特許 6135904 光源装置及びプロジェクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6135904

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】光源装置及びプロジェクタ

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20170522BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20170522BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20170522BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20170522BHJP

   F21Y 101/00 20160101ALN20170522BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/14 A

   G03B21/00 F

   F21S2/00 330

   F21S2/00 340

   H04N5/74 H

   F21Y101:00

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-276548(P2012-276548)

(22)【出願日】2012年12月19日

(65)【公開番号】特開2014-119681(P2014-119681A)

(43)【公開日】2014年6月30日

【審査請求日】2015年12月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092646

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 清

(74)【代理人】

【識別番号】100083769

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100083002

【弁理士】

【氏名又は名称】伊丹 辰男

(72)【発明者】

【氏名】黒崎 秀将

【審査官】 佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００４−５０３９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２７１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０６２５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５２３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１６１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８５６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３０３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２６３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４５８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４０４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０７４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９１１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８３１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６５２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１５５２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４５６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４０４４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｋ ９／００ − ９／９０ 、

Ｆ２１Ｓ ２／００ −１９／００ 、

Ｇ０２Ｂ １／００ − １／０８ 、 ３／００ − ３／１４ 、

Ｇ０３Ｂ２１／００ −２１／１０ 、２１／１２ −２１／１３ 、

２１／１３４−２１／３０ 、３３／００ −３３／１６ 、

Ｈ０４Ｎ ５／６６ − ５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体レーザー発光素子である複数個の光源と、
各光軸が互いに平行かつ一致しないように並べられた複数の凸状のマイクロレンズが両面に配置され、前記各光源からの光を出射するマイクロレンズアレーと、
前記マイクロレンズアレーを透過した各光源の出射光を所定面に重ねるように集光する集光レンズと、を備える光源装置において、
前記マイクロレンズアレーの前記各光源からの出射光の夫々が照射される領域毎に前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする光源装置。

【請求項2】

前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、前記マイクロレンズの厚みが異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。

【請求項3】

前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、前記レンズ表面の曲率半径が異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。

【請求項4】

前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、各マイクロレンズを形成するピッチが異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光源装置。

【請求項5】

前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、屈折率の異なる材質が用いられることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。

【請求項6】

レンズ特性の変化により前記所定面に照射された各光源光の面積が、前記光源毎に変化するように、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。

【請求項7】

前記マイクロレンズのレンズ特性は、レンズ特性の変化により前記所定面に照射された各光源光の面積が、前記表示素子の表示有効領域の面積に対して所定の倍率で大きく設定された基準面に対して、面積比において前記所定の倍率未満の減範囲内とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。

【請求項8】

光源装置と、
前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
前記光源装置は、請求項１乃至請求項７の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源装置及びプロジェクタに関するものである。

【背景技術】

【0002】

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から出射された光をＤＭＤと呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。

【0003】

このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として赤色、緑色、青色の発光ダイオードやレーザーダイオード、或いは、有機ＥＬ等の固体発光素子を用いるための開発がなされており多くの提案がなされている。

【0004】

そして、レーザーダイオードを使用する光源装置は、小型化が容易であり、プロジェクタに適した小型高輝度の光源装置とすることができるも、レーザー光による投影画像では、干渉縞が生じ、投影画像の画質を低下させることがあった。

【0005】

このため、光源から出射される波面を分割する分割部や、分割されて波面の光束の偏光面を回転させる変換部、及び、偏光面の向きが異なる光束の波面を重ね合わせる合成部をレーザー発光素子と組み合わせた光源装置も提案されている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８―１８５６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１では、光源からの出射光を一旦分割し、分割した光の偏光面を回転させた後に重ねるようにして所定の面に照射するため、光源装置として複雑であり、製造が容易でなかった。

【0008】

上述の欠点を排し、本発明は、複数の光源を用い、単純な構造により小型高輝度の光源とし、プロジェクタに適した光源装置、及び、小型高輝度の投影を可能とするプロジェクタを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の光源装置は、半導体レーザー発光素子である複数個の光源と、各光軸が互いに平行かつ一致しないように並べられた複数の凸状のマイクロレンズが両面に配置され、前記各光源からの光を出射するマイクロレンズアレーと、前記マイクロレンズアレーを透過した各光源の出射光を所定面に重ねるように集光する集光レンズと、を備える光源装置において、前記マイクロレンズアレーの前記各光源からの出射光の夫々が照射される領域毎に前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする。

【0010】

本発明のプロジェクタは、光源装置と、前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え前記光源装置は、上記本発明の光源装置であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、半導体レーザー発光素子である各光源からの出射光を均一化するマイクロレンズアレーのレンズ特性を各光源光毎に異ならせ、レーザー光における干渉縞のピッチが異なる光源光を重ねるため、干渉縞を目立たなくさせるレーザー光源装置及びプロジェクタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの機能ブロック図である。

【図3】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。

【図4】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学系を示す平面模式図である。

【図5】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光源装置における光源光の一状態を説明する模式図である。

【図6】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光源装置におけるレーザー光源の照射領域に関する説明図である。

【図7】本発明の実施の形態に係るマイクロレンズアレーの領域を示す平面模式図である。

【図8】本発明の実施の形態に係るマイクロレンズアレーを示す平面模式図及び側面模式図である。

【図9】本発明の実施の形態に係るマイクロレンズアレーにおけるレンズ単体を説明する側面模式図である。

【図10】本発明の実施の形態に係る各光源装置による干渉縞を例示的に示す説明図である。

【図11】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの投影画面を例示的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施するための形態について述べる。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施形態において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

【0014】

そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

【0015】

また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切り替える投影スイッチキー、光源装置や表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

【0016】

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、音声出力端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。

【0017】

次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成される。この制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

【0018】

そして、このプロジェクタ制御手段により、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。

【0019】

また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。

【0020】

表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものであり、光源装置60から出射された光線束を表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

【0021】

また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを、画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行う。

【0022】

そして、筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。

【0023】

なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカー48を駆動して拡声放音させる。

【0024】

また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域光が光源装置60から出射されるように、光源装置60を制御する。この光源装置60は、青色レーザーダイオードを備えた励起光源部70及び蛍光体板を備えた蛍光発光部100による緑色光源と、赤色光源装置120と、青色光源装置130と、を備える。

【0025】

さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源装置60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、或いは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

【0026】

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に図示しない制御回路基板を備えている。この制御回路基板は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源装置60を備えている。

【0027】

この光源装置60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される励起光源部70及びこの励起光源部70から出射される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光部100と、励起光源部70と蛍光発光部100との間に配置されるダイクロイックミラー173と、による緑色光源装置と、励起光源部70と蛍光発光部100との間に配置される赤色光源装置120及び青色光源装置130と、更に、照射光学系170としての、集光レンズ178やマイクロレンズアレー175及び照射ミラー185を備える。

【0028】

励起光源部70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された半導体発光素子による励起光源71と、各励起光源71からの出射光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する反射ミラー群75と、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク78と、を備える。

【0029】

励起光源71は、２行３列の計６個の半導体レーザー発光素子である青色レーザーダイオードがマトリクス状に配列されており、各青色レーザーダイオードの光軸上には、各青色レーザーダイオードからの出射光を平行光に変換する集光レンズであるコリメータレンズ73が夫々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、励起光源部70から出射される光線束の断面積を一方向に縮小して蛍光発光部100に出射する。

【0030】

励起光源部70から出射された励起光は、青色及び赤色を透過して緑色を反射させるダイクロイックミラー173を透過し、更に集光レンズ群85を透過して発光板である蛍光体80に照射される。そして、励起光が蛍光体80に照射されることにより蛍光体80において励起されて出射される緑色波長帯域光は、全方位に出射され、直接ダイクロイックミラー173側へ、或いは、後に詳述するが、前方のヒートシンク110側の反射面で反射した後にダイクロイックミラー173側へ出射される。そして、蛍光体80から出射される緑色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173により反射されてマイクロレンズアレー175に入射される。

【0031】

ヒートシンク78と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク78とによって励起光源部70や赤色光源装置120、青色光源装置130が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75が冷却される。

【0032】

蛍光発光部100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光源部70からの出射光の光軸と直交するように配置された蛍光体80のプレートと、この蛍光体80のプレートに照射する励起光及び蛍光体80から出射された蛍光光を集光する集光レンズ群85と、ヒートシンク110とを備える。尚、ヒートシンク110には銀蒸着等によってミラー加工されることで光を反射する反射面が形成され、その反射面に蛍光体80のプレートが配置される。さらに、蛍光発光部100の正面パネル12側には冷却手段である冷却ファン244が配置されており、この冷却ファン244によって蛍光発光部100のヒートシンク110が冷却される。

【0033】

赤色光源装置120は、蛍光発光部100に入射する励起光の光軸と光軸が垂直に交わるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの出射光を集光するコリメータレンズ125と、を備える。また、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発する半導体レーザー発光素子としての赤色レーザーダイオードであり、上下左右に４個を並べて配置している。

【0034】

そして、赤色光源装置120により照射される赤色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173を透過し蛍光発光部100から出射された緑色波長帯域光と同様に、照射光学系170のマイクロレンズアレー175に入射されることとなる。

【0035】

また、青色光源装置130も蛍光発光部100に入射する励起光の光軸と光軸が垂直に交わるように配置された青色光源131と、青色光源131からの出射光を集光するコリメータレンズ135と、を備え、赤色光源装置120と並べるようにして配置されている。また、青色光源131は、青色の波長帯域光を発する半導体レーザー発光素子としての青色レーザーダイオードであり、上下に２個を並べて配置している。

【0036】

そして、青色光源装置130により照射される青色波長帯域光は、ダイクロイックミラー173を透過し蛍光発光部100から出射された緑色波長帯域光と同様に、照射光学系170のマイクロレンズアレー175に入射されることとなる。

【0037】

表示素子51と背面パネル13との間にはヒートシンク190が配置されており、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、照射光学系170の照射ミラー185からの光をＤＭＤである表示素子51に適正な角度で入射し、表示素子51により反射されて表示素子51から出射されるオン光を投影側光学系220に入射させるコンデンサレンズ195が配置されている。

【0038】

投影側光学系220のレンズ群は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

【0039】

この光源装置60における光学系の光の状態を図４乃至図６を用いて詳述する。
赤色光源装置120とされる４個の赤色光源121である赤色レーザーダイオード（図５は上段の２個を表示している）からの赤色光は、コリメータレンズ125により各々略平行な光線束とされてマイクロレンズアレー175に入射される。

【0040】

尚、青色光源装置130とされる２個の青色光源131である青色レーザーダイオード（図５は上段の１個のみを表示している）からの青色光も、コリメータレンズ135により各々略平行な光線束とされてマイクロレンズアレー175に入射される。

【0041】

このため、図６に示すように、各赤色光源121及び各青色光源131からのレーザー光は、ダイクロイックミラー173を透過してマイクロレンズアレー175に対して垂直に、各光源からの光線束が各々各光源の配置に合わせてマイクロレンズアレー175の異なる領域に照射される。

【0042】

また、緑色光源装置では、励起光源部70における励起光源71からのレーザー光は、各光線束が各々コリメータレンズ73により略平行な光線束とされると共に各光線束も相互に略平行とされてダイクロイックミラー173を透過し、集光レンズ群85により集光されて蛍光体80に照射され、蛍光体80から蛍光光を発生させる。

【0043】

そして、蛍光体80から出射された蛍光光は、集光レンズ群85により略平行な状態の光線束とされてダイクロイックミラー173で反射され、マイクロレンズアレー175の略全面に垂直に入射されるものである。

【0044】

このマイクロレンズアレー175は、図７に示すように、当該マイクロレンズアレー175にレーザー光を照射する赤色光源121及び青色光源131の数に合わせ、各半導体レーザー発光素子からの入射光の位置に合わせて第１領域175ａから第６領域175ｆの領域に分けて各領域毎のマイクロレンズのレンズ特性を異ならせているものである。

【0045】

そして、厚肉レンズである各マイクロレンズの厚みｔ、入射側及び出射側の凸面の曲率半径ｒ、レンズアレーの材質に基づく屈折率、により、各マイクロレンズ単体のレンズ特性（焦点距離）が決定され、出射光の状態が変化するものである。

【0046】

このマイクロレンズアレー175は、図８（ａ）に示すように、厚肉透明板の両面において対応する位置に球面状凸部を形成し、図８（ｂ）に示すように、厚肉両凸レンズの周縁を切断して矩形とした形状の凸レンズを縦横に隣接させて多数個配列した状態とされたものである。この各両凸レンズがマイクロレンズであり、図９に示すように、このマイクロレンズアレー175は、マイクロレンズアレー175の面に対して垂直から所定の範囲内の角度で１個のマイクロレンズの入射面の凸部に入射した光の全てを、このマイクロレンズの入射面の凸部に対応する位置の出射面側の凸部から拡散させるように出射するものである。

【0047】

そして、各マイクロレンズに入射された光は、入射時には平行状態であっても、各マイクロレンズからの出射時には拡散光となり、他のマイクロレンズを透過した光と重なって均一化され、集光レンズ178により所定面とされる表示素子51の表面において重なるように集光されるものである。

【0048】

このため、マイクロレンズアレー175に入射される所定領域の範囲とされた光線束がその光密度に不均一性を有し、光線束が照射された範囲における各マイクロレンズに入射される光量に差異がある場合であっても、各マイクロレンズから出射された光を集光レンズ178により所定面で重ねることにより、所定面におけるマイクロレンズアレー175を透過した光による照度を全体的に均一化することができる。

【0049】

さらに、この照射光学系170にレーザー光を入射したとき、所定面となる表示素子51の表面への照射光には干渉縞が発生し、複数の半導体レーザー発光素子を光源とするとき、レーザー光の波長により一定の幅の干渉縞となる。そのため照射光学系170は、複数個の赤色レーザーダイオードや青色レーザーダイオードを用いても、同色のレーザー光の干渉縞は同一ピッチであり、同一ピッチの干渉縞が重なると、所定ピッチで一定配列となる干渉縞によって投影画像の画質を低下させることになる。

【0050】

このため、本実施の形態では、４個の赤色光源121からのレーザー光が入射されるマイクロレンズアレー175における第１領域175ａ、第３領域175ｃ、第４領域175ｄ、第６領域175ｆである４か所の各領域において、各領域毎に厚肉両凸レンズであるマイクロレンズの厚みｔ又は曲率半径ｒを異ならせることにより、図１０に示すように、第１領域175ａを透過した赤色光による干渉縞と、第３領域175ｃを透過した赤色光による干渉縞と、第４領域175ｄを透過した赤色光による干渉縞と、第６領域175ｆを透過した赤色光による干渉縞と、における干渉縞のピッチを変化させている。

【0051】

従って、この領域毎にレンズ特性を異ならせたマイクロレンズアレー175を透過させて４個の赤色光源121からの光を集光レンズ178により所定面で重ねると、４個の赤色光源121による各干渉縞の濃淡差の変化が複数段階の変化となると共に各縞模様の線幅が細くなり、投影画像面において図１１に示すように縞の識別が困難となって投影画像の画質を向上させることができる。

【0052】

また、２個の青色光源131からのレーザー光が入射される第２領域175ｂと第５領域175ｅにおいても、マイクロレンズの厚みｔ又は曲率半径ｒを領域別に異ならせ、２個の青色光源131からのレーザー光による干渉縞にもピッチ差を設けている。

【0053】

なお、各領域内における各マイクロレンズは、同一厚みｔ及び同一曲率半径ｒとして各所定領域175ａ〜175ｆ内では各々同一レンズ特性を有するマイクロレンズとしたマイクロレンズアレー175としている。

【0054】

そして、上述の実施形態では、マイクロレンズの厚みｔ又は曲率半径ｒを領域毎に異ならせたものであるも、マイクロレンズアレー175全体を一枚の厚肉透明板の両面に凸部を形成したものとする場合に限るものでなく、各領域毎に材質の異なる透明板とし、領域毎に屈折率の異なる硝材を用い、マイクロレンズの厚みｔや曲率半径ｒが同一であっても、領域毎に屈折率の差異によってレンズ特性が異なるマイクロレンズを形成したマイクロレンズアレーとし、この各領域毎のマイクロレンズアレーを並べて第１領域175ａから第６領域175ｆを構成する一枚のマイクロレンズアレー175とすることもある。

【0055】

さらに、マイクロレンズの厚みｔ又は曲率半径ｒや硝材の屈折率において、領域毎に差異を設けてマイクロレンズの焦点距離を変化させる場合に限ることなく、各マイクロレンズ単体の大きさを領域により異ならせるようにマイクロレンズのピッチを変更し、領域が異なるとレンズ特性におけるレンズの明るさを変化させるようにすることもある。

【0056】

このように、マイクロレンズのレンズ特性を変化させてマイクロレンズアレー175を透過した光を集光レンズ178などを介して所定面である表示素子51の表面に集光させたとき、マイクロレンズアレー175の異なる領域を透過したレーザー光の干渉縞のピッチが変化すると共に所定面における光の照射範囲も変化する。

【0057】

また、このマイクロレンズアレー175及び集光レンズ178など照射光学系170を備えた光源装置60では、所定面の位置における照射面積の基準値として表示素子51のマイクロミラー面である表示有効領域の面積に対して面積比において、例えば所定の倍率として１０パーセント程度広い範囲とし、容易に全てのマイクロミラーに光源光を照射することができるようにしている。

【0058】

このため、表示素子51におけるマイクロミラー面の周囲にも光源光を余分に照射しているものであるも、本実施の形態では、この基準値に対し、マイクロレンズのレンズ特性の変化により各領域毎のレーザー光による照射面積が変化したとき、照射面積の変化により最小照射面積が基準値とした面積に対して１０パーセント未満の減少の範囲内とするようにして干渉縞の幅を変化させている。

【0059】

このように、基準値を表示素子51のミラー面積よりも１０パーセント広い面積とし、レンズ特性による照射面積の変化量を基準値に対する１０パーセント未満の減少範囲とすることによりマイクロレンズアレー175の所定の領域を透過した光による照射面積が最小となる場合であっても表示素子51のミラー面の全面に光を照射して投影画像を確実に形成することができる。

【0060】

従って、本実施の形態では、光源装置60の各光源から出射される光を均一化するマイクロレンズアレー175において各光源からの光が照射される領域毎にマイクロレンズのレンズ特性を変化させ、各光源から出射されるレーザー光の干渉縞のパターンに変化を与え、各光源からのレーザー光を所定位置の平面に重ねたとき、干渉縞の濃淡の段階数を増加させ、且つ、縞の間隔を細かくして干渉縞を目立たなくさせることができる。

【0061】

そして、この光源装置60を用いたプロジェクタ10は、投影画像における縞模様を目立たなくさせることにより、投影画像の画質を高めることができる。

【0062】

また、マイクロレンズアレー175において、領域毎にマイクロレンズの厚みｔ又は曲率半径ｒを異ならせる場合は、マイクロレンズアレー175の製造が容易であり、マイクロレンズのレンズ特性の変更が容易であって、干渉縞を目立たなくさせることが容易である。

【0063】

また、マイクロレンズアレー175において、領域毎にマイクロレンズのピッチを異ならせることは極めて容易に実施することができ、マイクロレンズのレンズ特性の変更が容易であって、干渉縞を目立たなくさせることが容易である。

【0064】

また、マイクロレンズアレー175において、領域毎に屈折率の異なるマイクロレンズアレー175は、硝材の異なるマイクロレンズアレーを並べて容易に製造することができ、マイクロレンズのレンズ特性の変更が容易であって、干渉縞を目立たなくさせることが容易である。

【0065】

そして、領域毎にレンズ特性を変更して所定面の照射範囲が異なるとき、照射面積に基準値を設けて照射面積の変更範囲を調整すれば、レンズ特性を異ならせるに際しての設定が容易となり、照射面の照度を低下させることなく干渉縞の健康量を大きくすることが容易となる。

【0066】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0067】

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１] 半導体レーザー発光素子である複数個の光源と、
各光軸が互いに平行かつ一致しないように並べられた複数のマイクロレンズからなり、前記各光源からの出射光を各々均一化するマイクロレンズアレーと、
前記マイクロレンズアレーを透過して均一化された各光源の出射光を所定面に重ねるように集光する集光レンズと、を備える光源装置において、
前記マイクロレンズアレーの前記各光源からの出射光の夫々が照射される領域毎に前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする光源装置。
[２] 前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、前記マイクロレンズの厚みが異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[１]に記載の光源装置。
[３] 前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、前記レンズ表面の曲率半径が異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[１]又は前記[２]に記載の光源装置。
[４] 前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、各マイクロレンズを形成するピッチが異なることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[１]乃至前記[３]の何れかに記載の光源装置。
[５] 前記マイクロレンズアレーは、各光源光が照射される前記各領域毎に、屈折率の異なる材質が用いられることにより、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[１]乃至前記[４]の何れかに記載の光源装置。
[６] レンズ特性の変化により前記所定面に照射された各光源光の面積が、前記光源毎に変化するように、前記マイクロレンズのレンズ特性が異なることを特徴とする前記[１]乃至前記[５]の何れかに記載の光源装置。
[７] 前記マイクロレンズのレンズ特性は、レンズ特性の変化により前記所定面に照射された各光源光の面積が、前記表示素子の表示有効領域の面積に対して所定の倍率で大きく設定された基準面に対して、面積比において前記所定の倍率未満の減範囲内とされていることを特徴とする前記[１]乃至前記[６]の何れかに記載の光源装置。
[８] 光源装置と、
前記光源装置からの光が照射されることにより光学像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された光学像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
前記光源装置の光源制御手段や表示素子制御手段を有するプロジェクタ制御手段と、を備え
前記光源装置は、前記[１]乃至前記[７]の何れかに記載した光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。

【符号の説明】

【0068】

１０ プロジェクタ １１ 上面パネル
１２ 正面パネル
１３ 背面パネル １４ 右側パネル
１５ 左側パネル １７ 排気孔
１８ 吸気孔 １９ レンズカバー
２０ 各種端子 ２１ 入出力コネクタ部
２２ 入出力インターフェース ２３ 画像変換部
２４ 表示エンコーダ ２５ ビデオＲＡＭ
２６ 表示駆動部 ３１ 画像圧縮伸長部
３２ メモリカード ３５ Ｉｒ受信部
３６ Ｉｒ処理部 ３７ キー／インジケータ部
３８ 制御部 ４１ 光源制御回路
４３ 冷却ファン駆動制御回路 ４５ レンズモータ
４７ 音声処理部 ４８ スピーカー
５１ 表示素子 ６０ 光源装置
７０ 励起光源部 ７１ 励起光源
７３ コリメータレンズ ７５ 反射ミラー群
７８ ヒートシンク ８０ 蛍光体
８５ 集光レンズ群 １００ 蛍光発光部
１１０ ヒートシンク
１２０ 赤色光源装置 １２１ 赤色光源
１２５ コリメータレンズ
１３０ 青色光源装置 １３１ 青色光源
１３５ コリメータレンズ
１７０ 照射光学系 １７３ ダイクロイックミラー
１７５ マイクロレンズアレー １７５ａ 第１領域
１７５ｂ 第２領域 １７５ｃ 第３領域
１７５ｄ 第４領域 １７５ｅ 第５領域
１７５ｆ 第６領域
１７８ 集光レンズ １８５ 照射ミラー
１９０ ヒートシンク
２２０ 投影側光学系 ２２５ 固定レンズ群
２３５ 可動レンズ群
２４４ 冷却ファン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】