(57)【要約】      （修正有）【課題】発光効率の低下を抑制しながら小型化できる、プロジェクターを提供する。【解決手段】第１の光Ｋを射出する光源部１０と、第１の光Ｋが入射する第１のレンズアレイ１２ａと、第１のレンズアレイ１２ａを透過した第１の光Ｋが入射する第２のレンズアレイ１２ｂと、第２のレンズアレイ１２ｂを透過した第１の光Ｋを第１の光線束ＢＬｐと第２の光線束ＢＬｓとに分離する光分離素子１４と、第１の光線束ＢＬｐが入射する第１の重畳レンズ１５と、第１の重畳レンズ１５から射出された第１の光線束ＢＬｐが入射する波長変換素子３４と、第２の光線束ＢＬｓが入射する第２の重畳レンズ１７と、波長変換素子３４から射出された第２の光ＹＬと第２の重畳レンズ１７から射出された第２の光線束ＢＬｓとを画像情報に基づいて変調して画像光を形成する画像形成部４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、画像光を投射する投写光学系６と、を備えるプロジェクター。【選択図】図１
2017040746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を射出する光源部と、
前記第１の光が入射する第１のレンズアレイと、
前記第１のレンズアレイを透過した前記第１の光が入射する第２のレンズアレイと、
前記第２のレンズアレイを透過した前記第１の光を第１の光線束と第２の光線束とに分離する光分離素子と、
前記第１の光線束が入射する第１の重畳レンズと、
前記第１の重畳レンズから射出された前記第１の光線束が入射する波長変換素子と、
前記第２の光線束が入射する第２の重畳レンズと、
前記波長変換素子から射出された第２の光と前記第２の重畳レンズから射出された前記第２の光線束とを画像情報に基づいて変調して画像光を形成する画像形成部と、
前記画像光を投射する投写光学系と、を備える
プロジェクター。
【請求項２】
前記波長変換素子の前記第１の重畳レンズと反対側に設けられた反射部をさらに備え、
前記光分離素子は、前記第１の光と前記第２の光とを分離する波長分離機能を有し、
前記第２の光は、前記第１の重畳レンズを透過するとともに前記光分離素子を経由して前記画像形成部に入射する
請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記第１の光線束が前記波長変換素子上に形成するスポットのアスペクト比と、前記画像形成部の光入射領域のアスペクト比とが略等しい
請求項１又は２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記波長変換素子と前記スポットとは相対移動可能であり、
前記相対移動は、前記スポットの短辺方向に沿って行われる
請求項３に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記波長変換素子は、中心軸周りに回転する円板上に設けられており、
前記スポットの長手方向は、前記円板の半径方向と平行である
請求項４に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターは、光源部から射出された光を、光変調装置で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投写レンズによって拡大投写するものである。近年、このようなプロジェクターに用いられる光源装置の光源として、高輝度且つ高出力な光が得られる半導体レーザーなどのレーザー光源が注目されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、青色レーザー光を拡散させることで生成した青色拡散光と、レーザー光を励起光として蛍光体層に入射させることで生成した蛍光光とを照明光として利用するプロジェクターが開示されている。このプロジェクターは、青色拡散光の照度分布を均一化するための第１のインテグレータ光学系と、蛍光光の照度分布を均一化するための第２のインテグレータ光学系とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２８５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、蛍光体層の小さな領域に強い励起光を照射すると、発光効率が低下するために好ましくない。そこで、励起光の光路上にも第３のインテグレータ光学系を配置することによって、蛍光体層上における励起光の強度分布を均一化することが考えられる。
しかしながら、この場合、インテグレータ光学系が３つ必要となってしまうことから部品点数が増えることで装置が大型化してしまう。
【０００６】
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、発光効率の低下を抑制しながら小型化できる、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】
【０００７】
本発明の一態様に従えば、第１の光を射出する光源部と、前記第１の光が入射する第１のレンズアレイと、前記第１のレンズアレイを透過した前記第１の光が入射する第２のレンズアレイと、前記第２のレンズアレイを透過した前記第１の光を第１の光線束と第２の光線束とに分離する光分離素子と、前記第１の光線束が入射する第１の重畳レンズと、前記第１の重畳レンズから射出された前記第１の光線束が入射する波長変換素子と、前記第２の光線束が入射する第２の重畳レンズと、前記波長変換素子から射出された第２の光と前記第２の重畳レンズから射出された前記第２の光線束とを画像情報に基づいて変調して画像光を形成する画像形成部と、前記画像光を投射する投写光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。
【０００８】
上記態様に係る構成によれば、第１の重畳レンズと第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイとによって、波長変換素子を照明する第１の光線束の照度分布が均一化される。
また、第２の重畳レンズと第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイとによって、画像形成部を照明する第２の光線束の照度分布が均一化される。第１のレンズアレイおよび第２のレンズアレイは、波長変換素子及び画像形成部の照明分布をそれぞれ均一化させるインテグレータ光学系として機能する。これにより、波長変換素子及び画像形成部に対してインテグレータ光学系が共通化される。よって、インテグレータ光学系の数を抑えることで部品点数を少なくすることができる。
また、波長変換素子を均一に照明できるので、波長変換素子に第２の光を効率良く生成させることができる。
したがって、波長変換素子の発光効率の低下を低減しながら小型化することができる。
【０００９】
上記態様において、前記波長変換素子の前記第１の重畳レンズと反対側に設けられた反射部をさらに備え、前記光分離素子は、前記第１の光と前記第２の光とを分離する波長分離機能を有し、前記第２の光は、前記第１の重畳レンズを透過するとともに前記光分離素子を経由して前記画像形成部に入射する構成としてもよい。
この構成によれば、第２の光を画像形成部に効率良く入射させることができる。よって、第２の光の利用効率を高くすることができる。
【００１０】
上記態様において、前記第１の光線束が前記波長変換素子上に形成するスポットのアスペクト比と、前記画像形成部の光入射領域のアスペクト比とが略等しい構成としてもよい。
このようにすれば、上述のように、第１の光線束及び第２の光の照度分布を均一化するインテグレータ光学系を共通化した構造を実現することが可能となる。
【００１１】
上記態様において、前記波長変換素子と前記スポットとは相対移動可能であり、前記相対移動は、前記スポットの短辺方向に沿って行われる構成としてもよい。
この構成によれば、波長変換素子に入射する第１の光線束の単位時間当たりの光量を、スポットの長辺方向に相対移動する場合よりも減らすことができる。これにより、波長変換素子の温度の上昇を低減し、発光効率の低下を低減することができる。
【００１２】
上記態様において、前記波長変換素子は、中心軸周りに回転する円板上に設けられており、前記スポットの長手方向は、前記円板の半径方向と平行である構成としてもよい。
この構成によれば、スポットを波長変換素子に対して容易に相対移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す平面図。
【図２】光源アレイの概略構成を示す斜視図。
【図３】発光部の要部構成を示す図。
【図４】コリメート光学系の概略構成を示す斜視図。
【図５】（ａ）は図４を−Ｘ方向から見た側面図、（ｂ）は図４を＋Ｚ方向から見た平面図。
【図６】比較例に係る第２レンズアレイを＋Ｘ方向から見た平面図。
【図７】第２レンズアレイを＋Ｘ方向から見た平面図。
【図８】第１レンズアレイの光入射面を概念的に示した図。
【図９】（ａ）は蛍光発光素子の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１線矢視による断面図。
【図１０】第２実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す平面図。
【図１１】第３実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す平面図。
【図１２】第４実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す平面図。
【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。
【００１５】
（プロジェクター）
まず、図１に示すプロジェクター１の一例について説明する。
図１は、プロジェクター１の概略構成を示す平面図である。
【００１６】
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、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。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用いている。
【００１７】
具体的に、プロジェクター１は、図１に示すように、照明装置２と、第１の全反射ミラー７ａと、第２の全反射ミラー７ｂと、第３の全反射ミラー７ｃと、ダイクロイックミラー８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。
【００１８】
照明装置２は、青色光ＬＢと黄色光ＹＬとを射出する。
【００１９】
ダイクロイックミラー８は、照明装置２からの黄色光ＹＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離する機能を有する。ダイクロイックミラー８は、分離した赤色光ＬＲを透過するとともに、緑色光ＬＧを反射する。
【００２０】
第１の全反射ミラー７ａは、青色光ＬＢの光路中に配置されており、照明装置２から射出された青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに向けて反射する。
第２の全反射ミラー７ｂは、緑色光ＬＧの光路中に配置されており、分離された緑色光ＬＧを光変調装置４Ｇに向けて反射する。
第３の全反射ミラー７ｃは、赤色光ＬＲの光路中に配置されており、分離された赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。
【００２１】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを通過させる間に、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を通過させる間に、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を通過させる間に、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。本実施形態において、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ及び光変調装置４Ｂは、特許請求の範囲に記載の「画像形成部」に相当する。
【００２２】
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および射出側には、一対の偏光板（図示せず）が配置されており、特定の方向の直線偏光光のみを通過させる構成となっている。
【００２３】
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９Ｒ，フィールドレンズ９Ｇ，フィールドレンズ９Ｂが配置されている。
【００２４】
合成光学系５は、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した各画像光を合成し、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。
【００２５】
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。
【００２６】
（照明装置）
次に、照明装置２の構成について説明する。
照明装置２は、光源アレイ１０と、コリメート光学系１１と、第１のインテグレータ光学系１２と、位相差板１３と、偏光分離素子１４と、ピックアップ光学系１５と、蛍光発光素子１６と、青色光用重畳レンズ１７と、全反射ミラー１８と、第２のインテグレータ光学系１９と、偏光変換素子２０と、黄色光用重畳レンズ２１と、全反射ミラー２２とを備えている。なお、以下の説明において、光源アレイ１０の光軸を光軸ａｘ１とする。また、光軸ａｘ１と同一平面内にあり、該光軸ａｘ１に直交する光軸を光軸ａｘ２とする。
【００２７】
光源アレイ１０と、コリメート光学系１１と、第１のインテグレータ光学系１２と、位相差板１３と、偏光分離素子１４と、ピックアップ光学系１５と、蛍光発光素子１６とは、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。
一方、全反射ミラー１８と、青色光用重畳レンズ１７と、偏光分離素子１４と、第２のインテグレータ光学系１９と、偏光変換素子２０と、黄色光用重畳レンズ２１と、全反射ミラー２２とは、光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。
【００２８】
図２は光源アレイ１０の概略構成を示す斜視図である。光源アレイ１０は、複数の発光部４０を有している。以下、図面を用いた説明において、ＸＹＺ座標系を用いて説明する。図２において、Ｘ方向は発光部４０の配列方向を規定し、Ｙ方向は発光部４０から射出される光の主光線の方向を規定し、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向にそれぞれ直交する方向であって鉛直方向を規定する。
【００２９】
図２に示すように、光源アレイ１０は、本体部１０Ａと、複数の支持部材１０Ｂと、該支持部材１０Ｂに支持された複数の発光部４０とを備える。
【００３０】
本体部１０Ａおよび支持部材１０Ｂは、例えば、アルミや銅といった放熱性に優れた金属材料から構成される。
複数の支持部材１０Ｂは、本体部１０Ａの側面１０Ａ１に取り付けられている。各支持部材１０Ｂは、側面１０Ａ１の上下方向において、各々の間隔を均等とするように配置されている。
【００３１】
各支持部材１０Ｂは板状の部材であって、上面１０Ｂ１と下面１０Ｂ２とを有する。上面１０Ｂ１及び下面１０Ｂ２の平面形状は略矩形状であって、Ｘ方向に長辺を有し、Ｙ方向に短辺を有している。上面１０Ｂ１はＸＹ平面と平行であり、水平面となっている。
【００３２】
本実施形態において、複数の発光部４０は、それぞれ半導体レーザーから構成される。複数の発光部４０は、支持部材１０Ｂの上面１０Ｂ１に一次元的に実装されている。複数の発光部４０が配列している方向を第１方向（Ｘ方向）とする。各発光部４０は青色の光ビームからなる光線ＢＬを射出する。光源アレイ１０は、複数の光線ＢＬを含む光線束Ｋを射出する。本実施形態において、光線束Ｋが特許請求の範囲の「第１の光」に相当する。
【００３３】
図３は発光部４０の要部構成を示す図である。
図３に示すように、発光部４０は、光を射出する光射出面４０ａを有している。光射出面４０ａは、射出される光の主光線の方向から視て長手方向Ｗ１と短手方向Ｗ２とを有した、略矩形状の平面形状を有している。
【００３４】
ここで、光射出面４０ａの長手方向Ｗ１の幅と短手方向Ｗ２の幅との比（以下、アスペクト比と称す場合もある）は、３０：１以上とするのが好ましい。本実施形態において、光射出面４０ａの長手方向Ｗ１の幅は例えば４０μｍであり、光射出面４０ａの短手方向Ｗ２の幅は例えば、１μｍであるが、光射出面４０ａの形状はこれに限定されない。
なお、図３において、長手方向Ｗ１はＸ方向と平行であり、短手方向Ｗ２はＺ方向と平行である。
【００３５】
発光部４０から射出される光線ＢＬは、長手方向Ｗ１と平行な偏光方向を有する直線偏光からなる。光線ＢＬの短手方向Ｗ２への拡がりは、光線ＢＬの長手方向Ｗ１への拡がりよりも大きい。本実施形態において、光線ＢＬの長手方向Ｗ１への拡がり角度の最大値（最大放射角度）は例えば２０°であり、短手方向Ｗ２への拡がり角度の最大値（最大放射角度）は例えば７０°である。
【００３６】
そのため、光線ＢＬの断面形状ＢＳは、Ｚ方向（短手方向Ｗ２）を長軸方向とした楕円形状となる。
【００３７】
本実施形態において、複数の発光部４０は、各発光部４０から射出される光線ＢＬの主光線ＢＬａがＹ方向と平行となるように、上面１０Ｂ１に実装されている。言い換えれば、光線束Ｋの主光線が上面１０Ｂ１と平行である。
【００３８】
光源アレイ１０から射出された光線束Ｋは、コリメート光学系１１に入射する。
図１に示したように、コリメート光学系１１は、第１のシリンドリカルレンズアレイ５０と、第２のシリンドリカルレンズアレイ５５とを含む。
【００３９】
図４はコリメート光学系１１の概略構成を示す斜視図である。
図４に示すように、第１のシリンドリカルレンズアレイ５０は、第２のシリンドリカルレンズアレイ５５よりも光源アレイ１０側に配置されている。第１のシリンドリカルレンズアレイ５０は、複数の第１シリンドリカルレンズ５１を有する。なお、複数の第１シリンドリカルレンズ５１は、各々が一体形成されていても良いし、別体で構成されていても良い。
【００４０】
第１シリンドリカルレンズ５１は、Ｘ方向に沿う第１の母線５１Ｍと、凸状のレンズ面５２と、平坦な裏面５３と、を有する。第１の母線５１Ｍは上面１０Ｂ１と平行である。
本実施形態において、第１シリンドリカルレンズ５１は、平凸レンズであるため、製造コストを抑えることが可能である。
【００４１】
本実施形態において、第１シリンドリカルレンズ５１は、裏面５３を各発光部４０の光射出面４０ａに対向させている。第１シリンドリカルレンズ５１の数は支持部材１０Ｂの数に対応する。
【００４２】
本実施形態では、図２に示したように、支持部材１０Ｂが５段設けられていることから、第１のシリンドリカルレンズアレイ５０は５つの第１シリンドリカルレンズ５１から構成されている。
【００４３】
このような構成に基づき、発光部４０から射出された光線ＢＬは、対応する第１シリンドリカルレンズ５１によりＸＺ面内において平行化されるようになっている。
【００４４】
一方、第２のシリンドリカルレンズアレイ５５は、複数の第２シリンドリカルレンズ５６を有する。第２のシリンドリカルレンズアレイ５５は、各支持部材１０Ｂに実装された発光部４０の数に対応した数の第２シリンドリカルレンズ５６を有する。なお、複数の第２シリンドリカルレンズ５６は、各々が一体形成されていても良いし、別体で構成されていても良い。
【００４５】
第２シリンドリカルレンズ５６は、第２の母線５６Ｍの方向が支持部材１０Ｂの上面１０Ｂ１と交差するように配置されている。本実施形態では、第２の母線５６Ｍの方向は、上面１０Ｂ１と直交している。また、第２シリンドリカルレンズ５６は、第２の母線５６Ｍが第１シリンドリカルレンズ５１の第１の母線５１Ｍの方向と直交している。
【００４６】
第２シリンドリカルレンズ５６は、凸状のレンズ面５７と、平坦な裏面５８とを有する平凸レンズである。
【００４７】
本実施形態において、第２シリンドリカルレンズ５６は、裏面５８を第１シリンドリカルレンズ５１のレンズ面５２に対向させている。第２シリンドリカルレンズ５６の数は、各上面１０Ｂ１のＸ方向に沿って配置される発光部４０の数に対応する。
本実施形態においては、図４に示すように、支持部材１０Ｂの上面１０Ｂ１に発光部４０が５個配置されていることから、第２のシリンドリカルレンズアレイ５５は５つの第２シリンドリカルレンズ５６を有している。
【００４８】
このような構成に基づき、第１シリンドリカルレンズ５１を透過した光線ＢＬは、対応する第２シリンドリカルレンズ５６によりＸＹ平面内において平行化されるようになっている。
【００４９】
図５はコリメート光学系１１によるレンズ効果を説明するための図であり、図５（ａ）は図４を−Ｘ方向から見た側面図であり、図５（ｂ）は図４を＋Ｚ方向から見た平面図である。
図５（ａ）に示すように、第１シリンドリカルレンズ５１は、第１の母線５１Ｍと直交するＹＺ平面と平行な面内においてのみレンズ効果を持っていることで、発光部４０から射出された光線ＢＬをＹＺ平面と平行な面内にて平行化する。一方、第１シリンドリカルレンズ５１は、第１の母線５１Ｍと平行なＸＹ平面と平行な面内においてはレンズ効果を持たない。そのため、図５（ｂ）に示すように、光線ＢＬは、ＸＹ平面と平行な面内においては、レンズ効果を受けることなく、第１シリンドリカルレンズ５１を透過する。
【００５０】
なお、本実施形態においては、第１シリンドリカルレンズ５１の第１の母線５１Ｍと垂直な断面において、レンズ面５２の断面形状は非球面である。本実施形態において、上記断面形状は、円錐定数Ｔが、−１＜Ｔ＜０で近似される形状である。
この構成によれば、球面収差を良好に補正することができるため、光線ＢＬの拡がり角度が大きい（７０°）場合でも、第１シリンドリカルレンズ５１によって良好に平行化される。
【００５１】
第２シリンドリカルレンズ５６は、図５（ａ）に示すように、第２の母線５６Ｍと平行なＹＺ平面と平行な面内においてはレンズ効果を持たないため、光線ＢＬはＹＺ平面と平行な面内においてレンズ効果を受けずに第２シリンドリカルレンズ５６を透過する。一方、第２シリンドリカルレンズ５６は、図５（ｂ）に示すように、第２の母線５６Ｍと直交するＸＹ平面と平行な面内においてレンズ効果を持つため、第１シリンドリカルレンズ５１を透過した光線ＢＬをＸＹ平面と平行な面内にて平行化する。
【００５２】
本実施形態において、第１シリンドリカルレンズ５１と第２シリンドリカルレンズ５６との間の距離と、第１シリンドリカルレンズ５１の屈折力と、第２シリンドリカルレンズ５６の屈折力とは、第２シリンドリカルレンズ５６を透過した光線ＢＬの断面のアスペクト比が略１となるように設定されている。すなわち、本実施形態において、コリメート光学系１１を透過した光線ＢＬの断面形状ＢＳは、図３に示した楕円状ではなく、略円形状である。
【００５３】
このように本実施形態によれば、光源アレイ１０から射出された光線束Ｋを２つのシリンドリカルレンズを含むコリメート光学系１１によって平行光に変換することが可能である。
【００５４】
コリメート光学系１１により平行化された光線束Ｋは、第１のインテグレータ光学系１２に入射する。第１のインテグレータ光学系１２は、第１レンズアレイ１２ａと、第２レンズアレイ１２ｂとを含む。第１レンズアレイ１２ａは複数の第１小レンズ１２ａｍを含み、第２レンズアレイ１２ｂは複数の第２小レンズ１２ｂｍを含む。複数の第２小レンズ１２ｂｍは複数の第１小レンズ１２ａｍとそれぞれ対応している。なお、本実施形態において、第１レンズアレイ１２ａは特許請求の範囲の「第１のレンズアレイ」に相当し、第２レンズアレイ１２ｂは特許請求の範囲の「第２のレンズアレイ」に相当する。
【００５５】
第１レンズアレイ１２ａと蛍光発光素子１６は互いに光学的に共役であり、第１レンズアレイ１２ａと光変調装置４Ｂとは互いに光学的に共役である。また、発光部４０の光射出面４０ａと第２レンズアレイ１２ｂとは互いに光学的に共役である。
【００５６】
第１のインテグレータ光学系１２は、後述のように、ピックアップ光学系１５と協働して、蛍光発光素子１６を照射する光の照度分布（明るさ）を均一化する。また、第１のインテグレータ光学系１２は、後述のように、青色光用重畳レンズ１７と協働して、光変調装置４Ｂの画像形成領域において光の照度分布を均一化する。
【００５７】
ところで、本実施形態のように、複数の発光部４０を備えた光源アレイ１０を有した照明装置２では、発光部４０のアライメントに多少のずれが生じることが避けられない。つまり、本実施形態において、照明装置２は多少の実装誤差を有したものとなっている。
【００５８】
ここで、比較例として、第１レンズアレイ１１２ａ及びその後段に配置された第２レンズアレイ１１２ｂを含むホモジナイザー光学系１１２を参照しながら、本実施形態の構成について説明する。
【００５９】
図６は、比較例に係る第２レンズアレイ１１２ｂを＋Ｙ方向から見た平面図である。
光源アレイ１０において上記の実装誤差が生じると、蛍光体層３４上での照度分布の均一性が低下する。これは、１つの発光部４０から射出された光線ＢＬによって第２小レンズ１１２ｂｍ上に形成される２次光源像Ｇの位置が、第２小レンズ１１２ｂｍの所定の位置、たとえば第２小レンズ１１２ｂｍの中央からずれるためである。
【００６０】
発光部４０の光射出面４０ａと第２レンズアレイ１１２ｂとは光学的に共役であるため、光射出面４０ａがＸ方向に長手方向を有する長方形の場合、第２小レンズ１１２ｂｍ上に形成される２次光源像ＧはＸ方向に長手方向を有した長方形となる。
【００６１】
ここで、実装誤差による第２小レンズ１１２ｂｍ上での２次光源像Ｇの移動は各方向に同じ割合で発生する。第２小レンズ１１２ｂｍの平面形状はＸ方向の長さがＺ方向の長さと等しい正方形である。
【００６２】
実装誤差が生じると、２次光源像Ｇは所定の位置からずれる。なお、本実施形態では、複数の発光部４０を支持部材１０Ｂの上面１０Ｂ１（水平面）に実装している。そのため、複数の発光部４０は、上面１０Ｂ１に直交する高さ方向（Ｚ方向）における実装誤差は生じにくい。しかしながら、上面１０Ｂ１において、発光部４０の実装位置がＸ方向にずれる可能性はある。この場合、２次光源像ＧもＸ方向にずれる。
【００６３】
図６からわかるように、Ｘ方向にずれた２次光源像Ｇは第２小レンズ１１２ｂｍからはみ出すおそれがある。２次光源像Ｇのうち第２小レンズ１１２ｂｍからはみだした成分は所定の被照明領域を照射することができない。そのため、２次光源像Ｇがはみ出すと、光源アレイ１０から射出された光線束Ｋを効率良く利用することが出来ず、光利用効率が低下してしまう。
【００６４】
ここで、発光部４０の光射出面４０ａのアスペクト比が例えば３０：１以上の場合、２次光源像Ｇが長手方向に細長い形状であるため、２次光源像Ｇが第２小レンズ１１２ｂｍからはみ出しやすい。
【００６５】
この問題を解決すべく、本実施形態の照明装置２では、矩形の第２小レンズ１２ｂｍを含む第１のインテグレータ光学系１２を備えている。
【００６６】
図７は第２レンズアレイ１２ｂを＋Ｙ方向から見た平面図である。
図７に示すように、第２レンズアレイ１２ｂの第２小レンズ１２ｂｍの平面形状は、Ｘ方向に沿って長手を有する矩形である。したがって、発光部４０に生じた実装誤差によりＸ方向に２次光源像Ｇがずれたとしても、２次光源像Ｇが第２小レンズ１２ｂｍからはみ出しにくい。
よって、光源アレイ１０から射出された光線束Ｋを効率良く利用することができる。また、光源アレイ１０において要求される発光部４０の実装精度が低くなるため、製造が容易となってコスト低減を図ることができる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、光射出面４０ａのアスペクト比が例えば３０：１以上と大きく、従来、２次光源像Ｇのはみ出しが起こり易い場合でも、２次光源像Ｇのはみ出しを低減することができる。光射出面４０ａのアスペクト比が大きいほど、本発明は顕著な効果を奏する。
【００６８】
第１シリンドリカルレンズ５１は上面１０Ｂ１と垂直な方向に屈折力を持ち、第２シリンドリカルレンズ５６は他の方向に屈折力を持っている。さらに、第２シリンドリカルレンズ５６は第１シリンドリカルレンズ５１の後段に配置されているため、第２シリンドリカルレンズ５６の焦点距離は第１シリンドリカルレンズ５１の焦点距離よりも長い。そのため、第１方向において発光部４０の実装誤差が生じた場合でも、実装誤差の影響が比較的小さい。
【００６９】
なお、第１のインテグレータ光学系１２による効果を向上させるには、第１レンズアレイ１２ａの第１小レンズ１２ａｍに対して光線ＢＬを効率良く入射させる必要がある。これは、各第１小レンズ１２ａｍに入射した光を照明領域上で互いに重畳させることで、該照明領域における照度分布を均一化するからである。
【００７０】
図８は第１レンズアレイ１２ａの光入射面を概念的に示した図である。なお、図８では比較として、アスペクト比が１よりも小さい場合の光線ＢＬ’を示している。
本実施形態では、上述のように、コリメート光学系１１（第２シリンドリカルレンズ５６）から射出された光線ＢＬの断面形状ＢＳのアスペクト比を略１としている。
【００７１】
図８に示すように、断面形状ＢＳのアスペクト比が略１となる光線ＢＬは、断面形状ＢＳ’のアスペクト比が１よりも小さい光線ＢＬ’に比べ、第１小レンズ１２ａｍに対する入射面積が大きい。そのため、本実施形態によれば、第１のインテグレータ光学系１２の光重畳性能を向上させることが可能である。
【００７２】
また、光線ＢＬはアスペクト比が略１であり面積が大きいため、第１小レンズ１２ａｍを小さくしなくても被照明領域を高い均一性で照明することができる。つまり、第１レンズアレイ１２ａを構成する第１小レンズ１２ａｍの数を減らすことができるので、製造が容易であり、第１レンズアレイ１２ａのコストを下げることができる。
したがって、本実施形態によれば、光線ＢＬのアスペクト比を略１とすることで、低コストな第１のインテグレータ光学系１２を用いて、被照明領域を高い均一性で照明することができる。
【００７３】
第１のインテグレータ光学系１２を透過した光線束Ｋは位相差板１３に入射する。
位相差板１３は、例えば回転可能とされた１／２波長板である。１／２波長板の回転角度を適切に設定することにより、位相差板１３を透過した光線束Ｋを、偏光分離素子１４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とすることができる。このように本実施形態では、位相差板１３を回転させることで、該位相差板１３から射出される光のＳ偏光成分及びＰ偏光成分の比率を任意に変化させることが可能である。
【００７４】
偏光分離素子１４は、光軸ａｘ１及び光軸ａｘ２に対し、それぞれ４５°の角度をなすように配置されている。偏光分離素子１４は、例えば、偏光ビームスプリッターから構成され、位相差板１３を通過した光線束Ｋを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１４は光線束Ｋとは波長帯が異なる、後述する蛍光光からなる黄色光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず反射させる波長分離機能を有している。
【００７５】
具体的に、偏光分離素子１４は、入射光（光線束Ｋ）のうちのＳ偏光成分の光線ＢＬｓを反射させ、入射光のうちのＰ偏光成分の光線ＢＬｐを透過させる。
Ｓ偏光成分である光線ＢＬｓは、偏光分離素子１４で反射して青色光用重畳レンズ１７に向かう。Ｐ偏光成分である光線ＢＬｐは、偏光分離素子１４を透過して蛍光発光素子１６に向かう。
【００７６】
なお、本実施形態において、偏光分離素子１４は特許請求の範囲に記載の「光分離素子」に相当する。また、Ｐ偏光成分の光線ＢＬｐは特許請求の範囲に記載の「第１の光線束」に相当し、Ｓ偏光成分の光線ＢＬｓは特許請求の範囲に記載の「第２の光線束」に相当する。
【００７７】
偏光分離素子１４で反射されたＳ偏光の光線ＢＬｓは、青色光用重畳レンズ１７に入射する。青色光用重畳レンズ１７は特許請求の範囲に記載の「第２の重畳レンズ」に相当する。
【００７８】
青色光用重畳レンズ１７は、第１のインテグレータ光学系１２と協同して、光変調装置４Ｂの画像形成領域に青色光ＬＢ（光線ＢＬｓ）を重畳させることで該青色光ＬＢの照度分布を均一化する。具体的に、青色光用重畳レンズ１７から射出された青色光ＬＢは、全反射ミラー１８および第１の全反射ミラー７ａおよびフィールドレンズ９Ｂを介して、青色光ＬＢとして光変調装置４Ｂに入射する。
【００７９】
本実施形態によれば、第１のインテグレータ光学系１２は矩形の第２小レンズ１２ｂｍを備えているため、光変調装置４Ｂの画像形成領域に対して均一な明るさの青色光ＬＢを効率良く照射することができる。
【００８０】
一方、Ｐ偏光成分である光線ＢＬｐは、偏光分離素子１４を透過してピックアップ光学系１５に入射する。ピックアップ光学系１５は、光線ＢＬｐを蛍光発光素子１６の蛍光体層３４上に集光する機能と、蛍光体層３４から射出された後述の蛍光をピックアップして平行化する機能とを備える。
【００８１】
ピックアップ光学系１５は、例えばピックアップレンズ１５ａ，１５ｂから構成されている。なお、ピックアップ光学系１５は特許請求の範囲に記載の「第１の重畳レンズ」に相当し、蛍光体層３４は特許請求の範囲に記載の「波長変換素子」に相当する。
【００８２】
ピックアップ光学系１５は、第１のインテグレータ光学系１２と協同して、蛍光発光素子１６の蛍光体層３４上に光線ＢＬｐを重畳させる。本実施形態において、第１のインテグレータ光学系１２は矩形の第２小レンズ１２ｂｍを備えているため、蛍光体層３４に対して均一な明るさの光線ＢＬｐを励起光として効率良く照射することができる。
【００８３】
本実施形態によれば、第１のインテグレータ光学系１２（第１レンズアレイ１２ａ及び第２レンズアレイ１２ｂ）により、蛍光体層３４及び光変調装置４Ｂにおける照度分布をそれぞれ均一化することができる。つまり、本実施形態では、蛍光体層３４及び光変調装置４Ｂに対してインテグレータ光学系を共通化している。そのため、蛍光体層３４及び光変調装置４Ｂに対してインテグレータ光学系を個別に設ける場合に比べて、インテグレータ光学系の数を抑えることで部品点数を少なくできる。
【００８４】
図９は蛍光発光素子１６の概略構成を示す図である。図９（ａ）は蛍光発光素子１６の正面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ１−Ａ１線矢視による断面図である。
図９（ａ）に示すように、蛍光発光素子１６は、蛍光体層３４と、蛍光体層３４を支持する円板３５と、駆動部３６とを有している。円板３５は、駆動部３６により回転軸Ｏの周りに回転可能である。円板３５は、例えば、アルミや銅といった放熱性に優れた金属製の円板から構成されている。蛍光体層３４は、円板３５の上面３５ａに、円板３５の周方向に沿って設けられている。駆動部３６は、例えば、モーター等の駆動源から構成される。
【００８５】
蛍光体層３４は、光線ＢＬｐを吸収して蛍光からなる黄色光ＹＬに変換して射出する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよく、２種以上の材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いてもよい。
【００８６】
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。
【００８７】
ところで、蛍光体粒子がレーザー光からなる光線ＢＬｐを吸収して、蛍光体層３４の温度が過度に上昇すると、温度消光という現象が生じ、蛍光体粒子の発光効率が低下する。
【００８８】
本実施形態によれば、上記第１のインテグレータ光学系１２により均一化した光線ＢＬｐを蛍光体層３４に照射するので、蛍光体層３４の表面温度が過度に上昇することが防止される。よって、発光効率が低下しにくい。
したがって、本実施形態によれば、黄色光ＹＬの発光効率の低下を低減しつつ、上述のように部品点数を少なくすることで装置構成の小型化を実現できる。
【００８９】
蛍光体層３４の光線ＢＬｐが入射する側とは反対側には、反射部３７が設けられている。反射部３７は、蛍光体層３４で生成された黄色光ＹＬをピックアップ光学系１５側に向けて反射する機能を有している。
【００９０】
また、前述したように、第１レンズアレイ１２ａと蛍光発光素子１６は互いに光学的に共役であり、第１レンズアレイ１２ａと光変調装置４Ｂとは互いに光学的に共役である。そのため、光線ＢＬｐが蛍光体層３４上に形成するスポットＳと光変調装置４Ｂ上に形成するスポットとは互いに相似である。つまり、光線ＢＬｐが蛍光体層３４上に形成するスポットＳのアスペクト比は、光変調装置４Ｂの画像形成領域のアスペクト比と略等しくなっている。
【００９１】
本実施形態において、上記スポットＳの長辺方向は円板３５の半径方向と一致している。円板３５は回転するため、スポットＳは、蛍光体層３４上をスポットＳの短辺方向に相対移動する。そのため、単位時間あたり（円板３５が１回転する時間あたり）、蛍光体層３４の所定部分に入射する光線ＢＬｐの光量は、上記スポットＳの短辺方向を円板３５の半径方向に一致させた場合よりも少ない。
これにより、蛍光体層３４の温度上昇が低減されるので、温度消光が起こりにくく、蛍光体層３４は黄色光ＹＬを効率良く生成することができる。
【００９２】
蛍光体層３４から射出された黄色光ＹＬは、ピックアップ光学系１５によって平行光に変換された後、偏光分離素子１４へ入射する。偏光分離素子１４は波長分離機能を持っているため、黄色光ＹＬは偏光分離素子１４により反射され、第２のインテグレータ光学系１９に入射する。これにより、黄色光ＹＬを効率良く利用し、後述のように光変調装置４Ｒ，４Ｇを良好に照明することができる。
【００９３】
第２のインテグレータ光学系１９は、黄色光用重畳レンズ２１と協働して被照明領域での黄色光ＹＬによる照度分布を均一化する。
【００９４】
第２のインテグレータ光学系１９は、例えば、レンズアレイ１９ａ，レンズアレイ１９ｂから構成されている。レンズアレイ１９ａ，１９ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。
【００９５】
第２のインテグレータ光学系１９を通過した黄色光ＹＬは、偏光変換素子２０に入射する。偏光変換素子２０は、例えば、偏光分離膜と位相差板とから構成され、黄色光ＹＬを直線偏光に変換する。
【００９６】
偏光変換素子２０を通過した黄色光ＹＬは、黄色光用重畳レンズ２１に入射する。黄色光用重畳レンズ２１は、偏光変換素子２０から射出された黄色光ＹＬを被照明領域に重畳させる。本実施形態では、第２のインテグレータ光学系１９と黄色光用重畳レンズ２１とによって、被照明領域における照度分布が均一化される。
【００９７】
具体的に、黄色光用重畳レンズ２１から射出された黄色光ＹＬは、全反射ミラー２２により反射され、ダイクロイックミラー８によって赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離される。赤色光ＬＲは、ダイクロイックミラー８を透過し、第３の全反射ミラー７ｃ及びフィールドレンズ９Ｒを経て光変調装置４Ｒの画像形成領域を均一な明るさで照明する。
また、緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー８及び第２の全反射ミラー７ｂで反射された後、フィールドレンズ９Ｇを経て光変調装置４Ｇの画像形成領域を均一な明るさで照明する。
【００９８】
以上述べたように、本実施形態のプロジェクター１によれば、光源アレイ１０から射出した光を蛍光発光素子１６或いは光変調装置４Ｂに効率良く入射させるので、高い光利用効率を実現できる。よって、明るい照明光により優れた品質の画像を表示することができる。
【００９９】
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは照明装置の構成である。以下では第１実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。
【０１００】
図１０は本実施形態のプロジェクター１Ａの概略構成を示す平面図である。
図１０に示すように、プロジェクター１Ａは、照明装置２Ａと、第１の全反射ミラー７ａと、第２の全反射ミラー７ｂと、第３の全反射ミラー７ｃと、ダイクロイックミラー８Ａ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。
【０１０１】
照明装置２Ａは、緑色光ＬＧと、赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢを含んだ紫色光ＬＰと、を射出する。
【０１０２】
ダイクロイックミラー８Ａは、照明装置２Ａからの紫色光ＬＰを赤色光ＬＲと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。ダイクロイックミラー８Ａは、分離した青色光ＬＢを透過するとともに、赤色光ＬＲを反射する。
【０１０３】
次に、照明装置２Ａの構成について説明する。
照明装置２Ａは、光源アレイ１１０と、コリメート光学系１１と、第１のインテグレータ光学系１２と、位相差板１３と、偏光分離素子１４Ａと、ピックアップ光学系１５と、蛍光発光素子１１６と、紫色光用重畳レンズ６７と、全反射ミラー６８と、第２のインテグレータ光学系１９と、偏光変換素子２０と、緑色光用重畳レンズ２１と、全反射ミラー２２とを備えている。
【０１０４】
本実施形態において、光源アレイ１１０から射出される光線束Ｋ１は、複数の青色ビームからなる第１の光ＢＬ１と複数の赤色ビームからなる第２の光ＢＬ２とを含む。なお、光源アレイ１１０と光源アレイ１０とは、発光部４０から射出される光ビームの色が異なる以外、基本的な構成は共通である。第１の光ＢＬ１は特許請求の範囲に記載の「第１の光」に相当する。
【０１０５】
第１のインテグレータ光学系１２を透過した光線束Ｋ１は位相差板１３に入射する。
【０１０６】
偏光分離素子１４Ａは、例えば、偏光ビームスプリッターから構成され、位相差板１３を通過した第１の光ＢＬ１を偏光分離素子１４Ａ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１４Ａは波長分離機能を有しており、第１の光ＢＬ１とは波長帯が異なる、後述する蛍光光からなる緑色光ＬＧおよび赤色ビームからなる第２の光ＢＬ２を、その偏光状態にかかわらず反射させる。
【０１０７】
具体的に、偏光分離素子１４Ａは、Ｓ偏光成分の光線ＢＬｓ及び第２の光ＢＬ２を反射させ、Ｐ偏光成分の光線ＢＬｐを透過させる。
【０１０８】
Ｐ偏光成分である光線ＢＬｐは、偏光分離素子１４Ａを透過してピックアップ光学系１５に入射する。
ピックアップ光学系１５は、第１のインテグレータ光学系１２と協同して、蛍光発光素子１１６の蛍光体層１３４上に光線ＢＬｐを重畳させる。第１のインテグレータ光学系１２は光利用効率が高く、且つ、優れた重畳性を有するので、蛍光体層１３４に対して均一な明るさの光線ＢＬｐを励起光として効率良く照射することができる。
【０１０９】
本実施形態において、蛍光体層１３４は、光線ＢＬｐを吸収して蛍光からなる緑色光ＬＧを射出する蛍光体粒子を含む。蛍光体層１３４は特許請求の範囲に記載の「波長変換素子」に相当する。
【０１１０】
蛍光体層１３４から射出された緑色光ＬＧは、ピックアップ光学系１５によって平行光に変換される。ピックアップ光学系１５を透過した緑色光ＬＧは、偏光分離素子１４Ａで反射して第２のインテグレータ光学系１９に入射する。これにより、光変調装置４Ｇを緑色光ＬＧによって良好に照明することができる。
【０１１１】
一方、Ｓ偏光成分である光線ＢＬｓ及び第２の光ＢＬ２は、偏光分離素子１４Ａで反射して紫色光用重畳レンズ６７に向かう。青色ビームからなる光線ＢＬｓと、赤色ビームからなる第２の光ＢＬ２とは見掛け上、紫色光ＬＰとして紫色光用重畳レンズ６７に入射する。紫色光用重畳レンズ６７は特許請求の範囲に記載の「第２の重畳レンズ」に相当する。なお、光線ＢＬｓは後述のように紫色光ＬＰがダイクロイックミラー８Ａで分離された際に青色光ＬＢを構成するものであり、第２の光ＢＬ２は後述のように紫色光ＬＰがダイクロイックミラー８Ａで分離された際に赤色光ＬＲを構成する。
【０１１２】
紫色光用重畳レンズ６７は、第１のインテグレータ光学系１２と協同して、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに重畳させるとともに、赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに重畳させる。本実施形態では、第１のインテグレータ光学系１２と紫色光用重畳レンズ６７とによって、被照明領域における照度分布が均一化される。
【０１１３】
紫色光用重畳レンズ６７から射出された紫色光ＬＰは、全反射ミラー６８により反射され、ダイクロイックミラー８Ａに入射する。紫色光ＬＰはダイクロイックミラー８Ａによって赤色光ＬＲと青色光ＬＢとに分離される。青色光ＬＢは、ダイクロイックミラー８Ａを透過し、第１の全反射ミラー７ａ及びフィールドレンズ９Ｂを経て光変調装置４Ｂの光入射面を均一な明るさで照明する。
また、赤色光ＬＲは、ダイクロイックミラー８Ａ及び第３の全反射ミラー７ｃで反射された後、フィールドレンズ９Ｒを経て光変調装置４Ｒの光入射面を均一な明るさで照明する。
【０１１４】
本実施形態によれば、第１のインテグレータ光学系１２（第１レンズアレイ１２ａ及び第２レンズアレイ１２ｂ）により、蛍光体層１３４及び光変調装置４Ｂにおける照度分布をそれぞれ均一化することができる。つまり、本実施形態においても、蛍光体層１３４及び光変調装置４Ｂに対してインテグレータ光学系を共通化している。そのため、蛍光体層１３４及び光変調装置４Ｂに対してインテグレータ光学系を個別に設ける場合に比べて、インテグレータ光学系の数を抑えることで部品点数を少なくできる。
【０１１５】
また、本実施形態では、第１のインテグレータ光学系１２と紫色光用重畳レンズ６７とにより光変調装置４Ｒにおける照度分布を均一化することもできる。
【０１１６】
以上述べたように、本実施形態のプロジェクター１Ａによれば、光源アレイ１１０から射出した光を蛍光発光素子１１６或いは光変調装置４Ｂに効率良く入射させるので、高い光利用効率を実現できる。よって、明るい照明光を得ることができる。よって、明るい照明光により優れた品質の画像を表示することができる。
【０１１７】
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態のプロジェクターについて説明する。本実施形態と上記実施形態との違いは照明装置の構成である。以下では上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。
【０１１８】
図１１は本実施形態のプロジェクター１Ｂの概略構成を示す平面図である。
図１１に示すように、プロジェクター１Ｂは、照明装置２Ｂと、第１の全反射ミラー７ａと、第２の全反射ミラー７ｂと、第３の全反射ミラー７ｃと、ダイクロイックミラー８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。
【０１１９】
照明装置２Ｂは、青色光ＬＢと、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを含んだ黄色光ＹＬとを射出する。
【０１２０】
照明装置２Ｂは、光源アレイ１０と、コリメート光学系１１と、第１のインテグレータ光学系１２と、位相差板１３と、偏光分離素子１４Ｂと、青色光用重畳レンズ１７と、全反射ミラー１８と、ピックアップ光学系１５と、蛍光発光素子１６と、第２のインテグレータ光学系１９と、偏光変換素子２０と、黄色光用重畳レンズ２３とを備えている。
【０１２１】
本実施形態において、光源アレイ１０と、コリメート光学系１１と、第１のインテグレータ光学系１２と、位相差板１３と、偏光分離素子１４Ｂと、青色光用重畳レンズ１７と、全反射ミラー１８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１６と、ピックアップ光学系１５と、偏光分離素子１４Ｂと、第２のインテグレータ光学系１９と、偏光変換素子２０と、黄色光用重畳レンズ２３とは、光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。
【０１２２】
本実施形態において、偏光分離素子１４Ｂは黄色光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる光学特性を有している。Ｓ偏光成分である光線ＢＬｓは、偏光分離素子１４で反射して蛍光発光素子１６に向かう。Ｐ偏光成分である光線ＢＬｐは、偏光分離素子１４を透過して青色光ＬＢとして青色光用重畳レンズ１７に向かう。
【０１２３】
本実施形態のプロジェクター１Ｂにおいても、蛍光体層３４及び光変調装置４Ｂに対してインテグレータ光学系を共通化できるので、部品点数を少なくできる。また、光源アレイ１０から射出した光を蛍光発光素子１６或いは光変調装置４Ｂに効率良く入射させるので、光利用効率が高く、明るい照明光により優れた品質の画像を表示することができる。
【０１２４】
（第４実施形態）
続いて、第４実施形態のプロジェクターについて説明する。本実施形態と上記実施形態との違いは照明装置の構成である。以下では上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化する。
【０１２５】
図１２は本実施形態のプロジェクター１Ｃの概略構成を示す平面図である。
図１２に示すように、プロジェクター１Ｃは、照明装置２Ｃと、第１の全反射ミラー７ａと、第２の全反射ミラー７ｂと、第３の全反射ミラー７ｃと、ダイクロイックミラー８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。
【０１２６】
照明装置２Ｃは、青色光ＬＢと、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを含んだ黄色光ＹＬとを射出する。
【０１２７】
照明装置２Ｃは、光源アレイ１０と、コリメート光学系１１と、第１のインテグレータ光学系１２と、位相差板１３と、偏光分離素子１４と、蛍光用重畳レンズ２５と、蛍光発光素子２１６と、ピックアップレンズ２６と、第２のインテグレータ光学系１９と、偏光変換素子２０と、黄色光用重畳レンズ２３と、青色光用重畳レンズ１７と、全反射ミラー１８とを備えている。
【０１２８】
本実施形態において、光源アレイ１０と、コリメート光学系１１と、第１のインテグレータ光学系１２と、位相差板１３と、偏光分離素子１４と、蛍光用重畳レンズ２５と、蛍光発光素子２１６と、ピックアップレンズ２６と、第２のインテグレータ光学系１９と、偏光変換素子２０と、黄色光用重畳レンズ２３とは、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。
一方、偏光分離素子１４と、青色光用重畳レンズ１７と、全反射ミラー１８とは、光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。
【０１２９】
本実施形態において、偏光分離素子１４に対するＰ偏光成分である光線ＢＬｐは、偏光分離素子１４を透過して蛍光用重畳レンズ２５に入射する。偏光分離素子１４に対するＳ偏光成分である光線ＢＬｓは、偏光分離素子１４で反射され、青色光ＬＢとして青色光用重畳レンズ１７に向かう。
【０１３０】
本実施形態の蛍光発光素子２１６は、蛍光体層３４を支持する円板３５Ａが光透過性部材から構成されている。そのため、蛍光用重畳レンズ２５は、第１のインテグレータ光学系１２と協同して、円板３５Ａの裏面側から蛍光発光素子２１６の蛍光体層３４に光線ＢＬｐを重畳させる。蛍光用重畳レンズ２５は特許請求の範囲に記載の「第１の重畳レンズ」に相当する。
【０１３１】
本実施形態においても、第１のインテグレータ光学系１２を用いることで蛍光体層３４及び光変調装置４Ｂにおける照度分布をそれぞれ均一化することができる。すなわち、蛍光体層３４及び光変調装置４Ｂに対してインテグレータ光学系を共通化することで部品点数を少なくできる。
【０１３２】
蛍光体層３４は黄色光ＹＬをピックアップレンズ２６に向けて射出する。ピックアップレンズ２６は、蛍光体層３４から射出された黄色光ＹＬをピックアップして平行化する。
【０１３３】
ピックアップレンズ２６により平行化された黄色光ＹＬは、第２のインテグレータ光学系１９に入射する。黄色光ＹＬは黄色光用重畳レンズ２３を透過し、ダイクロイックミラー８によって赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離される。該赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧは光変調装置４Ｒ、４Ｇの光入射面をそれぞれ均一な明るさで照明する。
【０１３４】
本実施形態のプロジェクター１Ｃにおいても、蛍光体層３４及び光変調装置４Ｂに対してインテグレータ光学系を共通化できるので、部品点数を少なくできる。また、光源アレイ１０から射出した光を蛍光発光素子２１６或いは光変調装置４Ｂに効率良く入射させるので、光利用効率が高く、明るい照明光により優れた品質の画像を表示することができる。
【０１３５】
なお、本発明の一実施形態を例示して説明したが、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。
例えば、第１の母線５１Ｍの方向と第２の母線５６Ｍの方向とは、必ずしも直交していなくてもよい。
【０１３６】
また、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１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ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。さらに、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイスなどを用いることもできる。
【符号の説明】
【０１３７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…プロジェクター、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…照明装置、４Ｂ、４Ｇ、４Ｒ…光変調装置、６…投射光学系、１０，１１０…光源アレイ、１２ａ，１１２ａ…第１レンズアレイ、１２ｂ，１１２ｂ…第２レンズアレイ、１５…ピックアップ光学系、１７…青色光用重畳レンズ、２０…偏光変換素子、３４…蛍光体層、３５，３５Ａ…円板、３７…反射部、６７…紫色光用重畳レンズ、ＢＬｐ…光線、ＢＬｓ…光線、ＢＬ１…第１の光、ＢＬ２…第２の光、Ｓ…スポット。
【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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【図１２】
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