WO2021125078A1 - 光源装置および投射型表示装置 - Google Patents

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    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, a light source device used as illumination for a projection type display device and a projection type display device including the light source device.
  • a light source device (illumination device) that irradiates a phosphor with light from a solid light source such as a laser and outputs the fluorescently emitted light as illumination light has been used. Further, by forming the phosphor on a reflective material such as metal to form a so-called reflective type, a high output can be obtained.
  • Patent Document 1 discloses a compact, wide color range light source device having high color purity by condensing and synthesizing fluorescent light and light from a blue solid light source and a red solid light source with the same optical system. ing.
  • the light source device of one embodiment of the present disclosure is arranged on a first light source unit that emits light in the first wavelength region and an optical path of light in the first wavelength region, and is arranged from the first light source unit. Between the wavelength conversion unit that is excited by the emitted light in the first wavelength region and emits light in the second wavelength region different from the first wavelength region, and between the first light source unit and the wavelength conversion unit.
  • the projection type display device includes a light source device, a light modulation element that modulates the light emitted from the light source device, and a projection optical system that projects light from the light modulation element. is there.
  • the light source device mounted on this projection type display device has the same components as the light source device according to the embodiment of the present disclosure.
  • a polarization separating element for separating incident light based on polarization is provided between the first light source unit and the wavelength conversion unit.
  • a color separation element that separates incident light based on the wavelength range is provided between the polarization separation element and the first light source unit. This improves the utilization efficiency of the fluorescence (light in the second wavelength region) emitted from the wavelength conversion unit.
  • Modification 1 (Example in which the excitation light source unit and the assist light source unit are arranged at an angle) 2-2.
  • Modification 2 (Example in which the excitation light source unit and the wavelength conversion unit are arranged to face each other) 3.
  • Second embodiment an example in which a polarization conversion element is further arranged between the polarization separation element and the wavelength conversion unit) 4.
  • Third Embodiment (Example in which a prism-type PBS is used as the polarization separating element) 5.
  • Modification example 5-1 Modification 3 (Example in which a color separation element and a prism-type PBS are integrated) 5-2.
  • Modification 4 (Example of combining the second and third embodiments) 5-3.
  • Modified Example 5 (Example in which the second embodiment and the modified example 4 are combined) 5-4.
  • Modification 6 (Example of combining a polarization separation element and a color separation element with an angle adjustment mechanism) 5-5.
  • Modification 7 (Example using a transmission type wavelength converter) 6.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a light source device (light source device 1) according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the light source device 1 is used, for example, as lighting for a projection type display device (projection type display device 6, see FIG. 14) described later.
  • the light source device 1 includes, for example, a light source unit 11, a wavelength conversion unit 12, a polarization separation element 13, and a color separation element 14.
  • the polarization separation element 13 is arranged between the light source unit 11 and the wavelength conversion unit 12, and the color separation element 14 is arranged between the light source unit 11 and the polarization separation element 13.
  • the light source device 1 further includes a light source unit 15 and a condensing optical system 16.
  • the light source unit 15 is arranged so as to face the light source unit 11 with the polarization separation element 13 and the color separation element 14 in between, and the condensing optical system 16 is located between the wavelength conversion unit 12 and the polarization separation element 13. Have been placed.
  • the light source unit 11 has one or a plurality of light sources 111 and lenses 112 arranged to face each of the light sources 111.
  • the light source 111 is a solid-state light source that emits light in a predetermined wavelength range, and is for exciting phosphor particles contained in the phosphor layer 122 of the wavelength conversion unit 12, which will be described later.
  • a semiconductor laser Laser Diode: LD
  • a light emitting diode Light Emitting Diode: LED
  • UV light light in the wavelength band corresponding to blue with a wavelength of 400 nm to 470 nm (blue light) or light in the ultraviolet region with a wavelength of 350 nm to 400 nm (ultraviolet: UV light) is emitted as excitation light EL. ..
  • an ultraviolet laser that emits UV light is used as the light source 111, it is possible to improve the luminous efficiency and conversion efficiency as compared with the case where a blue laser is used. This makes it possible to improve the ratio of the power of the fluorescent FL finally available to the power supplied to the light source unit 11.
  • the light source unit 11 corresponds to a specific example of the "first light source unit" of the present disclosure, and blue light or UV light corresponds to a specific example of the "light in the first wavelength region" of the present disclosure. ..
  • the light in a predetermined wavelength range refers to light having an emission intensity peak in that wavelength range.
  • the wavelength conversion unit 12 converts the light (excitation light EL) emitted from the light source unit 11 into light (fluorescent FL) having a different wavelength range and emits the light.
  • the wavelength conversion unit 12 is, for example, a so-called reflective type in which a phosphor layer 122 is provided on a support substrate 121 having light reflectivity, so that the fluorescent FL generated by the incident of the excitation light EL is reflected and emitted. It is configured.
  • the support substrate 121 is for supporting the phosphor layer 122, and has, for example, a disk shape.
  • the support substrate 121 is preferably a reflective member and preferably has a function as a heat radiating member. Therefore, the support substrate 121 is preferably formed of a metal material having a high thermal conductivity. Further, it is preferable to use a metal material or a ceramic material that can be mirror-processed. As a result, it is possible to suppress the temperature rise of the phosphor layer 122 and improve the extraction efficiency of light (fluorescent FL) in the wavelength conversion unit 12.
  • metal materials include aluminum (Al), copper (Cu), molybdenum (Mo), tungsten (W), cobalt (Co), chromium (Cr), platinum (Pt), tantalum (Ta), and the like.
  • metal materials include simple metals such as lithium (Li), zirconium (Zr), ruthenium (Ru), rhodium (Rh) and palladium (Pd), or alloys containing one or more of these.
  • the ceramic material include silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), beryllium oxide (BeO), a composite material of Si and SiC, or a composite material of SiC and Al (however, the content of SiC is 50%). Those including the above) can be mentioned.
  • the phosphor layer 122 contains a plurality of phosphor particles, is excited by the excitation light EL, and emits light (fluorescent FL) in a wavelength range different from the wavelength range of the excitation light EL.
  • the phosphor layer 122 is formed in a plate shape, for example, and is composed of, for example, a so-called ceramic phosphor or a binder type phosphor.
  • the phosphor layer 122 is composed of, for example, phosphor particles emitted from the light source unit 11 and emitted from, for example, blue light (excitation light EL) to emit light (fluorescent FL) in a wavelength range corresponding to yellow. ing. This yellow light corresponds to a specific example of "light in the second wavelength range" of the present disclosure. Examples of such phosphor particles include YAG (yttrium aluminum garnet) -based materials.
  • the phosphor layer 122 may further contain semiconductor nanoparticles such as quantum dots, an organic dye, and the like.
  • a cooling mechanism (not shown) may be installed in the wavelength conversion unit 12.
  • a so-called phosphor wheel 12A that can rotate around a rotation axis (for example, axis J123) can be used.
  • the motor 123 driving unit
  • the support substrate 121 rotates about the axis J123 by the driving force of the motor 123, for example, in the direction of arrow C. It is possible.
  • the phosphor layer 122 is formed, for example, continuously in the rotational circumferential direction of the support substrate 121, for example.
  • the rotation of the support substrate 121 causes the irradiation position of the excitation light EL on the phosphor layer 122 to change (move) with time at a speed corresponding to the rotation speed.
  • the rotation of the support substrate 121 causes the irradiation position of the excitation light EL on the phosphor layer 122 to change (move) with time at a speed corresponding to the rotation speed.
  • the polarization separation element 13 is configured to include, for example, a polarization beam splitter (PBS) and separates incident light based on the polarization component.
  • PBS polarization beam splitter
  • the polarization separation element 13 reflects the S polarization component and transmits the P polarization component. It is configured.
  • the polarization separating element 13 is arranged between the light source unit 11 and the wavelength conversion unit 12, reflects the excitation light EL incident from the light source unit 11 and guides it to the wavelength conversion unit 12, and also has a wavelength. A part of the fluorescent FL incident from the conversion unit 12 is reflected and guided to the color separation element 14 described later, and the rest to the illumination optical system (for example, illumination optical system 300, see FIG. 15) described later.
  • the assist light AL emitted from the light source unit 15 described later is incident on the polarization separation element 13.
  • the assist light AL is reflected by the polarization separation element 13 and is guided to the illumination optical system 300 together with the remaining fluorescence FL transmitted through the polarization separation element 13. That is, the polarization separating element 13 also functions as a color synthesis element (optical path synthesis element).
  • the polarization splitting element 13 is a so-called plate-type polarized light in which, for example, an optical functional film that reflects or transmits incident light for each polarization component is formed on one or both of a pair of facing surfaces of a glass plate by, for example, thin film deposition. It can be configured by a beam splitter.
  • an optical functional film PBS film
  • PBS film is formed on the surface 13S1 of a pair of facing surfaces (surfaces 13S1 and 13S2).
  • the color separation element 14 is configured to include, for example, a dichroic mirror, and separates incident light based on a wavelength range.
  • the color separation element 14 is arranged between the light source unit 11 and the polarization separation element 13, and transmits the excitation light EL emitted from the light source unit 11 and is incident from the wavelength conversion unit 12 to enter the polarization separation element 13. It is configured to reflect a part of the fluorescent FL reflected in.
  • the light source unit 15 has one or a plurality of light sources 151, and a lens 152 arranged to face each of the light sources 151.
  • the light source 151 is an auxiliary light source for adjusting the RGB balance in order to display a wider color gamut in the projection type display device 6, and is, for example, a light source with a polarization separating element 13 and a color separating element 14 in between. It is arranged to face the portion 11.
  • a semiconductor laser (LD) can be used as in the light source unit 11. By using a semiconductor laser, it is possible to reduce the etendue.
  • a light emitting diode (LED) may be used. When a light emitting diode is used, the speckle can be reduced. In addition, it is superior to the safety of the laser as compared with the case where the semiconductor laser is used.
  • the light source unit 15 includes, for example, a plurality of types of light sources that emit light in different wavelength ranges, for example, a light source 151R that emits light in a wavelength range corresponding to red (red light R), and light in a wavelength range corresponding to green. It is preferable to include a light source 151G that emits (green light G) and a light source 151B that emits light (blue light H) in a wavelength range corresponding to blue. This makes it possible to expand the color gamut of the light emitted to the illumination optical system 300. Further, the light source unit 15 may use a light source whose emission wavelengths are shifted from each other as a light source that emits the same color light. This makes it possible to reduce speckle.
  • the light source unit 15 corresponds to a specific example of the “second light source unit” of the present disclosure, and the red light, green light, and blue light emitted from the light source unit 15 are the “third wavelength region” of the present disclosure. Corresponds to a specific example of "light”.
  • the condensing optical system 16 is composed of one or a plurality of lenses, and is configured to include, for example, a collimating lens.
  • the condensing optical system 16 is arranged between the wavelength conversion unit 12 and the polarization separating element 13, and collects the excitation light EL to a predetermined spot diameter and causes it to enter the phosphor layer 122, and from the wavelength conversion unit 12
  • the emitted fluorescent FL is converted into parallel light and guided to the polarization separating element 13.
  • the light source unit 11 and the light source unit 15 are arranged to face each other along one direction (for example, the Y-axis direction).
  • Opposing surfaces 13S1 and 13S2 of the polarizing separation element 13 are arranged between the light source unit 11 and the light source unit 15 at an angle of, for example, approximately 45 ° with respect to the Y-axis direction, and are emitted from the light source unit 11.
  • the excited light EL is incident on the surface 13S1
  • the light emitted from the light source unit 15 (for example, red light R, green light G, and blue light B) is incident on the surface 13S2.
  • a color separation element 14 is further arranged between the light source unit 11 and the polarization separation element 13.
  • the wavelength conversion unit 12 is arranged so as to face the surface 13S1 of the polarization separation element 13 along another direction (for example, the X-axis direction) orthogonal to one direction, and is polarized with the wavelength conversion unit 12.
  • a condensing optical system 16 is arranged between the separation element 13 and the separating element 13.
  • blue light Bs (excitation light EL) mainly composed of S-polarized light is emitted from the light source unit 11.
  • the blue light Bs (excitation light EL) emitted from the light source unit 11 first passes through the color separation element 14 and is reflected toward the condensing optical system 16 on the surface 13S1 of the polarization separation element 13.
  • the blue light Bs incident on the condensing optical system 16 is condensed to a predetermined spot diameter and emitted toward the wavelength conversion unit 12.
  • the blue light Bs incident on the wavelength conversion unit 12 excites the phosphor particles in the phosphor layer 122. In the phosphor layer 122, the phosphor particles are excited by irradiation with blue light Bs to emit fluorescent FL.
  • the fluorescent FL is yellow light Ys, Yp containing an S-polarizing component and a P-polarizing component, and is emitted toward the condensing optical system 16.
  • the yellow lights Ys and Yp incident on the condensing optical system 16 are converted into parallel light and emitted toward the polarization separating element 13.
  • the S-polarized yellow light Ys is reflected toward the color separation element 14 on the surface 13S1 of the polarization separation element 13, and the P-polarized yellow light Yp is generated. It transmits the polarization separating element 13.
  • red light Rs, green light Gs, and blue light Bs mainly composed of S-polarized light are emitted as assist light AL.
  • the red light Rs, the green light Gs, and the blue light Bs enter the surface 13S2 of the polarization separating element 13 and are reflected on the surface 13S1.
  • the yellow light Yp transmitted through the polarization separating element 13 is combined with the red light Rs, the green light Gs, and the blue light Bs and emitted toward the illumination optical system 300.
  • the yellow light Ys reflected on the surface 13S1 of the polarization separation element 13 and incident on the color separation element 14 is reflected toward the surface 13S1 of the polarization separation element 13 and undergoes wavelength conversion via the polarization separation element 13 and the condensing optical system 16. It is incident on the part 12 again.
  • the yellow light Ys incident on the wavelength conversion unit 12 the light in the absorption wavelength range of the phosphor particles is reused for exciting the phosphor particles, and the light in the other wavelength ranges is scattered by the phosphor layer 122.
  • a part of the polarization is converted and emitted toward the condensing optical system 16. By repeating this, it becomes possible to lead to the illumination optical system 300 without discarding the S-polarized fluorescent FL.
  • a polarization separation element 13 for separating incident light based on a polarization component is provided between the light source unit 11 and the wavelength conversion unit 12, and the polarization separation element 13 and the light source unit 11
  • a color separating element 14 that separates the incident light based on the wavelength range is provided between the two.
  • the light source for projectors has changed from the conventional discharge tube type to a laser-excited phosphor light source.
  • the main reason for this is that the life of the phosphor light source is very long, about 10 times that of the discharge tube type light source.
  • YAG yttrium aluminum garnet
  • the yellow emission color in the continuous wavelength band from green to red is dispersed into green and red and used.
  • the auxiliary light of each primary color for example, R, G, B laser
  • the fluorescence emitted from the phosphor light source it is conceivable to combine the auxiliary light of each primary color (for example, R, G, B laser) with the fluorescence emitted from the phosphor light source.
  • high utilization efficiency low emission
  • the above-mentioned light source device high utilization efficiency (low emission) is realized by condensing and synthesizing fluorescent light and light from a blue solid light source and a red solid light source with the same optical system.
  • One of the polarized light components of the fluorescent light synthesized in the wavelength range is discarded.
  • the above-mentioned light source device has a configuration in which green cannot be synthesized in principle.
  • a polarizing separation element 13 that separates incident light based on a polarization component is provided between the light source unit 11 and the wavelength conversion unit 12, and the polarization separation element 13 and the light source unit 11.
  • a color separating element 14 for separating based on the wavelength range of the incident light is provided between them.
  • the S-polarized fluorescence FL (yellow light Ys) incident on the color separation element 14 is reflected toward the polarization separation element 13, and is incident on the wavelength conversion unit 12 via the polarization separation element 13 and the condensing optical system 16.
  • the fluorescent FL (yellow light Ys) incident on the wavelength conversion unit 12 the light in the absorption wavelength range of the phosphor particles is reused for exciting the phosphor particles, and the light in the other wavelength ranges is the phosphor layer 122. Is scattered, and a part of the polarized light is converted and emitted toward the condensing optical system 16.
  • one of the polarized light components (for example, the S polarized light component (yellow light Ys)) contained in the fluorescent FL emitted from the wavelength conversion unit 12 is not discarded and is used as illumination in, for example, the projection type display device 6. It becomes possible.
  • the light source device 1 of the present embodiment it is possible to take out as the illumination light in the projection type display device 6 without discarding a part of the fluorescent FL. That is, it is possible to improve the light extraction efficiency with uniform polarized light. Further, it is possible to improve the combined wave efficiency with the red (R), green (G) and blue (B) laser beams emitted from the auxiliary light source (light source unit 15).
  • the auxiliary light source (light source unit 15) is arranged to face the surface 13S2 of the polarization separating element 13.
  • the fluorescent FL emitted from the wavelength conversion unit 12 and the red (R), green (G), and blue (B) laser beams emitted from the light source unit 15 can be combined on the same optical axis. Become. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the etendue. It is also possible to reduce the size of the light source device 1.
  • the light source device 1 of the present embodiment can improve the manufacturability and the robustness to the usage environment.
  • the dichroic mirror constituting the color separation element 14 has a variation of several nm in the cutoff wavelength due to variations in manufacturing and the like.
  • the wavelength of the semiconductor laser fluctuates depending on the environmental temperature. Therefore, in a light source device that combines fluorescent light and assist light using a dichroic mirror, such as the above-mentioned light source device, manufacturing variations may occur due to variations in the cutoff wavelength of the dichroic mirror and variations in the wavelength of the laser light. And there is a problem that the environmental change is large.
  • the configuration of the light source device 1 of the present embodiment is not affected by the manufacturing variation of the dichroic mirror and the variation of the wavelength of the laser beam. As a result, it is not necessary to strictly control the specification accuracy of the component parts, the operating temperature of the laser, and the like, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the light source device 1A according to the first modification of the present disclosure.
  • the light source unit 11, the color separation element 14, the polarization separation element 13 and the light source unit 15 are arranged in this order along one direction (for example, the Y-axis direction), and the wavelength conversion unit 12 Shown an example in which is arranged in another direction (for example, the X-axis direction) orthogonal to one direction with respect to the polarization separating element 13, but the present invention is not limited to this.
  • each optical member constituting the light source device 1A has a light source unit 11 and a wavelength conversion unit in opposite directions at the same angle with respect to the normal lines of a pair of opposing surfaces (surfaces 13S1 and 13S2) of the polarization separating element 13. If 12 is arranged, the color separating element 14 is reflected by the surface 13S1 of the polarizing separating element 13 and is arranged perpendicular to the traveling direction of the light (fluorescent FL (yellow light Ys)) toward the light source unit 11. Good.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the light source device 1B according to the second modification of the present disclosure.
  • the light source unit 11 and the light source unit 15 are arranged so as to face each other, and the direction perpendicular to the arrangement direction (for example, the Y-axis direction) of the light source unit 11 and the light source unit 15 (for example, the X-axis direction).
  • the laser can change the polarization direction by rotating it 90 ° with respect to the optical axis.
  • the configuration shown in FIG. 4 can be adopted. That is, the light source unit 11 and the wavelength conversion unit 12 are arranged to face each other along, for example, the X-axis direction, and the surfaces 13S1 and 13S2 facing each other between the light source unit 11 and the wavelength conversion unit 12 are located, for example, in the X-axis direction.
  • the polarization separation element 13 is collected between the light source unit 11 and the polarization separation element 13
  • the color separation element 14 is collected between the wavelength conversion unit 12 and the polarization separation element 13 so as to form an angle of about 45 ° with respect to the light source unit 11.
  • the optical optical system 16 is arranged.
  • the light source unit 15 is arranged so as to face the surface 13S2 of the polarization separating element 13 along the X-axis direction, for example, the Y-axis direction.
  • the light source device 1B of the present modification can obtain the same effect as that of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the light source device (light source device 2) according to the second embodiment of the present disclosure. Similar to the light source device 1, the light source device 2 is used, for example, as lighting for a projection type display device (projection type display device 6) described later.
  • the light source device 2 of the present embodiment is different from the first embodiment in that a polarization conversion element 17 is provided between the wavelength conversion unit 12 and the polarization separation element 13.
  • the polarization conversion element 17 disturbs the polarization state of the incident light and emits it.
  • the polarization conversion element 17 is the polarization state of the S-polarized fluorescent FL (yellow light Ys) reflected by the color separation element 14 and reflected toward the wavelength conversion unit 12 on the surface 13S1 of the polarization separation element 13. This is for efficiently transmitting the fluorescent FL in the polarization separating element 13 by disturbing and converting a part of the polarized light into P-polarized light.
  • the polarization conversion element 17 is arranged, for example, between the polarization separation element 13 and the condensing optical system 16.
  • the polarization conversion element 17 for example, a depolarization element such as a crystal plate or a depolarization film can be used.
  • a 1 / 4 ⁇ plate or a retardation plate that produces a phase difference of 1 / 4 ⁇ + ⁇ can be used.
  • the S-polarized light fluorescent FL (yellow light Ys) reflected on the surface 13S1 of the polarization separation element 13 is converted into circularly polarized light and the wavelength conversion unit. It is emitted toward 12, reflected by the wavelength conversion unit 12, and converted into linearly polarized light when passing through the 1 / 4 ⁇ plate again.
  • the P-polarized fluorescent FL (yellow light Yp) is transmitted through the polarization separating element 13 and guided to the illumination optical system 300.
  • the polarization conversion element 17 is provided between the wavelength conversion unit 12 and the polarization separation element 13, specifically, between the polarization separation element 13 and the condensing optical system 16. Therefore, the fluorescence FL can be efficiently transmitted in the polarization separating element 13. As a result, the fluorescent FL can be efficiently combined with the assist light AL, and the light extraction efficiency with uniform polarized light can be further improved.
  • FIG. 6 shows a configuration example of the light source device (light source device 3) according to the third embodiment of the present disclosure. Similar to the light source device 1, the light source device 3 is used, for example, as lighting for a projection type display device (projection type display device 6) described later.
  • the light source device 3 of the present embodiment is different from the first embodiment in that a prism-type polarization beam splitter is used as the polarization separation element 23.
  • the polarization separating element 23 can be composed of an optical functional film that reflects or transmits incident light for each polarization component and a prism that is bonded with the optical functional film sandwiched between them.
  • the incident surface of the polarization separation element 23 is, for example, the light source unit 11 and the light source unit.
  • the excitation light EL and the assist light AL emitted from the 15 and the fluorescent FL emitted from the wavelength conversion unit 12 can be easily arranged orthogonally to the respective optical axes.
  • the warp of the substrate is compared with the case where the plate-type polarization beam splitter is used. It is possible to reduce deterioration such as.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the light source device 3A according to the third modification of the present disclosure.
  • the prism-type polarization separation element 23 and the color separation element 14 may be integrated as shown in FIG.
  • the prism-type polarization separation element 23 and the color separation element 14 transmit or reflect, for example, light in a predetermined wavelength range of incident light on a surface of the prism constituting the polarization separation element 23 facing the light source unit 11. It can be integrally formed by depositing an optical functional film to be formed.
  • the polarization separating element 23 and the color separating element 14 are integrated, so that the number of parts can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost. In addition, the manufacturing process can be reduced.
  • FIG. 8 shows a configuration example of the light source device 3B according to the modified example 4 of the present disclosure.
  • the light source device 3B of the present modification is a combination of the second embodiment and the third embodiment.
  • the prism-type polarization separation element 23 may be provided between the light source unit 11 and the light source unit 15, and the polarization conversion element 17 may be provided between the wavelength conversion unit 12 and the polarization separation element 23.
  • the light extraction efficiency with uniform polarization is further improved, and the incident surface of the polarization separation element 23 is separated from the excitation light EL and the assist light AL and the wavelength conversion unit 12 emitted from the light source unit 11 and the light source unit 15, respectively. It is possible to easily arrange the emitted fluorescent FLs at right angles to each optical axis.
  • FIG. 9 shows a configuration example of the light source device 3C according to the modified example 5 of the present disclosure.
  • the light source device 3C of the present modification is a combination of the second embodiment and the modification 3.
  • the polarization conversion element 17 may be arranged between the wavelength conversion unit 12 and the polarization separation element 23 integrated with the color separation element 14.
  • FIG. 10 shows a configuration example of the light source device 4 according to the modified example 6 of the present disclosure.
  • the light source device 4 of this modification is different from the first embodiment in that the angles of the polarization separating element 13 and the color separating element 14 can be adjusted.
  • the angles of the polarization separating element 13 and the color separating element 14 can be adjusted by using, for example, the angle adjusting mechanisms 140 and 240 shown in FIGS. 11 and 12.
  • the angle adjusting mechanisms 140 and 240 correspond to specific examples of the "first angle adjusting mechanism" and the "second angle adjusting mechanism" of the present disclosure.
  • the angle adjusting mechanism 140 includes, for example, two frame bodies 141 and 142 having a rectangular shape and, for example, four angle adjusting screws 143 that connect the two frame bodies 141 and 142.
  • the two frames 141 and 142 are connected to each other by, for example, four corners by four angle adjusting screws 143.
  • One of the two frames 141 and 142 (for example, the frame 141) is held by a holder (not shown), and the other frame (for example, the frame 142) is polarized and separated.
  • the element 13 or the color separation element 14 is attached.
  • the frame body 142 is set to the fixed angle adjusting screw 143 as a fulcrum, for example, the Y axis. It can be moved in the direction. This makes it possible to adjust the angle of the polarization separating element 13 or the color separating element 14 attached to the frame body 142.
  • the angle adjusting mechanism 240 includes, for example, two frame bodies 241,242 having a rectangular shape and two rotation shafts 243 and 244, respectively.
  • the two frame bodies 241, 242 have different outer shapes from each other.
  • the frame bodies 241 are arranged in a nested manner within the frame of the frame body 242.
  • the polarization separating element 13 or the color separating element 14 is attached to the inner frame body 241.
  • the frame body 241 and the frame body 242 are connected to each other by a rotation shaft 243 at the central portions of the two opposing sides.
  • the frame body 242 is a central portion of two opposing sides different from the two sides connected to each other by the rotating shaft 243, and is connected to a holder (not shown) via the rotating shaft 244.
  • the frame body 241 can be rotated, for example, in the Z-axis direction as a rotation axis, and the frame body 242 can be rotated, for example, in the X-axis direction as a rotation axis. This makes it possible to adjust the angle of the polarization separating element 13 or the color separating element 14 attached to the frame body 241.
  • the angles of the polarization separation element 13 and the color separation element 14 can be adjusted. Therefore, for example, the light source device 4 is reflected by the polarization separation element 13 and re-enters the wavelength conversion unit 12. It is possible to adjust the focusing position of the fluorescent FL (yellow light Ys) on the phosphor layer 122.
  • the position of the fluorescent FL (yellow light Ys) focused on the phosphor layer 122 is overlapped with the focused position of the excitation light EL, it is possible to suppress the expansion of the light emitting point. Become. Therefore, it is possible to suppress an increase in etendue and improve, for example, the efficiency of light utilization in the optical system (for example, the illumination optical system 300) constituting the projection type display device 6.
  • the optical system for example, the illumination optical system 300
  • the temperature rise and the brightness saturation of the phosphor layer 122 are caused. It is possible to suppress and improve the conversion efficiency.
  • FIG. 13 shows a configuration example of the light source device 5 according to the modified example 7 of the present disclosure.
  • the light source device 5 of this modification is different from the first embodiment in that it is configured by using the transmission type wavelength conversion unit 22.
  • the light source unit 11, the wavelength conversion unit 22, and the polarization separating element 13 are arranged in this order along one direction (for example, the X-axis direction).
  • the surfaces 13S1 and 13S2 facing each other are arranged at an angle of, for example, approximately 45 ° with respect to the X-axis direction.
  • the color separation element 14 is arranged so as to face the surface 13S1 of the polarization separation element 13 in another direction (for example, the Y-axis direction) orthogonal to one direction.
  • the light source unit 15 is arranged so as to face the surface 13S2 of the polarization separating element 13 along another direction (for example, the Y-axis direction) orthogonal to one direction.
  • a condensing optical system 16 is arranged between the wavelength conversion unit 12 and the polarization separating element 13.
  • the wavelength conversion unit 22 converts the light (excitation light EL) emitted from the light source unit 11 into light (fluorescent FL) having a different wavelength range and emits the light.
  • the support substrate 221 having light transmission is provided with the phosphor layer 122, and the surface of the support substrate 221 opposite to the surface on which the phosphor layer 122 is formed, for example, a light source.
  • a color separating element 18 is provided on the surface facing the portion 11. Further, a lens 19 for concentrating the excitation light EL on the phosphor layer 122 is arranged between the light source unit 11 and, for example, the color separation element 18.
  • the color separation element 18 is configured to include, for example, a dichroic mirror, like the color separation element 14 in the first embodiment, and separates incident light based on a wavelength range. Specifically, the color separation element 18 is configured to transmit the excitation light EL and reflect the fluorescent FL.
  • FIG. 13 shows an example in which the color separation element 18 is integrally formed with the support substrate 221, the color separation element 18 may be arranged separately from the wavelength conversion unit 22.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained even in the light source device 5 of the present modification using the transmission type wavelength conversion unit 22.
  • FIG. 14 is a functional block diagram showing the overall configuration of the projection type display device (projection type display device 6) according to the first application example.
  • the projection type display device 6 is, for example, a display device that projects an image on a screen 68 (projection surface).
  • the projection display device 6 is connected to, for example, an external image supply device such as a computer such as a PC (not shown) or various image players via an I / F (interface), and an image signal input to this interface. Is projected onto the screen 68 based on the above.
  • the projection type display device 6 includes, for example, a light source drive unit 61, a light source device 1, an optical modulation device 62, a projection optical system 63, an image processing unit 64, a frame memory 65, a panel drive unit 66, and projection. It includes an optical system drive unit 67 and a control unit 60.
  • the light source driving unit 61 outputs a signal for controlling the light emission timing of the light sources (light source 111 and light source 151) arranged in the light source device 1.
  • the light source driving unit 61 includes, for example, a PWM setting unit (not shown), a PWM signal generation unit, a limiter, and the like, and controls the light source driver of the light source device 1 based on the control of the control unit 60 to control the light source driver of the light source device 1 and the light source 111 and the light source 151.
  • PWM control the light source 111 and the light source 151 are turned on and off, or the brightness is adjusted.
  • the light source device 1 has, for example, a light source driver for driving the light source 111 and the light source 151, and a light source driver for driving the light source 111 and the light source 151, in addition to the components described in the first embodiment. It is provided with a current value setting unit for setting each current value at the time of operation.
  • the light source driver generates a current having a current value set by the current value setting unit in synchronization with a signal input from the light source driving unit 61 based on a power supply supplied from a power supply circuit (not shown). The generated current is supplied to the light source 111 and the light source 151, respectively.
  • the light modulation device 62 modulates the light (illumination light) output from the light source device 1 based on the image signal to generate image light.
  • the light modulation device 62 includes, for example, three transmissive or reflective light bulbs corresponding to each of the RGB colors described later.
  • a liquid crystal panel that modulates blue light (B), a liquid crystal panel that modulates red light (R), and a liquid crystal panel that modulates green light (G) can be mentioned.
  • the reflective liquid crystal panel for example, a liquid crystal element such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon) can be used.
  • the light modulation device 62 is not limited to the liquid crystal element, and other light modulation elements such as DMD (Digital Micromirror Device) may be used.
  • Each of the RGB color lights modulated by the light modulation device 62 is synthesized by a cross dichroic prism or the like (not shown) and guided to the projection optical system 63.
  • the projection optical system 63 includes a lens group and the like for projecting the light modulated by the light modulation device 62 onto the screen 68 to form an image.
  • the image processing unit 64 acquires an image signal input from the outside, determines the image size, determines the resolution, determines whether the image is a still image or a moving image, and the like. In the case of a moving image, the attributes of the image data such as the frame rate are also determined. If the resolution of the acquired image signal is different from the display resolution of each liquid crystal panel of the optical modulation device 62, a resolution conversion process is performed. The image processing unit 64 expands each of these processed images into the frame memory 65 for each frame, and outputs the image for each frame expanded in the frame memory 65 to the panel drive unit 66 as a display signal.
  • the panel drive unit 66 drives each liquid crystal panel of the optical modulation device 62. By driving the panel drive unit 66, the light transmittance of each pixel arranged on each liquid crystal panel changes, and an image is formed.
  • the projection optical system drive unit 67 includes a motor that drives a lens arranged in the projection optical system 63.
  • the projection optical system drive unit 67 drives, for example, the projection optical system 63 according to the control of the control unit 60, and performs, for example, zoom adjustment, focus adjustment, aperture adjustment, and the like.
  • the control unit 60 controls the light source drive unit 61, the image processing unit 64, the panel drive unit 66, and the projection optical system drive unit 67.
  • this projection type display device 6 for example, by providing the above-mentioned light source device 1, it is possible to realize simplification and miniaturization of the entire device.
  • FIG. 15 is a schematic view showing an example (projection type display device 6A) of the overall configuration of the optical system constituting the projection type display device 6.
  • the projection type display device 6A is a reflection type 3LCD type projection type display device that performs optical modulation by a reflective liquid crystal display (LCD).
  • the projection type display device 6A includes a light source device 1, an illumination optical system 300, an image forming unit 400, and a projection optical system 500 in this order.
  • the illumination optical system 300 includes, for example, a fly-eye lens 310 (310A, 310B), a polarizing conversion element 320, a lens 330, a dichroic mirror 340A, 340B, and a reflection mirror 350A, 350B from a position close to the light source device 1. It has lenses 360A and 360B, a dichroic mirror 370, and polarizing plates 380A to 380C.
  • the fly-eye lens 310 (310A, 310B) aims to homogenize the illuminance distribution of the illumination light from the light source device 1.
  • the polarization conversion element 320 functions to align the polarization axes of the incident light in a predetermined direction. For example, randomly polarized light is converted into P-polarized light.
  • the lens 330 collects the light from the polarization conversion element 320 toward the dichroic mirrors 340A and 340B.
  • the dichroic mirrors 340A and 340B selectively reflect light in a predetermined wavelength range and selectively transmit light in other wavelength ranges.
  • the dichroic mirror 340A mainly reflects red light Lr and green light Lg in the direction of the reflection mirror 350A.
  • the dichroic mirror 340B mainly reflects the blue light Lb in the direction of the reflection mirror 350B.
  • the reflection mirror 350A reflects the light from the dichroic mirror 340A (mainly red light Lr and green light Lg) toward the lens 360A
  • the reflection mirror 350B reflects the light from the dichroic mirror 340B (mainly blue light Lb). It reflects toward the lens 360B.
  • the lens 360A transmits the light from the reflection mirror 350A (mainly red light Lr and green light Lg) and concentrates the light on the dichroic mirror 370.
  • the dichroic mirror 370 selectively reflects green light Lg toward the polarizing plate 380C and selectively transmits light in other wavelength ranges.
  • the polarizing plates 380A to 380C include a polarizer having a polarization axis in a predetermined direction. For example, when the polarization conversion element 320 is converted to P-polarized light, the polarizing plates 380A to 380C transmit P-polarized light and reflect S-polarized light.
  • the image forming unit 400 includes reflective polarizing plates 410A to 410C, reflective liquid crystal panels 420A to 420C (light modulation elements), and a dichroic prism 430.
  • Each of the reflective polarizing plates 410A to 410C transmits light having the same polarization axis as the polarization axis of the polarized light from the polarizing plates 380A to 380C (for example, P-polarized light), and transmits light from the other polarization axes (S-polarized light). It is a reflection.
  • the reflective polarizing plate 410A transmits the P-polarized red light Lr from the polarizing plate 380A in the direction of the reflective liquid crystal panel 420A.
  • the reflective polarizing plate 410B transmits the P-polarized blue light Lb from the polarizing plate 380B in the direction of the reflective liquid crystal panel 420B.
  • the reflective polarizing plate 410C transmits the P-polarized green light Lg from the polarizing plate 380C in the direction of the reflective liquid crystal panel 420C. Further, the reflective polarizing plate 410A reflects the S-polarized red light Lr from the reflective liquid crystal panel 420A and causes it to enter the dichroic prism 430. The reflective polarizing plate 410B reflects the S-polarized blue light Lb from the reflective liquid crystal panel 420B and causes it to enter the dichroic prism 430. The reflective polarizing plate 410C reflects the S-polarized green light Lg from the reflective liquid crystal panel 420C and causes it to enter the dichroic prism 430.
  • the reflective liquid crystal panels 420A to 420C spatially modulate red light Lr, blue light Lb, or green light Lg, respectively.
  • the dichroic prism 430 synthesizes the incident red light Lr, blue light Lb, and green light Lg, and emits them toward the projection optical system 500.
  • the projection optical system 500 has, for example, a plurality of lenses.
  • the projection optical system 500 enlarges the light emitted from the image forming unit 400 and projects it onto the screen 600 or the like.
  • FIG. 16 is a schematic view showing another example (projection type display device 6B) of the overall configuration of the optical system constituting the projection type display device 6.
  • the projection type display device 6B is a transmission type 3LCD type projection type display device that performs optical modulation by a transmissive liquid crystal panel (LCD).
  • LCD transmissive liquid crystal panel
  • the projection type display device 6B includes, for example, a light source device 1, an image generation system 700 having an illumination optical system 710 and an image generation unit 730, and a projection optical system 500 in this order.
  • the illumination optical system 710 includes, for example, an integrator element 711, a polarization conversion element 712, and a condenser lens 713.
  • the integrator element 711 is a first fly-eye lens 711A having a plurality of microlenses arranged in two dimensions and a second fly having a plurality of microlenses arranged so as to correspond to each of the microlenses. Includes eye lens 711B.
  • the light (parallel light) incident on the integrator element 711 from the light source device 1 is divided into a plurality of luminous fluxes by the microlens of the first flyeye lens 711A and is connected to the corresponding microlenses of the second flyeye lens 711B. Be imaged.
  • Each of the microlenses of the second fly-eye lens 711B functions as a secondary light source, and irradiates the polarization conversion element 712 with a plurality of parallel lights having uniform brightness as incident light.
  • the integrator element 711 has a function of adjusting the incident light emitted from the light source device 1 to the polarization conversion element 712 into a uniform brightness distribution as a whole.
  • the polarization conversion element 712 has a function of aligning the polarization states of incident light incident on the integrator element 711 or the like.
  • the polarization conversion element 712 emits emitted light including blue light Lb, green light Lg, and red light Lr through, for example, a lens arranged on the emitting side of the light source device 1.
  • the illumination optical system 710 further includes a dichroic mirror 714 and a dichroic mirror 715, a mirror 716, a mirror 717 and a mirror 718, a relay lens 719 and a relay lens 720, a field lens 721R, a field lens 721G and a field lens 721B, and an image generator 730.
  • 731R, 731G and 731B, and a dichroic prism 732 are included.
  • the dichroic mirror 714 and the dichroic mirror 715 have a property of selectively reflecting colored light in a predetermined wavelength range and transmitting light in other wavelength ranges.
  • the dichroic mirror 714 selectively reflects the red light Lr.
  • the dichroic mirror 715 selectively reflects the green light Lg among the green light Lg and the blue light Lb transmitted through the dichroic mirror 714.
  • the remaining blue light Lb passes through the dichroic mirror 715.
  • the light emitted from the light source device 1 for example, white combined light Lw
  • the light source device 1 for example, white combined light Lw
  • the separated red light Lr is reflected by the mirror 716, parallelized by passing through the field lens 721R, and then incident on the liquid crystal panel 731R for modulating the red light.
  • the green light Lg is parallelized by passing through the field lens 721G and then incident on the liquid crystal panel 731G for modulating the green light.
  • the blue light Lb is reflected by the mirror 717 through the relay lens 719 and further reflected by the mirror 718 through the relay lens 720.
  • the blue light Lb reflected by the mirror 718 is parallelized by passing through the field lens 721B, and then is incident on the liquid crystal panel 731B for modulating the blue light Lb.
  • the liquid crystal panels 731R, 731G and 731B are electrically connected to a signal source (for example, a PC or the like) (not shown) that supplies an image signal including image information.
  • the liquid crystal panels 731R, 731G, and 731B modulate the incident light pixel by pixel based on the supplied image signals of each color, and generate a red image, a green image, and a blue image, respectively.
  • the modulated light of each color (formed image) is incident on the dichroic prism 732 and synthesized.
  • the dichroic prism 732 superimposes and synthesizes light of each color incident from three directions, and emits light toward the projection optical system 500.
  • the projection optical system 500 has, for example, a plurality of lenses.
  • the projection optical system 500 magnifies the light emitted from the image generation system 700 and projects it onto the screen 600.
  • FIG. 17 schematically shows the configuration of the display system according to the second application example.
  • FIG. 18 shows the functional configuration of the display system according to the second application example.
  • This display system includes a wristband type terminal (wristband type information processing device) 8 and a smartphone (external device) 7.
  • the smartphone 7 is, for example, an information processing device that operates in cooperation with the wristband type terminal 8, and transmits an image for projection or display to the wristband type terminal 8 and receives information indicating a user operation.
  • the smartphone 7 transmits an image showing a graphical user interface (GUI) to the wristband type terminal 8 and receives a user operation signal for the GUI.
  • GUI graphical user interface
  • the smartphone 7 performs a process according to the received user operation, and transmits an image showing the GUI updated according to the process to the wristband type terminal 8.
  • the external device that operates in cooperation with the wristband type terminal 8 is not limited to a smartphone, but other information processing devices such as a digital still camera, a digital video camera, a PDA (Personal Digital Assistants), and a PC (Personal Computer). ), A notebook PC, a tablet terminal, a mobile phone terminal, a portable music playback device, a portable video processing device, a portable game device, or the like.
  • the wristband type terminal 8 has, for example, a display unit 810 and a projection type display device 6 provided with a light source device (for example, a light source device 1) according to the above embodiment, and the band unit 8a allows the user to use the wristband type terminal 8. It is used by being worn on a wrist or the like.
  • the band portion 8a is made of, for example, leather, metal, fiber, rubber, or the like.
  • the wristband type terminal 8 further includes a control unit 820, a communication unit 830, an imaging unit 840, an operation unit 850, and a sensor unit 860, as shown in FIG. 18, for example. Further, the wristband type terminal 8 is connected to the smartphone 7 by wireless communication, and operates in cooperation with the smartphone 7. For example, an image received from the smartphone 7 in the pocket of the user's clothes or the like can be displayed on the display unit 810 or projected onto the palm or the like of the user using the projection type display device 6.
  • the display unit 810 displays an image (still image or moving image) based on the control by the control unit 820, and includes, for example, an LCD or an OLED (Organic Light-Emitting Diode).
  • the display unit 810 is integrally configured with, for example, the operation unit 850, and functions as a so-called touch panel.
  • the communication unit 830 transmits and receives signals (image signals, user operation signals, etc.) to and from the smartphone 7.
  • Communication methods include, for example, wireless, Bluetooth (registered trademark), WiHD (Wireless High Definition), WLAN (Wireless Local Area Network), Wi-Fi (Wireless Fidelity: registered trademark), NFC (Near Field communication), infrared communication. Etc. can be mentioned.
  • communication using radio waves in the 3G / LTE (Long Term Evolution) or millimeter wave band may be performed.
  • the image pickup unit 840 was obtained via, for example, a lens unit including an image pickup lens, an aperture, a zoom lens, a focus lens, and the like, a drive unit that drives the lens unit to perform a focus operation and a zoom operation, and a lens unit. It has a solid-state image sensor that generates an image pickup signal based on the image pickup light.
  • the solid-state image sensor is composed of, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • the imaging unit 840 outputs the captured image data as a digital signal to the control unit 820.
  • the operation unit 850 has a function of receiving an input signal (user operation signal) from the user.
  • the operation unit 850 is composed of, for example, a button, a touch sensor, a trackball, and the like.
  • the operation unit 850 functions as a touch panel by being integrally configured with the display unit 810.
  • the operation unit 850 outputs the input user operation signal to the control unit 820.
  • the sensor unit 860 has a function of acquiring information on the user's operation and state.
  • the sensor unit 860 includes a camera for photographing the user's face and eyes, or the hand on which the wristband type terminal 8 is attached.
  • the sensor unit 860 may include, for example, a camera with a depth detection function, a microphone, a GPS, an infrared sensor, a ray sensor, a myoelectric sensor, a nerve sensor, a pulse sensor, a body temperature sensor, a gyro sensor, an acceleration sensor, a touch sensor, or the like. May be provided.
  • the myoelectric sensor, nerve sensor, pulse sensor and body temperature sensor may be provided in the band portion 8a.
  • the sensor unit 860 can perform sensing at a position close to the user's hand, the movement of the hand can be detected with high accuracy.
  • the sensor unit 860 senses the user's operation and state, and outputs information indicating the sensing result to the control unit 820.
  • the control unit 820 functions as an arithmetic processing unit and a control device, and controls the overall operation in the wristband type terminal 8 according to various programs.
  • the control unit 820 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a microprocessor.
  • the control unit 820 may include a ROM (Read Only Memory) for storing programs to be used, calculation parameters, and the like, and a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing parameters and the like that change as appropriate.
  • This control unit 820 has, for example, a recognition unit 821 and a detection unit 822, which enables gesture input.
  • the recognition unit 821 has a function of recognizing the movement of the hand of the user wearing the band unit 8a. Specifically, the recognition unit 821 recognizes the movement of the hand by image recognition using an image input from the sensor unit 860 (for example, an image obtained by capturing the user's hand), motion recognition, or the like.
  • the control unit 820 performs various processes such as screen transition based on the recognition result by the recognition unit 821.
  • the detection unit 822 has a function of detecting a user operation on the projected image Y1 by the projection type display device 6. For example, the detection unit 822 detects a user operation such as flicking or touching the projected image.
  • the control unit 820 transmits information indicating the user operation detected by the detection unit 822 to the smartphone 7, and the smartphone 7 performs processing according to the user operation.
  • the same function as when the operation (flick, touch, etc.) performed on the touch panel of the smartphone 7 is executed by the display unit 810 or the user's hand. Can be done. For example, when the user flicks the projected image Y1 up and down, it is possible to execute the function of scrolling the projected image Y1.
  • the map image generated by using the GPS (Global Positioning System) function on the smartphone 7 is displayed on the display unit 810 and projected as the projected image Y1.
  • the physical size of the display unit 810 is limited, and it may be difficult for the user to see the display image of the display unit 810.
  • the visibility of the image can be improved by enlarging the image to, for example, an inch size equivalent to that of the smartphone 7 and projecting it on the hand by using the projection type display device 6.
  • the image received from the smartphone 7 can be viewed at hand while the smartphone 7 is kept in the pocket, bag, or the like, usability is improved.
  • the light source device for example, the light source device 1
  • the light source device 1 when adjusting the color balance of the illumination light of the light source device 1 or when infrared rays are used in the sensor unit 860, the light source device (for example, the light source device 1) according to the above embodiment or the like. Can be preferably used.
  • FIG. 19 schematically shows the configuration of the display system according to the third application example.
  • This display system includes a projection type display device 6 provided with a light source device (for example, a light source device 1) according to the above embodiment, a laser pointer 910, and a PC 920 that outputs projection contents to the projection type display device 6. It is equipped with.
  • the content for projection is a chart, text, various other graphic images, a map, a website, or the like.
  • the laser pointer 910 has a function of irradiating laser light (invisible light or visible light) in response to a user pressing the operation button 910a.
  • the user can use the laser pointer 910 to irradiate the image projected on the screen 930 with a laser beam, and give a presentation while instructing, for example, the irradiation position P according to the explanation point.
  • the PC 920 generates image data for projection, transmits the image data to the projection type display device 6 by wire or wirelessly, and performs projection control.
  • a notebook PC is shown as an example in FIG. 19, the PC 920 is not limited to the notebook PC, and may be a desktop PC or a server on a network (cloud).
  • the projection type display device 6 has an imaging unit for projecting the image received from the PC 920 onto the screen 930 and recognizing the irradiation of the projected image by the laser pointer 910. In the imaging unit, detection using laser light (invisible light or visible light) emitted on the screen 930 is possible.
  • This imaging unit may be built in the projection type display device 6 or may be externally attached.
  • the light source device for example, the light source device 1 of the above-described embodiment in the projection type display device 6, it is possible to output synthetic light having a plurality of wavelengths using one type of light source as described above. As a result, it is not necessary to separately provide a light source for projection and a light source for imaging, and the entire device can be simplified and made compact.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications are possible.
  • the arrangement and number of the components of the optical system for example, the light source units 11, 15, the wavelength conversion unit, the polarization separating element 13, the color separating element 14, the condensing optical system 16, etc.
  • the optical system for example, the light source units 11, 15, the wavelength conversion unit, the polarization separating element 13, the color separating element 14, the condensing optical system 16, etc.
  • the projection type display device and the display system described as application examples of the light source device are merely examples, and are not limited to those described above.
  • the light source device of the present disclosure can be applied to a night-vision device (night-vision system) using infrared rays.
  • the projection type display device a device other than the above projection type display device 6 (6A, 6B) may be configured.
  • the light source device according to the present disclosure may be used for a device other than the projection type display device.
  • the light source device 1 of the present disclosure may be used for lighting purposes, and can be applied to, for example, a headlamp of an automobile or a light source for lighting up.
  • the present technology can also have the following configurations.
  • a polarization separation element for separating light in the second wavelength range emitted from the wavelength conversion unit based on polarization is provided between the first light source unit and the wavelength conversion unit.
  • a first light source unit that emits light in the first wavelength range, A second wavelength region different from the first wavelength region, which is arranged on the optical path of the light in the first wavelength region and is excited by the light in the first wavelength region emitted from the first light source unit.
  • Wavelength converter that emits light in the wavelength range of
  • a polarization separation element that is arranged between the first light source unit and the wavelength conversion unit and separates incident light based on polarization.
  • a light source device that is arranged between the first light source unit and the polarization separating element and includes a color separating element that separates incident light based on a wavelength range.
  • the light source device according to (2) above, wherein the second light source unit has a plurality of light sources that emit light in different wavelength ranges from each other.
  • the polarization separating element also serves as an optical path synthesis element.
  • the light source device according to any one of (2) to (4), wherein the light in the second wavelength region and the light in the third wavelength region are optical path-synthesized by the polarization separating element.
  • the first light source unit and the second light source unit are arranged to face each other in one direction.
  • the polarization separating element is arranged between the first light source unit and the second light source unit.
  • the polarization separating element is arranged between the first light source unit and the wavelength conversion unit.
  • the second light source unit is described in any one of (2) to (5) above, wherein the second light source unit is arranged so as to face the polarization separating element in another direction orthogonal to the one direction.
  • Light source device. The light source device according to any one of (1) to (7) above, wherein the polarization separating element is a plate type or prism type polarization beam splitter.
  • the light source device according to any one of (1) to (8) above, wherein the color separation element is a dichroic mirror.
  • the condensing optical system includes a collimating lens.
  • the light source device (14) The light source device according to (12) above, wherein the polarization conversion element is a retardation plate. (15) The light source device according to any one of (1) to (14) above, wherein the polarization separating element and the color separating element are integrated. (16) The wavelength conversion unit is any one of the above (1) to (15), which is a reflection type that emits light in the second wavelength region in the incident direction of the light in the first wavelength region. The light source device described. (17) The light source device according to any one of (1) to (16) above, wherein the wavelength conversion unit includes a phosphor and a support substrate that supports the phosphor. (18) The light source device according to (17), wherein the wavelength conversion unit further includes a drive unit for rotating the support substrate.
  • the light source device according to one.
  • the light source device is A first light source unit that emits light in the first wavelength range, A second wavelength region different from the first wavelength region, which is arranged on the optical path of the light in the first wavelength region and is excited by the light in the first wavelength region emitted from the first light source unit.
  • Wavelength converter that emits light in the wavelength range of A polarization separation element that is arranged between the first light source unit and the wavelength conversion unit and separates incident light based on polarization.
  • a projection-type display device that is arranged between the first light source unit and the polarization separating element and has a color separating element that separates incident light based on a wavelength range.

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Abstract

本開示の一実施の形態の光源装置は、第１の波長域の光を出射する第１の光源部と、第１の波長域の光の光路上に配置されると共に、第１の光源部から出射された第１の波長域の光によって励起され、第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を出射する波長変換部と、第１の光源部と波長変換部との間に配置されると共に、入射した光を偏光に基づいて分離する偏光分離素子と、第１の光源部と偏光分離素子との間に配置されると共に、入射した光を波長域に基づいて分離する色分離素子とを備える。

Description

光源装置および投射型表示装置
　本開示は、例えば、投射型表示装置の照明として用いられる光源装置およびこれを備えた投射型表示装置に関する。
　近年、プロジェクタ（投射型表示装置）では、レーザ等の固体光源から蛍光体に光を照射し、蛍光発光した光を照明光として出力する光源装置（照明装置）が用いられている。また、蛍光体を金属等の反射材上に形成し、いわゆる反射型の構成とすることで、高い出力を得ることができる。
　例えば、特許文献１では、蛍光光と、青色固体光源および赤色固体光源からの光とを同一光学系で集光、合成することにより、小型で色純度の高い広色域な光源装置が開示されている。
特開２０１９－０２８４４２号公報
　ところで、蛍光体を光源とする波長変換素子を備えた光源装置では光取り出し効率の向上が求められている。
　よって、偏光の揃った光の取り出し効率を向上させることが可能な光源装置および投射型表示装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態の光源装置は、第１の波長域の光を出射する第１の光源部と、第１の波長域の光の光路上に配置されると共に、第１の光源部から出射された第１の波長域の光によって励起され、第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を出射する波長変換部と、第１の光源部と波長変換部との間に配置されると共に、入射した光を偏光に基づいて分離する偏光分離素子と、第１の光源部と偏光分離素子との間に配置されると共に、入射した光を波長域に基づいて分離する色分離素子とを備えたものである。
　本開示の一実施形態の投射型表示装置は、光源装置と、光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、光変調素子からの光を投射する投影光学系とを備えたものである。この投射型表示装置に搭載された光源装置は、上記本開示の一実施形態の光源装置と同一の構成要素を有している。
　本開示の一実施形態の光源装置および一実施形態の投射型表示装置では、第１の光源部と波長変換部との間に、入射した光を偏光に基づいて分離する偏光分離素子を設け、この偏光分離素子と第１の光源部との間に、入射した光を波長域にも基づいて分離する色分離素子を設けるようにした。これにより、波長変換部から出射された蛍光（第２の波長域の光）の利用効率を向上する。
本開示の第１の実施の形態に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 図１に示した波長変換部の他の構成例を表す平面模式図である。 図２Ａに示した波長変換部の断面構成を表す模式図である。 本開示の変形例１に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 本開示の変形例２に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 本開示の第２の実施の形態に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 本開示の変形例３に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 本開示の変形例４に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 本開示の変形例５に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 本開示の変形例６に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 図１０に示した偏光分離素子および色分離素子の角度を調整する角度調整機構の構成の一例を表す図である。 図１０に示した偏光分離素子および色分離素子の角度を調整する角度調整機構の構成の他の例を表す図である。 本開示の変形例７に係る光源装置の構成例を表す模式図である。 本開示の投射型表示装置の全体構成を表す機能ブロック図である。 図１４に示した投射型表示装置の光学系の構成の一例を表す概略図である。 図１４に示した投射型表示装置の光学系の構成の他の例を表す概略図である。 表示システムの構成の一例を表す模式図である。 図１７に示した表示システムの機能ブロック図である。 表示システムの構成の他の例を表す模式図である。
　以下、本開示における実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．第１の実施の形態（励起光光源部と波長変換部との間に偏光分離素子を、偏光分離素子と励起光光源部との間に色分離素子を配置した光源装置の例）
　　　１－１．光源装置の構成
　　　１－２．光源装置の動作原理
　　　１－３．作用・効果
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（励起光光源部およびアシスト光源部を傾けて配置した例）
　　　２－２．変形例２（励起光光源部と波長変換部とを対向配置した例）
　３．第２の実施の形態（偏光分離素子と波長変換部との間に偏光変換素子をさらに配置した例）
　４．第３の実施の形態（偏光分離素子としてプリズム型のＰＢＳを用いた例）
　５．変形例
　　　５－１．変形例３（色分離素子とプリズム型のＰＢＳとを一体化した例）
　　　５－２．変形例４（第２，第３の実施の形態を組み合わせた例）
　　　５－３．変形例５（第２の実施の形態と変形例４とを組み合わせた例）
　　　５－４．変形例６（偏光分離素子および色分離素子に角度調整機構を組み合わせた例）
　　　５－５．変形例７（透過型の波長変換部を用いた例）
　６．適用例
＜１．第１の実施の形態＞
　図１は、本開示の第１の実施の形態に係る光源装置（光源装置１）の構成例を表したものである。光源装置１は、例えば、後述の投射型表示装置（投射型表示装置６、図１４参照）の照明として用いられるものである。
（１－１．光源装置の構成）
　光源装置１は、例えば、光源部１１と、波長変換部１２と、偏光分離素子１３と、色分離素子１４とを備えている。本実施の形態では、偏光分離素子１３は、光源部１１と波長変換部１２との間に配置されており、色分離素子１４は、光源部１１と偏光分離素子１３との間に配置されている。光源装置１は、さらに、光源部１５と、集光光学系１６とを有する。光源部１５は、例えば、偏光分離素子１３および色分離素子１４を間に、光源部１１と対向配置されており、集光光学系１６は、波長変換部１２と偏光分離素子１３との間に配置されている。
　光源部１１は、１または複数の光源１１１と、それぞれの光源１１１に対向配置されたレンズ１１２とを有する。光源１１１は、所定の波長域の光を出射する固体光源であり、後述する波長変換部１２の蛍光体層１２２に含まれる蛍光体粒子を励起するためのものである。光源１１１としては、例えば、半導体レーザ（Laser Diode：ＬＤ）を用いることができる。この他、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を用いてもよい。
　光源部１１からは、例えば波長４００ｎｍ～４７０ｎｍの青色に対応する波長帯域の光（青色光）や、例えば波長３５０ｎｍから４００ｎｍの紫外域の光（ultraviolet：ＵＶ光）が励起光ＥＬとして出射される。光源１１１として、ＵＶ光を出射する紫外レーザを用いる場合には、青色レーザを用いた場合と比較して、発光効率および変換効率を向上させることが可能となる。これにより、光源部１１に対して供給する電力に対して最終的に利用可能な蛍光ＦＬのパワーの割合を向上させることが可能となる。この光源部１１が、本開示の「第１の光源部」の一具体例に相当し、青色光やＵＶ光が、本開示の「第１の波長域の光」の一具体例に相当する。なお、本明細書において、所定の波長域の光とは、その波長域に発光強度ピークを有する光を示す。
　波長変換部１２は、光源部１１から出射された光（励起光ＥＬ）を波長域の異なる光（蛍光ＦＬ）に変換して出射するものであり、本開示の「波長変換部」の一具体例に相当する。波長変換部１２は、例えば、光反射性を有する支持基板１２１に蛍光体層１２２が設けられた、所謂反射型であり、励起光ＥＬの入射によって生じた蛍光ＦＬが反射されて出射するように構成されている。
　支持基板１２１は、蛍光体層１２２を支持するためのものであり、例えば円板形状を有している。支持基板１２１は、反射部材であると共に、放熱部材としての機能を有することが好ましい。このため、支持基板１２１は、熱伝導率が高い金属材料によって形成されていることが好ましい。また、鏡面加工が可能な金属材料やセラミックス材料を用いることが好ましい。これにより、蛍光体層１２２の温度上昇を抑制し、波長変換部１２における光（蛍光ＦＬ）の取り出し効率を向上させることができる。
　このような金属材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、リチウム（Ｌｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）またはパラジウム（Ｐｄ）等の単体金属、またはこれらを１種以上含む合金が挙げられる。セラミックス材料としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、ＳｉとＳｉＣとの複合材料、またはＳｉＣとＡｌとの複合材料（但しＳｉＣの含有率が５０％以上のもの）を含むものが挙げられる。
　蛍光体層１２２は、複数の蛍光体粒子を含むものであり、励起光ＥＬによって励起されて、励起光ＥＬの波長域とは異なる波長域の光（蛍光ＦＬ）を発するものである。蛍光体層１２２は、例えば、プレート状に形成されており、例えば、所謂セラミックス蛍光体やバインダ式の蛍光体によって構成されている。蛍光体層１２２は、例えば、光源部１１から出射される、例えば青色光（励起光ＥＬ）により励起されて黄色に対応する波長域の光（蛍光ＦＬ）を発する蛍光体粒子を含んで構成されている。この黄色光が、本開示の「第２の波長域の光」の一具体例に相当する。このような蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系材料が挙げられる。蛍光体層１２２は、さらに、量子ドット等の半導体ナノ粒子や有機色素等を含んでいてもよい。
　なお、波長変換部１２には、図示しない冷却機構が設置されていてもよい。
　また、波長変換部１２としては、図２Ａおよび図２Ｂに示したように、回転軸（例えば、軸Ｊ１２３）を中心に回転可能な、所謂蛍光体ホイール１２Ａを用いることができる。蛍光体ホイール１２Ａでは、支持基板１２１の中心（Ｏ）にモータ１２３（駆動部）が連結されており、支持基板１２１は、モータ１２３の駆動力によって軸Ｊ１２３を中心に、例えば矢印Ｃ方向に回転可能となっている。蛍光体ホイール１２Ａでは、蛍光体層１２２は、例えば、支持基板１２１の回転円周方向に、例えば連続して形成されている。蛍光体ホイール１２Ａでは、支持基板１２１が回転することにより、蛍光体層１２２に対する励起光ＥＬの照射位置が、回転数に対応した速度で時間的に変化（移動）するようになっている。これにより、蛍光体層１２２の同じの位置に励起光ＥＬが長時間照射されることによる変換効率の低下や蛍光体粒子の劣化を避けることができる。
　偏光分離素子１３は、例えば偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を含んで構成され、入射光を偏光成分に基づいて分離するものであり、例えば、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過するように構成されている。具体的には、偏光分離素子１３は、光源部１１と波長変換部１２との間に配置されており、光源部１１から入射した励起光ＥＬを反射して波長変換部１２へ導くと共に、波長変換部１２から入射した蛍光ＦＬの一部を反射して後述する色分離素子１４に、残りを後述する照明光学系（例えば、照明光学系３００、図１５参照）に導くものである。また、偏光分離素子１３には、後述する光源部１５から出射されるアシスト光ＡＬが入射する。アシスト光ＡＬは、偏光分離素子１３によって反射され、偏光分離素子１３を透過した残りの蛍光ＦＬと共に、照明光学系３００に導かれる。即ち、偏光分離素子１３は、色合成素子（光路合成素子）としても機能する。
　偏光分離素子１３は、例えば、ガラス板の対向する一対の面の一方または両方に、入射光を偏光成分ごとに反射または透過させる光学機能膜が例えば蒸着によって製膜された、所謂プレート型の偏光ビームスプリッタによって構成することができる。本実施の形態では、例えば、対向する一対の面（面１３Ｓ１および面１３Ｓ２）のうちの面１３Ｓ１に、光学機能膜（ＰＢＳ膜）が製膜されている。
　色分離素子１４は、例えばダイクロイックミラーを含んで構成され、入射光を波長域に基づいて分離するものである。色分離素子１４は、光源部１１と偏光分離素子１３との間に配置されており、光源部１１から出射された励起光ＥＬを透過すると共に、波長変換部１２から入射し、偏光分離素子１３において反射された一部の蛍光ＦＬを反射するように構成されている。
　光源部１５は、１または複数の光源１５１と、それぞれの光源１５１に対向配置されたレンズ１５２とを有する。光源１５１は、投射型表示装置６において、より広い色域を表示するためにＲＧＢのバランスを調整するための補助光源であり、例えば、偏光分離素子１３および色分離素子１４を間にして、光源部１１と対向配置されている。光源１５１としては、上記光源部１１と同様に、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）を用いることができる。半導体レーザを用いることにより、エテンデューを小さくすることが可能となる。この他、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いてもよい。発光ダイオードを用いた場合には、スペックルを低減することが可能となる。また、半導体レーザを用いた場合と比較して、レーザの安全性に対して優位となる。
　光源部１５は、例えば、互いに異なる波長域の光を出射する複数種類の光源、例えば、赤色に対応する波長域の光（赤色光Ｒ）を出射する光源１５１Ｒ、緑色に対応する波長域の光（緑色光Ｇ）を出射する光源１５１Ｇおよび青色に対応する波長域の光（青色光Ｈ）を出射する光源１５１Ｂを含んで構成することが好ましい。これにより、照明光学系３００に出射される光の色域を拡大することが可能となる。また、光源部１５は、同じ色光を発する光源として、互いに発光波長がシフトした光源を用いるようにしてもよい。これにより、スペックルを低減することが可能となる。この光源部１５が、本開示の「第２の光源部」の一具体例に相当し、光源部１５から出射される赤色光、緑色光および青色光が、本開示の「第３の波長域の光」の一具体例に相当する。
　集光光学系１６は、１または複数のレンズによって構成されており、例えば、コリメートレンズを含んで構成されている。集光光学系１６は、波長変換部１２と偏光分離素子１３との間に配置され、励起光ＥＬを所定のスポット径に集光して蛍光体層１２２へ入射させると共に、波長変換部１２から出射された蛍光ＦＬを平行光に変換して偏光分離素子１３へ導くものである。
（１－２．光源装置の動作原理）
　光源装置１では、光源部１１と光源部１５とが一の方向（例えば、Ｙ軸方向）に沿って対向配置されている。光源部１１と光源部１５との間には、偏光分離素子１３の対向する面１３Ｓ１および面１３Ｓ２が、例えばＹ軸方向に対して略４５°の角度で配置されており、光源部１１から出射された励起光ＥＬは面１３Ｓ１に、光源部１５から出射された光（例えば、赤色光Ｒ、緑色光Ｇおよび青色光Ｂ）は、面１３Ｓ２に入射するようになっている。光源部１１と偏光分離素子１３との間には、さらに、色分離素子１４が配置されている。波長変換部１２は、一の方向と直交する他の方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿って、偏光分離素子１３の、面１３Ｓ１と対向するように配置されており、波長変換部１２と偏光分離素子１３との間には、集光光学系１６が配置されている。
　本実施の形態では、光源部１１からは、Ｓ偏光を主とする、例えば青色光Ｂｓ（励起光ＥＬ）が出射される。光源部１１から出射された青色光Ｂｓ（励起光ＥＬ）は、まず、色分離素子１４を透過し、偏光分離素子１３の面１３Ｓ１において集光光学系１６に向けて反射される。集光光学系１６に入射した青色光Ｂｓは、所定のスポット径に集光され、波長変換部１２に向けて出射される。波長変換部１２に入射した青色光Ｂｓは、蛍光体層１２２において蛍光体粒子を励起する。蛍光体層１２２では、青色光Ｂｓの照射によって蛍光体粒子が励起され、蛍光ＦＬを発する。この蛍光ＦＬは、Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分を含む黄色光Ｙｓ，Ｙｐであり、集光光学系１６に向けて出射される。集光光学系１６に入射した黄色光Ｙｓ，Ｙｐは、平行光に変換されて偏光分離素子１３に向けて出射される。偏光分離素子１３に入射した黄色光Ｙｓ，Ｙｐのうち、Ｓ偏光の黄色光Ｙｓは、偏光分離素子１３の面１３Ｓ１において、色分離素子１４に向けて反射され、Ｐ偏光の黄色光Ｙｐは、偏光分離素子１３を透過する。
　光源部１５からは、アシスト光ＡＬとして、Ｓ偏光を主とする赤色光Ｒｓ、緑色光Ｇｓおよび青色光Ｂｓが出射される。赤色光Ｒｓ、緑色光Ｇｓおよび青色光Ｂｓは、偏光分離素子１３の面１３Ｓ２に入射し、面１３Ｓ１において反射される。偏光分離素子１３を透過した黄色光Ｙｐは、これら赤色光Ｒｓ、緑色光Ｇｓおよび青色光Ｂｓと合波されて照明光学系３００に向けて出射される。
　偏光分離素子１３の面１３Ｓ１において反射され、色分離素子１４に入射した黄色光Ｙｓは、偏光分離素子１３の面１３Ｓ１に向けて反射され、偏光分離素子１３および集光光学系１６を経て波長変換部１２に再度入射する。波長変換部１２に入射した黄色光Ｙｓのうち、蛍光体粒子の吸収波長域の光は蛍光体粒子の励起に再利用され、それ以外の波長域の光は、蛍光体層１２２で散乱され、一部の偏光が変換されて集光光学系１６に向けて出射される。これを繰り返すことで、Ｓ偏光の蛍光ＦＬを破棄することなく、照明光学系３００に導くことが可能となる。
（１－３．作用・効果）
　本実施の形態の光源装置１は、光源部１１と波長変換部１２との間に、入射光を偏光成分に基づいて分離する偏光分離素子１３を設け、この偏光分離素子１３と光源部１１との間に、入射光を波長域に基づいて分離する色分離素子１４を設けるようにした。これにより、波長変換部１２から出射された蛍光ＦＬの一方の偏光成分を破棄することなく、例えば、投射型表示装置６における照明として利用することが可能となる。以下、これについて説明する。
　プロジェクタ用の光源は、従来の放電管タイプからレーザ励起蛍光体光源に変わってきている。これは、蛍光体光源の寿命が、放電管タイプの光源に比べて約１０倍と非常に長いことが主な理由である。現在主流の蛍光体光源では、多くがＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体を用いている。このＹＡＧ系蛍光体を蛍光体光源として用いたプロジェクタでは、緑～赤の連続波長帯域の黄色の発光色を緑と赤とに分光して利用している。
　しかしながら、ＹＡＧの波長スペクトルでは、発光波長を有効利用する場合、ｓＲＧＢの色域でＤ６５付近のホワイトバランスを実現することが限界であり、それよりも広い色域を表示する場合には、各原色の波長域を狭めて原色性を高くする必要がある。その場合、不要部分の光は破棄される。更に、白色点の表示のためにＲＧＢのバランスを変更する場合には、ＹＡＧ系蛍光体を用いた蛍光体光源から出射された光のうち、緑の波長を破棄することとなる。このため、十分な輝度が得られないという課題がある。
　上記課題を解決する手段としては、各原色の補助光（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂレーザ）を蛍光体光源から出射される蛍光と合波させることが考えられる。前述した光源装置では、蛍光光と、青色固体光源および赤色固体光源からの光とを同一光学系で集光、合成することにより、高い利用効率（低エテンデュー）を実現しているが、レーザの波長域で合成される蛍光光は、一方の偏光成分が破棄されてしまう。また、前述の光源装置は、原理的に緑を合成することができない構成となっている。
　これに対して、本実施の形態では、光源部１１と波長変換部１２との間に、入射光を偏光成分に基づいて分離する偏光分離素子１３を、偏光分離素子１３と光源部１１との間に、入射光の波長域に基づいて分離する色分離素子１４を設けるようにした。これにより、波長変換部１２から出射された蛍光ＦＬのうち、一方の偏光成分（例えば、Ｓ偏光（黄色光Ｙｓ））は色分離素子１４に向けて反射され、他方の偏光成分（例えば、Ｐ偏光（黄色光Ｙｐ））は偏光分離素子１３を透過して照明光学系３００に導かれる。色分離素子１４に入射したＳ偏光の蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｓ）は偏光分離素子１３に向けて反射され、偏光分離素子１３および集光光学系１６を経て波長変換部１２に入射する。波長変換部１２に入射した蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｓ）のうち、蛍光体粒子の吸収波長域の光は蛍光体粒子の励起に再利用され、それ以外の波長域の光は、蛍光体層１２２で散乱され、一部の偏光が変換されて集光光学系１６に向けて出射される。これにより、波長変換部１２から出射された蛍光ＦＬに含まれる一方の偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分（黄色光Ｙｓ））を破棄することなく、例えば、投射型表示装置６における照明として利用することが可能となる。
　以上により、本実施の形態の光源装置１では、蛍光ＦＬの一部を破棄することなく、投射型表示装置６における照明光として取り出すことが可能となる。即ち、よって、偏光の揃った光取り出し効率を向上させることが可能となる。また、補助光源（光源部１５）から出射される赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のレーザ光との合波効率を向上させることが可能となる。
　更に、本実施の形態では、上記のように、蛍光ＦＬの一部を破棄することなく、合波することができるため、光強度を拡大することが可能となる。
　更にまた、本実施の形態では、補助光源（光源部１５）を、偏光分離素子１３の面１３Ｓ２に対して対向配置するようにした。これにより、波長変換部１２から出射された蛍光ＦＬと、光源部１５から出射された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のレーザ光を、同一の光軸で合成できるようになる。よって、エテンデューの悪化を防ぐことが可能となる。また、光源装置１を小型化することも可能となる。
　更に、本実施の形態の光源装置１では、製造性や使用環境に対するロバスト性を向上させることができる。例えば、色分離素子１４を構成するダイクロイックミラーは、製造のばらつき等により、カットオフ波長に数ｎｍのばらつきを有する。また、半導体レーザの波長は、環境温度によって変動する。このため、前述の光源装置のように、ダイクロイックミラーを用いて蛍光光と、アシスト光とを合成する光源装置では、ダイクロイックミラーのカットオフ波長のばらつきや、レーザ光の波長の変動により、製造ばらつきや環境変動が大きいという課題がある。これに対して、本実施の形態の光源装置１の構成では、ダイクロイックミラーの製造ばらつきや、レーザ光の波長の変動による影響は受けない。これにより、構成部品の仕様精度や、レーザの使用温度等に厳密な制御が不要であるため、製造コストを低減することが可能となる。
　次に、本開示の第２，第３の実施の形態および変形例１～７ならびに適用例について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図３は、本開示の変形例１に係る光源装置１Ａの構成例を表したものである。上記第１の実施の形態では、一の方向（例えば、Ｙ軸方向）に沿って、光源部１１、色分離素子１４、偏光分離素子１３および光源部１５がこの順に配置され、波長変換部１２が偏光分離素子１３に対して、一の方向と直交する他の方向（例えば、Ｘ軸方向）に配置された例を示したが、これに限定されるものではない。
　例えば、光源装置１Ａを構成する各光学部材は、偏光分離素子１３の対向する一対の面（面１３Ｓ１，面１３Ｓ２）の法線に対して、同じ角度で逆方向に光源部１１、波長変換部１２が配置され、色分離素子１４は偏光分離素子１３の面１３Ｓ１で反射され、光源部１１方向に向かう光（蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｓ））の進行方向に対して垂直に配置されていればよい。
（２－２．変形例２）
　図４は、本開示の変形例２に係る光源装置１Ｂの構成例を表したものである。上記第１の実施の形態では、光源部１１と光源部１５とを対向配置し、光源部１１および光源部１５の配列方向（例えば、Ｙ軸方向）に対して直交方向（例えば、Ｘ軸方向）に波長変換部１２および集光光学系１６を配置した例を示したが、これに限定されるものではない。
　例えば、レーザは光軸に対して９０°回転させることで偏光方向を変えることができる。その場合には、図４に示したような構成をとることができる。即ち、光源部１１と波長変換部１２とを、例えばＸ軸方向に沿って対向配置し、光源部１１と波長変換部１２との間に、対向する面１３Ｓ１および面１３Ｓ２が、例えばＸ軸方向に対して略４５°の角度を成すように偏光分離素子１３を、光源部１１と偏光分離素子１３との間に色分離素子１４を、波長変換部１２と偏光分離素子１３との間に集光光学系１６を配置する。光源部１５は、Ｘ軸方向に対して直交する、例えばＹ軸方向に沿って、偏光分離素子１３の面１３Ｓ２と対向するように配置する。これにより、本変形例の光源装置１Ｂは、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　なお、本変形例の構成は、光源部１１および光源部１５と偏光分離素子１３との間に、それぞれ１／２λ板を配置することでも成り立つ。
＜３．第２の実施の形態＞
　図５は、本開示の第２の実施の形態に係る光源装置（光源装置２）の構成例を表したものである。光源装置２は、上記光源装置１と同様に、例えば、後述の投射型表示装置（投射型表示装置６）の照明として用いられるものである。本実施の形態の光源装置２は、波長変換部１２と偏光分離素子１３との間に偏光変換素子１７を設けた点が、上記第１の実施の形態とは異なる。
　偏光変換素子１７は、入射光の偏光状態を攪乱して出射するものである。具体的には、偏光変換素子１７は、色分離素子１４で反射され、偏光分離素子１３の面１３Ｓ１において波長変換部１２に向けて反射されたＳ偏光の蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｓ）の偏光状態を攪乱して一部をＰ偏光に変換することで、偏光分離素子１３において蛍光ＦＬを効率よく透過させるためのものである。偏光変換素子１７は、例えば、偏光分離素子１３と集光光学系１６との間に配置される。
　偏光変換素子１７としては、例えば、水晶板等の偏光解消素子や偏光解消フィルムを用いることができる。この他、偏光変換素子１７として、例えば１／４λ板や、１／４λ＋αの位相差を生む位相差板を用いることができる。例えば、偏光変換素子１７として１／４λ板を用いた場合には、偏光分離素子１３の面１３Ｓ１において反射されたＳ偏光の蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｓ）は、円偏光に変換されて波長変換部１２に向けて出射され、波長変換部１２において反射されて再度１／４λ板を通過する際に直線偏光に変換される。そのうちのＰ偏光の蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｐ）は、偏光分離素子１３を透過して照明光学系３００に導かれる。
　以上のように、本実施の形態では、波長変換部１２と偏光分離素子１３との間、具体的には、偏光分離素子１３と集光光学系１６との間に偏光変換素子１７を設けるようにしたので、偏光分離素子１３において蛍光ＦＬを効率よく透過させることができる。これにより、蛍光ＦＬをアシスト光ＡＬと効率よく合波させることができるようになり、偏光の揃った光取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。
＜４．第３の実施の形態＞
　図６は、本開示の第３の実施の形態に係る光源装置（光源装置３）の構成例を表したものである。光源装置３は、上記光源装置１と同様に、例えば、後述の投射型表示装置（投射型表示装置６）の照明として用いられるものである。本実施の形態の光源装置３は、偏光分離素子２３として、プリズム型の偏光ビームスプリッタを用いた点が、上記第１の実施の形態とは異なる。
　偏光分離素子２３は、入射光を偏光成分ごとに反射または透過させる光学機能膜と、この光学機能膜を挟んで貼り合わされたプリズムにより構成することができる。
　このように、本実施の形態の光源装置３では、偏光分離素子２３として、プリズム型の偏光ビームスプリッタを用いるようにしたので、偏光分離素子２３の入射面を、例えば、光源部１１および光源部１５からそれぞれ出射される励起光ＥＬおよびアシスト光ＡＬならびに波長変換部１２から出射される蛍光ＦＬのそれぞれの光軸に対して容易に直交配置することが可能となる。
　また、本実施の形態の光源装置３では、偏光分離素子２３として、プリズム型の偏光ビームスプリッタを用いるようにしたので、プレート型の偏光ビームスプリッタを用いた場合と比較して、例えば基板の反り等の劣化を低減することが可能となる。
＜５．変形例＞
（５－１．変形例３）
　図７は、本開示の変形例３に係る光源装置３Ａの構成例を表したものである。プリズム型の偏光分離素子２３と色分離素子１４とは、図７に示したように一体化してもよい。プリズム型の偏光分離素子２３と色分離素子１４とは、例えば、偏光分離素子２３を構成するプリズムの、光源部１１と対向する面に、入射光のうち所定の波長域の光を透過または反射させる光学機能膜を蒸着することにより一体形成することができる。
　このように、本変形例の光源装置３Ａでは、偏光分離素子２３と色分離素子１４とを一体化するようにしたので、部品点数を削減することが可能となる。よって、製造コストを低減することが可能となる。また、製造工程を削減することが可能となる。
（５－２．変形例４）
　図８は、本開示の変形例４に係る光源装置３Ｂの構成例を表したものである。本変形例の光源装置３Ｂは、上記第２の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせたものである。このように、光源部１１と光源部１５との間にプリズム型の偏光分離素子２３を設け、波長変換部１２と偏光分離素子２３との間に偏光変換素子１７を設けるようにしてもよい。
　これにより、偏光の揃った光取り出し効率をさらに向上させると共に、偏光分離素子２３の入射面を、光源部１１および光源部１５からそれぞれ出射される励起光ＥＬおよびアシスト光ＡＬならびに波長変換部１２から出射される蛍光ＦＬのそれぞれの光軸に対して容易に直交配置することが可能となる。
（５－３．変形例５）
　図９は、本開示の変形例５に係る光源装置３Ｃの構成例を表したものである。本変形例の光源装置３Ｃは、上記第２の実施の形態と変形例３とを組み合わせたものである。このように、波長変換部１２と、色分離素子１４と一体化された偏光分離素子２３との間に、偏光変換素子１７を配置するようにしてもよい。
　これにより、上記変形例４の効果に加えて、製造コストを低減することが可能となる。また、製造工程の削減を実現することが可能となる。
（５－４．変形例６）
　図１０は、本開示の変形例６に係る光源装置４の構成例を表したものである。本変形例の光源装置４は、偏光分離素子１３および色分離素子１４の角度を調整可能とした点が、上記第１の実施の形態とは異なる。偏光分離素子１３および色分離素子１４の角度の調整は、例えば、図１１および図１２に示した角度調整機構１４０，２４０を用いて行うことができる。この角度調整機構１４０、２４０が、本開示の「第１の角度調整機構」および「第２の角度調整機構」の一具体例に相当する。
　角度調整機構１４０は、例えば、矩形形状を有する２つの枠体１４１，１４２と、２つの枠体１４１，１４２を接続する、例えば４つの角度調整ネジ１４３とを含んで構成されている。２つの枠体１４１，１４２は、４つの角度調整ネジ１４３によって、例えば四隅で互いに接続されている。２つの枠体１４１，１４２のうち一方の枠体（例えば、枠体１４１）は、図示していない保持具によって保持されており、他方の枠体（例えば、枠体１４２）には、偏光分離素子１３または色分離素子１４が取り付けられる。角度調整機構１４０では、例えば、４つの角度調整ネジのうちの１つを固定し、残りを緩めておくことで、枠体１４２を、固定された角度調整ネジ１４３を支点にして、例えばＹ軸方向に可動させることができる。これにより、枠体１４２に取り付けられた偏光分離素子１３または色分離素子１４の角度を調整することが可能となる。
　角度調整機構２４０は、例えば、矩形形状を有する２つの枠体２４１，２４２と、それぞれ２つの回転用軸２４３，２４４とを含んで構成されている。２つの枠体２４１，２４２は、互いに異なる外形を有し、例えば枠体２４１は、枠体２４２の枠内に入れ子状に配置される。偏光分離素子１３または色分離素子１４は、内側の枠体２４１に取り付けられる。枠体２４１と枠体２４２とは、対向する２辺の中央部分で回転用軸２４３によって互いに接続されている。枠体２４２は、回転用軸２４３によって互いに接続された２辺とは異なる対向する２辺の中央部分で、図示していない保持具に回転用軸２４４を介して接続されている。枠体２４１は、例えばＺ軸方向を回転軸として、枠体２４２は、例えばＸ軸方向を回転軸として回転させることができる。これにより、枠体２４１に取り付けられた偏光分離素子１３または色分離素子１４の角度を調整することが可能となる。
　このように、本変形例の光源装置４では、偏光分離素子１３および色分離素子１４の角度を調整できるようにしたので、例えば、偏光分離素子１３において反射され、波長変換部１２に再度入射する蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｓ）の蛍光体層１２２への集光位置を調整することが可能となる。
　これにより、例えば、蛍光体層１２２に集光される蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｓ）の位置を、励起光ＥＬの集光位置と重ねた場合には、発光点の拡がりを抑制することが可能となる。よって、エテンデューの増加を抑制し、例えば、投射型表示装置６を構成する光学系（例えば、照明光学系３００）内における光の利用効率を向上させることが可能となる。
　また、例えば、蛍光体層１２２に集光される蛍光ＦＬ（黄色光Ｙｓ）の位置と、励起光ＥＬの集光位置とをずらした場合には、蛍光体層１２２の温度上昇および輝度飽和を抑制し、変換効率を向上させることが可能となる。
（５－５．変形例７）
　図１３は、本開示の変形例７に係る光源装置５の構成例を表したものである。本変形例の光源装置５は、透過型の波長変換部２２を用いて構成した点が、上記第１の実施の形態とは異なる。
　本変形例の光源装置５では、光源部１１、波長変換部２２および偏光分離素子１３が、一の方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿ってこの順に配置されている。偏光分離素子１３は、対向する面１３Ｓ１および面１３Ｓ２が、例えばＸ軸方向に対して略４５°の角度で配置されている。色分離素子１４は、一の方向と直交する他の方向（例えば、Ｙ軸方向）に、偏光分離素子１３の、面１３Ｓ１と対向するように配置されている。光源部１５は、一の方向と直交する他の方向（例えば、Ｙ軸方向）に沿って、偏光分離素子１３の、面１３Ｓ２と対向するように配置されている。波長変換部１２と偏光分離素子１３との間には、集光光学系１６が配置されている。
　波長変換部２２は、光源部１１から出射された光（励起光ＥＬ）を波長域の異なる光（蛍光ＦＬ）に変換して出射するものであり、本開示の「波長変換部」の一具体例に相当する。波長変換部２２は、例えば、光透過性を有する支持基板２２１に蛍光体層１２２が設けられており、支持基板２２１の蛍光体層１２２が形成された面とは反対側の面、例えば、光源部１１と対向する面には色分離素子１８が設けられている。更に、光源部１１と、例えば色分離素子１８との間には、励起光ＥＬを蛍光体層１２２へ集光させるレンズ１９が配置されている。
　色分離素子１８は、上記第１の実施の形態における色分離素子１４と同様に、例えばダイクロイックミラーを含んで構成され、入射光を波長域に基づいて分離するものである。具体的には、色分離素子１８は、励起光ＥＬを透過し、蛍光ＦＬを反射するように構成されている。
　なお、図１３では、色分離素子１８を支持基板２２１と一体形成した例を示したが、色分離素子１８は、波長変換部２２とは別に配置するようにしてもよい。
　このように、透過型の波長変換部２２を用いた本変形例の光源装置５においても、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜６．適用例＞
（適用例１）
　図１４は、適用例１に係る投射型表示装置（投射型表示装置６）の全体構成を表す機能ブロック図である。この投射型表示装置６は、例えばスクリーン６８（投射面）に画像を投射する表示装置である。投射型表示装置６は、例えば、図示しないＰＣ等のコンピュータや各種画像プレーヤ等の外部の画像供給装置に、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）を介して接続されており、このインターフェイスに入力される画像信号に基づいて、スクリーン６８への投影を行うものである。
　投射型表示装置６は、例えば、光源駆動部６１と、光源装置１と、光変調装置６２と、投影光学系６３と、画像処理部６４と、フレームメモリ６５と、パネル駆動部６６と、投影光学系駆動部６７と、制御部６０とを備えている。
　光源駆動部６１は、光源装置１に配置された光源（光源１１１および光源１５１）の発光タイミングを制御するための信号を出力するものである。この光源駆動部６１は、例えば図示しないＰＷＭ設定部、ＰＷＭ信号生成部およびリミッター等を備えており、制御部６０の制御に基づいて、光源装置１の光源ドライバーを制御し、光源１１１および光源１５１をＰＷＭ制御することにより、光源１１１および光源１５１の点灯および消灯、あるいは輝度の調整を行うものである。
　光源装置１は、特に図示していないが、上記第１の実施の形態において説明した構成要素の他に、例えば、光源１１１および光源１５１をそれぞれ駆動する光源ドライバーと、光源１１１および光源１５１を駆動する際の電流値をそれぞれ設定する電流値設定部とを備えている。光源ドライバーは、図示しない電源回路から供給される電源に基づき、光源駆動部６１から入力される信号に同期して、電流値設定部が設定した電流値をもつ電流を生成する。生成された電流は、光源１１１および光源１５１にそれぞれ供給される。
　光変調装置６２は、画像信号に基づき、光源装置１から出力された光（照明光）を変調して画像光を生成するものである。光変調装置６２は、例えば、後述するＲＧＢの各色に対応した３枚の透過型または反射型のライトバルブを含んで構成されている。例えば、青色光（Ｂ）を変調する液晶パネル、赤色光（Ｒ）を変調する液晶パネルおよび緑色光（Ｇ）を変調する液晶パネルが挙げられる。反射型液晶パネルとしては、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の液晶素子を用いることができる。但し、光変調装置６２には、液晶素子に限らず、他の光変調素子、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等が用いられてもよい。光変調装置６２により変調されたＲＧＢの各色光は、図示しないクロスダイクロイックプリズム等により合成されて、投影光学系６３に導かれる。
　投影光学系６３は、光変調装置６２で変調された光をスクリーン６８上に投射して結像させるためのレンズ群等を含むものである。
　画像処理部６４は、外部から入力された画像信号を取得して、画像サイズの判別、解像度の判別および静止画像であるか動画像であるかの判別等を行うものである。動画像である場合には、フレームレート等の画像データの属性等についても判定する。また、取得した画像信号の解像度が、光変調装置６２の各液晶パネルの表示解像度と異なる場合には、解像度変換処理を行う。画像処理部６４は、これらの各処理後の画像を、フレーム毎にフレームメモリ６５に展開すると共に、フレームメモリ６５に展開したフレーム毎の画像を表示信号としてパネル駆動部６６に出力する。
　パネル駆動部６６は、光変調装置６２の各液晶パネルを駆動するものである。このパネル駆動部６６の駆動により、各液晶パネルに配置された各画素における光の透過率が変化し、画像が形成される。
　投影光学系駆動部６７は、投影光学系６３に配置されたレンズを駆動するモータを含んで構成されている。この投影光学系駆動部６７は、制御部６０の制御に従って、例えば投影光学系６３を駆動し、例えばズーム調整、フォーカス調整および絞り調整等を行うものである。
　制御部６０は、光源駆動部６１、画像処理部６４、パネル駆動部６６および投影光学系駆動部６７を制御するものである。
　この投射型表示装置６では、例えば、上述した光源装置１を備えることで、装置全体の簡易化および小型化を実現することができる。
（投射型表示装置の構成例１）
　図１５は、投射型表示装置６を構成する光学系の全体構成の一例（投射型表示装置６Ａ）を表した概略図である。投射型表示装置６Ａは、反射型の液晶パネル（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）により光変調を行う反射型３ＬＣＤ方式の投射型表示装置である。
　投射型表示装置６Ａは、図１５に示したように、光源装置１と、照明光学系３００と、画像形成部４００と、投影光学系５００とを順に備えている。
　照明光学系３００は、例えば、光源装置１に近い位置からフライアイレンズ３１０（３１０Ａ，３１０Ｂ）と、偏光変換素子３２０と、レンズ３３０と、ダイクロイックミラー３４０Ａ，３４０Ｂと、反射ミラー３５０Ａ，３５０Ｂと、レンズ３６０Ａ，３６０Ｂと、ダイクロイックミラー３７０と、偏光板３８０Ａ～３８０Ｃとを有している。
　フライアイレンズ３１０（３１０Ａ，３１０Ｂ）は、光源装置１からの照明光の照度分布の均質化を図るものである。偏光変換素子３２０は、入射光の偏光軸を所定方向に揃えるように機能するものである。例えば、ランダム偏光の光をＰ偏光に変換する。レンズ３３０は、偏光変換素子３２０からの光をダイクロイックミラー３４０Ａ，３４０Ｂへ向けて集光する。ダイクロイックミラー３４０Ａ，３４０Ｂは、所定の波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を選択的に透過させるものである。例えば、ダイクロイックミラー３４０Ａは、主に赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇを反射ミラー３５０Ａの方向へ反射させる。また、ダイクロイックミラー３４０Ｂは、主に青色光Ｌｂを反射ミラー３５０Ｂの方向へ反射させる。反射ミラー３５０Ａは、ダイクロイックミラー３４０Ａからの光（主に赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇ）をレンズ３６０Ａに向けて反射し、反射ミラー３５０Ｂは、ダイクロイックミラー３４０Ｂからの光（主に青色光Ｌｂ）をレンズ３６０Ｂに向けて反射する。レンズ３６０Ａは、反射ミラー３５０Ａからの光（主に赤色光Ｌｒおよび緑色光Ｌｇ）を透過し、ダイクロイックミラー３７０へ集光させる。ダイクロイックミラー３７０は、緑色光Ｌｇを選択的に偏光板３８０Ｃへ向けて反射すると共にそれ以外の波長域の光を選択的に透過するものである。偏光板３８０Ａ～３８０Ｃは、所定方向の偏光軸を有する偏光子を含んでいる。例えば、偏光変換素子３２０においてＰ偏光に変換されている場合、偏光板３８０Ａ～３８０ＣはＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する。
　画像形成部４００は、反射型偏光板４１０Ａ～４１０Ｃと、反射型液晶パネル４２０Ａ～４２０Ｃ（光変調素子）と、ダイクロイックプリズム４３０とを有する。
　反射型偏光板４１０Ａ～４１０Ｃは、それぞれ、偏光板３８０Ａ～３８０Ｃからの偏光光の偏光軸と同じ偏光軸の光（例えばＰ偏光）を透過し、それ以外の偏光軸の光（Ｓ偏光）を反射するものである。具体的には、反射型偏光板４１０Ａは、偏光板３８０ＡからのＰ偏光の赤色光Ｌｒを反射型液晶パネル４２０Ａの方向へ透過させる。反射型偏光板４１０Ｂは、偏光板３８０ＢからのＰ偏光の青色光Ｌｂを反射型液晶パネル４２０Ｂの方向へ透過させる。反射型偏光板４１０Ｃは、偏光板３８０ＣからのＰ偏光の緑色光Ｌｇを反射型液晶パネル４２０Ｃの方向へ透過させる。また、反射型偏光板４１０Ａは、反射型液晶パネル４２０ＡからのＳ偏光の赤色光Ｌｒを反射してダイクロイックプリズム４３０に入射させる。反射型偏光板４１０Ｂは、反射型液晶パネル４２０ＢからのＳ偏光の青色光Ｌｂを反射してダイクロイックプリズム４３０に入射させる。反射型偏光板４１０Ｃは、反射型液晶パネル４２０ＣからのＳ偏光の緑色光Ｌｇを反射してダイクロイックプリズム４３０に入射させる。
　反射型液晶パネル４２０Ａ～４２０Ｃは、それぞれ、赤色光Ｌｒ、青色光Ｌｂまたは緑色光Ｌｇの空間変調を行うものである。
　ダイクロイックプリズム４３０は、入射される赤色光Ｌｒ、青色光Ｌｂおよび緑色光Ｌｇを合成し、投影光学系５００へ向けて射出するものである。
　投影光学系５００は、例えば、複数のレンズ等を有する。投影光学系５００は、画像形成部４００からの出射光を拡大してスクリーン６００等へ投射する。
（投射型表示装置の構成例２）
　図１６は、投射型表示装置６を構成する光学系の全体構成の他の例（投射型表示装置６Ｂ）を表した概略図である。投射型表示装置６Ｂは、透過型の液晶パネル（ＬＣＤ）により光変調を行う透過型３ＬＣＤ方式の投射型表示装置である。
　投射型表示装置６Ｂは、例えば、光源装置１と、照明光学系７１０および画像生成部７３０を有する画像生成システム７００と、投影光学系５００とを順に備えている。
　照明光学系７１０は、例えば、インテグレータ素子７１１と、偏光変換素子７１２と、集光レンズ７１３とを有する。インテグレータ素子７１１は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第１のフライアイレンズ７１１Ａおよびその各マイクロレンズに１つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第２のフライアイレンズ７１１Ｂを含んでいる。
　光源装置１からインテグレータ素子７１１に入射する光（平行光）は、第１のフライアイレンズ７１１Ａのマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第２のフライアイレンズ７１１Ｂにおける対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第２のフライアイレンズ７１１Ｂのマイクロレンズのそれぞれが、二次光源として機能し、輝度が揃った複数の平行光を、偏光変換素子７１２に入射光として照射する。
　インテグレータ素子７１１は、全体として、光源装置１から偏光変換素子７１２に照射される入射光を、均一な輝度分布に整える機能を有する。
　偏光変換素子７１２は、インテグレータ素子７１１等を介して入射する入射光の偏光状態を揃える機能を有する。この偏光変換素子７１２は、例えば、光源装置１の出射側に配置されたレンズ等を介して、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇおよび赤色光Ｌｒを含む出射光を出射する。
　照明光学系７１０は、さらに、ダイクロイックミラー７１４およびダイクロイックミラー７１５、ミラー７１６、ミラー７１７およびミラー７１８、リレーレンズ７１９およびリレーレンズ７２０、フィールドレンズ７２１Ｒ、フィールドレンズ７２１Ｇおよびフィールドレンズ７２１Ｂ、画像生成部７３０としての液晶パネル７３１Ｒ、７３１Ｇおよび７３１Ｂ、ダイクロイックプリズム７３２を含んでいる。
　ダイクロイックミラー７１４およびダイクロイックミラー７１５は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。例えば、ダイクロイックミラー７１４は、赤色光Ｌｒを選択的に反射する。ダイクロイックミラー７１５は、ダイクロイックミラー７１４を透過した緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂのうち、緑色光Ｌｇを選択的に反射する。残る青色光Ｌｂが、ダイクロイックミラー７１５を透過する。これにより、光源装置１から出射された光（例えば白色の合波光Ｌｗ）が、異なる色の複数の色光に分離される。
　分離された赤色光Ｌｒは、ミラー７１６により反射され、フィールドレンズ７２１Ｒを通ることによって平行化された後、赤色光の変調用の液晶パネル７３１Ｒに入射する。緑色光Ｌｇは、フィールドレンズ７２１Ｇを通ることによって平行化された後、緑色光の変調用の液晶パネル７３１Ｇに入射する。青色光Ｌｂは、リレーレンズ７１９を通ってミラー７１７により反射され、さらにリレーレンズ７２０を通ってミラー７１８により反射される。ミラー７１８により反射された青色光Ｌｂは、フィールドレンズ７２１Ｂを通ることによって平行化された後、青色光Ｌｂの変調用の液晶パネル７３１Ｂに入射する。
　液晶パネル７３１Ｒ、７３１Ｇおよび７３１Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源（例えば、ＰＣ等）と電気的に接続されている。液晶パネル７３１Ｒ、７３１Ｇおよび７３１Ｂは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像および青色画像を生成する。変調された各色の光（形成された画像）は、ダイクロイックプリズム７３２に入射して合成される。ダイクロイックプリズム７３２は、３つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投影光学系５００に向けて出射する。
　投影光学系５００は、例えば、複数のレンズ等を有する。投影光学系５００は、画像生成システム７００からの出射光を拡大してスクリーン６００へ投射する。
（適用例２）
　図１７は、適用例２に係る表示システムの構成を模式的に表したものである。図１８は、適用例２に係る表示システムの機能構成を表したものである。この表示システムは、リストバンド型端末（リストバンド型情報処理装置）８と、スマートフォン（外部装置）７とを備えている。
　スマートフォン７は、例えばリストバンド型端末８と連携して動作する情報処理装置であり、リストバンド型端末８に対して、投影または表示させるための画像を送信すると共に、ユーザ操作を示す情報を受信する機能を有している。具体的には、スマートフォン７は、リストバンド型端末８に対し、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を示す画像を送信して、そのＧＵＩに対するユーザ操作信号を受信する。そして、スマートフォン７は、受信したユーザ操作に応じた処理を行い、その処理に応じて更新したＧＵＩを示す画像をリストバンド型端末８に送信する。
　なお、リストバンド型端末８と連携して動作する外部装置としては、スマートフォンに限らず、他の情報処理装置、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、ＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ、タブレット端末、携帯電話端末、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置または携帯用ゲーム機器等であってもよい。
　リストバンド型端末８は、例えば、表示部８１０と、上記実施の形態等の光源装置（例えば、光源装置１）を備えた投射型表示装置６とを有しており、バンド部８ａによりユーザの手首等に装着されて使用されるものである。バンド部８ａは、腕時計用バンドと同様に、例えば皮革や金属、繊維、ゴム等から構成されている。
　このリストバンド型端末８は、更に、例えば図１８に示したように、制御部８２０、通信部８３０、撮像部８４０、操作部８５０およびセンサ部８６０を有している。また、リストバンド型端末８は、スマートフォン７と無線通信によって接続されており、スマートフォン７と連携して動作するものである。例えば、ユーザの衣服のポケット等に入っているスマートフォン７から受信した画像を、表示部８１０に表示したり、投射型表示装置６を用いてユーザの手のひら等に投影したりすることができる。
　表示部８１０は、制御部８２０による制御に基づき、画像（静止画像または動画像）の表示を行うものであり、例えばＬＣＤまたはＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）等を含んで構成されている。この表示部８１０は、例えば操作部８５０と一体的に構成され、いわゆるタッチパネルとして機能する。
　通信部８３０は、スマートフォン７との間において信号（画像信号およびユーザ操作信号等）の送受信を行うものである。通信方式としては、例えば、無線、Bluetooth（登録商標）、ＷｉＨＤ（Wireless High Definition）、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）、Ｗｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity：登録商標）、ＮＦＣ（Near Field communication）、赤外線通信等の方式が挙げられる。また、他にも、３Ｇ／ＬＴＥ（Long Term Evolution）あるいはミリ波帯の電波を用いた通信が行われてもよい。
　撮像部８４０は、例えば、撮像レンズ、絞り、ズームレンズおよびフォーカスレンズ等を含むレンズ部と、レンズ部を駆動してフォーカス動作やズーム動作を行わせる駆動部と、レンズ部を介して得られた撮像光に基づいて撮像信号を生成する固体撮像素子とを有するものである。固体撮像素子は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等から構成されている。撮像部８４０は、デジタル信号とされた撮影画像のデータを、制御部８２０に出力する。
　操作部８５０は、ユーザからの入力信号（ユーザ操作信号）を受け取る機能を有する。この操作部８５０は、例えば、ボタン、タッチセンサ、トラックボール等により構成されている。ここでは、操作部８５０は、表示部８１０と一体的に構成されることで、タッチパネルとして機能する。この操作部８５０は、入力されたユーザ操作信号を、制御部８２０に出力する。
　センサ部８６０は、ユーザの動作や状態に関する情報を取得する機能を有するものである。例えば、センサ部８６０は、ユーザの顔や目、またはリストバンド型端末８が装着された手を撮像対象とするカメラを備えている。この他にも、センサ部８６０は、例えば、奥行き検出機能付きカメラ、マイク、ＧＰＳ、赤外線センサ、光線センサ、筋電センサ、神経センサ、脈拍センサ、体温センサ、ジャイロセンサ、加速度センサまたはタッチセンサ等を備えていてもよい。これらのうち、筋電センサ、神経センサ、脈拍センサおよび体温センサは、バンド部８ａに設けられてもよい。このようなセンサ部８６０は、ユーザの手に近い位置でセンシングを行うことができるため、手の動きを精度良く検出することができる。センサ部８６０は、ユーザの動作や状態をセンシングし、そのセンシング結果を示す情報を、制御部８２０に出力する。
　制御部８２０は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従ってリストバンド型端末８内の動作全般を制御するものである。制御部８２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはマイクロプロセッサにより構成されている。この制御部８２０は、使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、および適宜変化するパラメータ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んでいてもよい。
　この制御部８２０は、例えば認識部８２１および検出部８２２を有しており、これにより、ジェスチャー入力が可能となっている。認識部８２１は、バンド部８ａが装着されたユーザの手の動きを認識する機能を有する。具体的には、認識部８２１は、センサ部８６０から入力された画像（例えばユーザの手を撮像した画像）を用いた画像認識、およびモーション認識等により、手の動きを認識する。制御部８２０は、認識部８２１による認識結果に基づいて、画面遷移等の各種処理を行う。検出部８２２は、投射型表示装置６による投影画像Ｙ１に対するユーザ操作を検出する機能を有する。例えば、検出部８２２は、投影画像に対するフリックやタッチ等のユーザ操作を検出する。制御部８２０は、検出部８２２により検出されたユーザ操作を示す情報をスマートフォン７に送信し、スマートフォン７によりユーザ操作に応じた処理がなされる。これにより、リストバンド型端末８では、スマートフォン７のタッチパネルに対して行う操作（フリックやタッチ等）をした場合と同様の機能（画面遷移等）を、表示部８１０またはユーザの手において実行することができる。例えば、ユーザが投影画像Ｙ１に対して上下にフリックすると、投影画像Ｙ１がスクロールする機能を実行することが可能である。
　なお、図１７に示した例では、スマートフォン７においてＧＰＳ（Global Positioning System）機能を利用して生成された地図画像が、表示部８１０に表示されると共に、投影画像Ｙ１として投影されている。リストバンド型端末８では、携帯性の実現のため、表示部８１０の物理的な大きさに限界があり、ユーザが表示部８１０の表示画像が見づらい場合がある。このような場合に、投射型表示装置６を用いて、画像を例えばスマートフォン７と同等のインチサイズに拡大して手に投影することで、画像の視認性を高めることができる。また、スマートフォン７をポケットや鞄等に入れたままの状態で、スマートフォン７から受信した画像を手元で見ることができるので、ユーザビリティの向上につながる。
　上記のような表示システムにおいて、光源装置１の照明光の色バランスを調整する場合や、センサ部８６０において赤外線を利用する場合等において、上記実施の形態等の光源装置（例えば、光源装置１）を好適に用いることができる。
（適用例３）
　図１９は、適用例３に係る表示システムの構成を模式的に表したものである。この表示システムは、上記実施の形態等の光源装置（例えば、光源装置１）を備えた投射型表示装置６と、レーザポインタ９１０と、投影用のコンテンツを投射型表示装置６に出力するＰＣ９２０とを備えたものである。投影用のコンテンツとは、図表、文章、その他種々のグラフィック画像や、地図あるいはウェブサイト等である。
　レーザポインタ９１０は、ユーザによる操作ボタン９１０ａの押下操作に応じて、レーザ光（非可視光または可視光）を照射する機能をもつものである。ユーザは、レーザポインタ９１０を使用して、スクリーン９３０に投影された画像上にレーザ光を照射して、例えば、照射位置Ｐを説明個所に合せて指示しながらプレゼンテーションを行うことができる。
　ＰＣ９２０は、投影用の画像データを生成し、この画像データを投射型表示装置６に有線または無線により送信し、投影制御を行うものである。図１９では、一例としてノート型ＰＣを示しているが、このＰＣ９２０はノート型ＰＣに限定されず、デスクトップ型ＰＣや、ネットワーク（クラウド）上のサーバであってもよい。
　この適用例では、投射型表示装置６は、ＰＣ９２０から受信した画像を、スクリーン９３０に投影すると共に、投影画像上へのレーザポインタ９１０による照射を認識するための撮像部を有する。撮像部では、スクリーン９３０上に照射されたレーザ光（非可視光または可視光）を用いた検出が可能である。この撮像部は、投射型表示装置６に内蔵されていてもよいし、外付けされてもよい。投射型表示装置６において、上記実施の形態等の光源装置（例えば、光源装置１）が用いられることで、上述のように複数波長の合成光を１種の光源を用いて出力可能となる。これにより、投影用の光源と撮像用の光源とをそれぞれ別々に設ける必要がなく、装置全体の簡易化およびコンパクト化を実現することができる。
　以上、第１～第３の実施の形態および変形例１～７ならびに適用例を挙げて説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等において例示した光学系の構成要素（例えば、光源部１１，１５、波長変換部、偏光分離素子１３、色分離素子１４、集光光学系１６等）の配置および数等は、あくまでも一例であり、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。
　更に、上記実施の形態等の光源装置（例えば、光源装置１）の適用例として説明した投射型表示装置および表示システムは一例であり、上述のものに限定されるものではない。例えば、赤外線を用いた暗視装置（暗視システム）にも、本開示の光源装置は適用可能である。
　更に、本開示に係る投射型表示装置として、上記投射型表示装置６（６Ａ，６Ｂ）以外の装置が構成されてもよい。また投射型表示装置ではない装置に本開示に係る光源装置が用いられてもよい。例えば、本開示の光源装置１は、照明用途として用いてもよく、例えば、自動車のヘッドランプやライトアップ用の光源に適用可能である。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　本技術は以下のような構成を取ることも可能である。以下の構成の本技術によれば、第１の光源部と波長変換部との間に、波長変換部から出射された第２の波長域の光を偏光に基づいて分離する偏光分離素子を設け、この偏光分離素子と第１の光源部との間に、入射した光の波長域にも基づいて分離する色分離素子を設けることにより、波長変換部から出射された蛍光（第２の波長域の光）の利用効率を向上する。よって、偏光の揃った光取り出し効率を向上させることが可能となる。
（１）
　第１の波長域の光を出射する第１の光源部と、
　前記第１の波長域の光の光路上に配置されると共に、前記第１の光源部から出射された前記第１の波長域の光によって励起され、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を出射する波長変換部と、
　前記第１の光源部と前記波長変換部との間に配置されると共に、入射した光を偏光に基づいて分離する偏光分離素子と、
　前記第１の光源部と前記偏光分離素子との間に配置されると共に、入射した光を波長域に基づいて分離する色分離素子と
　を備えた光源装置。
（２）
　前記第２の波長域の光とは異なる第３の波長域の光を出射する第２の光源部をさらに有する、前記（１）に記載の光源装置。
（３）
　第２の光源部は、互いに異なる波長域の光を出射する複数の光源を有する、前記（２）に記載の光源装置。
（４）
　前記偏光分離素子は、光路合成素子を兼ねている、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（５）
　前記第２の波長域の光および前記第３の波長域の光は、前記偏光分離素子で光路合成される、前記（２）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（６）
　前記第１の光源部と前記第２の光源部とが一の方向に対向配置され、
　前記第１の光源部と前記第２の光源部との間に前記偏光分離素子が配置され、
　前記波長変換部は、前記一の方向と直交する他の方向の、前記偏光分離素子と対向して配置されている、前記（２）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（７）
　前記第１の光源部と前記波長変換部とが一の方向に対向配置され、
　前記第１の光源部と前記波長変換部との間に前記偏光分離素子が配置され、
　前記第２の光源部は、前記一の方向と直交する他の方向の、前記偏光分離素子と対向して配置されている、前記（２）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（８）
　前記偏光分離素子はプレート型またはプリズム型の偏光ビームスプリッタである、前記（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（９）
　前記色分離素子はダイクロイックミラーである、前記（１）乃至（８）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（１０）
　前記波長変換部と前記偏光分離素子との間に集光光学系をさらに有する、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（１１）
　前記集光光学系はコリメートレンズを含む、前記（１０）に記載の光源装置。
（１２）
　前記波長変換部と、前記偏光分離素子との間に配置され、前記偏光分離素子において反射された前記第２の波長域の光の偏向を変える偏光変換素子をさらに有する、前記（１）乃至（１１）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（１３）
　前記偏光変換素子は偏光解消素子である、前記（１２）に記載の光源装置。
（１４）
　前記偏光変換素子は位相差板である、前記（１２）に記載の光源装置。
（１５）
　前記偏光分離素子と前記色分離素子とは一体化されている、前記（１）乃至（１４）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（１６）
　前記波長変換部は、前記第２の波長域の光を前記第１の波長域の光の入射方向に出射する反射型である、前記（１）乃至（１５）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（１７）
　前記波長変換部は、蛍光体と、前記蛍光体を支持する支持基板とを有する、前記（１）乃至（１６）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（１８）
　前記波長変換部は、前記支持基板を回転させる駆動部をさらに有する、前記（１７）に記載の光源装置。
（１９）
　前記偏光分離素子の角度を調整する第１の角度調整機構および前記色分離素子の角度を調整する第２の角度調整機構の少なくとも一方をさらに有する、前記（１）乃至（１８）のうちのいずれか１つに記載の光源装置。
（２０）
　光源装置と、
　前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、
　前記光変調素子からの光を投射する投影光学系とを備え、
　前記光源装置は、
　第１の波長域の光を出射する第１の光源部と、
　前記第１の波長域の光の光路上に配置されると共に、前記第１の光源部から出射された前記第１の波長域の光によって励起され、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を出射する波長変換部と、
　前記第１の光源部と前記波長変換部との間に配置されると共に、入射した光を偏光に基づいて分離する偏光分離素子と、
　前記第１の光源部と前記偏光分離素子との間に配置されると共に、入射した光を波長域に基づいて分離する色分離素子と
　を有する投射型表示装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１９年１２月２０日に出願された日本特許出願番号２０１９－２３００２７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (20)

  1. 　第１の波長域の光を出射する第１の光源部と、
    　前記第１の波長域の光の光路上に配置されると共に、前記第１の光源部から出射された前記第１の波長域の光によって励起され、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を出射する波長変換部と、
    　前記第１の光源部と前記波長変換部との間に配置されると共に、入射した光を偏光に基づいて分離する偏光分離素子と、
    　前記第１の光源部と前記偏光分離素子との間に配置されると共に、入射した光を波長域に基づいて分離する色分離素子と
    　を備えた光源装置。
  2. 　前記第２の波長域の光とは異なる第３の波長域の光を出射する第２の光源部をさらに有する、請求項１に記載の光源装置。
  3. 　第２の光源部は、互いに異なる波長域の光を出射する複数の光源を有する、請求項２に記載の光源装置。
  4. 　前記偏光分離素子は、光路合成素子を兼ねている、請求項１に記載の光源装置。
  5. 　前記第２の波長域の光および前記第３の波長域の光は、前記偏光分離素子で光路合成される、請求項２に記載の光源装置。
  6. 　前記第１の光源部と前記第２の光源部とが一の方向に対向配置され、
    　前記第１の光源部と前記第２の光源部との間に前記偏光分離素子が配置され、
    　前記波長変換部は、前記一の方向と直交する他の方向の、前記偏光分離素子と対向して配置されている、請求項２に記載の光源装置。
  7. 　前記第１の光源部と前記波長変換部とが一の方向に対向配置され、
    　前記第１の光源部と前記波長変換部との間に前記偏光分離素子が配置され、
    　前記第２の光源部は、前記一の方向と直交する他の方向の、前記偏光分離素子と対向して配置されている、請求項２に記載の光源装置。
  8. 　前記偏光分離素子はプレート型またはプリズム型の偏光ビームスプリッタである、請求項１に記載の光源装置。
  9. 　前記色分離素子はダイクロイックミラーである、請求項１に記載の光源装置。
  10. 　前記波長変換部と前記偏光分離素子との間に集光光学系をさらに有する、請求項１に記載の光源装置。
  11. 　前記集光光学系はコリメートレンズを含む、請求項１０に記載の光源装置。
  12. 　前記波長変換部と、前記偏光分離素子との間に配置され、前記偏光分離素子において反射された前記第２の波長域の光の偏向を変える偏光変換素子をさらに有する、請求項１に記載の光源装置。
  13. 　前記偏光変換素子は偏光解消素子である、請求項１２に記載の光源装置。
  14. 　前記偏光変換素子は位相差板である、請求項１２に記載の光源装置。
  15. 　前記偏光分離素子と前記色分離素子とは一体化されている、請求項１に記載の光源装置。
  16. 　前記波長変換部は、前記第２の波長域の光を前記第１の波長域の光の入射方向に出射する反射型である、請求項１に記載の光源装置。
  17. 　前記波長変換部は、蛍光体と、前記蛍光体を支持する支持基板とを有する、請求項１に記載の光源装置。
  18. 　前記波長変換部は、前記支持基板を回転させる駆動部をさらに有する、請求項１７に記載の光源装置。
  19. 　前記偏光分離素子の角度を調整する第１の角度調整機構および前記色分離素子の角度を調整する第２の角度調整機構の少なくとも一方をさらに有する、請求項１に記載の光源装置。
  20. 　光源装置と、
    　前記光源装置から射出される光を変調する光変調素子と、
    　前記光変調素子からの光を投射する投影光学系とを備え、
    　前記光源装置は、
    　第１の波長域の光を出射する第１の光源部と、
    　前記第１の波長域の光の光路上に配置されると共に、前記第１の光源部から出射された前記第１の波長域の光によって励起され、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光を出射する波長変換部と、
    　前記第１の光源部と前記波長変換部との間に配置されると共に、入射した光を偏光に基づいて分離する偏光分離素子と、
    　前記第１の光源部と前記偏光分離素子との間に配置されると共に、入射した光を波長域に基づいて分離する色分離素子と
    　を有する投射型表示装置。
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