(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光と第２の光とを射出する発光装置と、
前記第１の光を第１の光線束と第２の光線束とに分離する第１の光分離素子と、
前記第２の光を第３の光線束と第４の光線束とに分離する第２の光分離素子と、
前記第１の光線束が入射する第１の蛍光射出部および前記第３の光線束が入射する第２の蛍光射出部を含む少なくとも一つの蛍光体層と、
前記第２の光線束が入射する第１の拡散光射出部および前記第４の光線束が入射する第２の拡散光射出部を含む少なくとも一つの拡散部と、
第１のレンズインテグレーター光学系と第２のレンズインテグレーター光学系と、
前記第１のレンズインテグレーター光学系から射出された光と前記第２のレンズインテグレーター光学系から射出された光とが入射する重畳レンズと、を備え、
前記第１の光分離素子に入射する前記第１の光の主光線及び前記重畳レンズの光軸に垂直な方向から見たとき、前記光軸は、前記第１の蛍光射出部と前記第２の蛍光射出部との間に位置しており、
前記第１の蛍光射出部及び前記第２の蛍光射出部は、前記光軸に沿う同じ方向に向けて光をそれぞれ射出する光源装置。
【請求項２】
前記発光装置と前記第１の光分離素子との間の前記第１の光の光路上に設けられた第１のホモジナイザー光学系と、
前記発光装置と前記第２の光分離素子との間の前記第２の光の光路上に設けられた第２のホモジナイザー光学系と、
前記第１の光分離素子と前記第１の蛍光射出部との間の前記第１の光線束の光路上に設けられた第１の集光光学系と、
前記第２の光分離素子と前記第２の蛍光射出部との間の前記第３の光線束の光路上に設けられた第２の集光光学系と、
前記第１の光分離素子と前記第１の拡散光射出部との間の前記第２の光線束の光路上に設けられた第３の集光光学系と、
前記第２の光分離素子と前記第２の拡散光射出部との間の前記第４の光線束の光路上に設けられた第４の集光光学系と、をさらに備え、
前記第１の集光光学系と前記第１のホモジナイザー光学系との間の光路長は、前記第２の集光光学系と前記第２のホモジナイザー光学系との間の光路長と等しく、
前記第３の集光光学系と前記第１のホモジナイザー光学系との間の光路長は、前記第４の集光光学系と前記第２のホモジナイザー光学系との間の光路長と等しい
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
第１の蛍光射出部は第３の光を前記第１の光分離素子に向けて射出し、
第２の蛍光射出部は第４の光を前記第２の光分離素子に向けて射出し、
第１の拡散光射出部は第５の光を前記第１の光分離素子に向けて射出し、
第２の拡散光射出部は第６の光を前記第２の光分離素子に向けて射出し、
前記第３の光と前記第５の光は、前記第１の光分離素子によって合成され、
前記第４の光と前記第６の光は、前記第２の光分離素子によって合成され、
前記第１の光分離素子によって合成された前記第３の光と前記第５の光は、前記第１のレンズインテグレーター光学系に入射し、
前記第２の光分離素子によって合成された前記第４の光と前記第６の光は、前記第２のレンズインテグレーター光学系に入射し、
前記第３の光によって形成される二次光源像と、前記第４の光によって形成される二次光源像と、前記第５の光によって形成される二次光源像と、前記第６の光によって形成される二次光源像とは、同一平面上に結像する
請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
第１の回転軸の周りに回転可能であって、前記少なくとも一つの蛍光体層を支持する第１の基材をさらに備え、
前記少なくとも一つの蛍光体層は、前記第１の回転軸の周りに設けられた一つの蛍光体層で構成されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１の蛍光射出部と前記第１の回転軸との間の距離は、前記第２の蛍光射出部と前記第１の回転軸との間の距離と異なっている
請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
第２の回転軸の周りに回転可能であって、前記少なくとも一つの拡散部を支持する第２の基材をさらに備え、
前記少なくとも一つの拡散部は、前記第２の回転軸の周りに設けられた一つの拡散部で構成されており、
前記重畳レンズの光軸及び該光軸に直交する前記発光装置の中心光軸に垂直な方向から見たとき、前記中心光軸は、前記第１の拡散光射出部と前記第２の拡散光射出部との間に位置している
請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１の拡散光射出部と前記第２の回転軸との間の距離は、前記第２の拡散光射出部と前記第２の回転軸との間の距離と異なっている
請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１のホモジナイザー光学系及び前記第２のホモジナイザー光学系は、一対のレンズアレイからそれぞれ構成される
請求項２に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１の集光光学系及び前記第２の集光光学系は同一の構成を有し、
前記第３の集光光学系及び前記第４の集光光学系は同一の構成を有する
請求項２又は８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第１のレンズインテグレーター光学系及び前記第２のレンズインテグレーター光学系は、一対のレンズアレイからそれぞれ構成される
請求項１から９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
第１の光源装置及び第２の光源装置を備え、
前記第１の光源装置及び前記第２の光源装置は請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置からそれぞれ構成され、
前記第１の光源装置における重畳レンズと前記第２の光源装置における重畳レンズとは、１枚のレンズ部材から構成されている
光源ユニット。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置又は請求項１１に記載の光源ユニットを備えた照明装置と、
前記照明装置から射出される光を画像情報に応じて変調して画像光を形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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、光源ユニット及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターにおいて、高輝度且つ高出力な光が得られるレーザー光源が用いられている。例えば、下記特許文献１には、青色レーザー光を蛍光体層に入射させることで生成した蛍光と、青色レーザー光の拡散光と、を利用したプロジェクターが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５０４９４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、上記プロジェクターにおいて、例えば、高い光出力を得るために青色レーザー光の強度を高めた場合、蛍光体層や拡散板の温度が上昇してしまう。このとき、蛍光体層や拡散板の冷却能力が十分でないと、蛍光体層の発光効率が低下したり、或いは、拡散板が熱によってダメージを受けるといった問題を生じるおそれがあった。
【０００５】
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、温度上昇を低減しつつ、高い光出力を得ることができる、光源装置、光源ユニット及びプロジェクター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】
【０００６】
本発明の第一態様に従えば、第１の光と第２の光とを射出する発光装置と、前記第１の光を第１の光線束と第２の光線束とに分離する第１の光分離素子と、前記第２の光を第３の光線束と第４の光線束とに分離する第２の光分離素子と、前記第１の光線束が入射する第１の蛍光射出部および前記第３の光線束が入射する第２の蛍光射出部を含む少なくとも一つの蛍光体層と、前記第２の光線束が入射する第１の拡散光射出部および前記第４の光線束が入射する第２の拡散光射出部を含む少なくとも一つの拡散部と、第１のレンズインテグレーター光学系と第２のレンズインテグレーター光学系と、前記第１のレンズインテグレーター光学系から射出された光と前記第２のレンズインテグレーター光学系から射出された光とが入射する重畳レンズと、を備え、前記第１の光分離素子に入射する前記第１の光の主光線及び前記重畳レンズの光軸に垂直な方向から見たとき、前記光軸は、前記第１の蛍光射出部と前記第２の蛍光射出部との間に位置しており、前記第１の蛍光射出部及び前記第２の蛍光射出部は、前記光軸に沿う同じ方向に向けて光をそれぞれ射出する光源装置が提供される。
【０００７】
上記態様に係る光源装置によれば、第１の蛍光射出部、第２の蛍光射出部、第１の拡散光射出部及び第２の拡散光射出部に入射する各光量を抑えることができる。これにより、蛍光体層の温度上昇が低減されるため、光源装置は蛍光を効率良く射出することができる。よって、高い光出力を得ることができる。また、第１の拡散光射出部及び第２の拡散光射出部に過度に強い光が入射することで拡散部がダメージを受ける、といった不具合の発生を防止できる。
【０００８】
なお、本明細書において、蛍光射出部とは、蛍光体層のうちある瞬間に励起光が入射している領域を指す。励起光の光路が固定されている限り、蛍光体層が移動したとしても蛍光射出部は移動しない。また、拡散光射出部とは、拡散部のうちある瞬間に光が入射している領域を指す。同様に、拡散光射出部も移動しない。
【０００９】
上記態様において、前記発光装置と前記第１の光分離素子との間の前記第１の光の光路上に設けられた第１のホモジナイザー光学系と、前記発光装置と前記第２の光分離素子との間の前記第２の光の光路上に設けられた第２のホモジナイザー光学系と、前記第１の光分離素子と前記第１の蛍光射出部との間の前記第１の光線束の光路上に設けられた第１の集光光学系と、前記第２の光分離素子と前記第２の蛍光射出部との間の前記第３の光線束の光路上に設けられた第２の集光光学系と、前記第１の光分離素子と前記第１の拡散光射出部との間の前記第２の光線束の光路上に設けられた第３の集光光学系と、前記第２の光分離素子と前記第２の拡散光射出部との間の前記第４の光線束の光路上に設けられた第４の集光光学系と、をさらに備え、前記第１の集光光学系と前記第１のホモジナイザー光学系との間の光路長は、前記第２の集光光学系と前記第２のホモジナイザー光学系との間の光路長と等しく、前記第３の集光光学系と前記第１のホモジナイザー光学系との間の光路長は、前記第４の集光光学系と前記第２のホモジナイザー光学系との間の光路長と等しい構成としてもよい。
この構成によれば、第１の拡散光射出部及び第２の拡散光射出部に入射する光の光路長が互いに等しいので、該第１の拡散光射出部及び第２の拡散光射出部から射出される拡散光の明るさを互いに等しくすることができる。また、第１の蛍光射出部及び第２の蛍光射出部に入射する光の光路長が互いに等しいので、該第１の蛍光射出部及び第２の蛍光射出部から射出される蛍光の明るさを互いに等しくすることができる。
【００１０】
上記態様において、第１のレンズインテグレーター光学系と第２のレンズインテグレーター光学系とをさらに備え、第１の蛍光射出部は第３の光を前記第１の光分離素子に向けて射出し、第２の蛍光射出部は第４の光を前記第２の光分離素子に向けて射出し、第１の拡散光射出部は第５の光を前記第１の光分離素子に向けて射出し、第２の拡散光射出部は第６の光を前記第２の光分離素子に向けて射出し、前記第３の光と前記第５の光は、前記第１の光分離素子によって合成され、前記第４の光と前記第６の光は、前記第２の光分離素子によって合成され、前記第１の光分離素子によって合成された前記第３の光と前記第５の光は、前記第１のレンズインテグレーター光学系に入射し、前記第２の光分離素子によって合成された前記第４の光と前記第６の光は、前記第２のレンズインテグレーター光学系に入射し、前記第３の光によって形成される二次光源像と、前記第４の光によって形成される二次光源像と、前記第５の光によって形成される二次光源像と、前記第６の光によって形成される二次光源像とは、同一平面上に結像する構成としてもよい。
この構成によれば、反射型の蛍光射出部及び拡散光射出部を採用することができる。また、例えば、１枚の重畳レンズを組みわせることで、第１のレンズインテグレーター光学系を透過した第３の光および第５の光と、第２のレンズインテグレーター光学系を透過した第４の光及び第６の光とを被照明領域上で良好に互いに重畳させることができる。
また、前記第１のレンズインテグレーター光学系から射出された光と前記第２のレンズインテグレーター光学系から射出された光とが入射する重畳レンズをさらに備えるのがより望ましい。
この構成によれば、被照明領域上における照度を均一にすることができる。
【００１１】
上記態様において、第１の回転軸の周りに回転可能であって、前記少なくとも一つの蛍光体層を支持する第１の基材をさらに備え、前記少なくとも一つの蛍光体層は、前記第１の回転軸の周りに設けられた一つの蛍光体層で構成されており、前記第１の光分離素子に入射する前記第１の光の主光線及び前記重畳レンズの光軸に垂直な方向から見たとき、前記光軸は、前記第１の蛍光射出部と前記第２の蛍光射出部との間に位置している構成としてもよい。
この構成によれば、第１の基材の回転方向において第１の蛍光射出部及び第２の蛍光射出部がある程度の距離だけ離間した状態となる。
これにより、蛍光体層の温度上昇を低減できる。
【００１２】
上記態様において、前記第１の蛍光射出部と前記第１の回転軸との間の距離は、前記第２の蛍光射出部と前記第１の回転軸との間の距離と異なっている構成としてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の温度上昇をさらに低減することができる。
【００１３】
上記態様において、第２の回転軸の周りに回転可能であって、前記少なくとも一つの拡散部を支持する第２の基材をさらに備え、前記少なくとも一つの拡散部は、前記第２の回転軸の周りに設けられた一つの拡散部で構成されており、前記重畳レンズの光軸及び該光軸に直交する前記発光装置の中心光軸に垂直な方向から見たとき、前記中心光軸は、前記第１の拡散光射出部と前記第２の拡散光射出部との間に位置している構成としてもよい。
この構成によれば、第２の基材の回転方向において第１の拡散光射出部及び第２の拡散光射出部がある程度の距離だけ離間した状態となる。
これにより、拡散部の温度上昇を低減できる。
【００１４】
上記態様において、前記第１の拡散光射出部と前記第２の回転軸との間の距離は、前記第２の拡散光射出部と前記第２の回転軸との間の距離と異なっている構成としてもよい。
この構成によれば、拡散部の温度上昇をさらに低減することができる。
【００１５】
上記態様において、前記第１のホモジナイザー光学系及び前記第２のホモジナイザー光学系は、一対のレンズアレイからそれぞれ構成される構成としてもよい。
この構成によれば、第１の光及び第２の光を簡便な構成で均一化することができる。
【００１６】
上記態様において、前記第１の集光光学系及び前記第２の集光光学系は同一の構成を有し、前記第３の集光光学系及び前記第４の集光光学系は同一の構成を有する構成としてもよい。
この構成によれば、第１の蛍光射出部及び第２の蛍光射出部に入射する光の光路長にずれが生じるのを抑制できる。また、第１の拡散光射出部及び第２の拡散光射出部に入射する光の光路長にずれが生じるのを抑制できる。
【００１７】
上記態様において、前記第１のレンズインテグレーター光学系及び前記第２のレンズインテグレーター光学系は、一対のレンズアレイからそれぞれ構成される構成としてもよい。
この構成によれば、第３の光、第４の光、第１の拡散光及び第２の拡散光を簡便な構成で均一化することができる。
【００１８】
本発明の第二態様に従えば、第１の光源装置及び第２の光源装置を備え、前記第１の光源装置及び前記第２の光源装置は、上記第一態様に係る光源装置からそれぞれ構成され、前記第１の光源装置における重畳レンズと前記第２の光源装置における重畳レンズとは、１枚のレンズ部材から構成されている光源ユニットが提供される。
【００１９】
上記態様に係る光源ユニットによれば、１枚の重畳レンズを用いることで、第１の光源装置で生成された光と第２の光源装置で生成された光とを被照明領域で互いに重畳させることができる。
【００２０】
本発明の第二態様に従えば、上記第一態様に係る光源装置又は上記第二態様に係る光源ユニットを備えた照明装置と、前記照明装置から射出される光を画像情報に応じて変調して画像光を形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。
【００２１】
上記態様に係るプロジェクターによれば、上記光源装置又は光源ユニットを備えるので、明るい画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第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】光源装置の概略構成を示す図。
【図３】第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す図。
【図４】回転蛍光板を平面視した構成を示す図。
【図５】（ａ）は変形例に係る回転蛍光板の側面図、（ｂ）は平面図。
【図６】回転拡散板を平面視した構成を示す図。
【図７】（ａ）は変形例に係る回転拡散板の側面図、（ｂ）は平面図。
【図８】第３実施形態に係る光源ユニットの側面構成を示す図。
【図９】第２の光源装置の平面構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（第１実施形態）
本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン（被投射面）上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクターは、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した３つの液晶光変調装置を備えている。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを備えている。
【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。
プロジェクター１は、図１に示すように、光源装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６と、を概略備えている。
【００２６】
本実施形態において、光源装置２は照明光として白色光Ｗを色分離光学系３に向けて射出する。
【００２７】
色分離光学系３は、白色光Ｗを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離するためのものである。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａおよび第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂおよび第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂと、を概略備えている。
【００２８】
第１のダイクロイックミラー７ａは、光源装置２からの白色光Ｗを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する機能を有する。第１の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の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とに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、分離された緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過する。
【００２９】
第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されて、第１の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の全反射ミラー８ｂおよび第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されて、第２の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に導く。
緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂにより光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００３０】
第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの下段に配置されている。第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ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の光損失を補償する機能を有している。
【００３１】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを通過させる間に、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を通過させる間に、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を通過させる間に、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，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、一対の偏光板（図示せず）が配置されており、特定の方向の直線偏光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，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，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を平行化するためのものである。
【００３４】
合成光学系５は、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した各画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系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ている。
【００３５】
投射光学系６は、投射レンズ群から構成されている。投射光学系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上には、拡大されたカラー映像が表示される。
【００３６】
（光源装置）
次に、上記光源装置２の構成について説明する。以下、必要に応じてＸＹＺ座標系を用いて光源装置の各構成について説明する。
図２は光源装置２の概略構成を示す図である。なお、図２において、Ｘ方向は光軸ａｘ１，ａｘ２と平行な方向であり、Ｙ方向は光軸ａｘ１、ａｘ２と直交する光軸ａｘ３，ａｘ４と平行な方向であり、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向にそれぞれ直交する方向である。
【００３７】
光源装置２は、照明光として白色光Ｗを射出する。白色光Ｗは、後述する照明光ＷＬ及び照明光ＷＬ’から構成される。
【００３８】
光源装置２は、発光装置１１、第１のホモジナイザー光学系１２、第１の位相差板１３ａ、第１の光分離素子１４、第１のピックアップ光学系１５、第１の蛍光発光素子１６、第３の位相差板１３ｃ、第３のピックアップ光学系１７、第１の拡散素子１８、第２のホモジナイザー光学系１９、第２の位相差板１３ｂ、第２の光分離素子２０、第２のピックアップ光学系２１、第２の蛍光発光素子２２、第４の位相差板１３ｄ、第４のピックアップ光学系２３、第２の拡散素子２４、第１レンズインテグレーターユニット２５、第２レンズインテグレーターユニット２６、偏光変換素子２７及び重畳レンズ２８を備えている。
【００３９】
発光装置１１は、第１発光装置１１Ａ及び第２発光装置１１Ｂを有している。
【００４０】
第１発光装置１１Ａと、第１のホモジナイザー光学系１２と、第１の位相差板１３ａと、第１の光分離素子１４と、第３の位相差板１３ｃと、第３のピックアップ光学系１７と、第１の拡散素子１８とは、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。また、第２発光装置１１Ｂと、第２のホモジナイザー光学系１９と、第２の位相差板１３ｂと、第２の光分離素子２０と、第４の位相差板１３ｄと、第４のピックアップ光学系２３と、第２の拡散素子２４とは、光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。
【００４１】
第１の蛍光発光素子１６と、第１のピックアップ光学系１５と、第１の光分離素子１４と、第１レンズインテグレーターユニット２５と、偏光変換素子２７と、重畳レンズ２８とは、光軸ａｘ３上に順次並んで配置されている。
第２の蛍光発光素子２２と、第２のピックアップ光学系２１と、第２の光分離素子２０と、第２レンズインテグレーターユニット２６と、偏光変換素子２７と、重畳レンズ２８とは、光軸ａｘ４上に順次並んで配置されている。
なお、光軸ａｘ１、ａｘ２、ａｘ３、ａｘ４は同一平面内にある。光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは互いに平行であり、光軸ａｘ３と光軸ａｘ４とは互いに平行である。また、光軸ａｘ１は光軸ａｘ３と直交している。
【００４２】
第１発光装置１１Ａは、第１発光部１１０及び第１コリメート光学系１１１を含む。
【００４３】
本実施形態において、第１のピックアップ光学系１５は、特許請求の範囲の「第１の集光光学系」に対応し、第２のピックアップ光学系２１は、特許請求の範囲の「第２の集光光学系」に対応し、第３のピックアップ光学系１７は、特許請求の範囲の「第３の集光光学系」に対応し、第４のピックアップ光学系２３は、特許請求の範囲の「第４の集光光学系」に対応する。
【００４４】
本実施形態において、第１のピックアップ光学系１５と第１のホモジナイザー光学系１２との間の光路長Ｌ１は、第２のピックアップ光学系２１と第２のホモジナイザー光学系１９との間の光路長Ｌ２と等しい。また、第３のピックアップ光学系１７と第１のホモジナイザー光学系１２との間の光路長Ｌ３は、第４のピックアップ光学系２３と第２のホモジナイザー光学系１９との間の光路長Ｌ４と等しい。
【００４５】
第１発光部１１０は、固体光源としての複数の半導体レーザー１１０ａを備える。複数の半導体レーザー１１０ａは光軸ａｘ１と直交する同一面内において、アレイ状に並んで配置されている。半導体レーザー１１０ａは、例えば青色光ＢＬ１（例えばピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光）を射出する。本実施形態において、第１発光部１１０は、複数の青色光ＢＬ１からなる光線束Ｋ１を射出する。
【００４６】
第１コリメート光学系１１１は、第１発光部１１０から射出された光線束Ｋ１を平行光束に変換するものである。第１コリメート光学系１１１は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ１１１ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ１１１ａ各々は、複数の半導体レーザー１１０ａに対応して配置されている。
【００４７】
第１コリメート光学系１１１で平行化された光線束Ｋ１は、第１のホモジナイザー光学系１２に入射する。第１のホモジナイザー光学系１２は、例えば第１のレンズアレイ１２ａと第２のレンズアレイ１２ｂとから構成されている。第１のレンズアレイ１２ａは複数の第１小レンズ１２ａｍを含み、第２のレンズアレイ１２ｂは複数の第２小レンズ１２ｂｍを含む。本実施形態において、第１のレンズアレイ１２ａ及び第２のレンズアレイ１２ｂは、特許請求の範囲の「一対のレンズアレイ」に対応する。
【００４８】
第１のホモジナイザー光学系１２を通過した光線束Ｋ１は、第１の位相差板１３ａに入射する。第１の位相差板１３ａは、例えば回転可能とされた１／２波長板である。光線束Ｋ１は直線偏光である。そのため、第１の位相差板１３ａを透過した光は第１の光分離素子１４に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光となる。つまり、第１の位相差板１３ａの回転角度を適切に設定することにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を所定の値に設定することが可能である。
【００４９】
第１の光分離素子１４は、例えば波長選択性を有するダイクロイックミラーから構成されている。第１の光分離素子１４は、光軸ａｘ１及び光軸ａｘ３に対してそれぞれ４５°の角度をなすように配置されている。第１の光分離素子１４は、入射光（光線束Ｋ１）のうちのＳ偏光成分を反射させ、入射光のうちのＰ偏光成分を透過させる。すなわち、第１の光分離素子１４は、入射光である光線束Ｋ１をＳ偏光成分の光（光線束ＢＬｓ）とＰ偏光成分の光（光線束ＢＬｐ）とに分離する機能を有する。本実施形態において、光線束Ｋ１は特許請求の範囲の「第１の光」に対応し、光線束ＢＬｓは特許請求の範囲の「第１の光線束」に対応し、光線束ＢＬｐは特許請求の範囲の「第２の光線束」に対応する。
【００５０】
Ｓ偏光成分の光線束ＢＬｓは、第１の光分離素子１４で反射して第１の蛍光発光素子１６に向かう。Ｐ偏光成分の光線束ＢＬｐは、第１の光分離素子１４を透過して第１の拡散素子１８に向かう。第１の光分離素子１４は、光線束Ｋ１とは波長帯が異なる後述の蛍光光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
このような構成に基づき、第１の光分離素子１４は、後述のように第１の拡散素子１８からの拡散青色光ＢＬを反射し、第１の蛍光発光素子１６からの蛍光光ＹＬを透過させることで、これらを合成して白色の照明光ＷＬを生成する。
【００５１】
第１の光分離素子１４で反射された光線束ＢＬｓは、第１のピックアップ光学系１５に入射する。第１のピックアップ光学系１５は、光線束ＢＬｓを第１の蛍光発光素子１６の蛍光体層１６ａに向けて集光させる機能と、蛍光体層１６ａから射出された蛍光光ＹＬをピックアップする機能とを有する。
【００５２】
また、第１のピックアップ光学系１５は第１のホモジナイザー光学系１２と協働して、蛍光体層１６ａ上での光線束ＢＬｓによる照度分布を均一化する。第１のピックアップ光学系１５は、例えばピックアップレンズ１５ａ，１５ｂから構成されている。
【００５３】
第１のピックアップ光学系１５から射出された光線束ＢＬｓは第１の蛍光発光素子１６に入射する。本実施形態では、第１のピックアップ光学系１５の焦点位置に第１の蛍光発光素子１６が配置されている。
【００５４】
第１の蛍光発光素子１６は、基板１６ｂと、蛍光体層１６ａとを備える。第１の蛍光発光素子１６は、光線束ＢＬｓが入射する側と同じ側に向けて蛍光光ＹＬを射出する。基板１６ｂは、例えば、アルミや銅といった放熱性に優れた金属製の円板から構成される。
【００５５】
本実施形態において、蛍光体層１６ａのうち光線束ＢＬｓが入射している領域は、特許請求の範囲の「第１の蛍光射出部」に対応し、蛍光光ＹＬは、特許請求の範囲における「第３の光」に対応する。
【００５６】
蛍光体層１６ａは、光線束ＢＬｓを吸収して黄色の蛍光光ＹＬに変換して射出する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよく、２種以上の材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いてもよい。
【００５７】
蛍光体層１６ａには、耐熱性および表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。このような蛍光体層１６ａとしては、例えば、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを好適に用いることができる。
【００５８】
蛍光体層１６ａの光線束ＢＬｓが入射する側とは反対側には、反射部１６ｃが設けられている。反射部１６ｃは、蛍光体層１６ａで生成された蛍光光ＹＬを反射する。
【００５９】
蛍光体層１６ａから射出された蛍光光ＹＬは第１のピックアップ光学系１５により平行化され、第１の光分離素子１４を透過する。
【００６０】
一方、第１の光分離素子１４から射出された光線束ＢＬｐは、第３の位相差板１３ｃに入射する。第３の位相差板１３ｃは１／４波長板（λ／４板）から構成される。光線束ＢＬｐは、第３の位相差板１３ｃを透過することによって円偏光の光線束ＢＬｃに変換される。第３の位相差板１３ｃを透過した光線束ＢＬｃは、第３のピックアップ光学系１７に入射する。
【００６１】
第３のピックアップ光学系１７は、光線束ＢＬｃを第１の拡散素子１８に向けて集光させる機能と、該第１の拡散素子１８から射出された拡散光をピックアップする機能とを有する。第３のピックアップ光学系１７は、例えばピックアップレンズ１７ａ，１７ｂから構成されている。
【００６２】
また、第３のピックアップ光学系１７は第１のホモジナイザー光学系１２と協働して、第１の拡散素子１８上での光線束ＢＬｃによる照度分布を均一化する。本実施形態では、第３のピックアップ光学系１７の焦点位置に第１の拡散素子１８が配置されている。
【００６３】
第１の拡散素子１８は、第３のピックアップ光学系１７から射出された光線束ＢＬｃを第１の光分離素子１４に向けて拡散反射させるものである。以下、第１の拡散素子１８で反射した光を拡散青色光ＢＬと称する。本実施形態において、拡散青色光ＢＬは、特許請求の範囲における「第５の光」に対応する。
【００６４】
第１の拡散素子１８は、拡散反射板１８Ａと、拡散反射板１８Ａを回転させるためのモーター等の駆動装置１８Ｍと、を備えている。拡散反射板１８Ａは、例えば光反射性を持つ部材からなる。拡散反射板１８Ａは、その表面に凹凸を有している。本実施形態において、拡散反射板１８Ａの凹凸を有する表面は、特許請求の範囲における「拡散部」に対応し、拡散反射板１８Ａのうち光線束ＢＬｃが入射する領域は、特許請求の範囲における「第１の拡散光射出部」に対応する。
【００６５】
駆動装置１８Ｍの回転軸は、光軸ａｘ１と略平行に配置されている。これにより、拡散反射板１８Ａは、拡散反射板１８Ａに入射する光線束ＢＬｃの主光線に交差する面内で回転可能に構成されている。拡散反射板１８Ａは、回転軸の方向から見て例えば円形に形成されている。
【００６６】
拡散反射板１８Ａによって反射され、第３のピックアップ光学系１７を再び透過した円偏光の拡散青色光ＢＬは、再び第３の位相差板１３ｃを透過して、Ｓ偏光となる。Ｓ偏光の拡散青色光ＢＬは第１の光分離素子１４に入射して反射する。
【００６７】
第１の光分離素子１４は、該第１の光分離素子１４を透過した蛍光光ＹＬと第１の光分離素子１４で反射した拡散青色光ＢＬとを合成することで白色の照明光ＷＬを生成する。
【００６８】
第２発光装置１１Ｂは、第１発光装置１１Ａと同様の構成からなり、第２発光部２１０及び第２コリメート光学系２１１を含む。
第２発光部２１０は複数の半導体レーザー２１０ａを備えており、複数の青色光ＢＬ２からなる光線束Ｋ２を射出する。第２コリメート光学系２１１は、第２発光部２１０から射出された光線束Ｋ２を平行光束に変換するものである。第２コリメート光学系２１１は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２１１ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ２１１ａ各々は、複数の半導体レーザー２１０ａに対応して配置されている。
【００６９】
第２コリメート光学系２１１で平行化された光線束Ｋ２は、第２のホモジナイザー光学系１９に入射する。第２のホモジナイザー光学系１９は、例えば第１のレンズアレイ１９ａと第２のレンズアレイ１９ｂとから構成されている。第１のレンズアレイ１９ａは複数の第１小レンズ１９ａｍを含み、第２のレンズアレイ１９ｂは複数の第２小レンズ１９ｂｍを含む。本実施形態において、第１のレンズアレイ１９ａ及び第２のレンズアレイ１９ｂは、特許請求の範囲の「一対のレンズアレイ」に対応する。
【００７０】
第２のホモジナイザー光学系１９を通過した光線束Ｋ２は、第２の位相差板１３ｂに入射する。第２の位相差板１３ｂは、第１の位相差板１３ａと同様の構成からなる。そのため、第２の位相差板１３ｂの回転角度を適切に設定することにより、第２の光分離素子２０に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分との比率を設定することが可能となっている。
【００７１】
第２の光分離素子２０は、第１の光分離素子１４と同様、例えば波長選択性を有するダイクロイックミラーから構成されている。第２の光分離素子２０は、光軸ａｘ２及び光軸ａｘ４に対してそれぞれ４５°の角度をなすように配置されている。第２の光分離素子２０と第１の光分離素子１４とは、同一平面上に配置されている。
【００７２】
第２の光分離素子２０は、入射光（光線束Ｋ２）のうちのＳ偏光成分を反射させ、入射光のうちのＰ偏光成分を透過させる。すなわち、第２の光分離素子２０は、入射光である光線束Ｋ２をＳ偏光成分の光（光線束ＢＬｓ’）とＰ偏光成分の光（光線束ＢＬｐ’）とに分離する機能を有する。本実施形態において、光線束Ｋ２は特許請求の範囲の「第２の光」に対応し、光線束ＢＬｓ’は特許請求の範囲の「第３の光線束」に対応し、光線束ＢＬｓ’は特許請求の範囲の「第４の光線束」に対応する。本明細書において、光線束ＢＬｓおよび光線束ＢＬｓ’をまとめて励起光と呼ぶことがある。
【００７３】
Ｓ偏光成分の光線束ＢＬｓ’は、第２の光分離素子２０で反射して第２の蛍光発光素子２２に向かう。Ｐ偏光成分の光線束ＢＬｐ’は、第２の光分離素子２０を透過して第２の拡散素子２４に向かう。第２の光分離素子２０は、光線束Ｋ２とは波長帯が異なる蛍光光ＹＬ’を、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
このような構成に基づき、第２の光分離素子２０は、後述のように第２の拡散素子２４からの拡散青色光ＢＬ’を反射し、第２の蛍光発光素子２２からの蛍光光ＹＬ’を透過させることで、これらを合成して白色の照明光ＷＬ’を生成する。
【００７４】
第２の光分離素子２０で反射された光線束ＢＬｓ’は、第２のピックアップ光学系２１に入射する。第２のピックアップ光学系２１は、第１のピックアップ光学系１５と同一の構成を有する。これにより、第１の蛍光発光素子１６に入射する光線束ＢＬｓの光路長を第２の蛍光発光素子２２に入射する光線束ＢＬｓ’の光路長と等しく設定することが容易である。
第２のピックアップ光学系２１は、例えばピックアップレンズ２１ａ，２１ｂから構成され、光線束ＢＬｓ’を第２の蛍光発光素子２２の蛍光体層２２ａに向けて集光させる機能と蛍光体層２２ａから射出された蛍光光ＹＬ’をピックアップする機能とを有する。
【００７５】
第２のピックアップ光学系２１は第２のホモジナイザー光学系１９と協働して、蛍光体層２２ａ上での光線束ＢＬｓ’による照度分布を均一化する。
【００７６】
第２のピックアップ光学系２１から射出された光線束ＢＬｓ’は第２の蛍光発光素子２２に入射する。本実施形態では、第２のピックアップ光学系２１の焦点位置に第２の蛍光発光素子２２が配置されている。
【００７７】
第２の蛍光発光素子２２は、基板２２ｂと、光線束ＢＬｓ’を吸収して黄色の蛍光光ＹＬ’に変換して射出する蛍光体層２２ａとを備える。蛍光体層２２ａの光線束ＢＬｓ’が入射する側とは反対側には、反射部２６ｃが設けられている。
これにより、第２の蛍光発光素子２２は、光線束ＢＬｓ’が入射する側と同じ側に向けて蛍光光ＹＬ’を射出する。基板２２ｂは、例えば、アルミや銅といった放熱性に優れた金属製の円板から構成される。本実施形態において、蛍光体層２２ａのうち光線束ＢＬｓ’が入射している領域は、特許請求の範囲の「第２の蛍光射出部」に対応し、蛍光光ＹＬ’は、特許請求の範囲における「第４の光」に対応する。
【００７８】
蛍光体層２２ａから射出された蛍光光ＹＬ’は第２のピックアップ光学系２１により平行化され、第２の光分離素子２０を透過する。
【００７９】
一方、第２の光分離素子２０から射出された光線束ＢＬｐ’は、第４の位相差板１３ｄに入射する。第４の位相差板１３ｄは１／４波長板（λ／４板）から構成される。光線束ＢＬｐ’は、第４の位相差板１３ｄを透過することによって円偏光の光線束ＢＬｃ’に変換される。第４の位相差板１３ｄを透過した光線束ＢＬｃ’は、第４のピックアップ光学系２３に入射する。
【００８０】
第４のピックアップ光学系２３は、光線束ＢＬｃ’を第２の拡散素子２４に向けて集光させる機能と、該第２の拡散素子２４から射出された拡散光をピックアップする機能とを有する。第４のピックアップ光学系２３は、第３のピックアップ光学系１７と同一の構成を有する。第４のピックアップ光学系２３は、例えばピックアップレンズ２３ａ，２３ｂから構成されている。これにより、第１の拡散素子１８に入射する光線束ＢＬｐの光路長を第２の拡散素子２４に入射する光線束ＢＬｐ’の光路長と等しく設定することが容易である。
【００８１】
また、第４のピックアップ光学系２３は第２のホモジナイザー光学系１９と協働して、第２の拡散素子２４上での光線束ＢＬｃ’による照度分布を均一化する。本実施形態では、第４のピックアップ光学系２３の焦点位置に第２の拡散素子２４が配置されている。
【００８２】
第２の拡散素子２４は、第４のピックアップ光学系２３から射出された光線束ＢＬｃ’を第２の光分離素子２０に向けて拡散反射させるものである。以下、第２の拡散素子２４で反射した光を拡散青色光ＢＬ’と称する。本実施形態において、拡散青色光ＢＬ’は、特許請求の範囲における「第６の光」に対応する。
【００８３】
第２の拡散素子２４は、拡散反射板２４Ａと、拡散反射板２４Ａを回転させるためのモーター等の駆動装置２４Ｍと、を備えている。拡散反射板２４Ａは、例えば光反射性を持つ部材からなる。拡散反射板２４Ａは、その表面に凹凸を有している。本実施形態において、拡散反射板２４Ａの凹凸を有する表面は、特許請求の範囲における「拡散部」に対応し、拡散反射板２４Ａのうち光線束ＢＬｃ’が入射する領域は、特許請求の範囲における「第２の拡散光射出部」に対応する。
【００８４】
駆動装置２４Ｍの回転軸は、光軸ａｘ２と略平行に配置されている。これにより、拡散反射板２４Ａは、拡散反射板２４Ａに入射する光線束ＢＬｃ’の主光線に交差する面内で回転可能に構成されている。拡散反射板２４Ａは、回転軸の方向から見て例えば円形に形成されている。
【００８５】
拡散反射板２４Ａによって反射され、第４のピックアップ光学系２３を再び透過した円偏光の拡散青色光ＢＬ’は、再び第４の位相差板１３ｄを透過して、Ｓ偏光となる。Ｓ偏光の拡散青色光ＢＬ’は第２の光分離素子２０に入射して反射する。
【００８６】
第２の光分離素子２０は、該第２の光分離素子２０を透過した蛍光光ＹＬ’と第２の光分離素子２０で反射した拡散青色光ＢＬ’とを合成することで白色の照明光ＷＬ’を生成する。
【００８７】
第１の光分離素子１４で合成された白色の照明光ＷＬは、第１レンズインテグレーターユニット２５に入射する。第１レンズインテグレーターユニット２５は、例えば第１のレンズアレイ２５ａと第２のレンズアレイ２５ｂとから構成されている。第１のレンズアレイ２５ａは複数の第１小レンズ２５ａｍを含み、第２のレンズアレイ２５ｂは複数の第２小レンズ２５ｂｍを含む。本実施形態において、第１のレンズアレイ２５ａ及び第２のレンズアレイ２５ｂは、特許請求の範囲の「一対のレンズアレイ」に対応する。
【００８８】
第１のレンズアレイ２５ａは照明光ＷＬを複数の小光線束に分離する。第１小レンズ２５ａｍは、小光線束を対応する第２小レンズ２５ｂｍに結像させる。第２小レンズ２５ｂｍに結像する像は、拡散青色光ＢＬと蛍光光ＹＬとに由来している。つまり、拡散青色光ＢＬの二次光源像と蛍光光ＹＬの二次光源像とが、第２のレンズアレイ２５ｂに形成されている。
【００８９】
第１レンズインテグレーターユニット２５を通過した照明光ＷＬは、偏光変換素子２７に入射する。偏光変換素子２７は、例えば、偏光分離膜と位相差板とから構成され、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。
【００９０】
偏光変換素子２７を通過した照明光ＷＬは、重畳レンズ２８に入射する。重畳レンズ２８から射出された照明光ＷＬは色分離光学系３へ入射する。重畳レンズ２８は、照明光ＷＬを構成している上記複数の小光線束を被照明領域で互いに重畳させる。
【００９１】
一方、第２の光分離素子２０で合成された白色の照明光ＷＬ’は、第２レンズインテグレーターユニット２６に入射する。第２レンズインテグレーターユニット２６は、第１レンズインテグレーターユニット２５と同一の構成からなり、例えば第１のレンズアレイ２６ａと第２のレンズアレイ２６ｂとから構成されている。
つまり、第１のレンズアレイ２６ａは、第１レンズインテグレーターユニット２５の第１のレンズアレイ２５ａと同一の構成からなり、第２のレンズアレイ２６ｂは第１レンズインテグレーターユニット２５の第２のレンズアレイ２５ｂと同一の構成からなる。
なお、本実施形態において、第２レンズインテグレーターユニット２６は第１レンズインテグレーターユニット２５と別体で形成される場合を例に挙げたが、一体に形成されていても良い。
【００９２】
第１のレンズアレイ２６ａは複数の第１小レンズ２６ａｍを含み、第２のレンズアレイ２６ｂは複数の第２小レンズ２６ｂｍを含む。本実施形態において、第１のレンズアレイ２６ａ及び第２のレンズアレイ２６ｂは、特許請求の範囲の「一対のレンズアレイ」に対応する。
【００９３】
第２のレンズアレイ２６ｂは照明光ＷＬ’を複数の小光線束に分離する。第１小レンズ２６ａｍは、小光線束を対応する第２小レンズ２６ｂｍに結像させる。第２小レンズ２６ｂｍに結像する像は、拡散青色光ＢＬ’と蛍光光ＹＬ’とに由来している。つまり、拡散青色光ＢＬ’の二次光源像と蛍光光ＹＬ’の二次光源像とが、第２のレンズアレイ２６ｂに形成されている。
【００９４】
本実施形態において、第１レンズインテグレーターユニット２５及び第２レンズインテグレーターユニット２６は、光軸ａｘ３及び光軸ａｘ４と平行な方向（Ｙ方向）において同じ位置に配置されている。つまり、第２のレンズアレイ２５ｂおよび第２のレンズアレイ２６ｂは、Ｙ方向において同じ位置に配置されているため、本実施形態において、照明光ＷＬ’の二次光源像と照明光ＷＬの二次光源像とは、光軸ａｘ３及び光軸ａｘ４と直交する同一平面（ＸＺ平面と平行な平面）上に結像している。
【００９５】
第２レンズインテグレーターユニット２６を通過した照明光ＷＬ’は、偏光変換素子２７に入射し、直線偏光に変換される。偏光変換素子２７を通過した照明光ＷＬ’は、重畳レンズ２８を介して色分離光学系３に入射する。重畳レンズ２８は、照明光ＷＬ’を構成している上記複数の小光線束を被照明領域で互いに重畳させる。
【００９６】
本実施形態において、第１レンズインテグレーターユニット２５及び第２レンズインテグレーターユニット２６は、重畳レンズ２８と協働することで被照明領域における照度分布を均一化する。
【００９７】
本実施形態では、青色光と黄色光とを混ぜることによって、白色光Ｗを生成している。当該青色光は、第１の拡散素子１８によって生成された拡散青色光ＢＬと第２の拡散素子２４によって生成された拡散青色光ＢＬ’とからなっている。当該黄色光は、第１の蛍光発光素子１６によって生成された蛍光光ＹＬと第２の蛍光発光素子２２によって生成された蛍光光ＹＬ’とからなっている。言い換えれば、白色光Ｗは、照明光ＷＬと照明光ＷＬ’とで構成されている。
そのため、照明光ＷＬ或いは照明光ＷＬ’の一方のみで白色光Ｗを構成する場合に比べて、第１の蛍光発光素子１６、第１の拡散素子１８、第２の蛍光発光素子２２及び第２の拡散素子２４に入射する各光量を抑えることができる。
よって、蛍光体層１６ａ或いは蛍光体層２２ａの温度の上昇を低減することができ、ひいては、温度消光という現象による蛍光体の発光効率の低下を低減することができる。したがって、光源装置２は、蛍光体層１６ａ或いは蛍光体層２２ａの温度上昇が低減されるため、高い出力で蛍光光ＹＬ，ＹＬ’を射出することができる。
【００９８】
また、第１の拡散素子１８或いは第２の拡散素子２４に過度に強い光が入射することで拡散反射板１８Ａ或いは拡散反射板２４Ａがダメージを受ける、といった不具合の発生を防止できる。
【００９９】
上述したように、第１のピックアップ光学系１５と第１のホモジナイザー光学系１２との間の光路長Ｌ１は、第２のピックアップ光学系２１と第２のホモジナイザー光学系１９との間の光路長Ｌ２と等しいため、第２の蛍光発光素子２２の蛍光体層２２ａへの入射光量は、第１の蛍光発光素子１６の蛍光体層１６ａへの入射光量と略等しい。つまり、蛍光体層２２ａから射出される蛍光光ＹＬ’の明るさと、蛍光体層１６ａから射出される蛍光光ＹＬの明るさとは略等しくなっている。
【０１００】
また、第３のピックアップ光学系１７と第１のホモジナイザー光学系１２との間の光路長Ｌ３は、第４のピックアップ光学系２３と第２のホモジナイザー光学系１９との間の光路長Ｌ４と等しいため、第２の拡散素子２４の拡散反射板２４Ａへの入射光量は、第１の拡散素子１８の拡散反射板１８Ａへの入射光量と略等しい。つまり、拡散反射板２４Ａから射出される拡散青色光ＢＬ’の明るさと拡散反射板１８Ａから射出される拡散青色光ＢＬの明るさとは略等しくなっている。
【０１０１】
したがって、照明光ＷＬは照明光ＷＬ’と略同じ明るさムラおよび略同じ色むらを持っている。よって、被照明領域における照明ムラを低減することが容易である。
【０１０２】
上述のように照明光ＷＬ’の二次光源像及び照明光ＷＬの二次光源像が同一平面上に結像されている。この場合、第１レンズインテグレーターユニット２５と第２レンズインテグレーターユニット２６とに対して共通の重畳レンズ２８を用いることによって、被照明領域上に照明光ＷＬ’及び照明光ＷＬを良好に重畳させることができる。
【０１０３】
よって、本実施形態のプロジェクター１は、明るく色ムラが低減された映像をスクリーンＳＣＲ上に表示することができる。
【０１０４】
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。本実施形態と上記実施形態との違いは光源装置の構成である。そのため、以下では光源装置の構成を主体に説明する。なお、上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。
【０１０５】
図３は本実施形態の光源装置の概略構成を示す図である。
図３に示すように、本実施形態の光源装置２Ａは、発光装置１１、第１のホモジナイザー光学系１２、第１の位相差板１３ａ、第１の光分離素子１４、第１のピックアップ光学系１５、回転蛍光板１００、第３の位相差板１３ｃ、第３のピックアップ光学系１７、回転拡散板１２０、第２のホモジナイザー光学系１９、第２の位相差板１３ｂ、第２の光分離素子２０、第２のピックアップ光学系２１、第４の位相差板１３ｄ、第４のピックアップ光学系２３、第１レンズインテグレーターユニット２５、第２レンズインテグレーターユニット２６、偏光変換素子２７及び重畳レンズ２８を備えている。
【０１０６】
回転蛍光板１００は、回転基板１０１と、回転基板１０１を回転駆動する駆動装置１０２と、回転基板１０１上に設けられた蛍光体層１００Ａと、第１の蛍光射出部Ａ１と、第２の蛍光射出部Ａ２とを備える。回転蛍光板１００は、光が入射する側と同じ側に向けて蛍光光ＹＬを射出する。
【０１０７】
回転基板１０１は、例えば、アルミや銅といった放熱性に優れた金属製の円板から構成され、所定の回転軸Ｏ１の周りに回転可能である。駆動装置１０２は、例えばモーター等から構成され、回転基板１０１を回転軸Ｏ１の周りに回転させる。本実施形態において、回転基板１０１は特許請求の範囲の「第１の基材」に対応し、回転軸Ｏ１は特許請求の範囲の「第１の回転軸」に対応する。
【０１０８】
本実施形態において、蛍光体層１００Ａは、回転基板１０１の上面１０１ａに、回転軸Ｏ１の周りにリング状に形成されている。蛍光体層１００Ａの光線束ＢＬｓが入射する側とは反対側には、反射部１０３が設けられている。
【０１０９】
蛍光体層１００Ａは、第１のピックアップ光学系１５及び第２のピックアップ光学系２１と対向するように配置されている。
【０１１０】
第１の蛍光射出部Ａ１は光線束ＢＬｓを変換して蛍光光ＹＬとして射出し、第２の蛍光射出部Ａ２は光線束ＢＬｓ’を変換して蛍光光ＹＬ’として射出する。
【０１１１】
回転拡散板１２０は、拡散反射板１２１と、拡散反射板１２１を回転駆動する駆動装置１２２と、第１の拡散光射出部Ｂ１と、第２の拡散光射出部Ｂ２とを備える。回転拡散板１２０は、光が入射する側と同じ側に向けて拡散光を射出する。
【０１１２】
拡散反射板１２１は、例えば光反射性を持つ部材からなり、その表面に凹凸を有している。拡散反射板１２１は、所定の回転軸Ｏ２の周りに回転可能である。駆動装置１２２は、例えばモーター等から構成され、拡散反射板１２１を回転軸Ｏ２の周りに回転させる。本実施形態において、拡散反射板１２１は特許請求の範囲の「第２の基材」に対応し、拡散反射板１２１の凹凸を有する表面は、特許請求の範囲における「拡散部」に対応し、回転軸Ｏ２は特許請求の範囲の「第２の回転軸」に対応する。
【０１１３】
拡散反射板１２１は、第３のピックアップ光学系１７及び第４のピックアップ光学系２３と対向するように配置されている。拡散反射板１２１のうちある瞬間において光線束ＢＬｐが入射している領域を第１の拡散光射出部Ｂ１と呼び、拡散反射板１２１のうちある瞬間において光線束ＢＬｐ’が入射している領域を第２の拡散光射出部Ｂ２と呼ぶ。拡散反射板１２１は回転するが、第１の拡散光射出部Ｂ１および第２の拡散光射出部Ｂ２は移動しない。
【０１１４】
第１の拡散光射出部Ｂ１によって反射され、第３のピックアップ光学系１７を透過した円偏光の拡散青色光ＢＬは、再び第３の位相差板１３ｃを透過して、Ｓ偏光となる。Ｓ偏光の拡散青色光ＢＬは第１の光分離素子１４に入射して反射する。
第２の拡散光射出部Ｂ２によって反射され、第４のピックアップ光学系２３を透過した円偏光の拡散青色光ＢＬ’は、再び第３の位相差板１３ｃを透過して、Ｓ偏光となる。Ｓ偏光の拡散青色光ＢＬ’は第２の光分離素子２０に入射して反射する。
【０１１５】
図３に示すように、Ｘ方向において、重畳レンズ２８の光軸２８ａは第１の蛍光射出部Ａ１と第２の蛍光射出部Ａ２との間に位置している。具体的に、第１の光分離素子１４に入射する光線束ＢＬｐの主光線及び重畳レンズ２８の光軸２８ａに垂直な方向（図３のＺ方向）から見たとき、光軸２８ａは第１の蛍光射出部Ａ１と第２の蛍光射出部Ａ２との間に位置している。
【０１１６】
図４は回転蛍光板１００を平面視した構成を示す図である。
本実施形態において、第１の蛍光射出部Ａ１は、蛍光体層１００Ａのうち、ある瞬間において光線束ＢＬｓが入射している領域を指す。第２の蛍光射出部Ａ２は、蛍光体層１００Ａのうち、ある瞬間において光線束ＢＬｓ’が入射している領域を指す。回転蛍光板１００は回転するが、第１の蛍光射出部Ａ１および第２の蛍光射出部Ａ２は移動しない。
【０１１７】
初めに、第１の蛍光射出部Ａ１と回転軸Ｏ１との距離が、第２の蛍光射出部Ａ２と回転軸Ｏ１との距離と等しい場合を考える。第２の蛍光射出部Ａ２は第１の蛍光射出部Ａ１を回転軸Ｏ１のまわりに１８０°回転させた位置にある。そのため、第１の蛍光射出部Ａ１及び第２の蛍光射出部Ａ２は、蛍光体層１００Ａの周方向において互いに最も離間した状態となっている。
【０１１８】
第１の蛍光射出部Ａ１において励起光（光線束ＢＬｓ）が照射された蛍光体は、回転基板１０１の回転に伴って回転基板１０１の周方向に移動し、第２の蛍光射出部Ａ２において励起光（光線束ＢＬｓ’）が照射される。同様に、第２の蛍光射出部Ａ２において励起光（光線束ＢＬｓ’）が照射された蛍光体は、回転基板１０１の回転に伴って回転基板１０１の周方向に移動し、第１の蛍光射出部Ａ１において励起光（光線束ＢＬｓ）が照射される。つまり、蛍光体層１００Ａの特定の位置にある蛍光体には、回転基板１０１が１８０°回転する毎に励起光が照射される。
【０１１９】
しかし本実施形態においては、第２の蛍光射出部Ａ２は第１の蛍光射出部Ａ１を回転軸Ｏ１のまわりに１８０°回転させた位置にあるため、蛍光体層１００Ａの特定の位置にある蛍光体に励起光が短い間隔で入射することが防止される。従って、蛍光体層１００Ａの温度上昇を低減できる。
【０１２０】
なお、第１の蛍光射出部Ａ１の位置と第２の蛍光射出部Ａ２の位置との関係は、上述の関係に限定されない。第２の蛍光射出部Ａ２は第１の蛍光射出部Ａ１を回転軸Ｏ１のまわりに９０°以上１８０°以下の角度だけ回転させた位置（図４に示す符号Ｃ１で示す範囲）にあってもよい。
【０１２１】
図５（ａ）は変形例に係る回転蛍光板１００の要部構成を示す側面図であり、図５（ｂ）は回転蛍光板１００の要部構成を示す平面図である。
【０１２２】
図５（ａ）に示すように、第１の蛍光射出部Ａ１と回転軸Ｏ１との間の距離Ｄ１が第２の蛍光射出部Ａ２と回転軸Ｏ１との間の距離Ｄ２と異なる構成としても良い。
この構成によれば、蛍光体層１００Ａの特定の位置にある蛍光体には、回転基板１０１が１回転する毎に励起光が照射されるので、蛍光体層１００Ａの特定の位置にある蛍光体に励起光が照射される間隔は、距離Ｄ１が距離Ｄ２と等しい場合よりも長い。従って、蛍光体層１００Ａの温度上昇をさらに低減できる。
【０１２３】
ここで、図３において、発光装置１１の中心光軸を光軸ａｘ１２とする。光軸ａｘ１２は、第１発光装置１１Ａの光軸ａｘ１と第２発光装置１１Ｂの光軸ａｘ２との中心を通る。
図３に示すように、Ｙ方向において、光軸ａｘ１２は第１の拡散光射出部Ｂ１と第２の拡散光射出部Ｂ２との間に位置している。具体的に、重畳レンズ２８の光軸２８ａ及び光軸２８ａに直交する発光装置１１の光軸ａｘ１２に垂直な方向（図３のＺ方向）から見たとき、光軸ａｘ１２は、第１の拡散光射出部Ｂ１と第２の拡散光射出部Ｂ２との間に位置している。本実施形態において、光軸ａｘ１２は回転拡散板１２０の回転軸Ｏ２と一致している。
【０１２４】
図６は回転拡散板１２０を平面視した構成を示す図である。
初めに、第１の拡散光射出部Ｂ１と回転軸Ｏ２との距離が、第２の拡散光射出部Ｂ２と回転軸Ｏ２との距離と等しい場合を考える。第２の拡散光射出部Ｂ２は第１の拡散光射出部Ｂ１を回転軸Ｏ２のまわりに１８０°回転させた位置にある。そのため、第１の拡散光射出部Ｂ１及び第２の拡散光射出部Ｂ２は、拡散反射板１２１の周方向において互いに最も離間した状態となっている。
【０１２５】
第１の拡散光射出部Ｂ１において光線束ＢＬｐが照射された拡散部は、拡散反射板１２１の回転に伴って拡散反射板１２１の周方向に移動し、第２の拡散光射出部Ｂ２において光線束ＢＬｐ’が照射される。同様に、第２の拡散光射出部Ｂ２において光線束ＢＬｐ’が照射された拡散部は、拡散反射板１２１の回転に伴って拡散反射板１２１の周方向に移動し、第１の拡散光射出部Ｂ１において光線束ＢＬｐが照射される。つまり、拡散反射板１２１の特定の位置にある拡散部には、拡散反射板１２１が１８０°回転する毎に光線束ＢＬｐまたは光線束ＢＬｐ’が照射される。
【０１２６】
しかし本実施形態においては、第２の拡散光射出部Ｂ２は第１の拡散光射出部Ｂ１を回転軸Ｏ２のまわりに１８０°回転させた位置にあるため、拡散反射板１２１の特定の位置にある拡散部に光が短い間隔で入射することが防止される。従って、拡散反射板１２１の温度上昇を低減できる。
【０１２７】
なお、第１の拡散光射出部Ｂ１の位置と第２の拡散光射出部Ｂ２の位置との関係は、上述の関係に限定されない。第２の拡散光射出部Ｂ２は第１の拡散光射出部Ｂ１を回転軸Ｏ２のまわりに９０°以上１８０°以下の角度だけ回転させた位置（図６に示す符号Ｃ２で示す範囲）にあってもよい。
【０１２８】
図７（ａ）は変形例に係る回転拡散板１２０の要部構成を示す側面図であり、図７（ｂ）は回転拡散板１２０の要部構成を示す平面図である。
【０１２９】
図７（ａ）に示すように、第１の拡散光射出部Ｂ１と回転軸Ｏ２との間の距離Ｄ３が第２の拡散光射出部Ｂ２と回転軸Ｏ２との間の距離Ｄ４と異なる構成としても良い。
この構成によれば、拡散反射板１２１の特定の位置にある拡散部には、拡散反射板１２１が１回転する毎に、例えば光線束ＢＬｐが照射されるので、拡散反射板１２１の特定の位置にある拡散部に光が照射される間隔は、距離Ｄ３が距離Ｄ４と等しい場合よりも長い。従って、拡散反射板１２１の温度上昇をさらに低減できる。
【０１３０】
本実施形態によれば、第１の蛍光射出部Ａ１及び第２の蛍光射出部Ａ２を備えた回転蛍光板１００と、第１の拡散光射出部Ｂ１及び第２の拡散光射出部Ｂ２を備えた回転拡散板１２０とを備えるため、第１実施形態に比べて、装置構成を小型化することができる。
【０１３１】
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態のプロジェクターについて説明する。本実施形態と上記実施形態との違いは、光源装置の代わりに光源ユニットを備える点である。そのため、以下では光源ユニットの構成を主体に説明する。なお、上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。
【０１３２】
図８は光源ユニット８０の側面構成を示す図である。図８に示すように、光源ユニット８０は、第１の光源装置８１と第２の光源装置８２とを備え、これら第１の光源装置８１及び第２の光源装置８２を積層した構造となっている。例えば、第１の光源装置８１は、第２の光源装置８２の鉛直方向上方に配置されている。なお、図８において、第１の光源装置８１及び第２の光源装置８２の各構成部材は一部を簡略化した状態で示している。
【０１３３】
本実施形態において、第１の光源装置８１及び第２の光源装置８２は、例えば、第１実施形態の光源装置２からそれぞれ構成されている。なお、第１の光源装置８１及び第２の光源装置８２は、第２実施形態の光源装置２Ａからそれぞれ構成されていても良い。
【０１３４】
なお、第１の光源装置８１によって生成された照明光ＷＬと照明光ＷＬ’と、第２の光源装置８２によって生成された照明光ＷＬと照明光ＷＬ’とを被照明領域で互いに重畳させる必要がある。そのため、本実施形態においては、２枚の重畳レンズ２８を１枚の重畳レンズ１２８に置き換えてある。
【０１３５】
図９は第２の光源装置８２の平面構成を示す図である。図９に示したように、発光装置１１が−Ｘ方向に光線束Ｋ１および光線束Ｋ２を射出するように、第２の光源装置８２の各構成部材が配置されている。一方、第１の光源装置８１においては、図２に示したように、発光装置１１が＋Ｘ方向に光線束Ｋ１および光線束Ｋ２を射出するように、第１の光源装置８１の各構成部材が配置されている。すなわち、第１の光源装置８１の各構成部材のレイアウトと第２の光源装置８２における各構成部材のレイアウトとは、重畳レンズ１２８の光軸１２８ａに対して互いに線対称の関係にある。
【０１３６】
この構成によれば、光源ユニット８０を平面視した場合（＋Ｚ方向からみた場合）、第１の光源装置８１及び第２の光源装置８２における各発光装置１１同士が重ならない。また、第１の光分離素子１４同士も重ならない。第２の光分離素子２０同士も重ならない。拡散反射板１８Ａ同士も重ならない。第２の拡散素子２４同士も重ならない。そのため、第１の光源装置８１と第２の光源装置８２とをＺ方向に互いに重ねて近接して配置することができるので、光源ユニット８０を小型化することができる。
【０１３７】
なお、本発明の一実施形態を例示して説明したが、本発明は上記実施形態のものに必ずしも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、第１の蛍光発光素子１６及び第２の蛍光発光素子２２と、第１の拡散素子１８及び第２の拡散素子２４として、反射型のものを例示したが、透過型のものを用いてもよい。また、同様に、上記第２実施形態では、回転蛍光板１００及び回転拡散板１２０として反射型のものを例示したが、透過型のものを用いてもよい。
【０１３８】
また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ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。さらに、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイスなどを用いることもできる。
【符号の説明】
【０１３９】
１…プロジェクター、２，２Ａ…光源装置、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…光変調装置、６…投射光学系、１１…発光装置、１２…第２のホモジナイザー光学系、１２ａ…第１のレンズアレイ、１２ｂ…第２のレンズアレイ、１４…第１の光分離素子、１５…第１のピックアップ光学系、１６…第１の蛍光発光素子、１６ａ…蛍光体層、１７…第３のピックアップ光学系、１８…第１の拡散素子、１９…第２のホモジナイザー光学系、１９ａ…第１のレンズアレイ、１９ｂ…第２のレンズアレイ、２０…第２の光分離素子、２１…第２のピックアップ光学系、２２…第２の蛍光発光素子、２２ａ…蛍光体層、２３…第４のピックアップ光学系、２４…第２の拡散素子、２５…第１インテグレーターユニット、２５ａ…第１のレンズアレイ、２５ｂ…第２のレンズアレイ、２６…第２インテグレーターユニット、２６ａ…第１のレンズアレイ、２６ｂ…第２のレンズアレイ、２８，２８Ａ，２８Ｂ…重畳レンズ、２８ａ…光軸、８０…光源ユニット、８１…第１の光源装置、８２…第２の光源装置、１０１…回転基板、１２１…拡散反射板、１２８…レンズ部材、Ａ１…第１の蛍光射出部、Ａ２…第２の蛍光射出部、Ｂ１…第１の拡散光射出部、Ｂ２…第２の拡散光射出部。
【図１】
0006627364.tif 000002
【図２】
0006627364.tif 000003
【図３】
0006627364.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006627364.tif 000006
【図６】
0006627364.tif 000007
【図７】
0006627364.tif 000008
【図８】
0006627364.tif 000009
【図９】
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