(57)【要約】【課題】小型化を図ることができる光源装置を提供する。【解決手段】光源装置は、レーザー光を射出するレーザー光源１０と、第１の直線偏光を反射し、第２の直線偏光を透過する特性を備えたダイクロイックミラー１１と、ダイクロイックミラー１１の反射光又は透過光の光路上に設けられ、レーザー光源１０からダイクロイックミラー１１を介して入射するレーザー光を蛍光に変換し、該蛍光をダイクロイックミラー１１に向けて射出する蛍光体部１４と、ダイクロイックミラー１１と蛍光体部１４との間の光路上に設けられた１／４波長板１２と、１／４波長板１２と蛍光体部１４との間の光路上に設けられ、ダイクロイックミラー１１から１／４波長板１２を介して入射するレーザー光の一部を１／４波長板１２に向けて反射し、残りの部分を透過し、かつ、蛍光体部１４からの蛍光を透過する特性を備えた光学フィルター１３と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を射出するレーザー光源と、
第１の直線偏光を反射し、該第１の直線偏光とは偏光方向が異なる第２の直線偏光を透過する特性を備えたダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーの反射光又は透過光の光路上に設けられ、前記レーザー光源から前記ダイクロイックミラーを介して入射する前記レーザー光を蛍光に変換し、該蛍光を前記ダイクロイックミラーに向けて射出する蛍光体部と、
前記ダイクロイックミラーと前記蛍光体部との間の光路上に設けられた１／４波長板と、
前記１／４波長板と前記蛍光体部との間の光路上に設けられ、前記ダイクロイックミラーから前記１／４波長板を介して入射する前記レーザー光の一部を前記１／４波長板に向けて反射し、残りの部分を透過し、かつ、前記蛍光体部からの前記蛍光を透過する特性を備えた光学フィルターと、を有し、
前記ダイクロイックミラーは、前記１／４波長板を介して入射する、前記光学フィルターの反射光と前記蛍光とを含む混色光を射出する、光源装置。
【請求項２】
前記レーザー光源は、青色レーザー光を射出するレーザーダイオードからなり、
前記蛍光体部は、前記青色レーザー光を黄色蛍光に変換する、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記ダイクロイックミラーは、前記光学フィルターの反射光である前記青色レーザー光と前記蛍光体部から射出された前記黄色蛍光とを含む混色光を射出する、請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記レーザー光源と前記ダイクロイックミラーとの間の光路上に設けられた、光を拡散させる拡散板を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１の直線偏光はＳ偏光であり、前記第２の直線偏光はＰ偏光であり、
前記レーザー光源は、前記Ｓ偏光のレーザー光を前記ダイクロイックミラーに向けて射出するように配置されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された混色光を複数の色光に分離する色分離部と、
前記複数の色光をそれぞれ変調して複数の色の画像光を形成する画像形成部と、
前記複数の色の画像光を投写する投写部と、を有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、複数の色光を含む混色光を射出する光源装置、及び、その光源装置を備えたプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などの表示素子を用いて形成した画像をスクリーン上に投写するプロジェクターの光源として、ＬＤ（Laser Diode）等のレーザー光源や蛍光体などを使用する技術が注目されている。レーザー光源は、寿命が長く、信頼性も高いことから、水銀ランプに代わる次世代の光源として期待されている。
特許文献１には、レーザー光源及び蛍光体を使用した、プロジェクターの光源装置が記載されている。
特許文献１に記載の光源装置は、励起光源である第１光源、蛍光体ホイール、青色光源である第２光源、ダイクロイックミラー、及び、２枚の拡散板を有する。ダイクロイックミラーの一方の面に、青色の波長域の光を反射し、黄色の波長域の光を透過する第１ダイクロイック層が形成され、他方の面に、青色の波長域の光を反射し、その他の波長域の光を透過する第２ダイクロイック層が形成されている。
【０００３】
第１光源及び第２光源はいずれも、複数の青色ＬＤからなる。第１光源及び第２光源は、互いに対向するように配置されている。ダイクロイックミラーは、第１光源と第２光源の間に配置されている。第１ダイクロイック層は、第１光源の射出光軸に対して４５°の傾きで配置され、第２ダイクロイック層は、第２光源の射出光軸に対して４５°の傾きで配置されている。
第１光源の射出光（励起光）は、第１ダイクロイック層によって、蛍光体ホイールの方向に反射される。第１拡散板が、第１ダイクロイック層と第１光源の間に配置されている。第１拡散板が、第１光源からの青色レーザー光（励起光）を拡散することで、強度分布が均一となり、蛍光体の温度上昇を抑制することができる。
【０００４】
蛍光体ホイールは、励起光で励起されて黄色蛍光を放出する蛍光体を含む蛍光体領域を有する。第１ダイクロイック層からの反射光である励起光が、蛍光体ホイール上の蛍光体領域に照射される。蛍光体領域から射出した黄色蛍光は、ダイクロイックミラーを通過する。
第２光源の射出光（青色レーザー光）は、第２ダイクロイック層によって、ダイクロイックミラーを通過した黄色蛍光と同じ方向に向けて反射される。第２拡散板が、第２ダイクロイック層と第２光源の間に配置されている。第２拡散板が、第２光源からの青色レーザー光を拡散することで、投写画像に生じる、スペックルと呼ばれる斑点状のノイズを低減することができる。
ダイクロイックミラーは、蛍光体ホイールからの黄色蛍光と第２光源からの青色レーザー光とを混色した白色光を射出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−３１８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の光源装置においては、励起光源（第１光源）と青色光源（第２光源）とが別々に設けられており、これら光源が互いに対向するように配置されているため、光学系のサイズが大きくなり、装置が大型化するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題を解決し、小型化を図ることができる光源装置及びプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の光源装置は、
レーザー光を射出するレーザー光源と、
第１の直線偏光を反射し、該第１の直線偏光とは偏光方向が異なる第２の直線偏光を透過する特性を備えたダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーの反射光又は透過光の光路上に設けられ、前記レーザー光源から前記ダイクロイックミラーを介して入射する前記レーザー光を蛍光に変換し、該蛍光を前記ダイクロイックミラーに向けて射出する蛍光体部と、
前記ダイクロイックミラーと前記蛍光体部との間の光路上に設けられた１／４波長板と、
前記１／４波長板と前記蛍光体部との間の光路上に設けられ、前記ダイクロイックミラーから前記１／４波長板を介して入射する前記レーザー光の一部を前記１／４波長板に向けて反射し、残りの部分を透過し、かつ、前記蛍光体部からの前記蛍光を透過する特性を備えた光学フィルターと、を有し、
前記ダイクロイックミラーは、前記１／４波長板を介して入射する、前記光学フィルターの反射光と前記蛍光とを含む混色光を射出する。
【０００９】
本発明のプロジェクターは、
上記光源装置と、
前記光源装置から射出された混色光を複数の色光に分離する色分離部と、
前記複数の色光をそれぞれ変調して複数の色の画像光を形成する画像形成部と、
前記複数の色の画像光を投写する投写部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光源装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態による光源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による光源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ダイクロイックミラーの分光透過特性を示す特性図である。
【図４】青光量調整フィルターの分光透過特性を示す特性図である。
【図５】蛍光体ホイールの構成を示す模式図である。
【図６】拡散板１ｆの拡散作用を説明するための図であって、分図（ａ）は、拡散板なしの場合に蛍光体ホイール上に集光される光学像を示す模式図、分図（ｂ）は拡散板ありの場合に蛍光体ホイール上に集光される光学像を示す模式図である。
【図７】青色光の光路、励起光の光路及び黄色蛍光の光路をそれぞれ示す模式図である。
【図８】プロジェクターの構成を示す模式図である。
【図９】偏光変換素子の構成を示す模式図である。
【図１０】図８に示すプロジェクター全体における青色光の光路及び励起光の光路をそれぞれ示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による光源装置の構成を示すブロック図である。図１において、破線で示す矢印は励起光（レーザー光）の光路を示し、実線で示す矢印は光源装置の出力光を構成するレーザー光の光路を示し、点線で示す矢印は蛍光の光路を示す。
【００１３】
図１を参照すると、光源装置は、レーザー光源１０、ダイクロイックミラー１１、１／４波長板１２、光学フィルター１３及び蛍光体部１４を有する。
レーザー光源１０は、レーザー光を射出する。ダイクロイックミラー１１は、第１の直線偏光を反射し、該第１の直線偏光とは偏光方向が異なる第２の直線偏光を透過する特性を備える。蛍光体部１４は、ダイクロイックミラー１１の反射光又は透過光の光路上に設けられ、レーザー光源１０からダイクロイックミラー１１を介して入射するレーザー光を蛍光に変換し、該蛍光をダイクロイックミラー１１に向けて射出する。
【００１４】
１／４波長板１２は、ダイクロイックミラー１１と蛍光体部１４との間の光路上に設けられている。１／４波長板１２は、直交する２つの偏光成分にλ／４（９０°）の位相差を与える。
光学フィルター１３は、１／４波長板１２と蛍光体部１４との間の光路上に設けられている。光学フィルター１３は、ダイクロイックミラー１１から１／４波長板１２を介して入射するレーザー光の一部を１／４波長板１２に向けて反射し、残りの部分を透過し、かつ、蛍光体部１４からの蛍光を透過する特性を備える。
ダイクロイックミラー１１は、１／４波長板１２を介して入射する、光学フィルター１３からの反射光と蛍光とを含む混色光を射出する。
【００１５】
本実施形態の光源装置では、ダイクロイックミラー１１と蛍光体部１４との間の光路に、１／４波長板１２と光学フィルター１３を配置することで、ダイクロイックミラー１１から蛍光体部１４に向かう励起光の一部を、光源装置の出力光の一部（例えば、青色光）として利用することが可能となっている。換言すると、レーザー光源１０は、光源装置の出力光を形成する光源（例えば、青色光源）及び励起光源の両方の役割を果たす。よって、特許文献１に記載の光源装置のように、青色光源（光源装置の出力光を構成する光源）と励起光源とを別々に設ける必要がないので、光学系のサイズを小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
本実施形態の光源装置において、レーザー光源１０は、青色レーザー光を射出するレーザーダイオードから構成されても良い。この場合、蛍光体部１４は、青色レーザー光を黄色蛍光に変換しても良い。
また、ダイクロイックミラー１１は、光学フィルター１３の反射光である青色レーザー光と蛍光体部１４から射出された黄色蛍光とを含む混色光を射出しても良い。
【００１７】
さらに、レーザー光源１０とダイクロイックミラー１１との間の光路上に、光を拡散させる拡散板を設けても良い。この場合は、拡散板がレーザー光源１０の射出光を拡散することで、蛍光体部１４に照射される励起光の強度分布が均一となるため、蛍光体の温度上昇を抑制することができ、かつ、ダイクロイックミラー１１から射出される混色光に含まれるレーザー光も拡散された状態になるため、スペックルノイズを低減することができる。
例えば、特許文献１に記載の光源装置では、励起光と青色レーザー光を別々の拡散板で拡散させているため、２枚の拡散板が必要である。これに対して、上記構成によれば、励起光と青色レーザー光を１枚の拡散板で拡散させることができるので、特許文献１に記載の光源装置と比較して、コスト低下及び小型化を図ることができる。
【００１８】
また、第１の直線偏光をＳ偏光とし、第２の直線偏光をＰ偏光とし、レーザー光源１０が、Ｓ偏光のレーザー光をダイクロイックミラー１１に向けて射出するように配置されても良い。
また、上述した本実施形態の光源装置と、この光源装置から射出された混色光を複数の色光に分離する色分離部と、複数の色光をそれぞれ変調して複数の色の画像光を形成する画像形成部と、複数の色の画像光を投写する投写部と、を有するプロジェクターが提供されても良い。
【００１９】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態による光源装置の構成を示すブロック図である。図２において、破線で示す矢印は励起光の光路を示し、実線で示す矢印は光源装置の出力光に含まれる青色レーザー光の光路を示し、点線で示す矢印は蛍光を示す。
【００２０】
図２を参照すると、光源装置は、複数の青色ＬＤ１ａからなる青色ＬＤアレイと、青色ＬＤ１ａごとに設けられた複数のコリメーターレンズ１ｂとを含むレーザー光源部２０を有する。レーザー光源部２０は、レーザー光源の一例である。
各青色ＬＤ１ａが射出した青色ＬＤ光（発散光）はそれぞれ、コリメーターレンズ１ｂを通過することで、疑似平行光になる。各コリメーターレンズ１ｂからの疑似平行光が、レーザー光源部２０の射出光である。レーザー光源部２０は、励起光源及び青色光源として用いることができる。
【００２１】
レーザー光源部２０から射出した青色ＬＤ光は、レンズ１ｃ、１ｄ、１ｅを通過する。レンズ１ｃ、１ｄ、１ｅは、光源部の射出光束の径を縮小する縮小光学系２１を構成する。縮小光学系２１の射出光は、疑似平行光である。光束径を小さくすることで、縮小光学系２１よりも後段の光学系を小さくすることが可能である。
縮小光学系２１の射出光は、拡散板１ｆを介してダイクロイックミラー１ｇに入射する。拡散板１ｆは、縮小光学系２１の射出光を拡散する。レーザー光源部２０の各青色ＬＤ１ａは、ダイクロイックミラー１ｇに対してＳ偏光の青色ＬＤ光が入射するように配置されている。
【００２２】
図３に、ダイクロイックミラー１ｇの分光透過特性を示す。図３において、縦軸は透過率（％）を示し、横軸は波長（ｎｍ）を示す。Ｓ偏光に対する分光透過特性を実線で示し、Ｐ偏光に対する分光透過特性を破線で示している。
図３に示すように、ダイクロイックミラー１ｇは、Ｓ偏光に対して、青色の波長域（例えば４５０ｎｍ〜４６０ｎｍ）の光を反射し、青色より長い波長域の光を透過する特性を有し、Ｐ偏光に対して、青色以上の波長域の光を透過する特性を有する。この特性によれば、ダイクロイックミラー１ｇは、レーザー光源部２０から縮小光学系２１及び拡散板１ｆを介して入射するＳ偏光の青色ＬＤ光を蛍光体ホイール１ｌに向けて反射する。
【００２３】
また、ダイクロイックミラー１ｇは、ランダム偏光に対して、少なくとも黄色の波長域の光を透過する特性を有する。すなわち、ダイクロイックミラー１ｇは、蛍光体ホイール１ｌから射出した黄色蛍光を透過する。
ダイクロイックミラー１ｇと蛍光体ホイール１ｌの間の光路（ダイクロイックミラー１ｇの反射光の光路）には、レンズ１ｈ、１／４波長板１ｉ、青光量調整フィルター１ｊ及びレンズ１ｋが配置されている。レンズ１ｈ、１ｋは、ダイクロイックミラー１ｆの反射光である青色ＬＤ光を蛍光体ホイール１ｌ上に集光するように作用すると共に、蛍光体ホイール１ｌが射出した黄色蛍光を疑似平行光に変換するように作用する。
【００２４】
１／４波長板１ｉは、レンズ１ｈ、１ｋの間に配置されている。ダイクロイックミラー１ｆで反射されたＳ偏光の青色ＬＤ光は、レンズ１ｈを介して１／４波長板１ｉに入射する。このとき、１／４波長板１ｉは、Ｓ偏光を円偏光に変換するように作用する。１／４波長板１ｉを通過した円偏光の青色ＬＤ光は、青光量調整フィルター１ｊに入射する。
青光量調整フィルター１ｊは、光学フィルターの一例である。青光量調整フィルター１ｊは、１／４波長板１ｉからの青色ＬＤ光の一部を反射し、残りの部分を透過する特性を有し、かつ、蛍光体ホイール１ｌから射出した黄色蛍光を透過する特性を有する。
【００２５】
図４に、青光量調整フィルター１ｊの分光透過特性を示す。図４において、縦軸は透過率（％）を示し、横軸は波長（ｎｍ）を示す。図４の例では、青光量調整フィルター１ｊは、青色の波長域の光に対して、約８０％を透過し、残りの約２０％を反射する特性を有し、かつ、青色より長い波長域の光、例えば、黄色蛍光を透過する特性を有する。なお、青色の波長域の光に対する透過と反射の比率は、適宜に設定可能である。例えば、所望のホワイトバランスを得られるように、青色光と黄色蛍光とのバランスを考慮して、透過と反射の比率を決定することが望ましい。
青光量調整フィルター１ｊの透過光（青色ＬＤ光）は、励起光として、レンズ１ｋを介して蛍光体ホイール１ｌに照射される。蛍光体ホイール１ｌは、蛍光体部の一例である。
【００２６】
図５は、蛍光体ホイール１ｌの黄色蛍光体が形成された面の構成を示す模式図である。
図５を参照すると、蛍光体ホイール１ｌは、金属盤５ａを有する。金属盤５ａは、例えば、金属の円盤上にアルミニウムなどの反射膜を蒸着した円盤からなる。金属盤５ａ上に、励起光で励起されて黄色蛍光を放出する蛍光体を含む黄色蛍光体部５ｂが形成されている。黄色蛍光体部５ｂは、例えば、蛍光体をバインダーなどに含有して均一な膜厚で塗布したものである。
【００２７】
黄色蛍光体部５ｂは、青色ＬＤ光である励起光を波長変換した黄色蛍光を射出する。黄色蛍光体部５ｂは、入射した青色光が可能な限り波長変換されるように、蛍光体の濃度および膜厚が調整されている。蛍光体の波長変換効率は、蛍光体の温度に依存し、温度が低いほど波長変換効率が高い。金属盤５ａをモーターで回転させることで、単位時間当たりの励起光の照射密度を低減する。これにより、蛍光体の温度上昇を抑制し、波長変換効率を確保する。
また、黄色蛍光体部５ｂの発光面積は、蛍光体を励起する青色光の照射サイズに依存する。後段の光学系での光の取り込み効率を考えると、発光面積が小さい方が有利である。したがって、励起光の照射サイズを小さくし、後段での光学系の光の取り込み効率を確保しようとすると、必然的に、蛍光体への照射密度は高くなってしまう。これらを鑑みて蛍光体への照射密度を低減させるため、上述したように蛍光体を塗布した金属盤５ａをモーターで回転させている。
さらに、拡散板１ｆが縮小光学系の射出光（青色ＬＤ光）を拡散することで、蛍光体の温度上昇を抑制することができる。
【００２８】
図６は、拡散板１ｆの拡散作用を説明するための図であって、分図（ａ）は、拡散板１ｆなしの場合に蛍光体ホイール１ｌ上に集光される光学像を示す模式図、分図（ｂ）は拡散板１ｆありの場合に蛍光体ホイール１ｌ上に集光される光学像を示す模式図である。
図６の分図（ａ）に示すように、拡散板１ｆなしの場合は、レーザー光源部２０の各青色ＬＤ１ａの発光点（光源像）を示す点状の光学像が蛍光体ホイール１ｌ上に形成される。この場合は、各点での蛍光体への照射密度が高いため、蛍光体の温度が上昇し、波長変換効率が低下する。
拡散板１ｆを設けた場合は、図６の分図（ｂ）に示すように、均一な強度分布を有する、略四角の集光形状の光学像を得る。この場合の蛍光体への照射密度は、図６の分図（ａ）に示す集光形状の光学像と比較して十分に低い。よって、蛍光体の温度上昇を抑えることができ、波長変換効率を確保することができる。
拡散板１ｆに代えて、ホモジナイザーやライトトンネルなど用いることでも、同様の効果を得ることができる。
【００２９】
再び、図２を参照する。
蛍光体ホイール１ｌが射出した黄色蛍光は、レンズ１ｋ、青光量調整フィルター１ｊ、１／４波長板１ｉ、レンズ１ｈを順次通過してダイクロイックミラー１ｇに入射する。黄色蛍光（ランバート拡散光）はランダム偏光の光であるため、ダイクロイックミラー１ｇを透過する。
また、青光量調整フィルター１ｊの反射光（円偏光の青色ＬＤ光）は、１／４波長板１ｉに入射する。このとき、１／４波長板１ｉは、円偏光をＰ偏光に変換するように作用する。１／４波長板１ｉを通過したＰ偏光の青色ＬＤ光は、ダイクロイックミラー１ｇに入射する。Ｐ偏光の青色ＬＤ光は、ダイクロイックミラー１ｇを透過する。
ダイクロイックミラー１ｇは、１／４波長板１ｉを介して入射する、青光量調整フィルター１ｊからの青色ＬＤ光と蛍光体ホイール１ｌからの黄色蛍光との混色光である白色光を射出する。
【００３０】
図７に、青色光の光路、励起光の光路及び黄色蛍光の光路をそれぞれ示す。図７において、点線で示す矢印は励起光（青色ＬＤ光）の光路を示し、実線で示す矢印は青色光（青色ＬＤ光）の光路を示し、破線で示す矢印は黄色蛍光の光路を示す。
図７に示すように、縮小光学系２１の射出光（青色ＬＤ光）は、励起光として、蛍光体ホイール１ｌに照射されるが、その一部が青光量調整フィルター１ｊで反射される。青光量調整フィルター１ｊの反射光は、青色光としてダイクロイックミラー１ｇを透過する。蛍光体ホイール１ｌが射出した黄色蛍光は、青光量調整フィルター１ｊの反射光と同一の光路で、ダイクロイックミラー１ｇを透過する。ダイクロイックミラー１ｇは、青光量調整フィルター１ｊの反射光（青色ＬＤ光）と黄色蛍光とを含む混色光（白色光）を射出する。
【００３１】
以上説明した本実施形態の光源装置によれば、ダイクロイックミラー１ｇの反射光である励起光の光路中に、波長板１ｉと青光量調整フィルター１ｊとを挿入することで、励起光の一部を青色光として使用することができる。換言すると、レーザー光源部２０を青色光源及び励起光源として用いることができる。よって、特許文献１に記載の光源装置のように、青色光源と励起光源とを別々に設ける必要がないので、光学系のサイズを小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。
また、縮小光学系２１とダイクロイックミラー１ｇとの間に配置された拡散板１ｆが、蛍光体ホイール１ｌに照射される励起光を拡散するように作用し、かつ、ダイクロイックミラー１ｇの射出光である青色ＬＤ光（青光量調整フィルター１ｊの反射光）を拡散するように作用する。換言すると、拡散板１ｆは、蛍光体の温度上昇を抑制するための拡散板として機能するとともに、スペックルノイズを低減するための拡散板として機能する。このように、励起光と青色ＬＤ光を１枚の拡散板で拡散させることができるので、特許文献１に記載の光源装置と比較して、コスト低下及び小型化を図ることができる。
【００３２】
また、特許文献１に記載の光源装置では、青色専用光路と励起光専用光路とが別々に設けられている。これに対して、本実施形態の光源装置では、青色光の光路が励起光の光路に組み込まれているので、青専用光路に配置された光学部品が不要となり、その結果、光学系の小型化が可能となる。
加えて、熱エネルギーの発生が大きなＬＤを用いる場合、ＬＤを冷却するために、ヒートシンクやヒートパイプなど冷却システムを設ける必要がある。本実施形態の光源装置によれば、青専用の冷却システムを設ける必要がないため、更なる小型化が可能となる。
【００３３】
次に、本実施形態の光源装置を備えたプロジェクター全体の構成について説明する。
図８は、プロジェクターの構成を示す模式図である。
図８を参照すると、プロジェクターは、図２に示した光源装置と、照明光学系と、画像形成部と、投写光学系とを有する。
照明光学系は、光源装置の出力光（ダイクロイックミラー１ｇから射出した混色光）で液晶パネル２ｉ、２ｎ、２ｗを均一に照明する。照明光学系は、フライアイレンズ２ａ、２ｂ、重畳レンズ２ｄ及びフィールドレンズ２ｆ、２ｋからなる光学系を備え、この光学系が液晶パネル２ｉ、２ｎを均一に照明する。
【００３４】
フライアイレンズ２ａ、２ｂは、互いに対向するように配置されている。フライアイレンズ２ａ、２ｂはそれぞれ複数の微小レンズを備え、フライアイレンズ２ａの各微小レンズは、フライアイレンズ２ｂの各微小レンズと対向する。
ダイクロイックミラー１ｇの射出光は、フライアイレンズ２ａに入射する。フライアイレンズ２ａでは、ダイクロイックミラー１ｇの射出光が微小レンズの数に対応する複数の光束に分割される。各微小レンズは、液晶パネルの有効表示領域と相似形状をなしており、ダイクロイックミラー１ｇからの光束をフライアイレンズ２ｂ近傍に集光させる。フライアイレンズ２ｂの各微小レンズは、フライアイレンズ２ａの対応する微小レンズの像を液晶パネル２ｉ、２ｎ上に形成する。
【００３５】
重畳レンズ２ｄとフィールドレンズ２ｋは、フライアイレンズ２ａの各微小レンズからの主光線を液晶パネル２ｎの中心部に向け、各微小レンズの像を液晶パネル２ｎ上に重ねあわせる。同様に、重畳レンズ２ｄとフィールドレンズ２ｆは、フライアイレンズ２ａの各微小レンズからの主光線を液晶パネル２ｉの中心部に向け、各微小レンズの像を液晶パネル２ｉ上に重ねあわせる。
フライアイレンズ２ａにて形成される二次光源像の大きさは、フライアイレンズ２ｂの各微小レンズの開口形状よりも大きい。二次光源像が隣接するレンズからはみ出す場合は、はみ出した部分が液晶パネルの有効面の外側を照射する成分となり、その結果、光利用効率が低下する。
【００３６】
フライアイレンズ２ａ、２ｂの射出光は、偏光変換素子２ｃ及び重畳レンズ２ｄを介してダイクロイックミラー２ｅに入射する。偏光変換素子２ｃは、入射光の偏光方向をＰ偏光又はＳ偏光に揃える。ここでは、ダイクロイックミラー１ｇからの白色光（ランダム偏光の黄色蛍光＋Ｐ偏光の青色ＬＤ光）がフライアイレンズ２ａ、２ｂを介して偏光変換素子２ｃに入射する。
【００３７】
図９に、偏光変換素子２ｃの構成を示す。図９に示すように、偏光変換素子２ｃは、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有する偏光分離膜６ａと、１／２波長板６ｂを有する。偏光変換素子２ｃでは、フライアイレンズ２ｂからの白色光（ランダム偏光の黄色蛍光＋Ｐ偏光の青色ＬＤ光）が略４５°の入射角で偏光分離膜６ａに入射する。偏光分離膜６ａは、ランダム偏光をＰ偏光とＳ偏光の直線偏光に分離する。偏光分離膜６ａを透過したＰ偏光は、１／２波長板６ｂを通過する。１／２波長板６ｂは、入射したＰ偏光の偏光方向を９０度回転してＳ偏光として射出する。一方、偏光分離膜６ａで反射されたＳ偏光は、隣の偏光分離膜６ａで再度反射され、偏光を維持したまま射出される。このようにして、偏光方向が単一方向に揃えられる。
偏光分離膜６ａや１／２波長板６ｂ、プリズムなど、偏光変換素子２ｃを構成する各部材は接着剤（例えば、シリコーン系接着剤）を用いて固定されている。
【００３８】
偏光変換素子２ｃの射出光である白色光（Ｓ偏光）は、重畳レンズ２ｄを介してダイクロイックミラー２ｅに入射する。ダイクロイックミラー２ｅは、可視光のうち、赤色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。
偏光変換素子２ｃの出射光のうちの赤色光は、ダイクロイックミラー２ｅで反射される。ダイクロイックミラー２ｅの反射光（赤色）は、フィールドレンズ２ｋ、反射ミラー２ｌ及び偏光板２ｍを介して液晶パネル２ｎに入射する。
ダイクロイックミラー２ｅの透過光（緑色及び青色）は、フィールドレンズ２ｆを介してダイクロイックミラー２ｇに入射する。ダイクロイックミラー２ｇは、可視光のうち、緑色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。
【００３９】
フィールドレンズ２ｆを通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２ｇで反射される。ダイクロイックミラー２ｇの反射光（緑色）は、偏光板２ｈを介して液晶パネル２ｉに入射する。
フィールドレンズ２ｆを通過した青色光は、ダイクロイックミラー２ｇを透過する。ダイクロイックミラー２ｇの透過光（青色）は、リレーレンズ２ｐ、反射ミラー２ｑ、リレーレンズ２ｒ、拡散板２ｓ、反射ミラー２ｔ、リレーレンズ２ｕ及び偏光板２ｖを介して液晶パネル２ｗに入射する。
【００４０】
ダイクロイックミラー２ｇとリレーレンズ２ｐとの間で、フライアイレンズ２ａの各微小レンズの像を重ねあわせた矩形の均一な照明像が形成される。リレーレンズ２ｐ、反射ミラー２ｑ、リレーレンズ２ｒ、反射ミラー２ｔ、リレーレンズ２ｕからなるリレー光学系は、ダイクロイックミラー２ｇとリレーレンズ２ｐとの間に形成された矩形の均一な照明像の等倍像を液晶パネル２ｗ上に形成する。
リレー光学系は、リレーレンズ２ｒと反射ミラー２ｔの間に瞳位置を形成するように構成されている。拡散板２ｓは、リレー光学系の瞳位置に配置されている。拡散板２ｓをリレー光学系の瞳位置に配置することで、拡散板２ｓによる拡散成分の後段での光利用効率の低減率を抑制すると共に、スペックルノイズを効果的に低減させることが可能である。
【００４１】
詳しく説明すると、リレー光学系の瞳位置には、角度成分に応じたフーリエ像が形成される。この瞳位置に拡散板２ｓを配置すると、効果的に角度多重によるスペックル低減が期待できる。
画像形成部は、偏光板２ｈ、２ｊ、２ｍ、２ｏ、２ｖ、２ｘ、液晶パネル２ｉ、２ｎ、２ｗ及びクロスダイクロイックプリズム２ｙを有する。照明光学系は、緑色光を液晶パネル２ｉに向けて射出し、赤色光を液晶パネル２ｎに向けて射出し、青色光を液晶パネル２ｗに向けて射出する。
液晶パネル２ｉの入射面側及び射出面側には偏光板２ｈ及び偏光板２ｊがそれぞれ配置されている。これら偏光板２ｈ、２ｊを用いて、液晶パネル２ｉの空間変調に応じた階調特性を得る。同様に、液晶パネル２ｎの入射面側及び射出面側には偏光板２ｍ及び偏光板２ｏがそれぞれ配置され、液晶パネル２ｗの入射面側及び射出面側には偏光板２ｖ及び偏光板２ｘがそれぞれ配置されている。液晶パネル２ｉは緑色画像を形成し、液晶パネル２ｎは赤色画像を形成し、液晶パネル２ｗは青色画像を形成する。
【００４２】
クロスダイクロイックプリズム２ｙは、第１乃至第３の入射面と射出面を有する。液晶パネル２ｎは、クロスダイクロイックプリズム２ｙの第１の入射面と対向して配置されている。液晶パネル２ｉは、クロスダイクロイックプリズム２ｙの第２の入射面と対向して配置されている。液晶パネル２ｗは、クロスダイクロイックプリズム２ｙの第３の入射面と対向して配置されている。
液晶パネル２ｎの射出光（赤色）は、偏光板２ｏを介してクロスダイクロイックプリズム２ｙの第１の入射面に入射する。液晶パネル２ｉの射出光（緑色）は、偏光板２ｊを介してクロスダイクロイックプリズム２ｙの第２の入射面に入射する。液晶パネル２ｗの射出光（青色）は、偏光板２ｘを介してクロスダイクロイックプリズム２ｙの第３の入射面に入射する。
【００４３】
クロスダイクロイックプリズム２ｙでは、第１の入射面から入射した赤色光と、第２の入射面から入射した緑色光と、第３の入射面から入射した青色光とを互いに重ねて射出面から射出する。すなわち、クロスダイクロイックプリズム２ｙは、液晶パネル２ｎ、２ｉ、２ｗからの赤色画像光、緑色画像光、青色画像光を同一の光路に合成して射出する。
投写光学系は、クロスダイクロイックプリズム２ｙの射出面に対向して配置された投写レンズ３ａを含む。液晶パネル２ｎ、２ｉ、２ｗから射出された赤色画像光、緑色画像光、青色画像光は、同一光路で投写レンズ３ａに入射する。投写レンズ３ａは、液晶パネル２ｎ、２ｉ、２ｗそれぞれで形成された画像を拡大投写する。
【００４４】
クロスダイクロイックプリズム２ｙは、互い直交する第１及び第２のダイクロイック膜を有しても良い。この場合、第１のダイクロイック膜は、可視波長域のうち、赤色の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有し、第２のダイクロイック膜は、可視波長域のうち、青色の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。第１の入射面から入射した赤色光は、第１のダイクロイック膜で反射されて射出面から投写レンズ３ａの方向に射出される。第３の入射面から入射した青色光は、第２のダイクロイック膜で反射されて射出面から投写レンズ３ａの方向に射出される。第２の入射面から入射した緑色光は、第１及び第２のダイクロイック膜を透過して射出面から投写レンズ３ａの方向に射出される。
【００４５】
図１０に、図８に示したプロジェクター全体における青色光の光路及び励起光の光路をそれぞれ示す。図１０において、破線で示す矢印は励起光（青色ＬＤ光）の光路を示し、実線で示す矢印は青色光（青色ＬＤ光）の光路を示す。
図１０に示すように、励起光（青色ＬＤ光）の一部が青光量調整フィルター１ｊで反射される。青光量調整フィルター１ｊの反射光（青色ＬＤ光）は、液晶パネル２ｗに入射する。液晶パネル２ｗは、青光量調整フィルター１ｊからの青色ＬＤ光を変調して青色画像光を形成する。
なお、青色ＬＤ光等の波長の短い光は、例えば、偏光変換素子２ｃを構成する１／２波長板６ｂ等の各部材を固定している接着剤を劣化させる。図９に示した偏光変換素子２ｃにおいて、偏光分離膜６ａで反射されたＳ偏光が、隣の偏光分離膜６ａで再度反射される過程において、Ｓ偏光は接着層を介して隣の偏光分離膜６ａに入射し、隣の偏光分離膜６ａで反射されたＳ偏光は再び接着層を通過する。このようにＳ偏光は隣の偏光分離膜６ａを固定している接着層を２回通過する。青色ＬＤ光が通過する回数が多いほど、接着層の劣化度合いは大きくなる。このため、Ｓ偏光の青色ＬＤ光を偏光変換素子２ｃに入射させた場合に生じる接着剤の劣化の度合いは、Ｐ偏光の青色ＬＤ光を偏光変換素子２ｃに入射させた場合に生じる接着剤の劣化の度合いよりも大きい。本実施形態の光源装置を用いたプロジェクターにおいて、Ｐ偏光の青色ＬＤ光が偏光変換素子２ｃに入射するように構成することで、偏光変換素子２ｃの劣化を抑制することができる。
【００４６】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述したような実施形態に限定されものではない。本発明の構成や詳細については、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  レーザー光源
１１  ダイクロイックミラー
１２  １／４波長板
１３  光学フィルター
１４  蛍光体部
【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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