(57)【要約】【課題】複数のビーム光、特に波長領域が同一又は近似するような複数の光源部からのビーム光を合成可能な光源装置、その光源装置を用いることでビーム光を安定かつ高速に走査させることが可能な光走査装置、及び画像表示装置を提供すること。【解決手段】同色の直線偏光である複数のビーム光を供給する第１光源部１１及び第２光源部１２と、第１光源部１１からのビーム光及び第２光源部１２からのビーム光を合成させる偏光光合成部である偏光ビームスプリッタ１５と、を有する。【選択図】      図１
2007047245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同色の直線偏光である複数のビーム光を供給する第１光源部及び第２光源部と、
前記第１光源部からの前記ビーム光及び前記第２光源部からの前記ビーム光を合成させる偏光光合成部と、を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記偏光光合成部は、前記第１光源部からの前記ビーム光及び前記第２光源部からの前記ビーム光を略平行に出射させるように合成させ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】
前記偏光光合成部は、前記第１光源部からの前記ビーム光及び前記第２光源部からの前記ビーム光を集光させるように合成させることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記偏光光合成部は、第１の振動方向の偏光光を透過させ、前記第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射することで前記ビーム光を合成させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１光源部及び前記第２光源部は、前記第１光源部の光軸及び前記第２光源部の光軸が略直交するように配置され、
前記偏光光合成部は、前記第１の振動方向の偏光光を透過させ、前記第２の振動方向の偏光光を反射する偏光膜を有し、前記偏光膜が前記第１光源部の光軸及び前記第２光源部の光軸のいずれに対しても略４５度傾くように配置されることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１光源部と前記偏光光合成部との間、又は前記第２光源部と前記偏光光合成部との間に設けられた位相板を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１光源部は、前記第１の振動方向の偏光光である前記ビーム光を供給し、
前記第２光源部は、前記第２の振動方向の偏光光である前記ビーム光を供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記偏光光合成部は、前記第１光源部からの前記ビーム光の光線と、前記第２光源部からの前記ビーム光の光線とを略一致させて合成させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記偏光光合成部は、前記第１光源部からの前記ビーム光の光線と、前記第２光源部からの前記ビーム光の光線とを交互に並列させて合成させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
第１色光を合成させる第１偏光光合成部と、第２色光を合成させる第２偏光光合成部と、
前記第１偏光光合成部からの前記第１色光及び前記第２偏光光合成部からの前記第２色光を合成させる色合成部と、を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０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走査させる走査部と、を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
前記光源装置と前記走査部との間に設けられた照明光学系を有し、
前記照明光学系は、複数の前記ビーム光を略平行、かつ前記光源装置から出射されるときとは異なる間隔で出射させることを特徴とする請求項１１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記光源装置と前記走査部との間に設けられた照明光学系を有し、
前記照明光学系は、複数の前記ビーム光を集光させることを特徴とする請求項１１に記載の光走査装置。
【請求項１４】
光走査装置からの光により画像を表示する画像表示装置であって、
前記光走査装置は、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の光走査装置であ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、光走査装置及び画像表示装置、特に、画像信号に応じて変調されたビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置に用いられる光源装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像を表示する画像表示装置として、レーザ光を用いるレーザプロジェクタが提案されている。レーザ光は、単色性及び指向性が高いことを特徴とする。このため、レーザプロジェクタは、色再現性の良い画像を得られるという利点を有する。画像表示装置に用いられる照明装置は、複数の発光部からの光を供給する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３５２５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザプロジェクタにて複数の光源部からのレーザ光を走査させる構成とする場合、被照射面におけるレーザ光の光量を増加させ、さらに単独の光源部からのレーザ光を重ね合わせる場合と比較してスペックルの発生を低減させることもできると考えられる。複数のレーザ光を供給するために、複数の光源部からのレーザ光を単に近接させることとすると、レーザ光を並列させる幅が大きくなることから、レーザ光を走査させるスキャナを大型にする必要を生じる。大型なスキャナは、安定かつ高速な駆動を行うことが非常に困難である。このため、複数の光源部からのレーザ光を略一致させて出射可能であることが望まれる。光線を略一致させるように複数の光源部からの光を合成させるには、例えば、ダイクロイックミラーを用いることが考えられる。しかしながら、各光源部からのレーザ光の波長領域が同一又は近似する場合には、ダイクロックミラーを用いて複数のレーザ光を合成させることは非常に困難であるため問題である。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数のビーム光、特に波長領域が同一又は近似するような複数の光源部からのビーム光を合成可能な光源装置、その光源装置を用いることでビーム光を安定かつ高速に走査させることが可能な光走査装置、及び画像表示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】
【０００５】
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、同色の直線偏光である複数のビーム光を供給する第１光源部及び第２光源部と、第１光源部からのビーム光及び第２光源部からのビーム光を合成させる偏光光合成部と、を有することを特徴とする光源装置を提供することができる。
【０００６】
ここで、同色の光とは、略同一又は近似する波長領域を有する光であるとする。偏光光合成部としては、例えば、第１の振動方向の偏光光を透過させ、第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射する偏光ビームスプリッタを用いることができる。第１光源部及び第２光源部からのビーム光を、偏光光合成部の透過特性や反射特性に応じた振動方向の偏光光として偏光光合成部へ入射させることにより、第１光源部からのビーム光及び第２光源部からのビーム光を合成させることができる。偏光光合成部は、第１光源部からのビーム光と第２光源部からのビーム光とを略平行に出射、又は集光させるように合成させる。偏光光合成部を用いて第１光源部からの光線及び第２光源部からの光線を略一致、又は交互に並列させるように重ね合わせることにより、第１光源部からのビーム光と第２光源部からのビーム光とをあたかも一の光源部から供給させた場合と同じように扱うことが可能である。これにより、複数のビーム光、特に波長領域が同一又は近似するような複数の光源部からのビーム光を合成可能な光源装置を得られる。複数の光源部からのビーム光を合成可能であると、ビーム光を並列させる幅を、単独の光源部を用いる場合と略同じにすることができる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様によれば、偏光光合成部は、第１光源部からのビーム光及び第２光源部からのビーム光を略平行に出射させるように合成させることが望ましい。これにより、第１光源部からのビーム光と第２光源部からのビーム光とを合成させることができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、偏光光合成部は、第１光源部からのビーム光及び第２光源部からのビーム光を集光させるように合成させることが望ましい。これにより、第１光源部からのビーム光と第２光源部からのビーム光とを合成させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、偏光光合成部は、第１の振動方向の偏光光を透過させ、第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射することでビーム光を合成させることが望ましい。かかる偏光光合成部を用いることにより、第１光源部からの光線及び第２光源部からの光線を略一致、又は交互に並列させるように重ね合わせることが可能である。これにより、第１光源部からのビーム光及び第２光源部からのビーム光を合成させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、第１光源部及び第２光源部は、第１光源部の光軸及び第２光源部の光軸が略直交するように配置され、偏光光合成部は、第１の振動方向の偏光光を透過させ、第２の振動方向の偏光光を反射する偏光膜を有し、偏光膜が第１光源部の光軸及び第２光源部の光軸のいずれに対しても略４５度傾くように配置されることが望ましい。第１光源部の光軸及び第２光源部の光軸のいずれに対しても略４５度傾くように偏光膜を配置することにより、偏光光合成部の出射側にて第１光源部の光軸と第２光源部の光軸とを略一致させることが可能である。これにより、第１光源部からのビーム光及び第２光源部からのビーム光を合成させることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、第１光源部と偏光光合成部との間、又は第２光源部と偏光光合成部との間に設けられた位相板を有することが望ましい。例えば、いずれも第１の振動方向の偏光光を供給する第１光源部、第２光源部を用いる場合に、第２光源部と偏光光合成部との間にλ／２位相板を設けることとする。第２光源部からの第１の振動方向の偏光光は、第２の振動方向の偏光光に変換され、偏光光合成部へ入射する。このように、位相板を適宜配置することで、偏光光合成部の透過、反射特性に適合するようにビーム光を供給することが可能となる。これにより、光源部の偏光特性に応じてビーム光を合成させることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、第１光源部は、第１の振動方向の偏光光であるビーム光を供給し、第２光源部は、第２の振動方向の偏光光であるビーム光を供給することが望ましい。これにより、位相板を用いること無く簡易な構成により、第１光源部からのビーム光と第２光源部からのビーム光とを合成させることができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、偏光光合成部は、第１光源部からのビーム光の光線と、第２光源部からのビーム光の光線とを略一致させて合成させることが望ましい。これにより、単独の光源部を用いる場合と同数の、明るいビーム光を供給することができる。また、２つの光源部からのビーム光を合成させることで、単独の光源部からのビーム光同士を合成させる場合と比較してスペックルの発生を低減させることも可能である。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、偏光光合成部は、第１光源部からのビーム光の光線と、第２光源部からのビーム光の光線とを交互に並列させて合成させることが望ましい。これにより、ビーム光を並列させる幅を、単独の光源部を用いる場合と大きく異ならせること無くビーム光を供給することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、第１色光を合成させる第１偏光光合成部と、第２色光を合成させる第２偏光光合成部と、第１偏光光合成部からの第１色光及び第２偏光光合成部からの第２色光を合成させる色合成部と、を有することが望ましい。これにより、複数の色光であるビーム光を合成させることができる。
【００１６】
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走査させる走査部と、を有することを特徴とする光走査装置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、光源装置で合成されたビーム光を走査させることができる。また、ビーム光を並列させる幅を、単独の光源部を用いる場合と略同じにすることが可能であるから、小型な走査部を用いることが可能である。これにより、光源装置で合成されたビーム光を安定かつ高速に走査させることができる。複数の光源部からのレーザ光を走査させる場合、光源部ごとに設けられた複数の走査部によりレーザ光を走査させる構成も考えられる。これに対し、本態様では、走査部を小型とし、かつ単独の走査部を用いることが可能であるから、光学系を簡易な構成とすることもできる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、光源装置と走査部との間に設けられた照明光学系を有し、照明光学系は、複数のビーム光を略平行、かつ光源装置から出射されるときとは異なる間隔で出射させることが望ましい。これにより、光源装置で合成されたビーム光を所望の間隔で走査させることができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様としては、光源装置と走査部との間に設けられた照明光学系を有し、照明光学系は、複数のビーム光を集光させることが望ましい。照明光学系により複数のビーム光を集光させることにより、さらに走査部を小型とすることが可能となる。また、被照射面にて所望の間隔でビーム光を走査させることもできる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、光走査装置からの光により画像を表示する画像表示装置であって、光走査装置は、上記の光走査装置であることを特徴とする画像表示装置を提供することができる。上記の光走査装置を用いることにより、光源装置で合成されたビーム光を安定かつ高速に走査させることができる。これにより、明るく高品質な画像を表示可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る光源装置１０の概略構成を示す。光源装置１０は、第１光源部１１及び第２光源部１２を有する。第１光源部１１及び第２光源部１２は、同色、例えば赤色の直線偏光である４つのビーム光を供給する。同色の光とは、略同一又は近似する波長領域を有する光である。また、第１光源部１１及び第２光源部１２は、いずれも第１の振動方向の偏光光であるｐ偏光光を供給する。
【００２２】
第１光源部１１及び第２光源部１２としては、ビーム光であるレーザ光を供給する面発光型半導体レーザを用いることができる。第１光源部１１は、光源装置１０の出射方向へ光軸を向けて配置されている。第１光源部１１及び第２光源部１２は、第１光源部１１の光軸及び第２光源部１２の光軸が略直交するように配置されている。なお、図中実線の矢印、破線の矢印は、それぞれ第１光源部１１から第１光源部１１の光軸に沿う方向へ出射するレーザ光、第２光源部１２から第２光源部１２の光軸に沿う方向へ出射するレーザ光を表している。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ１５は、第１光源部１１からのレーザ光、及び第２光源部１２からのレーザ光が入射する位置に設けられている。偏光ビームスプリッタ１５は、偏光膜１６を備えるプリズム体であって、第１光源部１１からのレーザ光及び第２光源部１２からのレーザ光を略平行に出射させるように合成させる偏光光合成部である。偏光膜１６は、第１の振動方向の偏光光であるｐ偏光光を透過させ、第２の振動方向の偏光光であるｓ偏光光を反射する。偏光膜１６としては、例えば、誘電体多層膜を用いることができる。偏光ビームスプリッタ１５は、第１光源部１１の光軸及び第２光源部１２の光軸にいずれに対しても偏光膜１６が略４５度傾くように配置されている。また、第２光源部１２と偏光ビームスプリッタ１５との間の光路には、λ／２位相板１４が設けられている。
【００２４】
第１光源部１１からのｐ偏光光は、偏光ビームスプリッタ１５の偏光膜１６を透過した後、出射方向へそのまま進行する。第２光源部１２からのｐ偏光光は、λ／２位相板１４で振動方向が９０度回転され、ｓ偏光光に変換される。第２光源部１２からのレーザ光は、ｓ偏光光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１５へ入射する。なお、偏光ビームスプリッタ１５の第１光源部１１側の入射面、及び第２光源部１２側の入射面には、反射防止膜を設けることが望ましい。反射防止膜を設けることにより、各光源部１１、１２からの光を偏光ビームスプリッタ１５へ効率良く入射させることが可能となる。
【００２５】
第２光源部１２の側から偏光ビームスプリッタ１５へ入射したｓ偏光光は、偏光膜１６で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。偏光膜１６で反射したｓ偏光光は、偏光膜１６を透過した第１光源部１１からのｐ偏光光と同じ出射方向へ進行する。第１光源部１１の光軸及び第２光源部１２の光軸のいずれに対しても略４５度傾くように偏光膜１６を配置しているため、偏光ビームスプリッタ１５の出射側にて第１光源部１１の光軸と第２光源部１２の光軸とを略一致させることができる。
【００２６】
かかる構成により、第１光源部１１からの４つのレーザ光と第２光源部１２からの４つのレーザ光とを、それぞれ略一致させて出射させることが可能である。よって、光源装置１０は、図２に示すように、被照射面Ｉにおいて、第１光源部１１からのレーザ光と第２光源部１２からのレーザ光により４つのスポットＳＰを形成させる。第１光源部１１からレーザ光の光線と第２光源部１２からのレーザ光の光線とを略一致させることで、第１光源部１１及び第２光源部１２のいずれか一方のみを用いる場合と同数、かつ略２倍の明るさのレーザ光を供給することが可能となる。
【００２７】
偏光光合成部である偏光ビームスプリッタ１５は、このようにして第１光源部１１からのレーザ光と第２光源部１２からのレーザ光とを略平行、かつ略一致させて出射させるように合成させる。これにより、複数のビーム光、特に波長領域が同一又は近似するような複数の光源部１１、１２からのビーム光を合成させることができるという効果を奏する。複数の光源部１１、１２からのレーザ光を合成可能であると、単独の光源部を用いる場合と比較して、被照射面におけるレーザ光の光量を増加させることが可能となる。さらに、複数のレーザ光を供給する構成とすること、及び複数の光源部１１、１２からのレーザ光を重ね合わせることでレーザ光同士の干渉性を低減し、スペックルの発生を低減させることも可能となる。
【００２８】
複数の光源部１１、１２からのレーザ光を合成可能であると、単独の光源部を用いる場合と略同じ幅においてレーザ光を並列させることが可能となる。例えば、光源装置１０からのレーザ光は、小型な走査部によって走査させることが可能である。よって、本発明の光源装置１０は、レーザ光を走査させる光走査装置に用いる場合に有用である。
【００２９】
なお、偏光ビームスプリッタ１５は、ｓ偏光光を透過させ、ｐ偏光光を反射させる構成としても良い。この場合、光源装置１０は、第２光源部１２からのレーザ光を直進させる方向へレーザ光を出射させる構成とすることができる。この他、λ／２位相板１４を、第２光源部１２と偏光ビームスプリッタ１５との間ではなく、第１光源部１１と偏光ビームスプリッタ１５との間に設ける構成としても良い。この場合、λ／２位相板１４は、第１光源部１１からのｐ偏光光をｓ偏光光へ変換させる。このように、λ／２位相板１４を適宜配置することで、偏光ビームスプリッタ１５の透過、反射特性に適合させてレーザ光を供給することができる。さらに、第１光源部１１及び第２光源部１２は、ｐ偏光光に代えてｓ偏光光を供給する構成としても良い。
【００３０】
第１光源部１１、第２光源部１２は、複数のレーザ光を供給する構成であれば良く、４つのレーザ光を供給する構成に限られない。第１光源部１１、第２光源部１２は、面発光型半導体レーザに限られず、複数の端面発光型半導体レーザを並列させる構成としても良い。この場合、各半導体レーザの偏光特性に応じて、一部の半導体レーザからのレーザ光のみをλ／２位相板１４へ入射させる構成としても良い。
【００３１】
光源装置は、プリズム体である偏光ビームスプリッタ１５を用いる構成に限られない。図３に示す光源装置３０のように、板状の偏光ビームスプリッタ３５を用いる構成としても良い。偏光ビームスプリッタ３５は、透明な硝子部材からなる基板に偏光膜１６を貼り合わせて構成されている。板状の偏光ビームスプリッタ３５を用いる場合も、２つの光源部１１、１２からのレーザ光を合成させることができる。なお、偏光光合成部としては、偏光膜１６を備える偏光ビームスプリッタ３５に代えて、ワイヤグリッド型偏光板を用いても良い。
【００３２】
また、光源装置は、第１光源部１１からのレーザ光と第２光源部１２からのレーザ光とを略一致させて出射させる構成に限られない。図４に示す光源装置４０のように、第１光源部１１及び第２光源部１２からのレーザ光を略平行、かつ交互に並列させるように重ね合わせる構成としても良い。光源装置４０は、図１に示す光源装置１０と比較して、偏光ビームスプリッタ１５に対する第１光源部１１及び第２光源部１２の位置をシフトさせたものである。
【００３３】
光源装置４０は、図５に示すように、被照射面Ｉにおいて、第１光源部１１からのレーザ光によるスポットＳＰ１と第２光源部１２からのレーザ光によるスポットＳＰ２とを交互に並列させて形成させる。光源装置４０の場合も、レーザ光を並列させる幅を、単独の光源部を用いる場合と大きく異ならせること無くレーザ光を供給することが可能となる。なお、第１光源部１１及び第２光源部１２の位置を適宜調節することで、第１光源部１１からのレーザ光と第２光源部１２からのレーザ光とを略等間隔となるように出射させることができる。
【００３４】
図６は、本実施例の変形例１に係る光源装置６０の概略構成を示す。本変形例は、第１の振動方向の偏光光であるｐ偏光光を供給する第１光源部６１と、第２の振動方向の偏光光であるｓ偏光光を供給する第２光源部６２とを有することを特徴とする。第１光源部６１及び第２光源部６２は、それぞれ複数の端面発光型半導体レーザであるレーザ素子６３、６４を並列させて構成されている。
【００３５】
図７は、レーザ素子６３、６４の配置について説明するものである。第１光源部６１のレーザ素子６３は、活性層７１が略水平となるように配置されている。活性層７１を略水平となるように配置したレーザ素子６３は、水平方向に振動方向を有するｐ偏光光を供給する。これに対して、第２光源部６２のレーザ素子６４は、活性層７１が略垂直となるように配置されている。活性層７１を略垂直となるように配置したレーザ素子６４は、垂直方向に振動方向を有するｓ偏光光を供給する。なお、レーザ素子６３、６４の出射側に設けられたレンズ７２は、活性層７１から供給されたレーザ光を整形した後出射させる。
【００３６】
光源装置６０は、第１光源部６１と偏光ビームスプリッタ１５との間、第２光源部６２と偏光ビームスプリッタ１５との間のいずれにも位相板を設ける必要は無い。よって、位相板を用いること無く簡易な構成により、第１光源部６１からのレーザ光と第２光源部６２からのレーザ光とを合成させることができる。なお、第１光源部６１及び第２光源部６２は、振動方向が互いに直交する偏光光を供給する構成であれば良く、例えば、第１光源部６１によりｓ偏光光、第２光源部６２によりｐ偏光光を供給する構成としても良い。
【００３７】
図８は、本実施例の変形例２に係る光源装置８０の概略構成を示す。本変形例の光源装置８０は、複数の色光を略平行に出射させることを特徴とする。光源装置８０は、第１色光である赤色レーザ光（以下、「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用第１光源部１１Ｒ及びＲ光用第２光源部１２Ｒ、及び第２色光である緑色レーザ光（以下、「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用第１光源部１１Ｇ及びＧ光用第２光源部１２Ｇを有する。光源装置８０は、Ｒ光及びＧ光について、それぞれ上記の光源装置１０と同様の構成を備える。
【００３８】
Ｒ光用第１光源部１１Ｒ及びＲ光用第２光源部１２ＲからのＲ光は、Ｒ光用偏光ビームスプリッタ１５Ｒにより合成させる。Ｒ光用偏光ビームスプリッタ１５Ｒは、第１色光であるＲ光を合成させる第１偏光光合成部である。Ｇ光用第１光源部１１Ｇ及びＧ光用第２光源部１２ＧからのＧ光は、Ｇ光用偏光ビームスプリッタ１５Ｇにより合成させる。Ｇ光用偏光ビームスプリッタ１５Ｇは、第２色光であるＧ光を合成させる第２偏光光合成部である。Ｒ光用偏光ビームスプリッタ１５Ｒ及びＧ光用偏光ビームスプリッタ１５Ｇは、Ｒ光用偏光ビームスプリッタ１５ＲからのＲ光の出射方向とＧ光用偏光ビームスプリッタ１５ＧからのＧ光の出射方向とが略直交するように配置されている。
【００３９】
Ｒ光用偏光ビームスプリッタ１５ＲからのＲ光、及びＧ光用偏光ビームスプリッタ１５ＧからのＧ光が入射する位置には、ダイクロイックミラー８８が設けられている。ダイクロイックミラー８８は、第１偏光光合成部であるＲ光用偏光ビームスプリッタ１５ＲからのＲ光、及び第２偏光光合成部であるＧ光用偏光ビームスプリッタ１５ＧからのＧ光を略平行に出射させるように合成させる色合成部である。ダイクロイックミラー８８は、透明な硝子部材からなる基板にダイクロイック膜８９を貼り合わせて構成されている。ダイクロイック膜８９としては、例えば、誘電体多層膜を用いることができる。なお、ダイクロイックミラー８８に代えて、ダイクロイックプリズムを用いても良い。
【００４０】
ダイクロイック膜８９は、Ｒ光を透過させ、かつＧ光を反射する。ダイクロイックミラー８８は、Ｒ光用偏光ビームスプリッタ１５ＲからのＲ光の出射方向、及びＧ光用偏光ビームスプリッタ１５ＧからのＧ光の出射方向のいずれに対してもダイクロイック膜８９が略４５度傾くように配置されている。Ｒ光用偏光ビームスプリッタ１５ＲからのＲ光は、ダイクロイックミラー８８を透過し、出射方向へそのまま進行する。Ｇ光用偏光ビームスプリッタ１５ＧからのＧ光は、ダイクロイック膜８９で反射することにより、光路が略９０度折り曲げられる。ダイクロイック膜８９で反射したＧ光は、ダイクロイック膜８９を透過したＲ光と同じ出射方向へ進行する。かかる構成により、４つのＲ光と４つのＧ光とを、それぞれ略一致させて出射させることができる。このように、波長領域が異なる色光同士は、ダイクロイックミラー８８を用いて合成させることができる。
【００４１】
なお、光源装置８０は、Ｒ光を供給する光源部１１Ｒ、１２Ｒ、Ｇ光を供給する光源部１１Ｇ、１２Ｇを用いる構成に限らず、青色レーザ光（以下、「Ｂ光」という。）を供給する光源部を用いる構成としても良い。また、光源装置８０の構成に、上記の光源装置１０と同様のＢ光を供給する構成を追加しても良い。この場合、３原色についてのレーザ光を略一致させて出射させることができる。
【実施例２】
【００４２】
図９は、本発明の実施例２に係る光走査装置９０の概略構成を示す。光走査装置９０は、上記の光源装置１０を備える。上記実施例１の光源装置１０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。光源装置１０の出射側に設けられた凸レンズ９１及び凹レンズ９２は、光源装置１０と走査部９３との間に設けられた照明光学系９５である。照明光学系９５は、凸レンズ９１の収束作用、及び凹レンズ９２の拡散作用により、４つのレーザ光を略平行、かつ光源装置１０からの出射時よりも間隔を小さくして走査部９３へ供給する。走査部９３は、光源装置１０からのレーザ光を走査させる。
【００４３】
図１０は、走査部９３の概略構成を示す。走査部９３は、反射ミラー２０２と、反射ミラー２０２の周囲に設けられた外枠部２０４とを有する、いわゆる二重ジンバル構造をなしている。外枠部２０４は、回転軸であるトーションばね２０６によって、不図示の固定部に連結されている。外枠部２０４は、トーションばね２０６の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０６を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０６に略直交する回転軸であるトーションばね２０７によって、外枠部２０４に連結されている。反射ミラー２０２は、光源装置１０からのレーザ光を反射する。反射ミラー２０２は、高反射性の部材、例えばアルミニウムや銀等の金属薄膜を形成することにより構成できる。
【００４４】
反射ミラー２０２は、トーションばね２０６を中心として外枠部２０４を回動させることにより、被照射面においてレーザ光を垂直方向へ走査するように変位する。また、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７の捩れと、元の状態への復元とを利用して、トーションばね２０７を中心として回動する。反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動することにより、反射ミラー２０２で反射したレーザ光を水平方向へ走査させるように変位する。このように、走査部９３は、光源装置１０からのレーザ光を二次元方向へ走査させる。
【００４５】
図１１は、走査部９３を駆動させるための構成を説明するものである。反射ミラー２０２がレーザ光を反射させる側を表側とすると、第１の電極３０１、３０２は、外枠部２０４の裏側の空間であって、トーションばね２０６に関して略対称な位置にそれぞれが設けられている。第１の電極３０１、３０２に電圧を印加すると、第１の電極３０１、３０２と、外枠部２０４との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。外枠部２０４は、第１の電極３０１、３０２に交互に電圧を印加することにより、トーションばね２０６を中心として回動する。
【００４６】
トーションばね２０７は、詳細には、第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８とで構成されている。第１のトーションばね３０７と第２のトーションばね３０８との間には、ミラー側電極３０５が設けられている。ミラー側電極３０５の裏側の空間には、第２の電極３０６が設けられている。第２の電極３０６に電圧を印加すると、第２の電極３０６とミラー側電極３０５との間には、電位差に応じた所定の力、例えば静電力が発生する。第２の電極３０６のいずれにも同位相の電圧を印加すると、反射ミラー２０２は、トーションばね２０７を中心として回動する。走査部９３は、このようにして反射ミラー２０２を回動させることで、レーザ光を二次元方向へ走査させる。走査部９３は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。
【００４７】
なお、走査部９３は、電位差に応じた静電力によって駆動する構成に限られない。例えば、圧電素子の伸縮力や電磁力を用いて駆動する構成であっても良い。走査部９３は、水平方向にレーザ光を走査させる反射ミラーと、垂直方向にレーザ光を走査させる反射ミラーとを設ける構成としても良い。さらに、走査部９３は、ガルバノミラーを用いる構成に限らず、複数のミラー片を有する回転体を回転させるポリゴンミラーを用いる構成としても良い。
【００４８】
上記の光源装置１０を用いることにより、光源装置１０で合成されたレーザ光を走査させることができる。また、レーザ光を並列させる幅を、単独の光源部を用いる場合と略同じにすることが可能であるから、小型な走査部９３を用いることが可能である。これにより、光源装置１０で合成されたレーザ光を安定かつ高速に走査させることができる。複数の光源部からのレーザ光を走査させる場合、光源部ごとに設けられた複数の走査部によりレーザ光を走査させる構成も考えられる。これに対し、本実施例の場合、走査部９３を小型とし、かつ単独の走査部９３を用いることが可能であるから、光学系を簡易な構成とすることもできる。さらに、照明光学系９５を用いることで、光源装置１０で合成されたレーザ光を所望の間隔で走査させることができる。
【００４９】
なお、照明光学系９５は、４つのレーザ光を略平行、かつ間隔を小さくすることが可能であれば良く、凸レンズ９１及び凹レンズ９２を用いる構成に限られない。さらに、照明光学系９５は、複数のレーザ光を略平行、かつ光源装置１０から出射されるときとは異なる間隔で出射させる構成であれば良く、レーザ光の間隔を大きくする構成としても良い。
【００５０】
図１２は、本実施例の変形例に係る光走査装置１２０の概略構成を示す。本変形例の光走査装置１２０は、複数のレーザ光を集光させる照明光学系１２１を有することを特徴とする。照明光学系１２１としては、収束作用を備える凸レンズを用いることができる。照明光学系１２１により複数のレーザ光を集光させることにより、さらに走査部９３を小型とすることが可能となる。また、被照射面にて所望の間隔でレーザ光を走査させることもできる。本変形例では、照明光学系１２１は、走査部９３の反射ミラー２０２（図１０参照）上に焦点を形成する構成としている。この他、照明光学系１２１は、各レーザ光を反射ミラー２０２へ入射させることが可能であれば、反射ミラー２０２の入射前、又は入射後に焦点を形成する構成であっても良い。
【００５１】
本実施例の光走査装置は、照明光学系により複数のレーザ光の間隔を変換した後偏光ビームスプリッタで合成させる構成としても良い。但し、レーザ光の間隔を小さくさせる場合には、本実施例で説明したように複数のレーザ光を合成させた後照明光学系に入射させる構成としたほうが、複数のレーザ光の合成を容易に行うことが可能である。また、光源部と偏光ビームスプリッタとの間に照明光学系を設ける場合は光源部の数だけ照明光学系を用いる必要がある。これに対して、偏光ビームスプリッタからの光を照明光学系へ入射させる構成とする場合、照明光学系を一つとし、簡易な構成にできるという利点もある。
【００５２】
さらに、複数のレーザ光を集光させる構成として、図１４に示す光走査装置１５０のように、照明光学系を用いない構成も可能である。光走査装置１５０の光源装置１４５は、第１光源部１４１からのレーザ光及び第２光源部１４２からのレーザ光を走査部９３上において集光させる。第１光源部１４１のレーザ素子１４３は、偏光ビームスプリッタ１５を透過した後走査部９３上にレーザ光を集光させるように配置されている。第２光源部１４２のレーザ素子１４３は、偏光ビームスプリッタ１５の偏光膜１６で反射した後走査部９３上にレーザ光を集光させるように配置されている。このように、偏光光合成部である偏光ビームスプリッタ１５により、第１光源部１４１からのレーザ光及び第２光源部１４２からのレーザ光を集光させるように合成させる構成としても良い。
【実施例３】
【００５３】
図１３は、本発明の実施例３に係る画像表示装置１３０の概略構成を示す。画像表示装置１３０は、上記の光走査装置９０を備える。画像表示装置１３０は、スクリーン１４０の一方の面にレーザ光を供給し、スクリーン１４０の他方の面から出射される光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェクタである。画像表示装置１３０は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させることにより画像を表示する。
【００５４】
光走査装置９０は、スクリーン１４０の被照射面において水平方向であるＸ方向と、垂直方向であるＹ方向へ走査させる。図中、光走査装置９０は、単独の色光を走査させる構成を示しているが、画像信号に応じて変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光を走査させる構成であるとする。光走査装置９０は、色光ごとの３つの光源装置を備える構成とするほか、図８を用いて説明した複数の色光を供給させる光源装置を備える構成とすることができる。
【００５５】
光走査装置９０からのレーザ光は、投写光学系１３３を経た後、反射部１３５へ入射する。投写光学系１３３は、光走査装置９０からのレーザ光をスクリーン１４０上に結像させる。反射部１３５は、光走査装置９０からのレーザ光をスクリーン１４０の方向へ反射する。筐体１３７は、筐体１３７内部の空間を密閉する。スクリーン１４０は、筐体１３７の所定の一面に設けられている。スクリーン１４０は、画像信号に応じて変調されたレーザ光を透過させる透過型スクリーンである。反射部１３５からの光は、スクリーン１４０の、筐体１３７の内部側の面から入射した後、観察者側の面から出射する。観察者は、スクリーン１４０から出射する光を観察することで、画像を鑑賞する。
【００５６】
光走査装置９０の走査部９３は、例えば画像の１フレーム期間において、垂直方向であるＹ方向へ１回レーザ光を走査させる間に、水平方向であるＸ方向について複数回レーザ光を往復させるように反射ミラー２０２（図１０参照）を変位させる。Ｘ方向へのレーザ光の走査を高速に行うために、走査部９３は、トーションばね２０７（図１０参照）を中心として反射ミラー２０２を共振させる構成とすることが望ましい。反射ミラー２０２を共振させることにより、反射ミラー２０２の変位量を増大させることができる。反射ミラー２０２の変位量を増大させることにより、走査部９３は、少ないエネルギーで効率良くレーザ光を走査させることができる。なお、反射ミラー２０２は、共振を用いず駆動することとしても良い。
【００５７】
画像表示装置１３０は、各色光について４つのレーザ光を、４行ごとに走査させる。このように色光ごとに複数のレーザ光を並列させることで、被照射領域における走査を複数のレーザ光に分担させることができる。複数のレーザ光により走査を分担させる場合、単独のレーザ光を走査させる場合よりも低い変調周波数で画像を表示することが可能となる。
【００５８】
画像表示装置１３０は、上記の光走査装置９０を用いることにより、光源装置１０で合成されたレーザ光を安定かつ高速に走査させることができる。これにより、明るく高品質な画像を表示することができる。なお、上記の光走査装置９０は、いわゆるフロント投写型のプロジェクタに用いることとしても良い。フロント投写型のプロジェクタは、観察者側に設けられたスクリーンにレーザ光を供給し、スクリーンで反射する光を観察することで画像を鑑賞する画像表示装置である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明に係る光源装置は、画像信号に応じて変調されたビーム光を走査させることにより画像を表示する画像表示装置に用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図２】被照射面に形成されるスポットを示す図。
【図３】板状の偏光ビームスプリッタを用いる構成を示す図。
【図４】レーザ光を略平行かつ交互に並列させる構成を示す図。
【図５】被照射面に形成されるスポットを示す図。
【図６】実施例１の変形例１に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図７】レーザ素子の配置について説明する図。
【図８】実施例１の変形例２に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図９】本発明の実施例２に係る光走査装置の概略構成を示す図。
【図１０】走査部の概略構成を示す図。
【図１１】走査部を駆動させるための構成を説明する図。
【図１２】実施例２の変形例に係る光走査装置の概略構成を示す図。
【図１３】本発明の実施例３に係る画像表示装置の概略構成を示す図。
【図１４】複数のレーザ光を集光させる他の光走査装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１０  光源装置、１１  第１光源部、１２  第２光源部、１４  λ／２位相板、１５  偏光ビームスプリッタ、１６  偏光膜、Ｉ  被照射面、ＳＰ  スポット、３０  光源装置、３５  偏光ビームスプリッタ、４０  光源装置、ＳＰ１、ＳＰ２  スポット、６０  光源装置、６１  第１光源部、６２  第２光源部、６３、６４  レーザ素子、７１  活性層、７２  レンズ、８０  光源装置、１１Ｒ  Ｒ光用第１光源部、１１Ｇ  Ｇ光用第１光源部、１２Ｒ  Ｒ光用第２光源部、１２Ｇ  Ｇ光用第２光源部、１５Ｒ  Ｒ光用偏光ビームスプリッタ、１５Ｇ  Ｇ光用偏光ビームスプリッタ、８８  ダイクロイックミラー、８９  ダイクロイック膜、９０  光走査装置、９１  凸レンズ、９２  凹レンズ、９３  走査部、９５  照明光学系、２０２  反射ミラー、２０４  外枠部、２０６  トーションばね、２０７  トーションばね、３０１、３０２  第１の電極、３０５  ミラー側電極、３０６  第２の電極、３０７  第１のトーションばね、３０８  第２のトーションばね、１２０  光走査装置、１２１  照明光学系、１３０  画像表示装置、１３３  投写光学系、１３５  反射部、１３７  筐体、１４０  スクリーン、１４１  第１光源部、１４２  第２光源部、１４３  レーザ素子、１５０  光走査装置
【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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【図１４】
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