WO2007108504A1 - 投写型ディスプレイ装置及び光源装置 - Google Patents

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WO2007108504A1
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light source
homogenizer
lens
blue
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PCT/JP2007/055857
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Tatsuo Itoh
Tetsuro Mizushima
Kenichi Kasazumi
Kazuhisa Yamamoto
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a projection display device using a laser light source and a light source device.
  • a front projection display device and a rear projection display device using a spatial light modulation element such as a transmissive / reflective liquid crystal element or a micromirror array are known.
  • a spatial light modulation element such as a transmissive / reflective liquid crystal element or a micromirror array
  • front projection type and rear projection type display devices there are three types of spatial light modulation elements corresponding to the three primary colors of red 'green' and blue, and one spatial light modulation element.
  • an ultra-high pressure mercury lamp has been used as the light source for a projection display device, but in recent years high-power blue semiconductor lasers have been commercialized.
  • SHG green lasers
  • a laser that is monochromatic light As a light source, a reproducible color range is widened, and a projection display device with low power consumption can be realized.
  • a high-output light source is necessary to obtain a bright screen, but there is a limit to the output that can be obtained with one semiconductor laser, so laser light emitted from multiple semiconductor lasers can be emitted.
  • a method for obtaining high output light is required.
  • a conventional projection display device there is one that combines light from a solid state light emitting element with a condenser lens to increase the output (for example, see Patent Document 1).
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional projection display device described in Patent Document 1.
  • the light emitted from the solid-state light source 101 is collimated by the lens array 102 and condensed on the rod integrator 104 by the condenser lens 103.
  • a uniform light quantity distribution can be obtained on the exit end face of the rod integrator 104.
  • Light emitted from the rod integrator 104 By irradiating the liquid crystal spatial light modulator 107 via the lens 105 and the field lens 106, uniform illumination light can be obtained.
  • the rod integrator 104 is a rectangular parallelepiped optical element made of a glass member, and the shape of the light incident surface and the shape of the light emission surface are similar to the shape of the illuminated portion of the liquid crystal spatial light modulator.
  • display screens have become wider, and screens with an aspect ratio of 16: 9 have increased. Both spatial light modulators and rod integrators have an aspect ratio of 16: 9.
  • a light emitting diode, an ultrahigh pressure mercury lamp, or the like is used as a solid state light emitting element in a conventional projection display device.
  • both the divergence angle and light-emitting area are symmetric with respect to the optical axis of the rod integrator. Therefore, the conventional projection display device can be handled as a simple point light source that does not need to consider the arrangement of the light source and the rod integrator.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the structure of the semiconductor laser.
  • a semiconductor laser chip 109 includes an active layer 110 and a cladding layer 111.
  • an electrode not shown
  • laser light is emitted from the light emitting region 112 of the active layer 110 limited by the cladding layer 111. Since the thickness of the active layer 110 is about 1 micron, the energy density in the light emitting region 112 increases when the laser beam becomes high in power, eventually leading to end face destruction. Therefore, in a high-power semiconductor laser, the length of the light emitting region 112 in the X-axis direction (hereinafter referred to as the stripe width) is increased to 10 to 200 microns in order to avoid end face destruction.
  • the divergence angle of the laser light emitted from the semiconductor laser is 20 to 40 degrees in full width at half maximum in the Y direction in FIG. 13, and 10 to 15 degrees in the X direction. Therefore, when the laser beam emitted from the light emitting region 112 is condensed by the condenser lens, a condensed spot having a greatly different aspect ratio is formed. In this way, the light emitted from the semiconductor laser differs from the light emitted from the light emitting diode.
  • the arrangement of the rod integrator and the semiconductor laser is not described in detail in Patent Document 1 described above.
  • the angle between the optical axis of the rod integrator and the outermost beam of the incident light beam is determined by the relationship with the F-number of the projection lens. Since the light is collected on the rod integrator by the condensing lens, the ratio of the aperture of the condensing lens to the focal length is the angle of light incident on the rod integrator as it is. Increasing the number of solid-state light emitting elements while maintaining this angle increases the diameter of the condensing lens, which inevitably increases the focal length, leading to an increase in the size of the apparatus.
  • Patent Document 1 JP 2005-300712 A
  • the present invention has been made to solve the above-described problem. By optimizing the arrangement of the laser light source and the homogenizer, it is possible to achieve downsizing and achieve high output.
  • An object of the present invention is to provide a projection display device and a light source device capable of obtaining light.
  • a projection display device includes a laser light source having a light emitting region that emits elliptical laser light, and a condensing lens that condenses the laser light emitted from the laser light source.
  • a homogenizer having a rectangular incident surface on the condensed light flux of the condenser lens, a spatial light modulation element for modulating laser light emitted from the homogenizer, and a laser modulated by the spatial light modulation element
  • a projection lens for projecting light, the entrance surface of the homogenizer is rectangular, and the laser light source has a long axis direction of the light emitting region and a long side direction of the entrance surface of the homogenizer parallel to each other.
  • the laser light source has the light emitting region that emits elliptical laser light, and the laser light emitted from the laser light source is condensed by the condenser lens.
  • the homogenizer has a rectangular entrance surface on the condensed light flux of the condenser lens.
  • the laser light emitted from the homogenizer is modulated by the spatial light modulator and modulated by the spatial light modulator.
  • the laser beam is projected by the projection lens.
  • the incident surface of the homogenizer is rectangular, and the laser light source is arranged so that the long axis direction of the light emitting region and the long side direction of the homogenizer incident surface are parallel to each other.
  • the laser light source is arranged so that the long axis direction of the light emitting region of the laser light source and the long side direction of the incident surface of the homogenizer are parallel to each other, so that the laser light emitted from the laser light source can be efficiently homogenized.
  • the arrangement of the laser light source and the homogenizer can be optimized to achieve downsizing, and high-power light can be obtained from the homogenizer.
  • a light source device includes a laser light source having a light emitting region for emitting elliptical laser light, a condensing lens for condensing the laser light emitted from the laser light source, A homogenizer having a rectangular incident surface on the condensed light flux of the condensing lens, the incident surface of the homogenizer is rectangular, and the laser light source includes a major axis direction of the light emitting region and a homogenizer. Arranged so that the long side direction of the incident surface is parallel.
  • the laser light source has a light emitting region that emits elliptical laser light, and the laser light emitted from the laser light source is condensed by the condenser lens, and the collected light flux of the condenser lens
  • a homogenizer having a rectangular entrance surface is disposed thereon.
  • the entrance surface of the homogenizer is rectangular, and the laser light source is arranged so that the long axis direction of the light emitting region and the long side direction of the entrance surface of the homogenizer are parallel.
  • the laser light source is arranged so that the long axis direction of the light emitting region of the laser light source and the long side direction of the incident surface of the homogenizer are parallel to each other, so that the laser light emitted from the laser light source is efficiently homogenized.
  • the arrangement of the laser light source and the homogenizer can be optimized to achieve downsizing, and high-power light can be obtained from the homogenizer.
  • a projection display apparatus includes a plurality of laser light sources and a plurality of collectors provided for each of the plurality of laser light sources for condensing laser light emitted from the plurality of laser light sources.
  • a projection lens that projects the laser light modulated by the spatial light modulation element wherein the plurality of laser light sources includes a red laser light source that emits red laser light, and a blue laser light source.
  • a blue laser light source that emits laser light and a green laser light source that emits green laser light, and the red laser light source and the blue laser light source are arranged so as to be symmetrical with respect to the optical axis of the homogenizer.
  • the green laser light source is disposed on the optical axis of the homogenizer, and the plurality of condensing lenses are for red light that condenses the red laser light emitted from the red laser light source on the incident surface of the homogenizer.
  • the blue condensing lens for condensing the blue laser light emitted from the blue laser light source on the entrance surface of the homogenizer, and the green laser light source A green condensing lens that condenses the emitted green laser light before entering the homogenizer, and the optical axis of the homogenizer at the condensing point of the green condensing lens and the outermost edge of the green laser light Is the same as the angle between the optical axis of the homogenizer and the red laser light or the blue laser light at the condensing point of the red condenser lens or the blue condenser lens.
  • the laser beams emitted from the plurality of laser light sources are collected by the plurality of condensing lenses provided for the plurality of laser light sources.
  • the homogenizer has a rectangular incident surface on the condensed light flux of a plurality of condensing lenses, and the laser light emitted from the homogenizer is modulated by the spatial light modulator and is modulated by the spatial light modulator.
  • One light is projected by the projection lens.
  • a red laser light source that emits red laser light and a blue laser light source that emits blue laser light are arranged so as to be axisymmetric with respect to the optical axis of the homogenizer, and emit green laser light.
  • a green laser light source is disposed on the optical axis of the homogenizer.
  • Red laser light emitted from the red laser light source is condensed at one point by the red condensing lens
  • blue laser light emitted from the blue laser light source is condensed at one point by the blue condensing lens.
  • the lens collects the green laser light emitted from the green laser light source before entering the homogenizer.
  • the angle between the optical axis of the homogenizer at the condensing point of the green condensing lens and the outermost edge of the green laser light is the light of the homogenizer at the condensing point of the red condensing lens or the blue condensing lens. Same as the angle between the axis and the red or blue laser light become.
  • the red laser light source and the green laser light source which are more complicated than the blue laser light source, which are semiconductor lasers are arranged on the optical axis of the homogenizer, so that the apparatus can be downsized. Even if the green laser light source is arranged on the optical axis of the homogenizer, the green laser light is incident on the homogenizer incident surface at a predetermined angle, so that the light quantity distribution of the green laser light is changed between the red and blue laser lights. Uniformity can be achieved to the same extent as the light quantity distribution, and color unevenness can be suppressed.
  • FIG. 1 is a YZ side view of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is an XZ side view of the projection display apparatus in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an XY side view of the projection display apparatus in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the positional relationship between the semiconductor laser and the rod integrator.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the positional relationship between a semiconductor laser having a plurality of light emitting regions and a rod integrator.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a projection display apparatus in a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an XY side view of a laser light source according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 10 shows a configuration of a green laser according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining laser beams of respective colors incident on a rod integrator in the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional projection display apparatus.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a structure of a conventional semiconductor laser.
  • FIG. 1 and 2 are diagrams showing a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the XYZ axes are defined as shown in Figs.
  • FIG. 1 is a YZ side view of the projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is an XZ side view of the projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the projection display device includes a laser light source 1, a condenser lens 2, a lenticular lens 3, a rod integrator 4, a relay lens 5, a field lens 6, A spatial light modulator 7 and a projection lens 8 are provided.
  • the laser light source 1 is composed of six semiconductor lasers as will be described later, and emits red or blue laser light.
  • the condenser lens 2 is composed of six lenses as will be described later, and condenses the laser light emitted from the laser light source 1.
  • the lenticular lens 3 is a lens in which a cylindrical lens group aligned in the Y-axis direction and a cylindrical lens group aligned in the X direction are integrated. The lenticular lens 3 is held so as to rotate around the Z axis by a drive element (not shown).
  • the rod integrator 4 is composed of a rectangular parallelepiped glass member, and uniformizes the light quantity distribution of the incident laser light.
  • the entrance surface of the rod integrator 4 has a rectangular shape with the long side in the Y-axis direction and the short side in the X-axis direction. Note that the rod integrator 4 in the present embodiment corresponds to an example of a homogenizer.
  • the relay lens 5 and the field lens 6 form an image of the exit end face of the rod integrator 4 on the spatial light modulator 7.
  • the spatial light modulation element 7 is composed of a liquid crystal panel, for example, and modulates the image of the exit end face of the rod integrator 4.
  • the projection lens 8 projects an image modulated by the spatial light modulator 7 onto the screen, not shown.
  • FIG. 3 is an XY side view of the projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 shows a configuration when the rod integrator 4 is viewed from the laser light source 1 in order to avoid complication.
  • the laser light source 1 includes a plurality of semiconductor lasers la.
  • the condenser lens 2 includes a plurality of condenser lenses 2a to 2f.
  • Semiconductor laser la ⁇ If is arranged so as to be axially symmetric with respect to the optical axis of rod integrator 4. Further, the stripe width direction of each light emitting region of the semiconductor laser la ⁇ : If is arranged so as to be parallel to the long side of the rod integrator 4.
  • Semiconductor laser la ⁇ Relative position of If and condenser lenses 2a ⁇ 2f is semiconductor laser la ⁇ : Laser light emitted from If passes through lenticular lens 3 and enters rod integrator 4 respectively. After adjustment, it is fixed.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the positional relationship between the semiconductor laser and the rod integrator.
  • the configuration of the semiconductor laser la will be described as an example.
  • Other semiconductor lasers lb ⁇ The configuration of If is the same as that of the semiconductor laser la.
  • the semiconductor laser la has a substrate 21, an active layer 22, an upper light guide layer 23, a lower light guide layer 24, a p-type cladding layer 25, an n-type cladding layer 26, a p-type electrode 27, and an n-type electrode 28. Each of which is stacked.
  • the active layer 22 recombines the injected electrons and holes, and emits light having a wavelength corresponding to the band gap energy.
  • the upper light guide layer 23 and the lower light guide layer 24 confine the emitted light in the active layer 22.
  • the p-type cladding layer 25 and the n-type cladding layer 26 increase the electron density and hole density in the junction region of the active layer 22.
  • the p-type electrode 27 and the n-type electrode 28 are connected to the positive electrode and the negative electrode of the power supply, respectively.
  • the thickness of the active layer 22 is, for example, 1 ⁇ m.
  • the length in the width direction of the light emitting portion of the active layer 22 is, for example, 7 zm in the case of blue laser light, and is, for example, 150 zm in the case of red laser light. Therefore, elliptical light is emitted from the light emitting region 29 of the active layer 22.
  • the incident surface 4a of the rod integrator 4 has a rectangular shape.
  • the semiconductor laser la has the major axis direction of the light emitting region 29 (the stripe width direction indicated by the arrow 31 in FIG. 4), the long side direction of the incident surface 4a of the rod integrator 4 (the direction indicated by the arrow 32 in FIG. 4), Are arranged in parallel.
  • the laser beams emitted from the semiconductor lasers la to lf are condensed by the condensing lenses 2a to 2f so that the intersections of the respective condensed light beams coincide with the incident surface of the rod integrator 4.
  • the stripe width direction of each active layer of the semiconductor laser la ⁇ If and the long side direction of the rod integrator 4 are parallel to each other, so that the light incident on the rod integrator 4 is not lost. Since the maximum condensing spot can be obtained, the light quantity distribution on the exit end face of the rod integrator 4 can be made uniform.
  • the lenticular lens 3 has a function of temporally changing the incident position and the incident angle of the laser light incident on the rod integrator 4 by rotating around the Z axis by a driving element (not shown).
  • the light quantity distribution on the exit end face of 4 is made uniform.
  • the laser beam is highly coherent, a random interference pattern called speckle noise is formed when light reflected from fine irregularities on the screen enters the human eye and interferes with it.
  • speckle noise By driving the lens 3, random interference patterns can be averaged and speckle noise can be reduced.
  • the light incident on the rod integrator 4 undergoes multiple internal reflections, resulting in a substantially uniform light distribution at the exit end face.
  • the semiconductor lasers la to lf symmetrically with respect to the optical axis of the rod integrator 4
  • the light quantity distribution of the light emitted from each semiconductor laser becomes axially symmetric with each other. Distribution uniformity is improved.
  • the angle formed between the outermost edge light of the light emitted from the rod integrator 4 and the optical axis of the rod integrator 4 is the angle formed by the light incident on the rod integrator 4 from the semiconductor laser la to lf with the optical axis of the rod integrator 4. And the angle formed by the light refracted by the lenticular lens 3 with respect to the optical axis of the rod integrator 4 and the optical axis of the rod integrator 4. Therefore, it is necessary to make the sum of these angles match the taking-in angle of the relay lens 5.
  • the light emitted from the rod integrator 4 and the relay lens 5 The spatial light modulator 7 is irradiated with the lens 6.
  • the spatial light modulator 7 spatially modulates the emitted light based on a signal having a control circuit power not shown.
  • the projection lens 8 forms an image by projecting the modulated light spatially modulated by the spatial light modulator 7 onto a screen (not shown).
  • the configuration of the semiconductor laser la ⁇ If, the stripe width direction of each active layer of the semiconductor laser la ⁇ : If and the long side direction of the rod integrator 4 are parallel to each other. Since the maximum condensing spot can be obtained within a range where the light incident on the rod integrator 4 cannot be scattered, the light quantity distribution on the exit end face of the rod integrator 4 can be made uniform. In addition, since the semiconductor lasers la to If are arranged so as to be axially symmetric with respect to the optical axis of the rod integrator 4, the light quantity distribution of the light emitted from each semiconductor laser becomes axially symmetric with each other. As a result, the uniformity of the light quantity distribution at the exit end face of 4 will be improved, and a bright and uniform light quantity distribution on the screen will be obtained.
  • a light pipe having a hollow inside may be used instead of the rod integrator 4.
  • the number of semiconductor lasers is not limited to six, and even shoes may be arranged so as to be axially symmetric with respect to the optical axis of the rod integrator 4.
  • the semiconductor laser la- If is limited to one light emitting region for one laser chip. It is not necessary, and is a Marquetter type semiconductor laser in which a plurality of light emitting regions are arranged along the active layer. Moyore.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the positional relationship between a semiconductor laser having a plurality of light emitting regions and a rod integrator.
  • the Marchitter-type semiconductor laser la ′ includes a substrate 21, an active layer 22, an upper light guide layer 23, a lower light guide layer 24, a p-type cladding layer 25, an n-type cladding layer 26, a p-type electrode 27 and n A mold electrode 28 is provided, and each is laminated.
  • the multi-emitter type semiconductor laser la ' has a plurality of light emitting regions 29a, 29b, and 29c that are arranged on a straight line along the active layer. Elliptical light is emitted from the light emitting regions 29a, 29b, and 29c of the active layer 22, respectively.
  • the incident surface 4a has a rectangular shape.
  • the semiconductor laser la ′ has a plurality of light emitting regions 29a, 29b, 2
  • the direction in which the lines 9c are arranged (the stripe width direction indicated by the arrow 33 in FIG. 5) and the long side direction of the incident surface 4a of the rod integrator 4 (the direction indicated by the arrow 32 in FIG. 5) are arranged in parallel.
  • the Marchemiter-type semiconductor laser la ′ shown in FIG. 5 has three light-emitting regions.
  • the present invention is not particularly limited to this. It has 4 or more light emitting areas.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the projection display apparatus includes a laser light source 1, a condenser lens 2, a lenticular lens 3, a rod integrator 4, a relay lens 5, a field lens 6, and a spatial light modulator. 7, a projection lens 8, a convex lens 9, and a concave lens 10.
  • the convex lens 9 and the concave lens 10 constitute a telephoto type optical system, and are configured to condense on the incident surface of the parallel optical power S rod integrator 4 incident on the convex lens 9.
  • the light emitting areas of the plurality of semiconductor lasers constituting the laser light source 1 are adjusted to coincide with the focal points of the respective lenses constituting the condenser lens 2, and the light emitted from the semiconductor laser is condensed.
  • Each lens 2 produces parallel light parallel to the optical axis of the rod integrator 4.
  • the parallel light emitted from the condenser lens is collected by the convex lens 9 and the concave lens 10, passes through the lenticular lens 3, and then enters the incident end surface of the rod integrator 4. Since the subsequent operations are the same as those of the projection display apparatus in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • the distance between the convex lens 9 and the concave lens 10 is smaller than the focal length of the telephoto lens composed of the convex lens 9 and the concave lens 10, so the laser light source 1 to the rod integrator.
  • the interval up to 4 can be shortened, and the projection display device can be downsized.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the projection display apparatus includes a laser light source 1, a condensing lens 2, a lenticular lens 3, a rod integrator 4, a relay lens 5, a fine lens 6, and spatial light modulation.
  • An element 7, a projection lens 8, a first convex lens 11 and a second convex lens 12 are provided.
  • the distance between the first convex lens and the second convex lens is set to about the sum of the respective focal lengths, and the light collected by the first convex lens 11 is incident on the rod integrator 4 by the second convex lens 12.
  • the first convex lens 11 and the second convex lens 12 form a telephoto type optical system, and the lens interval can be made smaller than the combined focal length.
  • the light emitting areas of the plurality of semiconductor lasers constituting the laser light source 1 are adjusted so as to coincide with the focal points of the respective lenses constituting the condenser lens 2, and the light emitted from the semiconductor laser is condensed.
  • Each lens 2 produces parallel light parallel to the optical axis of the rod integrator 4.
  • the parallel light emitted from the condenser lens is condensed by the first convex lens 11 and the second convex lens 12, passes through the lenticular lens 3, and then enters the incident end surface of the rod integrator 4. Since the subsequent operations are the same as those of the projection display apparatus in the first embodiment, description thereof will be omitted.
  • the first convex lens 11 and the second convex lens 1 are compared with the combined focal length of the telephoto type lens composed of the first convex lens 11 and the second convex lens 12.
  • the distance from 2 is smaller. Therefore, the size of the laser light source 1, that is, the first size is maintained while maintaining the angle between the outermost edge light incident on the rod integrator 4 and the optical axis of the rod integrator 4.
  • the diameter of the convex lens 11 is increased, the distance from the laser light source 1 to the rod integrator 4 can be made shorter than the combined focal length, and a compact and high-power projection display device can be provided. It becomes.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the projection display apparatus includes a laser light source 13, a collecting lens 2, a lenticular lens 3, a rod integrator 4, a relay lens 5, a field lens 6, and a spatial light modulator. 7, projection lens 8, convex lens 9, concave lens 10 and half-wave plate 14 are provided.
  • the laser light source 13 is composed of laser light sources of three primary colors as will be described later.
  • the half-wave plate 14 rotates the plane of polarization.
  • FIG. 9 is an XY side view of the laser light source 13 shown in FIG.
  • the laser light source 13 includes red semiconductor lasers 13a, 13c, 13d, and 13f, blue semiconductor lasers 13b and 13e, and a green laser 13g.
  • the red semiconductor lasers 13a, 13c, 13d, and 13f emit red laser light whose polarization plane is perpendicular to the stacking direction of the active layers.
  • the blue semiconductor lasers 13b and 13e emit blue laser light whose polarization plane is parallel to the stacking direction of the active layers.
  • the green laser 13g emits green laser light.
  • the condenser lens 2 includes a plurality of condenser lenses 2a to 2g.
  • the condensing lenses 2a, 2c, 2d, and 2f condense the red laser beams emitted from the red semiconductor lasers 13a, 13c, 13d, and 13f on the incident surface of the rod integrator 4.
  • the condenser lenses 2b and 2e collect the blue laser light emitted from the blue semiconductor lasers 13b and 13e on the incident surface of the rod integrator 4.
  • the condensing lens 2g condenses the green laser light emitted from the green semiconductor laser 13g before the incident surface of the rod integrator 4.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the green laser 13g shown in FIG. 9.
  • the green laser 13g includes an infrared semiconductor laser 15, a laser medium 16, and an SHG (Second Harmonic Generation) element 17.
  • the infrared semiconductor laser 15 emits excitation laser light having a wavelength of, for example, 809 nm.
  • the laser medium 16 is composed of, for example, a YAG crystal.
  • a reflective film that reflects light of 1064 nm is formed on the infrared semiconductor laser 15 side of the laser medium 16.
  • a reflection film that transmits 532 nm light and reflects 1064 nm light is formed on the surface opposite to the laser medium 16.
  • the SHG element 17 is made of, for example, a KTP crystal or a lithium niobate crystal.
  • the infrared semiconductor laser 15 corresponds to an example of an excitation semiconductor laser light source
  • the SHG element 17 corresponds to an example of a wavelength conversion element.
  • the laser medium 16 When the laser medium 16 is excited by the laser light emitted from the infrared semiconductor laser 15, a 1064 nm laser light is emitted. A second harmonic is generated while this laser beam travels back and forth between the laser medium 16 and the SHG element 17 as a fundamental wave, and a 532 nm green laser beam is emitted from the SHG element 17.
  • the laser light emitted from the green laser 13g emits substantially parallel light.
  • the polarization plane of the green laser 13g is set parallel to the Y axis.
  • the other semiconductor lasers 13a to 13f are installed so that the stripe width direction of the active layer is parallel to the X axis.
  • the polarization planes of the red semiconductor lasers 13a, 13c, 13d, and 13f are parallel to the X axis, and the polarization planes of the blue semiconductor lasers 13b and 13e are parallel to the Y axis.
  • laser light emitted from the semiconductor lasers 13a to 13f of the laser light source 13 is converted into parallel light by the condenser lens 2, and the convex lens 9 and the concave lens 10 together with the green laser light that is originally parallel light. Is incident on the incident end face of the rod integrator 4.
  • the polarization plane of the laser light emitted from the red semiconductor lasers 13a, 13c, 13d, and 13f of the laser light source 13 is originally parallel to the X axis, but when passing through the half-wave plate 14, Y Rotated to be parallel to the axis. Therefore, the polarization plane of the laser light incident on the rod integrator 4 is all parallel to the Y axis. Since the subsequent operations are the same as those of the projection display apparatus in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the green laser light when the condensing point of the green laser light is set on the same incident surface of the rod integrator 4 as the condensing points of the red laser light and the blue laser light, the green laser light is Since the 13g is placed on the optical axis of the rod integrator 4, the green laser light is emitted without being reflected in the rod integrator 4, and the light quantity distribution of the green laser light is not uniformized. There is a fear. Therefore, in the fourth embodiment, the green laser beam is rod-in.
  • the laser light source 13, the condensing lens 2, the convex lens 9 and the concave lens 10 are arranged so that the angle between the optical axis of the rod integrator 4 and the red laser light or blue laser light at the condensing point where Be placed.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the laser beams of the respective colors incident on the rod integrator 4 in the fourth embodiment.
  • the red laser beam 131 emitted from the red semiconductor laser 13a is condensed on the incident surface 4a of the rod integrator 4 by the condenser lens 2a, and the red laser beam 132 emitted from the red semiconductor laser 13c is collected by the condenser lens 2c.
  • the light is focused on the incident surface 4 a of the rod integrator 4.
  • the green laser beam 133 emitted from the green laser 13g is collected by the condenser lens 2g before entering the rod integrator 4.
  • the condensing point Pa of the green laser beam 133 exists between the concave lens 10 and the lenticular lens 3.
  • the green laser 13g is arranged on the optical axis of the rod integrator 4, the green laser light is incident on the incident surface of the rod integrator 4 with a predetermined angle.
  • the light amount distribution can be made uniform to the same extent as the light amount distribution of the red and blue laser beams, and the occurrence of color unevenness can be suppressed.
  • the spatial light modulator 7 is irradiated with illumination light of the three primary colors. Therefore, if a filter of the three primary colors is attached to each pixel of the spatial light modulator 7, a full color Will be displayed. Alternatively, if each laser element constituting the laser light source 13 is pulse-driven for each color and the spatial light modulator 7 is time-division driven for each color in synchronism with this, a full-color image is displayed in the same manner.
  • the polarization plane of the laser light of the three primary colors is made to coincide, so that the polarization plane of the laser light incident on the spatial light modulator 7 is changed. Can only be in one direction.
  • the spatial light modulator 7 is a liquid crystal panel, the polarization plane of the incident side polarizer can be easily matched, and the light utilization efficiency can be increased.
  • the spatial light modulator 7 is a micromirror array, it can be configured to use S-polarized light with high reflectivity for all three primary colors, so that the light utilization efficiency can be increased.
  • the present invention is particularly limited to this. If the polarization plane is parallel to the active layer, a half-wave plate is not necessary.
  • a wavelength plate that functions as a half-wave plate for the wavelength of blue laser light and functions as a one-wave plate for the wavelengths of green laser light and red laser light The number of members can be reduced by setting the wave plate to a location where the light flux is small, such as before and after the rod integrator 4.
  • all the semiconductor lasers 13a to 13f are installed so that the stripe width direction of the active layer is parallel to the long side direction of the rod integrator 4.
  • the blue semiconductor lasers 13b and 13e are not particularly limited to this, and may not be installed so that the stripe width direction of the active layer is parallel to the long side direction of the rod integrator 4.
  • the light emitting region of the blue semiconductor lasers 13b and 13e has a short axis (active layer thickness) of 1 ⁇ m, for example, and a long axis (light emitting active layer width) of 7 ⁇ m, for example.
  • the aspect ratio of the light emitting area is smaller than that of red laser light.
  • the blue semiconductor lasers 13b and 13e are installed so that the stripe width direction of the active layer is perpendicular to the long side direction of the rod integrator 4, the long axis of the laser beam on the incident surface of the rod integrator 4 Laser light whose length is shorter than the length of the short side of the rod integrator 4 is incident on the incident surface of the rod integrator 4 without being scattered. Therefore, the red semiconductor lasers I3a, 13c, 13d, and 13f are installed so that the stripe width direction of the active layer is parallel to the X axis, and the blue semiconductor lasers 13b and 13e are arranged so that the stripe width direction of the active layer is the X axis. You may install it so that it may be perpendicular to.
  • the long axis direction of the light emitting region and the rod integrator 4 Red semiconductor laser 13a, 13c, 1 so that the long side direction of the incident surface is parallel Since 3d and 13f are arranged, the laser light emitted from the red semiconductor lasers 13a, 13c, 13d and 13f can be efficiently guided to the rod integrator 4.
  • the long axis direction of the light emitting region and the long side of the entrance surface of the rod integrator 4 Even if the direction is not parallel, the laser beam is guided to the rod integrator 4 without being emitted.
  • the long axis direction of the emission region of the blue semiconductor lasers 13b and 13e and the rod integrator 4 can be freely arranged without having to be parallel to the long side direction of the incident surface.
  • a projection display device includes a laser light source having a light emitting region that emits elliptical laser light, and a condensing lens that condenses the laser light emitted from the laser light source.
  • a homogenizer having a rectangular incident surface on the condensed light flux of the condenser lens, a spatial light modulation element for modulating laser light emitted from the homogenizer, and a laser modulated by the spatial light modulation element
  • a projection lens for projecting light, the entrance surface of the homogenizer is rectangular, and the laser light source has a long axis direction of the light emitting region and a long side direction of the entrance surface of the homogenizer parallel to each other.
  • the laser light source has a light emitting region that emits elliptical laser light, and the laser light emitted from the laser light source is condensed by the condenser lens.
  • the homogenizer has a rectangular incident surface on the condensed light flux of the condenser lens.
  • the laser light emitted from the homogenizer is modulated by the spatial light modulator, and the laser light modulated by the spatial light modulator. Is projected by the projection lens.
  • the incident surface of the homogenizer is rectangular, and the laser light source is arranged so that the long axis direction of the light emitting region and the long side direction of the homogenizer incident surface are parallel to each other.
  • the major axis direction of the light emitting region of the laser light source and the length of the entrance surface of the homogenizer Since the laser light source is arranged so that it is parallel to the side direction, the laser light emitted from the laser light source can be efficiently guided to the homogenizer, and the arrangement of the laser light source and the homogenizer is optimized to achieve miniaturization. And a high output light can be obtained from the homogenizer.
  • the laser light source includes a plurality of semiconductor laser light sources, and the condensing lens condenses the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser light sources at one point. It is preferable that a plurality of condensing lenses provided for each of a plurality of semiconductor laser light sources is included, and the homogenizer has a rectangular incident surface at a condensing point of the plurality of laser beams.
  • the laser light source includes a plurality of semiconductor laser light sources, and the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser light sources is a plurality of condensing lenses provided for each of the plurality of semiconductor laser light sources.
  • a homogenizer having a rectangular incident surface is arranged at a condensing point of a plurality of laser beams. Therefore, since the laser beams emitted from the plurality of semiconductor lasers are condensed on the entrance surface of the homogenizer, it is possible to obtain light with a high output power on the exit surface of the homogenizer.
  • the plurality of semiconductor laser light sources are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the homogenizer. According to this configuration, since the plurality of semiconductor laser light sources are arranged axially symmetrically with respect to the optical axis of the homogenizer, the light quantity distribution of the light emitted from each semiconductor laser is axially symmetrical with each other, and the homogenizer emission The uniformity of the light quantity distribution at the end face can be improved.
  • the laser light source includes a plurality of semiconductor laser light sources, and the condenser lens collimates the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser light sources.
  • a plurality of collimating lenses provided for each laser light source, a convex lens for condensing the laser light collimated by the collimating lens, and a concave lens provided between the convex lens and a condensing point of the convex lens;
  • the homogenizer preferably has a rectangular incident surface at a condensing point of a combined lens composed of the convex lens and the concave lens.
  • laser light emitted from a plurality of semiconductor laser light sources is converted into a plurality of half lasers. Collimated by a plurality of collimating lenses provided for each conductor laser light source, and collimated laser light is collected by a convex lens.
  • the concave lens is provided between the convex lens and the condensing point of the convex lens, and a homogenizer having a rectangular incident surface is disposed at the condensing point of the combined lens composed of the convex lens and the concave lens.
  • the distance between the convex lens and the concave lens is smaller than the focal length of the telephoto type combined lens composed of the convex lens and the concave lens, so the distance to each semiconductor laser light source power homogenizer can be shortened. And downsizing of the device can be realized.
  • the laser light source emits a red laser light source that emits red laser light, a blue laser light source that emits blue laser light, and a green laser light.
  • a green laser light source, the red laser light source and the blue laser light source are arranged so as to be axially symmetric with respect to the optical axis of the homogenizer, and the green laser light source is arranged on the optical axis of the homogenizer I prefer to be.
  • the red laser light source that emits red laser light and the blue laser light source that emits blue laser light are arranged so as to be axially symmetric with respect to the optical axis of the homogenizer, A green laser light source that emits green laser light is disposed on the optical axis of the homogenizer. Therefore, since the spatial light modulator is irradiated with illumination light of the three primary colors, a full color image can be displayed.
  • the plurality of condensing lenses may include a red condensing lens that condenses the red laser light emitted from the red laser light source at one point, and the blue laser light source.
  • a blue condensing lens that condenses the emitted blue laser light at one point, and a green condensing lens that condenses the green laser light emitted from the green laser light source before entering the homogenizer The angle between the optical axis of the homogenizer at the condensing point of the green condensing lens and the outermost edge of the green laser light is the homogenizer at the condensing point of the red condensing lens or the blue condensing lens. It is preferable that the angle is the same as the angle formed between the optical axis of the dither and the red laser light or the blue laser light.
  • the red laser beam emitted from the red laser light source is collected by the red condenser lens.
  • One laser beam is collected at one point
  • the blue laser beam emitted from the blue laser light source by the blue condenser lens is collected at one point
  • the green laser beam emitted from the green laser light source by the green condenser lens Is collected before entering the homogenizer.
  • the angle between the optical axis of the homogenizer at the condensing point of the green condensing lens and the outermost edge of the green laser light is equal to that of the homogenizer at the condensing point of the red condensing lens or the blue condensing lens.
  • the angle is the same as the angle formed between the axis and the red laser beam or blue laser beam.
  • the green laser light source is arranged on the optical axis of the homogenizer, the green laser light is incident on the homogenizer incident surface with a predetermined angle. It can be made uniform to the same extent as the light intensity distribution of the blue laser light, and the occurrence of color unevenness can be suppressed.
  • the red laser light source and the blue laser light source include a semiconductor laser light source, and the green laser light source emits an excitation laser beam.
  • a light source, a laser medium that is excited by laser light emitted from the pumping semiconductor laser light source, and a wavelength conversion element that emits green laser light by converting the wavelength of the laser light emitted from the laser medium force It is preferable to include
  • red and blue laser beams are emitted from the semiconductor laser light source.
  • excitation laser light is emitted from the excitation semiconductor laser light source
  • the laser medium is excited by the emitted laser light
  • the wavelength of the laser light emitted from the laser medium is changed by the wavelength conversion element.
  • the green laser beam is emitted after conversion. Accordingly, since the red laser light source and the green laser light source that are more complex than the blue laser light source, which are semiconductor lasers, are arranged on the optical axis of the homogenizer, it is possible to reduce the size of the device.
  • the plurality of semiconductor laser light sources may include a red semiconductor laser light source that emits red laser light and a blue semiconductor laser light source that emits blue laser light. preferable. According to this configuration, since the red laser light is emitted from the red semiconductor laser light source and the blue laser light is emitted from the blue semiconductor laser light source, red and blue light can be obtained from the homogenizer. [0085] In the projection display device, the red semiconductor laser light source and the blue semiconductor laser light source are arranged so that their polarization planes are different from each other, and laser light emitted from the red semiconductor laser light source is provided.
  • the laser beam reaches the homogenizer are arranged either on the optical path until the laser beam reaches the homogenizer or on the optical path until the laser beam emitted from the blue semiconductor laser light source reaches the homogenizer. It is preferable to further include a half-wave plate for matching the planes of polarization of each other.
  • the red semiconductor laser light source and the blue semiconductor laser light source are arranged so that their polarization planes are different from each other. Then, either on the optical path until the laser light emitted from the red semiconductor laser light source reaches the homogenizer or on the optical path until the laser light emitted from the blue semiconductor laser light source reaches the homogenizer, respectively.
  • a half-wave plate is placed to match the polarization plane of the semiconductor laser light source.
  • the plane of polarization of the laser light emitted from the red semiconductor laser light source and the plane of polarization of the laser light emitted from the blue semiconductor laser light source coincide with each other, so that the laser light incident on the spatial light modulation element
  • the polarization plane can be made only in one direction, and the polarization plane of the incident-side polarizer of the spatial light modulator can be easily matched, so that the light use efficiency can be improved.
  • the laser light source includes a semiconductor laser light source having a plurality of light-emitting regions arranged on a straight line, and the semiconductor laser light source includes the semiconductor laser light source. It is preferable that the light emitting regions are arranged so that the direction in which the plurality of light emitting regions are arranged is parallel to the long side direction of the entrance surface of the homogenizer.
  • the semiconductor laser light source having a plurality of light emitting regions, each arranged on a straight line, the direction in which the plurality of light emitting regions are arranged and the long side direction of the entrance surface of the homogenizer are parallel to each other. It is arranged to become. Therefore, even in a semiconductor laser light source in which a plurality of light emitting regions are arranged in a straight line, the semiconductor laser light source is arranged so that the direction in which the plurality of light emitting regions are arranged and the long side direction of the homogenizer are parallel to each other. The maximum focused spot can be obtained within the range where the incident laser beam cannot be obtained.
  • the laser light source may have a long axis length force of the laser beam on the entrance surface of the homogenizer. If the length of the light emitting region is longer than the length of the light emitting region, the long axis direction of the light emitting region and the long side direction of the incident surface of the homogenizer are preferably arranged in parallel.
  • the long axis direction of the light emitting region and the long side of the entrance surface of the homogenizer Since the laser light source is arranged so as to be parallel to the direction, the laser light emitted from the laser light source can be efficiently guided to the homogenizer.
  • the length of the long axis of the laser beam at the entrance surface of the homogenizer is shorter than the length of the short side of the homogenizer, the long axis direction of the light emitting region and the long side direction of the entrance surface of the homogenizer are parallel.
  • the laser beam is guided to a homogenizer without being emitted. Therefore, if the length of the long axis of the laser beam on the entrance surface of the homogenizer is shorter than the length of the short side of the homogenizer, the long axis direction of the laser light source emission region is parallel to the long side direction of the homogenizer entrance surface.
  • the laser light source and the homogenizer can be freely arranged.
  • the laser light source includes a semiconductor laser light source having a plurality of light emitting regions arranged on a straight line, and the semiconductor laser light source includes It is preferable that the light emitting regions are arranged so that the direction in which the plurality of light emitting regions are arranged is parallel to the long side direction of the entrance surface of the homogenizer.
  • the semiconductor laser light source having a plurality of light emitting regions, each arranged on a straight line, the direction in which the plurality of light emitting regions are arranged and the long side direction of the entrance surface of the homogenizer are parallel to each other. It is arranged to become. Therefore, even in a semiconductor laser light source in which a plurality of light emitting regions are arranged in a straight line, the semiconductor laser light source is arranged so that the direction in which the plurality of light emitting regions are aligned and the long side direction of the homogenizer are parallel to each other. The maximum focused spot can be obtained within the range where the incident laser beam cannot be obtained.
  • the laser light source includes a plurality of semiconductor laser light sources, and the condenser lens collimates the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser light sources.
  • a convex lens for condensing the laser light collimated by the collimating lens, and a condensing point of the convex lens and the convex lens.
  • the homogenizer preferably has a rectangular incident surface at a condensing point of a combined lens that is a force of the convex lens and the concave lens.
  • the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser light sources is collimated by the plurality of collimating lenses provided for each of the plurality of semiconductor laser light sources, and the collimated laser light is collected by the convex lens.
  • the concave lens is provided between the convex lens and the condensing point of the convex lens, and a homogenizer having a rectangular incident surface is disposed at the condensing point of the combined lens composed of the convex lens and the concave lens.
  • the distance between the convex lens and the concave lens is smaller than the focal length of the telephoto type combined lens composed of the convex lens and the concave lens, it is possible to shorten the distance to each semiconductor laser light source power homogenizer. And downsizing of the device can be realized.
  • the laser light source includes a plurality of semiconductor laser light sources, and the condenser lens collimates the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser light sources.
  • a plurality of collimating lenses provided for each laser light source; a first convex lens for condensing the laser light collimated by the collimating lens; and the first convex lens with respect to a condensing point of the first convex lens.
  • a second convex lens that relays the condensed laser light, and the homogenizer preferably has a rectangular incident surface at the condensing point of the second convex lens.
  • the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser light sources is collimated by the plurality of collimating lenses provided for each of the plurality of semiconductor laser light sources, and the collimated laser light is the first convex lens. It is condensed by. Then, the laser beam condensed on the first convex lens is relayed by the second convex lens provided on the opposite side of the first convex lens with respect to the condensing point of the first convex lens, and the second convex lens A homogenizer having a rectangular incident surface is arranged at the condensing point.
  • the distance between the first convex lens and the second convex lens is smaller than the combined focal length of the telephoto type combination lens composed of the first convex lens and the second convex lens, While maintaining the angle between the outermost edge light incident on the homogenizer and the optical axis of the homogenizer, it is possible to increase the size of the semiconductor laser light source, that is, the aperture of the condenser lens. And high output light can be obtained from the homogenizer.
  • the plurality of semiconductor laser light sources may include a red semiconductor laser light source that emits red laser light and a blue semiconductor laser light source that emits blue laser light. preferable. According to this configuration, since the red laser light is emitted from the red semiconductor laser light source and the blue laser light is emitted from the blue semiconductor laser light source, red and blue light can be obtained from the homogenizer.
  • the red semiconductor laser light source and the blue semiconductor laser light source are arranged so that their polarization planes are different from each other, and laser light emitted from the red semiconductor laser light source is provided.
  • laser light emitted from the red semiconductor laser light source is provided.
  • the red semiconductor laser light source and the blue semiconductor laser light source are arranged so that their polarization planes are different from each other. Then, either on the optical path until the laser light emitted from the red semiconductor laser light source reaches the homogenizer or on the optical path until the laser light emitted from the blue semiconductor laser light source reaches the homogenizer, respectively.
  • a half-wave plate is placed to match the polarization plane of the semiconductor laser light source.
  • the plane of polarization of the laser light emitted from the red semiconductor laser light source and the plane of polarization of the laser light emitted from the blue semiconductor laser light source match, so that the laser light incident on the spatial light modulation element
  • the polarization plane can be made only in one direction, and the polarization plane of the incident-side polarizer of the spatial light modulator can be easily matched, so that the light use efficiency can be improved.
  • the red semiconductor laser light source and the blue semiconductor laser light source are arranged so that their polarization planes are parallel to each other.
  • the red semiconductor laser light source and the blue semiconductor laser light source are arranged so that their polarization planes are parallel to each other, the polarization planes of the laser light incident on the spatial light modulator are made uniform.
  • the polarization plane of the incident side polarizer of the spatial light modulator Can be easily combined, and the light use efficiency can be improved.
  • the laser light source emits a red laser light source that emits red laser light, a blue laser light source that emits blue laser light, and a green laser light.
  • a green laser light source, the red laser light source and the blue laser light source are arranged so as to be axially symmetric with respect to the optical axis of the homogenizer, and the green laser light source is arranged on the optical axis of the homogenizer I prefer to be.
  • the red laser light source that emits red laser light and the blue laser light source that emits blue laser light are arranged so as to be axially symmetric with respect to the optical axis of the homogenizer, A green laser light source that emits green laser light is disposed on the optical axis of the homogenizer. Therefore, since the spatial light modulator is irradiated with illumination light of the three primary colors, a full color image can be displayed.
  • the red laser light source and the blue laser light source include a semiconductor laser light source, and the green laser light source emits an excitation laser beam.
  • a light source, a laser medium that is excited by laser light emitted from the pumping semiconductor laser light source, and a wavelength conversion element that emits green laser light by converting the wavelength of the laser light emitted from the laser medium force It is preferable to include
  • the red and blue laser beams are emitted from the semiconductor laser light source.
  • excitation laser light is emitted from the excitation semiconductor laser light source
  • the laser medium is excited by the emitted laser light
  • the wavelength of the laser light emitted from the laser medium is changed by the wavelength conversion element.
  • the green laser beam is emitted after conversion. Accordingly, since the red laser light source and the green laser light source that are more complex than the blue laser light source, which are semiconductor lasers, are arranged on the optical axis of the homogenizer, it is possible to reduce the size of the device.
  • the plurality of condensing lenses may include a red condensing lens that condenses the red laser light emitted from the red laser light source at a single point, and the blue laser light source.
  • a blue condensing lens that condenses the emitted blue laser light at one point and the green laser light emitted from the green laser light source enter the homogenizer.
  • the red laser light emitted from the red laser light source is collected at one point by the red condensing lens, and the blue laser light emitted from the blue laser light source by the blue condensing lens. Is condensed at one point, and the green laser light emitted from the green laser light source is collected by the green condenser lens before entering the homogenizer.
  • the angle between the optical axis of the homogenizer at the condensing point of the green condensing lens and the outermost edge of the green laser light is equal to that of the homogenizer at the condensing point of the red condensing lens or the blue condensing lens. The angle is the same as the angle formed between the axis and the red laser beam or blue laser beam.
  • the green laser light source is arranged on the optical axis of the homogenizer, the green laser light is incident on the entrance surface of the homogenizer with a predetermined angle. It can be made uniform to the same extent as the light intensity distribution of the blue laser light, and the occurrence of color unevenness can be suppressed.
  • the laser light source emits the light emission when the long axis length force of the laser light on the entrance surface of the homogenizer is longer than the short side length of the homogenizer. It is preferable that the long axis direction of the region and the long side direction of the entrance surface of the homogenizer are parallel to each other.
  • the long axis direction of the light emitting region and the long side of the entrance surface of the homogenizer Since the laser light source is arranged so as to be parallel to the direction, the laser light emitted from the laser light source can be efficiently guided to the homogenizer.
  • the length of the long axis of the laser beam at the entrance surface of the homogenizer is shorter than the length of the short side of the homogenizer, the long axis direction of the light emitting region and the long side direction of the entrance surface of the homogenizer are parallel.
  • the laser beam is guided to a homogenizer without being emitted. Therefore, the length force of the long axis of the laser beam at the entrance surface of the homogenizer.
  • the laser light source and the homogenizer can be freely arranged without having to make the long axis direction of the light emitting region of the laser light source parallel to the long side direction of the entrance surface of the homogenizer. .
  • a light source device includes a laser light source having a light emitting region for emitting elliptical laser light, a condensing lens for condensing the laser light emitted from the laser light source, A homogenizer having a rectangular incident surface on the condensed light flux of the condensing lens, the incident surface of the homogenizer is rectangular, and the laser light source includes a major axis direction of the light emitting region and a homogenizer. Arranged so that the long side direction of the incident surface is parallel.
  • the laser light source has a light emitting region that emits elliptical laser light, and the laser light emitted from the laser light source is condensed by the condenser lens, and the collected light flux of the condenser lens
  • a homogenizer having a rectangular entrance surface is disposed thereon.
  • the entrance surface of the homogenizer is rectangular, and the laser light source is arranged so that the long axis direction of the light emitting region and the long side direction of the entrance surface of the homogenizer are parallel.
  • the laser light source is arranged so that the long axis direction of the light emitting region of the laser light source is parallel to the long side direction of the entrance surface of the homogenizer, so that the laser light emitted from the laser light source can be efficiently homogenized.
  • the arrangement of the laser light source and the homogenizer can be optimized to achieve downsizing, and high-power light can be obtained from the homogenizer.
  • a projection display apparatus includes a plurality of laser light sources and a plurality of collectors provided for each of the plurality of laser light sources for condensing laser light emitted from the plurality of laser light sources.
  • An optical lens a homogenizer having a rectangular entrance surface on the condensed light flux of the plurality of condenser lenses, a spatial light modulator for modulating laser light emitted from the homogenizer, and modulation by the spatial light modulator
  • a plurality of laser light sources a red laser light source that emits red laser light, a blue laser light source that emits blue laser light, and a green laser light.
  • the red laser light source and the blue laser light source are arranged so as to be axially symmetric with respect to the optical axis of the homogenizer.
  • Sources, The plurality of condensing lenses are arranged on the optical axis of the homogenizer, the red condensing lens for condensing the red laser light emitted from the red laser light source on the entrance surface of the homogenizer, and the blue laser.
  • a blue condensing lens that condenses the blue laser light emitted from the light source on the entrance surface of the homogenizer, and a green light that condenses the green laser light emitted from the green laser light source before entering the homogenizer.
  • the angle between the optical axis of the homogenizer and the outermost edge of the green laser light at the condensing point of the green condensing lens is the red condensing lens or the blue condensing lens.
  • the angle between the optical axis of the homogenizer and the red laser light or the blue laser light at the condensing point of the optical lens is the same.
  • the laser light power emitted from the plurality of laser light sources is collected by the plurality of condensing lenses provided for each of the plurality of laser light sources.
  • the homogenizer has a rectangular incident surface on the condensed light flux of a plurality of condensing lenses, and the laser light emitted from the homogenizer is modulated by the spatial light modulation element and is modulated by the spatial light modulation element.
  • One light is projected by the projection lens.
  • a red laser light source that emits red laser light and a blue laser light source that emits blue laser light are arranged so as to be axisymmetric with respect to the optical axis of the homogenizer, and emit green laser light.
  • a green laser light source is disposed on the optical axis of the homogenizer.
  • Red laser light emitted from the red laser light source is condensed at one point by the red condensing lens
  • blue laser light emitted from the blue laser light source is condensed at one point by the blue condensing lens.
  • the lens collects the green laser light emitted from the green laser light source before entering the homogenizer.
  • the angle between the optical axis of the homogenizer at the condensing point of the green condensing lens and the outermost edge of the green laser light is the light of the homogenizer at the condensing point of the red condensing lens or the blue condensing lens. The angle is the same as the angle between the axis and the red or blue laser light.
  • the apparatus can be downsized. Even if the green laser light source is arranged on the optical axis of the homogenizer, the green laser light is incident on the homogenizer incident surface at a predetermined angle. Therefore, the light quantity distribution of the green laser light can be made uniform to the same extent as the light quantity distributions of the red and blue laser lights, and the occurrence of color unevenness can be suppressed.
  • the projection display device and the light source device according to the present invention can be miniaturized and can obtain high output light, and are useful as a front projector and a rear projector using a laser light source.
  • using only the illumination optical system it can be applied to applications such as lighting devices and back panels of liquid crystal displays.

Abstract

　レーザ光源とホモジナイザーとの配置を最適化することにより、小型化を実現するとともに、高出力の光を得る。 　レーザ光源１は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有し、集光レンズ２は、レーザ光源１から出射するレーザ光を集光し、ロッドインテグレータ４は、集光レンズ２の集光光束上に矩形状の入射面を有し、空間光変調素子７は、ロッドインテグレータ４から出射するレーザ光を変調し、投射レンズ８は、空間光変調素子７により変調されたレーザ光を投射し、ロッドインテグレータ４の入射面は長方形状であり、レーザ光源１は、発光領域の長軸方向と、ロッドインテグレータ４の入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。

Description

明 細 書
投写型ディスプレイ装置及び光源装置
技術分野
[0001] 本発明は、レーザ光源を用いる投写型ディスプレイ装置及び光源装置に関するも のである。
背景技術
[0002] 大画面ディスプレイ装置として、透過/反射型液晶素子或いはマイクロミラーアレイ といった空間光変調素子を用いた前面投写型ディスプレイ装置及び背面投写型ディ スプレイ装置が知られている。前面投写型及び背面投写型ディスプレイ装置では力 ラー画像を形成するために赤'緑 '青の 3原色に対応して 3つの空間光変調素子を有 するタイプと、一つの空間光変調素子に時分割で 3原色を照射してカラー画像を合 成するタイプとがある。投写型ディスプレイ装置の光源としては従来、超高圧水銀ラン プが用いられていたが、近年、高出力の青色半導体レーザが商用化されてきたこと で、赤色半導体レーザや第 2高調波発生 (以下 SHGと略記）による緑色レーザと合 わせて、 3原色のレーザ光源を用いた投写型ディスプレイ装置の開発が進んでいる。
[0003] 光源として単色光であるレーザを用いることにより、再現できる色範囲が広がり、か つ消費電力も小さな投写型ディスプレイ装置を実現することができる。投写型デイス プレイ装置において、明るい画面を得るためには高出力の光源が必要であるが、一 つの半導体レーザで得られる出力には限界があるので、複数個の半導体レーザから 出射するレーザ光を合わせて高出力の光を得る方法が必要となる。従来の投写型デ イスプレイ装置としては、固体発光素子からの光を集光レンズにより合波して高出力 化しているものがあった (例えば、特許文献 1参照）。
[0004] 図 12は、特許文献 1に記載された従来の投写型ディスプレイ装置の構成を示す図 である。図 12において、固体光源 101から出射した光は、レンズアレイ 102によりコリ メートされ、集光レンズ 103によってロッドインテグレータ 104に集光される。ロッドイン テグレータ 104内で反射を繰り返すことにより、ロッドインテグレータ 104の出射端面 では均一な光量分布が得られる。ロッドインテグレータ 104からの出射光をリレーレン ズ 105とフィールドレンズ 106とを介して液晶空間光変調素子 107に照射することで 、均一な照明光が得られる。
[0005] 液晶空間光変調素子 107の像は、投射レンズ 108によって図示しないスクリーンに 結像される。ロッドインテグレータ 104は硝子部材からなる直方体の光学素子であり、 光の入射面の形状と出射面の形状とは液晶空間光変調素子の被照明部の形状と相 似形状になっている。近年では表示画面のワイド化が進み、アスペクト比が 16 : 9の 画面が多くなつており、空間光変調素子もロッドインテグレータも 16： 9のアスペクト比 になっている。
[0006] 従来の投写型ディスプレイ装置における固体発光素子としては、発光ダイオードや 超高圧水銀ランプなどが用いられる。発光ダイオードや超高圧水銀ランプなどは、発 散角も発光領域もロッドインテグレータの光軸に対して軸対称となる。そのため、従来 の投写型ディスプレイ装置では、特に光源とロッドインテグレータとの配置を考慮する 必要がなぐ単純な点光源として扱うことができる。
[0007] そのため、特許文献 1における従来の投写型ディスプレイ装置の構成では、固体発 光素子として直線偏光を出射する半導体レーザを用いる場合には偏光変換装置が 不要になる旨は記載されてレ、るが、半導体レーザの他の特性には触れられてレ、なレヽ 。図 13は、半導体レーザの構造を示す斜視図である。
[0008] 図 13において、半導体レーザチップ 109は、活性層 110及びクラッド層 111を備え る。半導体レーザチップ 109に図示しない電極を経由して電流を流すと活性層 110 のうち、クラッド層 111で制限された発光領域 112からレーザ光が出射する。活性層 1 10の厚さは 1ミクロン程度なので、レーザ光が高出力になると発光領域 112でのエネ ルギー密度が高くなりついには端面破壊にいたる。従って、高出力の半導体レーザ では端面破壊を避けるため発光領域 112の X軸方向の長さ（以下ストライプ幅と称す る）が 10ミクロン〜 200ミクロンと大きくなつている。
[0009] また、半導体レーザから出射するレーザ光の発散角は図 13中 Y方向には半値全 角で 20〜40度、 X方向には 10〜： 15度である。従って、集光レンズによって発光領 域 112から出射したレーザ光を集光すると縦横比が大きく異なる集光スポットが出来 る。このように、半導体レーザからの出射光は、発光ダイオードからの出射光と異なり 、発散角や発光領域の異方性が大きぐ単純な点光源としては扱えないにもかかわ らず、上記の特許文献 1にはロッドインテグレータと半導体レーザとの配置に関しては 詳述されていない。
[0010] また、ロッドインテグレータの光軸と、入射光束の最外縁光線とのなす角度は、投射 レンズの Fナンバーとの関係で最適な値が決まるが、特許文献 1では固体発光素子 力 のコリメート光を集光レンズによりロッドインテグレータに集光しているので、集光 レンズの口径と焦点距離との比がそのままロッドインテグレータに入射する光の角度 となる。この角度を保ったまま、固体発光素子の数を増やそうとすると集光レンズの口 径が大きくなり、必然的に焦点距離も大きくなり、装置の大型化につながるという課題 を有していた。
特許文献 1 :特開 2005— 300712号公報
発明の開示
[0011] 本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、レーザ光源とホモジナイ ザ一との配置を最適化することにより、小型化を実現することができるとともに、高出 力の光を得ることができる投写型ディスプレイ装置及び光源装置を提供することを目 的とするものである。
[0012] 本発明の一局面に係る投写型ディスプレイ装置は、楕円形状のレーザ光を出射す る発光領域を有するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光す る集光レンズと、前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナ ィザ一と、前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、前 記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、前記レーザ光源は、前記発光領域の 長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置さ れる。
[0013] この構成によれば、レーザ光源は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有 し、レーザ光源から出射するレーザ光が集光レンズにより集光される。ホモジナイザ 一は、集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有しており、ホモジナイザーか ら出射するレーザ光が空間光変調素子により変調され、空間光変調素子により変調 されたレーザ光が投射レンズにより投射される。そして、ホモジナイザーの入射面は 長方形状であり、レーザ光源は、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面 の長辺方向とが平行になるように配置される。
[0014] したがって、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長 辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射した レーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーと の配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高 出力の光を得ることができる。
[0015] 本発明の他の局面に係る光源装置は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域 を有するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レン ズと、前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーとを 備え、前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、前記レーザ光源は、前記発 光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるよう に配置される。
[0016] この構成によれば、レーザ光源は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有 し、レーザ光源から出射するレーザ光が集光レンズにより集光され、集光レンズの集 光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。そして、ホモジ ナイザーの入射面は長方形状であり、レーザ光源は、発光領域の長軸方向と、ホモ ジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
[0017] したがって、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長 辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射した レーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーと の配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高 出力の光を得ることができる。
[0018] 本発明の他の局面に係る投写型ディスプレイ装置は、複数のレーザ光源と、前記 複数のレーザ光源から出射するレーザ光を集光させる前記複数のレーザ光源毎に 設けられた複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズの集光光束上に矩形状の入 射面を有するホモジナイザーと、前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調 する空間光変調素子と、前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する 投射レンズとを備え、前記複数のレーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レ 一ザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射 する緑色レーザ光源とを含み、前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホ モジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、前記緑色レーザ光源は、 前記ホモジナイザーの光軸上に配置され、前記複数の集光レンズは、前記赤色レー ザ光源から出射する赤色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる赤 色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を前記ホモジナ ィザ一の入射面に集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射す る緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズ とを含み、前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前 記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用 集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は 前記青色レーザ光とのなす角度と同じである。
この構成によれば、複数のレーザ光源から出射したレーザ光が、複数のレーザ光 源毎に設けられた複数の集光レンズにより集光される。ホモジナイザーは、複数の集 光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有しており、ホモジナイザーから出射す るレーザ光が空間光変調素子により変調され、空間光変調素子により変調されたレ 一ザ光が投射レンズにより投射される。そして、赤色のレーザ光を出射する赤色レー ザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源とが、ホモジナイザーの光軸 に対して軸対称となるように配置され、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源が 、ホモジナイザーの光軸上に配置される。赤色用集光レンズにより、赤色レーザ光源 力 出射した赤色レーザ光が一点で集光され、青色用集光レンズにより、青色レーザ 光源から出射した青色レーザ光が一点で集光され、緑色用集光レンズにより、緑色レ 一ザ光源から出射した緑色レーザ光がホモジナイザーに入射する前に集光される。 そして、緑色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と緑色レーザ光 の最外縁とのなす角度が、赤色用集光レンズ又は青色用集光レンズの集光点にお けるホモジナイザーの光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じと なる。
[0020] したがって、半導体レーザである赤色レーザ光源及び青色レーザ光源よりも構成が 複雑な緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置されるので、装置の小型 化を実現することができる。また、緑色レーザ光源をホモジナイザーの光軸上に配置 したとしても、緑色レーザ光がホモジナイザーの入射面に所定の角度を有して入射 するので、緑色レーザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度 に均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明の実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置の YZ側面図である。
[図 2]本発明の実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置の XZ側面図である。
[図 3]本発明の実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置の XY側面図である。
[図 4]半導体レーザ及びロッドインテグレータとの配置関係を説明するための図である
[図 5]複数の発光領域を有する半導体レーザとロッドインテグレータとの配置関係を 説明するための図である。
[図 6]本発明の実施の形態 2における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である
[図 7]本発明の実施の形態 3における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である
[図 8]本発明の実施の形態 4における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である
[図 9]本発明の実施の形態 4におけるレーザ光源の XY側面図である。
[図 10]本発明の実施の形態 4における緑色レーザの構成を示す図である。
[図 11]実施の形態 4において、ロッドインテグレータに入射する各色のレーザ光につ いて説明するための図である。
[図 12]従来の投写型ディスプレイ装置の構成を示す図である。
[図 13]従来の半導体レーザの構造を示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態 [0022] 以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明 はその要点を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。
[0023] (実施の形態 1)
図 1及び図 2は、本発明の実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置の構成を 示す図である。なお、図 1及び図 2中に示すように XYZ軸を定義する。図 1は、本発 明の実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置の YZ側面図であり、図 2は、本 発明の実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置の XZ側面図である。
[0024] 図 1及び図 2において、実施の形態 1に係る投写型ディスプレイ装置は、レーザ光 源 1、集光レンズ 2、レンチキユラレンズ 3、ロッドインテグレータ 4、リレーレンズ 5、フィ 一ルドレンズ 6、空間光変調素子 7及び投射レンズ 8を備える。
[0025] レーザ光源 1は、後述するように 6個の半導体レーザからなり、赤色または青色のレ 一ザ光を出射する。集光レンズ 2は、後述するように 6個のレンズからなり、レーザ光 源 1から出射したレーザ光を集光する。レンチキユラレンズ 3は、 Y軸方向に並んだシ リンドリカルレンズ群と、 X方向に並んだシリンドリカルレンズ群とを一体化したレンズ である。レンチキユラレンズ 3は、図示しない駆動素子により Z軸周りに回転するように 保持されている。
[0026] ロッドインテグレータ 4は、直方体の硝子部材で構成され、入射したレーザ光の光量 分布を均一化する。ロッドインテグレータ 4の入射面は Y軸方向が長辺で、 X軸方向 が短辺である長方形状をなしている。なお、本実施の形態におけるロッドインテグレ ータ 4がホモジナイザーの一例に相当する。リレーレンズ 5とフィールドレンズ 6とは、 ロッドインテグレータ 4の出射端面の像を空間光変調素子 7上に結像する。空間光変 調素子 7は、例えば液晶パネルで構成され、ロッドインテグレータ 4の出射端面の像 を変調する。投射レンズ 8は、図示しなレ、スクリーン上に空間光変調素子 7で変調さ れた像を投射する。
[0027] 図 3は、本発明の実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置の XY側面図であ る。なお、図 3では、煩雑さを避けるためレーザ光源 1からロッドインテグレータ 4を見 た場合の構成を示している。図 3において、図 1及び図 2と同一物については同一番 号を付し説明を省略する。図 3において、レーザ光源 1は、複数の半導体レーザ la 〜： Ifを含み、集光レンズ 2は、複数の集光レンズ 2a〜2fを含む。
[0028] 半導体レーザ la〜： Ifは、ロッドインテグレータ 4の光軸に対して軸対称となるように 配置されている。さらに半導体レーザ la〜： Ifのそれぞれの発光領域のストライプ幅 方向はロッドインテグレータ 4の長辺と平行になるように配置されている。半導体レー ザ la〜： Ifと集光レンズ 2a〜2fとの相対位置は半導体レーザ la〜： Ifから出射したレ 一ザ光がそれぞれレンチキユラレンズ 3を透過してロッドインテグレータ 4に入射する ように調整された後、固定されている。
[0029] 図 4は、半導体レーザとロッドインテグレータとの配置関係を説明するための図であ る。なお、図 4では、一例として半導体レーザ laの構成について説明する。他の半導 体レーザ lb〜： Ifの構成は、半導体レーザ laの構成と同じである。図 4において、半 導体レーザ laは、基板 21、活性層 22、上部光ガイド層 23、下部光ガイド層 24、 p型 クラッド層 25、 n型クラッド層 26、 p型電極 27及び n型電極 28を備え、それぞれが積 層されている。
[0030] 活性層 22は、注入された電子及びホールが再結合し、バンドギャップエネルギー に応じた波長の光を発光する。上部光ガイド層 23及び下部光ガイド層 24は、発光し た光を活性層 22に閉じこめる。 p型クラッド層 25及び n型クラッド層 26は、活性層 22 の接合領域の電子密度及びホール密度を高める。 p型電極 27及び n型電極 28は、 それぞれ電源の正極及び負極に接続される。
[0031] p型電極 27及び n型電極 28を介して電流を注入すると、 n側から多くの電子が p側 へ集まるとともに、 p側からも多くのホールカ 側へ集まる。そして、 p— n結合されてい る活性層 22近辺の領域で、集められた電子とホールとが再結合し、再結合したとき に光が誘導放出される。誘導放出された光は、上部光ガイド層 23及び下部光ガイド 層 24の間に閉じこめられ、上部光ガイド層 23及び下部光ガイド層 24の間で繰り返し 反射することにより、レーザ光として出射される。
[0032] 活性層 22の厚みは、例えば 1 μ mである。活性層 22の発光する部分の幅方向の 長さは、青色レーザ光の場合で例えば 7 z mであり、赤色レーザ光の場合で例えば 1 50 z mである。したがって、活性層 22の発光領域 29からは、楕円形状の光が出射さ れることとなる。 [0033] ここで、ロッドインテグレータ 4の入射面 4aは長方形状である。半導体レーザ laは、 発光領域 29の長軸方向（図 4の矢印 31に示すストライプ幅方向）と、ロッドインテグレ ータ 4の入射面 4aの長辺方向（図 4の矢印 32に示す方向）とが平行になるように配置 される。
[0034] 以下、図 1〜図 3を用いて本発明の実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置 の動作について説明する。半導体レーザ la〜lfから出射したレーザ光は、集光レン ズ 2a〜2fによって各々の集光光束の交点がロッドインテグレータ 4の入射面に一致 するように集光される。この時、半導体レーザ la〜： Ifのそれぞれの活性層のストライ プ幅の方向とロッドインテグレータ 4の長辺方向とが平行になっていることで、ロッドィ ンテグレータ 4に入射する光がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができ るので、ロッドインテグレータ 4の出射端面での光量分布を均一にすることが出来る。
[0035] レンチキユラレンズ 3は図示しない駆動素子によって Z軸周りに回転することでロッド インテグレータ 4に入射するレーザ光の入射位置と入射角とを時間的に変化させる作 用を有し、ロッドインテグレータ 4の出射端面での光量分布の均一化を行う。
[0036] 更にレーザ光は可干渉性が高いためにスクリーンの微細な凹凸から反射した光が 人間の目に入って干渉することでスペックルノイズと呼ばれるランダムな干渉パターン が形成されるがレンチキユラレンズ 3を駆動することでランダムな干渉パターンを平均 化することができ、スペックルノイズを低減することが出来る。ロッドインテグレータ 4に 入射した光は内部で多重反射し、出射端面でほぼ均一な光量分布になる。さらに、 半導体レーザ la〜lfをロッドインテグレータ 4の光軸に対して軸対称に配置すること で、各半導体レーザから出射した光の光量分布が互いに軸対称になるので、より出 射端面での光量分布の均一性が向上する。
[0037] ロッドインテグレータ 4から出射する光の最外縁光とロッドインテグレータ 4の光軸と のなす角度は、半導体レーザ la〜lfからロッドインテグレータ 4に入射する光がロッド インテグレータ 4の光軸となす角度と、ロッドインテグレータ 4の光軸に平行な光がレン チキユラレンズ 3によって屈折された光がロッドインテグレータ 4の光軸となす角度との 和になる。したがって、これらの角度の和がリレーレンズ 5の取り込み角度と整合する ようにする必要がある。ロッドインテグレータ 4から出射した光は、リレーレンズ 5とフィ 一ルドレンズ 6とによって空間光変調素子 7に照射される。空間光変調素子 7は、図 示しない制御回路力もの信号に基づき、照射された光を空間変調する。投射レンズ 8 は、空間光変調素子 7によって空間変調された変調光を図示しなレ、スクリーン上に投 射することで像を形成する。
[0038] 力、かる構成によれば、半導体レーザ la〜： Ifのそれぞれの活性層のストライプ幅方 向と、ロッドインテグレータ 4の長辺方向とが平行となるように、半導体レーザ la〜： If を配置することにより、ロッドインテグレータ 4に入射する光がけられない範囲で最大 の集光スポットを得ることができるので、ロッドインテグレータ 4の出射端面での光量分 布を均一にすることができる。また、半導体レーザ la〜： Ifがロッドインテグレータ 4の 光軸に対して軸対称となるように配置されることにより、各半導体レーザから出射した 光の光量分布が互いに軸対称になるのでよりロッドインテグレータ 4の出射端面での 光量分布の均一性が向上することとなり、スクリーン上で明るく均一な光量分布が得 られることとなる。
[0039] なお、本実施の形態において、ロッドインテグレータ 4の代わりに内部が中空のライ トパイプを用いてもかまわなレ、。また、本実施の形態において、半導体レーザの個数 は 6個に限られるものではなぐレ、くつであってもロッドインテグレータ 4の光軸に対し て軸対称となるように配置すればょレ、。
[0040] また、半導体レーザ la〜： Ifの発光領域は一つのレーザチップに対して一つと限る 必要はなぐ複数個の発光領域が活性層に沿って並ぶマルチェミッタ型の半導体レ 一ザであってもよレ、。図 5は、複数の発光領域を有する半導体レーザとロッドインテグ レータとの配置関係を説明するための図である。図 5において、マルチェミッタ型の 半導体レーザ la'は、基板 21、活性層 22、上部光ガイド層 23、下部光ガイド層 24、 p型クラッド層 25、 n型クラッド層 26、 p型電極 27及び n型電極 28を備え、それぞれが 積層されている。なお、図 5のマルチェミッタ型の半導体レーザ la'において、図 4に 示す半導体レーザ laと同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
[0041] マルチェミッタ型の半導体レーザ la'は、各々が活性層に沿って直線上に配置さ れた複数の発光領域 29a， 29b, 29cを有している。活性層 22の各発光領域 29a， 2 9b, 29cからは、それぞれ楕円形状の光が出射される。ここで、ロッドインテグレータ 4 の入射面 4aは長方形状である。半導体レーザ la'は、複数の発光領域 29a, 29b, 2
9cが並ぶ方向（図 5の矢印 33に示すストライプ幅方向）と、ロッドインテグレータ 4の 入射面 4aの長辺方向（図 5の矢印 32に示す方向）とが平行になるように配置される。
[0042] このように、マルチェミッタ型の半導体レーザにおいてもストライプ幅方向とロッドィ ンテグレータ 4の長辺方向を平行とすることによりロッドインテグレータ 4に入射する光 がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができるので、ロッドインテグレータ
4の出射端面での光量分布を均一にすることができる。
[0043] なお、図 5に示すマルチェミッタ型の半導体レーザ la'は、 3つの発光領域を有して いる力 本発明は特にこれに限定されず、マルチェミッタ型の半導体レーザ la'は、 2 つ又は 4つ以上の発光領域を有してもょレ、。
[0044] (実施の形態 2)
図 6は、本発明の実施の形態 2における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図で ある。図 6において、図 1及び図 2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明 を省略する。
[0045] 図 6において、実施の形態 2に係る投写型ディスプレイ装置は、レーザ光源 1、集光 レンズ 2、レンチキユラレンズ 3、ロッドインテグレータ 4、リレーレンズ 5、フィールドレン ズ 6、空間光変調素子 7、投射レンズ 8、凸レンズ 9及び凹レンズ 10を備える。凸レン ズ 9と凹レンズ 10とは望遠タイプの光学系をなしており、凸レンズ 9に入射した平行光 力 Sロッドインテグレータ 4の入射面に集光するように構成されている。以下、図 6を用 レ、て本発明の実施の形態 2における投写型ディスプレイ装置の動作について説明す る。
[0046] レーザ光源 1を構成する複数の半導体レーザの発光領域は、集光レンズ 2を構成 するそれぞれのレンズの焦点に一致するように調整されており、半導体レーザから出 射した光は集光レンズ 2によって、それぞれロッドインテグレータ 4の光軸に平行な平 行光となる。集光レンズを出射した平行光は凸レンズ 9と凹レンズ 10によって集光さ れ、レンチキユラレンズ 3を透過した後、ロッドインテグレータ 4の入射端面に入射する 。以降の動作については実施の形態 1における投写型ディスプレイ装置の動作と同 様であるので説明を省略する。 [0047] 力かる構成によれば、凸レンズ 9と凹レンズ 10とによって構成される望遠タイプのレ ンズの焦点距離に比べて凸レンズ 9と凹レンズ 10との間隔は小さくなるので、レーザ 光源 1からロッドインテグレータ 4までの間隔を短くすることが可能となり、投写型ディ スプレイ装置の小型化が可能となる。
[0048] (実施の形態 3)
図 7は、本発明の実施の形態 3における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図で ある。図 7において、図 1及び図 2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明 を省略する。
[0049] 図 7において、実施の形態 3に係る投写型ディスプレイ装置は、レーザ光源 1、集光 レンズ 2、レンチキユラレンズ 3、ロッドインテグレータ 4、リレーレンズ 5、フィーノレドレン ズ 6、空間光変調素子 7、投射レンズ 8、第 1の凸レンズ 11及び第 2の凸レンズ 12を 備える。第 1の凸レンズと第 2の凸レンズとの間隔は各々の焦点距離の和程度に設定 されており、第 1の凸レンズ 11によって集光された光は第 2の凸レンズ 12によってロッ ドインテグレータ 4の入射端面に集光する。第 1の凸レンズ 11と第 2の凸レンズ 12とは 望遠タイプの光学系をなしており、合成焦点距離に比べてレンズ間隔を小さくできる 。以下図 7を用いて本発明の実施の形態 3における投写型ディスプレイ装置の動作 について説明する。
[0050] レーザ光源 1を構成する複数の半導体レーザの発光領域は、集光レンズ 2を構成 するそれぞれのレンズの焦点に一致するように調整されており、半導体レーザから出 射した光は集光レンズ 2によって、それぞれロッドインテグレータ 4の光軸に平行な平 行光となる。集光レンズを出射した平行光は第 1の凸レンズ 11と第 2の凸レンズ 12と によって集光され、レンチキユラレンズ 3を透過した後、ロッドインテグレータ 4の入射 端面に入射する。以降の動作については実施の形態 1における投写型ディスプレイ 装置の動作と同様であるので説明を省略する。
[0051] 力、かる構成によれば、第 1の凸レンズ 11と第 2の凸レンズ 12とによって構成される 望遠タイプのレンズの合成焦点距離に比べて、第 1の凸レンズ 11と第 2の凸レンズ 1 2との間隔は小さくなる。したがって、ロッドインテグレータ 4に入射する最外縁光とロッ ドインテグレータ 4の光軸とのなす角度を保ったまま、レーザ光源 1のサイズ即ち第 1 の凸レンズ 11の口径を大きくするときに、レーザ光源 1からロッドインテグレータ 4まで の間隔を合成焦点距離よりも短くすることが可能となり、小型で高出力な投写型ディ スプレイ装置を提供することが可能となる。
[0052] (実施の形態 4)
図 8は、本発明の実施の形態 4における投写型ディスプレイ装置の構成を示す図で ある。図 8において、図 6と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略す る。
[0053] 図 8において、実施の形態 4に係る投写型ディスプレイ装置は、レーザ光源 13、集 光レンズ 2、レンチキユラレンズ 3、ロッドインテグレータ 4、リレーレンズ 5、フィールドレ ンズ 6、空間光変調素子 7、投射レンズ 8、凸レンズ 9、凹レンズ 10及び 2分の 1波長 板 14を備える。
[0054] レーザ光源 13は、後述するように 3原色のレーザ光源からなっている。 2分の 1波長 板 14は、偏光面を回転させる。図 9は、図 8に示すレーザ光源 13の XY側面図である 。図 9において、レーザ光源 13は、赤色半導体レーザ 13a, 13c, 13d, 13f、青色半 導体レーザ 13b, 13e及び緑色レーザ 13gを含む。赤色半導体レーザ 13a, 13c, 1 3d, 13fは、偏光面が活性層の積層方向に垂直な赤色レーザ光を出射する。青色 半導体レーザ 13b， 13eは、偏光面が活性層の積層方向に平行な青色レーザ光を 出射する。緑色レーザ 13gは、緑色レーザ光を出射する。
[0055] また、集光レンズ 2は、複数の集光レンズ 2a〜2gを含む。集光レンズ 2a, 2c, 2d, 2fは、赤色半導体レーザ 13a, 13c, 13d, 13fから出射した各赤色レーザ光を、ロッ ドインテグレータ 4の入射面に集光する。集光レンズ 2b, 2eは、青色半導体レーザ 1 3b, 13eから出射した各青色レーザ光を、ロッドインテグレータ 4の入射面に集光する 。集光レンズ 2gは、緑色半導体レーザ 13gから出射した緑色レーザ光を、ロッドイン テグレータ 4の入射面よりも手前に集光する。
[0056] 図 10は、図 9に示す緑色レーザ 13gの構成を示す図であり、図 10において、緑色 レーザ 13gは、赤外半導体レーザ 15、レーザ媒質 16及び SHG (Second Harmon ic Generation)素子 17を備える。赤外半導体レーザ 15は、例えば 809nmの波長 の励起用レーザ光を出射する。レーザ媒質 16は、例えば YAG結晶で構成される。 レーザ媒質 16の赤外半導体レーザ 15側には 1064nmの光を反射する反射膜が形 成されている。 SHG素子 17は、レーザ媒質 16と反対側の面に 532nmの光を透過し 、 1064nmの光を反射する反射膜が形成されている。 SHG素子 17は、例えば KTP 結晶やニオブ酸リチウム結晶で構成される。なお、本実施の形態において、赤外半 導体レーザ 15が励起用半導体レーザ光源の一例に相当し、 SHG素子 17が波長変 換素子の一例に相当する。
[0057] 赤外半導体レーザ 15から出射したレーザ光によってレーザ媒質 16が励起されると 、 1064nmのレーザ光が出射する。このレーザ光が基本波としてレーザ媒質 16と SH G素子 17との間を往復する間に第 2高調波が発生し、 532nmの緑色レーザ光が SH G素子 17から出射することとなる。緑色レーザ 13gから出射するレーザ光は半導体レ 一ザ 13a〜： 13fから出射するレーザ光と異なり、ほぼ平行光が出射する。図 9におい て緑色レーザ 13gの偏光面は Y軸に平行になるように設置されている。他の半導体レ 一ザ 13a〜13fは活性層のストライプ幅方向が X軸に平行になるように設置されてい る。従って赤色半導体レーザ 13a, 13c, 13d, 13fの偏光面は X軸に平行となり、青 色半導体レーザ 13b, 13eの偏光面は Y軸に平行となる。
[0058] 図 8においてレーザ光源 13のうち、半導体レーザ 13a〜13fから出射したレーザ光 は集光レンズ 2によって平行光となり、元々平行光であるところの緑色レーザ光ととも に凸レンズ 9と凹レンズ 10によってロッドインテグレータ 4の入射端面に入射する。更 に、レーザ光源 13のうち赤色半導体レーザ 13a, 13c, 13d, 13fから出射したレー ザ光の偏光面はもともと X軸に平行であるが、 2分の 1波長板 14を通過する際に Y軸 に平行になるように回転される。従ってロッドインテグレータ 4に入射するレーザ光の 偏光面はすべて Y軸に平行となる。以降の動作については実施の形態 1における投 写型ディスプレイ装置の動作と同様であるので説明を省略する。
[0059] なお、実施の形態 4におレ、て、緑色レーザ光の集光点を、赤色レーザ光及び青色 レーザ光の集光点と同じロッドインテグレータ 4の入射面に設定した場合、緑色レー ザ 13gがロッドインテグレータ 4の光軸上に配置されているので、緑色レーザ光がロッ ドインテグレータ 4内で反射せずにそのまま出射してしまレ、、緑色レーザ光の光量分 布が均一化されない虞がある。そこで、実施の形態 4では、緑色レーザ光をロッドイン テグレータ 4に入射する前に集光させ、緑色レーザ光が集光される集光点における口 ッドインテグレータ 4の光軸と緑色レーザ光の最外縁とのなす角度力 赤色レーザ光 又は青色レーザ光が集光される集光点におけるロッドインテグレータ 4の光軸と赤色 レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じになるように、レーザ光源 13、集光レ ンズ 2、凸レンズ 9及び凹レンズ 10が配置される。
[0060] 図 11は、実施の形態 4において、ロッドインテグレータ 4に入射する各色のレーザ光 について説明するための図である。赤色半導体レーザ 13aから出射した赤色レーザ 光 131は、集光レンズ 2aにより、ロッドインテグレータ 4の入射面 4aに集光され、赤色 半導体レーザ 13cから出射した赤色レーザ光 132は、集光レンズ 2cにより、ロッドイン テグレータ 4の入射面 4aに集光される。一方、緑色レーザ 13gから出射した緑色レー ザ光 133は、集光レンズ 2gにより、ロッドインテグレータ 4に入射する前に集光される 。緑色レーザ光 133の集光点 Paは、凹レンズ 10とレンチキユラレンズ 3との間に存在 する。
[0061] ここで、緑色用集光レンズ 2gの集光点 Paにおけるロッドインテグレータ 4の光軸 4b と緑色レーザ光 133の最外縁 133aとのなす角度 α力 赤色用集光レンズ 2cの集光 点 Pbにおけるロッドインテグレータ 4の光軸 4bと赤色レーザ光 132の光軸 132aとの なす角度 i3と同じである。
[0062] このように、緑色レーザ 13gをロッドインテグレータ 4の光軸上に配置したとしても、 緑色レーザ光がロッドインテグレータ 4の入射面に所定の角度を有して入射するので 、緑色レーザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度に均一化 することができ、色ムラの発生を抑制することができる。
[0063] 力、かる構成によれば、空間光変調素子 7には 3原色の照明光が照射されるので、空 間光変調素子 7の各画素に 3原色のフィルタをつけておけば、フルカラーの画像が 表示されることとなる。あるいはレーザ光源 13を構成する各レーザ素子を色別にパル ス駆動し、これに同期して空間光変調素子 7を色別に時分割駆動すれば同様にフル カラーの画像が表示されることとなる。更に活性層のストライプ幅方向とロッドインテグ レータ 4の長辺方向とを合わせたときに 3原色のレーザ光の偏光面を一致させること で、空間光変調素子 7に入射するレーザ光の偏光面を一方向だけにできる。その結 果、空間光変調素子 7が液晶パネルであれば入射側偏光子の偏光面を合わせやす くなり、光利用効率を高くすることができる。また空間光変調素子 7がマイクロミラーァ レイであっても 3原色ともに反射率の高い S偏光を利用するように構成することが可能 であるので、光利用効率を高くすることができる。
[0064] なお、本実施の形態において、赤色半導体レーザの偏光面と青色半導体レーザの 偏光面とが互いに活性層に対して 90度異なる例について説明したが、本発明は特 にこれに限定されず、活性層に対してともに平行な偏光面を有する場合には 2分の 1 波長板は不要となる。また、青色レーザ光の波長に対しては 2分の 1波長板として機 能し、緑色レーザ光や赤色レーザ光の波長に対しては 1波長板として機能するような 波長板を用いることで、波長板の設置位置をロッドインテグレータ 4の前後など光束 の小さな場所にして部材を少なくすることも出来る。
[0065] さらに、本実施の形態において、全ての半導体レーザ 13a〜13fは活性層のストラ ィプ幅方向がロッドインテグレータ 4の長辺方向に平行になるように設置されているが 、本発明は特にこれに限定されず、青色半導体レーザ 13b, 13eについては、活性 層のストライプ幅方向がロッドインテグレータ 4の長辺方向に平行になるように設置し なくてもよい。上述したように、青色半導体レーザ 13b, 13eの発光領域は、短軸 (活 性層の厚さ）が例えば 1 μ mであり、長軸（発光する活性層の幅）が例えば 7 μ mであ り、発光領域の縦横比が赤色レーザ光に比べて小さい。そのため、青色半導体レー ザ 13b, 13eを、活性層のストライプ幅方向がロッドインテグレータ 4の長辺方向に垂 直になるように設置したとしても、ロッドインテグレータ 4の入射面におけるレーザ光の 長軸の長さがロッドインテグレータ 4の短辺の長さよりも短ぐレーザ光はロッドインテ グレータ 4の入射面にけられることなく入射する。そこで、赤色半導体レーザ I 3a， 13 c， 13d, 13fは活性層のストライプ幅方向が X軸に平行になるように設置し、青色半 導体レーザ 13b， 13eは活性層のストライプ幅方向が X軸に垂直になるように設置し てもよい。
[0066] このように、ロッドインテグレータ 4の入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 ロッ ドインテグレータ 4の短辺の長さよりも長い場合、発光領域の長軸方向と、ロッドインテ グレータ 4の入射面の長辺方向とが平行になるように赤色半導体レーザ 13a, 13c, 1 3d, 13fが配置されるので、赤色半導体レーザ 13a, 13c, 13d, 13fから出射したレ 一ザ光を効率よくロッドインテグレータ 4に導くことができる。また、ロッドインテグレー タ 4の入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 ロッドインテグレータ 4の短辺の長さ よりも短い場合、発光領域の長軸方向と、ロッドインテグレータ 4の入射面の長辺方向 とを平行にしなくとも、レーザ光がけられることなぐロッドインテグレータ 4に導かれる 。そのため、ロッドインテグレータ 4の入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 ロッド インテグレータ 4の短辺の長さよりも短い場合、青色半導体レーザ 13b, 13eの発光 領域の長軸方向と、ロッドインテグレータ 4の入射面の長辺方向とを平行にしなくても よぐ青色半導体レーザ 13b, 13eとロッドインテグレータ 4とを自由に配置することが できる。
[0067] なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている
[0068] 本発明の一局面に係る投写型ディスプレイ装置は、楕円形状のレーザ光を出射す る発光領域を有するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光す る集光レンズと、前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナ ィザ一と、前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、前 記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、前記レーザ光源は、前記発光領域の 長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置さ れる。
[0069] この構成によれば、レーザ光源は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有 し、レーザ光源から出射するレーザ光が集光レンズにより集光される。ホモジナイザ 一は、集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有しており、ホモジナイザーか ら出射するレーザ光が空間光変調素子により変調され、空間光変調素子により変調 されたレーザ光が投射レンズにより投射される。そして、ホモジナイザーの入射面は 長方形状であり、レーザ光源は、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面 の長辺方向とが平行になるように配置される。
[0070] したがって、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長 辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射した レーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーと の配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高 出力の光を得ることができる。
[0071] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、複数の半導体 レーザ光源を含み、前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射する レーザ光を一点に集光させる前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数の 集光レンズを含み、前記ホモジナイザーは、複数のレーザ光の集光点に矩形状の入 射面を有することが好ましい。
[0072] この構成によれば、レーザ光源には複数の半導体レーザ光源が含まれ、複数の半 導体レーザ光源から出射したレーザ光は、複数の半導体レーザ光源毎に設けられた 複数の集光レンズにより一点に集光され、複数のレーザ光の集光点に矩形状の入射 面を有するホモジナイザーが配置される。したがって、複数の半導体レーザから出射 したレーザ光がホモジナイザーの入射面に集光するので、ホモジナイザーの出射面 力 高出力の光を得ることができる。
[0073] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記複数の半導体レーザ光源は、 前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称に配置されていることが好ましい。この構 成によれば、複数の半導体レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸に対して軸対称に 配置されているので、各半導体レーザから出射した光の光量分布が互いに軸対称に なり、ホモジナイザーの出射端面での光量分布の均一性を向上させることができる。
[0074] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、複数の半導体 レーザ光源を含み、前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射する レーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメ 一トレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する凸レン ズと、前記凸レンズと前記凸レンズの集光点との間に設けられた凹レンズとを含み、 前記ホモジナイザーは、前記凸レンズと前記凹レンズとからなる組レンズの集光点に 矩形状の入射面を有することが好ましレ、。
[0075] この構成によれば、複数の半導体レーザ光源から出射したレーザ光が、複数の半 導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズによりコリメートされ、コリメート されたレーザ光が凸レンズにより集光される。そして、凹レンズが、凸レンズと凸レンズ の集光点との間に設けられており、凸レンズと凹レンズとからなる組レンズの集光点に 矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。
[0076] したがって、凸レンズと凹レンズとによって構成される望遠タイプの組レンズの焦点 距離に比べて、凸レンズと凹レンズとの間隔が小さくなるので、各半導体レーザ光源 力 ホモジナイザーまでの間隔を短くすることができ、装置の小型化を実現することが できる。
[0077] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、赤色のレーザ 光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑 色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、前記赤色レーザ光源及び青色 レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、前 記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置されることが好ましレ、。
[0078] この構成によれば、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ 光を出射する青色レーザ光源とが、ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるよう に配置され、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸 上に配置される。したがって、空間光変調素子には 3原色の照明光が照射されるの で、フルカラーの画像を表示することができる。
[0079] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記複数の集光レンズは、前記赤 色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を一点で集光させる赤色用集光レンズと、 前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を一点で集光させる青色用集光レ ンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入 射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、前記緑色用集光レンズの集光点 における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、 前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナ ィザ一の光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じである ことが好ましい。
[0080] この構成によれば、赤色用集光レンズにより、赤色レーザ光源から出射した赤色レ 一ザ光が一点で集光され、青色用集光レンズにより、青色レーザ光源から出射した 青色レーザ光が一点で集光され、緑色用集光レンズにより、緑色レーザ光源から出 射した緑色レーザ光がホモジナイザーに入射する前に集光される。そして、緑色用 集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と緑色レーザ光の最外縁とのな す角度が、赤色用集光レンズ又は青色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザ 一の光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じとなる。
[0081] したがって、緑色レーザ光源をホモジナイザーの光軸上に配置したとしても、緑色 レーザ光がホモジナイザーの入射面に所定の角度を有して入射するので、緑色レー ザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度に均一化することが でき、色ムラの発生を抑制することができる。
[0082] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色レーザ光源及び前記青 色レーザ光源は、半導体レーザ光源を含み、前記緑色レーザ光源は、励起用のレー ザ光を出射する励起用半導体レーザ光源と、前記励起用半導体レーザ光源から出 射されたレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、前記レーザ媒質力 出射したレ 一ザ光の波長を変換して緑色のレーザ光を出射する波長変換素子とを含むことが好 ましい。
[0083] この構成によれば、半導体レーザ光源から赤色及び青色のレーザ光が出射される 。また、励起用半導体レーザ光源から励起用のレーザ光が出射され、励起用半導体 レーザ光源力 出射されたレーザ光によってレーザ媒質が励起され、レーザ媒質か ら出射したレーザ光の波長が波長変換素子によって変換されて緑色のレーザ光が出 射される。したがって、半導体レーザである赤色レーザ光源及び青色レーザ光源より も構成が複雑な緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置されるので、装 置の小型化を実現することができる。
[0084] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、複数の半導体レーザ光源は、赤色 のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色半 導体レーザ光源とを含むことが好ましい。この構成によれば、赤色半導体レーザ光源 から赤色のレーザ光が出射され、青色半導体レーザ光源から青色のレーザ光が出 射されるので、ホモジナイザーから赤色及び青色の光を得ることができる。 [0085] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色半導体レーザ光源と前 記青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞれ異なるように配置されており、前記 赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまで の光路上、及び前記青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナ ィザ一に到達するまでの光路上のいずれか一方に配置され、それぞれの半導体レ 一ザ光源の偏光面を一致させる 2分の 1波長板をさらに備えることが好ましい。
[0086] この構成によれば、赤色半導体レーザ光源と青色半導体レーザ光源とは、偏光面 がそれぞれ異なるように配置されている。そして、赤色半導体レーザ光源から出射し たレーザ光がホモジナイザーに到達するまでの光路上、及び青色半導体レーザ光 源から出射したレーザ光がホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方 に、それぞれの半導体レーザ光源の偏光面を一致させる 2分の 1波長板が配置され る。
[0087] したがって、赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光の偏光面と、青色半導 体レーザ光源から出射したレーザ光の偏光面とがー致するので、空間光変調素子に 入射するレーザ光の偏光面を一方向だけにすることができ、空間光変調素子の入射 側偏光子の偏光面が合わせやすくなり、光利用効率を高めることができる。
[0088] また、上記の投写型ディスプレイ装置にぉレ、て、前記レーザ光源は、各々が直線上 に配置された複数の発光領域を有する半導体レーザ光源を含み、前記半導体レー ザ光源は、前記複数の発光領域が並ぶ方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長 辺方向とが平行になるように配置されることが好ましい。
[0089] この構成によれば、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体レ 一ザ光源が、複数の発光領域が並ぶ方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向と が平行になるように配置される。したがって、複数個の発光領域が直線上に並ぶ半 導体レーザ光源においても、複数の発光領域が並ぶ方向とホモジナイザーの長辺 方向とが平行になるように半導体レーザ光源が配置されるので、ホモジナイザーに入 射するレーザ光がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができる。
[0090] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、前記ホモジナ ィザ一の入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 前記ホモジナイザーの短辺の長 さよりも長い場合、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長 辺方向とが平行になるように配置されることが好ましい。
[0091] この構成によれば、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 ホ モジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザー の入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光 源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができる。また、ホモジ ナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ホモジナイザーの短辺の長さ よりも短い場合、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とを 平行にしなくとも、レーザ光がけられることなぐホモジナイザーに導かれる。そのため 、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 ホモジナイザーの短 辺の長さよりも短い場合、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入 射面の長辺方向とを平行にしなくてもよぐレーザ光源とホモジナイザーとを自由に 配置することができる。
[0092] また、上記の投写型ディスプレイ装置にぉレ、て、前記レーザ光源は、各々が直線上 に配置された複数の発光領域を有する半導体レーザ光源を含み、前記半導体レー ザ光源は、前記複数の発光領域が並ぶ方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長 辺方向とが平行になるように配置されることが好ましい。
[0093] この構成によれば、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体レ 一ザ光源が、複数の発光領域が並ぶ方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向と が平行になるように配置される。したがって、複数個の発光領域が直線上に並ぶ半 導体レーザ光源においても、複数の発光領域が並ぶ方向とホモジナイザーの長辺 方向とが平行になるように半導体レーザ光源が配置されるので、ホモジナイザーに入 射するレーザ光がけられない範囲で最大の集光スポットを得ることができる。
[0094] また、上記の投写型ディスプレイ装置にぉレ、て、前記レーザ光源は、複数の半導体 レーザ光源を含み、前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射する レーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメ 一トレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する凸レン ズと、前記凸レンズと前記凸レンズの集光点との間に設けられた凹レンズとを含み、 前記ホモジナイザーは、前記凸レンズと前記凹レンズと力 なる組レンズの集光点に 矩形状の入射面を有することが好ましレ、。
[0095] この構成によれば、複数の半導体レーザ光源から出射したレーザ光が、複数の半 導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズによりコリメートされ、コリメート されたレーザ光が凸レンズにより集光される。そして、凹レンズが、凸レンズと凸レンズ の集光点との間に設けられており、凸レンズと凹レンズとからなる組レンズの集光点に 矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。
[0096] したがって、凸レンズと凹レンズとによって構成される望遠タイプの組レンズの焦点 距離に比べて、凸レンズと凹レンズとの間隔が小さくなるので、各半導体レーザ光源 力 ホモジナイザーまでの間隔を短くすることができ、装置の小型化を実現することが できる。
[0097] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、複数の半導体 レーザ光源を含み、前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射する レーザ光をコリメートする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメ 一トレンズと、前記コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する第 1の 凸レンズと、前記第 1の凸レンズの集光点に対して前記第 1の凸レンズと反対側に設 けられ、集光されたレーザ光をリレーする第 2の凸レンズとを含み、前記ホモジナイザ 一は、前記第 2の凸レンズの集光点に矩形状の入射面を有することが好ましい。
[0098] この構成によれば、複数の半導体レーザ光源から出射したレーザ光が、複数の半 導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズによりコリメートされ、コリメート されたレーザ光が第 1の凸レンズにより集光される。そして、第 1の凸レンズの集光点 に対して第 1の凸レンズと反対側に設けられた第 2の凸レンズにより、第 1の凸レンズ に集光されたレーザ光がリレーされ、第 2の凸レンズの集光点に矩形状の入射面を 有するホモジナイザーが配置される。
[0099] したがって、第 1の凸レンズと第 2の凸レンズとによって構成される望遠タイプの組レ ンズの合成焦点距離に比べて、第 1の凸レンズと第 2の凸レンズとの間隔が小さくなる ので、ホモジナイザーに入射する最外縁光とホモジナイザーの光軸とがなす角度を 保持したまま、半導体レーザ光源のサイズ即ち集光レンズの口径を大きくすることが でき、ホモジナイザーから高出力の光を得ることができる。
[0100] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、複数の半導体レーザ光源は、赤色 のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色半 導体レーザ光源とを含むことが好ましい。この構成によれば、赤色半導体レーザ光源 から赤色のレーザ光が出射され、青色半導体レーザ光源から青色のレーザ光が出 射されるので、ホモジナイザーから赤色及び青色の光を得ることができる。
[0101] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色半導体レーザ光源と前 記青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞれ異なるように配置されており、前記 赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達するまで の光路上、及び前記青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナ ィザ一に到達するまでの光路上のいずれか一方に配置され、それぞれの半導体レ 一ザ光源の偏光面を一致させる 2分の 1波長板をさらに備えることが好ましい。
[0102] この構成によれば、赤色半導体レーザ光源と青色半導体レーザ光源とは、偏光面 がそれぞれ異なるように配置されている。そして、赤色半導体レーザ光源から出射し たレーザ光がホモジナイザーに到達するまでの光路上、及び青色半導体レーザ光 源から出射したレーザ光がホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方 に、それぞれの半導体レーザ光源の偏光面を一致させる 2分の 1波長板が配置され る。
[0103] したがって、赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光の偏光面と、青色半導 体レーザ光源から出射したレーザ光の偏光面とがー致するので、空間光変調素子に 入射するレーザ光の偏光面を一方向だけにすることができ、空間光変調素子の入射 側偏光子の偏光面が合わせやすくなり、光利用効率を高めることができる。
[0104] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色半導体レーザ光源と前 記青色半導体レーザ光源とは、偏光面が平行となるように配置されていることが好ま しい。
[0105] この構成によれば、互いの偏光面が平行となるように赤色半導体レーザ光源と青色 半導体レーザ光源とが配置されているので、空間光変調素子に入射するレーザ光の 偏光面を一方向だけにすることができ、空間光変調素子の入射側偏光子の偏光面 が合わせやすくなり、光利用効率を高めることができる。
[0106] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、赤色のレーザ 光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑 色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含み、前記赤色レーザ光源及び青色 レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、前 記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置されることが好ましレ、。
[0107] この構成によれば、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ 光を出射する青色レーザ光源とが、ホモジナイザーの光軸に対して軸対称となるよう に配置され、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸 上に配置される。したがって、空間光変調素子には 3原色の照明光が照射されるの で、フルカラーの画像を表示することができる。
[0108] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記赤色レーザ光源及び前記青 色レーザ光源は、半導体レーザ光源を含み、前記緑色レーザ光源は、励起用のレー ザ光を出射する励起用半導体レーザ光源と、前記励起用半導体レーザ光源から出 射されたレーザ光によって励起されるレーザ媒質と、前記レーザ媒質力 出射したレ 一ザ光の波長を変換して緑色のレーザ光を出射する波長変換素子とを含むことが好 ましい。
[0109] この構成によれば、半導体レーザ光源から赤色及び青色のレーザ光が出射される 。また、励起用半導体レーザ光源から励起用のレーザ光が出射され、励起用半導体 レーザ光源力 出射されたレーザ光によってレーザ媒質が励起され、レーザ媒質か ら出射したレーザ光の波長が波長変換素子によって変換されて緑色のレーザ光が出 射される。したがって、半導体レーザである赤色レーザ光源及び青色レーザ光源より も構成が複雑な緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置されるので、装 置の小型化を実現することができる。
[0110] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記複数の集光レンズは、前記赤 色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を一点で集光させる赤色用集光レンズと、 前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を一点で集光させる青色用集光レ ンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入 射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、前記緑色用集光レンズの集光点 における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度力 前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レンズの集光点における前記ホモジナ ィザ一の光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色レーザ光とのなす角度と同じである ことが好ましい。
[0111] この構成によれば、赤色用集光レンズにより、赤色レーザ光源から出射した赤色レ 一ザ光が一点で集光され、青色用集光レンズにより、青色レーザ光源から出射した 青色レーザ光が一点で集光され、緑色用集光レンズにより、緑色レーザ光源から出 射した緑色レーザ光がホモジナイザーに入射する前に集光される。そして、緑色用 集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と緑色レーザ光の最外縁とのな す角度が、赤色用集光レンズ又は青色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザ 一の光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じとなる。
[0112] したがって、緑色レーザ光源をホモジナイザーの光軸上に配置したとしても、緑色 レーザ光がホモジナイザーの入射面に所定の角度を有して入射するので、緑色レー ザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度に均一化することが でき、色ムラの発生を抑制することができる。
[0113] また、上記の投写型ディスプレイ装置において、前記レーザ光源は、前記ホモジナ ィザ一の入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 前記ホモジナイザーの短辺の長 さよりも長い場合、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長 辺方向とが平行になるように配置されることが好ましい。
[0114] この構成によれば、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 ホ モジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザー の入射面の長辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光 源から出射したレーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができる。また、ホモジ ナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さが、ホモジナイザーの短辺の長さ よりも短い場合、発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長辺方向とを 平行にしなくとも、レーザ光がけられることなぐホモジナイザーに導かれる。そのため 、ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さ力 ホモジナイザーの短 辺の長さよりも短い場合、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入 射面の長辺方向とを平行にしなくてもよぐレーザ光源とホモジナイザーとを自由に 配置することができる。
[0115] 本発明の他の局面に係る光源装置は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域 を有するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レン ズと、前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーとを 備え、前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、前記レーザ光源は、前記発 光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるよう に配置される。
[0116] この構成によれば、レーザ光源は、楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有 し、レーザ光源から出射するレーザ光が集光レンズにより集光され、集光レンズの集 光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーが配置される。そして、ホモジ ナイザーの入射面は長方形状であり、レーザ光源は、発光領域の長軸方向と、ホモ ジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置される。
[0117] したがって、レーザ光源の発光領域の長軸方向と、ホモジナイザーの入射面の長 辺方向とが平行になるようにレーザ光源が配置されるので、レーザ光源から出射した レーザ光を効率よくホモジナイザーに導くことができ、レーザ光源とホモジナイザーと の配置が最適化され、小型化を実現することができるとともに、ホモジナイザーから高 出力の光を得ることができる。
[0118] 本発明の他の局面に係る投写型ディスプレイ装置は、複数のレーザ光源と、前記 複数のレーザ光源から出射するレーザ光を集光させる前記複数のレーザ光源毎に 設けられた複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズの集光光束上に矩形状の入 射面を有するホモジナイザーと、前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調 する空間光変調素子と、前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する 投射レンズとを備え、前記複数のレーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レ 一ザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射 する緑色レーザ光源とを含み、前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホ モジナイザーの光軸に対して軸対称となるように配置され、前記緑色レーザ光源は、 前記ホモジナイザーの光軸上に配置され、前記複数の集光レンズは、前記赤色レー ザ光源から出射する赤色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる赤 色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光を前記ホモジナ ィザ一の入射面に集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射す る緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズ とを含み、前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前 記緑色レーザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用 集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は 前記青色レーザ光とのなす角度と同じである。
[0119] この構成によれば、複数のレーザ光源から出射したレーザ光力 複数のレーザ光 源毎に設けられた複数の集光レンズにより集光される。ホモジナイザーは、複数の集 光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有しており、ホモジナイザーから出射す るレーザ光が空間光変調素子により変調され、空間光変調素子により変調されたレ 一ザ光が投射レンズにより投射される。そして、赤色のレーザ光を出射する赤色レー ザ光源と、青色のレーザ光を出射する青色レーザ光源とが、ホモジナイザーの光軸 に対して軸対称となるように配置され、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源が 、ホモジナイザーの光軸上に配置される。赤色用集光レンズにより、赤色レーザ光源 力 出射した赤色レーザ光が一点で集光され、青色用集光レンズにより、青色レーザ 光源から出射した青色レーザ光が一点で集光され、緑色用集光レンズにより、緑色レ 一ザ光源から出射した緑色レーザ光がホモジナイザーに入射する前に集光される。 そして、緑色用集光レンズの集光点におけるホモジナイザーの光軸と緑色レーザ光 の最外縁とのなす角度が、赤色用集光レンズ又は青色用集光レンズの集光点にお けるホモジナイザーの光軸と赤色レーザ光又は青色レーザ光とのなす角度と同じと なる。
[0120] したがって、半導体レーザである赤色レーザ光源及び青色レーザ光源よりも構成が 複雑な緑色レーザ光源が、ホモジナイザーの光軸上に配置されるので、装置の小型 化を実現することができる。また、緑色レーザ光源をホモジナイザーの光軸上に配置 したとしても、緑色レーザ光がホモジナイザーの入射面に所定の角度を有して入射 するので、緑色レーザ光の光量分布を赤色及び青色レーザ光の光量分布と同程度 に均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。
産業上の利用可能性
本発明にかかる投写型ディスプレイ装置及び光源装置は、小型化を実現すること ができるとともに、高出力の光を得ることができ、レーザ光源を用いるフロントプロジェ クタやリアプロジェクタ等として有用である。またその照明光学系だけを利用して照明 装置や液晶ディスプレイのバックパネル等の用途にも応用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーと、 前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、 前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、
前記レーザ光源は、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の 長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴とする投写型ディスプレイ装置。
[2] 前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、
前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光を一点に 集光させる前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数の集光レンズを含み、 前記ホモジナイザーは、複数のレーザ光の集光点に矩形状の入射面を有すること を特徴とする請求項 1記載の投写型ディスプレイ装置。
[3] 前記複数の半導体レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して軸対称に 配置されていることを特徴とする請求項 2記載の投写型ディスプレイ装置。
[4] 前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、
前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメ一 トする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記 コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する凸レンズと、前記凸レン ズと前記凸レンズの集光点との間に設けられた凹レンズとを含み、
前記ホモジナイザーは、前記凸レンズと前記凹レンズとからなる組レンズの集光点 に矩形状の入射面を有することを特徴とする請求項 3記載の投写型ディスプレイ装 置。
[5] 前記レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ 光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含 み、
前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して 軸対称となるように配置され、
前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置されることを特徴と する請求項 4記載の投写型ディスプレイ装置。
[6] 前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を一点 で集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光 を一点で集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レ 一ザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み 前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レ 一ザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レン ズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色 レーザ光とのなす角度と同じであることを特徴とする請求項 5記載の投写型ディスプ レイ装置。
[7] 前記赤色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、半導体レーザ光源を含み、 前記緑色レーザ光源は、励起用のレーザ光を出射する励起用半導体レーザ光源 と、前記励起用半導体レーザ光源から出射されたレーザ光によって励起されるレー ザ媒質と、前記レーザ媒質から出射したレーザ光の波長を変換して緑色のレーザ光 を出射する波長変換素子とを含むことを特徴とする請求項 6記載の投写型ディスプレ ィ装置。
[8] 前記複数の半導体レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ 光源と、青色のレーザ光を出射する青色半導体レーザ光源とを含むことを特徴とする 請求項 7記載の投写型ディスプレイ装置。
[9] 前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞ れ異なるように配置されており、
前記赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達 するまでの光路上、及び前記青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記 ホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方に配置され、それぞれの半 導体レーザ光源の偏光面を一致させる 2分の 1波長板をさらに備えることを特徴とす る請求項 8記載の投写型ディスプレイ装置。
[10] 前記レーザ光源は、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体 レーザ光源を含み、
前記半導体レーザ光源は、前記複数の発光領域が並ぶ方向と、前記ホモジナイザ 一の入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴とする請求項 9記 載の投写型ディスプレイ装置。
[11] 前記レーザ光源は、前記ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さ が、前記ホモジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、前記発光領域の長軸方向と、 前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴 とする請求項 10記載の投写型ディスプレイ装置。
[12] 前記レーザ光源は、各々が直線上に配置された複数の発光領域を有する半導体 レーザ光源を含み、
前記半導体レーザ光源は、前記複数の発光領域が並ぶ方向と、前記ホモジナイザ 一の入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴とする請求項 1記 載の投写型ディスプレイ装置。
[13] 前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、
前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメ一 トする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記 コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する凸レンズと、前記凸レン ズと前記凸レンズの集光点との間に設けられた凹レンズとを含み、
前記ホモジナイザーは、前記凸レンズと前記凹レンズと力 なる組レンズの集光点 に矩形状の入射面を有することを特徴とする請求項 1記載の投写型ディスプレイ装 置。
[14] 前記レーザ光源は、複数の半導体レーザ光源を含み、
前記集光レンズは、前記複数の半導体レーザ光源から出射するレーザ光をコリメ一 トする前記複数の半導体レーザ光源毎に設けられた複数のコリメートレンズと、前記 コリメートレンズによってコリメートされたレーザ光を集光する第 1の凸レンズと、前記 第 1の凸レンズの集光点に対して前記第 1の凸レンズと反対側に設けられ、集光され たレーザ光をリレーする第 2の凸レンズとを含み、
前記ホモジナイザーは、前記第 2の凸レンズの集光点に矩形状の入射面を有する ことを特徴とする請求項 1記載の投写型ディスプレイ装置。
[15] 前記複数の半導体レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ 光源と、青色のレーザ光を出射する青色半導体レーザ光源とを含むことを特徴とする 請求項 14記載の投写型ディスプレイ装置。
[16] 前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面がそれぞ れ異なるように配置されており、
前記赤色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記ホモジナイザーに到達 するまでの光路上、及び前記青色半導体レーザ光源から出射したレーザ光が前記 ホモジナイザーに到達するまでの光路上のいずれか一方に配置され、それぞれの半 導体レーザ光源の偏光面を一致させる 2分の 1波長板をさらに備えることを特徴とす る請求項 15記載の投写型ディスプレイ装置。
[17] 前記赤色半導体レーザ光源と前記青色半導体レーザ光源とは、偏光面が平行とな るように配置されていることを特徴とする請求項 15記載の投写型ディスプレイ装置。
[18] 前記レーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色のレーザ 光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源とを含 み、
前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して 軸対称となるように配置され、
前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置されることを特徴と する請求項 1記載の投写型ディスプレイ装置。
[19] 前記赤色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、半導体レーザ光源を含み、 前記緑色レーザ光源は、励起用のレーザ光を出射する励起用半導体レーザ光源 と、前記励起用半導体レーザ光源から出射されたレーザ光によって励起されるレー ザ媒質と、前記レーザ媒質から出射したレーザ光の波長を変換して緑色のレーザ光 を出射する波長変換素子とを含むことを特徴とする請求項 18記載の投写型ディスプ レイ装置。
[20] 前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を一点 で集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源から出射する青色レーザ光 を一点で集光させる青色用集光レンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レ 一ザ光を前記ホモジナイザーに入射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み 前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レ 一ザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レン ズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色 レーザ光とのなす角度と同じであることを特徴とする請求項 18記載の投写型ディスプ レイ装置。
[21] 前記レーザ光源は、前記ホモジナイザーの入射面におけるレーザ光の長軸の長さ が、前記ホモジナイザーの短辺の長さよりも長い場合、前記発光領域の長軸方向と、 前記ホモジナイザーの入射面の長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴 とする請求項 1記載の投写型ディスプレイ装置。
[22] 楕円形状のレーザ光を出射する発光領域を有するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射するレーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーとを備え 前記ホモジナイザーの入射面は長方形状であり、
前記レーザ光源は、前記発光領域の長軸方向と、前記ホモジナイザーの入射面の 長辺方向とが平行になるように配置されることを特徴とする光源装置。
[23] 複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源から出射するレーザ光を集光させる前記複数のレーザ光源 毎に設けられた複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズの集光光束上に矩形状の入射面を有するホモジナイザーと 前記ホモジナイザーから出射するレーザ光を変調する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子により変調されたレーザ光を投射する投射レンズとを備え、 前記複数のレーザ光源は、赤色のレーザ光を出射する赤色レーザ光源と、青色の レーザ光を出射する青色レーザ光源と、緑色のレーザ光を出射する緑色レーザ光源 とを含み、
前記赤色レーザ光源及び青色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸に対して 軸対称となるように配置され、
前記緑色レーザ光源は、前記ホモジナイザーの光軸上に配置され、
前記複数の集光レンズは、前記赤色レーザ光源から出射する赤色レーザ光を前記 ホモジナイザーの入射面に集光させる赤色用集光レンズと、前記青色レーザ光源か ら出射する青色レーザ光を前記ホモジナイザーの入射面に集光させる青色用集光レ ンズと、前記緑色レーザ光源から出射する緑色レーザ光を前記ホモジナイザーに入 射する前に集光させる緑色用集光レンズとを含み、
前記緑色用集光レンズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記緑色レ 一ザ光の最外縁とのなす角度が、前記赤色用集光レンズ又は前記青色用集光レン ズの集光点における前記ホモジナイザーの光軸と前記赤色レーザ光又は前記青色 レーザ光とのなす角度と同じであることを特徴とする投写型ディスプレイ装置。
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