(57)【要約】【課題】光損失を低減できる光源装置を提供する。また、前記光源装置を備えるプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、第１の発光部と、第１の発光部とは異なる第２の発光部と、第１領域において第１の発光部および第２の発光部を支持する基板と、を有し、第１の発光部および第２の発光部が生成する光線束を射出する光源部と、光源部から射出された光線束が入射する集光光学系と、集光光学系により集光された光線束が入射する拡散素子と、を備え、第１領域は、矩形状であり、４つの角部と中心部とを有し、第１の発光部は、第１領域の４つの角部にそれぞれ配置され、第２の発光部は、第１領域の中心部側において第１領域の中心部を基準として回転対称に配置される。【選択図】図３
2019040006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発光部と、前記第１の発光部とは異なる第２の発光部と、第１領域において前記第１の発光部および前記第２の発光部を支持する基板と、を有し、前記第１の発光部および前記第２の発光部が生成する光線束を射出する光源部と、
前記光源部から射出された前記光線束が入射する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された前記光線束が入射する拡散素子と、を備え、
前記第１領域は、矩形状であり、４つの角部と中心部とを有し、
前記第１の発光部は、前記第１領域の前記４つの角部にそれぞれ配置され、
前記第２の発光部は、前記第１領域の前記中心部側において前記第１領域の前記中心部を基準として回転対称に配置されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第２の発光部は、前記第１領域の前記中心部に配置された第３の発光部と、前記第３の発光部の周囲であって前記第１領域の中心部側に配置された第４の発光部とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１の発光部および前記第２の発光部は、互いに接触した状態に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第２の発光部は、前記第１領域の前記中心部に配置された一つの第３の発光部を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１の発光部および前記第３の発光部は光を射出する射出面をそれぞれ有し、
前記第１の発光部および前記第３の発光部は、互いの前記射出面の向きを異ならせた状態に配置される
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記集光光学系を透過した前記光線束は、デフォーカス状態で前記拡散素子に入射する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記拡散素子は波長変換素子を含む
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
請求項１乃至７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して画像光を生成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、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ものである。
【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、レーザーアレイから射出した励起光を、マイクロレンズアレイと集光レンズとを用いて蛍光体層上に入射させて蛍光を生成する技術が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。二枚のマルチレンズアレイと集光レンズとの作用によって、蛍光体層上での励起光による照明領域は矩形状となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９７５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光変調装置の画像形成領域は矩形状である。そのため、光変調装置を照明する照明光による照明領域の形状、すなわち、該照明光の主光線に直交する面内における断面は矩形状であるのが好ましい。しかしながら、上記光源装置では、蛍光体層上での励起光による照明領域を矩形状とした場合でも、蛍光体層の内部における励起光と蛍光の拡散によって、蛍光体層における発光領域は矩形ではなく円形に近い形状となる。
【０００５】
このような円形状の発光領域から射出された光線束は円形状の光源の像を形成する。上述のように光変調装置の画像形成領域は矩形状であるため、円形の像が画像形成領域の外形よりも大きい場合は光損失が生じてしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、光損失を低減できる光源装置を提供することを目的の一つとする。また、前記光源装置を備えるプロジェクターを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に従えば、第１の発光部と、前記第１の発光部とは異なる第２の発光部と、第１領域において前記第１の発光部および前記第２の発光部を支持する基板と、を有し、前記第１の発光部および前記第２の発光部が生成する光線束を射出する光源部と、前記光源部から射出された前記光線束が入射する集光光学系と、前記集光光学系により集光された前記光線束が入射する拡散素子と、を備え、前記第１領域は、矩形状であり、４つの角部と中心部とを有し、前記第１の発光部は、前記第１領域の前記４つの角部にそれぞれ配置され、前記第２の発光部は、前記第１領域の前記中心部側において前記第１領域の前記中心部を基準として回転対称に配置される。
【０００８】
第１態様に係る光源装置では、第２の発光部から射出された光線束によって照明される拡散素子における照明領域が、第１の発光部から射出された光線束によって照明される拡散素子における照明領域に対して内側すなわち、第１領域の中心部側に位置するようになる。そのため、光源部による照明領域全体の形状は、第１領域の互いに隣接する２つの角部の間に位置する辺部に対応する照明領域の形状が、第１領域の中心部側に対応する照明領域に向かう凹部を有する形状となる。光源部から射出された光は拡散素子で拡散されるため、第１領域の互いに隣接する２つの角部の間に位置する辺部に対応する照明領域においては当該発光領域が照明領域の外側に拡がる。これにより、拡散素子における発光領域は、当該照明領域の凹部がなくなるため、照明領域の形状よりも、矩形に近づいた形状となる。よって、発光領域から射出される光を効率良く利用可能となるので、光損失を低減できる。
【０００９】
上記第１態様において、前記第２の発光部は、前記第１領域の前記中心部に配置された第３の発光部と、前記第３の発光部の周囲であって前記第１領域の中心部側に配置された第４の発光部とを含むのが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、第３の発光部および第４の発光部により、拡散素子における発光領域は、照明領域の凹部がなくなるように、当該照明領域の外側（第１領域の中心部側に対応する照明領域に向かう方向とは逆側）に拡がるため、照明領域の形状よりも、矩形に近づいた形状となる。よって、発光領域から射出される光を効率良く利用可能となるので、光損失を低減できる。
【００１１】
上記第１態様において、前記第１の発光部および前記第２の発光部は、互いに接触した状態に配置されているのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１の発光部および第２の発光部を基板上に最密に配置できるので、光源部を小型化できる。
【００１３】
上記第１態様において、前記第２の発光部は、前記第１領域の前記中心部に配置された一つの第３の発光部を含むのが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、発光部の数を最小限に抑えつつ、拡散素子上に矩形状の照明領域を形成することができる。
【００１５】
上記第１態様において、前記第１の発光部および前記第３の発光部は光を射出する射出面をそれぞれ有し、前記第１の発光部および前記第３の発光部は、互いの前記射出面の向きを異ならせた状態に配置されるのが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、仮に集光光学系の焦点位置に拡散素子を配置した場合でも、光源部から射出された光線束による照明領域は拡散素子上において一点で重ならない。よって、集光光学系によって光線束をデフォーカス状態で拡散素子に入射させる必要がない。
【００１７】
上記第１態様において、前記集光光学系を透過した前記光線束は、デフォーカス状態で前記拡散素子に入射するのが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、光線束がデフォーカス状態で拡散素子に入射するので、各発光部の射出面が同じ方向を向いていた場合でも、各発光部による照明領域が一点で重ならず、矩形状にはならない。よって、光源部による照明領域全体の形状は、第１領域の互いに隣接する２つの角部の間に位置する辺部に対応する照明領域の形状が、第１領域の中心部側に対応する照明領域に向かう凹部を有した形状となる。
【００１９】
上記第１態様において、前記拡散素子は波長変換素子を含むのが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、波長変換素子から射出される蛍光における発光領域を矩形に近づいた形状とすることができる。よって、蛍光の損失を低減できる。
【００２１】
本発明の第２態様に従えば、上記第１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して画像光を生成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。
【００２２】
第２態様に係るプロジェクターによれば、光源装置における光損失を低減することで、光利用効率の高いプロジェクターを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す概略図。
【図２】実施形態に係る光源ユニットの光学系を示す概略図。
【図３】実施形態に係る光源部の平面図。
【図４】比較例に係る照明領域により生成される発光領域の形状を示す図。
【図５】実施形態に係る照明領域により生成される発光領域の形状を示す図。
【図６】第一変形例に係る光源部の平面図。
【図７】第二変形例に係る光源部の平面図。
【図８】第三変形例に係る光源部の平面図。
【図９】第四変形例に係る光源部の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２５】
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す概略図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、光源ユニット２と、色分離導光光学系２００と、光変調装置４００Ｒと、光変調装置４００Ｇと、光変調装置４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投射光学系６００と、を備える。
【００２６】
光源ユニット２は、第１光源装置３と、第２光源装置４とを含む。
第１光源装置３は、赤色光及び緑色光を含む蛍光ＹＬを色分離導光光学系２００に向けて射出する。第２光源装置４は、青色光Ｂを色分離導光光学系２００に向けて射出する。
【００２７】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０と、反射ミラー２２０と、反射ミラー２３０と、反射ミラー２５０と、を備える。色分離導光光学系２００は、第１光源装置３から射出される黄色の蛍光ＹＬを赤色光Ｒと緑色光Ｇとに分離し、対応する光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇに導光する。また、色分離導光光学系２００は、第２光源装置４から射出される青色光Ｂを光変調装置４００Ｂに導光する。フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、およびフィールドレンズ３００Ｂは、色分離導光光学系２００と光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂとの間に配置されている。
【００２８】
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分を反射するダイクロイックミラーである。反射ミラー２２０は、緑色光成分を反射するミラーである。反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射するミラーである。反射ミラー２５０は、青色光成分を反射する反射ミラーである。
【００２９】
ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光Ｒは、反射ミラー２３０で反射され、フィールドレンズ３００Ｒを通過して赤色光用の光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光Ｇは、反射ミラー２２０でさらに反射され、フィールドレンズ３００Ｇを通過して緑色光用の光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。反射ミラー２５０で反射された青色光Ｂは、フィールドレンズ３００Ｂを経て青色光用の光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。
【００３０】
光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調し、各色光に対応するカラー画像を形成する。図示を省略したが、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂの光入射側に、入射側偏光板がそれぞれ配置されている。光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂの光射出側に、射出側偏光板がそれぞれ配置されている。
【００３１】
クロスダイクロイックプリズム５００は、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、および光変調装置４００Ｂから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する。クロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。
【００３２】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投射光学系６００によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。投射光学系６００は、複数の投射レンズで構成されている。
【００３３】
図２は光源ユニット２の概略構成を示す図である。図２に示すように、光源ユニット２は、第１光源装置３と第２光源装置４とを含む。
第１光源装置３は、光源部１１と、コリメート光学系１２と、集光光学系１３と、回転蛍光板１４と、ピックアップ光学系１５と、第１レンズアレイ１６と、第２レンズアレイ１７と、偏光変換素子１８と、重畳レンズ１９とを備える。
【００３４】
図３は光源部１１の平面図である。図３に示すように、光源部１１は、複数の半導体レーザー２５と、該複数の半導体レーザー２５を支持する基板２６とを有する。半導体レーザー２５は、励起光として青色レーザー光（例えば、発光強度のピークが約４４５ｎｍの光）ＬＢを射出する射出面２５Ｘを有する。各射出面２５Ｘは矩形状である。各半導体レーザー２５は、半導体レーザー素子と該半導体レーザー素子を保持する保持部（図示略）とをパッケージ化した、所謂、ＣＡＮパッケージ構造を有する。
【００３５】
光源部１１は、複数の青色レーザー光ＬＢからなる励起光ＫＳを射出する。なお、半導体レーザー２５としては、４４５ｎｍ以外の波長、例えば４６０ｎｍの青色レーザー光を射出するものを用いてもよい。本実施形態において、励起光ＫＳは、特許請求の範囲に記載の「光線束」に対応する。
【００３６】
複数の半導体レーザー２５は矩形状の第１領域Ａに配置される。第１領域Ａは基板２６上の仮想的な領域である。矩形状の第１領域Ａは４つの角部ＣＮと中心部ＡＣとを有する。本実施形態において、複数（９つ）の半導体レーザー２５は、第１領域Ａにおいて、射出面２５Ｘの向きを揃えた状態でそれぞれ配置されている。
本実施形態において、第１領域Ａは、特許請求の範囲に記載の「第１領域」に対応する。また、４つの角部ＣＮは、特許請求の範囲に記載の「４つの角部」に対応する。さらに、中心部ＡＣは、特許請求の範囲に記載の「中心部」に対応する。
【００３７】
本実施形態において、複数の半導体レーザー２５は、４つの第１の半導体レーザー２５ａと、５つの第２の半導体レーザー２５ｂとを含む。本実施形態において、第１の半導体レーザー２５ａは特許請求の範囲に記載の「第１の発光部」に対応し、第２の半導体レーザー２５ｂは特許請求の範囲に記載の「第２の発光部」に対応する。
【００３８】
第１の半導体レーザー２５ａは、第１領域Ａの４つの角部ＣＮにそれぞれ配置される。
第２の半導体レーザー２５ｂは、第１領域Ａの中心部ＡＣ側において当該中心部ＡＣを基準として回転対称に配置されている。なお、回転対称軸は、第１領域Ａの中心部ＡＣを通る。また、第１光源装置３の光軸１００ａｘは第１領域Ａの中心部ＡＣを通る。
【００３９】
第２の半導体レーザー２５ｂは、第１領域Ａの中心部ＡＣに配置された第３の半導体レーザー２５ｃと、第３の半導体レーザー２５ｃの周囲であって第１領域Ａの中心部ＡＣ側に配置された第４の半導体レーザー２５ｄとを含む。具体的に第２の半導体レーザー２５ｂは、１つの第３の半導体レーザー２５ｃと、４つの第４の半導体レーザー２５ｄとを含む。
【００４０】
本実施形態において、第３の半導体レーザー２５ｃは特許請求の範囲に記載の「第３の発光部」に対応し、第４の半導体レーザー２５ｄは特許請求の範囲に記載の「第４の発光部」に対応する。
【００４１】
本実施形態において、第２の半導体レーザー２５ｂが第３の半導体レーザー２５ｃと第４の半導体レーザー２５ｄとを含む場合を例に挙げたが、第２の半導体レーザー２５ｂは第３の半導体レーザー２５ｃ又は第４の半導体レーザー２５ｄのいずれか一方のみを含む構成であっても良い。
【００４２】
図３に示すように、第１領域Ａの角部ＣＮに位置する第１の半導体レーザー２５ａに対して、第２の半導体レーザー２５ｂは、第１領域Ａの中心部ＡＣ側（第１領域Ａの内側）に位置している。
ここで、第１領域Ａの角部ＣＮおよび第１領域Ａの中心部ＡＣ側であって中心部ＡＣ以外に位置する半導体レーザー２５（第１の半導体レーザー２５ａおよび第４の半導体レーザー２５ｄ）の外形を線で囲むことで形成される形状を半導体レーザー２５の配列形状ＨＤと称すことにする。
また、隣り合う第１の半導体レーザー２５ａ同士によって形成される第１領域Ａの辺部をそれぞれ辺部Ａ１と称すことにする。なお、辺部Ａ１とは２つの角部ＣＮの間に位置する部位とも言い換えられる。
【００４３】
図３に示すように、半導体レーザー２５の配列形状ＨＤは四つの辺部Ａ１に対応する位置が中心部ＡＣ側（内側）にくぼんだ形状となる。本実施形態において、配列形状ＨＤは、四つの辺部Ａ１に対応する位置に凹部を有する形状（辺部Ａ１から中心部ＡＣ側にくぼんだ形状）を有する。すなわち、本実施形態において、各半導体レーザー２５の配列形状ＨＤは、糸巻きの断面のような形状を有している。
【００４４】
図２に示すように、コリメート光学系１２は、複数のコリメートレンズ１２ａを有する。複数のコリメートレンズ１２ａは二次元的に配列されている。複数のコリメートレンズ１２ａの各々は、複数の半導体レーザー２５の各々に対応して配置されている。すなわち、複数のコリメートレンズ１２ａは、光軸１００ａｘと直交する面内において、半導体レーザー２５と同様に回転対称に配置されている。
【００４５】
複数のコリメートレンズ１２ａの各々は対応する青色レーザー光ＬＢを平行化する。本実施形態において、光源部１１から射出された励起光ＫＳは平行光として集光光学系１３に入射し、集光光学系１３を介して回転蛍光板１４に入射する。
【００４６】
集光光学系１３は、第１レンズ１３ａと第２レンズ１３ｂとを含む。第１レンズ１３ａ及び第２レンズ１３ｂは、凸レンズからなる。集光光学系１３は、励起光ＫＳを回転蛍光板１４の蛍光体層３３上に集光させる。本実施形態において、集光光学系１３は、デフォーカス状態で励起光ＫＳを蛍光体層３３上に集光させる。なお、デフォーカス状態とは、蛍光体層３３の入射面にピントが合わない状態を意味する。
【００４７】
回転蛍光板１４は、モーター３０と、基材３１と、ダイクロイック層３２と、蛍光体層３３と、を備える。回転蛍光板１４は、青色光からなる励起光ＫＳが入射する側と反対側に向けて蛍光ＹＬを射出する。すなわち、回転蛍光板１４は、透過型の回転蛍光板である。
【００４８】
基材３１は、例えばガラス、石英、サファイア等の透光性を有する材料から構成される。基材３１は、モーター３０により回転軸の周りに回転可能とされている。基材３１は、平面形状が円形の板体である。
【００４９】
蛍光体層３３は、平面形状が円環状の無機蛍光体材料を含んで構成されている。蛍光体層３３として、例えば、アルミナ等の無機バインダー中に黄色の蛍光を発する蛍光体粒子を分散させた蛍光体層、或いは、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層等が用いられる。蛍光体層３３は、基材３１の一面３１ａ側において、回転軸の周りに設けられている。本実施形態において、蛍光体層３３は特許請求の範囲の「拡散素子」に対応する。
【００５０】
回転蛍光板１４にはレーザー光からなる励起光ＫＳが入射するため、回転蛍光板１４において熱が発生する。本実施形態では、基材３１を回転させることで、回転蛍光板１４における励起光ＫＳの入射位置を時間的に変化させている。これにより、回転蛍光板１４の同じ部分に励起光ＫＳが常時照射され、回転蛍光板１４が局所的に加熱されて劣化することを低減している。
【００５１】
以下、蛍光体層３３の表面のうち励起光ＫＳが入射している領域を照明領域と称し、照明領域に入射した励起光ＫＳによって生成された蛍光ＹＬが射出されている領域を発光領域と称す。
【００５２】
蛍光体層３３に入射した励起光ＫＳは蛍光体層３３の内部を屈折や反射をしながら進行するため、平面視において照明領域の外側に配置されている蛍光体粒子にも励起光ＫＳが照射される。さらに、蛍光体粒子から射出された蛍光ＹＬも蛍光体層３３の内部を屈折や反射をしながら進行する。このように、蛍光体層３３の発光領域は励起光ＫＳによる照明領域の外側に拡がるため、発光領域の外形は照明領域の外形よりも大きくなる。
【００５３】
発光領域から射出された蛍光ＹＬはピックアップ光学系１５に入射する。ピックアップ光学系１５は、例えば２つのピックアップレンズ１５ａ，１５ｂから構成されている。ピックアップ光学系１５は、蛍光ＹＬを平行化し、第１レンズアレイ１６へと導く。
【００５４】
第１レンズアレイ１６は蛍光ＹＬを複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１６ａを有する。複数の第１小レンズ１６ａは、光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００５５】
本実施形態において、第１小レンズ１６ａ各々の形状は、光変調装置４００Ｒ及び光変調装置４００Ｇの画像形成領域の形状と略相似形（矩形状）となっている。そのため、第１レンズアレイ１６の全体形状も矩形となる。
【００５６】
このような構成に基づき、第１レンズアレイ１６から射出された部分光束各々が光変調装置４００Ｒ及び光変調装置４００Ｇの画像形成領域にそれぞれ効率良く入射するようになっている。
【００５７】
第２レンズアレイ１７は複数の第２小レンズ１７ａを有する。複数の第２小レンズ１７ａ各々の形状は、複数の第１小レンズ１６ａ各々の形状と同じ矩形状である。第１小レンズ１６ａ及び第２小レンズ１７ａは互いに１対１で対応しており、複数の第２小レンズ１７ａは光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。そのため、第２レンズアレイ１７の全体形状も矩形となる。
【００５８】
第２レンズアレイ１７は、後段の重畳レンズ１９と、フィールドレンズ３００Ｒ又はフィールドレンズ３００Ｇと協働して、第１レンズアレイ１６の第１小レンズ１６ａの像を光変調装置４００Ｒ又は光変調装置４００Ｇの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。
【００５９】
ここで、比較例として、蛍光体層３３上に形成される励起光ＫＳによる照明領域が矩形状である場合について説明する。図４は、矩形状の照明領域により生成される発光領域の形状を示す図である。
【００６０】
図４に示すように、矩形状の照明領域ＳＣにより生成される発光領域ＨＣは、矩形の角部が円形に近づくような形状を有するとともに、照明領域ＳＣの４つの辺部ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４に対応する位置の発光領域ＨＣの各辺の中央部が、照明領域ＳＣの中心部Ｃとは逆側（外側）に向かって膨らんだ略円形状となる。
【００６１】
このような円形状の発光領域ＨＣから射出される蛍光の光束形状は略円形となる。一般的に、第１レンズアレイ１６の第１小レンズ１６ａ各々の光入射面の外形は矩形状となっている。光束形状が円形の蛍光ＹＬが、光入射面の外形が矩形状である第１小レンズ１６ａのそれぞれに入射する際、円形状の蛍光ＹＬの第１小レンズ１６ａの矩形状の外形の外側に対応する部分は、第１小レンズ１６ａに入射しないため、光損失となる。
【００６２】
一方、第１レンズアレイ１６及び第２レンズアレイ１７のサイズ（矩形の長辺のサイズ）を蛍光ＹＬの光束径よりも大きくすることで、上記光損失を低減することも考えられる。すなわち、円形状の蛍光ＹＬの外形が、第１小レンズ１６ａおよび第２小レンズ１７ａの矩形状の外形の内側に位置するように、第１レンズアレイ１６および第２レンズアレイ１７を構成することで上記光損失を低減することも考えられる。しかしながら、この場合、第１レンズアレイ１６及び第２レンズアレイ１７が大型化するため、これに伴って第１光源装置３自体も大型化してしまう。
【００６３】
また、本実施形態において、第２レンズアレイ１７のレンズ面には、回転蛍光板１４の発光領域ＨＡの像が複数形成される。なお、回転蛍光板１４に形成される発光領域ＨＡの像は二次光源として働く。
【００６４】
本実施形態において、第２レンズアレイ１７のレンズ面（第２小レンズ１７ａの表面）と回転蛍光板１４の発光領域ＨＡとは互いに略共役となっている。そのため、第２レンズアレイ１７のレンズ面（第２小レンズ１７ａの表面）には回転蛍光板１４の発光領域ＨＡの像(二次光源像)が形成される。
【００６５】
二次光源像の形状は発光領域ＨＡの形状と同じであるため、発光領域ＨＡが円形状の場合、二次光源像も円形状となる。本実施形態において、第２小レンズ１７ａの平面形状は矩形となっている。そのため、円形状の二次光源像の第２小レンズ１７ａの矩形状の外形の外側に対応する部分は、第２小レンズ１７ａに入射しないため、光損失が生じるおそれがあった。
【００６６】
これらの問題を解決すべく、本実施形態の第１光源装置３では、光源部１１を構成する複数の半導体レーザー２５の配置を調整し、発光領域ＨＡの形状、すなわち、二次光源像が略矩形状となるようにした。
【００６７】
具体的に、本実施形態の第１光源装置３は、図３に示したように、複数の半導体レーザー２５の配列形状ＨＤを四つの辺部Ａ１に対応する位置に凹部を有した形状（辺部Ａ１から中心部ＡＣ側にくぼんだ形状）とした光源部１１を備えている。
【００６８】
以下、第１光源装置３の作用について説明する。
本実施形態において、光源部１１から射出され、コリメート光学系１２で平行化された励起光ＫＳは、集光光学系１３により集光された状態で蛍光体層３３に照射される。
【００６９】
本実施形態において、各半導体レーザー２５は、射出面２５Ｘの向きを揃えた状態で配置されている。そのため、集光光学系１３の集光位置に蛍光体層３３が配置されていると、励起光ＫＳを構成する各青色レーザー光ＬＢが蛍光体層３３上に形成する照明領域が概ね一つに重なった状態となってしまう。つまり、各青色レーザー光ＬＢによる照明領域が重畳することによって蛍光体層３３上に射出面２５Ｘと同様の矩形状の照明領域ＳＡが形成されてしまう。
【００７０】
これに対し、本実施形態では、集光光学系１３によりデフォーカス状態で励起光ＫＳを蛍光体層３３上に集光させる。これにより、励起光ＫＳを構成する各青色レーザー光ＬＢによる照明領域は蛍光体層３３上で一つに重ならず、互いに離間した状態で蛍光体層３３上を照明するようになる。なお、各青色レーザー光ＬＢによる照明領域同士の間隔は集光光学系１３によるデフォーカス状態によって制御される。
【００７１】
第２の半導体レーザー２５ｂから射出された光線束による蛍光体層３３上の照明領域は、第１の半導体レーザー２５ａから射出された光線束による蛍光体層３３上の照明領域に対して内側、すなわち第１領域Ａの中心部ＡＣ側に位置するようになる。これにより、光源部１１が蛍光体層３３上に形成する照明領域全体の形状は、光源部１１を構成する複数の半導体レーザー２５（射出面２５Ｘ）の配列形状ＨＤと同様の形状となる。
【００７２】
図５は励起光ＫＳが蛍光体層３３上に形成する照明領域ＳＡを示す図である。図５に示すように、蛍光体層３３上に形成される照明領域ＳＡは、四つの辺部ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４に対応する位置に凹部を有した形状（各辺部ＳＡ１〜ＳＡ４が中心部ＳＡ０側にくぼんだ形状）となる。
【００７３】
このような照明領域ＳＡによって形成される発光領域ＨＡは、図５に示すように略矩形状となる。具体的に、照明領域ＳＡのうち内側にくぼんだ複数の辺部ＳＡ１〜ＳＡ４に対応する部分においては当該発光領域が外側に膨らんで拡がる。これにより、発光領域ＨＡは照明領域ＳＡの凹部がなくなるため、照明領域ＳＡの形状よりも、発光領域ＨＡの形状は全体として矩形に近づいた形状になる。
【００７４】
このような発光領域ＨＡから射出される蛍光ＹＬの光束形状は略矩形となる。第１レンズアレイ１６の第１小レンズ１６ａ各々の光入射面の形状は光学的に共役となる光変調装置の被照明領域である画像形成領域と同じ矩形状となっている。そのため、蛍光ＹＬの光束形状が円形となる場合に比べて、蛍光を効率良く取り込むことで蛍光ＹＬの損失を低減できる。
【００７５】
蛍光ＹＬの光束形状は、第１レンズアレイ１６の第１小レンズ１６ａ各々の光入射面の形状と略相似関係となるように設定されていても良い。例えば、ピックアップ光学系１５の倍率を適切に調整することで、蛍光ＹＬを第１レンズアレイ１６に効率良く取り込んで光損失の発生を低減することができる。
【００７６】
また、第２レンズアレイ１７のレンズ面（第２小レンズ１７ａの表面）には発光領域ＨＡの像、すなわち、略矩形状の二次光源像が形成される。矩形状の二次光源像は第２小レンズ１７ａからはみ出し難い。よって、蛍光ＹＬを効率良く利用することができる。
【００７７】
また、本実施形態において、照明領域ＳＡは複数の青色レーザー光ＬＢによる照明領域が重畳されることで構成されるため、均一性の高い照度分布を有したものとなる。そのため、仮に、複数の半導体レーザー２５の出力（青色レーザー光ＬＢの光量）にバラツキがある場合でも、蛍光体層３３を均一に照明することができる。
【００７８】
したがって、本実施形態の第１光源装置３によれば、蛍光ＹＬの損失を低減することができる。
【００７９】
図２に戻って、偏光変換素子１８は、第１レンズアレイ１６により分割された各部分光束（蛍光ＹＬ）を、偏光方向が揃った直線偏光光に変換する。
【００８０】
重畳レンズ１９は、偏光変換素子１８から射出された各部分光束を集光し、光変調装置４００Ｒ及び光変調装置４００Ｇのそれぞれの画像形成領域もしくはその近傍で互いに重畳させる。第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、および重畳レンズ１９は、回転蛍光板１４から射出された蛍光ＹＬの面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。
【００８１】
一方、第２光源装置４は、第２光源部７０、コリメート光学系７１、集光光学系７２、拡散板７３、ピックアップ光学系７４、インテグレーター光学系７５及び重畳レンズ７６を備える。
【００８２】
第２光源部７０は、第１光源装置３の光源部１１と同様の構成を有し、青色レーザー光ＬＢを射出する半導体レーザー２５を有する。なお、第２光源部７０を構成する半導体レーザー２５は１つでも複数でもよい。このような構成に基づき、第２光源装置４は、レーザー光からなる青色光Ｂを射出するようになっている。
【００８３】
コリメート光学系７１は、第１光源装置３のコリメート光学系１２と同様の構成を有し、複数のコリメートレンズ７１ａを有する。複数のコリメートレンズ７１ａの各々は、複数の半導体レーザー２５の各々に対応して配置されている。
【００８４】
集光光学系７２は、第１レンズ７２ａ及び第２レンズ７２ｂを備える。集光光学系７２は、全体として、青色光Ｂを略集光した状態で拡散板７３に入射させる。第１レンズ７２ａ及び第２レンズ７２ｂは、凸レンズからなる。
【００８５】
拡散板７３は、第２光源装置４からの青色光Ｂを所定の散乱度で散乱し、蛍光（回転蛍光板１４から射出される赤色光及び緑色光）に似た配光分布を有する青色光Ｂとする。拡散板７３としては、例えば、光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。
【００８６】
ピックアップ光学系７４は、レンズ７４ａ、７４ｂを備える。レンズ７４ａ、７４ｂはそれぞれ凸レンズからなる。ピックアップ光学系７４は拡散板７３で散乱された青色光Ｂを平行化してインテグレーター光学系７５に入射させる。
【００８７】
インテグレーター光学系７５は、レンズアレイ７５ａ，７５ｂを有する。レンズアレイ７５ａは青色光Ｂを複数の部分光束に分割するための複数の小レンズ７５ａｍを有する。レンズアレイ７５ａは、レンズアレイ７５ａの複数の小レンズ７５ａｍに対応する複数の小レンズ７５ｂｍを有する。レンズアレイ７５ｂは、後段の重畳レンズ７６とともに、レンズアレイ７５ａの小レンズ７５ａｍの像を光変調装置４００Ｂの画像形成領域もしくはその近傍に結像させる。
【００８８】
本実施形態において、第２光源装置４から射出された青色光Ｂは、反射ミラー２５０で反射され、フィールドレンズ３００Ｂを通過して青色光用の光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。
【００８９】
以上述べたように、本実施形態の第１光源装置３によれば、半導体レーザー２５の配列形状ＨＤを四つの辺部Ａ１に対応する位置に凹部を有した形状（辺部Ａ１から中心部ＡＣ側にくぼんだ形状）とした光源部１１を用いることで、光源部１１による照明領域ＳＡ全体の形状を、図５に示したような四つの辺部ＳＡ１〜ＳＡ４に対応する位置に凹部を有した形状（辺部ＳＡ１〜ＳＡ４から中心部ＳＡ０側にくぼんだ形状）とすることができる。これにより、蛍光ＹＬの発光領域ＨＡを矩形に近づけることができる。よって、第１レンズアレイ１６が蛍光ＹＬを効率良く取り込むことで高い光利用効率を実現できる。
【００９０】
本実施形態のプロジェクター１によれば、上記第１光源装置３を備えるため、蛍光ＹＬの損失を低減できるので、光利用効率の高いプロジェクターを提供できる。
【００９１】
なお、本発明は上記実施形態及び変形例の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００９２】
（第一変形例）
本変形例は、光源部１１に係る変形例である。
図６は第一変形例に係る光源部１１１の平面図である。
図６に示すように、本変形例において、半導体レーザー２５が１３個設けられている。
【００９３】
複数の半導体レーザー２５は、４つの第１の半導体レーザー２５ａと、１つの第３の半導体レーザー２５ｃと、８つの第４の半導体レーザー２５ｄとを含む。
本変形例において、８つの第４の半導体レーザー２５ｄが第３の半導体レーザー２５ｃの周囲を囲むように配置されている。本変形例においても、第２の半導体レーザー２５ｂが第１領域Ａの中心部ＡＣ側において当該中心部ＡＣを基準として回転対称に配置されている。これにより、半導体レーザー２５の配列形状ＨＤは四つの辺部Ａ１に対応する位置が中心部ＡＣ側（内側）にくぼんだ形状となる。
【００９４】
本変形例においても、蛍光体層３３上に四つの辺部に対応する位置に凹部を有した形状（図５参照）の照明領域を形成することができる。また、本変形例では、上記実施形態に比べて、半導体レーザー２５（第４の半導体レーザー２５ｄ）の数を増やしたため、照明領域ＳＡの照度分布がより均一化される。
【００９５】
（第二変形例）
本変形例は、光源部１１に係る変形例である。
図７は第二変形例に係る光源部２１１の平面図である。
図７に示すように、本変形例において、半導体レーザー２５は５個設けられている。
【００９６】
複数の半導体レーザー２５は、４つの第１の半導体レーザー２５ａと、１つの第３の半導体レーザー２５ｃとを含む。図７に示すように、第１の半導体レーザー２５ａは第１領域Ａの角部ＣＮに配置され、第３の半導体レーザー２５ｃは第１領域Ａの中心部ＡＣに配置されている。
【００９７】
図７に示すように、本変形例に係る半導体レーザー２５の配列形状ＨＤは、四つの辺部Ａ１に対応する位置が中心部ＡＣ側（内側）にくぼんだ形状となる。本変形例においても、発光部の数を最小限に抑えつつ、蛍光体層３３上に四つの辺部に対応する位置に凹部を有した形状（図５参照）の照明領域を形成することができる。
【００９８】
（第三変形例）
本変形例は、第二変形例に係る光源部２１１の変形例である。本変形例と第二変形例との違いは、各半導体レーザー２５の射出面２５Ｘの向きであって、半導体レーザー２５の配列形状は共通である。
【００９９】
図８は第三変形例に係る光源部３１１の平面図である。
図８に示すように、各半導体レーザー２５は、射出面２５Ｘの向きを異ならせた状態に配置される。このように射出面２５Ｘの向きを異ならせた場合、照度分布は多少変化するものの、蛍光体層３３上に四つの辺部に対応する位置に凹部を有した形状（図５参照）の照明領域を形成することができる。
【０１００】
本変形例のように射出面２５Ｘの向きを異ならせた場合、仮に集光光学系１３の焦点位置に蛍光体層３３を配置した場合でも、各青色レーザー光ＬＢによる照明領域は蛍光体層３３上において一点で重ならない。そのため、仮に各青色レーザー光ＬＢによる照明領域を重畳させた場合でも、当該照明領域は矩形状にならない。
つまり、半導体レーザー２５の射出面２５Ｘの向きを異ならせることで四つの辺部に対応する位置に凹部を有した形状の照明領域を得ることができるので、集光光学系１３によって励起光ＫＳをデフォーカス状態で蛍光体層３３に入射させる必要がない。
【０１０１】
（第四変形例）
本変形例は、第一変形例に係る光源部１１１の変形例である。
図９は第四変形例に係る光源部４１１の平面図である。図９に示すように、本変形例の光源部４１１において、複数の半導体レーザー２５の一部が互いに接触した状態に配置されている。
【０１０２】
具体的に、本変形例において、８つの第４の半導体レーザー２５ｄは互いに当接している。例えば、第４の半導体レーザー２５ｄのうち隣り合うレーザー同士が互いに接触している。また、４つの第１の半導体レーザー２５ａは、隣接する第４の半導体レーザー２５ｄに当接している。
【０１０３】
本変形例によれば、複数の半導体レーザー２５を基板２６上に最密に配置できるので、光源部４１１の小型化を図ることができる。
【０１０４】
また、上記実施形態では、第１光源装置３に本発明の光源装置を適用した場合を例に挙げたが、第２光源装置４に本発明の光源装置を適用することもできる。この場合において、拡散板７３上に四つの辺部に対応する位置に凹部を有する形状の照明領域を形成してもよい。このようにすれば、断面が略矩形の拡散光（青色光Ｂ）を得ることができる。レンズアレイ７５ａの光入射面の平面形状は矩形のため、青色光Ｂの光束形状が円形となる場合に比べて、青色光Ｂを効率良く取り込むことができる。したがって、このような第２光源装置４によれば、青色光Ｂの損失を低減することができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、第１レンズアレイ１６および第２レンズアレイ１７を用いて光変調装置４００Ｒ，４００Ｇのそれぞれの画像形成領域上に光を重畳させる場合を例に挙げたが、第１レンズアレイ１６および第２レンズアレイ１７を用いずに蛍光体層３３から射出される蛍光ＹＬを偏光変換素子１８および重畳レンズ１９を介して光変調装置４００Ｒ，４００Ｇの画像形成領域上に照明するようにしてもよい。この場合において、矩形状の発光領域ＨＡから射出される蛍光ＹＬの光束形状は光変調装置４００Ｒ，４００Ｇの画像形成領域と同じ矩形状となるので、蛍光ＹＬを分離した光（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ）の光束形状も矩形状となる。よって、赤色光Ｒ、緑色光Ｇが光変調装置４００Ｒ，４００Ｇの画像形成領域に効率良く入射し、光損失の発生を低減することができる。
【０１０６】
また、上記実施形態では、３つの光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。
【０１０７】
上記実施形態では本発明による照明装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置は、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】
【０１０８】
１…プロジェクター、３…第１光源装置、１１，１１１，２１１，３１１，４１１…光源部、１３…集光光学系、２５…半導体レーザー(発光部)、２５ａ…第１の半導体レーザー(第１の発光部)、２５ｂ…第２の半導体レーザー(第２の発光部)、２５ｃ…第３の半導体レーザー(第３の発光部)、２５ｄ…第４の半導体レーザー(第４の発光部)、４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒ…光変調装置、６００…投射光学系、Ａ…第１領域、ＣＮ…角部。
【図１】
2019040006.tif 000003
【図２】
2019040006.tif 000004
【図３】
2019040006.tif 000005
【図４】
2019040006.tif 000006
【図５】
2019040006.tif 000007
【図６】
2019040006.tif 000008
【図７】
2019040006.tif 000009
【図８】
2019040006.tif 000010
【図９】
2019040006.tif 000011