JP2014021138A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】各色の光の強度の不均一性を抑制することができる光源装置及びプロジェクタを提供すること。
【解決手段】本技術に係る光源装置は、偏光変換素子と、蛍光体と、光源素子とを具備する。前記偏光変換素子は、入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する。前記蛍光体は、励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能である。前記光源素子は、所定波長域のレーザ光を前記励起光として発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に偏光面を有する、前記蛍光体から出射されるレーザ光を、前記入射光として照射可能である。
【選択図】図２

Description

本技術は、光源装置及びこの光源装置を利用するプロジェクタに関する。

近年、プロジェクタの光源として、レーザ光源を用いる技術が提案されている。特許文献１には、レーザ光源から照射されたコヒーレント光であるレーザ光を、蛍光物質の混合された散乱素子によって散乱させて用いることが提案されている。この光源装置では、レーザ光のコヒーレント性を低下させることで出射光のスペックルノイズを低減させる一方、レーザ光で励起された散乱素子が発する蛍光とレーザ光の両方の発光色を組み合わせて画像の色再現を行うことができる（例えば、特許文献１の段落［００１８］等参照）。

特許文献１の光源装置は、光損失が大きくなりやすいランダム偏光（自然光の、偏光方向がランダムな状態）である蛍光を使用するため、偏光変換素子を用いて蛍光の偏光方向を揃えることにより、光の利用効率を高めるようにしている。偏光変換素子は、偏光分離素子、反射ミラー及び偏光回転素子を有する。偏光分離素子に入射した光は、第１の偏光方向の偏光成分（ｐ偏光成分）とこれに直交する第２の偏光方向の偏光成分（ｓ偏光成分）とに分離することによって、２つの光路に分岐して出射する。２つのうち一方の光路に設けられた偏光回転素子が、光の偏光面を９０°回転させる。反射ミラー等により、２つの光路が平行して偏光変換素子の出射面に向けられる。これにより、偏光変換素子に入射した１本の光線を、１つの偏光成分に揃えられた２本の光線に変換して出射させることができる。

特開２０１２−３０４２号公報

特定の偏光面を有さないランダム偏光である蛍光が偏光変換素子に入射すると、偏光成分に応じた２つの光路に、比較的均等に分岐して出射する。しかしながら、偏光であるレーザ光が偏光変換素子に入射した場合、偏光面の向きによっては、一方の光路に偏って出射する場合がある。したがって、光源装置の光源面（偏光変換素子の出射面）において、蛍光による色光線は均一に分布されるが、一方でレーザ光による色光線は均一に分布されず、光の強度の分布が色によって不均一となってしまう。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、各色の光の強度の不均一性を抑制することができる光源装置及びプロジェクタを提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術に係る光源装置は、偏光変換素子と、蛍光体と、光源素子とを具備する。
前記偏光変換素子は、入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する。
前記蛍光体は、励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能である。
前記光源素子は、所定波長域のレーザ光を前記励起光として発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に偏光面を有する、前記蛍光体から出射されるレーザ光を、前記入射光として照射可能である。

偏光変換素子において、入射光がｐ及びｓの両方の偏光成分を有する状態でｐｓ分離膜に入射することにより、ランダム偏光である他の色の可視光と同様に、ｐ偏光成分の光路とｓ偏光成分の光路とに分岐して出射する。したがって、各色の光の強度の不均一性を抑制することができる光源装置が得られる。

前記光源装置は、前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に前記入射光の前記偏光面を位置させるように、前記光源素子を支持する支持部材をさらに具備してもよい。

支持部材は、光源素子が発するレーザ光の偏光面を適当な方向に向けた状態で、光源素子を支持する。これにより、蛍光体から出射されるレーザ光を、ｐ及びｓの両方の偏光成分を有する状態でｐｓ分離膜に照射することができる。

前記支持部材は、前記ｐ偏光成分と前記ｓ偏光成分とが１：１となる偏光面である基準偏光面の角度を０°とした場合に、前記入射光の前記偏光面の角度θが−２０°≦θ≦２０°となるように、前記光源素子を支持してもよい。好ましくは、前記支持部材は、前記入射光の偏光面の角度が、前記基準面偏光面と一致するように、前記光源素子を支持する。

上記の支持部材を用いて、蛍光体から出射されるレーザ光の偏光面を、ｐ及びｓの偏光成分が均等に近い角度領域に位置させることで、光の強度の分布を均一にすることができる。

本技術に係る他の光源装置は、偏光変換素子と、蛍光体と、複数の光源素子と、支持部材とを具備する。
前記偏光変換素子は、入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する。
前記蛍光体は、励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能である。
前記複数の光源素子は、所定波長域のレーザ光を前記励起光としてそれぞれ発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記蛍光体から出射される複数のレーザ光を、前記ｐｓ分離膜に入射する複数の入射光として照射可能である。
前記支持部材は、光軸方向で見て前記複数の入射光の各偏光面に沿ったベクトル方向が合成された合成ベクトル方向が、前記光軸方向で見て前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面との間に向くように、前記複数の光源素子を支持する。

入射光が複数の光源素子からのレーザ光である場合、複数の偏光面の方向を合成して得られる偏光面の方向（合成ベクトル方向）が、ｐ偏光の偏光面とｓ偏光の偏光面との間であれば、全体としてｐ及びｓの両方の偏光成分をｐｓ分離膜に照射することができる。

前記支持部材は、前記合成ベクトル方向が、前記光軸方向で見て、前記ｐ偏光成分と前記ｓ偏光成分とが１：１となる偏光面を基準として±２０°以内に向くように、前記複数の光源素子を配置してもよい。

複数の光源素子からのレーザ光の複数の偏光面の方向を合成して得られる偏光面の方向が、ｐ及びｓの偏光成分が均等に近い角度領域に向くことによって、全体としてｐ及びｓの偏光成分を均等に出射し、光の強度の分布を均一にすることができる。

前記複数の光源素子は、第１の偏光面を有するレーザ光を前記複数の入射光のうち第１の入射光として照射可能な第１の光源素子と、第２の偏光面を有するレーザ光を前記複数の入射光のうち第２の入射光として照射可能な第２の光源素子とを有してもよい。そして、前記支持部材は、前記第１の偏光面と前記第２の偏光面とが互いに垂直となるように、前記第１の光源素子と前記第２の光源素子とを配置してもよい。

２つの光源素子からのレーザ光の偏光面の方向を互いに垂直とした場合、一方のレーザ光の偏光面と他方のレーザ光の偏光面とでｐ及びｓの偏光成分の比率が逆になるので、これらを足し合わせることによって容易に光の強度の分布を均一にすることができる。
本技術に係るプロジェクタは、上述の光源装置と、前記光源装置から出射された光を用いて画像を生成する画像生成素子とを具備する。

上記の光源装置をプロジェクタに適用することで、画像の表示面内における各表示色の不均一性を抑制し、画質の向上に寄与することができる。

以上のように、本技術によれば、光源装置における各色の光の強度の不均一性を抑制することができる。

図１は、本技術の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す概略図である。 図２は、図１における光の偏光状態を模式的に示す図である。 図３は、図２中のレーザ光源を示す図である。 図４は、入射するレーザ光の偏光面を説明する図である。 図５は、上記の光源装置による偏光変換素子の出射面における光の強度分布を例示する図である。 図６は、第１の比較例に係る光源装置を示す図である。 図７は、図６に示す偏光変換素子の出射面における光の強度分布を示す図である。 図８は、第２の比較例に係る光源装置を示す図である。 図９は、図７に示す偏光変換素子の出射面における光の強度分布を示す図である。 図１０は、第３の比較例に係る光源装置を示す図である。 図１１は、図１０に示す偏光変換素子の出射面における光の強度分布を示す図である。 図１２は、本技術の第２の実施形態に係る光源装置と、それによる光の偏光状態を模式的に示す図である。 図１３は、光源装置を用いたプロジェクタの構成を示す概略図である。

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本技術の第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す概略図である。この光源装置１は、青色波長域のレーザ光、及び、そのレーザ光によって励起される蛍光物質から生じる赤色波長域から緑色波長域の光を合成して白色光を出射するタイプの、プロジェクタ用の光源装置である。

光源装置１は、レーザ光源２、集光レンズ２２、蛍光体ホイール３、コリメート光学系４、インテグレータ素子４０、偏光変換素子５等を備える。
光源素子であるレーザ光源２は、所定波長域のレーザ光を蛍光体ホイール３に向けて出射する。レーザ光源２は、例えば、400nm〜500nmの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する青色レーザ光Ｂ１を発振可能な青色レーザ光源である。

集光レンズ２２は、一または複数の凸レンズを含んでおり、レーザ光源２から出射されるレーザ光の光軸上で、レーザ光源２と蛍光体ホイール３の間に配置されている。集光レンズ２２は、レーザ光源２から出射された青色レーザ光Ｂ１を集光する。

蛍光体ホイール３は、青色レーザ光Ｂ１を透過させる円盤形状の基板３１と、その基板３１上に設けられた蛍光体層３２を有している。蛍光体ホイール３は、基板３１の２つの主面のうち、蛍光体層３２が設けられていない側の主面を集光レンズ２２側に向けるようにして配置されている。基板３１の中心に、蛍光体ホイール３を駆動するモータ３５が接続され、蛍光体ホイール３は、基板３１の中心を通る法線に回転軸３３を有し、回転軸３３を中心として回転可能に設けられている。また、蛍光体ホイール３は、集光レンズ２２により集光される青色レーザ光Ｂ１の焦点位置が蛍光体層３２の位置に一致するように配置されている。

蛍光体層３２には、青色レーザ光Ｂ１を励起光とし、励起光によって励起されて励起光の波長よりも長波長域の可視光を生成する蛍光物質が含まれている。例えば、蛍光体層３２は、約445nmの中心波長を持つ青色レーザ光によって励起されて蛍光を発する物質を含んでおり、レーザ光源２が出射する青色レーザ光Ｂ１の一部を、赤色波長域から緑色波長域までを含む波長域の光（すなわち黄色光）に変換して出射する。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）系蛍光体が用いられる。

また、蛍光体層３２は、励起光の一部を吸収する一方、励起光の一部を透過させることにより、レーザ光源２から出射された青色レーザ光Ｂ１も出射することができる。これにより、蛍光体層３２から出射される光は、青色の励起光と黄色の蛍光との混色による白色光となる。このように励起光の一部を透過させるため、蛍光体層３２は、例えば光透過性を有する粒子状の物質であるフィラー粒子を含んでいてもよい。

モータ３５によって基板３１が回転することにより、レーザ光源２は、蛍光体層３２上の照射位置を相対的に移動させながら、蛍光体層３２に励起光を照射する。したがって、蛍光体ホイール３では、同一の位置に長時間励起光が照射されることによる劣化を避けつつ、レーザ光源２からの青色レーザ光Ｂ１とそれを変換した蛍光が得られる。

コリメート光学系４は、一または複数の凸レンズを含んでおり、蛍光体ホイール３からの光を平行化してインテグレータ素子４０に照射する。

インテグレータ素子４０は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第１のフライアイレンズ４１、及び、その各マイクロレンズに１つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第２のフライアイレンズ４２を含んでいる。コリメート光学系４からインテグレータ素子４０に入射する平行光は、第１のフライアイレンズ４１のマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第２のフライアイレンズ４２における対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第２のフライアイレンズ４２のマイクロレンズのそれぞれが、二次光源として機能し、輝度が揃った複数の平行光を、偏光変換素子５に入射光として照射する。

コリメート光学系４及びインテグレータ素子４０は、全体として、レーザ光源２及び蛍光体ホイール３から偏光変換素子５に照射される入射光を、均一な輝度分布に整える機能を有する。

偏光変換素子５は、レーザ光源２及び蛍光体ホイール３から照射され、インテグレータ素子４０等を介して入射する入射光の、偏光状態を揃える機能を有する。この偏光変換素子５は、例えば光源装置１の出射側に配置された重畳レンズ１５０等を介して、青色レーザ光Ｂ２、緑色光Ｇ２及び赤色光Ｒ２を含む出射光を出射する。

図２は、図１における光の偏光状態を模式的に示す図である。集光レンズ２２、コリメート光学系４及びインテグレータ素子４０等については、光の偏光状態に実質的に大きな影響を与えないものとすることができ、以下では図示と説明を省略する。

偏光変換素子５は、光軸方向で見て典型的には四角形の外形を有する。図２を参照して、偏光変換素子５は、図２の紙面垂直方向に長い短冊状の複数の基板１０ａ及び１０ｂを有する。これら基板１０ａ及び１０ｂは、交互に並べられて配置され、これらが接着層１４によって接着されている。基板１０ａ及び図中右側の基板１０ｂとの間には、ｐｓ分離膜１１が設けられている。また、基板１０ａ及び図中右側の基板１０ｂとの間には全反射膜１２が設けられている。

基板１０ａ及び基板１０ｂは、ガラス等を材料とする透明基板であり、図２で見て、例えば、一方の対角が約４５°、他方の対角が約１３５°である平行四辺形状となっている。例えば、複数のガラス基板が準備される。そのうちの一部（基板１０ａ）の主面にｐｓ分離膜１１が蒸着され、残りの基板（基板１０ｂ）の主面に全反射膜１２が蒸着される。これら基板１０ａ、１０ｂ、１０ａ、１０ｂ、・・・の貼り合わせの後、主面と４５°の角度で基板が切り出されることにより、偏光変換素子５が作製される。その切り出し面として光の入射側端面及び出射側端面となる。これらの各基板の厚さは、例えば２〜４ｍｍである。

偏光変換素子５の光の出射側端面において、各基板１０ｂには位相差フィルム１３が設けられている。また、偏光変換素子５の光の入射側端面において、各基板１０ｂには遮光膜１５が設けられている。基板１０ｂの光の入射側には、遮光膜１５が設けられ、基板１０ａの光の入射側には、遮光膜１５は設けられていない。

偏光変換素子５は、基板１０ｂの入射側端面に遮光膜１５を配置していることによって、蛍光体３２からの入射光が基板１０ａの端面から入射する。ｐｓ分離膜１１が、基板１０ａの入射側端面に斜めに向けられて配置されているので、上記の入射光はｐｓ分離膜１１に斜め方向に入射する。

ｐｓ分離膜１１は、いわゆるＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）であり、誘電体多層膜により形成されている。ｐｓ分離膜１１は、入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離する機能を有する。ｐｓ分離膜１１は、入射面（入射光と反射光の光軸を含む面）に平行な偏光面を有するｐ偏光成分を透過させ、入射面に垂直な偏光面を有するｓ偏光成分を反射する。

全反射膜１２は、アルミニウム等の金属膜または誘電体多層膜により形成されたミラーである。全反射膜１２は、ｐｓ分離膜１１で反射されて全反射膜１２に入射した光（ｓ偏光）を反射することによって、ｓ偏光の光路を、ｐｓ分離膜１１を透過した光（ｐ偏光）の光路と平行にする。

位相差フィルム１３は、１／２波長板の機能を有し、入射した光の偏光方向を９０°回転させる機能を有する。したがって、位相差フィルム１３は、ｐｓ分離膜１１を透過して位相差フィルム１３に入射したｐ偏光を、ｓ偏光に変換して出射する。

全体として、偏光変換素子５は、蛍光体３２から出射された光に含まれるｐ偏光成分を、ｓ偏光に変換して基板１０ｂから出射し、蛍光体３２から出射された光に含まれるｓ偏光成分を、ｓ偏光に維持して基板１０ｂの隣の基板１０ａから出射する。

ここで、蛍光体３２から出射される光に含まれる偏光成分について説明する。
図２に示すように、蛍光体３２から出射される光は、蛍光としての赤色光Ｒ１及び緑色光Ｇ１、及び、レーザ光源２からの励起光である青色レーザ光Ｂ１の一部である。

蛍光である赤色光Ｒ１及び緑色光Ｇ１は、特定の偏光面を有さないランダム偏光であり、ｐ偏光成分及びｓ偏光成分の両方を含むため、ｐｓ分離膜１１によってｐ偏光とｓ偏光とに分離することができる。ランダム偏光の場合、この偏光成分の比率が比較的均等であるため、ｓ偏光の光路（基板１０ａ側の光路Ｌｓ）及びｐ偏光の光路（基板１０ｂ側の光路Ｌｐ）に、半分ずつの光量で分岐して出射する（図２の出射光Ｒ２及びＧ２）。

一方、蛍光体３２から出射される青色レーザ光Ｂ１は、励起光として照射された青色レーザ光Ｂ１の偏光面を維持した状態の直線偏光である。このため、ｐｓ分離膜１１に入射する青色レーザ光Ｂ１の偏光成分の比率は、レーザ光源２から出射される青色レーザ光Ｂ１の偏光面の方向によって決まってしまう。

図２に示すように、光源装置１には、レーザ光源２を支持する支持部材としての支持基板２０が設けられている。支持基板２０は、例えば回路基板であってもよい。支持基板２０は、ｐ偏光の偏光面とｓ偏光の偏光面の間に青色レーザ光Ｂ１の偏光面を位置させるようにレーザ光源２を支持している。具体的には、青色レーザ光Ｂ１の偏光面の方向は、レーザ光源２が配置される姿勢、特に、ｐｓ分離膜１１によって決定されるｐ偏光面の方向及びｓ偏光面の方向を基準とした、光軸周りの回転角度位置によって決まる。

図３は、レーザ光源２を示す図である。図３のうち上の図は、レーザ光源２及び支持基板２０を図２と同じ方向で見た側面図であり、下の図は、それらを光軸方向で見た正面図である。レーザ光源２は、例えば一対の電極２１を有する。例えば、これら電極２１の配列方向（一点鎖線で示す矢印の方向）が、このレーザ光源２が発するレーザ光の直線偏光の偏光面に一致する場合、これら電極２１の配列方向がｐ偏光面及びｓ偏光面の間の方向となるように、支持基板２０にこのレーザ光源２が取り付けられればよい。

例えば、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とが１：１となる偏光面を基準偏光面として、青色レーザ光Ｂ１の偏光面が基準偏光面に近い偏光面となるような向きで、レーザ光源２が配置される。図４は、入射するレーザ光の偏光面を説明するための図である。図４に示すように、基準偏光面の角度を０°とした場合、ｓ偏光面及びｐ偏光面の角度は、４５°及び−４５°と表すことができる。

具体的には、支持基板２０は、青色レーザ光Ｂ１の偏光面の角度θが−２０°≦θ≦２０°となるように、レーザ光源２を支持する。このような角度θの偏光面では、ｐ偏光成分及びｓ偏光成分がそれぞれ約３０〜７０％の範囲となるので、これらの偏光成分の間の量的な偏りが抑制される。

最も好ましい偏光面の角度θは、基準偏光面と一致する角度、すなわち、ｐ偏光及びｓ偏光の直角でなる角度の中央値である４５°である。

例えば上記のように、上記基準偏光面と一致する偏光面を持つ、レーザ光源２から出射される青色レーザ光Ｂ１は、ｐｓ分離膜１１によってｐ偏光とｓ偏光とに分離する。青色レーザ光Ｂ１のｐ偏光成分は、ｐ偏光としてｐｓ分離膜１１を透過し、位相差フィルム１３によってｓ偏光に変換されて出射する。ｐｓ分離膜１１で反射される光量と、透過する光量は実質的に同じである。青色レーザ光Ｂ１のｓ偏光成分は、ｐｓ分離膜１１及び全反射膜１２によって反射され、出射側の位相差フィルム１３が設けられていない領域から、ｓ偏光として出射する。

このように、偏光である青色レーザ光Ｂ１も、ランダム偏光である他の色の可視光と同様に、ｐ偏光成分の光路Ｌｐとｓ偏光成分の光路Ｌｓとに分岐して出射することができる。最も好ましい角度θとしての入射光（Ｂ１）の偏光面が基準偏光面に一致することにより、左右の光路に分岐した青色レーザ光Ｂ２の光量の不均一性が抑制される。

図５は、光源装置１による偏光変換素子５の出射側端面における出射光の強度分布を示する図である。上記の結果として、青色レーザ光Ｂ２が、赤色光Ｒ２及び緑色光Ｇ２にほぼ同じ均一性で分布する。

＜比較例１＞
図６は、上記第１の実施形態に係る光源装置１の比較として第１の比較例に係る光源装置を模式的に示す。上記実施形態と同様の部材は、同一の符号を付している。

この第１の比較例に係る光源装置１００は、上記光源装置１と同様に、青色光としてレーザ光を利用し、青色よりも長波長域の色光（赤色光及び緑色光）として蛍光を利用する光源装置である。光源装置１００は、図２に示す光源装置１と同一の偏光変換素子５を備えている。しかし、光源装置１とは異なり、入射光としてｓ偏光を偏光変換素子５に照射するようにレーザ光源９１が配置されている。ｓ偏光である青色レーザ光Ｂｓは、全てｐｓ分離膜１１によって反射され、全反射膜１２に入射してｓ偏光側（右側）の光路Ｌｓで出射される。この場合、ｐ偏光側（左側）の光路では、青色レーザ光が出射されない。

図７は、この光源装置１００の偏光変換素子５の出射側端面における出射光の強度分布を示す。この光源装置１００では、出射する青色レーザ光が一方の光路に偏るため、出射面における青色光の強度分布が著しく不均等となってしまい、赤色光及び緑色光のような均一性を得ることができない。そのため、出射する白色光が不均等となってしまうという問題が生じる。

＜比較例２＞
図８は、第２の比較例に係る光源装置を模式的に示す。図９は、この光源装置２００における偏光変換素子５の出射側端面における出射光の強度分布を示す。この第２の比較例では、入射光としてｐ偏光を偏光変換素子５に照射するようにレーザ光源９２が配置されている。この場合、ｐ偏光である青色レーザ光Ｂｐが全てｐｓ分離膜１１を透過し、位相差フィルム１３に入射してｓ偏光に変換される。したがって、青色レーザ光は、全て左側の光路Ｌｐで出射され、ｓ偏光側（右側）では出射されない。その結果、図９に示すように、青色光の強度分布が赤色光及び緑色光に比べて著しく不均等となり、白色光が不均等となってしまう。

＜比較例３＞
図１０は、第２の比較例に係る光源装置を模式的に示す。図１１は、この光源装置３１０における偏光変換素子９５の出射側端面における出射光の強度分布を示す。この例では、上記偏光変換素子５に比べ、偏光変換素子９５に設けられた全反射膜１２とそれに隣接する接着層１４との位置が、互いに逆になっている。すなわち、基板１０ｃに全反射膜１２が形成され、その全反射膜１２と図中右側の基板１０ｄとの間に、接着層１４が設けられている。

入射光としてｓ偏光を偏光変換素子９５に照射するようにレーザ光源９３が配置されている。第３の比較例に係る光源装置３１０では、第１の比較例（図６参照）と同様、入射光としての青色レーザ光Ｂｓの全量がｐｓ分離膜１１によって反射され、全反射膜１２に入射する。

ここで、図６に示したように光源装置１００では、青色レーザ光Ｂｓが接着層１４を通って全反射膜１２に入射し、反射膜１２によって反射されて再び接着層１４を通る。接着層１４を通る青色レーザ光Ｂｓの光量が多くなると、接着層１４の劣化が懸念される。図１０に示した光源装置３１０では、青色レーザ光Ｂｓが接着層１４を通ることなく反射膜１２で全反射するので、接着層１４の光劣化を回避することができる。しかしながら、図１１に示すように、偏光変換素子９５の出射面における青色光の強度分布が不均等であるという問題が残る。

上記第１の実施形態に係る光源装置１によれば、全反射膜１２上の接着層１４に入射するｓ偏光成分の光量を、ｐｓ分離膜１１に入射した青色レーザ光Ｂ１の半分に低減することができる。これにより、光による接着層１４の劣化も抑えることができる。

このような光による接着層１４の劣化防止の観点から、光源装置１において、光源装置３１０の偏光変換素子９５が、偏光変換素子５の代わりに用いられてもよい。

しかしながら、この偏光変換素子９５を製造しようとすると、ｐｓ分離膜１１が形成された基板１０ｃの、ｐｓ分離膜１１とは反対側の面に全反射膜１２を形成する必要がある。つまり、基板の両面に成膜する必要があるため、製造工程が増えるという課題は残る。

光源装置１は、比較的簡易な工程で製造可能な偏光変換素子５を用いつつ、各接着層１４を通るレーザ光の光量を低減させることによって劣化を抑制することができる。したがって、製造コストを増大させることなく、偏光変換素子の信頼性の低下を回避することができる。

＜第２の実施形態＞
図１２は、本技術の第２の実施形態に係る光源装置におけるレーザ光源を示す図である。この実施形態において、上記第１の実施形態に係る光源装置１が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

この光源装置は、レーザ光源２０１及び２０２を含む複数の光源素子を有する。複数の光源素子は、例えば、レーザ光源２０１とレーザ光源２０２とを同数ずつ含んで構成された、多数のレーザ光源２０１及び２０２によるレーザアレイであってもよい。

レーザ光源２０１（第１の光源素子）は、第１の偏光面を有する青色レーザ光Ｂ１１（第１の入射光）を蛍光体層３２及びｐｓ分離膜１１に照射するように、所定の姿勢で支持基板２０に取り付けられている。レーザ光源２０２（第２の光源素子）は、第１の偏光面とは異なる向きの偏光面（第２の偏光面）を有する青色レーザ光Ｂ１２（第２の入射光）を照射することができるような姿勢で、レーザ光源２０１と対で支持基板２０に取り付けられている。

具体的には、図１４に示すように、実質的に同一の素子であるレーザ光源２０１とレーザ光源２０２とが、光軸を中心とした回転角度位置を互いにずらすようにして支持基板２０に支持される。例えば、回転角度位置の差を９０°にすることによって、ｐｓ分離膜１１に入射する複数のレーザ光の、第１の偏光面と第２の偏光面とを互いに垂直にすることができる。

図１２では、レーザ光源２０１が、ｐ偏光の偏光面を有する青色レーザ光Ｂ１１を出射するように配置され、レーザ光源２０２が、ｓ偏光の偏光面を有する青色レーザ光Ｂ１２を出射するように配置されている。レーザ光源２０１及び２０２が、ｐｓ分離膜１１にｐ及びｓの両方の偏光成分を照射することができる。したがって、ｐ偏光成分の光路Ｌｐ（図１参照）及びｓ偏光成分の光路Ｌｓの両方に青色レーザ光Ｂ２を出射し、出射光の偏りを抑制することができる。

＜プロジェクタ＞
図１３は、図１または１２で示した光源装置を搭載可能なプロジェクタ１００の構成を示す概略図である。プロジェクタ１００は、光源装置から出射される光を利用する光学エンジン５０を有している。

光学エンジン５０は、ダイクロイックミラー２１０、２２０、ミラー２３０、２４０及び２５０、リレーレンズ２６０及び２７０、フィールドレンズ３００Ｒ、３００Ｇ及び３００Ｂ、画像生成素子としての液晶ライトバルブ４００Ｒ、４００Ｇ及び４００Ｂ、ダイクロイックプリズム５００及び投射光学系６００を含んでいる。

ダイクロイックミラー２１０及び２２０は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。図１２を参照して、例えば、ダイクロイックミラー２１０が、赤色光Ｒ２を選択的に反射する。ダイクロイックミラー２２０は、ダイクロイックミラー２１０を透過した緑色光Ｇ２及び青色光Ｂ２のうち、緑色光Ｇ２を選択的に反射する。残る青色光Ｂ２が、ダイクロイックミラー２２０を透過する。これにより、光源装置１から出射された光が、異なる色の複数の色光に分離される。

分離された赤色光Ｒ２は、ミラー２３０により反射され、フィールドレンズ３００Ｒを通ることによって平行化された後、赤色光の変調用の液晶ライトバルブ４００Ｒに入射する。緑色光Ｇ２は、フィールドレンズ３００Ｇを通ることによって平行化された後、緑色光の変調用の液晶ライトバルブ４００Ｇに入射する。青色光Ｂ２は、リレーレンズ２６０を通ってミラー２４０により反射され、さらにリレーレンズ２７０を通ってミラー２５０により反射される。ミラー２５０により反射された青色光Ｂ２は、フィールドレンズ３００Ｂを通ることによって平行化された後、青色光の変調用の液晶ライトバルブ４００Ｂに入射する。

液晶ライトバルブ４００Ｒ、４００Ｇ及び４００Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源（例えばＰＣ等）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ４００Ｒ、４００Ｇ及び４００Ｂは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像及び青色画像を生成する。変調された各色の光（形成された画像）は、ダイクロイックプリズム５００に入射して合成される。ダイクロイックプリズム５００は、３つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投射光学系６００に向けて出射する。投射光学系６００は、ダイクロイックプリズム５００によって合成された光を図示しないスクリーンに照射する。これにより、フルカラーの画像が表示される。

光源装置１によって、光学エンジン５０に供給される各色光の出射面における強度分布が均一化されるため、このプロジェクタ１００は、レーザ光による青色の画像と、蛍光による赤色及び緑色の画像とを合成する場合において、色合いのばらつきを抑制することができる。したがって、画像の表示面内における各表示色の不均一性を抑制し、画質の向上に寄与することができる。

＜その他の実施形態＞

上記第２の実施形態のように複数のレーザ光源が設けられる場合に、青色レーザ光Ｂ１１及びＢ１２の、異なる２つの偏光面の方向は、上記の例に限定されない。例えば、これらのうちいずれか一方または両方の偏光面を、ｐ偏光の偏光面とｓ偏光の偏光面の間に位置させてもよい。

複数のレーザ光源が設けられる場合に、複数の青色レーザ光の偏光面の方向は、２種類に限定されない。例えば、複数の青色レーザ光に、偏光面の方向が異なる３つ以上の青色レーザ光が含まれるように、複数のレーザ光源が配置されてもよい。これにより、異なる偏光面を有する複数の青色レーザ光がｐｓ分離膜１１に入射するので、入射光に確実にｐ偏光成分とｓ偏光成分とが含まれる。したがって、上記同様の効果を得ることができる。

その場合、複数のレーザ光源の光軸方向で見て、それらレーザ光源による複数の偏光面に沿ったそれぞれのベクトル方向が合成された合成ベクトル方向が、ｐ偏光の偏光面とｓ偏光の偏光面との間に向くように、これら複数のレーザ光源が支持基板により支持されていてもよい。特に、上述の基準偏光面を０°として、上記合成ベクトル方向の角度θ１が、−２０°≦θ１≦２０°の範囲内にあることが好ましい。最も好ましい形態は、その角度θ１が、基準偏光面０°と一致する形態である。

上記角度θ（及びθ１）の好ましい形態は、−２０°≦θ≦２０°であったが、−１５°≦θ≦１５°、−１０°≦θ≦１０°、−５°≦θ≦５°であってもよい。

上記実施形態では、青色レーザ光が蛍光体層を励起する励起光として用いられたが、これに限られず、青紫〜紫レーザ光が励起光として用いられてもよい。この場合、青紫〜紫レーザ光の波長域（例えば中心波長405nm、420nm等）に応じて、蛍光体材料が適宜選択され得る。

上記実施形態では、支持基板２０に、偏光面の角度が設定されるようにしてレーザ光源が設置される例を示した。しかし、このようなレーザ光源の設置角度ではなく、偏光面を所定の角度に揃える素子により、レーザ光源の偏光面の角度が設定されるようにしてもよい。例えば、その素子は、レーザ光源からの出射光をランダム偏光に変換する素子と、そのランダム偏光から所定方向の偏光面の光を抽出する素子とを含んでいてもよい。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する偏光変換素子と、
励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能な蛍光体と、
所定波長域のレーザ光を前記励起光として発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に偏光面を有する、前記蛍光体から出射されるレーザ光を、前記入射光として照射可能な光源素子と
を具備する光源装置。
（２）（１）に記載の光源装置であって、
前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に前記入射光の前記偏光面を位置させるように、前記光源素子を支持する支持部材をさらに具備する
光源装置。
（３）（２）に記載の光源装置であって、
前記支持部材は、前記ｐ偏光成分と前記ｓ偏光成分とが１：１となる偏光面である基準偏光面の角度を０°とした場合に、前記入射光の前記偏光面の角度θが−２０°≦θ≦２０°となるように、前記光源素子を支持する
光源装置。
（４）（３）に記載の光源装置であって、
前記支持部材は、前記入射光の偏光面の角度が、前記基準偏光面と一致するように、前記光源素子を支持する
光源装置。
（５）入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する偏光変換素子と、
励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能な蛍光体と、
所定波長域のレーザ光を前記励起光としてそれぞれ発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記蛍光体から出射される複数のレーザ光を、前記ｐｓ分離膜に入射する複数の入射光として照射可能な複数の光源素子と、
光軸方向で見て前記複数の入射光の各偏光面に沿ったベクトル方向が合成された合成ベクトル方向が、前記光軸方向で見て前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面との間に向くように、前記複数の光源素子を支持する支持部材と
を具備する光源装置。
（６）（５）に記載の光源装置であって、
前記支持部材は、前記合成ベクトル方向が、前記光軸方向で見て、前記ｐ偏光成分と前記ｓ偏光成分とが１：１となる偏光面を基準として±２０°以内に向くように、前記複数の光源素子を配置している
光源装置。
（７）（６）に記載の光源装置であって、
前記複数の光源素子は、第１の偏光面を有するレーザ光を前記複数の入射光のうち第１の入射光として照射可能な第１の光源素子と、第２の偏光面を有するレーザ光を前記複数の入射光のうち第２の入射光として照射可能な第２の光源素子とを有し、
前記支持部材は、前記第１の偏光面と前記第２の偏光面とが互いに垂直となるように、前記第１の光源素子と前記第２の光源素子とを配置している
光源装置。
（８）入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する偏光変換素子と、
励起光によって励起され、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する入射光として照射可能な蛍光体と、
青色の波長域以下の所定波長のレーザ光を発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に偏光成分を有する青色レーザ光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能な光源素子と
を有する光源装置と、
前記光源装置から出射された光を用いて画像を生成する画像生成素子と
を具備するプロジェクタ。
（９）入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する偏光変換素子と、
励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能な蛍光体と、
所定波長域のレーザ光を前記励起光としてそれぞれ発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記蛍光体から出射される複数のレーザ光を、前記ｐｓ分離膜に入射する複数の入射光として照射可能な複数の光源素子と、
光軸方向で見て前記複数の入射光の各偏光面に沿ったベクトル方向が合成された合成ベクトル方向が、前記光軸方向で見て前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面との間に向くように、前記複数の光源素子を支持する支持部材と
を有する光源装置と、
前記光源装置から出射された光を用いて画像を生成する画像生成素子と
を具備するプロジェクタ。

１、１０１…光源装置
２、２０１、２０２…レーザ光源
５、９５…偏光変換素子
１１…ｐｓ分離膜
２０…支持基板
３２…蛍光体層
１００…プロジェクタ
４００Ｒ、４００Ｇ及び４００Ｂ…液晶ライトバルブ

Claims (9)

1. 入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する偏光変換素子と、
   励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能な蛍光体と、
   所定波長域のレーザ光を前記励起光として発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に偏光面を有する、前記蛍光体から出射されるレーザ光を、前記入射光として照射可能な光源素子と
   を具備する光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置であって、
   前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に前記入射光の前記偏光面を位置させるように、前記光源素子を支持する支持部材をさらに具備する
   光源装置。
3. 請求項２に記載の光源装置であって、
   前記支持部材は、前記ｐ偏光成分と前記ｓ偏光成分とが１：１となる偏光面である基準偏光面の角度を０°とした場合に、前記入射光の前記偏光面の角度θが−２０°≦θ≦２０°となるように、前記光源素子を支持する
   光源装置。
4. 請求項３に記載の光源装置であって、
   前記支持部材は、前記入射光の偏光面の角度が、前記基準偏光面と一致するように、前記光源素子を支持する
   光源装置。
5. 入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する偏光変換素子と、
   励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能な蛍光体と、
   所定波長域のレーザ光を前記励起光としてそれぞれ発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記蛍光体から出射される複数のレーザ光を、前記ｐｓ分離膜に入射する複数の入射光として照射可能な複数の光源素子と、
   光軸方向で見て前記複数の入射光の各偏光面に沿ったベクトル方向が合成された合成ベクトル方向が、前記光軸方向で見て前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面との間に向くように、前記複数の光源素子を支持する支持部材と
   を具備する光源装置。
6. 請求項５に記載の光源装置であって、
   前記支持材は、前記合成ベクトル方向が、前記光軸方向で見て、前記ｐ偏光成分と前記ｓ偏光成分とが１：１となる偏光面を基準として±２０°以内に向くように、前記複数の光源素子を配置している
   光源装置。
7. 請求項６に記載の光源装置であって、
   前記複数の光源素子は、第１の偏光面を有するレーザ光を前記複数の入射光のうち第１の入射光として照射可能な第１の光源素子と、第２の偏光面を有するレーザ光を前記複数の入射光のうち第２の入射光として照射可能な第２の光源素子とを有し、
   前記支持部材は、前記第１の偏光面と前記第２の偏光面とが互いに垂直となるように、前記第１の光源素子と前記第２の光源素子とを配置している
   光源装置。
8. 入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する偏光変換素子と、
   励起光によって励起され、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する入射光として照射可能な蛍光体と、
   青色の波長域以下の所定波長のレーザ光を発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面の間に偏光成分を有する青色レーザ光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能な光源素子と
   を有する光源装置と、
   前記光源装置から出射された光を用いて画像を生成する画像生成素子と
   を具備するプロジェクタ。
9. 入射光の偏光成分をｐ偏光成分及びｓ偏光成分に分離可能なｐｓ分離膜を有する偏光変換素子と、
   励起光によって励起されることにより生成される、前記励起光の波長よりも長波長域の可視光を、前記ｐｓ分離膜に入射する前記入射光として照射可能な蛍光体と、
   所定波長域のレーザ光を前記励起光としてそれぞれ発し、前記励起光を前記蛍光体に照射することにより、前記蛍光体から出射される複数のレーザ光を、前記ｐｓ分離膜に入射する複数の入射光として照射可能な複数の光源素子と、
   光軸方向で見て前記複数の入射光の各偏光面に沿ったベクトル方向が合成された合成ベクトル方向が、前記光軸方向で見て前記ｐ偏光の偏光面と前記ｓ偏光の偏光面との間に向くように、前記複数の光源素子を支持する支持部材と
   を有する光源装置と、
   前記光源装置から出射された光を用いて画像を生成する画像生成素子と
   を具備するプロジェクタ。