(57)【要約】【課題】半導体レーザの出力光を集光して蛍光体に照射し、励起して発光させる方式の光源は、容積が大きいため、投射型表示装置が大型化してしまっていた。【解決手段】くさび形プリズムで短波長の平行光を屈折させて圧縮してから、集光レンズで集光して蛍光体を照射する光学系を採用したことにより、きわめてコンパクトな光源装置を実現することができた。この光源装置により、投射型表示装置を小型化することが可能になった。【選択図】図１
2018031995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の青色レーザ光源をアレイ状に配置した発光素子アレイと、
前記青色レーザ光源の各々に対応して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から出射される平行光を受け、屈折させて圧縮した平行光として出射させるくさび形プリズムと、
前記くさび形プリズムが出射する平行光を集光して蛍光体に照射する集光手段と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記発光素子アレイが、前記集光手段の中心線を挟んで対称に配置され、前記くさび形プリズムが、前記集光手段の中心線を挟んで対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記くさび形プリズムが、前記集光手段の中心線を挟んで非対称に配置され、前記発光素子アレイが、前記集光手段の中心線を挟んで非対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記コリメートレンズから出射されて前記くさび形プリズムに入射する平行光が、前記集光手段の中心線に対してなす角度が、２０度以上４８度以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記くさび形プリズムの頂角が、３１度以上４０度以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記コリメートレンズから出射された平行光が、前記くさび形プリズムの入射面に入射する角度が、垂直から５度以内の範囲である、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記くさび形プリズムが、平行な入射光を屈折により圧縮した平行光として出射させる際の入射光に対する出射光の圧縮率が、３０％以上かつ７０％以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記集光手段は、集光レンズである、
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記集光手段は、放物面ミラーである、
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記蛍光体は、透光性の板状回転体に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記蛍光体は、光反射性の板状回転体に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のうちの何れか１項に記載の光源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちの何れか１項に記載の光源装置と、カラー選択手段と、反射型光変調素子と、投射レンズとを備えたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のうちの何れか１項に記載の光源装置と、カラー選択手段と、透過型光変調素子と、投射レンズとを備えたことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザと蛍光体を備えた光源装置と、これを用いた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高い発光効率で短波長の光を出力する半導体レーザが開発されている。かかる半導体レーザの出力光で蛍光体を励起し、波長変換された光を投射型表示装置の光源として用いることが提案されている。
【０００３】
特許文献１には、２次元配列された半導体レーザの出力光を、大口径レンズを通じて蛍光体ホイールに集光し、励起された蛍光体ホイールが発する蛍光をカラーフィルターで色選択し、選択された光をＤＭＤ等の空間光変調素子で変調する投射型表示装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、２次元配列された半導体レーザの出力光を、多数のミラーと集光レンズを通じて、蛍光体に集光し、蛍光体を励起する光源装置および投射型表示装置が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、投射型表示装置ではないが、ファイバーレーザの励起用として、半導体レーザの出力光をプリズムに入射させ、プリズム内面で全反射させた後にプリズムから出射させて取り出す集光ブロックが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１６０２２７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１９５０６４号公報
【特許文献３】特開２００８−２８０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたような、半導体レーザの出力光で蛍光体を励起する投射型表示装置にあっては、励起光の強度を高めるために、半導体レーザを多数個使用する必要がある。
【０００８】
そこで、半導体レーザを２次元配列した励起光源を用いて励起光強度を確保していたが、半導体レーザは、動作時の発熱で高温になると、動作が不安定になったり発光効率が低下したりするため、半導体レーザを配列する際の配置密度には限界があった。
【０００９】
そのため、多数個の半導体レーザを用いようとすると、励起光源が占有する面積が大きくなるとともに、励起光を集光するための光学系も大きな空間を占有し、投射型表示装置の体積が大きなものとなっていた。
【００１０】
たとえば、特許文献１に記載された装置では、２次元配列した励起光源の占有面積をカバーし得る大口径の集光レンズを用いる必要があった。
【００１１】
特許文献２に記載された装置においては、２次元配列された半導体レーザの出力光を、多数のミラーと集光レンズを通じて、蛍光体に集光しているが、多数のミラーを精密に配置するためには、大型で調整が複雑な支持機構が必要であり、投射型表示装置の体積が大きく使い勝手の悪いものとなっていた。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、２次元配列された半導体レーザの出力光を、極めて小型の光学系で蛍光体に集光して励起する光源装置と、その光源装置を備えた小型な投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、複数の青色レーザ光源をアレイ状に配置した発光素子アレイと、前記青色レーザ光源の各々に対応して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から出射される平行光を受け、屈折させて圧縮した平行光として出射させるくさび形プリズムと、前記くさび形プリズムが出射する平行光を集光して蛍光体に照射する集光手段と、を備えることを特徴とする光源装置である。
【００１４】
また、本発明は、複数の青色レーザ光源をアレイ状に配置した発光素子アレイと、前記青色レーザ光源の各々に対応して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から出射される平行光を受け、屈折させて圧縮した平行光として出射させるくさび形プリズムと、前記くさび形プリズムが出射する平行光を集光して蛍光体に照射する集光手段とを備える光源装置と、カラー選択手段と、反射型光変調素子または透過型光変調素子と、投射レンズとを備えたことを特徴とする投射型表示装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、２次元配列された半導体レーザの出力光を、極めて小型の光学系で蛍光体に集光して励起する光源装置を提供できる。さらに、その光源装置を備えた小型の投射型表示装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一の実施形態である投射型表示装置の概略構成を示す図。
【図２】光源装置の構成を示す図。
【図３】（ａ）光源ユニットの平面図、（ｂ）光源ユニットの側面図、（ｃ）光源ユニットの別方向の側面図。
【図４】（ａ）光源モジュールの配置の一例、（ｂ）光源モジュールの配置の他の一例、（ｃ）光源モジュールの配置の他の一例。
【図５】光源装置の構成を示す図。
【図６】第二の実施形態である投射型表示装置の概略構成を示す図。
【図７】光源装置の他の構成を示す図。
【図８】光源装置の他の構成を示す図。
【図９】光源装置の他の構成を示す図。
【図１０】光源装置の他の構成を示す図。
【図１１】光源装置の他の構成および投射型表示装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
［第一の実施形態］
図１に、本発明の第一の実施形態である光源装置、およびそれを備えた投射型表示装置の概略構成を示す。
【００１８】
（装置構成）
図１に示すように、第一の実施形態である投射型表示装置は、光源装置１、リレーレンズ群１２０、カラー選択ホイール１３０、ライトトンネル１４０、照明レンズ１５０、光変調デバイス１６０、プリズム１７１、プリズム１７２、投射レンズ１８０、を備えている。さらに、投影スクリーン１９０を備える場合もある。
【００１９】
光源装置１は、光源ユニット１１、光源ユニット１２、くさび形プリズム１３、くさび形プリズム１４、集光レンズ１５、蛍光体が付与された板状回転体１６を備えている。光源装置１については、後に詳しく述べる。
【００２０】
リレーレンズ１２０は、光源装置１が発する光をカラー選択ホイール１３０に導き、さらにライトトンネル１４０の入射口に集光するためのレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。
【００２１】
照明レンズ１５０は、ライトトンネル１４０で伝播された光を、光変調素子を照明するのに適した光束に整形するレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。
【００２２】
プリズム１７１とプリズム１７２は、合わせてＴＩＲプリズム（内部全反射プリズム）を構成している。ＴＩＲプリズムは、照明光を内部全反射させて、光変調素子に所定の角度で入射させ、光変調素子で変調された反射光を投射レンズ１８０に向けて透過させる。
【００２３】
光変調デバイス１６０は、映像信号に基づき入射光を変調する素子で、マイクロミラーデバイスをアレイ状に設けたＤＭＤを用いている。ただし、反射型液晶デバイスのような、他の反射型光変調デバイスを用いることも可能である。
【００２４】
投射レンズ１８０は、光変調デバイスにより変調された光を、映像として投射するためのレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。
【００２５】
投影スクリーン１９０は、リヤプロジェクション型の表示装置を構成する場合に用いられる。また、フロントプロジェクション型の場合にも設置されることが多いが、ユーザが任意の壁面などに投射する場合には、必ずしも備える必要はない。
【００２６】
（光源装置）
次に、光源装置１について詳述する。
【００２７】
図２は、図１の投射型表示装置の光源装置１を抽出して示したもので、光源ユニット１１、光源ユニット１２、くさび形プリズム１３、くさび形プリズム１４、集光レンズ１５、蛍光体が付与された板状回転体１６を備えている。
【００２８】
図２において、Ｃは集光レンズ１５の中心線である。光源ユニット１１と光源ユニット１２は、集光レンズの中心線Ｃに対して、対称に配置されている。同様に、くさび形プリズム１３とくさび形プリズム１４も、集光レンズの中心線Ｃに対して、対称に配置されている。
【００２９】
まず、光源ユニットについて説明する。光源ユニット１１および光源ユニット１２は、それぞれアレイ状に配置された複数の青色レーザ光源と、青色レーザ光源の各々に対応して配置された複数のコリメートレンズを備え、青色レーザ光源とコリメートレンズはモジュール化されている。光源ユニットに用いた青色レーザ光源は、青色の光を発光する半導体レーザである。
【００３０】
光源ユニット１１および光源ユニット１２の内部構造を説明するため、図３（ａ）に平面図を、図３（ｂ）と図３（ｃ）に別方向から見た側面図を示す。
【００３１】
図３（ｂ）と図３（ｃ）の側面図に示されるように、モジュール基板３１、複数の青色レーザ光源３２、および複数のコリメートレンズ３３が、モジュール３００として一体化されている。
【００３２】
図３（ａ）の平面図に示されるように、１つのモジュール３００には、青色レーザ光源３２が２×４にマトリクス配列された発光素子アレイが含まれている。ただし、１つのモジュールに含まれるマトリクス配列の規模は、この例に限られるものではない。より大規模なマトリクス配列でもよいし、縦横が同数のマトリクス配列であってもよい。
【００３３】
各レーザ光源３２から出力される光は、コリメートレンズ３３の作用により、ほぼ平行な光線として光源ユニットから出射する。
【００３４】
尚、１つの光源ユニットを１つのモジュールで構成してもよいが、必要な光量を確保するために、１つの光源ユニットを複数のモジュールで構成してもよい。
【００３５】
たとえば、図４（ａ）に示すように、モジュール３００を複数横方向に並べて配置してもよいし、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示すように、モジュール３００を横方向と縦方向に組み合わせて配置してもよい。
【００３６】
次に、本発明の特徴とも言える部分、すなわち光源ユニットから出射されたほぼ平行な光線を、屈折光学系であるくさび形プリズムによって圧縮して集光レンズに導く部分について説明する。
【００３７】
図５は、光源ユニット１１、光源ユニット１２、くさび形プリズム１３、くさび形プリズム１４、および集光レンズ１５の配置を示す図である。
【００３８】
すでに述べたように、光源ユニット１１と光源ユニット１２は、集光レンズの中心線Ｃに対して、対称に配置されている。同様に、くさび形プリズム１３とくさび形プリズム１４も、集光レンズ１５の中心線Ｃに対して、対称に配置されている。
【００３９】
光源ユニットから出射した平行光線が、集光レンズの中心線Ｃに対してαの角度をなすように光源ユニット１１および光源ユニット１２は配置されている。αを、プリズム入射光線の傾き角と呼ぶ。
【００４０】
くさび形プリズム１３及びくさび形プリズム１４は、それぞれ光入射面Ｓ（ＩＮ）と、光出射面Ｓ（ＯＵＴ）を有し、これらの面がなす頂角はβに設定されている。βを、くさび形プリズムの頂角と呼ぶ。
【００４１】
くさび形プリズム１３の位置は、光源ユニット１１から出射される平行光線が、光入射面Ｓ（ＩＮ）にほぼ垂直に入射し、プリズム内を進んだ平行光線が光出射面Ｓ（ＯＵＴ）において屈折し、集光レンズの中心線Ｃと平行に出射するように、位置が設定されている。
【００４２】
同様に、くさび形プリズム１４の位置は、光源ユニット１２から出射される平行光線が、光入射面Ｓ（ＩＮ）にほぼ垂直に入射し、プリズム内を進んだ平行光線が光出射面Ｓ（ＯＵＴ）において屈折し、集光レンズ１５の中心線Ｃと平行に出射するように、位置が設置されている。
【００４３】
光源ユニットから出射されたほぼ平行な光線の光路の幅をＡ、くさび形プリズムから出射されるほぼ平行な光線の光路の幅をＢとしたとき、本発明によればＡ＞Ｂとすることが可能である。ここで、Ｂ／Ａを圧縮率ＣＲとすると、ＣＲが１よりも小さければちいさいほど、集光レンズ１５を小型化することができる。本発明によれば、くさび形プリズムに入射させた平行光を屈折で取り出して圧縮すことにより、非常にコンパクトな光学系で小さな圧縮率ＣＲを達成することが可能である。
【００４４】
たとえば、レーザ光源として青色の光を発光する半導体レーザを用いる場合、くさび形プリズムの材料としては、青色光の透過率が高く、しかも安価なガラス材料であるＢＫ７が好適に用いられる。波長４５０ｎｍの光に対するＢＫ７の屈折率は、１．５２６である。
【００４５】
光源ユニットが出射する平行光が、傾き角α＝３２度で進行するように光源ユニットを設置する。くさび形プリズムの頂角βを３８．０１度とし、光入射面Ｓ（ＩＮ）に光源ユニットからの平行光を入射角０度で垂直入射させる。くさび形プリズム内を進んだ光は、光出射面Ｓ（ＯＵＴ）に３８．０１度の入射角で入射し、大気との界面で屈折して、集光レンズ１５の中心線Ｃと平行な光線として、くさび形プリズムから出射する。このとき、圧縮率ＣＲは、０．４３４、すなわち約４３％である。
【００４６】
もちろん、本発明により、１よりも小さな圧縮率を達成するための具体的な条件は、上記の例に限らない。ただし、屈折で光を取り出すためには、プリズム内を進んだ光が光出射面Ｓ（ＯＵＴ）と大気との界面で全反射を起こさないことが必要である。
【００４７】
光入射面Ｓ（ＩＮ）に入射角０度で垂直入射させる第一の実施形態では、光出射面Ｓ（ＯＵＴ）で全反射を起こす条件は、下記の式（１）で与えられる。
【００４８】
θＭａｘ＝ＡＲＣＳＩＮ（１／ｎ）・・・（１）
ただし、式（１）において、θＭａｘはプリズム内を進んだ光が光出射面Ｓ（ＯＵＴ）で全反射する角度、ｎは使用波長に対するプリズム材料の屈折率である。
【００４９】
ＢＫ７ガラス材料が呈する波長４５０ｎｍの光に対する屈折率、すなわちｎ＝１．５２６を用いて計算すると、全反射角θＭａｘは、４０．９４３度となる。
【００５０】
この限界を超えない範囲で、屈折率ｎ＝１．５２６のプリズムで達成されうる圧縮率ＣＲと、傾き角α、頂角βの組み合わせの例を、表１に示す。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
たとえば、コリメートレンズから出射されて前記くさび形プリズムに入射する平行光が、集光レンズの中心線に対してなす傾角αは、２０度以上４８度以下が好ましい。
【００５３】
圧縮率ＣＲは、２％まで高圧縮することが可能である。しかしながら、圧縮率を小さくすると、先に求めた全反射条件に近くなるため、光源やプリズムの配置が少しでも狂うと、特性が敏感に変化してしまう点に注意すべきである。
【００５４】
また、表1には掲載していないが、圧縮率が７４％よりも大きな光源装置も実現可能だが、圧縮率が１００％に近くなると、装置を小型化するという目的への貢献は小さくなる。
【００５５】
そこで、実用上の信頼性と小型化のメリットを考慮すれば、圧縮率ＣＲは、３０％以上、かつ７０％以下が、望ましい範囲である。
【００５６】
あるいは、くさび形プリズムの頂角ベータとしては、３１度以上４０度以下が望ましい範囲である。
【００５７】
以上説明したように、光源ユニットが出力する平行光は、くさび形プリズムで圧縮され、圧縮された平行光として集光レンズ１５に入射する。このため、集光レンズを小径化することが可能である。
【００５８】
集光レンズ１５は、入射光を、蛍光体が付与された板状回転体１６に集光する。
【００５９】
本実施形態では、図２に示すように蛍光体として、回転軸Ａｐを中心に回転可能な板状回転体に蛍光体を付与したものを用いる。
【００６０】
回転可能な板状回転体を用いる理由は、蛍光体には青色レーザ光を集光した高強度の励起光を照射するが、一定点を照射し続けて焼き付き劣化が起きないように、照射される領域を移動させるためである。
【００６１】
蛍光体材料としては、青色の励起光を照射することで、赤色成分と緑色成分を含んだ黄色の光を発光する材料が用いられる。たとえば、ＹＡＧ系の蛍光体材料である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅである。
【００６２】
また、板状回転体の一部には、蛍光体が付与されておらず、青色の光をそのまま透過させる領域が設けられている。したがって、板状回転体を回転させると、黄色の光と青色の光が交互に出射される。
【００６３】
以上のように、本実施形態では、くさび形プリズムで短波長の平行光を屈折させて圧縮してから小型の集光レンズを介して蛍光体を励起する系を採用したことにより、きわめてコンパクトな光源装置を実現することができた。
【００６４】
（投射型表示装置の動作）
次に、図１に戻り、投射型表示装置の全体動作について説明する。
【００６５】
蛍光体が付与された板状回転体１６から出射された光は、リレーレンズ１２０を介して、カラー選択ホイール１３０に導かれる。
【００６６】
カラー選択ホイール１３０は、回転軸Ａｃを中心に回転可能な板状回転体で、ＲＧＢの各色フィルターが扇状に配置されている。ただし、入射する青色光の純度が高い場合は、Ｂフィルターを設けずに、扇状の切り欠き（光透過部）を設けてもよい。
【００６７】
蛍光体が付与された板状回転体１６とカラー選択ホイール１３０とは、同期して回転しており、前者から黄色光が出射している時にＲフィルターが配置される間は赤色が、前者から黄色光が出射している時にＧフィルターが配置される間は緑色が、前者から青色光が出射している時にＢフィルターが配置される間は青色が、カラー選択ホイール１３０を透過する。
【００６８】
カラー選択ホイール１３０を透過した光は、ライトトンネル１４０と照明レンズ１５０を経由して、ＴＩＲプリズムのプリズムに入射する。プリズム１７１の全反射面で反射された光は、光変調デバイス１６０に所定角度で入射する。
【００６９】
光変調デバイス１６０は、アレイ状に設けられたマイクロミラーデバイスを有し、映像信号に応じて各マイクロミラーデバイスを駆動し、映像光をプリズム１７１に向けて所定角度で反射する。映像光は、プリズム１７１およびプリズム１７２を透過して、投射レンズ１８０に導かれ、投影スクリーン１９０に投射される。
【００７０】
以上説明した第一の実施形態である投射型表示装置において、くさび形プリズムで平行光を屈折させて圧縮する本発明の光源装置は、コンパクトな光源装置として好適に用いられ、投射型表示装置の小型化を実現することができた。
【００７１】
［第二の実施形態］
第一の実施形態では、反射型光変調素子１６０を用いたが、第二の実施形態では、透過型光変調素子を用いる。
【００７２】
図６に、本発明の第二の実施形態である投射型表示装置の概略構成を示す。
【００７３】
（装置構成）
図６に示すように、第二の実施形態の投射型表示装置は、光源装置１、リレーレンズ６１０、第一レンズアレイ６２０、第二レンズアレイ６３０、偏光変換素子６４０、重畳レンズ６５０、ダイクロイックミラー６６０、６６１、反射ミラー６６２、６６３、６６４、クロスダイクロイックプリズム６７０、Ｒ用レンズ６８１、Ｒ用透過型液晶パネル６８２、Ｇ用レンズ６８３、Ｇ用透過型液晶パネル６８４、Ｂ用レンズ６８５、Ｂ用透過型液晶パネル６８６、投射レンズ６９０、を備えている。さらに、投影スクリーン６９１を備える場合もある。
【００７４】
光源装置１については、第一の実施形態と概ね同様である。すなわち、光源ユニット１１，１２が出射する平行光は、くさび形プリズム１３，１４で圧縮され、平行光として集光レンズ１５に入射する。集光レンズ１５は、入射光を蛍光体が付与された板状回転体１６に集光する。
【００７５】
光源装置１から出射された光は、リレーレンズ６１０を介して第一レンズアレイ６２０に導かれる。第一レンズアレイ６２０は、光を複数の部分光束に分割するため、マトリクス状に配置された複数の小レンズを備える。第二レンズアレイ６３０および重畳レンズ６５０は、第一レンズアレイ６２０の小レンズの像を、Ｒ用透過型液晶パネル６８２、Ｇ用透過型液晶パネル６８４、Ｂ用透過型液晶パネル６８６の画面領域近傍に結像させる。第一レンズアレイ６２０、第二レンズアレイ６３０および重畳レンズ６５０は、光源装置１の光強度を、透過型液晶パネルの面内方向で均一化する。
【００７６】
偏光変換素子６４０は、第一レンズアレイ６２０により分割された部分光束を、直線偏光に変換する。
【００７７】
ダイクロイックミラー６６０は、赤色光を反射させ、緑色光および青色光を透過させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラー６６１は、緑色光を反射させ、青色光を透過させるダイクロイックミラーである。
【００７８】
反射ミラー６６２と６６３は、青色光を反射させる反射ミラーである。反射ミラー６６４は、赤色光を反射させる反射ミラーである。
【００７９】
直線偏光された赤色光は、Ｒ用レンズ６８１を介してＲ用透過型液晶パネル６８２に入射し、画像信号に応じて変調され、映像光として出射する。尚、Ｒ用レンズ６８１とＲ用透過型液晶パネル６８２の間、およびＲ用透過型液晶パネル６８２とクロスダイクロイックプリズム６７０の間には、それぞれ入射側偏光版（不図示）と出射側偏光版（不図示）が配置されている。
【００８０】
赤色と同様に、緑色光はＧ用透過型液晶パネル６８４により、青色光はＢ用透過型液晶パネル６８６により変調され、映像光として出射する。
【００８１】
クロスダイクロイックプリズム６７０は、４つの直角プリズムを張り合わせて構成され、張り合わせ部のＸ字形界面には、誘電体多層膜が形成されている。
【００８２】
Ｒ用透過型液晶パネル６８２およびＢ用透過型液晶パネル６８６から出力された映像光は、投射レンズ６９０に向けて誘電体多層膜で反射され、Ｇ用透過型液晶パネル６８４から出力された映像光は、投射レンズ６９０に向けて誘電体多層膜を透過する。
【００８３】
各色の映像光は重畳され、投射レンズ６９０により投影スクリーン６９１に投射される。
【００８４】
以上説明した第二の実施形態である投射型表示装置においても、くさび形プリズムで平行光を屈折させて圧縮する本発明の光源装置は、コンパクトな光源装置として好適に用いられ、投射型表示装置の小型化を実現することができた。
【００８５】
［光源装置の他の実施形態］
第一の実施形態および第二の実施形態においては、光源装置として、光源ユニット１１から出射される平行光線を、くさび形プリズム１３の光入射面Ｓ（ＩＮ）にほぼ垂直に入射する例を示したが、本発明の実施形態は、これに限られたものではない。
【００８６】
たとえば、図７に示すように、光源ユニット１１および光源ユニット１２の主面が、くさび形プリズム１３及びくさび形プリズム１４の光入射面Ｓ（ＩＮ）と平行でない場合も有り得る。光源ユニットからくさび形プリズムの光入射面Ｓ（ＩＮ）に入射する平行光の入射角が、垂直に対して５度以内の斜め方向であったとしても、先に説明した実施形態と同様に、屈折により平行光を圧縮して出射させることができる。
【００８７】
また、第一の実施形態および第二の実施形態においては、光源装置として、集光レンズの中心線Ｃに対して、２個のくさび形プリズムを対称に配置する例を示したが、本発明の実施形態は、これに限られたものではない。
【００８８】
たとえば、図８に示すように、集光レンズの中心線Ｃに対して非対称な系であってもよい。図８では、光源ユニット８１とくさび形プリズム８３が、光源ユニット８２とくさび形プリズム８４が、それぞれ対をなしている。そして、光源ユニット８１とくさび形プリズム８３が、集光レンズの中心線Ｃをまたいだ領域を担当し、平行光を集光レンズ１５に向けて出射している。
【００８９】
図８の例では、集光レンズの中心線Ｃよりも上の領域を、２つのくさび形プリズムが担当しているが、もちろん３つ以上のプリズムを用いてもよい。また、中心線Ｃの下の領域のくさび形プリズム１４の替わりに、複数のくさび形プリズムを用いてもよい。
【００９０】
また、図９に示すように、集光レンズの中心線Ｃに対して非対称な系であってもよい。図９では、集光レンズの中心線Ｃの上側のくさび形プリズム９２の頂角の方を、下側のくさび形プリズム１４の頂角よりも大きくし、上側の圧縮率が下側の圧縮率よりも大きくなるようにしている。
【００９１】
また、以上に説明した実施形態では、くさび形プリズムの出射光を蛍光体に集光する集光手段として集光レンズを用いたが、本発明の実施形態はこれらに限らない。
【００９２】
図１０に示すように、集光レンズの代わりに放物面ミラー１１５を用いてもよい。蛍光体は、放物面ミラー１１５の焦点位置に配置する。尚、図１０の光源装置では、折り返しミラー１１６を設け、折り返しミラーを介して蛍光体を焦点位置に配置することで、光源装置をさらに小型化している。
【００９３】
また、以上の実施形態では、透光性の板状回転体に蛍光体を付与し、蛍光体で波長変換された黄色光が、板状回転体を透過して取り出されるものを用いたが、これに限られるものではない。
【００９４】
たとえば、図１１に示すような光源装置１を備えた投射型表示装置であってもよい。
【００９５】
図１１に示す投射型表示装置において、リレーレンズ１２０、カラー選択ホイール１３０、ライトトンネル１４０、照明レンズ１５０、光変調デバイス１６０、プリズム１７１、プリズム１７２、投射レンズ１８０、投影スクリーン１９０は、第一の実施形態の投射型表示装置と同様である。
【００９６】
図１１において、光源装置１は、光源ユニット１１、光源ユニット１２、くさび形プリズム１３、くさび形プリズム１４、集光レンズ１５、黄色光を反射するが青色光を透過するダイクロイックミラー９１１、黄色光を反射するミラー９１２、黄色光を反射するミラー９１３、黄色光を反射するが青色光を透過するダイクロイックミラー９１４、レンズ９１５、レンズ９１６、レンズ９１７、蛍光体が付与された板状回転体９１８を備えている。
【００９７】
光源ユニット１１および光源ユニット１２から出射された青色の平行光は、くさび形プリズム１３およびくさび形プリズム１４で圧縮され、集光レンズ１５、ダイクロイックミラー９１１、レンズ９１５を経由して板状回転体９１８に集光される。
【００９８】
板状回転体９１８には、青色光を透過させるための扇形の切り欠きが設けられており、板状回転体９１８の回転に応じて、青色光の一部は、レンズ９１７で整形され、ダイクロイックミラー９１４を透過して、リレーレンズ１２０に入射する。
【００９９】
また、板状回転体９１８の扇形の切り欠き以外の領域には蛍光体が付与されているが、本実施形態では、板状回転体９１８は透光性ではなく反射板になっている。したがって、蛍光体が発する黄色光は、板状回転体に反射されてレンズ９１５の方向に出射する。レンズ９１５は、拡散した黄色光を有効に集めるため、板状回転体９１８と近い位置に配置されている。黄色光は、ダイクロイックミラー９１１で反射され、レンズ９１６、ミラー９１２、ミラー９１３、ダイクロイックミラー９１４を経由して、リレーレンズ１２０に入射する。
【０１００】
このように、光反射性の板状回転体に蛍光体を付与し、波長変換された黄色光を板状回転体で反射させて取り出す光源装置１であってもよい。
【０１０１】
以上の実施形態に示した光源装置は、反射型光変調デバイスを有する投射型表示装置でも、透過型光変調デバイスを有する投射型表示装置でも、どちらでも用いることができる。
【０１０２】
また、以上の実施形態に示した光源装置の構成部品の形状、大きさ、組み合わせ、配置などは、本発明が適用される投射型表示装置の構成や仕様等の各種条件により、適宜変更され得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１０３】
１・・・光源装置／１１・・・光源ユニット／１２・・・光源ユニット／１３・・・くさび形プリズム／１４・・・くさび形プリズム／１５・・・くさび形プリズム／１６・・・蛍光体が付与された板状回転体／３１・・・モジュール基板／３２・・・レーザ光源／３３・・・コリメートレンズ／１３０・・・カラー選択ホイール／１６０・・・光変調デバイス／１８０・・・投射レンズ／１９０・・・投影スクリーン／６７０・・・クロスダイクロイックプリズム／６８２・・・Ｒ用透過型液晶パネル／６８４・・・Ｇ用透過型液晶パネル／６８６・・・Ｂ用透過型液晶パネル／６９０・・・投射レンズ／１１５・・・放物面ミラー／１１６・・・折り返しミラー／９１１・・・ダイクロイックミラー／９１４・・・ダイクロイックミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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