(57)【要約】【課題】光利用効率の低下を抑制できる、照明装置を提供する。また、この照明装置を備えたプロジェクターを提供する。【解決手段】第１の光を射出する発光素子と、反射素子と、反射素子で反射した第１の光の進行方向が時間的に変化するように、反射素子を駆動する駆動素子と、反射素子で反射した第１の光を受けて第２の光を射出する光散乱素子と、反射素子と光散乱素子との間の光路上に設けられ、第１の光と第２の光とが入射する、正のパワーを持つレンズと、を備え、レンズを透過した第２の光が反射素子に入射するように構成されている照明装置に関する。【選択図】図１
2016173390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を射出する発光素子と、
反射素子と、
前記反射素子で反射した前記第１の光の進行方向が時間的に変化するように、前記反射素子を駆動する駆動素子と、
前記反射素子で反射した前記第１の光を受けて第２の光を射出する光散乱素子と、
前記反射素子と前記光散乱素子との間の光路上に設けられ、前記第１の光と前記第２の光とが入射する、正のパワーを持つレンズと、を備え、
前記レンズを透過した前記第２の光が前記反射素子に入射するように構成されている
照明装置。
【請求項２】
前記反射素子は、前記レンズの焦点位置に設けられている
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光素子と前記反射素子との間に設けられ、前記第１の光と前記第２の光とを分離するダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーで分離した前記第２の光の光路上に設けられたインテグレーター光学系と、をさらに備える
請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光散乱素子は回転可能な基板に設けられており、
前記駆動素子は、前記基板の回転に同期して、前記反射素子を駆動する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記駆動素子は、前記反射素子を第１の回転軸を基準に回動させ、
前記第１の回転軸は、前記基板における第２の回転軸と略９０°の角度をなす
請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記発光素子は、前記基板の回転に同期して、前記第１の光の出力を変化させる
請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光散乱素子は固定配置され、該光散乱素子に入射する前記第１の光のスポットの２倍以上のサイズを有している
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７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、照明装置およびプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー等の光源から射出された励起光を蛍光体層に照射し、蛍光体層から発せられる光を照明光とする光源装置が知られている。この光源装置では、蛍光体層が設けられた蛍光体ホイールを回転させることで蛍光体層を冷却している。しかし、励起光の光密度が高いことから蛍光体層の単位面積あたりの発熱量が大きくなってしまい、十分な冷却効果が得られていなかった。そこで、振動するミラーを用いて、励起光の照射位置を蛍光体ホイールの径方向に移動させるようにしている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、下記特許文献２では、液晶パネル（光変調装置）上での照度分布を均一化するためにレンズインテグレーターを利用している。
そこで、上記特許文献１の照明装置にレンズインテグレーターを組み合わせた構成が考えられる。この場合、レンズインテグレーターはダイクロイックミラーで反射されたＧ光の光路上に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５４３３２号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記組合せに係る構成では、蛍光体層における発光領域が径方向に移動しているため、レンズインテグレーターのマルチレンズ上での２次光源像が時間的に移動してしまい、光の利用効率が低下するといった問題が生じる。
【０００６】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、光利用効率の低下を抑制できる、照明装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の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一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に従えば、第１の光を射出する発光素子と、反射素子と、前記反射素子で反射した前記第１の光の進行方向が時間的に変化するように、前記反射素子を駆動する駆動素子と、前記反射素子で反射した前記第１の光を受けて第２の光を射出する光散乱素子と、前記反射素子と前記光散乱素子との間の光路上に設けられ、前記第１の光と前記第２の光とが入射する、正のパワーを持つレンズと、を備え、前記レンズを透過した前記第２の光が前記反射素子に入射するように構成されている照明装置が提供される。
【０００８】
本実施形態によれば、光散乱素子から射出された第２の光がレンズを介して反射素子に入射するため、例えば、反射素子で反射した第２の光の光路上に配置された光学部材上において、第２の光が形成する２次光源像の移動量を抑えることができる。よって、上記光学部材に第２の光が効率良く取り込まれるので、光利用効率の低下を抑制することができる。
【０００９】
上記第１態様において、前記反射素子は、前記レンズの焦点位置に設けられているのが好ましい。
【００１０】
上記第１態様において、前記発光素子と前記反射素子との間に設けられ、前記第１の光と前記第２の光とを分離するダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーで分離した前記第２の光の光路上に設けられたインテグレーター光学系と、をさらに備えるのが好ましい。
この構成によれば、第２の光を、ダイクロイックミラーで反射した第２の光の光路上に設けられた光学部材に効率良く入射させることができる。
【００１１】
上記第１態様において、前記光散乱素子は回転可能な基板に設けられており、前記駆動素子は、前記基板の回転に同期して、前記反射素子を駆動するのが好ましい。
この構成によれば、基板の回転に同期して光散乱素子における第１の光の入射位置が変化するので、光散乱素子の温度上昇を抑えることができる。
【００１２】
上記第１態様において、前記駆動素子は、前記反射素子を第１の回転軸を基準に回動させ、前記第１の回転軸は、前記基板における第２の回転軸と略９０°の角度をなすことが好ましい。
この構成によれば、第１の光の光路が、基板の法線を含む面内において基板の径方向に変化するので、光散乱素子に対する第１の光の入射位置は基板の径方向に変化する。
【００１３】
上記第１態様において、前記発光素子は、前記基板の回転に同期して、前記第１の光の出力を変化させるのが好ましい。
この構成によれば、光散乱素子の特定の部分に周期的に第１の光が照射される場合に、第１の光が特定の部分に照射されるタイミングに合わせて第１の光の出力を低下させることができる。よって、光散乱素子の特定の部分の温度が他の部分に比べて大きく上昇するといった不具合の発生を抑えることができる。
【００１４】
上記第１態様において、前記光散乱素子は固定配置され、該光散乱素子に入射する前記第１の光のスポットの２倍以上のサイズを有しているのが好ましい。
この構成によれば、光散乱素子の全体に占める第１の光の入射面積の割合が小さいので、光散乱素子における温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
本発明の第２態様に従えば、上記第１態様に係る照明装置と、前記照明装置から射出された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、を備えるプロジェクターが提供される。
【００１６】
第２態様に係るプロジェクターは、上記第１態様に係る照明装置を備えたことにより、光を効率的に利用して明るい画像を投射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す図。
【図２】（ａ）、（ｂ）は回転蛍光板を説明するために示す図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は青色光の進行方向を時間的に変化させた図。
【図４】蛍光体層上における青色光の照射位置と基板の回転角度との関係を示す図。
【図５】変形例に係る同期方法を説明するための図。
【図６】第２実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す図。
【図７】第３実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は変形例に係る構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分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。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す図である。
図２は、本実施形態における回転蛍光板３０を説明するために示す図である。図２（ａ）は回転蛍光板３０の正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ１矢視による断面図である。
【００２０】
本実施形態に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、第１照明装置１０１、第２照明装置７０２、色分離導光光学系２０２、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００を備える。
【００２１】
第１照明装置１０１は照明光として赤色光及び緑色光を含む光を射出する。第１照明装置１０１は、光源装置１０、コリメート光学系７０、ダイクロイックミラー８０、ピックアップレンズ９０、反射ミラー（反射素子）１１０、駆動素子１１１、回転蛍光板３４、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。
【００２２】
光源装置１０は、光軸が照明光軸１０１ａｘと直交するように配置されている。光源装置１０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（第１の光）を射出するレーザー光源からなる。青色光の発光強度のピークは約４４５ｎｍである。光源装置１０は、１つのレーザー光源からなるものであってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出する光源装置を用いることもできる。
【００２３】
コリメート光学系７０は、第１レンズ７２及び第２レンズ７４を備える。コリメート光学系７０は、光源装置１０からの青色光を略平行化する。第１レンズ７２及び第２レンズ７４はそれぞれ、凸レンズからなる。
【００２４】
ダイクロイックミラー８０は、コリメート光学系７０から反射ミラー１１０までの光路中に、光源装置１０の光軸及び照明光軸１０１ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー８０は、青色光を透過させ、赤色光及び緑色光を反射する。
【００２５】
反射ミラー（反射素子）１１０は、ダイクロイックミラー８０からの青色光Ｂをピックアップレンズ９０に向けて反射させる。
【００２６】
ピックアップレンズ９０は、正のパワーを持つレンズであって、反射ミラー１１０からの青色光Ｂを略集光した状態で回転蛍光板３４の蛍光体層４６に入射させる機能と、蛍光体層４６から射出された蛍光Ｙ（第２の光）を略平行化する機能とを有する。ピックアップレンズ９０は、特許請求の範囲の「レンズ」に相当する。
ピックアップレンズ９０を透過した青色光Ｂは、反射ミラー１１０の回転角度に応じて、蛍光体層４６上の異なる位置に入射する。
【００２７】
なお、反射ミラー１１０は、ピックアップレンズ９０の焦点位置に設けられている。そのため、反射ミラー１１０は、後述のように、蛍光体層４６から射出された蛍光Ｙを第１レンズアレイ１２０に効率良く入射させることが可能となっている。
【００２８】
回転蛍光板３４は、図２に示すように、モーター５０により回転可能な基板４０上に、蛍光体層４６が基板４０の周方向に沿って設けられてなる。基板４０は、回転軸（第２の回転軸）Ｏ２の周りに回転する。
【００２９】
蛍光体層４６は、反射ミラー１１０からの青色光Ｂを赤色光Ｒ及び緑色光Ｇを含む蛍光Ｙに変換して射出する。すなわち、蛍光体層４６は、特許請求の範囲における光散乱素子を構成する。
【００３０】
蛍光体層４６は、例えば、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。
【００３１】
青色光Ｂは、蛍光体層４６側から回転蛍光板３４に入射する。蛍光体層４６と基板４０との間には可視光を反射する反射膜４５が設けられている。そのため、青色光Ｂが入射する側に向けて蛍光Ｙが射出される。なお、必ずしも青色光Ｂを透過する材料からなる基板４０を用いる必要はなく、金属のように不透明な材料からなる基板４０を用いてもよい。
【００３２】
ところで、蛍光体層４６に青色光Ｂを集光した状態で入射させる場合、蛍光体層４６が局所的に発熱する。蛍光体層４６は自身の温度が上昇すると、青色光Ｂから蛍光Ｙへの変換効率が低下する温度消光という現象が起こる。
【００３３】
これに対し、本実施形態の第１照明装置１０１は、反射ミラー１１０で反射した青色光Ｂの進行方向（第１の光の進行方向）が時間的に変化するように、反射ミラー１１０を駆動する駆動素子１１１を備えている。駆動素子１１１は、回転軸（第１の回転軸）Ｏ１の周りに反射ミラー１１０を回動させる。本実施形態において、回転軸Ｏ１は、反射ミラー１１０の中心に設定される。回転軸Ｏ１は、図１の紙面と垂直である。
【００３４】
すなわち、本実施形態において、反射ミラー１１０の回転軸Ｏ１は、回転蛍光板３４の回転軸Ｏ２と略９０°異なる方向に設定されている。そのため、青色光Ｂの光路が、基板４０の法線を含む面内（図１の紙面内）において基板４０の径方向に変化する、これにより、蛍光体層４６に対する青色光Ｂの入射位置を基板４０の径方向に変化させることが可能である。
【００３５】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、駆動素子１１１は、回転軸Ｏ１の周りに回動することで、反射ミラー１１０で反射した青色光Ｂの進行方向を時間的に変化させる。
【００３６】
図３（ａ）は、青色光Ｂを蛍光体層４６の中心Ｃに集光させる場合を示している。図３（ｂ）は、青色光Ｂの進行方向を、図３（ａ）と比較してピックアップレンズ９０の右側に変化させ、蛍光体層４６の中心Ｃの右側部分に集光させる場合を示している。図３（ｃ）は、青色光Ｂの進行方向を、図３（ａ）と比較してピックアップレンズ９０の左側に変化させ、蛍光体層４６の中心Ｃの左側部分に集光させる場合を示している。
【００３７】
このように、本実施形態では、蛍光体層４６の表面上における青色光Ｂの入射位置ＢＳが基板４０の径方向に時間的に変化するので、蛍光体層４６の温度が局所的に上昇することが防止される。したがって、蛍光体層４６は蛍光Ｙを効率良く発生させることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、駆動素子１１１は基板４０の回転に同期するように反射ミラー１１０を駆動している。
【００３９】
図４は、蛍光体層４６上における青色光Ｂの照射位置と基板４０の回転角度との関係を示す図である。図４において、横軸は蛍光体層４６の径方向での青色光Ｂの照射位置を示し、縦軸は基板４０の回転角度（単位：°）を示すものである。
【００４０】
従来のように、青色光Ｂの照射位置を変化させない場合、径方向において常に同じ位置に青色光Ｂが照射されるため、蛍光体層４６が高温になり易かった。
【００４１】
これに対して本実施形態では、図４に示すように、基板４０が１回転する間（回転角度が０°〜３６０°）は蛍光体層４６の左側（例えば基板４０の内周側）を照射し、２回転目の間（回転角度が３６０°〜７２０°）は右側（例えば基板４０の外周側）を照射するように、駆動素子１１１によって反射ミラー１１０を制御した。この場合、蛍光体層４６の特定の部分が青色光Ｂに照射されてから次に照射されるまでに基板４０が２回転することになる。よって、基板４０が２回転する間に当該特定の部分を十分に冷却することができる。
【００４２】
なお、反射ミラー１１０の駆動を基板４０の回転に同期させる手法は上記に限定されない。
【００４３】
図５は、変形例に係る同期方法を説明するための図であり、蛍光体層４６上における青色光Ｂの照射位置と基板４０の回転角度との関係を示す図である。
【００４４】
例えば、図５に示すように、駆動素子１１１によって、基板４０が回転する間に青色光Ｂの照射位置を連続的に変化させるようにしても良い。
蛍光体層４６の大部分の領域においては、青色光Ｂの照射周期は基板４０の２回転周期に相当する。しかしながら、図５に示されるように、蛍光体層４６の特定の部分には、回転角度が３６０°の整数倍の時に、一回転の周期で青色光Ｂが照射されている。時間平均すれば、上記特定の部分に照射される青色光Ｂの光量は他の部分に照射される青色光Ｂの光量の２倍である。そのため、特定の部分の発熱量は他の部分の発熱量よりも多い。そこで、青色光Ｂが上記特定の部分に照射されるタイミングに合わせて、青色光Ｂの出力を低下させることで、上記特定の部分の温度が他の部分に比べて大きく上昇するといった不具合の発生を抑えることができる。
【００４５】
蛍光体層４６から射出された蛍光Ｙは、ピックアップレンズ９０に取り込まれて反射ミラー１１０に入射する。
【００４６】
ピックアップレンズ９０を介して反射ミラー１１０に入射した蛍光Ｙは、ダイクロイックミラー８０に向けて反射された後、該ダイクロイックミラー８０で再び反射されて第１レンズアレイ１２０に入射する。第１レンズアレイ１２０は、第２レンズアレイ１３０とともに特許請求の範囲のインテグレーター光学系を構成する。
【００４７】
本実施形態では、反射ミラー１１０に青色光Ｂの主光線が入射する位置、あるいは反射ミラー１１０と青色光Ｂの光軸とが交差する点は、ピックアップレンズ９０の焦点位置に設けられている。そのため、反射ミラー１１０で反射してピックアップレンズ９０を透過した青色光Ｂの主光線Ｂｐは、反射ミラー１１０の回転角度によらず、互いに平行な方向に進む。なお、本実施形態では、反射ミラー１１０の回転角度によらず、青色光Ｂの主光線Ｂｐが蛍光体層４６に垂直に入射するように構成されている。蛍光Ｙの主光線Ｙｐは蛍光体層４６から垂直に射出されるため、主光線Ｂｐの光路を逆にたどることができる。つまり、ピックアップレンズ９０を透過した主光線Ｙｐは、反射ミラー１１０における主光線Ｂｐの入射位置に入射する。従って、反射ミラー１１０の回転角度によらず、主光線Ｙｐは反射ミラー１１０の同じ位置から同じ方向に反射される。
【００４８】
本実施形態によれば、第１レンズアレイ１２０上において蛍光Ｙが形成する２次光源像の移動が抑えられる。よって、第１レンズアレイ１２０に対して蛍光Ｙを効率良く入射させることができるので、高い光利用効率を得ることができる。
【００４９】
第１レンズアレイ１２０は、ダイクロイックミラー８０からの蛍光Ｙ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。複数の第１小レンズ１２２は、照明光軸１０１ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００５０】
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の像を各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１３２は照明光軸１０１ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００５１】
偏光変換素子１４０は、偏光分離層と反射層と位相差板とを有している。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を、直線偏光に変換する。
【００５２】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の近傍に重畳させる。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、回転蛍光板３０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。
【００５３】
第２照明装置７０２は、第２光源装置７１０、集光光学系７２０、散乱板７３０、偏光変換インテグレーターロッド７４０及び集光レンズ７５０を備える。
【００５４】
第２光源装置７１０は、青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源である。第２光源装置７１０は、光軸が照明光軸７０２ａｘと直交するように配置されている。第２光源装置７１０は、１つのレーザー光源からなるものであってもよいし、多数のレーザー光源からなるものであってもよい。また、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出する光源装置を用いることもできる。
【００５５】
集光光学系７２０は、第１レンズ７２２及び第２レンズ７２４を備える。集光光学系７２０は、青色光を略集光した状態で散乱板７３０に入射させる。第１レンズ７２２及び第２レンズ７２４は、凸レンズからなる。
【００５６】
散乱板７３０は、第２光源装置７１０からの青色光を散乱し、蛍光（回転蛍光板３２から射出される赤色光及び緑色光）に似た配光分布を有する青色光とする。散乱板７３０としては、例えば、マイクロレンズアレイを用いることができる。
【００５７】
偏光変換インテグレーターロッド７４０は、第２光源装置７１０からの青色光の面内光強度分布を均一にし、かつ、当該青色光を直線偏光光に変換する。偏光変換インテグレーターロッド７４０は、インテグレーターロッドと、当該インテグレーターロッドの入射面側に配置され、青色光が入射する小孔を有する反射板と、射出面側に配置される反射型偏光板とを有する。なお、偏光変換インテグレーターロッドの代わりに、レンズインテグレーター光学系及び偏光変換素子を用いることもできる。
集光レンズ７５０は、偏光変換インテグレーターロッド７４０からの光を集光する。
【００５８】
色分離導光光学系２０２は、ダイクロイックミラー２１０及び反射ミラー２２２，２３０，２５０を備える。色分離導光光学系２０２は、第１照明装置１０１からの光（蛍光Ｙ）を赤色光Ｒ及び緑色光Ｇに分離し、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇをそれぞれが対応する液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇに導光する。さらに、色分離導光光学系２０２は、第２照明装置７０２からの青色光を液晶光変調装置４００Ｂに導光する。
【００５９】
色分離導光光学系２００と、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間にはそれぞれ、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。
【００６０】
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分を反射するダイクロイックミラーである。
【００６１】
ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光Ｒ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。
【００６２】
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光Ｇは、反射ミラー２２２でさらに反射され、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。
【００６３】
第２照明装置７０２からの青色光Ｂは、反射ミラー２５０で反射され、集光レンズ３００Ｂを通過し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。
【００６４】
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配置される。
【００６５】
クロスダイクロイックプリズム５００は、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する。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。
【００６６】
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。
【００６７】
以上述べたように、本実施形態の第１照明装置１０１によれば、蛍光Ｙを効率良く発生させ、また、蛍光Ｙを効率良く利用することができる。また、この第１照明装置１０１を備えたプロジェクター１０００は、高出力の蛍光を用いて明るい高品質の画像を表示することができる。
【００６８】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係るプロジェクター１００１の光学系を示す図である。第１実施形態に係るプロジェクター１０００と共通する部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６９】
図６に示すように、本実施形態のプロジェクター１００１は、第１照明装置１０１および第２照明装置７０２の代わりに、第３照明装置１０３および第４照明装置７０４を備えている。本実施形態では、第４照明装置７０４が駆動反射ミラーを備えている。
【００７０】
第３照明装置１０３は、光源装置１０、コリメート光学系７０、ダイクロイックミラー８１、コリメート集光光学系９１、回転蛍光板３４、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。
【００７１】
本実施形態のダイクロイックミラー８１は、コリメート光学系７０からコリメート集光光学系９１までの光路中に、光源装置１０の光軸及び照明光軸１０３ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー８１は、青色光を反射し、赤色光及び緑色光を通過させる。
【００７２】
コリメート集光光学系９１は、ダイクロイックミラー８０からの青色光を略集光した状態で回転蛍光板３４の蛍光体層４６に入射させる機能と、蛍光体層４６から射出された蛍光を略平行化する機能とを有する。
【００７３】
第４照明装置７０４は、第４光源装置７１１、偏光分離素子７１５、反射ミラー１１０Ａ、駆動素子１１１Ａ、位相差板７１６、ピックアップレンズ９０、回転拡散板７３１及び重畳光学系７３５を備える。
【００７４】
第４光源装置７１１は、光軸が照明光軸７０４ａｘと直交するように配置されている。第４光源装置７１１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。
【００７５】
偏光分離素子７１５は、例えば、偏光ビームスプリッターから構成される。本実施形態において、青色光ＢＬは直線偏光である。青色光ＢＬの偏光方向は、偏光分離素子７１５を透過するＰ偏光成分の偏光方向と一致している。
【００７６】
したがって、偏光分離素子７１５に入射したＰ偏光の青色光ＢＬｐは、該偏光分離素子７１５を透過して反射ミラー１１０Ａに入射する。反射ミラー１１０Ａで反射された青色光ＢＬｐは位相差板７１６に入射する。
【００７７】
位相差板７１６は、反射ミラー１１０Ａとピックアップレンズ９０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。したがって、Ｐ偏光の青色光ＢＬｐは、この位相差板７１６に入射することによって、例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃに変換された後、ピックアップレンズ９０に入射する。
【００７８】
ピックアップレンズ９０は、青色光ＢＬｃを回転拡散板７３１に向けて集光させる。ピックアップレンズ９０は、正のパワーを持つレンズであって、反射ミラー１１０Ａからの青色光ＢＬｃを略集光した状態で回転拡散板７３１の拡散反射素子７３３に入射させる機能と、拡散反射素子７３３から射出された反射光を略平行化する機能とを有する。
【００７９】
回転拡散板７３１は、円板状の基板７３２と、該基板７３２上にリング状に形成された拡散反射素子（光散乱素子）７３３と、基板７３２を回転させるモーター７３４とを備えている。拡散反射素子７３３は、ピックアップレンズ９０から射出された青色光ＢＬｃをピックアップレンズ９０に向けて拡散反射させるものであり、例えば、光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。回転拡散板７３１は、ピックアップレンズ９０の焦点距離に設けられている。そのため、ピックアップレンズ９０は、拡散反射素子７３３からの拡散反射光を効率良く取り込むことが可能である。
【００８０】
ところで、拡散反射素子７３３に青色光Ｂを集光した状態で入射させる場合、拡散反射素子７３３が局所的に発熱する。発熱によって変形などが生じることで製品寿命が短くなってしまうおそれがある。
【００８１】
これに対し、本実施形態の第４照明装置７０４は、反射ミラー１１０Ａで反射した青色光Ｂの進行方向（第１の光の進行方向）が時間的に変化するように、反射ミラー１１０Ａを駆動する駆動素子１１１Ａを備えている。駆動素子１１１Ａは、回転軸（第１の回転軸）Ｏ１Ａの周りに反射ミラー１１０Ａを回動させる。本実施形態において、回転軸Ｏ１Ａは、反射ミラー１１０Ａの中心に設定される。回転軸Ｏ１Ａは、図６の紙面と垂直である。
【００８２】
すなわち、本実施形態において、反射ミラー１１０Ａの回転軸Ｏ１Ａは、回転拡散板７３１の回転軸Ｏ２Ａと略９０°異なる方向に設定されている。そのため、青色光Ｂの光路が、基板７３２の法線を含む面内（図６の紙面内）において基板４０の径方向に変化する、これにより、拡散反射素子７３３に対する青色光Ｂの入射位置を基板７３２の径方向に変化させることが可能である。
なお、駆動素子１１１Ａは、上記第１実施形態と同様に、基板７３２の回転に同期して、反射ミラー１１０Ａを駆動させるようにしてもよい。
【００８３】
このように、本実施形態においては、拡散反射素子７３３の表面上における青色光Ｂの入射位置が基板７３２の径方向に時間的に変化するので、拡散反射素子７３３の温度が局所的に上昇することが防止される。したがって、拡散反射素子７３３の劣化を抑制できる。
【００８４】
回転拡散板７３１で拡散反射された青色光ＢＬｃ´は右回り円偏光から左回り円偏光に良好に変換されている。そのため、再び位相差板７１６に入射することによって、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓに変換された後、反射ミラー１１０Ａで反射され、さらに偏光分離素子７１５に入射する。
【００８５】
Ｓ偏光の青色光ＢＬｓは、偏光分離素子７１５で反射されて重畳光学系７３５に入射する。重畳光学系７３５は、インテグレーター光学系７３６と重畳レンズ７３７とを含む。インテグレーター光学系７３６は、例えば、レンズアレイ７３６ａ，レンズアレイ７３６ｂから構成されている。レンズアレイ７３６ａ，７３６ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。重畳レンズ７３７はインテグレーター光学系７３６と協同して、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓを被照明領域において重畳させることで被照明領域における照度分布を均一化する。
【００８６】
以上のようにして、第４照明装置７０４は青色光Ｂ（青色光ＢＬｓ）を射出することができる。第４照明装置７０４からの青色光Ｂは、反射ミラー２５０で反射され、集光レンズ３００Ｂを通過し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。
【００８７】
本実施形態においても、反射ミラー１１０は、ピックアップレンズ９０の焦点位置に設けられている。そのため、第１実施形態と同様に、インテグレーター光学系７３６に青色光ＢＬｓが効率良く取り込まれるので、高い光利用効率を得ることができる。また、拡散反射素子７３３における青色光ＢＬｃの入射位置を異ならせているので、回転拡散板７３１の長寿命化を図ることもできる。
【００８８】
したがって、本実施形態の第４照明装置７０４を備えたプロジェクター１００１によれば、第４光源装置７１１から射出された青色光ＢＬを効率的に利用して、明るい高品質の画像を表示することができる。
【００８９】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係るプロジェクター１００２の光学系を示す図である。第１実施形態に係るプロジェクター１０００と共通する部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００９０】
図７に示すように、本実施形態のプロジェクター１００２は第２照明装置７０２および第５照明装置１０５を備えている。
第５照明装置１０５は、ダイクロイックミラー８０に代えて反射ミラー８３を備えている、という点で第１照明装置１０１と異なる。第５照明装置１０５は第１照明装置１０１と同様、照明光として赤色光及び緑色光を含む光を射出する。
【００９１】
反射ミラー８３は、コリメート光学系７０から反射ミラー１１０までの光路中に、光源装置１０の光軸及び照明光軸１０５ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交わるように配置されている。反射ミラー８３は、青色光Ｂを透過させる光透過領域８３ａを有し、光透過領域８３ａ以外の部分において蛍光Ｙを反射する。光透過領域８３ａは、たとえば反射ミラー８３に設けられた貫通穴で構成される。
【００９２】
本実施形態の第５照明装置１０５によれば、第１実施形態の第１照明装置１０１と同様に、蛍光Ｙを効率良く発生させ、また、蛍光Ｙを効率良く利用することができる。よって、この第５照明装置１０５を備えたプロジェクター１００２は、高出力の蛍光を用いて、明るい高品質の画像を表示することができる。
【００９３】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも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。
【００９４】
例えば、上記実施形態においては、青色光Ｂの入射位置を時間的に変化させる照射対象として回転蛍光板３４又は回転拡散板７３１を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、固定配置された蛍光体層あるいは固定配置された拡散反射素子に対する青色光の入射位置を時間的に変化させても良い。
【００９５】
この場合、図８（ａ）に示すように、照射対象を放熱板１６０上に固定配置するのがよい。放熱板１６０は、ヒートシンク構造を有している。例えば、図８（ｂ）に示すように、青色光スポットＢＡが、照射対象の表面上において、時間がｔ１〜ｔ４に経過するにつれて、左上、右上、左下および右下の順に走査するように反射素子を駆動すればよい。なお、照射対象の大きさ（辺の長さ）は、青色光スポットＢＡの大きさ(辺の長さ)の２倍以上である。これによれば、青色光スポットＢＡが照射対象に占める割合を小さくすることができるので、照射対象における温度上昇を抑制することができる。さらに、この構成によれば、青色光スポットＢＡが照射対象の上を移動している間、常に青色光が照射される領域は存在しない。そのため、照射対象が局所的に大きく発熱することがない。
【００９６】
また、上記各実施形態においては、駆動素子１１１，１１１Ａが基板４０の回転に同期して、反射ミラー１１０を駆動させる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、基板４０と反射ミラー１１０との駆動を同期させなくても良い。
【００９７】
また、上記各実施形態においては、レーザー光源からなる光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光ダイオードからなる光源装置及び第２光源装置を用いてもよい。
【００９８】
また、上記各実施形態においては、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。光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いてもよい。
【００９９】
また、上記実施形態では本発明の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、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】
【０１００】
ＢＡ…青色光照明領域（第１の光のスポット）、１０…光源装置（発光素子）、４０，７３２…基板、４６…蛍光体層（光散乱素子）、８０，８１…ダイクロイックミラー、９０…ピックアップレンズ（正のパワーを持つレンズ）、１０１…第１照明装置、１０３…第３照明装置、１０５…第５照明装置、１１０，１１０Ａ…反射ミラー（反射素子）、１１１，１１１Ａ…駆動素子、１２０…第１レンズアレイ、１３０…第２レンズアレイ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、６００…投写光学系、７０２…第２照明装置、７０４…第４照明装置、７３３…拡散反射素子（光散乱素子）、７３６…インテグレーター光学系、１０００，１００１，１００２…プロジェクター。
【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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