【解決手段】実施形態によれば、光源モジュールは、第1光を出射する光源部と、第1光が入射する第1面及び第1光が出射する第2面を含む第1光学素子と、第1光学素子から出射した第1光が入射する第2光学素子と、を含む。第1光は、第1方向に沿って第1面に入射する。第1光は、第2方向に沿う第1幅と、第3方向に沿う第2幅と、を有し、第1幅は、第2幅よりも広い。第1面は、第1光が入射する第1領域を含む。第1、第2方向を含む第1切断平面において第1領域は凸状である。第1、第3方向を含む第2切断平面において第1領域は凹状である。第1、第2切断平面において第2面は凸状である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0009】
(第1実施形態)
図1及び
図2は、第1実施形態に係る光源モジュールを例示する模式図である。
図1は、斜視図である。
図2は、
図1に例示する複数の切断平面に対応する断面図である。
【0010】
図1に示すように、実施形態に係る光源モジュール110は、光源部30、第1光学素子10及び第2光学素子20を含む。
【0011】
光源部30は、第1光L1を出射する。この例では、光源部30から第1〜第6光L1〜L6が出射される。これらの光は、光源部30から出射される光の例である。
【0012】
第1光学素子10は、第1面10a及び第2面10bを含む。第1面10aに、上記の光(例えば、第1〜第6光L1〜L6など)が入射する。第2面10bからこれらの光(例えば、第1〜第6光L1〜L6など)が出射する。
【0013】
第2光学素子20は、第1端部20a及び第2端部20bを含む。第1端部20aに、第1光学素子10から出射した上記の光LL(例えば、第1〜第6光L1〜L6など)が入射する。第2端部20bから、第1端部20aに入射した上記の光LL(例えば、第1〜第6光L1〜L6など)が出射する。第2光学素子20は、例えば、ロッドレンズである。
【0014】
上記の光(例えば、第1〜第6光L1〜L6)は、第1方向D1に沿って、第1面10aに入射する。以下では、第1光L1について説明し、第2〜第6光L2〜L6については後述する。
【0015】
第1光L1は、第1面10aにおける第1幅w1、及び、第1面10aにおける第2幅w2を有する。第1幅w1は、第1光L1の、第2方向D2に沿う幅である。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。第2幅w2は、第1光L1の、第3方向D3に沿う幅である。第3方向D3は、第1方向D1及び第2方向D2を含む平面と交差する。第1幅w1は、第2幅w2よりも広い。例えば、第1幅w1は、第1光L1の第1面10aにおける最大の幅である。例えば、第2幅w2は、第1光L1の第1面10aにおける最小の幅である。
【0016】
このように、第1光L1の断面形状は、異方性を有する。第1光L1は、例えば、レーザ光である。例えば、第1光L1は、ファーフィールドパターンで、第1面10aに入射する。第2方向D2は、例えば、ファーフィールドパターンの長軸方向である。第3方向D3は、例えば、ファーフィールドパターンの短軸方向である。
【0017】
1つの例において、第2方向D2と第1方向D1との間の角度は、例えば85度以上95度以下である。1つの例において、第3方向D3と、第1方向D1及び第2方向D2を含む平面と、の間の角度は、例えば85度以上95度以下である。第2方向D2と第3方向D3との間の角度は、例えば、85度以上95度以下である。
【0018】
第1光学素子10の第1面10aは、第1領域R1を含む。第1領域R1に、第1光L1の少なくとも一部が入射する。
【0019】
図1及び
図2に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む第1切断平面PL1において、第1領域R1は凸状である。
図1及び
図2に示すように、第1方向D1及び第3方向D3を含む第2切断平面PL2において、第1領域R1は凹状である。第1領域R1は、例えば、形状異方性を有する。
【0020】
一方、
図2に示すように、第1切断平面PL1及び第2切断平面PL2において、第2面10bは、凸状である。1つの例において、第2面10bは、軸(第1方向D1)について、対称である。第2面10bは、例えば、軸対称の非球面である。
【0021】
実施形態においては、上記のような形状異方性を有する第1領域R1に、上記のような第1光L1が入射する。
【0022】
第1領域R1において、例えば、第1光L1の第2方向D2の広がりを小さくできる。例えば、第1領域R1は、第1光L1を第2方向D2において、実質的にコリメートする。そして、第1光学素子10の第2面10bにより、第1光L1は、第2方向D2において、集光される。例えば、第1領域R1は、第2方向D2においてコリメートレンズとして機能する。第2面10bは、集光レンズとして機能する。第1光学素子10の第2面10bを出射したこのような第1光L1が、第2光学素子20の第1端部20aに入る。これにより、第1端部20a(第2光学素子20の開口)のサイズを小さくできる。例えば、第2光学素子20(例えばロッドレンズ)が短い場合においても、第2光学素子20の第2端部20bから出射する光の第2方向D2の成分において、高い均一性が得られる。
【0023】
一方、第1領域R1に入射した第1光L1は、例えば、第3方向D3においてはコリメートされない。第3方向D3においては、第1光L1は、広がり角が適度に制御された状態で、第2光学素子20の第1端部20aに入射できる。例えば、過剰な反射が抑制された状態で、第1光L1は、第2光学素子20内を伝搬し、第2端部20bから出射する。反射によるロスが抑制できる。例えば、第1端部20a(第2光学素子20の開口)のサイズを小さくできる。例えば、第2光学素子20(例えばロッドレンズ)が短い場合においても、第2光学素子20の第2端部20bから出射する光の第3方向D3の成分において、高い均一性が得られる。
【0024】
既に説明したように、実施形態において、第2光L2及び第3光L3が出射されても良い。第2光L2及び第3光L3は、第1方向D1に沿って第1面10aに入射する。
【0025】
第2光L2は、第1面10aにおける、第2方向D2に沿う第3幅w3と、第1面10aにおける、第3方向D3に沿う第4幅w4と、を有する。第3幅w3は、第4幅w4よりも広い。
【0026】
第3光L3は、第1面10aにおける、第2方向D2に沿う第5幅w5と、第1面10aにおける、第3方向D3に沿う第6幅w6と、を有する。第5幅w5は、第6幅w6よりも広い。
【0027】
第2光L2及び第3光L3は、例えば、レーザ光である。第2光L2及び第3光L3は、ファーフィールドパターンで、第1光学素子10の第1面10aに入射する。
【0028】
第1光学素子10の第1面10aは、第2領域R2及び第3領域R3を含む。第2領域R2に、第2光L2の少なくとも一部が入射する。第3領域R3に、第3光L3の少なくとも一部が入射する。第2領域R2から第1領域R1への方向は、第3方向D3に沿う。第1領域R1は、第3方向D3において、第2領域R2と第3領域R3との間に設けられる。
【0029】
例えば、第2領域R2及び第3領域R3は、第1面10aの第3方向D3における端部に設けられる。例えば、第1領域R1は、第1面10aの第3方向D3における中央部に設けられる。
【0030】
図1及び
図2に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む第3切断平面PL3において、第2領域R2は凸状である。
図1及び
図2に示すように、第3切断平面PL3における第2領域R2の曲率半径は、第2切断平面PL2における第2領域R2の曲率半径よりも小さい。例えば、第2切断平面PL2において、第2領域R2の少なくとも一部は直線でも良い。この場合、第2切断平面PL2における第2領域R2の曲率は、実質的に0であり、第2切断平面PL2における第2領域R2の曲率半径は、著しく長い(例えば、無限大)。
【0031】
図1及び
図2に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む第4切断平面PL4において、第3領域R3は凸状である。
図1及び
図2に示すように、第4切断平面PL4における第3領域R3の曲率半径は、第2切断平面PL2における第3領域R3の曲率半径よりも小さい。例えば、第2切断平面PL2において、第3領域R3の少なくとも一部は直線でも良い。この場合、第2切断平面PL2における第3領域R3の曲率は、実質的に0であり、第2切断平面PL2における第3領域R3の曲率半径は、著しく長い(例えば、無限大)。
【0032】
このように、実施形態において、複数の光が入射する第1面10aにおいて、複数の光が入射する領域の形状を互いに変えても良い。例えば、第2領域R2に入射し第2面10bから出射する第2光L2の第3方向D3における広がり角を、第1領域R1に入射し第2面10bから出射する第1光L1の第3方向D3の広がり角に近づけることができる。例えば、第2方向D2において、第3領域R3に入射し第2面10bから出射する第3光L3の第3方向D3の広がり角を、第1領域R1に入射し第2面10bから出射する第1光L1の第3方向D3の広がり角に近づけることができる。このような光が第2光学素子20の第1端部20aに入射する。これにより、複数の光(第1〜第3光L1〜L3など)の間において、第2光学素子20内を伝搬する際の反射回数の差を小さくできる。例えば、第1光L1に含まれる複数の光の成分の間で、第2光学素子20内を伝搬する際の反射回数が互いに異なる。例えば、第2光L2に含まれる複数の光の成分の間で、第2光学素子20内を伝搬する際の反射回数が互いに異なる。例えば、第1光L1に含まれる複数の光の成分の間での反射回数の差と、第2光L2に含まれる複数の光の成分の間での反射回数の差と、の差を小さくできる。例えば、反射回数の差を実質的に同じにできる。過剰な反射が抑制されて、反射に伴うロスを抑制できる。
【0033】
例えば、第1光学素子10の第1面10aの曲率が第3方向D3において同じである第1参考例がある。例えば、第1参考例においては、第2切断平面PL2において、第1〜第3領域R1〜R3は、直線である。この場合、第1光学素子10の中心部分(断面が直線状の第1領域R1)に入射し、第2面10bから出射する光の第3方向D3の広がり角は、例えば、3.6度である。一方、第1光学素子10の端部分(断面が直線状の第2領域R2及び第3領域R3など)に入射し、第2面10bから出射する光の第3方向D3の広がり角は、例えば、11.6度である。このように、第1参考例においては、第1光学素子10に入射する光の位置によって、第1光学素子10から出射する光の広がり角が異なる。
【0034】
これに対して、実施形態においては、第1光学素子10の中心部分(断面が凹状の第1領域R1)に入射し、第2面10bから出射する光の第3方向D3広がり角は、例えば、12.7度である。一方、第1光学素子10の端部分(断面が直線状の第2領域R2及び第3領域R3など)に入射し、第2面10bから出射する光の第3方向D3の広がり角は、例えば、11.6度である。このように、実施形態においては、第1光学素子10に入射する光の位置が異なっても、第1光学素子10から出射する光の第3方向D3の広がり角の差を小さくできる。
【0035】
一方、第2領域R2及び第3領域R3にそれぞれ入射する第2光L2及び第3光L3は、例えば、第2方向D2においてコリメートされる。第1端部20aのサイズを小さくできる。例えば、第2光学素子20(例えばロッドレンズ)が短い場合においても、第2光学素子20の第2端部20bから出射する光の第2方向D2の成分において、高い均一性が得られる。
【0036】
図1に示すように、第2光学素子20の第1端部20aから第2端部20bへの方向に沿う長さを長さw21とする。長さw21は、第2光学素子20の軸方向に沿う長さに対応する。長さw21は、第2光学素子20の、第1端部20aから第2端部20bへの上記の方向と交差する1つの方向に沿う長さよりも長い。長さw21は、例えば、第2光学素子20の第1方向D1に沿う長さである。第2光学素子20の、第1端部20aから第2端部20bへの上記の方向と交差する1つの方向に沿う長さは、例えば、長さw22または長さw23である。長さw22は、例えば、第2方向D2に沿う第2光学素子20の長さである。長さw23は、例えば、第3方向D3に沿う第2光学素子20の長さである。
【0037】
1つの例において、長さw21は、例えば、8mm以上100mm以下である。長さw21は、例えば、25mm以上35mm以下(約30mm)でも良い。1つの例において、長さw22は、例えば、0.5mm以上4mm以下である。長さw22は、例えば、1mm以上2mm以下(約1.28mm)でも良い。1つの例において、長さw23は、例えば、0.5mm以上5mm以下である。長さw23は、例えば、1.5mm以上3mm以下(約2.2mm)でも良い。
【0038】
図1及び
図2に示すように、第1領域R1と第2領域R2との間に、別の領域(例えば、第7領域R7)が設けられても良い。第1領域R1と第3領域R3との間に、別の領域(例えば、第8領域R8)が設けられても良い。
図1に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む切断平面において、別の領域(例えば第7領域R7)は凸状である。
図2に示すように、第2切断平面PL2において第7領域R7は凹状である。
図1に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む切断平面において、第8領域R8は凸状である。
図2に示すように、第2切断平面PL2において第8領域R8は凹状である。第7領域R7に、第7光L7が入射する(
図2参照)。第8領域R8に第8光L8が入射する(
図2参照)。
【0039】
このように、光源部30は、第1光L1とは異なる別の光をさらに出射する。例えば、この別の光は、第1光L1とは異なる。この別の光は、例えば、第7光L7である。この第7光L7は、後述する
図6に例示する、第7領域R7に入射する第2色光Lgである。この別の光のピーク波長は、第1光L1のピーク波長と同じでも良い。この別の光は、第1方向D1に沿って第1面10aに入射する。この別の光は、第1面10aにおける、第2方向D2に沿う幅と、第1面10aにおける、第3方向D3に沿う幅と、を有する。第2方向D2に沿う上記の幅は、第3方向D3に沿う上記の幅よりも広い。第1面10aは、上記の別の光の少なくとも一部が入射する別の領域(例えば、第7領域R7)を含む。上記の別の領域(第7領域R7)から第1領域R1への方向は、第3方向D3に沿う。第1方向D1及び第2方向D2を含む別の切断平面において、上記の別の領域(第7領域R7)は凸状である。第2切断平面PL2において、上記の別の領域(第7領域R7)は凹状である。
【0040】
第2領域R2、第7領域R7、第1領域R1、第8領域R8及び第3領域R3は、第3方向D3に沿って並ぶ。
【0041】
既に説明したように、光源部30から、第4〜第6光L4〜L6がさらに出射されても良い。第4〜第6光L4〜L6は、第1方向D1に沿って、第1光学素子10の第1面10aに入射する。
【0042】
第4光L4は、第1面10aにおける、第2方向D2に沿う第7幅w7と、第1面10aにおける、第3方向D3に沿う第8幅w8と、を有する。第7幅w7は、第8幅w8よりも広い。
【0043】
第5光L5は、第1面10aにおける、第2方向D2に沿う第9幅w9と、第1面10aにおける、第3方向D3に沿う第10幅w10と、を有する。第9幅w9は、第10幅w10よりも広い。
【0044】
第6光L6は、第1面10aにおける、第2方向D2に沿う第11幅w11と、第1面10aにおける、第3方向D3に沿う第12幅w12と、を有する。第11幅w11は、第12幅w12よりも広い。
【0045】
第4〜第6光L4〜L6は、例えば、レーザ光である。第4〜第6光L4〜L6は、ファーフィールドパターンで、第1光学素子10の第1面10aに入射する。
【0046】
第1面10aは、第4〜第6領域R4〜R6を含む。第4領域R4に、第4光L4の少なくとも一部が入射する。第5領域R5に、第5光L5の少なくとも一部が入射する。第6領域R6に、第6光L6の少なくとも一部が入射する。
【0047】
第4領域R4から第1領域R1への方向は、第1方向D1及び第3方向D3を含む平面と交差する。1つの例において、第4領域R4から第1領域R1への方向は、第2方向D2に沿う。例えば、第4領域R4から第1領域R1への方向と、第2方向D2と、の間の角度の絶対値は、10度以下でも良い。この角度の絶対値は、30度以下でも良い。第4領域R4から第1領域R1への方向は、第2方向D2に対して傾斜しても良い。
【0048】
例えば、第5領域R5から第4領域R4への方向は、第3方向に沿う。例えば、第4領域R4は、第3方向D3において、第5領域R5と第6領域R6との間に設けられる。
【0049】
図2に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む第5切断平面PL5において第4領域R4は凸状である。
図2に示すように、第1方向D1及び第3方向D3を含む第6切断平面PL6において第4領域R4は凹状である。
【0050】
図2に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む第7切断平面PL7において、第5領域R5は凸状である。第7切断平面PL7における第5領域R5の曲率半径は、第6切断平面PL6おける第5領域R5の曲率半径よりも小さい。この例では、例えば、第6切断平面PL6において第5領域R5の少なくとも一部は直線である。
【0051】
図2に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む第8切断平面PL8において、第6領域R6は凸状である。第8切断平面PL8における第6領域R6の曲率半径は、第6切断平面PL6における第6領域R6の曲率半径よりも小さい。この例では、例えば、第6切断平面PL6において第6領域R6の少なくとも一部は直線である。
【0052】
このように、この例では、第1面10aに、第4〜第6領域R4〜R6の組が設けられる。第4〜第6領域R4〜R6の組から第1〜第3領域R1〜R3の組への方向は、第2方向D2に沿う。例えば、第4〜第6領域R4〜R6の組と、第1〜第3領域R1〜R3の組と、の間の中点を通り第1方向D1に沿う直線は、第2面10bの光軸と実質的に一致する。
【0053】
第4〜第6領域R4〜R6の組において、例えば、第5領域R5に入射し第2面10bから出射する第5光L5の第3方向D3の広がり角を、第4領域R4に入射し第2面10bから出射する第4光L4の第3方向D3の広がり角に近づけることができる。例えば、第2方向D2において、第6領域R6に入射し第2面10bから出射する第6光L6の第3方向D3の広がり角を、第4領域R4に入射し第2面10bから出射する第4光L4の第3方向D3の広がり角に近づけることができる。このような光が第2光学素子20の第1端部20aに入射する。これにより、複数の光(第4〜第6光L4〜L6など)の間において、第2光学素子20内を伝搬する際の反射回数の差を小さくできる。反射回数の差を実質的に同じにできる。過剰な反射が抑制されて、反射に伴うロスを抑制できる。
【0054】
一方、第4〜第6領域R4〜R6のそれぞれにそれぞれ入射する光(例えば、第4〜第6光L4〜L6)は、例えば、第2方向D2においてコリメートされる。第1端部20aのサイズを小さくできる。例えば、第2光学素子20(例えばロッドレンズ)が短い場合においても、第2光学素子20の第2端部20bから出射する光の第2方向D2の成分において、高い均一性が得られる。
【0055】
図1及び
図2に示すように、第4領域R4と第5領域R5との間に、別の領域(例えば、第9領域R9)が設けられても良い。第4領域R4と第6領域R6との間に、別の領域(例えば、第10領域R10)が設けられても良い。
図1に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む切断平面において、第9領域R9は凸状である。
図2に示すように、第6切断平面PL6において第9領域R9は凹状である。
図1に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む切断平面において、第10領域R10は凸状である。
図2に示すように、第6切断平面PL6において第10領域R10は凹状である。9領域R9に、第9光L9が入射する(第2参照)。第10領域R10に第10光L10が入射する(
図2参照)。
【0056】
第5領域R5、第9領域R9、第4領域R4、第10領域R10及び第6領域R6は、第3方向D3に沿って並ぶ。
【0057】
例えば、第2方向D2は、上記の複数の光(第1〜第10光L1〜L10)の1つにおいて、幅が最大となる方向である。第3方向D3は、上記の複数の光の上記の1つにおいて、幅が最小となる方向である。
【0058】
以下、実施形態に係る光源モジュール110及びそれを用いたプロジェクタの例について説明する。
図3及び
図4は、実施形態に係る光源モジュールを例示する模式的斜視図である。
図5は、実施形態に係る光源モジュールを用いたプロジェクタを例示する模式図である。
図3及び
図5に示すように、光源モジュール110において、光源部30と第1光学素子10が組み合わされる。第1光学素子10から出射した光が、第2光学素子20の第1端部20aに入射する。
【0059】
図5に示すように、第2光学素子20から出射した光は、例えば、光変調装置51に入射する。光変調装置51は、光変調装置51に入射する光の強度を変調して、その光を出射させる。光変調装置51は、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)などを含む。光変調装置51に、データプロセッサ52(例えば、コンピュータ)から、画像信号が供給される。光変調装置51において、画像信号に応じた変調が行われる。光変調装置51で変調された光が、投射レンズ55を通過して、例えば投射スクリーンに向けて進む。投射スクリーンに、所望の像が形成される。
【0060】
この例では、第2光学素子20と、光変調装置51と、の光路において、光学素子群(光学素子41、42、45及び46など)が設けられる。これらの光学素子は、例えば、レンズである。
【0061】
光学素子(例えば、光学素子41、42、45及び46など)は、光源モジュール110に含まれても良い。
【0062】
以下、複数の光の色の例について説明する。
図6は、第1実施形態に係る光源モジュールの一部を例示する模式的斜視図である。
図6に示すように、この例では、第1色光Lb、第2色光Lg及び第3色光Lrが、第1光学素子10の第1面10aに入射する。これらの光は、光源部30から出射される。
【0063】
この例では、第1領域R1に第1色光Lbが入射する。第2領域R2に、2つの第2色光Lgと、1つの第1色光Lbが入射する。第2領域R2において、第3方向において、上記の2つの第2色光Lgの間に、上記の1つの第1色光Lbが位置する。この例では、第7領域R7及び第8領域R8に、第2色光Lgがそれぞれ入射する。第3領域R3に、2つの第2色光Lgと、1つの第1色光Lbが入射する。第3領域R3において、第3方向において、上記の2つの第2色光Lgの間に、上記の1つの第1色光Lbが位置する。
【0064】
図6に示すように、この例では、第4〜第6領域R4〜R6、第9領域R9及び第10領域R10に、第3色光Lrが入射する。
【0065】
第1色光Lbの第1ピーク波長は、第2色光Lgの第2ピーク波長とは異なる。第3色光Lrの第3ピーク波長は、第1ピーク波長とは異なり、第2ピーク波長とは異なる。1つの例において、第2ピーク波長は、第1ピーク波長と第3ピーク波長との間である。
【0066】
1つの例において、第2ピーク波長は、第1ピーク波長よりも長く、第3ピーク波長は、第2ピーク波長よりも長い。第1色光Lbは、例えば、青光であり、第2色光Lgは、緑光であり、第3色光Lrは、赤光である。
【0067】
第1ピーク波長は、例えば、440nm以上490nm未満である。第2ピーク波長は、例えば、500nm以上550nm未満である。第3ピーク波長は、例えば、600nm以上650nm以下である。
【0068】
上記の例において、第1〜第3領域R1〜R3に着目する。この例では、第1領域R1に入射する第1光L1は、第1色光Lbである。この例では、第2領域R2に入射する複数の第2光L2の1つは、第2色光Lgである。第3領域R3に入射する複数の第3光L3の1つは、第2色光Lgである。
【0069】
この場合、第2光L2(第2色光Lg)のピーク波長は、第1光L1(第1色光Lb)のピーク波長と異なる。第3光L3(第2色光Lg)のピーク波長は、第1光L1(第1色光Lb)のピーク波長と異なる。第3光L3(第2色光Lg)のピーク波長と、第2光L2のピーク波長との差は、第2光L2のピーク波長と、第1光L1のピーク波長と、の差よりも小さい。例えば、第3光L3(例えば、第2色光Lg)のピーク波長は、第2光L2(例えば、第2色光Lg)のピーク波長と実質的に同じである。
【0070】
この例では、第4領域R4に入射する第4光L4は、第3色光Lrである。第4領域R4に入射する第4光L4のピーク波長は、第1領域R1に入射する第1光L1のピーク波長と異なっても良い。この例では、第4〜第6領域R4〜R6にそれぞれ入射する第4〜第6光L4〜L6は、第3色光Lrである。例えば、第5領域R5に入射する第5光L5のピーク波長は、第2領域R2に入射する第2光L2のピーク波長と異なっても良い。例えば、第6領域R6に入射する第6光L6のピーク波長は、第3領域R3に入射する第3光L3のピーク波長と異なっても良い。
【0071】
例えば、第4光L4のピーク波長、第5光L5のピーク波長、及び、第6光L6のピーク波長は、互いに、実質的に同じでも良い。
【0072】
図7は、第1実施形態に係る光源モジュールの一部を例示する模式的斜視図である。
図7に示すように、光源部30の近くに第1光学素子10が設けられても良い。例えば、光源部30と第1光学素子10との間の距離(例えば、光源部30と第1光学素子10との間の最短の距離)は、第1光学素子10の第3方向D3に沿う長さよりも短くても良い。例えば、光源部30と第1光学素子10との間の上記の距離は、第1光学素子10の第2方向D2に沿う長さよりも短くても良い。例えば、光源部30と第1光学素子10との間の上記の距離は、第1光学素子10の第1方向D1に沿う長さよりも短くても良い。例えば、光源モジュール110のサイズを小さくできる。
【0073】
図8は、第1実施形態に係る光源モジュールの一部を例示する模式的斜視図である。
図8に示すように、実施形態に係る光源モジュール111においても、第1色光Lb、第2色光Lg及び第3色光Lrが、第1光学素子10の第1面10aに入射する。これらの光は、光源部30から出射される。
図8では、光源部30及び第2光学素子20は省略されている。
【0074】
光源モジュール111においては、第1〜第3領域R1〜R3、第7領域R7及び第8領域R8に、第3色光Lrが入射する。
【0075】
第4領域R4に第1色光Lbが入射する。第5領域R5に、2つの第2色光Lgと、1つの第1色光Lbが入射する。第5領域R5において、第3方向において、上記の2つの第2色光Lgの間に、上記の1つの第1色光Lbが位置する。この例では、第9領域R9及び第10領域R10に、第2色光Lgがそれぞれ入射する。第6領域R6に、2つの第2色光Lgと、1つの第1色光Lbが入射する。第6領域R6において、第3方向において、上記の2つの第2色光Lgの間に、上記の1つの第1色光Lbが位置する。
【0076】
この例では、第2光L2(第3色光Lr)のピーク波長、及び、第3光L3(第3色光Lr)のピーク波長のそれぞれは、第1光L1(第3色光Lr)のピーク波長と実質的に同じである。
【0077】
(第2実施形態)
図9及び
図10は、第2実施形態に係る光源モジュールを例示する模式図である。
図9は、斜視図である。
図10は、
図9に例示する複数の切断平面に対応する断面図である。
【0078】
図9に示すように、実施形態に係る光源モジュール120は、光源部30、第1光学素子10及び第2光学素子20を含む。
【0079】
光源部30は、例えば、第1〜第3光L1〜L6を出射する。これらの光は、光源部30から出射される光の例である。
【0080】
第1光学素子10は、第1面10a及び第2面10bを含む。第1面10aに、上記の光(例えば、第1〜第3光L1〜L3など)が入射する。第2面10bからこれらの光(例えば、第1〜第3光L1〜L3など)が出射する。
【0081】
第2光学素子20は、第1端部20a及び第2端部20bを含む。第1端部20aに、第1光学素子10から出射した上記の光LL(例えば、第1〜第3光L1〜L3など)が入射する。第2端部20bから、第1端部20aに入射した上記の光LL(例えば、第1〜第3光L1〜L3など)が出射する。第2光学素子20は、例えば、ロッドレンズである。
【0082】
上記の光(例えば、第1〜第3光L1〜L3)は、第1方向D1に沿って、第1面10aに入射する。以下では、第1光L1について説明し、第2光L2及び第3光L3については後述する。
【0083】
第1光L1は、第1面10aにおける、第1方向D1と交差する第2方向D2に沿う第1幅w1を有する。第1光L1は、第1面10aにおける、第1方向D1及び第2方向D2を含む平面と交差する第3方向D3に沿う第2幅w2を有する。第1幅w1は、第2幅w2よりも広い。第1光L1は、例えば、レーザ光である。例えば、第1光L1は、ファーフィールドパターンで、第1面10aに入射する。第2方向D2は、例えば、ファーフィールドパターンの長軸方向である。第3方向D3は、例えば、ファーフィールドパターンの短軸方向である。
【0084】
第1面10aは、第1光L1の少なくとも一部が入射する第1領域R1を含む。第1方向D1及び第2方向D2を含む第1切断平面PL1、及び、第1方向D1及び第3方向D3を含む第2切断平面PL2において、第1領域R1の少なくとも一部は凸状である。一方、第1切断平面PL1、及び、第2切断平面PL2において、第2面10bは凸状である。
【0085】
図10に示すように、実施形態においては、第1切断平面PL1における第1領域R1の上記の少なくとも一部の曲率半径は、第2切断平面PL2における第1領域R1の上記の少なくとも一部の曲率半径よりも大きい。
【0086】
第1領域R1において、例えば、第1光L1の第2方向D2の広がりを小さくできる。例えば、第1領域R1は、第1光L1を第2方向D2において、実質的にコリメートする。そして、第1光学素子10の第2面10bにより、第1光L1は、第2方向D2において、集光される。第1光学素子10の第2面10bを出射したこのような第1光L1が、第2光学素子20の第1端部20aに入る。これにより、第1端部20a(第2光学素子20の開口)のサイズを小さくできる。例えば、第2光学素子20(例えばロッドレンズ)が短い場合においても、第2光学素子20の第2端部20bから出射する光において、第2方向D2において、高い均一性が得られる。
【0087】
一方、第1領域R1に入射した第1光L1は、例えば、第3方向D3においてはコリメートされない。第3方向D3においては、第1光L1は、広がり角が適度に制御された状態で、第2光学素子20の第1端部20aに入射できる。これにより、過剰な反射が抑制された状態で、第1光L1は、第2光学素子20内を伝搬し、第2端部20bから出射する。反射によるロスが抑制できる。例えば、第1端部20a(第2光学素子20の開口)のサイズを小さくできる。例えば、第2光学素子20(例えばロッドレンズ)が短い場合においても、第2光学素子20の第2端部20bから出射する光において、第3方向D3において、高い均一性が得られる。
【0088】
既に説明したように、実施形態において、第2光L2及び第3光L3が出射されても良い。第2光L2及び第3光L3は、第1方向D1に沿って第1面10aに入射する。
【0089】
第2光L2は、第1面10aにおける、第2方向D2に沿う第3幅w3と、第1面10aにおける、第3方向D3に沿う第4幅w4と、を有する。第3幅w3は、第4幅w4よりも広い。
【0090】
第3光L3は、第1面10aにおける、第2方向D2に沿う第5幅w5と、第1面10aにおける、第3方向D3に沿う第6幅w6と、を有する。第5幅w5は、第6幅w6よりも広い。
【0091】
第2光L2及び第3光L3は、例えば、レーザ光である。第2光L2及び第3光L3は、ファーフィールドパターンで、第1光学素子10の第1面10aに入射する。
【0092】
第1光学素子10の第1面10aは、第2領域R2及び第3領域R3を含む。第2領域R2に、第2光L2の少なくとも一部が入射する。第3領域R3に、第3光L3の少なくとも一部が入射する。第2領域R2から第1領域R1への方向は、第3方向D3に沿う。第1領域R1は、第3方向D3において第2領域R2と第3領域R3との間に設けられる。
【0093】
図9及び
図10に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む第3切断平面PL3、及び、第2切断平面PL2において、第2領域R2の少なくとも一部は凸状である。第3切断平面PL3における第2領域R2の上記の少なくとも一部の曲率半径は、第2切断平面PL2における第2領域R2の上記の少なくとも一部の曲率半径よりも大きい。
【0094】
図9及び
図10に示すように、第1方向D1及び第2方向D2を含む第4切断平面PL4、及び、第2切断平面PL2において、第3領域R3の少なくとも一部は凸状である。第4切断平面PL4における第3領域R3の上記の少なくとも一部の曲率半径は、第2切断平面PL2における第3領域R3の上記の少なくとも一部の曲率半径よりも大きい。
【0095】
実施形態において、第2光L2及び第3光L3においても、第2方向D2の広がりを小さくできる。第2光L2及び第3光L3は、第3方向D3においては、コリメートされない。第1光学素子10の第2面10bにより、第2光L2及び第3光L3は、第3方向D3において、集光される。
【0096】
光源モジュール120において、第2光L2のピーク波長は、第1光L1のピーク波長とは異なる。第3光L3のピーク波長は、第1光L1のピーク波長とは異なり、第2光L2のピーク波長とも異なる。例えば、第1光L1は、例えば、第1色光Lbである。第2光L2は、例えば、第2色光Lgである。第3光L3は、例えば、第3色光Lrである。
【0097】
光源モジュール120は、例えば、
図5に例示したプロジェクタ210に応用できる。
【0098】
図11は、第2実施形態に係る光源モジュールの一部を例示する模式的斜視図である。
図11に示すように、光源部30に近接して第1光学素子10が設けられても良い。例えば、光源部30と第1光学素子10との間の距離(例えば、光源部30と第1光学素子10との間の最短の距離)は、第1光学素子10の第3方向D3に沿う長さよりも短くても良い。例えば、光源部30と第1光学素子10との間の上記の距離は、第1光学素子10の第2方向D2に沿う長さよりも短くても良い。例えば、光源部30と第1光学素子10との間の上記の距離は、第1光学素子10の第1方向D1に沿う長さよりも短くても良い。例えば、光源モジュール120のサイズを小さくできる。
【0099】
以下、光源部30の例について説明する。
図12及び
図13は、実施形態に係る光源モジュールの一部を例示する模式的斜視図である。
図12は、斜視図である。
図13は、
図12のXIII-XIII線断面図である。
図12及び
図13に例示する光源部30は、例えば、光源モジュール110または111などに使用できる。
【0100】
図12に示すように、基体30s(例えば基板)において、第1光源31、第2光源32、第3光源33、第1反射面35a及び第2反射面35bが設けられる。この例では、複数の第1光源31、複数の第2光源32及び複数の第3光源33が設けられる。この例では、複数の第2光源32は、1つの方向に並ぶ。この1つの方向は、例えば、第3方向D3(
図1参照)に対応する。この例では、複数の第1光源31及び複数の第3光源33は、この1つの方向に沿って、並ぶ。
【0101】
第1光源31は、第1色光Lbを出射する。第2光源32は、第3色光Lrを出射する。第3光源33は、第2色光Lgを出射する。
図6に関して説明したように、1つの方向(例えば第3方向D3)に沿って、「Lg、Lb、Lg、Lg、Lb、Lg、Lg、Lb、Lg」の順で並んでも良い。この場合、複数の第1光源31及び複数の第3光源33は、「33、31、33、33、31、33、33、31、33」の順で並ぶ。
【0102】
第1反射面35aは、第1光源31(複数の第1光源31の1つ)と、第2光源32(複数の第2光源32の1つ)と、の間に設けられる。第1反射面35aに、第1光源31から出射した光(この例では、第1色光Lb)が入射する。第1光源31から出射した光は、例えば、第1光L1に対応する。この例では、第1反射面35aに、第3光源33から出射した光(この例では、第2色光Lg)が入射する。第2色光Lgは、第2光L1に対応する。
【0103】
第2反射面35bは、第1反射面35aと、第2光源32(複数の第2光源32の1つ)と、の間に設けられる。第2反射面35bに、第2光源32から出射した光(この例では、第3色光Lr)が入射する。第2光源32から出射した光は、例えば、第4光L4に対応する。
【0104】
図12に例示するように、第1光源31と第2光源32との間、及び、第3光源33と第2光源32との間に、凸部35が設けられる。凸部35の2つの斜面の1つが、第1反射面35aに対応する。凸部35の2つの斜面の別の1つが、第2反射面35bに対応する。
【0105】
図13に示すように、例えば、第1光源31から、第1反射面35aに向かって、第1色光Lbが出射する。第1色光Lbは、第1反射面35aで反射して、基体30sの主面に対して実質的に垂直に進行する。例えば、第2光源32から、第2反射面35bに向かって、第3色光Lrが出射する。第3色光Lrは、第2反射面35bで反射して、基体30sの主面に対して実質的に垂直に進行する。同様に、例えば、第3光源33から、第1反射面35aに向かって、第2色光Lgが出射する(
図13では図示しない)。第2色光Lgは、第1反射面35aで反射して、基体30sの主面に対して実質的に垂直に進行する(
図12参照)。これらの光の光軸は、互いに実質的に平行である。このような光が、第1光学素子10(
図1参照)に入射する。
【0106】
第1〜第3光源31〜33は、例えば、レーザである。第1反射面35a及び第2反射面35bは、例えば、金属膜または誘電体多層膜の反射面である。第1色光Lbの第1反射面35aにおける入射角は、例えば、40度以上50度以下である。第2色光Lgの第1反射面35aにおける入射角は、例えば、40度以上50度以下である。第3色光Lrの第2反射面35bにおける入射角は、例えば、40度以上50度以下である。
【0107】
例えば、
図9などに例示した光源モジュール120において、光源部30は、
図12及び
図13に例示した第1反射面35aが設けられ、第2反射面35bは省略される。そして、複数の光源(例えば、複数の第1光源31及び複数の第3光源33など)の1つから第1光L1が出射する。複数の光源の別の1つから第2光L2が出射する。複数の光源の別の1つから第3光L3が出射する。
【0108】
第1実施形態及び第2実施形態において、第1光学素子10及び第2光学素子20には、例えば、ガラスまたはプラスチックなどが用いられる。第2光学素子20における光の反射は、例えば、屈折率差に基づく全反射に基づいても良い。第2光学素子20における光の反射は、例えば、鏡面反射に基づいても良い。
【0109】
上記の第1及び第2実施形態において、光源部30は、1つまたは複数の光を出射する。複数の光の出射方向は、互いに同じ(例えば第1方向D1)である。第1実施形態の1つの例においては、異なる波長の複数の光(例えば、青、緑及び赤)のそれぞれに、複数の光源が設けられても良い。この光源は、例えばレーザである。これらの複数の光源から出射する複数の光のファーフィールドパターンの長軸方向(例えば遅軸方向)は、互いに、実質的に平行である。第1実施形態の1つの例において、第1領域R1に入射する光のピーク波長は、第4領域R4に入射する光のピーク波長とは異なる。第1領域R1と第4領域R4とは、第1光学素子10の中心軸に対して実質的に対称の位置に設けられる。
【0110】
第2実施形態の1つの例においても、複数の光源(例えばレーザ)から出射する複数の光のファーフィールドパターンの長軸方向(例えば遅軸方向)は、互いに、実質的に平行である。複数の光は、ファーフィールドパターンの短軸方向(例えば速軸方向)に沿って並ぶ。
【0111】
第1光学素子10の入射面(第1面10a)は、複数の光のそれぞれに対応する複数の領域を含む。第1光学素子10の出射面(第2面10b)は、集光機能を有するレンズを含む。1つの例において、第1面10aに設けられる少なくとも1つのレンズの速軸は、コリメート機能を有する凸レンズ形状を有する。上記の少なくとも1つのレンズの遅軸は、コリメート機能以外の、凹レンズ形状、直線形状、及び凸レンズ形状の少なくともいずれかの形状を有する。
【0112】
第2光学素子20(例えばロッドレンズ)の入射端部(第1端部20a)は、第1光学素子10の出射面(第2面10b)の焦点位置の近傍に設けられる。
【0113】
実施形態によれば、光強度分布を均一化できる光源モジュールを提供できる。
【0114】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【0115】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、光源モジュールに含まれる光源部、光源、反射面、第1光学素子及び第2光学素子などのそれぞれの具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【0116】
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【0117】
その他、本発明の実施の形態として上述した光源モジュールを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての光源モジュールも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0118】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。