光源装置、プロジェクタ
【課題】光源装置から出力される光を用いた画像投影時に生じるスペックルパターンの発生の抑制。
【解決手段】半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光３００は、三角プリズム２４０に入射し、三角プリズム２４０を透過してハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した射出光３００の一部は反射され、残りはハーフミラー２５０を透過して導光部１５０に入射する。透過光３０２は、反射面４１０、４２０および４３０で反射されて導光部１５０内を循環し、再びハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した透過光３０２の一部はハーフミラー２５０を透過し、残りは導光部１５０内を循環して再びハーフミラー２５０に入射する。こうすれば、コヒーレント長以上の光路差を有し、導光部内を循環する回数応じて異なる光路長を有する光を出力でき、スペックルパターンの発生を抑制できる。
【解決手段】半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光３００は、三角プリズム２４０に入射し、三角プリズム２４０を透過してハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した射出光３００の一部は反射され、残りはハーフミラー２５０を透過して導光部１５０に入射する。透過光３０２は、反射面４１０、４２０および４３０で反射されて導光部１５０内を循環し、再びハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した透過光３０２の一部はハーフミラー２５０を透過し、残りは導光部１５０内を循環して再びハーフミラー２５０に入射する。こうすれば、コヒーレント長以上の光路差を有し、導光部内を循環する回数応じて異なる光路長を有する光を出力でき、スペックルパターンの発生を抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および光源装置を備えるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）等の空間光変調機器を、光源装置の照明光で照射して映像を表示するプロジェクタが利用されている。プロジェクタには、スクリーンの前方から投射するフロント投射型プロジェクタと、スクリーンの後方から投射するリア投射型プロジェクタがある。
【０００３】
フロント投射型プロジェクタ、リア投射型プロジェクタは、例えば、光源装置としてレーザ光源を用いている。レーザ光源は、エネルギー効率や色再現性がランプ光源に対して高いためめという利点がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９７１１１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２３０６２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１９９８７２号公報
【特許文献４】特開２００１−２９６５０３号公報
【特許文献５】特表平５−１９６８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ光源のように、光源装置から射出された光線の位相が揃っている場合、スクリーンへの投射時に近傍の光線同士が干渉するため、スクリーンの手前の空間にスペックルパターンと呼ばれる干渉縞や斑が現れる。鑑賞者は、スクリーン面とスペックルパターンとの二重の像を観ることとなり、スクリーン面とスペックルパターンのそれぞれに焦点を合わせようとするため、鑑賞者には不快感が生じ、鑑賞者の疲労の増大という問題が生じることがある。
【０００６】
上述の課題は、位相が揃っているレーザ光で特に生じることが多いが、超高圧水銀ランプなどのランプ光源でも生じることがある。そのため、光源装置を用いたプロジェクタでは、スペックルパターンの発生の抑制が望まれている。
【０００７】
本願はこのような課題に鑑みてなされたものであり、光源装置から出力される光による画像の投影時に生じるスペックルパターンの発生の抑制を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第１の態様は光源装置を提供する。第１の態様の光源装置は、
光を射出する発光手段と、
入射光の一部を反射するとともに、残りを透過する分岐手段と、
前記分岐手段を経て入射する入射光を内部で循環させて、前記分岐手段に再び入射させる導光手段と、を備え、
前記分岐手段は、前記発光手段から射出され、前記導光手段を経ずに入射する入射光の一部を第１の反射光として照射面に向けて出力するとともに、残りを第１の透過光として前記導光手段に入射させ、かつ、前記導光手段からの入射光の一部を第２の反射光として前記導光手段へ再度入射させるとともに、残りを第２の透過光として前記照射面に向けて出力する、ことを要旨とする。
【０００９】
上述の態様によれば、発光手段からの射出光の一部を反射し、他の一部を導光手段内で循環させて、反射された光と循環された光とを出力することができ、同一照射面に向けて光路長の異なる複数種類の光を出力できる。よって、上述の態様の後編装置によれば、干渉性の低い光を出力でき、照射面への光の照射時に発生するスペックルパターンを低減できる。
【００１０】
第１の態様の光源装置において、
前記導光手段は、前記分岐手段からの入射光が再び前記分岐手段へ入射するまでの光路長が、前記発光手段から射出される光の可干渉距離以上となるように構成されていてもよい。
【００１１】
上述の態様によれば、導光手段への入射光に射出光の可干渉距離以上の光路を付与できる。従って、上述の態様も光源装置は、可干渉距離以上の光路差を有する複数種類の光を出力でき、照射面への照射時に発生するスペックルパターンを低減できる。
【００１２】
第１の態様の光源装置において、
前記導光手段は、複数の反射面を有し、入射光を前記複数の反射面で反射することにより前記循環させてもよい。
【００１３】
上述の態様によれば、反射の繰り返しによって導光手段の内部で光を循環させることができるため、簡易な構成で、光路長の異なる複数種類の光を出力できる。従って、干渉性の低い光を出力でき、スペックルパターンの発生を抑制できる。
【００１４】
第１の態様の光源装置において、
前記導光手段は、底面の形状が直角三角形である三角プリズムを４つ有しており、前記４つの三角プリズムのうち、３つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面が前記反射面となるように配置され、かつ、前記４つの三角プリズムのうちの残りの１つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面が前記発光手段に対向するように配置されており、
前記分岐手段は、前記残りの１つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面に接するように配置されていてもよい。
【００１５】
三角プリズムは容易に準備できるため、上述の態様によれば、簡易に、かつ、低コストで光源装置を製造できる。
【００１６】
第１の態様の光源装置において、更に、
前記三角プリズムを形成する部材の屈折率とほぼ同じ屈折率を有し、光を透過する部材で形成され、前記分岐手段と前記発光手段との間に前記分岐手段に接するように配置されている第１の透過部材、を備えていてもよい。
【００１７】
上述の態様によれば、分岐手段の片側に三角プリズムが配置され、もう片側に三角プリズムとほぼ同じ屈折率を有する透過部材が配置できる。従って、分岐手段への入射光の入射角と、分岐手段から導光手段への入射光の入射角とをほぼ同じ角度とできるため、導光手段内で安定して光を循環させることができる。よって、上述の態様の光源装置は、干渉性の低い光を照射対象面に向けて出力でき、スペックルパターンの発生を抑制できる。
【００１８】
第１の態様の光源装置において、
前記第１の透過部材は、前記４つの三角プリズムとほぼ同じ形状、大きさを有する三角プリズムであり、底面の斜辺を含む側面が前記分岐手段に接するように配置されてもよい。
【００１９】
上述の態様の光源装置によれば、導光手段の三角プリズムと第１の透過部材である三角プリズムとはほぼ同型の三角プリズムであり、分岐手段の両側に、各三角プリズムの同一面が接するように配置できる。従って、上述の態様によれば、干渉性の低い光を照射対象面に向けて出力可能な光源装置を容易に製造できる。
【００２０】
第１の態様の光源装置において、
前記４つの三角プリズムの任意の第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接する第２の三角プリズムは、前記第１の三角プリズムの底面の直角三角形の対辺を含む第１の側面と、前記第２の三角プリズムの底面の直角三角形の対辺を含む側面とで接合されており、前記第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接し、前記第２の三角プリズムとは異なる第３の三角プリズムとは、前記第１の三角プリズムの底面の直角三角形の隣辺を含む第２の側面と、前記第３の三角プリズムの底面の直角三角形の隣辺を含む側面とで接合されており、かつ、全ての前記三角プリズムの底面の直角三角形の前記対辺と前記隣辺との間の頂点が一致するように配置されていてもよい。
【００２１】
上述の態様によれば、導光手段を構成する各三角プリズムは、底面の対辺を含む側面で隣接する三角プリズムと接合されているため、導光手段の構造の安定性を向上できる。また、上述の態様によれば、各三角プリズムの側面接合して導光手段を形成できるため、簡易に導光手段を製造できる。また、三角プリズムの斜辺でない辺を含む側面を、導光手段の内部で反射面として利用できる。よって、上述の態様の光源装置を利用することにより、導光手段における迷光の発生を抑制でき、光の利用効率を向上できる。
【００２２】
第１の態様の光源装置において、
前記各三角プリズムの底面の形状は、直角二等辺三角形であってもよい。
【００２３】
上述の態様によれば、導光手段の構造の安定性を向上できる。また、直角二等辺三角形の形状の底面を有する三角プリズムを用いることにより、導光手段内を循環後に照射面に出力される光と、導光手段内を循環せずに照射面に出力される光とをほぼ同じ角度で出力できるため、光の利用効率低下を抑制できる。
【００２４】
第１の態様の光源装置において、
前記４つの三角プリズムのうちの任意の第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接する第２の三角プリズムと、前記第２の三角プリズムに隣接し、かつ、前記第１の三角プリズムとは異なる第３の三角プリズムと、前記第３の三角プリズムに隣接し、かつ、前記第２の三角プリズムとは異なる第４の三角プリズムとを有しており、前記第１の三角プリズム、前記第２の三角プリズム、前記第３の三角プリズムおよび前記第４の三角プリズムは、少なくとも、前記第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間隔と、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間隔とが、ほぼ等しくなるように配置されていてもよい。
【００２５】
上述の態様の光源装置によれば、第１の三角プリズムと第２の三角プリズム間、および、第３の三角プリズムと第４の三角プリズムの間に空隙を形成でき、空隙の距離を調整することにより、導光手段内を循環する光の光路長を任意に調整できる。
【００２６】
第１の態様の光源装置において、更に、
前記第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間、および、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間に配置され、光を透過する第２の透過部材を備えてもよい。
【００２７】
上述の態様の光源装置によれば、第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間、および、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間の空隙に透過部材を配置できるため、導光手段の構造の安定性を向上できるとともに、第１の反射光に対して、入射光の光路長に任意の光路差を付与できる。
【００２８】
第１の態様の光源装置において、
前記第２の透過部材は、ロッドインテグレータを含んでもよい。
【００２９】
上述の態様の光源装置によれば、三角プリズムの反射面で反射された反射光の反射角度が所望の角度からずれた場合にも、反射光は、ロッドインテグレータ内で反射して隣接する三角プリズムに入射する。従って、上述の態様によれば、入射光の損失を抑制しながら、入射光の光路長を任意に設定できる。
【００３０】
第１の態様の光源装置において、更に、
前記射出光の前記導光手段内部の光路に配置され、所定の条件の変化に応じて屈折率が変化する少なくとも１つ以上の屈折率可変素子と、
前記所定の条件を変化させる条件変化手段と、を備えてもよい。
【００３１】
導光手段内を通過する光の光路長は、導光手段の内部に配置された屈折率可変素子の屈折率の変化に応じて変化する。従って、上述の態様の光源装置によれば、種々の光路長を有する光を同一面から出力できるため、干渉性の低い光を出力できる。
【００３２】
第１の態様の光源装置において、
記所定の条件は、前記屈折率可変素子が配置されている部位の磁場および電場、ならびに、前記屈折率可変素子に与えられる温度および応力のうち少なくとも一つを含んでもよい。
【００３３】
上述の態様の光源装置によれば、簡易に屈折率を変化できるため、容易に干渉性の低い光を出力できる。
【００３４】
第２の態様として、プロジェクタを提供する。第２の態様のプロジェクタは、第１の態様のいずれかの光源装置を備える。
【００３５】
上述の態様のプロジェクタによれば、複数種類の光路長の光を合成した合成光を用いて画像を形成し、スクリーンに投影できるため、スペックルノイズの発生を低減できる。従って、スクリーンに投影されている画像を鑑賞する鑑賞者の不快感を解消でき、鑑賞者の疲労を軽減できる。
【００３６】
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
Ａ１．システム構成：
第１実施例では、フロント投写型プロジェクタについて説明する。図１は、第１実施例におけるフロント投射型プロジェクタ１０の概略構成を例示する説明図である。フロント投射型プロジェクタ１０は、赤色光を射出する半導体レーザ装置２０ａ、青色光を射出する半導体レーザ装置２０ｂ、および、緑色光を射出する半導体レーザ装置２０ｃと各色専用の液晶パネルとを用いて画像を生成し、図１に示すように、スクリーン５０に投影する。以降、第１実施例ではフロント投射型プロジェクタ１０を、単に、プロジェクタ１０と呼ぶ。
【００３８】
図１に示すように、プロジェクタ１０は、半導体レーザ装置２０、光循環ユニット１００、インテグレータレンズ２１ａ〜２１ｃ（照明光学系）、ライトバルブ３７〜３９、ダイクロイックプリズム４０および投射レンズ４１を備える。以降、第１実施例では、半導体レーザ装置２０ａと光循環ユニット１００を合わせて光源装置１１と呼ぶ。同様に、レーザ装置２０ｂと光循環ユニット１００とを合わせて光源装置１１と呼び、半導体レーザ光源２０ｃと光循環ユニット１００とを合わせて光源装置１１と呼ぶ。
【００３９】
各半導体レーザ装置２０ａ〜２０ｃは、図示しない第２高調波発生素子および共振器を備えており、図示しない光源からの光を第２高調波発生素子および共振器を用いて「レーザ光」に変換して出力する。半導体レーザ装置２０ａ〜２０ｃは、半導体レーザ装置毎に波長および位相の揃ったレーザ光を出力し、プロジェクタ１０の光源として機能する。例えば、半導体レーザ装置２０ａは約６５０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出力し、半導体レーザ装置２０ｂは約５４０ｎｍの波長を有する緑色レーザ光を出力し、半導体レーザ装置２０ｃは約４３０ｎｍの波長を有する青色レーザ光を出力する。
【００４０】
半導体レーザ装置２０ａ〜２０ｃは、また、図示しない高周波重畳機構を備えている。高周波重畳機構は、レーザーダイオードのバイアス電流に外部から高周波信号を印加する事で光変調を行う。位相の揃ったレーザ光はランプ光源に比べて干渉性が高いが、所定の光路差を経た光同士は干渉しないことが知られている。干渉が生じない光路差を「コヒーレント長」と言う。レーザ光のコヒーレント長は、数メートル以上のものもあるが、高周波重畳機構による変調を行うことにより、コヒーレント長を数ミリメートル程度に短くできる。
【００４１】
光循環ユニット１００は、入射光を内部で循環させ、循環回数に応じた光路長を有する光として出力する。よって、光循環ユニット１００から出力される光には、複数種類の光路長を有する光が含まれることとなり、出力光の合成光は干渉性の低い光となる。こうして出力された干渉性の低い合成光を用いることにより、光の干渉を抑制できるため、スペックルパターンの発生を低減でき、鑑賞者の疲労と不快感を軽減できる。光循環ユニット１００については、後に詳述する。
【００４２】
インテグレータレンズ２１は、入射する照射光を重畳して輝度ムラを平均化し、スクリーンの端部と中央部との光量差を低減する。インテグレータレンズ２１を配置することにより、スクリーン全体に明るい画像を投射できる。
【００４３】
ライトバルブ３７〜３９は、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）ＴＦＴを用いて形成されている。アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルと偏光板を有している。ライトバルブ３７〜３９は、入射光を制御して画像を描画する。
【００４４】
ダイクロイックプリズム４０は、三角プリズムを４つ組み合わせて直方体とした構成を有しており、ライトバルブ３７〜３９を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を合成して画像を形成し、投射レンズ４１に投射する。
【００４５】
投射レンズ４１は、ダイクロイックプリズム４０から投射された画像を、スクリーン５０に投影する。
【００４６】
以上説明したように、プロジェクタ１０は、半導体レーザ装置２０ａ〜２０ｃからの射出光を各色専用のライトバルブに入射させて画像を形成後、合成しスクリーン５０に投影する。鑑賞者は、スクリーン５０に投影された画像を視認する。
【００４７】
Ａ２．光循環ユニットの詳細構成：
光循環ユニットの詳細構成について、図２および図３を参照して説明する。第１実施例における光循環ユニット１００の詳細構成を例示する説明図である。図３は、第１実施例における光循環ユニット１００の組み付けについて説明する説明図である。図２に示すように、光循環ユニット１００は、三角プリズム２００，２１０，２２０，２３０からなる導光部１５０と、ハーフミラー２５０と、三角プリズム２４０とを備える。
【００４８】
導光部１５０を形成する各三角プリズム２００〜２３０は、矩形形状の３つの面と三角形形状の２つの面を有する三角柱である。以降、三角形形状の面を底面と、矩形形状の面を側面と呼ぶ。各三角プリズム２００〜２３０は、底面の形状が直角二等辺三角形であり、ほぼ同一の大きさおよび形状を有し、光を透過する部材で形成されている。第１実施例では、各三角プリズムは、ガラスを材料として形成されている。三角プリズム２１０，２２０および２３０の底面を形成する二等辺三角形の斜辺を含む側面は、それぞれ、反射面４１０，４２０、４３０として機能する。なお、本明細書では、「ほぼ〜」、「約〜」という記載は、製造過程や使用による劣化に起因する誤差の範囲内に含まれ、誤差の範囲は、例えば、±５％程度であり、作用および効果に影響の無いことを表す。
【００４９】
ハーフミラー２５０は、三角プリズム２００の底面の斜辺を含む側面に蒸着された銀薄膜により形成されている。ハーフミラー２５０は、入射光の一部を反射するとともに、入射光の他の一部を透過する。第１実施例では、反射率：透過率が約「１：１」となるように形成されている。すなわち、ハーフミラー２５０は、ハーフミラー２５０への入射光の約５０％を反射し、入射光の約５０％を透過する。なお、反射も透過もされない入射光の残りは、ハーフミラー２５０による散乱や吸収等される。
【００５０】
ハーフミラー２５０は、半導体レーザ装置２０ｂの射出光に対して垂直な平面に対して約４５度の角度となるように、かつ、インテグレータレンズ２１の受光面に対して約４５度の角度となるように配置されている。こうすることにより、半導体レーザ装置２０ｂから射出されハーフミラー２５０を介してのインテグレータレンズ２１に向けて出力される光の、インテグレータレンズ２１における単位面積あたりの照射効率を向上できる。
【００５１】
三角プリズム２４０は、三角プリズム２００と同じ媒質（すなわち、同じ屈折率を有する）で形成されており、ハーフミラー２５０と半導体レーザ装置２０ｂとの間に、ハーフミラー２５０に接するように配置されている。このように構成することにより、ハーフミラー２５０に入射する光の入射角と、ハーフミラー２５０から三角プリズム２００に入射する光の入射角とをほぼ同じにできる。従って、三角プリズム２００に所望の入射角で光を入射させることができ、光循環ユニット１００内で安定して光を循環させることができる。
【００５２】
ここで、光循環ユニット１００の組み付けについて、図３を参照して説明する。図３は、光循環ユニット１００を三角プリズムの底面側から見た分解平面図である。図３に示すように、各三角プリズム２００〜２３０は、底面を形成する直角三角形の対辺を含む側面と、隣接する三角プリズムの底面の隣辺を含む側面とが張り合わされ、一体的に形成されている。具体的には、例えば、三角プリズム２００の一方の対辺２０１は、三角プリズム２１０の隣辺２１２を含む側面と張り合わされており、三角プリズム２００の隣辺２０２は、三角プリズム２１０とは逆側に隣接する三角プリズム２３０の対辺２３２を含む側面と張り合わされている。
【００５３】
ハーフミラー２５０として機能する銀薄膜２５０は、三角プリズム２００の底面の斜辺２０３を含む側面上に蒸着されている。
【００５４】
三角プリズム２４０は、三角プリズム２００の斜辺２０３を含む側面と三角プリズム２４０の斜辺２４３を含む側面とが重なり合うように、三角プリズム２４０の斜辺２４３を含む側面でハーフミラー２５０と張り合わされている。
【００５５】
第１実施例において、三角プリズム同士、または、三角プリズムとハーフミラー２５０とは、三角プリズムの屈折率よりも低い屈折率を有する接着剤により接合されている。こうすれば、接着剤への光の入射角と接着剤から三角プリズムへの光の入射角とがほぼ同じ角度となるため、光循環ユニット１００に入射した光を光循環ユニット１００内で安定して循環させることができる。また、三角プリズムの斜辺でない辺を含む側面を、導光手段の内部で反射面として利用できる。よって、導光部における迷光の発生を抑制でき、光の利用効率を向上できる。
【００５６】
図２に戻り、光循環ユニット１００内における光の循環について説明する。なお、本実施例では、図２に示すように、三角プリズム２００〜２４０の底面の対辺、隣辺の長さを「Ｌ」とする。また、本実施例では、三角プリズム２００〜２４０の屈折率を「ｎ」と表す。
【００５７】
図２に示すように、半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光３００は、三角プリズム２４０の側面に対してほぼ垂直に入射し、三角プリズム２４０を透過してハーフミラー２５０に入射する。
【００５８】
ハーフミラー２５０に入射した射出光３００（破線）は、約５０％が反射されて（反射光３０１：破線）インテグレータレンズ２１に入射し、射出光３００の残りの約５０％は、ハーフミラー２５０を透過して（透過光３０２：一点鎖線）、三角プリズム２００に入射する。
【００５９】
透過光３０２は、三角プリズム２１０の反射面４１０で反射され、三角プリズム２２０に入射する。一般的に、三角プリズムを形成する媒質であるガラスと空気との境界面の臨界角は約４１°であり、臨界角より大きい角度でガラスと空気と境界面に入射した光は、全反射される。図２に示すように、透過光３０２は、三角プリズム２１０の対辺を含む側面に対してほぼ垂直に三角プリズム２１０に入射するため、透過光３０２は約４５°の入射角で反射面４１０に入射する。よって、透過光３０２は反射面４１０で全反射され、三角プリズム２２０の反射面４２０に入射し、三角プリズム２２０の反射面４２０，および三角プリズム２３０の反射面４３０で、反射面４１０と同様に全反射され、導光部１５０内を循環し、導光部１５０の内側から再びハーフミラー２５０に入射する。
【００６０】
ハーフミラー２５０に入射した透過光３０２の約５０％がハーフミラー２５０を透過して（透過光３０３：一点鎖線）インテグレータレンズ２１に入射し、透過光３０２の残りの約５０％が、三角プリズム２１０の反射面４１０に向かって反射される（反射光３０４：二点鎖線）。反射光３０４は、透過光３０２と同様に、反射面４１０，４２０および４３０で全反射され、導光部１５０内を循環して再びハーフミラー２５０に入射する。
【００６１】
ハーフミラー２５０に入射した反射光３０４の約５０％はハーフミラー２５０を透過して（透過光３０５：二点鎖線）インテグレータレンズ２１に入射し、反射光３０４の残りの約５０％が、三角プリズム２１０の反射面４１０に向かって反射される（反射光３０６：細鎖線）。反射光３０６は反射光３０４と同様に、導光部１５０内を循環してハーフミラー２５０に再び入射し、反射および透過される。以降、同様に、ハーフミラー２５０で反射され導光部１５０に入射した光は導光部１５０内を循環し、ハーフミラー２５０で反射および透過される。
【００６２】
図２に示すように、導光部１５０内の１循環の光路長は「ｄ」である。光路長「ｄ」は約「２Ｌ＊ｎ」と表すことができる。なお、第１実施例では、導光部１５０は、光路長「ｄ」がコヒーレント長より長くなるように形成されている。すなわち、光循環ユニット１００は、互いにコヒーレント長以上の光路差を有する複数種類の光を、同一面（ハーフミラー２５０）から、同一の照射面（インテグレータレンズ２１）に出力する。具体的には、透過光３０３の光路長は、反射光３０１の光路長より光路差「ｄ」だけ長く、透過光３０５の光路長は、反射光３０１の光路長より光路差「２ｄ」（すなわち、透過光３０３の光路長より光路差「ｄ」）長い。
【００６３】
インテグレータレンズ２１に入射した複数種類の光（反射光３０１，透過光３０３，３０５）は、インテグレータレンズ２１で照射面内での光量のバラツキが平坦になるように合成されて、ライトバルブ３８に入射する。インテグレータレンズ２１に入射する反射光３０１，透過光３０３，３０５は、互いにコヒーレント長以上の光路差のある光であるため、インテグレータレンズ２１により合成された反射光３０１、透過光３０３、３０５の合成光は、干渉性の低い光となる。
【００６４】
プロジェクタ１０は、このように再合成された干渉性の低い光を利用して画像をスクリーンに投影する。
【００６５】
以上説明した第１実施例のプロジェクタ１０によれば、半導体レーザ装置から射出された干渉性の高いレーザ光を、光循環ユニット１００によりコヒーレント長以上の光路差がある複数の光に分岐し、インテグレータレンズ２１で重畳して干渉性の低いレーザ光を出力できる。従来では、スペックルパターンを低減するためにスクリーンを振動させる等の手法を取っていたため音や振動が発生していたが、第１実施例のプロジェクタ１０によれば、干渉性の低いレーザ光を利用して画像をスクリーンへ投影できるため、音や振動の発生を軽減しながら、スペックルパターンの発生を低減できる。よって、スクリーン鑑賞者はスクリーンに投影される画像を快適に鑑賞でき、鑑賞者の不快感の軽減および鑑賞者の疲労の増大を抑制できる。
【００６６】
また、第１実施例のプロジェクタ１０によれば、導光部１５０を三角プリズムの貼り合わにより形成できるため、容易にかつ低コストで導光部を形成できる。
【００６７】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、所定の条件の変化に応じて屈折率が変化する屈折率可変素子を導光部内に備える光循環ユニットについて説明する。
【００６８】
Ｂ１．光循環ユニットの詳細構成：
図４は、第２実施例における光源装置について説明する説明図である。第２実施例の光源装置１１ａは、図４に示すように。導光部１５０，ハーフミラー２５０、屈折率可変手段５００からなる光循環ユニット１１０および半導体レーザ装置２０ｂを備える。導光部１５０は、第１実施例と同様に４つの三角プリズム２００、２１０，２２０および２３０から構成されている。なお、三角プリズム２００、２１０，２２０、２３０、２４０，ハーフミラー２５０、および、半導体レーザ装置２０ｂは、第１実施例と同様の機能、構成であるため、説明を省略する。
【００６９】
屈折率可変手段５００は、屈折率可変素子５１０と電極シート５２０，５３０とを備える。屈折率可変素子５１０は、図４に示すように、三角プリズム２００と三角プリズム２３０の側面間に配置されている。電極シート５２０，５３０は、屈折率可変素子５１０の両側に配置されている。
【００７０】
屈折率可変素子とは、所定の条件の変化に応じて、屈折率が変化する素子である。所定の条件とは、例えば、屈折率可変素子が置かれている電場または磁場や、屈折率可変素子に与えられる温度、応力が挙げられる。屈折率可変素子は、磁場の変化による磁気光学効果により物質の電子スピンの偏極や電子の軌道運動が変化して屈折率が変化する物質や、電場の変化による電気光学効果により分子の配向が変化して屈折率が変化する物質を用いて形成できる。また、屈折率可変素子は、例えば、応力が加えられることにより、イオンや電子の密度が変化して屈折率が変化する物質を用いて形成できる。
【００７１】
本実施例では、屈折率可変素子５１０は薄膜状に形成され、電場の変化により屈折率が変化する液晶の層である。屈折率可変素子５１０は、配置されている部位の電場の変化により屈折率可変素子を構成する液晶分子の配向が変化し、屈折率が変化する。そのため、電極シート５２０，５３０間に電圧を印加することにより、屈折率可変素子５１０の屈折率を変化できる。
【００７２】
屈折率可変素子５１０を通過する光の光路長は、屈折率可変素子５１０の層厚を「ｄ１」、屈折率ｎ’とすると、「ｄ１×ｎ’」と表すことができる。すなわち、屈折率ｎ’を変化させることにより屈折率可変素子５１０を通過する光の光路長を柔軟に設定できる。
【００７３】
上述した第２実施例の光源装置によれば、電極シート間に電圧を印加して電場を変化させることにより、屈折率可変素子の屈折率を変化させられるため、導光部内を通過する光の光路長を所望のタイミングで種々に変化させることができる。よって、光路長の異なる複数種類の光を光循環ユニット１１０から出力できる。よって、第２実施例の光源装置を備えるプロジェクタを用いることにより、スペックルパターンの発生が抑制され、鑑賞者の不快感および鑑賞者の疲労を軽減できる。
【００７４】
また、上述した第２実施例の光循環ユニットによれば、屈折率可変素子５１０の屈折率を高くすることによりコヒーレント長が長くなるため、導光部１５０内を光が通過する際の物理的な距離を短くできる、すなわち、光循環ユニットを小型化できる。
【００７５】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、隣接する三角プリズムの間に、ロッドインテグレータを配置した光循環ユニットを有する光源装置について説明する。
【００７６】
Ｃ１．光循環ユニットの詳細構成：
図５は、第３実施例における光源装置を例示する説明図である。図５は、光源装置１１ｂを、光循環ユニット１２０の底面側からの平面図である。図５に示すように、光源装置１１ｂは、導光部１５０ａとハーフミラー２５０と三角プリズム２４０とからなる光循環ユニット１２０と、半導体レーザ装置２０ｂとを備える。導光部１５０ａは、三角プリズム２００〜２３０，および、ロッドインテグレータ６００，６０１とからなる。半導体レーザ装置２０ｂ、三角プリズム２００〜２４０，ハーフミラー２５０は、第１実施例と同様の機能、構造であるため、説明を省略する。
【００７７】
導光部１５０ａは、図５に示すように、三角プリズム２１０と三角プリズム２２０との間にロッドインテグレータ６００が配置され、三角プリズム２３０と三角プリズム２００との間にロッドインテグレータ６１０が配置されている。ロッドインテグレータ６００、６１０は、三角プリズムと同じ媒質で形成されている。本実施例では、三角プリズム、ロッドインテグレータ共に透明なガラスにより形成されている。
【００７８】
本実施例では、三角プリズム２１０と三角プリズム２２０との間隔、言い換えれば、対向する側面間の距離、すなわち、ロッドインテグレータ６００の長さ、および、三角プリズム２３０と三角プリズム２００との間隔、言い換えれば、三角プリズム２３０と三角プリズム２００との対向する側面間の距離、（ロッドインテグレータ６１０の長さ）はほぼ等しい。また、導光部１５０ａを一循環した光の光路長を「ｄ２」と表す。本実施例では、光路長「ｄ２」がコヒーレント長より長くなるように構成されている。
【００７９】
図５に示すように、半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光は７００は、射出光７００の約５０％がハーフミラー２５０により図示しないインテグレータレンズに向かって反射され（反射光７０１）、射出光７００の約５０％がハーフミラー２５０を透過して導光部１５０ａに入射する（透過光７０２）。透過光７０２は、三角プリズム２１０の反射面４１０で反射されロッドインテグレータ６００内を通り、三角プリズム２２０の反射面４２０、三角プリズム２３０の反射面４３０で反射されてロッドインテグレータ６１０を通って再びハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した透過光７０２は、約５０％がハーフミラー２５０を透過して図示しないインテグレータレンズに向かい（透過光７０３）、約５０％がハーフミラー２５０によって反射され（反射光７０４）再び導光部１５０ａを循環する。
【００８０】
透過光７０３は、反射光７０１よりも、光路長「ｄ２」長い。従って、従って、ハーフミラー２５０からは、互いにコヒーレント長以上の光路差を有する複数種類の光が、ハーフミラー２５０から図示しないインテグレータレンズに向かって出力される。
【００８１】
以上説明した第３実施例の光源装置によれば、三角プリズム間にロッドインテグレータを配置することにより、光路長を簡易に伸長できる。また、第３実施例の光源装置によれば、半導体レーザ装置２０ｂからの射出光の進行方向に対して略垂直方向にロッドインテグレータを配置して光路長を伸長できる。そのため、第３実施例の光源装置は、三角プリズムを４つ貼り合わせた導光部と同じようにコヒーレント長以上の光路長を有し、半導体レーザ装置２０ｂからの射出光の進行方向についての大きさを、三角プリズムを４つ貼り合わせた導光部より小さくできる。
【００８２】
また、上述の第３実施例の光源装置によれば、ハーフミラー２５０や各三角プリズムの反射面４１０〜４３０の劣化や損傷などにより、図５に示すように、反射光７０５が導光部の外部に向けて進んだ場合にも、反射光７０５をロッドインテグレータで反射し、次の三角プリズムに向けて進めることができる。従って、光の損失を抑制できる。
【００８３】
Ｄ．第４実施例：
第４実施例では、所定の距離を空けて配置された４つの三角プリズムにより構成される導光部を有する光循環ユニットを備える光源装置について説明する。
【００８４】
Ｄ１．光循環ユニットの詳細構成：
図６は、第４実施例の光源装置１１ｃを例示する説明図である。図６は、光源装置１１ｃの底面側からの平面図である。図６に示すように、光源装置１１ｃは、光循環ユニット１３０と半導体レーザ装置２０ｂを備える。光循環ユニット１３０は、４つの三角プリズム２００〜２３０からなる導光部１５０ｂ、ハーフミラー２５０および三角プリズム２４０を備える。光循環ユニット１３０は、三角プリズム２００と三角プリズム２１０との間、三角プリズム２１０と三角プリズム２２０との間、三角プリズム２２０と三角プリズム２３０との間、および、三角プリズム２３０と三角プリズム２００との間に空隙８００〜８３０を有するように構成されている。各三角プリズム２００〜２３０は、空隙８００と空隙８２０の距離がほぼ等しく、かつ、空隙８１０と空隙８３０の距離がほぼ等しくなるように配置されている。
【００８５】
図６に示すように、半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光は７１０は、射出光７１０の約５０％がハーフミラー２５０により図示しないインテグレータレンズに向けて反射され（反射光７１１）、射出光７００の約５０％がハーフミラー２５０を透過し、導光部１５０ｂに入射する（透過光７１２）。透過光７１２は、空隙８００を通過して三角プリズム２１０の反射面４１０で反射され、空隙８１０を通過して三角プリズム２２０の反射面４２０で反射される。そして、透過光７１２は、空隙８２０を通過して三角プリズム２３０の反射面４３０で反射され、空隙８３０を通過して再びハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した透過光７１２は、約５０％がハーフミラー２５０を透過して図示しないインテグレータレンズに向かい（透過光７１３）、約５０％がハーフミラー２５０によって反射され（反射光７１４）再び導光部１５０ｂを循環する。以降、導光部内の循環、ならびに、ハーフミラー２５０による反射および透過を繰り返して、ハーフミラー２５０から光路長の異なる光を出力する。
【００８６】
透過光７１３は、反射光７１１よりも、光路長「ｄ３」長い。本実施例では、導光部１５０ｂは、光路長「ｄ３」がコヒーレント長より長くなるように構成されている。従って、ハーフミラー２５０からは、互いにコヒーレント長以上の光路差を有する複数種類の光が、ハーフミラー２５０から図示しないインテグレータレンズに向かって出力される。
【００８７】
以上説明した第４実施例によれば、複数の三角プリズムの配置を調整することにより、導光部を通過する光の光路長を柔軟に設定できる。
【００８８】
Ｅ．変形例：
（１）上述の第１実施例〜第４実施例では、導光部を複数の三角プリズムを用いて構成しているが、例えば、図７に示すように、光ファイバを用いて導光部を形成してもよい。
【００８９】
図７は、変形例における光源装置の概略構成を例示する説明図である。変形例の光源装置１１ｄは、半導体レーザ装置２０ｂと、光循環ユニット１４０とを備える。光循環ユニット１４０は、三角プリズム２００と光ファイバ９００とから構成される導光部１５０ｃと、ハーフミラー２５０と三角プリズム２４０とを備える。
【００９０】
光ファイバ９００は、石英ガラスやプラスチックで細い繊維状に形成されており、中心部のコア周囲をクラッドで覆った二重構造を有する。光ファイバ９００は、コアがクラッドに比較して高い屈折率を有するように形成されているため、光ファイバ９００への入射光は、コアとクラッドとの境界で全反射してコア内に閉じこめられた状態で伝搬する。光ファイバ９００は、光ファイバ９００を通過する光の光路長は、少なくとも、半導体レーザ装置２０ｂから射出される射出光のコヒーレント長以上の長さとなるように、形成されている。
【００９１】
図７に示すように、半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光は９５０の約５０％はハーフミラー２５０により図示しないインテグレータレンズに向けて反射され（反射光９５１）、射出光９５０の約５０％がハーフミラー２５０を透過し、導光部１５０ｃに入射する（透過光９５２）。透過光９５２は、光ファイバ９００内で全反射しながら伝搬し再びハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した透過光９５２の約５０％はハーフミラー２５０を透過して図示しないインテグレータレンズに向かい（透過光９５３）、透過光９５２の約５０％はハーフミラー２５０によって反射され（反射光９５４）再び導光部１５０ｃを循環する。このように、光源装置１１ｄは、入射光に対して、ハーフミラー２５０での反射および透過および導光部１５０ｃ内での循環を繰り返し、図示しないインテグレータレンズに向けて光路長の異なる光を出力する。
【００９２】
上述の変形例によれば、光ファイバを用いることにより、簡易な構成で光を循環させることができる。従って、変形例の光源装置によれば、互いコヒーレント長以上の光路差を有する複数種類の光を出力できるため、スペックルパターンの発生を抑制できる。
【００９３】
（２）上述の第１実施例では、光源装置を、３つの空間変調器（ライトバルブ）を用いた三板方式と呼ばれる構成のプロジェクタに採用しているが、２つの空間変調器を用いた二板方式、１つの空間変調器を用いた単板方式と呼ばれる構成のプロジェクタに採用してもよい。上述の光源装置を、二板方式、単板方式のプロジェクタに採用する場合には、適宜、ダイクロイックミラーや反射レンズ等を用いることにより構成できる。
【００９４】
（３）上述の各実施例では、透過率を約５０％、反射率を約５０％に調整されたハーフミラー２５０を利用しているが、例えば、透過率および反射率が任意に調整された部分反射ミラーを用いても良い。
【００９５】
（４）上述の各実施例では、光源装置から出力される複数種類の光が、互いにコヒーレント長以上の光路差を有するように光循環ユニットを構成しているが、光源装置から出力される複数種類の光は、互いにコヒーレント長以上の光路差を有していなくてもよい。光源装置から出力される複数種類の光が、互いに光路長の異なる光であればスペックルパターンの発生は低減される。
【００９６】
（５）上述の各実施例では、三角プリズムを用いて導光部を形成しているが、例えば、角柱の透明部材を用いて導光部を形成してもよい。
【００９７】
（６）上述の第２実施例では、屈折率可変素子５１０を三角プリズム２３０と三角プリズム２００との間に配置しているが、例えば、図４に示すように、三角プリズムの間のいずれの位置に配置してもかまわない（屈折率可変素子５１１，５１２，５１３）。また、屈折率可変素子を複数配置してもよい。こうすれば、屈折率を柔軟に設定できる。
【００９８】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１実施例におけるフロント投射型プロジェクタ１０の概略構成を例示する説明図。
【図２】第１実施例の光循環ユニットについて説明する説明図。
【図３】第１実施例における光循環ユニットの組み付けについて説明する説明図。
【図４】第２実施例における光源装置を例示する説明図。
【図５】第３実施例における光源装置を例示する説明図。
【図６】第４実施例における光源装置を例示する説明図。
【図７】変形例における光源装置の概略構成を例示する説明図。
【符号の説明】
【０１００】
１０…プロジェクタ
１１…光源装置
１１ａ…光源装置
１１ｂ…光源装置
１１ｃ…光源装置
１１ｄ…光源装置
２０…半導体レーザ装置
２０ａ〜２０ｃ…半導体レーザ装置
…半導体レーザ装置
２１ａ〜２１ｃ…インテグレータレンズ
３７〜３９…ライトバルブ
４０…ダイクロイックプリズム
４１…投射レンズ
５０…スクリーン
１００、１１０，１２０，１３０、１４０…光循環ユニット
１５０…導光部
１５０ａ〜１５０ｃ…導光部
２００、２１０，２２０，２３０，２４０…三角プリズム
２５０…ハーフミラー
４１０、４２０，４３０…反射面
５００…屈折率可変手段
５１０…屈折率可変素子
５２０、５３０…電極シート
６００、６１０…ロッドインテグレータ
８００、８１０，８２０，８３０…空隙
９００…光ファイバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および光源装置を備えるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）等の空間光変調機器を、光源装置の照明光で照射して映像を表示するプロジェクタが利用されている。プロジェクタには、スクリーンの前方から投射するフロント投射型プロジェクタと、スクリーンの後方から投射するリア投射型プロジェクタがある。
【０００３】
フロント投射型プロジェクタ、リア投射型プロジェクタは、例えば、光源装置としてレーザ光源を用いている。レーザ光源は、エネルギー効率や色再現性がランプ光源に対して高いためめという利点がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９７１１１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２３０６２９号公報
【特許文献３】特開２０００−１９９８７２号公報
【特許文献４】特開２００１−２９６５０３号公報
【特許文献５】特表平５−１９６８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ光源のように、光源装置から射出された光線の位相が揃っている場合、スクリーンへの投射時に近傍の光線同士が干渉するため、スクリーンの手前の空間にスペックルパターンと呼ばれる干渉縞や斑が現れる。鑑賞者は、スクリーン面とスペックルパターンとの二重の像を観ることとなり、スクリーン面とスペックルパターンのそれぞれに焦点を合わせようとするため、鑑賞者には不快感が生じ、鑑賞者の疲労の増大という問題が生じることがある。
【０００６】
上述の課題は、位相が揃っているレーザ光で特に生じることが多いが、超高圧水銀ランプなどのランプ光源でも生じることがある。そのため、光源装置を用いたプロジェクタでは、スペックルパターンの発生の抑制が望まれている。
【０００７】
本願はこのような課題に鑑みてなされたものであり、光源装置から出力される光による画像の投影時に生じるスペックルパターンの発生の抑制を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第１の態様は光源装置を提供する。第１の態様の光源装置は、
光を射出する発光手段と、
入射光の一部を反射するとともに、残りを透過する分岐手段と、
前記分岐手段を経て入射する入射光を内部で循環させて、前記分岐手段に再び入射させる導光手段と、を備え、
前記分岐手段は、前記発光手段から射出され、前記導光手段を経ずに入射する入射光の一部を第１の反射光として照射面に向けて出力するとともに、残りを第１の透過光として前記導光手段に入射させ、かつ、前記導光手段からの入射光の一部を第２の反射光として前記導光手段へ再度入射させるとともに、残りを第２の透過光として前記照射面に向けて出力する、ことを要旨とする。
【０００９】
上述の態様によれば、発光手段からの射出光の一部を反射し、他の一部を導光手段内で循環させて、反射された光と循環された光とを出力することができ、同一照射面に向けて光路長の異なる複数種類の光を出力できる。よって、上述の態様の後編装置によれば、干渉性の低い光を出力でき、照射面への光の照射時に発生するスペックルパターンを低減できる。
【００１０】
第１の態様の光源装置において、
前記導光手段は、前記分岐手段からの入射光が再び前記分岐手段へ入射するまでの光路長が、前記発光手段から射出される光の可干渉距離以上となるように構成されていてもよい。
【００１１】
上述の態様によれば、導光手段への入射光に射出光の可干渉距離以上の光路を付与できる。従って、上述の態様も光源装置は、可干渉距離以上の光路差を有する複数種類の光を出力でき、照射面への照射時に発生するスペックルパターンを低減できる。
【００１２】
第１の態様の光源装置において、
前記導光手段は、複数の反射面を有し、入射光を前記複数の反射面で反射することにより前記循環させてもよい。
【００１３】
上述の態様によれば、反射の繰り返しによって導光手段の内部で光を循環させることができるため、簡易な構成で、光路長の異なる複数種類の光を出力できる。従って、干渉性の低い光を出力でき、スペックルパターンの発生を抑制できる。
【００１４】
第１の態様の光源装置において、
前記導光手段は、底面の形状が直角三角形である三角プリズムを４つ有しており、前記４つの三角プリズムのうち、３つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面が前記反射面となるように配置され、かつ、前記４つの三角プリズムのうちの残りの１つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面が前記発光手段に対向するように配置されており、
前記分岐手段は、前記残りの１つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面に接するように配置されていてもよい。
【００１５】
三角プリズムは容易に準備できるため、上述の態様によれば、簡易に、かつ、低コストで光源装置を製造できる。
【００１６】
第１の態様の光源装置において、更に、
前記三角プリズムを形成する部材の屈折率とほぼ同じ屈折率を有し、光を透過する部材で形成され、前記分岐手段と前記発光手段との間に前記分岐手段に接するように配置されている第１の透過部材、を備えていてもよい。
【００１７】
上述の態様によれば、分岐手段の片側に三角プリズムが配置され、もう片側に三角プリズムとほぼ同じ屈折率を有する透過部材が配置できる。従って、分岐手段への入射光の入射角と、分岐手段から導光手段への入射光の入射角とをほぼ同じ角度とできるため、導光手段内で安定して光を循環させることができる。よって、上述の態様の光源装置は、干渉性の低い光を照射対象面に向けて出力でき、スペックルパターンの発生を抑制できる。
【００１８】
第１の態様の光源装置において、
前記第１の透過部材は、前記４つの三角プリズムとほぼ同じ形状、大きさを有する三角プリズムであり、底面の斜辺を含む側面が前記分岐手段に接するように配置されてもよい。
【００１９】
上述の態様の光源装置によれば、導光手段の三角プリズムと第１の透過部材である三角プリズムとはほぼ同型の三角プリズムであり、分岐手段の両側に、各三角プリズムの同一面が接するように配置できる。従って、上述の態様によれば、干渉性の低い光を照射対象面に向けて出力可能な光源装置を容易に製造できる。
【００２０】
第１の態様の光源装置において、
前記４つの三角プリズムの任意の第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接する第２の三角プリズムは、前記第１の三角プリズムの底面の直角三角形の対辺を含む第１の側面と、前記第２の三角プリズムの底面の直角三角形の対辺を含む側面とで接合されており、前記第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接し、前記第２の三角プリズムとは異なる第３の三角プリズムとは、前記第１の三角プリズムの底面の直角三角形の隣辺を含む第２の側面と、前記第３の三角プリズムの底面の直角三角形の隣辺を含む側面とで接合されており、かつ、全ての前記三角プリズムの底面の直角三角形の前記対辺と前記隣辺との間の頂点が一致するように配置されていてもよい。
【００２１】
上述の態様によれば、導光手段を構成する各三角プリズムは、底面の対辺を含む側面で隣接する三角プリズムと接合されているため、導光手段の構造の安定性を向上できる。また、上述の態様によれば、各三角プリズムの側面接合して導光手段を形成できるため、簡易に導光手段を製造できる。また、三角プリズムの斜辺でない辺を含む側面を、導光手段の内部で反射面として利用できる。よって、上述の態様の光源装置を利用することにより、導光手段における迷光の発生を抑制でき、光の利用効率を向上できる。
【００２２】
第１の態様の光源装置において、
前記各三角プリズムの底面の形状は、直角二等辺三角形であってもよい。
【００２３】
上述の態様によれば、導光手段の構造の安定性を向上できる。また、直角二等辺三角形の形状の底面を有する三角プリズムを用いることにより、導光手段内を循環後に照射面に出力される光と、導光手段内を循環せずに照射面に出力される光とをほぼ同じ角度で出力できるため、光の利用効率低下を抑制できる。
【００２４】
第１の態様の光源装置において、
前記４つの三角プリズムのうちの任意の第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接する第２の三角プリズムと、前記第２の三角プリズムに隣接し、かつ、前記第１の三角プリズムとは異なる第３の三角プリズムと、前記第３の三角プリズムに隣接し、かつ、前記第２の三角プリズムとは異なる第４の三角プリズムとを有しており、前記第１の三角プリズム、前記第２の三角プリズム、前記第３の三角プリズムおよび前記第４の三角プリズムは、少なくとも、前記第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間隔と、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間隔とが、ほぼ等しくなるように配置されていてもよい。
【００２５】
上述の態様の光源装置によれば、第１の三角プリズムと第２の三角プリズム間、および、第３の三角プリズムと第４の三角プリズムの間に空隙を形成でき、空隙の距離を調整することにより、導光手段内を循環する光の光路長を任意に調整できる。
【００２６】
第１の態様の光源装置において、更に、
前記第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間、および、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間に配置され、光を透過する第２の透過部材を備えてもよい。
【００２７】
上述の態様の光源装置によれば、第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間、および、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間の空隙に透過部材を配置できるため、導光手段の構造の安定性を向上できるとともに、第１の反射光に対して、入射光の光路長に任意の光路差を付与できる。
【００２８】
第１の態様の光源装置において、
前記第２の透過部材は、ロッドインテグレータを含んでもよい。
【００２９】
上述の態様の光源装置によれば、三角プリズムの反射面で反射された反射光の反射角度が所望の角度からずれた場合にも、反射光は、ロッドインテグレータ内で反射して隣接する三角プリズムに入射する。従って、上述の態様によれば、入射光の損失を抑制しながら、入射光の光路長を任意に設定できる。
【００３０】
第１の態様の光源装置において、更に、
前記射出光の前記導光手段内部の光路に配置され、所定の条件の変化に応じて屈折率が変化する少なくとも１つ以上の屈折率可変素子と、
前記所定の条件を変化させる条件変化手段と、を備えてもよい。
【００３１】
導光手段内を通過する光の光路長は、導光手段の内部に配置された屈折率可変素子の屈折率の変化に応じて変化する。従って、上述の態様の光源装置によれば、種々の光路長を有する光を同一面から出力できるため、干渉性の低い光を出力できる。
【００３２】
第１の態様の光源装置において、
記所定の条件は、前記屈折率可変素子が配置されている部位の磁場および電場、ならびに、前記屈折率可変素子に与えられる温度および応力のうち少なくとも一つを含んでもよい。
【００３３】
上述の態様の光源装置によれば、簡易に屈折率を変化できるため、容易に干渉性の低い光を出力できる。
【００３４】
第２の態様として、プロジェクタを提供する。第２の態様のプロジェクタは、第１の態様のいずれかの光源装置を備える。
【００３５】
上述の態様のプロジェクタによれば、複数種類の光路長の光を合成した合成光を用いて画像を形成し、スクリーンに投影できるため、スペックルノイズの発生を低減できる。従って、スクリーンに投影されている画像を鑑賞する鑑賞者の不快感を解消でき、鑑賞者の疲労を軽減できる。
【００３６】
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
Ａ１．システム構成：
第１実施例では、フロント投写型プロジェクタについて説明する。図１は、第１実施例におけるフロント投射型プロジェクタ１０の概略構成を例示する説明図である。フロント投射型プロジェクタ１０は、赤色光を射出する半導体レーザ装置２０ａ、青色光を射出する半導体レーザ装置２０ｂ、および、緑色光を射出する半導体レーザ装置２０ｃと各色専用の液晶パネルとを用いて画像を生成し、図１に示すように、スクリーン５０に投影する。以降、第１実施例ではフロント投射型プロジェクタ１０を、単に、プロジェクタ１０と呼ぶ。
【００３８】
図１に示すように、プロジェクタ１０は、半導体レーザ装置２０、光循環ユニット１００、インテグレータレンズ２１ａ〜２１ｃ（照明光学系）、ライトバルブ３７〜３９、ダイクロイックプリズム４０および投射レンズ４１を備える。以降、第１実施例では、半導体レーザ装置２０ａと光循環ユニット１００を合わせて光源装置１１と呼ぶ。同様に、レーザ装置２０ｂと光循環ユニット１００とを合わせて光源装置１１と呼び、半導体レーザ光源２０ｃと光循環ユニット１００とを合わせて光源装置１１と呼ぶ。
【００３９】
各半導体レーザ装置２０ａ〜２０ｃは、図示しない第２高調波発生素子および共振器を備えており、図示しない光源からの光を第２高調波発生素子および共振器を用いて「レーザ光」に変換して出力する。半導体レーザ装置２０ａ〜２０ｃは、半導体レーザ装置毎に波長および位相の揃ったレーザ光を出力し、プロジェクタ１０の光源として機能する。例えば、半導体レーザ装置２０ａは約６５０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出力し、半導体レーザ装置２０ｂは約５４０ｎｍの波長を有する緑色レーザ光を出力し、半導体レーザ装置２０ｃは約４３０ｎｍの波長を有する青色レーザ光を出力する。
【００４０】
半導体レーザ装置２０ａ〜２０ｃは、また、図示しない高周波重畳機構を備えている。高周波重畳機構は、レーザーダイオードのバイアス電流に外部から高周波信号を印加する事で光変調を行う。位相の揃ったレーザ光はランプ光源に比べて干渉性が高いが、所定の光路差を経た光同士は干渉しないことが知られている。干渉が生じない光路差を「コヒーレント長」と言う。レーザ光のコヒーレント長は、数メートル以上のものもあるが、高周波重畳機構による変調を行うことにより、コヒーレント長を数ミリメートル程度に短くできる。
【００４１】
光循環ユニット１００は、入射光を内部で循環させ、循環回数に応じた光路長を有する光として出力する。よって、光循環ユニット１００から出力される光には、複数種類の光路長を有する光が含まれることとなり、出力光の合成光は干渉性の低い光となる。こうして出力された干渉性の低い合成光を用いることにより、光の干渉を抑制できるため、スペックルパターンの発生を低減でき、鑑賞者の疲労と不快感を軽減できる。光循環ユニット１００については、後に詳述する。
【００４２】
インテグレータレンズ２１は、入射する照射光を重畳して輝度ムラを平均化し、スクリーンの端部と中央部との光量差を低減する。インテグレータレンズ２１を配置することにより、スクリーン全体に明るい画像を投射できる。
【００４３】
ライトバルブ３７〜３９は、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）ＴＦＴを用いて形成されている。アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルと偏光板を有している。ライトバルブ３７〜３９は、入射光を制御して画像を描画する。
【００４４】
ダイクロイックプリズム４０は、三角プリズムを４つ組み合わせて直方体とした構成を有しており、ライトバルブ３７〜３９を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を合成して画像を形成し、投射レンズ４１に投射する。
【００４５】
投射レンズ４１は、ダイクロイックプリズム４０から投射された画像を、スクリーン５０に投影する。
【００４６】
以上説明したように、プロジェクタ１０は、半導体レーザ装置２０ａ〜２０ｃからの射出光を各色専用のライトバルブに入射させて画像を形成後、合成しスクリーン５０に投影する。鑑賞者は、スクリーン５０に投影された画像を視認する。
【００４７】
Ａ２．光循環ユニットの詳細構成：
光循環ユニットの詳細構成について、図２および図３を参照して説明する。第１実施例における光循環ユニット１００の詳細構成を例示する説明図である。図３は、第１実施例における光循環ユニット１００の組み付けについて説明する説明図である。図２に示すように、光循環ユニット１００は、三角プリズム２００，２１０，２２０，２３０からなる導光部１５０と、ハーフミラー２５０と、三角プリズム２４０とを備える。
【００４８】
導光部１５０を形成する各三角プリズム２００〜２３０は、矩形形状の３つの面と三角形形状の２つの面を有する三角柱である。以降、三角形形状の面を底面と、矩形形状の面を側面と呼ぶ。各三角プリズム２００〜２３０は、底面の形状が直角二等辺三角形であり、ほぼ同一の大きさおよび形状を有し、光を透過する部材で形成されている。第１実施例では、各三角プリズムは、ガラスを材料として形成されている。三角プリズム２１０，２２０および２３０の底面を形成する二等辺三角形の斜辺を含む側面は、それぞれ、反射面４１０，４２０、４３０として機能する。なお、本明細書では、「ほぼ〜」、「約〜」という記載は、製造過程や使用による劣化に起因する誤差の範囲内に含まれ、誤差の範囲は、例えば、±５％程度であり、作用および効果に影響の無いことを表す。
【００４９】
ハーフミラー２５０は、三角プリズム２００の底面の斜辺を含む側面に蒸着された銀薄膜により形成されている。ハーフミラー２５０は、入射光の一部を反射するとともに、入射光の他の一部を透過する。第１実施例では、反射率：透過率が約「１：１」となるように形成されている。すなわち、ハーフミラー２５０は、ハーフミラー２５０への入射光の約５０％を反射し、入射光の約５０％を透過する。なお、反射も透過もされない入射光の残りは、ハーフミラー２５０による散乱や吸収等される。
【００５０】
ハーフミラー２５０は、半導体レーザ装置２０ｂの射出光に対して垂直な平面に対して約４５度の角度となるように、かつ、インテグレータレンズ２１の受光面に対して約４５度の角度となるように配置されている。こうすることにより、半導体レーザ装置２０ｂから射出されハーフミラー２５０を介してのインテグレータレンズ２１に向けて出力される光の、インテグレータレンズ２１における単位面積あたりの照射効率を向上できる。
【００５１】
三角プリズム２４０は、三角プリズム２００と同じ媒質（すなわち、同じ屈折率を有する）で形成されており、ハーフミラー２５０と半導体レーザ装置２０ｂとの間に、ハーフミラー２５０に接するように配置されている。このように構成することにより、ハーフミラー２５０に入射する光の入射角と、ハーフミラー２５０から三角プリズム２００に入射する光の入射角とをほぼ同じにできる。従って、三角プリズム２００に所望の入射角で光を入射させることができ、光循環ユニット１００内で安定して光を循環させることができる。
【００５２】
ここで、光循環ユニット１００の組み付けについて、図３を参照して説明する。図３は、光循環ユニット１００を三角プリズムの底面側から見た分解平面図である。図３に示すように、各三角プリズム２００〜２３０は、底面を形成する直角三角形の対辺を含む側面と、隣接する三角プリズムの底面の隣辺を含む側面とが張り合わされ、一体的に形成されている。具体的には、例えば、三角プリズム２００の一方の対辺２０１は、三角プリズム２１０の隣辺２１２を含む側面と張り合わされており、三角プリズム２００の隣辺２０２は、三角プリズム２１０とは逆側に隣接する三角プリズム２３０の対辺２３２を含む側面と張り合わされている。
【００５３】
ハーフミラー２５０として機能する銀薄膜２５０は、三角プリズム２００の底面の斜辺２０３を含む側面上に蒸着されている。
【００５４】
三角プリズム２４０は、三角プリズム２００の斜辺２０３を含む側面と三角プリズム２４０の斜辺２４３を含む側面とが重なり合うように、三角プリズム２４０の斜辺２４３を含む側面でハーフミラー２５０と張り合わされている。
【００５５】
第１実施例において、三角プリズム同士、または、三角プリズムとハーフミラー２５０とは、三角プリズムの屈折率よりも低い屈折率を有する接着剤により接合されている。こうすれば、接着剤への光の入射角と接着剤から三角プリズムへの光の入射角とがほぼ同じ角度となるため、光循環ユニット１００に入射した光を光循環ユニット１００内で安定して循環させることができる。また、三角プリズムの斜辺でない辺を含む側面を、導光手段の内部で反射面として利用できる。よって、導光部における迷光の発生を抑制でき、光の利用効率を向上できる。
【００５６】
図２に戻り、光循環ユニット１００内における光の循環について説明する。なお、本実施例では、図２に示すように、三角プリズム２００〜２４０の底面の対辺、隣辺の長さを「Ｌ」とする。また、本実施例では、三角プリズム２００〜２４０の屈折率を「ｎ」と表す。
【００５７】
図２に示すように、半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光３００は、三角プリズム２４０の側面に対してほぼ垂直に入射し、三角プリズム２４０を透過してハーフミラー２５０に入射する。
【００５８】
ハーフミラー２５０に入射した射出光３００（破線）は、約５０％が反射されて（反射光３０１：破線）インテグレータレンズ２１に入射し、射出光３００の残りの約５０％は、ハーフミラー２５０を透過して（透過光３０２：一点鎖線）、三角プリズム２００に入射する。
【００５９】
透過光３０２は、三角プリズム２１０の反射面４１０で反射され、三角プリズム２２０に入射する。一般的に、三角プリズムを形成する媒質であるガラスと空気との境界面の臨界角は約４１°であり、臨界角より大きい角度でガラスと空気と境界面に入射した光は、全反射される。図２に示すように、透過光３０２は、三角プリズム２１０の対辺を含む側面に対してほぼ垂直に三角プリズム２１０に入射するため、透過光３０２は約４５°の入射角で反射面４１０に入射する。よって、透過光３０２は反射面４１０で全反射され、三角プリズム２２０の反射面４２０に入射し、三角プリズム２２０の反射面４２０，および三角プリズム２３０の反射面４３０で、反射面４１０と同様に全反射され、導光部１５０内を循環し、導光部１５０の内側から再びハーフミラー２５０に入射する。
【００６０】
ハーフミラー２５０に入射した透過光３０２の約５０％がハーフミラー２５０を透過して（透過光３０３：一点鎖線）インテグレータレンズ２１に入射し、透過光３０２の残りの約５０％が、三角プリズム２１０の反射面４１０に向かって反射される（反射光３０４：二点鎖線）。反射光３０４は、透過光３０２と同様に、反射面４１０，４２０および４３０で全反射され、導光部１５０内を循環して再びハーフミラー２５０に入射する。
【００６１】
ハーフミラー２５０に入射した反射光３０４の約５０％はハーフミラー２５０を透過して（透過光３０５：二点鎖線）インテグレータレンズ２１に入射し、反射光３０４の残りの約５０％が、三角プリズム２１０の反射面４１０に向かって反射される（反射光３０６：細鎖線）。反射光３０６は反射光３０４と同様に、導光部１５０内を循環してハーフミラー２５０に再び入射し、反射および透過される。以降、同様に、ハーフミラー２５０で反射され導光部１５０に入射した光は導光部１５０内を循環し、ハーフミラー２５０で反射および透過される。
【００６２】
図２に示すように、導光部１５０内の１循環の光路長は「ｄ」である。光路長「ｄ」は約「２Ｌ＊ｎ」と表すことができる。なお、第１実施例では、導光部１５０は、光路長「ｄ」がコヒーレント長より長くなるように形成されている。すなわち、光循環ユニット１００は、互いにコヒーレント長以上の光路差を有する複数種類の光を、同一面（ハーフミラー２５０）から、同一の照射面（インテグレータレンズ２１）に出力する。具体的には、透過光３０３の光路長は、反射光３０１の光路長より光路差「ｄ」だけ長く、透過光３０５の光路長は、反射光３０１の光路長より光路差「２ｄ」（すなわち、透過光３０３の光路長より光路差「ｄ」）長い。
【００６３】
インテグレータレンズ２１に入射した複数種類の光（反射光３０１，透過光３０３，３０５）は、インテグレータレンズ２１で照射面内での光量のバラツキが平坦になるように合成されて、ライトバルブ３８に入射する。インテグレータレンズ２１に入射する反射光３０１，透過光３０３，３０５は、互いにコヒーレント長以上の光路差のある光であるため、インテグレータレンズ２１により合成された反射光３０１、透過光３０３、３０５の合成光は、干渉性の低い光となる。
【００６４】
プロジェクタ１０は、このように再合成された干渉性の低い光を利用して画像をスクリーンに投影する。
【００６５】
以上説明した第１実施例のプロジェクタ１０によれば、半導体レーザ装置から射出された干渉性の高いレーザ光を、光循環ユニット１００によりコヒーレント長以上の光路差がある複数の光に分岐し、インテグレータレンズ２１で重畳して干渉性の低いレーザ光を出力できる。従来では、スペックルパターンを低減するためにスクリーンを振動させる等の手法を取っていたため音や振動が発生していたが、第１実施例のプロジェクタ１０によれば、干渉性の低いレーザ光を利用して画像をスクリーンへ投影できるため、音や振動の発生を軽減しながら、スペックルパターンの発生を低減できる。よって、スクリーン鑑賞者はスクリーンに投影される画像を快適に鑑賞でき、鑑賞者の不快感の軽減および鑑賞者の疲労の増大を抑制できる。
【００６６】
また、第１実施例のプロジェクタ１０によれば、導光部１５０を三角プリズムの貼り合わにより形成できるため、容易にかつ低コストで導光部を形成できる。
【００６７】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、所定の条件の変化に応じて屈折率が変化する屈折率可変素子を導光部内に備える光循環ユニットについて説明する。
【００６８】
Ｂ１．光循環ユニットの詳細構成：
図４は、第２実施例における光源装置について説明する説明図である。第２実施例の光源装置１１ａは、図４に示すように。導光部１５０，ハーフミラー２５０、屈折率可変手段５００からなる光循環ユニット１１０および半導体レーザ装置２０ｂを備える。導光部１５０は、第１実施例と同様に４つの三角プリズム２００、２１０，２２０および２３０から構成されている。なお、三角プリズム２００、２１０，２２０、２３０、２４０，ハーフミラー２５０、および、半導体レーザ装置２０ｂは、第１実施例と同様の機能、構成であるため、説明を省略する。
【００６９】
屈折率可変手段５００は、屈折率可変素子５１０と電極シート５２０，５３０とを備える。屈折率可変素子５１０は、図４に示すように、三角プリズム２００と三角プリズム２３０の側面間に配置されている。電極シート５２０，５３０は、屈折率可変素子５１０の両側に配置されている。
【００７０】
屈折率可変素子とは、所定の条件の変化に応じて、屈折率が変化する素子である。所定の条件とは、例えば、屈折率可変素子が置かれている電場または磁場や、屈折率可変素子に与えられる温度、応力が挙げられる。屈折率可変素子は、磁場の変化による磁気光学効果により物質の電子スピンの偏極や電子の軌道運動が変化して屈折率が変化する物質や、電場の変化による電気光学効果により分子の配向が変化して屈折率が変化する物質を用いて形成できる。また、屈折率可変素子は、例えば、応力が加えられることにより、イオンや電子の密度が変化して屈折率が変化する物質を用いて形成できる。
【００７１】
本実施例では、屈折率可変素子５１０は薄膜状に形成され、電場の変化により屈折率が変化する液晶の層である。屈折率可変素子５１０は、配置されている部位の電場の変化により屈折率可変素子を構成する液晶分子の配向が変化し、屈折率が変化する。そのため、電極シート５２０，５３０間に電圧を印加することにより、屈折率可変素子５１０の屈折率を変化できる。
【００７２】
屈折率可変素子５１０を通過する光の光路長は、屈折率可変素子５１０の層厚を「ｄ１」、屈折率ｎ’とすると、「ｄ１×ｎ’」と表すことができる。すなわち、屈折率ｎ’を変化させることにより屈折率可変素子５１０を通過する光の光路長を柔軟に設定できる。
【００７３】
上述した第２実施例の光源装置によれば、電極シート間に電圧を印加して電場を変化させることにより、屈折率可変素子の屈折率を変化させられるため、導光部内を通過する光の光路長を所望のタイミングで種々に変化させることができる。よって、光路長の異なる複数種類の光を光循環ユニット１１０から出力できる。よって、第２実施例の光源装置を備えるプロジェクタを用いることにより、スペックルパターンの発生が抑制され、鑑賞者の不快感および鑑賞者の疲労を軽減できる。
【００７４】
また、上述した第２実施例の光循環ユニットによれば、屈折率可変素子５１０の屈折率を高くすることによりコヒーレント長が長くなるため、導光部１５０内を光が通過する際の物理的な距離を短くできる、すなわち、光循環ユニットを小型化できる。
【００７５】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、隣接する三角プリズムの間に、ロッドインテグレータを配置した光循環ユニットを有する光源装置について説明する。
【００７６】
Ｃ１．光循環ユニットの詳細構成：
図５は、第３実施例における光源装置を例示する説明図である。図５は、光源装置１１ｂを、光循環ユニット１２０の底面側からの平面図である。図５に示すように、光源装置１１ｂは、導光部１５０ａとハーフミラー２５０と三角プリズム２４０とからなる光循環ユニット１２０と、半導体レーザ装置２０ｂとを備える。導光部１５０ａは、三角プリズム２００〜２３０，および、ロッドインテグレータ６００，６０１とからなる。半導体レーザ装置２０ｂ、三角プリズム２００〜２４０，ハーフミラー２５０は、第１実施例と同様の機能、構造であるため、説明を省略する。
【００７７】
導光部１５０ａは、図５に示すように、三角プリズム２１０と三角プリズム２２０との間にロッドインテグレータ６００が配置され、三角プリズム２３０と三角プリズム２００との間にロッドインテグレータ６１０が配置されている。ロッドインテグレータ６００、６１０は、三角プリズムと同じ媒質で形成されている。本実施例では、三角プリズム、ロッドインテグレータ共に透明なガラスにより形成されている。
【００７８】
本実施例では、三角プリズム２１０と三角プリズム２２０との間隔、言い換えれば、対向する側面間の距離、すなわち、ロッドインテグレータ６００の長さ、および、三角プリズム２３０と三角プリズム２００との間隔、言い換えれば、三角プリズム２３０と三角プリズム２００との対向する側面間の距離、（ロッドインテグレータ６１０の長さ）はほぼ等しい。また、導光部１５０ａを一循環した光の光路長を「ｄ２」と表す。本実施例では、光路長「ｄ２」がコヒーレント長より長くなるように構成されている。
【００７９】
図５に示すように、半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光は７００は、射出光７００の約５０％がハーフミラー２５０により図示しないインテグレータレンズに向かって反射され（反射光７０１）、射出光７００の約５０％がハーフミラー２５０を透過して導光部１５０ａに入射する（透過光７０２）。透過光７０２は、三角プリズム２１０の反射面４１０で反射されロッドインテグレータ６００内を通り、三角プリズム２２０の反射面４２０、三角プリズム２３０の反射面４３０で反射されてロッドインテグレータ６１０を通って再びハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した透過光７０２は、約５０％がハーフミラー２５０を透過して図示しないインテグレータレンズに向かい（透過光７０３）、約５０％がハーフミラー２５０によって反射され（反射光７０４）再び導光部１５０ａを循環する。
【００８０】
透過光７０３は、反射光７０１よりも、光路長「ｄ２」長い。従って、従って、ハーフミラー２５０からは、互いにコヒーレント長以上の光路差を有する複数種類の光が、ハーフミラー２５０から図示しないインテグレータレンズに向かって出力される。
【００８１】
以上説明した第３実施例の光源装置によれば、三角プリズム間にロッドインテグレータを配置することにより、光路長を簡易に伸長できる。また、第３実施例の光源装置によれば、半導体レーザ装置２０ｂからの射出光の進行方向に対して略垂直方向にロッドインテグレータを配置して光路長を伸長できる。そのため、第３実施例の光源装置は、三角プリズムを４つ貼り合わせた導光部と同じようにコヒーレント長以上の光路長を有し、半導体レーザ装置２０ｂからの射出光の進行方向についての大きさを、三角プリズムを４つ貼り合わせた導光部より小さくできる。
【００８２】
また、上述の第３実施例の光源装置によれば、ハーフミラー２５０や各三角プリズムの反射面４１０〜４３０の劣化や損傷などにより、図５に示すように、反射光７０５が導光部の外部に向けて進んだ場合にも、反射光７０５をロッドインテグレータで反射し、次の三角プリズムに向けて進めることができる。従って、光の損失を抑制できる。
【００８３】
Ｄ．第４実施例：
第４実施例では、所定の距離を空けて配置された４つの三角プリズムにより構成される導光部を有する光循環ユニットを備える光源装置について説明する。
【００８４】
Ｄ１．光循環ユニットの詳細構成：
図６は、第４実施例の光源装置１１ｃを例示する説明図である。図６は、光源装置１１ｃの底面側からの平面図である。図６に示すように、光源装置１１ｃは、光循環ユニット１３０と半導体レーザ装置２０ｂを備える。光循環ユニット１３０は、４つの三角プリズム２００〜２３０からなる導光部１５０ｂ、ハーフミラー２５０および三角プリズム２４０を備える。光循環ユニット１３０は、三角プリズム２００と三角プリズム２１０との間、三角プリズム２１０と三角プリズム２２０との間、三角プリズム２２０と三角プリズム２３０との間、および、三角プリズム２３０と三角プリズム２００との間に空隙８００〜８３０を有するように構成されている。各三角プリズム２００〜２３０は、空隙８００と空隙８２０の距離がほぼ等しく、かつ、空隙８１０と空隙８３０の距離がほぼ等しくなるように配置されている。
【００８５】
図６に示すように、半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光は７１０は、射出光７１０の約５０％がハーフミラー２５０により図示しないインテグレータレンズに向けて反射され（反射光７１１）、射出光７００の約５０％がハーフミラー２５０を透過し、導光部１５０ｂに入射する（透過光７１２）。透過光７１２は、空隙８００を通過して三角プリズム２１０の反射面４１０で反射され、空隙８１０を通過して三角プリズム２２０の反射面４２０で反射される。そして、透過光７１２は、空隙８２０を通過して三角プリズム２３０の反射面４３０で反射され、空隙８３０を通過して再びハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した透過光７１２は、約５０％がハーフミラー２５０を透過して図示しないインテグレータレンズに向かい（透過光７１３）、約５０％がハーフミラー２５０によって反射され（反射光７１４）再び導光部１５０ｂを循環する。以降、導光部内の循環、ならびに、ハーフミラー２５０による反射および透過を繰り返して、ハーフミラー２５０から光路長の異なる光を出力する。
【００８６】
透過光７１３は、反射光７１１よりも、光路長「ｄ３」長い。本実施例では、導光部１５０ｂは、光路長「ｄ３」がコヒーレント長より長くなるように構成されている。従って、ハーフミラー２５０からは、互いにコヒーレント長以上の光路差を有する複数種類の光が、ハーフミラー２５０から図示しないインテグレータレンズに向かって出力される。
【００８７】
以上説明した第４実施例によれば、複数の三角プリズムの配置を調整することにより、導光部を通過する光の光路長を柔軟に設定できる。
【００８８】
Ｅ．変形例：
（１）上述の第１実施例〜第４実施例では、導光部を複数の三角プリズムを用いて構成しているが、例えば、図７に示すように、光ファイバを用いて導光部を形成してもよい。
【００８９】
図７は、変形例における光源装置の概略構成を例示する説明図である。変形例の光源装置１１ｄは、半導体レーザ装置２０ｂと、光循環ユニット１４０とを備える。光循環ユニット１４０は、三角プリズム２００と光ファイバ９００とから構成される導光部１５０ｃと、ハーフミラー２５０と三角プリズム２４０とを備える。
【００９０】
光ファイバ９００は、石英ガラスやプラスチックで細い繊維状に形成されており、中心部のコア周囲をクラッドで覆った二重構造を有する。光ファイバ９００は、コアがクラッドに比較して高い屈折率を有するように形成されているため、光ファイバ９００への入射光は、コアとクラッドとの境界で全反射してコア内に閉じこめられた状態で伝搬する。光ファイバ９００は、光ファイバ９００を通過する光の光路長は、少なくとも、半導体レーザ装置２０ｂから射出される射出光のコヒーレント長以上の長さとなるように、形成されている。
【００９１】
図７に示すように、半導体レーザ装置２０ｂから射出された射出光は９５０の約５０％はハーフミラー２５０により図示しないインテグレータレンズに向けて反射され（反射光９５１）、射出光９５０の約５０％がハーフミラー２５０を透過し、導光部１５０ｃに入射する（透過光９５２）。透過光９５２は、光ファイバ９００内で全反射しながら伝搬し再びハーフミラー２５０に入射する。ハーフミラー２５０に入射した透過光９５２の約５０％はハーフミラー２５０を透過して図示しないインテグレータレンズに向かい（透過光９５３）、透過光９５２の約５０％はハーフミラー２５０によって反射され（反射光９５４）再び導光部１５０ｃを循環する。このように、光源装置１１ｄは、入射光に対して、ハーフミラー２５０での反射および透過および導光部１５０ｃ内での循環を繰り返し、図示しないインテグレータレンズに向けて光路長の異なる光を出力する。
【００９２】
上述の変形例によれば、光ファイバを用いることにより、簡易な構成で光を循環させることができる。従って、変形例の光源装置によれば、互いコヒーレント長以上の光路差を有する複数種類の光を出力できるため、スペックルパターンの発生を抑制できる。
【００９３】
（２）上述の第１実施例では、光源装置を、３つの空間変調器（ライトバルブ）を用いた三板方式と呼ばれる構成のプロジェクタに採用しているが、２つの空間変調器を用いた二板方式、１つの空間変調器を用いた単板方式と呼ばれる構成のプロジェクタに採用してもよい。上述の光源装置を、二板方式、単板方式のプロジェクタに採用する場合には、適宜、ダイクロイックミラーや反射レンズ等を用いることにより構成できる。
【００９４】
（３）上述の各実施例では、透過率を約５０％、反射率を約５０％に調整されたハーフミラー２５０を利用しているが、例えば、透過率および反射率が任意に調整された部分反射ミラーを用いても良い。
【００９５】
（４）上述の各実施例では、光源装置から出力される複数種類の光が、互いにコヒーレント長以上の光路差を有するように光循環ユニットを構成しているが、光源装置から出力される複数種類の光は、互いにコヒーレント長以上の光路差を有していなくてもよい。光源装置から出力される複数種類の光が、互いに光路長の異なる光であればスペックルパターンの発生は低減される。
【００９６】
（５）上述の各実施例では、三角プリズムを用いて導光部を形成しているが、例えば、角柱の透明部材を用いて導光部を形成してもよい。
【００９７】
（６）上述の第２実施例では、屈折率可変素子５１０を三角プリズム２３０と三角プリズム２００との間に配置しているが、例えば、図４に示すように、三角プリズムの間のいずれの位置に配置してもかまわない（屈折率可変素子５１１，５１２，５１３）。また、屈折率可変素子を複数配置してもよい。こうすれば、屈折率を柔軟に設定できる。
【００９８】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１実施例におけるフロント投射型プロジェクタ１０の概略構成を例示する説明図。
【図２】第１実施例の光循環ユニットについて説明する説明図。
【図３】第１実施例における光循環ユニットの組み付けについて説明する説明図。
【図４】第２実施例における光源装置を例示する説明図。
【図５】第３実施例における光源装置を例示する説明図。
【図６】第４実施例における光源装置を例示する説明図。
【図７】変形例における光源装置の概略構成を例示する説明図。
【符号の説明】
【０１００】
１０…プロジェクタ
１１…光源装置
１１ａ…光源装置
１１ｂ…光源装置
１１ｃ…光源装置
１１ｄ…光源装置
２０…半導体レーザ装置
２０ａ〜２０ｃ…半導体レーザ装置
…半導体レーザ装置
２１ａ〜２１ｃ…インテグレータレンズ
３７〜３９…ライトバルブ
４０…ダイクロイックプリズム
４１…投射レンズ
５０…スクリーン
１００、１１０，１２０，１３０、１４０…光循環ユニット
１５０…導光部
１５０ａ〜１５０ｃ…導光部
２００、２１０，２２０，２３０，２４０…三角プリズム
２５０…ハーフミラー
４１０、４２０，４３０…反射面
５００…屈折率可変手段
５１０…屈折率可変素子
５２０、５３０…電極シート
６００、６１０…ロッドインテグレータ
８００、８１０，８２０，８３０…空隙
９００…光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置であって、
光を射出する発光手段と、
入射光の一部を反射するとともに、残りを透過する分岐手段と、
前記分岐手段を経て入射する入射光を内部で循環させて、前記分岐手段に再び入射させる導光手段と、を備え、
前記分岐手段は、前記発光手段から射出され、前記導光手段を経ずに入射する入射光の一部を第１の反射光として照射面に向けて出力するとともに、残りを第１の透過光として前記導光手段に入射させ、かつ、前記導光手段からの入射光の一部を第２の反射光として前記導光手段へ再度入射させるとともに、残りを第２の透過光として前記照射面に向けて出力する、光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置であって、
前記導光手段は、前記分岐手段からの入射光が再び前記分岐手段へ入射するまでの光路長が、前記発光手段から射出される光の可干渉距離以上となるように構成されている、光源装置。
【請求項３】
請求項１記載の光源装置であって、
前記導光手段は、複数の反射面を有し、入射光を前記複数の反射面で反射することにより前記循環させる、光源装置。
【請求項４】
請求項３記載の光源装置であって、
前記導光手段は、底面の形状が直角三角形である三角プリズムを４つ有しており、前記４つの三角プリズムのうち、３つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面が前記反射面となるように配置され、かつ、前記４つの三角プリズムのうちの残りの１つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面が前記発光手段に対向するように配置されており、
前記分岐手段は、前記残りの１つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面に接するように配置されている、光源装置。
【請求項５】
請求項４記載の光源装置であって、更に、
前記三角プリズムを形成する部材の屈折率とほぼ同じ屈折率を有し、光を透過する部材で形成され、前記分岐手段と前記発光手段との間に前記分岐手段に接するように配置されている第１の透過部材、を備える、光源装置。
【請求項６】
請求項５記載の光源装置であって、
前記第１の透過部材は、前記４つの三角プリズムとほぼ同じ形状、大きさを有する三角プリズムであり、底面の斜辺を含む側面が前記分岐手段に接するように配置された、光源装置。
【請求項７】
請求項４記載の光源装置であって、
前記４つの三角プリズムの任意の第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接する第２の三角プリズムは、前記第１の三角プリズムの底面の直角三角形の対辺を含む第１の側面と、前記第２の三角プリズムの底面の直角三角形の対辺を含む側面とで接合されており、前記第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接し、前記第２の三角プリズムとは異なる第３の三角プリズムとは、前記第１の三角プリズムの底面の直角三角形の隣辺を含む第２の側面と、前記第３の三角プリズムの底面の直角三角形の隣辺を含む側面とで接合されており、かつ、全ての前記三角プリズムの底面の直角三角形の前記対辺と前記隣辺との間の頂点が一致するように配置されている、光源装置。
【請求項８】
請求項７記載の光源装置であって、
前記各三角プリズムの底面の形状は、直角二等辺三角形である、光源装置。
【請求項９】
請求項４記載の光源装置であって、
前記４つの三角プリズムのうちの任意の第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接する第２の三角プリズムと、前記第２の三角プリズムに隣接し、かつ、前記第１の三角プリズムとは異なる第３の三角プリズムと、前記第３の三角プリズムに隣接し、かつ、前記第２の三角プリズムとは異なる第４の三角プリズムとを有しており、前記第１の三角プリズム、前記第２の三角プリズム、前記第３の三角プリズムおよび前記第４の三角プリズムは、少なくとも、前記第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間隔と、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間隔とが、ほぼ等しくなるように配置されている、光源装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光源装置であって、更に、
前記第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間、および、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間に配置され、光を透過する第２の透過部材を備える、光源装置。
【請求項１１】
請求項９記載の光源装置であって、
前記第２の透過部材は、ロッドインテグレータを含む、光源装置。
【請求項１２】
請求項１記載の光源装置であって、更に、
前記射出光の前記導光手段内部の光路に配置され、所定の条件の変化に応じて屈折率が変化する少なくとも１つ以上の屈折率可変素子と、
前記所定の条件を変化させる条件変化手段と、を備える光源装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の光源装置であって、
前記所定の条件は、前記屈折率可変素子が配置されている部位の磁場および電場、ならびに、前記屈折率可変素子に与えられる温度および応力のうち少なくとも一つを含む、光源装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３いずれか記載の光源装置を備えるプロジェクタ。
【請求項１】
光源装置であって、
光を射出する発光手段と、
入射光の一部を反射するとともに、残りを透過する分岐手段と、
前記分岐手段を経て入射する入射光を内部で循環させて、前記分岐手段に再び入射させる導光手段と、を備え、
前記分岐手段は、前記発光手段から射出され、前記導光手段を経ずに入射する入射光の一部を第１の反射光として照射面に向けて出力するとともに、残りを第１の透過光として前記導光手段に入射させ、かつ、前記導光手段からの入射光の一部を第２の反射光として前記導光手段へ再度入射させるとともに、残りを第２の透過光として前記照射面に向けて出力する、光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置であって、
前記導光手段は、前記分岐手段からの入射光が再び前記分岐手段へ入射するまでの光路長が、前記発光手段から射出される光の可干渉距離以上となるように構成されている、光源装置。
【請求項３】
請求項１記載の光源装置であって、
前記導光手段は、複数の反射面を有し、入射光を前記複数の反射面で反射することにより前記循環させる、光源装置。
【請求項４】
請求項３記載の光源装置であって、
前記導光手段は、底面の形状が直角三角形である三角プリズムを４つ有しており、前記４つの三角プリズムのうち、３つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面が前記反射面となるように配置され、かつ、前記４つの三角プリズムのうちの残りの１つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面が前記発光手段に対向するように配置されており、
前記分岐手段は、前記残りの１つの三角プリズムの底面の斜辺を含む側面に接するように配置されている、光源装置。
【請求項５】
請求項４記載の光源装置であって、更に、
前記三角プリズムを形成する部材の屈折率とほぼ同じ屈折率を有し、光を透過する部材で形成され、前記分岐手段と前記発光手段との間に前記分岐手段に接するように配置されている第１の透過部材、を備える、光源装置。
【請求項６】
請求項５記載の光源装置であって、
前記第１の透過部材は、前記４つの三角プリズムとほぼ同じ形状、大きさを有する三角プリズムであり、底面の斜辺を含む側面が前記分岐手段に接するように配置された、光源装置。
【請求項７】
請求項４記載の光源装置であって、
前記４つの三角プリズムの任意の第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接する第２の三角プリズムは、前記第１の三角プリズムの底面の直角三角形の対辺を含む第１の側面と、前記第２の三角プリズムの底面の直角三角形の対辺を含む側面とで接合されており、前記第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接し、前記第２の三角プリズムとは異なる第３の三角プリズムとは、前記第１の三角プリズムの底面の直角三角形の隣辺を含む第２の側面と、前記第３の三角プリズムの底面の直角三角形の隣辺を含む側面とで接合されており、かつ、全ての前記三角プリズムの底面の直角三角形の前記対辺と前記隣辺との間の頂点が一致するように配置されている、光源装置。
【請求項８】
請求項７記載の光源装置であって、
前記各三角プリズムの底面の形状は、直角二等辺三角形である、光源装置。
【請求項９】
請求項４記載の光源装置であって、
前記４つの三角プリズムのうちの任意の第１の三角プリズムと、前記第１の三角プリズムに隣接する第２の三角プリズムと、前記第２の三角プリズムに隣接し、かつ、前記第１の三角プリズムとは異なる第３の三角プリズムと、前記第３の三角プリズムに隣接し、かつ、前記第２の三角プリズムとは異なる第４の三角プリズムとを有しており、前記第１の三角プリズム、前記第２の三角プリズム、前記第３の三角プリズムおよび前記第４の三角プリズムは、少なくとも、前記第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間隔と、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間隔とが、ほぼ等しくなるように配置されている、光源装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光源装置であって、更に、
前記第１の三角プリズムと前記第２の三角プリズムの間、および、前記第３の三角プリズムと前記第４の三角プリズムの間に配置され、光を透過する第２の透過部材を備える、光源装置。
【請求項１１】
請求項９記載の光源装置であって、
前記第２の透過部材は、ロッドインテグレータを含む、光源装置。
【請求項１２】
請求項１記載の光源装置であって、更に、
前記射出光の前記導光手段内部の光路に配置され、所定の条件の変化に応じて屈折率が変化する少なくとも１つ以上の屈折率可変素子と、
前記所定の条件を変化させる条件変化手段と、を備える光源装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の光源装置であって、
前記所定の条件は、前記屈折率可変素子が配置されている部位の磁場および電場、ならびに、前記屈折率可変素子に与えられる温度および応力のうち少なくとも一つを含む、光源装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３いずれか記載の光源装置を備えるプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１１２６２３（Ｐ２００８−１１２６２３Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９４１７４（Ｐ２００６−２９４１７４）
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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