WO2015145612A1 - 光源装置、投写型表示装置、および表示素子への照明光の照射方法 - Google Patents

Abstract

　本発明の光源装置１０は、レーザ光源ユニット２０と、レーザ光源ユニット２０からの出射光が照射されることによって第１の光を発する第１の光出力部３０と、を有している。レーザ光源ユニット２０は、互いに直交する２つの偏光成分を所定の割合で含む光を出射するように構成されている。

Description

光源装置、投写型表示装置、および表示素子への照明光の照射方法

　本発明は、光源装置、投写型表示装置、および表示素子への照明光の照射方法に関する。

　近年、液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を表示素子として使用する投写型表示装置（プロジェクタ）において、半導体レーザ（レーザダイオード（ＬＤ））や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体光源を用いた光源装置が用いられている。

　固体光源は、例えば放電ランプなどの他の光源と比べて光量が少なく、高輝度を実現することが困難である。そこで、固体光源を用いて高輝度な光源装置を実現する方法として、多数の半導体レーザと蛍光体とを用い、多数の半導体レーザからの光の一部を蛍光体の励起光として利用する方法が提案されている。

　特許文献１には、青色光を出射する多数の半導体レーザを備えた固体光源ユニットと、偏光分離機能を有するダイクロイックミラーと、黄色光を発する蛍光体とを有する光源装置が開示されている。この光源装置では、固体光源ユニットからの青色光は、ダイクロイックミラーによって互いに直交する２つの偏光成分に分離され、一方の偏光成分の光が、蛍光体を励起する。そして、他方の偏光成分の光（青色光）と蛍光体から発せられた黄色光とが合成されて白色光として出射される。

　この光源装置は、固体光源ユニットとダイクロイックミラーとの間に配置された回転調整可能な位相差板（１／２波長板）をさらに有している。これにより、固体光源ユニットからの青色光は、偏光方向が所定の方向に調整されて、ダイクロイックミラーに入射する。その結果、ダイクロイックミラーに入射した青色光は、所定の比率で２つの偏光成分の光に分離される。こうして、一方の偏光成分の光によって発せられた黄色光と、他方の偏光成分の光（青色光）とが所望の比率で合成され、高輝度な出射光（白色光）が効率よく得られている。

特開２０１２－１３７７４４号公報

　特許文献１に記載の光源装置では、上述のように、ダイクロイックミラーに入射する光の偏光方向を調整するために、位相差板が使用されている。しかしながら、このような位相差板の使用には、以下のようなデメリットがある。すなわち、有機材料系の位相差板は、安価であるが、半導体レーザからの光に対する耐熱性や耐光性が低く、信頼性や寿命の面で問題がある。一方、無機材料系の位相差板は、有機材料系の位相差板と比べて、耐熱性や耐光性の面で優れているが、実用的には、それを複数貼り合わせて使用する必要があり、そのための接着剤に耐熱性や耐光性の問題が生じる。また、無機材料系の位相差板は、高価である。

　そこで、本発明は、高信頼性と低コストとを両立する高輝度な光源装置を提供することを目的とする。また、本発明は、その光源装置を用いた投写型表示装置を提供すること、および、高信頼性と低コストとを両立する、表示素子への照明光の照射方法を提供することも目的とする。

　上述した目的を達成するために、本発明の光源装置は、レーザ光源ユニットと、レーザ光源ユニットからの出射光が照射されることによって第１の光を発する第１の光出力部と、を有し、レーザ光源ユニットは、互いに直交する２つの偏光成分を所定の割合で含む光を出射するように構成されている。

　また、本発明の投写型表示装置は、上記に記載の光源装置と、画像信号に応じて光源装置から出射された光を変調する表示素子と、表示素子から出射された光を投写する投写光学系と、を有している。

　また、本発明の表示素子への照明光の照射方法は、画像信号に応じて光を変調する表示素子への照明光の照射方法であって、光源ユニットから、互いに直交する２つの偏光成分を所定の割合で含む出射光を出射させることと、出射光のうち一方の偏光成分の光を照射することによって第１の光を出射させることと、出射光のうち他方の偏光成分の光を照射することによって第２の光を出射させることと、第１の光と第２の光との進行方向が略同じになるように、第１の光と第２の光とを合成させて、表示素子に照射することと、を含んでいる。

　本発明によれば、高信頼性と低コストを両立する高輝度な光源装置と、それを備えた投写型表示装置を提供することができる。また、高信頼性と低コストを両立する、表示素子への照明光の照射方法を提供することもできる。

本発明の第１の実施形態による光源装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態による光源ユニットの一構成例を示す概略正面図である。 本発明の第１の実施形態による光源ユニットの他の構成例を示す概略正面図である。 本発明の第１の実施形態による光源装置を備えた投写型表示装置の構成を概略平面図である。 本発明の第２の実施形態による光源装置の概略構成図である。 本発明の第３の実施形態による光源装置の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態による光源装置の概略構成図である。 本発明の第５の実施形態による光源装置の概略構成図である。

　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。

　（第１の実施形態）
　まず、本発明の第１の実施形態による光源装置について説明する。図１は、本実施形態の光源装置の概略構成図である。

　光源装置１０は、レーザ光源ユニット２０と、偏光プリズム１１ａと、第１の光出力部３０と、第２の光出力部４０とを有している。

　レーザ光源ユニット２０は、直線偏光のレーザ光を出射するように構成されている。具体的には、レーザ光源ユニット２０は、直線偏光のレーザ光を出射する半導体レーザとして、複数の青色レーザダイオード（ＬＤ）２１を有している。各青色ＬＤ２１は、偏光プリズム１１ａに対してＰ偏光となる偏光成分（Ｐ偏光成分）と、偏光プリズム１１ａに対してＳ偏光となる偏光成分（Ｓ偏光成分）とを所定の割合で含む直線偏光を出射するように、レーザ光源ユニット２０内に配置されている。青色ＬＤ２１の配置構成の詳細については後述する。また、レーザ光源ユニット２０は、青色ＬＤ２１から出射されたレーザ光を平行光にする複数のコリメートレンズ２２と、青色ＬＤ２１を保持する保持部材２２と、青色ＬＤ２１を冷却する冷却ユニット（図示せず）とを有している。

　偏光プリズム１１ａは、青色領域の光を、互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能を有している。これに加えて、偏光プリズム１１ａは、赤色光と緑色光とを合成して白色光として出力する機能を有している。すなわち、偏光プリズム１１ａは、入射するレーザ光（青色光）のうち、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射させるとともに、赤色光と緑色光とを透過させるように構成されている。これにより、偏光プリズム１１ａは、光分離合成部として機能する。また、偏光プリズム１１ａとレーザ光源ユニット２０との間には、偏光プリズム１１ａに入射するレーザ光のビーム径を調整するレンズ１２，１３が配置されている。

　第１の光出力部３０は、偏光プリズム１１ａで反射したＳ偏光のレーザ光が入射する位置に配置されており、レーザ光によって励起され、黄色光を発する黄色蛍光体３１を有している。したがって、第１の光出力部３０は、レーザ光が照射されることによって黄色光（第１の光）を出力するように構成されている。第１の光出力部３０は、励起光による蛍光体の温度上昇を抑制するために、回転可能に構成されていることが好ましい。また、第１の光出力部３０は、黄色蛍光体３１と偏光プリズム１１ａとの間に配置された集光レンズ３２を有している。

　第２の光出力部４０は、偏光プリズム１１ａを透過したＰ偏光のレーザ光が入射する位置に配置された反射部材４１を有している。したがって、第２の光出力部４０は、レーザ光（青色光）で照射されたときに、そのレーザ光を青色光（第２の光）としてそのまま出力するように構成されている。また、第２の光出力部４０は、偏光プリズム１１ａと反射部材４１との間に配置された１／４波長板４１を有している。これにより、第２の光出力部４０は、入射するレーザ光をＰ偏光からＳ偏光に変換して出力するようにも機能する。反射部材１４は、ミラーまたは反射型拡散板であってよい。

　ここで、図２を参照して、レーザ光源ユニットにおける青色ＬＤの配置構成の詳細について説明する。図２は、本実施形態のレーザ光源ユニットの一構成例を示す概略正面図である。図中の矢印は、青色ＬＤが出射するレーザ光の偏光方向を示している。

　図２に示すように、各青色ＬＤ２１は、偏光方向が所定の方向に傾斜した直線偏光を出射するように、レーザ光源ユニット２０内に配置されている。したがって、各青色ＬＤ２１は、偏光プリズム１１ａに対してＰ偏光となる直線偏光またはＳ偏光となる直線偏光ではなく、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを所定の割合で含む直線偏光を出射するようになっている。後述するように、レーザ光源ユニット２０から出射されるレーザ光は、偏光プリズム１１ａによって、所定の割合（比率）でＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離される。Ｓ偏光成分の光は、第１の光出力部３０の黄色蛍光体３１を励起する励起光として用いられ、Ｐ偏光成分の光はそのまま青色光として用いられる。この結果、偏光プリズム１１ａで合成される黄色光と青色光との光量比率を所望の比率にすることができる。各青色ＬＤ２１が出射するレーザ光の偏光方向は、蛍光体の発光効率なども考慮して決定することができる。

　なお、青色ＬＤ２１は、保持部材２３上にマトリクス状に配置されている。図示した例では、１５個の青色ＬＤ２１が３行５列で配置されている。このような青色ＬＤ２１に対応するように、複数のコリメートレンズ２２が配置されている。

　ここで、再び図１を参照して、本実施形態の光源装置の動作について説明する。

　レーザ光源ユニット２０から出射されたレーザ光は、レンズ１５，１６によってビーム径が小さくされて、偏光プリズム１１ａに入射する。偏光プリズム１１ａに入射したレーザ光（青色光）は、偏光プリズム１１ａの偏光分離機能によって、Ｐ偏光とＳ偏光とに分離される。すなわち、偏光プリズム１１ａに入射したレーザ光のうち、Ｐ偏光成分は偏光プリズム１１ａを透過し、Ｓ偏光成分は偏光プリズム１１ａで反射される。

　偏光プリズム１１ａで反射したＳ偏光のレーザ光は、集光レンズ３２によって集光されて、黄色蛍光体３１に入射する。黄色蛍光体３１は、レーザ光が照射されることによって励起され、ランダム偏光の黄色光を発する。黄色蛍光体３１から発せられた黄色光は、集光レンズ３２によって集光されて、偏光プリズム１１ａに入射する。

　一方、偏光プリズム１１ａを透過したレーザ光（青色光）は、１／４波長板４２に入射して、Ｐ偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された青色光は、反射部材４１で反射した後、再び１／４波長板４２に入射する。ここで、円偏光の青色光は、Ｓ偏光に変換されて、再び偏光プリズム１１ａに入射する。

　第１の光出力部３０から偏光プリズム１１ａに入射した黄色光は、偏光プリズム１１ａを透過するのに対し、第２の光出力部４０から偏光プリズム１１ａに入射したＳ偏光の青色光は、偏光プリズム１１ａで反射される。こうして、黄色光と青色光とは、その進行方向が略同じになるように偏光プリズム１１ａで合成されて、白色光となって光源装置１０から出射される。

　以上のように、本実施形態では、レーザ光源ユニット２０が、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを所定の割合で含む直線偏光（レーザ光）を出射するようになっている。このため、偏光プリズム１１ａは、入射するレーザ光を、所定の割合（比率）でＰ偏光とＳ偏光とに分離することができる。こうして分離されたＳ偏光のレーザ光が黄色蛍光体を励起するための励起光として用いられ、Ｐ偏光のレーザ光が青色光として用いられている。これにより、青色光と黄色光とを所定の比率で合成して出射することができ、その結果、高輝度な白色光を効率よく得ることができる。

　上述した実施形態では、青色ＬＤ２１が出射するレーザ光の偏光方向はすべて同じ方向に揃えられているが、必ずしも同じ方向に揃えられている必要はない。光源ユニット２０全体として、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを所定の割合で含む直線偏光を出射するようになっていればよい。そのため、青色ＬＤ２１の配置構成は、図２に示す例に限定されるものではなく、任意に変更可能である。図３は、光源ユニットの他の構成例を示す概略正面図である。図３に示す構成では、２４個の青色ＬＤ２１のうち、９個の青色ＬＤ２１が、偏光プリズム１１ａに対してＰ偏光となる直線偏光を出射し、６個の青色ＬＤ２１が、偏光プリズム１１ａに対してＳ偏光となる直線偏光を出射するように配置されている。したがって、図３に示す構成では、光源ユニット２０全体として、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを３：２の比率で含む直線偏光を出射することができる。

　第１の光出力部３０は、赤色光と緑色光とを含む光を出射するようになっていればよく、黄色蛍光体３１の代わりに、赤色光を発する赤色蛍光体と緑色光を発する緑色蛍光体とを有していてもよい。その場合、赤色蛍光体と緑色蛍光体とは、回転可能な円板状のカラーホイールを構成し、周方向に分割された２つの領域にそれぞれ赤色蛍光体および緑色蛍光体が設けられていることが好ましい。

　また、上述した実施形態では、偏光プリズム１１ａは、入射するレーザ光（青色光）のうち、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射させるように構成されているが、その逆であってもよい。すなわち、偏光プリズム１１ａは、Ｓ偏光成分を透過させ、Ｐ偏光成分を反射させるように構成されていてもよい。また、第１の光出力部３０と第２の光出力部４０との位置が入れ替わっていてもよい。すなわち、第１の光出力部３０が、偏光プリズム１１ａを透過したレーザ光が入射する位置に配置され、第２の光出力部４０が、偏光プリズム１１ａで反射したレーザ光が入射する位置に配置されていてもよい。その場合、偏光プリズム１１ａは、赤色光と緑色光とを反射させるように構成されることになる。さらに、偏光プリズム１１ａから出射される白色光の光路上に、光のビーム径を調整するレンズが設けられていてもよい。

　次に、本実施形態の光源装置を備えた投写型表示装置について、表示素子として液晶パネルを用いた液晶プロジェクタを例に挙げて説明する。図４は、本実施形態の液晶プロジェクタの概略構成図である。

　液晶プロジェクタ１は、本実施形態の光源装置１０と、ダイクロイックミラー５１，５２と、液晶ユニット５３，５４，５５と、クロスダイクロイックプリズム５６と、投写レンズ５７とを有している。

　ダイクロイックミラー５１，５２は、光源装置１０から出射された光（白色光）を３つの色光（赤色光、緑色光、青色光）に分離する機能を有している。すなわち、ダイクロイックミラー５１は、赤色光Ｒを反射させ、緑色光Ｇと青色光Ｂとを透過させるように構成されている。一方、ダイクロイックミラー５２は、緑色光Ｇを反射させ、青色光Ｂを透過させるように構成されている。このような構成により、光源装置１０から出射された光を赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離することができる。液晶ユニット５３，５４，５５は、ダイクロイックミラー５１，５２によって分離された各色光を画像信号に応じて変調する液晶パネル（表示素子）５３ａ，５４ａ，５５ａを有している。各液晶パネル５３ａ，６４ａ，６５ａの入射側および出射側には、それぞれ入射側偏光板６３ｂ，６４ｂ，６５ｂおよび出射側偏光板６３ｃ，６４ｃ，６５ｃが設けられている。クロスダイクロイックプリズム５６は、液晶ユニット５３，５４，５５から出射された各色光を合成し、投写レンズ５７は、クロスダイクロイックプリズム５６で合成された光をスクリーンなどに投写し、画像として表示する投写光学系として機能する。

　光源装置１０とダイクロイックミラー５１との間には、フライアイレンズ６１，６２と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６３と、フィールドレンズ６４とが配置されている。赤色光Ｒの光路上（すなわち、ダイクロイックミラー５１と液晶ユニット５３との間）には、フィールドレンズ７１と、反射ミラー７２、とフィールドレンズ７３とがこの順で配置されている。緑色光Ｇの光路上（すなわち、ダイクロイックミラー５２と液晶ユニット５４との間）には、フィールドレンズ７４が配置されている。青色光Ｂの光路上（すなわち、ダイクロイックミラー５２と液晶ユニット５５との間）には、リレーレンズ７５と、反射ミラー７６と、リレーレンズ７７と、反射ミラー７８と、フィールドレンズ７９とがこの順で配置されている。

　以下、本実施形態の液晶プロジェクタ１による画像投写動作について簡単に説明する。

　光源装置１０から出射された光は、フライアイレンズ６１，７２と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６３とフィールドレンズ６４とを通過して、ダイクロイックミラー５１に入射する。入射した光は、ダイクロイックミラー５１によって、赤色光Ｒと黄色光Ｙとに分離される。すなわち、赤色光Ｒはダイクロイックミラー５１で反射され、黄色光Ｙはダイクロイックミラー５１を透過する。

　ダイクロイックミラー５１で反射された赤色光Ｒは、フィールドレンズ７１と反射ミラー７２とフィールドレンズ７３とを介して、液晶ユニット５３に入射する。

　一方、ダイクロイックミラー５１を透過した黄色光Ｙは、ダイクロイックミラー５２に入射する。そして、黄色光Ｙは、ダイクロイックミラー５２によって、緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離される。すなわち、緑色光Ｒはダイクロイックミラー５２で反射され、青色光Ｂはダイクロイックミラー５２を透過する。ダイクロイックミラー５２で反射された緑色光Ｇは、フィールドレンズ７４を介して、液晶ユニット５４に入射する。また、ダイクロイックミラー５２を透過した青色光Ｂは、リレーレンズ７５と反射ミラー７６とリレーレンズ７７と反射ミラー７８とフィールドレンズ７９とを介して、液晶ユニット５５に入射する。

　各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ液晶ユニット５３，５４，５５で画像信号に応じて変調される。変調された各色光Ｒ，Ｇ，Ｂは、クロスダイクロイックプリズム５６に入射し、クロスダイクロイックプリズム５６によって合成される。合成された光は、投写レンズ５７に入射し、投写レンズ５７によってスクリーンなどに投写されて、画像として表示される。

　（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態よる光源装置について説明する。図５は、本実施形態の光源装置の概略構成図である。

　本実施形態は、第１の実施形態の構成を一部変更したものであり、そこでは、第１および第２の光出力部の詳細な構成がそれぞれ変更されている。また、この変更に伴い、光分離合成部（偏光プリズム）の赤色光および緑色光に対する反射／透過特性も変更されている。以下、第１の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付して説明は省略し、第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。

　第１の光出力部３０は、レーザ光が照射されることによって励起され、緑色光を発する緑色蛍光体３３を有している。したがって、したがって、第１の光出力部３０は、レーザ光の照射によって緑色光（第１の光）を出力するように構成されている。

　第２の光出力部４０は、カラーホイール４３を有している。カラーホイール４３は、周方向に２種類の領域に分割され、一方の領域には、レーザ光によって励起されて赤色光を発する赤色蛍光体４３ａが配置され、他方の領域には、反射部材４３ｂが設けられている。反射部材４３ｂは、ミラーまたは反射型拡散板であってよい。このような構成により、第２の光出力部４０は、レーザ光の照射によって、赤色光と青色光とを含む光（第２の光）を出力することができる。また、このとき、第２の光出力部４０は、青色光をＰ偏光からＳ偏光に変換することができる。さらに、第２の光出力部４０は、カラーホイール４２と１／４波長板４２との間に配置された集光レンズ４４を有している。なお、集光レンズ４４は、１／４波長板４２と偏光プリズム１１ｂとの間に配置されていてもよい。

　本実施形態の偏光プリズム１１ｂは、上述した第１および第２の光出力部の構成に応じて、赤色光を反射させ、緑色光を透過させるように構成されている。

　レーザ光源ユニット２０から偏光プリズム１１ｂに入射したレーザ光は、Ｐ偏光成分が偏光プリズム１１ｂを透過し、Ｓ偏光成分が偏光プリズム１１ｂで反射される。

　偏光プリズム１１ｂで反射したＳ偏光のレーザ光は、集光レンズ３２によって集光されて、緑色蛍光体３３に入射する。緑色蛍光体３３は、レーザ光が照射されることによって励起され、ランダム偏光の緑色光を発する。緑色蛍光体３３から発せられた緑色光は、集光レンズ３２によって集光されて、偏光プリズム１１ｂに入射する。

　一方、偏光プリズム１１ｂを透過したＰ偏光のレーザ光は、１／４波長板４２に入射して、Ｐ偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換されたレーザ光は、集光レンズ４４によって集光されて、回転するカラーホイール４３に入射する。カラーホイール４３に入射したレーザ光は、赤色蛍光体４３ａおよび反射部材４３ｂに時分割で入射する。赤色蛍光体４３ａは、レーザ光が照射されることによって励起され、ランダム偏光の赤色光を発し、反射部材４３ｂは、レーザ光（青色光）をそのまま反射する。こうして、カラーホイール４３は、赤色光と青色光とを含む光（例えば、赤紫色光）を出力する。カラーホイール４３から出力された赤色光と青色光とを含む光は、集光レンズ１７によって集光されて、偏光プリズム１１ｂに入射する。このとき、円偏光の青色光は、再び１／４波長板４２を通過することで、Ｓ偏光に変換される。

　第１の光出力部３０から偏光プリズム１１ｂに入射した緑色光は、偏光プリズム１１ｂを透過するのに対し、第２の光出力部４０から偏光プリズム１１ｂに入射した赤色光は、偏光プリズム１１ｂで反射される。また、第２の光出力部４０から偏光プリズム１１ｂに入射したＳ偏光の青色光は、偏光プリズム１１ｂで反射される。こうして、赤色光と青色光と緑色光とは、その進行方向が略同じになるように偏光プリズム１１ｂで合成されて、白色光となって光源装置１０から出射される。

　本実施形態では、レーザ光源ユニット２０が出射するレーザ光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との比率に加えて、赤色蛍光体４３ａと反射部材４３ｂとの面積比を適宜変更することで、赤色光と青色光と緑色光との光量比率を所望の光量比率に調整することができる。

　本実施形態では、第１の出力部３０が緑色蛍光体３３を有し、第２の出力部４０が赤色蛍光体４３ａを有しているが、その逆であってもよい。すなわち、第１の出力部３０が緑色蛍光体と反射部材とが配置されたカラーホイールを有し、第２の出力部４０が赤色蛍光体のみを有していてもよい。その場合、偏光プリズム１１ｂは、赤色光を反射させ、緑色光を透過させるように構成されている。また、第１の実施形態と同様に、偏光プリズム１１は、入射するレーザ光のうち、Ｓ偏光成分を透過させ、Ｐ偏光成分を反射させるように構成されていてもよく、第１の出力部３０と第２の出力部４０との位置が入れ替わっていてもよい。

　（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態よる光源装置について説明する。図６は、本実施形態の光源装置の概略構成図である。

　本実施形態は、第２の実施形態の構成を一部変更したものであり、そこでは、第１の光出力部の詳細な構成が変更されている。以下、第２の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付して説明は省略し、第２の実施形態と異なる構成のみ説明する。

　本実施形態の第１の光出力部３０は、第２の光出力部４０と同様に、カラーホイール３３を有している。カラーホイール３３は、周方向に２種類の領域に分割され、一方の領域には、レーザ光によって励起されて緑色光を発する緑色蛍光体３３ａが配置され、他方の領域には、反射部材３３ｂが配置されている。反射部材３３ｂは、ミラーまたは反射型拡散板であってよい。このような構成により、第１の光出力部３０は、レーザ光の照射によって、青色光と緑色光とを含む光（第１の光）を出力することができる。また、このとき、第１の光出力部３０は、青色光をＳ偏光からＰ偏光に変換することができる。さらに、第１の光出力部３０は、集光レンズ３２と偏光プリズム１１ｂとの間に配置された１／４波長板３４を有している。なお、１／４波長板３４は、カラーホイール３３と集光レンズ３２との間に配置されていてもよい。

　本実施形態では、偏光プリズム１１ｂで反射したＳ偏光のレーザ光は、１／４波長板４３に入射して、Ｓ偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換されたレーザ光は、集光レンズ３２によって集光されて、回転するカラーホイール３３に入射する。カラーホイール３３は、第２の光出力部４０のカラーホイール４３と同様に、青色光と緑色光とを含む光（例えば、青緑色光）を出力する。カラーホイール３３から出力された青色光と緑色光とを含む光は、集光レンズ３２によって集光されて、偏光プリズム１１ｂに入射する。このとき、円偏光の青色光は、再び１／４波長板３４を通過することで、Ｐ偏光に変換される。

　こうして、第１の光出力部３０からの青色光（Ｐ偏光）および緑色光は、偏光プリズム１１ｂを透過し、第２の光出力部４０から出力されて偏光プリズム１１ｂで反射した赤色光および青色光（Ｓ偏光）と合成されて、白色光となって光源装置１０から出射される。

　本実施形態においても、上述した実施形態と同様に、レーザ光源ユニット２０が出射するレーザ光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との比率などを適宜変更することで、赤色光と青色光と緑色光との光量比率を所望の光量比率に調整することができる。

　（第４の実施形態）
　次に、本発明の第４の実施形態よる光源装置について説明する。図７は、本実施形態の光源装置の概略構成図である。

　本実施形態は、第２の実施形態または第３の実施形態の構成を一部変更したものであり、そこでは、光出力部に設けられていた反射部材や１／４波長板が設けられていない。また、これに伴い、偏光プリズムの反射／透過特性が変更されている。以下、第２の実施形態または第３の実施形態と異なる構成のみ説明する。

　本実施形態では、第１の光出力部３０は、第１の光を発する第１の蛍光体３５を有し、第２の光出力部４０は、第２の光を発する第２の蛍光体４５を有している。ここで、第２の光は、第１の光とは異なる波長帯域の光であり、第１の光と合成されて白色光になる色光である。また、偏光プリズム１１ｃは、上述した実施形態と同様に、レーザ光（青色光）に対する偏光分離機能を有する他に、第１の光を透過させ、第２の光を反射させるように構成されている。

　このような構成により、第１の光出力部３０の第１の蛍光体３５は、偏光プリズム１１ｃで反射したレーザ光によって励起され、第１の光を発する。また、第２の光出力部４０の第２の蛍光体４５は、偏光プリズム１１ｃを透過したレーザ光によって励起され、第２の光を発する。第１の光出力部３０から出力された第１の光は、偏光プリズム１１ｃを透過し、第２の光出力部４０から出力された第２の色光は、偏光プリズム１１ｃで反射する。こうして、第１の光と第２の光とは、偏光プリズム１１ｃで合成されて、白色光となって光源装置１０から出射される。

　本実施形態では、レーザ光源ユニット２０が出射するレーザ光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との比率は、第１の光と第２の光との光量比率が最適な比率になるように設定されている。

　なお、第１の光と第２の光との組み合わせは、合成したときに白色光になるような組み合わせであればよく、特定の組み合わせに限定されるものではない。したがって、例えば、第１の光が、赤色光と青色光とを含む光であり、第２の光が緑色光であってもよく、あるいは、第１の光が赤色光であり、第２の光が、青色光と緑色光とを含む光であってもよい。また、このため、第１の光出力部３０と第２の光出力部４０の少なくとも一方が、複数の蛍光体が配置されたカラーホイールを有していてもよい。

　（第５の実施形態）
　次に、本発明の第５の実施形態よる光源装置について説明する。図８は、本実施形態の光源装置の概略構成図である。

　本実施形態は、第２の実施形態の構成を一部変更したものであり、そこでは、偏光プリズムの反射／透過特性が変更されている。また、この変更に伴い、いくつかの光学部品が追加されている。以下、第２の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付して説明は省略し、第２の実施形態と異なる構成のみ説明する。

　本実施形態の偏光プリズム１１ｄは、可視領域の光を、互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能を有している。すなわち、偏光プリズム１１ｄは、入射する可視光のうち、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を反射させるように構成されている。

　本実施形態では、この偏光プリズム１１ｄの構成に応じて、レーザ光源ユニット２０と偏光プリズム１１ｄとの間、具体的には、レンズ１３と偏光プリズム１１ｄとの間に、ダイクロイックミラー１４が配置されている。ダイクロイックミラー１４は、青色光を透過させ、赤色光および緑色光を反射させるように構成されている。さらに、本実施形態では、ダイクロイックミラー１４で反射された光が入射する位置であって、第１の光出力部３０から出力されて偏光プリズム１１ｄを透過した光が入射する位置に、光のビーム径を調整するレンズ１５，１６が配置されている。本実施形態では、ダイクロイックミラー１４とレンズ１５，１６とが、偏光プリズム１１ｄと共に、光分離合成部として機能する。

　レーザ光源ユニット２０から出射されたレーザ光（青色光）は、ダイクロイックミラー１４を透過し、偏光プリズム１１ｄに入射する。偏光プリズム１１ｄに入射したレーザ光は、Ｐ偏光成分が偏光プリズム１１ｄを透過し、Ｓ偏光成分が偏光プリズム１１ｄで反射される。

　偏光プリズム１１ｄで反射したＳ偏光のレーザ光の照射によって、第１の光出力部３０からランダム偏光の緑色光が出力され、偏光プリズム１１ｄに入射する。一方、偏光プリズム１１ｄを透過したＰ偏光のレーザ光により、第２の光出力部４０からランダム偏光の赤色光が出力され、偏光プリズム１１ｄに入射する。また、Ｐ偏光のレーザ光（青色光）は、第２の光出力部４０の反射部材４３ｂで反射され、Ｓ偏光に変換されて偏光プリズム１１ｄに入射する。

　第１の光出力部３０から偏光プリズム１１ｄに入射した緑色光のうち、Ｐ偏光成分は、偏光プリズム１１ｄを透過してレンズ１５に入射し、Ｓ偏光成分は、偏光プリズム１１ｄで反射されてダイクロイックミラー１４に入射する。ダイクロイックミラー１４に入射した緑色光は、ダイクロイックミラー１４で反射されてレンズ１５に入射する。また、第２の光出力部４０から偏光プリズム１１ｄに入射した赤色光のうち、Ｐ偏光成分は、偏光プリズム１１ｄを透過してダイクロイックミラー１４に入射し、Ｓ偏光成分は、偏光プリズム１１ｄで反射されてレンズ１５に入射する。ダイクロイックミラー１４に入射した赤色光は、ダイクロイックミラー１４で反射されてレンズ１５に入射する。一方、偏光プリズム１１ｄに入射したＳ偏光の青色光は、偏光プリズム１１ｄで反射されてレンズ１５に入射する。

　こうして、レンズ１５に入射した赤色光と青色光と緑色光とは、レンズ１５，１６によって合成されて白色光となり、ビーム径が調整されて光源装置１０から出射される。

　本実施形態の偏光プリズム１１ｄは、第２の実施形態とは異なり、赤色光および緑色光の一方を透過させ、他方を反射させるようには構成されておらず、可視光に対する偏光分離機能のみを有している。そのため、第１の光出力部３０の蛍光体と第２の光出力部４０の蛍光体とは、必ずしも異なる波長帯域の蛍光を発するようになっている必要はなく、同じ波長帯域の蛍光を発するようになっていてもよい。すなわち、それぞれが黄色蛍光体であってもよい。

　なお、言うまでもないが、第２の実施形態に対して適用可能な変更は、本実施形態においても適用可能である。したがって、例えば、本実施形態においても、第４の実施形態と同様に、第２の光出力部４０の反射部材４３ｂと１／４波長板６４とを省略することができる。

　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　１　液晶プロジェクタ
　１０　光源装置
　１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ　偏光プリズム
　１２，１３，１５，１６　レンズ
　１４　ダイクロイックミラー
　２０　レーザ光源ユニット
　２１　青色ＬＤ
　２２　コリメートレンズ
　２３　保持部材
　３０　第１の光出力部
　３１　黄色蛍光体
　３２　集光レンズ
　３３　緑色蛍光体
　３４　１／４波長板
　３５　第１の蛍光体
　４０　第２の光出力部
　４１，４３ｂ　反射部材
　４２　１／４波長板
　４３ａ　赤色蛍光体
　４４　集光レンズ
　４５　第２の蛍光体
　５１，５２　ダイクロイックミラー
　５３，５４，５５　液晶ユニット
　５３ａ，５４ａ，５５ａ　液晶パネル
　５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ　入射側偏光板
　５３ｃ，５４ｃ，５５ｃ　出射側偏光板
　５６　クロスダイクロイックプリズム
　５７　投写レンズ
　６１，６２　フライアイレンズ
　６３　偏光ビームスプリッタ
　６４，７１，７３，７４，７９　フィールドレンズ
　７２，７６，７８　反射ミラー
　７５，７７　リレーレンズ

Claims (11)

1. 　レーザ光源ユニットと、
   　前記レーザ光源ユニットからの出射光が照射されることによって第１の光を発する第１の光出力部と、を有し、
   　前記レーザ光源ユニットは、互いに直交する２つの偏光成分を所定の割合で含む光を出射するように構成されている、光源装置。
2. 　前記出射光を互いに直交する２つの偏光成分の光に分離する光分離合成部と、
   　前記光分離合成部で分離された一方の偏光成分の光が照射されることによって第２の光を発する第２の光出力部と、をさらに有し、
   　前記第１の光出力部は、前記光分離合成部で分離された他方の偏光成分の光が照射されることによって励起され、前記第１の光である蛍光を発する第１の蛍光体を有し、
   　前記光分離合成部は、前記第１の光と前記第２の光との進行方向が略同じになるように、前記第１の光と前記第２の光とを合成するように構成されている、請求項１に記載の光源装置。
3. 　前記レーザ光源ユニットは、複数の半導体レーザを有し、
   　前記複数の半導体レーザは、その一部が前記一方の偏光成分の光を出射し、残りが前記他方の偏光成分の光を出射するように、前記レーザ光源ユニットに配置されている、請求項１に記載の光源装置。
4. 　前記第２の光出力部は、前記他方の偏光成分の光を反射して前記光分離合成部に入射させる反射部材と、前記光分離合成部と前記反射部材との間に配置された１／４波長板とを有する、請求項２に記載の光源装置。
5. 　前記第２の光出力部は、前記他方の偏光成分の光が照射されることによって励起され、前記第２の光に含まれる色光を発する第２の蛍光体を有する、請求項４に記載の光源装置。
6. 　前記第２の光出力部は、回転可能なカラーホイールをさらに有し、
   　前記カラーホイールには、前記反射部材と、前記第２の蛍光体とが周方向に配置されている、請求項５に記載の光源装置。
7. 　前記光分離合成部は、偏光プリズムを有する、請求項２から６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 　前記光分離合成部は、前記レーザ光源ユニットからの色光を透過させ、他の色光を反射させるダイクロイックミラーと、前記第１の光と前記第２の光とを合成するレンズと、を有する、請求項７に記載の光源装置。
9. 　前記半導体レーザは、青色光を発する半導体レーザである、請求項３に記載の光源装置。
10. 　請求項１から９のいずれか１項に記載の光源装置と、画像信号に応じて前記光源装置から出射された光を変調する表示素子と、該表示素子から出射された光を投写する投写光学系と、を有する投写型表示装置。
11. 　画像信号に応じて光を変調する表示素子への照明光の照射方法であって、
    　光源ユニットから、互いに直交する２つの偏光成分を所定の割合で含む出射光を出射させることと、
    　前記出射光のうち一方の偏光成分の光を照射することによって第１の光を出射させることと、
    　前記出射光のうち他方の偏光成分の光を照射することによって第２の光を出射させることと、
    　前記第１の光と前記第２の光との進行方向が略同じになるように、前記第１の光と前記第２の光とを合成させて、前記表示素子に照射することと、
    　を含む、表示素子への照明光の照射方法。

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