(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を透過させ、前記光源側から順に第１の基板と第２の基板とを有する蛍光体ホイールと、
を備え、
前記蛍光体ホイールが、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された第１の蛍光体と、
第２の蛍光体と、
を有し、
前記第１の蛍光体と前記第２の蛍光体とは、前記蛍光体ホイールの回転方向において異なる位置に配置され、
前記第１の蛍光体が、前記第１の基板及び前記第２の基板に接し、
前記第２の蛍光体が、前記第１の基板には接しておらず、前記第２の基板のみに接していることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記第１の蛍光体及び前記第２の蛍光体の光源側に、前記光源からの光の波長域の光を透過し、前記第１の蛍光体及び前記第２の蛍光体により波長変換された光の波長域の光を反射するフィルタを有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第１の蛍光体の光源と反対側に、前記第１の蛍光体により波長変換された光の波長域の光を透過し、前記光源からの光の波長域の光を反射するフィルタを有し、前記第２の蛍光体の光源と反対側に、前記第２の蛍光体により波長変換された光の波長域の光を透過し、前記光源からの光の波長域の光を反射するフィルタを有することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１の蛍光体が、前記第１の基板の光源と反対側の面に直接接していることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第１の蛍光体が、前記第２の基板の光源側の面に直接接していることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１の蛍光体の厚みが、前記第２の蛍光体の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光源が青色光を出射する光源であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第１の蛍光体が、赤色光を発する蛍光体であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の光源装置と、
画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、
前記画像を拡大して投射する投射手段と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及びこの光源装置を備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、時分割で複数の波長の光を取り出し、取り出された複数の波長の光を順次変調することで画像を形成して投影する時分割式のプロジェクタが普及している。このような時分割式のプロジェクタに用いる光源装置として、例えば、白色光を出力する光源と、複数のカラーフィルタが貼られた回転ホイールとを備えて、光源から出射された白色光を、一定速度で回転する回転ホイールに入射させて、時分割で複数の波長の光（例えば、青、緑、赤色光）を取り出すものが知られている。
【０００３】
近年、従来の白色光源の代わりに、半導体レーザを始めとする単波長の光を出力する光源が用いられるケースが増えており、例えば、カラーフィルタの代わりに蛍光体を有する回転ホイール（蛍光体ホイール）を用いて、これに半導体レーザ等の光源から出射された単波長の光を入射させることで、時分割で複数の波長の光を取り出す光源装置も普及してきている。そのような光源装置の中には、光を透過する蛍光体ホイールであって、光の進行方向において２つの基板を有し、双方の基板に同じ色の光を発する蛍光体（例えば赤色蛍光体）が設けられた蛍光体ホイールを備えたものが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５９６８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された光源装置では、２つの基板を有し、双方の基板に同じ色の光を発する蛍光体が設けられているので、仮に、１つの基板に設けられた蛍光体の膜厚に限界があっても、全体としての膜厚を増大することができるので、光源からの光の利用効率を高めることができる。
しかし、特許文献１に記載の蛍光体ホイールでは、波長変換の際に各蛍光体で生じた熱は、それぞれの基板を用いて冷却するだけなので、十分に冷却することができず、赤色蛍光体のような、温度が上昇すると波長変換効率が低下する熱の影響を受け易い蛍光体では、十分な性能が発揮できない虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の実施態様に係る光源装置の１つは、光源と、前記光源からの光を透過させ、前記光源側から順に第１の基板と第２の基板とを有する蛍光体ホイールと、を備え、前記蛍光体ホイールが、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された第１の蛍光体と、第２の蛍光体と、を有し、前記第１の蛍光体と前記第２の蛍光体とは、前記蛍光体ホイールの回転方向において異なる位置に配置され、前記第１の蛍光体が、前記第１の基板及び前記第２の基板に接し、前記第２の蛍光体が、前記第２の基板に接している。
【０００７】
本発明の実施態様に係るプロジェクタの１つは、上記の実施態様の光源装置と、画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、前記画像を拡大して投射する投射手段と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の実施態様においては、蛍光体の発熱の影響を受けにくく、かつ発光効率の低下を抑制することができる光源装置を提供し、ひいてはこの光源装置を用いた高い性能のプロジェクタ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１つの実施形態に係る光源装置を示す模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の１つの実施形態に係る蛍光体ホイールの各面を示す模式図である。
【図３】本発明のその他の実施形態（その１）に係る光源装置を示す模式的に示す側面図である。
【図４】本発明のその他の実施形態（その２）に係る光源装置を示す模式的に示す側面図である。
【図５】本発明のその他の実施形態（その２）に係る蛍光体ホイールの各面を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態の光源装置を備えた１つの実施形態に係るプロジェクタの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施態様１に係る光源装置は、光源と、前記光源からの光を透過させ、前記光源側から順に第１の基板と第２の基板とを有する蛍光体ホイールと、を備え、前記蛍光体ホイールが、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された第１の蛍光体と、第２の蛍光体と、を有し、前記第１の蛍光体と前記第２の蛍光体とは、前記蛍光体ホイールの回転方向において異なる位置に配置され、前記第１の蛍光体が、前記第１の基板及び前記第２の基板に接し、前記第２の蛍光体が、前記第２の基板に接している。
【００１１】
本実施態様によれば、第１の蛍光体では光の入射側が高温となるが、第１の蛍光体の高温となった部分が、第１の基板に接するので、第１の基板を介して効率的に放熱できる。更に、第１の蛍光体が第２の基板にも接しているので、２つの基板を用いて、より効果的に放熱することができる。また、第２の蛍光体は、第２の基板を介して放熱されるので、第１の基板を第１の蛍光体の放熱に優先的に用いることができて、第１の蛍光体の放熱が促進される。仮に第１の蛍光体が熱の影響を受けやすい蛍光体であっても、温度上昇を防いで、波長変換効率の低下を防ぐことができる。
よって、蛍光体の発熱の影響を受けにくく、かつ発光効率の低下を抑制することができる光源装置を提供することができる。
【００１２】
なお、本実施態様では、基板は、蛍光体と接する面にフィルタ等の光学膜を有する場合もあり得る。第２の蛍光体は、第２の基板に対して、光源側に配置される場合も、光源と反対側に配置される場合もあり得る。
【００１３】
本発明の実施態様２に係る光源装置は、上記の実施態様１において、前記第１の蛍光体及び前記第２の蛍光体の光源側に、前記光源からの光の波長域の光を透過し、前記第１の蛍光体及び前記第２の蛍光体により波長変換された光の波長域の光を反射するフィルタを有する。
【００１４】
本実施態様によれば、蛍光体の光源側に、光源からの光の波長域の光を透過し、蛍光体により波長変換された光の波長域の光を反射するフィルタを有するので、仮に、蛍光体で波長変換された光が光源側に戻った場合であっても、光源側に有するフィルタで蛍光体側へ反射されるので、光を有効活用して、蛍光体の波長変換効率を高めることができる。
【００１５】
本発明の実施態様３に係る光源装置は、上記の実施態様１または２において、前記第１の蛍光体の光源と反対側に、前記第１の蛍光体により波長変換された光の波長域の光を透過し、前記光源からの光の波長域の光を反射するフィルタを有し、前記第２の蛍光体の光源と反対側に、前記第２の蛍光体により波長変換された光の波長域の光を透過し、前記光源からの光の波長域の光を反射するフィルタを有している。
【００１６】
本実施態様によれば、蛍光体の光源と反対側に、蛍光体により波長変換された光の波長域の光を透過し、光源からの光の波長域の光を反射するフィルタを有しているので、所望の波長域の光だけを取り出して出力でき、よって演光性の高い光源装置を実現できる。
【００１７】
本発明の実施態様４に係る光源装置は、上記の実施態様１から３の何れかにおいて、前記第１の蛍光体が、前記第１の基板の光源と反対側の面に直接接している。
【００１８】
本実施態様によれば、第１の蛍光体が、第１の基板の光源と反対側の面に直接接しており、光が入射する側の第１の蛍光体で最も高温となる領域が第１の基板と直接接している。よって、第１の蛍光体を効率的に冷却することができ、第１の蛍光体が熱の影響を受けやすい蛍光体であっても、波長変換効率の低下を効果的に防ぐことができる。
【００１９】
本発明の実施態様５に係る光源装置は、上記の実施態様１から４の何れかにおいて、前記第１の蛍光体が、前記第２の基板の光源側の面に直接接している。
【００２０】
本実施態様によれば、第１の蛍光体が、第２の基板の光源側の面に直接接しているので、第１の基板とともに、第１の蛍光体を効率的に冷却することができる。
【００２１】
本発明の実施態様６に係る光源装置は、上記の実施態様１から５の何れかにおいて、前記第１の蛍光体の厚みが、前記第２の蛍光体の厚みよりも大きくなっている。
【００２２】
本実施態様によれば、第１の蛍光体の厚みが、第２の蛍光体の厚みよりも大きくなっているので、第１の蛍光体が第１の基板及び第２の基板に確実に接することができ、第１の蛍光体の冷却を有効に行うことができる。
【００２３】
本発明の実施態様７に係る光源装置は、上記の実施態様１から６の何れかにおいて、前記光源が青色光を出射する光源である。
【００２４】
本発明の実施態様８に係る光源装置は、上記の実施態様１から７の何れかにおいて、前記第１の蛍光体が、赤色光を発する蛍光体である。
【００２５】
赤色光を発する蛍光体は、温度が上昇すると波長変換効率が低下して、熱の影響を受け易い場合があるが、上述のように、本実施態様によれば、蛍光体の温度上昇を防いで、波長変換効率の低下を防ぐことができる。
【００２６】
本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタは、上記の実施態様１〜８の何れかの実施形態の光源装置と、画像データに基づいて、前記光源装置から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成する光変調手段と、前記画像を拡大して投射する投射手段と、を備えている。
【００２７】
本実施態様によれば、蛍光体の発熱の影響を受けにくく、かつ発光効率の低下を抑制することができる光源装置を備えることにより、高い性能のプロジェクタを提供することができる。
次に、本発明の実施態様に係る光源装置及びこの光源装置を備えた実施形態に係るプロジェクタについて、図面を用いながら詳細に説明する。
【００２８】
（本発明の１つの実施形態に係る光源装置の説明）
本発明の１つの実施形態に係る光源装置の説明を行う。はじめに、図１を用いて、本発明の１つの実施形態に係る光源装置の構造について、その概要を説明する。図１は光源装置２の概要を示す模式的な側面図である。
図１に示すように、光源装置２は、光源１０と、光源１０からの出射光が入射する集光レンズ２０と、集光レンズ２０の出射光が入射する蛍光体ホイール３０と、蛍光体ホイール３０の出射光が入射する受光レンズ４０とを備える。蛍光体ホイール３０は、光源からの光を透過させる円板状の蛍光体ホイールであって、駆動軸５２を介して駆動モータ５０によって回転するようになっている。なお、図１においては、光源１０、集光レンズ２０、蛍光体ホイール３０及び受光レンズ４０を含めて光源装置２として示してあるが、光源装置２に受光レンズ４０を含めずに、光源１０、集光レンズ２０及び蛍光体ホイール３０により光源装置２が構成される実施形態もあり得る。
【００２９】
次に、光源１０から出射した光の流れに沿って、光源装置２の概要を説明する。本実施形態では、光源１０として青色光を出射する半導体レーザを用いた場合を例にとって説明する。光源１０から青色光が出射され、出射された青色光は集光レンズ２０に入射し、集光レンズ２０で集光されて、駆動モータ５０によって回転する蛍光体ホイール３０に入射する。蛍光体ホイール３０は、光が透過する材料で構成され、少なくとも一部の領域に蛍光体が設けられている。蛍光体としては、例えば、赤色蛍光体であれば、青色光が入射すると赤色光を発し、緑色蛍光体であれば、青色光が入射すると緑色光を発し、黄色蛍光体であれば、青色光が入射すると黄色光を発する。またこれらの蛍光体は、その色より短い波長の光であればよく、青色光に限らず紫外光でも同様にその色の光を発する。また、蛍光体を設けない領域であれば、光源からの青色光が波長変換されずに透過する。また紫外光を用いる場合、紫外光が入射すると青色光を発する青色蛍光体を用いて、青色光を発する形態とすることができる。よって、蛍光体ホイール３０が、回転方向において、赤色蛍光体が設けられた領域、緑色蛍光体が設けられた領域、黄色蛍光体が設けられた領域及び蛍光体が設けられていない領域に分けられていれば、集光レンズ２０から蛍光体ホイール３０に青色光が入射すると、蛍光体ホイール３０から時分割で、赤色光、緑色光、黄色光及び青色光が出射され、受光レンズ４０に入射する。そして、受光レンズ４０で平行光にされて、光源装置２から出射される。なお、受光レンズ４０によって、平行光を出射する場合だけで無く、光が広がる方向に出射することもできるし、所定の位置に集光することもできる。
【００３０】
（蛍光体ホイールの説明）
次に、図１及び図２を用いて、本発明の１つの実施形態に係る蛍光体ホイール３０の構造を説明する。
蛍光体ホイール３０は、光源１０からの光を透過させる透過型の蛍光体ホイールであって、光源１０側から順に第１の基板３２と第２の基板３４とを有する。第１の基板３２及び第２の基板３４は駆動モータ５０の駆動軸５２に固定され、駆動モータ５０の駆動力により、駆動軸５２を中心に回転するようになっている。つまり、第１の基板３２及び第２の基板３４は、駆動軸５２によって互いの位置が固定されている。ただし、第１の基板３２及び第２の基板３４の相対的な位置の固定方法は、駆動軸５２を用いた場合に限られるものではなく、例えば、第１の基板３２及び第２の基板３４の間にスペーサーを挿入する等、その他の任意手段で固定することができる。
蛍光体ホイール３０は、第１の基板３２と第２の基板３４との間に、赤色蛍光体である第１の蛍光体３６Ｒを有し、第１の蛍光体３６Ｒが、第１の基板３２及び第２の基板３４の面に接して配置されている。また、緑色蛍光体である第２の蛍光体３６Ｇが、第２の基板３４の光源側の面に接して配置されている。なお、図１の矢印Ｂから見た図２（ｂ）に示すように、黄色蛍光体も第２の蛍光体３６Ｙとして、第２の基板３４の光源側の面に接して配置されている。このとき、第１の蛍光体３６Ｒとは異なり、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙは、第１の基板３２とは接していない。第２の蛍光体としては、緑色蛍光体３６Ｇと黄色蛍光体３６Ｙの２つで説明しているが、少なくとも一方を指していればよく、言い換えれば緑色蛍光体３６Ｇまたは黄色蛍光体３６Ｙのいずれか一方を指していればよい。つまり第２の蛍光体としては１つの蛍光体でもよいことは言うまでもない。
【００３１】
更に詳細に述べれば、図２（ｂ）に示すように、第２の基板３４の光源側の面に、赤色蛍光体である第１の蛍光体３６Ｒと、緑色蛍光体及び黄色蛍光体である第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙが、蛍光体ホイール３０の回転方向において異なる位置に配置されている。なお、「回転方向において異なる位置」は、蛍光体ホイール３０の回転軸に対して同軸上に配置される場合だけでなく、同軸上から外れて配置された場合も含む。
【００３２】
第１の蛍光体３６Ｒ及び第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙの光源側に、光源１０からの光の波長域の光を透過し、第１の蛍光体３６Ｒ及び第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙにより波長変換された光の波長域の光を反射するフィルタ６０を有している。図１に示す実施形態では、フィルタ６０は、第１の基板３２の光源側に設けられている。具体的には、フィルタ６０として、青色光の波長域の光を透過し、緑色光、黄色光及び赤色光の波長域の光を反射するショートパスフィルタを用いることができる。
一般的に、ガラスと空気との境界面においては、約４％程度の残留反射が発生するが、例えば、誘電体多層膜を蒸着することでショートパスフィルタを形成することにより、反射率を０．５％以下に抑制することができる。更に、蛍光体３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｙで波長変換された光のうち、光源１０側に戻る光を、出射側に反射することができるので、光源装置２の発光効率を向上させることができる。また、輝度ムラ及び色度ムラを改善するために、散乱体、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２、Ｂａ２ＳＯ４等の粒子を塗布することもできる。
【００３３】
第１の蛍光体３６Ｒの光源と反対側に、第１の蛍光体３６Ｒにより波長変換された光の波長域の光を透過し、光源１０からの光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｒを有している。図１に示す実施形態では、回転方向における第１の蛍光体３６Ｒに対応する位置において、第２の基板３４は光源と反対側の面にフィルタ６２Ｒを有している。具体的には、フィルタ６２Ｒとして、赤色光の波長域の光を透過し、青色光の光を反射するロングパスフィルタを用いることができる。なお、青色光と赤色光の間の波長域の光、例えば黄色光や緑色光の波長域の光については、透過させるようにすることもできるし、反射するようすることもでき、用途に応じて、フィルタの最適な透過波長域を定めることができる。
【００３４】
同様に、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙの光源と反対側に、それぞれ第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙにより波長変換された光の波長域の光を透過し、光源からの光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｇ、６２Ｙを有している。図１に示す実施形態では、それぞれ回転方向における第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙに対応する位置において、第２の基板３４の光源と反対側の面にフィルタ６２Ｇ、６２Ｙを有している。具体的には、フィルタ６２Ｇとして、緑色光の波長域の光を透過し、青色光の光を反射するバンドパスフィルタを用いることができる。なお、緑色光より長波長の黄色光や赤色光の波長域の光については、透過させるようにすることもできるし、反射するようすることもでき、用途に応じて、フィルタの最適な透過波長域を定めることができる。
フィルタ６２Ｙとして、黄色光の波長域の光を透過し、青色光の光を反射するバンドパスフィルタを用いることができるが、特にフィルタ６２Ｙは設けることなく、青色光と黄色光との混色による白色を発していてもよい。なお、緑色光の波長域の光や赤色光の波長域の光については、透過させるようにすることもできるし、反射するようすることもでき、用途に応じて、フィルタの最適な透過波長域を定めることができる。
【００３５】
ここで、図２を用いて、第１の基板３２及び第２の基板３４の各面上の配置について説明する。図２（ａ）は、図１の矢印Ａから見た第１の基板３２の光源側の面を示した図であり、第１の基板３２は、裏面側に蛍光体が設けられた領域に、フィルタ６０を有している。
図２（ｂ）は、図１の矢印Ｂから見た第２の基板３４の光源側の面を示した図であり、回転方向において異なる位置に、赤色出射領域ＳＲ、緑色出射領域ＳＧ、黄色出射領域ＳＹ、及び青色出射領域ＳＢが設けられている。それぞれ第１の基板３２の光源側の表面上に、赤色出射領域ＳＲには、赤色蛍光体である第１の蛍光体３６Ｒを有し、緑色出射領域ＳＧには、緑色蛍光体である第２の蛍光体３６Ｇを有し、黄色出射領域ＳＹには、黄色蛍光体である第２の蛍光体３６Ｙを有している。また、青色出射領域ＳＢには、蛍光体を有していない。
各領域の範囲を扇形の中心角で表すと、赤色出射領域ＳＲで１２０度、緑色出射領域ＳＧで１１０度、黄色出射領域ＳＹで７０度、及び青色出射領域ＳＢで６０度の場合を例示することができるが、これに限られるものではない。
【００３６】
図２（ｃ）は、図１の矢印Ｃから見た第２の基板３４の光源と反対側の面を示した図であり、図２（ｂ）に示す第２の基板３４の光源側の面に対応して、回転方向において異なる位置に、赤色出射領域ＳＲ、緑色出射領域ＳＧ、黄色出射領域ＳＹ、及び青色出射領域ＳＢが設けられている。
赤色出射領域ＳＲには、上述のように、第１の蛍光体３６Ｒにより波長変換された赤色光の波長域の光を透過し、光源１０からの青色光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｒを有する。緑色出射領域ＳＧには、上述のように、第２の蛍光体３６Ｇにより波長変換された緑色光の波長域の光を透過し、光源からの青色光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｇを有する。黄色出射領域ＳＹには、上述のように、第２の蛍光体３６Ｙにより波長変換された黄色光の波長域の光を透過し、光源からの青色光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｙを有することができるが、特にフィルタ６２Ｙは設けることなく、青色光と黄色光との混色による白色を発してもよい。
また、青色出射領域ＳＢには、フィルタを有していない。ただし、青色出射領域ＳＢに、電体多層膜を蒸着して、反射防止膜を形成したり、輝度ムラ及び色度ムラを改善するために、散乱体、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２、Ｂａ２ＳＯ４等の粒子を有する層を形成することもできる。
【００３７】
図２においては、赤色出射領域ＳＲ、緑色出射領域ＳＧ、黄色出射領域ＳＹ、及び青色出射領域ＳＢの４つの領域を有する蛍光体ホイールを示しているが、例えば、黄色出射領域ＳＹを除いた、赤色出射領域ＳＲ、緑色出射領域ＳＧ、及び青色出射領域ＳＢの３つの領域を有する蛍光体ホイールを用いることもできる。
【００３８】
以上のように、図１及び図２に示す蛍光体ホイール３０では、第１の蛍光体３６Ｒが、第１の基板３２の光源と反対側の面に直接接しており、かつ第２の基板３４の光源側の面にも直接接している。また、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙは、第２の基板３４の光源側の面に直接接しているが、第１の基板３２とは接していない。
また、第１の基板３２及び第２の基板３４の両方に接している第１の蛍光体の厚みが、第２の基板３４のみ接している（つまり、第１の基板との間に空間を有する）第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙの厚みよりも大きくなっている。
【００３９】
本実施形態によれば、第１の蛍光体３６Ｒにおいて、光の入射側が高温となるが、第１の蛍光体３６Ｒの高温となった部分が、第１の基板３２に接するので、第１の基板３２を介して効率的に放熱できる。特に、図１に示すように、第１の蛍光体３６Ｒが、第１の基板３２の光源と反対側の面に直接接しており、光が入射する側の第１の蛍光体３６Ｒで最も高温となる領域が第１の基板３２と直接接している。よって、第１の蛍光体３６Ｒをより効率的に冷却することができ、第１の蛍光体３６Ｒが熱の影響を受けやすい蛍光体であっても、波長変換効率の低下を効果的に防ぐことができる。
更に、第１の蛍光体３６Ｒが、第２の基板３４にも接しているので、２つの基板３２及び３４を用いて、効率的に放熱することができる。特に、図１に示すように、第１の蛍光体３６Ｒが、第２の基板３４の光源側の面に直接接しているので、第１の基板３２とともに、第１の蛍光体３６Ｒをより効果的に冷却することができる。
また、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙは、第２の基板３４を介して放熱されるので、第１の基板３２を第１の蛍光体３６Ｒの放熱に優先的に用いることができて、第１の蛍光体３６Ｒの放熱が促進される。
【００４０】
よって、第１の蛍光体３６Ｒが、温度が上昇すると波長変換効率が低下して熱の影響を受け易い場合であっても、上述のように、温度上昇を防いで、波長変換効率の低下を防ぐことができる。また、赤色蛍光体に較べて熱の影響を受けにくい緑色蛍光体や黄色蛍光体からなる第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙは、第２の基板３４だけを用いて冷却しても、十分な波長変換効率を保つことができる。
従って、蛍光体の発熱の影響を受けにくく、かつ発光効率の低下を抑制することができる光源装置２を提供することができる。
【００４１】
本実施形態によれば、第１の蛍光体３６Ｒの厚みが、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙの厚みよりも大きくなっているので、第１の蛍光体３６Ｒが第１の基板３２及び第２の基板３４に確実に接することができ、第１の蛍光体３６Ｒの冷却を有効に行うことができる。
【００４２】
本実施形態によれば、蛍光体３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｙの光源側に、光源１０からの光の波長域の光を透過し、蛍光体３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｙにより波長変換された光の波長域の光を反射するフィルタ６０を有しているので、仮に、蛍光体３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｙで波長変換された光が光源側に戻った場合であっても、光源側のフィルタ６０で蛍光体側へ反射されるので、光を有効活用して、蛍光体の波長変換効率を高めることができる。
【００４３】
本実施形態によれば、蛍光体３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｙの光源と反対側に、蛍光体３６Ｒ、３６Ｇ、３６Ｙにより波長変換された光の波長域の光を透過し、光源１０からの光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｙを有しているので、所望の波長域の光だけを取り出して出力でき、よって演光性の高い光源装置２を実現できる。
【００４４】
また第１の蛍光体は、第２の蛍光体に比べて温度が上昇すると波長変換効率が低下して熱の影響を受け易い材料を少なくとも有していれば、異なる２つ以上の蛍光体が積層されていてもよい。例えば熱の影響を受けやすい材料として赤色蛍光体を有する場合、第１蛍光体としては、黄色蛍光体と赤色蛍光体との積層構造であってもよい。この場合、黄色蛍光体が光源側に第１の基板３２に接するように、加えて赤色蛍光体が光源と反対側に第２の基板３４と接するように、２つの蛍光体を積層することで、青色光が黄色蛍光体に入射し、赤色蛍光体には、青色光と黄色蛍光体により変換された黄色光とが入射し、赤色を発することになる。赤色蛍光体で生じた熱を第２の基板３４に効果的に放熱できるとともに、赤色蛍光体から発する熱の量自体を抑制させることができるので好ましい。
【００４５】
＜光源装置を構成する各部材の説明＞
以下に、光源装置２を構成する各部材の更に詳細な説明を行う。
［光源１０］
光源１０として青色半導体レーザを用いる場合には、３７０〜５００ｎｍの波長域の光を発することが好ましく、４２０〜５００ｎｍの波長域の光を発することが更に好ましい。ただし、光源１０として青色半導体レーザを用いる場合に限られるものではなく、その他の任意の波長域の半導体レーザを用いることもできるし、その他の種類の光源、例えばＬＥＤを用いることもできる。
【００４６】
［蛍光体ホイールの基板］
光を透過させる透明な円板状の第１の基板３２及び第２の基板３４の素材は、光の透過率が高い素材であれば任意の材料を用いることができ、例えば、ガラス、樹脂、サファイア等を使用することができる。
【００４７】
［蛍光体］
蛍光体３６として、上述のように光源から青色光が入射した場合に、赤色光を出力する赤色蛍光体３６Ｒ、緑色光を出力する緑色蛍光体３６Ｇや、黄色光を出力する黄色蛍光体３６Ｙを例示することができる。このような層を、コーティング等によって第１の基板３２または第２の基板３４の表面に設けることができる。
赤色光を出力する赤色蛍光体３６Ｒでは、約６００〜８００ｎｍの波長帯域の赤色の蛍光を発生させることが好ましい。具体的な材料の一例としては、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎなどを挙げることができる。
緑色光を出力する蛍光体３６Ｇでは、約５００〜５６０ｎｍの波長帯域の緑色の蛍光を発生させることが好ましい。具体的な材料の一例としては、β−Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ：Ｅｕ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕなどを挙げることができる。
黄色光を出力する蛍光体３６Ｙでは、約５４０〜７００ｎｍの波長帯域の黄色〜赤色の蛍光を発生させることが好ましい。材料の一例としては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体をベースとした蛍光体を挙げることができ、更に具体的には、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ４Ａｌ２Ｏ９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光体の粒子を揃えることができる。
【００４８】
［駆動モータ］
駆動モータ５０は、ブラシレス直流駆動モータであり、その駆動軸５２と集光レンズ２０の光軸とが平行になるように配置されている。また、駆動軸５２に対して蛍光体ホイール３０の面が垂直となるように固定されている。駆動モータ５０の回転速度は、再生する動画のフレームレート（１秒当たりのフレーム数。単位は［ｆｐｓ］）に基づく回転速度となる。例えば、６０［ｆｐｓ］の動画を再生可能とする場合、駆動モータ５０（つまり蛍光体ホイール３０）の回転速度は、毎秒６０回転の整数倍に定めるとよい。
【００４９】
（本発明のその他の実施形態に係る蛍光体ホイールの説明）
次に、図３から図５を用いて、本発明のその他の実施形態に係る蛍光体ホイールについて説明する。
＜図３に示す実施形態の説明＞
はじめに、図３を用いて、本発明のその他の実施形態に係る蛍光体ホイール（その１）について説明する。図３は、その他の実施形態に係る蛍光体ホイール３０の概要を示す模式的な側面図である。図３に示す実施形態では、図１に示す実施形態に比べて、下記の点で異なる。
図１に示す実施形態では、フィルタ６０が第１の基板３２の光源側の面に設けられているのに対して、図３に示す実施形態では、第１の基板３２の光源と反対側の面に設けられており、図１に示す実施形態では、フィルタ６２Ｒ、６２Ｇ及び６２Ｙが第２の基板３４の光源と反対側の面に設けられているのに対して、図３に示す実施形態では、第２の基板３４の光源側の面に設けられている点で異なる。これに伴い、第１の基板３２の光源側の面、及び第２の基板３４の光源と反対側の面に、反射防止膜６４が設けられている。
【００５０】
反射防止膜６４は誘電体多層膜からなり、第１の基板３２の光源側の面に設けられた反射防止膜６４により、反射率を０．５％以下に抑制することができる。同様に、第２の基板３４の光源と反対側の面に設けられた反射防止膜６４により、蛍光体ホイール３０から光を効率良く出射することができる。
第１の基板３２の光源と反対側の面には、光源１０からの光の波長域の光を透過し、第１の蛍光体３６Ｒ及び第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙにより波長変換された光の波長域の光を反射するフィルタ６０が設けられている。また、第２の基板３４の光源側の面に、それぞれ第１の蛍光体３６Ｒ、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙにより波長変換された光の波長域の光を透過し、光源からの光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｙが設けられている。
【００５１】
第１の蛍光体３６Ｒで生じた熱は、フィルタ６０を有する第１の基板３２及びフィルタ６２Ｒを有する第２の基板３４により放熱され、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙで生じた熱は、フィルタ６２Ｇ、６２Ｙを有する第２の基板３４により放熱される。このとき、フィルタ６０、６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｙは何れも非常に薄く熱抵抗は非常に小さいので、図３に示す実施形態の場合においても、図１及び図２に示す実施形態と同様に、第１の蛍光体３６Ｒが、第１の基板３２及び第２の基板３４に接し、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙが、第２の基板３４に接しているが、第１の基板３２には接していない状態になっていると言える。
【００５２】
よって、第１の蛍光体３６Ｒでは光の入射側が高温となるが、第１の蛍光体３６Ｒの高温となった部分が、第１の基板３２に接するので、第１の基板３２を介して効率的に放熱できる。更に、第１の蛍光体３６Ｒが、第２の基板３４にも接しているので、２つの基板３２、３４を用いて、より効果的に放熱することができる。また、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙは、第２の基板３４を介して放熱されるので、第１の基板３２を第１の蛍光体３６Ｒの放熱に優先的に用いることができて、第１の蛍光体３６Ｒの放熱が促進される。仮に第１の蛍光体３６Ｒが熱の影響を受けやすい蛍光体であっても、温度上昇を防いで、波長変換効率の低下を防ぐことができる。
【００５３】
＜図４及び図５に示す実施形態の説明＞
次に、図４及び図５を用いて、本発明のその他の実施形態に係る蛍光体ホイール（その２）について説明する。図４（ａ）は、その他の実施形態に係る蛍光体ホイール３０の概要を示す模式的な側面図であり、図４（ｂ）は、更に第３の基板３５を有する場合の実施形態を示す模式的な側面図である。図５（ａ）は、図４（ａ）の矢印Ｄから見た第１の基板３２の光源側の面を示した図であり、図５（ｂ）は、図４（ａ）の矢印Ｅから見た第２の基板３４の光源側の面を示した図であり、図５（ｃ）は、図４（ａ）の矢印Ｆから見た第２の基板３４の光源の反対側の面を示した図である。図４及び図５に示す実施形態では、図１及び図２に示す実施形態に比べて、下記の点で異なる。
図１及び図２に示す実施形態では、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙが第２の基板３４の光源側の面に設けられているのに対して、図４及び図５に示す実施形態では、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙが、第２の基板３４の光源と反対側の面に設けられている点で異なる。これに伴い、図４(ａ）に示す実施形態では、フィルタ６２Ｇ、６２Ｙが、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙの上に積層されており、図４（ｂ）に示す実施形態では、フィルタ６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｙを有する第３の基板３５が設けられている。
【００５４】
更に詳細に述べれば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、蛍光体ホイール３０は、第１の基板３２と第２の基板３４との間に第１の蛍光体３６Ｒを有し、第１の蛍光体３６Ｒが、第１の基板３２及び第２の基板３４の面に接して配置されている。また、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙが、第２の基板３４の光源と反対側の面に接して配置されている。
第１の基板３２は、光源側の面に、光源１０からの光の波長域の光を透過し、第１の蛍光体３６Ｒ及び第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙにより波長変換された光の波長域の光を反射するフィルタ６０を有している。
【００５５】
図４（ａ）に示す実施形態では、回転方向における第１の蛍光体３６Ｒに対応する位置において、第２の基板３４は、光源と反対側の面に、第１の蛍光体３６Ｒにより波長変換された光の波長域の光を透過し、光源１０からの光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｒを有している。
一方、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙについては、それぞれ第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙの上に、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙにより波長変換された光の波長域の光を透過し、光源からの光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｇ、６２Ｙが積層されている。
【００５６】
次に、図５を用いて、図４（ａ）に対応する第１の基板３２及び第２の基板３４の各面上の配置について説明する。図５（ａ）に示すように、第１の基板３２は、光源側の面であって、裏面側に蛍光体が設けられた領域に、フィルタ６０を有している。
図５（ｂ）に示すように、第２の基板３４の光源側の面には、回転方向において異なる位置であって、それぞれ第２の基板３４の光源側の表面上に、赤色出射領域ＳＲ、緑色出射領域ＳＧ、黄色出射領域ＳＹ、及び青色出射領域ＳＢが設けられているが、赤色出射領域ＳＲにだけ、赤色蛍光体である第１の蛍光体３６Ｒが設けられている。
図５（ｃ）に示すように、第２の基板３４の光源と反対側の面には、回転方向において異なる位置であって、それぞれ第２の基板の反対側の表面上に、赤色出射領域ＳＲ、緑色出射領域ＳＧ、黄色出射領域ＳＹ、及び青色出射領域ＳＢが設けられている。赤色出射領域ＳＲには、第１の蛍光体３６Ｒにより波長変換された赤色光の波長域の光を透過し、光源からの青色光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｒを有しているが設けられている。
【００５７】
緑色出射領域ＳＧには、第２の蛍光体３６Ｇ、及びその上に第２の蛍光体３６Ｇにより波長変換された緑色光の波長域の光を透過し、光源からの青色光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｇを有している。黄色出射領域ＳＧには、第２の蛍光体３６Ｙ、及びその上に第２の蛍光体３６Ｙにより波長変換された緑色光の波長域の光を透過し、光源からの青色光の波長域の光を反射するフィルタ６２Ｙを有している。
また、青色出射領域ＳＢには、フィルタを有していないが、反射防止膜や散乱層を形成することもできる。
【００５８】
ただし、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙの上に光学膜であるフィルタ６２Ｇ、６２Ｙを積層するのが困難な場合には、図４（ｂ）に示すように、光を透過する材料からなる第３の基板３５を用いることもできる。第３の基板３５にフィルタ６０Ｒ、６２Ｇ、６２Ｙを設けて、第１の蛍光体３６Ｒ及び第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙに対して、光源と反対側に配置することにより、同様の機能を有することができる。第３の基板３５は、駆動軸５２によって、第１の基板３２及び第２の基板３４に対する位置が固定されているが、その他、スペーサーを挿入する等により固定することもできる。
なお、フィルタ６０Ｒについては、第３の基板３５ではなく、図４（ａ）の実施形態と同様に、第２の基板３４の光源と反対側の面に有することもできる。
【００５９】
図４及び図５に示す実施形態の場合においても、図１及び図２に示す実施形態と同様に、第１の蛍光体３６Ｒが、第１の基板３２及び第２の基板３４に接し、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙが、第２の基板３４に接しているが、第１の基板３２には接していない。
よって、第１の蛍光体３６Ｒでは光の入射側が高温となるが、第１の蛍光体３６Ｒの高温となった部分が、第１の基板３２に接するので、第１の基板３２を介して効率的に放熱できる。更に、第１の蛍光体３６Ｒが、第２の基板３４にも接しているので、２つの基板３２、３４を用いて、より効果的に放熱することができる。また、第２の蛍光体３６Ｇ、３６Ｙは、第２の基板３４を介して放熱されるので、第１の基板３２を第１の蛍光体３６Ｒの放熱に優先的に用いることができて、第１の蛍光体３６Ｒの放熱が促進される。仮に第１の蛍光体３６Ｒが熱の影響を受けやすい蛍光体であっても、温度上昇を防いで、波長変換効率の低下を防ぐことができる。
【００６０】
（本発明のプロジェクタの説明）
次に、図６を用いて、上述の実施形態で示した光源装置２を、いわゆる１チップ方式のＤＬＰプロジェクタにおける光源装置として用いる場合を説明する。なお、図６は、上述の実施形態で示した光源装置２を備えた１つの実施形態に係るプロジェクタ４の構成を示すための模式図であって、光源装置２やプロジェクタ４を上から見た模式的な平面図である。
図６において、光源装置２から出射された光は、光学系を介して、光空間変調器であるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子（光変調手段）７０に入射する。そして、ＤＭＤ素子７０で反射され、投射手段である投射レンズ８０によって集光されて、スクリーン９０に投影される。ＤＭＤ素子７０は、スクリーンに投影された画像の各画素に相当する微細なミラーをマトリックス状に配列したものであり、各ミラーの角度を変化させてスクリーンへ出射する光を、マイクロ秒単位でオン／オフすることができる。
また、各ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、投射レンズへ入射する光の階調を変化させることにより、投影する画像の画像データに基づいた階調表示が可能になる。
【００６１】
なお、本実施形態では、光変調手段としてＤＭＤ素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。また、本発明に係る光源装置２及びこの光源装置２を用いたプロジェクタ４は、上述した実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明に含まれる。
また、本実施形態では、受光レンズ４０が光源装置２に含まれるようになっているが、これに限られるものではない。例えば、受光レンズ４０が光源装置２に含まれずに、光学系の一部に含まれている場合もあり得る。
【００６２】
以上のように、本実施形態におけるプロジェクタ４は、上述の実施形態に示す光源装置２と、画像データに基づいて、光源装置２から出射された複数の波長帯域の光を順次変調して画像を形成するＤＭＤ素子（光変調手段）７０と、画像を拡大して投射する投影レンズ（投射手段）８０と、を備えている。
本実施形態によれば、蛍光体の発熱の影響を受けにくく、かつ発光効率の低下を抑制することができる光源装置２を備えることにより、高い性能のプロジェクタ４を提供することができる。
【００６３】
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【符号の説明】
【００６４】
２      光源装置
４      プロジェクタ
１０    光源
２０    集光レンズ
３０    蛍光体ホイール
３２    第１の基板
３４    第２の基板
３５    第３の基板
３６    蛍光体
３６Ｒ  赤色蛍光体（第１の蛍光体）
３６Ｇ  緑色蛍光体（第２の蛍光体）
３６Ｙ  黄色色蛍光体（第２の蛍光体）
４０    受光レンズ
５０    駆動モータ
５２    駆動軸
６０    フィルタ
６２    フィルタ
６２Ｒ  赤色蛍光体に対応するフィルタ
６２Ｇ  緑色蛍光体に対応するフィルタ
６２Ｙ  黄色蛍光体に対応するフィルタ
６４    反射防止膜  
７０    ＤＭＤ素子
８０    投射レンズ
９０    スクリーン
ＳＲ    赤色出射領域
ＳＧ    緑色出射領域
ＳＢ    青色出射領域
【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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