JP7163140B2 - 光源装置及びこれを用いた投写型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及びこれを用いた投写型表示装置に関する。

青色光を発する青色レーザーダイオード（以後、青色ＬＤ）と、青色ＬＤからの青色光の一部を緑色光及び赤色光に変換する黄色蛍光体を用いてカラー画像を表示することが可能なプロジェクタとして、特許文献１に開示されているプロジェクタが知られている。

特許文献１には、２つの青色ＬＤアレイからの青色光を、交互に配置された透過領域と反射領域を有する光合成部で合成し、合成した青色光の一部を黄色蛍光体に導く光源装置を用いたプロジェクタが開示されている。

特開２０１６－１８６８９２号公報

黄色蛍光体は緑色光と赤色光を射出することが可能であるが、黄色蛍光体においては緑色光に対して赤色光が不足する傾向がある。このため、投写画像に用いる赤色光が黄色蛍光体からの赤色光のみである前述の特許文献１に記載のプロジェクタにおいては、赤味がかった画像を充分な明るさでスクリーンに投写することが困難である。

そこで、本発明は、従来よりも明るい画像の投写を実現することが可能な光源装置及びこれを用いた投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、上記の目的を達成するために、
第１の波長帯域の光を射出する第１の光源部と、
前記第１の波長帯域の光とは波長帯域が異なる第２の波長帯域の光を射出する第２の光源部と、
前記第１の光源部からの光を透過させる透過領域と、前記第２の光源部からの光を反射する反射領域を備える光合成部と、
波長変換部と、
拡散部と、
前記光合成部からの光が入射する第１の位相差板と、
前記第１の位相差板からの光のうち第１の偏光方向の光を前記波長変換部に導くとともに、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の光を前記拡散部に導く偏光分離部と、
前記偏光分離部と前記拡散部との間に設けられた第２の位相差板を備え、前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光のうち一方は青色帯域の光であり、他方は赤色帯域の光であることを特徴とする。

本発明によれば、従来よりも明るい画像の投写を実現することが可能な光源装置及びこれを用いた投写型表示装置を提供することが可能となる。

各実施例の光源装置を搭載した投写型表示装置の構成図 第１実施例の光源装置の構成図 各実施例の光源装置が有する光合成部の構成図 第１実施例の光源装置における青色光の光路を示す図 第１実施例の光源装置における赤色光の光路を示す図 第１実施例の光源装置における蛍光光の光路を示す図 各実施例における偏光分離膜の特性図 各実施例における光源装置からの光の分光分布を示す図 第２実施例の光源装置の構成図 第２実施例の偏光分離部の構成図 第２実施例の光源装置における青色光の光路を示す図 第２実施例の光源装置における赤色光の光路を示す図 第２実施例の光源装置における蛍光光の光路を示す図 変形例の光合成部の構成図

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

（投写型表示装置の構成）
まず、図１を用いて後述の各実施例に記載の光源装置を搭載可能なプロジェクタ（投写型表示装置）Ｐの構成について説明する。

プロジェクタＰは光源装置１００、光源装置１００からの光を変調する光変調部、スクリーン（被投写面）ＳＣに画像を投写する投写レンズ（投写光学系）ＰＬを保持するための保持部ＳＵを備えている。ここでいう光変調部とは後述の赤色光用の光変調部ＬＰ１、緑色光用の光変調部ＬＰ２、青色光の光変調部ＬＰ３の総称からなる。図１において光変調部は赤色光用の光変調部ＬＰ１、緑色光用の光変調部ＬＰ２、青色光の光変調部ＬＰ３は透過型の液晶パネルによって構成されている。

なお、保持部ＳＵは投写レンズＰＬを着脱可能に保持してもよいし、投写レンズＰＬが保持部ＳＵから取り外せない構成であってもよい。また保持部ＳＵは投写レンズＰＬを保持しつつ、投写レンズＰＬの光軸と直交する方向に投写レンズＰＬをシフト可能なシフト部として構成されていてもよい。

プロジェクタＰはさらに照明光学系ＩＳ、色分離合成系、投写レンズＰＬを備えている。色分離合成系とは後述のダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２、ミラーＭ１、Ｍ２及びＭ３、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２及びＦＬ３、リレーレンズＲＬ１及びＲＬ２から構成されている。

後述の各実施例で示す光源装置１００、１０１が射出する赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは、照明光学系ＩＳを介してダイクロイックミラーＤＭ１に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ１は赤色光Ｒを透過させ、緑色光Ｇと青色光Ｂを反射する特性を有する。なお、照明光学系ＩＳは第１フライアイレンズ、第２フライアイレンズ、偏光方向を特定の方向に揃える偏光変換部などを備えており、光変調部を均一な照度分布で照明する機能を有する。

（赤色光Ｒの光路）
ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した赤色光ＲはミラーＭ１、フィールドレンズＦＬ１を介して赤色光用の光変調部ＬＰ１に入射する。赤色光用の光変調部ＬＰ１に入射した赤色光Ｒは画像信号に基づいて赤色光用の光変調部ＬＰ１によって変調され、合成プリズムＣＰに入射する。

（緑色光Ｇの光路）
ダイクロイックミラーＤＭ１によって反射された緑色光ＧはダイクロイックミラーＤＭ２に入射する。ダイクロイックミラーＤＭ２は緑色光Ｇを反射して青色光Ｂを透過させる特性を有する。ダイクロイックミラーＤＭ２によって反射された緑色光ＧはフィールドレンズＦＬ２を介して緑色光用の光変調部ＬＰ２に入射する。緑色光用の光変調部ＬＰ２に入射した緑色光Ｇは画像信号に基づいて緑色光用の光変調部ＬＰ２によって変調され、合成プリズムＣＰに入射する。

（青色光Ｂの光路）
ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した青色光ＢはダイクロイックミラーＤＭ２も透過する。ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した青色光Ｂは、リレーレンズＲＬ１、ミラーＭ２、リレーレンズＲＬ２、ミラーＭ３、フィールドレンズＦＬ３を介して青色光用の光変調部ＬＰ３に入射する。青色光用の光変調部ＬＰ３に入射した青色光Ｂは画像信号に基づいて青色光用の光変調部ＬＰ３によって変調され、合成プリズムＣＰに入射する。

以上の光路で合成プリズムＣＰに入射した赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂは合成プリズムＣＰによって投写レンズＰＬに導かれ、最終的にスクリーンＳＣに到達する。

〔第１実施例〕
（光源装置１００の構成）
次に、図２を用いて本発明の第１実施例としての光源装置１００の構成について説明する。

図２に示すように光源装置１００は、赤色光Ｒ（第１の波長帯域の光）を射出する赤色ＬＤアレイ（第１の光源部）１と、青色光Ｂ（第２の波長帯域の光）を射出する青色ＬＤアレイ（第２の光源部）２を備える。光源装置１００はさらに赤色光Ｒを透過させる透過領域と、青色光Ｂを反射する反射領域を備える光合成部３を備える。

光合成部３は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、透明基板３１の面のうち青色ＬＤアレイ２が設けられている側の面３１Ａの一部にアルミ反射膜３２（反射部）が設けられた構成になっている。前述の透過領域とは透明基板３１のうちアルミ反射膜３２が設けられていない領域３１Ｔのことであり、前述の反射領域とはアルミ反射膜３２が設けられている領域３１Ｒのことである。つまり、光合成部３は、反射領域を有する反射部と、透過領域を有する透過部とが設けられた透明基板３１を含む。

また、図３（ｃ）に示すように、透明基板３１の面のうち赤色ＬＤアレイ１が設けられている側の面３１Ｂには反射防止膜が設けられている。これにより、赤色ＬＤアレイ１からの赤色光Ｒのほとんどを光合成部３に導くことが可能となる。

光源装置１００はさらに正レンズ４１と負レンズ４２を備え、光合成部３からの光の幅を狭くする圧縮光学系４と、光合成部３からの光の進行方向と平行な方向を回転軸として回転可能なλ／２板（第１の位相差板）５を備えている。圧縮光学系４で光合成部３からの光の幅を狭くすることで圧縮光学系４以降に設けられている各光学部材を小型にすることが可能となり、光源装置１００全体も小型にすることが可能となる。また、λ／２板５を回転させることで、光合成部３からの光のうち後述の蛍光体ユニット１２に導かれる光の光量と拡散体ユニット９に導かれる光の光量との比を変えることが可能となる。その結果、投写画像の色味を調整することが可能となる。

光源装置１００はさらに偏光分離部６、λ／４板（第２の位相差板）７、集光レンズ８１及び８２を備える集光光学系８、拡散体ホイール９１とモータ９２を備える拡散体ユニット（拡散部）９を備えている。集光光学系８はλ／４板７からの光を拡散体ホイール９１に導くとともに、拡散体ホイール９１からの光を取り込みつつ平行光化してλ／４板７に導く機能を有している。拡散体ホイール９１はλ／４板７からの光を拡散させるための拡散層がアルミ基板上にリング状に設けられた構成を有している。拡散体ホイール９１はモータ９２によって回転しているために拡散層の特定の一か所に光が当たり続けることを防ぎ、拡散層の劣化を抑制することが可能となっている。

光源装置１００はさらにλ／４板（第３の位相差板）１０、集光レンズ１１１及び１１２を備える集光光学系１１、蛍光体ホイール１２１とモータ１２２を備える蛍光体ユニット（波長変換部）１２を備えている。集光光学系１２はλ／４板１０からの光を蛍光体ホイール１２１に導くとともに、蛍光体ホイール１２１からの光を取り込みつつ平行光化してλ／４板１０に導く機能を有している。蛍光体ホイール１２１はλ／４板１０からの光を波長変換するための黄色蛍光体層がアルミ基板上にリング状に設けられた構成を有している。蛍光体ホイール１２１はモータ１２２によって回転しているために黄色蛍光体層の特定の一か所に光が当たり続けることを防ぎ、黄色蛍光体層の劣化を抑制することが可能となっている。

（青色光Ｂ_ＬＤの光路）
図４を用いて青色ＬＤアレイ２からの青色光Ｂ_ＬＤが拡散体ユニット９及び蛍光体ユニット１２を介して照明光学系ＩＳに導かれる光路について説明する。前述のようにλ／２板５を回転させることで、光合成部３からの光のうち後述の蛍光体ユニット１２に導かれる光の光量と拡散体ユニット９に導かれる光の光量との比を変えることが可能となる。言い換えると、λ／２板５を回転させることで、λ／２板５からのＳ偏光（第１の偏光方向の光）の青色光Ｂ_ＬＤＳと、Ｐ偏光（第２の偏光方向の光）の青色光Ｂ_ＬＤＰの比率を調整することが可能となる。青色光Ｂ_ＬＤの光路の説明においてはＳ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳとＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰの比率が１：１であると仮定する。

λ／２板５からのＳ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳとＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰは、偏光分離部６が有する偏光分離膜（偏光分離領域）６１２に入射する。偏光分離膜６１２は偏光分離部６が有する透明基板６１１上の全面に設けられている。偏光分離膜６１２の特性について図７を用いて説明する。図７に示すように、偏光分離膜６１２は、青色ＬＤアレイ２からの青色光Ｂ_ＬＤ（波長４５０ｎｍ）と赤色ＬＤアレイ１からの赤色光Ｒ_ＬＤ（波長６４０ｎｍ）については偏光分離を行う。そして、それ以外の光については偏光方向に依らずに反射あるいは透過（本実施例においては透過）させる特性を有する。

つまり、偏光分離部６（偏光分離膜６１２）は、第１の波長帯域の光を含む第１の所定の波長帯域の光及び第２の波長帯域の光を含む第２の所定の波長帯域の光に対しては偏光分離を行う。そして、第１の所定の波長帯域の光とも第２の所定の波長帯域の光とも異なる波長帯域の光は偏光方向によらずに透過あるいは反射する。図７において、第１の波長帯域の光は赤色ＬＤアレイ１からの赤色光Ｒ_ＬＤ（波長６４０ｎｍ）であり、第２の波長帯域の光は青色ＬＤアレイ２からの青色光Ｂ_ＬＤ（波長４５０ｎｍ）である。そして、第１の所定の波長帯域の光及び第２の所定の波長帯域の光は、反射率が５０％となる範囲の光のことをいう。図７においては約４４０～４７０ｎｍの光が第２の所定の波長帯域の光であり、約６３０～６５３ｎｍの光が第１の所定の波長帯域の光である。

このため、λ／２板５からのＳ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳとＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰのうち、Ｓ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳは偏光分離膜６１２で反射されてλ／４板１０に導かれ、Ｐ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰは偏光分離膜６１２を透過してλ／４板７に導かれる。

偏光分離膜６１２によって反射されたＳ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳはλ／４板１０と集光光学系１１を介して蛍光体ホイール１２１上の黄色蛍光体層に入射する。この黄色蛍光体層は、励起光である青色光の少なくとも一部を青色光よりも波長が長い蛍光光としての黄色光（赤色光及び緑色光）に波長変換する特性を有している。

Ｓ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳのうち黄色蛍光体層によって変換されなかった非変換の青色光は集光光学系１１とλ／４板１０を介して偏光分離膜６１２に入射する。偏光分離膜６１２に入射した非変換の青色光は偏光方向が乱れており、非変換の青色光のうちＳ偏光の成分は偏光分離膜６１２によって反射されて青色ＬＤアレイ２へ戻ってしまうが、Ｐ偏光の成分は偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。

一方、偏光分離膜６１２を透過したＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰはλ／４板７と集光光学系８を介して拡散体ホイール９１に導かれる。拡散体ホイール９１によって拡散された青色光は集光光学系８とλ／４板７を介して偏光分離膜６１２に入射する。つまり、偏光分離膜６１２から拡散体ユニット９方向に向かう青色光は再び偏光分離膜６１２に入射するまでにλ／４板７を２回通るために、Ｓ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳとなり、偏光分離膜６１２によって反射されて照明光学系ＩＳに導かれる。

（赤色光Ｒ_ＬＤの光路）
図５を用いて赤色ＬＤアレイ１からの赤色光Ｒ_ＬＤが拡散体ユニット９及び蛍光体ユニット１２を介して照明光学系ＩＳに導かれる光路について説明する。前述の青色光Ｂ_ＬＤの光路の説明と同様に、赤色光Ｒ_ＬＤの光路についての説明においてもＳ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＳとＰ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰの比率が１：１であると仮定する。

偏光分離膜６１２によって反射されたＳ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＳはλ／４板１０と集光光学系１１を介して蛍光体ホイール１２１上の黄色蛍光体層に入射する。前述の青色光Ｂ_ＬＤの場合とは異なり、黄色蛍光体層に入射した赤色光は波長変換されず、かつ偏光方向も乱れることなく、再び集光光学系１１とλ／４板１０を介して偏光分離膜６１２に入射する。

つまり、偏光分離膜６１２から蛍光体ユニット１２方向に向かう赤色光は再び偏光分離膜６１２に入射するまでにλ／４板１０を２回通るために、λ／４板１０からの赤色光はＰ偏光となる。このため、λ／４板１０からのＰ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰは偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。一方、λ／２板５、偏光分離膜６１２を透過して、λ／４板７、集光光学系８、拡散体ユニット９へと向かうＰ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰは前述の偏光分離膜６１２を透過したＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰの場合と同様の光路をたどる。そして、最終的にはＳ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＳとなって照明光学系ＩＳに導かれる。

（蛍光光の光路）
図６を用いて蛍光体ユニット１２からの蛍光光Ｒ_Ｆ、Ｇ_Ｆが照明光学系ＩＳに導かれる光路について説明する。前述のように蛍光体ホイール１２１上の黄色蛍光体層からは蛍光光（緑色光Ｇ_Ｆ及び赤色光Ｒ_Ｆ）が出射する。偏光分離膜６１２は前述の特性を有するために、偏光分離膜６１２に入射した蛍光光Ｒ_Ｆ、Ｇ_Ｆのうち青色ＬＤからの青色光Ｂ_ＬＤ及び赤色光ＬＤからの赤色光Ｒ_ＬＤと波長が異なる成分は偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。また、偏光分離膜６１２に入射した蛍光光Ｒ_Ｆ、Ｇ_Ｆに、Ｐ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰとＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰと同じ成分が含まれていれば、その成分も偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。

以上のように、光源装置１００は赤色光、緑色光、青色光を照明光学系ＩＳに導くことができる。

（従来よりも明るい画像の投写を実現することが可能な理由）
次に、図８を用いて本実施例で示す光源装置１００が従来よりも広い色域を再現することが可能な理由について説明する。図８は光源装置１００から出射する光の分光分布を示す図である。

図８に示すように、光源装置１００は、従来の光源装置が射出することが可能な青色ＬＤからの青色光と蛍光光に加えて、赤色ＬＤからの赤色光も射出することができる。つまり、光源装置１００を搭載したプロジェクタＰにおいては、投写画像に用いる赤色光として、黄色蛍光体層からの蛍光光に含まれる赤色光に加えて赤色ＬＤからの赤色光も用いることが可能となる。その結果、光源装置１００は、従来よりも明るい画像の投写を実現することが可能である。

なお、蛍光光に含まれる赤色光を増やすために青色ＬＤの数を増やして黄色蛍光体層に入射する青色光の光量を増やすことが考えられるが、蛍光体が変換可能な青色光の光量には限界があるため、蛍光光に含まれる赤色光を増やすことには限界がある。これに対して本実施例で示す光源装置１００においては、蛍光光に含まれる赤色光を増やすのではなく、赤色ＬＤアレイを用いることで赤色光を増やしているために、前述の蛍光体の限界に依存せずに従来よりも明るい画像の投写が実現可能である。

また、従来のプロジェクタにおいては前述のように赤色光が不足しているために、全面白色の画像を投写する際には少ない赤色光に合わせて緑色光と青色光を少なくする必要があった。より具体的には、光変調部が反射型の場合には、緑色光と青色光については両色光用の光変調部における反射率を下げてスクリーンに導かれる緑色光と青色光を少なくする必要があった。

その結果、従来のプロジェクタにおいては全面白色の画像の明るさが低下していたが、本実施例で示す光源装置１００においてはこのような明るさの低下を抑制することができる。

また、本実施例で示す光源装置１００においては、例えば赤色ＬＤアレイ１が６４０ｎｍの赤色光を射出する赤色ＬＤ（第１の赤色光源）に加えて６４０ｎｍ以外の波長の赤色光を射出する赤色ＬＤ（第２の赤色光源）も備えてもよい。これによって、従来よりも広い色域を再現することが可能となる。

また、本実施例で示す光源装置１００においては、従来と同様に２つの光源部からの光を１つの光合成部で合成しているために、光源装置が大型化してしまうことを抑制しつつ、前述の明るさ向上の効果を実現可能である。

（より好ましい形態）
次に、上記の効果を強くするための構成あるいは、上記の効果とは別の効果を得るための構成について説明する。

図１に示すように、光源装置１００においては赤色ＬＤアレイ１からの赤色光が光合成部３を透過し、青色ＬＤアレイ２からの青色光は光合成部３で反射される。一般にアルミ反射膜などで光を反射する場合の光量損失と、光がガラスを透過する場合の光量損失とを比較すると、透過する場合の光量損失の方が少ない。このため、光源装置１００のように、赤色ＬＤアレイ１からの赤色光が光合成部３を透過するように赤色ＬＤアレイ１及び光合成部３を構成することで、前述のように従来不足していた赤色光をより多く補うことが可能となる。

また、図１に示すように、青色ＬＤアレイ２が備える青色ＬＤの個数よりも、赤色ＬＤアレイ１が備える赤色ＬＤの個数の方が多くなるようにすることで、前述の赤色光不足による影響をより抑制することが可能となる。つまり、赤色ＬＤアレイ１（第１の光源部）は複数の赤色ＬＤ（第１の光源）を含み、青色ＬＤアレイ２（第２の光源部）は複数の青色ＬＤ（第２の光源）を含む。そして、赤色ＬＤアレイ１と青色ＬＤアレイ２のうち、赤色帯域の光を射出する赤色ＬＤアレイ１の方がより多くの光源を有していることが好ましい。

また、図３（ａ）に示すように、透過領域３１Ｔの面積の方が反射領域３１Ｒの面積よりも広い。あるいは、反射領域３１Ｒの幅Ｗ２よりも透過領域３１Ｔの幅Ｗ１の方が大きい。このような構成によれば、赤色ＬＤアレイ１の位置が取付誤差などによって所望の位置からずれてしまったとしても、赤色ＬＤアレイ１からの光が反射部３２によって遮光されることを抑制することが可能となる。

〔第２実施例〕
（光源装置１０１の構成）
次に、図９を用いて本発明の第２実施例としての光源装置１０１の構成について説明する。前述の第１実施例で示した光源装置１００と、本実施例で示す光源装置１０１との違いは、偏光分離部の構成の違いと、λ／４板１０（図２）を備えていない点である。

（偏光分離部６１の構成）
図１０を用いて偏光分離部６１の構成を説明する。図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、偏光分離部６１は、透明基板６１１と、透明基板６１１の入射側の面に設けられた偏光分離膜６１２及び位相差付与部（位相差付与領域）６１３、出射側の面に設けられた偏光分離膜６１２とを備えている。偏光分離膜６１２は前述の第１実施例において図７を用いて説明したように、青色ＬＤアレイ２からの青色光と赤色ＬＤアレイ１からの赤色光は偏光分離を行い、それ以外の波長の光については偏光方向に依らずに透過させる特性を有する。

前述の第１実施例で説明した偏光分離部６においては透明基板６１１の入射側の面の全面に偏光分離膜６１２が設けられていたのに対して、偏光分離部６１においては入射側の面のうち一部に偏光分離膜６１２が設けられている。そして、偏光分離膜６１２が設けられている領域とは異なる領域、より具体的には偏光分離膜６１２の周囲に位相差付与部６１３が設けられている。なお、位相差付与部６１３は入射したＳ偏光をＰ偏光に変換し、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する特性を有する。

偏光分離部６１の入射側の面における偏光分離膜６１２は、圧縮光学系４からの光のほとんどが偏光分離部６１の入射側の面における偏光分離膜６１２に入射するような位置に設けられている。また、圧縮光学系４の光軸の方向から偏光分離部６１の入射側の面を見た際に、偏光分離部６１の入射側の面に圧縮光学系４からの光が当たっている面積よりも、偏光分離膜６１２の面積の方が広くなっている。なお、出射側の面の全面に偏光分離膜６１２が設けられている点は偏光分離部６も６１も同様である。

（青色光Ｂ_ＬＤの光路）
図１１を用いて、青色ＬＤアレイ２からの青色光Ｂ_ＬＤが拡散体ユニット９及び蛍光体ユニット１２を介して照明光学系ＩＳに導かれる光路について説明する。なお、前述の第１実施例と同様の箇所については一部説明を割愛する。

λ／２板５からのＳ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳとＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰのうち、Ｓ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳは偏光分離部６１の入射側の面における偏光分離膜６１２によって反射されて蛍光体ユニット１２の方向へ導かれる。

黄色蛍光体層からの非変換の青色光で偏光分離部６１の入射側の面に設けられた偏光分離膜６１２に入射した青色光のうちＰ偏光の成分は、入射側及び出射側の偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。また、黄色蛍光体層からの非変換の青色光で位相差付与部６１３に入射した青色光のうちＰ偏光の成分は、出射側の偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。

λ／２板５からのＳ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳとＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰのうち、Ｐ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰは、入射側及び出射側の偏光分離膜６１２を透過して拡散体ユニット９の方向へ導かれる。そして、最終的にはＳ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＳとなって照明光学系ＩＳへ導かれる。

（赤色光Ｒ_ＬＤの光路）
図１２を用いて、赤色ＬＤアレイ１からの赤色光Ｒ_ＬＤが拡散体ユニット９及び蛍光体ユニット１２を介して照明光学系ＩＳに導かれる光路について説明する。なお、前述の第１実施例と同様の箇所については一部説明を割愛する。

λ／２板５からのＳ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＳとＰ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰのうち、Ｓ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＳは偏光分離部６１の入射側の面における偏光分離膜６１２によって反射されて蛍光体ユニット１２の方向へ導かれる。

黄色蛍光体層からのＳ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＳのうち入射側の偏光分離膜６１２に入射した成分はλ／２板５の側へ戻ってしまう。黄色蛍光体層からのＳ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＳのうち位相差付与部６１３に入射した成分は位相差付与部６１３によってＰ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰとなり、出射側の偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。一方、入射側の偏光分離膜６１２を透過したＰ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰは、前述の入射側の偏光分離膜６１２を透過したＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰの場合と同様の光路をたどり、拡散体ユニット９の方向へ導かれる。そして、最終的にはＳ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＳとなって照明光学系ＩＳに導かれる。

（蛍光光の光路）
図１３を用いて蛍光体ユニット１２からの蛍光光Ｒ_Ｆ、Ｇ_Ｆが照明光学系ＩＳに導かれる光路について説明する。入射側の偏光分離膜６１２に入射した蛍光光Ｒ_Ｆ、Ｇ_Ｆのうち青色ＬＤからの青色光Ｂ_ＬＤ及び赤色光ＬＤからの赤色光Ｒ_ＬＤと波長が異なる成分は入射側及び出射側の偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。位相差付与部６１３に入射した蛍光光Ｒ_Ｆ、Ｇ_Ｆのうち青色ＬＤからの青色光Ｂ_ＬＤ及び赤色光ＬＤからの赤色光Ｒ_ＬＤと波長が異なる成分は出射側の偏光分離膜６１２を透過して照明光学系６１２に導かれる。

また、入射側の偏光分離膜６１２に入射した蛍光光Ｒ_Ｆ、Ｇ_Ｆに、Ｐ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰとＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰと同じ成分が含まれていれば、その成分も入射側及び出射側の偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。また、位相差付与部６１３を介して出射側の偏光分離膜６１２に入射する蛍光光Ｒ_Ｆ、Ｇ_Ｆに、Ｐ偏光の赤色光Ｒ_ＬＤＰとＰ偏光の青色光Ｂ_ＬＤＰと同じ成分が含まれていれば、その成分も出射側の偏光分離膜６１２を透過して照明光学系ＩＳに導かれる。

以上のように、光源装置１０１は赤色光、緑色光、青色光を照明光学系ＩＳに導くことができる。

（本実施例によって得られる効果）
本実施例においては前述の第１実施例で示した光源装置１００が備えるλ／４板１０を用いなくてもよい。このため、前述の第１実施例と比較して部品点数が少なく、より軽量あるいはより低コストの光源装置を実現することができる。本実施例においても前述の第１実施例と同様に従来よりも明るい画像の投写を実現することができる。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、前述の第１実施例においてはλ／４板１０を備える光源装置１００の構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、λ／４板１０を備えない構成であってもよい。

また、前述の各実施例においては赤色ＬＤアレイ１からの赤色光が光合成部３を透過し、青色ＬＤアレイ２からの青色光が光合成部３によって反射される構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。前述の各実施例とは逆に、赤色光ＬＤアレイ１からの赤色光が光合成部３によって反射され、青色ＬＤアレイ２からの青色光が光合成部３を透過する構成であってもよい。つまり、第１の光源部からの第１の波長帯域の光と、第２の光源部からの第２の波長帯域の光のうち一方が青色帯域の光であり、他方が赤色帯域の光であればよい。

なお、青色帯域の光あるいは青色光とは、その光の分光分布における最大強度の光の波長あるいは半値全幅が４３０～４８０ｎｍの帯域に含まれる光のことである。また、緑色帯域の光あるいは緑色光とは、その光の分光分布における最大強度の光の波長あるいは半値全幅が５００～５８０ｎｍの帯域に含まれる光のことをいう。また、赤色帯域の光あるいは赤色光とは、その光の分光分布における最大強度の光の波長あるいは半値全幅が６００～７５０ｎｍの帯域に含まれる光のことをいう。

また、前述の第１実施例においては透明基板６１１の面のうちλ／２板５側の面と、λ／４板７側の面とに偏光分離膜６１２が設けられているが、少なくとも一方の面に偏光分離膜６１２が設けられていればよい。

また、前述の各実施例においては光合成部３が反射部としてアルミ反射膜を備える構成を例示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、反射部としてアルミ反射膜の代わりに、青色ＬＤアレイ２からの青色光を反射するとともに赤色ＬＤアレイ１からの赤色光は透過させるダイクロイック膜（色分離部）を用いてもよい。

また、光合成部３の構成は図１４に示す構成であってもよい。より具体的には図１４（ａ）に示すような反射部がアレイ状に配置されている構成や、図１４（ｂ）に示すように、短冊状の反射ミラー３２１を反射部として、複数の反射ミラー３２１の間の空間を透過領域とする構成などであってもよい。図１４（ｂ）に示す構成は、複数のミラーによって反射領域を構成し、複数のミラー間の空間によって透過領域を構成する構成と言い換えることができる。

また、透明基板３１の面３１Ｂに反射防止膜に代えて、あるいは反射防止膜に加えて、赤色光を透過させて青色光を反射するダイクロイック膜（色分離部）を設けてもよい。

また、前述の各実施例では、赤色ＬＤアレイ１は光源としては赤色ＬＤのみを有し、青色ＬＤアレイ２は光源としては青色ＬＤのみを有する構成を例示した。しかしながら、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、赤色ＬＤアレイ１が赤色ＬＤに加えて青色ＬＤを有してもよいし、青色ＬＤアレイ２が青色ＬＤに加えて赤色ＬＤを有していてもよい。つまり、光合成部は、第１の光源部からの光を透過させる透過領域と、第２の光源部からの光を反射する反射領域を備えていればよい。

また、赤色ＬＤアレイ１からの光の偏光方向と青色ＬＤアレイ２からの光の偏光方向は互いに異なっていてもよい。例えば、赤色ＬＤアレイ１からの光の偏光方向がＰ偏光方向である場合、青色ＬＤアレイ２からの光の偏光方向をＳとすればよい。

また、第１の光源部からの光と第２の光源部からの光を合成するための手段は前述の光合成部３に限定されるものではない。例えば、光合成部３の代わりに第１の光源部からの光を透過させるとともに第２の光源部からの光を反射するダイクロイックミラーを用いてもよい。光合成部３の代わりにダイクロイックミラーを用いる場合においても前述の第１実施例のようにλ／４板１０を備えることで前述の第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、光合成部３の代わりにダイクロイックミラーを用いる場合においても前述の第２実施例のように偏光分離部６１を備えることで前述の第２実施例と同様の効果を得ることができる。

１ 赤色ＬＤアレイ（第１の光源部）
２ 青色ＬＤアレイ（第２の光源部）
３ 光合成部
３１Ｔ 透過領域
３１Ｒ 反射領域
１００ 光源装置

Claims (19)

1. 第１の波長帯域の光を射出する第１の光源部と、
   前記第１の波長帯域の光とは波長帯域が異なる第２の波長帯域の光を射出する第２の光源部と、
   前記第１の光源部からの光を透過させる透過領域と、前記第２の光源部からの光を反射する反射領域を備える光合成部と、
   波長変換部と、
   拡散部と、
   前記光合成部からの光が入射する第１の位相差板と、
   前記第１の位相差板からの光のうち第１の偏光方向の光を前記波長変換部に導くとともに、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の光を前記拡散部に導く偏光分離部と、
   前記偏光分離部と前記拡散部との間に設けられた第２の位相差板を備え、
   前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光のうち一方は青色帯域の光であり、他方は赤色帯域の光であることを特徴とする光源装置。
2. 前記第１の波長帯域の光は前記赤色帯域の光であり、前記第２の波長帯域の光は前記青色帯域の光であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光合成部は、前記反射領域を有する反射部と、前記透過領域を有する透過部とが設けられた透明基板を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記透明基板に設けられた前記反射部は、前記第１の波長帯域の光を透過させるとともに前記第２の波長帯域の光を反射する色分離部であることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記光合成部は、前記第１の光源部が設けられている側の第１の面と、前記第２の光源部が設けられている側の第２の面を有し、前記第１の面には反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源装置。
6. 前記光合成部は、前記第１の光源部が設けられている側の第１の面と、前記第２の光源部が設けられている側の第２の面を有し、前記第１の面には前記第１の波長帯域の光を透過させるとともに前記第２の波長帯域の光を反射する色分離部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。
7. 前記光合成部は、前記透過領域の面積が前記反射領域の面積よりも広くなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源装置。
8. 前記光合成部は、複数のミラーによって前記反射領域を構成し、前記複数のミラー間の空間によって前記透過領域を構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光源装置。
9. 前記第１の位相差板はλ／２板であるとともに、前記光合成部からの光の進行方向と平行な方向を回転軸として回転可能であり、
   前記第２の位相差板はλ／４板であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光源装置。
10. 前記偏光分離部と前記波長変換部との間に設けられた第３の位相差板を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光源装置。
11. 前記第３の位相差板はλ／４板であることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
12. 前記偏光分離部は、前記第１の波長帯域の光を含む第１の所定の波長帯域の光及び前記第２の波長帯域の光を含む第２の所定の波長帯域の光に対しては偏光分離を行い、前記第１の所定の波長帯域の光とも前記第２の所定の波長帯域の光とも異なる波長帯域の光は偏光方向によらずに透過することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光源装置。
13. 前記第１の光源部は複数の第１の光源を含み、前記第２の光源部は複数の第２の光源を含み、
    前記複数の第１の光源と前記複数の第２の光源のうち、前記赤色帯域の光を射出する方がより多くの光源を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光源装置。
14. 前記第１の光源部は、第１の赤色光を射出する第１の赤色光源と、前記第１の赤色光とは波長が異なる第２の赤色光を射出する第２の赤色光源を有することを特徴とする請求項２乃至１３のいずれか一項に記載の光源装置。
15. 前記第１の波長帯域の光の偏光方向と、前記第２の波長帯域の光の偏光方向とが互いに異なることを特徴する請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の光源装置。
16. 前記偏光分離部の前記光合成部の側の面には、前記第１の位相差板からの光のうち第１の偏光方向の光を前記波長変換部に導くとともに、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の光を前記拡散部に導く領域と、位相差付与領域とが設けられていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の光源装置。
17. 第１の波長帯域の光を射出する第１の光源部と、
    前記第１の波長帯域の光とは波長帯域が異なる第２の波長帯域の光を射出する第２の光源部と、
    前記第１の光源部からの光を透過させるとともに前記第２の光源部からの光を反射するダイクロイックミラーと、
    波長変換部と、
    拡散部と、
    前記ダイクロイックミラーからの光が入射する第１の位相差板と、
    前記第１の位相差板からの光のうち第１の偏光方向の光を前記波長変換部に導くとともに、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の光を前記拡散部に導く偏光分離部と、
    前記偏光分離部と前記拡散部との間に設けられた第２の位相差板と、
    前記偏光分離部と前記波長変換部との間に設けられた第３の位相差板と、を備え、
    前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光のうち一方は青色帯域の光であり、他方は赤色帯域の光であることを特徴とする光源装置。
18. 第１の波長帯域の光を射出する第１の光源部と、
    前記第１の波長帯域の光とは波長帯域が異なる第２の波長帯域の光を射出する第２の光源部と、
    前記第１の光源部からの光を透過させるとともに前記第２の光源部からの光を反射するダイクロイックミラーと、
    波長変換部と、
    拡散部と、
    前記ダイクロイックミラーからの光が入射する第１の位相差板と、
    前記第１の位相差板からの光のうち第１の偏光方向の光を前記波長変換部に導くとともに、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の光を前記拡散部に導く偏光分離部と、
    前記偏光分離部と前記拡散部との間に設けられた第２の位相差板と、を備え、
    前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光のうち一方は青色帯域の光であり、他方は赤色帯域の光であり、
    前記偏光分離部の前記第１の位相差板側の面には、前記第１の位相差板からの光のうち第１の偏光方向の光を前記波長変換部に導くとともに、前記第１の偏光方向の光とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の光を前記拡散部に導く領域と、位相差付与領域とが設けられていることを特徴とする光源装置。
19. 請求項１乃至１８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変調する光変調部と、
    前記光変調部によって変調された光を被投写面に投写する投写光学系を保持するための保持部を備えることを特徴とする投写型表示装置。

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