JP7020315B2 - 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、プロジェクターに用いる光源装置として、青色レーザー光と、青色レーザー光で励起して生成した黄色蛍光とを合成して照明光を生成する技術がある。さらに下記特許文献１には、黄色の蛍光、青色レーザー光及び赤色レーザー光を合成して照明光を生成する光源装置が開示されている。

特開２０１６－２２４３０４号公報

しかしながら、上記光源装置において、赤色レーザー光を黄色蛍光に合成するミラーが黄色蛍光の光路上に配置されている。そのため、黄色蛍光に含まれる赤色成分がミラーで反射されることで有効利用できず、光損失を生じるという問題があった。

上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の光源装置は、青色レーザー光を射出する青色レーザー発光素子と、赤色レーザー光を射出する赤色レーザー発光素子と、前記青色レーザー光により励起されて黄色蛍光を生成する蛍光体と、前記黄色蛍光と前記青色レーザー光の一部とを合成して合成光を生成する合成手段と、前記合成手段の後段に設けられた偏光変換素子と、前記偏光変換素子の光射出側に設けられ、前記赤色レーザー光を反射するミラーと、を備え、前記ミラーは、前記偏光変換素子から射出された前記合成光と重ならない位置にあることを特徴とする。

上記態様の光源装置では、前記合成手段と前記偏光変換素子との間に設けられた第１光均一化手段と、前記偏光変換素子の光射出側に設けられた重畳レンズと、を備え、前記ミラーで反射された前記赤色レーザー光は、前記重畳レンズに入射するのが好ましい。

上記態様の光源装置では、前記赤色レーザー発光素子と前記ミラーとの間に設けられた第２光均一化手段をさらに備えるのが好ましい。

上記態様の光源装置では、前記第１光均一化手段は、第１レンズインテグレーターから構成され、前記第２光均一化手段は、第２レンズインテグレーターから構成され、前記第１レンズインテグレーターは、第１マルチレンズと第２マルチレンズとを有し、前記第２レンズインテグレーターは、第３マルチレンズと第４マルチレンズとを有しており、前記第１マルチレンズを構成する第１小レンズと前記第３マルチレンズを構成する第３小レンズとは、相似形であるのが好ましい。

上記態様の光源装置では、前記第２レンズインテグレーターにおけるレンズ分割数は、前記第１レンズインテグレーターにおけるレンズ分割数より多いのが好ましい。

上記態様の光源装置では、前記偏光変換素子は、入射した光を所定方向の偏光成分に変換する偏光変換領域を有し、前記偏光変換素子を光軸方向から平面視した状態において、前記ミラーは前記偏光変換領域の外側に配置されるのが好ましい。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、上記態様に係る光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えることを特徴とする。

図１は実施形態のプロジェクターの概略構成図である。 図２は光源装置２の概略構成を示す図である。 図３は重畳レンズ３３における各ミラーの配置を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
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、投射光学系６とを備えている。

本実施形態の光源装置２は、色分離光学系３に向けて照明光ＷＬを射出する。本実施形態において、照明光ＷＬは、合成光ＷＬ１と補助光線ＲＬとを含み、全体として白色の光である。
色分離光学系３は、光源装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲ（例えば、波長帯が６００ｎｍ～７００ｎｍの光）と、緑色光ＬＧ（例えば、波長帯が５００ｎｍ～６００ｎｍの光）と、青色光ＬＢ（例えば、波長帯が４４０ｎｍ～４７０ｎｍの光）とに分離する。

色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを概略備えている。

第１の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及び青色光ＬＢ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２の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を透過することによって、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。

第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されて、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されて、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。

第１のリレーレンズ９ａは青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂと第２の全反射ミラー８ｂと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の光路中における第２の全反射ミラー８ｂと第３の全反射ミラー８ｃと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、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。

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及び射出側各々には、偏光板（図示せず。）が配置されている。以下、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂを単に光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと称すことにする。

また、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂは、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂそれぞれに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢそれぞれをテレセントリックにする。

合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからの画像光が入射する。合成光学系５は、各々が赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投射光学系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。

投射光学系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。

（光源装置）
続いて、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、光源装置２は、青色アレイ光源２１Ａと、第１コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１の位相差板２８ａと、光分離合成素子２５と、第１の集光光学系２６と、蛍光発光素子２７と、第２の位相差板２８ｂと、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０と、第１レンズインテグレーター（第１光均一化手段）３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３と、複数の赤色補助光源４０と、ミラー４１と、複数の第２レンズインテグレーター（第２光均一化手段）４２と、複数の第２コリメーター光学系４３とを備えている。

青色アレイ光源２１Ａと、第１コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１の位相差板２８ａと、光分離合成素子２５と、第２の位相差板２８ｂと、第２の集光光学系２９と、拡散反射素子３０とは、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。なお、光軸ａｘ１は、青色アレイ光源２１Ａの光軸である。

一方、蛍光発光素子２７と、第１の集光光学系２６と、光分離合成素子２５と、第１レンズインテグレーター３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３とは、照明光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ１と照明光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交する。

青色アレイ光源２１Ａは複数の青色レーザー発光素子２１ａを備える。複数の青色レーザー発光素子２１ａは光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に並んで配置されている。青色レーザー発光素子２１ａは、例えば青色の光線ＢＬ（例えば波長帯が４４０ｎｍ～４７０ｎｍの青色レーザー光）を射出する。

青色アレイ光源２１Ａから射出された光線ＢＬは、第１コリメーター光学系２２に入射する。第１コリメーター光学系２２は、青色アレイ光源２１Ａから射出された光線ＢＬを平行光に変換する。第１コリメーター光学系２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ２２ａは、複数の青色レーザー発光素子２１ａに対応して配置される。

第１コリメーター光学系２２を通過した光線ＢＬは、アフォーカル光学系２３に入射する。アフォーカル光学系２３は、光線ＢＬの光束径を調整する。アフォーカル光学系２３は、例えば凸レンズ２３ａ，凹レンズ２３ｂから構成されている。

アフォーカル光学系２３を通過した光線ＢＬは第１の位相差板２８ａに入射する。第１の位相差板２８ａは、例えば回転可能とされた１／２波長板である。青色レーザー発光素子２１ａから射出された光線ＢＬは直線偏光である。第１の位相差板２８ａの回転角度を適切に設定することにより、第１の位相差板２８ａを透過する光線ＢＬを、光分離合成素子２５に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光線とすることができる。第１の位相差板２８ａを回転させることにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を変化させることができる。

第１の位相差板２８ａを通過することで生成されたＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む光線ＢＬは光分離合成素子２５に入射する。光分離合成素子２５は、光軸ａｘ１及び照明光軸ａｘ２に対して４５°の角度をなすように配置される。
光分離合成素子２５は、光線ＢＬを、光分離合成素子２５に対するＳ偏光成分の光線ＢＬｓとＰ偏光成分の光線ＢＬｐとに分離する偏光分離機能を有する。また、光分離合成素子２５は光線ＢＬとは波長帯が異なる蛍光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有する。これにより、光分離合成素子２５は、後述のように、光線ＢＬの一部であるＳ偏光成分（光線ＢＬｓ）と蛍光ＹＬとを合成する合成手段として機能する。

具体的に、光分離合成素子２５は、Ｓ偏光成分の光線ＢＬｓを反射させ、Ｐ偏光成分の光線ＢＬｐを透過させる。光分離合成素子２５から射出されたＳ偏光の光線ＢＬｓは、第１の集光光学系２６に入射する。第１の集光光学系２６は、光線ＢＬｓを蛍光体３４に向けて集光させる。

本実施形態において、第１の集光光学系２６は、例えば第１レンズ２６ａ及び第２レンズ２６ｂから構成される。第１の集光光学系２６から射出された光線ＢＬｓは、蛍光発光素子２７に集光した状態で入射する。蛍光発光素子２７は、蛍光体３４と、この蛍光体３４を支持する基板３５と、蛍光体３４を基板３５に固定する固定部材３６とを有している。

本実施形態において、蛍光体３４は、該蛍光体３４の側面と基板３５との間に設けられた固定部材３６により、基板３５に固定される。蛍光体３４は、光線ＢＬｓの入射する側と反対側の面において、基板３５に接触する。

蛍光体３４は、光線ＢＬｓを吸収して励起される蛍光体を含む。この光線ＢＬｓにより励起された蛍光体は、例えば波長帯が５００～７００ｎｍの蛍光（黄色蛍光）ＹＬを射出する。

蛍光体３４の光線ＢＬｓが入射する側とは反対側（第１の集光光学系２６とは反対側）には反射部３７が設けられている。反射部３７は、蛍光体３４で生成された蛍光ＹＬのうち、基板３５に向かって進む成分を反射する。

基板３５の蛍光体３４を支持する面とは反対側の面には、ヒートシンク３８が配置されている。蛍光発光素子２７では、このヒートシンク３８を介して放熱できるため、蛍光体３４の熱劣化を防ぐことができる。

蛍光体３４で生成された蛍光ＹＬのうち、一部の蛍光ＹＬは、反射部３７によって反射され、蛍光体３４の外部へと射出される。また、蛍光体３４で生成された蛍光ＹＬのうち、他の一部の蛍光ＹＬは、反射部３７を介さずに蛍光体３４の外部へと射出される。このようにして、蛍光ＹＬが蛍光体３４から射出される。

蛍光体３４から射出された蛍光ＹＬは、非偏光の光である。蛍光ＹＬは、第１の集光光学系２６を通過した後、光分離合成素子２５に入射する。そして、この蛍光ＹＬは、光分離合成素子２５から第１レンズインテグレーター３１に向けて進む。

一方、光分離合成素子２５から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、第２の位相差板２８ｂに入射する。第２の位相差板２８ｂは、光分離合成素子２５と拡散反射素子３０との間の光路中に配置された１／４波長板から構成されている。したがって、光分離合成素子２５から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、この第２の位相差板２８ｂによって、例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、第２の集光光学系２９に入射する。
第２の集光光学系２９は、例えばレンズ２９ａから構成され、青色光ＢＬｃ１を集光させた状態で拡散反射素子３０に入射させる。

拡散反射素子３０は、光分離合成素子２５における蛍光体３４の反対側に配置され、第２の集光光学系２９から射出された青色光ＢＬｃ１を光分離合成素子２５に向けて拡散反射させる。拡散反射素子３０としては、青色光ＢＬｃ１をランバート反射させつつ、且つ、偏光状態を乱さないものを用いることが好ましい。なお、拡散反射素子３０として円板状の拡散反射板を回転させる構成を採用してもよい。

以下、拡散反射素子３０によって拡散反射された光を青色光ＢＬｃ２と称する。本実施形態によれば、青色光ＢＬｃ１を拡散反射させることで略均一な照度分布の青色光ＢＬｃ２が得られる。例えば、右回り円偏光の青色光ＢＬｃ１は左回り円偏光の青色光ＢＬｃ２として反射される。青色光ＢＬｃ２は第２の集光光学系２９によって平行光に変換された後に再び第２の位相差板２８ｂに入射する。

左回り円偏光の青色光ＢＬｃ２は、第２の位相差板２８ｂによってＳ偏光の青色光ＢＬｓ１に変換される。Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ１は、光分離合成素子２５によって第１レンズインテグレーター３１に向けて反射される。

このように青色光ＢＬｓ１及び蛍光ＹＬは、光分離合成素子２５から互いに同一方向に向けて射出される。したがって、青色光ＢＬｓ１及び蛍光ＹＬは、光分離合成素子２５で互いに合成されて白色の合成光ＷＬ１を生成する。

合成光ＷＬ１は、第１レンズインテグレーター３１に向けて射出される。第１レンズインテグレーター３１は、第１マルチレンズ３１ａと第２マルチレンズ３１ｂとを有する。第１マルチレンズ３１ａは合成光ＷＬ１（蛍光ＹＬおよび青色光ＢＬｓ１）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３１ａｍを有する。

第１マルチレンズ３１ａのレンズ面（第１小レンズ３１ａｍの表面）と光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各々の画像形成領域とは互いに共役となっている。そのため、第１小レンズ３１ａｍ各々の形状は、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域の形状と略相似形（矩形状）となっている。これにより、第１マルチレンズ３１ａから射出された部分光束各々が光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域にそれぞれ効率良く入射する。

第２マルチレンズ３１ｂは、第１マルチレンズ３１ａの複数の第１小レンズ３１ａｍに対応する複数の第２小レンズ３１ｂｍを有する。第２マルチレンズ３１ｂは、重畳レンズ３３とともに、第１マルチレンズ３１ａの各第１小レンズ３１ａｍの像を光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。

第１レンズインテグレーター３１を透過した合成光ＷＬ１は、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、偏光分離膜と位相差板（１／２位相差板）とをアレイ状に並べて構成される。偏光変換素子３２は、非偏光の蛍光ＹＬを含む合成光ＷＬ１を直線偏光に変換して射出する光射出領域３２ａを有する。本実施形態において、光射出領域３２ａの平面形状は矩形状である。

偏光変換素子３２は、合成光ＷＬ１の偏光方向を所定方向に変換する。より具体的に、偏光変換素子３２は、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの光入射側に配置された偏光板（不図示）の透過軸の方向に対応させる。これにより、上述のように合成光ＷＬ１を分離して得られる赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢの偏光方向は、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの入射側偏光板の透過軸方向に対応する。よって、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢは入射側偏光板でそれぞれ遮光されることなく、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域にそれぞれ良好に導かれる。

偏光変換素子３２を透過した合成光ＷＬ１は、重畳レンズ３３に入射する。重畳レンズ３３は第１レンズインテグレーター３１と協同して、被照明領域における合成光ＷＬ１の照度分布を均一化する。

ところで、例えば、６５００Ｋの白色光を合成光ＷＬ１で実現するためは赤色成分が不足する。そこで、青色アレイ光源２１Ａから射出する光線ＢＬの出力を高くすることで、蛍光ＹＬに含まれる赤色成分を増やすことも考えられる。しかしながら、この場合、赤色以外の成分（青色成分、緑色成分）は余剰となるため、結果的に光損失を発生させてしまう。

これに対し、本実施形態の光源装置２は、複数（例えば、４つ）の赤色補助光源４０によって赤色成分を補った照明光ＷＬを生成することが可能である。各赤色補助光源４０は赤色レーザー発光素子４０ａを備える。赤色レーザー発光素子４０ａは、例えば赤色の補助光線ＲＬ（例えばピーク波長が６３０～６５０ｎｍの赤色レーザー光）を射出する。本実施形態では、不足する赤色成分を補うために赤色補助光源４０を複数設けるため、各赤色補助光源４０から射出する補助光線ＲＬの出力をスペックルを目立たせない程度に抑えることができる。
なお、赤色レーザー発光素子４０ａから射出された補助光線ＲＬは直線偏光であって、その偏光方向は偏光変換素子３２を透過した合成光ＷＬ１の偏光方向と同じである。

各赤色補助光源４０から射出された補助光線ＲＬは、対応する第２コリメーター光学系４３に入射する。第２コリメーター光学系４３は、赤色補助光源４０から射出された補助光線ＲＬを平行光に変換する。第２コリメーター光学系４３は１枚のコリメーターレンズ４３ａから構成される。

第２コリメーター光学系４３により平行化された補助光線ＲＬは、対応する第２レンズインテグレーター４２に入射する。第２レンズインテグレーター４２は、透明基板４２ｃと、透明基板４２ｃの一方面側に設けられた第３マルチレンズ４２ａと、透明基板４２ｃの他方面側に設けられた第４マルチレンズ４２ｂとを有する。すなわち、本実施形態の第２レンズインテグレーター４２は、第３マルチレンズ４２ａと第４マルチレンズ４２ｂとが一体に形成されている。これにより、第２レンズインテグレーター４２は小型化される。

第３マルチレンズ４２ａは、透明基板４２ｃの光入射面側に形成された、赤色補助光源４０から射出された補助光線ＲＬを複数の部分光線束に分割する、複数の第３小レンズ４２ａｍを有する。

第２レンズインテグレーター４２を透過した補助光線ＲＬは、対応するミラー４１に入射する。本実施形態において、各ミラー４１は、偏光変換素子３２の光射出側、すなわち、重畳レンズ３３と偏光変換素子３２との間に設けられる。各ミラー４１は、補助光線ＲＬを射出する赤色補助光源４０の光軸ａｘ３に対して４５°の角度をなすように配置されている。

図３は重畳レンズ３３に対する各ミラーの配置を示す正面図である。
図３に示すように、重畳レンズ３３は円形状を有する。重畳レンズ３３は、レンズ有効径３３Ｒを偏光変換素子３２の矩形状の光射出領域３２ａよりも大きくすることで、偏光変換素子３２を透過した合成光ＷＬ１を効率良く飲み込む。ここで、光射出領域３２ａの大きさは、偏光変換素子３２を照明光軸ａｘ２方向に平面視した状態において、偏光変換素子３２の外形と略同じである。

本実施形態において、４つのミラー４１が、重畳レンズ３３のレンズ有効径３３Ｒ内かつ光射出領域３２ａの外側に配置される。より具体的に、４つのミラー４１は、図３に示す重畳レンズ３３の上下方向における空きスペース（光が入射しないスペース）に配置される。４つのミラー４１は、重畳レンズ３３のレンズ光軸３３ａに対して軸対称となる位置に配置される。

具体的に、各ミラー４１は、偏光変換素子３２から射出された合成光ＷＬ１と重ならない位置に配置される。そのため、ミラー４１は合成光ＷＬ１の光路上に位置しないので、合成光ＷＬ１がミラー４１に入射することがない。したがって、ミラー４１は合成光ＷＬ１を反射することがなく、合成光ＷＬ１における損失の発生が低減される。

各ミラー４１は、補助光線ＲＬを重畳レンズ３３に向けて反射する。これにより、重畳レンズ３３には、補助光線ＲＬ及び合成光ＷＬ１が入射する。重畳レンズ３３において、補助光線ＲＬと合成光ＷＬ１とが合成されて白色の照明光ＷＬを生成する。
各ミラー４１で反射された補助光線ＲＬは、重畳レンズ３３の周辺領域（合成光ＷＬ１の入射しない領域）に入射する。すなわち、補助光線ＲＬは、重畳レンズ３３のレンズ光軸から離れた位置に入射する。そのため、補助光線ＲＬは重畳レンズ３３を透過する際、収差の影響を受けやすい成分、すなわち光変調装置４Ｒの画像形成領域に対して斜め方向から入射する成分が増える。そのため、補助光線ＲＬにおける被照明領域上での重畳性能が低下しやすい。

これに対し、本実施形態の光源装置２では、第２レンズインテグレーター４２におけるレンズ分割数を、第１レンズインテグレーター３１におけるレンズ分割数の例えば３倍あるいは４倍の大きさに設定した。すなわち、第３マルチレンズ４２ａにおける第３小レンズ４２ａｍの数は、第１マルチレンズ３１ａにおける第１小レンズ３１ａｍの数よりも多い。そのため、第２レンズインテグレーター４２は、第１レンズインテグレーター３１よりも高い重畳性能を有したものとなる。よって、補助光線ＲＬは重畳性能の高い第２レンズインテグレーター４２を介して被照明領域に照射されるので、上述した収差の影響が小さくなる。

また、本実施形態では、重畳レンズ３３のレンズ光軸３３ａに対して軸対称となる位置にミラー４１をそれぞれ配置したので、補助光線ＲＬが光変調装置４Ｒの画像形成領域に対して軸対称となる方向から入射するようになる。これにより、光変調装置４Ｒの画像形成領域上における照度分布の均一性を向上することができる。

図２に戻って、第３マルチレンズ４２ａのレンズ面（第３小レンズ４２ａｍの表面）は、第１マルチレンズ３１ａのレンズ面（第１小レンズ３１ａｍの表面）と互いに共役となっている。そのため、第３小レンズ４２ａｍ各々の形状は、第１小レンズ３１ａｍ各々の形状と略相似形となっている。

上述したように第１小レンズ３１ａｍ各々の形状は、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各画像形成領域の形状と略相似形（矩形状）であるため、第３小レンズ４２ａｍの形状も矩形となる。これにより、第３マルチレンズ４２ａから射出された補助光線ＲＬの部分光束各々は赤色光ＬＲとして光変調装置４Ｒの画像形成領域に効率良く入射する。

本実施形態において、補助光線ＲＬの偏光方向は偏光変換素子３２を透過した合成光ＷＬ１と同じである。そのため、補助光線ＲＬは、合成光ＷＬ１に含まれる赤色成分と同様、入射側偏光板で遮光されることなく、光変調装置４Ｒの画像形成領域に効率良く導かれる。

第４マルチレンズ４２ｂは、透明基板４２ｃの光射出面側に形成された、第３マルチレンズ４２ａの複数の第３小レンズ４２ａｍに対応する、複数の第４小レンズ４２ｂｍを有する。第４マルチレンズ４２ｂは重畳レンズ３３とともに、第３マルチレンズ４２ａの各第３小レンズ４２ａｍの補助光線ＲＬの像を光変調装置４Ｒの画像形成領域の近傍に結像させる。

以上のように、本実施形態の光源装置２によれば、ミラー４１が偏光変換素子３２の光射出領域３２ａから射出された合成光ＷＬ１と重ならない位置に配置されるため、光損失の発生を低減しつつ照明光ＷＬの赤色成分を補うことができる。よって、最適なホワイトバランスの照明光ＷＬを生成できる。

また、本実施形態の光源装置２では、赤色補助光源４０とミラー４１との間に設けられた第２レンズインテグレーター４２を備えるので、補助光線ＲＬによって光変調装置４Ｒの画像形成領域を均一に照明することができる。

また、本実施形態の光源装置２では、第１マルチレンズ３１ａを構成する第１小レンズ３１ａｍと第３マルチレンズ４２ａを構成する第３小レンズ４２ａｍとが相似形であるため、第１小レンズ３１ａｍ及び第３小レンズ４２ａｍから射出される部分光束を同一の被照明領域（光変調装置４Ｒの画像形成領域）に効率良く入射させることができる。

また、本実施形態の光源装置２では、第３マルチレンズ４２ａにおけるレンズ分割数（第３小レンズ４２ａｍの数）を第１マルチレンズ３１ａにおけるレンズ分割数（第１小レンズ３１ａｍの数）よりも多くしたので、第１レンズインテグレーター３１よりも第２レンズインテグレーター４２の重畳性能を高くすることができる。これにより、重畳レンズ３３の周辺領域に入射する補助光線ＲＬにおける収差の影響を低減して、光変調装置４Ｒの画像形成領域を補助光線ＲＬによって均一に照明することができる。

また、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を備えるので、光利用効率が高く明るく良質な画像を表示できる。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では赤色補助光源４０を４つ設ける場合を例に挙げたが、赤色補助光源４０の数はこれに限定されない。例えば、赤色光の補助量が少なくて良い場合、赤色補助光源４０を１つのみ設けてもよい。

また、上記実施形態では第１光均一化手段及び第２光均一化手段としてレンズインテグレーターを用いる場合を例に挙げたが、第１光均一化手段及び第２光均一化手段としてロッドレンズを用いた構成を採用してもよい。

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。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

１…プロジェクター、２…光源装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学系、２１ａ…青色レーザー発光素子、２６ａ…第１レンズ、２６ｂ…第２レンズ、２９ａ…レンズ、３１…第１レンズインテグレーター、３１…第１レンズインテグレーター（第１光均一化手段）、３１ａ…第１マルチレンズ、３１ｂ…第２マルチレンズ、３２…偏光変換素子、３２ａ…光射出領域、３３…重畳レンズ、３４…蛍光体、４０ａ…赤色レーザー発光素子、４１…ミラー、４２…第２レンズインテグレーター、４２…第２レンズインテグレーター（第２光均一化手段）、４２ａ…第３マルチレンズ、４２ｂ…第４マルチレンズ、３１ａｍ…第１小レンズ、４２ａｍ…第３小レンズ、ａｘ１，ａｘ２，ａｘ３…光軸、ＷＬ１…合成光、ＷＬ…照明光、ＹＬ…蛍光（黄色蛍光）。

Claims (7)

1. 青色レーザー光を射出する青色レーザー発光素子と、
   赤色レーザー光を射出する赤色レーザー発光素子と、
   前記青色レーザー光により励起されて黄色蛍光を生成する蛍光体と、
   前記黄色蛍光と前記青色レーザー光の一部とを合成して合成光を生成する合成手段と、
   前記合成手段の後段に設けられた偏光変換素子と、
   前記偏光変換素子の光射出側に設けられ、前記赤色レーザー光を反射するミラーと、を備え、
   前記ミラーは、前記偏光変換素子から射出された前記合成光と重ならない位置にある
   光源装置。
2. 前記合成手段と前記偏光変換素子との間に設けられた第１光均一化手段と、
   前記偏光変換素子の光射出側に設けられた重畳レンズと、を備え、
   前記ミラーは、前記重畳レンズと前記偏光変換素子との間に設けられ、
   前記ミラーで反射された前記赤色レーザー光と前記合成光とは、前記重畳レンズに入射する
   請求項１に記載の光源装置。
3. 前記赤色レーザー発光素子と前記ミラーとの間に設けられた第２光均一化手段をさらに備える
   請求項２に記載の光源装置。
4. 前記第１光均一化手段は、第１レンズインテグレーターから構成され、
   前記第２光均一化手段は、第２レンズインテグレーターから構成され、
   前記第１レンズインテグレーターは、第１マルチレンズと第２マルチレンズとを有し、
   前記第２レンズインテグレーターは、第３マルチレンズと第４マルチレンズとを有しており、
   前記第１マルチレンズを構成する第１小レンズと前記第３マルチレンズを構成する第３小レンズとは、相似形である
   請求項３に記載の光源装置。
5. 前記第２レンズインテグレーターにおけるレンズ分割数は、前記第１レンズインテグレーターにおけるレンズ分割数より多い
   請求項４に記載の光源装置。
6. 前記偏光変換素子は、前記合成光を所定方向の偏光に変換して射出する光射出領域を有し、
   前記偏光変換素子を光軸方向から平面視した状態において、前記ミラーは前記光射出領域の外側に配置される
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源装置と、
   前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
   前記画像光を投射する投射光学系と、を備える
   プロジェクター。

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