(57)【要約】【課題】均一性の高い発光強度分布を持つ蛍光を射出する光源装置を提供する。また、前記光源装置を備えるプロジェクターを提供する。【解決手段】励起光を射出する光源と、励起光が入射する光入射面を有し、光入射面から入射した励起光を蛍光に変換する蛍光体層と、光源と蛍光体層との間に配置される拡散部と、拡散部を透過した励起光を光入射面に集光させる集光光学系と、を備える光源装置である。光入射面における励起光の照射領域は、中心部にピーク強度を有し、中心部から周辺部に向かうにつれて強度が低下する光強度分布を有する。蛍光体層は、照射領域の中心部分から周辺部分に向かうに従って、励起光に対する蛍光への変換効率を上げるような賦活剤濃度分布を有する。【選択図】図２
2018205555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を射出する光源と、
前記励起光が入射する光入射面を有し、前記光入射面から入射した前記励起光を蛍光に変換する蛍光体層と、
前記光源と前記蛍光体層との間に配置される拡散部と、
前記拡散部を透過した前記励起光を前記光入射面に集光させる集光光学系と、を備え、
前記光入射面における前記励起光の照射領域は、中心部にピーク強度を有し、前記中心部から周辺部に向かうにつれて強度が低下する光強度分布を有し、
前記蛍光体層は、前記照射領域の中心部分から周辺部分に向かうに従って、前記励起光に対する前記蛍光への変換効率を上げるような賦活剤濃度分布を有する
光源装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の前記光入射面は、前記励起光の入射方向から視た場合において、矩形状の平面形状を有する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記励起光の照射領域は、前記励起光の入射方向から前記光入射面を視た場合において、円形状である
請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備える
プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１には、固体光源から射出した励起光によって蛍光体層を励起し、生成された蛍光を照明光として用いる光源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６８６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、蛍光体層の光入射面における励起光の強度分布を均一化すると、蛍光体層の蛍光変換率を向上させることができる。従来、励起光の強度分布を簡便に均一化する手段として拡散板が用いられる。そこで、上記光源装置において、固体光源と蛍光体層との間に拡散板を配置することで蛍光変換効率を向上させることも考えられる。
【０００５】
固体光源と蛍光体層との間に拡散板を配置した場合、蛍光体層に入射する励起光は、中心部にピーク強度を有し、周辺部に向かうに従って強度が低下する強度分布となる。蛍光体層から射出される蛍光の強度分布は励起光の強度分布に依存する。そのため、蛍光体層の光射出面を平面視した場合、蛍光発光は中心部にピークを有し、周辺部に向かうに従って強度が低下する。蛍光体層において、蛍光強度の強い中心部の温度は高く、蛍光強度の弱い周辺部（端部）の温度は低くなるため、中心部と周辺部との間に温度差が生じる。すると、蛍光体層は、温度差によって生じた熱応力によって破損するおそれがあった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、均一性の高い発光強度分布を持つ蛍光を射出する光源装置を提供することを目的の一つとする。また、前記光源装置を備えるプロジェクターを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に従えば、励起光を射出する光源と、前記励起光が入射する光入射面を有し、前記光入射面から入射した前記励起光を蛍光に変換する蛍光体層と、前記光源と前記蛍光体層との間に配置される拡散部と、前記拡散部を透過した前記励起光を前記光入射面に集光させる集光光学系と、を備え、前記励起光は、前記光入射面上において、中心部にピーク強度を有し、前記中心部から周辺部に向かうにつれて強度が低下する発光強度分布を有し、前記蛍光体層は、前記光入射面における前記励起光の照射領域の中心部分から周辺部分に向かうに従って、前記励起光に対する前記蛍光への変換効率を強めるような賦活剤濃度を有する光源装置が提供される。
【０００８】
第１態様に係る光源装置によれば、蛍光体層における中心部の蛍光強度を相対的に弱めつつ周辺部の蛍光強度を強めることで、均一な強度分布の蛍光を射出することができる。また、蛍光体層の中心部及び周辺部間における温度差が小さくなるので、熱応力による蛍光体層の破損を防止した信頼性の高い光源装置を実現できる。
【０００９】
上記第１態様において、前記蛍光体層の前記光入射面は、前記励起光の入射方向から視た場合において、矩形状の平面形状を有するのが好ましい。
【００１０】
例えば、蛍光体材料の焼結体を個片化すると、平面形状が矩形の蛍光体層が得られる。よって、この構成を採用することで、コストを低減した蛍光体層を採用することができる。
【００１１】
さらに、前記励起光の照射領域は、前記励起光の入射方向から前記光入射面を視た場合において、円形状であるのがより望ましい。
【００１２】
例えば、２枚の凸レンズを用いた簡便な構造の集光光学系によって集光された励起光の照射領域は円形状となる。この構成によれば、集光光学系として安価な構成のものを採用できるので、光源装置のコストを抑えることができる。
【００１３】
本発明の第２態様に従えば、上記第１態様の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調して画像光を生成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。
【００１４】
第２態様に係るプロジェクターによれば、均一な強度分布の蛍光を射出する光源装置を備えるため、良質な画像を表示することができる。また、熱応力による破損を低減した光源装置を備えるため、プロジェクター自体の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図。
【図２】光源装置の概略構成を示す図。
【図３】波長変換素子の要部構成を示す断面図。
【図４】波長変換素子の要部構成を示す平面図。
【図５】照射領域の光強度分布を示す図。
【図６Ａ】比較例の蛍光体層の光射出面から射出される蛍光強度分布を示す平面図。
【図６Ｂ】図６Ａの対角方向の断面に相当する蛍光強度分布を示す図。
【図７】賦活剤濃度と蛍光変換効率との関係を示すグラフ。
【図８Ａ】蛍光体層の光射出面から射出される蛍光強度分布を示す図。
【図８Ｂ】図８Ａの光射出面の対角方向の断面に相当する蛍光強度分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１７】
（第１実施形態）
本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。本実施形態のプロジェクターは、スクリーン（被投射面）上に映像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクターは、赤色光、緑色光、青色光の各色光に対応した３つの光変調装置を備えている。プロジェクターは、照明装置の光源として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを備えている。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す概略図である。
プロジェクター１は、図１に示すように、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、合成光学系５と、投射光学系６と、を概略備えている。
【００１９】
本実施形態において、照明装置２は照明光として白色光Ｗを色分離光学系３に向けて射出する。
【００２０】
色分離光学系３は、白色光Ｗを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離するためのものである。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａおよび第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および第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂと、を概略備えている。
【００２１】
第１のダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過するとともに、その他の光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）を反射する。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を透過する。
【００２２】
第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されて、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光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および第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されて、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光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により光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００２３】
第１のリレーレンズ９ａおよび第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の下段に配置されている。第１のリレーレンズ９ａおよび第２のリレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長いことに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有している。
【００２４】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。
【００２５】
光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側および射出側にはそれぞれ偏光板（図示せず）が配置されている。
【００２６】
光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ，フィールドレンズ１０Ｇ，フィールドレンズ１０Ｂは、それぞれの光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢを平行化するためのものである。
【００２７】
合成光学系５は、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した各画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６に向けて射出する。合成光学系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ている。
【００２８】
投射光学系６は、投射レンズ群から構成されている。投射光学系６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、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。
【００２９】
（照明装置）
次に、上記照明装置２の構成について説明する。
図２は照明装置２の概略構成を示す図である。
図２に示すように、照明装置２は、第１光源装置１１と、第２光源装置１２、ダイクロイックミラー１３、均一化照明手段１４とを備えている。本実施形態において、第１光源装置１１は特許請求の範囲に記載の「光源装置」に相当する。
【００３０】
第１光源装置１１は、第１光源２０、拡散部２１、集光光学系２２、波長変換素子２３及びピックアップ光学系２７を備える。
【００３１】
第１光源２０は、光源ユニット２０ａとコリメーター光学系２０ｂとを含む。光源ユニット２０ａは、レーザー光からなる青色の励起光Ｅを射出する複数の半導体レーザー（励起光源）２０ａ１から構成される。励起光Ｅの発光強度のピークは、例えば４４５ｎｍである。複数の半導体レーザー２０ａ１は、照明光軸１００ａｘと直交する一つの平面内においてアレイ状に配置されている。なお、半導体レーザー２０ａ１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。
【００３２】
また、コリメーター光学系２０ｂは、複数のコリメーターレンズ２０ｂ１から構成される。コリメーターレンズ２０ｂ１は、各半導体レーザー２０ａ１に対応するように、照明光軸１００ａｘと直交する一つの平面内においてアレイ状に配置されている。コリメーターレンズ２０ｂ１は、対応する半導体レーザー２０ａ１から射出された励起光Ｅを平行光に変換する。
【００３３】
拡散部２１は、第１光源２０から射出される光（励起光Ｅ）を拡散させる。本実施形態において、拡散部２１は、例えば、光学ガラスからなる磨りガラス板を用いることができる。
【００３４】
集光光学系２２は、拡散部２１により拡散された励起光Ｅを集光させて波長変換素子２３に入射させる。本実施形態において、集光光学系２２は、例えば、各々が凸レンズから構成された、第１レンズ２２ａ及び第２レンズ２２ｂを備えている。よって、集光光学系２２として簡便な構成のものを採用することで第１光源装置１１のコスト低減を図っている。
なお、波長変換素子２３の構成については後述する。
【００３５】
ピックアップ光学系２７は、例えば第１コリメートレンズ２７ａと第２コリメートレンズ２７ｂとを備えている。ピックアップ光学系２７は、波長変換素子２３から射出される蛍光Ｙを略平行化する平行化光学系である。第１コリメートレンズ２７ａおよび第２コリメートレンズ２７ｂは、それぞれ凸レンズから構成されている。
【００３６】
ピックアップ光学系２７により平行化された蛍光Ｙは、ダイクロイックミラー１３に入射する。ダイクロイックミラー１３は、第２光源装置１２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１３は、蛍光Ｙを透過するとともに、第２光源装置１２からの光を反射する特性を有する。
【００３７】
続いて、波長変換素子２３の構成について説明する。
図３は波長変換素子２３の要部構成を示す図である。
図３に示すように、波長変換素子２３は、蛍光体層２４と、支持部材２５と、反射膜２６とを備えている。
蛍光体層２４は、励起光Ｅが入射する光入射面２４ａと、光入射面２４ａに対向する光射出面２４ｂと、光入射面２４ａと光射出面２４ｂとを接続する接続面２４ｃとを有する。本実施形態において、光入射面２４ａおよび光射出面２４ｂは同じ面積である。
【００３８】
蛍光体層２４は、光入射面２４ａから入射した励起光Ｅにより生成された蛍光Ｙを光入射面２４ａに対向する光射出面２４ｂから射出させる、透過型の波長変換層である。なお、光射出面２４ｂは平面からなる。
【００３９】
本実施形態において、蛍光体層２４は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２のガーネット結晶（ＹＡＧ）に賦活剤としてセリウムイオン（例えば、Ｃｅ３＋）を添加したＹＡＧ:Ｃｅからなる。本実施形態においては、例えば、ＹＡＧ:Ｃｅの焼結体を個片化することで蛍光体層２４を形成している。
これにより、蛍光体層２４のコスト低減が図られる。そのため、蛍光体層２４は、平面形状が矩形の板状からなる。なお、蛍光体層２４は、散乱体として多数の気孔を含んでいる。
【００４０】
支持部材２５は蛍光体層２４を支持するとともに、蛍光体層２４の熱を放出する放熱部材としての機能を有する。支持部材２５は、例えば、矩形の板材で構成され、板厚方向で互いに対向する第１の面２５ａと第２の面２５ｂとを有している。第１の面２５ａは集光光学系２２に対向する面であり、第２の面２５ｂはピックアップ光学系２７に対向する面である。
【００４１】
支持部材２５は、第１の面２５ａと第２の面２５ｂとの間を厚さ方向に貫通する孔２５ｈを有する。支持部材２５は、ガラス、石英等の透光性を有する材料で構成されていてもよいし、金属等の透光性を有しない材料で構成されていてもよい。金属材料の場合、アルミニウム、銅等の放熱性に優れた金属が用いられることが望ましい。
【００４２】
蛍光体層２４は、支持部材２５の孔２５ｈに配置されている。蛍光体層２４は、孔２５ｈの内面と接続面２４ｃとを対向させるように配置される。
【００４３】
本実施形態において、孔２５ｈの内面に反射膜２６が設けられている。反射膜２６は、支持部材２５と蛍光体層２４との間に設けられている。
【００４４】
反射膜２６は、蛍光体層２４で生成された蛍光Ｙを反射する。また、反射膜２６は、蛍光体層２４に入射し、蛍光に変換されない励起光Ｅを反射する。なお、反射膜２６には、アルミニウム、銀等の光反射率の高い金属材料が用いられることが望ましい。
【００４５】
このような構成に基づき、蛍光体層２４は、内部で生成した蛍光Ｙを光射出面２４ｂから効率良く外部に射出するようになっている。
【００４６】
図４は波長変換素子２３の概略構成を示す平面図である。図４は、蛍光体層２４の光入射面２４ａを励起光Ｅの入射方向から視た平面図である。なお、図４において、支持部材２５の図示を省略している。
【００４７】
図４に示すように、蛍光体層２４の光入射面２４ａは、矩形状の平面形状（例えば、正方形状）を有する。光入射面２４ａに対し、集光光学系２２によって集光された励起光Ｅが入射する（図２参照）。これにより、光入射面２４ａ上には、励起光Ｅによって照射領域ＥＡが形成される。
【００４８】
本実施形態の集光光学系２２は、図２に示したように２枚の凸レンズ（第１レンズ２２ａ及び第２レンズ２２ｂ）を用いた簡便な構造を有する。このような集光光学系２２を用いることで、第１光源装置１１のコストを抑えることができる。
【００４９】
このような安価な構成の集光光学系２２は、拡散部２１によって拡散された励起光Ｅを集光する際、励起光Ｅのスポット形状を変化させない。つまり、励起光Ｅの入射方向から光入射面２４ａを視た場合（光入射面２４ａを平面視した場合）において、照射領域ＥＡは略円形状となる。
【００５０】
図５は図４に示す照射領域ＥＡの光強度分布を示す図である。照射領域ＥＡは、図５に示すように、中心部にピーク強度を有し、中央部から周辺部に向かうにつれて強度が低下する光強度分布を有する。
【００５１】
ここで、比較例として、賦活剤（セリウムイオン）の濃度を面方向及び厚さ方向においても一定とした蛍光体層を、図５に示す光強度分布を有する照射領域ＥＡで照明する場合について考える。なお、比較例の蛍光体層は、賦活剤濃度が一定である以外の構成は、本実施形態の蛍光体層２４と同様の構成を有している。すなわち、比較例の蛍光体層は、光入射面及び光射出面が矩形状となっている。
【００５２】
図６Ａは、比較例の蛍光体層１２４の光射出面１２４ｂから射出される蛍光強度分布を示す平面図であり、図６Ｂは光射出面１２４ａの対角方向の断面に相当する蛍光強度分布を示す図である。
【００５３】
比較例の蛍光体層１２４は一定の賦活剤濃度を有するため、励起光Ｅの照射領域ＥＡにおける光強度分布に概ね対応した蛍光発光強度分布を持つ。具体的に、比較例の蛍光体層１２４において生成される蛍光は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、中心部分１２５にピーク強度を有し、中心部分１２５から周辺部分１２６（四隅）に向かうにつれて強度を低下させる強度分布を持つ。
【００５４】
ところで、蛍光体層１２４は蛍光発光によって発熱する。蛍光体層１２４の発熱は、蛍光発光量に依存する。つまり、蛍光体層１２４の光射出面１２４ｂにおいて、蛍光発光強度の高い中心部分１２５の温度は高くなり、蛍光発光強度の低い周辺部分１２６の温度は低くなる。
なお、蛍光体層１２４の厚みは十分薄いため、厚さ方向の位置によらず、光射出面１２４ｂと同じ温度分布を持つ。すなわち、蛍光体層１２４の温度は、厚さ方向の位置によらず、中心部分１２５が相対的に高く、周辺部分１２６が相対的に低くなる。
【００５５】
ここで、本実施形態の蛍光体層２４と同様に、比較例の蛍光体層１２４を支持部材２５（図３参照）で支持した場合について考える。この場合、支持部材２５に近い蛍光体層１２４の周辺部の方が中央部よりも冷却され易くなる。そのため、蛍光体層１２４の中央部及び周辺部間に生じる温度差はさらに大きくなる。大きな温度差が生じた蛍光体層１２４には大きな熱応力が生じるため、該熱応力によって破損するおそれがある。
【００５６】
本発明者は、賦活剤濃度によって蛍光変換効率が変化することに着目し、本実施形態の蛍光体層２４として照射領域ＥＡ内において賦活剤濃度を変化させる構成（賦活剤濃度を一定としない構成）を採用した。
【００５７】
ここで、本実施形態の蛍光体層２４を構成する蛍光体材料であるＹＡＧ:Ｃｅ蛍光体を用いて、賦活剤濃度（セリウムイオン濃度）と蛍光変換効率との関係について説明する。図７は、ＹＡＧ:Ｃｅ蛍光体における賦活剤濃度と蛍光変換効率との関係を示すグラフである。図７において、横軸は賦活剤濃度を示し、縦軸は蛍光変換効率を示す。
【００５８】
図７に示すように、蛍光変換効率は、賦活剤濃度Ｃ１から賦活剤濃度Ｃ２へ増加するに従って大きくなり、賦活剤濃度Ｃ２から賦活剤濃度Ｃ３へ増加するに従って減少していく。すなわち、蛍光変換効率は、賦活剤濃度Ｃ２のときに最大となる。蛍光変換効率は、賦活剤濃度が高すぎると、濃度消光による蛍光変換効率の低下を招くため、蛍光変換効率を最大化するには賦活剤濃度の最適値（賦活剤濃度Ｃ２）が存在する。
【００５９】
本実施形態の蛍光体層２４は、上述した比較例の蛍光体層と異なり、照射領域ＥＡの中心部分から周辺部分に向かうに従って、蛍光変換効率を強めるような賦活剤濃度分布を有している。
【００６０】
具体的に、本実施形態の蛍光体層２４における賦活剤濃度分布は、図４に示したように、照射領域ＥＡの中心部分ＥＡ１を賦活剤濃度Ｃ３に設定し、照射領域ＥＡの周辺部分ＥＡ２を賦活剤濃度Ｃ２（最大濃度）に設定している。すなわち、本実施形態の蛍光体層２４において、賦活剤濃度は、照射領域ＥＡの周辺部分ＥＡ２から中心部分ＥＡ１に向かうに従って低くなっている。
【００６１】
本実施形態の蛍光体層２４において、蛍光変換効率は、照射領域ＥＡの周辺部分ＥＡ２で最大となり、周辺部分ＥＡ２から中心部分ＥＡ１に向かって徐々に低くなる。
【００６２】
このように照射領域ＥＡにおける励起光Ｅの光強度分布は、蛍光変換効率の低い中心部分ＥＡ１においてピークを有している。蛍光体層２４の中心部分ＥＡ１は、蛍光変換効率の低さを励起光Ｅの入射量により補っている。
【００６３】
すなわち、蛍光体層２４の中心部分ＥＡ１では、蛍光変換率が低いものの励起光Ｅの入射量を増している。これにより、本実施形態の蛍光体層２４は、比較例の蛍光体層１２４に比べて蛍光発光強度のピークの減少度合いを低減することができる。
【００６４】
また、照射領域ＥＡにおける蛍光変換効率は、励起光Ｅの発光強度の低い周辺部分ＥＡ２においてピークを有している。蛍光体層２４の周辺部分ＥＡ２は、励起光Ｅの入射量の少なさを蛍光変換効率の高さで補っている。
【００６５】
すなわち、蛍光体層２４の周辺部分ＥＡ２では、励起光Ｅの入射量が少ないものの蛍光変換率を高くしている。これにより、本実施形態の蛍光体層２４は、比較例の蛍光体層１２４に比べて、周辺部分ＥＡ２において少ない励起光Ｅで多くの蛍光を効率良く生成することができる。よって、本実施形態の蛍光体層２４は、周辺部分ＥＡ２における蛍光発光強度を、比較例の蛍光体層１２４よりも強めることができる。
【００６６】
なお、図４に示したように、円形状の照射領域ＥＡは矩形状の光入射面２４ａの全域を照明することはできない。そのため、励起光Ｅを光入射面２４ａの四隅に直接入射させることは難しい。
【００６７】
励起光Ｅの一部は、蛍光体層２４に含まれる気孔で散乱されて照射領域ＥＡの外側に入射する。本実施形態の蛍光体層２４によれば、照射領域ＥＡの外側（周辺部分ＥＡ２）の蛍光変換効率が相対的に高いため、照射領域ＥＡの外側に入射した励起光Ｅを効率良く蛍光Ｙに変換することができる。よって、蛍光体層２４は、光射出面２４ｂの四隅からも蛍光Ｙを効率良く射出することができる。
【００６８】
図８Ａは本実施形態の蛍光体層２４の光射出面２４ｂから射出される蛍光強度分布を示す平面図である。図８Ｂは光射出面２４ｂの対角方向の断面に相当する蛍光強度分布を示す図である。なお、図８Ｂには、比較として図６Ｂに示した蛍光体層１２４で得られる蛍光強度分布を二点鎖線で示した。
【００６９】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、本実施形態の蛍光体層２４によれば、中心部分ＥＡ１の蛍光強度を相対的に弱め、周辺部分ＥＡ２の蛍光強度を強めることで、図６Ａ及び図６Ｂに示した比較例の蛍光体層１２４の蛍光強度分布（図８中の二点鎖線で示す分布）に比べて、中心部分ＥＡ１と周辺部分ＥＡ２との蛍光強度差を小さくすることでより均一な蛍光強度分布（図８中の実線で示す分布）を得ることができる。
【００７０】
これにより、蛍光体層２４の中心部分ＥＡ１及び周辺部分ＥＡ２間における温度差が小さくなるので、熱応力による蛍光体層２４の破損を防止できる。本実施形態の蛍光体層２４によれば、熱応力による破損を低減した信頼性の高いものとなる。
【００７１】
本実施形態の第１光源装置１１によれば、均一な強度分布の蛍光Ｙを射出することができる。また、第１光源装置１１は、熱応力による破損を低減した蛍光体層２４を備えるので、信頼性の高いものとなる。
【００７２】
図２に戻り、第２光源装置１２は、第２光源４０、第２集光光学系４１、散乱板４２及び第２ピックアップ光学系４３を備える。
【００７３】
第２光源４０は、上記第１光源２０と同様の構成からなる。本実施形態において、第２光源４０は、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。第２光源４０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、第１光源２０と同様、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。
【００７４】
第２集光光学系４１は、第１レンズ４１ａ及び第２レンズ４１ｂを備える。第２集光光学系４１は、第２光源４０からの青色光Ｂを散乱板４２付近に集光する。第１レンズ４１ａ及び第２レンズ４１ｂは凸レンズからなる。
【００７５】
散乱板４２は、第２光源４０からの青色光Ｂを散乱し、第１光源装置１１において生成される蛍光Ｙの配光分布に似た配光分布を有する青色光Ｂとする。散乱板４２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。
【００７６】
第２ピックアップ光学系４３は、第１レンズ４３ａと第２レンズ４３ｂとを備え、散乱板４２からの光を略平行化する。第１レンズ４３ａ及び第２レンズ４３ｂは凸レンズからなる。
【００７７】
本実施形態において、第２光源装置１２からの青色光Ｂはダイクロイックミラー１３で反射され、第１光源装置１１から射出され、ダイクロイックミラー１３を透過した蛍光Ｙと合成されて白色光Ｗとなる。当該白色光Ｗは均一化照明手段１４に入射する。
【００７８】
均一化照明手段１４は、第１レンズアレイ３０、第２レンズアレイ３１、偏光変換素子３２及び重畳レンズ３３を含む。
【００７９】
第１レンズアレイ３０は、ダイクロイックミラー１３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３０ａを有する。複数の第１小レンズ３０ａ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。
【００８０】
第２レンズアレイ３１は、第１レンズアレイ３０の複数の第１小レンズ３０ａに対応する複数の第２小レンズ３１ａを有する。第２レンズアレイ３１は、重畳レンズ３３とともに、第１レンズアレイ３０の各第１小レンズ３０ａ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３１ａ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。
【００８１】
偏光変換素子３２は、白色光Ｗの偏光方向を揃えるものである。偏光変換素子３２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３２は、非偏光である蛍光Ｙ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。
【００８２】
重畳レンズ３３は、偏光変換素子３２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３０、第２レンズアレイ３１及び重畳レンズ３３は、白色光Ｗ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。
【００８３】
本実施形態のプロジェクター１は、均一な強度分布の蛍光Ｙを射出する上記第１光源装置１１を備えるため、良質な画像を表示することができる。また、熱応力による破損を低減した第１光源装置１１を備えるため、プロジェクター１自体の信頼性を向上させることができる。
【００８４】
なお、本発明は上記実施形態の内容に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態の蛍光体層２４では、照射領域ＥＡの周辺部分ＥＡ２を賦活剤濃度Ｃ２（最大濃度）に設定し、照射領域ＥＡの中心部分ＥＡ１を賦活剤濃度Ｃ３に設定する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。
【００８５】
蛍光体層２４において、中心部分ＥＡ１の方が周辺部分ＥＡ２よりも蛍光変換効率が低ければよい。すなわち、中心部分ＥＡ１及び周辺部分ＥＡ２の各賦活剤濃度は、周辺部分ＥＡ２の蛍光変換効率を中心部分ＥＡ１の蛍光変換効率よりも高くするように、賦活剤濃度Ｃ１〜Ｃ３の範囲（図７参照）のいずれかで設定すればよい。
【００８６】
例えば、照射領域ＥＡの周辺部分ＥＡ２を賦活剤濃度Ｃ２（最大濃度）に設定し、照射領域ＥＡの中心部分ＥＡ１を賦活剤濃度Ｃ１に設定しても良い。また、周辺部分ＥＡ２を賦活剤濃度Ｃ２よりも僅かに小さい濃度に設定し、中心部分ＥＡ１を賦活剤濃度Ｃ１より僅かに大きい濃度又は賦活剤濃度Ｃ３よりも僅かに小さい濃度に設定してもよい。
【００８７】
あるいは、周辺部分ＥＡ２を賦活剤濃度Ｃ２よりも僅かに大きい濃度に設定し、中心部分ＥＡ１を賦活剤濃度Ｃ１より僅かに大きい濃度又は賦活剤濃度Ｃ３よりも僅かに小さい濃度に設定してもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、賦活剤としてセリウムを用いた蛍光体層２４を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、賦活剤としてＥｕ（ユーロピウム）を用いた蛍光体層についても本発明は適用可能である。
【００８９】
また、上記実施形態では、波長変換素子２３として透過型のものを例に挙げたが、反射型の波長変換素子を採用しても良い。
【００９０】
また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。
【００９１】
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、これに限られない。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】
【００９２】
１…プロジェクター、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…光変調装置、６…投射光学系、１１…第１光源装置（光源装置）、２０…第１光源（光源）、２１…拡散部、２２…集光光学系、２４…蛍光体層、２４ａ…光入射面、２４ｂ…光射出面、２４ｃ…接続面、Ｅ…励起光、ＥＡ…周辺部分、ＥＡ１…中心部分、ＥＡ２…周辺部分、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…賦活剤濃度、Ｙ…蛍光。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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