JP7228637B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光源を利用したプロジェクタに関する。

光源にレーザを用いたプロジェクタの背景技術として、特許文献１がある。特許文献１では、レーザ光源からの青色光と赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光とを用いて生成した白色光を画像表示に用いるプロジェクタが開示されており、青色レーザ光源を２カ所必要とし、第１の青色レーザ光源からの青色光を反射し、第２の青色レーザ光源からの光を励起光として蛍光板から射出された黄色蛍光を透過するダイクロイックミラーを用いて、青色光と黄色蛍光を合成して白色光を生成する点が開示されている。

特開２０１７－１５９６６号公報

特許文献１では、異なる２カ所の位置に青色レーザを配置する必要があり、コストが高く、さらに光源装置が大きくなるという課題について考慮されていない。

本発明は、より好適にレーザ光源から白色光を生成するプロジェクタを提供すること目的とする。

本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、プロジェクタにおいて、光源に青色レーザを使用し、青色レーザに基づいて青色光と黄色光とを生成し、生成した青色光と黄色光を含む白色光を生成する白色光生成部と、白色光生成部で生成した白色光に基づく光を映像表示素子で変調し、変調した光を投射する光学系とを備え、白色光生成部は、光源である青色レーザからの青色光が照射されるダイクロイックミラーと、ダイクロイックミラーによって反射または透過した青色光を集光する第１のコンデンサレンズと、第１のコンデンサレンズにより集光された青色光を拡散する拡散板と、ダイクロイックミラーを透過または反射した青色光を集光する第２のコンデンサレンズと、第２のコンデンサレンズにより集光された青色光を照射し黄色光を発光する蛍光体とを有し、ダイクロイックミラーは、青色光及び黄色光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する特性、または青色光及び黄色光のうちいずれか一方を反射し他方を透過する特性を有する第１の領域と、青色光及び黄色光の両者を反射または透過する特性を有する第２の領域を有し、白色光生成部が出力する白色光に含まれる青色光は、拡散板によって拡散された青色光が、第１のコンデンサレンズを透過してダイクロイックミラーの反射または透過を経て得られるものであり、白色光生成部が出力する白色光に含まれる黄色光は、蛍光体から発光した黄色光が第２のコンデンサレンズを透過してダイクロイックミラーの反射または透過を経て得られるものであるように構成する。

本発明によれば、より好適にレーザ光源から白色光を生成し、画像表示に用いるプロジェクタを提供することができる。

実施例１におけるプロジェクタの光学系を示す構成図である。 実施例１における光源装置の構成図およびダイクロイックミラーの透過／反射特性を示す図である。 実施例１における青色レーザの発光スペクトルの一例である。 実施例１における黄色蛍光体の発光スペクトルの一例である。 実施例１におけるダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割によるＢ光利用率高効率化の原理説明図である。 実施例１におけるダイクロイックミラーのＢ透過Ｙ反射領域と全反射領域のコーティング方法と、各領域の透過率特性を示す図である。 実施例２における光源装置の構成図およびダイクロイックミラーの透過／反射特性を示す図である。 実施例２におけるダイクロイックミラーのＢ反射Ｙ透過領域と全透過領域のコーティング方法と、各領域の透過率特性を示す図である。 実施例３における光源装置の構成図およびダイクロイックミラーの透過／反射特性を示す図である。 実施例１～６における拡散板の照度分布を示す図である。 実施例３におけるダイクロイックミラーのＢ透過Ｙ反射領域と全反射領域のコーティング方法を示す図である。 実施例４における光源装置の構成図およびダイクロイックミラーの透過／反射特性を示す図である。 実施例４におけるダイクロイックミラーのＢ反射Ｙ透過領域と全透過領域のコーティング方法を示す図である。 実施例５における光源装置の光源部分の概略構成図である。 実施例５における実施例１及びその変形例に対応したダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成を示した図である。 実施例５における実施例２及びその変形例に対応したダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成を示した図である。 実施例６における光源装置の光源部分の概略構成図である。 実施例６における実施例１及びその変形例に対応したダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成を示した図である。 実施例６における実施例２及びその変形例に対応したダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成を示した図である。

以下、本発明に係る実施例について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施例におけるプロジェクタの光学系を示す構成図である。図１において、プロジェクタの光学系１は、主として、光源装置２と、照明光学系３と、色分離光学系４と、映像表示素子６Ｒ、６Ｇ、６Ｂと、合成光学系である光合成プリズム７と、投射光学系である投射レンズ８とを備えている。

図１を用いて、プロジェクタの光学系の全体の動作を説明する。光源装置２については、後述するが、光源装置２からは、青色光Ｂ（青色帯域の光、以下「Ｂ光」とも称する。）と蛍光Ｙ(以下、黄色光「Ｙ光」とも称する。)とが加算されたＢ＋Ｙ光である白色光Ｗ光束群(なお白色光Ｗは、以下「Ｗ光」とも称する。)が得られる。ここで、蛍光Ｙとは、緑色帯域の光と赤色帯域の光も含む黄色蛍光である。白色光Ｗ光束群は、照明光学系３のマルチレンズ３１の複数のレンズセルにより複数の光に分割され、効率よく第２のマルチレンズ３２と偏光変換素子３３に導かれる。そして、偏光変換素子３３により、光が所定の偏光方向に偏光される。偏光された光は、集光レンズ３４により集光され、色分離光学系４に入射する。

色分離光学系４では、まず、ダイクロイックミラー４１Ｂに照射され、照射された白色光Ｗのうち、青色光Ｂ（青色帯域の光）が反射され、緑色光Ｇ（緑色帯域の光、以下「Ｇ光」とも称する。）及び赤色光Ｒ（赤色帯域の光、以下「Ｒ光」とも称する。）が透過する。反射されたＢ光は、反射ミラー４２Ａにより反射されコンデンサレンズ５Ｂを透過して映像表示素子６Ｂに入射される。一方、ダイクロイックミラー４１Ｂを透過したＧ光及びＲ光は、ダイクロイックミラー４１Ｇにより、Ｇ光が反射され、Ｒ光が透過する。反射されたＧ光は、コンデンサレンズ５Ｇを透過して映像表示素子６Ｇに入射される。また、ダイクロイックミラー４１Ｇを透過したＲ光は、リレーレンズ４３により集光され、その後反射ミラー４２Ｂにより反射される。反射されたＲ光は、再びリレーレンズ４４により集光され、反射ミラー４２Ｃにより反射される。反射されたＲ光は、さらにリレーレンズ５Ｒによって集光され映像表示素子６Ｒに入射される。各映像表示素子では入射光に対して、映像信号（図示なし）に応じて画素ごとに光強度変調して映像を形成し、反射または透過による出射光を生成する。なお、図１の例では、透過型の映像表示素子の例を開示している。各映像表示素子を出射したＢ光、Ｇ光、Ｒ光は光合成プリズム７によってカラー映像光として合成され、投射レンズ８を透過した後、スクリーン（図示なし）に到達する。すなわち、映像表示素子により形成された光学像がスクリーン（図示なし）上に拡大投影される。

次に、図２Ａを用いて、本実施例における光源装置２の詳細説明を行う。図２Ａは、図1の光源装置２の部分を抜き出し、さらに、ダイクロイックミラー２４の持つ透過／反射特性を示した概念図を光軸１に対応した位置に図示している。図２において、光源２１は青色レーザ（ＢＬ）であり、光軸１を中心として、青色レーザ光（Ｂ光）が出射される。そして、レンズ２２により、Ｂ光束が集光されながら重畳され、レンズ２３によってＢ光束が平行な光束になる。そして、ダイクロイックミラー２４にＢ光束が照射される。

ここで、ダイクロイックミラー２４は、図示したようなＢ透過／Ｙ反射の特性の領域を有し、かつ、全反射領域をダイクロイックミラーの中央部に備えている。すなわち、ダイクロイックミラー２４は、Ｂ光透過Ｙ光反射の特性の領域が広い。しかし、部分的に当該Ｂ光透過Ｙ光反射の特性とは異なる全反射特性の領域を有するものである。本発明の以下の説明において、透過／反射特性が領域分割されたダイクロイックミラーが備える領域のうち、広範囲を占める特性の領域を以下、「広域特性領域」と称する。また、部分的な狭い領域において、前記「広域特性領域」の特性と異なる領域を以下、「異特性領域」と称する。図２Ａの例では、Ｂ透過／Ｙ反射の特性の領域が「広域特性領域」であり、全反射領域が「異特性領域」である。なお、「広域特性領域」内のＢ光透過・反射特性は完全に一様でもよいが、左右の光の入射角度に依存する色ムラを解消するために、ダイクロイックコートのカット波長(例えば50％波長)を左右方向で傾斜をつけてもよい。この場合は、本発明の各実施例の説明では、カット波長の傾斜がついていても、同じ「広域特性領域」に属すると考える。また、本発明の各実施例の説明では「異特性領域」は、全反射特性か全透過特性を有する例を説明するが、本発明に影響が少ない範囲で、なんからの理由によりダイクロイックコートを用いる可能性もある。その場合も「異特性領域」内で、透過・反射特性は完全に一様でもよいが、左右の光の入射角度に依存する色ムラを解消するために、ダイクロイックコートのカット波長(例えば50％波長)を左右方向で傾斜を設定してもよい。この場合も、カット波長の傾斜が設定されていても、同じ「異特性領域」に属すると考える。

例えば、一例として、光源２１からダイクロイックミラーに照射されるＢ光領域のうち、異特性領域である全反射領域の割合が入射光束の照射範囲の２０％とする場合を説明すると、ダイクロイックミラー２４に照射されたＢ光束は、２０％程度が反射され、８０％程度が透過する。すなわち、光源２１からダイクロイックミラー２４に照射されるＢ光束のうち、Ｂ光束中央部の２０％程度が反射される。

ダイクロイックミラー２４によって反射されたＢ光束は、コンデンサレンズ２５により集光されて拡散板２６に照射される。そして、コンデンサレンズ２５の光軸である光軸２を中心として、拡散板２６により拡散されたＢ光束は、コンデンサレンズ２５を透過して、ダイクロイックミラー２４に照射される。この時、ダイクロイックミラー２４に照射されるＢ光束の面積は、光源２１からダイクロイックミラー２４に照射されるＢ光束の面積よりも大きい。そして、拡散板２６からダイクロイックミラー２４に照射されるＢ光束のうち、例えば、拡散板によるＢ光入射領域の面積拡大率が２の場合、一例として、異特性領域の形状により１０％程度が反射されてしまうが９０％程度を透過させることが可能である。

一方、光源２１からダイクロイックミラー２４に照射されるＢ光束のうち、ダイクロイックミラー２４を透過するＢ光束はコンデンサレンズ２７により集光されて蛍光体ホイール２８に照射される。蛍光体ホイール２８はＢ光を励起光としてＹ光を発光する蛍光体が塗布されており、焼き付け防止のためにモータ２９により回転している。そして、光軸１を中心として、蛍光体ホイール２８からＹ光が発光し、コンデンサレンズ２７を透過してダイクロイックミラー２４に照射される。そして、ダイクロイックミラー２４によりＹ光束が反射され、Ｂ光束と重なりＢ＋Ｙ光束であるＷ光束となる。

なお、図２Ｂに本実施例に係る青色レーザの発光スペクトルの一例を示す。また、図２Ｃに本実施例に係る黄色蛍光体の発光スペクトルの一例を示す。

このように、本実施例における光源装置２は、光源２１に青色レーザを使用し、Ｂ（青）＋Ｙ（黄）の光を合成することにより、白色光Ｗを生成する。つまり、光源装置２は、白色光生成部ともいえる。また、ダイクロイックミラー２４は、広域特性領域としてＢ透過／Ｙ反射の特性の領域を設け、かつ、異特性領域として全反射領域をダイクロイックミラー中央部に備えている。そして、拡散板２６によりＢ光を拡散させ、Ｂ光の面積を拡大させる。これにより、白色光Ｗに含まれない光であるＢ光の光源２１への戻り光の面積比を小さくすることが可能になり、Ｂ光利用率を増加させることができる。

次に、図４を用いて、本実施例におけるダイクロイックミラー２４の広域特性領域であるＢ透過Ｙ反射領域と異特性領域である全反射領域のコーティング方法の一例と、各領域の透過率特性の一例を説明する。図４（Ａ）が平面図、（Ｂ）が断面図、（Ｃ）がＢ透過Ｙ反射領域の透過率特性、（Ｄ）が全反射領域の透過率特性である。図４（Ｂ）に示すように、ダイクロイックミラー２４はガラス基板の片面にＢ透過Ｙ反射特性のダイクロイックコーティングを施し、反対面にＡＲコーティング（Anti Reflective Coating：反射防止コーティング）を施し、その上に全反射領域用のミラーコーティングを施すことで製造できる。そして、各領域の透過率特性は、図４（Ｃ）に示すように、広域特性領域であるＢ透過Ｙ反射領域では、Ｂ光の波長である４５５ｎｍ近辺は透過率は少なくとも９５％以上であり限りなく１００％に近いことが望ましい、Ｙ光に含まれる５００から７００ｎｍ近辺の緑色帯域から赤色帯域の光の透過率は少なくとも５％以下であり限りなく０％に近いことが望ましい。また、異特性領域である全反射領域は、図４（Ｄ）に示すように、全波長領域で透過率は少なくとも５％以下であり、限りなく０％であることが望ましい。

すなわち、本発明の各実施例において、Ｂ光透過Ｙ光反射特性とは、Ｂ光の波長である４５５ｎｍ近辺は透過率が少なくとも９５％以上であり、Ｙ光に含まれる５００から７００ｎｍ近辺の緑色帯域から赤色帯域の光の反射率が少なくとも９５％以上であることを意味する。同様に、本発明の各実施例において、Ｂ光反射Ｙ光透過特性とは、Ｂ光の波長である４５５ｎｍ近辺は反射率が少なくとも９５％以上であり、Ｙ光に含まれる５００から７００ｎｍ近辺の緑色帯域から赤色帯域の光の透過率が少なくとも９５％以上であることを意味する。

また、本発明の各実施例において、全透過特性とは、少なくとも青色帯域４５５ｎｍ近辺から赤色帯域である７００ｎｍまでの全波長領域の透過率が少なくとも９５％以上であることを意味する。同様に、本発明の各実施例において、全反射特性とは、少なくとも青色帯域４５５ｎｍ近辺から赤色帯域である７００ｎｍまでの全波長領域の反射率が少なくとも９５％以上であることを意味する。

なお、以下の説明で光利用率などの計算を行う際には、計算を簡単にするために、所定の帯域の光を反射する特性の場合は１００％反射、所定の帯域の光を透過する特性の場合は１００％透過として計算する。

なお、本発明の各実施例において、「広域特性領域」においては、Ｂ光とＹ光の透過特性および反射特性は、逆となるように構成される。すなわち、「広域特性領域」においてＢ光透過の特性がある場合は、Ｙ光は反射特性があるように構成され、結果的に当該「広域特性領域」の特性は、Ｂ光透過Ｙ光反射特性と設定される。また、「広域特性領域」においてＢ光反射の特性がある場合は、Ｙ光は透過特性があるように構成され、結果的に当該「広域特性領域」の特性は、Ｂ光反射Ｙ光透過特性と設定される。

なお、本発明の各実施例において、「異特性領域」においては、Ｂ光とＹ光の透過特性および反射特性は、同じになるように構成される。すなわち、「異特性領域」においてＢ光透過の特性がある場合は、Ｙ光も透過特性があるように構成され、結果的に当該「異特性領域」の特性は、全透過特性と設定される。また、「異特性領域」においてＢ光反射の特性がある場合は、Ｙ光も反射特性があるように構成され、結果的に当該「異特性領域」の特性は、全反射特性と設定される。

次に、図３を用いて、本実施例に係る構成によるＢ光利用率高効率化の原理を説明する。図３において、（Ａ）は本実施例による構成（透過／反射特性の領域分割および拡散板）を採用しない場合、（Ｂ）は本実施例による透過／反射特性の領域分割および拡散板ありの光源装置の光学系の一例である。

図３（Ａ）の構成は、ダイクロイックミラー２４の透過／反射特性が領域全体で一様であり、Ｂ光反射率をＲ１、Ｂ光透過率をＴ１であるとする。この場合、Ｂ光の入射光に対するＢ出射光（本図ではＢ透過光）の割合であるＢ光利用率Ｅ１は、Ｒ１×（１－Ｒ１）＝（Ｒ１×Ｔ１）となり、例えば、 ダイクロイックミラー２４に入射するＢ光のうち２０％を反射させ、８０％を透過させる設定であるＲ１＝０．２、Ｔ１＝０．８とすると、Ｂ光利用率Ｅ１［％］＝０．２×（１－０．２）×１００＝１６［％］となる。

一方、本実施例に係る図３（Ｂ）の構成の場合は、図３（Ｃ）に示すように、Ｂ入射光の入射領域Ｉの面積をＳＩ、Ｂ拡散光の入射領域Ｏの面積をＳＯ、Ｂ入射光の入射領域Ｉのうち異特性領域である全反射領域ＷＩ（Ｂ光の反射特性Ｒ≒１となる）の面積をＳＷＩ、Ｂ拡散光の入射領域Ｏのうち異特性領域である全反射領域ＷＯ（Ｂ光反射特性Ｒ≒１となる）の面積をＳＷＯとする。このとき、レーザ光源からのＢ入射光に対する反射光の割合であるダイクロイックミラー２４でのＢ入射光実質反射率Ｒ２はＳＷＩ／ＳＩから算出できる。また、Ｂ拡散光に対する透過の割合であるダイクロイックミラー２４でＢ拡散光実質透過率Ｔ２は(ＳＯ-ＳＷＯ)/ＳＯから算出できる。Ｂ光利用率Ｅ２は、Ｒ２×Ｔ２＝（ＳＷＩ／ＳＩ）×（(ＳＯ-ＳＷＯ)/ＳＯ）となる。ここで、ＳＷＩ／ＳＩはレーザ光源からダイクロイックミラーに入射するＢ光の利用効率と表現することもできる。また、(ＳＯ-ＳＷＯ)/ＳＯは、Ｂ拡散光からダイクロイックミラーに入射するＢ光の利用効率と表現することもできる。

ここで、 図３（Ａ）の構成と図３（Ｂ）の構成の効率を比較するために、図３（Ａ）のＢ光反射率Ｒ１と図３（Ｂ）のＢ入射光実質反射率Ｒ２の設定を等しくした場合を考える。この時、Ｅ２＞Ｅ１となるための条件は、Ｒ２×Ｔ２＞Ｒ１×（１－Ｒ１）である。ここで、Ｒ１にＲ２を代入すると、Ｒ２×Ｔ２＞Ｒ２×（１－Ｒ２）となる。両辺をＲ２で除算すると、Ｔ２＞１－Ｒ２となる。これは、(ＳＯ-ＳＷＯ)/ＳＯ＞（ＳＩ－ＳＷＩ）／ＳＩと変形できる。両辺にＳＯを乗ずると、ＳＯ-ＳＷＯ＞（ＳＩ－ＳＷＩ）×ＳＯ／ＳＩとなる。ＳＯ/ＳＩを拡散光の入射領域の面積拡大率としてαとおくと、ＳＯ-ＳＷＯ＞ＳＯ-ＳＷＩ×αとなり、ＳＷＩ×α＞ＳＷＯに変形できる。これはＳＷＯ/ＳＷＩ＜αと変形でき、ＳＷＯ/ＳＷＩ＝βとおけば、α＜βとなる。この式の意味としては、Ｂ入射光の入射領域Ｉ内の異特性領域の大きさであるＳＷＩに対するＢ拡散光の入射領域Ｏのうちの異特性領域の大きさであるＳＷＯの比βが拡散光の入射領域の面積拡大率αよりも大きくならないように、ダイクロイックミラー２４における異特性領域の形状を設定することで、Ｂ光の利用率について、図３（Ｂ）の構成の効率を図３（Ａ）の構成の効率より高めることができることを意味している。Ｂ光利用率Ｅ２をαとβを用いた式で表すと、Ｅ２＝Ｒ２×Ｔ２＝Ｒ２×（１－（Ｒ２×β/α））となる。すなわち、本実施例に係る図３（Ｂ）の構成では、ダイクロイックミラー２４の出射までのＢ光利用率だけを考慮すれば、拡散光の入射領域の面積拡大率αは大きければ大きいほど効率が良く、Ｂ入射光の入射領域Ｉ内の異特性領域の大きさであるＳＷＩに対するＢ拡散光の入射領域Ｏのうちの異特性領域の大きさであるＳＷＯの比βは小さければ小さいほどよいことになる。

具体的には、例えば、Ｒ２＝ＳＷＩ／ＳＩ＝０．２、拡散光の入射領域の面積拡大率α＝ＳＯ/ＳＩ＝２とし、異特性領域の形状がβ＝ＳＷＯ/ＳＷＩが１．２となる形状である場合、Ｂ光利用率Ｅ２［％］＝０．２×（１－（０．２×１．２／２））×１００＝１７．２［％］となり、より大となる。

これは、Ｒ１＝０．２とした場合の図３（Ａ）の構成のＢ光利用率Ｅ１［％］＝１６［％］よりも大きくなる。

このように、本実施例によれば、光源２１に青色レーザを使用し、Ｂ＋Ｙの光を合成することにより、白色光を生成する光源装置において、ダイクロイックミラー２４を、広域特性領域であるＢ透過／Ｙ反射の特性領域を有し、かつ異特性領域である全反射領域を中央部に備えて、透過／反射特性が領域分割された構成とし、拡散板２６によりＢ光を拡散させ、Ｂ光の面積を拡大させることで、Ｂ光利用率を増加させることができる。

以上説明したように本実施例によれば、より好適にレーザ光源から白色光を生成し、画像表示に用いるプロジェクタを実現することが可能となる。

本実施例は、実施例１のプロジェクタにおいて、光源装置のダイクロイックミラーへのコーティング仕様を変更し、それにともない、蛍光体ホイール及び拡散板の配置を変更した例である。

なお、説明を簡単にするため、本実施例の説明においては、実施例１からの変更点のみ説明するものとし、特に記載が無い構成及び動作については実施例１と同様であるものとする。特に、光源装置においてＢ＋Ｙ光である白色光Ｗ光を生成した後の、プロジェクタの光学系及び映像表示素子の構成および動作は実施例１の図１と同様であるため、説明を省略する。

図５は、本実施例におけるプロジェクタの光源装置の構成図およびダイクロイックミラーの透過／反射特性を示す図である。図５において、図２と同じ機能を有する構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。図５において、図２と異なる点は、ダイクロイックミラーの透過／反射特性が異なる点と、蛍光体ホイール及び拡散板の位置が入れ替わっている点である。

図５において、レンズ２３によって略平行とされたＢ光束がダイクロイックミラー９１に照射される。ここで、ダイクロイックミラー９１は、図示したように、広域特性領域であるＢ反射／Ｙ透過の特性領域を有し、かつ、異特性領域である全透過領域をダイクロイックミラーの中央部に備えている。すなわち、ダイクロイックミラー９１は、広域特性領域であるＢ光反射Ｙ光透過の特性の領域が広いが、部分的に当該Ｂ光反射Ｙ光透過の特性とは異なる全透過特性の領域(異特性領域)を有するものである。例えば、一例として、光源２１からダイクロイックミラーに照射されるＢ光領域のうち、全透過領域の割合を全体の２０％とする場合を説明すると、ダイクロイックミラー９１に照射されたＢ光束は、８０％程度が反射され、２０％程度が透過する。すなわち、光源２１からダイクロイックミラー９１に照射されるＢ光束のうち、Ｂ光束中央部の２０％程度が透過される。このように実施例２は実施例１とダイクロイックミラーの透過反射特性が異なるが、所定の透過反射特性領域を有する広域特性領域と部分的に当該所定の透過反射特性とは異なる異特性領域を同一のダイクロイックミラーに有するという点で概念が共通している。

ダイクロイックミラー９１により反射されたＢ光束はコンデンサレンズ２７により集光されて蛍光体ホイール２８に照射される。コンデンサレンズ２７の光軸である光軸２を中心として、蛍光体ホイール２８からＹ光が発光し、コンデンサレンズ２７を透過してダイクロイックミラー９１に照射され、Ｙ光束がダイクロイックミラー９１を透過する。

一方、光源２１からダイクロイックミラー９１に照射されるＢ光束のうち、ダイクロイックミラー９１を透過したＢ光束は、コンデンサレンズ２５により集光されて拡散板２６に照射される。光軸１を中心として、拡散板２６により拡散されたＢ光束は、コンデンサレンズ２５を透過して、ダイクロイックミラー９１に照射される。この時、ダイクロイックミラー９１に照射されるＢ光束の面積は、光源２１からダイクロイックミラー９１に照射されるＢ光束の面積よりも大きい。拡散板２６からダイクロイックミラー９１に照射されるＢ光束のうち、例えば、拡散板によるＢ光入射領域の面積拡大率が２の場合、一例として、異特性領域の形状により１０％程度が透過されてしまうが９０％程度を反射させることが可能である。そして、ダイクロイックミラー９１により反射されたＢ光束が、Ｙ光束と重なりＢ＋Ｙ光束となる。これにより、実施例２の構成によっても実施例１と同程度に、Ｂ光利用率を増加させることができる。

図６は、本実施例におけるダイクロイックミラー９１のＢ反射Ｙ透過領域と全透過領域のコーティング方法と、各領域の透過率特性を示す図である。図６（Ａ）が平面図、（Ｂ）が断面図、（Ｃ）がＢ反射Ｙ透過領域の透過率特性、（Ｄ）が全透過領域の透過率特性である。図６（Ｂ）に示すように、ダイクロイックミラー９１はガラス基板の片面にＡＲコーティングを施し、反対面にＢ反射Ｙ透過特性のダイクロイックコーティングと、全透過領域用のＡＲコーティングを施すことで製造できる。そして、各領域の透過率特性は、図６（Ｃ）に示すように、広域特性領域であるＢ反射Ｙ透過領域では、Ｂ光の波長である４５５ｎｍ近辺は透過率は少なくとも５％以下であり、限りなく０％に近いことが望ましい、Ｙ光に含まれる５００から７００ｎｍ近辺の緑色帯域から赤色帯域の光の透過率は少なくとも９５％以上であり限りなく１００％に近いことが望ましい。また、異特性領域である全透過領域は、図６（Ｄ）に示すように、全波長領域で透過率が少なくとも９５％以上であり、限りなく１００％であることが望ましい。

なお、本実施例の構成においてＢ光利用率が高効率化の原理と条件の詳細は、実施例１の図３の説明において、Ｂ光の「透過」を「反射」に置き換え、「全反射」を「全透過」に置き換えればよい。具体的には図３（Ｃ）のＢ入射光の入射領域Ｉの面積をＳＩ、Ｂ拡散光の入射領域Ｏの面積をＳＯ、Ｂ入射光の入射領域Ｉのうち異特性領域である全透過領域ＷＩ（Ｂ光の透過特性Ｔ≒１となる）の面積をＳＷＩ、Ｂ拡散光の入射領域Ｏのうち異特性領域である全透過領域ＷＯ（Ｂ光反射特性Ｔ≒１となる）の面積をＳＷＯとする。このとき、レーザ光源からのＢ入射光に対する透過光の割合であるダイクロイックミラー９１でＢ入射光実質透過率Ｔ３はＳＷＩ／ＳＩから算出できる。また、Ｂ拡散光に対する透過の割合であるダイクロイックミラー９１でＢ拡散光実質反射率Ｒ３は(ＳＯ-ＳＷＯ)/ＳＯから算出できる。実施例２の光源装置におけるＢ光利用率Ｅ３は、Ｔ３×Ｒ３＝（ＳＷＩ／ＳＩ）×（(ＳＯ-ＳＷＯ)/ＳＯ）となる。つまり、実施例１に対してＢ光の反射特性と透過特性が反対になったとしても、当該光源装置のＢ光利用率Ｅ３は、レーザ光源からダイクロイックミラーに入射するＢ光の利用効率（ＳＷＩ／ＳＩ）と、Ｂ拡散光からダイクロイックミラーに入射するＢ光の利用効率（(ＳＯ-ＳＷＯ)/ＳＯ）の積であることに変わりはない。

すると本実施例の当該光源装置のＢ光利用率Ｅ３も実施例１Ｅ２の式変形と同様に、ＳＯ/ＳＩを拡散光の入射領域の面積拡大率αとＢ入射光の入射領域Ｉ内の異特性領域の大きさであるＳＷＩに対するＢ拡散光の入射領域Ｏのうちの異特性領域の大きさであるＳＷＯの比βを用いることで、Ｅ３＝Ｔ３×Ｒ３＝Ｔ３×（１－（Ｔ３×β/α））と表現できる。

すなわち、本実施例に係る構成においても、ダイクロイックミラー９１の出射までのＢ光利用率だけを考慮すれば、拡散光の入射領域の面積拡大率αは大きければ大きいほど効率が良く、Ｂ入射光の入射領域Ｉ内の異特性領域の大きさであるＳＷＩに対するＢ拡散光の入射領域Ｏのうちの異特性領域の大きさであるＳＷＯの比βは小さければ小さいほどよいことになる。

このように、本実施例によれば、光源２１に青色レーザを使用し、Ｂ＋Ｙの光を合成することにより白色光を生成する光源装置において、ダイクロイックミラー９１を、広域特性領域であるＢ反射／Ｙ透過の特性領域を有し、かつ異特性領域である全透過領域を中央部に備えて、透過／反射特性が領域分割された構成とし、拡散板２６によりＢ光を拡散させ、Ｂ光の面積を拡大させることで、Ｂ光利用率を増加させることができる。

以上説明したように本実施例によれば、実施例１と異なる構成でも、実施例１と同程度に、より好適にレーザ光源から白色光を生成し、画像表示に用いるプロジェクタを実現することが可能となる。

本実施例は、実施例１のプロジェクタにおいて、光源装置におけるダイクロイックミラーにおける異特性領域をコンデンサレンズ２５の光軸である光軸２とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットした位置に配置する例について説明する。

図７は、本実施例における光源装置の構成図およびダイクロイックミラーの透過／反射特性を示す図である。図７において、図２と同じ機能を有する構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

実施例１の図２においてダイクロイックミラーにおける異特性領域の位置は光軸２とダイクロイックミラーが接する中央部付近に配置したのに対し、本実施例の図７においては、異特性領域の位置を光軸２とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットした位置としている。

異特性領域の位置を光軸２とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットした位置をこのように変更するためには、単に、Ｂ色レーザ光源２１からのＢ光入射光が入射する範囲で、異特性領域を光軸２とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットした位置に配置するだけでも良い。また、Ｂ色レーザ光源２１の光軸１を、コンデンサレンズ２５の光軸２とダイクロイックミラーに対して鏡面配置の関係にある光軸３からオフセットして配置することによりさらに異特性領域を光軸２からオフセットして配置することができる。図７では一例として、レーザ光源２１の光軸１のオフセットと異特性領域の中央部からのオフセットの両者を採用した例を示している。

図７において、レンズ２３によって平行とされたＢ光束がダイクロイックミラー９２に照射される。ここで、ダイクロイックミラー９２は、図示したように、広域特性領域であるＢ透過／Ｙ反射の特性領域を有し、かつ、異特性領域である全反射領域を光軸２と接する位置からオフセットした位置に備えている。例えば、光源２１からダイクロイックミラーに照射されるＢ光領域のうち、全反射領域の割合を全体の２０％とすると、ダイクロイックミラー９２に照射されたＢ光束は、２０％程度が反射され、８０％程度が透過する。すなわち、光源２１からダイクロイックミラー９２に照射されるＢ光束のうち、Ｂ光束の中心からオフセットした部分の２０％が反射される。

ダイクロイックミラー９２によって反射されたＢ光束は、拡散板２６により拡散され、ダイクロイックミラー９２に照射される。この時、ダイクロイックミラー９２に照射されるＢ光束の面積は、光源２１からダイクロイックミラー９２に照射されるＢ光束の面積よりも大きい。

次に、拡散板２６からダイクロイックミラー９２に照射されるＢ光束のうち、異特性領域で反射される割合と広域特性領域で透過される割合を面積比だけに基づいて計算する。例えば、面積比計算で、拡散板によるＢ光入射領域の面積拡大率が２の場合、一例として、異特性領域の形状により１０％程度が反射され９０％程度を透過する構成を考える。ここで、実施例１と異なり、実施例３では、異特性領域の位置を光軸２とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットされている。ここで、図８に、拡散板２６から射出する光の照度分布図を示す。図８に示すように、中心位置からずれるほど照度は低下する。すると、実施例３のように異特性領域の位置を光軸２とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットして配置することにより、例え異特性領域の面積が実施例１と同じであっても、拡散板２６からのＢ拡散光のうち、ダイクロイックミラー９２で反射されて光源２１に戻る部分のＢ拡散光は、図８の中心角度のピーク強度ではなく、周辺角度の相対的に小さい強度になり、実施例１の図２に対し、レーザ光源への戻り光を少なくできる。例えば、このオフセットによる図８の拡散光強度の相対比効果が５０％だとすると、拡散板によるＢ光入射領域の面積拡大率が２で、面積比計算のみで異特性領域の形状により１０％程度が反射され９０％程度を透過する構成では、拡散板２６からダイクロイックミラー９２に照射されるＢ光束は、実際の図８の強度分布を考慮すると、５％程度が反射され、９５％程度が透過することとなる。

一方、光源２１からダイクロイックミラー９２に照射されるＢ光束のうち、ダイクロイックミラー９２を透過するＢ光束は蛍光体ホイール２８に照射される。そして、コンデンサレンズ２７の光軸である光軸３を中心として、蛍光体ホイール２８からＹ光が発光し、ダイクロイックミラー９２に照射される。そして、ダイクロイックミラー９２の広域特性領域によりＹ光束が反射され、Ｂ光束と重なりＢ＋Ｙ光束となる。

図９は、本実施例におけるダイクロイックミラー９２の広域特性領域であるＢ透過Ｙ反射領域と異特性領域である全反射領域のコーティング方法を示す図である。図９（Ａ）が平面図、（Ｂ）が断面図である。図９（Ｂ）に示すように、ダイクロイックミラー９２は、ガラス基板の片面にＢ透過Ｙ反射特性のダイクロイックコーティングを施し、反対面にＡＲコーティングを施し、その上に全反射領域用のミラーコーティングを施すことで製造できる。

以上説明した本実施例によれば、光源２１に青色レーザを使用し、Ｂ＋Ｙの光を合成することにより白色光を生成する光源装置において、ダイクロイックミラー９２を、広域特性領域であるＢ透過／Ｙ反射の特性領域を有し、かつ異特性領域である全反射領域をコンデンサレンズ２５の光軸である光軸２が接する位置からオフセットして配置して、透過／反射特性が領域分割された構成とし、拡散板２６によりＢ光を拡散させ、Ｂ光の面積を拡大させることで、Ｂ光利用率を増加させることができる。

以上説明したように本実施例によれば、実施例１よりＢ光利用率を増加させることが可能となり、より好適にレーザ光源から白色光を生成し、画像表示に用いるプロジェクタを実現することが可能となる。

本実施例は、実施例２のプロジェクタにおいて、光源装置におけるダイクロイックミラーにおける異特性領域を、コンデンサレンズ２５の光軸である光軸３とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットした位置に配置する例について説明する。

図１０は、本実施例における光源装置の構成図およびダイクロイックミラーの透過／反射特性を示す図である。図１０において、図５と同じ機能を有する構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

実施例２の図５においてダイクロイックミラーにおける異特性領域の位置は光軸３とダイクロイックミラーが接する中央部付近に配置したのに対し、本実施例の図１０においては、異特性領域の位置を光軸３とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットした位置としている。

異特性領域の位置を光軸２とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットした位置をこのように変更するためには、単に、Ｂ色レーザ光源２１からのＢ光入射光が入射する範囲で、異特性領域を光軸３とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットした位置に配置するだけでも良い。また、Ｂ色レーザ光源２１の光軸１を光軸３からオフセットして配置することによりさらに異特性領域を光軸３からオフセットして配置することができる。図１０では一例として、レーザ光源２１の光軸１のオフセットと異特性領域の中央部からのオフセットの両者を採用した例を示している。

図１０において、レンズ２３によって平行とされたＢ光束がダイクロイックミラー９３に照射される。ここで、ダイクロイックミラー９３は、図示したように、広域特性領域としてＢ反射／Ｙ透過の特性の領域を有し、かつ、異特性領域として全透過領域を光軸３と接する位置からオフセットした位置に備えている。例えば、光源２１からダイクロイックミラーに照射されるＢ光領域のうち、異特性領域である全透過領域の割合を全体の２０％とすると、ダイクロイックミラー９３に照射されたＢ光束は、８０％程度が反射され、２０％程度が透過する。すなわち、光源２１からダイクロイックミラー９３に照射されるＢ光束のうち、Ｂ光束の中心からオフセットした部分の２０％程度が透過される。

ダイクロイックミラー９３によって反射されたＢ光束は、蛍光体ホイール２８に照射される。コンデンサレンズ２７の光軸である光軸２を中心として、蛍光体ホイール２８からＹ光が発光し、ダイクロイックミラー９３に照射され、Ｙ光束がダイクロイックミラー９３を透過する。

一方、光源２１からダイクロイックミラー９３に照射されるＢ光束のうち、ダイクロイックミラー９３を透過したＢ光束は、拡散板２６に照射され、コンデンサレンズ２５の光軸である光軸３を中心として、拡散板２６により拡散されたＢ光束は、ダイクロイックミラー９３に照射される。この時、ダイクロイックミラー９３に照射されるＢ光束の面積は、光源２１からダイクロイックミラー９３に照射されるＢ光束の面積よりも大きい。

次に、拡散板２６からダイクロイックミラー９３に照射されるＢ光束のうち、異特性領域で透過される割合と広域特性領域で反射される割合を面積比だけに基づいて計算する。例えば、拡散板によるＢ光入射領域の面積拡大率が２の場合、一例として、異特性領域の形状により１０％が透過され９０％程度を反射する構成を考える。ここで、実施例２と異なり、本実施例では、異特性領域の位置を光軸３とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットされている。ここで、図８に示したように、拡散板２６から射出する光の照度分布は中心位置からずれるほど照度は低下する。すると、実施例３のように異特性領域の位置を光軸３とダイクロイックミラーが接する中央部からオフセットして配置することにより、例え異特性領域の面積が実施例２と同じであっても、拡散板２６からのＢ拡散光のうち、ダイクロイックミラー９３で透過されて光源２１に戻る部分のＢ拡散光は、図８の中心角度のピーク強度ではなく、周辺角度の相対的に小さい強度になり、実施例２の図５に対し、レーザ光源への戻り光を少なくできる。例えば、このオフセットによる図８の拡散光強度の相対比効果が５０％だとすると、拡散板によるＢ光入射領域の面積拡大率が２で、面積比計算のみで異特性領域の形状により１０％程度が透過され９０％程度を反射する構成では、拡散板２６からダイクロイックミラー９３に照射されるＢ光束は、実際の図８の強度分布を考慮すると、５％程度が透過され、９５％程度が反射することとなる。

そして、ダイクロイックミラー９３の広域特性領域により反射されたＢ光束が、Ｙ光束と重なりＢ＋Ｙ光束となる。

図１１は、本実施例におけるダイクロイックミラー９３の広域特性領域であるＢ反射Ｙ透過領域と異特性領域である全透過領域のコーティング方法を示す図である。図１１（Ａ）が平面図、（Ｂ）が断面図である。図１１（Ｂ）に示すように、ダイクロイックミラー９３はガラス基板の片面にＡＲコーティングを施し、反対面にＢ反射Ｙ透過特性のダイクロイックコーティングと、全透過領域用のＡＲコーティングを施すことで製造できる。

以上説明した本実施例によれば、光源２１に青色レーザを使用し、Ｂ＋Ｙの光を合成することにより白色光を生成する光源装置において、ダイクロイックミラー９３を、広域特性領域であるＢ反射／Ｙ透過の特性領域を有し、かつ異特性領域である全透過領域をコンデンサレンズ２５の光軸である光軸３が接する位置からオフセットして配置して、透過／反射特性が領域分割された構成とし、拡散板２６によりＢ光を拡散させ、Ｂ光の面積を拡大させることで、Ｂ光利用率を増加させることができる。

以上説明したように本実施例によれば、実施例２よりＢ光利用率を増加させることが可能となり、より好適にレーザ光源から白色光を生成し、画像表示に用いるプロジェクタを実現することが可能となる。

本実施例は、実施例１から４で説明した、プロジェクタにおいて、ダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成と、光源として複数のレーザを用い、それらのレーザの強度を変えることで調光および／または調色を実現する例について説明する。

図１２は、本実施例における光源装置の光源部分の概略構成図である。図１２は、図２Ａ、図５、図７または図１０の光源装置の構成において、光源２１の構成の詳細を示したものである。具体的には、光源２１として光源２１－１、２１－２を２つ用いて、それぞれを電源１（２０－１）、電源２（２０－２）で駆動し、それぞれの電源１、電源２を制御する制御部１０を有する。

図１３は実施例１(図２Ａの構成)及びその変形例に対応したダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成を示した図である。図１３（Ａ）が、実施例１に対応した構成である。図１３（Ａ）において、それぞれＢ透過Ｙ反射領域（広域特性領域Ｍ）と全反射領域(異特性領域Ｗ)にまたがる領域に、光源２１－１からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－１と、光源２１－２からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－２とを有する。なお、光源２１－１からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－１と、光源２１－２からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－２とを合わせた領域が、図３（Ｃ）の領域Ｉに相当する。なお、図１３（Ａ）に示すＢ拡散光入射領域が、図３（Ｃ）の領域Ｏに相当する。

図１３（Ａ）の例では、左右対称に領域を配置しており、照射領域Ｅ２１－１内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－２内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合が同じである。よって、光源２１－１、２１－２のレーザの強度を変えれば、光源装置２から出力されるＢ光とＹ光の比率は変わらないまま、光源装置２から出力される光の強度を調整する調光機能を実現することができる。

図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の領域分割の変形例であり、図１３（Ａ）と異なり、異特性領域Ｗである全反射領域が紙面の幅方向に広く、かつ光源２１－１からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－１と、光源２１－２からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－２を合わせた領域(図３（Ｃ）の領域Ｉに相当する)に包含される。図１３（Ｂ）の例では、異特性領域Ｗが、領域Ｉに包含されているので、異特性領域Ｗが図３（Ｃ）の例の領域ＷＩと領域ＷＯの両者に相当する。実施例１で説明したとおり、光源装置２においては、Ｂ入射光の入射領域Ｉ内の異特性領域の大きさであるＳＷＩに対するＢ拡散光の入射領域Ｏのうちの異特性領域の大きさであるＳＷＯの比βは小さければ小さいほど光源装置としてＢ光利用効率がよい。ここで、異特性領域Ｗを領域Ｉに包含させることで、β＝１とすることができ、βを最小化することができる。

なお、実施例１で説明した図３（Ｂ）の構成のＢ光利用効率Ｅ２は、β/αが１より小さいときには、必ず図３（Ａ）の構成のＢ光利用効率Ｅ１よりも効率が良くなる。すると、異特性領域Ｗを領域Ｉに包含させることでβ＝１とできれば、コンデンサレンズ２５と拡散板２６の効果によりαが１より大きくなるので、図３（Ｂ）の構成は図３（Ａ）の構成よりもＢ光利用効率が必ず大きくなる。

すると、図１３（Ｂ）のように異特性領域Ｗを領域Ｉに包含させる構成とすれば、図１３（Ａ）のように異特性領域Ｗが領域Ｉに包含させない構成よりも、Ｂ光利用率を高めることが可能となる。

また、図１３（Ａ）の構成では、異特性領域Ｗが照射領域Ｅ２１－１と、照射領域Ｅ２１－２の縦方向の境界線に細長く存在するため、光学部品の組み立て精度などにより、照射領域Ｅ２１－１と、照射領域Ｅ２１－２の位置と、ダイクロイックミラーの異特性領域Ｗの左右方向の相対位置が大きくずれた場合、照射領域Ｅ２１－１内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－２内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合が大きく変化してしまう。例えば、上記相対位置のずれにより、異特性領域Ｗである全反射領域に照射されるＢ光が左右の光源のうち一方のみとなった場合、当該一方のレーザ光源を制御する電源が故障した場合、光源からダイクロイックミラーの入射する光のうち広域特性領域Ｍを経由した光だけが利用されることになるので、光源装置２からＢ光かＹ光のいずれか一方（図１３（Ａ）の例では、Ｙ光）のみが出力されることなり、白色光の生成が不可能となる。これに対し、図１３（Ｂ）の構成であれば、異特性領域Ｗである全反射領域が幅方向に広いため、上記左右方向の相対位置のズレが生じた場合でも、異特性領域Ｗである全反射領域に照射されるＢ光が左右の光源のうち一方のみとなりにくい。

これにより、図１３（Ｂ）の構成では、一方のレーザ光源を制御する電源が故障した場合でも、光源装置２から出力光がＢ光かＹ光のいずれか一方の色になるという現象を回避することができる。

また、図１３（Ｃ）は、さらに異なる領域分割の変形例である。図１３（Ｃ）の例では、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）の例と異なり、異特性領域Ｗである全反射領域が左右で非対称であるように構成する。これにより、照射領域Ｅ２１－１内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－２内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合とを異ならせている。これにより、光源２１－１からのＢ光が最終的に光源装置２の出力光に寄与するＢ光とＹ光の比率と、光源２１－２からのＢ光が最終的に光源装置２の出力光に寄与するＢ光とＹ光の比率を異ならせることができる。すると、電源１の制御によって光源２１－１の光強度を可変制御したり、または電源２の制御によって光源２１－２の光強度を可変制御したりすることにより、光源２１－１の光強度と光源２１－２の光強度との相対比率を可変することにより、光源装置２が出力する光の色と強度の両者を制御することが可能となる。すなわち、光源装置２から出力される光の調色機能と調光機能を実現することができる。

なお、図１３（Ｃ）の例では、異特性領域Ｗが、照射領域Ｅ２１－１と照射領域Ｅ２１－２を合わせた領域（領域Ｉ）に包含されているので、Ｂ光利用率が高いという利点もある。

また、図１３（Ｄ）は、さらに異なる領域分割の変形例である。図１３（Ｄ）の例では、図１３（Ｃ）の例と同様、照射領域Ｅ２１－１内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－２内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合とを異ならせている。よって、図１３（Ｃ）の例と同様、電源１の制御によって光源２１－１の光強度を可変制御したり、または電源２の制御によって光源２１－２の光強度を可変制御したりすることにより、光源２１－１の光強度と光源２１－２の光強度との相対比率を可変することにより、光源装置２が出力する光の色と強度の両者を制御することが可能となる。

さらに、図１３（Ｄ）の例では、異特性領域Ｗ（全反射領域）として、左右の光源からの照射領域毎に独立した形状を有している。さらに、左右の光源からの照射領域の境界線から距離を離した位置にそれぞれ異特性領域Ｗを設けている。これにより、光学部品の組み立て精度などにより、照射領域Ｅ２１－１の位置と、照射領域Ｅ２１－２の位置と、ダイクロイックミラーの異特性領域Ｗの相対位置が、左右方向にずれても上下方向にずれても、照射領域Ｅ２１－１内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－２内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合が変化しにくい構成とすることができる。

すなわち、図１３（Ｄ）の例では、光源装置２から出力される光の調色機能と調光機能の実現と、光学部品の組み立て精度などによる、照射領域Ｅ２１－１の位置と、照射領域Ｅ２１－２の位置と、ダイクロイックミラーの異特性領域Ｗの相対位置のずれの影響の低減の両者を実現するとことができ、望ましい態様である。

また、図１３（Ｄ）の例では、異特性領域Ｗが、照射領域Ｅ２１－１と照射領域Ｅ２１－２を合わせた領域（領域Ｉ）に包含されているので、Ｂ光利用率が高いという利点もある。

以上のとおり、図１３を用いて、実施例１(図２Ａの構成)の異特性領域Ｗの形状の例およびその変形例を複数例説明した。なお、これらの変形例は、実施例３の図７のように、コンデンサレンズ２５の光軸２の鏡面関係にある光軸３に対して光源２１の光軸１をオフセットした場合にも適用可能である。

また、図１４は実施例２及びその変形例に対応したダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成を示した図である。図１４（Ａ）が実施例２に対応した構成である。図１４（Ａ）は、実施例２の図５の構成において、光源２１として図１２に示す構成を採用した場合の例を説明したものであり、図１４（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）はその変形例である。

ここで、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）、図１４（Ｄ）に記載されるダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成例は、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）のダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成例を、実施例２に対応するように、広域特性領域Ｍの特性をＢ反射Ｙ透過に変え、異特性領域Ｗの特性を全透過に変えたものである。図１３の説明を当該特性の変更に対応して読み替えれば、構成及びその効果についても、図１４各図の説明になる。そのため、図１４各図の説明は当該図１３各図の読み替えで記載されたものとし、再度の記載は省略する。

以上説明した図１４各図で示すダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成例により、実施例２の異特性領域Ｗの形状の例およびその変形例を複数例説明した。なお、これらの変形例は、実施例４の図１０のように、コンデンサレンズ２５の光軸２の鏡面関係にある光軸３に対して光源２１の光軸１をオフセットした場合にも適用可能である。

以上説明した本実施例のダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成例によれば、異特性領域Ｗの形状とダイクロイックミラー上での複数の光源の照射領域の関係に応じて、Ｂ光利用率の向上、調光機能の実現、調色機能の実現、光学部品の組み立て精度などによる相対位置ずれ影響の低減等のいずれかの効果またはこれらを組み合わせた効果を得ることができる。

なお、本実施例の図１３、図１４の各図の説明において、照射領域Ｅ２１－１と、照射領域Ｅ２１－２とは互いに重ならない例を説明した。しかしながら、照射領域Ｅ２１－１と、照射領域Ｅ２１－２とが一部重なり合っていてもよく、この場合でも本実施例の変形例の一態様となる。このとき各照射領域内の広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合が上述の説明を満たすのであれば、上述の説明と同様の効果を得ることができる。

実施例５ではプロジェクタの光源として２つのレーザを用いるのに対して、本実施例では、プロジェクタの光源として３つのレーザを用い場合について説明する
図１５は、本実施例における光源装置の光源部分の概略構成図である。図１５においては、図２Ａ、図５、図７または図１０の光源装置の構成において、光源２１－１、２１－２、２１－３の３つ用いて、それぞれを電源１（２０－１）、電源２（２０－２）、電源３（２０－３）で駆動し、それぞれの電源１、電源２、電源３を制御する制御部１１を有する。

図１６は実施例１(図２Ａの構成)及びその変形例に対応したダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成を示した図である。図１６（Ａ）が、実施例１に対応した構成である。図１６（Ａ）において、それぞれ左側のＢ透過Ｙ反射領域（広域特性領域Ｍ）に光源２１－１からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－１を有し、左側のＢ透過Ｙ反射領域（広域特性領域Ｍ）と全反射領域(異特性領域Ｗ)と右側のＢ透過Ｙ反射領域（広域特性領域Ｍ）にまたがる領域に光源２１－２からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－２を有し、右側のＢ透過Ｙ反射領域（広域特性領域Ｍ）に光源２１－３からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－３を有する。照射領域Ｅ２１－２での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－１、照射領域Ｅ２１－３での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合（本図では異特性領域Ｗは０％）が異なるため、光源２１－１、２１－２、２１－３のレーザの強度を変えることで、光源装置２から出力されるＢ光とＹ光の比率が変わり、調色機能と調光機能とを実現することができる。

図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）の領域分割の変形例であり、図１６（Ａ）と異なり、異特性領域Ｗである全反射領域が紙面の幅方向に広く、光源２１－１からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－１と、光源２１－２からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－２、光源２１－３からのＢ光が照射される照射領域Ｅ２１－３を合わせた領域(図３（Ｃ）の領域Ｉに相当する)に包含される。当該構成により、図１３（Ｂ）での説明と同様に、Ｂ光利用効率においてβ＝１とすることができる。これにより、Ｂ光利用効率を高めることが可能である。

また、図１６（Ａ）の構成では、電源２０－２が故障した場合、光源からダイクロイックミラーの入射する光のうち広域特性領域Ｍを経由した光だけが利用されることになるので、光源装置２からＹ光のみが出力されることなり、白色光の再現が不可能となる。これに対し、図１６（Ｂ）の構成であれば、異特性領域Ｗである全反射領域が照射領域Ｅ２１－１、照射領域Ｅ２１－２、照射領域Ｅ２１－３の全ての領域にそれぞれ掛かる。

これにより、図１６（Ｂ）の構成では、レーザ光源を制御する複数の電源の一つが故障した場合でも、光源装置２から出力光がＢ光かＹ光のいずれか一方の色になるという現象を回避することができる。

また、図１６（Ｃ）は、さらに領域分割の変形例である。図１３（Ｃ）では、複数のレーザ光源の照射領域が２つであるのに対して、図１６(Ｃ)の構成では、照射領域Ｅ２１－１、照射領域Ｅ２１－２、照射領域Ｅ２１－３の３つに増えている。さらに、当該３つの照射領域における広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗとの割合を、いずれも変えている。

すると、光源２１－１の光強度、光源２１－２の光強度、光源２１－３の光強度を可変制御することにより、光源装置２が出力する光の色と強度の両者を制御することが可能となり、さらに、図１３（Ｃ）よりも領域分割数が多いため、色と強度の制御の分解能を向上させることが可能となる。

また、図１６（Ｄ）は、さらに領域分割の変形例である。図１６（Ｄ）の例では、図１６（Ｃ）の例と同様、照射領域Ｅ２１－１内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－２内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－３内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合を異ならせている。よって、図１６（Ｃ）の例と同様、光源２１－１の光強度、光源２１－２の光強度、光源２１－３の光強度を可変制御することにより、光源装置２が出力する光の色と強度の両者を制御することが可能となり、さらに、図１３（Ｄ）よりも領域分割数が多いため、色と強度の制御の分解能を向上させることが可能となる。

さらに、図１６（Ｄ）の例では、異特性領域Ｗ（全反射領域）として、３つの光源からの照射領域毎に、独立した形状を有している。さらに、各照射領域の境界線から距離を離した位置にそれぞれ異特性領域Ｗを設けている。これにより、光学部品の組み立て精度などにより、照射領域Ｅ２１－１の位置と、照射領域Ｅ２１－２の位置と、照射領域Ｅ２１－３の位置と、ダイクロイックミラーの異特性領域Ｗの相対位置が、左右方向にずれても上下方向にずれても、照射領域Ｅ２１－１内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－２内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、照射領域Ｅ２１－３内での広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合と、が変化しにくい構成とすることができる。

すなわち、図１６（Ｄ）の例では、光源装置２から出力される光の調色機能と調光機能の実現と、光学部品の組み立て精度などによる、照射領域Ｅ２１－１の位置と、照射領域Ｅ２１－２の位置と、照射領域Ｅ２１－３の位置と、ダイクロイックミラーの異特性領域Ｗの相対位置のずれの影響の低減の両者を実現するとことができ、望ましい態様である。

また、図１６（Ｄ）の例では、異特性領域Ｗが、照射領域Ｅ２１－１と照射領域Ｅ２１－２、照射領域Ｅ２１－３を合わせた領域（領域Ｉ）に包含されているので、Ｂ光利用率が高いという利点もある。

以上のとおり、図１６を用いて、実施例１(図２Ａの構成)の異特性領域Ｗの形状の例およびその変形例を複数例説明した。なお、これらの変形例は、実施例３の図７のように、コンデンサレンズ２５の光軸２の鏡面関係にある光軸３に対して光源２１の光軸１をオフセットした場合にも適用可能である。

また、図１７は実施例２及びその変形例に対応したダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成を示した図である。図１７（Ａ）が実施例２に対応した構成である。図１７（Ａ）は、実施例２の図５の構成において、光源２１として図１５に示す構成を採用した場合の例を説明したものであり、図１７（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）はその変形例である。

ここで、図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）、図１７（Ｃ）、図１７（Ｄ）に記載されるダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成例は、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）、図１６（Ｃ）、図１６（Ｄ）のダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成例を、実施例２に対応するように、広域特性領域Ｍの特性をＢ反射Ｙ透過に変え、異特性領域Ｗの特性を全透過に変えたものである。図１６の説明を当該特性の変更に対応して読み替えれば、構成及びその効果についても、図１７各図の説明になる。そのため、図１７各図の説明は当該図１６各図の読み替えで記載されたものとし、再度の記載は省略する。

以上説明した図１７各図で示すダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成例により、実施例２の異特性領域Ｗの形状の例およびその変形例を複数例説明した。なお、これらの変形例は、実施例４の図１０のように、コンデンサレンズ２５の光軸２の鏡面関係にある光軸３に対して光源２１の光軸１をオフセットした場合にも適用可能である。

以上説明した本実施例のダイクロイックミラーの透過／反射領域の分割構成例によれば、異特性領域Ｗの形状とダイクロイックミラー上での複数の光源の照射領域の関係に応じて、Ｂ光利用率の向上、調光機能の実現、調色機能の実現、光学部品の組み立て精度などによる相対位置ずれ影響の低減等のいずれかの効果またはこれらを組み合わせた効果を得ることができる。また、当該調光機能、調色機能においてはより分解能を向上させることができる。

なお、本実施例の図１６、図１７の各図の説明において、照射領域Ｅ２１－１と、照射領域Ｅ２１－２と、領域Ｅ２１－３とは互いに重ならない例を説明した。しかしながら、照射領域Ｅ２１－１と、照射領域Ｅ２１－２と、領域Ｅ２１－３とが一部重なり合っていてもよく、この場合でも本実施例の変形例の一態様となる。このとき各照射領域内の広域特性領域Ｍと異特性領域Ｗの割合が上述の説明を満たすのであれば、上述の説明と同様の効果を得ることができる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部を他の構成に置き換えることも可能である。

１：光学系、２：光源装置、３：照明光学系、４：色分離光学系、６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ：映像表示素子、７：光合成プリズム、８：投射レンズ、２１、２１－１、２１－２、２１－３：光源、２２、２３：レンズ、２４、９１、９２、９３：ダイクロイックミラー、２５、２７：コンデンサレンズ、２６：拡散板、２８：蛍光体ホイール、２９：モータ

Claims (16)

1. 光源に青色レーザを使用し、前記青色レーザに基づいて青色光と黄色光とを生成し、生成した青色光と黄色光を含む白色光を生成する白色光生成装置であって、
   前記光源である青色レーザからの青色光が照射されるダイクロイックミラーと、
   前記ダイクロイックミラーによって反射または透過した青色光を集光する第１のコンデンサレンズと、
   前記第１のコンデンサレンズにより集光された青色光を拡散する拡散板と、
   前記ダイクロイックミラーを透過または反射した青色光を集光する第２のコンデンサレンズと、
   前記第２のコンデンサレンズにより集光された青色光を照射し黄色光を発光する蛍光体とを有し、
   前記光源は複数のレーザを有し、
   前記ダイクロイックミラーは、青色光及び黄色光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する特性を有する第１の領域と、青色光及び黄色光の両者を反射または透過する特性を有する第２の領域を有し、
   出力する白色光に含まれる青色光は、前記拡散板によって拡散された青色光が、前記第１のコンデンサレンズを透過して前記ダイクロイックミラーの反射または透過を経て得られるものであり、
   出力する白色光に含まれる黄色光は、前記蛍光体から発光した黄色光が前記第２のコンデンサレンズを透過して前記ダイクロイックミラーの反射または透過を経て得られるものであり、
   少なくとも一部の前記レーザは、前記ダイクロイックミラーの前記第１の領域と前記第２の領域の両者に少なくとも一部が重なる領域に青色光を照射し、
   少なくとも一部の前記レーザの強度を可変としたことを特徴とする白色光生成装置。
2. 請求項１に記載の白色光生成装置であって、
   前記ダイクロイックミラーは、前記第１の領域として、青色光透過黄色光反射特性を有する領域を有し、前記第２の領域として全反射特性の領域を有し、
   出力される白色光に含まれる青色光は、前記拡散板によって拡散された青色光が、前記第１のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域を透過した光であり、
   出力される白色光に含まれる黄色光は、前記蛍光体から発光した黄色光が、前記第２のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域で反射された光であることを特徴とする白色光生成装置。
3. 請求項１に記載の白色光生成装置であって、
   前記ダイクロイックミラーは、前記第１の領域として、青色光反射黄色光透過特性を有する領域を有し、前記第２の領域として全透過特性の領域を有し、
   出力される白色光に含まれる青色光は、前記拡散板によって拡散された青色光が、前記第１のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域で反射された光であり、
   出力される白色光に含まれる黄色光は、前記蛍光体から発光した黄色光が、前記第２のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域を透過した光であることを特徴とする白色光生成装置。
4. 請求項１に記載の白色光生成装置であって、
   前記ダイクロイックミラーにおいて、前記第２の領域は、前記第１のコンデンサレンズの光軸と接する位置に配置されていることを特徴とする白色光生成装置。
5. 請求項１に記載の白色光生成装置であって、
   前記ダイクロイックミラーにおいて、前記第２の領域は、前記第１のコンデンサレンズの光軸と接する位置から離れた位置に配置されていることを特徴とする白色光生成装置。
6. 光源に青色レーザを使用し、前記青色レーザに基づいて青色光と黄色光とを生成し、生成した青色光と黄色光を含む白色光を生成する白色光生成装置であって、
   前記光源である青色レーザからの青色光が照射されるダイクロイックミラーと、
   前記ダイクロイックミラーによって反射または透過した青色光を集光する第１のコンデンサレンズと、
   前記第１のコンデンサレンズにより集光された青色光を拡散する拡散板と、
   前記ダイクロイックミラーを透過または反射した青色光を集光する第２のコンデンサレンズと、
   前記第２のコンデンサレンズにより集光された青色光を照射し黄色光を発光する蛍光体とを有し、
   前記ダイクロイックミラーは、第１の領域として青色光透過黄色光反射特性を有する領域を有し、第２の領域として全反射特性の領域を有し、
   出力される白色光に含まれる青色光は、前記拡散板によって拡散された青色光が、前記第１のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域を透過した光であり、
   出力される白色光に含まれる黄色光は、前記蛍光体から発光した黄色光が、前記第２のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域で反射された光であり、
   前記光源は第１のレーザと第２のレーザを有し、
   前記第１のレーザは、前記ダイクロイックミラーの前記第１の領域と前記第２の領域の両者に少なくとも一部が重なる第３の領域に青色光を照射し、
   前記第２のレーザは、前記ダイクロイックミラーの前記第１の領域と前記第２の領域の両者に少なくとも一部が重なる第４の領域に青色光を照射し、
   前記第１のレーザと前記第２のレーザの強度をそれぞれ可変としたことを特徴とする白色光生成装置。
7. 請求項６に記載の白色光生成装置であって、
   前記ダイクロイックミラーにおいて、前記第３の領域と前記第４の領域を統合した領域に前記第２の領域が包含されることを特徴とする白色光生成装置。
8. 請求項６に記載の白色光生成装置であって、
   前記ダイクロイックミラーにおいて、
   前記第３の領域内における、前記第１の領域と前記第２の領域の比率と、前記第４の領域内における、前記第１の領域と前記第２の領域の比率とが、異なるように構成されていることを特徴とする白色光生成装置。
9. 請求項６に記載の白色光生成装置であって、
   前記第２の領域のうち前記第３の領域と重なる部分と、前記第２の領域のうち前記第４の領域と重なる部分は、独立して配置されており、互いに接しないことを特徴とする白色光生成装置。
10. 請求項９に記載の白色光生成装置であって、
    前記第２の領域のうち前記第３の領域と重なる部分と、前記第２の領域のうち前記第４の領域と重なる部分とは、互いに異なる大きさであることを特徴とする白色光生成装置。
11. 光源に青色レーザを使用し、前記青色レーザに基づいて青色光と黄色光とを生成し、生成した青色光と黄色光を含む白色光を生成する白色光生成装置であって、
    前記光源である青色レーザからの青色光が照射されるダイクロイックミラーと、
    前記ダイクロイックミラーによって反射または透過した青色光を集光する第１のコンデンサレンズと、
    前記第１のコンデンサレンズにより集光された青色光を拡散する拡散板と、
    前記ダイクロイックミラーを透過または反射した青色光を集光する第２のコンデンサレンズと、
    前記第２のコンデンサレンズにより集光された青色光を照射し黄色光を発光する蛍光体とを有し、
    前記ダイクロイックミラーは、第１の領域として青色光透過黄色光反射特性を有する領域を有し、第２の領域として全反射特性の領域を有し、
    出力される白色光に含まれる青色光は、前記拡散板によって拡散された青色光が、前記第１のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域を透過した光であり、
    出力される白色光に含まれる黄色光は、前記蛍光体から発光した黄色光が、前記第２のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域で反射された光であり、
    前記光源は第１のレーザと第２のレーザと第３のレーザを有し、
    前記ダイクロイックミラーにおいて、
    前記第１のレーザが青色光を照射する領域と、前記第３のレーザが青色光を照射する領域は前記第１の領域に包含され、
    前記第２のレーザが青色光を照射する領域は、前記第１の領域と前記第２の領域とにまたがることを特徴とする白色光生成装置。
12. 光源に青色レーザを使用し、前記青色レーザに基づいて青色光と黄色光とを生成し、生成した青色光と黄色光を含む白色光を生成する白色光生成装置であって、
    前記光源である青色レーザからの青色光が照射されるダイクロイックミラーと、
    前記ダイクロイックミラーによって反射または透過した青色光を集光する第１のコンデンサレンズと、
    前記第１のコンデンサレンズにより集光された青色光を拡散する拡散板と、
    前記ダイクロイックミラーを透過または反射した青色光を集光する第２のコンデンサレンズと、
    前記第２のコンデンサレンズにより集光された青色光を照射し黄色光を発光する蛍光体とを有し、
    前記ダイクロイックミラーは、第１の領域として青色光透過黄色光反射特性を有する領域を有し、第２の領域として全反射特性の領域を有し、
    出力される白色光に含まれる青色光は、前記拡散板によって拡散された青色光が、前記第１のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域を透過した光であり、
    出力される白色光に含まれる黄色光は、前記蛍光体から発光した黄色光が、前記第２のコンデンサレンズを透過し前記ダイクロイックミラーに照射され、前記第１の領域で反射された光であり、
    前記光源は第１のレーザと第２のレーザと第３のレーザとを有し、
    前記第１のレーザは、前記ダイクロイックミラーの前記第１の領域と前記第２の領域の両者に少なくとも一部が重なる第３の領域に青色光を照射し、
    前記第２のレーザは、前記ダイクロイックミラーの前記第１の領域と前記第２の領域の両者に少なくとも一部が重なる第４の領域に青色光を照射し、
    前記第３のレーザは、前記ダイクロイックミラーの前記第１の領域と前記第２の領域の両者に少なくとも一部が重なる第５の領域に青色光を照射し、
    前記第１のレーザと前記第２のレーザと前記第３のレーザの強度をそれぞれ可変としたことを特徴とする白色光生成装置。
13. 請求項１２に記載の白色光生成装置であって、
    前記ダイクロイックミラーにおいて、前記第３の領域と前記第４の領域と前記第５の領域とを統合した領域に前記第２の領域が包含されることを特徴とする白色光生成装置。
14. 請求項１２に記載の白色光生成装置であって、
    前記ダイクロイックミラーにおいて、
    前記第３の領域内における、前記第１の領域と前記第２の領域の比率と、前記第４の領域内における、前記第１の領域と前記第２の領域の比率と、前記第５の領域内における、前記第１の領域と前記第２の領域の比率とが、いずれも異なるように構成されていることを特徴とする白色光生成装置。
15. 請求項１２に記載の白色光生成装置であって、
    前記第２の領域のうち前記第３の領域と重なる部分と、前記第２の領域のうち前記第４の領域と重なる部分と、前記第２の領域のうち前記第５の領域と重なる部分とは、それぞれ独立して配置されており、互いに接しないことを特徴とする白色光生成装置。
16. 請求項１５に記載の白色光生成装置であって、
    前記第２の領域のうち前記第３の領域と重なる部分と、前記第２の領域のうち前記第４の領域と重なる部分と、前記第２の領域のうち前記第５の領域と重なる部分とは、それぞれ異なる大きさであることを特徴とする白色光生成装置。

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