(57)【要約】【課題】光利用効率に優れた波長変換装置を提供する。【解決手段】本発明の波長変換装置２７は、第１の面３４ａと、第１の面３４ａに対向する第２の面３４ｂと、を備える蛍光体層３４と、誘電体多層膜で構成され、蛍光体層３４の第１の面３４ａ側に設けられた偏光分離膜３９と、蛍光体層３４の第２の面３４ｂ側に設けられ、蛍光体層３４で生成された光を反射する反射部材３７と、蛍光体層３４で生成され、偏光分離膜３９で反射した光を散乱させる光散乱部（凹凸構造４３）と、を備える。【選択図】図３
2016018010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、を備える蛍光体層と、
誘電体多層膜で構成され、前記蛍光体層の前記第１の面側に設けられた偏光分離膜と、
前記蛍光体層の前記第２の面側に設けられ、前記蛍光体層で生成された光を反射する反射部材と、
前記蛍光体層で生成され、前記偏光分離膜で反射した光を散乱させる光散乱部と、
を備えたことを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
前記蛍光体層が、前記光散乱部としての複数の蛍光体粒子と、バインダーと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記蛍光体層が、前記光散乱部としての複数のフィラーを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記反射部材が、前記光散乱部としての凹凸構造を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【請求項５】
前記第１の面が、前記光散乱部としての凹凸構造を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の波長変換装置。
【請求項６】
前記第１の面と前記偏光分離膜との間に、前記蛍光体層で生成された光を透過させる層が設けられたことを特徴とする請求項５に記載の波長変換装置。
【請求項７】
励起光を射出する光源装置と、
前記励起光が入射する波長変換装置と、
前記波長変換装置から射出された蛍光光束の光路上に設けられ、光学軸の方向が互いに異なる複数の領域を有する位相差素子と、を備え、
前記波長変換装置が、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の波長変換装置であることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
前記複数の領域は第１の領域を含み、
前記蛍光光束は、前記第１の領域に入射する光束を含み、
前記第１の領域の光学軸の方向は、前記第１の領域に入射する前記光束が前記波長変換装置から射出されたときの方位角に応じて設定されていることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記波長変換装置から射出された蛍光光束を略平行化するコリメート光学系と、
複数のレンズを備え、前記コリメート光学系の後段に設けられた第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイの後段に設けられた第２のレンズアレイと、
前記第２のレンズアレイの後段に設けられた集光レンズと、をさらに備え、
前記複数の領域が前記複数のレンズに対応するように設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記蛍光光束は、偏光方向が互いに異なる複数の光束を含み、
前記蛍光光束の偏光方向の分布が前記位相差素子によって小さくなるように、前記位相差素子が構成されていることを特徴とする請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
照明光を射出する照明装置と、
前記照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、
前記照明装置が、請求項７から請求項１０までのいずれか一項に記載の照明装置であ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、波長変換装置、照明装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザー、発光ダイオード等の固体光源と、固体光源から射出される光を励起光として蛍光発光を生じる蛍光体層と、を備えた照明装置が知られている。発光ダイオード（Light Emitting Diode）を以下、ＬＥＤと略記する。例えば下記の非特許文献１には、青色ＬＥＤチップと、黄色ＹＡＧ蛍光体と、ワイヤーグリッド偏光子と、を備えた白色ＬＥＤが開示されている。この白色ＬＥＤでは、青色ＬＥＤチップから射出された青色光の一部と、青色光で励起された黄色ＹＡＧ蛍光体が発する黄色光と、が合成され、白色光が得られる。さらに、蛍光体から射出された光は、ワイヤーグリッド偏光子を透過することにより、偏光方向が制御された光となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Jung-Chieh Su and Tong-Mao Lin, “Polarized white lightemitting diodes with a nano-wire grid Polarizer”, OPTICS EXPRESS, Vol.21, No.1, 2013, p.840-845
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ワイヤーグリッド偏光子は、本来透過すべき偏光成分の一部、例えば透過すべき偏光成分の１０％程度を吸収するため、発熱が大きくなるという問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発熱が少ない波長変換装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の波長変換装置を備えたことで、発熱の少ない照明装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の照明装置を備えたことで、表示品位に優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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の波長変換装置は、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、を備える蛍光体層と、誘電体多層膜で構成され、前記蛍光体層の前記第１の面側に設けられた偏光分離膜と、前記蛍光体層の前記第２の面側に設けられ、前記蛍光体層で生成された光を反射する反射部材と、前記蛍光体層で生成され、前記偏光分離膜で反射した光を散乱させる光散乱部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一つの態様の波長変換装置において、蛍光体層で生成された光は、非偏光である。蛍光体層の内部を進む光のうち、偏光分離膜に対してＰ偏光として入射した偏光成分は偏光分離膜を透過し、偏光分離膜に対してＳ偏光として入射した偏光成分は偏光分離膜で反射する。偏光分離膜で反射したＳ偏光成分は、光散乱部によって散乱する。蛍光体層の第１の面の法線方向から見たとき、光の進行方向は、光の散乱によって変化する。このように、光の進行方向の変化に伴って偏光状態を定義する入射面が変わるため、光の振動方向（偏光方向）が変わらなかったとしても、光を構成するＰ偏光成分とＳ偏光成分との比は変化する。これにより、偏光分離膜で反射したＳ偏光成分のうち一部の成分は、反射部材等で反射した後、偏光分離膜に対してＰ偏光として入射するため、偏光分離膜を透過できる。この過程を繰り返すことにより、偏光分離膜にＰ偏光成分として到達した光が順次射出される。また、偏光分離膜は誘電体多層膜で構成されているため、ワイヤーグリッド偏光子に比べて光の吸収が少ない。そのため、発熱が少ない波長変換装置が得られる。
【０００８】
本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記蛍光体層は、前記光散乱部としての複数の蛍光体粒子と、バインダーと、を含んでいてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の内部を進む光が蛍光体粒子によって散乱され、光の進行方向が変わる。この場合、光散乱部としての凹凸構造などを別途設けなくてもよい。
【０００９】
本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記蛍光体層は、前記光散乱部としての複数のフィラーを含んでいてもよい。本発明の一つの態様におけるフィラーは、蛍光体層内に混入され、周囲の物質の屈折率と異なる屈折率を有する任意の粒状体を意味する。フィラーの構成材料、形状、寸法等は特に限定されず、フィラーには、例えば無機材料、有機材料等からなる微粒子の他、気泡も含まれる。
この構成によれば、蛍光体層の内部を進む光がフィラーによって散乱され、光の進行方向が変わる。この場合、光散乱部としての凹凸構造などを別途設けなくてもよい。
【００１０】
本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記反射部材は、前記光散乱部としての凹凸構造を有していてもよい。
この構成によれば、蛍光体層の内部を進む光が反射部材の凹凸構造によって散乱され、光の進行方向が変わる。この場合、凹凸構造の形状、寸法、密度等を調整することにより光の散乱の度合いを適宜調整することができる。
【００１１】
本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記第１の面は、前記光散乱部としての凹凸構造を有していてもよい。
この構成によれば、第１の面に入射した光が第１の面によって散乱され、光の進行方向が変わる。この場合、凹凸構造の形状、寸法、密度等を調整することにより光の散乱の度合いを適宜調整することができる。
【００１２】
本発明の一つの態様の波長変換装置において、前記第１の面と前記偏光分離膜との間に、前記蛍光体層で生成された光を透過させる層が設けられていてもよい。
前記第１の面が凹凸構造を有する場合、上記構成によれば、凹凸構造に沿って偏光分離膜を設ける必要がない。そのため、偏光分離膜の形成が容易になるとともに、偏光分離膜の性能低下が生じることがない。
【００１３】
本発明の一つの態様の照明装置は、励起光を射出する光源装置と、前記励起光が入射する波長変換装置と、前記波長変換装置から射出された蛍光光束の光路上に設けられ、光学軸の方向が互いに異なる複数の領域を有する位相差素子と、を備え、前記波長変換装置が、本発明の一つの態様の波長変換装置であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の一つの態様の照明装置においては、光源装置から波長変換装置に向けて励起光が射出され、波長変換装置から蛍光光束が射出される。蛍光光束の偏光状態は、光学軸の方向が互いに異なる複数の領域を有する位相差素子によって調整される。本発明の一つの態様の照明装置は本発明の一つの態様の波長変換装置を備えているため、光の利用効率に優れ、発熱の少ない照明装置を実現できる。
【００１５】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記複数の領域は第１の領域を含み、前記蛍光光束は、前記第１の領域に入射する光束を含み、前記第１の領域の光学軸の方向は、前記第１の領域に入射する前記光束が前記波長変換装置から射出されたときの方位角に応じて設定されていてもよい。
この構成によれば、波長変換装置から射出されたときの光束の方位角に応じて、偏光方向の調整を適切に行うことができる。
【００１６】
本発明の一つの態様の照明装置は、前記波長変換装置から射出された蛍光光束を略平行化するコリメート光学系と、複数のレンズを備え、前記コリメート光学系の後段に設けられた第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイの後段に設けられた第２のレンズアレイと、前記第２のレンズアレイの後段に設けられた集光レンズと、をさらに備えていてもよい。この場合、前記複数の領域が前記複数のレンズに対応するように設けられていてもよい。
この構成によれば、例えばプロジェクターの光変調装置を照明する照明装置として好適なものとなる。
【００１７】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記蛍光光束は、偏光方向が互いに異なる複数の光束を含み、前記蛍光光束全体における偏光方向の分布が前記位相差素子によって小さくなるように、前記位相差素子が構成されていてもよい。
この構成によれば、例えばプロジェクターの光変調装置を照明する照明装置として好適なものとなる。
【００１８】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、照明光を射出する照明装置と、前記照明光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備え、前記照明装置が、本発明の一つの態様の照明装置であることを特徴とする。
本発明の一つの態様によれば、上記本発明の一つの態様の照明装置を備えたことにより、表示品位に優れたプロジェクターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の波長変換装置を示す断面図である。
【図４】偏光分離膜の偏光分離特性を示す図である。
【図５】蛍光体層内部の光の進行を説明するための図であり、（Ａ）平面図、（Ｂ）（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図、（Ｃ）（Ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図６】蛍光体層から射出される光の進行方向と偏光方向との関係を示す図である。
【図７】位相差素子の作用を説明するための図であり、（Ａ）照明装置の要部の側面図、（Ｂ）蛍光体層から射出される光の偏光方向を示す図、（Ｃ）光の偏光方向と位相差素子の遅相軸との関係を示す図、（Ｄ）位相差素子から射出される光の偏光方向を示す図である。
【図８】（Ａ）波長変換装置から集光レンズまでの概略構成図、（Ｂ）第１のレンズアレイにおける光の偏光方向を示す図、（Ｃ）位相差素子の遅相軸を示す図、（Ｄ）位相差素子から射出される光の偏光方向を示す図である。
【図９】第２実施形態の波長変換装置を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態の波長変換装置を示す断面図である。
【図１１】第４実施形態の波長変換装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図８を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた照明装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
以下の説明で用いる図面は、特徴を見やすくするために、一部を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２１】
［プロジェクター］
図１は、本実施形態のプロジェクター１の概略構成を示す平面図である。
本実施形態のプロジェクター１は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を備えている。プロジェクター１は、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを備えている。
【００２２】
図１に示すように、プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒと、光変調装置４Ｇと、光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６と、を概略備えている。
照明装置２は、照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。照明装置２には、後述する本発明の一つの態様を適用した照明装置が用いられている。照明装置２は、光源装置２０と、均一照明光学系４０と、を備えている。
【００２３】
色分離光学系３は、白色の照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離するためのものである。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａおよび第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の反射ミラー８ａ、第２の反射ミラー８ｂおよび第３の反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂと、を概略備えている。
【００２４】
第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）とに分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過し、その他の光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、第１のダイクロイックミラー７ａで反射した光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。
【００２５】
第１の反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されて、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２の反射ミラー８ｂおよび第３の反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されて、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂにより光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００２６】
第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有する。
【００２７】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。
【００２８】
光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルがそれぞれ用いられている。液晶パネルの入射側および射出側には、一対の偏光板（図示せず）が配置されている。入射側に設けられた偏光板により、特定の方向の直線偏光光のみが光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂを透過する。
【００２９】
光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂは、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂそれぞれに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢそれぞれを平行化するためのものである。
【００３０】
合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの画像光が入射する。合成光学系５は、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。
【００３１】
投射光学系６は、投射レンズ群から構成されている。投射光学系６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。
【００３２】
［照明装置］
以下、本実施形態の照明装置２について説明する。
図２は、照明装置２の概略構成を示す平面図である。
図２に示すように、照明装置２は、光源装置２０と、均一照明光学系４０と、を備えている。光源装置２０は、アレイ光源２１Ａと、コリメート光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、ホモジナイザー光学系２４と、偏光分離素子５０Ａを含む光学素子２５Ａと、位相差素子４５と、第１のピックアップ光学系２６と、波長変換装置２７と、位相差板２８と、第２のピックアップ光学系２９と、拡散反射素子３０と、を概略備えている。
【００３３】
上記の構成要素のうち、アレイ光源２１Ａと、コリメート光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、ホモジナイザー光学系２４と、光学素子２５Ａと、位相差板２８と、第２のピックアップ光学系２９と、拡散反射素子３０とは、それぞれの光学中心を図２中に示す光軸ａｘ１に一致させた状態で、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。一方、波長変換装置２７と、第１のピックアップ光学系２６と、位相差素子４５と、光学素子２５Ａとは、それぞれの光学中心を図２中に示す光軸ａｘ２に一致させた状態で、光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交する位置関係にある。
【００３４】
アレイ光源２１Ａは、第１の半導体レーザー２１１と第２の半導体レーザー２１２とを含む複数の半導体レーザーを備えている。複数の第１の半導体レーザー２１１および複数の第２の半導体レーザー２１２は、光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に並んで配置されている。
【００３５】
第１の半導体レーザー２１１は、青色光ＢＬ’を射出する照明光用のレーザー光源である。第１の半導体レーザー２１１は、青色光ＢＬ’として、例えばピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光を射出する。第２の半導体レーザー２１２は、励起光ＢＬを射出する励起光用のレーザー光源である。第２の半導体レーザー２１２は、励起光ＢＬとして、例えばピーク波長が４４６ｎｍのレーザー光を射出する。このように、本実施形態では、第１の半導体レーザー２１１から射出される光の波長と、第２の半導体レーザー２１２から射出される光の波長と、は互いに異なる。
【００３６】
アレイ光源２１Ａから射出された励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’は、コリメート光学系２２に入射する。コリメート光学系２２は、アレイ光源２１Ａから射出された励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’を平行光束に変換する。コリメート光学系２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ２２ａは、複数の第１の半導体レーザー２１１および複数の第２の半導体レーザー２１２にそれぞれ対応して配置されている。
【００３７】
コリメート光学系２２を通過することにより平行光束に変換された励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’は、アフォーカル光学系２３に入射する。アフォーカル光学系２３は、励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’の光束径を調整する。アフォーカル光学系２３は、例えば凸レンズ２３ａ，凹レンズ２３ｂから構成されている。
【００３８】
アフォーカル光学系２３を通過することにより光束径が調整された励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’は、ホモジナイザー光学系２４に入射する。ホモジナイザー光学系２４は、例えばマルチレンズアレイ２４ａ，マルチレンズアレイ２４ｂから構成されている。
【００３９】
ホモジナイザー光学系２４を透過した励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’は、光学素子２５Ａに入射する。光学素子２５Ａは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムから構成されている。ダイクロイックプリズムは、光軸ａｘ１、光軸ａｘ２の双方に対して４５°の角度をなす傾斜面Ｋを有している。光学素子２５Ａは、互いに直交する光軸ａｘ１、光軸ａｘ２の交点と傾斜面Ｋの光学中心とが一致するように配置されている。
【００４０】
傾斜面Ｋには、波長選択性を有する偏光分離素子５０Ａが設けられている。偏光分離素子５０Ａは、励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’を、偏光分離素子５０Ａに対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離する偏光分離機能を有している。また、偏光分離素子５０Ａは、励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’とは波長帯が異なる蛍光光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。
【００４１】
ここで、励起光ＢＬおよび青色光ＢＬ’は、コヒーレントな直線偏光光である。また、励起光ＢＬと青色光ＢＬ’とは、偏光分離素子５０Ａに入射する際の互いの偏光方向が異なっている。
具体的に、励起光ＢＬの偏光方向は、偏光分離素子５０Ａで反射されるＳ偏光成分の偏光方向と一致している。一方、青色光ＢＬ’の偏光方向は、偏光分離素子５０Ａで透過されるＰ偏光成分の偏光方向と一致している。
【００４２】
したがって、偏光分離素子５０Ａに入射した励起光ＢＬは、Ｓ偏光の励起光ＢＬｓとして、波長変換装置２７に向けて反射する。一方、偏光分離素子５０Ａに入射した青色光ＢＬ’は、Ｐ偏光の青色光ＢＬｐ’として、拡散反射素子３０に向けて透過する。
【００４３】
偏光分離素子５０Ａから射出されたＳ偏光の励起光ＢＬｓは、位相差素子４５を透過して、さらに第１のピックアップ光学系２６に入射する。第１のピックアップ光学系２６は、励起光ＢＬｓを波長変換装置２７の蛍光体層３４に向けて集光させるものである。第１のピックアップ光学系２６は、例えばピックアップレンズ２６ａ，ピックアップレンズ２６ｂから構成されている。第１のピックアップ光学系２６から射出された励起光ＢＬｓは、波長変換装置２７に入射する。
【００４４】
波長変換装置２７は、蛍光体層３４と、反射部材３７と、偏光分離膜３９と、基板３５と、固定部材３６と、を有している。蛍光体層３４は、蛍光体層３４の側面と基板３５との間に設けられた固定部材３６により、基板３５に固定されている。蛍光体層３４の励起光ＢＬｓが入射する面と反対側の面は基板３５に接触している。基板３５の材料は特に限定されないが、熱伝導率に優れたものが好ましい。
【００４５】
蛍光体層３４は、波長４４６ｎｍの励起光ＢＬｓを吸収して励起される蛍光体を含む。励起光ＢＬｓにより励起された蛍光体は、例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する黄色の蛍光光束（蛍光光ＹＬ）を生成する。蛍光体層３４には、耐熱性および表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。このような蛍光体層３４としては、例えば、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層、バインダーを用いずに蛍光体材料を焼結した蛍光体層などを好適に用いることができる。本実施形態では、蛍光体材料を焼結した蛍光体層３４を用いる。偏光分離膜３９および反射部材３７の詳細については後述する。
【００４６】
基板３５の蛍光体層３４を支持する面とは反対側の面に、ヒートシンク３８が配置されている。
以下の説明では、蛍光体層３４の２つの主面のうち、励起光ＢＬｓが入射する面を第１の面と称し、励起光ＢＬｓが入射する面と反対側の面を第２の面と称する。
【００４７】
図３は波長変換装置２７の要部を示す拡大断面図であり、蛍光体層３４、偏光分離膜３９および反射部材３７を示している。
図３に示すように、蛍光体層３４の第１の面３４ａに、偏光分離膜３９が設けられている。偏光分離膜３９は、誘電体多層膜で構成されている。誘電体多層膜は、屈折率が互いに異なる誘電体、例えば五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）あるいは酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と、が交互に積層された構成を有する。
【００４８】
図４は、偏光分離膜３９の分光特性を示す図である。図４の横軸は波長（ｎｍ）を示し、図４の縦軸は透過率（％）を示す。Ｓ偏光の分光特性を実線Ｓで示し、Ｐ偏光の特性を１点鎖線Ｐで示す。
図４に示すように、偏光分離膜３９は、蛍光体層３４から発せられる波長域が５００〜７００ｎｍの蛍光光ＹＬに対して偏光分離特性を持つ。偏光分離膜３９は、波長が４４６ｎｍの励起光ＢＬｓに対しては、その偏光状態によらず透過させる。
【００４９】
一方、蛍光体層３４の第２の面３４ｂには、反射部材３７が設けられている。すなわち、反射部材３７は、蛍光体層３４と基板３５との間に設けられている。反射部材３７は、蛍光体層３４で生成された蛍光光ＹＬを反射する機能を有する。反射部材３７は、例えば銀、アルミニウム等の光反射率の高い金属で形成された金属反射膜で構成されている。反射部材３７は、光散乱部としての凹凸構造４３を有する。光散乱部としての凹凸構造４３は、偏光分離膜３９で反射した光を散乱させる機能を有する。蛍光体層３４の内部を進む光は、反射部材３７の凹凸構造４３によって散乱され、進行方向が変わる。凹凸構造４３の形状、寸法、密度等を調整することにより、光の散乱の度合いを適宜調整することができる。
【００５０】
以下、本実施形態の照明装置２により偏光方向が調整された光が得られる原理について、図５〜図７を用いて説明する。
図５（Ａ）は、波長変換装置２７の平面図である。便宜上、図５（Ａ）の水平方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸と垂直な方向をＹ軸方向とする。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。図５（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面はＸ軸方向と平行であり、図５（Ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面はＹ軸方向と平行であるものとする。
基板３５の法線方向から見た蛍光体層３４の平面形状は特に限定されないが、図５（Ａ）では蛍光体層３４の平面形状を円形としている。蛍光体層３４の任意の点から発せられた光は、あらゆる方向に向けて進む。図５（Ａ）〜（Ｃ）では、Ａ−Ａ’線に沿う断面上にある点Ｐ０から発せられた光のうち、平面視において＋Ｘ方向、かつ断面視において点Ｐ０から偏光分離膜３９に向かって進む光Ｌ０を用いて説明する。
【００５１】
図５（Ｂ）に示すように、光Ｌ０は、点Ｐ０から発せられた後、蛍光体層３４の内部を進み、偏光分離膜３９に入射する。光Ｌ０が偏光分離膜３９に入射した点を点Ｐ１とする。点Ｐ１はＡ−Ａ’線に沿う断面上にある。蛍光体層３４の内部で生成された光Ｌ０は、あらゆる偏光成分が混ざった非偏光である。偏光分離膜３９に対する光Ｌ０の入射面はＡ−Ａ’線に沿う断面である。図５（Ｂ）に示すように、光Ｌ０のＳ偏光成分Ｌ０ｓは偏光分離膜３９で反射し、光Ｌ０のＰ偏光成分Ｌ０ｐは偏光分離膜３９を透過する。偏光分離膜３９で反射したＳ偏光成分Ｌ０ｓは、蛍光体層３４の内部をさらに進み、反射部材３７に入射する。Ｓ偏光成分Ｌ０ｓが反射部材３７に入射した点を点Ｐ２とする。点Ｐ２はＡ−Ａ’線に沿う断面とＢ−Ｂ’線に沿う断面との交点にあるものとする。
【００５２】
反射部材３７には凹凸構造４３が設けられているため、点Ｐ２に入射したＳ偏光成分Ｌ０ｓは、散乱反射して点Ｐ２からあらゆる方向に向けて進む散乱光となる。これらの散乱光のうち、図５（Ａ）に示すように、平面視において点Ｐ２から＋Ｙ方向に進む散乱光Ｌ１について説明する。
【００５３】
光Ｌ１は、反射部材３７上の点Ｐ２で反射した後、蛍光体層３４の内部を進み、偏光分離膜３９に再度入射する。光Ｌ１が偏光分離膜３９に入射した点を点Ｐ３とする。点Ｐ３はＢ−Ｂ’線に沿う断面上にある。光の進行方向を方位角で表現すると、図５（Ａ）に示すように、光Ｌ１の進行方向はＳ偏光成分Ｌ０ｓの進行方向とは９０°異なる。偏光分離膜３９に対する光Ｌ１の入射面はＢ−Ｂ’線に沿う断面である。このように、偏光分離膜３９に対する光Ｌ１の入射面は、偏光分離膜３９に対する光Ｌ０の入射面とは異なる。
【００５４】
Ｐ偏光、Ｓ偏光で表される偏光状態は、光が反射面に入射したときの入射面を基準として定義される。したがって、同じ振動方向の光であっても、入射面が変われば、Ｐ偏光、Ｓ偏光で表される偏光状態も変わることになる。そのため、反射部材３７の点Ｐ２で反射して＋Ｙ方向に進む光Ｌ１は、光の振動方向が点Ｐ２に入射する前から全く変化しなければ、Ｐ偏光として偏光分離膜３９に入射する。
【００５５】
実際には、光の振動方向は散乱反射によっていくらか乱されるため、光Ｌ１は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含んでいる。点Ｐ３に入射した光Ｌ１のうち、Ｓ偏光成分Ｌ１ｓは偏光分離膜３９で反射し、Ｐ偏光成分Ｌ１ｐは偏光分離膜３９を透過する。したがって、１回目に偏光分離膜３９に入射したときに偏光分離膜３９で反射した光Ｌ０ｓの一部は、２回目に偏光分離膜３９に入射したときには偏光分離膜３９を透過する。以降、この過程が繰り返される。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の波長変換装置２７においては、あらゆる方位角において、対応する入射面によって定義されるＰ偏光成分が偏光分離膜３９を透過する。したがって、図５（Ａ）に示すように、方位角で表現した光の進行方向と偏光分離膜３９を透過する光の偏光方向Ｔとは一致する。その結果、波長変換装置２７から射出される光（蛍光光束）は、偏光方向が互いに異なる複数の光束を含む。波長変換装置２７の全体で見ると、図６に示すように、波長変換装置２７から射出される光の偏光方向Ｔは、蛍光体層３４の領域によって異なる。具体的には、波長変換装置２７から射出される光の偏光方向Ｔは、蛍光体層３４の中心から放射状に分布する。このように、蛍光体層３４から射出された光の偏光方向は制御されるが、一方向には揃っていない。
【００５７】
図７（Ａ）は、照明装置２の要部の側面図である。図７（Ｂ）は、波長変換装置２７から射出される光の偏光方向Ｔを示す図である。図７（Ｃ）は、波長変換装置２７から射出される光の偏光方向Ｔと位相差素子４５の遅相軸Ｃとの関係を示す図である。図７（Ｄ）は、位相差素子４５から射出される光の偏光方向Ｔを示す図である。
光の偏光方向Ｔを調整するためには、図７（Ａ）に示すように、照明装置２において、波長変換装置２７の後段にレンズ２６ｃを配置し、レンズ２６ｃの後段に位相差素子４５を配置すればよい。
【００５８】
図７（Ｂ）に示すように、波長変換装置２７から射出される光の偏光方向Ｔは、放射状に分布している。したがって、位相差素子４５は、遅相軸Ｃの方向が、光の偏光方向Ｔに応じて位相差素子４５の領域によって異なるように構成されている。具体的には、位相差素子４５の各領域の遅相軸Ｃの方向は、図７（Ｃ）に示すように、波長変換装置２７から射出される光の偏光方向Ｔに応じて放射状に設定されている。言い換えると、位相差素子４５の複数の領域のうち、第１の領域の遅相軸Ｃの方向は、第１の領域に入射する光束が波長変換装置２７から射出されたときの方位角に応じて設定されている。
【００５９】
以下の説明では、図７（Ｃ）のｘ軸の正方向を基準として反時計回りに方位角を定義する。また、位相差素子４５として、位相差値が透過光（黄色光）の波長λの１／２であるものを用いる。
より具体的には、図７（Ｃ）に示すように、光の偏光方向Ｔが０°となる領域において、位相差素子４５の遅相軸Ｃの方向は、４５°方向または−４５°方向に設定されている。光の偏光方向Ｔが４５°となる領域において、位相差素子４５の遅相軸Ｃの方向は、６７．５°方向に設定されている。光の偏光方向Ｔが−４５°となる領域において、位相差素子４５の遅相軸Ｃの方向は、−６７．５°方向に設定されている。光の偏光方向Ｔが９０°となる領域において、位相差素子４５の遅相軸Ｃの方向は、９０°方向に設定されている。
【００６０】
領域によって遅相軸Ｃが異なる位相差素子４５を光が透過すると、光の偏光方向Ｔが領域によって異なる角度だけ回転する。すなわち、光の偏光方向Ｔは、偏光方向Ｔと遅相軸Ｃとのなす角度の２倍分だけ回転する。例えば光の偏光方向Ｔが４５°となる領域において、位相差素子４５の遅相軸Ｃの方向は、６７．５°方向に設定されている。この場合、偏光方向Ｔと遅相軸Ｃとのなす角度は２２．５°であるから、光の偏光方向Ｔは、２２．５°の２倍である４５°回転する。
【００６１】
その結果、図７（Ｄ）に示すように、光の偏光方向Ｔは、領域にかかわらず９０°方向に揃った状態となる。このように、領域毎に遅相軸Ｃの方向が異なる位相差素子４５を用いることにより、放射状に均一に分布していた偏光方向Ｔを所望の分布に調整することができる。位相差素子４５の遅相軸Ｃに連続的な分布を持たせれば、偏光方向Ｔを一方向に揃えることができる。このように、波長変換装置２７から射出される光（蛍光光束）の偏光方向の分布を位相差素子４５によって小さくすることができる。
以上、光の偏光方向Ｔを調整する手段の原理を説明したが、本実施形態の照明装置２における位相差素子の具体例については、後述する。
【００６２】
図２に戻って、偏光分離膜３９から射出された蛍光光ＹＬは、第１のピックアップ光学系２６および前述した位相差素子４５を透過し、さらに偏光分離素子５０Ａに入射する。蛍光光ＹＬは、偏光分離素子５０Ａを透過した後、インテグレーター光学系３１に向けて進む。
【００６３】
一方、偏光分離素子５０Ａから射出されたＰ偏光の青色光ＢＬｐ’は、位相差板２８に入射する。位相差板２８は、偏光分離素子５０Ａと拡散反射素子３０との間の光路中に配置された１／４波長板（λ／４板）から構成されている。したがって、偏光分離素子５０Ａから射出されたＰ偏光の青色光ＢＬｐ’は、位相差板２８を透過することによって、円偏光の青色光ＢＬｃ’に変換された後、第２のピックアップ光学系２９に入射する。第２のピックアップ光学系２９は、青色光ＢＬｃ’を拡散反射素子３０に向けて集光させる。第２のピックアップ光学系２９は、例えばピックアップレンズ２９ａ、ピックアップレンズ２９ｂから構成されている。
【００６４】
拡散反射素子３０は、第２のピックアップ光学系２９から射出された青色光ＢＬｃ’を偏光分離素子５０Ａに向けて拡散反射させる。その中でも、拡散反射素子３０としては、拡散反射素子３０に入射した青色光ＢＬｃ’をランバート反射させるものを用いることが好ましい。拡散反射素子３０は、拡散反射板３０Ａと、拡散反射板３０Ａを回転させるためのモーター等の駆動源３０Ｍと、を備えている。駆動源３０Ｍの回転軸は、光軸ａｘ１と略平行に配置されている。これにより、拡散反射板３０Ａは、拡散反射板３０Ａに入射する青色光ＢＬｃ’の中心軸に交差する面内で回転可能に構成されている。拡散反射板３０Ａは、回転軸の方向から見て例えば円形に形成されている。
【００６５】
拡散反射素子３０で拡散反射された青色光ＢＬｃ’は、再び第２のピックアップ光学系２９を通り、位相差板２８に入射し、Ｓ偏光を主成分とする青色光ＢＬｓ’に変換される。青色光ＢＬｓ’は、偏光分離素子５０Ａに入射する。青色光ＢＬｓ’のＳ偏光成分は、偏光分離素子５０Ａによって反射される。
【００６６】
これにより、青色光ＢＬｓ’は、偏光分離素子５０Ａを透過した蛍光光ＹＬとともに、照明光ＷＬとして光源装置２０から射出される。すなわち、青色光ＢＬｓ’および蛍光光ＹＬは、偏光分離素子５０Ａから互いに同一方向に向けて射出される。これにより、青色光ＢＬｓ’と蛍光光（黄色光）ＹＬとが合成された照明光（白色光）ＷＬが得られる。
【００６７】
均一照明光学系４０は、インテグレーター光学系３１と、集光レンズ３３と、を備える。均一照明光学系４０は、光源装置２０から射出された照明光ＷＬの強度分布を被照明領域である液晶パネル上で均一化する。均一照明光学系４０から射出された照明光ＷＬは、色分離光学系３へ入射する。
【００６８】
光源装置２０から射出された照明光ＷＬは、インテグレーター光学系３１に入射する。インテグレーター光学系３１は、例えば、第１のレンズアレイ３１ａ，第２のレンズアレイ３１ｂから構成されている。第１のレンズアレイ３１ａおよび第２のレンズアレイ３１ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列された構成を有する。第１のレンズアレイ３１ａは、４行４列に配列された複数のレンズ３１１を備えている。同様に、第２のレンズアレイ３１ｂは、４行４列に配列された複数のレンズ３１２を備えている。
【００６９】
ここで、本実施形態の原理の説明で挙げた位相差素子４５の具体例を示す。
図８（Ａ）は、波長変換装置２７から集光レンズ３３までの概略構成図である。ただし、光学素子２５Ａは省略してある。図８（Ｂ）は、位相差素子４５に入射する前の光の偏光方向Ｔを示す図である。図８（Ｃ）は、位相差素子４５の遅相軸Ｃを示す図である。図８（Ｄ）は、位相差素子４５から射出される光の偏光方向Ｔを示す図である。
【００７０】
図８（Ｃ）に示すように、位相差素子４５は、第１のレンズアレイ３１ａの複数のレンズ３１１に対応する複数の領域Ｒを有している。複数の領域Ｒ各々の遅相軸Ｃの方向は互いに異なる。具体的には、第１のレンズアレイ３１ａの複数のレンズ３１１は４行４列に配置されているため、これに対応して、位相差素子４５の複数の領域Ｒも４行４列に配置されている。位相差素子４５の位相差値は、透過光（黄色光）の波長λの１／２である。
【００７１】
図６を用いて先に説明したように、波長変換装置２７から射出される光の偏光方向Ｔは、蛍光体層３４の中心から放射状に分布している。したがって、位相差素子４５に入射する光の偏光方向Ｔの分布は、概略図８（Ｂ）に示すようになる。厳密には、一つの領域Ｒの中でも場所によって光の偏光方向Ｔが異なるが、図８（Ｂ）に示す偏光方向Ｔを示す矢印は当該領域Ｒにおける平均的な偏光方向を示している。
【００７２】
これに対して、位相差素子４５の各領域Ｒの遅相軸Ｃは、各領域Ｒに入射する光の偏光方向Ｔに応じて設定されている。具体的には、例えば、図８（Ｂ）に示す最上段右端の領域Ｒに入射する光の偏光方向Ｔが、４５°方向であったとする。この場合、図８（Ｃ）に示すように、最上段右端の領域Ｒの遅相軸Ｃの方向は、６７．５°方向に設定されている。また、図８（Ｂ）に示す最上段右から２番目の領域Ｒに入射する光の偏光方向Ｔが、６７．５°方向であったとする。この場合、図８（Ｃ）に示すように、最上段右から２番目の領域Ｒの遅相軸Ｃの方向は、７８．７５°方向に設定されている。
【００７３】
領域Ｒによって遅相軸Ｃが異なる位相差素子４５を光が透過すると、領域Ｒにおいて、光の偏光方向Ｔは、偏光方向Ｔと遅相軸Ｃとのなす角度の２倍分だけ回転する。その結果、図８（Ｄ）に示すように、光の偏光方向Ｔは、領域Ｒにかかわらず９０°方向に揃った状態となる。このように、領域Ｒ毎に遅相軸Ｃの方向が異なる位相差素子４５を用いることにより、放射状に分布していた偏光方向Ｔを所望の分布に調整することができる。
【００７４】
図２に戻って、インテグレーター光学系３１を通過した照明光ＷＬは、集光レンズ３３に入射する。集光レンズ３３は、インテグレーター光学系３１から射出された照明光ＷＬを被照明領域上で重畳させる。インテグレーター光学系３１と集光レンズ３３とによって、被照明領域である液晶パネル上での照度分布が均一化される。
【００７５】
本実施形態の波長変換装置２７によれば、偏光分離膜３９で反射した光は、反射部材３７で反射する際に凹凸構造４３で散乱するため、次に偏光分離膜３９に入射した時点では一部の偏光成分が偏光分離膜３９を透過できるようになる。この過程を繰り返すことにより蛍光体層３４から光が順次取り出されるため、光利用効率を大きく低下させることなく、偏光方向が制御された光が得られる。また、誘電体多層膜で構成された偏光分離膜３９が用いられるため、ワイヤーグリッド偏光子に比べて光の吸収が少なく、発熱を抑制することができる。したがって、この種の波長変換装置２７を備えた照明装置２は、光利用効率に優れ、発熱の少ない照明装置となる。さらに、この種の照明装置２を備えたプロジェクター１は、表示品位に優れたプロジェクターとなる。
【００７６】
また、照明装置２においては、励起光ＢＬｓにより蛍光体層３４を励起することによって生成された蛍光光ＹＬと、青色光ＢＬｐ’を拡散反射素子３０で拡散反射することにより得られた青色光ＢＬｓ’とを用いて、色純度や色再現性に優れた照明光ＷＬを得ることができる。すなわち、ピーク波長が４６０ｎｍの青色光ＢＬ’は、ピーク波長が４４６ｎｍの励起光ＢＬよりも視感度が高い青色光である。また、ピーク波長が４６０ｎｍの光を用いると、ピーク波長が４４６ｎｍの光を用いるよりも広い色域を得ることができる。すなわち、ピーク波長が４６０ｎｍの光は、ピーク波長が４４６ｎｍの光よりもカラー画像の形成に適している。したがって、ピーク波長が４６０ｎｍの青色光ＢＬ’と蛍光光ＹＬとによる照明光は、ピーク波長が４４６ｎｍの励起光ＢＬと蛍光光ＹＬとによる照明光よりも、色域を向上させることができる。
【００７７】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、波長変換装置の構成が第１実施形態と異なる。
図９は、第２実施形態の波長変換装置を示す断面図である。
図９において、第１実施形態の図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７８】
第１実施形態では、蛍光体層がバインダーを含まず、蛍光体材料を焼結した蛍光体層が用いられていた。これに対して、図９に示すように、本実施形態の波長変換装置５７においては、蛍光体層５４は、複数の蛍光体粒子５５とバインダー５６とを含んでいる。また、反射部材５３は、蛍光体層５４の第２の面５４ｂに設けられている。第１実施形態の反射部材が光散乱部としての凹凸構造を有していたのに対し、本実施形態の反射部材５３は光散乱部としての凹凸構造を有していない。
【００７９】
本実施形態の場合、偏光分離膜３９で反射した光は、蛍光体粒子５５によって散乱される。すなわち、本実施形態では、蛍光体粒子５５が光散乱部として機能する。したがって、反射部材５３が光散乱部としての凹凸構造を有していなくてもよい。光の散乱に伴って、蛍光体層５４の第１の面５４ａの法線方向から見た光の進行方向（方位角）が変化する。これにより、蛍光体粒子５５により散乱した後に偏光分離膜３９に再度入射した光の一部が偏光分離膜３９を透過できるようになる。
【００８０】
本実施形態においても、光利用効率の低下や発熱が抑えられた波長変換装置を実現できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１０を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、波長変換装置の構成が第１実施形態と異なる。
図１０は、第３実施形態の波長変換装置を示す断面図である。
図１０において、第１実施形態の図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８２】
本実施形態の波長変換装置６７は、図１０に示すように、第２実施形態の波長変換装置５７の蛍光体層５４にさらに気泡６９が含有されたものである。反射部材５３は、蛍光体層６８の第２の面６８ｂに設けられている。本実施形態の気泡６９は特許請求の範囲のフィラーに対応する。フィラーは、蛍光体層内に混入され、バインダーの屈折率と異なる屈折率を有する任意の粒状体である。フィラーは、気泡６９に限定されず、例えば無機材料、有機材料等からなる微粒子であってもよい。
【００８３】
第２実施形態で述べたように、偏光分離膜３９で反射した光は、蛍光体粒子５５により散乱するが、本実施形態の場合はさらに気泡６９によっても散乱する。すなわち、本実施形態では、気泡６９が光散乱部として機能する。光の散乱に伴って、蛍光体層６８の第１の面６８ａの法線方向から見た光の進行方向（方位角）が変化する。これにより、蛍光体粒子５５もしくは気泡６９により散乱した後に偏光分離膜３９に再入射した光の一部が偏光分離膜３９を透過できるようになる。
【００８４】
本実施形態においても、光利用効率の低下や発熱が抑えられた波長変換装置を実現できる、という第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００８５】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１１を用いて説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、波長変換装置の構成が第１実施形態と異なる。
図１１は、第４実施形態の波長変換装置を示す断面図である。
図１１において、第１実施形態の図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８６】
第１実施形態では、反射部材が光散乱部としての凹凸構造を有していた。これに対して、図１１に示すように、本実施形態の波長変換装置７７においては、反射部材５３は凹凸構造を有しておらず、蛍光体層７８の第１の面７８ａが、光散乱部としての凹凸構造７９を有している。凹凸構造７９が設けられた蛍光体層７８の第１の面７８ａと偏光分離膜３９との間には、蛍光光ＹＬを透過させる光透過層８０が設けられている。光透過層８０の蛍光体層７８とは反対側の面８０ａは平坦であり、偏光分離膜３９は平坦な面８０ａに設けられている。
【００８７】
蛍光体層７８の第１の面７８ａに入射した光は、凹凸構造７９により散乱し、蛍光体層７８の第１の面７８ａの法線方向から見た光の進行方向（方位角）が変化する。本実施形態では、第１の面７８ａの凹凸構造７９が光散乱部として機能する。これにより、偏光分離膜３９で一旦反射し、偏光分離膜３９に再度入射した光の一部が偏光分離膜３９を透過できるようになる。
【００８８】
本実施形態においても、光利用効率の低下や発熱が抑えられた波長変換装置を実現できる、という第１〜第３実施形態と同様の効果が得られる。
さらに本実施形態の場合、蛍光体層７８の第１の面７８ａの凹凸構造７９に沿って偏光分離膜３９を設ける必要がなく、平坦な偏光分離膜３９を設けることができる。そのため、偏光分離膜３９の形成が容易になるとともに、偏光分離膜３９の性能低下が生じることがない。
【００８９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記第２，第３実施形態では、蛍光体粒子やフィラーが光散乱部として機能するため、反射部材に凹凸構造が設けられていないが、反射部材に凹凸構造が設けられていてもよい。
【００９０】
第４実施形態では、蛍光体層の第１の面の凹凸構造が光散乱部として機能するため、反射部材に凹凸構造が設けられていないが、反射部材に凹凸構造が設けられていてもよい。また、光透過層８０は空気層でもよい。
【００９１】
上記実施形態では、蛍光体層の第１の面側から励起光が入射し、第１の面側から蛍光が射出される方式の波長変換装置、いわゆる反射型の波長変換装置の例を挙げた。この構成に代えて、いわゆる透過型の波長変換装置に本発明を適用してもよい。透過型の波長変換装置においては、励起光が透過可能な波長分離膜が反射部材として用いられ、蛍光体層の第２の面側から励起光が入射し、第１の面側から蛍光が射出される。
【００９２】
上記実施形態では、第１の半導体レーザーから射出される光の波長と第２の半導体レーザーから射出される光の波長とが互いに異なる例を挙げたが、第１の半導体レーザーから射出される光の波長と第２の半導体レーザーから射出される光の波長とは一致していてもよい。その他、波長変換装置、照明装置およびプロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
【００９３】
上記実施形態では本発明による照明装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…プロジェクター、２…照明装置、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…光変調装置、６…投射光学系、２０…光源装置、２２…コリメート光学系、２７，５７，６７，７７…波長変換装置、３１ａ…第１のレンズアレイ、３１ｂ…第２のレンズアレイ、３３…集光レンズ、３４，５４，６８，７８…蛍光体層、３７…反射部材、３９…偏光分離膜、４３，７９…凹凸構造（光散乱部）、４５…位相差素子、５５…蛍光体粒子（光散乱部）、６９…気泡（光散乱部）、８０…光透過層。
【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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