４  λ／４位相板、５０１Ｒ  Ｒ光用光源装置、５０２  反射部、５０７  マイクロプリズムアレイ、５０８  マイクロプリズム、７０７  マイクロレンズアレイ、７０８  マイクロレンズ、８０７  光学素子、８０８  マイクロプリズム、９０７  光学素子、９０８  粗面
【図１】
2005274933.tif 000003
【図２】
2005274933.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005274933.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005274933.tif 000009
【図８】
2005274933.tif 000010
【図９】
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