WO2017104565A1 - 光源装置および投影装置 - Google Patents

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light
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source device
laser
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吉範 志田
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日本精機株式会社
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising

Definitions

  • the present invention relates to a light source device and a projection device that generates a display image by scanning light from the light source device.
  • a conventional projection apparatus includes a three laser light sources using semiconductor lasers, a scanning unit that generates an image by scanning a combined beam emitted from the three laser light sources, and a laser light source.
  • a polarization control element liquid crystal element
  • the present invention has been made in view of this problem, and provides a light source device and a projection device capable of suppressing the influence of stray light on a display image and generating a display image with high display quality.
  • a light source device of the present invention includes a plurality of light sources that emit laser beams of different colors each having linearly polarized light, and a light source unit in which respective polarization planes of the plurality of light sources are provided in parallel.
  • a first polarizing plate having a polarization transmission axis provided in parallel with the polarization plane of the light source unit, and inclined with respect to an optical path of the laser light emitted from the plurality of light sources;
  • a polarization control element that is provided on the optical path of the laser light that has passed through the polarizing plate and adjusts the polarization direction of the laser light, and a second that is provided on the optical path of the laser light that has passed through the polarization control element.
  • a polarizing plate and an optical axis adjustment unit that aligns the optical axes of the laser beams emitted from the plurality of light sources, and the first polarizing plate has an incident surface on which the laser beams are incident, Before entering Provided to be inclined with respect to the incident surface of the polarization control element, Is.
  • the projection device of the present invention includes the light source device and a scanning unit that projects a display image by scanning the laser light emitted from the light source device in a two-dimensional direction.
  • the present invention can suppress the influence of stray light on the display image and can generate a display image with high display quality.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the BB cross-sectional location in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a projection apparatus 100 according to the present embodiment.
  • XYZ axes indicating a three-dimensional direction are described.
  • the projection apparatus 100 includes a light source device 200 that emits laser light, a scanning unit 300, a screen 400, and a reflection unit 500.
  • the light source device 200 emits a combined laser beam C in which the optical axes of the laser beams of a plurality of colors (first laser beam 11a, second laser beam 12a, and third laser beam 13a) are aligned.
  • the scanning unit 300 displays the display image M by scanning the synthetic laser light C emitted from the light source device 200 on the screen 400 in a two-dimensional direction.
  • the reflection unit 500 reflects the synthetic laser light C from the light source device 200 and makes the synthetic laser light C enter the scanning unit 300 from an appropriate angle.
  • the projection apparatus 100 includes a control unit (not shown), and is displayed by adjusting the light intensity of the synthetic laser light C emitted from the light source device 200 according to the illuminance environment outside the projection apparatus 100, for example.
  • the brightness of the display image M to be adjusted is adjusted (the adjustment of the brightness of the display image M is also referred to as light control hereinafter).
  • FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship between the first polarizing plate 20 and the polarization control element 30 with respect to the optical axis of the first laser beam 11a, and FIG. 2 (a) is an enlarged view of the main point A in FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • the light source device 200 emits a plurality of laser beams (11a, 12a, 13a) of different colors, and a first polarizing plate 20 provided to be inclined on the optical path of the laser light emitted from the light source unit 10.
  • a polarization control element 30 that is provided on the optical path of the laser beam that has passed through the first polarizing plate 20 and that adjusts the polarization direction of the laser beam, and a plurality of laser beams of different colors emitted from the light source unit 10 (11a, 12a, 13a), the optical axis adjustment unit 40 for aligning the optical axes, the second polarizing plate 50 provided on the optical path of the laser light that has passed through the polarization control element 30, and the second polarizing plate 50
  • the light shielding unit 60 shields a part of the laser beam.
  • the light source unit 10 is composed of a plurality of semiconductor laser light sources, and emits laser beams 11a, 12a, 13a of different colors having linearly polarized light (hereinafter also referred to as polarization directions) 111, 121, 131. 12 and 13, and the polarization planes 112, 122, and 132 of the plurality of light sources 11, 12, and 13 are provided in parallel.
  • the polarization plane 112 (122, 132) includes the optical axis of the laser beam 11a (12a, 13a) and the polarization direction 111 (121, 131) of the laser beam 11a (12a, 13a). It is a plane.
  • the first light source 11, the second light source 12, and the third light source 13 of this embodiment are arranged in parallel in the X-axis direction of FIG. 1, and the polarization directions 111, 121, and 131 are parallel, and the respective polarization planes. 112, 122, 132 are provided so as to be on the same plane.
  • the polarization plane 112 of the first light source 11, the polarization plane 122 of the second light source 12, and the polarization plane 132 of the third light source 13 are the YZ plane of FIGS.
  • the first polarizing plate 20 is a reflective polarizing element, and includes, for example, a polarizing element using an optical multilayer film, a wire grid type polarizing element, or a polarizing element in which thin films having different birefringence are stacked.
  • the first polarizing plate 20 has a polarization transmission axis 21 provided parallel to the polarization planes 112, 122, 132 of the light source unit 10, and laser beams 11 a, 12 a, emitted from the plurality of light sources 11, 12, 13. Inclined on the optical path 13a. Being inclined on the optical path means that the incident angle of the laser beam is made larger than 0 degree.
  • the first polarizing plate 20 is provided such that the incident surfaces 22 of the incident laser beams 11a, 12a, and 13a are inclined with respect to the incident surfaces 31 of the laser beams 11a, 12a, and 13a incident on the polarization control element 30. It is done.
  • the first polarizing plate 20 is composed of one polarizing plate, and the first laser The light 11a, the second laser light 12a, and the third laser light 13a are provided to be inclined on the optical path. More specifically, the first polarizing plate 20 of the present embodiment has a polarization direction 111 (121) of the first light source 11 (12, 13) as shown in FIGS.
  • the incident angle of the first laser beam 11a (12a, 13a) is inclined so as to be about 3 degrees (preferably less than 5 degrees).
  • the reflected light R1 of the first laser beam 11a (12a, 13a) in the first polarizing plate 20 does not return to the first light source 11 (12, 13). Therefore, the reflected light R1 reflected by the first polarizing plate 20 is reflected by the first light source 11 (12, 13), travels along the optical path of the first laser light 11a (12a, 13a), and stray light. As a result, the light can be prevented from being emitted to the outside of the light source device 200.
  • the polarization control element 30 is composed of, for example, a phase difference plate such as a liquid crystal display element or a half-wave plate, and can change the polarization direction of incident light under the control of the control unit.
  • the incident surface 31 of the polarization control element 30 on which the laser beams 11a, 12a, and 13a are incident is inclined with respect to the incident plane 22 of the first polarizing plate 20 on which the laser beams 11a, 12a, and 13a are incident.
  • the laser beams 11a, 12a, and 13a that have passed through the first polarizing plate 20 are tilted on the optical path.
  • the polarization control element 30 is composed of one polarization control element, and the first laser beam 11a, the second laser beam 12a, and the third laser beam 13a are provided to be inclined.
  • the polarization control element 30 of the present embodiment has a polarization direction 111 (121, 131) of the first light source 11 (12, 13) as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
  • the first laser beam 11a (12a, 13a) is inclined so that the incident angle of the first laser beam 11a (12a, 13a) is about 3 degrees (preferably less than 5 degrees).
  • the reflected light R2 of the first laser light 11a (12a, 13a) in the polarization control element 30 is reflected along the optical axis of the first laser light 11a (12a, 13a). 13) Don't go back. Further, as shown in FIG.
  • the incident surface 31 (YZ plane) of the polarization control element 30 on which the first laser light 11a (12a, 13a) is incident is the laser light 11a, 12a and 13a are provided so as to be inclined with respect to the incident surface 22 (XZ plane) of the first polarizing plate 20, and in particular, the incident surface 31 of the polarization control element 30 and the incident surface of the first polarizing plate 20 Since (22) is vertical, the reflected light R2 reflected by the polarization control element 30 is less likely to be repeatedly reflected between the first polarizing plate 20 and the polarization control element 30.
  • the polarization control element 30 of the present embodiment allows laser beams 11a, 12a, and 13a to be incident in parallel from the first light source 11, the second light source 12, and the third light source 13, and these laser beams 11a, 12a, Since the light beam is inclined on the optical path of the laser beams 11a, 12a, and 13a with the straight line (X-axis direction) orthogonal to 13a as an axis, the reflected light R1 reflected by the polarization control element 30 is on the optical path side of the adjacent laser beam. Therefore, it is possible to prevent the reflected light R1 from entering the optical path of the adjacent laser light and becoming stray light.
  • the optical axis adjustment unit 40 includes, for example, a dichroic mirror that is a wavelength branching mirror, a half mirror that is a full-wavelength partial reflection mirror, and the like, and the first laser light 11a, the second laser light 12a, and the third laser having different colors.
  • the optical axes of the laser beams 13 a are aligned and directed toward the scanning unit 300.
  • the optical axis adjustment unit 40 of the present embodiment includes an optical axis adjustment unit 41 that reflects the first laser light 11a that has passed through the polarization control element 30 toward the scanning unit 300, and a second laser beam that has passed through the polarization control element 30.
  • An optical axis adjustment unit 42 that reflects the laser beam 12a toward the scanning unit 300 and transmits the first laser beam 11a reflected by the optical axis adjustment unit 41; and a third laser beam 13a that transmits the polarization control element 30. Is reflected toward the scanning unit 300, and the optical axis adjustment unit 43 transmits the first laser beam 11a and the second laser beam 12a from the optical axis adjustment unit 42.
  • the second polarizing plate 50 is a reflective polarizing element, similar to the first polarizing plate 20 described above, for example, a polarizing element using an optical multilayer film, a wire grid type polarizing element, and different birefringence. It has a polarization transmission axis 51 that is composed of a polarizing element having thin films stacked thereon and allows a large amount of incident laser light in a predetermined polarization direction to pass therethrough.
  • the second polarizing plate 50 is inclined with respect to the laser beams 11a, 12a, and 13a with the same direction as the polarization transmission axis 51 as an axis. Specifically, as shown in FIG.
  • the second polarizing plate 50 of the present embodiment has a laser beam 11a (12a, 12a, 12a, 12a, 12a, 12b) about the vertical direction (Z direction) of the polarization direction 111 of the first light source 11 as an axis.
  • 13a) is inclined by about 45 degrees (preferably 20 degrees or more and 45 degrees or less).
  • the second polarizing plate 50 is inclined with respect to the laser beam 11a (12a, 13a) with the same direction as the polarization transmission axis 51 as an axis.
  • the contrast ratio in the second polarizing plate 50 is increased as compared with the case where it is inclined with respect to the laser beam 11a (12a, 13a) with the direction perpendicular to the polarization transmission axis 51 as an axis.
  • Brightness adjustment (dimming) of the display image M generated by the projection apparatus 100 can be performed widely.
  • a stray light preventing unit 70 having a concave closed space 71 is provided.
  • a metal material such as aluminum whose surface is black anodized can be applied to the stray light prevention unit 70.
  • the stray light prevention unit 70 includes a bottom wall portion 72 having a flat plate shape, and a frame-shaped peripheral wall portion 73 standing from the bottom wall portion 72 toward the second polarizing plate 50.
  • a hollow region surrounded by 72 and the peripheral wall portion 73 is provided as the closed space portion 71.
  • the surfaces of the bottom wall portion 72 and the peripheral wall portion 73 have a function of dimming (absorbing) the reflected light R3.
  • a matte treatment portion such as a rough surface including minute irregularities or a black coloring portion is applied.
  • the light shielding unit 60 is provided between the second polarizing plate 50 and the scanning unit 300, and directs only the desired synthetic laser light C to the scanning unit 300 through the through hole 61 and shields other stray light. It is.
  • a metal material such as aluminum whose surface is black anodized can be applied to the light shielding portion 60.
  • the first light source 11, the second light source 12, and the third light source 13 are arranged in parallel in one axial direction (X-axis direction in FIG. 1), and the polarization directions 111, 121, and 131 are parallel.
  • the present invention is not limited to this.
  • the polarization plane 112 of the first light source 11, the polarization plane 122 of the second light source 12, and the polarization plane 132 of the third light source 13 of the present invention may be parallel. That is, the first light source 11, the second light source 12, and the third light source 13 may be provided so that the polarization plane 112, the polarization plane 122, and the polarization plane 132 are aligned in the Y-axis direction in FIG. In this case, the optical axis adjustment unit 40 shift-corrects the first laser beam 11a, the second laser beam 12a, and the third laser beam 13a in the Y-axis direction in FIG.
  • the laser beam C is directed to the reflection unit 500.
  • the first polarizing plate 20 (polarization control element 30, second polarizing plate 50) in the present invention is composed of a plurality of first polarizing plates 20 (polarization control element 30, second polarizing plate 50).
  • the first laser beam 11a, the second laser beam 12a, and the third laser beam 13a may be provided on the optical paths.
  • the first polarizing plate 20 of the present invention has a polarization direction 111 of the first light source 11 with respect to the incident first laser light 11a. It may be inclined with respect to the direction perpendicular to the direction (X direction). Even with such a configuration, the reflected light R ⁇ b> 1 of the first laser beam 11 a on the first polarizing plate 20 does not return to the first light source 11. Therefore, it is possible to suppress the generation of stray light that is reflected by the first polarizing plate 20 and reflected by the first light source 11 and proceeds toward the scanning unit 300.
  • the incident surface 22 of the first polarizing plate 20 of the present embodiment is orthogonal to the direction in which the first light source 11, the second light source 12, and the third light source 13 are arranged in parallel (Y-axis direction),
  • the reflected light R1 in the first polarizing plate 20 is less likely to be reflected on the other light source side.
  • the polarization control element 30 of the present invention has a polarization direction 111 (Y) of the first light source 11 with respect to the incident first laser light 11a.
  • Axis direction may be provided as an axis.
  • the incident surface 31 of the polarization control element 30 and the incident surface (22) of the first polarizing plate 20 are perpendicular to each other.
  • the angle (not shown) formed with the incident surface (22) of the first polarizing plate 20 may be less than 90 degrees.
  • the angle formed by the incident surface 31 of the polarization control element 30 and the incident surface (22) of the first polarizing plate 20 is preferably 45 degrees or more.
  • the second polarizing plate 50 is disposed closer to the light source unit 10 than the optical axis adjustment unit 40, and is on the optical path of each of the first laser beam 11a, the second laser beam 12a, and the third laser beam 13a. May be provided.
  • the second polarizing plate 50 may be provided inclined with respect to the laser beams 11a, 12a, and 13a with the direction perpendicular to the polarization transmission axis 51 as an axis.
  • the laser beams 11a and 12a that pass through the second polarizing plate 50 are compared with the case where they are inclined with respect to the laser beam 11a (12a and 13a) about the same direction as the polarization transmission axis 51. , 13a can be increased.
  • the light source device 200 of the present embodiment includes a plurality of light sources 11, 12, and 13 that emit laser beams 11a, 12a, and 13a of different colors having linearly polarized light 111, 121, and 131, respectively.
  • the laser beams 11a, 12a, and 13a emitted from the light sources 11, 12, and 13 and the light source unit 10 in which the respective polarization planes 112, 122, and 132 of the plurality of light sources 11, 12, and 13 are provided in parallel.
  • the first polarizing plate 20 provided to be inclined and the optical axis of the laser beams 11a, 12a, and 13a that have passed through the first polarizing plate 20 are provided to be adjusted to adjust the polarization direction of the laser beams 11a, 12a, and 13a.
  • an optical axis adjustment unit 40 that aligns the optical axes of the laser beams 11a, 12a, and 13a emitted from the optical discs 1, 12, and 13, and the first polarizing plate 20 has incident surfaces of the incident laser beams 11a, 12a, and 13a.
  • the polarization control element 30 is provided so as to be inclined with respect to the incident surface 31 of the laser beams 11a, 12a, and 13a incident on the polarization control element 30, so that the reflected light R2 reflected by the polarization control element 30 is polarized with the first polarizing plate 20 and the polarization. It becomes difficult to be repeatedly reflected between the control element 30 and the generation of stray light can be suppressed.
  • the polarization control element 30 receives the three laser beams 11a, 12a, and 13a from the first light source 11, the second light source 12, and the third light source 13 in parallel, and the three laser beams 11a, 12a, It is inclined and provided on the optical path of the laser beams 11a, 12a, and 13a with a straight line (X direction in this embodiment) orthogonal to 13a as an axis.
  • a straight line X direction in this embodiment
  • the polarization control element 30 receives two or more laser beams 12a and 13a in parallel and is a straight line orthogonal to the two or more laser beams 12a and 13a (in this embodiment, the X direction). ) Around the optical path of the laser beams 12a and 13a.
  • the first polarizing plate 20 is provided to be inclined with respect to the laser beams 11a, 12a, and 13a with the same direction as the polarization transmission axis 21 of the first polarizing plate 20 as an axis. Accordingly, the reflected light R1 on the first polarizing plate 20 is directed in a direction different from the optical path of the laser light 11a, 12a, 13a, and the direction orthogonal to the polarization transmission axis 21 of the first polarizing plate 20 is used as an axis. Compared with the case of tilting with respect to the laser beams 11a, 12a, and 13a, the amount of laser beams 11a, 12a, and 13a that pass through the first polarizing plate 20 can be increased.
  • the first polarizing plate 20 is provided so that the incident surface 22 of the first polarizing plate 20 is orthogonal to the incident surface 31 of the polarization control element 30. Thereby, the reflected light R1 reflected by the polarization control element 30 is less likely to go to the optical path side of the adjacent laser light, and the reflected light R1 is prevented from entering the optical path of the adjacent laser light and becoming stray light. it can.
  • the first polarizing plate 20 is provided on the optical path of the first laser beam 11a, the second laser beam 12a, and the third laser beam 13a before the optical axis adjusting unit 40 aligns the optical axes.
  • the optical axis adjustment unit 40 can detect the first laser light 11a, the second laser light 12a, and the third laser light 13a. Since stray light that does not follow the optical axis is not aligned with the optical axis of the synthetic laser light C, stray light generated in the first polarizing plate 20 can be reduced by the optical axis adjustment unit 40 as a result, and stray light can be obtained.
  • the synthetic laser beam C with a small amount can be emitted from the scanning unit 300 side.
  • the polarization control element 30 is provided on the optical path of the first laser beam 11a, the second laser beam 12a, and the third laser beam 13a before the optical axis adjusting unit 40 aligns the optical axes.
  • the optical axis adjustment unit 40 is configured to provide the optical axes of the first laser light 11a, the second laser light 12a, and the third laser light 13a.
  • the stray light that does not follow the optical axis is not aligned with the optical axis of the synthetic laser light C.
  • the stray light generated by the polarization control element 30 can be reduced by the optical axis adjustment unit 40, and the synthetic laser with less stray light.
  • the light C can be emitted from the scanning unit 300 side.
  • the second polarizing plate 50 has the polarization transmission axis 51 perpendicular to the polarization planes 112, 122, and 132 of the light source unit 10 and the same direction as the polarization transmission axis 51 as an axis. 13a). Thereby, the direction orthogonal to the polarization transmission axis 51 of the second polarizing plate 50 while directing the reflected light R3 on the second polarizing plate 50 in a direction different from the optical path of the synthetic laser light C (11a, 12a, 13a).
  • the amount of the synthetic laser light C (11a, 12a, 13a) that is transmitted through the second polarizing plate 50 is increased as compared with the case where it is tilted with respect to the synthetic laser light C (11a, 12a, 13a). Can do.
  • the present invention can be applied to a projector that projects a display image on a screen, a display device that displays a display image, and the like, and in particular, a projection device and a display that are used outdoors where the ambient brightness changes greatly. Application to equipment can be expected.

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Abstract

表示画像に対する迷光の影響を抑制し、表示品位の高い表示画像を生成可能となる。　第１の偏光板２０は、複数の光源１１，１２，１３から出射されるレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に傾いて設けられ、偏光制御素子３０は、第１の偏光板２０を通過したレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に傾いて設けられ、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの偏光方向を調整し、第２の偏光板５０は、偏光制御素子３０を通過したレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に設けられ、第１の偏光板２０は、入射面２２が、偏光制御素子３０に入射するレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの入射面３１に対して傾くように設けられる。

Description

光源装置および投影装置
　本発明は、光源装置、及びこの光源装置の光を走査することで表示画像を生成する投影装置に関するものである。
　従来の投影装置は、例えば特許文献１に開示され、半導体レーザーを用いた３つのレーザー光源と、３つのレーザー光源から出射された合成ビームを走査することで画像を生成する走査部と、レーザー光源と走査部との間のレーザー光の光路上に設けられる偏光制御素子（液晶素子）と、特定の偏光方向の光を透過させる偏光板と、を設け、偏光制御素子でレーザー光の偏光方向を制御することで、偏光板を透過するレーザー光の光量を調整し、生成される表示画像の輝度を幅広く調整している。
特開２０１３－１５７３８号公報
　しかしながら、偏光板や偏光制御素子に入射したレーザー光の一部が表面で反射され、この反射光が迷光となり、レーザー光の光路上に迷光が侵入することで、生成される表示画像に影響を及ぼすおそれがあった。
　本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、表示画像に対する迷光の影響を抑制し、表示品位の高い表示画像を生成可能な光源装置および投影装置を提供するものである。
　上記問題を解決するため、本発明の光源装置は、それぞれ直線偏光を有する異なる色のレーザー光を出射する複数の光源を含み、前記複数の光源のそれぞれの偏光面が平行に設けられる光源部と、前記光源部の前記偏光面に平行に設けられる偏光透過軸を有し、前記複数の光源から出射される前記レーザー光の光路上に傾けて設けられる第１の偏光板と、前記第１の偏光板を通過した前記レーザー光の光路上に傾いて設けられ、前記レーザー光の偏光方向を調整する偏光制御素子と、前記偏光制御素子を通過した前記レーザー光の光路上に設けられる第２の偏光板と、前記複数の光源から出射する前記レーザー光の光軸を揃える光軸調整部と、を備え、前記第１の偏光板は、前記レーザー光を入射する入射面が、前記レーザー光を入射する前記偏光制御素子の入射面に対して傾くように設けられる、
ものである。
　また、本発明の投影装置は、前記光源装置と、前記光源装置が出射する前記レーザー光を２次元方向に走査することで表示画像を投影する走査部と、を備えたものである。
　本発明は、表示画像に対する迷光の影響を抑制し、表示品位の高い表示画像を生成可能となる。
本発明の実施形態の投影装置を示す概略図である。 同上実施形態における第１の偏光板と偏光制御素子の配置を説明する図であり、（ａ）は、図１の要所Ａの拡大図であり、（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ断面図である。 同上実施形態における第２の偏光板と遮光部の配置を説明する図であり、図１のＤ－Ｄ断面図である。 本発明の変形例の投影装置を示す概略図である。 本発明の変形例における第１の偏光板と偏光制御素子の配置を説明する図であり、（ａ）は、図１の要所Ａの変形例を示す拡大図であり、（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ断面箇所の変形例を示す断面図である。
　以下、添付図面に基づいて、本発明の投影装置の一実施形態を説明する。
　図１は、本実施形態の投影装置１００の構成を示す図である。なお、本実施形態を説明する図面には、３次元方向を示すＸＹＺ軸を記す。
　投影装置１００は、レーザー光を出射する光源装置２００と、走査部３００と、スクリーン４００と、反射部５００と、を備える。光源装置２００は、複数色のレーザー光（第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａ）の光軸を揃えた合成レーザー光Ｃを出射する。走査部３００は、光源装置２００が出射した合成レーザー光Ｃをスクリーン４００上に２次元方向に走査することで表示画像Ｍを表示する。なお、反射部５００は、光源装置２００からの合成レーザー光Ｃを反射し、適切な角度から合成レーザー光Ｃを走査部３００に入射させるものである。また、投影装置１００は、図示しない制御部を備え、例えば、投影装置１００の外側の照度環境に応じて、光源装置２００から出射される合成レーザー光Ｃの光強度を調整することで、表示される表示画像Ｍの輝度を調整する（この表示画像Ｍの輝度を調整することを以下では調光とも記す）。
（光源装置２００）
　図２は、第１のレーザー光１１ａの光軸に対する第１の偏光板２０及び偏光制御素子３０の位置関係を示す図であり、図２（ａ）は、図１の要所Ａの拡大図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ－Ｂ断面図である。
　光源装置２００は、異なる色の複数のレーザー光（１１ａ，１２ａ，１３ａ）を出射する光源部１０と、光源部１０から出射されるレーザー光の光路上に傾いて設けられる第１の偏光板２０と、第１の偏光板２０を通過したレーザー光の光路上に傾いて設けられ、レーザー光の偏光方向を調整する偏光制御素子３０と、光源部１０から出射される異なる色の複数のレーザー光（１１ａ，１２ａ，１３ａ）の光軸を揃える光軸調整部４０と、偏光制御素子３０を通過したレーザー光の光路上に設けられる第２の偏光板５０と、第２の偏光板５０を通過したレーザー光の一部を遮光する遮光部６０、から構成される。
　光源部１０は、複数の半導体レーザー光源により構成され、直線偏光（以下では、偏光方向とも記す）１１１，１２１，１３１を有する異なる色のレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａを出射する複数の光源１１，１２，１３を含み、複数の光源１１，１２，１３のそれぞれの偏光面１１２，１２２，１３２が平行になるように設けられる。偏光面１１２（１２２，１３２）とは、図２に示すように、レーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の光軸とレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の偏光方向１１１（１２１，１３１）とを含む平面である。
　本実施形態の第１の光源１１，第２の光源１２，第３の光源１３は、図１のＸ軸方向に並設され、偏光方向１１１，１２１，１３１が平行であり、それぞれの偏光面１１２，１２２，１３２が同一平面となるように設けられる。なお、本実施形態における第１の光源１１の偏光面１１２，第２の光源１２の偏光面１２２，第３の光源１３の偏光面１３２は、図１，図２のＹＺ平面となる。
　第１の偏光板２０は、反射型の偏光素子であり、例えば、光学多層膜を用いた偏光素子、ワイヤーグリッド型の偏光素子または複屈折の異なる薄膜を積層した偏光素子などで構成される。第１の偏光板２０は、光源部１０の偏光面１１２，１２２，１３２に平行に設けられる偏光透過軸２１を有し、複数の光源１１，１２，１３から出射されるレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に傾けて設けられる。この光路上に傾いて設けられるとは、レーザー光の入射角が０度より大きくなるようにすることを示す。また、第１の偏光板２０は、入射するレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの入射面２２が、偏光制御素子３０に入射するレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの入射面３１に対して傾くように設けられる。
　本実施形態では、第１の光源１１，第２の光源１２，第３の光源１３が並設されているため、第１の偏光板２０は、１つの偏光板で構成され、第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａの光路上に傾いて設けられる。
　具体的に説明すると、本実施形態の第１の偏光板２０は、図２（ａ），図２（ｂ）に示すように、第１の光源１１（１２，１３）の偏光方向１１１（１２１，１３１）と同じ方向（Ｙ軸方向）を軸として、第１のレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の入射角が約３度（５度未満が好ましい）となるように傾いて設けられる。これにより、第１の偏光板２０における第１のレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の反射光Ｒ１は、第１の光源１１（１２，１３）の方に戻らない。したがって、第１の偏光板２０で反射された反射光Ｒ１が第１の光源１１（１２，１３）で反射され、第１のレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の光路に沿って進行し、迷光として光源装置２００の外部に出射されることを抑制することができる。
　偏光制御素子３０は、例えば、液晶表示素子や半波長板などの位相差板などで構成され、前記制御部の制御のもと、入射した光の偏光方向を変えることが可能である。偏光制御素子３０は、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａを入射する偏光制御素子３０の入射面３１が、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａを入射する第１の偏光板２０の入射面２２に対して傾くように、第１の偏光板２０を通過したレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に傾いて設けられる。
　本実施形態では、第１の光源１１，第２の光源１２，第３の光源１３が並設されているため、偏光制御素子３０は、１つの偏光制御素子で構成され、第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａの光路上に傾いて設けられる。
　具体的説明すると、本実施形態の偏光制御素子３０は、図２（ａ），図２（ｂ）に示すように、第１の光源１１（１２，１３）の偏光方向１１１（１２１，１３１）の垂直方向（Ｘ方向）を軸として、第１のレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の入射角が約３度（５度未満が好ましい）となるように傾いて設けられる。これにより、偏光制御素子３０における第１のレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の反射光Ｒ２は、第１のレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の光軸に沿って第１の光源１１（１２，１３）の方に戻らない。
　また、本実施形態の偏光制御素子３０は、図２に示すように第１のレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）を入射する偏光制御素子３０の入射面３１（ＹＺ平面）が、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａを入射する第１の偏光板２０の入射面２２（ＸＺ平面）に対して傾くように設けられ、特に、偏光制御素子３０の入射面３１と、第１の偏光板２０の入射面（２２）とが垂直となるため、偏光制御素子３０が反射した反射光Ｒ２が第１の偏光板２０と偏光制御素子３０との間で繰り返し反射されにくくなる。
　さらに、本実施形態の偏光制御素子３０は、第１の光源１１，第２の光源１２，第３の光源１３からレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａを平行に入射し、これらレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａに直交する直線（Ｘ軸方向）を軸として、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に傾いて設けられるため、偏光制御素子３０で反射した反射光Ｒ１は、隣接するレーザー光の光路側に向かわないため、反射光Ｒ１が隣接するレーザー光の光路に侵入して迷光となることを抑制することができる。
　光軸調整部４０は、例えば、波長分岐ミラーであるダイクロイックミラー、全波長部分反射ミラーであるハーフミラーなどで構成され、異なる色の第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａの光軸を揃えて走査部３００の方に向ける。
　本実施形態の光軸調整部４０は、偏光制御素子３０を透過した第１のレーザー光１１ａを走査部３００に向けて反射する光軸調整部４１と、偏光制御素子３０を透過した第２のレーザー光１２ａを走査部３００に向けて反射し、光軸調整部４１が反射した第１のレーザー光１１ａを透過する光軸調整部４２と、偏光制御素子３０を透過した第３のレーザー光１３ａを走査部３００に向けて反射し、光軸調整部４２からの第１のレーザー光１１ａと第２のレーザー光１２ａとを透過する光軸調整部４３と、から構成される。
　第２の偏光板５０は、前述した第１の偏光板２０と同様に、反射型の偏光素子であり、例えば、光学多層膜を用いた偏光素子、ワイヤーグリッド型の偏光素子、複屈折の異なる薄膜を積層した偏光素子などで構成され、入射したレーザー光の所定の偏光方向の光を多く通過させる偏光透過軸５１を有する。第２の偏光板５０は、偏光透過軸５１と同じ方向を軸として、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａに対して傾いて設けられる。
　具体的説明すると、本実施形態の第２の偏光板５０は、図３に示すように、第１の光源１１の偏光方向１１１の垂直方向（Ｚ方向）を軸として、レーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の入射角が約４５度（２０度以上４５度以下が好ましい）傾いて設けられる。これにより、第２の偏光板５０におけるレーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）の反射光Ｒ３を、確実に合成レーザー光Ｃの光路から分岐させることができ、迷光の発生を抑制することができる。
　また、第２の偏光板５０は、偏光透過軸５１と同じ方向を軸として、レーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）に対して傾いて設けられている。斯かる構成により、偏光透過軸５１と垂直な方向を軸として、レーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）に対して傾いて設けられる場合と比べて、第２の偏光板５０におけるコントラスト比が増加し、投影装置１００が生成する表示画像Ｍの輝度調整（調光）を幅広く行うことができる。
　第２の偏光板５０の反射光Ｒ３の進行方向には、凹状の閉塞空間部７１を有する迷光防止部７０を設ける。迷光防止部７０は、例えば、その表面が黒色アルマイト処理されたアルミニウム等の金属材を適用できる。迷光防止部７０は、平坦な平板形状からなる底壁部７２と、この底壁部７２から第２の偏光板５０に向けて立設する枠状の周壁部７３とを有し、底壁部７２と周壁部７３とで囲まれた空洞領域が閉塞空間部７１として設けられる。底壁部７２と周壁部７３との表面は、反射光Ｒ３を減光（吸収）する機能を有し、例えば微小な凹凸からなる粗面等の艶消し処理部や、黒色着色部が適用される。
　遮光部６０は、第２の偏光板５０と走査部３００との間に設けられ、所望の合成レーザー光Ｃのみを貫通穴６１を介して走査部３００に向け、それ以外の迷光を遮光するものである。遮光部６０は、その表面が黒色アルマイト処理されたアルミニウム等の金属材を適用できる。
　本発明は、以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に変形の一例を示す。
　上記実施形態では、第１の光源１１，第２の光源１２，第３の光源１３は、一軸方向（図１のＸ軸方向）に並設され、偏光方向１１１，１２１，１３１が平行となるように設けられていたが、これに限定されない。第１の光源１１，第２の光源１２，第３の光源１３は、例えば、図４に示されるように、２つの光源（第２の光源１２，第３の光源１３）のみが並設されてもよい。また、全てが並設されないように光源を配置してもよい。
　また、本発明の第１の光源１１の偏光面１１２，第２の光源１２の偏光面１２２，第３の光源１３の偏光面１３２は、平行であればよい。すなわち、図１におけるＹ軸方向に偏光面１１２，偏光面１２２，偏光面１３２が並ぶように第１の光源１１，第２の光源１２、第３の光源１３が設けられてもよい。なお、この場合、光軸調整部４０は、第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａを図１のＹ軸方向にシフト補正し、光軸を揃えた合成レーザー光Ｃを反射部５００に向ける。
　また、本発明における第１の偏光板２０（偏光制御素子３０、第２の偏光板５０）は、複数の第１の偏光板２０（偏光制御素子３０、第２の偏光板５０）で構成され、第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａの光路上にそれぞれ設けられてもよい。
　また、本発明の第１の偏光板２０は、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、入射する第１のレーザー光１１ａに対して、第１の光源１１の偏光方向１１１と垂直な方向（Ｘ方向）を軸として傾いて設けられてもよい。このような構成によっても、第１の偏光板２０における第１のレーザー光１１ａの反射光Ｒ１は、第１の光源１１の方に戻らない。したがって、第１の偏光板２０で反射された反射光が第１の光源１１で反射され、走査部３００の方へ進行してしまう迷光の発生を抑制することができる。さらに、本実施形態の第１の偏光板２０の入射面２２は、第１の光源１１，第２の光源１２，第３の光源１３が並列された方向（Ｙ軸方向）と直交するため、第１の偏光板２０における反射光Ｒ１は、他の光源側に反射されにくくなる。
　また、本発明の偏光制御素子３０は、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、入射する第１のレーザー光１１ａに対して、第１の光源１１の偏光方向１１１（Ｙ軸方向）を軸として傾いて設けられてもよい。このような構成によっても、偏光制御素子３０における第１のレーザー光１１ａの反射光Ｒ２は、入射する際の第１のレーザー光１１ａの光軸に沿って第１の光源１１の方に戻らない。したがって、偏光制御素子３０で反射された反射光が第１の光源１１で反射され、走査部３００の方へ進行してしまう迷光の発生を抑制することができる。
　なお、上記実施形態では、偏光制御素子３０の入射面３１と、第１の偏光板２０の入射面（２２）とが垂直となる場合を示したが、偏光制御素子３０の入射面３１と、第１の偏光板２０の入射面（２２）とのなす角度（図示しない）が９０度未満であってもよい。ただし、偏光制御素子３０の入射面３１と、第１の偏光板２０の入射面（２２）とのなす前記角度は、４５度以上であることが好ましい。
　また、第２の偏光板５０は、光軸調整部４０よりも光源部１０側に配置され、第１のレーザー光１１ａ、第２のレーザー光１２ａ、第３のレーザー光１３ａのそれぞれの光路上に設けられてもよい。
　また、第２の偏光板５０は、偏光透過軸５１と垂直な方向を軸として、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａに対して傾いて設けられてもよい。斯かる構成により、偏光透過軸５１と同じ方向を軸として、レーザー光１１ａ（１２ａ，１３ａ）に対して傾いて設けられる場合と比べて、第２の偏光板５０を透過するレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光量を増加させることができる。
　以上に説明したように、本実施形態の光源装置２００は、それぞれ直線偏光１１１，１２１，１３１を有する異なる色のレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａを出射する複数の光源１１，１２，１３を含み、複数の光源１１，１２，１３のそれぞれの偏光面１１２，１２２，１３２が平行に設けられる光源部１０と、複数の光源１１，１２，１３から出射されるレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に傾いて設けられる第１の偏光板２０と、第１の偏光板２０を通過したレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に傾いて設けられ、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの偏光方向を調整する偏光制御素子３０と、偏光制御素子３０を通過したレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に設けられる第２の偏光板５０と、複数の光源１１，１２，１３から出射するレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光軸を揃える光軸調整部４０と、を備え、第１の偏光板２０は、入射するレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの入射面２２が、偏光制御素子３０に入射するレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの入射面３１に対して傾くように設けられるので、偏光制御素子３０が反射した反射光Ｒ２が第１の偏光板２０と偏光制御素子３０との間で繰り返し反射されにくくなり、迷光の発生を抑制することができる。
　また、偏光制御素子３０は、第１の光源１１,第２の光源１２,第３の光源１３からの３つのレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａを平行に入射し、３つのレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａに直交する直線（本実施形態ではＸ方向）を軸として、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路上に傾いて設けられる。これにより、偏光制御素子３０で反射した反射光Ｒ１は、隣接するレーザー光の光路側に向かわないため、反射光Ｒ１が隣接するレーザー光の光路に侵入して迷光となることを抑制することができる。なお、偏光制御素子３０は、図４に示されるように、２以上のレーザー光１２ａ，１３ａを平行に入射し、この２以上のレーザー光１２ａ，１３ａに直交する直線（本実施形態ではＸ方向）を軸として、レーザー光１２ａ，１３ａの光路上に傾いて設けられてもよい。
　また、第１の偏光板２０は、第１の偏光板２０の偏光透過軸２１と同じ方向を軸として、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａに傾いて設けられる。これにより、第１の偏光板２０における反射光Ｒ１を、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光路と異なる方向に向けつつ、第１の偏光板２０の偏光透過軸２１と直交する方向を軸として、レーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａに対して傾ける場合と比べて、第１の偏光板２０を透過するレーザー光１１ａ，１２ａ，１３ａの光量を増加させることができる。
　また、第１の偏光板２０は、第１の偏光板２０の入射面２２が、偏光制御素子３０入射面３１に直交するように設けられる。これにより、偏光制御素子３０で反射した反射光Ｒ１は、隣接するレーザー光の光路側に向かいにくくなり、反射光Ｒ１が隣接するレーザー光の光路に侵入して迷光となることを抑制することができる。
　また、第１の偏光板２０は、光軸調整部４０が光軸を揃える前の第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａの光路上に設けられる。これにより、第１の偏光板２０の反射により迷光が発生した場合であっても、光軸調整部４０が、第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａの光軸に沿っていない迷光であれば、合成レーザー光Ｃの光軸に揃えないため、結果として、第１の偏光板２０で発生した迷光を光軸調整部４０で減少させることができ、迷光の少ない合成レーザー光Ｃを走査部３００側出射することができる。
　また、偏光制御素子３０は、光軸調整部４０が光軸を揃える前の第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａの光路上に設けられる。これにより、偏光制御素子３０の反射により迷光が発生した場合であっても、光軸調整部４０が、第１のレーザー光１１ａ，第２のレーザー光１２ａ，第３のレーザー光１３ａの光軸に沿っていない迷光であれば、合成レーザー光Ｃの光軸に揃えないため、結果として、偏光制御素子３０で発生した迷光を光軸調整部４０で減少させることができ、迷光の少ない合成レーザー光Ｃを走査部３００側出射することができる。
　第２の偏光板５０は、偏光透過軸５１が光源部１０の偏光面１１２，１２２，１３２に垂直であり、かつ偏光透過軸５１と同じ方向を軸として、合成レーザー光Ｃ（１１ａ，１２ａ，１３ａ）に対して傾いて設けられる。これにより、第２の偏光板５０における反射光Ｒ３を、合成レーザー光Ｃ（１１ａ，１２ａ，１３ａ）の光路と異なる方向に向けつつ、第２の偏光板５０の偏光透過軸５１と直交する方向を軸として、合成レーザー光Ｃ（１１ａ，１２ａ，１３ａ）に対して傾ける場合と比べて、第２の偏光板５０を透過する合成レーザー光Ｃ（１１ａ，１２ａ，１３ａ）の光量を増加させることができる。
　本発明は、スクリーンに表示画像を投影するプロジェクタや、表示画像を表示する表示装置などに適用することが可能であり、特に周囲の明るさが大幅に変化する屋外で使用される投影装置や表示装置への適用が期待できる。
１０…光源部、１１，１２，１３…光源、１１ａ，１２ａ，１３ａ…レーザー光、２０…第１の偏光板、２１…第１の偏光板の偏光透過軸、２２…第１の偏光板の入射面、３０…偏光制御素子、３１…偏光制御素子の入射面、４０…光軸調整部、５０…第２の偏光板、５１…第２の偏光板の偏光透過軸、５２…第２の偏光板の入射面、６０…遮光部、７０…迷光防止部、Ｃ…合成レーザー光、Ｍ…表示画像、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…反射光

Claims (9)

  1. 　それぞれ直線偏光を有する異なる色のレーザー光を出射する複数の光源を含み、前記複数の光源のそれぞれの偏光面が平行に設けられる光源部と、
    　前記光源部の前記偏光面に平行に設けられる偏光透過軸を有し、前記複数の光源から出射される前記レーザー光の光路上に傾けて設けられる第１の偏光板と、
    　前記第１の偏光板を通過した前記レーザー光の光路上に傾いて設けられ、前記レーザー光の偏光方向を調整する偏光制御素子と、
    　前記偏光制御素子を通過した前記レーザー光の光路上に設けられる第２の偏光板と、
    　前記複数の光源から出射する前記レーザー光の光軸を揃える光軸調整部と、を備え、
    　前記第１の偏光板は、前記レーザー光を入射する入射面が、前記レーザー光を入射する前記偏光制御素子の入射面に対して傾くように設けられる、
    ことを特徴とする光源装置。
  2. 　前記偏光制御素子は、前記複数の光源から２以上のレーザー光を平行に入射し、前記２以上のレーザー光に直交する直線を軸として、前記２以上のレーザー光の光路上に傾いて設けられる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記第１の偏光板は、前記偏光透過軸と同じ方向を軸として、前記レーザー光に対して傾いて設けられる、
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
  4. 　前記第１の偏光板は、入射面が、前記偏光制御素子の入射面に直交するように設けられる、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。
  5. 　前記第１の偏光板は、前記光軸調整部が光軸を揃える前の前記レーザー光の光路上に設けられる、
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置。
  6. 　前記偏光制御素子は、前記光軸調整部が光軸を揃える前の前記レーザー光の光路上に設けられる、
    ことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
  7. 　前記第２の偏光板は、偏光透過軸と同じ方向を軸として、前記レーザー光に対して傾いて設けられる、
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
  8. 　前記第２の偏光板は、前記光軸調整部が光軸を揃えた後の前記レーザー光の光路上に設けられる、
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光源装置。
  9. 　請求項１乃至７のいずれかに記載の光源装置と、
    　前記光源装置が出射する前記レーザー光を２次元方向に走査することで表示画像を投影する走査部と、を備えた投影装置。
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