JP2020030360A - 光源装置および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光光路の光利用効率の低下を抑制することができる光源装置および画像表示装置を提供する。【解決手段】第１色光を射出する光源と、第１色光が入射されることにより第１色光の少なくとも一部を第１色光とは異なる第２色光に変換する蛍光体を含む第１領域部と、第１色光を透過させる第２領域部と、を有する蛍光部材と、蛍光部材に対して、第１色光の入射側とは反対側に設けられ、第１色光に位相差をつける波長板と、波長板を透過した第１色光を反射する反射部材と、光源と蛍光部材との間の光路上に設けられ、光源から入射した第１色光、および第１色光が反射部材により反射された光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する共に、第２色光を前記反射された光と同一の光路へ導く光路分離素子と、を備え、第２領域部を透過した第１色光は、波長板を透過した後に反射部材で反射され、再度、波長板を透過する。【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置および画像表示装置に関する。

今日、様々な映像を拡大投影するプロジェクタが広く普及している。プロジェクタは、光源から射出された光をデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、または液晶表示素子のような空間光変調素子に集光させ、映像信号によって変調された空間光変調素子からの射出光をスクリーン上にカラー映像として表示させる。従来、プロジェクタには主に高輝度の超高圧水銀ランプ等が用いられていたが、寿命が短いため、ユーザはメンテナンスを頻繁に行う必要があった。これらの問題を解決するために、近年、超高圧水銀ランプに変えてレーザ光源またはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源を使用したプロジェクタが増加している。これはレーザ光源が超高圧水銀ランプと比較して寿命が長く、またその単色性により色再現性も良いためである。

プロジェクタは、上述のＤＭＤ等のような画像表示素子に赤色・緑色・青色の３色を照射することにより映像を形成する。この３色すべてをレーザ光源で生成することもできるが、緑色レーザおよび赤色レーザの発光効率は、青色レーザの発光効率に比べて低い。このため、青色レーザを励起光として蛍光体に照射し、蛍光体により波長変換された蛍光光から緑色光および赤色光を生成する方法が一般的である。

蛍光体には、数十［Ｗ］の励起光が集光および照射されるため、焼損または温度上昇による効率低下および経年変化が起きる。このため、円板上に蛍光体層を形成し、回転させることによって、励起光の照射位置が一点に集中しないようにしている。この円板は蛍光ホイールと呼ばれ、円形の反射板または透明基材上において、蛍光体がシリコン等の透明樹脂によって封止されて構成されている。この蛍光体層は円板の外周に沿って、扇形状または円環形状に形成されている。

上述のようなＤＭＤおよび蛍光ホイールを用いた光源装置として、装置全体を小型化するために蛍光ホイールの一部を反射板としている装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された技術では、励起光を蛍光光と同じ方向に蛍光ホイールで反射され、反射した励起光および蛍光光が励起光源に戻らないように、位相差板（１／４波長板）および偏光分離素子を用いて、光路を分離している。これによって、励起光および蛍光光が同じＤＭＤに照射される構成となっている。

１／４波長板は、青色光を分離するために必要であるが、蛍光光については偏光にかかわらず偏光分離素子で分離できるので１／４波長板を透過させる必要がない。また、蛍光光は、比視感度が高いためプロジェクタの明るさに大きく寄与するため、明るさを向上させるためには、蛍光光を生成するための光路の光は１／４波長板を透過しない構成が望ましい。しかしながら、特許文献１に記載された技術においては、蛍光光を生成・照射（外部に射出）するための光路（以下、蛍光光路と称する場合がある）の光が１／４波長板を２回透過するために、その分だけ当該光路の光利用効率が低下するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、蛍光光路の光利用効率の低下を抑制することができる光源装置および画像表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１色光を射出する光源と、前記第１色光が入射されることにより前記第１色光の少なくとも一部を前記第１色光とは異なる第２色光に変換する蛍光体を含む第１領域部と、前記第１色光を透過させる第２領域部と、を有する蛍光部材と、前記蛍光部材に対して、前記第１色光の入射側とは反対側に設けられ、前記第１色光に位相差をつける波長板と、前記波長板を透過した前記第１色光を反射する反射部材と、前記光源と前記蛍光部材との間の光路上に設けられ、前記光源から入射した前記第１色光、および前記第１色光が前記反射部材により反射された光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する共に、前記第２色光を前記反射された光と同一の光路へ導く光路分離素子と、を備え、前記第２領域部を透過した前記第１色光は、前記波長板を透過した後に前記反射部材で反射され、再度、前記波長板を透過することを特徴とする。

本発明によれば、蛍光光路の光利用効率の低下を抑制することができる。

図１は、第１の実施形態に係る光源装置の概略構成図である。 図２は、第１の実施形態の蛍光体ユニットの構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る光源装置における青色光光路を説明する図である。 図４は、第１の実施形態に係る光源装置における蛍光光路を説明する図である。 図５は、第２の実施形態に係る光源装置の要部構成図である。 図６は、第３の実施形態に係る光源装置の要部構成図である。 図７は、第４の実施形態に係る光源装置の要部構成図である。 図８は、第５の実施形態に係る光源装置の概略構成図である。 図９は、第５の実施形態の蛍光体ユニットの構成の一例を示す図である。 図１０は、第６の実施形態に係る光源装置の概略構成図である。 図１１は、第７の実施形態に係るプロジェクタ装置の概略構成図である。 図１２は、第７の実施形態のカラーホイールの構成の一例を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る光源装置および画像表示装置の実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更を行うことができる。

［第１の実施形態］
（光源装置の構成）
図１は、第１の実施形態に係る光源装置の概略構成図である。図２は、第１の実施形態の蛍光体ユニットの構成の一例を示す図である。図１および図２を参照しながら、本実施形態に係る光源装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る光源装置１００は、レーザ光源１（光源の一例）と、カップリングレンズ２と、大口径レンズ３と、負レンズ４と、光路分離素子５と、集光光学系６と、蛍光体ユニット７（蛍光部材）と、屈折光学系８と、１／４波長板９（波長板の一例）と、反射部材１０と、正レンズ１１と、を備えている。レーザ光源１から射出されたレーザ光の進行方向に沿って、カップリングレンズ２、大口径レンズ３、負レンズ４、光路分離素子５、集光光学系６、蛍光体ユニット７、屈折光学系８、１／４波長板９、反射部材１０の順に配置されている。

レーザ光源１は、複数のレーザ光を射出する光源がアレイ状に配置された光源ユニットである。レーザ光源１は、例えば、発光強度の中心が４５５［ｎｍ］の青色レーザ光を射出する。以下、青色レーザ光を、単に青色光と称する。レーザ光源１から射出される青色光は、偏光方向が一定の方向である直線偏光であり、後述する蛍光体ユニット７が有する蛍光体を励起させる励起光としても用いられる。

なお、レーザ光源１から射出される光は、後述する蛍光体を励起させることができる波長の光であればよく、青色波長帯域の光に限定されるものではない。また、レーザ光源１は、複数の光源を有するものとしたが、これに限定されるものではなく、１個の光源で構成されるものとしてもよい。また、レーザ光源１は、複数の光源がアレイ状に配置されたものとしたが、これに限定されるものではなく、その他の配置構成であってもよい。

カップリングレンズ２は、レーザ光源１から射出された青色光を入射し、平行光（コリメート光）に変換するレンズである。なお、以下、平行光とは、完全にコリメートされた（平行化された）光に限らず、略平行化された光を含む概念とする。大口径レンズ３は、正のパワーを有し、カップリングレンズ２から射出された平行光を集光および合成するレンズである。負レンズ４は、大口径レンズ３により集光された青色光を平行光に変換するレンズである。

光路分離素子５は、負レンズ４から射出された青色光の伝播方向に対して傾斜して配置された偏光分離素子である。ここで、負レンズ４から射出された青色光のように、レーザ光源１から射出された青色光を由来とする特定の偏光方向（第１偏光方向）の直線偏光である青色光（第１色光）を、以下、第１直線偏光と称する場合がある。また、第１直線偏光は、Ｐ偏光であるものとして説明する。すなわち、レーザ光源１および光路分離素子５が、第１直線偏光が光路分離素子５の入射面に対してＰ偏光となるような配置関係となっている。光路分離素子５は、負レンズ４から射出されたＰ偏光である第１直線偏光を透過させ、後述する蛍光体ユニット７の蛍光体により第１直線偏光から変換された蛍光光（第２色光）、および、後述する１／４波長板９および反射部材１０の機能により第１直線偏光から変換されたＳ偏光である青色光を反射する光学特性を有する。ここで、１／４波長板９および反射部材１０の機能により第１直線偏光から変換されたＳ偏光である青色光、すなわち、第１直線偏光の偏光方向（第１偏光方向）に直交する偏光方向（第２偏光方向）を有する直線偏光を、以下、第２直線偏光と称する場合がある。すなわち、光路分離素子５は、第１直線偏光と、蛍光光および第２直線偏光とを異なる光路に導く。ここで、後述するが、蛍光体ユニット７により変換された蛍光光は、例えば、発光強度の中心が５５０［ｎｍ］の黄色の波長域の光であり、第２直線偏光は、例えば、発光強度の中心が４５５［ｎｍ］の青色光である。

なお、上述のように、第１直線偏光をＰ偏光とし、第２直線偏光をＳ偏光として説明したが、これに限定されるものではなく、第１直線偏光がＳ偏光とした場合は、第２直線偏光はＰ偏光となる。

集光光学系６は、光路分離素子５を透過した第１直線偏光を集光して蛍光体ユニット７へ導く光学系である。

蛍光体ユニット７は、集光光学系６から射出された第１直線偏光を透過させて屈折光学系８へ導く機能と、第１直線偏光を励起光として作用させて蛍光体により異なる波長域の蛍光光に変換する機能とを切り替えるユニットである。

具体的には、蛍光体ユニット７は、図２に示す構造を有する。図２（ａ）は、蛍光体ユニット７を第１直線偏光の入射方向から見た場合の図であり、図２（ｂ）は、蛍光体ユニット７を第１直線偏光の入射方向と垂直な方向から見た場合の図である。図２（ａ）に示すように、蛍光体ユニット７は、例えば、円環形状の部材を有し、当該部材において円周方向に沿って複数の領域に画定されている。具体的には、蛍光体ユニット７の円環形状の部材は、反射部材に波長変換部材である蛍光体が塗布された第１領域部７１と、光を透過させる透過部材で形成された第２領域部７２とに分けられている。集光光学系６から射出された第１直線偏光は、第１領域部７１へ入射した場合、蛍光体に対する励起光として作用し、当該蛍光体により波長変換され、例えば、発光強度の中心が５５０［ｎｍ］の黄色の波長域を含む蛍光光となると共に、蛍光体および反射部材の作用によりランバート反射される。また、集光光学系６から射出された第１直線偏光は、第２領域部７２へ入射した場合、波長変換は行われず、第２領域部７２を透過して、屈折光学系８へ向かう。

なお、波長変換部材である蛍光体は、上述のように黄色の波長域を含む光に変換することに限定されるものではなく、例えば、緑色の波長域を含む光に変換したり、または、赤色の波長域を含む光に変換したりするものであってもよい。また、第１領域部７１は、複数の種類の蛍光体の領域に分かれているものとしてもよい。また、蛍光体ユニット７の円環形状の部材は、２つの領域（第１領域部７１、第２領域部７２）に画定されることに限定されるものではなく、例えば、円周方向に沿って複数の第１領域部７１および第２領域部７２が交互に並べて配置される構成であってもよい。

また、図２（ｂ）に示すように、第１領域部７１および第２領域部７２で構成された円環形状の部材には、モータ等の駆動装置７３が連結されている。第１領域部７１および第２領域部７２が形成された円環形状の部材は、当該部材の面に直交する軸を中心に駆動装置７３が回転駆動することにより、円周方向に回転する。このように、円環形状の部材が円周方向に回転することによって、集光光学系６から射出された第１直線偏光は、第１領域部７１と第２領域部７２とに順次入射することになる。

屈折光学系８は、蛍光体ユニット７の第２領域部７２を透過した第１直線偏光を平行光に変換する光学系である。

１／４波長板９は、入射した光の偏光成分に位相差（λ／４）をつけることによって、屈折光学系８から射出された第１直線偏光を円偏光へ変換する光学部材である。１／４波長板９は、所定の透過率を有し、例えば、９８％の透過率の場合、２％の光のエネルギー損失が発生する。なお、以下、円偏光というのは、電場成分の振動方向が完全な円形状に回転する偏光のみならず、楕円偏光を含む概念であるものとする。

反射部材１０は、１／４波長板９により第１直線偏光から変換された円偏光を反射する部材である。この場合、反射部材１０で反射された円偏光は、位相が反転するので、逆回りの円偏光となる。

正レンズ１１は、光路分離素子５で反射した光（蛍光光および第２直線偏光）を集光し、光源装置１００の外部に射出するレンズである。

（青色光光路における光の挙動について）
図３は、第１の実施形態に係る光源装置における青色光光路を説明する図である。図３を参照しながら、光源装置１００における青色光光路での光の挙動について説明する。ここで、青色光光路とは、レーザ光源１が射出した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７の第２領域部７２を透過する光が進行する光路をいうものとする。

まず、レーザ光源１から、偏光方向が一定の方向である直線偏光（例えば、光路分離素子５の入射面に対してＰ偏光）である青色光（第１直線偏光）が射出される。レーザ光源１から射出された第１直線偏光は、カップリングレンズ２によって平行光（コリメート光）に変換される。カップリングレンズ２から射出された第１直線偏光（平行光）は、大口径レンズ３によって集光および合成され、その後、負レンズ４によって平行光に変換される。負レンズ４から射出された第１直線偏光（平行光）は、光路分離素子５へ入射するが、Ｐ偏光であるため、光路分離素子５を透過して集光光学系６へ向かう。光路分離素子５を透過した第１直線偏光は、集光光学系６によって集光される。

集光光学系６により集光された第１直線偏光は、ここでは、蛍光体ユニット７の第２領域部７２へ入射するものとする。第２領域部７２へ入射した第１直線偏光は、当該第２領域部７２を透過して、屈折光学系８へ向かう。第２領域部７２を透過した第１直線偏光は、屈折光学系８によって平行光に変換される。屈折光学系８から射出された第１直線偏光（平行光）は、１／４波長板９を透過することによって円偏光に変換される。１／４波長板９から射出された円偏光は、反射部材１０によって反射されると共に、位相が反転し、逆回りの円偏光となって、再び１／４波長板９へ向かう。

反射部材１０で反射した逆回りの円偏光は、１／４波長板９を透過することによって、第１直線偏光の偏光方向に直交する偏光方向を有する直線偏光（青色光）である第２直線偏光に変換される。第１直線偏光をＰ偏光とした場合には、第２直線偏光はＳ偏光となる。１／４波長板９により変換された第２直線偏光は、屈折光学系８により集光される。屈折光学系８により集光された第２直線偏光は、蛍光体ユニット７の第２領域部７２へ入射する。第２領域部７２へ入射した第２直線偏光は、当該第２領域部７２を透過して、集光光学系６へ向かう。第２領域部７２を透過した第２直線偏光は、集光光学系６によって平行光に変換される。集光光学系６から射出された第２直線偏光（平行光）は、光路分離素子５へ入射するが、Ｓ偏光であるため、光路分離素子５で反射し、正レンズ１１へ向かう。光路分離素子５で反射した第２直線偏光は、正レンズ１１により集光され、光源装置１００の外部に射出される。

（蛍光光路における光の挙動について）
図４は、第１の実施形態に係る光源装置における蛍光光路を説明する図である。図４を参照しながら、光源装置１００における蛍光光路での光の挙動について説明する。ここで、蛍光光路とは、上述のように、蛍光光を生成・照射（外部に射出）するための光路であり、レーザ光源１が射出した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７の第１領域部７１で反射する光が進行する光路をいうものとする。

レーザ光源１から射出された第１直線偏光が、集光光学系６により集光されるまでは、上述の図３で説明した青色光光路での挙動と同様である。集光光学系６により集光された第１直線偏光は、ここでは、蛍光体ユニット７の第１領域部７１へ入射するものとする。第１領域部７１へ入射した第１直線偏光は、蛍光体に対する励起光として作用し、当該蛍光体により波長変換され、例えば、黄色の波長域を含む蛍光光となる共に、蛍光体および反射部材の作用によりランバート反射される。第１領域部７１によりランバート反射された蛍光光は、集光光学系６により平行光に変換される。集光光学系６から射出された蛍光光（平行光）は、光路分離素子５で反射し、正レンズ１１へ向かう。光路分離素子５で反射した蛍光光は、正レンズ１１により集光され、光源装置１００の外部へ射出される。

図４および図５で上述したように、蛍光体ユニット７の円環形状の部材の回転により、集光光学系６から射出した第１直線偏光が、第２領域部７２へ入射する場合は、青色光光路での挙動に切り替えられ、第１領域部７１入射する場合は、蛍光光路での挙動に切り替えられる。また、上述のような光源装置１００の動作によって、レーザ光源１から射出された青色光である第１直線偏光が、実質的に、青色光である第２直線偏光と、蛍光光とに分離されて、第１直線偏光とは異なる光路へ導かれ、光源装置１００の外部へ射出されることになる。

以上のように、本実施形態に係る光源装置１００では、蛍光体ユニット７の後段側に１／４波長板９が配置されているため、レーザ光源１から射出され光路分離素子５を透過した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７の第２領域部７２透過した青色光のみが１／４波長板９を透過する構成となっている。すなわち、光路分離素子５を透過した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７の第１領域部７１で波長変換されて反射した蛍光光は、１／４波長板９を透過しない構成となっている。これによって、１／４波長板９の透過に伴う蛍光光の光利用効率の低下がないため、蛍光光路における光利用効率、すなわち、蛍光光の光利用効率の低下を抑制することができる。

また、光路分離素子５を透過した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７の第１領域部７１へ入射する青色光はほぼすべてが蛍光光に変換されるが、一部が蛍光光に変換されず第１直線偏光のまま第１領域部７１で反射する。ここで、従来の構成では、蛍光光に変換されなかった第１直線偏光に相当する光が１／４波長板を透過することにより第２直線偏光に相当する光となり、蛍光光と同じ光路に導かれてしまう。これに対して、本実施形態では、蛍光光に変換されなかった第１直線偏光は、１／４波長板９を透過しないため偏光方向が変換されることなく、光路分離素子５へ入射するため、蛍光光とは異なる光路に導かれることになる。したがって、本実施形態に係る光源装置１００で生成される蛍光光には、青色光が混在することがない。

また、蛍光体ユニット７の前段側に集光光学系６を配置しているので、蛍光体ユニット７（第１領域部７１）上の集光スポットを小さくすることができる。これによって、蛍光体で生成される蛍光光を生成しやすくなり、蛍光光に光利用効率を向上させることができる。

また、蛍光体ユニット７の後段側に第１直線偏光を平行光に変換する屈折光学系８を配置しているので、その後の光学系でのケラレの発生を抑制することができる。また、１／４波長板９へ入射する第１直線偏光が略平行光であるため、１／４波長板９が位相差、および光のエネルギー損失について入射角依存性を有する場合であっても、位相差のずれがなく、エネルギー損失も抑制されるので、青色光の光利用効率の低下を抑制することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る光源装置について、第１の実施形態に係る光源装置１００と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態では、蛍光体ユニット７の第２領域部７２を透過した第１直線偏光が屈折光学系８により平行光に変換される構成について説明した。本実施形態では、屈折光学系８を備えない光源装置の構成について説明する。

（光源装置の構成）
図５は、第２の実施形態に係る光源装置の要部構成図である。図５を参照しながら、本実施形態に係る光源装置の要部構成について説明する。なお、図５に示す要部構成では、図１に示した第１の実施形態に係る光源装置１００の構成要素と機能が同様である場合、同一符号を付している。

本実施形態に係る光源装置は、第１の実施形態に係る光源装置１００が備える構成要素のうち屈折光学系８を備えない構成となっている。このうち、図５では、光源装置のうち、集光光学系６、蛍光体ユニット７、１／４波長板９、および反射部材１０の配置関係を示している。また、図５では、反射部材１０で反射する前の光を実線で示し、反射部材１０で反射した後の光を破線で示している。

集光光学系６に集光された青色光である第１直線偏光は、蛍光体ユニット７の第２領域部７２を透過した場合、続けて、１／４波長板９を透過し、反射部材１０の反射面付近で集光されるものとしている。この場合、１／４波長板９は、位相差、および光のエネルギー損失について入射角依存性を有さないことが望ましい。例えば、１／４波長板９は、入射する第１直線偏光の入射角が３０度以内において入射角依存性を有さないものとすればよい。

以上のように、本実施形態では、集光光学系６で集光された第１直線偏光が１／４波長板９へ入射するが、位相差、および光のエネルギー損失について入射角依存性を有さない１／４波長板９を用いることにより、青色光光路での光利用効率の低下を抑制することができる。

また、１／４波長板９には、集光光学系６で集光された第１直線偏光が入射するので、第１の実施形態に係る１／４波長板９と比較して、サイズを小さくでき、コストを抑えることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る光源装置について、第１の実施形態に係る光源装置１００と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態では、蛍光体ユニット７の第２領域部７２を透過した第１直線偏光が屈折光学系８により平行光に変換される構成について説明した。本実施形態では、屈折光学系８を備えず、かつ、反射部材１０の代わりに正のパワーを有する反射部材を備えた光源装置の構成について説明する。

（光源装置の構成）
図６は、第３の実施形態に係る光源装置の要部構成図である。図６を参照しながら、本実施形態に係る光源装置の要部構成について説明する。なお、図６に示す要部構成は、図１に示した第１の実施形態に係る光源装置１００の構成要素と機能が同様である場合、同一符号を付している。

本実施形態に係る光源装置は、第１の実施形態に係る光源装置１００が備える構成要素のうち屈折光学系８を備えず、反射部材１０の代わりに反射部材１０ａを備えた構成となっている。このうち、図６では、光源装置のうち、集光光学系６、蛍光体ユニット７、１／４波長板９、および反射部材１０ａの配置関係を示している。また、図６では、反射部材１０ａで反射する前の光を実線で示し、反射部材１０ａで反射した後の光を破線で示している。

反射部材１０ａは、正のパワーを有する反射面が凹面形状を有する凹面ミラーであり、１／４波長板９により第１直線偏光から変換された円偏光を反射する。

集光光学系６に集光された青色光である第１直線偏光は、蛍光体ユニット７の第２領域部７２を透過した場合、蛍光体ユニット７近傍で集光し、続けて、１／４波長板９を透過し、反射部材１０ａの凹面形状の反射面で反射する。この際、反射部材１０ａにおける凹面形状の反射面により、反射光は集光された状態で９へ向かう。この場合、１／４波長板９は、位相差、および光のエネルギー損失について入射角依存性を有さないことが望ましい。例えば、１／４波長板９は、入射する第１直線偏光の入射角が３０度以内において入射角依存性を有さないものとすればよい。また、反射部材１０ａの凹面形状の反射面の曲率中心と、屈折光学系８による第１直線偏光の集光点とが略一致することが望ましい。

以上のように、本実施形態では、反射部材１０ａの凹面形状の反射面により、反射光は集光された状態で進行する。これによって、その後の光学系でのケラレの発生を抑制し、青色光の光利用効率の低下を抑制することができる。

また、１／４波長板９には、集光光学系６で集光された第１直線偏光が入射するので、第１の実施形態に係る１／４波長板９と比較して、サイズを小さくでき、コストを抑えることができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係る光源装置について、第１の実施形態に係る光源装置１００と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態では、屈折光学系８と、１／４波長板９と、反射部材１０とがそれぞれ空間的に離間して配置される構成について説明した。本実施形態では、屈折光学系８と、１／４波長板９と、反射部材１０とがそれぞれ密着（光学的に接触）して配置される構成について説明する。

（光源装置の構成）
図７は、第４の実施形態に係る光源装置の要部構成図である。図７を参照しながら、本実施形態に係る光源装置の要部構成について説明する。なお、図７に示す要部構成では、図１に示した第１の実施形態に係る光源装置１００の構成要素と機能が同様である場合、同一符号を付している。

図７では、本実施形態に係る光源装置のうち、集光光学系６、蛍光体ユニット７、屈折光学系８、１／４波長板９、および反射部材１０の配置関係を示している。また、図７では、反射部材１０で反射する前の光を実線で示し、反射部材１０で反射した後の光を破線で示している。図７に示すように、屈折光学系８の１／４波長板９側の平形状の面と、１／４波長板９の板面とが密着（光学的に接触）して配置され、１／４波長板９の反射部材１０側の場面と、反射部材１０の平形状の反射面とが密着（光学的に接触）して配置されている。これによって、第１の実施形態での屈折光学系８、１／４波長板９および反射部材１０の配置構成と比較して、本実施形態では、青色光の面透過回数が少なくなる。

具体的には、第１の実施形態では、屈折光学系８、１／４波長板９および反射部材１０がそれぞれ離間して配置されているため、第２領域部７２を透過して屈折光学系８に入射した青色光は、反射部材１０で反射する前に、屈折光学系８の１／４波長板９側の面、１／４波長板９の屈折光学系８側の板面、、および、１／４波長板９の反射部材１０側の板面の合計３回の面を透過する。さらに、反射部材１０で反射した青色光は、１／４波長板９の反射部材１０側の板面、１／４波長板９の屈折光学系８側の板面、および、屈折光学系８の１／４波長板９側の面の合計３回の面を透過する。すなわち、第２領域部７２を透過して屈折光学系８に青色光が入射してから、反射光である青色光が再び屈折光学系８に入射するまでに、合計６回の面を透過する。

一方、本実施形態では、屈折光学系８、１／４波長板９および反射部材１０がそれぞれ密着して配置されているため、第２領域部７２を透過して屈折光学系８に入射した青色光は、反射部材１０で反射する前に、屈折光学系８と１／４波長板９との密着面のみを透過する。さらに、反射部材１０で反射した青色光は、１／４波長板９と屈折光学系８との密着面のみを透過する。すなわち、第２領域部７２を透過して屈折光学系８に青色光が入射してから、反射光である青色光が再び屈折光学系８に入射するまでに、合計２回の面を透過するに過ぎない。これにより、第１の実施形態の場合と比較して、面の透過による光のエネルギー損失を抑制し、光利用効率を向上させることができる。

なお、図７では、屈折光学系８、１／４波長板９および反射部材１０がそれぞれ密着している例を示したが、これに限定されるものではなく、屈折光学系８および１／４波長板９のみが密着、または、１／４波長板９および反射部材１０のみが密着する構成であってもよい。いずれの構成であっても、第１の実施形態の場合と比較して、光利用効率を向上させることができる。

［第５の実施形態］
第５の実施形態に係る光源装置について、第１の実施形態に係る光源装置１００と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態では、蛍光体ユニット７の後段側に、屈折光学系８、１／４波長板９および反射部材１０が配置される構成について説明した。本実施形態では、１／４波長板９および反射部材１０が蛍光体ユニット上に配置される構成について説明する。

（光源装置の構成）
図８は、第５の実施形態に係る光源装置の概略構成図である。図９は、第５の実施形態の蛍光体ユニットの構成の一例を示す図である。図８および図９を参照しながら、本実施形態に係る光源装置１００ａの構成について説明する。なお、図８および図９に示す構成では、図１および図２に示した第１の実施形態に係る光源装置１００の構成要素と機能が同様である場合、同一符号を付している。

図８に示すように、本実施形態に係る光源装置１００ａは、レーザ光源１と、カップリングレンズ２と、大口径レンズ３と、負レンズ４と、光路分離素子５と、集光光学系６と、蛍光体ユニット７ａ（蛍光部材）と、正レンズ１１と、そ備えている。レーザ光源１から射出されたレーザ光の進行方向に沿って、カップリングレンズ２、大口径レンズ３、負レンズ４、光路分離素子５、集光光学系６、蛍光体ユニット７ａの順に配置されている。なお、レーザ光源１、カップリングレンズ２、大口径レンズ３、負レンズ４、光路分離素子５、集光光学系６および正レンズ１１の機能は、第１の実施形態で説明した機能と同様である。

蛍光体ユニット７ａは、集光光学系６から射出された第１直線偏光を、当該第１直線偏光の偏光方向に直交する偏光方向を有する直線偏光（青色光）である第２直線偏光に変換する機能と、第１直線偏光を励起光として作用させて蛍光体により異なる波長域の蛍光光に変換する機能とを切り替えるユニットである。

具体的には、蛍光体ユニット７ａは、図９に示す構造を有する。図９（ａ）は、蛍光体ユニット７ａを第１直線偏光の入射方向から見た場合の図であり、図９（ｂ）は、蛍光体ユニット７ａを第１直線偏光の入射方向と垂直な方向から見た場合の図である。図９（ａ）に示すように、蛍光体ユニット７ａは、例えば、円環形状の部材を有し、当該部材において円周方向に沿って複数の領域に画定されている。具体的には、蛍光体ユニット７ａの円環形状の部材は、反射部材に波長変換部材である蛍光体が塗布された第１領域部７１と、反射部材１０の反射面上に１／４波長板９が密着（光学的に接触）して形成された第２領域部７２ａとに分けられている。ここで、１／４波長板９の光学軸は、円環形状の中心から外へ向く方向に放射状に形成されていることが望ましい。これによって、蛍光体ユニット７ａが回転した場合に、１／４波長板９の光学軸が、入射する第１直線偏光の偏光方向に対して４５度となるので、第１領域部７１（１／４波長板９）への入射位置ごとに位相差のずれが発生することがないので、光利用効率の低下を抑制でき、第１直線偏光を効率的に円偏光に変換することができる。なお、この場合、光学軸と偏光方向との角度が厳密に４５度となることを要するものではなく、「４５度」とは、４５度近傍の角度をも含む概念であるものとする。

集光光学系６から射出された第１直線偏光は、第１領域部７１へ入射した場合、第１の実施形態で上述したように、蛍光体に対する励起光として作用し、当該蛍光体により波長変換され、例えば、発光強度の中心が５５０［ｎｍ］の黄色の波長域を含む蛍光光となると共に、蛍光体および反射部材の作用によりランバート反射される。また、集光光学系６から射出された第１直線偏光は、第２領域部７２ａへ入射した場合、１／４波長板９を透過した際に円偏光へ変換された後、反射部材１０で反射して位相が反転して逆回りの円偏光となり、再び、１／４波長板９を透過することで第１直線偏光の偏光方向に直交する偏光方向を有する直線偏光（青色光）である第２直線偏光に変換される。すなわち、集光光学系６から射出された第１直線偏光は、第１領域部７１および第２領域部７２ａのいずれにおいても反射することになり、透過することはない。

なお、蛍光体ユニット７ａの円環形状の部材は、２つの領域（第１領域部７１、第２領域部７２ａ）に画定されることに限定されるものではなく、例えば、円周方向に沿って複数の第１領域部７１および第２領域部７２ａが交互に並べて配置される構成であってもよい。

また、図９（ｂ）に示すように、第１領域部７１および第２領域部７２ａで構成された円環形状の部材には、モータ等の駆動装置７３が連結されている。第１領域部７１および第２領域部７２ａが形成された円環形状の部材は、当該部材の面に直交する軸を中心に駆動装置７３が回転駆動することにより、円周方向に回転する。このように、円環形状の部材が円周方向に回転することによって、集光光学系６から射出された第１直線偏光は、第１領域部７１と第２領域部７２ａとに順次入射することになる。

（青色光光路における光の挙動について）
図８を参照しながら、光源装置１００ａにおける青色光光路での光の挙動について説明する。ここで、青色光光路とは、レーザ光源１が射出した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７ａの第２領域部７２ａで反射する光が進行する光路をいうものとする。

まず、レーザ光源１から、偏光方向が一定の方向である直線偏光（例えば、光路分離素子５の入射面に対してＰ偏光）である青色光（第１直線偏光）が射出される。レーザ光源１から射出された第１直線偏光は、カップリングレンズ２によって平行光（コリメート光）に変換される。カップリングレンズ２から射出された第１直線偏光（平行光）は、大口径レンズ３によって集光および合成され、その後、負レンズ４によって平行光に変換される。負レンズ４から射出された第１直線偏光（平行光）は、光路分離素子５へ入射するが、Ｐ偏光であるため、光路分離素子５を透過して集光光学系６へ向かう。光路分離素子５を透過した第１直線偏光は、集光光学系６によって集光される。

集光光学系６により集光された第１直線偏光は、ここでは、蛍光体ユニット７の第２領域部７２ａへ入射するものとする。第２領域部７２ａへ入射した第１直線偏光は、第２領域部７２ａにおける１／４波長板９を透過する際に円偏光に変換される。１／４波長板９により変換された円偏光は、反射部材１０によって反射されると共に、位相が反転し、逆回りの円偏光となって、再び、１／４波長板９へ入射する。１／４波長板９へ入射した逆回りの円偏光は、１／４波長板９を再び透過することによって、第１直線偏光の偏光方向に直交する偏光方向を有する直線偏光（青色光）である第２直線偏光に変換される。第１直線偏光をＰ偏光とした場合には、第２直線偏光はＳ偏光となる。

１／４波長板９により変換された第２直線偏光は、集光光学系６により平行光に変換される。集光光学系６から射出された第２直線偏光（平行光）は、光路分離素子５へ入射するが、Ｓ偏光であるため、光路分離素子５で反射し、正レンズ１１へ向かう。光路分離素子５で反射した第２直線偏光は、正レンズ１１により集光され、光源装置１００ａの外部に射出される。

なお、蛍光光路における光の挙動については、第１の実施形態で上述した通りである。

上述したように、蛍光体ユニット７ａの円環形状の部材の回転により、集光光学系６から射出した第１直線偏光が、第２領域部７２ａへ入射する場合は、青色光光路での挙動に切り替えられ、第１領域部７１入射する場合は、蛍光光路での挙動に切り替えられる。また、上述のような光源装置１００ａの動作によって、レーザ光源１から射出された青色光である第１直線偏光が、実質的に、青色光である第２直線偏光と、蛍光光とに分離されて、第１直線偏光とは異なる光路へ導かれ、光源装置１００ａの外部へ射出されることになる。

以上のように、本実施形態に係る光源装置１００ａでは、蛍光体ユニット７ａの第２領域部７２ａに１／４波長板９が配置されているため、レーザ光源１から射出され光路分離素子５を透過した第１直線偏光のうち、蛍光光に変換されない青色光のみが１／４波長板９を通る構成となっている。すなわち、光路分離素子５を透過した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７ａの第１領域部７１で波長変換されて反射した蛍光光は、１／４波長板９を透過しない構成となっている。これによって、１／４波長板９の透過に伴う蛍光光の光利用効率の低下がないため、蛍光光路における光利用効率、すなわち、蛍光光の光利用効率の低下を抑制することができる。

また、光路分離素子５を透過した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７ａの第１領域部７１へ入射する青色光はほぼすべてが蛍光光に変換されるが、一部が蛍光光に変換されず第１直線偏光のまま第１領域部７１で反射する。ここで、従来の構成では、蛍光光に変換されなかった第１直線偏光に相当する光が１／４波長板を透過することにより第２直線偏光に相当する光となり、蛍光光と同じ光路に導かれてしまう。これに対して、本実施形態では、蛍光光に変換されなかった第１直線偏光は、１／４波長板９を透過しないため偏光方向が変換されることなく、光路分離素子５へ入射するため、蛍光光とは異なる光路に導かれることになる。したがって、本実施形態に係る光源装置１００ａで生成される蛍光光には、青色光が混在することがない。

また、蛍光体ユニット７ａの前段側に集光光学系６を配置しているので、蛍光体ユニット７ａ（第１領域部７１）上の集光スポットを小さくすることができる。これによって、蛍光体で生成される蛍光光を生成しやすくなり、蛍光光に光利用効率を向上させることができる。

［第６の実施形態］
第６の実施形態に係る光源装置について、第１の実施形態に係る光源装置１００と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態では、光路分離素子５を透過した光が、蛍光体ユニット７へ向かう構成について説明した。本実施形態では、光路分離素子５を反射した光が蛍光体ユニット７へ向かう構成についてついて説明する。

（光源装置の構成）
図１０は、第６の実施形態に係る光源装置の概略構成図である。図１０を参照しながら、本実施形態に係る光源装置１００ｂの構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る光源装置１００ｂは、レーザ光源１（光源の一例）と、カップリングレンズ２と、大口径レンズ３と、負レンズ４と、光路分離素子５と、集光光学系６と、蛍光体ユニット７と、屈折光学系８と、１／４波長板９（波長板の一例）と、反射部材１０と、正レンズ１１と、を備えている。レーザ光源１から射出されたレーザ光の進行方向に沿って、カップリングレンズ２、大口径レンズ３、負レンズ４、光路分離素子５、集光光学系６、蛍光体ユニット７、屈折光学系８、１／４波長板９、反射部材１０の順に配置されているが、第１の実施形態と異なり、光路分離素子５で反射した光が集光光学系６へ向かうように配置されている。

光路分離素子５は、負レンズ４から射出された青色光の伝播方向に対して傾斜して配置された偏光分離素子である。ここで、負レンズ４から射出された青色光のように、レーザ光源１から射出された青色光を由来とする特定の偏光方向（第１偏光方向）の直線偏光である青色光を、以下、第１直線偏光と称する場合がある。また、レーザ光源１から射出された青色光を由来とする負レンズ４から射出された青色光であって、特定の偏光方向（第１偏光方向）の直線偏光である第１直線偏光は、Ｐ偏光であるものとして説明する。すなわち、レーザ光源１および光路分離素子５が、第１直線偏光が光路分離素子５の入射面に対してＰ偏光となるような配置関係となっている。光路分離素子５は、負レンズ４から射出されたＰ偏光である第１直線偏光を反射させ、蛍光体ユニット７の蛍光体により第１直線偏光から変換された蛍光光、および、１／４波長板９および反射部材１０の機能により第１直線偏光から変換されたＳ偏光である青色光を透過させる光学特性を有する。ここで、１／４波長板９および反射部材１０の機能により第１直線偏光から変換されたＳ偏光である青色光、すなわち、第１直線偏光の偏光方向（第１偏光方向）に直交する偏光方向（第２偏光方向）を有する直線偏光を、第１の実施形態と同様に第２直線偏光と称する場合がある。すなわち、光路分離素子５は、第１直線偏光と、蛍光光および第２直線偏光とを異なる光路に導く。

なお、上述のように、第１直線偏光をＰ偏光とし、第２直線偏光をＳ偏光として説明したが、これに限定されるものではなく、第１直線偏光がＳ偏光とした場合は、第２直線偏光はＰ偏光となる。

集光光学系６は、光路分離素子５を反射した第１直線偏光を集光して蛍光体ユニット７へ導く光学系である。

なお、レーザ光源１、カップリングレンズ２、大口径レンズ３、負レンズ４、蛍光体ユニット７、屈折光学系８、１／４波長板９および反射部材１０の機能は、第１の実施形態で説明した通りである。

（青色光光路における光の挙動について）
まず、レーザ光源１から、偏光方向が一定の方向である直線偏光（例えば、光路分離素子５の入射面に対してＰ偏光）である青色光（第１直線偏光）が射出される。レーザ光源１から射出された第１直線偏光は、カップリングレンズ２によって平行光（コリメート光）に変換される。カップリングレンズ２から射出された第１直線偏光（平行光）は、大口径レンズ３によって集光および合成され、その後、負レンズ４によって平行光に変換される。負レンズ４から射出された第１直線偏光（平行光）は、光路分離素子５へ入射し、光路分離素子５を反射して集光光学系６へ向かう。光路分離素子５で反射した第１直線偏光は、集光光学系６によって集光される。

集光光学系６により集光された第１直線偏光は、ここでは、蛍光体ユニット７の第２領域部７２へ入射するものとする。第２領域部７２へ入射した第１直線偏光は、当該第２領域部７２を透過して、屈折光学系８へ向かう。第２領域部７２を透過した第１直線偏光は、屈折光学系８によって平行光に変換される。屈折光学系８から射出された第１直線偏光（平行光）は、１／４波長板９を透過することによって円偏光に変換される。１／４波長板９から射出された円偏光は、反射部材１０によって反射されると共に、位相が反転し、逆回りの円偏光となって、再び１／４波長板９へ向かう。

反射部材１０で反射した逆回りの円偏光は、１／４波長板９を透過することによって、第１直線偏光の偏光方向に直交する偏光方向を有する直線偏光（青色光）である第２直線偏光に変換される。第１直線偏光をＰ偏光とした場合には、第２直線偏光はＳ偏光となる。１／４波長板９により変換された第２直線偏光は、屈折光学系８により集光される。屈折光学系８により集光された第２直線偏光は、蛍光体ユニット７の第２領域部７２へ入射する。第２領域部７２へ入射した第２直線偏光は、当該第２領域部７２を透過して、集光光学系６へ向かう。第２領域部７２を透過した第２直線偏光は、集光光学系６によって平行光に変換される。集光光学系６から射出された第２直線偏光（平行光）は、光路分離素子５へ入射し、光路分離素子５を透過し、正レンズ１１へ向かう。光路分離素子５を透過した第２直線偏光は、正レンズ１１により集光され、光源装置１００ｂの外部に射出される。

（蛍光光路における光の挙動について）
レーザ光源１から射出された第１直線偏光が、集光光学系６により集光されるまでは、上述した青色光光路での挙動と同様である。集光光学系６により集光された第１直線偏光は、ここでは、蛍光体ユニット７の第１領域部７１へ入射するものとする。第１領域部７１へ入射した第１直線偏光は、蛍光体に対する励起光として作用し、当該蛍光体により波長変換され、例えば、黄色の波長域を含む蛍光光となる共に、蛍光体および反射部材の作用によりランバート反射される。第１領域部７１によりランバート反射された蛍光光は、集光光学系６により平行光に変換される。集光光学系６から射出された蛍光光（平行光）は、光路分離素子５を透過し、正レンズ１１へ向かう。光路分離素子５で反射した蛍光光は、正レンズ１１により集光され、光源装置１００ｂの外部へ射出される。

第１の実施形態の図４および図５で上述したように、蛍光体ユニット７の円環形状の部材の回転により、集光光学系６から射出した第１直線偏光が、第２領域部７２へ入射する場合は、青色光光路での挙動に切り替えられ、第１領域部７１入射する場合は、蛍光光路での挙動に切り替えられる。また、上述のような光源装置１００ｂの動作によって、レーザ光源１から射出された青色光である第１直線偏光が、実質的に、青色光である第２直線偏光と、蛍光光とに分離されて、第１直線偏光とは異なる光路へ導かれ、光源装置１００ｂの外部へ射出されることになる。

以上のように、本実施形態に係る光源装置１００ｂでは、蛍光体ユニット７の後段側に１／４波長板９が配置されているため、レーザ光源１から射出され光路分離素子５で反射した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７の第２領域部７２透過した青色光のみが１／４波長板９を透過する構成となっている。すなわち、光路分離素子５で反射した第１直線偏光のうち、蛍光体ユニット７の第１領域部７１で波長変換されて反射した蛍光光は、１／４波長板９を透過しない構成となっている。これによって、１／４波長板９の透過に伴う蛍光光の光利用効率の低下がないため、蛍光光路における光利用効率、すなわち、蛍光光の光利用効率の低下を抑制することができる。その他、第１の実施形態と同様の効果を有する。

なお、本実施形態に係る光源装置１００ｂに対して、上述の第２の実施形態〜第５の実施形態に係る構成を適用することも可能である。

［第７の実施形態］
（プロジェクタ装置の構成）
図１１は、第７の実施形態に係るプロジェクタ装置の概略構成図である。図１２は、第７の実施形態のカラーホイールの構成の一例を示す図である。図１１および図１２を参照しながら、本実施形態に係るプロジェクタ装置５００の構成について説明する。なお、プロジェクタ装置５００が備える光源装置として、第１の実施形態〜第５の実施形態のいずれの光源装置でも適用することが可能であるが、以下では、第１の実施形態に係る光源装置１００を備えるものとして説明する。

図１１に示すように、本実施形態に係る光源装置１００ａは、光源装置１００と、カラーホイール１０１と、光ミキシング素子１０２と、照明光学系２００と、画像表示素子２０１と、投射光学系３００と、を備えている。なお、光源装置１００の構成および動作は、第１の実施形態で上述した通りである。

カラーホイール１０１は、光源装置１００により生成された青色光（第２直線偏光）および蛍光光を、所望の色に分離する部材である。具体的には、カラーホイール１０１は、例えば、図１２に示す構造を有する。図１２（ａ）は、カラーホイール１０１を青色光および蛍光光の入射方向から見た場合の図であり、図１２（ｂ）は、カラーホイール１０１を青色光および蛍光光の入射方向と垂直な方向から見た場合の図である。図１２（ａ）に示すように、カラーホイール１０１は、例えば、蛍光体ユニット７と同様に、円環形状の部材を有し、当該部材において円周方向に沿って複数の領域に画定されている。具体的には、カラーホイール１０１の円環形状の部材は、拡散領域１０１Ｄと、フィルタ領域１０１Ｒと、フィルタ領域１０１Ｇと、フィルタ領域１０１Ｙと、に分けられている。

拡散領域１０１Ｄは、光源装置１００から射出された青色光を透過および拡散させるための領域である。フィルタ領域１０１Ｒは、光源装置１００から射出された蛍光光のうち赤色成分の波長域を含む光を透過させる領域である。フィルタ領域１０１Ｇは、光源装置１００から射出された蛍光光のうち緑色成分の波長域を含む光を透過させる領域である。フィルタ領域１０１Ｙは、光源装置１００から射出された蛍光光のうち黄色成分の波長域を含む光を透過させる領域である。

カラーホイール１０１の各領域を透過した光は、光ミキシング素子１０２へ入射する。

なお、カラーホイール１０１は、上述のように、蛍光光のうち赤色成分、緑色成分、黄色成分の光をそれぞれ透過させる領域を有するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、蛍光光のうち、赤色成分および緑色成分の光をそれぞれ透過させる領域を有するものとしてもよい。

また、カラーホイール１０１における各領域の面積割合は、光源装置１００の設計仕様に基づくものである。ただし、例えば、カラーホイール１０１における拡散領域１０１Ｄは、光源装置１００から射出される青色光が透過するので、蛍光体ユニット７の円環形状の部材の全面積に対する第２領域部７２の面積の割合と、カラーホイール１０１の全面積に対する拡散領域１０１Ｄの面積の割合とを一致させるものとすればよい。

また、図１２（ｂ）に示すように、カラーホイール１０１の複数の領域で構成された円環形状の部材には、駆動装置１０１３が連結されている。円環形状の部材は、当該部材の面に直交する軸を中心に駆動装置１０１３が回転駆動することにより、円周方向に回転する。このように、円環形状の部材が円周方向に回転することによって、光源装置１００から射出された青色光は、拡散領域１０１Ｄへ入射し、光源装置１００から射出された蛍光光は、フィルタ領域１０１Ｒ、フィルタ領域１０１Ｇおよびフィルタ領域１０１Ｙへ順次入射することになる。このように、光源装置１００から射出された光（青色光および蛍光光）が、カラーホイール１０１を透過することによって、青色光、緑色光、赤色光、黄色光が順次射出される。

光ミキシング素子１０２は、カラーホイール１０１から透過した光の分布を均一化する素子である。

照明光学系２００は、光ミキシング素子１０２により均一化された光を画像表示素子２０１へ照射するように導く光学系である。画像表示素子２０１は、例えば、ＤＭＤであり、照明光学系２００から照射される光（青色光、緑色光、赤色光、黄色光）と同期して微小鏡面を駆動させ、カラー画像を生成し、当該カラー画像を投射光学系３００へ照射する。

投射光学系３００は、画像表示素子２０１から照射されたカラー画像を、投影面（スクリーン）に拡大投影する光学系である。

冷却装置４００は、プロジェクタ装置５００内の熱を帯びる各素子および装置を冷却する装置である。

以上のように、本実施形態に係るプロジェクタ装置５００では、蛍光光路における光利用効率、すなわち、蛍光光の光利用効率の低下を抑制する光源装置１００を用いるため、高輝度なプロジェクタ装置５００を提供することができる。なお、用いる光源装置としては、光源装置１００に限らず、第２の実施形態〜第５の実施形態に係る光源装置を用いてもよい。この場合も同様の効果を奏する。

１ レーザ光源
２ カップリングレンズ
３ 大口径レンズ
４ 負レンズ
５ 光路分離素子
６ 集光光学系
７、７ａ 蛍光体ユニット
８ 屈折光学系
９ １／４波長版
１０、１０ａ 反射部材
１１ 正レンズ
７１ 第１領域部
７２、７２ａ 第２領域部
７３ 駆動装置
１００、１００ａ、１００ｂ 光源装置
１０１ カラーホイール
１０１Ｄ 拡散領域
１０１Ｇ フィルタ領域
１０１Ｒ フィルタ領域
１０１Ｙ フィルタ領域
１０２ 光ミキシング素子
２００ 照明光学系
２０１ 画像表示素子
３００ 投射光学系
４００ 冷却装置
５００ プロジェクタ装置
１０１３ 駆動装置

特許第５８１７１０９号公報

Claims (12)

1. 第１色光を射出する光源と、
   前記第１色光が入射されることにより前記第１色光の少なくとも一部を前記第１色光とは異なる第２色光に変換する蛍光体を含む第１領域部と、前記第１色光を透過させる第２領域部と、を有する蛍光部材と、
   前記蛍光部材に対して、前記第１色光の入射側とは反対側に設けられ、前記第１色光に位相差をつける波長板と、
   前記波長板を透過した前記第１色光を反射する反射部材と、
   前記光源と前記蛍光部材との間の光路上に設けられ、前記光源から入射した前記第１色光、および前記第１色光が前記反射部材により反射された光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する共に、前記第２色光を前記反射された光と同一の光路へ導く光路分離素子と、
   を備え、
   前記第２領域部を透過した前記第１色光は、前記波長板を透過した後に前記反射部材で反射され、再度、前記波長板を透過する光源装置。
2. 前記光路分離素子と前記蛍光部材との間に配置され、前記光源から射出された前記第１色光を集光して該蛍光部材へ導く集光光学系を、さらに備えた請求項１に記載の光源装置。
3. 前記波長板は、入射する前記第１色光の入射角が３０度以内において、少なくとも位相差の入射角依存性を有さない請求項２に記載の光源装置。
4. 前記反射部材は、前記波長板を透過した前記第１色光を、正のパワーによって反射する請求項２または３に記載の光源装置。
5. 前記蛍光部材と、前記波長板との間に配置され、前記第２領域部を透過した前記第１色光を平行光に変換する屈折光学系を、さらに備えた請求項１または２に記載の光源装置。
6. 前記波長板は、前記反射部材に光学的に接触した請求項５に記載の光源装置。
7. 前記屈折光学系は、前記波長板に光学的に接触した請求項６に記載の光源装置。
8. 第１色光を射出する光源と、
   前記第１色光が入射されることにより前記第１色光の少なくとも一部を前記第１色光とは異なる第２色光に変換する蛍光体を含む第１領域部と、前記第１色光を反射する反射面を有する第２領域部と、を有する蛍光部材と、
   前記反射面の少なくとも一部の面上に配置された波長板と、
   前記光源と前記蛍光部材との間の光路上に設けられ、前記光源から入射した前記第１色光、および前記第１色光が前記反射面により反射された光のうちいずれか一方を透過し他方を反射すると共に、前記第２色光を前記反射された光と同一の光路へ導く光路分離素子と、を備え、
   前記波長板を透過した前記第１色光は、前記反射面で反射され、再度前記波長板を透過する光源装置。
9. 前記波長板は、前記蛍光部材が駆動している場合に、光学軸が、該波長板に入射する前記第１色光の偏光方向に対して４５度となるように構成された請求項８に記載の光源装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の光源装置と、
    前記光源装置から射出された光を画像表示素子へ導く照明光学系と、
    前記照明光学系により導かれた光を用いて前記画像表示素子により生成された画像を投影する投射光学系と、
    を備えた画像表示装置。
11. 第１偏光方向を有する第１色光を射出する光源と、
    前記第１色光を蛍光体により第２色光に変換する第１領域部と、前記第１色光を透過させる第２領域部と、を有する蛍光部材と、
    前記第１色光と、前記第１色光の前記第１偏光方向に直交する第２偏光方向を有する光、および前記第２色光とを、異なる光路に導く光路分離素子と、
    前記光路分離素子により導かれた前記第１色光を円偏光に変換する波長板と、
    前記円偏光を反射する共に位相を反転させる反射部材と、
    を備え、
    前記光源から射出された前記第１色光の進行方向に沿って、前記光路分離素子、前記蛍光部材、前記波長板、前記反射部材の順に配置され、
    前記光源から射出された前記第１色光は、前記光路分離素子により導かれて前記蛍光部材に入射し、
    前記蛍光部材は、前記第１色光が前記第１領域部と前記第２領域部とに順次切り替えて入射するように駆動し、
    前記光源から射出された前記第１色光のうち、前記第１領域部に入射した光は、前記蛍光体により前記第２色光に変換されて、前記光路分離素子へ向かって反射し、
    前記光源から射出された前記第１色光のうち、前記第２領域部を透過した光は、前記波長板を透過し、前記反射部材で反射し、再び該波長板を透過することによって、前記第２偏光方向を有する光に変換され、前記第２領域部を再び透過して前記光路分離素子へ向かい、
    前記第１領域部および前記第２領域部によりそれぞれ順次射出される前記第２色光および前記第２偏光方向を有する光は、前記光路分離素子によって、前記光源から射出された前記第１色光とは異なる光路に導かれる光源装置。
12. 第１偏光方向を有する第１色光を射出する光源と、
    前記第１色光を蛍光体により第２色光に変換する第１領域部と、前記第１色光を円偏光に変換する波長板が、該円偏光を反射すると共に位相を反転させる反射部材の反射面上に形成された第２領域部と、を有する蛍光部材と、
    前記第１色光と、前記第１色光の前記第１偏光方向に直交する第２偏光方向を有する光、および前記第２色光とを、異なる光路に導く光路分離素子と、
    前記光源から射出された前記第１色光の進行方向に沿って、前記光路分離素子、前記蛍光部材の順に配置され、
    前記光源から射出された前記第１色光は、前記光路分離素子により導かれて前記蛍光部材に入射し、
    前記蛍光部材は、前記第１色光が前記第１領域部と前記第２領域部とに順次切り替えて入射するように駆動し、
    前記光源から射出された前記第１色光のうち、前記第１領域部に入射した光は、前記蛍光体により前記第２色光に変換されて、前記光路分離素子へ向かって反射し、
    前記光源から射出された前記第１色光のうち、前記第２領域部に入射した光は、前記波長板を透過し、前記反射面で反射し、再び該波長板を透過することによって、前記第２偏光方向を有する光に変換され、前記光路分離素子へ向かい、
    前記第１領域部および前記第２領域部によりそれぞれ順次射出される前記第２色光および前記第２偏光方向を有する光は、前記光路分離素子によって、前記光源から射出された前記第１色光とは異なる光路に導かれる光源装置。

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