JP7200781B2 - 光源装置、画像投射装置及び光源光学系 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置、画像投射装置及び光源光学系に関する。

今日、様々な映像を拡大投影するプロジェクタ（画像投射装置）が広く普及している。プロジェクタは、光源から出射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といった空間光変調素子に集光させ、映像信号により変調された空間光変調素子からの出射光をスクリーン上にカラー映像として表示させるものである。

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きたが、寿命が短いため、メンテナンスを頻繁に行う必要があった。そのため、近年、超高圧水銀ランプに変えてレーザ光源やＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源等を使用したプロジェクタが増加している。これは、レーザ光源やＬＥＤ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。

プロジェクタでは、ＤＭＤ等の画像表示素子に、例えば色の三原色である赤色・緑色・青色の三色を照射することにより映像を形成している。この三色の全てをレーザ光源で生成することも可能ではあるが、緑色レーザや赤色レーザの発光効率が青色レーザに比べて低いため、好ましくはない。そのため、青色レーザを励起光として蛍光体に照射して、蛍光体で波長変換された蛍光光から赤色光と緑色光を生成する方法が用いられている。

ＤＭＤ及び蛍光体を用いた光源装置として、蛍光体の温度上昇による効率低下及び劣化を防ぐために蛍光体を円板上に形成して回転可能とした蛍光体ホイールが広く用いられている。その中でも装置全体を簡素化するために蛍光体ホイールの一部を透過板としている装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術では、蛍光体ホイールを透過した励起光をミラーで複数回反射させて、蛍光光と同じ方向に導いている。これによって励起光及び蛍光は同一光路に合成され、ＤＭＤに照射される。

さらに、ＤＭＤおよび蛍光体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２参照）。特許文献２に記載された技術では、励起光は、蛍光と同じ方向に蛍光体ホイールで反射され、反射した励起光及び蛍光が励起光源に戻らないように、位相差板（１／４波長板）及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、励起光及び蛍光は、同一光路に合成され、ＤＭＤに照射される。

特許第４７１１１５６号公報 特許第５８１７１０９号公報

しかしながら、上述した特許文献１においては、励起光の光路が迂回するため、装置全体が大型化するデメリットがある。一方、特許文献２は、特許文献１に比べて装置全体を小型化することができるが、光路分離のために位相差板と偏光分離素子を用いるため、コストが高くなる、これらの光学素子を透過することにより効率が低下する、というデメリットがある。さらに、特許文献１及び特許文献２のいずれも、蛍光体ホイールを用いているために装置の大型化を招き、また、蛍光を取り込むためのレンズを備えているために光学系サイズの増大を招いている。

本発明は、以上の問題意識に基づいて完成されたものであり、光学系サイズの増大を抑制しながら光利用効率に優れた光源装置、画像投射装置及び光源光学系を提供することを目的とする。

本実施形態の光源装置は、第１の波長の光を出射する第１の発光部と、前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光が入射して前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する波長変換部と、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光の少なくとも一方を均一化する均一化光学素子と、前記波長変換部と前記均一化光学素子との光路上に配置され、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射し、或いは、前記第１の波長の光における第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する光路分離部と、前記波長変換部に対する前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光の入射の有無を切り替える導光手段と、を備え、前記第１の発光部から出射された前記第１の波長の光は、前記光路分離部から前記波長変換部の順に入射され、前記光路分離部は、プリズムで構成されており、前記波長変換部は、前記プリズムに接して配置されている、ことを特徴としている。
本実施形態の光源装置は、第１の波長の光を出射する第１の発光部と、前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光が入射して前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する波長変換部と、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光の少なくとも一方を均一化する均一化光学素子と、前記波長変換部と前記均一化光学素子との光路上に配置され、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射し、或いは、前記第１の波長の光における第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する光路分離部と、前記波長変換部に対する前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光の入射の有無を切り替える導光手段と、を備え、前記第１の発光部から出射された前記第１の波長の光は、前記光路分離部から前記波長変換部の順に入射され、前記光路分離部は、プリズムで構成されており、前記均一化光学素子は、前記プリズムに接して配置されている、ことを特徴としている。

本発明によれば、光学系サイズの増大を抑制しながら光利用効率に優れた光源装置、画像投射装置及び光源光学系を提供することができる。

第１実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタ装置を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る光源装置が有する波長分離部の構成を示す模式図である。 第１実施形態に係る光源装置が有する波長分離部の周辺の構成を示す模式図である。 第１実施形態の比較例に係る光源装置が有する波長分離部の周辺の構成を示す模式図である。 第１実施形態に係る光源装置が有する波長分離部にダイクロイックミラーを用いた場合の模式図である。 第１実施形態に係る光源装置が有する波長分離部と均一化光学素子とを一体化した場合の模式図である。 第２実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。 第３実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。 第３実施形態に係る光源装置が有する均一化光学素子を示す概略構成図である。 第４実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。 第５実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。 第５実施形態に係る光源装置が有する光源光学系における光路の説明図である。 第５実施形態に係る光源装置が有する波長分離部及び均一化光学素子の変形例の説明図である。 第６実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。 第７実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。 第７実施形態に係る光源装置が有する反射／透過ホイールの概略構成図である。 第８実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。 第８実施形態に係る光源装置が有する偏光ホイールの概略構成図である。 第９実施形態に係る光源装置を示す概略構成図である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る光源装置２０を備えたプロジェクタ装置（画像投射装置）１を示す概略構成図である。図１に示すように、プロジェクタ装置１は、筐体１０と、光源装置２０と、照明光学系３０と、画像形成素子（画像表示素子）４０と、投射光学系５０とを有している。

筐体１０は、光源装置２０と、照明光学系３０と、画像形成素子４０と、投射光学系５０とを収納する。光源装置２０は、例えば、ＲＧＢの各色に対応する波長を含んだ光を出射する。なお、光源装置２０の内部構成については、後に詳細に説明する。

照明光学系３０は、後述する光源装置２０の均一化光学素子２５で均一化された光で画像形成素子４０を略均一に照明する。照明光学系３０は、例えば、１枚以上のレンズや１面以上の反射面等を有している。

画像形成素子４０は、照明光学系３０により照明される光（光源装置２０の光源光学系からの光）を変調することにより画像を形成する。画像形成素子４０は、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）や液晶表示素子で構成される。画像形成素子４０は、照明光学系３０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、カラー画像を生成する。

投射光学系５０は、画像形成素子４０が形成した画像（カラー画像）を、プロジェクタ装置１外に設置されたスクリーン（被投射面）６０に拡大投射する。投射光学系５０は、例えば、１枚以上のレンズを有している。

図２は、第１実施形態による光源装置２０を示す概略構成図である。図２に示すように、光源装置２０は、光の伝搬方向に沿って順に配置された、第１の発光部２１と、集光レンズ群２２と、波長分離部２３と、波長変換部２４と、均一化光学素子２５と、波長選択素子２６とを有している。また、光源装置２０は、第２の発光部２７と、カップリングレンズ２８とを有している。

第１の発光部２１は、レーザ光源（励起光源）を構成するものであり、第１の波長の光の一例として発光強度の中心が４５５［ｎｍ］の青色帯域の光（青色のレーザ光）を出射する。以下では、青色レーザ光を、単に青色光と称する。第１の発光部２１は、例えば、複数のレーザ光を出射する光源がアレイ状に配置されている。第１の発光部２１に複数の光源を設けることで更に明るい光源装置２０を実現することができる。

第１の発光部２１から出射される青色光は、後述する波長変換部２４を構成する蛍光体を励起させる励起光として用いられる。なお、第１の発光部２１から出射される光は、波長変換部２４（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、第１の発光部２１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。

集光レンズ群２２は、全体として正のパワーを有しており、第１の発光部２１の側から波長分離部２３の側に向かって順に、大口径レンズ２２ａ及び負レンズ２２ｂを有している。大口径レンズ２２ａは、正のパワーを有し、第１の発光部２１から出射された平行光を集光及び合成するレンズで構成される。負レンズ２２ｂは、大口径レンズ２２ａにより集光された青色光を平行光に変換するレンズで構成される。集光レンズ群２２は、第１の発光部２１から略平行光となって入射した青色光（励起光）を収束させながら波長分離部２３に導く。

波長分離部２３は、光路分離部の一例を構成するものであり、例えば、三角プリズムで構成されている。波長分離部２３を構成する三角プリズムは、第１の発光部２１から出射される青色光の伝播方向に対して傾斜して配置される傾斜面２３ａを有している。傾斜面２３ａは、青色光の伝播方向に対して４５°傾斜して配置されている。傾斜面２３ａは、青色光を透過する一方、青色光を励起光として波長変換部２４から出射される蛍光光を反射する。なお、第１の発光部２１に対する傾斜面２３ａの角度は、４５°に限定されず、任意の角度でよい。

波長変換部２４は、例えば、蛍光体で構成される。波長変換部２４を構成する蛍光体は、青色光を励起光として作用させ、青色光とは異なる波長域の蛍光光に変換する。例えば、波長変換部２４で変換される蛍光光は、第２の波長の光の一例を構成するものであり、発光強度の中心が５５０［ｎｍ］の黄色の波長域の光（黄色光）である。波長変換部２４は、第１の発光部２１から出射された青色光が入射して蛍光光を出射可能に構成されている。

波長変換部２４は、波長分離部２３を構成する三角プリズムに接して配置されている。例えば、波長変換部２４を構成する蛍光体は、固定して配置されている。その際、蛍光体には、耐熱性の高い単結晶蛍光体を用いることができる。なお、波長変換部２４に２種類以上の蛍光体を備え、それぞれに対応する励起光を用いるようにしてもよい。また、波長変換部２４には、蛍光体の代わりに燐光体を用いてもよい。

均一化光学素子２５は、例えば、４枚のミラーを組み合わせたライトトンネルで構成される。均一化光学素子２５を構成するライトトンネルは、４つのミラーが四角柱の内側になるように形成された光学素子で、四角柱の一端の開口部（入射側開口部）から入射した光を内部のミラーで複数回反射させることで光の分布を均一化する素子である。

均一化光学素子２５は、波長分離部２３を構成する三角プリズムに接して配置されている。また、均一化光学素子２５は、後述する第２の発光部２７から出射される青色光の光軸上に配置されている。均一化光学素子２５は、光ミキシング素子と呼ばれることがあり、ここでは、その一例としてライトトンネルを示しているが、これに限定されず、ロッドインテグレータやフライアイレンズ等を用いることも可能である。

波長選択素子２６は、例えば、カラーホイールで構成される。波長選択素子２６を構成するカラーホイールは、均一化光学素子２５から入射された青色光及び蛍光光を、所望の色に分離する光学部材である。例えば、カラーホイールは、駆動モータ２６ａにより回転駆動される円環形状部材２６ｂを有している。円環形状部材２６ｂは、円周方向に区画された青透過セグメント、赤透過セグメント、緑透過セグメント及び黄透過セグメントを有している。

駆動モータ２６ａが回転駆動することにより、円環形状部材２６ｂが円周方向に回転する。円環形状部材２６ｂが円周方向に回転することによって、後述する第２の発光部２７から出射された青色光は青透過セグメントへ入射し、波長変換部２４から出射された蛍光光は赤透過セグメント、緑透過セグメント及び黄透過セグメントへ順次入射することになる。第１の発光部２１、第２の発光部２７から出射された光（蛍光光及び青色光）が、カラーホイールを透過することによって、青色光、緑色光、赤色光及び黄色光が順次出射される。

第２の発光部２７は、蛍光光の波長と異なる第３の波長の光の一例として、発光強度の中心が４６０［ｎｍ］の青色光を出射する。第２の発光部２７は、第１の発光部２１と同様の波長の光を出射するようにしてもよい。第２の発光部２７は、例えば、複数のレーザ光を出射する光源がアレイ状に配置されている。第２の発光部２７から出射される青色光は、第１の発光部２１から出射される青色光、波長変換部２４から出射される蛍光光と異なる方向から波長分離部２３に入射される。光源装置２０において、第２の発光部２７は、出射される青色光が、第１の発光部２１から出射される青色光と直交するように配置されている。また、第２の発光部２７は、均一化光学素子２５と対向する位置（正対する位置）に配置されている。

カップリングレンズ２８は、第２の発光部２７から出射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、以下において、平行光とは、完全にコリメート（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。カップリングレンズ２８の数は、第２の発光部２７の光源の数に対応していればよく、第２の発光部２７の光源の数の増減に応じて増減することができる。

このような構成を有する光源装置２０における光路について説明する。まず、第１の発光部２１から出射される青色光（励起光）の光路について説明する。第１の発光部２１から出射された青色光は、集光レンズ群２２の大口径レンズ２２ａによって集光及び合成された後、負レンズ２２ｂによって平行光に変換される。負レンズ２２ｂから出射された青色光は、波長分離部２３を透過し、波長変換部２４に入射される。

波長変換部２４では、集光レンズ群２２から入射した青色光を励起光として作用させ、蛍光光（黄色光）に変換する。波長変換部２４で変換された蛍光光は、略ランバート分布で青色光の入射面側（波長分離部２３の傾斜面２３ａ側）に出射される。波長変換部２４から出射された蛍光光は、主に波長分離部２３の傾斜面２３ａで反射され、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した蛍光光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、均一化光学素子２５から出射される。

均一化光学素子２５から出射した蛍光光は、波長選択素子２６に入射する。第１の発光部２１、第２の発光部２７及び波長選択素子２６は同期されており、第１の発光部２１が発光しているタイミングでは波長選択素子２６の赤透過セグメント、緑透過セグメント又は黄透過セグメントが光路上に配置される。赤透過セグメントでは入射した蛍光光（黄色光）から赤の波長帯の光のみが透過する。同様に、緑透過セグメント及び黄透過セグメントでは、それぞれ黄色光から緑色及び黄色の波長帯の光が透過する。波長選択素子２６を透過した光は、照明光学系３０に出射される。

次に、第２の発光部２７から出射される青色光の光路について説明する。第２の発光部２７から出射された光は、カップリングレンズ２８により略コリメート光に変換される。カップリングレンズ２８から出射された青色光は、波長分離部２３を透過し、そのまま均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した青色光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、均一化光学素子２５から出射される。

均一化光学素子２５から出射した青色光は、波長選択素子２６に入射する。第１の発光部２１、第２の発光部２７及び波長選択素子２６は同期されており、第２の発光部２７が発光しているタイミングでは波長選択素子２６の青透過セグメントが光路上に配置される。青透過セグメントでは入射した青色光が透過する。均一化光学素子２５を透過した光は、照明光学系３０に出射される。このようにして光源装置２０から各色の光を得ることができる。

第１実施形態に係る光源装置２０においては、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３、波長変換部２４の順に入射される。より具体的には、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３で反射された後、他の光学部品を介在することなく波長変換部２４に入射される。これにより、波長分離部２３と波長変換部２４とを接近して配置する配置することができるので、光学系のサイズの増大を抑制でき、光源装置２０を小型化することができる。また、波長分離部２３を透過した青色光を直接的に波長変換部２４に入射させることができるので、他の光学部品が配置される場合と比べて光学系における光利用効率を向上することができる。

特に、光源装置２０においては、波長分離部２３と波長変換部２４とが接して配置されている。これにより、更に光学系のサイズを小さくできると共に、波長変換部２４から出射された蛍光光を効率良く波長分離部２３へ伝達することができる。なお、ここでは、波長分離部２３と波長変換部２４とが接する場合について説明しているが、これに限定されない。波長分離部２３と波長変換部２４との間にレンズなどの部品を配置しないことを前提としてこれらを任意の位置に配置することができる。波長分離部２３と波長変換部２４との間に部品を配置しないことにより、これらを近付けて配置でき、光学系のサイズを小型化することができる。

また、光源装置２０においては、波長分離部２３に三角プリズムを用いている。このため、波長分離部２３と波長変換部２４とを押し当てて近接させることが容易となる。これにより、複雑な構造を必要とすることなく、波長分離部２３と波長変換部２４とを隙間なく密着させることができる。この結果、波長変換部２４から出射された光を全て波長分離部２３に導くことができるので、光源装置２０における光利用効率を向上することができる。

さらに、光源装置２０においては、波長分離部２３と均一化光学素子２５とが接して配置されている。これにより、光源光学系（光源装置２０）を小型化することができる。また、波長分離部２３から出射された光を光路外に漏れることなく均一化光学素子２５に導くことができるので、光源装置２０における光利用効率を向上することができる。

上述したように、光源装置２０においては、波長分離部２３に三角プリズムを用いている。このため、波長分離部２３と均一化光学素子２５とを押し当てて近接させることが容易となる。これにより、複雑な構造を必要とすることなく、波長分離部２３と均一化光学素子２５とを隙間なく密着させることができる。この結果、波長変換部２４から出射された光を全て均一化光学素子２５に導くことができるので、光源装置２０における光利用効率を向上することができる。

さらに、光源装置２０においては、第２の発光部２７から出射される青色光は、第１の発光部２１から出射される青色光とは異なる方向から波長分離部２３に入射する。また、均一化光学素子２５は、第２の発光部２７と正対する位置に配置され、第２の発光部２７の光軸上に配置されている。このため、第２の発光部２７から出射された青色光は、均一化光学素子２５に上下左右対称に入射する。これにより、均一化光学素子２５を通過した後の青色光を偏りのない均一な分布とすることができる。

以上のように、第１実施形態に係る光源装置２０においては、波長変換部２４、波長分離部２３及び均一化光学素子２５を近付けて配置すると共に、波長変換部２４の前にレンズ等の光学部品を配置しないことから、光学系のサイズを小型化しながら、光利用効率に優れた光源装置２０を実現することができる。

なお、光源装置２０において、波長変換部２４は、波長変換部接続部材を含んでいてもよい。波長変換部接続部材とは、例えば、波長変換部２４上に備えるガラス板や、波長変換部２４を固定する固定部材である。図２に示す波長変換部２４上にガラス板を備えることにより、組み付け時などの波長変換部２４の損傷を防ぐことができる。また、波長変換部２４に固定部材を備えることで、振動などによって波長変換部２４の位置がずれるのを防ぐことができる。また、第１の発光部２１からの青色光（励起光）の入射時に波長変換部２４で発生した熱を固定部材に逃すことができるので、波長変換部２４の冷却効果を向上でき、波長変換効率の低下や波長変換部２４の劣化を防ぐことができる。

また、光源装置２０において、波長分離部２３を構成する三角プリズムのうち、傾斜面２３ａ、波長変換部２４が接触する平面２３ｂ及び均一化光学素子２５が接触する平面２３ｃの全てに隣り合う平面（図２における紙面の奥側及び手前側の平面）に対して、波長変換部２４から出射される蛍光光を反射する誘電体多層膜コートを施すことは実施形態として望ましい。これらの平面に誘電体多層膜コートを施すことにより、波長変換部２４から出射される蛍光光を効率よく均一化光学素子２５に導くことができ、光利用効率を向上することができる。

同様に、上述した波長変換部２４が接触する平面２３ｂのうち、波長変換部２４の非接触領域２３ｂ_１、２３ｂ_２に対して、同様の誘電体多層膜コートを施すことは実施形態として望ましい（図３参照）。このように非接触領域２３ｂ_１、２３ｂ_２に誘電体多層膜コートを施すことにより、図３に示すように、三角プリズムの傾斜面２３ａで反射後に非接触領域２３ｂ_１、２３ｂ_２に進行した蛍光光を再度反射させることができる。これにより、波長分離部２３から蛍光光が漏れることが抑制されるので、効率よく均一化光学素子２５に導くことができ、光利用効率を更に向上することができる。

さらに、光源装置２０においては、装置本体の小型化及び光利用効率の向上の観点から波長分離部２３、波長変換部２４及び均一化光学素子２５の寸法や配置等を選択することが望ましい。例えば、図４に示すように、均一化光学素子２５の入射側開口部２５ａの長辺方向の長さをＤとし、均一化光学素子２５の開口の法線方向における均一化光学素子２５の入射側開口部２５ａから、波長変換部２４に入射される青色光（励起光）の投影範囲２４ａにおける均一化光学素子２５側の端部までの距離をＬとするものとする。この場合、光源装置２０においては、距離Ｌが以下の（式１）を満たすことが望ましい。距離Ｌをこのような範囲に設定することにより、波長変換部２４から均一化光学素子２５までの光路長を短縮でき、光源装置２０が有する光学系のサイズを小型化することができる。
０ ≦ Ｌ ≦ Ｄ （式１）

図５に、距離Ｌが（式１）を満たさない場合の波長分離部２３の周辺の構成について説明する。図５Ａにおいては、距離Ｌが長さＤより大きい場合について示し、図５Ｂにおいては、距離Ｌが０より小さい場合について示している。図５において、図４と同一の構成については、共通の符号を付与し、その説明を省略する。

図５Ａに示すように、距離Ｌが長さＤよりも大きい場合、波長変換部２４から均一化光学素子２５までの光路長が長くなり、光源装置２０が有する光学系のサイズの増大を招く。また、波長分離部２３に三角プリズムを用いた場合、均一化光学素子２５のサイズよりも三角プリズムが大きくなり、波長変換部２４から照射された蛍光光のうち、均一化光学素子２５に入射しない蛍光光が生じ、光利用効率の低下を招く。このことから、光学系サイズの小型化及び光利用効率の向上の観点から距離Ｌは、長さＤ以下であることが望ましい。

一方、図５Ｂに示すように、距離Ｌが０より小さい場合とは、波長変換部２４における青色光（励起光）の投影範囲２４ａが均一化光学素子２５の側面に位置することを意味する。均一化光学素子２５がライトトンネルで構成される場合、波長変換部２４から出射する光のうち、比較的強度の高い波長変換部２４の表面の法線方向の光は、ライトトンネルのミラー面に垂直に当たる。このため、均一化光学素子２５の出射側開口部２５ｂには向かわず波長変換部２４に戻ることとなり、光利用効率が低下する。更に、波長変換部２４の表面の法線方向よりもライトトンネルの入射側開口部２５ａの方向側に出射される光は、ライトトンネルの出射側開口部２５ｂには向かわないため、光利用効率が低下する。このことから、光利用効率の向上の観点から距離Ｌは０以上であることが望ましい。

さらに、光源装置２０においては、波長分離部２３を三角プリズムで構成する場合について説明している。しかしながら、波長分離部２３の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、波長分離部２３には、四角プリズムやダイクロイックミラーを用いることもできる。

図６は、波長分離部２３にダイクロイックミラーを用いた場合の光源装置２０の概略構成図である。図６において、図２と共通する構成については、同一の符号を付与し、その説明を省略する。図６に示すように、波長分離部２３をダイクロイックミラーで構成する場合においても、ダイクロイックミラーは、三角プリズムの傾斜面２３ａと同様に、第１の発光部２１から出射される青色光の伝播方向に対して傾斜して配置される。ダイクロイックミラーは、傾斜面２３ａと同様に、青色光を透過する一方、青色光を励起光として波長変換部２４から出射される蛍光光を反射する光学特性を有している。

なお、図６に示す光源装置２０においては、波長変換部２４を冷却する冷却部２１０を備えている。冷却部２１０は、第１の発光部２１から出射される青色光の光路上に配置されている。例えば、冷却部２１０は、ヒートシンクなどで構成される。冷却部２１０には、更なる冷却のためにファンを設けても良い。ファンを設けることにより、更に波長変換部２４に対する冷却効果を向上することができる。

波長変換部２４は、冷却部２１０における第１の発光部２１との対向面上に配置されている。波長変換部２４を冷却部２１０上に配置することにより、波長変換部２４の温度上昇を抑制できるので、青色光が入射した場合の波長変換部２４の温度上昇に起因して波長変換効率の低下や波長変換部２４自体の破損を防止することができる。

なお、波長分離部２３にダイクロイックミラーを用いる場合においても、三角プリズムを用いた場合と同様に、図６における波長分離部２３の紙面手前側及び奥側の一部に、誘電体多層膜コート等が施された反射面を設けることが望ましい。同様に、冷却部２１０の表面（図６に示す左方側側面）のうち、波長変換部２４の非接触領域２１０ａ、２１０ｂを同様の反射面とすることが望ましい。これにより、波長分離部２３から蛍光光が漏れることが抑制されるので、効率よく均一化光学素子２５に導くことができ、光利用効率を更に向上することができる。

また、光利用効率の向上の観点から、波長分離部２３と均一化光学素子２５とを一体化することは実施形態として望ましい。図７は、波長分離部２３と均一化光学素子２５とを一体化した場合の模式図である。図７に示す均一化光学素子２５は、例えば、４枚のミラーを組み合わせて構成される。均一化光学素子２５を構成するミラーにおける波長分離部２３側の端部は、波長分離部２３の側縁部に接続される。このように波長分離部２３と均一化光学素子２５とを一体化することにより、図２に示す波長分離部２３（三角プリズム）の紙面の手前側及び奥側の側面を反射面とした場合と同様に、波長変換部２４から出射した蛍光光を効率良く均一化光学素子２５に導くことができる。

なお、図７に示す構成においては、波長変換部２４を備える側面のうち、波長変換部２４と対向する領域以外の領域を反射面とすることが望ましい。これにより、図２と同様の効果が得られ、波長変換部２４から出射された蛍光光を効率良く均一化光学素子２５に導くことができる。また、波長分離部２３と均一化光学素子２５を一体とすることで、波長分離部２３と均一化光学素子２５の間に隙間が形成されないので、光が漏れることがなく、波長分離部２３で反射した光を全て均一化光学素子２５に導くことができ、光利用効率を向上することができる。なお、ここでは、波長分離部２３と均一化光学素子２５とを一体化する場合について説明しているが、これらを隣り合うように配置してもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る光源装置２０１は、波長分離部２３と均一化光学素子２５との間に集光レンズを備える点で、第１実施形態に係る光源装置２０と相違する。以下、第２実施形態に係る光源装置２０１の構成について、第１実施形態に係る光源装置２０との相違点を中心に説明する。図８は、第２実施形態に係る光源装置２０１を示す概略構成図である。図８において、図２と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。

図８に示すように、第２実施形態に係る光源装置２０１においては、波長分離部２３と均一化光学素子２５とが一定の空間を空けた状態で配置されている。集光レンズ２１１は、この空間に配置されている。集光レンズ２１１は、入射面及び出射面が、それぞれ波長分離部２３の出射面を構成する平面２３ｃ及び均一化光学素子２５の入射側開口部２５ａと対向するように配置されている。例えば、集光レンズ２１１は、その光軸が第２の発光部２７の光軸と一致する位置に配置されている。集光レンズ２１１は、波長分離部２３から出射される青色光及び蛍光光を集光する。これにより、波長分離部２３から出射された青色光等が光路外に進行するのを防止でき、青色光等を効率よく均一化光学素子２５に導くことができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る光源装置２０２は、均一化光学素子２５の構成が異なる点で、第１実施形態に係る光源装置２０と相違する。以下、第３実施形態に係る光源装置２０２の構成について、第１実施形態に係る光源装置２０との相違点を中心に説明する。図９は、第３実施形態に係る光源装置２０２を示す概略構成図である。図９において、図２と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。

図９に示すように、光源装置２０２は、入射側開口部２５ａよりも出射側開口部２５ｂの方が大きく構成された均一化光学素子２５１を備えている。例えば、均一化光学素子２５１は、テーパー型ライトトンネルで構成される。均一化光学素子２５１は、直方体形状を有する直方体部２５１ａ（第１ライトトンネル）と、テーパー形状を有するテーパー部２５１ｂ（第２ライトトンネル）とを組み合わせて（連結させて）構成されている。テーパー部２５１ｂは、直方体部２５１ａの後段に接続されている。直方体部２５１ａは、波長分離部２３の傾斜面２３ａに対向して配置される入射側開口部２５ａを有している。テーパー部２５１ｂは、波長選択素子２６に対向して配置されており、波長選択素子２６に対向して出射側開口部２５ｂを有している。

直方体部２５１ａにおいては、入射した光が複数回反射することより均一な光を得ることができるが、光の出射角度が入射角度と同一である。一方、テーパー部２５１ｂにおいては、出射光の角度分布は小さくなるが、開口が出射側開口部２５ｂに向けて大きくなっていく。このため、均一化光学素子２５の内部における光の反射回数は、直方体部２５１ａの場合よりも少なくなり、均一化効果は得にくくなる。均一化効果を高めるためには，均一化光学素子を長くする必要があり、光学系サイズの増大を招く。そこで、第３実施形態に係る光源装置２０２においては、直方体部２５１ａとテーパー部２５１ｂとを組み合わせることで、直方体部２５１ａでは光を均一にし、テーパー部２５１ｂでは光の出射角度分布を小さくしている。これにより、均一化光学素子２５１より後段の光学系を小型化できると共に、効率よく波長選択素子２６に青色光等を導くことができる。

なお、図９に示す光源装置２０２においては、直方体部２５１ａとテーパー部２５１ｂとを組み合わせて均一化光学素子２５１を構成する場合について示しているが、均一化光学素子２５の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、均一化光学素子２５１は、直方体部２５１ａ又はテーパー部２５１ｂのいずれかのみで構成してもよい。均一化光学素子２５１において、入射側開口部２５ａよりも出射側開口部２５ｂの方が大きく構成されることは実施の形態として望ましい。

また、光源装置２０２が有する均一化光学素子２５１においては、図１０に示すように、直方体部２５１ａとテーパー部２５１ｂとを離間させ、これらの間に光学素子の一例であるカップリングレンズ２５１ｃを配置してもよい。このように直方体部２５１ａとテーパー部２５１ｂとの間にカップリングレンズ２５１ｃを介在させることにより、均一化光学素子２５１の製造を容易化することができる。また、カップリングレンズ２５１ｃによって直方体部２５１ａからの出射光を効率良くテーパー部２５１ｂに入射させることができるので、図９に示す均一化光学素子２５１と同等の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る光源装置２０３は、波長分離部として四角プリズムを使用する点及び波長変換部２４と第２の発光部２７とが逆に配置される点で、第１実施形態に係る光源装置２０と相違する。以下、第４実施形態に係る光源装置２０３の構成について、第１実施形態に係る光源装置２０との相違点を中心に説明する。図１１は、第４実施形態に係る光源装置２０３を示す概略構成図である。図１１において、図２と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。

図１１に示すように、光源装置２０３において、波長分離部２３は、四角プリズムで構成されている。波長分離部２３を構成する四角プリズムは、その内部に、第１の発光部２１から出射される青色光の伝播方向に対して傾斜して配置される傾斜面２３ｄを有している。傾斜面２３ｄは、青色光の伝播方向に対して４５°傾斜して配置されている。傾斜面２３ｄは、第１の発光部２１及び第２の発光部２７から出射される青色光を反射する一方、青色光を励起光として波長変換部２４から出射される蛍光光を透過する。なお、第１の発光部２１に対する傾斜面２３ｄの角度は、４５°に限定されず、任意の角度でよい。

光源装置２０３において、波長変換部２４、第２の発光部２７は、それぞれ波長分離部２３を構成する四角プリズムの側面２３ｅ、２３ｆに接して配置されている。波長変換部２４は、波長分離部２３及び均一化光学素子２５を挟んで波長選択素子２６に対向する位置に配置されている。第２の発光部２７は、集光レンズ群２２及び波長分離部２３を挟んで第１の発光部２１に対向する位置に配置されている。

このような構成を有する光源装置２０３における光路について説明する。第１の発光部２１から出射された青色光は、集光レンズ群２２の大口径レンズ２２ａによって集光及び合成された後、負レンズ２２ｂによって平行光に変換される。負レンズ２２ｂから出射された青色光は、波長分離部２３の傾斜面２３ｄで反射し、波長変換部２４に入射される。

波長変換部２４で変換された蛍光光は、略ランバート分布で青色光の入射面側（波長分離部２３の傾斜面２３ｄ側）に出射される。波長変換部２４から出射された蛍光光は、波長分離部２３の傾斜面２３ｄを透過し、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した蛍光光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した蛍光光は、赤透過セグメント、緑透過セグメント又は黄透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。

一方、第２の発光部２７から出射された青色光は、波長分離部２３の傾斜面２３ｄで反射し、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した蛍光光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した青色光は、青透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。このようにして光源装置２０３から各色の光を得ることができる。

第４実施形態に係る光源装置２０３においては、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３、波長変換部２４の順に入射される。より具体的には、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３で反射された後、他の光学部品を介在することなく波長変換部２４に入射される。これにより、波長分離部２３と波長変換部２４とを接近して配置する配置することができるので、光学系のサイズの増大を抑制でき、光源装置２０を小型化することができる。また、波長分離部２３を透過した青色光を直接的に波長変換部２４に入射させることができるので、他の光学部品が配置される場合と比べて光学系における光利用効率を向上することができる。

特に、光源装置２０３においては、波長分離部２３と波長変換部２４とが接して配置されている。これにより、光学系のサイズを小型化することができる。また、波長分離部２３で反射された青色光を波長変換部２４に効率よく伝達することができるので、光学系における光利用効率を向上することができる。なお、ここでは、波長分離部２３と波長変換部２４とが接する場合について説明しているが、これに限定されない。波長分離部２３と波長変換部２４とは、所定の空間を挟んで配置されてもよい。

なお、光源装置２０３においては、第１実施形態の光源装置２０と同様に、四角プリズムの側面のうち、図１１に示す紙面の奥側及び手前側の平面に対して、波長変換部２４から出射される蛍光光を反射する誘電体多層膜コートを施すことは実施形態として望ましい。同様に、波長変換部２４が接触する側面２３ｅのうち、波長変換部２４の非接触領域２３ｅ_１、２３ｅ_２に対して、同様の誘電体多層膜コートを施すことは実施形態として望ましい（図１１参照）。また、第２の発光部２７が接触する側面２３ｆのうち、第２の発光部２７の非接触領域２３ｆ_１、２３ｆ_２に対して、同様の誘電体多層膜コートを施すことは実施形態として望ましい（図１１参照）。さらに、四角プリズムにおける第１の発光部２１側の平面２３ｇは、第１の発光部２１からの青色光を透過し、波長変換部２４からの蛍光光を反射するコートが施されていることが望ましい。これらにより、第１の発光部２１からの青色光を効率良く波長変換部２４に導くと共に、波長変換部２４、第２の発光部２７から出射された光を効率良く均一化光学素子２５に導くことができる。

（第５実施形態）
第５実施形態に係る光源装置２０４は、波長分離部２３を構成する三角プリズムの設置角度が異なる点、並びに、第１の発光部２１及び第２の発光部２７から配置が異なる点で、第１実施形態に係る光源装置２０と相違する。以下、第５実施形態に係る光源装置２０４の構成について、第１実施形態に係る光源装置２０との相違点を中心に説明する。図１２は、第５実施形態に係る光源装置２０４を示す概略構成図である。図１２において、図２と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。

図１２に示すように、第５実施形態に係る光源装置２０４において、波長分離部２３を構成する三角プリズムは、傾斜面２３ｈが均一化光学素子２５の入射側開口部２５ａに対向した状態で配置されている。また、光源装置２０４においては、波長分離部２３を構成する三角プリズムの傾斜面２３ｈと対向する側面２３ｉ、２３ｊのうち、側面２３ｊに波長変換部２４が接した状態で配置されている。

第１の発光部２１及び第２の発光部２７は、側面２３ｉの外表面に青色光を出射する位置に配置されている。第１の発光部２１は、その光軸が側面２３ｉを介して側面２３ｊ上に配置された波長変換部２４と交わる位置に配置される。第２の発光部２７は、その光軸が側面２３ｉに垂直に交わる位置に配置されている。

波長分離部２３を構成する三角プリズムの側面２３ｉは、第１の発光部２１及び第２の発光部２７から出射される青色光を透過する一方、波長変換部２４から出射される蛍光光を反射する。三角プリズムの傾斜面２３ｈは、第１の発光部２１から出射される青色光及び波長変換部２４から出射される蛍光光を透過する。

このような構成を有する光源装置２０４における光路について説明する。第１の発光部２１から出射された青色光は、集光レンズ群２２の大口径レンズ２２ａによって集光及び合成された後、負レンズ２２ｂによって平行光に変換される。負レンズ２２ｂから出射された青色光は、波長分離部２３の側面２３ｉを透過し、波長変換部２４に入射される。

波長変換部２４で変換された蛍光光は、略ランバート分布で傾斜面２３ｈ側に出射される。波長変換部２４から出射された蛍光光は、波長分離部２３の傾斜面２３ｈを透過し、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した蛍光光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した蛍光光は、赤透過セグメント、緑透過セグメント又は黄透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。

一方、第２の発光部２７から出射された青色光は、波長分離部２３の側面２３ｉ及び傾斜面２３ｈを透過し、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した蛍光光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した青色光は、青透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。このようにして光源装置２０４から各色の光を得ることができる。

ここで、第５実施形態に係る光源装置２０４が有する光学系における光路の詳細について、図１３を参照して説明する。図１３は、第５実施形態に係る光源装置２０４が有する光学系における光路の説明図である。図１３に示すように波長分離部２３を配置することにより、強度の高い波長変換部２４の表面に対して、法線方向付近を進む蛍光光を含む多くの蛍光光が三角プリズム内で反射されることなく均一化光学素子２５に入射する。このため、光源装置２０４（光源光学系）における光利用効率を向上することができる。

なお、光源装置２０４においても、第１実施形態の光源装置２０等と同様に、三角プリズムの側面のうち、図１２に示す紙面の奥側及び手前側の平面等に対して、波長変換部２４から出射される蛍光光を反射する誘電体多層膜コートを施すことが望ましい。これらのように誘電体多層膜コートを施すことにより、光源装置２０４（光源光学系）における光利用効率を更に向上することができる。

図１４は、第５実施形態に係る光源装置２０４が有する波長分離部２３及び均一化光学素子２５の変形例の説明図である。図１４に示すように、波長分離部２３は、四角錐形状を有するプリズム（以下、適宜「四角錐プリズム」という）で構成されている。均一化光学素子２５２は、直方体部２５２ａとテーパー部２５２ｂとを組み合わせた（連結させた）ライトトンネルで構成されている。均一化光学素子２５２の構成は、図９に示す均一化光学素子２５１と同様である。四角錐形状を有する波長分離部２３は、四角形状を有する底面相当部分にて均一化光学素子２５２の入射側開口部２５ａに接続されている。

波長変換部２４は、波長分離部２３を構成する四角錐プリズムの側面２３ｋに配置されている。第１の発光部２１、第２の発光部２７は、この側面２３ｋの反対側に配置された側面２３ｌに対して青色光を出射可能な位置に配置されている（図１２参照）。これらの側面２３ｋと、側面２３ｌとの間に側面２３ｍ、側面２３ｎが配置されている。図１４においては、第１の発光部２１から出射される青色光を実線の矢印で示し、第２の発光部２７から出射される青色光を一点鎖線の矢印で示している。

図１４に示すように、波長分離部２３を四角錐プリズムで構成することにより、図１３で説明したような光利用効率改善の効果を、対向する側面２３ｋ、２３ｌだけでなく、隣り合う側面２３ｍ、２３ｎに対しても得ることができる。つまり、図１４において、波長変換部２４からの蛍光光は、三次元方向に略ランバート分布で出射される。この場合において、蛍光光は、直接的に均一化光学素子２５２に入射するか、波長分離部２３で少ない回数反射してから均一化光学素子２５２に入射するので、反射による光利用効率の低下を防ぎ、光利用効率を向上することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態に係る光源装置２０５は、透過型の波長変換部を使用する点、並びに、第１の発光部２１及び集光レンズ群２２の位置が異なる点で、第４実施形態に係る光源装置２０３と相違する。以下、第６実施形態に係る光源装置２０５の構成について、第４実施形態に係る光源装置２０３との相違点を中心に説明する。図１５は、第６実施形態に係る光源装置２０５を示す概略構成図である。図１５において、図１１と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。

図１５に示すように、光源装置２０５においては、透過型の波長変換部２４１を備えている。波長変換部２４１は、図１１に示す波長変換部２４と同様に、波長分離部２３を構成する四角プリズムの側面２３ｅに配置されている。波長変換部２４１は、側面２３ｅに接するように配置されている。

波長変換部２４１における第１の発光部２１側の側面２４１ａには、第１の発光部２１から出射された青色光を透過し、波長分離部２３から出射された光を反射するコーティングが施されている。波長変換部２４１の波長分離部２３側の側面２４１ｂには、第１の発光部２１からの青色光を反射し、波長分離部２３から出射された蛍光光を透過するコーティングが施されている。青色光の反射率は、１００％に近いほど好ましい。波長変換部２４１の波長分離部２３側の側面２４１ｂが第１の光源部２１からの青色光を反射することにより、青色光の一部が波長変換部で変換されないときでも青色光を波長変換部に戻すことができ、当該青色光を波長変換部で蛍光に変更することができる。これにより、第１の発光部２１からの青色光を効率良く波長変換部２４１での発光に使用でき、波長変換部２４から出射された蛍光光を効率良く波長分離部２３に向かわせることができる。

また、光源装置２０５において、波長変換部２４及び第２の発光部２７は、図１５に示すように、波長分離部２３を構成する四角プリズムに近接して配置されている。このため、波長分離部２３との間にレンズを設ける必要がないため、光学系のサイズを小型化できると共に、光利用効率に優れた光源装置２０５を実現することができる。

なお、光源装置２０５においては、第１の発光部２１から出射された青色光が波長変換部２４に入射し、波長変換部２４から出射した蛍光が波長分離部２３の順にする。より具体的には、第１の発光部２１から出射された青色光が波長変換部２４で蛍光に変換された後、他の光学部品を介在することなく波長分離部２３に入射される。これにより、波長変換部２４と波長分離部２３とを接近して配置する配置することができるので、光学系のサイズの増大を抑制でき、光源装置２０５を小型化することができる。また、波長変換部２４から出射した蛍光を直接的に波長分離部２３に入射させることができるので、他の光学部品が配置される場合と比べて光学系における光利用効率を向上することができる。

（第７実施形態）
第７実施形態に係る光源装置２０６は、第２の発光部２７を備えず、第１の発光部２１のみを備える点及び第１の発光部２１からの出射光を波長分離部２３に導く導光部材（導光手段）を備える点で、第１実施形態に係る光源装置２０と相違する。以下、第７実施形態に係る光源装置２０６の構成について、第１実施形態に係る光源装置２０との相違点を中心に説明する。図１６は、第７実施形態に係る光源装置２０６を示す概略構成図である。なお、図１６において、図２と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。

図１６に示すように、光源装置２０６においては、反射／透過ホイール７０、第１の反射部７１及び第２の反射部７２を有している。これらは、集光レンズ群２２と波長分離部２３との間において、第１の発光部２１から出射される青色光の伝播方向に沿って反射／透過ホイール７０、第１の反射部７１及び第２の反射部７２の順に配置されている。反射／透過ホイール７０は、波長変換部２４に対する、第１の発光部２１から出射される青色光の入射の有無を切り替える導光手段（反射／透過切替え部材）の一例を構成する。

ここで、第７実施形態に係る光源装置２０６が有する反射／透過ホイール７０の構成について、図１７を参照して説明する。図１７は、光源装置２０６が有する反射／透過ホイール７０の概略構成図である。図１７に示すように、反射／透過ホイール７０は、円周方向に反射領域７０ａと透過領域７０ｂとに区画された円盤形状を有している。反射／透過ホイール７０は、駆動部７０ｃにより回転駆動可能に構成されている。

反射／透過ホイール７０においては、駆動部７０ｃからの駆動力により回転することで、反射領域７０ａと透過領域７０ｂとが第１の発光部２１の光路上に順次配置される。図１６Ａにおいては、第１の発光部２１の光路上に反射領域７０ａが配置された場合を示し、図１６Ｂにおいては、第１の発光部２１の光路上に透過領域７０ｂが配置された場合を示している。

第１の反射部７１、第２の反射部７２は、反射／透過ホイール７０から反射する青色光を波長分離部２３に導く位置に配置される。第１の反射部７１は、反射／透過ホイール７０から反射した青色光を第２の反射部７２側に反射する。第２の反射部７２は、第１の反射部７１から反射した青色光を波長分離部２３側に反射する。

このような構成を有する光源装置２０６における光路について説明する。まず、第１の発光部２１の光路上に反射領域７０ａが配置された場合の光路について説明する（図１６Ａ参照）。第１の発光部２１から出射された青色光は、集光レンズ群２２の大口径レンズ２２ａによって集光及び合成された後、負レンズ２２ｂによって平行光に変換される。負レンズ２２ｂから出射された青色光は、反射／透過ホイール７０の反射領域７０ａで反射される。

反射／透過ホイール７０で反射された青色光は、第１の反射部７１及び第２の反射部７２で反射された後、波長分離部２３を構成する三角プリズムを透過し、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した青色光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、均一化光学素子２５から出射して波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した青色光は、青透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。

次に、第１の発光部２１の光路上に透過領域７０ｂが配置された場合の光路について説明する（図１６Ｂ参照）。上述の場合と同様に、第１の発光部２１から出射された青色光は、集光レンズ群２２の大口径レンズ２２ａによって集光及び合成された後、負レンズ２２ｂによって平行光に変換される。負レンズ２２ｂから出射された青色光は、反射／透過ホイール７０の透過領域７０ｂを透過する。

反射／透過ホイール７０を透過した青色光は、波長分離部２３を構成する三角プリズムを透過し、波長変換部２４に入射される。波長変換部２４で変換された蛍光光は、略ランバート分布で青色光の入射面側（波長分離部２３の傾斜面２３ａ側）に出射される。波長変換部２４から出射された蛍光光は、波長分離部２３の傾斜面２３ａで反射され、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した蛍光光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した蛍光光は、赤透過セグメント、緑透過セグメント又は黄透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。このようにして光源装置２０６から各色の光を得ることができる。

第７実施形態に係る光源装置２０６においては、第１の発光部２１からの青色光（励起光）のみを用いて各色の光を得ることから、光源装置２０６における部品点数を削減でき、光源装置２０６を小型化することができる。また、光源として第１の発光部２１のみを備えることから、冷却対象となる部品点数も低減でき、光源装置２０６を更に小型化することができる。

また、第７実施形態に係る光源装置２０６においても、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３、波長変換部２４の順に入射される。より具体的には、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３を透過した後、他の光学部品を介在することなく波長変換部２４に入射される。これにより、波長分離部２３と波長変換部２４とを接近して配置する配置することができるので、光学系のサイズの増大を抑制でき、光源装置２０６を小型化することができる。また、波長分離部２３を透過した青色光を直接的に波長変換部２４に入射させることができるので、他の光学部品が配置される場合と比べて光学系における光利用効率を向上することができる。

（第８実施形態）
第８実施形態に係る光源装置２０７は、導光部材として第１の発光部２１から出射される青色光の偏光方向を操作する光学部品を備える点で、第１実施形態に係る光源装置２０と相違する。以下、第８実施形態に係る光源装置２０７の構成について、第１実施形態に係る光源装置２０との相違点を中心に説明する。図１８は、第８実施形態に係る光源装置２０７を示す概略構成図である。なお、図１８において、図１６と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。

図１８に示すように、光源装置２０７においては、偏光ホイール７３、偏光分離部７４、１／４波長板７５及び反射部７６を有している。これらは、集光レンズ群２２と均一化光学素子２５との間において、第１の発光部２１から出射される青色光の伝播方向に沿って偏光ホイール７３、偏光分離部７４、１／４波長板７５及び反射部７６の順に配置されている。偏光ホイール７３は、波長変換部２４に対する、第１の発光部２１から出射される青色光の入射の有無を切り替える導光手段（偏光切替え部材）の一例を構成する。

ここで、第８実施形態に係る光源装置２０７が有する偏光ホイール７３の構成について、図１９を参照して説明する。図１９は、光源装置２０７が有する偏光ホイール７３の概略構成図である。図１９に示すように、偏光ホイール７３は、円周方向に１／２波長板領域７３ａと透過領域７３ｂとに区画された円盤形状を有している。１／２波長板領域７３ａは、第１の発光部２１から出射された青色光の偏光方向をＰ偏光からＳ偏光に変換する。透過領域７３ｂは、第１の発光部２１から出射された光のＰ偏光を透過する。

偏光ホイール７３は、駆動部７３ｃにより回転駆動可能に構成されている。偏光ホイール７３においては、駆動部７３ｃからの駆動力により回転することで、１／２波長板領域７３ａと透過領域７３ｂとが第１の発光部２１の光路上に順次配置される。偏光ホイール７３は、第１の発光部２１の光路上に配置される領域を切り替えることで、第１の発光部２１から出射された青色光の偏光方向を、Ｐ偏光とＳ偏光との間で切り替える。図１８Ａにおいては、第１の発光部２１の光路上に１／２波長板領域７３ａが配置された場合を示し、図１８Ｂにおいては、第１の発光部２１の光路上に透過領域７３ｂが配置された場合を示している。

第１の発光部２１は、青色のレーザ光（青色光）を出射し、偏光分離部７４に対してＰ偏光である。偏光分離部７４は、光路分離部の一例を構成するものであり、例えば、偏光ビームスプリッタ（Polarizing Beam Splitter：ＰＢＳ）で構成される。偏光分離部７４は、青色の波長帯のＰ偏光（第１の偏光方向の光）を透過する一方、Ｓ偏光（第２の偏光方向の光）を反射する。また、偏光分離部７４は、黄色の波長帯の光（蛍光光）を反射する。

１／４波長板７５は、偏光分離部７４と対向する位置に配置されている。１／４波長板７５は、偏光分離部７４から反射された光の偏光方向をＳ偏光から円偏光に変換する。反射部７６は、１／４波長板７５を挟んで偏光分離部７４と反対側の位置に配置されている。反射部７６は、１／４波長板７５を介して入射した円偏光を偏光分離部７４側に反射する。

このような構成を有する光源装置２０７における光路について説明する。まず、第１の発光部２１の光路上に１／２波長板領域７３ａが配置された場合の光路について説明する（図１８Ａ参照）。第１の発光部２１から出射された青色光は、集光レンズ群２２で集光され、偏光ホイール７３の１／２波長板領域７３ａに入射される。そして、１／２波長板領域７３ａにて、Ｓ偏光に変換された後、偏光分離部７４に入射される。

偏光分離部７４に入射された光はＳ偏光であるため、偏光分離部７４で反射され、１／４波長板７５に入射される。そして、１／４波長板７５を通過することで円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、反射部７６で反射され、再び１／４波長板７５に入射される。そして、１／４波長板７５を通過することでＰ偏光に変換され、偏光分離部７４に入射される。

偏光分離部７４に入射された光はＰ偏光であるため、偏光分離部７４を透過し、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、均一化光学素子２５から出射して波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した光（青色光）は、青透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。

次に、第１の発光部２１の光路上に透過領域７３ｂが配置された場合の光路について説明する（図１８Ｂ参照）。上述の場合と同様に、第１の発光部２１から出射された光は、集光レンズ群２２で集光され、偏光ホイール７３の透過領域７３ｂを透過し、偏光分離部７４に入射される。

偏光分離部７４に入射された光はＰ偏光であるため、偏光分離部７４を透過し、波長変換部２４に入射される。波長変換部２４では、第１の発光部２１からの光（青色光）を励起光として黄色の光（蛍光光）を出射する。波長変換部２４から出射された光は、偏光分離部７４で反射され、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、均一化光学素子２５から出射して波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した光は、赤透過セグメント、緑透過セグメント又は黄透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。このようにして光源装置２０６から各色の光を得ることができる。

第８実施形態に係る光源装置２０７においては、第７実施形態に係る光源装置２０６と同様に、第１の発光部２１からの光のみを用いて各色の光を得ることから、光源装置２０７における部品点数を削減でき、光源装置２０７を小型化することができる。また、光源として第１の発光部２１のみを備えることから、冷却対象となる部品点数も低減でき、光源装置２０７を更に小型化することができる。

また、第８実施形態に係る光源装置２０７においても、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３、波長変換部２４の順に入射される。より具体的には、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３を透過した後、他の光学部品を介在することなく波長変換部２４に入射される。これにより、波長分離部２３と波長変換部２４とを接近して配置する配置することができるので、光学系のサイズの増大を抑制でき、光源装置２０７を小型化することができる。また、波長分離部２３を透過した青色光を直接的に波長変換部２４に入射させることができるので、他の光学部品が配置される場合と比べて光学系における光利用効率を向上することができる。

（第９実施形態）
第９実施形態に係る光源装置２０８は、偏光ホイール７３の代わりに、偏光スイッチ素子を備える点で、第８実施形態に係る光源装置２０７と相違する。以下、第９実施形態に係る光源装置２０８の構成について、第８実施形態に係る光源装置２０７との相違点を中心に説明する。図２０は、第９実施形態に係る光源装置２０８を示す概略構成図である。なお、図２０において、図１８と共通の構成については、同一の符号を付与して説明を省略する。

図２０に示すように、光源装置２０８においては、集光レンズ群２２と偏光分離部７４との間に偏光スイッチ素子７７を有している。偏光スイッチ素子７７は、例えば、液晶偏波ローテータで構成される。この場合、偏光スイッチ素子７７は、電圧を印加することで偏光を回転することができ、第１の発光部２１から出射された光のＰ偏光をＳ偏光に変換することができる。図２０Ａにおいては、偏光スイッチ素子７７で偏光が回転された場合を示し、図２０Ｂにおいては、偏光スイッチ素子７７で偏光が回転されていない場合を示している。偏光スイッチ素子７７は、波長変換部２４に対する、第１の発光部２１から出射される青色光の入射の有無を切り替える導光手段（偏光切替え部材）の一例を構成する。

このような構成を有する光源装置２０８における光路について説明する。まず、偏光スイッチ素子７７で偏光が回転された場合の光路について説明する（図２０Ａ参照）。第１の発光部２１から出射された光は、集光レンズ群２２で集光され、偏光スイッチ素子７７に入射される。偏光スイッチ素子７７により偏光が回転されることから、偏光スイッチ素子７７にて、Ｓ偏光に変換された後、偏光分離部７４に入射される。

偏光分離部７４に入射された光はＳ偏光であるため、偏光分離部７４で反射され、１／４波長板７５に入射される。そして、１／４波長板７５を通過することで円偏光に変換される。円偏光に変換された光は、反射部７６で反射され、再び１／４波長板７５に入射される。そして、１／４波長板７５を通過することでＰ偏光に変換され、偏光分離部７４に入射される。

偏光分離部７４に入射された光はＰ偏光であるため、偏光分離部７４を透過し、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、均一化光学素子２５から出射して波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した光（青色光）は、青透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。

次に、偏光スイッチ素子７７で偏光が回転されていない場合の光路について説明する（図２０Ｂ参照）。上述の場合と同様に、第１の発光部２１から出射された光は、集光レンズ群２２で集光され、偏光スイッチ素子７７に入射される。偏光スイッチ素子７７により偏光が回転されないことから、第１の発光部２１から出射された光は、Ｐ偏光のままで偏光分離部７４に入射される。

偏光分離部７４に入射された光はＰ偏光であるため、偏光分離部７４を透過し、波長変換部２４に入射される。波長変換部２４では、第１の発光部２１からの光（青色光）を励起光として黄色の光（蛍光光）を出射する。波長変換部２４から出射された光は、偏光分離部７４で反射され、均一化光学素子２５に入射される。均一化光学素子２５に入射した光は、均一化光学素子２５の内部で複数回反射され、均一化された後、均一化光学素子２５から出射して波長選択素子２６に入射する。波長選択素子２６に入射した光は、赤透過セグメント、緑透過セグメント又は黄透過セグメントを透過して照明光学系３０に出射される。このようにして光源装置２０６から各色の光を得ることができる。

第９実施形態に係る光源装置２０８においては、第７実施形態に係る光源装置２０６や第８実施形態に係る光源装置２０７と同様に、第１の発光部２１からの光のみを用いて各色の光を得ることから、光源装置２０８における部品点数を削減でき、光源装置２０８を小型化することができる。また、光源として第１の発光部２１のみを備えることから、冷却対象となる部品点数も低減でき、光源装置２０８を更に小型化することができる。

また、第８実施形態に係る光源装置２０８においても、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３、波長変換部２４の順に入射される。より具体的には、第１の発光部２１から出射された青色光が波長分離部２３を透過した後、他の光学部品を介在することなく波長変換部２４に入射される。これにより、波長分離部２３と波長変換部２４とを接近して配置する配置することができるので、光学系のサイズの増大を抑制でき、光源装置２０８を小型化することができる。また、波長分離部２３を透過した青色光を直接的に波長変換部２４に入射させることができるので、他の光学部品が配置される場合と比べて光学系における光利用効率を向上することができる。

なお、上述した各実施形態では、本発明の好適な実施具体例を示したが、本発明はその内容に限定されることはない。特に、各実施形態で例示した各部の具体的形状および数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例にすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。このように、本発明は、本実施形態で説明した内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。

１ ：プロジェクタ装置
１０ ：筐体
２０、２０１～２０８：光源装置
２１ ：第１の発光部
２２ ：集光レンズ群
２２ａ ：大口径レンズ
２２ｂ ：負レンズ
２３ ：波長分離部
２４、２４１：波長変換部
２５、２５１、２５２：均一化光学素子
２５ａ ：入射側開口部
２５ｂ ：出射側開口部
２６ ：波長選択素子
２６ａ ：駆動モータ
２６ｂ ：円環形状部材
２７ ：第２の発光部
２８ ：カップリングレンズ
３０ ：照明光学系
４０ ：画像形成素子
５０ ：投射光学系
７０ ：反射／透過ホイール
７１ ：第１の反射部
７２ ：第２の反射部
７３ ：偏光ホイール
７４ ：偏光分離部
７５ ：１／４波長板
７６ ：反射部
７７ ：偏光スイッチ素子

Claims (15)

1. 第１の波長の光を出射する第１の発光部と、
   前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光が入射して前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する波長変換部と、
   前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光の少なくとも一方を均一化する均一化光学素子と、
   前記波長変換部と前記均一化光学素子との光路上に配置され、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射し、或いは、前記第１の波長の光における第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する光路分離部と、
   前記波長変換部に対する前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光の入射の有無を切り替える導光手段と、を備え、
   前記第１の発光部から出射された前記第１の波長の光は、前記光路分離部から前記波長変換部の順に入射され、
   前記光路分離部は、プリズムで構成されており、
   前記波長変換部は、前記プリズムに接して配置されている、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 第１の波長の光を出射する第１の発光部と、
   前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光が入射して前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する波長変換部と、
   前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光の少なくとも一方を均一化する均一化光学素子と、
   前記波長変換部と前記均一化光学素子との光路上に配置され、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射し、或いは、前記第１の波長の光における第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する光路分離部と、
   前記波長変換部に対する前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光の入射の有無を切り替える導光手段と、を備え、
   前記第１の発光部から出射された前記第１の波長の光は、前記光路分離部から前記波長変換部の順に入射され、
   前記光路分離部は、プリズムで構成されており、
   前記均一化光学素子は、前記プリズムに接して配置されている、
   ことを特徴とする光源装置。
3. 前記光路分離部と前記均一化光学素子との間に、前記第１の波長の光及び／又は前記第２の波長の光を集光する集光素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記均一化光学素子は、ライトトンネルで構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置。
5. 前記ライトトンネルは、直方体形状を有する直方体部及びテーパー形状を有するテーパー部の一方又は双方を有することを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記均一化光学素子は、直方体形状を有する直方体部からなる第１ライトトンネルと、テーパー形状を有するテーパー部からなる第２ライトトンネルと、前記第１ライトトンネルと前記第２ライトトンネルとの間に配置される光学素子とで構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置。
7. 前記テーパー部は、前記第１の波長の光及び／又は前記第２の波長の光の入射側開口部より出射側開口部の方が大きいことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の光源装置。
8. 前記均一化光学素子の入射側開口部の長辺方向の長さをＤとし、前記均一化光学素子の開口の法線方向における前記均一化光学素子の入射側開口部から前記波長変換部に入射される第１の波長の光の投影範囲における前記均一化光学素子側の端部までの距離をＬとした場合に、前記Ｌは、
   ０ ≦ Ｌ ≦ Ｄ
   を満たすことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の光源装置。
9. 前記導光手段は、前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光を透過させる透過領域と、前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光を反射させる反射領域とを含み、前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光の光路上に前記透過領域と前記反射領域とを切り替えて配置する反射／透過切替え部材を有し、
   前記光路分離部は、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する波長分離部で構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の光源装置。
10. 前記導光手段は、前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光の偏光方向を、第１の偏光方向と第２の偏光方向とで切り替える偏光切替え部材を有し、
    前記光路分離部は、前記偏光切替え手段から出射された光のうち、前記第１の偏光方向の光を透過させ、前記第２の偏光方向の光を反射させる偏光分離部で構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の光源装置。
11. 前記導光手段は、前記反射／透過切替え部材で反射された前記第１の波長の光を前記均一化光学素子側に導く光学部材を有することを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
12. 前記導光手段は、前記偏光切替え部材で透過された前記第２の偏光方向の光を前記均一化光学素子側に導く光学部材を有することを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の光源装置と、
    前記光源装置から出射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、を備えることを特徴とする画像投射装置。
14. 第１の波長の光を出射する第１の発光部と用いられる光源光学系であって、
    前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光が入射して前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する波長変換部と、
    前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光の少なくとも一方を均一化する均一化光学素子と、
    前記波長変換部と前記均一化光学素子との光路上に配置され、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射し、或いは、前記第１の波長の光における第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する光路分離部と、
    前記波長変換部に対する前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光の入射の有無を切り替える導光手段と、を備え、
    前記第１の発光部から出射された前記第１の波長の光は、前記光路分離部から前記波長変換部の順に入射され、
    前記光路分離部は、プリズムで構成されており、
    前記波長変換部は、前記プリズムに接して配置されている、
    ことを特徴とする光源光学系。
15. 第１の波長の光を出射する第１の発光部と用いられる光源光学系であって、
    前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光が入射して前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を出射する波長変換部と、
    前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光の少なくとも一方を均一化する均一化光学素子と、
    前記波長変換部と前記均一化光学素子との光路上に配置され、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射し、或いは、前記第１の波長の光における第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光のうちいずれか一方を透過し他方を反射する光路分離部と、
    前記波長変換部に対する前記第１の発光部から出射される前記第１の波長の光の入射の有無を切り替える導光手段と、を備え、
    前記第１の発光部から出射された前記第１の波長の光は、前記光路分離部から前記波長変換部の順に入射され、
    前記光路分離部は、プリズムで構成されており、
    前記均一化光学素子は、前記プリズムに接して配置されている、
    ことを特徴とする光源光学系。

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