照明装置及びプロジェクター
【課題】１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】ｐ偏光からなる光を通過させ、ｓ偏光からなる光を反射する偏光分離面４２を有するプリズム型ＰＢＳ４０と、第１固体光源及び第１蛍光層を有する第１固体光源装置２０と第１コリメート光学系３０とを備え、プリズム型ＰＢＳ４０における所定の面ｓ１に面して配置される第１光源ユニット１０と、第２固体光源を有する第２固体光源装置６０と第２コリメート光学系７０とを備え、面ｓ２に面して配置される第２光源ユニット５０とを備え、射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出することを特徴とする照明装置１００。
【解決手段】ｐ偏光からなる光を通過させ、ｓ偏光からなる光を反射する偏光分離面４２を有するプリズム型ＰＢＳ４０と、第１固体光源及び第１蛍光層を有する第１固体光源装置２０と第１コリメート光学系３０とを備え、プリズム型ＰＢＳ４０における所定の面ｓ１に面して配置される第１光源ユニット１０と、第２固体光源を有する第２固体光源装置６０と第２コリメート光学系７０とを備え、面ｓ２に面して配置される第２光源ユニット５０とを備え、射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出することを特徴とする照明装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、白色光を射出する１つの固体光源装置を備える照明装置が知られている。また当該照明装置と、照明装置からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する色分離導光光学系と、色分離導光光学系からの各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載されている照明装置によれば、白色光を射出する１つの固体光源装置を備えるため、３つの固体光源装置を備える照明装置の場合のように固体光源装置ごとに発光効率（単位電力あたりの明るさ）や温度特性（温度の変化による光量の変化）が異なることがなくなり、その結果、照明光の色バランスを安定させることが可能となる。
【０００３】
また、赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置を備える照明装置が知られている。また、当該照明装置と、各固体光源装置からの各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２に記載されている照明装置によれば、各色光（赤色光、緑色光及び青色光）ごとに別個の固体光源装置（赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置）を備えるため、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７４９５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６８１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている照明装置においては、１つの固体光源装置から赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を発生させているため、３つの固体光源装置を備える照明装置の場合とは異なり１つの固体光源装置に大きな熱的負荷が集中してしまうこととなり、その結果、照明光をより明るくすることが困難であるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている照明装置においては、赤色光、緑色光及び青色光を射出するための３つの固体光源装置（赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置）のそれぞれが有する発光効率や温度特性を揃えることが困難であるため、照明光の色バランスを安定させることが困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置を提供することを目的とする。また、このような照明装置を備えるプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］本発明の照明装置は一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射する偏光分離面を有するプリズム型偏光ビームスプリッターと、第１励起光を射出する第１固体光源及び前記第１励起光の一部を蛍光に変換して射出する第１蛍光層を有する第１固体光源装置と、前記第１固体光源装置からの光を平行化する第１コリメート光学系とを備え、前記プリズム型偏光ビームスプリッターにおける所定の面に面して配置される第１光源ユニットと、前記第１蛍光層が蛍光に変換することが可能な第２励起光を射出する第２固体光源を有する第２固体光源装置と、前記第２固体光源装置からの光を平行化する第２コリメート光学系とを備え、前記所定の面に隣接し、かつ、前記偏光分離面に対して前記所定の面と同じ側にある面に面して配置され、射出する光のうち他方の偏光からなる光が前記プリズム型偏光ビームスプリッター及び前記第１コリメート光学系を介して前記第１固体光源装置に入射することとなる位置に配置される第２光源ユニットとを備え、前記所定の面に対向する射出面から一方の偏光からなる光を射出することを特徴とする。
【０００９】
このため、本発明の照明装置によれば、固体光源装置として、第１固体光源装置と第２固体光源装置とを備えるため、１つの固体光源装置を備える照明装置の場合よりも個々の固体光源装置にかかる熱的負荷を低減することが可能となり、その結果、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能となる。
また、本発明の照明装置によれば、照明光を第１固体光源装置と第２固体光源装置とを用いて発生させているため、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、本発明の照明装置は、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置となる。
【００１０】
また、本発明の照明装置によれば、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射する偏光分離面を有するプリズム型偏光ビームスプリッターを備え、射出面から一方の偏光からなる光を射出するため、別途偏光変換素子等を用いることなく、一方の偏光からなる照明光を得ることが可能となる。
【００１１】
［２］本発明の照明装置においては、前記第２固体光源装置は、前記第２励起光の一部を蛍光に変換して射出する第２蛍光層をさらに有することが好ましい。
【００１２】
このような構成とすることにより、第２固体光源装置から射出される蛍光を、第１固体光源装置から射出される光とともに射出して、照明光を一層明るくすることが可能となる。
なお、第２固体光源装置から射出される蛍光のうち第１固体光源装置に入射する蛍光は他方の偏光からなる光であるが、第１蛍光層は当該第１蛍光層中を通過する光をある程度散乱・屈折させる性質を有するため、第２固体光源装置から射出される蛍光のうち第１固体光源装置に入射する蛍光の一部は一方の光に変換され、偏光分離面を通過して射出面から射出される。
【００１３】
［３］本発明の照明装置においては、前記プリズム型偏光ビームスプリッターにおける前記第２光源ユニットが面する面に対向する面側に配置される反射ミラーをさらに備え、前記第２固体光源装置は、前記反射ミラーで反射され、前記第２固体光源装置に入射する一方の偏光からなる光を、一方の偏光からなる光と他方の偏光からなる光とが混在する光として射出することが好ましい。
【００１４】
このような構成とすることにより、第２固体光源装置から射出される光のうちプリズム型偏光ビームスプリッターを通過する光（一方の偏光からなる光）を第２固体光源装置に再び入射させることで、反射ミラーがなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００１５】
［４］本発明の照明装置においては、前記第２光源ユニットと前記プリズム型偏光ビームスプリッターとの間に配置される反射型偏光板をさらに備え、前記第２固体光源装置は、前記反射型偏光板で反射される光を、一方の偏光からなる光と他方の偏光からなる光とが混在する光として射出することが好ましい。
【００１６】
このような構成とすることにより、第２固体光源装置から射出される光のうちそのままではプリズム型偏光ビームスプリッターを通過することとなる光（一方の偏光からなる光）を第２固体光源装置に再び入射させることで、反射型偏光板がなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００１７】
［５］本発明の照明装置においては、前記反射型偏光板と前記プリズム型偏光ビームスプリッターとの間に配置されるλ／２板をさらに備え、前記反射型偏光板は、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射することが好ましい。
【００１８】
このように、λ／２板を備える場合においても、λ／２板を備えない場合と同様に、第２固体光源装置から射出される光のうちそのままではプリズム型偏光ビームスプリッターを通過することとなる光（一方の偏光からなる光）を第２固体光源装置に再び入射させることで、反射型偏光板がなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００１９】
［６］本発明の照明装置においては、前記第２固体光源装置から前記プリズム型偏光ビームスプリッターまでの光路中に配置され、前記第１励起光及び前記第２励起光を通過させ、前記蛍光を系外に向けて反射するダイクロイック光学素子をさらに備えることが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、第１固体光源装置から第２固体光源装置へ向かう蛍光を除去し、第２固体光源装置の熱負荷を抑えることが可能となる。
【００２１】
［７］本発明の照明装置においては、前記第１励起光は、青色光であり、前記第１蛍光層が射出する蛍光は、赤色光及び緑色光を含む光であり、前記第２励起光は、青色光であり、前記照明装置は、照明光として、一方の偏光からなる白色光を射出することが好ましい。
【００２２】
このような構成とすることにより、青色光を射出する第１固体光源及び第２固体光源を用いて、照明装置から一方の偏光からなる白色光を射出することが可能となる。
【００２３】
［８］本発明のプロジェクターは、本発明の照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する液晶光変調装置と、前記液晶光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。
【００２４】
このため、本発明のプロジェクターによれば、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置を備えるため、高輝度で高品質な画像を投写することが可能となる。
【００２５】
また、本発明のプロジェクターによれば、所定の面に対向する面から一方の偏光からなる光を射出する照明装置を備えるため、別途偏光変換素子等を用いることなくプロジェクターを構成することが可能となる。
【００２６】
［９］本発明のプロジェクターにおいては、前記プリズム型偏光ビームスプリッターから前記液晶光変調装置までの光路中に配置され、前記プリズム型偏光ビームスプリッターからの光の面内光強度分布を均一化するインテグレーター光学系をさらに備えることが好ましい。
【００２７】
このような構成とすることにより、プリズム型偏光ビームスプリッターから射出された光をより均一な光とすることが可能となり、その結果、さらに高品質な画像を投写することが可能となる。
【００２８】
［１０］本発明のプロジェクターにおいては、前記第１固体光源装置の発光部の形状は、前記液晶光変調装置における画像形成領域の形状と略相似であり、前記プロジェクターは、前記プリズム型偏光ビームスプリッターから前記液晶光変調装置までの光路中に配置され、前記プリズム型偏光ビームスプリッターからの光を前記液晶光変調装置に伝達するリレー光学系をさらに備えることが好ましい。
【００２９】
本発明のプロジェクターにおいては、固体光源装置から射出される光の面内光強度分布が比較的均一であるため、上記のように構成することにより、別途インテグレーター光学系を準備しなくても比較的簡略な構成を有するプロジェクターとすることが可能となる。第１固体光源装置の発光部とは、第１固体光源装置のうち、実際に光を射出する部分のことをいう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す上面図。
【図２】実施形態１における第１固体光源装置２０の断面図。
【図３】実施形態１における第１固体光源２４及び第１蛍光層２６の発光特性を示すグラフ。
【図４】実施形態１における第２固体光源装置６０の断面図。
【図５】実施形態１における第２固体光源６４及び第２蛍光層６６の発光特性を示すグラフ。
【図６】実施形態１に係る照明装置１００における光の軌跡を説明するために示す図。
【図７】実施形態２に係るプロジェクター１００２の光学系を示す上面図。
【図８】実施形態２に係る照明装置１０２における光の軌跡を説明するために示す図。
【図９】実施形態３に係るプロジェクター１００４の光学系を示す上面図。
【図１０】実施形態３における第２固体光源装置６１の断面図。
【図１１】実施形態３における第２固体光源６４の発光特性を示す図。
【図１２】実施形態３に係る照明装置１０４における光の軌跡を説明するために示す図。
【図１３】実施形態４に係るプロジェクター１００６の光学系を示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の照明装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００３２】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す上面図である。
図２は、実施形態１における第１固体光源装置２０の断面図である。
図３は、実施形態１における第１固体光源２４及び第１蛍光層２６の発光特性を示すグラフである。図３（ａ）は第１固体光源２４の発光特性を示すグラフであり、図３（ｂ）は第１蛍光層２６の発光特性を示すグラフである。発光特性とは、固体光源であれば電圧を印加したときに、蛍光層であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を１としている。グラフの横軸は、波長を表す。
図４は、実施形態１における第２固体光源装置６０の断面図である。
図５は、実施形態１における第２固体光源６４及び第２蛍光層６６の発光特性を示すグラフである。図５（ａ）は第２固体光源６４の発光特性を示すグラフであり、図５（ｂ）は第２蛍光層６６の発光特性を示すグラフである。
図６は、実施形態１に係る照明装置１００における光の軌跡を説明するために示す図である。図６（ａ）は第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡を示す図であり、図６（ｂ）は第２固体光源装置６０から射出された光の軌跡を示す図である。なお、図６（ａ）で実線矢印で示すのは第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡であり、破線矢印で示すのは第１固体光源装置２０から射出され、第２固体光源装置６０に入射した後に第２固体光源装置６０から射出される光（以下、第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光という）の軌跡である。図８（ａ）及び図１２（ａ）においても同様である。
【００３３】
まず、実施形態１に係るプロジェクター１０００の構成を説明する。
【００３４】
実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置としての３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備える。
【００３５】
照明装置１００は、第１光源ユニット１０と、プリズム型偏光ビームスプリッター４０（以下、プリズム型偏光ビームスプリッターのことをプリズム型ＰＢＳという。）と、第２光源ユニット５０と、反射ミラー８０と、レンズインテグレーター光学系１１０とを備える。照明装置１００は、照明光としてｐ偏光からなる白色光を射出する。
【００３６】
第１光源ユニット１０は、第１固体光源装置２０と、第１コリメート光学系３０とを備える。第１光源ユニット１０は、プリズム型ＰＢＳ４０における所定の面ｓ１に面して配置されている。
【００３７】
第１固体光源装置２０は、図２に示すように、基台２２、第１固体光源２４、第１蛍光層２６及び封止部材２８を有する発光ダイオードであり、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を射出する（後述する図３参照。）。なお、第１固体光源装置２０は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。
【００３８】
基台２２は、第１固体光源２４等を搭載する基台である。
第１固体光源２４は、第１励起光として青色光（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ、図３（ａ）参照。）を射出する。図３（ａ）において、符号Ｂで示すのは、第１固体光源２４が第１励起光（青色光）として射出する色光成分である。
第１固体光源２４と基台２２との間には反射層（図示せず。）が形成されており、第１固体光源２４から基台２２側へ射出された青色光、後述する蛍光及び後述する第２固体光源装置６０からの光は、当該反射層によって第１固体光源装置２０が光を射出する方向へ向けて反射される。
【００３９】
第１蛍光層２６は、第１固体光源２４の被照明領域側に配置されている。第１蛍光層２６は、第１励起光の一部を蛍光に変換して射出する。具体的には、第１蛍光層２６は、波長が約４６０ｎｍの青色光によって最も効率的に励起され、図３（ｂ）に示すように、第１固体光源２４が射出する青色光を赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む光（蛍光）に変換して射出する。なお、図３（ｂ）において、符号Ｒで示すのは、第１蛍光層２６が射出する光のうち赤色光として利用可能な色光成分である。また、符号Ｇで示すのは、第１蛍光層２６が射出する光のうち緑色光として利用可能な色光成分である。第１蛍光層２６は、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層からなる。
封止部材２８は、透明な樹脂からなり、第１固体光源２４及び第１蛍光層２６を保護する。透明な樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂や、シリコーン系樹脂を用いることができる。
【００４０】
第１コリメート光学系３０は、図１に示すように、第１固体光源装置２０からの光の拡がりを抑える凸メニスカスレンズ３２と、凸メニスカスレンズ３２からの光を平行化する凸レンズ３４とを備え、全体として、第１固体光源装置２０からの光を平行にする機能を有する。
【００４１】
プリズム型ＰＢＳ４０は、ｐ偏光からなる光を通過させ、ｓ偏光からなる光を反射する偏光分離面４２を有する。偏光分離面４２は、例えば、誘電体多層膜からなる。
【００４２】
第２光源ユニット５０は、第２固体光源装置６０と、第２コリメート光学系７０とを備える。第２光源ユニット５０は、所定の面ｓ１に隣接し、かつ、偏光分離面４２に対して所定の面ｓ１と同じ側にある面ｓ２に面して配置され、射出する光のうちｓ偏光からなる光がプリズム型ＰＢＳ４０及び第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射することとなる位置に配置されている。第１光源ユニット１０と、第２光源ユニット５０とは、それぞれの光軸が偏光分離面４２上で直交するように配置されている。
【００４３】
第２固体光源装置６０は、図４に示すように、基台６２、第２固体光源６４、第２蛍光層６６及び封止部材６８を有する発光ダイオードであり、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を射出する（図５参照。）。
第２固体光源６４は、第１蛍光層２６が蛍光（赤色光及び緑色光）に変換することが可能な第２励起光として青色光を射出する。
第２蛍光層６６は、第２励起光（青色光）の一部を蛍光に変換して射出する。
基台６２は基台３２と同様の構成を有し、第２固体光源６４は第１固体光源２４と同様の構成を有し、第２蛍光層６６は第１蛍光層２６と同様の構成を有し、封止部材６８は封止部材２８と同様の構成を有するため、詳しい説明を省略する。
【００４４】
第２コリメート光学系７０は、図１に示すように、第２固体光源装置６０からの光の拡がりを抑える凸メニスカスレンズ７２と、凸メニスカスレンズ７２からの光を平行化する凸レンズ７４とを備え、全体として、第２固体光源装置６０からの光を平行にする機能を有する。
【００４５】
反射ミラー８０は、プリズム型ＰＢＳ４０における第２光源ユニット５０が面する面ｓ２に対向する面ｓ３側に配置される。反射ミラー８０は、可視光を反射する。
【００４６】
レンズインテグレーター光学系１１０は、プリズム型ＰＢＳ４０からの光の面内光強度分布を均一化する機能を有する。レンズインテグレーター光学系１１０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０を備える。
【００４７】
第１レンズアレイ１２０は、プリズム型ＰＢＳ４０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。第１レンズアレイ１２０は、プリズム型ＰＢＳ４０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似である。
【００４８】
第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０における複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０における各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【００４９】
重畳レンズ１５０は、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を被照明領域で重畳させる。重畳レンズ１５０は、当該部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明光軸１００ａｘとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【００５０】
ここで、図１において符号ｒ１で示す範囲における光の軌跡を、図６を用いて説明する。
【００５１】
第１固体光源装置２０から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図６（ａ）における実線矢印で示すように、第１コリメート光学系３０を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に所定の面ｓ１に対向する射出面ｓ４から射出される。
ｓ偏光からなる光は、偏光分離面４２で反射され、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に入射する。第２固体光源装置６０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第２蛍光層６６において赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、残りの一部が第２蛍光層６６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。第２固体光源装置６０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第２蛍光層６６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００５２】
第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光のうちｓ偏光からなる光は、図６（ａ）における破線矢印で示すように、偏光分離面４２で反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。
第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光のうちｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に反射ミラー８０により反射され、再び偏光分離面４２を通過した後、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に再び入射する。青色光の大部分が赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、青色光の残りの一部並びに赤色光及び緑色光がｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に再び変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００５３】
第２固体光源装置６０から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図６（ｂ）に示すように、第２コリメート光学系７０を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｓ偏光からなる光は、偏光分離面４２で反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。なお、射出された光におけるその後の軌跡は、第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡（図６（ａ）参照。）と同様の軌跡となる。
ｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に反射ミラー８０により反射され、再び偏光分離面４２を通過し、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に入射する。青色光の大部分が赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、青色光の残りの一部並びに赤色光及び緑色光がｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に再び変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００５４】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０及びリレーレンズ２６０，２７０を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する機能を有する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。
【００５５】
ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を反射して、緑色光及び青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー２４０，２５０は青色光成分を反射する反射ミラーである。
【００５６】
ダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２１０を通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２０で反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶光変調装置４００Ｂまで導く機能を有する。
【００５７】
なお、青色光の光路にこのようなリレーレンズ２６０，２７０が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。実施形態１に係るプロジェクター１０００においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
【００５８】
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明装置１００の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置される。これら入射側偏光板、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００５９】
クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００６０】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００６１】
次に、実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクター１０００の効果を説明する。
【００６２】
実施形態１に係る照明装置１００によれば、固体光源装置として、第１固体光源装置２０と第２固体光源装置６０とを備えるため、１つの固体光源装置を備える照明装置の場合よりも個々の固体光源装置にかかる熱的負荷を低減することが可能となり、その結果、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能となる。
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、照明光を第１固体光源装置２０と第２固体光源装置６０とを用いて発生させているため、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、実施形態１に係る照明装置１００は、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置となる。
【００６３】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、ｐ偏光からなる光を通過させ、ｓ偏光からなる光を反射する偏光分離面４２を有するプリズム型ＰＢＳ４０を備え、射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出するため、別途偏光変換素子等を用いることなく、ｐ偏光からなる照明光を得ることが可能となる。
【００６４】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、第２固体光源装置６０が第２励起光（青色光）の一部を蛍光（赤色光及び緑色光）に変換して射出する第２蛍光層６６を有するため、第２固体光源装置６０から射出される蛍光を第１固体光源装置２０から射出される光とともに射出して、照明光を一層明るくすることが可能となる。
【００６５】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、面ｓ３側に配置される反射ミラー８０を備え、第２固体光源装置６０は、反射ミラー８０で反射され、第２固体光源装置６０に入射するｐ偏光からなる光を、ｐ偏光からなる光とｓ偏光からなる光とが混在する光として射出するため、第２固体光源装置６０から射出される光のうちプリズム型ＰＢＳ４０を通過する光（ｐ偏光からなる光）を第２固体光源装置６０に再び入射させることで、反射ミラー８０がなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００６６】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、第１励起光が青色光であり、第１蛍光層２６が射出する蛍光が赤色光及び緑色光を含む光であり、第２励起光が青色光であるため、青色光を射出する第１固体光源２４及び第２固体光源６４を用いて、照明装置１００からｐ偏光からなる白色光を射出することが可能となる。
【００６７】
実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置１００を備えるため、高輝度で高品質な画像を投写することが可能となる。
【００６８】
また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、所定の面ｓ１に対向する射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出する照明装置１００を備えるため、別途偏光変換素子等を用いることなくプロジェクターを構成することが可能となる。
【００６９】
また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、レンズインテグレーター光学系１１０を備えるため、プリズム型ＰＢＳ４０から射出された光をより均一な光とすることが可能となり、その結果、さらに高品質な画像を投写することが可能となる。
【００７０】
［実施形態２］
図７は、実施形態２に係るプロジェクター１００２の光学系を示す上面図である。
図８は、実施形態２に係る照明装置１０２における光の軌跡を説明するために示す図である。図８（ａ）は第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡を示す図であり、図８（ｂ）は第２固体光源装置６０から射出された光の軌跡を示す図である。
【００７１】
実施形態２に係る照明装置１０２は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するが、反射ミラーの代わりに反射型偏光板及びλ／２板を備える点で実施形態１に係る照明装置１００とは異なる。すなわち、実施形態２に係る照明装置１０２は、第２光源ユニット５０とプリズム型ＰＢＳ４０との間に配置され、ｐ偏光からなる光を通過させ、ｓ偏光からなる光を反射する反射型偏光板８２と、反射型偏光板８２とプリズム型ＰＢＳ４０との間に配置され、通過する光の偏光方向を変換するλ／２板８４とをさらに備える。反射型偏光板８２は、例えば、ワイヤーグリッド型偏光板からなる。
【００７２】
ここで、図７において符号ｒ２で示す範囲における光の軌跡を、図８を用いて説明する。
【００７３】
第１固体光源装置２０から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図８（ａ）において実線矢印で示すように、第１コリメート光学系３０を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に所定の面ｓ１に対向する射出面ｓ４から射出される。
ｓ偏光からなる光は、偏光分離面４２で反射され、λ／２板８４でｐ偏光からなる光に変換され、反射型偏光板８２を通過し、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に入射する。第２固体光源装置６０に入射したｐ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第２蛍光層６６において赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、残りの一部が第２蛍光層６６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。第２固体光源装置６０に入射したｐ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第２蛍光層６６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００７４】
第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光のうちｐ偏光からなる光は、図８（ａ）において破線矢印で示すように、反射型偏光板８２を通過し、λ／２板８４でｓ偏光からなる光に変換された後に偏光分離面４２で反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。
第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光のうちｓ偏光からなる光は、反射型偏光板８２により反射され、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に再び入射する。青色光の大部分が赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、青色光の残りの一部並びに赤色光及び緑色光がｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に再び変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００７５】
第２固体光源装置６０から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図８（ｂ）に示すように、第２コリメート光学系７０を介して反射型偏光板８２に到達し、反射型偏光板８２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｐ偏光からなる光は、反射型偏光板８２を通過し、λ／２板８４でｓ偏光からなる光に変換された後に偏光分離面４２で反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分は第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で射出され、残りの一部は第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で射出される。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で射出される。なお、射出された光におけるその後の軌跡は、第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡（図８（ａ）参照。）と同様の軌跡となる。
ｓ偏光からなる光は、反射型偏光板８２により反射され、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に再び入射し、青色光の大部分は赤色光及び緑色光に変換された上で射出され、その他はｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に再び変換された上で射出される。
【００７６】
上記のように、実施形態２に係る照明装置１０２は、反射ミラーの代わりに反射型偏光板及びλ／２板を備える点で実施形態１に係る照明装置１００とは異なるが、照明光を第１固体光源装置２０と第２固体光源装置６０とを用いて発生させているため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置となる。
【００７７】
また、実施形態２に係る照明装置１０２によれば、プリズム型ＰＢＳ４０を備え、射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出するため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、別途偏光変換素子等を用いることなく、ｐ偏光からなる照明光を得ることが可能となる。
【００７８】
また、実施形態２に係る照明装置１０２によれば、第２光源ユニット５０とプリズム型ＰＢＳ４０との間に配置される反射型偏光板８２を備えるため、反射型偏光板８２がなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００７９】
なお、実施形態２に係る照明装置１０２は、反射ミラーの代わりに反射型偏光板及びλ／２板を備える点以外の点においては実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【００８０】
［実施形態３］
図９は、実施形態３に係るプロジェクター１００４の光学系を示す上面図である。
図１０は、実施形態３における第２固体光源装置６１の断面図である。
図１１は、実施形態３における第２固体光源６４の発光特性を示す図である。
図１２は、実施形態３に係る照明装置１０４における光の軌跡を説明するために示す図である。図１２（ａ）は第１固体光源装置２１から射出された光の軌跡を示す図であり、図１２（ｂ）は第２固体光源装置６１から射出された光の軌跡を示す図である。
【００８１】
実施形態３に係る照明装置１０４は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するが、ダイクロイック光学素子を備える点で実施形態１に係る照明装置１００とは異なる。すなわち、実施形態３に係る照明装置１０４は、凸メニスカスレンズ７２と凸レンズ７４との間に配置され、第１励起光（青色光）及び第２励起光（青色光）を通過させ、蛍光（赤色光及び緑色光）を系外に向けて反射するダイクロイック光学素子としてのダイクロイックプリズム９０を有する。ダイクロイックプリズム９０は、例えば、赤色光及び緑色光を反射して、青色光を通過させる波長選択透過面を有するプリズムである。
【００８２】
また、それに伴って、実施形態３に係る照明装置１０４は、反射ミラーを備えない点で実施形態１に係る照明装置１００と異なる。また、第２固体光源装置及び第１固体光源装置の構成も異なるものとなっている。
第２固体光源装置６１は、図１０に示すように、基台６２、第２固体光源６４及び封止部材６８を有する発光ダイオードであり、青色光を射出する（図１１参照。）。第２固体光源装置６１は、第２蛍光層を有しない点以外の点においては実施形態１における第２固体光源装置６０と同様の構成を有するため、説明を省略する。
第１固体光源装置２１は、基本的には実施形態１における第１固体光源装置２０と同様の構成を有するが、射出する色光の光量バランスが異なる。すなわち、第１固体光源装置２１は、照明装置１０４に適した（照明装置１０４から白色光を射出することが可能な）光量バランスの色光を射出する。
【００８３】
ここで、図９において符号ｒ３で示す範囲における光の軌跡を、図１２を用いて説明する。
【００８４】
第１固体光源装置２１から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図１２（ａ）において実線矢印で示すように、第１コリメート光学系３０を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に所定の面ｓ１に対向する射出面ｓ４から射出される。
ｓ偏光からなる光は、偏光分離面４２で反射され、第２コリメート光学系７０の凸レンズ７４を介してダイクロイックプリズム９０に到達する。ここで、ｓ偏光からなる光のうちの赤色光及び緑色光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ））は系外に除去される。ｓ偏光からなる光のうちの青色光（符号Ｂ（ｓ））は、凸メニスカスレンズ７２を介して第２固体光源装置６１に入射する。
【００８５】
第２固体光源装置６１に入射したｓ偏光からなる青色光は、図１２（ａ）において破線矢印で示すように、第２固体光源装置６１で反射され、第２固体光源装置６１に入射するまでの軌跡を逆に進行して第１固体光源装置２１に入射する。第１固体光源装置２１に入射したｓ偏光からなる青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する青色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。
【００８６】
第２固体光源装置６１から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図１２（ｂ）に示すように、第２コリメート光学系７０の凸メニスカスレンズ７２を介してダイクロイックプリズム９０に到達する。ここで、赤色光及び緑色光（符号Ｒ，Ｇ）は系外に除去される。青色光（符号Ｂ）は、凸レンズ７４を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる青色光（符号Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる青色光（符号Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｓ偏光からなる青色光は、偏光分離面４２により反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２１に入射したｓ偏光からなる青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する青色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。
ｐ偏光からなる青色光は、偏光分離面４２を通過し、系外に除去される。
【００８７】
上記のように、実施形態３に係る照明装置１０４は、ダイクロイック光学素子を備える点、また、反射ミラーを備えない点及び第２固体光源装置及び第１固体光源装置の構成で実施形態１に係る照明装置１００とは異なるが、照明光を第１固体光源装置２１と第２固体光源装置６１とを用いて発生させているため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置となる。
【００８８】
また、実施形態３に係る照明装置１０４によれば、プリズム型ＰＢＳ４０を備え、射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出するため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、別途偏光変換素子等を用いることなく、ｐ偏光からなる照明光を得ることが可能となる。
【００８９】
また、実施形態３に係る照明装置１０４によれば、ダイクロイックプリズム９０を有するため、第１固体光源装置２１から第２固体光源装置６１へ向かう蛍光を除去し、第２固体光源装置６１の熱負荷を抑えることが可能となる。
【００９０】
なお、実施形態３に係る照明装置１０４は、ダイクロイック光学素子を備える点、また、反射ミラーを備えない点及び第２固体光源装置及び第１固体光源装置の構成以外の点においては実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【００９１】
［実施形態４］
図１３は、実施形態４に係るプロジェクター１００６の光学系を示す上面図である。
【００９２】
実施形態４に係るプロジェクター１００６は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、インテグレーター光学系を備えない点で実施形態１に係るプロジェクター１０００とは異なる。すなわち、実施形態４に係るプロジェクター１００６は、図１３に示すように、インテグレーター光学を備えない。また、それに伴って、実施形態４に係るプロジェクター１００６においては、第１固体光源装置の発光部が画像形成領域の形状と略相似形状を有し、また、リレー光学系をさらに備える。
【００９３】
第１固体光源装置２３の発光部（図示せず。）の形状は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける画像形成領域の形状と略相似である。
【００９４】
リレー光学系１７０は、プリズム型ＰＢＳ４０から液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂまでの光路中（プリズム型ＰＢＳ４０と色分離導光光学系２００との間）に配置され、プリズム型ＰＢＳ４０からの光を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに伝達する。
【００９５】
従って、実施形態４に係るプロジェクター１００６においては、各液晶光変調装置における画像形成領域の形状と略相似の形状である発光部からの光がリレー光学系１７０により各液晶光変調装置に導光されるようになるため、インテグレーター光学系を用いなくても各液晶光変調装置の画像形成領域に発光部からの光を正しく導光することが可能となる。
【００９６】
なお、リレー光学系１７０は、図１３に示すように、１枚の凸レンズからなるものを用いてもよいし、複数の光学素子からなるものを用いてもよい。
【００９７】
上記のように、実施形態３に係る照明装置１０４は、インテグレーター光学系を備えない点等以外の点においては実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００が有する効果をそのまま有する。
【００９８】
実施形態４に係るプロジェクター１００６は、インテグレーター光学系を備えない点等で実施形態１に係るプロジェクター１０００とは異なるが、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置１０６を備えるため、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様に、高輝度で高品質な画像を投写することが可能となる。
【００９９】
また、実施形態４に係るプロジェクター１００６によれば、第１固体光源装置２３の発光部の形状が各液晶光変調装置における画像形成領域の形状と略相似であり、プロジェクター１００６がリレー光学系１７０を備えるため、別途インテグレーター光学系を準備しなくても比較的簡略な構成を有するプロジェクターとすることが可能となる。
【０１００】
なお、実施形態４におけるプロジェクター１００６においては、発光部の面積をＡ１、画像形成領域の面積をＡ２、第１コリメーター光学系の焦点距離をｆ１、リレー光学系の焦点距離をｆ２としたとき、「１．０５≦（Ａ１×ｆ２）／（Ａ２×ｆ１）≦１．１５」の関係を満たすことが好ましい。このような構成とすることにより、画像形成領域全体に光を入射させることが可能となり、また、画像形成領域より外に入射する光の量を減らすことが可能となる。
【０１０１】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１０２】
（１）上記各実施形態においては、一方の偏光としてｐ偏光を用い、他方の偏光としてｓ偏光を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。一方の偏光としてｓ偏光を用い、他方の偏光としてｐ偏光を用いてもよい。
【０１０３】
（２）上記実施形態２においては、λ／２板８４を備える照明装置１０２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。λ／２板を備えない照明装置を用いてもよい。この場合には、反射型偏光板として、ｐ偏光を反射し、ｓ偏光を通過させるものを用いることとなる。
【０１０４】
（３）上記実施形態１及び２における照明装置は、上記実施形態３におけるダイクロイックプリズム９０のようなダイクロイック光学素子をさらに備えてもよい。
【０１０５】
（４）上記実施形態４においては、反射ミラー８０を備える照明装置１０６を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。反射型偏光板を備える照明装置（実施形態２参照。）やダイクロイック光学素子を備える照明装置（実施形態３参照。）を用いてもよい。
【０１０６】
（５）上記実施形態１〜３においては、レンズインテグレーター光学系１１０を備える照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。ロッドインテグレーター光学系を備える照明装置を用いてもよい。
【０１０７】
（６）上記各実施形態においては、各固体光源装置が発光ダイオードからなるものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。各固体光源装置が、例えば、半導体レーザーからなるものであってもよいし、有機発光ダイオードからなるものであってもよい。
【０１０８】
（６）上記各実施形態においては、白色光を射出する照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。白色光以外の色光を射出する照明装置を用いてもよい。
【０１０９】
（７）上記各実施形態においては、第１蛍光層及び第２蛍光層としてＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１蛍光層及び第２蛍光層として、赤色光及び緑色光を含む蛍光を射出する他の蛍光体を含有する層を用いてもよい。また、第１蛍光層及び第２蛍光層として、励起光を赤色光に変換する蛍光体と、励起光を緑色に変換する蛍光体との混合物を含有する層を用いてもよい。
【０１１０】
（８）上記各実施形態においては、液晶光変調装置として３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
【０１１１】
（９）上記各実施形態においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
（１０）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。
【０１１３】
（１１）上記各実施形態においては、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等。）に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０，１４，１６…第１光源ユニット、２０，２１，２３…第１固体光源装置、２２，６２…基台、２４…第１固体光源、２６…第１蛍光層、２８，６８…封止部、３０…第１コリメート光学系、３２，７２…凸メニスカスレンズ、３４，７４…凸レンズ、４０…プリズム型偏光ビームスプリッター、４２…偏光分離面、５０，５４…第２光源ユニット、６０，６１…第２固体光源装置、６４…第２固体光源、６６…第２蛍光層、７０…第２コリメート光学系、８０…反射ミラー、８２…反射型偏光板、８４…λ／２板、９０…ダイクロイックプリズム、１００，１０２，１０４，１０６…照明装置、１００ａｘ，１０２ａｘ，１０４ａｘ，１０６ａｘ…照明光軸、１１０…レンズインテグレーター光学系、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１５０…重畳レンズ、１７０…リレー光学系、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…（色分離導光光学系の）反射ミラー、２６０，２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、１０００，１００２，１００４，１００６…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、白色光を射出する１つの固体光源装置を備える照明装置が知られている。また当該照明装置と、照明装置からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離する色分離導光光学系と、色分離導光光学系からの各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載されている照明装置によれば、白色光を射出する１つの固体光源装置を備えるため、３つの固体光源装置を備える照明装置の場合のように固体光源装置ごとに発光効率（単位電力あたりの明るさ）や温度特性（温度の変化による光量の変化）が異なることがなくなり、その結果、照明光の色バランスを安定させることが可能となる。
【０００３】
また、赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置を備える照明装置が知られている。また、当該照明装置と、各固体光源装置からの各色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターが知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２に記載されている照明装置によれば、各色光（赤色光、緑色光及び青色光）ごとに別個の固体光源装置（赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置）を備えるため、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７４９５７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６８１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている照明装置においては、１つの固体光源装置から赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を発生させているため、３つの固体光源装置を備える照明装置の場合とは異なり１つの固体光源装置に大きな熱的負荷が集中してしまうこととなり、その結果、照明光をより明るくすることが困難であるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている照明装置においては、赤色光、緑色光及び青色光を射出するための３つの固体光源装置（赤色光を射出する固体光源装置、緑色光を射出する固体光源装置及び青色光を射出する固体光源装置）のそれぞれが有する発光効率や温度特性を揃えることが困難であるため、照明光の色バランスを安定させることが困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置を提供することを目的とする。また、このような照明装置を備えるプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］本発明の照明装置は一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射する偏光分離面を有するプリズム型偏光ビームスプリッターと、第１励起光を射出する第１固体光源及び前記第１励起光の一部を蛍光に変換して射出する第１蛍光層を有する第１固体光源装置と、前記第１固体光源装置からの光を平行化する第１コリメート光学系とを備え、前記プリズム型偏光ビームスプリッターにおける所定の面に面して配置される第１光源ユニットと、前記第１蛍光層が蛍光に変換することが可能な第２励起光を射出する第２固体光源を有する第２固体光源装置と、前記第２固体光源装置からの光を平行化する第２コリメート光学系とを備え、前記所定の面に隣接し、かつ、前記偏光分離面に対して前記所定の面と同じ側にある面に面して配置され、射出する光のうち他方の偏光からなる光が前記プリズム型偏光ビームスプリッター及び前記第１コリメート光学系を介して前記第１固体光源装置に入射することとなる位置に配置される第２光源ユニットとを備え、前記所定の面に対向する射出面から一方の偏光からなる光を射出することを特徴とする。
【０００９】
このため、本発明の照明装置によれば、固体光源装置として、第１固体光源装置と第２固体光源装置とを備えるため、１つの固体光源装置を備える照明装置の場合よりも個々の固体光源装置にかかる熱的負荷を低減することが可能となり、その結果、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能となる。
また、本発明の照明装置によれば、照明光を第１固体光源装置と第２固体光源装置とを用いて発生させているため、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、本発明の照明装置は、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置となる。
【００１０】
また、本発明の照明装置によれば、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射する偏光分離面を有するプリズム型偏光ビームスプリッターを備え、射出面から一方の偏光からなる光を射出するため、別途偏光変換素子等を用いることなく、一方の偏光からなる照明光を得ることが可能となる。
【００１１】
［２］本発明の照明装置においては、前記第２固体光源装置は、前記第２励起光の一部を蛍光に変換して射出する第２蛍光層をさらに有することが好ましい。
【００１２】
このような構成とすることにより、第２固体光源装置から射出される蛍光を、第１固体光源装置から射出される光とともに射出して、照明光を一層明るくすることが可能となる。
なお、第２固体光源装置から射出される蛍光のうち第１固体光源装置に入射する蛍光は他方の偏光からなる光であるが、第１蛍光層は当該第１蛍光層中を通過する光をある程度散乱・屈折させる性質を有するため、第２固体光源装置から射出される蛍光のうち第１固体光源装置に入射する蛍光の一部は一方の光に変換され、偏光分離面を通過して射出面から射出される。
【００１３】
［３］本発明の照明装置においては、前記プリズム型偏光ビームスプリッターにおける前記第２光源ユニットが面する面に対向する面側に配置される反射ミラーをさらに備え、前記第２固体光源装置は、前記反射ミラーで反射され、前記第２固体光源装置に入射する一方の偏光からなる光を、一方の偏光からなる光と他方の偏光からなる光とが混在する光として射出することが好ましい。
【００１４】
このような構成とすることにより、第２固体光源装置から射出される光のうちプリズム型偏光ビームスプリッターを通過する光（一方の偏光からなる光）を第２固体光源装置に再び入射させることで、反射ミラーがなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００１５】
［４］本発明の照明装置においては、前記第２光源ユニットと前記プリズム型偏光ビームスプリッターとの間に配置される反射型偏光板をさらに備え、前記第２固体光源装置は、前記反射型偏光板で反射される光を、一方の偏光からなる光と他方の偏光からなる光とが混在する光として射出することが好ましい。
【００１６】
このような構成とすることにより、第２固体光源装置から射出される光のうちそのままではプリズム型偏光ビームスプリッターを通過することとなる光（一方の偏光からなる光）を第２固体光源装置に再び入射させることで、反射型偏光板がなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００１７】
［５］本発明の照明装置においては、前記反射型偏光板と前記プリズム型偏光ビームスプリッターとの間に配置されるλ／２板をさらに備え、前記反射型偏光板は、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射することが好ましい。
【００１８】
このように、λ／２板を備える場合においても、λ／２板を備えない場合と同様に、第２固体光源装置から射出される光のうちそのままではプリズム型偏光ビームスプリッターを通過することとなる光（一方の偏光からなる光）を第２固体光源装置に再び入射させることで、反射型偏光板がなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００１９】
［６］本発明の照明装置においては、前記第２固体光源装置から前記プリズム型偏光ビームスプリッターまでの光路中に配置され、前記第１励起光及び前記第２励起光を通過させ、前記蛍光を系外に向けて反射するダイクロイック光学素子をさらに備えることが好ましい。
【００２０】
このような構成とすることにより、第１固体光源装置から第２固体光源装置へ向かう蛍光を除去し、第２固体光源装置の熱負荷を抑えることが可能となる。
【００２１】
［７］本発明の照明装置においては、前記第１励起光は、青色光であり、前記第１蛍光層が射出する蛍光は、赤色光及び緑色光を含む光であり、前記第２励起光は、青色光であり、前記照明装置は、照明光として、一方の偏光からなる白色光を射出することが好ましい。
【００２２】
このような構成とすることにより、青色光を射出する第１固体光源及び第２固体光源を用いて、照明装置から一方の偏光からなる白色光を射出することが可能となる。
【００２３】
［８］本発明のプロジェクターは、本発明の照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する液晶光変調装置と、前記液晶光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えることを特徴とする。
【００２４】
このため、本発明のプロジェクターによれば、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置を備えるため、高輝度で高品質な画像を投写することが可能となる。
【００２５】
また、本発明のプロジェクターによれば、所定の面に対向する面から一方の偏光からなる光を射出する照明装置を備えるため、別途偏光変換素子等を用いることなくプロジェクターを構成することが可能となる。
【００２６】
［９］本発明のプロジェクターにおいては、前記プリズム型偏光ビームスプリッターから前記液晶光変調装置までの光路中に配置され、前記プリズム型偏光ビームスプリッターからの光の面内光強度分布を均一化するインテグレーター光学系をさらに備えることが好ましい。
【００２７】
このような構成とすることにより、プリズム型偏光ビームスプリッターから射出された光をより均一な光とすることが可能となり、その結果、さらに高品質な画像を投写することが可能となる。
【００２８】
［１０］本発明のプロジェクターにおいては、前記第１固体光源装置の発光部の形状は、前記液晶光変調装置における画像形成領域の形状と略相似であり、前記プロジェクターは、前記プリズム型偏光ビームスプリッターから前記液晶光変調装置までの光路中に配置され、前記プリズム型偏光ビームスプリッターからの光を前記液晶光変調装置に伝達するリレー光学系をさらに備えることが好ましい。
【００２９】
本発明のプロジェクターにおいては、固体光源装置から射出される光の面内光強度分布が比較的均一であるため、上記のように構成することにより、別途インテグレーター光学系を準備しなくても比較的簡略な構成を有するプロジェクターとすることが可能となる。第１固体光源装置の発光部とは、第１固体光源装置のうち、実際に光を射出する部分のことをいう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す上面図。
【図２】実施形態１における第１固体光源装置２０の断面図。
【図３】実施形態１における第１固体光源２４及び第１蛍光層２６の発光特性を示すグラフ。
【図４】実施形態１における第２固体光源装置６０の断面図。
【図５】実施形態１における第２固体光源６４及び第２蛍光層６６の発光特性を示すグラフ。
【図６】実施形態１に係る照明装置１００における光の軌跡を説明するために示す図。
【図７】実施形態２に係るプロジェクター１００２の光学系を示す上面図。
【図８】実施形態２に係る照明装置１０２における光の軌跡を説明するために示す図。
【図９】実施形態３に係るプロジェクター１００４の光学系を示す上面図。
【図１０】実施形態３における第２固体光源装置６１の断面図。
【図１１】実施形態３における第２固体光源６４の発光特性を示す図。
【図１２】実施形態３に係る照明装置１０４における光の軌跡を説明するために示す図。
【図１３】実施形態４に係るプロジェクター１００６の光学系を示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の照明装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００３２】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るプロジェクター１０００の光学系を示す上面図である。
図２は、実施形態１における第１固体光源装置２０の断面図である。
図３は、実施形態１における第１固体光源２４及び第１蛍光層２６の発光特性を示すグラフである。図３（ａ）は第１固体光源２４の発光特性を示すグラフであり、図３（ｂ）は第１蛍光層２６の発光特性を示すグラフである。発光特性とは、固体光源であれば電圧を印加したときに、蛍光層であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を１としている。グラフの横軸は、波長を表す。
図４は、実施形態１における第２固体光源装置６０の断面図である。
図５は、実施形態１における第２固体光源６４及び第２蛍光層６６の発光特性を示すグラフである。図５（ａ）は第２固体光源６４の発光特性を示すグラフであり、図５（ｂ）は第２蛍光層６６の発光特性を示すグラフである。
図６は、実施形態１に係る照明装置１００における光の軌跡を説明するために示す図である。図６（ａ）は第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡を示す図であり、図６（ｂ）は第２固体光源装置６０から射出された光の軌跡を示す図である。なお、図６（ａ）で実線矢印で示すのは第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡であり、破線矢印で示すのは第１固体光源装置２０から射出され、第２固体光源装置６０に入射した後に第２固体光源装置６０から射出される光（以下、第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光という）の軌跡である。図８（ａ）及び図１２（ａ）においても同様である。
【００３３】
まず、実施形態１に係るプロジェクター１０００の構成を説明する。
【００３４】
実施形態１に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置としての３つの液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投写光学系６００とを備える。
【００３５】
照明装置１００は、第１光源ユニット１０と、プリズム型偏光ビームスプリッター４０（以下、プリズム型偏光ビームスプリッターのことをプリズム型ＰＢＳという。）と、第２光源ユニット５０と、反射ミラー８０と、レンズインテグレーター光学系１１０とを備える。照明装置１００は、照明光としてｐ偏光からなる白色光を射出する。
【００３６】
第１光源ユニット１０は、第１固体光源装置２０と、第１コリメート光学系３０とを備える。第１光源ユニット１０は、プリズム型ＰＢＳ４０における所定の面ｓ１に面して配置されている。
【００３７】
第１固体光源装置２０は、図２に示すように、基台２２、第１固体光源２４、第１蛍光層２６及び封止部材２８を有する発光ダイオードであり、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を射出する（後述する図３参照。）。なお、第１固体光源装置２０は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。
【００３８】
基台２２は、第１固体光源２４等を搭載する基台である。
第１固体光源２４は、第１励起光として青色光（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ、図３（ａ）参照。）を射出する。図３（ａ）において、符号Ｂで示すのは、第１固体光源２４が第１励起光（青色光）として射出する色光成分である。
第１固体光源２４と基台２２との間には反射層（図示せず。）が形成されており、第１固体光源２４から基台２２側へ射出された青色光、後述する蛍光及び後述する第２固体光源装置６０からの光は、当該反射層によって第１固体光源装置２０が光を射出する方向へ向けて反射される。
【００３９】
第１蛍光層２６は、第１固体光源２４の被照明領域側に配置されている。第１蛍光層２６は、第１励起光の一部を蛍光に変換して射出する。具体的には、第１蛍光層２６は、波長が約４６０ｎｍの青色光によって最も効率的に励起され、図３（ｂ）に示すように、第１固体光源２４が射出する青色光を赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む光（蛍光）に変換して射出する。なお、図３（ｂ）において、符号Ｒで示すのは、第１蛍光層２６が射出する光のうち赤色光として利用可能な色光成分である。また、符号Ｇで示すのは、第１蛍光層２６が射出する光のうち緑色光として利用可能な色光成分である。第１蛍光層２６は、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層からなる。
封止部材２８は、透明な樹脂からなり、第１固体光源２４及び第１蛍光層２６を保護する。透明な樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂や、シリコーン系樹脂を用いることができる。
【００４０】
第１コリメート光学系３０は、図１に示すように、第１固体光源装置２０からの光の拡がりを抑える凸メニスカスレンズ３２と、凸メニスカスレンズ３２からの光を平行化する凸レンズ３４とを備え、全体として、第１固体光源装置２０からの光を平行にする機能を有する。
【００４１】
プリズム型ＰＢＳ４０は、ｐ偏光からなる光を通過させ、ｓ偏光からなる光を反射する偏光分離面４２を有する。偏光分離面４２は、例えば、誘電体多層膜からなる。
【００４２】
第２光源ユニット５０は、第２固体光源装置６０と、第２コリメート光学系７０とを備える。第２光源ユニット５０は、所定の面ｓ１に隣接し、かつ、偏光分離面４２に対して所定の面ｓ１と同じ側にある面ｓ２に面して配置され、射出する光のうちｓ偏光からなる光がプリズム型ＰＢＳ４０及び第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射することとなる位置に配置されている。第１光源ユニット１０と、第２光源ユニット５０とは、それぞれの光軸が偏光分離面４２上で直交するように配置されている。
【００４３】
第２固体光源装置６０は、図４に示すように、基台６２、第２固体光源６４、第２蛍光層６６及び封止部材６８を有する発光ダイオードであり、赤色光、緑色光及び青色光を含む光を射出する（図５参照。）。
第２固体光源６４は、第１蛍光層２６が蛍光（赤色光及び緑色光）に変換することが可能な第２励起光として青色光を射出する。
第２蛍光層６６は、第２励起光（青色光）の一部を蛍光に変換して射出する。
基台６２は基台３２と同様の構成を有し、第２固体光源６４は第１固体光源２４と同様の構成を有し、第２蛍光層６６は第１蛍光層２６と同様の構成を有し、封止部材６８は封止部材２８と同様の構成を有するため、詳しい説明を省略する。
【００４４】
第２コリメート光学系７０は、図１に示すように、第２固体光源装置６０からの光の拡がりを抑える凸メニスカスレンズ７２と、凸メニスカスレンズ７２からの光を平行化する凸レンズ７４とを備え、全体として、第２固体光源装置６０からの光を平行にする機能を有する。
【００４５】
反射ミラー８０は、プリズム型ＰＢＳ４０における第２光源ユニット５０が面する面ｓ２に対向する面ｓ３側に配置される。反射ミラー８０は、可視光を反射する。
【００４６】
レンズインテグレーター光学系１１０は、プリズム型ＰＢＳ４０からの光の面内光強度分布を均一化する機能を有する。レンズインテグレーター光学系１１０は、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０を備える。
【００４７】
第１レンズアレイ１２０は、プリズム型ＰＢＳ４０からの光を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１２２を有する。第１レンズアレイ１２０は、プリズム型ＰＢＳ４０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第１小レンズ１２２が照明光軸１００ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１２２の外形形状は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似である。
【００４８】
第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０における複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０における各第１小レンズ１２２の像を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１３０は、複数の第２小レンズ１３２が照明光軸１００ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【００４９】
重畳レンズ１５０は、第２レンズアレイ１３０からの各部分光束を被照明領域で重畳させる。重畳レンズ１５０は、当該部分光束を集光して液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１５０の光軸と照明光軸１００ａｘとが略一致するように、重畳レンズ１５０が配置されている。なお、重畳レンズ１５０は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【００５０】
ここで、図１において符号ｒ１で示す範囲における光の軌跡を、図６を用いて説明する。
【００５１】
第１固体光源装置２０から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図６（ａ）における実線矢印で示すように、第１コリメート光学系３０を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に所定の面ｓ１に対向する射出面ｓ４から射出される。
ｓ偏光からなる光は、偏光分離面４２で反射され、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に入射する。第２固体光源装置６０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第２蛍光層６６において赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、残りの一部が第２蛍光層６６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。第２固体光源装置６０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第２蛍光層６６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００５２】
第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光のうちｓ偏光からなる光は、図６（ａ）における破線矢印で示すように、偏光分離面４２で反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。
第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光のうちｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に反射ミラー８０により反射され、再び偏光分離面４２を通過した後、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に再び入射する。青色光の大部分が赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、青色光の残りの一部並びに赤色光及び緑色光がｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に再び変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００５３】
第２固体光源装置６０から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図６（ｂ）に示すように、第２コリメート光学系７０を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｓ偏光からなる光は、偏光分離面４２で反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。なお、射出された光におけるその後の軌跡は、第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡（図６（ａ）参照。）と同様の軌跡となる。
ｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に反射ミラー８０により反射され、再び偏光分離面４２を通過し、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に入射する。青色光の大部分が赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、青色光の残りの一部並びに赤色光及び緑色光がｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に再び変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００５４】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，２２０、反射ミラー２３０，２４０，２５０及びリレーレンズ２６０，２７０を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに導光する機能を有する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂが配置されている。
【００５５】
ダイクロイックミラー２１０，２２０は、基板上に、所定の波長領域の光を反射して、他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が形成されたミラーである。
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を反射して、緑色光及び青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
反射ミラー２３０は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー２４０，２５０は青色光成分を反射する反射ミラーである。
【００５６】
ダイクロイックミラー２１０で反射された赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２１０を通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２０で反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を液晶光変調装置４００Ｂまで導く機能を有する。
【００５７】
なお、青色光の光路にこのようなリレーレンズ２６０，２７０が設けられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。実施形態１に係るプロジェクター１０００においては、青色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、赤色光の光路の長さを長くして、リレーレンズ２６０，２７０及び反射ミラー２４０，２５０を赤色光の光路に用いる構成も考えられる。
【００５８】
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、照明装置１００の照明対象となる。なお、図示を省略したが、各集光レンズ３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂと各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置される。これら入射側偏光板、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ及び射出側偏光板によって、入射された各色光の光変調が行われる。
液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された１種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
【００５９】
クロスダイクロイックプリズム５００は、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。
【００６０】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００６１】
次に、実施形態１に係る照明装置１００及びプロジェクター１０００の効果を説明する。
【００６２】
実施形態１に係る照明装置１００によれば、固体光源装置として、第１固体光源装置２０と第２固体光源装置６０とを備えるため、１つの固体光源装置を備える照明装置の場合よりも個々の固体光源装置にかかる熱的負荷を低減することが可能となり、その結果、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能となる。
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、照明光を第１固体光源装置２０と第２固体光源装置６０とを用いて発生させているため、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能となる。
その結果、実施形態１に係る照明装置１００は、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置となる。
【００６３】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、ｐ偏光からなる光を通過させ、ｓ偏光からなる光を反射する偏光分離面４２を有するプリズム型ＰＢＳ４０を備え、射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出するため、別途偏光変換素子等を用いることなく、ｐ偏光からなる照明光を得ることが可能となる。
【００６４】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、第２固体光源装置６０が第２励起光（青色光）の一部を蛍光（赤色光及び緑色光）に変換して射出する第２蛍光層６６を有するため、第２固体光源装置６０から射出される蛍光を第１固体光源装置２０から射出される光とともに射出して、照明光を一層明るくすることが可能となる。
【００６５】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、面ｓ３側に配置される反射ミラー８０を備え、第２固体光源装置６０は、反射ミラー８０で反射され、第２固体光源装置６０に入射するｐ偏光からなる光を、ｐ偏光からなる光とｓ偏光からなる光とが混在する光として射出するため、第２固体光源装置６０から射出される光のうちプリズム型ＰＢＳ４０を通過する光（ｐ偏光からなる光）を第２固体光源装置６０に再び入射させることで、反射ミラー８０がなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００６６】
また、実施形態１に係る照明装置１００によれば、第１励起光が青色光であり、第１蛍光層２６が射出する蛍光が赤色光及び緑色光を含む光であり、第２励起光が青色光であるため、青色光を射出する第１固体光源２４及び第２固体光源６４を用いて、照明装置１００からｐ偏光からなる白色光を射出することが可能となる。
【００６７】
実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置１００を備えるため、高輝度で高品質な画像を投写することが可能となる。
【００６８】
また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、所定の面ｓ１に対向する射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出する照明装置１００を備えるため、別途偏光変換素子等を用いることなくプロジェクターを構成することが可能となる。
【００６９】
また、実施形態１に係るプロジェクター１０００によれば、レンズインテグレーター光学系１１０を備えるため、プリズム型ＰＢＳ４０から射出された光をより均一な光とすることが可能となり、その結果、さらに高品質な画像を投写することが可能となる。
【００７０】
［実施形態２］
図７は、実施形態２に係るプロジェクター１００２の光学系を示す上面図である。
図８は、実施形態２に係る照明装置１０２における光の軌跡を説明するために示す図である。図８（ａ）は第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡を示す図であり、図８（ｂ）は第２固体光源装置６０から射出された光の軌跡を示す図である。
【００７１】
実施形態２に係る照明装置１０２は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するが、反射ミラーの代わりに反射型偏光板及びλ／２板を備える点で実施形態１に係る照明装置１００とは異なる。すなわち、実施形態２に係る照明装置１０２は、第２光源ユニット５０とプリズム型ＰＢＳ４０との間に配置され、ｐ偏光からなる光を通過させ、ｓ偏光からなる光を反射する反射型偏光板８２と、反射型偏光板８２とプリズム型ＰＢＳ４０との間に配置され、通過する光の偏光方向を変換するλ／２板８４とをさらに備える。反射型偏光板８２は、例えば、ワイヤーグリッド型偏光板からなる。
【００７２】
ここで、図７において符号ｒ２で示す範囲における光の軌跡を、図８を用いて説明する。
【００７３】
第１固体光源装置２０から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図８（ａ）において実線矢印で示すように、第１コリメート光学系３０を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に所定の面ｓ１に対向する射出面ｓ４から射出される。
ｓ偏光からなる光は、偏光分離面４２で反射され、λ／２板８４でｐ偏光からなる光に変換され、反射型偏光板８２を通過し、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に入射する。第２固体光源装置６０に入射したｐ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第２蛍光層６６において赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、残りの一部が第２蛍光層６６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。第２固体光源装置６０に入射したｐ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第２蛍光層６６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００７４】
第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光のうちｐ偏光からなる光は、図８（ａ）において破線矢印で示すように、反射型偏光板８２を通過し、λ／２板８４でｓ偏光からなる光に変換された後に偏光分離面４２で反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。
第２固体光源装置６０から射出された第１固体光源装置２０由来の光のうちｓ偏光からなる光は、反射型偏光板８２により反射され、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に再び入射する。青色光の大部分が赤色光及び緑色光に変換された上で第２固体光源装置６０から射出され、青色光の残りの一部並びに赤色光及び緑色光がｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に再び変換された上で第２固体光源装置６０から射出される。
【００７５】
第２固体光源装置６０から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図８（ｂ）に示すように、第２コリメート光学系７０を介して反射型偏光板８２に到達し、反射型偏光板８２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｐ偏光からなる光は、反射型偏光板８２を通過し、λ／２板８４でｓ偏光からなる光に変換された後に偏光分離面４２で反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち青色光は、大部分は第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で射出され、残りの一部は第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で射出される。第１固体光源装置２０に入射したｓ偏光からなる光のうち赤色光及び緑色光は、第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に変換された上で射出される。なお、射出された光におけるその後の軌跡は、第１固体光源装置２０から射出された光の軌跡（図８（ａ）参照。）と同様の軌跡となる。
ｓ偏光からなる光は、反射型偏光板８２により反射され、第２コリメート光学系７０を介して第２固体光源装置６０に再び入射し、青色光の大部分は赤色光及び緑色光に変換された上で射出され、その他はｐ偏光とｓ偏光とが混在する光に再び変換された上で射出される。
【００７６】
上記のように、実施形態２に係る照明装置１０２は、反射ミラーの代わりに反射型偏光板及びλ／２板を備える点で実施形態１に係る照明装置１００とは異なるが、照明光を第１固体光源装置２０と第２固体光源装置６０とを用いて発生させているため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置となる。
【００７７】
また、実施形態２に係る照明装置１０２によれば、プリズム型ＰＢＳ４０を備え、射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出するため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、別途偏光変換素子等を用いることなく、ｐ偏光からなる照明光を得ることが可能となる。
【００７８】
また、実施形態２に係る照明装置１０２によれば、第２光源ユニット５０とプリズム型ＰＢＳ４０との間に配置される反射型偏光板８２を備えるため、反射型偏光板８２がなければ利用できなかった光を再利用することが可能となる。
【００７９】
なお、実施形態２に係る照明装置１０２は、反射ミラーの代わりに反射型偏光板及びλ／２板を備える点以外の点においては実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【００８０】
［実施形態３］
図９は、実施形態３に係るプロジェクター１００４の光学系を示す上面図である。
図１０は、実施形態３における第２固体光源装置６１の断面図である。
図１１は、実施形態３における第２固体光源６４の発光特性を示す図である。
図１２は、実施形態３に係る照明装置１０４における光の軌跡を説明するために示す図である。図１２（ａ）は第１固体光源装置２１から射出された光の軌跡を示す図であり、図１２（ｂ）は第２固体光源装置６１から射出された光の軌跡を示す図である。
【００８１】
実施形態３に係る照明装置１０４は、基本的には実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するが、ダイクロイック光学素子を備える点で実施形態１に係る照明装置１００とは異なる。すなわち、実施形態３に係る照明装置１０４は、凸メニスカスレンズ７２と凸レンズ７４との間に配置され、第１励起光（青色光）及び第２励起光（青色光）を通過させ、蛍光（赤色光及び緑色光）を系外に向けて反射するダイクロイック光学素子としてのダイクロイックプリズム９０を有する。ダイクロイックプリズム９０は、例えば、赤色光及び緑色光を反射して、青色光を通過させる波長選択透過面を有するプリズムである。
【００８２】
また、それに伴って、実施形態３に係る照明装置１０４は、反射ミラーを備えない点で実施形態１に係る照明装置１００と異なる。また、第２固体光源装置及び第１固体光源装置の構成も異なるものとなっている。
第２固体光源装置６１は、図１０に示すように、基台６２、第２固体光源６４及び封止部材６８を有する発光ダイオードであり、青色光を射出する（図１１参照。）。第２固体光源装置６１は、第２蛍光層を有しない点以外の点においては実施形態１における第２固体光源装置６０と同様の構成を有するため、説明を省略する。
第１固体光源装置２１は、基本的には実施形態１における第１固体光源装置２０と同様の構成を有するが、射出する色光の光量バランスが異なる。すなわち、第１固体光源装置２１は、照明装置１０４に適した（照明装置１０４から白色光を射出することが可能な）光量バランスの色光を射出する。
【００８３】
ここで、図９において符号ｒ３で示す範囲における光の軌跡を、図１２を用いて説明する。
【００８４】
第１固体光源装置２１から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図１２（ａ）において実線矢印で示すように、第１コリメート光学系３０を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる光（符号Ｒ（ｐ），Ｇ（ｐ），Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ），Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｐ偏光からなる光は、偏光分離面４２を通過した後に所定の面ｓ１に対向する射出面ｓ４から射出される。
ｓ偏光からなる光は、偏光分離面４２で反射され、第２コリメート光学系７０の凸レンズ７４を介してダイクロイックプリズム９０に到達する。ここで、ｓ偏光からなる光のうちの赤色光及び緑色光（符号Ｒ（ｓ），Ｇ（ｓ））は系外に除去される。ｓ偏光からなる光のうちの青色光（符号Ｂ（ｓ））は、凸メニスカスレンズ７２を介して第２固体光源装置６１に入射する。
【００８５】
第２固体光源装置６１に入射したｓ偏光からなる青色光は、図１２（ａ）において破線矢印で示すように、第２固体光源装置６１で反射され、第２固体光源装置６１に入射するまでの軌跡を逆に進行して第１固体光源装置２１に入射する。第１固体光源装置２１に入射したｓ偏光からなる青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する青色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。
【００８６】
第２固体光源装置６１から射出された光（符号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図１２（ｂ）に示すように、第２コリメート光学系７０の凸メニスカスレンズ７２を介してダイクロイックプリズム９０に到達する。ここで、赤色光及び緑色光（符号Ｒ，Ｇ）は系外に除去される。青色光（符号Ｂ）は、凸レンズ７４を介してプリズム型ＰＢＳ４０に到達し、偏光分離面４２でｐ偏光からなる青色光（符号Ｂ（ｐ））と、ｓ偏光からなる青色光（符号Ｂ（ｓ））とに分離される。
ｓ偏光からなる青色光は、偏光分離面４２により反射され、第１コリメート光学系３０を介して第１固体光源装置２０に入射する。第１固体光源装置２１に入射したｓ偏光からなる青色光は、大部分が第１蛍光層２６において赤色光及び緑色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出され、残りの一部が第１蛍光層２６においてｐ偏光とｓ偏光とが混在する青色光に変換された上で第１固体光源装置２０から射出される。
ｐ偏光からなる青色光は、偏光分離面４２を通過し、系外に除去される。
【００８７】
上記のように、実施形態３に係る照明装置１０４は、ダイクロイック光学素子を備える点、また、反射ミラーを備えない点及び第２固体光源装置及び第１固体光源装置の構成で実施形態１に係る照明装置１００とは異なるが、照明光を第１固体光源装置２１と第２固体光源装置６１とを用いて発生させているため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも照明光を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置となる。
【００８８】
また、実施形態３に係る照明装置１０４によれば、プリズム型ＰＢＳ４０を備え、射出面ｓ４からｐ偏光からなる光を射出するため、実施形態１に係る照明装置１００と同様に、別途偏光変換素子等を用いることなく、ｐ偏光からなる照明光を得ることが可能となる。
【００８９】
また、実施形態３に係る照明装置１０４によれば、ダイクロイックプリズム９０を有するため、第１固体光源装置２１から第２固体光源装置６１へ向かう蛍光を除去し、第２固体光源装置６１の熱負荷を抑えることが可能となる。
【００９０】
なお、実施形態３に係る照明装置１０４は、ダイクロイック光学素子を備える点、また、反射ミラーを備えない点及び第２固体光源装置及び第１固体光源装置の構成以外の点においては実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【００９１】
［実施形態４］
図１３は、実施形態４に係るプロジェクター１００６の光学系を示す上面図である。
【００９２】
実施形態４に係るプロジェクター１００６は、基本的には実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様の構成を有するが、インテグレーター光学系を備えない点で実施形態１に係るプロジェクター１０００とは異なる。すなわち、実施形態４に係るプロジェクター１００６は、図１３に示すように、インテグレーター光学を備えない。また、それに伴って、実施形態４に係るプロジェクター１００６においては、第１固体光源装置の発光部が画像形成領域の形状と略相似形状を有し、また、リレー光学系をさらに備える。
【００９３】
第１固体光源装置２３の発光部（図示せず。）の形状は、液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおける画像形成領域の形状と略相似である。
【００９４】
リレー光学系１７０は、プリズム型ＰＢＳ４０から液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂまでの光路中（プリズム型ＰＢＳ４０と色分離導光光学系２００との間）に配置され、プリズム型ＰＢＳ４０からの光を液晶光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂに伝達する。
【００９５】
従って、実施形態４に係るプロジェクター１００６においては、各液晶光変調装置における画像形成領域の形状と略相似の形状である発光部からの光がリレー光学系１７０により各液晶光変調装置に導光されるようになるため、インテグレーター光学系を用いなくても各液晶光変調装置の画像形成領域に発光部からの光を正しく導光することが可能となる。
【００９６】
なお、リレー光学系１７０は、図１３に示すように、１枚の凸レンズからなるものを用いてもよいし、複数の光学素子からなるものを用いてもよい。
【００９７】
上記のように、実施形態３に係る照明装置１０４は、インテグレーター光学系を備えない点等以外の点においては実施形態１に係る照明装置１００と同様の構成を有するため、実施形態１に係る照明装置１００が有する効果をそのまま有する。
【００９８】
実施形態４に係るプロジェクター１００６は、インテグレーター光学系を備えない点等で実施形態１に係るプロジェクター１０００とは異なるが、１つの固体光源装置を備える照明装置よりも投写画像を明るくすることが可能で、かつ、各色光ごとに別個の固体光源装置を備える照明装置よりも照明光の色バランスを安定させることが可能な照明装置１０６を備えるため、実施形態１に係るプロジェクター１０００と同様に、高輝度で高品質な画像を投写することが可能となる。
【００９９】
また、実施形態４に係るプロジェクター１００６によれば、第１固体光源装置２３の発光部の形状が各液晶光変調装置における画像形成領域の形状と略相似であり、プロジェクター１００６がリレー光学系１７０を備えるため、別途インテグレーター光学系を準備しなくても比較的簡略な構成を有するプロジェクターとすることが可能となる。
【０１００】
なお、実施形態４におけるプロジェクター１００６においては、発光部の面積をＡ１、画像形成領域の面積をＡ２、第１コリメーター光学系の焦点距離をｆ１、リレー光学系の焦点距離をｆ２としたとき、「１．０５≦（Ａ１×ｆ２）／（Ａ２×ｆ１）≦１．１５」の関係を満たすことが好ましい。このような構成とすることにより、画像形成領域全体に光を入射させることが可能となり、また、画像形成領域より外に入射する光の量を減らすことが可能となる。
【０１０１】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１０２】
（１）上記各実施形態においては、一方の偏光としてｐ偏光を用い、他方の偏光としてｓ偏光を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。一方の偏光としてｓ偏光を用い、他方の偏光としてｐ偏光を用いてもよい。
【０１０３】
（２）上記実施形態２においては、λ／２板８４を備える照明装置１０２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。λ／２板を備えない照明装置を用いてもよい。この場合には、反射型偏光板として、ｐ偏光を反射し、ｓ偏光を通過させるものを用いることとなる。
【０１０４】
（３）上記実施形態１及び２における照明装置は、上記実施形態３におけるダイクロイックプリズム９０のようなダイクロイック光学素子をさらに備えてもよい。
【０１０５】
（４）上記実施形態４においては、反射ミラー８０を備える照明装置１０６を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。反射型偏光板を備える照明装置（実施形態２参照。）やダイクロイック光学素子を備える照明装置（実施形態３参照。）を用いてもよい。
【０１０６】
（５）上記実施形態１〜３においては、レンズインテグレーター光学系１１０を備える照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。ロッドインテグレーター光学系を備える照明装置を用いてもよい。
【０１０７】
（６）上記各実施形態においては、各固体光源装置が発光ダイオードからなるものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。各固体光源装置が、例えば、半導体レーザーからなるものであってもよいし、有機発光ダイオードからなるものであってもよい。
【０１０８】
（６）上記各実施形態においては、白色光を射出する照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。白色光以外の色光を射出する照明装置を用いてもよい。
【０１０９】
（７）上記各実施形態においては、第１蛍光層及び第２蛍光層としてＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。第１蛍光層及び第２蛍光層として、赤色光及び緑色光を含む蛍光を射出する他の蛍光体を含有する層を用いてもよい。また、第１蛍光層及び第２蛍光層として、励起光を赤色光に変換する蛍光体と、励起光を緑色に変換する蛍光体との混合物を含有する層を用いてもよい。
【０１１０】
（８）上記各実施形態においては、液晶光変調装置として３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つ、２つ又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
【０１１１】
（９）上記各実施形態においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
（１０）本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。
【０１１３】
（１１）上記各実施形態においては、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器（例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、照明機器等。）に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０，１４，１６…第１光源ユニット、２０，２１，２３…第１固体光源装置、２２，６２…基台、２４…第１固体光源、２６…第１蛍光層、２８，６８…封止部、３０…第１コリメート光学系、３２，７２…凸メニスカスレンズ、３４，７４…凸レンズ、４０…プリズム型偏光ビームスプリッター、４２…偏光分離面、５０，５４…第２光源ユニット、６０，６１…第２固体光源装置、６４…第２固体光源、６６…第２蛍光層、７０…第２コリメート光学系、８０…反射ミラー、８２…反射型偏光板、８４…λ／２板、９０…ダイクロイックプリズム、１００，１０２，１０４，１０６…照明装置、１００ａｘ，１０２ａｘ，１０４ａｘ，１０６ａｘ…照明光軸、１１０…レンズインテグレーター光学系、１２０…第１レンズアレイ、１２２…第１小レンズ、１３０…第２レンズアレイ、１３２…第２小レンズ、１５０…重畳レンズ、１７０…リレー光学系、２００…色分離導光光学系、２１０，２２０…ダイクロイックミラー、２３０，２４０，２５０…（色分離導光光学系の）反射ミラー、２６０，２７０…リレーレンズ、３００Ｒ，３００Ｇ，３００Ｂ…集光レンズ、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、１０００，１００２，１００４，１００６…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射する偏光分離面を有するプリズム型偏光ビームスプリッターと、
第１励起光を射出する第１固体光源及び前記第１励起光の一部を蛍光に変換して射出する第１蛍光層を有する第１固体光源装置と、前記第１固体光源装置からの光を平行化する第１コリメート光学系とを備え、前記プリズム型偏光ビームスプリッターにおける所定の面に面して配置される第１光源ユニットと、
前記第１蛍光層が蛍光に変換することが可能な第２励起光を射出する第２固体光源を有する第２固体光源装置と、前記第２固体光源装置からの光を平行化する第２コリメート光学系とを備え、前記所定の面に隣接し、かつ、前記偏光分離面に対して前記所定の面と同じ側にある面に面して配置され、射出する光のうち他方の偏光からなる光が前記プリズム型偏光ビームスプリッター及び前記第１コリメート光学系を介して前記第１固体光源装置に入射することとなる位置に配置される第２光源ユニットとを備え、
前記所定の面に対向する射出面から一方の偏光からなる光を射出することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第２固体光源装置は、前記第２励起光の一部を蛍光に変換して射出する第２蛍光層をさらに有することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
前記プリズム型偏光ビームスプリッターにおける前記第２光源ユニットが面する面に対向する面側に配置される反射ミラーをさらに備え、
前記第２固体光源装置は、前記反射ミラーで反射され、前記第２固体光源装置に入射する一方の偏光からなる光を、一方の偏光からなる光と他方の偏光からなる光とが混在する光として射出することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２に記載の照明装置において、
前記第２光源ユニットと前記プリズム型偏光ビームスプリッターとの間に配置される反射型偏光板をさらに備え、
前記第２固体光源装置は、前記反射型偏光板で反射される光を、一方の偏光からなる光と他方の偏光からなる光とが混在する光として射出することを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、
前記反射型偏光板と前記プリズム型偏光ビームスプリッターとの間に配置されるλ／２板をさらに備え、
前記反射型偏光板は、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射することを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第２固体光源装置から前記プリズム型偏光ビームスプリッターまでの光路中に配置され、前記第１励起光及び前記第２励起光を通過させ、前記蛍光を系外に向けて反射するダイクロイック光学素子をさらに備えることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置において、
前記第１励起光は、青色光であり、
前記第１蛍光層が射出する蛍光は、赤色光及び緑色光を含む光であり、
前記第２励起光は、青色光であり、
前記照明装置は、照明光として、一方の偏光からなる白色光を射出することを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する液晶光変調装置と、
前記液晶光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項９】
請求項８に記載のプロジェクターにおいて、
前記プリズム型偏光ビームスプリッターから前記液晶光変調装置までの光路中に配置され、前記プリズム型偏光ビームスプリッターからの光の面内光強度分布を均一化するインテグレーター光学系をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１０】
請求項８に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１固体光源装置の発光部の形状は、前記液晶光変調装置における画像形成領域の形状と略相似であり、
前記プロジェクターは、前記プリズム型偏光ビームスプリッターから前記液晶光変調装置までの光路中に配置され、前記プリズム型偏光ビームスプリッターからの光を前記液晶光変調装置に伝達するリレー光学系をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１】
一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射する偏光分離面を有するプリズム型偏光ビームスプリッターと、
第１励起光を射出する第１固体光源及び前記第１励起光の一部を蛍光に変換して射出する第１蛍光層を有する第１固体光源装置と、前記第１固体光源装置からの光を平行化する第１コリメート光学系とを備え、前記プリズム型偏光ビームスプリッターにおける所定の面に面して配置される第１光源ユニットと、
前記第１蛍光層が蛍光に変換することが可能な第２励起光を射出する第２固体光源を有する第２固体光源装置と、前記第２固体光源装置からの光を平行化する第２コリメート光学系とを備え、前記所定の面に隣接し、かつ、前記偏光分離面に対して前記所定の面と同じ側にある面に面して配置され、射出する光のうち他方の偏光からなる光が前記プリズム型偏光ビームスプリッター及び前記第１コリメート光学系を介して前記第１固体光源装置に入射することとなる位置に配置される第２光源ユニットとを備え、
前記所定の面に対向する射出面から一方の偏光からなる光を射出することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第２固体光源装置は、前記第２励起光の一部を蛍光に変換して射出する第２蛍光層をさらに有することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
前記プリズム型偏光ビームスプリッターにおける前記第２光源ユニットが面する面に対向する面側に配置される反射ミラーをさらに備え、
前記第２固体光源装置は、前記反射ミラーで反射され、前記第２固体光源装置に入射する一方の偏光からなる光を、一方の偏光からなる光と他方の偏光からなる光とが混在する光として射出することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２に記載の照明装置において、
前記第２光源ユニットと前記プリズム型偏光ビームスプリッターとの間に配置される反射型偏光板をさらに備え、
前記第２固体光源装置は、前記反射型偏光板で反射される光を、一方の偏光からなる光と他方の偏光からなる光とが混在する光として射出することを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、
前記反射型偏光板と前記プリズム型偏光ビームスプリッターとの間に配置されるλ／２板をさらに備え、
前記反射型偏光板は、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射することを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１に記載の照明装置において、
前記第２固体光源装置から前記プリズム型偏光ビームスプリッターまでの光路中に配置され、前記第１励起光及び前記第２励起光を通過させ、前記蛍光を系外に向けて反射するダイクロイック光学素子をさらに備えることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の照明装置において、
前記第１励起光は、青色光であり、
前記第１蛍光層が射出する蛍光は、赤色光及び緑色光を含む光であり、
前記第２励起光は、青色光であり、
前記照明装置は、照明光として、一方の偏光からなる白色光を射出することを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する液晶光変調装置と、
前記液晶光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項９】
請求項８に記載のプロジェクターにおいて、
前記プリズム型偏光ビームスプリッターから前記液晶光変調装置までの光路中に配置され、前記プリズム型偏光ビームスプリッターからの光の面内光強度分布を均一化するインテグレーター光学系をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１０】
請求項８に記載のプロジェクターにおいて、
前記第１固体光源装置の発光部の形状は、前記液晶光変調装置における画像形成領域の形状と略相似であり、
前記プロジェクターは、前記プリズム型偏光ビームスプリッターから前記液晶光変調装置までの光路中に配置され、前記プリズム型偏光ビームスプリッターからの光を前記液晶光変調装置に伝達するリレー光学系をさらに備えることを特徴とするプロジェクター。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１５８８５９（Ｐ２０１１−１５８８５９Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８４５（Ｐ２０１０−２２８４５）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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