JP5772090B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクターに関する。

従来、平行光を射出する光源装置を備える照明装置と、照明装置からの光を画像情報に応じて変調する反射型の光変調装置と、光変調装置からの光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照。）。従来のプロジェクターによれば、照明装置からの光を用いて画像情報に応じた画像を投写することが可能となる。

特開２０１０−９１９２７号公報

ところで、プロジェクターの光源装置として、励起光を生成する固体光源と励起光から蛍光を生成する蛍光層とを備える光源装置を用いることが広く知られている。このような光源装置は小型軽量とすることが可能であり、また、大きさに比して高い輝度とすることが可能であるため、上記のような構成とすることにより、小型軽量とすることが可能であり、また、大きさに比して高い輝度とすることが可能なプロジェクターとなる。このようなプロジェクターは、例えば、単独で使用され、又は他の機器に内蔵して使用される極小型のプロジェクター（いわゆるピコプロジェクター）とするのに適している。

プロジェクターの技術分野においては、光利用効率を一層高くすることが常に求められている。特に極小型のプロジェクターにおいては、極小型であることに起因する問題（スペースの確保等）により輝度を高くすることが難しいため、光利用効率を高くすることは特に重要な意味を持つ。

そこで、本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、光利用効率を一層高くすることが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。

［１］本発明のプロジェクターは、励起光を生成する固体光源と、前記固体光源からの前記励起光の一部から蛍光を生成する蛍光層と、前記蛍光層からの光を平行化するコリメーター光学系とを備え、平行光を射出する光源装置を備える照明装置と、前記照明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、前記光変調装置からの光を投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、前記照明装置は、前記光源装置からの光を偏光変換する偏光変換素子と、前記光源装置と前記偏光変換素子との間に配置され、前記光源装置の光軸近傍の光を通過させ、前記光源装置の光軸から離れた周辺部の光を前記蛍光層に向けて反射する反射手段とをさらに備え、前記コリメーター光学系は、略均一な光束密度分布を有する光を射出することを特徴とする。

このため、本発明のプロジェクターによれば、光源装置と偏光変換素子との間に配置され、光源装置の光軸近傍の光を通過させ、光源装置の光軸から離れた周辺部の光を蛍光層に向けて反射する反射手段を備えるため、周辺部の光に含まれる励起光を蛍光層に戻して、当該励起光から蛍光をさらに生成することが可能となり、その結果、光利用効率を一層高くすることが可能となる。

なお、周辺部の光は、光としての品質（平行度の良好さ等）の観点から、投写画像を投射するために利用しないことが多いため、プロジェクター全体としてみれば、本発明のような構成としても光利用効率が低下することがない。

また、本発明のプロジェクターによれば、励起光を生成する固体光源と励起光
から蛍光を生成する蛍光層とを備える光源装置を備えるため、上記のような構成とすることにより、小型軽量とすることが可能であり、また、大きさに比して高い輝度とすることが可能なプロジェクターとなる。
また、前記コリメーター光学系は、略均一な光束密度分布を有する光を射出するので、 インテグレーター光学系等を用いなくとも十分均一な面内光強度分布を得ることが可能となるため、一層小型軽量とすることが可能なプロジェクターとなる。上記のようなコリメーター光学系としては、例えば、２つの非球面を有し、前段の非球面で光の光束密度分布を略均一化し、後段の非球面で光を平行化するように構成されているコリメーター光学系を用いることができる。

なお、「平行光」とは、厳密な意味での平行光のみをいうものではなく、実質的に平行光として扱うことができる光も含む。また、「平行化」とは、光の全てを厳密に平行光とすることのみをいうものではなく、実質的に平行光として扱うことができる光とすることも含む。
反射手段は、偏光変換素子と離れて配置されていてもよいし、偏光変換素子と接して配置されていてもよい。反射手段として、例えば、反射ミラーを用いることができる。また、蒸着などにより偏光変換素子の入射面に反射層を直接形成し、当該反射層を反射手段として用いることもできる。

［２］本発明のプロジェクターにおいては、前記反射手段は、前記光源装置の光軸を含む通過部と、前記通過部を囲む反射ミラーを有する反射部とを備えることが好ましい。

このような構成とすることにより、簡易な構成で周辺部の光を反射することが可能となる。また、通過部の形状を変更することで、後段の光学要素に入射する光の外形形状を調整することが可能となる。

上記のような反射手段としては、例えば、反射部としてストライプ状の反射ミラーを４枚用意し、光軸の周りに配置したものを用いることができる（後述する図５参照。）。この場合、４枚の反射ミラーに囲まれた部分が通過部となる。また、反射部として内部に空間がある形状（例えば、窓枠状の形状やドーナツ状の形状）の反射ミラーを１枚用意し、光軸が内部の空間を通過するように配置したものも用いることができる（後述する図８参照。）。この場合、反射ミラー内部の空間がそのまま通過部となる。

［３］本発明のプロジェクターにおいては、前記通過部は、長方形形状を有し、前記長方形形状の中心は前記照明装置の光軸であり、前記長方形形状の対角の長さは、前記コリメーター光学系の有効径の７０％〜１１０％の範囲内にあることが好ましい。

本発明のプロジェクターによれば、前記長方形形状の対角の長さは、前記コリメーター光学系の有効径の７０％〜１１０％の範囲内にあるため、光軸付近の光まで反射してしまわないようにすることが可能となり、かつ、周辺部の光を十分に反射することが可能となる。
なお、長方形形状の対角の長さを上記範囲としたのは、当該長さが７０％より小さい場合には、光軸付近の光まで反射してしまうことがあるためであり、当該長さが１１０％より大きい場合には、周辺部の光を十分に反射することができない場合があるためである。

上記観点からは、長方形形状の対角の長さがコリメーター光学系の有効径の８０％〜１０５％の範囲内にあることが一層好ましく、８５％〜１００％の範囲内にあることがより一層好ましい。

また、本発明のプロジェクターによれば、通過部が照明装置の光軸を中心とする長方形形状を有するため、入射する光を利用することが可能な範囲が長方形形状の光学要素（例えば、長方形の偏光変換素子や角柱型のインテグレーターロッド）とともに用いる場合、通過部の形状と当該範囲の形状とを同様の形状とすることで、後段の光学要素を無駄なく利用することが可能となる。

長方形形状の中心は、必ずしも照明装置の光軸と厳密に一致している必要はなく、実質的に一致していればよい。また、長方形形状には正方形形状も含まれる。
「コリメーター光学系の有効径」とは、コリメーター光学系からの光束を光軸に垂直な面から見た場合における当該光束の直径のことをいう。

［４］本発明のプロジェクターにおいては、前記コリメーター光学系は、２枚以上のコリメーターレンズからなり、前記２枚以上のコリメーターレンズが有する面のうち、少なくとも１つの面は非球面からなることが好ましい。

このような構成とすることにより、蛍光層からの光を精度よく平行化することが可能となる。

また、このような構成とすることにより、非球面を用いて平行光内の光束密度分布を調整することが可能となる。

［６］本発明のプロジェクターにおいては、前記光変調装置として、透過型の光変調装置を１つ備えることが好ましい。

このような構成とすることにより、反射型の光変調装置からなる光変調装置の場合や光変調装置を複数備える場合とは異なり、光学系を単純化することが可能となり、その結果、より一層小型軽量とすることが可能なプロジェクターとなる。

ここで、「透過型」とは、透過型の液晶光変調装置等のように光変調装置としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶光変調装置等のように光変調装置としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。

［７］本発明のプロジェクターにおいては、前記光変調装置は、カラーフィルターを有する光変調装置からなることが好ましい。

このような構成とすることにより、１つの光変調装置でカラーの投写画像を投写することが可能となる。

［８］本発明のプロジェクターにおいては、前記カラーフィルターは、反射型のダイクロイックフィルターを有することが好ましい。

このような構成とすることにより、色分離の際に通過させない色光を反射することが可能となり、色光の吸収による光変調装置の過熱を防ぐことが可能となる。

また、このような構成とすることにより、カラーフィルターまで到達した励起光の一部を反射することが可能となり、当該励起光を蛍光層に再入射させることでより一層光利用効率を高くすることが可能となる。

［９］本発明のプロジェクターにおいては、前記カラーフィルターは、ベイヤー配列のカラーフィルターからなることが好ましい。

このような構成とすることにより、見た目の解像度が高い投写画像を投写することが可能となる。

また、このような構成とすることにより、カラーフィルター中に緑色光を通過させ、青色光を反射するダイクロイックフィルターが多くなるため、励起光として用いられることが多い青色光をより多く反射し、蛍光層に戻すことが可能となる。

［１０］本発明のプロジェクターにおいては、前記照明装置の光軸に垂直な方向のうち少なくともある１つの方向から見たとき、前記固体光源から前記投写光学系までの光学系が一直線上に配置されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、単純な構成でプロジェクターを構成することが可能となる。

なお、本発明のプロジェクターは、照明装置の光軸に垂直などの方向から見ても、固体光源から投写光学系までの光学系が一直線上に配置されていてもよい。

［１１］本発明のプロジェクターにおいては、前記光源装置は、前記固体光源及び前記蛍光層を有する白色発光ダイオードを備えることが好ましい。

白色発光ダイオードは高輝度で信頼性が高く、かつ白色光として用いることができる光（赤色光、緑色光及び青色光）を生成することが可能であるため、このような構成とすることにより、高輝度で信頼性が高く、かつ、フルカラー画像を投写することが可能となる。

なお、「白色発光ダイオード」とは、青色光を生成する発光ダイオードからなる固体光源と、青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層とを備え、蛍光とともに蛍光層を通過した青色光を射出するもののことをいう。

実施形態に係るプロジェクター１０００を説明するために示す図。 実施形態における白色発光ダイオード２０の拡大断面図。 実施形態における固体光源２４の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフ。 実施形態における光源装置１０を説明するために示す図。 実施形態における反射手段４０をコリメーター光学系３０側から見た図。 実施形態におけるカラーフィルターの拡大模式図。 実施形態に係るプロジェクター１０００から射出される光の相対光強度（相対光束強度）を示す図である。 変形例における反射手段４１をコリメーター光学系３０側から見た図。

以下、本発明のプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態］
図１は、実施形態に係るプロジェクター１０００を説明するために示す図である。図１（ａ）はプロジェクター１０００の光学系を示す平面図であり、図１（ｂ）は液晶光変調装置２００を照明装置１００の側から見た図である。なお、図１（ａ）において、白色発光ダイオード２０から液晶光変調装置２００までの間に表示する矢印は、光の流れをおおまかに例示するものである。また、符号Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、画像形成領域２１０を４分割したそれぞれの領域を表す符号である。

図２は、実施形態における白色発光ダイオード２０の拡大断面図である。
図３は、実施形態における固体光源２４の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。図３（ａ）は固体光源２４の発光強度特性を示すグラフであり、図３（ｂ）は蛍光層２６が含有する蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。発光強度特性とは、光源であれば電圧を印加したときに、蛍光体であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどのくらいの強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を１としている。グラフの横軸は波長を表す。

図４は、実施形態における光源装置１０を説明するために示す図である。図４（ａ）は白色発光ダイオード２０から射出される光がコリメーター光学系３０によって平行化される様子を示す図であり、図４（ｂ）はコリメーター光学系３０から射出される光の相対光強度（相対光束強度）を示すグラフであり、図４（ｃ）はコリメーター光学系３０から射出される光の相対光強度（相対光束強度）を示す図である。なお、図４（ａ）における光線は、白色発光ダイオード２０から射出される光がコリメーター光学系３０によって平行化される様子を表すためのものであり、光束密度を表すものではない。図４（ｂ）の縦軸はコリメーター光学系３０から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を１としている。横軸は光軸からの距離を示す。図４（ｃ）において破線で示す長方形は、通過部４２の形状を示すものである。

図５は、実施形態における反射手段４０をコリメーター光学系３０側から見た図である。なお、図５において破線で示す円は、コリメーター光学系３０の有効径を示すものである。
図６は、実施形態におけるカラーフィルターの拡大模式図である。なお、図６においては、Ｒと記載された箇所には「赤色光を通過させそれ以外の色光を反射する反射型のダイクロイックフィルター」が配置され、Ｇと記載された箇所には「緑色光を通過させそれ以外の色光を反射する反射型のダイクロイックフィルター」が配置され、Ｂと記載された箇所には「青色光を通過させそれ以外の色光を反射する反射型のダイクロイックフィルター」が配置されている。
図７は、実施形態に係るプロジェクター１０００から射出される光の相対光強度（相対光束強度）を示す図である。

なお、光学系や各光学要素を説明する図面においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ軸方向（図１（ａ）における照明装置１００の光軸（照明光軸）１００ａｘ方向）、ｘ軸方向（図１（ａ）における紙面に平行かつｚ軸に垂直な方向）及びｙ軸方向（図１（ａ）における紙面に垂直かつｚ軸に垂直な方向）として表示する。
図４（ｂ）における実線のグラフはｙ軸及びｚ軸に平行な平面（ｙｚ平面）における相対光強度を示し、破線のグラフはｘ軸及びｚ軸に平行な平面（ｘｚ平面）における相対光強度を示す。

実施形態に係るプロジェクター１０００は、図１（ａ）に示すように、照明装置１００と、液晶光変調装置２００と、投写光学系３００とを備える。プロジェクター１０００は、赤色光、緑色光及び青色光を用いてフルカラー画像を投写する。また、プロジェクター１０００は、光変調装置として透過型の光変調装置である液晶光変調装置２００を１つ備える単板式プロジェクターである。

プロジェクター１０００においては、照明光軸１００ａｘに垂直な方向のうち少なくともある１つの方向（例えば、図１（ａ）に図示する方向）から見たとき、固体光源２４（後述）から投写光学系３００までの光学系が一直線上に配置されている。

照明装置１００は、光源装置１０と、反射手段４０と、偏光変換素子５０とを備える。照明装置１００は、照明光として赤色光、緑色光及び青色光を含む光（つまり、白色光として用いることができる光）を射出する。

光源装置１０は、平行光を射出する光源装置であって、白色発光ダイオード２０とコリメーター光学系３０とを備える。
白色発光ダイオード２０は、図２に示すように、基台２２、固体光源２４、蛍光層２６及び封止部材２８を有するランバート発光タイプの発光ダイオードであり、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を射出する。なお、白色発光ダイオード２０は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。
なお、本発明のプロジェクターにおいては、複数の白色発光ダイオードを用いてもよい。

基板２２は、固体光源２４、蛍光層２６及び可視光に対して透明な封止部材２８を搭載する機能を有する。詳細な説明は省略するが、基板２２は、固体光源２４への電力の供給を仲介する機能や、固体光源２４で発生する熱を放熱する機能等を併せて有する。

固体光源２４は、励起光と色光とを兼ねる青色光（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ、図３（ａ）参照。）を生成する発光ダイオードからなる。
蛍光層２６は、固体光源２４からの青色光の一部から蛍光を生成する。具体的には、当該青色光のうち一部から赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む蛍光を生成する（図３（ｂ）参照。）。
このため、白色発光ダイオード２０は、蛍光の生成に関わることなく蛍光層２６を通過する青色光を、蛍光（赤色光及び緑色光）とともに含む光（つまり、白色光として用いることが可能な光）を射出することとなる。

蛍光層２６は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体を含有する層からなる。なお、蛍光層としては、他の蛍光体（シリケート系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体等）を含有する蛍光層を用いることもできる。また、蛍光層として、励起光を赤色光に変換する蛍光体（例えばＣａＡｌＳｉＮ_３赤色蛍光体）と、励起光を緑色に変換する蛍光体（例えばβサイアロン緑色蛍光体）とを含有する蛍光層を用いることもできる。
なお、蛍光の生成に関わることなく蛍光層２６を通過する青色光は、蛍光層２６中で散乱又は反射されるため、蛍光とほぼ同様の分布特性を有する光として白色発光ダイオード２０から射出される。

コリメーター光学系３０は白色発光ダイオード２０からの光を平行化する光学素子であり、図１（ａ）及び図４（ａ）に示すように、２枚のコリメーターレンズ（第１レンズ３２及び第２レンズ３４）からなる。コリメーター光学系３０においては、図４（ａ）に示すように、第１レンズ３２は入射面３１及び射出面３３に球面が形成されたメニスカス凸レンズからなり、第２レンズ３４は入射面３５及び射出面３６に非球面が形成された非球面両凸レンズからなる。このため、コリメーター光学系３０は、２枚以上のコリメーターレンズが有する面のうち少なくとも１つの面は非球面からなるという条件を満たす。コリメーター光学系３０は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、略均一な光束密度分布を有する光を射出する。

なお、第１レンズ及び第２レンズの形状は、上記形状に限定されるものではない。また、コリメーター光学系を構成するレンズの枚数は、１枚であってもよく、３枚以上であってもよい。

反射手段４０は、図１（ａ）に示すように、光源装置１０と偏光変換素子５０との間に配置され、光源装置１０の光軸（プロジェクター１０００においては照明光軸１００ａｘと一致）近傍の光を通過させ、光源装置１０の光軸から離れた周辺部の光を蛍光層２６に向けて反射する。反射手段４０は、図５に示すように、照明光軸１００ａｘを含む通過部４２と、通過部４２を囲む反射ミラー４５，４６，４７，４８を有する反射部４４とを備える。反射手段４０は、偏光変換素子５０と離れて配置されている。

通過部４２は、長方形形状を有し、当該長方形形状の中心は照明光軸１００ａｘである。また、長方形形状の対角の長さＬは、コリメーター光学系３０の有効径の７０％〜１１０％の範囲内にあり、例えば、約８５％である。
実施形態においては、長方形形状は、横方向（ｘ軸方向）の長さと縦方向（ｙ軸方向）の長さとの比が８：９となるように構成されている。なお、本発明における通過部の形状はこれに限定されるものではなく、プロジェクターの構成に応じた形状とすることができる。
反射部４４における反射ミラー４５，４６，４７，４８は、照明光軸１００ａｘの周りに配置されている。

偏光変換素子５０は、反射手段４０の通過部４２を通過した光を偏光変換する偏光変換素子である。
偏光変換素子５０は、入射した光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過し、他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘ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照明光軸１００ａｘ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している。
なお、通過部４２の形状と、偏光変換素子５０が光を変換することが可能な範囲の形状とは、同様の形状からなる。

偏光変換素子５０の偏光分離層をそのまま通過する一方の直線偏光成分は、図１に示すように、画像形成領域２１０の領域Ｒ２及びＲ３に入射する。一方、偏光分離層で反射され位相差板を通過する他方の直線偏光成分は、一方の直線偏光成分に変換された上で画像形成領域２１０の領域Ｒ１及びＲ４に入射する。

偏光変換素子５０は上記のような構成を有するため、図１に示すように、偏光変換素子５０を通過した光束の横方向（ｘ軸方向）の幅は、偏光変換素子５０を通過する前の光束の横方向の幅の２倍となる。通過部４２からの光束は、横方向の長さと縦方向の長さとの比が８：９であるので、偏光変換素子５０を通過した後の光束は、前記比が１６：９となる。

液晶光変調装置２００は、照明装置１００からの光を画像情報に応じて変調してフルカラー画像を形成する光変調装置である。液晶光変調装置２００は、図１に示すように、偏光変換素子５０の直後に配置されている。このような構成とすることにより、光量のロスや偏光方向の乱れを低減することが可能となり、その結果、光利用効率をより一層高くすることが可能となる。

液晶光変調装置２００は、カラーフィルターを有する。当該カラーフィルターは、反射型のダイクロイックフィルターを有するベイヤー配列（図６参照。）のカラーフィルターからなり、照明装置１００からの光を画素ごとに、赤色光、緑色光及び青色光に分離する色分離光学系としての機能を有する。なお、色分離光学系としては他の色分離光学系を用いてもよい。

また、液晶光変調装置２００は、偏光変換素子５０側に介在配置される入射側偏光板（図示せず。）と、投写光学系３００側に介在配置される射出側偏光板（図示せず。）とをさらに有する。これら入射側偏光板、各液晶光変調装置及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
液晶光変調装置そのものは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
液晶光変調装置２００は、図１（ｂ）に示すように、横方向（ｘ軸方向）の長さと縦方向（ｙ軸方向）の長さとの比が１６：９の画像形成領域２１０を有する。

液晶光変調装置２００から射出されたフルカラー画像は、投写光学系３００によって投写され、スクリーンＳＣＲ上で投写画像を形成する。
なお、プロジェクター１０００によれば、図７に示すように、スクリーンＳＣＲ上の被投写領域全体に渡って、ほぼ均一な光強度分布で投写画像を投写することが可能である。

次に、実施形態に係るプロジェクター１０００の効果を説明する。

このため、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、光源装置１０と偏光変換素子５０との間に配置され、光源装置１０の光軸近傍の光を通過させ、光源装置１０の光軸から離れた周辺部の光を蛍光層２６に向けて反射する反射手段４０を備えるため、周辺部の光に含まれる励起光を蛍光層に戻して、当該励起光から蛍光をさらに生成することが可能となり、その結果、光利用効率を一層高くすることが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、励起光を生成する固体光源２４と励起光から蛍光を生成する蛍光層２６とを備える光源装置１０を備えるため、小型軽量とすることが可能であり、また、大きさに比して高い輝度とすることが可能なプロジェクターとなる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、反射手段４０は、光源装置１０の光軸を含む通過部４２と、通過部４２を囲む反射ミラー４５，４６，４７，４８を有する反射部４４とを備えるため、簡易な構成で周辺部の光を反射することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、長方形形状の対角の長さがコリメーター光学系３０の有効径の７０％〜１１０％の範囲内にあるため、光軸付近の光まで反射してしまわないようにすることが可能となり、かつ、周辺部の光を十分に反射することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、通過部４２が照明装置の光軸（照明光軸１００ａｘ）を中心とする長方形形状を有するため、後段の光学要素を無駄なく利用することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、コリメーター光学系３０が２枚以上のコリメーターレンズからなり、少なくとも１つの面は非球面からなるため、蛍光層からの光を精度よく平行化することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、コリメーター光学系３０が２枚以上のコリメーターレンズからなり、少なくとも１つの面は非球面からなるため、非球面を用いて平行光内の光束密度分布を調整することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、コリメーター光学系３０が略均一な光束密度分布を有する光を射出するため、インテグレーター光学系等を用いなくとも十分均一な面内光強度分布を得ることが可能となり、一層小型軽量とすることが可能なプロジェクターとなる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、光変調装置として透過型の光変調装置（液晶光変調装置２００）を１つ備えるため、反射型の光変調装置からなる光変調装置の場合や光変調装置を複数備える場合とは異なり、光学系を単純化することが可能となり、その結果、より一層小型軽量とすることが可能なプロジェクターとなる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、光変調装置がカラーフィルターを有する光変調装置からなるため、１つの光変調装置でカラーの投写画像を投写することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、カラーフィルターが反射型のダイクロイックフィルターを有するため、色分離の際に通過させない色光を反射することが可能となり、色光の吸収による光変調装置の過熱を防ぐことが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、カラーフィルターが反射型のダイクロイックフィルターを有するため、カラーフィルターまで到達した励起光の一部を反射することが可能となり、当該励起光を蛍光層に再入射させることでより一層光利用効率を高くすることが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、カラーフィルターがベイヤー配列のカラーフィルターからなるため、見た目の解像度が高い投写画像を投写することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、カラーフィルターがベイヤー配列のカラーフィルターからなるため、カラーフィルター中に緑色光を通過させ、青色光を反射するダイクロイックフィルターが多くなるため、励起光として用いられることが多い青色光をより多く反射し、蛍光層に戻すことが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、照明装置１００の光軸に垂直な方向のうち少なくともある１つの方向から見たとき、固体光源２４から投写光学系３００までの光学系が一直線上に配置されているため、単純な構成でプロジェクターを構成することが可能となる。

また、実施形態に係るプロジェクター１０００によれば、光源装置１０は、固体光源２４及び蛍光層２６を有する白色発光ダイオード２０を備えるため、高輝度で信頼性が高く、かつ、フルカラー画像を投写することが可能となる。

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態において記載した各構成要素の寸法、個数、材質及び形状は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。

（２）上記実施形態においては、４枚の長方形形状の反射ミラー４５，４６，４７，４８を有する反射部４４を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、変形例における反射手段４１をコリメーター光学系３０側から見た図である。例えば、図８に示すように、内部に空間のある形状（窓枠状の形状）の反射ミラー１枚からなる反射部を用いてもよい。

（３）上記実施形態においては、「白色光として用いることができる光」を射出する光源装置１０としたが、本発明はこれに限定されるものではない。「白色光として用いることができる光」以外の光（例えば、特定の色光成分を多く含む光）を射出する光源装置としてもよい。

（４）上記実施形態においては、発光強度のピークが約４６０ｎｍの青色光を生成する固体光源２４を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発光強度のピークが４４０ｎｍ〜４５０ｎｍの青色光を生成する固体光源を用いてもよい。このような構成とすることにより、蛍光体における蛍光生成効率を向上させることが可能となる。

（５）上記実施形態においては、固体光源として発光ダイオードからなる固体光源２４を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源として半導体レーザーからなる固体光源を用いてもよい。

（６）上記実施形態においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。

（７）上記実施形態においては、１つの光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。２つ以上の光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。

（８）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。

（９）上記実施形態においては、偏光変換素子５０と離れて配置されている反射手段４０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。偏光変換素子と接して配置されている反射手段を用いてもよい。また、上記実施形態においては、反射ミラーを反射手段（反射部）として用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、蒸着などにより偏光変換素子の入射面に反射層を直接形成し、当該反射層を反射手段として用いてもよい。

１０…光源装置、２０…白色発光ダイオード、２２…基板、２４…固体光源、２６…蛍光層、２８…封止部材、３０…コリメーター光学系、３１…第１レンズの入射面、３２…第１レンズ、３３…第１レンズの射出面、３４…第２レンズ、３５…第２レンズの入射面、３６…第２レンズの射出面、４０…反射手段、４２…通過部、４４，４９…反射部、４５，４６，４７，４８…反射ミラー、５０…偏光変換素子、１００…照明装置、１００ａｘ…照明光軸、２００…液晶光変調装置、２１０…画像形成領域、３００…投写光学系、１０００…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (10)

1. 励起光を生成する固体光源と、前記固体光源からの前記励起光の一部から蛍光を生成する蛍光層と、前記蛍光層からの光を平行化するコリメーター光学系とを備え、平行光を射出する光源装置を備える照明装置と、
   前記照明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、
   前記光変調装置からの光を投写する投写光学系と、を備えるプロジェクターであって、
   前記照明装置は、
   前記光源装置からの光を偏光変換する偏光変換素子と、
   前記光源装置と前記偏光変換素子との間に配置され、前記光源装置の光軸近傍の光を通過させ、前記光源装置の光軸から離れた周辺部の光を前記蛍光層に向けて反射する反射手段と、をさらに備え、
   前記コリメーター光学系は、略均一な光束密度分布を有する光を射出することを特徴とするプロジェクター。
2. 請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
   前記反射手段は、前記光源装置の光軸を含む通過部と、前記通過部を囲む反射ミラーを有する反射部とを備えることを特徴とするプロジェクター。
3. 請求項２に記載のプロジェクターにおいて、
   前記通過部は、長方形形状を有し、
   前記長方形形状の中心は前記照明装置の光軸であり、
   前記長方形形状の対角の長さは、前記コリメーター光学系の有効径の７０％〜１１０％の範囲内にあることを特徴とするプロジェクター。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記コリメーター光学系は、２枚以上のコリメーターレンズからなり、
   前記２枚以上のコリメーターレンズが有する面のうち、少なくとも１つの面は非球面からなることを特徴とするプロジェクター。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記光変調装置として、透過型の光変調装置を１つ備えることを特徴とするプロジェクター。
6. 請求項５に記載のプロジェクターにおいて、
   前記光変調装置は、カラーフィルターを有する光変調装置からなることを特徴とするプロジェクター。
7. 請求項６に記載のプロジェクターにおいて、
   前記カラーフィルターは、反射型のダイクロイックフィルターを有することを特徴とするプロジェクター。
8. 請求項７に記載のプロジェクターにおいて、
   前記カラーフィルターは、ベイヤー配列のカラーフィルターからなることを特徴とするプロジェクター。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
   前記照明装置の光軸に垂直な方向のうち少なくともある１つの方向から見たとき、前記固体光源から前記投写光学系までの光学系が一直線上に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
10. 請求項１〜９に記載のプロジェクターにおいて、
    前記光源装置は、前記固体光源及び前記蛍光層を有する白色発光ダイオードを備えることを特徴とするプロジェクター。