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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】P2024051462
(43)【公開日】2024-04-11
(54)【発明の名称】光源装置およびプロジェクター
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20240404BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240404BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20240404BHJP
F21V 9/30 20180101ALI20240404BHJP
F21V 9/08 20180101ALI20240404BHJP
F21V 7/28 20180101ALI20240404BHJP
F21V 5/04 20060101ALI20240404BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20240404BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 A
G03B21/00 D
F21S2/00 340
F21V9/30
F21V9/08 100
F21V7/28 240
F21V5/04 200
F21Y115:30
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022157650
(22)【出願日】2022-09-30
(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】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】安松 航
(72)【発明者】
【氏名】松本 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】進藤 直哉
【テーマコード（参考）】
2K203
【Ｆターム（参考）】
2K203FA02
2K203FA03
2K203FA23
2K203FA34
2K203FA44
2K203FA45
2K203FA62
2K203GA23
2K203GA26
2K203GA34
2K203GA35
2K203GA36
2K203GA40
2K203GA44
2K203GA52
2K203HA02
2K203HA14
2K203HA27
2K203HA43
2K203HA74
2K203HA92
2K203HB09
2K203HB22
2K203HB24
2K203MA04
2K203MA06
(57)【要約】
【課題】色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替え可能な光源装置を提供する。
【解決手段】本発明の光源装置は、第１偏光成分と第２偏光成分とを含む第１波長帯の第１光を射出する第１光源部と、第２波長帯の第２光を射出する第２光源部と、第１光を第３波長帯の第３光に変換する波長変換素子と、第１光と第２光と第３光とを合成する光合成素子と、第３光が入射する場合に第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルターと、を備える。光合成素子は、第１光のうち、第１偏光成分の光を反射して第２偏光成分の光を透過することにより、第１偏光成分の光および第２偏光成分の光のうちのいずれか一方を波長変換素子に向けて射出し、第１光および第２光と、第３光と、のいずれか一方を透過し、いずれか他方を反射する。フィルターは、第３光がフィルターを透過する第１位置と、第３光がフィルターを透過しない第２位置と、の間で移動可能である。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の光源装置は、第１偏光成分と第２偏光成分とを含む第１波長帯の第１光を射出する第１光源部と、第２波長帯の第２光を射出する第２光源部と、第１光を第３波長帯の第３光に変換する波長変換素子と、第１光と第２光と第３光とを合成する光合成素子と、第３光が入射する場合に第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルターと、を備える。光合成素子は、第１光のうち、第１偏光成分の光を反射して第２偏光成分の光を透過することにより、第１偏光成分の光および第２偏光成分の光のうちのいずれか一方を波長変換素子に向けて射出し、第１光および第２光と、第３光と、のいずれか一方を透過し、いずれか他方を反射する。フィルターは、第３光がフィルターを透過する第１位置と、第３光がフィルターを透過しない第２位置と、の間で移動可能である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１偏光成分と、前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分と、を含む第１波長帯の第１光を射出する第１光源部と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源部と、
前記第１光を、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に変換する波長変換素子と、
前記第１光と前記第２光と前記第３光とを合成して合成光を射出する光合成素子と、
前記第３光が入射し、前記第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルターと、
を備え、
前記光合成素子は、
前記第１光源部から射出される前記第１光のうち、前記第１偏光成分の光を反射して前記第２偏光成分の光を透過することにより、前記第１偏光成分の光および前記第２偏光成分の光のうちのいずれか一方を前記波長変換素子に向けて射出し、
前記第１光および前記第２光と、前記第３光と、のいずれか一方を透過し、いずれか他方を反射し、
前記フィルターは、
前記第３光が前記フィルターを透過する第１位置と、前記第３光が前記フィルターを透過しない第２位置と、の間で移動可能である、光源装置。
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源部と、
前記第１光を、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に変換する波長変換素子と、
前記第１光と前記第２光と前記第３光とを合成して合成光を射出する光合成素子と、
前記第３光が入射し、前記第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルターと、
を備え、
前記光合成素子は、
前記第１光源部から射出される前記第１光のうち、前記第１偏光成分の光を反射して前記第２偏光成分の光を透過することにより、前記第１偏光成分の光および前記第２偏光成分の光のうちのいずれか一方を前記波長変換素子に向けて射出し、
前記第１光および前記第２光と、前記第３光と、のいずれか一方を透過し、いずれか他方を反射し、
前記フィルターは、
前記第３光が前記フィルターを透過する第１位置と、前記第３光が前記フィルターを透過しない第２位置と、の間で移動可能である、光源装置。
【請求項2】
前記第１光と前記第２光とを拡散させる拡散装置をさらに備える、請求項１に記載の光源装置。
【請求項3】
前記拡散装置は、前記光合成素子と前記第２光源部との間に配置され、
前記拡散装置は、前記光合成素子により反射された前記第１光が入射する第１面に前記第１光と前記第２光とを拡散させる拡散構造を有し、前記第１面とは反対側の第２面に、前記第１光を反射し前記第２光を透過する反射膜を有する、請求項２に記載の光源装置。
前記拡散装置は、前記光合成素子により反射された前記第１光が入射する第１面に前記第１光と前記第２光とを拡散させる拡散構造を有し、前記第１面とは反対側の第２面に、前記第１光を反射し前記第２光を透過する反射膜を有する、請求項２に記載の光源装置。
【請求項4】
前記フィルターの光入射側に設けられ、前記第３光を略平行化する平行化素子をさらに備える、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項5】
前記フィルターの光入射面は、前記第３光の主光線に対して９０度以外の角度で交差する、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項6】
前記第１光源部は、
前記第１光を射出する第１発光素子と、
前記第１発光素子と前記光合成素子との間に設けられ、前記第１光に位相差を付与する第１位相差素子と、
を備え、
前記光合成素子から射出される前記第１光が前記波長変換素子に入射し、
前記第１位相差素子は、前記第１位相差素子の光入射面に交差する軸を中心として回転可能である、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
前記第１光を射出する第１発光素子と、
前記第１発光素子と前記光合成素子との間に設けられ、前記第１光に位相差を付与する第１位相差素子と、
を備え、
前記光合成素子から射出される前記第１光が前記波長変換素子に入射し、
前記第１位相差素子は、前記第１位相差素子の光入射面に交差する軸を中心として回転可能である、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項7】
前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値と、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値とが、互いに異なるように制御する制御部をさらに備える、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項8】
前記第１光は青色光であり、
前記第２光は赤色光であり、
前記第３光は緑色光であり、
前記制御部は、前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値を、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値よりも大きくする制御を行う、請求項７に記載の光源装置。
前記第２光は赤色光であり、
前記第３光は緑色光であり、
前記制御部は、前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値を、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値よりも大きくする制御を行う、請求項７に記載の光源装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第２光源部に供給する電流値を、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第２光源部に供給する電流値よりも小さくする制御をさらに行う、請求項８に記載の光源装置。
【請求項10】
前記光合成素子は、前記波長変換素子から第１方向に沿って入射する前記第３光と、前記第２光源部から前記第１方向と交差する第２方向に沿って入射する前記第２光と、を合成し、
前記フィルターは、前記光合成素子と前記波長変換素子との間に設けられている、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
前記フィルターは、前記光合成素子と前記波長変換素子との間に設けられている、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項11】
前記フィルターの光入射側に設けられ、前記光合成素子から射出される前記合成光を第１光束と第２光束とに分割する第１光学素子と、
前記フィルターの光射出側に設けられ、前記第１光束が入射する第１光入射領域と前記第２光束が入射する第２光入射領域とを有する第２光学素子と、
をさらに備え、
前記フィルターは、前記第１光束が入射する第１フィルター部と、前記第２光束が入射する第２フィルター部と、を有し、
前記フィルターの前記第１位置において、前記第１フィルター部は、前記第２光学素子の前記第１光入射領域と対向する位置に配置され、前記第２フィルター部は、前記第２光学素子の前記第２光入射領域と対向する位置に配置され、
前記フィルターの前記第２位置において、前記第１フィルター部は、前記第２光学素子の前記第１光入射領域と前記第２光入射領域との間の領域と対向する位置に配置される、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
前記フィルターの光射出側に設けられ、前記第１光束が入射する第１光入射領域と前記第２光束が入射する第２光入射領域とを有する第２光学素子と、
をさらに備え、
前記フィルターは、前記第１光束が入射する第１フィルター部と、前記第２光束が入射する第２フィルター部と、を有し、
前記フィルターの前記第１位置において、前記第１フィルター部は、前記第２光学素子の前記第１光入射領域と対向する位置に配置され、前記第２フィルター部は、前記第２光学素子の前記第２光入射領域と対向する位置に配置され、
前記フィルターの前記第２位置において、前記第１フィルター部は、前記第２光学素子の前記第１光入射領域と前記第２光入射領域との間の領域と対向する位置に配置される、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項12】
前記フィルターに入射する前記第１光の断面形状は、長軸と短軸とを有する楕円形であり、
前記フィルターに入射する前記第３光の断面形状は、円形であり、
前記第３光の断面形状における径の長さは、前記第１光の断面形状における前記長軸に沿う方向の径の長さおよび前記短軸に沿う方向の径の長さのいずれか一方と略一致しており、
前記フィルターは、前記長軸に沿う方向および前記短軸に沿う方向のうち、前記略一致している軸に沿う方向に移動可能である、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
前記フィルターに入射する前記第３光の断面形状は、円形であり、
前記第３光の断面形状における径の長さは、前記第１光の断面形状における前記長軸に沿う方向の径の長さおよび前記短軸に沿う方向の径の長さのいずれか一方と略一致しており、
前記フィルターは、前記長軸に沿う方向および前記短軸に沿う方向のうち、前記略一致している軸に沿う方向に移動可能である、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項13】
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出される前記合成光を含む光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、
を備える、プロジェクター。
前記光源装置から射出される前記合成光を含む光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、
を備える、プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【0002】
プロジェクターに用いる光源装置として、発光素子から射出された励起光を蛍光体に照射した際に蛍光体から射出する蛍光を利用した光源装置が提案されている。例えば、下記の特許文献１に、青色光を射出する第１光源と、青色光により励起され、緑色光を射出する蛍光体と、赤色光を射出する第２光源と、青色光を透過し、緑色光を反射する第１ダイクロイックミラーと、青色光および緑色光を透過し、赤色光を反射する第２ダイクロイックミラーと、を備える光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－１８６１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年のプロジェクターにおいて、色再現性を重視するモードと輝度を重視するモードとを使用者が選択できる機能が求められる場合がある。このようなプロジェクターを実現するためには、色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替え可能な光源装置の提供が求められる。
【0005】
特許文献１のように、蛍光体を用いて特定の色光、例えば緑色光を生成する場合、緑色光レーザーを用いる場合に比べて、緑色光の純度の低下が避けられない。その結果、この種の光源装置を備えるプロジェクターにおいては色再現性が低下する。特許文献１には第２ダイクロイックミラーのフィルターを狭帯域化することで赤色光を有効利用することが記載されているが、特許文献１の光源装置では、色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができない、という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光源装置は、第１偏光成分と、前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分と、を含む第１波長帯の第１光を射出する第１光源部と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源部と、前記第１光を、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に変換する波長変換素子と、前記第１光と前記第２光と前記第３光とを合成して合成光を射出する光合成素子と、前記第３光が入射し、前記第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルターと、を備える。前記光合成素子は、前記第１光源部から射出される前記第１光のうち、前記第１偏光成分の光を反射して前記第２偏光成分の光を透過することにより、前記第１偏光成分の光および前記第２偏光成分の光のうちのいずれか一方を前記波長変換素子に向けて射出し、前記第１光および前記第２光と、前記第３光と、のいずれか一方を透過し、いずれか他方を反射する。前記フィルターは、前記第３光が前記フィルターを透過する第１位置と、前記第３光が前記フィルターを透過しない第２位置と、の間で移動可能である。
【0007】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置から射出される前記合成光を含む光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図2】第１実施形態の光源装置の概略構成図である。
【図3】フィルターの第１光学膜の分光特性を示すグラフである。
【図4】フィルターの第２光学膜の分光特性を示すグラフである。
【図5】光合成素子の第３光学膜の分光特性を示すグラフである。
【図6】光合成素子の第４光学膜の分光特性を示すグラフである。
【図7】変形例のフィルターの第１光学膜の分光特性を示すグラフである。
【図8】各光源部の発光スペクトルを示すグラフである。
【図9】フィルターを透過した後の緑色光のスペクトルを示すグラフである。
【図10】青色光の照度分布とフィルターの移動方向との関係を示す図である。
【図11】緑色光の照度分布とフィルターの移動方向との関係を示す図である。
【図12】第２実施形態の光源装置の概略構成図である。
【図13】第３実施形態の光源装置の概略構成図である。
【図14】フィルターの第２光学膜の分光特性を示すグラフである。
【図15】第４実施形態の光源装置の概略構成図である。
【図16】第２光合成素子の第５光学膜の分光特性を示すグラフである。
【図17】第５実施形態の光源装置の概略構成図である。
【図18】光源装置の要部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図１１を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーと蛍光体とを用いた光源装置を備える液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図１１を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーと蛍光体とを用いた光源装置を備える液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【0010】
本実施形態のプロジェクター１０は、スクリーン（被投写面）ＳＣＲ上にカラー画像を表示する投写型の画像表示装置である。プロジェクター１０は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を備える。
【0011】
図１は、本実施形態のプロジェクター１０の概略構成図である。
図１に示すように、プロジェクター１０は、光源装置１００と、色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置４００Ｒと、緑色光用光変調装置４００Ｇと、青色光用光変調装置４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学装置６００と、を備える。
図１に示すように、プロジェクター１０は、光源装置１００と、色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置４００Ｒと、緑色光用光変調装置４００Ｇと、青色光用光変調装置４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学装置６００と、を備える。
【0012】
本実施形態において、光源装置１００は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢを含む白色の合成光ＬＷを射出する。光源装置１００の具体的な構成については、後述する。
【0013】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０と、ダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２３０と、反射ミラー２４０と、反射ミラー２５０と、リレーレンズ２６０と、リレーレンズ２７０と、を備える。色分離導光光学系２００は、光源装置１００から射出される合成光ＬＷを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離し、赤色光ＬＲを赤色光用光変調装置４００Ｒに導き、緑色光ＬＧを緑色光用光変調装置４００Ｇに導き、青色光ＬＢを青色光用光変調装置４００Ｂに導く。
【0014】
色分離導光光学系２００と赤色光用光変調装置４００Ｒとの間には、フィールドレンズ３００Ｒが配置されている。色分離導光光学系２００と緑色光用光変調装置４００Ｇとの間には、フィールドレンズ３００Ｇが配置されている。色分離導光光学系２００と青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｂが配置されている。
【0015】
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分および青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を透過させる。反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する。反射ミラー２４０および反射ミラー２５０のそれぞれは、青色光成分を反射する。
【0016】
赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂのそれぞれは、各光変調装置に入射された色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する液晶パネルから構成されている。
【0017】
図示を省略したが、フィールドレンズ３００Ｒと赤色光用光変調装置４００Ｒとの間、フィールドレンズ３００Ｇと緑色光用光変調装置４００Ｇとの間、フィールドレンズ３００Ｂと青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、入射側偏光板がそれぞれ配置されている。また、赤色光用光変調装置４００Ｒとクロスダイクロイックプリズム５００との間、緑色光用光変調装置４００Ｇとクロスダイクロイックプリズム５００との間、青色光用光変調装置４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、射出側偏光板がそれぞれ配置されている。
【0018】
クロスダイクロイックプリズム５００は、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂのそれぞれから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する。クロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面に誘電体多層膜が設けられた構成を有する。
【0019】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学装置６００によってスクリーンＳＣＲなどの被投写面上に拡大投写される。投写光学装置６００は、複数のレンズによって構成されている。
【0020】
図２は、光源装置１００の概略構成図である。
以下の説明においては、座標軸としてＸＹＺ直交座標系を用いる。光源装置１００から合成光ＬＷが射出される方向をＹ軸の正方向とし、後述する第１光源部１１から青色光が射出される方向をＸ軸の正方向とし、Ｘ軸およびＹ軸と垂直で紙面の手前から奥へ向かう方向をＺ軸の正方向とする。
以下の説明においては、座標軸としてＸＹＺ直交座標系を用いる。光源装置１００から合成光ＬＷが射出される方向をＹ軸の正方向とし、後述する第１光源部１１から青色光が射出される方向をＸ軸の正方向とし、Ｘ軸およびＹ軸と垂直で紙面の手前から奥へ向かう方向をＺ軸の正方向とする。
【0021】
本実施形態の光源装置１００は、第１光源部１１と、第２光源部１２と、波長変換素子１３と、光合成素子１４と、フィルター１５と、平行化素子１６と、拡散装置１７と、集光素子１８と、集光・ピックアップ素子１９と、第２位相差板２０と、インテグレーター光学素子２１と、偏光変換素子２２と、重畳レンズ２３と、制御部２４と、を備える。
【0022】
第１光源部１１は、第１発光素子２７と、コリメーターレンズ２８と、第１位相差板２９と、を備える。第１発光素子２７は、直線偏光の青色光ＬＢｓを射出する青色半導体レーザーから構成されている。第１発光素子２７は、第１波長帯の青色光ＬＢｓを＋Ｘ方向に射出する。第１波長帯は、例えば４５５ｎｍ±１０ｎｍの青色波長帯である。第１発光素子２７は、基板３０上に実装されている。図２では、２個の第１発光素子２７が示されているが、第１発光素子２７の個数は特に限定されない。本実施形態の場合、第１発光素子２７から射出される青色光ＬＢｓは、光合成素子１４に対するＳ偏光であるが、光合成素子１４に対するＰ偏光ＬＢｐであってもよい。以下の説明において、Ｓ偏光およびＰ偏光の表記は、特に断らない限り、光合成素子１４に対する偏光方向を表す。
本実施形態の青色光ＬＢｓ，ＬＢｐは、特許請求の範囲の第１光に対応する。
本実施形態の青色光ＬＢｓ，ＬＢｐは、特許請求の範囲の第１光に対応する。
【0023】
コリメーターレンズ２８は、第１発光素子２７の光射出側に設けられている。コリメーターレンズ２８は、１つの第１発光素子２７に対応して設けられた１つの凸レンズから構成されている。コリメーターレンズ２８は、第１発光素子２７から射出される青色光ＬＢｓを平行化する。
【0024】
第１位相差板２９は、第１発光素子２７と光合成素子１４との間の青色光ＬＢｓの光路上に設けられている。第１位相差板２９は、青色光ＬＢｓに位相差を付与する。第１位相差板２９は、青色光ＬＢｓの第１波長帯に対する１／２波長板で構成されている。第１位相差板２９は、光入射面２９ａに直交する軸（Ｘ軸に平行な軸）を中心として回転可能に設けられている。したがって、第１位相差板２９には、図示しないモーター等の駆動源が設けられている。
【0025】
第１発光素子２７から射出された青色光ＬＢｓは直線偏光（Ｓ偏光成分）であるため、第１位相差板２９の回転角度を適切に設定することにより、第１位相差板２９を透過する青色光ＬＢｓを、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む青色光に変換することができる。すなわち、第１位相差板２９を回転させることにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を変化させることができる。このようにして、第１光源部１１は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含む第１波長帯の青色光ＬＢｓ，ＬＢｐを射出する。第１光源部１１から射出される青色光ＬＢｓ，ＬＢｐの主光線の光路を、第１光源部１１の光軸ＡＸ１と定義する。
本実施形態の第１位相差板２９は、特許請求の範囲の第１位相差素子に対応する。本実施形態のＳ偏光成分は、特許請求の範囲の第１偏光成分に対応する。本実施形態のＰ偏光成分は、特許請求の範囲の第２偏光成分に対応する。
本実施形態の第１位相差板２９は、特許請求の範囲の第１位相差素子に対応する。本実施形態のＳ偏光成分は、特許請求の範囲の第１偏光成分に対応する。本実施形態のＰ偏光成分は、特許請求の範囲の第２偏光成分に対応する。
【0026】
第２光源部１２は、第２発光素子３２と、コリメーターレンズ３３と、を備える。第２発光素子３２は、直線偏光の赤色光ＬＲを射出する赤色半導体レーザーから構成されている。第２発光素子３２は、第２波長帯の赤色光ＬＲを＋Ｙ方向に射出する。第２波長帯は、例えば６４０ｎｍ±１０ｎｍの赤色波長帯である。第２発光素子３２は、基板３４上に実装されている。図２では、２個の第２発光素子３２が示されているが、第２発光素子３２の個数は特に限定されない。第２発光素子３２から射出される赤色光ＬＲは、Ｓ偏光であってもよいし、Ｐ偏光であってもよい。第２光源部１２から射出される赤色光ＬＲの主光線の光路を、第２光源部１２の光軸ＡＸ２と定義する。
本実施形態の赤色光ＬＲは、特許請求の範囲の第２光に対応する。
本実施形態の赤色光ＬＲは、特許請求の範囲の第２光に対応する。
【0027】
波長変換素子１３は、青色光ＬＢｐを吸収して緑色光ＬＧに変換して射出する緑色蛍光体を含む。すなわち、波長変換素子１３は、第１光源部１１から射出される青色光ＬＢｐを第３波長帯の緑色光ＬＧに変換し、緑色光ＬＧを－Ｘ方向に向けて射出する。第３波長帯は、例えば４７０～６５０ｎｍの緑色波長帯である。波長変換素子１３は、緑色蛍光体として、例えばＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋系蛍光体、Ｙ３Ｏ４：Ｅｕ２＋系蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋系蛍光体、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋系蛍光体、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋系蛍光体等の蛍光体材料を含む。波長変換素子１３は、図示しない基板上に設けられている。波長変換素子１３は、回転可能な基板上に回転軸を中心として円環状に設けられていてもよい。この構成によれば、波長変換素子１３の温度上昇が抑制され、波長変換効率を高められるとともに、波長変換素子１３の信頼性を高めることができる。
本実施形態の緑色光ＬＧは、特許請求の範囲の第３光に対応する。
本実施形態の緑色光ＬＧは、特許請求の範囲の第３光に対応する。
【0028】
光合成素子１４は、第１光源部１１の光軸ＡＸ１と第２光源部１２の光軸ＡＸ２とが互いに交差する位置に設けられている。光合成素子１４は、基板３６と、基板３６の一方の面に設けられた第３光学膜３７と、基板３６の他方の面に設けられた第４光学膜３８と、を有する。第３光学膜３７および第４光学膜３８のそれぞれは、誘電体多層膜から構成されている。光合成素子１４は、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２のそれぞれに対して４５度の角度をなす向きに配置されている。
【0029】
光合成素子１４は、第３光学膜３７および第４光学膜３８の作用により、第１光源部１１から射出される青色光ＬＢｓ，ＬＢｐのうち、Ｓ偏光成分の青色光ＬＢｓを反射してＰ偏光成分の青色光ＬＢｐを透過することにより、Ｐ偏光成分の青色光ＬＢｐを波長変換素子１３に向けて射出し、Ｓ偏光成分の青色光ＬＢｓを拡散装置１７に向けて射出し、青色光ＬＢｐおよび赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧを反射する。これにより、光合成素子１４は、拡散装置１７から＋Ｙ方向に沿って入射する青色光ＬＢｐと、第２光源部１２から＋Ｙ方向に沿って入射する赤色光ＬＲと、波長変換素子１３から－Ｘ方向に沿って入射する緑色光ＬＧと、を合成し、白色の合成光ＬＷを＋Ｙ方向に向けて射出する。各光学膜３７，３８の詳細な分光特性については後述する。
本実施形態の－Ｘ方向は、特許請求の範囲の第１方向に対応する。本実施形態の＋Ｙ方向は、特許請求の範囲の第２方向に対応する。
本実施形態の－Ｘ方向は、特許請求の範囲の第１方向に対応する。本実施形態の＋Ｙ方向は、特許請求の範囲の第２方向に対応する。
【0030】
フィルター１５は、光合成素子１４とインテグレーター光学素子２１との間の光軸ＡＸ２上に設けられている。本実施形態の場合、フィルター１５は、フィルター１５の光入射面１５ａが緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷの主光線の光路に対して９０度の角度で交差する向きに配置されている。フィルター１５は、基板４０と、基板４０の一方の面に設けられた第１光学膜４１と、基板４０の他方の面に設けられた第２光学膜４２と、を有する。第１光学膜４１および第２光学膜４２のそれぞれは、誘電体多層膜から構成されている。
【0031】
フィルター１５は、合成光ＬＷの主光線の光路（光軸ＡＸ２）に対して垂直な方向（Ｘ軸方向）に移動可能となっている。すなわち、フィルター１５は、緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷがフィルター１５を透過する第１位置（実線で示す）と、緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷがフィルター１５を透過しない第２位置（破線で示す）と、の間で移動可能となっている。フィルター１５は、使用者によって色再現性重視モードと輝度重視モードとのいずれか一方が選択された際に、図示しないモーター等の駆動源によって自動的に移動する構成を有していてもよいし、使用者が手で移動させる構成を有していてもよい。フィルター１５は、緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷが入射する第１位置に位置する際に、第１光学膜４１および第２光学膜４２の作用により、第３波長帯（緑色波長帯）のうちの一部の波長帯の緑色光ＬＧを減光させる。各光学膜４１，４２の詳細な分光特性については後述する。
【0032】
平行化素子１６は、波長変換素子１３と光合成素子１４との間の光軸ＡＸ１上に設けられている。本実施形態の場合、平行化素子１６は、２つの凸レンズで構成されているが、レンズの個数は特に限定されない。平行化素子１６は、波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧを平行化するとともに、光合成素子１４から射出される青色光ＬＢｐを波長変換素子１３に向けて集光させる。
【0033】
拡散装置１７は、光合成素子１４と第２光源部１２との間の光軸ＡＸ２上に設けられている。拡散装置１７は、拡散板４４と、回転軸４５を中心として拡散板４４を回転させるモーター４６と、を備える。図示を省略するが、拡散板４４の一方の面には、拡散板４４に入射する青色光ＬＢｃ１および赤色光ＬＲを拡散させる拡散構造としての凹凸構造が設けられている。凹凸構造は、不規則な形状および大きさを有する複数の凹部および凸部が形成された構成であってもよいし、複数のマイクロレンズが配列された構成であってもよい。また、拡散板４４の他方の面には、青色光成分を反射し、赤色光成分を透過する反射膜であるダイクロイック膜が設けられている。なお、拡散板４４のその他の形態として、磨りガラス、ホログラフィックディフューザー、ブラスト処理が施された透明基板、散乱材が分散された透明基板などが用いられてもよい。
【0034】
このように、本実施形態の光源装置１００は、青色光ＬＢｃ１と赤色光ＬＲとを拡散させる拡散装置１７を備える。この構成によれば、青色光ＬＢｃ１および赤色光ＬＲの照度分布を均一化でき、色むらを低減できる。また、半導体レーザーから射出されるコヒーレンス光である青色光ＬＢｃ１および赤色光ＬＲを拡散させるため、プロジェクター１０に適用した際の画像のスペックルノイズを抑制することができる。さらに、青色光ＬＢｃ１を拡散させる拡散装置と赤色光ＬＲを拡散させる拡散装置とを個別に用意する必要がないため、光源装置１００の部品点数の削減、および小型化が図れる。さらに、拡散装置１７は光学素子１４と第２光源部との間の光軸ＡＸ２上に設けられているため、光学素子２１と第２光源部１２との間の光軸ＡＸ２と交差する方向に光源装置１００が大型化するのを抑制することができる。
【0035】
集光素子１８は、第２光源部１２と拡散板４４との間の光軸ＡＸ２上に設けられている。本実施形態の場合、集光素子１８は、２つの凸レンズで構成されているが、レンズの個数は特に限定されない。集光素子１８は、第２光源部１２から射出される赤色光ＬＲを拡散板４４に向けて集光させる。
【0036】
集光・ピックアップ素子１９は、拡散板４４と光合成素子１４との間の光軸ＡＸ２上に設けられている。本実施形態の場合、集光・ピックアップ素子１９は、２つの凸レンズで構成されているが、レンズの個数は特に限定されない。集光・ピックアップ素子１９は、光合成素子１４から射出される青色光ＬＢｃ１を拡散板４４に向けて集光させ、拡散板４４によって拡散される青色光ＬＢｃ２および赤色光ＬＲを平行化する。
【0037】
第２位相差板２０は、集光・ピックアップ素子１９と光合成素子１４との間の光軸ＡＸ２上に設けられている。第２位相差板２０は、青色光ＬＢｓ，ＬＢｃ２に位相差を付与する。第２位相差板２０は、青色光ＬＢｓ，ＬＢｃ２の第１波長帯に対する１／４波長板で構成されている。これにより、第２位相差板２０を透過する直線偏光の青色光ＬＢｓは円偏光の青色光ＬＢｃ１に変換され、第２位相差板２０を透過する円偏光の青色光ＬＢｃ２は直線偏光の青色光ＬＢｐに変換される。
【0038】
インテグレーター光学素子２１は、第１マルチレンズアレイ４８と、第２マルチレンズアレイ４９と、を備える。第１マルチレンズアレイ４８は、合成光ＬＷを複数の光束に分割するための複数の第１レンズを有する。
【0039】
第１マルチレンズアレイ４８のレンズ面、すなわち第１レンズの表面と、各色光用の光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの各々の画像形成領域とは、互いに共役の関係となっている。そのため、光軸ＡＸ２の方向から見て、第１レンズの各々の形状は、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の形状と略相似形の矩形状である。これにより、第１マルチレンズアレイ４８から射出された複数の光束の各々は、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域にそれぞれ効率良く入射する。
【0040】
第２マルチレンズアレイ４９は、第１マルチレンズアレイ４８の複数の第１レンズに対応する複数の第２レンズを有する。第２マルチレンズアレイ４９は、重畳レンズ２３とともに、第１マルチレンズアレイ４８の各第１レンズの像を各光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。
【0041】
インテグレーター光学素子２１を透過した合成光ＬＷは、偏光変換素子２２に入射する。 偏光変換素子２２は、図示しない偏光分離膜と反射膜および位相差板とをアレイ状に配列した構成を有する。偏光変換素子２２は、合成光ＬＷの偏光方向を所定の方向に揃える。具体的には、偏光変換素子２２は、合成光ＬＷの偏光方向を光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの入射側偏光板の透過軸の方向に揃える。
【0042】
これにより、偏光変換素子２２を透過した合成光ＬＷから分離される赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの偏光方向は、各光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの入射側偏光板の透過軸方向に一致する。したがって、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢは、入射側偏光板でそれぞれ吸収されることなく、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域にそれぞれ入射する。
【0043】
偏光変換素子２２を透過した合成光ＬＷは、重畳レンズ２３に入射する。重畳レンズ２３は、インテグレーター光学素子２１と協働して、被照明領域である光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの各々の画像形成領域における照度分布を均一化する。
【0044】
制御部２４は、第１光源部１１の第１発光素子２７、および第２光源部１２の第２発光素子３２のそれぞれに供給する電流値を制御する。具体的には、制御部２４は、フィルター１５が第１位置に配置される場合の第１光源部１１および第２光源部１２のそれぞれに供給する電流値と、フィルター１５が第２位置に配置される場合の第１光源部１１および第２光源部１２のそれぞれに供給する電流値と、を個別に制御する。制御の具体例については後述する。さらに、制御部２４は、色再現性重視モードと輝度重視モードとのいずれか一方が選択された際のフィルター１５の移動、第１位相差板２９の回転角度、拡散板４４の回転速度等の項目を制御してもよい。
【0045】
以下、第１光源部１１および第２光源部１２のそれぞれから射出される光の振る舞いについて説明する。
上述したように、第１光源部１１において、第１発光素子２７から射出されるＳ偏光成分の青色光ＬＢｓは、第１位相差板２９を透過することにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とが所定の割合で混在した青色光ＬＢｓ，ＬＢｐに変換される。このうち、Ｐ偏光成分の青色光ＬＢｐは、光合成素子１４を透過し、平行化素子１６によって集光された状態で、波長変換素子１３に入射する。波長変換素子１３において、緑色蛍光体が青色光ＬＢｐによって励起され、緑色光ＬＧが発光する。波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧは、平行化素子１６によって平行化された後、光合成素子１４によって反射され、フィルター１５に向かって進む。
上述したように、第１光源部１１において、第１発光素子２７から射出されるＳ偏光成分の青色光ＬＢｓは、第１位相差板２９を透過することにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とが所定の割合で混在した青色光ＬＢｓ，ＬＢｐに変換される。このうち、Ｐ偏光成分の青色光ＬＢｐは、光合成素子１４を透過し、平行化素子１６によって集光された状態で、波長変換素子１３に入射する。波長変換素子１３において、緑色蛍光体が青色光ＬＢｐによって励起され、緑色光ＬＧが発光する。波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧは、平行化素子１６によって平行化された後、光合成素子１４によって反射され、フィルター１５に向かって進む。
【0046】
一方、Ｓ偏光成分の青色光ＬＢｓは、光合成素子１４によって反射され、第２位相差板２０を透過することにより、所定の円偏光、例えば右回りの円偏光の青色光ＬＢｃ１に変換される。右回りの円偏光の青色光ＬＢｃ１は、集光・ピックアップ素子１９によって集光された状態で、拡散板４４に入射する。拡散板４４に入射した右回りの円偏光の青色光ＬＢｃ１は、拡散板４４によって拡散されるとともに、左回りの円偏光の青色光ＬＢｃ２に変換される。左回りの円偏光の青色光ＬＢｃ２は、集光・ピックアップ素子１９によって平行化された後、第２位相差板２０を透過することにより、Ｐ偏光成分の青色光ＬＢｐに変換される。Ｐ偏光成分の青色光ＬＢｐは、光合成素子１４を透過し、フィルター１５に向かって進む。
【0047】
第２光源部１２において、第２発光素子３２から射出される赤色光ＬＲは、集光素子１８によって集光された状態で拡散板４４に入射し、拡散板４４によって拡散される。拡散された赤色光ＬＲは、集光・ピックアップ素子１９によって平行化された後、第２位相差板２０を透過し、光合成素子１４を透過し、フィルター１５に向かって進む。なお、第２位相差板２０は、青色波長帯に対して最適化されているため、赤色光ＬＲが第２位相差板２０を透過しても偏光状態が大きく変化することはない。また、光合成素子１４は、赤色光ＬＲを赤色光ＬＲの偏光状態にかかわらず透過させる。
【0048】
以上のように、青色光ＬＢｐと緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとは、光合成素子１４によって合成される。光合成素子１４からは、白色の合成光ＬＷが射出される。
【0049】
以下、フィルター１５および光合成素子１４の各光学膜の分光特性について説明する。
図３は、フィルター１５の第１光学膜４１の分光特性を示すグラフである。図４は、フィルター１５の第２光学膜４２の分光特性を示すグラフである。図５は、光合成素子１４の第３光学膜３７の分光特性を示すグラフである。図６は、光合成素子１４の第４光学膜３８の分光特性を示すグラフである。図３～図６において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は透過率（％）である。
図８は、各光源部１１，１２の発光スペクトルを示すグラフである。図９は、フィルター１５を透過した後の緑色光ＬＧのスペクトルを示すグラフである。図８および図９において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は相対輝度（－）である。
図３は、フィルター１５の第１光学膜４１の分光特性を示すグラフである。図４は、フィルター１５の第２光学膜４２の分光特性を示すグラフである。図５は、光合成素子１４の第３光学膜３７の分光特性を示すグラフである。図６は、光合成素子１４の第４光学膜３８の分光特性を示すグラフである。図３～図６において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は透過率（％）である。
図８は、各光源部１１，１２の発光スペクトルを示すグラフである。図９は、フィルター１５を透過した後の緑色光ＬＧのスペクトルを示すグラフである。図８および図９において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は相対輝度（－）である。
【0050】
図８に示すように、第１光源部１１の第１発光素子２７は、４５５ｎｍ±１０ｎｍの青色波長帯の青色光ＬＢｓを射出する。第２光源部１２の第２発光素子３２は、６４０ｎｍ±１０ｎｍの赤色波長帯の赤色光ＬＲを射出する。波長変換素子１３は、４７０～６５０ｎｍの緑色波長帯の緑色光ＬＧを射出する。
【0051】
上記の発光スペクトルに対して、図３に示すように、フィルター１５の第１光学膜４１は、波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧのうち、４７０～５２０ｎｍ程度の短波長側の成分をカットし、残りの波長帯の成分を透過させる。さらに、第１光学膜４１は、中心波長が４５５ｎｍの青色光ＬＢｐと中心波長が６４０ｎｍの赤色光ＬＲとを透過させる。このように、第１光学膜４１は、緑色光ＬＧのうちの短波長側の成分のカットに寄与する。
【0052】
図４に示すように、フィルター１５の第２光学膜４２は、波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧのうち、５４０～６２０ｎｍ程度の長波長側の成分をカットし、残りの波長帯の成分を透過させる。さらに、第２光学膜４２は、中心波長が４５５ｎｍの青色光ＬＢｐと中心波長が６４０ｎｍの赤色光ＬＲとを透過させる。このように、第２光学膜４２は、緑色光ＬＧのうちの長波長側の成分のカットに寄与する。
【0053】
上記２つの光学膜４１，４２の作用により、フィルター１５は、波長変換素子１３から射出される４７０～６５０ｎｍの第３波長帯の緑色光ＬＧのうち、４７０～５２０ｎｍの短波長成分と５４０～６２０ｎｍの長波長成分とをカットする。これにより、図９に示すように、フィルター１５は、緑色光ＬＧの波長帯を５３０ｎｍ±２０ｎｍ程度にまで狭帯域化することができる。
【0054】
図５に示すように、光合成素子１４の第３光学膜３７は、第１波長帯の青色光ＬＢｓ，ＬＢｐに対して、Ｐ偏光成分の光を透過し、Ｓ偏光成分の光を反射する。また、第３光学膜３７は、第２波長帯の赤色光ＬＲおよび第３波長帯の緑色光ＬＧを透過する。このように、第３光学膜３７は、青色光ＬＢｓ，ＬＢｐに対する偏光分離膜として機能する。
【0055】
図６に示すように、光合成素子１４の第４光学膜３８は、第１波長帯の青色光ＬＢｐを透過し、第３波長帯の緑色光ＬＧを反射し、第２波長帯の赤色光ＬＲを透過する。さらに、第４光学膜３８は、第３波長帯の緑色光ＬＧのうちの長波長側の成分を透過する。このように、第４光学膜３８は、波長選択膜として機能する。
【0056】
上記２つの光学膜３７，３８の作用により、光合成素子１４は、第１光源部１１から射出される青色光ＬＢｓ，ＬＢｐのうち、Ｐ偏光成分の青色光ＬＢｐを透過し、Ｓ偏光成分の青色光ＬＢｓを反射するとともに、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧを反射する機能を実現することができる。
【0057】
なお、フィルター１５は、上記の構成に代えて、以下の構成を有していてもよい。
図７は、変形例のフィルターの第１光学膜の分光特性を示すグラフである。
図示を省略するが、変形例のフィルターは、基板と、基板の一方の面に設けられた第１光学膜と、基板の他方の面に設けられた反射防止膜と、を有する。
図７は、変形例のフィルターの第１光学膜の分光特性を示すグラフである。
図示を省略するが、変形例のフィルターは、基板と、基板の一方の面に設けられた第１光学膜と、基板の他方の面に設けられた反射防止膜と、を有する。
【0058】
図７に示すように、変形例のフィルターの第１光学膜は、波長変換素子１３から射出される４７０～６５０ｎｍの波長帯の緑色光ＬＧのうち、５２０～５５０ｎｍの成分のみを透過させる。また、第１光学膜は、中心波長が４５５ｎｍの青色光ＬＢｐと中心波長が６４０ｎｍの赤色光ＬＲとを透過させる。
【0059】
以上説明したように、光合成素子１４から射出される合成光ＬＷに含まれる緑色光ＬＧは、フィルター１５を透過することにより、狭帯域化されて色純度が向上する。一方、青色光ＬＢｐおよび赤色光ＬＲは、もともと半導体レーザーに由来する狭帯域の光であり、フィルター１５を透過しても色純度は高いままである。そのため、合成光ＬＷの光路内にフィルター１５を配置すれば、合成光ＬＷの色域が広がるため、色再現性を高めることができる。これに対して、合成光ＬＷの光路外にフィルター１５を配置すれば、緑色光ＬＧの一部の成分がフィルター１５によってカットされなくなるため、合成光ＬＷの輝度を高めることができる。
【0060】
本実施形態の光源装置１００は、フィルター１５の光入射側に設けられ、波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧを略平行化する平行化素子１６を備える。さらに、光源装置１００は、フィルター１５の光入射側に設けられ、拡散板４４から射出される青色光ＬＢｃ２および赤色光ＬＲを略平行化する集光・ピックアップ素子１９を備える。また、フィルター１５は、光入射面１５ａが緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷの主光線の光路に対して９０度の角度で交差する向きに配置されている。この構成により、合成光ＬＷは、フィルター１５の光入射面１５ａに対して垂直に入射する。これにより、フィルター１５の各光学膜４１，４２の設計に際して光の入射角依存性を考慮しなくて済むため、フィルター１５の特性を向上させやすく、フィルター１５を製造しやすい。
【0061】
以下、制御部２４による各光源部１１，１２への電流値の制御の具体例について説明する。
本発明者の検討において、特定の光学系を用いたプロジェクターの色温度を６５００Ｋと設定し、偏差を０．００３と設定する。フィルター１５を光路内に入れていない状態で色域が規格のＤＣＩ－Ｐ３を満足したとすると、所定のホワイトバランスを確保するための各色光の光量のバランスは、赤色光：緑色光：青色光＝１６０％：１００％：５８％、となる。
本発明者の検討において、特定の光学系を用いたプロジェクターの色温度を６５００Ｋと設定し、偏差を０．００３と設定する。フィルター１５を光路内に入れていない状態で色域が規格のＤＣＩ－Ｐ３を満足したとすると、所定のホワイトバランスを確保するための各色光の光量のバランスは、赤色光：緑色光：青色光＝１６０％：１００％：５８％、となる。
【0062】
次に、色再現性を高めるために、フィルター１５を光路内に入れたとする。このとき、緑色光ＬＧの一部がフィルター１５によってカットされるため、緑色光ＬＧの光量が減少する。この場合、フィルター１５を光路内に入れていない場合と同等のホワイトバランスを確保するためには、緑色光ＬＧの光量減少に合わせて、赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢｐの光量も減少させる必要がある。したがって、フィルター１５を光路内に入れた場合の光量のバランスは、赤色光：緑色光：青色光＝７５％：１００％：１５．９％、となる。
【0063】
このように、フィルター１５を光路内に入れた状態では、緑色光ＬＧの光量と青色光ＬＢｐの光量とのバランスがフィルター１５を光路内に入れていない状態から変化する。そこで、第１位相差板２９を回転させてＰ偏光成分とＳ偏光成分との光量比を変化させることにより、緑色光ＬＧの光量と青色光ＬＢｐの光量とのバランスを調整する。また、フィルター１５を光路内に入れた状態では、緑色光ＬＧの光量と赤色光ＬＲの光量とのバランスも、フィルター１５を光路内に入れていない状態から変化する。そこで、制御部２４は、フィルター１５を光路内に入れた場合の第２発光素子３２に供給する電流値を、フィルター１５を光路内に入れていない場合の第２発光素子３２に供給する電流値よりも小さくする制御を行う。
【0064】
ここで、光源装置１００が１つの電源から第１発光素子２７と第２発光素子３２とに電流を振り分ける構成を有する場合、第２発光素子３２に供給する電流値を小さくすると、電源の電力容量の余裕が大きくなり、第１発光素子２７に多くの電流を振り分けることが可能となる。このとき、制御部２４は、フィルター１５を光路内に入れた場合の第１発光素子２７に供給する電流値を、フィルター１５を光路内に入れていない場合の第１発光素子２７に供給する電流値よりも大きくする制御を行う。
【0065】
本実施形態の光源装置１００においては、制御部２４が以上の制御を行うことにより、光源装置１００から射出される合成光ＬＷのホワイトバランスを調整しつつ、フィルター１５を光路内に入れた場合の明るさの低下を最小限に抑えることができる。
【0066】
以下、フィルター１５の好ましい移動方向について、図１０および図１１を用いて説明する。
図１０は、フィルター１５上での青色光ＬＢｐの照度分布とフィルター１５の移動方向との関係を示す図である。図１１は、フィルター１５上での緑色光ＬＧの照度分布とフィルター１５の移動方向との関係を示す図である。
図１０は、フィルター１５上での青色光ＬＢｐの照度分布とフィルター１５の移動方向との関係を示す図である。図１１は、フィルター１５上での緑色光ＬＧの照度分布とフィルター１５の移動方向との関係を示す図である。
【0067】
一般に、半導体レーザーから射出される光の断面形状は、長軸と短軸とを有する楕円形である。本明細書において、光の断面形状は、光の主光線に垂直な方向の断面形状と定義する。そのため、本実施形態において、フィルター１５に入射する時点での青色光ＬＢｐの断面形状は、第１発光素子２７の個数や配置によっても多少変わるが、拡散板４４で拡散されたとしても円形にはならず、図１０に示すように、楕円形の形状を維持する場合が多い。
【0068】
一方、緑色光ＬＧは波長変換素子１３から等方的にランバート発光するため、フィルター１５に入射する時点での緑色光ＬＧの断面形状は、図１１に示すように、円形の形状を維持する場合が多い。また、フィルター１５の後段の光学系における色むらを抑えるために、緑色光ＬＧの断面形状における径の長さＤ１を、青色光ＬＢｐの断面形状における長軸に沿う方向の径の長さＤ２および短軸に沿う方向の径の長さＤ３のいずれか一方と略一致させる。図１０および図１１の例では、緑色光ＬＧの断面形状における径の長さＤ１を、青色光ＬＢｐの断面形状における長軸に沿う方向の径の長さＤ２と略一致させている。これとは逆に、緑色光ＬＧの断面形状における径の長さＤ１を、青色光ＬＢｐの断面形状における短軸に沿う方向の径の長さＤ３と略一致させてもよい。
【0069】
図１０および図１１に示すように、フィルター１５を青色光ＬＢｐの断面形状における短軸に沿う方向（図の横方向）に移動させたとする。この場合、図の右側に示すように、フィルター１５の移動途中において、青色光ＬＢｐは全ての領域でフィルター１５を透過する一方、緑色光ＬＧは一部の領域でフィルター１５を透過しない時間が生じる。これにより、モード切替時にフィルター１５の移動途中で色むらが生じるおそれがある。したがって、フィルター１５を青色光ＬＢｐの断面形状における長軸に沿う方向（図の縦方向）に移動させれば、一方の光が全ての領域でフィルター１５を透過し、他方の光が一部の領域でフィルター１５を透過しないという状況が生じなくなる。これにより、フィルター１５の移動途中での色むらの発生を抑えることができる。すなわち、緑色光ＬＧの断面形状における径の長さＤ１が青色光ＬＢｐの断面形状における長軸に沿う方向の径の長さＤ２、および短軸に沿う方向の径の長さＤ３のいずれか一方と略一致している場合、フィルター１５は、長軸に沿う方向および短軸に沿う方向のうち、略一致している軸に沿う方向に移動させることが望ましい。
【0070】
［第１実施形態の効果］
本実施形態の光源装置１００は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含む第１波長帯の青色光ＬＢｓ，ＬＢｐを射出する第１光源部１１と、第２波長帯の赤色光ＬＲを射出する第２光源部１２と、青色光ＬＢｐを第３波長帯の緑色光ＬＧに変換する波長変換素子１３と、青色光ＬＢｐと赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとを合成して合成光ＬＷを射出する光合成素子１４と、緑色光ＬＧが入射する場合に第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルター１５と、を備える。光合成素子１４は、第１光源部１１から射出される青色光ＬＢｓ，ＬＢｐのうち、Ｓ偏光成分の青色光ＬＢｓを反射してＰ偏光成分の青色光ＬＢｐを透過することにより、Ｐ偏光成分の青色光ＬＢｐを波長変換素子１３に向けて射出し、Ｓ偏光成分の青色光ＬＢｓを拡散装置１７に向けて射出し、青色光ＬＢｐおよび赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧを反射する。フィルター１５は、緑色光ＬＧがフィルター１５を透過する第１位置と、緑色光ＬＧがフィルター１５を透過しない第２位置と、の間で移動可能である。
本実施形態の光源装置１００は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含む第１波長帯の青色光ＬＢｓ，ＬＢｐを射出する第１光源部１１と、第２波長帯の赤色光ＬＲを射出する第２光源部１２と、青色光ＬＢｐを第３波長帯の緑色光ＬＧに変換する波長変換素子１３と、青色光ＬＢｐと赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとを合成して合成光ＬＷを射出する光合成素子１４と、緑色光ＬＧが入射する場合に第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルター１５と、を備える。光合成素子１４は、第１光源部１１から射出される青色光ＬＢｓ，ＬＢｐのうち、Ｓ偏光成分の青色光ＬＢｓを反射してＰ偏光成分の青色光ＬＢｐを透過することにより、Ｐ偏光成分の青色光ＬＢｐを波長変換素子１３に向けて射出し、Ｓ偏光成分の青色光ＬＢｓを拡散装置１７に向けて射出し、青色光ＬＢｐおよび赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧを反射する。フィルター１５は、緑色光ＬＧがフィルター１５を透過する第１位置と、緑色光ＬＧがフィルター１５を透過しない第２位置と、の間で移動可能である。
【0071】
この構成によれば、上述したように、緑色光ＬＧがフィルター１５を透過する第１位置において、緑色光ＬＧの一部の波長帯の光が減光されることにより、緑色光ＬＧが狭帯域化され、色純度が向上する。これにより、合成光ＬＷの色域が広がり、色再現性を高めることができる。一方、緑色光ＬＧがフィルター１５を透過しない第２位置においては、緑色光ＬＧの一部の波長帯の光がフィルター１５によって減光されなくなるため、合成光ＬＷの輝度を高めることができる。このように、フィルター１５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１００から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができる。その結果、光源装置１００をプロジェクター１０に適用した場合、フィルター１５の移動によって、色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる。
【0072】
本実施形態のプロジェクター１０は、本実施形態の光源装置１００と、光源装置１００から射出される合成光ＬＷを含む光を画像情報に応じて変調する光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにより変調された光を投写する投写光学装置６００と、を備える。
【0073】
この構成によれば、光源装置１００によって色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができるため、例えば映像の表現力を高めて映画などを視聴する用途と、明るい部屋で資料等を表示する用途と、を使用者が使い分けることが可能なプロジェクター１０が実現できる。
【0074】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１２を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
以下、本発明の第２実施形態について、図１２を用いて説明する。
第２実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
【0075】
【0076】
図１２に示すように、本実施形態の光源装置１２０は、第１光源部１１と、第２光源部１２と、波長変換素子１３と、光合成素子１４と、フィルター１５と、平行化素子１６と、拡散装置１７と、集光素子１８と、集光・ピックアップ素子１９と、第２位相差板２０と、インテグレーター光学素子２１と、偏光変換素子２２と、重畳レンズ２３と、制御部２４と、を備える。
【0077】
第１実施形態では、フィルター１５は、光入射面１５ａが緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷの主光線の光路に対して９０度の角度で交差する向きに配置されている。これに対して、本実施形態では、フィルター１５は、光入射面１５ａが緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷの主光線の光路（光軸ＡＸ２）に対して９０度以外の角度で交差する向きに傾いて配置されている。光源装置１２０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【0078】
［第２実施形態の効果］
本実施形態の光源装置１２０においても、フィルター１５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１２０から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができ、プロジェクター１０に適用した場合に色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態の光源装置１２０においても、フィルター１５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１２０から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができ、プロジェクター１０に適用した場合に色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0079】
さらに本実施形態の場合、フィルター１５の光入射面１５ａが緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷの主光線の光路に対して９０度以外の角度で交差する向きに傾いている。この構成によれば、フィルター１５で反射する合成光ＬＷの一部がフィルター１５に入射する合成光ＬＷとは異なる経路を進むため、フィルター１５で反射した後、波長変換素子１３および各発光素子２７，３２に戻る光を減らすことができる。これにより、波長変換素子１３および各発光素子２７，３２の信頼性を高めることができる。例えば、波長変換素子１３に向かって進む光が波長変換素子１３の支持基板に入射する構成としてもよい。この構成によれば、反射光によって生じる熱を支持基板から放出することができ、波長変換素子１３の信頼性を高めることができる。
【0080】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１３および図１４を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
以下、本発明の第３実施形態について、図１３および図１４を用いて説明する。
第３実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
【0081】
【0082】
図１３に示すように、本実施形態の光源装置１３０は、第１光源部１１と、第２光源部１２と、波長変換素子１３と、光合成素子１４と、フィルター５５と、平行化素子１６と、拡散装置１７と、集光素子１８と、集光・ピックアップ素子１９と、第２位相差板２０と、インテグレーター光学素子２１と、偏光変換素子２２と、重畳レンズ２３と、制御部２４と、を備える。
【0083】
本実施形態の光源装置１３０は、フィルター５５の位置が第１実施形態の光源装置１００とは異なる。具体的には、本実施形態の場合、フィルター５５は、光合成素子１４と波長変換素子１３との間の光軸ＡＸ１上に設けられている。第１実施形態の場合、光合成素子１４によって合成された合成光ＬＷ、すなわち全ての色光がフィルター５５に入射する。これに対し、本実施形態の場合、光合成素子１４によって合成される前の緑色光ＬＧと、光合成素子１４から射出される青色光ＬＢｐと、がフィルター５５に入射し、赤色光ＬＲはフィルター５５に入射しない。光源装置１３０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【0084】
【0085】
図１４に示すように、フィルター５５の第２光学膜５６は、波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧのうち、５５０ｎｍ以上の長波長側の成分をカットする。なお、第１光学膜４１は、第１実施形態の第１光学膜４１（図３参照）と同じである。２つの光学膜５６，４１の作用により、フィルター５５は、波長変換素子１３から射出される４７０～６５０ｎｍの第３波長帯の緑色光のうち、４７０～５２０ｎｍの短波長成分の光と５５０ｎｍ以上の長波長成分の光とをカットする。これにより、フィルター５５は、緑色光ＬＧを狭帯域化することができる。
【0086】
［第３実施形態の効果］
本実施形態の光源装置１３０においても、フィルター５５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１３０から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができ、プロジェクター１０に適用した場合に色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態の光源装置１３０においても、フィルター５５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１３０から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができ、プロジェクター１０に適用した場合に色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0087】
本実施形態の場合、フィルター５５の第２光学膜として、第１実施形態の第２光学膜４２を用いることもできるが、上述の図１４に示す分光特性を有する第２光学膜５６を用いることが望ましい。この構成によれば、第２光学膜５６は、緑色光ＬＧの長波長側の成分はカットしつつ、赤色光ＬＲを透過させる必要がないため、第２光学膜５６の仕様が、図４に示す第１実施形態の第２光学膜４２の仕様よりも単純になる。そのため、フィルター５５の製造コストを低減できるともに、所望の分光特性を実現しやすい。
【0088】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１５および図１６を用いて説明する。
第４実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
以下、本発明の第４実施形態について、図１５および図１６を用いて説明する。
第４実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
【0089】
【0090】
図１５に示すように、本実施形態の光源装置１４０は、第１光源部１１と、第２光源部１２と、波長変換素子１３と、光合成素子６４と、フィルター１５と、平行化素子１６と、拡散装置６５と、集光素子１８と、集光・ピックアップ素子１９と、第２位相差板２０と、インテグレーター光学素子２１と、偏光変換素子２２と、重畳レンズ２３と、制御部２４と、を備える。本実施形態の光源装置１４０においては、光合成素子６４の構成、第２光源部１２の位置、および拡散装置６５の構成のそれぞれが第１実施形態の光源装置１００とは異なる。
【0091】
本実施形態の場合、光合成素子６４は、第１光合成素子６７と、第２光合成素子６８と、から構成される。第１光合成素子６７の構成および光学特性は、第１実施形態の光合成素子１４と同一である。また、第１光合成素子６７に対する第１光源部１１、波長変換素子１３、および拡散装置６５の位置関係についても、第１実施形態と同一である。
【0092】
拡散板７０から射出される光の主光線に沿う軸を光軸ＡＸ３と定義する。光軸ＡＸ３は、インテグレーター光学素子２１、偏光変換素子２２、重畳レンズ２３等の光軸と一致する。第１実施形態では、第１光源部１１の光軸ＡＸ１と第２光源部１２の光軸ＡＸ２とは、直交していた。これに対して、本実施形態では、第１光源部１１の光軸ＡＸ１と第２光源部１２の光軸ＡＸ２とは、Ｘ軸に平行に配置されて互いに平行であり、かつ、Ｙ軸に平行な光軸ＡＸ３とは直交する。
【0093】
第２光合成素子６８は、第１光合成素子６７とフィルター１５との間の光軸ＡＸ３上に設けられている。また、第２光合成素子６８は、第２光源部１２の光軸ＡＸ２と光軸ＡＸ３とが互いに交差する位置に設けられている。第２光合成素子６８は、基板７２と、基板７２の一方の面に設けられた第５光学膜７３と、基板７２の他方の面に設けられた反射防止膜７４と、を有する。第５光学膜７３は、誘電体多層膜から構成されている。第２光合成素子６８は、基板７２の板面が光軸ＡＸ２および光軸ＡＸ３のそれぞれに対して４５度の角度をなす向きに配置されている。また、第２光源部１２と第２光合成素子６８との間の光軸ＡＸ２上に、赤色光ＬＲを拡散させる赤色光用拡散板７６が設けられている。
【0094】
図１６は、第２光合成素子６８の第５光学膜７３の分光特性を示すグラフである。図１６において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は透過率（％）である。
図１６に示すように、第２光合成素子６８は、第５光学膜７３の作用により、Ｓ偏光成分の赤色光ＬＲｓを反射し、Ｐ偏光成分の赤色光ＬＲｐを透過し、青色光ＬＢｐおよび緑色光ＬＧを透過する。
図１６に示すように、第２光合成素子６８は、第５光学膜７３の作用により、Ｓ偏光成分の赤色光ＬＲｓを反射し、Ｐ偏光成分の赤色光ＬＲｐを透過し、青色光ＬＢｐおよび緑色光ＬＧを透過する。
【0095】
第１実施形態の拡散板４４は、青色光ＬＢｃ１に対して反射型拡散板として機能させ、赤色光ＬＲに対して透過型拡散板として機能させるため、青色光ＬＢｃ１を反射し、赤色光ＬＲを透過するダイクロイック膜が必要であった。これに対して、本実施形態の拡散板７０は、青色光ＬＢｃ１および赤色光ＬＲｃ１の双方に対して反射型拡散板として機能させればよいため、上記のダイクロイック膜が不要であり、上記のダイクロイック膜に代えて反射膜（図示略）が設けられている。
【0096】
以下、各色光の振る舞いについて説明する。
第１光源部１１から射出される青色光ＬＢｓと、波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧの振る舞いについては、第１実施形態の光源装置１００と同様であるため、説明を省略する。
第１光源部１１から射出される青色光ＬＢｓと、波長変換素子１３から射出される緑色光ＬＧの振る舞いについては、第１実施形態の光源装置１００と同様であるため、説明を省略する。
【0097】
第２光源部１２において、第２発光素子３２から射出されるＳ偏光成分の赤色光ＬＲｓは、赤色光用拡散板７６によって拡散された後、第２光合成素子６８によって反射され、第１光合成素子６７を透過する。第１光合成素子６７から射出されるＳ偏光成分の赤色光ＬＲｓは、第１光源部１１から射出されるＳ偏光成分の青色光ＬＢｓと同様、第２位相差板２０を透過することにより、所定の円偏光、例えば右回りの円偏光の赤色光ＬＲｃ１に変換される。本実施形態の場合、第２位相差板２０は、青色光ＬＢｓと赤色光ＬＲｓとの双方に対して位相差を付与する。右回りの円偏光の赤色光ＬＲｃ１は、集光・ピックアップ素子１９によって集光された状態で、拡散板７０に入射する。右回りの円偏光の赤色光ＬＲｃ１は、拡散板７０によって拡散されるとともに、左回りの円偏光の赤色光ＬＲｃ２に変換される。左回りの円偏光の赤色光ＬＲｃ２は、集光・ピックアップ素子１９によって平行化された後、第２位相差板２０を透過することにより、Ｐ偏光成分の赤色光ＬＲｐに変換される。Ｐ偏光成分の赤色光ＬＲｐは、第１光合成素子６７を透過し、第２光合成素子６８を透過し、フィルター１５に向かって進む。
【0098】
以上のように、青色光ＬＢｐと緑色光ＬＧと赤色光ＬＲｐとは、第１光合成素子６７および第２光合成素子６８からなる光合成素子６４によって合成される。光合成素子６４からは、白色の合成光ＬＷが射出される。フィルター１５の作用については、第１実施形態と同様である。
【0099】
［第４実施形態の効果］
本実施形態の光源装置１４０においても、フィルター１５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１４０から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができ、プロジェクター１０に適用した場合に色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態の光源装置１４０においても、フィルター１５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１４０から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができ、プロジェクター１０に適用した場合に色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0100】
本実施形態において、フィルター１５は、第２光合成素子６８とインテグレーター光学素子２１との間の光軸ＡＸ３上に設けられているが、この位置に代えて、第１光合成素子６７と第２光合成素子６８との間の光軸ＡＸ３上に設けられていてもよい。
【0101】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１７および図１８を用いて説明する。
第５実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
以下、本発明の第５実施形態について、図１７および図１８を用いて説明する。
第５実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、光源装置の構成が第１実施形態と異なる。そのため、プロジェクターの基本構成の説明は省略する。
【0102】
【0103】
図１７に示すように、本実施形態の光源装置１５０は、第１光源部１１と、第２光源部１２と、波長変換素子１３と、光合成素子１４と、フィルター８５と、平行化素子１６と、拡散装置１７と、集光素子１８と、集光・ピックアップ素子１９と、第２位相差板２０と、インテグレーター光学素子２１と、偏光変換素子２２と、重畳レンズ２３と、制御部２４と、を備える。
【0104】
本実施形態の光源装置１５０は、フィルター８５の位置および構成が第１実施形態の光源装置１００とは異なる。具体的には、本実施形態の場合、フィルター８５は、インテグレーター光学素子２１と偏光変換素子２２との間の光軸ＡＸ２上に設けられている。換言すると、インテグレーター光学素子２１は、フィルター８５の光入射側に設けられている。偏光変換素子２２は、フィルター８５の光射出側に設けられている。また、フィルター８５は、偏光変換素子２２に近い位置に配置されることが望ましい。
本実施形態のインテグレーター光学素子２１は、特許請求の範囲の第１光学素子に対応する。本実施形態の偏光変換素子２２は、特許請求の範囲の第２光学素子に対応する。
本実施形態のインテグレーター光学素子２１は、特許請求の範囲の第１光学素子に対応する。本実施形態の偏光変換素子２２は、特許請求の範囲の第２光学素子に対応する。
【0105】
図１８は、フィルター８５および偏光変換素子２２の近傍を示す拡大図である。図１８において、第１位置に配置される際のフィルター８５を実線で示し、第２位置に配置される際のフィルター８５を破線で示す。また、図面を見やすくするため、第１位置に配置されるフィルター８５の位置と、第２位置に配置されるフィルター８５の位置と、を光の進行方向にずらして示す。
【0106】
第１実施形態で説明したように、インテグレーター光学素子２１の第１マルチレンズアレイ４８は、光合成素子１４から射出される合成光ＬＷを複数の光束に分割し、複数の光束を第２マルチレンズアレイ４９に入射させる。そのため、図１８に示すように、合成光ＬＷを構成する複数の光束は、第２マルチレンズアレイ４９から射出される。ここで、複数の光束のうち、任意の隣り合う２つの光束を第１光束Ｌ１および第２光束Ｌ２とする。
【0107】
一方、偏光変換素子２２は、複数の偏光分離膜８７のそれぞれと複数の反射膜８８のそれぞれとが交互に配置された構成を有し、複数の光束のそれぞれを複数の偏光分離膜８７のそれぞれに入射させる必要がある。したがって、偏光変換素子２２は、複数の偏光分離膜８７に対応する複数の光入射領域を有する。図１８に示す偏光変換素子２２において、第１光束Ｌ１が入射する光入射領域を第１光入射領域２２Ａとし、第２光束Ｌ２が入射する光入射領域を第２光入射領域２２Ｂとする。
【0108】
フィルター８５は、基板９０と、基板９０の一方の面に設けられた第１光学膜９１と、基板９０の他方の面に設けられた第２光学膜９２と、を有する。第１光学膜９１および第２光学膜９２のそれぞれは、誘電体多層膜から構成されている。第１～第４実施形態では、第１光学膜および第２光学膜のそれぞれが基板の全面に設けられていたのに対し、本実施形態では、第１光学膜９１および第２光学膜９２のそれぞれは、偏光変換素子２２の複数の光入射領域のそれぞれに対応するように分割されて設けられている。したがって、以下の説明では、フィルター８５のうち、分割された第１光学膜９１および第２光学膜９２が設けられた１つの領域をフィルター部と称する。第１光束Ｌ１が入射するフィルター部を第１フィルター部８５Ａとし、第２光束Ｌ２が入射するフィルター部を第２フィルター部８５Ｂとする。第１光学膜９１および第２光学膜９２の分光特性は、第１実施形態の第１光学膜４１および第２光学膜４２の分光特性と同じである。
【0109】
本実施形態の場合、図１８の実線で示すように、フィルター８５の第１位置において、第１フィルター部８５Ａは、偏光変換素子２２の第１光入射領域２２Ａと対向する位置に配置され、第２フィルター部８５Ｂは、偏光変換素子２２の第２光入射領域２２Ｂと対向する位置に配置される。このとき、緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷは、フィルター８５を透過する。また、図１８の破線で示すように、フィルター８５の第２位置において、第１フィルター部８５Ａは、偏光変換素子２２の第１光入射領域２２Ａと第２光入射領域２２Ｂとの間の領域と対向する位置に配置される。このとき、緑色光ＬＧを含む合成光ＬＷは、フィルター８５を透過せず、隣り合う２つのフィルター部の間の基板９０を透過する。
【0110】
［第５実施形態の効果］
本実施形態の光源装置１５０においても、フィルター８５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１５０から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができ、プロジェクター１０に適用した場合に色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態の光源装置１５０においても、フィルター８５を第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置１５０から射出される合成光ＬＷの特性を変えることができ、プロジェクター１０に適用した場合に色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0111】
本実施形態の光源装置１５０において、フィルター８５を第１位置と第２位置との間で移動させる場合、フィルター８５の全体を複数の光束が通過する領域の外側にまで移動させる必要がなく、偏光変換素子２２の１つの光入射領域の幅の分だけ移動させれば済む。このように、本実施形態の場合、フィルター８５の移動距離を第１～第４実施形態の光源装置に比べて小さくできるため、光源装置１５０の小型化を図ることができる。
【0112】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。また、本発明の一つの態様は、上記の各実施形態の特徴部分を適宜組み合わせた構成とすることができる。
【0113】
例えば第１実施形態の光合成素子は、青色光と赤色光とを透過し、緑色光を反射する特性を有するが、この特性とは逆に、青色光と赤色光とを反射し、緑色光を透過する特性を有していてもよい。また、光源装置は、青色光と赤色光との双方を拡散させる拡散装置を備えているが、この構成に代えて、青色光を拡散させる拡散装置と赤色光を拡散させる拡散装置とを個別に備えていてもよい。また、第１光源部は、第１位相差板を必ずしも備えていなくてもよく、例えばＰ偏光成分の青色光を射出する第１発光素子と、Ｓ偏光成分の青色光を射出する第１発光素子と、を第１光源部の中に混在させてもよい。
【0114】
その他、光源装置およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。また、上記実施形態では、本発明による光源装置を、液晶パネルを用いたプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置を、光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに適用してもよい。また、プロジェクターは、複数の光変調装置を有していなくてもよく、１つの光変調装置のみを有する単板式のプロジェクターであってもよい。
【0115】
上記実施形態では、本発明の光源装置をプロジェクターに適用した例を示したが、これに限られない。本発明の光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【0116】
［本開示のまとめ］
以下、本開示のまとめを付記する。
以下、本開示のまとめを付記する。
【0117】
（付記１）
第１偏光成分と、前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分と、を含む第１波長帯の第１光を射出する第１光源部と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源部と、
前記第１光を、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に変換する波長変換素子と、
前記第１光と前記第２光と前記第３光とを合成して合成光を射出する光合成素子と、
前記第３光が入射し、前記第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルターと、
を備え、
前記光合成素子は、
前記第１光源部から射出される前記第１光のうち、前記第１偏光成分の光を反射して前記第２偏光成分の光を透過することにより、前記第１偏光成分の光および前記第２偏光成分の光のうちのいずれか一方を前記波長変換素子に向けて射出し、
前記第１光および前記第２光と、前記第３光と、のいずれか一方を透過し、いずれか他方を反射し、
前記フィルターは、
前記第３光が前記フィルターを透過する第１位置と、前記第３光が前記フィルターを透過しない第２位置と、の間で移動可能である、光源装置。
第１偏光成分と、前記第１偏光成分とは異なる第２偏光成分と、を含む第１波長帯の第１光を射出する第１光源部と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の第２光を射出する第２光源部と、
前記第１光を、前記第１波長帯および前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の第３光に変換する波長変換素子と、
前記第１光と前記第２光と前記第３光とを合成して合成光を射出する光合成素子と、
前記第３光が入射し、前記第３波長帯のうちの一部の波長帯の光を減光させるフィルターと、
を備え、
前記光合成素子は、
前記第１光源部から射出される前記第１光のうち、前記第１偏光成分の光を反射して前記第２偏光成分の光を透過することにより、前記第１偏光成分の光および前記第２偏光成分の光のうちのいずれか一方を前記波長変換素子に向けて射出し、
前記第１光および前記第２光と、前記第３光と、のいずれか一方を透過し、いずれか他方を反射し、
前記フィルターは、
前記第３光が前記フィルターを透過する第１位置と、前記第３光が前記フィルターを透過しない第２位置と、の間で移動可能である、光源装置。
【0118】
付記１の構成によれば、フィルターを第１位置と第２位置との間で移動させることにより、光源装置から射出される合成光の特性を変えることができる。
【0119】
（付記２）
前記第１光と前記第２光とを拡散させる拡散装置をさらに備える、付記１に記載の光源装置。
前記第１光と前記第２光とを拡散させる拡散装置をさらに備える、付記１に記載の光源装置。
【0120】
付記２の構成によれば、第１光および第２光の照度分布を均一化でき、色むらを低減できる。また、各光源部がレーザー光源を有する場合、当該光源装置をプロジェクターに適用した場合の画像のスペックルノイズを抑制することができる。さらに、第１光を拡散させる拡散装置と第２光を拡散させる拡散装置とを個別に用意する必要がないため、光源装置の部品点数の削減、および小型化を図ることができる。
【0121】
（付記３）
前記拡散装置は、前記光合成素子と前記第２光源部との間に配置され、
前記拡散装置は、前記光合成素子により反射された前記第１光が入射する面に前記第１光と前記第２光とを拡散させる拡散構造を有し、前記光入射面と反対側の面に、前記第１光を反射し前記第２光を透過する反射膜を有する、付記２に記載の光源装置。
前記拡散装置は、前記光合成素子と前記第２光源部との間に配置され、
前記拡散装置は、前記光合成素子により反射された前記第１光が入射する面に前記第１光と前記第２光とを拡散させる拡散構造を有し、前記光入射面と反対側の面に、前記第１光を反射し前記第２光を透過する反射膜を有する、付記２に記載の光源装置。
【0122】
付記３の構成によれば、拡散装置を備える場合であっても、光合成素子と第２光源部との間の光軸と交差する方向に光源装置が大型化するのを抑制することができる。
【0123】
（付記４）
前記フィルターの光入射側に設けられ、前記第３光を略平行化する平行化素子をさらに備える、付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の光源装置。
前記フィルターの光入射側に設けられ、前記第３光を略平行化する平行化素子をさらに備える、付記１から付記３のうちのいずれか一つに記載の光源装置。
【0124】
付記４の構成によれば、フィルターの設計に際して光の入射角依存性を考慮しなくて済むため、フィルターの特性を向上させやすい。
【0125】
（付記５）
前記フィルターの光入射面は、前記第３光の主光線に対して９０度以外の角度で交差する、付記１から付記４までのいずれか一つに記載の光源装置。
前記フィルターの光入射面は、前記第３光の主光線に対して９０度以外の角度で交差する、付記１から付記４までのいずれか一つに記載の光源装置。
【0126】
付記４の構成によれば、フィルターで反射した後、波長変換素子および各光源部に戻る光を減らすことができる。これにより、波長変換素子および各光源部の信頼性を高めることができる。
【0127】
（付記６）
前記第１光源部は、
前記第１光を射出する第１発光素子と、
前記第１発光素子と前記光合成素子との間に設けられ、前記第１光に位相差を付与する第１位相差素子と、
を備え、
前記光合成素子から射出される前記第１光が前記波長変換素子に入射し、
前記第１位相差素子は、前記第１位相差素子の光入射面に交差する軸を中心として回転可能である、付記１から付記５までのいずれか一つに記載の光源装置。
前記第１光源部は、
前記第１光を射出する第１発光素子と、
前記第１発光素子と前記光合成素子との間に設けられ、前記第１光に位相差を付与する第１位相差素子と、
を備え、
前記光合成素子から射出される前記第１光が前記波長変換素子に入射し、
前記第１位相差素子は、前記第１位相差素子の光入射面に交差する軸を中心として回転可能である、付記１から付記５までのいずれか一つに記載の光源装置。
【0128】
付記６の構成によれば、第１位相差素子を回転させることにより、第１偏光成分と第２偏光成分との比率を変化させることができ、波長変換素子に入射させる第１光の割合を変化させることができる。
【0129】
（付記７）
前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値と、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値とが、互いに異なるように個別に制御する制御部をさらに備える、付記１から付記６までのいずれか一つに記載の光源装置。
前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値と、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値とが、互いに異なるように個別に制御する制御部をさらに備える、付記１から付記６までのいずれか一つに記載の光源装置。
【0130】
付記７の構成によれば、制御部は、フィルターが第１位置および第２位置のいずれに位置するかによって、第１光源部に供給する電流値を個別に制御することができる。
【0131】
（付記８）
前記第１光は青色光であり、
前記第２光は赤色光であり、
前記第３光は緑色光であり、
前記制御部は、前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値を、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値よりも大きくする制御を行う、付記７に記載の光源装置。
前記第１光は青色光であり、
前記第２光は赤色光であり、
前記第３光は緑色光であり、
前記制御部は、前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値を、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第１光源部に供給する電流値よりも大きくする制御を行う、付記７に記載の光源装置。
【0132】
付記８の構成によれば、合成光のホワイトバランスを調整することができる。
【0133】
（付記９）
前記制御部は、前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第２光源部に供給する電流値を、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第２光源部に供給する電流値よりも小さくする制御をさらに行う、付記８に記載の光源装置。
前記制御部は、前記フィルターが前記第１位置に位置する場合の前記第２光源部に供給する電流値を、前記フィルターが前記第２位置に位置する場合の前記第２光源部に供給する電流値よりも小さくする制御をさらに行う、付記８に記載の光源装置。
【0134】
付記９の構成によれば、フィルターが第１位置に位置する場合の輝度低下を最小限に抑えつつ、合成光のホワイトバランスを調整することができる。
【0135】
（付記１０）
前記光合成素子は、前記波長変換素子から第１方向に沿って入射する前記第３光と、前記第２光源部から前記第１方向と交差する第２方向に沿って入射する前記第２光と、を合成し、
前記フィルターは、前記光合成素子と前記波長変換素子との間に設けられている、付記１から付記９までのいずれか一つに記載の光源装置。
前記光合成素子は、前記波長変換素子から第１方向に沿って入射する前記第３光と、前記第２光源部から前記第１方向と交差する第２方向に沿って入射する前記第２光と、を合成し、
前記フィルターは、前記光合成素子と前記波長変換素子との間に設けられている、付記１から付記９までのいずれか一つに記載の光源装置。
【0136】
付記１０の構成によれば、第２光がフィルターを透過しないため、第２光がフィルターを透過する場合に比べて、フィルターの仕様が単純になる。これにより、フィルターの製造コストを低減でき、所望の分光特性を実現しやすい。
【0137】
（付記１１）
前記フィルターの光入射側に設けられ、前記光合成素子から射出される前記合成光を第１光束と第２光束とに分割する第１光学素子と、
前記フィルターの光射出側に設けられ、前記第１光束が入射する第１光入射領域と前記第２光束が入射する第２光入射領域とを有する第２光学素子と、
をさらに備え、
前記フィルターは、前記第１光束が入射する第１フィルター部と、前記第２光束が入射する第２フィルター部と、を有し、
前記フィルターの前記第１位置において、前記第１フィルター部は、前記第２光学素子の前記第１光入射領域と対向する位置に配置され、前記第２フィルター部は、前記第２光学素子の前記第２光入射領域と対向する位置に配置され、
前記フィルターの前記第２位置において、前記第１フィルター部は、前記第２光学素子の前記第１光入射領域と前記第２光入射領域との間の領域と対向する位置に配置される、付記１から付記９までのいずれか一つに記載の光源装置。
前記フィルターの光入射側に設けられ、前記光合成素子から射出される前記合成光を第１光束と第２光束とに分割する第１光学素子と、
前記フィルターの光射出側に設けられ、前記第１光束が入射する第１光入射領域と前記第２光束が入射する第２光入射領域とを有する第２光学素子と、
をさらに備え、
前記フィルターは、前記第１光束が入射する第１フィルター部と、前記第２光束が入射する第２フィルター部と、を有し、
前記フィルターの前記第１位置において、前記第１フィルター部は、前記第２光学素子の前記第１光入射領域と対向する位置に配置され、前記第２フィルター部は、前記第２光学素子の前記第２光入射領域と対向する位置に配置され、
前記フィルターの前記第２位置において、前記第１フィルター部は、前記第２光学素子の前記第１光入射領域と前記第２光入射領域との間の領域と対向する位置に配置される、付記１から付記９までのいずれか一つに記載の光源装置。
【0138】
付記１１の構成によれば、第１位置と第２位置との間のフィルターの移動距離を小さくできるため、光源装置の小型化を図ることができる。
【0139】
（付記１２）
前記フィルターに入射する前記第１光の断面形状は、長軸と短軸とを有する楕円形であり、
前記フィルターに入射する前記第３光の断面形状は、円形であり、
前記第３光の断面形状における径の長さは、前記第１光の断面形状における前記長軸に沿う方向の径の長さおよび前記短軸に沿う方向の径の長さのいずれか一方と略一致しており、
前記フィルターは、前記長軸に沿う方向および前記短軸に沿う方向のうち、前記略一致している軸に沿う方向に移動可能である、付記１から付記１１までのいずれか一つに記載の光源装置。
前記フィルターに入射する前記第１光の断面形状は、長軸と短軸とを有する楕円形であり、
前記フィルターに入射する前記第３光の断面形状は、円形であり、
前記第３光の断面形状における径の長さは、前記第１光の断面形状における前記長軸に沿う方向の径の長さおよび前記短軸に沿う方向の径の長さのいずれか一方と略一致しており、
前記フィルターは、前記長軸に沿う方向および前記短軸に沿う方向のうち、前記略一致している軸に沿う方向に移動可能である、付記１から付記１１までのいずれか一つに記載の光源装置。
【0140】
付記１２の構成によれば、モード切替時における色むらの発生を抑えることができる。
【0141】
（付記１３）
付記１から付記１２までのいずれか一つに記載の光源装置と、
前記光源装置から射出される前記合成光を含む光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、
を備える、プロジェクター。
付記１から付記１２までのいずれか一つに記載の光源装置と、
前記光源装置から射出される前記合成光を含む光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、
を備える、プロジェクター。
【0142】
付記１３の構成によれば、色再現性重視モードと輝度重視モードとを切り替え可能なプロジェクターを実現することができる。
【符号の説明】
【0143】
１０…プロジェクター、１１…第１光源部、１２…第１光源部、１３…波長変換素子、１４，６４…光合成素子、１５，５５，８５…フィルター、１５ａ…光入射面、１６…平行化素子、１７…拡散装置、２１…インテグレーター光学素子（第１光学素子）、２２…偏光変換素子（第２光学素子）、２２Ａ…第１光入射領域、２２Ｂ…第２光入射領域、２４…制御部、２７…第１発光素子、２９…第１位相差板（第１位相差素子）、８５Ａ…第１フィルター部、８５Ｂ…第２フィルター部、１００，１２０，１３０，１４０，１５０…光源装置、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…光変調装置、６００…投写光学装置、ＬＢｐ，ＬＢｓ，ＬＢｃ１，ＬＢｃ２…青色光（第１光）、ＬＲ，ＬＲｐ，ＬＲｓ…赤色光（第２光）、ＬＧ…緑色光（第３光）、Ｌ１…第１光束、Ｌ２…第２光束。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】