WO2021205658A1 - 光源装置およびプロジェクタ - Google Patents

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WO2021205658A1
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laser
laser beam
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light
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Inventor
颯太 平原
Original Assignee
シャープＮｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details

Definitions

  • the present invention relates to a light source device and a projector provided with a laser light source.
  • a laser light source such as an LD (Laser Diode) is used as the light source device of the projector.
  • Patent Document 1 describes a projector provided with a laser light source.
  • This projector includes a light source device in which a plurality of laser light sources are arranged in a two-dimensional manner. The laser light emitted from the light source device is incident on a light modulation element such as an LCD (Liquid Crystal Display) via an optical system such as a lens.
  • Some recent projectors are equipped with a light source device in which laser modules in which a plurality of LD chips are housed in one package are arranged in an array for the purpose of reducing the device cost.
  • the laser beam bundle emitted from each laser module is incident on the light modulation element and the phosphor member via the optical system.
  • the optical system includes a reduction optical system for reducing the diameter of the luminous flux to a predetermined size.
  • the laser module has a light emitting portion composed of a plurality of LD chips arranged in a matrix and a support portion that supports the light emitting portion. Since the support portion is larger than the light emitting portion, when the laser modules are arranged in an array, there is a useless space in which the laser light does not pass between the laser beam bundles emitted by the adjacent laser modules. Due to the existence of this space, the total luminous flux diameter of the laser beam bundle emitted by each laser module becomes large, and as a result, the subsequent optical system (reduced optical system, etc.) becomes large.
  • An object of the present invention is to provide a light source device and a projector capable of solving the above problems and suppressing an increase in the luminous flux diameter.
  • the light source device of the present invention includes a first laser light source unit that emits a plurality of first laser beam bundles in the same direction in a state of being spatially separated from each other, and the plurality of first laser light source units.
  • a second laser light source unit that emits at least one second laser beam bundle in a direction intersecting the laser beam bundle, and each first laser beam bundle in the optical path including the plurality of first laser beam bundles. It has a reflecting member provided in an unobstructed space and reflecting the second laser beam bundle emitted by the second laser light source unit in the same direction as the emission direction of the first laser beam bundle.
  • the projector of the present invention includes the light source device, a light modulation unit that modulates the emission light of the light source device to form an image, and a projection lens that projects an image formed by the light modulation unit.
  • the present invention it is possible to suppress an increase in the luminous flux diameter and prevent an increase in the size of the optical system in the subsequent stage.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light source device according to the first embodiment of the present invention.
  • the light source device includes a first laser light source unit 1, a second laser light source unit 2, and a reflection member 3.
  • the first laser light source unit 1 emits a plurality of first laser beam bundles 1a in the same direction in a state of being spatially separated from each other.
  • the second laser light source unit 2 emits at least one second laser beam bundle 2a in a direction intersecting the plurality of first laser beam bundles 1a.
  • the reflection member 3 is provided in a space that does not block each of the first laser beam bundles 1a in the optical path 4 including the plurality of first laser beam bundles 1a.
  • the reflecting member 3 reflects the second laser beam bundle 2a emitted by the second laser light source unit 2 in the same direction as the emission direction of the first laser beam bundle 1a.
  • the reflection member 3 is arranged in the space in the optical path 4, and the reflection member 3 emits the second laser beam bundle 2a emitted by the second laser light source unit 2 and emits the first laser beam bundle 1a. It reflects in the same direction as the direction.
  • the diameter of the entire light beam including the first laser beam bundle 1a and the second laser beam bundle 2a is the same as the diameter of the optical path 4 (luminous flux diameter).
  • the light source device of the present embodiment can emit the luminous flux including the first laser beam bundle 1a and the second laser beam bundle 2a without increasing the luminous flux diameter. Therefore, it is possible to suppress an increase in the luminous flux diameter and prevent an increase in the size of the optical system in the subsequent stage.
  • the configuration shown in FIG. 1 is an example and can be changed as appropriate.
  • the first laser light source unit 1 includes a plurality of first laser modules in which a plurality of laser diode chips are provided in an array
  • the second laser light source unit 2 includes a plurality of laser diode chips in an array. It may be provided with at least one second laser module provided in.
  • the plurality of first laser modules may be arranged two-dimensionally, and the optical axis of each first laser module may be orthogonal to the optical axis of the second laser module.
  • the second laser light source unit 2 may include a plurality of second laser modules.
  • the reflection member 3 may have a plurality of mirrors provided corresponding to each of the plurality of second laser modules. Further, the reflecting member 3 may have one mirror into which the entire emitted light of the plurality of second laser modules is incident.
  • the first laser light source unit 1 and the second laser light source unit 2 are provided so that both the first laser beam bundle and the second laser beam bundle reflected by the reflecting member 3 have predetermined polarization. You may.
  • a reduction optical system for reducing the luminous flux diameter provided on the optical path including the first laser beam bundle and the second laser beam bundle reflected by the reflection member 3 may be further provided. Further, the first laser beam bundle and the second laser beam bundle may be monochromatic light of the same color.
  • the light source device of the present embodiment described above can be applied to all projectors. For example, even if a projector having the light source device of the present embodiment, a light modulation unit that modulates the emission light of the light source device to form an image, and a projection lens that projects an image formed by the light modulation unit is provided. good.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a light source device according to a second embodiment of the present invention.
  • the optical path and the optical element are schematically shown, and the size and shape may be different from the actual ones.
  • the light source device includes a first laser light source unit 1, a second laser light source unit 2, a mirror 3a, and a reduction optical system 5.
  • the first laser light source unit 1 has two laser modules 8 and 9.
  • the second laser light source unit 2 has one laser module 10.
  • the laser modules 8, 9 and 10 have the same structure.
  • FIG. 3 shows the configuration of the laser module 8.
  • the laser module 8 has a light emitting unit 6 composed of a plurality of LD chips arranged in a matrix and a support unit 7 that supports the light emitting unit 6.
  • the support portion 7 is larger than the light emitting portion 6.
  • the light emitting unit 6 is provided with a collimating lens 6a for each LD chip.
  • the collimated lens 6a converts the LD light emitted by the LD chip into pseudo-parallel light. That is, the light emitting unit 6 emits a plurality of LD lights (pseudo-parallel lights). These LD lights can be called a laser beam bundle.
  • the laser modules 9 and 10 also have the structure shown in FIG.
  • the number and arrangement of LD chips in the light emitting unit 6 can be changed as appropriate.
  • the laser modules 8 and 9 emit laser beam bundles 8a and 9a toward the reduction optical system 5.
  • the optical axis of the laser module 8 is parallel to the optical axis of the laser module 9.
  • the laser module 10 emits a laser beam bundle 10a in a direction intersecting the laser beam bundles 8a and 9a.
  • the optical axis of the laser module 10 is orthogonal to the optical axes of the laser modules 8 and 9.
  • FIG. 4 shows a state in which the first laser light source unit 1, the second laser light source unit 2, and the mirror 3a are viewed from the reduction optical system 5 side.
  • the laser modules 8 and 9 constituting the first laser light source unit 1 are arranged adjacent to each other in a direction orthogonal to the longitudinal direction.
  • the holding unit 7 is larger than the light emitting unit 6. Therefore, there is a space having a width D between the laser beam bundle 8a emitted by the light emitting unit 6 of the laser module 8 and the laser beam bundle 9a emitted by the light emitting unit 6 of the laser module 9.
  • Mirrors 3a are arranged in this space so as not to block the laser beam bundles 8a and 9a.
  • the mirror 3a reflects the laser beam bundle 10a emitted by the light emitting unit 6 of the laser module 10 toward the reduction optical system 5.
  • the reduction optical system 5 has lenses 5a and 5b.
  • a luminous flux including the laser beam bundles 8a, 9a, and 10a is incident on the lens 5a.
  • the lens 5a acts to collect the incident light flux.
  • the luminous flux that has passed through the lens 5a is incident on the lens 5b.
  • the lens 5b acts to return the light flux collected by the lens 5a to a parallel light flux.
  • the mirror 3a provided between the laser beam bundles 8a and 9a reflects the laser beam bundle 10a in the emission direction of the laser beam bundles 8a and 9a.
  • the luminous flux including the laser beam bundles 8a, 9a and 10a can be emitted without increasing the luminous flux diameter.
  • the diameter of the luminous flux including the laser beam bundles 8a, 9a, and 10a is larger than the diameter of the luminous flux when the above mirror 3a is used. Therefore, the reduction optical system 5 becomes large. According to the light source device of the present embodiment, it is possible to prevent the reduction optical system 5 from becoming large in size by suppressing an increase in the diameter of the light flux including the laser beam bundles 8a, 9a, and 10a.
  • the number and arrangement form of the laser modules constituting the first laser light source unit 1 and the second laser light source unit 2 can be appropriately changed. Further, the size, shape and number of the mirrors 3a can be appropriately changed according to the number of laser modules and the arrangement form. Further, the modification described in the first embodiment can be applied to the light source device of the present embodiment.
  • FIG. 5 is a front view showing a state in which the first laser light source unit 1, the second laser light source unit 2, and the mirror member 3 are viewed from the reduction optical system 5 side.
  • FIG. 6 is a perspective view.
  • the first laser light source unit 1 has four laser modules 101 to 104.
  • the second laser light source unit 2 has two laser modules 105 and 106.
  • the mirror member 3 has two mirrors 107 and 108.
  • the laser modules 101 to 104 are arranged in a form of 2 rows and 2 columns, and each emits a laser beam bundle toward the reduction optical system 5.
  • the optical axes of the laser modules 101 to 104 are parallel to each other.
  • the laser modules 105 and 106 are arranged adjacent to each other in a direction orthogonal to the longitudinal direction, and emit laser beam bundles in the same direction, respectively.
  • the optical axes of the laser modules 105 and 106 are parallel to each other and orthogonal to the optical axes of the laser modules 101 to 104.
  • the laser modules 101 and 103 are arranged adjacent to each other in a direction orthogonal to the longitudinal direction.
  • a mirror 107 is arranged in the space between the laser beam bundles emitted by the laser modules 101 and 103.
  • the mirror 107 reflects the laser beam bundle emitted by the laser module 105 toward the reduction optical system 5.
  • the laser modules 102 and 104 are arranged adjacent to each other in a direction orthogonal to the longitudinal direction.
  • the mirror 108 is arranged in the space between the laser beam bundles emitted by the laser modules 102 and 104.
  • the mirror 108 reflects the laser beam bundle emitted by the laser module 106 toward the reduction optical system 5.
  • FIG. 7 and 8 show another modification of the first laser light source unit 1, the second laser light source unit 2, and the mirror member 3.
  • FIG. 7 is a front view showing a state in which the first laser light source unit 1, the second laser light source unit 2, and the mirror member 3 are viewed from the reduction optical system 5 side.
  • FIG. 8 is a perspective view.
  • the mirror 109 is used instead of the mirrors 107 and 108.
  • the configuration other than the mirror 109 is the same as the configuration shown in FIGS. 5 and 6.
  • the mirror 109 is provided so as to extend from the space between the laser beam bundles emitted by the laser modules 101 and 103 to the space between the laser beam bundles emitted by the laser modules 102 and 104.
  • the mirror 109 reflects the laser beam bundles emitted by the laser modules 105 and 106 toward the reduction optical system 5.
  • the light source device of the present invention described above can be applied to various laser light sources such as red, blue and green laser light sources and excitation light sources for exciting phosphors.
  • various laser light sources such as red, blue and green laser light sources and excitation light sources for exciting phosphors.
  • the light source device of the present invention is applied to a light source device that emits white light will be described.
  • FIG. 9 is a block diagram schematically showing the configuration of a light source device that emits white light.
  • the light source device includes a blue light source 11, an excitation light source 12, an optical member 13, and a phosphor portion 14.
  • Both the blue light source 11 and the excitation light source 12 are configured by the light source device of the first or second embodiment described above, and include a laser module including a plurality of LD chips that emit blue LD light (linearly polarized light). ..
  • the emitted light of each LD chip is a pseudo-parallel luminous flux.
  • the reduction optical system 5 described in the first or second embodiment has been removed.
  • the phosphor unit 14 is excited by blue LD light and emits yellow fluorescence.
  • a phosphor wheel can be used as the phosphor unit 14.
  • This phosphor wheel comprises a rotating substrate.
  • a fluorescent layer containing a phosphor that emits yellow fluorescence is formed along the circumferential direction.
  • a reflective member that reflects the fluorescence incident from the fluorescent layer toward the fluorescent layer is provided between the fluorescent layer and the rotating substrate. By forming the rotating substrate with a metal material, the reflective member can be omitted.
  • the optical member 13 includes a reduction optical system 25, fly-eye lenses 26a and 26b, a dichroic mirror 27, a diffuser plate 28, and a condenser lens 29.
  • the diffuser plate 28 is used to reduce speckle noise.
  • the speckle noise is spot-like noise generated when a projected image is formed by using a laser beam.
  • the blue LD light emitted by the blue light source 11 is incident on one surface of the dichroic mirror 27 via the diffuser plate 28.
  • the blue LD light (excitation light) emitted by the excitation light source 12 is incident on the other surface of the dichroic mirror 27 via the reduction optical system 25 and the fly-eye lenses 26a and 26b.
  • the reduction optical system 25 reduces the luminous flux diameter of the excitation light emitted by the excitation light source 12. By reducing the luminous flux diameter, it is possible to make the optical system in the subsequent stage smaller than the reduced optical system 25.
  • the fly-eye lenses 26a and 26b are light equalizing elements for making the irradiation surface of the phosphor portion 14 have a uniform illuminance portion distribution.
  • the dichroic mirror 27 has a characteristic of reflecting light in the blue wavelength region at a visible wavelength and transmitting light in other wavelength regions.
  • the dichroic mirror 27 reflects the excitation light at a reflection angle of 45 degrees.
  • the encouraging light reflected by the dichroic mirror 27 is applied to the phosphor unit 14 via the condenser lens 29.
  • the phosphor unit 14 receives the excitation light and emits yellow fluorescence to the condenser lens 29 side.
  • the yellow fluorescence emitted by the phosphor unit 14 is incident on the other surface of the dichroic mirror 27 via the condenser lens 29.
  • the condensing lens 29 has a role of condensing the excitation light on the irradiation surface of the phosphor unit 14, and also has a role of converting the yellow fluorescence from the phosphor unit 14 into pseudo-parallel light.
  • the dichroic mirror 27 transmits the yellow fluorescence emitted by the phosphor unit 14, and reflects the blue LD light emitted by the blue light source 11 in the transmission direction of the yellow fluorescence. That is, the dichroic mirror 27 is a color synthesizing unit that color-synthesizes yellow fluorescence and blue LD light into one optical path. The light color-combined by the dichroic mirror 27 is the output light (white) of the light source device.
  • FIG. 10 schematically shows a configuration of a projector according to an embodiment of the present invention.
  • This projector has a light source device 90, an illumination optical system 91, three optical modulation units 92R, 92G, 92B, a cross dichroic prism 93, and a projection lens 94.
  • the light source device 90 is the light source device shown in FIG. 9, and emits a parallel light flux which is white light including yellow fluorescence and blue LD light.
  • the illumination optical system 91 illuminates the white light emitted by the light source device 90 with red light for illuminating the light modulation unit 92R, green light for illuminating the light modulation unit 92G, and light modulation unit 92B. Separates from the blue light of.
  • Each of the optical modulation units 92R, 92G, and 92B includes a liquid crystal panel that modulates light to form an image.
  • the illumination optical system 91 includes a fly-eye lens 5a and 5b, a polarization conversion element 5c, a superimposing lens 5d, a dichroic mirror 5e and 5g, a field lens 5f and 5l, a relay lens 5h and 5j, and a mirror 5i, 5k and 5m.
  • the white light emitted by the light source device 90 enters the dichroic mirror 5e via the fly-eye lenses 5a and 5b, the polarization conversion element 5c, and the superimposing lens 5d.
  • the fly-eye lenses 5a and 5b are arranged so as to face each other.
  • the fly-eye lenses 5a and 5b each include a plurality of microlenses.
  • Each microlens of the fly-eye lens 5a faces each microlens of the fly-eye lens 5b.
  • the emitted light of the light source device 90 is divided into a plurality of luminous fluxes corresponding to the number of minute lenses.
  • Each microlens has a shape similar to the effective display area of the liquid crystal panel, and collects the light flux from the light source device 90 in the vicinity of the fly-eye lens 5b.
  • the superimposing lens 5d and the field lens 5l direct the main light rays from the microlenses of the fly-eye lens 5a toward the center of the liquid crystal panel of the light modulation unit 92R, and superimpose the images of the microlenses on the liquid crystal panel.
  • the superimposed lens 5d and the field lens 5f direct the main light rays from the minute lenses of the fly-eye lens 2a toward the center of each liquid crystal panel of the light modulation units 92G and 92B, and the image of each minute lens is directed to the liquid crystal display. Overlay on the panel.
  • the polarization conversion element 5c aligns the polarization direction of the light passing through the fly-eye lenses 5a and 5b with P-polarized light or S-polarized light.
  • the dichroic mirror 5e has a characteristic of reflecting light in the red wavelength region of visible light and transmitting light in other wavelength regions.
  • the light (red) reflected by the dichroic mirror 5e is applied to the liquid crystal panel of the optical modulation unit 92R via the field lens 5l and the mirror 5m.
  • the light (blue and green) transmitted through the dichroic mirror 5e is incident on the dichroic mirror 5g via the field lens 5f.
  • the dichroic mirror 5g has a property of reflecting light in the green wavelength region and transmitting light in other wavelength regions among visible light.
  • the light (green) reflected by the dichroic mirror 5g is applied to the liquid crystal panel of the light modulation unit 92G.
  • the light (blue) transmitted through the dichroic mirror 5g is applied to the liquid crystal panel of the optical modulation unit 92B via the relay lens 5h, the mirror 5i, the relay lens 5j and the mirror 5k.
  • the optical modulation unit 92R forms a red image.
  • the optical modulation unit 92G forms a green image.
  • the optical modulation unit 92B forms a blue image.
  • the cross dichroic prism 93 has first to third entrance surfaces and emission surfaces.
  • the red image light is incident on the first incident surface
  • the green image light is incident on the second incident surface
  • the blue image light is incident on the third incident surface.
  • red image light, green image light, and blue image light are emitted in the same optical path.
  • the red image light, the green image light, and the blue image light emitted from the ejection surface of the cross dichroic prism 93 are incident on the projection lens 94.
  • the projection lens 94 superimposes a red image, a green image, and a blue image and projects them on the screen.

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Abstract

光束径の増大を抑制することができる光源装置を提供する。光源装置は、複数の第１のレーザ光線束（１ａ）を空間的に互いに分離した状態で同じ方向に射出する第１のレーザ光源部（１）と、複数の第１のレーザ光線束（１ａ）と交差する方向に少なくとも一つの第２のレーザ光線束（２ａ）を射出する第２のレーザ光源部（２）と、複数の第１のレーザ光線束（１ａ）を含む光路（４）内の各第１のレーザ光線束（１ａ）を遮らない空間に設けられ、第２のレーザ光源部（２）が射出した第２のレーザ光線束（２ａ）を第１のレーザ光線束（１ａ）の射出方向と同じ方向に向けて反射する反射部材（３）と、を有する。

Description

光源装置およびプロジェクタ
　本発明は、レーザ光源を備えた光源装置およびプロジェクタに関する。
　プロジェクタの光源装置に、ＬＤ（Laser Diode）等のレーザ光源が用いられている。特許文献１には、レーザ光源を備えたプロジェクタが記載されている。このプロジェクタは、複数のレーザ光源を２次元状に配列した光源装置を備える。光源装置から射出したレーザ光は、レンズ等の光学系を介してＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の光変調素子に入射する。
　最近のプロジェクタの中には、装置コストの削減を目的に、複数のＬＤチップを１つのパッケージに収容したレーザモジュールをアレイ状に配列した光源装置を備えたものがある。このプロジェクタでは、各レーザモジュールから射出したレーザ光線束は、光学系を介して光変調素子や蛍光体部材に入射する。光学系は、光束の径を所定の大きさに縮小するための縮小光学系を含む。
特開２０１４－１６３９７４号公報
　しかし、上述したような複数のレーザモジュールを用いる光源装置には、以下のような問題がある。
　レーザモジュールは、行列状に配置された複数のＬＤチップからなる発光部と、この発光部を支持する支持部とを有する。支持部は発光部よりも大きいため、レーザモジュールをアレイ状に配列すると、隣接するレーザモジュールが射出したレーザ光線束の間には、レーザ光が通過しない無駄な空間が存在する。この空間の存在のために、各レーザモジュールが射出したレーザ光線束の全体の光束径が大きくなり、その結果、後段の光学系（縮小光学系等）が大型化する。
　本発明の目的は、上記問題を解決し、光束径の増大を抑制することができる光源装置およびプロジェクタを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の光源装置は、複数の第１のレーザ光線束を空間的に互いに分離した状態で同じ方向に射出する第１のレーザ光源部と、前記複数の第１のレーザ光線束と交差する方向に少なくとも一つの第２のレーザ光線束を射出する第２のレーザ光源部と、前記複数の第１のレーザ光線束を含む光路内の各第１のレーザ光線束を遮らない空間に設けられ、前記第２のレーザ光源部が射出した前記第２のレーザ光線束を前記第１のレーザ光線束の射出方向と同じ方向に向けて反射する反射部材と、を有する。
　本発明のプロジェクタは、上記光源装置と、上記光源装置の射出光を変調して画像を形成する光変調部と、上記光変調部が形成した画像を投写する投写レンズと、を有する。
　本発明によれば、光束径の増大を抑制し、後段の光学系の大型化を防止することができる。
本発明の第１の実施形態による光源装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態による光源装置の構成を示す模式図である。 レーザモジュールの一例を模式的に示す斜視図である。 図２に示す光源装置の正面図である。 本発明の光源装置の変形例を示す模式図である。 図５に示す光源装置の斜視図である。 本発明の光源装置の別の変形例を示す模式図である。 図７に示す光源装置の斜視図である。 白色光を射出する光源装置の構成を示すブロック図である。 図９に示す光源装置を備えるプロジェクタの構成を示す模式図である。
　次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態による光源装置の構成を示すブロック図である。
　図１を参照すると、光源装置は、第１のレーザ光源部１、第２のレーザ光源部２及び反射部材３を有する。第１のレーザ光源部１は、複数の第１のレーザ光線束１ａを空間的に互いに分離した状態で同じ方向に射出する。第２のレーザ光源部２は、複数の第１のレーザ光線束１ａと交差する方向に少なくとも一つの第２のレーザ光線束２ａを射出する。
　反射部材３は、複数の第１のレーザ光線束１ａを含む光路４内の各第１のレーザ光線束１ａを遮らない空間に設けられている。反射部材３は、第２のレーザ光源部２が射出した第２のレーザ光線束２ａを第１のレーザ光線束１ａの射出方向と同じ方向に向けて反射する。
　本実施形態の光源装置によれば、以下のような作用効果を奏する。
　光路４内には、第１のレーザ光線束１ａが通過しない無駄な空間が物理的に存在する。本実施形態の光源装置では、この空間を利用することで光束径の増大を抑制する。具体的には、光路４内の空間に反射部材３を配置し、反射部材３が、第２のレーザ光源部２が射出した第２のレーザ光線束２ａを第１のレーザ光線束１ａの射出方向と同じ方向に向けて反射する。第１のレーザ光線束１ａと第２のレーザ光線束２ａと含む光束全体の径は、光路４の径（光束径）と同じである。このように、本実施形態の光源装置は、光束径を増大することなく、第１のレーザ光線束１ａと第２のレーザ光線束２ａと含む光束を射出することができる。よって、光束径の増大を抑制し、後段の光学系の大型化を防止することができる。
　比較例として、第１のレーザ光源部１と第２のレーザ光源部２を同じ方向に射出するように並べて配置した構成を考える。この比較例の構成では、第１のレーザ光源部１の光路４に隣接して第２のレーザ光源部２の光路が存在するため、光束全体の径が増大する。このため、後段の光学系の大型化が生じる。本実施形態の光源装置によれば、比較例の構成と比較して、光束径の増大を抑制することができる。
　なお、本実施形態の光源装置において、図１に示した構成は一例であり、適宜に変更可能である。
　例えば、第１のレーザ光源部１は、複数のレーザダイオードチップがアレイ状に設けられた複数の第１のレーザモジュールを備え、第２のレーザ光源部２は、複数のレーザダイオードチップがアレイ状に設けられた少なくとも一つの第２のレーザモジュールを備えていても良い。この場合、複数の第１のレーザモジュールは二次元的に配列され、各第１のレーザモジュールの光軸が第２のレーザモジュールの光軸と直交しても良い。
　第２のレーザ光源部２は、複数の第２のレーザモジュールを備えても良い。この場合、反射部材３は、複数の第２のレーザモジュールそれぞれに対応して設けられた複数のミラーを有しても良い。また、反射部材３は、複数の第２のレーザモジュールの射出光全体が入射する一つのミラーを有しても良い。
　また、第１のレーザ光線束と反射部材３で反射した第２のレーザ光線束とがともに所定の偏光になるように、第１のレーザ光源部１および第２のレーザ光源部２が設けられても良い。
　さらに、第１のレーザ光線束と反射部材３で反射した第２のレーザ光線束とを含む光路上に設けられた、光束径を縮小する縮小光学系を、さらに有しても良い。
　さらに、第１のレーザ光線束と第２のレーザ光線束とが同じ色の単色光であっても良い。
　上述した本実施形態の光源装置は、プロジェクタ全般に適用することができる。例えば、本実施形態の光源装置と、光源装置の射出光を変調して画像を形成する光変調部と、光変調部が形成した画像を投写する投写レンズと、を有するプロジェクタが提供されても良い。
　（第２の実施形態）
　図２は、本発明の第２の実施形態による光源装置の構成を示す模式図である。なお、図２において、光路や光学要素は模式的に示したものであり、実際のものとは大きさや形状などが異なる場合がある。
　図２を参照すると、光源装置は、第１のレーザ光源部１、第２のレーザ光源部２、ミラー３ａ及び縮小光学系５を有する。第１のレーザ光源部１は、２つのレーザモジュール８、９を有する。第２のレーザ光源部２は、１つのレーザモジュール１０を有する。レーザモジュール８、９、１０は同じ構造のものである。
　一例として、図３に、レーザモジュール８の構成を示す。図３に示すように、レーザモジュール８は、行列状に配置された複数のＬＤチップからなる発光部６と、発光部６を支持する支持部７とを有する。支持部７は、発光部６よりも大きい。発光部６には、ＬＤチップ毎にコリメートレンズ６ａが設けられている。コリメートレンズ６ａは、ＬＤチップが射出したＬＤ光を疑似平行光に変換する。すなわち、発光部６は、複数のＬＤ光（疑似平行光）を射出する。これらＬＤ光は、レーザ光線束と呼ぶことができる。レーザモジュール９、１０も、図３に示した構造を有する。なお、発光部６のＬＤチップの数や配列形態は適宜に変更可能である。
　レーザモジュール８、９は、縮小光学系５に向けてレーザ光線束８ａ、９ａを射出する。レーザモジュール８の光軸は、レーザモジュール９の光軸と平行である。レーザモジュール１０は、レーザ光線束８ａ、９ａと交差する方向にレーザ光線束１０ａを射出する。レーザモジュール１０の光軸は、レーザモジュール８、９の各光軸と直交する。
　図４に、第１のレーザ光源部１、第２のレーザ光源部２及びミラー３ａを縮小光学系５側から見た状態を示す。図４に示すように、第１のレーザ光源部１を構成するレーザモジュール８、９は、長手方向と直交する方向に隣接して配置されている。レーザモジュール８、９において、保持部７は発光部６よりも大きい。このため、レーザモジュール８の発光部６が射出したレーザ光線束８ａと、レーザモジュール９の発光部６が射出したレーザ光線束９ａとの間には幅Ｄの空間が存在する。この空間に、ミラー３ａが、レーザ光線束８ａ、９ａを遮らないように配置されている。ミラー３ａは、レーザモジュール１０の発光部６が射出したレーザ光線束１０ａを縮小光学系５に向けて反射する。
　縮小光学系５は、レンズ５ａ、５ｂを有する。レーザ光線束８ａ、９ａ、１０ａを含む光束が、レンズ５ａに入射する。レンズ５ａは、入射した光束を集光するように作用する。レンズ５ａを通過した光束はレンズ５ｂに入射する。レンズ５ｂは、レンズ５ａで集光した光束を平行光束に戻すように作用する。
　本実施形態の光源装置によれば、レーザ光線束８ａ、９ａの間に設けられたミラー３ａが、レーザ光線束１０ａをレーザ光線束８ａ、９ａの射出方向に向けて反射する。これにより、光束径を増大することなく、レーザ光線束８ａ、９ａ、１０ａを含む光束を射出することができる。
　なお、３つのレーザモジュール８、９、１０を同じ方向にレーザ光線束を射出するように一列に並べて配置した場合には、レーザ光線束８ａとレーザ光線束９ａの間、及び、レーザ光線束９ａとレーザ光線束１０ａの間に、それぞれ幅Ｄの空間が形成される。この場合、レーザ光線束８ａ、９ａ、１０ａを含む光束の径は、上記のミラー３ａを用いた場合の光束の径よりも増大する。このため、縮小光学系５が大型化する。
　本実施形態の光源装置によれば、レーザ光線束８ａ、９ａ、１０ａを含む光束の径の増大を抑制することで、縮小光学系５の大型化を防止することができる。
　なお、本実施形態の光源装置において、第１のレーザ光源部１や第２のレーザ光源部２を構成するレーザモジュールの数や配列形態は適宜に変更することができる。また、レーザモジュールの数や配列形態に応じて、ミラー３ａのサイズ、形状及び数も適宜に変更することができる。さらに、第１の実施形態で説明した変形を本実施形態の光源装置にも適用することもできる。
　以下に、第１のレーザ光源部１、第２のレーザ光源部２及びミラー部材３（ミラー３ａ）の変形例を説明する。
　図５及び図６に、第１のレーザ光源部１、第２のレーザ光源部２及びミラー部材３の一変形例を示す。図５は、縮小光学系５側から第１のレーザ光源部１、第２のレーザ光源部２及びミラー部材３を見た状態を示す正面図である。図６は、斜視図である。
　図５及び図６に示すように、第１のレーザ光源部１は、４つのレーザモジュール１０１～１０４を有する。第２のレーザ光源部２は、２つのレーザモジュール１０５、１０６を有する。ミラー部材３は、２つのミラー１０７、１０８を有する。
　第１のレーザ光源部１において、レーザモジュール１０１～１０４は、２行２列の形態で配列されており、それぞれ縮小光学系５に向けてレーザ光線束を射出する。レーザモジュール１０１～１０４の各光軸は互いに平行である。
　第２のレーザ光源部２において、レーザモジュール１０５、１０６は長手方向と直交する方向に隣接して配置されており、それぞれ同じ方向にレーザ光線束を射出する。レーザモジュール１０５、１０６の各光軸は互いに平行であり、かつ、レーザモジュール１０１～１０４の各光軸と直交する。
　レーザモジュール１０１、１０３は長手方向と直交する方向に隣接して配置されている。これらレーザモジュール１０１、１０３が射出したレーザ光線束の間の空間に、ミラー１０７が配置されている。ミラー１０７は、レーザモジュール１０５が射出したレーザ光線束を縮小光学系５に向けて反射する。
　レーザモジュール１０２、１０４は長手方向と直交する方向に隣接して配置されている。これらレーザモジュール１０２、１０４が射出したレーザ光線束の間の空間に、ミラー１０８が配置されている。ミラー１０８は、レーザモジュール１０６が射出したレーザ光線束を縮小光学系５に向けて反射する。
　図７及び図８に、第１のレーザ光源部１、第２のレーザ光源部２及びミラー部材３の別の変形例を示す。図７は、縮小光学系５側から第１のレーザ光源部１、第２のレーザ光源部２及びミラー部材３を見た状態を示す正面図である。図８は、斜視図である。
　図７及び図８に示す変形例では、ミラー１０７、１０８に代えてミラー１０９が用いられている。ミラー１０９以外の構成は、図５及び図６に示した構成と同じである。ミラー１０９は、レーザモジュール１０１、１０３が射出したレーザ光線束の間の空間からレーザモジュール１０２、１０４が射出したレーザ光線束の間の空間に亘って延在するように設けられている。ミラー１０９は、レーザモジュール１０５、１０６がそれぞれ射出したレーザ光線束を縮小光学系５に向けて反射する。
　上述した本発明の光源装置は、赤色、青色及び緑色の各色のレーザ光源、蛍光体を励起する励起光源など様々なレーザ光源に適用することができる。
　以下、一例として、白色光を射出する光源装置に本発明の光源装置を適用した例について説明する。
　図９は、白色光を射出する光源装置の構成を模式的に示すブロック図である。なお、図９において、光路や光学要素は模式的に示したものであり、実際のものとは大きさや形状などが異なる場合がある。
　図９を参照すると、光源装置は、青色光源１１、励起光源１２、光学部材１３及び蛍光体部１４を有する。青色光源１１及び励起光源１２はいずれも、上述した第１又は第２の実施形態の光源装置により構成されており、青色ＬＤ光（直線偏光）を射出する複数のＬＤチップを備えるレーザモジュールを備える。各ＬＤチップの射出光は、疑似平行光束である。ただし、第１又は第２の実施形態で説明した縮小光学系５は取り除かれている。
　蛍光体部１４は、青色ＬＤ光により励起され、黄色の蛍光を射出する。蛍光体部１４として、例えば、蛍光体ホイールを用いることができる。この蛍光体ホイールは、回転基板を備える。回転基板の一方の面には、黄色の蛍光を放出する蛍光体を含む蛍光層が周方向に沿って形成されている。蛍光層と回転基板との間には、蛍光層から入射した蛍光を蛍光層側に反射する反射部材が設けられている。なお、回転基板を金属材料で構成することで、反射部材を省くことができる。
　光学部材１３は、縮小光学系２５、フライアイレンズ２６ａ、２６ｂ、ダイクロイックミラー２７、拡散板２８及び集光レンズ２９を有する。拡散板２８は、スペックルノイズを低減するために用いられている。ここで、スペックルノイズとは、レーザ光を用いて投写画像を形成する場合に生じる斑点状のノイズである。
　青色光源１１が射出した青色ＬＤ光は、拡散板２８を介してダイクロイックミラー２７に一方の面に入射する。励起光源１２が射出した青色ＬＤ光（励起光）は、縮小光学系２５及びフライアイレンズ２６ａ、２６ｂを介してダイクロイックミラー２７の他方の面に入射する。縮小光学系２５は、励起光源１２が射出した励起光の光束径を縮小する。光束径を縮小することで、縮小光学系２５よりも後段の光学系を小さくすることが可能である。フライアイレンズ２６ａ、２６ｂは、蛍光体部１４の照射面を均一な照度部分布にするための光均一化素子である。
　ダイクロイックミラー２７は、可視波長において、青色波長域の光を反射させ、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。ダイクロイックミラー２７は、４５度の反射角で励起光を反射する。ダイクロイックミラー２７で反射した励行光は、集光レンズ２９を介して蛍光体部１４に照射される。蛍光体部１４は、励起光を受け、黄色の蛍光を集光レンズ２９側に射出する。蛍光体部１４が射出した黄色の蛍光は、集光レンズ２９を介してダイクロイックミラー２７の他方の面に入射する。集光レンズ２９は、励起光を蛍光体部１４の照射面上に集光する役割の他、蛍光体部１４からの黄色の蛍光を疑似平行光に変換する役割を持つ。
　ダイクロイックミラー２７は、蛍光体部１４が射出した黄色の蛍光を透過し、青色光源１１が射出した青色ＬＤ光を黄色の蛍光の透過方向に反射する。すなわち、ダイクロイックミラー２７は、黄色の蛍光と青色ＬＤ光を１つの光路に色合成する色合成部である。ダイクロイックミラー２７で色合成した光が、本光源装置の出力光（白色）である。
　次に、図９に示した光源装置を用いたプロジェクタについて説明する。
　図１０に、本発明の一実施形態であるプロジェクタの構成を模式的に示す。このプロジェクタは、光源装置９０、照明光学系９１、３つの光変調部９２Ｒ、９２Ｇ、９２Ｂ、クロスダイクロイックプリズム９３及び投写レンズ９４を有する。光源装置９０は、図９に示した光源装置であって、黄色の蛍光と青色ＬＤ光とを含む白色光である平行光束を射出する。
　照明光学系９１は、光源装置９０が射出した白色光を、光変調部９２Ｒを照明するための赤色光と、光変調部９２Ｇを照明するための緑色光と、光変調部９２Ｂを照明するための青色光とに分離する。光変調部９２Ｒ、９２Ｇ、９２Ｂはそれぞれ、光を変調して画像を形成する液晶パネルを備える。
　照明光学系９１は、フライアイレンズ５ａ、５ｂ、偏光変換素子５ｃ、重畳レンズ５ｄ、ダイクロイックミラー５ｅ、５ｇ、フィールドレンズ５ｆ、５ｌ、リレーレンズ５ｈ、５ｊ及びミラー５ｉ、５ｋ、５ｍを有する。光源装置９０が射出した白色光は、フライアイレンズ５ａ、５ｂ、偏光変換素子５ｃ及び重畳レンズ５ｄを介してダイクロイックミラー５ｅに入射する。
　フライアイレンズ５ａ、５ｂは、互いに対向するように配置されている。フライアイレンズ５ａ、５ｂはそれぞれ複数の微小レンズを備える。フライアイレンズ５ａの各微小レンズは、フライアイレンズ５ｂの各微小レンズと対向する。フライアイレンズ５ａでは、光源装置９０の射出光が微小レンズの数に対応する複数の光束に分割される。各微小レンズは、液晶パネルの有効表示領域と相似形状をなしており、光源装置９０からの光束をフライアイレンズ５ｂ近傍に集光させる。
　重畳レンズ５ｄとフィールドレンズ５ｌは、フライアイレンズ５ａの各微小レンズからの主光線を光変調部９２Ｒの液晶パネルの中心部に向け、各微小レンズの像をその液晶パネル上に重ね合わせる。同様に、重畳レンズ５ｄとフィールドレンズ５ｆは、フライアイレンズ２ａの各微小レンズからの主光線を光変調部９２Ｇ、９２Ｂの各々の液晶パネルの中心部に向け、各微小レンズの像をその液晶パネル上に重ね合わせる。
　偏光変換素子５ｃは、フライアイレンズ５ａ、５ｂを通過した光の偏光方向をＰ偏光又はＳ偏光に揃える。ダイクロイックミラー５ｅは、可視光のうち、赤色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。
　ダイクロイックミラー５ｅで反射された光（赤色）は、フィールドレンズ５ｌ、ミラー５ｍを介して光変調部９２Ｒの液晶パネルに照射される。一方、ダイクロイックミラー５ｅを透過した光（青色及び緑色）は、フィールドレンズ５ｆを介してダイクロイックミラー５ｇに入射する。ダイクロイックミラー５ｇは、可視光のうち、緑色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。
　ダイクロイックミラー５ｇで反射された光（緑色）は、光変調部９２Ｇの液晶パネルに照射される。一方、ダイクロイックミラー５ｇを透過した光（青色）は、リレーレンズ５ｈ、ミラー５ｉ、リレーレンズ５ｊ及びミラー５ｋを介して光変調部９２Ｂの液晶パネルに照射される。
　光変調部９２Ｒは赤色画像を形成する。光変調部９２Ｇは緑色画像を形成する。光変調部９２Ｂは青色画像を形成する。クロスダイクロイックプリズム９３は、第１乃至第３の入射面と射出面を有する。クロスダイクロイックプリズム９３では、赤色画像光が第１の入射面に入射し、緑色画像光が第２の入射面に入射し、青色画像光が第３の入射面に入射する。出射面から、赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光が同一の光路で射出される。
　クロスダイクロイックプリズム９３の射出面より射出した赤色画像光、緑色画像光及び青色画像光は投写レンズ９４に入射する。投写レンズ９４は、赤色画像、緑色画像及び青色画像を重ねてスクリーン上に投写する。
　１　第１のレーザ光源部
　１ａ　第１のレーザ光線束
　２　第２のレーザ光源部
　２ａ　第２のレーザ光線束
　３　ミラー部材
　４　光路

Claims (8)

  1. 　複数の第１のレーザ光線束を空間的に互いに分離した状態で同じ方向に射出する第１のレーザ光源部と、
    　前記複数の第１のレーザ光線束と交差する方向に少なくとも一つの第２のレーザ光線束を射出する第２のレーザ光源部と、
    　前記複数の第１のレーザ光線束を含む光路内の各第１のレーザ光線束を遮らない空間に設けられ、前記第２のレーザ光源部が射出した前記第２のレーザ光線束を前記第１のレーザ光線束の射出方向と同じ方向に向けて反射する反射部材と、を有する光源装置。
  2. 　前記第１のレーザ光源部は、複数のレーザダイオードチップがアレイ状に設けられた複数の第１のレーザモジュールを備え、
    　前記第２のレーザ光源部は、複数のレーザダイオードチップがアレイ状に設けられた少なくとも一つの第２のレーザモジュールを備え、
    　前記複数の第１のレーザモジュールは二次元的に配列され、各第１のレーザモジュールの光軸が前記第２のレーザモジュールの光軸と直交する、請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記第２のレーザ光源部は、前記第２のレーザモジュールを複数備え、
    　前記反射部材は、前記複数の第２のレーザモジュールそれぞれに対応して設けられた複数のミラーを有する、請求項２に記載の光源装置。
  4. 　前記第２のレーザ光源部は、前記第２のレーザモジュールを複数備え、
    　前記反射部材は、前記複数の第２のレーザモジュールの射出光全体が入射する一つのミラーを有する、請求項２に記載の光源装置。
  5. 　前記第１のレーザ光線束と前記反射部材で反射した前記第２のレーザ光線束とがともに所定の偏光になるように、前記第１のレーザ光源部および第２のレーザ光源部が設けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源装置。
  6. 　前記第１のレーザ光線束と前記反射部材で反射した前記第２のレーザ光線束とを含む光路上に設けられた、光束径を縮小する縮小光学系を、さらに有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。
  7. 　前記第１のレーザ光線束と前記第２のレーザ光線束とが同じ色の単色光である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光源装置と、
    　前記光源装置の射出光を変調して画像を形成する光変調部と、
    　前記光変調部が形成した画像を投写する投写レンズと、を有するプロジェクタ。
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