(57)【要約】  本開示の一実施形態の光源装置は、第１の波長域の光を出射する第１の光源および第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を第１の波長域の光と同方向に出射する第２の光源を有する光源部と、第１の波長域の光により励起されて蛍光を発する波長変換部と、第１の波長域の光および第２の波長域の光を波長変換部に集光させる集光部と、第１の波長域の光および第２の波長域の光の入射角に応じて、第１の波長域の光を透過し、第２の波長域の光の少なくとも一部を反射または透過する波長選択性を有すると共に、第１の波長域の光、第２の波長域の光および蛍光を合波する合波部とを備える。
2019142698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長域の光を出射する第１の光源および前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を前記第１の波長域の光と同方向に出射する第２の光源を有する光源部と、
前記第１の波長域の光により励起されて蛍光を発する波長変換部と、
前記第１の波長域の光および前記第２の波長域の光を前記波長変換部に集光させる集光部と、
前記第１の波長域の光および前記第２の波長域の光の入射角に応じて、前記第１の波長域の光を透過し、前記第２の波長域の光の少なくとも一部を反射または透過する波長選択性を有すると共に、前記第１の波長域の光、前記第２の波長域の光および前記蛍光を合波する合波部と
を備えた光源装置。
【請求項２】
前記合波部は、前記第２の波長域の光が反射される際には、前記第２の波長域の光の入射角を除く入射角の蛍光に含まれる前記第２の波長域の光成分を透過する、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記合波部は、前記第２の波長域の光が透過される場合には、前記第２の波長域の光の入射角を除く入射角の蛍光に含まれる前記第２の波長域の光成分を反射する、請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１の波長域の光、前記第２の波長域の光および前記蛍光は同軸上で合成される、請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記波長変換部は、回転軸を中心に回転可能な支持基板と、前記支持基板上に複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層とを有する、請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記合波部は、前記波長変換部と前記集光部との間に配置されている、請求項１に記載の光源装置。
【請求項７】
前記合波部はダイクロイックフィルムである、請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１の光源は複数の第１の発光素子を、前記第２の光源は複数の第２の発光素子をそれぞれ有し、
前記光源部では、前記複数の第２の発光素子のＸＹ座標の重心が（０，０）になるように前記複数の第１の発光素子および前記複数の第２の発光素子が配置されている、請求項１に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第１の波長域は青色波長域である、請求項１に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第２の波長域は赤色波長域である、請求項１に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記支持基板は、光反射性または光透過性を有する、請求項５に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記蛍光体層は、前記支持基板の回転円周方向に連続して形成されている、請求項５に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記蛍光体層は、前記支持基板と光透過性を有する対向基板との間の空間に前記複数の蛍光体粒子が充填されたものである、請求項５に記載の光源装置。
【請求項１４】
前記蛍光体層は、セラミックス蛍光体によって構成されている、請求項５に記載の光源装置。
【請求項１５】
光源装置と、
前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子からの光を投射する投射光学系とを備え、
光源装置は、
第１の波長域の光を出射する第１の光源および前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を前記第１の波長域の光と同方向に出射する第２の光源を有する光源部と、
前記第１の波長域の光により励起されて蛍光を発する波長変換部と、
前記第１の波長域の光および前記第２の波長域の光を前記波長変換部に集光させる集光部と、
前記第１の波長域の光および前記第２の波長域の光の入射角に応じて、前記第１の波長域の光を透過し、前記第２の波長域の光の少なくとも一部を反射または透過する波長選択性を有すると共に、前記第１の波長域の光、前記第２の波長域の光および前記蛍光を合波する合波部と
を有する投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、蛍光体ホイールを有する光源装置ならびにこれを備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像等をスクリーンに投影する投射型表示装置（プロジェクタ）では、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）と、蛍光体とを用いた光源装置が開発されている。プロジェクタ用の光源装置では、Ｃｅ−ＹＡＧ（セリウム：イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体を励起し、その蛍光発光から赤色光お酔い緑色光を得る方式が用いられている。しかしながら、この方式での色域は、ＢＴ２０２０規格において６０％程度と狭い。また、ｓＲＧＢ規格の白色点であるＤ６５で表示する場合には、蛍光の赤色光成分が律速となる。【０００３】
これに対して、例えば、特許文献１では、蛍光体の励起用の光源である青色波長域のレーザとは別に、赤色波長域の光を出射するレーザを光路上に追加することで、３減色のバランスを向上させた光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８６１１５号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、プロジェクタでは、さらなる色域の拡大が求められている。
【０００６】
色域を拡大する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望ましい。
【０００７】
本開示の一実施形態の光源装置は、第１の波長域の光を出射する第１の光源および第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を第１の波長域の光と同方向に出射する第２の光源を有する光源部と、第１の波長域の光により励起されて蛍光を発する波長変換部と、第１の波長域の光および第２の波長域の光を波長変換部に集光させる集光部と、第１の波長域の光および第２の波長域の光の入射角に応じて、第１の波長域の光を透過し、第２の波長域の光の少なくとも一部を反射または透過する波長選択性を有すると共に、第１の波長域の光、第２の波長域の光および蛍光を合波する合波部とを備えたものである。
【０００８】
本開示の一実施形態の投射型表示装置は、光源装置と、光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、光変調素子からの光を投射する投射光学系とを備えるものである。この投射型表示装置に搭載された光源装置は、上記本開示の一実施形態の光源装置と同一の構成要素を有している。
【０００９】
本開示の一実施形態の光源装置および一実施形態の投射型表示装置では、第１の波長域の光および第２の波長域の光を波長変換部へ集光させる集光部と、第１の波長域の光および第２の波長域の光の入射角に応じて、第１の波長域の光を透過し、第２の波長域の光の少なくとも一部を反射または透過する波長選択性を有すると共に、第１の波長域の光、第２の波長域の光および波長変換部において変換された蛍光を合波する合波部とを設けるようにした。これにより、第１の波長域の光、第２の波長域の光および蛍光の利用効率が向上する。
【００１０】
本開示の一実施形態の光源装置および一実施形態の投射型表示装置によれば、第１の波長域の光および第２の波長域の光の入射角を調整する集光部と、第１の波長域の光および第２の波長域の光の入射角に応じて、第１の波長域の光を透過し第２の波長域の光の少なくとも一部を反射または透過する波長選択性を有すると共に、第１の波長域の光、第２の波長域の光および波長変換部において変換された蛍光を合波する合波部とを設けるようにしたので、第１の波長域の光、第２の波長域の光および蛍光の利用効率が向上する。よって、光源装置から出射される光の色域を拡大させることが可能となる。
【００１１】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る光源装置の構成の一例を表す概略図である。
【図２Ａ】図１に示した光源部における発光素子の配置の一例を表す模式図である。
【図２Ｂ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図２Ｃ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図２Ｄ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図３Ａ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図３Ｂ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図４Ａ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図４Ｂ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図４Ｃ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図４Ｄ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図５Ａ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図５Ｂ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図５Ｃ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図５Ｄ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図６Ａ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図６Ｂ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図６Ｃ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図６Ｄ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図６Ｅ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図６Ｆ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図６Ｇ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図６Ｈ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図７Ａ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図７Ｂ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図７Ｃ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図７Ｄ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図７Ｅ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図７Ｆ】図１に示した光源部における発光素子の配置の他の例を表す模式図である。
【図８Ａ】図１に示した蛍光体ホイールの構成の一例を表す平面模式図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示した蛍光体ホイールの構成の一例を表す断面模式図である。
【図９Ａ】図８Ａに示した蛍光体ホイールの構成の他の例を表す断面模式図である。
【図９Ｂ】図８Ａに示した蛍光体ホイールの構成の他の例を表す断面模式図である。
【図９Ｃ】図８Ａに示した蛍光体ホイールの構成の他の例を表す断面模式図である。
【図１０Ａ】赤色光Ｒの入射角が０°〜低角度のときのダイクロイックフィルムの角度特性の一例を説明する模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａにおけるダイクロイックフィルムの入射角と反射率との関係を表す特性図である。
【図１１Ａ】赤色光Ｒの入射角が高角度〜９０°のときのダイクロイックフィルムの角度特性の他の例を説明する模式図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａにおけるダイクロイックフィルムの入射角と反射率との関係を表す特性図である。
【図１２Ａ】赤色光Ｒの入射角が０°より大きく〜９０°よりも小さいときのダイクロイックフィルムの角度特性の他の例を説明する模式図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａにおけるダイクロイックフィルムの入射角と反射率との関係を表す特性図である。
【図１３】本開示のプロジェクタの構成例を表す概略図である。
【図１４】図１３に示した光源装置の全体構成の一例を表す概略図である。
【図１５】図１３に示した光源装置における赤色光の蛍光体ホイールへの入射角分布を表す特性図である。
【図１６】図１５に示した赤色光に対するダイクロイックフィルムの角度特性図である。
【図１７】図１３に示した光源装置から出射される白色光のスペクトル図である。
【図１８Ａ】従来方式の光源装置から出射される光の色域図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａに示した色域図の拡大図である。
【図１９Ａ】図１３に示した光源装置から出射される光の色域図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａに示した色域図の拡大図である。
【図２０】本開示の第２の実施の形態に係る光源装置の構成の一例を表す概略図である。
【図２１】図２０に示した蛍光体ホイールの構成の一例を表す平面模式図である。
【図２２Ａ】赤色光Ｒの入射角が０°〜低角度のときのダイクロイックフィルムの角度特性の一例を説明する模式図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａにおけるダイクロイックフィルムの入射角と透過率との関係を表す特性図である。
【図２３Ａ】赤色光Ｒの入射角が高角度〜９０°のときのダイクロイックフィルムの角度特性の他の例を説明する模式図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａにおけるダイクロイックフィルムの入射角と透過率との関係を表す特性図である。
【図２４Ａ】赤色光Ｒの入射角が０°より大きく〜９０°よりも小さいときのダイクロイックフィルムの角度特性の他の例を説明する模式図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａにおけるダイクロイックフィルムの入射角と透過率との関係を表す特性図である。
【図２５】図１３に示した光源装置の全体構成の一例を表す概略図である。
【図２６】本開示の変形例１に係るダイクロイックフィルムの構成を表す平面模式図である。
【図２７】本開示の変形例２に係るダイクロイックフィルムの構成の一例を表す平面模式図である。
【図２８】本開示の変形例２に係るダイクロイックフィルムの構成の他の例を表す平面模式図である。
【図２９】本開示の変形例３に係るダイクロイックフィルムの構成を表す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（光源部と反射型蛍光体ホイールとの間に集光レンズおよびダイクロイックフィルムを備えた光源装置）
１−１．光源装置の構成
１−２．プロジェクタの構成
１−３．作用・効果
２．第２の実施の形態（光源部と透過型蛍光体ホイールとの間に集光レンズおよびダイクロイックフィルムを備えた光源装置）
２−１．光源装置の構成
２−２．作用・効果
３．変形例
３−１．変形例１（所定の位置にのみ赤色光の反射領域を設けた例）
３−２．変形例２（ダイクロイックフィルムの位置特性を利用した例）
３−３．変形例３（赤色光の反射領域を時分割状に設けた例）
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る光源装置（光源装置１００Ａ）の構成の一例を模式的に表したものである。この光源装置１００は、例えば、後述する投射型表示装置（プロジェクタ１）の光源装置１００として用いられるものである（図１３参照）。本実施の形態の光源装置１００Ａは、光源部１１０と蛍光体ホイール１０（波長変換部）との間に集光レンズ１１５（集光部）およびダイクロイックフィルム１３（合波部）が配置された構成を有する。
【００１５】
（１−１．光源装置の構成）
光源装置１００Ａは、光源部１１０と、レンズ１１２と、ダイクロイックミラー１１３と、集光レンズ１１５と、蛍光体ホイール１０とを有する。蛍光体ホイール１０は、例えば、反射型の波長変換素子であり、軸Ｊ１４により回転可能に支持されている。光源装置１００Ａを構成する各部材は、光源部１１０から出射される光の光路上に、レンズ１１２、ダイクロイックミラー１１３、λ／４波長板１１４、集光レンズ１１５および蛍光体ホイール１０の順に配置されている。
【００１６】
光源部１１０は、光源として所定の波長の光を射出する固体発光素子を有する。本実施の形態では、固体発光素子として、例えば、２種類の半導体レーザが用いられている。２種類の半導体レーザのうちの１つは蛍光体を励起させる光源（励起用光源）であり、もう１つは、励起用の光源と蛍光光とで不足する波長域の光を補う光源（補光用光源）である。具体的には、例えば、波長４００ｎｍ〜４７０ｎｍの青色波長域の光（Ｂ；第１の波長域の光）を発振する半導体レーザ１１１Ｂ（第１の光源）および波長６００ｎｍ〜６７０ｎｍの赤色波長域の光（Ｒ；第２の波長域の光）を発振する半導体レーザ１１１Ｒ（第２の光源）が用いられている。
【００１７】
なお、半導体レーザで光源部１１０を構成する場合には、１つの半導体レーザで所定の出力の励起光および補光を得る構成としてもよいが、複数の半導体レーザからの出射光を合波して所定の出力の励起光および補光を得る構成としてもよい。光源部１１０を複数の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒを用いて構成する場合には、例えば、光源部１１０から出射される赤色光Ｒの配置のバランスをとるために、複数の半導体レーザ１１１Ｒが光源部１１０において平均的に配置されていることが好ましい。即ち、複数の半導体レーザ１１１ＲのＸＹ座標の重心が略（０，０）になるように配置することが好ましい。複数の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒの配置の一例を以下に示す。
【００１８】
図２Ａ〜図２Ｄは、例えば各４個の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒを４行２列に配置した光源部１１０における半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒの配置例である。上記のように、複数の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒは、複数の半導体レーザ１１１ＲのＸＹ座標の重心が略（０，０）になるように配置することが好ましく、例えば線対称に配置されていればよい。このため、各４個の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒを４行２列に配置する場合は、例えば図２Ａに示したように、それぞれ互い違いになる配置が挙げられる。この他、各４個の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒは、例えば図２Ｂ，図２Ｃに示したように配置してもよい。
【００１９】
なお、複数の半導体レーザ用いる場合、同じ波長域のレーザ光を発振する半導体レーザが複数配置されたバンクを用いることでコストを低減することができる。例えば、青色光Ｂを発振する半導体レーザ１１１Ｂまたは赤色光Ｒを発振する半導体レーザ１１１Ｒが直線上に４個配置されたバンク１１１０Ｘ，１１１０Ｙを用いて光源部１１０を構成する場合には、例えば、以下の構成が挙げられる。
【００２０】
図３Ａ，図３Ｂは、例えば、４個の半導体レーザ１１１Ｂが配置されたバンク１１１０Ｘおよび４個の半導体レーザ１１１Ｒが配置されたバンク１１１０Ｙをそれぞれ１本または２本、合計３本用いた光源部１１０の構成例である。バンク１１１０Ｘを２本、バンク１１１０Ｙを１本用いて光源部１１０を構成する場合には、例えば図３Ａに示したように、１本のバンク１１１０Ｙを２本のバンク１１１０Ｘで挟むように配置する例が挙げられる。バンク１１１０Ｘを１本、バンク１１１０Ｙを２本用いて光源部１１０を構成する場合には、例えば図３Ｂに示したように、１本のバンク１１１０Ｘを２本のバンク１１１０Ｙで挟むように配置する例が挙げられる。
【００２１】
光源部１１０は、例えばバンク１１１０Ｘおよびバンク１１１０Ｙをそれぞれ２本ずつ用いて構成してもよく、その場合には、例えば、図４Ａ〜４Ｃに示した構成例が一例として挙げられる。また、必ずしもバンク１１１０Ｘおよびバンク１１１０Ｙをそれぞれ２本ずつ用いて構成する必要はなく、図４Ｄに示したように、例えばバンク１１１０Ｘを３本、バンク１１１０Ｙを１本用いて光源部１１０を構成するようにしてもよい。
【００２２】
更に、光源部１１０は、例えばバンク１１１０Ｘおよびバンク１１１０Ｙをそれぞれ２本または３本、合計５本用いて構成してもよく、その場合には、例えば、図５Ａ〜５Ｄに示した構成例が一例として挙げられる。
【００２３】
更にまた、光源部１１０は２つの光源部１１０Ａ，１１０Ｂを有する構成としてもよく、その場合には、例えば、図６Ａ〜図６Ｈに示したように、半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒが同じ配置構成となっている２つの光源部１１０Ａ，１１０Ｂを組み合わせた構成が挙げられる。また、これに限らず、例えば図７Ａ〜図７Ｆに示したように、半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒの配置構成が異なる２つの光源部１１０Ａ，１１０Ｂを組み合わせてもよい。
【００２４】
なお、図３Ａ〜図７Ｆでは、それぞれ４個の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒが配置されたバンク１１１０Ｘ，１１１０Ｙを用いた例を示したが、各バンク１１１０Ｘ，１１１０Ｙに搭載されている半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒの数はこれに限定されない。例えば、各バンク１１１０Ｘ，１１１０Ｙには、２個または３個、あるいは５個以上の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒが一直線上に配置されていてもよいし、例えば、１バンク１１１０Ｘ，１１１０Ｙ上に半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒがそれぞれ４行２列に配置されていてもよい。
【００２５】
レンズ１１２は、光源部１１０から出射された青色光Ｂおよび赤色光Ｒを所定のスポット径に集光し、ダイクロイックミラー１１３に向けて出射するものである。
【００２６】
ダイクロイックミラー１１３は、所定の波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を選択的に透過させるものである。本実施の形態では、ダイクロイックミラー１１３は、光源部１１０から出射された青色光Ｂおよび赤色光Ｒをλ／４波長板１１４の方向へ反射すると共に、蛍光体ホイール１０から集光レンズ１１５を透過して入射した黄色光（蛍光光ＦＬ）および赤色光Ｒを照明光学系２００（後出）に入射させるものである。なお、赤色光Ｒの反射および透過は、赤色光Ｒの偏光によって選択される。例えば、赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー１１３において偏光分離され、例えば、Ｓ偏光は反射され、Ｐ偏光は透過される。
【００２７】
λ／４波長板１１４は、入射光に対してπ／２の位相差を生じさせる位相差素子であり、入射光が直線偏光の場合には円偏光に変換し、入射光が円偏光の場合には円偏光を直線偏光に変換するものである。本実施の形態では、ダイクロイックミラー１１３によって反射された直線偏光の青色光Ｂおよび赤色光Ｒは、１／４波長板１１４によって円偏光の青色光Ｂおよび赤色光Ｒに変換される。また、ダイクロイックフィルム１３によって反射された円偏光の赤色光Ｒは、１／４波長板１１４によって直線偏光に変換される。
【００２８】
集光レンズ１１５は、ダイクロイックミラー１１３によって反射され、λ／４波長板１１４を透過した青色光Ｂおよび赤色光Ｒを所定のスポット径に集光し、集光された青色光Ｂおよび赤色光Ｒを蛍光体ホイール１０に向けて出射するものである。また、集光レンズ１１５は、蛍光体ホイール１０から出射される蛍光光ＦＬをλ／４波長板１１４に向けて出射するものである。更に、本実施の形態では、集光レンズ１１５は、蛍光体ホイール１０上に配置されたダイクロイックフィルム１３において反射される赤色光Ｒも蛍光光ＦＬと同様にλ／４波長板１１４に向けて出射するものである。
【００２９】
図８Ａは、蛍光体ホイール１０の平面構成を模式的に表したものであり、図８Ｂは、図８Ａに示したＩＩ−ＩＩ線における蛍光体ホイール１０の断面構成を模式的に表したものである。なお、図１に示した蛍光体ホイール１０は、図８Ａに示したＩ−Ｉ線における断面構成を表したものである。蛍光体ホイール１０は、回転軸（例えば、軸１４Ｊ）を中心に回転可能な支持基板１１上に設けられた蛍光体層１２およびダイクロイックフィルム１３がこの順に設けられたものである。蛍光体層１２およびダイクロイックフィルム１３は、支持基板１１の光入射面（面Ｓ１）側に設けられており、光源部１１０に対してこの順に配置されている。
【００３０】
支持基板１１は、蛍光体層１２およびダイクロイックフィルム１３を支持するためのものであり、例えば、円板形状を有する。また、支持基板１１は、放熱部材としての機能を有することが好ましく、熱伝導率が高く、鏡面加工が可能な金属材料やセラミックス材料等の無機材料からなる。支持基板１１の構成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），モリブデン（Ｍｏ），タングステン（Ｗ），コバルト（Ｃｏ），クロム（Ｃｒ），白金（Ｐｔ），タンタル（Ｔａ），リチウム（Ｌｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ルテニウム（Ｒｕ），ロジウム（Ｒｈ）またはパラジウム（Ｐｄ）等の単体金属、またはこれらを１種以上含む合金が挙げられる。あるいは、Ｗの含有率が８０原子％以上のＣｕＷや、Ｍｏの含有率が４０原子％以上のＣｕＭｏ等の合金を、支持基板１１を構成する金属材料として用いることもできる。セラミックス材料としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ベリリウム（ＢｅＯ），ＳｉとＳｉＣとの複合材料、またはＳｉＣとＡｌとの複合材料（但しＳｉＣの含有率が５０％以上のもの）を含むものが挙げられる。支持基板１１は、例えば、モータ１４によって、支持基板１１の中心を通る方線を回転軸Ｏとして、矢印Ｃ方向に回転可能となっている。
【００３１】
蛍光体層１２は、複数の蛍光体粒子を含むものであり、例えば、プレート状に形成されていることが好ましく、例えば、所謂セラミックス蛍光体によって構成されている。蛍光体層１２は、支持基板１１上に、例えば、回転円周方向に連続して形成されている。蛍光体粒子は、光源部１１０から照射される励起光（青色光Ｂ）を吸収して蛍光光ＦＬを発する粒子状の蛍光体である。蛍光体粒子としては、例えば、青色波長域（例えば４００ｎｍ〜４７０ｎｍ）の波長を有する青色レーザ光により励起されて黄色の蛍光（赤色波長域から緑色波長域の間の波長域の光）を発する蛍光物質が用いられている。このような蛍光物質として、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系材料が挙げられる。蛍光体粒子の平均粒径は、例えば、５μｍ以上４０μｍ以下であり、蛍光体層１２の厚さは、例えば、４０μｍ以上２００μｍ以下の厚みに形成されていることが好ましい。
【００３２】
ダイクロイックフィルム１３は、詳細は後述するが、例えば図８Ｂに示したように、蛍光体層１２への入射角に応じて青色光Ｂの少なくとも一部を透過、赤色光Ｒの少なくとも一部を反射すると共に、蛍光体層１２から出射される蛍光光ＦＬの一部を透過して、青色光Ｂ、赤色光Ｒおよび蛍光光ＦＬを合波して集光レンズ１１５へ向けて出射するものである。
【００３３】
モータ１４は、蛍光体ホイール１０を所定の回転数で回転駆動するためのものである。モータ１４は、光源部１１０から出射される励起光（青色光Ｂ）の照射方向に直交する面内で蛍光体層１２が回転するように蛍光体ホイール１０を駆動する。これにより、蛍光体ホイール１０の励起光の照射位置が、励起光の照射方向に直交する面内において回転数に対応した速度で時間的に変化（移動）する。
【００３４】
また、本実施の形態の蛍光体ホイール１０は、上記以外の部材が設けられていてもよい。図９Ａ〜図９Ｂは、本実施の形態の蛍光体ホイール１０の断面構成の他の例を模式的に表したものである。
【００３５】
蛍光体ホイール１０は、例えば図９Ａに示したように、支持基板１１上にカバーガラス１５を配置するようにしてもよい。このように、支持基板１１上にカバーガラス１５を配置する場合には、蛍光体層１２は、粒子状の蛍光体（蛍光体粒子）を用い、支持基板１１とカバーガラス１５との間に蛍光体粒子を充填して形成するようにしてもよい。その場合には、ダイクロイックフィルム１３は、カバーガラス１５の支持基板１１との対向面をダイクロ加工することで形成される。カバーガラス１５の表面（光入射面、面Ｓ３）および裏面（面Ｓ４）は、例えば拡散面であってもよい。
【００３６】
カバーガラス１５は、光透過性を有する材料によって構成され、青色光Ｂ、赤色光Ｒおよび蛍光体粒子によって変換された蛍光光ＦＬを透過する性質を有するものである。カバーガラス１５の構成材料としては、例えば、石英、ガラス、サファイア、水晶等が挙げられる。この中でも、熱伝導率の高いサファイアを用いることが好ましい。この他、光源装置１００において出力の低い光源を用いる場合には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やシリコーン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
【００３７】
なお、図９Ａには示していないが、例えば、支持基板１１とカバーガラス１５との間には、例えば封止材等を設けて蛍光体層１２の周囲を封止することが好ましい。
【００３８】
また、蛍光体ホイール１０は、例えば図９Ｂに示したように、支持基板１１の面Ｓ１側には、反射膜１６を形成することが好ましい。反射膜１６は、例えば、誘電体多層膜のほか、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）あるいはチタン（Ｔｉ）等の金属元素を含む金属膜等により形成されている。反射膜１６は、光源部１１０から照射される青色光や蛍光体層１２において変換された蛍光光ＦＬを反射し、蛍光体ホイール１０における発光効率を高めるように機能する。なお、反射膜１６を形成する場合には、支持基板１１は、光反射性を有していなくてもよい。その場合には、支持基板１１は、Ｓｉ単体やＳｉＣ、ダイアモンド、サファイア等の結晶材料のほか、石英やガラスを用いることができる。
【００３９】
更に、蛍光体ホイール１０は、例えば図９Ｃに示したように、支持基板１１の面Ｓ１側に反射膜１６を形成すると共に、支持基板１１上にカバーガラス１５を配置して、支持基板１１とカバーガラス１５との間に蛍光体粒子を充填して蛍光体層１２を形成するようにしてもよい。
【００４０】
なお、ダイクロイックフィルム１３は、蛍光体層１２上に設けることが好ましく、蛍光体層１２の直上に設けることでより効率よく角度特性による青色光Ｂ、赤色光Ｒおよび蛍光光ＦＬの透過または反射させることができる。
【００４１】
次に、本実施の形態におけるダイクロイックフィルム１３の赤色光Ｒに対する角度特性について説明する。
【００４２】
本実施の形態のダイクロイックフィルム１３は、光源部１１０から出射された赤色光Ｒを反射し、光源部１１０から出射された青色光Ｂおよび蛍光体層１２から出射される蛍光光ＦＬを透過して、青色光Ｂ、赤色光Ｒおよび蛍光光ＦＬを同軸上で合波するものである。この赤色光Ｒの反射および青色光Ｂの透過は、ダイクロイックフィルム１３へのそれぞれの入射角によって選択される。
【００４３】
図１０Ａは、赤色光Ｒの入射角が０°〜低角度のときのダイクロイックフィルム１３の角度特性を模式的に表したものである。図１０Ｂは、図１０Ａにおけるダイクロイックフィルム１３の入射角と反射率との関係を表したものである。赤色光Ｒの入射角が０°〜低角度の場合、ダイクロイックフィルム１３は、例えば図１０Ｂに示したように、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＝０°）〜最大入射角（θmax＜９０°）の範囲の光を反射し、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＝０°）〜最大入射角（θmax＜９０°）の範囲外の光は全透過することが好ましい。蛍光体層１２から出射される蛍光光ＦＬは、図１０Ａに示したようにダイクロイックフィルム１３を透過して光源部１１０から出射された青色光Ｂおよび赤色光Ｒの入射方向に出射されるが、そのうち、蛍光光ＦＬに含まれる赤色成分は、赤色光Ｒの入射角（θmin〜θmax）の範囲内では反射され、上記入射角の範囲外では透過される。また、図示していないが、青色光Ｂは全透過されるようになっていることが好ましい。
【００４４】
図１１Ａは、赤色光Ｒの入射角が高角度〜９０°のときのダイクロイックフィルム１３の角度特性を模式的に表したものである。図１１Ｂは、図１１Ａにおけるダイクロイックフィルム１３の入射角と反射率との関係を表したものである。赤色光Ｒの入射角が高角度〜９０°の場合、ダイクロイックフィルム１３は、例えば図１１Ｂに示したように、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＞０°）〜最大入射角（θmax＝９０°）の範囲の光を反射し、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＞０°）〜最大入射角（θmax＝９０°）の範囲外の光は全透過することが好ましい。蛍光体層１２から出射される蛍光光ＦＬは、図１１Ａに示したようにダイクロイックフィルム１３を透過して光源部１１０から出射された青色光Ｂおよび赤色光Ｒの入射方向に出射されるが、蛍光光ＦＬに含まれる赤色成分は、赤色光Ｒの入射角（θmin〜θmax）の範囲内では反射され、上記入射角の範囲外では透過される。また、図示していないが、青色光Ｂは全透過されるようになっていることが好ましい。
【００４５】
図１２Ａは、赤色光Ｒの入射角が０°より大きく〜９０°よりも小さいときのダイクロイックフィルム１３の角度特性を模式的に表したものである。図１２Ｂは、図１２Ａにおけるダイクロイックフィルム１３の入射角と反射率との関係を表したものである。赤色光Ｒの入射角が０°より大きく〜９０°よりも小さい場合、ダイクロイックフィルム１３は、例えば図１２Ｂに示したように、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＞０°）〜最大入射角（θmax＜９０°）の範囲の光を反射し、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＞０°）〜最大入射角（θmax＜９０°）の範囲外の光は全透過することが好ましい。蛍光体層１２から出射される蛍光光ＦＬは、図１２Ａに示したようにダイクロイックフィルム１３を透過して光源部１１０から出射された青色光Ｂおよび赤色光Ｒの入射方向に出射されるが、蛍光光ＦＬに含まれる赤色成分は、赤色光Ｒの入射角（θmin〜θmax）の範囲内では反射され、上記入射角の範囲外では透過される。また、図示していないが、青色光Ｂは全透過されるようになっていることが好ましい。
【００４６】
赤色光Ｒの入射角は、光源部１１０における半導体レーザ１１１Ｒの配置位置によって決定される。本実施の形態の光源装置１００Ａでは、半導体レーザ１１１Ｒの配置位置に応じて、対応する角度特性を有するダイクロイックフィルム１３を蛍光体層１２上に配置することで、赤色光Ｒを選択的に反射することが可能となる。また、この赤色光Ｒと、蛍光光ＦＬに含まれる赤色成分とを合成することが可能となる。これにより、青色光Ｂと蛍光光ＦＬとで不足する波長域の光（赤色光Ｒ）を効率よく補うことが可能となる。
【００４７】
（１−２．プロジェクタの構成）
次に、本開示の投射型表示装置（プロジェクタ１）について説明する。図１３はプロジェクタ１の全体構成を表した概略図である。図１４は、図１に示した光源装置１００Ａをプロジェクタ１の光源装置１００として用いる際の具体的な全体構成の一例を表したものである。なお、以下では、反射型の液晶パネル（ＬＣＤ）により光変調を行う反射型３ＬＣＤ方式のプロジェクタを例示して説明する。なお、蛍光体ホイール１０は、反射型液晶パネルの代わりに、透過型液晶パネルやデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：Digital Micro-mirror Device）等を用いたプロジェクタにも適用され得る。
【００４８】
プロジェクタ１は、図１３に示したように、光源装置１００と、照明光学系２００と、画像形成部３００と、投影光学系４００（投射光学系）とを順に備えている。
【００４９】
光源装置１００は、それぞれ、複数の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒを備えた光源部１１０Ａ，１１０Ｂと、例えば、光源部１１０Ａ，１１０Ｂから射出された青色光Ｂおよび赤色光Ｒを集光させるための集光ミラー１１６Ａ，１１６Ｂ，１１７Ａ，１１７Ｂと、集光ミラー１１７Ａ，１１７Ｂから出射された青色光Ｂおよび赤色光Ｒを蛍光体ホイール１０に向かって反射させるダイクロイックミラー１１３と、λ／４波長板１１４と、青色光Ｂおよび赤色光Ｒを蛍光体ホイール１０に集光させる集光レンズ１１５Ａ，１１５Ｂと、蛍光体ホイール１０とを有する。また、蛍光体ホイール１０から出射される蛍光光ＦＬの光路上には、例えばコリメートレンズ１１９が配置されている。
【００５０】
照明光学系２００は、例えば、光源装置１００に近い位置からフライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）と、偏光変換素子２２０と、レンズ２３０と、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂと、反射ミラー２５０Ａ，２５０Ｂと、レンズ２６０Ａ，２６０Ｂと、ダイクロイックミラー２７０と、偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃとを有している。
【００５１】
フライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）は、光源装置１００から出射される光の照度分布の均質化を図るものである。偏光変換素子２２０は、入射光の偏光軸を所定方向に揃えるように機能するものである。例えば、Ｐ偏光以外の光をＰ偏光に変換する。レンズ２３０は、偏光変換素子２２０からの光をダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂへ向けて集光する。ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂは、所定の波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を選択的に透過させるものである。例えば、ダイクロイックミラー２４０Ａは、主に赤色光を反射ミラー２５０Ａの方向へ反射させる。また、ダイクロイックミラー２４０Ｂは、主に青色光を反射ミラー２５０Ｂの方向へ反射させる。したがって、主に緑色光がダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂの双方を透過し、画像形成部３００の反射型偏光板３１０Ｃ（後出）へ向かうこととなる。反射ミラー２５０Ａは、ダイクロイックミラー２４０Ａからの光（主に赤色光）をレンズ２６０Ａに向けて反射し、反射ミラー２５０Ｂは、ダイクロイックミラー２４０Ｂからの光（主に青色光）をレンズ２６０Ｂに向けて反射する。レンズ２６０Ａは、反射ミラー２５０Ａからの光（主に赤色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７０へ集光させる。レンズ２６０Ｂは、反射ミラー２５０Ｂからの光（主に青色光）を透過し、ダイクロイックミラー２７０へ集光させる。ダイクロイックミラー２７０は、緑色光を選択的に反射すると共にそれ以外の波長域の光を選択的に透過するものである。ここでは、レンズ２６０Ａからの光のうち赤色光成分を透過する。レンズ２６０Ａからの光に緑色光成分が含まれる場合、その緑色光成分を偏光板２８０Ｃへ向けて反射する。偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃは、所定方向の偏光軸を有する偏光子を含んでいる。例えば、偏光変換素子２２０においてＰ偏光に変換されている場合、偏光板２８０Ａ〜２８０ＣはＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する。
【００５２】
画像形成部３００は、反射型偏光板３１０Ａ〜３１０Ｃと、反射型液晶パネル３２０Ａ〜３２０Ｃ（光変調素子）と、ダイクロイックプリズム３３０とを有する。
【００５３】
反射型偏光板３１０Ａ〜３１０Ｃは、それぞれ、偏光板２８０Ａ〜２８０Ｃからの偏光光の偏光軸と同じ偏光軸の光（例えばＰ偏光）を透過し、それ以外の偏光軸の光（Ｓ偏光）を反射するものである。具体的には、反射型偏光板３１０Ａは、偏光板２８０ＡからのＰ偏光の赤色光を反射型液晶パネル３２０Ａの方向へ透過させる。反射型偏光板３１０Ｂは、偏光板２８０ＢからのＰ偏光の青色光を反射型液晶パネル３２０Ｂの方向へ透過させる。反射型偏光板３１０Ｃは、偏光板２８０ＣからのＰ偏光の緑色光を反射型液晶パネル３２０Ｃの方向へ透過させる。また、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂの双方を透過して反射型偏光板３１０Ｃに入射したＰ偏光の緑色光は、そのまま反射型偏光板３１０Ｃを透過してダイクロイックプリズム３３０に入射する。更に、反射型偏光板３１０Ａは、反射型液晶パネル３２０ＡからのＳ偏光の赤色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。反射型偏光板３１０Ｂは、反射型液晶パネル３２０ＢからのＳ偏光の青色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。反射型偏光板３１０Ｃは、反射型液晶パネル３２０ＣからのＳ偏光の緑色光を反射してダイクロイックプリズム３３０に入射させる。
【００５４】
反射型液晶パネル３２０Ａ〜３２０Ｃは、それぞれ、赤色光、青色光または緑色光の空間変調を行うものである。
【００５５】
ダイクロイックプリズム３３０は、入射される赤色光、青色光および緑色光を合成し、投影光学系４００へ向けて射出するものである。
【００５６】
投影光学系４００は、画像形成部３００からの出射光を拡大してスクリーン５００等へ投射する。
【００５７】
（光源装置およびプロジェクタの動作）
続いて、図１２および図１３を参照して、光源装置１００を含めたプロジェクタ１の動作について説明する。
【００５８】
まず、光源装置１００においてモータ１４が駆動し、蛍光体ホイール１０が回転する。そののち、光源部１１０から集光ミラー１１７Ａ，１１７Ｂを介してダイクロイックミラー１１３へ青色光Ｂおよび赤色光Ｒが出射される。青色光Ｂおよび赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー１１３によって反射されたのち、集光レンズ１１５Ａ，１１５Ｂをこの順に透過して蛍光体ホイール１０に照射される。
【００５９】
蛍光体ホイール１０では、ダイクロイックフィルム１３において赤色光Ｒが反射されると共に、青色光Ｂが透過され、蛍光体層１２において青色光Ｂの一部が吸収され、所定の波長帯域の光（蛍光光ＦＬ）に変換される。蛍光体層１２において発光した蛍光光ＦＬの一部は、蛍光体層１２において吸収されない青色光Ｂの一部と共に拡散されて集光レンズ１１５側に反射され、ダイクロイックフィルム１３において赤色光Ｒと合波されて白色光が合成され、ダイクロイックミラー１１３およびコリメートレンズ１１９を透過して照明光学系２００に入射される。
【００６０】
光源装置１００から入射される白色光は、フライアイレンズ２１０（２１０Ａ，２１０Ｂ）と、偏光変換素子２２０と、レンズ２３０とを順次透過したのち、ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂに到達する。
【００６１】
ダイクロイックミラー２４０Ａにより主に赤色光Ｒが反射され、この赤色光Ｒは反射ミラー２５０Ａ、レンズ２６０Ａ、ダイクロイックミラー２７０、偏光板２８０Ａおよび反射型偏光板３１０Ａを順次透過し、反射型液晶パネル３２０Ａへ到達する。この赤色光Ｒは反射型液晶パネル３２０Ａにおいて空間変調されたのち、反射型偏光板３１０Ａにおいて反射されてダイクロイックプリズム３３０に入射する。なお、ダイクロイックミラー２４０Ａにより反射ミラー２５０Ａへ反射された光に緑色光成分が含まれる場合には、その緑色光成分はダイクロイックミラー２７０により反射されて偏光板２８０Ｃおよび反射型偏光板３１０Ｃを順次透過し、反射型液晶パネル３２０Ｃへ到達する。ダイクロイックミラー２４０Ｂでは主に青色光Ｂが反射され、同様の過程を経てダイクロイックプリズム３３０に入射する。ダイクロイックミラー２４０Ａ，２４０Ｂを透過した緑色光Ｇもまたダイクロイックプリズム３３０に入射する。
【００６２】
ダイクロイックプリズム３３０に入射した赤色光Ｒ、青色光Ｂおよび緑色光Ｇは、合成されたのち映像光として投影光学系４００へ向けて射出される。投影光学系４００は、画像形成部３００からの映像光を拡大してスクリーン５００等へ投射する。
【００６３】
（１−３．作用・効果）
前述したように、近年、プロジェクタ用の光源装置では、Ｃｅ−ＹＡＧ蛍光体を励起し、その蛍光発光から赤色光お酔い緑色光を得る方式が用いられている。しかしながら、この方式での色域は、ＢＴ２０２０規格において６０％程度と狭い。また、ｓＲＧＢ規格の白色点であるＤ６５で表示する場合には、蛍光の赤色光成分が律速となる。
【００６４】
そこで、蛍光体の励起用の光源である青色波長域のレーザとは別に、赤色波長域の光を出射するレーザを光路上に追加することで、３減色のバランスを向上させた光源装置が提案されているが、プロジェクタでは、さらなる色域の拡大が求められている。
【００６５】
これに対して本実施の形態では、青色光Ｂを発振する複数の半導体レーザ１１１Ｂおよび赤色光Ｒを発振する複数の半導体レーザ１１Ｒを有する光源部１１０と蛍光体ホイール１０との間に、青色光Ｂおよび赤色光Ｒを集光させる集光部と、入射角に応じて青色光Ｂを透過し、赤色光Ｒを反射すると共に、青色光Ｂと、赤色光Ｒと、蛍光体層１２から出射された蛍光光ＦＬとを合波するダイクロイックフィルム１３とを配置するようにした。
【００６６】
図１５は、光源装置１００における蛍光体ホイール１０への赤色光Ｒの入射角分布を表したものである。図１６は、赤色光Ｒが図１５に示したような入射角分布を有する場合のダイクロイックフィルム１３の角度特性を表したものである。このような角度特性を有するダイクロイックフィルム１３では、赤色光Ｒは反射され、蛍光光ＦＬに含まれる赤色成分は一部が透過される。このため、光源装置１００から出射される白色光のスペクトルは、例えば、図１７に示したような形状となり、従来方式の光源装置から出射される白色光のスペクトルと比較して赤色波長域の成分が増加していることがわかる。
【００６７】
図１８Ａは従来方式の光源装置から出射される白色光の色域図であり、図１８Ｂは、図１８Ａに示した色域図の赤色領域を拡大したものである。図１９Ａは本実施の形態の光源装置１００から出射される白色光の色域図であり、図１９Ｂは、図１９Ａに示した色域図の赤色領域を拡大したものである。図１８Ａ，図１８Ｂと図１９Ａ，図１９Ｂとを比較すると、本実施の形態の光源装置１００は、従来方式の光源装置よりも色域が拡大していることがわかる。
【００６８】
以上のように本実施の形態の光源装置１００Ａでは、青色光Ｂを発振する複数の半導体レーザ１１１Ｂおよび赤色光Ｒを発振する複数の半導体レーザ１１Ｒを有する光源部１１０と反射型の蛍光体ホイール１０との間に、青色光Ｂおよび赤色光Ｒを集光させる集光部と、入射角に応じて青色光Ｂを透過し、赤色光Ｒを反射すると共に、青色光Ｂと、赤色光Ｒと、蛍光体層１２から出射された蛍光光ＦＬとを合波するダイクロイックフィルム１３とを配置するようにした。これにより、補光用光源として用いた半導体レーザ１１１Ｒから出射された赤色光Ｒを、青色光Ｂと蛍光光ＦＬとで不足する波長域の光として効率よく利用することが可能となる。よって、光源装置１００Ａから出射される白色光の色域を拡大させることが可能となる。
【００６９】
また、本実施の形態のダイクロイックフィルム１３では、蛍光光ＦＬに含まれる赤色成分の一部が透過されるため、半導体レーザ１１１Ｒから出射された赤色光Ｒの波長域に蛍光光ＦＬの赤色成分を重複させることが可能となり、赤色波長域の色域が拡大する。これにより、補光用光源として半導体レーザ１１１Ｒを用いたことによるスペックルノイズを低減することが可能となる。
【００７０】
更に、本実施の形態では、補光用光源である半導体レーザ１１１Ｒを励起用光源である半導体レーザ１１１Ｂと共に１つの光源部１１０に配置するようにしたので、光源装置１００Ａの小型化が可能となる。
【００７１】
次に、第２の実施の形態および変形例１〜３について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７２】
＜２．第２の実施の形態＞
図２０は、本開示の第２の実施の形態に係る光源装置（光源装置１００Ｂ）の構成の一例を模式的に表したものである。この光源装置１００Ｂは、例えば、上述した投射型表示装置（プロジェクタ１）の光源装置１００として用いられるものである。本実施の形態の光源装置１００Ｂは、波長変換部として透過型の蛍光体ホイール２０を用いた点が、上記第１の実施の形態とは異なる。
【００７３】
（２−１．光源装置の構成）
光源装置１００Ｂは、光源部１１０と、レンズ１１２と、ダイクロイックミラー１１３と、集光レンズ１１５と、蛍光体ホイール２０と、レンズ１２０とを有する。蛍光体ホイール２０は、上記のように透過型の波長変換素子であり、軸Ｊ１４により回転可能に支持されている。光源装置１００Ｂを構成する各部材は、光源部１１０から出射される光の光路上に、レンズ１１２、ダイクロイックミラー１１３、集光レンズ１１５、蛍光体ホイール１０およびレンズ１２０の順に配置されている。
【００７４】
支持基板２１は、例えば、上記カバーガラス１５と同様に、光透過性を有する材料によって構成され、青色光Ｂ、赤色光Ｒの少なくとも一部および蛍光光ＦＬを面Ｓ２側に透過する性質を有するものである。支持基板２１の構成材料としては、例えば、石英、ガラス、サファイア、水晶等が挙げられる。この中でも、熱伝導率の高いサファイアを用いることが好ましい。この他、光源装置１００において出力の低い光源を用いる場合には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やシリコーン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
【００７５】
なお、透過型の蛍光体ホイール２０では、反射型の蛍光体ホイール１０と同様に、支持基板２１の面Ｓ１側に蛍光体層１２およびダイクロイックフィルム２３をこの順に設けた構成としてもよいが、例えば、図２１に示したように、支持基板２１の面Ｓ２側にダイクロイックフィルム２３および蛍光体層１２の順に設けた構成をとしてもよい。
【００７６】
本実施の形態のダイクロイックフィルム２３は、例えば図２１に示したように、光源部１１０から出射された赤色光Ｒの少なくとも一部および光源部１１０から出射された青色光Ｂを透過し、蛍光体層１２から出射される蛍光光ＦＬを反射して、青色光Ｂ、赤色光Ｒおよび蛍光光ＦＬを合波するものである。この赤色光Ｒおよび青色光Ｂの透過は、ダイクロイックフィルム２３へのそれぞれの入射角によって選択される。
【００７７】
図２２Ａは、赤色光Ｒの入射角が０°〜低角度のときのダイクロイックフィルム２３の角度特性を模式的に表したものである。図２２Ｂは、図２２Ａにおけるダイクロイックフィルム２３の入射角と透過率との関係を表したものである。赤色光Ｒの入射角が０°〜低角度の場合、ダイクロイックフィルム２３は、例えば図２２Ｂに示したように、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＝０°）〜最大入射角（θmax＜９０°）の範囲の光を透過し、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＝０°）〜最大入射角（θmax＜９０°）の範囲外の光を反射することが好ましい。なお、蛍光体層１２からダイクロイックフィルム２３側に出射される蛍光光ＦＬのうちの赤色成分は、赤色光Ｒの入射角（θmin〜θmax）の範囲で透過され、上記入射角を除く範囲で反射される。また、図示してないが、青色光Ｂは全透過されるようになっていることが好ましく、蛍光体層１２において変換しきれなかった青色光はレンズ１２０側に向かってそのまま透過される。
【００７８】
図２３Ａは、赤色光Ｒの入射角が高角度〜９０°のときのダイクロイックフィルム２３の角度特性を模式的に表したものである。図２３Ｂは、図２３Ａにおけるダイクロイックフィルム２３の入射角と透過率との関係を表したものである。赤色光Ｒの入射角が高角度〜９０°の場合、ダイクロイックフィルム２３は、例えば図２３Ｂに示したように、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＞０°）〜最大入射角（θmax＝９０°）の範囲の光を透過し、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＞０°）〜最大入射角（θmax＝９０°）の範囲外の光は全反射することが好ましい。なお、蛍光体層１２からダイクロイックフィルム２３側に出射される蛍光光ＦＬのうちの赤色成分は、赤色光Ｒの入射角（θmin〜θmax）の範囲で透過され、上記入射角を除く範囲で反射される。また、図示してないが、青色光Ｂは全透過されるようになっていることが好ましく、蛍光体層１２において変換しきれなかった青色光はレンズ１２０側に向かってそのまま透過される。
【００７９】
図２４Ａは、赤色光Ｒの入射角が０°より大きく〜９０°よりも小さいときのダイクロイックフィルム２３の角度特性を模式的に表したものである。図２４Ｂは、図２４Ａにおけるダイクロイックフィルム２３の入射角と透過率との関係を表したものである。赤色光Ｒの入射角が０°より大きく〜９０°よりも小さい場合、ダイクロイックフィルム２３は、例えば図２４Ｂに示したように、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＞０°）〜最大入射角（θmax＜９０°）の範囲の光を透過し、赤色光Ｒの最小入射角（θmin＞０°）〜最大入射角（θmax＜９０°）の範囲外の光は全反射することが好ましい。なお蛍光体層１２からダイクロイックフィルム２３側に出射される蛍光光ＦＬのうちの赤色成分は、赤色光Ｒの入射角（θmin〜θmax）の範囲で透過され、上記入射角を除く範囲で反射される。また、図示してないが、青色光Ｂは全透過されるようになっていることが好ましく、蛍光体層１２において変換しきれなかった青色光はレンズ１２０側に向かってそのまま透過される。
【００８０】
赤色光Ｒの入射角は、光源部１１０における半導体レーザ１１１Ｒの配置位置によって決定される。本実施の形態の光源装置１００Ａでは、半導体レーザ１１１Ｒの配置位置に応じて、対応する角度特性を有するダイクロイックフィルム２３を蛍光体層１２上に配置することで、赤色光Ｒを選択的に透過することが可能となり、これにより、青色光Ｂと蛍光光ＦＬとで不足する波長域の光（赤色光Ｒ）を効率よく補うことが可能となる。
【００８１】
図２５は、図２０に示した光源装置１００Ｂをプロジェクタ１の光源装置１００として用いる際の具体的な全体構成の一例を表したものである。この光源装置１００では、それぞれ、複数の半導体レーザ１１１Ｂ，１１１Ｒを備えた光源部１１０Ａ，１１０Ｂと、例えば、光源部１１０Ａ，１１０Ｂから射出された青色光Ｂおよび赤色光Ｒを集光させるための集光ミラー１１６Ａ，１１６Ｂと、集光ミラー１１６Ａ，１１６Ｂによって反射された青色光Ｂおよび赤色光Ｒを蛍光体ホイール２０に集光させる集光ミラー１１７Ａ，１１７Ｂと、蛍光体ホイール２０と、蛍光体ホイール２０を透過した青色光Ｂおよび赤色光Ｒならびに蛍光体ホイール２０から出射された蛍光光ＦＬを拡散させるレンズ群１１８（レンズ１１８Ａ，１１８Ｂ）とをこの順に有する。なお、この光源装置１００では、図２０において示した集光レンズ１１５が集光ミラー１１７Ａ，１１７Ｂに相当する。
【００８２】
（２−２．作用・効果）
以上のように本実施の形態の光源装置１００Ｂでは、青色光Ｂを発振する複数の半導体レーザ１１１Ｂおよび赤色光Ｒを発振する複数の半導体レーザ１１Ｒを有する光源部１１０と透過型の蛍光体ホイール２０との間に、青色光Ｂおよび赤色光Ｒを集光させる集光部と、入射角に応じて青色光Ｂおよび赤色光Ｒの一部を透過する共に、青色光Ｂと、赤色光Ｒと、蛍光体層１２から出射された蛍光光ＦＬとを合波するダイクロイックフィルム２３とを配置するようにした。これにより、補光用光源として用いた半導体レーザ１１１Ｒから出射された赤色光Ｒを、青色光Ｂと蛍光光ＦＬとで不足する波長域の光として効率よく利用することが可能となる。よって、光源装置１００Ｂから出射される白色光の色域を拡大させることが可能となる。
【００８３】
＜３．変形例＞
（３−１．変形例１）
図２６は、本開示の変形例１に係るダイクロイックミラー１１３Ａの平面構成を模式的に表したものである。ダイクロイックミラー１１３Ａは、例えば、光源部１１０から出射された青色光Ｂおよび赤色光Ｒを反射すると共に、蛍光体ホイール１０側から入射した赤色光Ｒおよび蛍光光ＦＬを透過するものである。上記第１，第２の実施の形態において用いたダイクロイックミラー１１３は、赤色光Ｒの偏光によって反射（Ｓ偏光）と透過（Ｐ偏光）とに分けた。これに対して、本変形例のダイクロイックミラー１１３Ａは、光源部１１０から出射された赤色光Ｒが入射する範囲にのみ赤色光Ｒを反射する領域１１３ｘが設けられており、これにより、赤色光Ｒ入射位置によって反射と透過とを分けたものである。
【００８４】
（３−２．変形例２）
図２７は、本開示の変形例２に係るダイクロイックフィルム（ダイクロイックフィルム４２）の平面構成の一例を模式的に表したものである。図２８は、本開示の変形例２に係るダイクロイックフィルム（ダイクロイックフィルム５２）の平面構成の他の例を模式的に表したものである。本変形例のダイクロイックフィルム４３，５３は、それぞれ、例えば、青色光Ｂを透過すると共に、蛍光光ＦＬを反射するものであり、蛍光体層１２の赤色光が集光する箇所にのみ選択的に赤色光Ｒを反射する領域４３１Ａ、５３１Ａ、を設けたものである。
【００８５】
（３−３．変形例３）
図２９は、本開示の変形例３に係るダイクロイックフィルム（ダイクロイックフィルム６２）の平面構成を模式的に表したものである。本変形例のダイクロイックフィルム６３は、例えば、回転する蛍光体層１２上に、例えば青色光Ｂおよび蛍光光ＦＬを透過する領域６３１Ａと、赤色光Ｒおよび蛍光光ＦＬを反射すると共に、青色光Ｂを透過する領域６３１Ｂとを時分割状に塗り分けたものである。
【００８６】
以上のような構成としても、光源部１１０から出射された赤色光Ｒと蛍光光ＦＬに含まれる赤色成分とを合成することができ、青色光Ｂと蛍光光ＦＬとで不足する波長域の光（赤色光Ｒ）を効率よく補うことが可能となる。
【００８７】
以上、第１，第２の実施の形態および変形例１〜３を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本開示に係る投射型表示装置として、上記プロジェクタ以外の装置が構成されてもよい。例えば、上記第１の実施の形態では、光変調素子として反射型液晶パネルを用いた反射型３ＬＣＤ方式のプロジェクタを挙げて説明したが、これに限らず、本技術は、透過型液晶パネルと用いた、所謂透過型３ＬＣＤ方式のプロジェクタにも適用することができる。
【００８８】
更に、本技術は投射型表示装置ではない装置に本技術に係る光源装置が用いられてもよい。例えば、本開示の光源装置１００は、照明用途として用いてもよく、例えば、自動車のヘッドランプやライトアップ用の光源に適用可能である。
【００８９】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
第１の波長域の光を出射する第１の光源および前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を前記第１の波長域の光と同方向に出射する第２の光源を有する光源部と、
前記第１の波長域の光により励起されて蛍光を発する波長変換部と、
前記第１の波長域の光および前記第２の波長域の光を前記波長変換部に集光させる集光部と、
前記第１の波長域の光および前記第２の波長域の光の入射角に応じて、前記第１の波長域の光を透過し、前記第２の波長域の光の少なくとも一部を反射または透過する波長選択性を有すると共に、前記第１の波長域の光、前記第２の波長域の光および前記蛍光を合波する合波部と
を備えた光源装置。
（２）
前記合波部は、前記第２の波長域の光が反射される際には、前記第２の波長域の光の入射角を除く入射角の蛍光に含まれる前記第２の波長域の光成分を透過する、前記（１）に記載の光源装置。
（３）
前記合波部は、前記第２の波長域の光が透過される場合には、前記第２の波長域の光の入射角を除く入射角の蛍光に含まれる前記第２の波長域の光成分を反射する、前記（１）に記載の光源装置。
（４）
前記第１の波長域の光、前記第２の波長域の光および前記蛍光は同軸上で合成される、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（５）
前記波長変換部は、回転軸を中心に回転可能な支持基板と、前記支持基板上に複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層とを有する、前記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（６）
前記合波部は、前記波長変換部と前記集光部との間に配置されている、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（７）
前記合波部はダイクロイックフィルムである、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（８）
前記第１の光源は複数の第１の発光素子を、前記第２の光源は複数の第２の発光素子をそれぞれ有し、
前記光源部では、前記複数の第２の発光素子のＸＹ座標の重心が（０，０）になるように前記複数の第１の発光素子および前記複数の第２の発光素子が配置されている、前記（１）乃至（７）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（９）
前記第１の波長域は青色波長域である、前記（１）乃至（８）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１０）
前記第２の波長域は赤色波長域である、前記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１１）
前記支持基板は、光反射性または光透過性を有する、前記（５）乃至（１０）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１２）
前記蛍光体層は、前記支持基板の回転円周方向に連続して形成されている、前記（５）乃至（１１）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１３）
前記蛍光体層は、前記支持基板と光透過性を有する対向基板との間の空間に前記複数の蛍光体粒子が充填されたものである、前記（５）乃至（１２）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１４）
前記蛍光体層は、セラミックス蛍光体によって構成されている、前記（５）乃至（１２）のうちのいずれかに記載の光源装置。
（１５）
光源装置と、
前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子からの光を投射する投射光学系とを備え、
光源装置は、
第１の波長域の光を出射する第１の光源および前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を前記第１の波長域の光と同方向に出射する第２の光源を有する光源部と、
前記第１の波長域の光により励起されて蛍光を発する波長変換部と、
前記第１の波長域の光および前記第２の波長域の光を前記波長変換部に集光させる集光部と、
前記第１の波長域の光および前記第２の波長域の光の入射角に応じて、前記第１の波長域の光を透過し、前記第２の波長域の光の少なくとも一部を反射または透過する波長選択性を有すると共に、前記第１の波長域の光、前記第２の波長域の光および前記蛍光を合波する合波部と
を有する投射型表示装置。
【００９０】
本出願は、日本国特許庁において２０１８年１月１９日に出願された日本特許出願番号２０１８−００７１９１号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
【００９１】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2019142698.tif 000013
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
2019142698.tif 000018
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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