JP2017135026A - 光源装置、照明装置及びプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー光の断面形状を容易に制御できる、光源装置、照明装置及びプロジェクターを提供する。
【解決手段】第１の半導体レーザー素子を含む発光部と、拡散部と、第１のコリメーターレンズを含むコリメート光学系と、を備え、第１の半導体レーザー素子から射出された第１の光は、拡散部を透過して、第１のコリメーターレンズに入射する光源装置に関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置、照明装置及びプロジェクターに関するものである。

近年、プロジェクターにおいて、高輝度且つ高出力な光が得られるレーザー光源が用いられている。例えば、下記特許文献１には、複数のレーザーダイオードからの光をコリメートレンズアレイと集光レンズとを用いて蛍光体層に入射させるプロジェクターが開示されている。

特開２０１２−１０８４８６号公報

ところで、上記プロジェクターにおいては、レーザー光の断面形状が制御されていないため、蛍光体層に局所的に強い光が照射され、蛍光体層の温度が上昇してしまう。すると、蛍光体層の発光効率が低下するといった問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、レーザー光の断面形状を容易に制御できる、光源装置、照明装置及びプロジェクターを提供することを目的とする。

本発明の第１態様に従えば、第１の半導体レーザー素子を含む発光部と、拡散部と、第１のコリメーターレンズを含むコリメート光学系と、を備え、前記第１の半導体レーザー素子から射出された第１の光は、前記拡散部を透過して、前記第１のコリメーターレンズに入射する光源装置が提供される。

第１態様に係る光源装置によれば、拡散部上に第１の光の光源像が形成され、その光源像は２次光源として働く。そのため、拡散部の位置を適宜変更することで、光源装置によって照射される被照射領域上における第１の光の断面形状を容易に調整することができる。よって、被照射領域上における第１の光の照度分布を容易に制御することができる。

上記第１態様において、前記拡散部は、前記第１の光が入射する第１の拡散素子を備え、前記第１の拡散素子は、前記第１のコリメーターレンズの焦点に配置されているのが好ましい。
この構成によれば、第１の拡散素子を透過した第１の光を第１のコリメーターレンズにより平行光に変換することができる。

上記第１態様において、前記第１の光が前記拡散部へ入射する際、前記第１の光の断面のアスペクト比は１であるのが好ましい。
この構成によれば、前記拡散部と光学的に共役な位置に配置された被照射領域上において第１の光の断面形状のアスペクト比を１に近づけることができる。よって、被照射領域上における第１の光の照度分布を均一化し易い。

上記第１態様において、前記発光部と前記拡散部との間における前記第１の光の発散角は、第１の方向よりも該第１の方向と直交する第２の方向の方が大きく、前記拡散部の拡散特性は、前記第１の方向よりも前記第２の方向の方が小さいのが好ましい。
この構成によれば、拡散部の拡散特性は、第１の光の発散角が比較的小さい第１の方向において比較的大きいため、第１の光の断面形状を容易に調整することができる。

本発明の第２態様に従えば、上記第１態様に係る光源装置と、前記光源装置から射出された光が入射する重畳光学系と、を備え、前記発光部は第２の半導体レーザー素子をさらに含み、前記コリメート光学系は、第２のコリメーターレンズをさらに含み、前記第２の半導体レーザー素子から射出された第２の光は、前記拡散部を透過して、前記第２のコリメーターレンズに入射する照明装置が提供される。

第２態様に係る照明装置によれば、断面形状が制御された第１の光及び第２の光が、重畳光学系によって被照射領域上において重畳されるので、被照射領域における照度の均一性を高めることができる。

本発明の第３態様に従えば、上記第２態様に係る照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。

第３態様に係るプロジェクターは、上記第２態様に係る照明装置を備えるので、均一な照度分布を有する画像を投射することができる。

本実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す上面図である。 半導体レーザーの要部構成を示す図である。 拡散素子による作用を示す図である。 拡散素子による作用を示す図である。 第１レンズアレイの光入射面を概念的に示した図である。 回転蛍光板の正面図である。 図５のＡ１−Ａ１断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

本実施形態に係るプロジェクターの一例について説明する。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクターは、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した３つの液晶光変調装置を備えている。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを備えている。

図１は、本実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す上面図である。
プロジェクター１は、図１に示すように、第１照明装置１００、第２照明装置１０２、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０、重畳レンズ１５０、色分離導光光学系２００、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００を備える。

本実施形態においては、後述のように、第１照明装置１００から射出される蛍光Ｙと、第２照明装置１０２から射出される青色光Ｂとが合成されることで白色光Ｗを形成する。当該白色光Ｗは第１レンズアレイ１２０に入射する。

第１レンズアレイ１２０は、ダイクロイックミラー８０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。複数の第１小レンズ１２２は、光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。

第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１３２は光軸１０１ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。

偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束を、直線偏光光に変換する。偏光変換素子１４０は、回転蛍光板３０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過させるとともに他方の直線偏光成分を光軸１０１ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を光軸１０１ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。

重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して被照明領域である、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍で互いに重畳させる。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、回転蛍光板３０からの光の面内光強度分布を均一にするインテグレータ光学系を構成する。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０及びリレーレンズ２６０，２７０を備える。色分離導光光学系２００は、第１照明装置１００および第２照明装置１０２からの白色光Ｗを赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂに分離し、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂをそれぞれが対応する液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する。

色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。

ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー２４０，２５０は青色光成分を反射する反射ミラーである。

ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、フィールドレンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、フィールドレンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、フィールドレンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。

液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調して各色光に対応するカラー画像を形成するものである。なお、図示を省略したが、各フィールドレンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置される。

クロスダイクロイックプリズム５００は、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する光学素子である。

このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。

（第１照明装置）
第１照明装置１００は、第１光源装置１００Ａ、ホモジナイザ光学系６０、ダイクロイックミラー８０、ピックアップ光学系９０、回転蛍光板３０及びモーター５０を備える。第１照明装置１００は特許請求の範囲の「照明装置」に相当し、第１光源装置１００Ａは特許請求の範囲の「光源装置」に相当する。ホモジナイザ光学系６０及びピックアップ光学系９０は特許請求の範囲の「重畳光学系」を構成する。

第１光源装置１００Ａは、第１光源１０、拡散部２０及び第１コリメート光学系６１を備える。

本実施形態において、第１光源１０の光軸を光軸１００ａｘとする。また、後述する回転蛍光板３０から射出される光の光軸を光軸１０１ａｘとする。光軸１００ａｘと光軸１０１ａｘとは同一平面内にあり、且つ互いに直交している。

光軸１００ａｘ上においては、第１光源１０と、拡散部２０と、第１コリメート光学系６１と、ホモジナイザ光学系６０と、ダイクロイックミラー８０とが、この順に並んで配置されている。また、光軸１０１ａｘ上においては、回転蛍光板３０と、ピックアップ光学系９０と、ダイクロイックミラー８０と、第１レンズアレイ１２０と、第２レンズアレイ１３０と、偏光変換素子１４０と、重畳レンズ１５０とが、この順に並んで配置されている。

第１光源１０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）Ｅを射出する複数の半導体レーザー１０ａを有する。第１光源１０は特許請求の範囲の「発光部」に相当する。なお、半導体レーザー１０ａとしては、４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出する半導体レーザーを用いることもできる。

図２は半導体レーザー１０ａの要部構成を示す図である。
図２に示すように、半導体レーザー１０ａは、青色光Ｅを射出する光射出面１３を有している。光射出面１３は、射出される青色光Ｅの主光線Ｅ１の方向から視て長手方向Ｗ１と短手方向Ｗ２とを有した、略矩形状の平面形状を有している。

ここで、光射出面１３の長手方向Ｗ１の幅と短手方向Ｗ２の幅との比（以下、アスペクト比と称す場合もある）は、３０：１以上とするのが好ましい。本実施形態において、光射出面１３の長手方向Ｗ１の幅は例えば４０μｍであり、光射出面１３の短手方向Ｗ２の幅は例えば、１μｍであるが、光射出面１３の形状はこれに限定されない。

半導体レーザー１０ａと拡散部２０との間において、青色光Ｅの短手方向Ｗ２における拡がりは、長手方向Ｗ１における拡がりよりも大きくなっている。本実施形態において、青色光Ｅの長手方向Ｗ１における拡がり角度は例えば２０°であり、短手方向Ｗ２における拡がり角度は例えば７０°である。本実施形態において、青色光Ｅの拡がり角度は、特許請求の範囲の「第１の光の発散角」に相当し、長手方向Ｗ１は特許請求の範囲の「第１の方向」に相当し、短手方向Ｗ２は特許請求の範囲の「第２の方向」に相当する。

青色光Ｅは、光射出面１３の近傍の位置Ｍ１において、長手方向Ｗ１を長軸とした楕円形状のスポットＢＳ１を有し、光射出面１３から十分に離間した位置Ｍ２において、短手方向Ｗ２を長軸方向とした楕円形状のスポットＢＳ２を有し、その中間の位置Ｍ３において、円形状（アスペクト比が１）のスポットＢＳ３を有している。

本実施形態において、図１に示すように、拡散部２０は、第１光源１０と第１コリメート光学系６１との間に配置されている。拡散部２０は、第１光源１０から射出された青色光Ｅを拡散透過させる。拡散部２０は、複数の拡散素子２０ａで構成されている。複数の拡散素子２０ａは、複数の半導体レーザー１０ａにそれぞれ対応して配置されている。

各半導体レーザー１０ａから射出された青色光Ｅは、対応する拡散素子２０ａ上にスポットを形成する。半導体レーザー１０ａとコリメーターレンズ６１ａとの間における拡散素子２０ａの位置を調整することで、青色光Ｅのスポットの形状を制御することが可能である。該スポットは２次光源として機能する。

本実施形態において、図１に示した複数の半導体レーザー１０ａのうち１つが特許請求の範囲の「第１の半導体レーザー素子」に相当し、この半導体レーザー１０ａから射出される青色光Ｅが特許請求の範囲の「第１の光」に相当し、この半導体レーザー１０ａに対応するコリメーターレンズ６１ａが特許請求の範囲の「第１のコリメーターレンズ」に相当し、この半導体レーザー１０ａに対応する拡散素子２０ａが特許請求の範囲の「第１の拡散素子」に相当する。
また、図１に示した複数の半導体レーザー１０ａのうち他の１つが特許請求の範囲の「第２の半導体レーザー素子」に相当し、この半導体レーザー１０ａから射出される青色光Ｅが特許請求の範囲の「第２の光」に相当し、この半導体レーザー１０ａに対応するコリメーターレンズ６１ａが特許請求の範囲の「第２のコリメーターレンズ」に相当する。

拡散素子２０ａは、例えば、スリガラス、ホログラフィックディフューザー、及びマイクロレンズアレイ等から構成される。また、拡散素子２０ａとしては、酸化バリウムや酸化マグネシウムの焼結材からなる薄板材を用いても良い。

ここで、拡散素子２０ａは、コリメーターレンズ６１ａの焦点に配置されている。このようにすれば、コリメーターレンズ６１ａは、拡散素子２０ａを透過した青色光Ｅを平行光に変換することができる。
また、拡散部２０（拡散素子２０ａ）は、青色光Ｅの断面のアスペクト比が１〜２である位置に配置するのが好ましい。

図３Ａ、図３Ｂは拡散素子２０ａの作用を示す図である。
図３Ａは第１光源装置１００Ａを長手方向Ｗ１と平行な方向から見た図であり、図３Ｂは第１光源装置１００Ａを短手方向Ｗ２と平行な方向から見た図である。いずれの図においても、一組の半導体レーザー１０ａ、拡散素子２０ａおよびコリメーターレンズ６１ａのみを図示してある。

拡散素子２０ａは、半導体レーザー１０ａから射出された青色光ＥがスポットＢＳ３を形成する位置Ｍ３に配置されている。実線で示した光線束Ｅａは、拡散素子２０ａが位置Ｍ３に配置されている場合に得られる光線束であり、破線で示した光線束Ｅｂは、比較例として拡散素子２０ａが配置されていない場合に得られる光線束である。また、一点鎖線で示した光線束Ｅｃは、別の比較例として、光を等方的に拡散させる等方性拡散素子を拡散素子２０ａの代わりに用いた場合に得られる光線束である。

等方性拡散素子を用いた場合、光が進む方向によらず、同じ程度に光が拡散される。そのため、拡散された光も、拡散される前の異方的な光の広がり方を反映して広がっていき、光線束Ｅｃが得られる。光線束Ｅｃの断面のアスペクト比は、光線束Ｅｂの断面のアスペクト比とほぼ同等である。

一方、本実施形態においては、拡散素子２０ａの拡散特性は、長手方向Ｗ１の方が短手方向Ｗ２よりも大きい。そのため、青色光Ｅは拡散素子２０ａによって、拡がり角の小さい長手方向Ｗ１において相対的に大きく拡散され、拡がり角の大きい短手方向Ｗ２において相対的に小さく拡散され、その結果、光線束Ｅａが得られる。

拡散素子２０ａの拡散特性の異方性を適宜設計することにより、断面形状のアスペクト比が略１の青色光Ｅをコリメーターレンズ６１ａに入射させることができる。拡散特性の調整方法としては、例えば、マイクロレンズアレイから構成された拡散素子２０ａの場合、長手方向Ｗ１と短手方向Ｗ２とでマイクロレンズの配列ピッチ、すなわち、レンズの曲率を異ならせればよい。

図１に示した第１コリメート光学系６１は、拡散部２０を透過した青色光Ｅを平行光束に変換する。第１コリメート光学系６１は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ６１ａで構成されている。複数のコリメーターレンズ６１ａは、複数の半導体レーザー１０ａ及び複数の拡散素子２０ａにそれぞれ対応して配置されている。本実施形態においては、コリメーターレンズ６１ａから射出された青色光Ｅの断面形状のアスペクト比は略１である。

ホモジナイザ光学系６０は、第１レンズアレイ６０ａおよび第２レンズアレイ６０ｂからなる。第１レンズアレイ６０ａは複数の小レンズ６０ａｍから構成され、第２レンズアレイ６０ｂは複数の小レンズ６０ｂｍから構成される。ホモジナイザ光学系６０からの青色光Ｅは、ダイクロイックミラー８０に入射する。

ダイクロイックミラー８０は、第１コリメート光学系６１からピックアップ光学系９０までの光路中に、光軸１００ａｘ及び光軸１０１ａｘに対して４５°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー８０は、青色光Ｂを反射し、赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光Ｙを通過させる。

ピックアップ光学系９０は、ホモジナイザ光学系６０と協働して、被照明領域において青色光Ｅの光強度分布を均一な状態（いわゆるトップハット分布）に変換する。具体的に、ピックアップ光学系９０は、青色光Ｅを回転蛍光板３０の蛍光体層４２に向かって集光させる機能と、回転蛍光板３０から射出される蛍光を略平行化する機能とを有する。ピックアップ光学系９０は、第１レンズ９２及び第２レンズ９４を備える。第１レンズ９２及び第２レンズ９４は、凸レンズからなる。

ここで、被照明領域において青色光Ｅの光強度分布を良好なトップハット形状とするには、ホモジナイザ光学系６０の第１レンズアレイ６０ａの小レンズ６０ａｍに対して青色光Ｅを効率良く入射させる必要がある。これは、各小レンズ６０ａｍに入射した光をピックアップ光学系９０により照明領域上で互いに重畳させることで、該照明領域である蛍光体層４２における照度分布を均一化するからである。

図４は第１レンズアレイ６０ａの光入射面を概念的に示した図である。なお、図４では、アスペクト比が１の青色光Ｅだけでなく、比較として、アスペクト比が１よりも小さい青色光Ｅ’も示している。
本実施形態では、上述のように、第１コリメート光学系６１（コリメーターレンズ６１ａ）から射出された青色光Ｅの断面形状のアスペクト比を略１に調整することができる。

図４に示すように、断面形状のアスペクト比が略１である青色光Ｅの断面積は、断面形状のアスペクト比が１よりも小さい青色光Ｅ’の断面積よりも大きい。そのため、小レンズ６０ａｍを小さくしなくても高い光重畳性能が得られるので、被照明領域を高い均一性で照明することができる。また、第１レンズアレイ６０ａを構成する小レンズ６０ａｍの数を減らすことができるので、製造が容易であり、第１レンズアレイ６０ａのコストを下げることができる。
したがって、本実施形態の第１照明装置１００によれば、拡散部２０を用いて青色光Ｅの断面のアスペクト比を略１に制御することで被照明領域（回転蛍光板３０の蛍光体層４２）を高い均一性で照明することができる。よって、照明光として明るい蛍光Ｙを得ることができる。

図５は、実施形態に係る回転蛍光板３０の正面図であり、図６は図５のＡ１−Ａ１矢視による断面図である。
回転蛍光板３０は、モーター５０により回転可能な円板４０と、蛍光体層４２とを備えている。図１、５に示すように、円板４０上に、蛍光体層４２が円板４０の周に沿って設けられている。蛍光体層４２は、例えば、リング形状からなる。回転蛍光板３０は、青色光が入射する側と同じ側に向けて蛍光Ｙを射出する。
円板４０は、例えば、アルミや銅といった放熱性に優れた金属製の円板から構成されている。

蛍光体層４２は、第１光源１０からの青色光Ｅによって励起されて、赤色光及び緑色光を含む蛍光Ｙを射出する。蛍光体層４２は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅを含有する層からなる。

図６に示すように、回転蛍光板３０は、円板４０上に接着層３３を介して誘電体多層膜３１及び蛍光体層４２が積層されている。蛍光体層４２の青色光Ｅが入射する面は、蛍光Ｙが射出される射出面４２ａでもある。

誘電体多層膜３１は、蛍光Ｙを高い効率で反射するように設計されている。そのため、誘電体多層膜３１は、入射した蛍光の大部分を図６の上方向（円板４０とは反対側）に向けて反射することが可能となっている。

接着層３３は、例えば、熱伝導性フィラーを含有した熱伝導性接着剤から構成される。これにより、蛍光体層４２の熱を円板４０側に効率良く伝達可能となっている。

（第２照明装置）
図１に戻り、第２照明装置１０２は、第２光源装置１０２Ａ、集光レンズ７６０、散乱板７３２及び第３コリメート光学系７７０と、を備える。第２照明装置１０２は特許請求の範囲の「照明装置」に相当し、第２光源装置１０２Ａは特許請求の範囲の「光源装置」に相当し、集光レンズ７６０は特許請求の範囲の「重畳光学系」に相当する。

第２光源装置１０２Ａは、第２光源７１０、拡散部７２０及び第２コリメート光学系７１１を備える。第２光源７１０の光軸は、第１光源１０の光軸１００ａｘと一致している。光軸１００ａｘ上においては、第２光源７１０と、拡散部７２０と、第２コリメート光学系７１１と、集光レンズ７６０と、散乱板７３２と、第３コリメート光学系７７０とが、この順に並んで配置されている。

第２光源７１０は、上記第１光源装置１００Ａの第１光源１０と同一の半導体レーザーからなる複数の半導体レーザー７１０ａを有する。複数の半導体レーザー７１０ａは、レーザー光からなる青色光Ｂを射出する。半導体レーザー７１０ａから射出された青色光Ｂの短手方向Ｗ２における拡がりは、長手方向Ｗ１における拡がりよりも大きくなっている（図２参照）。

拡散部７２０は、第２光源７１０と第２コリメート光学系７１１との間に配置されている。拡散部７２０は、第２光源７１０から射出された青色光Ｂを拡散透過させる。拡散部７２０は、複数の拡散素子７２０ａで構成されている。複数の拡散素子７２０ａは、複数の半導体レーザー７１０ａにそれぞれ対応して配置されている。なお、拡散素子７２０ａは、上記第１光源装置１００Ａの拡散素子２０ａと同一の構成からなる。そのため、拡散素子７２０ａにおける詳細な説明については省略する。

第２コリメート光学系７１１は、拡散部７２０を透過した青色光Ｂを平行光束に変換する。第２コリメート光学系７１１は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ７１１ａで構成されている。複数のコリメーターレンズ７１１ａは、複数の半導体レーザー７１０ａ及び複数の拡散素子７２０ａにそれぞれ対応して配置されている。

各半導体レーザー７１０ａから射出された青色光Ｂは、対応する拡散素子７２０ａ上にスポットを形成する。該スポットは２次光源として機能する。

集光レンズ７６０は、例えば凸レンズから構成され、第２光源装置１０２Ａからの複数の青色光Ｂを散乱板７３２付近に重畳（集光）する。散乱板７３２は、青色光Ｂの配光分布を、回転蛍光板３０から射出された蛍光Ｙの配光分布と同様なものに変換するために設けられている。

散乱板７３２は拡散素子７２０ａと光学的に共役な関係にある。そのため、拡散素子７２０ａ上に形成された２次光源の形状と相似なスポットが散乱板７３２上に形成される。したがって、半導体レーザー７１０ａとコリメーターレンズ７１１ａとの間における拡散素子７２０ａの位置を調整することで、２次光源の形状、すなわち散乱板７３２上に形成されるスポットの形状を制御することができる。

散乱板７３２に入射する青色光Ｂの集光度が高すぎると、散乱板７３２の温度が過剰に上昇し、変形や破損といった問題が生じるおそれがある。これに対し、本実施形態によれば、散乱板７３２上に形成されるスポットの形状を拡散素子７２０ａによって任意に制御することができるので、散乱板７３２に入射する青色光Ｂの集光度を下げることができる。よって、散乱板７３２の変形や破損といった不具合の発生を防止することができる。例えば、２次光源のアスペクト比が１の場合、散乱板７３２の特定の領域に青色光Ｂのエネルギーが集中することが避けられるため、散乱板７３２の変形や破損といった不具合の発生を、より効果的に防止することができる。

第３コリメート光学系７７０は、第１レンズ７７２と、第２レンズ７７４とを備え、散乱板７３２からの光を略平行化する。第１レンズ７７２及び第２レンズ７７４は、凸レンズからなる。

本実施形態において、第２照明装置１０２からの青色光Ｂはダイクロイックミラー８０で反射され、回転蛍光板３０から射出されダイクロイックミラー８０を透過した蛍光Ｙと合成されて白色光Ｗを形成する。

以上述べたように、本実施形態のプロジェクター１によれば、蛍光体層４２を均一に照明することで明るい蛍光Ｙを得ることができる上記第１照明装置１００を備えるので、該プロジェクター１は品質に優れた画像を表示することができる。また、本実施形態のプロジェクター１は、散乱板７３２の変形や破損が防止された上記第２照明装置１０２を備えるので、信頼性に優れたものとなる。

なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では拡散素子７２０ａは固定されている場合を例に挙げたが、拡散素子７２０ａを回転させるようにしてもよい。このようにすれば、半導体レーザー７１０ａから射出された青色光Ｂのスペックルを低減させることができる。

また、上記実施形態では、３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの液晶光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。

また、上記実施形態では、本発明による照明装置をプロジェクターに応用する例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用できる。

１…プロジェクター、１０…第１光源、１０ａ…半導体レーザー、２０…拡散部、２０ａ…拡散素子、６０…ホモジナイザー光学系、６１…第１コリメート光学系、６１ａ…コリメーターレンズ、１００…第１照明装置、１００Ａ…第１光源装置、１０２…第２照明装置、１０２Ａ…第２光源装置、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、６００…投写光学系、７１０…第２光源、７１０ａ…半導体レーザー、７１１…第２コリメート光学系、７１１ａ…コリメーターレンズ、７２０…拡散部、７２０ａ…拡散素子、７６０…集光レンズ、Ｅ，Ｅ’…青色光。

Claims (6)

1. 第１の半導体レーザー素子を含む発光部と、
   拡散部と、
   第１のコリメーターレンズを含むコリメート光学系と、を備え、
   前記第１の半導体レーザー素子から射出された第１の光は、前記拡散部を透過して、前記第１のコリメーターレンズに入射する
   光源装置。
2. 前記拡散部は、前記第１の光が入射する第１の拡散素子を備え、
   前記第１の拡散素子は、前記第１のコリメーターレンズの焦点に配置されている
   請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１の光が前記拡散部へ入射する際、前記第１の光の断面のアスペクト比は１である
   請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 前記発光部と前記拡散部との間における前記第１の光の発散角は、第１の方向よりも該第１の方向と直交する第２の方向の方が大きく、
   前記拡散部の拡散特性は、前記第１の方向よりも前記第２の方向の方が小さい
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
5. 請求項１乃至４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が入射する重畳光学系と、を備え、
   前記発光部は第２の半導体レーザー素子をさらに含み、
   前記コリメート光学系は、第２のコリメーターレンズをさらに含み、
   前記第２の半導体レーザー素子から射出された第２の光は、前記拡散部を透過して、前記第２のコリメーターレンズに入射する
   照明装置。
6. 請求項５に記載の照明装置と、
   前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
   前記画像光を投射する投射光学系と、を備える
   プロジェクター。

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