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WO2014196015A1 - 照明光学系及びプロジェクタ - Google Patents

照明光学系及びプロジェクタ Download PDF

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WO2014196015A1
WO2014196015A1 PCT/JP2013/065438 JP2013065438W WO2014196015A1 WO 2014196015 A1 WO2014196015 A1 WO 2014196015A1 JP 2013065438 W JP2013065438 W JP 2013065438W WO 2014196015 A1 WO2014196015 A1 WO 2014196015A1
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WO
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excitation light
light
optical system
illumination optical
phosphor
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/065438
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正晃 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp NEC Display Solutions Ltd
Original Assignee
NEC Display Solutions Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP2015521196A priority patent/JP6090875B2/ja
Priority to US14/779,320 priority patent/US20160062221A1/en
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Definitions

  • the present invention relates to an illumination optical system including a phosphor that emits fluorescence by excitation light from a light source, and a projector including the illumination optical system.
  • a light source device using a phosphor that emits fluorescence when irradiated with excitation light has been developed as a light source for a projector.
  • a light source device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-108486 (hereinafter referred to as Patent Document 1) or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-212129 (hereinafter referred to as Patent Document 2) includes an excitation light source that emits excitation light, and an excitation light source.
  • a fluorescent wheel having a phosphor region that emits fluorescence when irradiated with light includes an excitation light source that emits excitation light, and an excitation light source.
  • the fluorescent wheel includes a red phosphor region that emits fluorescence in the red wavelength region, a green phosphor region that emits light in the green wavelength region, and a reflective region that reflects light.
  • the fluorescent wheel is configured to be rotatable. By irradiating a specific portion of the fluorescent wheel with excitation light while rotating the fluorescent wheel, the red phosphor region, the green phosphor region, and the reflection region are sequentially irradiated with the excitation light. Accordingly, the fluorescent wheel sequentially emits red fluorescence, green fluorescence, and blue excitation light.
  • the excitation light source that emits excitation light includes a plurality of laser diodes that emit laser light. All of the laser beams emitted from the plurality of laser diodes are condensed into a small spot on the phosphor region by the condenser lens.
  • the light source devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are adjusted so that an aggregate of laser beams emitted from a plurality of laser diodes has a small spot diameter of about 2 mm in diameter on the fluorescent wheel.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 when an aggregate of a plurality of laser beams is focused on one point on the phosphor layer, a high intensity laser beam is irradiated to a small region of the phosphor layer. become.
  • the intensity of the excitation light applied to the phosphor is increased, a phenomenon may occur in which the emission intensity of the phosphor is saturated or decreased. This phenomenon is attributed to the fact that the number of excitable electrons in the phosphor layer is reduced by irradiation with excitation light having high light intensity.
  • the phosphor When the phosphor is irradiated with stronger excitation light while the emission intensity of the phosphor is saturated, the energy of the excitation light that does not contribute to the excitation of electrons in the phosphor layer is converted into heat, and as a result, the temperature of the phosphor is reduced. To rise. As the temperature of the phosphor rises, the conversion efficiency from excitation light to fluorescence decreases, and as a result, more excitation light energy is converted into heat. Through such a process, the emission intensity of the phosphor is lowered.
  • An object of the present invention is to provide an illumination optical system and a projector that can suppress the saturation or decrease in the emission intensity of a phosphor.
  • the illumination optical system in one embodiment of the present invention includes an excitation light source and a phosphor unit.
  • the excitation light source includes a plurality of laser light sources arranged in a matrix, and emits excitation light in which a plurality of laser beams emitted from the plurality of laser light sources are mixed.
  • the phosphor unit includes at least one phosphor region that emits fluorescence having a wavelength different from the wavelength of the excitation light when irradiated with the excitation light emitted from the excitation light source.
  • the excitation light is collected on the phosphor unit in a state where the centers of the plurality of laser beams emitted from the plurality of laser light sources are separated from each other.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the illumination optical system in one Embodiment of this invention. It is a top view which shows an example of the light source used for an illumination optical system. It is a top view which shows an example of the fluorescent substance unit used for an illumination optical system. It is a figure which shows the light intensity distribution of the excitation light on a fluorescent substance unit when there is no diffusion plate. It is a figure which shows the light intensity distribution of the excitation light on a fluorescent substance unit in case there exists a diffusion plate. It is a figure which shows the light transmittance of the dichroic mirror used for an optical system. It is a figure which shows the structure of the projector containing the illumination optical system shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a configuration of an illumination optical system according to an embodiment of the present invention.
  • the illumination optical system 10 includes an excitation light source 12 that emits excitation light, and a phosphor unit 40 that includes a phosphor that emits fluorescence when irradiated with excitation light.
  • the excitation light source 12 includes a plurality of laser light sources 13 arranged in a matrix.
  • the excitation light source 12 emits excitation light formed by mixing the laser light emitted from the plurality of laser light sources 13.
  • the excitation light source 12 emits excitation light toward the phosphor unit 40.
  • the plurality of laser light sources 13 are preferably arranged in a matrix on the same plane.
  • a laser diode can be used as the laser light source 13 .
  • the plurality of laser light sources 13 are arranged in a matrix of 4 rows and 6 columns. Not limited to this, the number and arrangement of the laser light sources 13 can be arbitrarily selected, and are appropriately selected according to a desired output value.
  • each laser light source 13 emits a laser beam in a blue wavelength band.
  • the laser light source 12 is not limited to this, and any laser light source 12 may be used as long as it emits excitation light for exciting the phosphor.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of the phosphor unit.
  • the phosphor unit 40 includes a reflection region 41 that reflects excitation light, and phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, and 44b that emit fluorescence having a wavelength different from the wavelength of excitation light when irradiated with excitation light. , 46b.
  • the reflection area 41 reflects the excitation light emitted from the excitation light source 12.
  • Each phosphor region 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, 46b may be composed of a phosphor coated on a mirror surface. These phosphors emit fluorescence in substantially the same direction as the excitation light reflection direction in the reflection region 41.
  • the phosphor unit 40 has first phosphor regions 42a and 42b, second phosphor regions 44a and 44b, and third phosphor regions 46a and 46b.
  • the first phosphor regions 42a and 42b are provided with phosphors that emit light having a red wavelength longer than the wavelength of the excitation light when irradiated with excitation light (blue laser light).
  • the second phosphor regions 44a and 44b are provided with phosphors that emit light having a green wavelength longer than the wavelength of the excitation light when irradiated with the excitation light (blue laser light).
  • the third phosphor regions 46a and 46b are provided with phosphors that emit light having a yellow wavelength longer than the wavelength of the excitation light when irradiated with excitation light (blue laser light).
  • One surface of the phosphor unit 40 on which the phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, 46b are formed may be configured to be rotatable around the central portion 48.
  • the first phosphor regions 42a and 42b, the second phosphor regions 44a and 44b, the third phosphor regions 46a and 46b, and the reflection region 41 are arranged in this order along the rotation direction.
  • Excitation light emitted from the excitation light source 12 is applied to a specific region 49 of the phosphor unit 40.
  • the phosphor unit 40 is movable so that the excitation light from the excitation light source 12 is sequentially irradiated to the phosphor regions 42 a, 44 a, 46 a, 42 b, 44 b, 46 b and the reflection region 41.
  • the phosphor unit 40 is driven to rotate by a motor. Thereby, red fluorescence, green fluorescence, yellow fluorescence, and blue laser light are sequentially emitted from the phosphor unit 40.
  • the configuration of the phosphor unit 40 is not limited to this, and can be variously changed.
  • the phosphor unit 40 may have at least one phosphor region.
  • the phosphor unit 40 includes a plurality of phosphor regions that emit fluorescence having different wavelengths when irradiated with excitation light, an illumination optical system that emits light of various colors can be realized.
  • an illumination optical system that emits light of various colors can be realized.
  • full-color light can be realized.
  • full-color light can be realized without having the phosphor regions 46a and 46b that emit yellow fluorescence.
  • the wavelength of the fluorescence emitted from each phosphor region is appropriately selected according to the application of the illumination optical system 10.
  • the path of the fluorescence emitted from the phosphor regions 42 a, 44 a, 46 a, 42 b, 44 b and 46 b and the path of the excitation light reflected by the reflection region 41 are different from the position of the excitation light source 12. It is preferable to have optical systems 24, 26, and 28 for bending. The optical systems 24, 26, and 28 are provided between the excitation light source 12 and the phosphor unit 40.
  • Excitation light emitted from the excitation light source 12 passes through the optical systems 24, 26, and 28 and reaches the phosphor unit 40.
  • the fluorescence emitted from the phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, 46b and the excitation light reflected by the reflection region 41 are reflected by the elements constituting the optical systems 24, 26, 28, and are shown in FIG. Proceed in the direction of the arrow.
  • the illumination optical system 10 may include a collimator lens 14, reduction optical systems 16, 18, and 20, condensing optical systems 30 and 32, a diffusion plate 22, and the like as necessary.
  • each laser light source 13 is converted into pseudo-parallel light by the collimator lens 14.
  • the mixing of the laser light converted to quasi-parallel light is changed to quasi-parallel light having a small spatial distribution by the reduction optical systems 16, 18, and 20.
  • the reduction optical system is composed of three lenses 16, 18, and 20. However, the number of lenses in the reduction optical system is arbitrary.
  • the laser light that has passed through the reduction optical systems 16, 18, and 20 passes through the diffusion plate 22 provided on the optical path of the excitation light and between the excitation light source 12 and the phosphor unit 40.
  • the laser light that has passed through the diffusion plate 22 enters the phosphor unit 40 through the optical systems 24, 26, 28 and the condensing optical systems 30, 32.
  • the illumination optical system 10 does not have to include the diffusion plate 22.
  • FIG. 4 shows the light intensity distribution of the excitation light on the phosphor unit 40 when there is no diffusing plate 22.
  • FIG. 5 shows the light intensity distribution of the excitation light on the phosphor unit 40 when the diffusion plate 22 is present.
  • region in FIG.4 and FIG.5 is an area
  • the centers of the laser beams emitted from the plurality of laser light sources 13 are not concentrated on the phosphor unit 40 but separated from each other. That is, the excitation light is collected on the phosphor unit 40 with the centers of the laser beams emitted from the plurality of laser light sources 13 being separated from each other.
  • the center of the laser light means a place where the light intensity is highest in the spatial distribution of the light intensity of each laser light.
  • a plurality of light intensity peaks corresponding to the number and position of the laser light sources 13 appear on the phosphor unit 40. That is, a luminance distribution corresponding to the arrangement of the plurality of laser light sources 13 appears on the phosphor unit 40.
  • the intensity of the excitation light (maximum intensity) irradiated on a specific region of the phosphor region is compared with the case where the centers of the laser beams are shifted to each other by shifting the centers of the light beams of the laser beams. ) Can be reduced. Thereby, it is possible to suppress saturation or decrease in the emission intensity of the phosphor in the specific region.
  • the entire intensity distribution of the excitation light in which a plurality of laser beams are mixed can be made to be uniform (see FIG. 5).
  • the diffusion plate 22 lowers the intensity peak of each laser beam and brings the intensity distribution of excitation light formed by mixing of a plurality of laser beams closer to a uniform distribution (top hat distribution). Even in this case, the centers of the laser beams emitted from the laser light sources 13 are not shifted from each other. Even in this case, a luminance distribution according to the arrangement of the plurality of laser light sources 13 may appear on the phosphor unit 40.
  • the intensity distribution of the excitation light becomes substantially uniform within the range of the spread of the excitation light, and the intensity (maximum intensity) of the excitation light irradiated onto a specific minute region of the phosphor region is further reduced. As a result, it is possible to further suppress the saturation or decrease in the emission intensity associated with the decrease in excitable electrons in the phosphor.
  • excitation light is irradiated to the same portions of the phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, 46b. It is designed not to continue. Thereby, the temperature rise of fluorescent substance can be suppressed.
  • This optical system includes a reflective polarizing element 24, a dichroic mirror 26, and a quarter wavelength plate 28.
  • the reflective polarizing element 24 is provided on the optical path of the excitation light emitted from the excitation light source 12 and the excitation light reflected by the reflection region 41.
  • the reflective polarizing element 24 transmits the first linearly polarized light and reflects the second linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light.
  • the first linearly polarized light is one of P-polarized light and S-polarized light
  • the second linearly polarized light is the other of P-polarized light and S-polarized light.
  • the reflective polarizing element 24 may be a reflective polarizing plate having a light transmitting substrate and a thin metal wire formed on one surface of the light transmitting substrate.
  • the dichroic mirror 26 is provided between the excitation light source 12 and the phosphor unit 40 on the optical path of the excitation light. More preferably, the dichroic mirror 26 is provided between the reflective polarizing element 24 and the phosphor unit 40.
  • the dichroic mirror 26 transmits light belonging to the wavelength band of the excitation light emitted from the excitation light source 12, and the wavelength of the fluorescence emitted from the phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, 46b of the phosphor unit 40. Reflects light belonging to the band.
  • the dichroic mirror 26 transmits both P-polarized excitation light and S-polarized excitation light.
  • the dichroic mirror 26 When the excitation light emitted from the excitation light source 12 has a blue wavelength, the dichroic mirror 26 preferably has the transmission characteristics shown in FIG. Specifically, the dichroic mirror 26 has a characteristic of transmitting light in the blue wavelength band and reflecting visible light (red light, yellow light, and green light) other than the blue wavelength band.
  • the dichroic mirror 26 may be a dielectric multilayer mirror.
  • the dichroic mirror 26 includes a translucent substrate and a dielectric multilayer film formed on one surface of the translucent substrate.
  • the quarter wavelength plate 28 is provided on the optical path of the excitation light, between the reflective polarizing element 24 and the phosphor unit 40, preferably between the dichroic mirror 26 and the phosphor unit 40.
  • the optical path of the excitation light emitted from the excitation light source 12 and the excitation light generated in the phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, and 46b will be described.
  • the laser light source 13 emits blue laser light.
  • the excitation light emitted from the excitation light source 12 is obtained by mixing a plurality of blue laser lights emitted from the plurality of laser light sources 13.
  • the blue excitation light passes through the reduction optical systems 16, 18, and 20 and enters the reflective polarizing element 24.
  • the reflective surface of the reflective polarizing element 24 is preferably inclined by about 45 degrees with respect to the traveling direction of the excitation light.
  • the reflective polarizing element 24 has characteristics of transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light. Therefore, the P-polarized component of the blue excitation light emitted from the excitation light source 12 is transmitted through the reflective polarizing element 24.
  • the plurality of laser light sources 13 emit laser light having only a P-polarized component. In this case, almost all blue excitation light passes through the reflective polarizing element 24. As a result, a decrease in light use efficiency of the illumination optical system is prevented.
  • the blue excitation light transmitted through the reflective polarizing element 24 is incident on the dichroic mirror 26.
  • the reflecting surface of the dichroic mirror 26 is preferably inclined about 45 degrees with respect to the traveling direction of the excitation light. As described above, the dichroic mirror 26 transmits light belonging to the wavelength band of the excitation light emitted from the excitation light source 12.
  • the blue excitation light transmitted through the dichroic mirror 26 enters the quarter wavelength plate 28.
  • the blue excitation light incident on the quarter-wave plate 28 changes from the P-polarized state to the circularly-polarized state.
  • the blue excitation light in the circularly polarized state is condensed on the irradiation region 49 of the phosphor unit 40 by the condensing optical systems 30 and 32 (see also FIG. 3).
  • the condensing optical systems 30 and 32 are composed of two lenses, but the number of lenses of the condensing optical system is arbitrary.
  • the light intensity distribution of the blue excitation light condensed on the phosphor unit 30 is as shown in FIG.
  • the light intensity distribution of the blue excitation light condensed on the phosphor unit 30 is as shown in FIG.
  • the red excitation light, the green fluorescence, the yellow fluorescence, and the blue light are sequentially emitted from the phosphor unit 40 by the blue excitation light irradiation.
  • the fluorescence emitted from the phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, and 46b is randomly polarized in a state close to complete diffusion.
  • These fluorescent lights are converted into quasi-parallel light by the lens systems 32 and 30 and then pass through the quarter-wave plate 28. Further, the blue light reflected by the reflection region 41 is converted into quasi-parallel light by the lens systems 32 and 30 and then passes through the quarter-wave plate 28.
  • the red, green, and yellow fluorescences maintain the state of random polarization even after passing through the quarter-wave plate 28.
  • the blue excitation light is changed from circularly polarized light to S polarized light by the quarter wavelength plate 28.
  • the fluorescence and blue excitation light of each color that has passed through the quarter wavelength plate 28 enter the dichroic mirror 26.
  • the dichroic mirror 26 reflects the light belonging to the fluorescent wavelength band emitted from the phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, 46b. Thereby, red, green, and yellow fluorescence proceeds in the direction of the arrow shown in FIG.
  • the dichroic mirror 26 transmits blue excitation light as described above.
  • the blue excitation light transmitted through the dichroic mirror 26 enters the reflective polarizing element 24.
  • the reflective polarizing element 24 Since the reflective polarizing element 24 reflects S-polarized light, the blue excitation light is reflected by the reflective polarizing element 24.
  • the blue excitation light reflected by the reflective polarizing element 24 passes through the dichroic mirror 26 and travels in the direction of the arrow shown in FIG.
  • the traveling direction of the blue excitation light reflected by the reflective polarizing element 24 is substantially the same as the traveling direction of the fluorescence reflected by the dichroic mirror 26.
  • the excitation light reflected by the reflection region 41 is emitted from the illumination optical system 10 through substantially the same optical path as the fluorescence emitted from the phosphor regions 42a, 44a, 46a, 42b, 44b, 46b.
  • the fluorescence and excitation light emitted from the phosphor unit 40 are emitted from the illumination optical system 10 through substantially the same optical path, it is not necessary to provide separate optical systems for each wavelength of light. As a result, the number of components of the illumination optical system 10 is reduced, and the size of the illumination optical system 10 can be reduced.
  • the reflective surface of the reflective polarizing element 24 is preferably disposed adjacent to and substantially parallel to the reflective surface of the dichroic mirror 26. Thereby, blue excitation light and fluorescence of each color can be emitted in substantially the same direction.
  • the reflective polarizing element 24 is the above-described reflective polarizing plate and the dichroic mirror is the above-described dielectric multilayer mirror
  • one surface (wire grid) of the light-transmitting substrate of the reflective polarizing plate on which the fine metal wires are formed Surface) of the transmissive substrate of the dichroic mirror 26 is preferably opposed to the surface on which the dielectric multilayer film is formed.
  • the wire grid surface of the reflective polarizing plate is disposed close to and substantially parallel to the reflective surface of the dichroic mirror 26.
  • one dichroic mirror having a characteristic of transmitting the excitation light emitted from the excitation light source and reflecting the excitation light reflected by the reflection region is used.
  • the blue excitation light reflected in the reflection region is reflected in a direction different from that of the excitation light source.
  • the dichroic mirror transmits light having a wavelength band sufficiently smaller than 445 nm for S-polarized light, reflects light having a wavelength band of about 445 nm or more for S-polarized light, and P-polarized light. Transmits light having a wavelength band of about 445 nm or less and reflects light having a wavelength band sufficiently larger than 445 nm for P-polarized light.
  • the dichroic mirror described in Patent Document 2 has a cutoff wavelength for S-polarized light of 434 nm and a cutoff wavelength for P-polarized light of 456 nm.
  • the cutoff wavelength (also referred to as half-value wavelength) is a wavelength at which the transmittance of light transmitted through the dichroic mirror is 50%.
  • the wavelength of the excitation light emitted from the excitation light source must be a value between the two cutoff wavelengths.
  • the wavelength of the blue excitation light is sufficiently far from both cutoff wavelengths of the dichroic mirror in order to prevent a decrease in the light use efficiency of the excitation light. .
  • the dichroic mirror does not have a sufficiently high transmittance or a sufficiently high reflectance for light in the wavelength band near the cutoff wavelength. Therefore, from the viewpoint of providing an illumination optical system capable of emitting bright illumination light with high light utilization efficiency, the wavelength of the blue excitation light is both the cutoff wavelength for S polarization and the cutoff wavelength for P polarization of the dichroic mirror. It is preferable that the distance is about 25 nm or more.
  • the dichroic mirror preferably has a characteristic that the cutoff wavelength of P-polarized light and the cutoff wavelength of S-polarized light are about 50 nm or more apart.
  • the blue excitation light reflected by the reflection region 41 is reflected by the reflective polarizing element 24 in a direction different from the excitation light source 12, not by the dichroic mirror 26. Therefore, it is not necessary to use a special dichroic mirror whose transmission / reflection characteristics differ greatly depending on the polarization component.
  • the cutoff wavelength of the dichroic mirror 26 may be almost the same value for S-polarized light and P-polarized light.
  • a dichroic prism having an organic material such as an adhesive is not necessary.
  • the organic material may be burned by a laser beam having a high light intensity.
  • a configuration in which no organic material is used can be achieved. In this case, it is possible to use a laser light source 13 that emits a laser beam having a high light intensity.
  • the excitation light source 12 emits blue laser light containing a P-polarized component, and the reflective polarizing element 24 has characteristics of transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light has been described. Instead of this, if possible, an excitation light source 12 that emits excitation light containing an S-polarized component, and a reflective polarizing element 24 that has the property of transmitting S-polarized light and reflecting P-polarized light, It may be used.
  • the projector includes an illumination optical system 10 shown in FIG.
  • the illumination optical system 10 sequentially emits red light, green light, yellow light, and blue light.
  • the light emitted from the illumination optical system 10 is collected by the condenser lens 50 at the incident side end of the light tunnel 52.
  • the light tunnel 52 changes incident light into light having a rectangular and substantially uniform illuminance distribution.
  • the light emitted from the light tunnel 52 passes through lenses 54 and 56 and is reflected by a mirror 58.
  • the light reflected by the mirror 58 passes through the lens 60 and is enlarged and illuminated on the image forming element 64. At this time, a uniform illuminance distribution of the light at the exit side end of the light tunnel 52 is maintained.
  • a reflective display element can be used as the image forming element 64.
  • the reflective display element may be, for example, a digital micromirror device (DMD).
  • the DMD adjusts the amount of light according to each color for each pixel.
  • the light (image light) whose light amount has been adjusted is enlarged and projected onto the screen through the projection lens 68.
  • the DMD has minute mirror elements for the number of pixels.
  • Each mirror element is configured to be rotatable about a rotation angle by a predetermined angle.
  • Light incident on the mirror element tilted in a certain direction is reflected in the direction in which the projection lens 68 is disposed.
  • the light incident on the projection lens 68 is projected outside the projector.
  • Light incident on the mirror element tilted in another direction is reflected in a direction where the projection lens 68 is not disposed.
  • each mirror element selects whether or not to guide light corresponding to each pixel to the projection lens 68.
  • the projector can display a color image on the screen through the projection lens 68.
  • a reflective image forming element more specifically, a DMD is used.
  • the image forming element 64 may be a transmissive image forming element instead of the reflective image forming element.
  • a liquid crystal panel (LCD) can be used as the image forming element of the image forming element.

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Abstract

　蛍光体の発光強度の飽和又は低下を抑制することができる照明光学系を提供する。照明光学系（１０）は、励起光源（１２）と蛍光体ユニット（４０）とを備えている。励起光源（１２）は、マトリックス状に配置された複数のレーザ光源（１３）を含み、複数のレーザ光源（１３）から出射した複数のレーザ光がミキシングされた励起光を発する。蛍光体ユニット（４０）は、励起光源（１２）から発せられた励起光の照射によって励起光の波長とは異なる波長を有する蛍光を発する少なくとも１つの蛍光体領域を備えている。励起光は、複数のレーザ光源（１３）から出射された複数のレーザ光の中心が互いに離れた状態で、蛍光体ユニット（４０）上に集光される。

Description

照明光学系及びプロジェクタ
　本発明は、光源からの励起光により蛍光を発する蛍光体を備えた照明光学系、及び当該照明光学系を備えたプロジェクタに関する。
　近年、プロジェクタ用の光源として、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体を用いた光源装置が開発されている。特開２０１２－１０８４８６号公報（以下、特許文献１という。）又は特開２０１２－２１２１２９号公報（以下、特許文献２という。）に記載された光源装置は、励起光を発する励起光源と、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体領域を備えた蛍光ホイールと、を有する。
　蛍光ホイールは、赤色の波長域の蛍光を発する赤色蛍光体領域と、緑色の波長域の光を発する緑色蛍光体領域と、光を反射する反射領域と、を含む。蛍光ホイールは、回転可能に構成されている。蛍光ホイールを回転させつつ、蛍光ホイールの特定箇所に励起光を照射することによって、赤色蛍光体領域、緑色蛍光体領域及び反射領域に順番に励起光が照射される。これにより、蛍光ホイールは、赤色の蛍光、緑色の蛍光、青色の励起光を順次出射する。
　励起光を発する励起光源は、レーザ光を発光する複数個のレーザダイオードにより構成されている。複数個のレーザダイオードから発せられたレーザ光の全てが、集光レンズによって蛍光体領域上の小さなスポットに集光される。特許文献１及び特許文献２に記載の光源装置は、複数のレーザダイオードから出射したレーザ光の集合体が蛍光ホイール上で直径２ｍｍ程度の小さなスポット径になるように調整されている。
特開２０１２－１０８４８６号公報 特開２０１２－２１２１２９号公報
　特許文献１及び特許文献２に記載されたように、複数のレーザ光の集合体を蛍光体層上の一点に集光すると、蛍光体層の小さな領域に強度の高いレーザ光が照射されることになる。蛍光体に照射される励起光の強度を高くすると、蛍光体の発光強度が飽和又は低下する現象が起こることがある。この現象は、光強度の強い励起光の照射によって、蛍光体層内の励起可能な電子が少なくなることに起因する。
　蛍光体の発光強度が飽和した状態でさらに強い励起光を蛍光体に照射すると、蛍光体層内の電子の励起に寄与しない励起光のエネルギーが熱に変換され、その結果、蛍光体の温度が上昇する。蛍光体の温度上昇により励起光から蛍光への変換効率が低下し、その結果さらに多くの励起光のエネルギーが熱に変換される。このような過程により、蛍光体の発光強度が低下する。
　本発明の目的は、蛍光体の発光強度の飽和又は低下を抑制することができる照明光学系及びプロジェクタを提供することにある。
　本発明の一実施形態における照明光学系は、励起光源と蛍光体ユニットとを備えている。励起光源は、マトリックス状に配置された複数のレーザ光源を含み、複数のレーザ光源から出射した複数のレーザ光がミキシングされた励起光を発する。蛍光体ユニットは、励起光源から発せられた励起光の照射によって励起光の波長とは異なる波長を有する蛍光を発する少なくとも１つの蛍光体領域を備えている。励起光は、複数のレーザ光源から出射された複数のレーザ光の中心が互いに離れた状態で、蛍光体ユニット上に集光される。
　上記の構成によれば、蛍光体の発光強度の飽和又は低下を抑制することができる。
本発明の一実施形態における照明光学系の構成を示す図である。 照明光学系に用いられる光源の一例を示す平面図である。 照明光学系に用いられる蛍光体ユニットの一例を示す平面図である。 拡散板がない場合における蛍光体ユニット上での励起光の光強度分布を示す図である。 拡散板がある場合における蛍光体ユニット上での励起光の光強度分布を示す図である。 光学系に用いられるダイクロイックミラーの光透過率を示す図である。 図１に示す照明光学系を含むプロジェクタの構成を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態における照明光学系の構成を示している。照明光学系１０は、励起光を出射する励起光源１２と、励起光の照射により蛍光を発する蛍光体を含んだ蛍光体ユニット４０と、を備えている。
　励起光源１２は、マトリックス状に配置された複数のレーザ光源１３を含んでいる。励起光源１２は、複数のレーザ光源１３から出射したレーザ光のミキシングにより形成される励起光を発する。励起光源１２は、蛍光体ユニット４０に向けて励起光を発する。
　図２に示すように、複数のレーザ光源１３は、同一平面上にマトリックス状に配列されていることが好ましい。レーザ光源１３としてはレーザダイオードを用いることができる。図２では、複数のレーザ光源１３は４行６列のマトリックス状に配置されている。これに限らず、レーザ光源１３の数や配置は、任意に選択可能であり、所望の出力値に応じて適宜選択される。
　本実施形態では、各々のレーザ光源１３は青色波長帯のレーザ光を出射する。これに限らず、レーザ光源１２は、蛍光体を励起する励起光を発するものであれば、どのようなものであっても良い。
　図３は、蛍光体ユニットの構成の一例を示している。本例では、蛍光体ユニット４０は、励起光を反射する反射領域４１と、励起光の照射によって励起光の波長とは異なる波長を有する蛍光を発する蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂと、を有する。
　反射領域４１は、励起光源１２から出射した励起光を反射する。各々の蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂは、鏡面上に塗布された蛍光体から構成されていて良い。これらの蛍光体は、反射領域４１での励起光の反射方向と実質的に同じ方向に蛍光を発する。
　図３に示す例では、蛍光体ユニット４０は、第１の蛍光体領域４２ａ，４２ｂと、第２の蛍光体領域４４ａ，４４ｂと、第３の蛍光体領域４６ａ，４６ｂと、を有する。第１の蛍光体領域４２ａ，４２ｂには、励起光（青色レーザ光）の照射によって励起光の波長よりも長い赤色波長の光を発する蛍光体が設けられている。第２の蛍光体領域４４ａ，４４ｂには、励起光（青色レーザ光）の照射によって励起光の波長よりも長い緑色波長の光を発する蛍光体が設けられている。第３の蛍光体領域４６ａ，４６ｂには、励起光（青色レーザ光）の照射によって励起光の波長よりも長い黄色波長の光を発する蛍光体が設けられている。
　蛍光体ユニット４０の蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂが形成されている一面は、中央部４８を中心に回転可能に構成されていて良い。第１の蛍光体領域４２ａ，４２ｂと第２の蛍光体領域４４ａ，４４ｂと第３の蛍光体領域４６ａ，４６ｂと反射領域４１とは、この回転方向に沿って順番に並んでいる。
　励起光源１２から発せられた励起光は、蛍光体ユニット４０の特定の領域４９に照射される。これに対し、蛍光体ユニット４０は、励起光源１２からの励起光が蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂ及び反射領域４１に順次照射されるように可動する。具体的には、蛍光体ユニット４０はモータにより回転駆動させられる。これにより、赤色の蛍光、緑色の蛍光、黄色の蛍光、青色レーザ光が、蛍光体ユニット４０から順次出射することとなる。
　なお、蛍光体ユニット４０の構成は、これに限らず、様々に変更可能である。蛍光体ユニット４０は、少なくとも１つ蛍光体領域を有していれば良い。また、蛍光体ユニット４０が励起光の照射によって互いに異なる波長を有する蛍光を発する複数の蛍光体領域を含んでいれば、様々な色の光を出射する照明光学系を実現することができる。図３に示す蛍光体ユニットでは、フルカラーの光を実現することができる。また、黄色の蛍光を発する蛍光体領域４６ａ，４６ｂを有していなくても、フルカラーの光を実現することが可能である。各蛍光体領域から発せられる蛍光の波長は、照明光学系１０の用途に応じて適宜選択される。
　照明光学系１０は、蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂから発せられた蛍光の進路と反射領域４１で反射した励起光の進路とを励起光源１２の位置とは異なる方向へ曲げる光学系２４，２６，２８を有していることが好ましい。この光学系２４，２６，２８は、励起光源１２と蛍光体ユニット４０との間に設けられている。
　励起光源１２から出射した励起光は、光学系２４，２６，２８を透過し、蛍光体ユニット４０に到達する。一方、蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂから発せられた蛍光や反射領域４１で反射した励起光は、光学系２４，２６，２８を構成する素子で反射し、図１の矢印の方向に進む。
　また、照明光学系１０は、必要に応じて、コリメータレンズ１４や、縮小光学系１６，１８，２０や、集光光学系３０，３２や、拡散板２２等を有していて良い。
　各々のレーザ光源１３から放出されたレーザ光は、コリメータレンズ１４により疑似平行光にされる。疑似平行光にされたレーザ光のミキシングは、縮小光学系１６，１８，２０によって、小さい空間分布を有する疑似平行光にされる。図１では、縮小光学系は、３枚のレンズ１６，１８，２０により構成されているが、縮小光学系のレンズの枚数は任意である。
　縮小光学系１６，１８，２０を通ったレーザ光は、励起光の光路上であって励起光源１２と蛍光体ユニット４０との間に設けられた拡散板２２を通過する。拡散板２２を通過したレーザ光は、光学系２４，２６，２８及び集光光学系３０，３２を通って、蛍光体ユニット４０に入射する。なお、照明光学系１０は拡散板２２を有していなくても良い。
　図４は、拡散板２２がない場合における蛍光体ユニット４０上での励起光の光強度分布を示している。図５は、拡散板２２がある場合における蛍光体ユニット４０上での励起光の光強度分布を示している。なお、図４及び図５中の白い領域が、光強度の強い領域である。
　複数のレーザ光源１３から出射されたレーザ光の中心は、蛍光体ユニット４０上で一点に集まらず、互いに離れている。すなわち、励起光は、複数のレーザ光源１３から出射されたレーザ光の中心が互いに離れた状態で、蛍光体ユニット４０上に集光される。ここで、レーザ光の中心とは、各レーザ光の光強度の空間分布における、光強度が最も高いところをいう。
　より詳細には、図４に示すように、蛍光体ユニット４０上で、レーザ光源１３の数及び位置に応じた複数の光強度のピークが表れている。つまり、蛍光体ユニット４０上で、複数のレーザ光源１３の配置に応じた輝度分布が現れている。
　上記のように各レーザ光の光束の中心を互いにずらすことによって、レーザ光の中心を一点に集中する場合と比較して、蛍光体領域の特定領域上に照射される励起光の強度（最大強度）を低下することができる。これにより、当該特定領域での蛍光体の発光強度の飽和または低下を抑制することができる。
　一方、拡散板２２がある場合には、複数のレーザ光がミキシングされた励起光の強度分布全体を均一に近づけることができる（図５参照）。拡散板２２は、各々のレーザ光の強度ピークを低下し、かつ複数のレーザ光のミキシングからなる励起光の強度分布を均一な分布（トップハット分布）に近づける。なお、この場合であっても、各レーザ光源１３から出射したレーザ光の中心が互いにずれていることに変わりない。この場合であっても、蛍光体ユニット４０上で、複数のレーザ光源１３の配置に応じた輝度分布が現れても良い。
　拡散板２２によって、励起光の広がりの範囲内で励起光の強度分布が略均一になり、蛍光体領域の特定の微小領域上に照射される励起光の強度（最大強度）はさらに低下する。その結果、蛍光体中の励起可能な電子の減少に伴う発光強度の飽和または低下をさらに抑制することができる。
　また、蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂが形成された円盤を回転させることで、蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂの同一箇所に励起光が照射されつづけることがないようになっている。これにより、蛍光体の温度上昇を抑制することができる。
　次に、励起光源１２と蛍光体ユニット４０との間に設けられた光学系２４，２６，２８について詳細に説明する。この光学系は、反射型偏光素子２４と、ダイクロイックミラー２６と、１／４波長板２８と、を有する。
　反射型偏光素子２４は、励起光源１２から出射した励起光と反射領域４１で反射した励起光の光路上に設けられている。反射型偏光素子２４は、第１の直線偏光の光を透過し、第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光の光を反射する。ここで、典型的には、第１の直線偏光はＰ偏光とＳ偏光のうちの一方であり、第２の直線偏光はＰ偏光とＳ偏光のうちの他方である。反射型偏光素子２４は、透光基板と、当該透光基板の一面に形成された金属細線と、を有する反射型偏光板であって良い。
　ダイクロイックミラー２６は、励起光の光路上であって励起光源１２と蛍光体ユニット４０との間に設けられている。より好ましくは、ダイクロイックミラー２６は、反射型偏光素子２４と蛍光体ユニット４０との間に設けられている。
　ダイクロイックミラー２６は、励起光源１２から発せられた励起光の波長帯に属する光を透過し、蛍光体ユニット４０の蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂから発せられた蛍光の波長帯に属する光を反射する。なお、ダイクロイックミラー２６は、Ｐ偏光の励起光とＳ偏光の励起光の両方を透過する。
　励起光源１２から発せられた励起光が青色の波長を有する場合、ダイクロイックミラー２６は図６に示す透過特性を有することが好ましい。具体的には、ダイクロイックミラー２６は、青色波長帯の光を透過し、該青色波長帯以外の可視光（赤色光、黄色光及び緑色光）を反射する特性を有する。
　ダイクロイックミラー２６は誘電体多層膜ミラーであって良い。この場合、ダイクロイックミラー２６は、透光基板と、当該透光基板の一面に形成された誘電体多層膜と、を有する。
　１／４波長板２８は、励起光の光路上であって反射型偏光素子２４と蛍光体ユニット４０との間、好ましくはダイクロイックミラー２６と蛍光体ユニット４０との間に設けられている。
　以下、励起光源１２から出射した励起光と、蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂで発生した励起光の光路について説明する。ここでは、レーザ光源１３は青色レーザ光を出射するものとする。励起光源１２から出射した励起光は、複数のレーザ光源１３から出射した複数の青色レーザ光がミキシングされたものである。この青色励起光は、縮小光学系１６，１８，２０を通って、反射型偏光素子２４に入射する。ここで、反射型偏光素子２４の反射面は、励起光の進行方向に対して約４５度傾けられていることが好ましい。
　本例では、反射型偏光素子２４は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する特性を有する。したがって、励起光源１２から発せられた青色励起光のＰ偏光成分は、反射型偏光素子２４を透過する。ここで、複数のレーザ光源１３は、Ｐ偏光成分のみを有するレーザ光を出射することが好ましい。この場合、ほとんどすべての青色励起光が反射型偏光素子２４を透過する。その結果、照明光学系の光の利用効率の低下が防止される。
　反射型偏光素子２４を透過した青色励起光は、ダイクロイックミラー２６に入射する。ダイクロイックミラー２６の反射面は、励起光の進行方向に対して約４５度傾けられていることが好ましい。上述したように、ダイクロイックミラー２６は、励起光源１２から発せられた励起光の波長帯に属する光を透過する。
　ダイクロイックミラー２６を透過した青色励起光は１／４波長板２８に入射する。１／４波長板２８に入射した青色励起光は、Ｐ偏光の状態から円偏光の状態に変わる。円偏光の状態になった青色励起光は、集光光学系３０，３２により蛍光体ユニット４０の照射領域４９に集光される（図３も参照）。図１では、集光光学系３０，３２は２枚のレンズから構成されているが、集光光学系のレンズの枚数は任意である。
　蛍光体ユニット３０上に集光された青色励起光の光強度分布は、拡散板２２によって図５に示すような分布となる。拡散板２２が無い場合、蛍光体ユニット３０上に集光された青色励起光の光強度分布は、図４に示すような分布となる。
　青色励起光の照射により、赤色の蛍光、緑色の蛍光、黄色の蛍光、青色光（青色の励起光）が、蛍光体ユニット４０から順次出射する。蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂから発せられた蛍光は、完全拡散に近い状態でランダム偏光となっている。これらの蛍光は、レンズ系３２，３０により疑似平行光とされた後、１／４波長板２８を通過する。また、反射領域４１で反射した青色光は、レンズ系３２，３０により疑似平行光とされた後、１／４波長板２８を通過する。
　赤色、緑色及び黄色の蛍光は、１／４波長板２８を通過してもランダム偏光の状態を維持する。一方、青色の励起光は、１／４波長板２８により、円偏光からＳ偏光へ変えられる。１／４波長板２８を通過した各色の蛍光及び青色励起光は、ダイクロイックミラー２６に入射する。
　上述したように、ダイクロイックミラー２６は、蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂから発せられた蛍光の波長帯に属する光を反射する。これにより、赤色、緑色及び黄色の蛍光は、図１に示す矢印の方向に進行する。
　ダイクロイックミラー２６は、上述したように、青色励起光を透過する。ダイクロイックミラー２６を透過した青色励起光は、反射型偏光素子２４に入射する。
　反射型偏光素子２４はＳ偏光の光を反射するので、青色励起光は反射型偏光素子２４で反射する。反射型偏光素子２４で反射した青色励起光は、ダイクロイックミラー２６を透過して、図１に示す矢印の方向に進行する。ここで、反射型偏光素子２４で反射する青色励起光の進行方向は、ダイクロイックミラー２６で反射した蛍光の進行方向と実質的に同じ方向である。
　反射領域４１で反射した励起光は、蛍光体領域４２ａ，４４ａ，４６ａ，４２ｂ，４４ｂ，４６ｂから発せられた蛍光と実質的に同一の光路を通って照明光学系１０から出射する。このように、蛍光体ユニット４０から出射する蛍光及び励起光が実質的に同一の光路を通って照明光学系１０から出射するので、光の波長ごとに別々の光学系を設ける必要が無い。その結果、照明光学系１０の構成部品が少なくなり、照明光学系１０のサイズを小さくすることができる。
　反射型偏光素子２４の反射面はダイクロイックミラー２６の反射面と隣接かつ実質的に平行に配置されていることが好ましい。これにより、青色励起光と各色の蛍光とを実質的に同じ方向に出射することができる。
　反射型偏光素子２４が上述した反射型偏光板であり、かつダイクロイックミラーが上述した誘電体多層膜ミラーである場合、反射型偏光板の透光基板の、金属細線が形成された一面（ワイヤーグリッド面）が、ダイクロイックミラー２６の透光基板の、誘電体多層膜が形成された一面と対向していることが好ましい。さらに、反射型偏光板のワイヤーグリッド面がダイクロイックミラー２６の反射面と近接かつ実質的に平行に配置されていることが好ましい。これにより、反射領域４１で反射した青色光と、蛍光体領域から発せられた赤色、緑色及び黄色の蛍光との光路差が最小になるという利点がある。
　ここで、特許文献２では、励起光源から出射した励起光を透過し、かつ反射領域で反射した励起光を反射する特性を有する１つのダイクロイックミラーが用いられている。これにより、反射領域で反射した青色励起光を、励起光源とは異なる方向へ反射している。このような作用を実現するため、ダイクロイックミラーは、Ｓ偏光に対して４４５ｎｍよりも十分小さい波長帯の光を透過し、Ｓ偏光に対して約４４５ｎｍ以上の波長帯の光を反射し、Ｐ偏光に対して約４４５ｎｍ以下の波長帯の光を透過し、かつＰ偏光に対して４４５ｎｍよりも十分大きい波長帯の光を反射する。より具体的には、特許文献２に記載のダイクロイックミラーは、Ｓ偏光に対するカットオフ波長が４３４ｎｍであり、Ｐ偏光に対するカットオフ波長が４５６ｎｍとなっている。ここで、カットオフ波長（半値波長とも呼ばれる。）とは、ダイクロイックミラーを透過する光の透過率が５０％となる波長である。このとき、励起光源から出射する励起光の波長は、２つのカットオフ波長の間の値でなければならない。
　特許文献２に記載された光源装置では、励起光の光利用効率の低下を防止するためには、青色励起光の波長がダイクロイックミラーの両カットオフ波長から十分に離れていることが必要となる。なぜなら、ダイクロイックミラーはカットオフ波長の近傍の波長帯の光に対し、十分に高い透過率又十分に高いは反射率を有しないからである。したがって、光利用効率の高い明るい照明光を出射可能な照明光学系を提供するという観点では、青色の励起光の波長は、ダイクロイックミラーのＳ偏光に対するカットオフ波長とＰ偏光に対するカットオフ波長の両方から約２５ｎｍ以上離れていることが好ましい。そのため、ダイクロイックミラーは、Ｐ偏光のカットオフ波長とＳ偏光のカットオフ波長とが約５０ｎｍ以上離れている特性を有することが好ましい。しかしながら、Ｐ偏光のカットオフ波長とＳ偏光のカットオフ波長とが約５０ｎｍ以上離れた特性を有する誘電体多層膜ミラーを実現することは困難である。
　本発明では、図１に示すように、反射領域４１で反射した青色励起光は、ダイクロイックミラー２６ではなく、反射型偏光素子２４によって、励起光源１２とは異なる方向へ反射する。したがって、偏光成分によって透過／反射特性の大きく異なる特殊なダイクロイックミラーを用いる必要はない。ダイクロイックミラー２６のカットオフ波長は、Ｓ偏光とＰ偏光とでほとんど同じ値であって良い。
　また、図１に示す照明光学系１０では、接着剤のような有機材料を有するダイクロイックプリズムは不要である。有機材料は、光強度の強いレーザ光により焦がされることがある。本発明では、このようなダイクロイックプリズムを利用しない照明光学系とすることで、有機材料を使用しない構成にすることもできる。この場合、強い光強度のレーザ光を発するレーザ光源１３を使用することが可能となる。
　上記例では、励起光源１２がＰ偏光成分を含んだ青色レーザ光を発し、反射型偏光素子２４がＰ偏光の光を透過しＳ偏光の光を反射する特性を有する場合について説明した。これに代えて、可能であれば、Ｓ偏光成分を含んだ励起光を発する励起光源１２と、Ｓ偏光の光を透過しＰ偏光の光を反射する特性を有する反射型偏光素子２４と、が用いられても良い。
　次に、本発明の一実施形態におけるプロジェクタについて図７を参照して説明する。プロジェクタは、図１に示す照明光学系１０を備えている。上述したように、照明光学系１０は、赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を順次出射する。照明光学系１０から出射された光は、集光レンズ５０によりライトトンネル５２の入射側端部に集光される。ライトトンネル５２は、入射光を、矩形の略均一な照度分布を有する光にする。
　ライトトンネル５２を出射した光は、レンズ５４，５６を通り、ミラー５８で反射する。ミラー５８で反射した光は、レンズ６０を通って画像形成素子６４に拡大照明される。このとき、ライトトンネル５２の出射側端部における光の均一な照度分布が維持されている。
　画像形成素子６４としては、反射型表示素子を用いることができる。反射型表示素子は、たとえばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）であって良い。ＤＭＤは、画素ごとに各色に応じた光量の調節を行う。光量が調節された光（画像光）は、投写レンズ６８を通じてスクリーンに拡大投写される。
　具体的には、ＤＭＤは、微小のミラー要素を画素数分有している。各々のミラー要素は、回転軸まわりに所定の角度だけ回動可能に構成されている。ある方向に傾いたミラー要素に入射する光は、投写レンズ６８が配置された方向に反射される。投写レンズ６８に入射した光はプロジェクタの外部へ投写される。別の方向に傾いたミラー要素に入射する光は、投写レンズ６８が配置されていない方向に反射される。このようにして、各々のミラー要素は、各画素に対応する光を投写レンズ６８へ導くか否かを選択する。ＤＭＤが各色の光に対してこの制御を行うことで、プロジェクタは投写レンズ６８を通じてカラー画像をスクリーンに表示することができる。
　本実施形態のプロジェクタでは、反射型の画像形成素子、より具体的にはＤＭＤが用いられている。しかしながら、画像形成素子６４は、反射型の画像形成素子の代わりに、透過型の画像形成素子を用いることもできる。画像形成素子の画像形成素子としては、液晶パネル（ＬＣＤ）を用いることができる。
　以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
１０　　照明光学系
１２　　励起光源
１３　　レーザ光源
２２　　拡散板
２４　　反射型偏光素子
２６　　ダイクロイックミラー
４０　　蛍光体ユニット
４１　　反射領域
４２ａ，４２ｂ　　第１の蛍光体領域
４４ａ，４４ｂ　　第２の蛍光体領域
４６ａ，４６ｂ　　第３の蛍光体領域
４９　　照射領域
６４　　画像形成素子
６８　　投写レンズ

Claims (10)

  1. 　マトリックス状に配置された複数のレーザ光源を含み、前記複数のレーザ光源から出射した複数のレーザ光がミキシングされた励起光を発する励起光源と、
    　前記励起光源から発せられた前記励起光の照射によって前記励起光の波長とは異なる波長を有する蛍光を発する少なくとも１つの蛍光体領域を備えた蛍光体ユニットと、を有し、
    　前記励起光は、複数のレーザ光源から出射された前記複数のレーザ光の中心が互いに離れた状態で、前記蛍光体ユニット上に集光される、照明光学系。
  2. 　請求項１に記載の照明光学系であって、
    　前記励起光の光路上であって前記励起光源と前記蛍光体ユニットとの間に設けられ、前記励起光の強度分布を均一に近づける拡散板を有する、照明光学系。
  3. 　請求項１又は２に記載の照明光学系であって、
    　前記蛍光体ユニットは、互いに異なる波長を有する蛍光を発する複数の蛍光体領域を含み、
    　前記蛍光体ユニットは、前記励起光源からの前記励起光が前記複数の蛍光体領域の各々に順次照射されるように可動する、照明光学系。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の照明光学系であって、
    　前記蛍光体ユニットは、前記励起光を反射する反射領域をさらに有し、
    　前記蛍光体ユニットは、前記励起光源からの前記励起光が前記蛍光体領域と前記反射領域とに順次照射されるように可動し、
    　前記蛍光体領域から発せられた蛍光の進路と前記反射領域で反射した前記励起光の進路とを前記励起光源の位置とは異なる方向へ曲げる光学系が、前記光源と前記蛍光体ユニットとの間に設けられている、照明光学系。
  5. 　請求項４に記載の照明光学系であって、
    　前記光学系は、
    　第１の直線偏光の光を透過し、前記第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光の光を反射する反射型偏光素子と、
    　前記励起光の波長帯に属する光を透過し、前記蛍光体から発せられた前記蛍光の波長帯に属する光を、前記反射領域で反射した後に前記反射型偏光素子で反射する前記励起光の進行方向と実質的に同じ方向に反射するダイクロイックミラーと、
    　前記反射型偏光素子と前記蛍光体ユニットとの間に設けられた１／４波長板と、を備えている、照明光学系。
  6. 　請求項５に記載の照明光学系であって、
    　前記励起光源は前記第１の直線偏光の励起光を出射する、照明光学系。
  7. 　請求項５又は６に記載の照明光学系であって、
    　前記反射型偏光素子の反射面は、前記ダイクロイックミラーの反射面と互いに隣接し、かつ実質的に平行に配置されている、照明光学系。
  8. 　請求項５から７のいずれか１項に記載の照明光学系であって、
    　前記ダイクロイックミラーは、第１の透光基板と、該第１の透光基板の一面に形成された誘電体多層膜と、を有し、
    　前記反射型偏光素子は、第２の透光基板と、該第２の透光基板の一面に形成された金属細線と、を有し、
    　前記第１の透光基板の、前記誘電体多層膜が形成された一面が、前記第２の透光基板の、前記金属細線が形成された一面と対向している、照明光学系。
  9. 　請求項５から８のいずれか１項に記載の照明光学系であって、
    　前記励起光源は、青色波長帯に属する励起光を出射し、
    　前記蛍光体領域は、前記励起光の波長帯よりも長い波長を有する可視光を発し、
    　前記ダイクロイックミラーは、青色波長帯の光を透過し、該青色波長帯以外の可視光を反射する特性を有する、照明光学系。
  10. 　請求項１から９のいずれか１項に記載の照明光学系を備えたプロジェクタ。
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