JP2019200280A - 光源装置および画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長変換素子を用いて高い光利用効率を実現可能な光源装置を提供する。
【解決手段】光源装置１００は、第１の光を発する発光素子１０１と、第１の光のうち一部を該第１の光とは波長域が異なる第２の光に変換し、該第２の光と第１の光のうち第２の光に変換されなかった非変換光とを出射する波長変換素子１０５と、発光素子からの第１の光を波長変換素子に入射させ、波長変換素子からの第２の光と非変換光を発光素子の方向とは異なる方向に進ませる光学素子１０３とを有する。波長変換素子は、第２の光と非変換光とを直線偏光として出射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像投射装置（プロジェクタ）に好適な光源装置に関する。

プロジェクタの光源装置として、特許文献１にて開示されているように、発光素子からの光を波長変換する波長変換素子を含むものが使用されている。波長変換素子としては、広帯域の蛍光スペクトルを有する有機蛍光体が用いられている。

特許文献１にて開示された光源装置では、蛍光体からは無偏光光である蛍光光が出射する。このため、液晶パネル等の偏光を利用した光変調素子により光源装置からの光を変調するプロジェクタでは、光源装置から光変調素子との間の照明光学系内に、無偏光光を直線偏光に変換する偏光変換素子を設ける必要がある。

特開２０１５−１０６１３０号公報

しかしながら、偏光変換素子を設けることにより、それを配置するためのスペースが必要となり、照明光学系が大型化する。また、照明光学系のＥｔｅｎｄｕｅが小さくなり、光利用効率（照明効率）が低下する。

本発明は、波長変換素子を用いて高い光利用効率を実現可能な光源装置を提供する。

本発明の一側面としての光源装置は、第１の光を発する発光素子と、第１の光のうち一部を該第１の光とは波長域が異なる第２の光に変換し、該第２の光と第１の光のうち第２の光に変換されなかった非変換光とを出射する波長変換素子と、発光素子からの第１の光を波長変換素子に入射させ、波長変換素子からの第２の光と非変換光を発光素子の方向とは異なる方向に進ませる光学素子とを有する。波長変換素子は、第２の光と非変換光とを直線偏光として出射することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての光源装置は、第１の光を発する発光素子と、第１の光を該第１の光とは波長域が異なり、かつ互いに波長域が異なる第２の光、第３の光および第４の光に変換する波長変換素子と、発光素子からの第１の光を波長変換素子に入射させ、波長変換素子からの第２、第３および第４の光を発光素子とは異なる方向に進ませる光学素子とを有する。波長変換素子は、第２、第３および第４の光を直線偏光として出射することを特徴とする。

なお、上記いずれかの光源装置と、該光源装置からの光を変調する光変調素子とを有し、該光変調素子からの画像光を被投射面に投射する画像投射装置も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、偏光変換素子を設ける必要をなくすことができるとともに、光利用効率が高い光源装置を実現することができる。

本発明の実施例１である光源装置の構成を示す図。 実施例１におけるダイクロイックＰＢＳの特性を示す図。 実施例１における波長変換素子の構成を示す図。 本発明の実施例２である光源装置の構成を示す図。 実施例２におけるダイクロイックＰＢＳの特性を示す図。 本発明の実施例３における波長変換素子の構成を示す図。 本発明の実施例４における波長変換素子の構成を示す図。 実施例４における量子ロッドの配置を示す図。 本発明の実施例５における波長変換素子の構成を示す図。 本発明の実施例６である光源装置の構成を示す図。 本発明の実施例８である光源装置の構成を示す図。 本発明の実施例９である光源装置の構成を示す図。 実施例９における蛍光のスペクトルを示す図。 本発明の実施例１０である光源装置の構成を示す図。 実施例１０における量子ロッドの配置を示す図。 本発明の実施例１１である光源装置の構成を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１である光源装置（光源ユニット）１００の構成を示す。光源１０１は、直線偏光であるレーザ光を発する複数の発光素子としての青色レーザダイオードを含む。光源１０１からの励起光（第１の光）は、コリメート光学系１０２で平行光に変換され、光学素子としてのダイクロイックＰＢＳ１０３で反射され、集光光学系１０４によって波長変換素子１０５に照射される。本実施例では、光源１０１の発光素子として青色レーザダイオードを用いるが、青色の直線偏光を発する発光素子であれば、レーザダイオード以外の発光素子であってもよい。

図２（ａ）は、ダイクロイックＰＢＳ１０３のＰ偏光およびＳ偏光に対する光学特性を示す。横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は反射率（透過率）を示している。ダイクロＰＢＳ１０３は、青光に対してはＳ偏光を反射してＰ偏光を透過する偏光分離特性を有し、さらに青光以外の緑光と赤光を透過するダイクロイック特性も有する。光源１０１からの励起光は、Ｓ偏光としてダイクロＰＢＳ１０３に入射して反射される。

図３は、波長変換素子１０５の構成を示す。波長変換素子１０５は、励起光の入射側から順に、波長変換層（波長変換部）１０５１、ダイクロイックミラー１０５２、１／４波長板（偏光回転部）１０５３および基板としての反射拡散板（反射部）１０５４により構成されている。波長変換層１０５１は、量子ロッドを含んだ波長変換材料により形成されており、励起光のうちＳ偏光成分のみを吸収して波長変換してＳ偏光の蛍光光である黄光（赤光と緑光）を放出する。すなわち、量子ロッドは、Ｓ偏光を維持したまま励起光の一部を波長変換して蛍光光（第２の光）を生成する。ダイクロイックミラー１０５２は、青光を透過して赤光と緑光を反射する。

波長変換層１０５１からダイクロイックＰＢＳ１０３に向かうＳ偏光としての蛍光光は、集光光学系１０４およびダイクロイックＰＢＳ１０３を透過して光源ユニット１００外に進む（出射する）。光源ユニット外には、後述するプロジェクタの照明光学系が設けられている。また、波長変換層１０５１から１／４波長板１０５３を通過してダイクロイックミラー１０５２に向かった蛍光光は、ダイクロイックミラー１０５２で反射され、波長変換層１０５１を通過し、集光光学系１０４およびダイクロイックＰＢＳ１０３を透過して光源ユニット１００外に進む。

一方、波長変換層１０５１において波長変換されなかった励起光（以下、非変換光という）は、ダイクロイックミラー１０５２を透過して１／４波長板１０５３を通過し、反射板１０５４で反射され、再度、１／４波長板１０５３を通過してダイクロイックミラー１０５２を透過し、波長変換層１０５１に入射する。この際、非変換光は、１／４波長板１０５３を２度通ることによりその偏光方向が９０度回転されてＰ偏光となる。このため、該非変換光は、波長変換層１０５１にて波長変換されることなくそこから出射し、集光光学系１０４およびダイクロイックＰＢＳ１０３を透過して光源ユニット１００外に進む。ダイクロイックＰＢＳ１０３は青色のＰ偏光を透過するため、この非変換光も光源ユニット１００外に進む。

反射板１０５４は、単なる反射ミラーでもよいが、非変換光の偏光状態が保たれるのであれば反射拡散板として非変換光を拡散させてもよい。

以上の構成により、蛍光光と非変換光のいずれをも直線偏光（Ｓ偏光とＰ偏光）として出射することができる光源ユニットが実現される。

なお、上述したＳ偏光とＰ偏光はそれぞれ、Ｐ偏光とＳ偏光であってもよい。すなわち、図２（ｂ）に示す光学特性（横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率）を有するダイクロイックＰＢＳ１０３を用いてもよい。この場合、光源１０１からの励起光はＰ偏光としてダイクロイックＰＢＳ１０３に入射して反射される。波長変換層１０５１は、励起光のうちＰ偏光成分のみを吸収して波長変換してＰ偏光の蛍光光を放出する。

また、本実施例では、励起光の偏光方向と同じ偏光方向の蛍光光を発生させるために量子ロッドを用いているが、微細な構造に起因して同様の作用が得られる素子であれば、量子ロッド以外の素子であってもよい。このことは、後述する他の実施例でも同じである。

さらに、波長変換素子１０５の基板は、モータにより回転駆動される回転ホイールであってもよい。このことも、後述する他の実施例でも同じである。

図４は、本発明の実施例２である光源ユニット１００Ａの構成を示す。本実施例は、光源（発光素子）１０１からの励起光は光学素子としてのダイクロイックＰＢＳ２０１を透過する一方、波長変換素子１０５からの蛍光光および非変換光がダイクロイックＰＢＳ２０１で反射されて光源ユニット外に出射する構成を有する。

ダイクロイックＰＢＳ２０１は、図５（ａ）に示す光学特性を有する。横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は反射率を示している。ダイクロイックＰＢＳ２０１は、光源１０１からのＰ偏光である励起光をダイクロイックＰＢＳ２０１を透過させて波長変換素子１０５に入射させる。波長変換素子１０５は、実施例１とは異なり、Ｐ偏光の蛍光光を量子ロッドにより発生させるとともに、非変換光をＳ偏光として出射する。これらの蛍光光と非変換光は、ダイクロイックＰＢＳ１０３により反射されて光源ユニット１００Ａ外に進む。

以上の構成により、蛍光光と非変換光のいずれをも直線偏光（Ｐ偏光とＳ偏光）として出射することができる光源ユニットが実現される。

なお、上述したＰ偏光とＳ偏光はそれぞれ、Ｓ偏光とＰ偏光であってもよい。すなわち、図５（ｂ）に示す光学特性（横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率）を有するダイクロイックＰＢＳ２０１を用いてもよい。この場合、光源１０１からの励起光はＳ偏光としてダイクロイックＰＢＳ２０１に入射して反射される。波長変換層１０５１は、励起光のうちＳ偏光成分のみを吸収して波長変換してＳ偏光の蛍光光を放出する。蛍光光および非変換光（青色のＰ偏光）は、ダイクロイックＰＢＳ１０３を透過する。

図６は、本発明の実施例３である光源ユニットに用いられる波長変換素子１０５Ａの構成を示す。波長変換素子１０５Ａ以外の光源ユニットの構成は、実施例１（図１）と同じである。

波長変換素子１０５Ａは、励起光の入射側から順に、波長変換層３０１、ダイクロイックミラー１０５２、１／４波長板１０５３および反射拡散板１０５４により構成されている。波長変換層３０１は、量子ロッドを含む波長変換材料により形成され、入射した励起光のうちＰ偏光成分を吸収して波長変換してＰ偏光である蛍光光を放出する。

励起光のうちＳ偏光成分は、波長変換層３０１にて波長変換されずにダイクロイックミラー１０５２を透過して１／４波長板１０５３を通過し、反射拡散板１０５４で反射および拡散される。この反射および拡散された非変換光は、再度、１／４波長板１０５３を通過し、ダイクロイックミラー１０５２を透過して波長変換層３０１に入射する。非変換光は、１／４波長板を２度通ることによってＰ偏光に変換されるため、その一部が再度、波長変換層１０５１に入射することで波長変換される。その結果、Ｐ偏光の蛍光光が発生し、該蛍光光はダイクロイックＰＢＳ１０３を透過して光源ユニット外に進む。

また、Ｐ偏光に変換された非変換光のうち再度の波長変換層１０５１への入射によっても波長変換されなかった非変換光は、ダイクロイックＰＢＳ１０３を通過して光源ユニット外に進む。

以上の構成により、蛍光光と非変換光のいずれをも直線偏光（Ｐ偏光とＰ偏光）として出射することができる光源ユニットが実現される。しかも、蛍光光と非変換光の偏光方向を揃えることができる。

なお、実施例１でも説明したように、本実施例におけるＳ偏光とＰ偏光はそれぞれ、Ｐ偏光とＳ偏光であってもよい。また、実施例２と同様に、励起光をダイクロイックＰＢＳ１０３を透過させて波長変換素子１０５Ａに入射させ、波長変換素子１０５Ａからの蛍光光および非変換光をダイクロイックＰＢＳ１０３で反射させてもよい。

図７は、本発明の実施例４である光源ユニットに用いられる波長変換素子１０５Ｂの構成を示す。波長変換素子１０５Ｂ以外の光源ユニットの構成は、実施例１（図１）と同じである。

波長変換素子１０５Ｂは、励起光の入射側から順に、波長変換層４０１、ダイクロイックミラー１０５２、１／４波長板１０５３および反射拡散板１０５４により構成されている。波長変換層４０１は、青光を波長変換して蛍光光としての赤光を放出する赤用量子ロッドと青光を波長変換して蛍光光としての緑光を放出する緑用量子ロッドとを含む波長変換材料により形成されている。赤用量子ロッドと緑用量子ロッドは、図８にしめすように、それぞれの長手方向、すなわちそれぞれが放出する赤光と緑光の偏光方向が互いに直交するように配置されている。

ダイクロイックＰＢＳ１０３に対してＳ偏光として入射して反射された励起光の一部は、波長変換層４０１において赤用量子ロッドによりＳ偏光のまま赤光に波長変換される。このときの非変換光は、実施例１と同様に、ダイクロイックミラー１０５２を透過し、１／４波長板１０５３を通過して反射拡散板１０５４で反射され、再度、１／４波長板１０５３を通過してダイクロイックミラー１０５２を透過し、波長変換層４０１に入射する。非変換光は反射拡散板１０５４での反射の前後（往路と復路）で１／４波長板１０５３を２度通ることによりＰ偏光に変換されるため、波長変換層４０１にて緑用量子ロッドによりＰ偏光の緑光に波長変換される。復路においても波長変換されなかった非変換光は、Ｐ偏光として波長変換素子１０５Ｂから出射する。これらＳ偏光の赤光、Ｐ偏光としての緑光およびＰ偏光としての非変換光はすべてダイクロイックＰＢＳ１０３を透過して光源ユニット外に進む。

以上の構成により、それぞれ蛍光光である赤光と緑光の偏光方向を互いに異ならせつつ、これら蛍光光と非変換光のいずれをも直線偏光として出射することができる光源ユニットが実現される。

なお、実施例１でも説明したように、本実施例におけるＳ偏光とＰ偏光はそれぞれ、Ｐ偏光とＳ偏光であってもよい。また、実施例２と同様に、励起光をダイクロイックＰＢＳ１０３を透過させて波長変換素子１０５Ｂに入射させ、波長変換素子１０５Ｂからの蛍光光および非変換光をダイクロイックＰＢＳ１０３で反射させてもよい。

図９は、本発明の実施例５である光源ユニットに用いられる波長変換素子１０５Ｃの構成を示す。波長変換素子１０５Ｃ以外の光源ユニットの構成は、実施例１（図１）と同じである。

本実施例の波長変換素子１０５Ｃは、励起光の入射側から順に、波長変換層５０１１、波長選択性旋光子（偏光回転部）５０１２および反射拡散板５０１３により構成されている。励起光はＳ偏光としてダイクロイックＰＢＳ１０３に入射して反射されて波長変換層５０１１に入射する。波長変換層５０１１は、量子ロッドを含む波長変換材料により形成され、Ｓ偏光の励起光の一部を吸収して波長変換してＳ偏光の蛍光光を発生させる。

波長変換層５０１１で発生した蛍光光の一部およびここで波長変換されなかった非変換光は、波長選択性旋光子５０１２に入射する。波長選択性旋光子５０１２は、これを２度通過する非変換光（青光）の偏光方向のみを回転させ、蛍光光（赤光と緑光）の偏光方向は回転させない素子である。波長選択性旋光子５０１２は、複数の位相差板を軸方向（光の通過方向）に重ねるとともに、これらの複数の位相差板をそれぞれの厚みを変えて貼り合わせることによって製作することが可能である。

波長選択性旋光子５０１２を通過した蛍光光および非変換光は、反射拡散板５０１３により反射および拡散されて、再度、波長選択性旋光子５０１２を通過して波長変換層５０１４に入射する。この際、非変換光の偏光方向のみが回転される。これにより、波長変換素子１０５ＣからＳ偏光としての蛍光光とＰ偏としての非変換光とが出射する。これらＳ偏光の蛍光光とＰ偏光の非変換光はともにダイクロイックＰＢＳ１０３を透過して光源ユニット外に進む。

本実施例によれば、蛍光光と非変換光のいずれをも直線偏光（Ｓ偏光とＰ偏光）として出射することができる光源ユニットが実現される。

なお、実施例１でも説明したように、本実施例におけるＳ偏光とＰ偏光はそれぞれ、Ｐ偏光とＳ偏光であってもよい。また、実施例２と同様に、励起光をダイクロイックＰＢＳ１０３を透過させて波長変換素子１０５Ｃに入射させ、波長変換素子１０５Ｃからの蛍光光および非変換光をダイクロイックＰＢＳ１０３で反射させてもよい。

さらに実施例３と同様に、励起光を往路ではなく復路で波長変換する構成としてもよいし、実施例４と同様に色によって異なる偏光方向の変換光を発生する量子ロッドを用いてもよい。

図１０は、本発明の実施例６である光源ユニット１００Ｂの構成を示している。本実施例では、実施例１で用いたダイクロイックＰＢＳ１０３に代えて、光学素子としての部分ダイクロイックミラー６０１を用いるとともに、波長変換素子６０２を用いる。部分ダイクロイックミラー６０１および波長変換素子６０２以外の光源ユニットの構成は、実施例１（図１）と同じである。

波長変換素子６０２は、励起光の入射側から順に、波長変換層６０２１および反射拡散板６０２２により構成されている。

部分ダイクロイックミラー６０１は、青光を反射して赤光および緑光を透過する第１の領域６０１Ａと、赤光、緑光および青光のすべてを透過する第２の領域６０１Ｂとに分かれている。光源１０１からの直線偏光である励起光（青光）は、第１の領域６０１Ａによって反射されて波長変換素子６０２に導かれる。波長変換素子６０２の波長変換層６０２１は、量子ロッドを含む波長変換材料により形成されており、入射した励起光を波長変換して励起光と同じ偏光方向の直線偏光である蛍光光を発生する。

励起光の一部は、波長変換層６０２１で変換されずに該波長変換層６０２１を通過し、反射拡散板６０２２で反射および拡散される。この反射および拡散された非変換光は、再度、波長変換層６０２１に入射し、その一部は往路と同様に偏光方向を保ったまま直線偏光としての蛍光光に波長変換され、他の一部は非変換光のまま波長変換層６０２１から射する。この結果、波長変換素子６０２からは互いに偏光方向が同じ直線偏光としての蛍光光と非変換光とが出射する。これら蛍光光と非変換光のうち、第１の領域６０１Ａで反射される非変換光以外の非変換光および蛍光光は、部分ダイクロイックミラー６０１（第１および第２の領域６０１Ａ、６０１Ｂ）を透過して光源ユニット１００Ｂ外に進む。

以上の構成により、蛍光光と非変換光のいずれをも偏光方向が同じ直線偏光として出射することができる光源ユニットが実現される。

なお、第２の領域６０１Ｂを赤光、緑光および青光のすべてを反射する領域とし、第１の領域６０１Ａを青光のみが透過する領域としてもよい。このとき、光源１０１からの直線偏光である青光は第１の領域６０１Ａを透過して波長変換素子６０２に導かれ、波長変換素子６０２からの蛍光光および非変換光は部分ダイクロイックミラー６０１で反射されて光源ユニット１００Ｂ外に進む。この構成は、以下に説明する実施例６および実施例７にも適用することができる。

本発明の実施例７は、実施例６と同様の構成の光源ユニットにおいて、励起光をＰ偏光とＳ偏光の両方を含む無偏光光とする。また、波長変換層６０２１の厚みを十分大きくして、ここに入射した励起光のうちＳ偏光成分をすべてＳ偏光の蛍光光に変換する。これにより、波長変換素子６０２からＳ偏光の蛍光光とＰ偏光の非変換光とを出射する。

以上の構成により、蛍光光と非変換光のいずれをも直線偏光（Ｓ偏光およびＰ偏光）として出射することができる光源ユニットが実現される。

なお、蛍光光をＰ偏光として発生させることで、蛍光光と非変換光とを互いに同じ偏光方向の直線偏光として光源ユニットから出射させてもよい。

図１１は、本発明の実施例７である光源ユニット１００Ｃの構成を示している。本実施例では、実施例７と同様の構成の光源ユニット１００Ｃにおいて、実施例７の波長変換素子６０２の波長変換層６０２１に代えて波長変換層８０１を有するとともに、反射拡散板６０２２を有する波長変換素子６０２Ａを用いる。

波長変換層８０１には、実施例４（図７）にて説明した波長変換層４０１と同様に、赤用量子ロッドと緑用量子ロッドがその長手方向が互いに直交するように配置されている。ただし、赤用量子ロッドの濃度は緑用量子ロッドの濃度に比べて十分に高い。

本実施例でも、実施例７と同様に、波長変換層８０１に入射した励起光のうちＳ偏光成分はすべてＳ偏光の赤蛍光光に変換される。さらに、入射した励起光のうちＰ偏光成分の一部は、Ｐ偏光の緑蛍光光に変換される。この結果、波長変換素子６０２Ａから、Ｓ偏光である赤光、Ｐ偏光である緑光およびＰ偏光である非変換光が出射する。

なお、本実施例における赤光をＰ偏光としてもよい。この場合、緑光および非変換光は、偏光方向が赤光の偏光方向と直交した偏光となる。また、緑用量子ロッドの濃度を赤用量子ロッドの濃度よりも十分に高くしてもよい。

図１２は、本発明の実施例９である光源ユニット１００Ｄの構成を示している。光源９０１は、励起光としての紫外光（第１の光）を出力する発光素子としてのレーザダイオードである。光源９０１から発せられた紫外光はコリメート光学系９０２によって平行光に変換され、光学素子としてのダイクロイックミラー９０３で反射され、集光光学系９０４により集光されて波長変換素子９０５に照射される。

波長変換素子９０５は、励起光の入射側から順に、波長変換層９０５１と反射板９０５２とにより構成されている。波長変換層９０５１は、量子ロッドを含む波長変換材料により形成され、所定の偏光方向の直線偏光である励起光を吸収し、該偏光方向を変えることなく所定の偏光方向の直線偏光である蛍光光を放出する。

波長変換層９０５１は、紫外光を波長変換して青蛍光光（第２の光）を放出する青用量子ロッド、緑蛍光光（第３の光）を放出する緑用量子ロッドおよび赤蛍光光（第４の光）を放出する赤用量子ロッドの３種類の量子ロッドを含む。これら３種類の量子ロッドの長手方向（蛍光光の偏光方向）はすべて励起光の偏光方向と一致している。波長変換層９０５１がこれらの３種類の量子ロッドを含むことにより、波長変換素子９０５から出射される光のスペクトルは、図１３に示すように、赤、緑および青の３色を含むスペクトルとなり、全体として白の直線偏光となる。なお、波長変換層９０５１が含む量子ロッドの種類は上記３種類に限定されるものではなく、波長変換層９０５１が３種類よりも多くの種類の量子ロッドを含んでもよい。

波長変換層９０５１において発生した蛍光光のうち反射板９０５２に向かった成分は、反射板９０５２で反射して波長変換層９０５１を透過してダイクロイックミラー９０３に向かう。ダイクロイックミラー９０３は、可視光を透過する特性を有しており、蛍光光はそのままダイクロイックミラー９０３を透過して光源ユニット１００Ｄ外に進む。

以上の構成により、直線偏光である白光を発生する光源ユニット１００Ｄを実現することができる。

本実施例においても、実施例２と同様に、励起光をダイクロイックミラー９０３を透過させて波長変換素子９０５に入射させ、波長変換素子９０５からの蛍光光をダイクロイックミラー９０３で反射させて光源ユニットから出射させてもよい。

図１４は、本発明の実施例１０である光源ユニット１００Ｅの構成を示している。本実施例では、実施例９と同様の構成において、光源９０１の直後に回転可能な半波長板（色調整素子）１００１を配置して、直線偏光である励起光の偏光方向を変化させることが可能となっている。また、本実施例における波長変換武９０５Ａは、実施例９の波長変換素子９０５の波長変換層９０５１に代えて波長変換層１００５１を有するとともに、反射板９０５２を有する。

波長変換層１００５１は、波長変換層９０５１と同様に、紫外光を波長変換して青蛍光光を放出する青用量子ロッド、緑蛍光光を放出する緑用量子ロッドおよび赤蛍光光を放出する赤用量子ロッドの３種類の量子ロッドを含む。ただし、図１５に示すように、波長変換層１００５１における青用量子ロッドの長手方向（青蛍光光の偏光方向）は、緑用量子ロッドおよび赤用量子ロッドの長手方向に直交する。

波長変換層１００５１に入射する励起光のうち偏光方向が青用量子ロッドの長手方向に平行である成分は、青用量子ロッドによって波長変換されて直線偏光としての青光となる。励起光のうち緑用量子ロッドおよび赤用量子ロッドの長手方向に平行である成分はそれぞれ、緑用量子ロッドおよび赤用量子ロッドによって波長変換されて直線偏光としての緑光および赤光となる。この結果、青光の偏光方向と緑光および赤光の偏光方向とが互いに異なる白光が生成される。半波長板１００１の回転位置を調整することで、波長変換層１００５１に入射する励起光における偏光方向が青用量子ロッドの長手方向に平行である成分と緑用および赤用量子ロッドの長手方向に平行である成分の割合を変化させることができる。これにより、波長変換層１００５１から出射される蛍光光の色度を調整することが可能となり、白光の色を調整することができる。

本実施例では、青用量子ロッドの長手方向を緑用量子ロッドおよび赤用量子ロッドの長手方向と異ならせる場合について説明したが、他の２つの色光の偏光方向に対して偏光方向を異ならせる量子ロッドの色は青でなくてもよい。

また、本実施例においても、実施例２と同様に、励起光をダイクロイックミラー９０３を透過させて波長変換素子９０５に入射させ、波長変換素子９０５からの蛍光光をダイクロイックミラー９０３で反射させて光源ユニット１００Ｅから出射させてもよい。

図１６は、実施例１で説明した光源ユニット１００を用いた画像投射装置としてのプロジェクタの構成を示す。プロジェクタは、光源ユニット１００、照明光学系１１０１、色分離光学系１１０２、光変調素子１１０３Ｒ，１１０３Ｇ，１１０３Ｂ、色合成クロスダイクロイックプリズム１１０４および投射光学系１１０５を有する。なお、光源ユニット１００に代えて、実施例２〜１０で説明した光源ユニット１００Ａ〜１００Ｄのいずれかを用いてもよい。

光変調素子１１０３Ｒ，１１０３Ｇ，１１０３Ｂは透過型液晶表示素子により形成され、それぞれ入射した赤光、緑光および青光を、プロジェクタに入力された画像信号に基づいて変調する。光変調素子１１０３Ｒ，１１０３Ｇ，１１０３Ｂのそれぞれの光入射側には入射側偏光板１１０６が配置され、それらの光射出側には射出側偏光板１１０７が配置されている。

図１６は透過型液晶表示素子を光変調素子として用いる場合を示しているが、光変調素子として反射型液晶表示素子を用いてもよいしデジタルマイクロミラーデバイスを用いてもよい。

照明光学系１１０１は、第１レンズアレイ１１０１１、第２レンズアレイ１１０１２およびコンデンサレンズ１１０１３により構成されている。第１レンズアレイ１１０１１は、光源ユニット１００からの光を複数の部分光束に分割するための複数のレンズセルを有する。複数のレンズセルは、照明光学系１１０１の光軸（照明光軸）と直交する面内にマトリクス状に配列されている。

第２レンズアレイ１１０１２は、第１レンズアレイ１１０１１の複数のレンズセルに一対一で対応する複数のレンズセルを有する。これら複数のレンズセルも、照明光軸に直交する面内にマトリクス状に配列されている。第２レンズアレイ１１０１２は、コンデンサレンズ１１０１３とともに、第１のフライアイレンズ１１０１１の各レンズセルの像を光変調素子１１０３Ｒ，１１０３Ｇ，１１０３Ｂの近傍に結像させる。

コンデンサレンズ１１０１３は、第２レンズアレイ１５からの複数の部分光束を集光して光変調素子１１０３Ｒ，１１０３Ｇ，１１０３Ｂ上にて重ね合わせる。第１レンズアレイ１１０１１、第２レンズアレイ１１０１２およびコンデンサレンズ１１０１３は、光源ユニット１００からの光の強度分布を均一にするインテグレータ光学系を構成する。

色分離光学系１１０２は、ダイクロイックミラー１１０２１，１１０２２、反射ミラー１１０２３，１１０２４，１１０２５およびリレーレンズ１１０２６，１１０２７を有する。色分離導光光学系１１０２は、照明光学系１１０１からの白色光を赤光、緑光および青光に分離し、これら赤光、緑光および青光をそれぞれが対応する光変調素子１１０３Ｒ，１１０３Ｇ，１１０３Ｂに導く。色分離導光光学系２００と光変調素子１１０３Ｒ，１１０３Ｇ，１１０３Ｂとの間には、集光レンズ１１０２８Ｒ，１１０２８Ｇ，１１０２８Ｂが配置されている。

ダイクロイックミラー１１０２１は、赤光を透過し、緑光と青光を反射する。ダイクロイックミラー１１０２２は、緑光を反射し、青光を透過させる。反射ミラー１１０２３は、赤光を反射する。反射ミラー１１０２４，１１０２５は青光を反射する。

ダイクロイックミラー１１０２１を透過した赤光は、反射ミラー１１０２３で反射され、集光レンズ１１０２８Ｒにより集光されて赤用の光変調素子１１０３Ｒに入射する。ダイクロイックミラー１１０２１で反射された緑光は、ダイクロイックミラー１１０２２でさらに反射され、集光レンズ１１０２８Ｇにより集光されて緑用の光変調素子１１０３Ｇに入射する。ダイクロイックミラー１１０２２を透過した青光は、リレーレンズ１１０２６、入射側の反射ミラー１１０２４、リレーレンズ１１０２７および射出側の反射ミラー１１０２５を経て、集光レンズ１１０２８Ｂにより集光されて青用の光変調素子１１０２８Ｂに入射する。

クロスダイクロイックプリズム１１０４は、光変調素子１１０３Ｒ，１１０３Ｇ，１１０３Ｂから出射した赤、緑および青の画像光を合成する。クロスダイクロイックプリズム１１０４から出射した合成光は、投射光学系１１０５によりスクリーン等の被投射面に拡大投射される。これにより、カラー画像としての投射画像が表示される。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１００，１００Ａ〜Ｅ 光源ユニット
１０１，９０１ 光源
１０３，２０１ ダイクロイックＰＢＳ
１０５，１０５Ａ〜Ｃ 波長変換素子
６０１ 部分ダイクロイックミラー
９０３ ダイクロイックミラー

Claims (13)

1. 第１の光を発する発光素子と、
   前記第１の光のうち一部を該第１の光とは波長域が異なる第２の光に変換し、該第２の光と前記第１の光のうち前記第２の光に変換されなかった非変換光とを射出する波長変換素子と、
   前記発光素子からの前記第１の光を前記波長変換素子に入射させ、前記波長変換素子からの前記第２の光と前記非変換光を前記発光素子の方向とは異なる方向に進ませる光学素子とを有し、
   前記波長変換素子は、前記第２の光と前記非変換光とを直線偏光として射出することを特徴とする光源装置。
2. 前記波長変換素子は、量子ロッドを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記波長変換素子は、前記第１の光の入射側から、前記第１の光の一部を前記第２の光に変換する波長変換部と、前記非変換光を反射する反射部とを少なくとも有することを特徴とする請求項１から２のいずれか一項に記載の光源装置。
4. 前記反射部は、前記非変換光を拡散させることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記第１の光、前記第２の光および前記非変換光はそれぞれ直線偏光であり、
   前記光学素子は、前記第１の光を反射して前記第２の光および前記非変換光を透過する又は前記第１の光を透過して前記第２の光および前記非変換光を反射することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
6. 前記波長変換部と前記反射部との間に、前記波長変換部を通過して前記反射部で反射し、再び前記波長変換部を通過する前記非変換光の偏光方向を、前記第１の光の偏光方向と異ならせるように回転させる偏光回転部を有することを特徴とする請求項４または５に記載の光源装置。
7. 前記波長変換部と前記偏光回転部との間に、前記第２の光を反射して前記非変換光を透過するダイクロイックミラーを有することを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 前記偏光回転部は、前記波長変換部で発生して前記反射部で反射し、再び前記波長変換部を通過する前記第２の光の偏光方向を回転させないことを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
9. 前記光学素子は、
   前記第１の光を反射して前記第２の光および前記非変換光を透過する第１の領域と、
   前記第１の光、前記第２の光および前記非変換光を透過する第２の領域とを有する、または、
   前記第１の光を透過して前記第２の光および前記非変換光を反射する第１の領域と、
   前記第１の光、前記第２の光および前記非変換光を反射する第２の領域とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光源装置。
10. 第１の光を発する発光素子と、
    前記第１の光を該第１の光とは波長域が異なり、かつ互いに波長域が異なる第２の光、第３の光および第４の光に変換する波長変換素子と、
    前記発光素子からの前記第１の光を前記波長変換素子に入射させ、前記波長変換素子からの前記第２、第３および第４の光を前記発光素子とは異なる方向に進ませる光学素子とを有し、
    前記波長変換素子は、前記第２、第３および第４の光を直線偏光として出射することを特徴とする光源装置。
11. 前記波長変換素子は、量子ロッドを含むことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
12. 前記発光素子と前記波長変換素子との間に、回転することで前記第２、第３および第４の光の割合を変化させることが可能な色調整素子が配置されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の光源装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の光源装置と、
    該光源装置からの光を変調する光変調素子とを有し、
    該光変調素子からの画像光を被投射面に投射することを特徴とする画像投射装置。