(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光した励起光を射出する光源と、
前記励起光の一部から蛍光を生成して射出するとともに、前記励起光の他の一部を射出させる波長変換層と、
前記波長変換層から射出された光が入射する偏光変換素子と、
前記偏光変換素子を通過した前記光を画像情報に基づいて変調して画像光を形成する光変調部と、
前記画像光を投写する投写光学系と、を備え、
前記偏光変換素子は、前記波長変換層から射出された前記光を第１の偏光状態の第１の光束と、第２の偏光状態の第２の光束とに分離する偏光分離層と、
前記第２の光束を反射する反射層と、
前記第１の光束の光路上と前記第２の光束の光路上のいずれか一方に設けられた位相差層と、を備え、
前記波長変換層は、波長変換材料を含む第１の部材と、複屈折性を有し前記第１の部材の内部に設けられた第２の部材とを含み、
前記第１の部材は、Ｃｅ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２からなり、
前記第２の部材は、ＹＡｌＯ３からなるプロジェクター。
【請求項２】
偏光した励起光を射出する光源と、
前記励起光の一部から蛍光を生成して射出するとともに、前記励起光の他の一部を射出させる波長変換層と、
前記波長変換層から射出された光が入射するロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータを通過した光を画像情報に基づいて変調して画像光を形成する光変調部と、
前記画像光を投写する投写光学系と、を備え、
前記波長変換層は、波長変換材料を含む第１の部材と、複屈折性を有し前記第１の部材の内部に設けられた第２の部材とを含み、
前記第１の部材は、Ｃｅ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２からなり、
前記第２の部材は、ＹＡｌＯ３からなるプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザー光源を用いたプロジェクターが提案されている。レーザー光源は、放電発光管等を用いたランプ光源に比べて色再現性に優れること、瞬時点灯が容易であること、長寿命であること等の長所を有している。
【０００３】
このようなレーザー光源を用いた光源装置として、レーザー光を蛍光体に照射して得られる蛍光を照明光として利用する光源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような光源装置によれば、励起光と蛍光とを時間積分することにより混色することで、白色光を得ることが可能である。
【０００４】
また、光変調装置として液晶ライトバルブを用いるプロジェクターにおいては、光源装置から射出された光を効率的に利用するために、当該光を直線偏光に変換する偏光変換素子を用いる構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
図６に示したように、特許文献２に記載の第２の光学要素（偏光変換素子）３００は、偏光分離面３３１と反射面３３２と選択位相差板３８０とを備えている。偏光分離面３３１は、光束Ｌ０を、第１の偏光状態の第１の光束Ｐ１と、第２の偏光状態の第２の光束Ｐ２とに分離する。反射面３３２は第２の光束Ｐ２を反射する。反射面３３２で反射した第２の光束Ｐ２の光路上には選択位相差板３８０が設けられている。選択位相差板３８０は、第２の光束Ｐ２を偏光状態が第１の偏光状態である第３の光束Ｐ３に変換する。このようにして、偏光変換素子は光束Ｌ０の偏光状態を第１の偏光状態に変換する。
【０００６】
このように、偏光変換素子を用いて光源装置から射出された光を直線偏光に変換することで、液晶ライトバルブにおける光の利用効率を向上させることができ、高性能なプロジェクターを提供することができる。
【０００７】
また、光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いるプロジェクターにおいては、光源装置から射出された光について、当該光の光線軸と直交する仮想面内の光量分布を均一化するロッドインテグレータを有する構成が知られている（例えば、特許文献３参照）。ロッドインテグレータは、その内部の４つの側面が反射面となっている。ロッドインテグレータには、通常、端部に設けられた光入射面に収束するように、光源装置から射出された光が入射する。入射光が反射面で反射を繰り返すことで、射出光の光量分布が均一化される。
【０００８】
このように、ロッドインテグレータを用いて光源装置から射出された光の光量の角度分布を均一化することで、ＤＭＤで形成する画像光の光量のむらを抑制することができ、高性能なプロジェクターを提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−３９２３号公報
【特許文献２】国際公開第９７／５００１２号
【特許文献３】特開２００６−６５２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
プロジェクターにおいて、光変調装置から投射レンズに向かって射出された画像光の強度の角度依存性が色光によって異なっている場合、光変調装置上の当該画像光が射出された領域と投写レンズの光軸との位置関係によっては色むらが発生する。
特許文献２に記載の偏光変換素子に入射する光束Ｌ０が非偏光光である場合、第１の光束Ｐ１の光量は第２の光束Ｐ２の光量と等しい。しかし、光束Ｌ０が偏光光である場合、一般に、第１の光束Ｐ１の光量は第２の光束Ｐ２の光量とは異なる。
【００１１】
特許文献１に記載の光源装置から射出された白色光が特許文献２に記載の偏光変換素子に入射した場合、非偏光光である蛍光に由来する第１の光束Ｐ１の光量は、非偏光光である蛍光に由来する第２の光束Ｐ２の光量と等しいが、直線偏光である励起光に由来する第１の光束Ｐ１の光量は、直線偏光である励起光に由来する第２の光束Ｐ２の光量とは異なる。
【００１２】
そのため、後段に配置された液晶パネルへ入射する蛍光の強度の入射角依存性が、液晶パネルへ入射する励起光の強度の入射角依存性とは異なる。その結果、液晶パネルから投射レンズに向かって射出された画像光の強度の角度依存性が色光によって異なることとなる。
【００１３】
特許文献３に記載のロッドインテグレータに収束するように入射する光が非偏光光である場合、ＤＭＤに入射する光の強度は入射角によらずほぼ均一である。
【００１４】
ここで、ロッドインテグレータに入射する光が偏光光である場合を考える。図７は、従来例のプロジェクターが有するロッドインテグレータを示す模式図である。図７では、ロッドインテグレータの内部の４つの反射面のうち、反射面Ｒｘの面法線方向をｘ方向、反射面Ｒｘと直交する反射面Ｒｙの面法線方向をｙ方向とし、ロッドインテグレータの延在方向をｚ方向としている。
【００１５】
ロッドインテグレータに入射する偏光光の偏光方向がｙ方向である場合、−ｘ方向から反射面Ｒｘに入射する光Ｌｘは、反射面Ｒｘに対してＳ偏光として入射する。一方、＋ｙ方向から反射面Ｒｙに入射する光Ｌｙは、反射面Ｒｙに対してＰ偏光として入射する。反射面でのｐ波の反射率は、ｓ波の反射率よりも低い。そのため、ロッドインテグレータから射出された偏光光の強度は、ロッドインテグレータに入射する偏光光の入射方向に依存する。
【００１６】
そのため、特許文献１に記載の光源装置から射出された白色光が特許文献３に記載のロッドインテグレータに入射した場合、非偏光光である蛍光は、ロッドインテグレータから射出されたときに光強度の角度依存性を有さないが、直線偏光である励起光は、ロッドインテグレータから射出されたときに光強度の角度依存性を有することとなる。その結果、ＤＭＤに入射する光は、強度の角度依存性を有し、ＤＭＤから投射レンズに向かって射出された画像光の強度の角度依存性は色光によって異なることとなる。
【００１７】
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、上記課題のうち少なくとも一つを解決し、色むらが低減された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】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、偏光した励起光を射出する光源と、前記励起光の一部から蛍光を生成して射出するとともに、前記励起光の他の一部を射出させる波長変換層と、前記波長変換層から射出された光が入射する偏光変換素子と、前記偏光変換素子を通過した前記光を画像情報に基づいて変調して画像光を形成する光変調部と、前記画像光を投写する投写光学系と、を備え、前記偏光変換素子は、前記波長変換層から射出された前記光を第１の偏光状態の第１の光束と、第２の偏光状態の第２の光束とに分離する偏光分離層と、前記第２の光束を反射する反射層と、前記第１の光束の光路上と前記第２の光束の光路上のいずれか一方に設けられた位相差層と、を備え、前記波長変換層は、波長変換材料を含む第１の部材と、複屈折性を有し前記第１の部材の内部に設けられた第２の部材とを含むプロジェクターを提供する。
【００１９】
この構成によれば、波長変換層に入射した励起光は第２の部材を通過する際に、第２の部材の複屈折性により偏光状態が乱される。そのため、波長変換層から射出された光は、偏光状態が乱された励起光と、非偏光光である蛍光と含み、後段の偏光変換素子に入射する光に含まれる直線偏光成分が減少する。
【００２０】
したがって、上記波長変換層を備えたプロジェクターは、色むらが低減された画像を投写することができる。
【００２１】
また、本発明の一態様は、偏光した励起光を射出する光源と、前記励起光の一部から蛍光を生成して射出するとともに、前記励起光の他の一部を射出させる波長変換層と、前記波長変換層から射出された光が入射するロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータを通過した光を画像情報に基づいて変調して画像光を形成する光変調部と、前記画像光を投写する投写光学系と、を備え、前記波長変換層は、波長変換材料を含む第１の部材と、複屈折性を有し前記第１の部材の内部に設けられた第２の部材とを含むプロジェクターを提供する。
【００２２】
この構成によれば、波長変換層に入射した励起光は、第２の部材を通過する際に、第２の部材の複屈折性により偏光状態が乱される。そのため、波長変換層から射出された光は、偏光状態が乱された励起光と、非偏光光である蛍光と含み、後段のロッドインテグレータに入射する光に含まれる直線偏光成分が減少する。
【００２３】
したがって、上記波長変換層を備えたプロジェクターは、色むらが低減された画像を投写することができる。
【００２４】
本発明の一態様によれば、前記第１の部材は、Ｃｅ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２からなり、前記第２の部材は、ＹＡｌＯ３からなる構成としてもよい。
この構成によれば、第２の部材で好適に偏光状態を乱すことができる。
【００２５】
本発明の一態様によれば、前記第１の部材は、Ｃｅ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２からなり、前記第２の部材は、Ａｌ２Ｏ３からなる構成としてもよい。
この構成によれば、第２の部材で好適に偏光状態を乱すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係るプロジェクターが有する波長変換素子を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係るプロジェクターが有する波長変換素子の様子を示す図である。
【図４】励起光に対する偏光変換素子の作用を示す図である。
【図５】第２実施形態に係るプロジェクターを示す模式図である。
【図６】従来例のプロジェクターの偏光変換素子を示す模式図である。
【図７】従来例のプロジェクターのロッドインテグレータを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１の実施形態］
以下、図１〜図４を参照しながら、本実施形態に係るプロジェクターについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００２８】
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１０００を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１０００は、光源装置１００、色分離導光光学系２００、液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００を備える。液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇおよび液晶光変調装置４００Ｂは、特許請求の範囲に記載の光変調部に相当する。
【００２９】
光源装置１００は、光源１０、集光光学系２０、波長変換素子３０、モーター５０、コリメート光学系６０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。
【００３０】
光源１０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源からなる。光源１０は、１つのレーザー光源からなるものであってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出するレーザー光源を用いることもできる。
【００３１】
集光光学系２０は、第１レンズ２２及び第２レンズ２４を備える。集光光学系２０は、光源１０から波長変換素子３０までの光路中に配置され、青色光を略集光した状態で蛍光体層４２（後述）に入射させる。第１レンズ２２及び第２レンズ２４は、凸レンズからなる。
【００３２】
波長変換素子３０は、平面視円形の基板４０（後述）と、基板４０の一面において基板４０の周方向に沿って設けられた蛍光体層４２と、を有している。波長変換素子３０は、基板４０の中心に接続されたモーター５０により回転可能である。波長変換素子３０は、青色光が入射する側とは反対の側に向けて赤色光及び緑色光を射出する。波長変換素子３０については、後に詳述する。
【００３３】
コリメート光学系６０は、第１レンズ６２と第２レンズ６４とを備え、波長変換素子３０からの光を略平行化する。第１レンズ６２及び第２レンズ６４は、凸レンズからなる。
【００３４】
第１レンズアレイ１２０は、コリメート光学系６０からの光を複数の部分光束（図示せず）に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。複数の第１小レンズ１２２は、光源光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００３５】
第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１３２は光源光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００３６】
偏光変換素子１４０は、偏光分離層と反射層と位相差層とを備えており、光を直線偏光に変換する。偏光変換素子１４０については、後に詳述する。
【００３７】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に重畳させる。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、波長変換素子３０からの光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。
【００３８】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０、反射ミラー２３０、反射ミラー２４０、反射ミラー２５０及びリレーレンズ２６０、リレーレンズ２７０を備える。色分離導光光学系２００は、光源装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれが対応する液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂに導光する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとの間にはそれぞれ、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂが配置されている。
【００３９】
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。
【００４０】
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
【００４１】
ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
【００４２】
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
【００４３】
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。
【００４４】
液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。なお、図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂと液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置される。
【００４５】
クロスダイクロイックプリズム５００は、液晶光変調装置４００Ｒ、液晶光変調装置４００Ｇ、液晶光変調装置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。この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。
【００４６】
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、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００４７】
図２は、本実施形態に係る光源装置１００が有する波長変換素子３０を示す模式図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の線分ＩＩｂ−ＩＩｂにおける矢視断面図である。
【００４８】
図２（ａ）に示すように、波長変換素子３０は、平面視円形の基板４０と、基板の一面において基板４０の周方向に沿って設けられた波長変換部４１Ａと、を有している。波長変換部４１Ａは、蛍光体層（波長変換層）４２と、蛍光体層４２の第１の面４２ａに設けられたダイクロイック膜４４と、蛍光体層４２の第２の面４２ｂに設けられた反射防止膜４６と、を有している。
【００４９】
基板４０は、青色光を透過する材料からなる。基板４０の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。
【００５０】
蛍光体層４２は、光源１０から射出され、基板４０側から蛍光体層４２に入射する波長が約４４５ｎｍの青色光によって励起される。蛍光体層４２は、光源１０からの青色光の一部を黄色光を含む光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。
【００５１】
蛍光体層４２は、蛍光材料を含む第１の部材４２１と、複屈折性を有する複数の第２の部材４２２と、を含む。
【００５２】
第１の部材４２１は、蛍光材料を含む材料であれば種々の材料を用いることができる。本実施形態の蛍光体層４２においては、第１の部材４２１として、Ｃｅ：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｅ：ＹＡＧ）からなるものを用いた。Ｃｅ：ＹＡＧは、励起光を照射することにより黄色の蛍光を発する黄色蛍光体である。第１の部材４２１は、Ｃｅ：ＹＡＧからなる複数の結晶粒の焼結体であるが、図２（ｂ）では簡略化のために、第１の部材４２１を連続した一つの部材として示している。第１の部材４２１として、蛍光材料を含む複数の粒子が樹脂の中に分散された部材を用いてもよい。
【００５３】
第２の部材４２２は、複屈折性を有する材料であれば種々の材料を用いることができる。本実施形態の蛍光体層４２においては、第２の部材４２２として、ＹＡｌＯ３（ＹＡＰ、Δｎ＝０．０２）を用いた。ＹＡＰの代わりにＡｌ２Ｏ３（Δｎ＝０．０１）を用いることもできる。Ａｌ２Ｏ３は、Ｃｅ：ＹＡＧを合成する際に用いる出発物質である。ＹＡＰは、Ｃｅ：ＹＡＧを合成する際に生じる副生成物である。また、第２の部材４２２は、蛍光材料を含んでいてもよい。
【００５４】
さらに、第１の部材４２１が蛍光材料を含むセラミックスである場合、第２の部材４２２の形成材料としては、第１の部材４２１の焼結温度において溶解や変性を生じない材料を用いることもできる。このような形成材料を用いる場合には、第１の部材４２１の形成材料であるセラミックス粉末に、第２の部材の形成材料を混合した後、得られた混合物を焼結することで蛍光体層４２を製造することができる。
【００５５】
第１の部材４２１は結晶粒界を有するとともに、結晶粒界に気孔４２３を有する。気孔４２３は、焼結体の作成時に結晶粒界に生じるものである。気孔４２３は、鱗片状であることが好ましい。ここで、本実施形態において「鱗片状」とは、ＳＥＭ写真における気孔４２３の形状を矩形で近似した場合、長辺に対する短辺の比が０．３より小さいものを指す。しかし、気孔４２３は、長辺に対する短辺の比が０．３以上であってもよい。
【００５６】
後述するように、気孔４２３は蛍光体層４２の内部を進行する光を反射や屈折させることにより散乱させる機能を有している。そのため、気孔４２３が鱗片状であると、球状の気孔と比べて、体積が同じであっても表面積が大きいため、蛍光体層４２の内部を進行する光が気孔４２３に当たりやすく、より散乱しやすくなる。なお、「蛍光体層４２の内部を進行する光」には、蛍光体層４２に入射した励起光と、蛍光体層４２が発した蛍光との両方を含む。
【００５７】
蛍光体層４２が気孔４２３を含むと、蛍光体層４２に気孔４２３を含まない場合と比べて熱伝導率が低い。一方で、気孔４２３には、蛍光体層４２の内部を進行する光を散乱させる機能がある。そのため、気孔４２３の量は、蛍光体層４２に要求される物性、すなわち熱伝導率と光散乱特性とに応じて設定するとよい。
【００５８】
蛍光体層４２の蓄熱による影響を低減するためには、熱伝導率は２５℃において９Ｗ／ｍ・ｋ以上であることが好ましい。このような熱伝導率を実現するためには、蛍光体層４２の気孔４２３は、０．０１％以上５％未満であることが好ましい。
【００５９】
蛍光体層４２は、第１の部材４２１の体積のほうが第２の部材４２２の体積よりも多い。第２の部材４２２は、第１の部材４２１の結晶粒界に存在している。
【００６０】
蛍光体層４２においては、第１の部材４２１と第２の部材４２２との合計体積に対する第１の部材４２１の体積の割合は、９０体積％以上１００体積％未満であることが好ましい。このような体積比であれば、蛍光を発する第１の部材４２１と、散乱源として機能する第２の部材４２２との量のバランスに優れた蛍光体層４２となる。
【００６１】
この蛍光体層４２は、次のようにして製造することができる。
まず、Ｙ２Ｏ３粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＣｅＯ２粉末からなる原料粉末をエタノールと混合する。ボールミルで原料粉末を粉砕しながら、得られた混合溶液を撹拌する。
【００６２】
この際、Ｓｉ原子を含む焼結助剤を原料粉末に添加してもよい。焼結助剤としては、ＳｉＯ２，ＣａＯ，ＭｇＯを例示することができる。また、焼成時にＳｉＯ２，ＣａＯ，あるいはＭｇＯと同じ効果を発揮する物質、例えばＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）を焼結助剤として添加してもよい。焼結助剤は、例えば、原料粉末の質量に対して焼結後に１００ｐｐｍ残留するように添加する。
【００６３】
次いで、得られたスラリーからエタノールを除去して原料粉末を乾燥させる。乾燥された原料粉末を篩にかけることによって、粗粒を取り除く。これにより、粒子径が数十ｎｍから数百ｎｍのＹ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とＣｅＯ２の１次粒子を含有する粒子径が数μｍ〜数百μｍの２次粒子からなる原料粉末が得られる。その後、粗粒が取り除かれた原料粉末の混合物を所望の形状に押し固めて成形し焼成する。
【００６４】
次いで、得られた焼結体に切削や研磨等の加工を施すことで、蛍光体層４２が得られる。
【００６５】
ダイクロイック膜４４は、蛍光体層４２と基板４０との間に設けられた誘電体多層膜である。ダイクロイック膜４４は、青色光を透過し赤色光及び緑色光を反射する。
反射防止膜４６は、蛍光体層４２の第２の面４２ｂに設けられた誘電体多層膜である。
【００６６】
図３は、上記の波長変換素子に励起光を照射したときの発光の様子を示す模式図である。
【００６７】
図３に示す波長変換素子３０に、例えば集光光学系２０を介して偏光光であり青色レーザ光である励起光Ｂを照射すると、励起光Ｂは、ダイクロイック膜４４を透過し、蛍光体層４２に入射する。第１の部材４２１は、励起光Ｂの一部を吸収し、非偏光光である黄色の蛍光Ｙを生成する。その際、蛍光Ｙは、蛍光体層４２の内部に存在する気孔４２３によって屈折し、または反射され、進行方向を変えながら（散乱しながら）進行し、蛍光体層４２の外部に射出される。
【００６８】
また、励起光Ｂのうち、第１の部材４２１に吸収されなかった他の一部は、蛍光体層４２を通過する。その際、蛍光Ｙと同様に複数の気孔４２３によって屈折し、または反射されることによって、散乱しながら蛍光体層４２を通過する。このように、蛍光体層４２は、励起光Ｂの一部から蛍光Ｙを生成して射出するとともに、励起光Ｂの他の一部を射出させる。これにより、蛍光体層４２からは、励起光Ｂと蛍光Ｙとによって構成された白色光が射出される。
【００６９】
蛍光体層４２は、第１の部材４２１と複屈折性を有する第２の部材４２２とを含んでいる。第２の部材４２２を通過した励起光Ｂは、第２の部材４２２の複屈折性により偏光状態が乱れている。そのため、蛍光体層４２から射出された光は、偏光状態が乱された励起光Ｂと、非偏光光である蛍光Ｙとを含む。
【００７０】
図４は、励起光Ｂに対する偏光変換素子１４０の作用を示す図である。なお、部分光束ＬＢは、波長変換素子３０から射出された励起光Ｂが第１レンズアレイ１２０によって分割されることで生成された部分光束である。
【００７１】
偏光分離層１４１は、部分光束ＬＢを、第１の偏光状態の第１の光束Ｐ１と、第２の偏光状態の第２の光束Ｐ２とに分離する。反射層１４２は第２の光束Ｐ２を反射する。反射層１４２で反射した第２の光束Ｐ２の光路上には位相差層１４３が設けられている。位相差層１４３は、第２の光束Ｐ２を偏光状態が第１の偏光状態である第３の光束Ｐ３に変換する。このようにして、偏光変換素子１４０は波長変換素子３０からの光の偏光状態を第１の偏光状態に変換する。なお、位相差層１４３を第１の光束Ｐ１の光路上に設けてもよい。
【００７２】
部分光束ＬＢが直線偏光であり、偏光分離層１４１に対してＰ偏光として入射した場合、第３の光束Ｐ３の強度はゼロである。しかし、本実施形態のプロジェクター１０００によれば、励起光Ｂの偏光状態は第２の部材４２２によって乱されて、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とが混ざった状態であることから、第３の光束Ｐ３の強度がゼロにはならない。そのため、第１の光束Ｐ１の強度と第３の光束Ｐ３の強度との比は、蛍光体層４２が第２の部材４２２を備えていない場合よりも１に近い。
【００７３】
なお、蛍光は非偏光光であるため、蛍光に由来する第１の光束Ｐ１の光量は、蛍光に由来する第２の光束Ｐ２の光量と等しい。
【００７４】
したがって、液晶光変調装置４００Ｂへ入射する青色光（励起光Ｂ）の強度の入射角依存性と、液晶光変調装置４００Ｒへ入射する赤色光（蛍光）の強度の入射角依存性との差は、蛍光体層４２が第２の部材４２２を備えていない場合よりも小さい。つまり、液晶光変調装置４００Ｂから射出された画像光の強度の角度依存性と、液晶光変調装置４００Ｒから射出された画像光の強度の角度依存性との差は、蛍光体層４２が第２の部材４２２を備えていない場合よりも小さい。液晶光変調装置４００Ｇから射出された画像光についても同様である。
【００７５】
以上のような構成のプロジェクターによれば、色むらが低減された画像が投射される。
【００７６】
［第２の実施形態］
図５は、第２実施形態に係るプロジェクター１０１０の概略構成を示す模式図である。本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７７】
図５に示すように、プロジェクター１０１０は、光源１０、集光光学系２０、波長変換素子３０、モーター５０、集光光学系８１０、カラーホイール８２０、ロッドインテグレータ８３０、リレーレンズ８４０、リレーレンズ８５０、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）８６０、投写光学系６００を備える。ＤＭＤ８６０は、特許請求の範囲に記載の光変調部に相当する。
【００７８】
集光光学系８１０は、第１レンズ８１２と第２レンズ８１４とを備え、波長変換素子３０からの光をカラーホイール８２０を介してロッドインテグレータ８３０の光入射面８３０ａに入射させる。第１レンズ８１２及び第２レンズ８１４は、凸レンズからなる。
【００７９】
カラーホイール８２０は、平面視円形の基板８２１と、基板８２１の一面において基板８２１の周方向に沿って設けられたカラーフィルタ層８２２と、を有している。カラーホイール８２０は、基板８２１の中心に接続されたモーター８２３により回転可能である。
【００８０】
カラーフィルタ層８２２は、基板８２１の周方向に３つの領域に分割されている。各領域にはそれぞれ、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタが設けられている。回転するカラーホイール８２０のカラーフィルタ層８２２に白色光が入射すると、カラーホイール８２０からは、白色光の照射位置に応じて、赤色光、緑色光、青色光が時系列で順次射出される。
【００８１】
ロッドインテグレータ８３０は、角柱状の光学素子であり、光入射面８３０ａと対向する光射出面８３０ｂ、光入射面８３０ａおよび光射出面８３０ｂと交差する４つの側面を有している。ロッドインテグレータ８３０は、内部の４つの側面が反射面となっている。波長変換素子３０から射出された光は、ロッドインテグレータ８３０の光入射面８３０ａに集光し、内部に入射する。入射光は、ロッドインテグレータ８３０の反射面で反射を繰り返すことで、射出光の光量分布が均一化される。
【００８２】
ロッドインテグレータ８３０から射出された光は、リレーレンズ８４０、リレーレンズ８５０によって中継され、ＤＭＤ８６０に入射する。
【００８３】
ＤＭＤ８６０は、所定の角度範囲で傾きを変えることができる複数のマイクロミラーを有している。１つのマイクロミラーは、１つの画素に対応する。ＤＭＤ８６０では、各マイクロミラーの傾きを画像信号に応じて切り換えることで、入射した赤色光の反射方向を制御し、赤色画像光を形成する。同様に、入射した緑色光を用いて、緑色画像光を形成する。また、入射した青色光を用いて、青色画像光を形成する。
【００８４】
ＤＭＤ８６０から射出された赤色画像光、緑色画像光、青色画像光は、投写光学系６００を介してスクリーンＳＣＲに拡大投射される。スクリーンＳＣＲに投写された各画像光は、時間的に重畳されることで、観察者にはカラー画像として認識される。
【００８５】
本実施形態においても、ＤＭＤから射出された青色画像光の強度の角度依存性と、ＤＭＤから射出された赤色画像光の強度の角度依存性との差は、蛍光体層４２が第２の部材４２２を備えていない場合よりも小さい。ＤＭＤから射出された緑色画像光についても同様である。したがって、以上のような構成のプロジェクターによれば、色むらが低減された画像が投射される。
【００８６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００８７】
例えば、上記各実施形態においては、蛍光体層を回転可能な基板に設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。固定された基材の上に蛍光体層を設けてもよい。
また、第１実施形態では光変調部として液晶光変調装置を用いたが、光変調部としてＤＭＤを用いてもよい。第２実施形態では光変調部としてＤＭＤを用いたが、光変調部として液晶光変調装置を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０…光源、４２…蛍光体層（波長変換層）、１４０…偏光変換素子、４２１…第１の部材、４２２…第２の部材、６００…投写光学系、１０００，１００６…プロジェクター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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