(57)【要約】      （修正有）【課題】色むらの発生を抑制できる光源装置及びプロジェクターを提供すること。【解決手段】光源装置４は、光源部４１と、光源部からの出射光のうち一部の光が入射され、当該一部の光を拡散させて出射する拡散装置４５と、光源部からの出射光のうち他の一部の光が入射され、当該他の一部の光とは波長が異なる変換光を拡散させて出射する波長変換装置５１と、拡散装置によって拡散された上記一部の光と、波長変換装置から出射された変換光とを合成する光合成装置５２と、上記一部の光の光路上において光源部と拡散装置との間に位置し、上記一部の光を拡散させて拡散装置に入射させる補助拡散素子４４と、を備え、光源部から波長変換装置までの上記他の一部の光の光路は、光源部から拡散装置までの上記一部の光の光路より長い。【選択図】図４
2018124444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部からの出射光のうち一部の光が入射され、前記一部の光を拡散させて出射する拡散装置と、
前記光源部からの出射光のうち他の一部の光が入射され、前記他の一部の光とは波長が異なる変換光を拡散させて出射する波長変換装置と、
前記拡散装置によって拡散された前記一部の光と、前記波長変換装置から出射された前記変換光とを合成する光合成装置と、
前記一部の光の光路上において前記光源部と前記拡散装置との間に位置し、前記一部の光を拡散させて前記拡散装置に入射させる補助拡散素子と、を備え、
前記光源部から前記波長変換装置までの前記他の一部の光の光路は、前記光源部から前記拡散装置までの前記一部の光の光路より長いことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記拡散装置は、入射される前記一部の光を透過させつつ拡散させることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光源装置において、
前記光源部は、それぞれ光を出射する複数の固体光源を有し、
前記光源装置は、前記一部の光の光路上において前記光源部と前記補助拡散素子との間に位置し、前記複数の固体光源から出射された前記一部の光を前記拡散装置に重畳させる重畳素子を備え、
前記重畳素子は、１枚のレンズによって構成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記光源部は、
第１照明光軸に沿って、前記一部の光として青色光を出射する第１光源部と、
前記第１光源部に対して並んで配置され、前記第１照明光軸と略平行な第２照明光軸に沿って、前記他の一部の光として励起光を出射する第２光源部と、を有し、
前記光源装置は、前記第２光源部から出射された前記励起光を、前記第１照明光軸及び前記第２照明光軸に交差する第３照明光軸に沿うように反射させる反射部材を備え、
前記波長変換装置は、前記第３照明光軸に配置され、前記励起光の入射方向とは反対方向に前記変換光を出射し、
前記光合成装置は、前記第１照明光軸と前記第３照明光軸との交差部位に位置することを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置において、
前記第２照明光軸において前記第２光源部と前記反射部材との間に配置され、前記第２光源部から出射された前記励起光を集光する第１レンズと、
前記第３照明光軸において前記反射部材と前記光合成装置との間に配置され、前記反射部材によって反射された前記励起光を平行化する第２レンズと、
前記第３照明光軸において前記光合成装置と前記波長変換装置との間に配置され、前記励起光を前記波長変換装置に集光させ、前記波長変換装置から入射される前記変換光を平行化して前記光合成装置に入射させる励起光用集光素子と、を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光源装置において、
前記第２レンズと前記光合成装置との間に配置され、入射される前記励起光を拡散させる拡散素子を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターに採用される光源装置として、青色光と蛍光（黄色光）とを含む白色光を出射する光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の光源装置では、固体光源ユニットから出射された青色光は、２つのレンズによって小径化された後、拡散板によって拡散されて面内照度が均一化され、１／２波長板に入射される。この１／２波長板は、入射された青色光のうち、９０〜７０％がｓ偏光成分となり、１０〜３０％がｐ偏光成分となるように、光軸が調整されている。このような１／２波長板を通過した青色光は、ダイクロイックミラーに入射される。
ダイクロイックミラーは、青色光のうち、ｓ偏光成分を反射させ、ｐ偏光成分を透過させる特性を有する他、緑色光及び赤色光を透過する特性を有する。すなわち、特許文献１に記載のダイクロイックミラーは、波長選択的偏光分離特性を有する。このようなダイクロイックミラーに１／２波長板から入射された青色光のうち、ｓ偏光成分は、蛍光発光板側に反射され、ｐ偏光成分は、偏光方向変換部側に透過される。
【０００３】
蛍光発光板側に反射されたｓ偏光成分は、当該ｓ偏光成分（励起光）を蛍光発光板に集光する集光素子としてのコンデンサレンズを介して蛍光発光板に入射され、当該蛍光発光板から上記蛍光が出射される。この蛍光は、上記コンデンサレンズによって集光及び平行化され、上記ダイクロイックミラーを通過する。
一方、偏光方向変換部側に透過されたｐ偏光成分は、１／４波長板及び反射板によってｓ偏光成分に変換され、ダイクロイックミラーによって、上記蛍光の通過方向と同方向に反射される。
これにより、光源装置から、蛍光及び青色光を含む照明光（白色光）が出射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３７７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光源装置を構成する光学部品のレイアウトとして、様々なレイアウトが提案されている。このようなレイアウトの一例として、光源部から出射された青色光から、波長変換装置（例えば上記蛍光発光板）に入射される励起光と、拡散装置に入射される青色光とを偏光状態等によって分離し、波長変換装置から拡散出射された蛍光と、拡散装置から拡散出射された青色光とを合成した照明光を出射するレイアウトが考えられる。
【０００６】
ここで、光源部から波長変換装置までの励起光の光路（以下、励起光路という）と、光源部から拡散装置までの青色光の光路（以下、青色光路という）とが異なる光源装置では、波長変換装置上での励起光の光束径（像サイズ）と、拡散装置上での青色光の光束径（像サイズ）とに差が生じやすい。このような光源装置が、プロジェクターに採用された場合に、以下に示す問題が生じる。
プロジェクターは、拡散装置及び波長変換装置と共役関係にある光学部品を有し、当該光学部品には、これら拡散装置及び波長変換装置の像が再結像される。これら拡散装置及び波長変換装置における像サイズに差があると、当該光学部品による絞りで損失する領域が異なり、形成された画像がスクリーンに投射された場合に、それぞれの光（青色光及び蛍光）の照度が異なる領域が発生することにより、色むらが生じる。
このため、波長変換装置上での像サイズと、拡散装置上での像サイズとを揃える必要がある。
【０００７】
これに対し、上記励起光路が比較的長い場合には、波長変換装置上での像サイズを調整する複数のレンズを配置しやすいので、当該複数のレンズによって励起光の像サイズを調整できる。しかしながら、当該励起光の像サイズを、拡散装置上の青色光の像サイズに合わせると、励起光の像サイズが最適な像サイズから外れやすくなり、光源装置から出射される蛍光の明るさに影響する。
一方、上記青色光路上に１枚のレンズを配置することによって、当該青色光路を長くせずに、青色光の像サイズを調整することが考えられる。しかしながら、１枚のレンズによって、拡散装置上での像サイズを制御することは困難である。これに対し、ホモジナイザー光学装置と呼ばれる一対のマルチレンズを光源部と拡散装置との間に配置して、間接照明系を構成することにより、上記青色光の像サイズを、上記励起光の像サイズに合わせることが考えられる。しかしながら、この場合には、青色光の光路が長くなり、ひいては、光源装置が大型化するという問題が生じてしまう。
これらの問題から、小型化を実現しつつ、プロジェクターによって投射される画像に色むらが生じることを抑制可能な光源装置の構成が要望されてきた。
【０００８】
本発明は、色むらの発生を抑制できる光源装置及びプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１態様に係る光源装置は、光源部と、前記光源部からの出射光のうち一部の光が入射され、前記一部の光を拡散させて出射する拡散装置と、前記光源部からの出射光のうち他の一部の光が入射され、前記他の一部の光とは波長が異なる変換光を拡散させて出射する波長変換装置と、前記拡散装置によって拡散された前記一部の光と、前記波長変換装置から出射された前記変換光とを合成する光合成装置と、前記一部の光の光路上において前記光源部と前記拡散装置との間に位置し、前記一部の光を拡散させて前記拡散装置に入射させる補助拡散素子と、を備え、前記光源部から前記波長変換装置までの前記他の一部の光の光路は、前記光源部から前記拡散装置までの前記一部の光の光路より長いことを特徴とする。
【００１０】
なお、光源部から出射される光としては、青色光が例示され、波長変換装置から出射される変換光としては、緑色光及び赤色光を含む黄色光が例示される。
また、波長変換装置としては、入射される光によって励起され、当該光の波長を変換する蛍光体が含まれる構成を例示できる。
【００１１】
上記第１態様によれば、光源部から波長変換装置までの上記他の一部の光の光路は、光源部から拡散装置までの上記一部の光の光路より長いので、当該波長変換装置での上記他の一部の光の像サイズを調整しやすくすることができる。
また、補助拡散素子によって、上記他の一部の光より光路が短い上記一部の光の光路において、当該一部の光を拡散させて拡散装置に入射させることができる。すなわち、拡散装置に入射される上記一部の光の像サイズを、補助拡散素子によって調整でき、波長変換装置上での像サイズと、拡散装置上での像サイズとを揃えやすくすることができる。従って、このような光源装置がプロジェクターに採用された場合に、各像サイズの差による照度比の違う領域が生じることを抑制でき、表示される画像に色むらが発生することを抑制できる。
更に、上記補助拡散素子によって、上記色むらの発生を抑制できるので、上記他の一部の光の光路より、上記一部の光の光路を短く設定できるので、光源装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
上記第１態様では、前記拡散装置は、入射される前記一部の光を透過させつつ拡散させることが好ましい。
このような構成によれば、拡散装置が、上記一部の光を反射させつつ拡散させる場合に比べて、当該一部の光の光路が長くなることを抑制できる。従って、光源装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
上記第１態様では、前記光源部は、それぞれ光を出射する複数の固体光源を有し、前記光源装置は、前記一部の光の光路上において前記光源部と前記補助拡散素子との間に位置し、前記複数の固体光源から出射された前記一部の光を前記拡散装置に重畳させる重畳素子を備え、前記重畳素子は、１枚のレンズによって構成されていることが好ましい。
ここで、重畳素子によって拡散装置に各固体光源から出射された光が重畳されるので、当該拡散装置から出射される拡散光に、輝度むらが生じることを抑制できる。
また、重畳素子は、１枚のレンズによって構成されているので、光源部から拡散装置までの上記一部の光の光路が長くなることを抑制でき、光源装置の小型化を図りやすくすることができる。
更に、補助拡散素子によって、上記のように、拡散装置での像サイズを調整できるので、当該拡散装置上での像サイズと上記波長変換装置上での像サイズとを揃えやすくすることができる。従って、上記照度むらが発生することを好適に抑制できる。
【００１４】
上記第１態様では、前記光源部は、第１照明光軸に沿って、前記一部の光として青色光を出射する第１光源部と、前記第１光源部に対して並んで配置され、前記第１照明光軸と略平行な第２照明光軸に沿って、前記他の一部の光として励起光を出射する第２光源部と、を有し、前記光源装置は、前記第２光源部から出射された前記励起光を、前記第１照明光軸及び前記第２照明光軸に交差する第３照明光軸に沿うように反射させる反射部材を備え、前記波長変換装置は、前記第３照明光軸に配置され、前記励起光の入射方向とは反対方向に前記変換光を出射し、前記光合成装置は、前記第１照明光軸と前記第３照明光軸との交差部位に位置することが好ましい。
このような構成によれば、第２照明光軸及び第３照明光軸に沿って進行する励起光の光路を、第１照明光軸に沿って進行する青色光の光路より確実に長くすることができる。また、第２光源部が第３照明光軸に沿って励起光を出射する位置に配置される構成に比べて、光源装置を小型化できる。
【００１５】
上記第１態様では、前記第２照明光軸において前記第２光源部と前記反射部材との間に配置され、前記第２光源部から出射された前記励起光を集光する第１レンズと、前記第３照明光軸において前記反射部材と前記光合成装置との間に配置され、前記反射部材によって反射された前記励起光を平行化する第２レンズと、前記第３照明光軸において前記光合成装置と前記波長変換装置との間に配置され、前記励起光を前記波長変換装置に集光させ、前記波長変換装置から入射される前記変換光を平行化して前記光合成装置に入射させる励起光用集光素子と、を備えることが好ましい。
このような構成によれば、第１レンズが無い場合に比べて、第２光源部から出射された光の利用効率を高めることができる。また、第２レンズによって、平行化された励起光は、励起光用集光素子によって集光されて波長変換装置に入射されるので、当該励起光を効率よく波長変換装置に入射させることができる。更に、当該励起光用集光素子は、波長変換装置から出射された変換光を平行化して光合成装置に入射させるので、当該変換光が拡散されて出射されることを抑制できる。
そして、これら第１レンズ、第２レンズ及び励起光用集光素子による励起光の集光倍率を調整することにより、波長変換装置上での励起光の像サイズを調整できる。従って、波長変換装置及び上記拡散装置でのそれぞれの像サイズを揃えやすくすることができ、上記色むらの発生を好適に抑制できる。
【００１６】
上記第１態様では、前記第２レンズと前記光合成装置との間に配置され、入射される前記励起光を拡散させる拡散素子を備えることが好ましい。
ここで、波長変換装置上での励起光による照明領域に照度むらが生じ、局所的に照度が高い励起光が当該照明領域に入射されると、熱飽和が生じやすくなり、変換光への波長変換効率が低下するだけでなく、波長変換装置の寿命が短縮される可能性がある。
これに対し、上記拡散素子によって拡散された励起光が、励起光用集光素子によって集光されて波長変換装置に入射されるので、当該励起光による照明領域に照度むらが発生することを抑制できる。従って、上記熱飽和の発生を抑制でき、変換光への波長変換効率の低下、及び、波長変換装置の寿命の短縮を抑制できる。
【００１７】
本発明の第２態様に係るプロジェクターは、上記光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。
上記第２態様によれば、上記第１態様に係る光源装置と同様の効果を奏することができる他、当該光源装置を有することによって、形成及び投射される画像に色むらが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの外観を示す斜視図。
【図２】上記実施形態における装置本体の構成を示す模式図。
【図３】上記実施形態における投射光学装置の内部構成を模式的に示す断面図。
【図４】上記実施形態における光源装置の構成を示す模式図。
【図５】上記実施形態における補助拡散素子の機能を示す模式図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るプロジェクターが有する光源装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の外観を示す斜視図である。具体的に、図１は、当該プロジェクター１を正面側上方から見た斜視図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、内部に設けられた光源装置４（図２参照）から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射するものである。このプロジェクター１は、装置本体（図１では図示省略）を収容する外装筐体２を備える。
このようなプロジェクター１は、詳しくは後述するが、光学部品のレイアウトに特徴の１つを有する光源装置４を備えている。
以下、プロジェクター１の各構成について説明する。
【００２０】
［外装筐体の構成］
外装筐体２は、筐体本体２１と、当該筐体本体２１に取り付けられ、当該筐体本体２１とともにプロジェクター１の外装を構成するカバー部材２８と、を備え、全体として略直方体形状に形成されている。
筐体本体２１は、天面部２２、底面部２３、正面部２４、背面部２５、左側面部２６及び右側面部２７を有し、背面部２５における右側面部２７側の部位（換言すると、右側面部２７における背面部２５側の部位）が切り欠かれた略直方体形状を有する。
天面部２２は、背面部２５側の位置に、第１傾斜部２２１及び第２傾斜部２２２によって形成される凹部２２０を有する。これら第１傾斜部２２１及び第２傾斜部２２２のうち、正面部２４側に位置する第１傾斜部２２１は、背面部２５側に向かうに従って底面部２３に近接する方向に傾斜しており、背面部２５側に位置する第２傾斜部２２２は、正面部２４側に向かうに従って底面部２３に近接する方向に傾斜している。この第２傾斜部２２２には、３つの開口部２２３〜２２４が形成されている。
【００２１】
開口部２２３は、第２傾斜部２２２の略中央に、台形状に形成されている。この開口部２２３は、後述する投射光学装置３５によって正面部２４側で、かつ、天面部２２側に出射された画像光が通過する開口部である。なお、開口部２２３は、可視光を透過する透光性部材ＴＭ１によって閉塞されている。
開口部２２４は、開口部２２３に対して背面部２５側に位置している。この開口部２２４内には、図示を省略するが、リモートコントローラーからの赤外線信号を受光する受光部が配置される。なお、開口部２２４も、赤外光を透過する透光性部材ＴＭ２によって閉塞されている。
開口部２２５は、開口部２２３に対して左側面部２６側に位置している。この開口部２２５内には、図示を省略するが、上記画像光の投射領域を撮像して、当該投射領域内の指示体の位置を検出する撮像装置が配置される。なお、開口部２２５も、透光性部材ＴＭ３によって閉塞されている。
正面部２４は、外装筐体２外の気体を冷却気体として導入する複数の導入口２４１を有し、右側面部２７は、外装筐体２内の冷却対象を冷却した冷却気体を排出する複数の排出口２７１を有する。
【００２２】
このような筐体本体２１は、上記のように、背面部２５及び右側面部２７の交差部分が略直角に切り欠かれており、当該交差部分において背面部２５と平行な面には、各種ケーブルが接続可能な端子部（図示省略）が設けられている。そして、当該交差部分は、カバー部材２８によって覆われることによって、当該端子部が露出せず、プロジェクター１の外観を良好なものとされている。なお、カバー部材２８は、当該交差部分に着脱可能に取り付けられるので、当該カバー部材２８を取り外すことによって、端子部へのケーブルの接続が可能となる。
【００２３】
なお、以下の説明及び図において、天面部２２と対向する方向から見て、開口部２２３を介して投射された画像光の進行方向を＋Ｚ方向とする。また、＋Ｚ方向にそれぞれ直交し、かつ、互いに直交する＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向のうち、＋Ｙ方向を底面部２３から天面部２２に向かう方向とし、＋Ｘ方向を右側面部２７から左側面部２６に向かう方向とする。また、図示を省略するが、＋Ｚ方向とは反対方向を−Ｚ方向とする。
【００２４】
［装置本体の構成］
図２は、装置本体の構成を示す模式図である。
装置本体は、図２に示すように、画像投射装置３及び制御装置６を備える。この他、装置本体は、図示を省略するが、プロジェクター１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置、及び、プロジェクター１を構成する冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
これらのうち、制御装置６は、制御回路等を備えて構成され、プロジェクター１の動作を制御する。例えば、制御装置６は、後述する光変調装置３４３に画像情報（画像信号）を出力して、当該画像情報に応じた画像光を形成させる他、光源装置４の点灯や発光光量を制御する。
【００２５】
［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、上記制御装置６による制御の下、画像情報に応じた画像を形成及び投射する。この画像投射装置３は、＋Ｘ方向及び−Ｚ方向に沿う略Ｌ字状の光学ユニットとして構成されている。このような画像投射装置３は、光源装置４と、均一化装置３１、色分離装置３２、リレー装置３３、画像形成装置３４、投射光学装置３５及び光学部品用筐体３６と、を備える。
これらのうち、光源装置４は、＋Ｘ方向に沿って白色の光束（照明光）を出射する。この光源装置４の構成については、後に詳述する。
【００２６】
均一化装置３１は、光源装置４から入射される照明光の中心軸に対する直交面内の照度を均一化する。この均一化装置３１は、当該照明光の入射順に、第１レンズアレイ３１１、調光装置３１２、第２レンズアレイ３１３、偏光変換素子３１４及び重畳レンズ３１５を有する。なお、調光装置３１２は、無くてもよい。
これらのうち、第１レンズアレイ３１１は、入射される照明光を複数の部分光束に分割する複数の第１レンズ（図示省略）を有し、第２レンズアレイ３１３は、第１レンズアレイ３１１から入射される複数の部分光束を、重畳レンズ３１５とともに後述する光変調装置３４３に重畳させる複数の第２レンズ（図示省略）を有する。これら第１レンズと第２レンズとは１対１で対応し、ある第１レンズから出射された部分光束は、対応する第２レンズに入射される。このような第２レンズアレイ３１３は、後述する拡散装置４５及び波長変換装置５１と共役関係にあり、これら拡散装置４５及び波長変換装置５１にて形成される像は、第２レンズアレイ３１３の各第２レンズにて再結像される。そして、第２レンズアレイ３１３と拡散装置４５との間の光路長は、第２レンズアレイ３１３と波長変換装置５１との間の光路長と一致する。
【００２７】
これらのうち、偏光変換素子３１４は、詳しい図示を省略するが、偏光分離層、反射層及び位相差層をそれぞれ複数有する。
それぞれ複数の偏光分離層及び反射層は、第２レンズアレイ３１３から入射される光の中心軸にそれぞれ直交し、かつ、互いに直交する第１方向及び第２方向のうち第１方向に長く形成され、第２方向に交互に配列されている。なお、各偏光分離層は、第２レンズアレイ３１３から出射された各部分光束が入射される位置に配置され、各反射層は、当該各部分光束が直接入射されない位置に配置されている。
偏光分離層は、ｐ偏光を通過させ、ｓ偏光を反射させる。偏光分離層に応じて設けられる反射層は、当該偏光分離層にて反射されたｓ偏光を、ｐ偏光の通過方向に沿うように反射させる。そして、複数の位相差層のそれぞれは、偏光分離層を通過したｐ偏光の光路上に設けられ、入射されるｐ偏光をｓ偏光に変換する。これにより、偏光変換素子３１４から出射される光の偏光方向は、ｓ偏光に揃えられ、当該ｓ偏光が、偏光変換素子３１４の光出射面における略全面から出射される。なお、偏光変換素子３１４は、ｐ偏光を出射する構成としてもよい。
【００２８】
色分離装置３２は、均一化装置３１から入射される光束を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つの色光に分離する。この色分離装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，３２２及び反射ミラー３２３を有する。
リレー装置３３は、分離された３つの色光のうち、他の色光に比べて光路が長い赤色光の光路上に設けられる。このリレー装置３３は、入射側レンズ３３１、リレーレンズ３３３及び反射ミラー３３２，３３４を有する。
【００２９】
画像形成装置３４は、分離された各色光を画像情報に応じて変調した後、当該各色光を合成して画像光を形成する。この画像形成装置３４は、色光毎に設けられるフィールドレンズ３４１、入射側偏光板３４２、光変調装置３４３及び出射側偏光板３４４と、変調された各色光を合成して画像光を形成する１つの色合成装置３４５と、を有する。
これらのうち、光変調装置（赤、緑及び青用の光変調装置をそれぞれ３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂとする）は、本実施形態では液晶パネルを有する構成が採用されている。
また、色合成装置３４５は、本実施形態ではクロスダイクロイックプリズムにより構成されているが、複数のダイクロイックミラーを組み合わせた構成としてもよい。
【００３０】
図３は、投射光学装置３５の内部構成を模式的に示す断面図である。
投射光学装置３５は、画像形成装置３４から入射される画像光を上記被投射面上に拡大投射する。この投射光学装置３５は、図３に示すように、複数のレンズ３５１と、非球面ミラー３５２と、これらを内部に収納する中空状の保持体３５３と、を備える。
複数のレンズ３５１は、例えば、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む。なお、図３では、５つのレンズ３５１が図示されているが、投射光学装置３５を構成するレンズ３５１の数は、適宜変更可能である。
【００３１】
非球面ミラー３５２は、回転対称でない自由曲面形状の反射面３５２Ａが＋Ｚ方向側及び＋Ｙ方向側を向くように、投射光学装置３５における光路最下流に配置される。この非球面ミラー３５２は、複数のレンズ３５１により、−Ｚ方向側に導かれた画像光を＋Ｚ方向側及び＋Ｙ方向側に折り返すとともに、当該画像光を広角化する。
保持体３５３は、当該保持体３５３を収容する外装筐体２（図１参照）における天面部２２側の部位に、非球面ミラー３５２にて反射された画像光が通過する開口部３５４を有する。この開口部３５４には、可視光を透過させるガラス等の基板３５５が嵌め込まれている。これら開口部３５４及び基板３５５を通過した画像光は、上記開口部２２３（図１参照）を介して外装筐体２の外部に出射される。
【００３２】
図２に示すように、光学部品用筐体３６は、上記装置３１〜３４を構成する光学部品を内部に収容する。この光学部品用筐体３６には、設計上の光軸である照明光軸Ａｘが設定されており、光源装置４及び上記装置３１〜３５は、当該照明光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。このため、光源装置４から出射される光の中心軸、すなわち、後述する第１照明光軸Ａｘ１（図４参照）は、照明光軸Ａｘと一致する。
【００３３】
［光源装置の構成］
図４は、光源装置４の構成を示す模式図である。
光源装置４は、上記のように、均一化装置３１に照明光を出射する。この光源装置４は、図４に示すように、光源部４１、プリズムミラー４２、集光レンズ４３、補助拡散素子４４、拡散装置４５、第１集光素子４６、アフォーカル光学装置４７、反射部材４８、拡散素子４９、第２集光素子５０、波長変換装置５１、光合成装置５２及び位相差板５３を有する。
【００３４】
これらのうち、光源部４１を構成する第１光源部４１１と、プリズムミラー４２、集光レンズ４３、補助拡散素子４４、拡散装置４５、第１集光素子４６及び位相差板５３とは、＋Ｘ方向に沿う第１照明光軸Ａｘ１上に配置されている。また、光源部４１を構成する第２光源部４１２と、アフォーカル光学装置４７を構成する第１レンズ４７１とは、第１照明光軸Ａｘ１と平行な第２照明光軸Ａｘ２上に配置されている。そして、アフォーカル光学装置４７を構成する第２レンズ４７２と、拡散素子４９、第２集光素子５０及び波長変換装置５１は、第１照明光軸Ａｘ１及び第２照明光軸Ａｘ２のそれぞれと＋Ｚ方向に沿って交差する第３照明光軸Ａｘ３上に配置される。更に、光合成装置５２は、第１照明光軸Ａｘ１と第３照明光軸Ａｘ３との交差部位に配置され、反射部材４８は、第２照明光軸Ａｘ２と第３照明光軸Ａｘ３との交差部位に配置される。なお、第１照明光軸Ａｘ１と第２照明光軸Ａｘ２とは、完全な平行でなくてもよい。また、第３照明光軸Ａｘ３は、第１照明光軸Ａｘ１及び第２照明光軸Ａｘ２のそれぞれに直交していなくてもよく、これら照明光軸Ａｘ１，Ａｘ２と交差していればよい。
【００３５】
［光源部の構成］
光源部４１は、第１光源部４１１、第２光源部４１２及び放熱部材４１３を有する。
第１光源部４１１及び第２光源部４１２は、＋Ｚ方向に沿って並んで配置され、それぞれ＋Ｘ方向に青色光を出射する。すなわち、第２光源部４１２は、第１光源部４１１に対して＋Ｚ方向側に配置されている。
これら第１光源部４１１及び第２光源部４１２のそれぞれは、複数の固体光源ＳＬが縦横に配置された固体光源ユニットＳＵを有する。具体的に、第１光源部４１１は、当該固体光源ユニットＳＵを１つ有し、第２光源部４１２は、当該固体光源ユニットＳＵを２つ有する。すなわち、第２光源部４１２が有する固体光源ＳＬ２（励起固体光源）の数は、第１光源部４１１が有する固体光源ＳＬ１（青色固体光源）の数より多く、第２光源部４１２が出射する青色光（励起光ＥＬ）の光量は、第１光源部４１１が出射する青色光（青色光ＢＬ）の光量より多い。これは、以下の理由による。
【００３６】
第１光源部４１１から出射された青色光は、光量が大きく損なわれることなく、第１照明光軸Ａｘ１に沿ってプリズムミラー４２、集光レンズ４３、補助拡散素子４４、拡散装置４５、第１集光素子４６、光合成装置５２及び位相差板５３を通過して、光源装置４外に出射される。
これに対し、第２光源部４１２から出射された青色光（励起光ＥＬ）は、波長変換装置５１での蛍光ＹＬ（緑色光及び赤色光を含む光）の生成に利用されることから、比較的多くの光量が求められる。また、蛍光ＹＬの生成量（出射光量）は、波長変換装置５１での波長変換効率に依存し、当該波長変換装置５１に入射する光量より少ない。
これらのことから、第１光源部４１１からの青色光の出射光量より、第２光源部４１２からの青色光の出射光量を多くする必要がある。このため、第２光源部４１２が有する固体光源ＳＬ２の数は、第１光源部４１１が有する固体光源ＳＬ１の数より多くしている。
【００３７】
また、第２光源部４１２が有する２つの固体光源ユニットＳＵは、＋Ｚ方向（すなわち、第１光源部４１１と第２光源部４１２とを結ぶ方向）に沿って並列配置されている。このため、＋Ｚ方向において、第２光源部４１２からの青色光の光束幅は、第１光源部４１１からの青色光の光束幅より大きくなりやすい。このような第２光源部４１２からの青色光を効率よく集光するために、アフォーカル光学装置４７の第１レンズ４７１が用いられる。
なお、図示を省略するが、固体光源ユニットＳＵは、当該固体光源ユニットＳＵに配設される固体光源ＳＬの数が縦横で異なる。そして、本実施形態では、固体光源ＳＬの数が少ない列が＋Ｚ方向に沿い、固体光源の数が多い行が第１照明光軸Ａｘ１又は第２照明光軸Ａｘ２と上記＋Ｚ方向とに直交する＋Ｙ方向に沿うように、各固体光源ユニットＳＵは配置される。これにより、光源装置４が、第２光源部４１２において固体光源ユニットＳＵの配列方向である＋Ｚ方向に大きくなることが抑制される。
【００３８】
これら固体光源ユニットＳＵに配設される固体光源ＳＬとして、本実施形態では、ピーク波長が４４０ｎｍのｓ偏光の青色光を出射するＬＤ（Laser Diode）が採用されている。しかしながら、ピーク波長が４４６ｎｍ又は４６０ｎｍの青色光を出射するＬＤを、固体光源ＳＬとして採用してもよい。また、ピーク波長が異なる青色光をそれぞれ出射する固体光源を、各光源部４１１，４１２に混在させてもよく、ｐ偏光の青色光を出射する固体光源を採用してもよい。
なお、第２光源部４１２から出射された青色光は、上記のように、波長変換装置５１に含まれる蛍光体を励起させる励起光として利用される。このことから、以下の説明では、第１光源部４１１から出射される青色光ＢＬと区別するために、第２光源部４１２から出射される青色光を、励起光ＥＬという場合がある。
【００３９】
これら第１光源部４１１及び第２光源部４１２の点灯は、上記のように、制御装置６によって制御される。このため、当該制御装置６により、第１光源部４１１による青色光ＢＬの出射光量、及び、第２光源部４１２による励起光ＥＬの出射光量を調整可能である。これにより、制御装置６が、これらの出射光量を調整することによって、光源装置４から出射される照明光の光量やホワイトバランス（色バランス）を調整することが可能である。
【００４０】
放熱部材４１３は、第１光源部４１１及び第２光源部４１２と接続され、これら光源部４１１，４１２から伝導される熱を放熱し、ひいては、当該光源部４１１，４１２を冷却する。また、放熱部材４１３は、これら第１光源部４１１及び第２光源部４１２を支持して、光源装置４を一体化する支持部材としての機能も有する。この放熱部材４１３は、図示を省略するが、各光源部４１１，４１２を支持する受熱部と、複数のフィンを有するヒートシンクと、を有する。
なお、第１光源部４１１及び第２光源部４１２は、上記＋Ｚ方向に互いに離間して、放熱部材４１３上に配置される。すなわち、第１光源部４１１と第２光源部４１２との間には、隙間ＧＰが形成されている。これは、第１光源部４１１及び第２光源部４１２の一方の熱が他方に影響を及ぼすことを抑制するためである。
【００４１】
［プリズムミラー及び集光レンズの構成］
プリズムミラー４２は、第１光源部４１１の各固体光源ＳＬ１から出射された青色光ＢＬを集光して出射する。具体的に、プリズムミラー４２は、各固体光源ＳＬ１から出射された青色光ＢＬの光路を変更して、第１光源部４１１から出射された青色光ＢＬの光束を縮径させる。
集光レンズ４３は、第１照明光軸Ａｘ１において第１光源部４１１と拡散装置４５との間（より具体的には、プリズムミラー４２と補助拡散素子４４との間）に位置する。この集光レンズ４３は、各固体光源ＳＬ１からプリズムミラー４２を介して入射される青色光ＢＬを、拡散装置４５の拡散層に集光する。詳述すると、集光レンズ４３は、各固体光源ＳＬ１から出射された青色光ＢＬを、当該拡散層に重畳させる。すなわち、集光レンズ４３は、重畳素子である。
【００４２】
［補助拡散素子の構成］
補助拡散素子４４は、第１照明光軸Ａｘ１において集光レンズ４３と拡散装置４５との間に位置する。この補助拡散素子４４は、拡散装置４５による青色光ＢＬの拡散を補助するものであり、集光レンズ４３から入射される青色光ＢＬを拡散させることによって、拡散装置４５に入射される青色光の光束径（光源像のサイズ）を調整する。このような補助拡散素子４４による光の拡散率は、拡散装置４５による光の拡散率より小さい。このような補助拡散素子４４は、例えば擦りガラスによって構成できる。なお、この補助拡散素子４４の機能については、後に詳述する。
【００４３】
［拡散装置の構成］
拡散装置４５は、第１照明光軸Ａｘ１において第１光源部４１１と光合成装置５２との間に配置されている。具体的に、拡散装置４５は、補助拡散素子４４と第１集光素子４６との間に配置されている。この拡散装置４５は、集光レンズ４３から補助拡散素子４４を介して入射される青色光ＢＬを、所定の拡散率にて拡散透過させる。すなわち、拡散装置４５は、透過型の拡散装置である。
このような拡散装置４５は、入射される青色光ＢＬを拡散透過させる拡散層を有する基板４５１と、第１照明光軸Ａｘ１と略平行な回転軸を中心として基板４５１を回転させる回転装置４５２と、を有する。そして、拡散装置４５は、補助拡散素子４４によって拡散されて入射される青色光ＢＬを、波長変換装置５１から出射される蛍光ＹＬと同様の拡散角にて拡散透過させる。なお、拡散層は、基板４５１における青色光ＢＬの入射側の面に位置していてもよく、出射側の面に位置していてもよい。
なお、回転装置４５２は無くてもよいが、当該回転装置４５２によって上記基板４５１が回転されることにより、スペックルの低減が効果的に図られる。
【００４４】
［第１集光素子の構成］
第１集光素子４６は、第１照明光軸Ａｘ１において拡散装置４５と光合成装置５２との間に配置されている。この第１集光素子４６は、当該拡散装置４５から出射された青色光ＢＬを平行化して、光合成装置５２に入射させる平行化素子である。この第１集光素子４６は、本実施形態では、３つのレンズ４６１〜４６３を備えて構成されているが、当該第１集光素子４６を構成するレンズの数は、適宜変更可能である。
【００４５】
［アフォーカル光学装置及び反射部材の構成］
アフォーカル光学装置４７は、第２光源部４１２から出射された励起光ＥＬを集光して当該励起光ＥＬの光束径を縮径し、縮径された励起光ＥＬを平行化して出射する。このアフォーカル光学装置４７は、第１レンズ４７１及び第２レンズ４７２を有する。
第１レンズ４７１は、上記第２照明光軸Ａｘ２において第２光源部４１２と反射部材４８との間に配置されている。この第１レンズ４７１は、第２光源部４１２の各固体光源ＳＬ２から入射された励起光ＥＬを第２レンズ４７２に集光する。
第２レンズ４７２は、上記第３照明光軸Ａｘ３において反射部材４８と光合成装置５２との間（詳しくは、反射部材４８と拡散素子４９との間）に配置されている。この第２レンズ４７２は、第１レンズ４７１から反射部材４８を介して入射される励起光ＥＬを平行化する。
反射部材４８は、第２照明光軸Ａｘ２と第３照明光軸Ａｘ３との交差部位に位置する。この反射部材４８は、第１レンズ４７１から入射される励起光ＥＬを第３照明光軸Ａｘ３に沿うように反射させて、第２レンズ４７２に入射させる。
【００４６】
［拡散素子の構成］
拡散素子４９は、第３照明光軸Ａｘ３において第２レンズ４７２と光合成装置５２との間に配置され、当該第２レンズ４７２から入射される励起光ＥＬを拡散させる拡散板である。この拡散素子４９を通過することによって、励起光ＥＬの中心軸に直交する面内における照度のばらつきが抑制される。
ここで、上記拡散素子４９に代えて、一対のマルチレンズを有するホモジナイザー光学装置を採用することが考えられる。このホモジナイザー光学装置は、入射側のマルチレンズが、入射される励起光ＥＬを複数の部分光束に分割し、出射側のマルチレンズが、当該複数の部分光束を所定の位置（例えば波長変換素子５１１）に重畳させることによって、上記面内における励起光ＥＬの照度を均一化する機能を有する。しかしながら、このようなホモジナイザー光学装置は、高価である他、上記一対のマルチレンズ間に所定の距離が必要であるため、励起光ＥＬの光路長を長くしてしまい、光源装置４の小型化に不向きである。
これに対し、上記拡散素子４９を採用することによって、ホモジナイザー光学装置が採用される場合に比べて、光源装置４を安価に構成できる他、励起光ＥＬの光路長が長くなることを抑制できるので、当該光源装置４の小型化を図ることができる。
【００４７】
［第２集光素子の構成］
第２集光素子５０は、第３照明光軸Ａｘ３において光合成装置５２と波長変換装置５１との間に配置されている。この第２集光素子５０は、拡散素子４９から光合成装置５２を介して入射される励起光ＥＬを波長変換装置５１（波長変換素子５１１）に集光する他、当該波長変換装置５１から入射される蛍光ＹＬを平行化して出射する。すなわち、第２集光素子５０は、励起光用集光素子に相当する。
このような第２集光素子５０は、３つのレンズ５０１〜５０３を備えて構成されているが、当該第２集光素子５０を構成するレンズの数は、適宜変更可能である。
【００４８】
［波長変換装置の構成］
波長変換装置５１は、入射される励起光ＥＬによって励起され、当該励起光ＥＬとは異なる波長の蛍光ＹＬ（詳しくは緑色光及び赤色光を含む蛍光ＹＬであり、波長変換装置５１による変換光）を、当該励起光ＥＬの入射方向とは反対方向に出射する反射型の波長変換装置である。この波長変換装置５１は、波長変換素子５１１と、当該波長変換素子５１１を回転させる回転装置５１２と、波長変換素子５１１から伝達された熱を放熱する放熱部材５１３と、を有する。
【００４９】
これらのうち、回転装置５１２は、第３照明光軸Ａｘ３と略平行な回転軸を中心として波長変換素子５１１を回転させ、当該波長変換素子５１１において励起光ＥＬの入射位置を移動させる。これにより、波長変換素子５１１での熱飽和の発生を抑制している。
また、放熱部材５１３は、波長変換素子５１１において励起光ＥＬの入射側とは反対側の面に位置する。この放熱部材５１３は、波長変換素子５１１にて生じた熱を放熱し、当該波長変換素子５１１を冷却する。
【００５０】
波長変換素子５１１は、詳しい図示を省略するが、円板状の支持体と、当該支持体における入射面に位置する反射層と、当該反射層上に位置する波長変換層と、を有する。
これらのうち、波長変換層は、励起光ＥＬにより励起されて非偏光光である蛍光ＹＬ（例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光ＹＬ）を拡散出射する蛍光体を含む蛍光体層である。この波長変換層にて生じる蛍光ＹＬの一部は、第２集光素子５０側に出射され、他の一部は、反射層側に出射される。
反射層は、波長変換層から入射される蛍光ＹＬを第２集光素子５０側に反射させる。
このような波長変換素子５１１にて生じた蛍光ＹＬは、第２集光素子５０を介して光合成装置５２に入射される。
【００５１】
［光合成装置の構成］
光合成装置５２は、上記のように、第１照明光軸Ａｘ１と第３照明光軸Ａｘ３との交差部位に位置する。この光合成装置５２は、本実施形態では、青色光を透過し、緑色光及び赤色光を反射させるダイクロイックミラーによって構成されており、照明光軸Ａｘ１，Ａｘ３のそれぞれに対して傾斜して配置されている。
このため、第１光源部４１１から出射されて第１照明光軸Ａｘ１に沿って進行する青色光ＢＬは、当該第１照明光軸Ａｘ１に沿って光合成装置５２を通過する。
また、第２光源部４１２から出射されて上記反射部材４８によって反射された励起光ＥＬは、第３照明光軸Ａｘ３に沿って光合成装置５２を通過する。
一方、波長変換装置５１にて生成された上記蛍光ＹＬは、光合成装置５２によって、第１照明光軸Ａｘ１に沿うように反射される。
このような光合成装置５２により、第１集光素子４６から入射される青色光ＢＬと、第２集光素子５０から入射される蛍光ＹＬとは、第１照明光軸Ａｘ１に沿って位相差板５３側に出射され、これら青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬが合成された白色の照明光が位相差板５３に入射される。
【００５２】
［位相差板の構成］
位相差板５３は、光合成装置５２から入射される照明光の偏光方向を回転させる。具体的に、位相差板５３は、入射される白色光に含まれる青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬを、ｓ偏光及びｐ偏光が混在する円偏光に変換する。このような位相差板５３が設けられるのは、以下の理由による。
光合成装置５２から出射される蛍光ＹＬは非偏光光である。この蛍光ＹＬを形成するｐ偏光成分及びｓ偏光成分のうち、ｓ偏光成分は、上記偏光変換素子３１４に入射された際に、上記偏光分離層にて反射された後に反射層にて反射されて、当該偏光変換素子３１４から出射される。一方、ｐ偏光成分は、当該偏光分離層を通過した後に位相差層にてｓ偏光成分に変換されて、当該偏光変換素子３１４から出射される。このように、蛍光ＹＬについては、位相差板５３の有無に依らず、偏光変換素子３１４の光出射面の略全面から出射される。
【００５３】
一方、光合成装置５２から出射される青色光ＢＬはｓ偏光である。このため、上記位相差板５３が無い場合、青色光ＢＬが偏光変換素子３１４に入射された際に、当該青色光ＢＬの略全ては、偏光分離層及び反射層のそれぞれにて反射されるので、偏光変換素子３１４の光出射面において当該反射層に応じた位置のみから出射される。すなわち、青色光ＢＬについては、偏光変換素子３１４の光出射面からストライプ状に出射される。この場合、偏光変換素子３１４から出射された照明光のうち、蛍光ＹＬの通過領域と青色光ＢＬの通過領域とが異なることから、照明領域である光変調装置３４３の画像形成領域にて照度むらが発生し、ひいては、当該光変調装置３４３によって形成されて投射される画像に色むらが発生する。
【００５４】
これに対し、上記位相差板５３によって、蛍光ＹＬ及び青色光ＢＬのそれぞれが、ｓ偏光及びｐ偏光が混在する光となることにより、上記偏光変換素子３１４の光出射面の略全面から蛍光ＹＬ及び青色光ＢＬが出射されることとなる。従って、上記照度むらの発生、ひいては、上記色むらの発生が抑制される。
【００５５】
［補助拡散素子の機能］
上記のように、補助拡散素子４４は、集光レンズ４３から入射される青色光ＢＬを拡散透過させて、拡散装置４５に入射される青色光ＢＬの光束径（像サイズ）を調整する。この補助拡散素子４４による青色光ＢＬの拡散率は、拡散装置４５による青色光ＢＬの拡散率よりも低い。
このような補助拡散素子４４は、以下の理由によって設けられている。
【００５６】
図５は、補助拡散素子４４の機能を説明する模式図である。
図５に示すように、第１光源部４１１の各固体光源ＳＬ１（図３参照）から出射された青色光ＢＬは、プリズムミラー４２（図５では図示省略）を介して集光レンズ４３に入射されて、拡散装置４５に重畳される。しかしながら、第１光源部４１１から拡散装置４５までの青色光ＢＬの光路長が、第２光源部４１２から波長変換装置５１までの励起光ＥＬの光路長より短いため、波長変換装置５１上での励起光ＥＬの光束径（像サイズ）より、拡散装置４５上での青色光ＢＬの光束径（像サイズ）が小さくなりやすい。例えば、補助拡散素子４４が無い場合、集光レンズ４３によって青色光ＢＬは集光されるので、拡散装置４５上での青色光ＢＬの光束径（像サイズ）は、図５に点線で示すように、非常に小さくなる。
このような青色光ＢＬが、拡散装置４５を介して拡散出射された場合、蛍光ＹＬほどには広がらず、拡散装置４５上での青色光ＢＬの像サイズと波長変換装置５１上での蛍光ＹＬの像サイズが揃いにくくなる。この場合には、光源装置４に対して光路後段に位置し、かつ、これら拡散装置４５及び波長変換装置５１上にて形成される像が再結像される第２レンズアレイ３１３上での青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬのそれぞれの像サイズに差が生じる。このような差が生じると、当該第２レンズアレイ３１３による絞りでの損失が異なってしまい、形成された画像が上記被投射面上に投射された場合に、青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬの照度比の違いによって色むらが生じる。
【００５７】
これに対し、補助拡散素子４４が、集光レンズ４３から入射される青色光ＢＬを拡散透過することにより、図５に実線で示すように、拡散装置４５に入射される青色光ＢＬを広げることができる。そして、これにより、拡散装置４５上での青色光ＢＬの像サイズと、波長変換装置５１上での励起光ＥＬの像サイズとを揃えることができ、ひいては、上記第２レンズアレイ３１３上での青色光ＢＬの像サイズと蛍光ＹＬの像サイズとを揃えることができる。従って、被投射面上に表示される画像に色むらが発生することを抑制できる。
【００５８】
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果がある。
光源部４１の第２光源部４１２から波長変換装置５１までの励起光ＥＬの光路は、光源部４１の第１光源部４１１から拡散装置４５までの青色光ＢＬの光路より長い。これによれば、当該励起光ＥＬの光路上にアフォーカル光学装置４７、拡散素子４９及び第２集光素子５０を配置できるので、波長変換装置５１上での励起光ＥＬの光束径（像サイズ）を調整しやすくすることができる。
また、補助拡散素子４４によって、蛍光ＹＬより光路が短い青色光ＢＬを拡散させて拡散装置４５に入射させることができる。すなわち、拡散装置４５上での青色光ＢＬの光束径（像サイズ）を調整でき、これにより、当該青色光ＢＬの像サイズを、波長変換装置５１での励起光ＥＬの像サイズに揃えることができる。従って、第２レンズアレイ３１３上での青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬの像サイズを揃えることができるので、各像サイズの差による照度比の違う領域が生じることを抑制でき、被投射面上に表示される画像に色むらが発生することを抑制できる。
そして、補助拡散素子４４によって、上記色むらの発生を抑制できるので、第２光源部４１２から波長変換装置５１までの励起光ＥＬの光路より、第１光源部４１１から拡散装置４５までの青色光ＢＬの光路を短く設定できるので、光源装置の小型化を図ることができる。
【００５９】
拡散装置４５は、入射される青色光ＢＬを透過させつつ拡散させる透過型の拡散装置である。これによれば、拡散装置４５が、反射型の拡散装置として構成され、青色光ＢＬを反射させつつ拡散させる場合に比べて、当該青色光ＢＬの光路が長くなることを抑制できる。従って、光源装置４の小型化を図ることができる。
【００６０】
第１光源部４１１は、それぞれ光を出射する複数の固体光源ＳＬ１を有する。また、光源装置４は、青色光ＢＬの光路上において第１光源部４１１と補助拡散素子４４との間に位置し、各固体光源ＳＬ１から出射された青色光ＢＬを拡散装置４５に重畳させる重畳素子としての集光レンズ４３を備える。これによれば、集光レンズ４３によって各固体光源ＳＬ１から出射された青色光ＢＬが拡散装置４５に重畳されるので、当該拡散装置４５から拡散出射される青色光ＢＬに、輝度むらが生じることを抑制できる。
【００６１】
また、集光レンズ４３は１枚のレンズによって構成されているので、第１光源部４１１から拡散装置４５までの青色光ＢＬの光路が長くなることを抑制でき、光源装置４の小型化を図りやすくすることができる。
更に、補助拡散素子４４によって、拡散装置４５に入射される青色光ＢＬの光束径を広げることができ、ひいては、当該拡散装置４５上での青色光の像サイズを拡大できる。これにより、拡散装置４５上での青色光ＢＬの像サイズと波長変換装置５１上での励起光ＥＬの像サイズとを揃えることができる。従って、表示される画像に上記色むらが発生することを好適に抑制できる。
【００６２】
光源部４１は、第１照明光軸Ａｘ１に沿って青色光ＢＬを出射する第１光源部４１１と、第１光源部４１１に対して並んで配置され、第２照明光軸Ａｘ２に沿って励起光ＥＬを出射する第２光源部４１２と、を有する。また、光源装置４は、第２光源部４１２から出射された励起光ＥＬを、第３照明光軸Ａｘ３に沿うように反射させる反射部材４８を備える。更に、波長変換装置５１は、第３照明光軸Ａｘ３に配置され、励起光ＥＬの入射方向とは反対方向に蛍光ＹＬを出射し、光合成装置５２は、第１照明光軸Ａｘ１と第３照明光軸Ａｘ３との交差部位に位置する。これによれば、第２照明光軸Ａｘ２及び第３照明光軸Ａｘ３に沿って進行する励起光ＥＬの光路を、第１照明光軸Ａｘ１に沿って進行する青色光ＢＬの光路より確実に長くすることができる。また、第２光源部４１２が第３照明光軸Ａｘ３に沿うように励起光ＥＬを出射する位置に配置される構成に比べて、光源装置４を小型化できる。
【００６３】
アフォーカル光学装置４７を構成する第１レンズ４７１は、第２照明光軸Ａｘ２において第２光源部４１２と反射部材４８との間に配置され、当該第２光源部４１２から出射された励起光ＥＬを集光する。これによれば、第１レンズ４７１が無い場合に比べて、第２光源部４１２から出射された光の利用効率を高めることができる。
同じくアフォーカル光学装置４７を構成する第２レンズ４７２は、第３照明光軸Ａｘ３において反射部材４８と光合成装置５２との間に配置され、当該反射部材４８によって反射された励起光ＥＬを平行化する。更に、励起光用集光素子としての第２集光素子５０は、第３照明光軸Ａｘ３において光合成装置５２と波長変換装置５１との間に配置され、励起光ＥＬを波長変換装置５１に集光させるとともに、当該波長変換装置５１から入射される蛍光ＹＬを平行化して光合成装置５２に入射させる。これによれば、第２レンズ４７２によって、平行化された励起光ＥＬは、第２集光素子５０によって集光されて波長変換装置５１に入射されるので、当該励起光ＥＬを効率よく波長変換装置５１に入射させることができる。更に、第２集光素子５０は、波長変換装置５１から出射された蛍光ＹＬを平行化して光合成装置５２に入射させるので、当該蛍光ＹＬが拡散されて出射されることを抑制でき、当該蛍光ＹＬを均一化装置３１に適切に入射させることができる。
そして、これらアフォーカル光学装置４７（第１レンズ４７１及び第２レンズ４７２）と第２集光素子５０による励起光ＥＬの集光倍率を調整することにより、波長変換装置５１上での励起光ＥＬの像サイズを調整できる。従って、波長変換装置５１及び拡散装置４５での励起光ＥＬ及び青色光ＢＬの像サイズを揃えることができ、上記色むらの発生を好適に抑制できる。
【００６４】
ここで、波長変換装置５１上での励起光ＥＬによる照明領域に照度むらが生じ、局所的に照度が高い励起光ＥＬが当該照明領域に入射されると、波長変換装置５１（波長変換素子５１１）に熱飽和が生じやすくなる。このような熱飽和が生じると、蛍光ＹＬへの波長変換効率が低下するだけでなく、波長変換素子５１１の寿命が短縮される可能性がある。
これに対し、第２レンズ４７２と光合成装置５２との間に拡散素子４９が配置され、当該拡散素子４９は、第２レンズ４７２から入射される励起光ＥＬを拡散させる。これによれば、拡散素子４９によって拡散された励起光ＥＬが、第２集光素子５０によって集光されて波長変換装置５１に入射されるので、当該励起光ＥＬによる照明領域に照度むらが発生することを抑制できる。従って、上記熱飽和の発生を抑制でき、蛍光ＹＬへの波長変換効率の低下、及び、波長変換素子５１１の寿命の短縮を抑制できる。
【００６５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、上記プロジェクター１と同様の構成及び機能を有するが、光源装置の構成が相違する。詳述すると、本実施形態に係るプロジェクターと上記プロジェクター１とは、光源装置における光学部品の配置が相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図６は、本実施形態に係るプロジェクターが備える光源装置４Ａの構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクターは、図示を省略するが、光源装置４に代えて光源装置４Ａを備える他は、上記プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。
光源装置４Ａは、上記光源装置４と同様に、均一化装置３１に照明光を出射する。この光源装置４Ａは、図６に示すように、光源部４１Ａ、アフォーカル光学装置４７、光分離装置５４、補助拡散素子４４、反射部材５５、拡散装置４５、第１集光素子４６、ダイクロイックミラー５６、第２集光素子５０、波長変換装置５１、光合成装置５２及び位相差板５３を有し、上記光源装置４と同様に機能する。
【００６７】
このような光源装置４Ａには、４つの照明光軸Ａｙ１〜Ａｙ４が設定されている。
これらのうち、第１照明光軸Ａｙ１と第２照明光軸Ａｙ２とは、平行であり、それぞれ、＋Ｘ方向に沿うように設定されている。なお、第２照明光軸Ａｙ２は、第１照明光軸Ａｙ１に対して＋Ｚ方向に設定されている。
第３照明光軸Ａｙ３と第４照明光軸Ａｙ４とは、平行であり、それぞれ＋Ｚ方向に沿うように設定されている。そして、第３照明光軸Ａｙ３は、第１照明光軸Ａｙ１及び第２照明光軸Ａｙ２と交差し、第４照明光軸Ａｙ４も、第１照明光軸Ａｙ１及び第２照明光軸Ａｙ２と交差する。なお、第４照明光軸Ａｙ４は、第３照明光軸Ａｙ３に対して＋Ｘ方向に設定されている。
これら照明光軸Ａｙ１〜Ａｙ４上に各光学部品が配置されている。なお、第１照明光軸Ａｙ１と第２照明光軸Ａｙ２とは、完全な平行でなくてもよく、第３照明光軸Ａｙ３及び第４照明光軸Ａｙ４とは、完全な平行でなくてもよい。また、第３照明光軸Ａｙ３及び第４照明光軸Ａｙ４は、第１照明光軸Ａｙ１及び第２照明光軸Ａｙ２のそれぞれに直交していなくてもよく、これら照明光軸Ａｙ１，Ａｙ２と交差していればよい。
【００６８】
具体的に、光源部４１Ａ、アフォーカル光学装置４７、光分離装置５４及びダイクロイックミラー５６は、第１照明光軸Ａｙ１上に位置している。これらのうち、光分離装置５４は、第１照明光軸Ａｙ１と第３照明光軸Ａｙ３との交差部位に位置し、当該第３照明光軸Ａｙ３上には、補助拡散素子４４及び反射部材５５が位置している。この反射部材５５は、第３照明光軸Ａｙ３と第２照明光軸Ａｙ２との交差部位に位置し、当該第２照明光軸Ａｙ２上には、拡散装置４５、第１集光素子４６、光合成装置５２及び位相差板５３が位置している。この第２照明光軸Ａｙ２は、上記照明光軸Ａｘと一致する。
一方、ダイクロイックミラー５６は、第１照明光軸Ａｙ１と第４照明光軸Ａｙ４との交差部位に位置し、当該第４照明光軸Ａｙ４上には、第２集光素子５０及び波長変換装置５１が位置している。そして、光合成装置５２は、第４照明光軸Ａｙ４と第２照明光軸Ａｙ２との交差部位に位置している。
【００６９】
このような光源装置４Ａにおいて、光源部４１Ａは、青色光を出射する上記固体光源ＳＬが複数配列された上記固体光源ユニットＳＵを少なくとも１つ備え、これらにより、第１照明光軸Ａｙ１に沿って当該青色光の光束ＬＦを出射する。
アフォーカル光学装置４７を構成する第１レンズ４７１及び第２レンズ４７２のうち、第１レンズ４７１は、複数の固体光源ＳＬから出射された光束ＬＦを集光し、所定の位置に重畳させる。なお、この所定の位置としては、第２レンズ４７２、或いは、拡散装置４５の配置位置が挙げられる。
【００７０】
光分離装置５４は、第１レンズ４７１から入射される光束ＬＦを所定の割合で分離する。本実施形態では、光分離装置５４は、ハーフミラーによって構成され、当該光束ＬＦのうち、波長変換装置５１による波長変換に利用される一部の光（励起光ＥＬ）を第１照明光軸Ａｙ１に沿って透過させ、光源装置４Ａから出射される照明光の青色成分として利用される残りの光（青色光ＢＬ）を第３照明光軸Ａｙ３に沿うように反射させる。なお、光分離装置５４の透過率及び反射率は、励起光ＥＬの光量が、青色光ＢＬの光量より多くなるように設定されている。
【００７１】
光分離装置５４にて分離された青色光ＢＬは、補助拡散素子４４に入射される。この補助拡散素子４４を透過しつつ拡散された青色光ＢＬは、反射部材５５によって第２照明光軸Ａｙ２に沿うように反射される。この補助拡散素子４４によって、上記第１実施形態にて示した構成と同様に、拡散装置４５上での青色光ＢＬの光束径（像サイズ）が調整（拡大）される。なお、反射部材５５は、全反射ミラーにより構成できる他、第１レンズ４７１による青色光ＢＬの集光を補助するように、球面状又は非球面状に形成された反射面を有する構成としてもよい。
第２照明光軸Ａｙ２に沿うように光路が変更された青色光ＢＬは、上記のように、拡散装置４５を透過しつつ、当該拡散装置４５に予め設定された拡散率にて拡散されて、第１集光素子４６に入射される。そして、当該青色光ＢＬは、第１集光素子４６にて平行化されて、光合成装置５２に入射される。
【００７２】
光分離装置５４にて分離された励起光ＥＬは、アフォーカル光学装置４７の第２レンズにて平行化され、ダイクロイックミラー５６に入射される。
このダイクロイックミラー５６は、青色光を反射させ、青色光の波長より長い波長の光（緑色光及び赤色光）を透過させる機能を有する。このため、第１照明光軸Ａｙ１に沿って進行した励起光ＥＬは、ダイクロイックミラー５６にて第４照明光軸Ａｙ４に沿うように反射され、第２集光素子５０に入射される。
第２集光素子５０は、上記のように、入射される励起光ＥＬを波長変換装置５１の波長変換層に集光する他、当該波長変換層にて生じた蛍光ＹＬを集光及び平行化して、ダイクロイックミラー５６に向けて出射する。この蛍光ＹＬは、当該ダイクロイックミラー５６を透過して、光合成装置５２に入射される。
なお、本実施形態においても、波長変換装置５１は、反射型の波長変換装置として構成されている。また、光源部４１Ａから波長変換装置５１までの励起光ＥＬの光路長は、光源部４１Ａから拡散装置４５までの青色光ＢＬの光路長より長い。
【００７３】
第４照明光軸Ａｙ４に沿って光合成装置５２に入射された蛍光ＹＬは、当該光合成装置５２にて第２照明光軸Ａｙ２に沿うように反射され、位相差板５３に入射される。
一方、第２照明光軸Ａｙ２に沿って光合成装置５２に入射された青色光ＢＬは、当該第２照明光軸Ａｙ２に沿って光合成装置５２を通過して、位相差板５３に入射される。
これにより、これら青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬは、位相差板５３を介して光源装置４Ａから、第２照明光軸Ａｙ２（すなわち上記照明光軸Ａｘ）に沿って出射され、照明光として上記均一化装置３１に入射される。
以上説明した光源装置４Ａを有する本実施形態に係るプロジェクターによれば、上記プロジェクター１と同様の効果を奏することができる。
【００７４】
［実施形態の変形］
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、波長変換装置５１は、波長変換素子５１１、回転装置５１２及び放熱部材５１３を有する構成であった。しかしながら、これに限らず、波長変換装置５１は、波長変換素子５１１を有する構成であればよく、必ずしも回転装置５１２及び放熱部材５１３は無くてもよい。また、波長変換装置５１は、励起光ＥＬの入射方向とは反対方向に蛍光ＹＬを拡散出射する反射型の波長変換装置として構成した。しかしながら、これに限らず、透過型の波長変換装置を光源装置に採用してもよい。
【００７５】
上記各実施形態では、拡散装置４５は、拡散層を有する基板４５１と、回転装置４５２とを備える構成であった。しかしながら、これに限らず、拡散装置４５は、基板４５１を有する構成であればよく、必ずしも回転装置４５２は無くてもよい。なお、上記のように、基板４５１が回転されることによって、スペックルを好適に低減させることができる。
更に、上記各実施形態では、光合成装置５２は、青色光ＢＬを透過させ、蛍光ＹＬを反射させることによって、これら青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬを合成するダイクロイックミラーを有する構成とした。しかしながら、これに限らず、光合成装置５２は、青色光ＢＬ及び蛍光ＹＬを合成できれば、他の構成としてもよい。
【００７６】
上記第１実施形態では、補助拡散素子４４は、集光レンズ４３と拡散装置４５との間に配置されていた。しかしながら、これに限らず、補助拡散素子４４は、集光レンズ４３に対して青色光ＢＬの入射側に位置していてもよい。
また、補助拡散素子４４は、拡散装置４５より拡散率が低い拡散板（擦りガラス）であるとした。しかしながら、これに限らず、入射される青色光ＢＬを拡散出射させることができれば、他の構成でもよい。第２実施形態にて示した光源装置４Ａに採用される補助拡散素子４４についても同様である。
【００７７】
上記各実施形態では、拡散装置４５は、入射される青色光ＢＬを拡散透過させるとした。しかしながら、これに限らず、拡散装置４５は、入射される青色光ＢＬを拡散反射させる構成としてもよい。
【００７８】
上記第１実施形態では、光源装置４は、第１光源部４１１の各固体光源ＳＬ１から出射された青色光ＢＬを拡散装置４５に重畳させる重畳素子としての集光レンズ４３を有するとした。しかしながら、これに限らず、このような集光レンズ４３は無くてもよい。また、集光レンズ４３は、各固体光源ＳＬ１から出射された青色光ＢＬを拡散装置４５に集光できれば、当該青色光ＢＬを必ずしも重畳させなくてもよい。更に、上記した重畳素子の機能を実現できれば、重畳素子は、１枚のレンズでなくてもよく、他の構成でもよい。
【００７９】
上記第１実施形態では、第１光源部４１１と第２光源部４１２とは、＋Ｚ方向に沿って並んで配置されているとした。しかしながら、これに限らず、第１光源部４１１に対して、第２光源部４１２が、励起光ＥＬの出射側とは反対側（すなわち−Ｘ方向側）にずれていてもよい。なお、第１光源部４１１及び第２光源部４１２が、＋Ｚ方向に並んでいれば、一方の光源部が他方の光源部に対して−Ｘ方向側に突出しないので、光源装置を一層小型化できる。
また、上記第１実施形態では、第１光源部４１１及び第２光源部４１２は、支持部材としても機能する放熱部材４１３によって一体化されているとした。しかしながら、これに限らず、１つの光源部において、第１光源部に相当する領域から出射された光を青色光とし、第２光源部に相当する領域から出射された光を励起光として利用してもよい。
【００８０】
更に、第１光源部４１１と第２光源部４１２とは分離して配置されてもよい。例えば、光源装置４において、第３照明光軸Ａｘ３上に第２光源部４１２及び第１レンズ４７１を配置してもよい。この場合、光源装置が大型化するものの、反射部材４８を省略できる。
また、上記第２実施形態では、青色光ＢＬ及び励起光ＥＬを含む光束ＬＦを光源部４１Ａが出射するとした。しかしながら、これに限らず、第１照明光軸Ａｙ１に沿って励起光ＥＬを出射する光源部と、第２照明光軸Ａｙ２に沿って青色光ＢＬを出射する光源部とを分けてもよい。この場合、第２照明光軸Ａｙ２に、入射される青色光ＢＬを拡散装置４５に集光する集光レンズ４３と、入射される青色光ＢＬを拡散させる補助拡散素子４４とを配置すればよい。この構成であれば、光分離装置５４及び反射部材５５を省略できる。
すなわち、光源装置４，４Ａにて示した光学部品の配置は、それぞれ一例であり、本発明の課題を解決できる範囲にて、各光学部品の配置を変更してもよい。
【００８１】
上記各実施形態では、励起光ＥＬの光路上に、第１レンズ４７１及び第２レンズ４７２を有するアフォーカル光学装置４７を配置した。また、当該励起光ＥＬの光路上に、アフォーカル光学装置４７から出射された平行光を波長変換装置５１に集光するとともに、当該波長変換装置５１から出射された蛍光ＹＬを平行化する第２集光素子５０（励起光用集光素子）を配置した。しかしながら、これらアフォーカル光学装置４７及び第２集光素子５０は、無くてもよい。例えば、光源装置４において、第２レンズ４７２に代えて、反射部材４８が、入射される励起光ＥＬを平行化する機能を備えていてもよい。なお、波長変換装置５１への励起光ＥＬの入射効率や、出射された蛍光ＹＬの利用効率を考慮すれば、波長変換装置５１に対する励起光ＥＬの入射側に第２集光素子５０が配置される構成が好ましい。
【００８２】
上記第１実施形態では、第３照明光軸Ａｘ３において第２レンズ４７２と光合成装置５２との間に、上記ホモジナイザー光学装置の代わりとなる拡散素子４９が配置されるとした。しかしながら、これに限らず、拡散素子４９は無くてもよく、当該拡散素子４９に代えて上記ホモジナイザー光学装置を配置してもよい。
一方、上記第２実施形態に係る光源装置４Ａの第２照明光軸Ａｙ２において第２レンズ４７２とダイクロイックミラー５６との間、又は、第４照明光軸Ａｙ４においてダイクロイックミラー５６と第２集光素子５０との間に、拡散素子４９を設けてもよい。
【００８３】
上記各実施形態では、プロジェクターは、それぞれ液晶パネルを有する光変調装置３４３（３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂ）を備えるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を備えるプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
また、上記各実施形態では、画像投射装置３は、上記光学部品が図２にて示したレイアウトで配置された構成とした。しかしながら、これに限らず、画像投射装置３において、当該レイアウトは適宜変更可能であり、一部の光学部品を省略してもよい。
【００８４】
上記各実施形態では、光変調装置３４３は、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルを有する構成であった。しかしながら、これに限らず、光変調装置３４３は、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルを有する構成としてもよい。また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。
【００８５】
上記各実施形態では、投射光学装置３５は、当該投射光学装置３５における光路最下流に配置されて、複数のレンズ３５１から入射される画像光を折り返す非球面ミラー３５２を有する構成とした。しかしながら、これに限らず、投射光学装置３５は、このような非球面ミラー３５２を備えていなくてもよい。すなわち、投射光学装置３５は、レンズ３５１の光軸（−Ｚ方向に沿う光軸）に沿って入射された画像光を、当該光軸に沿って投射する構成としてもよい。
【００８６】
上記各実施形態では、本発明の光源装置４をプロジェクターに適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、例えば、照明器具及び自動車等のヘッドライト等に、本発明に係る光源装置を採用してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１…プロジェクター、３４３（３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ）…光変調装置、３５…投射光学装置、４，４Ａ…光源装置、４１，４１Ａ…光源部、４１１…第１光源部、４１２…第２光源部、４１３…放熱部材、４２…プリズムミラー、４３…集光レンズ（重畳素子）、４４…補助拡散素子、４５…拡散装置、４５１…基板、４５２…回転装置、４６…第１集光素子、４６１〜４６３…レンズ、４７…アフォーカル光学装置、４７１…第１レンズ、４７２…第２レンズ、４８…反射部材、４９…拡散素子、５０…第２集光素子（励起光用集光素子）、５０１〜５０３…レンズ、５１…波長変換装置、５１１…波長変換素子、５１２…回転装置、５１３…放熱部材、５２…光合成装置、５３…位相差板、Ａｘ１…第１照明光軸、Ａｘ２…第２照明光軸、Ａｘ３…第３照明光軸、ＢＬ…青色光、ＥＬ…励起光、ＧＰ…隙間、ＳＬ（ＳＬ１，ＳＬ２）…固体光源、ＳＵ…固体光源ユニット、ＹＬ…蛍光。
【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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