(57)【要約】【課題】合成光線束の太さの拡大を低減しつつ、該合成光線束を効率的に生成できる、光源装置を提供する。上記の光源装置を備え、小型の照明装置を提供する。上記の照明装置を備え、小型のプロジェクターを提供する。【解決手段】第１の光線束を射出する第１の光源部と、第１の光線束よりも太い第２の光線束を射出する第２の光源部と、第１の光線束と第２の光線束とからなる合成光線束を形成して射出する光合成素子と、を備えた光源装置であって、光合成素子は、第１の光線束が第２の光線束と交わっている領域において、少なくとも第１の光線束が入射するように選択的に設けられた光機能性膜を備え、光機能性膜は、第１の光線束を反射するとともに第２の光線束を透過させ、合成光線束の断面において、第１の光線束は第２の光線束と重なっている光源装置に関する。【選択図】図３
2017194494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光線束を射出する第１の光源部と、
前記第１の光線束よりも太い第２の光線束を射出する第２の光源部と、
前記第１の光線束と前記第２の光線束とからなる合成光線束を形成して射出する光合成素子と、を備えた光源装置であって、
前記光合成素子は、前記第１の光線束が前記第２の光線束と交わっている領域において、少なくとも前記第１の光線束が入射するように選択的に設けられた光機能性膜を備え、
前記光機能性膜は、前記第１の光線束を反射するとともに前記第２の光線束を透過させ、
前記合成光線束の断面において、前記第１の光線束は前記第２の光線束と重なっている
光源装置。
【請求項２】
前記光機能性膜は、偏光分離膜からなり、
前記第１の光線束は、前記光機能性膜に対してＳ偏光として入射し、
前記第２の光線束は、前記光機能性膜に対してＰ偏光として入射する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光機能性膜は、ダイクロイック膜からなり、
前記第１の光線束の波長域は、前記第２の光線束の波長域と異なっている
請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置と、
拡散板と、
蛍光体層と、
前記合成光線束を、前記拡散板に入射する第３の光線束と前記蛍光体層に入射する第４の光線束とに分離する光分離素子と、を備える
照明装置。
【請求項５】
前記拡散板と前記光分離素子との間の前記第３の光線束の光路上に設けられた第１の集光レンズと、
前記蛍光体層と前記光分離素子との間の前記第４の光線束の光路上に設けられた第２の集光レンズと、
前記第１の光源部と前記光合成素子との間の前記第１の光線束の光路上に設けられた第１の光均一化素子と、
前記第２の光源部と前記光合成素子との間の前記第２の光線束の光路上に設けられた第２の光均一化素子と、をさらに備え、
前記第３の光線束は前記第１の光線束からなり、
前記第４の光線束は前記第２の光線束からなる
請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
請求項４又は５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、光源装置、照明装置及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターにおいて、高輝度且つ高出力な光が得られるレーザー光源が用いられている。例えば、下記特許文献１には、偏光子及び偏光プリズムを用いて４つの光源ユニットから射出した光を合成するプロジェクターが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５８５０２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、上記プロジェクターにおいては、互いの太さが同じ２本の光線束を合成しており、互いの太さが異なる２本の光線束を効率良く合成することについては想定されていなかった。そのため、互いの太さが異なる２本の光線束を合成する際、合成光線束の太さの拡大を低減しつつ、効率的に合成することが可能な新たな技術の提供が望まれている。
【０００５】
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、合成光線束の太さの拡大を低減しつつ、該合成光線束を効率的に生成できる、光源装置を提供することを目的の一つとする。本発明の一つの態様は、上記の光源装置を備え、小型の照明装置を提供することを目的の一つとする。本発明の一つの態様は、上記の照明装置を備え、小型の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】
【０００６】
本発明の第１態様に従えば、第１の光線束を射出する第１の光源部と、前記第１の光線束よりも太い第２の光線束を射出する第２の光源部と、前記第１の光線束と前記第２の光線束とからなる合成光線束を形成して射出する光合成素子と、を備えた光源装置であって、前記光合成素子は、前記第１の光線束が前記第２の光線束と交わっている領域において、少なくとも前記第１の光線束が入射するように選択的に設けられた光機能性膜を備え、前記光機能性膜は、前記第１の光線束を反射するとともに前記第２の光線束を透過させ、前記合成光線束の断面において、前記第１の光線束は前記第２の光線束と重なっている光源装置が提供される。
【０００７】
第１態様に係る光源装置によれば、少なくとも第１の光線束を入射させるように選択的に光機能性膜を配置したことで、第２の光線束のうち光機能性膜に入射する成分の割合を低減することができる。よって、光機能性膜に入射することによって生じる第２の光線束のロスが低減されるので、第１の光線束及び第２の光線束を効率的に合成することができる。また、合成光線束は、第１の光線束及び第２の光線束が重なった状態とされるので、第１の光線束及び第２の光線束が重ならない場合と比べて、該合成光線束の太さの拡大を低減できる。
したがって、合成光線束の太さの拡大を低減しつつ、該合成光線束を効率的に生成することができる。
【０００８】
上記第１態様において、前記光機能性膜は、偏光分離膜からなり、前記第１の光線束は、前記光機能性膜に対してＳ偏光として入射し、前記第２の光線束は、前記光機能性膜に対してＰ偏光として入射するのが好ましい。
この構成によれば、偏光状態の違いに基づいて、容易に合成光線束を形成することができる。
【０００９】
上記第１態様において、前記光機能性膜は、ダイクロイック膜からなり、前記第１の光線束の波長域は、前記第２の光線束の波長域と異なっているのが好ましい。
この構成によれば、波長帯の違いに基づいて、容易に合成光線束を形成することができる。
【００１０】
本発明の第２態様に従えば、上記第１態様に係る光源装置と、拡散板と、蛍光体層と、前記合成光線束を、前記拡散板に入射する第３の光線束と前記蛍光体層に入射する第４の光線束とに分離する光分離素子と、を備える照明装置が提供される。
【００１１】
第２態様に係る照明装置によれば、合成光線束を分離することで、拡散板によって生成される拡散光と蛍光体層によって生成される蛍光とを含んだ照明光を生成することができる。
【００１２】
上記第２態様において、前記拡散板と前記光分離素子との間の前記第３の光線束の光路上に設けられた第１の集光レンズと、前記蛍光体層と前記光分離素子との間の前記第４の光線束の光路上に設けられた第２の集光レンズと、前記第１の光源部と前記光合成素子との間の前記第１の光線束の光路上に設けられた第１の光均一化素子と、前記第２の光源部と前記光合成素子との間の前記第２の光線束の光路上に設けられた第２の光均一化素子と、をさらに備え、前記第３の光線束は前記第１の光線束からなり、前記第４の光線束は前記第２の光線束からなるのが好ましい。
この構成によれば、蛍光体層及び拡散素子に対して均一な照度分布の光を入射させることができる。よって、明るい照明光を生成することができる。
【００１３】
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。
【００１４】
第３態様に係るプロジェクターは、上記第２態様に係る照明装置を備えるので、該プロジェクターの小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す概略図。
【図２】照明装置の構成を示す図。
【図３】合成光線束の光軸と垂直な断面図。
【図４】光合成素子に入射した光線束を示す図。
【図５】光源ユニットの構成を示す斜視図。
【図６】発光部の要部構成を示す図。
【図７】コリメート光学系の概略構成を示す斜視図。
【図８】−Ｘ方向から視た、光源部及び導光部の位置関係を示す図。
【図９】第２実施形態のプロジェクターの概略構成を示す平面図。
【図１０】第２実施形態の照明装置の概略構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
プロジェクターの一実施形態について説明する。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン（被投射面）上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクターは、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した３つの液晶光変調装置を備えている。プロジェクターは、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備えている。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す概略図である。
プロジェクター１は、図１に示すように、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、を概略備えている。
【００１９】
本実施形態において、照明装置２は白色の照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。
【００２０】
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および第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および第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂと、を概略備えている。
【００２１】
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）とに分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過するとともに、その他の光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、分離された緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過する。
【００２２】
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および第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により光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００２３】
第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの下段に配置されている。第１のリレーレンズ９ａおよび第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の光路長よりも長い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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、それぞれの光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢを平行化する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
（照明装置）
次に、上記照明装置２の構成について説明する。
図２は照明装置２の構成を示す図である。
図２に示すように、照明装置２は、照明光としての照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。照明装置２は、光源装置１１と、均一照明光学系１３とを含む。
【００３０】
図２に示すように、光源装置１１は、第１光源部２０Ａと、第１のホモジナイザー光学系２２と、第２光源部２０Ｂと、導光部２１と、第２のホモジナイザー光学系２４と、光合成素子１４と、第１の位相差板１５と、偏光分離素子２３と、第１の集光光学系２６と、蛍光体ホイール２７と、第２の位相差板２８と、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０とを備える。
【００３１】
第２光源部２０Ｂと、第２のホモジナイザー光学系２４と、光合成素子１４と、第１の位相差板１５と、偏光分離素子２３と、第２の位相差板２８と、第１の集光光学系２６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。蛍光体ホイール２７と、第２の集光光学系２９と、偏光分離素子２３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。
【００３２】
また、第１光源部２０Ａと、第１のホモジナイザー光学系２２と、光合成素子１４とは、光軸ａｘ１と直交する光軸ａｘ３上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ３は光軸ａｘ２と平行、且つ、光軸ａｘ１，ａｘ２とは同一面内にある。
以下、図面において、ＸＹＺ座標系を用いることもある。図２において、Ｘ方向は光軸ａｘ１と平行であり、Ｙ方向は光軸ａｘ２と平行であり、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る。
【００３３】
第１光源部２０Ａは、１つの光源ユニット１２０から構成される。光源ユニット１２０は、複数の光線ＢＬからなる光線束Ｋを射出する。光線束Ｋは特許請求の範囲の「第１の光線束」に対応する。
【００３４】
第２光源部２０Ｂは、４つの光源ユニット１２１〜１２４から構成され、各光源ユニット１２１〜１２４から射出された光線束Ｋ１〜Ｋ４からなる光線束ＫＡを射出する。図２では、光線束Ｋと光線束ＫＡの光路をわかりやすくするために、光線束Ｋと光線束ＫＡを光軸ａｘ１からずらして描いてある。同じ理由で、光線束Ｋ１を光線束Ｋ２からずらし、光線束Ｋ３を光線束Ｋ４からずらして描いてある。
光源ユニット１２１は複数の光線ＢＬ１からなる光線束Ｋ１を射出し、光源ユニット１２２は複数の光線ＢＬ２からなる光線束Ｋ２を射出し、光源ユニット１２３は複数の光線ＢＬ３からなる光線束Ｋ３を射出し、光源ユニット１２４は複数の光線ＢＬ４からなる光線束Ｋ４を射出する。
【００３５】
詳細は後で説明するが、光合成素子１４は、光線束Ｋと、光線束ＫＡとを合成することで合成光線束ＫＧを生成する。光線束Ｋ１〜Ｋ４から光線束ＫＡを生成する方法についても後で詳述する。
【００３６】
図３は合成光線束ＫＧの光軸ａｘ１と垂直な断面図である。
光線束Ｋ１は、複数の光線ＢＬ１の集合からなるが、光線束Ｋ１の断面を模式的に矩形で示した。本明細書において、複数の光線ＢＬ１の集合を包含する領域が光線束Ｋ１の断面に相当する。光線束Ｋ２〜Ｋ４の断面も模式的に矩形で示した。しかし、断面の形状は矩形に限られない。
光線束ＫＡは光線束Ｋ１〜Ｋ４の集合からなるが、光線束ＫＡの断面を模式的に矩形で示した。具体的には本明細書において、光線束ＫＡの断面は、光線束Ｋ１〜Ｋ４各々の最も外側の外形線を結ぶ領域に相当する。従って、本実施形態のように光線束Ｋ１〜Ｋ４の間に隙間がある場合、光線束ＫＡの断面は該隙間を含む。本実施形態においては、光線束ＫＡは光線束Ｋよりも太い。光線束ＫＡは特許請求の範囲の「第２の光線束」に対応する。
【００３７】
光源ユニット１２０と、光源ユニット１２１〜１２４とは、同じ構成を備えており、光線束Ｋと光線束ＫＡとは波長が同じである。ただし、光線束Ｋの偏光方向は、光線束ＫＡの偏光方向とは異なっている。光源ユニット１２０は、後述する光合成素子１４が備えている光機能性膜１４ａに対してＳ偏光として入射する光線束Ｋを射出する。光源ユニット１２１〜１２４各々は、光機能性膜１４ａに対してＰ偏光として入射する光線束Ｋ１〜Ｋ４を射出する。つまり、光線束ＫＡは、光機能性膜１４ａに対してＰ偏光として入射する。
【００３８】
第１光源部２０Ａから射出された光線束Ｋは、第１のホモジナイザー光学系２２を透過して光合成素子１４に入射する。第１のホモジナイザー光学系２２は、第１光源部２０Ａと光合成素子１４との間の光線束Ｋの光路上に設けられている。第１のホモジナイザー光学系２２は、特許請求の範囲の「第１の光均一化素子」に相当する。
第１のホモジナイザー光学系２２は、例えばレンズアレイ２２ａとレンズアレイ２２ｂとから構成されている。レンズアレイ２２ａは複数の小レンズ２２ａｍを含み、レンズアレイ２２ｂは複数の小レンズ２２ｂｍを含む。詳細については後述するが、第１のホモジナイザー光学系２２は第１の集光光学系２６と協働して、拡散反射素子３０における照度分布を均一化させる。
【００３９】
第２光源部２０Ｂから射出された光線束ＫＡは、第２のホモジナイザー光学系２４を透過して光合成素子１４に入射する。第２のホモジナイザー光学系２４は、第２光源部２０Ｂと光合成素子１４との間の光線束ＫＡの光路上に設けられている。第２のホモジナイザー光学系２４は、特許請求の範囲の「第２の光均一化素子」に相当する。
第２のホモジナイザー光学系２４は、例えばレンズアレイ２４ａとレンズアレイ２４ｂとから構成されている。レンズアレイ２４ａは複数の小レンズ２４ａｍを含み、レンズアレイ２４ｂは複数の小レンズ２４ｂｍを含む。詳細については後述するが、第２のホモジナイザー光学系２４は第２の集光光学系２９と協働して、蛍光体ホイール２７の蛍光体層３３における照度分布を均一化させる。
【００４０】
本実施形態において、第２のホモジナイザー光学系２４は、各光源ユニット１２１〜１２４に対して共通に設けられているが、各光源ユニット１２１〜１２４ごとに個別に設けられていても良い。すなわち、各光源ユニット１２１〜１２４に対して、一対のレンズアレイからなるホモジナイザー光学系を設けるようにしても良い。
【００４１】
光合成素子１４は、光線束Ｋと、光線束ＫＡとを合成することで合成光線束ＫＧを生成し、偏光分離素子２３に向けて射出する。光合成素子１４は、不図示の保持部材によって保持されている。保持部材は各光線束Ｋ１〜Ｋ４が入射しない位置に配置するのが望ましい。例えば、保持部材として、Ｚ方向に延びる支柱を光線束Ｋ２と光線束Ｋ４との間の隙間に配置すればよい（図３参照）。この構成によれば、各光線束Ｋ１〜Ｋ４のうち保持部材に入射する成分を少なくすることができるので、光線束ＫＡの損失を低減できる。
【００４２】
光合成素子１４は、光軸ａｘ１，ａｘ３とそれぞれ４５度の角度をなすように配置されている。光合成素子１４は、光機能性膜１４ａと、透明基板１４ｂとを備える。本実施形態において、光機能性膜１４ａは偏光分離膜から構成され、透明基板１４ｂに支持されている。
【００４３】
光機能性膜１４ａは、透明基板１４ｂの一部の領域に設けられている。具体的に、光機能性膜１４ａは、光線束Ｋが光線束ＫＡと交わっている領域において、少なくとも光線束Ｋが入射するように選択的に設けられている。
【００４４】
図４は光合成素子１４に入射した光線束Ｋと光線束Ｋ１〜Ｋ４を示す図である。
図４に示すように、光機能性膜１４ａは、光線束Ｋの入射位置に設けられている。光機能性膜１４ａは、光線束Ｋ１〜Ｋ４の入射位置と部分的に重なっている。
【００４５】
本実施形態において、光線束Ｋは、光機能性膜１４ａに対してＳ偏光として入射するため、光機能性膜１４ａにより第１の位相差板１５に向けて反射される。一方、光線束ＫＡは、光機能性膜１４ａに対してＰ偏光として入射するため、光機能性膜１４ａを透過して第１の位相差板１５に向かう。光線束ＫＡのうち光機能性膜１４ａに入射しない成分は、光合成素子１４の透明基板１４ｂを透過して第１の位相差板１５に向かう。
【００４６】
このようにして、光合成素子１４は、光線束Ｋと光線束ＫＡとを合成して、合成光線束ＫＧを生成する。図３に示したように、合成光線束ＫＧの断面において、光線束Ｋは光線束ＫＡと重なっている。本実施形態において、光線束Ｋの中心軸Ｋｃと光線束ＫＡの中心軸ＫＡｃとは一致しており、光線束Ｋは光線束ＫＡの内側に位置している。
【００４７】
つまり、合成光線束ＫＧの外形は光線束ＫＡと同じ外形である。よって、本実施形態によれば、互いに太さの異なる２つの光線束Ｋ，ＫＡを合成する場合において、合成光線束ＫＧの太さの拡大を最も低減することができる。
【００４８】
合成光線束ＫＧは第１の位相差板１５に入射する。第１の位相差板１５は１／２波長板から構成される。光機能性膜１４ａの光入射面および偏光分離素子２３の光入射面はＺ方向と平行である。そのため、第１の位相差板１５を透過した光線束Ｋは偏光分離素子２３に対してＰ偏光として入射し、第１の位相差板１５を透過した光線束ＫＡは偏光分離素子２３に対してＳ偏光として入射する。
【００４９】
偏光分離素子２３は、光軸ａｘ１、ａｘ２に対して４５°の角度をなすように配置される。
【００５０】
偏光分離素子２３は、Ｓ偏光である光線束ＫＡを反射させ、Ｐ偏光である光線束Ｋを透過させる。本実施形態において、偏光分離素子２３は、特許請求の範囲の「光分離素子」に相当する。
【００５１】
また、偏光分離素子２３は、この偏光分離素子２３に入射した光のうち、合成光線束ＫＧとは異なる波長帯の光（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（波長選択性）を有している。
【００５２】
偏光分離素子２３に入射したＰ偏光の光線束Ｋは、青色光ＢＬｐとして偏光分離素子２３を透過して第２の位相差板２８に入射する。青色光ＢＬｐは、特許請求の範囲の「第３の光線束」に相当する。
【００５３】
第２の位相差板２８は１／４波長板からなる。この第２の位相差板２８に入射したＰ偏光（直線偏光）の青色光ＢＬｐは、円偏光の青色光ＢＬｃに変換された後、第１の集光光学系２６に入射する。第１の集光光学系２６は、青色光ＢＬｃを拡散反射素子３０に向かって集光させる。
第１の集光光学系２６は、拡散反射素子３０と偏光分離素子２３との間の青色光ＢＬｐの光路上に設けられる。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「第１の集光レンズ」に相当する。
【００５４】
第１の集光光学系２６は、例えば、集光レンズ２６ａ、２６ｂから構成されている。また、第１の集光光学系２６は第１のホモジナイザー光学系２２と協働して、拡散反射素子３０上での青色光ＢＬｃによる照度分布を均一化する。本実施形態では、第１の集光光学系２６の焦点位置に拡散反射素子３０（拡散反射板３０Ａ）が配置されている。
具体的に、青色光ＢＬｃの被照明領域である拡散反射素子３０における光強度分布が均一な状態（いわゆるトップハット分布）となる。
【００５５】
拡散反射素子３０は、第１の集光光学系２６から射出された青色光ＢＬｃを偏光分離素子２３に向けて拡散反射させる。拡散反射素子３０で反射した光を青色光ＢＬｃ´と称する。拡散反射素子３０としては、拡散反射素子３０に入射した青色光ＢＬｃをランバート反射させるものを用いることが好ましい。
【００５６】
拡散反射素子３０は、拡散反射板３０Ａと、拡散反射板３０Ａを回転させるためのモーター等の駆動源３０Ｍと、を備えている。拡散反射板３０Ａは、例えば光反射性を持つ部材の表面に凹凸を形成することで製造することができる。駆動源３０Ｍの回転軸は、光軸ａｘ１と略平行に配置されている。拡散反射板３０Ａは、回転軸の方向から見て例えば円形に形成されている。
【００５７】
拡散反射板３０Ａによって反射され、第１の集光光学系２６を再び透過した円偏光の青色光ＢＬｃ´（拡散光）は、再び第２の位相差板２８を透過して、Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ´となる。Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ´は偏光分離素子２３で反射される。
【００５８】
本実施形態において、光線束ＫＡは、偏光分離素子２３に対してＳ偏光として入射する。そのため、光線束ＫＡは、Ｓ偏光の励起光ＢＬｓとして第２の集光光学系２９に向かって偏光分離素子２３で反射される。Ｓ偏光の励起光ＢＬｓは、特許請求の範囲の「第４の光線束」に相当する。
第２の集光光学系２９は、蛍光体ホイール２７（蛍光体層３３）と偏光分離素子２３との間の励起光ＢＬｓの光路上に設けられる。本実施形態において、第２の集光光学系２９は、特許請求の範囲の「第２の集光レンズ」に相当する。
【００５９】
第２の集光光学系２９は、例えば集光レンズ２９ａ、２９ｂから構成される（図２参照）。なお、本実施形態では、第２の集光光学系２９が２つのレンズから構成される場合を例に挙げたが、１つのレンズ或いは３つ以上のレンズから構成されていても良い。第２の集光光学系２９は、励起光ＢＬｓを蛍光体ホイール２７の蛍光体層３３上に集光する機能と、蛍光体層３３から射出された後述の蛍光ＹＬをピックアップして平行化する機能とを備える。
【００６０】
第２の集光光学系２９は、第２のホモジナイザー光学系２４と協同して、蛍光体層３３上での励起光ＢＬｓによる照度分布を均一化する。
具体的に、励起光ＢＬｓの被照明領域である蛍光体層３３における光強度分布が均一な状態（いわゆるトップハット分布）となる。よって、明るい蛍光ＹＬを生成することができる。
【００６１】
本実施形態の蛍光体ホイール２７は、いわゆる反射型の回転蛍光板である。
蛍光体ホイール２７は、モーター３１により回転可能な基板３２上にリング状の蛍光体層３３を備える。蛍光体ホイール２７は、励起光が入射する側と同じ側に向けて蛍光ＹＬを射出する。基板３２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。なお、本実施形態において、基板３２の形状は円形であるが、該基板３２の形状は円板状に限るものではない。
【００６２】
蛍光体層３３は、励起光ＢＬｓによって励起されて、赤色光及び緑色光を含む蛍光ＹＬを射出する。蛍光体層３３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。
【００６３】
基板３２と蛍光体層３３との間に反射膜３４が設けられている。反射膜３４は、蛍光ＹＬを高い効率で反射するように設計されている。そのため、蛍光ＹＬは、蛍光体層３３から直接或いは反射膜３４で反射されることで、蛍光体層３３から第２の集光光学系２９に向かって射出される。蛍光ＹＬは第２の集光光学系２９により平行光に変換されて、偏光分離素子２３を透過する。このように、偏光分離素子２３を透過した蛍光ＹＬと偏光分離素子２３で反射された青色光ＢＬｓ´とが合成されることで、白色の照明光ＷＬが生成される。
【００６４】
本実施形態によれば、合成光線束ＫＧにおいて、光線束Ｋの中心軸Ｋｃが光線束ＫＡの中心軸ＫＡｃと一致しているため、青色光ＢＬｓ´と、光線束ＫＡにより生成された蛍光ＹＬとが、互いに良好に重なった状態で合成される。よって、色ムラが低減された照明光ＷＬを生成することができる。
【００６５】
均一照明光学系１３は、第１レンズアレイ１２５、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を含む。
【００６６】
第１レンズアレイ１２５は、偏光分離素子２３からの照明光ＷＬ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１２５ａを有する。複数の第１小レンズ１２５ａは、光軸ａｘ２と直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００６７】
第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２５の複数の第１小レンズ１２５ａに対応する複数の第２小レンズ１３０ａ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１２５の各第１小レンズ１２５ａの像を光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１３０ａは光軸ａｘ２に直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００６８】
偏光変換素子１４０は、照明光ＷＬの偏光方向を揃える。偏光変換素子１４０は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。偏光変換素子１４０は、非偏光である蛍光ＹＬの他方の偏光成分を一方の偏光成分に、例えばＰ偏光成分をＳ偏光成分に変換する。
【００６９】
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光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域近傍で互いに重畳させる。第１レンズアレイ１２５、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、画像形成領域における照明光ＷＬの面内光強度分布を均一にするインテグレータ光学系を構成する。
【００７０】
続いて、第１光源部２０Ａ及び第２光源部２０Ｂの構成について詳細に説明する。具体的に、各光源ユニット１２０〜１２４の構成について説明する。上述のように各光源ユニット１２０〜１２４は、射出する光の偏光方向以外、同一の構成を有している。そのため、以下では、光源ユニット１２０〜１２４のうち光源ユニット１２０を例に挙げて、その構造について説明する。
【００７１】
図５は光源ユニット１２０の構成を示す斜視図である。
図５に示すように、光源ユニット１２０は、複数の発光部４０と、該複数の発光部４０を支持する放熱器１２０Ｈと、を含む。放熱器１２０Ｈは、発光部４０を冷却するヒートシンクである。放熱器１２０Ｈは、本体部６０Ａおよび支持部材６０Ｂを含む。これら本体部６０Ａおよび支持部材６０Ｂ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。
【００７２】
本体部６０Ａは、Ｚ方向における寸法がＸ方向における寸法よりも大きい板状部材である。複数の支持部材６０Ｂは、本体部６０Ａの側面６０Ａ１の中央部に取り付けられている。各支持部材６０Ｂは、側面６０Ａ１のＺ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。すなわち、複数の発光部４０は、対応する放熱器１２０Ｈの本体部６０Ａの略中央部に設けられている。
【００７３】
各支持部材６０Ｂは板状の部材であって、上面６０Ｂ１と下面６０Ｂ２とを有する。上面６０Ｂ１及び下面６０Ｂ２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６０Ｂ１はＸＹ平面と平行であり、水平面となっている。
【００７４】
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６０Ｂの上面６０Ｂ１に一次元的に実装されている。各発光部４０は青色（発光強度のピーク：４４０ｎｍ〜４６０ｎｍ（例えば、４４５ｎｍ））の光ビームからなる光線ＢＬを射出する。
【００７５】
光源ユニット１２０は、複数の光線ＢＬを含む光線束Ｋを射出する。図５では、便宜上、最下段の支持部材６０Ｂ上に配置される発光部４０から射出される光線ＢＬのみを図示するが、光線束Ｋとは全ての支持部材６０Ｂ上に配置された発光部４０から射出された光線ＢＬを含む。
【００７６】
図６は発光部４０の要部構成を示す図である。
図６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。
【００７７】
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６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。
【００７８】
発光部４０から射出された光線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。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。
【００７９】
本実施形態において、複数の発光部４０は、各発光部４０から射出された光線ＢＬの主光線ＢＬａがＹ方向と平行となるように、上面６０Ｂ１に実装されている。
【００８０】
本実施形態において、光源ユニット１２０（複数の発光部４０）から射出された光線束Ｋはコリメート光学系６１に入射する。コリメート光学系６１は、光線束Ｋを平行光に変換する。なお、コリメート光学系６１は、他の光源ユニット１２１〜１２４の後段にもそれぞれ配置されている。
【００８１】
図７はコリメート光学系６１の概略構成を示す斜視図である。
図７に示すように、コリメート光学系６１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。
【００８２】
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よりも光源ユニット１２０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。
【００８３】
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６０Ｂ１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。
【００８４】
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６０Ｂの数に対応する。
【００８５】
本実施形態では、図５に示したように、支持部材６０Ｂ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。
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。
【００８６】
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６０Ｂ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。
【００８７】
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６０Ｂの上面６０Ｂ１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６０Ｂ１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。
【００８８】
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。
【００８９】
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６０Ｂ１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７に示すように、支持部材６０Ｂの上面６０Ｂ１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。
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。
【００９０】
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てもよい。この場合、コリメート光学系６１を透過した光線ＢＬの断面形状ＢＳは、図６に示した楕円状ではなく、略円形状となる。
【００９１】
このように本実施形態によれば、光源ユニット１２０は、複数の発光部４０から射出した光線ＢＬ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６１によって平行光に変換することで光線束Ｋを生成する。
【００９２】
同様に、光源ユニット１２０と同一構成を有する光源ユニット１２１〜１２４各々は、複数の発光部４０を備えている。光源部２０Ｂは、各々が光源ユニット１２１〜１２４に対応する、第１の放熱器１２１Ｈ、第２の放熱器１２２Ｈ、第３の放熱器１２３Ｈ及び第４の放熱器１２４Ｈを含む。第１の放熱器１２１Ｈは、第１の光源ユニット１２１を冷却するヒートシンクであり、第２の放熱器１２２Ｈは、第２の光源ユニット１２２を冷却するヒートシンクであり、第３の放熱器１２３Ｈは、第３の光源ユニット１２３を冷却するヒートシンクであり、第４の放熱器１２４Ｈは、第４の光源ユニット１２４を冷却するヒートシンクである。複数の発光部４０から射出した光線はコリメート光学系６１によって平行光に変換される。
【００９３】
図２に示したように、光源ユニット１２１は、光軸ａｘ１と平行な方向（−Ｘ方向）に沿って光線束Ｋ１を射出する。光線束Ｋ１は、後述の導光部２１を素通りして第２のホモジナイザー光学系２４に直接入射するようになっている。
【００９４】
光源ユニット１２２は、光線束Ｋ２を光軸ａｘ１と直交（交差）する＋Ｙ方向に射出する。光源ユニット１２３は、光線束Ｋ３をＸ方向と直交（交差）する−Ｙ方向に射出する。光源ユニット１２４は、光線束Ｋ４を光軸ａｘ１と平行な方向（−Ｘ方向）に射出する。
【００９５】
本実施形態において、上記光線束Ｋ２〜Ｋ４は導光部２１を介してホモジナイザー光学系２４に入射するようになっている。導光部２１は、４つの光線束Ｋ１〜Ｋ４を合成し、第２のホモジナイザー光学系２４へと導く。
【００９６】
導光部２１は、第１反射ミラー２１Ａと、第２反射ミラー２１Ｂと、第３反射ミラー２１Ｃと、第４反射ミラー２１Ｄとを含む。
【００９７】
第１反射ミラー２１Ａは、光源ユニット１２２からの光線束Ｋ２を光軸ａｘ１と平行な−Ｘ方向に反射する。第１反射ミラー２１Ａは、光線束Ｋ２のＺ方向の高さを変化させること無く、進行方向を＋Ｙ方向から−Ｘ方向に向かうように向きを変える。
【００９８】
第２反射ミラー２１Ｂは、光源ユニット１２３からの光線束Ｋ３を光軸ａｘ１と平行な−Ｘ方向に反射する。第２反射ミラー２１Ｂは、光線束Ｋ２のＺ方向の高さを変化させること無く、進行方向を−Ｙ方向から−Ｘ方向に向かうように向きを変える。
【００９９】
第３反射ミラー２１Ｃは、光源ユニット１２４からの光線束Ｋ４を第４反射ミラー２１Ｄに向けて反射する。第３反射ミラー２１Ｃは、光線束Ｋ３のＺ方向の高さを変化させること無く、進行方向を−Ｘ方向から−Ｙ方向に向かうように向きを変える。
【０１００】
第４反射ミラー２１Ｄは、第３反射ミラー２１Ｃで反射した光線束Ｋ４を光軸ａｘ１と平行な−Ｘ方向に反射する。第４反射ミラー２１Ｄは、光線束Ｋ４のＺ方向の高さを変化させること無く、進行方向を−Ｙ方向から−Ｘ方向に向かうように向きを変える。
第４反射ミラー２１Ｄは、Ｚ方向から平面視した際、第２反射ミラー２１Ｂに重なるように、第２反射ミラー２１ＢのＺ方向の下方に配置される。
【０１０１】
本実施形態において、導光部２１を構成する各反射ミラー２１Ａ〜２１Ｄは、光軸ａｘ１方向（Ｘ方向）において同じ位置に配置される。これにより、導光部２１は光軸ａｘ１方向におけるサイズが小型化される。
【０１０２】
図８は−Ｘ方向から視た、第２光源部２０Ｂ及び導光部２１の位置関係を示す図である。
図８に示すように、光源ユニット１２１及び光源ユニット１２２は、Ｚ方向において、光線束Ｋ１，Ｋ２の高さを互いに異ならせるように配置されている。
光線束Ｋ１は、導光部２１を経由せず、−Ｘ方向に沿って射出される。光線束Ｋ２は、光線束Ｋ１の下方に配置された第１反射ミラー２１Ａにより−Ｘ方向に向けて反射される。これにより、光線束Ｋ２は、Ｙ方向において略光線束Ｋ１と略同じ位置であって、Ｚ方向において光線束Ｋ１の下方に配置される。
【０１０３】
光源ユニット１２３及び光源ユニット１２４は、Ｚ方向において、光線束Ｋ３，Ｋ４の高さを互いに異ならせるように配置される。
光源ユニット１２３は、Ｙ方向において光源ユニット１２２に向き合うように配置され、Ｚ方向において光源ユニット１２２の上方に配置される。光源ユニット１２３において、光線束Ｋ３のＺ方向における位置は、光線束Ｋ１のＺ方向における位置と略同一である。光線束Ｋ３は、第２反射ミラー２１Ｂにより−Ｘ方向に向けて反射される。これにより、光線束Ｋ３は、Ｙ方向において略光線束Ｋ１と隣り合う位置であって、Ｚ方向において光線束Ｋ１と略同じ高さに位置する。
【０１０４】
光源ユニット１２４は、Ｙ軸に沿った方向において光源ユニット１２３の隣に配置され、Ｚ軸に沿った方向において光源ユニット１２３と異なる高さに配置される。光源ユニット１２４において、光線束Ｋ４のＺ方向の位置は、光線束Ｋ３のＺ方向の位置よりも低い。光線束Ｋ４は、第３反射ミラー２１Ｃにより−Ｙ方向に向けて反射された後、第４反射ミラー２１Ｄにより−Ｘ方向に向けて反射される。
これにより、光線束Ｋ４は、Ｙ軸に沿った方向において略光線束Ｋ３と略同じ位置であって、Ｚ軸に沿った方向において光線束Ｋ３の下方に位置する。また、光線束Ｋ４は、Ｙ軸に沿った方向において光線束Ｋ２と隣り合う位置であって、Ｚ軸に沿った方向において光線束Ｋ２と略同じ高さに位置する。
【０１０５】
以上のようにして、光線束Ｋ１〜Ｋ４から光線束ＫＡが生成される。本実施形態において、導光部２１は反射のみを用いて光線束ＫＡを生成するため、各光線束Ｋ１〜Ｋ４の偏光状態を乱さない。そのため、光線束ＫＡは光機能性膜１４ａに対するＰ偏光から構成されたものとなる。よって、光線束ＫＡは上述のように光機能性膜１４ａを良好に透過することができる。
【０１０６】
本実施形態において、光源ユニット１２１が備える複数の発光部４０は、放熱器１２１Ｈの本体部（図示略）の略中央に設けられている。光源ユニット１２４が備える複数の発光部４０は、放熱器１２４Ｈの本体部（図示略）の略中央に設けられている。例えば、放熱器１２１Ｈ及び放熱器１２４Ｈの長辺方向をＹ方向に沿わせるように、光源ユニット１２１及び光源ユニット１２４を配置すると、これら光源ユニット１２１及び光源ユニット１２４を挟んで配置される光源ユニット１２２及び光源ユニット１２３間の距離を大きくとる必要が生じる。そのため、第２光源部２０ＢにおけるＹ方向のサイズが大きくなることで、光源装置１１及び該光源装置１１を含む照明装置２が大型化してしまう。
【０１０７】
本実施形態では、放熱器１２１Ｈ及び放熱器１２４Ｈの短辺方向をＹ方向に沿わせるように、光源ユニット１２１及び光源ユニット１２４を配置している。すなわち、放熱器１２１Ｈ及び放熱器１２４Ｈにおいて、Ｚ方向におけるサイズがＹ方向におけるサイズよりも大きい。
【０１０８】
これにより、隣り合う放熱器同士の接触を回避しつつ、各放熱器１２１Ｈ，１２４Ｈのサイズをできるだけ大きくできる。よって、光源ユニット１２１及び光源ユニット１２４の放熱性能を損なうことなく、両方のユニット同士を近づけて配置することで光源装置１１を小型化できる。また、光源装置１１を含む照明装置２自体の小型化を実現できる。
【０１０９】
以上述べたように、本実施形態の光合成素子１４によれば、少なくとも光線束Ｋが入射するように光機能性膜１４ａが選択的に配置されているので、光線束ＫＡのうち光機能性膜１４ａに入射する成分の割合を低減できる。よって、光機能性膜１４ａに入射することによって生じる光線束ＫＡのロスが低減されるので、光線束Ｋ及び光線束ＫＡを効率的に合成して合成光線束ＫＧを生成することができる。
また、本実施形態の光源装置１１によれば、合成光線束ＫＧの太さの拡大を低減しつつ、該合成光線束ＫＧを効率的に生成することができる。
【０１１０】
本実施形態によれば、合成光線束ＫＧの太さの拡大を低減しつつ、該合成光線束ＫＧを効率的に生成する光源装置１１を実現できる。よって、本実施形態のプロジェクター１は、上記光源装置１１を備えるので、小型化が可能である。
【０１１１】
（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。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。
【０１１２】
図９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９に示すように、プロジェクター１Ｂは、照明装置２Ｂと、第１のダイクロイックミラー７ａと、全反射ミラー７ｃと、第１の全反射ミラー８ａと、第３の全反射ミラー８ｃ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。全反射ミラー７ｃは、緑色光ＬＧの光路中に配置されて、第１のダイクロイックミラー７ａで反射された緑色光ＬＧを光変調装置４Ｇに導く。第３の全反射ミラー８ｃは、照明装置２Ｂからの青色光ＬＢの光路中に配置されて、該青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。
【０１１３】
照明装置２Ｂは、青色光ＬＢと、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを含んだ黄色光である蛍光ＹＬとを射出する。
【０１１４】
図１０は本実施形態の照明装置２Ｂの概略構成を示す平面図である。
図１０に示すように、照明装置２Ｂは、光源装置１１Ｂと、均一照明光学系１３とを含む。照明装置２Ｂは、第１光源部２０Ａと、第１のホモジナイザー光学系２２と、第２光源部２０Ｂと、導光部２１と、第２のホモジナイザー光学系２４と、光合成素子１４と、第１の位相差板１５と、偏光分離素子２３と、第１の集光光学系２６と、拡散素子１２６と、第１のピックアップ光学系１７と、全反射ミラー１８と、第２の集光光学系２９と、蛍光体ホイール２７Ａと、第２のピックアップ光学系１６とを備える。
【０１１５】
第２光源部２０Ｂと、導光部２１と、第２のホモジナイザー光学系２４と、光合成素子１４と、第１の位相差板１５と、偏光分離素子２３と、第１の集光光学系２６と、拡散素子１２６と、第１のピックアップ光学系１７と、全反射ミラー１８とは、光軸ａｘ４上に順次並んで配置されている。
また、偏光分離素子２３と、第２の集光光学系２９と、蛍光体ホイール２７と、第２のピックアップ光学系１６と、均一照明光学系１３とは、光軸ａｘ６上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ４と光軸ａｘ６とは、同一面内にあり、互いに直交する。
【０１１６】
また、第１光源部２０Ａと、第１のホモジナイザー光学系２２と、光合成素子１４とは、光軸ａｘ４と直交する光軸ａｘ５上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ５は光軸ａｘ６と平行、且つ、光軸ａｘ４，ａｘ６とは同一面内にある。
【０１１７】
本実施形態においても、第１光源部２０Ａから射出された光線束Ｋと第２光源部２０Ｂから射出された光線束ＫＡとが光合成素子１４において合成されることで合成光線束ＫＧが生成される。本実施形態においても、光線束Ｋの中心軸Ｋｃと光線束ＫＡの中心軸ＫＡｃとが一致している（図４参照）。
【０１１８】
光線束Ｋは偏光分離素子２３に対してＰ偏光として入射する。光線束Ｋは偏光分離素子２３および第１の集光光学系２６を透過して、青色光ＢＬｐとして拡散素子１２６に入射する。
本実施形態において、拡散素子１２６は、いわゆる透過型の拡散板である。拡散素子１２６は、第１の集光光学系２６の焦点位置に配置されている。拡散素子１２６は、例えば、表面に複数のマイクロレンズを形成したガラス板、ホログラフィック拡散板、スリガラスを用いることができる。
【０１１９】
拡散素子１２６を透過した青色光ＢＬｐ（拡散光）は、第１のピックアップ光学系１７によりピックアップされて平行光に変換される。第１のピックアップ光学系１７から射出された青色光ＢＬｐは、全反射ミラー１８および第３の全反射ミラー８ｃおよびフィールドレンズ１０Ｂを介して、青色光ＬＢとして光変調装置４Ｂに入射する。
【０１２０】
光線束ＫＡは偏光分離素子２３に対してＳ偏光として入射する。光線束ＫＡは偏光分離素子２３で反射されて、さらに第２の集光光学系２９を透過して、励起光ＢＬｓとして蛍光体ホイール２７Ａの蛍光体層３３に入射する。
【０１２１】
本実施形態の蛍光体ホイール２７Ａは、いわゆる透過型の回転蛍光板である。
蛍光体ホイール２７Ａは、モーター３１により回転可能な基板３２Ａ上にリング状の蛍光体層３３を備える。蛍光体ホイール２７Ａは、励起光が入射する側と反対側に向けて蛍光ＹＬを射出する。基板３２Ａは、例えば、ガラスやプラスチックといった円板状の透明部材から構成されている。なお、本実施形態において、基板３２Ａの形状は円形であるが、該基板３２Ａの形状は円板状に限るものではない。
【０１２２】
蛍光体層３３から射出された蛍光ＹＬは、第２のピックアップ光学系１６によりピックアップされて平行光に変換された後、均一照明光学系１３を経てダイクロイックミラー７ａによって赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離される。これにより、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。
【０１２３】
本実施形態のプロジェクター１Ｂにおいても、合成光線束ＫＧの太さの拡大を低減しつつ、該合成光線束ＫＧを効率的に生成することができるので、小型化が可能である。
【０１２４】
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。
【０１２５】
例えば、上記実施形態では、光線束ＫＡの断面において、光線束Ｋ１〜Ｋ４は互いに分離されていたが、必ずしも分離されている必要は無い。光線束Ｋ１〜Ｋ４の合成手段によっては、光線束Ｋ１〜Ｋ４が部分的に互いに重なっていてもよいし、完全に互いに重なっていてもよい。
【０１２６】
光線束ＫＡの断面において光線束Ｋ１〜Ｋ４が２行２列に配置されている光線束ＫＡを例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。光線束Ｋ１〜Ｋ４の配列は任意である。また、光線束ＫＡは１本の光線束で構成されていてもよいし、１本の光ビームで構成されていてもよい。
【０１２７】
また、上記実施形態では、合成光線束ＫＧにおいて、光線束Ｋの中心軸Ｋｃと光線束ＫＡの中心軸ＫＡｃとを一致させる場合を例に挙げたが、中心軸Ｋｃ，ＫＡｃは一致していなくても良い。特に第２実施形態においては、中心軸Ｋｃ，ＫＡｃが一致しなくても良い。第２実施形態の照明装置２Ｂでは、青色光ＢＬｐと光線束ＫＡにより生成される蛍光ＹＬとが合成されないため、色ムラは問題とならないからである。
【０１２８】
また、上記実施形態では、光線束Ｋと光線束ＫＡとが完全に重なる場合について説明したが、光線束Ｋと光線束ＫＡとは少なくとも一部が重なっていればよい。すなわち、光線束Ｋは光線束ＫＡから一部がはみ出した状態となっていても良い。
【０１２９】
また、上記実施形態では、光線束Ｋと光線束ＫＡとが同一波長の光線ＢＬからなる場合を例に挙げたが、光線束Ｋと光線束ＫＡが異なる波長であっても良い。この場合において、例えば、光線束ＫＡの波長帯を４４０ｎｍ〜４６０ｎｍ（例えば、４４５ｎｍ）とし、光線束ＫＡの波長帯を４６０ｎｍ〜４７０ｎｍ（例えば、４６５ｎｍ）としても良い。このようにすれば、画像形成に用いる青色光ＬＢの波長とは関係なく、蛍光発光効率の高い波長帯の光を励起光として用いることができる。
このように光線束Ｋ及び光線束ＫＡの波長帯を異ならせた場合、光機能性膜１４ａはダイクロイック膜から構成することも可能である。
【０１３０】
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。
【０１３１】
また、上記実施形態では、本発明による照明装置をプロジェクターに応用する例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用できる。
【符号の説明】
【０１３２】
１，１Ｂ…プロジェクター、２，２Ｂ…照明装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学系、１１，１１Ｂ…光源装置、１４…光合成素子、１４ａ…光機能性膜、２０Ａ…第１光源部、２０Ｂ…第２光源部、２２…第１のホモジナイザー光学系（第１の光均一化素子）、２３…偏光分離素子（光分離素子）、２４…第２のホモジナイザー光学系（第２の光均一化素子）、２６…第１の集光光学系（第１の集光レンズ）、２９…第２の集光光学系（第２の集光レンズ）、３０Ａ…拡散反射板、３３…蛍光体層、Ｋ…光線束（第１の光線束）、ＫＡ…光線束（第２の光線束）、ＫＧ…合成光線束、ＷＬ…照明光、ＹＬ…蛍光。
【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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