(57)【要約】【課題】偏光分離装置における接着層の劣化を抑制できる照明装置及び当該照明装置を備えたプロジェクターを提供すること。【解決手段】本発明の照明装置３１は、第１波長帯の第１光線束を射出する発光素子と、第１光線束が入射される偏光分離装置３１４と、を備える。偏光分離装置３１４は、第１プリズム３１４１と、第１プリズム３１４１に設けられ、第１光線束に対して偏光分離機能を持つ偏光分離層３１４３と、偏光分離層３１４３に接着層３１４４を介して固定された第２プリズム３１４２と、を有し、第１光線束は、接着層３１４４とは反対側から偏光分離層３１４３に入射される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長帯の第１光線束を射出する発光素子と、
前記第１光線束が入射される偏光分離装置と、を備え、
前記偏光分離装置は、
第１プリズムと、
前記第１プリズムに設けられ、前記第１光線束に対して偏光分離機能を持つ偏光分離層と、
前記偏光分離層に接着層を介して固定された第２プリズムと、を有し、
前記第１光線束は、前記接着層とは反対側から前記偏光分離層に入射されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第１波長帯の第２光線束の照射により第３光線束を射出する波長変換層と、
前記波長変換層から射出された前記第３光線束を反射する反射層と、をさらに備え、
前記偏光分離装置は、前記偏光分離層にて前記第１光線束の少なくとも一部を反射することにより、前記第２光線束を生成し、
前記反射層で反射した前記第３光線束は、前記偏光分離装置に入射し、前記偏光分離層を経由して前記偏光分離装置から射出することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
反射素子と、
前記反射素子と前記偏光分離装置との間に配置された位相差板と、を備え、
前記偏光分離層は、前記第１光線束を、前記第２光線束と当該第２光線束とは偏光状態が異なる第４光線束とに分離し、
前記偏光分離層にて分離された前記第４光線束は、前記位相差板を透過して前記反射素子に入射し、
前記反射素子で反射した前記第４光線束は、前記位相差板を透過して前記偏光分離装置に入射し、前記偏光分離層を経由して前記偏光分離装置から射出することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の照明装置において、
前記第２光線束は、前記第１光線束のうち前記偏光分離層により反射された光線束であることを特徴とする照明装置。
【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照明装置と、
前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの画像光を投射する投射光学装置と、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、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源装置から射出された照明光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーン等の被投射面に拡大投射する画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の画像表示装置は、照明装置、偏光分離装置、分光装置、液晶パネル、プリズム及び投射光学装置を備える。照明装置は、励起光を射出する励起光源と、蛍光体とを備える。蛍光体は、入射された励起光の一部を励起光とは異なる波長の光に変換して蛍光を生成する。これにより、蛍光体からは、当該蛍光と、励起光の他の一部とが、当該励起光が入射する側と同じ側に照明光として射出される。そして、照明光は分光装置によって赤色、緑色及び青色の色光に分離される。分離された各色光は、それぞれが対応する液晶パネルにて変調される。液晶パネルにより変調された各色光がプリズムにて合成され、投射光学装置から投射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の偏光分離装置は、プリズム型の偏光ビームスプリッターである。このプリズム型の偏光ビームスプリッターは、略直方体形状を有するものであり、偏光分離層が形成された直角三角柱形状のプリズムに対して、当該プリズムと同形状のプリズムが接着剤により接合されることにより構成される。このようなプリズム型の偏光ビームスプリッターは、プレート型の偏光ビームスプリッターに比べて、上記励起光の波長範囲における偏光分離特性が高く、Ｐ偏光の励起光とＳ偏光の励起光とを効率よく分離できる。
しかしながら、プリズム型の偏光分離スプリッターは、上述したように接着剤により２つのプリズムが接合されることにより構成されるので、励起光源から射出された強い光が当該偏光ビームスプリッターの接着剤（接着層）に照射されると、当該接着層の劣化が促進されるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決することを目的としたものであり、偏光分離装置における接着層の劣化が抑制された照明装置を提供することを目的の１つとする。また、当該照明装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に係る照明装置は、第１波長帯の第１光線束を射出する発光素子と、前記第１光線束が入射される偏光分離装置と、を備え、前記偏光分離装置は、第１プリズムと、前記第１プリズムに設けられ、前記第１光線束に対して偏光分離機能を持つ偏光分離層と、前記偏光分離層に接着層を介して固定された第２プリズムと、を有し、前記第１光線束は、前記接着層とは反対側から前記偏光分離層に入射されることを特徴とする。
【０００７】
上記第１態様によれば、発光素子が射出した第１光線束は、偏光分離層の接着層とは反対側から当該偏光分離層に入射されるので、当該入射された第１光線束の少なくとも一部が当該偏光分離層により反射される。このため、偏光分離層により反射された成分は、接着層に入射しないので、当該第１光線束の全てが接着層に入射される場合に比べて、当該接着層に入射される光の量を低減できる。従って、偏光分離装置における接着層の劣化を抑制できる。
【０００８】
上記第１態様では、前記第１波長帯の第２光線束の照射により第３光線束を射出する波長変換層と、前記波長変換層から射出された前記第３光線束を反射する反射層と、をさらに備え、前記偏光分離装置は、前記偏光分離層にて前記第１光線束の少なくとも一部を反射することにより、前記第２光線束を生成し、前記反射層で反射した前記第３光線束は、前記偏光分離装置に入射し、前記偏光分離層を経由して前記偏光分離装置から射出することが好ましい。。
【０００９】
この構成によれば、波長変換層から射出し、偏光分離装置に入射する第３光線束の光の強度及び光量が第１光線束の光の強度及び光量より小さいので、当該第３光線束の少なくとも一部が接着層に入射されたとしても、第１光線束が当該接着層に入射された場合に比べて、当該接着層に入射する光の強度及び光量が小さい。従って、波長変換層を備える照明装置においても接着層の劣化を抑制できる。
【００１０】
上記第１態様では、反射素子と、前記反射素子と前記偏光分離装置との間に配置された位相差板と、を備え、前記偏光分離層は、前記第１光線束を、前記第２光線束と当該第２光線束とは偏光状態が異なる第４光線束とに分離し、前記偏光分離層にて分離された前記第４光線束は、前記位相差板を透過して前記反射素子に入射し、前記反射素子で反射した前記第４光線束は、前記位相差板を透過して前記偏光分離装置に入射し、前記偏光分離層を経由して前記偏光分離装置から射出することが好ましい。
この構成によれば、第３光線束と第４光線束とを合成して白色光を生成する場合でも、接着層の劣化を抑制できる。
【００１１】
上記第１態様では、前記第２光線束は、前記第１光線束のうち前記偏光分離層により反射された光線束であることが好ましい。
ここで、波長変換層が第２光線束を第３光線束に変換する効率は１００％未満である。このため、十分な強度の第３光線束を得るためには、第２光線束が第１光線束のうち比較的多くの割合を占める場合が多い。従って、この構成によれば、第１光線束のうち接着層に入射する成分の割合を比較的小さくすることができる。
【００１２】
本発明の第２態様に係るプロジェクターでは、上述の照明装置と、前記照明装置から射出された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置からの画像光を投射する投射光学装置と、を備えることを特徴とする。
上記第２態様のプロジェクターは、劣化しにくい照明装置を備えているため、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの概略を示す模式図。
【図２】上記第１実施形態に係る照明装置の概略を示す模式図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るプロジェクターにおける照明装置の概略を示す模式図。
【図４】本発明の第３実施形態に係るプロジェクターにおける照明装置の概略を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［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。
プロジェクター１は、内部に設けられた光源から射出された光束を変調して画像情報に応じた画像を形成し、当該画像をスクリーンＳＣ１等の被投射面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、図１に示すように、外装筐体２、当該外装筐体２内に収納される光学ユニット３の他、図示を省略するが、当該プロジェクター１を制御する制御装置、冷却対象を冷却する冷却装置、及び当該プロジェクター１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置を備える。
【００１５】
［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を射出する。なお、照明装置３１の構成については、後述する。
色分離装置３２は、照明装置３１から入射された照明光ＷＬを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つの色光に分離する。この色分離装置３２は、ダイクロイックミラー３２１，３２２、全反射ミラー３２３，３２４，３２５及びリレーレンズ３２６，３２７を備える。
ダイクロイックミラー３２１は、照明装置３１からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲとその他の色光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する。ダイクロイックミラー３２１は、赤色光ＬＲを透過させるとともに、その他の色光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を反射させる。ダイクロイックミラー３２２は、その他の色光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。ダイクロイックミラー３２２は、緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過させる。
【００１６】
全反射ミラー３２３は、赤色光ＬＲの光路中に配置され、ダイクロイックミラー３２１を透過した赤色光ＬＲを光変調装置３４（３４Ｒ）に向けて反射させる。一方、全反射ミラー３２４，３２５は、青色光ＬＢの光路中に配置され、ダイクロイックミラー３２２を透過した青色光ＬＢを光変調装置３４（３４Ｂ）に導く。また、緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー３２２にて、光変調装置３４（３４Ｇ）に向けて反射される。
リレーレンズ３２６，３２７は、青色光ＬＢの光路の、ダイクロイックミラー３２２の下流に配置されている。これらリレーレンズ３２６，３２７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よる青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有する。
【００１７】
平行化レンズ３３は、後述する光変調装置３４に入射する光を平行化する。なお、赤、緑及び青の各色光用の平行化レンズを、それぞれ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとする。また、赤、緑及び青の各色光用の光変調装置を、それぞれ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂとする。
【００１８】
光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）は、それぞれ入射される赤、緑及び青の色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを変調して、画像情報に応じた色画像光を形成する。これら光変調装置３４は、入射される光を変調する液晶パネルにより構成される。なお、図示は省略するが、光変調装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの入射側及び射出側にはそれぞれ、偏光板が配置されている。
【００１９】
色合成装置３５には、各光変調装置３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂからの画像光が入射される。この色合成装置３５は、各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢに対応した色画像光を合成し、合成された画像光を投射光学装置３６に向けて射出する。本実施形態では、色合成装置３５は、クロスダイクロイックプリズムにより構成される。
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スクリーンＳＣ１等の被投射面に投射する。このような構成により、スクリーンＳＣ１に拡大された画像が投射される。
【００２０】
［照明装置の構成］
図２は、本実施形態のプロジェクター１における照明装置３１の構成を示す概略図である。
照明装置３１は、前述したように照明光ＷＬを色分離装置３２に向けて射出する。この照明装置３１は、図２に示すように、光源装置３１１、アフォーカル光学系３１２、ホモジナイザー光学系３１３、偏光分離装置３１４、ピックアップ光学系３１５、位相差板３１６、ピックアップレンズ３１７、インテグレーター光学系３１８、偏光変換素子３１９、重畳レンズ３２０、蛍光部材４及び拡散反射素子５を備える。
【００２１】
光源装置３１１は、アレイ光源３１１Ａ及びコリメーター光学系３１１Ｂを備える。アレイ光源３１１Ａは、本発明の発光素子に相当する複数の半導体レーザー３１１１，３１１２により構成される。具体的に、アレイ光源３１１Ａは、複数の第１半導体レーザー３１１１及び複数の第２半導体レーザー３１１２を備える。なお、詳しくは後述するが、蛍光部材４にて反射された光束の照明光軸をＡｘ２としたとき、照明光軸Ａｘ１と照明光軸Ａｘ２とは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。照明光軸Ａｘ１上においては、アレイ光源３１１Ａと、コリメーター光学系３１１Ｂと、アフォーカル光学系３１２と、ホモジナイザー光学系３１３と、偏光分離装置３１４と、位相差板３１６と、ピックアップレンズ３１７と、拡散反射素子５とが、この順に並んで配置されている。なお、拡散反射素子５は、本発明の反射素子に相当する。
一方、照明光軸Ａｘ２上においては、波長変換素子４１を備えた蛍光部材４と、ピックアップ光学系３１５と、偏光分離装置３１４と、インテグレーター光学系３１８と、偏光変換素子３１９と、重畳レンズ３２０とが、この順に並んで配置されている。
【００２２】
第１半導体レーザー３１１１は、励起光ＢＬ１を射出する励起光用のレーザー光源である。この第１半導体レーザー３１１１は、励起光ＢＬ１として、例えばピーク波長が４４０ｎｍのレーザー光を射出する。また、第２半導体レーザー３１１２は、青色光ＢＬ２を射出する。この第２半導体レーザー３１１２は、青色光ＢＬ２として、例えばピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光を射出する。励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２は、コリメーター光学系３１１Ｂに入射する。
【００２３】
コリメーター光学系３１１Ｂは、上記入射された励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２を平行光束に変換するものである。コリメーター光学系３１１Ｂは、例えばアレイ状に配置された複数のコリメーターレンズ３１１３から構成されている。このコリメーター光学系３１１Ｂを通過した各励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２は、アフォーカル光学系３１２に入射する。
アフォーカル光学系３１２は、コリメーター光学系３１１Ｂから入射された励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２の光束径を調整する。このアフォーカル光学系３１２は、レンズ３１２１と、レンズ３１２２とを備える。アフォーカル光学系３１２を通過した励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２は、ホモジナイザー光学系３１３に入射する。
【００２４】
ホモジナイザー光学系３１３は、後述するピックアップレンズ３１７と協同して、被照明領域における励起光ＢＬ１あるいは青色光ＢＬ２による照度分布を均一化する。このホモジナイザー光学系３１３は、一対のマルチレンズアレイ３１３１，３１３２を備える。ホモジナイザー光学系３１３から射出された励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２は、偏光分離装置３１４に入射する。
【００２５】
［偏光分離装置の構成］
偏光分離装置３１４は、プリズム型の偏光ビームスプリッターである。この偏光分離装置３１４は、第１プリズム３１４１及び第２プリズム３１４２を備える。各プリズム３１４１，３１４２は、それぞれ三角柱状に形成され、各プリズム３１４１，３１４２の傾斜面が対向するように配置される。
第１プリズム３１４１の上記傾斜面には、波長選択性を有する偏光分離層３１４３が形成されている。この偏光分離層３１４３は、例えば、第１プリズム３１４１の上記傾斜面に蒸着されることにより形成される。
第１プリズム３１４１は、偏光分離層３１４３の励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２が入射する側に設けられている。第２プリズム３１４２は、偏光分離層３１４３の励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２が入射する側とは反対側に設けられている。第２プリズム３１４２の上記傾斜面には、接着層３１４４が設けられている。このような構成により、第１プリズム３１４１及び第２プリズム３１４２は、接着層３１４４により接着固定され、プリズム型の偏光ビームスプリッターを構成する。
【００２６】
また、偏光分離装置３１４の各プリズム３１４１，３１４２の各傾斜面は、照明光軸Ａｘ１に対して４５°の角度をなし、かつ、照明光軸Ａｘ２に対しても４５°の角度をなしている。
【００２７】
偏光分離層３１４３は、励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２を当該偏光分離層３１４３に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離する。また、偏光分離層３１４３は、後述する蛍光光ＹＬを偏光状態にかかわらず、すなわち、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分のいずれの偏光成分であっても透過させる色分離機能を有する。
【００２８】
励起光ＢＬ１の偏光方向は、偏光分離層３１４３にて反射されるＳ偏光成分の偏光方向と一致している。一方、青色光ＢＬ２の偏光方向は、偏光分離層３１４３にて透過されるＰ偏光成分の偏光方向と一致している。
従って、励起光ＢＬ１は、Ｓ偏光の励起光ＢＬ１ｓとして、蛍光部材４の波長変換素子４１に向けて偏光分離層３１４３で反射される。一方、青色光ＢＬ２は、Ｐ偏光の青色光ＢＬ２ｐとして、拡散反射素子５に向けて偏光分離層３１４３と接着層３１４４とを透過する。
【００２９】
本実施形態においては、照明光ＷＬを白色光とするために、励起光ＢＬ１の光の強度は、青色光ＢＬ２の光の強度に比べて高く設定されている。接着層３１４４に光強度が高い光が入射すると、当該接着層３１４４の劣化が促進される。これに対して、本実施形態では、光の強度が高い励起光ＢＬ１は、偏光分離層３１４３にて反射されるので、接着層３１４４に当該励起光ＢＬ１が入射することがない。このようにして偏光分離層３１４３にて反射されたＳ偏光の励起光ＢＬ１ｓは、ピックアップ光学系３１５に入射される。なお、励起光ＢＬ１ｓは、本発明の第２光線束に相当する。
【００３０】
ピックアップ光学系３１５は、マルチレンズアレイ３１３２から射出され、偏光分離層３１４３により反射された複数の光束（励起光ＢＬ１ｓ）を、波長変換素子４１に向けて集光させるとともに、当該波長変換素子４１の波長変換層４１１上で互いに重畳させる。このピックアップ光学系３１５は、例えば２つのピックアップレンズ３１５１，３１５２から構成されている。ピックアップ光学系３１５から射出された励起光ＢＬ１ｓは、波長変換素子４１に入射される。
【００３１】
［蛍光部材の構成］
蛍光部材４は、波長変換素子４１、固定部材４２、基板４３及びヒートシンク４４を備える。波長変換素子４１は、波長変換層４１１及び反射層４１２を有する。この波長変換層４１１は、入射された光の一部を蛍光光ＹＬに変換して射出するとともに、他の一部を蛍光光ＹＬに変換せずに射出する。また、反射層４１２は、波長変換層４１１により生成された蛍光光ＹＬをピックアップ光学系３１５に向けて反射させる。
この波長変換素子４１は、当該波長変換素子４１の側面と基板４３との間に設けられた固定部材４２により、基板４３に固定されている。また、基板４３の波長変換層４１１を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク４４が配置されている。これにより、励起光が入射することにより発熱する波長変換素子４１がヒートシンク４４により冷却される。
【００３２】
［波長変換層の構成］
波長変換層４１１は、波長４４０ｎｍの励起光ＢＬ１ｓを吸収して励起される蛍光体を含み、この励起光ＢＬ１ｓ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蛍光光（黄色光）ＹＬを生成する。この蛍光光ＹＬは、本発明の第３光線束に相当する。
なお、波長変換層４１１には、耐熱性及び表面加工性に優れたものを用いることが好ましい。このような波長変換層４１１としては、例えば、酸化アルミニウム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や、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを好適に用いることができる。
【００３３】
［反射層の構成］
波長変換層４１１における励起光ＢＬ１ｓが入射する側とは反対側の面には、反射層４１２が形成されている。この反射層４１２は、波長変換層４１１から入射した蛍光光ＹＬを励起光ＢＬ１ｓが入射する方向とは反対方向に反射させる。これにより、波長変換素子４１に入射された励起光ＢＬ１ｓは、波長変換層４１１により蛍光光ＹＬに変換され、蛍光光ＹＬは、反射層４１２により上記入射方向とは反対方向に射出される。
【００３４】
具体的に、波長変換層４１１で生成された蛍光光ＹＬのうち、一部の蛍光光ＹＬは、反射層４１２により反射され、波長変換層４１１の外部へと射出される。また、波長変換層４１１で生成された蛍光光ＹＬのうち、他の一部の蛍光光ＹＬは、反射層４１２に入射されることなく、波長変換層４１１の外部へと射出される。
【００３５】
波長変換層４１１から射出された蛍光光ＹＬは、非偏光光である。この蛍光光ＹＬは、ピックアップ光学系３１５を通過した後、偏光分離装置３１４に入射される。そして、この蛍光光ＹＬは、偏光分離装置３１４の偏光分離層３１４３及び接着層３１４４を透過して、インテグレーター光学系３１８に入射する。
【００３６】
一方、偏光分離装置３１４から射出されたＰ偏光の青色光ＢＬ２ｐは、位相差板３１６に入射される。位相差板３１６は、偏光分離装置３１４と拡散反射素子５との間の光路中に配置された１／４波長板から構成されている。従って、偏光分離装置３１４から射出されたＰ偏光の青色光ＢＬ２ｐは、この位相差板３１６によって、円偏光の青色光ＢＬ２ｃに変換された後、ピックアップレンズ３１７に入射される。
このピックアップレンズ３１７は、青色光ＢＬ２ｃを拡散反射素子５に向けて集光させる。
【００３７】
拡散反射素子５は、ピックアップレンズ３１７から射出された青色光ＢＬ２ｃをピックアップレンズ３１７に向けて拡散反射させる。なお、拡散反射素子５としては、当該拡散反射素子５に入射された青色光ＢＬ２ｃ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５にて拡散反射された青色光ＢＬ２ｃは、再び位相差板３１６により、Ｓ偏光の青色光ＢＬ２ｓに変換された後、偏光分離装置３１４に入射する。そして、このＳ偏光の青色光ＢＬ２ｓは、偏光分離装置３１４の接着層３１４４を通過して、偏光分離層３１４３により反射され、インテグレーター光学系３１８に入射する。
【００３８】
これにより、青色光ＢＬ２ｓは、偏光分離装置３１４を透過した蛍光光ＹＬとともに、照明光ＷＬとして利用されることになる。具体的に、青色光ＢＬ２ｓ及び蛍光光ＹＬは、偏光分離装置３１４から互いに同一方向に向けて射出されることによって合成され、白色の照明光ＷＬが生成される。この照明光ＷＬは、インテグレーター光学系３１８に入射する。
【００３９】
インテグレーター光学系３１８は、後述する重畳レンズ３２０と協同して、被照明領域における照度分布を均一化する。このインテグレーター光学系３１８は、一対のレンズアレイ３１８１，３１８２を備える。これらレンズアレイ３１８１，３１８２は、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。このインテグレーター光学系３１８から射出された照明光ＷＬは、偏光変換素子３１９に入射する。
【００４０】
偏光変換素子３１９は、偏光分離膜と位相差板とから構成され、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。そして、偏光変換素子３１９から射出された照明光ＷＬは、重畳レンズ３２０に入射する。
重畳レンズ３２０は、偏光変換素子３１９から射出された照明光ＷＬを被照明領域において重畳させることにより、被照明領域の照度分布が均一化する。このようにして照度分布が均一化した照明光ＷＬは、重畳レンズ３２０から色分離装置３２に向けて射出される。
【００４１】
本実施形態においては、照明光ＷＬを白色とするために、波長変換層４１１の変換効率を鑑み、励起光ＢＬ１ｓの光量と、青色光ＢＬ２ｐの光量との比率を９：１乃至８：２に設定している。すなわち、アレイ光源３１１Ａの複数の第１半導体レーザー３１１１から射出される励起光ＢＬ１の総光量は、複数の第２半導体レーザー３１１２から射出される青色光ＢＬ２の総光量の略４倍以上９倍以下である。
【００４２】
偏光分離装置３１４に入射した励起光ＢＬ１は、偏光分離層３１４３により反射されるので、接着層３１４４に入射しない。また、接着層３１４４に入射される青色光ＢＬ２は、励起光ＢＬ１の略２０％以下の光量である。このため、偏光分離装置３１４に入射する光束の略８０％以上が当該接着層３１４４に入射しないので、接着層３１４４の当該光束による劣化を抑制できる。また、当該接着層３１４４が熱により変形し、剥がれることを抑制できる。
【００４３】
波長変換層４１１の変換効率は１００％未満であるため、蛍光光ＹＬの光量は励起光ＢＬ１ｓの光量よりも少ない。また、励起光ＢＬ１ｓのうち蛍光光ＹＬに変換されなかった成分の多くは波長変換層４１１で反射されるため、接着層３１４４へ入射しない。このため、蛍光光ＹＬが接着層３１４４へ入射しても、励起光ＢＬ１の全てが接着層３１４４へ入射する場合ほど接着層３１４４は劣化しない。
【００４４】
接着層３１４４を拡散反射素子５に向かって透過した青色光ＢＬ２ｐは、拡散反射素子５で拡散反射され、青色光ＢＬ２ｓとして再び接着層３１４４に入射する。しかし、青色光ＢＬ２ｓは拡散反射素子５の効果によって拡散されているため、接着層３１４４に入射した青色光ＢＬ２ｓの光密度は接着層３１４４を透過する青色光ＢＬ２ｐの光密度よりも小さい。このため、青色光ＢＬ２ｓが接着層３１４４へ入射しても、励起光ＢＬ１の全てが接着層３１４４へ入射する場合ほど接着層３１４４は劣化しない。
【００４５】
本実施形態の照明装置３１は、以下の効果を奏する。
アレイ光源３１１Ａから射出された第１光線束としての励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２は、接着層３１４４とは反対側から偏光分離層３１４３に入射し、第１光線束の一部である励起光ＢＬ１が当該偏光分離層３１４３により反射される。偏光分離層３１４３により反射された励起光ＢＬ１は接着層３１４４に入射しない。従って、接着層３１４４に第１光線束の全てが入射する場合に比べて接着層３１４４の劣化を抑制できる。
【００４６】
また、接着層３１４４の劣化により当該照明装置３１から射出される照明光ＷＬの輝度が低下する、ということが抑制される。
【００４７】
プロジェクター１は照明装置３１を備えているため、投射光学装置３６から投射される画像の輝度が低下することが抑制され、また、高い信頼性が得られる。
【００４８】
［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と同様の構成を備えるが、アレイ光源３１１Ａから射出される光の偏光状態が第１実施形態とは異なっている。これに伴い、偏光分離装置３１４に対する蛍光部材４及び拡散反射素子５の配置位置が第１実施形態とは異なっている。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、同様の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図３は、本実施形態に係る照明装置３１Ａの概略を示す模式図である。
図３に示すように、本実施形態では、アレイ光源３１１Ａから射出される光束の照明光軸Ａｘ１とし、拡散反射素子５にて拡散反射された光束の照明光軸をＡｘ３とする。これら照明光軸Ａｘ１と照明光軸Ａｘ３とは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。照明光軸Ａｘ１上においては、アレイ光源３１１Ａと、コリメーター光学系３１１Ｂと、アフォーカル光学系３１２と、ホモジナイザー光学系３１３と、偏光分離装置３１４と、ピックアップ光学系３１５と蛍光部材４（波長変換素子４１）とが、この順に並んで配置されている。
一方、照明光軸Ａｘ３上においては、拡散反射素子５と、ピックアップレンズ３１７と、位相差板３１６と、偏光分離装置３１４と、インテグレーター光学系３１８と、偏光変換素子３１９と、重畳レンズ３２０とが、この順に並んで配置されている。
【００５０】
第１実施形態においては、励起光ＢＬ１は偏光分離層３１４３に対するＳ偏光であったが、本実施形態にはＰ偏光である。また、第１実施形態においては、青色光ＢＬ２はＰ偏光であったが、本実施形態にはＳ偏光である。
そのため、励起光ＢＬ１は、Ｐ偏光の励起光ＢＬ１ｐとして、蛍光部材４に向けて偏光分離層３１４３Ａ及び接着層３１４４を透過する。青色光ＢＬ２は、Ｓ偏光の青色光ＢＬ２ｓとして、偏光分離層３１４３Ａにより拡散反射素子５に向けて反射する。励起光ＢＬ１ｐは本発明における第２光線束に相当し、青色光ＢＬ２ｓは本発明における第４光線束に相当する。
【００５１】
ここで、励起光ＢＬ１及び青色光ＢＬ２の全てが接着層３１４４に入射されると、当該接着層３１４４の劣化が促進される。これに対して、本実施形態では、青色光ＢＬ２は、偏光分離層３１４３Ａにて反射されるので、接着層３１４４に青色光ＢＬ２が入射されることがない。
【００５２】
青色光ＢＬ２はＳ偏光の青色光ＢＬ２ｓとして、拡散反射素子５に向けて偏光分離層３１４３で反射する。以下、第１実施形態と同様に、青色光ＢＬ２ｓは位相差板３１６と拡散反射素子５とによってＰ偏光の青色光ＢＬ２ｐに変換される。青色光ＢＬ２ｐは偏光分離装置３１４を透過し、インテグレーター光学系３１８に入射に入射する。
【００５３】
励起光ＢＬ１は、Ｐ偏光の励起光ＢＬ１ｐとして、波長変換素子４１に向けて当該偏光分離層３１４３及び接着層３１４４を透過する。波長変換素子４１に入射した励起光ＢＬ１ｐは黄色の蛍光光ＹＬに変換される。
【００５４】
第１実施形態と同様に、照明光ＷＬを白色とするために、波長変換層４１１の変換効率を鑑み、励起光ＢＬ１ｐの光量と、青色光ＢＬ２ｓの光量との比率を９：１乃至８：２に設定している。すなわち、アレイ光源３１１Ａの複数の第１半導体レーザー３１１１から射出される励起光ＢＬ１の総光量は、複数の第２半導体レーザー３１１２から射出される青色光ＢＬ２の総光量の略４倍以上９倍以下である。
【００５５】
本実施形態においても、第１光線束のうち一部の成分が偏光分離層３１４３により反射されるため、第１実施形態同様に接着層３１４４の劣化を抑制できる。
【００５６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３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と同様の構成を備えるが、照明装置３１が備えるピックアップレンズ３１７及び拡散反射素子５を備えていない点、第２半導体レーザー３１１２を備えていない点、及び位相差板３１６の配置位置が異なる。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、同様の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図４は、本実施形態に係るプロジェクターの照明装置３１Ｂの概略構成を示す概略図である。
照明装置３１Ｂは、複数の第１半導体レーザー３１１１を備えている。第１半導体レーザー３１１１は、偏光分離層３１４３にＳ偏光として入射する励起光ＢＬを射出する。
励起光ＢＬは、コリメーター光学系３１１Ｂ、アフォーカル光学系３１２、ホモジナイザー光学系３１３を透過して、偏光分離装置３１４に入射する。
【００５８】
励起光ＢＬは、Ｓ偏光の励起光ＢＬｓとして偏光分離層３１４３により反射される。励起光ＢＬｓは、位相差板３１６に入射する。この位相差板３１６は、偏光分離装置３１４とピックアップ光学系３１５との間の光路中に配置された１／４波長板から構成されている。従って、Ｓ偏光の励起光ＢＬｓは、この位相差板３１６によって、円偏光の励起光ＢＬｃに変換される。励起光ＢＬｃは、ピックアップ光学系３１５を透過してから蛍光部材４に入射する。
【００５９】
本実施形態においては、波長変換層４１１は、入射した励起光ＢＬｃのうち一部のみを蛍光光ＹＬに変換するように構成されている。励起光ＢＬｃのうち蛍光光ＹＬに変換されなかった成分は、反射層４１２で反射し、蛍光光ＹＬとともにピックアップ光学系３１５に向かって射出する。本実施形態においては、反射層４１２は本発明における反射層と反射素子とを兼ねている。
【００６０】
蛍光光ＹＬは、ピックアップ光学系３１５、位相差板３１６、および偏光分離装置３１４を透過する。波長変換素子４１から射出された励起光ＢＬｃは、位相差板３１６によってＰ偏光の青色光ＢＬｐに変換される。青色光ＢＬｐは偏光分離装置３１４を透過する。このようにして、蛍光光ＹＬと青色光ＢＬｐとが合成された白色の照明光ＷＬが照明装置３１Ｂから射出される。
【００６１】
本実施形態に係るプロジェクターによれば、上記プロジェクター１と同様の効果を奏する。
反射層４１２が拡散反射素子５を兼ねているため、ピックアップレンズ３１７が不要である。よって、プロジェクターの小型化が容易である。
【００６２】
［実施形態の変形］
本発明は、上記各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。
例えば、波長変換素子４１は反射層４１２を有さなくてもよい。この場合、波長変換層４１１の励起光が入射する側に、励起光を透過させ、蛍光光ＹＬを反射するダイクロイックミラーを設ければよい。これによれば、蛍光光ＹＬは接着層３１４４に入射しないので、接着層３１４４の劣化をより抑制することができる。
【００６３】
照明装置３１，３１Ａは拡散反射素子５を備えていなくてもよい。この場合、偏光分離装置３１４から射出された青色光ＢＬ２ｃは、再び偏光分離装置３１４に入射することなく、光変調装置３４Ｂへ導かれる。これによれば、接着層３１４４の劣化をより抑制することができる。
【００６４】
上記第１及び第２実施形態では、アレイ光源３１１Ａは、第１半導体レーザー３１１１及び第２半導体レーザー３１１２を備えていた。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、アレイ光源３１１Ａは、１種類の半導体レーザーから構成されてもよい。この場合、アレイ光源３１１Ａと偏光分離装置３４１との間の光路に位相差板を備えればよい。これによれば、アレイ光源３１１Ａから射出された光を任意の割合でＰ偏光成分及びＳ偏光成分を含んだ光に変換することができる。従って、このような構成であっても、上記第１及び第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６５】
上記各実施形態では、位相差板３１６は、１／４波長板であることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、位相差板３１６は、１／２波長板であってもよいし、１／８波長板であってもよい。このような構成であっても、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６６】
また、波長変換素子４１は、ヒートシンク４４が接続された基板４３に固定されることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、モーターにより回転する円板に波長変換素子４１が固定されるようにしてもよい。このような構成であれば、当該モーターの回転により波長変換素子４１を冷却できるので、蛍光部材４（波長変換素子４１）の劣化を抑制できる。
【００６７】
上記各実施形態では、光変調装置として透過型の光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）を用いることとした。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、透過型の光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）に代えて、反射型の光変調装置を用いてもよい。この場合、色分離装置３２を設けることなく、当該色合成装置３５により、色分離及び色合成を実行するようにしてもよい。
【００６８】
上記各実施形態では、プロジェクター１は、３つの光変調装置３４（３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ）を備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調装置を用いたプロジェクターにも、本発明を適用可能である。
また、光変調装置として、デジタルマイクロミラーデバイス等を用いてもよい。
【００６９】
上記各実施形態において、上記蛍光部材４を備える照明装置３１，３１Ａ，３１Ｂがプロジェクター１に適用される例を示した。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、上記照明装置３１，３１Ａ，３１Ｂは、照明器具及び自動車等のヘッドライト等に使用してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…プロジェクター、３１，３１Ａ，３１Ｂ…照明装置、３１１Ａ…アレイ光源、３１１１…第１半導体レーザー（発光素子）、３１１２…第２半導体レーザー（発光素子）、３１４…偏光分離装置、３１４１…第１プリズム、３１４２…第２プリズム、３１４３…偏光分離層、３１４４…接着層、３１６…位相差板、３４…光変調装置、３４Ｒ…光変調装置、３６…投射光学装置、４…蛍光部材、４１…波長変換素子、４１１…波長変換層、４１２…反射層、５…拡散反射素子、ＢＬ，ＢＬ１…励起光（第１光線束）、ＢＬ２ｓ…青色光（第４光線束）、ＢＬｓ，ＢＬ１ｐ…励起光（第２光線束）、ＹＬ…蛍光光（第３光線束）。
【図１】
2016184114.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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