(57)【要約】【課題】高輝度化及び長寿命化を両立させ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２４と、複数の固体光源２４からの励起光を所定の集光位置に集光する集光光学系４０と、集光位置の近傍に位置し、集光光学系４０からの励起光の一部又は全部から蛍光を生成する蛍光層５４を有する蛍光生成部とを備える光源装置であって、蛍光生成部は、第１駆動装置６０により所定の回転軸６０ａｘの周りを回転動作可能で、かつ、第２駆動装置７０により所定の平面内で移動動作可能な回転板５０からなり、回転板５０への励起光の入射位置が、回転板５０の回転動作及び移動動作に応じて、蛍光層５４上を移動するように構成されている光源装置１０。【選択図】図７
2012037638.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からの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、前記集光光学系からの励起光の一部又は全部から蛍光を生成する蛍光層を有する蛍光生成部とを備える光源装置であって、
前記蛍光生成部は、第１駆動装置により所定の回転軸の周りを回転動作可能で、かつ、第２駆動装置により前記所定の回転軸に垂直な所定の平面内で移動動作可能な回転板からなり、
前記回転板への励起光の入射位置が、前記回転板の回転動作及び移動動作に応じて、前記蛍光層上を移動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のいずれかに記載の光源装置において、
前記回転板が回転動作及び移動動作しているとき、前記集光光学系の光軸が通過する位置における、前記集光光学系の光軸に沿った前記蛍光層の位置の変動量は、０．４ｍｍ以内であ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、
前記回転板は、前記集光光学系からの入射光が入射する側とは反対の側に蛍光を射出する透過型の回転板であることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置において、
前記第１駆動装置は、前記回転板の、前記集光光学系からの入射光が入射する側に配置されており、
前記複数の固体光源及び前記集光光学系は、前記回転板への励起光の入射位置と前記第１駆動装置とが最接近するときにおいても、励起光が前記第１駆動装置と干渉しない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６】
請求項５に記載の光源装置において、
前記集光光学系として、前記複数の固体光源からの励起光を前記集光位置に集光する単一の集光光学系を備え、
前記集光光学系は、当該集光光学系の光軸から前記第１駆動装置側の部分の全部又は一部が削除された形状を有することを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光源装置において、
前記集光光学系として、前記複数の固体光源からの励起光を前記集光位置に集光する単一の集光光学系を備え、
前記複数の固体光源及び前記集光光学系は、最も前記第１駆動装置側に位置する固体光源で生成され、集光光学系から射出される励起光の光軸が、前記回転板の回転軸に平行となるように配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項５に記載の光源装置において、
前記集光光学系として、前記複数の固体光源のそれぞれに対応して配置される複数の集光光学系を備え、
前記複数の固体光源は、それぞれが前記集光位置から等距離となる位置に配置され、
前記複数の固体光源及び前記複数の集光光学系のうち最も前記第１駆動装置側に位置する固体光源及び集光光学系は、当該集光光学系から射出される励起光の光軸が前記回転板の回転軸に平行となるよう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１〜３のいずれかに記載の光源装置において、
前記回転板は、前記集光光学系からの前記入射光が入射する側と同じ側に蛍光を射出する反射型の回転板であることを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置において、
前記第１駆動装置は、前記回転板の、前記集光光学系からの入射光が入射する側とは反対側に配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０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、当該複数の固体光源からの励起光を用いて蛍光を生成する蛍光層を有する蛍光生成部とを備える光源装置が知られている。また、このような光源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を用いて蛍光を生成させているため、光源装置の高輝度化を図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、複数の固体光源からの励起光が集光される集光位置近傍に蛍光層が配置されているため、蛍光層にかかる熱的負荷が過大になり蛍光層の劣化や焼損が起こり易いという問題がある。このため、従来の光源装置においては、光源装置の高輝度化を図ることが可能となる反面、光源装置の長寿命化を図ることが困難とな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、光源装置の高輝度化及び長寿命化を両立させ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、従来よりも高輝度でありながら光源装置の交換頻度が少なくて済むプロジェクターを提供することを目的とする。
【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からの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、前記集光光学系からの励起光の一部又は全部から蛍光を生成する蛍光層を有する蛍光生成部とを備える光源装置であって、前記蛍光生成部は、第１駆動装置により所定の回転軸の周りを回転動作可能で、かつ、第２駆動装置により前記所定の回転軸に垂直な所定の平面内で移動動作可能な回転板からなり、前記回転板への励起光の入射位置が、前記回転板の回転動作及び移動動作に応じて、前記蛍光層上を移動するように構成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、従来の光源装置と同様に、複数の固体光源からの励起光を用いて蛍光を生成させているため、光源装置の高輝度化を図ることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の光源装置によれば、回転板への励起光の入射位置が、回転板の回転動作及び移動動作に応じて、蛍光層上を移動するように構成されているため、回転板への励起光の入射位置は、蛍光層上を広い範囲でかつ満遍なく移動するようになる。このため、本発明の光源装置によれば、蛍光層にかかる熱的負荷が従来の光源装置の場合よりも低減されるため、従来の光源装置の場合よりも蛍光層の劣化や焼損が起こり難くなる。
【０００９】
その結果、本発明の光源装置は、光源装置の高輝度化及び長寿命化を両立させることが可能な光源装置となり、本発明の目的が達成される。
【００１０】
［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。
【００１１】
半導体レーザーは小型で高出力であるため、半導体レーザーを高密度で集積することにより、小型で高出力な光源装置とすることが可能となる。
【００１２】
［３］本発明の光源装置においては、前記回転板が回転動作及び移動動作しているとき、前記集光光学系の光軸が通過する位置における、前記集光光学系の光軸に沿った前記蛍光層の位置の変動量は、０．４ｍｍ以内であることが好ましい。
【００１３】
このような構成とすることにより、集光光学系の光軸に沿った蛍光発生位置の変動が抑制され、発光位置がふらつかず安定した光を射出することが可能となる。
【００１４】
［４］本発明の光源装置においては、前記回転板は、前記集光光学系からの入射光が入射する側とは反対の側に蛍光を射出する透過型の回転板であることが好ましい。
【００１５】
このような構成とすることにより、固体光源が位置する側の反対側に光を射出する光源装置を、透過型の回転板を用いて構成することが可能となる。
【００１６】
［５］本発明の光源装置においては、前記第１駆動装置は、前記回転板の、前記集光光学系からの入射光が入射する側に配置されており、前記複数の固体光源及び前記集光光学系は、前記回転板への励起光の入射位置と前記第１駆動装置とが最接近するときにおいても、励起光が前記第１駆動装置と干渉しない位置に配置されていることが好ましい。
【００１７】
このような構成とすることにより、第１駆動装置に励起光が照射されてしまうという事態の発生を防止することが可能となる。その結果、これに起因して輝度が低下したり望ましくない迷光が発生したりという事態の発生を防止することが可能となる。
また、第１駆動装置が、回転板の、集光光学系からの入射光が入射する側に配置されていることから、回転板から射出される蛍光を集光するための光学系等を、第１駆動装置の配置位置を気にすることなく当該回転板に近接して配置することが可能となる。
【００１８】
［６］本発明の光源装置においては、前記集光光学系として、前記複数の固体光源からの励起光を前記集光位置に集光する単一の集光光学系を備え、前記集光光学系は、当該集光光学系の光軸から前記第１駆動装置側の部分の全部又は一部が削除された形状を有することが好ましい。
【００１９】
このような構成とすることにより、複数の固体光源及び単一の集光光学系を、励起光が第１駆動装置と干渉しない位置に配置することが可能となる。
【００２０】
［７］本発明の光源装置においては、前記集光光学系として、前記複数の固体光源からの励起光を前記集光位置に集光する単一の集光光学系を備え、前記複数の固体光源及び前記集光光学系は、最も前記第１駆動装置側に位置する固体光源で生成され、集光光学系から射出される励起光の光軸が、前記回転板の回転軸に平行となるように配置されていることが好ましい。
【００２１】
このような構成とすることによっても、複数の固体光源及び単一の集光光学系を、励起光が第１駆動装置と干渉しない位置に配置することが可能となる。
【００２２】
［８］本発明の光源装置においては、前記集光光学系として、前記複数の固体光源のそれぞれに対応して配置される複数の集光光学系を備え、前記複数の固体光源は、それぞれが前記集光位置から等距離となる位置に配置され、前記複数の固体光源及び前記複数の集光光学系のうち最も前記第１駆動装置側に位置する固体光源及び集光光学系は、当該集光光学系から射出される励起光の光軸が前記回転板の回転軸に平行となるように配置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、複数の固体光源及び複数の集光光学系を、励起光が第１駆動装置と干渉しない位置に配置することが可能となる。
【００２４】
［９］本発明の光源装置においては、前記回転板は、前記集光光学系からの前記入射光が入射する側と同じ側に蛍光を射出する反射型の回転板であることが好ましい。
【００２５】
このような構成とすることにより、固体光源が位置する側に光を射出する光源装置を、反射型の回転板を用いて構成することが可能となる。
【００２６】
［１０］本発明の光源装置においては、前記第１駆動装置は、前記回転板の、前記集光光学系からの入射光が入射する側とは反対側に配置されていることが好ましい。
【００２７】
このような構成とすることにより、第１駆動装置の配置位置を気にすることなく移動動作の範囲を設定することが可能となる。
【００２８】
［１１］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。
【００２９】
このため、本発明のプロジェクターは、高輝度化及び長寿命化を両立させることが可能な本発明の光源装置を備えるため、従来よりも高輝度でありながら光源装置の交換頻度が少なくて済むプロジェクターとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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における固体光源アレイ２０をコリメーターレンズアレイ３０側から見た図。
【図３】実施形態１における固体光源２４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４】実施形態１における集光光学系４０をコリメーターレンズアレイ３０側から見た図。
【図５】実施形態１における回転板５０をコリメーター光学系８０側から見た図。
【図６】実施形態１における回転板５０、第１駆動装置６０及び第２駆動装置７０の関係を説明するために示す図。
【図７】実施形態１に係る光源装置１０の動作を説明するために示す図。
【図８】試験例における集光光学系の光軸に沿った蛍光層の位置の変動量と、光源装置の輝度との関係を示すグラフ。
【図９】実施形態２に係るプロジェクター１００２の光学系を示す平面図。
【図１０】実施形態２に係る光源装置１２の動作を説明するために示す図。
【図１１】変形例１に係る光源装置１４の光学系を示す平面図。
【図１２】変形例２に係る光源装置１６の光学系を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の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。
【００３２】
［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。
図２は、実施形態１における固体光源アレイ２０をコリメーターレンズアレイ３０側から見た図である。
図３は、実施形態１における固体光源２４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３（ａ）は固体光源２４の発光強度特性を示すグラフであり、図３（ｂ）は蛍光層５４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、蛍光体であれば蛍光を生成可能な光（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。
【００３３】
図４は、実施形態１における集光光学系４０をコリメーターレンズアレイ３０側から見た図である。
図５は、実施形態１における回転板５０をコリメーター光学系８０側から見た図である。
図６は、実施形態１における回転板５０、第１駆動装置６０及び第２駆動装置７０の関係を説明するために示す図である。図６（ａ）は回転板５０、第１駆動装置６０及び第２駆動装置７０を第１駆動装置６０側から見た図であり、図６（ｂ）は回転板５０、第１駆動装置６０及び第２駆動装置７０（接続部７６及びレール部７８のみ図示）の側面図である。
図７は、実施形態１に係る光源装置１０の動作を説明するために示す図である。図７（ａ）は第１駆動装置６０が集光光学系４０から最も離れたときの状態を示す図であり、図７（ｂ）は第１駆動装置６０が集光光学系４０に近づいているときの状態を示す図であり、図７（ｃ）は第１駆動装置６０が集光光学系４０に最も近づいたときの状態を示す図である。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
光源装置１０は、固体光源アレイ２０と、コリメーターレンズアレイ３０と、集光光学系４０と、蛍光生成部５０と、第１駆動装置６０と、第２駆動装置７０と、コリメーター光学系８０とを備える。光源装置１０は、赤色光、緑色光及び青色光を含む光（つまり、白色光として用いることができる光）を射出する。
【００３６】
固体光源アレイ２０は、図１及び図２に示すように、基板２２及び２５個の固体光源２４を有する。固体光源アレイ２０においては、２５個の固体光源２０は５行５列のマトリクス状に配置されている。図２においては、最も左上の固体光源２４のみに符号を付している。
なお、本発明のプロジェクターにおいては、固体光源の数は２５個に限定されるものではなく、複数、つまり、２個以上であればよい。
【００３７】
基板２２は、固体光源２４を搭載する機能を有する。詳細な説明は省略するが、基板２２は、固体光源２４に対する電力の供給を仲介する機能や、固体光源２４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２４は、励起光として青色光（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ、図３（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に示すように、長方形形状の発光領域を有し、発光領域の短辺方向に沿った拡がり角が前記発光領域の長辺方向に沿った拡がり角より大きくなるように構成されている。
【００３９】
コリメーターレンズアレイ３０は、図１に示すように、２５個の固体光源２４に対応して設けられ、２５個の固体光源２４で生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズ３２（端部の１つにのみ符号を図示）を有する。図示による説明は省略するが、複数のコリメーターレンズ３２は、５行５列のマトリクス状に配置されている。
コリメーターレンズ３２は、例えば、入射面が双曲面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなる。
【００４０】
集光光学系４０は、コリメーターレンズアレイ３０からの青色光（２５個の固体光源２４からの励起光）を所定の集光位置に集光する単一の集光光学系である。集光光学系４０は、図１及び図４に示すように、集光光学系４０の光軸４０ａｘから第１駆動装置６０側の部分の全部が削除された形状を有する。なお、集光光学系として、当該集光光学系の光軸から第１駆動装置側の部分の一部が削除された形状を有する集光光学系を用いることもできる。
集光光学系４０は、例えば、入射面が平面で、かつ、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなる。
【００４１】
なお、本発明においては、コリメーターレンズ又は集光光学系を構成するレンズの枚数や形状は、それぞれの機能を果たすものであれば、実施形態１において記載したものに限られない。
【００４２】
回転板５０は、円板型の透明部材５２と、蛍光を生成する蛍光層５４とを有する蛍光生成部である。回転板５０は、第１駆動装置６０により所定の回転軸６０ａｘの周りを回転動作可能で、かつ、第２駆動装置７０により所定の回転軸６０ａｘに垂直な所定の平面内に属する移動軸７０ａｘに沿って移動動作可能である。このため、光源装置１０において回転板５０が行う移動動作は、移動軸７０ａｘに沿う往復動作である。なお、本発明の光源装置においては、所定の平面内で、往復動作以外の移動動作（例えば、円運動のような動作）が可能な回転板を用いることもできる。
固体光源アレイ２０、コリメーターレンズアレイ３０及び集光光学系４０は固定されており、回転板５０は回転動作及び移動動作するため、光源装置１０においては、回転板５０への青色光の入射位置が、回転板５０の回転動作及び移動動作に応じて、蛍光層５４上を移動するように構成されている。
なお、回転板５０が回転動作するため、レーザー光が干渉することにより生じるスペックルノイズを低減することが可能となる。
【００４３】
回転板５０が回転動作及び移動動作しているとき、集光光学系４０の光軸４０ａｘ（実施形態１においては、図１及び図７に示すように、照明光軸１００ａｘと一致する）が通過する位置における、集光光学系４０の光軸に沿った蛍光層５４の位置の変動量は、０．４ｍｍ以内である。
回転板５０は、集光光学系４０からの入射光が入射する側とは反対の側に蛍光を射出する透過型の回転板である。
【００４４】
透明部材５２は、例えば、石英ガラス又は光学ガラスからなる。
蛍光層５４の集光光学系４０側には、集光光学系４０からの青色光を通過させ蛍光を反射する層（いわゆるダイクロイックコート）が形成されていてもよい。
【００４５】
蛍光層５４は、集光位置の近傍に位置し、集光光学系４０からの青色光の一部から赤色光（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）を含む蛍光を生成する（図３（ｂ）参照。）。
蛍光層５４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、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。
【００４６】
なお、青色光のうち、蛍光の生成に関わることなく蛍光層５４を通過する一部の青色光は、蛍光とともに回転板５０から射出される。このとき、青色光は蛍光層５４中で散乱又は反射されるため、蛍光とほぼ同様の分布（いわゆるランバーシャン分布）特性を有する光として回転板５０から射出される。
【００４７】
光源装置１０は、図示による詳しい説明は省略するが、集光光学系４０からの光が、デフォーカス状態で蛍光層５４に入射するように構成されている。
【００４８】
第１駆動装置６０は、図１に示すように、回転板５０の、集光光学系４０からの入射光が入射する側に配置されている。第１駆動装置６０は、略円筒形の形状からなり、第１駆動装置６０における回転部（符号を図示せず。）が、回転板５０の回転中心に直接取り付けられている。第１駆動装置６０は、例えばモーターからなる。
なお、第１駆動装置における回転部は、ベルト等の介在手段を介して回転板に取り付けられていてもよい。
【００４９】
第２駆動装置７０は、図６に示すように、回転板５０を１次元的に往復させるスライド式の駆動装置であり、第１駆動装置６０の下方に配置されている。第２駆動装置７０は、駆動部７２、伝達部７４、接続部７６及びレール部７８を有する。
駆動部７２は、伝達部７４を内包することが可能な筒状の形状を有し、伝達部７４を所定の移動軸７０ａｘに平行な方向に沿って移動動作させる。
伝達部７４は、駆動部７２による移動動作を接続部７６に伝達する。
接続部７６は、第１駆動装置６０に取り付けられており、レール部７８上をスライドして移動動作する。当該接続部７６が移動動作を行うため、第１駆動装置６０及び回転板５０も移動動作することになる（図７参照。）。
レール部７８は、接続部７６の下端を支持するとともにスライドさせる。
なお、本発明に用いる第２駆動装置は、これに限定されるものではない。例えば、上記の第２駆動装置７０とは異なる構成を有するスライド式の第２駆動装置や、回転板を所定の円弧に沿って移動させるスイング式の第２駆動装置等を用いることもできる。
【００５０】
固体光源アレイ２０（つまり、２５個の固体光源２４）及び集光光学系４０は、図７に示すように、回転板５０への青色光の入射位置と第１駆動装置６０とが最接近するときにおいても、青色光が第１駆動装置６０と干渉しない位置に配置されている。
【００５１】
コリメーター光学系８０は、回転板５０から射出される蛍光を集光するとともに略平行化して射出する。コリメーター光学系８０は、図１に示すように、第１レンズ８２及び第２レンズ８４を備える。第１レンズ８２及び第２レンズ８４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、第１レンズと第２レンズとからなるコリメーター光学系が、回転板から射出される蛍光を集光するとともに略平行化して射出することが可能な形状であればよい。また、コリメーター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。
【００５２】
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における画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。
【００５３】
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。
【００５４】
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一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他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他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他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。
【００５５】
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，４００Ｂ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の光軸と照明光軸１００ａｘ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、光源装置１０からの光をより均一にするレンズ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。
【００５６】
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、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。
【００５７】
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、緑色光成分及び青色光成分を反射して、赤色光成分を通過させる。
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。
【００５８】
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。
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を透過した青色光を液晶光変調装置４００Ｂまで導く機能を有する。
【００５９】
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、リレーレンズ及び反射ミラーを赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
【００６０】
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光変調領域を有する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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
実施形態１に係る光源装置１０によれば、複数（２５個）の固体光源２４からの励起光（青色光）を用いて蛍光（赤色光及び緑色光）を生成させているため、従来の光源装置と同様に、光源装置の高輝度化を図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、回転板５０への励起光の入射位置が、回転板５０の回転動作及び移動動作に応じて、蛍光層５４上を移動するように構成されているため、回転板５０への励起光の入射位置は、蛍光層５４上を広い範囲でかつ満遍なく移動するようになり、蛍光層５４にかかる熱的負荷が従来の光源装置の場合よりも低減され、従来の光源装置の場合よりも蛍光層の劣化や焼損が起こり難くなる。
【００６６】
その結果、実施形態１に係る光源装置１０は、光源装置の高輝度化及び長寿命化を両立させることが可能な光源装置となる。
【００６７】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、固体光源２４は、半導体レーザーからなるため、半導体レーザーを高密度で集積することにより、小型で高出力な光源装置とすることが可能となる。
【００６８】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、回転板５０が回転動作及び移動動作しているとき、集光光学系４０の光軸が通過する位置における、集光光学系４０の光軸に沿った蛍光層５４の位置の変動量は、０．４ｍｍ以内であるため、集光光学系４０の光軸に沿った蛍光発生位置の変動が抑制され、発光位置がふらつかず安定した光を射出することが可能となる。
【００６９】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、回転板５０は、集光光学系４０からの入射光が入射する側とは反対の側に蛍光を射出する透過型の回転板であるため、固体光源２４が位置する側の反対側に光を射出する光源装置を、透過型の回転板を用いて構成することが可能となる。
【００７０】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、第１駆動装置６０は、回転板５０の、集光光学系４０からの入射光が入射する側に配置されており、複数の固体光源２４及び集光光学系４０は、回転板５０への励起光の入射位置と第１駆動装置６０とが最接近するときにおいても、励起光が第１駆動装置６０と干渉しない位置に配置されているため、第１駆動装置６０に励起光が照射されてしまうという事態の発生を防止することが可能となり、その結果、これに起因して輝度が低下したり望ましくない迷光が発生したりという事態の発生を防止することが可能となる。
【００７１】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、第１駆動装置６０は、回転板５０の、集光光学系４０からの入射光が入射する側に配置されているため、回転板５０から射出される蛍光を集光するための光学系（コリメーター光学系８０）等を、第１駆動装置６０の配置位置を気にすることなく当該回転板５０に近接して配置することが可能となる。
【００７２】
また、実施形態１に係る光源装置１０によれば、集光光学系として、複数の固体光源２４からの励起光を集光位置に集光する単一の集光光学系４０を備え、集光光学系４０は、集光光学系４０の光軸４０ａｘから第１駆動装置６０側の部分の全部が削除された形状を有するため、複数の固体光源２４及び単一の集光光学系４０を、励起光が第１駆動装置６０と干渉しない位置に配置することが可能となる。
【００７３】
実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、高輝度化及び長寿命化を両立させることが可能な実施形態１に係る光源装置１０を備えるため、従来よりも高輝度でありながら光源装置の交換頻度が少なくて済むプロジェクターとなる。
【００７４】
［試験例］
図８は、試験例における集光光学系の光軸に沿った蛍光層の位置の変動量と、光源装置の輝度との関係を示すグラフである。縦軸は相対輝度（基準位置に蛍光層が配置されているときの輝度を１とする。）を表し、横軸は集光光学系の光軸に沿った蛍光層の位置の変動量（単位：ｍｍ）を表す。
試験例においては、実施形態１に係る光源装置１０と基本的に同様の構成を有する光源装置について、蛍光層の位置を変動させることによる輝度の変動をシミュレーションすることにより確認した。
図８に示すように、基準位置から±０．２ｍｍ以内、つまり、集光光学系の光軸が通過する位置における、集光光学系の光軸に沿った蛍光層の位置の変動量が０．４ｍｍ以内であれば、基準位置に蛍光層があるときの輝度と、蛍光層が最も離れた位置にあるときの輝度との差が十分に小さくなり、その結果、集光光学系の光軸に沿った蛍光発生位置の変動が抑制され、発光位置がふらつかず安定した光を射出することが可能となることが確認できた。
【００７５】
［実施形態２］
図９は、実施形態２に係るプロジェクター１００２の光学系を示す平面図である。
図１０は、実施形態２に係る光源装置１２の動作を説明するために示す図である。図１０（ａ）は第１駆動装置６０が集光光学系４２から最も離れたときの状態を示す図であり、図１０（ｂ）は第１駆動装置６０が集光光学系４２に近づいているときの状態を示す図であり、図１０（ｃ）は第１駆動装置６０が集光光学系４２に最も近づいたときの状態を示す図である。
【００７６】
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、集光光学系の構成並びに固体光源アレイ、コリメーターレンズアレイ及び集光光学系の配置が実施形態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９及び図１０に示すように、集光光学系４２は、当該集光光学系４２の光軸４２ａｘから第１駆動装置６０側の部分が削除されていない形状を有し、固体光源アレイ２０（つまり、複数の固体光源２４）、コリメーターレンズアレイ３０及び集光光学系４２は、最も第１駆動装置６０側に位置する固体光源２４（図９及び図１０において符号を付した固体光源２４）で生成され、集光光学系４２から射出される青色光の光軸が、回転板５０の回転軸６０ａｘに平行となるように配置されている。
【００７７】
上記のように、実施形態２に係る光源装置１２は、集光光学系の構成並びに固体光源アレイ、コリメーターレンズアレイ及び集光光学系の配置が実施形態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、複数の固体光源２４からの励起光（青色光）を用いて蛍光（赤色光及び緑色光）を生成させ、また、回転板５０への励起光の入射位置が、回転板５０の回転動作及び移動動作に応じて、蛍光層５４上を移動するように構成されているため、光源装置の高輝度化及び長寿命化を両立させることが可能な光源装置となる。
【００７８】
また、実施形態２に係る光源装置１２によれば、集光光学系として、複数の固体光源２４からの励起光を集光位置に集光する単一の集光光学系４２を備え、複数の固体光源２４及び集光光学系４２は、最も第１駆動装置６０側に位置する固体光源２４で生成され、集光光学系４２から射出される励起光の光軸が、回転板５０の回転軸６０ａｘに平行となるように配置されているため、複数の固体光源２４及び単一の集光光学系４２を、励起光が第１駆動装置６０と干渉しない位置に配置することが可能となる。
【００７９】
なお、実施形態２に係る光源装置１２は、集光光学系の構成並びに固体光源アレイ、コリメーターレンズアレイ及び集光光学系の配置が実施形態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と同様の構成を有するため、実施形態１に係る光源装置１０が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【００８０】
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。
【００８１】
（１）上記各実施形態においては、集光光学系として、複数の固体光源２４からの青色光を集光位置に集光する単一の集光光学系４２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１は、変形例１に係る光源装置１４の光学系を示す平面図である。変形例１に係る光源装置１４は、集光光学系として、複数の固体光源２４のそれぞれに対応して配置される複数の集光光学系３４を備える。集光光学系３４は、例えば、入射面及び射出面がともに双曲面からなり、入射面は、固体光源２４からの光を略平行化し、射出面は、入射面で略平行化された光を集光位置に集光するように構成されている。図１１において符号２３で示すのは基板であり、符号３６で示すのは固体光源２４を搭載した基板２３及び集光光学系３４を保持する保持部であり、符号３８で示すのは保持部３６を固定する固定具である。なお、符号２３，２４，３４，３６，３８については、紙面右側に位置する１つにのみ符号を付している。例えば、図１１に示すように、集光光学系として、複数の固体光源のそれぞれに対応して配置される複数の集光光学系を用いてもよい。この場合においては、図１１に示すように、複数の固体光源は、それぞれが集光位置から等距離となる位置に配置され、複数の固体光源及び複数の集光光学系のうち最も第１駆動装置側に位置する固体光源及び集光光学系は、当該集光光学系から射出される励起光の光軸が前記回転板の回転軸に平行となるように配置されていることが好ましい。このような構成とすることにより、複数の固体光源及び複数の集光光学系を、励起光が第１駆動装置と干渉しない位置に配置することが可能となる。
【００８２】
（２）上記各実施形態においては、回転板５０として、透過型の回転板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図１２は、変形例２に係る光源装置１６の光学系を示す平面図である。光源装置１６は、集光光学系４２からの入射光が入射する側と同じ側に蛍光を射出する反射型の回転板５１を備える。集光光学系４４は、第１レンズ４６及び第２レンズ４８を有し、コリメーターレンズアレイ３０からの青色光を集光するとともに、回転板５１から射出された光を略平行化する。符号５３で示すのは円板型の反射部材であり、符号５５で示すのは集光光学系４２からの青色光から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層であり、符号９０で示すのは青色光を反射し、赤色光及び緑色光を通過するダイクロイックミラーである。光源装置１６は、赤色光及び緑色光を含む光（蛍光）を射出する。例えば、図１２に示すように、反射型の回転板を用いてもよい。このような構成とすることにより、固体光源が位置する側に光を射出する光源装置を、反射型の回転板を用いて構成することが可能となる。また、上記の場合には、図１２に示すように、第１駆動装置は、回転板の、集光光学系からの入射光が入射する側とは反対側に配置されていることが好ましい。このような構成とすることにより、第１駆動装置の配置位置を気にすることなく移動動作の範囲を設定することが可能となる。
【００８３】
（３）上記各実施形態においては、青色光を生成する固体光源２４と、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５４とを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、紫色光又は紫外光を生成する固体光源と、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とを用いてもよい。また、上記各実施形態においては、光源装置が白色光として用いることができる光を射出するように構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。光源装置が白色光として用いることができる光以外の光（例えば、赤色光及び緑色光からなる光や、特定の色光成分を多く含む光）を射出するように構成してもよい。
【００８４】
（４）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。
【００８５】
（５）上記各実施形態においては、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、透過型の液晶光変調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、反射型の液晶光変調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。
【００８６】
（６）上記各実施形態においては、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。
【００８７】
（７）上記各実施形態においては、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。
【００８８】
（８）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。
【００８９】
（９）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】
【００９０】
１０，１２，１４，１６…固体光源、２０…固体光源アレイ、２２，２３…基板、２４…固体光源、３０…コリメーターレンズアレイ、３２…コリメーターレンズ、３４，４０，４２，４４…集光光学系、３６…保持部、３８…固定具、４０ａｘ，４２ａｘ…集光光学系の光軸、４６…（集光光学系の）第１レンズ、４８…（集光光学系の）第２レンズ、５０…回転板、５２…透明部材、５３…反射部材、５４，５５…蛍光層、６０…第１駆動装置、６０ａｘ…回転軸、７０…第２駆動装置、７０ａｘ…移動軸、７２…駆動部、７４…伝達部、７６…接続部、７８…レール部、８０…コリメーター光学系、８２…（コリメーター光学系の）第１レンズ、８４…（コリメーター光学系の）第２レンズ、１００，１０２…照明装置、１００ａｘ，１０２ａｘ，１０４ａｘ，１０６ａｘ…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、１０００，１００２…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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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