JP2023019848A - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】表示画像における色ムラの発生を抑制できる、光源装置およ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波長帯の第１光を第１発光領域から射出する第１光源と、第２波長帯の第２光を第１発光領域とは異なる大きさを有する第２発光領域から射出する第２光源と、第１光および第２光が入射され、第１光の一部を第１波長帯および第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に波長変換する波長変換層を有し、第１光の他の一部と第２光と第３光とを含む照明光を波長変換層の射出面から射出する波長変換素子と、波長変換素子から射出された照明光が入射する均一化照明光学系と、波長変換素子の入射側における光路上に配置され、第１光が波長変換層の入射面に形成する第１光源像の大きさと、第２光が波長変換層の入射面に形成する第２光源像の大きさと、を調整する光学調整素子と、を備える。【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、青色光を射出する第１光源と、赤色光を射出する第２光源と、青色光の一部を波長変換して緑色蛍光を生成する波長変換素子と、を備え、波長変換素子から射出される緑色蛍光と、波長変換素子を透過する青色光および赤色光と、を合成することで照明光を生成するプロジェクター用の光源装置がある（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１２－１８９９３８号公報

上記光源装置において、例えば、青色光および赤色光の強度や照明光の色バランス等を考慮して、第１光源および第２光源の発光面積を異ならせる場合があるが、この場合において、波長変換素子上に形成される青色光および赤色光の光源像の大きさに差が生じてしまう。すると、波長変換素子の後段に配置される均一化照明光学系に入射する光の照度分布が波長毎に異なるので、液晶パネルに対する入射角度分布が波長毎に異なることで、結果的に表示画像に色ムラが発生する恐れがあった。

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波長帯の第１光を第１発光領域から射出する第１光源と、第２波長帯の第２光を前記第１発光領域とは異なる大きさを有する第２発光領域から射出する第２光源と、前記第１光および前記第２光が入射され、前記第１光の一部を前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に波長変換する波長変換層を有し、前記第１光の他の一部と前記第２光と前記第３光とを含む照明光を前記波長変換層の射出面から射出する波長変換素子と、前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射する均一化照明光学系と、前記波長変換素子の入射側における光路上に配置され、前記第１光が前記波長変換層の入射面に形成する第１光源像の大きさと、前記第２光が前記波長変換層の入射面に形成する第２光源像の大きさと、を調整する光学調整素子と、を備える、光源装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、第１波長帯の第１光を第１発光領域から射出する第１光源と、第２波長帯の第２光を前記第１発光領域とは異なる大きさを有する第２発光領域から射出する第２光源と、前記第１光および前記第２光が入射面に入射され、前記第１光の一部を前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に波長変換する波長変換層を有し、前記第１光の他の一部と前記第２光と前記第３光とを含む照明光を前記波長変換層の射出面から射出する波長変換素子と、前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射する均一化照明光学系と、前記波長変換素子と前記均一化照明光学系との光路中に配置され、前記第２光に対する前記波長変換素子側の集光位置が前記波長変換層の射出面に位置し、前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射する光学調整素子と、を備え、前記波長変換層の入射面に形成される前記第２光の像は、前記波長変換層の入射面に形成される前記第１光の像より大きい、光源装置が提供される。

本発明の１の態様によれば、上記態様の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調して画像光を生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。

第１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。 光源装置の概略構成を示す図である。 偏光変換素子の射出面の照度分布を示すシミュレーション結果である。 偏光変換素子の照度分布と光変調装置の入射角度との関係を示す図である。 波長変換層の入射面に形成される光源像を示す図である。 ピックアップ光学系の集光位置と波長変換層との位置関係を示す図である。 第１実施形態の第１変形例の光源装置の概略構成を示す図である。 第１実施形態の第２変形例の光源装置の概略構成を示す図である。 第２実施形態の光源装置の概略構成を示す図である。 第２実施形態の第１変形例の光源装置の概略構成を示す図である。 第２実施形態の第２変形例の光源装置の概略構成を示す図である。 第３実施形態の光源装置の概略構成を示す図である。 光学調整素子の集光位置と波長変換層との位置関係を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、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。

（第１実施形態）
まず、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から射出される白色の照明光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、ダイクロイックミラー７ａおよびダイクロイックミラー７ｂと、全反射ミラー８ａ、全反射ミラー８ｂおよび全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂとを備えている。

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および青色光ＬＢ）とに分離する。ダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光を反射する。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。

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。全反射ミラー８ｂおよび全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを光変調装置４Ｇに導く。

第１のリレーレンズ９ａは、青色光ＬＢの光路中におけるダイクロイックミラー７ｂおよび全反射ミラー８ｂの間に配置されている。第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における全反射ミラー８ｂおよび全反射ミラー８ｃの間に配置されている。

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および射出側各々には、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１４Ｒ，フィールドレンズ１４Ｇ，フィールドレンズ１４Ｂ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。

続いて、本実施形態の光源装置２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。
図２に示すように、本実施形態の光源装置２は、第１光源１０と、第２光源２０と、波長変換素子３０と、光学調整素子４０と、均一化照明光学系５０と、ダイクロイックミラー６０と、ピックアップ光学系７０と、を備えている。

第１光源１０は、第１波長帯を有する青色光束（第１光）ＢＬを射出する第１発光領域１３を有する。第１光源１０は、青色発光素子１１およびコリメートレンズ１２で構成される。なお、本実施形態の場合、第１光源１０は青色発光素子１１およびコリメートレンズ１２を１つずつ含むが、青色発光素子１１およびコリメートレンズ２２は複数でもよい。なお、青色発光素子１１およびコリメートレンズ１２は同数ずつ設けられる。

青色発光素子１１は、例えばピーク波長が４４０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する第１波長帯の青色光線を射出する。本実施形態の場合、青色発光素子１１は、例えば、１箇所の発光点から青色光線１１ａを射出する１チップ１エミッターの半導体レーザーで構成される。コリメートレンズ１２は、青色発光素子１１から射出された１本の青色光線１１ａからなる青色光束ＢＬを平行光に変換する。

本実施形態において、第１発光領域１３は、１つの青色発光素子１１の光射出面に相当する。このような構成に基づき、本実施形態の第１光源１０は、第１発光領域１３から射出した青色光束ＢＬをコリメートレンズ１２で平行化して射出するようになっている。

第２光源２０は、第２波長帯を有する赤色光束（第２光）ＲＬを射出する第２発光領域２３を有する。第２光源２０は、赤色発光素子２１およびコリメートレンズ２２で構成される。なお、本実施形態の場合、第２光源２０は赤色発光素子２１およびコリメートレンズ２２を１つずつ有するが、赤色発光素子２１およびコリメートレンズ２２は複数でもよい。赤色発光素子２１およびコリメートレンズ２２は同じ数だけ設けられる。

赤色発光素子２１は、例えばピーク波長が５８５ｎｍ～７２０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する第２波長帯の赤色光線を射出する。一般的に赤色発光素子２１は青色発光素子１１に比べて輝度が低い。本実施形態の場合、赤色発光素子２１は、例えば、２箇所の発光点から赤色光線２１ａを射出させる１チップ２エミッターの半導体レーザーで構成される。コリメートレンズ２２は、赤色発光素子２１から射出された２本の赤色光線２１ａからなる赤色光束ＲＬを平行光に変換する。

本実施形態において、第２発光領域２３は、１つの赤色発光素子２１の光射出面に相当する。このような構成に基づき、本実施形態の第２光源２０は、第２発光領域２３から射出した赤色光束ＲＬをコリメートレンズ２２で平行光として射出するようになっている。

ここで、第２発光領域２３は第１発光領域１３とは異なる大きさを有する。本実施形態の場合、上述のように第２発光領域２３は発光点を２つ含み、第１発光領域１３は発光点を１つ含む。そのため、第２発光領域２３の大きさ（面積）は第１発光領域１３の大きさ（面積）よりも大きい。本実施形態において、第２発光領域２３から射出される赤色光束ＲＬの光束幅は、第１発光領域１３から射出される青色光束ＢＬの光束幅よりも大きい。

なお、第１光源１０が複数の青色発光素子１１を含む場合、第１発光領域１３は複数の青色発光素子１１の光射出面を含む領域に相当する。同様に、第２光源２０が複数の赤色発光素子２１を含む場合、第２発光領域２３は複数の赤色発光素子２１の光射出面を含む領域に相当する。

本実施形態において、第１光源１０から射出された青色光束ＢＬと、第２光源２０から射出された赤色光束ＲＬとは、後述する光学調整素子４０を介して波長変換素子３０に入射される。

波長変換素子３０は、回転基板３１と、波長変換層３２と、モーター３３と、を有する。回転基板３１は、例えば光透過性を有するガラスやサファイアやプラスチック等から構成されている。回転基板３１は、回転軸Ｏの方向から見て円形に形成されている。ただし、回転基板３１の外形は円形に限定されず、例えば多角形であってもよい。波長変換層３２は回転基板３１上にリング状に設けられている。モーター３３は、所定の回転軸Ｏ周りに回転基板３１を回転させる。回転基板３１は、回転基板３１に入射する青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光軸に略直交する面内で回転する。

本実施形態の波長変換素子３０は、回転基板３１の第１面３１ａに設けられた第１光学膜３４と、回転基板３１の第２面３１ｂに設けられた第２光学膜３５と、をさらに有している。回転基板３１の第１面３１ａは光入射側を向く面であり、回転基板３１の第２面３１ｂは光射出側を向く面である。

波長変換層３２は、第２光学膜３５を介して回転基板３１上に円環状に設けられる。
波長変換層３２は、光を射出する射出面３２ａと、青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬが入射する入射面３２ｂと、を有している。本実施形態の波長変換層３２は複数の散乱体を含んでいる。散乱体としては例えば気孔や散乱ビーズ等を用いた。これにより、波長変換層３２は光散乱性を有したものとなっている。

波長変換層３２は、青色波長帯を有する青色光束ＢＬの一部によって励起されて蛍光からなる緑色光束（第３光）ＧＬを射出する緑色蛍光体を含有している。波長変換層３２から射出される緑色光束ＧＬは、例えば５００～５７０ｎｍの範囲内にピーク波長を有し、青色波長帯および赤色波長帯とは異なる緑色波長帯（第３波長帯）の光である。

第１光学膜３４は、例えば、ＡＲコート等の反射防止膜で構成される。第１光学膜３４を回転基板３１の第１面３１ａに形成することで、回転基板３１における青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの表面反射を抑制し、青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬを波長変換素子３０内に効率良く取り込むことができる。

第２光学膜３５は、例えば、青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬを透過し、緑色光束ＧＬを反射する光学特性を有するダイクロイック膜で構成される。第２光学膜３５を形成することで、青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬを透過させて波長変換層３２に効率良く入射させることができる。また、波長変換層３２で生成され、回転基板３１側に向かった緑色光束ＧＬを反射して射出面３２ａから射出することができる。よって、波長変換素子３０における光利用効率を高めることができる。

本実施形態の波長変換層３２において、入射面３２ｂから入射した青色光束ＢＬのうち波長変換されなかった成分は波長変換層３２を透過する過程で拡散され、射出面３２ａから射出される。以下、波長変換層３２を透過して射出面３２ａから射出される青色光束ＢＬの他の一部を青色透過光（第１光の他の一部）ＢＬ１と称す。

また、本実施形態の波長変換層３２において、入射面３２ｂから入射した赤色光束ＲＬは波長変換されることなく、波長変換層３２を透過する過程で拡散され、射出面３２ａから射出される。以下、波長変換層３２を透過して射出面３２ａから射出された赤色光束ＲＬを赤色照明光ＲＬ１と称す。

本実施形態の波長変換素子３０は、青色照明光ＢＬ１、赤色照明光ＲＬ１および緑色光束ＧＬを含む白色の照明光ＷＬを波長変換層３２の射出面３２ａから射出する。波長変換層３２の射出面３２ａから射出された照明光ＷＬは、ピックアップ光学系７０に入射する。ピックアップ光学系７０は、例えばピックアップレンズ７０ａとピックアップレンズ７０ｂとを備える。ピックアップ光学系７０は、波長変換層３２から射出される照明光ＷＬを取り込むとともに略平行光に変換して均一化照明光学系５０に向けて射出する。

均一化照明光学系５０は、第１レンズアレイ５１と、第２レンズアレイ５２と、偏光変換素子５３と、重畳レンズ５４とを含む。

第１レンズアレイ５１は、ピックアップ光学系７０から射出された照明光ＷＬを複数の部分光線束に分割するための複数の第１小レンズ５１ａを有する。複数の第１小レンズ５１ａは、光源装置２の照明光軸１００ａｘと直交する面内にアレイ状に配列されている。第２レンズアレイ５２は、複数の第２小レンズ５２ａを有する。複数の第２小レンズ５２ａの各々は複数の第１小レンズ５１ａに対応している。

第２レンズアレイ５２を透過した照明光ＷＬは、偏光変換素子５３に入射する。
偏光変換素子５３は、第２レンズアレイ５２から射出される光の偏光方向を変換する。具体的に、偏光変換素子５３は、第２レンズアレイ５２から射出された複数の部分光束のそれぞれを直線偏光に変換する。偏光変換素子５３は、照明光ＷＬに含まれる偏光成分のうち、一方の直線偏光成分を透過させるとともに、他方の直線偏光成分を光軸に垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を光軸に平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板と、を有する。このようにして、偏光変換素子５３は、直線偏光に変換した複数の部分光束を射出面５３ａから射出させる。なお、偏光変換素子５３の射出面５３ａから射出される部分光束の数は第２レンズアレイ５２の第２小レンズ５２ａの２倍に相当する。すなわち、射出面５３ａは、第２小レンズ５２ａの２倍に相当する数に分割されて構成されている。

偏光変換素子５３の射出面５３ａから射出された複数の部分光束は重畳レンズ５４に入射する。重畳レンズ５４は複数の部分光束を各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域に重畳させる。
このような構成に基づき、均一化照明光学系５０は各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域における照度分布を均一化させるようになっている。

ところで、本発明者らは、波長変換層３２の射出面３２ａにおいて、赤、緑、青各色の発光面積に大きな差が生じると、波長変換素子３０の後段に位置する均一化照明光学系５０上の照度分布に色毎に差が生じるとの知見を得た。また、均一化照明光学系５０の照度分布に色毎に差が生じると、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂへの入射角度分布にばらつきが生じて投射画像に色ムラが生じることを見出した。

本発明者らは、波長変換層の射出面における発光面積の大きさを変化させた場合において光変調装置に対する入射角度分布に生じる変化をシミュレーションで算出した。本シミュレーションでは、波長変換層の射出面から発光した光を均一化照明光学系によって光変調装置に入射させる構造において、射出面における発光面積を大小異ならせた場合に光変調装置に対する入射角度分布の変化を求めた。なお、本シミュレーションでは、波長変換素子３０、ピックアップ光学系７０および均一化照明光学系５０と同様の部材を含む光源装置をシミュレーションモデルとして用いた。

図３は射出面の発光面積を変化させた場合において均一化照明光学系における偏光変換素子の射出面上の照度分布の変化を示すシミュレーション結果である。なお、本シミュレーションでは、射出面の発光面積を例えば、１．０ｍｍ角、あるいは０．５ｍｍ角に設定した場合において偏光変換素子の射出面に生じる照度分布の変化を求めた。

図３の上段に示されるように、射出面の発光面積が小さい場合、偏光変換素子の射出面から射出される複数の光束幅が相対的に細くなる。一方、図３の下段に示されるように、射出面の発光面積が大きい場合、偏光変換素子の射出面から射出される複数の光束幅が相対的に太くなることで、偏光変換素子の射出面において各光線束同士の間隔が狭まることで偏光変換素子の射出面上の照度分布が向上する。

つまり、図３に示すシミュレーション結果からは、波長変換層の射出面における各色光の発光面積が大きく異なると、偏光変換素子の射出面上における各色光の照度分布が大きく異なることが確認できた。

ここで、偏光変換素子の射出面から射出される光は重畳レンズによって光変調装置の画像形成領域に重畳して入射するため、偏光変換素子の射出面の照度分布は光変調装置に対する入射角度分布とみなせる。

図４は偏光変換素子の射出面の照度分布と光変調装置への入射角度分布との関係を概念的に示した図である。
図４に示すように、偏光変換素子の射出面における照度分布が相対的に低い場合の光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂへの入射角度分布は、射出面の照度分布が相対的に高い場合の光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂへの入射角度分布に比べて飛び飛びとなる。すなわち、照度分布が相対的に低い場合の光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂへの入射角度分布は角度成分が粗となる。

一般的に、光変調装置を構成する液晶パネルの透過率には入射角度依存性がある。そのため、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する入射角度分布がばらつくと、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂにおける光変調度合いに差が生じることで、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから射出される画像光の明るさに差が生じることで投射画像に色ムラが生じてしまう。

本発明者らは、上記知見に基づき、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する入射角度分布のばらつきを低減することで投射画像の色ムラを抑制できる、本実施形態の光源装置２を完成させた。

具体的に本実施形態の光源装置２は、波長変換素子３０の入射側における光路上に光学調整素子４０を設けることで、波長変換層３２の射出面３２ａから発光される各色光の発光面積の差を小さくして、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する入射角度分布のバラツキを低減することで、スクリーンＳＣＲ上の投射画像の色ムラを低減するようにした。

以下、光学調整素子４０の構成について説明する。
光学調整素子４０は、青色光束ＢＬが波長変換層３２の入射面３２ｂに形成する第１光源像の大きさと、赤色光束ＲＬが入射面３２ｂに形成する第２光源像の大きさと、を調整するための素子である。本実施形態の光学調整素子４０は、図２に示したように、第１拡散素子４１と、第２拡散素子４２と、第１集光光学系４３と、第２集光光学系４４と、第３集光光学系４５と、を含む。

図２に示すように、第１拡散素子４１は、第１光源１０と第１集光光学系４３との間に配置される。第１拡散素子４１は、第１光源１０から射出された青色光束ＢＬを拡散して波長変換素子３０に射出する。第１拡散素子４１は、青色光束ＢＬを拡散させることにより、青色光束ＢＬが波長変換層３２の入射面３２ｂに形成する第１光源像の大きさを調整する。また、第１拡散素子４１は、表示品位を低下させる青色光束ＢＬにおけるスペックルの発生を抑制する。
なお、第１拡散素子４１としては、公知の拡散板、例えば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。

第２拡散素子４２は、第２光源２０と第２集光光学系４４との間に配置される。第２拡散素子４２は、赤色光束ＲＬを拡散させることにより、赤色光束ＲＬが波長変換層３２の入射面３２ｂに形成する第２光源像の大きさを調整する。また、第２拡散素子４２は、表示品位を低下させる赤色光束ＲＬにおけるスペックルの発生を抑制する。
なお、第２拡散素子４２としては、公知の拡散板、例えば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。

本実施形態において、第２拡散素子４２の拡散度合いは、第１拡散素子４１の拡散度合いより小さい。
上述のように第２光源２０から射出された赤色光束ＲＬの光束幅は、第１光源１０から射出された青色光束ＢＬの光束幅よりも大きい。本実施形態の場合、光束幅の大きい赤色光束ＲＬは相対的に拡散度合いの小さい第２拡散素子４２を透過し、光束幅の小さい青色光束ＢＬは相対的に拡散度合いの大きい第１拡散素子４１を透過する。

このとき、光束幅の大きい赤色光束ＲＬは小さく拡散され、光束幅の小さい青色光束ＢＬは大きく拡散された状態となる。よって、第１拡散素子４１および第２拡散素子４２の透過前後において、青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光束幅の差が小さくなる。なお、本実施形態の場合、第１拡散素子４１および第２拡散素子４２の透過後においても、青色光束ＢＬの光束幅よりも赤色光束ＲＬの光束幅が大きいものとする。

第１集光光学系４３は、第１光源１０から射出されて第１拡散素子４１で拡散された青色光束ＢＬを集光する。本実施形態の第１集光光学系４３は、第１レンズ４３ａと、第２レンズ４３ｂと、の２枚の凸レンズから構成されている。なお、第１集光光学系４３を構成するレンズの数は特に限定されない。

第２集光光学系４４は、第２光源２０から射出されて第２拡散素子４２で拡散された赤色光束ＲＬを集光する。本実施形態の第２集光光学系４４は、第３レンズ４４ａと、第４レンズ４４ｂと、の２枚の凸レンズから構成されている。なお、第２集光光学系４４を構成するレンズの数は特に限定されない。

第１集光光学系４３で集光された青色光束ＢＬはダイクロイックミラー６０に入射する。同様に、第２集光光学系４４で集光された赤色光束ＲＬはダイクロイックミラー６０に入射する。

ダイクロイックミラー６０は、第１光源１０の光軸ａｘ１および第２光源２０の光軸ａｘ２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。ダイクロイックミラー６０は、第１集光光学系４３からの青色光束ＢＬを透過させ、第２集光光学系４４からの赤色光束ＲＬを反射することで波長変換素子３０に向けて射出する。ダイクロイックミラー６０を経由した青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬは、第３集光光学系４５に入射する。なお、第１光源１０の光軸ａｘ１は光源装置２の照明光軸１００ａｘに一致している。

第３集光光学系４５は、第１集光光学系４３を通過した青色光束ＢＬと第２集光光学系４４を通過した赤色光束ＲＬを波長変換素子３０に集光する。

図５は光学調整素子４０を経由して波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される光源像を示す図である。図５では、図示を簡略化するため、光学調整素子４０のうち第３集光光学系４５のみを図示し、波長変換素子３０の波長変換層３２のみを図示している。
図５に示すように、本実施形態の場合、第１集光光学系４３および第３集光光学系４５による青色光束ＢＬの集光位置Ｐ１は、第２集光光学系４４および第３集光光学系４５による赤色光束ＲＬの集光位置Ｐ２より波長変換層３２の入射面３２ｂから離れている。
青色光束ＢＬは波長変換素子３０よりも第１光源１０側（第３集光光学系４５側）で集光した状態で入射面３２ｂに入射し、赤色光束ＲＬは入射面３２ｂで集光されるように波長変換素子３０に入射する。すなわち、青色光束ＢＬは波長変換素子３０の入射面３２ｂに対してピントが合わないデフォーカス状態で入射し、赤色光束ＲＬは波長変換素子３０の入射面３２ｂに対してピントが合うフォーカス状態で入射する。

したがって、青色光束ＢＬは波長変換層３２の手前で焦点を結んだ後に発散した状態で入射面３２ｂに入射し、赤色光束ＲＬは入射面３２ｂで焦点を結ぶように波長変換層３２に入射する。上述のように第１拡散素子４１および第２拡散素子４２の透過後においても、赤色光束ＲＬの光束幅は青色光束ＢＬの光束幅よりも大きくなっているが、青色光束ＢＬは発散されることで光束幅がより拡がった状態で入射面３２ｂに第１光源像Ｇ１を形成し、赤色光束ＲＬは集光されることで光束幅がより狭まった状態で入射面３２ｂに第２光源像Ｇ２を形成する。

このようにして、本実施形態の光源装置２では、光学調整素子４０によって、青色光束ＢＬが波長変換層３２の入射面３２ｂに形成する第１光源像Ｇ１の大きさと、赤色光束ＲＬが入射面３２ｂに形成する第２光源像Ｇ２の大きさとを調整することで、第１光源像Ｇ１および第２光源像Ｇ２の大きさをほぼ同じサイズに揃えることができる。

ここで、図３に示したように、波長変換層３２に入射した青色光束ＢＬの他の一部は波長変換層３２内で拡散されて射出面３２ａから青色照明光ＢＬ１として射出される。また、波長変換層３２に入射した赤色光束ＲＬは波長変換層３２内で拡散されて射出面３２ａから赤色照明光ＲＬ１として射出される。

本実施形態の波長変換素子３０において、波長変換層３２における青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの拡散度合いは等しい。つまり、波長変換層３２の入射面３２ｂにおいて、青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬによる各光源像Ｇ１，Ｇ２の大きさがほぼ等しいサイズであれば、青色照明光ＢＬ１および赤色照明光ＲＬ１は波長変換層３２を透過するまでに同程度だけ拡散される。よって、射出面３２ａにおける青色照明光ＢＬ１および赤色照明光ＲＬ１の各発光面積はほぼ等しくなる。

なお、青色光束ＢＬの一部を波長変換した緑色光束ＧＬは波長変換層３２内で等方発光するため、射出面３２ａにおける緑色光束ＧＬの発光面積は青色照明光ＢＬ１および赤色照明光ＲＬ１の発光面積よりも僅かに大きくなるが、射出面３２ａにおける青色照明光ＢＬ１、緑色光束ＧＬおよび赤色照明光ＲＬ１の各発光面積はほぼ等しいと言える。

このように本実施形態の光源装置２は、青色光束ＢＬを第１発光領域１３から射出する第１光源１０と、赤色光束ＲＬを第２発光領域２３から射出する第２光源２０と、緑色光束ＧＬを射出する波長変換素子３０と、均一化照明光学系５０と、波長変換素子３０の入射側における光路上に配置され、青色光束ＢＬが波長変換層３２の入射面３２ｂに形成する第１光源像Ｇ１の大きさと、赤色光束ＲＬが波長変換層３２の入射面３２ｂに形成する第２光源像Ｇ２の大きさと、を調整する光学調整素子４０と、を備えている。

本実施形態の光源装置２によれば、第１光源１０の第１発光領域１３が第２光源２０の第２発光領域２３より小さい場合でも、光学調整素子４０によって、波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光源像Ｇ１，Ｇ２をほぼ同じ大きさにすることができる。これにより、波長変換層３２の射出面３２ａにおける照明光ＷＬの各色光（赤色照明光ＲＬ１、緑色光束ＧＬおよび青色照明光ＢＬ１）の発光面積の大きさを近づけることができる。

これにより、上記シミュレーション結果に示したように、波長変換素子３０の後段に配置される均一化照明光学系５０の偏光変換素子５３の射出面５３ａにおける各色光の照度分布を揃えることで、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する入射角度分布のバラツキが抑制される。

したがって、本実施形態の光源装置２によれば、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する各色光の入射角度分布のバラツキを抑制することはできる。よって、色ムラの発生を抑制した良質な画像を表示できるプロジェクター用の光源として付加価値の高いものを提供できる。

また、本実施形態の光源装置２の場合、光学調整素子４０は、第１光源１０から射出された青色光束ＢＬを拡散して波長変換素子３０に射出する第１拡散素子４１と、第２光源２０から射出された赤色光束ＲＬを拡散して波長変換素子３０に射出する第２拡散素子４２と、を含む。第１光源１０の第１発光領域１３は、第２光源２０の第２発光領域２３より小さく、第１拡散素子４１の拡散度合いは、第２拡散素子４２の拡散度合いより大きい。

この構成によれば、第１拡散素子４１によって青色光束ＢＬをより拡散させることができる。これにより、波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光源像Ｇ１，Ｇ２の大きさを等しく調整することができる。

また、本実施形態の光源装置２の場合、光学調整素子４０は、第１光源１０から射出された青色光束ＢＬを集光する第１集光光学系４３と、第２光源２０から射出された赤色光束ＲＬを集光する第２集光光学系４４と、第１集光光学系４３を通過した青色光束ＢＬと第２集光光学系４４を通過した赤色光束ＲＬを波長変換素子３０に向けて集光させる第３集光光学系４５と、を含む。第１集光光学系４３および第３集光光学系４５による青色光束ＢＬの集光位置Ｐ１は、第２集光光学系４４および第３集光光学系４５による赤色光束ＲＬの集光位置Ｐ２より波長変換素子３０の入射面３２ｂから離れている。本実施形態において、青色光束ＢＬの集光位置は、波長変換層３２の入射面３２ｂの手前に位置し、赤色光束ＲＬの集光位置は、波長変換層３２の入射面３２ｂに位置する。

この構成によれば、第１光源１０の第１発光領域１３が第２光源２０の第２発光領域２３より小さい場合でも、青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの集光位置をずらすことで、青色光束ＢＬを発散させた状態で波長変換層３２に入射させるとともに赤色光束ＲＬを集光させた状態で波長変換層３２に入射させることができる。これにより、波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬの第１光源像Ｇ１と赤色光束ＲＬの第２光源像Ｇ２の大きさとをほぼ等しくすることができる。

ところで、本実施形態の場合、上述のように射出面３２ａにおける緑色光束ＧＬの発光面積は青色照明光ＢＬ１および赤色照明光ＲＬ１の発光面積よりも僅かに大きくなるため、波長変換層３２の射出面３２ａから発光する各色光の発光面積は僅かに異なってしまう。

以下、波長変換層３２の射出面３２ａから発光する各色光の発光面積の大きさをより近づけるための構成について説明する。
この場合において、ピックアップ光学系７０は、照明光ＷＬを構成する各色光（赤色照明光ＲＬ１、緑色光束ＧＬおよび青色照明光ＢＬ１）に対する集光位置をそれぞれ異ならせるように構成される。なお、赤色照明光ＲＬ１、緑色光束ＧＬおよび青色照明光ＢＬ１の集光位置のずれは、ピックアップ光学系７０の色収差によるものである。すなわち、ピックアップ光学系７０は色収差を生じさせるレンズで構成される。

一般的な光学材料において、短波長側の屈折率が高くなる。ピックアップ光学系７０は、短波長の光がレンズに近い側に集光し、長波長の光がレンズから遠い側に集光するようになる。

図６はピックアップ光学系７０における各色光の集光位置と波長変換層３２との位置関係を示した図である。図６では、図を見やすくするため、各色光を二本の光線で示している。具体的に、二本の光線は、光束幅の上側を規定する上側光線と、色光の光束幅の下側を規定する下側光線とから構成される。また、ピックアップ光学系７０を簡略化して１枚のレンズとして図示している。図６において、ピックアップ光学系７０における各色光に対する波長変換素子３０側の集光位置とは、ピックアップ光学系７０の波長変換層３２と反対側から波長変換層３２に向かって入射した各色光が焦点を結ぶ位置に相当する。

図６に示すように、ピックアップ光学系７０における緑色光束ＧＬに対する波長変換素子３０側の集光位置Ｐｇは、波長変換層３２の射出面３２ａに位置している。
また、ピックアップ光学系７０における緑色光束ＧＬよりも波長の短い青色照明光ＢＬ１に対する波長変換素子３０側の集光位置Ｐｂは、ピックアップ光学系７０の最も近くに位置している。
また、ピックアップ光学系７０における緑色光束ＧＬよりも波長の長い赤色照明光ＲＬ１に対する波長変換素子３０側の集光位置Ｐｒは、ピックアップ光学系７０からより離れた位置に位置している。

すなわち、図６に示すように、赤色照明光ＲＬ１の集光位置Ｐｒは波長変換層３２の射出面３２ａより内側に位置し、青色照明光ＢＬ１の集光位置Ｐｂは波長変換層３２の射出面３２ａよりもピックアップ光学系７０側に位置している。

このようにピックアップ光学系７０の色収差によって生じる集光位置の違いを利用することで、ピックアップ光学系７０の色毎の集光位置Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂと波長変換層３２の射出面３２ａとを上述の位置関係に配置することができる。この場合において、ピックアップ光学系７０側から射出面３２ａを視ると、赤色照明光ＲＬ１および青色照明光ＢＬ１の像はぼけて拡がった状態とされるが、緑色光束ＧＬの像はぼけの無い状態とされる。

この構成によれば、波長変換層３２の射出面３２ａから射出された際、赤色照明光ＲＬ１および青色照明光ＢＬ１の発光面積は緑色光束ＧＬの発光面積より僅かに小さいものの、赤色照明光ＲＬ１および青色照明光ＢＬ１の像をぼかした状態でピックアップ光学系７０に取り込むことで、射出面３２ａ上における見かけの発光面積を各色光で揃えることができる。

したがって、本実施形態の光源装置２によれば、ピックアップ光学系７０の色収差を考慮することで、偏光変換素子５３から射出される各色光の照度分布が略同等とみなすことができるので、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する入射角度分布のバラツキをより低減できる。

本実施形態のプロジェクター１は、光源装置２と、光源装置２からの光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、画像光を投射する投射光学装置６と、を備える。

本実施形態のプロジェクター１によれば、上記光源装置２によって、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する入射角度分布のバラツキが抑制されるため、色ムラの発生を抑制した良質な画像を表示できる。

（第１実施形態の第１変形例）
以下、第１実施形態の第１変形例を説明する。本変形例と第１実施形態との違いは、光学調整素子４０が第１集光光学系４３、第２集光光学系４４および第３集光光学系４５を含まない点であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では上記実施形態と共通の部材および構成については同一の符号を付し、詳細については説明を省略する。

図７は本変形例の光源装置の概略構成を示す図である。
図７に示すように、本変形例の光源装置２Ａにおいて、光学調整素子４０Ａは、第１拡散素子４１と、第２拡散素子４２と、を含む。すなわち、本変形例の光源装置２Ａにおいて、第１集光光学系４３、第２集光光学系４４および第３集光光学系４５は、光学調整素子４０Ａとして機能していない。

本変形例の光学調整素子４０Ａは、第１拡散素子４１および第２拡散素子４２のみを用いて赤色光束ＲＬおよび青色光束ＢＬの拡散度合いを調整することで、青色光束ＢＬの光束幅と赤色光束ＲＬの光束幅とを揃えることができる。本変形例の場合、第１集光光学系４３および第３集光光学系４５による青色光束ＢＬの集光位置と、第２集光光学系４４および第３集光光学系４５による赤色光束ＲＬの集光位置とは、いずれも波長変換層３２の入射面３２ｂに設定される。そのため、第１集光光学系４３、第２集光光学系４４および第３集光光学系４５を共通のレンズ部材で構成できる。

本変形例の光源装置２Ａによれば、第１拡散素子４１および第２拡散素子４２を用いることで、波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光源像Ｇ１，Ｇ２の大きさを揃えることで、色ムラの発生を抑制した良質な画像を表示するプロジェクター用光源を提供できる。また、第１集光光学系４３、第２集光光学系４４および第３集光光学系４５の部品を共通化することでコスト低減を図ることができる。

（第１実施形態の第２変形例）
以下、第１実施形態の第２変形例を説明する。本変形例と第１実施形態との違いは第３集光光学系４５を有しない点であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では上記実施形態と共通の部材および構成については同一の符号を付し、詳細については説明を省略する。

図８は本変形例の光源装置の概略構成を示す図である。
図８に示すように、本変形例の光源装置２Ｂにおいて、光学調整素子４０Ｂは、第１拡散素子４１と、第２拡散素子４２と、第１集光光学系４３と、第２集光光学系４４と、を含む。

本変形例の光学調整素子４０Ｂにおいても、第１集光光学系４３による青色光束ＢＬの集光位置は、第２集光光学系４４による赤色光束ＲＬの集光位置より波長変換層３２の入射面３２ｂから離れている（図５参照）。

本変形例の光源装置２Ｂによれば、第３集光光学系４５を省略することでコスト低減を図るとともに、光学調整素子４０Ｂによって波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光源像Ｇ１，Ｇ２の大きさを揃えることで、色ムラの発生を抑制した良質な画像を表示するプロジェクター用光源を提供できる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態に係る光源装置を説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、第２発光領域２３と第１発光領域１３との大小関係が反対である点であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では上記実施形態と共通の部材および構成については同一の符号を付し、詳細については説明を省略する。

図９は本実施形態の光源装置の概略構成を示す図である。
図９に示すように、本実施形態の光源装置１０２は、第１光源１１０と、第２光源１２０と、波長変換素子３０と、光学調整素子１４０と、均一化照明光学系５０と、ダイクロイックミラー６０と、ピックアップ光学系７０と、を備えている。

第１光源１１０は、青色発光素子１１１およびコリメートレンズ１２で構成される。本実施形態の場合、青色発光素子１１１は、２箇所の発光点から青色光線１１１ａを射出する１チップ２エミッターの半導体レーザーで構成される。
第２光源１２０は、赤色発光素子１２１と、コリメートレンズ２２と、を含む。本実施形態の場合、赤色発光素子１２１は、１箇所の発光点から赤色光線１２１ａを射出させる１チップ１エミッターの半導体レーザーで構成される。

本実施形態の場合、上述のように第２発光領域２３は発光点を１つ含み、第１発光領域１３は発光点を２つ含む。そのため、第２発光領域２３の大きさ（面積）は第１発光領域１３の大きさ（面積）よりも小さい。本実施形態において、第２発光領域２３から射出される赤色光束ＲＬの光束幅は、第１発光領域１３から射出される青色光束ＢＬの光束幅よりも小さくなる。

本実施形態の光学調整素子１４０は、第１拡散素子１４１と、第２拡散素子１４２と、第１集光光学系１４３と、第２集光光学系１４４と、第３集光光学系１４５と、を含む。本実施形態において、第２拡散素子１４２の拡散度合いは、第１拡散素子１４１の拡散度合いより大きい。

本実施形態の場合、第２光源１２０から射出された赤色光束ＲＬの光束幅は、第１光源１１０から射出された青色光束ＢＬの光束幅よりも小さい。本実施形態において、光束幅の小さい赤色光束ＲＬは相対的に拡散度合いの大きい第２拡散素子１４２を透過し、光束幅の大きい青色光束ＢＬは相対的に拡散度合いの小さい第１拡散素子１４１を透過する。ここで、光束幅の小さい赤色光束ＲＬは大きく拡散され、光束幅の大きい青色光束ＢＬは少し拡散された状態となる。

よって、第１拡散素子１４１および第２拡散素子１４２の透過前後において、青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光束幅の差を小さくできる。本実施形態の場合、第１拡散素子１４１および第２拡散素子１４２の透過後においても、青色光束ＢＬの光束幅よりも赤色光束ＲＬの光束幅が多少小さい。

本実施形態において、第１集光光学系１４３は第１レンズ１４３ａと第２レンズ１４３ｂとを含み、第２集光光学系１４４は第３レンズ１４４ａと第４レンズ１４４ｂとを含む。
本実施形態の場合、第１集光光学系１４３および第３集光光学系１４５による青色光束ＢＬの集光位置は、第２集光光学系１４４および第３集光光学系１４５による赤色光束ＲＬの集光位置より波長変換層３２の入射面３２ｂに近い。

本実施形態の場合、赤色光束ＲＬは波長変換素子３０よりも第２光源１２０側で集光した状態で入射面３２ｂに入射し、青色光束ＢＬは入射面３２ｂで集光されるように波長変換素子３０に入射する。すなわち、赤色光束ＲＬは波長変換素子３０の入射面３２ｂに対してピントが合わないデフォーカス状態で入射し、青色光束ＢＬは波長変換素子３０の入射面３２ｂに対してピントが合うフォーカス状態で入射する。本実施形態において、青色光束ＢＬの集光位置は、波長変換層３２の入射面３２ｂに位置し、赤色光束ＲＬの集光位置は、波長変換層３２の入射面３２ｂより手前に位置する。つまり、本実施形態における青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの入射面３２ｂに対する集光位置の関係は、図５に示した位置関係と反対となっている。

したがって、赤色光束ＲＬは波長変換層３２の手前で焦点を結んだ後に発散した状態で入射面３２ｂに入射し、青色光束ＢＬは入射面３２ｂで焦点を結ぶように波長変換層３２に入射する。上述のように第１拡散素子１４１および第２拡散素子１４２の透過後においても、赤色光束ＲＬの光束幅は青色光束ＢＬの光束幅よりも小さいが、赤色光束ＲＬは発散されることで光束幅が拡がった状態で入射面３２ｂに第２光源像Ｇ２を形成し、青色光束ＢＬは集光されることで光束幅が最も狭まった状態で入射面３２ｂに第１光源像Ｇ１を形成する。

このように本実施形態の光源装置１０２では、光学調整素子１４０によって、青色光束ＢＬが波長変換層３２の入射面３２ｂに形成する第１光源像Ｇ１の大きさと、赤色光束ＲＬが入射面３２ｂに形成する第２光源像Ｇ２の大きさとを調整することで、第１光源像Ｇ１および第２光源像Ｇ２の大きさをほぼ同じサイズに揃えることができる。

本実施形態の光源装置１０２によれば、第１光源１０の第１発光領域１３が第２光源２０の第２発光領域２３より大きい場合でも、光学調整素子１４０によって、波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光源像Ｇ１，Ｇ２をほぼ同じ大きさにすることができる。

また、本実施形態の光源装置１０２においても、図６に示したように、ピックアップ光学系７０における照明光ＷＬを構成する各色光（赤色照明光ＲＬ１、緑色光束ＧＬおよび青色照明光ＢＬ１）に対する波長変換素子３０側の集光位置をそれぞれ異ならせてもよい。すなわち、赤色照明光ＲＬ１の集光位置Ｐｒは波長変換層３２の射出面３２ａより内側に位置し、青色照明光ＢＬ１の集光位置Ｐｂは波長変換層３２の射出面３２ａよりもピックアップ光学系７０側に位置し、緑色光束ＧＬの集光位置Ｐｇは波長変換層３２の射出面３２ａに位置している。これにより、波長変換層３２の射出面３２ａから射出される赤色照明光ＲＬ１、緑色光束ＧＬおよび青色照明光ＢＬ１の見かけの光源像の大きさが３色すべて略同等とすることができる。よって、偏光変換素子５３から射出される各色光の照度分布を略同等とすることができることで光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する入射角度分布のバラツキを抑制できる。
したがって、本実施形態の光源装置１０２においても、色ムラの発生を抑制した良質な画像を表示できるプロジェクター用の光源を提供できる。

（第２実施形態の第１変形例）
以下、第２実施形態の第１変形例を説明する。本変形例と第２実施形態との違いは、光学調整素子１４０が第１集光光学系１４３、第２集光光学系１４４および第３集光光学系１４５を含まない点であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では上記実施形態と共通の部材および構成については同一の符号を付し、詳細については説明を省略する。

図１０は本変形例の光源装置の概略構成を示す図である。
図１０に示すように、本変形例の光源装置１０２Ａにおいて、光学調整素子１４０Ａは、第１拡散素子１４１と、第２拡散素子１４２と、を含む。すなわち、本変形例の光源装置１０２Ａにおいて、第１集光光学系１４３、第２集光光学系１４４および第３集光光学系１４５は、光学調整素子１４０Ａとして機能していない。

本変形例の光学調整素子１４０Ａは、第１拡散素子１４１および第２拡散素子１４２のみを用いて赤色光束ＲＬおよび青色光束ＢＬの拡散度合いを調整することで、青色光束ＢＬの光束幅と赤色光束ＲＬの光束幅とを揃えることができる。本変形例の場合、第１集光光学系１４３および第３集光光学系１４５による青色光束ＢＬの集光位置と、第２集光光学系１４４および第３集光光学系１４５による赤色光束ＲＬの集光位置とは、いずれも波長変換層３２の入射面３２ｂに設定される。よって、第１集光光学系１４３、第２集光光学系１４４および第３集光光学系１４５を共通のレンズ部材で構成できる。

本変形例の光源装置１０２Ａによれば、第１拡散素子１４１および第２拡散素子１４２を用いることで、波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光源像Ｇ１，Ｇ２の大きさを揃えることで、色ムラの発生を抑制した良質な画像を表示するプロジェクター用光源を提供できる。また、第１集光光学系１４３、第２集光光学系１４４および第３集光光学系１４５の部品を共通化することでコスト低減を図ることができる。

（第２実施形態の第２変形例）
以下、第２実施形態の第２変形例を説明する。本変形例と第２実施形態との違いは第３集光光学系１４５を有しない点であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では上記実施形態と共通の部材および構成については同一の符号を付し、詳細については説明を省略する。

図１１は本変形例の光源装置の概略構成を示す図である。
図１１に示すように、本変形例の光源装置１０２Ｂにおいて、光学調整素子１４０Ｂは、第１拡散素子１４１と、第２拡散素子１４２と、第１集光光学系１４３と、第２集光光学系１４４と、を含む。

本変形例の光学調整素子１４０Ｂにおいても、第１集光光学系１４３による青色光束ＢＬの集光位置は、第２集光光学系１４４による赤色光束ＲＬの集光位置より波長変換層３２の入射面３２ｂに近い。

本変形例の光源装置１０２Ｂによれば、第３集光光学系１４５を省略することでコスト低減を図るとともに、光学調整素子１４０Ｂによって波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬおよび赤色光束ＲＬの光源像Ｇ１，Ｇ２の大きさを揃えることで、色ムラの発生を抑制した良質な画像を表示するプロジェクター用光源を提供できる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態に係る光源装置を説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、光学調整素子の構成であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では上記実施形態と共通の部材および構成については同一の符号を付し、詳細については説明を省略する。

図１２は本実施形態の光源装置の概略構成を示す図である。
図１２に示すように、本実施形態の光源装置２０２は、第１光源１０と、第２光源２０と、波長変換素子３０と、均一化照明光学系５０と、ダイクロイックミラー６０と、光学調整素子２４０と、第１集光光学系４３と、第２集光光学系４４と、第３集光光学系４５と、を備えている。

本実施形態の場合、第２集光光学系４４および第３集光光学系４５により波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される赤色光束ＲＬの第２光源像Ｇ２は、第１集光光学系４３および第３集光光学系４５により波長変換層３２の入射面３２ｂに形成される青色光束ＢＬの第１光源像Ｇ１より大きい。

上述のように射出面３２ａにおける緑色光束ＧＬの発光面積は青色照明光ＢＬ１の発光面積よりも大きくなる。本実施形態では、第１光源１０、第２光源２０および波長変換層３２の構造および位置を適宜調整することで、波長変換層３２の射出面３２ａから発光する各色光の発光面積の大きさを、青色照明光ＢＬ１、緑色光束ＧＬおよび赤色照明光ＲＬ１の順に大きくなるように設定した。すなわち、射出面３２ａから発光する発光面積の大きさを、青色＜緑色＜赤色の順とした。

波長変換素子３０から射出された照明光ＷＬは光学調整素子２４０に入射する。本実施形態の光学調整素子２４０は、照明光ＷＬを構成する各色光（赤色照明光ＲＬ１、緑色光束ＧＬおよび青色照明光ＢＬ１）に対する集光位置をそれぞれ異ならせている。
なお、赤色照明光ＲＬ１、緑色光束ＧＬおよび青色照明光ＢＬ１の集光位置のずれは、光学調整素子２４０の色収差によるものである。すなわち、本実施形態の光学調整素子２４０は色収差を生じさせるピックアップレンズで構成されている。なお、光学調整素子２４０を構成するレンズの枚数は単数でも良いし、複数でもよい。

図１３は光学調整素子２４０における各色光の集光位置と波長変換層３２との位置関係を示した図である。図１３では、図を見やすくするため、各色光を二本の光線で示している。具体的に、二本の光線は、光束幅の上側を規定する上側光線と、色光の光束幅の下側を規定する下側光線とから構成される。また、光学調整素子２４０を簡略化して１枚のレンズで示している。図１３において、光学調整素子２４０における各色光に対する波長変換素子３０側の集光位置とは、光学調整素子２４０の波長変換層３２と反対側から入射した各色光が焦点を結ぶ位置に相当する。

図１３に示すように、光学調整素子２４０における赤色光束ＲＬに対する波長変換素子３０側の集光位置Ｐｒは、波長変換層３２の射出面３２ａに位置している。
また、光学調整素子２４０における青色光束ＢＬに対する波長変換素子３０側の集光位置Ｐｂは、赤色光束ＲＬの集光位置Ｐｒよりも光学調整素子２４０側に離れた場所に位置する。
また、光学調整素子２４０における緑色光束ＧＬに対する波長変換素子３０側の集光位置Ｐｇは、赤色光束ＲＬの集光位置Ｐｒと青色光束ＢＬの集光位置Ｐｂとの間に位置する。

本実施形態の光学調整素子２４０は、色毎の集光位置Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂと波長変換層３２の射出面３２ａとが上述の位置関係を満たす。
ここで、射出面３２ａにおける実際の発光面積は、上述のように青色＜緑色＜赤色の順に大きくなっているが、光学調整素子２４０側から射出面３２ａを視ると、赤色光束ＲＬの像はぼけの無い状態とされ、緑色光束ＧＬの像はぼけて拡がった状態となり、青色照明光ＢＬ１の像はより大きくぼけて拡がった状態とされる。

この構成によれば、波長変換層３２の射出面３２ａから射出された際、最も発光面積が大きかった赤色照明光ＲＬ１をぼかさない状態で光学調整素子２４０に取り込み、最も発光面積が小さくなる緑色光束ＧＬおよび青色照明光ＢＬ１の順に像のぼけをより大きくした状態で光学調整素子２４０に取り込むことで、射出面３２ａ上における見かけの発光面積を各色光で揃えることができる。

したがって、本実施形態の光源装置２０２は、光学調整素子２４０の色収差を考慮した配置を行うことで、偏光変換素子５３から射出される各色光の照度分布を略同等とすることで光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに対する入射角度分布のバラツキをより低減できる。よって、本実施形態の光源装置２０２を用いたプロジェクターにおいても、色ムラの発生を抑制した良質な画像を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。
その他、光源装置を構成する各種構成要素の数、配置、形状および材料等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。

本発明の態様の光源装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一態様の光源装置は、第１波長帯の第１光を第１発光領域から射出する第１光源と、第２波長帯の第２光を第１発光領域とは異なる大きさを有する第２発光領域から射出する第２光源と、第１光および第２光が入射され、第１光の一部を第１波長帯および第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に波長変換する波長変換層を有し、第１光の他の一部と第２光と第３光とを含む照明光を波長変換層の射出面から射出する波長変換素子と、波長変換素子から射出された照明光が入射する均一化照明光学系と、波長変換素子の入射側における光路上に配置され、第１光が波長変換層の入射面に形成する第１光源像の大きさと、第２光が波長変換層の入射面に形成する第２光源像の大きさと、を調整する光学調整素子と、を備える。

本発明の一つの態様の光源装置において、光学調整素子は、第１光源から射出された第１光を拡散して波長変換素子に射出する第１拡散素子と、第２光源から射出された第２光を拡散して波長変換素子に射出する第２拡散素子と、を含み、第１光源の第１発光領域は、第２光源の第２発光領域より小さく、第１拡散素子の拡散度合いは、第２拡散素子の拡散度合いより大きい、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、光学調整素子は、第１光源から射出された第１光を拡散して波長変換素子に射出する第１拡散素子と、第２光源から射出された第２光を拡散して波長変換素子に射出する第２拡散素子と、を含み、第１光源の第１発光領域は、第２光源の第２発光領域より大きく、第１拡散素子の拡散度合いは、第２拡散素子の拡散度合いより小さい、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光源から射出された第１光を集光する第１集光光学系と、第２光源から射出された第２光を集光する第２集光光学系と、第１集光光学系を通過した第１光と第２集光光学系を通過した第２光とを波長変換素子に向けて集光させる第３集光光学系と、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、光学調整素子は、第１光源から射出された第１光を集光する第１集光光学系と、第２光源から射出された第２光を集光する第２集光光学系と、を含み、第１光源の第１発光領域は、第２光源の第２発光領域より小さく、第１集光光学系による第１光の集光位置は、第２集光光学系による第２光の集光位置より波長変換層の入射面から離れている、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、光学調整素子は、第１光源から射出された第１光を集光する第１集光光学系と、第２光源から射出された第２光を集光する第２集光光学系と、第１集光光学系を通過した第１光と第２集光光学系を通過した第２光を波長変換素子に向けて集光させる第３集光光学系と、を含み、第１光源の第１発光領域は、第２光源の第２発光領域より小さく、第１集光光学系および第３集光光学系による第１光の集光位置は、第２集光光学系および第３集光光学系による第２光の集光位置より波長変換素子の入射面から離れている、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、光学調整素子は、第１光源から射出された第１光を集光する第１集光光学系と、第２光源から射出された第２光を集光する第２集光光学系と、を含み、第１光源の第１発光領域は、第２光源の第２発光領域より大きく、第１集光光学系による第１光の集光位置は、第２集光光学系による第２光の集光位置より波長変換層の入射面に近い、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、光学調整素子は、第１光源から射出された第１光を集光する第１集光光学系と、第２光源から射出された第２光を集光する第２集光光学系と、第１集光光学系を通過した第１光と第２集光光学系を通過した第２光を波長変換素子に向けて集光させる第３集光光学系と、を含み、第１光源の第１発光領域は、第２光源の第２発光領域より大きく、第１集光光学系および第３集光光学系による第１光の集光位置は、第２集光光学系および第３集光光学系による第２光の集光位置より波長変換層の入射面に近い、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、波長変換素子と均一化照明光学系との間に配置され、波長変換素子から射出された照明光が入射するピックアップ光学系をさらに備え、ピックアップ光学系における波長変換素子側の集光位置は、波長変換層の射出面に存在する、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、波長変換素子と均一化照明光学系との間に配置され、波長変換素子から射出された照明光が入射するピックアップ光学系をさらに備え、第１光の集光位置は、波長変換層の入射面よりも手前に位置し、第２光の集光位置は、波長変換層の入射面に位置し、ピックアップ光学系における第３光に対する波長変換素子側の集光位置は、波長変換層の射出面に位置する、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、波長変換素子と均一化照明光学系との間に配置され、波長変換素子から射出された照明光が入射するピックアップ光学系をさらに備え、第１光の集光位置は、波長変換層の入射面に位置し、第２光の集光位置は、波長変換層の入射面よりも手前に位置し、ピックアップ光学系における第３光に対する波長変換素子側の集光位置は、波長変換層の射出面に位置する、構成としてもよい。

本発明の別態様の光源装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の別の態様の光源装置は、第１波長帯の第１光を第１発光領域から射出する第１光源と、第２波長帯の第２光を第１発光領域とは異なる大きさを有する第２発光領域から射出する第２光源と、第１光および第２光が入射面に入射され、第１光の一部を第１波長帯および第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に波長変換する波長変換層を有し、第１光の他の一部と第２光と第３光とを含む照明光を波長変換層の射出面から射出する波長変換素子と、波長変換素子から射出された照明光が入射する均一化照明光学系と、波長変換素子と均一化照明光学系との光路中に配置され、第２波長帯の光に対する集光位置が波長変換層の射出面に存在する光学調整素子と、を備え、波長変換層の入射面に形成される第２光の像は、波長変換層の入射面に形成される第１光の像より大きい。

本発明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。
本発明の一態様のプロジェクターは、上記態様の光源装置と、光源装置からの光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、画像光を投射する投射光学装置と、を備える。

１…プロジェクター、２，２Ａ，２Ｂ，１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，２０２…光源装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学装置、１０，１１０…第１光源、１３…第１発光領域、２０，１２０…第２光源、２３…第２発光領域、３０…波長変換素子、３２…波長変換層、３２ａ，５３ａ…射出面、３２ｂ…入射面、４０，４０Ａ，４０Ｂ，１４０，１４０Ａ，１４０Ｂ，２４０…光学調整素子、４１，１４１…第１拡散素子、４２，１４２…第２拡散素子、４３，１４３…第１集光光学系、４４，１４４…第２集光光学系、４５，１４５…第３集光光学系、５０…均一化照明光学系、７０…ピックアップ光学系、ＢＬ…青色光束（第１光）、ＢＬ１…青色透過光（第１光の他の一部）、Ｇ１…光源像、Ｇ１…第１光源像、Ｇ２…第２光源像、ＧＬ…緑色光束（第３光）、Ｐ１，Ｐ２…集光位置、Ｐｂ，Ｐｇ，Ｐｒ…集光位置、ＲＬ…赤色光束（第２光）、ＷＬ…照明光。

Claims (13)

1. 第１波長帯の第１光を第１発光領域から射出する第１光源と、
   第２波長帯の第２光を前記第１発光領域とは異なる大きさを有する第２発光領域から射出する第２光源と、
   前記第１光および前記第２光が入射され、前記第１光の一部を前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に波長変換する波長変換層を有し、前記第１光の他の一部と前記第２光と前記第３光とを含む照明光を前記波長変換層の射出面から射出する波長変換素子と、
   前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射する均一化照明光学系と、
   前記波長変換素子の入射側における光路上に配置され、前記第１光が前記波長変換層の入射面に形成する第１光源像の大きさと、前記第２光が前記波長変換層の入射面に形成する第２光源像の大きさと、を調整する光学調整素子と、を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記光学調整素子は、
   前記第１光源から射出された前記第１光を拡散して前記波長変換素子に射出する第１拡散素子と、
   前記第２光源から射出された前記第２光を拡散して前記波長変換素子に射出する第２拡散素子と、を含み、
   前記第１光源の前記第１発光領域は、前記第２光源の前記第２発光領域より小さく、
   前記第１拡散素子の拡散度合いは、前記第２拡散素子の拡散度合いより大きい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光学調整素子は、
   前記第１光源から射出された前記第１光を拡散して前記波長変換素子に射出する第１拡散素子と、
   前記第２光源から射出された前記第２光を拡散して前記波長変換素子に射出する第２拡散素子と、を含み、
   前記第１光源の前記第１発光領域は、前記第２光源の前記第２発光領域より大きく、
   前記第１拡散素子の拡散度合いは、前記第２拡散素子の拡散度合いより小さい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記第１光源から射出された前記第１光を集光する第１集光光学系と、
   前記第２光源から射出された前記第２光を集光する第２集光光学系と、
   前記第１集光光学系を通過した前記第１光と前記第２集光光学系を通過した前記第２光とを前記波長変換素子に向けて集光させる第３集光光学系と、をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光源装置。
5. 前記光学調整素子は、
   前記第１光源から射出された前記第１光を集光する第１集光光学系と、
   前記第２光源から射出された前記第２光を集光する第２集光光学系と、を含み、
   前記第１光源の前記第１発光領域は、前記第２光源の前記第２発光領域より小さく、
   前記第１集光光学系による前記第１光の集光位置は、前記第２集光光学系による前記第２光の集光位置より前記波長変換層の入射面から離れている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
6. 前記光学調整素子は、
   前記第１光源から射出された前記第１光を集光する第１集光光学系と、
   前記第２光源から射出された前記第２光を集光する第２集光光学系と、
   前記第１集光光学系を通過した前記第１光と前記第２集光光学系を通過した前記第２光を前記波長変換素子に向けて集光させる第３集光光学系と、を含み、
   前記第１光源の前記第１発光領域は、前記第２光源の前記第２発光領域より小さく、
   前記第１集光光学系および前記第３集光光学系による前記第１光の集光位置は、前記第２集光光学系および前記第３集光光学系による前記第２光の集光位置より前記波長変換素子の入射面から離れている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
7. 前記光学調整素子は、
   前記第１光源から射出された前記第１光を集光する第１集光光学系と、
   前記第２光源から射出された前記第２光を集光する第２集光光学系と、を含み、
   前記第１光源の前記第１発光領域は、前記第２光源の前記第２発光領域より大きく、
   前記第１集光光学系による前記第１光の集光位置は、前記第２集光光学系による前記第２光の集光位置より前記波長変換層の入射面に近い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
8. 前記光学調整素子は、
   前記第１光源から射出された前記第１光を集光する第１集光光学系と、
   前記第２光源から射出された前記第２光を集光する第２集光光学系と、
   前記第１集光光学系を通過した前記第１光と前記第２集光光学系を通過した前記第２光を前記波長変換素子に向けて集光させる第３集光光学系と、を含み、
   前記第１光源の前記第１発光領域は、前記第２光源の前記第２発光領域より大きく、
   前記第１集光光学系および前記第３集光光学系による前記第１光の集光位置は、前記第２集光光学系および前記第３集光光学系による前記第２光の集光位置より前記波長変換層の入射面に近い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
9. 前記波長変換素子と前記均一化照明光学系との間に配置され、前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射するピックアップ光学系をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１または請求項４のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
10. 前記波長変換素子と前記均一化照明光学系との間に配置され、前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射するピックアップ光学系をさらに備え、
    前記第１光の集光位置は、前記波長変換層の入射面よりも手前に位置し、
    前記第２光の集光位置は、前記波長変換層の入射面に位置し、
    前記ピックアップ光学系における前記第３光に対する前記波長変換素子側の集光位置は、前記波長変換層の射出面に位置する、
    ことを特徴とする請求項２、請求項５または請求項６に記載の光源装置。
11. 前記波長変換素子と前記均一化照明光学系との間に配置され、前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射するピックアップ光学系をさらに備え、
    前記第１光の集光位置は、前記波長変換層の入射面に位置し、
    前記第２光の集光位置は、前記波長変換層の入射面よりも手前に位置し、
    前記ピックアップ光学系における前記第３光に対する前記波長変換素子側の集光位置は、前記波長変換層の射出面に位置する、
    ことを特徴とする請求項３、請求項７または請求項８に記載の光源装置。
12. 第１波長帯の第１光を第１発光領域から射出する第１光源と、
    第２波長帯の第２光を前記第１発光領域とは異なる大きさを有する第２発光領域から射出する第２光源と、
    前記第１光および前記第２光が入射面に入射され、前記第１光の一部を前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に波長変換する波長変換層を有し、前記第１光の他の一部と前記第２光と前記第３光とを含む照明光を前記波長変換層の射出面から射出する波長変換素子と、
    前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射する均一化照明光学系と、
    前記波長変換素子と前記均一化照明光学系との光路中に配置され、前記第２光に対する前記波長変換素子側の集光位置が前記波長変換層の射出面に位置し、前記波長変換素子から射出された前記照明光が入射する光学調整素子と、を備え、
    前記波長変換層の入射面に形成される前記第２光の像は、前記波長変換層の入射面に形成される前記第１光の像より大きい、
    ことを特徴とする光源装置。
13. 請求項１から請求項１２のうち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して画像光を生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。

Images