(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑えつつ高輝度化を達成し、必要な輝度や形状に応じた構造を容易に実現することが可能な光源ユニット、光源装置、及び画像表示装置を提供すること。【解決手段】本技術の一形態に係る光源ユニットは、光源部と、非球面反射面と、平面反射部と、支持部とを具備する。前記光源部は、所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する。前記非球面反射面は、前記１以上の固体光源からの出射光を反射して集光する。前記平面反射部は、前記非球面反射面により反射された前記出射光が前記出射光により励起されて前記出射光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体上の所定のポイントに集光するように、前記反射された出射光を前記所定のポイントへ反射する平面反射面を有する。前記支持部は、前記光源部、前記非球面反射面、及び前記平面反射部を１つのユニットとして支持する。【選択図】図２
2014085623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する光源部と、
前記１以上の固体光源からの出射光を反射して集光する非球面反射面と、
前記非球面反射面により反射された前記出射光が前記出射光により励起されて前記出射光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体上の所定のポイントに集光するように、前記反射された出射光を前記所定のポイントへ反射する平面反射面を有する平面反射部と、
前記光源部、前記非球面反射面、及び前記平面反射部を１つのユニットとして支持する支持部と
を具備する光源ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の光源ユニットであって、
前記平面反射部は、前記平面反射面の位置及び角度を調整する調整機構を有する
光源ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の光源ユニットであって、
前記調整機構は、軸部を有し前記平面反射面を前記軸部と一体的に保持する保持部と、前記軸部を回転可能及び傾動可能に支持する軸支持部とを有する
光源ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の光源ユニットであって、
前記調整機構は、前記保持部と前記軸支持部とを一体的に移動させる移動機構を有する
光源ユニット。
【請求項５】
請求項１に記載の光源ユニットであって、
前記光源部は、前記１以上の固体光源が配置され、前記出射光の出射方向から見た平面形状が多角形状である配置面を有する
光源ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の光源ユニットであって、
前記配置面は、前記出射光の出射方向から見た平面形状が三角形状である
光源ユニット。
【請求項７】
所定波長域の光により励起されて前記光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体を有し、前記所定波長域の光と前記発光体からの可視光とを含む光を出射可能な出射部と、
前記所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する光源部と、
前記１以上の固体光源からの出射光を反射して集光する非球面反射面と、
前記非球面反射面により反射された前記出射光が前記発光体上の所定のポイントに集光するように、前記反射された出射光を前記所定のポイントへ反射する平面反射面を有する平面反射部と、
前記光源部、前記非球面反射面、及び前記平面反射部を１つのユニットとして支持する支持部と
を有する１以上の光源ユニットと
を具備する光源装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光源装置であって、
前記1以上の光源ユニットは、前記出射部から出射される光の光軸を対称にして配置される複数の光源ユニットである
光源装置。
【請求項９】
（ａ）所定波長域の光により励起されて前記光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体を有し、前記所定波長域の光と前記発光体からの可視光とを含む光を出射可能な出射部と、
前記所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する光源部と、
前記１以上の固体光源からの出射光を反射して集光する非球面反射面と、
前記非球面反射面により反射された前記出射光が前記発光体上の所定のポイントに集光するように、前記反射された出射光を前記所定のポイントへ反射する平面反射面を有する平面反射部と、
前記光源部、前記非球面反射面、及び前記平面反射部を１つのユニットとして支持する支持部と
を有する１以上の光源ユニットと
を有する光源装置と、
（ｂ）照射された光をもとに画像を生成する画像生成素子と、前記画像生成素子に前記光源装置からの出射光を照射する照明光学系とを有する画像生成システムと、
（ｃ）前記画像生成素子により生成された画像を投射する投射システムと
を具備する画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光源ユニット、光源装置、及びこれらを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、プレゼンテーション用、もしくはデジタルシネマ用プロジェクタに用いられる光源に、従来の水銀ランプ又はキセノンランプ等ではなく、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）といった固体光源を採用する製品が増えてきている。ＬＥＤ等の固定光源は寿命が長く従来のようなランプ交換が不要であり、また電源を入れて即時に点灯するといった利点を有する。
【０００３】
このようなプロジェクタとして、ＬＥＤ等の固体光源が直接光源として用いられるタイプがある。一方で、励起光により励起されて発光する蛍光体等の発光体が光源として用いられるタイプもある。この場合、固体光源は励起光を出射する励起光源として用いられる。
【０００４】
例えば特許文献１に記載の光源装置は、第１及び第２固体光源群と、第１及び第２反射部と、集光光学系とを有する。第１及び第２固体光源群は、光軸方向が互いに異なるように配置される。第１反射部は、第１固体光源群からの光を、第２固体光源群からの光の進行方向に合わせるように反射する。第２反射部は、進行方向が合わせられた第１及び第２固体光源群からの光を、光軸の間隔が狭くなるように反射する。集光光学系は非球面の平凸レンズからなり、第２反射部により反射された光を所定の集光位置に集光する（特許文献１の段落［００４７］−［００５６］図２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１８３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の光学系では、高輝度化のために光源を増やす場合、第１及び第２反射部等を大きくしなければならず、装置が大型化する。また各部材の構成が複雑であり、平凸レンズに入射する光の光路にも制約があるので、各部材の配置や形状等を柔軟に変更することが困難である。その結果、必要な輝度や形状に応じて光学系を構築することが難しい。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、装置の大型化を抑えつつ高輝度化を達成し、必要な輝度や形状に応じた構造を容易に実現することが可能な光源ユニット、光源装置、及び画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光源ユニットは、光源部と、非球面反射面と、平面反射部と、支持部とを具備する。
前記光源部は、所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する。
前記非球面反射面は、前記１以上の固体光源からの出射光を反射して集光する。
前記平面反射部は、前記非球面反射面により反射された前記出射光が前記出射光により励起されて前記出射光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体上の所定のポイントに集光するように、前記反射された出射光を前記所定のポイントへ反射する平面反射面を有する。
前記支持部は、前記光源部、前記非球面反射面、及び前記平面反射部を１つのユニットとして支持する。
【０００９】
この光源装置では、１以上の固体光源からの出射光が非球面反射面により集光される。反射された出射光は平面反射面により反射されることで発光体上の所定のポイントに集光される。上記の固定光源部、非球面反射面、及び平面反射部は支持部により１つのユニットとして支持される。これにより、例えば高輝度化のために光源の数が増えた場合でも光源ユニットの大型化を抑えることができる。また必要な光源の数に合わせた設計や、限られたスペースに合わせた形状等を容易に実現することが可能となる。この結果、装置の大型化を抑えつつ高輝度化を達成し、必要な輝度や形状に応じた構造を容易に実現することが可能となる。
【００１０】
前記平面反射部は、前記平面反射面の位置及び角度を調整する調整機構を有してもよい。
これにより出射光が集光する集光ポイントの位置を調整することができる。
【００１１】
前記調整機構は、軸部を有し前記平面反射面を前記軸部と一体的に保持する保持部と、前記軸部を回転可能及び傾動可能に支持する軸支持部とを有してもよい。
これにより軸部の回転方向及び傾動方向において平面反射面の角度を調整可能となる。
【００１２】
前記調整機構は、前記保持部と前記軸支持部とを一体的に移動させる移動機構を有してもよい。
これにより平面反射面の位置を調整することができる。
【００１３】
前記光源部は、前記１以上の固体光源が配置され、前記出射光の出射方向から見た平面形状が多角形状である配置面を有してもよい。
これにより必要な輝度や形状に応じて光源ユニットを構築することができる。
【００１４】
前記配置面は、前記出射光の出射方向から見た平面形状が三角形状であってもよい。
これにより必要な輝度や形状に応じて光源ユニットを構築することができる。
【００１５】
本技術の一形態に係る光源装置は、出射部と、１以上の光源ユニットとを具備する。
前記出射部  は、所定波長域の光により励起されて前記光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体を有し、前記所定波長域の光と前記発光体からの可視光とを含む光を出射可能である。
前記１以上の光源ユニットは、光源部と、非球面反射面と、平面反射部と、支持部とを有する。
前記光源部は、前記所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する。
前記非球面反射面は、前記１以上の固体光源からの出射光を反射して集光する。
前記平面反射部は、前記非球面反射面により反射された前記出射光が前記発光体上の所定のポイントに集光するように、前記反射された出射光を前記所定のポイントへ反射する平面反射面を有する。
前記支持部は、前記光源部、前記非球面反射面、及び前記平面反射部を１つのユニットとして支持する。
【００１６】
前記1以上の光源ユニットは、前記出射部から出射される光の光軸を対称にして配置される複数の光源ユニットであってもよい。
【００１７】
本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源装置と、画像生成システムと、投射システムとを具備する。
前記光源装置は、出射部と、１以上の光源ユニットとを有する。
前記出射部は、所定波長域の光により励起されて前記光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体を有し、前記所定波長域の光と前記発光体からの可視光とを含む光を出射可能である。
前記１以上の光源ユニットは、光源部と、非球面反射面と、平面反射部と、支持部とを有する。
前記光源部は、前記所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する。
前記非球面反射面は、前記１以上の固体光源からの出射光を反射して集光する。
前記平面反射部は、前記非球面反射面により反射された前記出射光が前記発光体上の所定のポイントに集光するように、前記反射された出射光を前記所定のポイントへ反射する平面反射面を有する。
前記支持部は、前記光源部、前記非球面反射面、及び前記平面反射部を１つのユニットとして支持する。
前記画像生成システムは、画像生成素子と、照明光学系とを有する。
前記画像生成素子は、照射された光をもとに画像を生成する。
前記照明光学系は、前記画像生成素子に前記光源装置からの出射光を照射する。
前記投射システムは、前記画像生成素子により生成された画像を投射する。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本技術によれば、装置の大型化を抑えつつ高輝度化を達成し、必要な輝度や形状に応じた構造を容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本技術の第１の実施形態に係る光源装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図１（Ｂ）に示す光源装置を上方から見た平面図である。
【図３】光源装置による光の出射を説明するための概略的な構成図である。
【図４】集光ユニットの構成例を示す斜視図である。
【図５】集光ユニットの構成例を示す斜視図である。
【図６】図５に示す集光ユニットを上方から見た平面図である。
【図７】反射部材の一例を示す模式的な図である。
【図８】反射部材の一例を示す模式的な図である。
【図９】支持部に支持された平面反射部を拡大した拡大図である。
【図１０】平面反射部の構成例を示す図である。
【図１１】支持フレームの下部支持部に形成された軸支持孔を示す図である。
【図１２】軸支持孔に挿入される軸部を示す斜視図である。
【図１３】軸支持孔の貫通孔に軸部の挿入部が挿入された状態を示す図である。
【図１４】挿入部が挿入された状態を示す断面図である。
【図１５】具体的な実施例として挙げる集光ユニットの構成を示す図である。
【図１６】その実施例における集光ユニットの構成を示す図である。
【図１７】その実施例における複数のレーザ光源の数及び配置位置を示す図である。
【図１８】その実施例における集光ユニットに関する各データを示す表である。
【図１９】その実施例における集光ユニットに関する各データを示す表である。
【図２０】図１５に示す集光ユニットを２つ並べた場合の構成例を示す図である。
【図２１】図１５に示す構成例における２つの平面反射部を示す斜視図である。
【図２２】集光ユニットが複数配置される他の構成例を示す模式的な図である。
【図２３】本技術に係る画像表示装置としてのプロジェクタの構成例を示す模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
＜光源装置＞
図１は、本技術の一実施形態に係る光源装置１００の構成例を示す斜視図である。この光源装置１００は、青色波長域のレーザ光、及び、そのレーザ光によって励起される蛍光物質から生じる赤色波長域から緑色波長域の光を合成して白色光を出射するタイプの、プロジェクタ用の光源装置である。
【００２２】
図１（Ａ）に示すように、光源装置１００は、底部に設けられたベース１と、ベース１に固定される側壁部２とを有する。また光源装置１００は、側壁部２に接続される前面部３及び上面部４と、上面部４に接続される蓋部５とを有する。これら側壁部２、前面部３、上面部４及び蓋部５により、光源装置１００の筐体部１０が構成される。
【００２３】
ベース１は、一方向に延びる細長い形状を有する。ベース１の細長く延びる長手方向が光源装置１００の左右方向となり、長手方向に直交する短手方向が前後方向となる。従って短手方向で対向する２つの長手部分の一方が前方側６となり、他方が後方側７となる。また長手方向及び短手方向の両方に直交する方向が、光源装置１００の高さ方向となる。図１に示す例では、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向が、それぞれ左右方向、前後方向及び高さ方向となる。
【００２４】
図１（Ｂ）は、前面部３、上面部４及び蓋部５の図示を省略した図であり、光源装置１００の内部の構成例を示す図である。図１（Ｂ）に示すように、側壁部２には、前方側６の中央に切り欠き９が形成され、また後方側７には開口１１が形成されている。側壁部２の前方側６の切り欠き９には、蛍光体ユニット２０が配置される。蛍光体ユニット２０は、出射面２１が前方側に向くように、切り欠き９を介してベース１に固定される。従って蛍光体ユニット２０から出射される光の光軸Ａは、ベース１の略中央を通ってｙ軸方向に沿って延在する。
【００２５】
蛍光体ユニット２０の後方側７には、２つの集光ユニット３０が配置される。集光ユニット３０は、蛍光体ユニット２０から出射される光の光軸Ａを対称にして配置される。後に詳しく説明するが、各集光ユニット３０は、青色レーザ光Ｂ１を出射可能な複数のレーザ光源３１を有する。図１（Ｂ）に示すように側壁部２の後方側７の開口１１に、複数のレーザ光源３１を有する２つの光源部３２が長手方向に並ぶように配置される。各集光ユニット３０は、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を蛍光体ユニット２０に向けて集光する。
【００２６】
図１（Ａ）に示すように、上面部４は、２つの集光ユニット３０の上方に配置される。上面部４は、側壁部２及び２つの集光ユニット３０に接続される。前面部３は、蛍光体ユニット２０の上方に配置され、蛍光体ユニット２０、上面部４及びベース１に接続される。蓋部５は、２つの集光ユニット３０の中間部分を覆うように配置され、上面部４と接続される。
【００２７】
部材同士を固定及び接続する方法は限定されない。例えば所定の係合部を介して部材同士が係合され、ネジ留め等により部材同士が固定及び接続される。
【００２８】
図２は、図１（Ｂ）に示す光源装置１００を上方から見た平面図である。図２では、集光ユニット３０を１つのユニットとして支持する支持部３３の図示が省略されている。図３は、光源装置１００による光の出射を説明するための概略的な構成図である。
【００２９】
集光ユニット３０は、複数のレーザ光源３１を含む光源部３２と、複数のレーザ光源３１からの出射光である青色レーザ光Ｂ１を所定のポイント８に集光する集光光学系と、光源部３２及び集光光学系３４を１つのユニットとして支持する支持部３３とを有する。
【００３０】
複数のレーザ光源３１は、例えば、４００ｎｍ−５００ｎｍの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する青色レーザ光Ｂ１を発振可能な青色レーザ光源である。複数のレーザ光源３１は、所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源に相当する。固体光源として、ＬＥＤ等の他の光源が用いられてもよい。また所定波長域の光も、青色レーザ光Ｂ１に限定されない。
【００３１】
集光光学系３４は、非球面反射面３５と、平面反射部３６とを有する。非球面反射面３５は、複数のレーザ光源３１からの出射光を反射して集光する。平面反射部３６は、非球面反射面３５により反射された出射光が所定のポイント８に集光するように、その反射された出射光を所定のポイント８へ反射する平面反射面３７を含む。平面反射部３６は、蛍光体ユニット２０が有する蛍光体２２上の所定のポイント８に出射光である青色レーザ光Ｂ１を集光する。
【００３２】
上記した支持部３３は、光源部３２、非球面反射面３５、及び平面反射部３６を１つのユニットとして支持することになる。集光ユニット３０は、本実施形態において光源ユニットに相当する。集光ユニット３０については、後に詳しく説明する。
【００３３】
蛍光体ユニット２０の内部には、図３に示す蛍光体ホイール２３が設けられる。蛍光体ホイール２３は、青色レーザ光Ｂ１を透過させる円盤形状の基板２４と、その基板２４の配置面２８上に設けられた蛍光体層２２とを有している。基板２４の中心には、蛍光体ホイール２３を駆動するモータ２５が接続され、蛍光体ホイール２３は、基板２４の中心を通る法線に回転軸２６を有し、回転軸２６を中心として回転可能に設けられている。
【００３４】
蛍光体ホイール２３の回転軸２６は、その延在方向が蛍光体ユニット２０の略中央を通る光軸Ａと同じ方向となるように設けられる。また回転軸２６は、蛍光体層２２の所定のポイント８が蛍光体ユニット２０の略中央（光軸Ａ上）に位置するように、光軸Ａとは異なる位置に配置される。図２に示すように、集光ユニット３０は、蛍光体ユニット２０の略中央に配置された所定のポイント８に青色レーザ光Ｂ１を集光する。
【００３５】
図３に示すように、蛍光体ホイール２３は、基板２４の２つの主面のうち、蛍光体層２２が設けられていない側の主面２７を集光ユニット３０側に向けるようにして配置されている。また、蛍光体ホイール２３は、集光ユニット３０により集光される青色レーザ光Ｂ１の焦点位置が蛍光体層２２上の所定のポイントに一致するように配置されている。
【００３６】
蛍光体層２２は、複数のレーザ光源３１からの光に励起されてその光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体に相当する。本実施形態では、蛍光体層２２は、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色レーザ光Ｂ１によって励起されて蛍光を発する蛍光物質を含んでいる。そして蛍光体層２２は、複数のレーザ光源３１が出射する青色レーザ光Ｂ１の一部を、赤色波長域か緑色波長域までを含む波長域の光（すなわち黄色光）に変換して出射する。
【００３７】
蛍光体層２２に含まれる蛍光物質としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体が用いられる。なお、蛍光物質の種類、励起される光の波長域、及び励起により発生される可視光の波長域は限定されない。
【００３８】
また、蛍光体層２２は、励起光の一部を吸収する一方、励起光の一部を透過させることにより、複数のレーザ光源３１から出射された青色レーザ光Ｂ１も出射することができる。これにより、蛍光体層２２から出射される光は、青色の励起光と黄色の蛍光との混色による白色光となる。このように励起光の一部を透過させるため、蛍光体層２２は、例えば光透過性を有する粒子状の物質であるフィラー粒子を含んでいてもよい。
【００３９】
モータ２５によって基板２４が回転することにより、レーザ光源３１は、蛍光体層２２上の照射位置を相対的に移動させながら、蛍光体層２２に励起光を照射する。これにより蛍光体ユニット２０により、蛍光体層２２を透過した青色レーザ光Ｂ２と、蛍光体層２２からの可視光である緑色光Ｇ２及び赤色光Ｒ２を含む光が出射光として出射される。蛍光体ホイール２３が回転することで、蛍光体層２２上の同一の位置に長時間励起光が照射されることによる劣化を避けることができる。
【００４０】
蛍光体ユニット２０は、本実施形態において出射部に相当する。なお蛍光体ユニット２０の構成は限定されず、例えば蛍光体ホイール２３が用いられなくてもよい。例えば他の保持部により蛍光体層２２が保持されて、そこに集光ユニット３０からの青色レーザ光が集光されてもよい。
【００４１】
図４及び図５は、集光ユニット３０の構成例を示す斜視図である。図５では、支持部３３の図示が省略されている。図６は、図５に示す集光ユニット３０を上方から見た平面図である。
【００４２】
上記したように集光ユニット３０は、光源部３２、非球面反射面３５、平面反射部３６、及びこれらを１つのユニットとして支持する支持部３３を有する。これらを１つのユニットとして一体的に支持可能であるのならば、支持部３３の形状や大きさは限定されない。典型的には、青色レーザ光Ｂ１が外部に漏れないように、筐体状を有する支持部３３が用いられる。これにより青色レーザ光Ｂ１の利用効率が向上する。
【００４３】
図５に示すように、本実施形態では、光源部３２として２８個のレーザ光源３１を有するレーザ光源アレイが用いられる。光源部３２は、開口３８が形成された板状のフレーム３９を有し、フレーム３９の裏面４０（後方側７の面）に、複数のレーザ光源３１が実装された実装基板４１が配置される。複数のレーザ光源３１は、フレーム３９の開口３８を介して、前方側６に向けて青色レーザ光Ｂ１を出射する。レーザ光源３１は、光源装置１００の左右方向（ｘ軸方向）に４つ、高さ方向（ｚ軸方向）に７つ並ぶように配置される。
【００４４】
フレーム３９の前面４２（前方側６の面）には、複数のレーザ光源３１の位置に応じて２８個のコリメータレンズ４３が配置される。コリメータレンズ４３は、回転対称非球面レンズであり、各レーザ光源３１から出射される青色レーザ光Ｂ１を略平行光束にする。本実施形態では、直線状に並ぶ４つのコリメータレンズ４３が一体的に形成されたレンズユニット４４が用いられる。このレンズユニット４４が高さ方向に沿って７つ配列される。レンズユニット４４は、フレーム３９に固定された固定部材４５により保持される。なお図面上においてコリメータレンズ４３をレーザ光源３１として説明を行う場合がある。
【００４５】
光源部３２の構成は限定されず、上記のフレーム３９が用いられなくてもよい。レーザ光源３１の数や配列、コリメータレンズ４３の構成等も限定されない。例えばレンズユニット４４が用いられず、レーザ光源３１ごとにコリメータレンズが配置されてもよい。あるいは複数のレーザ光源３１からの光束が、１つのコリメータレンズによりまとめて略平行光束にされてもよい。なお、図面上では複数のレーザ光源３１（コリメータレンズ４３）から出射される青色レーザ光Ｂ１の一部の光束が図示されている。
【００４６】
複数のレーザ光源３１の前方側６には、非球面反射面３５を有する反射部材４８が配置される。反射部材４８は、非球面反射面３５が複数のレーザ光源３１と対向するように配置される。非球面反射面３５は、複数のレーザ光源３１が配置される配置面４２の平面方向（ｘｚ面方向）に対して斜めに配置される。これにより青色レーザ光Ｂ１は、平面反射部３６に向けて反される。反射部材４８としては、例えば反射ミラーが用いられる。
【００４７】
非球面反射面３５は、典型的には鏡面状の凹面反射面であり、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を反射して集光可能なように形状が設計される。反射部材４８の材料は限定されず、例えば金属材料やガラス等が用いられる。
【００４８】
図７及び図８は、反射部材４８の一例を示す模式的な図である。反射部材４８が有する非球面反射面３５は、回転対称非球面であってもよいし、回転対称軸を有さない自由曲面であってもよい。複数のレーザ光源３１の位置、光を反射する方向及び集光の位置、非球面反射面３５に入射するレーザ光Ｂ１の光束の大きさや入射角度等をもとに、非球面反射面３５の形状は適宜設定される。
【００４９】
図８は、反射部材４８を非球面反射面３５の反対側の背面５０側から見た図である。また図８には、反射部材４８を互いに略直交する方向での断面図が図示されている。図８に示すように、反射部材４８は、背面５０側から見ると略矩形状の外形を有している（以下背面５０側から見た外形を単に外形と記載する）。また反射部材４８は、非球面反射面３５の形状に沿った断面形状を有している。
【００５０】
例えばコリメータレンズ４３により略平行光束にされた青色レーザ光Ｂ１の照射領域の大きさに合わせて、反射部材４８の外形形状は適宜変更することができる。例えば図８に示すように略矩形状の反射部材４８が用いられてもよいし、三角形状やその他多角形状の反射部材４８等が用いられてもよい。これにより、複数のレーザ光源３１らの光を集光するために集光レンズが用いられる場合よりも、反射部材４８の外形を適宜調整して小さくすることが可能となる。
【００５１】
例えば図８に示す反射部材４８の非球面反射面３５の全体にわたって青色レーザ光Ｂ１が照射されるとする。この場合、集光レンズを用いて当該青色レーザ光Ｂ１を集光させようとすると、少なくとも反射部材４８の外形を含むような大きさのレンズ（破線の円Ｇ参照）が必要となる。また反射部材４８の厚み（断面図参照）も、集光レンズが用いられる場合よりも小さくすることができる。この結果、集光光学系３４をコンパクトにすることが可能となり、光源装置１００の大型化を抑えることが可能となる。また一般的にレンズを用いた屈折系よりも、放物面形状を持つ反射面の方が、小型の集光光学系に向いていることは望遠鏡の光学系からも明らかである。
【００５２】
図６に示すように、反射部材４８は支持部材４９により支持される。図４に示すように支持部材４９は、支持部３３にネジ留めにより固定される。これにより反射部材４８は支持部３３により支持される。
【００５３】
図９は、支持部３３に支持された平面反射部３６を拡大した拡大図である。図１０は、平面反射部３６の構成例を示す図である。
【００５４】
平面反射部３６は、平面反射面３７を有する平面反射部材５２を含む。平面反射面３７は、非球面反射面３５により反射された青色レーザ光Ｂ１を蛍光体層２２上の所定のポイント８へ反射する。平面反射面３７は、典型的には鏡面である。平面反射部材５２としては、例えば反射ミラーが用いられる。平面反射部材５２の材料は限定されず、例えば金属材料やガラス等が用いられる。
【００５５】
また平面反射部３６は、平面反射部材５２を保持する部材保持部５４と、部材保持部５４の下部を回転可能及び傾動可能に支持する支持フレーム５５と、部材保持部５４の上部側で部材保持部５４及び支持フレーム５５を連結する連結部５６とを有する。本実施形態では、部材保持部５４（保持部に相当）、支持フレーム５５（軸支持部に相当）、及び連結部５６により平面反射面３７の位置及び角度を調整する調整機構５７が構成される。
【００５６】
図９及び図１０に示すように、部材保持部５４は板状でなり、一方の面のほぼ全体領域に凹部５８が形成されている。その凹部５８に板状の平面反射部材５２が嵌めこまれる。部材保持部５４は、高さ方向（ｚ軸方向）に沿って立設される。凹部５８が形成された面の法線方向、すなわち平面反射面３７の法線方向は、ｚ軸に直交する方向となる。
【００５７】
部材保持部５４の端部には、ｚ軸方向に延在する軸部６０が形成されている。軸部６０は、部材保持部５４と一体的に形成されており、例えば軸部６０が回転すると部材保持部５４も回転する。従って部材保持部５４に保持された平面反射部材５２も軸部６０と一体的に動く。すなわち部材保持部５４は、平面反射面３７を軸部６０と一体的に保持している。
【００５８】
図９及び図１０に示すように、軸部６０は、部材保持部５４の上下に直線状に並ぶようにそれぞれ形成される。部材保持部５４の上下には後に説明する取付部６１が形成され、その取付部６１に軸部６０が形成される。上下に形成される取付部６１同士、及び軸部６０同士は互いに同様の形状を有する。
【００５９】
２つの軸部６０のうち一方の軸部６０が支持フレーム５５に形成された軸支持孔６３に挿入される。他方の軸部６０は、平面反射面３７の角度を調整する際に操作される操作部６４として用いられる。操作部６４側の取付部６１に連結部５６が取り付けられる。例えば平面反射面３７の配置位置や集光ユニット３０の設計等をもとに、軸支持孔６３に挿入される軸部６０が適宜選択される。
【００６０】
部材保持部５４が形成される際には、その上下となる部分に同じ形状を有する軸部６０がそれぞれ形成される。すなわち軸部６０と操作部６４とを区別することなく同じ形状で形成すればよいので、部材保持部５４の製造コストを下げることができる。また軸支持孔６３に挿入される軸部６０を選択することが可能なので、部材保持部５４の取付に関する自由度を向上させることができる。
【００６１】
支持フレーム５５は、下部支持部６５と、上部支持部６６と、これらを連結する連結フレーム６７とを有する。下部支持部６５及び上部支持部６６は、ｚ軸方向において、部材保持部５４の下部及び上部と略等しい位置に、互いに対向するように配置される。連結フレーム６７はｚ軸方向に沿って延在して、下部支持部６５及び上部支持部６６を連結する。
【００６２】
下部支持部６５には、部材保持部５４の軸部６０を支持する軸支持孔６３が形成されている。軸支持孔６３に軸部６０が挿入されることで、部材保持部５４が回転可能及び傾動可能に支持される。以下、軸支持孔６３及び軸部６０の形状について詳しく説明する。
【００６３】
図１１は、支持フレーム５５の下部支持部６５に形成された軸支持孔６３を示す図である。図１１（Ａ）は下部支持部６５の斜視図であり、図１１（Ｂ）は軸支持孔６３を上方から見た平面図である。
【００６４】
図１１に示すように、軸支持孔６３は、下部支持部６５のｘ軸方向における端部に形成される。軸支持孔６３は、略球面形状に形成された凹部６８（球座）と、凹部６８の底部に形成された長円形状の貫通孔６９からなる。凹部６８は略半球形状に形成されている。また長円形状の貫通孔６９は、その長軸ｌが光源装置１００の前後方向であるｙ軸方向と一致するように形成される。短軸ｓは、光源装置１００の左右方向であるｘ軸方向と一致する。
【００６５】
図１２は、軸支持孔６３に挿入される軸部６０を示す斜視図である。軸部６０は、断面形状が円形状の挿入部７０、及び挿入部７０の上部に形成される球形部７１からなる。挿入部７０の断面の直径の大きさは、軸支持孔６３の貫通孔６９の短軸ｓの大きさに略等しい。球形部７１の形状は、軸支持孔６３の凹部６８に対応した略半球形状である。挿入部７０は、貫通孔６９に回転可能に挿入される。その際、球形部７１が軸支持孔６３の凹部６８に移動可能に支持される。
【００６６】
図１３は、軸支持孔６３の貫通孔６９に軸部６０の挿入部７０が挿入された状態を示す図である。図１３は、その状態を下部支持部６５の下方から見た図である。図１４は、挿入部７０が挿入された状態を示す断面図である。図１４（Ａ）は図１３のＡ−Ａ線断面図であり、図１４（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【００６７】
図１３において、貫通孔６９内の円形状の部分が挿入部７０である。この挿入部７０と、貫通孔６９との隙間に見えている部分が、凹部６８に載置されている軸部６０の球形部７１である。すなわち図１３の隙間７２は、図１４（Ｂ）の隙間７２に相当する。
【００６８】
図１４（Ａ）に示すように、貫通孔６９の短軸方向（ｘ軸方向）では、軸部６０の挿入部７０と貫通孔６９との間に隙間がない。従ってｘ軸方向に沿って軸部６０を傾動させることは出来ない。すなわち図１４（Ａ）に示す矢印Ｍ方向で球形部７１を凹部６８に対して回転させることはできない。
【００６９】
一方、図１４（Ｂ）に示すように、貫通孔６９の長軸方向（ｙ軸方向）では、軸部６０の挿入部７０と貫通孔６９との間に隙間７２がある。従って、軸部６０と貫通孔６９とが当接するまでの範囲において、ｙ軸方向に沿って軸部６０を傾動させることが可能である。すなわち図１４（Ｂ）に示す矢印Ｎ方向で球形部７１を凹部６８に対して回転させることができる。
【００７０】
このように本実施形態では、下部支持部６５に球形状の凹部６８及び長円状の貫通孔６９を有する軸支持孔６３が形成される。そして軸部６０に、貫通孔６９に挿入される挿入部７０と、凹部６８に支持される球形部７１が形成される。これにより、下部支持部６５が軸部６０を回転可能及び傾動可能に支持することが可能となる。
【００７１】
すなわち本実施形態では、図９に示すように、軸部６０（軸Ｂ）を回転軸とした回転駆動系と、軸支持孔６３を基準とした軸Ｃを回転軸とした回転駆動系（傾動駆動系）の２軸駆動機構が実現される。これにより軸部６０の回転方向及び傾動方向において平面反射面３７の角度を調整することが可能となる。なお傾動方向は貫通孔６９の長軸ｌの方向であるｙ軸方向であるが、以下で説明する連結部５６に沿った傾動方向は、軸Ｃを回転軸とした回転方向になる。
【００７２】
なお図１１等に示すように、下部支持部６５のもう一方の端部にも、軸支持孔６３が形成されている。このように複数の軸支持孔６３が形成され、平面反射面３７の配置位置等をもとに、軸部６０が挿入される軸支持孔６３が適宜選択されてもよい。これにより集光ユニット３０の設計の自由度を向上させることができる。
【００７３】
貫通孔５９の長軸ｌの長さは、軸部６０を傾動させる角度に応じて設定されればよい。長軸ｌの長さを大きくすれば傾動可能な角度も大きくなる。長軸ｌの長さが小さいと傾動可能な角度は小さくなる。本実施形態では、長軸ｌがｙ軸方向と一致するように設定された。これによりｙ軸方向に軸部６０を傾動することが可能となった。しかしながら傾動方向をｙ軸方向とする場合に限定されず、長軸ｌの方向は適宜設定されてよい。これにより傾動可能な方向も適宜設定可能となる。
【００７４】
なお、軸部６０を回転可能及び傾動可能に支持するための構成は、上記のものに限定されず任意の構成が採用されてよい。また下部支持部６５を有する支持フレーム５５や軸部６０を有する部材保持部５４の材質等も限定されず、例えば金属やプラスチック等が適宜用いられてよい。
【００７５】
図９に示すように、支持フレーム５５は、フレーム支持部７４により支持される。フレーム支持部７４は、平面反射部３６等を１つのユニットとして支持する支持部３３に含まれる。本実施形態では、支持フレーム５５は、フレーム支持部７４に対して、光源装置１００の前後方向（ｙ軸方向）において移動可能に支持される。支持フレーム５５がｙ軸方向に移動すると、部材保持部５４と支持フレーム５５とが一体的に移動する。これにより平面反射面３７の位置が調整される。
【００７６】
支持フレーム５５を移動可能とするための移動機構の構成は限定されない。例えば支持フレーム５５をガイドするガイド部等が、フレーム支持部７４の上下に形成される。また移動方向に弾性力を発揮するバネ部材等が適宜用いられて移動機構が構成されてもよい。その他、任意の構成が採用されてよい。移動機構により、軸Ｄを駆動軸とする直線駆動機構が実現される。
【００７７】
図９及び図１０参照して連結部５６について説明する。上記したように連結部５６は、部材保持部５４の上部に形成された取付部６１に取り付けられる。取付部６１の上部には操作部６４（軸部６０）と、これに隣接する位置に突起部７５が形成されている。
【００７８】
図９等に示すように、連結部５６は、長方形の板部材の一方の端部が略９０度折り曲げられたＬ字形状を有する部材である。連結部５６は、平面部７６と、平面部７６に対して略９０度折り曲げられた先端部７７とを有する。連結部５６は、平面部７６が取付部６１及び支持フレーム５５の上部支持部６６上に位置するように配置される。また連結部５６は、先端部７７が取付部６１の前面７８側に位置するように配置される。
【００７９】
平面部７６の略中央には、平面部７６の長手方向に沿って開口８０が形成されている。この開口８０には、取付部６１に形成された突起部７５が、開口８０内を移動可能なように挿入される。平面部７６の先端部７７の反対側の端部にも、長手方向に沿って開口８１が形成されている。この開口８１には、ワッシャ８２を介してネジ８３が装着される。このネジ８３を介して連結部５６と支持フレーム５５の上部支持部６６とが接続される。
【００８０】
平面反射面３７の位置及び角度の調整は、ネジ８３が仮留めの状態で行われる。操作部６４が回転されることで、軸部６０を中心とした平面反射面３７の角度が調整される。これにより、左右方向での集光ポイント８の位置を調整することができる。また操作部６４を前後方向に移動させて軸部６０を傾動させることで、平面反射面３７の傾きを調整することができる。これにより、高さ方向での集光ポイント８の位置を調整することができる。また支持フレーム５５の前後方向における位置を調整することで、集光ポイント８のフォーカス位置を調整することができる。
【００８１】
これらの調整にともない連結部５６は移動する。例えば平面部７６に形成された開口８０に対する突起部７５の相対的な位置が変化する。また開口８１に対するネジ８３の相対的な位置が変化する（図９の連結部５６の動き参照）。さらにネジ８３を中心とした回転方向においても連結部５６は移動する。それぞれの移動量は、調整の仕方によって変わる。
【００８２】
調整が終了すると、ネジ８３が締められて連結部５６及び上部支持部６６がフレーム支持部７４に固定される。また図１０に示すように、連結部５６の先端部７７と取付部６１の背面とを挟み込むように固定部材８４が設けられる。これにより部材保持部５４が所定の位置及び角度にて固定される。この結果、平面反射面３７が所定の位置及び角度で固定される。なお、部材保持部５４を固定する方法は限定されない。
【００８３】
ここで本実施形態に係る集光ユニットの具体的な実施例を挙げる。この実施例についての以下の説明では、上記とは異なる方向に設定されたｘｙｚ座標が用いられている。
【００８４】
図１５及び図１６は、本実施例に係る集光ユニット２３０の構成を示す図である。図１６は、集光ユニット２３０を複数のレーザ光源２３１の背面側から斜めに見た図である。
【００８５】
図１５及び図１６に示すように、複数のレーザ光源２３１からの光束が、各レーザ光源２３１に設けられたコリメータレンズ２４３により略平行光束にされる。略平行光束にされた青色レーザ光Ｂ１は、反射部材２４８の非球面反射面２３５により反射されて集光される。非球面反射面２３５により反射された青色レーザ光Ｂ１は、平面反射面２３７により反射されて蛍光体層２２２上の所定の集光ポイント２０８に集光される。
【００８６】
図１７は、複数のレーザ光源２３１の数及び配置位置を示す図である。図１７に示すｘｙｚ座標は、図１５に示すｘｙｚ座標と対応する座標である。図１７に示すように、本実施形態では、複数のレーザ光源２３１として、ｘ軸方向に沿って４つ並び、ｙ軸方向に沿って７つ並ぶ合計２８個のレーザ光源アレイが用いられる。なおレーザ光源２３１の数は限定されない。
【００８７】
ｘ軸方向及びｙ軸方向におけるレーザ光源２３１の間隔は、ともに１１ｍｍである。コリメータレンズ２４３から射出する略平行光束のレーザ光Ｂ１の光束径は６ｍｍである。従って、ｘ軸方向で３９ｍｍ、ｙ軸方向で７２ｍｍの範囲において、略平行光束の青色レーザ光Ｂ１が非球面反射面２３５に向けて照射される。
【００８８】
図１８及び図１９は、集光ユニット２３０に関する各データを示す表である。表中の第１の光学系とは、複数のレーザ光源２３１からの出射される青色レーザ光Ｂ１の光束を略平行にする光学系のことである（図１５の符号２１１）。従って複数のコリメータレンズ２４３を含む光学系が第１の光学系２１１に相当する。第２の光学系は、第１の光学系２１１により略平行光束にされた複数のレーザ光源２３１からの青色レーザ光Ｂ１を所定のポイント２０８に集光するための光学系である（図１５の符号２１２）。従って非球面反射面２３５及び平面反射面２３７を含む光学系が第２の光学系２１２に相当する。
【００８９】
表中の物体側ＮＡは、各レーザ光源２３１からの青色レーザ光Ｂ１に対するコリメータレンズ２４３の開口数である。第１の光学系２１１の焦点距離ｆ１は、コリメータレンズ２４３の焦点距離である（単位はｍｍ）。第２の光学系２１２の焦点距離ｆ２は、非球面反射面２３５及び平面反射面２３７を含む光学系の焦点距離である（単位はｍｍ）。しかしながら平面反射面２３７の焦点距離は無限大（ｉｎｆｉｎｉｔｙ）であるので、焦点距離ｆ２は非球面反射面２３５の焦点距離となる。
【００９０】
第１の光学系２１１の第１の光学面は、アレイ開始面に相当し、２８個のレーザ光源２３１の出射面に相当する。面Ｓ１は、レーザ光源２３１を覆うカバーガラス２０５の光源側の面である（図１５参照）。面Ｓ２は、カバーガラス２０５の反対側の面、すなわちレーザ光Ｂ１が出射する側の面である。面Ｓ３は、コリメータレンズ２４３のレーザ光源２３１側の平面である。面Ｓ４は、コリメータレンズ２４３の非球面であり、この面がアレイ最終面となる。この面Ｓ４までは、第１の光学系２１１に含まれる面である。
【００９１】
面Ｓ５からは第２の光学系２１２に含まれる。面Ｓ５は、反射部材２４８の非球面反射面２３５である。面Ｓ６は、平面反射部材２５２の平面反射面２３７である。この面Ｓ６は、図１５のｘ軸及びｙ軸からなるｘｙ平面に対して偏心した偏心面として設定される。面Ｓ７は、蛍光体層２２２が配置される配置面２２８の反対側の面２２７である。第２の光学系２１２の第２の光源面は、蛍光体層２２２の青色レーザ光Ｂ１が入射する側の面である。
【００９２】
図１８の表では、各面の曲率半径（ｍｍ）、面間の間隔（ｍｍ）、及び波長が４４５ｎｍの青色レーザ光に対する屈折率ｎが記載されている。曲率半径及び間隔は、図１５に示すｚ軸を基準として正負の符号を付けて記載されている。なお曲率半径が無限大（ｉｎｆｉｎｉｔｙ）であるとはその面が平面であることを意味する。屈折率ｎは、カバーガラス２０５、コリメータレンズ２４３、及び配置面２２８を有する基板について記載されている。
【００９３】
図１９には、面Ｓ４及び面Ｓ５の非球面のデータと、面Ｓ６及び面Ｓ７の偏心設定のデータとが記載されている。本実施形態では、以下の式にて非球面が表わされる。なお式中のｃは曲率、Ｋはコーニック定数、Ａｉは補正係数である。
【００９４】
【数１】
2014085623.tif 000003
【００９５】
コリメータレンズ２４３の非球面である面Ｓ４は、図１９に示すコーニック定数Ｋと、補正係数Ａｉとを上記の式に代入することで表わされる。また曲率ｃは、図１８の曲率半径から求められる。非球面反射面であるＳ５は、コーニック定数Ｋが−１である放物面となっている。偏心面である面Ｓ６は、図１５に示すｘｙ平面に対してｙ軸時計回り方向に４０°偏心されている。面Ｓ７は回転されずｘｙ平面と平行に配置され、ｘ軸方向に１４．９７ｍｍシフトされている。
【００９６】
例えばこの実施例にて示した複数のレーザ光源２３１、非球面反射面２３５、及び平面反射面２３７を支持部により１つのユニットとして支持することにより、本技術に係る集光ユニット２３０を実現することができる。なお、この実施例で例示した各部の具体的形状や数値は、本技術を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定されるわけではない。
【００９７】
図２０は、図１５に示す集光ユニット２３０を２つ並べた場合の構成例を示す図である。これは図２に示す構成に対応するものである。２つの集光ユニット２３０は、蛍光体層２２２を通る軸Ａを対称にした２つの位置にそれぞれ配置されている。軸Ａは、蛍光体ユニット２２０から出射される光の光軸に相当する。このような構成により、レーザ光源２３１の数が倍の５６個となり、蛍光体層２２２から出射される白色光の高輝度化を図ることができる。
【００９８】
図２１に示すように、各集光ユニット２３０が有する平面反射部２３６も、軸Ａを対称にして２つ配置される。上記したように平面反射面２３７の位置及び角度が適宜設定されて、２つの集光ユニット２３０からの青色レーザ光Ｂ１が蛍光体層２２２に集光される。２つの平面反射部２３６が軸Ａを対称にして配置されるので、２つの平面反射面２３７の調整も互いに略同様となる。従って容易に調整を行うことができる。
【００９９】
なお２つの集光ユニット２３０からの青色レーザ光Ｂ１が、１つの集光ポイント２０８に集光されてもよい。一方、それぞれの集光ポイント２０８が蛍光体層２２２上の異なる位置に設定されてもよい。これにより蛍光体層２２２の劣化を抑えることなできる。
【０１００】
例えば蛍光体ホイールの回転軸からの距離が互いに異なる位置に２つの集光ポイント２０８が設定される。これにより蛍光体ホイールが回転するときに、回転軸を中心とした２つの円周上にて青色レーザ光Ｂ１がそれぞれ集光することになる。これにより、蛍光体の飽和や燃焼等を防止することが可能となる。この考えは集光ユニットが増えた場合にも適用できる。
【０１０１】
例えば５６個ものレーザ光源２３１からの光を集光レンズにて集光させようとすると、非常に大きなレンズが必要となる。しかしながら本実施形態では、非球面反射面２３５を用いた集光ユニット２３０が用いられるので、光源装置の大型化を抑えることができる。従って、装置の大型化を抑えながら、高輝度化を図ることが可能となる。
【０１０２】
なお図２０に示す蛍光体ユニット２２０は、蛍光体層２２２からの出射される白色光Ｗ１の光束を略平行光束にすることが可能な、焦点距離が可変である出射光学系２８０を有する。
【０１０３】
出射光学系２８０は、蛍光体層２２２から発光する光束を照明システム５００（図２３参照）に取り込むための光学系である。図２０に示すように、蛍光体層２２２を通る軸Ａが集光ユニット２３０の光軸となる。蛍光体層２２２からは略ランバーシアンで光が発せられ、その発光光束が出射光学系２８０で略平行光束にされた後に、照明システム５００に出射される。
【０１０４】
上記したように出射光学系２８０の焦点距離は可変である。例えば出射光学系２８０を光軸方向に移動させるフォーカス機構が設けられる。これにより発光源から発光する光束を劣化なく効率的に照明システム５００に取り込むことが可能となる。
【０１０５】
本実施形態では、２つのレンズ２８１及び２８２により出射光学系２８０が構成されている。しかしながら出射光学系２８０及びフォーカス機構の構成は限定されない。
【０１０６】
以上、本実施形態に係る光源装置１００では、複数のレーザ光源３１からの青色レーザ光Ｂ１が非球面反射面３５により集光される。反射された青色レーザ光Ｂ１は平面反射面３７により反射されることで蛍光体層２２の所定のポイント８に集光される。複数のレーザ光源３１を有する光源部３２、非球面反射面３５、及び平面反射面３７を有する平面反射部３６は、支持部３３により１つのユニットとして支持される。
【０１０７】
これにより、例えば高輝度化のためにレーザ光源３１の数が増えた場合でも集光ユニット３０の大型化を抑えることができる。すなわちコンパクトなスペースで複数の光源３１からの青色レーザ光Ｂ１を集光させることができる。また必要なレーザ光源３１の数に合わせた設計や、限られたスペースに合わせた形状等を容易に実現することが可能となる。すなわち集光光学系３４に非球面反射面３５及び平面反射面３７が用いられることで、様々な大きさや形状等の集光ユニット３０を構成することができる。この結果、装置の大型化を抑えつつ高輝度化を達成し、必要な輝度や形状に応じた構造を容易に実現することが可能となる。
【０１０８】
例えば中央に空き領域を有するレーザ光源アレイが用いられ、その正面に非球面反射面が配置される。非球面反射面は、レーザ光源からの光を中央の空き領域に向けて反射して集光するように配置される。また非球面反射面の中央には開口が形成されている。
【０１０９】
レーザ光源アレイの中央の領域には平面反射面が配置され、非球面反射面により反射された光は平面反射面により反射される。その反射された光は非球面反射面の開口を通って蛍光体層に集光される。例えばこのような構成が採用されてもよい。この場合、集光ユニットの光軸方向の大きさや、正面から見た大きさを小さくすることができる。
【０１１０】
このように高輝度かつ小型であり形状の自由度も高い集光ユニットを実現することができるので、その集光ユニットを複数配置することも容易となる。すなわちマルチユニットに対応することが可能となる。また種々の構成を有する集光ユニットを、適宜組み合わせて様々な仕様に対応することが可能となる。また集光光学系にレンズでなく非球面反射面を用いるので、スペースや光路の制約も少なく各部材の配置や形状等を柔軟に変更することができる。また光を１点に集光させる光学系であるので、平面反射面に入射する光の入射角度等に制限がなく、様々な構成を適宜実現することができる。また使用できるレーザ光源の数や輝度に関する自由度も高い。
【０１１１】
図２２は、集光ユニットが複数配置される他の構成例を示す模式的な図である。例えば図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光軸Ａを対称にして、４つの集光ユニット３３０（４３０）が配置されてもよい。各集光ユニット３３０（４３０）において、光軸Ａ上の集光ポイントに光が集光するように適宜調整が行われる。配置される集光ユニットの数は限定されず、より多くの集光ユニットが配置されてもよい。
【０１１２】
図２２（Ａ）では、複数のレーザ光源が配置される配置面として、その平面形状が矩形状であるものが用いられる。配置面の平面形状とは、複数のレーザ光源からの出射光の出射方向からみた平面形状である。例えば図５に示す光源部３２では、板状のフレーム３９の平面形状が配置面の平面形状に相当する。図２２に示すように、集光ユニット３３０の出射方向から見た外形も、配置面の形状に合わせて矩形状に形成されている。
【０１１３】
図２２（Ｂ）では、複数のレーザ光源が配置される配置面として、その平面形状が三角形状であるものが用いられている。従って、集光ユニット４３０の外形も三角形状に形成することが可能となっている。集光光学系として非球面反射面が用いられるので、光源の数や配置等の自由度が高い。光源からの光束に応じて非球面反射面の形状や大きさ等を適宜設計することが可能だからである。その結果、図２２（Ｂ）に示すような三角形状の配置面に複数の光源が配置された光源を用いることができる。そして光軸方向から見た外形が三角形状である集光ユニットを実現することができる。
【０１１４】
このように集光ユニットの形状を自由に設定できるので、集光ユニットの形状をマルチユニットに適したような形状にすることも容易となり、限られたスペースに複数の集光ユニットを配置することも可能となる。この結果、光源装置の小型化を図ることができる。
【０１１５】
また、光軸Ａを中心に対称的に複数の集光ユニットを配置することで、集光ユニットの数や、種々の形状を有する集光ユニットの組み合わせに関して自由度を持たせることができる。その結果、様々な仕様に対応することが可能となる。なお、配置面の平面形状は、矩形や三角形状に限定されず、多角形状や円形状等であってもよい。必要な集光ユニットの形状に合わせて配置面の形状も適宜設定すればよい。
【０１１６】
＜画像表示装置＞
本実施形態に係る画像表示装置について説明する。ここでは、上記の実施形態で説明した光源装置を搭載可能なプロジェクタを例に挙げて説明する。図２５は、そのプロジェクタの構成例を示す模式的な図である。
【０１１７】
プロジェクタ８００は、本技術に係る光源装置１００と、照明システム５００と、投射システム７００とを有する。照明システム５００は、照射された光をもとに画像を生成する画像生成素子５１０と、画像生成素子５１０に光源装置１００からの出射光を照射する照明光学系５２０とを有する。投射システム７００は、画像生成素子５１０により生成された画像を投射する。
【０１１８】
図２３に示すように、照明システム５００は、インテグレータ素子５３０と、偏光変換素子５４０と、集光レンズ５５０とを有する。インテグレータ素子５３０は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第１のフライアイレンズ５３１、及び、その各マイクロレンズに１つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第２のフライアイレンズ５３２を含んでいる。
【０１１９】
光源装置１００からインテグレータ素子５３０に入射する平行光は、第１のフライアイレンズ５３１のマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第２のフライアイレンズ５３２における対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第２のフライアイレンズ５３２のマイクロレンズのそれぞれが、二次光源として機能し、輝度が揃った複数の平行光を、偏光変換素子５４０に入射光として照射する。
【０１２０】
インテグレータ素子５３０は、全体として、光源装置１００から偏光変換素子５４０に照射される入射光を、均一な輝度分布に整える機能を有する。
【０１２１】
偏光変換素子５４０は、インテグレータ素子５３０等を介して入射する入射光の、偏光状態を揃える機能を有する。この偏光変換素子５４０は、例えば光源装置１００の出射側に配置された集光レンズ５５０等を介して、青色レーザ光Ｂ３、緑色光Ｇ３及び赤色光Ｒ３を含む出射光を出射する。
【０１２２】
照明光学系５２０は、ダイクロイックミラー５６０及び５７０、ミラー５８０、５９０及び６００、リレーレンズ６１０及び６２０、フィールドレンズ６３０Ｒ、６３０Ｇ及び６３０Ｂ、画像生成素子としての液晶ライトバルブ５１０Ｒ、５１０Ｇ及び５１０Ｂ、ダイクロイックプリズム６４０を含んでいる。
【０１２３】
ダイクロイックミラー５６０及び５７０は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。図２３を参照して、例えば、ダイクロイックミラー５６０が、赤色光Ｒ３を選択的に反射する。ダイクロイックミラー５７０は、ダイクロイックミラー５６０を透過した緑色光Ｇ３及び青色光Ｂ３のうち、緑色光Ｇ３を選択的に反射する。残る青色光Ｂ３が、ダイクロイックミラー５７０を透過する。これにより、光源装置１００から出射された光が、異なる色の複数の色光に分離される。
【０１２４】
分離された赤色光Ｒ３は、ミラー５８０により反射され、フィールドレンズ６３０Ｒを通ることによって平行化された後、赤色光の変調用の液晶ライトバルブ５１０Ｒに入射する。緑色光Ｇ３は、フィールドレンズ６３０Ｇを通ることによって平行化された後、緑色光の変調用の液晶ライトバルブ５１０Ｇに入射する。青色光Ｂ３は、リレーレンズ６１０を通ってミラー５９０により反射され、さらにリレーレンズ６２０を通ってミラー６００により反射される。ミラー６００により反射された青色光Ｂ３は、フィールドレンズ６３０Ｂを通ることによって平行化された後、青色光の変調用の液晶ライトバルブ５１０Ｂに入射する。
【０１２５】
液晶ライトバルブ５１０Ｒ、５１０Ｇ及び５１０Ｂは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源（例えばＰＣ等）と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ５１０Ｒ、５１０Ｇ及び５１０Ｂは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像及び青色画像を生成する。変調された各色の光（形成された画像）は、ダイクロイックプリズム６４０に入射して合成される。ダイクロイックプリズム６４０は、３つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投射システム７００に向けて出射する。
【０１２６】
投射システム７００は、複数のレンズ７１０等を有し、ダイクロイックプリズム６４０によって合成された光を図示しないスクリーンに照射する。これにより、フルカラーの画像が表示される。
【０１２７】
本技術に係る光源装置１００を備えることにより、プロジェクタ８００の小型化を図ることができる。また光源装置１００の形状等を適宜設定することで、プロジェクタ８００の外形のデザイン性の向上等を図ることも可能となる。
【０１２８】
＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【０１２９】
図２３に示すプロジェクタ８００では、透過型液晶パネルを用いて構成された照明システム５００が記載されている。しかしながら反射型液晶パネルを用いても照明システムを構成することは可能である。画像生成素子として、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が用いられてもよい。さらには、ダイクロイックプリズム６４０に代わり、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）やＲＧＢ各色の映像信号を合成する色合成プリズム、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム等が用いられてもよい。
【０１３０】
また上記では、本技術に係る画像表示装置として、プロジェクタ以外の装置が構成されてもよい。また画像表示装置ではない装置に本技術に係る光源装置が用いられてもよい。
【０１３１】
以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
【０１３２】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）所定波長域の光を出射光として出射可能な１以上の固体光源を有する光源部と、
前記１以上の固体光源からの出射光を反射して集光する非球面反射面と、
前記非球面反射面により反射された前記出射光が前記出射光により励起されて前記出射光の波長よりも長波長域の可視光を発する発光体上の所定のポイントに集光するように、前記反射された出射光を前記所定のポイントへ反射する平面反射面を有する平面反射部と、
前記光源部、前記非球面反射面、及び前記平面反射部を１つのユニットとして支持する支持部と
を具備する光源ユニット。
（２）（１）に記載の光源ユニットであって、
前記平面反射部は、前記平面反射面の位置及び角度を調整する調整機構を有する
光源ユニット。
（３）（２）に記載の光源ユニットであって、
前記調整機構は、軸部を有し前記平面反射面を前記軸部と一体的に保持する保持部と、前記軸部を回転可能及び傾動可能に支持する軸支持部とを有する
光源ユニット。
（４）（３）に記載の光源ユニットであって、
前記調整機構は、前記保持部と前記軸支持部とを一体的に移動させる移動機構を有する
光源ユニット。
（５）（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の光源ユニットであって、
前記光源部は、前記１以上の固体光源が配置され、前記出射光の出射方向から見た平面形状が多角形状である配置面を有する
光源ユニット。
（６）（５）に記載の光源ユニットであって、
前記配置面は、前記出射光の出射方向から見た平面形状が三角形状である
光源ユニット。
【符号の説明】
【０１３３】
Ａ…光軸
Ｂ１…青色レーザ光
Ｇ２…緑色光
Ｒ２…赤色光
Ｗ１…白色光
８、２０８…集光ポイント
２０、２２０…蛍光体ユニット
２２、２２２…蛍光体層
３０、２３０、３３０、４３０…集光ユニット
３１、２３１…レーザ光源
３２…光源部
３３…支持部
３５、２３５…非球面反射面
３６、２３６…平面反射部
３７、２３７…平面反射面
５４…部材保持部
５５…支持フレーム
５６…連結部
５７…調整機構
６０…軸部
７４…フレーム支持部
１００…光源装置
５００…照明システム
５１０…画像生成素子
５２０…照明光学系
７００…投射システム
８００…プロジェクタ
【図１】
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【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図１１】
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【図１２】
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