(57)【要約】【課題】蛍光の取り出し効率の低下を抑制可能な光源装置を提供する。【解決手段】本発明に係る光源装置は、励起光を射出する励起光源と、励起光が入射され、励起光の波長を波長変換して蛍光を射出する波長変換層４１と、波長変換層４１に複数形成されて蛍光の進行方向を変化させる進行方向変更部５０Ａと、波長変換層が設けられる基板と、を備え、基板を回転軸周りに回転させることにより、波長変換層において励起光の入射位置が時間的に変化し、複数の進行方向変更部同士の間隔Ｇは、励起光の入射領域ＡＥの大きさよりも小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を射出する励起光源と、
前記励起光が入射され、前記励起光の波長を波長変換して蛍光を射出する波長変換層と、
前記波長変換層に形成されて前記蛍光の進行方向を変化させる複数の進行方向変更部と、
前記波長変換層が設けられる基板と、
を備え、
前記基板を回転軸周りに回転させることにより、前記波長変換層において前記励起光の入射位置が時間的に変化し、
前記複数の進行方向変更部同士の間隔は、前記励起光の入射領域の大きさよりも小さいことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の進行方向変更部は、前記励起光の入射方向から見て、前記回転軸を中心として放射状に設けられる、
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記回転軸を中心とする径方向の前記波長変換層の幅は、前記励起光の入射領域と同程度である、
請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の進行方向変更部は、前記回転軸を中心として同心円状に設けられる、
請求項２に記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数の進行方向変更部は、前記励起光の入射方向から見て、格子状に設けられる、
請求項１に記載の光源装置。
【請求項６】
前記複数の進行方向変更部は、前記波長変換層における前記励起光の入射側の表面から前記励起光の入射方向に進むにしたがって前記表面に沿う方向の幅が小さくなるように形成されている、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記複数の進行方向変更部における前記励起光の入射側の表面は、前記波長変換層における前記励起光の入射側の表面と面一である、
請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記複数の進行方向変更部は、前記波長変換層における前記励起光の入射側の表面から前記励起光の入射方向に進むにしたがって前記表面に沿う方向の幅が大きくなるように形成されている、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記複数の進行方向変更部の頂点は、前記波長変換層における前記励起光の入射側の表面と面一である、
請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記複数の進行方向変更部は、前記励起光の入射方向に沿って前記波長変換層に形成された複数の溝である、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記複数の溝には、透光性部材と、前記透光性部材によって保持される散乱要素が設けられる、
請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投写する投写光学系と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。
【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。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクター用の光源装置として蛍光を利用するものがある。このような光源装置は、固体光源から発せられた励起光が入射することによって励起されて励起光とは異なる波長の蛍光を発する蛍光体（または、波長変換素子）を備える。蛍光体の一形態として、回転駆動されるモーターに取り付け可能な蛍光体ホイールが知られている。例えば、特許文献１には、蛍光体ホイールが励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体プレートを有し、蛍光体プレートの励起光受光面に励起光を透過すると共に蛍光を反射する誘電体多層膜が形成された構成が開示されている。特許文献１には、蛍光ホイール（蛍光体ホイール）の励起光受光面における励起光の受光位置より中心側であって蛍光ホイールの周方向に沿って、溝が形成されていてもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０６９８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の特許文献１に記載の蛍光体ホイールを備えた蛍光光源装置では、蛍光体ホイールを回転させたときに、前述の溝が存在しない部分に励起光が照射されると蛍光の取り出し効率が低下する虞があった。
【０００５】
本発明は、上述の事情を勘案したものであって、蛍光の取り出し効率の低下を抑制可能な光源装置及び該光源装置を備えて高輝度な画像を形成可能なプロジェクターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に従えば、励起光を射出する励起光源と、前記励起光が入射され、前記励起光の波長を波長変換して蛍光を射出する波長変換層と、前記波長変換層に形成されて前記蛍光の進行方向を変化させる複数の進行方向変更部と、前記波長変換層が設けられる基板と、を備え、前記基板を回転軸周りに回転させることにより、前記波長変換層において前記励起光の入射位置が時間的に変化し、前記複数の進行方向変更部同士の間隔は、前記励起光の入射領域の大きさよりも小さいことを特徴とする光源装置が提供される。
【０００７】
第１態様に係る光源装置において、前記複数の進行方向変更部は、前記励起光の入射方向から見て、前記回転軸を中心として放射状に設けられていてもよい。
このような構成では、前記回転軸を中心とする径方向の前記波長変換層の幅は、前記励起光の入射領域と同程度であってもよい。なお、励起光の入射領域と同程度とは、励起光の入射領域の幅の１倍以上２倍以下の範囲内であることを意味する。
また、第１態様に係る光源装置において、前記複数の進行方向変更部は、前記回転軸を中心として同心円状に設けられていてもよい。
また、第１態様に係る光源装置において、前記複数の進行方向変更部は、前記励起光の入射方向から見て、格子状に設けられていてもよい。
なお、格子状とは、励起光の入射方向から見たときに進行方向変更部の輪郭をなす線同士が直交する場合は勿論のこと、前述の輪郭同士が任意の角度で交差する場合や、前述の輪郭同士が完全に交差しなくとも蛍光の横方向の広がりを抑える機能を発揮し得る程度に互いに近づいている場合も含む。
【０００８】
第１態様に係る光源装置において、前記複数の進行方向変更部は、前記波長変換層における前記励起光の入射側の表面から前記励起光の入射方向に進むにしたがって前記表面に沿う方向の幅が小さくなるように形成されていてもよい。
また、第１態様に係る光源装置において、前記複数の進行方向変更部は、前記波長変換層における前記励起光の入射側の表面から前記励起光の入射方向に進むにしたがって前記表面に沿う方向の幅が大きくなるように形成されていてもよい。
【０００９】
第１態様に係る光源装置において、前記複数の進行方向変更部における前記励起光の入射側の表面は、前記波長変換層における前記励起光の入射側の表面と面一であってもよい。
また、第１態様に係る光源装置において、前記複数の進行方向変更部の頂点は、前記波長変換層における前記励起光の入射側の表面と面一であってもよい。
【００１０】
第１態様に係る光源装置において、前記複数の進行方向変更部は、前記励起光の入射方向に沿って前記波長変換層に形成された複数の溝であってもよい。
また、第１態様に係る光源装置において、前記複数の溝には、透光性部材と、前記透光性部材によって保持される散乱要素が設けられてもよい。
【００１１】
また、本発明の第１態様に従えば、上述の光源装置と、前記光源装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投写する投写光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクターが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すプロジェクターの照明装置の概略図である。
【図３】図２に示す照明装置の光源装置に用いられ、第１実施形態に係る蛍光体ホイールの平面図である。
【図４】図３に示す蛍光体ホイールの断面図であって、図３に示すＸ１−Ｘ１線で矢視した場合を示す。
【図５】図３に示す蛍光体ホイールの断面図であって、図３に示すＸ２−Ｘ２線で矢視した場合を示す。
【図６】第１実施形態に係る蛍光体ホイールの変形例の平面図である。
【図７】第１実施形態に係る蛍光体ホイールの変形例を示す断面図である。
【図８】第１実施形態に係る蛍光体ホイールの変形例を示す断面図である。
【図９】図２に示す照明装置の光源装置に用いられ、第２実施形態に係る蛍光体ホイールの平面図である。
【図１０】図９に示す蛍光体ホイールの断面図であって、図９に示すＸ３−Ｘ３線で矢視した場合を示す。
【図１１】図２に示す照明装置の光源装置に用いられ、第３実施形態に係る蛍光体ホイールの平面図である。
【図１２】図１１に示す蛍光体ホイールの断面図であって、図１１に示すＸ４−Ｘ４線で矢視した場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態に係る光源装置及びプロジェクターの一例について説明する。図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１の構成を示す概略図である。
【００１５】
＜プロジェクター＞
図１に示すように、第１実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー映像を表示する投写型画像表示装置である。プロジェクター１Ａは、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、合成光学系５と、投写光学系６とを備える。
【００１６】
照明装置２からは、少なくとも赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢ（図２参照）の三原色の光を含む照明光ＷＬが射出される。色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。なお、本明細書において、赤色光ＬＲとは５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下のピーク波長を有する可視赤色光を示し、緑色光ＬＧとは５００ｎｍ以上５９０ｎｍ以下のピーク波長を有する可視緑色光を示し、青色光ＬＢとは４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のピーク波長を有する可視青色光を示す。
【００１７】
色分離光学系３は、照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧと、青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａ及び第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及び第３の全反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａ及び第２のリレーレンズ９ｂとを備えている。
【００１８】
第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）とに分離する。第１のダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過すると共に、その他の光（緑色光ＬＧ及び青色光ＬＢ）を反射する。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射すると共に青色光ＬＢを透過することによって、前述のその他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。
【００１９】
第１の全反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置され、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。一方、第２の全反射ミラー８ｂ及び第３の全反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置され、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から光変調装置４Ｇに向けて反射される。
【００２０】
第１のリレーレンズ９ａは、青色光ＬＢの光路中における第２の全反射ミラー８ｂの光入射側に配置されている。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の全反射ミラー８ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａ及び第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の光路長よりも長くなる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。
【００２１】
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。
【００２２】
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及び射出側各々には、偏光板（図１では省略）が配置されている。
【００２３】
また、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、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂのそれぞれに入射する赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢそれぞれをコリメートする。
【００２４】
合成光学系５には、光変調装置４Ｒ，光変調装置４Ｇ，光変調装置４Ｂからの画像光が入射する。合成光学系５は、各々が赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、この合成された画像光を投写光学系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。
【００２５】
投写光学系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に向けて拡大させつつ投射する。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。投写光学系６には、例えば、鏡筒と、鏡筒内に配置される複数のレンズとによって構成される組レンズや投写レンズ群が用いられる。
【００２６】
＜照明装置＞
図２は、照明装置２の構成を示す概略図である。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と、均一照明光学系１３とを備える。
【００２７】
＜光源装置＞
第１光源装置１１は、励起光源２０、コリメート光学系２１、ダイクロイックミラー２２、集光光学系２３及び蛍光体ホイール２５を備える。
【００２８】
励起光源２０は、励起光としてレーザー光からなる青色光（励起光）Ｅを射出する半導体レーザー（発光素子）からなる。励起光源２０は、１つの半導体レーザーからなるものであってもよく、複数の半導体レーザーで構成されてもよい。励起光源２０は、ダイクロイックミラー２２で反射される前の励起光Ｅの光軸ａｘ１が照明光軸ａｘ２と直交するように配置されている。
【００２９】
コリメート光学系２１は、例えば１枚以上の凸レンズから構成され、励起光源２０からの光を略平行化する。
【００３０】
ダイクロイックミラー２２は、コリメート光学系２１から集光光学系２３までの光路中に、励起光源２０の光軸ａｘ１及び照明光軸ａｘ２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２２は、励起光Ｅを反射し、赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光Ｙを通過させる光学特性を有する。
【００３１】
集光光学系２３は、例えば一枚以上の凸レンズから構成され、ダイクロイックミラー２２からの励起光Ｅを略集光した状態で蛍光体ホイール２５に入射させる機能と、蛍光体ホイール２５から射出される蛍光Ｙをピックアップする機能とを有する。
【００３２】
蛍光体ホイール２５は、励起光Ｅの入射方向と反対方向に向けて蛍光Ｙを射出する反射型の回転蛍光板である。蛍光体ホイール２５は、モーター２４と、モーター２４により回転軸Ｏの周りに回転駆動され円盤状の基板２６と、基板２６の一方の面において周方向（回転方向）に沿って形成され、励起光Ｅの入射方向から見て環状の波長変換層４１と、反射層２８と、接着層４５とを有する。第１実施形態の蛍光体ホイール２５の構成については、後述する。
【００３３】
第２光源装置１２は、第２光源３０、集光光学系３１、拡散板３２及びコリメート光学系３３を備える。
【００３４】
第２光源３０は、第１光源装置１１の励起光源２０と同様に、少なくとも１つの半導体レーザーから構成される。第２光源３０の光軸は、光軸ａｘ１と一致している。集光光学系３１は、例えば１枚以上の凸レンズから構成され、第２光源３０から射出される青色光Ｂを拡散板３２付近に集光する。
【００３５】
拡散板３２は、第２光源３０から射出される青色光Ｂを散乱し、蛍光体ホイール２５から射出される蛍光Ｙの配光分布に似た配光分布を有する青色光Ｂとする。拡散板３２としては、例えば、磨りガラスが用いられている。
【００３６】
コリメート光学系３３は、例えば１枚以上の凸レンズから構成され、拡散板３２からの光をコリメートする。
【００３７】
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２２で反射され、蛍光体ホイール２５から射出されかつダイクロイックミラー２２を透過した蛍光Ｙと合成され、白色の照明光ＷＬを生成する。照明光ＷＬは、均一照明光学系１３に入射する。
【００３８】
均一照明光学系１３は、インテグレータ光学系３４と、偏光変換素子３５と、重畳レンズ３６とを備える。
【００３９】
インテグレータ光学系３４は、照明光ＷＬを複数の小光束に分割する。インテグレータ光学系３４は、例えば、第１レンズアレイ３４ａおよび第２レンズアレイ３４ｂで構成されている。第１レンズアレイ３４ａおよび第２レンズアレイ３４ｂは、アレイ状に配列された複数のマイクロレンズを備える。
【００４０】
インテグレータ光学系３４から射出された照明光ＷＬは、複数の小光束をなして偏光変換素子３５に入射する。偏光変換素子３５は、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。偏光変換素子３５は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーで構成されている。
【００４１】
直線偏光に変換された照明光ＷＬは、重畳レンズ３６に入射する。重畳レンズ３６は、偏光変換素子３５から射出された複数の小光束を照明対象物上で互いに重畳させる。このような構成によって、照明対象物を均一に照明することができる。
【００４２】
＜蛍光体ホイール＞
図２に示すように、基板２６は、モーター２４により、プロジェクター１（図１参照）の使用時において所定の回転数で回転する。これにより、蛍光体層２７の特定の領域に対して励起光Ｅが連続的に入射することが抑制されるので、蛍光体層２７の長寿命化が図られる。基板２６は、アルミニウム、サファイアなどの放熱性に優れた金属材料から構成される。
【００４３】
基板２６における励起光Ｅの入射側の表面は、研磨により反射面とされていてもよいし、銀、アルミニウム等から形成される反射膜２８が形成されていてもよい。
【００４４】
波長変換層４１は、シリコーンなどからなる接着層４５によって、反射膜２８における励起光Ｅの入射側の表面に接着されている。接着層４５は、励起光Ｅ及び蛍光Ｙに対して透光性部材６０としても機能し得るので、接着層４５が所定の厚さである場合に、励起光Ｅ及び蛍光Ｙにおける全光透過率が９５％以上となる屈折率及び光学特性を有する。
【００４５】
波長変換層４１は、励起光Ｅが入射され、励起光Ｅの波長を波長変換して蛍光Ｙを射出する。波長変換層４１の材質は、前述のように励起光Ｅの波長を波長変換して蛍光Ｙを射出可能な材質であれば特に限定されないが、第１実施形態では、例えばＹ３Ａｌ５Ｏ１２のガーネット結晶（ＹＡＧ）にセリウムイオン（例えば、Ｃｅ３＋）を添加したＹＡＧ:Ｃｅが用いられる。波長変換層４１には、散乱要素は含まれていない。なお、波長変換層４１には僅かに散乱要素が含まれてもよいが、その場合の波長変換層４１における散乱要素の含有量は、４％程度である。
【００４６】
図３は、第１実施形態の蛍光体ホイール２５Ａの平面図である。図４は、図３に示す蛍光体ホイール２５Ａの断面図であり、図３に示すＸ１−Ｘ１線で矢視した場合の断面図である。図５は、図３に示す蛍光体ホイール２５Ａの断面図であり、図３に示すＸ２−Ｘ２線で矢視した場合の断面図である。図３及び図４に示すように、蛍光体ホイール２５Ａでは、励起光Ｅの入射方向Ｄ１（以下、単に入射方向Ｄ１という場合がある）に沿って、波長変換層４１、接着層４５、反射膜２８、基板２６の順に積層されている。
【００４７】
図３に示すように、波長変換層４１には、進行方向変更部５０が複数形成されている。図５に示すように、進行方向変更部５０は、蛍光Ｙの進行方向を変化させる。図３に示すように、第１実施形態の進行方向変更部５０Ａは、入射方向Ｄ１から見て、回転軸Ｏを中心として放射状に設けられる。すなわち、進行方向変更部５０Ａは、径方向Ｒ１に沿って形成され、周方向Ｒ２において所定の間隔Ｇをあけて複数形成されている。
【００４８】
第１実施形態では、回転軸Ｏを中心とする径方向Ｒ１の波長変換層４１の幅Ｗ４１は、励起光Ｅの入射領域ＡＥと同程度である。具体的には、波長変換層４１の幅Ｗ４１は、励起光Ｅの入射領域ＡＥの幅ＷＥの１倍以上１０倍以下の範囲内であることが好ましい。波長変換層４１の幅Ｗ４１が前述の範囲内にあることによって、励起光Ｅが波長変換層４１に十分に照射され、かつ波長変換層４１の使用量が抑えられる。
【００４９】
前述の所定の間隔Ｇは、周方向Ｒ２に沿っては一定であるが、径方向Ｒ１に沿って回転軸Ｏから離間するにしたがって、大きくなる。入射方向Ｄ１から見て青色光の入射領域ＡＥは略正方形をなし、周方向Ｒ２における入射領域ＡＥの幅は、幅ＷＥと同程度とみなせる。励起光Ｅの入射領域ＡＥの幅ＷＥが一定であれば、間隔Ｇが小さい程、入射領域ＡＥに含まれる進行方向変更部５０Ａの数が増え、蛍光Ｙが波長変換層４１の表面４１ａに沿う方向に拡がりにくく、入射領域ＡＥに対する蛍光Ｙの発光領域の増大（蛍光Ｙのにじみ）を低減できる。入射領域ＡＥに対する蛍光Ｙの発光領域の増大が大きくなると、蛍光Ｙの発光領域の面積と発散角との積で規定されるエテンデューが大きくなる。エテンデューが大きくなると、波長変換層４１の後段に配置される光学系（図２参照）が蛍光体ホイール２５Ａ（波長変換層４１）から射出される蛍光Ｙの一部を取り込むことができなくなり、蛍光Ｙの利用効率が低下する虞がある。
【００５０】
入射領域ＡＥに対する蛍光Ｙの発光領域の増大（蛍光Ｙのにじみ）を好適に低減する点から、波長変換層４１の外周部における進行方向変更部５０Ａ同士の間隔Ｇは、少なくとも入射領域ＡＥより小さく、入射領域ＡＥの幅の０．１倍以上１．０倍以下であることが好ましい。なお、径方向Ｒ１の所定の位置より外側での間隔Ｇが前述の範囲から外れる場合は、図６に示すように、径方向Ｒ１の所定の位置より外側において、周方向Ｒ２における進行方向変更部５０Ａ同士の間に、進行方向変更部５０Ａが追加されてもよい。
【００５１】
図５に示すように、進行方向変更部５０Ａは、入射方向Ｄ１に沿って波長変換層４１に形成された溝５２である。溝５２は、図３に示すＸ１−Ｘ１線で矢視した断面視において、Ｖ字状に形成されている。すなわち、進行方向変更部５０Ａは、波長変換層４１における励起光Ｅの入射側の表面４１ａから入射方向Ｄ１に進むにしたがって、表面４１ａに沿う方向の幅が小さくなるように形成されている。溝５２は、マスクによるウェットエッチングまたはドライエッチングや、イオンミリングのような物理エッチングによって形成できる。または、溝５４の側面５４ｃ，５４ｄの傾斜及び形状に合わせて予め端面を斜めにカットした微小な波長変換層４１を、接着層４５を介して、反射膜２８における励起光Ｅの入射側の表面上に並べて配置してもよい。また、溝加工はせずに平面視でホイール状に形成した波長変換層４１を基板２６に貼り付けた後、レーザー加工やスクライブによって溝５２を形成できる。
【００５２】
第１実施形態では、進行方向変更部５０Ａにおける励起光Ｅの入射側の面（表面）５０Ｘは、波長変換層４１の表面４１ａと面一である。このような構成によれば、励起光Ｅの入射側で蛍光Ｙの横方向の拡がりが抑制される。なお、前述の進行方向変更部５０Ａ同士の周方向Ｒ２の間隔Ｇの調整などによって、蛍光Ｙの横方向の拡がりがある程度抑えられている場合などは、進行方向変更部５０Ａの面５０Ｘが波長変換層４１の表面４１ａより入射方向Ｄ１の前側（奥側）に位置してもよい。
【００５３】
以上説明した第１実施形態に係る第１光源装置１１によれば、以下の効果を奏する。
第１実施形態の第１光源装置１１は上述の励起光源２０及び蛍光体ホイール２５Ａとを備え、蛍光体ホイール２５Ａは、上述の進行方向変更部５０Ａが複数形成された波長変換層４１と、波長変換層４１が設けられて回転軸Ｏを中心に回転可能な基板２６とを備える。基板２６を回転軸Ｏ周りに回転させることにより、波長変換層４１において励起光Ｅの入射位置が時間的に変更される。複数の進行方向変更部５０Ａ，５０Ａ同士の間隔Ｇは、励起光Ｅの入射領域ＡＥの大きさよりも小さい。このような構成によれば、波長変換層４１の内部に散乱要素がほとんど設けられていないので、波長変換層４１に励起光Ｅが入射する際に、散乱要素によって励起光Ｅが波長変換層４１に入射することが妨げられる現象、いわゆるバックスキャッタを減らすことができる。また、波長変換層４１に散乱要素が含まれていない、あるいは僅かに含まれている場合であっても、基板２６が回転軸Ｏを中心に回転した際に、励起光Ｅの入射領域ＡＥに複数の進行方向変更部５０Ａが含まれるので、蛍光Ｙの進行方向を良好に変更し、蛍光Ｙの発光領域が所望の領域から増大することを抑制できる。このことによって、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制できる。
【００５４】
また、第１実施形態に係る第１光源装置１１では、入射方向Ｄ１から見て、進行方向変更部５０Ａは、回転軸Ｏを中心として放射状に設けられている。また、回転軸Ｏを中心とする径方向Ｒ１の波長変換層４１の幅Ｗ４１は、励起光Ｅの入射領域ＡＥと同程度である。このような構成によれば、周方向Ｒ２に沿っては一定であり、基板２６の回転時でも励起光Ｅの照射領域ＡＥに含まれる進行方向変更部５０Ａの数が変化しないので、蛍光Ｙの横方向の拡がりを効果的に抑え、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制できる。
【００５５】
また、第１実施形態に係る第１光源装置１１では、進行方向変更部５０Ａは、波長変換層４１の表面４１ａから入射方向Ｄ１に進むにしたがって表面４１ａに沿う方向の幅が小さくなるように形成されている。また、進行方向変更部５０Ａは、入射方向Ｄ１に沿って波長変換層４１に形成された溝５４である。このような構成によれば、進行方向変更部５０Ａの溝５４の側面５４ｃ，５４ｄにおいて溝５４内の空気と波長変換層４１との屈折率差によって、励起光Ｅ及び蛍光Ｙの進行方向を変更できる。このことによって、励起光Ｅ及び蛍光Ｙの横方向の拡がりを抑え、励起光Ｅの利用効率を高め、かつ蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制できる。
【００５６】
また、第１実施形態に係る第１光源装置１１では、進行方向変更部５０Ａの面５０Ｘは、波長変換層４１の表面４１ａと面一である。このような構成によれば、進行方向変更部５０Ａが波長変換層４１の厚み方向において表面４１ａに達しているので、波長変換層４１への入射直後における励起光Ｅの横方向への拡がり、及び波長変換層４１から射出直前における蛍光Ｙの横方向への拡がりを確実に抑えることができる。このことによって、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を効率的に抑制できる。なお、蛍光Ｙの取り出し効率を充分に低下可能であれば、進行方向変更部５０Ａの面５０Ｘは、波長変換層４１の表面４１ａより入射方向Ｄ１の前側（奥側）であっても構わない。
【００５７】
また、第１実施形態に係るプロジェクター１によれば、以下の効果を奏する。
第１実施形態のプロジェクター１によれば、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制した第１光源装置１１を用いて、高輝度な画像を形成すると共に投写することができる。
【００５８】
図７は、第１実施形態に係る第１光源装置１１の別の変形例（蛍光体ホイール２５Ａの変形例）として、蛍光体ホイール２５Ｃの構成を示す断面図であり、図３に示すＸ２−Ｘ２線で矢視した場合に対応する図である。図７に示すように、蛍光体ホイール２５Ｃは蛍光体ホイール２５Ａと同様の構成を備え、進行方向変更部５０Ｂの溝５４には、透光性部材６０と、透光性部材６０によって保持される散乱要素６２が設けられている。
【００５９】
透光性部材６０及び散乱要素６２は、励起光Ｅ及び蛍光Ｙを透過可能であって、溝５４の側面５４ｃ，５４ｄにおいて波長変換層４１との屈折率差などによって少なくとも蛍光Ｙの横方向の拡がりを抑制する効果を発揮できるものであれば、特に限定されない。例えば、透光性部材６０は、前述の接着層４５であってもよく、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などが挙げられる。散乱要素６２は、例えば空隙であってもよく、透光性部材６０とは異なる屈折率を有する樹脂製の微粒子であってもよい。
【００６０】
図８は、第１実施形態に係る第１光源装置１１のさらに別の変形例（蛍光体ホイール２５Ａの変形例）として、蛍光体ホイール２５Ｄの構成を示す断面図であり、図３に示すＸ２−Ｘ２線で矢視した場合に対応する図である。図８に示すように、蛍光体ホイール２５Ｄは上述の蛍光体ホイール２５Ｃと同様の構成を備え、進行方向変更部５０Ｂの溝５４には、透光性部材６０と、透光性部材６０によって保持される散乱要素６２が設けられている。
【００６１】
また、蛍光体ホイール２５Ｄでは、進行方向変更部５０Ｃは、波長変換層４１の表面４１ａから入射方向Ｄ１に進むにしたがって、表面４１ａに沿う方向の幅が大きくなるように形成されている。このことによって、蛍光体ホイール２５Ｃと同様に、溝５４の側面５４ｃ，５４ｄにおいて波長変換層４１との屈折率差などによって蛍光Ｙの横方向の拡がりを抑制できる。また、進行方向変更部５０Ｃの頂点５０ｔは、波長変換層４１の表面４１ａと面一である。このことによって、蛍光体ホイール２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと同様に、進行方向変更部５０Ｃが波長変換層４１の厚み方向において表面４１ａに達し、波長変換層４１への入射直後における励起光Ｅの横方向への拡がり、及び波長変換層４１から射出直前における蛍光Ｙの横方向への拡がりを確実に抑えることができる。なお、蛍光Ｙの取り出し効率を充分に低下可能であれば、進行方向変更部５０Ｃの頂点５０ｔは、波長変換層４１の表面４１ａより入射方向Ｄ１の前側（奥側）であっても構わない。
【００６２】
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係る光源装置及びプロジェクターについて説明する。第２実施形態と第１実施形態とは、光源装置における蛍光体ホイールの進行方向変更部の形態が異なるが、それ以外の構成は共通である。そのため、以下の説明では進行方向変更部の形態を主体に説明し、第１実施形態と共通する構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細を省略する。
【００６３】
図９は、第２実施形態の蛍光体ホイール２５Ｅの平面図である。図１０は、図９に示す蛍光体ホイール２５Ｅの断面図であり、図９に示すＸ３−Ｘ３線で矢視した場合の図である。第２実施形態では、図９及び図１０に示すように、進行方向変更部５０Ａが第１実施形態で説明した形成位置に加え、回転軸Ｏを中心として同心円状にも複数設けられている。同心円状の進行方向変更部５０Ａ同士の径方向Ｒ１における間隔Ｈは、間隔Ｇと同様に、少なくとも入射領域ＡＥより小さく、入射領域ＡＥの幅の０．１倍以上１０倍以下であることが好ましい。進行方向変更部５０Ａ同士の間隔Ｈが前述の条件を満たすことによって、入射領域ＡＥに含まれる進行方向変更部５０Ａの数が増え、蛍光Ｙの横方向の拡がりを抑え、蛍光Ｙのにじみを低減できる。
【００６４】
以上説明した第２実施形態に係る光源装置及びプロジェクターによれば、以下の効果を奏する。
第２実施形態の光源装置及びプロジェクターは、第１実施形態の光源装置及びプロジェクターと同様の基本構成を備えるので、第１実施形態の光源装置及びプロジェクターと同様の作用効果を奏する。すなわち、第２実施形態の光源装置によれば、蛍光Ｙの進行方向を良好に変更し、蛍光Ｙの射出領域が所望の領域から変化することを抑制できる。このことによって、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制できる。また、第２実施形態のプロジェクター１によれば、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制した光源装置を用いて、高輝度な画像を形成すると共に投写することができる。
【００６５】
また、第２実施形態の光源装置では、進行方向変更部５０Ａが回転軸Ｏを中心として同心円状にも複数設けられている。このことによって、励起光Ｅの照射領域ＡＥの幅ＷＥより比較的大きい場合でも、第１実施形態と同様に、基板２６の回転時でも励起光Ｅの照射領域ＡＥに含まれる進行方向変更部５０Ａの数が変化しないので、蛍光Ｙの横方向の拡がりを効果的に抑え、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制できる。
【００６６】
なお、第２実施形態の光源装置では、第１実施形態の変形例の蛍光体ホイール２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅと同様の変形例を適用できる。
【００６７】
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係る光源装置及びプロジェクターについて説明する。第３実施形態と第１実施形態とは、光源装置における蛍光体ホイールの進行方向変更部の形態が異なるが、それ以外の構成は共通である。そのため、以下の説明では進行方向変更部の形態を主体に説明し、第１実施形態と共通する構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細を省略する。
【００６８】
図１１は、第３実施形態の蛍光体ホイール２５Ｆの平面図である。図１２は、図１１に示す蛍光体ホイール２５Ｆの断面図であり、図１１に示すＸ４−Ｘ４線で矢視した場合の図である。第３実施形態では、図１１及び図１２に示すように、進行方向変更部５０Ａは、入射方向Ｄ１から見て、格子状かつ等間隔に設けられている。格子状の進行方向変更部５０Ａ同士の間隔Ｋは、間隔Ｇと同様に、少なくとも入射領域ＡＥより小さく、入射領域ＡＥの幅の０．１倍以上１０倍以下であることが好ましい。進行方向変更部５０Ａ同士の間隔Ｋが前述の条件を満たすことによって、入射領域ＡＥに含まれる進行方向変更部５０Ａの数が増え、蛍光Ｙの横方向の拡がりを抑え、蛍光Ｙのにじみを低減できる。
【００６９】
以上説明した第３実施形態に係る光源装置及びプロジェクターによれば、以下の効果を奏する。
第３実施形態の光源装置及びプロジェクターは、第１実施形態の光源装置及びプロジェクターと同様の基本構成を備えるので、第１実施形態の光源装置及びプロジェクターと同様の作用効果を奏する。すなわち、第３実施形態の光源装置によれば、蛍光Ｙの進行方向を良好に変更し、蛍光Ｙの射出領域が所望の領域から変化することを抑制できる。このことによって、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制できる。また、第３実施形態のプロジェクター１によれば、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制した光源装置を用いて、高輝度な画像を形成すると共に投写することができる。
【００７０】
また、第３実施形態の光源装置では、進行方向変更部５０Ａが入射方向Ｄ１から見て、格子状かつ等間隔に複数設けられている。このことによって、第２実施形態と同様に、励起光Ｅの照射領域ＡＥの幅ＷＥより比較的大きい場合でも、第１実施形態と同様に、基板２６の回転時でも励起光Ｅの照射領域ＡＥに含まれる進行方向変更部５０Ａの数が変化しないので、蛍光Ｙの横方向の拡がりを効果的に抑え、蛍光Ｙの取り出し効率の低下を抑制できる。
【００７１】
なお、上述の格子状とは、図１１に例示するように励起光の入射方向から見たときに進行方向変更部５０Ａの輪郭同士が直交する場合は勿論のこと、前述の輪郭同士が任意の角度で交差する場合や、前述の輪郭同士が完全に交差しなくとも蛍光の横方向の広がりを抑える機能を発揮し得る程度に互いに近づいている場合も広く含む。また、入射方向から見たときに進行方向変更部５０Ａの輪郭が区画する各区画の形状も、正方形、長方形、扇形、菱形、丸形などが広く含まれる。
【００７２】
なお、第３実施形態の光源装置では、第１実施形態の変形例の蛍光体ホイール２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅと同様の変形例を適用できる。
【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内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。
【００７４】
例えば、上述の各実施形態では、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、本発明に係るプロジェクターは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であってもよい。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスが用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…プロジェクター、１１…光源装置、２０…励起光源、２６…基板、４１…波長変換層、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…進行方向変更部、５２，５４…溝、６０…透光性部材、６２…散乱要素、ＡＥ…入射領域、Ｄ１…入射方向、Ｅ…励起光、Ｏ…回転軸、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１１】
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【図１２】
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