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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024106020
(43)【公開日】2024-08-07
(54)【発明の名称】照明装置及びプロジェクター
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20240731BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240731BHJP
H04N 5/74 20060101ALI20240731BHJP
H04N 9/31 20060101ALI20240731BHJP
G02B 5/30 20060101ALI20240731BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 A
G03B21/00 E
H04N5/74 A
H04N9/31 500
G02B5/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023010064
(22)【出願日】2023-01-26
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮 広明
【テーマコード（参考）】
2H149
2K203
5C058
5C060
【Ｆターム（参考）】
2H149AA17
2H149AA21
2H149AB01
2H149BA04
2H149DA02
2H149DA12
2H149EA02
2H149FA44Y
2K203FA03
2K203FA23
2K203FA34
2K203FA44
2K203FA45
2K203FA54
2K203FA62
2K203FB03
2K203GA36
2K203HA42
2K203MA01
5C058AB03
5C058BA29
5C058BA35
5C058EA02
5C058EA14
5C058EA26
5C058EA51
5C060HD00
5C060HD07
5C060JB06
(57)【要約】
【課題】出射される光において一種類の直線偏光の光が占める割合を高めることができる照明装置及びプロジェクターを提供する。
【解決手段】照明装置は、第１波長帯域の第１色光と、第１波長帯域よりも波長が長い第２波長帯域の第２色光と、第２波長帯域よりも波長が長い第３波長帯域の第３色光とを含む光を出射する光源装置と、光源装置から出射された光のうち第１偏光の光を、第１偏光とは異なる第２偏光の光に変換する偏光変換素子と、を備え、偏光変換素子は、光源装置から出射された光を第１偏光の光と第２偏光の光とに分離する偏光分離部と、偏光分離部によって分離された第１偏光の光を第２偏光の光に変換する位相差板と、を有し、光源装置から出射される第１色光のうち８０％以上の光は、第２偏光の光であり、位相差板の偏光回転効率が最も高い波長は、第２色光のピーク波長よりも長く、第３色光のピーク波長よりも短い。
【選択図】図６
【解決手段】照明装置は、第１波長帯域の第１色光と、第１波長帯域よりも波長が長い第２波長帯域の第２色光と、第２波長帯域よりも波長が長い第３波長帯域の第３色光とを含む光を出射する光源装置と、光源装置から出射された光のうち第１偏光の光を、第１偏光とは異なる第２偏光の光に変換する偏光変換素子と、を備え、偏光変換素子は、光源装置から出射された光を第１偏光の光と第２偏光の光とに分離する偏光分離部と、偏光分離部によって分離された第１偏光の光を第２偏光の光に変換する位相差板と、を有し、光源装置から出射される第１色光のうち８０％以上の光は、第２偏光の光であり、位相差板の偏光回転効率が最も高い波長は、第２色光のピーク波長よりも長く、第３色光のピーク波長よりも短い。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１波長帯域の第１色光と、前記第１波長帯域よりも波長が長い第２波長帯域の第２色光と、前記第２波長帯域よりも波長が長い第３波長帯域の第３色光とを含む光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射された光のうち第１偏光の光を、前記第１偏光とは異なる第２偏光の光に変換する偏光変換素子と、を備え、
前記偏光変換素子は、
前記光源装置から出射された光を前記第１偏光の光と前記第２偏光の光とに分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部によって分離された前記第１偏光の光を前記第２偏光の光に変換する位相差板と、を有し、
前記光源装置から出射される前記第１色光のうち８０％以上の光は、前記第２偏光の光であり、
前記位相差板の偏光回転効率が最も高い波長は、前記第２色光のピーク波長よりも長く、前記第３色光のピーク波長よりも短い、ことを特徴とする照明装置。
前記光源装置から出射された光のうち第１偏光の光を、前記第１偏光とは異なる第２偏光の光に変換する偏光変換素子と、を備え、
前記偏光変換素子は、
前記光源装置から出射された光を前記第１偏光の光と前記第２偏光の光とに分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部によって分離された前記第１偏光の光を前記第２偏光の光に変換する位相差板と、を有し、
前記光源装置から出射される前記第１色光のうち８０％以上の光は、前記第２偏光の光であり、
前記位相差板の偏光回転効率が最も高い波長は、前記第２色光のピーク波長よりも長く、前記第３色光のピーク波長よりも短い、ことを特徴とする照明装置。
【請求項2】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第１色光は、青色光であり、
前記第２色光は、緑色光であり、
前記第３色光は、赤色光である、ことを特徴とする照明装置。
前記第１色光は、青色光であり、
前記第２色光は、緑色光であり、
前記第３色光は、赤色光である、ことを特徴とする照明装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の照明装置において、
前記光源装置は、
前記第２偏光の前記第１色光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射された前記第１色光により励起され、前記第１偏光の前記第２色光と、前記第２偏光の前記第２色光と、前記第１偏光の前記第３色光と、前記第２偏光の前記第３色光とを出射する波長変換素子と、を備え、
前記第１色光のピーク波長は、４５５ｎｍであり、
前記第２色光のピーク波長は、５５０ｎｍであり、
前記第３色光のピーク波長は、６１０ｎｍである、ことを特徴とする照明装置。
前記光源装置は、
前記第２偏光の前記第１色光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射された前記第１色光により励起され、前記第１偏光の前記第２色光と、前記第２偏光の前記第２色光と、前記第１偏光の前記第３色光と、前記第２偏光の前記第３色光とを出射する波長変換素子と、を備え、
前記第１色光のピーク波長は、４５５ｎｍであり、
前記第２色光のピーク波長は、５５０ｎｍであり、
前記第３色光のピーク波長は、６１０ｎｍである、ことを特徴とする照明装置。
【請求項4】
請求項３に記載の照明装置において、
前記位相差板の偏光変換効率が最も高い波長は、５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下である、ことを特徴とする照明装置。
前記位相差板の偏光変換効率が最も高い波長は、５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下である、ことを特徴とする照明装置。
【請求項5】
請求項１又は請求項２に記載の照明装置において、
前記位相差板は、水晶板を有する水晶位相差板である、ことを特徴とする照明装置。
前記位相差板は、水晶板を有する水晶位相差板である、ことを特徴とする照明装置。
【請求項6】
請求項５に記載の照明装置において、
前記水晶板は、
遅相軸を有する第１水晶板と、
光入射側から見て前記第１水晶板の遅相軸に対して直交する遅相軸を有する第２水晶板と、を含み、
前記位相差板の光軸における前記第１水晶板の厚さと前記第２水晶板の厚さとの差は、３１μｍ以上、３３μｍ以下である、ことを特徴とする照明装置。
前記水晶板は、
遅相軸を有する第１水晶板と、
光入射側から見て前記第１水晶板の遅相軸に対して直交する遅相軸を有する第２水晶板と、を含み、
前記位相差板の光軸における前記第１水晶板の厚さと前記第２水晶板の厚さとの差は、３１μｍ以上、３３μｍ以下である、ことを特徴とする照明装置。
【請求項7】
請求項１又は請求項２に記載の照明装置と、
前記照明装置から出射された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置にて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。
前記照明装置から出射された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置にて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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光源から出射された光を変調して画像情報に応じた画像光を形成し、形成した画像光を投射するプロジェクターが知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載のプロジェクターは、白色光源と、白色光源から出射された光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、偏光変換素子から出射された偏光光を変調する液晶パネルと、変調された光を投射する投射レンズと、を備える。
偏光変換素子は、誘電体膜、全反射膜及び位相差フィルムを有する。誘電体膜は、白色光源から出射された光のうち、ｐ偏光の光を透過し、ｓ偏光の光を反射する。全反射膜は、誘電体膜にて反射されたｓ偏光の光を反射して、誘電体膜を透過したｐ偏光の光と平行に出射する。位相差フィルムは、全反射膜から入射するｓ偏光の光をｐ偏光の光に変換して出射する。
特許文献１に記載のプロジェクターは、白色光源と、白色光源から出射された光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、偏光変換素子から出射された偏光光を変調する液晶パネルと、変調された光を投射する投射レンズと、を備える。
偏光変換素子は、誘電体膜、全反射膜及び位相差フィルムを有する。誘電体膜は、白色光源から出射された光のうち、ｐ偏光の光を透過し、ｓ偏光の光を反射する。全反射膜は、誘電体膜にて反射されたｓ偏光の光を反射して、誘電体膜を透過したｐ偏光の光と平行に出射する。位相差フィルムは、全反射膜から入射するｓ偏光の光をｐ偏光の光に変換して出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－１２７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、位相差フィルムは、偏光回転効率が最も高いピーク波長を有し、入射する光の波長がピーク波長から離れるに従って偏光回転効率が低くなる。
このため、特許文献１に記載の偏光変換素子において、位相差フィルムのピーク波長が緑色光の波長帯域に設定されている場合、ｓ偏光の緑色光をｐ偏光の緑色光に効率よく変換できるものの、ｓ偏光の赤色光及び青色光をｐ偏光の赤色光及び青色光に効率よく変換することができない。このため、液晶パネルの光入射側に設けられる偏光板によって、赤色光及び青色光が遮蔽されやすくなり、画像の輝度を高めづらいという問題がある。
近年、投射画像の高輝度化の要望から、光源の高輝度化が進んでいるが、上記のように、赤色光及び青色光が遮蔽されやすいことから、投射画像の高輝度化を充分に図ることが難しいという問題がある。
これらのことから、出射される光において一種類の直線偏光の光が占める割合を高めることができる構成が要望されてきた。
このため、特許文献１に記載の偏光変換素子において、位相差フィルムのピーク波長が緑色光の波長帯域に設定されている場合、ｓ偏光の緑色光をｐ偏光の緑色光に効率よく変換できるものの、ｓ偏光の赤色光及び青色光をｐ偏光の赤色光及び青色光に効率よく変換することができない。このため、液晶パネルの光入射側に設けられる偏光板によって、赤色光及び青色光が遮蔽されやすくなり、画像の輝度を高めづらいという問題がある。
近年、投射画像の高輝度化の要望から、光源の高輝度化が進んでいるが、上記のように、赤色光及び青色光が遮蔽されやすいことから、投射画像の高輝度化を充分に図ることが難しいという問題がある。
これらのことから、出射される光において一種類の直線偏光の光が占める割合を高めることができる構成が要望されてきた。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の第１態様に係る照明装置は、第１波長帯域の第１色光と、前記第１波長帯域よりも波長が長い第２波長帯域の第２色光と、前記第２波長帯域よりも波長が長い第３波長帯域の第３色光とを含む光を出射する光源装置と、前記光源装置から出射された光のうち第１偏光の光を、前記第１偏光とは異なる第２偏光の光に変換する偏光変換素子と、を備え、前記偏光変換素子は、前記光源装置から出射された光を前記第１偏光の光と前記第２偏光の光とに分離する偏光分離部と、前記偏光分離部によって分離された前記第１偏光の光を前記第２偏光の光に変換する位相差板と、を有し、前記光源装置から出射される前記第１色光のうち８０％以上の光は、前記第２偏光の光であり、前記位相差板の偏光回転効率が最も高い波長は、前記第２色光のピーク波長よりも長く、前記第３色光のピーク波長よりも短い。
【0006】
本開示の第２態様に係るプロジェクターは、上記第１態様に係る照明装置と、前記照明装置から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光を投射する投射光学装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】一実施形態に係るプロジェクターの構成を示す模式図。
【図2】一実施形態に係る光源装置の構成を示す模式図。
【図3】一実施形態に係る偏光変換素子を示す断面図。
【図4】一実施形態に係る位相差板の構成を示す模式図。
【図5】一実施形態に係る青色光におけるｓ偏光の割合が５０％である照明光を偏光変換素子に入射させた場合の位相差板のピーク波長毎の偏光変換素子の偏光変換効率を示すグラフ。
【図6】一実施形態に係る青色光におけるｓ偏光の割合が８０％である照明光を偏光変換素子に入射させた場合の位相差板のピーク波長毎の偏光変換素子の偏光変換効率を示すグラフ。
【図7】一実施形態に係る青色光におけるｓ偏光の割合が９０％である照明光を偏光変換素子に入射させた場合の位相差板のピーク波長毎の偏光変換素子の偏光変換効率を示すグラフ。
【図8】一実施形態に係る偏光変換素子から出射される各色光の光量変化率と、偏光変換素子からの出射光の明るさの変化率とを位相差板のピーク波長ごとに示すグラフ。
【図9】一実施形態に係る位相差板のピーク波長と２枚の水晶板の厚み差との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、光源装置４から出射された光を変調して画像情報に応じた画像光を形成し、形成した画像光を被投射面に拡大投射する。
プロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、外装筐体２に収容される画像投射装置３と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター１は、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、プロジェクター１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置、及び、プロジェクター１を構成する冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１は、光源装置４から出射された光を変調して画像情報に応じた画像光を形成し、形成した画像光を被投射面に拡大投射する。
プロジェクター１は、図１に示すように、外装筐体２と、外装筐体２に収容される画像投射装置３と、を備える。この他、図示を省略するが、プロジェクター１は、プロジェクター１の動作を制御する制御装置、プロジェクター１を構成する電子部品に電力を供給する電源装置、及び、プロジェクター１を構成する冷却対象を冷却する冷却装置を備える。
【0009】
［画像投射装置の構成］
画像投射装置３は、制御装置から入力する画像情報に応じた画像光を形成し、形成された画像光を投射する。画像投射装置３は、光源装置４、均一化光学系５、色分離光学系３１、リレー光学系３２、画像形成装置３３、光学部品用筐体３４及び投射光学装置３５を備える。
以下の説明では、互いに直交する三方向を＋Ｘ方向、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向とする。＋Ｚ方向を、＋Ｙ方向から見て光源装置４が照明光を出射する方向とし、＋Ｘ方向を、＋Ｙ方向から見て投射光学装置３５が画像光を出射する方向とする。図示を省略するが、＋Ｘ方向とは反対方向を－Ｘ方向とし、＋Ｙ方向とは反対方向を－Ｙ方向とし、＋Ｚ方向とは反対方向を－Ｚ方向とする。更に、＋Ｘ方向と平行な軸をＸ軸とし、＋Ｙ方向と平行な軸をＹ軸とし、＋Ｚ方向と平行な軸をＺ軸とする。
画像投射装置３は、制御装置から入力する画像情報に応じた画像光を形成し、形成された画像光を投射する。画像投射装置３は、光源装置４、均一化光学系５、色分離光学系３１、リレー光学系３２、画像形成装置３３、光学部品用筐体３４及び投射光学装置３５を備える。
以下の説明では、互いに直交する三方向を＋Ｘ方向、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向とする。＋Ｚ方向を、＋Ｙ方向から見て光源装置４が照明光を出射する方向とし、＋Ｘ方向を、＋Ｙ方向から見て投射光学装置３５が画像光を出射する方向とする。図示を省略するが、＋Ｘ方向とは反対方向を－Ｘ方向とし、＋Ｙ方向とは反対方向を－Ｙ方向とし、＋Ｚ方向とは反対方向を－Ｚ方向とする。更に、＋Ｘ方向と平行な軸をＸ軸とし、＋Ｙ方向と平行な軸をＹ軸とし、＋Ｚ方向と平行な軸をＺ軸とする。
【0010】
［光源装置の構成］
図２は、光源装置４の構成を示す模式図である。
光源装置４は、均一化光学系５とともに照明装置ＬＥを構成する。光源装置４は、照明光を均一化光学系５に出射する。光源装置４は、図２に示すように、光源４１、拡散透過部４２、光分離部４３、第１集光素子４４、波長変換素子４５、第２集光素子４６、拡散反射素子４７及び筐体４８を備える。
図２は、光源装置４の構成を示す模式図である。
光源装置４は、均一化光学系５とともに照明装置ＬＥを構成する。光源装置４は、照明光を均一化光学系５に出射する。光源装置４は、図２に示すように、光源４１、拡散透過部４２、光分離部４３、第１集光素子４４、波長変換素子４５、第２集光素子４６、拡散反射素子４７及び筐体４８を備える。
【0011】
光源装置４には、Ｘ軸に沿う光軸Ａｘ１と、光軸Ａｘ１に直交してＺ軸に沿う光軸Ａｘ２とが設定されている。光源装置４の光学部品は、光軸Ａｘ１又は光軸Ａｘ２上に配置されている。
具体的に、光源４１、拡散透過部４２、光分離部４３、第２集光素子４６及び拡散反射素子４７は、光軸Ａｘ１上に配置されている。
波長変換素子４５、第１集光素子４４及び光分離部４３は、光軸Ａｘ２上に配置されている。すなわち、光分離部４３は、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ２との交差部に配置される。
光軸Ａｘ２は、均一化光学系５の後述する第１レンズアレイ５１の位置にて、画像投射装置３の光軸Ａｘと繋がる。
具体的に、光源４１、拡散透過部４２、光分離部４３、第２集光素子４６及び拡散反射素子４７は、光軸Ａｘ１上に配置されている。
波長変換素子４５、第１集光素子４４及び光分離部４３は、光軸Ａｘ２上に配置されている。すなわち、光分離部４３は、光軸Ａｘ１と光軸Ａｘ２との交差部に配置される。
光軸Ａｘ２は、均一化光学系５の後述する第１レンズアレイ５１の位置にて、画像投射装置３の光軸Ａｘと繋がる。
【0012】
［光源の構成］
光源４１は、－Ｘ方向に光を出射する。光源４１は、少なくとも１つの発光素子４１１と、基板４１２と、を備える。
発光素子４１１は、青色光ＢＬを出射する。青色光は、波長変換素子４５が含有する蛍光体を励起させる励起光である。発光素子４１１は、ピーク波長が４５５ｎｍのレーザー光を出射する半導体レーザーであり、発光素子４１１が出射する青色光ＢＬは、ｓ偏光の青色光ＢＬｓである。なお、ｓ偏光の光は、光分離部４３と後述する偏光変換素子６の偏光分離部６３にて反射される直線偏光の光であり、ｐ偏光の光は、光分離部４３及び偏光分離部６３を透過する直線偏光の光である。
基板４１２は、発光素子４１１を支持した状態にて筐体４８に固定される。基板４１２は、例えば金属によって構成され、発光素子４１１から伝達される熱を、筐体４８の外部に放熱する。
光源４１は、－Ｘ方向に光を出射する。光源４１は、少なくとも１つの発光素子４１１と、基板４１２と、を備える。
発光素子４１１は、青色光ＢＬを出射する。青色光は、波長変換素子４５が含有する蛍光体を励起させる励起光である。発光素子４１１は、ピーク波長が４５５ｎｍのレーザー光を出射する半導体レーザーであり、発光素子４１１が出射する青色光ＢＬは、ｓ偏光の青色光ＢＬｓである。なお、ｓ偏光の光は、光分離部４３と後述する偏光変換素子６の偏光分離部６３にて反射される直線偏光の光であり、ｐ偏光の光は、光分離部４３及び偏光分離部６３を透過する直線偏光の光である。
基板４１２は、発光素子４１１を支持した状態にて筐体４８に固定される。基板４１２は、例えば金属によって構成され、発光素子４１１から伝達される熱を、筐体４８の外部に放熱する。
【0013】
［拡散透過部の構成］
拡散透過部４２は、光源４１から入射する青色光ＢＬｓを拡散させて、照度分布を均一化した光を出射する。拡散透過部４２から出射された青色光ＢＬｓは、光分離部４３に入射する。拡散透過部４２は、ホログラムを有する構成、複数の小レンズが光軸直交面に配列された構成、及び、光が通過する面が粗面である構成を例示できる。
なお、拡散透過部４２に代えて、一対のマルチレンズアレイを有するホモジナイザー光学素子を光源装置４に採用してもよい。一方、拡散透過部４２が採用される場合には、ホモジナイザー光学素子が採用される場合に比べて、光源４１から光分離部４３までの距離を短くできる。
拡散透過部４２は、光源４１から入射する青色光ＢＬｓを拡散させて、照度分布を均一化した光を出射する。拡散透過部４２から出射された青色光ＢＬｓは、光分離部４３に入射する。拡散透過部４２は、ホログラムを有する構成、複数の小レンズが光軸直交面に配列された構成、及び、光が通過する面が粗面である構成を例示できる。
なお、拡散透過部４２に代えて、一対のマルチレンズアレイを有するホモジナイザー光学素子を光源装置４に採用してもよい。一方、拡散透過部４２が採用される場合には、ホモジナイザー光学素子が採用される場合に比べて、光源４１から光分離部４３までの距離を短くできる。
【0014】
［光分離部の構成］
光分離部４３は、光源４１から拡散透過部４２を介して入射する青色光ＢＬｓのうち、一部の青色光ＢＬｓを通過させ、他の青色光ＢＬｓを反射するハーフミラーの機能を有する。すなわち、光分離部４３は、拡散透過部４２から入射する青色光ＢＬｓのうち、一部の青色光ＢＬｓである第１部分光を－Ｚ方向に反射して第１集光素子４４に入射させ、他の青色光ＢＬｓである第２部分光を－Ｘ方向に透過させて第２集光素子４６に入射させる。
光分離部４３は、波長変換素子４５から＋Ｚ方向に入射する蛍光ＹＬを通過させ、拡散反射素子４７から＋Ｘ方向に入射する青色光ＢＬを反射するダイクロイックミラーの機能を有する。
本実施形態では、波長変換素子４５における光の吸収を考慮して、光分離部４３は、第１部分光の光量を、第２部分光の光量よりも小さくしている。しかしながら、これに限らず、第１部分光の光量と第２部分光の光量との割合は調節可能であり、第１部分光の光量と第２部分光の光量とは同じでもよく、第２部分光の光量は第１部分光の光量よりも大きくてもよい。
光分離部４３は、光源４１から拡散透過部４２を介して入射する青色光ＢＬｓのうち、一部の青色光ＢＬｓを通過させ、他の青色光ＢＬｓを反射するハーフミラーの機能を有する。すなわち、光分離部４３は、拡散透過部４２から入射する青色光ＢＬｓのうち、一部の青色光ＢＬｓである第１部分光を－Ｚ方向に反射して第１集光素子４４に入射させ、他の青色光ＢＬｓである第２部分光を－Ｘ方向に透過させて第２集光素子４６に入射させる。
光分離部４３は、波長変換素子４５から＋Ｚ方向に入射する蛍光ＹＬを通過させ、拡散反射素子４７から＋Ｘ方向に入射する青色光ＢＬを反射するダイクロイックミラーの機能を有する。
本実施形態では、波長変換素子４５における光の吸収を考慮して、光分離部４３は、第１部分光の光量を、第２部分光の光量よりも小さくしている。しかしながら、これに限らず、第１部分光の光量と第２部分光の光量との割合は調節可能であり、第１部分光の光量と第２部分光の光量とは同じでもよく、第２部分光の光量は第１部分光の光量よりも大きくてもよい。
【0015】
［第１集光素子の構成］
第１集光素子４４は、光分離部４３にて反射された第２部分光を波長変換素子４５に集光する。また、第１集光素子４４は、波長変換素子４５から入射する光を平行化する。
本実施形態では、第１集光素子４４は、２つのレンズ４４１，４４２を有するが、第１集光素子４４を構成するレンズの数は、２に限定されない。
第１集光素子４４は、光分離部４３にて反射された第２部分光を波長変換素子４５に集光する。また、第１集光素子４４は、波長変換素子４５から入射する光を平行化する。
本実施形態では、第１集光素子４４は、２つのレンズ４４１，４４２を有するが、第１集光素子４４を構成するレンズの数は、２に限定されない。
【0016】
［波長変換素子の構成］
波長変換素子４５は、入射する光の波長を変換した変換光を、光の入射方向とは反対方向に拡散させて出射する反射型の波長変換素子である。詳述すると、波長変換素子４５は、励起光である青色光ＢＬが入射されることによって励起される蛍光体を含有し、入射された青色光ＢＬよりも波長が長い蛍光ＹＬを反射しつつ拡散させて、第１集光素子４４に向けて出射する。波長変換素子４５から出射される光は、例えば５００～７００ｎｍの範囲にピーク波長を有する蛍光ＹＬであり、蛍光ＹＬは、緑色光及び赤色光を含む。すなわち、波長変換素子４５は、光源４１から出射された第１色光を、第１色光の波長よりも長い波長を有する第２色光及び第３色光に変換する。
波長変換素子４５は、入射する光の波長を変換した変換光を、光の入射方向とは反対方向に拡散させて出射する反射型の波長変換素子である。詳述すると、波長変換素子４５は、励起光である青色光ＢＬが入射されることによって励起される蛍光体を含有し、入射された青色光ＢＬよりも波長が長い蛍光ＹＬを反射しつつ拡散させて、第１集光素子４４に向けて出射する。波長変換素子４５から出射される光は、例えば５００～７００ｎｍの範囲にピーク波長を有する蛍光ＹＬであり、蛍光ＹＬは、緑色光及び赤色光を含む。すなわち、波長変換素子４５は、光源４１から出射された第１色光を、第１色光の波長よりも長い波長を有する第２色光及び第３色光に変換する。
【0017】
波長変換素子４５は、基板４５１、波長変換層４５２及び反射層４５３を有する。
基板４５１は、金属によって形成された支持体であり、波長変換層４５２及び反射層４５３を支持する。基板４５１は、筐体４８に固定される。
波長変換層４５２は、第１集光素子４４から入射される青色光ＢＬの波長を変換した非偏光の蛍光ＹＬを拡散して出射する蛍光体を含む蛍光体層である。
反射層４５３は、波長変換層４５２に対して青色光ＢＬの入射側とは反対側に位置し、波長変換層４５２から入射する蛍光ＹＬを反射する。
波長変換素子４５から出射された蛍光ＹＬは、光軸Ａｘ２に沿って第１集光素子４４を通過した後、光分離部４３に入射する。光分離部４３に入射した蛍光ＹＬは、光分離部４３を光軸Ａｘ２に沿って通過し、光源装置４の外部に出射される。
基板４５１は、金属によって形成された支持体であり、波長変換層４５２及び反射層４５３を支持する。基板４５１は、筐体４８に固定される。
波長変換層４５２は、第１集光素子４４から入射される青色光ＢＬの波長を変換した非偏光の蛍光ＹＬを拡散して出射する蛍光体を含む蛍光体層である。
反射層４５３は、波長変換層４５２に対して青色光ＢＬの入射側とは反対側に位置し、波長変換層４５２から入射する蛍光ＹＬを反射する。
波長変換素子４５から出射された蛍光ＹＬは、光軸Ａｘ２に沿って第１集光素子４４を通過した後、光分離部４３に入射する。光分離部４３に入射した蛍光ＹＬは、光分離部４３を光軸Ａｘ２に沿って通過し、光源装置４の外部に出射される。
【0018】
［第２集光素子の構成］
第２集光素子４６は、光分離部４３から入射する第２部分光を拡散反射素子４７に集光する。第２集光素子４６は、拡散反射素子４７から入射する青色光を平行化する。
本実施形態では、第２集光素子４６は、第１集光素子４４と同様に、２つのレンズ４６１，４６２を有するが、第２集光素子４６を構成するレンズの数は、２に限定されない。
第２集光素子４６は、光分離部４３から入射する第２部分光を拡散反射素子４７に集光する。第２集光素子４６は、拡散反射素子４７から入射する青色光を平行化する。
本実施形態では、第２集光素子４６は、第１集光素子４４と同様に、２つのレンズ４６１，４６２を有するが、第２集光素子４６を構成するレンズの数は、２に限定されない。
【0019】
［拡散反射素子の構成］
拡散反射素子４７は、筐体４８に固定される基板４７１と、基板４７１に設けられる拡散反射層４７２と、を有する。
拡散反射層４７２は、波長変換素子４５から出射される蛍光ＹＬの拡散角と略同じ拡散角、もしくは、蛍光ＹＬの拡散角よりも少し小さい拡散角で、第２集光素子４６から入射される青色光ＢＬを反射して拡散させる。すなわち、拡散反射層４７２は、入射する光の波長を変換せずに、入射する光を反射して拡散させる。
拡散反射層４７２にて＋Ｘ方向に反射された青色光ＢＬは、第２集光素子４６を通過した後、光分離部４３にて＋Ｚ方向に反射され、蛍光ＹＬとともに光源装置４の外部に出射される。
拡散反射素子４７は、筐体４８に固定される基板４７１と、基板４７１に設けられる拡散反射層４７２と、を有する。
拡散反射層４７２は、波長変換素子４５から出射される蛍光ＹＬの拡散角と略同じ拡散角、もしくは、蛍光ＹＬの拡散角よりも少し小さい拡散角で、第２集光素子４６から入射される青色光ＢＬを反射して拡散させる。すなわち、拡散反射層４７２は、入射する光の波長を変換せずに、入射する光を反射して拡散させる。
拡散反射層４７２にて＋Ｘ方向に反射された青色光ＢＬは、第２集光素子４６を通過した後、光分離部４３にて＋Ｚ方向に反射され、蛍光ＹＬとともに光源装置４の外部に出射される。
【0020】
［筐体の構成］
筐体４８は、光源４１、拡散透過部４２、光分離部４３、第１集光素子４４、波長変換素子４５、第２集光素子４６及び拡散反射素子４７を収容する。本実施形態では、筐体４８は、内部に塵埃が侵入しにくい密閉筐体である。しかしながら、これに限らず、筐体４８は、上記した光学部品を収容できればよい。
筐体４８は、光源４１、拡散透過部４２、光分離部４３、第１集光素子４４、波長変換素子４５、第２集光素子４６及び拡散反射素子４７を収容する。本実施形態では、筐体４８は、内部に塵埃が侵入しにくい密閉筐体である。しかしながら、これに限らず、筐体４８は、上記した光学部品を収容できればよい。
【0021】
以上のように、光源装置４の外部に出射される照明光ＷＬは、青色光ＢＬと、緑色光及び赤色光を含む蛍光ＹＬとが混在した白色光である。青色光ＢＬは、第１波長帯域の第１色光に相当し、緑色光は、第１波長帯域よりも波長が長い第２波長帯域の第２色光に相当し、赤色光は、第２波長帯域よりも波長が長い第３波長帯域の第３色光に相当する。青色光ＢＬのピーク波長は４５５ｎｍであり、緑色光のピーク波長は５５０ｎｍであり、赤色光のピーク波長は６１０ｎｍである。それぞれの色光のピーク波長は、必ずしも上記に限定されず、上記付近の波長がピーク波長であってもよい。
なお、光源４１がｓ偏光を出射することから、光源装置４から出射される青色光におけるｓ偏光の割合は、ｐ偏光の割合よりも高い。一方、光源装置４から出射される蛍光ＹＬは、非偏光の蛍光であるため、蛍光ＹＬに含まれる緑色光及び赤色光におけるｓ偏光の割合とｐ偏光の割合とは略同じである。
なお、光源４１がｓ偏光を出射することから、光源装置４から出射される青色光におけるｓ偏光の割合は、ｐ偏光の割合よりも高い。一方、光源装置４から出射される蛍光ＹＬは、非偏光の蛍光であるため、蛍光ＹＬに含まれる緑色光及び赤色光におけるｓ偏光の割合とｐ偏光の割合とは略同じである。
【0022】
［均一化光学系の構成］
図１に示す均一化光学系５は、光源装置４とともに照明装置ＬＥを構成する。均一化光学系５は、光源装置４から＋Ｚ方向に出射された照明光の照度及び偏光状態を略均一化して出射する。均一化光学系５から出射された照明光は、色分離光学系３１及びリレー光学系３２を経て、後述する光変調素子３３３の変調領域を照明する。
均一化光学系５は、第１レンズアレイ５１、第２レンズアレイ５２、偏光変換素子６及び重畳レンズ５３を備える。
図１に示す均一化光学系５は、光源装置４とともに照明装置ＬＥを構成する。均一化光学系５は、光源装置４から＋Ｚ方向に出射された照明光の照度及び偏光状態を略均一化して出射する。均一化光学系５から出射された照明光は、色分離光学系３１及びリレー光学系３２を経て、後述する光変調素子３３３の変調領域を照明する。
均一化光学系５は、第１レンズアレイ５１、第２レンズアレイ５２、偏光変換素子６及び重畳レンズ５３を備える。
【0023】
第１レンズアレイ５１は、図示を省略するが、入射する照明光を複数の部分光束に分割する複数の第１レンズを有する。
第２レンズアレイ５２は、複数の第１レンズ５１１に対応する複数の第２レンズ５２１を有し、各第１レンズから入射する部分光束を偏光変換素子６に入射させる。なお、複数の第２レンズ５２１については、後述する図３にて図示する。
第２レンズアレイ５２は、複数の第１レンズ５１１に対応する複数の第２レンズ５２１を有し、各第１レンズから入射する部分光束を偏光変換素子６に入射させる。なお、複数の第２レンズ５２１については、後述する図３にて図示する。
【0024】
偏光変換素子６は、第２レンズアレイ５２から入射する光の偏光方向を揃える。具体的に、偏光変換素子６は、光源装置４から出射されて各レンズアレイ５１，５２を介して入射する光のうち、第１偏光の光を、第１偏光とは異なる第２偏光の光に変換することによって、偏光方向を揃えた光を出射する。本実施形態では、偏光変換素子６は、入射する光のうち、ｐ偏光の光をｓ偏光の光に変換する。偏光変換素子６の構成は、後に詳述する。
重畳レンズ５３は、第２レンズアレイ５２とともに、偏光変換素子６から入射する光を、画像形成装置３３の後述する各光変調素子３３３に重畳する。
重畳レンズ５３は、第２レンズアレイ５２とともに、偏光変換素子６から入射する光を、画像形成装置３３の後述する各光変調素子３３３に重畳する。
【0025】
［色分離光学系の構成］
色分離光学系３１は、均一化光学系５から入射する光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する。色分離光学系３１は、ダイクロイックミラー３１１，３１２と、反射ミラー３１３と、を備える。
ダイクロイックミラー３１１は、＋Ｚ方向に入射する光を青色光と、緑色光及び赤色光とに分離する。具体的に、ダイクロイックミラー３１１は、入射する光のうち、青色光を＋Ｘ方向に反射し、緑色光及び赤色光を＋Ｚ方向に透過する。
ダイクロイックミラー３１２は、ダイクロイックミラー３１１から＋Ｚ方向に入射する光を緑色光と赤色光とに分離する。具体的に、ダイクロイックミラー３１２は、入射する緑色光及び赤色光のうち、緑色光を＋Ｘ方向に反射し、赤色光を＋Ｚ方向に透過する。
反射ミラー３１３は、ダイクロイックミラー３１１によって分離された青色光を＋Ｚ方向に反射する。
色分離光学系３１は、均一化光学系５から入射する光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する。色分離光学系３１は、ダイクロイックミラー３１１，３１２と、反射ミラー３１３と、を備える。
ダイクロイックミラー３１１は、＋Ｚ方向に入射する光を青色光と、緑色光及び赤色光とに分離する。具体的に、ダイクロイックミラー３１１は、入射する光のうち、青色光を＋Ｘ方向に反射し、緑色光及び赤色光を＋Ｚ方向に透過する。
ダイクロイックミラー３１２は、ダイクロイックミラー３１１から＋Ｚ方向に入射する光を緑色光と赤色光とに分離する。具体的に、ダイクロイックミラー３１２は、入射する緑色光及び赤色光のうち、緑色光を＋Ｘ方向に反射し、赤色光を＋Ｚ方向に透過する。
反射ミラー３１３は、ダイクロイックミラー３１１によって分離された青色光を＋Ｚ方向に反射する。
【0026】
［リレー光学系の構成］
リレー光学系３２は、他の色光の光路よりも長い赤色光の光路に設けられ、赤色光の損失を抑制する。リレー光学系３２は、入射側レンズ３２１、リレーレンズ３２３、反射ミラー３２２，３２４を備える。本実施形態では、リレー光学系３２に赤色光を導くこととした。しかしながら、これに限らず、例えば他の色光より光路が長い色光を青色光とし、青色光をリレー光学系３２に導く構成としてもよい。
リレー光学系３２は、他の色光の光路よりも長い赤色光の光路に設けられ、赤色光の損失を抑制する。リレー光学系３２は、入射側レンズ３２１、リレーレンズ３２３、反射ミラー３２２，３２４を備える。本実施形態では、リレー光学系３２に赤色光を導くこととした。しかしながら、これに限らず、例えば他の色光より光路が長い色光を青色光とし、青色光をリレー光学系３２に導く構成としてもよい。
【0027】
［画像形成装置の構成］
画像形成装置３３は、入射する赤、緑及び青の各色光を変調し、変調された各色光を合成して、画像光を形成する。画像形成装置３３は、入射する色光に応じて設けられる３つのフィールドレンズ３３１と、３つの入射側偏光板３３２と、３つの光変調素子３３３と、３つの視野角補償板３３４、３つの出射側偏光板３３５と、１つの色合成光学系３３６と、を有する。
画像形成装置３３は、入射する赤、緑及び青の各色光を変調し、変調された各色光を合成して、画像光を形成する。画像形成装置３３は、入射する色光に応じて設けられる３つのフィールドレンズ３３１と、３つの入射側偏光板３３２と、３つの光変調素子３３３と、３つの視野角補償板３３４、３つの出射側偏光板３３５と、１つの色合成光学系３３６と、を有する。
【0028】
光変調素子３３３は、光源装置４から出射された光を、制御装置から入力する画像信号に基づいて変調する。具体的に、光変調素子３３３は、入射側偏光板３３２から入射する色光を、制御装置から入力する画像信号に応じて変調し、変調された色光を出射する。３つの光変調素子３３３は、赤色光用の光変調素子３３３Ｒ、緑色光用の光変調素子３３３Ｇ、及び、青色光用の光変調素子３３３Ｂを含む。
本実施形態では、光変調素子３３３には、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルが採用されている。光変調素子３３３と、入射側偏光板３３２及び出射側偏光板３３５とにより、光変調装置ＬＭが構成される。光変調装置ＬＭは、液晶ライトバルブであり、照明装置ＬＥから出射された光を変調する。
本実施形態では、光変調素子３３３には、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルが採用されている。光変調素子３３３と、入射側偏光板３３２及び出射側偏光板３３５とにより、光変調装置ＬＭが構成される。光変調装置ＬＭは、液晶ライトバルブであり、照明装置ＬＥから出射された光を変調する。
【0029】
色合成光学系３３６は、光変調素子３３３Ｂ，３３３Ｇ，３３３Ｒによって変調された３つの色光を合成して、画像光を形成する。色合成光学系３３６によって形成された画像光は、投射光学装置３５に入射する。本実施形態では、色合成光学系３３６は、略直方体状のクロスダイクロイックプリズムによって構成されているが、複数のダイクロイックミラーによって構成されていてもよい。
【0030】
光学部品用筐体３４は、上記した均一化光学系５、色分離光学系３１、リレー光学系３２及び画像形成装置３３を収容する。画像投射装置３には、設計上の光軸Ａｘが設定されており、光学部品用筐体３４は、光軸Ａｘにおける所定位置に均一化光学系５、色分離光学系３１、リレー光学系３２及び画像形成装置３３を保持する。光源装置４及び投射光学装置３５は、光軸Ａｘにおける所定位置に配置される。
投射光学装置３５は、画像形成装置３３から入射する画像光をスクリーン等の被投射面に投射する。投射光学装置３５は、例えば、図示しない複数のレンズと、複数のレンズを収容する鏡筒と、を備える組レンズとすることができる。
投射光学装置３５は、画像形成装置３３から入射する画像光をスクリーン等の被投射面に投射する。投射光学装置３５は、例えば、図示しない複数のレンズと、複数のレンズを収容する鏡筒と、を備える組レンズとすることができる。
【0031】
［偏光変換素子の構成］
図３は、ＸＺ平面に沿う偏光変換素子６の断面を示す図である。図３においては、偏光変換素子６を通過する光のうち、ｓ偏光の光路を、黒丸を付した実線によって示し、ｐ偏光の光路を、直交線を付した実線によって示している。
偏光変換素子６は、図３に示すように、入射光束を２種類の直線偏光に分離して出射する偏光分離素子アレイ６１と、複数の位相差板６５と、複数の遮光板６６と、を有する。
図３は、ＸＺ平面に沿う偏光変換素子６の断面を示す図である。図３においては、偏光変換素子６を通過する光のうち、ｓ偏光の光路を、黒丸を付した実線によって示し、ｐ偏光の光路を、直交線を付した実線によって示している。
偏光変換素子６は、図３に示すように、入射光束を２種類の直線偏光に分離して出射する偏光分離素子アレイ６１と、複数の位相差板６５と、複数の遮光板６６と、を有する。
【0032】
［偏光分離素子アレイの構成］
偏光分離素子アレイ６１は、複数の基材６２、複数の偏光分離部６３及び複数の反射部６４を有する。偏光分離素子アレイ６１は、＋Ｘ方向における中央を通り、かつ、＋Ｙ方向に沿う中心線ＣＬを中心として線対称に構成されている。中心線ＣＬは、光軸Ａｘと交差する。
偏光分離素子アレイ６１は、複数の基材６２、複数の偏光分離部６３及び複数の反射部６４を有する。偏光分離素子アレイ６１は、＋Ｘ方向における中央を通り、かつ、＋Ｙ方向に沿う中心線ＣＬを中心として線対称に構成されている。中心線ＣＬは、光軸Ａｘと交差する。
【0033】
複数の基材６２のそれぞれは、白板ガラス等の透光性材料により形成された柱状体であり、Ｘ軸に沿って並んで配列されている。複数の基材６２には、ＸＺ平面に沿う断面が直角二等辺三角形の基材６２１と、ＸＺ平面に沿う断面が平行四辺形の基材６２２と、が含まれ、これらが組み合わされて、全体として板状の偏光分離素子アレイ６１が形成されている。各基材６２の間には、偏光分離部６３及び反射部６４が配置されている。
【0034】
複数の偏光分離部６３のそれぞれと、複数の反射部６４のそれぞれとは、Ｙ軸に長い矩形状に形成されている。複数の偏光分離部６３は、偏光分離部６３１～６３６を含み、複数の反射部６４は、反射部６４１～６４６を含む。
偏光分離部６３１，６３３，６３５と反射部６４１，６４３，６４５とは、中心線ＣＬから＋Ｘ方向に向かって交互に配置されている。偏光分離部６３２，６３４，６３６と反射部６４２，６４４，６４６とは、中心線ＣＬから－Ｘ方向に向かって交互に配置されている。各偏光分離部６３及び各反射部６４は、光軸Ａｘに対して略４５°傾斜している。
偏光分離部６３１，６３３，６３５と反射部６４１，６４３，６４５とは、中心線ＣＬから＋Ｘ方向に向かって交互に配置されている。偏光分離部６３２，６３４，６３６と反射部６４２，６４４，６４６とは、中心線ＣＬから－Ｘ方向に向かって交互に配置されている。各偏光分離部６３及び各反射部６４は、光軸Ａｘに対して略４５°傾斜している。
【0035】
各偏光分離部６３は、誘電体多層膜により構成され、レンズアレイ５１，５２を介して光源装置４から入射する光をｐ偏光の光とｓ偏光の光とに分離する。具体的に、各偏光分離部６３は、＋Ｚ方向に入射する光のうち、ｐ偏光の光を＋Ｚ方向に透過させ、ｓ偏光の光を反射する。
各反射部６４は、反射部６４と隣り合う１つの偏光分離部６３と組で機能する。すなわち、１つの反射部６４は、１つの偏光分離部６３と１対１にて対応し、偏光分離部６３に対向して配置されている。反射部６４は、組となる偏光分離部６３にて反射されたｓ偏光を、偏光分離部６３を透過したｐ偏光の進行方向に沿うように、＋Ｚ方向に反射させる。反射部６４は、誘電体多層膜によって形成された反射膜により構成されている。
このような偏光分離素子アレイ６１を光出射側から見て、偏光分離部６３に対応する部分からｐ偏光の光が出射され、反射部６４に対応する部分からｓ偏光の光が出射される。
各反射部６４は、反射部６４と隣り合う１つの偏光分離部６３と組で機能する。すなわち、１つの反射部６４は、１つの偏光分離部６３と１対１にて対応し、偏光分離部６３に対向して配置されている。反射部６４は、組となる偏光分離部６３にて反射されたｓ偏光を、偏光分離部６３を透過したｐ偏光の進行方向に沿うように、＋Ｚ方向に反射させる。反射部６４は、誘電体多層膜によって形成された反射膜により構成されている。
このような偏光分離素子アレイ６１を光出射側から見て、偏光分離部６３に対応する部分からｐ偏光の光が出射され、反射部６４に対応する部分からｓ偏光の光が出射される。
【0036】
［位相差板の構成］
複数の位相差板６５のそれぞれは、偏光分離素子アレイ６１から出射される２種類の直線偏光のうち、一方の直線偏光の光路上に配置された１／２波長板である。複数の位相差板６５のそれぞれは、入射する一方の直線偏光の偏光方向を９０°回転させて他方の直線偏光の偏光方向と同一にする。
複数の位相差板６５は、位相差板６５１～６５６を含む。位相差板６５６，６５４，６５２，６５１，６５３，６５５は、＋Ｚ方向から見て偏光分離部６３６，６３４，６３２，６３１，６３３，６３５と重なる位置に配置されている。すなわち、各位相差板６５は、偏光分離部６３を透過したｐ偏光の光路に配置され、入射するｐ偏光の光をｓ偏光の光に変換する。
複数の位相差板６５のそれぞれは、偏光分離素子アレイ６１から出射される２種類の直線偏光のうち、一方の直線偏光の光路上に配置された１／２波長板である。複数の位相差板６５のそれぞれは、入射する一方の直線偏光の偏光方向を９０°回転させて他方の直線偏光の偏光方向と同一にする。
複数の位相差板６５は、位相差板６５１～６５６を含む。位相差板６５６，６５４，６５２，６５１，６５３，６５５は、＋Ｚ方向から見て偏光分離部６３６，６３４，６３２，６３１，６３３，６３５と重なる位置に配置されている。すなわち、各位相差板６５は、偏光分離部６３を透過したｐ偏光の光路に配置され、入射するｐ偏光の光をｓ偏光の光に変換する。
【0037】
図４は、位相差板６５の構成を示す模式図である。
位相差板６５は、図４に示すように、第１水晶板６５Ａ及び第２水晶板６５Ｂを有する水晶位相差板である。
第１水晶板６５Ａ及び第２水晶板６５Ｂは、位相差板６５の光軸に沿って互いに重ね合わせて配置される。各水晶板６５Ａ，６５Ｂには、進相軸及び遅相軸を含む光学軸が設定されている。第１水晶板６５Ａの遅相軸ＳＡ１と、第２水晶板６５Ｂの遅相軸ＳＡ２とは、位相差板６５に対する光入射側から見て互いに略直交する。第１水晶板６５Ａの遅相軸ＳＡ１と、第２水晶板６５Ｂの遅相軸ＳＡ２とは、各水晶板６５Ａ，６５Ｂにおける入射面の法線に対して直交している。
位相差板６５は、図４に示すように、第１水晶板６５Ａ及び第２水晶板６５Ｂを有する水晶位相差板である。
第１水晶板６５Ａ及び第２水晶板６５Ｂは、位相差板６５の光軸に沿って互いに重ね合わせて配置される。各水晶板６５Ａ，６５Ｂには、進相軸及び遅相軸を含む光学軸が設定されている。第１水晶板６５Ａの遅相軸ＳＡ１と、第２水晶板６５Ｂの遅相軸ＳＡ２とは、位相差板６５に対する光入射側から見て互いに略直交する。第１水晶板６５Ａの遅相軸ＳＡ１と、第２水晶板６５Ｂの遅相軸ＳＡ２とは、各水晶板６５Ａ，６５Ｂにおける入射面の法線に対して直交している。
【0038】
なお、位相差板６５は、１枚の水晶板によって構成することも可能である。しかしながら、１枚の水晶板によって位相差板６５を構成する場合、位相差板６５を光が通過する方向における水晶板の厚みは、非常に薄いものとなり、そのような水晶板を作成することは困難である。このため、本実施形態に係る位相差板６５は、２つの水晶板６５Ａ，６５Ｂを重ねて構成している。
【0039】
図３に示す複数の遮光板６６のそれぞれは、偏光分離素子アレイ６１に対する光入射側に設けられている。すなわち、複数の遮光板６６は、第２レンズアレイ５２と偏光分離素子アレイ６１との間に配置されている。詳述すると、複数の遮光板６６のそれぞれは、光入射側から偏光変換素子６を見て、反射部６４を覆う位置に設けられている。
複数の遮光板６６のそれぞれは、偏光分離部６３を介さずに、第２レンズアレイ５２から反射部６４に入射する光を遮蔽する。
複数の遮光板６６のそれぞれは、偏光分離部６３を介さずに、第２レンズアレイ５２から反射部６４に入射する光を遮蔽する。
【0040】
［偏光変換素子の偏光変換効率］
水晶位相差板である位相差板６５は、ｐ偏光とｓ偏光とのうち一方の直線偏光の光から他方の直線偏光の光に偏光方向を回転する効率である偏光回転効率が最も高くなるピーク波長を有する。位相差板６５のピーク波長と同じ波長を有する色光が位相差板６５に入射した場合には、一方の直線偏光から他方の直線偏光に効率よく変換できる。一方、位相差板６５に入射する色光の波長が位相差板６５のピーク波長から離れるに従って、位相差板６５による直線偏光の回転効率が低下する。
以下、位相差板６５のピーク波長を、位相差板ピーク波長とし、青色光のピーク波長を青ピーク波長とし、緑色光のピーク波長を緑ピーク波長とし、赤色光のピーク波長を赤ピーク波長とする。
水晶位相差板である位相差板６５は、ｐ偏光とｓ偏光とのうち一方の直線偏光の光から他方の直線偏光の光に偏光方向を回転する効率である偏光回転効率が最も高くなるピーク波長を有する。位相差板６５のピーク波長と同じ波長を有する色光が位相差板６５に入射した場合には、一方の直線偏光から他方の直線偏光に効率よく変換できる。一方、位相差板６５に入射する色光の波長が位相差板６５のピーク波長から離れるに従って、位相差板６５による直線偏光の回転効率が低下する。
以下、位相差板６５のピーク波長を、位相差板ピーク波長とし、青色光のピーク波長を青ピーク波長とし、緑色光のピーク波長を緑ピーク波長とし、赤色光のピーク波長を赤ピーク波長とする。
【0041】
例えば、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬの青色光におけるｓ偏光の割合が５０％であり、ｐ偏光の割合が５０％である場合を想定する。なお、波長が４３０ｎｍ以上、４９０ｎｍ以下の第１波長帯域の色光を青色光とし、波長が４９０ｎｍを超え、５５０ｎｍ以下の第２波長帯域の色光を緑色光とし、５５０ｎｍを超え、７７０ｎｍ以下の第３波長帯域の色光を赤色光とする。
なお、上記のように、青ピーク波長は４５５ｎｍであり、緑ピーク波長は５５０ｎｍであり、赤ピーク波長は６１０ｎｍである。
なお、上記のように、青ピーク波長は４５５ｎｍであり、緑ピーク波長は５５０ｎｍであり、赤ピーク波長は６１０ｎｍである。
【0042】
図５は、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が５０％である場合の位相差板６５のピーク波長毎の偏光変換素子６の偏光変換効率を示すグラフである。なお、照明光ＷＬに含まれる緑色光及び赤色光におけるｓ偏光の割合は５０％である。
図５に実線にて示すように、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍである場合には、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が高いことから、位相差板６５に入射するｐ偏光の緑色光をｓ偏光の緑色光に効率よく変換できる。このため、偏光変換素子６から出射される緑色光は、ほぼｓ偏光の緑色光となる。
しかしながら、青色光及び赤色光のそれぞれのピーク波長は位相差板ピーク波長から離れているため、青色光及び赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率は低い。このため、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光をｓ偏光の青色光に効率よく変換できず、位相差板６５に入射するｐ偏光の赤色光をｓ偏光の赤色光に効率よく変換できない。このことから、偏光変換素子６から出射される青色光及び赤色光には、ｐ偏光の青色光及び赤色光が多く含まれることとなる。
このように、偏光変換素子６から出射される光に、ｐ偏光の光が多く含まれていると、入射側偏光板３３２によって遮蔽される光の光量が多くなり、光変調素子３３３に入射する光の光量が低下し、ひいては、投射画像の輝度が低下する。
図５に実線にて示すように、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍである場合には、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が高いことから、位相差板６５に入射するｐ偏光の緑色光をｓ偏光の緑色光に効率よく変換できる。このため、偏光変換素子６から出射される緑色光は、ほぼｓ偏光の緑色光となる。
しかしながら、青色光及び赤色光のそれぞれのピーク波長は位相差板ピーク波長から離れているため、青色光及び赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率は低い。このため、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光をｓ偏光の青色光に効率よく変換できず、位相差板６５に入射するｐ偏光の赤色光をｓ偏光の赤色光に効率よく変換できない。このことから、偏光変換素子６から出射される青色光及び赤色光には、ｐ偏光の青色光及び赤色光が多く含まれることとなる。
このように、偏光変換素子６から出射される光に、ｐ偏光の光が多く含まれていると、入射側偏光板３３２によって遮蔽される光の光量が多くなり、光変調素子３３３に入射する光の光量が低下し、ひいては、投射画像の輝度が低下する。
【0043】
このような傾向は、図５に細かい点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５４０ｎｍである場合も同様である。そして、位相差板ピーク波長が長くなるに従って、青色光の偏光回転効率が低下するものの、緑色光及び赤色光の偏光回転効率は高くなる。
【0044】
一方、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が高く、赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率も比較的高い。このため、図５に一点鎖線にて示すように、例えば緑ピーク波長である５５０ｎｍでは、偏光変換素子６の偏光変換効率は略１００％であり、赤ピーク波長である６１０ｎｍでは、偏光変換素子６の偏光変換効率は略９９％である。このように、偏光変換素子６に入射する照明光に含まれるｐ偏光の緑色光及び赤色光を、ｓ偏光の緑色光及び赤色光に効率よく変換できる。
しかしながら、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍ未満である場合に比べて、位相差板ピーク波長と青ピーク波長である４５５ｎｍとの差が更に大きくなるため、青色光に対する位相差板６５の偏光回転効率は更に低くなり、偏光変換素子６の青色光の偏光変換効率は、更に低くなる。
このため、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、偏光変換素子６から出射される緑色光及び赤色光は、ほぼｓ偏光であるのに対し、偏光変換素子６から出射される青色光には、ｐ偏光の青色光が多く含まれることとなる。
このような傾向は、図５に粗い点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５８０ｎｍである場合も同様であり、図５に二点鎖線にて示すように、位相差板ピーク波長が６００ｎｍである場合も同様である。
しかしながら、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍ未満である場合に比べて、位相差板ピーク波長と青ピーク波長である４５５ｎｍとの差が更に大きくなるため、青色光に対する位相差板６５の偏光回転効率は更に低くなり、偏光変換素子６の青色光の偏光変換効率は、更に低くなる。
このため、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、偏光変換素子６から出射される緑色光及び赤色光は、ほぼｓ偏光であるのに対し、偏光変換素子６から出射される青色光には、ｐ偏光の青色光が多く含まれることとなる。
このような傾向は、図５に粗い点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５８０ｎｍである場合も同様であり、図５に二点鎖線にて示すように、位相差板ピーク波長が６００ｎｍである場合も同様である。
【0045】
図６は、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が８０％である場合の位相差板６５のピーク波長毎の偏光変換素子６の偏光変換効率を示すグラフである。なお、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬに含まれる緑色光におけるｓ偏光の割合は５０％であり、赤色光におけるｓ偏光の割合は５０％である。波長４７０ｎｍにおいて偏光変換効率が低下するのは、青色光におけるｓ偏光の割合がｐ偏光の割合よりも高いことに起因する。
これに対し、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬの青色光におけるｓ偏光の割合が８０％であり、ｐ偏光の割合が２０％である場合を想定する。
図６に実線にて示すように、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍである場合には、図５に実線にて示した場合と同様に、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が高いことから、位相差板６５に入射するｐ偏光の緑色光をｓ偏光の緑色光に効率よく変換できる。また、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量は少ないことから、偏光変換素子６から出射される青色光においてｓ偏光の割合を図５に示した場合に比べて高くできる。
これに対し、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬの青色光におけるｓ偏光の割合が８０％であり、ｐ偏光の割合が２０％である場合を想定する。
図６に実線にて示すように、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍである場合には、図５に実線にて示した場合と同様に、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が高いことから、位相差板６５に入射するｐ偏光の緑色光をｓ偏光の緑色光に効率よく変換できる。また、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量は少ないことから、偏光変換素子６から出射される青色光においてｓ偏光の割合を図５に示した場合に比べて高くできる。
【0046】
しかしながら、赤ピーク波長が位相差板ピーク波長から離れており、赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率は低い。このため、位相差板６５に入射するｐ偏光の赤色光を効率よくｓ偏光の赤色光に変換できず、偏光変換素子６から出射される赤色光には、ｐ偏光の赤色光が多く含まれることとなる。
このような傾向は、図６に細かい点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５４０ｎｍである場合も同様である。そして、図５に示した場合と同様に、位相差板ピーク波長が長くなるに従って、青色光の偏光回転効率が低下するものの、緑色光及び赤色光の偏光回転効率は高くなる。
このような傾向は、図６に細かい点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５４０ｎｍである場合も同様である。そして、図５に示した場合と同様に、位相差板ピーク波長が長くなるに従って、青色光の偏光回転効率が低下するものの、緑色光及び赤色光の偏光回転効率は高くなる。
【0047】
一方、図６に一点鎖線にて示すように、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、図５に示した一点鎖線と同様に、緑色光の偏光変換効率が高く、赤色光の偏光変換効率も比較的高い。このため、位相差板６５に入射するｐ偏光の緑色光及び赤色光をｓ偏光の緑色光及び赤色光に効率よく変換できる。
一方、偏光変換素子６に入射する青色光におけるｐ偏光の割合は、図５に示した場合に比べて低いことから、青色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が低くても、偏光変換素子６による青色光の偏光変換効率を高くすることができる。
このため、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、偏光変換素子６から出射される緑色光及び赤色光は、ほぼｓ偏光であり、偏光変換素子６から出射される青色光におけるｓ偏光の青色光の割合も、図５に示した場合に比べて高くなる。
このような傾向は、図６に粗い点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５８０ｎｍである場合も同様であり、図６に二点鎖線にて示すように、位相差板ピーク波長が６００ｎｍである場合も同様である。
一方、偏光変換素子６に入射する青色光におけるｐ偏光の割合は、図５に示した場合に比べて低いことから、青色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が低くても、偏光変換素子６による青色光の偏光変換効率を高くすることができる。
このため、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、偏光変換素子６から出射される緑色光及び赤色光は、ほぼｓ偏光であり、偏光変換素子６から出射される青色光におけるｓ偏光の青色光の割合も、図５に示した場合に比べて高くなる。
このような傾向は、図６に粗い点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５８０ｎｍである場合も同様であり、図６に二点鎖線にて示すように、位相差板ピーク波長が６００ｎｍである場合も同様である。
【0048】
図７は、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が９０％である場合の位相差板６５のピーク波長毎の偏光変換素子６の偏光変換効率を示すグラフである。なお、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬに含まれる緑色光におけるｓ偏光の割合は５０％であり、赤色光におけるｓ偏光の割合は５０％である。波長４７０ｎｍにおいて偏光変換効率が低下するのは、青色光におけるｓ偏光の割合がｐ偏光の割合よりも高いことに起因する。
図５及び図６にて説明した偏光変換素子６の偏光変換効率は、青色光におけるｓ偏光の割合が９０％である照明光ＷＬを偏光変換素子６に入射させた場合に、より改善される。
例えば、図７に実線にて示すように、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍである場合には、図５及び図６に実線にて示した場合と同様に、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が高いことから、位相差板６５は、ｐ偏光の緑色光をｓ偏光の緑色光に効率よく変換できる。また、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量はより少なくなることから、偏光変換素子６から出射される青色光においてｓ偏光の割合を図６に示した場合に比べて更に高くできる。
しかしながら、赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率は低いため、偏光変換素子６から出射される赤色光には、ｐ偏光の赤色光が多く含まれる。
このような傾向は、図７に細かい点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５４０ｎｍである場合も同様である。そして、図６に示した場合と同様に、位相差板ピーク波長が長くなるに従って、青色光の偏光回転効率が低下するものの、緑色光及び赤色光の偏光回転効率は高くなる。
図５及び図６にて説明した偏光変換素子６の偏光変換効率は、青色光におけるｓ偏光の割合が９０％である照明光ＷＬを偏光変換素子６に入射させた場合に、より改善される。
例えば、図７に実線にて示すように、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍである場合には、図５及び図６に実線にて示した場合と同様に、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が高いことから、位相差板６５は、ｐ偏光の緑色光をｓ偏光の緑色光に効率よく変換できる。また、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量はより少なくなることから、偏光変換素子６から出射される青色光においてｓ偏光の割合を図６に示した場合に比べて更に高くできる。
しかしながら、赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率は低いため、偏光変換素子６から出射される赤色光には、ｐ偏光の赤色光が多く含まれる。
このような傾向は、図７に細かい点線にて示すように、位相差板ピーク波長が５４０ｎｍである場合も同様である。そして、図６に示した場合と同様に、位相差板ピーク波長が長くなるに従って、青色光の偏光回転効率が低下するものの、緑色光及び赤色光の偏光回転効率は高くなる。
【0049】
一方、図７に一点鎖線にて示すように、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、図５及び図６に示した一点鎖線と同様に、緑色光及び赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率は高いため、偏光変換素子６に入射する照明光のうち、ｐ偏光の緑色光をｓ偏光の緑色光に効率よく変換でき、ｐ偏光の赤色光をｓ偏光の赤色光に効率よく変換できる。
更に、図６に示した場合に比べて、偏光変換素子６に入射する青色光におけるｐ偏光の割合が更に低いことから、青色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が低くても、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量は更に少ないので、照明光ＷＬに含まれる青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率を高くすることができる。
このため、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、偏光変換素子６から出射される青色光、緑色光及び赤色光を、ほぼｓ偏光の青色光、緑色光及び赤色光とすることができる。
図７に粗い点線又は二点鎖線にて示すように、位相差板ピーク波長が５８０ｎｍ又は６００ｎｍである場合も、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合と同様である。
更に、図６に示した場合に比べて、偏光変換素子６に入射する青色光におけるｐ偏光の割合が更に低いことから、青色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が低くても、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量は更に少ないので、照明光ＷＬに含まれる青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率を高くすることができる。
このため、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合には、偏光変換素子６から出射される青色光、緑色光及び赤色光を、ほぼｓ偏光の青色光、緑色光及び赤色光とすることができる。
図７に粗い点線又は二点鎖線にて示すように、位相差板ピーク波長が５８０ｎｍ又は６００ｎｍである場合も、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである場合と同様である。
【0050】
本件発明者は、位相差板６５のピーク波長が５８０ｎｍである偏光変換素子６を用いて、照明光ＷＬに含まれる各色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率を測定した。
偏光変換効率の測定結果では、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、緑色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は１００％であり、赤色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は１００％であった。
偏光変換効率の測定結果では、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、緑色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は１００％であり、赤色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は１００％であった。
【0051】
一方、偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が６０％であり、青色光におけるｐ偏光の割合が４０％である場合には、青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は９１％であった。
偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が７０％であり、青色光におけるｐ偏光の割合が３０％である場合には、青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は９３％であった。
偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が８０％であり、青色光におけるｐ偏光の割合が２０％である場合には、青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は９６％であった。
偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が９０％であり、青色光におけるｐ偏光の割合が１０％である場合には、青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は９８％であった。
偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が７０％であり、青色光におけるｐ偏光の割合が３０％である場合には、青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は９３％であった。
偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が８０％であり、青色光におけるｐ偏光の割合が２０％である場合には、青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は９６％であった。
偏光変換素子６に入射する照明光ＷＬのうち、青色光におけるｓ偏光の割合が９０％であり、青色光におけるｐ偏光の割合が１０％である場合には、青色光に対する偏光変換素子６の偏光変換効率は９８％であった。
【0052】
これらのことから、位相差板ピーク波長が緑ピーク波長よりも長い５６０ｎｍ以上で、赤ピーク波長よりも短い６００ｎｍ以下であり、青色光におけるｓ偏光の比率が８０％以上である照明光ＷＬが偏光変換素子６に入射する場合に、偏光変換素子６から出射される青色光、緑色光及び赤色光を、ほぼｓ偏光の青色光、緑色光及び赤色光にすることができる。
なお、上記のように、照明光ＷＬに含まれる青色光におけるｓ偏光の割合が５０％を超えていれば、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量を図５に示した場合よりも少なくできる。このため、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下である場合に、照明光ＷＬに含まれる青色光において、ｓ偏光の青色光の割合が５０％を超え、ｐ偏光の青色光の割合が５０％未満であることにより、偏光変換素子６から出射される青色光におけるｓ偏光の割合を、図５に示した場合に比べて高くすることができる。
なお、上記のように、照明光ＷＬに含まれる青色光におけるｓ偏光の割合が５０％を超えていれば、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量を図５に示した場合よりも少なくできる。このため、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下である場合に、照明光ＷＬに含まれる青色光において、ｓ偏光の青色光の割合が５０％を超え、ｐ偏光の青色光の割合が５０％未満であることにより、偏光変換素子６から出射される青色光におけるｓ偏光の割合を、図５に示した場合に比べて高くすることができる。
【0053】
［色光の光量変化率］
次に、偏光変換素子６から出射される色光の光量変化、及び、偏光変換素子６からの出射光の明るさ変化について説明する。
上記のように、偏光変換素子６には、発光素子４１１に由来する青色光ＢＬと、非偏光の蛍光ＹＬに含まれる緑色光及び赤色光とが入射する。
ここで、偏光変換素子６から出射される青色光、緑色光及び赤色光のそれぞれの光量と、偏光変換素子６の出射光の明るさとは、位相差板ピーク波長に応じて変化する。なお、偏光変換素子６からの出射光の明るさは、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの光量に比視感度を乗算して得た値を合計したものである。
次に、偏光変換素子６から出射される色光の光量変化、及び、偏光変換素子６からの出射光の明るさ変化について説明する。
上記のように、偏光変換素子６には、発光素子４１１に由来する青色光ＢＬと、非偏光の蛍光ＹＬに含まれる緑色光及び赤色光とが入射する。
ここで、偏光変換素子６から出射される青色光、緑色光及び赤色光のそれぞれの光量と、偏光変換素子６の出射光の明るさとは、位相差板ピーク波長に応じて変化する。なお、偏光変換素子６からの出射光の明るさは、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの光量に比視感度を乗算して得た値を合計したものである。
【0054】
図８は、偏光変換素子６から出射される色光の光量変化率、及び、偏光変換素子６からの出射光の明るさ変化率と、位相差板ピーク波長との関係を示すグラフである。なお、図８では、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍである偏光変換素子６から出射される各色光の光量を１００％とし、偏光変換素子６の出射光の明るさを１００％としたときの各色光の光量変化率及び明るさ変化率を示している。
図８に示すように、偏光変換素子６に入射する青色光におけるｓ偏光の割合が９０％である場合、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍ以上、６２０ｎｍ以下の範囲において、偏光変換素子６から出射される青色光の光量は、位相差板ピーク波長が長くなるに従って低下する。
偏光変換素子６から出射される緑色光の光量は、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍ以上、５５０ｎｍ未満の範囲では、位相差板ピーク波長が長くなるに従って増加し、位相差板ピーク波長が５５０ｎｍ以上、６２０ｎｍ以下の範囲では、位相差板ピーク波長が長くなるに従って低下する。
図８に示すように、偏光変換素子６に入射する青色光におけるｓ偏光の割合が９０％である場合、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍ以上、６２０ｎｍ以下の範囲において、偏光変換素子６から出射される青色光の光量は、位相差板ピーク波長が長くなるに従って低下する。
偏光変換素子６から出射される緑色光の光量は、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍ以上、５５０ｎｍ未満の範囲では、位相差板ピーク波長が長くなるに従って増加し、位相差板ピーク波長が５５０ｎｍ以上、６２０ｎｍ以下の範囲では、位相差板ピーク波長が長くなるに従って低下する。
【0055】
偏光変換素子６から出射される赤色光の光量は、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍ以上、６２０ｎｍ以下の範囲において、位相差板ピーク波長が長くなるに従って増加する。
また、偏光変換素子６からの出射光の明るさは、緑色光の光量変化と同様に、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍ以上、５５０ｎｍ未満の範囲では、位相差板ピーク波長が長くなるに従って増加し、位相差板ピーク波長が５５０ｎｍ以上、６２０ｎｍ以下の範囲では、位相差板ピーク波長が長くなるに従って低下する。
また、偏光変換素子６からの出射光の明るさは、緑色光の光量変化と同様に、位相差板ピーク波長が５２０ｎｍ以上、５５０ｎｍ未満の範囲では、位相差板ピーク波長が長くなるに従って増加し、位相差板ピーク波長が５５０ｎｍ以上、６２０ｎｍ以下の範囲では、位相差板ピーク波長が長くなるに従って低下する。
【0056】
このため、偏光変換素子６からの出射光がほぼｓ偏光となる範囲である位相差板ピーク波長の５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の範囲において、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍである偏光変換素子６は、出射光の明るさが最も高い特性を有する。また、位相差板ピーク波長が５８０ｎｍである偏光変換素子６は、各色光の光量バランスがよい特性を有し、位相差板ピーク波長が６００ｎｍである偏光変換素子６は、出射光に含まれる赤色光の光量が比較的多い特性を有する。
【0057】
［位相差板のピーク波長設定］
図９は、位相差板ピーク波長と２枚の水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差との関係を示すグラフである。
以上のように、位相差板ピーク波長は、５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下であることが好ましい。このような位相差板ピーク波長は、位相差板６５の光軸における第１水晶板６５Ａの厚さと、位相差板６５の光軸における第２水晶板６５Ｂの厚さとの差によって位相差板６５に設定できる。以下、位相差板６５の光軸における第１水晶板６５Ａの厚さと、位相差板６５の光軸における第２水晶板６５Ｂの厚さとの差を、厚み差という。
図９に示すように、厚み差が２８μｍ以上、３３μｍ以下の範囲において、厚み差が大きくなるに従って、位相差板ピーク波長は略５２０ｎｍから長くなり、厚み差が３３μｍであると、位相差板ピーク波長は６００ｎｍとなる。
このため、水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差を３１μｍ以上、３３μｍ以下とすることによって、位相差板ピーク波長を５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の値とすることができる。例えば、水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差を略３０．６μｍとすることによって、位相差板ピーク波長を５６０ｎｍとすることができる。例えば、水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差を略３１．８μｍとすることによって、位相差板ピーク波長を５８０ｎｍとすることができる。また、上記のように、水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差を略３３μｍとすることによって、位相差板ピーク波長を６００ｎｍとすることができる。
図９は、位相差板ピーク波長と２枚の水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差との関係を示すグラフである。
以上のように、位相差板ピーク波長は、５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下であることが好ましい。このような位相差板ピーク波長は、位相差板６５の光軸における第１水晶板６５Ａの厚さと、位相差板６５の光軸における第２水晶板６５Ｂの厚さとの差によって位相差板６５に設定できる。以下、位相差板６５の光軸における第１水晶板６５Ａの厚さと、位相差板６５の光軸における第２水晶板６５Ｂの厚さとの差を、厚み差という。
図９に示すように、厚み差が２８μｍ以上、３３μｍ以下の範囲において、厚み差が大きくなるに従って、位相差板ピーク波長は略５２０ｎｍから長くなり、厚み差が３３μｍであると、位相差板ピーク波長は６００ｎｍとなる。
このため、水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差を３１μｍ以上、３３μｍ以下とすることによって、位相差板ピーク波長を５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下の値とすることができる。例えば、水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差を略３０．６μｍとすることによって、位相差板ピーク波長を５６０ｎｍとすることができる。例えば、水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差を略３１．８μｍとすることによって、位相差板ピーク波長を５８０ｎｍとすることができる。また、上記のように、水晶板６５Ａ，６５Ｂの厚み差を略３３μｍとすることによって、位相差板ピーク波長を６００ｎｍとすることができる。
【0058】
［実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１は、以下の効果を奏する。
プロジェクター１は、照明装置ＬＥ、光変調装置ＬＭ及び投射光学装置３５を備える。
光変調装置ＬＭは、照明装置ＬＥから出射された光を変調する。
投射光学装置３５は、光変調装置ＬＭにて変調された光を投射する。
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１は、以下の効果を奏する。
プロジェクター１は、照明装置ＬＥ、光変調装置ＬＭ及び投射光学装置３５を備える。
光変調装置ＬＭは、照明装置ＬＥから出射された光を変調する。
投射光学装置３５は、光変調装置ＬＭにて変調された光を投射する。
【0059】
照明装置ＬＥは、光源装置４及び偏光変換素子６を備える。
光源装置４は、青色光、緑色光及び赤色光を含む光を出射する。青色光は、４３０ｎｍ以上、４９０ｎｍ以下の第１波長帯域の第１色光であり、緑色光は、第１波長帯域よりも波長が長い４９０ｎｍを超え、５５０ｎｍ以下の第２波長帯域の第２色光であり、赤色光は、第２波長帯域よりも波長が長い５５０ｎｍを超え、７７０ｎｍ以下の第３波長帯域の第３色光である。
なお、本実施形態では第２波長帯と第３波長帯の境界を５５０ｎｍとしたが、必ずしも上記に限らず、例えば、５９０ｎｍを境界としてもよい。この場合、波長が５９０ｎｍである色光は、緑色光としてもよく、赤色光としてもよい。
光源装置４は、青色光、緑色光及び赤色光を含む光を出射する。青色光は、４３０ｎｍ以上、４９０ｎｍ以下の第１波長帯域の第１色光であり、緑色光は、第１波長帯域よりも波長が長い４９０ｎｍを超え、５５０ｎｍ以下の第２波長帯域の第２色光であり、赤色光は、第２波長帯域よりも波長が長い５５０ｎｍを超え、７７０ｎｍ以下の第３波長帯域の第３色光である。
なお、本実施形態では第２波長帯と第３波長帯の境界を５５０ｎｍとしたが、必ずしも上記に限らず、例えば、５９０ｎｍを境界としてもよい。この場合、波長が５９０ｎｍである色光は、緑色光としてもよく、赤色光としてもよい。
【0060】
偏光変換素子６は、光源装置４から出射された光のうちｐ偏光の光をｓ偏光の光に変換する。ｐ偏光は第１偏光であり、ｓ偏光は、第１偏光とは異なる第２偏光である。偏光変換素子６は、偏光分離部６３及び位相差板６５を有する。
偏光分離部６３は、光源装置４から出射された光をｐ偏光の光とｓ偏光の光とに分離する。位相差板６５は、偏光分離部６３によって分離されたｐ偏光の光をｓ偏光の光に変換する。
光源装置４から出射される青色光のうち８０％以上の光は、ｓ偏光の光である。
位相差板６５の偏光回転効率が最も高い波長を位相差板ピーク波長とすると、位相差板ピーク波長は、緑色光のピーク波長よりも長く、赤色光のピーク波長よりも短い。
偏光分離部６３は、光源装置４から出射された光をｐ偏光の光とｓ偏光の光とに分離する。位相差板６５は、偏光分離部６３によって分離されたｐ偏光の光をｓ偏光の光に変換する。
光源装置４から出射される青色光のうち８０％以上の光は、ｓ偏光の光である。
位相差板６５の偏光回転効率が最も高い波長を位相差板ピーク波長とすると、位相差板ピーク波長は、緑色光のピーク波長よりも長く、赤色光のピーク波長よりも短い。
【0061】
ここで、位相差板ピーク波長から、位相差板６５に対する入射光のピーク波長が離れるに従って、入射光に対する位相差板６５の偏光回転効率が低下する。
このため、上記構成によれば、緑色光及び赤色光のそれぞれのピーク波長は、位相差板ピーク波長に近い。このため、位相差板６５によって、ｐ偏光の緑色光及び赤色光をｓ偏光の緑色光及び赤色光に効率よく変換できる。このことから、偏光変換素子６から出射される緑色光に占めるｓ偏光の緑色光の割合を高めることができ、偏光変換素子６から出射される赤色光に占めるｓ偏光の赤色光の割合を高めることができる。
このため、上記構成によれば、緑色光及び赤色光のそれぞれのピーク波長は、位相差板ピーク波長に近い。このため、位相差板６５によって、ｐ偏光の緑色光及び赤色光をｓ偏光の緑色光及び赤色光に効率よく変換できる。このことから、偏光変換素子６から出射される緑色光に占めるｓ偏光の緑色光の割合を高めることができ、偏光変換素子６から出射される赤色光に占めるｓ偏光の赤色光の割合を高めることができる。
【0062】
一方、青色光のピーク波長は、緑色光のピーク波長よりも位相差板ピーク波長から離れていることから、青色光に対する位相差板６５の偏光回転効率が低く、位相差板６５によってｐ偏光の青色光がｓ偏光の青色光に効率よく変換されない。しかしながら、光源装置４から出射されて偏光変換素子６に入射する青色光のうち８０％以上の光がｓ偏光の青色光である。このことから、位相差板６５に入射するｐ偏光の青色光の光量を低減でき、偏光変換素子６から出射される青色光に占めるｓ偏光の割合を高めることができる。
従って、照明装置ＬＥからの出射光におけるｓ偏光の割合を高めることができる。また、照明装置ＬＥを備えるプロジェクター１は、光変調装置ＬＭによる画像形成に利用可能な光の光量を大きくすることができるので、プロジェクター１によって投射される画像の輝度を高めることができる。
従って、照明装置ＬＥからの出射光におけるｓ偏光の割合を高めることができる。また、照明装置ＬＥを備えるプロジェクター１は、光変調装置ＬＭによる画像形成に利用可能な光の光量を大きくすることができるので、プロジェクター１によって投射される画像の輝度を高めることができる。
【0063】
照明装置ＬＥでは、青色光は、第１色光に相当し、緑色光は、第２色光に相当し、赤色光は、第３色光に相当する。
このような構成によれば、照明装置ＬＥから出射される光は、青色光、緑色光及び赤色光を含むことから、ｓ偏光の光が占める割合が高い白色光を出射できる。
このような構成によれば、照明装置ＬＥから出射される光は、青色光、緑色光及び赤色光を含むことから、ｓ偏光の光が占める割合が高い白色光を出射できる。
【0064】
照明装置ＬＥでは、光源装置４は、発光素子４１１及び波長変換素子４５を備える。
発光素子４１１は、ｓ偏光の青色光を出射する。
波長変換素子４５は、発光素子４１１から出射された青色光により励起され、ｐ偏光の緑色光と、ｓ偏光の緑色光と、ｐ偏光の赤色光と、ｓ偏光の赤色光とを出射する。
青色光のピーク波長は、４５５ｎｍであり、緑色光のピーク波長は、５５０ｎｍであり、赤色光のピーク波長は、６１０ｎｍである。
このような構成によれば、光源ランプを備える光源装置に比べて、光源装置４から出射される青色光の偏光状態を制御しやすい。このため、光源装置４から偏光変換素子６に入射する青色光に占めるｓ偏光の光の割合を調節しやすくすることができる。
また、光源装置に広く用いられる波長変換素子は、ピーク波長が５５０ｎｍである緑色光と、ピーク波長が６１０ｎｍである赤色光を出射する。このため、上記したピーク波長を有する各色光を出射する光源装置４を簡易に構成できる。
発光素子４１１は、ｓ偏光の青色光を出射する。
波長変換素子４５は、発光素子４１１から出射された青色光により励起され、ｐ偏光の緑色光と、ｓ偏光の緑色光と、ｐ偏光の赤色光と、ｓ偏光の赤色光とを出射する。
青色光のピーク波長は、４５５ｎｍであり、緑色光のピーク波長は、５５０ｎｍであり、赤色光のピーク波長は、６１０ｎｍである。
このような構成によれば、光源ランプを備える光源装置に比べて、光源装置４から出射される青色光の偏光状態を制御しやすい。このため、光源装置４から偏光変換素子６に入射する青色光に占めるｓ偏光の光の割合を調節しやすくすることができる。
また、光源装置に広く用いられる波長変換素子は、ピーク波長が５５０ｎｍである緑色光と、ピーク波長が６１０ｎｍである赤色光を出射する。このため、上記したピーク波長を有する各色光を出射する光源装置４を簡易に構成できる。
【0065】
照明装置ＬＥでは、位相差板６５の偏光変換効率が最も高い位相差板ピーク波長は、５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下である。
このような構成によれば、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率、及び、赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率を高めることができる。このため、照明装置ＬＥから出射される光に占めるｓ偏光の光の割合を更に高めることができる。
また、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍ未満である場合に比べて、赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率を高めることができる。更に、位相差板ピーク波長が６００ｎｍを超える場合に比べて、青色光及び緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率を高めることができる。従って、照明装置ＬＥから出射される光の色バランスを維持できる。
このような構成によれば、緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率、及び、赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率を高めることができる。このため、照明装置ＬＥから出射される光に占めるｓ偏光の光の割合を更に高めることができる。
また、位相差板ピーク波長が５６０ｎｍ未満である場合に比べて、赤色光に対する位相差板６５の偏光回転効率を高めることができる。更に、位相差板ピーク波長が６００ｎｍを超える場合に比べて、青色光及び緑色光に対する位相差板６５の偏光回転効率を高めることができる。従って、照明装置ＬＥから出射される光の色バランスを維持できる。
【0066】
照明装置ＬＥでは、位相差板６５は、水晶板６５Ａ，６５Ｂを有する水晶位相差板である。
水晶位相差板は、位相差フィルムを有する位相差板に比べて耐久性が高く、経年劣化が生じにくい。このため、水晶位相差板である位相差板６５を偏光変換素子６に用いることによって、照明装置ＬＥの耐久性を高めることができる。
水晶位相差板は、位相差フィルムを有する位相差板に比べて耐久性が高く、経年劣化が生じにくい。このため、水晶位相差板である位相差板６５を偏光変換素子６に用いることによって、照明装置ＬＥの耐久性を高めることができる。
【0067】
照明装置ＬＥでは、位相差板６５が有する水晶板は、遅相軸ＳＡ１を有する第１水晶板６５Ａと、光入射側から見て第１水晶板６５Ａの遅相軸ＳＡ１に対して直交する遅相軸ＳＡ２を有する第２水晶板６５Ｂと、を含む。位相差板６５の光軸における第１水晶板６５Ａの厚さと第２水晶板６５Ｂの厚さとの差は、３１μｍ以上、３３μｍ以下である。
ここで、１つの水晶板を有する水晶位相差板の位相差板ピーク波長を、緑色光のピーク波長よりも長く、赤色光のピーク波長よりも短くする場合、水晶板を薄く作成する必要がある。例えば位相差板ピーク波長が５６０ｎｍの水晶位相差板を製造する場合、１枚の水晶板の厚さを略３０．６μｍとする必要がある。このため、このような範囲にピーク波長を有する位相差板を製造することが困難である。
これに対し、第１水晶板６５Ａの厚さと第２水晶板６５Ｂの厚さとの差を上記範囲内の値とすることにより、上記した位相差板ピーク波長を有する位相差板６５を構成することができる。従って、位相差板６５の製造及び取扱を容易に実施できる。
ここで、１つの水晶板を有する水晶位相差板の位相差板ピーク波長を、緑色光のピーク波長よりも長く、赤色光のピーク波長よりも短くする場合、水晶板を薄く作成する必要がある。例えば位相差板ピーク波長が５６０ｎｍの水晶位相差板を製造する場合、１枚の水晶板の厚さを略３０．６μｍとする必要がある。このため、このような範囲にピーク波長を有する位相差板を製造することが困難である。
これに対し、第１水晶板６５Ａの厚さと第２水晶板６５Ｂの厚さとの差を上記範囲内の値とすることにより、上記した位相差板ピーク波長を有する位相差板６５を構成することができる。従って、位相差板６５の製造及び取扱を容易に実施できる。
【0068】
［実施形態の変形］
本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形及び改良等は、本開示に含まれるものである。
上記実施形態では、照明装置ＬＥは、光源装置４及び均一化光学系５を備え、均一化光学系５は、第１レンズアレイ５１、第２レンズアレイ５２、偏光変換素子６及び重畳レンズ５３を備えるとした。しかしながら、これに限らず、照明装置ＬＥは、レンズアレイ５１，５２と重畳レンズ５３とのうち、少なくとも１つを備えなくてもよい。
本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形及び改良等は、本開示に含まれるものである。
上記実施形態では、照明装置ＬＥは、光源装置４及び均一化光学系５を備え、均一化光学系５は、第１レンズアレイ５１、第２レンズアレイ５２、偏光変換素子６及び重畳レンズ５３を備えるとした。しかしながら、これに限らず、照明装置ＬＥは、レンズアレイ５１，５２と重畳レンズ５３とのうち、少なくとも１つを備えなくてもよい。
【0069】
上記実施形態では、光源装置４は、発光素子４１１及び波長変換素子４５を備えるとした。しかしながら、これに限らず、光源装置４の構成は、他の構成でもよい。すなわち、光源装置４の構成は、図２に示した構成に限定されない。例えば、光源装置は、青色光を出射する発光素子、緑色光を出射する発光素子、及び、赤色光を出射する発光素子を備えるものでもよく、光源ランプを備えるものでもよい。
また、発光素子４１１は、ＬＤに限らず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）でもよい。
また、波長変換素子４５は、モーター等の駆動部によって光軸Ａｘ２に沿う回転軸を中心に回転されてもよく、拡散反射素子４７は、他の駆動部によって光軸Ａｘ１に沿う回転軸を中心に回転されてもよい。更に、波長変換素子４５は、青色光ＢＬの入射方向に沿って蛍光ＹＬを出射する透過型の波長変換素子であってもよい。
また、発光素子４１１は、ＬＤに限らず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）でもよい。
また、波長変換素子４５は、モーター等の駆動部によって光軸Ａｘ２に沿う回転軸を中心に回転されてもよく、拡散反射素子４７は、他の駆動部によって光軸Ａｘ１に沿う回転軸を中心に回転されてもよい。更に、波長変換素子４５は、青色光ＢＬの入射方向に沿って蛍光ＹＬを出射する透過型の波長変換素子であってもよい。
【0070】
上記実施形態では、第１色光は、ピーク波長が４５５ｎｍである青色光であり、第２色光は、ピーク波長が５５０ｎｍである緑色光であり、第３色光は、ピーク波長が６１０ｎｍである赤色光であるとした。しかしながら、これに限らず、第２色光は、第１波長帯域よりも波長が長い第２波長帯域の色光であり、第３色光は、第２波長帯域よりも波長が長い第３波長帯域の色光であればよく、第１色光、第２色光及び第３色光は、必ずしも青色光、緑色光及び赤色光でなくてもよい。
また、青色光のピーク波長は４５５ｎｍでなくてもよく、緑色光のピーク波長は５５０ｎｍでなくてもよく、赤色光のピーク波長は６１０ｎｍでなくてもよい。
また、青色光のピーク波長は４５５ｎｍでなくてもよく、緑色光のピーク波長は５５０ｎｍでなくてもよく、赤色光のピーク波長は６１０ｎｍでなくてもよい。
【0071】
上記実施形態では、偏光変換素子６に適用される位相差板６５のピーク波長は、５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下であるとした。しかしながら、これに限らず、光源装置から出射されて偏光変換素子に入射する第２色光のピーク波長よりも長く、光源装置から出射されて偏光変換素子に入射する第３色光のピーク波長よりも短ければ、位相差板のピーク波長は、上記範囲に限定されない。
【0072】
上記実施形態では、位相差板６５は、水晶板を有する水晶位相差板であるとした。しかしながら、これに限らず、偏光変換素子６に適用される位相差板は、透光性基板に位相差フィルムが設けられたものでもよく、偏光変換素子６を構成する基材６２に設けられる位相差フィルムであってもよい。
また、位相差板６５が水晶位相差板である場合、１つの水晶板を有する位相差板であってもよい。
また、位相差板６５が水晶位相差板である場合、１つの水晶板を有する位相差板であってもよい。
【0073】
上記実施形態では、光源４１の発光素子４１１がｓ偏光の青色光ＢＬを出射するとした。しかしながら、これに限らず、発光素子４１１と波長変換素子４５との間、詳しくは発光素子４１１と光分離部４３との間に、位相差板を配置し、入射する光の進行方向に平行な軸を中心に位相差板を回転させることによって、位相差板から出射される光におけるｓ偏光の割合を調節してもよい。
【0074】
上記実施形態では、光源装置４から出射される青色光のうち８０％以上の光は、ｓ偏光の光であるとした。しかしながら、これに限らず、光源装置４から出射される青色光の５０％がｓ偏光の青色光であれば、光源装置４から出射される青色光のうち、５０％未満の青色光がｓ偏光の青色光である場合に比べて、照明装置ＬＥから出射される光においてｓ偏光の光が占める割合を高めることができる。
【0075】
上記実施形態では、ｐ偏光は第１偏光に相当し、ｓ偏光は第２偏光に相当するとした。しかしながら、これに限らず、ｓ偏光を第１偏光とし、ｐ偏光を第２偏光としてもよい。
【0076】
上記実施形態では、プロジェクター１は、３つの光変調素子３３３Ｒ，３３３Ｇ，３３３Ｂを備えるとした。しかしながら、これに限らず、２つ以下、あるいは、４つ以上の光変調素子を備えたプロジェクターにも、本開示を適用可能である。
【0077】
上記実施形態では、光変調素子３３３は、光入射面と光出射面とが異なる透過型の液晶パネルであるとした。しかしながら、これに限らず、プロジェクター１が備える光変調素子３３３は、光入射面と光出射面とが同一となる反射型の液晶パネルであってもよい。また、入射光束を変調して画像情報に応じた画像を形成可能な光変調装置であれば、マイクロミラーを用いたデバイス、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。この場合、入射側偏光板３３２及び出射側偏光板３３５を省略できる。
【0078】
上記実施形態では、照明装置ＬＥをプロジェクター１に適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、本開示に係る照明装置は、照明器具及び自動車等のヘッドライト等にも適用可能である。
【0079】
［本開示のまとめ］
以下、本開示のまとめを付記する。
［付記１］
第１波長帯域の第１色光と、前記第１波長帯域よりも波長が長い第２波長帯域の第２色光と、前記第２波長帯域よりも波長が長い第３波長帯域の第３色光とを含む光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射された光のうち第１偏光の光を、前記第１偏光とは異なる第２偏光の光に変換する偏光変換素子と、を備え、
前記偏光変換素子は、
前記光源装置から出射された光を前記第１偏光の光と前記第２偏光の光とに分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部によって分離された前記第１偏光の光を前記第２偏光の光に変換する位相差板と、を有し、
前記光源装置から出射される前記第１色光のうち８０％以上の光は、前記第２偏光の光であり、
前記位相差板の偏光回転効率が最も高い波長は、前記第２色光のピーク波長よりも長く、前記第３色光のピーク波長よりも短い、ことを特徴とする照明装置。
以下、本開示のまとめを付記する。
［付記１］
第１波長帯域の第１色光と、前記第１波長帯域よりも波長が長い第２波長帯域の第２色光と、前記第２波長帯域よりも波長が長い第３波長帯域の第３色光とを含む光を出射する光源装置と、
前記光源装置から出射された光のうち第１偏光の光を、前記第１偏光とは異なる第２偏光の光に変換する偏光変換素子と、を備え、
前記偏光変換素子は、
前記光源装置から出射された光を前記第１偏光の光と前記第２偏光の光とに分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部によって分離された前記第１偏光の光を前記第２偏光の光に変換する位相差板と、を有し、
前記光源装置から出射される前記第１色光のうち８０％以上の光は、前記第２偏光の光であり、
前記位相差板の偏光回転効率が最も高い波長は、前記第２色光のピーク波長よりも長く、前記第３色光のピーク波長よりも短い、ことを特徴とする照明装置。
【0080】
以下、位相差板の偏光回転効率が最も高い波長を、位相差板ピーク波長という。
ここで、位相差板ピーク波長から、位相差板に対する入射光のピーク波長が離れるに従って、入射光に対する位相差板の偏光回転効率が低下する。
このため、上記構成によれば、第２色光及び第３色光のそれぞれのピーク波長は、位相差板ピーク波長に近い。このため、位相差板によって、第１偏光の第２色光を第２偏光の第２色光に効率よく変換でき、第１偏光の第３色光を第２偏光の第３色光に効率よく変換できる。このことから、偏光変換素子から出射される第２色光に占める第２偏光の第２色光の割合を高めることができ、偏光変換素子から出射される第３色光に占める第２偏光の第３色光の割合を高めることができる。
ここで、位相差板ピーク波長から、位相差板に対する入射光のピーク波長が離れるに従って、入射光に対する位相差板の偏光回転効率が低下する。
このため、上記構成によれば、第２色光及び第３色光のそれぞれのピーク波長は、位相差板ピーク波長に近い。このため、位相差板によって、第１偏光の第２色光を第２偏光の第２色光に効率よく変換でき、第１偏光の第３色光を第２偏光の第３色光に効率よく変換できる。このことから、偏光変換素子から出射される第２色光に占める第２偏光の第２色光の割合を高めることができ、偏光変換素子から出射される第３色光に占める第２偏光の第３色光の割合を高めることができる。
【0081】
一方、第１色光のピーク波長は、第２色光のピーク波長よりも位相差板ピーク波長から離れていることから、第１色光に対する位相差板の偏光回転効率が低く、位相差板によって第１偏光の第１色光が第２偏光の第１色光に効率よく変換されない。しかしながら、光源装置から偏光変換素子に入射する第１色光のうち８０％以上の光が第２偏光の第１色光である。このことから、位相差板に入射する第１偏光の第１色光の光量を低減でき、偏光変換素子から出射される第１色光に占める第２偏光の第１色光の割合を高めることができる。
従って、照明装置から出射される光において第２偏光の光が占める割合を高めることができる。
従って、照明装置から出射される光において第２偏光の光が占める割合を高めることができる。
【0082】
［付記２］
付記１に記載の照明装置において、
前記第１色光は、青色光であり、
前記第２色光は、緑色光であり、
前記第３色光は、赤色光である、ことを特徴とする照明装置。
このような構成によれば、照明装置から出射される光は、青色光、緑色光及び赤色光を含むことから、第２偏光の光が占める割合が高い白色光を出射できる。
付記１に記載の照明装置において、
前記第１色光は、青色光であり、
前記第２色光は、緑色光であり、
前記第３色光は、赤色光である、ことを特徴とする照明装置。
このような構成によれば、照明装置から出射される光は、青色光、緑色光及び赤色光を含むことから、第２偏光の光が占める割合が高い白色光を出射できる。
【0083】
［付記３］
付記１又は付記２に記載の照明装置において、
前記光源装置は、
前記第２偏光の前記第１色光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射された前記第１色光により励起され、前記第１偏光の前記第２色光と、前記第２偏光の前記第２色光と、前記第１偏光の前記第３色光と、前記第２偏光の前記第３色光とを出射する波長変換素子と、を備え、
前記第１色光のピーク波長は、４５５ｎｍであり、
前記第２色光のピーク波長は、５５０ｎｍであり、
前記第３色光のピーク波長は、６１０ｎｍである、ことを特徴とする照明装置。
このような構成によれば、光源ランプを備える光源装置に比べて、光源装置から出射される第１色光の偏光状態を制御しやすい。このため、光源装置から偏光変換素子に入射する第１色光に占める第２偏光の光の割合を調節しやすくすることができる。
また、光源装置に広く用いられる波長変換素子は、ピーク波長が５５０ｎｍである緑色光と、ピーク波長が６１０ｎｍである赤色光を出射する。このため、上記したピーク波長を有する各色光を出射する光源装置を簡易に構成できる。
付記１又は付記２に記載の照明装置において、
前記光源装置は、
前記第２偏光の前記第１色光を出射する発光素子と、
前記発光素子から出射された前記第１色光により励起され、前記第１偏光の前記第２色光と、前記第２偏光の前記第２色光と、前記第１偏光の前記第３色光と、前記第２偏光の前記第３色光とを出射する波長変換素子と、を備え、
前記第１色光のピーク波長は、４５５ｎｍであり、
前記第２色光のピーク波長は、５５０ｎｍであり、
前記第３色光のピーク波長は、６１０ｎｍである、ことを特徴とする照明装置。
このような構成によれば、光源ランプを備える光源装置に比べて、光源装置から出射される第１色光の偏光状態を制御しやすい。このため、光源装置から偏光変換素子に入射する第１色光に占める第２偏光の光の割合を調節しやすくすることができる。
また、光源装置に広く用いられる波長変換素子は、ピーク波長が５５０ｎｍである緑色光と、ピーク波長が６１０ｎｍである赤色光を出射する。このため、上記したピーク波長を有する各色光を出射する光源装置を簡易に構成できる。
【0084】
［付記４］
付記３に記載の照明装置において、
前記位相差板の偏光変換効率が最も高い波長は、５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下である、ことを特徴とする照明装置。
このような構成によれば、第２色光に対する位相差板の偏光回転効率、及び、第３色光に対する位相差板の偏光回転効率を高めることができる。このため、照明装置から出射される光に占める第２偏光の光の割合を更に高めることができる。
また、例えば位相差板ピーク波長が５６０ｎｍ未満である場合に比べて、第３色光に対する位相差板の偏光回転効率を高めることができる。また例えば位相差板ピーク波長が６００ｎｍを超える場合に比べて、第１色光及び第２色光に対する位相差板の偏光回転効率を高めることができる。従って、照明装置から出射される光の色バランスを維持できる。
付記３に記載の照明装置において、
前記位相差板の偏光変換効率が最も高い波長は、５６０ｎｍ以上、６００ｎｍ以下である、ことを特徴とする照明装置。
このような構成によれば、第２色光に対する位相差板の偏光回転効率、及び、第３色光に対する位相差板の偏光回転効率を高めることができる。このため、照明装置から出射される光に占める第２偏光の光の割合を更に高めることができる。
また、例えば位相差板ピーク波長が５６０ｎｍ未満である場合に比べて、第３色光に対する位相差板の偏光回転効率を高めることができる。また例えば位相差板ピーク波長が６００ｎｍを超える場合に比べて、第１色光及び第２色光に対する位相差板の偏光回転効率を高めることができる。従って、照明装置から出射される光の色バランスを維持できる。
【0085】
［付記５］
付記１から付記４のいずれか１つに記載の照明装置において、
前記位相差板は、水晶板を有する水晶位相差板である、ことを特徴とする照明装置。
水晶位相差板は、位相差フィルムを有する位相差板に比べて耐久性が高く、経年劣化が生じにくい。このため、水晶位相差板を偏光変換素子に用いることによって、照明装置の耐久性を高めることができる。
付記１から付記４のいずれか１つに記載の照明装置において、
前記位相差板は、水晶板を有する水晶位相差板である、ことを特徴とする照明装置。
水晶位相差板は、位相差フィルムを有する位相差板に比べて耐久性が高く、経年劣化が生じにくい。このため、水晶位相差板を偏光変換素子に用いることによって、照明装置の耐久性を高めることができる。
【0086】
［付記６］
付記５に記載の照明装置において、
前記水晶板は、
遅相軸を有する第１水晶板と、
光入射側から見て前記第１水晶板の遅相軸に対して直交する遅相軸を有する第２水晶板と、を含み、
前記位相差板の光軸における前記第１水晶板の厚さと前記第２水晶板の厚さとの差は、３１μｍ以上、３３μｍ以下である、ことを特徴とする照明装置。
ここで、１つの水晶板を有する水晶位相差板の位相差板ピーク波長を、第２色光のピーク波長よりも長く、第３色光のピーク波長よりも短くする場合、水晶板を薄く作成する必要があり、位相差板の製造が困難である。
これに対し、第１水晶板の厚さと第２水晶板の厚さとの差を上記範囲内の値とすることにより、上記した位相差板ピーク波長を有する位相差板を構成することができる。従って、位相差板の製造及び取扱を容易に実施できる。
付記５に記載の照明装置において、
前記水晶板は、
遅相軸を有する第１水晶板と、
光入射側から見て前記第１水晶板の遅相軸に対して直交する遅相軸を有する第２水晶板と、を含み、
前記位相差板の光軸における前記第１水晶板の厚さと前記第２水晶板の厚さとの差は、３１μｍ以上、３３μｍ以下である、ことを特徴とする照明装置。
ここで、１つの水晶板を有する水晶位相差板の位相差板ピーク波長を、第２色光のピーク波長よりも長く、第３色光のピーク波長よりも短くする場合、水晶板を薄く作成する必要があり、位相差板の製造が困難である。
これに対し、第１水晶板の厚さと第２水晶板の厚さとの差を上記範囲内の値とすることにより、上記した位相差板ピーク波長を有する位相差板を構成することができる。従って、位相差板の製造及び取扱を容易に実施できる。
【0087】
［付記７］
付記１から付記６のいずれか１つに記載の照明装置と、
前記照明装置から出射された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置にて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。
このようなプロジェクターによれば、上記した照明装置と同様の効果を奏することができる。この他、光変調装置による画像形成に利用可能な光の光量を大きくすることができるので、プロジェクターによって投射される画像の輝度を高めることができる。
付記１から付記６のいずれか１つに記載の照明装置と、
前記照明装置から出射された光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置にて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。
このようなプロジェクターによれば、上記した照明装置と同様の効果を奏することができる。この他、光変調装置による画像形成に利用可能な光の光量を大きくすることができるので、プロジェクターによって投射される画像の輝度を高めることができる。
【符号の説明】
【0088】
１…プロジェクター、３３２…入射側偏光板、３３３…光変調素子、３３５…出射側偏光板、３５…投射光学装置、４…光源装置、４１…光源、４１１…発光素子、４５…波長変換素子、５…均一化光学系、６…偏光変換素子、６１…偏光分離素子アレイ、６２…基材、６３…偏光分離部、６４…反射部、６５…位相差板、６５Ａ…第１水晶板、６５Ｂ…第２水晶板、ＬＥ…照明装置、ＬＭ…光変調装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】