JP7314778B2

JP7314778B2 - 光源装置およびプロジェクター

Info

Publication number: JP7314778B2
Application number: JP2019212093A
Authority: JP
Inventors: 光一秋山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2023-07-26
Anticipated expiration: 2039-11-25
Also published as: US20210157222A1; CN112835255B; CN112835255A; JP2021085898A; US11493840B2

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。

プロジェクターの分野において、光源から射出された励起光を蛍光体に照射した際に蛍光体から発せられる蛍光を利用した光源装置が提案されている。下記の特許文献１には、蛍光体層と、蛍光体層の側面に設けられたダイクロイックミラーと、蛍光体層の底面に設けられた反射部と、励起光源と、を備える光源装置が開示されている。この光源装置において、蛍光は、蛍光体層上面の蛍光射出領域から射出され、平面視において、励起光は、蛍光射出領域と蛍光射出領域の外側の領域とを含む領域に照射され、蛍光体層の側面から入射する。

特開２０１５－１２１６０６号公報

特許文献１においては、励起光照射領域の形状を蛍光射出領域の形状と相似形としたまま、励起光照射領域の面積を蛍光射出領域の面積に対して大きくしている。しかしながら、蛍光体層の周囲の反射部材の配置によっては、励起光の一部が波長変換に利用されず、励起光の利用効率が低下する場合があった。

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光源装置は、第１波長帯を有する第１光線束および第２光線束を射出する光源と、前記第１光線束の主光線の進行方向を変化させる第１光学素子と、前記第２光線束の主光線の進行方向を変化させる第２光学素子と、前記第１光線束および前記第２光線束が入射される入射面と、前記入射面とは異なる反射面と、前記入射面および前記反射面に交差する第１側面と、前記入射面および前記反射面に交差するとともに前記第１側面とは異なる第２側面と、を有し、前記第１光線束および前記第２光線束を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する蛍光に波長変換する波長変換層と、第１反射面を有し、前記第１側面に対向して設けられる第１反射素子と、第２反射面を有し、前記第２側面に対向して設けられる第２反射素子と、を備える。前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記入射面において、前記第１光線束の主光線と前記第２光線束の主光線とが互いに重ならないように、前記第１光線束の主光線および前記第２光線束の主光線の進行方向を変化させる。前記波長変換層に対する前記第１光線束および前記第２光線束の入射方向から見て、前記入射面の形状は矩形状であり、前記第１光線束および前記第２光線束は、前記入射面、前記第１反射面および前記第２反射面以外の領域には入射せず、前記第１光線束は、前記第１反射素子で反射されて前記第１側面から前記波長変換層に入射し、前記第２光線束は、前記第２反射素子で反射されて前記第２側面から前記波長変換層に入射する。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記光源は、前記第１波長帯を有する第３光線束および第４光線束を射出し、前記第３光線束の主光線の進行方向を変化させる第３光学素子と、前記第４光線束の主光線の進行方向を変化させる第４光学素子と、を備え、前記波長変換層は、前記入射面、前記反射面および前記第１側面に交差する第３側面と、前記入射面、前記反射面および前記第１側面に交差するとともに前記第３側面とは異なる第４側面と、を有し、第３反射面を有し、前記第３側面に対向して設けられる第３反射素子と、第４反射面を有し、前記第４側面に対向して設けられる第４反射素子と、を備え、前記第３光学素子は、前記入射面において、前記第３光線束の主光線が、前記第１光線束の主光線、前記第２光線束の主光線および前記第４光線束の主光線と重ならないように、前記第３光線束の主光線の進行方向を変化させ、前記第４光学素子は、前記入射面において、前記第４光線束の主光線が、前記第１光線束の主光線、前記第２光線束の主光線および前記第３光線束の主光線と重ならないように、前記第４光線束の主光線の進行方向を変化させ、前記入射方向から見て、前記第１光線束、前記第２光線束、前記第３光線束および前記第４光線束は、前記入射面、前記第１反射面、前記第２反射面、前記第３反射面および前記第４反射面以外の領域には入射せず、前記第３光線束は、前記第３反射素子で反射されて前記第３側面から前記波長変換層に入射し、前記第４光線束は、前記第４反射素子で反射されて前記第４側面から前記波長変換層に入射する構成が採用されてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記第１光学素子および前記第２光学素子は、偏角プリズムであってもよい。

本発明の一つの態様の光源装置は、前記光源と前記偏角プリズムとの間の前記第１光線束および前記第２光線束の光路上に設けられ、前記第１光線束および前記第２光線束の照度を均一化する第３光学素子を備えていてもよい。

本発明の一つの態様の光源装置において、前記第１光学素子および前記第２光学素子は、マルチレンズアレイであり、前記マルチレンズアレイの光軸は、前記マルチレンズアレイに入射する前の前記第１光線束の主光線または前記第２光線束の主光線に対して傾斜していてもよい。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、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、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備える。

第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。光源装置の概略構成図である。光源部から射出された励起光の配置を示す正面図である。波長変換素子の平面図である。光路変更部の概略構成図である。波長変換層上の光照射領域を示す図である。従来例の波長変換層上の光照射領域を示す図である。第２実施形態の光路変更部の概略構成図である。第３実施形態の光路変更部の概略構成図である。波長変換層上の光照射領域を示す図である。第４実施形態の光路変更部の概略構成図である。第５実施形態の光源装置における波長変換素子の平面図である。光路変更部の概略構成図である。図１３のXIV－XIV線に沿う断面図である。図１３のXV－XV線に沿う断面図である。波長変換層上の光照射領域を示す図である。第６実施形態の光路変更部の概略構成図である。図１７のXVIII－XVIII線に沿う断面図である。図１７のXIX－XIX線に沿う断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図７を用いて説明する。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。
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、照明装置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、投射光学装置６と、を備えている。照明装置２の構成については、後で説明する。

色分離光学系３は、第１ダイクロイックミラー７ａと、第２ダイクロイックミラー７ｂと、反射ミラー８ａと、反射ミラー８ｂと、反射ミラー８ｃと、リレーレンズ９ａと、リレーレンズ９ｂと、を備えている。色分離光学系３は、照明装置２から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離し、赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに導き、緑色光ＬＧを光変調装置４Ｇに導き、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。

フィールドレンズ１０Ｒは、色分離光学系３と光変調装置４Ｒとの間に配置され、入射した光を略平行化して光変調装置４Ｒに向けて射出する。フィールドレンズ１０Ｇは、色分離光学系３と光変調装置４Ｇとの間に配置され、入射した光を略平行化して光変調装置４Ｇに向けて射出する。フィールドレンズ１０Ｂは、色分離光学系３と光変調装置４Ｂとの間に配置され、入射した光を略平行化して光変調装置４Ｂに向けて射出する。

第１ダイクロイックミラー７ａは、赤色光成分を透過させ、緑色光成分および青色光成分を反射させる。第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光成分を反射させ、青色光成分を透過させる。反射ミラー８ａは、赤色光成分を反射させる。反射ミラー８ｂおよび反射ミラー８ｃは、青色光成分を反射させる。

第１ダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲは、反射ミラー８ａで反射し、フィールドレンズ１０Ｒを透過して赤色光用の光変調装置４Ｒの画像形成領域に入射する。第１ダイクロイックミラー７ａで反射した緑色光ＬＧは、第２ダイクロイックミラー７ｂでさらに反射し、フィールドレンズ１０Ｇを透過して緑色光用の光変調装置４Ｇの画像形成領域に入射する。第２ダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢは、リレーレンズ９ａ、入射側の反射ミラー８ｂ、リレーレンズ９ｂ、射出側の反射ミラー８ｃ、およびフィールドレンズ１０Ｂを経て青色光用の光変調装置４Ｂの画像形成領域に入射する。

光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂのそれぞれは、入射された色光を画像情報に応じて変調し、画像光を形成する。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂのそれぞれは、液晶ライトバルブから構成されている。図示を省略したが、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの光入射側に、入射側偏光板がそれぞれ配置されている。光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの光射出側に、射出側偏光板がそれぞれ配置されている。

合成光学系５は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂから射出された各画像光を合成してフルカラーの画像光を形成する。合成光学系５は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視で略正方形状をなすクロスダイクロイックプリズムで構成されている。直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。

合成光学系５から射出された画像光は、投射光学装置６によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。すなわち、投射光学装置６は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂにより変調された光を投射する。投射光学装置６は、複数の投射レンズで構成されている。

本実施形態の照明装置２の一例について説明する。
図２は、照明装置２の概略構成を示す図である。
図２に示すように、照明装置２は、光源装置２Ａと、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３ａと、を備えている。インテグレーター光学系３１と重畳レンズ３３ａとは、重畳光学系３３を構成している。

光源装置２Ａは、光源部２１Ａと、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１位相差板２８ａと、光路変更部２４と、偏光分離素子２５と、第１集光光学系２６と、波長変換素子４０と、第２位相差板２８ｂと、第２集光光学系２９と、拡散反射素子３０と、を備えている。
以下、光源部２１Ａから光線束ＢＬが射出される方向をＸ軸方向と定義し、波長変換素子４０から蛍光ＹＬが射出される方向をＹ軸方向と定義し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向と定義する。

光源部２１Ａと、コリメーター光学系２２と、アフォーカル光学系２３と、第１位相差板２８ａと、光路変更部２４と、偏光分離素子２５と、第２位相差板２８ｂと、第２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。波長変換素子４０と、第１集光光学系２６と、偏光分離素子２５と、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳レンズ３３ａとは、光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交する。

光源部２１Ａは、励起光を射出する複数の発光素子２１１を備えている。複数の発光素子２１１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。本実施形態の場合、光源部２１Ａは、４個の発光素子２１１が１列に並んで配置された光源ユニットが、４個の発光素子２１１の配列方向と直交する方向に４組並べられた構成を有している。すなわち、光源部２１Ａは、１６個の発光素子２１１が４行４列にアレイ状に配列された構成を有している。なお、発光素子２１１の個数および配置は、上記の構成に限定されない。

図３は、光源部２１Ａから射出された励起光ＥＬの配置を励起光ＥＬの射出方向から見た正面図である。
図３に示すように、１６個の発光素子２１１から射出された１６本の励起光ＥＬが４行４列にアレイ状に配列されている。ここで、図３の縦方向に並んだ４本の励起光ＥＬをまとめて光線束と称する。以下、説明の便宜上、図３において、左端の光線束を第１光線束ＢＬ１と称し、右端の光線束を第２光線束ＢＬ２と称し、左から２番目の光線束を第３光線束ＢＬ３と称し、右から２番目の光線束を第４光線束ＢＬ４と称する。

発光素子２１１は、半導体レーザー素子で構成されている。半導体レーザー素子は、第１波長帯の青色の光線、具体的にはピーク波長が例えば４６０ｎｍの第１波長帯のレーザー光を射出する。したがって、光源部２１Ａは、全体として、第１光線束ＢＬ１、第２光線束ＢＬ２、第３光線束ＢＬ３、および第４光線束ＢＬ４を含む光線束ＢＬを射出する。

図３に示すように、光源部２１Ａから射出された光線束ＢＬは、コリメーター光学系２２に入射する。コリメーター光学系２２は、光源部２１Ａから射出された光線束ＢＬを平行光に変換する。コリメーター光学系２２は、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。１つのコリメーターレンズ２２ａは、１つの発光素子２１１に対応して配置されている。

コリメーター光学系２２を通過した光線束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、光線束ＢＬの径、すなわち光線束ＢＬの太さを調整する。アフォーカル光学系２３は、凸レンズ２３ａと、凹レンズ２３ｂと、から構成されている。

アフォーカル光学系２３を通過した光線束ＢＬは、第１位相差板２８ａに入射する。第１位相差板２８ａは、例えば回転可能とされた１／２波長板で構成されている。発光素子２１１から射出された光線束ＢＬは、所定の偏光方向を有する直線偏光である。第１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位相差板２８ａを透過する光線束ＢＬを、偏光分離素子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束ＢＬとすることができる。第１位相差板２８ａの回転角度を変えることにより、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位相差板２８ａを通過した光線束ＢＬは、光路変更部２４に入射する。光路変更部２４は、第１光線束ＢＬ１、第２光線束ＢＬ２、第３光線束ＢＬ３、および第４光線束ＢＬ４の各々の主光線の進行方向を変化させる。光路変更部２４の構成については、後で詳しく説明する。

光路変更部２４から射出されたＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む光線束ＢＬは、偏光分離素子２５に入射する。偏光分離素子２５は、例えば波長選択性を有する偏光ビームスプリッターから構成されている。偏光分離素子２５は、光軸ａｘ１および光軸ａｘ２に対して４５°の角度をなすように配置されている。

偏光分離素子２５は、光線束ＢＬを、偏光分離素子２５に対するＳ偏光成分の光線束ＢＬｓとＰ偏光成分の光線束ＢＬｐとに分離する偏光分離機能を有する。具体的に、偏光分離素子２５は、Ｓ偏光成分の光線束ＢＬｓを反射させ、Ｐ偏光成分の光線束ＢＬｐを透過させる。また、偏光分離素子２５は、偏光分離機能に加えて、青色の光線束ＢＬとは波長帯が異なる黄色光成分を、偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。

偏光分離素子２５から射出されたＳ偏光の光線束ＢＬｓは、第１集光光学系２６に入射する。第１集光光学系２６は、光線束ＢＬｓを波長変換素子４０に向けて集光させる。第１集光光学系２６は、第１レンズ２６ａと、第２レンズ２６ｂと、から構成されている。第１レンズ２６ａおよび第２レンズ２６ｂは、凸レンズから構成されている。第１集光光学系２６から射出された光線束ＢＬｓは、波長変換素子４０に集光した状態で入射する。

図４は、光線束ＢＬｓの入射方向から見た波長変換素子４０の平面図である。以下の説明において、波長変換素子４０を光線束ＢＬｓの入射方向から見ることを平面視と称する。
図２および図４に示すように、波長変換素子４０は、基材４１と、波長変換層４２と、第１反射素子４５と、第２反射素子４６と、ダイクロイックミラー４３と、ヒートシンク４４と、を備えている。本実施形態において、波長変換層４２は、蛍光体から構成されている。本実施形態においては、波長変換素子４０として、モーター等の駆動源を有しておらず、回転可能とされていない固定型の波長変換素子が用いられる。

波長変換層４２は、光線束ＢＬｓを第１波長帯とは異なる第２波長帯の蛍光ＹＬに変換するセラミック蛍光体を含んでいる。第２波長帯は、例えば４９０～７５０ｎｍであり、蛍光ＹＬは、緑色光成分および赤色光成分を含む黄色光である。なお、波長変換層４２は、単結晶蛍光体を含んでいてもよい。

波長変換層４２は、入射面４２ａと、反射面４２ｂと、第１側面４２ｃと、第２側面４２ｄと、第３側面４２ｅと、第４側面４２ｆと、を有している。入射面４２ａは、第１光線束ＢＬ１、第２光線束ＢＬ２、第３光線束ＢＬ３、および第４光線束ＢＬ４が入射される面である。反射面４２ｂは、入射面４２ａとは異なり、基材４１と対向する面である。第１側面４２ｃは、入射面４２ａおよび反射面４２ｂに交差する面である。第２側面４２ｄは、入射面４２ａおよび反射面４２ｂに交差するとともに第１側面４２ｃとは異なる面である。第３側面４２ｅは、入射面４２ａ、反射面４２ｂおよび第１側面４２ｃに交差する面である。第４側面４２ｆは、入射面４２ａ、反射面４２ｂおよび第１側面４２ｃに交差するとともに第３側面４２ｅとは異なる面である。第２側面４２ｄは、第１側面４２ｃに対向する面である。第４側面４２ｆは、第３側面４２ｅに対向する面である。第３側面４２ｅおよび第４側面４２ｆは、第２側面４２ｄに交差している。

波長変換層４２は、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を含んでいる。賦活剤としてセリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ：Ｃｅを例にとると、波長変換層４２として、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_３等の構成元素を含む原料粉末を混合して固相反応させた材料、共沈法やソルゲル法等の湿式法により得られるＹ－Ａｌ－Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法や火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。

波長変換層４２は、基材４１の第１面４１ａに接合材（図示略）によって接合されている。接合材には、例えばナノ銀焼結金属材料が用いられる。基材４１は、例えばアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属材料から構成されている。基材４１の第１面４１ａは、波長変換層４２の内部を進行する光を反射する。また、基材４１の第１面４１ａに、反射層がさらに設けられていてもよい。

第１反射素子４５および第２反射素子４６は、基材４１の第１面４１ａに設けられている。第１反射素子４５は、第１反射面４５ａを有し、第１反射面４５ａが波長変換層４２の第１側面４２ｃに対向するように設けられている。第１反射面４５ａは、基材４１の第１面４１ａに対して４５°の角度をなすように傾斜している。第２反射素子４６は、第２反射面４６ａを有し、第２反射面４６ａが波長変換層４２の第２側面４２ｄに対向するように設けられている。第２反射面４６ａは、基材４１の第１面４１ａに対して４５°の角度をなすように傾斜している。第１反射素子４５および第２反射素子４６は、例えばアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属材料から構成されている。第１反射素子４５および第２反射素子４６の高さは、波長変換層４２の厚さと等しい。

本実施形態の場合、波長変換素子４０が第１反射素子４５を有しているため、第１反射素子４５に向けて射出された第１光線束ＢＬ１は、第１反射面４５ａで反射し、ダイクロイックミラー４３を介して第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射する。また、波長変換素子４０が第２反射素子４６を有しているため、第２反射素子４６に向けて射出された第２光線束ＢＬ２は、第２反射面４６ａで反射し、ダイクロイックミラー４３を介して第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。このように、波長変換素子４０に照射された光線束ＢＬは、入射面４２ａだけでなく、第１側面４２ｃおよび第２側面４２ｄからも波長変換層４２に入射する。

波長変換層４２の第１側面４２ｃには、第１反射素子４５に対向してダイクロイックミラー４３が設けられている。同様に、波長変換層４２の第２側面４２ｄには、第２反射素子４６に対向してダイクロイックミラー４３が設けられている。ダイクロイックミラー４３は、青色光成分を透過し、黄色光成分を反射させる。すなわち、ダイクロイックミラー４３は、第１波長帯の光線束ＢＬｓを透過し、第２波長帯の蛍光ＹＬを反射させる。なお、波長変換層４２の第３側面４２ｅおよび第４側面４２ｆに、蛍光ＹＬを反射させる反射層が設けられていてもよい。

ヒートシンク４４は、複数のフィンを有している。ヒートシンク４４は、基材４１の第２面４１ｂに設けられている。ヒートシンク４４は、例えば金属接合によって基材４１に固定されている。波長変換素子４０においては、ヒートシンク４４を介して波長変換層４２の熱を放出できるため、波長変換層４２の熱劣化を防ぐことができる。

図４に示すように、平面視において、波長変換素子４０は、略正方形状の波長変換層４２を有する。上述したように、第１反射面４５ａおよび第２反射面４６ａは基材４１の第１面４１ａに対して４５°の角度をなしているため、平面視したときの第１反射面４５ａおよび第２反射面４６ａの幅Ｗは、波長変換層４２の厚さと等しく、例えば５０～１００μｍ程度である。

図２に示すように、波長変換素子４０で生成された黄色の蛍光ＹＬは、第１集光光学系２６で平行化された後、偏光分離素子２５に入射する。上述したように、偏光分離素子２５が偏光状態にかかわらず黄色光成分を透過させる特性を有しているため、蛍光ＹＬは、偏光分離素子２５を透過する。

一方、偏光分離素子２５から射出されたＰ偏光の光線束ＢＬｐは、第２位相差板２８ｂに入射する。第２位相差板２８ｂは、偏光分離素子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、偏光分離素子２５から射出されたＰ偏光の光線束ＢＬｐは、第２位相差板２８ｂによって、例えば右回りの円偏光の青色光線束ＢＬｃ１に変換された後、第２集光光学系２９に入射する。

第２集光光学系２９は、第１レンズ２９ａと、第２レンズ２９ｂと、から構成されている。第１レンズ２９ａおよび第２レンズ２９ｂは、凸レンズから構成されている。第２集光光学系２９は、青色光線束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、偏光分離素子２５から射出された光線束ＢＬｐの光路上に配置されている。拡散反射素子３０は、第２集光光学系２９から射出された青色光線束ＢＬｃ１を偏光分離素子２５に向けて拡散反射させる。拡散反射素子３０としては、青色光線束ＢＬｃ１をランバート反射させるとともに、青色光線束ＢＬｃ１の偏光状態を乱さないことが望ましい。

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線束ＢＬｃ２と称する。本実施形態においては、青色光線束ＢＬｃ１が拡散反射することによって略均一な照度分布を有する青色光線束ＢＬｃ２が得られる。例えば右回りの円偏光の青色光線束ＢＬｃ１は、拡散反射素子３０によって拡散反射され、左回りの円偏光の青色光線束ＢＬｃ２に変換される。

青色光線束ＢＬｃ２は、第２集光光学系２９によって平行光線束に変換された後、第２位相差板２８ｂに再度入射する。左回りの円偏光の青色光線束ＢＬｃ２は、第２位相差板２８ｂによってＳ偏光の青色光線束ＢＬｓ１に変換される。Ｓ偏光の青色光線束ＢＬｓ１は、偏光分離素子２５によってインテグレーター光学系３１に向けて反射される。

これにより、青色光線束ＢＬｓ１は、偏光分離素子２５を透過した蛍光ＹＬと合成され、照明光ＷＬとして利用される。すなわち、青色光線束ＢＬｓ１と蛍光ＹＬとは、偏光分離素子２５から互いに同じ方向に向けて射出され、青色光線束ＢＬｓ１と黄色の蛍光ＹＬとが合成された白色の照明光ＷＬが生成される。

照明光ＷＬは、インテグレーター光学系３１に向けて射出される。インテグレーター光学系３１は、第１レンズアレイ３１ａと、第２レンズアレイ３１ｂと、から構成されている。第１レンズアレイ３１ａおよび第２レンズアレイ３１ｂのそれぞれは、複数のレンズがアレイ状に配列された構成を有している。

インテグレーター光学系３１を透過した照明光ＷＬ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とを有している。偏光変換素子３２は、非偏光の蛍光ＹＬを含む照明光ＷＬを、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂに入射させる直線偏光に変換する。

偏光変換素子３２を透過した照明光ＷＬは、重畳レンズ３３ａに入射する。重畳レンズ３３ａは、インテグレーター光学系３１と協働して、被照明領域における照明光ＷＬの照度分布を均一化する。このようにして、照明装置２は、照明光ＷＬを生成する。

以下、光路変更部２４について説明する。
図５は、光路変更部２４の概略構成図である。
図５に示すように、光路変更部２４は、偏角プリズムアレイ３５と、マルチレンズアレイ３６（第３光学素子）と、を備えている。偏角プリズムアレイ３５は、第１偏角プリズム３５１（第１光学素子）と、第２偏角プリズム３５２（第２光学素子）と、第３偏角プリズム３５３と、第４偏角プリズム３５４と、を有する。第１偏角プリズム３５１、第２偏角プリズム３５２、第３偏角プリズム３５３、および第４偏角プリズム３５４は、一体化された１つの部材であってもよいし、個別の部材であってもよい。

第１偏角プリズム３５１は、第１位相差板２８ａから射出された第１光線束ＢＬ１の光路上に設けられている。第２偏角プリズム３５２は、第１位相差板２８ａから射出された第２光線束ＢＬ２の光路上に設けられている。第３偏角プリズム３５３は、第１位相差板２８ａから射出された第３光線束ＢＬ３の光路上に設けられている。第４偏角プリズム３５４は、第１位相差板２８ａから射出された第４光線束ＢＬ４の光路上に設けられている。

第１偏角プリズム３５１、第２偏角プリズム３５２、第３偏角プリズム３５３、および第４偏角プリズム３５４のそれぞれは、ＸＹ平面における断面形状が台形である。第１偏角プリズム３５１、第２偏角プリズム３５２、第３偏角プリズム３５３、および第４偏角プリズム３５４のそれぞれは、入射面が光軸ａｘ１に対して垂直であり、射出面が光軸ａｘ１に対して傾くように配置されている。第１偏角プリズム３５１、第２偏角プリズム３５２、第３偏角プリズム３５３、および第４偏角プリズム３５４のそれぞれは、断面形状である台形の平行な２辺のうち、短辺が光軸ａｘ１から遠く、長辺が光軸ａｘ１に近くなる向きに配置されている。

各光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４が上記構成の偏角プリズムアレイ３５を通過することによって、各光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４の進行方向は、光軸ａｘ１に平行な方向から光軸ａｘ１に近付く方向に曲がる。具体的には、第１光線束ＢＬ１および第３光線束ＢＬ３の進行方向は、偏角プリズムアレイ３５を通過することによって、図５における下方、すなわち－Ｙ軸方向に曲がる。第２光線束ＢＬ２および第４光線束ＢＬ４の進行方向は、偏角プリズムアレイ３５を通過することによって、図５における上方、すなわち＋Ｙ軸方向に曲がる。

マルチレンズアレイ３６は、光源部２１Ａと偏角プリズムアレイ３５との間の光線束ＢＬの光路上に設けられている。マルチレンズアレイ３６は、光線束ＢＬが照射される波長変換層４２上における光線束ＢＬの照度を均一化する。本実施形態の場合、マルチレンズアレイ３６は、基材の２つの面に複数のレンズがそれぞれ形成された両面マルチレンズアレイで構成されている。これにより、２枚のレンズアレイを備えた場合に比べて、物理的な光路長を短くすることができ、光源装置２Ａの小型化が図れる。また、光軸ａｘ１の方向から見た各レンズの形状は、正方形である。これにより、マルチレンズアレイ３６から射出された光線束ＢＬの光軸ａｘ１に垂直な断面形状は、正方形状となる。

ここで、本実施形態の光路変更部２４を備えていない比較例の光源装置を想定する。
図７は、比較例において、波長変換素子１４０上の光照射領域を示す図である。
図７に示すように、比較例の光源装置において、光線束を波長変換層１４２の入射面１４２ａに加えて、第１側面１４２ｃおよび第２側面１４２ｄからも入射させるため、平面視において入射面１４２ａと第１反射面１４５ａと第２反射面１４６ａとを含む領域に光線束ＢＬを照射する。

このとき、比較例の光源装置は光路変更部を備えていないため、上記の領域に光線束ＢＬを照射するためには、光線束ＢＬの主光線に垂直な断面形状を正方形としたまま、光線束ＢＬの照射範囲を入射面１４２ａと第１反射面１４５ａと第２反射面１４６ａとを含む、斜線のハッチングを付した領域にまで拡大する必要がある。この場合、光線束ＢＬの一部は第１反射面１４５ａと第２反射面１４６ａとが存在しない領域、すなわち、１点鎖線の正方形で示す光線束ＢＬの照射範囲のうち、斜線のハッチングを付していない領域に照射され、その領域に照射された光線束ＢＬの一部は波長変換に寄与しない。この場合、励起光の利用効率が低下する。

これに対して、本実施形態の光源装置２Ａは光路変更部２４を備えているため、上述したように、光源部２１Ａから射出された４本の光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４のそれぞれは、偏角プリズムアレイ３５によって光路が曲がる。仮に光路変更部２４が存在せず、４本の光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４の全てが光軸ａｘ２に平行な状態で第１集光光学系２６に入射したとすると、４本の光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４は、各光線束の主光線が波長変換層４２の入射面４２ａの中心点に重なるように集光される。ところが、実際には４本の光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４が光軸ａｘ２に非平行な状態で第１集光光学系２６に入射するため、４本の光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４の主光線の全ては入射面４２ａの中心点には重ならない。

図６は、本実施形態の波長変換素子４０において、波長変換層４２上の光照射領域を示す図である。
図６に示すように、本実施形態においては、第１光線束ＢＬ１の主光線と第３光線束ＢＬ３の主光線とは、波長変換層４２の入射面４２ａの中心点から左側にずれた位置に入射する。また、第２光線束ＢＬ２の主光線と第４光線束ＢＬ４の主光線とは、波長変換層４２の入射面４２ａの中心点から右側にずれた位置に入射する。すなわち、第１光線束ＢＬ１の主光線と第３光線束ＢＬ３の主光線とは入射面４２ａにおいて互いに重なり、第２光線束ＢＬ２の主光線と第４光線束ＢＬ４の主光線とは入射面４２ａにおいて互いに重なるが、第１光線束ＢＬ１の主光線と第２光線束ＢＬ２および第４光線束ＢＬ４の主光線とは入射面４２ａにおいて互いに重ならず、第３光線束ＢＬ３の主光線と第２光線束ＢＬ２および第４光線束ＢＬ４の主光線とは入射面４２ａにおいて互いに重ならない。

したがって、本実施形態の光源装置２Ａにおいては、第１光線束ＢＬ１および第２光線束ＢＬ２は、入射面４２ａ、第１反射面４５ａおよび第２反射面４６ａ以外の領域には入射せず、第１光線束ＢＬ１は、第１反射面４５ａで反射されて第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射し、第２光線束ＢＬ２は、第２反射面４６ａで反射されて第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。また、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４は、入射面４２ａ、第１反射面４５ａおよび第２反射面４６ａ以外の領域には入射せず、第３光線束ＢＬ３は、第１反射面４５ａで反射されて第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射し、第４光線束ＢＬ４は、第２反射面４６ａで反射されて第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。

このように、本実施形態の光源装置２Ａにおいては、光線束ＢＬの一部が第１反射面４５ａと第２反射面４６ａとが存在しない領域に照射されることがなく、光線束ＢＬの略全てが波長変換に寄与する。その結果、本実施形態の光源装置２Ａによれば、励起光の利用効率の低下を抑えることができる。また、本実施形態の波長変換素子４０は、励起光を入射面だけから入射させる従来の波長変換素子に比べて、励起光の入射面積が増えるため、励起光の光密度が低下する。その結果、本実施形態の光源装置２Ａによれば、従来の光源装置に比べて波長変換効率を高めることができる。

また、本実施形態のプロジェクター１は、上記の光源装置２Ａを備えているため、励起光の利用効率の低下を抑えられる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図８を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターおよび光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光路変更部の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび光源装置の全体の説明は省略する。
図８は、第２実施形態の光路変更部の概略構成図である。

図８に示すように、本実施形態の光路変更部５１は、第１マルチレンズアレイ５２１（第１光学素子）と、第２マルチレンズアレイ５２２（第２光学素子）と、第３マルチレンズアレイ５２３と、第４マルチレンズアレイ５２４と、を備えている。第１マルチレンズアレイ５２１、第２マルチレンズアレイ５２２、第３マルチレンズアレイ５２３、および第４マルチレンズアレイ５２４は、一体化された１つの部材であってもよいし、個別の部材であってもよい。

第１マルチレンズアレイ５２１は、第１位相差板２８ａから射出された第１光線束ＢＬ１の光路上に設けられている。第２マルチレンズアレイ５２２は、第１位相差板２８ａから射出された第２光線束ＢＬ２の光路上に設けられている。第３マルチレンズアレイ５２３は、第１位相差板２８ａから射出された第３光線束ＢＬ３の光路上に設けられている。第４マルチレンズアレイ５２４は、第１位相差板２８ａから射出された第４光線束ＢＬ４の光路上に設けられている。

第１マルチレンズアレイ５２１、第２マルチレンズアレイ５２２、第３マルチレンズアレイ５２３、および第４マルチレンズアレイ５２４のそれぞれは、各マルチレンズアレイの光軸ｂｘ１，ｂｘ２，ｂｘ３，ｂｘ４が光軸ａｘ１に対して傾斜するように配置されている。具体的には、第１マルチレンズアレイ５２１、第２マルチレンズアレイ５２２、第３マルチレンズアレイ５２３、および第４マルチレンズアレイ５２４のそれぞれは、各光線束が進むにつれて光軸ａｘ１に近付くように傾斜している。すなわち、各マルチレンズアレイ５２１，５２２，５２３，５２４の光軸ｂｘ１，ｂｘ２，ｂｘ３，ｂｘ４は、各マルチレンズアレイ５２１，５２２，５２３，５２４に入射する前の各光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４の主光線に対して傾斜している。

マルチレンズアレイの光軸とは、対向する各小レンズの入射面と射出面との曲率半径の中心を結んだ線のことを言い、各小レンズの組み合わせの数、すなわち、各小レンズの入射面と射出面との組み合わせの数だけ存在する。図８において、マルチレンズアレイの中心をとおり、各小レンズの入射面と射出面との曲率半径の中心を結んだ線と平行な線をマルチレンズアレイの光軸ｂｘ１，ｂｘ２，ｂｘ３，ｂｘ４として図示する。

各光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４が上記構成の各マルチレンズアレイ５２１，５２２，５２３，５２４を通過することによって、各光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４の進行方向は、光軸ａｘ１に平行な方向から光軸ａｘ１に近付く方向に曲がる。具体的には、第１光線束ＢＬ１および第３光線束ＢＬ３の進行方向は、各マルチレンズアレイ５２１，５２３を通過することによって、図８における下方、すなわち－Ｙ軸方向に曲がる。第２光線束ＢＬ２および第４光線束ＢＬ４の進行方向は、各マルチレンズアレイ５２２，５２４を通過することによって、図８における上方、すなわち＋Ｙ軸方向に曲がる。

本実施形態の光源装置においては、第１光線束ＢＬ１および第２光線束ＢＬ２は、入射面４２ａ、第１反射面４５ａおよび第２反射面４６ａ以外の領域には入射せず、第１光線束ＢＬ１は、第１反射面４５ａで反射されて第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射し、第２光線束ＢＬ２は、第２反射面４６ａで反射されて第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。また、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４は、入射面４２ａ、第１反射面４５ａおよび第２反射面４６ａ以外の領域には入射せず、第３光線束ＢＬ３は、第１反射面４５ａで反射されて第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射し、第４光線束ＢＬ４は、第２反射面４６ａで反射されて第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。

本実施形態の光源装置においても、励起光の利用効率の低下を抑えることができる、波長変換効率を高めることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図９および図１０を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクターおよび光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光路変更部の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび光源装置の全体の説明は省略する。
図９は、第３実施形態の光路変更部の概略構成図である。
図９において、第１実施形態で用いた図５と同様の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図９に示すように、本実施形態の光路変更部５４は、偏角プリズムアレイ５５と、マルチレンズアレイ５６（第３光学素子）と、を備えている。偏角プリズムアレイ５５は、第１偏角プリズム５５１（第１光学素子）と、第２偏角プリズム５５２（第２光学素子）と、を有する。第１偏角プリズム５５１と第２偏角プリズム５５２とは、一体化された１つの部材であってもよいし、個別の部材であってもよい。

第１偏角プリズム５５１は、第１位相差板２８ａから射出された第１光線束ＢＬ１の光路上に設けられている。第２偏角プリズム５５２は、第１位相差板２８ａから射出された第２光線束ＢＬ２の光路上に設けられている。本実施形態の場合、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４の光路上には、偏角プリズムは設けられていない。

第１実施形態と同様、第１偏角プリズム５５１および第２偏角プリズム５５２のそれぞれは、ＸＹ平面における断面形状が台形である。第１偏角プリズム５５１および第２偏角プリズム５５２のそれぞれは、入射面が光軸ａｘ１に対して垂直であり、射出面が光軸ａｘ１に対して傾くように配置されている。第１偏角プリズム５５１および第２偏角プリズム５５２のそれぞれは、断面形状である台形の平行な２辺のうち、短辺が光軸ａｘ１から遠く、長辺が光軸ａｘ１に近くなる向きに配置されている。

各光線束ＢＬ１，ＢＬ２が上記構成の偏角プリズムアレイ５５を通過することによって、第１光線束ＢＬ１および第２光線束ＢＬ２の進行方向は、光軸ａｘ１に平行な方向から光軸ａｘ１に近付く方向に曲がる。具体的には、第１光線束ＢＬ１の進行方向は、偏角プリズムアレイ５５を通過することによって、図９における下方、すなわち、－Ｙ軸方向に曲がる。第２光線束ＢＬ２の進行方向は、偏角プリズムアレイ５５を通過することによって、図９における上方、すなわち、＋Ｙ軸方向に曲がる。これに対して、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４の進行方向は曲がらない。

図１０は、本実施形態の波長変換素子において、波長変換層４２上の光照射領域を示す図である。
図１０に示すように、本実施形態の光源装置においては、第１光線束ＢＬ１の主光線は、波長変換層４２の入射面４２ａの中心点から左側にずれ、第２光線束ＢＬ２の主光線は、波長変換層４２の入射面４２ａの中心点から右側にずれた位置に入射する。したがって、第１光線束ＢＬ１の主光線と第２光線束ＢＬ２の主光線とは、入射面４２ａにおいて互いに重ならない。また、第３光線束ＢＬ３の主光線と第４光線束ＢＬ４の主光線とは、入射面４２ａの中心点において互いに重なる。

したがって、本実施形態の光源装置においては、第１光線束ＢＬ１および第２光線束ＢＬ２は、入射面４２ａ、第１反射面４５ａおよび第２反射面４６ａ以外の領域には入射せず、第１光線束ＢＬ１は、第１反射面４５ａで反射されて第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射し、第２光線束ＢＬ２は、第２反射面４６ａで反射されて第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。また、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４は、入射面４２ａから波長変換層４２に入射する。

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１１を用いて説明する。
第４実施形態のプロジェクターおよび光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光路変更部の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび光源装置の全体の説明は省略する。
図１１は、第４実施形態の光路変更部の概略構成図である。

図１１に示すように、本実施形態の光路変更部５８は、第１マルチレンズアレイ５９１（第１光学素子）と、第２マルチレンズアレイ５９２（第２光学素子）と、第３マルチレンズアレイ５９３と、第４マルチレンズアレイ５９４と、を備えている。第１マルチレンズアレイ５９１、第２マルチレンズアレイ５９２、第３マルチレンズアレイ５９３、および第４マルチレンズアレイ５９４は、一体化された１つの部材であってもよいし、個別の部材であってもよい。

第１マルチレンズアレイ５９１は、第１位相差板２８ａから射出された第１光線束ＢＬ１の光路上に設けられている。第２マルチレンズアレイ５９２は、第１位相差板２８ａから射出された第２光線束ＢＬ２の光路上に設けられている。第３マルチレンズアレイ５９３は、第１位相差板２８ａから射出された第３光線束ＢＬ３の光路上に設けられている。第４マルチレンズアレイ５９４は、第１位相差板２８ａから射出された第４光線束ＢＬ４の光路上に設けられている。

第１マルチレンズアレイ５９１および第２マルチレンズアレイ５９２のそれぞれは、各マルチレンズアレイ５９１，５９２の光軸ｂｘ１，ｂｘ２が光軸ａｘ１に対して傾くように配置されている。具体的には、第１マルチレンズアレイ５９１、および第２マルチレンズアレイ５９２のそれぞれは、各光線束が進むにつれて光軸ａｘ１に近付くように傾いている。また、第３マルチレンズアレイ５９３および第４マルチレンズアレイ５９４のそれぞれは、各マルチレンズアレイの光軸ｂｘ３，ｂｘ４が光軸ａｘ１に対して平行に配置されている。

各光線束ＢＬ１，ＢＬ２が上記構成のマルチレンズアレイ５９１，５９２を通過することによって、第１光線束ＢＬ１および第２光線束ＢＬ２の進行方向は、光軸ａｘ１に平行な方向から光軸ａｘ１に近付く方向に曲がる。具体的には、第１光線束ＢＬ１の進行方向は、マルチレンズアレイ５９１を通過することによって、図１１における下方、すなわち、－Ｙ軸方向に曲がる。第２光線束ＢＬ２の進行方向は、マルチレンズアレイ５９２を通過することによって、図１１における上方、すなわち、＋Ｙ軸方向に曲がる。これに対して、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４の進行方向は曲がらない。

したがって、本実施形態の光源装置においては、第１光線束ＢＬ１および第２光線束ＢＬ２は、入射面４２ａ、第１反射面４５ａおよび第２反射面４６ａ以外の領域には入射せず、第１光線束ＢＬ１は、第１反射面４５ａで反射されて第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射し、第２光線束ＢＬ２は、第２反射面４６ａで反射されて第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。また、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４は、入射面４２ａから波長変換層に入射する。

［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１２～図１６を用いて説明する。
第５実施形態のプロジェクターおよび光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、波長変換素子および光路変更部の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび光源装置の全体の説明は省略する。
図１２は、第５実施形態の波長変換素子の平面図である。図１２～図１６において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図１２に示すように、本実施形態の波長変換素子６０は、基材４１と、波長変換層４２と、第１反射素子６１と、第２反射素子６２と、第３反射素子６３と、第４反射素子６４と、ダイクロイックミラー６５と、ヒートシンク（図示略）と、を備えている。

第１反射素子６１、第２反射素子６２、第３反射素子６３、および第４反射素子６４は、基材４１の第１面４１ａに設けられている。第１反射素子６１および第２反射素子６２は、第１実施形態の波長変換素子４０の第１反射素子４５および第２反射素子４６と同様である。

第３反射素子６３は、第３反射面６３ａを有し、第３反射面６３ａが波長変換層４２の第３側面４２ｅに対向するように設けられている。第３反射面６３ａは、基材４１の第１面４１ａに対して４５°の角度をなすように傾斜している。第４反射素子６４は、第４反射面６４ａを有し、第４反射面６４ａが波長変換層４２の第４側面４２ｆに対向するように設けられている。第４反射面６４ａは、基材４１の第１面４１ａに対して４５°の角度をなすように傾斜している。第３反射素子６３および第４反射素子６４は、例えばアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属材料から構成されている。第３反射素子６３および第４反射素子６４の高さは、波長変換層４２の厚さと等しい。

本実施形態の場合、波長変換素子６０が第３反射素子６３を有しているため、第３反射素子６３に向けて射出された光線束ＢＬの一部は、第３反射面６３ａで反射し、第３側面４２ｅから波長変換層４２に入射する。また、波長変換素子６０が第４反射素子６４を有しているため、第４反射素子６４に向けて射出された光線束ＢＬの一部は、第４反射面６４ａで反射し、第４側面４２ｆから波長変換層４２に入射する。このように、波長変換素子６０に照射された光線束ＢＬは、入射面４２ａだけでなく、第１側面４２ｃ、第２側面４２ｄ、第３側面４２ｅ、および第４側面４２ｆからも波長変換層４２に入射する。

図１３は、本実施形態の光路変更部６７の概略構成図である。図１４は、図１３のXIV－XIV線に沿う第３偏角プリズム６８３の断面図である。図１５は、図１３のXV－XV線に沿う第４偏角プリズム６８４の断面図である。
図１３に示すように、本実施形態の光路変更部６７は、偏角プリズムアレイ６８と、マルチレンズアレイ６９（第３光学素子）と、を備えている。偏角プリズムアレイ６８は、第１偏角プリズム６８１（第１光学素子）と、第２偏角プリズム６８２（第２光学素子）と、第３偏角プリズム６８３（第３光学素子）と、第４偏角プリズム６８４（第４光学素子）と、を有する。第１偏角プリズム６８１、第２偏角プリズム６８２、第３偏角プリズム６８３、および第４偏角プリズム６８４は、一体化された１つの部材であってもよいし、個別の部材であってもよい。

第１偏角プリズム６８１および第２偏角プリズム６８２のそれぞれは、ＸＹ平面における断面形状が台形である。また、第３偏角プリズム６８３および第４偏角プリズム６８４のそれぞれは、ＸＺ平面における断面形状が台形である。第１偏角プリズム６８１、第２偏角プリズム６８２、第３偏角プリズム６８３、および第４偏角プリズム６８４のそれぞれは、入射面が光軸ａｘ１に対して垂直であり、射出面が光軸ａｘ１に対して傾くように配置されている。第１偏角プリズム６８１および第２偏角プリズム６８２のそれぞれは、ＸＹ平面の法線方向から見て、断面形状である台形の平行な２辺のうち、短辺が光軸ａｘ１から遠く、長辺が光軸ａｘ１に近くなる向きに配置されている。

図１４に示すように、第３偏角プリズム６８３は、ＸＺ平面の法線方向から見て、断面形状である台形の平行な２辺のうち、短辺が－Ｚ方向、すなわち、図１４における下方に位置し、長辺が＋Ｚ方向、すなわち、図１４における上方に位置する向きに配置されている。

図１５に示すように、第４偏角プリズム６８４は、ＸＺ平面の法線方向から見て、断面形状である台形の平行な２辺のうち、短辺が＋Ｚ方向、すなわち、図１５における上方に位置し、長辺が－Ｚ方向、すなわち、図１５における下方に位置する向きに配置されている。

各光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４が上記構成の偏角プリズムアレイ６８を通過することによって、各光線束ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４の進行方向は、光線束の進行方向から見て、互いに異なる４つの方向に曲がる。具体的には、第１光線束ＢＬ１の進行方向は、偏角プリズムアレイ６８を通過することによって、－Ｙ軸方向、すなわち、図１３における下方に曲がる。第２光線束ＢＬ２の進行方向は、偏角プリズムアレイ６８を通過することによって、＋Ｙ方向、すなわち、図１３における上方に曲がる。第３光線束ＢＬ３の進行方向は、偏角プリズムアレイ６８を通過することによって、＋Ｚ方向、すなわち、図１３における紙面の手前方向に曲がる。第４光線束ＢＬ４の進行方向は、偏角プリズムアレイ６８を通過することによって、－Ｚ方向、すなわち、図１３における紙面の奥方向に曲がる。

図１６は、本実施形態の波長変換素子６０において、波長変換層４２上の光照射領域を示す図である。
図１６に示すように、本実施形態の光源装置においては、第１光線束ＢＬ１の主光線は波長変換層４２の入射面４２ａの中心点から左側にずれ、第２光線束ＢＬ２の主光線は波長変換層４２の入射面４２ａの中心点から右側にずれ、第３光線束ＢＬ３の主光線は波長変換層４２の入射面４２ａの中心点から上側にずれ、第４光線束ＢＬ４の主光線は波長変換層４２の入射面４２ａの中心点から下側にずれる。すなわち、第１光線束ＢＬ１の主光線、第２光線束ＢＬ２の主光線、第３光線束ＢＬ３の主光線、第４光線束ＢＬ４の主光線は、入射面４２ａにおいて互いに重ならない。

したがって、本実施形態の光源装置においては、第１光線束ＢＬ１および第２光線束ＢＬ２は、入射面４２ａ、第１反射面６１ａおよび第２反射面６２ａ以外の領域には入射せず、第１光線束ＢＬ１は、第１反射面６１ａで反射されて第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射し、第２光線束ＢＬ２は、第２反射面６２ａで反射されて第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。また、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４は、入射面４２ａ、第３反射面６３ａおよび第４反射面６４ａ以外の領域には入射せず、第３光線束ＢＬ３は、第３反射面６３ａで反射されて第３側面４２ｅから波長変換層４２に入射し、第４光線束ＢＬ４は、第４反射面６４ａで反射されて第４側面４２ｆから波長変換層４２に入射する。

このように、本実施形態の光源装置２Ａの場合、光線束ＢＬの一部が第１反射面６１ａ、第２反射面６２ａ、第３反射面６３ａ、および第４反射面６４ａが存在しない領域に照射されることがなく、光線束ＢＬの略全てが波長変換に寄与する。その結果、本実施形態の光源装置２Ａによれば、励起光の利用効率の低下を抑えることができる。また、本実施形態の波長変換素子６０は、励起光を入射面だけから入射させる従来の波長変換素子に比べて、励起光の入射面積が増えるため、励起光の光密度が低下する。その結果、本実施形態の光源装置２Ａによれば、従来の光源装置に比べて波長変換効率を高めることができる。

また、本実施形態のプロジェクターは、上記の光源装置を備えているため、励起光の利用効率の低下を抑えられる。

［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図１７～図１９を用いて説明する。
第６実施形態のプロジェクターおよび光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光路変更部の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターおよび光源装置の全体の説明は省略する。
図１７は、第６実施形態の光路変更部７１の概略構成図である。図１８は、図１７のXVIII－XVIII線に沿う第３マルチレンズアレイの断面図である。図１９は、図１７のXIX－XIX線に沿う第４マルチレンズアレイの断面図である。

図１７に示すように、本実施形態の光路変更部７１は、第１マルチレンズアレイ７２１（第１光学素子）と、第２マルチレンズアレイ７２２（第２光学素子）と、第３マルチレンズアレイ７２３（第３光学素子）と、第４マルチレンズアレイ７２４（第４光学素子）と、を備えている。第１マルチレンズアレイ７２１、第２マルチレンズアレイ７２２、第３マルチレンズアレイ７２３、および第４マルチレンズアレイ７２４は、一体化された１つの部材であってもよいし、個別の部材であってもよい。

第１マルチレンズアレイ７２１は、第１位相差板２８ａから射出された第１光線束ＢＬ１の光路上に設けられている。第２マルチレンズアレイ７２２は、第１位相差板２８ａから射出された第２光線束ＢＬ２の光路上に設けられている。第３マルチレンズアレイ７２３は、第１位相差板２８ａから射出された第３光線束ＢＬ３の光路上に設けられている。第４マルチレンズアレイ７２４は、第１位相差板２８ａから射出された第４光線束ＢＬ４の光路上に設けられている。

第１マルチレンズアレイ７２１、第２マルチレンズアレイ７２２、第３マルチレンズアレイ７２３、および第４マルチレンズアレイ７２４のそれぞれは、各マルチレンズアレイの光軸ｂｘ１，ｂｘ２，ｂｘ３，ｂｘ４が光軸ａｘ１に対して傾くように配置されている。

具体的には、第１マルチレンズアレイ７２１、および第２マルチレンズアレイ７２２のそれぞれは、光軸ａｘ１に近い側の端部７２１ａ，７２２ａが第１位相差板２８ａに近く、光軸ａｘ１から遠い側の端部７２１ｂ，７２２ｂが第１位相差板２８ａから遠くなる向きに傾いている。

図１８に示すように、第３マルチレンズアレイ７２３は、＋Ｚ方向の端部７２３ａ、すなわち図１８における上端が第１位相差板２８ａに近く、－Ｚ方向の端部７２３ｂ、すなわち図１８における下端が第１位相差板２８ａから遠くなる向きに傾いている。図１９に示すように、第４マルチレンズアレイ７２４は、－Ｚ方向の端部７２４ａ、すなわち図１９における下端が第１位相差板２８ａに近く、＋Ｚ方向の端部７２４ｂ、すなわち図１９における上端が第１位相差板２８ａから遠くなる向きに傾いている。

これにより、第１光線束ＢＬ１の進行方向は、第１マルチレンズアレイ７２１を通過することによって、－Ｙ方向、すなわち、図１７における下方に曲がる。第２光線束ＢＬ２の進行方向は、第２マルチレンズアレイ７２２を通過することによって、＋Ｙ方向、すなわち、図１７における上方に曲がる。第３光線束ＢＬ３の進行方向は、第３マルチレンズアレイ７２３を通過することによって、＋Ｚ方向、すなわち、図１７における紙面の手前方向に曲がる。第４光線束ＢＬ４の進行方向は、第４マルチレンズアレイ７２４を通過することによって、－Ｚ方向、すなわち、図１７における紙面の奥方向に曲がる。

したがって、本実施形態の光源装置においても、第５実施形態と同様、第１光線束ＢＬ１および第２光線束ＢＬ２は、入射面４２ａ、第１反射面６１ａおよび第２反射面６２ａ以外の領域には入射せず、第１光線束ＢＬ１は、第１反射面６１ａで反射されて第１側面４２ｃから波長変換層４２に入射し、第２光線束ＢＬ２は、第２反射面６２ａで反射されて第２側面４２ｄから波長変換層４２に入射する。また、第３光線束ＢＬ３および第４光線束ＢＬ４は、入射面４２ａ、第３反射面６３ａおよび第４反射面６４ａ以外の領域には入射せず、第３光線束ＢＬ３は、第３反射面６３ａで反射されて第３側面４２ｅから波長変換層４２に入射し、第４光線束ＢＬ４は、第４反射面６４ａで反射されて第４側面４２ｆから波長変換層４２に入射する。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、光源部が４本の光線束を射出する例を示したが、光源部は、第１光線束および第２光線束を含む、少なくとも２本の光線束を射出する構成であればよい。

上記の第２実施形態、第４実施形態および第６実施形態のそれぞれにおいて、両面マルチレンズアレイは、各光線束の主光線の進行方向を変化させることができれば、第１マルチレンズアレイおよび第２マルチレンズアレイを含む複数のマルチレンズアレイに置き換えてもよい。なお、複数のマルチレンズアレイを用いる場合、当該複数のマルチレンズアレイが一体的に機能し、主光線の進行方向を変化させることができればよい。

その他、光源装置、およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。上記実施形態では、本発明による光源装置を、液晶ライトバルブを用いた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を、光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに搭載してもよい。

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、２Ａ…光源装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投射光学装置、２１Ａ…光源部、３６…マルチレンズアレイ（第３光学素子）、４２…波長変換層、４２ａ…入射面、４２ｂ…反射面、４２ｃ…第１側面、４２ｄ…第２側面、４２ｅ…第３側面、４２ｆ…第４側面、４５，６１…第１反射素子、４５ａ，６１ａ…第１反射面、４６，６２…第２反射素子、４６ａ，６２ａ…第２反射面、６３…第３反射素子、６３ａ…第３反射面、６４…第４反射素子、６４ａ…第４反射面、３５１，５５１，６８１…第１偏角プリズム（第１光学素子）、３５２，５５２，６８２…第２偏角プリズム（第２光学素子）、５２１，５９１，７２１…第１マルチレンズアレイ（第１光学素子）、５２２，５９２，７２２…第２マルチレンズアレイ（第２光学素子）、６８３…第３偏角プリズム（第３光学素子）、６８４…第４偏角プリズム（第４光学素子）、７２３…第３マルチレンズアレイ（第３光学素子）、７２４…第４マルチレンズアレイ（第４光学素子）、ＢＬ１…第１光線束、ＢＬ２…第２光線束、ＢＬ３…第３光線束、ＢＬ４…第４光線束。

Claims

第１波長帯を有する第１光を射出する光源部と、
前記第１光の光路を変更する光路変更部と、
前記第１光が入射される入射面と、前記入射面とは異なる反射面と、前記入射面および前記反射面に交差する第１側面と、前記入射面および前記反射面に交差するとともに前記第１側面とは反対側の第２側面と、を有し、前記第１光を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する蛍光に波長変換する波長変換層と、
第１反射面を有し、前記第１側面に対向して設けられる第１反射素子と、
第２反射面を有し、前記第２側面に対向して設けられる第２反射素子と、
を備え、
前記第１光は、第１光線束と、第２光線束と、前記第１光線束と前記第２光線束との間の第３光線束とを含み、
前記光路変更部は、前記第１光線束の進行方向を変化させる第１光学素子と、前記第２光線束の進行方向を変化させる第２光学素子と、を有し、
前記入射面、前記第１反射面および前記第２反射面において、前記第１光学素子から射出される前記第１光線束の照射領域は前記入射面の中心点から前記第１反射素子側にずれており、前記第２光学素子から射出される前記第２光線束の照射領域は前記中心点から前記第２反射素子側にずれており、
前記波長変換層に対する前記第１光線束および前記第２光線束の入射方向から見て、前記入射面の形状は矩形状であり、前記第１光線束および前記第２光線束は、前記入射面、前記第１反射面および前記第２反射面以外の領域には入射せず、
前記第１光線束は、前記第１反射素子で反射されて前記第１側面から前記波長変換層に入射し、
前記第２光線束は、前記第２反射素子で反射されて前記第２側面から前記波長変換層に入射し、
前記第１光学素子は、前記入射面における前記第１光線束の前記照射領域を、前記入射面における前記第３光線束の照射領域と重なるように前記第１反射面側から前記入射面側に対応する方向に変化させる、光源装置。
前記第１光は、前記第１波長帯を有する第４光線束をさらに含み、
前記第３光線束の進行方向を変化させる第３光学素子と、
前記第４光線束の進行方向を変化させる第４光学素子と、を備え、
前記波長変換層は、前記入射面、前記反射面および前記第１側面に交差する第３側面と、前記入射面、前記反射面および前記第１側面に交差するとともに前記第３側面とは異なる第４側面と、を有し、
第３反射面を有し、前記第３側面に対向して設けられる第３反射素子と、
第４反射面を有し、前記第４側面に対向して設けられる第４反射素子と、
を備え、
前記第３光学素子は、前記入射面、前記第１反射面および前記第２反射面において、前記第３光線束の照射領域は前記入射面の中心点から前記第３反射素子側にずれており、前記第４光線束の照射領域は前記入射面の中心点から前記第４反射素子側にずれており、
前記入射方向から見て、前記第１光線束、前記第２光線束、前記第３光線束および前記第４光線束は、前記入射面、前記第１反射面、前記第２反射面、前記第３反射面および前記第４反射面以外の領域には入射せず、
前記第３光線束は、前記第３反射素子で反射されて前記第３側面から前記波長変換層に入射し、
前記第４光線束は、前記第４反射素子で反射されて前記第４側面から前記波長変換層に入射する、請求項１に記載の光源装置。
前記第１光学素子および前記第２光学素子は、偏角プリズムである、請求項１または請求項２に記載の光源装置。
前記光源部と前記偏角プリズムとの間の前記第１光線束および前記第２光線束の光路上に設けられ、前記第１光線束および前記第２光線束の照度を均一化する第３光学素子を備える、請求項３に記載の光源装置。
前記第１光学素子および前記第２光学素子は、マルチレンズアレイであり、
前記マルチレンズアレイの光軸は、前記マルチレンズアレイに入射する前の前記第１光線束の主光線または前記第２光線束の主光線に対して傾斜している、請求項１または請求項２に記載の光源装置。
請求項１から請求項５までのいずれか一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、
前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、
を備える、プロジェクター。
第１波長帯を有する第１光線束および第２光線束を射出する光源部と、
前記第１光線束の主光線の進行方向を変化させる第１光学素子と、
前記第２光線束の主光線の進行方向を変化させる第２光学素子と、
前記第１光線束および前記第２光線束が入射される入射面と、前記入射面とは異なる反射面と、前記入射面および前記反射面に交差する第１側面と、前記入射面および前記反射面に交差するとともに前記第１側面とは異なる第２側面と、を有し、前記第１光線束および前記第２光線束を前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を有する蛍光に波長変換する波長変換層と、
第１反射面を有し、前記第１側面に対向して設けられる第１反射素子と、
第２反射面を有し、前記第２側面に対向して設けられる第２反射素子と、
を備え、
前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記入射面において、前記第１光線束の主光線と前記第２光線束の主光線とが互いに重ならないように、前記第１光線束の主光線および前記第２光線束の主光線の進行方向を変化させ、
前記波長変換層に対する前記第１光線束および前記第２光線束の入射方向から見て、前記入射面の形状は矩形状であり、前記第１光線束および前記第２光線束は、前記入射面、前記第１反射面および前記第２反射面以外の領域には入射せず、
前記第１光線束は、前記第１反射素子で反射されて前記第１側面から前記波長変換層に入射し、
前記第２光線束は、前記第２反射素子で反射されて前記第２側面から前記波長変換層に入射し、
前記第１光学素子および前記第２光学素子は、マルチレンズアレイであり、
前記マルチレンズアレイの光軸は、前記マルチレンズアレイに入射する前の前記第１光線束の主光線または前記第２光線束の主光線に対して傾斜している
光源装置。