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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-15
(45)【発行日】2024-10-23
(54)【発明の名称】光源装置及び投影装置
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20241016BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20241016BHJP
H04N 5/74 20060101ALI20241016BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 A
G03B21/00 D
H04N5/74 Z
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2022041130
(22)【出願日】2022-03-16
(65)【公開番号】P2023135838
(43)【公開日】2023-09-29
【審査請求日】2023-03-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000001443
【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001254
【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】杉山 知隼
【審査官】小久保 州洋
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２１／１３２０６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２１－１３５３３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１４２５２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０１２３７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１９９０４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２００２８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｂ ２１／１４
Ｇ０３Ｂ ２１／００
Ｈ０４Ｎ ５／７４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面を有する第１偏光ビームスプリッタと、第１光源から出射され、前記第１光学面を介して蛍光発光手段に入射した入射光のうち、前記蛍光発光手段で反射した光と、前記入射光に応じて前記蛍光発光手段が発した蛍光とを、それぞれ異なる方向に導く第２光学面であって、前記第１光学面と交差する前記第２光学面を有するダイクロイックミラーと、
第１偏光変換手段と、
第１制御手段と、
を備え、
前記第１光学面は、前記第１光源から出射されて前記第１光学面に入射する第１波長帯域の第１の光のうち、第１直線偏光を第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第１直線偏光に対して偏光方向が直交する第２直線偏光を、前記第１方向とは異なる第２方向に導いて前記蛍光発光手段に入射させ、
前記第２光学面は、前記第１の光の入射に応じて前記蛍光発光手段が発した前記蛍光の少なくとも一部を前記第１方向に導き、前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光を、前記第１方向とは異なる方向に導き、
前記第１偏光変換手段は、前記第１光源から前記第１光学面までの、前記第１の光の光路上に設けられ、
前記第１制御手段は、前記第１光学面に入射する前記第１の光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第１偏光変換手段を制御する
ことを特徴とする光源装置。
【請求項2】
蛍光発光手段と、
入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面を有する第１偏光ビームスプリッタと、
第１光源から出射され、前記第１光学面を介して前記蛍光発光手段に入射した入射光のうち、前記蛍光発光手段で反射した光と、前記入射光に応じて前記蛍光発光手段が発した蛍光とを、それぞれ異なる方向に導く第２光学面であって、前記第１光学面と交差する前記第２光学面を有するダイクロイックミラーと、
を備え、
前記第１光学面は、前記第１光源から出射されて前記第１光学面に入射する第１波長帯域の第１の光のうち、第１直線偏光を第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第１直線偏光に対して偏光方向が直交する第２直線偏光を、前記第１方向とは異なる第２方向に導いて前記蛍光発光手段に入射させ、
前記蛍光発光手段は、前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の第２の光を発する第１蛍光体と、前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域及び前記第２波長帯域とは異なる第３波長帯域の第３の光を発する第２蛍光体と、を有し、
前記第２光学面は、前記第１の光の入射に応じて前記第１蛍光体が発した前記第２の光、及び前記第２蛍光体が発した前記第３の光を前記第１方向に導き、前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光を、前記第１方向とは異なる方向に導く
ことを特徴とする光源装置。
【請求項3】
前記第１光源から前記第１光学面までの、前記第１の光の光路上に設けられた第１偏光変換手段と、前記第１光学面に入射する前記第１の光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第１偏光変換手段を制御する第１制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項4】
前記蛍光発光手段は、前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の第２の光を発する第１蛍光体と、
前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域及び前記第２波長帯域とは異なる第３波長帯域の第３の光を発する第２蛍光体と、
を有し、
前記第２光学面は、前記第１蛍光体が発した前記第２の光、及び前記第２蛍光体が発した前記第３の光を前記第１方向に導く
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項5】
前記蛍光発光手段は、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体が設けられた回転体を有し、
前記回転体の回転に応じて、前記第１の光が前記第１蛍光体に入射する期間には前記第１蛍光体により前記第２の光を発し、前記第１の光が前記第２蛍光体に入射する期間には前記第２蛍光体により前記第３の光を発する
ことを特徴とする請求項２又は４に記載の光源装置。
【請求項6】
前記第１光学面により導かれた前記第２直線偏光の光路上に設けられ、入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第３光学面を有する第２偏光ビームスプリッタと、前記第１光学面から前記第３光学面までの、前記第２直線偏光の光路上に設けられた第２偏光変換手段と、
前記第３光学面に入射する光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第２偏光変換手段を制御する第２制御手段と、
を備え、
前記第３光学面は、前記第２偏光変換手段から入射した前記第２直線偏光を、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体のうちの一方に導き、前記第２偏光変換手段から入射した前記第１直線偏光を、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体のうちの他方に導く
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
【請求項7】
第１光源と、蛍光発光手段と、
入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面を有する第１偏光ビームスプリッタと、
前記第１光源から出射され、前記第１光学面を介して前記蛍光発光手段に入射した入射光のうち、前記蛍光発光手段で反射した光と、前記入射光に応じて前記蛍光発光手段が発した蛍光とを、それぞれ異なる方向に導く第２光学面であって、前記第１光学面と交差する前記第２光学面を有するダイクロイックミラーと、
を備え、
前記第１光学面は、前記第１光源から出射されて前記第１光学面に入射する第１波長帯域の第１の光のうち、第１直線偏光を第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第１直線偏光に対して偏光方向が直交する第２直線偏光を、前記第１方向とは異なる第２方向に導いて前記蛍光発光手段に入射させ、
前記第１光源及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面を挟んで反対側に位置し、
前記第１光学面は、前記第１の光のうち前記第１直線偏光を反射させて前記第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第２直線偏光を透過させて前記第２方向に導き、
前記第２光学面は、前記第１の光の入射に応じて前記蛍光発光手段が発した前記蛍光の少なくとも一部を前記第１方向に導き、前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光を、前記第１方向とは異なる方向に導く
ことを特徴とする光源装置。
【請求項8】
前記第１光源及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面に対して同じ側に位置し、前記第１光学面は、前記第１の光のうち前記第１直線偏光を透過させて第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第２直線偏光を反射させて前記第２方向に導く
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項9】
前記蛍光発光手段は、前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の第２の光を発し、前記第１波長帯域及び前記第２波長帯域とは異なる第３波長帯域の第４の光を出射する第２光源をさらに備え、
前記第２光学面は、前記蛍光発光手段が発した前記第２の光、及び前記第２光源が出射した前記第４の光を前記第１方向に導く
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項10】
前記第１光源、前記第２光源、及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面、及び前記第２光学面を通り前記第２光学面に平行な第２仮想平面によって区分される４つの空間のうち、互いに異なる空間に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項11】
前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光のうち、前記第１光学面を介して導かれた一部が入射するミラーを備え、前記ミラーは、入射した前記第１の光の当該ミラーによる反射光が、前記第１光学面を介して前記蛍光発光手段に再入射する向きに設けられている
ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項12】
前記第２光学面は、前記第１光学面に対して垂直であることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項13】
請求項１～１２のいずれか一項に記載の光源装置と、前記光源装置から出力された光を利用して画像を投影する画像投影部と、
を備えることを特徴とする投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源装置及び投影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光源が出射した光を適宜な方向へ集光して高指向性で出力する光源装置が知られている。カラー画像を投影する投影装置などの、互いに異なる複数の色の光を利用する装置に搭載される光源装置では、光源が出射した単色の励起光を蛍光体に照射し、励起光とは異なる色の蛍光を取り出して出力する技術が用いられている。例えば、特許文献１の図２０には、光源が出射した励起光の偏光方向を偏光変換素子により変換し、励起光の進行方向を偏光方向に応じて偏光ビームスプリッタにより切り替えることで、励起光を蛍光体に照射して蛍光を取り出す期間と、励起光をそのまま取り出す期間とを設ける技術が開示されている。詳しくは、ある期間では、光源が出射したｐ偏光をｓ偏光に変換し、偏光ビームスプリッタで反射させて励起光を取り出している。また、他のある期間では、光源が出射したｐ偏光を変換せずに、偏光ビームスプリッタを透過させて蛍光体に照射し、発生した蛍光を偏光ビームスプリッタで反射させて蛍光を取り出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２０－１５４１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、蛍光体に照射された励起光の一部は、蛍光体の表面で反射し、ランダムな偏光となって偏光ビームスプリッタに戻る。この励起光の反射光の一部は、蛍光とともに偏光ビームスプリッタにより反射されるため、蛍光と励起光とが混合、混色して適切な色の光を取り出すことができなくなるという課題がある。
【0005】
この発明の目的は、適切な色の光を取り出すことができる光源装置及び投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明に係る光源装置は、
入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面を有する第１偏光ビームスプリッタと、
第１光源から出射され、前記第１光学面を介して蛍光発光手段に入射した入射光のうち、前記蛍光発光手段で反射した光と、前記入射光に応じて前記蛍光発光手段が発した蛍光とを、それぞれ異なる方向に導く第２光学面であって、前記第１光学面と交差する前記第２光学面を有するダイクロイックミラーと、
第１偏光変換手段と、
第１制御手段と、
を備え、
前記第１光学面は、前記第１光源から出射されて前記第１光学面に入射する第１波長帯域の第１の光のうち、第１直線偏光を第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第１直線偏光に対して偏光方向が直交する第２直線偏光を、前記第１方向とは異なる第２方向に導いて前記蛍光発光手段に入射させ、
前記第２光学面は、前記第１の光の入射に応じて前記蛍光発光手段が発した前記蛍光の少なくとも一部を前記第１方向に導き、前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光を、前記第１方向とは異なる方向に導き、
前記第１偏光変換手段は、前記第１光源から前記第１光学面までの、前記第１の光の光路上に設けられ、
前記第１制御手段は、前記第１光学面に入射する前記第１の光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第１偏光変換手段を制御することを特徴とする。
入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面を有する第１偏光ビームスプリッタと、
第１光源から出射され、前記第１光学面を介して蛍光発光手段に入射した入射光のうち、前記蛍光発光手段で反射した光と、前記入射光に応じて前記蛍光発光手段が発した蛍光とを、それぞれ異なる方向に導く第２光学面であって、前記第１光学面と交差する前記第２光学面を有するダイクロイックミラーと、
第１偏光変換手段と、
第１制御手段と、
を備え、
前記第１光学面は、前記第１光源から出射されて前記第１光学面に入射する第１波長帯域の第１の光のうち、第１直線偏光を第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第１直線偏光に対して偏光方向が直交する第２直線偏光を、前記第１方向とは異なる第２方向に導いて前記蛍光発光手段に入射させ、
前記第２光学面は、前記第１の光の入射に応じて前記蛍光発光手段が発した前記蛍光の少なくとも一部を前記第１方向に導き、前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光を、前記第１方向とは異なる方向に導き、
前記第１偏光変換手段は、前記第１光源から前記第１光学面までの、前記第１の光の光路上に設けられ、
前記第１制御手段は、前記第１光学面に入射する前記第１の光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第１偏光変換手段を制御することを特徴とする。
【0007】
上記課題を解決するため、本発明に係る投影装置は、
上記光源装置と、
前記光源装置から出力された光を利用して画像を投影する画像投影部と、
を備えることを特徴とする。
上記光源装置と、
前記光源装置から出力された光を利用して画像を投影する画像投影部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、適切な色の光を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態に係る光源装置を有するプロジェクタの構成を示す模式図である。
【図2】プロジェクタの機能構成を示すブロック図である。
【図3】第１偏光ビームスプリッタの第１光学面の透過特性を示す図である。
【図4】ダイクロイックミラーの第２光学面の透過特性を示す図である。
【図5】蛍光体ホイールの構成を示す図である。
【図6】赤色光、緑色光及び青色光を出力する各フレーム期間における光源装置の状態を示す図である。
【図7】青色光を出力するフレーム期間における光源装置の動作を示す図である。
【図8】緑色光を出力するフレーム期間における光源装置の動作を示す図である。
【図9】第２の実施形態に係る光源装置を有するプロジェクタの構成を示す模式図である。
【図10】第２の実施形態に係るダイクロイックミラーの第２光学面の透過特性を示す図である。
【図11】第２の実施形態に係る光源装置の、赤色光、緑色光及び青色光を出力する各フレーム期間における状態を示す図である。
【図12】第３の実施形態に係る光源装置を有するプロジェクタの構成を示す模式図である。
【図13】第３の実施形態に係る光源装置の、赤色光、緑色光及び青色光を出力する各フレーム期間における状態を示す図である。
【図14】緑色光を出力するフレーム期間における光源装置の動作を示す図である。
【図15】赤色光を出力するフレーム期間における光源装置の動作を示す図である。
【図16】変形例１に係る光源装置の構成及び動作を示す図である。
【図17】変形例２に係る光源装置の構成、及び青色光を出力するフレーム期間における動作を示す図である。
【図18】変形例２に係る光源装置の構成、及び緑色光を出力するフレーム期間における動作を示す図である。
【図19】変形例３に係る光源装置の構成及び動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0011】
［第１の実施形態］
＜プロジェクタの構成の概要＞
図１は、第１の実施形態に係る光源装置１を有するプロジェクタ１００の構成を示す模式図である。
プロジェクタ１００（投影装置）は、光源装置１と、光源装置１から出力された光を利用して画像を投影する画像投影部２と、を備える。光源装置１は、青色の波長帯域の光（第１の光：以下、「青色光ＬＢ」と記す）、緑色の波長帯域の光（第２の光：以下、「緑色光ＬＧ」と記す）、及び赤色の波長帯域の光（第３の光：以下、「赤色光ＬＲ」と記す）を画像投影部２に対して出力する。画像投影部２は、これらの青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを利用してカラー画像を投影面に投影する。
＜プロジェクタの構成の概要＞
図１は、第１の実施形態に係る光源装置１を有するプロジェクタ１００の構成を示す模式図である。
プロジェクタ１００（投影装置）は、光源装置１と、光源装置１から出力された光を利用して画像を投影する画像投影部２と、を備える。光源装置１は、青色の波長帯域の光（第１の光：以下、「青色光ＬＢ」と記す）、緑色の波長帯域の光（第２の光：以下、「緑色光ＬＧ」と記す）、及び赤色の波長帯域の光（第３の光：以下、「赤色光ＬＲ」と記す）を画像投影部２に対して出力する。画像投影部２は、これらの青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを利用してカラー画像を投影面に投影する。
【0012】
上記の青色の波長帯域は、「第１の波長帯域」に対応し、緑色の波長帯域は、「第２の波長帯域」に対応し、赤色の波長帯域は、「第３の波長帯域」に対応する。緑色の波長帯域は、青色の波長帯域とは異なり、赤色の波長帯域は、青色の波長帯域及び緑色の波長帯域とは異なる。ここで、２つの波長帯域が互いに異なるとは、２つの波長帯域の範囲の少なくとも一部が重複しないことをいい、２つの波長帯域の一部同士が重複する態様を含む。
【0013】
図１は、プロジェクタ１００の構成要素のうち、光源装置１及び画像投影部２を抽出してその概略的な構成を示す模式図である。図１における光源装置１及び画像投影部２の各部の大きさや相互の間隔は、説明の便宜上、実際のプロジェクタ１００における大きさや間隔等とは異なる場合がある（以降の図７－９、１２、１４－１９も同様）。また、プロジェクタ１００は、図１に示した光源装置１及び画像投影部２以外の構成要素、例えばプロジェクタ１００の各部を冷却する冷却部などを備えていてもよい。
【0014】
＜光源装置の構成及び動作の概要＞
図１に示すように、光源装置１は、第１光源２１と、第１偏光変換部３１（第１偏光変換手段）と、光学部材４０と、蛍光発光部７０と、レンズ群９１と、ＭＬＡ９２（マイクロレンズアレイ）と、レンズ９３などを備える。第１光源２１は、直線偏光の青色光ＬＢを出射する。第１偏光変換部３１は、第１光源２１から出射された青色光ＬＢの偏光方向を切り替えつつ透過させることが可能な光学素子である。光学部材４０には、入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面５１を有する第１偏光ビームスプリッタ５０（図７参照）と、第１光学面５１と交差し、かつ第１光学面５１と垂直な第２光学面６１を有するダイクロイックミラー６０（図７参照）とが設けられている。蛍光発光部７０は、回転軸７４の回りで回転する蛍光体ホイール７３（回転体）（図５参照）を有し、この蛍光体ホイール７３には、青色光ＬＢの入射に応じて緑色の波長帯域の蛍光（緑色光ＬＧ）を発する第１蛍光体７１（図５参照）、及び青色光ＬＢの入射に応じて赤色の波長帯域の蛍光（赤色光ＬＲ）を発する第２蛍光体７２（図５参照）が設けられている。以下では、第１光源２１が青色光ＬＢを出射する方向を＋Ｙ方向とし、プロジェクタ１００における光源装置１の設置面の法線方向を＋Ｚ方向とし、Ｙ方向及びＺ方向に垂直な方向であって、光源装置１から画像投影部２に向かう方向を＋Ｘ方向とする。
図１に示すように、光源装置１は、第１光源２１と、第１偏光変換部３１（第１偏光変換手段）と、光学部材４０と、蛍光発光部７０と、レンズ群９１と、ＭＬＡ９２（マイクロレンズアレイ）と、レンズ９３などを備える。第１光源２１は、直線偏光の青色光ＬＢを出射する。第１偏光変換部３１は、第１光源２１から出射された青色光ＬＢの偏光方向を切り替えつつ透過させることが可能な光学素子である。光学部材４０には、入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面５１を有する第１偏光ビームスプリッタ５０（図７参照）と、第１光学面５１と交差し、かつ第１光学面５１と垂直な第２光学面６１を有するダイクロイックミラー６０（図７参照）とが設けられている。蛍光発光部７０は、回転軸７４の回りで回転する蛍光体ホイール７３（回転体）（図５参照）を有し、この蛍光体ホイール７３には、青色光ＬＢの入射に応じて緑色の波長帯域の蛍光（緑色光ＬＧ）を発する第１蛍光体７１（図５参照）、及び青色光ＬＢの入射に応じて赤色の波長帯域の蛍光（赤色光ＬＲ）を発する第２蛍光体７２（図５参照）が設けられている。以下では、第１光源２１が青色光ＬＢを出射する方向を＋Ｙ方向とし、プロジェクタ１００における光源装置１の設置面の法線方向を＋Ｚ方向とし、Ｙ方向及びＺ方向に垂直な方向であって、光源装置１から画像投影部２に向かう方向を＋Ｘ方向とする。
【0015】
第１光源２１は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１との関係でｐ偏光となる直線偏光を＋Ｙ方向に出射する。ここで、第１光学面５１との関係でｐ偏光となる直線偏光とは、第１光学面５１への入射光及びその反射光が通る平面（本実施形態では、ＸＹ平面に平行な平面）に平行な方向に電界が振動する直線偏光である。また、第１光学面５１との関係でｓ偏光となる直線偏光とは、第１光学面５１への入射光及びその反射光が通る上記の平面に対して垂直な方向（本実施形態では、Ｚ方向）に電界が振動する直線偏光である。第１光源２１から出射されたｐ偏光の青色光ＬＢが第１偏光変換部３１によりｓ偏光に変換される期間では、このｓ偏光の青色光ＬＢが、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１により＋Ｘ方向（第１方向）に反射されて光源装置１の外部に出力される。
【0016】
第１光源２１から出射されたｐ偏光の青色光ＬＢがｐ偏光のまま第１偏光変換部３１を透過する期間では、当該青色光ＬＢが第１光学面５１及び第２光学面６１を透過して＋Ｙ方向（第２方向）に導かれ、蛍光発光部７０に入射する。蛍光発光部７０における蛍光体ホイール７３の回転に応じて、青色光ＬＢが第１蛍光体７１に入射する期間では、第１蛍光体７１が緑色光ＬＧを発し、この緑色光ＬＧがダイクロイックミラー６０の第２光学面６１により＋Ｘ方向に反射されて出力される。また、蛍光体ホイール７３の回転に応じて、青色光ＬＢが第２蛍光体７２に入射する期間では、第２蛍光体７２が赤色光ＬＲを発し、この赤色光ＬＲがダイクロイックミラー６０の第２光学面６１により＋Ｘ方向に反射されて出力される。
【0017】
このように、光源装置１は、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを、時分割で順番に出力する。光源装置１が出力した光は、画像投影部２に入射する。
本明細書において、第１光源２１から出射され、第１光学面５１を介して蛍光発光部７０に導かれる直線偏光のうち、第１光学面５１を透過（後述する変形例２では、反射）した直後の直線偏光が「第２直線偏光」に相当し、第２直線偏光に対して偏光方向が直交する直線偏光が「第１直線偏光」に相当する。よって、本実施形態では、ｐ偏光が「第２直線偏光」に相当し、ｓ偏光が「第１直線偏光」に相当する。
本明細書において、第１光源２１から出射され、第１光学面５１を介して蛍光発光部７０に導かれる直線偏光のうち、第１光学面５１を透過（後述する変形例２では、反射）した直後の直線偏光が「第２直線偏光」に相当し、第２直線偏光に対して偏光方向が直交する直線偏光が「第１直線偏光」に相当する。よって、本実施形態では、ｐ偏光が「第２直線偏光」に相当し、ｓ偏光が「第１直線偏光」に相当する。
【0018】
＜画像投影部の構成及び動作の概要＞
図１に示すように、画像投影部２は、照射ミラー１０１、表示素子１０２及び投影レンズ群１０３などを備える。
図１に示すように、画像投影部２は、照射ミラー１０１、表示素子１０２及び投影レンズ群１０３などを備える。
【0019】
照射ミラー１０１は、光源装置１から出力された光を表示素子１０２に向けて反射させる。
表示素子１０２は、空間的光変調素子（ＳＯＭ：Spatial Optical Modulator）であり、例えば、デジタルマイクロミラー素子（ＤＭＤ）である。ＤＭＤは、照射ミラー１０１から入射した光を、光像（画像）を形成するように変調して投影レンズ群１０３に反射させる。詳しくは、ＤＭＤは、アレイ状に配列された複数の微小ミラーの各傾斜角度を、投影する画像に係る画像データの画素値に応じて個々に高速で切り替えて、各画素単位、各画像フレーム単位で投影レンズ群１０３への光反射の有無を定めることで、その反射光により光像を形成する。
表示素子１０２は、空間的光変調素子（ＳＯＭ：Spatial Optical Modulator）であり、例えば、デジタルマイクロミラー素子（ＤＭＤ）である。ＤＭＤは、照射ミラー１０１から入射した光を、光像（画像）を形成するように変調して投影レンズ群１０３に反射させる。詳しくは、ＤＭＤは、アレイ状に配列された複数の微小ミラーの各傾斜角度を、投影する画像に係る画像データの画素値に応じて個々に高速で切り替えて、各画素単位、各画像フレーム単位で投影レンズ群１０３への光反射の有無を定めることで、その反射光により光像を形成する。
【0020】
投影レンズ群１０３は、表示素子１０２から出射された光像を所定の出力方向に導いて出射する。出射された光像は、スクリーン等の投影面に画像として投影される。投影レンズ群１０３は、複数のレンズを有し、当該複数のレンズの光軸方向の位置関係を変更することにより、焦点距離及び出力画像の拡大率（ズーム倍率）などを調整することが可能となっている。
【0021】
光源装置１から青色光ＬＢが出力されるフレーム期間では、青色光ＬＢを用いた青色の光像が表示素子１０２により形成されて、青色の画像が投影される。また、光源装置１から緑色光ＬＧが出力されるフレーム期間では、緑色光ＬＧを用いた緑色の光像が表示素子１０２により形成されて、緑色の画像が投影される。また、光源装置１から赤色光ＬＲが出力されるフレーム期間では、赤色光ＬＲを用いた赤色の光像が表示素子１０２により形成されて、赤色の画像が投影される。これらの青色、緑色及び赤色の画像を投影するフレーム期間を高周波数で繰り返すことで、青色、緑色及び赤色の画像を重ね合わせたカラー画像として視認される画像が投影される。
【0022】
＜プロジェクタの機能構成＞
図２は、プロジェクタ１００の機能構成を示すブロック図である。
プロジェクタ１００は、ＣＰＵ１１（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ１２（Random Access Memory）と、記憶部１３と、第１光源２１と、第１偏光変換部３１と、回転駆動部７５を有する蛍光発光部７０と、表示素子１０２と、投影レンズ群１０３と、レンズ駆動部１０４と、操作受付部１０５と、通信部１０６と、バス１０７などを備える。光源装置１は、このうちＣＰＵ１１と、ＲＡＭ１２と、記憶部１３と、第１光源２１と、第１偏光変換部３１と、蛍光発光部７０と、回転駆動部７５とを備える。また、画像投影部２は、表示素子１０２と、投影レンズ群１０３と、レンズ駆動部１０４とを備える。プロジェクタ１００の各部は、バス１０７を介して接続されている。
図２は、プロジェクタ１００の機能構成を示すブロック図である。
プロジェクタ１００は、ＣＰＵ１１（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ１２（Random Access Memory）と、記憶部１３と、第１光源２１と、第１偏光変換部３１と、回転駆動部７５を有する蛍光発光部７０と、表示素子１０２と、投影レンズ群１０３と、レンズ駆動部１０４と、操作受付部１０５と、通信部１０６と、バス１０７などを備える。光源装置１は、このうちＣＰＵ１１と、ＲＡＭ１２と、記憶部１３と、第１光源２１と、第１偏光変換部３１と、蛍光発光部７０と、回転駆動部７５とを備える。また、画像投影部２は、表示素子１０２と、投影レンズ群１０３と、レンズ駆動部１０４とを備える。プロジェクタ１００の各部は、バス１０７を介して接続されている。
【0023】
ＣＰＵ１１は、記憶部１３に記憶されているプログラム１３１を読み出して実行し、各種演算処理を行うことで、光源装置１及びプロジェクタ１００の動作を制御するプロセッサ（処理部）である。なお、光源装置１及びプロジェクタ１００は、複数のプロセッサ（例えば、複数のＣＰＵ）を有していてもよく、本実施形態のＣＰＵ１１が実行する複数の処理を、当該複数のプロセッサが実行してもよい。この場合において、複数のプロセッサが共通の処理に関与してもよいし、あるいは、複数のプロセッサが独立に異なる処理を並列に実行してもよい。ＣＰＵ１１は、プログラム１３１に従って各種処理を実行することにより、第１偏光変換部３１を制御する第１制御手段、及び第１光源２１の発光動作（発光タイミング等）を制御する発光制御手段などとして機能する。
【0024】
ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１に作業用のメモリ空間を提供し、一時データを記憶する。
【0025】
記憶部１３は、コンピュータとしてのＣＰＵ１１により読み取り可能な非一時的な記録媒体であり、プログラム１３１及び各種データを記憶する。記憶部１３は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性メモリを含む。プログラム１３１は、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形態で記憶部１３に格納されている。
【0026】
第１光源２１は、ＣＰＵ１１から送信される制御信号に従って青色光ＬＢを射出する。第１偏光変換部３１は、ＣＰＵ１１から送信される制御信号に従って、入力された直線偏光の偏光方向を切り替える。第１光源２１及び第１偏光変換部３１の詳細な構成及び動作については後述する。
【0027】
蛍光発光部７０の回転駆動部７５は、ＣＰＵ１１から送信される制御信号に従って、蛍光体ホイール７３を回転させるための図示略の回転モーターを動作させ、蛍光体ホイール７３を所定の回転速度で回転させる。また、回転駆動部７５は、蛍光体ホイール７３の回転角度を検出する図示しない回転検出部を有し、検出結果に係る信号をＣＰＵ１１に出力する。回転検出部としては、例えば、蛍光体ホイール７３に取り付けられるロータリーエンコーダが挙げられるが、これに限られない。
【0028】
表示素子１０２は、本実施形態ではＤＭＤであり、ＣＰＵ１１から送信される制御信号及び画像データに基づいて、アレイ状に配列された複数の微小ミラーの各傾斜角度を切り替え、微小ミラーの反射光により光像を形成する。
【0029】
レンズ駆動部１０４は、ＣＰＵ１１から送信される制御信号に従って、投影レンズ群１０３を構成する複数のレンズの少なくとも一部を光軸方向に移動させて、投影レンズ群１０３の焦点距離及びズーム倍率を調整する。レンズ駆動部１０４は、移動対象のレンズを光軸方向に移動させるアクチュエータを備え、ＣＰＵ１１による制御に従ってアクチュエータを動作させることで、複数のレンズの光軸方向についての位置関係を変更し、焦点距離及びズーム倍率を調整する。
【0030】
操作受付部１０５は、複数の押しボタンスイッチなどを備え、ユーザの入力操作を受け付けて、入力操作の内容を表す操作信号をＣＰＵ１１に出力する。また、操作受付部１０５は、別途リモートコントローラなどを有していてもよい。この場合には、操作受付部１０５は、リモートコントローラからの信号（赤外線信号など）を受け付ける受信部を有していてもよい。
【0031】
通信部１０６は、外部機器から、投影する画像の画像データの入力を受けてこれを取得する。例えば、通信部１０６は、外部機器との間のデータ通信用のケーブルが接続される入力端子、及び／又は外部機器との間で無線ＬＡＮによる通信接続を行うための無線ＬＡＮインターフェイスを有し、入力端子及び／又は無線ＬＡＮインターフェイスを介して画像データを取得する。
【0032】
＜光源装置の詳細な構成及び動作＞
次に、光源装置１の構成及び動作について詳細に説明する。
次に、光源装置１の構成及び動作について詳細に説明する。
【0033】
（第１光源）
図１に示す第１光源２１は、青色光ＬＢとしてのレーザー光を出力するレーザーダイオード（発光部）を有する。図１では、１つのレーザーダイオードと、当該レーザーダイオードから出射されたレーザー光をコリメートするコリメータレンズと、を有する第１光源２１が模式的に描かれている。ただし、第１光源２１の構成はこれに限られず、例えば、基板上にライン状又はマトリクス状に配列された複数のレーザーダイオードと、当該複数のレーザーダイオードからそれぞれ出射されたレーザー光を１本のレーザー光に集光する光学系（ミラーやレンズ等）とを備える構成であってもよい。
図１に示す第１光源２１は、青色光ＬＢとしてのレーザー光を出力するレーザーダイオード（発光部）を有する。図１では、１つのレーザーダイオードと、当該レーザーダイオードから出射されたレーザー光をコリメートするコリメータレンズと、を有する第１光源２１が模式的に描かれている。ただし、第１光源２１の構成はこれに限られず、例えば、基板上にライン状又はマトリクス状に配列された複数のレーザーダイオードと、当該複数のレーザーダイオードからそれぞれ出射されたレーザー光を１本のレーザー光に集光する光学系（ミラーやレンズ等）とを備える構成であってもよい。
【0034】
第１光源２１が有するレーザーダイオードは、例えば、ｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層の間に活性層（発光層）を設けたダブルへテロ構造を有する。外部からの電圧の印加に応じて、活性層内において電子及びホールが結合して発光するとともに、活性層の端面間で共振して誘導放出を生じ、レーザー発振する。このとき、ある偏光方向の光が発振し、これに垂直な偏光方向の光の発振は抑制されるため、レーザーダイオード（すなわち第１光源２１）は、直線偏光の青色光ＬＢを出射する。本実施形態の第１光源２１は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１との関係でｐ偏光となる直線偏光の青色光ＬＢを出射する。
【0035】
（第１偏光変換部）
第１偏光変換部３１は、第１光源２１から、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１までの、青色光ＬＢの光路上に設けられている。第１偏光変換部３１は、入射した直線偏光の偏光方向を、当該偏光方向と直交する偏光方向に変換して透過させるＯＮ状態（第１状態）、及び、入射した直線偏光の偏光方向を変換せずに透過させるＯＦＦ状態（第２状態）、の２つの状態をとり得る。ＣＰＵ１１（第１制御手段）は、第１偏光変換部３１の状態をＯＮ状態及びＯＦＦ状態の間で切り替えることができる。これにより、ＣＰＵ１１は、第１偏光変換部３１を透過して第１光学面５１に入射する青色光ＬＢが、ｓ偏光及びｐ偏光の間で切り替わるように第１偏光変換部３１を制御する。
第１偏光変換部３１は、第１光源２１から、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１までの、青色光ＬＢの光路上に設けられている。第１偏光変換部３１は、入射した直線偏光の偏光方向を、当該偏光方向と直交する偏光方向に変換して透過させるＯＮ状態（第１状態）、及び、入射した直線偏光の偏光方向を変換せずに透過させるＯＦＦ状態（第２状態）、の２つの状態をとり得る。ＣＰＵ１１（第１制御手段）は、第１偏光変換部３１の状態をＯＮ状態及びＯＦＦ状態の間で切り替えることができる。これにより、ＣＰＵ１１は、第１偏光変換部３１を透過して第１光学面５１に入射する青色光ＬＢが、ｓ偏光及びｐ偏光の間で切り替わるように第１偏光変換部３１を制御する。
【0036】
本実施形態では、第１偏光変換部３１として液晶素子が用いられている。液晶素子は、例えば、対向面に透明電極が設けられた２枚の透明基板の間に液晶層が封入された構成を有する。液晶素子は、透明電極を介して液晶層に第１の駆動電圧が印加された状態において、入射した直線偏光の偏光方向を９０°変化させ、第１の駆動電圧とは異なる第２の駆動電圧が液晶層に印加された状態において、入射した直線偏光の偏光方向を変化させないように、液晶層の厚さ等が調整されている。よって、液晶素子は、第１の駆動電圧が印加された状態がＯＮ状態であり、第２の駆動電圧が印加された状態がＯＦＦ状態である。なお、第１の駆動電圧は、第２の駆動電圧よりも大きくてもよいし、第２の駆動電圧よりも小さくてもよい。また、第１の駆動電圧及び第２の駆動電圧のうちの一方が０Ｖであってもよい。また、第１偏光変換部３１は、液晶素子を用いたものに限られず、例えば、通電することにより磁界を発生させて偏光面を所定の向きに変化させる磁気光学素子が用いられてもよい。
【0037】
（光学部材、第１偏光ビームスプリッタ、及びダイクロイックミラー）
光学部材４０は、第１光源２１から出射されて第１偏光変換部３１を透過する青色光ＬＢの光路上に設けられている。光学部材４０は、三角柱形状の４つのプリズムＰ１～Ｐ４が接合されたキューブ状の形状（直方体形状）を有する。プリズムＰ１～Ｐ４は、Ｚ方向に垂直な断面が直角二等辺三角形となる三角柱である。４つのプリズムＰ１～Ｐ４は、上記の直角二等辺三角形における直角の角部に相当する辺同士が接触するように、透明な樹脂等により接合されている。よって、４つのプリズムは、Ｚ方向に平行、かつ互いに直交する２つの界面を形成するように接合されている。光学部材４０は、Ｚ方向に垂直な断面が正方形であり、当該正方形の各辺が、Ｘ方向又はＹ方向に平行となる向きに設けられている。また、光学部材４０のうち＋Ｘ方向を向く面はプリズムＰ１の面であり、－Ｙ方向を向く面はプリズムＰ２の面であり、－Ｘ方向を向く面はプリズムＰ３の面であり、＋Ｙ方向を向く面はプリズムＰ４の面であるものとする。
光学部材４０は、第１光源２１から出射されて第１偏光変換部３１を透過する青色光ＬＢの光路上に設けられている。光学部材４０は、三角柱形状の４つのプリズムＰ１～Ｐ４が接合されたキューブ状の形状（直方体形状）を有する。プリズムＰ１～Ｐ４は、Ｚ方向に垂直な断面が直角二等辺三角形となる三角柱である。４つのプリズムＰ１～Ｐ４は、上記の直角二等辺三角形における直角の角部に相当する辺同士が接触するように、透明な樹脂等により接合されている。よって、４つのプリズムは、Ｚ方向に平行、かつ互いに直交する２つの界面を形成するように接合されている。光学部材４０は、Ｚ方向に垂直な断面が正方形であり、当該正方形の各辺が、Ｘ方向又はＹ方向に平行となる向きに設けられている。また、光学部材４０のうち＋Ｘ方向を向く面はプリズムＰ１の面であり、－Ｙ方向を向く面はプリズムＰ２の面であり、－Ｘ方向を向く面はプリズムＰ３の面であり、＋Ｙ方向を向く面はプリズムＰ４の面であるものとする。
【0038】
プリズムＰ１、Ｐ２の、プリズムＰ３、Ｐ４と対向する面（以下、「第１光学面５１」と記す）には、偏光ビームスプリッタとして機能する図示しない第１光学薄膜が蒸着等により形成されている。この第１光学薄膜が設けられた第１光学面５１を有するプリズムＰ１、Ｐ２が、第１偏光ビームスプリッタ５０を構成する（図７参照）。第１光学面５１は、Ｚ方向に平行であり、かつ、ＸＹ平面に平行な断面が、Ｘ軸に対して＋４５°の角度をなす。また、第１光源２１及び蛍光発光部７０は、第１光学面５１を通り当該第１光学面５１に平行な第１仮想平面Ｓ１を挟んで反対側に位置する。
【0039】
図３は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１の透過特性を示す図である。
図３のグラフＴｐは、第１光学面５１に対してある角度（ここでは４５°）で入射したｐ偏光の透過率の波長依存性（透過スペクトル）を示す。また、グラフＴｓは、第１光学面５１に対して上記のある角度で入射したｓ偏光の透過率の波長依存性（透過スペクトル）を示す。これらのグラフＴｐ、Ｔｓから、第１光学面５１は、可視光の波長帯域のうち青色の波長帯域（０．４５μｍ付近）において、ｐ偏光については高い透過率（０．９以上）を示し、ｓ偏光についてはほとんど透過せず反射することが分かる。また、可視光の波長帯域のうち、より長波長側の緑色及び赤色の波長帯域においては、高い透過率を示すことが分かる。
図３のグラフＴｐは、第１光学面５１に対してある角度（ここでは４５°）で入射したｐ偏光の透過率の波長依存性（透過スペクトル）を示す。また、グラフＴｓは、第１光学面５１に対して上記のある角度で入射したｓ偏光の透過率の波長依存性（透過スペクトル）を示す。これらのグラフＴｐ、Ｔｓから、第１光学面５１は、可視光の波長帯域のうち青色の波長帯域（０．４５μｍ付近）において、ｐ偏光については高い透過率（０．９以上）を示し、ｓ偏光についてはほとんど透過せず反射することが分かる。また、可視光の波長帯域のうち、より長波長側の緑色及び赤色の波長帯域においては、高い透過率を示すことが分かる。
【0040】
このような透過特性を有する第１光学面５１は、図１に示す第１光源２１から＋Ｙ方向に出射されて第１光学面２１に入射する青色光ＬＢのうち、ｓ偏光を＋Ｘ方向（第１方向）に反射させ（＋Ｘ方向に導き）、ｐ偏光を＋Ｙ方向（第２方向）に透過させて（＋Ｙ方向に導いて）蛍光発光部７０に入射させる。また、第１光学面５１は、－Ｙ方向に進行して第１光学面５１に対して入射したｓ偏光の青色光ＬＢを－Ｘ方向に反射させ、－Ｙ方向に進行して第１光学面５１に対して入射したｐ偏光の青色光ＬＢを透過させる。また、第１光学面５１は、入射した緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを透過させる。
【0041】
プリズムＰ２、Ｐ３の、プリズムＰ１、Ｐ４と対向する面（以下、「第２光学面６１」と記す）には、反射率（透過率）が波長依存性を有するミラーとして機能する図示しない第２光学薄膜が蒸着等により形成されている。この第２光学薄膜が設けられた第２光学面６１を有するプリズムＰ２、Ｐ３が、ダイクロイックミラー６０を構成する（図７参照）。第２光学面６１は、Ｚ方向に平行であり、かつ、ＸＹ平面に平行な断面が、Ｘ軸に対して＋１３５°（－４５°）の角度をなす。したがって、第２光学面６１は、第１光学面５１に対して垂直である。
また、第２光学面６１は、第１光学面５１と交差する。ここで、第１光学面５１と第２光学面６１とが交差するとは、第１光学面５１上、及び第２光学面６１上に交線が形成されるように光学面同士が交わることをいい、第１光学面５１及び第２光学面６１の一方を延長した仮想面が他方と交わる態様や、第１光学面５１を延長した仮想面と第２光学面６１を延長した仮想面とが交わる態様は含まないものとする。
また、第２光学面６１は、第１光学面５１と交差する。ここで、第１光学面５１と第２光学面６１とが交差するとは、第１光学面５１上、及び第２光学面６１上に交線が形成されるように光学面同士が交わることをいい、第１光学面５１及び第２光学面６１の一方を延長した仮想面が他方と交わる態様や、第１光学面５１を延長した仮想面と第２光学面６１を延長した仮想面とが交わる態様は含まないものとする。
【0042】
図４は、ダイクロイックミラー６０の第２光学面６１の透過特性を示す図である。
図４のグラフは、第２光学面６１に対してある角度（ここでは４５°）で入射した光の透過率の波長依存性（透過スペクトル）を示す。図４のグラフから、第２光学面６１は、可視光の波長帯域のうち緑色及び赤色の波長帯域（０．５μｍ付近より長波長側の波長帯域）において、入射光をほとんど透過させずに反射し、より短波長側の青色の波長帯域において、高い透過率（０．９以上）を示すことが分かる。
図４のグラフは、第２光学面６１に対してある角度（ここでは４５°）で入射した光の透過率の波長依存性（透過スペクトル）を示す。図４のグラフから、第２光学面６１は、可視光の波長帯域のうち緑色及び赤色の波長帯域（０．５μｍ付近より長波長側の波長帯域）において、入射光をほとんど透過させずに反射し、より短波長側の青色の波長帯域において、高い透過率（０．９以上）を示すことが分かる。
【0043】
このような透過特性を有する第２光学面６１は、図１に示す蛍光発光部７０が発する緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを反射する。例えば、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲのうち－Ｙ方向に進行して第２光学面６１に入射した光を＋Ｘ方向に反射させる（＋Ｘ方向に導く）。また、第２光学面６１は、第１光源２１から出射された青色光ＬＢや、蛍光発光部７０に入射した青色光ＬＢのうち、蛍光発光部７０で反射して－Ｙ方向に進行する光を、偏光状態によらずに透過させる。
【0044】
なお、上記では、プリズムＰ１、Ｐ２により第１偏光ビームスプリッタ５０が構成されるものとして説明したが、プリズムＰ１～Ｐ４は一体的に接合されているため、プリズムＰ３、Ｐ４により第１偏光ビームスプリッタ５０が構成され、プリズムＰ３、Ｐ４の、プリズムＰ１、Ｐ２と対向する面が第１光学面５１であるとみなすこともできる。また、プリズムＰ３、Ｐ４の、プリズムＰ１、Ｐ２と対向する面に、蒸着等により第１光学薄膜が形成されていてもよい。
同様に、プリズムＰ２、Ｐ３によりダイクロイックミラー６０が構成されるものとして説明したが、プリズムＰ１～Ｐ４は一体的に接合されているため、プリズムＰ１、Ｐ４によりダイクロイックミラー６０が構成され、プリズムＰ１、Ｐ４の、プリズムＰ２、Ｐ３と対向する面が第２光学面６１であるとみなすこともできる。また、プリズムＰ１、Ｐ４の、プリズムＰ２、Ｐ３と対向する面に、蒸着等により第２光学薄膜が形成されていてもよい。
あるいは、光学部材４０の全体が、プリズムＰ１、Ｐ２と、プリズムＰ３、Ｐ４との界面に第１光学面５１を有する第１偏光ビームスプリッタ５０であるとみなすこともできる。また、光学部材４０の全体が、プリズムＰ２、Ｐ３と、プリズムＰ１、Ｐ４との界面に第２光学面６１を有するダイクロイックミラー６０であるとみなすこともできる。
同様に、プリズムＰ２、Ｐ３によりダイクロイックミラー６０が構成されるものとして説明したが、プリズムＰ１～Ｐ４は一体的に接合されているため、プリズムＰ１、Ｐ４によりダイクロイックミラー６０が構成され、プリズムＰ１、Ｐ４の、プリズムＰ２、Ｐ３と対向する面が第２光学面６１であるとみなすこともできる。また、プリズムＰ１、Ｐ４の、プリズムＰ２、Ｐ３と対向する面に、蒸着等により第２光学薄膜が形成されていてもよい。
あるいは、光学部材４０の全体が、プリズムＰ１、Ｐ２と、プリズムＰ３、Ｐ４との界面に第１光学面５１を有する第１偏光ビームスプリッタ５０であるとみなすこともできる。また、光学部材４０の全体が、プリズムＰ２、Ｐ３と、プリズムＰ１、Ｐ４との界面に第２光学面６１を有するダイクロイックミラー６０であるとみなすこともできる。
【0045】
（蛍光発光部）
図１に示すように、蛍光発光部７０は、円盤状の蛍光体ホイール７３と、蛍光体ホイール７３をＹ方向に平行な回転軸７４の回りで回転させる回転駆動部７５とを有する。蛍光発光部７０は、第１光源２１から出射され、第１偏光変換部３１及び光学部材４０を透過する青色光ＬＢの光路上に設けられている。
図１に示すように、蛍光発光部７０は、円盤状の蛍光体ホイール７３と、蛍光体ホイール７３をＹ方向に平行な回転軸７４の回りで回転させる回転駆動部７５とを有する。蛍光発光部７０は、第１光源２１から出射され、第１偏光変換部３１及び光学部材４０を透過する青色光ＬＢの光路上に設けられている。
【0046】
図５は、蛍光体ホイール７３の構成を示す図である。
蛍光体ホイール７３は、金属等の円盤であり、蛍光体ホイール７３の板面は、Ｙ方向に対して垂直である。蛍光体ホイール７３の－Ｙ方向側の面には、上述した第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２が設けられている。第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２は、それぞれ、蛍光体ホイール７３の円周方向について約１／３の範囲にわたって設けられている。蛍光発光部７０は、第１光源２１から出射され、第１偏光変換部３１及び光学部材４０を透過した青色光ＬＢが、蛍光体ホイール７３の回転に応じて第１蛍光体７１又は第２蛍光体７２に入射する位置に設けられている。なお、第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２の形成範囲は、必ずしも円周方向について１／３でなくてもよく、赤色及び緑色の画像を投影するフレーム期間の長さ（割合）に応じて変更してもよい。
蛍光体ホイール７３は、金属等の円盤であり、蛍光体ホイール７３の板面は、Ｙ方向に対して垂直である。蛍光体ホイール７３の－Ｙ方向側の面には、上述した第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２が設けられている。第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２は、それぞれ、蛍光体ホイール７３の円周方向について約１／３の範囲にわたって設けられている。蛍光発光部７０は、第１光源２１から出射され、第１偏光変換部３１及び光学部材４０を透過した青色光ＬＢが、蛍光体ホイール７３の回転に応じて第１蛍光体７１又は第２蛍光体７２に入射する位置に設けられている。なお、第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２の形成範囲は、必ずしも円周方向について１／３でなくてもよく、赤色及び緑色の画像を投影するフレーム期間の長さ（割合）に応じて変更してもよい。
【0047】
蛍光体ホイール７３の回転周期のうち、青色光ＬＢの光路上に第１蛍光体７１が位置する期間では、第１蛍光体７１への青色光ＬＢ（励起光）の入射に基づいて緑色の蛍光である緑色光ＬＧが発生し、青色光ＬＢの進行方向とは逆向きの成分を有する方向に緑色光ＬＧが進行する。蛍光体ホイール７３の回転周期のうち、青色光ＬＢの光路上に第２蛍光体７２が位置する期間では、第２蛍光体７２への青色光ＬＢ（励起光）の入射に基づいて赤色の蛍光である赤色光ＬＲが発生し、青色光ＬＢの進行方向とは逆向きの成分を有する方向に緑色光ＬＧが進行する。
【0048】
（レンズ及びＭＬＡ）
図１に示すレンズ群９１は、光学部材４０を透過して蛍光発光部７０に向かう青色光ＬＢを集光する。
ＭＬＡ９２は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１で反射して＋Ｘ方向に進行する青色光ＬＢ、及びダイクロイックミラー６０の第２光学面６１で反射して＋Ｘ方向に進行する緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを、表示素子１０２の形状に応じた矩形状に整形する。
レンズ９３は、光学部材４０を透過して照射ミラー１０１に向かう青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを集光する。
図１に示すレンズ群９１は、光学部材４０を透過して蛍光発光部７０に向かう青色光ＬＢを集光する。
ＭＬＡ９２は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１で反射して＋Ｘ方向に進行する青色光ＬＢ、及びダイクロイックミラー６０の第２光学面６１で反射して＋Ｘ方向に進行する緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを、表示素子１０２の形状に応じた矩形状に整形する。
レンズ９３は、光学部材４０を透過して照射ミラー１０１に向かう青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲを集光する。
【0049】
（光源装置の動作）
次に、光源装置１の動作について、図６～図８を参照して説明する。
図６は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを出力する各フレーム期間における光源装置１の状態を示す図である。
詳しくは、図６は、赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒ、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｂ、及び青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂの各々における、第１光源２１の状態、第１偏光変換部３１の状態、及び蛍光体ホイール７３への青色光ＬＢの入射位置を示す。図６に示すように、本実施形態では、フレーム期間Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂのいずれにおいても、第１光源２１は、青色光ＬＢを出射している状態（「ＯＮ」）とされる。
図７は、青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂにおける光源装置１の動作を示す図である。
図８は、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇにおける光源装置１の動作を示す図である。
図７及び図８では、レンズ群９１、ＭＬＡ９２及びレンズ９３は省略されている。
また、図７及び図８における符号「ｓ」はｓ偏光を表し、符号「ｐ」はｐ偏光を表す。符号「ｓ」及び「ｐ」の近傍の矢印は、直線偏光の電界の振動方向を表す。上述のとおり、本実施形態では、電界の振動方向がＸＹ平面に対して平行な直線偏光がｐ偏光であり、電界の振動方向がＸＹ平面に対して垂直な直線偏光がｓ偏光である。
次に、光源装置１の動作について、図６～図８を参照して説明する。
図６は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを出力する各フレーム期間における光源装置１の状態を示す図である。
詳しくは、図６は、赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒ、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｂ、及び青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂの各々における、第１光源２１の状態、第１偏光変換部３１の状態、及び蛍光体ホイール７３への青色光ＬＢの入射位置を示す。図６に示すように、本実施形態では、フレーム期間Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂのいずれにおいても、第１光源２１は、青色光ＬＢを出射している状態（「ＯＮ」）とされる。
図７は、青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂにおける光源装置１の動作を示す図である。
図８は、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇにおける光源装置１の動作を示す図である。
図７及び図８では、レンズ群９１、ＭＬＡ９２及びレンズ９３は省略されている。
また、図７及び図８における符号「ｓ」はｓ偏光を表し、符号「ｐ」はｐ偏光を表す。符号「ｓ」及び「ｐ」の近傍の矢印は、直線偏光の電界の振動方向を表す。上述のとおり、本実施形態では、電界の振動方向がＸＹ平面に対して平行な直線偏光がｐ偏光であり、電界の振動方向がＸＹ平面に対して垂直な直線偏光がｓ偏光である。
【0050】
図６及び図７に示すように、青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第１偏光変換部３１の液晶素子に第１の駆動電圧が印加され、第１偏光変換部３１がＯＮ状態とされる。これにより、図７に示すように、第１光源２１から出射されたｐ偏光の青色光ＬＢは、第１偏光変換部３１によりｓ偏光の青色光ＬＢに変換される。ｓ偏光に変換された青色光ＬＢは、＋Ｙ方向に進行して第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１に入射し、＋Ｘ方向に反射される。ｓ偏光の青色光ＬＢが、第１光学面５１よりも前にダイクロイックミラー６０の第２光学面６１に入射する場合には、第２光学面６１を透過した後に第１光学面５１に入射して＋Ｘ方向に反射される。＋Ｘ方向に進行したｓ偏光の青色光ＬＢは、光源装置１から出力されて画像投影部２に入射する。
【0051】
図６及び図８に示すように、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第１偏光変換部３１の液晶素子に第２の駆動電圧が印加され、第１偏光変換部３１がＯＦＦ状態とされる。これにより、図８に示すように、第１光源２１から出射されたｐ偏光の青色光ＬＢは、ｐ偏光のまま第１偏光変換部３１を透過する。このｐ偏光の青色光ＬＢは、＋Ｙ方向に進行して、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１、及びダイクロイックミラー６０の第２光学面６１を透過し、蛍光発光部７０の蛍光体ホイール７３に入射する。
【0052】
ここで、図６に示すように、フレーム期間Ｆｇにおける蛍光体ホイール７３への青色光ＬＢの入射位置は、第１蛍光体７１である。言い換えると、蛍光体ホイール７３の回転に応じて、蛍光体ホイール７３への青色光ＬＢの入射位置が第１蛍光体７１となるような期間がフレーム期間Ｆｇとされる。詳しくは、ＣＰＵ１１は、回転駆動部７５の回転検出部から出力される信号に基づいて蛍光体ホイール７３の回転角度を特定し、当該回転角度が、第１蛍光体７１に青色光ＬＢが入射する角度範囲内となるフレーム期間Ｆｇにおいて、第１偏光変換部３１をＯＦＦ状態とする。これにより、フレーム期間Ｆｇにおいてｐ偏光の青色光ＬＢが第１蛍光体７１に入射する。
【0053】
図８に示すように、第１蛍光体７１は、青色光ＬＢの入射に応じて緑色光ＬＧを発する。緑色光ＬＧは、－Ｙ方向成分を有する方向に進行してダイクロイックミラー６０の第２光学面６１に入射し、＋Ｘ方向成分を有する方向に反射される。例えば、－Ｙ方向に進行する緑色光ＬＧは、第２光学面６１により＋Ｘ方向に反射される。緑色光ＬＧのうち、第２光学面６１よりも前に第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１に入射した光は、第１光学面５１を透過した後に第２光学面６１に入射して、＋Ｘ方向成分を有する向きに反射される。＋Ｘ方向成分を有する向きに進行した緑色光ＬＧは、ＭＬＡ９２及びレンズ９３により集光されて光源装置１から出力され、画像投影部２に入射する。
【0054】
一方、第１蛍光体７１に入射したｐ偏光の青色光ＬＢの一部は、第１蛍光体７１における蛍光の励起に用いられずに、第１蛍光体７１の表面で－Ｙ方向に反射する。以下、この反射光を「青色反射光ＬＢｒｅｆ」と記す。第１蛍光体７１における反射時に偏光が乱れるため、青色反射光ＬＢｒｅｆは、図８に示すように、ｐ偏光成分及びｓ偏光成分を含むランダム偏光となる。青色反射光ＬＢｒｅｆのうちのｐ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１、及びダイクロイックミラー６０の第２光学面６１を透過して－Ｙ方向に進行する。また、青色反射光ＬＢｒｅｆのうちのｓ偏光成分は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１で－Ｘ方向に反射して、－Ｘ方向に進行する。このように、青色反射光ＬＢｒｅｆは、いずれの偏光成分も、緑色光ＬＧとは異なる方向に進行するため、緑色光ＬＧと青色光ＬＢ（青色反射光ＬＢｒｅｆ）とが混合、混色されて所望の色の光が出力されない問題の発生が抑制される。
【0055】
図６に示すように、赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒにおける光源装置１の状態は、蛍光体ホイール７３への青色光ＬＢの入射位置が第２蛍光体７２である点を除いて、フレーム期間Ｆｇにおける光源装置１の状態と同様である。したがって、フレーム期間Ｆｒにおける光源装置１の状態及び動作は、図８、及び上記のフレーム期間Ｆｇの説明において、「第１蛍光体７１」を「第２蛍光体７２」に置き替え、「緑色光ＬＧ」を「赤色光ＬＲ」に置き替えたものに相当する。このため、フレーム期間Ｆｒについての詳細な説明は省略する。
【0056】
なお、上記では第１光源２１がｐ偏光を出射する場合を例に挙げて説明したが、第１光源２１がｓ偏光を出射する構成としてもよい。この場合には、青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂにおいて第１偏光変換部３１をＯＦＦ状態とし、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇ、及び赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒにおいて第１偏光変換部３１をＯＮ状態とすればよい。
【0057】
以上のように、第１の実施形態に係る光源装置１は、入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面５１を有する第１偏光ビームスプリッタ５０と、第１光源２１から出射され、第１光学面５１を介して蛍光発光部７０に入射した入射光のうち、蛍光発光部７０で反射した光と、入射光に応じて蛍光発光部７０が発した蛍光とを、それぞれ異なる方向に導く第２光学面６１であって、第１光学面５１と交差する第２光学面６１を有するダイクロイックミラー６０と、を備える。
このような構成によれば、青色光ＬＢのうち一方の直線偏光成分（ｓ偏光）を第１光学面５１により導いて出力することができ、また、青色光ＬＢの他方の直線偏光成分（ｐ偏光）の入射に応じて蛍光発光部７０が発した蛍光を、第２光学面６１により導いて出力することができる。よって、互いに異なる色の光を出力することができる。
また、蛍光発光部７０が発した蛍光（緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲ）と、蛍光発光部７０で反射した青色光ＬＢ（青色反射光ＬＢｒｅｆ）とを、第２光学面６１によって異なる方向に導くことができるため、蛍光と、青色光ＬＢの反射光とを分離することができ、蛍光と青色光ＬＢとが混合、混色されて所望の色の光が出力されない問題の発生を抑制することができる。よって、適切な色の光を取り出すことができる。
また、第１光学面５１及び第２光学面６１が交差するように第１偏光ビームスプリッタ５０及びダイクロイックミラー６０を設けることで、第１偏光ビームスプリッタ５０及びダイクロイックミラー６０の配置領域を小さくすることができる。また、第１光学面５１及び第２光学面６１が交差する構成とすることで、第１光学面５１によって導かれて出力される青色光ＬＢの光路と、第２光学面６１によって導かれて出力される蛍光の光路とを共通化することができる。よって、青色光ＬＢの専用光路を設ける従来の構成と比較して、出力光の光学系を簡素化することができ、光源装置１の小型化及び低コスト化を実現することができる。
このような構成によれば、青色光ＬＢのうち一方の直線偏光成分（ｓ偏光）を第１光学面５１により導いて出力することができ、また、青色光ＬＢの他方の直線偏光成分（ｐ偏光）の入射に応じて蛍光発光部７０が発した蛍光を、第２光学面６１により導いて出力することができる。よって、互いに異なる色の光を出力することができる。
また、蛍光発光部７０が発した蛍光（緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲ）と、蛍光発光部７０で反射した青色光ＬＢ（青色反射光ＬＢｒｅｆ）とを、第２光学面６１によって異なる方向に導くことができるため、蛍光と、青色光ＬＢの反射光とを分離することができ、蛍光と青色光ＬＢとが混合、混色されて所望の色の光が出力されない問題の発生を抑制することができる。よって、適切な色の光を取り出すことができる。
また、第１光学面５１及び第２光学面６１が交差するように第１偏光ビームスプリッタ５０及びダイクロイックミラー６０を設けることで、第１偏光ビームスプリッタ５０及びダイクロイックミラー６０の配置領域を小さくすることができる。また、第１光学面５１及び第２光学面６１が交差する構成とすることで、第１光学面５１によって導かれて出力される青色光ＬＢの光路と、第２光学面６１によって導かれて出力される蛍光の光路とを共通化することができる。よって、青色光ＬＢの専用光路を設ける従来の構成と比較して、出力光の光学系を簡素化することができ、光源装置１の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【0058】
また、第１光学面５１は、第１光源２１から出射されて第１光学面５１に入射する青色の波長帯域の青色光ＬＢのうち、ｓ偏光（第１直線偏光）を＋Ｘ方向（第１方向）に導き、青色光ＬＢのうちｐ偏光（第２直線偏光）を、＋Ｘ方向とは異なる＋Ｙ方向（第２方向）に導いて蛍光発光部７０に入射させ、第２光学面６１は、青色光ＬＢの入射に応じて蛍光発光部７０が発した蛍光の少なくとも一部を＋Ｘ方向に導き、蛍光発光部７０で反射した青色光ＬＢを、＋Ｘ方向とは異なる方向に導く。これによれば、第１光学面５１により導かれる青色光ＬＢ（ｓ偏光）と、第２光学面６１により導かれる蛍光とを同一方向（＋Ｘ方向）に出力することができる。よって、出力される青色光ＬＢ及び蛍光の光路を共通化することができる。また、蛍光発光部７０で反射した青色光ＬＢを、第２光学面６１によって確実に蛍光から分離して混色を抑制することができる。
【0059】
また、光源装置１は、第１光源２１から第１光学面５１までの、青色光ＬＢの光路上に設けられた第１偏光変換部３１と、ＣＰＵ１１と、を備え、ＣＰＵ１１（第１制御手段）は、第１光学面５１に入射する青色光ＬＢが、ｓ偏光及びｐ偏光の間で切り替わるように第１偏光変換部３１を制御する。これによれば、第１偏光変換部３１によって青色光ＬＢがｓ偏光に切り替えられる期間において、第１光学面５１を介してｓ偏光を＋Ｘ方向に導いて出力することができる。また、第１偏光変換部３１によって青色光ＬＢがｐ偏光に切り替えられる期間において、第１光学面５１を介してｐ偏光を蛍光発光部７０に導いて蛍光を発生させ、当該蛍光を第２光学面６１により＋Ｘ方向に導いて出力することができる。
【0060】
また、蛍光発光部７０は、青色光ＬＢの入射に応じて、青色の波長帯域とは異なる緑色の波長帯域の緑色光ＬＧを発する第１蛍光体７１と、青色光ＬＢの入射に応じて、青色の波長帯域及び緑色の波長帯域とは異なる赤色の波長帯域の赤色光ＬＲを発する第２蛍光体７２と、を有し、第２光学面６１は、第１蛍光体７１が発した緑色光ＬＧ、及び第２蛍光体７２が発した赤色光ＬＲを＋Ｘ方向に導く。これにより、青色の第１光源２１を用いて、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの３色の光を出力することができる。よって、異なる色の光をそれぞれ出力する２つ以上の光源を設ける構成と比較して、光源装置１の構成を簡素化することができる。
【0061】
また、蛍光発光部７０は、第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２が設けられた蛍光体ホイール７３を有し、蛍光体ホイール７３の回転に応じて、青色光ＬＢが第１蛍光体７１に入射する期間には第１蛍光体７１により緑色光ＬＧを発し、青色光ＬＢが第２蛍光体７２に入射する期間には第２蛍光体７２により赤色光ＬＲを発する。これにより、蛍光体ホイール７３の回転に応じて、青色光ＬＢが第１蛍光体７１に入射する期間では緑色光ＬＧを取り出して出力することができ、青色光ＬＢが第２蛍光体７２に入射する期間では赤色光ＬＲを取り出して出力することができる。また、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの光路を共通化することができるため、光学系を簡素化することができる。
【0062】
また、第１光源２１及び蛍光発光部７０は、第１光学面５１を通り第１光学面５１に平行な第１仮想平面Ｓ１を挟んで反対側に位置し、第１光学面５１は、青色光ＬＢのうちｓ偏光を反射させて＋Ｘ方向に導き、青色光ＬＢのうちｐ偏光を透過させて＋Ｙ方向に導く。これにより、コンパクトな構成の光源装置１を実現することができる。
【0063】
また、第２光学面６１は、第１光学面５１に対して垂直である。これにより、第１光学面５１により導かれる青色光ＬＢ（ｓ偏光）と、第２光学面６１により導かれる蛍光とを同一方向（＋Ｘ方向）に出力することができる。
【0064】
また、本実施形態に係るプロジェクタ１００（投影装置）は、上記の光源装置１と、光源装置１から出力された光を利用して画像を投影する画像投影部２と、を備える。これにより、光源装置１から出力される適切な色の光を用いて、高品位なカラー画像を投影することができる。また、小型化や低コストが可能な光源装置１を用いることで、プロジェクタ１００の設計自由度を向上させることができるとともに、プロジェクタ１００の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【0065】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、赤色光ＬＲが第２光源２２から出射される点、及び蛍光発光部７０の構成等が第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と共通する点については説明を省略する。
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、赤色光ＬＲが第２光源２２から出射される点、及び蛍光発光部７０の構成等が第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と共通する点については説明を省略する。
【0066】
図９は、第２の実施形態に係る光源装置１を有するプロジェクタ１００の構成を示す模式図である。
第２の実施形態では、蛍光発光部７０は、第２蛍光体７２、蛍光体ホイール７３及び回転駆動部７５を有しておらず、位置が固定された第１蛍光体７１を有する。第１蛍光体７１は、第１偏光変換部３１及び光学部材４０を透過して＋Ｙ方向に進行する青色光ＬＢが入射する位置に設けられている。第１蛍光体７１のうち青色光ＬＢが入射する面は、Ｙ方向に垂直である。第１蛍光体７１は、位置が固定された、図示しない支持部材の表面に設けられていてもよい。
第２の実施形態では、蛍光発光部７０は、第２蛍光体７２、蛍光体ホイール７３及び回転駆動部７５を有しておらず、位置が固定された第１蛍光体７１を有する。第１蛍光体７１は、第１偏光変換部３１及び光学部材４０を透過して＋Ｙ方向に進行する青色光ＬＢが入射する位置に設けられている。第１蛍光体７１のうち青色光ＬＢが入射する面は、Ｙ方向に垂直である。第１蛍光体７１は、位置が固定された、図示しない支持部材の表面に設けられていてもよい。
【0067】
第２の実施形態に係る光源装置１は、赤色の波長帯域の赤色光ＬＲ（第４の光）を出射する第２光源２２を備える。第２光源２２は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１、及びダイクロイックミラー６０の第２光学面６１に対して、＋Ｘ方向に進行する赤色光ＬＲを入射させることが可能な位置（例えば、光学部材４０の－Ｘ方向側の位置）に設けられている。第２光源２２の発光動作は、ＣＰＵ１１により制御される。よって、第２の実施形態では、ＣＰＵ１１は、第１光源２１及び第２光源２２の発光動作（発光タイミング等）を制御する発光制御手段として機能する。第２光源２２から第１光学面５１及び第２光学面６１までの光路上には、第２光源２２が出射した赤色光ＬＲを集光するレンズ群９４が設けられている。第２光源２２は、例えば、赤色光ＬＲを出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）（発光部）を備える構成とすることができるが、これに限られない。
【0068】
第２の実施形態に係るダイクロイックミラー６０の第２光学面６１は、緑色光ＬＧを反射させ、青色光ＬＢ及び赤色光ＬＲを透過させる。
図１０は、第２の実施形態に係るダイクロイックミラー６０の第２光学面６１の透過特性を示す図である。
図１０のグラフから、第２光学面６１は、可視光の波長帯域のうち緑色の波長帯域（０．５５μｍ付近）において、入射光をほとんど透過させずに反射し、より短波長側の青色の波長帯域、及びより長波長側の赤色の波長帯域において、高い透過率（０．９以上）を示すことが分かる。
図１０は、第２の実施形態に係るダイクロイックミラー６０の第２光学面６１の透過特性を示す図である。
図１０のグラフから、第２光学面６１は、可視光の波長帯域のうち緑色の波長帯域（０．５５μｍ付近）において、入射光をほとんど透過させずに反射し、より短波長側の青色の波長帯域、及びより長波長側の赤色の波長帯域において、高い透過率（０．９以上）を示すことが分かる。
【0069】
このような透過特性を有する第２光学面６１は、図９に示す第１蛍光体７１が発する緑色光ＬＧを反射する。詳しくは、第２光学面６１は、－Ｙ方向成分を有する方向に進行する緑色光ＬＧを、＋Ｘ方向成分を有する方向に反射させる。また、第２光学面６１は、第１光源２１が出射して－Ｙ方向に進行する青色光ＬＢを透過させ、－Ｙ方向に導いて第１蛍光体７１に入射させる。また、第２光学面６１は、第２光源２２が出射して＋Ｘ方向に進行する赤色光ＬＲを透過させる（＋Ｘ方向に導く）。
【0070】
第１光源２１、第２光源２２、及び第１蛍光体７１（蛍光発光部７０）は、第１光学面５１を通り当該第１光学面５１に平行な第１仮想平面Ｓ１、及び第２光学面６１を通り当該第２光学面６１に平行な第２仮想平面Ｓ２によって区分される４つの空間のうち、互いに異なる空間に設けられている。
【0071】
図１１は、第２の実施形態に係る光源装置１の、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを出力する各フレーム期間における状態を示す図である。
【0072】
青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第２光源２２による赤色光ＬＲの出射が停止される（「ＯＦＦ」）。この点を除き、フレーム期間Ｆｂにおける光源装置１の状態及び動作は、第１の実施形態と同様である。
【0073】
緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第１光源２１から青色光ＬＢが出射され（「ＯＮ」）、第１光源２１による赤色光ＬＲの出射が停止され（「ＯＦＦ」）、第１偏光変換部３１がＯＦＦ状態とされる。これにより、第１光源２１から出射されたｐ偏光の青色光ＬＢは、ｐ偏光のまま第１偏光変換部３１を＋Ｙ方向に透過して第１蛍光体７１に入射する。第１蛍光体７１は、青色光ＬＢの入射に応じて緑色光ＬＧを発する。緑色光ＬＧは、－Ｙ方向成分を有する方向に進行してダイクロイックミラー６０の第２光学面６１に入射し、＋Ｘ方向成分を有する方向に反射され、光源装置１から出力されて画像投影部２に入射する。
【0074】
赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒでは、図１１に示すように、ＣＰＵ１１による制御下で、第１光源２１による青色光ＬＢの出射が停止され（「ＯＦＦ」）、第２光源２２から赤色光ＬＲが出射される（「ＯＮ」）。図１１における第１偏光変換部３１の状態の「－」は、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態のいずれであってもよいことを表す。ただし、電力消費を抑制する観点では、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態のうち、液晶素子への駆動電圧が小さくなる状態とすることが好ましい。
フレーム期間Ｆｒにおいて第２光源２２から＋Ｘ方向に出射された赤色光ＬＲは、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１、及びダイクロイックミラー６０の第２光学面６１を透過し、光源装置１から出力されて画像投影部２に入射する。
フレーム期間Ｆｒにおいて第２光源２２から＋Ｘ方向に出射された赤色光ＬＲは、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１、及びダイクロイックミラー６０の第２光学面６１を透過し、光源装置１から出力されて画像投影部２に入射する。
【0075】
以上のように、第２の実施形態では、蛍光発光部７０の第１蛍光体７１は、青色光ＬＢの入射に応じて、青色の波長帯域とは異なる緑色の波長帯域の緑色光ＬＧを発し、光源装置１は、青色の波長帯域及び緑色の波長帯域とは異なる赤色の波長帯域の赤色光ＬＲを出射する第２光源２２をさらに備え、第２光学面６１は、蛍光発光部７０が発した緑色光ＬＧ、及び第２光源２２が出射した赤色光ＬＲを＋Ｘ方向に導く。これによれば、赤色光ＬＲについては、蛍光を用いず、第２光源２２により出射された光をそのまま用いることができるため、第２光源２２の特性を調整すること等によって、より所望の色彩に近い赤色光ＬＲを出力することができる。また、回転する蛍光体ホイール７３を用いないため、蛍光体ホイール７３の回転によって生じる動作音、振動、及び塵などを抑制することができる。また、動作する部品が低減されるため、光源装置１の構成を簡素化することができ、外部からの衝撃に対する耐性を向上させることができる。
【0076】
また、第１光源２１、第２光源２２、及び蛍光発光部７０は、第１光学面５１を通り第１光学面５１に平行な第１仮想平面Ｓ１、及び第２光学面６１を通り第２光学面６１に平行な第２仮想平面Ｓ２によって区分される４つの空間のうち、互いに異なる空間に設けられている。これにより、コンパクトな構成の光源装置１を実現することができる。
【0077】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、蛍光発光部７０の構成、及び緑色光ＬＧ、赤色光ＬＲの光路等が第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と共通する点については説明を省略する。
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、蛍光発光部７０の構成、及び緑色光ＬＧ、赤色光ＬＲの光路等が第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と共通する点については説明を省略する。
【0078】
図１２は、第３の実施形態に係る光源装置１を有するプロジェクタ１００の構成を示す模式図である。
第２の実施形態では、蛍光発光部７０は、蛍光体ホイール７３及び回転駆動部７５を有しておらず、互いに異なる位置に固定された第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２を有する。
このうち第１蛍光体７１は、第１偏光変換部３１及び光学部材４０を透過して＋Ｙ方向に進行する青色光ＬＢが入射する位置に設けられている。第１蛍光体７１のうち青色光ＬＢが入射する面は、Ｙ方向に垂直である。第１蛍光体７１は、位置が固定された、図示しない支持部材の表面に設けられていてもよい。
第２の実施形態では、蛍光発光部７０は、蛍光体ホイール７３及び回転駆動部７５を有しておらず、互いに異なる位置に固定された第１蛍光体７１及び第２蛍光体７２を有する。
このうち第１蛍光体７１は、第１偏光変換部３１及び光学部材４０を透過して＋Ｙ方向に進行する青色光ＬＢが入射する位置に設けられている。第１蛍光体７１のうち青色光ＬＢが入射する面は、Ｙ方向に垂直である。第１蛍光体７１は、位置が固定された、図示しない支持部材の表面に設けられていてもよい。
【0079】
また、第１光学面５１から第１蛍光体７１までの、ｐ偏光の青色光ＬＢの光路上には、入射した青色光ＬＢを互いに異なる偏光方向の光束に分離する第３光学面８１を有する第２偏光ビームスプリッタ８０が設けられている。第２偏光ビームスプリッタ８０は、透明な基板の一方の面（第３光学面８１）に、偏光ビームスプリッタとして機能する図示しない第３光学薄膜を蒸着等により形成したものである。ただし、これに限られず、第１偏光ビームスプリッタ５０と同様に、プリズムの１つの面に第３光学薄膜を形成したものを用いてもよい。第３光学面８１は、Ｚ方向に平行であり、かつ、ＸＹ平面に平行な断面が、Ｘ軸に対して＋１３５°（－４５°）の角度をなす。すなわち、第３光学面８１は、第２光学面６１と平行である。第２偏光ビームスプリッタ８０の第３光学面８１は、ｐ偏光の青色光ＬＢを透過させ、ｓ偏光の青色光ＬＢを反射させる。
【0080】
また、第３光学面８１は、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの波長域においては、反射率（透過率）が波長依存性を有するミラー（ダイクロイックミラー）として機能する。詳しくは、第３光学面８１は、緑色の波長帯域の緑色光ＬＧを透過させ、赤色の波長帯域の赤色光ＬＲを反射させる。
【0081】
第１光学面５１から第３光学面８１までの、ｐ偏光の青色光ＬＢの光路上には、第２偏光変換部３２（第２偏光変換手段）が設けられている。第２偏光変換部３２は、第１偏光変換部３１と同一の構成のものを用いてもよい。本実施形態の第２偏光変換部３２は、第１偏光変換部３１と同様、液晶素子である。第２偏光変換部３２は、第３光学面８１に入射する青色光ＬＢを、ｐ偏光及びｓ偏光の間で切り替える。第２偏光変換部３２による偏光の切り替えは、ＣＰＵ１１により制御される。よって、本実施形態のＣＰＵ１１は、第１偏光変換部３１を制御する第１制御手段、及び第２偏光変換部３２を制御する第２制御手段として機能する。
【0082】
第３光学面８１は、第２偏光変換部３２を透過して＋Ｙ方向に進行するｐ偏光を透過させて、第１蛍光体７１に導く。また、第３光学面８１は、第２偏光変換部３２を透過して＋Ｙ方向に進行するｓ偏光を、－Ｘ方向に反射させて、第２蛍光体７２に導く。すなわち、第２蛍光体７２は、第３光学面８１において－Ｘ方向に反射したｓ偏光の光路上に設けられている。第２蛍光体７２のうち青色光ＬＢが入射する面は、Ｘ方向に垂直である。第２蛍光体７２は、位置が固定された、図示しない支持部材の表面に設けられていてもよい。第２偏光ビームスプリッタ８０と第１蛍光体７１との間には、第１蛍光体７１に向かう青色光ＬＢを集光するレンズ群９１が設けられている。また、第２偏光ビームスプリッタ８０と第２蛍光体７２との間には、第２蛍光体７２に向かう青色光ＬＢを集光するレンズ群９５が設けられている。
【0083】
図１３は、第３の実施形態に係る光源装置１の、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢを出力する各フレーム期間における状態を示す図である。
本実施形態では、フレーム期間Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂのいずれにおいても、第１光源２１は青色光ＬＢを出射している状態（「ＯＮ」）とされる。
図１４は、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇにおける光源装置１の動作を示す図である。
図１５は、赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒにおける光源装置１の動作を示す図である。
図１４及び図１５では、レンズ群９１、９５、ＭＬＡ９２及びレンズ９３は省略されている。
本実施形態では、フレーム期間Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂのいずれにおいても、第１光源２１は青色光ＬＢを出射している状態（「ＯＮ」）とされる。
図１４は、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇにおける光源装置１の動作を示す図である。
図１５は、赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒにおける光源装置１の動作を示す図である。
図１４及び図１５では、レンズ群９１、９５、ＭＬＡ９２及びレンズ９３は省略されている。
【0084】
図１３に示すように、青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第１偏光変換部３１がＯＮ状態とされる。また、第２偏光変換部３２は、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態のいずれであってもよいが、電力消費を抑制する観点では、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態のうち、液晶素子への駆動電圧が小さくなる状態とすることが好ましい。フレーム期間Ｆｂにおける青色光ＬＢの光路は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0085】
図１３に示すように、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第１偏光変換部３１及び第２偏光変換部３２がいずれもＯＦＦ状態とされる。これにより、図１４に示すように、第１光源２１から出射されて＋Ｙ方向に進行するｐ偏光の青色光ＬＢは、第１偏光変換部３１、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１、ダイクロイックミラー６０の第２光学面６１、及び第２偏光変換部３２を透過し、ｐ偏光のまま第２偏光ビームスプリッタ８０の第３光学面８１に入射する。第３光学面８１は、入射したｐ偏光の青色光ＬＢを透過させて第１蛍光体７１に導く。第１蛍光体７１は、青色光ＬＢの入射に応じて緑色光ＬＧを発する。この緑色光ＬＧは、－Ｙ方向成分を有する方向に進行し、第２偏光ビームスプリッタ８０の第３光学面８１及び第２偏光変換部３２を透過してダイクロイックミラー６０の第２光学面６１に入射し、＋Ｘ方向成分を有する方向に反射される。この緑色光ＬＧは、光源装置１から出力されて画像投影部２に入射する。
【0086】
図１３に示すように、赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第１偏光変換部３１がＯＦＦ状態とされ、第２偏光変換部３２がＯＮ状態とされる。これにより、図１５に示すように、第１光源２１から出射されて＋Ｙ方向に進行するｐ偏光の青色光ＬＢは、第１偏光変換部３１、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１、ダイクロイックミラー６０の第２光学面６１を透過し、第２偏光変換部３２においてｓ偏光に変換される。このｓ偏光の青色光ＬＢは、第２偏光ビームスプリッタ８０の第３光学面８１において－Ｘ方向に反射され、第２蛍光体７２に入射する。第２蛍光体７２は、青色光ＬＢの入射に応じて赤色光ＬＲを発する。この赤色光ＬＲは、＋Ｘ方向成分を有する方向に進行し、第２偏光ビームスプリッタ８０の第３光学面８１で－Ｙ方向成分を有する方向に反射され、第２偏光変換部３２を透過してダイクロイックミラー６０の第２光学面６１に入射し、＋Ｘ方向成分を有する方向に再度反射される。この赤色光ＬＲは、光源装置１から出力されて画像投影部２に入射する。
【0087】
以上のように、第３の実施形態に係る光源装置１は、第１光学面５１により導かれたｐ偏光の光路上に設けられ、入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第３光学面８１を有する第２偏光ビームスプリッタ８０と、第１光学面５１から第３光学面８１までの、ｐ偏光の光路上に設けられた第２偏光変換部３２と、を備え、ＣＰＵ１１（第２制御手段）は、第３光学面８１に入射する青色光ＬＢが、ｓ偏光及びｐ偏光の間で切り替わるように第２偏光変換部３２を制御し、第３光学面８１は、第２偏光変換部３２から入射したｐ偏光を第１蛍光体７１に導き、第２偏光変換部３２から入射したｓ偏光を第２蛍光体７２に導く。これにより、回転する蛍光体ホイール７３を用いずに２色の蛍光（緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲ）を取り出して出力することができる。よって、蛍光体ホイール７３の回転によって生じる動作音、振動、及び塵などを抑制することができる。また、動作する部品が低減されるため、光源装置１の構成を簡素化することができ、外部からの衝撃に対する耐性を向上させることができる。
【0088】
［変形例］
次に、上記の実施形態の変形例１～３について説明する。変形例１～３のうちの任意の２つ、又は全てを組み合わせてもよい。
次に、上記の実施形態の変形例１～３について説明する。変形例１～３のうちの任意の２つ、又は全てを組み合わせてもよい。
【0089】
（変形例１）
図１６は、変形例１に係る光源装置１の構成及び動作を示す図である。
図１６に示す光源装置１は、第１の実施形態に係る光源装置１にミラー９６を追加した構成を有し、その他の点は第１の実施形態の構成と同様である。ミラー９６は、蛍光発光部７０で反射した青色光ＬＢ（青色反射光ＬＢｒｅｆ）のうち、第１光学面５１により－Ｘ方向に反射された一部（青色反射光ＬＢｒｅｆのうちｓ偏光成分）が入射する位置に設けられている。ミラー９６は、入射した青色反射光ＬＢｒｅｆの当該ミラー９６による反射光が、第１光学面５１で再度反射して蛍光発光部７０（フレーム期間Ｆｇでは第１蛍光体７１、フレーム期間Ｆｒでは第２蛍光体７２）に再入射する向きに設けられている。図１６に示す例では、ミラー９６の光反射面は、Ｘ方向に垂直である。
なお、変形例１は、第２の実施形態又は第３の実施形態と組み合わせてもよい。
図１６は、変形例１に係る光源装置１の構成及び動作を示す図である。
図１６に示す光源装置１は、第１の実施形態に係る光源装置１にミラー９６を追加した構成を有し、その他の点は第１の実施形態の構成と同様である。ミラー９６は、蛍光発光部７０で反射した青色光ＬＢ（青色反射光ＬＢｒｅｆ）のうち、第１光学面５１により－Ｘ方向に反射された一部（青色反射光ＬＢｒｅｆのうちｓ偏光成分）が入射する位置に設けられている。ミラー９６は、入射した青色反射光ＬＢｒｅｆの当該ミラー９６による反射光が、第１光学面５１で再度反射して蛍光発光部７０（フレーム期間Ｆｇでは第１蛍光体７１、フレーム期間Ｆｒでは第２蛍光体７２）に再入射する向きに設けられている。図１６に示す例では、ミラー９６の光反射面は、Ｘ方向に垂直である。
なお、変形例１は、第２の実施形態又は第３の実施形態と組み合わせてもよい。
【0090】
変形例１の構成によれば、蛍光発光部７０で反射した青色光ＬＢの一部を再び蛍光発光部７０に入射させて、蛍光の励起に用いることができる。よって、蛍光の発生効率を高めることができる。
【0091】
（変形例２）
変形例２に係る光源装置１は、第１光源２１、光学部材４０及び蛍光発光部７０の位置関係が第１の実施形態と異なり、その他の点は第１の実施形態と同様である。
変形例２に係る光源装置１は、第１光源２１、光学部材４０及び蛍光発光部７０の位置関係が第１の実施形態と異なり、その他の点は第１の実施形態と同様である。
【0092】
図１７は、変形例２に係る光源装置１の構成、及び青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂにおける動作を示す図である。
図１８は、変形例２に係る光源装置１の構成、及び緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇにおける動作を示す図である。
図１７及び図１８に示すように、変形例２に係る光源装置１は、第１光源２１が、光学部材４０の－Ｘ方向側の位置に設けられている。また、第１光源２１は、ｓ偏光の青色光ＬＢを＋Ｘ方向に出射する。また、第１光源２１及び蛍光発光部７０が、第１光学面５１を通り当該第１光学面５１に平行な第１仮想平面Ｓ１に対して同じ側に位置する。
図１８は、変形例２に係る光源装置１の構成、及び緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇにおける動作を示す図である。
図１７及び図１８に示すように、変形例２に係る光源装置１は、第１光源２１が、光学部材４０の－Ｘ方向側の位置に設けられている。また、第１光源２１は、ｓ偏光の青色光ＬＢを＋Ｘ方向に出射する。また、第１光源２１及び蛍光発光部７０が、第１光学面５１を通り当該第１光学面５１に平行な第１仮想平面Ｓ１に対して同じ側に位置する。
【0093】
図１７に示すように、青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第１偏光変換部３１がＯＮ状態とされる。第１光源２１から出射されたｓ偏光の青色光ＬＢは、第１偏光変換部３１によりｐ偏光に変換される。このｐ偏光は、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１、及びダイクロイックミラー６０の第２光学面６１を透過して＋Ｘ方向に進行し、光源装置１から出力されて画像投影部２に入射する。
【0094】
図１８に示すように、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇでは、ＣＰＵ１１による制御下で、第１偏光変換部３１がＯＦＦ状態とされる。これにより、第１光源２１から出射されたｓ偏光の青色光ＬＢは、ｓ偏光のまま第１偏光変換部３１を透過する。このｓ偏光の青色光ＬＢは、第１偏光ビームスプリッタ５０の第１光学面５１で＋Ｙ方向に反射し、蛍光発光部７０の第１蛍光体７１に入射する。青色光ＬＢの入射に応じて第１蛍光体７１が発する緑色光ＬＧの光路は、第１の実施形態の図８と同一である。また、第１蛍光体７１で反射した青色光ＬＢ（青色反射光ＬＢｒｅｆ）の光路も、第１の実施形態の図８と同一である。よって、本変形例においても、青色反射光ＬＢｒｅｆは、緑色光ＬＧとは異なる方向に進行するため、緑色光ＬＧと青色光ＬＢ（青色反射光ＬＢｒｅｆ）とが混合、混色されて所望の色の光が出力されない問題の発生が抑制される。
【0095】
赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒにおける光源装置１の状態及び動作は、蛍光体ホイール７３への青色光ＬＢの入射位置が第２蛍光体７２である点を除いて、フレーム期間Ｆｇにおける光源装置１の状態及び動作と同様である。
【0096】
本変形例では、第１光学面５１を介して蛍光発光部７０に導かれる直線偏光のうち、蛍光発光部７０を反射した直後の直線偏光はｓ偏光である。よって、本変形例では、ｓ偏光が「第２直線偏光」に相当し、ｐ偏光が「第１直線偏光」に相当する。
【0097】
なお、上記では、第１光源２１がｓ偏光を出射する場合を例に挙げて説明したが、第１光源２１がｐ偏光を出射する構成としてもよい。この場合には、青色光ＬＢを出力するフレーム期間Ｆｂにおいて第１偏光変換部３１をＯＦＦ状態とし、緑色光ＬＧを出力するフレーム期間Ｆｇ、及び赤色光ＬＲを出力するフレーム期間Ｆｒにおいて第１偏光変換部３１をＯＮ状態とすればよい。
【0098】
変形例２は、第２の実施形態又は第３の実施形態と組み合わせてもよい。第２の実施形態と組み合わせる場合には、例えば、第１光学面５１に赤色光ＬＲを反射させる機能を持たせ、第１光学面５１の－Ｙ方向側に第２光源２２を配置する構成としてもよい。これにより、第２光源２２から出射されて＋Ｙ方向に進行する赤色光ＬＲを、＋Ｘ方向に反射させて出力することができる。
【0099】
以上のように、変形例２における第１光源２１及び蛍光発光部７０は、第１光学面５１を通り第１光学面５１に平行な第１仮想平面Ｓ１に対して同じ側に位置し、第１光学面５１は、青色光ＬＢのうちｐ偏光（第１直線偏光）を透過させて＋Ｘ方向に導き、青色光ＬＢのうちｓ偏光（第２直線偏光）を反射させて＋Ｙ方向に導く。これにより、コンパクトな構成の光源装置１を実現することができる。
【0100】
（変形例３）
図１９は、変形例３に係る光源装置１の構成及び動作を示す図である。
図１９に示す光源装置１は、第１偏光ビームスプリッタ５０及びダイクロイックミラー６０がプレート状である点で第１の実施形態と異なり、その他の点は第１の実施形態と同様である。プレート状の第１偏光ビームスプリッタ５０は、透明な基板の一方の面（第１光学面５１）に、偏光ビームスプリッタとして機能する第１光学薄膜を蒸着等により形成したものである。また、プレート状のダイクロイックミラー６０は、透明な基板の一方の面（第２光学面６１）に、反射率（透過率）が波長依存性を有するミラーとして機能する第２光学薄膜を蒸着等により形成したものである。このようなプレート状の第１偏光ビームスプリッタ５０及びダイクロイックミラー６０を、第１光学面５１及び第２光学面６１が互いに垂直に交差する位置関係で配置することで、上記実施形態の光学部材４０と同様の作用を奏する光学部材が得られる。
なお、変形例１は、第２の実施形態又は第３の実施形態と組み合わせてもよい。
図１９は、変形例３に係る光源装置１の構成及び動作を示す図である。
図１９に示す光源装置１は、第１偏光ビームスプリッタ５０及びダイクロイックミラー６０がプレート状である点で第１の実施形態と異なり、その他の点は第１の実施形態と同様である。プレート状の第１偏光ビームスプリッタ５０は、透明な基板の一方の面（第１光学面５１）に、偏光ビームスプリッタとして機能する第１光学薄膜を蒸着等により形成したものである。また、プレート状のダイクロイックミラー６０は、透明な基板の一方の面（第２光学面６１）に、反射率（透過率）が波長依存性を有するミラーとして機能する第２光学薄膜を蒸着等により形成したものである。このようなプレート状の第１偏光ビームスプリッタ５０及びダイクロイックミラー６０を、第１光学面５１及び第２光学面６１が互いに垂直に交差する位置関係で配置することで、上記実施形態の光学部材４０と同様の作用を奏する光学部材が得られる。
なお、変形例１は、第２の実施形態又は第３の実施形態と組み合わせてもよい。
【0101】
（変形例４）
上述の第１の実施形態～第３の実施形態、及び変形例１～変形例３では、第１光源２１から出射された直線偏光の偏光方向を第１偏光変換部３１によって切り替えることで、第１光学面５１に入射する青色光ＬＢをｐ偏光及びｓ偏光の間で切り替えた。この構成に代えて、本変形例では、第１偏光変換部３１を省略し、第１光源２１が、ｓ偏光及びｐ偏光を、第１光学面５１への入射期間が相補的となるように出射する構成とする。詳しくは、第１光源２１は、ｐ偏光を出射するｐ偏光副光源、及びｓ偏光を出射するｓ偏光副光源を有し、ｓ偏光副光源からのｓ偏光、及びｐ偏光副光源からのｐ偏光を、第１光学面５１への入射期間が相補的となるように第１光学面５１に入射させる。これにより、第１偏光変換部３１を用いずに、第１光学面５１に入射する青色光ＬＢの偏光方向を切り替えることができる。
上述の第１の実施形態～第３の実施形態、及び変形例１～変形例３では、第１光源２１から出射された直線偏光の偏光方向を第１偏光変換部３１によって切り替えることで、第１光学面５１に入射する青色光ＬＢをｐ偏光及びｓ偏光の間で切り替えた。この構成に代えて、本変形例では、第１偏光変換部３１を省略し、第１光源２１が、ｓ偏光及びｐ偏光を、第１光学面５１への入射期間が相補的となるように出射する構成とする。詳しくは、第１光源２１は、ｐ偏光を出射するｐ偏光副光源、及びｓ偏光を出射するｓ偏光副光源を有し、ｓ偏光副光源からのｓ偏光、及びｐ偏光副光源からのｐ偏光を、第１光学面５１への入射期間が相補的となるように第１光学面５１に入射させる。これにより、第１偏光変換部３１を用いずに、第１光学面５１に入射する青色光ＬＢの偏光方向を切り替えることができる。
【0102】
ｐ偏光副光源は、第１の実施形態の第１光源２１と同一の構成とすることができる。ｓ偏光副光源は、例えば、ｐ偏光副光源を出射光の光軸の回りで９０°回転させた構成とすることができる。
第１光源２１は、ｓ偏光副光源及びｐ偏光副光源から出射された青色光ＬＢを共通の光路に導く光学系を有する。当該光学系の構成は、特には限られないが、例えば、ｓ偏光副光源から出射されたｓ偏光を反射させて第１光学面５１に導き、かつ、ｐ偏光副光源から出射されたｐ偏光を透過させて第１光学面５１に導く偏光ビームスプリッタを有する構成とすることができる。
第１光源２１は、ｓ偏光副光源及びｐ偏光副光源から出射された青色光ＬＢを共通の光路に導く光学系を有する。当該光学系の構成は、特には限られないが、例えば、ｓ偏光副光源から出射されたｓ偏光を反射させて第１光学面５１に導き、かつ、ｐ偏光副光源から出射されたｐ偏光を透過させて第１光学面５１に導く偏光ビームスプリッタを有する構成とすることができる。
【0103】
第１光源２１が、ｐ偏光副光源からのｐ偏光、及びｓ偏光副光源からのｓ偏光を、第１光学面５１への入射期間が相補的となるように第１光学面５１に入射させる方法としては、ｐ偏光副光源の発光期間においてｓ偏光副光源の発光を停止させ、ｓ偏光副光源の発光期間においてｐ偏光副光源の発光を停止させる方法を用いることができる。あるいは、ｐ偏光副光源及びｓ偏光副光源をともに発光させ、ある期間においてｐ偏光副光源からのｐ偏光のみを遮光し、上記のある期間を除いた期間においてｓ偏光副光源からのｓ偏光のみを遮光してもよい。
【0104】
［その他］
なお、上記実施形態における記述は、本発明に係る光源装置及び投影装置の一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、光源装置１は、プロジェクタ１００（投影装置）以外の機器に組み込まれて用いられてもよい。
なお、上記実施形態における記述は、本発明に係る光源装置及び投影装置の一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、光源装置１は、プロジェクタ１００（投影装置）以外の機器に組み込まれて用いられてもよい。
【0105】
また、光源装置１が出力する光の色は、青、緑及び赤に限られない。また、光源装置１が出力する光の色の数は、３色に限られず、２色又は４色以上であってもよい。すなわち、光源装置１は、互いに異なる少なくとも２色の光を出力するものであってもよい。
【0106】
また、第１光源２１が直線偏光を出力する構成を例示したが、これに限られず、光源が出射した光を、偏光板等の偏光選択手段に通して直線偏光を取り出してもよい。
【0107】
また、光源装置１は、第１光源２１及び／又は第２光源２２から出射された光を第１光学面５１に導く図示しない光学系をさらに備えていてもよい。例えば、第１光源２１及び／又は第２光源２２から出射された光がミラー等により１回以上反射した後に第１光学面５１に入射する構成としてもよい。また、例えば、青色光ＬＢが、プロジェクタ１００の外部に設けられた第１光源２１から光ファイバーにより導かれて第１光学面５１に入射する構成としてもよい。
【0108】
また、上記実施形態における光源装置１及びプロジェクタ１００の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
【0109】
本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面を有する第１偏光ビームスプリッタと、
第１光源から出射され、前記第１光学面を介して蛍光発光手段に入射した入射光のうち、前記蛍光発光手段で反射した光と、前記入射光に応じて前記蛍光発光手段が発した蛍光とを、それぞれ異なる方向に導く第２光学面であって、前記第１光学面と交差する第２光学面を有するダイクロイックミラーと、
を備えることを特徴とする光源装置。
＜請求項２＞
前記第１光学面は、前記第１光源から出射されて前記第１光学面に入射する第１波長帯域の第１の光のうち、第１直線偏光を第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第１直線偏光に対して偏光方向が直交する第２直線偏光を、前記第１方向とは異なる第２方向に導いて前記蛍光発光手段に入射させ、
前記第２光学面は、前記第１の光の入射に応じて前記蛍光発光手段が発した前記蛍光の少なくとも一部を前記第１方向に導き、前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光を、前記第１方向とは異なる方向に導く
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
＜請求項３＞
前記第１光源から前記第１光学面までの、前記第１の光の光路上に設けられた第１偏光変換手段と、
前記第１光学面に入射する前記第１の光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第１偏光変換手段を制御する第１制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
＜請求項４＞
前記蛍光発光手段は、
前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の第２の光を発する第１蛍光体と、
前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域及び前記第２波長帯域とは異なる第３波長帯域の第３の光を発する第２蛍光体と、
を有し、
前記第２光学面は、前記第１蛍光体が発した前記第２の光、及び前記第２蛍光体が発した前記第３の光を前記第１方向に導く
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
＜請求項５＞
前記蛍光発光手段は、
前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体が設けられた回転体を有し、
前記回転体の回転に応じて、前記第１の光が前記第１蛍光体に入射する期間には前記第１蛍光体により前記第２の光を発し、前記第１の光が前記第２蛍光体に入射する期間には前記第２蛍光体により前記第３の光を発する
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
＜請求項６＞
前記第１光学面により導かれた前記第２直線偏光の光路上に設けられ、入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第３光学面を有する第２偏光ビームスプリッタと、
前記第１光学面から前記第３光学面までの、前記第２直線偏光の光路上に設けられた第２偏光変換手段と、
前記第３光学面に入射する光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第２偏光変換手段を制御する第２制御手段と、
を備え、
前記第３光学面は、前記第２偏光変換手段から入射した前記第２直線偏光を、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体のうちの一方に導き、前記第２偏光変換手段から入射した前記第１直線偏光を、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体のうちの他方に導く
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
＜請求項７＞
前記第１光源及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面を挟んで反対側に位置し、
前記第１光学面は、前記第１の光のうち前記第１直線偏光を反射させて第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第２直線偏光を透過させて前記第２方向に導く
ことを特徴とする請求項２～６のいずれか一項に記載の光源装置。
＜請求項８＞
前記第１光源及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面に対して同じ側に位置し、
前記第１光学面は、前記第１の光のうち前記第１直線偏光を透過させて第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第２直線偏光を反射させて前記第２方向に導く
ことを特徴とする請求項２～６のいずれか一項に記載の光源装置。
＜請求項９＞
前記蛍光発光手段は、前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の第２の光を発し、
前記第１波長帯域及び前記第２波長帯域とは異なる第３波長帯域の第４の光を出射する第２光源をさらに備え、
前記第２光学面は、前記蛍光発光手段が発した前記第２の光、及び前記第２光源が出射した前記第４の光を前記第１方向に導く
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
＜請求項１０＞
前記第１光源、前記第２光源、及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面、及び前記第２光学面を通り前記第２光学面に平行な第２仮想平面によって区分される４つの空間のうち、互いに異なる空間に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
＜請求項１１＞
前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光のうち、前記第１光学面を介して導かれた一部が入射するミラーを備え、
前記ミラーは、入射した前記第１の光の当該ミラーによる反射光が、前記第１光学面を介して前記蛍光発光手段に再入射する向きに設けられている
ことを特徴とする請求項２～１０のいずれか一項に記載の光源装置。
＜請求項１２＞
前記第２光学面は、前記第１光学面に対して垂直であることを特徴とする請求項２～１１のいずれか一項に記載の光源装置。
＜請求項１３＞
請求項１～１２のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出力された光を利用して画像を投影する画像投影部と、
を備えることを特徴とする投影装置。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第１光学面を有する第１偏光ビームスプリッタと、
第１光源から出射され、前記第１光学面を介して蛍光発光手段に入射した入射光のうち、前記蛍光発光手段で反射した光と、前記入射光に応じて前記蛍光発光手段が発した蛍光とを、それぞれ異なる方向に導く第２光学面であって、前記第１光学面と交差する第２光学面を有するダイクロイックミラーと、
を備えることを特徴とする光源装置。
＜請求項２＞
前記第１光学面は、前記第１光源から出射されて前記第１光学面に入射する第１波長帯域の第１の光のうち、第１直線偏光を第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第１直線偏光に対して偏光方向が直交する第２直線偏光を、前記第１方向とは異なる第２方向に導いて前記蛍光発光手段に入射させ、
前記第２光学面は、前記第１の光の入射に応じて前記蛍光発光手段が発した前記蛍光の少なくとも一部を前記第１方向に導き、前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光を、前記第１方向とは異なる方向に導く
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
＜請求項３＞
前記第１光源から前記第１光学面までの、前記第１の光の光路上に設けられた第１偏光変換手段と、
前記第１光学面に入射する前記第１の光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第１偏光変換手段を制御する第１制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
＜請求項４＞
前記蛍光発光手段は、
前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の第２の光を発する第１蛍光体と、
前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域及び前記第２波長帯域とは異なる第３波長帯域の第３の光を発する第２蛍光体と、
を有し、
前記第２光学面は、前記第１蛍光体が発した前記第２の光、及び前記第２蛍光体が発した前記第３の光を前記第１方向に導く
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
＜請求項５＞
前記蛍光発光手段は、
前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体が設けられた回転体を有し、
前記回転体の回転に応じて、前記第１の光が前記第１蛍光体に入射する期間には前記第１蛍光体により前記第２の光を発し、前記第１の光が前記第２蛍光体に入射する期間には前記第２蛍光体により前記第３の光を発する
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
＜請求項６＞
前記第１光学面により導かれた前記第２直線偏光の光路上に設けられ、入射した光を互いに異なる偏光方向の光束に分離する第３光学面を有する第２偏光ビームスプリッタと、
前記第１光学面から前記第３光学面までの、前記第２直線偏光の光路上に設けられた第２偏光変換手段と、
前記第３光学面に入射する光が、前記第１直線偏光及び前記第２直線偏光の間で切り替わるように前記第２偏光変換手段を制御する第２制御手段と、
を備え、
前記第３光学面は、前記第２偏光変換手段から入射した前記第２直線偏光を、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体のうちの一方に導き、前記第２偏光変換手段から入射した前記第１直線偏光を、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体のうちの他方に導く
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
＜請求項７＞
前記第１光源及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面を挟んで反対側に位置し、
前記第１光学面は、前記第１の光のうち前記第１直線偏光を反射させて第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第２直線偏光を透過させて前記第２方向に導く
ことを特徴とする請求項２～６のいずれか一項に記載の光源装置。
＜請求項８＞
前記第１光源及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面に対して同じ側に位置し、
前記第１光学面は、前記第１の光のうち前記第１直線偏光を透過させて第１方向に導き、前記第１の光のうち前記第２直線偏光を反射させて前記第２方向に導く
ことを特徴とする請求項２～６のいずれか一項に記載の光源装置。
＜請求項９＞
前記蛍光発光手段は、前記第１の光の入射に応じて、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の第２の光を発し、
前記第１波長帯域及び前記第２波長帯域とは異なる第３波長帯域の第４の光を出射する第２光源をさらに備え、
前記第２光学面は、前記蛍光発光手段が発した前記第２の光、及び前記第２光源が出射した前記第４の光を前記第１方向に導く
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光源装置。
＜請求項１０＞
前記第１光源、前記第２光源、及び前記蛍光発光手段は、前記第１光学面を通り前記第１光学面に平行な第１仮想平面、及び前記第２光学面を通り前記第２光学面に平行な第２仮想平面によって区分される４つの空間のうち、互いに異なる空間に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
＜請求項１１＞
前記蛍光発光手段で反射した前記第１の光のうち、前記第１光学面を介して導かれた一部が入射するミラーを備え、
前記ミラーは、入射した前記第１の光の当該ミラーによる反射光が、前記第１光学面を介して前記蛍光発光手段に再入射する向きに設けられている
ことを特徴とする請求項２～１０のいずれか一項に記載の光源装置。
＜請求項１２＞
前記第２光学面は、前記第１光学面に対して垂直であることを特徴とする請求項２～１１のいずれか一項に記載の光源装置。
＜請求項１３＞
請求項１～１２のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出力された光を利用して画像を投影する画像投影部と、
を備えることを特徴とする投影装置。
【符号の説明】
【0110】
１ 光源装置
２ 画像投影部
１１ ＣＰＵ（第１制御手段、第２制御手段）
１２ ＲＡＭ
１３ 記憶部
１３１ プログラム
２１ 第１光源
２２ 第２光源
３１ 第１偏光変換部（第１偏光変換手段）
３２ 第２偏光変換部（第２偏光変換手段）
４０ 光学部材
５０ 第１偏光ビームスプリッタ
５１ 第１光学面
６０ ダイクロイックミラー
６１ 第２光学面
７０ 蛍光発光部（蛍光発光手段）
７１ 第１蛍光体
７２ 第２蛍光体
７３ 蛍光体ホイール（回転体）
７４ 回転軸
７５ 回転駆動部
８０ 第２偏光ビームスプリッタ
８１ 第３光学面
９１、９４、９５ レンズ群
９２ ＭＬＡ
９３ レンズ
９６ ミラー
１００ プロジェクタ（投影装置）
１０１ 照射ミラー
１０２ 表示素子
１０３ 投影レンズ群
１０４ レンズ駆動部
１０５ 操作受付部
１０６ 通信部
１０７ バス
Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂ フレーム期間
ＬＢ 青色光（第１の光）
ＬＢｒｅｆ 青色反射光
ＬＧ 緑色光（蛍光、第２の光）
ＬＲ 赤色光（蛍光、第３の光、第４の光）
Ｐ１～Ｐ４ プリズム
Ｓ１ 第１仮想平面
Ｓ２ 第２仮想平面
２ 画像投影部
１１ ＣＰＵ（第１制御手段、第２制御手段）
１２ ＲＡＭ
１３ 記憶部
１３１ プログラム
２１ 第１光源
２２ 第２光源
３１ 第１偏光変換部（第１偏光変換手段）
３２ 第２偏光変換部（第２偏光変換手段）
４０ 光学部材
５０ 第１偏光ビームスプリッタ
５１ 第１光学面
６０ ダイクロイックミラー
６１ 第２光学面
７０ 蛍光発光部（蛍光発光手段）
７１ 第１蛍光体
７２ 第２蛍光体
７３ 蛍光体ホイール（回転体）
７４ 回転軸
７５ 回転駆動部
８０ 第２偏光ビームスプリッタ
８１ 第３光学面
９１、９４、９５ レンズ群
９２ ＭＬＡ
９３ レンズ
９６ ミラー
１００ プロジェクタ（投影装置）
１０１ 照射ミラー
１０２ 表示素子
１０３ 投影レンズ群
１０４ レンズ駆動部
１０５ 操作受付部
１０６ 通信部
１０７ バス
Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂ フレーム期間
ＬＢ 青色光（第１の光）
ＬＢｒｅｆ 青色反射光
ＬＧ 緑色光（蛍光、第２の光）
ＬＲ 赤色光（蛍光、第３の光、第４の光）
Ｐ１～Ｐ４ プリズム
Ｓ１ 第１仮想平面
Ｓ２ 第２仮想平面
【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】
【図19】