(57)【要約】【課題】迷光を低減できる、照明装置、レンズの製造方法及びプロジェクターを提供する。【解決手段】照明装置は、第１の波長帯の第１の光を射出する光源と、第１の光のうち少なくとも一部が照射されることによって、第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の第２の光を生成する蛍光体層と、光源と蛍光体層との間の光路中に設けられ、第１の光に対して偏光分離機能を有するとともに、第２の光を透過又は反射する偏光分離素子と、偏光分離素子と蛍光体層との間の光路中に設けられた集光光学系と、蛍光体層の集光光学系とは反対側に設けられた第１反射素子と、を備える。集光光学系は、複屈折性を有するレンズを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長帯の第１の光を射出する光源と、
前記第１の光のうち少なくとも一部が照射されることによって、前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の第２の光を生成する蛍光体層と、
前記光源と前記蛍光体層との間の光路中に設けられ、前記第１の光に対して偏光分離機能を有するとともに、前記第２の光を透過又は反射する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子と前記蛍光体層との間の光路中に設けられた集光光学系と、
前記蛍光体層の前記集光光学系とは反対側に設けられた第１反射素子と、を備え、
前記集光光学系は、複屈折性を有するレンズを含む
照明装置。
【請求項２】
前記レンズの硝子は、複屈折性を示す材料からなる
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記レンズは光学軸を有し、
前記光学軸は前記レンズの光軸と略平行である
請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記硝子は水晶である
請求項２又は３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記レンズの周縁部に接触した状態で前記レンズを保持しているレンズ固定部材をさらに備え、
前記レンズ固定部材によって前記レンズに生じている応力分布は不均一である
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記レンズ固定部材は、前記レンズの周縁部と接触する少なくとも三つの付勢部を有し、
前記少なくとも三つの付勢部は、前記レンズの光軸の周りに回転非対称に設けられている
請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記レンズは、残留応力を有している
請求項１に記載の照明装置。
【請求項８】
第２反射素子と位相差板とをさらに備え、
前記偏光分離素子は、前記第１の光を第３の光と第４の光とに分離し、
前記蛍光体層は、前記第３の光の光路上に設けられており、
前記第２反射素子は、前記第４の光を前記偏光分離素子に向けて反射するように前記第４の光の光路上に設けられており、
前記位相差板は、前記第２反射素子と前記偏光分離素子との間の前記第４の光の光路上に設けられている
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
複屈折性を有するレンズの製造方法であって、
熱プレス方式によりレンズ体を成形する成形工程と、
前記レンズ体を強制冷却することによって前記複屈折性を生じさせる冷却工程と、を備える
レンズの製造方法。
【請求項１０】
前記冷却工程においては、前記レンズ体の温度が不均一な状態で前記強制冷却を行う
請求項９に記載のレンズの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からの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、レンズの製造方法及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター用の光源装置として、レーザー光からなる青色光を射出する固体光源を用いたものが提案されている（例えば特許文献１）。この光源装置において、固体光源から射出された青色光のうちＳ偏光成分はダイクロイックミラーで反射され、集光レンズによって蛍光体に集光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３７７４４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、上記光源装置において、青色光のうち一部は蛍光体で蛍光に変換され、蛍光に変換されなかった青色光はダイクロイックミラーによって光源装置側に反射されることで迷光となる。迷光は固体光源や筐体の発熱等の問題を生じさせるおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、迷光を低減できる、照明装置、レンズの製造方法及び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】
本発明の第１態様に従えば、第１の波長帯の第１の光を射出する光源と、前記第１の光のうち少なくとも一部が照射されることによって、前記第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の第２の光を生成する蛍光体層と、前記光源と前記蛍光体層との間の光路中に設けられ、前記第１の光に対して偏光分離機能を有するとともに、前記第２の光を透過又は反射する偏光分離素子と、前記偏光分離素子と前記蛍光体層との間の光路中に設けられた集光光学系と、前記蛍光体層の前記集光光学系とは反対側に設けられた第１反射素子と、を備え、前記集光光学系は、複屈折性を有するレンズを含む照明装置が提供される。
【０００７】
第１態様に係る照明装置において、光源から射出された第１の光は偏光分離素子を透過又は反射され、さらに集光光学系を透過して蛍光体層に入射する。第１の光の偏光状態は集光光学系によって乱されている。第１の光の一部は蛍光体層の表面層で反射され、再び集光光学系を透過することでその偏光状態がさらに乱される。従って、蛍光体層の表面層で反射された成分の一部は、偏光分離素子を反射又は透過して光源とは異なる方向に進む。
よって、光源側に進む迷光を低減することができる。
【０００８】
上記第１態様において、前記レンズの硝子は、複屈折性を示す材料からなるのが好ましい。
この構成によれば、集光光学系を透過する第１の光の偏光状態を乱すことができる。
【０００９】
上記第１態様において、前記レンズは光学軸を有し、前記光学軸は前記レンズの光軸と略平行であるのが好ましい。
この構成によれば、屈折率分布が光軸を基準として回転対称である。よって、レンズを透過した第１の光が蛍光体層上に小さいスポットを形成するので、蛍光体層から射出された蛍光を効率良く利用することができる。第１の光はレンズの表面で屈折して光軸に対して斜めに進むため、レンズは第１の光の偏光状態に乱れを生じさせる。
【００１０】
上記第１態様において、前記硝子は水晶であるのが好ましい。
この構成によれば、第１の光の偏光状態を良好に乱すことができる。
【００１１】
上記第１態様において、前記レンズの周縁部に接触した状態で前記レンズを保持しているレンズ固定部材をさらに備え、前記レンズ固定部材によって前記レンズに生じている応力分布は不均一であるのが好ましい。
この構成によれば、レンズが複屈折性を示さない場合であっても、不均一な応力分布をレンズに生じさせることでレンズに複屈折性を付与することができる。
【００１２】
上記第１態様において、前記レンズ固定部材は、前記レンズの周縁部と接触する少なくとも三つの付勢部を有し、前記少なくとも三つの付勢部は、前記レンズの光軸の周りに回転非対称に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、レンズに不均一な応力分布を生じさせることができる。
【００１３】
上記第１態様において、前記レンズは、残留応力を有しているのが好ましい。
この構成によれば、残留応力によってレンズに複屈折性を付与することができる。
【００１４】
上記第１態様において、第２反射素子をさらに備え、前記偏光分離素子は、前記第１の光を第３の光と第４の光とに分離し、前記蛍光体層は、前記第３の光の光路上に設けられており、前記第２反射素子は、前記第４の光を前記偏光分離素子に向けて反射するように前記第４の光の光路上に設けられており、前記位相差板は、前記第２反射素子と前記偏光分離素子との間の前記第４の光の光路上に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第２の光と第４の光とからなる照明光を生成することができる。
【００１５】
本発明の第２態様に従えば、複屈折性を有するレンズの製造方法であって、熱プレス方式によりレンズ体を成形する成形工程と、前記レンズ体を強制冷却することによって前記複屈折性を生じさせる冷却工程と、を備えるレンズの製造方法が提供される。
【００１６】
第２態様に係るレンズの製造方法は、複屈折性を有するレンズを簡便且つ確実に製造することができる。
【００１７】
上記第２態様において、前記冷却工程においては、前記レンズ体の温度が不均一な状態で前記強制冷却を行うのが好ましい。
この構成によれば、レンズに複屈折性を良好に付与することができる。
【００１８】
本発明の第３態様に従えば、上記第２態様に係る照明装置と、前記照明装置からの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。
【００１９】
第３態様に係るプロジェクターでは、迷光が低減されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】プロジェクターの概略構成を示す図。
【図２】照明装置の概略構成を示す図。
【図３】光軸と光学軸とが直交したレンズを示す図。
【図４】光軸と光学軸とが略平行となるレンズを示す図。
【図５】レンズ固定部材の構成を示す図。
【図６】レンズ固定部材の変形例に係る構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
まず、本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーン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、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６とを備えている。
【００２３】
色分離光学系３は、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。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第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及び青色光ＬＢ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に青色光ＬＢを透過することによって、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。
【００２５】
第１の全反射ミラー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の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー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から光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００２６】
第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２の全反射ミラー８ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａ及び第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している。
【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用いられている。また、液晶パネルの入射側及び射出側各々には、偏光板（図示せず。）が配置されている。
【００２９】
また、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。
【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、各々が赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、この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、投射レンズ群からなり、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）
続いて、本発明の一実施形態に係る照明装置２について説明する。図２は照明装置２の概略構成を示す図である。図２に示すように、照明装置２は、光源装置２Ａと、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３ａとを備えている。本実施形態において、インテグレーター光学系３１と重畳レンズ３３ａとは重畳光学系３３を構成している。
【００３３】
光源装置２Ａは、アレイ光源２１Ａと、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１の位相差板２８ａと、偏光分離素子５０Ａを含む光学素子２５Ａと、第１の集光光学系２６と、蛍光発光素子２７と、第２の位相差板２８ｂと、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０とを備える。
【００３４】
アレイ光源２１Ａと、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１の位相差板２８ａと、光学素子２５Ａと、第２の位相差板２８ｂと、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０とは、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。一方、蛍光発光素子２７と、第１の集光光学系２６と、光学素子２５Ａと、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３ａとは、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。
【００３５】
アレイ光源２１Ａは、固体光源としての複数の半導体レーザー２１１を備える。複数の半導体レーザー２１１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。半導体レーザー２１１は、例えば青色の光線ＢＬ（例えばピーク波長が４６０ｎｍのレーザー光）を射出する。アレイ光源２１Ａは、複数の光線ＢＬからなる光線束を射出する。本実施形態において、アレイ光源２１Ａは特許請求の範囲の「光源」に相当し、青色の光線ＢＬは特許請求の範囲の「第１の波長帯の第１の光」に相当する。
【００３６】
アレイ光源２１Ａから射出された光線ＢＬは、コリメーター光学系２２に入射する。コリメーター光学系２２は、アレイ光源２１Ａから射出された光線ＢＬを平行光に変換する。コリメーター光学系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、複数の半導体レーザー２１１に対応して配置されている。
【００３７】
コリメーター光学系２２を通過した光線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、光線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を通過した光線ＢＬは第１の位相差板２８ａに入射する。第１の位相差板２８ａは、例えば回転可能とされた１／２波長板である。半導体レーザー２１１から射出された光線ＢＬは直線偏光である。第１の位相差板２８ａの回転角度を適切に設定することにより、第１の位相差板２８ａを透過する光線ＢＬを、光学素子２５Ａに対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光線とすることができる。第１の位相差板２８ａを回転させることにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を変化させることができる。
【００３９】
第１の位相差板２８ａを通過することで生成されたＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む光線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に対して４５°の角度をなす傾斜面Ｋを有している。傾斜面Ｋは、光軸ａｘ２に対しても４５°の角度をなしている。
【００４０】
傾斜面Ｋには、波長選択特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、光線ＢＬを、偏光分離素子５０Ａに対するＳ偏光成分の光線ＢＬｓとＰ偏光成分の光線ＢＬｐとに分離する偏光分離機能を有している。具体的に、偏光分離素子５０Ａは、Ｓ偏光成分の光線ＢＬｓを反射させ、Ｐ偏光成分の光線ＢＬｐを透過させる。光線ＢＬｓと光線ＢＬｐとはそれぞれ、特許請求の範囲の第３の光と第４の光に相当する。
【００４１】
また、偏光分離素子５０Ａは光線ＢＬとは波長帯が異なる蛍光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。
【００４２】
偏光分離素子５０Ａから射出されたＳ偏光の光線ＢＬｓは、第１の集光光学系２６に入射する。第１の集光光学系２６は、光線ＢＬｓを蛍光体層３４に向けて集光させる。本実施形態において、第１の集光光学系２６は特許請求の範囲の「集光光学系」に相当する。
【００４３】
本実施形態において、第１の集光光学系２６は、例えば第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂから構成されている。第１の集光光学系２６から射出された光線ＢＬｓは、蛍光発光素子２７に集光した状態で入射する。蛍光発光素子２７は、蛍光体層３４と、この蛍光体層３４を支持する基板３５と、蛍光体層３４を基板３５に固定する固定部材３６とを有している。
【００４４】
本実施形態において、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の光線ＢＬｓが入射する側とは反対側の面は基板３５に接触している。
【００４５】
蛍光体層３４は、光線ＢＬｓを吸収して励起される蛍光体を含む。この光線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蛍光（黄色光）ＹＬを射出する。本実施形態において、蛍光ＹＬは特許請求の範囲の「第１の波長帯とは異なる第２の波長帯の第２の光」に相当する。
【００４６】
蛍光体層３４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。
【００４７】
蛍光体層３４の光線ＢＬｓが入射する側とは反対側（第１の集光光学系２６とは反対側）には反射部３７が設けられている。反射部３７は、蛍光体層３４で生成された蛍光ＹＬのうち、基板３５に向かって進む成分を反射する。本実施形態において、反射部３７は特許請求の範囲の「第１反射素子」に相当する。
【００４８】
基板３５の蛍光体層３４を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク３８が配置されている。蛍光発光素子２７では、このヒートシンク３８を介して放熱できるため、蛍光体層３４の熱劣化を防ぐことができる。
【００４９】
蛍光体層３４で生成された蛍光ＹＬのうち、一部の蛍光ＹＬは、反射部３７によって反射され、蛍光体層３４の外部へと射出される。また、蛍光体層３４で生成された蛍光ＹＬのうち、他の一部の蛍光ＹＬは、反射部３７を介さずに蛍光体層３４の外部へと射出される。このようにして、蛍光ＹＬが蛍光体層３４から射出される。
【００５０】
蛍光体層３４から射出された蛍光ＹＬは、非偏光光である。蛍光ＹＬは、第１の集光光学系２６を通過した後、偏光分離素子５０Ａに入射する。そして、この蛍光ＹＬは、偏光分離素子５０Ａからインテグレーター光学系３１に向けて進む。
【００５１】
一方、偏光分離素子５０Ａから射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、第２の位相差板２８ｂに入射する。第２の位相差板２８ｂ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偏光の光線ＢＬｐは、この第２の位相差板２８ｂによって、例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、第２の集光光学系２９に入射する。
第２の集光光学系２９は、例えばレンズ２９ａ，２９ｂから構成され、青色光ＢＬｃ１を集光させた状態で拡散反射素子３０に入射させる。
【００５２】
拡散反射素子３０は、偏光分離素子５０Ａにおける蛍光体層３４の反対側に配置され、第２の集光光学系２９から射出された青色光ＢＬｃ１を偏光分離素子５０Ａに向けて拡散反射させる。拡散反射素子３０としては、青色光ＢＬｃ１をランバート反射させつつ、且つ、偏光状態を乱さないものを用いることが好ましい。本実施形態において、拡散反射素子３０は特許請求の範囲の「第２反射素子」に相当する。
【００５３】
以下、拡散反射素子３０によって拡散反射された光を青色光ＢＬｃ２と称する。本実施形態によれば、青色光ＢＬｃ１を拡散反射させることで略均一な照度分布の青色光ＢＬｃ２が得られる。例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１は左回り円偏光の青色光ＢＬｃ２として反射される。
【００５４】
青色光ＢＬｃ２は第２の集光光学系２９によって平行光に変換された後に再び第２の位相差板２８ｂに入射する。
【００５５】
左回り円偏光の青色光ＢＬｃ２は、第２の位相差板２８ｂによってＳ偏光の青色光ＢＬｓ１に変換される。Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ１は、偏光分離素子５０Ａによってインテグレーター光学系３１に向けて反射される。
【００５６】
これにより、青色光ＢＬｓ１は、偏光分離素子５０Ａを透過した蛍光ＹＬと共に、照明光ＷＬとして利用される。すなわち、青色光ＢＬｓ１及び蛍光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、青色光ＢＬｓ１と蛍光（黄色光）ＹＬとが混ざった白色の照明光ＷＬが生成される。
【００５７】
照明光ＷＬは、インテグレーター光学系３１に向けて射出される。インテグレーター光学系３１は、例えば、レンズアレイ３１ａ，レンズアレイ３１ｂから構成されている。レンズアレイ３１ａ，３１ｂは、複数の小レンズがアレイ状に配列されたものからなる。
【００５８】
インテグレーター光学系３１を透過した照明光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、偏光分離膜と位相差板とから構成されている。偏光変換素子３２は、非偏光の蛍光ＹＬを含む照明光ＷＬを直線偏光に変換する。
【００５９】
偏光変換素子３２を透過した照明光ＷＬは、重畳レンズ３３ａに入射する。重畳レンズ３３ａはインテグレーター光学系３１と協同して、被照明領域における照明光ＷＬによる照度の分布を均一化する。このようにして、照明装置２は照明光ＷＬを生成する。
【００６０】
ところで、上記説明では、蛍光体層３４に入射する光線ＢＬｓが全て蛍光ＹＬに変換されるという理想的な場合を述べた。しかしながら、実際には、光線ＢＬｓの一部は蛍光体層３４の表面層で反射される。以下、蛍光体層３４の表面層で反射された反射光を青色光ＢＬｓ２と称する。青色光ＢＬｓ２は、第１の集光光学系２６を透過して偏光分離素子５０Ａに再び入射する。
【００６１】
ここで、蛍光体層３４の表面層での反射とは、蛍光体層３４の表面による直接的な反射や、蛍光体層３４の表層近傍に設けられた散乱体（例えば、気泡）による後方散乱を含む。
【００６２】
例えば、蛍光体層３４の表面層での反射によって青色光ＢＬｓ２に生じる偏光の乱れは小さい。そのため、従来のように第１の集光光学系２６を構成するレンズが複屈折性を示さない場合、青色光ＢＬｓ２は、概ねＳ偏光の光として偏光分離素子５０Ａに入射し、偏光分離素子５０Ａによりアレイ光源２１Ａ側に反射されることで迷光となる。迷光は、アレイ光源２１Ａを含む光源装置２Ａの発熱などの問題を生じさせるおそれがある。
【００６３】
しかしながら、本実施形態においては、上記第１の集光光学系２６を構成するレンズとして複屈折性を有するものを用いているので、青色光ＢＬｓ２の偏光状態が第１の集光光学系２６によって乱され、青色光ＢＬｓ２は偏光分離素子５０Ａに対するＰ偏光成分を含む光となる。
【００６４】
ここで、一般的な複屈折性を有するレンズの光学軸と該レンズの光軸との関係について説明する。ただし、レンズは一軸性の複屈折性を示すとする。
図３、４はレンズにおける光学軸と光軸との関係を示す図である。
図３に示したレンズＲ１は、レンズＲ１の光軸Ａ１とレンズＲ１の光学軸Ｋ１とが直交している。図４に示したレンズＲ２は、レンズＲ２の光軸Ａ２とレンズＲ２の光学軸Ｋ２とが平行である。
【００６５】
図３に示すレンズＲ１においては、光軸Ａ１及び光学軸Ｋ１が互いに直交するため、レンズＲ１を透過する光（光線ＢＬｓ）の偏光状態が乱れ易い。しかしながら、光軸Ａ１及び光学軸Ｋ１が互いに直交しているので、屈折率分布が光軸Ａ１の周りに回転非対称である。そのため、レンズＲ１を透過した複数の光線が被照明領域に形成するスポットサイズは比較的大きい。
【００６６】
一方、図４に示すレンズＲ２においては、光軸Ａ２及び光学軸Ｋ２が互いに平行であるため、屈折率分布が光軸Ａ２の周りに回転対称である。そのため、レンズＲ２を透過した複数の光線が被照明領域に形成するスポットサイズはレンズＲ１を用いた場合よりも小さい。
なお、光学軸Ｋ２と光軸Ａ２とが平行であっても、図４に示したように、光はレンズＲ２の表面で屈折して光軸に対して斜めに進むため、複数の光線のいずれかは光学軸Ｋ２と交差する方向に進む。したがって、レンズＲ２は、該レンズＲ２を透過する光の偏光状態に乱れを生じさせることができる。
【００６７】
本実施形態では、第１の集光光学系２６を構成する第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂとして、光学軸及び光軸が図４に示した関係（略平行）を満たすレンズＲ２を採用した。つまり、第１の集光光学系２６は、青色光ＢＬｓ２の偏光状態を乱す機能と、蛍光体層３４（被照明領域）上に形成されるスポットサイズを小さくする機能と、を両立することができる。実際には、光線ＢＬｓは、蛍光体層３４に入射する前に第１の集光光学系２６を１回透過しているため、青色光ＢＬｓ２は、第１の集光光学系２６を実質的に２回透過することになる。
【００６８】
前述したように、第１の集光光学系２６によって偏光状態が乱された青色光ＢＬｓ２は、偏光分離素子５０Ａに対するＰ偏光成分を含んでいる。Ｐ偏光成分は偏光分離素子５０Ａによって青色光ＢＬｓ２から分離され、青色光ＢＬｐ１となる。青色光ＢＬｐ１は偏光分離素子５０Ａからインテグレーター光学系３１に向かって進行する。
青色光ＢＬｐ１は、照明光ＷＬを構成する青色光として利用できる。
【００６９】
このように本実施形態の照明装置２によれば、青色光ＢＬｓ２のうち偏光分離素子５０Ａで反射される成分（Ｓ偏光成分）を減らすことで迷光の発生を低減することができる。
【００７０】
また、青色光ＢＬｓ２の一部である青色光ＢＬｐ１を照明光ＷＬとして有効に利用するため、光線ＢＬの光利用効率が高まることで、アレイ光源２１Ａの光出力を抑えることも可能となる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、図４に示したレンズＲ２を採用したことで、被照明領域となる蛍光体層３４上に形成されるスポットサイズを小さくできるので、蛍光体層３４から射出された蛍光ＹＬを効率良く利用することができる。
【００７２】
第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂに付与する複屈折性によって迷光の低減度合いを調整することが可能である。例えば、第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂは、第１の集光光学系２６を往復で透過した光に合計でλ／２の位相差を付与するように、各レンズの複屈折性を調整しても良い。このように調整すれば、第１の集光光学系２６を往復で２回透過した際、青色光ＢＬｓ２を概ねＰ偏光の光に変換することができる。すると、迷光（Ｓ偏光成分の光）の発生を最小限にすることができるため、青色光ＢＬｓ２を照明光ＷＬとして効率良く利用することができる。
【００７３】
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００７４】
（変形例１）
上記実施形態では、第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂの両方が複屈折性を有するレンズから構成される場合を例に挙げたが、第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂのいずれか一方のみが複屈折性を有していても良い。
【００７５】
（変形例２）
第１レンズ２６ａあるいは第２レンズ２６ｂが部分的に複屈折性を有していても良い。例えば、レンズの光軸から離れた領域のみが複屈折性を有していても良い。光軸からの距離が大きいほど、レンズの内部を進行する光が光学軸となす角が大きいからである。
【００７６】
（変形例３）
上記実施形態では、第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂを複屈折性を有する材料（水晶）で形成することで複屈折性を持たせるようにしたが、本発明はこれに限定されず、レンズ内部の残留応力により複屈折性を付与するようにしても良い。
【００７７】
以下、内部に残留応力（複屈折性）を有したレンズの製造方法について説明する。このレンズ製造方法は、成形工程と冷却工程とを備える。
【００７８】
成形工程は、熱プレス方式によりレンズ体を成形する工程である。成形工程における熱プレス方式としては、ダイレクトプレス方式、または、リヒートプレス方式がある。ダイレクトプレス方式は、熔解炉から流出するガラスを金型に直接キャストしてレンズ体をプレス成形するものである。リヒートプレス方式は、一定形状に予備加工したガラス材料を一対の型の間に配置し、加熱加圧によりレンズ体を成形するものである。なお、成型工程において、ダイレクトプレス方式を用いるのが望ましい。ダイレクトプレス方式はガラス全体が溶融した状態から硬化するため、後述するようなレンズ内部の残留応力を大きくできるからである。
【００７９】
冷却工程は、プレス成形された高温のレンズ体を強制冷却することによって複屈折性を生じさせる工程である。本実施形態において、冷却工程では、レンズ体の温度が不均一な状態で強制冷却を行っている。例えば、冷却工程では、レンズ体の片面のみに冷却風を当てる、或いは、レンズ体を光軸方向から平面視した場合において片側半分のみに冷却風を当てることによって、レンズ体の温度を不均一な状態にすることができる。温度が不均一な状態で冷却されたレンズ体は、歪が生じたままの状態で硬化する。このような冷却工程を経て硬化されたレンズ体から構成されるレンズは歪（残留応力）を有する。このように歪の生じたレンズは、光弾性効果による複屈折性を有している。
以上述べたレンズの製造方法によれば、複屈折性を有したレンズを簡便且つ確実に製造することができる。
【００８０】
また、別の製造方法としては、通常の光学レンズ（複屈折性を有しないレンズ）の製造プロセスからアニール工程を省略するようにしても良い。アニール工程を省くことで、レンズ体の温度を不均一な状態で冷却することができるので、上述のように残留応力が生じたレンズを容易に製造できる。
【００８１】
（変形例４）
レンズを外力により歪ませることで複屈折性を有したレンズを実現することも可能である。図５はレンズを保持するレンズ固定部材の構成を示す図である。図５に示すレンズ固定部材４０は、レンズ４１の光軸４５の周囲に位置する周縁部４１ａに接触した状態でレンズ４１を保持する。レンズ固定部材４０は、レンズ４１の周縁部４１ａに接触する三つの付勢部４２と、該付勢部４２を保持する本体部４３とを有する。各付勢部４２は、例えば、板バネから構成され、レンズ４１の周縁部４１ａに対して付勢力を付与する。
【００８２】
三つの付勢部４２は、レンズ４１の光軸４５の周りに回転非対称に設けられている。レンズ４１は、周縁部４１ａのうち光軸４５の周りに回転非対称となる位置に、外力が付与された状態となっている。そのため、レンズ４１には不均一な応力分布が生じた状態となる。よって、レンズ４１は応力歪が生じた状態となるので、複屈折性を有したものとなる。
【００８３】
このようなレンズ固定部材４０を用いれば、外力を受けていない状態において複屈折性を持たないレンズに複屈折性を付与することができる。よって、通常の光学レンズをレンズ固定部材４０に取り付けることで上記第１実施形態と同様の複屈折性を有する光学レンズを実現することができる。なお、複屈折性を有するレンズを上記レンズ固定部材４０に取り付けるようにしてもよく、このようにすれば、レンズ固定部材４０によりレンズが持つ複屈折性を調整することができる。
【００８４】
レンズ固定部材４０における付勢部４２の数は三つに限定されない。レンズ固定部材４０は、付勢部４２を少なくとも三つ有していればよく、上述のように不均一な応力分布を生じさせた状態にレンズ４１を保持するのであれば四つ以上設けられていても良い。
【００８５】
（変形例５）
図６はレンズ固定部材の変形例に係る構成を示す図である。
図６に示すレンズ固定部材６０は、レンズ６１の光軸５５の周囲に位置する周縁部６１ａを三方向から保持する枠状の本体部６２と、該本体部６２に取り付けられた一つのレンズ押さえ部６３と、を有する。このような構成に基づき、レンズ固定部材６０は、本体部６２とレンズ押さえ部６３とによってレンズ６１に４つの方向から外力をかけるように、レンズ６１を保持している。レンズ６１に加えられている外力は、レンズ６１の光軸５６の周りに回転非対称である。そのため、レンズ６１には不均一な応力分布が生じ、レンズ６１は複屈折性を有している。
【００８６】
このようなレンズ固定部材６０を用いれば、外力を受けていない状態において複屈折性を持たないレンズに複屈折性を付与することができる。よって、通常の光学レンズをレンズ固定部材６０に取り付けることで上記第１実施形態と同様の複屈折性を有する光学レンズを得ることができる。なお、複屈折性を有するレンズを上記レンズ固定部材６０に取り付けるようにしてもよく、このようにすれば、レンズ固定部材６０によりレンズが持つ複屈折性を調整することができる。
【００８７】
（変形例６）
固定部材がリング状の枠体から構成されていても良い。このリング状の固定部材において、レンズを保持する開口の形状はレンズの外形と相似ではない。この構成によれば、開口に保持されたレンズに不均一な応力分布を生じさせることが可能となる。
【００８８】
上記実施形態では、偏光分離素子５０Ａで反射したＳ偏光の光線ＢＬｓを蛍光体発光素子２７に入射させ、偏光分離素子５０Ａを透過したＰ偏光の光線ＢＬｐを拡散反射素子３０に入射させたが、偏光分離素子５０Ａに対する蛍光体発光素子２７及び拡散反射素子３０の位置関係を入れ代えても良い。すなわち、偏光分離素子５０Ａで反射したＳ偏光の光線ＢＬｓを拡散反射素子３０に入射させ、偏光分離素子５０Ａを透過したＰ偏光の光線ＢＬｐを蛍光体発光素子２７に入射させるようにしても良い。
【００８９】
上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。
【００９０】
上記実施形態では本発明による光源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。本発明による光源装置は、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】
【００９１】
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、２１Ａ…アレイ光源（光源）、２６…第１の集光光学系（集光光学系）、２６ａ…第１レンズ、２６ｂ…第２レンズ、３０…拡散反射素子（第２反射素子）、３７…反射部（第１反射素子）、４０，６０…レンズ固定部材、４１，６１…レンズ、４１ａ，６１ａ…周縁部、４２…付勢部、ＢＬ…光線（第１の光）、ＹＬ…蛍光（第２の光）、Ａ１…光軸、Ｋ１…光学軸。
【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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