(57)【要約】【課題】波長変換素子の放熱性に優れ、小型かつ光利用効率の高い光源装置及びプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、第１面を有する基板と、第１面側に設けられる枠体と、枠体に設けられる蓋体と、基板と枠体と蓋体とによって形成される収納空間に収納され、基板の第１面側に設けられる発光素子と、基板に設けられ、収納空間に収納され、発光素子から射出された第１の光を第１の光とは異なる波長を有する第２の光に変換して射出する波長変換素子と、発光素子と波長変換素子との光路中に設けられ、第１の光および第２の光の一方を透過させるとともに第１の光および第２の光の他方を反射させる第１光学膜と、を備え、発光素子は、第１の光の主光線が第１面に沿うように、第１の光を射出することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面を有する基板と、
前記第１面側に設けられる枠体と、
前記枠体に設けられる蓋体と、
前記基板と前記枠体と前記蓋体とによって形成される収納空間に収納され、前記基板の第１面側に設けられる発光素子と、
前記基板に設けられ、前記収納空間に収納され、前記発光素子から射出された第１の光を前記第１の光とは異なる波長を有する第２の光に変換する波長変換素子と、
前記発光素子と前記波長変換素子との光路中に設けられ、前記第１の光および前記第２の光の一方を透過させるとともに前記第１の光および前記第２の光の他方を反射させる第１光学膜と、を備え、
前記発光素子は、前記第１の光の主光線が前記第１面に沿うように、前記第１の光を射出することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記基板は、前記第１の光の進行方向に進むにしたがって前記第１面から前記蓋体に近づくように傾斜する傾斜面を有し、
前記波長変換素子は、前記傾斜面に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記発光素子と前記波長変換素子との光路中に設けられ、第２面を有する光学素子をさらに備え、
前記第１光学膜は、前記光学素子の前記第２面に形成され、前記発光素子から射出された前記第１の光を透過し、前記波長変換素子から射出された前記第２の光を反射する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第２の光を平行化する平行化素子と前記光学素子とが一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記発光素子と前記波長変換素子との光路中に設けられ、第２面を有する光学素子をさらに備え、
前記第１光学膜は、前記光学素子の前記第２面に形成され、前記発光素子から射出された前記第１の光を反射し、前記波長変換素子から射出された前記第２の光を透過する
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記波長変換素子と前記光学素子との間に設けられ、前記波長変換素子および前記光学素子よりも屈折率の低い第１低屈折率層をさらに備える
ことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記蓋体における前記波長変換素子とは反対側の面に前記蓋体よりも屈折率の低い第２低屈折率層を介して対向して配置され、前記波長変換素子から射出された前記第２の光の放射角を小さくする第２の光学素子をさらに備える
ことを特徴とする請求項５または６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記光学素子は、前記第１の光および前記第２の光が通過する領域に設けられる
ことを特徴とする請求項３ないし７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、を備える
ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、蛍光体に励起光としてレーザー光を照射することで生成した蛍光を照明光として利用する光源装置が開示されている。この光源装置では、ベースとキャップとで規定される空間内に半導体レーザー素子と蛍光体とを収容した構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−５６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記光源装置では、蛍光体の熱を透光部材に接触させることで放出するため、十分に蛍光体から放熱させることが難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光源装置は、第１面を有する基板と、前記第１面側に設けられる枠体と、前記枠体に設けられる蓋体と、前記基板と前記枠体と前記蓋体とによって形成される収納空間に収納され、前記基板の第１面側に設けられる発光素子と、前記基板に設けられ、前記収納空間に収納され、前記発光素子から射出された第１の光を前記第１の光とは異なる波長を有する第２の光に変換して射出する波長変換素子と、前記発光素子と前記波長変換素子との光路中に設けられ、前記第１の光および前記第２の光の一方を透過させるとともに前記第１の光および前記第２の光の他方を反射させる第１光学膜と、を備え、前記発光素子は、前記第１の光の主光線が前記第１面に沿うように、前記第１の光を射出することを特徴とする。
【０００６】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記基板は、前記第１面に対して、前記第１の光の進行方向に進むにしたがって前記第１面から前記蓋体に近づくように傾斜する傾斜面を有し、前記波長変換素子は、前記傾斜面に設けられてもよい。
【０００７】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記発光素子と前記波長変換素子との光路中に設けられ、第２面を有する光学素子をさらに備え、前記第１光学膜は、前記光学素子の前記第２面に形成され、前記発光素子から射出された前記第１の光を透過し、前記波長変換素子から射出された前記第２の光を反射してもよい。
この場合において、前記第２の光を平行化する平行化素子と前記光学素子とが一体的に形成されるのがより望ましい。
【０００８】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記発光素子と前記波長変換素子との光路中に設けられ、第２面を有する光学素子をさらに備え、前記第１光学膜は、前記光学素子の前記第２面に形成され、前記発光素子から射出された前記第１の光を反射し、前記波長変換素子から射出された前記第２の光を透過してもよい。
この場合において、前記波長変換素子と前記光学素子との間に設けられ、前記波長変換素子および前記光学素子よりも屈折率の低い第１低屈折率層をさらに備えるのがより望ましい。
【０００９】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記蓋体における前記波長変換素子とは反対側の面に前記蓋体よりも屈折率の低い第２低屈折率層を介して対向して配置され、前記波長変換素子から射出された前記第２の光の放射角を小さくする第２の光学素子をさらに備えてもよい。
【００１０】
本発明の一つの態様の光源装置において、前記光学素子は、前記第１の光および前記第２の光が通過する領域に設けられてもよい。
【００１１】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の光源装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う光源装置の断面図である。
【図３】第１実施形態の波長変換素子の要部構成を示す断面図である。
【図４】１つの発光素子の周辺構成を拡大した図である。
【図５】第１変形例の光源装置の断面図である。
【図６】第２変形例の光源装置の断面図である。
【図７】第２実施形態の光源装置の要部構成を拡大した図である。
【図８】第３変形例の光源装置の要部構成を拡大した図である。
【図９】第４変形例の光源装置の要部構成を拡大した図である。
【図１０】第５変形例の光源装置の要部構成を拡大した図である。
【図１１】第３実施形態の光源装置の断面図である。
【図１２】１つの発光素子の周辺構成を拡大した図である。
【図１３】第６変形例の光源装置の要部構成を拡大した図である。
【図１４】第７変形例の光源装置の要部構成を拡大した図である。
【図１５】第４実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
以下の各実施形態では、後述するプロジェクターに用いるのに好適な光源装置の一例について説明する。
なお、以下の全ての図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１４】
図１は、第１実施形態の光源装置の斜視図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う光源装置の断面図である。
図１に示すように、第１実施形態の光源装置１０は、基板１２と、複数のサブマウント１３と、複数の発光素子１４と、枠体１５と、蓋体１６と、複数のリード端子１７と、複数の波長変換素子２９（図２参照）と、複数の波長選択素子２０（図２参照）と、を備えている。基板１２、枠体１５および蓋体１６は、各々が別体の部材であり、後述する形態によって互いに接合されている。
【００１５】
基板１２は、表面１２ａ（第１面）と、表面１２ａとは反対側の裏面１２ｂと、を有する板材で構成されている。基板１２は、表面１２ａの法線方向から見た平面視において、略正方形もしくは略長方形等の四角形の形状を有する。基板１２の表面１２ａ側には、後述する複数のサブマウント１３を介して複数の発光素子１４が設けられている。以下、単に「平面視」と記載した場合、基板１２の表面１２ａの法線方向から見たときを意味する。
【００１６】
基板１２の裏面１２ｂにはヒートシンク等の放熱部材（図示略）が適宜設けられる。そのため、基板１２は、熱伝導率が高い金属材料で構成されている。この種の金属材料として、銅、アルミニウムなどが好ましく用いられ、銅が特に好ましく用いられる。
【００１７】
図１に示すように、複数のサブマウント１３は、基板１２の表面１２ａにおいて、基板１２の一辺と平行な方向に所定の間隔を空けて設けられている。複数のサブマウント１３の各々は、複数の発光素子１４に対応して設けられている。第１実施形態では、サブマウント１３は、４個の発光素子１４に対して共通に設けられているが、発光素子１４の数は特に限定されない。なお、サブマウント１３は、複数の発光素子１４のそれぞれに対応して設けられてもよい。すなわち、１つの発光素子１４に対応して、１つのサブマウント１３が設けられていてもよい。
【００１８】
サブマウント１３は、例えば窒化アルミニウム、アルミナ等のセラミック材料で構成されている。サブマウント１３は、基板１２と発光素子１４との間に介在し、基板１２と発光素子１４との線膨張係数の違いにより生じる熱応力を緩和する。サブマウント１３は、銀ロウ、金−スズはんだ等の接合材により基板１２に接合されている。
【００１９】
複数の発光素子１４は、基板１２の表面１２ａ側に設けられている。発光素子１４は、例えば半導体レーザー、発光ダイオードなどの固体光源から構成されている。発光素子１４は、光源装置１０の用途に応じて任意の波長の発光素子を用いればよい。第１実施形態では、蛍光体励起用の波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色光を射出する発光素子１４として、例えば窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）で構成される端面発光型の半導体レーザーが用いられる。また、上記の一般式に加えて、III族元素の一部がホウ素原子で置換されたもの、Ｖ族元素として窒素原子の一部がリン原子、ヒ素原子で置換されたもの等を含んでもよい。
【００２０】
図１に示すように、複数の発光素子１４は、平面視において、例えば（ｍ×ｎ）個（ｍ，ｎ：２以上の自然数）の半導体レーザーがｍ行ｎ列の格子状に配列された構成を有する。第１実施形態では、複数の発光素子１４として、例えば１６個の半導体レーザーが４行４列の格子状に配列されている。
【００２１】
図２に示すように、発光素子１４は、直方体状の発光素子１４の６つの面のうち、光射出面１４ａが基板１２の表面１２ａと直交するように、サブマウント１３上に設けられている。第１実施形態において、発光素子１４はサブマウント１３を介して基板１２の表面１２ａに載置されている。
【００２２】
複数の発光素子１４の各々は励起光Ｌ（第１の光）を射出する光射出面１４ａを有する。このように配置された複数の発光素子１４の各々は、基板１２の表面１２ａに沿う方向に励起光Ｌを射出する。すなわち、複数の発光素子１４の各々から射出された励起光Ｌにおける主光線Ｌａは表面１２ａに沿う。
【００２３】
また、発光素子１４は、光射出面１４ａがサブマウント１３の一つの端面１３ａと略面一に揃うように、サブマウント１３上に設けられている。発光素子１４は、銀ロウ、金−スズはんだ等の接合材（図示略）によりサブマウント１３に接合されている。
【００２４】
第１実施形態において、基板１２には、各発光素子１４に対応して配置された複数の波長変換素子２９が設けられている。複数の発光素子１４の各々から射出された励起光Ｌは対応する波長変換素子２９に入射する。すなわち、波長変換素子２９は発光素子１４と同じ数（第１実施形態では、１６個）だけ設けられる。なお、複数の発光素子１４に対して、１つの波長変換素子２９が設けられていてもよい。
【００２５】
基板１２は、複数の支持部３０を有する。図１及び図２に示すように、複数の支持部３０は、基板１２の表面１２ａ側において、基板１２の一辺と平行な方向に所定の間隔を空けて設けられている。複数の支持部３０の各々は、表面１２ａ上に配列された複数のサブマウント１３の間にそれぞれ配置されている。
【００２６】
複数の支持部３０の各々は、複数の波長変換素子２９に対応して設けられている。第１実施形態において、１つの支持部３０が４個の発光素子１４に対して共通に設けられている。よって、１つの支持部３０に４つの波長変換素子２９が設けられている。なお、１つの支持部３０に対して、１つの波長変換素子２９が設けられていてもよい。
【００２７】
支持部３０は基板１２と一体に形成されている。図２に示すように、支持部３０は、表面１２ａから蓋体１６側に突出して設けられるとともに表面１２ａに平行な上面３０ａと、上面３０ａのうち励起光Ｌが入射する側の端部と表面１２ａとを接続する第１側面３０ｂと、上面３０ａのうち励起光Ｌが入射する側と反対の端部と表面１２ａとを接続する第２側面３０ｃとを有する。第１側面３０ｂは、表面１２ａに対して、励起光Ｌの進行方向に進むにしたがって蓋体１６側に向かって傾斜する傾斜面である。第２側面３０ｃは、例えば、表面１２ａに対して直交する面としたが、これに限らず、適宜変更が可能である。なお、第１実施形態において、支持部３０と基板１２とは、一体に形成されていたが、支持部３０は、基板１２と別体に形成されていてもよい。
【００２８】
各波長変換素子２９は支持部３０の第１側面３０ｂ（傾斜面）に設けられる。波長変換素子２９は各発光素子１４から入射する励起光Ｌを蛍光ＹＬ（第２の光）に変換して射出する。波長変換素子２９は励起光Ｌの進行方向に配置されるため、励起光は屈折あるいは反射させることなく、波長変換素子２９に効率よく導かれる。
【００２９】
図３は第１実施形態の波長変換素子２９の要部構成を示す断面図である。図３に示すように、波長変換素子２９は、蛍光体層５０と反射部材５１とを有する。
蛍光体層５０は、励起光Ｌが入射するとともに蛍光ＹＬを射出する上面５０Ａと、当該上面５０Ａの反対の面、すなわち、反射部材５１が設けられる底面５０Ｂとを有する。底面５０Ｂは、支持部３０の第１側面３０ｂと対向する。第１実施形態において、蛍光体層５０の上面５０Ａには反射防止膜５９が設けられている。これにより、励起光Ｌが蛍光体層５０に効率よく入射する。
【００３０】
第１実施形態において、蛍光体層５０は、蛍光体粒子を焼成することで形成されたセラミックス蛍光体である。蛍光体層５０を構成する蛍光体粒子として、Ｃｅイオンを含んだＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体が用いられる。
【００３１】
なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよいし、２種以上の材料を用いて形成された粒子が混合されたものが用いられてもよい。蛍光体層５０として、アルミナ等の無機バインダー中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体層、無機材料であるガラスバインダーと蛍光体粒子とを焼成することで形成された蛍光体層などが好適に用いられる。また、バインダーを用いることなく蛍光体粒子を焼成することにより、蛍光体層を形成しても良い。
【００３２】
反射部材５１は、蛍光体層５０の底面５０Ｂ側に設けられる。波長変換素子２９は接合材５８を介して支持部３０の第１側面３０ｂに接合されている。接合材５８としては、例えば、ナノ銀ペーストが用いられる。なお、接合材５８としては、例えば、金属ろうによる金属接合を用いても良い。
【００３３】
第１実施形態において、反射部材５１は複数の膜を積層した多層膜から構成されている。第１実施形態の反射部材５１は、蛍光体層５０の底面５０Ｂ側から順に、封止層５２と、全反射層５３と、多層膜５４と、第１保護層５５ａと、反射層５６と、第２保護層５５ｂと、接合補助層５７とを積層して構成される。
【００３４】
封止層５２は、例えば、膜厚３５０ｎｍのＳｉＯ２で構成される。全反射層５３は、例えば、膜厚１００ｎｍのＳｉＯ２層で構成され、蛍光体層５０で生成された蛍光ＹＬの臨界角以上の角度の光を全反射する層である。多層膜５４は、第１反射層５４ａ、第２反射層５４ｂ、第３反射層５４ｃおよび第４反射層５４ｄを順に積層して構成される。
第１反射層５４ａは、例えば膜厚３０〜４０ｎｍ程度のＮｂ２Ｏ５層で構成され、第２反射層５４ｂは膜厚９０〜１００ｎｍのＳｉＯ２層で構成され、第３反射層５４ｃは膜厚５０〜６０ｎｍのＮｂ２Ｏ５層で構成され、第４反射層５４ｄは膜厚５０〜６０ｎｍのＡｌ２Ｏ３層で構成される。
【００３５】
第１実施形態において、第１保護層５５ａおよび第２保護層５５ｂはそれぞれ金属を含有する層からなる。第１保護層５５ａおよび第２保護層５５ｂは反射層５６の劣化を抑制するためのものである。
【００３６】
第１実施形態において、第１保護層５５ａおよび第２保護層５５ｂは、酸化物導電体材料またはアモルファス導電性酸化物として、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ；ＳｎＯ２：Ｆ）、ＡＴＯ（アンチモンドープ酸化錫；ＳｎＯ２：Ｓｂ）、ＡＺＯ（アルミニウムドープ酸化亜鉛；ＺｎＯ：Ａｌ）、ＧＺＯ（ガリウムドープ酸化亜鉛；ＺｎＯ：Ｇａ）、ＩＺＯ（インジウムドープ酸化亜鉛）、ＩＧＯ（ガリウムドープ酸化インジウム）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）から選択される少なくとも１種の金属を含有する。
第１実施形態では、第１保護層５５ａおよび第２保護層５５ｂはの材料としてそれぞれ酸化錫（ＳｎＯ２）を用いた。なお、第１保護層５５ａおよび第２保護層５５ｂはとしての材料は互いに異なっていてもよい。
【００３７】
第１実施形態において、反射層５６は、光入射側および光射出側に酸化錫（ＳｎＯ２）膜が設けられるため、Ａｇ原子のマイグレーションがより起こり難くなるので、マイグレーションによる凝集の発生が低減される。
【００３８】
接合補助層５７は、反射部材５１及び支持部３０を接合する。接合補助層５７としては、例えば、Ａｇ層を用いることで、反射部材５１と支持部３０との間における熱伝導性を向上させることができる。
【００３９】
図２に示したように、複数の波長選択素子２０の各々は、複数の波長変換素子２９に対応して設けられている。すなわち、図１に示すように、波長選択素子２０は波長変換素子２９と同じ数（第１実施形態では、１６個）だけ設けられる。波長選択素子２０は、発光素子１４と波長変換素子との間の励起光Ｌの光路上に設けられる。
【００４０】
図４は１つの発光素子の周辺構成を拡大した図である。
図４に示すように、波長選択素子２０は、透光性基板２１（光学素子）とダイクロイック膜２２（第１光学膜）とを有する。第１実施形態において、ダイクロイック膜２２は例えば透光性基板２１における波長変換素子２９に対向する側の第２面２１ａに設けられる。なお、ダイクロイック膜２２は、透光性基板２１の第２面２１ａの反対側の面（透光性基板２１の発光素子１４または光射出面１４ａに対向する面）に設けられてもよい。
【００４１】
透光性基板２１は、ダイクロイック膜２２を保持するための基板である。ダイクロイック膜２２は、励起光Ｌを透過するとともに蛍光ＹＬを反射する光学特性を有した光学膜で構成される。なお、波長選択素子２０は１つの支持部３０に支持された４つの波長変換素子２９に対して共通に設けられていてもよい。
このような構成に基づき、波長選択素子２０は励起光Ｌを透過させるとともに波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬを反射可能である。
【００４２】
波長選択素子２０は、波長変換素子２９の蛍光体層５０から射出された蛍光ＹＬを所定方向に向けて反射するように配置される。例えば、波長選択素子２０は不図示の領域（例えば、図２の紙面奥行き方向の領域）で支持されることで所定の姿勢に保持される。波長選択素子２０は、第２面２１ａが基板１２の一辺と平行な方向に沿うように設けられている。波長選択素子２０の当該方向の端部は、枠体１５によって保持されている。また、波長選択素子２０は、第２面２１ａが後述するリード端子１７の延出方向に沿うように設けられている。波長選択素子２０の当該方向の端部は、枠体１５によって保持されている。さらに、波長選択素子２０は、第２面２１ａが、支持部３０の延出方向に沿うように設けられている。波長選択素子２０の当該方向の端部は、枠体１５によって保持されている。
【００４３】
枠体１５は、複数の発光素子１４及び複数の波長変換素子２９を囲んで設けられ、基板１２の表面１２ａに接合されている。そのため、枠体１５は基板１２の表面１２ａ側に突出して設けられる。枠体１５は、平面視において、四角形の環状の形状を有する。枠体１５は、四角形の４辺が全て一体の部材であってもよいし、複数の部材が接合された構成であってもよい。枠体１５は、基板１２と蓋体１６との間の距離（間隔）を一定に保持し、複数の発光素子１４が収容される収納空間Ｓの一部を構成する。そのため、枠体１５は、所定の剛性を有することが好ましい。
【００４４】
枠体１５は、蓋体１６に発生する応力を緩和する役目を果たす。そのため、枠体１５は、基板１２の線膨張係数よりも小さく、蓋体１６の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する材料で構成されることが好ましい。枠体１５の材料として、例えばコバール等の金属材料、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック材料が好ましく用いられ、コバールやアルミナが特に好ましく用いられる。
【００４５】
蓋体１６は、複数の波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬを透過させる透光性部材から構成されている。蓋体１６は、基板１２の表面１２ａに対向して設けられ、枠体１５の基板１２とは反対側に接合されている。蓋体１６は、平面視において、正方形、長方形を含む四角形の形状を有する。
【００４６】
蓋体１６と枠体１５とは、有機接着剤、金属接合材、無機接合材等の接合材３３によって接合されている。有機接着剤として、例えばシリコーン系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等が好ましく用いられる。金属接合材として、例えば銀ロウ、金−スズはんだ等が好ましく用いられる。無機接合材として、例えば低融点ガラス等が好ましく用いられる。
【００４７】
蓋体１６を構成する透光性部材は、光透過性を有する材料を形成材料とした板状の部材である。このような形成材料としては、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、合成石英ガラスなどのガラス、水晶、またはサファイアなどを挙げることができる。
【００４８】
第１実施形態の蓋体１６は屈折力を有している。具体的に第１実施形態では、コリメートレンズユニット２５が蓋体１６の基板１２と反対側の面に一体的に形成されている。コリメートレンズユニット２５は、各波長変換素子２９に対応して配置された複数のレンズ２５ａを有する。すなわち、コリメートレンズユニット２５は、波長変換素子２９と同じ数（第１実施形態では、１６個）のレンズ２５ａを有する。各レンズ２５ａは平凸レンズで構成されている。
【００４９】
コリメートレンズユニット２５の各レンズ２５ａ（平行化素子）は、波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬ及び波長変換素子２９から射出されて波長選択素子２０で反射された蛍光ＹＬを平行化する。
【００５０】
第１実施形態の光源装置１０において、各発光素子１４から射出された励起光Ｌが基板１２の表面１２ａに沿って進み波長選択素子２０に入射する。励起光Ｌは波長選択素子２０を透過して波長変換素子２９に入射する。波長変換素子２９において、蛍光体層５０は励起光Ｌで励起されて蛍光ＹＬを射出する。第１実施形態において、蛍光体層５０の上面５０Ａには反射防止膜（図示略）が設けられている。これにより、励起光Ｌを蛍光体層５０の上面５０Ａで反射されることなく、効率よく蛍光体層５０の内部に入射する。
【００５１】
図４に示すように、蛍光体層５０は上面５０Ａから蛍光ＹＬを射出する。上面５０Ａから射出された蛍光ＹＬは放射状に拡がる。蛍光ＹＬの一部は波長選択素子２０に入射する。蛍光ＹＬは波長選択素子２０のダイクロイック膜２２で反射されることで蓋体１６に一体に設けられたコリメートレンズユニット２５のレンズ２５ａに入射して平行化される。また、蛍光ＹＬの残りの一部は直接レンズ２５ａに入射して平行化される。このようにして蛍光体層５０の上面５０Ａから射出された蛍光ＹＬは波長選択素子２０により励起光Ｌの光路から分離されるので、レンズ２５ａを介して効率よく外部に射出される。
【００５２】
励起光Ｌの発光時、発光素子１４の温度が上昇する。第１実施形態の光源装置１０では、発光素子１４が基板１２の表面１２ａに載置されるので、励起光Ｌの発光時に発光素子１４から発せられた熱が基板１２側へと効率よく伝達される。これにより、光源装置１０は、発光素子１４の熱を効率よく放出することで、発光素子１４における熱によるダメージを低減できる。
【００５３】
また、波長変換素子２９において、蛍光ＹＬの発光時に蛍光体層５０の温度が上昇する。第１実施形態の光源装置１０では、波長変換素子２９が基板１２の表面１２ａ側に一体に設けられた支持部３０に支持されるので、蛍光ＹＬの発光時に波長変換素子２９の蛍光体層５０から発せられた熱が支持部３０を介して基板１２へと効率よく伝達される。これにより、光源装置１０は、蛍光体層５０の熱を効率よく放出することで、蛍光体層５０における熱によるダメージを低減できる。
【００５４】
図１、２に戻って、基板１２と枠体１５とは、有機接着剤、金属接合材、無機接合材等の接合材３２によって接合されている。有機接着剤として、例えばシリコーン系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等が好ましく用いられる。金属接合材として、例えば銀ロウ、金−スズはんだ等が好ましく用いられる。無機接合材として、例えば低融点ガラス等が好ましく用いられる。
【００５５】
このように、基板１２と枠体１５と蓋体１６とが接合されたことにより、基板１２と枠体１５と蓋体１６とによって囲まれた空間は、外気から遮断され、複数の発光素子１４が気密に収容されるための密閉空間となる。以下、この密閉空間を収納空間Ｓと称する。すなわち、第１実施形態において、複数の発光素子１４及び複数の波長変換素子２９は基板１２と枠体１５と蓋体１６とにより形成された収納空間Ｓに収容されている。
【００５６】
複数の発光素子１４が収納空間Ｓに収容されることにより、発光素子１４への有機物や水分等の異物の付着が低減される。収納空間Ｓは、減圧状態であることが好ましい。もしくは、収納空間Ｓは、窒素ガスなどの不活性ガス、もしくは乾燥空気で満たされていてもよい。なお、減圧状態は、大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間の状態のことである。減圧状態において、収納空間Ｓに満たされる気体は、不活性ガスや乾燥空気であることが好ましい。
【００５７】
図１に示したように、枠体１５には、複数の貫通孔１５ｃが設けられている。複数の貫通孔１５ｃの各々には、複数の発光素子１４の各々に電力を供給するためのリード端子１７が設けられている。リード端子１７の構成材料としては、例えばコバールが用いられる。
リード端子１７の表面には、例えばニッケル−金からなるめっき層が設けられている。
【００５８】
図１では、一つのサブマウント１３に実装された複数の発光素子１４が直列に接続され、各サブマウント１３の側方に一対のリード端子１７が設けられた例が示されている。ただし、複数の発光素子１４の電気的な接続やリード端子１７の配置については、この例に限らず、適宜変更が可能である。
【００５９】
収納空間Ｓには、リード端子１７の一端と発光素子１４の端子とを電気的に接続するボンディングワイヤー（図示略）が設けられている。リード端子１７の他端は、外部回路（図示略）と接続されている。枠体１５の貫通孔１５ｃの内壁とリード端子１７との間の隙間は、封止材によって封止されている。封止材としては、例えば低融点ガラスなどが好ましく用いられる。
【００６０】
以上説明した第１実施形態の光源装置１０によれば、以下の効果を奏する。
第１実施形態の光源装置１０は、表面１２ａを有する基板１２と、表面１２ａ側に突出して設けられる枠体１５と、枠体１５に設けられる蓋体１６と、基板１２と枠体１５と蓋体１６とによって形成される収納空間Ｓに収納され、表面１２ａに載置され、射出する励起光Ｌにおける主光線Ｌａが表面１２ａに沿う発光素子１４と、基板１２に設けられることで収納空間Ｓに収納され、励起光Ｌを蛍光ＹＬに変換して射出する波長変換素子２９と、発光素子１４と波長変換素子２９との光路中に設けられ、励起光Ｌを透過するとともに蛍光ＹＬを反射するダイクロイック膜２２と、を備える。
【００６１】
これにより、第１実施形態の光源装置１０では、複数の発光素子１４及び複数の波長変換素子２９が収納空間Ｓ内に収容されるので、光源装置自体を小型化できる。また、発光素子１４及び波長変換素子２９が基板１２に設けられるので、発光素子１４及び波長変換素子２９の放熱性を向上させることができる。また、発光素子１４と波長変換素子２９との光路中にダイクロイック膜２２が設けられるため、蛍光体層５０から射出された蛍光ＹＬを励起光Ｌの光路から分離して外部に効率よく射出できる。したがって、第１実施形態の光源装置１０によれば、波長変換素子２９の放熱性に優れ、小型かつ蛍光ＹＬを効率よく利用可能な光源装置となる。
【００６２】
また、第１実施形態の光源装置１０は、発光素子１４と波長変換素子２９との光路中に設けられ、第２面２１ａを有する透光性基板２１をさらに備え、ダイクロイック膜２２は、透光性基板２１の第２面２１ａに形成され、発光素子１４から射出された励起光Ｌを透過し、波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬを反射する。
【００６３】
この構成によれば、ダイクロイック膜２２を透光性基板２１で支持するので、発光素子１４と波長変換素子２９との光路中にダイクロイック膜２２を良好に配置することができる。これにより、ダイクロイック膜２２によって蛍光ＹＬを所定方向に反射させることができるので、蛍光ＹＬの取り出し効率が向上し、蛍光ＹＬにおける光利用効率を向上できる。
【００６４】
また、第１実施形態の光源装置１０では、基板１２が表面１２ａに対して、励起光Ｌの進行方向に進むにしたがって蓋体１６に近づくように傾斜する第１側面３０ｂを有し、波長変換素子２９は第１側面３０ｂに設けられている。
【００６５】
この構成によれば、励起光Ｌの進行方向に波長変換素子２９が配置されるので、励起光Ｌを屈折あるいは反射させることなく、波長変換素子２９に効率よく導くことができる。よって、励起光Ｌによって波長変換素子２９の蛍光体層５０を効率よく励起することで蛍光ＹＬを生成できる。
【００６６】
（第１変形例）
続いて、第１変形例に係る光源装置について説明する。第１変形例の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、基板の構成が第１実施形態と異なる。そのため、光源装置全体の説明は省略し、第１実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【００６７】
図５は第１変形例の光源装置の断面図である。図５において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図５に示すように、第１変形例の光源装置１１０は、基板１１２と、複数のサブマウント１３と、複数の発光素子１４と、蓋体１６と、複数のリード端子（図示略）と、複数の波長変換素子２９と、複数の波長選択素子１２０と、を備えている。
【００６８】
基板１１２は、表面１１２ａ（第１面）と、裏面１１２ｂと、表面１１２ａに設けられた枠体１１３と、を有する板材で構成されている。基板１１２の表面１１２ａ側には、複数のサブマウント１３を介して複数の発光素子１４が設けられている。基板１１２の裏面１１２ｂにはヒートシンク等の放熱部材（図示略）が適宜設けられる。
【００６９】
枠体１１３は、基板１１２の表面１１２ａ上に突出して設けられる。枠体１１３は、複数の発光素子１４を囲むように、基板１１２と一体に設けられている。枠体１１３は、第１実施形態の枠体１５と同様、基板１１２と蓋体１６との間の距離（間隔）を一定に保持し、複数の発光素子１４が収容される収納空間Ｓの一部を構成する。基板１１２は、銅、アルミニウム等の熱伝導率が高い金属材料で構成されている。すなわち、第１変形例の枠体１１３は第１実施形態の枠体１５を兼ねている。
【００７０】
蓋体１６は、基板１１２の表面１１２ａに対向して設けられ、表面１１２ａから突出した枠体１１３の上面に有機接着剤、金属接合材、無機接合材等の接合材３４によって接合されている。
【００７１】
第１変形例の光源装置１１０においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、波長変換素子２９の放熱性に優れ、小型かつ蛍光ＹＬを効率よく利用できる、という効果が得られる。特に第１変形例の場合、基板１１２と枠体１１３とが一体の部材であるため、光源装置の構成をさらに簡略化することができる。
【００７２】
（第２変形例）
続いて、第２変形例に係る光源装置について説明する。第２変形例の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、蓋体の構成が第１実施形態と異なる。そのため、光源装置全体の説明は省略し、第１実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【００７３】
図６は第２変形例の光源装置の断面図である。図６において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
図６に示すように、第２変形例の光源装置２１０は、基板１２と、複数のサブマウント１３と、複数の発光素子１４と、枠体１５と、蓋体１１６と、複数のリード端子（図示略）と、複数の波長変換素子２９と、複数の波長選択素子２０と、を備えている。
【００７４】
第２変形例の蓋体１１６は、複数のレンズ１１６ａと、複数のレンズ１１６ａが接合された支持部材１１６ｂとを有している。第２変形例において、複数のレンズ１１６ａは、支持部材１１６ｂの２つの面のうち、基板１２の表面１２ａと対向する下面１１６ｂ１と反対の上面１１６ｂ２に接合されている。
【００７５】
支持部材１１６ｂは、平面視において矩形の板材で構成され、各波長変換素子２９から射出される蛍光ＹＬの経路に対応する位置に開口部１１７を有している。すなわち、支持部材１１６ｂは、波長変換素子２９の数と同数の開口部１１７を有している。支持部材１１６ｂは、枠体１５の基板１２とは反対側に接合されている。支持部材１１６ｂは、例えば銅、アルミニウム等の金属材料で構成されている。支持部材１１６ｂの表面に、例えばニッケル等からなるメッキ層が設けられていてもよい。もしくは、支持部材１１６ｂは、樹脂材料で構成されていてもよい。
【００７６】
複数のレンズ１１６ａの各々は、平凸レンズで構成されている。平凸レンズからなるレンズ１１６ａは、波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬ及び波長変換素子２９から射出されて波長選択素子２０で反射された蛍光ＹＬを平行化する機能を有する。レンズ１１６ａは、平面視において、支持部材１１６ｂの開口部１１７よりも一回り大きな外形寸法を有している。
【００７７】
なお、蓋体が屈折率を有する必要がない場合、透光性を有する平板を開口部１１７に接合する構成とすればよい。また、各レンズ１１６ａは、支持部材１１６ｂの下面１１６ｂ１に接合されていてもよい。このようにすれば、波長変換素子２９と各レンズ１１６ａとの間の距離が短くなるので、レンズ１１６ａにより平行化された蛍光ＹＬの光束幅がより小さくなる。
【００７８】
第２変形例の光源装置２１０においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、波長変換素子２９の放熱性に優れ、小型かつ蛍光ＹＬを効率よく利用できる、という効果が得られる。特に第２変形例の場合、レンズ１１６ａと支持部材１１６ｂとが別の部材であるため、支持部材１１６ｂに対する各レンズ１１６ａの取り付け位置が調整できるので、レンズ１１６ａと波長変換素子２９とを精度よく位置合わせできる。よって、レンズ１１６ａによる蛍光ＹＬの取り出しを精度良く行うことができる。
【００７９】
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係る光源装置について説明する。なお、第１実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図７は第２実施形態の光源装置の要部構成を拡大した図である。具体的に図７は第１実施形態の図４に対応する図である。
【００８０】
図７に示すように、第２実施形態の光源装置３１０は、基板１２と、複数のサブマウント１３と、複数の発光素子１４と、枠体１５（図示略）と、蓋体２１６と、複数のリード端子（図示略）と、複数の波長変換素子２９と、複数の波長選択素子１２０と、を備えている。
【００８１】
第２実施形態において、波長選択素子１２０は、複数のプリズム１２１（光学素子）１２１と、複数のダイクロイック膜１２２（第１光学膜）とを有する。プリズム１２１は発光素子１４に対向する側の前面１２１ａ（第２面）と後面１２１ｂとを有し、三角形状の断面を有する。第２実施形態において、プリズム１２１は蓋体２１６と一体的に形成されている。
【００８２】
第２実施形態の蓋体２１６は、第１実施形態の蓋体１６と同様の基本構成を有し、コリメートレンズユニット２５が蓋体２１６の基板１２と反対側の面に一体的に形成されている。また、蓋体２１６は、基板１２側の内面２１６ａにプリズム１２１が一体的に設けられている。プリズム１２１は、各波長変換素子２９に対応して配置される。そのため、第２実施形態の蓋体２１６は、波長変換素子２９と同じ数（第２実施形態では、１６個）のプリズム１２１を有する。
【００８３】
第２実施形態において、ダイクロイック膜１２２は各プリズム１２１における発光素子１４に対向する側の前面１２１ａ（第２面）に設けられる。プリズム１２１の後面１２１ｂは、波長変換素子２９における蛍光体層５０の上面５０Ａに対向する。すなわち、プリズム１２１の後面１２１ｂは蛍光体層５０から射出された蛍光ＹＬの入射面として機能する。プリズム１２１の後面１２１ｂには反射防止膜（図示略）が設けられている。これにより、プリズム１２１の後面１２１ｂは、蛍光体層５０から射出された蛍光ＹＬを内部に効率よく取り込むことができる。
【００８４】
第２実施形態の光源装置３１０において、各発光素子１４から射出された励起光Ｌが基板１２の表面１２ａに沿って進み波長選択素子１２０にそれぞれ入射する。波長選択素子１２０に入射した励起光Ｌは、プリズム１２１の前面１２１ａに設けられたダイクロイック膜１２２を透過してプリズム１２１内に入射し、プリズム１２１の後面１２１ｂを透過して波長変換素子２９に入射する。
【００８５】
波長変換素子２９の蛍光体層５０から射出された蛍光ＹＬはプリズム１２１の後面１２１ｂからプリズム１２１内に入射する。プリズム１２１内に入射した蛍光ＹＬは波長選択素子２０のダイクロイック膜１２２で反射されることで蓋体１６に入射する。なお、ダイクロイック膜１２２で反射された蛍光ＹＬの一部はプリズム１２１内を全反射で伝播することで蓋体１６に入射する。すなわち、プリズム１２１は励起光Ｌ及び蛍光ＹＬの光路中に設けられる。
【００８６】
蓋体１６に入射した蛍光ＹＬは蓋体１６に一体形成されたコリメートレンズユニット２５のレンズ２５ａにより平行化されて外部に射出される。このようにして蛍光体層５０の上面５０Ａから射出された蛍光ＹＬは波長選択素子１２０により励起光Ｌの光路から分離されてレンズ２５ａを介して効率よく外部に射出することができる。
【００８７】
以上説明した第２実施形態の光源装置３１０によれば、以下の効果を奏する。
第２実施形態の光源装置２１０においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、波長変換素子２９の放熱性に優れ、小型かつ蛍光ＹＬを効率よく利用できる、という効果が得られる。
【００８８】
また、第２実施形態の光源装置２１０では、ダイクロイック膜１２２を保持するプリズム１２１が蛍光ＹＬを平行化するレンズ２５ａと一体に形成されるので、装置の部品点数を減らすことができる。
また、第２実施形態の光源装置２１０において、プリズム１２１は励起光Ｌ及び蛍光ＹＬが通過する領域に設けられる。すなわち、励起光Ｌ及び蛍光ＹＬの光路上へのプリズム１２１の配置が許容されて装置内において光学部品を配置する際の自由度が高くなる。よって、装置構成を小型化し易い。
【００８９】
（第３変形例）
続いて、第３変形例に係る光源装置について説明する。第３変形例の光源装置の基本構成は第２実施形態と同様であり、プリズムの構成が第２実施形態と異なる。そのため、光源装置全体の説明は省略し、第２実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【００９０】
図８は第３変形例の光源装置の要部構成を拡大した図であり、第２実施形態の図７に対応する図である。
図８に示すように、第３変形例の光源装置３１０Ａは、基板１２と、複数のサブマウント１３と、複数の発光素子１４と、枠体１５（図示略）と、蓋体２１６Ａと、複数のリード端子（図示略）と、複数の波長変換素子２９と、複数の波長選択素子１２７と、を備えている。
【００９１】
第３変形例において、波長選択素子１２７は、プリズム１２４（光学素子）と、複数のダイクロイック膜１２２とを有する。プリズム１２４は発光素子１４に対向する側の前面１２４ａ（第２面）と後面１２４ｂとを有し、三角形状の断面を有する。第３変形例において、プリズム１２４は蓋体２１６Ａと一体的に形成されている。
【００９２】
第３変形例の蓋体２１６Ａは、第２実施形態の蓋体２１６と同様の基本構成を有し、基板１２側の内面２１６ａにプリズム１２４が一体的に設けられている。ダイクロイック膜１２２はプリズム１２４における発光素子１４に対向する側の前面１２４ａ（第２面）に設けられる。プリズム１２４の後面１２４ｂは、波長変換素子２９における蛍光体層５０の上面５０Ａに対向する。第３変形例において、プリズム１２４の後面１２４ｂには凹凸形状１２５が設けられる。
【００９３】
第３変形例の光源装置３１０Ａにおいて、各発光素子１４から射出された励起光Ｌが基板１２の表面１２ａに沿って進み波長選択素子１２７にそれぞれ入射する。波長選択素子１２７に入射した励起光Ｌは、プリズム１２１の前面１２１ａに設けられたダイクロイック膜１２２を透過してプリズム１２１内に入射し、プリズム１２１の後面１２１ｂを透過して波長変換素子２９に入射する。励起光Ｌは後面１２１ｂに設けられた凹凸形状１２５を透過することで拡散される。第３変形例によれば、励起光Ｌを拡散させることで強度分布を平均化させた状態で波長変換素子２９の蛍光体層５０に入射させることができる。これにより、蛍光体層５０の光変換効率を向上させることができる。
【００９４】
（第４変形例）
続いて、第４変形例に係る光源装置について説明する。第４変形例の光源装置の基本構成は第２実施形態と同様であり、プリズムの構成が第２実施形態と異なる。そのため、光源装置全体の説明は省略し、第２実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【００９５】
図９は第４変形例の光源装置の要部構成を拡大した図であり、第２実施形態の図７に対応する図である。
図９に示すように、第４変形例の光源装置３１０Ｂは、基板１２と、複数のサブマウント１３と、複数の発光素子１４と、枠体１５（図示略）と、蓋体２１６Ｂと、複数のリード端子（図示略）と、複数の波長変換素子２９と、複数の波長選択素子１２７と、を備えている。
【００９６】
第４変形例において、波長選択素子１２７は、プリズム１２６（光学素子）と、複数のダイクロイック膜１２２とを有する。プリズム１２６は発光素子１４に対向する側の前面１２６ａ（第２面）と後面１２６ｂとを有し、略三角形状の断面を有する。第４変形例において、プリズム１２６は蓋体２１６Ｂと一体的に形成されている。
【００９７】
第４変形例の蓋体２１６Ｂは、第２実施形態の蓋体２１６と同様の基本構成を有し、基板１２側の内面２１６ａにプリズム１２４が一体的に設けられている。ダイクロイック膜１２２はプリズム１２６における発光素子１４に対向する側の前面１２６ａ（第２面）に設けられる。プリズム１２６の後面１２６ｂは、波長変換素子２９における蛍光体層５０の上面５０Ａに対向する。第４変形例において、プリズム１２６の後面１２６ｂには曲面からなる凹面１２８が設けられる。凹面１２８は波長変換素子２９の蛍光体層５０から射出された蛍光ＹＬを拡げる凹レンズ面として機能する。
【００９８】
第４変形例の光源装置３１０Ｂにおいて、波長変換素子２９の蛍光体層５０から射出された蛍光ＹＬの一部が後面１２１ｂに設けられた凹面１２８を透過することで鉛直上下方向（図９の上下方向）に偏角されるようになる。これにより、蛍光ＹＬが蓋体２１６に設けられたレンズ２５ａに効率よく入射させることで光利用効率を向上させることができる。
【００９９】
（第５変形例）
続いて、第５変形例に係る光源装置について説明する。第５変形例の光源装置の基本構成は第２実施形態と同様であり、プリズムの構成が第２実施形態と異なる。そのため、光源装置全体の説明は省略し、第２実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【０１００】
図１０は第５変形例の光源装置の要部構成を拡大した図であり、第２実施形態の図７に対応する図である。
図１０に示すように、第５変形例の光源装置３１０Ｃは、基板１２と、複数の発光素子１４と、枠体１５（図示略）と、蓋体２１６と、複数のリード端子（図示略）と、複数の波長変換素子２９と、複数の波長選択素子１２０と、を備えている。
【０１０１】
第５変形例において、複数の発光素子１４は基板１２に直接実装されている。第５変形例の基板１２には、発光素子１４を保持する発光素子保持部３１が一体に形成されている。発光素子保持部３１は上面３１ａが表面１２ａよりも上方に位置する。基板１２の表面１２ａと発光素子保持部３１の上面３１ａとの間には段差が生じている。第５変形例において、発光素子１４は、光射出面１４ａが発光素子保持部３１における波長変換素子２９側の端面３１ｂと略面一に揃うように、基板１２上に載置される。
【０１０２】
第５変形例の光源装置３１０Ｃによれば、発光素子１４がサブマウント１３を介さずに基板１２上に直接設けられるので、発光素子１４の熱を基板１２に効率よく放出することができる。
また、第５変形例の光源装置３１０Ｃにおいて、発光素子保持部３１上に配置された発光素子１４から射出された励起光Ｌが基板１２の表面１２ａに沿って進み波長選択素子１２０にそれぞれ入射する。第５変形例では、表面１２ａと上面３１ａとの間に段差を設けることで、発光素子１４から射出された励起光Ｌが基板１２の表面１２ａに遮られることがない。よって、発光素子１４から射出した励起光Ｌを波長変換素子２９の蛍光体層５０に効率よく入射させることができる。
【０１０３】
なお、第２実施形態の光源装置３１０、第３変形例の光源装置３１０Ａ、第４変形例の光源装置３１０Ｂ、第５変形例の光源装置３１０Ｃにおいて、上記第１変形例または第２変形例の構成を適用してもよい。
【０１０４】
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係る光源装置について説明する。なお、第１実施形態と共通の構成及び部材については同じ符号を付し、詳細な説明については省略する。
図１１は第３実施形態の光源装置の断面図である。図１１は第１実施形態の図２に対応する図である。
図１１に示すように、第３実施形態の光源装置４１０は、基板４１２と、複数のサブマウント１３と、複数の発光素子１４と、枠体１５と、蓋体４１６と、複数のリード端子１７（図示略）と、複数の波長変換素子２９と、複数のダイクロイックプリズム４２０と、複数のロッド４３０と、を備えている。基板４１２、枠体１５および蓋体４１６は、各々が別体の部材であり、接合材３２、３３を介して互いに接合されている。
【０１０５】
基板４１２は、表面４１２ａ（第１面）と、表面４１２ａとは反対側の裏面４１２ｂと、を有する板材で構成されている。基板４１２の表面４１２ａ側には、複数のサブマウント１３を介して複数の発光素子１４が設けられている。基板４１２の裏面４１２ｂにはヒートシンク等の放熱部材（図示略）が適宜設けられる。
【０１０６】
第３実施形態において、基板４１２は、表面４１２ａに設けられた複数の凹部４１３を有する。凹部４１３は各発光素子１４に対応して配置される。複数の凹部４１３の各々は、複数の波長変換素子２９をそれぞれ収容する収容部を構成する。凹部４１３の深さは、該凹部４１３内に収容した波長変換素子２９の上面と基板４１２の表面４１２ａとが略面一となるように、設定されている。
【０１０７】
複数のダイクロイックプリズム４２０は、各波長変換素子２９に対応して配置される。各ダイクロイックプリズム４２０は対応する波長変換素子２９の上方に配置される。第３実施形態において、各ダイクロイックプリズム４２０は発光素子１４から射出される励起光Ｌと波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬとの光路中に設けられる。
【０１０８】
各ダイクロイックプリズム４２０は、ダイクロイック膜４２１（第１光学膜）と、三角プリズム４２２、４２３（光学素子）と、を有する。ダイクロイック膜４２１は、三角プリズム４２２の底面４２２ａ（第２面）に設けられている。三角プリズム４２３はダイクロイック膜４２１に接合されている。
【０１０９】
ダイクロイック膜４２１は、励起光Ｌを反射するとともに蛍光ＹＬを透過する光学特性を有した光学膜で構成される。このような構成に基づき、ダイクロイックプリズム４２０は励起光Ｌを反射するとともに波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬを透過可能となっている。
【０１１０】
ダイクロイックプリズム４２０は、発光素子１４から射出された励起光Ｌを反射して波長変換素子２９に導くとともに波長変換素子２９の蛍光体層５０から射出された蛍光ＹＬを透過させて外部に取り出すように配置される。第３実施形態において、ダイクロイックプリズム４２０は、蓋体４１６の内面４１６ａに接合されている。蓋体４１６は透光性を有する板材で構成される。
【０１１１】
複数のロッド４３０（第２の光学素子）は、各波長変換素子２９に対応して配置される。第３実施形態において、各ロッド４３０は波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬを導光させることで照度分布を均一化する。ロッド４３０は、例えばＢＫ７等のホウケイ酸ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス等を含む光学ガラス、水晶、およびサファイア等の透光性部材で構成されている。
【０１１２】
ロッド４３０は光入射面４３０ａと光射出面４３０ｂとを有し、中心軸に直交する断面積が光入射面４３０ａから光射出面４３０ｂに向かって大きくなるテーパーロッド構造を有する。なお、ロッド４３０における中心軸に直交する断面は円形或いは四角形のいずれでもよい。
【０１１３】
図１２は１つの発光素子の周辺構成を拡大した図である。
図１２に示すように、ダイクロイックプリズム４２０は、発光素子１４から射出された励起光Ｌが入射する第１入射面４２０ａと、波長変換素子２９から射出された蛍光ＹＬが入射する第２入射面４２０ｂと、を有する。
【０１１４】
ダイクロイックプリズム４２０と波長変換素子２９の蛍光体層５０の上面５０Ａとの間には隙間が設けられている。すなわち、波長変換素子２９とダイクロイックプリズム４２０との間には、波長変換素子２９およびダイクロイックプリズム４２０（三角プリズム４２２、４２３）よりも屈折率の低い第１空気層４１８（第１低屈折率層）が設けられている。なお、第１空気層４１８を波長変換素子２９およびダイクロイックプリズム４２０よりも屈折率の低い樹脂層に置き換えてもよい。
【０１１５】
また、ロッド４３０は、光入射面４３０ａと蓋体４１６の外面４１６ｂ（波長変換素子２９とは反対側の面）との間に隙間を生じるように配置されている。すなわち、ロッド４３０は、蓋体４１６の外面４１６ｂに対して蓋体４１６よりも屈折率の低い第２空気層４３２（第２低屈折率層）を介して対向して配置されている。なお、第２空気層４３２を蓋体４１６よりも屈折率の低い樹脂層に置き換えてもよい。
【０１１６】
第３実施形態の光源装置４１０において、各発光素子１４から射出された励起光Ｌが基板４１２の表面４１２ａに沿って進みダイクロイックプリズム４２０の第１入射面４２０ａに入射する。励起光Ｌはダイクロイックプリズム４２０のダイクロイック膜４２１で反射されて波長変換素子２９に入射する。蛍光体層５０は上面５０Ａから蛍光ＹＬを射出する。蛍光体層５０の上面５０Ａから射出された蛍光ＹＬは放射状に拡がる。
【０１１７】
以上説明した第３実施形態の光源装置４１０によれば、以下の効果を奏する。
第３実施形態の光源装置４１０においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、波長変換素子２９の放熱性に優れ、小型かつ蛍光ＹＬを効率よく利用できる、という効果が得られる。
【０１１８】
また、第３実施形態の光源装置４１０では、波長変換素子２９とダイクロイックプリズム４２０との間に第１空気層４１８が設けられるため、第２入射面４２０ｂによって蛍光ＹＬが屈折する。これにより、蛍光ＹＬはダイクロイックプリズム４２０の内面に対して臨界角よりも大きな角度で入射するので、プリズム内を全反射で伝播し易くなる。したがって、蛍光ＹＬがダイクロイックプリズム４２０内に効率よく取り込まれる。よって、蛍光ＹＬの光利用効率を向上させることができる。
【０１１９】
また、第３実施形態の光源装置４１０において、ダイクロイックプリズム４２０に取り込まれた蛍光ＹＬは蓋体４１６を透過して外面４１６ｂから射出されて対応するロッド４３０に入射する。蛍光ＹＬはロッド４３０内に取り込まれるため、放射角が小さくなる。これにより、光源装置４１０から射出される蛍光ＹＬの放射角度分布が狭くなるので、光源装置４１０の後段に配置される光学系に対して蛍光ＹＬを効率よく入射させることができる。
【０１２０】
また、第３実施形態の光源装置４１０では、蓋体４１６とロッド４３０との間に第２空気層４３２が設けられるため、ロッド４３０の光入射面４３０ａに入射する際、蛍光ＹＬが屈折する。これにより、蛍光ＹＬはロッド４３０の側面４３０ｃに対して臨界角よりも大きな角度で入射するので、ロッド４３０の側面４３０ｃで全反射されることで内部を伝播し易くなる。よって、蛍光ＹＬがロッド４３０内で効率よく伝播させることができる。
【０１２１】
（第６変形例）
続いて、第６変形例に係る光源装置について説明する。第６変形例の光源装置は第３実施形態の変形例である。なお、光源装置全体の説明は省略し、第３実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【０１２２】
図１３は第６変形例の光源装置の要部構成を拡大した図である。
図１３に示すように、第６変形例の光源装置５１０は、基板５１２と、複数の発光素子１４と、枠体１５（図示略）と、蓋体５１６と、複数のリード端子（図示略）と、複数の波長変換素子５２９と、複数の第１光学膜５０２と、を備えている。
【０１２３】
第６変形例において、発光素子１４及び波長変換素子５２９が基板５１２の表面５１２ａ（第１面）上に実装されている。波長変換素子５２９は、蛍光体層５００と、反射膜５０１と、を有する。蛍光体層５００は、第３実施形態の蛍光体層５０と同様の構成を有し、発光素子１４に対向する第１側面５００ａと、第１側面５００ａと反対の第２側面５００ｂと、底面５００ｃと、上面５００ｄとを有する。
【０１２４】
第６変形例において、第１光学膜５０２は蛍光体層５００の第１側面５００ａに設けられる。第１光学膜５０２は励起光Ｌを透過するとともに蛍光ＹＬを反射する光学特性を有する。反射膜５０１は、蛍光体層５００における上面５００ｄを除いた面、例えば、底面５００ｃ及び第２側面５００ｂを覆うように設けられる。反射膜５０１は励起光Ｌ及び蛍光ＹＬのいずれも反射するミラーで構成される。
【０１２５】
第６変形例の光源装置５１０において、励起光Ｌは第１光学膜５０２を透過して蛍光体層５００に入射する。蛍光体層５００内で生成された蛍光ＹＬは第１光学膜５０２及び反射膜５０１で反射され、上面５００ｄから射出されて蓋体５１６の下面５１６ｂに入射し、蓋体５１６の上面５１６ａから外部に向けて射出される。
【０１２６】
第６変形例の光源装置５１０においても、第３実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、波長変換素子２９の放熱性に優れ、小型かつ蛍光ＹＬを効率よく利用できる、という効果が得られる。特に第６変形例の場合、第１光学膜５０２を蛍光体層５００に直接設けるため、第１光学膜５０２を支持するための部材が不要となる。これにより光源装置５１０における部品点数を削減できる。
【０１２７】
（第７変形例）
続いて、第７変形例に係る光源装置について説明する。第７変形例の光源装置は第３実施形態の変形例である。なお、光源装置全体の説明は省略し、第３実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【０１２８】
図１４は第７変形例の光源装置の要部構成を拡大した図である。
図１４に示すように、第７変形例の光源装置５１０Ａは、基板５１２と、複数の発光素子１４と、枠体１５（図示略）と、蓋体５１６と、複数のリード端子（図示略）と、複数の波長変換素子５２９と、複数の第１光学膜５０２と、を備えている。
【０１２９】
第７変形例において、波長変換素子５２９は基板５１２の第１面５１２ａに設けられた波長変換素子保持部５１５の上面５１５ａに実装されている。波長変換素子保持部５１５の上面５１５ａは、基板５１２の第１面５１２ａよりも上方に位置する。第７変形例の光源装置５１０Ａによれば、波長変換素子保持部５１５上に波長変換素子５２９を保持するので、第６変形例の光源装置５１０の構成に比べて波長変換素子５２９（蛍光体層５００）の厚さを小さくできる。よって、装置のコストを低減することができる。
【０１３０】
なお、第３実施形態の光源装置４１０、第６変形例の光源装置５１０、第７変形例の光源装置５１０Ａにおいて、上記第１変形例または第２変形例の構成を適用してもよい。
【０１３１】
（第４実施形態）
以下に、第４実施形態に係るプロジェクターの一例について説明するが、プロジェクターの実施形態はこの例に限定されることはない。
【０１３２】
図１５は第４実施形態のプロジェクターの概略構成を示す図である。
図１５に示すように、第４実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投写型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂと、合成光学装置５と、投写光学装置６とを備える。
【０１３３】
照明装置２からは、少なくとも赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢ（図２参照）の三原色の光を含む照明光ＷＬが射出される。色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。なお、本明細書において、赤色光ＬＲとは５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下のピーク波長を有する可視赤色光を示し、緑色光ＬＧとは５００ｎｍ以上５９０ｎｍ以下のピーク波長を有する可視緑色光を示し、青色光ＬＢとは４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のピーク波長を有する可視青色光を示す。
【０１３４】
色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の全反射ミラー８ａ、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃとを備える。第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（青色光ＬＢ及び緑色光ＬＧ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、青色光ＬＢ及び緑色光ＬＧを反射するとともに、赤色光ＬＲを透過させる。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射するとともに青色光ＬＢを透過させる。
【０１３５】
第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂから光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【０１３６】
第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの後段に配置されている。
【０１３７】
光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色の画像光を形成する。
光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色の画像光を形成する。光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色の画像光を形成する。光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。
【０１３８】
光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒの入射側及び射出側には、不図示の偏光板が配置される。また、光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒが配置される。
【０１３９】
合成光学装置５には、光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒからの各画像光が入射する。合成光学装置５は、青色、緑色、赤色の各画像光を合成し、合成された画像光を投写光学装置６に向けて射出する。合成光学装置５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。
【０１４０】
投写光学装置６は、合成光学装置５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大させつつ投写する。スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー映像が表示される。投写光学装置６には、例えば、鏡筒と、鏡筒内に配置される複数のレンズとによって構成される組レンズが用いられる。
【０１４１】
続いて、照明装置２の構成について説明する。
照明装置２は、第１照明装置１０１と、第２照明装置１０２とを含む。
第１照明装置１０１は、第１光源１００（光源）と、ダイクロイックミラー３９と、第１レンズアレイ４０と、第２レンズアレイ４４１と、偏光変換素子４２と、重畳レンズ４３とを備えている。
【０１４２】
第１光源１００は、上記実施形態及び変形例に係る光源装置１０、１１０、２１０、３１０、３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、４１０、５１０、５１０Ａのいずれかで構成される。
【０１４３】
第１光源１００から射出された蛍光ＹＬは、ダイクロイックミラー３９に入射する。ダイクロイックミラー３９は、第２照明装置１０２の光軸１０１ａｘ及び照明装置２の照明光軸１００ａｘのそれぞれに対して４５°の角度で交わるように配置されている。ダイクロイックミラー３９は、蛍光ＹＬを透過するとともに、第２照明装置１０２からの青色光Ｂを反射する特性を有する。
【０１４４】
第２照明装置１０２は、第２光源４５、第２集光光学系４６、散乱板４８及びピックアップ光学系４７を備える。
【０１４５】
第２光源４５は、レーザー光からなる青色光Ｂを射出する半導体レーザーと、該半導体レーザーから射出された青色光Ｂを平行化するコリメーターレンズとを含む。なお、第２光源４５は、半導体レーザー及びコリメーターレンズを少なくとも一つずつ有していればよく、半導体レーザー及びコリメーターレンズを複数ずつ有していても良い。青色光Ｂの発光強度のピークは、例えば４４５ｎｍである。半導体レーザーとしては、４４５ｎｍ以外の波長、例えば４５５ｎｍや４６０ｎｍの青色光を射出するものを用いることもできる。
【０１４６】
第２集光光学系４６は、第１レンズ４６ａ及び第２レンズ４６ｂを備える。第２集光光学系４６は、第２光源４５からの青色光Ｂを散乱板４８付近に集光する。第１レンズ４６ａ及び第２レンズ４６ｂは凸レンズからなる。
【０１４７】
散乱板４８は、第２光源４５からの青色光Ｂを散乱し、第１照明装置１０１において生成される蛍光ＹＬの配光分布に似た配光分布を有する青色光Ｂを生成する。散乱板４８としては、例えば、光学ガラスからなる磨りガラスを用いることができる。
【０１４８】
ピックアップ光学系４７は、第１レンズ４７ａと第２レンズ４７ｂとを備え、散乱板４８からの光を略平行化する。第１レンズ４７ａ及び第２レンズ４７ｂは凸レンズからなる。
【０１４９】
第１レンズアレイ４０は、ダイクロイックミラー３９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４０ａを有する。複数の第１小レンズ４０ａは、照明光軸１００ａｘと直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【０１５０】
第２レンズアレイ４１は、第１レンズアレイ４０の複数の第１小レンズ４０ａに対応する複数の第２小レンズ４１ａを有する。第２レンズアレイ４１は、重畳レンズ４３とともに、第１レンズアレイ４０の各第１小レンズ４０ａの像を光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。複数の第２小レンズ４１ａは照明光軸１００ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【０１５１】
偏光変換素子４２は、照明光ＷＬの偏光方向を揃えるものである。偏光変換素子４２は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。偏光変換素子４２は、非偏光である蛍光ＹＬの偏光方向と青色光Ｂの偏光方向とを揃えるため、他方の偏光成分を一方の偏光成分に、例えばＰ偏光成分をＳ偏光成分に変換する。
【０１５２】
重畳レンズ４３は、偏光変換素子４２からの各部分光束を集光して光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域近傍で互いに重畳させる。第１レンズアレイ４０、第２レンズアレイ４１及び重畳レンズ４３は、照明光ＷＬの面内光強度分布を均一にするインテグレーター光学系を構成する。
【０１５３】
以上説明した第４実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果を奏する。
第４実施形態のプロジェクター１は、第１光源１００を含む照明装置２と、照明装置２からの青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置４Ｂ，４Ｇ，４Ｒと、前述の画像光を投写する投写光学装置６とを備える。このことによって、第４実施形態のプロジェクター１によれば、波長変換素子の放熱性に優れ、小型かつ蛍光を効率よく利用可能な第１光源１００を含む第１照明装置１０１を備えるので、小型かつ高輝度な画像を形成して投写することができる。
【０１５４】
また、上記実施形態においては、透過型のプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のプロジェクターにも適用することも可能である。
ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過する形態であることを意味する。「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射する形態であることを意味する。なお、光変調装置は、液晶ライトバルブに限られず、例えばデジタルマイクロミラーデバイスが用いられてもよい。
【０１５５】
また、上記実施形態では、本発明による光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限定されない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１…プロジェクター、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、６…投写光学装置、１０，１１０，２１０，３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ，３１０Ｃ，４１０，５１０，５１０Ａ…光源装置、１２，１１２，４１２，５１２…基板、１２ａ，１１２ａ，４１２ａ…表面（第１面）、１４…発光素子、１５，１１３…枠体、１６，１１６，２１６，２１６Ａ，２１６Ｂ，４１６，５１６…蓋体、２１…透光性基板（光学素子）、２１ａ…第２面、２２，１２２，４２１…ダイクロイック膜（第１光学膜）、２５ａ…レンズ（平行化素子）、２９，５２９…波長変換素子、３０ｂ…第１側面（傾斜面）、１００…第１光源（光源）、１２１，１２４，１２６…プリズム（光学素子）、４１８…第１空気層（第１低屈折率層）、４２２…三角プリズム（光学素子）、４３０…ロッド（第２の光学素子）、４３２…第２空気層（第２低屈折率層）、５０２…第１光学膜、５１２ａ…第１面、Ｌ…励起光（第１の光）、ＹＬ…蛍光（第２の光）、Ｌａ…主光線、Ｓ…収納空間。
【図１】
2020030357.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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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