JP2012189938A - 光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体層を備えた構成において、装置の小型化を図ることが可能な光源装置及びプロジェクターを提供する。
【解決手段】第１の光を射出する第１光源と、第１の光とは異なる第２の光を射出する第２光源と、第１の光及び第２の光とは異なる第３の光を射出する蛍光体層と、第１の光及び第２の光を透過し第３の光を反射することにより、又は、第１の光及び第２の光を反射し第３の光を透過することにより、第１の光、第２の光、及び第３の光を合成する波長選択反射層と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。

近年、プロジェクターの高性能化に関して、広色域かつ高効率な光源としてレーザー光源が注目されている。例えば、特許文献１の光源装置は、蛍光体を励起させる励起光（青色光）の光源であるレーザー光源と、光の三原色に対応する複数の色光を発する蛍光体層と、を備えている。

プロジェクター用の光源としては、比較的大きな光量を有しかつ輝度の高い光源が要求される。例えば、特許文献２の光源装置は、赤色光、緑色光、青色光を射出する３つの光源アレイと、各光源アレイから射出された光を合成するダイクロイックプリズムと、を備えている。

特開２００９−２７７５１６号公報 特開２００１−４２４３１号公報

特許文献２の光源装置では、ダイクロイックプリズムを構成する２つのダイクロイックミラーが、各光源アレイから射出される３の色光のうち１の色光のみを透過し他の１の色光のみを反射する。つまり、３つの光源アレイがダイクロイックプリズムに対してそれぞれ異なる方向に配置される。高輝度化を図るために、特許文献２の光源装置を特許文献１の蛍光体層を備えた構成に適用すると、蛍光体層を励起させるための光源が新たに必要となり光学系が複雑となる。よって、蛍光体装置の小型化を図ることが困難となる。

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、蛍光体層を備えた構成において、装置の小型化を図ることが可能な光源装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、第１の光を射出する第１光源と、前記第１の光とは異なる第２の光を射出する第２光源と、前記第１の光及び前記第２の光とは異なる第３の光を射出する蛍光体層と、前記第１の光及び前記第２の光を透過し前記第３の光を反射することにより、又は、前記第１の光及び前記第２の光を反射し前記第３の光を透過することにより、前記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光を合成する波長選択反射層と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、第１光源からの光と第２光源からの光とを波長選択反射層に対して同じ方向から入射させることができるので、第１光源からの光、第２光源からの光、蛍光体層からの光をそれぞれ別々の方向から波長選択反射層に入射させる場合に比べて光学系が簡素化される。よって、装置の小型化を図ることができる。

前記光源装置において、前記波長選択反射層における前記第１の光の照射スポットと、前記波長選択反射層における前記第２の光の照射スポットとの少なくとも一部が重なっていてもよい。

この光源装置によれば、波長選択反射層から射出される光のスポット径拡大を抑制することができる。つまり、波長選択反射層から射出される光を点光源とみなすことができる。よって、エテンデュー（光源の発光面積と集光可能な立体角の積で与えられるパラメーター）の増加を抑制し、光の利用効率を高めることができる。

前記光源装置において、前記波長選択反射層は、前記蛍光体層において前記第１の光と前記第２の光とが入射する面に配置され、前記蛍光体層は、前記第１の光の一部によって励起され、前記第３の光を射出し、前記第１の光の残りの一部は前記蛍光体層を透過してもよい。

この光源装置によれば、波長選択反射層が蛍光体層と離間して配置された構成に比べて、蛍光体層に入射する第１の光の入射位置と蛍光体層から射出される第３の光の射出位置との位置合わせが容易となる。これにより、波長選択反射層から射出される光を点光源とみなすことができる。よって、エテンデューの増加を抑制し、光の利用効率を高めることができる。

本発明のプロジェクターは、上述した光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。

このプロジェクターによれば、上述した光源装置を備えているので、装置の小型化を図ることが可能なプロジェクターを提供することができる。

前記プロジェクターにおいて、前記光変調装置は、緑色用光変調装置、青色用光変調装置、及び赤色用光変調装置を含み、前記波長選択反射層により合成された光を、緑色光、青色光、及び赤色光に分離し、緑色光、青色光、及び赤色光のそれぞれの光を前記緑色用光変調装置、前記青色用光変調装置、及び前記赤色用光変調装置に導光する色分離導光光学系を備え、前記第３の光はλｍｉｎ≦λ≦λｍａｘの波長の光を含み、前記色分離導光光学系により分離された前記緑色光、前記青色光、及び前記赤色光のうち、当該緑色光は、前記λｍｉｎ≦λ≦λｍａｘの波長の範囲内のλ１≦λ≦λ２の波長の光を含み、当該青色光は、λｍｉｎ≦λ＜λ１の波長の光及び前記第１の光の双方の光を含み、当該赤色光は、λ２＜λ≦λｍａｘの波長の光及び前記第２の光の双方の光を含んでいてもよい。

このプロジェクターによれば、第３の光の一部と第１の光とが合成されて青色光が形成され、第３の光の一部と第２の光とが合成されて赤色光が形成される。よって、赤色光、緑色光、及び青色光の光量を均一化することができ、ＲＧＢの色バランスを向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る光源アレイを示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る光合成素子を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る蛍光体層を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る蛍光体層の発光スペクトルを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る波長選択反射層の反射特性を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係る光源装置を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター１０００の光学系を示す模式図である。なお、図１において、符号１００ａｘは照明光軸（光源装置１から色分離導光光学系２００に向けて射出される光の光軸）である。照明光軸と平行な方向をＹ軸とする。なお、光軸とは、光学系において、系全体を透過する光束の代表となる仮想的な光線を指すものとする。

図１に示すように、プロジェクター１０００は、光源装置１と、色分離導光光学系２００と、光変調装置としての３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００と、を具備して構成されている。

光源装置１は、第１光源アレイ１０と、第２光源アレイ２０と、集光光学系３０と、光合成素子４０と、コリメート光学系５０と、照明光学系１００と、を具備して構成されている。

第１光源アレイ１０は、第１の光として励起光を射出するものである。なお、第１の光はレーザー光からなる青色光である。

図２は、本発明の第１実施形態に係る第１光源アレイ１０を示す模式図である。図２（ａ）は第１光源アレイ１０の側面図であり、図２（ｂ）は第１光源アレイ１０の正面図である。

図２に示すように、第１光源アレイ１０は、基体１１と、基体１１上に配置された複数の第１光源１２と、を備えている（図２（ａ）参照）。第１光源１２としては、レーザー光源あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）等の固体光源を用いる。本実施形態において、第１光源１２は、励起光として、レーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源である。なお、光源として、４４５ｎｍ以外の波長の青色光を射出する光源を用いることもできる。第１光源１２は基体１１上に３行３列で９個配置されているが、第１光源１２の個数は９個に限定されず、適宜変更可能である。

第１光源アレイ１０には、複数の第１光源１２が、第１の光の射出方向（＋Ｙ方向）から視て、第１の方向（Ｘ方向）に沿って等間隔で配列されるとともに第１の方向と直交する第２の方向（Ｚ方向）に沿って等間隔で配列されている（図２（ｂ）参照）。第１の方向に沿って配列された複数の第１光源１２の配列間隔は、第２の方向に沿って配列された複数の第１光源１２の配列間隔と同じ間隔になっている。

第２光源アレイ２０も、第１光源アレイ１０と同様に、基体２１と、基体２１上に配置された複数の第２光源２２と、を備えている（図２（ａ）参照）。第２光源２２としては、レーザー光源あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）等の固体光源を用いる。本実施形態において、第２光源２２は、レーザー光として赤色光（発光強度のピーク：約６３５ｎｍ）を射出するレーザー光源である。なお、光源として、６３５ｎｍ以外の波長の赤色光を射出する光源を用いることもできる。第２光源２２は基体２１上に３行３列で９個配置されているが、第２光源２２の個数は９個に限定されず、適宜変更可能である。

図１に示すように、集光光学系３０は、光源アレイ１０と光合成素子４０との間の第１の光の光路上と、光源アレイ２０と光合成素子４０との間の第２の光の光路上と、に配置されている。集光光学系３０は、平行化レンズ３１、平行化レンズ３２及び集光レンズ３３を備えている。

平行化レンズ３１は複数の凸レンズからなっており、各凸レンズは第１光源アレイ１０の各レーザー光源に対応する位置に配置されている。一方、平行化レンズ３２についても複数の凸レンズからなっており、各凸レンズは第２光源アレイ２０の各レーザー光源に対応する位置に配置されている。集光レンズ３３は凸レンズからなっている。平行化レンズ３１は、励起光を略平行化した状態で集光レンズ３３に入射させる。一方、平行化レンズ３２は、レーザー光を略平行化した状態で集光レンズ３３に入射させる。集光レンズ３３は、励起光及びレーザー光を略集光した状態で光合成素子４０に入射させる。

図３は、本発明の第１実施形態に係る光合成素子４０を示す側面図である。
図３に示すように、光合成素子４０は、基板４１と、蛍光体層４２と、波長選択反射層４３と、を備えている。光合成素子４０は、基板４１の蛍光体層４２が形成されていない側の面が集光光学系３０側に面するように配置されている。

基板４１は、第１の光及び第２の光の双方の光を透過する光透過材料によって形成されており、例えば石英ガラス、水晶、サファイア、透明樹脂等を用いることができる。特に、第１の光及び第２の光による加熱で変形しないように無機物である石英ガラス、水晶、サファイアが好適に用いられる。

蛍光体層４２は、集光光学系３０により集光される第１の光及び第２の光の焦点位置に配置されている。蛍光体層４２は、集光光学系３０によって集光された第１の光及び第２の光のうち第１の光（青色光）によって励起され、青色光を緑色光に変換してコリメート光学系５０に向けて放射する。蛍光体層４２は、第１の光の一部によって励起され、第３の光を射出する。第１の光の残りの一部は蛍光体層４２を透過する。第２の光は蛍光体層４２を透過する。

図４は、本発明の第１実施形態に係る蛍光体層４２を示す模式図である。
図４に示すように、蛍光体層４２は、光透過性を有する基材４２１と、第３の光（蛍光）を発する複数の蛍光体粒子４２２と、光透過性を有する粒子状の物質である複数のフィラー粒子４２３と、を有している。蛍光体粒子４２２の屈折率とフィラー粒子４２３の屈折率は、基材４２１の屈折率とは異なり、基材４２１の内部に複数の蛍光体粒子４２２と複数のフィラー粒子４２３とが含まれているため、第１の光及び第２の光は蛍光体層４２によって散乱させられる。

基材４２１の形成材料としては、光透過性を有する樹脂材料を用いることができ、中でも高い耐熱性を有するシリコーン樹脂（屈折率：約１．４）を好適に用いることができる。

蛍光体粒子４２２は、図１に示す第１光源１２から射出される励起光を吸収し蛍光を発する粒子状の蛍光物質である。例えば、蛍光体粒子４２２には、波長が約４４５ｎｍの青色光によって励起されて蛍光を発する物質が含まれており、第１光源１２が射出する励起光の一部を、緑色の波長帯域を有する光に変換して射出する。このような蛍光体粒子４２２として、平均粒径が１μｍから数十μｍ程度のものが高い発光効率を示すことが知られている。蛍光体粒子４２２としては、通常知られた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。例えば、平均粒径が１０μｍの（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅで示される組成のＹＡＧ系蛍光体（屈折率：約１．８）を用いることができる。

なお、蛍光体粒子４２２の形成材料は、１種であっても良く、２種以上の形成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４２２として用いることとしても良い。

フィラー粒子４２３は、蛍光体層４２に入射する第１の光（励起光）及び第２の光、さらには蛍光体粒子４２２から発せられる第３の光（蛍光）を散乱させる機能を有している。フィラー粒子４２３の屈折率は、基材４２１の屈折率とは異なる。また、フィラー粒子４２３の形成材料としては、光透過性を有する粒子状物質であれば、樹脂材料や無機材料など広範な種類の材料を用いることができる。なかでも、高い耐熱性を有する無機材料を好適に用いることができ、例えば平均粒径が１０μｍの酸化チタン（屈折率：約２．５）を用いることができる。

図５は、本発明の第１実施形態に係る蛍光体層の発光スペクトルを示す図である。図５において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度である。ただし、図５に示した発光スペクトルは、発光強度の最大値が１になるように規格化されている。また、図５において、左側の縦線Ｌ１は本実施形態のプロジェクターにおいて青色の波長と緑色の波長とを区分する線（波長４９０ｎｍにおける線）、右側の線Ｌ２は本実施形態のプロジェクターにおいて緑色の波長と赤色の波長とを区分する線（波長５９０ｎｍにおける線）である。

図５に示すように、蛍光体層の発光スペクトルは、４８０〜７３０ｎｍの波長（λｍｉｎ＝４８０ｎｍ、λｍａｘ＝７３０ｎｍ、４８０ｎｍ≦λ≦７３０ｎｍ）を含んでいる。本実施形態においては、プロジェクターの緑色光として、４９０〜５９０ｎｍの波長（λ１＝４９０ｎｍ、λ２＝５９０ｎｍ、４９０ｎｍ≦λ≦５９０ｎｍ）の光を使用しており、蛍光体層の発光スペクトルが含む波長のうち４９０ｎｍより小さい波長の光と５９０ｎｍより大きい波長の光は緑色光としては使用しない。プロジェクターの青色光については、蛍光体層の発光スペクトルが含む波長のうち４９０ｎｍよりも小さい波長（４８０ｎｍ≦λ＜４９０ｎｍ）の光と、蛍光体層を透過する波長が４４５ｎｍの第１の光とが混合されて、青色光として使用される。一方、プロジェクターの赤色光については、蛍光体層の発光スペクトルが含む波長のうち５９０ｎｍよりも大きい波長（５９０ｎｍ＜λ≦７３０ｎｍ）の光と、蛍光体層を透過する波長が６３５ｎｍの第２の光とが混合されて、赤色光として使用される。

図３に戻り、波長選択反射層４３は、蛍光体層４２において第１の光及び第２の光が入射する側の面に配置されている。波長選択反射層４３は、第１の光及び第２の光を透過し、第１の光によって励起された第３の光を反射する波長選択性を有している。波長選択反射層４３は、第１の光及び第２の光を透過し第３の光を反射することにより、第１の光、第２の光、及び第３の光を合成する。このような波長選択反射層４３は、例えば誘電体多層膜によって形成されている。

波長選択反射層４３における第１の光の照射スポットと、波長選択反射層４３における第２の光の照射スポットとは互いに重なっている。なお、各照射スポットの重なり度合いは、波長選択反射層４３における第１の光の照射スポットと、波長選択反射層４３における第２の光の照射スポットとの少なくとも一部が重なっていればよい。

図６は、本発明の第１実施形態に係る波長選択反射層４３の反射特性を示す図である。図６において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率である。

図６に示すように、波長選択反射層４３は、４４５ｎｍよりも大きく６３５ｎｍよりも小さい波長の光をほぼ１００％反射する。言い換えると、波長選択反射層４３は、４４５ｎｍ以下の波長の光と６３５ｎｍ以上の波長の光を透過する。すなわち、波長選択反射層４３は、第１の光（波長４４５ｎｍ）及び第２の光（波長６３５ｎｍ）を透過し、第３の光（波長が４４５ｎｍよりも大きく６３５ｎｍよりも小さい範囲）を反射する。

図１に戻り、コリメート光学系５０は、光合成素子４０と照明光学系１００との間の第１の光の光路上と、第２の光の光路上と、第３の光の光路上とに配置されている。つまり、コリメート光学系５０は、波長選択反射層４３により合成された第１の光、第２の光及び第３の光の共通の光路上に配置されている。コリメート光学系５０は、第１レンズ５１及び第２レンズ５２を備えている。コリメート光学系５０は、光合成素子４０から射出される光（第１の光、第２の光及び第３の光）を略平行化した状態で照明光学系１００（インテグレータ光学系１１０）に入射させる。

照明光学系１００は、コリメート光学系５０と色分離導光光学系２００との間に配置されている。照明光学系１００は、インテグレータ光学系１１０と、偏光変換素子１２０とを備えている。

インテグレータ光学系１１０は、第１フライアイレンズ１１１と第２フライアイレンズ１１２と重畳レンズ１１３とを備えている。インテグレータ光学系１１０は、コリメート光学系５０からの光（励起光、レーザー光及び蛍光）を分割して重畳する。

偏光変換素子１２０は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されている。偏光変換素子１２０は、第１フライアイレンズ１１１により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える機能を有する。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０を備えている。色分離導光光学系２００は、光源装置１（照明光学系１００）からの光（第１の光、第２の光及び第３の光）を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する機能を有する。色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を透過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。具体的には、ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分及び緑色光成分を透過させ、青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、赤色光成分を透過させる。

反射ミラー２３０，２４０，２５０は、入射した光を反射するミラーである。具体的には、反射ミラー２３０は、ダイクロイックミラー２１０を反射した青色光成分を反射する。反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した赤色光成分を反射する。

ダイクロイックミラー２１０で反射された青色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｂを透過して青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１０を透過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２０で反射され、集光レンズ３００Ｇを透過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２０を透過した赤色光は、入射側の反射ミラー２４０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｒを経て赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。

反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した赤色光成分を液晶光変調装置４００Ｒまで導く機能を有する。これにより、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長い場合であっても、赤色光の発散等による赤色光の利用効率の低下を抑制することができる。なお、他の色光（例えば青色光）の光路の長さが赤色光の光路の長さよりも長い場合は、リレーレンズ及び反射ミラーを青色光の光路に配置する構成も考えられる。

液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、光源装置１の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。また、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。これら入射側偏光板、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。

例えば、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板（図示略）から射出された１種類の直線偏光の偏向方向を変調する。

クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板（図示略）から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。この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ている。直角プリズムを貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。

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、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。

本実施形態の光源装置１によれば、第１光源１２からの光と第２光源２２からの光とを波長選択反射層４３に対して同じ方向から入射させることができるので、第１光源からの光、第２光源からの光、蛍光体層からの光をそれぞれ別々の方向から波長選択反射層に入射させる場合に比べて光学系が簡素化される。照明光学系１００（インテグレータ光学系１１０及び偏光変換素子１２０）を３つの光を合成した後に配置するので、装置の小型化を図ることができる。

また、この構成によれば、波長選択反射層４３から射出される光のスポット径拡大を抑制することができる。つまり、波長選択反射層４３から射出される光を点光源とみなすことができる。よって、エテンデュー（光源の発光面積と集光可能な立体角の積で与えられるパラメーター）の増加を抑制し、光の利用効率を高めることができる。

また、この構成によれば、波長選択反射層４３が蛍光体層４２と離間して配置された構成に比べて、蛍光体層４２に入射する第１の光の入射位置と蛍光体層４２から射出される第３の光の射出位置との位置合わせが容易となる。これにより、波長選択反射層４３から射出される光を点光源とみなすことができる。よって、エテンデューの増加を抑制し、光の利用効率を高めることができる。

本実施形態のプロジェクター１０００によれば、上述した光源装置１を備えているので、装置の小型化を図ることが可能なプロジェクターを提供することができる。

また、この構成によれば、第３の光の一部と第１の光とが合成されて青色光が形成され、第３の光の一部と第２の光とが合成されて赤色光が形成される。よって、赤色光、緑色光、及び青色光の光量を均一化することができ、ＲＧＢの色バランスを向上させることができる。

なお、本実施形態の光源装置１では、第１の光が青色光であり、第２の光が赤色光であり、第３の光が緑色光である構成を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第１の光と第３の光とが互いに同じ色である構成においても適用可能である。また、第２の光と第３の光とが互いに同じ色である構成においても適用可能である。

また、本実施形態の光源装置１では、第１光源及び第２光源としてレーザー光を射出する光源を用いたが、これに限らない。例えば、第１光源としてレーザー光以外の光を射出する光源を用い、第２光源としてレーザー光を射出する光源を用いてもよい。

また、本実施形態の光源装置１では、コリメート光学系における第１レンズ及び第２レンズとして凸レンズを用いたが、これに限らない。要するに、コリメート光学系が、蛍光体層によって散乱された光を略平行化した状態で照明光学系に入射させるようになっていればよい。また、コリメート光学系を構成するレンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。

また、本実施形態のプロジェクター１０００では、液晶光変調装置として３つの液晶光変調装置を用いたが、これに限らない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。

また、本実施形態のプロジェクター１０００では、透過型のプロジェクターを用いたが、これに限らない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味している。「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を奏することができる。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る光源装置２を示す模式図である。
図７に示すように、本実施形態に係る光源装置２は、上述の第１光源アレイ１０に替えて第１光源アレイ１０Ｂを備えている点、第３光源アレイ１０Ａをさらに備えている点、上述の光合成素子４０に替えて反射型の発光素子４０Ａ及び波長選択反射層４３Ａを備えている点、で上述の第１実施形態に係る光源装置１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

光源装置２は、第１光源アレイ１０Ｂと、第２光源アレイ２０と、第３光源アレイ１０Ａと、集光光学系３０と、集光光学系３０Ａと、平行化レンズ５３と、平行化レンズ５４と、波長選択反射層４３Ａと、ピックアップレンズ５５と、発光素子４０Ａと、コリメート光学系５０と、照明光学系１００と、を具備して構成されている。

第１光源アレイ１０Ｂは、第１の光を射出するものである。なお、第１の光はレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）である。

第２光源アレイ２０は、第２の光を射出するものである。なお、第２の光はレーザー光からなる赤色光（発光強度のピーク：約６３５ｎｍ）である。

第３光源アレイ１０Ａは、励起光を射出するものである。なお、励起光はレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）である。

集光光学系３０は、第１光源アレイ１０Ｂと波長選択反射層４３Ａとの間の第１の光の光路上と、第２光源アレイ２０と波長選択反射層４３Ａとの間の第２の光の光路上と、に配置されている。集光光学系３０は、平行化レンズ３１、平行化レンズ３２及び集光レンズ３３を備えている。平行化レンズ３１は、第１の光を略平行化した状態で集光レンズ３３に入射させる。平行化レンズ３２は、第２の光を略平行化した状態で集光レンズ３３に入射させる。集光レンズ３３は、第１の光及び第２の光を略集光した状態で平行化レンズ５３に入射させる。

平行化レンズ５３は、集光光学系３０と波長選択反射層４３Ａとの間の光の光路上に配置されている。平行化レンズ５３は、集光レンズ３３から射出される光（第１の光及び第２の光）を略平行化した状態で波長選択反射層４３Ａに入射させる。

集光光学系３０Ａは、第３光源アレイ１０Ａと波長選択反射層４３Ａとの間の励起光の光路上に配置されている。集光光学系３０Ａは、平行化レンズ３１Ａ及び集光レンズ３３Ａを備えている。平行化レンズ３１Ａは、励起光を略平行化した状態で集光レンズ３３Ａに入射させる。集光レンズ３３Ａは、励起光を略集光した状態で平行化レンズ５４に入射させる。

平行化レンズ５４は、集光光学系３０Ａと波長選択反射層４３Ａとの間の光の光路上に配置されている。平行化レンズ５４は、集光レンズ３３Ａから射出される光（励起光）を略平行化した状態で波長選択反射層４３Ａに入射させる。

波長選択反射層４３Ａは、第１の光、第２の光及び励起光を反射し、励起光によって励起された第３の光を透過する波長選択性を有している。波長選択反射層４３Ａは、第１の光、第２の光及び励起光を反射し第３の光を透過することにより、第１の光、第２の光、及び第３の光を合成する。このような波長選択反射層４３Ａは、例えば誘電体多層膜によって形成されている。

波長選択反射層４３Ａにおける第１の光の照射スポットと、波長選択反射層４３Ａにおける第２の光の照射スポットとは互いに重なっている。なお、各照射スポットの重なり度合いは、波長選択反射層４３Ａにおける第１の光の照射スポットと、波長選択反射層４３Ａにおける第２の光の照射スポットとの少なくとも一部が重なっていればよい。

ピックアップレンズ５５は、波長選択反射層４３Ａからの励起光を略集光した状態で発光素子４０Ａに入射させるとともに、発光素子４０Ａから射出される第３の光（蛍光）を略平行化した状態で波長選択反射層４３Ａに入射させる。

発光素子４０Ａは、基板４１Ａと、蛍光体層４２Ａと、を備えている。発光素子４０Ａは、基板４１Ａの蛍光体層４２Ａが形成されている側の面が波長選択反射層４３Ａ側に面するように配置されている。

基板４１Ａは、第１の光及び第２の光の双方の光を反射するアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料によって形成されている。

蛍光体層４２Ａは、ピックアップレンズ５５により集光される励起光の焦点位置に配置されている。蛍光体層４２Ａは、ピックアップレンズ５５によって集光された励起光（青色光）によって励起され、青色光を緑色光に変換してピックアップレンズ５５に向けて放射する。

コリメート光学系５０は、波長選択反射層４３Ａと照明光学系１００との間の第１の光の光路上と、第２の光の光路上と、第３の光の光路上とに配置されている。つまり、コリメート光学系５０は、波長選択反射層４３Ａにより合成された第１の光、第２の光及び第３の光の共通の光路上に配置されている。コリメート光学系５０は、波長選択反射層４３Ａによって合成された光（第１の光、第２の光及び第３の光）を略平行化した状態で照明光学系１００（インテグレータ光学系１１０）に入射させる。

本実施形態の光源装置２によれば、第１光源アレイ１０Ｂからの光と第２光源アレイ２０からの光とを波長選択反射層４３Ａに対して同じ方向から入射させることができるので、第１光源からの光、第２光源からの光、蛍光体層からの光をそれぞれ別々の方向から波長選択反射層に入射させる場合に比べて光学系が簡素化される。よって、装置の小型化を図ることができる。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る光源装置３を示す模式図である。
図８に示すように、本実施形態に係る光源装置３は、上述の波長選択反射層４３Ａに替えて波長選択反射層４３Ｂを備えている点、で上述の第２実施形態に係る光源装置２と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

光源装置３は、第１光源アレイ１０Ｂと、第２光源アレイ２０と、第３光源アレイ１０Ａと、集光光学系３０と、集光光学系３０Ａと、平行化レンズ５３と、平行化レンズ５４と、波長選択反射層４３Ｂと、ピックアップレンズ５５と、発光素子４０Ａと、コリメート光学系５０と、照明光学系１００と、を具備して構成されている。

集光光学系３０は、第１光源アレイ１０Ｂと波長選択反射層４３Ｂとの間の第１の光の光路上と、第２光源アレイ２０と波長選択反射層４３Ｂとの間の第２の光の光路上と、に配置されている。平行化レンズ３１は、第１の光を略平行化した状態で集光レンズ３３に入射させる。平行化レンズ３２は、第２の光を略平行化した状態で集光レンズ３３に入射させる。集光レンズ３３は、第１の光及び第２の光を略集光した状態で平行化レンズ５３に入射させる。

平行化レンズ５３は、集光光学系３０と波長選択反射層４３Ｂとの間の光の光路上に配置されている。平行化レンズ５３は、集光レンズ３３から射出される光（第１の光及び第２の光）を略平行化した状態で波長選択反射層４３Ｂに入射させる。

集光光学系３０Ａは、第３光源アレイ１０Ａと波長選択反射層４３Ｂとの間の励起光の光路上に配置されている。平行化レンズ３１Ａは、励起光を略平行化した状態で集光レンズ３３Ａに入射させる。集光レンズ３３Ａは、励起光を略集光した状態で平行化レンズ５４に入射させる。

平行化レンズ５４は、集光光学系３０Ａと波長選択反射層４３Ｂとの間の光の光路上に配置されている。平行化レンズ５４は、集光レンズ３３Ａから射出される光（励起光）を略平行化した状態で波長選択反射層４３Ｂに入射させる。

波長選択反射層４３Ｂは、第１の光、第２の光及び励起光を透過し、励起光によって励起された第３の光を反射する波長選択性を有している。波長選択反射層４３Ｂは、第１の光、第２の光及び励起光を透過し第３の光を反射することにより、第１の光、第２の光、及び第３の光を合成する。このような波長選択反射層４３Ｂは、例えば誘電体多層膜によって形成されている。

波長選択反射層４３Ｂにおける第１の光の照射スポットと、波長選択反射層４３Ｂにおける第２の光の照射スポットとは互いに重なっている。なお、各照射スポットの重なり度合いは、波長選択反射層４３Ｂにおける第１の光の照射スポットと、波長選択反射層４３Ｂにおける第２の光の照射スポットとの少なくとも一部が重なっていればよい。

ピックアップレンズ５５は、波長選択反射層４３Ｂからの励起光を略集光した状態で発光素子４０Ａに入射させるとともに、発光素子４０Ａから射出される第３の光（蛍光）を略平行化した状態で波長選択反射層４３Ｂに入射させる。

発光素子４０Ａは、基板４１Ａの蛍光体層４２Ａが形成されている側の面が波長選択反射層４３Ｂ側に面するように配置されている。

蛍光体層４２Ａは、ピックアップレンズ５５により集光される励起光の焦点位置に配置されている。蛍光体層４２Ａは、ピックアップレンズ５５によって集光された励起光（青色光）によって励起され、青色光を緑色光に変換してピックアップレンズ５５に向けて放射する。

コリメート光学系５０は、波長選択反射層４３Ｂと照明光学系１００との間の第１の光の光路上と、第２の光の光路上と、第３の光の光路上とに配置されている。つまり、コリメート光学系５０は、波長選択反射層４３Ｂにより合成された第１の光、第２の光及び第３の光の共通の光路上に配置されている。コリメート光学系５０は、波長選択反射層４３Ｂよって合成された光（第１の光、第２の光及び第３の光）を略平行化した状態で照明光学系１００（インテグレータ光学系１１０）に入射させる。

本実施形態の光源装置３によれば、第１光源アレイ１０Ｂからの光と第２光源アレイ２０からの光とを波長選択反射層４３Ｂに対して同じ方向から入射させることができるので、第１光源からの光、第２光源からの光、蛍光体層からの光をそれぞれ別々の方向から波長選択反射層に入射させる場合に比べて光学系が簡素化される。よって、装置の小型化を図ることができる。

本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。

上記各実施形態においては、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、本発明の光源装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等）に適用することも可能である。

１，２，３…光源装置、１２…第１光源、２２…第２光源、４２，４２Ａ…蛍光体層、４３，４３Ａ，４３Ｂ…波長選択反射層、２００…色分離導光光学系、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置（光変調装置）、６００…投写光学系、１０００…プロジェクター

Claims (5)

1. 第１の光を射出する第１光源と、
   前記第１の光とは異なる第２の光を射出する第２光源と、
   前記第１の光及び前記第２の光とは異なる第３の光を射出する蛍光体層と、
   前記第１の光及び前記第２の光を透過し前記第３の光を反射することにより、又は、前記第１の光及び前記第２の光を反射し前記第３の光を透過することにより、前記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光を合成する波長選択反射層と、
   を備えることを特徴とする光源装置。
2. 前記波長選択反射層における前記第１の光の照射スポットと、前記波長選択反射層における前記第２の光の照射スポットとの少なくとも一部が重なっていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記波長選択反射層は、前記蛍光体層において前記第１の光と前記第２の光とが入射する面に配置され、
   前記蛍光体層は、前記第１の光の一部によって励起され、前記第３の光を射出し、
   前記第１の光の残りの一部は前記蛍光体層を透過することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置と、
   前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系と、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。
5. 前記光変調装置は、緑色用光変調装置、青色用光変調装置、及び赤色用光変調装置を含み、
   前記波長選択反射層により合成された光を、緑色光、青色光、及び赤色光に分離し、緑色光、青色光、及び赤色光のそれぞれの光を前記緑色用光変調装置、前記青色用光変調装置、及び前記赤色用光変調装置に導光する色分離導光光学系を備え、
   前記第３の光はλｍｉｎ≦λ≦λｍａｘの波長の光を含み、
   前記色分離導光光学系により分離された前記緑色光、前記青色光、及び前記赤色光のうち、
   当該緑色光は、前記λｍｉｎ≦λ≦λｍａｘの波長の範囲内のλ１≦λ≦λ２の波長の光を含み、
   当該青色光は、λｍｉｎ≦λ＜λ１の波長の光及び前記第１の光の双方の光を含み、
   当該赤色光は、λ２＜λ≦λｍａｘの波長の光及び前記第２の光の双方の光を含むことを特徴とする請求項４に記載のプロジェクター。

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