(57)【要約】【課題】直線偏光を出射する光源装置であって、出射光量の増加および構造の簡素化が達成された光源装置を提供する。【解決手段】発光ダイオード素子２１を有する光源２と、前記光源２を囲繞する反射面４ａを有する反射部材４と、前記反射部材４の光出射側に位相差板を介さずに設けられる反射型の直線偏光子５とを有する光源装置１。【選択図】図１
2013105627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード素子を有する光源と、
前記光源を囲繞する反射面を有する反射部材と、
前記反射部材の光出射側に位相差板を介さずに設けられる反射型の直線偏光子と
を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記反射部材は筒状体であって、前記筒状体の内面が前記反射面となる請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記反射部材は全体が透光性材料によって一様に構成され、その外周側面が前記反射面となる請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
前記直線偏光子のいずれかの主面側の中央部上に、前記直線偏光子に入射する光または前記直線偏光子から出射する光の一部を吸収または反射する光量調整膜を有する請求項１乃至３のいずれか１項記載の光源装置。
【請求項５】
前記反射部材の内面形状が放物面であり、その形状が
ｒ２＝４ａｚ  
ｒ：放物面の中心軸からの半径
ａ：焦点位置
ｚ：中心軸（出射側を正）
で表記され、かつ前記反射部材の入射側開口部位置が略焦点となることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の光源装置。
【請求項６】
前記反射部材の焦点位置ａが、
０．１２５ｍｍ  ≦  ａ  ≦  ３．７５ｍｍ 
の範囲であり、入射側及び出射側開口面積をそれぞれＳ１及びＳ２とすると
Ｓ２／Ｓ１≧１０  
であることを特徴とする請求項５記載の光源装置。
【請求項７】
前記反射部材の長さＬが、
１．４７５ｍｍ  ≦  Ｌ  ≦ １６３ｍｍ
であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に係り、特に直線偏光を出射する光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過型、反射型の液晶パネルを用いる液晶プロジェクタにおいて、直線偏光が利用されている。直線偏光を得る方法として、例えば光源から発せられた無偏光状態の光を直線偏光子に透過させる方法が知られている。しかし、このような方法によれば、光源から発せられた光量の１／２程度しか利用できず、必ずしも光利用効率に優れない。
【０００３】
また、プリズムと１／２波長板を組み合わせて、無偏光の光を直線偏光に変換する方法も知られている。無偏光から直線偏光への変換効率は８０％程度と高いが、部材が高価なことや光源が大型化するという課題があった。更に照度の均一化を図る目的で、フライアイレンズとの組み合わせも提案されているが、より高コスト化や光源が大型化する課題があった。
【０００４】
光利用効率が向上された光源装置として、光源を囲繞するようにリフレクタを設け、このリフレクタの開口部に所定方向の直線偏光成分のみを透過させて残りの偏光成分を反射させる反射型の直線偏光子を設け、この反射型の直線偏光子の光入射側に位相差板といった複屈折手段を設けたものが知られている。このような光源装置によれば、直線偏光子を透過しない偏光成分を反射させて複屈折手段に往復通過させることで、偏光状態を変化させて所定方向の直線偏光成分を含むものとし、直線偏光を効率よく取り出すことができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１４３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、直線偏光を出射する光源装置については、出射光量の増加および構造の簡素化が求められている。更に、前述の光源装置は照度の均一化については言及されていない。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、直線偏光を出射する光源装置であって、出射光量の増加および構造の簡素化を達成できる光源装置の提供を目的とする。更に、照度の均一化についても達成できる光源装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光源装置は、発光ダイオード素子を有する光源と、前記光源を囲繞する反射面を有する反射部材と、前記反射部材の光出射側に位相差板を介さずに設けられる反射型の直線偏光子とを有することを特徴とする。更に、照度の均一化のため入射または出射する光の一部を吸収または反射する光量調整膜を直線偏光子のいずれかの主面側の中央部上に設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光源装置によれば、光源として少なくとも発光ダイオード素子を有するものを用い、この光源を囲繞する反射面を有する反射部材を設けるとともに、この反射部材の光出射側に位相差板を介さずに反射型の直線偏光子を設けることで、出射光量の増加および構造の簡素化を達成できる。それにより、光源の低コスト化及び小型化に寄与することができる。
【００１０】
更に、入射または出射する光の一部を吸収または反射する光量調整膜を直線偏光子のいずれかの主面側の中央部上に設けることで、照度の均一化を達成できる。それにより、光源の更なる低コスト化及び小型化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光源装置の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】光源装置の第１の実施形態を示す一部平面図。
【図３】第１の実施形態の光源装置の変形例を示す断面図。
【図４】第１の実施形態の光源装置における光線軌跡を模式的に示す断面図。
【図５】第１の実施形態の光源装置における光線軌跡を模式的に示す平面図。
【図６】光源装置の第２の実施形態を示す断面図。
【図７】第２の実施形態の光源装置の変形例を示す断面図。
【図８】例１の光源装置の照度位置依存性の結果を示す図。
【図９】例１の光源装置の光度角度依存性の結果を示す図。
【図１０】例２の光源装置の照度位置依存性の結果を示す図。
【図１１】例２の光源装置の光度角度依存性の結果を示す図。
【図１２】例３の光源装置の照度位置依存性の結果を示す図。
【図１３】例３の光源装置の光度角度依存性の結果を示す図。
【図１４】反射部材の内面形状を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の光源装置について説明する。
図１は、光源装置の第１の実施形態を示す断面図である。また、図２は、図１に示す光源装置の一部平面図である。
【００１３】
光源装置１は、例えば、光源２が設けられる基板３と、この基板３の光源２が設けられる主面側に光源２を囲繞するように設けられる反射部材４と、この反射部材４の光出射側に設けられる反射型の直線偏光子５とを有する。
【００１４】
基板３は、例えば中央部に凹部を有する略板状であって、この凹部に光源２が設けられる。ここで、略とは肉眼で観察した際にそのように見える状態あるいはそのような概念に近い状態を指す。光源２は、例えば、凹部の底面に配置される発光ダイオード素子２１と、この発光ダイオード素子２１を覆うように設けられる蛍光体層２２とから構成され、白色光を発光するものである。以下、発光ダイオード素子２１をＬＥＤ素子２１と記す。光源２の光出射側には、例えば光源２の全体を覆うように取出し光量を増加させるための透光性材料からなる略半球状のポッティング部６が設けられる。
【００１５】
なお、光源２は、必ずしもＬＥＤ素子２１と蛍光体層２２とからなる白色光を発光するものに限定されず、発光ダイオード素子２１のみからなる単色光を発光するものでもよい。また、基板３は、必ずしも中央部に凹部を有する必要はなく、光源２は凹部を有しない平坦な基板３の表面上に設けられていてもよい。さらに、ポッティング部６は必ずしも必須構成ではなく、図３に変形例を示すようにポッティング部６を設けない構成でもよい。
【００１６】
反射部材４は、例えば筒状体であって、光源２を囲繞するように基板３上に設けられる。反射部材４が筒状体の場合、その内面が反射面４ａとされる。反射面４ａは、例えば光源２を通る光軸を対称軸とする放物線をこの対称軸を中心に回転させて得られる曲面である放物面とされ、光源２の位置を焦点とするものである。すなわち、反射部材４は、例えば光源２の位置を焦点とする放物面鏡とされる。その場合、光源２から発せられる光は反射面４ａにより、光軸に対して略平行光として反射される。
【００１７】
反射部材４は、光源２側である光入射側に開口部を有するとともに、その反対側である光出射側に開口部を有する。反射部材４の光出射側には、光出射側の開口部の全体を覆うように直線偏光子５が設けられる。なお、直線偏光子５は、従来の光源装置において使用される位相差板、例えば１／４波長板を介さずに反射部材４の光出射側に設けられる。
【００１８】
このような光源装置１によれば、光源２が少なくともＬＥＤ素子２１を有しており、このＬＥＤ素子２１は点光源とは異なり小さいながらも面発光する面光源である。そのため面光源から出射された光は反射面４ａにより光軸に対して少しずれた角度で出射された光となる。出射光は直線偏光子５により、所定の直線偏光成分の光は透過し直交偏光成分の光が反射されるが、正反射とのずれが発生し、反射位置および偏光方向にずれが発生する。すなわち、例えば図４に示すように光源２から発せられた無偏光状態の光は反射部材４の反射面４ａによって反射されて直線偏光子５に到達し、所定の直線偏光成分である透過光成分は直線偏光子５を透過し、他の偏光成分は反射される。反射光は反射面４ａの焦点の位置には戻らず、焦点の位置から若干ずれた位置に戻る。この焦点の位置から若干ずれた位置に戻った反射光は、例えば図５に示すように再出射され、反射面４ａによってあらゆる方向に繰り返して反射される。
【００１９】
このような再出射や繰り返しの反射により徐々に偏光変換されて所定の直線偏光成分である透過光成分が含まれることになる。この透過光成分は、再出射や繰り返しの反射の過程で直線偏光子５を漸次透過する。結果的に、光源装置１によれば、偏光方向の揃った直線偏光を効率よく出射できる。また、光源装置１によれば、再出射や繰り返しの反射によって偏光変換させることから、従来の光源装置において直線偏光子とは別に該直線偏光子の光入射側に設けられる位相差板、例えば１／４波長板を省略できる。位相差板の省略により、出射光量を増加できるとともに、構造も簡素化できる。更にコスト低減も可能である。
【００２０】
光源装置１における基板３の構成材料は特に限定されず、例えば、アルミニウム等の金属材料、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等のセラミックス材料、ガラスセラミックス材料、樹脂材料等を使用できる。ここで、ガラスセラミックス材料は、ガラス粉末とセラミックスフィラーとを含むガラスセラミックス組成物の焼成物である。以下、ガラスセラミックス材料について説明する。
【００２１】
ガラスセラミックス組成物におけるガラス粉末は、例えば、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を５７〜６５％、Ｂ２Ｏ３を１３〜１８％、ＣａＯを９〜２３％、Ａｌ２Ｏ３を３〜８％、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏから選ばれる少なくとも一方を合計で０．５〜６％含有する。
以下、このガラス粉末の各成分の限定理由においてモル％を単に％として説明する。
【００２２】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマとなる。ＳｉＯ２の含有量を５７％以上とすることで、ガラスを安定化させ、化学的耐久性を確保できる。一方、ＳｉＯ２の含有量を６５％以下とすることで、ガラス溶融温度やＴｇで表わされるガラス転移点の過度な上昇を抑制できる。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは５８％以上、より好ましくは５９％以上、特に好ましくは６０％以上である。また、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは６４％以下、より好ましくは６３％以下である。本明細書では以下ガラス転移点をＴｇという。
【００２３】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ２Ｏ３の含有量を１３％以上とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量を１８％以下とすることで、ガラスを安定化させ、化学的耐久性を確保できる。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。また、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１７％以下、より好ましくは１６％以下である。
【００２４】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を向上させる。Ａｌ２Ｏ３の含有量を３％以上とすることで、ガラスを安定化できる。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量を８％以下とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下である。
【００２５】
ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めるとともに、ガラス溶融温度やＴｇを低下させる。ＣａＯの含有量を９％以上とすることで、ガラス溶融温度の過度な上昇を抑制できる。一方、ＣａＯの含有量を２３％以下とすることで、ガラスを安定化できる。ＣａＯの含有量は、好ましくは１２％以上、より好ましくは１３％以上、特に好ましくは１４％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは２２％以下、より好ましくは２１％以下、特に好ましくは２０％以下である。
【００２６】
Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏは、Ｔｇを低下させる。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量を０．５％以上とすることで、ガラス溶融温度やＴｇの過度な上昇を抑制できる。一方、Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量を６％以下とすることで、化学的耐久性、特に耐酸性を確保できるとともに、電気的絶縁性も確保できる。Ｋ２ＯおよびＮａ２Ｏの合計した含有量は、０．８％以上５％以下が好ましい。
【００２７】
セラミックスフィラーは、ガラスセラミックスの反射率を向上させる。セラミックスフィラーとしては、従来からガラスセラミックスの製造に用いられるセラミックスフィラーが挙げられ、アルミナフィラー、ジルコニアフィラー、安定化ジルコニアフィラー、チタニアフィラー、これらから選ばれる２種以上の混合物が挙げられる。
【００２８】
ガラス粉末とセラミックスフィラーとは、例えば、質量百分率表示で、ガラス粉末を２５〜５５％、セラミックスフィラーを４５〜７５％含有することが好ましい。ガラス粉末の含有量が２５％未満であると焼成によって緻密な焼成体を得ることが困難になるおそれがあり、好ましくは３５％以上である。また、ガラスの粉末の含有量が５５％超であると強度が不足するおそれがあり、好ましくは５０％以下、より好ましくは４５％以下である。
【００２９】
セラミックスフィラーは基板の強度を高くする成分である。その含有量は、より好ましくは５０％以上、特に好ましくは５５％以上である。セラミックスフィラーの含有量が７５％超であると、焼成によって緻密な焼成体を得ることが困難になる、または基板表面の平滑性が損なわれるおそれがあり、好ましくは６５％以下である。
【００３０】
ガラス粉末とセラミックスフィラーは、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分として無機物粉末、たとえば耐熱顔料などを含有することができる。その場合、当該その他の成分の含有量は、典型的には合計で５％以下である。
【００３１】
セラミックスフィラーは、平均アスペクト比が２５以上の扁平状（すなわち、薄片状）のセラミックスフィラーを用いても良い。扁平状のセラミックスフィラーの平均アスペクト比の上限は、２００以下が好ましく、１００以下がより好ましい。平均アスペクト比が大きくなりすぎると、偏平フィラーの厚みが薄くなるために、スラリー作成時のボールミル混合操作において、セラミックスボールによって粉砕されてしまうおそれがある。また、アスペクト比が大きすぎると、表面積の増大や粒子間相互作用が起こりやすい扁平面の割合が多くなるため、スラリー作成時にフィラーを均一に分散させることが困難になってくる。これにより、グリーンシートに組成の片寄が生じたり、膜厚を均一にすることが困難になったり、その後のガラスセラミック組成物の製造工程に支障をきたすおそれがある。
【００３２】
上記アスペクト比とは、扁平状のフィラー粒子の長径（扁平面をｘｙ平面として、例えばｘ軸方向の径）を厚さ（扁平面に垂直なｚ軸方向の長さ）で割った値を意味する。また、複数種類の扁平状のセラミックスフィラーを混合して使用することも可能であり、その場合には、それぞれのセラミックスフィラーのアスペクト比とその存在割合をかけた値の合計から求められる値を、平均アスペクト比とする。扁平状のセラミックスフィラーを基板の面方向に平行に配向させた状態で含有させることで、基板３の可視光領域の光の反射率を上げることができる。
【００３３】
光源装置１においては、直線偏光子５からの反射光を繰り返して反射させることから、基板３は光反射性の高いものが好ましく、例えば光反射性の高いアルミニウム等の金属材料からなるものが好ましい。また、樹脂材料、セラミックス材料、またはガラスセラミックス材料とする場合、その表面に、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム、白金等の光反射性の高い金属材料からなる高反射性膜を設けることが好ましく、特に、銀またはアルミニウムからなる高反射性膜を設けることが好ましい。高反射性膜の形成方法としては、ＰＶＤまたはＣＶＤのような蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、めっき法等が挙げられる。
【００３４】
ＬＥＤ素子２１としては、例えば青色光を発するＬＥＤ素子が挙げられる。ＬＥＤ素子２１の大きさは必ずしも限定されないが、標準的なＬＥＤ素子の大きさから１辺の長さが０．５〜１０ｍｍの正方形状または矩形状が好ましい。また、厚さについても必ずしも限定されないが、０．０５〜０．５ｍｍが好ましい。
【００３５】
蛍光体層２２としては、例えばシリコーン樹脂等の樹脂材料中に青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体が分散されたものが挙げられる。その他、色再現性向上のため、赤色蛍光体、緑色蛍光体を分散させたものが挙げられる。蛍光体層２２の大きさは必ずしも限定されないが、１辺の長さが０．５〜１５ｍｍの正方形状、矩形状、または円形状が好ましい。
【００３６】
反射部材４の構成材料としては、例えば、アルミニウム等の金属材料、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等のセラミックス材料、ガラスセラミックス材料、樹脂材料等が挙げられる。ガラスセラミックス材料としては、基板３を構成するガラスセラミックス材料が高反射のガラスセラミック部材であるので反射部材４として使用できる。
【００３７】
反射部材４は、直線偏光子５で反射された反射光を繰り返し反射させることから、光反射性の高いアルミニウム等の金属材料からなるものが好ましい。また、樹脂材料、セラミックス材料、またはガラスセラミックス材料とする場合、その表面、特に反射面４ａには、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム、白金等の光反射性の高い金属材料からなる高反射性膜を設けることが好ましく、特に、銀またはアルミニウムからなる高反射性膜を設けることが好ましい。高反射性膜の形成方法としては、ＰＶＤまたはＣＶＤのような蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、めっき法等が挙げられる。なお、反射面４ａは、正反射するものが好ましく、鏡面状態のものが好ましい。
【００３８】
反射部材４の内面形状は以下のとおりとなる。放物面の式（１）から
ｒ２＝４ａｚ        ……（１）
ｒ：放物面の中心軸からの半径
ａ：焦点位置
ｚ：中心軸（出射側を正）
となり、図１４のように表わされる。ここで、開口部形状が正方形、矩形の場合には、内面形状は半径ｒを各平面座標ｘ，ｙに置き換えてそれぞれ定義すればよい。
【００３９】
反射部材４の入射側端面位置は略焦点となるため、反射部材４の長さＬは以下のように式（２）で表わされる。
ｚ＝ａ＋Ｌ          ……（２）
Ｌ：反射部材の長さ
【００４０】
更に、入射側面の面積Ｓ１及び出射側面の面積Ｓ２はそれぞれ以下のように表わされる。
Ｓ１＝π（２ａ）２                                                      ……（３）
Ｓ２＝π（４ａｚ）２＝π（４ａ（ａ＋Ｌ））２              ……（４）
【００４１】
よって、面積比Ｓ２／Ｓ１は以下のように表わされる。
Ｓ２／Ｓ１＝４（ａ＋Ｌ）２                          ……（５）
【００４２】
放射の法則より、光が透過する面積と立体角の積は一定となるため、入出射面積と配光角は反比例関係にある。そのため出射側で略平行光を出射するには、出射面の面積を入射面のそれに比べ大きく設定する必要がある。
市販のＬＥＤ光はランバート配光の全角１２０度とし、プロジェクタの投影角が全角３６度前後以下とすると、面積比Ｓ２／Ｓ１の範囲を以下の（６）式に設定する。
Ｓ２／Ｓ１≧１０                                    ……（６）
【００４３】
式（２）、（５）より、式（６）の不等式は、（７）式に変換される。
ｚ  ≧  １．６                                    ……（７）
【００４４】
ここで、上記したＬＥＤ素子及び蛍光体層の直径もしくは１辺の長さと、反射部材の入射面の直径もしくは１辺の長さ２ａ×２との関係を表すと、（８）式となる。
０．５ ≦ ２ａ×２ ≦ １５                        ……（８）
【００４５】
よって、焦点ａの範囲は以下の通りとなる。
０．１２５  ≦  ａ  ≦  ３．７５                  ……（９）
【００４６】
式（７）から、反射部材の長さＬは以下の通りとなる。
Ｌ  ≧  １．４７５                                ……（１０）
【００４７】
また、式（３）、（６）、（９）、（１０）から、Ｓ１、Ｓ２の面積は以下の通りとなる。
π（２×０．１２５）２  ≦  Ｓ１  ≦    π（２×３．７５）２    ……（１１）
Ｓ２  ≧  １０×π（２×０．１２５）２                                    ……（１２）
【００４８】
本発明の光源装置１をプロジェクタ装置への搭載を考慮した場合、その大きさの制約等により、光出射側の開口部の直径もしくは１辺の長さは１．４〜１００ｍｍが好ましい。これにより、反射部材４の長さ、すなわち光入射側の開口部から光出射側の開口部までの長さＬは、式（１）、（２）から、１．４７５〜１６３ｍｍが好ましい。反射部材４の光入出射側の開口部形状も光源２の形状及び出射光の求められる形状に応じて正方形状、矩形状、または円形状が好ましい。例えば、液晶パネル用の光源として使用する場合は、出射側の開口部形状は矩形状であり、スポットライト等の光源として使用する場合は、出射側の開口部形状は円形状が好ましい。
【００４９】
直線偏光子５は、反射型の直線偏光子であれば特に制限されず、所定方向の直線偏光成分を透過させるとともに残りの偏光成分を反射させるものであればよい。直線偏光子５を設けることで、所定方向の直線偏光成分以外の偏光成分を反射させることができ、この所定方向の直線偏光成分以外の偏光成分を再利用できる。直線偏光子５としては、ブリュースター角による偏光成分の反射率の差を利用したもの、コレステリック液晶と１／４波長板との積層体からなるもの、金属細線を有するもの、色素により所定の偏光のみを吸収するもの、屈折率異方性による反射率の異方性を利用したものが挙げられる。
【００５０】
例えば、金属細線を有するものとして、いわゆるワイヤグリッド偏光子が挙げられる。ワイヤグリッド偏光子は、基材上に周期的に配列された金属細線を有する。金属細線の周期（ピッチ）を使用する波長に対して十分に小さくした場合、金属細線と垂直な電場成分を有する光は金属細線に影響されることなく透過する。一方、金属細線と平行な電場成分を有する光は金属細線に反射される。これにより、所定方向の直線偏光成分を透過させるとともに残りの偏光成分を反射させることができる。
【００５１】
金属細線の構成材料としては、可視光に対する反射率が高く、また可視光の吸収が少ないことから、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム、白金が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。金属細線の断面形状としては、正方形、長方形、台形、円形、楕円形、その他様々な形状が挙げられる。金属細線の形成方法としては、ＰＶＤまたはＣＶＤのような蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、めっき法等が挙げられる。
【００５２】
金属細線は、厚さおよび幅が非常に微細であり、わずかな傷つきによりワイヤグリッド型偏光子の性能が低下する。また、錆により金属細線の導電率が低下し、ワイヤグリッド型偏光子の性能が低下する。このような金属細線の損傷および錆を抑制するために、金属細線を保護層で被覆してもよい。保護層としては、樹脂、金属酸化物、ガラス等が挙げられる。例えば、金属としてアルミニウムを用いた場合、空気中で酸化されて酸化アルミニウムが表面に形成される。このような金属酸化膜は金属細線の保護層として機能する。
【００５３】
直線偏光子５としては市販品を使用することもでき、このようなものとしてはＤＢＥＦ（住友３Ｍ社製、商品名）等が挙げられる。上記ＤＢＥＦは、高複屈折性高分子を用い、高屈折率材料／低屈折率材料を組み合わせた積層構造を有する多層膜光学フィルムである。上記ＤＢＥＦは、面内のある方向に屈折率差を有し、それと直交する方向では屈折率差をもたない構造となっている。このような構造を有することで、屈折率差のある方向に振動する光を反射でき、屈折率差のない方向に振動する光を透過できる。
【００５４】
直線偏光子５のいずれかの主面側の中央部上には、例えば光源装置１の照度を均一化するために、直線偏光子５に入射する光または直線偏光子５から出射する光の一部を吸収または反射する光量調整膜７を設けることができる。光源装置１については、原理上、直線偏光子５の中央部上、具体的には反射部材４における光出射側の開口部の中央部上での照度が他の部分の照度に比べて高くなることがある。入射または出射する光の一部を吸収または反射する光量調整膜７を直線偏光子５のいずれかの主面側の中央部上に設けることで、光源装置１の照度を均一化できる。光量調整膜７としては、例えば、光の一部を吸収する吸収膜、光の一部を反射する反射膜が挙げられ、これらはいずれを使用してもよい。
【００５５】
光量調整膜７としては、例えば、可視光に対する反射率が高く、また可視光の吸収が少ないことから、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム、白金等からなるものが好適なものとして挙げられ、特に銀またはアルミニウムからなるものが好適なものとして挙げられる。光量調整膜７の形成方法としては、ＰＶＤまたはＣＶＤのような蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、めっき法等が挙げられる。吸収が少なく反射率が高い点から、シリカ、チタニア、アルミナ、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、六フッ化アルミニウムナトリウム、ジルコニア、五酸化タンタル、五酸化ニオブ、酸化ランタン、イットリア、酸化亜鉛、硫化亜鉛等誘電体からなる多層膜で構成してもよい。
【００５６】
光量調整膜７は光出射側に設けるのが好ましい。光量調整膜７を光入射側に設けた場合、直線偏光子５からの反射光が再び光量調整膜７により反射され、その両者間で反射を繰り返し最終的に光源装置１の漏れ出射光となるためである。更に光量調整膜７に吸収が有る場合、直線偏光子５の光入射側に設けると光出射側に比べて光量ロスが発生する点からも光出射側が好ましい。
【００５７】
光量調整膜７は、直線偏光子５の中央部、具体的には反射部材４における光出射側の開口部の中央部上に設けるのがより好ましい。光量調整膜７の形状は、反射部材４における光出射側の開口部の形状の相似形状が好ましい。また、光量調整膜７の大きさは、反射部材４における光出射側の開口部の大きさ、すなわち直径もしくは１辺の長さの１／１０〜１／３０が好ましい。
【００５８】
次に、光源装置１の第２の実施形態について説明する。
図６は、光源装置１の第２の実施形態を示す断面図である。この光源装置１についても、光源２、基板３、反射部材４、および直線偏光子５を有する。第２の実施形態の光源装置１については、特に反射部材４の全体が透光性材料によって一様に構成され、その外周側面で光を全反射させる点が異なる。すなわち、この反射部材４については、外周側面が反射面４ａとなる。この反射面４ａについても、例えば光源２を通る光軸を対称軸とする放物線をこの対称軸を中心に回転させて得られる曲面である放物面とされ、光源２の位置を焦点とするものである。
【００５９】
この反射部材４についても、光源２側が光の入射される光入射側となり、その反対側が光を出射する光出射側となる。光入射側には、例えば取込み光量を増加させるために光出射側に向かって凸状となる略半球状の空間部８を設けることができる。また、光出射側には、従来の光源装置において直線偏光子とは別に該直線偏光子の光入射側に設けられる位相差板、例えば１／４波長板を介さずに直線偏光子５が配置される。なお、図７に変形例を示すように、反射部材４は必ずしも空間部８を有する必要はない。
【００６０】
この光源装置１についても、第１の実施形態の光源装置１と同様、光源２が少なくともＬＥＤ素子２１を有しており、このＬＥＤ素子２１は点光源とは異なり小さいながらも面発光する面光源である。そのため面光源から出射された光は反射面４ａにより光軸に対して少しずれた角度で出射された光となる。出射光は直線偏光子５により、所定の直線偏光成分の光は透過し直交偏光成分の光が反射されるが、正反射とのずれが発生し、反射位置および偏光方向にずれが発生する。すなわち、光源２から発せられた無偏光状態の光は反射部材４の反射面４ａである外周側面で全反射されて直線偏光子５に到達し、所定の直線偏光成分である透過光成分は直線偏光子５を透過し、他の偏光成分は反射される。反射光は反射面４ａの焦点の位置には戻らず、焦点の位置から若干ずれた位置に戻る。この焦点の位置から若干ずれた位置に戻った反射光は、再出射されて反射面４ａによってあらゆる方向に繰り返して全反射される。
【００６１】
この再出射や繰り返しの反射により徐々に偏光変換されて所定の直線偏光成分である透過光成分が含まれることになる。この透過光成分は、再出射や繰り返しの反射の過程で直線偏光子５を漸次透過する。結果的に、光源装置１によれば、偏光方向の揃った直線偏光を効率よく出射できる。また、光源装置１によれば、再出射や繰り返しの反射によって偏光変換させることから、従来の光源装置において直線偏光子とは別に設けられる位相差板、例えば１／４波長板を省略できる。位相差板の省略により、出射光量を増加できるとともに、構造も簡素化できる。更にコスト低減も可能である。
【００６２】
反射部材４の構成材料は、透光性を有するものであって、全反射により光を反射できるものであればよく、二酸化ケイ素を主成分とする一般的なガラス材料の他、リン酸系ガラス、ビスマス系ガラス、透光性樹脂等が挙げられる。
【００６３】
リン酸系ガラスとしては、例えば、酸化物基準の質量％で、Ｐ２Ｏ５：２６．２％、Ｂ２Ｏ３：９．８％、ＢａＯ：０．８％、Ｌｉ２Ｏ：２１．２％、Ｎａ２Ｏ：４．４％、Ｋ２Ｏ：５．５％、Ｂｉ２Ｏ３：４．６％、ＴｉＯ２：５．３％、Ｎｂ２Ｏ５：１６．４％、ＷＯ３：５．８％を含有し、屈折率ｎｄが１．８２であるものが挙げられる。
【００６４】
ビスマス系ガラスとしては、酸化物基準の質量％で、Ｐ２Ｏ５:１０〜１８％、Ｂｉ２Ｏ３:３７〜６４％、Ｎｂ２Ｏ５:５〜２５％、Ｎａ２Ｏ:４．１超〜１０％、Ｋ２Ｏ:０〜２％、ＷＯ３:０〜２０％未満、ＴｉＯ２:０〜３％、およびＢ２Ｏ３:０〜２％を含有し、屈折率ｎｄが１．９８以上であるものが挙げられる。
【００６５】
透光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂、ポリスチレン、芳香族ポリカーボネート系樹脂、核ハロゲン置換芳香環を有するジメタクリレートと芳香環を有する１官能性単量体との共重合体、ポリイソシアネートとポリチオールとの共重合体、メタクリル酸メチル／スチレン樹脂、メタクリル酸トリシクロ〔５．２．１．０2,6〕デカ−８−イル／スチレン樹脂、メタクリル酸トリシクロ〔５．２．１．０2,6〕デカ−８−イル／スチレン／架橋性多官能モノマーの共重合体、芳香環含有ジ（メタ）アクリレート／芳香環含有単量体／水酸基含有単量体の共重合体、芳香環含有ジ（メタ）アクリレート／芳香環含有単量体／エポキシ基含有単量体の共重合体、核ハロゲン置換芳香環とアルキレングリコール基を含有するジ（メタ）アクリレート／芳香環含有単量体／芳香環とエポキシ基を含有する化合物の共重合体またはスチレン誘導体／エチレングリコールジメタクリレート／特定のジアクリレート化合物／特定のエポキシ変成ジ（メタ）アクリレートの共重合体等が挙げられる。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は上記実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上記実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。例えば、上記実施形態では反射部材４の光出射側に直接的に直線偏光子５を設けた例を説明したが、直線偏光子５を支持するための透光性基板等を介して設けてもよい。また、上記実施形態では、直線偏光子５に直接的に光量調整膜７を設けた例を説明したが、上記した直線偏光子５を支持するための透光性基板等に光量調整膜７を設けてもよい。また、本発明は、例えば透過型、反射型の液晶パネルを用いる液晶プロジェクタに好適に用いられるが、本発明が適用される機器は必ずしもこのようなものに限定されず、直線偏光を利用する機器であれば特に限定されない。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明の光源装置について実施例を参照してより具体的に説明する。
以下に示す例１〜３の光源装置について、光量、照度位置依存性、および光度角度依存性をシミュレーションによって求めた。なお、照度位置依存性および光度角度依存性は、光源からの距離が１２．５ｍｍの場合と４０ｍｍの場合との２通りについてシミュレーションを行った。また、例１、２が本発明の実施例に該当し、例３が本発明の比較例に該当する。
【００６８】
（例１）
図１に示すように、光源が配置された基板と、この基板上において光源を囲繞するように設けられた反射部材と、この反射部材の光出射側に設けられた反射型の直線偏光子と、光源を覆うポッティング部とを有する光源装置とした。また、光源は、ＬＥＤ素子と、これを覆うように設けられた蛍光体層とからなるものとした。なお、光量調整膜は設けないものとした。
【００６９】
ＬＥＤ素子は１辺が２ｍｍの正方形状とし、厚みは０．１２ｍｍとした。蛍光体層は１辺が２．５ｍｍの正方形状とし、厚みは０．６ｍｍとした。ポッティング部は、直径が６ｍｍの半球状とし、シリコーン樹脂からなるものとした。反射部材は全体がアルミニウムからなる筒状体とし、反射面は光源の位置を焦点とする放物面であって鏡面状態のものとした。なお、光入射側の開口部の直径は６ｍｍ、光出射側の開口部の直径は１２ｍｍ、光入射側の開口部から光出射側の開口部までの長さは１２ｍｍとした。直線偏光子は、ＤＢＥＦ（住友３Ｍ社製、商品名）に両面ＡＲ処理とした。
【００７０】
（例２）
直線偏光子の光入射側の表面に光量調整膜を設けた以外は例１と同様の光源装置とした。なお、光量調整膜は、反射率が５０％かつ透過率が５０％である誘電多層膜からなる反射膜とし、直線偏光子の中央部、具体的には反射部材における光出射側の開口部の中央部上の位置に直径１ｍｍの円形状の大きさに設けた。
【００７１】
（例３）
反射部材と直線偏光子との間に１／４波長板を設けた以外は例１と同様の光源装置とした。
【００７２】
例１〜３の光源装置の光量を表１に示す。また、例１の光源装置の照度位置依存性および光度角度依存性を図８、９に、例２の光源装置の照度位置依存性および光度角度依存性を図１０、１１に、例３の光源装置の照度位置依存性および光度角度依存性を図１２、１３に示す。
【００７３】
なお、光源装置の光量は、ＬＥＤ素子と蛍光体層とからなる光源の出射光量を基準である１００％としたときの出射光量で示した。照度位置依存性は、直線偏光子の中央部、具体的には反射部材における光出射側の開口部の中央部上の位置を基準である０ｍｍの位置とし、この基準からの位置と照度との関係を示した。光度角度依存性は、光源を通る光軸を０度とし、この光軸からの角度と光度との関係を示した。なお、直線偏光子、１／４波長板における光量ロス分は考慮しないものとした。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
表１の結果から、１／４波長板を設けない例１、２の光源装置については、１／４波長板を設けた例３の光源装置に比べて光量を多くできることがわかる。また、光量調整膜を設けない例１の光源装置については、図８に示されるように光源からの距離が１２．５ｍｍと近い場合に直線偏光子の中央部、すなわち０ｍｍの位置における照度が高くなるが、光量調整膜を設けた例２の光源装置については、図１０に示されるように直線偏光子の中央部における照度を低下させて均一化できる。
【符号の説明】
【００７６】
１…光源装置、２…光源、３…基板、４…反射部材、５…直線偏光子、６…ポッティング部、７…光量調整膜、８…空間部、２１…発光ダイオード素子、２２…蛍光体層
【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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【図１３】
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【図１４】
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