(57)【要約】【課題】効率的にスペクトル合成を行うことが可能な光源装置を提供する。【解決手段】少なくとも二つ以上の光源ユニットからの射出光を合成して合成射出光を生成する光源装置であって、第１の光源ユニット（１００）と、第２の光源ユニット（２００）とを有し、第１の光源ユニットは、励起光を射出する第１の固体光源（１）と、励起光を励起光の波長よりも長い波長の光に変換する波長変換素子（７）とを含み、第２の光源ユニットは、赤波長帯域光を射出する第２の固体光源（８）を含み、第１の固体光源の光出力および第２の固体光源の光出力は所定の条件を満たす。【選択図】図１
2017198801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つ以上の光源ユニットからの射出光を合成して合成射出光を生成する光源装置であって、
第１の光源ユニットと、
第２の光源ユニットと、を有し、
前記第１の光源ユニットは、
励起光を射出する第１の固体光源と、
前記励起光を該励起光の波長よりも長い波長の光に変換する波長変換素子と、を含み、
前記第２の光源ユニットは、赤波長帯域光を射出する第２の固体光源を含み、
前記第１の固体光源の光出力をＰｅ、前記第２の固体光源の光出力をＰｒとするとき、
Ｐｅ＞Ｐｒ  
を満たすことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記波長変換素子は、前記励起光を黄波長帯域光または緑波長帯域光に変換することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１の固体光源は、青波長帯域光を射出することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第２の光源ユニットは、更に緑波長帯域光を射出する第３の固体光源を含み、
前記第３の固体光源の光出力をＰｇとするとき、
Ｐｒ＞Ｐｇ  
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記光出力Ｐｅ、Ｐｒ、Ｐｇは、
Ｐｅ＞Ｐｒ×２
Ｐｅ＞Ｐｇ×３
Ｐｒ＞Ｐｇ×１．５
を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１の固体光源、前記第２の固体光源、および、前記第３の固体光源のそれぞれが複数設けられている場合、前記光出力Ｐｅ、Ｐｒ、Ｐｇはそれぞれ、該複数の各固体光源の光出力の総和であることを特徴とする請求項４または５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第１の光源ユニットからの射出光のうち特定の波長帯域光を減衰させるフィルタを更に有し、
前記特定の波長帯域光は、少なくとも前記赤波長帯域光と前記緑波長帯域光との間の波長帯域光を含み、かつ、前記赤波長帯域光および前記緑波長帯域光を含まないことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１の光源ユニットからの射出光のうち特定の波長帯域光を減衰させるフィルタを更に有し、
前記特定の波長帯域とは、少なくとも前記第１の固体光源から射出される波長帯域光と前記赤波長帯域光との間の波長帯域光を含み、かつ、前記第１の固体光源から射出される前記波長帯域光および前記赤波長帯域光を含まないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第２の光源ユニットは、前記第２の固体光源から射出した前記赤波長帯域光を拡散させる光拡散素子を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記波長変換素子は蛍光体であり、黄色または緑色の蛍光光を発することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
少なくとも二つ以上の光源ユニットからの射出光を合成して合成射出光を生成する光源装置であって、
第１の光源ユニットと、
第２の光源ユニットと、を有し、
前記第１の光源ユニットは、
励起光を射出する第１の固体光源と、
前記励起光を該励起光の波長よりも長い赤波長帯域光に変換する波長変換素子と、を含み、
前記第２の光源ユニットは、緑波長帯域光を射出する第２の固体光源を含み、
前記第１の固体光源の光出力をＰｅ、前記第２の固体光源の光出力をＰｇとするとき、
Ｐｅ＞Ｐｇ  
を満たすことを特徴とする光源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光源装置と、
光変調素子と、
前記光源装置からの光束を用いて前記光変調素子を照明する照明光学系と、
前記光源装置からの光束を前記光変調素子に導くとともに、前記光変調素子からの光束を投射光学系に導く色分離合成系と、を有することを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザなどの固体光源を用いた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザダイオードの高出力化が進み、レーザダイオードからの励起光を蛍光体に照射して波長変換された蛍光光を光源として用いるプロジェクタが開発されている。特許文献１には、青レーザダイオードにより黄色蛍光体を励起させ、青色光と黄色光とを合成して得られる合成白色光を光源として用いるプロジェクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８６１４１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、特許文献１のように蛍光体を励起して得られる蛍光光は、幅広いスペクトルを有するため、蛍光光を三原色に分離した際の色純度は低い。このため、特許文献１のプロジェクタでは、広範囲の色再現領域を実現すること、すなわち効率的にスペクトル合成を行うことは困難である。
【０００５】
そこで本発明は、効率的にスペクトル合成を行うことが可能な光源装置および投射型表示装置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】
本発明の一側面としての光源装置は、少なくとも二つ以上の光源ユニットからの射出光を合成して合成射出光を生成する光源装置であって、第１の光源ユニットと、第２の光源ユニットとを有し、前記第１の光源ユニットは、励起光を射出する第１の固体光源と、前記励起光を該励起光の波長よりも長い波長の光に変換する波長変換素子とを含み、前記第２の光源ユニットは、赤波長帯域光を射出する第２の固体光源を含み、前記第１の固体光源の光出力および前記第２の固体光源の光出力は所定の条件を満たす。
【０００７】
本発明の他の側面としての光源装置は、少なくとも二つ以上の光源ユニットからの射出光を合成して合成射出光を生成する光源装置であって、第１の光源ユニットと、第２の光源ユニットとを有し、前記第１の光源ユニットは、励起光を射出する第１の固体光源と、前記励起光を該励起光の波長よりも長い赤波長帯域光に変換する波長変換素子とを含み、前記第２の光源ユニットは、緑波長帯域光を射出する第２の固体光源を含み、前記第１の固体光源の光出力および前記第２の固体光源の光出力は所定の条件を満たす。
【０００８】
本発明の他の側面としての投射型表示装置は、前記光源装置と、光変調素子と、前記光源装置からの光束を用いて前記光変調素子を照明する照明光学系と、前記光源装置からの光束を前記光変調素子に導くとともに、前記光変調素子からの光束を投射光学系に導く色分離合成系とを有する。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、効率的にスペクトル合成を行うことが可能な光源装置および投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における光源装置の構成図である。
【図２】実施例１における第１の光源ユニットから射出する光の波長スペクトルである。
【図３】実施例１における第２の光源ユニットから射出する光の波長スペクトルである。
【図４】実施例１における光源装置から射出する光の波長スペクトルである。
【図５】実施例１における投射型表示装置により投射される光の波長スペクトルである。
【図６】実施例１における色分離合成系の波長ごとの光利用効率である。
【図７】実施例１における投射型表示装置の色再現領域および白色度の説明図である。
【図８】実施例２における光源装置の構成図である。
【図９】実施例２における投射型表示装置により投射される光の波長スペクトルである。
【図１０】実施例２における投射型表示装置の色再現領域および白色度の説明図である。
【図１１】実施例３における光源装置の構成図である。
【図１２】実施例３における色分離合成系の波長ごとの光利用効率である。
【図１３】実施例３における投射型表示装置により投射される光の波長スペクトルである。
【図１４】実施例３における投射型表示装置の色再現領域および白色度の説明図である。
【図１５】実施例４における投射型表示装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、図１を参照して、本発明の実施例１における光源装置について説明する。図１は、本実施例における光源装置３００の構成図である。光源装置３００は、２つの光源ユニット１００、２００を備えて構成されており、光源ユニット１００、２００からの射出光を合成して生成された光を合成射出光として射出する。以下、光源からの射出光から合成射出光までを順を追って説明する。
【００１４】
まず、光源ユニット１００（第１の光源ユニット）について説明する。光源ユニット１００は、励起光を射出する複数のレーザダイオード１（励起光源、第１の固体光源）を有する。本実施例において、レーザダイオード１は、４５５ｎｍの波長を有する青波長帯域光を射出する青レーザダイオードである。ただし本実施例は、これに限定されるものではなく、励起光を射出する光源であれば、紫外レーザダイオードなどの他の光源であってもよい。複数のレーザダイオード１のそれぞれは、各射出光を平行光化するコリメータレンズを有し、各々の射出光は略平行光となって図１の上方向に射出される。
【００１５】
レーザダイオード１から射出された略平行光は、ミラー群２により集光されつつ反射される。反射ミラー３は、両側（図１の左側および右側）から集光したレーザ光束群を凹レンズ４の焦点位置に集光する。凹レンズ４は、集光光を略平行光化してミラー５に導く。ミラー５により反射された光は、集光レンズ６（集光レンズ群）により蛍光体ホイール７上に集光される。蛍光体ホイール７は、励起光を励起光の波長よりも長い波長の光に変換する波長変換素子（蛍光体など）を含む。蛍光体ホイール７は、金属基板の表面に蛍光粉体（蛍光体）が円周上に塗布されており、モータ（不図示）により回転可能である。集光された励起光は、蛍光体により波長変換された蛍光光となって反射され、再度、集光レンズ６に入射する。集光レンズ６は、蛍光光を略平行光として、光源ユニット１００から射出させる。本実施例において、蛍光体ホイール７は、励起光を黄波長帯域光に変換する（黄色の蛍光光を発する）。ただし、本実施例はこれに限定されるものではなく、蛍光体ホイール７は、緑波長帯域光などの他の波長帯域光に変換するように構成してもよい。この場合、蛍光体ホイール７は、黄色以外の蛍光光（緑色の蛍光光など）を発する。
【００１６】
図２は、光源ユニット１００から射出される光の波長スペクトルである。図２において、横軸は波長、縦軸は強度をそれぞれ示している。本実施例では、励起光源として用いられるレーザダイオード１は、４５５ｎｍの波長を有する励起光を射出する青レーザダイオードである。また、５５０〜５６０ｎｍの近傍にピークを有する黄色蛍光体を蛍光体ホイール７上に塗布している。光源ユニット１００の射出光は、黄色蛍光光とともに、蛍光変換されない未変換の励起光（レーザダイオード１から射出された励起光そのもの）を含む。このため、図２に示されるように、４５５ｎｍにピーク強度を有する急峻（先鋭）なスペクトルと、５５０〜５６０ｎｍにピーク強度を有するなだらかなスペクトルが得られる。
【００１７】
次に、光源ユニット２００（第２の光源ユニット）について説明する。光源ユニット２００において、レンズやミラーの配置などの基本的な光学構成は、光源ユニット１００と同様である。光源ユニット２００は、光源ユニット１００と対面するように配置されている。以下、光源ユニット２００については、光源ユニット１００と異なる点に関して説明し、光源ユニット１００と同一の部分についての説明は省略する。
【００１８】
本実施例において、光源ユニット２００は、励起光源として、赤レーザダイオード８（第２の固体光源）、緑レーザダイオード９（第３の固体光源）、および、青レーザダイオード１０の３種のレーザダイオードを備えて構成されている。赤レーザダイオード８は、赤波長帯域光を射出する。緑レーザダイオード９は、緑波長帯域光を射出する。青レーザダイオード１０は、青波長帯域光を射出する。いずれのレーザに関しても、それぞれの励起光が図１の上側に平行光として射出され、光源ユニット１００と同様の光学系により、拡散材ホイール１１に集光される。
【００１９】
拡散材ホイール１１は、赤レーザダイオード８、緑レーザダイオード９、および、青レーザダイオード１０から射出した赤波長帯域光、緑波長帯域光、および、青波長帯域光を拡散させる光拡散素子である。また拡散材ホイール１１は、光源ユニット２００の内部において、光源ユニット１００の蛍光体ホイール７に対応する位置（蛍光体ホイール７と同等の位置）に配置されている。拡散材ホイール１１は、例えば硫酸バリウムなどの白色粉体を金属基板上に塗布して構成されており、入射したレーザ光束を拡散反射させる。また拡散材ホイール１１は、モータ（不図示）により回転可能であり、各々のレーザダイオードを励起光源とした際にスクリーン投影像に生じる特有の輝度むら（スペックル）を時間的に平均化し、低減させる機能も兼ねている。拡散材ホイール１１により反射した光は、集光レンズにより平行光化され、光源ユニット２００から射出する。
【００２０】
図３は、光源ユニット２００から射出される光の波長スペクトルである。図３において、横軸は波長、縦軸は強度をそれぞれ示している。青レーザダイオード１０の中心波長は、４６５ｎｍである。青レーザダイオード１０は、発光波長が短いほど光変換効率が高くなるが、紫がかった青となってしまう。このため、蛍光体を励起させる光源としては短波長のレーザダイオード１（青レーザダイオード）を用いたが、画像としてより好ましい青を表示するため、青レーザダイオード１０としては、より長波長側の青レーザダイオードが用いられる。緑レーザダイオード９の中心波長は、５２０ｎｍ近傍である。緑レーザダイオードの波長は、実際には５３５〜５４０ｎｍ近傍であることが好ましいが、効率や寿命の点において十分な性能を発揮することが難しい。一方、５２０ｎｍの波長を有する緑レーザダイオード９を用いると、画像光の緑としては最良であるとはいえない。特に、緑色を赤色と合成して黄色を表示する場合、白んだ色味の黄色しか出すことができず、画像としての表現力が低下する。赤レーザダイオード８の中心波長は、６３８ｎｍ近傍である。このため、図３に示されるように、４６５ｎｍ、５２０ｎｍ、および、６３８ｎｍにピーク強度を有する急峻（先鋭）なスペクトルが得られる。
【００２１】
光源ユニット１００、２００を射出した光束は、それぞれに対応する正レンズ１２により集光され、反射プリズム１３上に光源像を形成する。反射プリズム１３は、光源ユニット１００、２００の射出光を同一方向（図１の上方向）に導く。反射プリズム１３により反射合成された光束は、正レンズ１４により略平行光化され、照明光学系に導かれる。
【００２２】
図４は、光源装置３００（正レンズ１４）から射出した合成光束の波長スペクトルである。図４において、横軸は波長、縦軸は強度をそれぞれ示している。合成光束は、後段の照明光学系において三原色に分離され、各色の画像表示素子（液晶パネルなど）によりカラー画像が形成される。そしてカラー画像は、スクリーン上に投影される。
【００２３】
図６は、照明光学系に含まれる色分離合成系の波長ごとの光利用効率である。図６において、横軸は波長、縦軸は効率（光利用効率）をそれぞれ示している。各色光路における効率が図６に示されるような特性である場合、投射画像のスペクトルは、図５に示されるような特性になる。図５は、光源装置３００を備えた投射型表示装置により投射される光（投射画像）の波長スペクトルである。図５において、横軸は波長、縦軸は強度をそれぞれ示している。本実施例の構成によれば、図５に示されるように広範囲の色再現領域を実現することができる。青色光に関しては、前述のとおり、４５５ｎｍおよび４６５ｎｍの２つの波長にピーク強度を有する。青色光の主たる波長は４６５ｎｍであり、これにより好ましい青色を表現することが可能である。緑色光に関しては、５２０ｎｍの緑色光と蛍光光とが合成されたスペクトルが得られる。前述のとおり、５２０ｎｍの波長を有する緑レーザダイオード９のみを用いて好ましい緑色を表現することは困難である。一方、蛍光光を分光した緑では、より高い色純度の（色度図におけるｙ座標が高い）緑色を表現するには、大幅にスペクトルを削る必要があり、効率が低下する。そこで本実施例では、単波長の緑レーザダイオード９を用いて色純度を高めつつ、蛍光光を合成することにより、色座標を補正し、好ましい緑色光を高い効率で実現することができる。赤色光に関しても、赤レーザダイオード８からの赤色光と蛍光光とが合成されたスペクトルが得られる。赤レーザダイオード８は、高い光出力を実現することができないため、高輝度の投射型表示装置に用いることが困難である。一方、本実施例では、赤色光を蛍光光と合成することにより、蛍光光の赤では実現できない高い色純度を実現可能としつつ、低出力による赤レーザダイオードの個数の増加を抑制している。
【００２４】
前述のように好ましい単色色度で広い色再現領域を実現する際に、三原色のバランスが大きく崩れていると、合成した白色が劣化し、表示画像の品位が損なわれる。特に、緑色の色純度が高い場合、白色が緑がかりやすく、適切にレーザダイオードからの各色光と蛍光光とのバランスを取る必要が生じる。
【００２５】
図７は、投射型表示装置の色再現領域および白色度の説明図である。本実施例において、白色の色度は、図７中の黒丸印「●」で示されており、品位の高い白色を実現することができる。このように広い色再現領域と品位の高い白色とを両立するため、本実施例では、レーザダイオード１（励起光源）の光出力をＰｅ、赤レーザダイオード８の光出力をＰｒとするとき、以下の条件式（１）を満たすように各光源の光出力Ｐｅ、Ｐｒを調整する。
【００２６】
Ｐｅ＞Ｐｒ                …  （１）
好ましくは、緑レーザダイオード９の光出力をＰｇとするとき、以下の条件式（２）を満たすように各光源の光出力Ｐｒ、Ｐｇを調整する。
【００２７】
Ｐｒ＞Ｐｇ                …  （２）
より好ましくは、以下の条件式（３）、（４）、（５）を満たすように各光源の光出力Ｐｅ、Ｐｒ、Ｐｇを調整する。
【００２８】
Ｐｅ＞Ｐｒ×２            …  （３）
Ｐｅ＞Ｐｇ×３            …  （４）
Ｐｒ＞Ｐｇ×１．５  …  （５）
さらに好ましくは、以下の条件式（３´）、（４´）、（５´）を満たすように各光源の光出力Ｐｅ、Ｐｒ、Ｐｇを調整する。
【００２９】
Ｐｒ×６＞Ｐｅ＞Ｐｒ×２              …  （３´）
Ｐｇ×１０＞Ｐｅ＞Ｐｇ×３            …  （４´）
Ｐｇ×５．０＞Ｐｒ＞Ｐｇ×１．５      …  （５´）
これらの条件式を逸脱すると３原色の合成で生成される白色の色バランスがくずれ、好ましくない白色となってしまう。また好ましくは、青レーザダイオード１０の光出力をＰｂとするとき、以下の条件式（６）を満たす。
【００３０】
Ｐｅ＞Ｐｂ                …  （６）
各光源の光出力の一例として、レーザダイオード１（励起光源）の光出力Ｐｅ＝８０Ｗ、赤レーザダイオード８の光出力Ｐｒ＝１６Ｗ、緑レーザダイオード９の光出力Ｐｇ＝６Ｗ、青レーザダイオード１０の光出力Ｐｂ＝１４Ｗとそれぞれ設定される。このような光出力バランスにすることにより、広範囲の色再現領域と高品位の白色とを両立することができる。なお、レーザダイオード１、赤レーザダイオード８、および、緑レーザダイオード９のそれぞれが複数設けられている場合、光出力Ｐｅ、Ｐｒ、Ｐｇはそれぞれ、複数の各固体光源（各レーザダイオード）の光出力の総和である。
【実施例２】
【００３１】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２における光源装置について説明する。図８は、本実施例における光源装置３００Ａの構成図である。光源装置３００Ａは、光源ユニット１００の射出口（射出側または出力側）にダイクロイックフィルタ１５（フィルタ）が配置されている点で、図１を参照して説明した実施例１の光源装置３００とは異なる。光源装置３００Ａの他の構成は光源装置３００と同様であるため、それらの説明については省略する。
【００３２】
ダイクロイックフィルタ１５は、４９０〜５００ｎｍの波長を含むシアン帯域および５８０〜５９０ｎｍの波長を含むオレンジ帯域（特定の波長帯域）を除去または低減する（減衰させる）フィルタである。このようにダイクロイックフィルタ１５は、蛍光光（黄色蛍光光）からシアン帯域およびオレンジ帯域の色成分を取り除く機能を有する。
【００３３】
図９は、光源装置３００Ａを備えた投射型表示装置により投射される光の波長スペクトルである。光源装置３００Ａにおいて、光源ユニット１００の射出口と正レンズ１２との間にダイクロイックフィルタ１５を設けることにより、図９に示されるような特性が得られる。本実施例において、ダイクロイックフィルタ１５は、投射型表示装置の投射光束から、４８０〜５１０ｎｍの波長帯域および５５０〜６０３ｎｍの波長帯域を除去する特性を有するフィルタである。
【００３４】
図１０は、光源装置３００Ａを備えた投射型表示装置の色再現領域および白色度の説明図である。本実施例において、白色の色度は、図１０中の黒丸印「●」で示されており、品位の高い白色を実現することができる。図１０に示されるように、本実施例によれば、可視域の略全域を網羅し、かつ高品位の白色を表示する投射型表示装置を実現することが可能である。
【００３５】
このように本実施例の光源装置３００Ａは、光源ユニット１００からの射出光のうち特定の波長帯域光を減衰させるフィルタ（ダイクロイックフィルタ１５）を有する。ここで、特定の波長帯域とは、少なくともレーザダイオード１から射出される波長帯域光と赤波長帯域光との間の波長帯域光を含み、かつ、レーザダイオード１から射出される波長帯域光および赤波長帯域光を含まない。また好ましくは、特定の波長帯域光は、少なくとも赤波長帯域光（赤レーザダイオード８から射出される波長帯域光）と緑波長帯域光（緑レーザダイオード９から射出される波長帯域光）との間の波長帯域光を含み、かつ赤波長帯域光および緑波長帯域光を含まない。
【００３６】
なお本実施例において、光源ユニット１００（第１の光源ユニット）の射出口にダイクロイックフィルタ１５を配置しているが、これに限定されるものではない。４９０〜５００ｎｍを含むシアン帯域および５８０〜５９０ｎｍを含むオレンジ帯域の波長を除去または低減する機能を有すれば、ダイクロイックフィルタ１５を光源（レーザダイオード）からスクリーン（投射面）までの途中のいずれの位置に配置してもよい。また、シアン帯域の波長を除去するフィルタとオレンジ帯域の波長を除去するフィルタとをそれぞれ同じ位置に配置する必要もない。例えば、照明光学系内の色分離合成系のダイクロイックミラーのカット波長を操作することにより、ダイクロイックフィルタ１５と同様の機能を実現することが可能である。
【実施例３】
【００３７】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例３における光源装置について説明する。図１１は、本実施例における光源装置３００Ｂの構成図である。光源装置３００Ｂは、光源ユニット１００Ｂ（第１の光源ユニット）および光源ユニット２００Ｂ（第２の光源ユニット）を備えて構成される。
【００３８】
光源ユニット１００Ｂにおいて、蛍光体ホイール７Ｂは、図８を参照して説明した実施例２の蛍光体ホイール７と比較して、より励起光を反射する特性を有する。具体的には、蛍光体上の光密度を上げて輝度飽和を起こさせて光変換効率を落とすように構成し、または、蛍光粉体の上層に拡散材質の粉体を塗布することにより構成するなどで、励起光を拡散だけさせて反射させるようにする。これに伴い、青色の光量が増加するため、光源ユニット２００Ｂは青レーザダイオード１０を含まない。また、光源ユニット１００の射出口に配置されているダイクロイックフィルタ１５Ｂは、５８０〜５９０ｎｍの波長を含むオレンジ帯域（特定の波長帯域）のみを除去するフィルタである。光源装置３００Ｂの他の構成は光源装置３００Ａと同様であるため、それらの説明については省略する。
【００３９】
図１２は、照明光学系に含まれる色分離合成系の波長ごとの光利用効率である。図１２において、横軸は波長、縦軸は効率（光利用効率）をそれぞれ示している。各色光路における効率が図１２に示されるような特性である場合、投射画像のスペクトルは、図１３に示されるような特性になる。図１３は、光源装置３００Ｂを備えた投射型表示装置により投射される光（投射画像）の波長スペクトルである。図１３において、横軸は波長、縦軸は強度をそれぞれ示している。
【００４０】
本実施例において、青の色味を改善していた４６５ｎｍの波長の光を射出する青レーザダイオード１０が設けられていないが、その代用として蛍光体の５００ｎｍ近傍の波長のスペクトルの一部を青色に配分している。図１４は、光源装置３００Ｂを備えた投射型表示装置の色再現領域および白色度の説明図である。本実施例において、白色の色度は、図７中の黒丸印「●」で示されており、品位の高い白色を実現することができる。図１４に示されるように、青の色度としては他の実施例の投射型表示装置と同等の色度値を得ることができる。実施例２の光源装置３００Ａでは除去していた４８０〜５１０ｎｍの波長帯域を有効に利用することができるため、光利用効率を改善することが可能となる。
【００４１】
各光源の光出力の一例として、レーザダイオード１（励起光源）の光出力Ｐｅ＝９５Ｗ、赤レーザダイオード８の光出力Ｐｒ＝１６Ｗ、緑レーザダイオード９の光出力Ｐｇ＝６Ｗとそれぞれ設定される。このような光出力バランスにすることにより、広範囲の色再現領域と高品位の白色とを両立することができる。
【実施例４】
【００４２】
次に、図１５を参照して、本発明の実施例４における投射型表示装置（プロジェクタ）について説明する。図１５は、本実施例における投射型表示装置６００の構成図である。
【００４３】
図１５において、投射型表示装置６００は、実施例１の光源装置３００、照明光学系４００、色分離合成部５００、および、投射光学系２３を備えて構成される。なお、投射型表示装置６００は、光源装置３００に代えて、実施例２の光源装置３００Ａまたは実施例３の光源装置３００Ｂを備えていてもよい。
【００４４】
照明光学系４００は、光源装置３００からの光束を用いて後述の液晶パネル２０（光変調素子）を照明する。照明光学系４００は、フライアイレンズ４３ａ（第１のフライアイレンズ）、フライアイレンズ４３ｂ（第２のフライアイレンズ）、偏光変換素子４４、および、コンデンサレンズ４５を有する。
【００４５】
光源装置３００からの光束は、フライアイレンズ４３ａにより複数の光束に分割され、フライアイレンズ４３ｂと偏光変換素子４４との間に光源像を形成する。偏光変換素子４４は、入射した光束の偏光方向を所定の方向に揃えるように構成されている。偏光変換素子４４からの光束は、コンデンサレンズ４５により色分離合成部５００に導かれる。
【００４６】
色分離合成部５００は、偏光板１６、ダイクロイックミラー１７、波長選択性位相差板１８、赤色用液晶パネル２０ｒ、緑色用液晶パネル２０ｇ、および、青色用液晶パネル２０ｂを有する。赤色用液晶パネル２０ｒ、緑色用液晶パネル２０ｇ、および、青色用液晶パネル２０ｂをまとめて液晶パネル２０という。また色分離合成部５００は、赤色用λ／４板１９ｒ、緑色用λ／４板１９ｇ、青色用λ／４板１９ｂ、偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｂ、および、合成プリズム２２を有する。赤色用λ／４板１９ｒ、緑色用λ／４板１９ｇ、および、青色用λ／４板１９ｂをまとめてλ／４板１９という。また、色分離合成部５００のうち液晶パネル２０を除く部分を色分離合成系とする。
【００４７】
偏光板１６は、偏光変換素子４４により整えられた偏光方向の光のみを透過する偏光板であり、ダイクロイックミラー１７により偏光板１６からの光のうち青色光および赤色光は偏光ビームスプリッタ２１ｂ（第２の偏光ビームスプリッタ）の方向に導かれる。一方、緑色光は偏光ビームスプリッタ２１ａ（第１の偏光ビームスプリッタ）の方向に導かれる。
【００４８】
偏光ビームスプリッタ２１ａ、２１ｂは、偏光方向に応じてダイクロイックミラー１７からの光を液晶パネル２０に導くとともに、液晶パネル２０からの光を合成プリズム２２へ導くように構成されている。また、λ／４板１９は、液晶パネル２０での反射による往復においてλ／２の位相差を与えることで、検光効果を高める作用を有する。
【００４９】
合成プリズム２２は、偏光ビームスプリッタ２１ａからの青色光および赤色光と、偏光ビームスプリッタ２１ｂからの緑色光を合成して投射光学系２３へ導く。このような構成により、投射型表示装置６００は、カラー画像をスクリーンなどの被投射面に投射することができる。
【００５０】
各実施例によれば、効率的にスペクトル合成を行うことが可能な光源装置および投射型表示装置を提供することができる。すなわち、蛍光体の発光スペクトルに加えて、Ｒ、Ｇレーザ光などのレーザ光を合成することにより、広範囲の色再現領域を実現することができるとともに、高い光利用効率で明るくかつ小型なプロジェクタを実現することが可能である。
【００５１】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５２】
例えば、各実施例の光源装置は二つの光源ユニットを有するが、三つ以上の光源ユニットを用いてもよい。また、第１の光源ユニットにおいて、励起光を黄波長帯域光に変換する波長変換素子に代えて、励起光を赤波長帯域光に変換する波長変換素子を設けてもよい。この場合、第２の光源ユニットは、緑波長帯域光を射出する第２の固体光源を含み、第１の固体光源の光出力をＰｅ、第２の固体光源の光出力をＰｇとするとき、以下の条件式（７）を満たす。
【００５３】
Ｐｅ＞Ｐｇ                …  （６）
また、前述の各実施例において、各色波長帯域の光を以下のように定義してもよい。すなわち、青波長帯域光をピーク波長（最大強度の波長、主波長）が４４０〜４８０ｎｍの間にある光とし、緑波長帯域光をピーク波長が５００〜５４０ｎｍの間にある光としてもよい。そして、赤波長帯域光をピーク波長が６２０〜６６０ｎｍの間にある光とし、黄波長帯域光をピーク波長が５４０〜５８０ｎｍにある光としてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  レーザダイオード（第１の固体光源）
７  蛍光体ホイール（波長変換素子）
８  赤レーザダイオード（第２の固体光源）
１００  光源ユニット（第１の光源ユニット）
２００  光源ユニット（第２の光源ユニット）
３００  光源装置
【図１】
2017198801.tif 000003
【図２】
2017198801.tif 000004
【図３】
2017198801.tif 000005
【図４】
2017198801.tif 000006
【図５】
2017198801.tif 000007
【図６】
2017198801.tif 000008
【図７】
2017198801.tif 000009
【図８】
2017198801.tif 000010
【図９】
2017198801.tif 000011
【図１０】
2017198801.tif 000012
【図１１】
2017198801.tif 000013
【図１２】
2017198801.tif 000014
【図１３】
2017198801.tif 000015
【図１４】
2017198801.tif 000016
【図１５】
2017198801.tif 000017