(57)【要約】      （修正有）【課題】優れたエネルギー効率を有し、かつ、小型化が実現された光源装置および電子機器を提供する。【解決手段】光源装置１００は、第１波長領域の光を発光する発光体１０と、前記第１波長領域の光が入射する入射面２２と前記第１波長領域の光を第２波長領域の光に変換した後に出射させる出射面２１とを備え、入射面２２が出射面２１よりも大きく設定されている波長変換体２０と、前記第２波長領域の光を入射させる光入力部３３を備える集光体３０と、波長変換体２０の出射面２１上、または出射面２１より集光体３０側に配置された散乱部５０と、を有し、集光体３０は、光入力部３３から入射した前記第２波長領域の光を反射させる反射層３５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長領域の光を発光する発光体と、
前記第１波長領域の光が入射する入射面と、前記第１波長領域の光を第２波長領域の光に変換した後に出射させる出射面とを備え、前記入射面が前記出射面よりも大きく設定されている波長変換体と、
前記第２波長領域の光を入射させる光入力部を備える集光体と、
前記波長変換体の前記出射面上、または前記出射面より前記集光体側に配置された散乱部と、を有し、
前記集光体は、前記光入力部から入射した前記第２波長領域の光を反射させる反射層を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記散乱部は、そのヘイズが５％以上８５％以下である請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記集光体は、その屈折率が１．０以上１．４以下である請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記波長変換体は、その屈折率が前記集光体の屈折率よりも大きい請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記集光体は、その全体形状が筒状をなす本体部を有し、基端側の開放部が前記光入力部を構成し、先端側の開放部が前記第２波長領域の光を出射する光出力部を構成し、
前記反射層は、前記本体部に形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記集光体は、前記本体部が前記波長変換体と接触していない請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記波長変換体は、前記基端側の開放部を通過して、前記集光体側の端部が前記本体部の内側に位置している請求項５または６に記載の光源装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光源装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー性の観点等により、エネルギー効率に優れた照明すなわち光源装置の開発が求められ、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザー（ＬＤ）のような固体光源を用いた光源装置が提案されている。
【０００３】
ここで、例えば、プロジェクターが備える光源装置にＬＥＤを適用した場合、１つのＬＥＤによりプロジェクターに用い得る程度の大光束を得るために、１つのＬＥＤに大電力を投入すると、ドループ現象によって発光効率が低下する。そのため、この場合、光源装置が備えるＬＥＤの数を増やす等、光源装置の発光面積を拡げる方法が一般的に取られる。
【０００４】
しかしながら、プロジェクターにおける液晶やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）のような表示デバイスを照明する効率は、エテンデュー＝発光面積×立体角を小さく設定するほど高くなる。その結果、複数のＬＥＤによってプロジェクターを高輝度化しようとすると、発光面積の拡大による大光束化と、エテンデュー増大による照明効率低下とのジレンマに陥ってしまうと言う問題があった。
【０００５】
この問題を解決する手段として、複数のＬＥＤが発する光を蛍光変換して小さなエリアに蛍光変換された光を集光させる蛍光集光の原理を用いることで、エテンデューを増大させずに高輝度化を実現するいわゆるＨＬＤ（High Lumen Density）と呼ばれる技術が、例えば、特許文献１において提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１６−５２１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このＨＬＤ技術では、蛍光変換された光を取り出す取り出し効率が低いことに起因して、エネルギー効率が低くなり、その結果、例えば、照明装置の消費電力が大きくなったり、発生する熱を冷却するための冷却機構を設ける必要が生じ照明装置の大型化をまねくと言う課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００９】
本発明の適用例に係る光源装置は、第１波長領域の光を発光する発光体と、
前記第１波長領域の光が入射する入射面と、前記第１波長領域の光を第２波長領域の光に変換した後に出射させる出射面とを備え、前記入射面が前記出射面よりも大きく設定されている波長変換体と、
前記第２波長領域の光を入射させる光入力部を備える集光体と、
前記波長変換体の前記出射面上、または前記出射面より前記集光体側に配置された散乱部と、を有し、
前記集光体は、前記光入力部から入射した前記第２波長領域の光を反射させる反射層を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す光源装置のＡ部の散乱部の形成が省略された構成を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光源装置におけるＡ部の構成を拡大して示す拡大断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る光源装置におけるＡ部の構成を拡大して示す拡大断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る光源装置におけるＡ部の構成を拡大して示す拡大断面図である。
【図６】本発明の電子機器を適用した液晶プロジェクターの光学系を模式的に示す図である。
【図７】比較例１Ａの光源装置における光取り出し効率、エテンデューおよび投射効率と、集光体３０の内部３１における屈折率との関係を示すグラフである。
【図８】実施例１Ａ、比較例１Ａ、２Ａの光源装置における投射効率と、集光体３０の内部３１における屈折率との関係を示すグラフである。
【図９】実施例１Ｂの光源装置における投射効率と、波長変換体２０の出射面２１におけるヘイズ（％）との関係を示すグラフである。
【図１０】集光体３０を有するときのヘイズ（％）と、集光体３０を有しないときのヘイズ（％）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の光源装置および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
＜光源装置＞
＜＜第１実施形態＞＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図、図２は、図１に示す光源装置のＡ部の構成を拡大して示す拡大断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１、図２中の上側を「上」、下側を「下」、左側を「基端」、右側を「先端」として説明を行う。
【００１３】
光源装置１００は、複数のＬＥＤのような発光体１０が発する光を蛍光変換して小さなエリアに蛍光変換された光を集光させる蛍光集光の原理を用いることで、エテンデューを増大させずに高輝度化を実現するいわゆるＨＬＤ（High Lumen Density）と呼ばれる技術が適用されたものである。
【００１４】
本実施形態では、この光源装置１００は、図１に示すように、第１波長領域の光を発光する複数の発光体１０と、第１波長領域の光を第２波長領域の光に変換する波長変換体２０と、第２波長領域の光を集光する光入力部３３を備える集光体３０と、波長変換体２０が備える出射面２１上に配置された散乱部５０と、を有している。そして、かかる構成の光源装置１００において、集光体３０は、その全体形状が筒状をなす本体部３２を有し、基端側の開放部が光入力部３３を構成し、先端側の開放部が第２波長領域の光を放出する光出力部３４を構成し、本体部３２に、光入力部３３で集光された第２波長領域の光を反射させる反射層３５を備えている。
【００１５】
このような光源装置１００では、波長変換体２０の出射面２１と、集光体３０の光入力部３３との間に散乱部５０が配置されている。そして、集光体３０が備える本体部３２を、筒状をなすものとすることで、その内部３１に内部空間が形成され、その結果、内部３１の屈折率が１．０、すなわち小さく設定される。これにより、波長変換体２０から、より多くの第２波長領域の光を、光入力部３３に取り出すこと、すなわち、第２波長領域の光の波長変換体２０から光入力部３３への取り出し効率の向上を図ることができる。さらに、本体部３２は、反射層３５を備えており、この反射層３５により、波長変換体２０からの第２波長領域の光を反射させることで、光出力部３４から第２波長領域の光を出射させることができる。
以下、光源装置１００が備える各部の構成について順次説明する。
【００１６】
［発光体１０］
発光体１０は、光源装置１００における光源であり、本発明では、第１波長領域の光を発光する。
【００１７】
この発光体１０は、光源装置１００が備える回路基板１１に複数搭載されている。すなわち、本実施形態では、波長変換体２０を介して上下方向に向き合うように配置された一対の回路基板１１に対して、それぞれ、８つの発光体１０が搭載されており、光源装置１００は、合計１６個の発光体１０を有している。これにより、発光体１０により発光された第１波長領域の光が波長変換体２０の上部および下部に対して照射される。
【００１８】
発光体１０としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）等の固体光源が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、中でも、ＬＥＤが好ましく用いられる。ＬＥＤによれば、所望の第１波長領域を有する光を、比較的高効率に出射させることができる。そのため、発光体１０として好ましく用いられる。
【００１９】
第１波長領域としては、４２０ｎｍ未満の波長範囲で規定されるＵＶまたは紫色域の光を出射させる場合、４２０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の波長範囲で規定される青色域の光を出射させる場合、４９５ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲で規定される緑・黄色域の光を出射させる場合、６００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長範囲で規定される赤色域の光を出射させる場合、８１０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長範囲で規定される近赤外域の光を出射させる場合等が挙げられ、これらの波長範囲に応じて、発光体１０として各種の色を発光するＬＥＤ等の光源が選択して使用される。
【００２０】
なお、ＬＤは、現在広く用いられているものが端面発光であるため、例えば、これをプロジェクターの光源として使用する場合には、複数のＬＤの光を光学系でまとめて均一化した後に、ＬＣＤやＤＭＤのような表示デバイスを面で照明する必要がある。これに対して、ＬＤを発光体１０として用いることで、前記光学系を用いることなく、ＬＤをプロジェクター用の光源として用いることができる。
【００２１】
また、ＯＬＥＤは、大面積化が容易な光源である。そのため、ＯＬＥＤを発光体１０として用いることで、図１に示すように、１つの回路基板１１上に８つの発光体１０を設ける必要がなく、例えば、１つの発光体１０を、波長変換体２０に対して第１波長領域の光を出射させる光源として用いることもできる。
【００２２】
［波長変換体２０］
波長変換体２０は、第１波長領域の光が入射する入射面２２と、第２波長領域の光を出射させる出射面２１とを有している。この波長変換体２０は、発光体１０から発光された第１波長領域の光を、第２波長領域の光に変換する波長変換素子として機能するとともに、入射面２２から入射された第１波長領域の光を、出射面２１に導く光導波路としての機能を併せ持つものである。
【００２３】
この波長変換体２０では、第１波長領域の光が入射する入射面２２と、第１波長領域の光を第２波長領域の光に変換した後に出射させる出射面２１とでは、入射面２２が出射面２１よりも大きく設定されている。すなわち、入射面２２の合計の面積Ｓ１と、出射面２１の合計の面積Ｓ２とは、Ｓ１＞Ｓ２であり、Ｓ１＞２×Ｓ２であることが好ましい。第１波長領域の光が入射する入射面２２の大きさと、第２波長領域の光を出射させる出射面２１の大きさとの関係が上記を満足することにより、エテンデュー（＝発光面積×立体角）を増大させることなく小さく設定して、第１波長領域の光から変換された第２波長領域の光を出射面２１から出射させることができる。そのため、光源装置１００における光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００２４】
このような波長変換体２０は、入射面２２の大きさが出射面２１の大きさよりも大きくなるように、全体形状が例えば棒状のような長尺物をなし、その内部を光が透過し得るように、透明性を有する導光体で構成される。そして、波長変換体２０は、第１波長領域の光の照射により第２波長領域の光を発光することで、第１波長領域の光から第２波長領域の光への変換を実現させ得るように、発光材料を含有する。
【００２５】
波長変換体２０において、図１に示す、入射面２２の長さ（図１中左右方向の長さ）と出射面２１の高さ（図１中上下方向の長さ）との比は、入射面２２の長さ：出射面２１の高さ＝２：１〜１００：１程度であることが好ましく、３０：１〜７０：１程度であることがより好ましい。これにより、エテンデューの増大を、より確実に防止することができる。また、出射面２１の平面視形状は、特に限定されないが、例えば、真円形、楕円形のような円形状や、三角形、正方形、長方形、五角形、六角形のような多角形状が挙げられる。
【００２６】
波長変換体２０を構成する主材料としては、透明性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、ホウケイ酸ガラスのようなガラス、石英、サファイア、多結晶アルミナの他、ＹＡＧ、ＬｕＡＧのようなアンドープ透明ガーネットおよび光透過性を有する高分子材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの材料を適宜組み合わせることで、ｎ＝１．５以上１．８以下程度の屈折率を有する波長変換体２０を得ることができ、集光体３０の内部３１の屈折率よりも大きく設定することができる。
【００２７】
また、波長変換体２０に含まれる発光材料としては、例えば、黄色発光のＹＡＧ：Ｃｅ（セリウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、緑色発光のＬｕＡＧ：Ｃｅ（セリウム添加ルテチウム・アルミニウム・ガーネット）のようなドープＹＡＧ、ＬｕＡＧ等の無機蛍光体の他、有機蛍光材料が挙げられる。この発光材料の選択により、第１波長領域の光の照射により発光する光の第２波長領域の範囲を設定することができる。すなわち、波長変換体２０の出射面２１から出射される光の色調を設定することができる。
【００２８】
かかる構成をなす波長変換体２０において、複数の発光体１０から出射された第１波長領域の光が入射され、波長変換体２０に含まれる発光材料により、第２波長領域に変換された光が発光させる。この際、発光材料により発光される第２波長領域の光は、波長変換体２０内において、あらゆる方向に放射される。そして、これらのうち、図２に示す通り、入射面２２に到達した光のうち、透過角度領域２６の角度で入射した光が入射面２２を透過して波長変換体２０の外側に出射され、全反射角度領域２５の角度で入射した光が入射面２２において全反射される。その後、出射面２１が平坦面で構成されると仮定した場合、全反射された光のうち、導光角度領域２７の角度で出射面２１に入射した光が出射面２１を透過して、集光体３０内に出射される。
【００２９】
また、光源装置１００は、棒状をなす波長変換体２０の出射面２１と反対側の端面の外側に、ミラー２３を備えている。これにより、波長変換体２０に含まれる発光材料が発光した第２波長領域の光のうち、出射面２１と反対側の端面から出射された光を、ミラー２３で反射させることで波長変換体２０内に、再度、導入することができる。なお、このミラー２３は、図１に示すように、波長変換体２０に対して別個に設けられているものであってもよいし、波長変換体２０に対して一体的に形成されているものであってもよい。
【００３０】
さらに、光源装置１００は、棒状をなす波長変換体２０の入射面２２とは異なる側面の外側に、図示しない、ミラーを備えていることが好ましい。これにより、波長変換体２０に含まれる発光材料が発光した第２波長領域の光のうち、入射面２２とは異なる側面から出射された光を、ミラーで反射させることで波長変換体２０内に、再度、導入することができる。なお、このミラーは、波長変換体２０に対して別個に設けられているものであってもよいし、波長変換体２０に対して一体的に形成されているものであってもよい。
【００３１】
［集光体３０］
集光体３０は、波長変換体２０の出射面２１から出射された第２波長領域の光を集光し、光源装置１００により照射すべき対象物に対して、この第２波長領域の光を放出すなわち照射するものである。
【００３２】
この集光体３０は、本実施形態では、図１に示すように、その全体形状が筒状をなす本体部３２を有し、基端側の開放部が光入力部３３を構成し、先端側の開放部が第２波長領域の光を放出すなわち照射する光出力部３４を構成し、内部空間を構成する内部３１を有する本体部３２の内周面に、光入力部３３で集光された第２波長領域の光を反射させる反射層３５を備えている。すなわち、集光体３０は、本体部３２と反射層３５とで構成されるリフレクター構造を形成している。
【００３３】
かかる構成の集光体３０は、波長変換体２０が備える出射面２１に、光入力部３３すなわち集光体３０の基端側の開放部が対応するように配置される。これにより、波長変換体２０の出射面２１から出射された、第２波長領域の光が光入力部３３から本体部３２の内部３１に導かれる。
【００３４】
本体部３２は、その内径が、基端から先端に向かって、すなわち光入力部３３から光出力部３４に向かって漸増する形状をなしている。すなわち、本体部３２の内周面がロート状をなす湾曲面、すなわちテーパー状をなす傾斜面で構成されている。そして、この本体部３２の内周面に反射層３５が形成されている。
【００３５】
したがって、光入力部３３を介して本体部３２の内部３１に導入させた、波長変換体２０の出射面２１から出射された第２波長領域の光を、反射層３５で光出力部３４に向けて反射させることで、この反射の後に、光出力部３４から、光源装置１００の外側に位置する対象物に対して、放出すなわち照射することができる。そのため、光出力部３４から、放出される第２波長領域の光の放射角を狭めることができる。
【００３６】
なお、波長変換体２０の出射面２１における平面視形状が円形をなす場合、本体部３２は、複合パラボラ型集光器（ＣＰＣ；Compound Parabolic Concentrator）で構成されることが好ましい。これにより、光出力部３４から、放出される第２波長領域の光の放射角をより確実に狭めることができる。また、出射面２１の平面視形状が円形をなす場合、出射面２１の縁部がＣＰＣの焦点位置と一致するように、出射面２１は、光入力部３３すなわち集光体３０の基端側の開放部に配置されることが好ましい。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができる。
【００３７】
本体部３２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、波長変換体２０を構成する主材料として挙げたものと同一のものを用いることができるが、中でも、石英やホウケイ酸ガラスのような熱膨張率が低い材料であることが好ましい。これにより、第２波長領域の光が反射層３５を反射することで本体部３２が加熱されたとしても、この加熱により本体部３２が変形するのを的確に抑制または防止することができる。
【００３８】
なお、このような構成材料を用いた場合、本体部３２を、透明性を有するものとし得る。そのため、反射層３５は、図１に示すように、本体部３２の内周面に形成される場合の他、本体部３２の外周面に形成されるものであってもよい。
【００３９】
また、反射層３５は、例えば、Ａｇ、Ａｌのような金属材料を主材料とする金属ミラーや、誘電体多層膜ミラーで構成することができる。
【００４０】
さらに、このような反射層３５は、保護層として最上面に誘電体層等を備えるものであってもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、内部３１は、内部空間で構成されること、すなわち、内部３１に充填物として空気が存在する場合について説明したが、かかる構成に限定されず、内部３１には空気以外の光透過性を備える充填物が充填されていてもよい。
【００４２】
内部３１に空気が存在する場合、内部３１の屈折率（ｎ）は１．０に設定されるが、この場合を含めて、内部３１の屈折率は、波長変換体２０よりも小さければよいが、具体的には、１．０以上１．４以下であることが好ましく、１．１以上１．３以下であることがより好ましい。これにより、光源装置１００における光の取り出し効率のさらなる向上を図ることができる。
【００４３】
なお、充填物の屈折率を前記範囲内に設定することが好ましい理由については、後の実施例において詳述することとする。
【００４４】
また、充填物の構成材料としては、光透過性を備えるものであれば、特に限定されないが、例えば、エアロゲル（ｎ＝１．０１〜１．１０）、テフロン（登録商標）（ｎ＝１．２９）のような高分子材料（ｎ＝１．３前後）および水（ｎ＝１．３３）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４５】
さらに、集光体３０の内部３１をこのような充填物で充填するものとし、この充填物が適度な強度を備える固形物である場合には、集光体３０は、本体部３２の形成が省略されたものであってもよい。
【００４６】
また、先端側の開放部すなわち光出力部３４を密閉し、内部３１に空気が存在する場合には、内部３１は、減圧または真空状態であってもよい。
【００４７】
［散乱部５０］
散乱部５０は、波長変換体２０の出射面２１上、または出射面２１より集光体３０側に配置され、第２波長領域の光の散乱性すなわち拡散性を向上させる。これにより、出射面２１を介した、波長変換体２０内からその外側に対する、第２波長領域の光の取り出し効率の向上を図ることができる。
【００４８】
この散乱部５０は、本実施形態では、図１に示すように、波長変換体２０と一体的に形成されており、出射面２１上、すなわち出射面２１自体が散乱部５０を構成している。
【００４９】
この場合、散乱部５０すなわち出射面２１は、例えば、マイクロレンズ、レンチキュラーレンズ、プリズム、散乱ビーズ層、回折格子およびランダムな凹凸部等で構成されている。これにより、波長変換体２０内において出射面２１に到達した、第２波長領域の光を拡散させることができ、その結果、波長変換体２０からの第２波長領域の光の取り出し効率の向上が図られる。
【００５０】
また、散乱部５０すなわち出射面２１における、第２波長領域の光の散乱の度合いを、例えば、ヘイズ（ヘイズ値；曇度）により規定することができ、ＪＩＳ  Ｋ  ７１３６に準拠して測定されるヘイズは、５％以上８５％以下であることが好ましく、１５％以上６０％以下であることがより好ましい。ヘイズの大きさをかかる範囲内に設定することにより、波長変換体２０からの第２波長領域の光の取り出しを、より優れた効率で実施することができる。
【００５１】
なお、ヘイズの大きさを前記範囲内に設定することが好ましい理由については、後の実施例において詳述することとする。
【００５２】
また、散乱部５０は、本実施形態のように、波長変換体２０と一体的に形成される必要はなく、波長変換体２０に対して別個に形成されるものであってもよい。この場合、平坦面で構成される出射面２１に対して、マイクロレンズ、レンチキュラーレンズ、プリズム、散乱ビーズ層、回折格子およびランダムな凹凸部等で構成される散乱部５０を、接触させた状態、または、例えば中間層を介する等して、微小距離先端側に離間させた状態で配置させるようにすればよい。また、波長変換体２０と散乱部５０との屈折率は、差を有していても良いが、ほぼ等しいことが好ましい。これにより、波長変換体２０から散乱部５０への第２波長領域の光の受け渡しをより円滑に行うことができる。
【００５３】
以上のような本実施形態の光源装置１００によれば、光源装置１００が備える波長変換体２０から集光体３０に第２波長領域の光を、高い取り出し効率で取り出すことができるため、光源装置１００は、優れたエネルギー効率を有する光源であると言える。また、発生する熱を冷却するための冷却機構を設ける必要がないため、光源装置１００を、小型化が実現された光源とすることができる。
【００５４】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明の光源装置の第２実施形態について説明する。
【００５５】
図３は、本発明の第２実施形態に係る光源装置におけるＡ部の構成を拡大して示す拡大断面図である。
【００５６】
以下、第２実施形態の光源装置１００について、前記第１実施形態の光源装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５７】
第２実施形態の光源装置１００では、波長変換体２０に対して集光体３０を配置させる位置が異なること以外は、前記第１実施形態の光源装置と同様である。
【００５８】
すなわち、光源装置１００では、波長変換体２０が備える出射面２１に、光入力部３３が対応するように配置されるが、第２実施形態の光源装置１００においては、図３に示すように、光入力部３３すなわち集光体３０の基端側の開放部で、本体部３２と波長変換体２０とが接触しないように、より詳細には、本体部３２の光入力部３３側の基端部と波長変換体２０の入射面２２とが接触しないように、これら同士の間に間隙Ｇが形成されている。この間隙Ｇは、本体部３２の基端部の全周にわたって形成されている。
【００５９】
これにより、本体部３２が透光性を有するものであったとしても、本体部３２の光入力部３３側の端部と波長変換体２０の入射面２２とが接触しない。したがって、波長変換体２０内において第２波長領域の光が入射面２２で全反射されることなく、本体部３２内に導光されるのを的確に防止することができる。そのため、第２波長領域の光が本体部３２内に導光されることに起因する、光源装置１００における光の取り出し効率の低下を的確に防止することができる。
【００６０】
このような第２実施形態の光源装置１００によっても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
＜＜第３実施形態＞＞
次に、本発明の光源装置の第３実施形態について説明する。
【００６２】
図４は、本発明の第３実施形態に係る光源装置におけるＡ部の構成を拡大して示す拡大断面図である。
【００６３】
以下、第３実施形態の光源装置１００について、前記第１実施形態の光源装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６４】
第３実施形態の光源装置１００では、波長変換体２０に対して配置させる集光体３０の構成が異なること以外は、前記第１実施形態の光源装置と同様である。
【００６５】
すなわち、光源装置１００では、波長変換体２０が備える出射面２１に、光入力部３３が対応するように配置されるが、第３実施形態の光源装置１００においては、図４に示すように、光入力部３３すなわち集光体３０の基端側の開放部で、集光体３０と波長変換体２０とが接触している。このように、集光体３０と波長変換体２０とが接触するものの、本実施形態では、集光体３０は、本体部３２の光入力部３３側の端部を被覆する反射層３７を備えている。その結果、本体部３２の光入力部３３側の端部と波長変換体２０の入射面２２とを、直接接触させることなく、反射層３７を介して接触させることができる。
【００６６】
これにより、本体部３２が透光性を有するものであったとしても、本体部３２の光入力部３３側の端部と波長変換体２０の入射面２２とが反射層３７を介して接触していることから、波長変換体２０内において第２波長領域の光が入射面２２で全反射されることなく、本体部３２内に導光されるのを的確に防止することができる。そのため、第２波長領域の光が本体部３２内に導光されることに起因する、光源装置１００における光の取り出し効率の低下を的確に防止することができる。
【００６７】
このような第３実施形態の光源装置１００によっても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
＜＜第４実施形態＞＞
次に、本発明の光源装置の第４実施形態について説明する。
【００６９】
図５は、本発明の第４実施形態に係る光源装置におけるＡ部の構成を拡大して示す拡大断面図である。
【００７０】
以下、第４実施形態の光源装置１００について、前記第３実施形態の光源装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００７１】
第４実施形態の光源装置１００では、波長変換体２０に対して集光体３０を配置させる位置が異なること以外は、前記第３実施形態の光源装置と同様である。
【００７２】
すなわち、光源装置１００では、波長変換体２０が備える出射面２１に、光入力部３３が対応するように配置されるが、第４実施形態の光源装置１００においては、図５に示すように、波長変換体２０は、光入力部３３すなわち集光体３０の基端側の開放部を通過して、出射面２１すなわち波長変換体２０の集光体３０側の端部が、内部３１すなわち本体部３２の内側に位置している。
【００７３】
ここで、波長変換体２０が備える出射面２１を散乱部５０で構成することにより、出射面２１により散乱された第２波長領域の光の一部が、集光体３０側に出射されることなく、波長変換体２０内に戻るように反射される。そして、入射面２２側に向かったこの光のうち、特に、入射面２２の出射面２１側の端部付近で反射されるものは、全反射されることなく、波長変換体２０の外側に漏出される傾向が高い。そのため、図５に示すように、出射面２１を内部３１内側に位置させることで、入射面２２の出射面２１側の端部付近で漏出した第２波長領域の光を内部３１内に導入させて、この光をも集光体３０から出射される第２波長領域の光とし利用できるため、光源装置１００から第２波長領域の光を、より高い取り出し効率で取り出すことができる。
【００７４】
このような第４実施形態の光源装置によっても、前記第１実施形態および前記第３実施形態と同様の効果が得られる。
【００７５】
このような光源装置１００は、各種の電子機器が備える光源として組み込むことができる。
【００７６】
＜液晶プロジェクター＞
以下、本発明の電子機器の一例として、第２波長領域の光として黄色の光を発光する光源に光源装置１００が用いられた液晶プロジェクターについて説明する。
【００７７】
図６は、本発明の電子機器を適用した液晶プロジェクターの光学系を模式的に示す図である。
【００７８】
図６に示すように、液晶プロジェクター３００は、青色の光を発光する光源３０１と、第２波長領域の光として黄色の光を発光する光源装置１００と、複数のインテグレータレンズを備えた照明光学系と、複数のダイクロイックミラー等を備えた色分離光学系（導光光学系）と、赤色に対応した液晶ライトバルブ２４０と、緑色に対応した液晶ライトバルブ２５０と、青色に対応した液晶ライトバルブ２６０と、赤色光を選択的に反射するダイクロイックミラー面２１１および青色光を選択的に反射するダイクロイックミラー面２１２が形成されたダイクロイックプリズム２１０と、投射レンズ２２０とを有する、３つの液晶ライトバルブを用いた液晶プロジェクターである。
【００７９】
また、照明光学系は、インテグレータレンズ３０２Ａ、３０２Ｂ、３０３Ａ、３０３Ｂを有している。色分離光学系は、ミラー３０４、３０６、３０７、３０９、青色光および緑色光を反射する、すなわち赤色光を選択的に透過するダイクロイックミラー３０５、集光レンズ３１０、３１１、３１３、３１４とを有している。
【００８０】
液晶ライトバルブ２５０は、液晶パネル１Ｂを備えている。液晶ライトバルブ２４０、２６０も、液晶ライトバルブ２５０と同様の構成となっている。これら液晶ライトバルブ２４０、２５０、２６０が備えている液晶パネル１Ｂは、それぞれ図示しない駆動回路にそれぞれ接続されている。
【００８１】
なお、液晶プロジェクター３００では、ダイクロイックプリズム２１０と投射レンズ２２０とで、光学ブロック２００が構成されている。また、この光学ブロック２００と、ダイクロイックプリズム２１０に対して固定的に設置された液晶ライトバルブ２４０、２５０、２６０とで、表示ユニット２３０が構成されている。
【００８２】
以下、液晶プロジェクター３００の作用を説明する。
光源装置１００から出射された黄色光は、インテグレータレンズ３０２Ａ、３０２Ｂを透過する。この黄色光の光強度（輝度分布）は、インテグレータレンズ３０２Ａ、３０２Ｂにより均一にされる。また、光源３０１から出射された青色光は、インテグレータレンズ３０３Ａ、３０３Ｂを透過する。この青色光の光強度すなわち輝度分布は、インテグレータレンズ３０３Ａ、３０３Ｂにより均一にされる。
【００８３】
インテグレータレンズ３０２Ａ、３０２Ｂを透過した黄色光は、ミラー３０４で図６中左側に反射し、その反射光のうちの緑色光（Ｇ）は、ダイクロイックミラー３０５で図６中下側に反射し、赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー３０５を透過する。
【００８４】
ダイクロイックミラー３０５を透過した赤色光は、ミラー３０６で図６中下側に反射し、その反射光は、集光レンズ３１０により整形され、赤色用の液晶ライトバルブ２４０に入射する。
【００８５】
ダイクロイックミラー３０５で反射した緑色光は、ミラー３０７で図６中左側に反射する。
【００８６】
ミラー３０７で反射した緑色光は、集光レンズ３１１により整形され、緑色用の液晶ライトバルブ２５０に入射する。
【００８７】
また、インテグレータレンズ３０３Ａ、３０３Ｂを透過した青色光は、図６中左側に向かい、ミラー３０９で図６中上側に反射する。前記青色光は、集光レンズ３１３、３１４により整形され、青色用の液晶ライトバルブ２６０に入射する。
【００８８】
このように、光源装置１００から出射された黄色光は、色分離光学系により、赤色および緑色に色分離され、それぞれ、赤色および緑色の液晶ライトバルブ２４０、２５０に導かれ、入射し、また、光源３０１から出射された青色光は、青色の液晶ライトバルブ２６０に導かれ、入射する。
【００８９】
この際、液晶ライトバルブ２４０が有する液晶パネル１Ｂの各画素は、赤色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路により、オン／オフのスイッチング制御、すなわち変調される。
【００９０】
同様に、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ２５０および２６０に入射し、それぞれの液晶パネル１Ｂで変調され、これにより緑色用の画像および青色用の画像が形成される。この際、液晶ライトバルブ２５０が有する液晶パネル１Ｂの各画素は、緑色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御され、液晶ライトバルブ２６０が有する液晶パネル１Ｂの各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御される。
【００９１】
これにより赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ２４０、２５０、２６０で変調され、赤色用の画像、緑色用の画像および青色用の画像がそれぞれ形成される。
【００９２】
液晶ライトバルブ２４０により形成された赤色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２４０からの赤色光は、面２１３からダイクロイックプリズム２１０に入射し、ダイクロイックミラー面２１１で図６中左側に反射し、ダイクロイックミラー面２１２を透過して、出射面２１６から出射する。
【００９３】
また、液晶ライトバルブ２５０により形成された緑色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２５０からの緑色光は、面２１４からダイクロイックプリズム２１０に入射し、ダイクロイックミラー面２１１、２１２をそれぞれ透過して、出射面２１６から出射する。
【００９４】
さらに、液晶ライトバルブ２６０により形成された青色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ２６０からの青色光は、面２１５からダイクロイックプリズム２１０に入射し、ダイクロイックミラー面２１２で図６中左側に反射し、ダイクロイックミラー面２１１を透過して、出射面２１６から出射する。
【００９５】
このように、液晶ライトバルブ２４０、２５０、２６０からの各色の光、すなわち液晶ライトバルブ２４０、２５０、２６０により形成された各画像は、ダイクロイックプリズム２１０により合成され、これによりカラーの画像が形成される。この画像は、投射レンズ２２０により、所定の位置に設置されているスクリーン３２０上に投影（拡大投射）される。
【００９６】
なお、本発明の電子機器は、上述したような構成をなす液晶プロジェクターの他、１つのＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を備えるＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクターにも適用することができる。すなわち、光源装置１００を、ＤＬＰ方式のプロジェクターが備える光源として用いることができる。
【００９７】
さらに、本発明の電子機器は、液晶プロジェクターの他、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）のような液晶プロジェクターを応用した電子機器にも適用することができる。また、本発明の光源装置は、自動車用ヘッドライト、劇場用スポットライトおよび建築物をライトアップする際に用いる照明装置のように指向性が求められる光源としても使用することが可能である。
【００９８】
以上、本発明の光源装置および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。
【００９９】
例えば、本発明の光源装置において、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
【０１００】
また、本発明の光源装置では、前記第１〜第４実施形態で示した任意の２以上の構成を組み合わせるようにしてもよい。
【実施例】
【０１０１】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０２】
１．集光体３０が有する内部３１における屈折率の検討
１−１．光源装置の準備（実施例１Ａ）
光源装置として、前記第１実施形態で説明した光源装置１００と同一の構成をなすものを作製した。
【０１０３】
そして、この光源装置が備える集光体３０の内部３１に充填する充填物の種類を適宜変更することで、内部３１における屈折率が１．０以上２．０以下の範囲内に設定されているものをそれぞれ用意した。
【０１０４】
（比較例１Ａ）
光源装置として、前記第１実施形態で説明した光源装置１００における、波長変換体２０の出射面２１が平坦面で構成され、さらに、集光体３０が備える反射層３５の形成が省略されたものを作製した。
【０１０５】
そして、この光源装置が備える集光体３０の内部３１に充填する充填物の種類を適宜変更することで、内部３１における屈折率が１．０以上２．０以下の範囲内に設定されているものをそれぞれ用意した。
【０１０６】
（比較例２Ａ）
光源装置として、前記第１実施形態で説明した光源装置１００における、集光体３０が備える反射層３５の形成が省略されたものを作製した。
【０１０７】
そして、この光源装置が備える集光体３０の内部３１に充填する充填物の種類を適宜変更することで、内部３１における屈折率が１．０以上２．０以下の範囲内に設定されているものをそれぞれ用意した。
【０１０８】
なお、実施例１Ａ、比較例１Ａおよび比較例２Ａの光源装置について、いずれも、波長変換体２０の屈折率が１．８４であるものを用意した。
【０１０９】
また、実施例１Ａおよび比較例２Ａの光源装置について、いずれも、波長変換体２０の出射面２１への散乱部５０の形成は、半球状をなす微細な凸部を緻密に配列させることにより実施した。
【０１１０】
１−２．比較例１Ａの光源装置における光取り出し効率、エテンデューおよび投射効率の測定
比較例１Ａの光源装置について、内部３１における屈折率が１．０以上２．０以下の範囲内に設定されているものの、光取り出し効率、エテンデューおよび投射効率をそれぞれ測定した。
【０１１１】
なお、光取り出し効率とは、波長変換体２０に入射する第１波長領域の光の励起光エネルギーに対する、集光体３０から取り出した第２波長領域の光の蛍光エネルギーの割合のことを言う。
【０１１２】
この測定結果を示した図７の通り、光取り出し効率は、波長変換体２０の屈折率（ｎ＝１．８４）以下の範囲において、集光体３０の内部３１における屈折率が大きくなるほど高くなっている。そして、これに対応するように、エテンデューも増大する結果を示した。このことは、集光体３０の屈折率が大きくなるほど、集光体３０を出射した光が大きく拡がることを意味する。
【０１１３】
これに起因して、投写効率は、図７に示す通り、集光体３０の内部３１における屈折率が１．５５になるあたりで極大値を取る結果を示した。
【０１１４】
以上のように、集光体３０の内部３１における屈折率を単に大きくすることは、最良な手段であるとは言えず、屈折率が１．５５以下の領域で調整することが得策であると推察される結果が得られた。
【０１１５】
１−３．各光源装置における投射効率の測定
実施例および各比較例の光源装置について、内部３１における屈折率が１．０以上２．０以下の範囲内に設定されているものの、投射効率をそれぞれ測定した。
【０１１６】
この測定結果を示した図８の通り、反射層３５の形成が省略され、散乱部５０が形成された比較例２Ａと、反射層３５および散乱部５０の形成が省略された比較例１Ａとを比較すると、比較例２Ａのように散乱部５０を形成することで、集光体３０の内部３１における屈折率が１．５の場合、投射効率が２８．３％から３２．６％へと１５．４％改善し、さらに、前記屈折率が１．３の場合、２８．３％から３６．５％へ２９．１％改善する結果が得られた。
【０１１７】
さらに、反射層３５および散乱部５０が形成された実施例１Ａと、反射層３５の形成が省略され、散乱部５０が形成された比較例２Ａとを比較すると、実施例１Ａのようにさらに反射層３５を形成することで、集光体３０の内部３１における屈折率が１．５の場合ではほぼ改善が認められないが、前記屈折率が１．０の場合、２８．３％から３６．６％へ２９．４％改善し、前記屈折率が１．１５の場合、２８．３％から３９．６％へ４０．２％改善する結果が得られた。
【０１１８】
以上の結果を考慮すると、投射効率すなわち光の取り出し効率の改善を図るには、集光体３０の内部３１における屈折率を、好ましくは１．０以上１．４以下、より好ましくは１．１以上１．３以下に設定すべきであることが明らかとなった。
【０１１９】
２．波長変換体２０が有する出射面２１におけるヘイズ（％）の検討
２−１．光源装置の準備（実施例１Ｂ）
光源装置として、前記第１実施形態で説明した光源装置１００と同一の構成をなすものを作製した。
【０１２０】
そして、この光源装置が備える波長変換体２０が有する出射面２１が構成する散乱部５０のヘイズ（％）が０以上１００以下の範囲内に設定されているものをそれぞれ用意した。
【０１２１】
（比較例１Ｂ）
光源装置として、前記第１実施形態で説明した光源装置１００における、波長変換体２０の出射面２１が平坦面で構成され、さらに、集光体３０が備える反射層３５の形成が省略されたものを作製した。
【０１２２】
なお、実施例１Ｂおよび比較例１Ｂの光源装置について、いずれも、波長変換体２０の屈折率が１．８４であり、集光体３０の内部３１における屈折率が実施例１Ｂでは１．０、比較例１Ｂでは１．５５であるものを用意した。
【０１２３】
また、実施例１Ｂの光源装置について、波長変換体２０の出射面２１への散乱部５０の形成は、半球状をなす微細な凸部を緻密に配列させることにより実施した。
【０１２４】
２−２．各光源装置における投射効率の測定
実施例の光源装置について、出射面２１が構成する散乱部５０のヘイズ（％）が０以上１００以下の範囲内に設定されているものの、投射効率をそれぞれ測定した。また、比較例の光源装置についても、投射効率を測定した。
【０１２５】
この測定結果を示した図９の通り、実施例１Ｂのように、散乱部５０を形成してヘイズを変化させると、ヘイズ（％）が０（ゼロ）から大きくなるにしたがって、投射効率が向上するものの、ヘイズ（％）が大きくなり過ぎると却って投射効率が低下する傾向を示した。
【０１２６】
この投射効率の低下は、ヘイズ（％）が大きくなり過ぎること、換言すれば、散乱部５０による第２波長領域の光の散乱を大きくし過ぎると、前記光の後方散乱、すなわち反射光の散乱も強くなる。その結果、その光が波長変換体２０において吸収されたり、入射面２２から出射されたりすることに起因する。
【０１２７】
そこで、反射層３５および散乱部５０が形成された実施例１Ｂと、反射層３５および散乱部５０の形成が省略された比較例１Ｂとを比較すると、内部３１における屈折率が１．５５であるときの比較例１Ｂにおける投射効率すなわち最大効率が図９中における点線で示される。したがって、これよりも、実施例１Ｂの光源装置において、高い投射効率を得るには、散乱部５０におけるヘイズ（％）を５％以上８５％以下に設定するのが好ましく、１５％以上６０％以下に設定するのがより好ましく、３０％程度であることがさらに好ましいことが明らかとなった。
【０１２８】
なお、集光体３０の内部３１における屈折率を変化させたときのヘイズ（％）に対する影響度についてシミュレーションを行った。
【０１２９】
集光体３０を有しないときのヘイズを横軸に、集光体３０を有するときのヘイズを縦軸にプロットしたグラフを図１０に示す。
【０１３０】
図１０に示す通り、特にヘイズが小さい領域では、集光体３０を有する場合であっても、ヘイズ（％）の値に、ほとんど影響を与えておらず、ヘイズが大きい領域であっても大きな影響が認められない結果を示した。また、集光体３０の空間における屈折率の大きさを変化させた場合についても、屈折率の大きさによらずほぼ同様の結果を示した。したがって、光源装置１００に集光体３０を形成して、集光体３０の内部３１における屈折率を変化させたとしても、出射面２１におけるヘイズ（％）の大きさ、すなわち出射面２１における散乱の度合いに影響を与えないことが判った。
【符号の説明】
【０１３１】
１Ｂ…液晶パネル、１０…発光体、１１…回路基板、２０…波長変換体、２１…出射面、２２…入射面、２３…ミラー、２５…全反射角度領域、２６…透過角度領域、２７…導光角度領域、３０…集光体、３１…内部、３２…本体部、３３…光入力部、３４…光出力部、３５…反射層、３７…反射層、５０…散乱部、１００…光源装置、２００…光学ブロック、２１０…ダイクロイックプリズム、２１１…ダイクロイックミラー面、２１２…ダイクロイックミラー面、２１３…面、２１４…面、２１５…面、２１６…出射面、２２０…投射レンズ、２３０…表示ユニット、２４０…液晶ライトバルブ、２５０…液晶ライトバルブ、２６０…液晶ライトバルブ、３００…液晶プロジェクター、３０１…光源、３０２Ａ…インテグレータレンズ、３０２Ｂ…インテグレータレンズ、３０３Ａ…インテグレータレンズ、３０３Ｂ…インテグレータレンズ、３０４…ミラー、３０５…ダイクロイックミラー、３０６…ミラー、３０７…ミラー、３０９…ミラー、３１０…集光レンズ、３１１…集光レンズ、３１３…集光レンズ、３１４…集光レンズ、３２０…スクリーン、Ｇ…間隙
【図１】
2020095948.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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