JP2019045550A - 光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】回転拡散板における光密度を低減するとともに、装置全体の小型化を図ることができる、光源装置及びプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、第１及び第２の光線束を射出する光源部と、第１及び第２の偏光分離素子と、第１の偏光分離素子を透過した第１の光線束及び第２の偏光分離素子を透過した第２の光線束を拡散させる回転拡散板と、第２の偏光分離素子で反射されて入射する第１の方向に偏光する第２の光線束を、第２の方向に偏光する第２の光線束に変換する第１の位相差板と、第１の偏光分離素子で反射されて入射する第１の方向に偏光する第１の光線束と、第１の位相差板から射出されて第１の偏光分離素子を透過する第２の方向に偏光する第２の光線束とが入射し、第１及び第２の光線束と異なる波長帯の第３の光線束に変換する波長変換素子と、を備える。第３の光線束は、第１及び第２の偏光分離素子を透過する。【選択図】図２

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、プロジェクターにおいて、高輝度且つ高出力な光が得られるレーザー光源が用いられている。例えば、下記特許文献１には、青色レーザー光を蛍光体層に入射させることで生成した蛍光と、青色レーザー光の拡散光と、を利用したプロジェクターが開示されている。

特開２０１７−０６２２９４号公報

特許文献１に開示の発明では、第１の発光装置から射出した光を分離して２つの光線束を形成し、当該２つの光線束を拡散板及び蛍光体層にそれぞれ入射させるとともに、第２の発光装置から射出した光を分離して２つの光線束を形成し、当該２つの光線束を拡散板及び蛍光体層にそれぞれ入射させるようにしている。これにより、蛍光体層及び拡散板に対する入射光の光密度を低下させるようにしている。

しかしながら、上記構成では、拡散板の光密度に対する負荷が低減されるが、第１の発光装置から射出した光線束と第２の発光装置から射出した光線束とが異なる光路で蛍光体層に入射するため、光源装置全体が大型化してしまう。

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、回転拡散板における光密度を低減するとともに、装置全体の小型化を図ることができる、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。

本発明の第一態様に従えば、第１の光線束及び第２の光線束を射出する光源部と、第１の方向に偏光する前記第１の光線束を反射させるとともに、前記第１の方向に直交する第２の方向に偏光する前記第１の光線束を透過させる第１の偏光分離素子と、前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束を反射させるとともに、前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束を透過させる第２の偏光分離素子と、回転中心軸を中心に回転するとともに、前記第１の偏光分離素子を透過する前記第１の光線束が前記回転中心軸から第１の長さ離間する第１の位置に入射し、前記第２の偏光分離素子を透過する前記第２の光線束が前記回転中心軸から前記第１の長さとは異なる第２の長さ離間する第２の位置に入射し、入射する前記第１の光線束および前記第２の光線束を拡散させる回転拡散板と、前記第２の偏光分離素子で反射する前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束が入射され、前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束を、前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束に変換する第１の位相差板と、前記第１の偏光分離素子で反射する前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束と、前記第１の位相差板から射出され、前記第１の偏光分離素子を透過する前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束とが入射し、前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束および前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束を、前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束および前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束と異なる波長帯の第３の光線束に変換する波長変換素子と、を備え、前記第１の偏光分離素子及び前記第２の偏光分離素子は、前記第３の光線束を透過させる光源装置が提供される。

第一態様に係る光源装置によれば、回転拡散板の第１の位置および第２の位置に第１の偏光分離素子を透過した第１の光線束および第２の偏光分離素子を透過した第２の光線束がそれぞれ入射するため、回転拡散板における光密度を低減させるとともに温度上昇を低減できる。よって、回転拡散板の損傷を抑制できる。
また、第１の位相差板を有するため、第２の偏光分離素子で反射した第１の方向に偏光する第２の光線束を第２の方向の偏光に変換することで第１の偏光分離素子を透過させることができる。これにより、波長変換素子に入射する第１の光線束および第２の光線束の光路を重ね合せることができるので、光源装置を小型化することができる。
また、第１の偏光分離素子及び第２の偏光分離素子は、第３の光線束を透過させるので、第３の光線束の光路を第１の光線束および第２の光線束の光路と重ね合せることができるので、光源装置を小型化することができる。
したがって、回転拡散板における光密度に対する負荷を低減しつつ小型化した光源装置が提供される。

上記第一態様において、前記光源部から射出される前記第１の光線束が入射され、前記第１の光線束を前記第１の方向に偏光させて、前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束を射出するとともに、前記第１の光線束を前記第２の方向に偏光させて、前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束を射出する第２の位相差板と、前記光源部から射出される前記第２の光線束が入射され、前記第２の光線束を前記第１の方向に偏光させて、前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束を射出するとともに、前記第２の光線束を前記第２の方向に偏光させて、前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束を射出する第３の位相差板と、をさらに備える構成としてもよい。

この構成によれば、回転拡散板に入射する第１の偏光分離素子を透過した第１の光線束および第２の偏光分離素子を透過した第２の光線束と波長変換素子で生成する第３の光線束との割合を変化させることで照明光の色味を変化させることができる。

上記第一態様において、前記第２の位相差板及び前記第３の位相差板はそれぞれ回転可能に構成されており、前記第２の位相差板及び前記第３の位相差板の回転方向が互いに等しく、前記第２の位相差板及び前記第３の位相差板の回転角が互いに等しい構成としてもよい。

この構成によれば、第２の位相差板及び第３の位相差板の回転角を調整することで照明光の色バランスを調整できる。また、第２の位相差板及び第３の位相差板の回転方向が互いに等しく、第２の位相差板及び第３の位相差板の回転角が互いに等しいため、回転拡散板の第１の位置および第２の位置のそれぞれの光密度の偏りを低減できる。よって、回転拡散板における光密度に対する負荷を低減しつつ、照明光の色バランスを調整できる。
なお、第２の位相差板及び第３の位相差板の回転角は、回転拡散板における光密度に対する負荷を低減できる態様であれば、完全に同じでなくともよく、略等しければよい。

上記第一態様において、前記第１の偏光分離素子を透過する前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束が入射され、前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束を円偏光の前記第１の光線束に変換する第４の位相差板と、前記第２の偏光分離素子を透過する前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束が入射され、前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束を円偏光の前記第２の光線束に変換する第５の位相差板と、を備え、前記第４の位相差板から射出される前記円偏光の前記第１の光線束は、第１の回転方向に回転する円偏光であり、前記回転拡散板に入射され、前記回転拡散板によって拡散および反射されることで、前記第１の回転方向とは異なる第２の回転方向に回転する円偏光の前記第１の光線束に変換され、前記第５の位相差板から射出される前記円偏光の前記第２の光線束は、前記第２の回転方向に回転する円偏光であり、前記回転拡散板に入射され、前記回転拡散板によって拡散および反射されることで、前記第１の回転方向に回転する円偏光の前記第２の光線束に変換される構成としてもよい。

この構成によれば、回転拡散板における光密度に対する負荷を低減した光源装置を提供できる。

上記第一態様において、前記第４の位相差板は、前記第２の回転方向に回転する円偏光の前記第１の光線束が入射され、前記第２の回転方向に回転する円偏光の前記第１の光線束を拡散した前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束に変換し、前記第５の位相差板は、前記第１の回転方向に回転する円偏光の前記第２の光線束が入射され、前記第１の回転方向に回転する円偏光の前記第２の光線束を拡散した前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束に変換し、前記拡散した前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束は、前記第１の偏光分離素子によって反射され、前記第１の偏光分離素子によって反射される前記拡散した前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束は、前記第１の位相差板に入射され、前記第１の位相差板によって、拡散した前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束に変換され、前記拡散した前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束は、前記第２の偏光分離素子を透過し、前記拡散した前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束は、前記第２の偏光分離素子によって反射される構成としてもよい。
第１の偏光分離素子によって反射され、拡散した第１の方向に偏光する第１の光線束が、第１の位相差板に入射され、第１の位相差板によって、拡散した第２の方向に偏光する第１の光線束に変換されるので、拡散した第２の方向に偏光する第１の光線束は、第２の偏光分離素子を透過できるようになるので、拡散した第１の光線束および拡散した第２の光線束の光路を重ね合せることができ、光源装置を小型化することができる。

本発明の第二態様に従えば、上記第一態様に係る光源装置と、前記光源装置から射出される光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学装置と、を備えるプロジェクターが提供される。

上記態様に係るプロジェクターによれば、上記回転拡散板に対する信頼性が向上した光源装置を備えるので、信頼性が向上し、小型化したプロジェクターの提供が可能となる。

プロジェクターの概略構成を示す図である。 光源装置の概略構成を示す図である。 回転拡散板を光軸と平行な方向に見た平面図である。 センサーユニットの概略構成を示す図である。 偏光変換素子におけるミラーの配置を示す正面図である。 ホワイトバランス調整のフローチャート図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映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、光源装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学装置６とを備えている。

色分離光学系３は、光源装置２からの白色の照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを備えている。

第１のダイクロイックミラー７ａは、光源装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光を反射する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に青色光ＬＢを透過させる。

第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。

第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。

光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。

光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂ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及び射出側各々には、偏光板（図示せず。）が配置されている。

また、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。

合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの各画像光が入射する。合成光学系５は、各画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学装置６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられている。

投射光学装置６は、投射レンズ群からなり、合成光学系５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、拡大されたカラー映像が表示される。

（光源装置）
次に、上記光源装置２の構成について説明する。以下、必要に応じてＸＹＺ座標系を用いて光源装置の各構成について説明する。
図２は光源装置２の概略構成を示す図である。なお、図２において、Ｘ方向は光軸ａｘ１，ａｘ２と平行な方向であり、Ｙ方向は光軸ａｘ１、ａｘ２と直交する照明光軸ａｘ３と平行な方向であり、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向にそれぞれ直交する方向である。

光源装置２は、光源部１１、第１のホモジナイザー光学系１２、第２のホモジナイザー光学系１３、第１の偏光分離素子１４、第１のピックアップ光学系１５、回転蛍光板１００、回転拡散板１２０、第２のピックアップ光学系１７、第３のピックアップ光学系１８、第２の偏光分離素子１９、光路変更部２０、第１の位相差板３１、第２の位相差板３２、第３の位相差板３３、第４の位相差板３４、第５の位相差板３５、インテグレーター光学系２５、偏光変換素子２７及び重畳レンズ２８を備えている。

光源部１１について説明する。
光源部１１は、複数の発光部１１Ａと複数のコリメートレンズ１１Ｂとを含む。

複数の発光部１１Ａは、それぞれ半導体レーザーから構成される。複数の発光部１１Ａは、光軸ａｘ１と直交する同一面内において、アレイ状に並んで配置されている。各発光部１１Ａは青色（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）の光ビームからなる光線ＢＬを射出する。

なお、発光部１１Ａとしては、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の光線ＢＬを射出する半導体レーザーを用いることもできる。

複数のコリメートレンズ１１Ｂは、例えばアレイ状に並んで配置される。複数のコリメートレンズ１１Ｂは、それぞれ複数の発光部１１Ａに対応して配置されている。コリメートレンズ１１Ｂは、対応する発光部１１Ａから射出された光線ＢＬを平行光に変換する。

光源部１１は、第１光線束Ｋ１と第２光線束Ｋ２とを射出する。
光源部１１は、第１光線束（第１の光線束）Ｋ１を射出する第１の領域Ａ１と、第２光線束（第２の光線束）Ｋ２を射出する第２の領域Ａ２とを含む。
第１光線束Ｋ１は、第１の領域Ａ１に配置された複数の発光部１１Ａから射出された複数の光線ＢＬからなる。第２光線束Ｋ２は、第２の領域Ａ２に配置された複数の発光部１１Ａから射出された複数の光線ＢＬからなる。そのため、第１光線束Ｋ１及び第２光線束Ｋ２は、互いに同じ波長帯の光となる。

また、第１光線束Ｋ１及び第２光線束Ｋ２は互いに同じ光束幅を有している。
さらに、第１光線束Ｋ１の光量及び第２光線束Ｋ２の光量はそれぞれ光源部１１から射出される全光量の５０％ずつに相当する。

図２において、第１の領域Ａ１における光軸を符号ａｘ１で示す。光軸ａｘ１は第１光線束Ｋ１の主光線と一致している。

第１光線束Ｋ１の主光線の光路上（光軸ａｘ１上）に、光源部１１の第１の領域Ａ１から順番に、第２の位相差板３２と、第１のホモジナイザー光学系１２と、第１の偏光分離素子１４と、第４の位相差板３４と、第２のピックアップ光学系１７と、回転拡散板１２０とが設けられている。

光源部１１の第２の領域Ａ２から射出された第２光線束Ｋ２は、光路変更部２０に入射する。光路変更部２０は、一対のミラー２０ａ、２０ｂから構成されている。ミラー２０ａは第２光線束Ｋ２をミラー２０ｂに向けて反射する。ミラー２０ｂはミラー２０ａからの第２光線束Ｋ２を光軸ａｘ２に沿って反射する。以上のように、第２光線束Ｋ２は、光路変更部２０を通過することで該光路変更部２０の通過前に比べて＋Ｙ方向に光路が変更され、光路変更部２０通過後の第２光線束Ｋ２の主光線は、光軸ａｘ２と一致している。

第２光線束Ｋ２の主光線の光路上（光軸ａｘ２上）に、光路変更部２０のミラー２０ｂから順番に、第３の位相差板３３と、第２のホモジナイザー光学系１３と、第２の偏光分離素子１９と、第５の位相差板３５と、第３のピックアップ光学系１８と、回転拡散板１２０とが設けられている。

また、回転蛍光板１００と、第１のピックアップ光学系１５と、第１の偏光分離素子１４と、第１の位相差板３１と、第２の偏光分離素子１９と、インテグレーター光学系２５と、偏光変換素子２７と、重畳レンズ２８とが、照明光軸ａｘ３上に順次並んで配置されている。

なお、光軸ａｘ１，ａｘ２と照明光軸ａｘ３とは、同一面内にある。また、光軸ａｘ１，ａｘ２は照明光軸ａｘ３と直交する。

はじめに光源部１１から射出された第１光線束Ｋ１について説明する。
光源部１１から射出された第１光線束Ｋ１は、第２の位相差板３２に入射する。第２の位相差板３２は、例えば回転可能とされた１／２波長板である。第１光線束Ｋ１は直線偏光である。そのため、第２の位相差板３２を透過した光は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光となる。つまり、第２の位相差板３２の回転角度を適切に設定することにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を所定の値に設定することが可能である。

第２の位相差板３２を通過した第１光線束Ｋ１は、Ｓ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）と、Ｐ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ）とを含む。
なお、本実施形態において、Ｓ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）は、特許請求の範囲の「第１方向に偏光する前記第１の光線束」に対応し、Ｐ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ）は、特許請求の範囲の「第２方向に偏光する前記第１の光線束」に対応する。

本実施形態において、第２の位相差板３２の回転角度は、Ｐ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ）の光量が、光源部１１の第１の領域Ａ１の光量（第１光線束Ｋ１の光量）に対する１０％程度にとなるように設定される。これにより、回転拡散板１２０に入射する光量を抑えることができる。

第２の位相差板３２を透過した第１光線束Ｋ１は、第１のホモジナイザー光学系１２に入射する。第１のホモジナイザー光学系１２は、例えばレンズアレイ１２ａとレンズアレイ１２ｂとから構成されている。レンズアレイ１２ａは複数の小レンズ１２ａｍを含み、レンズアレイ１２ｂは複数の小レンズ１２ｂｍを含む。

第１の偏光分離素子１４は、第１光線束Ｋ１とは発光強度のピーク（波長帯）が異なる後述の蛍光光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。よって、第１の偏光分離素子１４は、例えば、波長選択性を有するダイクロイックミラーから構成されていてもよい。また、第１の偏光分離素子１４は、光軸ａｘ１及び照明光軸ａｘ３に対してそれぞれ４５°の角度をなすように配置されている。

第１の偏光分離素子１４は、第１光線束Ｋ１のうちのＳ偏光成分（光線束ＢＬｓ）を反射させ、第１光線束Ｋ１のうちのＰ偏光成分（光線束ＢＬｐ）を透過させる。すなわち、第１の偏光分離素子１４は、第１光線束Ｋ１をＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）とＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ）とに分離する偏光分離機能を有する。
第１の偏光分離素子１４は、入射光のうちのＳ偏光成分を反射させ、入射光のうちのＰ偏光成分を透過させる。

第１の偏光分離素子１４を透過したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ）は、第４の位相差板３４に入射する。第４の位相差板３４は、１／４波長板（λ／４板）から構成される。Ｐ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ）は、第４の位相差板３４を透過することによって、例えば、右回りの円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）に変換される。第４の位相差板３４から射出した円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）は、第２のピックアップ光学系１７に入射する。
なお、第１の偏光分離素子１４で反射したＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）については後述する。

第２のピックアップ光学系１７は、円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）を回転拡散板１２０に向けて集光させる機能と、回転拡散板１２０から射出された拡散反射光をピックアップして平行化する機能とを有する。第２のピックアップ光学系１７は、例えばピックアップレンズ１７ａ，１７ｂから構成されている。

ここで、第２のピックアップ光学系１７は温度上昇がし易い。そのため、光弾性効果（複屈折）が生じ易い。複屈折が生じると、第２のピックアップ光学系１７を透過する光の偏光状態に乱れが生じるため、回転拡散板１２０で生成した拡散光を効率良く照明光として取り出すことが難しくなってしまう。

本実施形態では、第２のピックアップ光学系１７を構成するピックアップレンズ１７ａ及びピックアップレンズ１７ｂの少なくとも一方、具体的にはピックアップレンズ１７ｂを石英レンズで構成している。石英レンズは、一般的な硝材からなるレンズに比べて内部吸収及び熱膨張係数が小さい。

本実施形態において、石英レンズの硝材は例えば合成石英である。合成石英は、青色光の波長において内部吸収率が例えば、０．１％以下であり、一般の光学硝子の内部吸収率の１／５０程度である。そのため、強い光が入射しても発熱しにくい。また、合成石英は、熱膨張係数が一般の光学硝子の熱膨張係数の１／１０程度であるため、温度が上昇しても歪みにくい。そのため、大きな熱歪みが起こりにくい。つまり、光弾性効果による偏光状態の変化が起こりにくい。

このように、石英レンズを含む第２のピックアップ光学系１７によれば、円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）の入射による熱歪が生じ難く、複屈折の発生が低減されるので、該第２のピックアップ光学系１７を透過する円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）、後述する光線束ＢＬｃ２の偏光状態の乱れを低減できる。よって、回転拡散板１２０で生成した第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｓおよび光線束ＢＬ１ｐ）を効率良く照明光として取り出すことができる。

また、第２のピックアップ光学系１７は第１のホモジナイザー光学系１２と協働して、後述する回転拡散板１２０上での円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）による照度分布を均一化する。本実施形態では、第２のピックアップ光学系１７の焦点位置に回転拡散板１２０が配置されている。

回転拡散板１２０は、第２のピックアップ光学系１７から射出された円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）を第１の偏光分離素子１４に向けて拡散反射させるものである。

例えば、右回りの円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）は、拡散反射板１２１で拡散および反射されることで左回りの円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ２）となる。円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ２）は、第２のピックアップ光学系１７で平行化されて再び第４の位相差板３４を透過して、拡散したＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｓ）となる。光線束ＢＬ１ｓは、Ｓ偏光成分を有する拡散青色光である。第１の偏光分離素子１４は、第１光線束Ｋ１のうちのＳ偏光成分を反射させるように構成されているので、拡散したＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｓ）は、第１の偏光分離素子１４により第１の位相差板３１に向けて反射される。

第１の位相差板３１は、１／２波長板である。第１の位相差板３１は、拡散したＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｓ）を拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）に変換する。拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）は後述する第２の偏光分離素子１９に入射する。第２の偏光分離素子１９は拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）を透過させる。

続いて、光路変更部２０を通過した第２光線束Ｋ２について説明する。
光路変更部２０を通過した第２光線束Ｋ２は、第３の位相差板３３に入射する。第３の位相差板３３は、例えば回転可能とされた１／２波長板である。第２光線束Ｋ２は直線偏光である。そのため、第３の位相差板３３を透過した光はＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光となる。つまり、第３の位相差板３３の回転角度を適切に設定することにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を所定の値に設定することが可能である。

第３の位相差板３３を通過した第２光線束Ｋ２は、Ｓ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ）と、Ｐ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ）とを含む。
なお、本実施形態において、Ｓ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ）は、特許請求の範囲の「第１方向に偏光する前記第２の光線束」に対応し、Ｐ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ）は、特許請求の範囲の「第２方向に偏光する前記第２の光線束」に対応する。

本実施形態において、第３の位相差板３３の回転角度は、Ｐ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ）の光量が、光源部１１の第２の領域Ａ２の光量（第２光線束Ｋ２の光量）に対する１０％程度となるように設定される。これにより、回転拡散板１２０に入射する光量を抑えることができる。

第３の位相差板３３を透過した第２光線束Ｋ２は、第２のホモジナイザー光学系１３に入射する。第２のホモジナイザー光学系１３は、例えばレンズアレイ１３ａとレンズアレイ１３ｂとから構成されている。レンズアレイ１３ａは複数の小レンズ１３ａｍを含み、レンズアレイ１３ｂは複数の小レンズ１３ｂｍを含む。

第２の偏光分離素子１９は、第２光線束Ｋ２とは発光強度のピーク（波長帯）が異なる後述の蛍光光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。よって、第２の偏光分離素子１９は、例えば、波長選択性を有するダイクロイックミラーから構成されていてもよい。また、第２の偏光分離素子１９は、光軸ａｘ２に対して４５°の角度をなすように配置されている。
第２の偏光分離素子１９は、第２光線束Ｋ２のうちのＳ偏光成分を反射させ、第２光線束Ｋ２うちのＰ偏光成分を透過させる。

すなわち、第２の偏光分離素子１９は、第２光線束Ｋ２をＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ）とＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ）とに分離する偏光分離機能を有する。
第２の偏光分離素子１９は、入射光のうちのＳ偏光成分（光線束ＢＢｓ）を反射させ、入射光のうちのＰ偏光成分（光線束ＢＢｐ）を透過させる。

第２の偏光分離素子１９を透過したＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ）は、第５の位相差板３５に入射する。第５の位相差板３５は、１／４波長板（λ／４板）から構成される。Ｐ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ）は、第５の位相差板３５を透過することによって、例えば、左回りの円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）に変換される。第５の位相差板３５から射出した円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）は、第３のピックアップ光学系１８に入射する。
なお、第２の偏光分離素子１９を反射したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ）については後述する。

第３のピックアップ光学系１８は、円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）を回転拡散板１２０に向けて集光させる機能と、該回転拡散板１２０から射出された拡散反射光をピックアップして平行化する機能とを有する。第３のピックアップ光学系１８は、例えばピックアップレンズ１８ａ，１８ｂから構成されている。

本実施形態においては、第２のピックアップ光学系１７と同様、第３のピックアップ光学系１８を構成するピックアップレンズ１８ａ及びピックアップレンズ１８ｂの少なくとも一方、具体的にはピックアップレンズ１８ｂを石英レンズで構成している。なお、ピックアップレンズ１８ａ及びピックアップレンズ１８ｂが、石英レンズで構成されていてもよい。

これにより、石英レンズを含む第３のピックアップ光学系１８によれば、円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）の入射による熱歪が生じ難く、複屈折の発生が低減されるので、該第３のピックアップ光学系１８を透過する円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１），後述する光線束ＢＢｃ２の偏光状態の乱れを低減できる。よって、回転拡散板１２０で生成した第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）を効率良く照明光として取り出すことができる。

また、第３のピックアップ光学系１８は第２のホモジナイザー光学系１３と協働して、回転拡散板１２０上での円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）による照度分布を均一化する。本実施形態では、第３のピックアップ光学系１８の焦点位置に回転拡散板１２０が配置されている。

回転拡散板１２０は、第３のピックアップ光学系１８から射出された円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）を第２の偏光分離素子１９に向けて拡散反射させるものである。

例えば、左回りの円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）は拡散反射板１２１で拡散および反射されることで右回りの円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ２）となる。円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ２）は、第３のピックアップ光学系１８で平行化されて再び第５の位相差板３５を透過して、拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）となる。光線束ＢＬ２ｓは、Ｓ偏光成分を有する拡散青色光である。第２の偏光分離素子１９は、第２光線束Ｋ２のうちのＳ偏光成分を反射させるように構成されているので、拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）は、第２の偏光分離素子１９によりインテグレーター光学系２５に向けて反射される。

回転拡散板１２０について、さらに詳細に説明する。図３は回転拡散板１２０を光軸ａｘ１，ａｘ２と平行な方向に見た平面図である。

回転拡散板１２０は、拡散反射板１２１と、拡散反射板１２１を回転駆動する駆動装置１２２とを備える。回転拡散板１２０は、光が入射する側と同じ側に向けて拡散光を射出する。

拡散反射板１２１は、例えば光反射性を持つ部材からなり、その表面に凹凸を有している。拡散反射板１２１は、例えばブラスト加工によって形成された凹凸を有する基材の表面にＡｇ膜を成膜することで形成される。拡散反射板１２１は、所定の回転中心軸Ｏ２の周りに回転可能である。駆動装置１２２は、例えばモーター等から構成され、拡散反射板１２１を回転中心軸Ｏ２の周りに回転させる。

なお、図２に示すように、拡散反射板１２１は、第２のピックアップ光学系１７及び第３のピックアップ光学系１８と対向するように配置されている。また、図３に示すように、拡散反射板１２１は、回転中心軸Ｏ２の方向から見て、例えば、円形に形成されている。

図３において、第２のピックアップ光学系１７を介して回転拡散板１２０（拡散反射板１２１）に入射する円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）の入射位置を符号Ｂ１で示し、第３のピックアップ光学系１８を介して回転拡散板１２０（拡散反射板１２１）に入射する円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）の入射位置を符号Ｂ２で示す。

図３に示すように、円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）の入射位置Ｂ１と回転中心軸Ｏ２との間の距離Ｄ３は、円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）の入射位置Ｂ２と回転中心軸Ｏ２との間の距離Ｄ４と異なる。具体的に、距離Ｄ３は距離Ｄ４よりも長い。本実施形態において、距離Ｄ３は特許請求の範囲に記載の「第１の長さ」に相当し、距離Ｄ３は特許請求の範囲に記載の「第２の長さ」に相当する。

この構成により、円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）は拡散反射板１２１の第１の位置（回転中心軸Ｏ２から距離Ｄ３だけ離間した符号Ｃ３で示す円周上の領域）に入射し、円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）は拡散反射板１２１の第２の位置（回転中心軸Ｏ２から距離Ｄ４だけ離間した符号Ｃ４で示す円周上の領域）に入射する。

したがって、拡散反射板１２１が１回転する間において、円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）及び円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）が拡散反射板１２１の同じ領域に入射しない。

回転拡散板１２０の拡散反射板１２１には、反射膜として、偏光保存率等の条件を満たすために銀膜等の金属膜が用いられる。銀膜等の金属膜は、誘電体膜と比較して、反射率が高い一方で、熱および光による損傷を生じる可能性がある。

しかしながら、本実施形態では、第１光線束Ｋ１の一部である円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）と第２光線束Ｋ２の一部である円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）とを拡散反射板１２１の異なる場所にそれぞれ入射させるため、拡散反射板１２１の温度の上昇を低減できるので、拡散反射板１２１の損傷を抑制できる。なお、拡散反射板１２１の損傷として、例えば、熱および光による拡散反射板１２１の表面に形成された反射膜（Ａｇ膜等）が化学反応によって劣化すること等が挙げられる。

本実施形態において、第１光線束Ｋ１の光量及び第２光線束Ｋ２の光量はそれぞれ光源部１１から射出される全光量の５０％ずつとなっている。また、第２の位相差板３２の回転角度は、Ｐ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ）の光量が、光源部１１の第１の領域Ａ１の光量（第１光線束Ｋ１の光量）に対する１０％程度となるように設定されている。さらに、第３の位相差板３３の回転角度は、Ｐ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ）の光量が、光源部１１の第２の領域Ａ２の光量（第２光線束Ｋ２の光量）に対する１０％程度となるように設定されている。

これにより、第１の位置Ｂ１に入射する円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）と、第２の位置Ｂ２に入射する円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）の光密度をそれぞれ等しくすることができる。よって、拡散反射板１２１の入射位置Ｂ１，Ｂ２の一方の光密度が高くなることがないので、拡散反射板１２１の光密度を低減しつつ、拡散反射板１２１の損傷を抑制できる。
したがって、本実施形態の回転拡散板１２０によれば、拡散反射板１２１の信頼性が向上するため、光源装置２の信頼性を向上させることができる。

続いて、回転蛍光板１００において蛍光光ＹＬの生成する光の光路について説明する。
図２に示したように、Ｓ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）は、第１の偏光分離素子１４で反射して回転蛍光板１００に向かう。第１の偏光分離素子１４で反射されたＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）は、第１のピックアップ光学系１５に入射する。

同様に、Ｓ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ）は、第２の偏光分離素子１９で反射して回転蛍光板１００に向かう。第２の偏光分離素子１９で反射されたＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ）は、第１の位相差板３１を透過することでＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）に変換される。Ｐ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）は第１の偏光分離素子１４を透過して第１のピックアップ光学系１５に入射する。

第１のピックアップ光学系１５は、光線束ＢＬｓを回転蛍光板１００の蛍光体層１００Ａに向けて集光させる機能と、蛍光体層１００Ａから射出された蛍光光ＹＬをピックアップして平行化する機能とを有する。第１のピックアップ光学系１５は、例えばピックアップレンズ１５ａ，１５ｂから構成されている。

また、第１のピックアップ光学系１５は第１のホモジナイザー光学系１２と協働して、蛍光体層１００Ａ上でのＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）による照度分布を均一化する。

同様に、第１のピックアップ光学系１５は第２のホモジナイザー光学系１３と協働して、蛍光体層１００Ａ上でのＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）による照度分布を均一化する。

回転蛍光板１００は、回転基板１０１と、回転基板１０１を回転駆動する駆動装置１０２と、回転基板１０１上に設けられた蛍光体層１００Ａとを備える。回転蛍光板１００は、光が入射する側と同じ側に向けて蛍光光ＹＬを射出する。

回転基板１０１は、例えば、アルミや銅といった放熱性に優れた金属製の円板から構成され、所定の回転中心軸Ｏ１の周りに回転可能である。駆動装置１０２は、例えばモーター等から構成され、回転基板１０１を回転中心軸Ｏ１の周りに回転させる。

本実施形態において、蛍光体層１００Ａは、回転基板１０１の上面１０１ａに、回転中心軸Ｏ１の周りにリング状に形成されている。蛍光体層１００ＡのＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）およびＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）が入射する側とは反対側には、反射部１０３が設けられている。すなわち、蛍光体層１００Ａの回転基板１０１側には、反射部１０３が設けられている。また、蛍光体層１００Ａは、第１のピックアップ光学系１５（ピックアップレンズ１５ｂ）と対向するように配置されている。

蛍光体層１００Ａは、励起光としてのＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）およびＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）を吸収して黄色の蛍光光ＹＬに変換して射出する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよく、２種以上の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として用いてもよい。

蛍光体層１００Ａとしては、例えば、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層、バインダーを用いずに蛍光体粒子を焼結した蛍光体層などを用いてもよい。

蛍光体層１００Ａは、励起光としてＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）およびＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）を吸収して黄色の蛍光光ＹＬを射出する。蛍光体層１００Ａから射出された蛍光光ＹＬは第１のピックアップ光学系１５により平行化され、第１の偏光分離素子１４を透過する。
また、第１の偏光分離素子１４を透過した蛍光光ＹＬは、第１の位相差板３１を透過する。蛍光光ＹＬは非偏光であるため、第１の位相差板３１を透過する際、偏光状態は変化しない。
また、第１の位相差板３１を透過した蛍光光ＹＬは、第２の偏光分離素子１９に入射する。蛍光光ＹＬは、第２の偏光分離素子１９を透過する。

本実施形態の光源装置２によれば、第１の偏光分離素子１４と第２の偏光分離素子１９との間に配置した第１の位相差板３１を有するため、第２の偏光分離素子１９で分離したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ）をＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）に変換することで第１の偏光分離素子１４を透過させることができる。
すなわち、第１の位相差板３１は、Ｓ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ）をＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）に変換するので、第１の偏光分離素子１４を透過させることができる。

これにより、光源装置２を小型化することができる。
また、蛍光体層１００Ａ上の同一の領域にＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）及びＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’）を重ねて照明できる。よって、第１の位相差板３１を用いない場合と比較して、より容易に蛍光光ＹＬの発光領域を小さくできる。すなわち、蛍光光ＹＬを含む後述の照明光ＷＬの光束幅が大きくなるのを防止できる。
また、第１の位相差板３１を用いることにより、蛍光体層１００Ａにおける蛍光光ＹＬの発光領域を小さくできるので、第１のピックアップ光学系１５を小型化できる。さらに、第１のピックアップ光学系１５の小型化により、光源装置２全体を小型化できる。

蛍光光ＹＬが、第１の偏光分離素子１４、第１の位相差板３１、第２の偏光分離素子１９を通過できるように、第１の偏光分離素子１４および第２の偏光分離素子１９が構成されていることにより、光源装置全体が小型化する。

蛍光光ＹＬは第２の偏光分離素子１９に入射する。第２の偏光分離素子１９は、該第２の偏光分離素子１９を透過した蛍光光ＹＬと、該第２の偏光分離素子１９で反射した拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）と、第１の位相差板３１から射出される拡散した前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束（ＢＬ１ｐ）とを合成することで白色の照明光ＷＬを生成する。なお、本実施形態の照明光ＷＬは、Ｐ偏光の拡散青色光ＢＬ１ｐと、Ｓ偏光の拡散青色光ＢＬ２ｓとを同じ割合で含んでいる。

本実施形態によれば、第１の偏光分離素子１４において光源部１１から射出した第１光線束Ｋ１を分離した各成分（Ｓ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ），Ｐ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ））をそれぞれ蛍光光ＹＬの生成及び拡散したＳ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｓ）（拡散した前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束（ＢＬ１ｐ））の生成に無駄なく利用できる。また、第２の偏光分離素子１９において光源部１１から射出した第２光線束Ｋ２を分離した各成分（Ｓ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ），Ｐ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ））をそれぞれ蛍光光ＹＬの生成及び拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）の生成に無駄なく利用できる。

続いて、拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）、拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）、蛍光光ＹＬが合成された白色の照明光ＷＬについて説明する。
白色の照明光ＷＬは、インテグレーター光学系２５に入射する。インテグレーター光学系２５は、例えば第１のレンズアレイ２５ａと第２のレンズアレイ２５ｂとから構成されている。第１のレンズアレイ２５ａは複数の第１小レンズ２５ａｍを含み、第２のレンズアレイ２５ｂは複数の第２小レンズ２５ｂｍを含む。インテグレーター光学系２５は、後述する重畳レンズ２８と協働することで被照明領域における照度分布を均一化する。

第１のレンズアレイ２５ａは照明光ＷＬを複数の小光線束に分離する。第１小レンズ２５ａｍは、小光線束を対応する第２小レンズ２５ｂｍに結像させる。第２小レンズ２５ｂｍに結像する像は、拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）と、拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）と、蛍光光ＹＬとに由来している。つまり、拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）の二次光源像と、拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）の二次光源像と、蛍光光ＹＬの二次光源像とが、第２のレンズアレイ２５ｂに形成される。

インテグレーター光学系２５を通過した照明光ＷＬは、偏光変換素子２７に入射する。偏光変換素子２７は、例えば、偏光分離膜と位相差板（１／２波長板）とから構成される。偏光変換素子２７は、偏光方向が揃っていない蛍光光ＹＬと、拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）の偏光方向と、拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）の偏光方向とを一方の偏光成分に（例えばＰ偏光成分をＳ偏光成分に）変換する。

本実施形態の照明光ＷＬは、上述のように、拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）と拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）とを含むため、一方の偏光成分（Ｐ偏光又はＳ偏光のいずれか）のみを含む場合に比べて、偏光変換素子２７を透過後の光強度分布の均一性が高くなる。
特に本実施形態の照明光ＷＬは、上述のように、拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）と拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）とを同じ割合で含むため、光強度分布の均一性がより高くなる。

偏光変換素子２７を通過した照明光ＷＬは、重畳レンズ２８に入射する。重畳レンズ２８から射出された照明光ＷＬは色分離光学系３へ入射する。重畳レンズ２８は、照明光ＷＬを構成している上記複数の小光線束を光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの被照明領域（画像形成領域）で互いに重畳させることで均一に照明する。

本実施形態によれば、上述のように照明光ＷＬの光束幅が大きくなるのを防止できるので、照明光ＷＬが入射する後段の光学系（インテグレーター光学系２５、偏光変換素子２７及び重畳レンズ２８）が大型化するのを防止できる。したがって、回転拡散板１２０における光密度に対する負荷を低減しつつ小型の光源装置２を提供できる。
また、本実施形態のプロジェクター１は光源装置２を備えることで小型化が可能となる。

ところで、光源部１１は経時的な劣化によって出力が変動する場合もある。この場合、照明光ＷＬにおける拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）と拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）と蛍光光ＹＬとの割合が変化するため、照明光ＷＬの色バランス（ホワイトバランス）が変化するおそれもある。

本実施形態の光源装置２では、図２に示すように、光量モニター用ミラー４２と、センサーユニット４３と、制御装置４４と、第１駆動装置４５と、第２駆動装置４６とをさらに備えている。第１駆動装置４５は、第２の位相差板３２を回転駆動させることで該第２の位相差板３２の回転角を調整する。第２駆動装置４６は、第３の位相差板３３を回転駆動させることで該第３の位相差板３３の回転角を調整する。

本実施形態において、光量モニター用ミラー４２は、インテグレーター光学系２５と偏光変換素子２７との間の光路上に設けられている。光量モニター用ミラー４２は、照明光軸ａｘ３に対して４５°の角度をなすように配置されている。光量モニター用ミラー４２は、入射する照明光ＷＬの一部を透過し、残りを反射する。光量モニター用ミラー４２を透過した光は偏光変換素子２７に入射し、光量モニター用ミラー４２で反射した光はセンサーユニット４３に入射する。

センサーユニット４３は光源装置２から射出する照明光ＷＬのホワイトバランス（色バランス）を検出する。センサーユニット４３は検出結果を制御装置４４へ送信する。

制御装置４４は、センサーユニット４３からの信号（色バランスに関する検出結果）に基づき、第１駆動装置４５及び第２駆動装置４６を動作させる。すなわち、第１駆動装置４５及び第２駆動装置４６は、センサーユニット４３からの信号に基づいて、第２の位相差板３２及び第３の位相差板３３の回転角を制御する。

図４はセンサーユニット４３の概略構成を示す図である。図５は偏光変換素子２７におけるミラーの配置を示す正面図である。
図４に示すように、センサーユニット４３は、第１センサー４３ａと、第２センサー４３ｂと、ダイクロイックミラー４３ｃとを含む。ダイクロイックミラー４３ｃは、誘電体多層膜から構成され、照明光ＷＬのうち蛍光光ＹＬを透過させ、照明光ＷＬのうち青色光ＢＬ４を反射する。なお、青色光ＢＬ４は図２に示した拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）及び拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）を成分として含む光である。

第１センサー４３ａは、ダイクロイックミラー４３ｃで反射された青色光ＢＬ４の光量を検出する。第２センサー４３ｂは、ダイクロイックミラー４３ｃを透過した蛍光光ＹＬの光量を検出する。第１センサー４３ａおよび第２センサー４３ｂは、制御装置４４と電気的に接続されており、制御装置４４へ検出結果を送信する。制御装置４４は、第１センサー４３ａおよび第２センサー４３ｂの検出結果に基づいて、第１駆動装置４５による第２の位相差板３２の回転及び第２駆動装置４６による第３の位相差板３３の回転を制御する。

図５に示すように、光量モニター用ミラー４２は、偏光変換素子２７の複数の光入射領域Ｒを避けて配置された保持部材４８によって保持されている。偏光変換素子２７の光入射領域Ｒとは、インテグレーター光学系２５から射出された複数の小光束各々が入射する領域である。

光量モニター用ミラー４２は、第２のレンズアレイ２５ｂによる照明光ＷＬの２次光源像Ｑが形成される位置に配置されている。ここでは、光量モニター用ミラー４２がインテグレーター光学系２５と偏光変換素子２７との間の光路上に配置された例を示した。この例に代えて、光量モニター用ミラー４２は、偏光変換素子２７と重畳レンズ２８との間の光路上に配置されていてもよい。

本実施形態において、光量モニター用ミラー４２は、インテグレーター光学系２５と偏光変換素子２７との間の光路上の２次光源像Ｑが入射する位置に配置されている。そのため、光路中に光量モニター用ミラー４２を配置して光の一部を取り出したとしても、被照明領域である光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ上において照度ムラが生じることはない。したがって、２次光源像１個分の照度低下を許容できるならば、光量モニター用ミラー４２は、必ずしも一部の光を透過し、残りを反射するミラーでなくてもよく、全ての光を反射するミラーであってもよい。

次に、図６に基づいて、制御装置４４の制御態様について説明する。

ここでは、光源部１１の出力が低下したとする。光源部１１の出力が低下すると（図６のステップＳ１）、第１光線束Ｋ１及び第２光線束Ｋ２の光量が減少し、それに伴い、励起光（Ｓ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ）及びＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ’））の光量が低下する。励起光の光量が低下することは、蛍光体層１００Ａにおける励起光の光密度（単位面積あたりの光量）が低下することと等価である（図６のステップＳ２）。なお、以下では、説明を単純にするため、第１光線束Ｋ１及び第２光線束Ｋ２の光量が同じ量だけ減少したものとする。

一般的に、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上昇する、という特性を有している。したがって、励起光の光量の減少が比較的少なければ、変換効率の上昇によって蛍光光ＹＬの光量は増加する（図６のステップＳ３）。ここでは、蛍光光ＹＬの光量が増加する場合を例にとって説明するが、蛍光光ＹＬの光量は減少する場合もある。いずれの場合もホワイトバランスが崩れる。

光源部１１の出力の低下に伴い、青色光ＢＬ４（拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）及び拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ））の光量も低下する。しかしながら、蛍光体の変換効率が上昇しているため、青色光ＢＬ４の光量に対する蛍光光ＹＬの光量の比が増加し、照明光ＷＬのホワイトバランスが変化する（図６のステップＳ４）。

本実施形態では、光量モニター用ミラー４２から取り出された光に含まれる青色光ＢＬ４の光量（青色光強度）と黄色の蛍光光ＹＬの光量（蛍光光強度）とを、センサーユニット４３により測定する（図６のステップＳ５）。センサーユニット４３は、測定結果を制御装置４４へと送信する。

本実施形態において、制御装置４４は、ホワイトバランスの設計値に対応する励起光（青色光）強度と蛍光光（黄色光）強度との比を基準値として記憶している。設計通りのホワイトバランスを得るためには、上記基準値を、例えば２０：８０から２５：７５とすればよい。

制御装置４４は、センサーユニット４３が測定した現在の励起光強度と蛍光光強度との比（強度比）を基準値と比較する。その結果、現在の強度比と基準値との差が許容範囲を超えている場合、現在の強度比が基準値に近付くように、制御装置４４は第１駆動装置４５を制御することで第２の位相差板３２の回転角を制御するとともに第２駆動装置４６を制御することで第３の位相差板３３の回転角を制御する（図６のステップＳ６）。

第２の位相差板３２及び第３の位相差板３３を回転させることにより、拡散したＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬ１ｐ）の光量と、拡散したＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＬ２ｓ）の光量と、蛍光光ＹＬの光量との割合を調整することができる。

具体的に、回転拡散板１２０に向かうＰ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ），及びＰ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ）の光量を増やし、回転蛍光板１００に向かう励起光（Ｓ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ），及びＳ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ））の光量を減らすように第２の位相差板３２及び第３の位相差板３３を回転させる。これにより、青色光ＢＬ４の光量に対する蛍光光ＹＬの光量の比が減少するので、ホワイトバランスを改善することができる（図６のステップＳ７）。

本実施形態において、制御装置４４は、第２の位相差板３２及び第３の位相差板３３における回転方向及び回転角をそれぞれ等しくするようにしている。

これにより、第２の位相差板３２を透過した第１光線束Ｋ１のＳ偏光成分（Ｓ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｓ））とＰ偏光成分（Ｐ偏光成分の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｐ））との比率は、第３の位相差板３３を透過した第２光線束Ｋ２のＳ偏光成分（Ｓ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｓ））とＰ偏光成分（Ｐ偏光成分の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｐ））との比率と等しくなる。そのため、回転拡散板１２０（拡散反射板１２１）の各入射位置Ｂ１，Ｂ２に入射する円偏光の第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１），及び円偏光の第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）の光密度が等しくなるので、回転拡散板１２０の入射位置Ｂ１，Ｂ２の一方の光密度が高くなることがなく、回転拡散板１２０の光密度を低減しつつ、損傷を抑制し、かつ、ホワイトバランスを調整することができる。

なお、上記説明では、光源部１１の出力が低下する際、第１光線束Ｋ１及び第２光線束Ｋ２の出力が同じ割合で低下する場合について説明したが、第１光線束Ｋ１及び第２光線束Ｋ２の出力低下が異なる割合で発生した場合も同様にしてホワイトバランスを改善することができる。

第１光線束Ｋ１及び第２光線束Ｋ２の出力低下の割合が異なる場合、第２の位相差板３２の回転角と第３の位相差板３３の回転角とを異ならせるように制御することで、回転拡散板１２０（拡散反射板１２１）の各入射位置Ｂ１，Ｂ２の光密度を揃えることができる。これにより回転拡散板１２０の負荷を低減した状態でホワイトバランスを調整できる。

また、照明光ＷＬのホワイトバランスの調整は光源部１１の出力低下が生じない場合に行うことも可能である。

以上のように、本実施形態の光源装置２によれば、照明光ＷＬのホワイトバランスを調整することができる。また、本実施形態によれば、上述の光源装置２を備えたことにより、信頼性および表示品質を向上し、小型化したプロジェクター１を提供することができる。

なお、本発明の一実施形態を例示して説明したが、本発明は上記実施形態のものに必ずしも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、一つの光源部１１の光射出領域を２つの領域（第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２）に分けて、各領域から第１光線束Ｋ１及び第２光線束Ｋ２を射出する場合を例に挙げたが、二つの光源部から第１光線束及び第２光線束をそれぞれ射出する構成を採用してもよい。

上記実施形態では、円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）は、右回りの円偏光であったが、左回りの円偏光であってもよい。この場合、円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ２）は、右回りの円偏光となる。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
同様に、上記実施形態では、円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）は、左回りの円偏光であったが、右回りの円偏光であってもよい。この場合、円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ２）は、左回りの円偏光となる。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

さらに、上記実施形態では、円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）と円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）とは、互いに逆向きに回転する円偏光であったが、同じ向きに回転する円偏光であってもよい。この場合、円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）および円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）は、右回りの円偏光または左回りの円偏光となる。円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）および円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）が右回りの円偏光の場合、円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ２）および円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ２）は、左回りの円偏光となる。同様に、円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ１）および円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ１）が左回りの円偏光の場合、円偏光からなる第１光線束Ｋ１（光線束ＢＬｃ２）および円偏光からなる第２光線束Ｋ２（光線束ＢＢｃ２）は、右回りの円偏光となる。
この場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。さらに、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。

また、上記実施形態では、本発明による光源装置をプロジェクターに応用する例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用することができる。

１…プロジェクター、２…光源装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学装置、１１…光源部、１４…第１の偏光分離素子、１９…第２の偏光分離素子、３１…第１の位相差板、３２…第２の位相差板、３３…第３の位相差板、３４…第４の位相差板、３５…第５の位相差板、１２０…回転拡散板、Ｂ１…第１の位置、Ｂ２…第２の位置、ＢＬｓ…光線束（第１方向に偏光する第１の光線束）、ＢＬｐ…光線束（第２方向に偏光する第１の光線束）、ＢＢｓ…光線束（第１方向に偏光する第２の光線束）、ＢＢｐ…光線束（第２方向に偏光する第２の光線束）、ＢＬｃ１…光線束（第１の回転方向に回転する円偏光である第１の光線束）、ＢＬｃ２…光線束（第２の回転方向に回転する円偏光である第１の光線束）、ＢＬ１ｓ…光線束（拡散した第１の方向に偏光する第１の光線束）、ＢＢｃ１…光線束（第２の回転方向に回転する円偏光である第２の光線束）、ＢＢｃ２…光線束（第１の回転方向に回転する円偏光である第２の光線束）、ＢＬ１ｓ…光線束（拡散した第１の方向に偏光する第１の光線束）、ＢＬ２ｓ…光線束（拡散した第１の方向に偏光する第２の光線束）、ＢＬ…光線、Ｋ１…第１光線束（第１の光線束）、Ｋ２…第２光線束（第２の光線束）、Ｏ１，Ｏ２…回転中心軸、ＹＬ…蛍光光（第３の光線束）。

Claims (6)

1. 第１の光線束及び第２の光線束を射出する光源部と、
   第１の方向に偏光する前記第１の光線束を反射させるとともに、前記第１の方向に直交する第２の方向に偏光する前記第１の光線束を透過させる第１の偏光分離素子と、
   前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束を反射させるとともに、前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束を透過させる第２の偏光分離素子と、
   回転中心軸を中心に回転するとともに、前記第１の偏光分離素子を透過する前記第１の光線束が前記回転中心軸から第１の長さ離間する第１の位置に入射し、前記第２の偏光分離素子を透過する前記第２の光線束が前記回転中心軸から前記第１の長さとは異なる第２の長さ離間する第２の位置に入射し、入射する前記第１の光線束および前記第２の光線束を拡散させる回転拡散板と、
   前記第２の偏光分離素子で反射する前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束が入射され、前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束を、前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束に変換する第１の位相差板と、
   前記第１の偏光分離素子で反射する前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束と、前記第１の位相差板から射出され、前記第１の偏光分離素子を透過する前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束とが入射し、前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束および前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束を、前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束および前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束と異なる波長帯の第３の光線束に変換する波長変換素子と、
   を備え、
   前記第１の偏光分離素子及び前記第２の偏光分離素子は、前記第３の光線束を透過させる
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記光源部から射出される前記第１の光線束が入射され、前記第１の光線束を前記第１の方向に偏光させて、前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束を射出するとともに、前記第１の光線束を前記第２の方向に偏光させて、前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束を射出する第２の位相差板と、
   前記光源部から射出される前記第２の光線束が入射され、前記第２の光線束を前記第１の方向に偏光させて、前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束を射出するとともに、前記第２の光線束を前記第２の方向に偏光させて、前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束を射出する第３の位相差板と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第２の位相差板及び前記第３の位相差板はそれぞれ回転可能に構成されており、
   前記第２の位相差板及び前記第３の位相差板の回転方向が互いに等しく、
   前記第２の位相差板及び前記第３の位相差板の回転角が互いに等しい
   ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記第１の偏光分離素子を透過する前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束が入射され、前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束を円偏光の前記第１の光線束に変換する第４の位相差板と、
   前記第２の偏光分離素子を透過する前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束が入射され、前記第２の方向に偏光する前記第２の光線束を円偏光の前記第２の光線束に変換する第５の位相差板と、を備え、
   前記第４の位相差板から射出される前記円偏光の前記第１の光線束は、第１の回転方向に回転する円偏光であり、前記回転拡散板に入射され、前記回転拡散板によって拡散および反射されることで、前記第１の回転方向とは異なる第２の回転方向に回転する円偏光の前記第１の光線束に変換され、
   前記第５の位相差板から射出される前記円偏光の前記第２の光線束は、前記第２の回転方向に回転する円偏光であり、前記回転拡散板に入射され、前記回転拡散板によって拡散および反射されることで、前記第１の回転方向に回転する円偏光の前記第２の光線束に変換される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記第４の位相差板は、前記第２の回転方向に回転する円偏光の前記第１の光線束が入射され、前記第２の回転方向に回転する円偏光の前記第１の光線束を拡散した前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束に変換し、
   前記第５の位相差板は、前記第１の回転方向に回転する円偏光の前記第２の光線束が入射され、前記第１の回転方向に回転する円偏光の前記第２の光線束を拡散した前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束に変換し、
   前記拡散した前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束は、前記第１の偏光分離素子によって反射され、
   前記第１の偏光分離素子によって反射される前記拡散した前記第１の方向に偏光する前記第１の光線束は、前記第１の位相差板に入射され、前記第１の位相差板によって、拡散した前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束に変換され、
   前記拡散した前記第２の方向に偏光する前記第１の光線束は、前記第２の偏光分離素子を透過し、
   前記拡散した前記第１の方向に偏光する前記第２の光線束は、前記第２の偏光分離素子によって反射される
   ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 請求項１から５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る光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する光変調装置と、
   前記画像光を投射する投射光学装置と、を備える
   ことを特徴とするプロジェクター。

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