JP6717197B2 - 光源装置およびプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源装置およびプロジェクタに関する。

従来、励起光源から出射された励起光を基板上に設けられた蛍光体層によって色変換し、色変換された各色の光を合成する光源装置が各種開発されている。このような光源装置が開示された文献として、たとえば特開２０１２−２４７４９１号公報（特許文献１）、特開２０１２−１１３２２４号公報（特許文献２）が挙げられる。

特許文献１に開示の光源装置は、第１固体光源および第２固体光源を含む複数の固体光源と、複数の固体光源をそれぞれ独立に駆動するための駆動手段と、輪帯状の第１蛍光体層および第２蛍光体層が同一の基板上に設けられた蛍光体ホイールとを備える。

第１固体光源から出射された励起光が、第１集光手段によって第１蛍光体層に集光されることにより、第１蛍光体層から第１の蛍光が発光される。第２固体光源から出射された励起光が、第１集光手段とは異なる第２集光手段によって第２蛍光体層に集光されることにより、第２蛍光体層から第１の蛍光とは異なる色光を有する第２の蛍光が発光される。

上述の構成を有することにより、特許文献１に開示の光源装置にあっては、複数の固体光源の点灯タイミングおよび強度を独立して制御し、蛍光体ホイールを回転させながら、複数の蛍光体層のそれぞれに対応する各固体光源からの励起光を集光させることにより、常に波長が同一の各蛍光を得ることができる。このような第１の蛍光および第２の蛍光を合成することにより、高強度の色光を得ることができる。

特許文献２に開示の光源装置にあっては、一方向に偏光方向が揃った偏光光を出射する光源と、光源から出された偏光光を、分割比率調整可能に複数の偏光光に分割できる光分割部材と、光分割部材から出射された複数の偏光光のそれぞれを異なる複数の色光に変換するための複数の光変換部材と、複数の光変換部材の配列と切換えにより、入射される複数の偏光光を同時に予め定められた順序に従い色変換する切換装置と、切換装置から同時に出射される異なる色に色変換された複数の色光を合成して出射する合成装置とを備える。

上述の構成を有することにより、特許文献２に開示の光源装置にあっては、偏光光の分割比率を調整することによって出射される照明光の色度を変化させることができる。

特開２０１２−２４７４９１号公報 特開２０１２−１１３２２４号公報

しかしながら、特許文献１に開示の光源装置にあっては、各蛍光体層に応じて固体光源および集光手段が必要となる。また、各蛍光体層に対応する固体光源から出射される励起光を導光するための光学経路も必要となるため、装置が大型化するとともに、複雑化するという問題がある。

特許文献２に開示の光源装置にあっては、光分割部材から出射された複数の偏光光のそれぞれは、光変換部材に直接入射される。また、切換装置によって色時分割され、光学変換部材である蛍光体層から発光された蛍光は、直接ロットインテグレータ等の合成装置に直接入射される。

このように、特許文献２に開示の光源装置にあっては、蛍光体層に励起光を集光させるための集光手段や、蛍光体層から発光された蛍光を色合成するためのダイクロイックフィルター等が設けられていないため、エタンデューが大きくなる。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、エタンデューが大きくならず、部品点数を削減し小型化が可能な光源装置およびプロジェクタを提供することにある。

本発明に基づく光源装置は、蛍光を励起するための励起光を出射する励起光源と、基板の表面上に配置され、上記励起光源から出射された上記励起光によって互いに異なる波長域を有する上記蛍光を発光する複数の蛍光体層と、上記複数の蛍光体層から発光され互いに異なる波長域を有する複数の上記蛍光を、互いに進行方位の異なる複数の平行光にする第１コリメート手段と、上記進行方位の異なる上記複数の平行光を同一光路に合成する合成手段とを、備える。

本発明に基づくプロジェクタは、上記に記載の光源装置と、上記光源装置から入射される光束を複数の各色光に分離する色分離手段と、上記色分離手段によって色分離された上記各色光に対応して設けられ、上記各色光の画像を表示する複数の画像表示素子と、上記複数の画像表示素子によって画像に応じて変調された画像光のそれぞれを同一光軸に合成する色合成手段と、上記色合成手段によって合成された画像光を投影する投影系と、を備える。

本発明によれば、エタンデューが大きくならず、部品点数を削減し小型化が可能な光源装置およびプロジェクタを提供することができる。

実施の形態１に係るプロジェクタの構成を模式的に示す図である。 図１に示すＩＩ線に示す方向から見た光源装置を模式的に示す図である。 レーザー光源とコリメートレンズとの配置の第１例を示す図である。 レーザー光源とコリメートレンズとの配置の第２例を示す図である。 レーザー光源とコリメートレンズとの配置の第３例を示す図である。 レーザー光源とコリメートレンズとの配置の第４例を示す図である。 図２に示すＰＢＳミラーにおいて、Ｐ偏光およびＳ偏光の波長と透過率との関係を示す図である。 図１に示す赤反射ミラーにおける波長と透過率との関係を示す図である。 図１に示す緑反射ミラーにおける波長と透過率との関係を示す図である。 図１に示す青反射ミラーにおける波長と透過率との関係を示す図である。 図１に示す蛍光体ホイールを示す図である。 図１に示すプロジェクタの一部を構成するカラープリズムユニットを示す正面図である。 実施の形態２に係るプロジェクタの構成を模式的に示す図である。 図１３に示すプロジェクタに具備されるＰＢＳミラーにおいて、Ｐ偏光およびＳ偏光の波長と透過率との関係を示す図である。 図１３に示す蛍光体ホイールを示す図である。 図１５に示す蛍光体ホイールの回転板表面におけるダイクロイック膜の波長と透過率との関係を示す図である。 実施の形態３に係るプロジェクタの構成を模式的に示す図である。 図１７に示す蛍光体ホイールを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係るプロジェクタの構成を模式的に示す図である。図２は、図１に示すＩＩ線に示す方向から見たプロジェクタに具備される光源装置を模式的に示す図である。図１および図２を参照して、本実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係るプロジェクタ６００は、光源装置１００と、照明光学系２００、ＴＩＲプリズムユニット３００、カラープリズムユニット４００、画像表示素子としてのＤＭＤ４５０および投影光学系５００を備える。

光源装置１００は、励起光源１０Ａ、励起光源１０Ｂ、コリメート手段２０、蛍光体ホイール３０、集光手段４０、および合成手段５０を含む。

励起光源１０Ａは、複数のレーザー光源１１を有する。励起光源１０Ａは、たとえば、図１中において基台上に縦８個×横７個のレーザー光源１１を並べて、これらを電気的に接続することにより構成される。レーザー光源１１としては、３７０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長を有する紫外光（励起光）を出射する半導体レーザーを採用することができる。レーザー光源１１は、紫外光を出射し、後述の折り返しミラー群２３、ＰＢＳミラーに対しＰ偏光となるように配置されている。

複数のレーザー光源１１のうち、励起光源１０Ａの一端側（図１中において左側）から２列のレーザー光源１１ａから出射される紫外光は、後述する赤色蛍光体層３３Ｒに集光される。複数のレーザー光源１１のうち、励起光源１０Ａの略中央部に位置する３列のレーザー光源１１ｂから出射される紫外光は、後述する緑色蛍光体層３３Ｇに集光される。複数のレーザー光源１１のうち、励起光源１０Ａの他端側（図１中において左側）から２列のレーザー光源１１ｃから出射される紫外光は、後述する青色蛍光体層３３Ｂに集光される。

励起光源１０Ｂは、複数のレーザー光源１２を有する。励起光源１０Ｂは、たとえば、図１中において基台上に縦４個×横６個のレーザー光源１２を並べて、これらを電気的に接続することにより構成される。レーザー光源１２としては、３７０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長を有する紫外光を出射する半導体レーザーを採用することができる。レーザー光源１２は、紫外光を出射し、後述の折り返しミラー群２３、ＰＢＳミラーに対しＳ偏光となるように配置されている。

複数のレーザー光源１２のうち、励起光源１０Ｂの一端側（図１中において左側）から２列のレーザー光源１２ａから出射される紫外光は、後述する赤色蛍光体層３３Ｒに集光される。複数のレーザー光源１２のうち、励起光源１０Ａの略中央部に位置する２列のレーザー光源１２ｂから出射される紫外光は、後述する緑色蛍光体層３３Ｇに集光される。複数のレーザー光源１２のうち、励起光源１０Ｂの他端側（図１中において右側）から２列のレーザー光源１２ｃから出射される紫外光は、後述する青色蛍光体層３３Ｂに集光される。

コリメート手段２０は、複数のコリメートレンズ２１、折り返しミラー群２３、ＰＢＳミラー２５を含む。コリメート手段２０は、複数のレーザー光源１１，１２から出射された励起光を進行方位の異なる複数の略平行光束群に変換する第２コリメート手段に相当する。

複数のコリメートレンズ２１のそれぞれは、複数のレーザー光源１１，１２のそれぞれに対応して配置されている。複数のコリメートレンズ２１は、複数のレーザー光源１１，１２と対峙するように配置されている。

図３から図６は、レーザー光源とコリメートレンズとの配置の第１例から第４例を示す図である。図３から図６を参照して、レーザー光源１１とコリメートレンズ２１との位置関係について説明する。レーザー光源とコリメートレンズとの配置の第１例から第４例のいずれにおいても、レーザー光源１１およびコリメートレンズ２１はアレイ状に配置されている。

図１および図３に示すように、レーザー光源１１とコリメートレンズ２１との配置の第１例にあっては、励起光源１０Ａの一端側および他端側に位置するレーザー光源１１ａ，１１ｃが、これに対応するコリメートレンズ２１ａ，２１ｃの中心線からずれた位置に配置されている。この場合においては、レーザー光源１１は、同一平面上に配置され、コリメートレンズ２１もレーザー光源１１から離れて位置する同一平面上に配置される。

具体的には、コリメートレンズ２１ａの中心線に沿って見た場合に、レーザー光源１１ａは、励起光源１０Ａの一端側に近づく方向にコリメートレンズ２１ａの中心線から離れて配置される。レーザー光源１１ｂは、コリメートレンズ２１ｂの中心線とレーザー光源１１ｂの中心とが重なるように配置されている。レーザー光源１１ｃは、励起光源１０Ａの他端側に近づくようにコリメートレンズ２１ｃの中心線から離れて配置される。

図４に示すように、レーザー光源１１とコリメートレンズ２１との配置の第２例にあっては、励起光源１０Ａの一端側および他端側に位置するレーザー光源１１ａ，１１ｃが、これに対応するコリメートレンズ２１ａ，２１ｃに対して傾斜している。具体的には、各行に配置されたレーザー光源１１ａ，１１ｃは、各行における励起光源１０Ａの中心線に向くように傾斜する。

図５に示すように、レーザー光源１１とコリメートレンズ２１との配置の第３例にあっては、励起光源１０Ａの一端側および他端側のレーザー光源１１ａ，１１ｃに対応するコリメートレンズ２１ａ，２１ｃが、レーザー光源１１ａ，１１ｃに対して傾斜している。具体的には、各行に配置されたコリメートレンズ２１ａ，２１ｃは、これに対応する各行における励起光源１０Ａの中心線を向くように傾斜する。

図６に示すように、レーザー光源１１とコリメートレンズ２１との配置の第４例にあっては、励起光源１０Ａの一端側および他端側のレーザー光源１１ａ，１１ｃおよびこれらに対応するコリメートレンズ２１ａ，２１ｃの両方が傾斜している。

具体的には、各行に配置されたレーザー光源１１ａ，１１ｃおよびこれに対応するコリメートレンズ２１ａ，２１ｃは、各行における励起光源１０Ａの中心線を向くように傾斜する。

図３から図６に示すように、励起光源１０Ａ，１０Ｂの一端側、中央側、他端側においてレーザー光源１１とコリメートレンズ２１の相対位置をそれぞれ変更することにより、励起光源１０Ａ，１０Ｂから出射された紫外光を進行角度の異なる３種類の平行光束に変換することができる。たとえば、３種類の平行光束は、５°ずつ進行方位が異なる。

具体的には、複数のレーザー光源１１ａから出射された紫外光のそれぞれは、コリメートレンズ２１ａによって進行方向ＤＲ１に進行する平行光束に変換される。複数のレーザー光源１１ｂから出射された紫外光のそれぞれは、コリメートレンズ２１ｂによって進行方向ＤＲ２に進行する平行光束に変換される。複数のレーザー光源１１ｃから出射された紫外光のそれぞれは、コリメートレンズ２１ｃによって進行方向ＤＲ３に進行する平行光束に変換される。

進行方向ＤＲ２は、複数のレーザー光源１１が配列される行方向および列方向に直交する方向にほぼ一致する。進行方向ＤＲ１および進行方向ＤＲ３のそれぞれは、進行方向ＤＲ２に対して５°の交差角を持って交差する。進行方向ＤＲ１と進行方向ＤＲ３とは１０°の交差角を持って交差する。

レーザー光源１２およびコリメートレンズ２１も、レーザー光源１１とコリメートレンズ２１との配置と同様に配置される。これにより、複数のレーザー光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃから出射された紫外光のそれぞれは、コリメートレンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃによって進行方向ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３に平行な方向に進行する平行光束に変換される。

図２に示すように、折り返しミラー群２３は、複数の折り返しミラー２２が階段状に配列されることにより構成される。レーザー光源１１からのＰ偏光方向の出射角はＳ偏光方向の出射角より小さく光束幅が狭くなるため、このように折り返しミラー２２を配置することにより、コリメートレンズ２１よって変換された複数の平行光束間の間隔を狭めることができる。この場合においては、複数の平行光束間の間隔が無いことが好ましい。

図１および図２に示すように、折り返しミラー群２３は、複数の平行光束から成る平行光束群を光束断面積が縮小された平行光束群に変換しつつ、これを集光手段４０に向けて反射する。具体的には、複数のレーザー光源１１ａから出射された紫外光は、光束断面積が縮小された平行光束群Ｌ１に変換される。複数のレーザー光源１１ｂから出射された紫外光は、光束断面積が縮小された平行光束群Ｌ２に変換される。複数のレーザー光源１１ｃから出射された紫外光は、光束断面積が縮小された平行光束群Ｌ３に変換される。これら複数の平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、光軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を有し、互いに進行方位が異なる。

光軸Ｃ２は、後述するコリメーターレンズ４１の光軸と一致する。光軸Ｃ１および光軸Ｃ３は、光軸Ｃ２に対して５°の交差角を持って交差する。光軸Ｃ１および光軸Ｃ３は、１０°の交差角を持って交差する。

折り返しミラー群２３から集光手段４０に至るまでの紫外光の光路上には、ＰＢＳミラー２５、ならびに、赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇおよび青反射ミラー５１Ｂを含む合成手段５０が配置されている。

ＰＢＳミラー２５は、Ｓ偏光を合成手段５０に向けて反射して、Ｐ偏光を合成手段５０に向けて透過させるように構成されている。ＰＢＳミラー２５は、平行光束群Ｌ２に対して４５°、平行光束群Ｌ１，Ｌ３に対して４５.２２°と略４５°で交差する。また、ＰＢＳミラー２５は、レーザー光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃから出射され、コリメートレンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃによって異なる方位に進行するように変換された平行光束に対しても同様に略４５°で交差する。

図７は、図２に示すＰＢＳミラーにおいて、Ｐ偏光およびＳ偏光の波長と透過率との関係を示す図である。図７は、ＰＢＳミラーの反射面に４５°の交差角を持って光を進入させた場合における、ＰＢＳミラー２５の透過率特性を示している。図７を参照して、ＰＢＳミラーの透過率特性について説明する。

図７に示すように、ＰＢＳミラー２５は、たとえば、３７０ｎｍ〜４１０ｎｍの波長域において、交差角４５°で交差するＰ偏光を透過させ、３５０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長域において、交差角４５°で交差するＳ偏光を反射させる。このようなＰＢＳミラー２５は、レーザー光源１１が上述の波長を有する紫外光を出射する場合に好適に用いることができる。

上述の特性を有するＰＢＳを用いることにより、複数のレーザー光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出射されコリメートレンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃによって変換された複数の平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、ＰＢＳミラー２５を透過する際に、レーザー光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃから出射され、コリメートレンズ２１ａ，２１ｂ，２１ｃによって異なる方位に進行するように変換された平行光束と合成される。これにより、ＰＢＳミラー２５を通過した平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の両方を含むこととなる。

再び、図１に示すように、赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇおよび青反射ミラー５１Ｂは、ダイクロイックフィルターによって構成され、所定の波長域を有する光を透過させるとともに、他の所定の波長域を有する光を反射可能に構成されている。

赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇおよび青反射ミラー５１Ｂは、赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇおよび青反射ミラー５１Ｂの反射面の法線方向のそれぞれが集光手段４０に含まれるコリメーターレンズ４１の光軸に対して４２．５°、４５．０°、４７．５°の角度を成すように配置される。赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇおよび青反射ミラー５１Ｂは、コリメーターレンズ４１に近い側からこの順で配置される。

ＰＢＳミラー２５を透過した平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、青反射ミラー５１Ｂに４２．５°、４７．５°、５２．５°の入射角を持ってそれぞれ入射して、これを透過する。

青反射ミラー５１Ｂを透過した平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、緑反射ミラー５１Ｇに４０．０°、４５．０°、５０.０°の入射角を持ってそれぞれ入射して、これを透過する。

緑反射ミラー５１Ｇを透過した平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、赤反射ミラー５１Ｒに３７．５°、４２．５°、４７．５°の入射角を持ってそれぞれ入射して、これを透過する。

図８から図１０は、赤反射ミラー、青反射ミラーおよび緑反射ミラーにおける波長と透過率との関係を示す図である。図８から図１０を参照して、赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇおよび青反射ミラー５１Ｂの透過率特性について説明する。

図８に示すように、赤反射ミラー５１Ｒは、３７０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長域において交差角３７．５°，４２．５°，４７．５°で交差する光をほぼ透過させ、６２０ｎｍ〜６７０ｎｍの波長域において、交差角３７．５°，４２．５°，４７．５°で交差する光を反射する。

赤反射ミラー５１Ｒがこのような透過率特性を有することにより、赤反射ミラー５１Ｒは、紫外光からなる複数の平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を上述のように透過させることができる。

図９に示すように、緑反射ミラー５１Ｇは、３７０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長域において交差角４０．０°，４５．０°，５０．０°で交差する光をほぼ透過させ、５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域において、交差角４０．０°，４５．０°，５０．０°で交差する光を反射する。

緑反射ミラー５１Ｇがこのような透過率特性を有することにより、緑反射ミラー５１Ｇは、紫外光からなる複数の平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を上述のように透過させることができる。

図１０に示すように、青反射ミラー５１Ｂは、３７０ｎｍ〜４１０ｎｍの波長域において交差角４２．５°，４７．５°，５２．５°で交差する光をほぼ透過させ、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域において、交差角４２．５°，４７．５°，５２．５°で交差する光を反射する。

青反射ミラー５１Ｂがこのような透過率特性を有することにより、青反射ミラー５１Ｂは、紫外光からなる複数の平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を上述のように透過させることができる。

再び図１に示すように、青反射ミラー５１Ｂ、緑反射ミラー５１Ｇ、および赤反射ミラー５１Ｒを透過した複数の平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ集光手段４０に到達する。集光手段４０は、コリメーターレンズ４１およびフィールドレンズ４２を含む。

平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、コリメーターレンズ４１およびフィールドレンズ４２を通過し、進行方位に応じて蛍光体ホイール３０上のそれぞれ異なる位置に集光される。具体的には、平行光束群Ｌ１は、後述する赤色蛍光体層３３Ｒ上に集光される。平行光束群Ｌ２は、後述する緑色蛍光体層３３Ｇ上に集光される。平行光束群Ｌ３は、後述する青色蛍光体層３３Ｂ上に集光される。

図１１は、図１に示す蛍光体ホイールを示す図である。図１および図１１を参照して、蛍光体ホイール３０について説明する。

図１および図１１に示すように、蛍光体ホイール３０は、いわゆる反射型のものであり、紫外光が入射する側に向けて蛍光を出射するように構成されている。蛍光体ホイール３０は、表面に反射膜３２が設けられた回転板（基板）３１、複数の蛍光体層としての赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇ、青色蛍光体層３３Ｂおよび駆動機構３５を含む。

回転板３１は、各種の蛍光体層を塗布するための部位である。回転板３１としては、各種の金属や樹脂から成る基板を採用することができる。たとえば、回転板３１として、アルミニウムから成る基板を採用することができる。

反射膜３２としては、たとえば蒸着等によって形成された銀のコーティング層を採用することができる。反射膜３２は、赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇ、青色蛍光体層３３Ｂから発光された各色の蛍光をフィールドレンズ４２に向けて反射する。

赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇおよび青色蛍光体層３３Ｂは、それぞれ反射膜３２上に設けられている。赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇおよび青色蛍光体層３３Ｂは、それぞれ輪帯状に設けられている。

赤色蛍光体層３３Ｒは、回転板３１の中央に設けられた駆動機構３５を囲むように設けられている。緑色蛍光体層３３Ｇは、赤色蛍光体層３３Ｒの径方向外側にてこれに隣接するように設けられている。青色蛍光体層３３Ｂは、緑色蛍光体層３３Ｇの径方向外側にてこれに隣接するように設けられている。

赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇおよび青色蛍光体層３３Ｂは、紫外光（励起光）を赤色光、緑色光および青色光に変換できる赤蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体を所望の濃度で含む合成樹脂溶液を反射膜３２上に塗布することにより形成される。

赤色蛍光体層３３Ｒに含まる赤色蛍光体は、赤色蛍光体層３３Ｒに集光された平行光束群Ｌ１の紫外光によって励起される。これにより、赤色蛍光体層３３Ｒから赤色の蛍光が発光される。

緑色蛍光体層３３Ｇに含まる赤色蛍光体は、緑色蛍光体層３３Ｇに集光された平行光束群Ｌ２の紫外光によって励起される。これにより、緑色蛍光体層３３Ｇから緑色の蛍光が発光される。

青色蛍光体層３３Ｂに含まる青色蛍光体は、青色蛍光体層３３Ｂに集光された平行光束群Ｌ３の紫外光によって励起される。これにより、青色蛍光体層３３Ｂから青色の蛍光が発光される。

駆動機構３５は、モータを含み、回転板３１を回転させる。回転板３１が回転することにより、常に発光していない蛍光体に紫外光を照射することができる。これにより、効率の良い発光を維持することができる。

また、上述のように反射膜３２が設けられることにより、赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇおよび青色蛍光体層３３Ｂから発光された各色の蛍光をフィールドレンズ４２側に向けて反射することができる。これにより、光の利用効率が向上する。

各色の蛍光体層から発光された各色の蛍光は、フィールドレンズ４２によってコリメーターレンズ４１に効率よく入射される。コリメーターレンズ４１に入射した各色の蛍光は、コリメーターレンズ４１によって互いに進行方位の異なる複数の平行光に変換される。

このように、フィールドレンズ４２およびコリメーターレンズ４１は、赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇおよび青色蛍光体層３３Ｂから発光され、互いに異なる波長域を有する複数の蛍光を互いに進行方位の異なる複数の略平行光にする第１コリメート手段としても機能する。

コリメーターレンズ４１に入射した緑色の蛍光は、コリメーターレンズ４１の光軸に平行な方向（光軸Ｃ２方向）に進行する。コリメーターレンズ４１に入射した赤色の蛍光および青色の蛍光は、それぞれ光軸Ｃ２に対して＋５°および−５°の交差角を有する光軸Ｃ１および光軸Ｃ３と平行な方向に進行する。

略平行光に変換された各色の蛍光は、合成手段５０に入射する。合成手段５０は、上述のような透過率特性を有する赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇおよび青反射ミラー５１Ｂによって構成されている。合成手段５０は、進行方位の異なる複数の略平行光を同一光路に合成する。

具体的には、平行光に変換された赤色の蛍光は、赤反射ミラー５１Ｒに入射角４７．５°で入射して、コリメーターレンズ４１の光軸と直交する方向に反射される。

平行光に変換された緑色の蛍光は、赤反射ミラー５１Ｒに入射角４２．５°で入射してこれを透過し、緑反射ミラー５１Ｇに入射角４５°で入射してコリメーターレンズ４１の光軸と直交する方向に反射される。

緑反射ミラー５１Ｇによって反射された緑色の蛍光は、赤反射ミラー５１Ｒに入射角４７．５°で入射してこれを透過し、赤色の蛍光と略同一光軸に合成される。

平行光に変換された青色の蛍光は、赤反射ミラー５１Ｒに入射角３７．５°で入射してこれを透過し、緑反射ミラー５１Ｇに入射角４０．０°で入射してこれを透過し、青反射ミラー５１Ｂに入射角４２．５°で入射してコリメーターレンズ４１の光軸と直交する方向に反射される。

青反射ミラー５１Ｂによって反射された青色の蛍光は、緑反射ミラー５１Ｇに入射角４５．０で入射してこれを透過し、赤反射ミラー５１Ｒに入射角４７．５°で入射してこれを透過し、赤色の蛍光および緑色の蛍光と略同一光軸（略同一光路）に合成される。

このように、長波長側から順次反射させることにより、赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇ、青反射ミラー５１Ｂを構成するダイクロイックフィルターの特性をバンドパスやバンドカットではなく、ショートカットの単純な特性にできる。これにより、赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇ、青反射ミラー５１Ｂが製造しやすくなるとともに、効率よく各色の蛍光を合成することができる。

略同一光軸に合成された各色の蛍光は、白色の照明光として、照明光学系２００に入射して、ＴＩＲプリズムユニット３００を通って、カラープリズムユニット４００に入射する。カラープリズムユニット４００に入射した照明光は、赤色、緑色、青色の各色光に色分離されて、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）４５０に入射する。ＤＭＤ４５０によって反射された各色光は、カラープリズムユニット４００、ＴＩＲプリズムユニット３００および投影光学系５００を順に通過してスクリーンに投影される。

照明光学系２００は、第１レンズアレイ２０１、第２レンズアレイ２０２、重ね合わせレンズ２０３、折り返しミラー２０４およびエントランスレンズ２０５を含む。

第１レンズアレイ２０１および第２レンズアレイ２０２は、インテグレータ光学系を構成する。第１レンズアレイ２０１は、合成された各色の蛍光（照明光）を多数の光束に分割するための複数のレンズセル２０１ａを有する。複数のレンズセル２０１ａは、照明光と直交する面内にマトリクス状に配置されている。レンズセル２０１ａは、ＤＭＤ４５０の表示部と略相似な形状を有する。

第２レンズアレイ２０２は、第１レンズアレイ２０１の複数のレンズセル２０１ａに対応する複数のレンズセル２０２ａを有する。第２レンズアレイ２０２は、重ね合わせレンズ２０３とともに、レンズセル２０１ａの像をＤＭＤ４５０上に重ね合わせる。これにより、ＤＭＤ４５０上での照度分布が均一化する。

エントランスレンズ２０５は、照明光をテレセントリックな光束にし、これをＴＩＲプリズムユニット３００に入射させる。

ＴＩＲプリズムユニット３００は、それぞれ略三角柱状の第１プリズム３１０と第２プリズム３２０とから成っており、各プリズム斜面間にエアギャップ層３１０ｇが設けてある。このＴＩＲプリズムユニット３００によって、ＤＭＤ４５０に対する入力光である照明光と出力光である投影光（画像光）との分離が行なわれる。

照明光学系２００から出射した照明光は、エアギャップ層３１１ｇを形成する斜面に全反射条件を満たす角度で第２プリズム３２０に入射し、当該斜面にて全反射してカラープリズムユニット４００に入射する。

図１２は、図１に示すプロジェクタの一部を構成するカラープリズムユニットを示す正面図である。図１２を参照して、カラープリズムユニット４００について説明する。

図１２に示すように、カラープリズムユニット４００は、各色の蛍光によって構成される照明光を赤色、緑色、青色の各色光に分解するとともに、後述のように各色の画像光を同一光軸に合成する。すなわち、カラープリズムユニット４００は、色分解機能と色合成機能とを兼用する。

カラープリズムユニット４００は、略三角柱形状を有するクリアプリズム４１０、赤プリズム４２０Ｒおよび青プリズム４２０Ｂ、ならびにブロック状の緑プリズム４２０Ｇが順次組み合わされることにより構成される。

赤プリズム４２０Ｒは、クリアプリズム４１０に対向する斜面４２１Ｒ、青プリズム４２０Ｂに対向する赤ダイクロイック面４２２Ｒおよび後述する赤用ＤＭＤ４５０Ｒに対向するプリズム端面４２３Ｒを有する。赤ダイクロイック面４２２Ｒは、赤色光を反射しつつ、青色光、緑色光を透過させるように構成されている。

青プリズム４２０Ｂは、赤プリズム４２０Ｒに対向する斜面４２１Ｂ、緑プリズム４２０Ｇに対向する青ダイクロイック面４２２Ｂおよび後述する青用ＤＭＤ４５０Ｂに対向するプリズム端面４２３Ｂを有する。青ダイクロイック面４２２Ｂは、青色光を反射しつつ、緑色光を透過させるように構成されている。

緑プリズム４２０Ｇは、青プリズム４２０Ｂに対向する斜面４２１Ｇおよび後述する緑用ＤＭＤ４５０Ｇに対向するプリズム端面４２３Ｇを有する。

クリアプリズム４１０と赤プリズム４２０Ｒとの間には、エアギャップ層４１１ｇが設けられている。このエアギャップ層４１１ｇは、投影光軸ＡＸに対して傾斜している。投影光軸ＡＸとエアギャップ層４１１ｇの法線からなる面は、ＴＩＲプリズムユニット３００のエアギャップ層３１１ｇの法線と投影光軸ＡＸを含む面と直交している。

赤プリズム４２０Ｒと青プリズム４２０Ｂとの間には、エアギャップ層４１２ｇが設けられている。このエアギャップ層４１２ｇは、投影光軸に対して傾斜している。投影光軸ＡＸとエアギャップ層４１２ｇの法線からなる面は、ＴＩＲプリズムユニット３００のエアギャップ層３１１ｇと投影光軸ＡＸからなる面と直交している。

エアギャップ層４１２ｇの傾斜方向は、クリアプリズム４１０と赤プリズム４２０Ｒによるエアギャップ層４１１ｇの傾斜方向とは逆方向である。

青プリズム４２０Ｂと緑プリズム４２０Ｇとの間には、エアギャップ層４１３ｇが設けられている。このエアギャップ層４１３ｇも投影光軸ＡＸに対して傾斜している。投影光軸ＡＸとエアギャップ層４１３ｇの法線からなる面は、ＴＩＲプリズムユニット３００のエアギャップ層３１１ｇの法線と投影光軸ＡＸを含む面と直交している。

エアギャップ層４１３ｇの傾斜方向は、クリアプリズム４１０と赤プリズム４２０Ｒによるエアギャップ層４１１ｇの傾き方向と同じ方向である。

クリアプリズム４１０の入出射面より入射した照明光は、クリアプリズム４１０を通過後、赤プリズム４２０Ｒに入射する。赤プリズム４２０Ｒに入射した照明光のうち、赤色光が赤ダイクロイック面４２２Ｒで赤色光が反射され、他の緑色光及び青色光はこれを透過する。

赤ダイクロイック面４２２Ｒで反射された赤色光は、クリアプリズム４１０側のエアギャップ層４１１ｇにより全反射され、赤プリズム４２０Ｒのプリズム端面４２３Ｒより射出して赤用ＤＭＤ４５０Ｒに入射する。

赤ダイクロイック面４２２Ｒを透過した緑色光と青色光のうち青色光は、青ダイクロイック面４２２Ｂで反射される。青ダイクロイック面４２２Ｂで反射された青色光は、赤ダイクロイック面４２２Ｒに隣接して設けられたエアギャップ層４１２ｇにより全反射され、青プリズム４２０Ｂのプリズム端面４２３Ｂより射出して青用ＤＭＤ４５０Ｂに入射する。

赤ダイクロイック面４２２Ｒを透過した緑色光と青色光のうち緑色光は、青ダイクロイック面４２２Ｂを透過して緑プリズム４２０Ｇのプリズム端面４２３Ｇより射出して緑用ＤＭＤ４５０Ｇに入射する。

赤用ＤＭＤ４５０Ｒ、青用ＤＭＤ４５０Ｂ、および緑用ＤＭＤ４５０Ｇは、反射型表示素子により構成される。赤用ＤＭＤ４５０Ｒ、青用ＤＭＤ４５０Ｂ、および緑用ＤＭＤ４５０Ｇは、多数のマイクロミラー（不図示）を含む。多数のマイクロミラーのそれぞれは、ＤＭＤの画像表示面において各画素（１画素）を構成する。個々のマイクロミラーの傾斜角度ないし姿勢は２つの状態に切換可能である。

２つの状態のうちの一方の状態（オン状態）のマイクロミラーは、ＴＩＲプリズムユニット３００を介して、後述する投影光学系５００に向かう画像光（投影光）となるように照明光を反射する。他方の状態（オフ状態）のマイクロミラーは、ＴＩＲプリズムユニット３００から外れた方向に向かう非投影光となるように照明光を反射する。

所望の画像情報に基づいて画素ごとに２つの状態を切り換えることにより、画像が表示される。各色の照明光は、当該画像に応じて変調されることにより画像光として上述の用に、ＴＩＲプリズムユニット３００に向けて射出される。

赤用ＤＭＤ４５０Ｒで反射された赤色の画像光は、赤プリズム４２０Ｒのプリズム端面４２３Ｒに入射してクリアプリズム４１０側のエアギャップ層４１１ｇで全反射された後、赤ダイクロイック面４２２Ｒで反射される。

青用ＤＭＤ４５０Ｂで反射された青色の画像光は、青プリズム４２０Ｂのプリズム端面４２３Ｂに入射して赤プリズム４２０Ｒ側のエアギャップ層４１２ｇで全反射された後、青ダイクロイック面４２２Ｂで反射される。青ダイクロイック面４２２Ｂで反射された画像光は、さらに赤ダイクロイック面４２２Ｒを透過する。

緑用ＤＭＤ４５０Ｇで反射された緑色の画像光は、緑プリズム４２０Ｇのプリズム端面４２３Ｇに入射して、青ダイクロイック面４２２Ｂおよび赤ダイクロイック面４２２Ｒを透過する。

そして、赤ダイクロイック面４２２Ｒを透過した赤色、青色、緑色の各色の画像光は、同一光軸に合成される。再び図１に示すように、クリアプリズム４１０の入射面４１０ａから射出して、ＴＩＲプリズムユニット３００に入射する。

ＴＩＲプリズムユニット３００に入射した画像光は、ここでは全反射条件を満たさないのでエアギャップ層３１１ｇを透過し、投影光学系（投影レンズ）５００によってスクリーンに投影される。

以上のような構成を有することにより、本実施の形態に係る光源装置１００にあっては、１つの蛍光体ホイール３０によって複数の蛍光を発生させ、これら蛍光を共通のコリメート手段によって互いに進行方位の異なる複数の略平行光に変換し、これら平行光を合成手段５０によって同一光路に合成することができる。

これにより、光源装置１００およびこれを備えたプロジェクタ６００にあっては、蛍光体ホイール３０から発散する蛍光を平行光に変換しつつ、蛍光体ホイール３０の数および光学経路を少なできるため、エタンデューが大きくならず、部品点数を削減し小型化が可能となる。また、蛍光体ホイール３０の数が少なくなることにより、駆動源となるモータも少なくなるため、より静かに光源装置１００を駆動させることができる。

また、本実施の形態においては、レーザー光源１１とコリメートレンズ２１の相対的な位置関係を変更することにより、共通の励起光源から出射される励起光を進行方位の異なる複数の平行光束群に変換することができる。これにより、平行光束群毎に励起光源（固体光源）を準備する必要がなくなるため、さらに部品点数を削減し小型化が可能となる。また、レーザー光源を使用することにより、蛍光体層上の限定した領域に集光しやすくなるため、光学系のエタンデューを小さくすることができる。

さらに、進行方位の異なる複数の平行光束群を蛍光体ホイール３０に集光するための集光手段と、蛍光体ホイール３０から発光された各色の蛍光をそれぞれ進行方位の異なる複数の略平行光に変換するコリメート手段とを共通にすることにより、より一層部品点数を削減し小型化が可能となる。

加えて、励起光源から蛍光体ホイール３０に至るまでの励起光の光路上に合成手段５０を配置する構成とすることにより、励起光の光路と、発光された蛍光の光路の空間を共有できる。これにより、さらに小型化が可能となる。

（実施の形態２）
図１３は、本実施の形態に係るプロジェクタの構成を模式的に示す図である。図１３を参照して、本実施の形態に係るプロジェクタ６００Ａについて説明する。

図１３に示すように、本実施の形態に係るプロジェクタ６００Ａは、実施の形態１に係るプロジェクタ６００と比較した場合に、光源装置１００Ａの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

光源装置１００Ａにあっては、励起光源１０Ａ，１０Ｂとして４４０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長の青色光を出射するものが採用されている。これに伴い、ＰＢＳミラーの透過率特性が実施の形態１に係るＰＢＳミラー２５と相違する。

図１４は、図１３に示すプロジェクタに具備されるＰＢＳミラーにおいて、Ｐ偏光およびＳ偏光の波長と透過率との関係を示す図である。図１４は、ＰＢＳミラーの反射面に４５°の交差角を持って光を進入させた場合における、ＰＢＳミラーの透過率特性を示している。図１４を参照して、ＰＢＳミラーの透過率特性について説明する。

図１４に示すように、ＰＢＳミラーは、たとえば、４３０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長域において、交差角４５°で交差するＰ偏光を透過させ、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの波長域において、交差角４５°で交差するＳ偏光を反射させる。このようなＰＢＳミラーは、レーザー光源１１が上述の波長を有する青色光を出射する場合に好適に用いることができる。

このような透過率特性を有するＰＢＳミラーを使用することにより、ＰＢＳミラーを通過した平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の両方を含むこととなる。これら平行光束群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、集光手段としてのコンデンサーレンズ７０により、蛍光体ホイール３０Ａ上のそれぞれ異なる位置に集光される。

また、光源装置１００Ａにあっては、蛍光体ホイール３０Ａは、いわゆる透過型のものであり、青色光が入射する側とは反対側に向けて蛍光を出射するように構成されている。

図１５は、図１３に示す蛍光体ホイールを示す図である。図１３および図１５を参照して、蛍光体ホイール３０Ａについて説明する。

図１３および図１５に示すように、蛍光体ホイール３０Ａは、青色光が入射する側とは反対側の表面にダイクロイック膜３２Ａが設けられた回転板３１Ａ、複数の蛍光体層としての赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇおよび拡散部３３Ｔおよび駆動機構３５を含む。

回転板３１Ａは、青色光を透過可能に構成されている。回転板３１Ａは、たとえば、ガラス、透明樹脂等から成る基板を採用することができる。ダイクロイック膜３２Ａは、たとえば、誘電体多層膜によって構成される。ダイクロイック膜３２Ａは、青色光を透過し赤色光及び緑色光を反射する。ダイクロイック膜３２Ａは、蛍光体層が形成される領域に設けられることが好ましい。

赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇは、それぞれダイクロイック膜３２Ａ上に設けられている。赤色蛍光体層３３Ｒ、緑色蛍光体層３３Ｇおよび拡散部３３Ｔは、それぞれ輪帯状に設けられている。

拡散部３３Ｔは、すりガラス等で構成される。拡散部３３Ｔは、集光された青色光のスペックルを軽減しつつ、青色光を拡散させる。

赤色蛍光体層３３Ｒは、回転板３１Ａの中央に設けられた駆動機構３５を囲むように設けられている。緑色蛍光体層３３Ｇは、赤色蛍光体層３３Ｒの径方向外側にてこれに隣接するように設けられている。拡散部３３Ｔは、緑色蛍光体層３３Ｇの径方向外側にてこれに隣接するように設けられている。なお、各色の蛍光を発光する複数の蛍光体層および青色光を透過、拡散させる拡散部３３Ｔの配置は、上述のように限定されず、適宜変更することができる。

回転板３１Ａおよびダイクロイック膜３２Ａと透過して赤色蛍光体層３３Ｒおよび緑色蛍光体層３３Ｇに集光した平行光束群Ｌ１，Ｌ２は、赤色蛍光体層３３Ｒおよび緑色蛍光体層３３Ｇに含まれる蛍光体を励起する。これにより、赤色蛍光体層３３Ｒおよび緑色蛍光体層３３Ｇから赤色および緑色の蛍光が発光される。

回転板３１Ａを透過して拡散部３３Ｔに集光した平行光束群Ｌ３は、拡散部３３Ｔに拡散されながらこれを透過する。

図１６は、図１５に示す蛍光体ホイールの回転板表面におけるダイクロイック膜の波長と透過率との関係を示す図である。図１６を参照して、回転板表面の透過率特性について説明する。

図１６に示すように、ダイクロイック膜３２Ａが設けられた回転板３１の表面にあっては、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域の光をほぼ透過させ、５１０ｎｍ以上の波長を有する光を反射する。

回転板３１Ａの表面がこのような透過率特性を有することにより、赤色蛍光体層３３Ｒおよび緑色蛍光体層３３Ｇによって発光された赤色および緑色の蛍光を効率よくフィールドレンズ４２側に向けて反射することができる。また、青色光を拡散部３３Ｔに導き、これをフィールドレンズ４２側に向けて透過させることができる。

再び図１３に示すように、赤色蛍光体層３３Ｒおよび緑色蛍光体層３３Ｇから発光された赤色および緑色の蛍光、ならびに拡散部３３Ｔによって拡散された青色光は、第１コリメート手段としてのフィールドレンズ４２およびコリメーターレンズ４１によってそれぞれ平行光束に変換される。

平行光束に変換された赤色および緑色の蛍光ならびに青色光は、合成手段５０によって同一光軸の光束に合成され、照明光として照明光学系２００に向けて出射される。照明光学系２００に入射された照明光は、ＴＩＲプリズムユニット３００を通過し、カラープリズムユニット４００によって色分解される。

カラープリズムユニット４００によって色分解された各色の照明光は、ＤＭＤ４５０によって反射され、画像光としてからカラープリズムユニット４００に入射する。カラープリズムユニット４００に入射した各色の画像光は、同一光軸に合成され、ＴＩＲプリズムユニット３００を通過して、投影光学系５００によってスクリーンに投影される。

本実施の形態にあっても、蛍光体ホイール３０Ａは１つのみ設けられており、蛍光体ホイール３０Ａによって複数の蛍光を発生させ、これら蛍光を共通のコリメート手段によって互いに進行方位の異なる複数の略平行光に変換し、これら平行光を合成手段５０によって同一光路に合成することができる。これにより、光源装置１００Ａおよびこれを備えたプロジェクタ６００Ａにあっては、エタンデューが大きくならず、部品点数を削減し小型化が可能となる。

また、励起光が合成手段５０を透過しないため、合成手段の各ミラーに励起光を透過させる機能が不要となり、より製造しやく簡素化された構成を有するミラーを使用することができる。

なお、本実施の形態においては、レーザー光源１２として、青色のレーザー光源を使用することにより蛍光体ホイールにおいて青色蛍光体層を省略する場合を例示して説明したが、これに限定されず、紫外光のレーザー光源を使用してもよい。この場合には、蛍光体ホイール３０Ａにおいて、拡散部３３Ｔに代えて青色蛍光体層３３Ｂを設けて、ダイクロイック膜３２Ａとして紫外光を透過し、赤色、緑色、青色の波長域を有する光を反射する特性を有するものを使用することが好ましい。

（実施の形態３）
図１７は、本実施の形態に係るプロジェクタの構成を模式的に示す図である。図１７を参照して、本実施の形態に係るプロジェクタ６００Ｂについて説明する。

図１７に示すように、本実施の形態に係るプロジェクタ６００Ｂは、実施の形態１に係るプロジェクタ６００と比較した場合に、光源装置１００Ｂの蛍光体ホイール３０Ｂの構成および照明光学系２００Ｂから投影光学系５００までの構成が相違する。

プロジェクタ６００Ｂは、光源装置１００Ｂ、照明光学系２００Ｂと、色分離手段としての色分離光学系２５０、画像表示素子としての液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂと、色合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム４８０および投影光学系５００を備える。

光源装置１００Ｂは、実施の形態１の光源装置１００と比較した場合に、蛍光体ホイール３０Ｂの構成および位置が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

図１８は、図１７に示す蛍光体ホイールを示す図である。図１８を参照して、蛍光体ホイール３０Ｂについて説明する。

図１８に示すように、回転板３１の中央側から径方向外側に向けて、青色蛍光体層３３Ｂ、緑色蛍光体層３３Ｇ、赤色蛍光体層３３Ｒが順に設けられていてもよい。この場合においては、青色蛍光体層３３Ｂは、回転板３１の中央に設けられた駆動機構３５を囲むように設けられる。緑色蛍光体層３３Ｇは、青色蛍光体層３３Ｂの径方向外側にてこれに隣接するように設けられる。赤色蛍光体層３３Ｒは、緑色蛍光体層３３Ｇの径方向外側にてこれに隣接するように設けられる。

また、蛍光体ホイール３０Ｂの中心位置は、コリメーターレンズ４１の光軸よりも第１レンズアレイ２０１側に位置する。

このように、蛍光体ホイール３０Ｂを構成および配置した場合であっても、各蛍光体層から発光された各色の蛍光を、フィールドレンズ４２、コリメーターレンズ４１赤反射ミラー５１Ｒ、緑反射ミラー５１Ｇおよび青反射ミラー５１Ｂを用いて略同一光軸に合成することができる。

再び図１７に示すように、照明光学系２００Ｂは、第１レンズアレイ２０１、第２レンズアレイ２０２、重ね合わせレンズ２０３、偏光変換プリズムアレイ２０７を含む。

第１レンズアレイ２０１と第２レンズアレイ２０２とによって、インテグレータ光学系を構成している。第１レンズアレイ２０１は、液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂの表示部と略相似な形状のレンズセルで蛍光光束を多数の光束に分割し、第２レンズアレイ２０２のレンズセルに集光させている。

第２レンズアレイ２０２の各レンズセルは、対応する第１レンズアレイ２０１のレンズセルの像を液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂの表示部に形成し、重ね合わせレンズ２０３によって各レンズセルの像を液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂ上で重ね合せている。これにより、液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂ上での照度分布を均一化することができる。

第２レンズアレイ２０２と蛍光体光源が略共役であるため、第２レンズアレイ２０２近傍には複数の２次光源像が形成されている。偏光変換プリズムアレイ２０７は、偏光分離コートがなされたプリズムアレイを接合して製造され、これらの２次光源像を偏光方向の異なる２つの直線偏光に分離し、偏光分離面でＳ偏光と反射しＰ偏光を透過させる。そして、偏光変換プリズムアレイ２０７のＰ偏光の光路上に貼られた位相板によって、２次光源像のＰ偏光をＳ偏光に揃えて照明光を直線偏光へと変換し、色分離光学系２５０に出射する。

色分離光学系２５０は、照明光学系２００Ｂから出射された照明光を赤、緑、青色に３つの色光に分離して、それぞれ液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂに入射させるものである。

色分離光学系２５０は、赤透過ダイクロイックミラー２５１Ｒ、青透過ダイクロイックミラー２５１Ｂ、反射ミラー２５６，２５７，２５８、リレーレンズ２６１，２６２およびフィールドレンズ２６５Ｒ，２６５Ｇ，２６５Ｂを含む。

赤透過ダイクロイックミラー２５１Ｒは、赤色光を透過させ、緑色光および青色光を反射させる。青透過ダイクロイックミラー２５１Ｂは、青色光を透過させ、緑色光を反射させる。

照明光学系２００Ｂから出射した照明光のうち赤色光は、赤透過ダイクロイックミラー２５１Ｒを透過する。赤透過ダイクロイックミラー２５１Ｒを透過した赤色光は、反射ミラー２５６によって反射され、フィールドレンズ２６５Ｒを通過する。フィールドレンズ２６５Ｒを通過した赤色光は、赤色光用の液晶パネル４７０Ｒの表示部に入射する。

照明光学系２００Ｂから出射した照明光のうち緑色光および青色光は、赤透過ダイクロイックミラー２５１Ｒによって反射される。赤透過ダイクロイックミラー２５１Ｒによって反射された緑色光および青色光のうち緑色光は、青透過ダイクロイックミラー２５１Ｂによって反射され、フィールドレンズ２６５Ｇを通過する。フィールドレンズ２６５Ｇを通過した緑色光は、緑色光用の液晶パネル４７０Ｇの表示部に入射する。

赤透過ダイクロイックミラー２５１Ｒによって反射された緑色光および青色光のうち青色光は、青透過ダイクロイックミラー２５１Ｂを透過して、リレーレンズ２６１、反射ミラー２５７、リレーレンズ２６２、反射ミラー２５８を順に経てフィールドレンズ２６５Ｂを通過する。フィールドレンズ２６５Ｂを通過した青色光は、青色光用の液晶パネル４７０Ｂの表示部に入射する。

青色光の光路の長さは、他の色の光路の長さよりも長いため、他の色光と等価な条件になるように、等倍系のリレーレンズ２６１，２６２（リレー光学系）を配置している。

また、フィールドレンズ２６５Ｒ，２６５Ｇ，２６５Ｂは、各色に分離された照明光をテレセントリックな光束にしており、各液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂへは、入射角度特性も含めてほぼ均質な照明光が入射する。

液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂは、画像情報に応じて表示部に各色光の画像を表示する。液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂは、偏光板（不図示）に挟まれている。入射側偏光板、液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂおよび出射側偏光板によって、画素ごとに入射された各色光の光変調が行われ、特定の偏光方向の光のみが画像光としてクロスダイクロイックプリズム４８０に向けて射出される。

クロスダイクロイックプリズム４８０は、各液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂから射出された画像光を同一光軸に合成して、合成した画像光を投影光学系５００に向けて射出する。

クロスダイクロイックプリズム４８０は、４つの三角プリズムが組み合わされることにより構成される。クロスダイクロイックプリズム４８０は、赤色反射面４８１Ｒおよび青色反射面４８１Ｂを有する。赤色反射面４８１Ｒおよび青色反射面４８１Ｂは、誘電体多層膜によって構成される。

クロスダイクロイックプリズム４８０に入射した赤色の画像光は、赤色反射面４８１Ｒによって反射され出射面４８０ａから出射される。クロスダイクロイックプリズム４８０に入射した青色の画像光は、青色反射面４８１Ｂによって反射され射出面４８０ａから射出される。クロスダイクロイックプリズム４８０に入射した緑色の画像光は、赤色反射面４８１Ｒおよび青色反射面４８１Ｂを透過して射出面４８０ａから射出される。これにより、赤色の画像光、青色の画像光、緑色の画像光が合成されて画像として射出面４８０ａから射出され、投影光学系５００を介してスクリーンに投影される。

以上のように、光源装置１００は、液晶パネル４７０Ｒ，４７０Ｇ，４７０Ｂを用いたプロジェクタ６００Ｂにも適用することができる。蛍光体ホイール３０、第１レンズアレイ２０１、第２レンズアレイ２０２および偏光変換プリズムアレイ２０７を１セット設ける構成であり、レーザー光源を使用していることから、長寿命化を図ることができる。

また、本実施の形態に係る光源装置１００Ｂは、実施の形態１に係る光源装置１００の構成とほぼ同様であることから、本実施の形態においても実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。

なお、実施の形態１から３に係る光源装置においては、蛍光体ホイールに用いられる蛍光体層の順序、または蛍光体層と拡散部との順序は、赤反射ミラー５１Ｒ，緑反射ミラー５１Ｇ，青反射ミラー５１Ｒの順序等の光学系を調整することにより、適宜変更することが可能である。

また、実施の形態１に係る光源装置において、実施の形態３に係る蛍光体ホイールを用いてもよいし、実施の形態３に係る光源装置において、実施の形態１に係る蛍光体ホイールを用いてもよい。このように、複数の実施の形態が存在する場合は、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせることは、当初から予定されている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０Ａ，１０Ｂ 励起光源、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ レーザー光源、２０ コリメート手段、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ コリメートレンズ、２２ 折り返しミラー、２３ 折り返しミラー群、２５ ＰＢＳミラー、３０，３０Ａ，３０Ｂ 蛍光体ホイール、３１，３１Ｂ 回転板、３２ 反射膜、３２Ｂ ダイクロイック膜、３３Ｂ 青色蛍光体層、３３Ｇ 緑色蛍光体層、３３Ｒ 赤色蛍光体層、３３Ｔ 拡散部、３５ 駆動機構、４０ 集光手段、４１ コリメーターレンズ、４２ フィールドレンズ、５０ 合成手段、５１Ｂ 青反射ミラー、５１Ｇ 緑反射ミラー、５１Ｒ 赤反射ミラー、７０ コンデンサーレンズ、１００，１００Ａ 光源装置、２００，２００Ｂ 照明光学系、２０１ 第１レンズアレイ、２０１ａ，２０２ａ レンズセル、２０２ 第２レンズアレイ、２０３ 重ね合わせレンズ、２０４ 折り返しミラー、２０５ エントランスレンズ、２０７ 偏光変換プリズムアレイ、２５０ 色分離光学系、２５１Ｂ 青透過ダイクロイックミラー、２５１Ｒ 赤透過ダイクロイックミラー、２５６，２５７，２５８ 反射ミラー、２６１，２６２ リレーレンズ、２６５Ｂ，２６５Ｇ，２６５Ｒ フィールドレンズ、３００ プリズムユニット、３１０ 第１プリズム、３１１ｇ エアギャップ層、３２０ 第２プリズム、４００ カラープリズムユニット、４１０ クリアプリズム、４１０ａ 入射面、４１１ｇ，４１２ｇ，４１３ｇ エアギャップ層、４２０Ｒ 赤プリズム、４２０Ｂ 青プリズム、４２０Ｇ 緑プリズム、４２１Ｂ，４２１Ｒ 斜面、４２２Ｂ 青ダイクロイック面、４２２Ｒ 赤ダイクロイック面、４２３Ｂ，４２３Ｇ，４２３Ｒ プリズム端面、４７０Ｂ，４７０Ｇ，４７０Ｒ 液晶パネル、４８０ クロスダイクロイックプリズム、４８０ａ 射出面、４８１Ｂ 青色反射面、４８１Ｒ 赤色反射面、５００ 投影光学系、６００，６００Ａ，６００Ｂ プロジェクタ。

Claims (11)

1. 蛍光を励起するための励起光を出射する励起光源と、
   基板の表面上に配置され、前記励起光源から出射された前記励起光によって互いに異なる波長域を有する前記蛍光を発光する複数の蛍光体層と、
   前記複数の蛍光体層から発光され互いに異なる波長域を有する複数の前記蛍光を、互いに進行方位の異なる複数の平行光にする第１コリメート手段と、
   前記進行方位の異なる前記複数の平行光を同一光路に合成する合成手段とを、備え、
   前記励起光源から出射された前記励起光の全てが前記合成手段を透過する、光源装置。
2. 前記複数の蛍光体層は、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、および青色蛍光体層を有する、請求項１に記載の光源装置。
3. 前記励起光源は複数のレーザー光源であり、
   前記複数のレーザー光源のそれぞれに対応して配置され、前記レーザー光源から出射された前記励起光を進行方位の異なる複数の平行光束群に変換する第２コリメート手段と、
   前記第２コリメート手段によって変換された前記複数の平行光束群のそれぞれを、前記複数の蛍光体層のそれぞれに集光させる集光手段とを、さらに備えた請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記第１コリメート手段は、前記励起光の光路において前記第２コリメート手段と前記蛍光体層との間に配置され、
   前記第１コリメート手段と前記集光手段とは、同一の部材によって構成されている、請求項３に記載の光源装置。
5. 前記合成手段は、前記励起光の光路において前記第２コリメート手段と前記集光手段との間に配置され、前記励起光を透過させ、対応する波長域の蛍光を反射する複数のダイクロイックフィルターを含む、請求項３または４に記載の光源装置。
6. 前記複数のダイクロイックフィルターは、異なる波長域を有する前記複数の平行光を長波長側の波長帯域から順次反射するように配置されている、請求項５に記載の光源装置。
7. 異なる波長域を有する前記複数の平行光は、赤、緑、青の波長域をそれぞれ有し、
   前記励起光の波長は、青の波長域を有する前記平行光よりも短波長である、請求項１から６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記基板の前記表面は、前記複数の蛍光体層から発光される前記蛍光を前記第１コリメート手段に向けて反射するように構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 前記複数の蛍光体層は、輪帯状に形成され、
   前記基板は、回転可能に構成されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の光源装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の光源装置と、
    前記光源装置から入射される光束を複数の各色光に分離する色分離手段と、
    前記色分離手段によって色分離された前記各色光に対応して設けられ、前記各色光の画像を表示する複数の画像表示素子と、
    前記複数の画像表示素子によって画像に応じて変調された画像光のそれぞれを同一光軸に合成する色合成手段と、
    前記色合成手段によって合成された画像光を投影する投影系と、を備えたプロジェクタ。
11. 前記画像表示素子は、反射型の表示素子であり、
    前記色分離手段と前記色合成手段とは、同一の部材によって構成されている、請求項１０に記載のプロジェクタ。