JP2020021540A - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光利用効率の高い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１０は、励起光を射出する光源部１１と、励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体１２と、光入射面１３ａと、光射出面１３ｂと、光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂに交差する側面１３ｃ、１３ｄとを有し、内部に入射した光を伝播させる導光体と、導光体の光射出面１３ｂに対向して配置され、光射出面１３ｂから射出された蛍光のうちの第１の偏光方向の第１偏光を反射し、光射出面１３ｂから射出された蛍光のうちの第１の偏光方向とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の第２偏光を透過する反射型偏光素子１４と、導光体１３の側面の少なくとも一部に対向して配置される反射部材１５と、を備える。蛍光体１２は、導光体の光入射面１３ａに対向する位置に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。

従来、プロジェクターに用いる光源装置として、励起光を射出するレーザー光源と、励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体と、導光体と、反射型偏光素子と、を有したものがある（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１１−１３８６２７号公報

反射型偏光素子においては、導光体内を伝播して光射出面から射出された光のうち所定の偏光成分のみを透過させ、それ以外の偏光成分を導光体内に向けて反射する。反射型偏光素子で反射された光は、導光体或いは蛍光体で反射されることによって、その一部が所定の偏光成分の光となり、反射型偏光素子を透過するようになる。これを複数回繰り返すことで、導光体の光射出面から射出される光の偏光方向が反射型偏光素子を透過可能な偏光方向に揃うことで、光の利用効率を高めている。

しかしながら、上記特許文献に記載の光源装置においては、反射型偏光素子で反射された光の一部が導光体の内面で全反射されず、外部に射出されることで光損失を生じさせるという問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光源装置は、励起光を射出する光源部と、前記励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、光入射面と、光射出面と、前記光入射面及び前記光射出面に交差する側面とを有し、内部に入射した光を伝播させる導光体と、前記導光体の前記光射出面に対向して配置され、前記光射出面から射出された前記蛍光のうちの第１の偏光方向の第１偏光を反射し、前記光射出面から射出された前記蛍光のうちの前記第１の偏光方向とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の第２偏光を透過する反射型偏光素子と、前記導光体の前記側面の少なくとも一部に対向して配置される反射部材と、を備え、前記蛍光体は前記導光体の前記光入射面に対向する位置に配置されている。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記反射部材は、前記導光体の中間部よりも前記光入射面側に設けられていてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記反射部材は、空間を隔てて前記導光体に対向してもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記空間には、前記導光体よりも低い屈折率を有する低屈折率層が設けられてもよい。この場合において、前記低屈折率層が第１の空気層で構成されるのが好ましい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記導光体は、前記側面が前記光入射面及び前記光射出面に対して傾斜した形状を有するテーパーロッドであってもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記蛍光体と前記導光体の前記光入射面との間に第２の空気層が設けられていてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記光源部はレーザー光源であってもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える。

第１実施形態の光源装置の斜視図である。 光源装置の断面図である。 変形例に係る反射型偏光素子及びその周辺構造を示した図である。 第２実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の光源装置１０の斜視図である。図２は、光源装置１０の断面図である。
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。

図１および図２に示すように、第１実施形態の光源装置１０は、光源部１１と、蛍光体１２と、長方形状の光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂを有する導光体１３と、反射型偏光素子１４と、反射ミラー（反射部材）１５、を備えている。光源部１１、蛍光体１２、導光体１３及び反射型偏光素子１４は、光源装置１０の照明光軸ａｘに沿って配置される。

光源部１１は、レーザー光源１７と、集光光学系１８とを有する。レーザー光源１７は、蛍光体１２を励起する所定波長帯の励起光Ｌを射出する半導体レーザーから構成されている。レーザー光源１７は、１つの半導体レーザーを有していてもよいし、複数の半導体レーザーを有していてもよい。なお、レーザー光源１７は、異なる波長範囲のレーザー光を射出する半導体レーザーで構成されていてもよい。

集光光学系１８は、レーザー光源１７からの光を集光して蛍光体１２に入射させる。集光光学系１８は、１枚あるいは２枚以上のレンズから構成されている。

蛍光体１２は、励起光Ｌが入射する光入射面１２ａと、蛍光を射出する光射出面１２ｂとを有する。蛍光体１２は、光源部１１から射出された励起光Ｌを吸収して励起される。励起光Ｌにより励起された蛍光体１２は、例えば４００〜５５０ｎｍの波長帯の青色光（蛍光）Ｌｂを射出する。

青色光Ｌｂは非偏光の光である。本実施形態では、励起光Ｌを射出する励起光源としてレーザー光源１７を用いるので、所定波長帯を有する励起光Ｌによって蛍光体１２を励起することで青色光Ｌｂを効率良く生成することができる。

本実施形態の蛍光体１２は、例えば、気孔を有する多結晶蛍光体で構成される。このような多結晶蛍光体を用いることで、蛍光体１２の製造が容易となる。蛍光体１２の側面１２ｃには、青色光Ｌｂを反射する反射膜４が設けられている。また、蛍光体１２の光入射面１２ａには、青色光Ｌｂを反射し、励起光Ｌを透過させるダイクロイック膜５が設けられている。この構成によれば、蛍光体１２内で生成されて光入射面１２ａ側に向かった青色光Ｌｂがダイクロイック膜５を反射することで、光射出面１２ｂから外部に効率良く取り出すことができる。よって、青色光Ｌｂの利用効率が向上する。
なお、蛍光体１２から射出される蛍光は青色光に限定されず、励起光の波長帯との組み合わせで、例えば４５０〜６５０ｎｍの波長帯の緑色光や５５０〜７００ｎｍの波長帯の赤色光であってもよい。

本実施形態において、蛍光体１２は、導光体１３の光入射面１３ａとの間に空気層（第２の空気層）２が設けられている。空気層２の厚さは小さければ小さいほど良く、例えば１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下に設定する。

蛍光体１２から射出される青色光Ｌｂの放射角は大きいため、空気層２の厚さが大きくなり過ぎると、光入射面１３ａに取り込まれない成分が増えて光損失が生じるからである。また、光入射面１３ａと蛍光体１２との間に空気層２を設けることで、光入射面１３ａを、導光体１３内を伝播する光を全反射させる反射面として機能させることができる。

本実施形態において、蛍光体１２における光射出面１２ｂを平面視した場合の大きさは、導光体１３における光入射面１３ａを平面視した場合の大きさより大きい、或いは略同一に設定される。

導光体１３は、光入射面１３ａから内部に入射した光を全反射により伝播させつつ、内部を伝播した光の一部を光射出面１３ｂから射出する。導光体１３は中心軸１３Ｃ方向に延びるロッドで構成され、光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂの他、第１側面１３ｃ、第２側面１３ｄ、第３側面１３ｅ及び第４側面１３ｆを有する。なお、導光体１３の中心軸１３Ｃは、光源装置１０の照明光軸ａｘに一致している。

光入射面１３ａは中心軸１３Ｃに交差（直交）する面であって、中心軸１３Ｃの一端側に位置する。光入射面１３ａには蛍光体１２から射出された青色光Ｌｂが入射する。光射出面１３ｂは中心軸１３Ｃに直交する面であって、中心軸１３Ｃの他端側に位置する。光射出面１３ｂは導光体１３内を伝播してきた光を外部に射出させる。

第１側面１３ｃは光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂ各々の対応する１辺同士（図１における上側の辺同士）を接続する。第２側面１３ｄは光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂ各々の対応する１辺同士（図１における下側の辺同士）を接続する。第３側面１３ｅは光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂ各々の対応する１辺同士（図１における右側の辺同士）を接続するとともに、第１側面１３ｃ及び第２側面１３ｄ各々の対応する１辺同士（図１における右側の辺同士）を接続する。第４側面１３ｆは光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂ各々の対応する１辺同士（図１における左側の辺同士）を接続するとともに、第１側面１３ｃ及び第２側面１３ｄ各々の対応する１辺同士（図１における左側の辺同士）を接続する。

本実施形態の導光体１３は、図１に示すように、中心軸１３Ｃに交差（直交）する断面積が光入射面１３ａから光射出面１３ｂに向かうにつれて拡大するテーパー状となっている。すなわち、第１側面１３ｃと第２側面１３ｄとの間の間隔は、光入射面１３ａ側よりも光射出面１３ｂ側の方が拡がっている。本実施形態の導光体１３は、側面（第１側面１３ｃ、第２側面１３ｄ、第３側面１３ｅ、第４側面１３ｆ）が光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂに対して傾斜した形状を有するテーパーロッドである。

本実施形態の導光体１３は、例えばＢＫ７等のホウケイ酸ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス等を含む光学ガラス、水晶、およびサファイア等の透光性部材で構成されている。

反射型偏光素子１４は、導光体１３の光射出面１３ｂから射出された青色光Ｌｂを偏光分離する機能を有する。具体的に、反射型偏光素子１４は、青色光Ｌｂのうちの反射型偏光素子１４に対するＳ偏光Ｌｂｓ（第１の偏光方向の第１偏光）を反射し、青色光Ｌｂのうちの反射型偏光素子１４に対するＰ偏光Ｌｂｐ（第２の偏光方向の第２偏光）を透過させる。

反射型偏光素子１４は、例えば、ワイヤーグリッドで構成される。なお、反射型偏光素子１４は、上述の偏光分離特性を有していれば、有機や無機或いは結晶タイプの反射偏光板で構成してもよい。

本実施形態において、導光体１３の光射出面１３ｂと反射型偏光素子１４との距離は例えば１００μｍ以下に設定され、より好ましくは１０μｍ以下に設定される。光射出面１３ｂと反射型偏光素子１４との距離を上記範囲に設定することで、導光体１３から射出された青色光Ｌｂを反射型偏光素子１４に効率良く入射させることができる。よって、青色光Ｌｂを効率良く利用することができる。

反射ミラー１５は、例えば銀、アルミニウム等の反射率の高い材料で構成されている。また、反射ミラー１５は誘電体多層膜で構成されても良い。反射ミラー１５は、導光体１３の側面の少なくとも一部に対向して配置される。本実施形態において、反射ミラー１５は第１側面１３ｃ、第２側面１３ｄ、第３側面１３ｅ及び第４側面１３ｆ各々の一部に対向して配置される。

より具体的に、反射ミラー１５は、第１側面１３ｃ、第２側面１３ｄ、第３側面１３ｅ及び第４側面１３ｆ各々における導光体１３の中間部１３Ｍよりも光入射面１３ａ側に設けられている。なお、導光体１３の中間部１３Ｍとは、中心軸１３Ｃに沿う方向の中間部分である。

反射ミラー１５は、空間Ｓを隔てて導光体１３の側面に対向している。本実施形態において、空間Ｓには、導光体１３よりも低い屈折率を有する低屈折率層３が設けられている。本実施形態において、低屈折率層３の厚さは例えば１μｍに設定する。低屈折率層３は空気層（第１の空気層）３ａで構成される。

なお、空気層３ａに代えて、導光体１３よりも屈折の低い樹脂材料を低屈折率層３として空間Ｓに配置してもよい。この場合、導光体１３の側面に塗布した樹脂材料を反射ミラー１５の保持部材として用いることができる。

続いて、本実施形態の光源装置１０による作用について説明する。
上記構成の光源装置１０において、光源部１１から射出された励起光Ｌは、蛍光体１２の光入射面１２ａに入射し、青色光Ｌｂを生成する。青色光Ｌｂは光入射面１３ａから導光体１３に入射し、側面で全反射されつつ、光射出面１３ｂに向かって進行する。

導光体１３内を進む青色光Ｌｂは、テーパー状の各側面で反射されるごとに角度変換されるため、光射出面１３ｂから射出される際、照明光軸ａｘに略平行な光として射出される。本実施形態の導光体１３によれば、テーパー形状を採用したので、光射出面１３ｂから青色光Ｌｂを略平行化して射出することができる。

導光体１３内に入射した青色光Ｌｂは、導光体１３内を全反射しながら伝播することで照度分布の均一性が向上した状態で光射出面１３ｂから射出される。導光体１３によって照度分布の均一性が高められた青色光Ｌｂは反射型偏光素子１４に入射する。

青色光ＬｂのＰ偏光Ｌｂｐは反射型偏光素子１４を透過する。反射型偏光素子１４を透過したＰ偏光Ｌｂｐは光源装置１０による照明光としての青色光ＷＬを生成する。青色光ＷＬは直線偏光（Ｐ偏光）で構成される。

一方、青色光ＬｂのＳ偏光Ｌｂｓは反射型偏光素子１４で反射され、導光体１３内に戻される。反射型偏光素子１４で反射されたＳ偏光Ｌｂｓは、導光体１３内で全反射されつつ光入射面に向かって進行する。

以下、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内に入射したＳ偏光Ｌｂｓを青色反射光Ｒｂと称す。
ここで、本実施形態の導光体１３はテーパー形状を有するため、青色反射光Ｒｂはテーパー状の各側面で反射されるごとに角度変換され、光入射面１３ａに近づくにつれて側面に対する入射角が大きくなる。したがって、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内を伝播する青色反射光Ｒｂの一部は、光入射面１３ａの近傍において全反射条件を満たさなくなる場合がある。

本実施形態の導光体１３では、光入射面１３ａの近傍において全反射条件を満たさずに導光体１３の外部に青色反射光Ｒｂの一部の光Ｒｂ１が射出されたとしても、光Ｒｂ１を反射ミラー１５で反射して導光体１３内に戻すことができる。よって、光Ｒｂ１の外部への漏れを抑制することができるので、光損失の発生を低減できる。

本実施形態の光源装置１０では、反射ミラー１５と導光体１３の側面との間に空気層３ａを設けるため、反射ミラー１５の光吸収によるロスを低減しつつ、光の全反射を利用できる。

反射ミラー１５で反射されて導光体１３内に戻された光Ｒｂ１は導光体１３内を全反射によって伝播した後に光射出面１３ｂから射出されて反射型偏光素子１４に入射する。

ここで、反射ミラー１５で反射された光Ｒｂ１は、反射ミラー１５の反射によって異なる偏光状態（非偏光）に変化する。よって、反射型偏光素子１４は、光Ｒｂ１のうちのＳ偏光Ｒｂ１ｓを反射し、光Ｒｂ１のうちのＰ偏光Ｒｂ１ｐを透過させるので、Ｐ偏光Ｒｂ１ｐを青色光ＷＬとして再利用できる。

また、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内を伝播する青色反射光Ｒｂの一部は、光入射面１３ａを透過して蛍光体１２に入射する。蛍光体１２に入射した青色反射光Ｒｂは、蛍光体１２内部に存在する複数の気孔により後方散乱され、後方散乱光Ｒｂ２として導光体１３に入射する。後方散乱光Ｒｂ２は導光体１３内を伝播した後に光射出面１３ｂから射出されて反射型偏光素子１４に入射する。

後方散乱光Ｒｂ２は、蛍光体１２による後方散乱時に異なる偏光状態（非偏光）に変化される。反射型偏光素子１４は、後方散乱光Ｒｂ２のうちのＳ偏光Ｒｂ２ｓを反射し、後方散乱光Ｒｂ２のうちのＰ偏光Ｒｂ２ｐを透過させるので、後方散乱のうちのＰ偏光Ｒｂ２ｐを青色光ＷＬとして再利用できる。

また、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内に入射する上述のＳ偏光Ｒｂ１ｓ及びＳ偏光Ｒｂ２ｓは、上述のように導光体１３内を伝播するとともに反射ミラー１５による反射又は蛍光体１２による後方散乱によって異なる偏光状態（非偏光）に変化されるので、同様に一部が青色光ＷＬとして再利用可能となる。

以上のように本実施形態の光源装置１０では、反射型偏光素子１４で反射した青色光Ｌｂの一部を青色光ＷＬとして再利用するため、高い光利用効率を実現することができる。

また、本実施形態の光源装置１０では、導光体１３がテーパー形状で構成されているため、青色光Ｌｂがテーパー状の各側面で反射されるごとに角度変換されるため、光射出面１３ｂから照明光軸ａｘに略平行な青色光ＷＬとして射出することができる。

一方、導光体１３がテーパー形状で構成されている場合、反射型偏光素子１４で反射されて光入射面側に戻った光はテーパー状の各側面で反射されるごとに角度変換されて側面に対する入射角が大きくなる。これにより全反射条件を満たさなくなった光が導光体１３の側面を透過して外部に射出されるおそれもある。
これに対し、本実施形態の光源装置１０では、反射型偏光素子１４で反射されて光入射面側に戻った光が全反射条件を満たさない場合でも、導光体１３の中間部１３Ｍよりも光入射面１３ａ側に設けた反射ミラー１５で反射して導光体１３内に戻すことで光損失の発生を低減できる。

また、本実施形態では、全反射条件を満たさなくなった光が生じる光入射面１３ａの近傍にのみ反射ミラー１５を配置する構成としたので、反射ミラー１５を導光体１３の側面の全体に設ける場合に比べてコスト低減を図ることができる。

また、本実施形態の光源装置１０では、反射ミラー１５が空間Ｓを隔てて導光体１３の側面に配置されているため、反射ミラー１５を側面に直接設ける構成に比べて、反射ミラー１５の光吸収による損失の発生を低減できる。本実施形態では、空間Ｓに導光体１３よりも低い屈折率を有する低屈折率層３として空気層３ａを設けるため、全反射を利用して効率良く光を反射させることができる。

また、本実施形態の光源装置１０では、光源部１１がレーザー光源１７を有するので、所定波長帯を有する励起光Ｌによって蛍光体１２を励起することで青色光Ｌｂを効率良く生成することができる。

また、本実施形態の光源装置１０は、導光体１３の光射出面１３ｂの形状が長方形であるため、後述するようにプロジェクター用の光源装置として用いた場合に、長方形の表示領域を有する光変調装置を照明するのに好適である。

なお、第１実施形態では、反射型偏光素子１４をワイヤーグリッドで構成する場合を例に挙げたが、反射型偏光素子を偏光ビームスプリッターで構成してもよい。

（変形例）
図３は変形例に係る反射型偏光素子及びその周辺構造を示した図である。
図３に示すように、変形例の反射型偏光素子１１４は、２つの三角柱プリズム２１、２２と、２つの三角柱プリズム２１、２２の間に設けられた偏光分離膜２３と、直角プリズム２２の側面２２ａに設けられた反射ミラー２４と、を有する偏光ビームスプリッターで構成されている。

偏光分離膜２３は、導光体１３の光射出面１３ｂから射出された青色光Ｌｂを偏光分離する機能を有する。具体的に、偏光分離膜２３は、青色光Ｌｂのうちの反射型偏光素子１４に対するＳ偏光Ｌｂｓ（第１の偏光方向の第１偏光）を反射し、青色光Ｌｂのうちの反射型偏光素子１４に対するＰ偏光Ｌｂｐ（第２の偏光方向の第２偏光）を透過させる。

導光体１３の光射出面１３ｂと反射型偏光素子１１４との距離は例えば１００μｍ以下に設定され、より好ましくは１０μｍ以下に設定される。反射ミラー２４は、例えば銀、アルミニウム等の反射率の高い材料で構成される。

本変形例において、青色光ＬｂのＰ偏光Ｌｂｐは反射型偏光素子１１４において偏光分離膜２３を透過する。一方、青色光ＬｂのＳ偏光Ｌｂｓは反射型偏光素子１１４において偏光分離膜２３で反射される。なお、偏光分離膜２３で反射されたＳ偏光Ｌｂｓは、図３に示すように反射ミラー２４で反射された後に再び偏光分離膜２３で反射されて導光体１３に戻る成分の他、直接導光体１３内に戻る成分も含む。反射型偏光素子１１４で反射されたＳ偏光Ｌｂｓは、導光体１３内で全反射されつつ光入射面に向かって進行する。

このように本変形例の反射型偏光素子１１４においても、第１実施形態の反射型偏光素子１４と同様、青色光Ｌｂを偏光分離することができる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。
第２実施形態では、上記実施形態の光源装置を備えたプロジェクターの一例を示す。

図４は、第２実施形態のプロジェクター１００を示す概略構成図である。
図４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、説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態のプロジェクター１００は、赤色光用光源装置（光源装置）１０１Ｒと、緑色光用光源装置（光源装置）１０１Ｇと、青色光用光源装置（光源装置）１０１Ｂと、赤色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）１０２Ｒと、緑色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）１０２Ｇと、青色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）１０２Ｂと、赤色光用光射出側偏光板１０６Ｒ、緑色光用光射出側偏光板１０６Ｇ及び青色光用光射出側偏光板１０６Ｂと、１／２波長板１０８と、色合成素子１０３と、投射光学装置１０４と、を備えている。

本実施形態において、赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇおよび青色光用光源装置１０１Ｂの各々には、第１実施形態の光源装置１０が用いられている。

本実施形態のプロジェクター１００は、概略すると以下のように動作する。
赤色光用光源装置１０１Ｒから射出された赤色光ＬＲは、赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒに入射して変調される。
緑色光用光源装置１０１Ｇから射出された緑色光ＬＧは、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇに入射して変調される。
青色光用光源装置１０１Ｂから射出された青色光ＬＢは、青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂに入射して変調される。なお、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢはいずれも直線偏光（Ｐ偏光）である。

赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒにより変調された赤色光ＬＲ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇにより変調された緑色光ＬＧ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂにより変調された青色光ＬＢは、色合成素子１０３に入射して合成される。
色合成素子１０３により合成された光は、画像光として射出され、投射光学装置１０４によりスクリーンＳＣＲに拡大投射される。このようにして、フルカラーの投射画像が表示される。

以下、本実施形態のプロジェクター１００の各構成要素について説明する。
赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇ、および青色光用光源装置１０１Ｂは、射出光の色が異なるだけであって、装置構成は同様である。

一例として、赤色光用光源装置１０１Ｒは、蛍光体を励起することで概ね５８５ｎｍ〜７２０ｎｍの波長域を有する蛍光からなる赤色光ＬＲを効率良く生成する。緑色光用光源装置１０１Ｇは、蛍光体を励起することで概ね４９５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域を有する蛍光からなる緑色光ＬＧを効率良く生成する。青色光用光源装置１０１Ｂは、蛍光体を励起することで概ね３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域を有する蛍光からなる青色光ＬＢを効率良く生成する。

赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂの各々は、図示を省略するが、一対のガラス基板の間に液晶層が挟持した液晶パネルから構成される。
液晶層のモードは、ＴＮモード、ＶＡモード、横電界モード等、特に限定されない。赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂの各々は、赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇ、および青色光用光源装置１０１Ｂの各々から射出された光を画像情報に応じて変調する。

赤色光用光射出側偏光板１０６Ｒ、緑色光用光射出側偏光板１０６Ｇ及び青色光用光射出側偏光板１０６Ｂは、赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂの各々の光射出側に設けられている。赤色光用光射出側偏光板１０６Ｒ、緑色光用光射出側偏光板１０６Ｇ及び青色光用光射出側偏光板１０６Ｂは、赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇ、および青色光用光源装置１０１Ｂの各々から射出された光と異なる偏光方向の光（Ｓ偏光）を透過させる。

色合成素子１０３は、クロスダイクロイックプリズム等により構成されている。クロスダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造を有する。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、クロスダイクロイックプリズムの内面になる。クロスダイクロイックプリズムの内面では、赤色光が反射して緑色光が透過するダイクロイック面と、青色光が反射して緑色光が透過するダイクロイック面と、が互いに直交している。

クロスダイクロイックプリズムに入射した緑色光ＬＧは、２つのダイクロイック面を透過してそのまま射出される。クロスダイクロイックプリズムに入射した赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢは、いずれか一方のダイクロイック面で選択的に反射されて緑色光ＬＧの射出方向と同じ方向に射出される。このようにして、色合成素子１０３において、３つの色光が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学装置１０４に向けて射出される。

色合成素子１０３において、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを効率良く合成するためには、色合成素子１０３に入射する時点において、一方のダイクロイック面で反射する赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢがＳ偏光とされ、双方のダイクロイック面を透過する緑色光ＬＧがＰ偏光とされていることが望ましい。

ところが、赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇ、および青色光用光源装置１０１Ｂの各々から射出されて上記赤色光用光射出側偏光板１０６Ｒ、緑色光用光射出側偏光板１０６Ｇ及び青色光用光射出側偏光板１０６Ｂの各々から射出される光は全てＳ偏光である。そのため、本実施形態において、３つの色光の光路のうち、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇと色合成素子１０３との間には、１／２波長板１０８が設けられている。これにより、色合成素子１０３に入射する３つの色光のうち、緑色光ＬＧのみをＰ偏光とすることができる。

投射光学装置１０４は、例えば複数のレンズにより構成されており、赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂの各々により変調された光を投射する。すなわち、投射光学装置１０４は、色合成素子１０３から射出された画像光を被投射面であるスクリーンＳＣＲ上に投射する。

本実施形態のプロジェクター１００は、第１実施形態の光源装置１０を備えるので、光利用効率が高く明るい画像をスクリーンＳＣＲ上に表示することができる。

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。
光源装置を構成する各構成要素の形状、大きさ、数、配置、材料等の具体的な構成については、上記実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、反射ミラー１５を導光体１３の各側面における一部に設ける場合を例に挙げたが、反射ミラー１５を導光体１３の各側面における全体に設けてもよい。

また、上記実施形態においては、透過型のプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過する形態であることを意味する。「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射する形態であることを意味する。なお、光変調装置は、液晶ライトバルブに限られず、例えばデジタルマイクロミラーデバイスが用いられてもよい。

また、上記実施形態において、３つの液晶パネルを用いたプロジェクターの例を挙げたが、本発明は、１つの液晶ライトバルブのみを用いたプロジェクター、４つ以上の液晶ライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。

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搭載した例を示したが、これに限定されない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

２…空気層（第２の空気層）、３…低屈折率層、３ａ…空気層（第１の空気層）、１０…光源装置、１１…光源部、１２…蛍光体、１３ａ…光入射面、１３ｂ…光射出面、１３ｃ…第１側面（導光体の側面）、１３ｄ…第２側面（導光体の側面）、１３ｅ…第３側面（導光体の側面）、１３ｆ…第４側面（導光体の側面）、１３…導光体、１３Ｃ…中心軸、１３Ｍ…中間部、１４，１１４…反射型偏光素子、１５…反射ミラー（反射部材）、１７…レーザー光源、１００…プロジェクター、１０１Ｂ…青色光用光源装置（光源装置）、１０１Ｇ…緑色光用光源装置（光源装置）、１０１Ｒ…赤色光用光源装置（光源装置）、１０２Ｂ…青色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、１０２Ｇ…緑色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、１０２Ｒ…赤色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、１０４…投射光学装置、Ｌ…励起光、Ｌｂ…青色光（蛍光）、Ｌｂｓ…Ｓ偏光（第１の偏光方向の第１偏光）、Ｌｂｐ…Ｐ偏光（第２の偏光方向の第２偏光）、Ｓ…空間。

Claims (9)

1. 励起光を射出する光源部と、
   前記励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、
   光入射面と、光射出面と、前記光入射面及び前記光射出面に交差する側面とを有し、内部に入射した光を伝播させる導光体と、
   前記導光体の前記光射出面に対向して配置され、前記光射出面から射出された前記蛍光のうちの第１の偏光方向の第１偏光を反射し、前記光射出面から射出された前記蛍光のうちの前記第１の偏光方向とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の第２偏光を透過する反射型偏光素子と、
   前記導光体の前記側面の少なくとも一部に対向して配置される反射部材と、を備え、
   前記蛍光体は前記導光体の前記光入射面に対向する位置に配置されている
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記反射部材は、前記導光体の中間部よりも前記光入射面側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記反射部材は、空間を隔てて前記導光体に対向している、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記空間には、前記導光体よりも低い屈折率を有する低屈折率層が設けられる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記低屈折率層が第１の空気層で構成される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記導光体は、前記側面が前記光入射面及び前記光射出面に対して傾斜した形状を有するテーパーロッドである
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光源装置。
7. 前記蛍光体と前記導光体の前記光入射面との間に第２の空気層が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光源装置。
8. 前記光源部はレーザー光源を有する、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光源装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光源装置と、
   前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置により変調された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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