(57)【要約】【課題】従来の光源装置の場合よりも固体光源の放熱をより効率よく行うことが可能であり、もって、寿命を長くすることが可能な光源装置を提供する。【解決手段】励起光を生成する複数の固体光源３４と、複数の固体光源３４で生成された励起光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズ４２とを有する励起光生成部２０と、励起光を所定の方向に向けて反射する励起光反射面を有する励起光反射部５０と、励起光を所定の集光位置に集光する集光光学系６０と、励起光から蛍光を生成する蛍光層７２を有し、少なくとも蛍光を含みランバーシャン分布を有する発散光を射出する蛍光生成部７０とを備える光源装置であって、励起光反射面は、発散光の光軸を含む中心部分が除去されたリング状の形状を有し、複数の固体光源３４は、励起光反射面の形状に対応して、リング状に配置されていることを特徴とする光源装置１０。【選択図】図２
2012014972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を生成する複数の固体光源と、前記複数の固体光源に対応して設けられ、前記複数の固体光源で生成された前記励起光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズとを有する励起光生成部と、
前記励起光生成部から射出された前記励起光を所定の方向に向けて反射する励起光反射面を有する励起光反射部と、
前記励起光反射部で反射された前記励起光を所定の集光位置に集光する集光光学系と、
前記集光位置の近傍に位置し、前記集光光学系により集光された前記励起光から蛍光を生成する蛍光層と、当該蛍光層における前記集光光学系の反対側に位置する反射部材とを有し、少なくとも前記蛍光を含みランバーシャン分布を有する発散光を射出する蛍光生成部とを備える光源装置であって、
前記励起光反射面は、前記発散光の光軸を含む中心部分が除去されたリング状の形状を有し、
前記複数の固体光源は、前記励起光反射面の形状に対応して、リング状に配置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、
前記固体光源は、半導体レーザーからなることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源装置において、
前記固体光源は、前記励起光として青色光を生成し、
前記蛍光層は、前記青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成し、
前記蛍光生成部は、前記蛍光の生成に関わることなく散乱又は反射される青色光を前記蛍光とともに含む発散光を射出し、
前記光源装置は、全体として白色光を射出することを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置において、
前記励起光反射部は、一方の偏光からなる光を反射し他方の偏光からなる光を通過させる偏光ビームスプリッターからなり、
前記励起光生成部から射出された前記励起光が前記一方の偏光からなる励起光として前記励起光反射部に入射するよう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１〜３のいずれかに記載の光源装置において、
前記励起光反射部は、前記励起光に相当する波長の光を反射し前記蛍光に相当する波長の光を通過させるダイクロイックミラーからなることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置において、
前記励起光反射部は、反射ミラーからなることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の光源装置において、
前記蛍光層の表面には、凹凸が形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の光源装置において、
前記蛍光生成部は、前記集光光学系で集光された前記励起光がデフォーカス状態で前記蛍光層に入射する位置に配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の光源装置を備える照明装置と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写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。
【背景技術】
【０００２】
従来、励起光を生成する複数の固体光源と、複数の固体光源で生成された励起光が集光される集光位置に位置し、励起光から蛍光を生成する蛍光層と、蛍光層から射出された蛍光を含む発散光を略平行化する集光光学系とを備える光源装置が知られている。また、このような照明装置を備えるプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照。）。従来の光源装置によれば、複数の固体光源からの励起光が集光される集光位置に位置する蛍光層において蛍光を生成させているため、発光領域の面積を大きくすることなく光量を増大させることが可能となり、もって、光の利用効率を低下させることなく光源装置の輝度を高くすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２７３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の光源装置においては、複数の固体光源が集光光学系の周囲に配置されているため、蛍光層からの輻射熱に起因して固体光源の温度が高くなり易く、さらには、幾何学的な制約から各固体光源に適正サイズの放熱部材を配設し難いことから、固体光源からの放熱を効率よく行うことが困難となり、光源装置の寿命が短くなってしまう場合があるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、従来の光源装置の場合よりも固体光源の放熱をより効率よく行うことが可能であり、もって、寿命を長くすることが可能な光源装置を提供することを目的とする。また、このような光源装置を備え光源装置の寿命の長い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】
［１］本発明の光源装置は、励起光を生成する複数の固体光源と、前記複数の固体光源に対応して設けられ、前記複数の固体光源で生成された前記励起光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズとを有する励起光生成部と、前記励起光生成部から射出された前記励起光を所定の方向に向けて反射する励起光反射面を有する励起光反射部と、前記励起光反射部で反射された前記励起光を所定の集光位置に集光する集光光学系と、前記集光位置の近傍に位置し、前記集光光学系により集光された前記励起光から蛍光を生成する蛍光層と、当該蛍光層における前記集光光学系の反対側に位置する反射部材とを有し、少なくとも前記蛍光を含みランバーシャン分布を有する発散光を射出する蛍光生成部とを備える光源装置であって、前記励起光反射面は、前記発散光の光軸を含む中心部分が除去されたリング状の形状を有し、前記複数の固体光源は、前記励起光反射面の形状に対応して、リング状に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
このため、本発明の光源装置によれば、励起光反射面を介して励起光生成部からの励起光を蛍光層に入射させるようにしているため、複数の固体光源を集光光学系から離して配置することができる。その結果、本発明の光源装置は、従来の光源装置の場合よりも固体光源の放熱をより効率よく行うことが可能であり、もって、寿命を長くすることが可能な光源装置となる。
【０００８】
また、本発明の光源装置によれば、励起光反射面は、発散光の光軸を含む中心部分が除去されたリング状の形状を有するため、周辺部分よりも光量密度が高い中心部分の発散光を、そのまま光源装置から射出させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の光源装置によれば、従来の光源装置と同様に、複数の固体光源からの励起光が集光される集光位置に位置する蛍光層において蛍光を生成させているため、発光領域の面積を大きくすることなく光量を増大させることが可能となり、もって、光の利用効率を低下させることなく光源装置の輝度を高くすることが可能となる。
【００１０】
本明細書において、「リング状」とは、円形の外形形状を有する形状だけでなく、例えば、楕円形や多角形等の外形形状を有する形状のことも含み、要するに発散光の光軸を含む中心部分が除去された形状全般のことをいう。
また、発散光の光軸を含む中心部分が除去された形状であれば、一体的に構成されているものでなくてもよい。例えば、全体として円形の外形形状を有する複数の小片から構成されているものでもよい。
【００１１】
［２］本発明の光源装置においては、前記固体光源は、半導体レーザーからなることが好ましい。
【００１２】
半導体レーザーは小型で高出力であるため、上記のような構成とすることにより、小型で高出力な光源装置となる。
また、半導体レーザーは集光性の良いレーザー光を射出するため、上記のような構成とすることにより、励起光反射面の面積を小さくすることができることが容易となり、励起光反射部で蛍光がけられることに起因する光の利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【００１３】
［３］本発明の光源装置においては、前記固体光源は、前記励起光として青色光を生成し、前記蛍光層は、前記青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成し、前記蛍光生成部は、前記蛍光の生成に関わることなく散乱又は反射される青色光を前記蛍光とともに含む発散光を射出し、前記光源装置は、全体として白色光を射出することが好ましい。
【００１４】
このような構成とすることにより、青色光を生成する固体光源を用いて白色光を射出することが可能な光源装置となる。
【００１５】
［４］本発明の光源装置においては、前記励起光反射部は、一方の偏光からなる光を反射し他方の偏光からなる光を通過させる偏光ビームスプリッターからなり、前記励起光生成部から射出された前記励起光が前記一方の偏光からなる励起光として前記励起光反射部に入射するように構成されていることが好ましい。
【００１６】
励起光反射面に入射する発散光のうち、他方の偏光からなる発散光を通過させて利用することが可能となるため、上記のような構成とすることにより、励起光反射部で蛍光がけられることに起因する光の利用効率の低下を一層抑制することが可能となる。
また、励起光反射面に入射する発散光については、励起光反射部を通過する前後において色バランスが変化しないため、光源装置から射出する光の色バランスの調整を比較的容易なものとすることが可能となる。
【００１７】
［５］本発明の光源装置においては、前記励起光反射部は、前記励起光に相当する波長の光を反射し前記蛍光に相当する波長の光を通過させるダイクロイックミラーからなることが好ましい。
【００１８】
励起光反射面に入射する発散光のうち、蛍光を通過させて利用することが可能となるため、上記のような構成とすることによっても、励起光反射部で蛍光がけられることに起因する光の利用効率の低下を一層抑制することが可能となる。
また、励起光生成部から射出され、励起光反射部に入射する励起光が偏光からなる光である必要がないため、光源装置の設計の自由度を高くすることが可能となる。
【００１９】
［６］本発明の光源装置においては、前記励起光反射部は、反射ミラーからなることが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、励起光反射部を単純な構成とするとともに、光源装置から射出する光の色バランスの調整を比較的容易なものとすることが可能となる。
なお、上記の場合、励起光反射面に入射する発散光は全てけられてしまい、光源装置から射出する光としては用いることができないが、励起光反射面における発散光の光軸を含む中心部分を十分に大きく除去することで、光源装置から射出する光として用いることができない発散光を減少させることができる。
【００２１】
「反射ミラー」とは、いわゆる一般的な全反射ミラーであり、少なくとも励起光に相当する波長の光及び蛍光に相当する波長の光を含む、広い範囲にわたる波長の光を反射するもののことをいう。
【００２２】
［７］本発明の光源装置においては、前記蛍光層の表面には、凹凸が形成されていることが好ましい。
【００２３】
このような構成とすることにより、蛍光層における光の拡散及び反射を促進し、発散光のランバーシャン分布をより適正なものとすることが可能となる。
【００２４】
［８］本発明の光源装置においては、前記蛍光生成部は、前記集光光学系で集光された前記励起光がデフォーカス状態で前記蛍光層に入射する位置に配置されていることが好ましい。
【００２５】
このような構成とすることにより、蛍光層に過大な熱的負荷を与えることなく大きな光量の蛍光を得ることができるため、蛍光層の劣化や焼損を抑制して、一層寿命を長くすることが可能な光源装置となる。
【００２６】
［９］本発明のプロジェクターは、本発明の光源装置を備える照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明のプロジェクターによれば、光の利用効率を低下させることなく輝度を高くすることが可能で、かつ、寿命を長くすることが可能な本発明の光源装置を備えるため、高輝度で、かつ、光源装置の寿命の長いプロジェクターとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図。
【図２】実施形態１に係る光源装置１０を説明するために示す図。
【図３】実施形態１に係る光源装置１０における光の流れを説明するために示す図。
【図４】実施形態１における固体光源３４の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフ。
【図５】実施形態２に係る光源装置１２を説明するために示す図。
【図６】実施形態２に係る光源装置１２における光の流れを説明するために示す図。
【図７】変形例１に係る光源装置１４を説明するために示す図。
【図８】変形例２に係る光源装置１６における光の流れを説明するために示す図。
【図９】変形例３に係る光源装置１８における光の流れを説明するために示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の光源装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００３０】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す平面図である。なお、図１においては、固体光源アレイ３０、コリメーターレンズアレイ４０及び励起光反射部５０について、照明光軸１００ａｘと交わる平面において切断した断面図として表示している。後述する図３、図６、図８及び図９においても同様である。
図２は、実施形態１に係る光源装置１０を説明するために示す図である。図２（ａ）は光源装置１０の斜視図であり、図２（ｂ）は固体光源アレイ３０をコリメーターレンズアレイ４０側から見た図であり、図２（ｃ）は励起光反射部５０の正面図である。
【００３１】
図３は、実施形態１に係る光源装置１０における光の流れを説明するために示す図である。図３（ａ）は固体光源３４で生成された励起光（青色光）が蛍光層７２に到達するまでの光の流れを示す図であり、図３（ｂ）は蛍光生成部７０からの発散光（赤色光、緑色光及び青色光）が励起光反射部５０に到達するまでの光の流れを示す図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）の後の光の流れを示す図である。
図４は、実施形態１における固体光源３４の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。図４（ａ）は固体光源３４の発光強度特性を示すグラフであり、図４（ｂ）は蛍光層７２が含有する蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。発光強度特性とは、光源であれば電圧を印加したときに、蛍光体であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を１としている。グラフの横軸は波長を表す。
【００３２】
なお、各図面中において、符号Ｒは赤色光を示し、符号Ｇは緑色光を示し、符号Ｂは青色光を示す。また、各色光を示す符号の末尾に（ｐ）と付くものはｐ偏光からなる光であり、（ｓ）と付くものはｓ偏光からなる光であり、（ｐ）及び（ｓ）のいずれも付いていないものはｐ偏光とｓ偏光との両方からなる光である。
本明細書及び図面においては、光学系に直接関わらない構成要素（筐体や構成要素を固定するための固定具等）については記載及び図示を省略する。
【００３３】
実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置としての３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備える。
【００３４】
照明装置１００は、光源装置１０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とを備える。照明装置１００は、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を射出する。
【００３５】
光源装置１０は、図１及び図２（ａ）に示すように、励起光生成部２０と、励起光反射部５０と、集光光学系６０と、蛍光生成部７０とを備える。
励起光生成部２０は、固体光源アレイ３０と、コリメーターレンズアレイ４０とを有する。
【００３６】
固体光源アレイ３０は、図２（ｂ）に示すように、基板３２及び励起光として青色光を生成する２４個の固体光源３４を有する。固体光源アレイ３０において、２４個の固体光源３４は、励起光反射面５０の形状（後述）に対応して円形のリング状に配置されている。図２（ｂ）においては、１つの固体光源３４のみに符号を付している。
なお、本発明において固体光源の数は２４個に限定されず、複数、つまり２個以上であればよい。
【００３７】
基板３２は、固体光源３４を搭載する機能を有する。詳細な説明は省略するが、基板３２は、固体光源３４に対する電力の供給を仲介する機能や、固体光源３４で発生する熱を放熱する機能等を併せて有する。
【００３８】
固体光源３４は、青色光（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ、図４（ａ）参照。）を生成する半導体レーザーからなる。当該半導体レーザーは、図２（ｂ）に示すように、長方形形状の発光領域を有する。半導体レーザーにおける発光領域の大きさは、例えば、長辺が８μｍ、短辺が２μｍである。半導体レーザーとしては、発光領域の短辺方向に沿った拡がり角が、発光領域の長辺方向に沿った拡がり角の３倍以上の大きさとなる半導体レーザーを好適に用いることができる。
固体光源３４は、一方の偏光からなる励起光としてｓ偏光からなる青色光を生成する。このため、励起光生成部２０から射出された青色光は、ｓ偏光からなる青色光として光反射部５０に入射する。なお、励起光生成部から射出された励起光がｓ偏光からなる励起光として励起光反射部に入射するようになるためには、上記のようにｓ偏光からなる励起光を生成する固体光源を用いる他にも、ｐ偏光からなる励起光を射出する固体光源とλ／２板とを用いてもよい。
【００３９】
コリメーターレンズアレイ４０は、図１及び図２（ａ）に示すように、固体光源アレイ３０に近接して配置され、２４個の固体光源３４で生成された青色光をそれぞれ略平行化する２４個のコリメーターレンズ４２を有する。２４個のコリメーターレンズ４２は、２４個の固体光源３４に対応して円形のリング状に配置されている。コリメーターレンズ４２は、凸面側が固体光源３４側を向いている平凸レンズからなる。
なお、コリメーターレンズとしては、平面側が固体光源側を向いている平凸レンズを用いてもよい。
【００４０】
励起光反射部５０は、図１、図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、励起光生成部２０から射出された青色光を所定の方向に向けて反射する励起光反射面を有する。当該励起光反射面は、後述する発散光の光軸７０ａｘを含む中心部分が除去されたリング状の形状、さらに言えば一体的に構成された円形の外形形状を有する。
励起光反射部５０は、ｓ偏光からなる光を反射しｐ偏光からなる光を通過させる偏光ビームスプリッターからなる。なお、図２（ｃ）において符号Ｌ（上部右側の１つにのみ表示）で示すのは、励起光生成部２０からの光が入射する位置である。後述する図５（ｃ）及び図７（ｂ）においても同様である。
【００４１】
集光光学系６０は、励起光反射部５０で反射された青色光を所定の集光位置に集光する。また、蛍光生成部７０から射出された発散光を略平行化する。
集光光学系６０は、図１及び図２（ａ）に示すように、第１レンズ６２及び第２レンズ６４を備える。
第１レンズ６２及び第２レンズ６４は、両凸レンズからなる。なお、第１レンズ及び第２レンズの形状は、上記形状に限定されるものではなく、要するに、第１レンズと第２レンズとからなる集光光学系が、励起光反射部５０で反射された励起光を所定の集光位置に集光するようになる形状であればよい。また、集光光学系を構成するレンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。
【００４２】
蛍光生成部７０は、集光光学系６０の集光位置の近傍に位置し、集光光学系６０により集光された青色光の一部から蛍光を生成する蛍光層７２と、蛍光層７２における集光光学系６０の反対側に位置する反射部材７４とを有する。蛍光生成部７０は、蛍光の生成に関わることなく散乱又は反射される青色光を蛍光とともに含み、ランバーシャン分布を有する発散光を射出する。図において符号７０ａｘで示すのは、当該発散光の光軸である。
蛍光生成部７０は、集光光学系６０で集光された青色光がデフォーカス状態で蛍光層７２に入射する位置に配置されている。
【００４３】
蛍光層７２は、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層からなる。なお、蛍光層は、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ以外のＹＡＧ系蛍光体を含有する層からなるものであってもよいし、シリケート系蛍光体を含有する層からなるものであってもよいし、ＴＡＧ系蛍光体を含有する層からなるものであってもよい。また、主励起光を赤色光に変換する蛍光体（例えばＣａＡｌＳｉＮ３赤色蛍光体）と、主励起光を緑色に変換する蛍光体（例えばβサイアロン緑色蛍光体）との混合物を含有する層からなるものであってもよい。
蛍光層７２は、励起光生成部２０から射出された青色光の一部を赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む蛍光に変換して射出する（図４（ｂ）参照。）。
蛍光層７２の表面には、微細な凹凸が形成されている。
【００４４】
反射部材７４は、蛍光層７２と接する側を鏡面加工したアルミニウム板からなる。なお、本発明における反射部材は上記のものに限られるものではなく、各種金属板や反射面を形成したガラス板等からなるものを用いることもでき、放熱しやすさの観点から、各種金属板からなるものを用いることが好ましい。
また、例えば蛍光層と接する側を粗面加工した後に反射面を形成することにより製造することができる、いわゆる反射性の散乱特性を有する反射部材を用いることもできる。具体例としては、蛍光層と接する側を粗面加工した光学ガラス（つまり、磨りガラス）の表面に誘電体多層膜を形成することにより製造した反射部材を用いることができる。このような構成とすることにより、反射部材においても光の拡散及び反射を促進し、発散光のランバーシャン分布をより一層適正なものとすることが可能となる。
【００４５】
ここで、図３を用いて光源装置１０における光の流れを説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、２４個の固体光源３４で生成された青色光は、２４個のコリメーターレンズ４２でそれぞれ略平行化される。その後に、青色光は励起光反射部５０における励起光反射面で反射され、集光光学系６０で集光され、デフォーカスした状態で蛍光層７２に入射する。
【００４６】
一部の青色光は蛍光層７２において赤色光及び緑色光を含む蛍光に変換され、残りの一部の青色光は蛍光の生成に関わることなく散乱又は反射され、ランバーシャン分布を有する発散光として蛍光とともに射出される。図３（ｂ）に示すように、発散光は集光光学系６０で略平行化され、励起光反射部５０に入射する。この後に、図３（ｃ）に示すように、励起光反射部５０における励起光反射面に入射したｐ偏光からなる発散光は当該励起光反射面を通過する。一方、励起光反射部５０における励起光反射面に入射したｓ偏光からなる発散光は、励起光生成部２０側に反射され、系外に排除される。
以上が光源装置１０における光の流れとなる。
【００４７】
第１レンズアレイ１２０は、図１に示すように、光源装置１０からの光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１２２を有する。第１レンズアレイ１２０は、光源装置１０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。
【００４８】
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，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【００４９】
偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子１４０は、光源装置１０からの光に含まれる偏光成分のうち他方の直線偏光成分をそのまま透過し、一方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された一方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。
【００５０】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を被照明領域で重畳させる。重畳レンズ１５０は、当該部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明装置１００の光軸とが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。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、レンズインテグレーター光学系として、光源装置１０からの光をより均一にするインテグレーター光学系を構成する。
なお、レンズインテグレーター光学系の代わりにインテグレーターロッドを備えるロッドインテグレーター光学系を用いることもできる。
【００５１】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０及びリレーレンズ２６０，２７０を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する機能を有する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。
【００５２】
ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を反射して、緑色光及び青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
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。
反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー２４０，２５０は青色光成分を反射する反射ミラーである。
【００５３】
ダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光は、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。
ダイクロイックミラー２１０を通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２０で反射され、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。
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。リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶光変調装置４００Ｂまで導く機能を有する。
【００５４】
なお、青色光の光路にこのようなリレーレンズ２６０，２７０が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。実施形態１に係るプロジェクター１０００においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
【００５５】
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，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り、照明装置１００の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，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介在配置される。これら入射側偏光板、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００５６】
クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。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。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、実施形態１に係る光源装置１０及びプロジェクター１０００の効果を説明する。
【００５９】
実施形態１に係る光源装置１０によれば、励起光反射面を介して励起光生成部２０からの励起光（青色光）を蛍光層７２に入射させるようにしているため、複数の固体光源３４を集光光学系６０から離して配置することができる。その結果、実施形態１に係る光源装置１０は、従来の光源装置の場合よりも固体光源の放熱をより効率よく行うことが可能であり、もって、寿命を長くすることが可能な光源装置となる。
【００６０】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、励起光反射面は、発散光の光軸を含む中心部分が除去されたリング状の形状を有するため、周辺部分よりも光量密度が高い中心部分の発散光を、そのまま光源装置から射出させることが可能となる。
【００６１】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、従来の光源装置と同様に、複数の固体光源３４からの励起光が集光される集光位置に位置する蛍光層７２において蛍光（赤色光及び緑色光）を生成させているため、発光領域の面積を大きくすることなく光量を増大させることが可能となり、もって、光の利用効率を低下させることなく光源装置の輝度を高くすることが可能となる。
【００６２】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、固体光源３４が半導体レーザーからなるため、小型で高出力な光源装置となる。また、半導体レーザーは集光性の良いレーザー光を射出するため、励起光反射面の面積を小さくすることができることが容易となり、励起光反射部５０で蛍光がけられることに起因する光の利用効率の低下を抑制することが可能となる。
【００６３】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、青色光を生成する固体光源３４を用いて白色光を射出することが可能な光源装置となる。
【００６４】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、励起光反射部５０がｓ偏光からなる光を反射しｐ偏光からなる光を通過させる偏光ビームスプリッターからなり、励起光生成部２０から射出された励起光がｓ偏光からなる励起光として励起光反射部５０に入射するように構成されているため、励起光反射部５０で蛍光がけられることに起因する光の利用効率の低下を一層抑制することが可能となる。また、励起光反射面に入射する発散光については、励起光反射部５０を通過する前後において色バランスが変化しないため、光源装置から射出する光の色バランスの調整を比較的容易なものとすることが可能となる。
【００６５】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、蛍光層７２の表面には凹凸が形成されているため、蛍光層７２における光の拡散及び反射を促進し、発散光のランバーシャン分布をより適正なものとすることが可能となる。
【００６６】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、蛍光生成部７０は、集光光学系６０で集光された励起光がデフォーカス状態で蛍光層７２に入射する位置に配置されているため、蛍光層７２に過大な熱的負荷を与えることなく大きな光量の蛍光を得ることができ、蛍光層の劣化や焼損を抑制して、一層寿命を長くすることが可能な光源装置となる。
【００６７】
実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、光の利用効率を低下させることなく輝度を高くすることが可能で、かつ、寿命を長くすることが可能な光源装置１０を備えるため、高輝度で、かつ、光源装置の寿命の長いプロジェクターとなる。
【００６８】
［実施形態２］
図５は、実施形態２に係る光源装置１２を説明するために示す図である。図５（ａ）は光源装置１２の斜視図であり、図５（ｂ）は固体光源アレイ３１を蛍光生成部７０側から見た図であり、図５（ｃ）は励起光反射部５２を蛍光生成部７０側から見た図である。
図６は、実施形態２に係る光源装置１２における光の流れを説明するために示す図である。図６（ａ）は固体光源３４で生成された青色光が蛍光層７２に到達するまでの光の流れを示す図であり、図６（ｂ）は蛍光生成部７０からの発散光が励起光反射部５２に到達するまでの光の流れを示す図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）の後の光の流れを示す図である。
【００６９】
実施形態２に係る光源装置１２は、基本的には実施形態１に係る光源装置１０と同様の構成を有するが、励起光生成部及び励起光反射部の構成が実施形態１に係る光源装置１０の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係る光源装置１２においては、図５及び図６に示すように、実施形態１における励起光生成部２０とは異なる方向（いわゆる内側方向）に光を射出する励起光生成部２２の内側に、励起光反射部５２が配置されている。
【００７０】
以下、実施形態２に係る光源装置１２の構成を詳しく説明する。なお、集光光学系６０及び蛍光生成部７０については、実施形態１と同様の構成を有するものであるため、説明を省略する。
【００７１】
励起光生成部２２は、固体光源アレイ３１と、コリメーターレンズアレイ４１とを有する。
固体光源アレイ３１は、図５（ｂ）及び図６に示すように、基板３６及び２４個の固体光源３４を有する。固体光源アレイ３０において、２４個の固体光源３４は、励起光反射面５３の形状（図５（ａ）参照。）に対応して円形のリング状で、かつ、内側方向に青色光を射出する（図６（ａ）参照。）ように配置されている。
基板３６は、形状以外は実施形態１における基板３２と同様の構成を有する。
固体光源３４は、実施形態１における固体光源３４と同様の構成を有する。
【００７２】
コリメーターレンズアレイ４１は、図５（ａ）及び図６に示すように、２４個の固体光源３４で生成された青色光をそれぞれ略平行化する２４個のコリメーターレンズ４２を有する。２４個のコリメーターレンズ４２は、２４個の固体光源３４に対応して円形のリング状で、かつ、凸面側が固体光源３４側を向くように配置されている。
【００７３】
励起光反射部５２は、図５（ａ）、図５（ｃ）及び図６に示すように、励起光生成部２２から射出された青色光を所定の方向に向けて反射する２４面の励起光反射面５３を有する。当該励起光反射面５３は、全体として、発散光の光軸７０ａｘを含む中心部分が除去されたリング状の形状、さらに言えば略円形の輪郭を有する形状からなる。
励起光反射部５２は、２４面の励起光反射面５３が、それぞれ対応する励起光生成部２２から射出されたｓ偏光からなる励起光を反射するように構成されている偏光ビームスプリッターからなる。
【００７４】
上記のように、実施形態２に係る光源装置１２は、励起光生成部及び励起光反射部の構成が実施形態１に係る光源装置１０の場合とは異なるが、実施形態１に係る光源装置１０と同様に、励起光反射面５３を介して励起光生成部２２からの励起光（青色光）を蛍光層７２に入射させるようにしているため、複数の固体光源３４を集光光学系６０から離して配置することができ、その結果、実施形態２に係る光源装置１２も、従来の光源装置の場合よりも固体光源の放熱をより効率よく行うことが可能であり、もって、寿命を長くすることが可能な光源装置となる。
【００７５】
なお、実施形態２に係る光源装置１２は、励起光生成部及び励起光反射部の構成が実施形態１に係る光源装置１０と異なる以外は、実施形態１に係る光源装置１０と同様の構成を有し、実施形態１に係る光源装置１０が有する効果をそのまま有する。
【００７６】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００７７】
（１）上記各実施形態においては、一体的に構成されている励起光反射部を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図７は、変形例１に係る光源装置１４を説明するために示す図である。図７（ａ）は光源装置１４の斜視図であり、図７（ｂ）は複数の励起光反射部小片５５（上部の１つのみに符号を表示）からなる励起光反射部５４を蛍光生成部７０側から見た図である。励起光反射部小片５５は、形状以外は実施形態１における励起光反射部５０と同様の構成を有する。例えば、図７に示すように、全体として円形の外形形状を有する複数の小片（励起光反射部小片５５）から構成されている励起光反射部を用いてもよい。
【００７８】
（２）上記各実施形態においては、偏光ビームスプリッターからなる励起光反射部を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、変形例２に係る光源装置１６における光の流れを説明するために示す図である。図８（ａ）は固体光源３４で生成された青色光が蛍光層７２に到達するまでの光の流れを示す図であり、図８（ｂ）は蛍光生成部７０からの発散光が励起光反射部５６に到達するまでの光の流れを示す図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）の後の光の流れを示す図である。変形例２に係る光源装置１６は、励起光（青色光）に相当する波長の光を反射し蛍光（赤色光及び緑色光）に相当する波長の光を通過させるダイクロイックミラーからなる励起光反射部５６を用いていること以外は実施形態１に係る光源装置１０と同様の構成を有する。本発明の光源装置においては、例えば、図８に示すように、励起光に相当する波長の光を反射し蛍光に相当する波長の光を通過させるダイクロイックミラーからなる励起光反射部を用いてもよい。このような構成とすることによっても、励起光反射部で蛍光がけられることに起因する光の利用効率の低下を一層抑制することが可能となる。また、励起光生成部から射出され、励起光反射部に入射する励起光が偏光からなる光である必要がないため、光源装置の設計の自由度を高くすることが可能となる。
【００７９】
（３）上記各実施形態においては、偏光ビームスプリッターからなる励起光反射部を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図９は、変形例３に係る光源装置１８における光の流れを説明するために示す図である。図９（ａ）は固体光源３４で生成された青色光が蛍光層７２に到達するまでの光の流れを示す図であり、図９（ｂ）は蛍光生成部７０からの発散光が励起光反射部５８に到達するまでの光の流れを示す図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）の後の光の流れを示す図である。変形例３に係る光源装置１８は、反射ミラーからなる励起光反射部５８を用いていること以外は実施形態１に係る光源装置１０と同様の構成を有する。本発明の光源装置においては、例えば、図９に示すように、反射ミラーからなる励起光反射部を用いてもよい。このような構成とすることにより、励起光反射部を単純な構成とするとともに、光源装置から射出する光の色バランスの調整を比較的容易なものとすることが可能となる。
【００８０】
（４）上記各実施形態においては、励起光として青色光を生成する固体光源３４、青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層７２及び蛍光の生成に関わることなく散乱又は反射される青色光を蛍光とともに含む発散光を射出する蛍光生成部７０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、励起光として紫色光又は紫外光を生成する固体光源、紫色光又は紫外光から赤色光、緑色光及び青色光を含む色光を生成する蛍光層及び蛍光のみを含む発散光を射出する蛍光生成部を用いてもよい。また、上記各実施形態においては、光源装置は全体として白色光を射出するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。光源装置は白色光以外の光を射出するように構成されていてもよい。
【００８１】
（５）上記各実施形態においては、発光強度のピークが約４６０ｎｍの青色光を生成する半導体レーザーからなる固体光源３４を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光強度のピークが４４０ｎｍ〜４５０ｎｍの青色光を生成する半導体レーザーからなる固体光源を用いてもよい。このような構成とすることにより、蛍光体において、青色光から蛍光を生成する効率を向上させることが可能となる。
【００８２】
（６）上記各実施形態においては、半導体レーザーからなる固体光源３４を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光ダイオードからなる固体光源を用いてもよい。
【００８３】
（７）上記各実施形態においては、一方の偏光としてｓ偏光を用い、他方の偏光としてｐ偏光を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。一方の偏光としてｐ偏光を用い、他方の偏光としてｓ偏光を用いてもよい。
【００８４】
（８）上記各実施形態においては、固体光源アレイ３０の構成要素である複数の固体光源３４を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ独立に配置された複数の固体光源を用いてもよい。
【００８５】
（９）上記各実施形態においては、コリメーターレンズアレイ４０の構成要素である複数のコリメーターレンズ４２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、それぞれ独立に配置された複数のコリメーターレンズを用いてもよい。
【００８６】
（１０）上記実施形態１においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。
【００８７】
（１１）上記実施形態１においては、プロジェクターの光変調装置として液晶光変調装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置等を用いてもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。
【００８８】
（１２）上記実施形態１においては、３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
【００８９】
（１３）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。
【００９０】
（１４）上記各実施形態においては、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の光源装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等。）に適用することもできる。
【符号の説明】
【００９１】
１０，１２，１４，１６，１８…光源装置、２０，２２…励起光生成部、３０，３１…固体光源アレイ、３２，３６…基板、３４…固体光源、４０，４１…コリメーターレンズアレイ、４２…コリメーターレンズ、５０，５２，５４，５６，５８…励起光反射部、５３…励起光反射面、５５…励起光反射部小片、６０…集光光学系、６２…第１レンズ、６４…第２レンズ、７０…蛍光生成部、７０ａｘ…発散光の光軸、７２…蛍光層、７４…反射部材、１００…照明装置、１００ａｘ…照明光軸、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１４０…偏光変換素子、１５０…重畳レンズ、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…反射ミラー、２６０，２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、１０００…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン
【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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