(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトな構成の光源装置を提供する。【解決手段】光源装置２は、第１の励起光および第２の励起光を射出する光源６１，６２と、第１蛍光体を含み、第１の励起光を第１波長帯を有する第１の蛍光に変換する第１波長変換部５１と、第２蛍光体を含み、第２の励起光を第２波長帯を有する第２の蛍光に変換する第２波長変換部５２と、第１波長変換部５１から射出された第１の蛍光と第２波長変換部５２から射出された第２の蛍光とを合成する光合成部５５と、を備える。第１波長変換部５１の第１側面５１ｃ１と第２波長変換部５２の第２側面５２ｃ１とは、互いに対向し、第１の蛍光は、第１波長変換部５１の第１端面５１ａから光合成部５５に向けて射出され、第２の蛍光は、第２波長変換部５２の第１端面５２ａから光合成部５５に向けて射出される。【選択図】図２
2020021552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の励起光および第２の励起光を射出する光源と、
第１蛍光体を含み、前記第１の励起光を、前記第１の励起光の波長帯と異なる第１波長帯を有する第１の蛍光に変換する第１波長変換部と、
第２蛍光体を含み、前記第２の励起光を、前記第２の励起光の波長帯および前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２の蛍光に変換する第２波長変換部と、
前記第１波長変換部から射出された前記第１の蛍光と前記第２波長変換部から射出された前記第２の蛍光とを合成する光合成部と、
を備え、
前記第１波長変換部は、互いに対向する第１端面および第２端面と、前記第１端面および前記第２端面に交差する第１側面と、を有し、
前記第２波長変換部は、互いに対向する第３端面および第４端面と、前記第３端面および前記第４端面に交差する第２側面と、を有し、
前記第１波長変換部の前記第１側面と前記第２波長変換部の前記第２側面とは、互いに対向し、
前記第１の蛍光は、前記第１波長変換部の前記第１端面から前記光合成部に向けて射出され、
前記第２の蛍光は、前記第２波長変換部の前記第１端面から前記光合成部に向けて射出される、光源装置。
【請求項２】
前記第１波長変換部は、前記第１端面および前記第２端面と交差する第３側面を有し、
前記第２波長変換部は、前記第３端面および前記第４端面と交差する第４側面を有し、
前記第１の励起光は、前記第１波長変換部の前記第３側面から前記第１波長変換部に入射し、
前記第２の励起光は、前記第２波長変換部の前記第４側面から前記第２波長変換部に入射する、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光源は、
前記第１波長変換部の前記第３側面に対向して設けられ、前記第１の励起光を射出する第１発光ダイオードと、
前記第２波長変換部の前記第４側面に対向して設けられ、前記第２の励起光を射出する第２発光ダイオードと、を有する、請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１発光ダイオードから射出される前記第１の励起光の強度と、前記第２発光ダイオードから射出される前記第２の励起光の強度と、を個別に制御する制御部をさらに備えた、請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光合成部は、
前記第１波長変換部の前記第１端面および前記第２波長変換部の前記第３端面のうちの一方に設けられ、前記第１の蛍光および前記第２の蛍光のうちの一方を反射し、前記第１の蛍光および前記第２の蛍光のうちの他方を透過するダイクロイックミラーを有するダイクロイックプリズムと、
前記第１波長変換部の前記第１端面および前記第２波長変換部の前記第３端面のうちの他方に設けられ、前記第１の蛍光および前記第２の蛍光のうちの一方を前記ダイクロイックプリズムに向けて反射する反射面を有するプリズムと、
を備えた、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記ダイクロイックプリズムは、前記第２波長変換部の前記第３端面に接している、請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記プリズムは、前記第１波長変換部の前記第１端面に接している、請求項５または請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１波長変換部の前記第１側面と前記第２波長変換部の前記第２側面とは、空気層を介して互いに対向している、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１波長帯が青色波長帯であり、前記第２波長帯が黄色波長帯である、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１０】
第３蛍光体を含み、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯を有する第３の蛍光を射出する第３波長変換部をさらに備え、
前記光合成部は、前記第１の蛍光と前記第２の蛍光と前記第３の蛍光とを合成する、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記光源は、第３の励起光を射出し、
前記第３波長変換部は、前記第３の励起光を、前記第３の励起光の波長帯とは異なる前記第３波長帯を有する前記第３の蛍光に変換する、請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記第１波長帯が青色波長帯であり、前記第２波長帯が緑色波長帯であり、前記第３波長帯が赤色波長帯である、請求項１０または請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光合成部の光射出側に設けられ、光入射端面と光射出端面とを有し、前記光射出端面における拡散角を前記光入射端面における拡散角よりも小さくする角度変換素子をさらに備えた、請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記光合成部の光射出側に設けられ、第１偏光方向の光を透過し、前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向の光を反射する反射型偏光素子をさらに備えた、請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１５】
光を射出する光源と、
第１蛍光体を含み、前記光源から射出された光を第１の蛍光に変換し、第１光射出面から前記第１の蛍光を射出する第１波長変換部と、
前記第１波長変換部に並列して配置され、第２蛍光体を含み、前記光源から射出された光を第２の蛍光に変換し、第２光射出面から前記第２の蛍光を射出する第２波長変換部と、
前記第１光射出面に対向して配置され、前記第１波長変換部から射出された前記第１の蛍光を反射するプリズムと、
前記プリズムおよび前記第２光射出面に対向して配置され、前記プリズムから射出された前記第１の蛍光と、前記第２波長変換部から射出された前記第２の蛍光と、を合成して射出するダイクロイックプリズムと、
を備え、
前記第１の蛍光の波長帯と前記第２の蛍光の波長帯とは互いに異なる、光源装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５までのいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備えた、プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターに用いられる光源装置として、発光素子から射出された励起光を蛍光体に照射した際に蛍光体から発せられる蛍光を利用した光源装置が提案されている。下記の特許文献１には、平板状の波長変換部材と、励起光を射出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、を備え、波長変換部材の面積が広い面から励起光を入射させ、波長変換部材の面積が狭い面から変換光を射出させる形態の光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５４２０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているように、ＬＥＤから射出された光を波長変換部材に入射させることにより、ＬＥＤから射出された光の波長とは異なる波長の光を得ることができる。例えば波長変換部材が黄色蛍光体を含んでいる場合、ＬＥＤから射出された青色光から黄色光を得ることができる。ところが、プロジェクター用光源装置として必要な白色光を得るために、特許文献１の光源装置とは別に、青色光を射出する光源、青色光と黄色光とを合成する色合成素子等の光学系を別途設けなければならない。その結果、光源装置が大型化するという課題があった。また、白色以外の色光を得る場合においても、蛍光と他の色光とを合成するための光学系に起因して光源装置が大型化するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光源装置は、第１の励起光および第２の励起光を射出する光源と、第１蛍光体を含み、前記第１の励起光を、前記第１の励起光の波長帯と異なる第１波長帯を有する第１の蛍光に変換する第１波長変換部と、第２蛍光体を含み、前記第２の励起光を、前記第２の励起光の波長帯および前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２の蛍光に変換する第２波長変換部と、前記第１波長変換部から射出された前記第１の蛍光と前記第２波長変換部から射出された前記第２の蛍光とを合成する光合成部と、を備える。前記第１波長変換部は、互いに対向する第１端面および第２端面と、前記第１端面および前記第２端面に交差する第１側面と、を有する。前記第２波長変換部は、互いに対向する第３端面および第４端面と、前記第３端面および前記第４端面に交差する第２側面と、を有する。前記第１波長変換部の前記第１側面と前記第２波長変換部の前記第２側面とは、互いに対向している。前記第１の蛍光は、前記第１波長変換部の前記第１端面から前記光合成部に向けて射出され、前記第２の蛍光は、前記第２波長変換部の前記第１端面から前記光合成部に向けて射出される。
【０００６】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第１波長変換部は、前記第１端面および前記第２端面と交差する第３側面を有し、前記第２波長変換部は、前記第３端面および前記第４端面と交差する第４側面を有していてもよく、前記第１の励起光は、前記第１波長変換部の前記第３側面から前記第１波長変換部に入射し、前記第２の励起光は、前記第２波長変換部の前記第４側面から前記第２波長変換部に入射してもよい。
【０００７】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記光源は、前記第１波長変換部の前記第３側面に対向して設けられ、前記第１の励起光を射出する第１発光ダイオードと、前記第２波長変換部の前記第４側面に対向して設けられ、前記第２の励起光を射出する第２発光ダイオードと、を有していてもよい。
【０００８】
本発明の一つの態様の光源装置は、前記第１発光ダイオードから射出される前記第１の励起光の強度と、前記第２発光ダイオードから射出される前記第２の励起光の強度と、を個別に制御する制御部をさらに備えていてもよい。
【０００９】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記光合成部は、前記第１波長変換部の前記第１端面および前記第２波長変換部の前記第３端面のうちの一方に設けられ、前記第１の蛍光および前記第２の蛍光のうちの一方を反射し、前記第１の蛍光および前記第２の蛍光のうちの他方を透過するダイクロイックミラーを有するダイクロイックプリズムと、前記第１波長変換部の前記第１端面および前記第２波長変換部の前記第３端面のうちの他方に設けられ、前記第１の蛍光および前記第２の蛍光のうちの一方を前記ダイクロイックプリズムに向けて反射する反射面を有するプリズムと、を備えていてもよい。
【００１０】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記ダイクロイックプリズムは、前記第２波長変換部の前記第３端面に接していてもよい。
【００１１】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記プリズムは、前記第１波長変換部の前記第１端面に接していてもよい。
【００１２】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第１波長変換部の前記第１側面と前記第２波長変換部の前記第２側面とは、空気層を介して互いに対向していてもよい。
【００１３】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第１波長帯が青色波長帯であり、前記第２波長帯が黄色波長帯であってもよい。
【００１４】
本発明の一つの態様の光源装置は、第３蛍光体を含み、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯を有する第３の蛍光を射出する第３波長変換部をさらに備え、前記光合成部は、前記第１の蛍光と前記第２の蛍光と前記第３の蛍光とを合成してもよい。
【００１５】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記光源は、第３の励起光を射出し、前記第３波長変換部は、前記第３の励起光を、前記第３の励起光の波長帯とは異なる前記第３波長帯を有する前記第３の蛍光に変換してもよい。
【００１６】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記第１波長帯が青色波長帯であり、前記第２波長帯が緑色波長帯であり、前記第３波長帯が赤色波長帯であってもよい。
【００１７】
本発明の一つの態様の光源装置は、前記光合成部の光射出側に設けられ、光入射端面と光射出端面とを有し、前記光射出端面における拡散角を前記光入射端面における拡散角よりも小さくする角度変換素子をさらに備えていてもよい。
【００１８】
本発明の一つの態様の光源装置は、前記光合成部の光射出側に設けられ、第１偏光方向の光を透過し、前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向の光を反射する反射型偏光素子をさらに備えていてもよい。
【００１９】
本発明の一つの態様の光源装置は、光を射出する光源と、第１蛍光体を含み、前記光源から射出された光を第１の蛍光に変換し、第１光射出面から前記第１の蛍光を射出する第１波長変換部と、前記第１波長変換部に並列して配置され、第２蛍光体を含み、前記光源から射出された光を第２の蛍光に変換し、第２光射出面から前記第２の蛍光を射出する第２波長変換部と、前記第１光射出面に対向して配置され、前記第１波長変換部から射出された前記第１の蛍光を反射するプリズムと、前記プリズムおよび前記第２光射出面に対向して配置され、前記プリズムから射出された前記第１の蛍光と、前記第２波長変換部から射出された前記第２の蛍光と、を合成して射出するダイクロイックプリズムと、を備え、前記第１の蛍光の波長帯と前記第２の蛍光の波長帯とは互いに異なる。
【００２０】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】第１実施形態の光源装置の概略構成図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う光源装置の断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う光源装置の断面図である。
【図５】第１実施形態の変形例の光源装置の断面図である。
【図６】第２実施形態の光源装置の概略構成図である。
【図７】第３実施形態の光源装置の概略構成図である。
【図８】第４実施形態の光源装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、光変調装置として液晶パネルを用いたプロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２３】
図１は、第１実施形態のプロジェクター１の概略構成図である。
第１実施形態のプロジェクター１は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー画像を投射する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。
【００２４】
図１に示すように、プロジェクター１は、光源装置２と、均一照明光学系４０と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒと、光変調装置４Ｇと、光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学装置６と、を備えている。
【００２５】
光源装置２は、照明光ＷＬを均一照明光学系４０に向けて射出する。光源装置２の詳細な構成については、後で詳しく説明する。
【００２６】
均一照明光学系４０は、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３と、を備えている。インテグレーター光学系３１は、第１レンズアレイ３１ａと、第２レンズアレイ３１ｂと、を備えている。均一照明光学系４０は、光源装置２から射出された照明光ＷＬの強度分布を、被照明領域である光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂのそれぞれにおいて均一化する。均一照明光学系４０から射出された照明光ＷＬは、色分離光学系３へ入射する。
【００２７】
色分離光学系３は、白色の照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１ダイクロイックミラー７ａと、第２ダイクロイックミラー７ｂと、第１反射ミラー８ａと、第２反射ミラー８ｂと、第３反射ミラー８ｃと、第１リレーレンズ９ａと、第２リレーレンズ９ｂと、を備えている。
【００２８】
第１ダイクロイックミラー７ａは、光源装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）とに分離する。第１ダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過するとともに、その他の光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２ダイクロイックミラー７ｂは、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。第２ダイクロイックミラー７ｂは、分離された緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。
【００２９】
第１反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置され、第１ダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２反射ミラー８ｂおよび第３反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置され、第２ダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに向けて反射する。また、緑色光ＬＧは、第２ダイクロイックミラー７ｂによって光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００３０】
第１リレーレンズ９ａおよび第２リレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２ダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。第１リレーレンズ９ａおよび第２リレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長いことに起因した青色光ＬＢの照明分布の違いを修正する。
【００３１】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。
【００３２】
光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側および射出側には、偏光板（図示せず）がそれぞれ配置され、特定の方向の直線偏光のみを通過させる構成となっている。
【００３３】
光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ、フィールドレンズ１０Ｇ、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ、フィールドレンズ１０Ｇ、およびフィールドレンズ１０Ｂは、それぞれの光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、光変調装置４Ｂに入射する赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの主光線を平行化する。
【００３４】
合成光学系５は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂから射出された画像光が入射することにより、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学装置６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。
【００３５】
投射光学装置６は、複数の投射レンズから構成されている。投射光学装置６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が表示される。
【００３６】
以下、光源装置２について説明する。
図２は、光源装置２の概略構成図である。図３は、図２のIII−III線に沿う光源装置２の断面図である。図４は、図２のIV−IV線に沿う光源装置２の断面図である。
【００３７】
図２に示すように、光源装置２は、第１波長変換ロッド５１（第１波長変換部）と、第２波長変換ロッド５２（第２波長変換部）と、光源５４と、光合成部５５と、角度変換素子５６と、コリメーターレンズ５７と、制御部５８と、を備えている。
【００３８】
図２および図３に示すように、第１波長変換ロッド５１は、四角柱状の形状を有し、互いに対向する第１端面５１ａおよび第２端面５１ｂと、第１端面５１ａおよび第２端面５１ｂに交差する４つの側面５１ｃ１，５１ｃ２，５１ｃ３，５１ｃ４と、を有する。４つの側面５１ｃ１，５１ｃ２，５１ｃ３，５１ｃ４からなる側面の全体が、特許請求の範囲の第１側面に対応する。
【００３９】
図２および図４に示すように、第２波長変換ロッド５２は、四角柱状の形状を有し、互いに対向する第３端面５２ａおよび第４端面５２ｂと、第３端面５２ａおよび第４端面５２ｂに交差する４つの側面５２ｃ１，５２ｃ２，５２ｃ３，５２ｃ４と、を有する。４つの側面５２ｃ１，５２ｃ２，５２ｃ３，５２ｃ４からなる側面の全体が、特許請求の範囲の第２側面に対応する。第２波長変換ロッド５２の第３端面５２ａの中心と第４端面５２ｂの中心とを通る軸を光源装置２の光軸Ｊ１と定義する。光源装置２からの光は、光軸Ｊ１の方向に射出される。
【００４０】
本実施形態では、第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５２とは、略同一の寸法を有している。第１波長変換ロッド５１の長手方向（第１端面５１ａの法線方向）の長さＡは、第１波長変換ロッド５１の幅方向（側面５１ｃ１の法線方向）の長さＢよりも長い。例えば長さＡは、長さＢの１０倍〜数１０倍程度である。第２波長変換ロッド５２についても、第１波長変換ロッド５１と同様である。
【００４１】
なお、第１波長変換ロッド５１および第２波長変換ロッド５２のそれぞれは、必ずしも四角柱状の形状を有していなくてもよく、三角柱などの他の多角形状であってもよい。もしくは、第１波長変換ロッド５１および第２波長変換ロッド５２のそれぞれは、円柱状であってもよい。第１波長変換ロッド５１および第２波長変換ロッド５２のそれぞれが円柱状である場合、第１波長変換ロッド５１は、互いに平行な第１端面および第２端面と、第１端面および第２端面に直交する１つの側面と、を有する。第２波長変換ロッド５２は、互いに平行な第３端面および第４端面と、第３端面および第４端面に直交する１つの側面と、を有する。
【００４２】
第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５２とは、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ１と第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ１とが対向する向きで、間隔をおいて配置されている。すなわち、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ１と第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ１とは、空気層を介して互いに対向している。すなわち、第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５２とは、並列に配置されている。
【００４３】
以下、説明の都合上、第１波長変換ロッド５１から光が射出される側の端面を第１端面５１ａと称し、第１端面５１ａとは反対側を向く端面を第２端面５１ｂと称する。また、第２波長変換ロッドから光が射出される側の端面を第３端面５２ａと称し、第３端面５２ａと反対側を向く端面を第４端面５２ｂと称する。
【００４４】
図３および図４に示すように、光源５４は、第１光源５４１と、第２光源５４２と、を備えている。図２に示すように、第１光源５４１は、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ３と第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ３とに跨がって設けられている。第２光源５４２は、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ４と第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ４とに跨がって設けられている。光源５４は、第１の励起光および第２の励起光を射出する。第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ３と側面５１ｃ４とは、特許請求の範囲の第３側面に対応する。また、第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ３と側面５２ｃ４とは、特許請求の範囲の第４側面に対応する。
【００４５】
第１光源５４１と第２光源５４２とは、同一の構成を有し、基板５４３と、第１波長変換ロッド５１および第２波長変換ロッド５２と対向する基板５４３の一面に実装された複数の発光ダイオード６１，６２（ＬＥＤ）と、を備えている。本実施形態では、各光源が１２個のＬＥＤ６１，６２を備えているが、ＬＥＤ６１，６２の個数は特に限定されない。ＬＥＤ６１は、第１の励起光を射出する。ＬＥＤ６２は、第２の励起光を射出する。第１の励起光および第２の励起光の波長帯は、例えば２００ｎｍ〜４９５ｎｍ程度の紫外波長帯、紫色波長帯もしくは青色波長帯である。なお、各光源５４１，５４２は、基板５４３とＬＥＤ６１，６２の他、導光板、拡散板、レンズ等の他の光学部材を有していてもよい。
【００４６】
複数のＬＥＤ６１，６２は、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ３および側面５１ｃ４、第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ３および側面５２ｃ４のそれぞれに対向して設けられている。図２に示すように、複数のＬＥＤ６１，６２は、２列に配列されている。一部（６個）のＬＥＤ６１は、第１波長変換ロッド５１の長手方向に沿って配列され、残り（６個）のＬＥＤ６２は、第２波長変換ロッド５２の長手方向に沿って配列されている。以下、第１波長変換ロッド５１の長手方向に沿って配列されたＬＥＤ６１を第１ＬＥＤ６１と称し、第２波長変換ロッド５２の長手方向に沿って配列されたＬＥＤ６２を第２ＬＥＤ６２と称する。
【００４７】
第１ＬＥＤ６１から、第１波長変換ロッド５１に含まれる第１蛍光体を励起させる第１の励起光Ｅ１が射出される。一方、第２ＬＥＤ６２から、第２波長変換ロッド５２に含まれる第２蛍光体を励起させる第２の励起光Ｅ２が射出される。このように、第１ＬＥＤ６１から射出された第１の励起光Ｅ１と第２ＬＥＤ６２から射出された第２の励起光Ｅ２とは、励起させる蛍光体が互いに異なる。そのため、第１の励起光Ｅ１と第２の励起光Ｅ２とは、各波長変換ロッド５１，５２の蛍光体に対してそれぞれ最適化された互いに異なる波長帯を有していてもよいし、いずれの蛍光体に対しても励起光として共通に用いられる同じ波長帯を有していてもよい。
【００４８】
本実施形態において、光源５４は、紫外波長帯の第１の励起光Ｅ１を射出する第１ＬＥＤ６１と、青色波長帯の第２の励起光Ｅ２を射出する第２ＬＥＤ６２と、を有する。
【００４９】
図３に示すように、第１ＬＥＤ６１は、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ３および側面５１ｃ４に対向して設けられ、側面５１ｃ３および側面５１ｃ４に向けて第１励起波長帯の第１の励起光Ｅ１を射出する。第１励起波長帯は、例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外波長帯である。ただし、第１励起波長帯は、例えば４００ｎｍ前後の紫色波長帯であってもよい。第１の励起光Ｅ１は、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ３および側面５１ｃ４から第１波長変換ロッド５１に入射する。
【００５０】
図４に示すように、第２ＬＥＤ６２は、第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ３および側面５２ｃ４に対向して設けられ、側面５２ｃ３および側面５２ｃ４に向けて第２励起波長帯の第２の励起光Ｅ２を射出する。第２励起波長帯は、例えば４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの青色波長帯である。ただし、第２励起波長帯は、例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外波長帯であってもよいし、例えば４００ｎｍ前後の紫色波長帯であってもよい。第２の励起光Ｅ２は、第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ３および側面５２ｃ４から第２波長変換ロッド５２に入射する。
【００５１】
第１波長変換ロッド５１は、例えば希土類イオンをガラスに分散させた蛍光ガラス、ガラスや樹脂等のバインダーに青色蛍光体を分散させた材料などから構成されている。具体的には、蛍光ガラスとして、ルミラス（商品名、住田光学ガラス社製）等が用いられる。青色蛍光体（第１蛍光体）として、例えばＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（II）等が用いられる。第１波長変換ロッド５１は、第１の励起光Ｅ１を第１波長帯の第１の蛍光ＫＢ（青色光）に変換する。第１波長帯は、例えば４５０〜４９５ｎｍの青色波長帯である。第１の蛍光ＫＢは、第１波長変換ロッド５１の第１端面５１ａから光合成部５５に向けて射出される。
【００５２】
第２波長変換ロッド５２は、第２の励起光Ｅ２を第２波長帯の第２の蛍光ＫＹに波長変換するセラミック蛍光体（多結晶蛍光体）から構成されている。第２波長帯は、例えば４９０〜７５０ｎｍの黄色波長帯である。第２波長変換ロッド５２は、多結晶蛍光体に代えて、単結晶蛍光体から構成されていてもよい。もしくは、第２波長変換ロッド５２は、蛍光ガラスから構成されていてもよい。もしくは、第２波長変換ロッド５２は、ガラスや樹脂からなるバインダー中に多数の蛍光体粒子が分散された材料から構成されていてもよい。第２の蛍光ＫＹは、第２波長変換ロッド５２の第１端面５２ａから光合成部５５に向けて射出される。
【００５３】
第２波長変換ロッド５２は、黄色蛍光体（第２蛍光体）として、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を含んでいる。賦活剤としてのセリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ：Ｃｅを例に挙げると、第２波長変換ロッド５２の材料として、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ３等の構成元素を含む原料粉末を混合して固相反応させた材料、共沈法、ゾルゲル法等の湿式法により得られるＹ−Ａｌ−Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法、火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。
【００５４】
第１波長変換ロッド５１は、第１波長変換ロッド５１の第２端面５１ｂに設けられたミラー６３を有する。第２波長変換ロッド５２は、第２波長変換ロッド５２の第４端面５２ｂに設けられたミラー６３を有する。本実施形態では、図２に示すように、第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５２とに跨がって共通のミラー６３が設けられているが、ミラー６３は、第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５２とで個別に設けられていてもよい。ミラー６３は、金属膜や誘電体多層膜から構成されている。
【００５５】
図２に示すように、光合成部５５は、ダイクロイックプリズム６５と、プリズム６６と、を備えている。ダイクロイックプリズム６５は、第２波長変換ロッド５２の第３端面５２ａに接している。ダイクロイックプリズム６５は、第１の蛍光ＫＢを反射し、第２の蛍光ＫＹを透過するダイクロイックミラー６５ｍを有する。プリズム６６は、第１波長変換ロッド５１の第１端面５１ａに接している。プリズム６６は、第１の蛍光ＫＢをダイクロイックプリズム６５に向けて反射する反射面６６ｆを有する。
【００５６】
プリズム６６は、直角二等辺三角形の断面を有する三角柱状プリズムから構成されており、光入射端面６６ａと反射面６６ｆと光射出端面６６ｂとを有する。プリズム６６は、入射した第１の蛍光ＫＢの光路を９０°折り曲げて射出させる機能を有する。すなわち、プリズム６６は、第１波長変換ロッド５１の第１端面５１ａから射出された第１の蛍光ＫＢを反射面６６ｆで反射させることにより光路を曲げ、光射出端面６６ｂから射出させる。なお、プリズム６６の代替として、等価な機能を有する反射板を本発明に適用することも可能である。
【００５７】
ダイクロイックプリズム６５は、プリズム６６の光射出端面６６ｂおよび第２波長変換ロッド５２の第３端面５２ａに対向して設けられている。ダイクロイックプリズム６５は、第２波長変換ロッド５２の第３端面５２ａに接している。ダイクロイックプリズム６５は、直方体状の形状を有し、光入射端面６５ａおよび光入射端面６５ｂと、光射出端面６５ｃと、を有する。ダイクロイックミラー６５ｍは、青色波長帯の光を反射し、黄色波長帯の光を透過させる特性を有する。これにより、ダイクロイックプリズム６５は、第１波長変換ロッド５１の第１端面５１ａから射出された第１の蛍光ＫＢと、第２波長変換ロッド５２の第３端面５２ａから射出された第２の蛍光ＫＹと、を合成する。青色の第１の蛍光ＫＢと黄色の第２の蛍光ＫＹとからなる白色の合成光ＫＷは、光合成部５５から射出される。
【００５８】
角度変換素子５６は、ダイクロイックプリズム６５の光射出端面６５ｃの光射出側に設けられている。角度変換素子５６は、合成光ＫＷが入射する光入射端面５６ａと、合成光ＫＷが射出する光射出端面５６ｂと、を有するテーパーロッドから構成されている。角度変換素子５６は、四角錐台状の形状を有し、光軸Ｊ１に垂直な断面積が合成光ＫＷの進行方向に沿って広がっており、光射出端面５６ｂの面積は光入射端面５６ａの面積よりも大きい。これにより、合成光ＫＷは、角度変換素子５６の内部を進行する間に、側面５６ｃで全反射する毎に光軸Ｊ１に平行な方向に角度を変える。このようにして、角度変換素子５６は、光射出端面５６ｂにおける合成光ＫＷの拡散角を光入射端面５６ａにおける合成光ＫＷの拡散角よりも小さくする。
【００５９】
角度変換素子５６は、光入射端面５６ａがダイクロイックプリズム６５の光射出端面６５ｃに対向するようにダイクロイックプリズム６５に固定されている。すなわち、角度変換素子５６とダイクロイックプリズム６５とは光学接着剤（図示略）を介して接触しており、角度変換素子５６とダイクロイックプリズム６５との間に空隙（空気層）は存在していない。なお、角度変換素子５６は、例えば任意の支持部材によってダイクロイックプリズム６５に直接接触するように固定されていてもよい。いずれにしても、角度変換素子５６とダイクロイックプリズム６５との間に空隙が存在しないことが望ましい。角度変換素子５６の屈折率とダイクロイックプリズム６５の屈折率とは、できるだけ一致させることが望ましい。
【００６０】
なお、角度変換素子５６として、テーパーロッドに代えて、複合放物面型集光器（Compound Parabolic Concentrator, ＣＰＣ）が用いられてもよい。角度変換素子５６としてＣＰＣを用いた場合も、テーパーロッドを用いた場合と同様の効果が得られる。
【００６１】
コリメーターレンズ５７は、角度変換素子５６の光射出端面５６ｂの光射出側に設けられている。コリメーターレンズ５７は、角度変換素子５６から射出された合成光ＫＷを平行化する。すなわち、角度変換素子５６によって角度分布が変換された合成光ＫＷの平行度は、コリメーターレンズ５７によってさらに高められる。コリメーターレンズ５７は、凸レンズで構成されている。なお、角度変換素子５６のみで十分な平行度が得られている場合、必ずしもコリメーターレンズ５７は設けられていなくてもよい。
【００６２】
制御部５８は、第１ＬＥＤ６１および第２ＬＥＤ６２に供給する電力を制御することによって、第１ＬＥＤ６１から射出される第１の励起光Ｅ１の強度と、第２ＬＥＤ６２から射出される第２の励起光Ｅ２の強度と、を個別に制御する。
【００６３】
本実施形態の光源装置２は、光を射出する光源５４と、第１蛍光体を含み、光源５４から射出された光を第１の蛍光ＫＢに変換し、第１端面５１ａ（第１光射出面）から第１の蛍光ＫＢを射出する第１波長変換ロッド５１（第１波長変換部）と、第１波長変換ロッド５１に並列して配置され、第２蛍光体を含み、光源２から射出された光を第２の蛍光ＫＹに変換し、第３端面５２ａ（第２光射出面）から第２の蛍光ＫＹを射出する第２波長変換ロッド５２（第２波長変換部）と、第１端面５１ａに対向して配置され、第１波長変換ロッド５１から射出した第１の蛍光ＫＢを反射するプリズム６６と、プリズム６６および第３端面５２ａに対向して配置され、プリズム６６から射出した第１の蛍光ＫＢと、第２波長変換ロッド５２から射出した第２の蛍光ＫＹと、を合成して射出するダイクロイックプリズム６５と、を備え、第１の蛍光ＫＢの波長帯と第２の蛍光ＫＹの波長帯とは互いに異なる。
【００６４】
以下、上記構成の光源装置２における光の振る舞いについて説明する。
図３に示すように、第１ＬＥＤ６１から射出された第１の励起光Ｅ１が第１波長変換ロッド５１に入射すると、第１波長変換ロッド５１に含まれる第１蛍光体が励起され、任意の発光点Ｐ１から第１の蛍光ＫＢが発せられる。第１の蛍光ＫＢは、発光点Ｐ１から全ての方向に向かって進むが、側面に向かった第１の蛍光ＫＢは、側面での反射を繰り返しつつ、第１端面５１ａもしくは第２端面５１ｂに向かって進む。第１端面５１ａに向かった第１の蛍光ＫＢは、プリズム６６に入射する。一方、第２端面５１ｂに向かった第１の蛍光ＫＢは、ミラー６３で反射して光路が折り返され、第１端面５１ａに向かって進む。
【００６５】
その後、図２に示すように、第１波長変換ロッド５１の第１端面５１ａから射出された第１の蛍光ＫＢは、プリズム６６の反射面６６ｆで反射して光路を曲げ、ダイクロイックプリズム６５に入射する。なお、プリズム６６とダイクロイックプリズム６５とが直接接触しないように、プリズム６６とダイクロイックプリズム６５との間に間隙（空気層）が設けられていることが望ましい。プリズム６６とダイクロイックプリズム６５との間に間隙が設けられることによって、プリズム６６とダイクロイックプリズム６５との界面近傍に進んだ光のうち、入射角の小さい光がダイクロイックミラー６５ｍに当たらずに角度変換素子５６の側面から外部に漏れることが抑えられる。また、第２の蛍光ＫＹがプリズム６６の方向に進むことを防止することができ、第２の蛍光ＫＹに対する光利用効率を高めることができる。ただし、第２の蛍光ＫＹの利用効率よりも、第１の蛍光ＫＢの利用効率を優先させる場合には、プリズム６６とダイクロイックプリズム６５との間にガラス等の部材を配置してもよい。この構成によれば、第１の蛍光ＫＢがプリズム６６とダイクロイックプリズム６５の間で内部全反射し、再帰的に第１波長変換ロッド５１に戻る光をダイクロイックプリズム６５側に導くことができる。
【００６６】
一方、図４に示すように、第２ＬＥＤ６２から射出された第２の励起光Ｅ２が第２波長変換ロッド５２に入射すると、第２波長変換ロッド５２に含まれる第２蛍光体が励起され、任意の発光点Ｐ２から第２の蛍光ＫＹが発せられる。第２の蛍光ＫＹは、発光点Ｐ２から全ての方向に向かって進むが、各側面に向かった第２の蛍光ＫＹは、側面での全反射を繰り返しつつ、第３端面５２ａもしくは第４端面５２ｂに向かって進む。第３端面５２ａに向かった第２の蛍光ＫＹは、第３端面５２ａからダイクロイックプリズム６５に入射する。一方、第４端面５２ｂに向かった第２の蛍光ＫＹは、ミラー６３で反射して光路が折り返され、第３端面５２ａに向かって進む。
【００６７】
図２に示すように、ダイクロイックプリズム６５に入射した第１の蛍光ＫＢは、ダイクロイックミラー６５ｍで反射する。一方、ダイクロイックプリズム６５に入射した第２の蛍光ＫＹは、ダイクロイックミラー６５ｍを透過する。その結果、青色の第１の蛍光ＫＢと黄色の第２の蛍光ＫＹとが合成され、白色の合成光ＬＷがダイクロイックプリズム６５の光射出端面６５ｃから射出される。ダイクロイックプリズム６５から射出された合成光ＫＷは、角度変換素子５６とコリメーターレンズ５７とによって平行化された後、光源装置２から射出される。光源装置２から射出された合成光ＫＷ（照明光ＷＬ）は、図１に示すように、インテグレーター光学系３１に向かって進む。
【００６８】
本実施形態の光源装置２において、第１の蛍光ＫＢを射出する第１波長変換ロッド５１と第２の蛍光ＫＹを射出する第２波長変換ロッド５２とが側面５１ｃ１，５２ｃ１同士で対向するように配置される。また、第２波長変換ロッド５２の第３端面５２ａにダイクロイックプリズム６５が配置される。また、第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５２の側面５１ｃ３および側面５２ｃ３に対向する位置に第１光源５４１が設けられ、側面５１ｃ４および側面５２ｃ４に対向する位置に第２光源５４２が設けられている。この構成によって、本発明は、白色光を射出可能な小型の光源装置２を実現することができる。
【００６９】
また、一般にＬＥＤから射出される光は、半導体レーザーから射出される光に比べて拡散角が大きい。そのため、ＬＥＤを用いた光源は、半導体レーザーを用いた光源に比べて、光源の発光面積と光源からの光の立体角との積で決まるエテンデューが大きくなる傾向にある。光源装置のエテンデューの増加は、光源装置より後段の光学系で取り込むことができない光を増加させ、プロジェクターとしての光利用効率の低下を引き起こす。そのため、プロジェクター用の光源装置として用いる場合、エテンデューは極力小さいことが望ましい。
【００７０】
その観点からすると、本実施形態の光源装置２の場合、光源５４が第１ＬＥＤ６１と第２ＬＥＤ６２とを有し、各ＬＥＤ６１，６２から射出された拡散角の大きい光は、面積が広い側面から第１波長変換ロッド５１および第２波長変換ロッド５２にそれぞれ入射する。一方、白色の合成光ＫＷは、各波長変換ロッド５１，５２の側面に比べて面積が十分に狭い端面に相当する大きさのダイクロイックプリズム６５の光射出端面６５ｃから射出される。このように、本実施形態によれば、発光面積を実質的に縮小することができ、エテンデューの小さい光源装置２を実現することができる。その結果、この光源装置２をプロジェクター１に用いることによって、光源装置２の後段の光学系での光利用効率を高めることができる。
【００７１】
本実施形態の場合、第１波長変換ロッド５１から青色の第１の蛍光ＫＢが射出され、第２波長変換ロッド５２から黄色の第２の蛍光ＫＹが射出され、これらが合成されて白色の合成光ＫＷが得られるため、第１の蛍光ＫＢの光量と第２の蛍光ＫＹの光量とのバランスを調整することにより、白色光のホワイトバランスを調整することができる。具体的なホワイトバランスの調整方法としては、例えば光源装置２に第１の蛍光ＫＢおよび第２の蛍光ＫＹの各々の光量を検出するセンサーを備えておき、センサーが検出した各光量の標準値からのずれに応じて、制御部５８が第１ＬＥＤ６１および第２ＬＥＤ６２に供給する電力を適宜調整することによって、第１の励起光Ｅ１の強度と第２の励起光Ｅ２の強度とを個別に制御する構成としてもよい。
【００７２】
本実施形態の光源装置２においては、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ３および側面５１ｃ４に対向して第１ＬＥＤ６１が設けられ、第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ３および側面５２ｃ４に対向して第２ＬＥＤ６２が設けられているため、各波長変換ロッド５１，５２に対して最適な励起波長帯を有するＬＥＤを選択することができる。
【００７３】
本実施形態の光源装置２においては、光合成部５５の光射出側に角度変換素子５６が設けられているため、光合成部５５から射出された合成光ＫＷを平行化することができる。さらに、角度変換素子５６の光射出側にコリメーターレンズ５７が設けられているため、合成光ＫＷの平行度をさらに高めることができる。これにより、光源装置２の後段の光学系における光利用効率を高めることができる。
【００７４】
本実施形態の光源装置２においては、第１波長変換ロッド５１の第２端面５１ｂおよび第２波長変換ロッド５２の第４端面５２ｂにミラー６３が設けられているため、第１の蛍光ＫＢや第２の蛍光ＫＹが第２端面５１ｂまたは第４端面５２ｂの側から射出されることが抑えられる。これにより、第１の蛍光ＫＢや第２の蛍光ＫＹの利用効率を高めることができる。
【００７５】
第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ１と第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ１との間には、間隙（空気層）に代えて、例えば金属膜からなる反射膜が設けられていてもよい。なお、二つの波長変換ロッドの間に空気層を設けた方が反射面における光の損失が少ない。このため、光の損失を重視する場合は、空気層を設けることが好ましい。
【００７６】
すなわち、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ１と第２波長変換ロッド５２の側面５２ｃ１とが空気層を介して互いに対向しているため、各波長変換ロッド５１，５２の側面５１ｃ１，５２ｃ１における光の反射は光損失を伴わない全反射となる。これにより、光利用効率を高めることができる。さらに、各波長変換ロッド５１，５２の各側面は、平滑に研磨されていることが望ましい。これにより、光損失をさらに抑えることができる。
【００７７】
本実施形態のプロジェクター１は、上述した光源装置２を備えているため、小型化が図れるとともに、光利用効率に優れる。
【００７８】
なお、本実施形態における波長変換ロッド５１，５２および光源５４は、以下に示す変形例の構成を有していてもよい。
【００７９】
［変形例］
図５は、第１実施形態の変形例の光源装置２２の概略構成図である。図５において、図２と共通な構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図５に示すように、変形例の光源装置において、第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５９とは、互いに異なる寸法を有している。具体的には、第２波長変換ロッド５９の長手方向の長さは、第１実施形態の第２波長変換ロッド５２の長手方向の長さよりも長い。これにより、第２波長変換ロッド５９の長手方向の長さは、第１波長変換ロッド５１の長手方向の長さよりも長くなっている。第２波長変換ロッド５９は、互いに対向する第３端面５９ａおよび第４端面５９ｂと、第３端面５９ａおよび第４端面５９ｂに交差する側面５９ｃ１，５９ｃ２を有する。
【００８０】
また、第２波長変換ロッド５９が第１波長変換ロッド５１よりも長いことに伴って、光源６４を構成する第２ＬＥＤ６２は、第１ＬＥＤ６１よりも多い。
光源装置のその他の構成は、上記実施形態と同様である。
【００８１】
変形例の光源装置２２のように、第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５９との長さを異ならせる、第１ＬＥＤ６１と第２ＬＥＤ６２との数を異ならせるなどの手段を採用することにより、光源装置の設計段階においてホワイトバランスを調整してもよい。
【００８２】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図６を用いて説明する。
第２実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射型偏光素子が付加された点が第１実施形態と異なる。そのため、光源装置の全体構成の説明は省略する。
図６は、第２実施形態の光源装置２３の概略構成図である。
図６において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８３】
図６に示すように、第２実施形態の光源装置２３は、第１波長変換ロッド５１と、第２波長変換ロッド５２と、光源５４と、光合成部５５と、角度変換素子５６と、反射型偏光板３５（反射型偏光素子）と、コリメーターレンズ５７と、制御部５８と、を備えている。
【００８４】
反射型偏光板３５は、光合成部５５の射出側、かつ、角度変換素子５６の光射出側に設けられている。角度変換素子５６から射出される合成光ＫＷは、蛍光体から発せられた光であり、特定の偏光方向を持たない。反射型偏光板３５は、特定の偏光方向を持たない合成光ＫＷのうち、第１偏光方向の光を透過し、第１偏光状態と異なる第２偏光方向の光を反射する。なお、第１偏光方向の光は、図１に示す偏光変換素子３２から射出される光の偏光方向と一致している。もしくは、本実施形態の光源装置２３を用いた場合、合成光ＫＷの偏光方向が第１偏光方向に揃うため、プロジェクター１は偏光変換素子３２を備えていなくてもよい。
光源装置２３のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００８５】
第２実施形態においても、白色光を射出するコンパクトな光源装置２３を実現できる、エテンデューが小さい光源装置２３を実現できる、等の第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８６】
また、第２実施形態の光源装置２３においては、反射型偏光板３５で反射した第２偏光方向の光は、第１波長変換ロッド５１もしくは第２波長変換ロッド５２に戻った後、ミラー６３で反射して反射型偏光板３５に再度入射する。この際、反射型偏光板３５に入射した光の偏光方向は反射型偏光板３５で最初に反射した際の光の偏光方向から変化しており、少なくとも一部の光は反射型偏光板３５を透過する。このように、第２実施形態の光源装置２３によれば、反射型偏光板３５で反射した偏光方向の光を再利用でき、偏光方向が揃った合成光ＫＷを得ることができる。
【００８７】
また、反射型偏光板３５で反射した光のうち、青色光はダイクロイックミラー６５ｍで反射して第１波長変換ロッド５１に戻り、黄色光はダイクロイックミラー６５ｍを透過して第２波長変換ロッド５２に戻る。したがって、青色光は、第２波長変換ロッド５２に入射し、第２波長変換ロッド５２の蛍光体を励起することで消費されることがない。これにより、第２実施形態の光源装置２３によれば、偏光の再利用が行われることに加えて、合成光ＫＷのホワイトバランスが保たれる、という利点が得られる。
【００８８】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。
第３実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光源の構成が第１実施形態と異なる。そのため、光源装置の全体構成の説明は省略する。
図７は、第３実施形態の光源装置２４の概略構成図である。
図７において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８９】
図７に示すように、第３実施形態の光源装置２４は、第１波長変換ロッド５１と、第２波長変換ロッド５２と、光源３６と、光合成部５５と、角度変換素子５６と、コリメーターレンズ５７と、を備えている。
【００９０】
光源３６は、各波長変換ロッド５１，５２の一つの側面に対向する位置に設けられる。なお、光源３６に加えて、各波長変換ロッド５１，５２の他の一つの側面に対向する位置に光源をさらに追加してもよい。
【００９１】
光源３６は、基板５４３と、第１波長変換ロッド５１および第２波長変換ロッド５２と対向する基板５４３の一面に実装された複数のＬＥＤ６７を備えている。本実施形態では、光源３６が６個のＬＥＤ６７を備えているが、ＬＥＤ６７の個数は特に限定されない。各ＬＥＤ６７は、励起波長帯の励起光を射出する。励起波長帯は、例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外波長帯である。ただし、励起波長帯は、例えば４００ｎｍ前後の紫色波長帯であってもよい。
【００９２】
複数のＬＥＤ６７のそれぞれは、第１波長変換ロッド５１および第２波長変換ロッド５２の双方に対向して設けられている。すなわち、一つのＬＥＤは、第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５２とに跨がって配置されており、第１波長変換ロッド５１に入射させる励起光用の光源と、第２波長変換ロッド５２に入射させる励起光用の光源と、を兼ねている。そのため、第１波長変換ロッド５１および第２波長変換ロッド５２に対して、同じ励起波長帯の励起光が入射する。本実施形態においては、ＬＥＤ６７から射出された励起光のうち、第１波長変換ロッド５１に入射する励起光が第１の励起光に対応し、第２波長変換ロッド５２に入射する励起光が第２の励起光に対応する。
光源装置２４のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００９３】
第３実施形態においても、白色光を射出するコンパクトな光源装置２４を実現できる、エテンデューが小さい光源装置２４を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９４】
また、複数のＬＥＤ６７のそれぞれを第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド５２とで兼用しているため、ＬＥＤ６７の数を削減でき、光源３６の構成を簡略化することができる。
【００９５】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図８を用いて説明する。
第４実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、波長変換ロッドおよび光源の構成が第１実施形態と異なる。そのため、光源装置の全体構成の説明は省略する。
図８は、第４実施形態の光源装置２５の概略構成図である。
図８において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９６】
図８に示すように、第４実施形態の光源装置２５は、第１波長変換ロッド５１と、第２波長変換ロッド７２と、第３波長変換ロッド７３と、光源３７と、光合成部３８と、角度変換素子５６と、コリメーターレンズ５７と、を備えている。
【００９７】
第１波長変換ロッド５１と第２波長変換ロッド７２とは、第１波長変換ロッド５１の側面５１ｃ１と第２波長変換ロッド７２の側面７２ｃ１とが対向する向きで、間隔をおいて配置されている。第２波長変換ロッド７２と第３波長変換ロッド７３とは、第２波長変換ロッド７２の側面７２ｃ２と第３波長変換ロッド７３の側面７３ｃ１とが対向する向きで、間隔をおいて配置されている。
【００９８】
光源３７は、各波長変換ロッド５１，７２，７３の一つの側面に対向する位置に設けられる。なお、光源３７に加えて、各波長変換ロッド５１，７２，７３の他の一つの側面に対向する位置に光源をさらに追加してもよい。
【００９９】
光源３７は、基板５４３と、第１波長変換ロッド５１、第２波長変換ロッド７２および第３波長変換ロッド７３と対向する基板５４３の一面に実装された複数のＬＥＤ６１，８２，８３を備えている。本実施形態では、光源３７が全部で１８個のＬＥＤ６１，８２，８３を備えているが、ＬＥＤ６１，８２，８３の個数は特に限定されない。各ＬＥＤ６１，８２，８３は、第１の励起光、第２の励起光および第３の励起光を射出する。なお、光源３７は、基板５４３とＬＥＤ６１，８２，８３の他、導光板、拡散板、レンズ等の他の光学部材を有していてもよい。
【０１００】
複数のＬＥＤ６１，８２，８３は、第１波長変換ロッド５１の側面、第２波長変換ロッド７２の側面、および第３波長変換ロッド７３の側面のそれぞれに対向して設けられている。図８に示すように、複数のＬＥＤ６１，８２，８３は、３列に配列されている。一部（６個）のＬＥＤ６１は、第１波長変換ロッド５１の長手方向に沿って配列され、他の一部（６個）のＬＥＤ８２は、第２波長変換ロッド７２の長手方向に沿って配列され、さらに他の一部（６個）のＬＥＤ８３は、第３波長変換ロッド７３の長手方向に沿って配列されている。以下、第１波長変換ロッド５１の長手方向に沿って配列されたＬＥＤを第１ＬＥＤ６１と称し、第２波長変換ロッド７２の長手方向に沿って配列されたＬＥＤを第２ＬＥＤ８２と称し、第３波長変換ロッド７３の長手方向に沿って配列されたＬＥＤを第３ＬＥＤ８３と称する。
【０１０１】
第１ＬＥＤ６１から、第１波長変換ロッド５１に含まれる第１蛍光体を励起させる第１の励起光が射出される。第２ＬＥＤ８２からは、第２波長変換ロッド７２に含まれる第２蛍光体を励起させる第２の励起光が射出される。第３ＬＥＤ８３からは、第３波長変換ロッド７３に含まれる第３蛍光体を励起させる第３の励起光が射出される。このように、第１の励起光と第２の励起光と第３の励起光とは、励起させる蛍光体が互いに異なる。そのため、第１ＬＥＤ６１と第２ＬＥＤ８２と第３ＬＥＤ８３とは、各波長変換ロッド５１，７２，７３の蛍光体に対してそれぞれ最適化された互いに異なる励起波長帯の光を射出してもよいし、いずれの蛍光体に対しても励起光として共通に用いられる同じ励起波長帯の光を射出してもよい。
【０１０２】
本実施形態においては、第１ＬＥＤ６１は、第１波長変換ロッド５１の側面に対向して設けられ、側面に向けて第１励起波長帯の第１の励起光を射出する。第１励起波長帯は、例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外波長帯である。ただし、第１励起波長帯は、例えば４００ｎｍ前後の紫色波長帯であってもよい。
【０１０３】
第２ＬＥＤ８２は、第２波長変換ロッド７２の側面に対向して設けられ、側面に向けて第２励起波長帯の第２の励起光を射出する。第２励起波長帯は、例えば４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの青色波長帯である。ただし、第２励起波長帯は、例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外波長帯、もしくは４００ｎｍ前後の紫色波長帯であってもよい。
【０１０４】
第３ＬＥＤ８３は、第３波長変換ロッド７３の側面に対向して設けられ、側面に向けて第３励起波長帯の第３の励起光を射出する。第３励起波長帯は、例えば４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの青色波長帯である。ただし、第３励起波長帯は、例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの紫外波長帯、もしくは４００ｎｍ前後の紫色波長帯であってもよい。
【０１０５】
第１波長変換ロッド５１は、第１の励起光を第１波長帯の第１の蛍光ＫＢ（青色光）に変換する。第１波長帯は、例えば４５０〜４９５ｎｍの青色波長帯である。第１波長変換ロッド５１は、例えば希土類イオンをガラスに分散させた蛍光ガラス、ガラスや樹脂等のバインダーに青色蛍光体を分散させた材料などから構成されている。具体的には、蛍光ガラスとして、ルミラス（商品名、住田光学ガラス社製）等が用いられる。青色蛍光体（第１蛍光体）として、例えばＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（II）等が用いられる。
【０１０６】
第２波長変換ロッド７２は、第２の励起光を第２波長帯の第２の蛍光ＫＧ（緑色光）に変換する。第２波長帯は、例えば５００〜５７０ｎｍの緑色波長帯である。第２波長変換ロッド７２は、緑色蛍光体（第２蛍光体）として、例えばＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋系蛍光体、Ｙ３Ｏ４：Ｅｕ２＋系蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋系蛍光体、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋系蛍光体、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋系蛍光体等の蛍光体材料を含んでいる。
【０１０７】
第３波長変換ロッド７３は、第３の励起光を第３波長帯の第３の蛍光ＫＲ（赤色光）に変換する。第４波長帯は、例えば６００〜８００ｎｍの赤色波長帯である。第３波長変換ロッド７３は、赤色蛍光体（第３蛍光体）として、例えば賦活剤としてＰｒ、Ｅｕ、Ｃｒのいずれかが分散された（Ｙ１−ｘ，Ｇｄｘ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２からなるＹＡＧ系蛍光体（Ｐｒ：ＹＡＧ，Ｅｕ：ＹＡＧ，Ｃｒ：ＹＡＧのいずれか）を含んでいる。なお、賦活剤は、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｃｒから選ばれる一種が含まれていてもよいし、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｃｒから選ばれる複数種が含まれた共賦活の賦活剤であってもよい。
【０１０８】
第１波長変換ロッド５１は、第１波長変換ロッド５１の第２端面５１ｂに設けられたミラー６３を有する。第２波長変換ロッド７２は、第２波長変換ロッド７２の第４端面７２ｂに設けられたミラー６３を有する。第３波長変換ロッド７３は、第３波長変換ロッド７３の第６端面７３ｂに設けられたミラー６３を有する。本実施形態では、第１波長変換ロッド５１、第２波長変換ロッド７２および第３波長変換ロッド７３の全てに共通のミラー６３が設けられているが、ミラー６３は、波長変換ロッド毎に個別に設けられていてもよい。ミラー６３は、各波長変換ロッド５１，７２，７３の端面に形成された金属膜や誘電体多層膜から構成されている。
【０１０９】
光合成部３８は、第１プリズム４１と、第２プリズム４２と、ダイクロイックプリズム４３と、を備えている。光合成部３８は、第１の蛍光ＫＢと、第２の蛍光ＫＧと、第３の蛍光ＫＲと、を合成する。
【０１１０】
第１プリズム４１は、第１波長変換ロッド５１の第１端面５１ａに設けられている。第１プリズム４１は、第１波長変換ロッド５１の第１端面５１ａから射出された第１の蛍光ＫＢ（青色光）を反射面４１ｆで反射させることにより光路を９０°曲げ、光射出端面４１ｂから射出させる。
【０１１１】
第２プリズム４２は、第３波長変換ロッド７３の第５端面７３ａに設けられている。第２プリズム４２は、第３波長変換ロッド７３の第５端面７３ａから射出された第３の蛍光ＫＲ（赤色光）を反射面４２ｆで反射させることにより光路を９０°曲げ、光射出端面４２ｂから射出させる。
【０１１２】
ダイクロイックプリズム４３は、第１プリズム４１の光射出端面４１ｂ、第２プリズム４２の光射出端面４２ｂ、および第２波長変換ロッド７２の第３端面７２ａに対向して設けられている。ダイクロイックプリズム４３は、互いに交差する第１ダイクロイックミラー４３ｍ１と第２ダイクロイックミラー４３ｍ２とを有する。第１ダイクロイックミラー４３ｍ１は、第１の蛍光ＫＢ（青色光）を反射させ、第２の蛍光ＫＧ（緑色光）および第３の蛍光ＫＲ（赤色光）を透過させる。第２ダイクロイックミラー４３ｍ２は、第３の蛍光ＫＲ（赤色光）を反射させ、第１の蛍光ＫＢ（青色光）および第２の蛍光ＫＧ（緑色光）を透過させる。これにより、ダイクロイックプリズム４３は、第１波長変換ロッド５１から射出された第１の蛍光ＫＢと、第２波長変換ロッド７２から射出された第２の蛍光ＫＧと、第３波長変換ロッド７３から射出された第３の蛍光ＫＲと、を合成し、合成光ＫＷを射出する。
光源装置２５のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１３】
第４実施形態においても、白色光を射出するコンパクトな光源装置２５を実現できる、エテンデューが小さい光源装置２５を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１４】
なお、光源装置２５は、第１ＬＥＤ６１から射出される第１の励起光の強度と、第２ＬＥＤ８２から射出される第２の励起光の強度と、第３ＬＥＤ８３から射出される第３の励起光の強度と、を個別に制御する制御部を備えていてもよい。この構成によれば、制御部が第１の蛍光（青色光）、第２の蛍光（緑色光）および第３の蛍光（赤色光）の光量を適宜調整することにより、合成光ＫＷのホワイトバランスを調整することができる。
【０１１５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記第１実施形態では、波長変換ロッドが黄色の蛍光を射出する蛍光体を含んでいる例を挙げたが、波長変換ロッドが緑色の蛍光を射出する蛍光体と赤色の蛍光を射出する蛍光体とからなる２種類の蛍光体を含んでいてもよい。その場合、２種類の蛍光体は、波長変換ロッドの内部に均等に混在していてもよいし、領域を分けて偏在していてもよい。
【０１１６】
また、光合成部を構成するダイクロイックプリズムは、反射光と透過光との関係が上記の第１〜第３実施形態と逆であってもよい。つまり、光合成部は、第１波長変換ロッドから射出される第１の蛍光（青色光）を透過させ、第２波長変換ロッドから射出される第２の蛍光（黄色光）を反射させるダイクロイックミラーを有するダイクロイックプリズムを備えていてもよい。この場合、ダイクロイックプリズムは第１波長変換ロッドの第１端面に設けられ、光路を曲げるプリズムは第２波長変換ロッドの第１端面に設けられる。
【０１１７】
また、上記の各実施形態において、第１波長変換ロッドの第１端面に、第１の励起光を反射させ、第１の蛍光を透過させるダイクロイックミラーが設けられていてもよい。同様に、第２波長変換ロッドの第３端面に、第２の励起光を反射させ、第２の蛍光を透過させるダイクロイックミラーが設けられていてもよい。第４実施形態においては、第３波長変換ロッドの第５端面に、第３の励起光を反射させ、第３の蛍光を透過させるダイクロイックミラーが設けられていてもよい。これらの構成によれば、各波長変換ロッドにおける波長変換効率を高めることができる。また、各波長変換ロッドの側面に、励起光を透過させ、蛍光を反射させるダイクロイックミラーが設けられていてもよい。
【０１１８】
上記実施形態では、白色光を射出する光源装置の例を挙げたが、本発明は白色以外の色光を射出する光源装置にも適用が可能である。例えば緑色光を射出する波長変換ロッドと赤色光を射出する波長変換ロッドとを備え、黄色光を射出する光源装置としてもよい。その場合であっても、本発明によれば、黄色光を射出するコンパクトな光源装置を実現することができる。
【０１１９】
上記実施形態において、光合成部としてダイクロイックプリズムを用いる実施形態を提示したが、光の合成を行うことが可能な他の光学部材も適用可能である。例えば、内部に光散乱構造を持つ散乱体も光合成部として利用が可能である。散乱体の例としては、散乱粒子を包含するガラスや、異方性散乱層を含む光学部材などが挙げられる。
【０１２０】
また、光源装置を構成する各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な構成については、上記実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。
【０１２１】
上記第１実施形態においては、透過型の液晶プロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型の液晶プロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過する形態であることを意味する。「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射する形態であることを意味する。
【０１２２】
上記第１実施形態において、３つの液晶パネルを用いたプロジェクターの例を挙げたが、本発明は、１つの液晶ライトバルブのみを用いたプロジェクター、４つ以上の液晶ライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。
【０１２３】
上記実施形態では、本発明による光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限定されない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１，１１…プロジェクター、２，２２，２３，２４，２５…光源装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学装置、３５…反射型偏光板（反射型偏光素子）、３６，３７，５４，６４…光源、３８，５５…光合成部、５１…第１波長変換ロッド（第１波長変換部）、５１ａ…第１端面、５１ｂ…第２端面、５１ｃ１，５２ｃ１…側面、５１ｃ２，５２ｃ２…側面、５１ｃ３，５２ｃ３…側面、５１ｃ４，５２ｃ４…側面、５２，５９，７２…第２波長変換ロッド（第２波長変換部）、５２ａ，５９ａ，７２ａ…第３端面、５２ｂ，５９ｂ、７２ｂ…第４端面、５６…角度変換素子、５６ａ…光入射端面、５６ｂ…光射出端面、５８…制御部、６１…第１ＬＥＤ、６２，８２…第２ＬＥＤ、６５…ダイクロイックプリズム、６５ｍ…ダイクロイックミラー、６６…プリズム、６６ｆ…反射面、７３…第３波長変換ロッド（第３波長変換部）、Ｅ１…第１の励起光、Ｅ２…第２の励起光、ＫＢ…第１の蛍光、ＫＧ，ＫＹ…第１の蛍光、ＫＲ…第３の蛍光。
【図１】
2020021552.tif 000003
【図２】
2020021552.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020021552.tif 000007
【図６】
2020021552.tif 000008
【図７】
2020021552.tif 000009
【図８】
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