(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の射出方向に交差する第１方向に沿って一列に順に配置される第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子、および第４発光素子を有する光源部と、
前記光源部の前記第２発光素子から射出される光を前記射出方向および前記第１方向に交差する第２方向に移動させ、前記光源部の前記第２発光素子から射出される光を前記光源部の前記第３発光素子から射出される光に隣り合う位置に移動させる第１光学部と、
前記光源部の前記第３発光素子から射出される光を前記第２方向に移動させ、前記光源部の前記第３発光素子から射出される光を前記光源部の前記第２発光素子から射出される光に隣り合う位置であって、前記第２発光素子から射出される光とは異なる位置に移動させる第２光学部と、を備える光源装置と、
前記光源装置から射出される光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学装置と、を備え、
前記第２発光素子から射出される光の移動方向と、前記第３発光素子から射出される光の移動方向とは、前記第２方向に沿うとともに、互いに逆向きである、
プロジェクター。
【請求項２】
光の射出方向に交差する第１方向に沿って一列に順に配置される第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子、および第４発光素子を有する光源部と、
前記光源部の前記第２発光素子から射出される光を前記射出方向および前記第１方向に交差する第２方向に移動させ、前記光源部の前記第２発光素子から射出される光を前記光源部の前記第３発光素子から射出される光に隣り合う位置に移動させる第１光学部と、
前記光源部の前記第３発光素子から射出される光を前記第２方向に移動させ、前記光源部の前記第３発光素子から射出される光を前記光源部の前記第２発光素子から射出される光に隣り合う位置であって、前記第２発光素子から射出される光とは異なる位置に移動させる第２光学部と、を備える光源装置と、
前記光源装置から射出される光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学装置と、を備え、
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第３発光素子、および前記第４発光素子の各々から射出される光の主光線に垂直な断面の形状は楕円であり、
前記楕円の短軸方向は、前記第１方向に一致し、
前記楕円の長軸方向は、前記第２方向に一致する、
プロジェクター。
【請求項３】
前記第１光学部は、前記第２発光素子から射出される光を前記第２方向に移動させる第１光学素子と、前記第２発光素子から射出される光を前記第１方向に移動させる第２光学素子と、を備える、請求項１または請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記第１光学素子は、前記第２発光素子から射出される光を前記第２方向に反射させる第１反射面と、前記第１反射面によって反射した光を前記射出方向に反射させる第２反射面と、を有し、
前記第２光学素子は、前記第２反射面によって反射した光を前記第１方向に反射させる第３反射面と、前記第３反射面によって反射した光を前記射出方向に反射させる第４反射面と、を有する、請求項３に記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記第２光学部は、前記第３発光素子から射出される光を前記第２方向に移動させる第３光学素子と、前記第３発光素子から射出される光を前記第１方向に移動させる第４光学素子と、を備える、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記第３光学素子は、前記第３発光素子から射出される光を前記第２方向に反射させる第５反射面と、前記第５反射面によって反射した光を前記射出方向に反射させる第６反射面と、を有し、
前記第４光学素子は、前記第６反射面によって反射した光を前記第１方向に反射させる第７反射面と、前記第７反射面によって反射した光を前記射出方向に反射させる第８反射面と、を有する、請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記第２発光素子から射出される光の移動方向と、前記第３発光素子から射出される光の移動方向とは、前記第１方向に沿うとともに、互いに逆向きである、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第３発光素子、および前記第４発光素子の各々から射出される光が入射される波長変換素子をさらに有する、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記光源部は、前記第１方向において、前記第２発光素子と前記第３発光素子との間に位置する第５発光素子をさらに有する、請求項１から請求項８までのいずれか一項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。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーザー光源を有する光源装置を備えたプロジェクターが従来から知られている。例えば下記の特許文献１には、レーザー光を射出する複数のレーザー光源ユニットを備え、複数のレーザー光源ユニットが直列的に隣接した状態で配置されたレーザー光源装置と、このレーザー光源装置を備えた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】国際公開第２０１６／１１７５４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたレーザー光源装置のように、複数の発光素子が一列に並んで配置されている場合、複数の発光素子からの複数の光も一列に並んで射出される。したがって、複数の光からなる光束の中心軸に垂直な断面の形状は、一方向に細長く延びた形状となる。このような光束によってプロジェクター内の光学素子、光変調装置等の被照明領域を照明すると、被照明領域上での照度分布が不均一となり、投射画像の明るさムラ、色ムラ等の問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様のプロジェクターは、光の射出方向に交差する第１方向に沿って一列に順に配置される第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子、および第４発光素子を有する光源部と、前記光源部の前記第２発光素子から射出される光を前記射出方向および前記第１方向に交差する第２方向に移動させ、前記光源部の前記第２発光素子から射出される光を前記光源部の前記第３発光素子から射出される光に隣り合う位置に移動させる第１光学部と、前記光源部の前記第３発光素子から射出される光を前記第２方向に移動させ、前記光源部の前記第３発光素子から射出される光を前記光源部の前記第２発光素子から射出される光に隣り合う位置であって、前記第２発光素子から射出される光とは異なる位置に移動させる第２光学部と、を備える光源装置と、前記光源装置から射出される光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学装置と、を備える。
【０００６】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第１光学部は、前記第２発光素子から射出される光を前記第２方向に移動させる第１光学素子と、前記第２発光素子から射出される光を前記第１方向に移動させる第２光学素子と、を備えていてもよい。
【０００７】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第１光学素子は、前記第２発光素子から射出される光を前記第２方向に反射させる第１反射面と、前記第１反射面によって反射した光を前記射出方向に反射させる第２反射面と、を有し、前記第２光学素子は、前記第２反射面によって反射した光を前記第１方向に反射させる第３反射面と、前記第３反射面によって反射した光を前記射出方向に反射させる第４反射面と、を有していてもよい。
【０００８】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第２光学部は、前記第３発光素子から射出される光を前記第２方向に移動させる第３光学素子と、前記第３発光素子から射出される光を前記第１方向に移動させる第４光学素子と、を備えていてもよい。
【０００９】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第３光学素子は、前記第３発光素子から射出される光を前記第２方向に反射させる第５反射面と、前記第５反射面によって反射した光を前記射出方向に反射させる第６反射面と、を有し、前記第４光学素子は、前記第６反射面によって反射した光を前記第１方向に反射させる第７反射面と、前記第７反射面によって反射した光を前記射出方向に反射させる第８反射面と、を有していてもよい。
【００１０】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第２発光素子から射出される光の移動方向と、前記第３発光素子から射出される光の移動方向とは、前記第２方向に沿うとともに、互いに逆向きであってもよい。
【００１１】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第２発光素子から射出される光の移動方向と、前記第３発光素子から射出される光の移動方向とは、前記第１方向に沿うとともに、互いに逆向きであってもよい。
【００１２】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記光源装置は、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第３発光素子、および前記第４発光素子の各々から射出される光が入射される波長変換素子をさらに有していてもよい。
【００１３】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第３発光素子、および前記第４発光素子の各々から射出される光の主光線に垂直な断面の形状は楕円であり、前記楕円の短軸方向は、前記第１方向に一致し、前記楕円の長軸方向は、前記第２方向に一致していてもよい。
【００１４】
本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記光源部は、前記第１方向において、前記第２発光素子と前記第３発光素子との間に位置する第５発光素子をさらに有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】照明装置の概略構成図である。
【図３】光源装置の斜視図である。
【図４】各光学部による光の移動経路を示す図である。
【図５】第２実施形態の光源装置の斜視図である。
【図６】各光学部による光の移動経路を示す図である。
【図７】第３実施形態の照明装置の概略構成図である。
【図８】第１変形例の光源装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた光源装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素により寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１７】
図１は、本実施形態のプロジェクター１の概略構成図である。
図１に示すように、プロジェクター１は、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置４００Ｒと、緑色光用光変調装置４００Ｇと、青色光用光変調装置４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投射光学装置６００と、を備えている。本実施形態の赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂは、特許請求の範囲の光変調装置に対応する。
【００１８】
本実施形態において、照明装置１００は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢを含む白色の照明光ＷＬを射出する。照明装置１００の構成については、後述する。
【００１９】
色分離導光光学系２００は、第１ダイクロイックミラー２１０と、第２ダイクロイックミラー２２０と、第１反射ミラー２３０と、第２反射ミラー２４０と、第３反射ミラー２５０と、第１リレーレンズ２６０と、第２リレーレンズ２７０と、を備えている。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの照明光ＷＬを、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離し、赤色光ＬＲを赤色光用光変調装置４００Ｒに導き、緑色光ＬＧを緑色光用光変調装置４００Ｇに導き、青色光ＬＢを青色光用光変調装置４００Ｂに導く。
【００２０】
色分離導光光学系２００と赤色光用光変調装置４００Ｒとの間には、フィールドレンズ３００Ｒが配置されている。色分離導光光学系２００と緑色光用光変調装置４００Ｇとの間には、フィールドレンズ３００Ｇが配置されている。色分離導光光学系２００と青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｂが配置されている。
【００２１】
第１ダイクロイックミラー２１０は、赤色光ＬＲを透過させ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する。第２ダイクロイックミラー２２０は、第１ダイクロイックミラー２１０で反射した緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢのうち、緑色光ＬＧを反射して、青色光ＬＢを透過させる。第１反射ミラー２３０は、赤色光ＬＲを反射する。第２反射ミラー２４０および第３反射ミラー２５０は、青色光ＬＢを反射する。
【００２２】
赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々は、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々は、液晶パネルから構成されている。
【００２３】
なお、図示を省略したが、フィールドレンズ３００Ｒと赤色光用光変調装置４００Ｒとの間には、入射側偏光板が配置されている。フィールドレンズ３００Ｇと緑色光用光変調装置４００Ｇとの間には、入射側偏光板が配置されている。フィールドレンズ３００Ｂと青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、入射側偏光板が配置されている。赤色光用光変調装置４００Ｒとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、射出側偏光板が配置されている。緑色光用光変調装置４００Ｇとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、射出側偏光板が配置されている。青色光用光変調装置４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、射出側偏光板が配置されている。
【００２４】
クロスダイクロイックプリズム５００は、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置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。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、誘電体多層膜が設けられている。
【００２５】
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、投射光学装置６００によってスクリーンＳＣＲ上に拡大投射される。
【００２６】
以下、照明装置１００について説明する。
図２は、照明装置１００の概略構成図である。
図２に示すように、照明装置１００は、光源装置２０と、ホモジナイザー光学系２３と、光合成素子２５と、位相差板２８と、集光光学系２６と、波長変換素子２７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３３と、を備えている。
【００２７】
光源装置２０と、ホモジナイザー光学系２３と、光合成素子２５とは、光源装置２０の光軸ＡＸ１上に順次並んで配置されている。また、波長変換素子２７と、集光光学系２６と、位相差板２８と、光合成素子２５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３３とは、照明光軸ＡＸ２上に順次並んで配置されている。なお、本明細書において、照明光軸ＡＸ２は、照明装置１００から射出される光の主光線が通る軸として定義する。光軸ＡＸ１と照明光軸ＡＸ２とは、同一面内にあり、互いに直交する。
【００２８】
以下、光源装置２０について説明する。
図３は、光源装置２０の斜視図である。なお、図３においては、図面を見やすくするため、コリメーター光学系５１の図示を省略する。
図３に示すように、光源装置２０は、光源部５０と、コリメーター光学系５１（図２参照）と、第１光学部５３と、第２光学部５４と、を備えている。
【００２９】
光源部５０は、基板５６と、支持部材５７と、第１発光素子６１と、第２発光素子６２と、第３発光素子６３と、第４発光素子６４と、を備えている。
【００３０】
基板５６は、第１面５６ａと第２面５６ｂとを有し、例えばアルミニウム、銅などの放熱性に優れた金属材料から構成されている。支持部材５７は、基板５６の第１面５６ａに設けられている。支持部材５７は、基板５６と同様、例えばアルミニウム、銅などの放熱性に優れた金属材料から構成されている。支持部材５７は、複数の発光素子６１，６２，６３，６４が実装される実装面５７ａを有している。実装面５７ａは、実装面５７ａの法線方向から見て、長手方向と短手方向とを有する長方形状の形状を有している。
【００３１】
複数の発光素子６１，６２，６３，６４は、支持部材５７の実装面５７ａ上に、実装面５７ａの長手方向に沿って互いに間隔をおいて配列されている。本実施形態において、光源部５０は、光Ｌの射出方向に交差する第１方向に沿って一列に順に配置される第１発光素子６１、第２発光素子６２、第３発光素子６３、および第４発光素子６４を有している。光Ｌの射出方向は、当該光Ｌの主光線に沿う方向である。
【００３２】
以下の説明では、ＸＹＺ直交座標軸を設定し、複数の発光素子６１，６２，６３，６４の配列方向をＸ軸方向（第１方向）とし、各発光素子６１，６２，６３，６４からの光の射出方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向（第２方向）と定義する。
【００３３】
複数の発光素子６１，６２，６３，６４の各々は、矩形状の発光面６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａが支持部材５７の長辺側の端面５７ｃと略同一平面上に位置するように支持部材５７に実装されている。したがって、各発光素子６１，６２，６３，６４から射出される光Ｌの射出方向は、支持部材５７の短手方向と一致する。また、複数の発光素子６１，６２，６３，６４の配列方向は、光Ｌの射出方向と交差する。各発光素子６１，６２，６３，６４から射出される光Ｌの主光線に垂直な断面の形状は、楕円である。楕円の短軸方向は、複数の発光素子６１，６２，６３，６４の配列方向（Ｘ軸方向）に一致する。楕円の長軸方向は、Ｙ軸方向に一致する。なお、各発光素子６１，６２，６３，６４から射出される光Ｌの主光線に垂直な断面の形状は、完全な楕円形状でなくともよい。
【００３４】
複数の発光素子６１，６２，６３，６４の各々は、青色光を射出する青色半導体レーザーから構成されている。青色半導体レーザーは、一例として、３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域にピーク波長を有する青色光を射出する。したがって、光源部５０は、Ｘ軸方向に並んだ４本の青色光を含む光束を射出する。以下の説明では、第１発光素子６１から射出される光Ｌを第１の光ＬＢ１と称し、第２発光素子６２から射出される光を第２の光ＬＢ２と称し、第３発光素子６３から射出される光を第３の光ＬＢ３と称し、第４発光素子６４から射出される光を第４の光ＬＢ４と称する。また、４個の発光素子６１，６２，６３，６４から射出される４つの光Ｌを含む光全体を光束ＬＳと称する。
【００３５】
コリメーター光学系５１（図２参照）は、複数のコリメーターレンズ５１１から構成されている。コリメーターレンズ５１１は、各発光素子６１，６２，６３，６４に対応して設けられ、Ｘ軸方向に沿って一列に配置されている。コリメーターレンズ５１１は、対応する発光素子６１，６２，６３，６４から射出された光Ｌを平行化する。
【００３６】
第１光学部５３は、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２をＹ軸方向に移動させる第１プリズム６５（第１光学素子）と、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２をＸ軸方向に移動させる第２プリズム６６（第２光学素子）と、を備えている。
【００３７】
第１プリズム６５は、Ｘ軸方向から見て、平行四辺形状の形状を有する。第１プリズム６５は、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２をＹ軸方向に反射させる第１反射面６５ａと、第１反射面６５ａによって反射した第２の光ＬＢ２をＺ軸方向に反射させる第２反射面６５ｂと、を有する。第１反射面６５ａと第２反射面６５ｂとは、互いに平行である。第１プリズム６５は、第１プリズム６５の長手方向がＹ軸と平行になる向きに配置されている。また、第１プリズム６５は、第１反射面６５ａが第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２の主光線に対して４５°の角度をなすように配置されている。これにより、第２発光素子６２から射出された第２の光ＬＢ２は、第１反射面６５ａによってＹ軸方向に反射された後、第１プリズム６５の内部を通り、第２反射面６５ｂによってＺ軸方向に反射される。
【００３８】
第２プリズム６６は、Ｙ軸方向から見て、平行四辺形状の形状を有する。第２プリズム６６は、第２反射面６５ｂによって反射した第２の光ＬＢ２をＸ軸方向に反射させる第３反射面６６ａと、第３反射面６６ａによって反射した第２の光ＬＢ２をＺ軸方向に反射させる第４反射面６６ｂと、を有する。第３反射面６６ａと第４反射面６６ｂとは、互いに平行である。第２プリズム６６は、第２プリズム６６の長手方向がＸ軸と平行になる向きに配置されている。また、第２プリズム６６は、第３反射面６６ａが第１プリズム６５の第２反射面６５ｂによって反射した第２の光ＬＢ２の主光線に対して４５°の角度をなす位置に配置されている。これにより、第１プリズム６５の第２反射面６５ｂによって反射した第２の光ＬＢ２は、第３反射面６６ａによってＸ軸方向に反射された後、第２プリズム６６の内部を通り、第４反射面６６ｂによってＺ軸方向に反射される。
【００３９】
第２光学部５４は、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３をＹ軸方向に移動させる第３プリズム６７（第３光学素子）と、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３をＸ軸方向に移動させる第４プリズム６８（第４光学素子）と、を備えている。
【００４０】
第３プリズム６７は、Ｘ軸方向から見て、平行四辺形状の形状を有する。第３プリズム６７は、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３をＹ軸方向に反射させる第５反射面６７ａと、第５反射面６７ａによって反射した第３の光ＬＢ３をＺ軸方向に反射させる第６反射面６７ｂと、を有する。第５反射面６７ａと第６反射面６７ｂとは、互いに平行である。第３プリズム６７は、第３プリズム６７の長手方向がＹ軸と平行になる向きに配置されている。また、第３プリズム６７は、第５反射面６７ａが第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３の主光線に対して４５°の角度をなす位置に配置されている。これにより、第３発光素子６３から射出された第３の光ＬＢ３は、第５反射面６７ａによってＹ軸方向に反射された後、第３プリズム６７の内部を通り、第６反射面６７ｂによってＺ軸方向に反射される。
【００４１】
第４プリズム６８は、Ｙ軸方向から見て、平行四辺形状の形状を有する。第４プリズム６８は、第６反射面６７ｂによって反射した第３の光ＬＢ３をＸ軸方向に反射させる第７反射面６８ａと、第７反射面６８ａによって反射した第３の光ＬＢ３をＺ軸方向に反射させる第８反射面６８ｂと、を有する。第７反射面６８ａと第８反射面６８ｂとは、互いに平行である。第４プリズム６８は、第４プリズム６８の長手方向がＸ軸と平行になる向きに配置されている。また、第４プリズム６８は、第７反射面６８ａが第３プリズム６７の第６反射面６７ｂによって反射した第３の光ＬＢ３の主光線に対して４５°の角度をなす位置に配置されている。これにより、第３プリズム６７の第６反射面６７ｂによって反射した第３の光ＬＢ３は、第７反射面６８ａによってＸ軸方向に反射された後、第４プリズム６８の内部を通り、第８反射面６８ｂによってＺ軸方向に反射される。
【００４２】
図４は、各光学部５３，５４による光の移動経路を示す図である。
図４に示すように、第１〜第４発光素子６１，６２，６３，６４から射出された第１〜第４の光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４は、第２の光ＬＢ２および第３の光ＬＢ３が第１光学部５３および第２光学部５４に入射する前の位置では、Ｘ軸方向に一列に並んでいる。ここで、一列に並んだ第１〜第４の光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４の中心点を結ぶ仮想的な直線を基準線Ｋと称する。図４における上から２番目の光Ｌ、すなわち、第２発光素子６２から射出された第２の光ＬＢ２は、第１光学部５３の第１プリズム６５によってＹ軸方向における基準線Ｋの一方側、すなわち、図４における右側に移動した後、第２プリズム６６によってＸ軸方向における一方側、すなわち図４における下側に移動する。
【００４３】
また、図４における上から３番目の光Ｌ、すなわち、第３発光素子６３から射出された第３の光ＬＢ３は、第２光学部５４の第３プリズム６７によってＹ軸方向における基準線Ｋの他方側、すなわち、図４における左側に移動した後、第４プリズム６８によってＸ軸方向における他方側、すなわち図４における上側に移動する。
【００４４】
このように、第１光学部５３は、光源部５０の第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２を、Ｙ軸方向であって、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３に隣り合うように移動させる。また、第２光学部５４は、光源部５０の第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３を、Ｙ軸方向であって、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２に隣り合い、かつ、第２の光ＬＢ２とは異なる位置に移動させる。
【００４５】
すなわち、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２の移動方向と、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３の移動方向とは、Ｙ軸方向に沿うとともに、互いに逆向きである。また、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２の移動方向と、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３の移動方向とは、Ｘ軸方向に沿うとともに、互いに逆向きである。
【００４６】
一方、第１発光素子６１から射出された第１の光ＬＢ１と、第４発光素子６４から射出された第４の光ＬＢ４とは、第１光学部５３および第２光学部５４に入射することなく直進する。これにより、第１〜第４発光素子６１，６２，６３，６４から射出された第１〜第４の光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４は、第２の光ＬＢ２および第３の光ＬＢ３が第１光学部５３および第２光学部５４から射出された後の位置では、第１の光ＬＢ１と第４の光ＬＢ４とがＸ軸方向に並び、第２の光ＬＢ２と第３の光ＬＢ３とがＹ軸方向に基準線Ｋを挟んで対向するように並ぶ。
【００４７】
図２に示すように、ホモジナイザー光学系２３は、第１マルチレンズアレイ２３１と、第２マルチレンズアレイ２３２と、を有する。ホモジナイザー光学系２３は、集光光学系２６とともに被照明領域である波長変換素子２７上での光束ＬＳの照度分布を均一化する。ホモジナイザー光学系２３を透過した光束ＬＳは、光合成素子２５に入射する。
【００４８】
光合成素子２５は、青色光に対する偏光分離機能を有する光学素子から構成されている。すなわち、光合成素子は、入射する光のうち、青色光に対してはＳ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる偏光分離機能を有する。一方、光合成素子２５は、波長変換素子２７から射出され、青色光とは波長域が異なる黄色の蛍光ＬＹに対しては、偏光状態にかかわらず、透過させる色分離機能を有する。本実施形態の場合、光源装置２０から射出された青色の光束ＬＳは、光合成素子２５に対するＳ偏光の状態で光合成素子２５に入射する。
【００４９】
位相差板２８は、光合成素子２５と集光光学系２６との間に設けられている。位相差板２８は、１／４波長板から構成されている。これにより、位相差板２８は、光合成素子２５で反射されたＳ偏光の光束ＬＢｓを、例えば右回りの円偏光の光束ＬＢｃ１に変換する。青色の光束ＬＢｃ１は、集光光学系２６に入射する。
【００５０】
集光光学系２６は、第１レンズ２６１と、第２レンズ２６２と、から構成されている。ホモジナイザー光学系２３と集光光学系２６とを経由した光束ＬＢｃ１は、波長変換素子２７の被照明領域に対して照度分布が均一化された状態で入射する。
【００５１】
波長変換素子２７は、集光光学系２６から射出された青色の光束ＬＢｃ１の一部を波長変換して蛍光ＬＹを射出するととともに、光束ＬＢｃ１の残りの一部を拡散反射させる。波長変換素子２７は、蛍光体層３４と、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。波長変換素子２７には、第１発光素子６１、第２発光素子６２、第３発光素子６３、および第４発光素子６４の各々から射出される光が入射する。
【００５２】
基板３５の第１面に蛍光体層３４が設けられ、基板３５の第２面にはヒートシンク３８が設けられている。波長変換素子２７においては、ヒートシンク３８を介して熱を放出できるため、蛍光体層３４の熱劣化を抑制することができる。
【００５３】
蛍光体層３４は、青色の光束ＬＢｃ１を光束ＬＢｃ１の波長域とは異なる波長域の蛍光ＬＹに変換するセラミック蛍光体を含んでいる。蛍光ＬＹの波長帯は、例えば４９０〜７５０ｎｍであり、蛍光ＬＹは緑色光成分および赤色光成分を含む黄色光である。なお、蛍光体層３４は、単結晶蛍光体を含んでいてもよい。また、蛍光体層３４の平面形状は、光束ＬＢｃ１の入射方向（Ｙ軸方向）から見て、各光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを構成する液晶パネルの被照明領域と略相似形の長方形である。
【００５４】
蛍光体層３４は、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を含んでいる。賦活剤としてセリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ：Ｃｅを例にとると、蛍光体層３４として、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ３等の構成元素を含む原料粉末を混合して固相反応させた材料、共沈法やソルゲル法等の湿式法により得られるＹ−Ａｌ−Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法や火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。
【００５５】
蛍光体層３４の光束ＬＢｃ１が入射する面に、光束ＬＢｃ１の一部を拡散反射する拡散反射部３４１が設けられている。拡散反射部３４１は、蛍光体層３４の一面に例えばテクスチャー加工、ディンプル加工等の加工を施して形成した凸構造、凹構造、または凹凸構造により構成されている。拡散反射部３４１は、蛍光体層３４の一面に直接形成されていてもよいし、蛍光体層３４とは別体の透光性部材に形成され、透光性部材が蛍光体層３４に貼り合わされていてもよい。また、拡散反射部３４１の光入射側の一面に、青色光の反射率を制御するための反射層が設けられていてもよい。
【００５６】
波長変換素子２７に入射した光束ＬＢｃ１の一部は、拡散反射部３４１の表面で拡散反射される。拡散反射部３４１は、例えば右回りの円偏光の光束ＬＢｃ１を反射し、左回りの円偏光の拡散光ＬＢｃ２とする。一方、波長変換素子２７に入射した光束ＬＢｃ１の一部は、拡散反射部３４１を透過して蛍光体層３４に入射する。蛍光体層３４は、青色の光束ＬＢｃ１によって励起されることにより、黄色の蛍光ＬＹを生成する。蛍光ＬＹは、拡散反射部３４１を透過して外部に射出される。なお、蛍光体層３４で生成された蛍光ＬＹのうち、基板３５に向かって進む成分は、蛍光体層３４と基板３５との間に設けられた反射層３７で反射されることによって射出される。
【００５７】
波長変換素子２７から射出された青色の拡散光ＬＢｃ２と黄色の蛍光ＬＹとを含む光束は、集光光学系２６に入射する。集光光学系２６は、入射した光束を平行化するピックアップ光学系としての機能を有する。
【００５８】
位相差板２８に入射した光束のうち、青色の左回りの円偏光からなる拡散光ＬＢｃ２は、位相差板２８によってＰ偏光の青色光ＬＢｐに変換される。位相差板２８から射出された青色光ＬＢｐは、光合成素子２５に再び入射する。青色光ＬＢｐは、位相差板２８によってＰ偏光に変換されているため、光合成素子２５を透過する。一方、蛍光体層３４から射出された蛍光ＹＬは、偏光方向が揃っていない非偏光の光である。黄色の蛍光ＬＹは、光合成素子２５を透過する。
【００５９】
以上のようにして、青色光ＬＢｐと蛍光ＬＹとを含む光束は、インテグレーター光学系３１に入射する。青色の拡散光と黄色の蛍光ＹＬとが合成されることにより、白色の照明光ＷＬが生成される。
【００６０】
インテグレーター光学系３１は、第１マルチレンズアレイ３１１と、第２マルチレンズアレイ３１２と、を有する。第１マルチレンズアレイ３１１は、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レンズ３１１ｍを有する。
【００６１】
第１マルチレンズアレイ３１１のレンズ面（第１レンズ３１１ｍの表面）と、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの各々の画像形成領域とは、互いに共役となっている。そのため、第１レンズ３１１ｍ各々の形状は、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の形状と略相似形の矩形状である。これにより、第１マルチレンズアレイ３１１から射出された部分光束の各々は、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域にそれぞれ効率良く入射する。
【００６２】
第２マルチレンズアレイ３１２は、第１マルチレンズアレイ３１１の複数の第１レンズ３１１ｍに対応する複数の第２レンズ３１２ｍを有する。第２マルチレンズアレイ３１２は、重畳レンズ３３とともに、第１マルチレンズアレイ３１１の各第１レンズ３１１ｍの像を各光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。
【００６３】
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をアレイ状に並べて構成されている。偏光変換素子３２は、照明光ＷＬの偏光方向を所定の方向に揃える。具体的には、偏光変換素子３２は、照明光ＷＬの偏光方向を光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの入射側偏光板の透過軸の方向に揃える。
【００６４】
これにより、偏光変換素子３２を透過した照明光ＷＬを分離して得られる赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの偏光方向は、各光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの入射側偏光板の透過軸方向に一致する。よって、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢは、入射側偏光板でそれぞれ遮光されることなく、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域にそれぞれ入射する。
【００６５】
偏光変換素子３２を透過した照明光ＷＬは、重畳レンズ３３に入射する。重畳レンズ３３は、インテグレーター光学系３１と協働して、被照明領域における照度分布を均一化する。
【００６６】
ここで、図４に示すように、光束を構成する第１〜第４の光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４の断面形状である４個の楕円に外接する仮想的な矩形Ｓ０，Ｓ１を想定し、矩形Ｓ０，Ｓ１の辺のうち、Ｘ軸に平行な一辺の長さをＸ軸方向の光束幅と定義し、Ｙ軸に平行な一辺の長さをＹ軸方向の光束幅と定義する。また、Ｘ軸方向の光束幅とＹ軸方向の光束幅とのうち、大きい方の光束幅を小さい方の光束幅で除した値を光束のアスペクト比と定義する。
【００６７】
図４に示すように、各発光素子６１，６２，６３，６４から射出された第１〜第４の光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４は、第１光学部５３および第２光学部５４よりも光入射側の第１位置では、Ｘ軸方向に一列に並んでいる。そのため、第１位置での光束の断面は、Ｘ軸方向に細長い矩形Ｓ０となる。すなわち、光束のアスペクト比Ｂ０／Ａ０は、１よりも十分に大きい値を取る。
【００６８】
これに対して、各発光素子６１，６２，６３，６４から射出された第１〜第４の光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，ＬＢ４は、第１光学部５３および第２光学部５４よりも光射出側の第２位置では、第１の光ＬＢ１と第４の光ＬＢ４とがＸ軸方向に並び、第２の光ＬＢ２と第３の光ＬＢ３とがＹ軸方向に基準線Ｋを挟んで対向するように並ぶ。そのため、第２位置での光束の断面は、第１位置での光束の断面よりも正方形に近い矩形Ｓ１となる。すなわち、光束のアスペクト比Ｂ１／Ａ１は、アスペクト比Ｂ０／Ａ０よりも１に近い値を取る。なお、光束のアスペクト比Ｂ１／Ａ１は、各光学部５３，５４を構成するプリズムの２つの反射面間の距離を変えることにより、適宜調整が可能である。
【００６９】
ここで、インテグレーター光学系３１に入射する各光束の照度分布に着目する。
青色の光束については、光束が波長変換素子２７の拡散反射部３４１で拡散反射したとしても、光束のアスペクト比は、拡散反射前のアスペクト比が概ね維持されると考えられる。そのため、本実施形態の光学部を備えていない比較例のプロジェクターを想定すると、比較例のプロジェクターにおいては、一方向に細長い断面形状を有する青色の光束がインテグレーター光学系３１に入射する。
【００７０】
一方、蛍光体層３４の平面形状は各光変調装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの被照明領域と略相似形であるから、黄色の光束については、波長変換素子２７からランバート分布で射出されたとしても、光束のアスペクト比は、蛍光体層３４の平面形状のアスペクト比が概ね維持されると考えられる。そのため、各光変調装置４００Ｂ，４００Ｇ，４００Ｒの被照明領域の形状に対応したアスペクト比を有する黄色の光束がインテグレーター光学系３１に入射する。
【００７１】
比較例のプロジェクターにおいては、互いにアスペクト比が大きく異なる青色の光束と黄色の光束とがインテグレーター光学系３１に入射するため、青色光用光変調装置４００Ｂの被照明領域上における青色の光束の均一化の程度と、緑色光用光変調装置４００Ｇの被照明領域上における緑色の光束および赤色光用光変調装置４００Ｒの被照明領域上における赤色の光束の均一化の程度とは、大きく異なる。その結果、投射画像の色ムラが生じるという問題が発生する。
【００７２】
これに対して、本実施形態のプロジェクター１においては、第１光学部５３および第２光学部５４によって青色の光束のアスペクト比を調整し、青色の光束のアスペクト比を黄色の光束のアスペクト比と略同等に合わせることができる。その結果、アスペクト比が略同等の青色の光束と黄色の光束とがインテグレーター光学系３１に入射するため、青色光用光変調装置４００Ｂの被照明領域上における青色の光束の均一化の程度と、緑色光用光変調装置４００Ｇの被照明領域上における緑色の光束、および赤色光用光変調装置４００Ｒの被照明領域上における赤色の光束の均一化の程度とは、略同等となる。
【００７３】
例えば、４個ずつ５列に配列された２０個の半導体レーザーを有する光源装置が従来から提供されている。この光源装置が用いられた場合、２０本の光が４行５列に配列されて射出されるため、光束の断面形状はそれ程細長い形状とはならず、上記の比較例のプロジェクターのような問題は発生しない。ところが、小型、低コスト、低輝度等を狙ったプロジェクターを実現する場合、２０個の半導体レーザーを有する上記の光源装置では半導体レーザーの数が過剰になることがある。
【００７４】
このような場合、上記実施形態で説明したように、４個の半導体レーザーが一列に配列された光源装置が採用されることが考えられるが、この光源装置からの光束をそのままインテグレーター光学系に入射させると、上記の比較例のプロジェクターにおける色ムラの問題が生じる。したがって、本実施形態の構成は、小型、低コスト、低輝度等を狙ったプロジェクターに好適であって、色ムラ、明るさムラ等が少なく、画像品質に優れたプロジェクターを実現することができる。
【００７５】
本実施形態において、第１光学部５３は、第２の光ＬＢ２をＹ軸方向に移動させる第１プリズム６５と、第２の光ＬＢ２をＸ軸方向に移動させる第２プリズム６６と、を備えているため、例えば各反射面が個別のミラーで構成された第１光学部を用いた場合に比べて、各光の移動位置の調整、すなわち、光束の断面形状の調整を精度良く、容易かつ低コストに行うことができる。第１プリズム６５の第１反射面６５ａと第２反射面６５ｂとの角度、第２プリズム６６の第３反射面６６ａと第４反射面６６ｂとの角度は、第１プリズム６５または第２プリズム６６の製造工程で決まるため、各反射面が光の進行方向に対して精度良く４５°の角度をなすように、比較的容易に形成することができる。これに対し、各反射面が個別のミラーで構成されている場合には、一つのミラー毎に光の進行方向に対して精度良く４５°の角度をなすように、ミラーの向きを調整することは極めて難しい。また、第２光学部５４についても、上述の第１光学部５３と同様の効果が得られる。
【００７６】
本実施形態の場合、第１光学部５３が第１プリズム６５と第２プリズム６６とを備えているため、第１プリズム６５と第２プリズム６６との配置を本実施形態の配置と変えることによって、第２の光ＬＢ２を第２プリズム６６によってＸ軸方向に移動させた後、第１プリズム６５によってＹ軸方向に移動させ、図４に示した４つの光の配置を実現することもできる。しかしながら、本実施形態では、第２の光ＬＢ２を第１プリズム６５によってＹ軸方向に移動させた後、第２プリズム６６によってＸ軸方向に移動させているため、第１光学部５３のプリズムと第２光学部５４のプリズムとが干渉することなく、簡易な構成の第１光学部５３を実現することができる。また、第２光学部５４についても、第１光学部と同様の効果が得られる。
【００７７】
本実施形態の場合、第２の光ＬＢ２の移動方向と第３の光ＬＢ３の移動方向とは、Ｙ軸方向に沿うとともに互いに逆向きであり、Ｘ軸方向に沿うとともに互いに逆向きであるため、図４のように中心に対して回転対称な形状を有する光束を形成しやすい。
【００７８】
本実施形態の場合、照明装置１００が黄色の蛍光ＬＹを生成する波長変換素子２７を備えているため、青色光を射出する半導体レーザーのみを用いて、白色の照明光を射出する照明装置１００を実現することができる。
【００７９】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５および図６を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの全体の説明は省略する。
図５は、第２実施形態の光源装置３０の斜視図である。図６は、各光学部５３，５４による光の移動経路を示す図である。
図５および図６において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８０】
図５に示すように、本実施形態の光源装置３０において、光源部５２は、基板５６と、支持部材５７と、第１発光素子６１と、第２発光素子６２と、第３発光素子６３と、第４発光素子６４と、第５発光素子７５と、を備えている。
【００８１】
複数の発光素子６１，６２，７５，６３，６４は、支持部材５７の実装面５７ａ上にＸ軸方向に沿って互いに間隔をおいて配列されている。本実施形態において、光源部５２は、Ｘ軸方向に沿って一列に順に配置される第１発光素子６１、第２発光素子６２、第５発光素子７５、第３発光素子６３、および第４発光素子６４を有している。すなわち、光源部５２は、第１実施形態と同様の第１発光素子６１、第２発光素子６２、第３発光素子６３、および第４発光素子６４に加えて、Ｘ軸方向において、第２発光素子６２と第３発光素子６３との間に位置する第５発光素子７５をさらに有している。
【００８２】
第１光学部５３および第２光学部５４の構成は、第１実施形態と同様である。すなわち、第１光学部５３は、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２をＹ軸方向に移動させる第１プリズム６５（第１光学素子）と、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２をＸ軸方向に移動させる第２プリズム６６（第２光学素子）と、を備えている。第２光学部５４は、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３をＹ軸方向に移動させる第３プリズム６７（第３光学素子）と、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３をＸ軸方向に移動させる第４プリズム６８（第４光学素子）と、を備えている。
【００８３】
また、第５発光素子７５の発光面７５ａから射出される第５の光ＬＢ５は、Ｘ軸方向における第１プリズム６５の第１反射面６５ａと第３プリズム６７の第５反射面６７ａとの間の空間を通って、第１光学部５３および第２光学部５４に入射することなく直進する。
【００８４】
図６に示すように、第１光学部５３および第２光学部５４の作用も、第１実施形態と同様である。第２発光素子６２から射出された第２の光ＬＢ２は、第１光学部５３の第１プリズム６５によってＹ軸方向の一方側である図６における右側に移動した後、第２プリズム６６によってＸ軸方向における一方側である図６における下側に移動する。また、第３発光素子６３から射出された第３の光ＬＢ３は、第２光学部５４の第３プリズム６７によってＹ軸方向における他方側である図４における左側に移動した後、第４プリズム６８によってＸ軸方向における他方側である図４における上側に移動する。
【００８５】
一方、第１発光素子６１から射出された第１の光ＬＢ１と、第５発光素子７５から射出された第５の光ＬＢ５と、第４発光素子６４から射出された第４の光ＬＢ４とは、第１光学部５３および第２光学部５４に入射することなく直進する。これにより、複数の発光素子６１，６２，７５，６３，６４から射出された複数の光ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ５，ＬＢ３，ＬＢ４は、第２の光ＬＢ２および第３の光ＬＢ３が第１光学部５３および第２光学部５４から射出された後の位置では、第１の光ＬＢ１と第５の光ＬＢ５と第４の光ＬＢ４とがＸ軸方向に並び、第２の光ＬＢ２と第３の光ＬＢ３とがＹ軸方向に第５の光ＬＢ５を挟んで対向するように並ぶ。
【００８６】
本実施形態の場合、第５の光ＬＢ５は光束の中心に位置するため、第５の光ＬＢ５の有無は光束のアスペクト比には関係しない。よって、光束のアスペクト比に関する説明は、第１実施形態と同様である。
【００８７】
本実施形態においても、色ムラ、明るさムラ等が少なく、画像品質に優れたプロジェクターを実現できる、光束の断面形状の調整を精度良く、容易かつ低コストに行うことができる、簡易な構成の光学部を実現できる、等の第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
また本実施形態の場合、光源部５２が５個の発光素子６１，６２，７５，６３，６４を備えているため、第１実施形態のプロジェクターに比べて明るい画像が得られる。
【００８９】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの全体の説明は省略する。
図７は、第３実施形態の照明装置の概略構成図である。
図７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９０】
第３実施形態の光源装置は、第１実施形態の光源装置と異なり、波長変換素子を備えておらず、互いに異なる色の色光を射出する複数の発光素子を備え、互いに異なる色の色光を合成することによって白色の照明光を形成している。
【００９１】
図７に示すように、本実施形態の照明装置２は、光源装置２４と、インテグレーター光学系３１と、重畳レンズ３３と、を備えている。
【００９２】
光源装置２４は、赤色用光源装置２０Ｒと、緑色用光源装置２０Ｇと、青色用光源装置２０Ｂと、合成光学素子２１と、集光レンズ２２と、拡散板７０と、ピックアップレンズ７１とを備える。
【００９３】
本実施形態において、赤色用光源装置２０Ｒ、合成光学素子２１、および青色用光源装置２０Ｂは、赤色用光源装置２０Ｒの光軸ａｘ１上に設けられている。緑色用光源装置２０Ｇ、合成光学素子２１、集光レンズ２２、拡散板７０、ピックアップレンズ７１、インテグレーター光学系３１、および重畳レンズ３３は、照明装置２の照明光軸ａｘ２上に設けられている。光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ２とは、互いに直交している。なお、青色用光源装置２０Ｂの光軸は赤色用光源装置２０Ｒの光軸ａｘ１と一致しており、緑色用光源装置２０Ｇの光軸は照明光軸ａｘ２と一致している。
【００９４】
赤色用光源装置２０Ｒは、複数の赤色光Ｂｒからなる赤色光束ＬＲを射出する。緑色用光源装置２０Ｇは、複数の緑色光Ｂｇからなる緑色光束ＬＧを射出する。青色用光源装置２０Ｂは、複数の青色光Ｂｂからなる青色光束ＬＢを射出する。
【００９５】
以下、照明装置２からの照明光ＷＬの射出方向をＹ軸方向とし、赤色用光源装置２０Ｒからの赤色光束ＬＲの射出方向をＺ軸方向とし、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に垂直であって、紙面の奥側から手前側へ向かう方向をＸ軸方向とするＸＹＺ直交座標系を用いる。
【００９６】
以下、赤色用光源装置２０Ｒの構成について説明する。なお、緑色用光源装置２０Ｇは、射出光の波長が異なる以外、赤色用光源装置２０Ｒと同様の構成を有しているため、説明を省略する。
【００９７】
赤色用光源装置２０Ｒは、２０個の赤色発光素子１２Ｒを有している。赤色用光源装置２０Ｒは、Ｘ軸方向に沿って５個の赤色発光素子１２Ｒが配置された発光素子列をＹ軸方向に沿って４列配列した構成を有する。赤色発光素子１２Ｒは、例えば５８５ｎｍ〜７２０ｎｍの波長域の赤色光Ｂｒを射出する半導体レーザーから構成されている。
【００９８】
このような構成に基づいて、赤色用光源装置２０Ｒは、平行光束からなる赤色光束ＬＲを合成光学素子２１に向けて射出する。
【００９９】
次に、青色用光源装置２０Ｂの構成について説明する。
本実施形態において、青色用光源装置２０Ｂは、第１実施形態と同様の光源装置２０から構成されている。すなわち、図７に示すように、青色用光源装置２０Ｂは、青色光源部５０Ｂと、コリメーター光学系５１と、第１光学部５３と、第２光学部５４と、を備えている。第１光学部５３は、第１プリズム６５と、第２プリズム６６と、から構成されている。第２光学部５４は、第３プリズム６７と、第４プリズム６８と、から構成されている。
【０１００】
各青色発光素子１２Ｂは、例えば３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域を有する青色光Ｂｂを射出する。青色光源部５０Ｂは、赤色用光源装置２０Ｒでは、赤色発光素子１２Ｒが５個×４個のマトリクス状に配列されているのに対し、青色光源部５０Ｂでは、４個の青色発光素子１２ＢがＸ軸方向に沿って一列に配列されている点が異なる。
【０１０１】
ところで、半導体レーザーの発光効率は発光色毎に異なるため、半導体レーザーの光出力も発光色毎に異なる。青色発光素子１２Ｂの発光効率は、赤色発光素子１２Ｒの発光効率および緑色発光素子１２Ｇの発光効率よりも高い。そのため、青色発光素子１２Ｂの光出力は、赤色発光素子１２Ｒの光出力および緑色発光素子１２Ｇの光出力よりも高い。
【０１０２】
一例として、例えば、明るさが６０００ｌｍの白色光を得るのに必要な赤色用光源装置２０Ｒ、緑色用光源装置２０Ｇ、および青色用光源装置２０Ｂの各光出力は、赤色光束ＬＲが２２Ｗであり、緑色光束ＬＧが１４Ｗであり、青色光束ＬＢが９Ｗである。また、一般に１個の青色発光素子１２Ｂの光出力は２．３Ｗ程度であり、１個の赤色発光素子１２Ｒの光出力は１．１Ｗ程度であり、１個の緑色発光素子１２Ｇの光出力は０．７Ｗ程度である。
【０１０３】
これらの光出力値と上記の１個あたりの発光素子の光出力とから概算すると、明るさが６０００ｌｍの白色光を得るのに必要最小限の発光素子の個数は、赤色用光源装置２０Ｒが２０個程度、緑色用光源装置２０Ｇが２０個程度、青色用光源装置２０Ｂが４〜５個程度となる。
【０１０４】
仮に赤色発光素子１２Ｒ、緑色発光素子１２Ｇ、および青色発光素子１２Ｂの個数を同じにしたとすると、すなわち、青色用光源装置２０Ｂに対して、赤色用光源装置２０Ｒおよび緑色用光源装置２０Ｇと同じマルチエミッターパッケージを用いたとすると、青色光束ＬＢの光出力が過剰となってしまう。この場合、照明光ＷＬとして適切なホワイトバランスを有する白色光を生成することが困難となる。
【０１０５】
これに対し、本実施形態の照明装置２では、上述のように、青色発光素子１２Ｂの個数を４個とし、赤色発光素子１２Ｒの個数および緑色発光素子１２Ｇの個数を２０個としている。これにより、青色光束ＬＢの光出力が過剰となるのを抑制することができ、良好なホワイトバランスを有する白色の照明光ＷＬを生成することができる。
【０１０６】
合成光学素子２１は、各光源装置２０から射出される赤色光束ＬＲ、緑色光束ＬＧ、および青色光束ＬＢを合成する。合成光学素子２１は、クロスダイクロイックプリズムから構成されている。
【０１０７】
集光レンズ２２は、凸レンズから構成されている。集光レンズ２２は、合成光束ＧＬを集光させつつ、拡散板７０に入射させる。拡散板７０は、集光レンズ２２の射出側に配置される。拡散板７０は、合成光束ＧＬを拡散させることにより、表示品位を低下させるスペックルの発生を抑制する。
【０１０８】
なお、拡散板７０には、公知の拡散板、例えば磨りガラス、ホログラフィックディフューザー、表面にブラスト処理を施した透明基板、ビーズ状の散乱材を分散させた透明基板等を用いることができる。
【０１０９】
また、拡散板７０を所定の回転軸の回りに回転させる構成を採用してもよい。このように拡散板７０を回転させることで、拡散板７０を透過する光の拡散状態を時間的に変化させることでスペックルパターンが時間的に変化する。これにより、時間平均されたスペックルパターンが観察者に認識されるため、拡散板７０を回転させない場合よりもスペックルノイズを目立ち難くすることができる。
【０１１０】
拡散板７０で拡散された赤色光束ＬＲ、緑色光束ＬＧ、および青色光束ＬＢは合成されることによって白色の照明光ＷＬを生成する。照明光ＷＬは、ピックアップレンズ７１により平行化されてインテグレーター光学系３１に入射する。インテグレーター光学系３１および重畳レンズ３３の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１１】
本実施形態の照明装置２においては、上述したように、良好なホワイトバランスを有する白色の照明光ＷＬを得る観点から、青色用光源装置２０Ｂは、赤色用光源装置２０Ｒおよび緑色用光源装置２０Ｇと異なり、４個の青色発光素子１２ＢがＸ軸方向に一列に配列された青色光源部５０Ｂを備えている。そのため、青色光束ＬＢのアスペクト比が赤色光束ＬＲおよび緑色光束ＬＧのアスペクト比と比べて大きく異なり、インテグレーター光学系３１における青色光束ＬＢの照度分布と赤色光束ＬＲおよび緑色光束ＬＧの照度分布とが大きく異なる結果、投射画像の色ムラが生じるおそれがある。
【０１１２】
この問題に対して、本実施形態の照明装置２においては、第１実施形態と同様、青色用光源装置２０Ｂが第１光学部５３と第２光学部５４とを備えているため、青色光束ＬＢのアスペクト比を赤色光束ＬＲおよび緑色光束ＬＧのアスペクト比に近付けることができる。これにより、インテグレーター光学系３１における青色光束ＬＢの照度分布を赤色光束ＬＲおよび緑色光束ＬＧの照度分布に合わせることができるため、投射画像の色ムラの発生を抑えることができる。
【０１１３】
なお、青色用光源装置２０Ｂとして、第２実施形態に記載した光源装置３０を用いることも可能である。すなわち、青色用光源装置２０Ｂの青色光源部５０Ｂとして、第２実施形態に記載した光源装置３０の光源部５２を用いることもできる。この場合、青色光源部５０Ｂは、５個の青色発光素子１２ＢがＸ軸方向に一列に配列されているが、６０００ｌｍの白色光を得るのに必要最小限の発光素子の個数は、青色用光源装置２０Ｂが４〜５個程度であるため、青色発光素子１２Ｂが４個であった場合と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
（第１変形例）
上記の全ての実施形態において、以下の第１変形例を採用してもよい。
図８は、第１変形例の光源装置の斜視図である。
【０１１５】
図８に示すように、本変形例の光源装置２９は、光源部５０と、コリメーター光学系（図示略）と、第１光学部５８と、第２光学部５９と、を備えている。光源部５０およびコリメーター光学系の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１１６】
第１光学部５８は、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２をＹ軸方向に移動させる第１ミラー８１（第１反射面）および第２ミラー８２（第２反射面）と、第２発光素子６２から射出される第２の光ＬＢ２をＸ軸方向に移動させる第３ミラー８３（第３反射面）および第４ミラー８４（第４反射面）と、を備えている。
【０１１７】
第２光学部５９は、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３をＹ軸方向に移動させる第５ミラー８５（第５反射面）および第６ミラー８６（第６反射面）と、第３発光素子６３から射出される第３の光ＬＢ３をＸ軸方向に移動させる第７ミラー８７（第７反射面）および第８ミラー８８（第８反射面）と、を備えている。
【０１１８】
すなわち、上記実施形態では、各光学部は、各々が２つの反射面を有する２個のプリズムを有していたが、プリズムに代えて、各光学部は、プリズムの各反射面の位置に配置されたミラーから構成されていてもよい。
【０１１９】
本変形例においても、色ムラ、明るさムラ等が少なく、画像品質に優れたプロジェクターを実現できる、光束の断面形状の調整を精度良く、容易かつ低コストに行うことができる、簡易な構成の光学部を実現できる、等の第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２０】
なお、本変形例において、光源装置２９の光源部５０に代えて、第２実施形態に記載した５個の発光素子を備えた光源部５２を適用することもできる。光源装置２９に光源部５２を適用した場合であっても、第１光学部５８および第２光学部５９と同様の光学系を用いることができる。
【０１２１】
（第２変形例）
上記の全ての実施形態において、以下の第２変形例を採用してもよい。
【０１２２】
上記実施形態では、各発光素子から射出された光が直進して各光学部に入射する構成であったが、この構成に代えて、各発光素子から射出された光がプリズムで反射した後、各光学部に入射する構成であってもよい。
【０１２３】
本変形例においても、色ムラ、明るさムラ等が少なく、画像品質に優れたプロジェクターを実現できる、光束の断面形状の調整を精度良く、容易かつ低コストに行うことができる、簡易な構成の光学部を実現できる、等の第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に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。
例えば上記実施形態では、光源装置は、回転可能とされていない固定型の波長変換素子を備えていたが、モーター等の駆動源によって回転可能とされた波長変換素子を備えていてもよい。
【０１２５】
その他、光源装置、およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。上記実施形態では、本発明を、液晶ライトバルブを用いたプロジェクターに適用した例を示したが、これに限られない。本発明を、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たプロジェクターに適用してもよい。
【符号の説明】
【０１２６】
１…プロジェクター、２０，２４，２９，３０…光源装置、２０Ｂ…青色光源装置（光源装置）、２７…波長変換素子、４９Ｂ，５０…光源部、５０Ｂ…青色光源部（光源部）、５３…第１光学部、５４…第２光学部、６１…第１発光素子、６２…第２発光素子、６３…第３発光素子、６４…第４発光素子、６５…第１プリズム（第１光学素子）、６５ａ…第１反射面、６５ｂ…第２反射面、６６…第２プリズム（第２光学素子）、６６ａ…第３反射面、６６ｂ…第４反射面、６７…第３プリズム（第３光学素子）、６７ａ…第５反射面、６７ｂ…第６反射面、６８…第４プリズム（第４光学素子）、６８ａ…第７反射面、６８ｂ…第８反射面、７５…第５発光素子、４００Ｂ…青色光用光変調装置（光変調装置）、４００Ｇ…緑色光用光変調装置（光変調装置）、４００Ｒ…赤色光用光変調装置（光変調装置）、６００…投射光学装置。
【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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