(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する光源部と、
前記励起光が入射されるホモジナイザー光学素子と、
前記ホモジナイザー光学素子を介した前記励起光を集束させる第１集光素子と、
前記第１集光素子によって集束された前記励起光が入射されて蛍光光を出射する波長変換素子と、
光分離素子と、
入射される光を集束させる第２集光素子と、
前記第２集光素子によって集束された光を拡散させる拡散素子と、を有し、
前記光源部、前記ホモジナイザー光学素子及び前記光分離素子は、第１照明光軸上に配置され、
前記光分離素子は、前記ホモジナイザー光学素子から入射される前記励起光の少なくとも一部を前記第１集光素子に向けて出射させ、前記波長変換素子から前記第１集光素子を介して入射される前記蛍光光を、前記光分離素子にて前記第１照明光軸と交差する第２照明光軸方向に出射させ、前記ホモジナイザー光学素子から入射される前記励起光の少なくとも一部を前記第２集光素子に向けて出射させ、前記拡散素子を介して前記光分離素子に入射される光を、前記第２照明光軸方向に出射させ、
前記ホモジナイザー光学素子は、
複数の第１レンズを有し、前記複数の第１レンズにより前記励起光を複数の励起部分光束に分割する第１マルチレンズと、
前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有し、前記第１マルチレンズから入射される前記複数の励起部分光束を前記光分離素子に向けて出射する第２マルチレンズと、を有し、
前記第１マルチレンズ及び前記第２マルチレンズは、前記第１照明光軸に対する直交面
に沿って移動可能に構成され、
前記拡散素子は、前記第１照明光軸及び前記第２照明光軸のうち当該拡散素子が位置する照明光軸に沿って移動可能に構成されている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、
前記第２集光素子は、前記第１照明光軸及び前記第２照明光軸のうち当該第２集光素子が位置する照明光軸に対する直交面に沿って移動可能に構成されてい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、
前記波長変換素子は、前記第１照明光軸及び前記第２照明光軸のうち当該波長変換素子が位置する照明光軸に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
励起光を出射する光源部と、
前記励起光が入射されるホモジナイザー光学素子と、
前記ホモジナイザー光学素子を介して入射される前記励起光から第１励起光と第２励起光とを分離する光分離素子と、
前記光分離素子によって分離された前記第１励起光を集束させる第１集光素子と、
前記第１集光素子によって集束された前記第１励起光が入射されて蛍光光を出射する波長変換素子と、を有し、
前記光分離素子によって分離された前記第２励起光を集束させる第２集光素子と、
前記第２集光素子によって集束された前記第２励起光を拡散反射させる拡散素子と、
前記光源部、前記ホモジナイザー光学素子及び前記光分離素子は、第１照明光軸上に配置され、
前記第１集光素子及び前記波長変換素子は、前記第１照明光軸と、前記光分離素子にて前記第１照明光軸と交差する第２照明光軸とのうち、一方の照明光軸上に配置され、
前記第２集光素子及び前記拡散素子は、前記第１照明光軸と前記第２照明光軸とのうち、他方の照明光軸上に配置され、
前記光分離素子は、前記第１集光素子を介して前記波長変換素子から入射される前記蛍光光と、前記第２集光素子を介して前記拡散素子にて拡散反射されて入射される前記第２励起光と、を略同じ方向に出射し、
前記ホモジナイザー光学素子は、
複数の第１レンズを有し、前記複数の第１レンズにより前記励起光を複数の部分光束に分割する第１マルチレンズと、
前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有し、前記第１マルチレンズから入射される前記複数の部分光束を前記光分離素子に向けて出射する第２マルチレンズと、を有し、
前記第１マルチレンズ及び前記第２マルチレンズは、前記第１照明光軸に対する直交面に沿って移動可能に構成され、
前記波長変換素子は、前記第１照明光軸と前記第２照明光軸とのうち、前記波長変換素子が配置される照明光軸に沿って移動可能に構成され、
前記拡散素子は、前記第１照明光軸と前記第２照明光軸とのうち、前記拡散素子が配置される照明光軸に沿って移動可能に構成され、
前記第２集光素子は、前記第１照明光軸と前記第２照明光軸とのうち、前記第２集光素子が配置される照明光軸に対する直交面に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４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の被照明領域における照度分布を均一化する均一化装置と、を備え、
前記均一化装置は、
複数の小レンズを有し、前記光源装置から入射される光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、
前記複数の小レンズに応じた複数の小レンズを有し、前記第１レンズアレイから前記複数の部分光束が入射される第２レンズアレイと、
前記第２レンズアレイを介した前記複数の部分光束を被照明領域に重畳させる重畳レンズと、を有することを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置と、
前記照明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、
前記被照明領域は、前記光変調装置に設定されてい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、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、励起光を出射する固体光源と、当該励起光により励起されて蛍光を出射する波長変換素子と、を有する照明装置を備えたプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
具体的に、特許文献１に記載のプロジェクターは、アレイ光源、コリメーター光学系、アフォーカル光学系、第１の位相差板、ホモジナイザー光学系、プリズム、発光素子（波長変換素子）、第２の位相差板、拡散反射素子、インテグレーター光学系、偏光変換素子及び重畳光学系を有する照明装置を備えている。これらのうち、アレイ光源、コリメーター光学系、アフォーカル光学系、第１の位相差板、ホモジナイザー光学系、プリズム、第２の位相差板及び拡散反射素子は、第１の光軸上に位置し、プリズム、発光素子（波長変換素子）、インテグレーター光学系、偏光変換素子及び重畳光学系は、第１の光軸に直交する第２の光軸上に位置する。そして、プリズムは、第１の光軸と第２の光軸とが交差する部位に配置されている。
【０００３】
アレイ光源は、固体光源である複数の半導体レーザーがアレイ状に並んだ構成を有し、当該アレイ光源から出射されたレーザー光であるＳ偏光の青色光は、コリメーター光学系により平行光束に変換され、アフォーカル光学系によって光束径が調整される。この青色光の偏光軸は、当該青色光が１／２波長板である第１の位相差板を通過することによって回転され、Ｓ偏光である青色光の一部がＰ偏光に変換される。
【０００４】
上記青色光に含まれるＳ偏光成分及びＰ偏光成分のうち、Ｓ偏光成分は、プリズムの偏光分離素子にて反射され、Ｐ偏光成分は、偏光分離素子を透過する。
反射されたＳ偏光成分は、発光素子の蛍光体層に励起光として入射され、これにより、黄色の蛍光光が生成される。この蛍光光は、偏光方向が揃っていない非偏光光であり、非偏光状態のまま上記偏光分離素子を透過し、インテグレーター光学系に入射される。
一方、偏光分離素子を透過した青色光のＰ偏光成分は、第２の位相差板を通過し、拡散反射素子にて拡散反射される。この青色光は、第２の位相差板に再度入射されることによってＳ偏光成分に変換され、上記偏光分離素子によって反射されて、インテグレーター光学系に入射される。
【０００５】
インテグレーター光学系は、複数の第１レンズを有する第１レンズアレイと、複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイとを有し、上記青色光及び上記蛍光光を含む照明光を複数の部分光束に分割し、重畳光学系とともに、被照明領域である光変調装置に重畳する。これらインテグレーター光学系及び重畳光学系の間には、偏光変換素子が配置され、これにより偏光方向が揃えられる。
そして、各光変調装置によって変調された各色光（画像光）は、合成光学系によって合成された後、投射光学装置によってスクリーンに拡大投射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１０６１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載のプロジェクターでは、上記のように、アレイ光源から出射されて第１の位相差板を通過した青色光から、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とが偏光分離素子によって分離され、これら光によって生成された青色光の拡散光及び蛍光光の拡散光が偏光分離素子に再度入射される。そして、偏光分離素子によって、青色光の拡散光及び蛍光光の拡散光が合成され、これら拡散光が含まれる照明光がインテグレーター光学系に入射される。このため、偏光分離素子に入射される励起光の中心軸が、上記第１の光軸に対して傾斜すると、当該偏光分離層にて反射された上記青色光の拡散光の光路と、当該偏光分離素子を透過した上記蛍光光の拡散光の光路との間に光路差が生じてしまう。すなわち、青色光の拡散光の中心軸と、蛍光光の拡散光の中心軸とが一致しなくなる。この場合、上記第１レンズアレイに入射される照度分布が青色光と蛍光光とで異なってしまう。そして、このような青色光及び蛍光光が第１レンズアレイに入射されると、当該第１レンズアレイによって生成される複数の部分光束が重畳される被照明領域である光変調装置にて照度むらが生じやすくなり、ひいては、投射画像に色むらが生じやすくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、照度むらの発生を抑制できる光源装置及び照明装置を提供することを目的の１つとし、更に、色むらの発生を抑制できるプロジェクターを提供することを他の目的の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、励起光を出射する光源部と、前記励起光が入射されるホモジナイザー光学素子と、前記ホモジナイザー光学素子を介した前記励起光を集束させる第１集光素子と、前記第１集光素子によって集束された前記励起光が入射されて蛍光光を出射する波長変換素子と、光分離素子と、を有し、前記光源部、前記ホモジナイザー光学素子及び前記光分離素子は、第１照明光軸上に配置され、前記光分離素子は、前記ホモジナイザー光学素子から入射される前記励起光の少なくとも一部を前記第１集光素子に向けて出射させ、前記波長変換素子から前記第１集光素子を介して入射される前記蛍光光を、前記光分離素子にて前記第１照明光軸と交差する第２照明光軸方向に出射させ、前記ホモジナイザー光学素子は、複数の第１レンズを有し、前記複数の第１レンズにより前記励起光を複数の励起部分光束に分割する第１マルチレンズと、前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有し、前記第１マルチレンズから入射される前記複数の励起部分光束を前記光分離素子に向けて出射する第２マルチレンズと、を有し、前記第１マルチレンズ及び前記第２マルチレンズは、前記第１照明光軸に対する直交面に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記第１態様によれば、ホモジナイザー光学素子が有する第１マルチレンズ及び第２マルチレンズが、上記第１照明光軸に対する直交面に沿って移動されることにより、当該ホモジナイザー光学素子を透過した励起光の光路を変更できる。これによれば、光分離素子に対する励起光の入射角を調整できるので、当該光分離素子から第１集光素子、ひいては、波長変換素子に入射される励起光の入射角及び入射位置を調整でき、これにより、当該波長変換素子から出射される蛍光光の出射角及び出射位置を調整できる。このため、光分離素子、ひいては、光源装置から出射される蛍光光の出射方向及び出射位置を調整できるので、例えば、蛍光光の中心軸が上記第１レンズアレイの光軸に合うように当該蛍光光を出射できるので、蛍光光についての照度むらの発生を抑制できる。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、投射画像に色むらが生じることを抑制できる。
【００１１】
上記第１態様では、入射される光を集束させる第２集光素子と、前記第２集光素子によって集束された光を拡散させる拡散素子と、を有し、前記光分離素子は、前記拡散素子を介して入射される光を前記第２照明光軸方向に出射させ、前記拡散素子は、前記第１照明光軸及び前記第２照明光軸のうち当該拡散素子が位置する照明光軸に沿って移動可能に構成されていることが好ましい。
【００１２】
なお、拡散素子が拡散させる光は、青色光であることが好ましく、上記蛍光光は、緑色光及び赤色光を含む光であることが好ましい。この場合、光分離素子によって各色光が合成されることにより、光源装置は白色光を出射可能となる。
上記構成によれば、拡散素子には、第２集光素子によって集光（集束）された光が入射される。この拡散素子は、第１照明光軸及び第２照明光軸のうち、当該拡散素子が配置される照明光軸に沿って移動可能であるので、拡散素子の当該照明光軸上の位置を調整することにより、拡散素子から出射される光の光束径を調整できる。このため、光分離素子から上記蛍光光と同方向に出射される光の光束径を、当該蛍光光の光束径に合わせることができるので、例えば、これらの光を上記第１レンズアレイにおいて略同じ領域内に入射させることができる。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、上記照度むら及び上記色むらの発生を確実に抑制できる。
【００１３】
上記第１態様では、入射される光を集束させる第２集光素子と、前記第２集光素子によって集束された光を拡散させる拡散素子と、を有し、前記光分離素子は、前記拡散素子を介して入射される光を前記第２照明光軸方向に出射させ、前記第２集光素子は、前記第１照明光軸及び前記第２照明光軸のうち当該第２集光素子が位置する照明光軸に対する直交面に沿って移動可能に構成されていることが好ましい。
【００１４】
なお、拡散素子が拡散させる光、及び、蛍光光については、上記と同様である。
上記構成によれば、第１照明光軸及び第２照明光軸のうち、第２集光素子が位置する照明光軸に対する直交面に沿って当該第２集光素子を移動させることにより、拡散素子を介した拡散光の光分離素子への入射位置を調整でき、ひいては、当該光分離素子から出射される拡散光の出射位置を調整できる。このため、例えば、当該拡散光の中心軸を上記蛍光光の中心軸に合わせることができ、ひいては、当該拡散光を上記第１レンズアレイの光軸に合わせて入射させることができる。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、上記照度むら及び上記色むらの発生を確実に抑制できる。
【００１５】
上記第１態様では、前記波長変換素子は、前記第１照明光軸及び前記第２照明光軸のうち当該波長変換素子が位置する照明光軸に沿って移動可能に構成されていることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、第１照明光軸及び第２照明光軸のうち波長変換素子が位置する照明光軸上の当該波長変換素子の位置が調整されることにより、当該波長変換素子から出射される蛍光光の光束径を調整できる。このため、例えば上記第１レンズアレイにおいて適切な領域内に当該蛍光光を確実に入射させることができる。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、上記照度むら及び上記色むらの発生を確実に抑制できる。
【００１７】
本発明の第２態様に係る光源装置は、励起光を出射する光源部と、前記励起光が入射されるホモジナイザー光学素子と、前記ホモジナイザー光学素子を介して入射される前記励起光から第１励起光と第２励起光とを分離する光分離素子と、前記光分離素子によって分離された前記第１励起光を集束させる第１集光素子と、前記第１集光素子によって集束された前記第１励起光が入射されて蛍光光を出射する波長変換素子と、を有し、前記光分離素子によって分離された前記第２励起光を集束させる第２集光素子と、前記第２集光素子によって集束された前記第２励起光を拡散反射させる拡散素子と、前記光源部、前記ホモジナイザー光学素子及び前記光分離素子は、第１照明光軸上に配置され、前記第１集光素子及び前記波長変換素子は、前記第１照明光軸と、前記光分離素子にて前記第１照明光軸と交差する第２照明光軸とのうち、一方の照明光軸上に配置され、前記第２集光素子及び前記拡散素子は、前記第１照明光軸と前記第２照明光軸とのうち、他方の照明光軸上に配置され、前記光分離素子は、前記第１集光素子を介して前記波長変換素子から入射される前記蛍光光と、前記第２集光素子を介して前記拡散素子にて拡散反射されて入射される前記第２励起光と、を略同じ方向に出射し、前記ホモジナイザー光学素子は、複数の第１レンズを有し、前記複数の第１レンズにより前記励起光を複数の部分光束に分割する第１マルチレンズと、前記複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有し、前記第１マルチレンズから入射される前記複数の部分光束を前記光分離素子に向けて出射する第２マルチレンズと、を有し、前記第１マルチレンズ及び前記第２マルチレンズは、前記第１照明光軸に対する直交面に沿って移動可能に構成され、前記波長変換素子は、前記第１照明光軸と前記第２照明光軸とのうち、前記波長変換素子が配置される照明光軸に沿って移動可能に構成され、前記拡散素子は、前記第１照明光軸と前記第２照明光軸とのうち、前記拡散素子が配置される照明光軸に沿って移動可能に構成され、前記第２集光素子は、前記第１照明光軸と前記第２照明光軸とのうち、前記第２集光素子が配置される照明光軸に対する直交面に沿って移動可能に構成されてい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。
【００１８】
本発明の第３態様に係る照明装置は、上記光源装置と、前記光源装置から出射された光の被照明領域における照度分布を均一化する均一化装置と、を備え、前記均一化装置は、複数の小レンズを有し、前記光源装置から入射される光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、前記複数の小レンズに応じた複数の小レンズを有し、前記第１レンズアレイから前記複数の部分光束が入射される第２レンズアレイと、前記第２レンズアレイを介した前記複数の部分光束を被照明領域に重畳させる重畳レンズと、を有することを特徴とする。
上記第３態様によれば、入射される光束を複数の部分光束に分割する第１レンズアレイに、光源装置から光束を適切に入射させることができるので、被照明領域にて照度むらが発生することを抑制できる。そして、このような照明装置がプロジェクターに採用され、画像を形成する光変調装置に当該被照明領域が設定されている場合に、投射画像に上記色むらが発生することを抑制できる。
【００１９】
本発明の第４態様に係るプロジェクターは、上記照明装置と、前記照明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、前記被照明領域は、前記光変調装置に設定されていることを特徴とする。
上記第４態様によれば、上記第３態様に係る照明装置と同様の効果を奏することができ、これにより、投射画像に色むらが発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。
【図２】上記第１実施形態における照明装置の構成を示す模式図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るプロジェクターが備える照明装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、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１は、内部に設けられた照明装置３１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、当該画像を被投射面であるスクリーンＳＣ上に拡大投射する表示装置である。
このプロジェクター１は、詳しくは後述するが、光学部品の組ずれ等が発生して光変調装置３４にて照度むらが発生し、投射画像に色むらが発生することを抑制するために、照明装置３１を構成する複数の光学部品の位置を個別に調整可能に構成されている点を特徴の１つとしている。
このようなプロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、当該外装筐体２内に収納される光学ユニット３と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター１は、当該プロジェクター１を制御する制御装置、光学部品等の冷却対象を冷却する冷却装置、及び、電子部品に電力を供給する電源装置を備える。
【００２２】
［光学ユニットの構成］
光学ユニット３は、照明装置３１、色分離装置３２、平行化レンズ３３、光変調装置３４、色合成装置３５及び投射光学装置３６を備える。
照明装置３１は、照明光ＷＬを出射する。なお、照明装置３１の構成については、後に詳述する。
【００２３】
色分離装置３２は、照明装置３１から入射される照明光ＷＬを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ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、反射ミラー３２３，３２４，３２５及びリレーレンズ３２６，３２７を備える。
これらのうち、ダイクロイックミラー３２１は、上記照明光ＷＬから赤色光ＬＲと他の色光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とを分離する。分離された赤色光ＬＲは、反射ミラー３２３によって反射されて、平行化レンズ３３（３３Ｒ）に導かれる。また、分離された当該他の色光は、ダイクロイックミラー３２２に入射される。
ダイクロイックミラー３２２は、上記他の色光から緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを分離する。分離された緑色光ＬＧは、平行化レンズ３３（３３Ｇ）に導かれる。また、分離された青色光ＬＢは、リレーレンズ３２６、反射ミラー３２４、リレーレンズ３２７及び反射ミラー３２５を介して、平行化レンズ３３（３３Ｂ）に導かれる。
平行化レンズ３３（赤、緑及び青の各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ用の平行化レンズを、それぞれ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとする）は、入射される光を平行化する。
【００２４】
光変調装置３４（赤、緑及び青の各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ用の光変調装置を、それぞれ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂとする）は、それぞれ入射される上記色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを変調して、画像情報に応じた画像光を形成する。これら光変調装置３４は、入射される色光を変調する液晶パネルと、当該光変調装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの入射側及び射出側に配置される一対の偏光板と、を備えて構成される。なお、後述する照明装置３１による被照明領域は、光変調装置３４において、入射される色光を変調して画像を形成する画像形成領域（変調領域）に設定されている。
【００２５】
色合成装置３５は、光変調装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂから入射される画像光（上記色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢによりそれぞれ形成される画像光）を合成する。この色合成装置３５は、例えばクロスダイクロイックプリズムにより構成できるが、複数のダイクロイックミラーによって構成してもよい。
投射光学装置３６は、色合成装置３５にて合成された画像光を被投射面としてのスクリーンＳＣに投射する。このような投射光学装置としては、図示を省略するが、鏡筒内に複数のレンズが配置された組レンズを採用できる。
このような光学ユニット３により、スクリーンＳＣに拡大された画像が投射される。
【００２６】
［照明装置の構成］
図２は、照明装置３１の構成を示す模式図である。
照明装置３１は、上記のように、照明光ＷＬを色分離装置３２に向けて出射する。この照明装置３１は、図２に示すように、光源装置４及び均一化装置５を有する。
【００２７】
［光源装置の構成］
光源装置４は、均一化装置５に光束を出射する。この光源装置４は、光源部４１、アフォーカル光学素子４２、第１位相差素子４３、ホモジナイザー光学素子４４、光分離素子４５、第１集光素子４６、波長変換装置４７、第２位相差素子４８、第２集光素子４９及び拡散素子４Ａを備える。
これらのうち、光源部４１、アフォーカル光学素子４２、第１位相差素子４３、ホモジナイザー光学素子４４、光分離素子４５、第２位相差素子４８、第２集光素子４９及び拡散素子４Ａは、光源装置４に設定された第１照明光軸Ａｘ１上に配置されている。なお、光分離素子４５は、第１照明光軸Ａｘ１と、当該第１照明光軸Ａｘ１に直交する第２照明光軸Ａｘ２との交差部分に配置される。
一方、第１集光素子４６及び波長変換装置４７は、上記第２照明光軸Ａｘ２上に配置される。
【００２８】
［光源部の構成］
光源部４１は、アフォーカル光学素子４２に向けて青色光である励起光を出射する。この光源部４１は、第１光源部４１１及び第２光源部４１２と、光合成部材４１３と、を有する。
第１光源部４１１は、ＬＤ（Laser Diode）である固体光源ＳＳがマトリクス状に複数配列された固体光源アレイ４１１１と、各固体光源ＳＳに応じた複数の平行化レンズ（図示省略）と、を有する。また、第２光源部４１２も同様に、固体光源ＳＳがマトリクス状に複数配列された固体光源アレイ４１２１と、各固体光源ＳＳに応じた複数の平行化レンズ（図示省略）と、を有する。これら固体光源ＳＳは、例えばピーク波長が４４０ｎｍの励起光を射出するが、ピーク波長が４４６ｎｍの励起光を出射してもよい。また、ピーク波長が４４０ｎｍ及び４４６ｎｍの励起光をそれぞれ出射する固体光源を、各光源部４１１，４１２に混在させてもよい。これら固体光源ＳＳから出射された励起光は、平行化レンズにより平行化されて光合成部材４１３に入射される。なお、本実施形態では、各固体光源ＳＳから出射される励起光は、Ｓ偏光光である。
【００２９】
光合成部材４１３は、第１光源部４１１から第１照明光軸Ａｘ１に沿って出射された励起光を透過し、第２光源部４１２から第１照明光軸Ａｘ１に直交する方向に沿って出射された励起光を第１照明光軸Ａｘ１に沿うように反射させて各励起光を合成する。この光合成部材４１３は、詳しい図示を省略するが、第１光源部４１１から出射された励起光の入射位置に配置され、当該励起光を透過させる複数の透過部と、第２光源部４１２から出射された励起光の入射位置に配置され、当該励起光を反射させる複数の反射部と、が交互に配列された板状体として構成されている。このような光合成部材４１３を介した励起光は、アフォーカル光学素子４２に入射される。
【００３０】
［アフォーカル光学素子の構成］
アフォーカル光学素子４２は、光源部４１から入射される励起光の光束径を調整する。具体的に、アフォーカル光学素子４２は、光源部４１から平行光として入射される励起光を集光して光束径を縮小させ、更に平行化して出射する光学素子である。このアフォーカル光学素子４２は、それぞれ凸レンズ及び凹レンズであるレンズ４２１，４２２を備えて構成され、光源部４１から出射された励起光は、当該アフォーカル光学素子４２により集光されて、第１位相差素子４３、ひいては、ホモジナイザー光学素子４４に入射される。
【００３１】
［第１位相差素子の構成］
第１位相差素子４３は、１／２波長板である。この第１位相差素子４３を透過することにより、光源部４１から出射されたＳ偏光光である励起光は、当該Ｓ偏光光の一部がＰ偏光光に変換され、Ｓ偏光光とＰ偏光光とが混在した光となる。このような第１位相差素子４３を透過した励起光は、ホモジナイザー光学素子４４に入射される。
なお、本実施形態では、第１位相差素子４３は、当該第１位相差素子４３の光軸（第１照明光軸Ａｘ１と一致）を中心として回動可能に構成されている。この第１位相差素子４３が回転されることにより、第１位相差素子４３を透過する励起光のうちＳ偏光光とＰ偏光光との割合を、当該第１位相差素子４３の回動量（回動角）に応じて調整できる。
【００３２】
［ホモジナイザー光学素子の構成］
ホモジナイザー光学素子４４は、後述する波長変換装置４７における被照明領域である蛍光体層４７３に入射される励起光の照度分布を均一化する。このホモジナイザー光学素子４４は、第１マルチレンズ４４１及び第２マルチレンズ４４２を備える。
第１マルチレンズ４４１は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面内に、複数の第１レンズ４４１１がマトリクス状に配列された構成を有し、当該複数の第１レンズ４４１１によって入射される励起光を複数の部分光束（励起部分光束）に分割する。
第２マルチレンズ４４２は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面内に、上記複数の第１レンズ４４１１に応じた複数の第２レンズ４４２１がマトリクス状に配列された構成を有する。そして、第２マルチレンズ４４２は、各第１レンズ４４１１により分割された複数の励起部分光束を、各第２レンズ４４２１及び第２集光素子４９と協同して、上記被照明領域である蛍光体層４７３に重畳させる。これにより、当該蛍光体層４７３に入射される励起光の中心軸に直交する面内（第２照明光軸Ａｘ２に対する直交面内）の照度が均一化される。
このホモジナイザー光学素子４４を介した励起光は、光分離素子４５に入射される。
【００３３】
なお、ホモジナイザー光学素子４４を構成するマルチレンズ４４１，４４２は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動可能に構成されている。すなわち、ホモジナイザー光学素子４４は、図示を省略するが、第１マルチレンズ４４１を支持する第１枠体と、当該第１枠体を第１照明光軸Ａｘ１に対する直交２軸のうち一方の軸に沿って移動可能に支持する第２枠体と、当該第２枠体を他方の軸に沿って移動可能に支持する第３枠体と、を有する。また、ホモジナイザー光学素子４４は、第２マルチレンズ４４２を支持する他の第１枠体と、当該他の第１枠体を第１照明光軸Ａｘ１に対する直交２軸のうち一方の軸に沿って移動可能に支持する他の第２枠体と、当該他の第２枠体を他方の軸に沿って移動可能に支持する他の第３枠体と、を有する。これらマルチレンズ４４１，４４２が移動されることにより、ホモジナイザー光学素子４４から出射される励起光の進行方向が調整される。
なお、マルチレンズ４４１，４４２は、それぞれ独立して移動可能でなくてもよく、当該マルチレンズ４４１，４４２が同時に移動可能としてもよい。
【００３４】
［光分離素子の構成］
光分離素子４５は、プリズム型のＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）であり、それぞれ略三角柱状に形成されたプリズム４５１，４５２が界面にて貼り合わされ、これにより全体が略直方体形状に形成されている。これらプリズム４５１，４５２の界面は、第１照明光軸Ａｘ１及び第２照明光軸Ａｘ２のそれぞれに対して略４５°傾斜している。そして、光分離素子４５においてホモジナイザー光学素子４４側（すなわち光源部４１側）に位置するプリズム４５１の界面には、波長選択性を有する偏光分離層４５３が形成されている。
【００３５】
偏光分離層４５３は、励起光に含まれるＳ偏光光（第１励起光）とＰ偏光光（第２励起光）とを分離する特性を有する他、後述する波長変換装置４７に励起光が入射されて生じる蛍光光を、当該蛍光光の偏光状態にかかわらず透過させる特性を有する。すなわち、偏光分離層４５３は、所定波長領域の光についてはＳ偏光光とＰ偏光光とを分離するが、他の所定波長領域の光についてはＳ偏光光及びＰ偏光光のそれぞれを透過させる、波長選択性の偏光分離特性を有する。
このような光分離素子４５により、ホモジナイザー光学素子４４から入射された励起光のうち、Ｐ偏光光は、第１照明光軸Ａｘ１に沿って第２位相差素子４８側に透過され、Ｓ偏光光は、第２照明光軸Ａｘ２に沿って第１集光素子４６側に反射される。すなわち、光分離素子４５は、当該励起光のうち、Ｐ偏光光を第２位相差素子４８（ひいては拡散素子４Ａ）に向けて出射させ、Ｓ偏光光を第１集光素子４６に向けて出射させる。
【００３６】
［第１集光素子の構成］
第１集光素子４６には、ホモジナイザー光学素子４４を通過して偏光分離層４５３にて反射されたＳ偏光光の励起光が入射される。この第１集光素子４６は、当該励起光を波長変換素子４７１に集光（集束）させる他、当該波長変換素子４７１から出射された蛍光光を集光して平行化し、当該蛍光光を偏光分離層４５３に向けて出射する。この第１集光素子４６を構成するレンズの数は、３つのピックアップレンズ４６１〜４６３により構成されている。しかしながら、第１集光素子４６を構成するレンズの数は、３に限らない。
【００３７】
［波長変換装置の構成］
波長変換装置４７は、入射される励起光を蛍光光に変換する。この波長変換装置４７は、波長変換素子４７１及び回転装置４７５を備える。
これらのうち、回転装置４７５は、平板状に形成された波長変換素子４７１を回転させるモーター等により構成されている。
【００３８】
波長変換素子４７１は、基板４７２と、当該基板４７２において励起光の入射側の面に位置する蛍光体層４７３及び反射層４７４と、を有する。
基板４７２は、励起光の入射側から見て略円形状に形成されている。この基板４７２は、金属やセラミックス等により構成できる。
蛍光体層４７３は、入射された励起光により励起されて非偏光光である蛍光光（例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光光）を出射する蛍光体を含む。この蛍光体層４７３にて生じる蛍光光の一部は、第１集光素子４６側に出射され、他の一部は、反射層４７４側に出射される。
反射層４７４は、蛍光体層４７３と基板４７２との間に配置され、当該蛍光体層４７３から入射される蛍光光を第１集光素子４６側に反射させる。
このような波長変換素子４７１に励起光が照射されると、蛍光体層４７３及び反射層４７４によって、上記蛍光光が第１集光素子４６側に拡散出射される。そして、当該蛍光光は、第１集光素子４６を介して光分離素子４５の偏光分離層４５３に入射され、第２照明光軸Ａｘ２に沿って偏光分離層４５３を透過して、均一化装置５に入射される。すなわち、波長変換素子４７１にて生じた蛍光光は、光分離素子４５により、第２照明光軸Ａｘ２方向に出射される。
【００３９】
なお、波長変換装置４７は、第１集光素子４６に対して少なくとも蛍光体層４７３の位置が第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動可能に構成されている。具体的に、本実施形態では、波長変換装置４７全体が第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動可能に構成されている。すなわち、波長変換装置４７は、図示を省略するが、上記回転装置４７５を第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動可能に支持する移動機構を有する。このように波長変換装置４７（蛍光体層４７３）が移動されることにより、蛍光体層４７３に対する励起光のデフォーカス位置を調整できる。このため、波長変換装置４７から拡散出射される蛍光光の光束径を調整でき、ひいては、偏光分離層４５３にて反射されて均一化装置５に向かって進行する当該蛍光光の光束径を調整できる。
【００４０】
［第２位相差素子、第２集光素子及び拡散素子の構成］
第２位相差素子４８は、１／４波長板であり、光分離素子４５から入射される励起光（直線偏光）の偏光状態を円偏光にする。
第２集光素子４９は、第２位相差素子４８を透過した励起光を拡散素子４Ａに集光（集束）させる光学素子であり、本実施形態では、３つのピックアップレンズ４９１〜４９３により構成されている。しかしながら、第２集光素子４９を構成するレンズの数は、上記第１集光素子４６と同様に、３に限らない。
拡散素子４Ａは、波長変換装置４７にて生成及び出射される蛍光光と同様の拡散角で、入射される励起光を拡散反射させる。この拡散素子４Ａとしては、入射光をランバート反射させる反射板４Ａ１と、当該反射板４Ａ１を回転させて冷却する回転装置４Ａ２と、を有する。
このような拡散素子４Ａにて拡散反射された励起光は、第２集光素子４９を介して再び第２位相差素子４８に入射される。この拡散素子４Ａにて反射される時に、拡散素子４Ａに入射された円偏光は逆廻りの円偏光となり、第２位相差素子４８を透過する過程にて、励起光の偏光に対して９０°回転されたＳ偏光光の励起光に変換される。そして、当該励起光は、上記偏光分離層４５３によって反射され、第２照明光軸Ａｘ２に沿って均一化装置５に青色光として入射される。すなわち、拡散素子４Ａにて拡散反射された励起光は、光分離素子４５により、第２照明光軸Ａｘ２方向に出射される。
【００４１】
なお、第２集光素子４９は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動可能に構成されている。すなわち、第２集光素子４９は、図示を省略するが、上記ピックアップレンズ４９１〜４９３を保持する保持体と、当該保持体を第１照明光軸Ａｘ１に対する直交２軸のうち一方の軸に沿って移動可能に支持する第１支持体と、当該第１支持体を他方の軸に沿って移動可能に支持する第２支持体と、を有する。このように第２集光素子４９が移動されることにより、拡散素子４Ａによって拡散された励起光（青色光）の偏光分離層４５３に対する入射角、ひいては、当該偏光分離層４５３にて反射されて均一化装置５に向かって進行する当該励起光の第２照明光軸Ａｘ２に対する傾斜角を調整できる。なお、上記ホモジナイザー光学素子４４が移動されると、当該ホモジナイザー光学素子４４を通過した励起光の光路が変更されることから、第２集光素子４９を通過する励起光の光路も変更される。このことから、第２集光素子４９の移動は、青色光について、ホモジナイザー光学素子４４の移動による光路の変更を補完する機能も有する。
また、本実施形態では、拡散素子４Ａは、当該第１照明光軸Ａｘ１に沿って移動可能に構成されている。すなわち、拡散素子４Ａは、図示を省略するが、上記回転装置４Ａ２を第１照明光軸Ａｘ１に沿って移動可能に支持する移動機構を有する。このように拡散素子４Ａが移動されることにより、当該拡散素子４Ａに入射される励起光の光束径を調整できるので、当該拡散素子４Ａによって拡散される励起光の光束径、ひいては、偏光分離層４５３にて反射されて均一化装置５に向かって進行する当該励起光の光束径を調整できる。
【００４２】
このように、ホモジナイザー光学素子４４を介して光分離素子４５に入射された励起光のうち、Ｓ偏光光（第１励起光）は、波長変換装置４７によって上記蛍光光に波長変換された後、光分離素子４５を透過して均一化装置５に入射される。一方、Ｐ偏光光（第２励起光）は、上記拡散素子４Ａに入射されることによって拡散反射されるとともに、第２位相差素子４８を２回透過し、光分離素子４５にて反射されて青色光として均一化装置５に入射される。すなわち、これら青色光、緑色光及び赤色光は、光分離素子４５にて合成されて第２照明光軸Ａｘ２方向に出射され、白色の照明光ＷＬとして均一化装置５に入射される。
【００４３】
［均一化装置の構成］
均一化装置５は、光源装置４から入射される照明光ＷＬの中心軸に対する直交面（光軸直交面）の照度を均一化するものであり、具体的には、各光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）における被照明領域である画像形成領域（変調領域）における光束の照度分布を均一化する。この均一化装置５は、第１レンズアレイ５１、第２レンズアレイ５２、偏光変換素子５３及び重畳レンズ５４を備える。これら構成５１〜５４は、それぞれの光軸が第２照明光軸Ａｘ２と一致するように配置される。
【００４４】
第１レンズアレイ５１は、それぞれ小レンズである複数の小レンズ５１１が光軸直交面（第１レンズアレイ５１においては第２照明光軸Ａｘ２に対する直交面）にてマトリクス状に配列された構成を有し、当該複数の小レンズ５１１により、入射される照明光ＷＬを複数の部分光束に分割する。
第２レンズアレイ５２は、第１レンズアレイ５１と同様に、複数の小レンズ５２１が光軸直交面にてマトリクス状に配列された構成を有し、各小レンズ５２１は、対応する小レンズ５１１と１対１の関係にある。すなわち、或る小レンズ５２１には、対応する小レンズ５１１から出射された部分光束が入射される。これら小レンズ５２１は、各小レンズ５１１により分割された複数の部分光束を、重畳レンズ５４とともに各光変調装置３４の上記画像形成領域に重畳させる。
偏光変換素子５３は、第２レンズアレイ５２と重畳レンズ５４との間に配置され、入射される複数の部分光束の偏光方向を揃える機能を有する。
【００４５】
［光源装置から出射される光束の光路調整及び光束径調整］
光源装置４においては、上記光学部品の位置ずれや公差等により、当該光源装置４から出射される蛍光光の光路及び青色光の光路が、均一化装置５の光軸である第２照明光軸Ａｘ２に対してずれる場合がある。例えば、光源部４１から出射されて光分離素子４５（偏光分離層４５３）に入射される励起光の中心軸が、上記第１照明光軸Ａｘ１に対して傾斜すると、偏光分離層４５３によって反射されて波長変換素子４７１に入射される励起光の入射角が第２照明光軸Ａｘ２に対して傾斜することとなり、ひいては、光源装置４から出射される蛍光光の中心軸が、第２照明光軸Ａｘ２に対してずれる。また、当該励起光の中心軸が第１照明光軸Ａｘ１に対して傾斜すると、拡散素子４Ａにて反射され、更に、偏光分離層４５３にて反射されて光源装置４から出射される励起光（青色光）の中心軸が第２照明光軸Ａｘ２に対してずれる。この場合、当該励起光の中心軸は、蛍光光の中心軸に対してもずれやすくなる。
【００４６】
このような各色光の光路にずれが生じると、対応する色光によって照明される被照明領域である光変調装置３４において照度むらが生じ、これにより、投射画像に色むらが発生する。このため、上記光源装置４においては、当該光源装置４から出射される蛍光光及び青色光の光路を調整する必要がある。
また、光源装置４から出射される蛍光光及び青色光のそれぞれの光束径が異なる場合も、上記照度むらが生じ、ひいては、投射画像に色むらが発生する。
従って、以下のように、蛍光光及び青色光のそれぞれの光路調整（光軸調整）を実施する必要がある他、それぞれの光束径調整を実施する必要がある。
【００４７】
はじめに、青色光よりパワーがある蛍光光の光路及び光束径のそれぞれを調整する。
まず、ホモジナイザー光学素子４４（マルチレンズ４４１，４４２）を第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動させて、波長変換素子４７１から出射される蛍光光の中心軸が第２照明光軸Ａｘ２と一致するように、当該波長変換素子４７１に対する励起光の入射角を調整する。これにより、蛍光光の光路が調整される。
そして、波長変換装置４７を第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動させて、光源装置４から出射された蛍光光が上記第１レンズアレイ５１の所定領域内に入射されるように、波長変換装置４７の位置を調整する。これにより、蛍光光の光束径が調整される。
【００４８】
次に、青色光の光路及び光束径を蛍光光の光路及び光束径に合わせるように調整する。
まず、第２集光素子４９を第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動させて、上記手順により調整された蛍光光の中心軸と一致するように、拡散素子４Ａにて反射されて光分離素子４５に入射される励起光の入射位置を調整する。これにより、青色光の光路が調整される。
そして、拡散素子４Ａを第１照明光軸Ａｘ１に沿って移動させて、上記青色光が上記第１レンズアレイ５１の所定領域内に入射され、かつ、蛍光光の照射範囲と青色光の照射範囲とが一致するように、拡散素子４Ａの位置を調整する。これにより、青色光の光束径が調整される。
このようにして、蛍光光及び青色光のそれぞれの光路を一致させ、当該蛍光光及び青色光のそれぞれの光束径を一致させることにより、光変調装置３４における上記照度むらの発生が抑制され、ひいては、投射画像に色むらが発生することが抑制される。
【００４９】
なお、上記のように、第１位相差素子４３は、第１照明光軸Ａｘ１を中心として回転可能に構成されており、これにより、当該第１位相差素子４３を通過する励起光に含まれるＳ偏光光とＰ偏光光との比率を調整できる。このため、拡散素子４Ａに入射される励起光の光量と、波長変換装置４７に入射される励起光の光量との比率、換言すると、青色光と蛍光光との比率を調整できる。従って、光源装置４から出射される照明光ＷＬのホワイトバランスを調整できる。
【００５０】
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。
ホモジナイザー光学素子４４が有する第１マルチレンズ４４１及び第２マルチレンズ４４２が、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動可能に構成されている。これによれば、これらマルチレンズ４４１，４４２を移動させることにより、ホモジナイザー光学素子４４を透過した励起光の光路を変更できる。このため、光分離素子４５（偏光分離層４５３）に対する励起光の入射角を調整できるので、当該偏光分離層４５３にて反射されて波長変換装置４７に入射される励起光の入射角及び入射位置を調整でき、ひいては、当該波長変換装置４７から出射される蛍光光の出射角及び出射位置を調整できる。これにより、光源装置４から出射される蛍光光の出射方向及び出射位置を調整できるので、当該蛍光光の中心軸が第１レンズアレイ５１の光軸に合うように当該蛍光光を出射できる。従って、被照明領域である光変調装置３４に照射される蛍光光（緑色光及び赤色光）について、当該光変調装置３４にて照度むらが発生することを抑制でき、ひいては、投射画像に色むらが生じることを抑制できる。
【００５１】
第２集光素子４９によって集束される励起光が入射される拡散素子４Ａは、第１照明光軸Ａｘ１に沿って移動可能である。これによれば、拡散素子４Ａの第１照明光軸Ａｘ１上の位置を調整することにより、拡散素子４Ａに入射される励起光の光束径を調整でき、ひいては、当該拡散素子４Ａにて拡散反射される励起光の光束径を調整できる。このため、光分離素子４５に再度入射されて、当該光分離素子４５にて蛍光光が透過する方向と同じ方向に反射される励起光（青色光）の光束径を、当該蛍光光の光束径に合わせることができる。これにより、これら蛍光光及び青色光を第１レンズアレイ５１において略同じ領域内に入射させることができるので、当該蛍光光及び青色光を１つの白色光束として第１レンズアレイ５１に入射させることができる。従って、上記照度むら及び上記色むらの発生を確実に抑制できる。
【００５２】
第２集光素子４９は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動可能である。これによれば、当該第２集光素子４９を移動させることにより、拡散素子４Ａによって拡散反射された励起光（拡散光）の光分離素子４５への入射位置を調整でき、ひいては、当該光分離素子４５にて反射されて出射される励起光の出射方向及び出射位置を調整できる。このため、当該励起光の中心軸を、光分離素子４５を透過した上記蛍光光の中心軸に合わせることができ、ひいては、これら励起光及び蛍光光の各中心軸を第１レンズアレイ５１の光軸に合わせることができる。従って、上記照度むら及び上記色むらの発生を確実に抑制できる。
【００５３】
第１集光素子４６によって集束される励起光が入射される波長変換素子４７１（蛍光体層４７３）は、第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動可能に構成されている。このため、波長変換素子４７１の第２照明光軸Ａｘ２上の位置が調整されることにより、当該波長変換素子４７１から出射される蛍光光の光束径を調整できる。このため、光源装置４から出射される励起光（青色光）の光束径と合わせやすくなる他、第１レンズアレイ５１において適切な領域（例えば、小レンズ５１１が配列された面の略全面）に蛍光光を確実に入射させることができる。従って、上記照度むら及び上記色むらの発生を確実に抑制できる。
【００５４】
［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と同様の構成を有する。ここで、当該プロジェクター１では、照明光ＷＬに含まれる青色光は、光源部４１から出射された励起光の一部であり、当該プロジェクター１は、光分離素子４５から入射される励起光の一部を拡散反射させて、当該光分離素子４５に折り返す拡散素子４Ａを有する構成であった。これに対し、本実施形態に係るプロジェクターは、青色光を出射する光源部と、当該青色光を拡散透過させて光分離素子４５に入射させる透過型の拡散素子と、を有する。これらの点で、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。
【００５５】
図３は、本実施形態に係るプロジェクター１Ａが有する照明装置３１Ａ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１Ａは、照明装置３１に代えて照明装置３１Ａを有する他は、上記プロジェクター１と同様の構成及び機能を有する。また、照明装置３１Ａは、光源装置４に代えて光源装置６を有する他は、上記照明装置３１と同様の構成及び機能を有する。
光源装置６は、図３に示すように、上記光源装置４と同様に、均一化装置５に向けて青色光及び蛍光光を含む照明光ＷＬを出射する。この光源装置６は、上記第１照明光軸Ａｘ１上にそれぞれ配置される励起用光源部４１Ａ、アフォーカル光学素子４２、ホモジナイザー光学素子４４及び光分離素子４５と、上記第２照明光軸Ａｘ２上に配置される第１集光素子４６及び波長変換装置４７と、第１照明光軸Ａｘ１上に配置される青色光出射装置７と、を有する。
【００５６】
［励起用光源部の構成］
励起用光源部４１Ａは、本発明の光源部に相当する。この励起用光源部４１Ａは、第１光源部４１１及び第２光源部４１２と同様に、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面内にマトリクス状に複数配列された固体光源ＳＳと、各固体光源ＳＳに応じた複数の平行化レンズ（図示省略）と、を有する。そして、励起用光源部４１Ａは、Ｓ偏光の上記励起光を出射する。
このような励起用光源部４１Ａから出射された励起光は、アフォーカル光学素子４２及びホモジナイザー光学素子４４を透過して光分離素子４５に入射され、当該光分離素子４５の偏光分離層４５３にて第１集光素子４６に向けて反射される。この励起光は、上記光源装置４での場合と同様に、第１集光素子４６を介して波長変換装置４７に入射されて蛍光光に波長変換され、当該蛍光光は、第１集光素子４６及び光分離素子４５を透過して、均一化装置５に入射される。
【００５７】
［青色光出射装置の構成］
青色光出射装置７は、光分離素子４５においてホモジナイザー光学素子４４を透過した励起光が入射される面とは反対側の面に、拡散された青色光を出射する。この青色光出射装置７は、青用光源部７１、アフォーカル光学素子７２、ホモジナイザー光学素子７３、集光素子７４、拡散素子７５及び平行化素子７６を有する。
【００５８】
［青用光源部及びアフォーカル光学素子の構成］
青用光源部７１は、上記励起用光源部４１Ａと同様の構成を有する。すなわち、青用光源部７１は、第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面内にマトリクス状に複数配列された固体光源ＳＳと、各固体光源ＳＳに応じた複数の平行化レンズ（図示省略）と、を有する。そして、青用光源部７１は、励起用光源部４１Ａとは反対方向に、Ｓ偏光の青色光を出射する。
アフォーカル光学素子７２は、上記アフォーカル光学素子４２と同様に、それぞれ凸レンズ及び凹レンズであるレンズ７２１，７２２を備えて構成され、青用光源部７１から出射された青色光を集光しつつ平行化して、ホモジナイザー光学素子７３に出射する。
【００５９】
［ホモジナイザー光学素子の構成］
ホモジナイザー光学素子７３は、上記ホモジナイザー光学素子４４が有する第１マルチレンズ４４１及び第２マルチレンズ４４２と同様の第１マルチレンズ７３１及び第２マルチレンズ７３２を有する。そして、ホモジナイザー光学素子７３では、当該ホモジナイザー光学素子４４と同様に、第１マルチレンズ７３１の各第１レンズ７３１１が、入射される青色光を複数の部分光束に分割し、第２マルチレンズ７３２の各第２レンズ７３２１が、当該複数の部分光束を拡散素子７５に重畳させる。
なお、ホモジナイザー光学素子７３においても、マルチレンズ７３１，７３２は、それぞれ独立して第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動可能に構成されている。すなわち、ホモジナイザー光学素子７３は、図示を省略するが、上記ホモジナイザー光学素子４４が有する枠体と同様の構成を有し、かつ、マルチレンズ７３１，７３２を支持する第１〜第３枠体をそれぞれ有する。そして、これらマルチレンズ７３１，７３２が移動されることにより、ホモジナイザー光学素子７３から出射される青色光の進行方向が調整される。
【００６０】
［集光素子の構成］
集光素子７４は、本発明の第２集光素子に相当する。この集光素子７４は、ホモジナイザー光学素子７３から入射される青色光（ホモジナイザー光学素子７３により分割された複数の部分光束）を、上記各第２レンズ７３２１とともに拡散素子７５に重畳させるとともに、当該青色光を拡散素子７５に集束させる。
【００６１】
［拡散素子の構成］
拡散素子７５は、入射される青色光を拡散透過させて平行化素子７６に入射させる。具体的に、拡散素子７５は、入射される青色光を透過させる際に、上記ランバート反射と同様の拡散角で、当該青色光を拡散させる。この拡散素子７５としては、ホログラムや、複数の小レンズが光軸直交面に配列されたマルチレンズ、或いは、微細な凹凸が形成された粗面を有する構成を例示できる。
なお、拡散素子７５も、上記拡散素子４Ａと同様に、第１照明光軸Ａｘ１に沿って移動可能である。すなわち、拡散素子７５は、図示を省略するが、青色光を拡散透過させる基板と、当該基板を第１照明光軸Ａｘ１に沿って移動可能に支持する移動機構と、を有する。これにより、当該拡散素子７５に入射される励起光の光束径を調整できるので、当該拡散素子７５によって拡散される青色光の光束径、ひいては、偏光分離層４５３にて反射されて均一化装置５に向かって進行する当該青色光の光束径を調整できる。
【００６２】
［平行化素子の構成］
平行化素子７６は、拡散素子７５によって拡散されて入射される青色光を平行化して、光分離素子４５において励起光の入射側とは反対側の面に、当該青色光を入射させる。
このようにして光分離素子４５に入射された青色光は、Ｓ偏光光であるため、上記偏光分離層４５３にて反射され、第２照明光軸Ａｘ２に沿って均一化装置５に入射される。
【００６３】
［光源装置から出射される光束の光路調整及び光束径調整］
上記した照度むら及び色むらの問題から、本実施形態における光源装置６においても、蛍光光及び青色光のそれぞれの光路調整（光軸調整）を実施する必要がある他、それぞれの光束径調整を実施する必要がある。
これに対し、本実施形態においても、まず、蛍光光の光路及び光束径のそれぞれを調整する。なお、蛍光光の光路及び光束径の調整は、上記光源装置４の場合と同様である。
【００６４】
次に、青色光の光路及び光束径を蛍光光の光路及び光束径に合わせるように調整する。
まず、ホモジナイザー光学素子７３のマルチレンズ７３１，７３２を第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動させて、光分離素子４５にて均一化装置５側に反射されて進行する青色光の中心軸が、上記手順により調整された蛍光光の中心軸と一致するように、当該ホモジナイザー光学素子７３から出射される青色光の出射角が調整される。これにより、青色光の光路が調整される。
そして、拡散素子７５を第１照明光軸Ａｘ１に沿って移動させて、入射される青色光が、平行化素子７６及び光分離素子４５を介して上記第１レンズアレイ５１の所定領域内に入射され、かつ、蛍光光の照射範囲と青色光の照射範囲とが一致するように、当該拡散素子７５の位置を調整する。これにより、青色光の光束径が調整される。
このようにして、蛍光光及び青色光のそれぞれの光路を一致させ、当該蛍光光及び青色光のそれぞれの光束径を一致させることにより、光変調装置３４における上記照度むらの発生が抑制され、ひいては、投射画像に色むらが発生することが抑制される。
【００６５】
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１Ａ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。
なお、上記光源装置６では、第１位相差素子４３が設けられていないことから、光源部４１Ａから出射されたＳ偏光の励起光の略全ては、偏光分離層４５３によって第１集光素子４６側に反射される。すなわち、均一化装置５に入射される蛍光光に波長変換される励起光を出射する励起用光源部４１Ａと、同じく均一化装置５に入射される青色光を出射する青用光源部７１とは、それぞれ独立している。このため、励起用光源部４１Ａによる励起光の出射光量と、青用光源部７１による青色光の出射光量とを調整することにより、照明光ＷＬのホワイトバランスを調整できる。
また、光分離素子４５は、偏光分離層４５３に代えて配置される色分離層（ダイクロイック膜）によって、励起光を第１集光素子４６側に反射させるとともに、青色光を均一化装置５側に反射させ、蛍光光を均一化装置５側に透過させる構成としてもよい。
【００６６】
［実施形態の変形］
本発明は、上記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。
光源装置４では、ホモジナイザー光学素子４４、波長変換素子４７１、第２集光素子４９及び拡散素子４Ａは移動可能に構成され、光源装置６では、ホモジナイザー光学素子４４，７３、波長変換素子４７１及び拡散素子７５は移動可能に構成されているとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、これらのうちの少なくともいずれかが固定されていてもよい。また、例えば光分離素子４５（偏光分離層４５３）等の他の構成が、第１照明光軸Ａｘ１又は第２照明光軸Ａｘ２に対する直交面に沿って、或いは、第１照明光軸Ａｘ１又は第２照明光軸Ａｘ２に沿って移動可能に構成されていてもよい。
【００６７】
ホモジナイザー光学素子４４は、第１マルチレンズ４４１を支持する第１枠体と、当該第１枠体を第１照明光軸Ａｘ１に対する直交２軸のうち一方の軸に沿って移動可能に支持する第２枠体と、当該第２枠体を他方の軸に沿って移動可能に支持する第３枠体と、を有するとした。また、当該ホモジナイザー光学素子４４は、第２マルチレンズ４４２を支持する他の第１枠体と、当該他の第１枠体を第１照明光軸Ａｘ１に対する直交２軸のうち一方の軸に沿って移動可能に支持する他の第２枠体と、当該他の第２枠体を他方の軸に沿って移動可能に支持する他の第３枠体と、を有する構成とした。更に、ホモジナイザー光学素子７３は、当該ホモジナイザー光学素子４４と同様の構成を有するとした。しかしながら、これに限らず、第１マルチレンズ及び第２マルチレンズを第１照明光軸Ａｘ１に対する直交面に沿って移動可能とする機構及び構成については、適宜変更可能である。すなわち、これらマルチレンズが当該直交面に沿って移動可能であれば、その機構及び構成は問わない。第２集光素子４９、拡散素子４Ａ，７５及び波長変換素子４７１を移動させる機構及び構成も同様である。
【００６８】
プロジェクター１，１Ａは、液晶パネルを有する３つの光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）を備えるとした。しかしながら、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を有するプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
また、光変調装置３４は、光束入射面と光束射出面とが異なる透過型の液晶パネルを有する構成としていたが、光入射面と光射出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。この他、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。
【００６９】
光学ユニット３は、図１に示した光学部品及び当該光学部品の配置を有する構成を例示したが、これに限らず、他の構成及び配置を採用してもよい。
例えば、照明装置３１では、光源部４１から出射された励起光のうち、一部の励起光を波長変換装置４７に入射させて蛍光光を生成させ、他の一部の励起光を青色光として当該蛍光光に光分離素子４５にて合成して照明光ＷＬを生成していた。また、照明装置３１Ａでは、励起用光源部４１Ａから出射された励起光を、波長変換装置４７に入射させて生成された蛍光光と、青用光源部７１から出射された青色光とを、光分離素子４５にて合成して照明光ＷＬを生成していた。これに対し、励起用光源部４１Ａから出射された励起光に基づいて波長変換装置４７にて生成された蛍光光から緑色光及び赤色光を分離し、これら緑色光及び赤色光を光変調装置３４Ｇ，３４Ｒに入射させ、青用光源部７１から出射される青色光を光変調装置３４Ｂに入射させる構成としてもよい。この場合、蛍光光の光路上、及び、青色光の光路上に、それぞれ上記均一化装置５を設けてもよい。
また、上記第１照明光軸Ａｘ１及び第２照明光軸Ａｘ２は、互いに直交するとしたが、これに限らず、交差していればよい。
【００７０】
波長変換装置４７は、蛍光体層４７３を有する基板４７２を回転装置４７５により回転させる構成であった。しかしながら、これに限らず、基板４７２（蛍光体層４７３）の温度を適性温度に維持できれば、回転装置４７５はなくてもよい。拡散素子４Ａも同様である。
【００７１】
プロジェクター１では、第２位相差素子４８、第２集光素子４９及び拡散素子４Ａは、光源部４１、アフォーカル光学素子４２、第１位相差素子４３、ホモジナイザー光学素子４４及び光分離素子４５が配置される第１照明光軸Ａｘ１上に配置され、第１集光素子４６及び波長変換装置４７は、光分離素子４５にて第１照明光軸Ａｘ１と直交する第２照明光軸Ａｘ２上に配置されるとした。また、プロジェクター１Ａでは、青色光出射装置７は、上記第１照明光軸Ａｘ１上に配置され、第１集光素子４６及び波長変換装置４７は、上記第２照明光軸Ａｘ２上に配置されるとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。
例えば、プロジェクター１において、第１集光素子４６及び波長変換装置４７が上記第１照明光軸Ａｘ１上に配置され、第２位相差素子４８、第２集光素子４９及び拡散素子４Ａが上記第２照明光軸Ａｘ２上に配置されてもよい。同様に、プロジェクター１Ａにおいて、第１集光素子４６及び波長変換装置４７が、上記第１照明光軸Ａｘ１上に配置され、青色光出射装置７が、上記第２照明光軸Ａｘ２上に配置されてもよい。
このような配置の場合、光分離素子４５の偏光分離層４５３を、励起光に含まれるＳ偏光光（第１励起光）とＰ偏光光（第２励起光）とを分離する特性と、波長変換装置４７にて生じる蛍光光を、当該蛍光光の偏光状態にかかわらず反射させる特性を有する構成とすることにより、波長変換素子４７１にて生じた蛍光光は、光分離素子４５にて均一化装置５に向けて反射され、拡散素子４Ａ又は青色光出射装置７から入射される励起光（青色光）は、光分離素子４５を透過して均一化装置５に向けて出射される。
なお、このようなプロジェクターにおいても、各素子の調整順は同じである。すなわち、各マルチレンズ４４１，４４２及び波長変換素子４７１の移動によって、蛍光光の光路及び光束径が調整された後、第２集光素子４９又はマルチレンズ７３１，７３２の移動と、拡散素子４Ａ又は拡散素子７５の移動とによって、青色光の光路及び光束径が蛍光光の光路及び光束径に合わせられる。
【００７２】
また、プロジェクター１では、光分離素子４５にて分離されたＳ偏光光（第１励起光）は、第１集光素子４６及び波長変換装置４７に入射され、当該光分離素子４５にて分離されたＰ偏光光（第２励起光）は、第２位相差素子４８、第２集光素子４９及び拡散素子４Ａに入射されるとした。また、プロジェクター１Ａでは、励起用光源部４１Ａから出射されたＳ偏光光は、光分離素子４５を介して第１集光素子４６及び波長変換装置４７に入射され、青用光源部７１から出射されたＳ偏光の青色光は、上記素子７２〜７６を介して光分離素子４５に入射されるとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。
例えば、プロジェクター１において、光分離素子４５にて分離されたＳ偏光光が、第２位相差素子４８、第２集光素子４９及び拡散素子４Ａに入射され、Ｐ偏光光が、第１集光素子４６及び波長変換装置４７に入射され、これら拡散素子４Ａ及び波長変換素子４７１にて拡散反射された光が光分離素子４５によって合成されて出射される構成としてもよい。同様に、プロジェクター１Ａにおいて、励起用光源部４１ＡがＰ偏光光を出射し、光分離素子４５を介して当該Ｐ偏光光が第１集光素子４６及び波長変換装置４７に入射されるように構成してもよく、青用光源部７１がＰ偏光の青色光を出射し、当該Ｐ偏光の青色光が上記素子７２〜７６を介して光分離素子４５に入射される構成としてもよい。すなわち、第１集光素子４６及び波長変換装置４７に入射される光の偏光方向と、第２位相差素子４８、第２集光素子４９及び拡散素子４Ａに入射される光の偏光方向、或いは、上記素子７２〜７６を介して光分離素子４５に入射される偏光方向とは、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１，１Ａ…プロジェクター、３１，３１Ａ…照明装置、３４（３４Ｂ，３４Ｇ，３４Ｒ）…光変調装置、３６…投射光学装置、４，６…光源装置、４１…光源部、４１Ａ…励起用光源部（光源部）、４４…ホモジナイザー光学素子、４４１…第１マルチレンズ、４４１１…第１レンズ、４４２…第２マルチレンズ、４４２１…第２レンズ、４５…光分離素子、４６…第１集光素子、４７１…波長変換素子、４９…第２集光素子、４Ａ…拡散素子、５…均一化装置、５１…第１レンズアレイ、５１１…小レンズ、５２…第２レンズアレイ、５２１…小レンズ、５４…重畳レンズ、７４…集光素子（第２集光素子）、７５…拡散素子、Ａｘ１…第１照明光軸、Ａｘ２…第２照明光軸。
【図１】
0006676940.tif 000002
【図２】
0006676940.tif 000003
【図３】
0006676940.tif 000004