JP2018136518A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】安定した色の表示が可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクターは、第１の光線束を射出する第１の光源領域と、第１の成分を含む第２の光線束を射出する第２の光源領域と、を含む光源ユニットと、第１の光線束と、第２の光線束のうちの少なくとも第１の成分と、を互いに異なる方向に進行させる光分岐ユニットと、第１の光線束を蛍光光に変換する波長変換素子と、第１の光変調ユニットと、第２の光変調ユニットと、蛍光光を第１の光変調ユニットに導く第１の導光光学系と、第１の成分を第２の光変調ユニットに導く第２の導光光学系と、投射光学系と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

半導体レーザー等の発光素子から射出された励起光を蛍光体に照射して得た蛍光光を、照明光として利用する光源装置を備えたプロジェクターが提案されている。

下記の特許文献１に、複数の半導体レーザーと、ダイクロイックミラーと、蛍光体層と、位相差板と、拡散板と、反射板と、を備えた光源装置が開示されている。この光源装置において、複数の半導体レーザーのうち、一部の半導体レーザーから射出されたＳ偏光は、蛍光体層に向かって進み、蛍光体層を励起させる励起光となる。他の半導体レーザーから射出されたＰ偏光は、拡散板に向かって進み、照明光の一部となる。Ｓ偏光とＰ偏光とは、偏光分離機能を有するダイクロイックミラーにより分離される。蛍光体層からの黄色の蛍光光と拡散板からの青色光とは、ダイクロイックミラーにより合成され、白色光となる。

特開２０１３−２５０４９４号公報

上記の光源装置において、例えば青色光が入射するレンズの温度が上昇すると、レンズの光弾性効果によってレンズを透過する青色光の偏光状態が乱れ、ダイクロイックミラーで本来反射されるべき青色光の一部が反射されなくなる。その結果、青色光と黄色光とのバランスが変化するため、射出光の色が温度により変化する。この種の光源装置を備えたプロジェクターにおいて、温度変化も含めた種々の要因により特定の光の偏光状態が乱れた場合、画像の色が変化する、という問題があった。

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って、安定した色の表示が可能なプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様のプロジェクターは、第１の光線束を射出する第１の光源領域と、第１の成分を含む第２の光線束を射出する第２の光源領域と、を含む光源ユニットと、前記第１の光線束と、前記第２の光線束のうちの少なくとも前記第１の成分と、を互いに異なる方向に進行させる光分岐ユニットと、前記第１の光線束を蛍光光に変換する波長変換素子と、第１の光変調ユニットと、第２の光変調ユニットと、前記蛍光光を前記第１の光変調ユニットに導く第１の導光光学系と、前記第１の成分を前記第２の光変調ユニットに導く第２の導光光学系と、投射光学系と、を備える。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいては、光源ユニットの第２の光源領域から射出された第２の光線束の第１の成分が蛍光光と合成されることなく第２の光変調ユニットに入射するため、安定した色の表示が可能となる。また、第２の光変調ユニットに導かれる第１の成分は、偏光分離機能を有するダイクロイックミラーではなく、光分岐ユニットによって第１の光線束から分岐されるため、第２の光線束の第１の成分の利用効率が高い。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記光分岐ユニットは、前記第１の光線束の光路上と前記第２の光線束の光路上とのいずれか一方に配置されていてもよい。

この構成によれば、簡易な構成で第１の光線束と第２の光線束の第１の成分とを分岐させることができる。

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の光線束は、前記第１の光線束よりも細く、前記光分岐ユニットは、前記第２の光線束の光路上に設けられていてもよい。

この構成によれば、光分岐ユニットを小型化することができる。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記第１の光線束の少なくとも一部が入射する偏光合成素子をさらに備え、前記光分岐ユニットは、前記第２の光線束の光軸の周りに回転可能な第１の位相差素子と、前記第１の位相差素子の後段に設けられた第１の偏光分離素子と、前記第１の偏光分離素子の後段に設けられた第１の反射素子と、を備え、前記第１の偏光分離素子は、前記第２の光線束を前記第１の成分と第２の成分とに分離し、前記第１の光線束と前記第２の成分とは前記偏光合成素子によって合成されて前記波長変換素子に入射してもよい。

この構成によれば、第１の位相差素子を第２の光線束の光軸の周りに回転させることによって、第１の偏光分離素子によって互いに分離される第１の成分と第２の成分との割合を変えることができる。これにより、画像の色バランスを調整することができる。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記蛍光光の強度と前記第１の成分の強度との比を検出する色バランス検出装置と、前記色バランス検出装置からの出力に応じて、前記第１の位相差素子の、前記第２の光線束の光軸の周りの回転角を制御する回転角制御装置と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、色バランス検出装置と回転角制御装置とを用いて、色バランスを自動的に調整することができる。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、第２の位相差素子と、第２の偏光分離素子と、をさらに備え、前記第１の光源領域は、第１のサブ光線束を射出する第１のサブ光源領域と、第２のサブ光線束を射出する第２のサブ光源領域と、を含み、前記第２の位相差素子は、前記第１のサブ光線束の光路上に、前記第１のサブ光線束の光軸の周りに回転可能に設けられており、前記第２の偏光分離素子は、前記第２の位相差素子の後段に設けられ、前記第１のサブ光線束を第３の成分と第４の成分とに分離してもよい。

この構成によれば、第２の位相差素子を第１のサブ光線束の光軸の周りに回転させることによって、第２の偏光分離素子によって互いに分離される第３の成分と第４の成分との割合を変えることができる。第３の成分と第４の成分とのいずれか一方を第２の光変調ユニットに導くことにより、仮に第２の光源領域の故障等により第１の成分が射出されなくなったとしても、第２の光変調ユニットに入射する光がなくなることがない。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記蛍光光の強度と前記第１の成分の強度との比を検出する色バランス検出装置と、前記色バランス検出装置からの出力に応じて、前記第１の位相差素子の、前記第２の光線束の光軸の周りの回転角と、前記第２の位相差素子の、前記第１のサブ光線束の光軸の周りの回転角と、のうちの少なくとも一方を制御する回転角制御装置と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、色バランス検出装置と回転角制御装置とを用いて、色バランスを自動的に調整することができる。

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の導光光学系は、拡散素子と、前記拡散素子の後段に設けられた均一照明光学系と、を備えていてもよい。

この構成によれば、第２の光線束の第１の成分を第２の光変調ユニットに導く際に、第１の成分の配光分布を調整するとともに、照度分布を均一化することができる。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記均一照明光学系は、光入射端面と光射出端面と４つの反射面とを有する四角柱状のロッドインテグレーターであり、前記第１の成分の偏光状態は、前記４つの反射面のうちの１つの反射面に対するＳ偏光もしくはＰ偏光であってもよい。

この構成によれば、第１の成分がロッドインテグレーターを通過する際の偏光状態の乱れを抑えることができ、第１の成分の利用効率を高めることができる。

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の導光光学系は、前記光分岐ユニットと前記ロッドインテグレーターとの間の前記第１の成分の光路上に設けられた集光レンズをさらに備え、前記第１の成分の主光線の前記光入射端面への入射角は０°であり、前記集光レンズは、前記光入射端面に対する前記第１の成分の入射角の範囲が４５°以下となるように前記第１の成分を集光してもよい。

この構成によれば、第１の成分がロッドインテグレーターを通過する際の偏光状態の乱れを抑えることができ、第１の成分の利用効率を高めることができる。

また、本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記蛍光光は第１の色光と第２の色光とを含み、前記第１の光変調ユニットは、前記第１の色光を変調する第１の光変調装置と、前記第２の色光を変調する第２の光変調装置と、を備えていてもよい。

第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 光源ユニットとその近傍の構成を示す斜視図である。 ロッドインテグレーターを示す斜視図である。 ホワイトバランス調整を行う手順を示すフローチャートである。 第２実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 第３実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 光源装置および導光光学系の一部の拡大図である。 第４実施形態のプロジェクターの要部の概略構成図である。 第５実施形態のプロジェクターの要部の概略構成図である。 第６実施形態のプロジェクターの要部の概略構成図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。
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、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

本実施形態のプロジェクター１は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー映像（画像）を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクター１は、光源装置の発光素子として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを用いている。

図１に示すように、プロジェクター１は、光源装置７００と、第１の導光光学系としての色分離導光光学系２００と、第２の導光光学系としての導光光学系８００と、第１の光変調ユニット４０１としての赤色光用光変調装置４００Ｒ（第１の光変調装置）および緑色光用光変調装置４００Ｇ（第２の光変調装置）と、第２の光変調ユニットとしての青色光用光変調装置４００Ｂ（第３の光変調装置）と、合成光学系５００と、投射光学系６００と、を概略備えている。

光源装置７００は、光源ユニット７１０と、光線束圧縮光学系７２０と、光分岐ユニットとしての分岐ミラー７２５（反射素子）と、ホモジナイザー光学系７３０と、ダイクロイックミラー７３５と、コリメート集光光学系７４０と、波長変換素子７５０と、インテグレーター光学系７６０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。

図２は、光源ユニット７１０とその近傍の構成を示す斜視図である。
図２に示すように、光源ユニット７１０は、基板７１１と、基板７１１上にアレイ状に配列された複数の発光素子７１２と、フレーム７１３と、カバーガラス７１４と、複数の電極端子７１５と、を備えている。

複数の発光素子７１２は、基板７１１とフレーム７１３とカバーガラス７１４とに囲まれた空間に収容されている。本実施形態では、光源ユニット７１０は２０個の発光素子７１２を備え、５個の発光素子７１２がＺ方向に所定の間隔をおいて配置されてなる４つの発光素子列がＸ方向に並んでいる。

図２の右側から順に、４つの発光素子列のそれぞれを、第１の発光素子列７１２Ａ、第２の発光素子列７１２Ｂ、第３の発光素子列７１２Ｃ、第４の発光素子列７１２Ｄと称する。光源ユニット７１０のうち、第１〜第３の発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｃが設けられた領域を第１の光源領域７１０ａと称し、第４の発光素子列７１２Ｄが設けられた領域を第２の光源領域７１０ｂと称する。第１の光源領域７１０ａは第１の光を射出する１５個の発光素子７１２を有し、第２の光源領域７１０ｂは第２の光を射出する５個の発光素子７１２を有する。

また、複数の発光素子７１２から射出された複数の光をまとめて光線束と称する。さらに、第１の光源領域７１０ａの複数の発光素子７１２から射出された複数の第１の光をまとめて第１の光線束Ｌ１と称し、第２の光源領域７１０ｂの複数の発光素子７１２から射出された複数の第２の光をまとめて第２の光線束Ｌ２と称する。本実施形態においては、第２の光線束Ｌ２自体が特許請求の範囲の第１の成分に対応する。したがって、第１の光源領域７１０ａは、第１の光線束Ｌ１を射出し、第２の光源領域７１０ｂは、第１の成分である第２の光線束Ｌ２を射出する。
なお、図２においては、図面を見やすくするため、一部の光の図示を省略する。

第１の光源領域７１０ａに属する１５個の発光素子７１２から射出される光は、後述する波長変換素子７５０の蛍光体層７５５を励起するための励起光として機能する。以下の説明では、これら１５個の発光素子７１２を励起光用発光素子７１２ｒと称することもある。また、第２の光源領域７１０ｂに属する５個の発光素子７１２から射出される光は、青色光用光変調装置４００Ｂに入射させて青色の画像光を生成するための光として機能する。以下の説明では、これら５個の発光素子７１２を青色光用発光素子７１２ｂと称することもある。

発光素子７１２は、特定の直線偏光状態の青色光を射出する半導体レーザーから構成されている。励起光用発光素子７１２ｒを構成する半導体レーザーと青色光用発光素子７１２ｂを構成する半導体レーザーとは、発光強度のピーク波長が同じであってもよいし、異なっていてもよい。発光強度を異ならせる場合、励起光用発光素子７１２ｒにはピーク波長が例えば４４５ｎｍの半導体レーザーを用い、青色光用発光素子７１２ｂにはピーク波長が例えば４６０ｎｍの半導体レーザーを用いることが望ましい。

発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｄの各々には２本の電極端子７１５が接続されている。発光素子列が備えている５個の発光素子７１２は互いに直列に接続されており、電極端子７１５によって発光素子７１２へ電流が供給される。

基板７１１は、例えば銅等の熱伝導率の高い金属で構成されている。

カバーガラス７１４には、複数のコリメーターレンズ７１７が一体に設けられている。複数のコリメーターレンズ７１７は、光線束を構成する複数の光の各々の光路に設けられている。コリメーターレンズ７１７は、凸レンズで構成されている。コリメーターレンズ７１７は、対応する発光素子７１２から射出された光を平行化する。コリメーターレンズ７１７は、カバーガラス７１４と別体であってもよい。

光線束圧縮光学系７２０は、図２に示す各発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｄの最上段および最下段の発光素子７１２の各々から射出された光の光路上に設けられた一対の反射ミラーで構成されている。各光路上において前段の反射ミラーを第１の反射ミラー７２１と称し、後段の反射ミラーを第２の反射ミラー７２２と称する。各反射ミラー７２１，７２２は、短冊状の形状を有しており、長手方向がＸ方向に向くように配置されている。また、各反射ミラー７２１，７２２は、Ｘ方向から見て、反射面がＹ方向およびＺ方向に対して４５°の角度をなすように配置されている。

この構成により、最上段の発光素子７１２から射出された＋Ｙ方向に進む光は、第１の反射ミラー７２１で反射して進行方向が−Ｚ方向に曲げられた後、第２の反射ミラー７２２で反射して進行方向が＋Ｙ方向に曲げられる。また、最下段の発光素子７１２から射出された＋Ｙ方向に進む光は、第１の反射ミラー７２１で反射して進行方向が＋Ｚ方向に曲げられた後、第２の反射ミラー７２２で反射して進行方向が＋Ｙ方向に曲げられる。

最上段および最下段以外の発光素子７１２から射出された光は、反射ミラー７２１，７２２に入射することなく、＋Ｙ方向に直進する。また、最上段の発光素子７１２から射出され、第２の反射ミラー７２２で反射した光の光路は、上から２段目の発光素子７１２から射出された光の光路と、上から３段目の発光素子７１２から射出された光の光路と、の間に位置する。また、最下段の発光素子７１２から射出され、第２の反射ミラー７２２で反射した光の光路は、上から３段目の発光素子７１２から射出された光の光路と、上から４段目の発光素子７１２から射出された光の光路と、の間に位置する。

このようにして、光線束圧縮光学系７２０は、光源ユニット７１０から射出された光線束Ｌ１，Ｌ２のＺ方向の幅を圧縮する。これにより、後述する分岐ミラー７２５、ホモジナイザー光学系７３０等の光学素子の小型化を図ることができる。

分岐ミラー７２５は、第４の発光素子列７１２Ｄに属する複数の青色光用発光素子７１２ｂから射出された複数の光、すなわち第２の光線束Ｌ２の光路上に設けられている。分岐ミラー７２５は、短冊状の形状を有しており、長手方向がＺ方向に向くように配置されている。なお、分岐ミラー７２５は、第１の光線束Ｌ１の光路上と第２の光線束Ｌ２の光路上とのうち少なくとも一方に設けられていればよい。

第４の発光素子列７１２Ｄから射出された＋Ｙ方向に進む第２の光線束Ｌ２は、分岐ミラー７２５で反射し、進行方向が＋Ｘ方向に曲げられる。一方、第１〜第３の発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｃから射出された第１の光線束Ｌ１は、分岐ミラー７２５に入射することなく、＋Ｙ方向に直進する。このようにして、分岐ミラー７２５は、第１の光線束Ｌ１と第２の光線束Ｌ２とを互いに異なる方向に進行させる。以下の説明では、第１の光線束Ｌ１と第２の光線束Ｌ２とが分岐する方向（Ｘ方向）を分岐方向と称する。

第２の光線束Ｌ２は１つの発光素子列７１２Ｄから射出され、第１の光線束Ｌ１は３つの発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｃから射出されているため、分岐ミラー７２５の前段の位置において、第２の光線束Ｌ２の分岐方向（Ｘ方向）の幅は、第１の光線束Ｌ１の分岐方向の幅よりも小さい。すなわち、第２の光線束Ｌ２は、第１の光線束Ｌ１よりも細い。つまり、分岐ミラー７２５は、細い方の第２の光線束Ｌ２の光路上に設けられている。なお、分岐ミラー７２５は、第１の光線束Ｌ１の光路上に設けられ、第１の光線束Ｌ１を反射させることにより第１の光線束Ｌ１と第２の光線束Ｌ２とを互いに異なる方向に進行させるものであってもよい。

図１に示すように、ホモジナイザー光学系７３０は、第１のレンズアレイ７３１と、第２のレンズアレイ７３２と、を備えている。第１のレンズアレイ７３１は、光源ユニット７１０から射出された第１の光線束Ｌ１を複数の部分光線束に分割するための複数のマイクロレンズ７３３を有する。複数のマイクロレンズ７３３は、ＸＺ平面内にマトリクス状に配列されている。

第２のレンズアレイ７３２は、第１のレンズアレイ７３１の複数のマイクロレンズ７３３に対応する複数のマイクロレンズ７３４を備えている。第２のレンズアレイ７３２は、第１のレンズアレイ７３１の各マイクロレンズ７３３の像を波長変換素子７５０の蛍光体層７５５の近傍に結像させる。複数のマイクロレンズ７３４は、ＸＺ平面内にマトリクス状に配列されている。

ダイクロイックミラー７３５は、ホモジナイザー光学系７３０からコリメート集光光学系７４０までの光路中に設けられている。ダイクロイックミラー７３５は、光源ユニット７１０の光軸１１０ａｘおよび照明光軸１００ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交差するように配置されている。ダイクロイックミラー７３５は、青色波長域の光を透過させ、赤色光および緑色光を含む黄色波長域の光を反射させる特性を有する。

コリメート集光光学系７４０は、ダイクロイックミラー７３５から射出された第１の光線束Ｌ１を略集光した状態で波長変換素子７５０の蛍光体層７５５に入射させるとともに、蛍光体層７５５から射出される蛍光光ＬＹを略平行化する。コリメート集光光学系７４０は、第１レンズ７４１と、第２レンズ７４２と、を備えている。第１レンズ７４１および第２レンズ７４２は、凸レンズから構成されている。

波長変換素子７５０は、光源ユニット７１０から射出された第１の光線束Ｌ１を赤色光（第１の色光）と緑色光（第２の色光）とを含む蛍光光ＬＹに変換する。波長変換素子７５０は、蛍光体層７５５と、蛍光体層７５５を支持する基板７５２と、蛍光体層７５５を基板７５２に固定する固定部材７５３と、を有している。波長変換素子７５０において、蛍光体層７５５は、蛍光体層７５５の第１の光線束Ｌ１が入射する側と反対側の面を基板７５２に接触させた状態で、蛍光体層７５５の側面に設けられた固定部材７５３によって基板７５２に支持されている。

蛍光体層７５５は、例えば波長４４５ｎｍの励起光を吸収して励起される蛍光体を含む。励起光により励起された蛍光体は、例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する蛍光光（黄色光）ＬＹを生成する。蛍光体層７５５は、無機材料からなる母剤と、母剤に分散された発光中心となる賦活剤と、を備えている。蛍光体層７５５は、例えばＣｅを賦活剤とした（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２（ＹＡＧ：Ｃｅ）からなるＹＡＧ系蛍光体から構成されている。

蛍光体層７５５の側面および底面には、銀、アルミニウム等の反射率の高い金属からなる反射層（図示略）が設けられている。蛍光体層７５５の内部の励起光や蛍光光は、反射層によって反射される。また、蛍光体層７５５の上面には、研磨処理および反射防止コーティングが施されている。この構成により、第１の光線束Ｌ１が蛍光体層７５５に入射する際の反射が抑制されるとともに、第１の光線束Ｌ１が入射した側の面から蛍光光ＬＹが射出される。すなわち、本実施形態の構成により、反射型の波長変換素子７５０が実現される。

基板７５２は、例えば銅等の熱伝導率の高い金属材料で構成されている。

波長変換素子７５０から射出された蛍光光ＬＹは、コリメート集光光学系７４０によって平行化された後、ダイクロイックミラー７３５で反射され、インテグレーター光学系７６０に入射する。

インテグレーター光学系７６０は、第１のレンズアレイ７６１と、第２のレンズアレイ７６２と、を備えている。第１のレンズアレイ７６１は、ダイクロイックミラー７３５から射出された蛍光光ＬＹを複数の部分光線束に分割するための複数のマイクロレンズ７６３を有する。複数のマイクロレンズ７６３は、照明光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。

第２のレンズアレイ７６２は、第１のレンズアレイ７６１の複数のマイクロレンズ７６３に対応する複数のマイクロレンズ７６４を備えている。第２のレンズアレイ７６２は、重畳レンズ１５０とともに、第１のレンズアレイ７６１の各マイクロレンズ７６３の像を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の各々の画像形成領域の近傍に結像させる。複数のマイクロレンズ７６４は、照明光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。

偏光変換素子１４０は、第１のレンズアレイ７６１により分割された各部分光線束を、直線偏光の光線束に変換する。偏光変換素子１４０は、図示を省略するが、偏光分離層と、反射層と、位相差層と、を備えている。

重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光線束を集光して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の各々の画像形成領域の近傍で互いに重畳させる。第１のレンズアレイ７６１、第２のレンズアレイ７６２、および重畳レンズ１５０は、波長変換素子７５０から射出された蛍光光ＬＹの面内光強度分布を均一化するインテグレーター光学系を構成する。

色分離導光光学系２００は、蛍光光ＬＹを赤色光ＬＲ（第１の色光）と緑色光ＬＧ（第２の色光）とに分離し、赤色光ＬＲを赤色光用光変調装置４００Ｒ（第１の光変調装置）に入射させ、緑色光ＬＧを緑色光用光変調装置４００Ｇ（第２の光変調装置）に入射させる。すなわち、色分離導光光学系２００は、蛍光光ＬＹを第１の光変調ユニット４０１に導く。色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０と、第１の反射ミラー２３０と、第２の反射ミラー２２０と、を備えている。

ダイクロイックミラー２１０は、重畳レンズ１５０から射出された蛍光光ＬＹを、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとに分離する。

第１の反射ミラー２３０は、ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光ＬＲを反射させ、赤色光用光変調装置４００Ｒに入射させる。第２の反射ミラー２２０は、ダイクロイックミラー２１０で反射した緑色光ＬＧを反射させ、緑色光用光変調装置４００Ｇに入射させる。

導光光学系８００は、第１の反射ミラー８１０と、集光レンズ８２０と、拡散素子８３０と、ロッドインテグレーター８４０（均一照明光学系）と、第１のレンズ８５０と、第２の反射ミラー８６０と、第２のレンズ８７０と、第３の反射ミラー２５０と、を備えている。第１の反射ミラー８１０、集光レンズ８２０、拡散素子８３０、ロッドインテグレーター８４０、第１のレンズ８５０、第２の反射ミラー８６０、第２のレンズ８７０、および第３の反射ミラー２５０は、分岐ミラー７２５で反射した第２の光線束Ｌ２の光路上にこの順に設けられている。

分岐ミラー７２５から射出された第２の光線束Ｌ２は、第１の反射ミラー８１０で反射して集光レンズ８２０に入射する。集光レンズ８２０は第２の光線束Ｌ２を集光させる。

拡散素子８３０は、拡散板８３１と、回転軸８３２を中心として拡散板８３１を回転させるためのモーター８３３と、を備えている。拡散素子８３０は、第２の光線束Ｌ２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。

図３は、ロッドインテグレーター８４０を示す斜視図である。
図３に示すように、ロッドインテグレーター８４０は、四角柱状の光透過性部材で構成されており、光入射端面８４０ａと光射出端面８４０ｂと４つの反射面８４０ｃとを有する。拡散素子８３０から射出された第２の光線束Ｌ２は、光入射端面８４０ａからロッドインテグレーター８４０の内部に入射し、４つの反射面８４０ｃで複数回反射しつつ内部を進行した後、光射出端面８４０ｂから射出される。第２の光線束Ｌ２は、ロッドインテグレーター８４０を透過することにより強度分布が均一化される。

第２の光線束Ｌ２の偏光状態は、４つの反射面８４０ｃのうち、いずれか１つの反射面８４０ｃに対するＳ偏光ＬｐｓもしくはＰ偏光Ｌｐｐであることが望ましい。すなわち、１つの反射面８４０ｃに対する第２の光線束Ｌ２の偏光方向と入射面とのなす角度は、０°もしくは９０°であることが望ましい。ただし、±２°程度のばらつきは許容される。

第２の光線束Ｌ２の主光線もしくは中心軸が光入射端面８４０ａに対して垂直に入射するようにロッドインテグレーター８４０が配置されている。また、第２の光線束Ｌ２は、集光レンズ８２０によって集光された状態で光入射端面８４０ａに入射する。光入射端面８４０ａに対する第２の光線束Ｌ２の入射角の範囲は、４５°以下であることが望ましい。

図１に示すように、ロッドインテグレーター８４０から射出された第２の光線束Ｌ２は、第１のレンズ８５０、第２の反射ミラー８６０、第２のレンズ８７０、第３の反射ミラー２５０を経由して青色光用光変調装置４００Ｂに入射する。このようにして、導光光学系８００は、第１の成分である第２の光線束Ｌ２を第２の光変調ユニットである青色光用光変調装置４００Ｂに導く。

赤色光用光変調装置４００Ｒは、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。緑色光用光変調装置４００Ｇは、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。青色光用光変調装置４００Ｂは、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。

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）が配置されている。本実施形態において、第２の光線束Ｌ２の偏光状態は、その偏光状態が維持されて入射側偏光板を透過できるように設定されている。

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の入射側には、それぞれフィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、フィールドレンズ３００Ｂが配置されている。

合成光学系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からの画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６００に向けて射出する。合成光学系５００には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。

投射光学系６００は、投射レンズ群６から構成されている。投射光学系６００は、合成光学系５００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、拡大されたカラー画像が表示される。

プロジェクター１は、表示画像のホワイトバランスを調整する手段として、色バランス検出装置９０５と、光源制御装置９２０と、をさらに備えている。色バランス検出装置９０５は、黄色光量モニター用ミラー９００と、青色光量センサー９０１と、黄色光量センサー９１０と、を備えている。

黄色光量モニター用ミラー９００は、インテグレーター光学系７６０と偏光変換素子１４０との間の光路上に設けられている。黄色光量モニター用ミラー９００は、入射した蛍光光ＬＹの一部を透過し、残りを反射する。黄色光量モニター用ミラー９００で反射した光は黄色光量センサー９１０に入射し、その入射光の光量が黄色光量センサー９１０によって測定される。

青色光ＬＢの一部の成分は第１の反射ミラー８１０を透過し、青色光量センサー９０１に入射し、その入射光の光量が青色光量センサー９０１によって測定される。以下、黄色光量センサー９１０によって測定された光量を黄色光強度と称し、青色光量センサー９０１によって測定された光量を青色光強度と称す。

青色光量センサー９０１による検出結果と、黄色光量センサー９１０による検出結果とは、光源制御装置９２０に出力される。光源制御装置９２０は、各センサー９０１，９１０の検出結果に基づいて、青色光強度と黄色光強度との比（以下、強度比と称す）が所定の基準比に近づくように、発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｄ毎に、供給する電流を調整する。この基準比は、例えばプロジェクター１の使用開始時点の青色光強度と黄色光強度とに基づいて決定されてもよいし、プロジェクター１の設計値を用いてもよい。

ここで、ホワイトバランスの調整方法の一例について説明する。
例えば、プロジェクター使用時の経時変化により励起光用発光素子７１２ｒから射出された光（第１の光線束Ｌ１）の光量が低下した場合を想定する。この場合のホワイトバランス調整方法の一例を、図４のフローチャートに基づいて説明する。

第１の光線束Ｌ１の光量が低下すると（ステップＳ１）、それに伴って蛍光体層７５５に入射する励起光の光量が低下する。励起光の光量が低下することは、励起光の光密度（単位面積あたりの光量）が低下することと等価である（ステップＳ２）。

一般に、蛍光体は、励起光の光密度が低下すると、励起光を蛍光光に変換する際の変換効率が高くなるという特性を有する。そのため、励起光の光量が低下したとしても、変換効率の上昇による蛍光光の増加分が励起光の光量低下による蛍光光の減少分を上回った場合には、蛍光体層７５５から射出される蛍光光の光量は増加する（ステップＳ３）。ここでは、蛍光光の光量が増加する場合を例に挙げて説明するが、蛍光光の光量は減少する場合もある。しかし、いずれの場合もホワイトバランスは崩れる。

第１の光線束Ｌ１の光量が低下したことにより、青色光の光量に対する蛍光光の光量の比率は増加する（ステップＳ４）。その結果、ホワイトバランスが崩れ、経時変化前に対して画像は黄色味を帯びた色を呈する（ステップＳ５）。

ここで、各センサー９０１，９１０はそれぞれ、青色光強度と黄色光強度とを測定する（ステップＳ６）。光源制御装置９２０は、プロジェクター１の使用開始時点の青色光強度と黄色光強度とに基づいて決定された基準比を記憶している。光源制御装置９２０は、基準比と現在の強度比とを比較する。その結果、基準比と強度比との差が許容範囲を超えている場合、強度比が基準比に近付くように、第１の光線束Ｌ１の光量と第２の光線束Ｌ２の光量との比を制御する（ステップＳ７）。

具体的には、励起光用発光素子７１２ｒに供給する電流、青色光用発光素子７１２ｂに供給する電流の少なくとも一方を制御することにより、強度比を制御する。これにより、蛍光体層７５５に入射する励起光の光量と拡散素子８３０に入射する青色光の光量との割合を調整することができる。青色光の光量を相対的に増やし、励起光の光量を相対的に減らすためには、例えば、第１〜第３の発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｃに供給する電流は固定して、第４の発光素子列７１２Ｄに供給する電流を調整前よりも増やせばよい。このようにして、ホワイトバランスが調整される（ステップＳ８）。

ホワイトバランスを調整するためには、第４の発光素子列７１２Ｄ（青色光用発光素子７１２ｂ）に供給する電流に代えて、第１〜第３の発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｃ（励起光用発光素子７１２ｒ）に供給する電流を調整してもよい。ただし、第４の発光素子列７１２Ｄに供給する電流を調整する場合は、第１〜第３の発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｃに供給する電流を調整する場合に比べて、少ない個数の発光素子列を制御してホワイトバランスを調整することができる。

一般に、標準的な白色を得るための青色光と励起光との光量比は、青色光が２０％程度であり、励起光が８０％程度であることが好ましいと言われている。その観点からすると、本実施形態のプロジェクター１の場合、光源ユニット７１０の４つの発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｄのうち、１つの発光素子列が青色光用発光素子７１２ｂに割り当てられ、３つの発光素子列が励起光用発光素子７１２ｒに割り当てられているため、全ての発光素子列７１２Ａ〜７１２Ｄからの光の光量が互いに同じであったとすると、青色光が２５％となり、励起光が７５％程度となる。この光量比は上記の理想的な光量比と近く、青色光量を減らす方向に調整する場合にも５％の調整代がある。そのため、光源ユニット７１０の構成が合理的であり、光源ユニット７１０からの光線束を有効利用することができる。

本実施形態のプロジェクター１においては、光源ユニット７１０の第２の光源領域７１０ｂから射出された第２の光線束Ｌ２（青色光）が、蛍光光と合成されることなく青色光用光変調装置４００Ｂに入射するため、安定した色の表示が可能となる。また、青色光用光変調装置４００Ｂに入射させる第２の光線束Ｌ２を、偏光分離機能を有するダイクロイックミラーを用いることなく、分岐ミラー７２５を用いて分岐させるため、第２の光線束Ｌ２の利用効率を高めることができる。

また、第１の光線束Ｌ１と第２の光線束Ｌ２とを分岐する手段として分岐ミラー７２５を用いているため、簡易な構成で第１の光線束Ｌ１と第２の光線束Ｌ２とを分岐させることができる。さらに、分岐ミラー７２５が２つの光線束Ｌ１，Ｌ２のうちの細い方の光線束（第２の光線束Ｌ２）の光路上に設けられているため、分岐ミラー７２５をＸ方向およびＹ方向に小型化することができる。さらに本実施形態の場合、分岐ミラー７２５の前段に光線束圧縮光学系７２０が設けられているため、分岐ミラー７２５をＺ方向にも小型化することができる。

また、導光光学系８００が拡散素子８３０とロッドインテグレーター８４０とを備えているため、第２の光線束Ｌ２を青色光用光変調装置４００Ｂに導く際に、第２の光線束Ｌ２の配光分布を調整するとともに、照度分布を均一化することができる。その結果、色ムラの少ない画像を得ることができる。さらに、レーザー光を用いた際の課題となるスペックルの発生を抑えることができる。

また、第２の光線束Ｌ２がロッドインテグレーター８４０に入射する際、第２の光線束Ｌ２の偏光状態が、ロッドインテグレーター８４０の任意の１つの反射面８４０ｃに対するＳ偏光もしくはＰ偏光になっており、かつ、光入射端面８４０ａに対する第２の光線束Ｌ２の入射角の範囲が４５°以下となるように第２の光線束Ｌ２が集光されるため、第２の光線束Ｌ２がロッドインテグレーター８４０を通過する際の偏光状態の乱れを抑えることができる。その結果、第２の光線束Ｌ２の利用効率を高めることができる。

なお、本発明者が行ったシミュレーションによれば、ロッドインテグレーター８４０の反射面８４０ｃに対する入射光の偏光方向と入射面とのなす角度が０°±２°もしくは９０°±２°程度の範囲内であれば、ロッドインテグレーター入射前の光の偏光状態が射出後にも十分維持される、との知見が得られている。また、ロッドインテグレーター８４０の光入射端面８４０ａに対する第２の光線束Ｌ２の入射角の範囲が４５°以下であれば、ロッドインテグレーター入射前の光の偏光状態が射出後にも十分維持される、との知見が得られている。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５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、導光光学系の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクター全体の説明は省略し、導光光学系についてのみ説明する。
図５は、第２実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図５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、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態のプロジェクター１０１が備えている導光光学系８０１は、第１の反射ミラー８１０と、集光レンズ８２０と、拡散素子８３０と、第１のレンズ８５０と、レンズインテグレーター８８０（均一照明光学系）と、第２の反射ミラー８６０と、第２のレンズ８７０と、第３の反射ミラー２５０と、を備えている。第１の反射ミラー８１０、集光レンズ８２０、拡散素子８３０、第１のレンズ８５０、レンズインテグレーター８８０、第２の反射ミラー８６０、第２のレンズ８７０、および第３の反射ミラー２５０は、第２の光線束Ｌ２の光路上にこの順に設けられている。

レンズインテグレーター８８０は、第１のレンズアレイ８８１と、第２のレンズアレイ８８２と、を備えている。第１のレンズアレイ８８１は、拡散素子８３０から射出され、レンズ８５０で平行化された第２の光線束Ｌ２を複数の部分光線束に分割するための複数のマイクロレンズ８８３を有する。複数のマイクロレンズ８８３は、第２の光線束Ｌ２の光軸１２０ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。

第２のレンズアレイ８８２は、第１のレンズアレイ８８１の複数のマイクロレンズ８８３に対応する複数のマイクロレンズ８８４を備えている。第２のレンズアレイ８８２は、第１のレンズアレイ８８１の各マイクロレンズ８８３の像を青色光用光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。複数のマイクロレンズ８８４は、第２の光線束の光軸１２０ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態においても、安定した色の表示が可能であり、簡易な構成でホワイトバランスの調整が可能なプロジェクター１０１を実現することができる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図６および図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、プロジェクター全体の説明は省略し、光源装置についてのみ説明する。
図６は、第３実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図７は、光源装置および導光光学系の一部の拡大図である。
図６および図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、詳細な説明を省略する。

図６および図７に示すように、本実施形態の光源装置７０２は、光源ユニット７１０と、光線束圧縮光学系７２０と、光分岐ユニット７７０と、第１の１／２波長板７７１と、偏光合成素子７７２と、第２の１／２波長板７７３と、ホモジナイザー光学系７３０と、ダイクロイックミラー７３５と、コリメート集光光学系７４０と、波長変換素子７５０と、インテグレーター光学系７６０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。

また、本実施形態のプロジェクター２０１は、表示画像のホワイトバランスを調整する手段として、色バランス検出装置９０５と、回転角制御装置９２５と、をさらに備えている。

光分岐ユニット７７０は、第１の位相差素子７７５と、第１の偏光分離素子７７６と、第１の反射素子７７７と、を備えている。

第１の位相差素子７７５は、光線束圧縮光学系７２０の後段における第２の光線束Ｌ２の光路上に設けられている。第１の位相差素子７７５は、第２の光線束Ｌ２の光軸の周りに回転可能に設けられている。第１の位相差素子７７５は、青色光用発光素子７１２ｂから射出される青色光の波長、例えば４６０ｎｍに対する１／２波長板で構成されている。第１の位相差素子７７５の光学軸（進相軸もしくは遅相軸）は、第１の位相差素子７７５に入射する青色光の偏光軸と交差する。

第１の光線束Ｌ１と第２の光線束Ｌ２とは、第１の偏光分離素子７７６に対するＳ偏光である。第２の光線束Ｌ２の偏光軸が第１の位相差素子７７５の光学軸と交差しているため、第２の光線束Ｌ２の偏光状態は第１の位相差素子７７５によって楕円偏光に変換される。その結果、図７に示すように、第１の位相差素子７７５を透過した第２の光線束Ｌ２は、Ｐ偏光成分Ｌ２ｐとＳ偏光成分Ｌ２ｓとを所定の割合で含む。本実施形態におけるＰ偏光Ｌ２ｐは、特許請求の範囲における第１の成分に対応する。本実施形態におけるＳ偏光成分Ｌ２ｓは、特許請求の範囲における第２の成分に対応する。

第１の位相差素子７７５に、第１の位相差素子７７５を第２の光線束Ｌ２の光軸の周りに回転させるための第１のモーター７７８が接続されている。第１のモーター７７８は、後述する回転角制御装置９２５によって制御される。

第１の偏光分離素子７７６は、第１の位相差素子７７５の後段に設けられている。第１の偏光分離素子７７６は、Ｐ偏光成分Ｌ２ｐを透過させ、Ｓ偏光成分Ｌ２ｓを反射させることにより、第２の光線束Ｌ２を、第１の偏光分離素子７７６に対するＰ偏光成分Ｌ２ｐとＳ偏光成分Ｌ２ｓとに分離する。後で詳述するが、偏光合成素子７７２は、Ｓ偏光成分Ｌ２ｓを第１の光線束Ｌ１と合成する。

第１の反射素子７７７は、第１の偏光分離素子７７６の後段に設けられている。第１の反射素子７７７は、第１の偏光分離素子７７６を透過したＰ偏光成分Ｌ２ｐを反射させることにより、Ｐ偏光成分Ｌ２ｐを第１の光線束Ｌ１とは異なる方向に進行させる。

第２の１／２波長板７７３は、第１の反射素子７７７と第１の反射ミラー８１０との間の第１の成分の光路上に設けられている。第１の反射素子７７７から射出されたＰ偏光成分Ｌ２ｐは、第２の１／２波長板７７３を透過することによって、Ｐ偏光からＳ偏光に変換される。これにより、青色光用光変調装置４００ＢにＳ偏光を入射させることができる。

第１の１／２波長板７７１は、光線束圧縮光学系７２０の後段において、第１の光線束Ｌ１のうち、第３の発光素子列７１２Ｃから射出された光Ｌ１３の光路上に設けられている。光Ｌ１３は、第１の１／２波長板７７１により、Ｓ偏光からＰ偏光に変換される。なお、第３の発光素子列７１２ＣからＰ偏光が射出される構成としてもよく、その場合には第１の１／２波長板７７１は不要である。

偏光合成素子７７２は、第１の偏光分離素子７７６および第１の１／２波長板７７１の後段に設けられている。より具体的には、偏光合成素子７７２は、第１の偏光分離素子７７６で反射したＳ偏光成分Ｌ２ｓと、第１の１／２波長板７７１から射出されたＰ偏光からなる光Ｌ１３と、が入射する位置に設けられている。偏光合成素子７７２は、Ｓ偏光を反射させ、Ｐ偏光を透過させる。これにより、偏光合成素子７７２は、第１の光線束Ｌ１と第２の成分であるＳ偏光成分Ｌ２ｓとを合成する。

回転角制御装置９２５は、色バランス検出装置９０５からの出力に応じて第１のモーター７７８を制御することにより、第１の位相差素子７７５の第２の光線束Ｌ２の光軸の周りの回転角を制御する。
プロジェクター２０１のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

第１の位相差素子７７５を第２の光線束Ｌ２の光軸の周りに所定の角度だけ回転させることにより、第１の位相差素子７７５で生成されるＳ偏光成分Ｌ２ｓの光量とＰ偏光成分Ｌ２ｐの光量との割合を調整できる。例えば青色光用光変調装置４００Ｂに導く青色光ＬＢの光量を増やし、第１の光変調ユニット４０１に導く緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲの光量を減らすためには、Ｐ偏光成分Ｌ２ｐの光量が増加し、Ｓ偏光成分Ｌ２ｓの光量が減少するように、第１の位相差素子７７５を回転させればよい。これにより、ホワイトバランスを改善することができる。

このように、本実施形態においても、安定した色の表示が可能であり、簡易な構成でホワイトバランスの調整が可能なプロジェクター２０１を実現することができる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。

第１実施形態では、各発光素子７１２に供給する電流を制御することによって、ホワイトバランスの調整を行っている。この場合、例えば調整のために青色光を増やすためには、初期状態での電流値を最大電流値よりも下げておき、電流値に調整マージンを持たせておく必要がある。そのため、通常時に発光素子７１２を最大電流値で駆動することができない。これに対して、本実施形態によれば、第１の位相差素子７７５の回転によってホワイトバランスを調整するため、電流値に調整マージンを持たせる必要がなく、通常時に発光素子７１２を最大電流値で駆動することができる。これにより、明るい画像を得ることができる。

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図８を用いて説明する。
第４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、プロジェクター全体の説明は省略し、光源装置についてのみ説明する。
図８は、第４実施形態のプロジェクターにおける光源装置および導光光学系の一部の拡大図である。また、図８に示す箇所の構成は、図７に示す第３実施形態の構成と類似している。
図８において、第１実施形態で用いた図面および図７と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態の光源装置７０４は、光源ユニット７１０と、光線束圧縮光学系７２０と、光分岐ユニット７８０と、第１の１／２波長板７７１と、偏光合成素子７７２と、第２の１／２波長板７７３と、ホモジナイザー光学系７３０と、ダイクロイックミラー７３５と、コリメート集光光学系７４０と、波長変換素子７５０と、インテグレーター光学系７６０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。

光分岐ユニット７８０は、第１の位相差素子７７５と、第１の偏光分離素子７７６と、第１の反射素子７７７と、を備えている。

第１の偏光分離素子７７６は、Ｐ偏光成分Ｌ２ｐを透過させるとともに、Ｓ偏光成分Ｌ２ｓを反射させて導光光学系８００に導く。

第１の反射素子７７７は、第１の偏光分離素子７７６の後段に設けられている。第１の反射素子７７７は、第１の偏光分離素子７７６を透過したＰ偏光成分Ｌ２ｐを反射させる。

第２の１／２波長板７７３は、第１の反射素子７７７の後段に設けられている。第１の反射素子７７７から射出されたＰ偏光成分Ｌ２ｐは、第２の１／２波長板７７３によって、Ｓ偏光成分Ｌ２ｐｓに変換される。

偏光合成素子７７２は、第１の１／２波長板７７１および第２の１／２波長板７７３の後段に設けられている。より具体的には、偏光合成素子７７２は、第１の１／２波長板７７１から射出されたＰ偏光の光路と、第２の１／２波長板７７３から射出されたＳ偏光の光路と、が交差する位置に設けられている。偏光合成素子７７２は、Ｓ偏光を反射させ、Ｐ偏光を透過させる。これにより、偏光合成素子７７２は、第１の光線束Ｌ１とＳ偏光成分Ｌ２ｐｓとを合成する。

第３実施形態では、第１の偏光分離素子７７６によって分離された第１の成分であるＰ偏光成分Ｌ２ｐが第１の反射素子７７７で反射されて、第１の光線束Ｌ１とは異なる方向に進行する。これに対して、本実施形態では、第１の成分であるＳ偏光成分Ｌ２ｓが第１の偏光分離素子７７６で反射されて、第１の光線束Ｌ１とは異なる方向に進行する。

本実施形態においても、安定した色の表示が可能であり、簡易な構成でホワイトバランスの調整が可能なプロジェクターを実現することができる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。また、通常時に発光素子を最大電流値で駆動することができる、という第３実施形態と同様の効果が得られる。

［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図９を用いて説明する。
第５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、プロジェクター全体の説明は省略し、光源装置についてのみ説明する。
図９は、第５実施形態のプロジェクターにおける光源装置および導光光学系の一部の拡大図である。また、図９に示す箇所の構成は、図７に示す第３実施形態の構成と類似している。
図９において、第１実施形態で用いた図面および図７と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図９に示すように、本実施形態の光源装置７０６は、光源ユニット７１０と、光線束圧縮光学系７２０と、光分岐ユニット７７０と、第２の位相差素子７８１と、第２の偏光分離素子７８２と、偏光合成素子７７２と、第２の１／２波長板７７３と、ホモジナイザー光学系７３０と、ダイクロイックミラー７３５と、コリメート集光光学系７４０と、波長変換素子７５０と、インテグレーター光学系７６０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。

光分岐ユニット７７０は、第１の位相差素子７７５と、第１の偏光分離素子７７６と、第１の反射素子７７７と、を備えている。光分岐ユニット７７０、偏光合成素子７７２、および第２の１／２波長板７７３の構成は、第３実施形態と同様である。

光源ユニット７１０において、第１の光源領域７１０ａは、第１のサブ光線束Ｌｓ１を射出する第１のサブ光源領域７１０ａ１と、第２のサブ光線束Ｌｓ２を射出する第２のサブ光源領域７１０ａ２と、を含む。第１のサブ光源領域７１０ａ１は、第３の発光素子列７１２Ｃが設けられた領域に対応し、第２のサブ光源領域７１０ａ２は、第１の発光素子列７１２Ａおよび第２の発光素子列７１２Ｂが設けられた領域に対応する。

第２の位相差素子７８１は、光線束圧縮光学系７２０の後段における第１のサブ光線束Ｌｓ１の光路上に設けられている。第２の位相差素子７８１は、第１のサブ光線束Ｌｓ１の光軸の周りに回転可能に設けられている。第２の位相差素子７８１は、発光素子７１２から射出される青色光の波長、例えば４６０ｎｍに対する１／２波長板で構成されている。第２の位相差素子７８１の光学軸（進相軸もしくは遅相軸）は、第２の位相差素子に入射する青色光の偏光軸と交差する。

第１のサブ光線束Ｌｓ１の偏光状態は、第２の位相差素子７８１によって、楕円偏光に変換される。その結果、第２の位相差素子７８１を透過した第１のサブ光線束Ｌｓ１は、Ｐ偏光成分Ｌｓ１ｐとＳ偏光成分Ｌｓ１ｓとが所定の割合で混在した光となる。例えば、本実施形態におけるＰ偏光成分Ｌｓ１ｐは、特許請求の範囲における第３の成分に対応する。本実施形態におけるＳ偏光成分Ｌｓ１ｓは、特許請求の範囲における第４の成分に対応する。

第２の位相差素子７８１に、第２の位相差素子７８１を第１のサブ光線束Ｌｓ１の光軸の周りに回転させるための第２のモーター７８４が接続されている。第２のモーター７８４は、後述する回転角制御装置９２５によって制御される。

第２の偏光分離素子７８２は、第２の位相差素子７８１の後段に設けられている。第２の偏光分離素子７８２は、Ｐ偏光成分Ｌｓ１ｐを透過させ、Ｓ偏光成分Ｌｓ１ｓを反射させることにより、第１のサブ光線束Ｌｓ１をＰ偏光成分Ｌｓ１ｐとＳ偏光成分Ｌｓ１ｓとに分離し、Ｓ偏光成分Ｌｓ１ｓを導光光学系８０３に導く。

導光光学系８０３は、第４の反射ミラー８１４をさらに備えている。第４の反射ミラー８１４は、第２の偏光分離素子７８２から射出されたＳ偏光成分Ｌｓ１ｓの光路上に設けられ、Ｓ偏光成分Ｌｓ１ｓを反射させて集光レンズ８２０に導く。

回転角制御装置９２５は、色バランス検出装置９０５からの出力に応じて、第１のモーター７７８および第２のモーター７８４の少なくとも一方を制御することにより、第１の位相差素子７７５の第２の光線束Ｌ２の光軸の周りの回転角と、第２の位相差素子７８１の第１のサブ光線束Ｌｓ１の光軸の周りの回転角と、の少なくとも一方を制御する。
光源装置７０６のその他の構成は、第３実施形態と同様である。プロジェクターのその他の構成は、第１実施形態と同様である。

第１の位相差素子７７５と同様、第２の位相差素子７８１を所定の角度だけ回転させることにより、第２の位相差素子７８１で生成されるＳ偏光成分Ｌｓ１ｓの光量とＰ偏光成分Ｌｓ１ｐの光量との割合を調整できる。したがって、回転角制御装置９２５が第１の位相差素子７７５の回転角と第２の位相差素子７８１の回転角との少なくとも一方を制御することにより、ホワイトバランスを調整することができる。

このように、本実施形態においても、安定した色の表示が可能であり、簡易な構成でホワイトバランスの調整が可能なプロジェクターを実現することができる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。また、通常時に発光素子７１２を最大電流値で駆動することができる、という第３実施形態と同様の効果が得られる。

また、第１実施形態のプロジェクターにおいて、第２の光源領域７１０ｂを構成する第４の発光素子列７１２Ｄを含む直列回路にオープン故障が発生したとする。このとき、第４の発光素子列７１２Ｄを構成する複数の発光素子７１２は互いに直列接続されているため、第４の発光素子列７１２Ｄの全ての発光素子７１２が不点灯となる。この場合、青色光用光変調装置４００Ｂに入射する第２の光線束Ｌ２が射出されなくなるため、所望の色の画像が得られない。

これに対して、本実施形態のプロジェクターにおいては、仮に第４の発光素子列７１２Ｄの全ての発光素子７１２が不点灯となったとしても、第３の発光素子列７１２Ｃの発光素子７１２、すなわち、第１のサブ光源領域７１０ａ１から射出された第１のサブ光線束Ｌｓ１の一部（Ｓ偏光成分Ｌｓ１ｓ）を分岐して、青色光用光変調装置４００Ｂに入射させることができる。その結果、所望の色の画像を得ることができる。

また、光源ユニット７１０にオープン故障が発生していない状況において、第１の位相差素子７７５の回転角および第２の位相差素子７８１の回転角を適宜設定することにより、第１の位相差素子７７５で生成されるＰ偏光成分Ｌ２ｐと第２の位相差素子７８１で生成されるＳ偏光成分Ｌｓ１ｓとの双方を導光光学系８０３に導く構成としてもよいし、Ｐ偏光成分Ｌ２ｐとＳ偏光成分Ｌｓ１ｓとのいずれか一方を導光光学系８０３に導く構成としてもよい。Ｐ偏光成分Ｌ２ｐとＳ偏光成分Ｌｓ１ｓとの双方を導光光学系８０３に導く構成とした場合、Ｐ偏光成分Ｌ２ｐとＳ偏光成分Ｌｓ１ｓとのいずれか一方を導光光学系８０３に導く構成と比べて、拡散板８３１に入射する光線束全体の入射角度範囲が広がるため、拡散板８３１から射出される光線束の角度分布を広げることができる。

［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図１０を用いて説明する。
第６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、プロジェクター全体の説明は省略し、光源装置についてのみ説明する。
図１０は、第６実施形態のプロジェクターにおける光源装置および導光光学系の一部の拡大図である。また、図１０に示す箇所の構成は、図９に示す第５実施形態の構成と類似している。
図１０において、第１実施形態で用いた図面および図９と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態の光源装置７０８は、光源ユニット７１０と、光線束圧縮光学系７２０と、光分岐ユニット７８０と、第２の位相差素子７８１と、第２の偏光分離素子７８２と、偏光合成素子７７２と、第２の１／２波長板７７３と、ホモジナイザー光学系７３０と、ダイクロイックミラー７３５と、コリメート集光光学系７４０と、波長変換素子７５０と、インテグレーター光学系７６０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０と、を備えている。

光分岐ユニット７８０は、第１の位相差素子７７５と、第１の偏光分離素子７７６と、第１の反射素子７７７と、を備えている。

第１の偏光分離素子７７６は、Ｐ偏光成分Ｌ２ｐを透過させる一方、Ｓ偏光成分Ｌ２ｓを反射させて導光光学系８０３に導く。

第１の反射素子７７７は、第１の偏光分離素子７７６の後段に設けられている。第１の反射素子７７７は、第１の偏光分離素子７７６を透過したＰ偏光成分Ｌ２ｐを反射させる。

第２の１／２波長板７７３は、第１の反射素子７７７の後段に設けられている。第１の反射素子７７７から射出されたＰ偏光成分Ｌ２ｐは、第２の１／２波長板７７３により、Ｐ偏光からＳ偏光に変換される。

偏光合成素子７７２は、第２の偏光分離素子７８２および第２の１／２波長板７７３の後段に設けられている。より具体的には、偏光合成素子７７２は、第２の偏光分離素子７８２から射出されたＰ偏光成分Ｌｓ１ｐの光路と、第２の１／２波長板７７３から射出されたＳ偏光成分Ｌ２ｐｓの光路と、が交差する位置に設けられている。偏光合成素子７７２は、Ｓ偏光成分Ｌ２ｐｓを反射させ、Ｐ偏光成分Ｌｓ１ｐを透過させることにより、第１の光線束Ｌ１と第２の成分であるＳ偏光成分Ｌ２ｐｓとを合成する。

本実施形態においても、安定した色の表示が可能であり、簡易な構成でホワイトバランスの調整が可能なプロジェクターを実現することができる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。また、通常時に発光素子７１２を最大電流値で駆動することができる、という第３実施形態と同様の効果が得られる。また、第４の発光素子列７１２Ｄの発光素子７１２が不点灯となった場合でも所望の色の画像が得られる、拡散板８３１から射出される光の角度分布を広げることができる、等の第５実施形態と同様の効果が得られる。

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、光源ユニットの４つの発光素子列のうち、３つの発光素子列を励起光用とし、１つの発光素子列を青色光用としたが、各々に割り当てる発光素子列の数は、必ずしも上記の例に限定されない。第１〜第６実施形態において、例えば２つの発光素子列からの光線束各々に対して光分岐ユニットを設けてもよい。例えば第１、第２実施形態において、２つの発光素子列からの光線束を一つの分岐ミラーに入射させる構成としてもよい。

また、上記実施形態では、１つの発光素子列内の複数の発光素子が直列接続されているため、発光素子列単位で光量の調整を行う構成となっていた。この構成に代えて、複数の発光素子への電流経路が異なっていれば、励起光用発光素子と青色光用発光素子とを必ずしも発光素子列単位で割り当てなくてもよい。例えば２行２列に並んだ４個の発光素子を青色光用発光素子に割り当て、残りの発光素子を励起光用発光素子に割り当てるなどの構成であってもよい。

また、光分岐素子として、ミラーに代えて、プリズム等の光学素子が用いられてもよい。また、拡散素子として、拡散板を回転させる構成の例を挙げたが、拡散板を振動させる、拡散板を揺動させる等の構成であってもよい。

その他、プロジェクターを構成する各構成要素の数、形状、材料、配置等については、適宜変更が可能である。また、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイスなどを用いることもできる。

１，１０１…プロジェクター、２００…色分離導光光学系（第１の導光光学系）、４００Ｒ…赤色光用光変調装置（第１の光変調装置）、４００Ｇ…緑色光用光変調装置（第２の光変調装置）、４００Ｂ…青色光用光変調装置（第２の光変調ユニット、第３の光変調装置）、４０１…第１の光変調ユニット、６００…投射光学系、７１０…光源ユニット、７１０ａ…第１の光源領域、７１０ａ１…第１のサブ光源領域、７１０ａ２…第２のサブ光源領域、７１０ｂ…第２の光源領域、７２５…分岐ミラー（光分岐ユニット、反射素子）、７５０…波長変換素子、７７０，７８０…光分岐ユニット、７７２…偏光合成素子、７７５…第１の位相差素子、７７６…第１の偏光分離素子、７７７…第１の反射素子、７８１…第２の位相差素子、７８２…第２の偏光分離素子、８００，８０１，８０３…導光光学系（第２の導光光学系）、８２０…集光レンズ、８３０…拡散素子、８４０…ロッドインテグレーター（均一照明光学系）、８８０…レンズインテグレーター（均一照明光学系）、９０５…色バランス検出装置、９２５…回転角制御装置、Ｌ１…第１の光線束、Ｌ２…第２の光線束、Ｌｓ１…第１のサブ光線束、Ｌｓ２…第２のサブ光線束、ＬＲ…赤色光（第１の色光）、ＬＧ…緑色光（第２の色光）。

Claims (11)

1. 第１の光線束を射出する第１の光源領域と、第１の成分を含む第２の光線束を射出する第２の光源領域と、を含む光源ユニットと、
   前記第１の光線束と、前記第２の光線束のうちの少なくとも前記第１の成分と、を互いに異なる方向に進行させる光分岐ユニットと、
   前記第１の光線束を蛍光光に変換する波長変換素子と、
   第１の光変調ユニットと、
   第２の光変調ユニットと、
   前記蛍光光を前記第１の光変調ユニットに導く第１の導光光学系と、
   前記第１の成分を前記第２の光変調ユニットに導く第２の導光光学系と、
   投射光学系と、を備えたプロジェクター。
2. 前記光分岐ユニットは、前記第１の光線束の光路上と前記第２の光線束の光路上とのいずれか一方に配置されている請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記第２の光線束は前記第１の光線束よりも細く、
   前記光分岐ユニットは、前記第２の光線束の光路上に設けられている請求項２に記載のプロジェクター。
4. 前記第１の光線束の少なくとも一部が入射する偏光合成素子をさらに備え、
   前記光分岐ユニットは、前記第２の光線束の光軸の周りに回転可能な第１の位相差素子と、前記第１の位相差素子の後段に設けられた第１の偏光分離素子と、前記第１の偏光分離素子の後段に設けられた第１の反射素子と、を備え、
   前記第１の偏光分離素子は、前記第２の光線束を前記第１の成分と第２の成分とに分離し、
   前記第１の光線束と前記第２の成分とは前記偏光合成素子によって合成され、前記波長変換素子に入射する請求項３に記載のプロジェクター。
5. 前記蛍光光の強度と前記第１の成分の強度との比を検出する色バランス検出装置と、
   前記色バランス検出装置からの出力に応じて、前記第１の位相差素子の、前記第２の光線束の光軸の周りの回転角を制御する回転角制御装置と、をさらに備えた請求項４に記載のプロジェクター。
6. 第２の位相差素子と、第２の偏光分離素子と、をさらに備え、
   前記第１の光源領域は、第１のサブ光線束を射出する第１のサブ光源領域と、第２のサブ光線束を射出する第２のサブ光源領域と、を含み、
   前記第２の位相差素子は、前記第１のサブ光線束の光路上に、前記第１のサブ光線束の光軸の周りに回転可能に設けられており、
   前記第２の偏光分離素子は、前記第２の位相差素子の後段に設けられ、前記第１のサブ光線束を第３の成分と第４の成分とに分離する請求項４に記載のプロジェクター。
7. 前記蛍光光の強度と前記第１の成分の強度との比を検出する色バランス検出装置と、
   前記色バランス検出装置からの出力に応じて、前記第１の位相差素子の、前記第２の光線束の光軸の周りの回転角と、前記第２の位相差素子の、前記第１のサブ光線束の光軸の周りの回転角と、のうちの少なくとも一方を制御する回転角制御装置と、をさらに備えた請求項６に記載のプロジェクター。
8. 前記第２の導光光学系は、拡散素子と、前記拡散素子の後段に設けられた均一照明光学系と、を備えた請求項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。
9. 前記均一照明光学系は、光入射端面と光射出端面と４つの反射面とを有する四角柱状のロッドインテグレーターであり、
   前記第１の成分の偏光状態は、前記４つの反射面のうちの１つの反射面に対するＳ偏光もしくはＰ偏光である請求項８に記載のプロジェクター。
10. 前記第２の導光光学系は、前記光分岐ユニットと前記ロッドインテグレーターとの間の前記第１の成分の光路上に設けられた集光レンズをさらに備え、
    前記第１の成分の主光線の前記光入射端面への入射角は０°であり、
    前記集光レンズは、前記光入射端面に対する前記第１の成分の入射角の範囲が４５°以下となるように前記第１の成分を集光する請求項９に記載のプロジェクター。
11. 前記蛍光光は第１の色光と第２の色光とを含み、
    前記第１の光変調ユニットは、前記第１の色光を変調する第１の光変調装置と、前記第２の色光を変調する第２の光変調装置と、を備えた請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のプロジェクター。