JP2022049266A - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】偏光が揃えられた複数の色光を射出できる光源装置、プロジェクターを提供する。【解決手段】光源装置２は第１光を射出する第１光源部２１３と第２光を射出する第２光源部２１４と、第１偏光方向に偏光する第１光ＢＬｐおよび第２光Ｒを透過、第２偏光方向に偏光する第１光ＢＬｓを反射する第１偏光分離素子２２と、第１偏光方向に偏光する第１光を反射する第２偏光分離素子２３と、第１偏光分離素子から入の第１光を拡散させる第１拡散素子２６と、第１光を波長変換して第３光ＧＬを射出する波長変換素子２８と、第２偏光分離素子からの第２光を拡散させる第２拡散素子３６を備える。第２偏光分離素子は第１偏光方向に偏光する第３光を透過し、第２偏光方向に偏光する第３光を反射し、第１偏光分離素子は第１拡散素子から射出する第１光を透過し、第２偏光方向に偏光する第３光を反射し、第２偏光分離素子は第２拡散素子から射出する第２光を反射する。【選択図】図３

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。

光源から射出された光を変調して画像情報に基づく画像光を生成し、生成された画像光を投射するプロジェクターが知られている。下記の特許文献１に、光源と、複数のダイクロイックミラーと、マイクロレンズアレイを有する液晶表示素子と、投射レンズと、を備えた投射型カラー画像表示装置が開示されている。投射型カラー画像表示装置は、光源から射出された白色光を互いに異なる色の複数の色光に分離し、分離された複数の色光のそれぞれを１つの液晶表示素子内の異なるサブ画素に入射させることによってカラー表示を行う。

上記の投射型カラー画像表示装置においては、光源から射出される白色光の入射光軸に沿って、赤色反射ダイクロイックミラー、緑色反射ダイクロイックミラー、および青色反射ダイクロイックミラーが互いに非平行な状態で配置されている。光源から射出された白色光は、上記のダイクロイックミラーを通過することにより、進行方向が互いに異なる赤色光、緑色光、および青色光に分離される。赤色光、緑色光、および青色光は、光変調素子の入射側に設けられたマイクロレンズによって空間的に分離された状態で、光変調素子の赤色サブ画素、緑色サブ画素、および青色サブ画素にそれぞれ入射される。

特開平４－６０５３８号公報

特許文献１の投射型カラー画像表示装置では、白色光源としてハロゲンランプ、キセノンランプ等のランプ光源が採用され、光変調素子として液晶表示素子が採用されている。ランプ光源から射出される光は非偏光であるが、光変調素子として液晶表示素子を用いる場合、液晶表示素子に入射される光は特定の偏光方向を有する直線偏光である必要がある。これに対し、液晶表示素子を均一に照明する手段として、白色光源から液晶表示素子までの間に、入射光を複数の部分光束に分割する一対のマルチレンズアレイと、複数の部分光束の偏光方向を揃える偏光変換素子と、を設けることが考えられる。この場合、光の入射方向に交差する方向に沿って交互に配列される複数の偏光分離層および複数の反射層と、偏光分離層を透過した光の光路、または、反射層で反射された光の光路のいずれかに設けられる位相差層と、を備える偏光変換素子がよく用いられる。

しかしながら、近年の小型化の要求に応じて、上記の投射型カラー画像表示装置を小型化する場合、偏光分離層と反射層との間のピッチが狭い偏光変換素子を製造することが難しい。このため、この種の偏光変換素子を備える光源装置の小型化、ひいては、光源装置を備えるプロジェクターの小型化が困難である。このような課題から、ピッチが狭い偏光変換素子を用いることなく、偏光方向が揃えられた複数の色光を射出できる光源装置の提供が求められている。

上記の課題を解決するために、本発明の１つの態様によれば、第１波長帯を有し、第１偏光方向に偏光する光と前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光する光とを含む第１光と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光と、を射出する光源部と、前記光源部から第１方向に沿って入射される前記第１偏光方向に偏光する前記第１光を前記第１方向に透過し、前記第２偏光方向に偏光する前記第１光を前記第１方向と交差する第２方向に反射し、前記光源部から前記第１方向に沿って入射される前記第２光を前記第１方向に透過する第１偏光分離素子と、前記第１偏光分離素子に対して前記第１方向に配置され、前記第１偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第１偏光方向に偏光する前記第１光を前記第２方向に反射し、前記第１偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第２光を前記第１方向に透過する第２偏光分離素子と、前記第１偏光分離素子に対して前記第２方向に配置され、前記第１偏光分離素子から前記第２方向に沿って入射される前記第１光を拡散させ、拡散した前記第１光を前記第２方向とは反対方向である第３方向に射出する第１拡散素子と、前記第２偏光分離素子に対して前記第２方向に配置され、前記第２偏光分離素子から前記第２方向に沿って入射される前記第１光を波長変換し、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯を有する第３光を前記第３方向に射出する波長変換素子と、前記第２偏光分離素子に対して前記第１方向に配置され、前記第２偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第２光を拡散させ、拡散した前記第２光を前記第１方向とは反対方向である第４方向に射出する第２拡散素子と、を備え、前記第２偏光分離素子は、前記波長変換素子から前記第３方向に沿って前記第３光が入射され、前記第１偏光方向に偏光する前記第３光を前記第３方向に透過し、前記第２偏光方向に偏光する前記第３光を前記第４方向に反射し、前記第１偏光分離素子は、前記第１拡散素子から前記第３方向に沿って射出される前記第１光を前記第３方向に透過し、前記第２偏光分離素子から前記第４方向に沿って入射される前記第２偏光方向に偏光する前記第３光を前記第３方向に反射し、前記第２偏光分離素子は、前記第２拡散素子から前記第４方向に沿って射出される前記第２光を前記第３方向に反射する光源装置が提供される。

本発明の１つの態様によれば、第１波長帯を有し、第１偏光方向に偏光する光と前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光する光とを含む第１光と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光と、を射出する光源部と、前記光源部から第１方向に沿って入射される前記第１光を前記第１方向に透過し、前記光源部から前記第１方向に沿って入射される前記第２光を前記第１方向と交差する第２方向に反射する第１偏光分離素子と、前記第１偏光分離素子に対して前記第１方向に配置され、前記第１偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第１偏光方向に偏光する前記第１光を前記第１方向に透過し、前記第２偏光方向に偏光する前記第１光を前記第２方向に反射する第２偏光分離素子と、前記第２偏光分離素子に対して前記第２方向に配置され、前記第２偏光分離素子から前記第２方向に沿って入射される前記第２偏光方向に偏光する前記第１光を波長変換し、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯を有する第３光を前記第２方向とは反対方向である第３方向に射出する波長変換素子と、前記第２偏光分離素子に対して前記第１方向に配置され、前記第２偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第１光を拡散させ、拡散した前記第１光を前記第１方向とは反対方向である第４方向に射出する第１拡散素子と、前記第１偏光分離素子に対して前記第２方向に配置され、前記第１偏光分離素子から前記第２方向に沿って入射される前記第２光を拡散させ、拡散した前記第２光を前記第３方向に射出する第２拡散素子と、を備え、前記第２偏光分離素子は、前記波長変換素子から前記第３方向に沿って前記第３光が入射され、前記第１偏光方向に偏光する前記第３光を前記第３方向に透過し、前記第２偏光方向に偏光する前記第３光を前記第４方向に反射し、前記第１偏光分離素子は，前記第２拡散素子から前記第３方向に沿って射出される前記第２光を前記第３方向に透過し、前記第２偏光分離素子から前記第４方向に沿って入射される前記第２偏光方向に偏光する前記第３光を前記第３方向に反射し、前記第２偏光分離素子は、前記第１拡散素子から前記第４方向に沿って射出される前記第１光を前記第３方向に反射する光源装置が提供される。

本発明の１つの態様によれば、本発明の１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、を備えるプロジェクターが提供される。

第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 第１実施形態の光源装置の斜視図である。 ＋Ｙ方向から見た光源装置の平面図である。 光源の要部構成を示す図である。 ミラーユニットの構成を示す斜視図である。 ミラーユニットを－Ｘ方向から＋Ｘ方向に視た側断面図である。 －Ｘ方向から見た光源装置の側面図である。 ＋Ｘ方向から見た光源装置の側面図である。 マルチレンズ上の各色光の入射位置を示す模式図である。 光変調装置の拡大図である。 ＋Ｙ方向から見た第２実施形態の光源装置の要部における平面図である。 －Ｘ方向から見た第２実施形態の光源装置の側面図である。 ＋Ｘ方向から見た第２実施形態の光源装置の側面図である。 第２実施形態のマルチレンズ上の各色光の入射位置を示す模式図である。

［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１０を用いて説明する。
図１は、本実施形態のプロジェクター１の概略構成図である。
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。

本実施形態に係るプロジェクター１は、光源装置２から射出された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大して投射する。換言すると、プロジェクター１は、光源装置２から射出された光を１つの液晶パネル６１を含む１つの光変調装置６により変調して画像を形成し、形成された画像を投射する。プロジェクター１は、いわゆる、単板方式のプロジェクターである。

図１に示すように、プロジェクター１は、光源装置２と、均一化装置４と、フィールドレンズ５と、光変調装置６と、投射光学装置７と、を備える。光源装置２、均一化装置４、フィールドレンズ５、光変調装置６、および投射光学装置７は、照明光軸Ａｘに沿う所定の位置に配置されている。照明光軸Ａｘは、光源装置２から射出される光Ｌの主光線の進行方向に沿う軸と定義する。

光源装置２および均一化装置４の構成については、後で詳しく説明する。
フィールドレンズ５は、均一化装置４と光変調装置６との間に配置されている。フィールドレンズ５は、均一化装置４から射出される光Ｌを平行化し、光変調装置６に導く。

投射光学装置７は、光変調装置６によって変調された光、すなわち、画像を形成する光をスクリーンなどの被投射面（図示略）上に投射する。投射光学装置７は、単数または複数の投射レンズを有する。

以下の説明においては、照明光軸Ａｘに沿って光源装置２から射出された光の進行方向に平行な軸をＺ軸とし、光の進行方向を＋Ｚ方向とする。また、Ｚ軸にそれぞれ直交し、かつ、互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とする。これらの軸に沿う方向のうち、プロジェクター１を設置した空間における鉛直方向上方を＋Ｙ方向とする。また、＋Ｙ方向が鉛直方向上方を向くように、＋Ｚ方向に沿って光が入射される対象物を見た場合の水平方向右方を＋Ｘ方向とする。図示を省略するが、＋Ｘ方向の反対方向を－Ｘ方向とし、＋Ｙ方向の反対方向を－Ｙ方向とし、＋Ｚ方向の反対方向を－Ｚ方向とする。
本実施形態の＋Ｘ方向は特許請求の範囲の第１方向に対応し、本実施形態の－Ｚ方向は特許請求の範囲の第２方向に対応する。また、本実施形態の＋Ｚ方向は特許請求の範囲の第３方向に対応し、本実施形態の－Ｘ方向は特許請求の範囲の第４方向に対応する。

［光源装置の構成］
図２は、本実施形態の光源装置２の斜視図である。図３は、＋Ｙ方向から見た光源装置２の平面図である。
図２および図３に示すように、光源装置２は、光変調装置６を照明する光Ｌを、照明光軸Ａｘに平行な方向、すなわち＋Ｚ方向に射出する。光源装置２が射出する光Ｌは、偏光方向が揃った直線偏光であり、空間的に分離された複数の色光を含む。本実施形態では、光源装置２が射出する光Ｌは、それぞれがＰ偏光からなる４本の光束で構成される。４本の光束は、緑色光ＧＬｐ１、青色光ＢＬｐ、赤色光ＲＬｐ１および緑色光ＧＬｐである。

光源装置２は、光源部２１と、第１光学部材２２と、第２光学部材２３と、第１位相差素子２４と、第１集光素子２５と、第１拡散装置２６と、第２位相差素子３４と、第２集光素子２７と、第２拡散装置３６と、第１色分離素子２９と、第２色分離素子３３と、第４位相差素子３０と、第５位相差素子３２と、第３集光素子３５と、波長変換素子２８と、ミラーユニット４０と、を有する。

なお、本実施形態のＰ偏光成分は特許請求の範囲の第１偏光方向に偏光する光に相当し、Ｓ偏光成分は特許請求の範囲の第２偏光方向に偏光する光に相当する。また、後述するように、第１光学部材２２および第２光学部材２３と、第１色分離素子２９および第２色分離素子３３とでは、偏光成分または色光を分離する膜の向きが異なっている。したがって、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分という表記は、第１光学部材２２および第２光学部材２３に対する偏光方向で表しており、第１色分離素子２９および第２色分離素子３３に対する偏光方向では逆になる。すなわち、第１光学部材２２および第２光学部材２３に対するＰ偏光成分は、第１色分離素子２９および第２色分離素子３３に対するＳ偏光成分であり、第１光学部材２２および第２光学部材２３に対するＳ偏光成分は、第１色分離素子２９および第２色分離素子３３に対するＰ偏光成分である。ただし、説明を混乱させないため、以下では、Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分を、第１光学部材２２および第２光学部材２３に対する偏光方向として表記する。

［光源部の構成］
光源部２１は、光源２１１と、移動式位相差装置２１９と、を有している。光源２１１は、＋Ｘ方向に沿って第１光学部材２２に入射される青色光ＢＬおよび赤色光ＲＬｐを射出する。
光源２１１は、基板２１２と、複数の青色発光素子２１３と、複数の赤色発光素子２１４と、フレーム２１５と、カバーガラス２１６と、を備えている。基板２１２は、例えば銅等の熱伝導率の高い金属で構成されている。本実施形態の光源２１１は、青色発光素子２１３および赤色発光素子２１４を基板２１２上に実装したマルチエミッターパッケージ構造を有する。

各青色発光素子２１３は、青色光線Ｂを射出する半導体レーザーで構成されている。青色光線Ｂは、例えば４４０～４８０ｎｍの青色波長帯を有し、例えば４５０～４６０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するレーザー光である。本実施形態において、青色波長帯を有する青色光線Ｂは特許請求の範囲の第１波長帯の光に対応する。本実施形態の青色発光素子２１３は特許請求の範囲の第１発光素子に対応する。

各赤色発光素子２１４は、赤色光線Ｒを射出する半導体レーザーで構成されている。赤色光線Ｒは、例えば５８５～７２０ｎｍの赤色波長帯を有し、例えば６３５ｎｍ±２０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するレーザー光である。本実施形態において、赤色波長帯を有する赤色光線Ｒは特許請求の範囲の第２波長帯の光に対応する。本実施形態の赤色発光素子２１４は特許請求の範囲の第２発光素子に対応する。

本実施形態の場合、複数の青色発光素子２１３および複数の赤色発光素子２１４は、Ｙ軸に沿って配列されている。複数の青色発光素子２１３および複数の赤色発光素子２１４は支持部材２１８を介して基板２１２にそれぞれ支持されている。なお、青色発光素子２１３および赤色発光素子２１４の数は限定されない。また、本実施形態の光源２１１では、青色発光素子２１３および赤色発光素子２１４の発光素子列を１列ずつ備える場合を例に挙げたが、青色発光素子２１３および赤色発光素子２１４の発光素子列をＺ方向に沿って複数列ずつ備えていてもよい。なお、青色発光素子２１３および赤色発光素子２１４の発光素子列の数は同じでも異なっていてもよい。

フレーム２１５はカバーガラス２１６を基板２１２に取り付ける。カバーガラス２１６には、複数のコリメーターレンズ２１７が一体に設けられている。コリメーターレンズ２１７は凸レンズで構成されている。コリメーターレンズ２１７は、対応する青色発光素子２１３あるいは赤色発光素子２１４から射出され光線を平行化する。コリメーターレンズ２１７は、カバーガラス２１６と別体であってもよい。

図４は、光源２１１内に実装される青色発光素子２１３および赤色発光素子２１４の要部構成を示す図である。図４では、図を見やすくするため、光源２１１を構成するフレーム２１５およびカバーガラス２１６等の図示を省略している。

図４に示すように、青色発光素子２１３の光射出面２１３ａは略長方形状の平面形状を有している。
各青色発光素子２１３は、光源２１１内において、各々の光射出面２１３ａの長手方向をＹ軸方向に一致させるようにＹ軸方向に配列されている。この場合、青色発光素子２１３から射出される青色光線Ｂのビーム形状は、光射出面２１３ａの短手方向（Ｚ軸方向）に長軸を有する楕円形状となる。青色光線Ｂは、光射出面２１３ａの長手方向（Ｙ軸方向）と平行な偏光方向を有する直線偏光である。すなわち、本実施形態の青色発光素子２１３は、青色光線ＢとしてＳ偏光を射出するように光源２１１内に配置されている。

また、赤色発光素子２１４の光射出面２１４ａは、青色発光素子２１３と同様、略長方形状の平面形状を有している。
各赤色発光素子２１４は、光源２１１内において、各々の光射出面２１４ａの長手方向をＹ軸方向に一致させるようにＹ軸方向に配列されている。この場合、赤色発光素子２１４から射出される赤色光線Ｒのビーム形状は、光射出面２１４ａの短手方向（Ｚ軸方向）に長軸を有する楕円形状となる。赤色光線Ｒは、青色光線Ｂと異なり、光射出面２１４ａの短手方向と平行な偏光方向を有する直線偏光である。すなわち、本実施形態の赤色発光素子２１４は、赤色光線ＲとしてＰ偏光を射出するように光源２１１内に配置されている。

上記構成を有することで、本実施形態の光源２１１は、複数の青色発光素子２１３から射出されたＳ偏光成分の青色光線Ｂからなる青色光ＢＬｓと、複数の赤色発光素子２１４から射出されたＰ偏光成分の赤色光線Ｒからなる赤色光ＲＬｐと、を射出することが可能である。

図４に示すように、移動式位相差装置２１９は、第３位相差素子２１９１と、移動装置２１９２と、を有する。第３位相差素子２１９１は、Ｙ軸に沿って光源２１１から射出される青色光ＢＬｓの光路上に挿入可能とされている。移動装置２１９２は、アクチュエーター等から構成され、第３位相差素子２１９１をＹ軸方向に沿って移動させる。

第３位相差素子２１９１は、青色波長帯に対する１／２波長板または１／４波長板で構成されている。第３位相差素子２１９１に入射されたＳ偏光成分の青色光ＢＬｓの一部は、第３位相差素子２１９１によってＰ偏光成分の青色光ＢＬｐに変換される。このため、第３位相差素子２１９１を透過した青色光は、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓと、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐと、が所定の割合で混在した光となる。すなわち、第３位相差素子２１９１は、光源２１１から射出される青色光ＢＬｓが入射され、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓとＰ偏光成分の青色光ＢＬｐとを含む青色光を射出する。

移動装置２１９２によって第３位相差素子２１９１のＹ方向の移動量が調整されることにより、第３位相差素子２１９１を透過した光に含まれるＳ偏光成分の青色光ＢＬｓの光量とＰ偏光成分の青色光ＢＬｐの光量との割合が調整される。なお、青色光ＢＬｓの光量と青色光ＢＬｐの光量との割合を調整する必要がない場合には、第３位相差素子２１９１を移動させる移動装置２１９２は設けられていなくてもよい。その場合には、青色光ＢＬｓの光量と青色光ＢＬｐの光量との割合が予め設定された光量の割合になるように、第３位相差素子２１９１の位置を固定すればよい。

このようにして、本実施形態の光源部２１は、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓとＰ偏光成分の青色光ＢＬｐとを含む青色波長帯を有する青色光ＢＬと、Ｐ偏光成分の赤色光ＲＬｐと、を射出する。を射出する。本実施形態において、青色波長帯を有する青色光ＢＬは特許請求の範囲の第１波長帯を有する第１光に対応する。また、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐは特許請求の範囲の第１偏光方向に偏光する光に対応し、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓは特許請求の範囲の第２偏光方向に偏光する光に対応する。また、赤色波長帯を有する赤色光ＲＬｐは特許請求の範囲の第２波長帯を有する第２光に対応する。

なお、本実施形態の光源２１１では、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓを射出するように各青色発光素子２１３を配置しているが、移動式位相差装置２１９によってＳ偏光とＰ偏光の光量比を任意に設定できるため、Ｐ偏光成分の青色光を射出するように各青色発光素子２１３を配置してもよい。すなわち、各青色発光素子２１３は、射出光軸を中心として９０°回転して配置してもよい。また、青色発光素子２１３または赤色発光素子２１４は、半導体レーザーに代えて、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の固体光源から構成されていてもよい。

［第１光学部材の構成］
第１光学部材２２には、光源２１１から射出された、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓとＰ偏光成分の青色光ＢＬｐとを含む青色光ＢＬとＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐとが、＋Ｘ方向に沿って入射される。第１光学部材２２は、プレート型の偏光分離素子で構成されている。本実施形態の第１光学部材２２は特許請求の範囲の第１偏光分離素子に対応する。

第１光学部材２２は、第１透明基板２２０と、第１光学層２２１と、第２光学層２２２と、を有する。第１透明基板２２０は、互いに逆方向を向く第１面２２０ａおよび第２面２２０ｂを有する。第１透明基板２２０は、一般的な光学ガラス板から構成されている。

第１透明基板２２０は、Ｘ軸およびＺ軸に対して４５°傾斜するように配置される。言い換えると、第１透明基板２２０は、ＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。

第１透明基板２２０は、第１面２２０ａを光源部２１側に向けるように配置される。第１光学層２２１は第１透明基板２２０の第１面２２０ａに形成される。したがって、第１光学層２２１は光源部２１に対向配置されるとともにＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。

第１光学層２２１は、入射される光のうち、青色光ＢＬに対して、Ｐ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離特性を有する。このため、第１光学層２２１は、＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬのうち、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に沿って透過させ、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓを－Ｚ方向に反射する。さらに、第１光学層２２１は、赤色波長帯の光を透過させる特性を有する。このため、第１光学層２２１は、＋Ｘ方向に沿って入射されるＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐを＋Ｘ方向に沿って透過させる。第１光学層２２１は、例えば誘電体多層膜から構成されている。

第２光学層２２２は、第１透明基板２２０の第２面２２０ｂに形成される。すなわち、第２光学層２２２は、第１光学層２２１に対して＋Ｘ方向に配置されている。第２光学層２２２は、入射する光に対して波長帯によらず、Ｐ偏光成分の光を透過させるとともに、Ｓ偏光成分の光を反射する光学特性を有する。そのため、第１光学層２２１を透過したＰ偏光成分の青色光ＢＬｐおよびＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐは第１透明基板２２０を透過して第２光学層２２２に入射する。第２光学層２２２は、第１光学層２２１から＋Ｘ方向に沿って入射されるＰ偏光成分の青色光ＢＬｐおよびＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐを＋Ｘ方向に透過する。本実施形態において、第２光学層２２２は、例えば誘電体多層膜から構成されている。本実施形態の第２光学層２２２は、上述したように、入射する光の波長帯によらず、Ｐ偏光成分の光を透過させ、Ｓ偏光成分の反射する偏光分離機能を有すればよいため、膜設計が容易となる。

上記構成の第１光学部材２２によれば、光源部２１から＋Ｘ方向に沿って入射されるＰ偏光成分の青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に透過し、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓを－Ｚ方向に反射し、光源部２１から＋Ｘ方向に沿って入射されるＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐを＋Ｘ方向に透過することが可能である。

本実施形態の第１光学部材２２はプレート型の偏光分離素子であるため、第１透明基板２２０の第１面２２０ａに形成する第１光学層２２１の機能と、第１透明基板２２０の第２面２２０ｂに形成する第２光学層２２２の機能とを分離して設計することができる。そのため、第１光学層２２１および第２光学層２２２の膜設計は比較的容易なものとなる。

［第２光学部材の構成］
第２光学部材２３は、第１光学部材２２に対して＋Ｘ方向に配置されている。すなわち、第２光学部材２３は、第１光学部材２２の第２光学層２２２に対して＋Ｘ方向に配置されている。第２光学部材２３には、第１光学部材２２を透過したＰ偏光成分の青色光ＢＬｐが入射される。第２光学部材２３は、第１光学部材２２と同様、プレート型の偏光分離素子で構成されている。本実施形態の第２光学部材２３は特許請求の範囲の第２偏光分離素子に対応する。

第２光学部材２３は、第２透明基板２３０と、第３光学層２３１と、第４光学層２３２と、を有する。第２透明基板２３０は、互いに逆方向を向く第３面２３０ａおよび第４面２３０ｂを有する。第２透明基板２３０は、一般的な光学ガラス板から構成されている。
第２透明基板２３０は、Ｘ軸およびＺ軸に対して４５°傾斜するように配置される。言い換えると、第２透明基板２３０は、ＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。

第２透明基板２３０は、第３面２３０ａを第１光学部材２２側に向けるように配置される。すなわち、第２透明基板２３０の第３面２３０ａと第１透明基板２２０の第２面２２０ｂとは互いに対向している。第３光学層２３１は第２透明基板２３０の第３面２３０ａに形成される。したがって、第３光学層２３１は第２光学層２２２に対向配置されるとともにＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。

第３光学層２３１は、入射される光のうち、青色波長帯の光に対して、Ｐ偏光成分を反射する特性を有する。このため、第３光学層２３１は、＋Ｘ方向に沿って入射されるＰ偏光成分の青色光ＢＬｐを－Ｚ方向に反射する。また、第３光学層２３１は、赤色波長帯の光のうち少なくともＰ偏光成分の光を透過する光学特性を有する。このため、第３光学層２３１は、第１光学部材２２から＋Ｘ方向に入射するＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐを＋Ｘ方向に透過する。さらに、第３光学層２３１は、緑色波長帯の光に対してＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離特性を有する。第３光学層２３１は、例えば誘電体多層膜から構成されている。

第４光学層２３２は、第２透明基板２３０の第４面２３０ｂに形成される。すなわち、第４光学層２３２は、第３光学層２３１に対して＋Ｘ方向に配置されている。第４光学層２３２は、緑色波長帯の光のうち少なくともＰ偏光成分の光を透過する光学特性を有する。また、第４光学層２３２は、赤色波長帯の光に対してＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離特性を有する。第４光学層２３２は、例えば誘電体多層膜から構成されている。なお、第３光学層２３１として、赤色波長帯の光のＳ偏光成分の光を反射する光学特性を有する膜を用いた場合、第４光学層２３２は単なるＡＲコート膜で構成することができる。

上記構成の第２光学部材２３によれば、第１光学部材２２から＋Ｘ方向に沿って入射されるＰ偏光成分の青色光ＢＬｐを－Ｚ方向に反射し、第１光学部材２２から＋Ｘ方向に沿って入射されるＳ偏光成分の赤色光ＲＬｓを＋Ｘ方向に透過することが可能である。

本実施形態の第２光学部材２３はプレート型の偏光分離素子であるため、第２透明基板２３０の第３面２３０ａに形成する第３光学層２３１の機能と、第２透明基板２３０の第４面２３０ｂに形成する第４光学層２３２の機能とを分離して設計することができる。そのため、第３光学層２３１および第４光学層２３２の膜設計は比較的容易なものとなる。

［第１位相差素子の構成］
第１位相差素子２４は、第１光学部材２２に対して－Ｚ方向に配置されている。すなわち、第１位相差素子２４は、Ｚ軸上において第１光学部材２２と第１拡散装置２６との間に配置されている。第１位相差素子２４には、第１光学部材２２の第１光学層２２１により－Ｚ方向に反射されたＳ偏光成分の青色光ＢＬｓが入射する。第１位相差素子２４は、入射される青色光ＢＬｓの青色波長帯に対する１／４波長板で構成されている。第１光学部材２２で反射されたＳ偏光成分の青色光ＢＬｓは、第１位相差素子２４によって例えば右回りの円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、第１集光素子２５に向けて射出される。すなわち、第１位相差素子２４は、入射される青色光ＢＬｓの偏光状態を変換する。

［第１集光素子の構成］
第１集光素子２５は、第１位相差素子２４に対して－Ｚ方向に配置されている。すなわち、第１集光素子２５は、Ｚ軸上において第１位相差素子２４と第１拡散装置２６との間に配置されている。第１集光素子２５は、第１位相差素子２４から入射される青色光ＢＬｃ１を第１拡散装置２６の拡散板２６１上に集束させる。また、第１集光素子２５は、第１拡散装置２６から入射される、後述する青色光ＢＬｃ２を平行化する。なお、図３の例では、第１集光素子２５は、第１レンズ２５１と第２レンズ２５２とから構成されているが、第１集光素子２５を構成するレンズの数は限定されない。

［第１拡散装置の構成］
第１拡散装置２６は、第１集光素子２５に対して－Ｚ方向に配置されている。すなわち、第１拡散装置２６は、第１光学部材２２に対して－Ｚ方向に配置されている。第１拡散装置２６は、第１集光素子２５から－Ｚ方向に入射される青色光ＢＬｃ１を、後述する波長変換素子２８から射出される緑色光ＧＬと同等の拡散角となるように拡散させつつ＋Ｚ方向に反射する。第１拡散装置２６は、拡散板２６１と、回転装置２６２と、を備える。拡散板２６１は、できる限りランバート散乱に近い反射特性を持つことが好ましく、入射された青色光ＢＬｃ１を広角に反射する。回転装置２６２は、モーター等から構成され、拡散板２６１を＋Ｚ方向と平行な回転軸Ｒ１を中心として回転させる。
本実施形態の拡散板２６１は、特許請求の範囲の第１拡散素子に対応する。

拡散板２６１に入射された青色光ＢＬｃ１は、拡散板２６１で反射されることにより、回転方向が反対方向の円偏光である青色光ＢＬｃ２に変換される。すなわち、右回りの円偏光の青色光ＢＬｃ１は、拡散板２６１によって左回りの円偏光の青色光ＢＬｃ２に変換される。第１拡散装置２６から射出された青色光ＢＬｃ２は、第１集光素子２５を＋Ｚ方向に通過した後、第１位相差素子２４に再び入射する。このとき、第１集光素子２５から第１位相差素子２４に入射される青色光ＢＬｃ２は、第１位相差素子２４によって、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐに変換される。変換された青色光ＢＬｐは、第１光学部材２２に入射する。このとき、第１光学層２２１は、拡散板２６１から＋Ｚ方向に沿って射出されて入射する青色光ＢＬｐを＋Ｚ方向に透過させる。第２光学層２２２は、第１光学層２２１から＋Ｚ方向に沿って射出されて第１透明基板２２０を透過して入射する青色光ＢＬｐを＋Ｚ方向に透過させる。このようにして、変換された青色光ＢＬｐは、第１光学部材２２から＋Ｚ方向に射出される。

［第２位相差素子の構成］
第２位相差素子３４は、第２光学部材２３に対して＋Ｘ方向に配置されている。すなわち、第２位相差素子３４は、Ｘ軸上において第２光学部材２３と第２拡散装置３６との間に配置されている。第２位相差素子３４には、第２光学部材２３から＋Ｘ方向に沿って入射するＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐが入射する。第２位相差素子３４は、入射される赤色光ＲＬｐの赤色波長帯に対する１／４波長板で構成されている。第２光学部材２３を透過したＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐは、第２位相差素子３４によって例えば右回りの円偏光の赤色光ＲＬｃ１に変換された後、第２集光素子２７に向けて射出される。すなわち、第２位相差素子３４は、入射される赤色光ＲＬｐの偏光状態を変換する。

［第２集光素子の構成］
第２集光素子２７は、第２位相差素子３４に対して＋Ｘ方向に配置されている。すなわち、第２集光素子２７は、Ｘ軸上において第２位相差素子３４と第２拡散装置３６との間に配置されている。第２集光素子２７は、第２位相差素子３４から入射される赤色光ＲＬｃ１を第２拡散装置３６の拡散板３６１上に集束させる。また、第２集光素子２７は、第２拡散装置３６から入射される、後述する赤色光ＲＬｃ２を平行化する。なお、図３の例では、第２集光素子２７は、第１レンズ２７１と第２レンズ２７２とから構成されているが、第２集光素子２７を構成するレンズの数は限定されない。

［第２拡散装置の構成］
第２拡散装置３６は、第２集光素子２７に対して＋Ｘ方向に配置されている。すなわち、第２拡散装置３６は、第２光学部材２３に対して＋Ｘ方向に配置されている。第２拡散装置３６は、第２集光素子２７から＋Ｘ方向に入射される赤色光ＲＬｐを、後述する波長変換素子２８から射出される緑色光ＧＬと同等の拡散角となるように拡散させつつ＋Ｚ方向に反射する。第２拡散装置３６は、拡散板３６１と、回転装置３６２と、を備える。拡散板３６１は、できる限りランバート散乱に近い反射特性を持つことが好ましく、入射された赤色光ＲＬｃ１を広角に反射する。回転装置３６２は、モーター等から構成され、拡散板３６１をＸ軸と平行な回転軸Ｒ２を中心として回転させる。
本実施形態の拡散板３６１は、特許請求の範囲の第２拡散素子に対応する。

拡散板３６１に入射された赤色光ＲＬｃ１は、拡散板３６１で反射されることにより、回転方向が反対方向の円偏光である赤色光ＲＬｃ２に変換される。すなわち、左回りの円偏光の赤色光ＲＬｃ１は、拡散板３６１によって右回りの円偏光の赤色光ＲＬｃ２に変換される。第２拡散装置３６から射出された赤色光ＲＬｃ２は、第２集光素子２７を－Ｘ方向に通過した後、第２位相差素子３４に再び入射する。このとき、第２集光素子２７から第２位相差素子３４に入射される赤色光ＲＬｃ２は、第２位相差素子３４によって、Ｓ偏光成分の赤色光ＲＬｓに変換される。変換された赤色光ＲＬｓは、第２光学部材２３に入射する。このとき、第４光学層２３２は、拡散板３６１から－Ｘ方向に沿って射出されて入射する赤色光ＲＬｓを＋Ｚ方向に反射させる。このようにして、変換された赤色光ＲＬｓは、第２光学部材２３から＋Ｚ方向に射出される。

［第３集光素子の構成］
第３集光素子３５は、第２光学部材２３に対して－Ｚ方向に配置されている。すなわち、第３集光素子３５は、Ｚ軸上において第２光学部材２３と波長変換素子２８との間に配置されている。第３集光素子３５は、第２光学部材２３で反射された青色光ＢＬｐを波長変換素子２８上に集束させる。また、第３集光素子３５は、波長変換素子２８から射出される、後述する緑色光ＧＬを平行化し、第２光学部材２３に向けて射出する。なお、図３の例では、第３集光素子３５は、第１レンズ３５１と第２レンズ３５２とから構成されているが、第３集光素子３５を構成するレンズの数は限定されない。

［波長変換素子の構成］
波長変換素子２８は、第３集光素子３５に対して－Ｚ方向に配置されている。すなわち、波長変換素子２８は、第２光学部材２３に対して－Ｚ方向に配置されている。波長変換素子２８は、光が入射されることによって励起され、入射された光の波長とは異なる波長を有する光を、光の入射方向とは反対方向に射出する反射型の波長変換素子である。換言すると、波長変換素子２８は、入射された光を波長変換し、波長変換された光を光の入射方向とは反対方向に射出する。

本実施形態では、波長変換素子２８は、青色光によって励起されて緑色光を射出する緑色蛍光体を含有している。具体的に波長変換素子２８は、例えばＬｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋系蛍光体、Ｙ_３Ｏ_４：Ｅｕ^２＋系蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋系蛍光体、Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋系蛍光体、（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_８：Ｅｕ^２＋系蛍光体等の蛍光体材料を含んでいる。

波長変換素子２８は、第２光学部材２３から－Ｚ方向に沿って入射される青色光ＢＬｐの青色波長帯よりも長い緑色波長帯を有する蛍光、すなわち、非偏光の緑色光ＧＬを＋Ｚ方向に射出する。緑色光ＧＬは、例えば５００～５７０ｎｍの波長帯を有し、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とが混在した緑色光である。
本実施形態の緑色波長帯を有する蛍光、すなわち、非偏光の緑色光ＧＬは、特許請求の範囲の第３波長帯を有する第３光に対応する。

波長変換素子２８から射出された緑色光ＧＬは、＋Ｚ方向に沿って第３集光素子３５を透過して略平行化された後、第２光学部材２３に入射する。本実施形態の波長変換素子２８は固定型の波長変換素子であるが、この構成に代えて、Ｚ軸に平行な回転軸を中心として波長変換素子２８を回転させる回転装置を備える回転型の波長変換素子が用いられてもよい。この場合、波長変換素子２８の温度上昇が抑えられ、波長変換効率を高めることができる。

上述したように、第２光学部材２３の第３光学層２３１は、緑色波長帯の光に対してＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する偏光分離特性を有する。このため、第３光学層２３１に入射された非偏光の緑色光ＧＬのうち、Ｓ偏光成分の緑色光ＧＬｓは、第３光学層２３１によって－Ｘ方向に反射されて第１光学部材２２の第２光学層２２２に入射される。上述したように、第２光学層２２２は、入射する光に対して波長帯によらずＳ偏光を反射する光学特性を有する。そのため、第２光学層２２２は、－Ｘ方向に沿って入射するＳ偏光成分の緑色光ＧＬｓを＋Ｚ方向に反射する。
これにより、第１光学部材２２は、波長変換素子２８から射出された緑色光ＧＬのうちＳ偏光成分の緑色光ＧＬｓを＋Ｚ方向に射出することが可能である。

一方、第３光学層２３１に入射された非偏光の緑色光ＧＬのうち、Ｐ偏光成分の緑色光ＧＬｐは、第３光学層２３１を＋Ｚ方向に透過して第４光学層２３２に入射する。上述したように、第４光学層２３２は、緑色波長帯の光のうち少なくともＰ偏光成分の光を透過する。そのため、第４光学層２３２は、第３光学層２３１から＋Ｚ方向に沿って入射するＰ偏光成分の緑色光ＧＬｐを＋Ｚ方向に透過させる。
これにより、第２光学部材２３は、Ｐ偏光成分の緑色光ＧＬｐを＋Ｚ方向に射出することが可能である。
本実施形態において、Ｐ偏光成分の緑色光ＧＬｐは特許請求の範囲の第１偏光方向に偏光する第３光に対応し、Ｓ偏光成分の緑色光ＧＬｓは特許請求の範囲の第２偏光方向に偏光する第３光に対応する。

［ミラーユニットの構成］
図５はミラーユニット４０の構成を示す斜視図である。図６はミラーユニット４０を－Ｘ方向から＋Ｘ方向に視た側断面図である。図６では、第３集光素子３５から射出されて第２光学部材２３に入射する緑色光ＧＬを示している。

図５に示すように、ミラーユニット４０は、第１ミラー１４１と、第２ミラー１４２と、を有する。本実施形態のミラーユニット４０は、第１透明基板２２０および第２透明基板２３０を支持する支持部材としての機能を有する。
第１ミラー１４１は第１透明基板２２０および第２透明基板２３０に対して、＋Ｙ方向に配置されている。第１ミラー１４１は、少なくとも第１透明基板２２０および第２透明基板２３０に面する内面側が光反射面となっている。第２ミラー１４２は、第１透明基板２２０および第２透明基板２３０に対して、－Ｙ方向に配置されている。第２ミラー１４２は、少なくとも第１透明基板２２０および第２透明基板２３０に面する内面側が光反射面となっている。
なお、本実施形態において、＋Ｙ方向は特許請求の範囲の第５方向に対応し、－Ｙ方向は特許請求の範囲の第６方向に対応する。

本実施形態において、波長変換素子２８から射出された緑色光ＧＬは第３集光素子３５によって略平行化されるが、一部の成分は発散した状態で第２光学部材２３に入射する。ここで、比較例の光源装置として、本実施形態の光源装置２からミラーユニット４０を取り除いた構成を考える。

第２光学部材２３はプレート型の偏光分離素子であるため、比較例の光源装置のようにミラーユニット４０を有しない場合、第３集光素子３５から射出された緑色光ＧＬの一部が第２光学部材２３よりも外側に拡がることで第２光学部材２３に入射できず、緑色光ＧＬの光利用効率が低下するおそれがある。

これに対して、本実施形態の光源装置２ではミラーユニット４０を備えるため、図６に示すように、Ｙ方向において拡がった緑色光ＧＬを第１ミラー１４１および第２ミラー１４２で反射することで第２光学部材２３に取り込むことができる。これにより、緑色光ＧＬの光利用効率を向上させることができる。

また、第１集光素子２５から射出されてＹ方向に拡がった青色光ＢＬｐについても第１ミラー１４１および第２ミラー１４２で反射することで第１光学部材２２に効率良く取り込むことができる。これにより、青色光ＢＬｐの光利用効率を向上させることができる。また、第２集光素子２７から射出されてＹ方向に拡がった赤色光ＲＬｓについても第１ミラー１４１および第２ミラー１４２で反射することで第２光学部材２３に効率良く取り込むことができる。これにより、赤色光ＲＬｓの光利用効率を向上させることができる。さらに、光源部２１からＹ方向に拡がった状態で射出された青色光ＢＬおよび赤色光ＲＬｐについても第１ミラー１４１および第２ミラー１４２で反射することで第１光学部材２２に効率良く取り込むことができる。これにより、青色光ＢＬおよび赤色光ＲＬｐの光利用効率を向上させることができる。

［第１色分離素子の構成］
図７は、－Ｘ方向から見た光源装置２の側面図である。すなわち、図７は、第１色分離素子２９および第４位相差素子３０等を－Ｘ方向から見た状態を示している。図７においては、図面を見やすくするため、第１位相差素子２４、第１集光素子２５、および第１拡散装置２６等の図示を省略している。

図７に示すように、第１色分離素子２９は、第１光学部材２２に対して＋Ｚ方向に配置されている。第１色分離素子２９は、ダイクロイックプリズム２９１と、反射プリズム２９２と、を有する。ダイクロイックプリズム２９１と反射プリズム２９２とは、Ｙ軸に沿って並んで配置されている。第１色分離素子２９は、第１光学部材２２から＋Ｚ方向に射出された光を、青色光ＢＬｐと緑色光ＧＬｓとに分離する。

ダイクロイックプリズム２９１には、第１光学部材２２から射出された青色光ＢＬｐと緑色光ＧＬｓとを含む光が入射される。ダイクロイックプリズム２９１は、略直角二等辺三角柱状の２つの基材を組み合わせて略直方体形状に形成されたプリズム型の色分離素子から構成されている。２つの基材の界面には、色分離層２９１１が設けられている。色分離層２９１１は、Ｙ軸およびＺ軸に対して４５°傾斜している。換言すると、色分離層２９１１は、ＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。

色分離層２９１１は、入射される光のうち、青色光成分を反射させ、青色波長帯よりも大きい波長帯を有する色光、すなわち、緑色光成分を透過するダイクロイックミラーとして機能する。このため、第１光学部材２２からダイクロイックプリズム２９１に入射した光のうち、緑色光ＧＬｓは、色分離層２９１１を＋Ｚ方向に透過して、ダイクロイックプリズム２９１の外部に射出される。

一方、第１光学部材２２からダイクロイックプリズム２９１に入射した光のうち、青色光ＢＬｐは、色分離層２９１１によって－Ｙ方向に反射される。本実施形態の場合、青色光ＢＬｐはダイクロイックプリズム２９１の色分離層２９１１に対するＳ偏光成分の光であり、緑色光ＧＬｓはダイクロイックプリズム２９１の色分離層２９１１に対するＰ偏光成分の光である。すなわち、本実施形態の色分離層２９１１は、Ｓ偏光成分の光として入射する青色光ＢＬｐを反射し、Ｐ偏光成分の光として入射する緑色光ＧＬｓを透過させる。一般的に、Ｓ偏光成分の光は反射し易く、Ｐ偏光成分の光は透過し易い。本実施形態の色分離層２９１１は、上述のようにＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するように設計すればよいため、色分離層２９１１の膜設計は容易となる。

なお、ダイクロイックプリズム２９１に代えて、色分離層２９１１を有するダイクロイックミラーを採用してもよい。また、第１色分離素子２９は、偏光分離層を有する偏光分離素子と、反射プリズム２９２とを有する構成であってもよい。ダイクロイックプリズム２９１に代えて、例えば入射された青色光ＢＬｐを＋Ｚ方向に透過させ、緑色光ＧＬｓを反射プリズム２９２に向けて－Ｙ方向に反射させる偏光分離素子を第１色分離素子２９に採用したとしても、ダイクロイックプリズム２９１を有する第１色分離素子２９と同様に、青色光ＢＬｐと緑色光ＧＬｓとを分離することができる。

反射プリズム２９２は、ダイクロイックプリズム２９１に対して－Ｙ方向に配置されている。反射プリズム２９２には、色分離層２９１１で反射された青色光ＢＬｐが入射される。反射プリズム２９２は、略直角二等辺三角柱状の２つの基材を組み合わせて略直方体形状に形成されたプリズム型の反射素子である。２つの基材の界面には、反射層２９２１が設けられている。反射層２９２１は、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。換言すると、反射層２９２１は、ＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。すなわち、反射層２９２１と色分離層２９１１とは、平行に配置されている。

反射層２９２１は、ダイクロイックプリズム２９１から－Ｙ方向に入射される青色光ＢＬｐを＋Ｚ方向に反射する。反射層２９２１によって反射された青色光ＢＬｐ１は、反射プリズム２９２から＋Ｚ方向に射出される。なお、反射プリズム２９２に代えて、反射層２９２１を有する反射ミラーを採用してもよい。

［第４位相差素子の構成］
第４位相差素子３０は、ダイクロイックプリズム２９１に対する＋Ｚ方向に配置されている。換言すると、第４位相差素子３０は、ダイクロイックプリズム２９１から射出される緑色光ＧＬｓの光路上に配置されている。第４位相差素子３０は、入射される緑色光ＧＬｓが有する緑色波長帯に対する１／２波長板で構成されている。第４位相差素子３０は、ダイクロイックプリズム２９１から入射される緑色光ＧＬｓを、Ｐ偏光成分の緑色光ＧＬｐ１に変換する。第４位相差素子３０によってＰ偏光成分に変換された緑色光ＧＬｐ１は、光源装置２から＋Ｚ方向に射出されて、図１に示す均一化装置４に入射する。なお、第４位相差素子３０は、ダイクロイックプリズム２９１の緑色光ＧＬｓが射出される面に接して設けられていてもよい。

緑色光ＧＬｐ１は、青色光ＢＬｐとは空間的に分離され、光源装置２における青色光ＢＬｐの射出位置とは異なる射出位置から射出され、均一化装置４に入射する。詳述すると、緑色光ＧＬｐ１は、光源装置２における青色光ＢＬｐの射出位置から＋Ｙ方向に離れた射出位置から射出され、均一化装置４に入射する。

［第２色分離素子の構成］
図８は、＋Ｘ方向から見た光源装置２の側面図である。換言すると、図８は、＋Ｘ方向から見た第５位相差素子３２および第２色分離素子３３を示している。なお、図８においては、第２拡散装置３６、第３集光素子３５および波長変換素子２８の図示を省略する。

図８に示すように、第２色分離素子３３は、第２光学部材２３に対して＋Ｚ方向に配置されている。第２色分離素子３３は、ダイクロイックプリズム３３１と、反射プリズム３３２と、を有する。ダイクロイックプリズム３３１と反射プリズム３３２とは、Ｙ軸に沿って並んで配置されている。第２色分離素子３３は、第２光学部材２３から＋Ｚ方向に射出された光を、緑色光ＧＬｐと赤色光ＲＬｓとに分離する。

ダイクロイックプリズム３３１は、ダイクロイックプリズム２９１と同様、プリズム型の色分離素子で構成されている。２つの基材の界面には、色分離層３３１１が設けられている。色分離層３３１１は、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。換言すると、色分離層３３１１は、ＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。色分離層３３１１と反射層３３２１とは、平行に配置されている。

色分離層３３１１は、入射される光のうち、緑色光成分を反射させ、赤色光成分を透過させるダイクロイックミラーとして機能する。このため、第２光学部材２３からダイクロイックプリズム３３１に入射した光のうち、赤色光ＲＬｓは、色分離層３３１１を＋Ｚ方向に透過して、ダイクロイックプリズム３３１の外部に射出される。

一方、第２光学部材２３からダイクロイックプリズム３３１に入射した光のうち、緑色光ＧＬｐは、色分離層３３１１によって－Ｙ方向に反射される。本実施形態の場合、緑色光ＧＬｐはダイクロイックプリズム３３１の色分離層３３１１に対するＳ偏光成分の光であり、赤色光ＲＬｓはダイクロイックプリズム３３１の色分離層３３１１に対するＰ偏光成分の光である。すなわち、本実施形態の色分離層３３１１は、Ｓ偏光成分の光として入射する緑色光ＧＬｐを反射し、Ｐ偏光成分の光として入射する赤色光ＲＬｓを透過させる。一般的に、Ｓ偏光成分の光は反射し易く、Ｐ偏光成分の光は透過し易いため、上述のようにＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するように設計する本実施形態の色分離層３３１１の膜設計は容易となる。

なお、ダイクロイックプリズム３３１に代えて、色分離層３３１１を有するダイクロイックミラーが用いられてもよい。

反射プリズム３３２は、ダイクロイックプリズム３３１に対して－Ｙ方向に配置されている。反射プリズム３３２は、反射プリズム２９２と同様の構成を有する。すなわち、反射プリズム３３２は、色分離層３３１１、および反射層２９２１と平行な反射層３３２１を有する。

反射層３３２１は、色分離層３３１１で反射されて入射する緑色光ＧＬｐを＋Ｚ方向に反射する。反射層３３２１で反射された緑色光ＧＬｐは、反射プリズム３３２の外部に射出される。なお、反射プリズム３３２に代えて、反射層３３２１を有する反射ミラーを採用してもよい。

［第５位相差素子の構成］
第５位相差素子３２は、ダイクロイックプリズム３３１に対する＋Ｚ方向に配置されている。換言すると、第５位相差素子３２は、ダイクロイックプリズム３３１から射出される赤色光ＲＬｓの光路上に配置されている。第５位相差素子３２は、入射される赤色光ＲＬｓが有する赤色波長帯に対する１／２波長板で構成されている。第５位相差素子３２は、ダイクロイックプリズム３３１から入射される赤色光ＲＬｓを、Ｐ偏光成分の赤色光ＲＬｐ１に変換する。第５位相差素子３２によってＰ偏光成分に変換された赤色光ＲＬｐ１は、光源装置２から＋Ｚ方向に射出されて、図１に示す均一化装置４に入射する。なお、第５位相差素子３２は、ダイクロイックプリズム３３１の赤色光ＲＬｓが射出される面に接して設けられていてもよい。

赤色光ＲＬｐ１は、緑色光ＧＬｐとは空間的に分離され、光源装置２における緑色光ＧＬｐの射出位置とは異なる射出位置から射出され、均一化装置４に入射する。すなわち、赤色光ＲＬｐ１は、青色光ＢＬｐ、緑色光ＧＬｐ１、および緑色光ＧＬｐとは空間的に分離され、青色光ＢＬｐ、緑色光ＧＬｐ１、および緑色光ＧＬｐとは異なる位置から射出され、均一化装置４に入射される。換言すると、赤色光ＲＬｐ１は、光源装置２における緑色光ＧＬｐの射出位置から＋Ｙ方向に離れ、緑色光ＧＬｐ１の射出位置から＋Ｘ方向に離れた射出位置から射出され、均一化装置４に入射される。

［均一化装置の構成］
図１に示すように、均一化装置４は、光源装置２から射出された光が照射される光変調装置６の画像形成領域における照度を均一化する。均一化装置４は、第１マルチレンズ４１と、第２マルチレンズ４２と、重畳レンズ４３と、を有する。

第１マルチレンズ４１は、光源装置２から入射される光Ｌの中心軸、すなわち、照明光軸Ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列された複数のレンズ４１１を有する。第１マルチレンズ４１は、複数のレンズ４１１によって光源装置２から入射される光を複数の部分光束に分割する。

図９は、－Ｚ方向から見た第１マルチレンズ４１における各色光の入射位置を示す模式図である。
図９に示すように、光源装置２から射出された緑色光ＧＬｐ１、青色光ＢＬｐ、赤色光ＲＬｐ１および緑色光ＧＬｐは、第１マルチレンズ４１に入射される。光源装置２における－Ｘ方向で＋Ｙ方向の位置から射出された緑色光ＧＬｐ１は、第１マルチレンズ４１における－Ｘ方向で＋Ｙ方向の領域Ａ１に含まれる複数のレンズ４１１に入射される。また、光源装置２における－Ｘ方向で－Ｙ方向の位置から射出された青色光ＢＬｐは、第１マルチレンズ４１における－Ｘ方向で－Ｙ方向の領域Ａ２に含まれる複数のレンズ４１１に入射される。

光源装置２における＋Ｘ方向で＋Ｙ方向の位置から射出された赤色光ＲＬｐ１は、第１マルチレンズ４１における＋Ｘ方向で＋Ｙ方向の領域Ａ３に含まれる複数のレンズ４１１に入射される。光源装置２における＋Ｘ方向で－Ｙ方向の位置から射出された緑色光ＧＬｐは、第１マルチレンズ４１における＋Ｘ方向で－Ｙ方向の領域Ａ４に含まれる複数のレンズ４１１に入射される。各レンズ４１１に入射された各色光は、複数の部分光束となって、第２マルチレンズ４２においてレンズ４１１に対応するレンズ４２１に入射する。
本実施形態の光源装置２から射出された光Ｌのうち、緑色光ＧＬｐ１は特許請求の範囲の第４光に対応し、青色光ＢＬｐは特許請求の範囲の第５光に対応し、赤色光ＲＬｐ１は特許請求の範囲の第６光に対応し、緑色光ＧＬｐは特許請求の範囲の第７光に対応する。

図１に示すように、第２マルチレンズ４２は、照明光軸Ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されるとともに、第１マルチレンズ４１の複数のレンズ４１１に対応した複数のレンズ４２１を有する。各レンズ４２１には、当該レンズ４２１に対応するレンズ４１１から射出された複数の部分光束が入射される。各レンズ４２１は、入射された部分光束を重畳レンズ４３に入射させる。

重畳レンズ４３は、第２マルチレンズ４２から入射される複数の部分光束を光変調装置６の画像形成領域において重畳する。詳述すると、それぞれが複数の部分光束に分割された緑色光ＧＬｐ１、青色光ＢＬｐ、赤色光ＲＬｐ１および緑色光ＧＬｐは、第２マルチレンズ４２と重畳レンズ４３とによって、フィールドレンズ５を介して、光変調装置６の後述するマイクロレンズアレイ６２を構成する複数のマイクロレンズ６２１のそれぞれに異なる角度で入射する。

［光変調装置の構成］
図１に示すように、光変調装置６は、光源装置２から射出された光を変調する。詳述すると、光変調装置６は、光源装置２から射出されて均一化装置４およびフィールドレンズ５を介して入射される各色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、画像情報に応じた画像光を形成する。光変調装置６は、１つの液晶パネル６１と、１つのマイクロレンズアレイ６２と、を備える。

［液晶パネルの構成］
図１０は、－Ｚ方向から見た光変調装置６の一部を拡大視した模式図である。換言すると、図１０は、液晶パネル６１が有する画素ＰＸと、マイクロレンズアレイ６２が有するマイクロレンズ６２１と、の対応関係を示している。
図１０に示すように、液晶パネル６１は、照明光軸Ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを有する。

各画素ＰＸは、互いに異なる色の色光を変調する複数のサブ画素ＳＸを有する。本実施形態では、各画素ＰＸは、４つのサブ画素ＳＸ（ＳＸ１～ＳＸ４）を有する。具体的に、１つの画素ＰＸ内において、－Ｘ方向で＋Ｙ方向の位置に、第１サブ画素ＳＸ１が配置されている。－Ｘ方向で－Ｙ方向の位置に、第２サブ画素ＳＸ２が配置されている。＋Ｘ方向で＋Ｙ方向の位置に、第３サブ画素ＳＸ３が配置されている。＋Ｘ方向で－Ｙ方向の位置に、第４サブ画素ＳＸ４が配置されている。

［マイクロレンズアレイの構成］
図１に示すように、マイクロレンズアレイ６２は、液晶パネル６１に対して光入射側である－Ｚ方向に設けられている。マイクロレンズアレイ６２は、マイクロレンズアレイ６２に入射される色光を個々の画素ＰＸに導く。マイクロレンズアレイ６２は、複数の画素ＰＸに対応する複数のマイクロレンズ６２１を有する。

図１０に示すように、複数のマイクロレンズ６２１は、照明光軸Ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。換言すると、複数のマイクロレンズ６２１は、フィールドレンズ５から入射される光の中心軸に対する直交面内にマトリクス状に配列されている。本実施形態では、１つのマイクロレンズ６２１は、＋Ｘ方向に配列された２つのサブ画素と、＋Ｙ方向に配列された２つのサブ画素と、に対応して設けられている。すなわち、１つのマイクロレンズ６２１は、ＸＹ平面内に２行２列に配列された４つのサブ画素ＳＸ１～ＳＸ４に対応して設けられている。

マイクロレンズ６２１には、均一化装置４によって重畳された緑色光ＧＬｐ１、青色光ＢＬｐ、赤色光ＲＬｐ１および緑色光ＧＬｐがそれぞれ異なる角度で入射される。マイクロレンズ６２１は、マイクロレンズ６２１に入射される色光を、当該色光に対応するサブ画素ＳＸに入射させる。具体的には、マイクロレンズ６２１は、対応する画素ＰＸのサブ画素ＳＸのうち、第１サブ画素ＳＸ１に緑色光ＧＬｐ１を入射させ、第２サブ画素ＳＸ２に青色光ＢＬｐを入射させ、第３サブ画素ＳＸ３に赤色光ＲＬｐ１を入射させ、第４サブ画素ＳＸ４に緑色光ＧＬｐを入射させる。これにより、各サブ画素ＳＸ１～ＳＸ４に、当該サブ画素ＳＸ１～ＳＸ４に対応する色光が入射され、各サブ画素ＳＸ１～ＳＸ４によって対応する色光がそれぞれ変調される。このように、液晶パネル６１によって変調された画像光は、投射光学装置７によって図示しない被投射面上に投射される。

［第１実施形態の効果］
特許文献１に記載された従来のプロジェクターにおいては、光源としてランプが用いられている。ランプから射出される光は偏光方向が揃っていないため、光変調装置として液晶パネルを用いるためには、偏光方向を揃えるための偏光変換手段が必要となる。プロジェクターには、マルチレンズアレイと偏光分離素子（ＰＢＳ）アレイとを備える偏光変換手段が一般的に用いられている。ところが、プロジェクターを小型化するために、ピッチが狭いマルチレンズアレイとＰＢＳアレイとが必要となるが、ピッチが狭いＰＢＳアレイの作成は非常に困難である。

この問題に対して、本実施形態においては、偏光方向が揃った複数の色光、すなわち、Ｐ偏光成分の緑色光ＧＬｐ１、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐ、Ｐ偏光成分の赤色光ＲＬｐ１およびＰ偏光成分の緑色光ＧＬｐが光源装置２から射出される。この構成によれば、上記のようなピッチが狭い偏光変換素子を用いることなく、空間的に分離され、偏光方向が揃えられた複数の色光を射出可能な光源装置２を実現することができる。これにより、光源装置２の小型化が可能となり、ひいては、プロジェクター１の小型化を図ることができる。

また、本実施形態の光源装置２では、青色波長帯を有し、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐとＳ偏光成分の青色光ＢＬｓとを含む青色光ＢＬと、赤色光ＲＬｐと、を射出する光源部２１と、光源部２１から＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に透過し、青色光ＢＬｓを－Ｚ方向に反射し、光源部２１から＋Ｘ方向に沿って入射される赤色光ＲＬｐを＋Ｘ方向に透過する第１光学部材２２と、第１光学部材２２に対して＋Ｘ方向に配置され、第１光学部材２２から＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬｐを－Ｚ方向に反射し、第１光学部材２２から＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に透過する第２光学部材２３と、第１光学部材２２に対して－Ｚ方向に配置され、第１光学部材２２から－Ｚ方向に沿って入射される青色光ＢＬｃ１を拡散させ、拡散した青色光ＢＬｃ２を＋Ｚ方向に射出する拡散板２６１と、第２光学部材２３に対して－Ｚ方向に配置され、第２光学部材２３から－Ｚ方向に沿って入射される青色光ＢＬｐを波長変換し、緑色光ＧＬを＋Ｚ方向に射出する波長変換素子２８と、第２光学部材２３に対して＋Ｘ方向に配置され、第２光学部材２３から＋Ｘ方向に沿って入射される赤色光ＲＬｐを拡散させ、－Ｘ方向に射出する拡散板３６１と、を備える。第２光学部材２３は、波長変換素子２８から＋Ｚ方向に沿って緑色光ＧＬが入射され、緑色光ＧＬｐを＋Ｚ方向に透過し、緑色光ＧＬｓを－Ｘ方向に反射し、第１光学部材２２は、拡散板２６１から＋Ｚ方向に沿って射出される青色光ＢＬｃ２を透過し、第２光学部材２３から－Ｘ方向に沿って入射される緑色光ＧＬｓを＋Ｚ方向に反射し、第２光学部材２３は、拡散板３６１から－Ｘ方向に沿って射出される赤色光ＲＬｐを＋Ｚ方向に反射する。

本実施形態の光源装置２によれば、光源部２１から射出した赤色レーザー光を用いて赤色光ＲＬｐ１を生成することができる。このようにして生成された赤色光ＲＬｐ１は、黄色蛍光を分離して生成した赤色光に比べ、赤色成分の光量を増大させるとともに赤色光による色域を向上させることができる。したがって、本実施形態の光源装置２によれば、投射画像の赤色成分の色再現性を高めることができる。

さらに、本実施形態のプロジェクター１においては、４つのサブ画素ＳＸのうちの２つのサブ画素ＳＸ２，ＳＸ３に緑色光が光変調装置６に入射されるため、画素ＰＸに入射される緑色光の光量を増やすことができる。これにより、投射画像の視感度を高めることができる。

また、本実施形態の光源装置２では、第１光学部材２２と拡散板２６１との間に設けられ、第１光学部材２２から－Ｚ方向に沿って青色光ＢＬｓが入射される第１位相差素子２４をさらに備える構成としている。
この構成によれば、第１光学部材２２と第１拡散装置２６との間に第１位相差素子２４が設けられているため、第１拡散装置２６から射出された円偏光の青色光ＢＬｃ２をＰ偏光成分の青色光ＢＬｐに変換し、第１光学部材２２を透過させることができる。これにより、第１拡散装置２６から射出された青色光ＢＬｃ２の利用効率を高めることができる。

また、本実施形態の光源装置２では、第２光学部材２３と第２拡散装置３６との間に設けられ、第２光学部材２３から＋Ｘ方向に沿って赤色光ＲＬｐが入射される第２位相差素子３４をさらに備える構成としている。
この構成によれば、第２光学部材２３と第２拡散装置３６との間に第２位相差素子３４が設けられているため、第２拡散装置３６から射出された円偏光の赤色光ＲＬｃ２をＰ偏光成分の赤色光ＲＬｓに変換し、第２光学部材２３で反射させることができる。これにより、第２拡散装置３６から射出された赤色光ＲＬｃ２の利用効率を高めることができる。

また、本実施形態の光源装置２では、光源部２１は、青色発光素子２１３と、赤色発光素子２１４と、青色発光素子２１３から射出される光入射され、青色光ＢＬを射出する第３位相差素子２１９１と、を有する構成としている。さらに、本実施形態の場合、光源部２１は、青色発光素子２１３および赤色発光素子２１４を基板２１２上に実装したパッケージ構造で構成されている。
この構成によれば、光源部２１が第３位相差素子２１９１を備えているため、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐとＳ偏光成分の青色光ＢＬｓとを含む青色光ＢＬを第１光学部材２２に確実に入射させることができる。さらに、この構成によれば、青色発光素子２１３および赤色発光素子２１４を１つのパッケージ内に実装できるので、光源部２１の構成を小型できる。よって、光源装置２自体を小型化できる。

また、本実施形態の光源装置２では、第１光学部材２２に対して＋Ｚ方向に配置され、第１光学部材２２から射出された光を、緑色光ＧＬｐ１と青色光ＢＬｐとに分離する第１色分離素子２９と、第２光学部材２３に対して＋Ｚ方向に配置され、第２光学部材２３から射出された光を、赤色光ＲＬｐ１と緑色光ＧＬｐとに分離する第２色分離素子３３と、をさらに備える構成としている。
この構成によれば、緑色光ＧＬｐ１、青色光ＢＬｐ、赤色光ＲＬｐ１および緑色光ＧＬｐを光源装置２から射出することができる。

また、本実施形態の場合、ダイクロイックプリズム２９１から射出される緑色光ＧＬｓの光路上に第４位相差素子３０が配置されているため、緑色光ＧＬｓをＰ偏光成分の青色光ＢＬｐ１に変換することができる。これにより、第１色分離素子２９から射出される緑色光ＧＬｐ１および青色光ＢＬｐをＰ偏光成分の光とすることができる。

また、本実施形態の場合、ダイクロイックプリズム３３１から射出される赤色光ＲＬｓの光路上に第５位相差素子３２が配置されているため、赤色光ＲＬｓをＰ偏光成分の赤色光ＲＬｐ１に変換することができる。これにより、第２色分離素子３３から射出される赤色光ＲＬｐ１および緑色光ＧＬｐをＰ偏光成分の光とすることができる。
したがって、光源装置２から射出される緑色光ＧＬｐ１、青色光ＢＬｐ、赤色光ＲＬｐ１および緑色光ＧＬｐの全てをＰ偏光成分の光に揃えることができる。

また、本実施形態の場合、光源装置２が青色光ＢＬｓを第１拡散装置２６に向けて集光する第１集光素子２５を備えているため、第１位相差素子２４から射出された青色光ＢＬｃ１を第１集光素子２５によって第１拡散装置２６に効率良く集光できるとともに、第１拡散装置２６から射出された青色光ＢＬｃ２を略平行化することができる。これにより、青色光ＢＬｓの損失を抑制することができ、青色光ＢＬｓの利用効率を高めることができる。

また、本実施形態の場合、光源装置２が赤色光ＲＬｐを第２拡散装置３６に向けて集光する第２集光素子２７を備えているため、第２光学部材２３から射出された赤色光ＲＬｐを第２集光素子２７によって第２拡散装置３６に効率良く集光できるとともに、第２拡散装置３６から射出された赤色光ＲＬｃ２を略平行化することができる。これにより、赤色光ＲＬｓの損失を抑制することができ、赤色光ＲＬｓの利用効率を高めることができる。

また、本実施形態の場合、光源装置２が青色光ＢＬｐを波長変換素子２８に向けて集光する第３集光素子３５を備えているため、第２光学部材２３から射出された青色光ＢＬｐを第３集光素子３５によって波長変換素子２８に効率良く集光できるとともに、波長変換素子２８から射出された緑色光ＧＬを平行化することができる。これにより、青色光ＢＬｐおよび緑色光ＧＬの損失を抑制することができ、青色光ＢＬｐおよび緑色光ＧＬの利用効率を高めることができる。

上述のように、第１拡散装置２６から射出された青色光ＢＬｃ２は第１集光素子２５によって略平行化されるが、一部の成分は発散した状態で第１光学部材２２に入射する。また、第２拡散装置３６から射出された赤色光ＲＬｃ２は第２集光素子２７によって略平行化されるが、一部の成分は発散した状態で第２光学部材２３に入射する。同様に、波長変換素子２８から射出された緑色光ＧＬは第３集光素子３５によって略平行化されるが、一部の成分は発散した状態で第２光学部材２３に入射する。

これに対して、本実施形態の光源装置２では、第１光学部材２２および第２光学部材２３に対して、＋Ｙ方向に配置される第１ミラー１４１と、第１ミラー１４１に対向して設けられ、第１光学部材２２および第２光学部材２３に対して、－Ｙ方向に配置される、第２ミラー１４２と、をさらに備える構成としている。

本実施形態の光源装置２によれば、第１光学部材２２および第２光学部材２３をＹ方向において挟むミラーユニット４０を備えるため、Ｙ方向において拡がった光を第１ミラー１４１および第２ミラー１４２で反射することで第１光学部材２２または第２光学部材２３に取り込むことができる。
これにより、プレート型の第１光学部材２２および第２光学部材２３に対して第１拡散装置２６、第２拡散装置３６および波長変換素子２８から射出される光を効率良く取り込むことができる。

また、本実施形態の場合、プロジェクター１が光源装置２と光変調装置６との間に位置する均一化装置４を備えているため、光源装置２から射出される青色光ＢＬｓ、緑色光ＧＬｓ、緑色光ＧＬｓおよび、赤色光ＲＬｓによって光変調装置６を略均一に照明することができる。これにより、投射画像の色むらおよび輝度むらを抑制することができる。

また、本実施形態の場合、光変調装置６が複数の画素ＰＸに対応する複数のマイクロレンズ６２１を有するマイクロレンズアレイ６２を備えているため、光変調装置６に入射される４つの色光を、マイクロレンズ６２１によって液晶パネル６１の対応する４つのサブ画素ＳＸに入射させることができる。これにより、光源装置２から射出された各色光を各サブ画素ＳＸに効率良く入射させることができ、各色光の利用効率を高めることができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１１から図１４を用いて説明する。
第２実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、第１拡散装置２６および第２拡散装置３６のレイアウトが第１実施形態と異なる。そのため、光源装置の全体の説明は省略する。
図１１は、＋Ｙ方向から見た第２実施形態の光源装置の要部における平面図である。
図１１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１１に示すように、本実施形態の光源装置２０は、光源部２１と、第１光学部材１２２と、第２光学部材１２３と、第１位相差素子２４と、第１集光素子２５と、第１拡散装置２６と、第２位相差素子３４と、第２集光素子２７と、第２拡散装置３６と、第１色分離素子１２９と、第２色分離素子１３３と、第４位相差素子３０と、第５位相差素子３２と、第３集光素子３５と、波長変換素子２８と、ミラーユニット４０と、を有する。

本実施形態の光源部２１は、光源２１１から青色光ＢＬおよび赤色光ＲＬｓを射出する。本実施形態の光源２１１は、光射出面２１４ａの長手方向をＺ方向に一致させるように、Ｙ軸に沿って複数の赤色発光素子２１４を実装している。すなわち、本実施形態の光源２１１では、第１実施形態における赤色発光素子２１４に対して、赤色発光素子２１４の射出光軸を中心として９０°回転した状態で配置していている。この場合、各赤色発光素子２１４から射出される赤色光線Ｒのビーム形状はＹ方向に長軸を有する楕円状となる。すなわち、本実施形態の光源２１１は、赤色光線ＲとしてＳ偏光成分の光を射出するように赤色発光素子２１４を実装している。したがって、本実施形態の光源２１１は、複数の赤色発光素子２１４から射出される赤色光線ＲからなるＳ偏光成分の赤色光ＲＬｓを射出する。

なお、本実施形態の光源部２１は、移動式位相差装置２１９によって青色光ＢＬにおけるＳ偏光とＰ偏光の光量比を任意に設定できるため、各青色発光素子２１３はＳ偏光成分あるいはＰ偏光成分のいずれを射出するように配置してもよい。

本実施形態の光源装置２０は第１光学部材１２２および第２光学部材１２３に対する第１拡散装置２６および第２拡散装置３６の位置関係を、第１実施形態の光源装置２における第１光学部材２２および第２光学部材２３に対する第１拡散装置２６および第２拡散装置３６の位置関係と入れ替えている。すなわち、本実施形態の光源装置２０において、第１拡散装置２６は第２光学部材１２３の＋Ｘ方向に配置され、第２拡散装置３６は第１光学部材１２２の－Ｚ方向に配置されている。

本実施形態の第１光学部材１２２には、第１透明基板３２０と、第１光学層３２１と、第２光学層３２２と、を有する。第１光学層３２１は第１透明基板３２０の第１面３２０ａに形成される。第１光学層３２１は光源部２１に対向配置されるとともにＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。

本実施形態の第１光学層３２１は、青色光ＢＬについては偏光方向によらず透過させる特性を有する。このため、第１光学層３２１は、＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬに含まれるＰ偏光成分の青色光ＢＬｐおよびＳ偏光成分の青色光ＢＬｓを＋Ｘ方向に沿って透過させる。さらに、第１光学層３２１は、赤色波長帯の光についてはＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離特性を有する。このため、第１光学層３２１は、＋Ｘ方向に沿って入射されるＳ偏光成分の赤色光ＲＬｓを－Ｚ方向に反射させる。第１光学層３２１は、例えば誘電体多層膜から構成されている。

第２光学層３２２は、第１透明基板３２０の第２面３２０ｂに形成される。第２光学層３２２は、青色波長帯および赤色波長帯の光を透過し、緑色波長帯の光を反射する光学特性を有するダイクロイックミラーで構成される。第２光学層３２２はダイクロイックミラーで構成されるため、第２光学層３２２は偏光を用いることなく、入射される光を反射または透過させることで精度良く分離可能である。
第１光学層３２１を透過した青色光ＢＬは第１透明基板２２０および第２光学層３２２を透過して＋Ｘ方向に射出される。

上記構成の第１光学部材１２２によれば、光源部２１から＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬを＋Ｘ方向に透過し、光源部２１から＋Ｘ方向に沿って入射されるＳ偏光成分の赤色光ＲＬｓを－Ｚ方向に反射することが可能である。

本実施形態の第１光学部材１２２はプレート型の偏光分離素子であるため、第１光学層３２１の機能と第２光学層３２２の機能とを分離して設計できるため、第１光学層３２１および第２光学層３２２の膜設計は比較的容易なものとなる。

第２光学部材１２３は、第１光学部材１２２に対して＋Ｘ方向に配置されている。第２光学部材１２３には、第１光学部材１２２を透過した青色光ＢＬが入射される。第２光学部材１２３は、第１光学部材２２と同様、プレート型の偏光分離素子で構成されている。

第２光学部材１２３は、第２透明基板３３０と、第３光学層３３３と、第４光学層３３４と、を有する。第２透明基板３３０の第３面３３０ａと第１透明基板３２０の第２面３２０ｂとは互いに対向している。第３光学層３３３は第２透明基板３３０の第３面３３０ａに形成される。第３光学層３３３は第２光学層３２２に対向配置されるとともにＸＹ平面およびＹＺ平面に対して４５°傾斜している。

第３光学層３３３は、青色光ＢＬに対して、Ｐ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離特性を有する。これにより、第３光学層３３３は、＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬのうち、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に沿って透過させ、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓを－Ｚ方向に反射する。さらに、第３光学層３３３は、緑色波長帯の光に対してＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離特性を有する。第３光学層３３３は、例えば誘電体多層膜から構成されている。

第４光学層３３４は、第２透明基板３３０の第４面３３０ｂに形成される。第４光学層３３４は、緑色波長帯の光のうち少なくともＰ偏光成分の光を透過する光学特性を有する。また、第４光学層３３４は、青色波長帯の光に対してＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する偏光分離特性を有する。第４光学層３３４は、例えば誘電体多層膜から構成されている。なお、第３光学層３３３として、青色波長帯の光のＳ偏光成分の光を反射する光学特性を有する膜を用いた場合、第４光学層３３４は単なるＡＲコート膜で構成することができる。

上記構成の第２光学部材１２３によれば、第１光学部材１２２から＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬに対して、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に透過し、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓを－Ｚ方向に反射することが可能である。

本実施形態の第２光学部材１２３はプレート型の偏光分離素子であるため、第３光学層３３３および第４光学層３３４の機能を分離して設計できるため、第３光学層３３３および第４光学層３３４の膜設計は比較的容易なものとなる。

第１位相差素子２４は、第２光学部材１２３に対して＋Ｘ方向に配置されている。すなわち、第１位相差素子２４は、Ｘ軸上において第２光学部材２３と第１拡散装置２６との間に配置されている。第１位相差素子２４には、第２光学部材２３から＋Ｘ方向に沿ってＰ偏光成分の青色光ＢＬｐが入射する。第１集光素子２５は、第１位相差素子２４に対して－Ｘ方向に配置されている。

本実施形態において、第２光学部材１２３を＋Ｘ方向に透過したＰ偏光成分の青色光ＢＬｐは、第１位相差素子２４によって例えば左回りの円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、第１集光素子２５により第１拡散装置２６の拡散板２６１に入射する。拡散板２６１に入射された左回りの円偏光の青色光ＢＬｃ１は拡散板２６１で反射されることによって右回りの円偏光の青色光ＢＬｃ２に変換される。第１拡散装置２６から射出された青色光ＢＬｃ２は、第１集光素子２５を経由して第１位相差素子２４に再び入射し、第１位相差素子２４によって、Ｓ偏光成分の青色光ＢＬｓに変換される。変換された青色光ＢＬｓは、第２光学部材１２３に入射する。青色光ＢＬｓは第２光学部材１２３の第４光学層３３４によって＋Ｚ方向に反射させる。このようにして、変換された青色光ＢＬｓは、第２光学部材１２３から＋Ｚ方向に射出される。

第２位相差素子３４は、第２光学部材１２３に対して＋Ｘ方向に配置されている。すなわち、第２位相差素子３４は、Ｚ軸上において第１光学部材１２２と第２拡散装置３６との間に配置されている。第２位相差素子３４には、第１光学部材１２２から－Ｚ方向に沿ってＳ偏光成分の赤色光ＲＬｓが入射する。第２集光素子２７は、第２位相差素子３４に対して－Ｚ方向に配置されている。

本実施形態において、第１光学部材１２２により－Ｚ方向に反射されたＳ偏光成分の赤色光ＲＬｓは、第２位相差素子３４によって例えば右回りの円偏光の赤色光ＲＬｃ１に変換された後、第２集光素子２７により第２拡散装置３６の拡散板３６１に入射する。拡散板３６１に入射された右回りの円偏光の赤色光ＲＬｃ１は拡散板３６１で反射されることによって左回りの円偏光の赤色光ＲＬｃ２に変換される。第２拡散装置３６から射出された赤色光ＲＬｃ２は、第２集光素子２７を経由して第２位相差素子３４に再び入射し、第２位相差素子３４によって、Ｐ偏光成分の赤色光ＲＬｐに変換される。変換された赤色光ＲＬｐは第１光学部材１２２に入射する。このようにして、変換された赤色光ＲＬｐは、第１光学部材１２２から＋Ｚ方向に射出される。

本実施形態において、波長変換素子２８から射出された緑色光ＧＬは、第１実施形態と同様、第２光学部材１２３においてＰ偏光成分の緑色光ＧＬｐおよびＳ偏光成分の緑色光ＧＬｓに分離される。そして、Ｓ偏光成分の緑色光ＧＬｓは第１光学部材１２２から＋Ｚ方向に射出され、Ｐ偏光成分の緑色光ＧＬｐは第２光学部材１２３から＋Ｚ方向に射出される。

図１２は、－Ｘ方向から見た光源装置２０の側面図である。すなわち、図１２は、第１色分離素子１２９および第４位相差素子３０等を－Ｘ方向から見た状態を示している。図１２においては、図面を見やすくするため、第２位相差素子３４、第２集光素子２７、および第２拡散装置３６等の図示を省略している。

図１２に示すように、第１色分離素子１２９は、第１光学部材１２２に対して＋Ｚ方向に配置されている。第１色分離素子１２９は、ダイクロイックプリズム２９１と、反射プリズム２９２と、を有する。第１色分離素子１２９は、第１光学部材１２２から＋Ｚ方向に射出された光を、緑色光ＧＬｓと赤色光ＲＬｐとに分離する。

ダイクロイックプリズム２９１には、第１光学部材１２２から射出された緑色光ＧＬｓと赤色光ＲＬｐとを含む光が入射される。ダイクロイックプリズム２９１は色分離層２９１２を含む。色分離層２９１２は、入射される光のうち、赤色光成分を反射させ、緑色光成分を透過するダイクロイックミラーとして機能する。このため、第１光学部材１２２からダイクロイックプリズム２９１に入射した光のうち、緑色光ＧＬｓは、色分離層２９１１を＋Ｚ方向に透過してダイクロイックプリズム２９１の外部に射出され、赤色光ＲＬｐは、色分離層２９１２によって－Ｙ方向に反射される。

本実施形態の場合、赤色光ＲＬｐは色分離層２９１２に対するＳ偏光成分の光であり、緑色光ＧＬｓは色分離層２９１２に対するＰ偏光成分の光である。すなわち、本実施形態の色分離層２９１２は、Ｓ偏光成分の光として入射する赤色光ＲＬｐを反射し、Ｐ偏光成分の光として入射する緑色光ＧＬｓを透過させるように設計すればよいため、色分離層２９１２の膜設計は容易である。

色分離層２９１２で反射された赤色光ＲＬｐは反射プリズム２９２の反射層２９２２によって＋Ｚ方向に反射される。反射層２９２２によって反射された赤色光ＲＬｐは、反射プリズム２９２から＋Ｚ方向に射出される。

ダイクロイックプリズム２９１から射出された緑色光ＧＬｓは第４位相差素子３０に入射する。本実施形態の第４位相差素子３０は、緑色光ＧＬｓを、Ｐ偏光成分の緑色光ＧＬｐ１に変換する。第４位相差素子３０によってＰ偏光成分に変換された緑色光ＧＬｐ１は、光源装置２から＋Ｚ方向に射出されて、図１に示す均一化装置４に入射する。

緑色光ＧＬｐ１は、光源装置２における赤色光ＲＬｐの射出位置から＋Ｙ方向に離れた射出位置から射出され、均一化装置４に入射する。

図１３は、＋Ｘ方向から見た光源装置２０の側面図である。図１４は、マルチレンズ上の各色光の入射位置を示す模式図である。換言すると、図１３は、＋Ｘ方向から見た第５位相差素子３２および第２色分離素子１３３を示している。なお、図１３においては、第１拡散装置２６、第３集光素子３５および波長変換素子２８の図示を省略する。

図１３に示すように、第２色分離素子１３３は、第２光学部材１２３に対して＋Ｚ方向に配置されている。第２色分離素子１３３は、ダイクロイックプリズム３３１と、反射プリズム３３２と、を有する。第２色分離素子１３３は、第２光学部材１２３から＋Ｚ方向に射出された光を、青色光ＢＬｓと緑色光ＧＬｐとに分離する。

ダイクロイックプリズム３３１は、ダイクロイックプリズム２９１と同様の構成を有し、色分離層３３１２を含む。色分離層３３１２は、入射される光のうち、緑色光成分を反射させ、青色光成分を透過させるダイクロイックミラーとして機能する。このため、第２光学部材１２３からダイクロイックプリズム３３１に入射した光のうち、青色光ＢＬｓは、色分離層３３１２を＋Ｚ方向に透過してダイクロイックプリズム３３１の外部に射出され、緑色光ＧＬｐは、色分離層３３１２によって－Ｙ方向に反射される。

本実施形態の場合、緑色光ＧＬｐは色分離層３３１２に対するＳ偏光成分の光であり、青色光ＢＬｓは色分離層３３１２に対するＰ偏光成分の光である。すなわち、本実施形態の色分離層３３１２は、Ｓ偏光成分の光として入射する緑色光ＧＬｐを反射し、Ｐ偏光成分の光として入射する青色光ＢＬｓを透過させるように設計すればよいため、色分離層３３１２の膜設計は容易である。

色分離層３３１２で反射された緑色光ＧＬｐは反射プリズム３３２の反射層３３２２によって＋Ｚ方向に反射される。反射層３３２２によって反射された緑色光ＧＬｐは、反射プリズム３３２から＋Ｚ方向に射出される。

ダイクロイックプリズム３３１から射出された青色光ＢＬｓは第５位相差素子３２に入射する。本実施形態の第５位相差素子３２は、青色光ＢＬｓを、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐ１に変換する。第５位相差素子３２によってＰ偏光成分に変換された青色光ＢＬｐ１は、光源装置２から＋Ｚ方向に射出されて、図１に示す均一化装置４に入射する。

青色光ＢＬｐ１は、光源装置２０における緑色光ＧＬｐの射出位置から＋Ｙ方向に離れた射出位置から射出され、均一化装置４に入射する。

図１４に示すように、本実施形態の光源装置２０は、緑色光ＧＬｐ１と、赤色光ＲＬｐ１と、青色光ＢＬｐ１と、緑色光ＧＬｐと、を射出する。緑色光ＧＬｐ１は、第１マルチレンズ４１における－Ｘ方向で＋Ｙ方向の領域Ａ１に配置された複数のレンズ４１１に入射する。赤色光ＲＬｐ１は、第１マルチレンズ４１における－Ｘ方向で－Ｙ方向の領域Ａ２に配置された複数のレンズ４１１に入射する。青色光ＢＬｐ１は、第１マルチレンズ４１における＋Ｘ方向で＋Ｙ方向の領域Ａ３に配置された複数のレンズ４１１に入射する。緑色光ＧＬｐは、第１マルチレンズ４１における＋Ｘ方向で－Ｙ方向の領域Ａ４に配置された複数のレンズ４１１に入射する。各レンズ４１１に入射された各色光は、複数の部分光束となって、第２マルチレンズ４２においてレンズ４１１に対応するレンズ４２１に入射する。
本実施形態の光源装置２０から射出された光Ｌのうち、緑色光ＧＬｐ１は特許請求の範囲の第４光に対応し、赤色光ＲＬｐ１は特許請求の範囲の第５光に対応し、青色光ＢＬｐ１は特許請求の範囲の第６光に対応し、緑色光ＧＬｐは特許請求の範囲の第７光に対応する。

［第２実施形態の効果］
本実施形態の光源装置２０では、青色波長帯を有し、Ｐ偏光成分の青色光ＢＬｐとＳ偏光成分の青色光ＢＬｓとを含む青色光ＢＬと、赤色光ＲＬｓと、を射出する光源部２１と、光源部２１から＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬを＋Ｘ方向に透過し、光源部２１から＋Ｘ方向に沿って入射される赤色光ＲＬｓを－Ｚ方向に反射する第１光学部材１２２と、第１光学部材１２２に対して＋Ｘ方向に配置され、第１光学部材１２２から＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に透過し、青色光ＢＬｓを－Ｚ方向に反射する第２光学部材１２３と、第２光学部材１２３に対して＋Ｘ方向に配置され、第２光学部材１２３から＋Ｘ方向に沿って入射される青色光ＢＬｃ１を拡散させ、拡散した青色光ＢＬｃ２を－Ｘ方向に射出する拡散板２６１と、第２光学部材１２３に対して－Ｚ方向に配置され、第２光学部材１２３から－Ｚ方向に沿って入射される青色光ＢＬｐを波長変換し、緑色光ＧＬを＋Ｚ方向に射出する波長変換素子２８と、第１光学部材１２２に対して－Ｚ方向に配置され、第１光学部材１２２から－Ｚ方向に沿って入射される赤色光ＲＬｃ１を拡散させ、＋Ｚ方向に射出する拡散板３６１と、を備える。第２光学部材１２３は、波長変換素子２８から＋Ｚ方向に沿って緑色光ＧＬが入射され、緑色光ＧＬｐを＋Ｚ方向に透過し、緑色光ＧＬｓを－Ｘ方向に反射し、第１光学部材１２２は、拡散板３６１から＋Ｚ方向に沿って射出される赤色光ＲＬｃ２を透過し、第２光学部材１２３から－Ｘ方向に沿って入射される緑色光ＧＬｓを＋Ｚ方向に反射し、第２光学部材２３は、拡散板２６１から－Ｘ方向に沿って射出される青色光ＢＬｓを＋Ｚ方向に反射する。

本実施形態においても、ピッチが狭い偏光変換素子を用いることなく、偏光方向が揃えられた複数の色光を射出可能な光源装置２０を実現できる、光源装置２０およびプロジェクター１の小型化が図れる、といった第１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においては、第１光学層および第２光学層が１つの透光性基板の２つの面に設けられていた。この構成に代えて、第１光学層と第２光学層とは、それぞれ異なる透光性基板に設けられていてもよい。例えば第１光学層が第１透光性基板の第１面に設けられ、第１透光性基板の第１面とは異なる第２面に反射防止層が設けられ、第１光学層が第２透光性基板の第３面に設けられ、第２透光性基板の第３面とは異なる第４面に反射防止層が設けられ、第１光学層および第２光学層が互いに対向して配置されていてもよい。同様に、第３光学層および第４光学層は、それぞれ異なる透光性基材に設けられていてもよい。

上記実施形態の光源装置２，２０は、第１集光素子２５、第２集光素子２７および第３集光素子３５を備えている。しかしながら、この構成に限らず、第１集光素子２５、第２集光素子２７および第３集光素子３５のうち少なくとも一方の集光素子は、設けられていなくてもよい。

上記各実施形態では、光源部２１として、青色光線Ｂを射出する青色発光素子２１３と、赤色光線Ｒを射出する赤色発光素子２１４とを同一パッケージ内に実装したマルチエミッターパッケージ構造を用いる場合を例に挙げたが、光源部２１は、青色発光素子２１３を含む第１光源と、赤色発光素子２１４を含む第２光源と、をそれぞれ独立して備えた構成でもよい。

上記実施形態では、光源部２１の移動式位相差装置２１９として、第３位相差素子２１９１におけるＺ方向への移動量を調整することで青色光ＢＬ１の偏光状態を制御する場合を例に挙げたが、光源２１１から射出される青色光ＢＬｓの光路上において円板状の第３位相差素子を回転させる構成の移動式位相差装置を採用してもよい。

上記各実施形態では、プロジェクターは、第１マルチレンズ４１、第２マルチレンズ４２、および重畳レンズ４３を有する均一化装置４を備えている。この構成に代えて、他の構成を有する均一化装置が設けられてもよいし、均一化装置４は設けられていなくてもよい。

上記実施形態の光源装置２，２０は、４つの射出位置のそれぞれから色光を射出し、光変調装置６を構成する液晶パネル６１は、１つの画素ＰＸに４つのサブ画素ＳＸを有している。この構成に代えて、光源装置は、３つの色光を射出し、液晶パネルは、１つの画素に３つのサブ画素を有する構成であってもよい。この場合、例えば、上記実施形態の光源装置において、緑色光ＧＬｓの光路に全反射部材が設けられていてもよい。

上記実施形態の光源装置２，２０は、それぞれがＰ偏光であり、空間的に分離された緑色光ＧＬｐ１、青色光ＢＬｐ、赤色光ＲＬｐ１および緑色光ＧＬｐを射出する。これらの構成に代えて、光源装置が射出する各色光の偏光状態は、他の偏光状態であってもよい。例えば、光源装置は、それぞれがＳ偏光であり、空間的に分離された複数の色光を射出する構成であってもよい。

その他、光源装置、およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。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、これに限られない。本発明の一つの形態の光源装置は、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。

本発明の一つの態様の光源装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様の光源装置は、第１波長帯を有し、第１偏光方向に偏光する光と第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光する光とを含む第１光と、第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光と、を射出する光源部と、光源部から第１方向に沿って入射される第１偏光方向に偏光する第１光を第１方向に透過し、第２偏光方向に偏光する第１光を第１方向と交差する第２方向に反射し、光源部から第１方向に沿って入射される第２光を第１方向に透過する第１偏光分離素子と、第１偏光分離素子に対して第１方向に配置され、第１偏光分離素子から第１方向に沿って入射される第１偏光方向に偏光する第１光を第２方向に反射し、第１偏光分離素子から第１方向に沿って入射される第２光を第１方向に透過する第２偏光分離素子と、第１偏光分離素子に対して第２方向に配置され、第１偏光分離素子から第２方向に沿って入射される第１光を拡散させ、拡散した第１光を第２方向とは反対方向である第３方向に射出する第１拡散素子と、第２偏光分離素子に対して第２方向に配置され、第２偏光分離素子から第２方向に沿って入射される第１光を波長変換し、第１波長帯および第２波長帯とは異なる第３波長帯を有する第３光を第３方向に射出する波長変換素子と、第２偏光分離素子に対して第１方向に配置され、第２偏光分離素子から第１方向に沿って入射される第２光を拡散させ、拡散した第２光を第１方向とは反対方向である第４方向に射出する第２拡散素子と、を備え、第２偏光分離素子は、波長変換素子から第３方向に沿って第３光が入射され、第１偏光方向に偏光する第３光を第３方向に透過し、第２偏光方向に偏光する第３光を第４方向に反射し、第１偏光分離素子は、第１拡散素子から第３方向に沿って射出される第１光を第３方向に透過し、第２偏光分離素子から第４方向に沿って入射される第２偏光方向に偏光する第３光を第３方向に反射し、第２偏光分離素子は、第２拡散素子から第４方向に沿って射出される第２光を第３方向に反射する。

本発明の一つの態様の光源装置において、第１偏光分離素子と第１拡散素子との間に設けられ、第１偏光分離素子から第２方向に沿って第２偏光方向に偏光する第１光が入射される第１位相差素子をさらに備える構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、第２偏光分離素子と第２拡散素子との間に設けられ、第２偏光分離素子から第１方向に沿って第２光が入射される第２位相差素子をさらに備える構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、第１偏光分離素子および第２偏光分離素子に対して、第１方向、第２方向、第３方向および第４方向にそれぞれ交差する第５方向に配置される、第１ミラーと、第１ミラーに対向して設けられ、第１偏光分離素子および第２偏光分離素子に対して、第５方向とは反対方向である第６方向に配置される、第２ミラーと、をさらに備える構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、光源部は、第１波長帯の光を射出する第１発光素子と、第２波長帯の光を射出する第２発光素子と、第１発光素子から射出される光が入射され、第１光を射出する第３位相差素子と、を有する構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、光源部は、基板を有し、第１発光素子は、基板に実装され、第２発光素子は、基板に実装される構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、第１偏光分離素子に対して第３方向に配置され、第１偏光分離素子から射出された光を、第３波長帯を有する第４光と、第１波長帯を有する第５光と、に分離する第１色分離素子と、第２偏光分離素子に対して第３方向に配置され、第２偏光分離素子から射出された光を、第２波長帯を有する第６光と、第３波長帯を有する第７光と、に分離する第２色分離素子と、をさらに備える構成としてもよい。

本発明の他の態様の光源装置は、第１波長帯を有し、第１偏光方向に偏光する光と第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光する光とを含む第１光と、第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光と、を射出する光源部と、光源部から第１方向に沿って入射される第１光を第１方向に透過し、光源部から第１方向に沿って入射される第２光を第１方向と交差する第２方向に反射する第１偏光分離素子と、第１偏光分離素子に対して第１方向に配置され、第１偏光分離素子から第１方向に沿って入射される第１偏光方向に偏光する第１光を第１方向に透過し、第２偏光方向に偏光する第１光を第２方向に反射する第２偏光分離素子と、第２偏光分離素子に対して第２方向に配置され、第２偏光分離素子から第２方向に沿って入射される第２偏光方向に偏光する第１光を波長変換し、第１波長帯および第２波長帯とは異なる第３波長帯を有する第３光を第２方向とは反対方向である第３方向に射出する波長変換素子と、第２偏光分離素子に対して第１方向に配置され、第２偏光分離素子から第１方向に沿って入射される第１光を拡散させ、拡散した第１光を第１方向とは反対方向である第４方向に射出する第１拡散素子と、第１偏光分離素子に対して第２方向に配置され、第１偏光分離素子から第２方向に沿って入射される第２光を拡散させ、拡散した第２光を第３方向に射出する第２拡散素子と、を備え、第２偏光分離素子は、波長変換素子から第３方向に沿って第３光が入射され、第１偏光方向に偏光する第３光を第３方向に透過し、第２偏光方向に偏光する第３光を第４方向に反射し、第１偏光分離素子は，第２拡散素子から第３方向に沿って射出される第２光を第３方向に透過し、第２偏光分離素子から第４方向に沿って入射される第２偏光方向に偏光する第３光を第３方向に反射し、第２偏光分離素子は、第１拡散素子から第４方向に沿って射出される第１光を第３方向に反射する。

本発明の一つの態様の光源装置において、第２偏光分離素子と第１拡散素子との間に設けられ、第１偏光分離素子から第１方向に沿って第１偏光方向に偏光する第１光が入射される第１位相差素子をさらに備える構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、第１偏光分離素子と第２拡散素子との間に設けられ、第１偏光分離素子から第２方向に沿って第２光が入射される第２位相差素子をさらに備える構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、第１偏光分離素子および第２偏光分離素子に対して、第１方向、第２方向、第３方向および第４方向にそれぞれ交差する第５方向に配置される、第１ミラーと、第１ミラーに対向して設けられ、第１偏光分離素子および第２偏光分離素子に対して、第５方向とは反対方向である第６方向に配置される、第２ミラーと、をさらに備える構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、光源部は、第１波長帯の光を射出する第１発光素子と、第２波長帯の光を射出する第２発光素子と、第１発光素子から射出される光が入射され、第１光を射出する第３位相差素子と、を有する構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、光源部は、基板を有し、第１発光素子は、基板に実装され、第２発光素子は基板に実装される構成としてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、第１偏光分離素子に対して第３方向に配置され、第１偏光分離素子から射出された光を、第２波長帯を有する第４光と、第３波長帯を有する第５光と、に分離する第１色分離素子と、第２偏光分離素子に対して第３方向に配置され、第２偏光分離素子から射出された光を、第１波長帯を有する第６光と、第３波長帯を有する第７光と、に分離する第２色分離素子と、をさらに備える構成としてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
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、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、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。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、光源装置と光変調装置との間に設けられる均一化装置をさらに備え、均一化装置は、光源装置から入射される光を複数の部分光束に分割する２つのマルチレンズと、２つのマルチレンズから入射される複数の部分光束を光変調装置に重畳させる重畳レンズと、を有する構成としてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、光変調装置は、複数の画素を有する液晶パネルと、液晶パネルに対して光入射側に設けられ、複数の画素に対応する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有し、複数の画素のそれぞれは、第１サブ画素、第２サブ画素、第３サブ画素、および第４サブ画素を有し、マイクロレンズは、第４光を第１サブ画素に入射させ、第５光を第２サブ画素に入射させ、第６光を第３サブ画素に入射させ、第７光を第４サブ画素に入射させる構成としてもよい。

１…プロジェクター、２，２０…光源装置、４…均一化装置、６…光変調装置、７…投射光学装置、２１…光源部、２４…第１位相差素子、２８…波長変換素子、２９，１２９…第１色分離素子、３３，１３３…第２色分離素子、３４…第２位相差素子、４１…第１マルチレンズ、４２…第２マルチレンズ、４３…重畳レンズ、６１…液晶パネル、６２…マイクロレンズアレイ、１４１…第１ミラー、１４２…第２ミラー、２１３…青色発光素子（第１発光素子）、２１４…赤色発光素子（第２発光素子）、２６１…拡散板（第１拡散素子）、３６１…拡散板（第２拡散素子）、２１９１…第３位相差素子、ＳＸ１…第１サブ画素、ＳＸ２…第２サブ画素、ＳＸ３…第３サブ画素、ＳＸ４…第４サブ画素、ＢＬ…青色光（第１光）、ＢＬｐ…青色光（第１偏光方向に偏光する第１光）、ＢＬｓ…青色光（第２偏光方向に偏光する第１光）、ＲＬｐ…赤色光（第２光）、ＧＬ…緑色光（第３光）、ＧＬｐ…緑色光（第１偏光方向に偏光する第３光）、ＧＬｓ…緑色光（第２偏光方向に偏光する第３光）。

Claims (17)

1. 第１波長帯を有し、第１偏光方向に偏光する光と前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光する光とを含む第１光と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光と、を射出する光源部と、
   前記光源部から第１方向に沿って入射される前記第１偏光方向に偏光する前記第１光を前記第１方向に透過し、前記第２偏光方向に偏光する前記第１光を前記第１方向と交差する第２方向に反射し、前記光源部から前記第１方向に沿って入射される前記第２光を前記第１方向に透過する第１偏光分離素子と、
   前記第１偏光分離素子に対して前記第１方向に配置され、前記第１偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第１偏光方向に偏光する前記第１光を前記第２方向に反射し、前記第１偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第２光を前記第１方向に透過する第２偏光分離素子と、
   前記第１偏光分離素子に対して前記第２方向に配置され、前記第１偏光分離素子から前記第２方向に沿って入射される前記第１光を拡散させ、拡散した前記第１光を前記第２方向とは反対方向である第３方向に射出する第１拡散素子と、
   前記第２偏光分離素子に対して前記第２方向に配置され、前記第２偏光分離素子から前記第２方向に沿って入射される前記第１光を波長変換し、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯を有する第３光を前記第３方向に射出する波長変換素子と、
   前記第２偏光分離素子に対して前記第１方向に配置され、前記第２偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第２光を拡散させ、拡散した前記第２光を前記第１方向とは反対方向である第４方向に射出する第２拡散素子と、を備え、
   前記第２偏光分離素子は、前記波長変換素子から前記第３方向に沿って前記第３光が入射され、前記第１偏光方向に偏光する前記第３光を前記第３方向に透過し、前記第２偏光方向に偏光する前記第３光を前記第４方向に反射し、
   前記第１偏光分離素子は、前記第１拡散素子から前記第３方向に沿って射出される前記第１光を前記第３方向に透過し、前記第２偏光分離素子から前記第４方向に沿って入射される前記第２偏光方向に偏光する前記第３光を前記第３方向に反射し、
   前記第２偏光分離素子は、前記第２拡散素子から前記第４方向に沿って射出される前記第２光を前記第３方向に反射する
   光源装置。
2. 前記第１偏光分離素子と前記第１拡散素子との間に設けられ、前記第１偏光分離素子から前記第２方向に沿って前記第２偏光方向に偏光する前記第１光が入射される第１位相差素子をさらに備える
   請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第２偏光分離素子と前記第２拡散素子との間に設けられ、前記第２偏光分離素子から前記第１方向に沿って前記第２光が入射される第２位相差素子をさらに備える
   請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 前記第１偏光分離素子および前記第２偏光分離素子に対して、前記第１方向、前記第２方向、前記第３方向および前記第４方向にそれぞれ交差する第５方向に配置される、第１ミラーと、
   前記第１ミラーに対向して設けられ、前記第１偏光分離素子および前記第２偏光分離素子に対して、前記第５方向とは反対方向である第６方向に配置される、第２ミラーと、をさらに備える
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光源装置。
5. 前記光源部は、前記第１波長帯の光を射出する第１発光素子と、前記第２波長帯の光を射出する第２発光素子と、前記第１発光素子から射出される光が入射され、前記第１光を射出する第３位相差素子と、を有する
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光源装置。
6. 前記光源部は、基板を有し、
   前記第１発光素子は、前記基板に実装され、
   前記第２発光素子は、前記基板に実装される
   請求項５に記載の光源装置。
7. 前記第１偏光分離素子に対して前記第３方向に配置され、前記第１偏光分離素子から射出された光を、前記第３波長帯を有する第４光と、前記第１波長帯を有する第５光と、に分離する第１色分離素子と、
   前記第２偏光分離素子に対して前記第３方向に配置され、前記第２偏光分離素子から射出された光を、前記第２波長帯を有する第６光と、前記第３波長帯を有する第７光と、に分離する第２色分離素子と、をさらに備える
   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. 第１波長帯を有し、第１偏光方向に偏光する光と前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光する光とを含む第１光と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する第２光と、を射出する光源部と、
   前記光源部から第１方向に沿って入射される前記第１光を前記第１方向に透過し、前記光源部から前記第１方向に沿って入射される前記第２光を前記第１方向と交差する第２方向に反射する第１偏光分離素子と、
   前記第１偏光分離素子に対して前記第１方向に配置され、前記第１偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第１偏光方向に偏光する前記第１光を前記第１方向に透過し、前記第２偏光方向に偏光する前記第１光を前記第２方向に反射する第２偏光分離素子と、
   前記第２偏光分離素子に対して前記第２方向に配置され、前記第２偏光分離素子から前記第２方向に沿って入射される前記第２偏光方向に偏光する前記第１光を波長変換し、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯を有する第３光を前記第２方向とは反対方向である第３方向に射出する波長変換素子と、
   前記第２偏光分離素子に対して前記第１方向に配置され、前記第２偏光分離素子から前記第１方向に沿って入射される前記第１光を拡散させ、拡散した前記第１光を前記第１方向とは反対方向である第４方向に射出する第１拡散素子と、
   前記第１偏光分離素子に対して前記第２方向に配置され、前記第１偏光分離素子から前記第２方向に沿って入射される前記第２光を拡散させ、拡散した前記第２光を前記第３方向に射出する第２拡散素子と、を備え、
   前記第２偏光分離素子は、前記波長変換素子から前記第３方向に沿って前記第３光が入射され、前記第１偏光方向に偏光する前記第３光を前記第３方向に透過し、前記第２偏光方向に偏光する前記第３光を前記第４方向に反射し、
   前記第１偏光分離素子は，前記第２拡散素子から前記第３方向に沿って射出される前記第２光を前記第３方向に透過し、前記第２偏光分離素子から前記第４方向に沿って入射される前記第２偏光方向に偏光する前記第３光を前記第３方向に反射し、
   前記第２偏光分離素子は、前記第１拡散素子から前記第４方向に沿って射出される前記第１光を前記第３方向に反射する
   光源装置。
9. 前記第２偏光分離素子と前記第１拡散素子との間に設けられ、前記第１偏光分離素子から前記第１方向に沿って前記第１偏光方向に偏光する前記第１光が入射される第１位相差素子をさらに備える
   請求項８に記載の光源装置。
10. 前記第１偏光分離素子と前記第２拡散素子との間に設けられ、前記第１偏光分離素子から前記第２方向に沿って前記第２光が入射される第２位相差素子をさらに備える
    請求項８または請求項９に記載の光源装置。
11. 前記第１偏光分離素子および前記第２偏光分離素子に対して、前記第１方向、前記第２方向、前記第３方向および前記第４方向にそれぞれ交差する第５方向に配置される、第１ミラーと、
    前記第１ミラーに対向して設けられ、前記第１偏光分離素子および前記第２偏光分離素子に対して、前記第５方向とは反対方向である第６方向に配置される、第２ミラーと、をさらに備える
    請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の光源装置。
12. 前記光源部は、前記第１波長帯の光を射出する第１発光素子と、前記第２波長帯の光を射出する第２発光素子と、前記第１発光素子から射出される光が入射され、前記第１光を射出する第３位相差素子と、を有する
    請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の光源装置。
13. 前記光源部は、基板を有し、
    前記第１発光素子は、前記基板に実装され、
    前記第２発光素子は、前記基板に実装される
    請求項１２に記載の光源装置。
14. 前記第１偏光分離素子に対して前記第３方向に配置され、前記第１偏光分離素子から射出された光を、前記第２波長帯を有する第４光と、前記第３波長帯を有する第５光と、に分離する第１色分離素子と、
    前記第２偏光分離素子に対して前記第３方向に配置され、前記第２偏光分離素子から射出された光を、前記第１波長帯を有する第６光と、前記第３波長帯を有する第７光と、に分離する第２色分離素子と、をさらに備える
    請求項８から請求項１３のいずれか一項に記載の光源装置。
15. 請求項７または請求項１４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
    プロジェクター。
16. 前記光源装置と前記光変調装置との間に設けられる均一化装置をさらに備え、
    前記均一化装置は、
    前記光源装置から入射される光を複数の部分光束に分割する２つのマルチレンズと、
    前記２つのマルチレンズから入射される前記複数の部分光束を前記光変調装置に重畳させる重畳レンズと、を有する
    請求項１５に記載のプロジェクター。
17. 前記光変調装置は、複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルに対して光入射側に設けられ、前記複数の画素に対応する複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、を有し、
    前記複数の画素のそれぞれは、第１サブ画素、第２サブ画素、第３サブ画素、および第４サブ画素を有し、
    前記マイクロレンズは、前記第４光を前記第１サブ画素に入射させ、前記第５光を前記第２サブ画素に入射させ、前記第６光を前記第３サブ画素に入射させ、前記第７光を前記第４サブ画素に入射させる
    請求項１６に記載のプロジェクター。

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