(57)【要約】【課題】４分の１波長板などによる偏光特性を利用せずに、簡素で小型、安価かつ長寿命な光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】光源装置１０は、励起光Ｌｘを出射するＬＤ１と、外周に沿って複数の領域に分割され、かつ、複数の領域は、反射面が存在する領域と蛍光体層６ｐが存在する領域とで構成される蛍光ホイール６と、ＬＤ１から出射される励起光Ｌｘを反射し、かつ、励起光Ｌｘが蛍光ホイール６の蛍光体層６ｐに照射されることにより蛍光体層６ｐから出射される蛍光光Ｌｍを透過する分光特性を有するダイクロイックミラー４とを備え、ＬＤ１から蛍光ホイール６へ入射される励起光Ｌｘの経路と、蛍光ホイール６の反射面により反射される励起光Ｌｘの反射光Ｌｒの経路とが異なり、ダイクロイックミラー４は、ＬＤ１から蛍光ホイール６へ入射される励起光Ｌｘの経路にのみ配置されている。【選択図】図１
2014075221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する励起光源と、
外周に沿って複数の領域に分割され、かつ、前記複数の領域は、反射面が存在する領域と蛍光体層が存在する領域とで構成される蛍光ホイールと、
前記励起光源から出射される前記励起光を反射し、かつ、前記励起光が前記蛍光ホイールの前記蛍光体層に照射されることにより前記蛍光体層から出射される蛍光光を透過する分光特性を有する第１ダイクロイックミラーとを備え、
前記励起光源から前記蛍光ホイールへ入射される前記励起光の経路と、前記蛍光ホイールの前記反射面により反射される前記励起光の反射光の経路とが異なり、
前記第１ダイクロイックミラーは、前記励起光源から前記蛍光ホイールへ入射される前記励起光の経路にのみ配置されている、光源装置。
【請求項２】
反射ミラーをさらに備え、
前記第１ダイクロイックミラーは、前記分光特性に代えて、前記励起光源から出射される前記励起光を透過し、かつ、前記励起光が前記蛍光ホイールの前記蛍光体層に照射されることにより前記蛍光体層から出射される蛍光光を反射する分光特性を有し、
前記反射ミラーは、前記蛍光ホイールの前記反射面により反射される前記励起光の前記反射光の経路にのみ配置されている、請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記励起光源と異なる波長の光を出射する第２の光源と、
前記励起光源から出射される前記励起光と、前記励起光が前記蛍光ホイールの前記蛍光体層に照射されることにより前記蛍光体層から出射される蛍光光とを透過し、かつ、前記第２の光源から出射される光を反射する分光特性を有する第２ダイクロイックミラーとをさらに備え、
前記第１ダイクロイックミラーは、前記分光特性に加えて、前記第２の光源から出射される光を透過する分光特性を有し、
前記第２ダイクロイックミラーは、前記第２の光源から前記蛍光ホイールへ入射される前記第２の光源から出射された光の経路にのみ配置されている、請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１ダイクロイックミラーは、前記分光特性に代えて、前記励起光源から出射される前記励起光を透過し、かつ、前記励起光が前記蛍光ホイールの前記蛍光体層に照射されることにより前記蛍光体層から出射される蛍光光と、前記第２の光源から出射される光とを反射する分光特性を有し、
前記第２ダイクロイックミラーは、前記分光特性に代えて、前記励起光源から出射される前記励起光と、前記励起光が前記蛍光ホイールの前記蛍光体層に照射されることにより前記蛍光体層から出射される蛍光光とを反射し、かつ、前記第２の光源から出射される光を透過する分光特性を有している、請求項３記載の光源装置。
【請求項５】
前記蛍光ホイールの前記反射面の表面に凹凸が設けられている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光が照射されることにより蛍光光を出射する蛍光体を備えた光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、蛍光灯および白熱電球などの従来の光源に比べて長寿命であるため、近年、その発光効率および光束の向上に伴って、様々な照明装置の光源として用いられるようになった。パソコン画像およびビデオ映像をスクリーンに投影するプロジェクタにおいても、高圧水銀ランプに代わり、発光ダイオードおよびレーザダイオードなどの半導体発光素子が用いられはじめている。以下、発光ダイオードをＬＥＤ、レーザダイオードをＬＤと称す。
【０００３】
プロジェクタでは、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）および液晶パネルなどの表示素子に光を照射し、表示素子の各画素で反射または透過された映像光をスクリーンに結像している。表示素子には基本として、ランプの白色光をカラーホイールで時分割した、あるいはダイクロイックミラーで分光した、赤色・緑色・青色の３色の光が照射される。
【０００４】
ＬＥＤおよびＬＤを用いたプロジェクタでは、赤色・緑色・青色の光の全てをＬＥＤおよびＬＤで生成することもできるが、緑色の半導体発光素子は他の赤色および青色の半導体発光素子に比べて発光効率が低い。このため、一般に緑色光は、蛍光体を用いて青色光および紫外光を励起光とした蛍光光で生成される（例えば、特許文献１，２参照）。これと同様に、赤色光も蛍光光で生成される場合がある。
【０００５】
緑色および赤色の蛍光体には数十Ｗの励起光が集光、照射されるため、焼損あるいは温度上昇による効率低下、経年変化を抑えることを目的に、円板上に蛍光体層を形成、回転することで、励起光の照射位置が一点に留まらないようにしている。この円板は蛍光ホイールと呼ばれ、円形の反射板または透明基材上に、蛍光体がシリコーンなどの透明樹脂によって封止されている。この蛍光体層は円板の外周に沿って、扇形あるいは円環形状に形成されている。
【０００６】
特許文献１に記載の装置では、励起光に青色光を用い、この青色光をスクリーンに投射する映像光にも使用するため、蛍光ホイールを複数の領域に分割し、１つの領域で励起光を拡散透過させている。緑色光を発する領域では、蛍光体層の下地を反射板としている。つまり、あたかも蛍光ホイールに対して、青色光を透過し、緑色光を反射するような光路となっている。また、特許文献１に記載の装置では、赤色光は蛍光体で生成されるのではなく、赤色光を発する光源を別途備えている。
【０００７】
特許文献２に記載の装置では、特許文献１の場合と同様に、青色の励起光を映像光に使用しているが、蛍光ホイールの当該領域を反射面としている。つまり、青色の励起光は緑色および赤色の蛍光光と同じ方向に蛍光ホイールで反射されるが、青色の励起光は励起光源に戻らないよう、励起光の偏光特性を利用して、４分の１波長板とダイクロイックミラーにより導光装置（ロッドインテグレータ）へ導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１３３２０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
青色の励起光を映像光に使用するにあたって、蛍光ホイールにより青色の励起光は透過され、緑色の蛍光光は反射される場合、蛍光ホイールを挟んでその前後両方に、励起光を集光するとともに、蛍光光および拡散透過された励起光を平行にコリメートするためのレンズ群が必要になる。さらに励起光と蛍光光の光路を分離するとともに、蛍光光と拡散透過された励起光の光路を合成するために、最低２枚のダイクロイックミラー、その他複数のリレーレンズおよびミラーが必要になり、光源装置の光路は煩雑になってしまう上、光源装置は大型化する。
【００１０】
一方、青色の励起光と、緑色および赤色の蛍光光を同じ方向に反射させる場合は、これらのレンズおよびミラー、ダイクロイックミラーの数を大幅に削減することができ、光源装置は簡素化かつ小型化が可能となる。その代わりに偏光特性を利用するため、光源装置は４分の１波長板を必要とする。ガラス基板上に高分子膜を貼った廉価な４分の１波長板は耐熱温度が低く、励起光である青色光によって黄変するため、４分の１波長板の寿命は短い。水晶など無機の４分の１波長板は、これらの問題は生じないが高価であるため、光源装置の製造コストが増加する。
【００１１】
そこで、本発明は、４分の１波長板などによる偏光特性を利用せずに、簡素で小型、安価かつ長寿命な光源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】
【００１２】
本発明に係る光源装置は、励起光を出射する励起光源と、外周に沿って複数の領域に分割され、かつ、前記複数の領域は、反射面が存在する領域と蛍光体層が存在する領域とで構成される蛍光ホイールと、前記励起光源から出射される前記励起光を反射し、かつ、前記励起光が前記蛍光ホイールの前記蛍光体層に照射されることにより前記蛍光体層から出射される蛍光光を透過する分光特性を有する第１ダイクロイックミラーとを備え、前記励起光源から前記蛍光ホイールへ入射される前記励起光の経路と、前記蛍光ホイールの前記反射面により反射される前記励起光の反射光の経路とが異なり、前記第１ダイクロイックミラーは、前記励起光源から前記蛍光ホイールへ入射される前記励起光の経路にのみ配置されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、励起光源と、蛍光ホイールと、第１ダイクロイックミラーとを備え、励起光源から蛍光ホイールへ入射される励起光の経路と、蛍光ホイールの反射面により反射される励起光の反射光の経路とが異なり、第１ダイクロイックミラーは、励起光源から蛍光ホイールへ入射される励起光の経路にのみ配置されている。
【００１４】
したがって、蛍光体層から出射される蛍光光は、第１ダイクロイックミラーを透過するとともに、第１ダイクロイックミラーが配置されていない領域を通って、外部へ出射される。そして、蛍光ホイールの反射面により反射される励起光の反射光も、第１ダイクロイックミラーが配置されていない領域を通って、外部へ出射される。
【００１５】
これにより、複数色の映像光を出射する光源装置を実現できる。この場合、光源装置は４分の１波長板を必要としないため、黄変、耐熱温度が低いといった問題がない。このため、長寿命の光源装置を実現できる。また、光源装置は少ない部品数で構成することができるため、小型、軽量、かつ、安価な光源装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）実施の形態１に係る光源装置の概略構成図（励起光が蛍光体層に照射される場合）である。（ｂ）実施の形態１に係る光源装置の概略構成図（励起光が蛍光ホイール上の蛍光体層が存在しない領域に照射される場合）である。
【図２】実施の形態１に係る光源装置の蛍光ホイールの正面図である。
【図３】実施の形態１の変形例１に係る光源装置の概略構成図である。
【図４】（ａ）実施の形態１の変形例３に係る光源装置の概略構成図（励起光が蛍光体層に照射される場合）である。（ｂ）実施の形態１の変形例３に係る光源装置の概略構成図（励起光が蛍光ホイール上の蛍光体層が存在しない領域に照射される場合）である。
【図５】実施の形態２に係る光源装置の概略構成図である。
【図６】実施の形態２に係る光源装置の蛍光ホイールの正面図である。
【図７】実施の形態２の変形例１に係る光源装置の概略構成図である。
【図８】実施の形態２の変形例２に係る光源装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る光源装置１０の概略構成図である。励起光Ｌｘが蛍光ホイール６上の蛍光体層６ｐに照射される場合を図１（ａ）に示し、蛍光ホイール６が回転して蛍光体層６ｐが存在しない領域に励起光Ｌｘが照射される場合を図１（ｂ）に示す。
【００１８】
光源装置１０は、複数のＬＤ１（励起光源）と、複数のコリメータレンズ２と、ヒートシンク３と、ダイクロイックミラー４（第１ダイクロイックミラー）と、集光レンズ５と、蛍光ホイール６と、モータ７とを備えている。
【００１９】
ＬＤ１は、青色の励起光Ｌｘを出射する励起光源であり、図示しない基板上に縦と横の二次元方向に配列・実装されている。コリメータレンズ２は、ＬＤ１の正面に配置され、個々のＬＤ１から出射された励起光Ｌｘを平行化する。ヒートシンク３は、ＬＤ１を挟んでコリメータレンズ２の反対側に設けられ、ＬＤ１を冷却する。なお、励起光源として、ＬＤの代わりにＬＥＤを採用してもよい。
【００２０】
ダイクロイックミラー４は、青色の励起光Ｌｘを反射し、緑色および赤色の蛍光光Ｌｍを透過する分光特性を有する。このため、ダイクロイックミラー４は、コリメータレンズ２により平行化された励起光Ｌｘを反射し、励起光Ｌｘを集光レンズ５へ入射する。集光レンズ５は、ダイクロイックミラー４から入射された励起光Ｌｘを蛍光ホイール６上に集光する。このとき、励起光Ｌｘは集光レンズ５の約半分の領域を透過する。すなわち、図１（ａ），（ｂ）では、励起光Ｌｘは集光レンズ５の光軸Ａより下半分の領域を透過して、蛍光ホイール６上に照射される。ここで、ダイクロイックミラー４は、ＬＤ１から蛍光ホイール６へ入射される励起光Ｌｘの経路にのみ配置されている。すなわち、ダイクロイックミラー４は、集光レンズ５の光軸Ａより下半分の領域にのみ存在し、上半分の領域には存在しない。
【００２１】
蛍光ホイール６は、アルミニウムなどの熱伝達率が高い円形基板６ａ（図２参照）上に、銀などの金属反射膜、その上に増反射コートあるいは保護コート、さらにこれらコート上に蛍光体をシリコーンなどの透明樹脂によって封止した蛍光体層６ｐを形成して製作されている。蛍光体層６ｐは円形基板６ａの外周に沿って、扇形に形成されている。
【００２２】
光源装置１０の開口部（図示省略）の外側には、集光レンズ８と、導光装置９（ロッドインテグレータ）が配置されている。より具体的には、集光レンズ８と導光装置９は、集光レンズ５と対向する位置に配置されている。
【００２３】
次に、図２を用いて蛍光ホイール６を説明する。図２は、蛍光ホイール６の正面図、つまり、蛍光ホイール６を集光レンズ５側から視た図である。蛍光ホイール６は、円形基板６ａの外周に沿って複数の領域に分割され、複数の領域は、青色領域６ｂと、蛍光体層６ｐが存在する領域とで構成されている。青色領域６ｂは、蛍光体層６ｐを設けない反射面となっている。蛍光体層６ｐが存在する領域は、緑色蛍光体が封止されている緑色領域６ｇと、赤色蛍光体が封止されている赤色領域６ｒに分割されている。
【００２４】
蛍光ホイール６は、その中心にモータ７の回転軸が取り付けられ、回転可能となっている。モータ７の回転に応じて、蛍光ホイール６上における励起光Ｌｘの照射点が青色領域６ｂ、緑色領域６ｇ、赤色領域６ｒへと周期的に順次移動していく。図１（ａ）は、励起光Ｌｘが緑色領域６ｇおよび赤色領域６ｒを有する蛍光体層６ｐに照射されている場合の蛍光光Ｌｍの振る舞いを表している。図１（ｂ）は、励起光Ｌｘが青色領域６ｂに照射されている場合の反射光Ｌｒの振る舞いを表している。
【００２５】
蛍光光Ｌｍは、蛍光体層６ｐから集光レンズ５側へ完全拡散の配光で出射されるため、集光レンズ５の全領域で集光され、平行にコリメートされる。ダイクロイックミラー４は、青色の励起光Ｌｘを反射し、緑色および赤色の蛍光光Ｌｍを透過する分光特性を有しているため、集光レンズ５によりコリメートされた蛍光光Ｌｍは集光レンズ８に到達する。
【００２６】
一方、ダイクロイックミラー４は、ＬＤ１から蛍光ホイール６へ入射される励起光Ｌｘの経路にのみ配置されているため、蛍光ホイール６の青色領域６ｂによって反射される反射光Ｌｒは、入射される励起光Ｌｘとは異なる経路、すなわち、図１（ｂ）では集光レンズ５の光軸Ａより上半分の領域を通過して、集光レンズ８に到達する。
【００２７】
蛍光光Ｌｍおよび反射光Ｌｒは、集光レンズ８によって集光され導光装置９へ入射される。導光装置９から出射された光束は、照明光学系（図示省略）により表示素子に照射され、投射光学系（図示省略）によりスクリーンに投影される。つまり、蛍光ホイール６を回転させることで、赤色・緑色・青色の映像光が順次時系列に、光源装置１０から出射され、カラー映像が作り出される。
【００２８】
以上のように、実施の形態１に係る光源装置１０では、ＬＤ１と、蛍光ホイール６と、ダイクロイックミラー４とを備え、ＬＤ１から蛍光ホイール６へ入射される励起光Ｌｘの経路と、蛍光ホイール６の反射面により反射される励起光Ｌｘの反射光Ｌｒの経路とが異なり、ダイクロイックミラー４は、ＬＤ１から蛍光ホイール６へ入射される励起光Ｌｘの経路にのみ配置されている。
【００２９】
したがって、蛍光体層６ｐから出射される蛍光光Ｌｍは、ダイクロイックミラー４を透過するとともに、ダイクロイックミラー４が配置されていない領域（集光レンズ５の光軸Ａより上半分の領域）を通って、集光レンズ８に到達する。そして、蛍光ホイール６の反射面により反射される励起光Ｌｘの反射光Ｌｒも、ダイクロイックミラー４が配置されていない領域（集光レンズ５の光軸Ａより上半分の領域）を通って、集光レンズ８に到達する。
【００３０】
これにより、複数色（赤色・緑色・青色の３色）の映像光を出射する光源装置１０を実現できる。この場合、光源装置１０は、４分の１波長板を必要としないため、黄変、耐熱温度が低いといった問題がない。このため、長寿命の光源装置１０を実現できる。また、光源装置１０は少ない部品数で構成することができるため、小型、軽量、かつ、安価な光源装置１０を実現できる。
【００３１】
また、上記より蛍光光Ｌｍおよび反射光Ｌｒは無駄なく導光装置９に導かれるため、光の利用効率が高くなり、ひいては光源装置１０におけるエネルギー消費量の削減を図ることが可能となる。
【００３２】
＜変形例１＞
次に、図３を用いて、実施の形態１の変形例１に係る光源装置１０Ａについて説明する。図３は、実施の形態１の変形例１に係る光源装置１０Ａの概略構成図であり、励起光Ｌｘが蛍光ホイール６上の蛍光体層６ｐが存在しない領域に照射される場合を示している。
【００３３】
複数のＬＤ１は、集光レンズ５の光軸Ａに対して、図３の上下方向において、蛍光ホイール６へ入射される励起光Ｌｘが非対称となる位置に配置されている。また、ＬＤ１は、図１の場合と比べて、図３において左右方向の間隔を広げて配置されている。励起光Ｌｘと反射光Ｌｒを異なる経路とし、複数の短冊状のダイクロイックミラー４は、励起光Ｌｘにおける個々の経路に配置されている。すなわち、複数のダイクロイックミラー４は、予め定められた間隔をあけて配置されている。反射光Ｌｒは、隣り合うダイクロイックミラー４の間を通って、集光レンズ８に到達する。
【００３４】
以上のように、実施の形態１の変形例１に係る光源装置１０Ａでは、二次元的に配列されるＬＤ１の一方向（図３の左右方向）の間隔を広げることができるため、ＬＤ１の温度を効果的に下げることができ、ＬＤ１の長寿命化が可能となる。また、図１（ｂ）において反射光Ｌｒが導光装置９に対して、集光レンズ５の光軸Ａより上半分の領域から偏って入射されることと比べて、図３では反射光Ｌｒが導光装置９に対して均等に入射されるため、導光装置９の導光距離、長さを短くすることができ、光源装置１０Ａを含むプロジェクタ全体の小型化が可能となる。
【００３５】
＜変形例２＞
図３では、複数の短冊状のダイクロイックミラー４が配置されているが、１枚のガラス基材上に縞模様状のダイクロイックコートを施したダイクロイックミラーを採用してもよい。この場合、隣り合うダイクロイックコートの間および裏面には、反射防止コートを施しておくことが望ましい。このようにすることで、光源装置を組み立てる際におけるダイクロイックミラーの取り扱いが容易になる。
【００３６】
＜変形例３＞
次に、図４（ａ），（ｂ）を用いて、実施の形態１の変形例３に係る光源装置１０Ｂについて説明する。図４（ａ），（ｂ）は、実施の形態１の変形例３に係る光源装置１０Ｂの概略構成図である。励起光Ｌｘが蛍光ホイール６上の蛍光体層６ｐに照射される場合を図４（ａ）に示し、蛍光ホイール６が回転して蛍光体層６ｐが存在しない青色領域６ｂに励起光Ｌｘが照射される場合を図４（ｂ）に示す。
【００３７】
光源装置１０Ｂは、実施の形態１のダイクロイックミラー４を、ダイクロイックミラー４とは分光特性が異なるダイクロイックミラー１４（第１ダイクロイックミラー）に置き換えて、反射ミラー１５をさらに備えた装置である。ＬＤ１は、集光レンズ５の下側部分と対向する位置に配置されている。
【００３８】
ダイクロイックミラー１４は、ＬＤ１から出射される青色の励起光Ｌｘを透過し、かつ、蛍光体層６ｐから出射される緑色および赤色の蛍光光Ｌｍを反射する分光特性を有する。ダイクロイックミラー１４は、ＬＤ１から蛍光ホイール６へ入射される励起光Ｌｘの経路にのみ配置されている。反射ミラー１５は、青色の励起光Ｌｘ、緑色および赤色の蛍光光Ｌｍを反射する光学特性を有し、蛍光ホイール６の反射面により反射される励起光Ｌｘの反射光Ｌｒの経路にのみ配置されている。
【００３９】
集光レンズ８および導光装置９は、ダイクロイックミラー１４および反射ミラー１５により反射された蛍光光Ｌｍおよび反射光Ｌｒが入射可能な位置（図４においてダイクロイックミラー１４および反射ミラー１５の下側）に配置されている。
【００４０】
以上のように、実施の形態１の変形例３に係る光源装置１０Ｂでは、反射ミラー１５をさらに備え、ダイクロイックミラー１４は、ＬＤ１から出射される励起光Ｌｘを透過し、かつ、励起光Ｌｘが蛍光ホイール６の蛍光体層６ｐに照射されることにより蛍光体層６ｐから出射される蛍光光Ｌｍを反射する分光特性を有し、反射ミラー１５は、蛍光ホイール６の反射面により反射される励起光Ｌｘの反射光Ｌｒの経路にのみ配置されている。
【００４１】
したがって、蛍光体層６ｐから出射される蛍光光Ｌｍは、ダイクロイックミラー１４および反射ミラー１５により反射されて、集光レンズ８に到達する。そして、蛍光ホイール６の反射面により反射される励起光Ｌｘの反射光Ｌｒも、反射ミラー１５により反射されて、集光レンズ８に到達する。これにより、光源装置１０Ｂは、実施の形態１に係る光源装置１０の場合と同じ機能を有していることが分かる。すなわち、複数色（赤色・緑色・青色の３色）の映像光を出射する光源装置１０Ｂを実現できる。
【００４２】
なお、励起光源としてＬＤを採用する場合、励起光Ｌｘの反射光Ｌｒが直接、映像光として使用されるため、レーザ光特有のスペックルが問題となる場合がある。導光装置９への入射効率は低下するが、蛍光ホイール６の青色領域６ｂの表面に凹凸を設けた反射面、シボを施した反射面にすれば、スペックルを緩和することができる。
【００４３】
＜実施の形態２＞
次に、図５と図６を用いて、実施の形態２に係る光源装置１０Ｃについて説明する。図５は、実施の形態２に係る光源装置１０Ｃの概略構成図であり、図６は、実施の形態２に係る光源装置１０Ｃの蛍光ホイール６Ａの正面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４４】
光源装置１０Ｃは、実施の形態１に係る光源装置１０に対して、蛍光ホイール６Ａの赤色蛍光体が封止されている赤色領域６ｒと青色領域６ｂとを同じ反射面とし、さらに赤色半導体発光素子であるＬＤ２１と、ダイクロイックミラー１６（第２ダイクロイックミラー）とを備えた装置である。赤色蛍光体は青色光からのストークスシフトが大きいため発光効率が低いが、発光効率の高い半導体発光素子に替えることで、より高輝度な光源装置１０Ｃを実現できる。また、蛍光ホイール６Ａの発熱が抑制されるため、蛍光ホイール６Ａの長寿命化が可能となる。
【００４５】
蛍光ホイール６Ａは、円形基板６ａの外周に沿って複数の領域に分割され、複数の領域は、青色領域６ｂと、赤色領域６ｒと、蛍光体層６ｐが存在する領域である緑色領域６ｇとで構成されている。青色領域６ｂと赤色領域６ｒは、蛍光体層６ｐを設けない反射面となっている。青色領域６ｂと赤色領域６ｒは同じ反射面なので、２つの領域間に境界は実際には存在しない。緑色蛍光体が封止された蛍光体層６ｐは、緑色領域６ｇのみに形成されている。
【００４６】
光源装置１０Ｃは、蛍光体層６ｐに赤色蛍光体が封止された領域がない代わりに、赤色光Ｌｂを出射する複数のＬＤ２１（第２の光源）を備えている。また、光源装置１０Ｃは、実施の形態１の場合と同様に、励起光である青色光Ｌａを出射する複数のＬＤ１を備えている。ＬＤ２１の正面には、複数のコリメータレンズ２が配置され、コリメータレンズ２の反対側には、ＬＤ１用のヒートシンク３とは別にヒートシンク３が配置されている。なお、光源として赤色のＬＤを採用する代わりに、ＬＥＤを採用してもよい。
【００４７】
図５は、青色光Ｌａおよび赤色光Ｌｂが蛍光ホイール６上の青色領域６ｂおよび赤色領域６ｒで反射される場合を表している。つまり、図５は、実施の形態１で示した図１（ｂ）に、赤色のＬＤ２１とダイクロイックミラー１６を加えた形態を表している。
【００４８】
ダイクロイックミラー４は、青色光Ｌａを反射し、かつ、緑色の蛍光光（以下、「緑色光」とも称す）と赤色光Ｌｂを透過する分光特性を有しており、ダイクロイックミラー４は、青色光Ｌａが蛍光ホイール６Ａに入射される経路上に配置されている。
【００４９】
ダイクロイックミラー１６は、赤色光Ｌｂを反射し、かつ、緑色の蛍光光と青色光Ｌａを透過する分光特性を有しており、ダイクロイックミラー１６は、赤色光Ｌｂが蛍光ホイール６Ａに入射される経路上に配置されている。
【００５０】
ＬＤ１から出射された青色光Ｌａは、ダイクロイックミラー４により反射されて、集光レンズ５を介して蛍光ホイール６Ａに照射される。また、ＬＤ２１から出射された赤色光Ｌｂは、ダイクロイックミラー１６により反射されて、集光レンズ５を介して蛍光ホイール６Ａに照射される。青色光Ｌａにおいて蛍光ホイール６Ａからの反射光は、ダイクロイックミラー１６を透過して集光レンズ８に到達し、赤色光Ｌｂにおいて蛍光ホイール６Ａからの反射光は、ダイクロイックミラー４を透過して集光レンズ８に到達する。このように、青色光Ｌａと赤色光Ｌｂのいずれにおいても、蛍光ホイール６Ａへ入射される経路と、蛍光ホイール６Ａにより反射される経路がそれぞれ異なる。
【００５１】
緑色光を取り出す場合は、実施の形態１の場合と同様、青色光Ｌａが励起光であり、ダイクロイックミラー４，１６が共に緑色光を透過するため、蛍光体層６ｐから出射された蛍光光（緑色光）は集光レンズ８に到達する。
【００５２】
以上のように、実施の形態２に係る光源装置１０Ｃでは、ＬＤ１から出射される励起光（青色光Ｌａ）とこの励起光（青色光Ｌａ）が蛍光ホイール６Ａの蛍光体層６ｐに照射されることにより蛍光体層６ｐから出射される蛍光光（緑色光）とを透過し、かつ、ＬＤ２１から出射される赤色光Ｌｂを反射する分光特性を有するダイクロイックミラー１６をさらに備え、ダイクロイックミラー４は、ＬＤ１から出射される励起光（青色光Ｌａ）を反射し、かつ、励起光（青色光Ｌａ）が蛍光ホイール６Ａの蛍光体層６ｐに照射されることにより蛍光体層６ｐから出射される蛍光光（緑色光）と、ＬＤ２１から出射される赤色光Ｌｂを透過する分光特性を有し、ダイクロイックミラー１６は、ＬＤ２１から蛍光ホイール６Ａへ入射される赤色光Ｌｂの経路にのみ配置されている。
【００５３】
すなわち、蛍光ホイール６Ａに入射される青色光Ｌａと赤色光Ｌｂのいずれにおいても、その反射光を異なる経路とし、青色光Ｌａが蛍光ホイール６Ａへ入射される経路上に、ダイクロイックミラー４が配置され、かつ、赤色光Ｌｂが蛍光ホイール６Ａへ入射される光路上に、ダイクロイックミラー１６が配置されることにより、複数色（赤色・緑色・青色の３色）の映像光を出射する光源装置１０Ｃを実現できる。
【００５４】
また、実施の形態２に係る光源装置１０Ｃは、発光効率の低い赤色蛍光体を用いないので、より高輝度な光源装置１０Ｃを実現できる。また、蛍光ホイール６Ａの発熱が抑制されるため、蛍光ホイール６Ａの長寿命化が可能となる。
【００５５】
光源装置１０Ｃは、ＬＤ１とＬＤ２１に対応するようにそれぞれ個別にヒートシンク３が設けられているため、ＬＤ１点灯時の熱がＬＤ２１に伝わりにくく、またＬＤ２１点灯時の熱もＬＤ１に伝わりにくい。さらに、ＬＤ１とＬＤ２１の温度が独立に制御可能であるため、ＬＤ１とＬＤ２１の長寿命化が可能となる。
【００５６】
＜変形例１＞
次に、図７を用いて、実施の形態２の変形例１に係る光源装置１０Ｄについて説明する。図７は、実施の形態２の変形例１に係る光源装置１０Ｄの概略構成図である。図７は、実施の形態１の変形例１で示した図３に、赤色光Ｌｂを出射するＬＤ２１とダイクロイックミラー１６を加えた形態を表している。
【００５７】
複数のＬＤ１は、集光レンズ５の光軸Ａに対して、図７の上下方向において、蛍光ホイール６へ入射される励起光である青色光Ｌａが非対称となる位置に配置されている。また、ＬＤ１は、図５の場合と比べて、図７において左右方向の間隔を広げて配置されている。複数のＬＤ２１は、ＬＤ１と隣接する位置にそれぞれ配置されている。
【００５８】
複数の短冊状のダイクロイックミラー４は、励起光である青色光Ｌａの個々の経路に配置されている。また、複数の短冊状のダイクロイックミラー１６は、赤色光Ｌｂの個々の経路に配置されている。すなわち、複数のダイクロイックミラー４は、予め定められた間隔をあけて配置され、複数のダイクロイックミラー１６は、ダイクロイックミラー４と隣接する位置にそれぞれ配置されている。
【００５９】
以上のように、実施の形態２の変形例１に係る光源装置１０Ｄでは、図５において青色光Ｌａが導光装置９に対して、集光レンズ５の光軸Ａより上半分の領域から偏って入射され、また、赤色光Ｌｂが導光装置９に対して、集光レンズ５の光軸Ａより下半分の領域から偏って入射されることと比べて、青色光Ｌａおよび赤色光Ｌｂが導光装置９に対して、均等に入射されるため、導光装置９の導光距離、長さを短くすることができる。これにより、光源装置１０Ｄを含むプロジェクタ全体を小型化できる。
【００６０】
なお、図５と図７では、ダイクロイックミラー４，１６を直線状に並べて配置してもよいし、１枚のガラス基材上にダイクロイックミラー４，１６に相当するダイクロイックコートを塗り分けた部材を採用してもよい。ダイクロイックミラーの裏面側は反射防止コートを施しておくことが望ましい。１枚のガラス基材上にダイクロイックミラー４，１６を塗り分けた場合は、光源装置１０Ｃ，１０Ｄを組み立てる際におけるダイクロイックミラーの取り扱いが容易になる。
【００６１】
＜変形例２＞
次に、実施の形態２の変形例２に係る光源装置１０Ｅについて説明する。図８は、実施の形態２の変形例２に係る光源装置１０Ｅの概略構成図である。実施の形態２の変形例２に係る光源装置１０Ｅは、図４（ａ），（ｂ）に示した実施の形態１の変形例３の場合と同様に、ＬＤ１，２１を集光レンズ５と対向する位置に配置した構成である。
【００６２】
光源装置１０Ｅは、青色光Ｌａを透過し、緑色光と赤色光Ｌｂを反射する分光特性を有するダイクロイックミラー１４と、赤色光Ｌｂを透過し、青色光Ｌａと緑色光を反射する分光特性を有するダイクロイックミラー１７（第２ダイクロイックミラー）とを備えている。ダイクロイックミラー１４は、青色光Ｌａが蛍光ホイール６へ入射される光路上に配置され、ダイクロイックミラー１７は、赤色光Ｌｂが蛍光ホイール６へ入射される光路上に配置されている。
【００６３】
集光レンズ８および導光装置９は、ダイクロイックミラー１４，１７により反射された青色光Ｌａおよび赤色光Ｌｂが入射可能な位置（図８においてダイクロイックミラー１４，１７の下側）に配置されている。
【００６４】
ＬＤ１から出射された青色光Ｌａは、ダイクロイックミラー１４を透過し、蛍光ホイール６Ａの青色領域６ｂとダイクロイックミラー１７により反射されて集光レンズ８に到達する。ＬＤ２１から出射された赤色光Ｌｂは、ダイクロイックミラー１７を透過し、蛍光ホイール６Ａの赤色領域６ｒとダイクロイックミラー１４により反射されて集光レンズ８に到達する。緑色光を取り出す場合は、上記と同様に、青色光Ｌａが励起光であり、ダイクロイックミラー１４，１７が共に緑色光を反射するため、蛍光体層６ｐから出射された蛍光光（緑色光）は集光レンズ８に到達する。すなわち、複数（赤色・緑色・青色の３色）の映像光を出射する光源装置１０Ｅを実現できる。
【００６５】
以上のように、実施の形態２の変形例２に係る光源装置１０Ｅでは、ダイクロイックミラー１４は、ＬＤ１から出射される励起光（青色光Ｌａ）を透過し、かつ、励起光（青色光Ｌａ）が蛍光ホイール６Ａの蛍光体層６ｐに照射されることにより蛍光体層６ｐから出射される蛍光光（緑色光）と、ＬＤ２１から出射される赤色光Ｌｂとを反射する分光特性を有し、ダイクロイックミラー１７は、ＬＤ１から出射される励起光（青色光Ｌａ）と、励起光（青色光Ｌａ）が蛍光ホイール６Ａの蛍光体層６ｐに照射されることにより蛍光体層６ｐから出射される蛍光光（緑色光）とを反射し、かつ、ＬＤ２１から出射される赤色光Ｌｂを透過する分光特性を有している。
【００６６】
したがって、実施の形態２に係る光源装置１０Ｃの場合と同様に、発光効率の低い赤色蛍光体を用いないので、より高輝度な光源装置１０Ｅを実現できる。また、蛍光ホイール６Ａの発熱が抑制されるため、蛍光ホイール６Ａの長寿命化が可能となる。
【００６７】
実施の形態１の場合と同様、励起光源および赤色半導体発光素子としてＬＤを採用する場合、青色光Ｌａと赤色光Ｌｂの反射光が直接、映像光として使用されるため、レーザ光特有のスペックルが問題となる場合がある。導光装置９への入射効率は低下するが、蛍光ホイール６Ａにおいて青色領域６ｂおよび赤色領域６ｒの表面に凹凸を設けた反射面、シボを施した反射面にすれば、スペックルを緩和することができる。
【００６８】
また、図７に示した実施の形態２の変形例１の場合と同様に、複数のＬＤ１を、図８の場合と比べて、左右方向の間隔を広げて配置するとともに、複数のＬＤ２１を、ＬＤ１と隣接する位置にそれぞれ配置し、さらに、複数のダイクロイックミラー１４を、予め定められた間隔をあけて配置するとともに、複数のダイクロイックミラー１７を、ダイクロイックミラー１４と隣接する位置にそれぞれ配置してもよい。
【００６９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  励起光源（ＬＤ）、４，１４  第１ダイクロイックミラー、６，６Ａ  蛍光ホイール、６ｐ  蛍光体層、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ  光源装置、１５  反射ミラー、１６，１７  第２ダイクロイックミラー、２１  第２の光源（ＬＤ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014075221.tif 000006
【図５】
2014075221.tif 000007
【図６】
2014075221.tif 000008
【図７】
2014075221.tif 000009
【図８】
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