(57)【要約】【課題】  小型化、軽量化を図る照明光学系を提供する。【解決手段】  本発明の照明光学系１０は、青色帯域の光を発する光源と、２つまたはそれ以上の領域を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の光に基づき青色帯域と異なる波長の光を発光する波長変換材料を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の波長を変換しない領域を含む蛍光体ホイール２０と、光源と蛍光体ホイール２０との間に配置され、光源からの青色帯域の光を反射し、蛍光体ホイールからの波長変換された光を透過するダイクロイックミラーＭ１と、ダイクロイックミラーＭ１によって反射された青色帯域の光を蛍光体ホイール２０へ集光するレンズＬ３とを有する。【選択図】  図１
2014160178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色帯域の光を発する光源と、
２つまたはそれ以上の領域を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の光に基づき青色帯域と異なる波長の光を発光する波長変換材料を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の波長を変換しない領域を含む回転体と、
前記光源と前記回転体との間に配置され、前記光源からの青色帯域の光を反射し、前記回転体からの波長変換された光を透過するダイクロイック部材と、
前記ダイクロイック部材によって反射された青色帯域の光を前記回転体へ集光する光学部材と、
を有する照明光学系。
【請求項２】
前記回転体の波長を変換しない領域は、青色帯域の光を透過する材料から構成された領域または開口領域である、請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記回転体の波長を変換しない領域は、青色帯域の光を反射する反射材料から構成された領域である、請求項１に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記青色帯域の光を透過する材料から構成された領域、または青色帯域の光を反射する領域に拡散処理または拡散部材が付加される、請求項２または３に記載の照明光学系。
【請求項５】
照明光学系はさらに、前記青色帯域の光の光路上に少なくとも１つの拡散部材を含む、請求項１ないし４いずれか１つに記載の照明光学系。
【請求項６】
前記回転体の波長変換材料を含む領域は、青色帯域によって励起された光を回転体の入射面側から反射する、請求項１に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記ダイクロイック部材の光軸は、前記光学部材を構成するレンズの光軸から離間されたシフトされ、前記ダイクロイック部材によって反射された青色帯域の光は、前記光学部材を構成するレンズの光軸近傍の片側に入射される、請求項１ないし６いずれか１つに記載の照明光学系。
【請求項８】
青色帯域の光を発する光源と、
２つまたはそれ以上の領域を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の光に基づき青色帯域と異なる波長の光を発光する波長変換材料を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の波長を変換しない領域を含む回転体と、
前記光源と前記回転体との間に配置され、前記光源からの青色帯域の光を反射する反射部材と、
前記反射部材によって反射された青色帯域の光を前記回転体へ集光する光学部材とを有し、
前記反射部材の光軸は、前記光学部材を構成するレンズの光軸から離間されたシフトされ、前記反射部材によって反射された青色帯域の光は、前記光学部材を構成するレンズの光軸近傍の片側に入射され、
前記回転体の波長を変換しない領域は、青色帯域の光を反射する反射材料から構成された領域であり、前記回転体の波長変換材料を含む領域は、青色帯域によって励起された光を回転体の出射面側から出力する、照明光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光として青色帯域のレーザ光を発するレーザ光源を用いた照明光学系に関し、特にプロジェクタや光学機器等の電子装置等の光源に用いられる照明光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタの光源ユニットに、青色レーザ発光器を光源に利用したのが知られている（特許文献１）。この光源ユニットは、青色レーザ発光器と、蛍光体ホイールと、複数の反射ミラーやダイクロイックミラーとを備えて構成される。蛍光体ホイールは、モータによって回転される円板形状を有し、蛍光体ホイールには、青色帯域の光を透過する透過部、および青色帯域の光を赤色帯域および緑色帯域の光を発する蛍光体層がそれぞれ形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７１１１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光学部品の点数を減らし、省スペース、軽量化、低コスト化を図る照明光学系およびこれを用いた電子装置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】
【０００５】
本発明に係る照明光学系は、青色帯域の光を発する光源と、２つまたはそれ以上の領域を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の光に基づき青色帯域と異なる波長の光を発光する波長変換材料を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の波長を変換しない領域を含む回転体と、前記光源と前記回転体との間に配置され、前記光源からの青色帯域の光を反射し、前記回転体からの波長変換された光を透過するダイクロイック部材と、
前記ダイクロイック部材によって反射された青色帯域の光を前記回転体へ集光する光学部材と、を有する。
【０００６】
好ましくは前記回転体の波長を変換しない領域は、青色帯域の光を透過する材料から構成された領域または開口領域である。好ましくは前記回転体の波長を変換しない領域は、青色帯域の光を反射する反射材料から構成された領域である。好ましくは前記青色帯域の光を透過する材料から構成された領域、または青色帯域の光を反射する領域に拡散処理または拡散部材が付加される。好ましくは照明光学系はさらに、前記青色帯域の光の光路上に少なくとも１つの拡散部材を含むことができる。好ましくは前記回転体の波長変換材料を含む領域は、青色帯域によって励起された光を回転体の入射面側から反射する。好ましくは前記ダイクロイック部材の光軸は、前記光学部材を構成するレンズの光軸から離間されたシフトされ、前記ダイクロイック部材によって反射された青色帯域の光は、前記光学部材を構成するレンズの光軸近傍の片側に入射される。
【０００７】
さらに本発明に係る照明光学系は、青色帯域の光を発する光源と、２つまたはそれ以上の領域を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の光に基づき青色帯域と異なる波長の光を発光する波長変換材料を含み、少なくとも１つの領域は、青色帯域の波長を変換しない領域を含む回転体と、前記光源と前記回転体との間に配置され、前記光源からの青色帯域の光を反射する反射部材と、前記反射部材によって反射された青色帯域の光を前記回転体へ集光する光学部材とを有し、前記反射部材の光軸は、前記光学部材を構成するレンズの光軸から離間されたシフトされ、前記反射部材によって反射された青色帯域の光は、前記光学部材を構成するレンズの光軸近傍の片側に入射され、前記回転体の波長を変換しない領域は、青色帯域の光を反射する反射材料から構成された領域であり、前記回転体の波長変換材料を含む領域は、青色帯域によって励起された光を回転体の出射面側から出力する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、部品点数を削減し、小型化、軽量化、低コスト化を図った照明光学系およびそれを用いた電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る照明光学系の原理を説明する図である。
【図２】アレイ光源の構成例を示す概略断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、本実施例の蛍光体ホイールの平面図、図３（Ｂ）は、そのＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る照明光学系の原理を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る照明光学系の変形例である。
【図６】本発明の第３の実施例に係る照明光学系の原理を説明する図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係る照明光学系の原理を説明する図である。
【図８】図８（Ａ）は、本実施例の蛍光体ホイールの入射面側の平面図、図８（Ｂ）は、蛍光大ホイールの出射面側の平面図、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図９】図９（Ａ）は、本実施例による蛍光体ホイールにより青色帯域の光が発生される様子を模式的に説明する図、図９（Ｂ）は、本実施例による蛍光体ホイールにより赤色帯域／緑色帯域の光が発生される様子を模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、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。本発明の好ましい態様では、照明光学系には、波長が短い青色光を発する半導体発光素子として、青色レーザ素子または青色発光ダイオードをアレイ化したアレイ光源が利用される。さらに好ましい態様では、照明光学系は、ＤＬＰまたはＤＭＤのような光変調デバイスにより光を反射するプロジェクタに利用される。なお、図面のスケールは、発明の特徴を分かり易くするために強調しており、必ずしも実際のデバイスのスケールと同一ではないことに留意すべきである。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施例に係る照明光学系の基本原理を説明する図である。なお、以下の説明で、赤色帯域の光、緑色帯域の光、青色帯域の光を、便宜上、Ｒ、Ｇ、Ｂと略すことがある。
【００１２】
本実施例の照明光学系１０は、励起光としての青色帯域のレーザ光を出射するアレイ光源からのレーザ光を集光するレンズＬ１、Ｌ２と、レンズＬ１、Ｌ２によって集光されたレーザ光を反射するダイクロイックミラーＭ１と、ダイクロイックミラーＭ１によって反射された青色帯域の光を集光するレンズＬ３と、青色帯域の光を透過する透過領域および青色帯域の光によって波長変換された赤色帯域および緑色帯域の光を発光する蛍光体領域を含む蛍光体ホイール２０と、蛍光体ホイール２０を透過した青色帯域の光を集光するレンズＬ４と、蛍光体ホイール２０で蛍光された光を反射する反射ミラーＭ２とを含んで構成される。
【００１３】
図２は、アレイ光源の一構成例を示す概略断面図である。同図に示すように、アレイ光源３０は、青色帯域のレーザ光を出射する半導体レーザ素子（または青色発光ダイオード）をアレイ状に複数含んで構成される。複数の半導体レーザ素子は、一次元または二次元に配列され、複数の半導体レーザ素子を同時に駆動することで、各半導体レーザ素子から一斉にレーザ光が出射される。
【００１４】
複数の半導体レーザ素子を搭載する基板は、熱伝導性の高い金属材料、例えばアルミニウムのような材料によって構成された支持部材３２によって支持される。また、支持部材３２の表面には、各半導体レーザ素子から出射されたレーザ光をそれぞれコリメートするレンズ３４が取り付けられる。さらに支持部材２２と対向する側には、反射ミラー３６が配置され、反射ミラー３６は、各半導体レーザ素子から出射された青色帯域の光を一定方向に反射し、レーザ光線束Ｌｂを生成する。
【００１５】
レンズＬ１は、例えば平凸レンズから構成され、アレイ光源３０からのレーザ光線束Ｌｂを集光し、レンズＬ２は、例えば凹レンズから構成され、レンズＬ１、Ｌ２によりアレイ光源３０からのレーザ光線Ｌｂを平行光に集光する。レンズＬ１、Ｌ２の光軸Ｃ１は、レンズＬ１、Ｌ２の中心である。レンズＬ１、Ｌ２は、アレイ光源３０からのレーザ光線束Ｌｂを集光することができる光学系であれば良く、レンズを構成するレンズの数は、１つであってもよいし、あるいは３つ以上であってもよい。さらにレンズは、球面レンズ、非球面レンズのいずれであってもよい。
【００１６】
ダイクロイックミラーＭ１は、アレイ光源３０と蛍光体ホイール２０との間に配置される。ダイクロイックミラーＭ１は、青色帯域の光を略直角に反射し、蛍光体ホイール２０で波長変換された光（ここでは、赤色帯域および緑色帯域の光）を透過する。
【００１７】
レンズＬ３は、ダイクロイックミラーＭ１と蛍光体ホイール２０の間に配置される。レンズＬ３は、青色帯域の光を蛍光体ホイール２０の表面に集光し、また、蛍光体ホイール２０によって発せられた赤色帯域および緑色帯域の光を反射ミラーＭ２に集光する。レンズＬ４は、蛍光体ホイール２０を挟んでレンズＬ３と対向する位置に配置される。レンズＬ４は、蛍光体ホイール２０を透過した波長変換されていない青色帯域の光を集光する。レンズＬ３、Ｌ４の光軸Ｃ２は、レンズＬ３、Ｌ４の中心であり、光軸Ｃ１と直交する。レンズＬ３、Ｌ４は、蛍光体ホイール２０で反射された光、蛍光体ホイール２０を透過した光を集光することができる光学系であれば良く、レンズを構成するレンズの数は、１つであってもよいし、それ以上であってもよい。さらにレンズＬ３、Ｌ４は、球面レンズ、非球面レンズのいずれであってもよい。
【００１８】
反射ミラーＭ２は、ダイクロイックミラーＭ１を透過した赤色帯域および緑色帯域の光を略直角に反射する。反射ミラーＭ２は、全波長の帯域の光を反射する全反射ミラーであってもよいし、少なくとも赤色帯域および緑色帯域の光を反射するダイクロイックミラーであってもよい。なお、本実施例では、反射ミラーＭ２の光軸Ｃ３が光軸Ｃ２と直交する例を示しているが、光軸Ｃ３が光軸Ｃ２と交差する角度は任意である。
【００１９】
蛍光体ホイール２０は、図３に示すように、モータ４０によって一定速度で回転される円板状の回転体であって、その表面には、円周方向に、青色帯域の光を透過する透過領域２２、青色帯域の光によって励起されて赤色帯域の光を発光する第１の蛍光体領域２４、青色帯域の光によって励起されて緑色帯域の光を発光する第２の蛍光体領域２６を含んでいる。透過領域２２、第１の蛍光体領域２４、および第２の蛍光体領域２６は、半径方向に一定の幅を有し、この幅は、レンズＬ３によって集光されたスポットＰの径よりも幾分大きい。また、透過領域２２、第１の蛍光体領域２４、および第２の蛍光体領域２６の円周方向の長さ、すなわちそれぞれの内角は、要求されるＲ、Ｇ、Ｂの輝度等に応じて適宜選択される。
【００２０】
好ましい態様では、蛍光体ホイール２０は、ガラス、樹脂または金属から構成された基材を含む。好ましい例では、透過領域２２は、青色帯域の波長の光を変換しない材料であって、青色帯域の光を透過する透明ガラス、または拡散する拡散部材、または貫通孔（開口）から構成される。第１の蛍光体領域２４および第２の蛍光体領域２６は、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長の光を反射する反射層上に積層された蛍光体層２４Ｒ、２６Ｇを含んで構成される。
【００２１】
第１の蛍光体領域２４は、上記したように、青色帯域のレーザ光によって励起され、赤色帯域の光を蛍光発色する蛍光体層２４Ｒを含む。蛍光体層２４Ｒは、基材の表面に形成されてもよいし、基材の表面に反射層を形成し、当該反射層上に形成されるものでもよい。なお、図３（Ｂ）に示される蛍光体層２４Ｒは、その厚さがより誇張して示されていることに留意すべきである。同様に、第２の蛍光体領域２６Ｇは、青色帯域のレーザ光によって励起され、緑色帯域の光を発光発色する蛍光体層２６Ｇを含む。蛍光体層２４Ｒ、２６Ｇを構成する蛍光体材料には、YAG（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系、TAG（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）系、サイアロン系、BOS（バリウム・オルソシリケート）系、窒化化合物系が知られている。蛍光体層２４Ｒ、２６Ｇは、例えば、蛍光体材料と樹脂材料やセラミック材料に混ぜ合わせたものを基材表面の塗布したり、蛍光体材料を混ぜ合わせたシート状のものと基材表面に貼り付けるようにしてもよい。こうして、蛍光体ホイール２０の表面には、スポットＰの青色帯域の光が照射され、蛍光体ホイール２０が回転されることで、透過領域２２、第１および第２の蛍光体領域２４、２６がスポットＰで光学的に走査される。
【００２２】
なお、上記の例では、蛍光体ホイール２０には、赤色帯域および緑色帯域の光を発光させるための蛍光体層２４Ｒ、２６Ｇが形成されたが、青色レーザ光によって励起される光は、必ずしも赤色帯域および緑色帯域の光に限定されるものではない。例えば、黄色、マゼンタ、シアンの帯域の光が励起されるような蛍光体層を形成するものであってもよい。
【００２３】
次に、本実施例の照明光学系の動作を説明する。レンズＬ１、Ｌ２からの平行な光線束Ｌｂは、ダイクロイックミラーＭ１で略直角に反射され、レンズＬ３によって蛍光体ホイール２０の表面を照射する。蛍光体ホイール２０は、一定の速度で回転され、透過領域２２を照射した青色帯域の光はそこを透過する。また、蛍光体層２４Ｒを照射した光は、そこで赤色帯域に波長変換されそこでランバーシアン状に反射され、蛍光体層２６Ｇを照射した光は、そこで緑色帯域に波長変換されそこでランバーシアン状に反射される。蛍光体ホイール２０を透過した青色帯域の光は、レンズＬ４によって集光され、蛍光体ホイール２０で反射された赤色帯域および緑色帯域の光は、レンズＬ３によって集光され、次いで、ダイクロイックミラーＭ１を透過し、さらに反射ミラーＭ２によって略直角に反射される。
【００２４】
このように、本実施例によれば、光源と蛍光体ホイール２０との間に、青色帯域の光を反射し蛍光体ホイールによって波長変換された光を透過するダイクロイック部材を配置させたことにより、青色帯域の光とそれによって励起された波長変換された光を簡単な構成で取り出すことができ、照明光学系の小型化、省スペース化を図ることができる。
【００２５】
なお、図１には示されていないが、レンズＬ４から取り出された青色帯域の光、ダイクロイックミラーＭ２から取り出された赤色帯域および緑色帯域の光は、光学部材（例えば、レンズ、プリズム、ミラー、光学フィルター）を用いて適宜、合成することも可能である。
【００２６】
本実施例の照明光学系は、例えばＤＬＰ方式のプロジェクタに利用することができる。照明光学系からは、Ｒ、Ｇ、Ｂのレーザ光線束がシーケンシャルに生成され、この光線束を、ライトトンネルを介してデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を照射する。ＤＭＤは、複数のミラー素子が二次元アレイ状に形成され、各ミラー素子がデジタル画像データに従い第１の角度または第２の角度に傾斜され、照射された光線束を光学的に変調する。また、本実施例の照明光学系は、Ｒ、Ｇ、Ｂの光を合成することで白色光を生成し、この白色光を照明装置や内視鏡の光源に利用することができる。内視鏡の光源利用する場合には、白色光は光ファイバに入射される。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施例に係る照明光学系を図４に示す。第１の実施例と同様の構成については同一参照番号を附し、その説明を省略する。第２の実施例に係る照明光学系１０Ａは、いわゆるシフト光学系を含んで構成される。ダイクロイックミラーＭ１は、レンズＬ１、Ｌ２の光軸Ｃ１上に配置され、入射した光線束Ｌｂを略直角に反射する。ここで、留意すべきは、光軸Ｃ１と交差する、ダイクロイックミラーＭ１の光軸Ｃ２は、レンズＬ３の光軸Ｃ３からシフトされていることである。好ましくは光軸Ｃ２のシフト量は、レンズＬ１、Ｌ２によって集光されたレーザ光Ｌｂが、レンズＬ３の光軸近傍の片側半分に入射されるように調整される。但し、効率の低下が問題にならないようであれば、レーザ光ＬｂがレンズＬ３の光軸Ｃ３に事実上重複してもよいし、ダイクロイックミラーＭ１の端部が光軸Ｃ３に重複してもよい。
【００２８】
第２の実施例の蛍光体ホイール２０Ａには、第１の実施例のときと異なり、青色帯域の光を透過する透過領域の代わりに、青色帯域の光を反射する反射領域が設けられる。ダイクロイックミラーＭ１で反射された青色帯域の光は、レンズＬ３の片側半分に入射され、蛍光体ホイール２０Ａの反射領域によって正規反射される。
【００２９】
また、第２の実施例では、蛍光体ホイール２０Ａで反射された青色帯域の光を反射し、波長変換された赤色帯域および緑色帯域の光を透過する反射ミラーＭ３が反射ミラーＭ２の前方に設けられる。仮に、反射ミラーＭ２が赤色帯域および緑色帯域の光を反射し、青色帯域の光を透過するダイクロイックミラーから構成されるならば、反射ミラーＭ２の後方に反射ミラーＭ３を配置することができる。この場合、反射ミラーＭ３は、ダイクロイックミラーである必要はなく、少なくとも青色帯域の光を反射すればよく、全反射ミラーであってもよい。
【００３０】
第２の実施例のようなシフト光学系を含む照明光学系によれば、照明光学系の小型化、省スペース化を図ることが可能になる。
【００３１】
図５は、第２の実施例の変形例である。同図に示す照明光学系１０Ｂは、図４に示す照明光学系１０Ａから反射ミラーＭ３を取り除いたものである。この場合、反射ミラーＭ２は、Ｒ、Ｇ、Ｂのすべての波長を反射するように構成される。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施例について図６を参照して説明する。第３の実施例に係る照明光学系１０Ｃは、図５に示す照明光学系１０Ｂにおいて蛍光体ホイールから青色帯域の光を透過させたものである。従って、第３の実施例では、蛍光体ホイール２０Ａは、第１の実施例のときと同様に、青色帯域の光を波長変換することなく透過させる透過領域２２を含んで構成される。
【００３３】
ダイクロイックミラーＭ１によってレンズＬ３の片側半分に入射された青色帯域の光は、透過領域２２を透過し、レンズＬ４によって集光される。また、青色帯域の光によって蛍光発色された赤色帯域および緑色帯域の光は、蛍光体ホイール２０Ａにおいてランバーシアン状に反射され、その反射光は、レンズＬ３、ダイクロイックミラーＭ１を透過し、反射ミラーＭ２によって反射される。この場合、反射ミラーＭ２は、青色帯域の光を透過し、赤色帯域および緑色帯域の光を反射するダイクロイックミラーから構成されてもよい。これにより、蛍光体ホイールで波長変換に利用されずにそこから反射されてきた青色帯域の光の混色を防止することができる。
【００３４】
図７は、第４の実施例の照明光学系を示す図である。第４の実施例に係る照明光学系１０Ｄは、青色帯域の光が蛍光体ホイール２０Ｂによって反射され、青色帯域の光によって励起された赤色帯域および緑色帯域の光が蛍光体ホイール２０Ｂを透過する。
【００３５】
図８に本実施例の蛍光体ホイール２０Ｂの構成例を示す。図８（Ａ）は、蛍光体ホイール２０Ｂの入射面側の平面図、図８（Ｂ）は、蛍光体ホイール２０Ｂの出射面側の平面図、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。図中のＰで示す円は、レンズＬ３によって集光された青色帯域の光Ｌｂのスポットを表している。
【００３６】
蛍光体ホイール２０Ｂは、円盤状の透明基板３２と、透明基板３２の入射面側に形成されたダイクロイックミラー３４Ａおよび反射ミラー３４Ｂと、透明基板３２の出射面側に形成された蛍光体層３６Ｒ、３６Ｇとを含んで構成される。蛍光体ホイール２０Ｂは、好ましくは円形状であるが、必ずしもこのような形状に限定されるものではなく、例えば、多角形上、楕円形状であってもよい。
【００３７】
透明基板３２は、Ｒ、Ｇ、Ｂのすべての帯域の光を透過する材料から構成され、例えば、ガラスなどから構成される。ダイクロイックミラー３４Ａは、図８（Ａ）に示すように、透明基板３２の入射面側に形成され、青色帯域の光を透過し、赤色帯域および緑色帯域の光を反射する。図に示す例では、ダイクロイックミラー３４Ａは、ほぼ内角が２４０度の領域に扇状に形成される。このダイクロイックミラー３４Ａが形成される領域は、透明基板３２の出射面側に形成される赤色帯域および緑色帯域の光を発色する蛍光体層３６Ｒ、３６Ｇの領域に一致しまたは重複する。なお、ダイクロイックミラー３４Ａは、ダイクロイックフィルターと同義である。
【００３８】
透明基板３２の入射面側のダイクロイックミラー３４Ａが形成されない領域には、青色帯域の光Ｌｂを反射する反射ミラー３４Ｂが形成される。反射ミラー３４Ｂは、少なくとも青色帯域の光を反射するダイクロイックミラーであってもよいし、Ｒ、Ｇ、Ｂの全帯域の光を反射する全反射ミラーであってもよい。反射ミラーは、反射層、反射部材、反射フィルターなどと同義である。
【００３９】
透明基板３２の出射面側には、図８（Ｂ）に示すように、赤色帯域の光を発色する蛍光体層３６Ｒ、および緑色帯域の光を発色する蛍光体層３６Ｇが形成される。蛍光体層３６Ｒは、ダイクロイックミラー３２を透過した青色帯域の光によって励起されて赤色帯域の光を発光する。蛍光体層３６Ｇは、ダイクロイックミラー３２を透過した青色帯域の光によって励起されて緑色帯域の光を発光する。図に示す例では、蛍光体層３６Ｒ、３６Ｇは、ダイクロイックミラー３４Ａの大きさに対応し、それぞれの内角が１２０度の扇状に形成される。但し、これは一例であって、要求されるＲ、Ｇ、Ｂの輝度等に応じて蛍光体層３６Ｒ、３６Ｇ、ダイクロイックミラー３４Ａ、反射ミラー３４Ｂのそれぞれの内角を適宜選択することができる。透明基板３２の出射面側の蛍光体層３６Ｒ、３６Ｇが形成されない領域は、透明基板の表面が露出されている。
【００４０】
図９（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ青色帯域、緑色帯域、赤色帯域の光の発生を説明する模式的な図である。
上記したように、青色帯域の光Ｌｂはシフト光学系によりレンズＬ３の片側半分に入射され、入射された青色帯域の光は、蛍光体ホイール２０Ｂ上に集光される。青色帯域の光Ｌｂは、蛍光体ホイール２０Ｂの反射ミラー３４Ｂを照射するときに正規反射される。すなわち、青色帯域の光Ｌｂは、光軸Ｃ２に関し反射ミラー３４Ｂに入射角θ１で入射し、入射角θ１と等しい出射角θ２（θ１＝θ２）で正規反射される。正規反射された光Ｌｂは、レンズＬ３の反対側の片側半分に入射され、反射ミラーＭ２に向けて集光される。
【００４１】
次に、赤色帯域および緑色帯域の光の発生について図９（Ｂ）を参照して説明する。レンズＬ３からの青色帯域のレーザ光Ｌｂが蛍光体ホイール２０Ｂのダイクロイックミラー３４Ａを照射すると、その青色帯域の光Ｌｂは、ダイクロイックミラー３４Ａおよび透明基板３２を透過し、蛍光体層３６Ｒまたは３６Ｇに入射される。蛍光体材料は、青色帯域のレーザ光Ｌｂによって励起され、赤色帯域または緑色帯域の光を発光する。図９（Ｂ）の模式図にあるように、青色帯域のレーザ光Ｌｂによって励起された蛍光体の仮想的な発光点をＷとしたとき、発光点Ｗからは等方的に、すなわちランバーシアン状（均一拡散）するように、ＲまたはＢの光が放射される。このため、蛍光発色されたＲまたはＢの一部が蛍光体ホイール２０Ｂの入射面側に進行するが、そのＲまたはＢの光は、ダイクロイックミラー３４Ａによって蛍光体ホイール２０Ｂの出射面側へ反射されるので、ＲまたはＧの抽出効率発を向上させ、Ｒ、Ｂの輝度を増加させることができる。
【００４２】
こうして、蛍光体ホイール２０Ｂを回転させることで、ダイクロイックミラー３４Ａおよび反射ミラー３４ＢがスポットＰによって光学的に走査され、蛍光体ホイール３０の入射面側から青色帯域の光Ｌｂが取り出され、出射面側から赤色帯域および緑色帯域の光Ｌｒ／Ｌｇが取り出される。
【００４３】
本発明に係る照明光学系は、種々の電子装置の光源に適用することができる。例えば、プロジェクタ、リアプロジェクタ、内視鏡、照明機器などの光源に用いることができる。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４５】
上記実施例の各々において、青色帯域のレーザ光を反射するダイクロイックミラーＭ１等の表面を、スペックルを抑制するために表面に凹凸が形成された拡散面にしたりそこに拡散部材を付加してもよい。さらに蛍光体ホイール部材や青色帯域の光を透過する透過領域、または青色帯域の光を反射する反射領域の表面にスペックルを抑制するための拡散処理を施したり拡散部材を付加してもよい。さらに青色帯域の光が通過する任意の光路上にスペックルを抑制するための少なくとも１つの拡散板部材等を挿入することができる。例えば、図１のレンズＬ１とＬ２との間に拡散板部材を挿入したり、あるいはレンズＬ２とダイクロイックミラーＭ１との間に拡散板部材を挿入することも可能である。さらに、蛍光体ホイールの蛍光体層の表面に、青色帯域の光の反射を防止するための反射防止膜を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：照明光学系
２０、２０Ａ、２０Ｂ：蛍光体ホイール
２２：透過領域
２４：第１の蛍光体領域（Ｒ）
２４Ｒ：蛍光体層
２６：第２の蛍光体領域（Ｇ）
２６Ｇ：蛍光体層
３０：アレイ光源
４０：モータ
【図１】
2014160178.tif 000003
【図２】
2014160178.tif 000004
【図３】
2014160178.tif 000005
【図４】
2014160178.tif 000006
【図５】
2014160178.tif 000007
【図６】
2014160178.tif 000008
【図７】
2014160178.tif 000009
【図８】
2014160178.tif 000010
【図９】
2014160178.tif 000011