JP2020201449A - 光源装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光利用効率の高い光源装置及びプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、励起光を射出する光源部と、第１光入射面と第１光射出面と第１側面とを有する蛍光体と、第２光入射面と第２光射出面と第２側面とを有する導光体と、導光体の第２光射出面に対向して配置され、第２光射出面から射出された蛍光のうちの第１の偏光方向の第１偏光を反射し、第２光射出面から射出された蛍光のうちの第２の偏光方向の第２偏光を透過させる反射型偏光素子と、蛍光を反射する反射部材と、を備える。蛍光体は、第１光射出面と第２光入射面とが対向する位置に配置され、蛍光体および導光体よりも低い屈折率を有する第１低屈折率層が設けられている。反射部材は、第１側面に対向する第１反射面と、導光体の第２側面に対向する第２反射面と、第１低屈折率層に対向する第３反射面と、を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。

従来、プロジェクターに用いる光源装置として、励起光を射出するレーザー光源と、励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体と、導光体と、反射型偏光素子と、を有したものがある（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１１−１３８６２７号公報

反射型偏光素子においては、導光体内を伝播して光射出面から射出された光のうち所定の偏光成分のみを透過させ、それ以外の偏光成分を導光体内に向けて反射する。反射型偏光素子で反射された光は、導光体或いは蛍光体で反射されることによって、その一部が所定の偏光成分の光となり、反射型偏光素子を透過するようになる。これを複数回繰り返すことで、導光体の光射出面から射出される光の偏光方向が反射型偏光素子を透過可能な偏光方向に揃うことで、光の利用効率を高めている。

しかしながら、上記特許文献に記載の光源装置においては、反射型偏光素子で反射された光の一部が導光体の内面で全反射されず、外部に射出されることで光損失を生じさせるという問題があった。また、反射型偏光素子で反射されることで導光体の光入射面から射出された蛍光が、蛍光体に入射することなく光源装置の光学系の外部へ放出されるという問題があった。さらに、蛍光体から射出された蛍光が導光体に入射せずに光源装置の光学系の外部へ放出されるという問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明の第１態様の光源装置は、励起光を射出する光源部と、前記励起光が入射する第１光入射面と、前記励起光により励起されて生成される蛍光が射出される第１光射出面と、前記第１光入射面及び前記第１光入射面に交差する第１側面と、を有する蛍光体と、第２光入射面と、第２光射出面と、前記第２光入射面及び前記第２光射出面に交差する第２側面とを有し、内部に入射した光を伝播させる導光体と、前記導光体の前記第２光射出面に対向して配置され、前記第２光射出面から射出された前記蛍光のうちの第１の偏光方向の第１偏光を反射し、前記第２光射出面から射出された前記蛍光のうちの前記第１の偏光方向とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の第２偏光を透過させる反射型偏光素子と、前記蛍光を反射する反射部材と、を備え、前記蛍光体は、前記蛍光体の前記第１光射出面と前記導光体の前記第２光入射面とが対向する位置に配置され、前記蛍光体の前記第１光射出面と前記導光体の前記第２光入射面との間に、前記蛍光体および前記導光体よりも低い屈折率を有する第１低屈折率層が設けられており、前記反射部材は、前記蛍光体の前記第１側面に対向して設けられる第１反射面と、前記導光体の前記第２側面に対向して設けられる第２反射面と、前記第１低屈折率層に対向して設けられる第３反射面と、を有している。

上記第１態様の光源装置において、前記蛍光体の前記第１側面と前記反射部材の前記第１反射面との間に、前記蛍光体よりも低い屈折率を有する第２低屈折率層が設けられ、前記反射部材は、前記第２低屈折率層に対向して設けられる第４反射面を有していてもよい。さらに、前記導光体の前記第２側面と前記反射部材の前記第２反射面との間に、前記導光体よりも低い屈折率を有する第３低屈折率層が設けられ、前記反射部材は、前記第３低屈折率層に対向して設けられる第５反射面と、前記第４反射面に対向して設けられる第６反射面と、を有するのが望ましい。

上記第１態様の光源装置において、前記蛍光体の前記第１光射出面の大きさは、前記導光体の前記第２光入射面の大きさよりも小さく、前記反射部材は、前記導光体の前記第２光入射面に対向して設けられる第７反射面を有してもよい。

上記第１態様の光源装置において、前記蛍光体の前記第１光射出面の大きさは、前記導光体の前記第２光入射面の大きさよりも大きく、前記反射部材は、前記蛍光体の前記第１光射出面に対向して設けられる第８反射面を有してもよい。

上記第１態様の光源装置において、前記第１低屈折率層が第１の空気層で構成されてもよい。

上記第１態様の光源装置において、前記第２低屈折率層が第２の空気層で構成されてもよい。

上記第１態様の光源装置において、前記第３低屈折率層が第３の空気層で構成されてもよい。

上記第１態様の光源装置において、前記反射部材の前記第２反射面は、前記導光体の中間部よりも前記第２光入射面側に設けられていてもよい。

上記第１態様の光源装置において、前記導光体は、前記第２側面が前記第２光入射面及び前記第２光射出面に対して傾斜した形状を有するテーパーロッドであってもよい。

上記第１態様の光源装置において、前記光源部はレーザー光源を有してもよい。

本発明の第２態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える。

第１実施形態の光源装置の斜視図である。 光源装置の断面図である。 第２実施形態に係る光源装置の断面図である。 第３実施形態に係る光源装置の断面図である。 第４実施形態に係る光源装置の断面図である。 第５実施形態に係る光源装置の断面図である。 第６実施形態に係る光源装置の断面図である。 第７実施形態のプロジェクター１００を示す概略構成図である。 変形例に係る反射型偏光素子及びその周辺構造を示した図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の光源装置の斜視図である。図２は光源装置の断面図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

図１および図２に示すように、第１実施形態の光源装置１０は、光源部１１と、蛍光体１２と、導光体１３と、反射型偏光素子１４と、反射ミラー（反射部材）１５、を備えている。光源部１１、蛍光体１２、導光体１３及び反射型偏光素子１４は、光源装置１０の照明光軸ａｘに沿って配置される。

光源部１１は、レーザー光源１７と、集光光学系１８とを有する。レーザー光源１７は、蛍光体１２を励起する所定波長帯の励起光Ｌを射出する半導体レーザーから構成されている。レーザー光源１７は、１つの半導体レーザーを有していてもよいし、複数の半導体レーザーを有していてもよい。なお、レーザー光源１７は、異なる波長範囲のレーザー光を射出する半導体レーザーで構成されていてもよい。

集光光学系１８は、レーザー光源１７からの光を集光して蛍光体１２に入射させる。集光光学系１８は、１枚あるいは２枚以上のレンズから構成されている。

蛍光体１２は、励起光Ｌが入射する光入射面（第１光入射面）１２ａと、蛍光を射出する光射出面（第１光射出面）１２ｂと、光入射面１２ａ及び光射出面１２ｂに交差する４つの側面（第１側面）１２ｃと、を有する。蛍光体１２は、光源部１１から射出された励起光Ｌを吸収して励起される。励起光Ｌにより励起された蛍光体１２は、例えば４００〜５５０ｎｍの波長帯の青色光（蛍光）Ｌｂを射出する。本実施形態の蛍光体１２は、例えば、気孔を有する多結晶蛍光体で構成される。

青色光Ｌｂは非偏光の光である。本実施形態では、励起光Ｌを射出する励起光源としてレーザー光源１７を用いるので、所定波長帯を有する励起光Ｌによって蛍光体１２を励起することで青色光Ｌｂを効率良く生成することができる。

蛍光体１２の光入射面１２ａには、青色光Ｌｂを反射し、励起光Ｌを透過させるダイクロイック膜５が設けられている。この構成によれば、蛍光体１２内で生成されて光入射面１２ａ側に向かった青色光Ｌｂがダイクロイック膜５を反射することで、光射出面１２ｂから外部に効率良く取り出すことができる。よって、青色光Ｌｂの利用効率が向上する。
なお、蛍光体１２から射出される蛍光は青色光に限定されず、励起光の波長帯との組み合わせで、例えば４５０〜６５０ｎｍの波長帯の緑色光や５５０〜７００ｎｍの波長帯の赤色光であってもよい。

導光体１３は、光入射面（第２光入射面）１３ａと、光射出面（第２光射出面）１３ｂと、光入射面（第２光入射面）１３ａ及び光射出面１３ｂに交差する４つの側面（第２側面）１３ｃと、を有する。導光体１３は、光入射面１３ａから内部に入射した光を側面１３ｃで全反射させることで伝播させつつ、内部を伝播した光の一部を光射出面１３ｂから射出する。なお、導光体１３の中心軸１３Ｃは、光源装置１０の照明光軸ａｘに一致している。

光入射面１３ａは中心軸１３Ｃに交差（直交）する面であって、中心軸１３Ｃの一端側に位置する。光入射面１３ａには蛍光体１２から射出された青色光Ｌｂが入射する。光射出面１３ｂは中心軸１３Ｃに直交する面であって、中心軸１３Ｃの他端側に位置する。光射出面１３ｂは導光体１３内を伝播してきた光を外部に射出させる。

ここで、導光体１３における４つの側面１３ｃをそれぞれ側面１３ｃ１、側面１３ｃ２、側面１３ｃ３、側面１３ｃ４と称す。側面１３ｃ１と側面１３ｃ２とは互いに対向し、側面１３ｃ３と側面１３ｃ４とは互いに対向している。
側面１３ｃ１は光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂ各々の対応する１辺同士、具体的に照明光軸ａｘ方向に平面視した場合（以下、「単に平面視した場合」と称す）における上側の辺同士を接続する面である。側面１３ｃ２は光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂ各々の対応する１辺同士、すなわち平面視した場合における下側の辺同士を接続する面である。

側面１３ｃ３は光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂ各々の対応する１辺同士、すなわち平面視した場合における右側の辺同士を接続するとともに、側面１３ｃ１及び側面１３ｃ２各々の対応する１辺同士、すなわち平面視した場合における右側の辺同士を接続する面である。

側面１３ｃ４は光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂ各々の対応する１辺同士、すなわち平面視した場合における左側の辺同士を接続するとともに、側面１３ｃ１及び側面１３ｃ２各々の対応する１辺同士、すなわち平面視した場合における左側の辺同士を接続する面である。

本実施形態の導光体１３は、図１に示すように、中心軸１３Ｃに交差（直交）する断面形状が矩形となっており、矩形状の断面における面積が、光入射面１３ａから光射出面１３ｂに向かうにつれて次第に拡大するテーパー状となっている。すなわち、互いに向き合う側面１３ｃ同士の間隔は、光入射面１３ａ側よりも光射出面１３ｂ側の方が拡がっている。本実施形態の導光体１３は、側面１３ｃ（側面１３ｃ１〜１３ｃ４）が光入射面１３ａ及び光射出面１３ｂに対して傾斜した形状を持つテーパーロッドで構成される。

本実施形態の導光体１３は、例えばＢＫ７等のホウケイ酸ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス等を含む光学ガラス、水晶、およびサファイア等の透光性部材で構成されている。

反射型偏光素子１４は、導光体１３の光射出面１３ｂから射出された青色光Ｌｂを偏光分離する機能を有する。具体的に、反射型偏光素子１４は、青色光Ｌｂのうちの反射型偏光素子１４に対するＳ偏光Ｌｂｓ（第１の偏光方向の第１偏光）を反射し、青色光Ｌｂのうちの反射型偏光素子１４に対するＰ偏光Ｌｂｐ（第２の偏光方向の第２偏光）を透過させる。

反射型偏光素子１４は、例えば、ワイヤーグリッドで構成される。なお、反射型偏光素子１４は、上述の偏光分離特性を有していれば、有機や無機或いは結晶タイプの反射偏光板で構成してもよい。

本実施形態において、導光体１３の光射出面１３ｂと反射型偏光素子１４との距離は例えば１００μｍ以下に設定され、より好ましくは１０μｍ以下に設定される。光射出面１３ｂと反射型偏光素子１４との距離を上記範囲に設定することで、導光体１３から射出された青色光Ｌｂを反射型偏光素子１４に効率良く入射させることができる。よって、青色光Ｌｂを効率良く利用することができる。

本実施形態の光源装置１０では、蛍光体１２の光射出面１２ｂと導光体１３の光入射面１３ａとの間に生じる空間に第１低屈折率層１が設けられている。第１低屈折率層１は、蛍光体１２および導光体１３よりも低い屈折率を有する。本実施形態において、第１低屈折率層１は空気層（第１の空気層）１ａで構成される。

第１低屈折率層１の厚さは例えば１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下に設定される。蛍光体１２から射出される青色光Ｌｂの放射角は大きいため、第１低屈折率層１の厚さが大きくなり過ぎると、光入射面１３ａに取り込まれない成分が増えて光損失を生じるためである。

第１低屈折率層１は、導光体１３内を伝播して光入射面１３ａに所定角度で入射した光を全反射させる。なお、空気層１ａに代えて、蛍光体１２および導光体１３よりも屈折率の低い樹脂材料を第１低屈折率層１として光射出面１２ｂと光入射面１３ａとの間に生じる空間に配置してもよい。この場合、樹脂材料は、導光体１３に対して蛍光体１２を貼り付ける貼り付け部材としても利用可能である。

本実施形態において、蛍光体１２における光射出面１２ｂを平面視した場合の大きさは、導光体１３における光入射面１３ａを平面視した場合の大きさと略同一である。

反射ミラー１５は青色光Ｌｂを反射する。反射ミラー１５は、例えば銀、アルミニウム等の反射率の高い材料で構成されている。また、反射ミラー１５は誘電体多層膜で構成されても良い。

本実施形態の反射ミラー１５は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３と、第４部分３４と、を有している。本実施形態において、各部分３１〜３４は一体に形成されているが、各部分３１〜３４は別体で形成されていてもよい。

第１部分３１は蛍光体１２の側面１２ｃを枠状に囲むように配置された部分である。第１部分３１は、蛍光体１２の各側面１２ｃに対向して設けられる第１反射面３１ａを有している。

本実施形態の光源装置１０では、蛍光体１２の側面１２ｃと第１部分３１の第１反射面３１ａとの間に第２低屈折率層２が設けられている。第２低屈折率層２は、蛍光体１２よりも低い屈折率を有する。本実施形態において、第２低屈折率層２は空気層（第２の空気層）２ａで構成される。これにより、蛍光体１２の側面１２ｃは、蛍光体１２内を伝播する青色光Ｌｂを全反射可能となっている。

なお、空気層２ａに代えて、蛍光体１２よりも屈折率の低い樹脂材料を第２低屈折率層２として側面１２ｃと第１反射面３１ａとの間に生じる空間に配置してもよい。この場合、樹脂材料を蛍光体１２に対して第１部分３１を固定する固定部材として用いることもできる。

第２部分３２は導光体１３の側面１３ｃを枠状に囲むように設けられている。第２部分３２は、導光体１３の側面１３ｃに対向して設けられる第２反射面３２ａを有している。第２反射面３２ａは各側面１３ｃ（側面１３ｃ１〜１３ｃ４）各々の一部に対向するように設けられる。

本実施形態において、第２反射面３２ａは、導光体１３の側面１３ｃにおける導光体１３の中間部１３Ｍよりも光入射面１３ａ側に位置するように設けられている。なお、導光体１３の中間部１３Ｍとは、図２中において破線で示される位置に相当する部分であり、中心軸１３Ｃに沿う方向の中間部分を意味する。

本実施形態の光源装置１０では、導光体１３の側面１３ｃと第２部分３２の第２反射面３２ａとの間に第３低屈折率層３が設けられている。第３低屈折率層３は導光体１３よりも低い屈折率を有する。本実施形態において、第３低屈折率層３の厚さは例えば１μｍに設定する。第３低屈折率層３は空気層（第３の空気層）３ａで構成される。

第３部分３３は、第１部分３１及び第２部分３２を接続する部分である。第３反射面３３ａは第１低屈折率層１の周囲を枠状に囲むように設けられている。第３部分３３は、第１低屈折率層１に対向して設けられる第３反射面３３ａを有している。

なお、上記空気層３ａに代えて、導光体１３よりも屈折率の低い樹脂材料を第３低屈折率層３として側面１３ｃと第２反射面３２ａとの間に生じる空間に配置してもよい。この場合、導光体１３の側面１３ｃに塗布した樹脂材料を反射ミラー１５の保持部材として用いることができる。

第４部分３４は、第３部分３３の一端（図２中の左端）から中心軸１３Ｃに直交する方向に延びる部分である。第４部分３４は、第２低屈折率層２に対向して設けられる第４反射面３４ａを有する。第４反射面３４ａの一部は、蛍光体１２の光入射面１２ａに対向する。第４反射面３４ａと蛍光体１２の光入射面１２ａとは隙間を隔てて配置される。第４反射面３４ａと蛍光体１２の光入射面１２ａとの上記隙間には第２低屈折率層２が設けられている。すなわち、第２低屈折率層２として、空気層（第２の空気層）２ａが設けられている。なお、第４部分３４は、蛍光体１２の光入射面１２ａに入射する励起光Ｌの入射領域に干渉しない場所に設けられている。

続いて、本実施形態の光源装置１０による作用について説明する。
上記構成の光源装置１０において、光源部１１から射出された励起光Ｌは、蛍光体１２の光入射面１２ａに入射し、青色光Ｌｂを生成する。青色光Ｌｂは光入射面１３ａから導光体１３に入射し、側面１３ｃで全反射されつつ、光射出面１３ｂに向かって進行する。

本実施形態の光源装置１０では、第２部分３２の第２反射面３２ａと導光体１３の側面１３ｃとの間に第３低屈折率層３（空気層３ａ）を設けるため、光の全反射を利用することで、反射ミラー１５の光吸収によるロスを低減できる。

導光体１３内を進む青色光Ｌｂは、テーパー状の各側面１３ｃで全反射されるごとに角度変換されるため、光射出面１３ｂから射出される際、照明光軸ａｘに略平行な光として射出される。本実施形態の導光体１３によれば、テーパー形状を採用したので、光射出面１３ｂから青色光Ｌｂを略平行化して射出することができる。

導光体１３内に入射した青色光Ｌｂは、導光体１３内を全反射しながら伝播することで照度分布の均一性が向上した状態で光射出面１３ｂから射出される。導光体１３によって照度分布の均一性が高められた青色光Ｌｂは反射型偏光素子１４に入射する。

青色光ＬｂのＰ偏光Ｌｂｐは反射型偏光素子１４を透過する。反射型偏光素子１４を透過したＰ偏光Ｌｂｐは光源装置１０による照明光としての青色光ＷＬを生成する。青色光ＷＬは直線偏光（Ｐ偏光）で構成される。

一方、青色光ＬｂのＳ偏光Ｌｂｓは反射型偏光素子１４で反射され、導光体１３内に戻される。反射型偏光素子１４で反射されたＳ偏光Ｌｂｓは、側面１３ｃで全反射されつつ導光体１３内を光入射面１３ａ側に向かって進行する。

以下、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内に入射したＳ偏光Ｌｂｓを青色反射光Ｒｂと称す。
ここで、本実施形態の導光体１３はテーパー形状を有するため、青色反射光Ｒｂはテーパー状の各側面１３ｃで反射されるごとに角度変換される。これにより、青色反射光Ｒｂは光入射面１３ａに近づくにつれて側面１３ｃに対する入射角が大きくなる。したがって、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内を伝播する青色反射光Ｒｂの一部は、光入射面１３ａの近傍において全反射条件を満たさなくなる場合がある。

ここで、光入射面１３ａの近傍において全反射条件を満たさず導光体１３の側面１３ｃを透過した青色反射光Ｒｂの一部の光を透過青色光Ｒｂ１と称す。
本実施形態の導光体１３では、光入射面１３ａの近傍において透過青色光Ｒｂ１が導光体１３の側面１３ｃから外部に射出された場合でも、透過青色光Ｒｂ１を反射ミラー１５における第２部分３２の第２反射面３２ａで反射して導光体１３内に戻すことができる。よって、透過青色光Ｒｂ１の外部への漏れを抑制することで、光損失の発生を低減することができる。

第２部分３２の第２反射面３２ａで反射されて導光体１３内に戻された透過青色光Ｒｂ１は導光体１３内を全反射によって伝播した後に光射出面１３ｂから射出されて反射型偏光素子１４に入射する。

ここで、反射ミラー１５で反射された透過青色光Ｒｂ１は、反射ミラー１５の反射によって異なる偏光状態（非偏光）に変化する。よって、反射型偏光素子１４は、透過青色光Ｒｂ１のうちのＳ偏光Ｒｂ１ｓを反射し、透過青色光Ｒｂ１のうちのＰ偏光Ｒｂ１ｐを透過させるので、Ｐ偏光Ｒｂ１ｐを青色光ＷＬとして再利用することができる。

また、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内を伝播する青色反射光Ｒｂの一部は、光入射面１３ａを透過して蛍光体１２に入射することもある。蛍光体１２に入射した青色反射光Ｒｂは、蛍光体１２内部に存在する複数の気孔により後方散乱され、後方散乱光Ｒｂ２として導光体１３に入射する。後方散乱光Ｒｂ２は導光体１３内を伝播した後に光射出面１３ｂから射出されて反射型偏光素子１４に入射する。

後方散乱光Ｒｂ２は、蛍光体１２による後方散乱時に異なる偏光状態（非偏光）に変化される。反射型偏光素子１４は、後方散乱光Ｒｂ２のうちのＳ偏光Ｒｂ２ｓを反射し、後方散乱光Ｒｂ２のうちのＰ偏光Ｒｂ２ｐを透過させるので、後方散乱のうちのＰ偏光Ｒｂ２ｐを青色光ＷＬとして再利用することができる。

また、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内に入射する上述のＳ偏光Ｒｂ１ｓ及びＳ偏光Ｒｂ２ｓは導光体１３内を伝播するとともに第２部分３２の第２反射面３２ａによる反射又は蛍光体１２による後方散乱によって異なる偏光状態（非偏光）に変化されるので、同様に一部が青色光ＷＬとして再利用可能となる。

本実施形態の光源装置１０は、反射型偏光素子１４で反射した青色光Ｌｂの一部を青色光ＷＬとして再利用するため、高い光利用効率を実現することができる。

本実施形態の光源装置１０において、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３内を伝播して光入射面１３ａから射出された青色反射光Ｒｂの一部、例えば、光入射面１３ａと側面１３ｃとの接続部分から射出された光は蛍光体１２の光入射面１２ａと異なる方向に射出されるため、光入射面１２ａに入射し難くなる。ここで、光入射面１３ａから光入射面１２ａと異なる方向に射出される青色反射光Ｒｂの一部を青色反射光Ｒｂ３と称す。

本実施形態の光源装置１０において、光入射面１３ａから射出された青色反射光Ｒｂ３は反射ミラー１５の第３部分３３に入射する。第３部分３３の第３反射面３３ａは、青色反射光Ｒｂ３を反射して蛍光体１２内に戻すことができる。蛍光体１２に入射した青色反射光Ｒｂ３は、上述したように蛍光体１２内部に存在する複数の気孔により後方散乱され、非偏光として導光体１３内を伝播した後に光射出面１３ｂから射出されて導光体１３内を伝播して反射型偏光素子１４に再び入射する。

本実施形態の光源装置１０によれば、蛍光体１２で後方散乱された青色反射光Ｒｂ３の一部（Ｐ偏光）を青色光ＷＬとして再利用できる。このように本実施形態の光源装置１０は、光入射面１３ａから射出されて蛍光体１２の光入射面１２ａに入射しない青色反射光Ｒｂの一部を青色光ＷＬとして再利用するので、光損失の発生を低減できる。

また、本実施形態の光源装置１０において、光入射面１３ａから射出された青色反射光Ｒｂの一部が蛍光体１２の光入射面１２ａに入射することなく、第２低屈折率層２に直接入射する場合もある。ここで、光入射面１３ａから射出されて蛍光体１２の光入射面１２ａに入射することなく第２低屈折率層２に入射した青色反射光Ｒｂの一部を青色反射光Ｒｂ４と称す。

本実施形態の光源装置１０は、光入射面１３ａから射出されて第２低屈折率層２に入射した青色反射光Ｒｂ４が反射ミラー１５における第１部分３１の第１反射面３１ａで反射して蛍光体１２内に戻すことができる。蛍光体１２に入射した青色反射光Ｒｂ４は、上述したように蛍光体１２内で後方散乱されることで非偏光として導光体１３内を伝播した後に光射出面１３ｂから射出されて反射型偏光素子１４に入射する。よって、蛍光体１２で後方散乱された青色反射光Ｒｂ４の一部（Ｐ偏光）を青色光ＷＬとして再利用することができる。よって、光入射面１３ａから射出されて蛍光体１２の光入射面１２ａに入射しない青色反射光Ｒｂの一部を青色光ＷＬとして再利用することで、光損失の発生を低減することができる。

また、青色反射光Ｒｂ４の一部が蛍光体１２内に戻らず、第２低屈折率層２内をレーザー光源１７側に向かって伝播することも考えられる。このとき、本実施形態の反射ミラー１５によれば、第２低屈折率層２内をレーザー光源１７側に伝播した青色反射光Ｒｂ４の一部を第２低屈折率層２に対向して設けられる第４部分３４の第４反射面３４ａで反射して蛍光体１２の側面１２ｃ又は導光体１３の光入射面１３ａに戻すことができる。なお、第４反射面３４ａで反射された青色反射光Ｒｂ４の一部は異なる偏光状態（非偏光）に変化しているため、反射型偏光素子１４において一部（Ｐ偏光）が青色光ＷＬとして再利用される。

よって、本実施形態の光源装置１０によれば、光入射面１３ａから射出されて蛍光体１２の光入射面１２ａに入射しない青色反射光Ｒｂの一部（青色反射光Ｒｂ４）を青色光ＷＬとして再利用することで、光損失の発生を低減することができる。

また、本実施形態の光源装置１０において、蛍光体１２の光射出面１２ｂと導光体１３の光入射面１３ａとの間には第１低屈折率層１が設けられるため、光射出面１２ｂと光入射面１３ａとの間に隙間が生じている。そのため、蛍光体１２の光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂの一部は導光体１３の光入射面１３ａに入射しないおそれもある。

ここで、仮に反射ミラー１５が第２部分３２のみで構成されていた場合について考える。この場合、青色光Ｌｂの一部は導光体１３内に入射せず、照明光として取り出すことができず、光損失を生じるおそれがある。あるいは、青色光Ｌｂの一部は第２部分３２と導光体１３の側面１３ｃとの間に設けられた第３低屈折率層３内を伝播することで光源装置の光学系の外部に射出され、光損失を生じるおそれもある。

これに対し、本実施形態の光源装置１０によれば、光射出面１２ｂから射出されて導光体１３の光入射面１３ａに直接入射しない青色光Ｌｂの一部を第３部分３３の第３反射面３３ａで反射して導光体１３の光入射面１３ａに入射させることができる。よって、蛍光体１２の光射出面１２ｂから射出した青色光Ｌｂを導光体１３に効率良く取り込むことで光損失の発生を低減できる。

また、本実施形態の光源装置１０において、蛍光体１２内で生成された青色光Ｌｂは全反射条件を満たさず蛍光体１２の側面１３ｃを透過するおそれもある。この場合に、本実施形態の光源装置１０は、側面１３ｃを透過した青色光Ｌｂを第１部分３１の第１反射面３１ａで反射して蛍光体１２内に戻すことで光損失の発生を低減できる。

また、本実施形態の光源装置１０では、導光体１３がテーパー形状で構成されているため、青色光Ｌｂがテーパー状の各側面１３ｃで反射されるごとに角度変換されるため、光射出面１３ｂから照明光軸ａｘに略平行な青色光ＷＬとして射出することができる。

また、導光体１３がテーパー形状で構成されている場合、反射型偏光素子１４で反射されて光入射面１３ａ側に戻る光はテーパー状の各側面１３ｃで反射されるごとに角度変換されて側面１３ｃに対する入射角が大きくなる。これにより全反射条件を満たさなくなった光が導光体１３の側面１３ｃを透過して外部に射出されるおそれもある。

本実施形態の光源装置１０によれば、反射型偏光素子１４で反射されて光入射面１３ａ側に戻った光が全反射条件を満たさなくなる位置、具体的に導光体１３の中間部１３Ｍよりも光入射面１３ａ側に設けた反射ミラー１５の第２反射面３２ａで反射して導光体１３内に戻されるので、光損失の発生を低減できる。

また、本実施形態の光源装置１０では、光入射面１３ａ側に戻る光が全反射条件を満たさなくなる位置である光入射面１３ａの近傍に第２反射面３２ａを配置する構成としたので、第２反射面３２ａを導光体１３の側面１３ｃの全体に設ける場合に比べて反射ミラー１５が小型となり、コスト低減が図られる。

また、本実施形態の光源装置１０では、第３低屈折率層３を介して反射ミラー１５の第２反射面３２ａが導光体１３の側面１３ｃに対向配置されるため、第２反射面３２ａを側面１３ｃに直接設ける構成に比べて、第２反射面３２ａの光吸収による損失の発生を低減できる。本実施形態の光源装置１０では、導光体１３よりも低い屈折率を有する第３低屈折率層３として空気層３ａを設けるため、全反射を利用して効率良く光を反射させることができる。

また、本実施形態の光源装置１０では、光源部１１がレーザー光源１７を有するので、所定波長帯を有する励起光Ｌによって蛍光体１２を励起することで青色光Ｌｂを効率良く生成することができる。

また、本実施形態の光源装置１０は、導光体１３の光射出面１３ｂの形状が矩形状であるため、後述するようにプロジェクター用の光源装置として用いた場合に、矩形状の表示領域を有する光変調装置を照明するのに好適である。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る光源装置について図面を用いて説明する。本実施形態の光源装置と第１実施形態の光源装置との違いは反射ミラーの構成であり、それ以外の構成は共通である。以下の説明において、上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図３は第２実施形態に係る光源装置の断面図である。
図３に示すように、本実施形態の光源装置１０Ａは、光源部１１と、蛍光体１２と、導光体１３と、反射型偏光素子１４と、反射ミラー（反射部材）１１５、を備えている。

本実施形態の反射ミラー１１５は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分１３３と、第４部分３４と、を有している。第３部分１３３は、第１部分３１及び第２部分３２を接続する部分である。本実施形態の第３部分１３３は、第１実施形態の第３部分３３に比べて照明光軸ａｘに近い位置に突出した形状を有している。本実施形態の第３部分１３３は、第１低屈折率層１、第２低屈折率層２及び第３低屈折率層３に対向する部分を含む。

具体的に第３部分１３３は、第３反射面１３３ａと、第５反射面１３３ｂと、第６反射面１３３ｃと、を有している。第３反射面１３３ａは、第１低屈折率層１に対向して設けられる面である。第５反射面１３３ｂは、第３低屈折率層３に対向して設けられる面である。第６反射面１３３ｃは、第２低屈折率層２を挟んで第４反射面３４ａに対向する面である。

第３反射面１３３ａは蛍光体１２の側面１２ｃと略面一となるように配置されている。蛍光体１２における光射出面１２ｂの大きさは、導光体１３における光入射面１３ａの大きさと略同一である。そのため、第３反射面１３３ａは導光体１３の光入射面１３ａの端部と面一に配置されている。本実施形態において、第３反射面１３３ａは、照明光軸ａｘに沿う方向において、蛍光体１２の側面１２ｃと導光体１３の光入射面１３ａの端部１３ａ１とを結ぶ線上に位置する。第３反射面１３３ａは、光射出面１２ｂと導光体１３の光入射面１３ａとの間に生じる空間を塞ぐように設けられている。

本実施形態の光源装置１０Ａによれば、蛍光体１２の光入射面１２ａと異なる方向に向かって光入射面１３ａから射出された青色反射光Ｒｂ３が反射ミラー１１５における第３部分１３３の第３反射面１３３ａに入射して反射される。また、本実施形態の光源装置１０Ａによれば、照明光軸ａｘ側に突出する第３部分１３３が第２低屈折率層２を覆うため、光入射面１３ａから射出された青色反射光Ｒｂ３における第２低屈折率層２への入り込みを防止できる。
これにより、光入射面１３ａから射出された青色反射光Ｒｂ３が蛍光体１２内に戻される。よって、光入射面１３ａから射出された青色反射光Ｒｂ３を効率良く利用できるので、光損失の発生を低減できる。

また、本実施形態の光源装置１０Ａによれば、導光体１３の光入射面１３ａと異なる方向に向かって蛍光体１２の光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂを第３反射面１３３ａで反射して導光体１３に入射させることで光損失の発生を低減できる。具体的に本実施形態の光源装置１０Ａによれば、反射ミラー１１５を設けない場合に比べて光損失を９％程度低減できた。

また、本実施形態の光源装置１０Ａによれば、全反射条件を満たさず導光体１３の側面１３ｃを透過した透過青色光Ｒｂ１の一部を反射ミラー１５における第５反射面１３３ｂで反射して導光体１３内に戻すことができる。
また、本実施形態の光源装置１０Ａによれば、全反射条件を満たさず蛍光体１２の側面１３ｃを透過した青色光Ｌｂを第１反射面３１ａ、第４反射面３４ａ或いは第６反射面１３３ｃで反射して蛍光体１２内に戻すことで光損失の発生を低減できる。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態に係る光源装置について図面を用いて説明する。本実施形態の光源装置と第１実施形態の光源装置との違いは反射ミラーの構成及び蛍光体の光射出面の大きさと導光体の光入射面の大きさとの関係であり、それ以外の構成は共通である。以下の説明において、上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図４は第３実施形態に係る光源装置の断面図である。
図４に示すように、本実施形態の光源装置１０Ｂは、光源部１１と、蛍光体１２と、導光体１３と、反射型偏光素子１４と、反射ミラー（反射部材）２１５、を備えている。本実施形態において、蛍光体１２の光射出面１２ｂの大きさは、導光体１３の光入射面１３ａの大きさよりも小さい。

本実施形態の反射ミラー２１５は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分２３３と、第４部分３４と、を有している。第３部分２３３は、第１部分３１及び第２部分３２を接続する部分である。本実施形態の第３部分２３３は、第１部分３１の他端（図４中の右端）から照明光軸ａｘに直交し、且つ照明光軸ａｘから離れる方向に延びた後、第２部分３２に向かって折れ曲がって第２部分３２の一端（図４中の左端）に接続される。

第３部分２３３は、第１低屈折率層１に対向する第３反射面２３３ａを有している。本実施形態において、第３反射面２３３ａは、第２反射面３２ａと面一に設けられる。

本実施形態の光源装置１０Ｂでは、蛍光体１２の光射出面１２ｂの大きさが導光体１３の光入射面１３ａの大きさよりも小さい。
そのため、反射型偏光素子１４で反射されて導光体１３の光射出面１３ｂから射出された青色反射光Ｒｂの一部が蛍光体１２の光入射面１２ａに直接入射しない場合がある。

これに対し、本実施形態の光源装置１０Ｂによれば、青色反射光Ｒｂ３を第３反射面２３３ａで反射して蛍光体１２に入射させることができる。よって、本実施形態の光源装置１０Ｂにおいても青色反射光Ｒｂ３を青色光ＷＬとして再利用するので、高い光利用効率を得ることができる。

また、本実施形態の光源装置１０Ｂは、他の実施形態の光源装置と同様、蛍光体１２で生成した青色光Ｌｂを反射ミラー２１５で反射することで効率良く導光体１３内に取り込むことで高い光利用効率を実現できる。

（第４実施形態）
以下、本発明の第４実施形態に係る光源装置について図面を用いて説明する。本実施形態の光源装置と第３実施形態の光源装置との違いは反射ミラーの構成であり、それ以外の構成は共通である。以下の説明において、上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図５は第４実施形態に係る光源装置の断面図である。
図５に示すように、本実施形態の光源装置１０Ｃは、光源部１１と、蛍光体１２と、導光体１３と、反射型偏光素子１４と、反射ミラー（反射部材）３１５、を備えている。本実施形態において、蛍光体１２の光射出面１２ｂの大きさは、導光体１３の光入射面１３ａの大きさよりも小さい。

本実施形態の反射ミラー３１５は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３３と、第４部分３４と、を有している。第３部分３３３は、第１部分３１及び第２部分３２を連結する部分である。第３部分３３３は、第１部分３１の他端（図５中の右端）から照明光軸ａｘに沿って延びた後、照明光軸ａｘに直交し、且つ照明光軸ａｘから離れる方向に折れ曲がって第２部分３２の一端（図５中の左端）に接続される。

第３部分３３３は、第１部分３１の他端から照明光軸ａｘに沿って延びる部分に設けられた第３反射面３３３ａを有している。第３反射面３３３ａは、第１低屈折率層１に対向して設けられる。本実施形態において、第３反射面３３３ａは、第１反射面３１ａと面一となるように設けられている。第３反射面３３３ａは、照明光軸ａｘに直交する方向において、導光体１３の光入射面１３ａの端部１３ａ１よりも照明光軸ａｘの近い位置に設けられている。

また、第３部分３３３は、第２部分３２の一端から照明光軸ａｘに直交且つ照明光軸ａｘに近づく方向に延び、導光体１３の光入射面１３ａに沿って延びる部分を有する。第３部分３３３は、第３反射面３３３ａの他に、上述した光入射面１３ａに沿って延びる部分に設けられた第５反射面３３３ｂ及び第７反射面３３３ｃを有している。第５反射面３３３ｂ及び第７反射面３３３ｃは互いに面一に設けられている。

本実施形態において、第３反射面３３３ａは、照明光軸ａｘに対して直交する方向において、蛍光体１２の側面１２ｃと導光体１３の光入射面１３ａの端部１３ａ１との間に位置するように設けられている。すなわち、第３反射面３３３ａは、光射出面１２ｂと導光体１３の光入射面１３ａとの間に生じる空間に入り込むように設けられる。

本実施形態の光源装置１０Ｃによれば、導光体１３の光射出面１３ｂから蛍光体１２の光射出面１２ｂと異なる方向に射出された青色反射光Ｒｂの一部を第７反射面３３３ｃで反射して導光体１３内に戻すことができる。第７反射面３３３ｃで反射された青色反射光Ｒｂは非偏光に変化するので、一部の成分が青色光ＷＬとして再利用される。よって、高い光利用効率を実現することができる。
また、本実施形態の光源装置１０Ｃによれば、全反射条件を満たさず導光体１３の側面１３ｃを透過した透過青色光Ｒｂ１の一部を反射ミラー３１５における第５反射面３３３ｂで反射して導光体１３内に戻すことができる。
また、本実施形態の光源装置１０Ｃによれば、導光体１３の光射出面１３ｂから蛍光体１２の光射出面１２ｂと異なる方向に射出された青色反射光Ｒｂ３の一部を第３反射面３３３ａで反射することで蛍光体１２内に取り込むことができる。

また、本実施形態の光源装置１０Ｃによれば、蛍光体１２の光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂのうち導光体１３の光入射面１３ａに直接入射しない成分の光を第３部分３３３の第３反射面３３３ａで反射することで導光体１３内に取り込むことができる。

本実施形態の反射ミラー３１５では、照明光軸ａｘに沿う方向に平面視した場合に、第３低屈折率層３を覆うように第３部分３３３が設けられている。そのため、光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂは第３低屈折率層３に入射する前に第３反射面３３３ａで反射されるので、光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂが第３低屈折率層３内に入り込むことを抑制できる。よって、青色光Ｌｂが第３低屈折率層３内を伝播して光源装置１０Ｃの光学系の外部に射出されることによる光損失の発生を抑制できる。

（第５実施形態）
以下、本発明の第５実施形態に係る光源装置について図面を用いて説明する。本実施形態の光源装置と第１実施形態の光源装置との違いは蛍光体の光射出面の大きさと導光体の光入射面の大きさとの関係であり、それ以外の構成は共通である。以下の説明において、上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図６は第５実施形態に係る光源装置の断面図である。
図６に示すように、本実施形態の光源装置１０Ｄにおいて、蛍光体１２の光射出面１２ｂの大きさは、導光体１３の光入射面１３ａの大きさよりも大きい。
本実施形態の光源装置１０Ｄでは、蛍光体１２の光射出面１２ｂの大きさが導光体１３の光入射面１３ａの大きさよりも大きいため、蛍光体１２の光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂが導光体１３の光入射面１３ａに直接入射せず、光利用効率の低下を生じるおそれがある。

これに対し、本実施形態の光源装置１０Ｄによれば、蛍光体１２の光射出面１２ｂが導光体１３の光入射面１３ａよりも大きい構成においても、第３反射面３３ａによって光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂを反射して導光体１３の光入射面１３ａに良好に入射させることで青色光ＷＬとして利用可能とする。よって、高い光利用効率を実現できる。

（第６実施形態）
以下、本発明の第６実施形態に係る光源装置について図面を用いて説明する。本実施形態の光源装置と第２実施形態の光源装置との違いは蛍光体の光射出面の大きさと導光体の光入射面の大きさとの関係であり、それ以外の構成は共通である。以下の説明において、上記実施形態と共通の部材及び構成については同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。

図７は第６実施形態に係る光源装置の断面図である。
図７に示すように、本実施形態の光源装置１０Ｅは、光源部１１と、蛍光体１２と、導光体１３と、反射型偏光素子１４と、反射ミラー（反射部材）４１５、を備えている。本実施形態の光源装置１０Ｅにおいて、蛍光体１２の光射出面１２ｂの大きさは、導光体１３の光入射面１３ａの大きさよりも大きい。

本実施形態の反射ミラー４１５は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分４３３と、第４部分３４と、を有している。第３部分４３３は、第１部分３１及び第２部分３２を連結する部分である。第３部分４３３は、第２部分３２よりも照明光軸ａｘ側に突出した形状を有する。すなわち、第３部分４３３は、第１低屈折率層１、第２低屈折率層２及び第３低屈折率層３に対向する部分を含む。

具体的に第３部分４３３は、第３反射面４３３ａと、第５反射面４３３ｂと、第６反射面４３３ｃと、第８反射面４３３ｄと、を有している。第３反射面４３３ａは、第１低屈折率層１に対向する面である。第５反射面４３３ｂは、第３低屈折率層３に対向する面である。第６反射面４３３ｃは、第４部分３４における第４反射面３４ａに対向する面である。第８反射面４３３ｄは、蛍光体１２の光射出面１２ｂに対向する面である。本実施形態において、第６反射面４３３ｃ及び第８反射面４３３ｄは互いに面一となっている。

本実施形態の光源装置１０Ｅによれば、蛍光体１２の光射出面１２ｂが導光体１３の光入射面１３ａよりも大きい場合でも、光射出面１２ｂから導光体１３の光入射面１３ａと異なる方向に射出された青色光Ｌｂを反射ミラー４１５の第６反射面４３３ｃ又は第８反射面４３３ｄで反射して蛍光体１２に入射させることができる。よって、青色光Ｌｂが青色光ＷＬとして再利用されるので、高い光利用効率を実現できる。

また、本実施形態の光源装置１０Ｅは、光入射面１３ａと異なる方向に射出された青色光Ｌｂを反射ミラー４１５の第３反射面４３３ａで反射して導光体１３の光入射面１３ａに入射させることができる。よって、高い光利用効率を実現できる。

また、本実施形態の反射ミラー４１５では、照明光軸ａｘに沿う方向に沿って反射ミラー４１５を平面視した場合に、第３低屈折率層３が第３部分４３３で覆われている。これにより、蛍光体１２の光射出面１２ｂから射出されて第３低屈折率層３に向かう青色光Ｌｂは第３部分４３３の第８反射面４３３ｄ又は第３反射面４３３ａで反射される。よって、青色光Ｌｂにおける第３低屈折率層３への入り込みが抑制される。

本実施形態の光源装置１０Ｅによれば、光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂが第３低屈折率層３内を伝播して光源装置１０Ｅの光学系の外部に射出されることで光損失を生じるといった不具合の発生を抑制できる。

また、本実施形態の光源装置１０Ｅによれば、第５実施形態の光源装置１０Ｄと同様、蛍光体１２の光射出面１２ｂが導光体１３の光入射面１３ａよりも大きい構成においても、第３反射面４３３ａによって光射出面１２ｂから射出された青色光Ｌｂを反射して導光体１３の光入射面１３ａに良好に入射させることで青色光ＷＬとして利用可能とする。よって、高い光利用効率を実現できる。

（第７実施形態）
以下、本発明の第７実施形態について、図８を用いて説明する。
第７実施形態では、上記実施形態の光源装置を備えたプロジェクターの一例を示す。

図８は、第７実施形態のプロジェクター１００を示す概略構成図である。
図８において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態のプロジェクター１００は、赤色光用光源装置（光源装置）１０１Ｒと、緑色光用光源装置（光源装置）１０１Ｇと、青色光用光源装置（光源装置）１０１Ｂと、赤色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）１０２Ｒと、緑色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）１０２Ｇと、青色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）１０２Ｂと、赤色光用光射出側偏光板１０６Ｒ、緑色光用光射出側偏光板１０６Ｇ及び青色光用光射出側偏光板１０６Ｂと、１／２波長板１０８と、色合成素子１０３と、投射光学装置１０４と、を備えている。

本実施形態において、赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇおよび青色光用光源装置１０１Ｂの各々には、第１実施形態の光源装置１０が用いられている。

本実施形態のプロジェクター１００は、概略すると以下のように動作する。
赤色光用光源装置１０１Ｒから射出された赤色光ＬＲは、赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒに入射して変調される。
緑色光用光源装置１０１Ｇから射出された緑色光ＬＧは、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇに入射して変調される。
青色光用光源装置１０１Ｂから射出された青色光ＬＢは、青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂに入射して変調される。なお、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢはいずれも直線偏光（Ｐ偏光）である。

赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒにより変調された赤色光ＬＲ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇにより変調された緑色光ＬＧ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂにより変調された青色光ＬＢは、色合成素子１０３に入射して合成される。
色合成素子１０３により合成された光は、画像光として射出され、投射光学装置１０４によりスクリーンＳＣＲに拡大投射される。このようにして、フルカラーの投射画像が表示される。

以下、本実施形態のプロジェクター１００の各構成要素について説明する。
赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇ、および青色光用光源装置１０１Ｂは、射出光の色が異なるだけであって、装置構成は同様である。

一例として、赤色光用光源装置１０１Ｒは、蛍光体を励起することで概ね５８５ｎｍ〜７２０ｎｍの波長域を有する蛍光からなる赤色光ＬＲを効率良く生成する。緑色光用光源装置１０１Ｇは、蛍光体を励起することで概ね４９５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域を有する蛍光からなる緑色光ＬＧを効率良く生成する。青色光用光源装置１０１Ｂは、蛍光体を励起することで概ね３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域を有する蛍光からなる青色光ＬＢを効率良く生成する。

赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂの各々は、図示を省略するが、一対のガラス基板の間に液晶層が挟持した液晶パネルから構成される。
液晶層のモードは、ＴＮモード、ＶＡモード、横電界モード等、特に限定されない。赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂの各々は、赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇ、および青色光用光源装置１０１Ｂの各々から射出された光を画像情報に応じて変調する。

赤色光用光射出側偏光板１０６Ｒ、緑色光用光射出側偏光板１０６Ｇ及び青色光用光射出側偏光板１０６Ｂは、赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂの各々の光射出側に設けられている。赤色光用光射出側偏光板１０６Ｒ、緑色光用光射出側偏光板１０６Ｇ及び青色光用光射出側偏光板１０６Ｂは、赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇ、および青色光用光源装置１０１Ｂの各々から射出された光と異なる偏光方向の光（Ｓ偏光）を透過させる。

色合成素子１０３は、クロスダイクロイックプリズム等により構成されている。クロスダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造を有する。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、クロスダイクロイックプリズムの内面になる。クロスダイクロイックプリズムの内面では、赤色光が反射して緑色光が透過するダイクロイック面と、青色光が反射して緑色光が透過するダイクロイック面と、が互いに直交している。

クロスダイクロイックプリズムに入射した緑色光ＬＧは、２つのダイクロイック面を透過してそのまま射出される。クロスダイクロイックプリズムに入射した赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢは、いずれか一方のダイクロイック面で選択的に反射されて緑色光ＬＧの射出方向と同じ方向に射出される。このようにして、色合成素子１０３において、３つの色光が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学装置１０４に向けて射出される。

色合成素子１０３において、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを効率良く合成するためには、色合成素子１０３に入射する時点において、一方のダイクロイック面で反射する赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢがＳ偏光とされ、双方のダイクロイック面を透過する緑色光ＬＧがＰ偏光とされていることが望ましい。

ところが、赤色光用光源装置１０１Ｒ、緑色光用光源装置１０１Ｇ、および青色光用光源装置１０１Ｂの各々から射出されて上記赤色光用光射出側偏光板１０６Ｒ、緑色光用光射出側偏光板１０６Ｇ及び青色光用光射出側偏光板１０６Ｂの各々から射出される光は全てＳ偏光である。そのため、本実施形態において、３つの色光の光路のうち、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇと色合成素子１０３との間には、１／２波長板１０８が設けられている。これにより、色合成素子１０３に入射する３つの色光のうち、緑色光ＬＧのみをＰ偏光とすることができる。

投射光学装置１０４は、例えば複数のレンズにより構成されており、赤色光用液晶ライトバルブ１０２Ｒ、緑色光用液晶ライトバルブ１０２Ｇ、および青色光用液晶ライトバルブ１０２Ｂの各々により変調された光を投射する。すなわち、投射光学装置１０４は、色合成素子１０３から射出された画像光を被投射面であるスクリーンＳＣＲ上に投射する。

本実施形態のプロジェクター１００は、第１実施形態の光源装置１０を備えるので、光利用効率が高く明るい画像をスクリーンＳＣＲ上に表示することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、反射型偏光素子の構成はワイヤーグリッドに限定されず、偏光ビームスプリッターで構成してもよい。以下、反射型偏光素子の変形例について説明する。

図９は変形例に係る反射型偏光素子及びその周辺構造を示した図である。
図９に示すように、変形例の反射型偏光素子１１４は、２つの三角柱プリズム２１、２２と、２つの三角柱プリズム２１、２２の間に設けられた偏光分離膜２３と、直角プリズム２２の側面２２ａに設けられた反射ミラー２４と、を有する偏光ビームスプリッターで構成されている。

偏光分離膜２３は、導光体１３の光射出面１３ｂから射出された青色光Ｌｂを偏光分離する機能を有する。具体的に、偏光分離膜２３は、青色光Ｌｂのうちの反射型偏光素子１４に対するＳ偏光Ｌｂｓ（第１の偏光方向の第１偏光）を反射し、青色光Ｌｂのうちの反射型偏光素子１４に対するＰ偏光Ｌｂｐ（第２の偏光方向の第２偏光）を透過させる。

導光体１３の光射出面１３ｂと反射型偏光素子１１４との距離は例えば１００μｍ以下に設定され、より好ましくは１０μｍ以下に設定される。反射ミラー２４は、例えば銀、アルミニウム等の反射率の高い材料で構成される。

本変形例において、青色光ＬｂのＰ偏光Ｌｂｐは反射型偏光素子１１４において偏光分離膜２３を透過する。一方、青色光ＬｂのＳ偏光Ｌｂｓは反射型偏光素子１１４において偏光分離膜２３で反射される。なお、偏光分離膜２３で反射されたＳ偏光Ｌｂｓは、図３に示すように反射ミラー２４で反射された後に再び偏光分離膜２３で反射されて導光体１３に戻る成分の他、直接導光体１３内に戻る成分も含む。反射型偏光素子１１４で反射されたＳ偏光Ｌｂｓは、導光体１３内で全反射されつつ光入射面に向かって進行する。

このように本変形例の反射型偏光素子１１４においても、上記実施形態の反射型偏光素子１４と同様、青色光Ｌｂを偏光分離することができる。

光源装置を構成する各構成要素の形状、大きさ、数、配置、材料等の具体的な構成については、上記実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、反射ミラー１５，１１５，２１５，３１５，４１５を導光体１３の各側面１３ｃにおける一部に設ける場合を例に挙げたが、反射ミラー１５，１１５，２１５，３１５，４１５を導光体１３の各側面１３ｃにおける全体に設けてもよい。

また、上記実施形態においては、透過型のプロジェクターに本発明の光源装置を適用した場合の例について説明したが、本発明の光源装置は反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過する形態であることを意味する。「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射する形態であることを意味する。なお、光変調装置は、液晶ライトバルブに限られず、例えばデジタルマイクロミラーデバイスが用いられてもよい。

また、上記実施形態において、３つの液晶パネルを用いたプロジェクターの例を挙げたが、本発明は、１つの液晶ライトバルブのみを用いたプロジェクター、４つ以上の液晶ライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。

また、上記実施形態では、本発明の光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限定されない。本発明の光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

１…第１低屈折率層、１ａ，２ａ，３ａ…空気層、１ａ…空気層（第１の空気層）、２…第２低屈折率層、２ａ…空気層（第２の空気層）、３…第３低屈折率層、３ａ…空気層（第３の空気層）、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…光源装置、１１…光源部、１２…蛍光体、１２ａ，１２ｂ，１３ｂ…光射出面、１２ａ，１２ｂ，１３ａ…光入射面、１２ａ…光入射面（第１光射出面）、１２ｂ…光射出面（光射出面）、１２ｃ，１３ｃ，２２ａ，１３ｃ１，１３ｃ２，１３ｃ３，１３ｃ４…側面、１２ｃ…側面（第１側面）、１３…導光体、１３ａ…光入射面（第２光入射面）、１３ａ…入射面、１３ｂ…光射出面（第２光射出面）、１３ｃ…側面（第２側面）、１３Ｍ…中間部、１４，１１４…反射型偏光素子、１５，１１５，２１５，３１５，４１５…反射ミラー（反射部材）、１７…レーザー光源、３１ａ…第１反射面、３２ａ…第２反射面、３３ａ，１３３ａ，２３３ａ，３３３ａ，４３３ａ…第３反射面、３４ａ…第４反射面、１００…プロジェクター、１０１Ｂ…青色光用光源装置（光源装置）、１０１Ｇ…緑色光用光源装置（光源装置）、１０１Ｒ…赤色光用光源装置（光源装置）、１０２Ｂ…青色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、１０２Ｇ…緑色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、１０２Ｒ…赤色光用液晶ライトバルブ（光変調装置）、１０４…投射光学装置、１３３ｂ，３３３ｂ，４３３ｂ…第５反射面、１３３ｃ，４３３ｃ…第６反射面、３３３ｃ…第７反射面、４３３ｄ…第８反射面、Ｌ…励起光、Ｌｂ…青色光（蛍光）。

Claims (12)

1. 励起光を射出する光源部と、
   前記励起光が入射する第１光入射面と、前記励起光により励起されて生成される蛍光が射出される第１光射出面と、前記第１光入射面及び前記第１光入射面に交差する第１側面と、を有する蛍光体と、
   第２光入射面と、第２光射出面と、前記第２光入射面及び前記第２光射出面に交差する第２側面とを有し、内部に入射した光を伝播させる導光体と、
   前記導光体の前記第２光射出面に対向して配置され、前記第２光射出面から射出された前記蛍光のうちの第１の偏光方向の第１偏光を反射し、前記第２光射出面から射出された前記蛍光のうちの前記第１の偏光方向とは偏光方向が異なる第２の偏光方向の第２偏光を透過させる反射型偏光素子と、
   前記蛍光を反射する反射部材と、を備え、
   前記蛍光体は、前記蛍光体の前記第１光射出面と前記導光体の前記第２光入射面とが対向する位置に配置され、
   前記蛍光体の前記第１光射出面と前記導光体の前記第２光入射面との間に、前記蛍光体および前記導光体よりも低い屈折率を有する第１低屈折率層が設けられており、
   前記反射部材は、
   前記蛍光体の前記第１側面に対向して設けられる第１反射面と、
   前記導光体の前記第２側面に対向して設けられる第２反射面と、
   前記第１低屈折率層に対向して設けられる第３反射面と、を有している
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記蛍光体の前記第１側面と前記反射部材の前記第１反射面との間に、前記蛍光体よりも低い屈折率を有する第２低屈折率層が設けられ、
   前記反射部材は、前記第２低屈折率層に対向して設けられる第４反射面を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記導光体の前記第２側面と前記反射部材の前記第２反射面との間に、前記導光体よりも低い屈折率を有する第３低屈折率層が設けられ、
   前記反射部材は、
   前記第３低屈折率層に対向して設けられる第５反射面と、
   前記第４反射面に対向して設けられる第６反射面と、を有している
   ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記蛍光体の前記第１光射出面の大きさは、前記導光体の前記第２光入射面の大きさよりも小さく、
   前記反射部材は、前記導光体の前記第２光入射面に対向して設けられる第７反射面を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
5. 前記蛍光体の前記第１光射出面の大きさは、前記導光体の前記第２光入射面の大きさよりも大きく、
   前記反射部材は、前記蛍光体の前記第１光射出面に対向して設けられる第８反射面を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
6. 前記第１低屈折率層が第１の空気層で構成される
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光源装置。
7. 前記第２低屈折率層が第２の空気層で構成される
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の光源装置。
8. 前記第３低屈折率層が第３の空気層で構成される
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
9. 前記反射部材の前記第２反射面は、前記導光体の中間部よりも前記第２光入射面側に設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光源装置。
10. 前記導光体は、前記第２側面が前記第２光入射面及び前記第２光射出面に対して傾斜した形状を有するテーパーロッドである
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光源装置。
11. 前記光源部はレーザー光源を有する、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光源装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光源装置と、
    前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える
    ことを特徴とするプロジェクター。

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