JP5961343B2 - 光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。

近年、励起光を発する光源と、光源から発せられた励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体層と、を備えた光源装置が知られている。例えば、特許文献１の光源装置は、反射体の表面に形成された蛍光体層に励起光を照射して蛍光を放射させ、励起光の照射面から蛍光を取り出す構成となっている。

特開２００４−３２７３６１号公報

蛍光体層に入射した励起光は、蛍光体層を励起することにより蛍光に変換される成分以外に、蛍光に変換されずに散乱する成分もある。特許文献１の光源装置では、蛍光体層で蛍光に変換されずに散乱した励起光が蛍光体層の表面から外部に漏れてしまうことがある。外部に漏れた励起光については有効利用することが困難であるため、蛍光体の発光効率の低下が問題となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、蛍光体の発光効率の向上を図ることが可能な光源装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の光源装置は、励起光を射出する励起光源と、前記励起光を受けて前記励起光とは異なる波長の蛍光を放射する蛍光体層と、前記蛍光体層の前記励起光が入射する側とは反対側に配置された、前記励起光と前記蛍光との双方を反射させる反射体と、前記励起光源と前記蛍光体層との間の光路上に配置された、前記蛍光を透過させる波長選択反射層と、を備え、前記波長選択反射層は、所定の入射角の範囲内の入射角で前記波長選択反射層に入射した励起光を透過して前記所定の入射角の範囲外の入射角で前記波長選択反射層に入射した励起光を反射するよう構成され、前記励起光源は、前記波長選択反射層に対して前記所定の入射角の範囲内の入射角で励起光を入射させることを特徴とする。

この光源装置によれば、蛍光体層で蛍光に変換されずに散乱した励起光（反射体で反射した励起光）が波長選択反射層に入射する。蛍光体層から波長選択反射層へ所定の入射角の範囲外内の入射角で入射した励起光は、波長選択反射層で反射し、蛍光体層の内部で蛍光の励起に利用される。すなわち、蛍光体層から波長選択反射層へ戻る方向へ進行した励起光の少なくとも一部を、蛍光の励起に有効利用することができる。よって、蛍光体の発光効率の向上を図ることが可能となる。

前記光源装置において、前記波長選択反射層は、θｍｉｎ≦θとなる入射角θで前記波長選択反射層に入射した励起光を透過し、θ＜θｍｉｎとなる入射角θで前記波長選択反射層に入射した励起光を反射するよう構成され、前記励起光源は、前記波長選択反射層に対してθｍｉｎ≦θとなる入射角θで励起光を入射させてもよい。

この光源装置によれば、蛍光体層から波長選択反射層へθ＜θｍｉｎとなる入射角で入射した励起光は、波長選択反射層で反射し、蛍光体層の内部で蛍光の励起に利用される。よって、蛍光体の発光効率の向上を図ることが可能となる。

前記光源装置において、前記波長選択反射層は、θ≦θｍａｘとなる入射角θで前記波長選択反射層に入射した励起光を透過し、θ＞θｍａｘとなる入射角θで前記波長選択反射層に入射した励起光を反射するよう構成され、前記励起光源は、前記波長選択反射層に対してθ≦θｍａｘとなる入射角θで励起光を入射させてもよい。

この光源装置によれば、蛍光体層から波長選択反射層へθ＞θｍａｘとなる入射角で入射した励起光は、波長選択反射層で反射し、蛍光体層の内部で蛍光の励起に利用される。よって、蛍光体の発光効率の向上を図ることが可能となる。

前記光源装置は、前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光レンズを備え、前記励起光源は、複数のレーザー光源が配置されたレーザー光源アレイであり、前記レーザー光源アレイは、複数のレーザー光を前記励起光として前記集光レンズの外周部に入射させ、前記集光レンズは、当該集光レンズの外周部に入射した複数のレーザー光の光路を曲げて前記波長選択反射層へ前記レーザー光を入射させてもよい。

この光源装置によれば、蛍光体層に対して複数のレーザー光が集光して照射されるため、高効率な光源を実現することができる。また、集光レンズの外周部に入射した複数のレーザー光の光路が曲げられるので、広角で入射した励起光を透過する波長選択反射層を用いる場合に好適である。

前記光源装置において、前記レーザー光源アレイには、前記複数のレーザー光源がリング状に配置されていてもよい。

この光源装置によれば、複数のレーザー光が集光レンズの外周部のみに入射するので、励起光が波長選択反射層を透過する入射角の条件をより満足させることができる。

前記光源装置において、前記レーザー光源アレイの中央部に配置されたレーザー光源は、前記複数のレーザー光源が配置された平面の法線に対して斜め方向に前記レーザー光を射出してもよい。

この光源装置によれば、レーザー光源アレイに配置された複数のレーザー光源から射出されるレーザー光のほぼ全てを集光レンズの外周部のみに入射させることができる。よって、複数のレーザー光を蛍光の励起に有効利用しつつ高効率な光源を実現することが可能となる。

前記光源装置において、前記レーザー光源アレイは、相対的に短波長のレーザー光を前記励起光として射出するレーザー光源と、相対的に長波長のレーザー光を前記励起光として射出するレーザー光源と、を備え、前記レーザー光源アレイは、前記短波長のレーザー光を前記波長選択反射層に対して前記長波長のレーザー光よりも大きい入射角で入射させてもよい。

波長選択反射層は短波長の光よりも長波長の光を透過する波長特性を有する。θ＜θｍｉｎとなる入射角で波長選択反射層に入射する光に近づく成分は、波長選択反射層を透過する入射角の条件は満足しにくくなるものの、相対的に長波長の光となるため、蛍光体層に入射しやすくなる。よって、複数のレーザー光を蛍光の励起に有効利用することができる。

前記光源装置において、前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光レンズを備え、前記励起光源は、複数のレーザー光源が配置されたレーザー光源アレイであり、前記レーザー光源アレイは、複数のレーザー光を前記励起光として前記集光レンズの中央部に入射させ、前記集光レンズは、当該集光レンズの中央部に入射した複数のレーザー光を前記波長選択反射層へ入射させてもよい。

この光源装置によれば、蛍光体層に対して複数のレーザー光が集光して照射されるため、高効率な光源を実現することができる。また、集光レンズの中央部に入射した複数のレーザー光を波長選択反射層に入射させるので、垂直に近い角度で入射した励起光を透過する波長選択反射層を用いる場合に好適である。

前記光源装置において、前記レーザー光源アレイの外周部に配置されたレーザー光源は、前記複数のレーザー光源が配置された平面の法線に対して斜め方向に前記レーザー光を射出してもよい。

この光源装置によれば、レーザー光源アレイに配置された複数のレーザー光源から射出されるレーザー光のほぼ全てを集光レンズの中央部に入射させることができる。よって、複数のレーザー光を蛍光の励起に有効利用しつつ高効率な光源を実現することが可能となる。

前記光源装置において、前記レーザー光源アレイは、相対的に短波長のレーザー光を前記励起光として射出するレーザー光源と、相対的に長波長のレーザー光を前記励起光として射出するレーザー光源と、を備え、前記レーザー光源アレイは、前記短波長のレーザー光を前記波長選択反射層に対して前記長波長のレーザー光よりも小さい入射角で入射させてもよい。

波長選択反射層は短波長の光よりも長波長の光を透過する波長特性を有する。θ＞θｍａｘとなる入射角で波長選択反射層に入射する光に近づく成分は、波長選択反射層を透過する入射角の条件は満足しにくくなるものの、相対的に長波長のレーザー光となるため、蛍光体層に入射しやすくなる。よって、複数のレーザー光を蛍光の励起に有効利用することができる。

前記光源装置において、前記複数のレーザー光源は、前記波長選択反射層へＰ偏光を入射させてもよい。

波長選択反射層は、一般に、Ｓ偏光に対してＰ編光のほうが、カットオフ波長が長波長となる。このため、励起光としてＰ編光を波長選択反射層に入射させることで、励起光が波長選択反射層において広い入射角で透過されやすくなる。一方、蛍光体層の内部の散乱により生じたＳ偏光は、Ｐ偏光よりもカットオフ波長が短波長となるため、Ｐ偏光に比べて波長選択反射層で反射されやすくなる。このため、蛍光体層の内部で散乱し、波長選択反射層を透過する励起光を少なくすることができる。よって、蛍光体の発光効率を向上させることができる。

前記光源装置において、前記波長選択反射層は、前記蛍光体層の前記反射体とは反対側の面に配置されていてもよい。

この光源装置によれば、波長選択反射層が蛍光体層と離間して配置された構成に比べて、波長選択反射層で反射して蛍光体層へ戻る励起光の拡がりを抑えることができる。よって、蛍光体層へ戻る方向に進行する励起光を蛍光体層に入射させ、蛍光体の発光効率を向上させることができる。

前記光源装置において、前記励起光は青色光であり、前記蛍光は赤色光であってもよい。

この光源装置によれば、蛍光が緑色光である場合に比べて、励起光のピーク波長と蛍光のピーク波長との差が大きくなる。このため、励起光とは異なる波長の蛍光を透過するとともに所定の入射角の範囲外の入射角で入射した励起光を反射する波長選択反射層の構成を実現することができる。

本発明のプロジェクターは、上述した光源装置と、前記光源装置から射出された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変調光を投写画像として投写する投写光学系と、を備えることを特徴とする。

このプロジェクターによれば、上述した光源装置を備えているので、効率よく明るい画像を得ることが可能な高品質のプロジェクターを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る光源装置及びプロジェクターを示す模式図である。 同、光源装置が備える励起光源の正面図である。 同、光源装置の側面図である。 同、励起光源及び蛍光体層の発光特性を示すグラフである。 同、蛍光体層へ入射する励起光と蛍光体層で散乱する蛍光及び励起光を示す模式図である。 同、入射角を異ならせた場合の入射光の波長と透過率との関係の例を示した図である。 同、カットオフ波長について説明する図である。 同、光源装置が備える励起光源の第１変形例を示す正面図である。 同、光源装置の第１変形例を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る光源装置が備える励起光源の正面図である。 同、光源装置の側面図である。 同、蛍光体層の発光特性を示すグラフである。 同、蛍光体層へ入射する励起光と蛍光体層で散乱する蛍光及び励起光を示す模式図である。 同、入射角を異ならせた場合の入射光の波長と透過率との関係の例を示した図である。 同、光源装置が備える励起光源の第１変形例を示す正面図である。 同、光源装置の第１変形例を示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係る光源装置が備える励起光源の正面図である。 同、Ｐ偏光とＳ偏光について入射光の波長と透過率との関係の例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の光源装置１００Ａ及びプロジェクターＰＪを示す模式図である。
図１に示すようにプロジェクターＰＪは、第１の光源装置１００Ａ、第２の光源装置１００Ｂ、ダイクロイックミラー２００、液晶ライトバルブ（光変調素子）３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂ、色合成素子４００、投写光学系５００を含んでいる。なお、第１の光源装置１００Ａに含まれる構成が、本発明の光源装置に該当する。

プロジェクターＰＪは、概略すると以下のように動作する。第１の光源装置１００Ａから射出された光は、ダイクロイックミラー２００により赤色光Ｒおよび緑色光Ｇに分離される。また、第２の光源装置１００Ｂからは、青色光Ｂが射出される。これら赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、それぞれ対応する液晶ライトバルブ３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂに入射して変調される。液晶ライトバルブ３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂにより変調された各色光は、色合成素子４００に入射して合成される。色合成素子４００により合成された光は、投写光学系５００により壁やスクリーン等の被投射面６００に拡大投写され、フルカラーの投写画像が表示される。以下、プロジェクターＰＪの各構成要素について説明する。

光源装置１００Ａは、光源部（励起光源）１０Ａ、コリメート光学系２０、ダイクロイックミラー３０、ピックアップ光学系４０、発光素子５０、集光光学系６０、偏光変換素子７０、ロッドインテグレーター８０、平行化レンズ９０が、光路上にこの順に配置された構成になっている。光源装置１００Ａでは、光源部１０Ａから射出される励起光を発光素子５０に照射することにより、発光素子５０が備える蛍光体層５２から、液晶ライトバルブの照明光として用いる蛍光を射出させる構成となっている。なお、蛍光体層５２の表面（入射面）には波長選択反射層５３が形成されている。

図２に示すように、光源部１０Ａは、基台１１上に複数（合計２４個）のレーザー光源１２が配置されたレーザー光源アレイである。光源部１０Ａは、複数のレーザー光を集光レンズ２３の外周部に入射させる。光源部１０Ａには、複数のレーザー光源１２がリング状に（基台１１の中央部を除いた外周部に）配置されている。

図３は、光源装置１００Ａの側面図である。なお、図３においては、便宜上、集光光学系６０、偏光変換素子７０、ロッドインテグレーター８０、及び平行化レンズ９０の図示を省略している。

図３に示すように、光源部１０Ａから射出された励起光は、光源部１０Ａに含まれるコリメーターレンズアレイ２１で平行化され、集光レンズ２３で集光された後に平行化レンズ２５を透過することにより、励起光全体として光線束が細められる。集光レンズ２３は、当該集光レンズ２３の外周部に入射した複数のレーザー光の光路を曲げて波長選択反射層５３へ励起光を入射させる。励起光は、波長選択反射層５３に相対的に大きい入射角で集光される。

光源部１０Ａは、発光素子５０が備える蛍光物質を励起させる励起光として、青色（発光強度のピーク：約４５０ｎｍ、図４（ａ）参照）のレーザー光を射出する。図４（ａ）において、符号ＬＢで示すのは、光源部１０Ａが励起光として射出する色光成分である。

なお、光源部１０Ａは、図２，３に示すようなレーザー光源アレイではなく、１つだけレーザー光源を用いることとしても良い。また、後述する蛍光物質を励起させることができる波長の光であれば、４５０ｎｍ以外のピーク波長を有する色光を射出する光源であっても構わない。図１では、光源部１０Ａから射出される励起光を、符号ＬＢで示している。

コリメート光学系２０を透過した励起光は、ダイクロイックミラー３０で反射される。ダイクロイックミラー３０は、ガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー３０は、励起光の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる波長選択性を有している。具体的には、ダイクロイックミラー３０は青色光を反射させ、青色光よりも長波長の光（例えば、４９０ｎｍよりも長波長の光）を透過させる。そして、励起光はピックアップ光学系４０に入射する

ピックアップ光学系４０は、凸レンズである第１レンズ４１と、第１レンズ４１を介した励起光が入射する片凸レンズである第２レンズ４２と、を備えている。ピックアップ光学系４０は、ダイクロイックミラー３０で反射される励起光ＬＢの光線軸上に配置され、励起光ＬＢを発光素子５０に集光する。

ピックアップ光学系４０の集光角度は、例えば最小４５度である。また、発光素子５０上において、光源部１０Ａに含まれるレーザー光源１２の個々のスポットは、集光位置が完全には重畳しないように設定されており、例えば、各レーザー光源１２のスポットが全体で１ｍｍ角の略正方形状を描くように構成されている。以下の説明において、励起光の「スポット」または「ビームスポット」とは、光源部１０Ａに含まれるレーザー光源１２のスポット全体（上述の例では、略正方形状のスポット全体）を示す。

また、ピックアップ光学系４０は、発光素子５０にて等方的に発せられる蛍光を集光し、平行化する機能をも有している。

発光素子５０は、板状の反射体５１と、反射体５１の励起光入射側の面に形成された蛍光体層５２と、蛍光体層５２の反射体５１とは反対側の面に配置された波長選択反射層５３と、を有している。蛍光体層５２は、蛍光を発する蛍光体粒子を有しており、励起光（青色光）を吸収し黄色（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ、図４（ｂ）参照）の蛍光に変換する機能を有する。図４（ｂ）において符号Ｒで示した成分は、蛍光体層５２が射出する黄色光のうち赤色光として利用可能な色光成分であり、符号Ｇで示した成分は、同様に緑色光として利用可能な色光成分である。図１では、赤色光を符号Ｒ、緑色光を符号Ｇで示し、赤色光Ｒと緑色光Ｇとを含む蛍光を符号ＲＧで示している。

発光素子５０から射出される蛍光ＲＧは、ピックアップ光学系４０で平行化された後、ダイクロイックミラー３０を透過して、集光光学系６０に入射する。集光光学系６０は、蛍光を集光し偏光変換素子７０に入射させる。

偏光変換素子７０は、入射する蛍光をＰ偏光とＳ偏光とに分離し、Ｐ偏光およびＳ偏光のうちいずれか一方の偏光方向を他方の偏光の偏光方向と揃えて出射する機能を有している。

偏光変換素子７０で偏光方向が揃えられた蛍光ＲＧは、ロッドインテグレーター８０の一端側に入射する。ロッドインテグレーター８０は、光路方向に延在する角柱状の光学部材であり、内部を透過する光に多重反射を生じさせることにより、偏光変換素子７０から射出された光を混合し、輝度分布を均一化するものである。ロッドインテグレーター８０の光路方向に直交する断面形状は、液晶ライトバルブ３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂの画像形成領域の外形形状と略相似形となっている。

ロッドインテグレーター８０の他端側から射出された蛍光ＲＧは、平行化レンズ９０により平行化され、光源装置１００Ａから射出される。

一方、第２の光源装置１００Ｂは、青色光Ｂを射出するＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源である光源部１０Ｂ、青色光Ｂが入射する第１レンズ２７と当該第１レンズ２７を透過したレーザー光を平行化する第２レンズ２９とを有し光源部１０Ｂから射出された青色光Ｂを平行化するコリメート光学系２０Ｂ、光源装置１００Ａと同様の集光光学系６０、ロッドインテグレーター８０、平行化レンズ９０が、光路上にこの順に配置された構成になっている。すなわち、光源装置１００Ｂは、液晶ライトバルブ３００Ｂの照明光として用いる青色光を射出する構成となっている。

光源装置１００Ａから射出された蛍光ＲＧは、ダイクロイックミラー２００に入射する。ダイクロイックミラー２００は、上述のダイクロイックミラー３０と同様に、ガラス表面に誘電体多層膜を積層したものである。ダイクロイックミラー２００は、緑色光Ｇを反射させ、赤色光Ｒを透過させる波長選択性を有している。

蛍光ＲＧに含まれる赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー２００を透過し、ミラー２１０にて反射して、液晶ライトバルブ３００Ｒに入射する。また、蛍光ＲＧに含まれる緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー２００で反射し、ミラー２２０にて反射して、液晶ライトバルブ３００Ｇに入射する。

光源装置１００Ｂから射出された青色光Ｂは、ミラー２３０にて反射し、液晶ライトバルブ３００Ｂに入射する。

液晶ライトバルブ３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂは、通常知られたものを用いることができ、例えば、液晶素子３１０と液晶素子３１０を挟持する偏光素子３２０、３３０とを有した、透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。偏光素子３２０，３３０は、例えば透過軸が互いに直交する構成（クロスニコル配置）となっている。

液晶ライトバルブ３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに空間変調して画像を形成する。液晶ライトバルブ３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。液晶ライトバルブ３００Ｒ、液晶ライトバルブ３００Ｇ、液晶ライトバルブ３００Ｂにより変調された光（形成された画像）は、色合成素子４００に入射する。

色合成素子４００は、ダイクロイックプリズム等により構成される。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になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光Ｒが反射し緑色光Ｇが透過するミラー面と、青色光Ｂが反射し緑色光Ｇが透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光Ｇは、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光Ｒ、青色光Ｂは、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光Ｇの射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投写光学系５００によって被投射面６００に拡大投写される。
本実施形態のプロジェクターＰＪでは、以上のようにして画像表示を行う。

図５は、蛍光体層５２へ入射する励起光と蛍光体層５２で散乱する蛍光及び励起光を示す模式図である。なお、図５において、符号Ｌ１は励起光であり、符号Ｌ２は蛍光である。

図５に示すように、発光素子５０は、板状の反射体５１と、反射体５１の励起光入射側の面に形成された蛍光体層５２と、蛍光体層５２の反射体５１とは反対側の面に配置された波長選択反射層５３と、を有している。

反射体５１は、光（励起光である青色光及び蛍光である黄色光）を反射する表面を有しており、形成材料としては例えば、アルミニウム基板などの光反射性を有する金属材料の板材や、石英ガラス、水晶、サファイア（単結晶コランダム）、透明樹脂などの光透過性を有する形成材料の板材の表面に反射膜を形成したものを用いることができる。本実施形態の反射体５１は、アルミニウム基板を用いて形成されているものとする。

蛍光体層５２は、ガラス粉末と蛍光体粉末との焼結体である。蛍光体層５２は、反射体５１の上面に貼り付けられている。蛍光体層５２を構成する蛍光体としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。

蛍光体は、５７０ｎｍ付近を中心として、概ね４９０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長領域の蛍光を放射する（図４（ｂ）中実線参照）。この蛍光には、５３０ｎｍ付近を中心とする波長領域のＧ光（図４（ｂ）中一点鎖線参照）、６３０ｎｍ付近を中心とする波長領域のＲ光（図４（ｂ）中波線参照）が含まれている。光源装置１００Ａは、Ｇ光及びＲ光を含む蛍光Ｌ２を射出する。

波長選択反射層５３は、例えば、誘電体多層膜である。波長選択反射層５３は、例えば、ＴｉＯ_２を高屈折率材、ＳｉＯ_２を低屈折率材、ＢＫ７などの光学ガラスを基板とする、４０層から５０層の層構造をなしている。

波長選択反射層５３は、蛍光体層５２から放射された蛍光Ｌ２を透過させる。また、波長選択反射層５３は、光源部１０Ａから射出された励起光Ｌ１のうち所定の入射角で波長選択反射層５３に入射した光を透過させる。

波長選択反射層５３の蛍光体層５２とは反対側の光入射面５３ａの法線と、光入射面５３ａに入射する励起光の光束の主光線とがなす角度を入射角θ１、入射角θ１のうち最小の入射角をθｍｉｎとする。ここで、「励起光の光束の主光線」とは、所定の励起光の光束の中心を通る光線である。「最小の入射角」とは、光入射面５３ａに入射する複数の励起光のうち最も光入射面５３ａの法線寄りに入射する励起光の入射角（光入射面５３ａに入射する励起光の光束を構成する複数の光線のうち最も光入射面５３ａの法線寄りに入射する光線の入射角）である。

波長選択反射層５３は、入射角θ１がθｍｉｎ≦θ１となる入射角で波長選択反射層５３に入射した励起光を透過させる。また、波長選択反射層５３は、蛍光体層５２の内部に入射し蛍光体層５２で散乱され光入射面５３ａとは反対側の面に入射した励起光のうち入射角θ２がθ２＜θｍｉｎとなる入射角で蛍光体層５２から波長選択反射層５３に入射した励起光を反射させる。

なお、波長選択反射層５３は、入射角θ１がθ１＜θｍｉｎとなる入射角で波長選択反射層５３に入射した励起光を反射させる機能を有する。本実施形態では、波長選択反射層５３へ入射角θ１がθｍｉｎ≦θ１となる入射角で励起光を入射させる構成を採用している。このため、波長選択反射層５３の光入射面５３ａに入射する励起光は、光入射面５３ａで反射されることはほとんどなく、波長選択反射層５３を透過して蛍光体層５２の内部に入射する。

ピックアップ光学系４０を経て波長選択反射層５３に入射する励起光の最小の入射角θｍｉｎは、例えば４５度である。波長選択反射層５３は、例えば、４５０ｎｍ付近の波長の光について、最小の入射角θｍｉｎよりも大きい入射角で進行する成分を透過させ、最小の入射角θｍｉｎよりも小さい入射角で進行する成分を反射させるように設計されている。

図６は、入射角を異ならせた場合の入射光の波長と透過率との関係の例を示した図である。図７は、カットオフ波長について説明する図である。

カットオフ波長は、波長選択反射層５３の波長特性及び入射角が決められている場合において、波長選択反射層５３に入射する光の透過率が当該光の波長の変化に対して減少しはじめる波長である。本実施形態では、４５０ｎｍ付近の、波長選択反射層５３に入射する光の透過率が当該光の波長の減少に対して減少しはじめる波長である。図７に示すように、カットオフ波長λｃは、ある入射角で波長選択反射層５３に入射する光についての波長と透過率との関係を表した場合に、波長の減少に対して透過率が所定の傾きで減少する部分Ｓ１を当該傾きに沿って延伸させて、透過率が仮想的に１００％となるときの波長である。このような入射角で入射する光については、カットオフ波長λｃよりも長い波長である場合に１００％近く、例えば９５％程度の透過率を確保する。一方、波長がカットオフ波長λｃよりも短くなるに従い、透過率が低下するとともに反射率が増大することとなる。

波長選択反射層５３は、入射角が大きくなるに従い、カットオフ波長λｃが短波長となる波長特性を備える。波長選択反射層５３は、最小の入射角θｍｉｎで入射する光についてのカットオフ波長λｃが、励起光が持つ波長である４５０ｎｍ付近に設定されている。この条件の場合、最小の入射角θｍｉｎよりも大きい入射角で波長選択反射層５３に入射する光についてのカットオフ波長λｃは、励起光の波長よりも短波長となる。波長選択反射層５３のカットオフ波長λｃは、例えば、入射角が０度（垂直入射）のとき４９０ｎｍ、入射角が３０度のとき４６０ｎｍ、入射角が４５度のとき４５０ｎｍ、と設定されている。

波長選択反射層５３は、４５０ｎｍの励起光については、カットオフ角度θｃが、最小の入射角θｍｉｎよりも若干小さくなるように設定されている。ここで、「カットオフ角度θｃ」とは、波長選択反射層５３の波長特性及び入射光の波長が決められている場合において、入射角の減少に対して透過率が減少し始める入射角である。つまり、カットオフ角度θｃは、波長選択反射層５３に入射する励起光の透過及び反射の境界となる入射角である。例えば、最小の入射角θｍｉｎが４５度である場合、カットオフ角度は４０度付近に設定される。波長選択反射層５３は、カットオフ角度θｃよりも大きい入射角で入射する励起光のうち、最小の入射角θｍｉｎよりも大きい入射角θ１で入射する成分を透過する。なお、波長選択反射層５３は、蛍光が持つ４９０ｎｍ以上の波長に対しては、広い入射角で透過するよう設計されている。

ピックアップ光学系４０を経て波長選択反射層５３に入射する波長４５０ｎｍ付近の励起光Ｌ１は、最小の入射角θｍｉｎである４５度よりも大きい入射角で波長選択反射層５３に入射することにより、ほぼ全てが波長選択反射層５３を透過する。波長選択反射層５３を透過し、蛍光体層５２に入射した励起光Ｌ１の一部は蛍光Ｌ２に変換される。蛍光体層５２で発生した蛍光Ｌ２は、発光位置を中心として散乱する。

蛍光Ｌ２のうち、蛍光体層５２で散乱し、波長選択反射層５３に向かって進行した成分は、波長選択反射層５３を透過し、外部へ射出される。また、反射体５１に向かって進行した成分は、反射体５１の表面で反射する。反射体５１の表面で反射した蛍光Ｌ２は、波長選択反射層５３に向かって進行し、外部へ射出される。

蛍光体層５２に入射した励起光Ｌ１のうち蛍光Ｌ２に変換されなかった成分は、蛍光体層５２で散乱する。励起光Ｌ１のうち、蛍光体層５２で散乱し、波長選択反射層５３に向かって進行し、入射角θ２がθ２＜θｍｉｎとなる入射角で波長選択反射層５３に入射した成分は、波長選択反射層５３で反射する。波長選択反射層５３で反射した励起光Ｌ１は、蛍光体層５２の内部を反射体５１に向かって進行する。蛍光体層５２の内部を進行する励起光Ｌ１の一部は、蛍光Ｌ２に変換される。蛍光Ｌ２に変換された成分及び励起光Ｌ１として残存した成分は、それぞれ蛍光体層５２で散乱する。

散乱した蛍光Ｌ２のうち、波長選択反射層５３に向かって進行した成分は、外部へ射出される。また、反射体５１に向かって進行した成分は、反射体５１の表面で反射されて波長選択反射層５３に向かって進行し、外部へ射出される。一方、散乱された励起光Ｌ１のうち、波長選択反射層５３に向かって進行し、入射角θ２がθ２＜θｍｉｎとなる入射角で波長選択反射層５３に入射した成分は、波長選択反射層５３で反射し、蛍光体層５２の内部を反射体５１に向かって進行する。

なお、励起光Ｌ１のうち、蛍光体層５２で散乱し、波長選択反射層５３に向かって進行し、入射角θ２がθｍｉｎ≦θ２となる入射角で波長選択反射層５３に入射した成分は、波長選択反射層５３を透過する。波長選択反射層５３を透過した励起光Ｌ１のほぼ全ては、ピックアップ光学系４０に取り込まれることなく外部に射出される。

本実施形態の光源装置１００Ａによれば、蛍光体層５２で蛍光に変換されずに散乱した励起光Ｌ１（反射体５１で反射した励起光Ｌ１）が波長選択反射層５３に入射する。蛍光体層５２から波長選択反射層５３へ所定の入射角の範囲外の入射角（θ２＜θｍｉｎとなる入射角）で入射した励起光Ｌ１は、波長選択反射層５３で反射し、蛍光体層５２の内部で蛍光Ｌ２の励起に利用される。すなわち、蛍光体層５２から波長選択反射層５３へ戻る方向へ進行した励起光Ｌ１の少なくとも一部を、蛍光Ｌ２の励起に有効利用することができる。よって、蛍光体の発光効率の向上を図ることが可能となる。

また、この構成によれば、蛍光体層５２に対して複数のレーザー光が集光して照射されるため、高効率な光源を実現することができる。また、集光レンズ２３の外周部に入射した複数のレーザー光の光路が曲げられるので、広角で入射した励起光を透過する波長選択反射層５３を用いる場合に好適である

また、この構成によれば、レーザー光源アレイに複数のレーザー光源１２がリング状に配置されているので、複数のレーザー光が集光レンズ２３の外周部のみに入射する。このため、励起光Ｌ１が波長選択反射層５３を透過する入射角の条件をより満足させることができる。

また、この構成によれば、波長選択反射層５３が蛍光体層５２と離間して配置された構成に比べて、波長選択反射層５３で反射して蛍光体層５２へ戻る励起光Ｌ１の拡がりを抑えることができる。よって、蛍光体層５２へ戻る方向に進行する励起光Ｌ１を蛍光体層５２に入射させ、蛍光体の発光効率を向上させることができる。

本実施形態のプロジェクターＰＪによれば、上述した光源装置１００Ａを備えているので、効率よく明るい画像を得ることが可能な高品質のプロジェクターＰＪを提供することができる。

なお、本実施形態では、波長選択反射層５３が蛍光体層５２の表面（蛍光体層５２の反射体５１とは反対側の面）に形成されているが、これに限らない。例えば、波長選択反射層５３は、光源部１０Ａと蛍光体層５２との間の光路上（具体的には、ピックアップ光学系４０と蛍光体層５２との間の光路上）に配置されていてもよい。

（第１実施形態の第１変形例）
図８は、第１実施形態に係る光源装置が備える励起光源の第１変形例を示す正面図である。
図９は、第１実施形態に係る光源装置の第１変形例を示す側面図である。

本変形例に係る光源装置１００Ａ１は、上述の光源部１０Ａに替えて光源部１０Ａ１を備えている点で上述の第１実施形態に係る光源装置１００Ａと異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図１〜図３と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図８に示すように、光源部１０Ａ１は、基台１１上にレーザー光源１２が６個×６個の正方形状に２次元配列（合計３６個）で並べられているレーザー光源アレイである。

図９に示すように、光源部１０Ａ１の複数のレーザー光源１２のうち、基台１１の中央部に配置されたレーザー光源１２は、複数のレーザー光源１２が配置された平面の法線に対して斜め方向に励起光を射出する。例えば、基台１１上に配置された３６個のレーザー光源１２のうち、基台１１の中央部に配置された１２個のレーザー光源１２は、当該レーザー光源１２から射出されるレーザー光の光束の主光線が集光レンズ２３の外周部を通るよう基台１１の上面に対して傾斜している。一方、基台１１の外周部に配置された２４個のレーザー光源１２は、上述した第１実施形態の配置状態と同様である。光源部１０Ａ１から出射された励起光は、光源部１０Ａ１に含まれるコリメーターレンズアレイ２１で平行化され、集光レンズ２３で集光された後に平行化レンズ２５を透過することにより、励起光全体として光線束が細められる。

本変形例の光源装置１００Ａ１によれば、レーザー光源アレイに配置された複数のレーザー光源１２から射出されるレーザー光のほぼ全てを集光レンズ２３の外周部のみに入射させることができる。よって、複数のレーザー光を蛍光の励起に有効利用しつつ高効率な光源を実現することが可能となる。

（第１実施形態の第２変形例）
本変形例に係る光源装置は、上述の光源部１０Ａにおいて、相対的に短波長のレーザー光を励起光として射出するレーザー光源１２と、相対的に長波長のレーザー光を励起光として射出するレーザー光源１２とを備える。本変形例の光源部は、短波長のレーザー光を波長選択反射層５３に対して長波長の光よりも大きい入射角で入射させる。例えば、相対的に基台１１の外側に配置されたレーザー光源１２（例えば４隅に配置されたレーザー光源１２）は、基準波長の光（例えば４５０ｎｍの光）よりも短波長のレーザー光（例えば４４５ｎｍの光）を励起光として射出する。一方、相対的に基台１１の内側に配置されたレーザー光源１２は、基準波長の光よりも長波長の光（例えば４５５ｎｍの光）を励起光として射出する。

波長選択反射層５３は、透過と反射の特性が切り換わる周辺では、同じ入射角で入射する光に対して、短波長の光よりも長波長の光を透過しやすい波長特性を有する。また、同じ波長の光に対して、入射角が小さい光よりも入射角が大きい光を透過しやすい特性を有する。すなわち、ある入射角では透過しない波長の光であっても、入射角を大きくすれば透過する場合がある。よって、短波長の光を射出するレーザー光源１２を基台１１の外側に配置し、長波長の光を射出するレーザー光源１２を基台１１の内側に配置すれば、両方のレーザー光を共に波長選択反射層５３を透過させることができ、蛍光体層５２に入射させることができる。よって、複数のレーザー光を蛍光の励起に有効利用することができる。

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態に係る光源装置１００Ａ２が備える励起光源１０Ａ２を示す正面図である。
図１１は、第２実施形態に係る光源装置１００Ａ２を示す側面図である。

本実施形態に係る光源装置１００Ａ２は、上述の光源部１０Ａに替えて光源部１０Ａ２を備えている点、上述の発光素子５０に替えて赤色光を発する発光素子５０Ａを備えている点で上述の第１実施形態に係る光源装置１００Ａと異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図１〜図７と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図示はしないが、緑色光の蛍光を放射する蛍光体層を有する発光素子は、赤色光の蛍光を放射する発光素子５０Ａとは別に配置されている。緑色光の蛍光を放射する発光素子は、液晶ライトバルブ３００Ｇを照射している。

図１０に示すように、光源部１０Ａ２は、基台１１上に複数（合計１２個）のレーザー光源１２が配置されたレーザー光源アレイである。光源部１０Ａ２には、複数のレーザー光源１２が基台１１の４隅を除いた中央部に配置されている。

図１１は、光源装置１００Ａ２の側面図である。なお、図１１においては、便宜上、集光光学系６０、偏光変換素子７０、ロッドインテグレーター８０、及び平行化レンズ９０の図示を省略している。

図１１に示すように、光源部１０Ａ２から射出された励起光は、光源部１０Ａ２に含まれるコリメーターレンズアレイ２１で平行化され、集光レンズ２３で集光された後に平行化レンズ２５を透過することにより、励起光全体として光線束が細められる。集光レンズ２３は、当該集光レンズ２３の中央部に入射した複数のレーザー光を波長選択反射層５３へ入射させる。励起光は、波長選択反射層５３に相対的に小さい入射角で集光される。

図１３は、蛍光体層５２Ａへ入射する励起光と蛍光体層５２Ａで散乱する蛍光及び励起光を示す模式図である。

図１３に示すように、発光素子５０Ａは、板状の反射体５１と、反射体５１の励起光入射側の面に形成された蛍光体層５２Ａと、蛍光体層５２Ａの反射体５１とは反対側の面に配置された波長選択反射層５３Ａと、を有している。

蛍光体層５２Ａは、ガラス粉末と蛍光体粉末との焼結体である。蛍光体層５２Ａは、反射体５１の上面に貼り付けられている。蛍光体層５２Ａを構成する蛍光体としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。

蛍光体は、６２０ｎｍ付近を中心として、概ね５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの波長領域の蛍光を放射する（図１２参照）。この蛍光には、６３０ｎｍ付近を中心とする波長領域のＲ光が含まれている。光源装置１００Ａ２は、Ｒ光を含む蛍光Ｌ２を射出する。

波長選択反射層５３Ａは、例えば、誘電体多層膜である。波長選択反射層５３Ａは、例えば、ＴｉＯ_２を高屈折率材、ＳｉＯ_２を低屈折率材、ＢＫ７などの光学ガラスを基板とする、４０層から５０層の層構造をなしている。

波長選択反射層５３Ａは、蛍光体層５２から放射された蛍光Ｌ２を透過させる。また、波長選択反射層５３Ａは、光源部１０Ａから射出された励起光Ｌ１のうち所定の入射角で波長選択反射層５３Ａに入射した光を透過させる。

波長選択反射層５３Ａの蛍光体層５２とは反対側の光入射面５３Ａａの法線と、光入射面５３Ａａに入射する励起光の光束の主光線とがなす角度を入射角θ１、入射角θ１のうち最大の入射角をθｍａｘとする。ここで、「最大の入射角」とは、光入射面５３Ａａに入射する複数の励起光のうち最も光入射面５３Ａａの法線と離間して入射する励起光の入射角（光入射面５３ａに入射する励起光の光束を構成する複数の光線のうち最も光入射面５３ａの法線と離間して入射する光線の入射角）である。

波長選択反射層５３Ａは、入射角θ１がθ１≦θｍａｘとなる入射角で波長選択反射層５３Ａに入射した励起光を透過させる。また、波長選択反射層５３Ａは、蛍光体層５２Ａの内部に入射し蛍光体層５２Ａで散乱され光入射面５３Ａａとは反対側の面に入射した励起光のうち入射角θ２がθ２＞θｍａｘとなる入射角で蛍光体層５２Ａから波長選択反射層５３Ａに入射した励起光を反射させる。

なお、波長選択反射層５３Ａは、入射角θ１がθ１＞θｍａｘとなる入射角で波長選択反射層５３Ａに入射した励起光を反射させる機能を有する。本実施形態では、波長選択反射層５３Ａへ入射角θ１がθ１≦θｍａｘとなる入射角で励起光を入射させる構成を採用している。このため、波長選択反射層５３Ａの光入射面５３Ａａに入射する励起光は、光入射面５３Ａａで反射されることはほとんどなく、波長選択反射層５３Ａを透過して蛍光体層５２Ａの内部に入射する。

ピックアップ光学系４０を経て波長選択反射層５３Ａに入射する励起光の最大の入射角θｍａｘは、例えば１０度である。波長選択反射層５３Ａは、例えば、４５０ｎｍ付近の波長の光について、最大の入射角θｍａｘよりも小さい入射角で進行する成分を透過させ、最大の入射角θｍａｘよりも大きい入射角で進行する成分を反射させるように設計されている。

図１４は、入射角を異ならせた場合の入射光の波長と透過率との関係の例を示した図である。

波長選択反射層５３Ａは、入射角が小さくなるに従い、カットオフ波長λｃが長波長となる波長特性を備える。本実施形態でのカットオフ波長は、４５０ｎｍ付近の、波長選択反射層５３Ａに入射する光の透過率が当該光の波長の増加に対して減少しはじめる波長である。波長選択反射層５３Ａは、最大の入射角θｍａｘで入射する光についてのカットオフ波長λｃが、励起光が持つ波長である４５０ｎｍ付近に設定されている。この条件の場合、最大の入射角θｍａｘよりも小さい入射角で波長選択反射層５３Ａに入射する光についてのカットオフ波長λｃは、励起光の波長よりも長波長となる。波長選択反射層５３Ａのカットオフ波長λｃは、例えば、入射角が０度（垂直入射）のとき４７０ｎｍ、入射角が１３度のとき４５０ｎｍ、入射角が４５度のとき４２５ｎｍ、と設定されている。

波長選択反射層５３Ａは、４５０ｎｍの励起光については、カットオフ角度θｃが、最大の入射角θｍａｘよりも若干大きくなるように設定されている。ここで、「カットオフ角度θｃ」とは、波長選択反射層５３Ａの波長特性及び入射光の波長が決められている場合において、入射角の増大に対して透過率が減少し始める入射角である。つまり、カットオフ角度θｃは、波長選択反射層５３Ａに入射する励起光の透過及び反射の境界となる入射角である。例えば、最大の入射角θｍａｘが１０度である場合、カットオフ角度θｃは１３度付近に設定される。波長選択反射層５３Ａは、カットオフ角度θｃよりも小さい入射角で入射する励起光のうち、最大の入射角θｍａｘよりも小さい入射角θ１で入射する成分を透過する。なお、波長選択反射層５３Ａは、蛍光が持つ５５０ｎｍ以上の波長に対しては、広い入射角で反射するよう設計されている。

ピックアップ光学系４０を経て波長選択反射層５３Ａに入射する波長４５０ｎｍ付近の励起光Ｌ１は、最大の入射角θｍａｘである１０度よりも小さい入射角で波長選択反射層５３Ａに入射することにより、ほぼ全てが波長選択反射層５３Ａを透過する。波長選択反射層５３Ａを透過し、蛍光体層５２Ａに入射した励起光Ｌ１の一部は蛍光Ｌ２に変換される。蛍光体層５２Ａで発生した蛍光Ｌ２は、発光位置を中心として散乱する。

蛍光Ｌ２のうち、蛍光体層５２Ａで散乱し、波長選択反射層５３Ａに向かって進行した成分は、波長選択反射層５３Ａを透過し、外部へ射出される。また、反射体５１に向かって進行した成分は、反射体５１の表面で反射する。反射体５１の表面で反射した蛍光Ｌ２は、波長選択反射層５３Ａに向かって進行し、外部へ射出される。

蛍光体層５２Ａに入射した励起光Ｌ１のうち蛍光Ｌ２に変換されなかった成分は、蛍光体層５２Ａで散乱する。励起光Ｌ１のうち、蛍光体層５２Ａで散乱し、波長選択反射層５３Ａに向かって進行し、入射角θ２がθ２＞θｍａｘとなる入射角で波長選択反射層５３Ａに入射した成分は、波長選択反射層５３Ａで反射する。波長選択反射層５３Ａで反射した励起光Ｌ１は、蛍光体層５２Ａの内部を反射体５１に向かって進行する。蛍光体層５２Ａの内部を進行する励起光Ｌ１の一部は、蛍光Ｌ２に変換される。蛍光Ｌ２に変換された成分及び励起光Ｌ１として残存した成分は、それぞれ蛍光体層５２Ａで散乱する。

散乱した蛍光Ｌ２のうち、波長選択反射層５３Ａに向かって進行した成分は、外部へ射出される。また、反射体５１に向かって進行した成分は、反射体５１の表面で反射されて波長選択反射層５３Ａに向かって進行し、外部へ射出される。一方、散乱された励起光Ｌ１のうち、波長選択反射層５３Ａに向かって進行し、入射角θ２がθ２＞θｍａｘとなる入射角で波長選択反射層５３Ａに入射した成分は、波長選択反射層５３Ａで反射し、蛍光体層５２Ａの内部を反射体５１に向かって進行する。

本実施形態の光源装置１００Ａ２によれば、蛍光体層５２Ａで蛍光に変換されずに散乱した励起光Ｌ１（反射体５１で反射した励起光Ｌ１）が波長選択反射層５３Ａに入射する。蛍光体層５２Ａから波長選択反射層５３Ａへ所定の入射角の範囲外の入射角（θ２＞θｍａｘとなる入射角）で入射した励起光Ｌ１は、波長選択反射層５３Ａで反射し、蛍光体層５２Ａの内部で蛍光Ｌ２の励起に利用される。すなわち、蛍光体層５２Ａから波長選択反射層５３Ａへ戻る方向へ進行した励起光Ｌ１の少なくとも一部を、蛍光Ｌ２の励起に有効利用することができる。よって、蛍光体の発光効率の向上を図ることが可能となる。

また、この構成によれば、蛍光体層５２Ａに対して複数のレーザー光が集光して照射されるため、高効率な光源を実現することができる。また、集光レンズ２３の中央部に入射した複数のレーザー光を波長選択反射層５３Ａに入射させるので、垂直に近い角度で入射した励起光を透過する波長選択反射層５３Ａを用いる場合に好適である。

また、この構成によれば、励起光が青色光であり蛍光が赤色光であるので、蛍光が緑色光である場合に比べて、励起光のピーク波長と蛍光のピーク波長との差が大きくなる。このため、励起光とは異なる波長の蛍光を透過するとともに所定の入射角の範囲外の入射角（θ２＞θｍａｘとなる入射角）で入射した励起光を反射する波長選択反射層５３Ａの構成を実現することができる。

また、この構成によれば、レーザー光源１２をレーザー光源アレイの中央部に集めることができるので、光源部１０Ａ２の小型化を図ることができる。

（第２実施形態の第１変形例）
図１５は、第２実施形態に係る光源装置が備える励起光源の第１変形例を示す正面図である。
図１６は、第２実施形態に係る光源装置の第１変形例を示す側面図である。

本変形例に係る光源装置１００Ａ３は、上述の光源部１０Ａ２に替えて光源部１０Ａ３を備えている点で上述の第２実施形態に係る光源装置１００Ａ２と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図１０、図１１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１５に示すように、光源部１０Ａ３は、基台１１上にレーザー光源１２が６個×６個の正方形状に２次元配列（合計３６個）で並べられているレーザー光源アレイである。

図１６に示すように、光源部１０Ａ３の複数のレーザー光源１２のうち、基台１１の外周部に配置されたレーザー光源１２は、複数のレーザー光源１２が配置された平面の法線に対して斜め方向に励起光を射出する。例えば、基台１１上に配置された３６個のレーザー光源１２のうち、基台１１の外周部に配置された２４個のレーザー光源１２は、当該レーザー光源１２から射出されるレーザー光の光束の主光線が集光レンズ２３の中央部を通るよう基台１１の上面に対して傾斜している。一方、基台１１の中央部に配置された１２個のレーザー光源１２は、上述した第２実施形態の配置状態と同様である。光源部１０Ａ３から出射された励起光は、光源部１０Ａ３に含まれるコリメーターレンズアレイ２１で平行化され、集光レンズ２３で集光された後に平行化レンズ２５を透過することにより、励起光全体として光線束が細められる。

本変形例の光源装置１００Ａ３によれば、レーザー光源アレイに配置された複数のレーザー光源１２から射出されるレーザー光のほぼ全てを集光レンズ２３の中央部に入射させることができる。よって、複数のレーザー光を蛍光の励起に有効利用しつつ高効率な光源を実現することが可能となる。

（第２実施形態の第２変形例）
本変形例に係る光源装置は、上述の光源部１０Ａ２において、相対的に短波長のレーザー光を励起光として射出するレーザー光源１２と、相対的に長波長のレーザー光を励起光として射出するレーザー光源１２とを備える。本変形例の光源部は、相対的に基台１１の外側に配置されたレーザー光源１２は、基準波長の光（例えば４５０ｎｍの光）よりも短波長の光（例えば４４５ｎｍの光）を励起光として射出する。一方、相対的に基台１１の内側に配置されたレーザー光源１２（例えば中央部に４つ配置されたレーザー光源１２）は、基準波長の光よりも長波長のレーザー光（例えば４５５ｎｍの光）を励起光として射出する。

波長選択反射層５３Ａは、透過と反射の特性が切り換わる周辺では、同じ入射角で入射する光に対して、長波長の光よりも短波長の光を透過しやすい波長特性を有する。また、同じ波長の光に対して、入射角が大きい光よりも入射角が小さい光を透過しやすい波長特性を有する。すなわち、ある入射角では透過しない波長の光であっても、入射角を小さくすれば透過する場合がある。よって、短波長の光を射出するレーザー光源１２を基台１１の外側に配置し、長波長の光を射出するレーザー光源１２を基台１１の内側に配置すれば、両方のレーザー光を共に波長選択反射層５３Ａを透過させることができ、蛍光体層５２Ａに入射させることができる。よって、複数のレーザー光を蛍光の励起に有効利用することができる。

（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態に係る光源装置が備える励起光源を示す正面図である。

本実施形態に係る光源装置は、上述の光源部１０Ａに替えて光源部１０Ａ４を備えている点で上述の第１実施形態に係る光源装置１００Ａと異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１７に示すように、光源部１０Ａ４は、基台１１上に複数（合計２４個）のレーザー光源１２Ａ４が配置されたレーザー光源アレイである。各レーザー光源１２Ａ４は、基台１１の上面に対して偏光面が放射状に揃えられている。各レーザー光源１２Ａ４は、波長選択反射層の入射面へＰ偏光で入射する光を射出する。なお、図１７中の両矢印は、光源部１０Ａ４から射出される光の偏光方向を表すものとする。

図１８は、Ｐ偏光及びＳ偏光について透過率と入射光の波長との関係の例を表した図である。ここでは、波長選択反射層の入射面へ所定の入射角（例えば４５度）で入射するＰ偏光Ｌｐ及びＳ偏光Ｌｓを示している。

波長選択反射層は、Ｐ偏光に比べてＳ偏光のほうが反射しやすい特性を有する。波長選択反射層のカットオフ波長θｃは、Ｓ偏光に比べてＰ偏光のほうが長波長となる。本変形例の波長選択反射層は、Ｐ偏光に特化する波長特性で設計されている。

本実施形態の光源装置によれば、励起光としてＰ編光を波長選択反射層に入射させることで、励起光が波長選択反射層において広い入射角で透過されやすくなる。一方、蛍光体層の内部の散乱により生じたＳ偏光は、Ｐ偏光よりもカットオフ波長が短波長となるため、Ｐ偏光に比べて波長選択反射層で反射されやすくなる。このため、蛍光体層の内部で散乱し、波長選択反射層を透過する励起光を少なくすることができる。よって、蛍光体の発光効率を向上させることができる。

なお、光源部１０Ａ４は、複数のレーザー光源の全てがＰ偏光を射出するものである場合に限られない。複数のレーザー光源の一部には、Ｐ偏光以外の光を射出するものが混在していてもよい。

また、光源部１０Ａ４は、第１実施形態と同様の構成（複数のレーザー光源が基台の外周部に配置される構成）に限らず、第２実施形態と同様の構成（複数のレーザー光源が基台の中央部に配置される構成）においても適用可能である。

プロジェクターは、光変調装置に透過型の液晶ライトバルブを用いるものに限られない。また、プロジェクターは、反射型のＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）やＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を低起用してもよい。また、プロジェクターは、画像信号に応じて変調された光を被照射面上にて走査させる走査光学系、例えばＭＥＭＳミラー等を適用してもよい。

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、適用することができる。

上記各実施形態においては、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、本発明の光源装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等）に適用することも可能である。

１０Ａ，１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ａ３，１０Ａ４…光源部（励起光源）、１２，１２Ａ４…レーザー光源、２３…集光レンズ（集光手段）、５１…反射体、５２，５２Ａ…蛍光体層、５３，５３Ａ…波長選択反射層、１００Ａ，１００Ａ１，１００Ａ２，１００Ａ３…光源装置、４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調装置）、６００…投写光学系、Ｌ１…励起光、Ｌ２…蛍光、ＰＪ…プロジェクター、θ１，θ２…入射角

Claims (14)

1. 励起光を射出する励起光源と、
   前記励起光を受けて前記励起光とは異なる波長の蛍光を放射する蛍光体層と、
   前記蛍光体層の前記励起光が入射する側とは反対側に配置された、前記励起光と前記蛍光との双方を反射させる反射体と、
   前記励起光源と前記蛍光体層との間の光路上に配置された、前記蛍光を透過させる波長選択反射層と、を備え、
   前記波長選択反射層は、所定の入射角の範囲内の入射角で前記波長選択反射層に入射した励起光を透過して前記所定の入射角の範囲外の入射角で前記波長選択反射層に入射した励起光を反射するよう構成され、前記励起光源は、前記波長選択反射層に対して前記所定の入射角の範囲内の入射角で励起光を入射させることを特徴とする光源装置。
2. 前記波長選択反射層は、θｍｉｎ≦θとなる入射角θで前記波長選択反射層に入射した励起光を透過し、θ＜θｍｉｎとなる入射角θで前記波長選択反射層に入射した励起光を反射するよう構成され、
   前記励起光源は、前記波長選択反射層に対してθｍｉｎ≦θとなる入射角θで励起光を入射させることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記波長選択反射層は、θ≦θｍａｘとなる入射角θで前記波長選択反射層に入射した励起光を透過し、θ＞θｍａｘとなる入射角θで前記波長選択反射層に入射した励起光を反射するよう構成され、
   前記励起光源は、前記波長選択反射層に対してθ≦θｍａｘとなる入射角θで励起光を入射させることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光レンズを備え、
   前記励起光源は、複数のレーザー光源が配置されたレーザー光源アレイであり、
   前記レーザー光源アレイは、複数のレーザー光を前記励起光として前記集光レンズの外周部に入射させ、
   前記集光レンズは、当該集光レンズの外周部に入射した複数のレーザー光の光路を曲げて前記波長選択反射層へ前記レーザー光を入射させることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
5. 前記レーザー光源アレイには、前記複数のレーザー光源がリング状に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記レーザー光源アレイの中央部に配置されたレーザー光源は、前記複数のレーザー光源が配置された平面の法線に対して斜め方向に前記レーザー光を射出することを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
7. 前記レーザー光源アレイは、
   相対的に短波長のレーザー光を前記励起光として射出するレーザー光源と、
   相対的に長波長のレーザー光を前記励起光として射出するレーザー光源と、を備え、
   前記レーザー光源アレイは、前記短波長のレーザー光を前記波長選択反射層に対して前記長波長のレーザー光よりも大きい入射角で入射させることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
8. 前記励起光を前記蛍光体層に集光する集光レンズを備え、
   前記励起光源は、複数のレーザー光源が配置されたレーザー光源アレイであり、
   前記レーザー光源アレイは、複数のレーザー光を前記励起光として前記集光レンズの中央部に入射させ、
   前記集光レンズは、当該集光レンズの中央部に入射した複数のレーザー光を前記波長選択反射層へ入射させることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
9. 前記レーザー光源アレイの外周部に配置されたレーザー光源は、前記複数のレーザー光源が配置された平面の法線に対して斜め方向に前記レーザー光を射出することを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
10. 前記レーザー光源アレイは、
    相対的に短波長のレーザー光を前記励起光として射出するレーザー光源と、
    相対的に長波長のレーザー光を前記励起光として射出するレーザー光源と、を備え、
    前記レーザー光源アレイは、前記短波長のレーザー光を前記波長選択反射層に対して前記長波長のレーザー光よりも小さい入射角で入射させることを特徴とする請求項８または９に記載の光源装置。
11. 前記複数のレーザー光源は、前記波長選択反射層へＰ偏光を入射させることを特徴とする請求項４〜１０のいずれか一項に記載の光源装置。
12. 前記波長選択反射層は、前記蛍光体層の前記反射体とは反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光源装置。
13. 前記励起光は青色光であり、前記蛍光は赤色光であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光源装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光源装置と、
    前記光源装置から射出された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変調光を投写画像として投写する投写光学系と、
    を備えることを特徴とするプロジェクター。

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