(57)【要約】  照明装置は、蛍光体ホイール（１４）と、ダイクロイック面（２１ａ〜２１ｃ）を備え、これらダイクロイック面（２１ａ〜２１ｃ）の膜面が、蛍光体ホイール（１４）から放出された蛍光の光束の中心光線と交差し、かつ、該中心光線を含む平面と直交するように配置された色合成プリズム（２０）と、青色レーザ（１１）と、赤色レーザ（１０）と、励起光源（１２、１３）とを有する。青色レーザ（１１）、赤色レーザ（１０）および励起光源（１２、１３）は、上記平面に垂直な方向から見た場合に、蛍光の光束の中心光線に対して一方の側に配置されている。
2012063322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出力する励起光源部と、
前記励起光源部から出力された励起光により励起されることで蛍光を放出する蛍光体部と、
発光色が異なる第１および第２の固体光源と、
それぞれがダイクロイック膜を備え、該ダイクロイック膜の膜面が、前記蛍光体部から放出された前記蛍光の光束の中心光線と交差し、かつ、該中心光線を含む平面と直交するように配置された第１乃至第３の反射部と、を有し、
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源は、前記平面に垂直な方向から見た場合に、前記蛍光の光束の中心光線に対して一方の側に配置されており、
前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記励起光源部から出力された前記励起光の光束と前記蛍光体部から放出された前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記励起光源部からの前記励起光を前記蛍光体部に向けて反射するとともに、前記蛍光体部からの前記蛍光を透過し、
前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記第１の光源部から出力された第１の光の光束と、前記第１の反射部からの前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記第１の光源部からの前記第１の光を前記第３の反射部に向けて反射するとともに、前記第１の反射部からの前記蛍光を透過し、
前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記第２の光源部から出力された第２の光の光束と、前記第２の反射部からの前記第１の光の光束および前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記第２の反射部からの前記第１の光および前記蛍光をそれぞれ透過し、該透過した光の進行方向に向けて、前記第２の光源部からの前記第２の光を反射する、照明装置。
【請求項２】
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源は、同一基板面上に設けられている、請求の範囲第１項に記載の照明装置。
【請求項３】
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源は、一方向に並べて配置されている、請求の範囲第１項または第２項に記載の照明装置。
【請求項４】
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源が設けられた基板の一部に設けられ、前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源からの熱エネルギーを空間に放出する放熱手段を、さらに有する、請求の範囲第２項または第３項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１乃至第３の反射部は、第１および第２の直角プリズムと、台形形状のプリズムと、平行四辺形状のプリズムとからなる直方体形状のダイクロイックプリズムより構成され、
前記第１および第２の直角プリズムのそれぞれは、直角面と斜面を有し、
前記第１の直角プリズムの斜面が前記台形形状のプリズムの対向する斜面の一方に接合され、該接合面に、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜が形成され、
前記平行四辺形状のプリズムの対向する斜面の一方が前記台形形状のプリズムの対向する斜面の他方に接合され、該接合面に、前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜が形成され、
前記平行四辺形状のプリズムの対向する斜面の他方が前記第２の直角プリズムの前記斜面に接合され、該接合面に、前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜が形成されている、請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１乃至第３の反射部は、第１乃至第３の直角プリズムと平行四辺形状のプリズムとからなる直方体形状のダイクロイックプリズムより構成され、  
前記第１乃至第３の直角プリズムのそれぞれは、直角面と斜面を有し、  
前記第１の直角プリズムの斜面が前記第２の直角プリズムの前記直角面の一方の面に接合され、該接合面に、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜が形成され、  
前記平行四辺形状のプリズムの対向する２つの面の一方が前記第２の直角プリズムの前記直角面の他方の面に接合され、該接合面に、前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜が形成され、  
前記平行四辺形状のプリズムの対向する前記２つの面の他方が前記第３の直角プリズムの前記斜面に接合され、該接合面に、前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜が形成されている、請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記蛍光体部から放出された蛍光を平行光束に変換するコリメータレンズを、さらに有し、
前記コリメータレンズは、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜で反射された前記励起光源部からの前記励起光を前記蛍光体部上に集光する、請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記励起光源部は、第１および第２の励起光源を有し、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜で反射された前記第１の励起光源からの励起光の中心光線と、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜で反射された前記第２の励起光源からの励起光の中心光線とは、前記コリメータレンズの光軸を挟んで線対称な位置関係にある、請求の範囲第７項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記蛍光体部は、緑色の蛍光を放出し、
前記第１の固体光源は、青色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が第１の偏光とされた青色のレーザ光を出力し、
前記第２の固体光源は、赤色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が前記第１の偏光とされた赤色のレーザ光を出力し、
前記励起光源部は、前記青色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が前記第１の偏光とされた励起光を出力し、
前記第１および第２の反射部の前記ダイクロイック膜の前記第１の偏光に対するカットオフ波長は、前記青色の波長域の光を反射し、少なくとも前記緑色の波長域の光を透過するように設定され、
前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜の前記第１の偏光に対するカットオフ波長は、前記青色および緑色の各波長域の光を透過し、前記赤色の波長域の光を反射するように設定されている、請求の範囲第１項から第８項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記蛍光体部は、緑色の蛍光を放出し、
前記第１の固体光源は、赤色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が前記第１の偏光とされた赤色のレーザ光を出力し、
前記第２の固体光源は、青色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が第１の偏光とされた青色のレーザ光を出力し、
前記励起光源部は、前記青色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が前記第１の偏光とされた励起光を出力し、
前記第１および第３の反射部の前記ダイクロイック膜の前記第１の偏光に対するカットオフ波長は、前記青色の波長域の光を反射し、前記赤色および緑色の各波長域の光を透過するように設定され、
前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜の前記第１の偏光に対するカットオフ波長は、少なくとも前記緑色の波長域の光を透過し、前記赤色の波長域の光を反射するように設定されている、請求の範囲第１項から第８項のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
請求の範囲第１項から第１０項のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置を構成する励起光源部および第１および第２の固体光源に空気流を供給する冷却ファンと、
前記照明装置から出射した光を空間的に変調する表示素子と、
前記表示素子で形成された画像光を投射する投射光学系と、を有する、投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光源として蛍光体を用いたプロジェクタが記載されている。【０００３】
特許文献１に記載のプロジェクタの主要部は、光源装置、冷却ファン、表示素子および投影側光学系からなる。【０００４】
光源装置は、蛍光色が赤色である発光装置と、蛍光色が緑色である発光装置と、蛍光色が青色である発光装置と、各発光装置からの各色の蛍光を合成する第１および第２のダイクロイックミラーとを備える。【０００５】
各発光装置は、外周面に蛍光体層が形成された円柱形状の回転体と、回転体を回転させる駆動源と、蛍光体層から放出された蛍光の光束を平行光束化するコリメータレンズと、励起光源と、励起光源からの励起光を蛍光体層の方向へ向けて反射するミラーとを有する。ミラーで反射された励起光は、コリメータレンズを介して蛍光体層上に照射される。蛍光体層から放出された蛍光は、コリメータレンズにて平行光束化される。【０００６】
青色の発光装置から放出された青色の蛍光は第１のダイクロイックミラーの一方の面に入射し、緑色の発光装置から放出された緑色の蛍光は第１のダイクロイックミラーの他方の面に入射する。第１のダイクロイックミラーは、青色の光を透過し、緑色の光を反射する特性を有しており、入射した青色および緑色の蛍光を合成する。【０００７】
第１のダイクロイックミラーで合成された蛍光（緑色および青色）は第２のダイクロイックミラーの一方の面に入射し、赤色の発光装置から放出された赤色の蛍光は第２のダイクロイックミラーの他方の面に入射する。第２のダイクロイックミラーは、青色および緑色の光を透過し、赤色の光を反射する特性を有しており、入射した青色、緑色および赤色の蛍光を合成する。【０００８】
各発光装置は、冷却ファンからの空気流が供給される室内に配置されている。冷却ファンからの空気流が各発光装置に供給されることで、各発光装置が冷却される。【０００９】
上記のプロジェクタでは、光源装置からの光が表示素子に照射され、表示素子で形成された画像光が投影側光学系によってスクリーン上に投影される。【００１０】
上記の他、特許文献２には、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたプロジェクタが記載されている。【００１１】
特許文献２に記載のプロジェクタは、複数の赤色ＬＥＤが配置された赤色ＬＥＤアレイと、複数の緑色ＬＥＤが配置された緑色ＬＥＤアレイと、複数の青色ＬＥＤが配置された青色ＬＥＤアレイと、これらＬＥＤアレイからの赤、緑、青の各色の光束を合成するクロスダイクロイックプリズムとを有する照明光学系を備える。【００１２】
上記のプロジェクタでは、照明光学系からの光がデジタルマイクロデバイス（ＤＭＤ）に照射され、ＤＭＤで形成された画像が投写レンズによりスクリーン上に投写される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−１９７４９７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８６１１０号公報
【発明の開示】
【００１４】
最近では、小型で高輝度のプロジェクタの開発が進められており、そのようなプロジェクタを実現するために、照明装置（特許文献１に記載の光源装置や特許文献２に記載の照明光学系）の小型化および高輝度化が求められている。
【００１５】
また、照明装置を構成するＬＥＤや励起光源（例えば半導体レーザ）などの光源は発熱量が多いため、通常は、他の部材への熱の影響を抑制するために、それら光源を冷却するための冷却手段がプロジェクタ内に設けられる。照明装置の構造（特に各光源の配置）によっては、冷却手段が大掛かりなものになって、プロジェクタが大型化する場合がある。このため、冷却手段が大型化しないように照明装置を構成する必要がある。
【００１６】
特許文献１に記載のプロジェクタにおいては、１つの冷却ファンにより各色の発光装置を冷却することができるので、冷却手段の大型化を抑制することができる。しかし、特許文献１に記載のプロジェクタでは、発光装置は、蛍光体を用いているため、半導体レーザやＬＥＤなどの固体光源と比較して大型のものとなり、光源装置の小型化を図ることは困難である。
【００１７】
一方、特許文献２に記載のプロジェクタにおいては、光源としてＬＥＤを用いているので、特許文献１に記載のものと比較して、照明光学系（照明装置）の小型化を図ることができるものの、以下のような問題が生じる。
【００１８】
特許文献２に記載のプロジェクタでは、必要な明るさを達成するため複数個のＬＥＤをアレイ状に配置し、高輝度化を図っている。
【００１９】
しかし、光源からの光を表示素子に照射し、表示素子で形成された画像を投射レンズによって投射する投射型表示装置においては、光源の面積と発散角とで決まるエテンデューと呼ばれる制約がある。光源の面積と発散角との積の値を、表示素子の面積と投射レンズのＦナンバーで決まる取り込み角（立体角）との積の値以下にしないと、光源からの光が投射光として利用されない。したがって、ＬＥＤをアレイ状に数多く配列しても、エテンデューの制約以上には、明るさを向上することはできない。
【００２０】
特許文献２に記載の照明光学系では、上記のエテンデューの制約により、ＬＥＤの半導体チップの面積あるいはＬＥＤの個数が制限されるため、十分な光量の出力光を得ることは困難である。このように、特許文献２に記載の照明光学系では、高輝度化を図ることは困難である。
【００２１】
加えて、特許文献２に記載のプロジェクタでは、各色のＬＥＤアレイは、クロスダイクロイックプリズムの異なる面に対向するように配置されている。このように配置された各色のＬＥＤアレイに対して冷却手段を設ける場合は、通常、以下の２つの方法がある。
【００２２】
第１の方法は、ＬＥＤアレイ毎に、冷却手段を設ける方法である。しかし、この場合は、冷却手段を複数設ける必要があるため、プロジェクタの大型化を招く。
【００２３】
第２の方法は、１つの冷却手段からの空気流を、エアダクトを介して各色のＬＥＤアレイに供給する方法である。しかし、このようなエアダクトを用いた冷却システムは大掛かりなものとなるため、プロジェクタの大型化を招く。
【００２４】
上記のように、特許文献２に記載の照明光学系では、冷却手段の大型化を抑制することは困難である。
【００２５】
本発明の目的は、冷却手段が大型化することがない、小型で高輝度の照明装置およびそれを備える投射型表示装置を提供することにある。
【００２６】
上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、
励起光を出力する励起光源部と、
前記励起光源部から出力された励起光により励起されることで蛍光を放出する蛍光体部と、
発光色が異なる第１および第２の固体光源と、
それぞれがダイクロイック膜を備え、該ダイクロイック膜の膜面が、前記蛍光体部から放出された前記蛍光の光束の中心光線と交差し、かつ、該中心光線を含む平面と直交するように配置された第１乃至第３の反射部と、を有し、
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源は、前記平面に垂直な方向から見た場合に、前記蛍光の光束の中心光線に対して一方の側に配置されており、
前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記励起光源部から出力された前記励起光の光束と前記蛍光体部から放出された前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記励起光源部からの前記励起光を前記蛍光体部に向けて反射するとともに、前記蛍光体部からの前記蛍光を透過し、
前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記第１の光源部から出力された第１の光の光束と、前記第１の反射部からの前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記第１の光源部からの前記第１の光を前記第３の反射部に向けて反射するとともに、前記第１の反射部からの前記蛍光を透過し、
前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記第２の光源部から出力された第２の光の光束と、前記第２の反射部からの前記第１の光の光束および前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記第２の反射部からの前記第１の光および前記蛍光をそれぞれ透過し、該透過した光の進行方向に向けて、前記第２の光源部からの前記第２の光を反射する。
【００２７】
本発明の投射型表示装置は、
上述した照明装置と、
前記照明装置を構成する励起光源部および第１および第２の固体光源に空気流を供給する冷却ファンと、
前記照明装置から出射した光を空間的に変調する表示素子と、
前記表示素子で形成された画像光を投射する投射光学系と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態である照明装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す照明装置の色合成プリズムを構成するプリズムを示す模式図である。
【図３】図１に示す照明装置の色合成プリズムを構成する別のプリズムを示す模式図である。
【図４】図１に示す照明装置の色合成プリズムを構成する別のプリズムを示す模式図である。
【図５】図１に示す照明装置のダイクロイック面（膜）のＰ偏光およびＳ偏光に対する分光透過特性を示すグラフである。
【図６】図１に示す照明装置の別のダイクロイック面（膜）のＰ偏光およびＳ偏光に対する分光透過特性を示すグラフである。
【図７】図５に示すダイクロイック面の透過率特性に図６に示すダイクロイック面の透過率特性を重ねたものを示すグラフである。
【図８】図１に示す照明装置の各光源を同一基板面上に設けたユニットの一例を示す模式図である。
【図９】図８に示すユニットに冷却ファンを設けた構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態である照明装置の構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の照明装置を備える投射型表示装置の一例を示す模式図である。
【図１２】図１に示す照明装置の色合成プリズムの各プリズムの接合形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  赤色レーザ
１１  青色レーザ
１２、１３  励起光源
１４  蛍光体ホイール
１５〜１９  コリメータレンズ
２０  色合成プリズム
２１ａ〜２１ｄ  直角プリズム
２２  光路変更用プリズム
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。【００３１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である照明装置の構成を示す模式図である。【００３２】
図１を参照すると、照明装置は、プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられるものであって、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、励起光源１２、１３、蛍光体ホイール１４、コリメータレンズ１５〜１９、色合成プリズム２０、および光路変更用プリズム２１を有する。【００３３】
図１において、赤色レーザ１０から出力された赤色のレーザ光の光路、青色レーザ１１から出力された青色のレーザ光の光路、励起光源１２、１３から出力された励起光の光路、および蛍光体ホイール１４から放出された緑色の蛍光の光路はそれぞれ、矢印付きの実線（太線）で示されている。白抜きの矢印は、赤色のレーザ光、青色のレーザ光および緑色の蛍光が合成された光であり、本実施形態の照明装置の出力光である。なお、各色の光路はいずれも、中心光線の光路のみを示したものであり、実際は、複数の光線からなる光線束よりなる。【００３４】
赤色レーザ１０および青色レーザ１１は、レーザダイオードに代表される半導体レーザやＬＥＤなどの固体光源である。赤色レーザ１０は、赤色の波長域にピーク波長を有するＳ偏光のレーザ光（以下、単に赤色のレーザ光と記す）を出力する。青色レーザ１１は、青色の波長域にピーク波長を有するＳ偏光のレーザ光（以下、単に青色のレーザ光と記す）を出力する。【００３５】
蛍光体ホイール１４は、一方の面の周方向に沿って蛍光体領域が形成されたホイールよりなる。蛍光体ホイール１４の中心部は、例えば、不図示のモータの出力軸に連結された回転軸（または出力軸）により支持されており、蛍光体ホイール１４はモータによる回転駆動を受けて回転する。蛍光体領域を形成する蛍光体の発光色は緑色であり、この緑色の波長より短い波長の励起光で蛍光体を励起することで、緑色の蛍光が蛍光体領域から放出される。【００３６】
励起光源１２、１３は、緑色の蛍光の波長より短い波長のＳ偏光の励起光を出力する光源であって、例えば青色レーザや青色ＬＥＤに代表される固体光源よりなる。励起光源１２、１３の出力光のピーク波長は、青色レーザ１１と同じであってもよく、また、異なっていてもよい。【００３７】
コリメータレンズ１５は、蛍光体ホイール１４の蛍光体領域から放出される緑色の蛍光（発散光）を平行光束に変換するものであって、２枚の凸状のレンズ１５ａ、１５ｂと１枚の凹状のレンズ１５ｃからなる。コリメータレンズ１５は、図１に示したレンズ構成に限定されるものではなく、蛍光体領域から放出される緑色の蛍光を平行光束化することができるのであれば、どのようなレンズ構成であってもよい。【００３８】
コリメータレンズ１６は、赤色レーザ１０から出力された赤色のレーザ光（発散光）を平行光束に変換する。コリメータレンズ１７は、青色レーザ１１から出力された青色のレーザ光（発散光）を平行光束に変換する。コリメータレンズ１８は、励起光源１２から出力された励起光（発散光）を平行光束に変換する。コリメータレンズ１９は、励起光源１３から出力された励起光（発散光）を平行光束に変換する。【００３９】
赤色レーザ１０、青色レーザ１１および励起光源１２、１３は、蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光の中心光線を含む平面に垂直な方向から見た場合、その中心光線に対して一方の側に位置している。【００４０】
赤色レーザ１０、青色レーザ１１および励起光源１２、１３のそれぞれは、同じ方向に光を出射するように配置されている。より具体的には、赤色レーザ１０、青色レーザ１１および励起光源１２、１３の各光軸は互いに平行である。赤色レーザ１０、青色レーザ１１および励起光源１２、１３の各出力光は、同じ側から色合成プリズム２０に入射する。【００４１】
色合成プリズム２０は、４つのプリズム２０ａ〜２０ｄからなる直方体形状のダイクロイックプリズムである。【００４２】
プリズム２０ａ、２０ｄは、直角プリズムであり、その形状および大きさは略同じである。図２に、これらプリズム２０ａ、２０ｄとして用いられる直角プリズムを模式的に示す。【００４３】
図２に示すように、直角プリズムは、直角二等辺三角柱のプリズムであって、５つの面Ｐ１０〜Ｐ１４を有する。図２において、符号Ｐ１０〜Ｐ１４には下線を付しており、下線が実線で示されたものは、見えている面を示し、下線が破線で示されたものは隠れている面を示す。【００４４】
面Ｐ１０および面Ｐ１１は、互いの面が直交する直角面（側面から見た場合に、直角三角形の直交する２辺を構成する面に対応する）である。面Ｐ１２は、斜面（側面から見た場合に、直角三角形の斜辺を構成する面に対応する）である。面Ｐ１３および面Ｐ１４は、面Ｐ１０〜Ｐ１２のそれぞれと直交する側面である。面Ｐ１１と面Ｐ１２とのなす角度はθ１である。【００４５】
プリズム２０ｂは、台形形状のプリズム（四角柱）である。図３に、プリズム２０ｂとして用いられる台形形状のプリズムを模式的に示す。【００４６】
図３に示す台形形状のプリズムは、直角二等辺三角柱のプリズムの頂部（直角を成す角部）を切り取ったものであって、６つの面Ｐ２０〜Ｐ２５を有する。図３において、符号Ｐ２０〜Ｐ２５には下線を付しており、下線が実線で示されたものは、見えている面を示し、下線が破線で示されたものは隠れている面を示す。【００４７】
面Ｐ２０、Ｐ２１は、台形の対向する斜面であって、面Ｐ２０を含む平面は面Ｐ２１を含む平面と直交する。面Ｐ２５は台形の上面を構成する面であり、面Ｐ２２は台形の底面を構成する面である。面Ｐ２５と面Ｐ２２は平行である。面Ｐ２３および面Ｐ２４は、面Ｐ２０〜Ｐ２２のそれぞれと直交する側面である。面Ｐ２０と面Ｐ２２とのなす角度θ２は、面Ｐ２１と面Ｐ２２とのなす角度と同じである。角度θ２は、図２に示した面Ｐ１１と面Ｐ１２とのなす角度θ１と同じである。【００４８】
プリズム２０ｂの面Ｐ２０の形状および大きさは、プリズム２０ａの面Ｐ１２（斜面）の形状および大きさに略等しい。図１に示すように、プリズム２０ａの面Ｐ１２とプリズム２０ｂの面Ｐ２０とが接合されており、この接合面に、ダイクロイック面（膜）２１ａが形成されている。【００４９】
プリズム２０ｃは、平行四辺形状プリズム（斜角柱）である。図４に、プリズム２０ｃとして用いられる平行四辺形状プリズムを模式的に示す。【００５０】
図４に示すように、平行四辺形状プリズムは、６つの面Ｐ３０〜Ｐ３５を有する。図４において、符号Ｐ３０〜Ｐ３５には下線を付しており、下線が実線で示されたものは、見えている面を示し、下線が破線で示されたものは隠れている面を示す。【００５１】
面Ｐ３０〜Ｐ３３は四角形状のもので、面Ｐ３０と面Ｐ３２が対向して配置され、面Ｐ３１と面Ｐ３３が対向して配置されている。面Ｐ３０の形状および大きさは、プリズム２０ｂの面Ｐ２１の形状および大きさに略等しい。面Ｐ３２の形状および大きさは、プリズム２０ｄの面Ｐ１２（斜面）の形状および大きさに略等しい。【００５２】
面Ｐ３４および面Ｐ３５は、面Ｐ３０〜Ｐ３３のそれぞれと直交する側面であって、その形状は平行四辺形である。面Ｐ３０と面Ｐ３３とのなす角度はθ３（＝１８０°−θ２）である。【００５３】
図１に示すように、プリズム２０ｃの面Ｐ３０とプリズム２０ｂの面Ｐ２１とが接合されており、この接合面に、ダイクロイック面（膜）２１ｂが形成されている。プリズム２０ｃの面Ｐ３２とプリズム２０ｄの面Ｐ１２（斜面）とが接合されており、この接合面に、ダイクロイック面（膜）２１ｃが形成されている。【００５４】
プリズム２０ａ〜２０ｄにより色合成プリズム２０を形成する場合は、例えば、図１２に示すように、直交する基準面Ｓ１、Ｓ２を設定し、これら基準面Ｓ１、Ｓ２を基準にプリズム２０ａ〜２０ｄを接合して色合成プリズム２０を形成する。プリズム２０ｂの面Ｐ２２およびプリズム２０ｃの面Ｐ３３を基準面Ｓ１に一致させるとともに、プリズム２０ｄの面Ｐ１１を基準面Ｓ２に一致させる。この状態でプリズム２０ｂ〜２０ｄを接合する。プリズム２０ｄをプリズム２０ｃに接合する際も、プリズム２０ｄの角部（面Ｐ１１と面Ｐ１２とにより形成される角）を基準面Ｓ１に一致させる。さらに、プリズム２０ａをプリズム２０ｂに接合する。プリズム２０ａをプリズム２０ｂに接合する際も、プリズム２０ａの角部（面Ｐ１１と面Ｐ１２とにより形成される角）を基準面Ｓ１に一致させる。【００５５】
上記の接合手法によれば、プリズム２０ａ、２０ｃの間のプリズム２０ｂを台形形状としたことにより、プリズム２０ａ、２０ｃが設計値よりも大きくなった場合でも、プリズム２０ａの角部（面Ｐ１０と面Ｐ１２とにより形成される角）とプリズム２０ｃの角部（面Ｐ３０と面Ｐ３１とにより形成される角）との干渉を防ぐことができる。【００５６】
なお、プリズム２０ｂは、三角プリズムで構成してもよい。具体的には、図３において、面Ｐ２５を形成するための切り落とし部がないもの（三角プリズム）によりプリズム２０ｂを構成する。ただし、この場合は、図１２に示した基準面Ｓ１、Ｓ２に基づく接合手法を適用すると、プリズム２０ａ、２０ｃが設計値よりも大きくなった場合に、プリズム２０ａ、２０ｃが干渉する場合がある。このような干渉が生じないように、プリズム２０ａ〜２０ｃは、高精度に形成および接合を行う必要がある。【００５７】
これに対して、図３に示した台形形状のプリズム２０ｂを用いれば、プリズム２０ａ、２０ｃの間には、面Ｐ２５の幅に対応する間隔が生じるので、その分、プリズム２０ａ、２０ｃの干渉を抑制することができ、プリズム２０ａ〜２０ｃの形成および接合において要求される精度に、ある程度の余裕を持たせることができる。【００５８】
ダイクロイック面２１ａ〜２１ｃはいずれも、誘電体多層膜からなる。ダイクロイック面２１ａ〜２１ｃは、この順番で、蛍光体ホイール１４から放出され、コリメータレンズ１５で平行光束化された緑色の蛍光の光束に沿って配置されている。【００５９】
ダイクロイック面２１ａ、２１ｂの膜特性は同じである。図５に、これらダイクロイック面２１ａ、２１ｂのＰ偏光およびＳ偏光に対する分光透過特性を示す。図５において、一点鎖線はＳ偏光に対する分光透過特性を示し、破線はＰ偏光に対する分光透過特性を示す。Ｂ−ＬＤは、青色レーザ１１から出力される青色のレーザ光のスペクトラムであり、それより低波長側にあるスペクトラム（Excitation）は、励起光源１２、１３から出力される励起光のスペクトラムである。なお、青色のレーザ光のスペクトラムは、励起光のスペクトラムと同じ波長域であってもよい。【００６０】
カットオフ波長を透過率が５０％になる波長と定義する。Ｓ偏光で入射する光に対するダイクロイック面２１ａ、２１ｂのカットオフ波長は、青色の波長域以下の光を反射し、それ以外の波長域（緑色および赤色の波長域を含む）の光を透過するように設定されている。Ｐ偏光で入射する光に対するダイクロイック面２１ａ、２１ｂのカットオフ波長は、Ｓ偏光に対するカットオフ波長より短波長側に設定されている。カットオフ波長の設定は、誘電体多層膜の材料、積層数、膜厚、屈折率などにより調整することができる。【００６１】
図５に示した分光透過特性を有するダイクロイック面２１ａ、２１ｂにおいては、青色の波長域以下のＳ偏光は反射され、緑色および赤色の波長域の光は透過する。【００６２】
図６に、ダイクロイック面２１ｃのＰ偏光およびＳ偏光に対する分光透過特性を示す。図６において、実線はＳ偏光に対する分光透過特性を示し、点線はＰ偏光に対する分光透過特性を示す。Ｒ−ＬＤは、赤色レーザ１０から出力される赤色のレーザ光のスペクトラムである。【００６３】
Ｓ偏光で入射する光に対するダイクロイック面２１ｃのカットオフ波長は、赤色の波長域以上の光を反射し、それ以外の波長域（緑色および青色の波長域を含む）の光を透過するように設定されている。Ｐ偏光で入射する光に対するダイクロイック面２１ｃのカットオフ波長は、Ｓ偏光に対するカットオフ波長よりも長波長側に設定されている。この場合も、カットオフ波長の設定は、誘電体多層膜の材料、積層数、膜厚、屈折率などにより調整することができる。【００６４】
図６に示した分光透過特性を有するダイクロイック面２１ｃにおいては、赤色の波長域以上のＳ偏光は反射され、緑色および青色の波長域のＳ偏光は透過する。【００６５】
本実施形態の照明装置では、励起光源１２から出力され、コリメータレンズ１８で平行光束化された励起光は、色合成プリズム２０のプリズム２０ａの面Ｐ１０に入射する。励起光源１３から出力され、コリメータレンズ１９で平行光束化された励起光は、光路変更用プリズム２２を介して、色合成プリズム２０のプリズム２０ａの面Ｐ１０に入射する。光路変更用プリズム２２は、平行四辺形状のプリズムであって、励起光源１３からの励起光の光路を変更するために用いられる。【００６６】
青色レーザ１１から出力され、コリメータレンズ１７で平行光束化された青色のレーザ光は、色合成プリズム２０のプリズム２０ｃの面Ｐ３１に入射する。赤色レーザ１０から出力され、コリメータレンズ１６で平行光束化された赤色のレーザ光は、色合成プリズム２０のプリズム２０ｄの面Ｐ１０に入射する。【００６７】
色合成プリズム２０では、プリズム２０ａの面Ｐ１０から入射した各励起光はそれぞれ、ダイクロイック面２１ａに、入射角約４５°で入射する。ダイクロイック面２１ａは、入射した励起光をプリズム２０ａの面Ｐ１１の方向に向けて反射する。【００６８】
ダイクロイック面２１ａで反射された励起光は、プリズム２０ａの面Ｐ１１から出射される。プリズム２０ａの面Ｐ１１から出射された励起光は、コリメータレンズ１５を介して蛍光体ホイール１４の蛍光体領域に集光される。【００６９】
図１に示したうように、コリメータレンズ１５の光軸（または蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光の中心光線）を含み、かつ、ダイクロイック面２１ａと直交する平面に垂直な方向から見た場合、ダイクロイック面２１ａで反射された励起光源１２からの励起光の中心光線と、ダイクロイック面２１ａで反射された励起光源１３からの励起光の中心光線とは、コリメータレンズ１５の光軸を挟んでほぼ線対称な位置関係にある。よって、励起光源１２からの励起光の中心光線と励起光源１３からの励起光の中心光線は、コリメータレンズ１５によって蛍光体領域上のほぼ同じ位置に集光され、照射される。【００７０】
蛍光体ホイール１４の蛍光体領域では、励起光の照射により蛍光体が励起される。励起された蛍光体から、緑色の蛍光が放出される。【００７１】
蛍光体ホイール１４の蛍光体領域から放出された緑色の蛍光（発散光）は、コリメータレンズ１５によって平行光束化された後、色合成プリズム２０のプリズム２０ａの面Ｐ１１に入射する。【００７２】
図７に、ダイクロイック面２１ａ〜２１ｃの各透過率特性を重ねたものを示す。図７において、点線はＳ偏光に対する分光透過特性を示し、一点鎖線はＰ偏光に対する分光透過特性を示す。図７中の中央部の実線で示した曲線は、蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光のスペクトラムである。【００７３】
蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光は、ランダム偏光（Ｓ偏光およびＰ偏光を含む）であり、そのほとんどが、ダイクロイック面２１ａ〜２１ｃをそれぞれ透過する。【００７４】
色合成プリズム２０では、プリズム２０ａの面Ｐ１１から入射した緑色の蛍光は、ダイクロイック面２１ａに、入射角約４５°で入射する。ダイクロイック面２１ａは、入射した緑色の蛍光を透過する。【００７５】
ダイクロイック面２１ａからの緑色の蛍光の透過光束は、入射角約４５°で、プリズム２０ｂ側からダイクロイック面２１ｂに入射する。ダイクロイック面２１ｂには、青色レーザ１１からの青色のレーザ光が、プリズム２０ｃ側から入射角約４５°で入射する。【００７６】
ダイクロイック面２１ｂは、青色レーザ１１の光軸と蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光の光束の中心光線（より具体的には、蛍光体ホイール１４およびコリメータレンズ１５を含む系の光軸）との交点に配置されている。【００７７】
ダイクロイック面２１ｂは、青色レーザ１１からの青色のレーザ光をダイクロイック面２１ｃに向けて反射し、ダイクロイック面２１ａからの緑色の蛍光の透過光束を透過する。これにより、青色レーザ１１からの青色のレーザ光とダイクロイック面２１ａからの緑色の蛍光が色合成される。【００７８】
ダイクロイック面２１ｂからの光束（青色のレーザ光＋緑色の蛍光）は、入射角約４５°で、プリズム２０ｃ側からダイクロイック面２１ｃに入射する。ダイクロイック面２１ｃには、赤色レーザ１０からの赤色のレーザ光が、プリズム２０ｄ側から入射角約４５°で入射する。【００７９】
ダイクロイック面２１ｃは、赤色レーザ１０の光軸と蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光の光束の中心光線（より具体的には、蛍光体ホイール１４およびコリメータレンズ１５を含む系の光軸）との交点に配置されている。【００８０】
ダイクロイック面２１ｃは、赤色レーザ１０からの赤色のレーザ光をプリズム２０ｄの面Ｐ１１に向けて反射し、ダイクロイック面２１ｂからの光束（青色のレーザ光＋緑色の蛍光）を透過する。これにより、赤色レーザ１０からの赤色のレーザ光とダイクロイック面２１ｂからの光束（青色のレーザ光＋緑色の蛍光）が色合成される。【００８１】
ダイクロイック面２１ｃからの光束（青色のレーザ光＋緑色の蛍光＋赤色のレーザ光）は、プリズム２０ｄの面Ｐ１１から出射される。このプリズム２０ｄの面Ｐ１１から出射された光（赤色、緑色、青色）が、本実施形態の照明装置の出力光である。【００８２】
以上説明した本実施形態の照明装置によれば、以下のような作用効果を奏する。【００８３】
特許文献１に記載の発光装置では、赤色、緑色、青色の各色の光源としてそれぞれ蛍光体を用いた光源（発光装置）が用いられているために、発光装置が大型なものになるという問題があった。これに対して、本実施形態の照明装置では、赤色および青色の光源は固体光源とされ、緑色の光源は蛍光体を用いた光源とされている。このように固体光源と蛍光体を用いた光源とを混載したハイブリット光源を採用することで、小型で高輝度の照明装置を実現している。【００８４】
また、本実施形態の照明装置では、ダイクロイック面２１ａ〜２１ｃは、蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光の光束の中心光線（より具体的には、蛍光体ホイール１４およびコリメータレンズ１５を含む系の光軸）と交差するように配置され、かつ、その中心光線を含む平面と直交するように配置されている。そして、ダイクロイック面２１ａ〜２１ｃは、この順番で蛍光体ホイール１４側から順に配置されており、各ダイクロイック面２１ａ〜２１ｃの膜特性は図５〜図７に示した特性とされている。これにより、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３の各熱源を、色合成プリズム２０に対して同じ側に並べて配置することができる。【００８５】
上記の構成によれば、１つの冷却ファンで各熱源を同時に冷却することができる。加えて、冷却ファンからの冷却風を熱源へ導くためのダクトも必要ない。よって、特許文献２に記載の構成に比較して、冷却システムを簡易な構成で実現することができる。【００８６】
また、本実施形態の照明装置によれば、以下のような効果も得ることができる。【００８７】
一般に、蛍光体に照射される励起光の強度が大きければ大きいほど、蛍光体から放出される蛍光の輝度は高くなる。【００８８】
加えて、蛍光体へ照射する励起光の集光サイズに依存して蛍光体領域での蛍光サイズが決定される。そのため、コリメータレンズ１５により励起光を集光して照射することで、蛍光サイズを小さくすることができる。これにより、エテンデューの制約による光量低下の問題も解消することができる。【００８９】
また、本実施形態の照明装置によれば、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３を同一基板面上に形成することもできる。これにより、各光源の光軸合わせが容易となり、照明装置の組み立てを高精度に行うことが可能となる。【００９０】
上記の場合、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３の各光源は一列に並べて配置してもよい。これにより、１つの冷却ファンにより効率的に各光源を冷却することができる。【００９１】
さらに、上記の場合、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３が設けられた基板の一部に、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３の各光源からの熱エネルギーを空間に放出する放熱手段であるヒートシンクを設けてもよい。これにより、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３の各光源を冷却する効果がさらに増大する。【００９２】
図８に、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３の各光源を同一基板面上に設けた構成の一例を示す。【００９３】
図８を参照すると、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３は、断面形状がＬ字状の基板２３の同じ基板面上に一列に配置されている。基板２３の一部には、ヒートシンク２４が設けられている。【００９４】
図８に示した構成によれば、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３の各光源の並びに沿って空気流（冷却風）を流すことで、各光源を効率的に冷却することができる。加えて、ヒートシンクによる放熱作用により冷却効果をさらに増大させることができる。【００９５】
図９に、図８に示した基板に冷却ファンを取り付けた構成を示す。【００９６】
図９を参照すると、冷却ファン２５が基板２３の一端（赤色レーザ１０が位置する側）に設けられている。冷却ファン２５は、例えばシロッコファンよりなり、空気を取り込む流入口２５ａと、空気が排出される流出口２５ｂを備える。【００９７】
流出口２５ｂから排出された空気流は、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３の各光源が設けられた基板面上をそれら光源の並び方向に沿って流れる。これにより、各光源が冷却される。【００９８】
また、流出口２５ｂから排出された空気流は、ヒートシンク２４にも供給される。ヒートシンク２４は、複数のフィンを有し、これらフィン間に、流出口２５ｂからの空気流の一部が供給される。フィンと空気の間で熱交換が行われるとともに、空気がフィン間を流れることで、効率的な放熱作用を提供することができる。【００９９】
また、本実施形態の照明装置によれば、ダイクロイック面２１ａ、２１ｃ、２１ｂがプリズムの接合面に形成された色合成プリズム２０を用いることで、ダイクロイック面２１ａ、２１ｃ、２１ｂの傾きの調整やそれらダイクロイック面に対する光路調整（光軸調整を含む）などを一度に行うことができる。これにより、照明装置の組み立てを高精度かつ簡単に行うことができる。【０１００】
上述した本実施形態の照明装置は、本発明の一例であり、その構成については、発明の趣旨を逸脱しない範囲で当業者が理解し得る様々な変更を加えることができる。【０１０１】
例えば、励起光源の数は２個に限定されるものではなく、１個または３個以上の励起光源が用いられてもよい。【０１０２】
また、本実施形態の照明装置において、色合成プリズム２０から出力された光を導くための光学系や導光手段などを設けてもよい。【０１０３】
さらに、蛍光体ホイール１４に代えて、基板面上に蛍光体が形成された領域を含む蛍光体部を用いてもよい。【０１０４】
さらに、ダイクロイック面２１ｂ、２１ｃの位置を逆にしてもよい。すなわち、蛍光体ホイール１４側から、ダイクロイック面２１ａ、２１ｃ、２１ｂをこの順番で配置してもよい。この場合は、赤色レーザ１０および青色レーザ１１の位置も逆になる。【０１０５】
さらに、光路変更用プリズム２２に代えて複数のミラーを用いてもよい。【０１０６】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態である照明装置の構成を示す模式図である。【０１０７】
本実施形態の照明装置は、色合成プリズム２０に代えてダイクロイックミラー５１ａ〜５１ｃを備え、さらに光路変更用プリズム２２に代えてミラー５２、５３を有する点が第１の実施形態と異なる。これ以外の構成（変形例を含む）は、第１の実施形態と同じである。図１０において、第１の実施形態と同じ構成には、同じ符号が付与されている。【０１０８】
ダイクロイックミラー５１ａ〜５１ｃはそれぞれ、ダイクロイック面２１ａ〜２１ｃと対応するものであり、いずれも誘電体多層膜からなる。【０１０９】
ダイクロイックミラー５１ａ〜５１ｃは、蛍光体ホイール１４から放出された緑色の蛍光の光束の中心光線と交差し、かつ、その中心光線を含む平面と直交するように配置されている。ダイクロイックミラー５１ａ〜５１ｃは、この順番で、蛍光体ホイール１４側から順に配置されている。【０１１０】
上記の平面と垂直な方向から見た場合、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、および励起光源１２、１３は、緑色の蛍光の光束の中心光線に対して一方の側に配置されている。【０１１１】
ダイクロイックミラー５１ａ、５１ｂの膜特性はダイクロイック面２１ａ、２１ｂのそれと同じである。すなわち、ダイクロイックミラー５１ａ、５１ｂはいずれも、図５に示した特性を有する。【０１１２】
ダイクロイックミラー５１ｃの膜特性はダイクロイック面２１ｃのそれと同じである。すなわち、ダイクロイックミラー５１ｃは、図６に示した特性を有する。【０１１３】
本実施形態の照明装置では、励起光源１２から出力され、コリメータレンズ１８で平行光束化された励起光は、入射角約４５°で、ダイクロイックミラー５１ａに入射する。励起光源１３から出力され、コリメータレンズ１９で平行光束化された励起光は、ミラー５２、５３を介して、入射角約４５°で、ダイクロイックミラー５１ａに入射する。【０１１４】
ダイクロイックミラー５１ａは、入射した励起光を蛍光体ホイール１４の方向に向けて反射する。ダイクロイックミラー５１ａで反射された励起光は、コリメータレンズ１５を介して蛍光体ホイール１４の蛍光体領域に集光される。【０１１５】
励起光源１２からの励起光の中心光線と励起光源１３からの励起光の中心光線は、コリメータレンズ１５によって蛍光体領域上に集光される。よって、蛍光体領域上では、励起光源１２からの励起光と励起光源１３からの励起光とは、はほぼ同じ位置に集光され、照射される。【０１１６】
蛍光体ホイール１４の蛍光体領域では、励起光の照射により蛍光体が励起される。励起された蛍光体から、緑色の蛍光が放出される。【０１１７】
蛍光体ホイール１４の蛍光体領域から放出された緑色の蛍光（発散光）は、コリメータレンズ１５によって平行光束化された後、ダイクロイックミラー５１ａに入射する。ダイクロイックミラー５１ａは、入射した緑色の蛍光を透過する。【０１１８】
ダイクロイックミラー５１ａからの緑色の蛍光の透過光束は、入射角約４５°で、ダイクロイックミラー５１ｂに入射する。ダイクロイックミラー５１ｂは、青色レーザ１１の光軸と蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光の光束（より具体的には、蛍光体ホイール１４およびコリメータレンズ１５を含む系の光軸）との交点に配置されている。青色レーザ１１からの青色のレーザ光は、入射角約４５°で、ダイクロイックミラー５１ｂに入射する。【０１１９】
ダイクロイックミラー５１ｂは、青色レーザ１１からの青色のレーザ光をダイクロイックミラー５１ｃに向けて反射し、ダイクロイックミラー５１ａからの緑色の蛍光の透過光束を透過する。これにより、青色レーザ１１からの青色のレーザ光とダイクロイックミラー５１ａからの緑色の蛍光が色合成される。【０１２０】
ダイクロイックミラー５１ｂからの光束（青色のレーザ光＋緑色の蛍光）は、入射角約４５°で、ダイクロイックミラー５１ｃに入射する。ダイクロイックミラー５１ｃは、赤色レーザ１０の光軸と蛍光体ホイール１４からの緑色の蛍光の光束（より具体的には、蛍光体ホイール１４およびコリメータレンズ１５を含む系の光軸）との交点に配置されている。赤色レーザ１０からの赤色のレーザ光は、入射角約４５°で、ダイクロイックミラー５１ｃに入射する。【０１２１】
ダイクロイックミラー５１ｃは、赤色レーザ１０からの赤色のレーザ光を反射し、ダイクロイックミラー５１ｂからの光束（青色のレーザ光＋緑色の蛍光）を透過する。これにより、赤色レーザ１０からの赤色のレーザ光とダイクロイックミラー５１ｂからの光束（青色のレーザ光＋緑色の蛍光）が色合成される。【０１２２】
ダイクロイックミラー５１ｃからの光束（青色のレーザ光＋緑色の蛍光＋赤色のレーザ光）が、本実施形態の照明装置の出力光である。【０１２３】
以上説明した本実施形態の照明装置においても、第１の実施形態と同様な作用効果を奏する。ただし、本実施形態の照明装置では、ダイクロイックミラー５１ａ〜５１ｃについて、個別に、ミラーの傾きを抑制する保持構造を有する必要がある。場合によっては、これらのミラーの傾きおよび光路を調整する必要がある。このため、本実施形態の照明装置よりも、第１の実施形態の照明装置の方が、ミラーの傾きの調整や光路調整などを簡単かつ高精度に行うことができる。【０１２４】
本実施形態の照明装置においても、第１の実施形態で説明した様々な変形（図８や図９に示した構成を含む）を適用することができる。【０１２５】
また、図１に示した光路変更用プリズム２２が、ミラー５２、５３に代えて用いられてもよい。【０１２６】
（他の実施形態）
本他の実施形態の照明装置は、励起光を出力する励起光源部と、励起光源部から出力された励起光により励起されることで蛍光を放出する蛍光体部と、発光色が異なる第１および第２の固体光源と、それぞれがダイクロイック膜を備え、該ダイクロイック膜の膜面が、蛍光体部から放出された蛍光の光束の中心光線と交差し、かつ、該中心光線を含む平面と直交するように配置された第１乃至第３の反射部と、を有する。【０１２７】
励起光源部および第１および第２の固体光源は、上記の平面に垂直な方向から見た場合に、蛍光の光束の中心光線に対して一方の側に配置されている。【０１２８】
第１の反射部のダイクロイック膜は、励起光源部から出力された励起光の光束と蛍光体部から放出された蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、励起光源部からの励起光を蛍光体部に向けて反射するとともに、蛍光体部からの蛍光を透過する。【０１２９】
第２の反射部のダイクロイック膜は、第１の光源部から出力された第１の光の光束と、第１の反射部からの蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、第１の光源部からの第１の光を第３の反射部に向けて反射するとともに、第１の反射部からの蛍光を透過する。【０１３０】
第３の反射部のダイクロイック膜は、第２の光源部から出力された第２の光の光束と、第２の反射部からの第１の光の光束および蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、第２の反射部からの第１の光および蛍光をそれぞれ透過し、該透過した光の進行方向に向けて、第２の光源部からの第２の光を反射する。【０１３１】
蛍光体部は、図１に示した蛍光体ホイール１４であってもよい。第１の固体光源は、図１または図１０に示した赤色レーザ１０およびコリメータレンズ１６から構成されてもよい。第２の固体光源は、図１または図１０に示した青色レーザ１１およびコリメータレンズ１７から構成されてもよい。また、第２の固体光源を、赤色レーザ１０およびコリメータレンズ１６より構成し、第１の固体光源を、青色レーザ１１およびコリメータレンズ１７より構成してもよい。【０１３２】
励起光源部は、図１または図１０に示した励起光源１２、１３より構成されてもよい。第１乃至第３の反射部は、図１に示した色合成プリズム２０により構成されてもよく、また、図１０に示したダイクロイックミラー５１ａ〜５１ｃにより構成されてもよい。【０１３３】
第１の固体光源が青色レーザ１１であり、第２の固体光源が赤色レーザ１０である場合、第１および第２の反射部のダイクロイック膜の第１の偏光（具体的には、Ｓ偏光）に対するカットオフ波長は、青色の波長域の光を反射し、少なくとも緑色の波長域の光を透過するように設定され、第３のダイクロイック面の第１の偏光に対するカットオフ波長は、青色および緑色の各波長域の光を透過し、赤色の波長域の光を反射するように設定される。【０１３４】
反対に、第１の固体光源が赤色レーザ１０であり、第２の固体光源が青色レーザ１１である場合、第１および第３の反射部のダイクロイック膜の第１の偏光に対するカットオフ波長は、青色の波長域の光を反射し、赤色および緑色の各波長域の光を透過するように設定される。第２のダイクロイック面の第１の偏光に対するカットオフ波長は、少なくとも緑色の波長域の光を透過し、赤色の波長域の光を反射するように設定される。【０１３５】
本他の実施形態の照明装置においても、第１の実施形態で説明した様々な変更例を適用することができ、前述した第１および第２の実施形態の照明装置と同様の作用効果を奏する。【０１３６】
以上説明した本発明の照明装置は、プロジェクタに代表される投射型表示装置全般に適用することができる。【０１３７】
投射型表示装置は、本発明の照明装置と、この照明装置から出力された光を空間的に変調する表示素子と、表示素子で形成された画像光を投射する投射光学系と、を有する。表示素子は、ＤＭＤや液晶パネルなどである。【０１３８】
図１１に、本発明の照明装置を備える投射型表示装置の一例を示す。【０１３９】
図１１を参照すると、投射型表示装置は、表示素子であるＤＭＤ４６と、第１の実施形態である照明装置と、照明装置からの光をＤＭＤ４６に導くための光学系と、照明装置を冷却する冷却ファンと、ＤＭＤ４６で形成された画像光を不図示のスクリーン上に投射する投射光学系４７とを有する。【０１４０】
光学系は、フライアイレンズ４０、４１、フィールドレンズ４２、ミラー４３、コンデンサレンズ４４、内部全反射（ＴＩＲ）プリズム４５を有する。【０１４１】
フライアイレンズ４０、４１、フィールドレンズ４２、ミラー４３は、この順番で、色合成プリズム２０のプリズム２０ｄの面Ｐ１１から出射される光（赤色、緑色、青色）の進行方向に順に配置されている。【０１４２】
コンデンサレンズ４４およびＴＩＲプリズム４５は、この順番で、ミラー４３で反射された光の進行方向に順に配置されている。【０１４３】
フライアイレンズ４０、４１は、ＤＭＤ４６の照射面上で矩形照明および均一な照明光を得るためのものであり、それぞれが複数の微小レンズからなり、互いの微小レンズが一対一で対応するように配置されている。【０１４４】
フライアイレンズ４０、４１を通過した光は、フィールドレンズ４２、ミラー４３およびコンデンサレンズ４４を介してＴＩＲプリズム４５に入射する。【０１４５】
ＴＩＲプリズム４５は、２個の三角プリズムから構成され、コンデンサレンズ４４で集光された光が一方の三角プリズムの側面からＴＩＲプリズム４５内に入射する。ＴＩＲプリズム４５では、入射光は、三角プリズムの斜面で全反射し、その反射光が、一方の三角プリズムの他方の面からＤＭＤ４６に向けて出射される。２個の三角プリズムが合わさっている面は全反射面でもあるため、２つの面の間には空気層が必要である。したがって２個の三角プリズムを合わせる際にスペーサー等を挟み接着することで２個の三角プリズム間に空気層を持たせている。【０１４６】
ＤＭＤ４６は、ＴＩＲプリズム４５からの入射する光を空間的に変調する。ＤＭＤ４６からの変調光（画像光）は、一方の三角プリズムの他方の面から再びＴＩＲプリズム４５内に入射し、その入射した画像光は、三角プリズムの接合面をそのまま透過し、他方の三角プリズムの側面から出射される。【０１４７】
ＴＩＲプリズム４５の他方の三角プリズムの側面から出射された画像光は、投射光学系４７によって外部スクリーン上に拡大投射される。【０１４８】
励起光源１２、１３と赤色レーザ１０と青色レーザ１１との点灯タイミングを制御することで、赤色、緑色および青色の各色の光束が時分割で色合成プリズム２０から出射される。この時分割で出射される各色の光束を、ＤＭＤ４６を用いて空間的に変調することで、各色の画像光を得ることができる。【０１４９】
冷却ファンは、空気流を排出する。励起光源１２、１３と赤色レーザ１０と青色レーザ１１の各光源は冷却ファンから排出される空気流の進行方向に設けられている。冷却ファンからの空気流が各光源に供給されることで、各光源が冷却される。冷却ファンとして、例えば図９に示した構成を適用することができる。【０１５０】
上記の投射型表示装置において、前述した第２の実施形態または他の実施形態の照明装置を用いてもよい。
【図１】
2012063322.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月8日(2013.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出力する励起光源部と、
前記励起光源部から出力された励起光により励起されることで蛍光を放出する蛍光体部と、
発光色が異なる第１および第２の固体光源と、
それぞれがダイクロイック膜を備え、該ダイクロイック膜の膜面が、前記蛍光体部から放出された前記蛍光の光束の中心光線と交差し、かつ、該中心光線を含む平面と直交するように配置された第１乃至第３の反射部と、を有し、
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源は、前記平面に垂直な方向から見た場合に、前記蛍光の光束の中心光線に対して一方の側に配置されており、
前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記励起光源部から出力された前記励起光の光束と前記蛍光体部から放出された前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記励起光源部からの前記励起光を前記蛍光体部に向けて反射するとともに、前記蛍光体部からの前記蛍光を透過し、
前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記第１の固体光源から出力された第１の光の光束と、前記第１の反射部からの前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記第１の固体光源からの前記第１の光を前記第３の反射部に向けて反射するとともに、前記第１の反射部からの前記蛍光を透過し、
前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜は、前記第２の固体光源から出力された第２の光の光束と、前記第２の反射部からの前記第１の光の光束および前記蛍光の光束とが交差する位置に設けられ、前記第２の反射部からの前記第１の光および前記蛍光をそれぞれ透過し、該透過した光の進行方向に向けて、前記第２の固体光源からの前記第２の光を反射する、照明装置。
【請求項２】
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源は、同一基板面上に設けられている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源は、一方向に並べて配置されている、請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源が設けられた基板の一部に設けられ、前記励起光源部および前記第１および第２の固体光源からの熱エネルギーを空間に放出する放熱手段を、さらに有する、請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１乃至第３の反射部は、第１および第２の直角プリズムと、台形形状のプリズムと、平行四辺形状のプリズムとからなる直方体形状のダイクロイックプリズムより構成され、
前記第１および第２の直角プリズムのそれぞれは、直角面と斜面を有し、
前記第１の直角プリズムの斜面が前記台形形状のプリズムの対向する斜面の一方に接合され、該接合面に、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜が形成され、
前記平行四辺形状のプリズムの対向する斜面の一方が前記台形形状のプリズムの対向する斜面の他方に接合され、該接合面に、前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜が形成され、
前記平行四辺形状のプリズムの対向する斜面の他方が前記第２の直角プリズムの前記斜面に接合され、該接合面に、前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜が形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１乃至第３の反射部は、第１乃至第３の直角プリズムと平行四辺形状のプリズムとからなる直方体形状のダイクロイックプリズムより構成され、 
前記第１乃至第３の直角プリズムのそれぞれは、直角面と斜面を有し、 
前記第１の直角プリズムの斜面が前記第２の直角プリズムの前記直角面の一方の面に接合され、該接合面に、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜が形成され、 
前記平行四辺形状のプリズムの対向する２つの面の一方が前記第２の直角プリズムの前記直角面の他方の面に接合され、該接合面に、前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜が形成され、 
前記平行四辺形状のプリズムの対向する前記２つの面の他方が前記第３の直角プリズムの前記斜面に接合され、該接合面に、前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜が形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記蛍光体部から放出された蛍光を平行光束に変換するコリメータレンズを、さらに有し、
前記コリメータレンズは、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜で反射された前記励起光源部からの前記励起光を前記蛍光体部上に集光する、請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記励起光源部は、第１および第２の励起光源を有し、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜で反射された前記第１の励起光源からの励起光の中心光線と、前記第１の反射部の前記ダイクロイック膜で反射された前記第２の励起光源からの励起光の中心光線とは、前記コリメータレンズの光軸を挟んで線対称な位置関係にある、請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記蛍光体部は、緑色の蛍光を放出し、
前記第１の固体光源は、青色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が第１の偏光とされた青色のレーザ光を出力し、
前記第２の固体光源は、赤色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が前記第１の偏光とされた赤色のレーザ光を出力し、
前記励起光源部は、前記青色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が前記第１の偏光とされた励起光を出力し、
前記第１および第２の反射部の前記ダイクロイック膜の前記第１の偏光に対するカットオフ波長は、前記青色の波長域の光を反射し、少なくとも前記緑色の波長域の光を透過するように設定され、
前記第３の反射部の前記ダイクロイック膜の前記第１の偏光に対するカットオフ波長は、前記青色および緑色の各波長域の光を透過し、前記赤色の波長域の光を反射するように設定されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記蛍光体部は、緑色の蛍光を放出し、
前記第１の固体光源は、赤色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が前記第１の偏光とされた赤色のレーザ光を出力し、
前記第２の固体光源は、青色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が第１の偏光とされた青色のレーザ光を出力し、
前記励起光源部は、前記青色の波長域にピーク波長を有する、偏光状態が前記第１の偏光とされた励起光を出力し、
前記第１および第３の反射部の前記ダイクロイック膜の前記第１の偏光に対するカットオフ波長は、前記青色の波長域の光を反射し、前記赤色および緑色の各波長域の光を透過するように設定され、
前記第２の反射部の前記ダイクロイック膜の前記第１の偏光に対するカットオフ波長は、少なくとも前記緑色の波長域の光を透過し、前記赤色の波長域の光を反射するように設定されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の照明装置と、
前記照明装置を構成する励起光源部および第１および第２の固体光源に空気流を供給する冷却ファンと、
前記照明装置から出射した光を空間的に変調する表示素子と、
前記表示素子で形成された画像光を投射する投射光学系と、を有する、投射型表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
１０  赤色レーザ
１１  青色レーザ
１２、１３  励起光源
１４  蛍光体ホイール
１５〜１９  コリメータレンズ
２０  色合成プリズム
２２  光路変更用プリズム
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図１を参照すると、照明装置は、プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられるものであって、赤色レーザ１０、青色レーザ１１、励起光源１２、１３、蛍光体ホイール１４、コリメータレンズ１５〜１９、色合成プリズム２０、および光路変更用プリズム２２を有する。
【国際調査報告】
2012063322.tif 000015
2012063322.tif 000016
2012063322.tif 000017
2012063322.tif 000018