(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有するベース基板と、
前記第１の面の上に設けられ、前記ベース基板とは反対側に第２の面を有するサブマウントと、
前記第２の面に設けられ、前記第２の面に対して略平行に光を射出する固体光源と、
前記光の光路上に設けられたプリズムと、を備え、
前記プリズムは、前記光が入射する光入射面と、該光入射面から入射した前記光を前記第１の面から遠ざける方向に反射させるように該光入射面に対して傾斜した光反射面と、を有し、
前記光入射面の面法線は、前記光の主光線を前記第１の面から遠ざける方向に屈折させるように、前記光入射面に入射する前記光の主光線に対して傾斜している、光源装置。
【請求項２】
前記固体光源及び前記プリズムの前記ベース基板とは反対側に設けられたカバー部材をさらに備え、
前記カバー部材は、前記プリズムとは別体である、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記固体光源及び前記プリズムの前記ベース基板とは反対側に設けられたカバー部材をさらに備え、
前記カバー部材は、前記プリズムと一体になっている、請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記カバー部材は、前記光反射面で反射した前記光の進行方向を変更する光軸調整面を有している、請求項２または３に記載の光源装置。
【請求項５】
請求項１から４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変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された光を投写する投写光学系と、を備えたプロジェクター。
【請求項６】
前記光源装置は、前記固体光源から射出された光を蛍光光に変換する波長変換素子をさらに備える、請求項５に記載のプロジェクター。
【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】
プロジェクター用の光源装置として、レーザー光を射出する固体光源を用いたものが提案されている。端面発光型のレーザー素子を用いれば固体光源の高出力化が容易であると考えられる。
【０００３】
通常、レーザー素子等の固体光源は、ベース基板上に設けられたサブマウントに搭載されている。サブマウントは、例えば緩衝材としても用いられる。サブマウント上に設けられた固体光源からは、サブマウントの一面と平行な方向にレーザー光が射出される。既存の構造では、レーザー素子から基板面に対して平行に射出された光を、プリズムを用いて基板と垂直な方向に反射させている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００４３５８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、固体光源から射出された光の放射角が大きい場合、一部の光成分は、プリズムの光反射面で反射した後、さらに光入射面の裏面で反射される。この光成分は、後段の光学系で利用することができない。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、プリズムによって反射された光を後段の光学系で有効利用することのできる、光源装置およびプロジェクターを提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様における光源装置は、第１の面を有するベース基板と、前記第１の面の上に設けられ、前記ベース基板とは反対側に第２の面を有するサブマウントと、前記第２の面に設けられ、前記第２の面に対して略平行に光を射出する固体光源と、前記光の光路上に設けられたプリズムと、を備え、前記プリズムは、前記光が入射する光入射面と、該光入射面から入射した前記光を前記第１の面から遠ざける方向に反射させるように該光入射面に対して傾斜した光反射面と、を有し、前記光入射面の面法線は、前記光の主光線を前記第１の面から遠ざける方向に屈折させるように、前記光入射面に入射する前記光の主光線に対して傾斜している構成としてもよい。
【０００８】
これによれば、固体光源から射出された光の主光線はプリズムの光入射面を通過するときに第１の面から遠ざかる方向に屈折するため、プリズムの光反射面で反射した後、光入射面の裏面でさらに反射される光成分が少ない。そのため、後段の光学系で光を有効利用することができる。
【０００９】
また、本発明の一態様における光源装置において、前記固体光源及び前記プリズムの前記ベース基板とは反対側に設けられたカバー部材をさらに備え、前記カバー部材は、前記プリズムとは別体である構成としてもよい。
【００１０】
これによれば、カバー部材よる固体光源周辺の封止性を高めることができるとともに、固体光源に対する各プリズムのアライメント精度を高めることができる。
【００１１】
また、本発明の一態様における光源装置において、前記固体光源及び前記プリズムの前記ベース基板とは反対側に設けられたカバー部材をさらに備え、前記カバー部材は、前記プリズムと一体になっている構成としてもよい。
【００１２】
これによれば、カバー部材と複数のプリズムとが一体とされているため、部品点数が少なく、組立作業が簡単である。また、カバー部材とプリズムとを射出成形等で製造する場合、成形品の型抜きが容易である。
【００１３】
また、本発明の一態様における光源装置において、前記カバー部材は、前記光反射面で反射した前記光の進行方向を変更させる光軸調整面を有している構成としてもよい。
【００１４】
これによれば、プリズムの光反射面で所望の方向に光を反射できなかった場合に、光の進行方向を光軸調整面によって所望の方向に調整することができる。その結果、光の利用効率を高めることができ、信頼性が向上する。
【００１５】
本発明の一態様のプロジェクターは、上記光源装置と、前記光源装置から射出された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投写する投写光学系と、を備える。
【００１６】
これによれば、光の利用効率が高い光源装置を備えているため、明るい画像を投写できるプロジェクターを提供することができる。
【００１７】
また、本発明の一態様のプロジェクターにおいて、前記光源装置は、前記固体光源から射出された光を蛍光光に変換する波長変換素子をさらに備える構成としてもよい。
【００１８】
これによれば、プロジェクターが波長変換素子を備えているため、所望の明るさや色調を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す図。
【図２】第１実施形態における回転蛍光板を説明するために示す図であって、図２（ａ）は回転蛍光板の正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ１断面図。
【図３】アレイ光源の概略構成を示す斜視図。
【図４】図３のＡ２−Ａ２断面斜視図。
【図５】アレイ光源の要部構成を示す断面図。
【図６】第１実施形態のプリズム周辺の構成とレーザー光の光路を示す図。
【図７】従来のアレイ光源におけるプリズム周辺の構造とレーザー光の光路を示す図。
【図８】従来のアレイ光源におけるプリズム周辺の構造とレーザー光の光路を示す図。
【図９】第２実施形態のアレイ光源における要部構成を示す断面図。
【図１０】第２実施形態のプリズム部材の構成を示す斜視図。
【図１１】第２実施形態のプリズム部材の配置を示す斜視図。
【図１２】プリズム部材の変形例の構成を示す斜視図。
【図１３】プリズム部材の固定方法を示す断面図。
【図１４】第３実施形態の光源装置が備えるアレイ光源の要部構成を示す断面図。
【図１５】第４実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す図。
【図１６】第５実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す図。
【図１７】第５実施形態における回転蛍光板を説明するために示す図であって、図１７（ａ）は回転蛍光板の正面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ３−Ａ３断面図。
【図１８】アレイ光源の変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す図である。
図２は、第１実施形態における回転蛍光板を説明するために示す図である。図２（ａ）は回転蛍光板の正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。
【００２２】
まず、第１実施形態に係る光源装置５５０及びプロジェクター１０００の構成を説明する。
【００２３】
「プロジェクター」
第１実施形態に係るプロジェクター１０００は、図１に示すように、照明装置１００、色分離導光光学系２００、液晶光変調装置（光変調装置）４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００及び投写光学系６００を備える。
【００２４】
照明装置１００は、光源装置５５０、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。光源装置５５０は、アレイ光源１０、集光光学系２０、回転蛍光板（波長変換素子）３０、モーター５０及びコリメート光学系６０を備えている。
【００２５】
アレイ光源１０は、励起光として青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を射出する一つ以上のレーザー光源からなる。４４５ｎｍ以外の波長（例えば、４６０ｎｍ）の青色光を射出するレーザー光源を用いることもできる。
【００２６】
集光光学系２０は、第１レンズ２２を備える。集光光学系２０は、アレイ光源１０から回転蛍光板３０までの光路中に配置され、青色光を略集光した状態で蛍光体層４２に入射させる。第１レンズ２２は、凸レンズからなる。
【００２７】
回転蛍光板３０は図１及び図２に示すように、モーター５０により回転可能な円板４０上に、蛍光体層４２が円板４０の周方向に沿って設けられてなる。回転蛍光板３０は、青色光が入射する側とは反対の側に向けて赤色光及び緑色光からなる蛍光光を射出する。
【００２８】
円板４０は、青色光を透過する材料からなる。円板４０の材料としては、例えば、石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等を用いることができる。
【００２９】
アレイ光源１０からの青色光は、円板４０側から蛍光体層４２に入射する。  蛍光体層４２と円板４０との間には、青色光を透過し蛍光光を反射するダイクロイック膜４４が設けられている。
【００３０】
蛍光体層４２は、波長が約４４５ｎｍの青色光によって励起される。蛍光体層４２は、アレイ光源１０からの青色光の一部を蛍光光に変換し、かつ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。蛍光体層４２は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層からなる。
【００３１】
コリメート光学系６０は、図１に示すように、第１レンズ６２と第２レンズ６４とを備え、回転蛍光板３０からの光を略平行化する。第１レンズ６２及び第２レンズ６４は、凸レンズからなる。
【００３２】
第１レンズアレイ１２０は、コリメート光学系６０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１２２を有する。複数の第１小レンズ１２２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。
【００３３】
第２レンズアレイ１３０は、第１レンズアレイ１２０の複数の第１小レンズ１２２に対応する複数の第２小レンズ１３２を有する。第２レンズアレイ１３０は、重畳レンズ１５０とともに、第１レンズアレイ１２０の各第１小レンズ１２２の像を各液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に結像させる。複数の第２小レンズ１３２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。
【００３４】
偏光変換素子１４０は、第１レンズアレイ１２０により分割された各部分光束を、直線偏光に変換する。
偏光変換素子１４０は、回転蛍光板３０からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分をそのまま透過させるとともに、他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸１００ａｘに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有している。
【００３５】
重畳レンズ１５０は、偏光変換素子１４０からの各部分光束を集光して各液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域の近傍に重畳させる。第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び重畳レンズ１５０は、画像形成領域において、回転蛍光板３０からの光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。
【００３６】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０，ダイクロイックミラー２２０、反射ミラー２３０，反射ミラー２４０，反射ミラー２５０及びリレーレンズ２６０，リレーレンズ２７０を備える。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれが対応する液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂに導光する。
色分離導光光学系２００と、液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂとの間にはそれぞれ、集光レンズ３００Ｒ，集光レンズ３００Ｇ，集光レンズ３００Ｂが配置されている。
【００３７】
ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を通過させ、緑色光成分及び青色光成分を反射するダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
【００３８】
ダイクロイックミラー２１０を通過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを通過して赤色光用の液晶光変調装置４００Ｒの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２１０で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２０でさらに反射され、集光レンズ３００Ｇを通過して緑色光用の液晶光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー２２０を通過した青色光は、リレーレンズ２６０、入射側の反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、射出側の反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。
【００３９】
液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成する。なお、図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ，集光レンズ３００Ｇ，集光レンズ３００Ｂと、液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置され、液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。
【００４０】
クロスダイクロイックプリズム５００は、液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇ，液晶光変調装置４００Ｂの各々から射出された画像光を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。
【００４１】
クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投写光学系６００によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００４２】
（アレイ光源）
次に、第１実施形態におけるアレイ光源について詳しく説明する。
図３は、アレイ光源の概略構成を示す斜視図である。
図４は、図３のＡ２−Ａ２断面斜視図である。
図５は、アレイ光源の要部構成を示すＡ２−Ａ２断面図である。
【００４３】
図３に示したＸＹＺ直交座標系に基づいて部材の位置関係を説明する。このＸＹＺ直交座標系において、ベース基板１００Ａの厚み方向をＺ方向、ベース基板１００Ａの面方向において互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする。複数の固体光源１１０は、アレイ状に配置されている。Ｘ方向、Ｙ方向がそれぞれ固体光源１１０の配列方向である。
【００４４】
本実施形態では、図３に示すようにＸ方向に５つの固体光源１１０が配列されており、Ｙ方向に５つの固体光源１１０が配列されている。固体光源１１０の数は合計２５個である。固体光源１１０の端面から射出される光の進行方向は概略−Ｘ方向になっている。
【００４５】
図３から図５に示すように、アレイ光源１０は、ベース基板１００Ａと、複数のサブマウント１０３と、複数の固体光源１１０と、プリズムユニット１０８と、枠部材１０７と、複数の電極部１０９Ａ，電極部１０９Ｂと、コリメートレンズアレイ１４１と、を備えている。
【００４６】
ベース基板１００Ａとしては、固体光源１１０の熱を効率的に排出するために、銅等の熱伝導性が高い金属を用いることが好ましい。
【００４７】
ベース基板１００Ａの第１の面１００ａ上には、複数のサブマウント１０３及び複数の固体光源１１０が設けられている。
【００４８】
複数のサブマウント１０３は、図４に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に沿って互いに所定の間隔をおいて配置されている。本実施形態においては、Ｙ方向に、例えば４〜５ｍｍの間隔をおいて配置されている。サブマウント１０３は、主に窒化アルミやアルミナ等のセラミックスである。
【００４９】
複数の固体光源１１０は、複数のサブマウント１０３上にそれぞれ実装されている。第１の面１００ａ上に仮想的に設定された５つの領域Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれに、５個の固体光源１１０が設けられている。本実施形態では、領域Ｒ１〜Ｒ５ごとに固体光源列Ｍ１〜Ｍ５が構成されている。以下の説明において、固体光源列Ｍ１〜Ｍ５を区別しないときは、単に固体光源列Ｍと称する。１つの固体光源列Ｍは、Ｙ方向に配列された５つの固体光源１１０によって構成される。図６に示すように固体光源１１０は、光射出面１１０ａがサブマウント１０３の側面１０３ｂと一致するように実装されている。複数の固体光源１１０は、サブマウント１０３の第２の面１０３ａに対して略平行に光を射出する。
【００５０】
ベース基板１００Ａ上には、枠部材１０７を介してプリズムユニット１０８が配置されている。
【００５１】
枠部材１０７は、図３に示すようにベース基板１００Ａの面法線方向から見た形状が矩形状を呈し、ベース基板１００Ａ上に設けられた５つの固体光源列Ｍ１〜Ｍ５を取り囲む大きさを有する。枠部材１０７は、Ｘ方向に延在する一対の側壁１０７Ｃを有している。側壁１０７Ｃには、一対の電極部１０９Ａ及び電極部１０９Ｂが固体光源列Ｍ１〜Ｍ５ごとに設けられている。電極部１０９Ａが固体光源１１０の陽極に電気的に接続され、電極部１０９Ｂが固体光源１１０の陰極に電気的に接続されている。
【００５２】
プリズムユニット１０８は、図４及び図５に示すように、カバー部材１１２と複数のプリズム１１３とを有する。
カバー部材１１２は、枠部材１０７とともに複数の固体光源１１０の周囲を封止し、枠部材１０７を介してベース基板１００Ａ上に配置される。カバー部材１１２は、枠部材１０７に沿って矩形状をなし、枠部材１０７の一方の開口側を閉塞する。カバー部材１１２は、透光性基板からなり、ガラス、石英、樹脂などを使用することができる。カバー部材１１２の一面１１２ａには、複数のプリズム１１３が一体に形成されている。
【００５３】
プリズム１１３は、ベース基板１００Ａ上に設けられた固体光源列Ｍ１〜Ｍ５ごとに設けられ、対応する固体光源列Ｍを構成する複数の固体光源１１０から射出された光の光路上に位置する。プリズム１１３は、固体光源列Ｍに沿ってＹ方向に延在し、当該延在方向に直交する断面形状が略三角形状を呈する。
【００５４】
プリズム１１３は、固体光源１１０からの射出光が入射する光入射面１１３ａと、光入射面１１３ａから入射した光を第１の面１００ａから遠ざける方向に反射させる光反射面１１３ｂと、を有している。光入射面１１３ａの面法線は、光入射面１１３ａから入射した光の主光線を第１の面１００ａから遠ざける方向に屈折させるように、光入射面１１３ａに入射する光の主光線Ｌに対して傾斜している。
【００５５】
本実施形態では、図５に示すように、光入射面１１３ａ及び光反射面１１３ｂは、ベース基板１００Ａの面法線方向（Ｚ方向）に対してそれぞれ傾斜している。ベース基板１００Ａの面法線と光入射面１１３ａとがなす角度を傾斜角度θ１、ベース基板１００Ａの面法線と光反射面１１３ｂとがなす角度を傾斜角度θ２とすると、θ１＜θ２の関係となっている。
【００５６】
コリメートレンズアレイ１４１は、プリズムユニット１０８上に配置される。コリメートレンズアレイ１４１は複数の凸レンズを含む。複数の凸レンズは、ＸＹ面内にマトリクス状に配列されている。各レンズ１４２は、プリズムユニット１０８の複数のプリズム１１３に対応して配置されており、固体光源１１０の各々から射出され、プリズム１１３を経た光を平行化する。レンズ１４２によって平行化された光は、図１に示す第１レンズ２２に入射する。
【００５７】
図６は、第１実施形態のプリズム周辺の構成とレーザー光の光路を示す図である。
図７及び図８は、従来のアレイ光源におけるプリズム周辺の構造とレーザー光の光路を示す図である。なお、図８に示すサブマウントの方が図７に示すサブマウントよりも厚い。
【００５８】
図７に示すように、従来の構成では、固体光源１１０から射出された光（射出光）の主光線Ｌとプリズム９１３の光入射面９１３ａとが垂直である。第１の面１００ａと垂直な方向における射出光の拡がり角度がある角度以上の場合に、後段の光学系で利用できない光が発生する。射出光のうちベース基板１００Ａ側に向かう成分は、プリズム９１３の光入射面９１３ａからプリズム９１３に入射し、光反射面９１３ｂで反射された後に光入射面９１３ａの裏面に入射する。
【００５９】
光入射面９１３ａの裏面で反射された光は、その進行方向が所定の方向から外れるため、後段の光学系で利用できない。
【００６０】
この問題を解決する１つの方法として、図８に示すように、プリズム８１３を大型化することが考えられる。しかし、この場合はサブマウント８０３を厚くして固体光源１１０の発光点の位置を高くする必要がある。サブマウント８０３は、主に窒化アルミやアルミナ等のセラミックが主材料であり、銅からなるベース基板１００Ａよりも熱伝導率が低い。サブマウント８０３の厚さが増すほどサブマウント８０３の熱抵抗が高くなり、固体光源１１０に対する冷却効果が低下してしまう。
【００６１】
この結果、固体光源１１０を冷却しにくくなり、固体光源１１０の出力が低下する。また、サブマウント８０３を構成する上記材料は、他の一般的な金属材料よりも高価であり、厚さが増すほどコストが高くなる。
【００６２】
これに対し、本実施形態では、図６に示すように、光入射面１１３ａの面法線は、光入射面１１３ａから入射した光の主光線Ｌを第１の面１００ａから遠ざける方向に屈折させるように、光入射面１１３ａに入射する光の主光線Ｌに対して傾斜している。
【００６３】
このように、プリズム１１３の光反射面１１３ｂで反射された光は、光入射面１１３ａの裏面に入射することなく、カバー部材１１２から射出される。よって、本実施形態のプリズム１１３によれば、光反射面１１３ｂで反射された後、さらに光入射面１１３ａの裏面で反射される光成分が殆どないので、後段の光学系で多くの光を有効利用することができる。
【００６４】
また、固体光源１１０から射出された光の拡がり角度が大きい場合でも、プリズム１１３において後段の光学系で利用できない光成分の量を低減することができ、光のロスを低減することが可能となる。さらに、プリズム１１３を大型化したりサブマウント１０３を厚くしたりする必要もないため、コストの上昇を低減できる。また、サブマウント１０３を厚くする必要がないので、固体光源１１０に対する冷却性能の低下を防ぐことができる。
【００６５】
また、本実施形態の構成によれば、固体光源１１０の光射出面１１０ａがサブマウント１０３の側面１０３ｂと一致しているため、固体光源１１０からの射出光がサブマウント１０３によって遮られるのを阻止することができる。
【００６６】
また、本実施形態の構成によれば、カバー部材１１２に対して垂直面を有するプリズムよりも、簡単に型抜き成形することができる。さらに、カバー部材１１２と複数のプリズム１１３とが一体とされているため、部品点数が少なく組立作業が簡単であるとともに、成形品の型抜きが容易である。
【００６７】
本実施形態によるプロジェクター１０００は、光の利用効率を向上させたアレイ光源１０を備えているため、明るい表示が可能である。また、本実施形態のプロジェクター１０００は上述した回転蛍光板３０を備えているため、所望の明るさや色調を実現することができる。
【００６８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の光源装置について説明する。
以下に示す本実施形態の光源装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、カバー部材と複数のプリズムとが別体である点において異なる。よって、以下の説明では、先の実施形態と異なる点について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図６と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００６９】
図９は、第２実施形態のアレイ光源における要部構成を示す断面図である。
図１０は、第２実施形態のプリズム部材の構成を示す斜視図である。
図１１は、第２実施形態のプリズム部材の配置を示す斜視図である。
【００７０】
本実施形態のアレイ光源（光源装置）１１５は、図９に示すように、ベース基板１００Ａと、複数のサブマウント１０３と、複数の固体光源１１０と、枠部材１０７と、複数の電極部１０９Ａ及び電極部１０９Ｂと、コリメートレンズアレイ１４１（図示せず）と、カバー部材１５１と、カバー部材１５１とは別体とされた複数のプリズム部材１５２と、を有している。
カバー部材１５１は、透明性を有する一枚の板材からなり、図３に示した枠部材１０７の一方の開口側を閉塞可能な大きさを有している。
【００７１】
プリズム部材１５２は、図１０に示すように棒状体を呈し、延在方向に交差する断面形状が三角形状をなす中央のプリズム部１５２Ａと、プリズム部材１５２の延在方向に交差する断面形状が略正方形状をなす固定部１５２Ｂとを有している。プリズム部材１５２は、その両端各々に固定部１５２Ｂを有している。アレイ光源１１５は、５つのプリズム部材１５２を備えている。
【００７２】
プリズム部材１５２は、図１１に示すように、対応する固体光源列Ｍに対してアライメントが調整され、両側の固定部１５２Ｂが不図示の接着剤によって第１の面１００ａに固定されている。
【００７３】
このような複数のプリズム部材１５２の上部に枠部材１０７によって支持されたカバー部材１５１が配置されている。
【００７４】
本実施形態の構成では、ベース基板１００Ａ上に設けられた複数の固体光源１１０の周囲を封止するカバー部材１５１と、各固体光源列Ｍに対してアライメント調整が必要な複数のプリズム部材１５２とが別体であるため、プリズム部材１５２のアライメント調整を行う際に、カバー部材１５１の位置を気にする必要がなくなる。このため、プリズム部材１５２のアライメント精度を高めることができる。また、プリズム部材１５２のアライメントを気にすることなくカバー部材１５１を設けることができるため、カバー部材１５１による封止性を高めることができる。このように、生産性を向上させることができるとともに、各部材それぞれの機能を活かすことが可能となる。
また、プリズム部材１５２の固定部１５２Ｂの断面形状が略正方形状であることから、ベース基板１００Ａに安定して設置できる。
【００７５】
（変形例）
図１２は、プリズム部材の変形例の構成を示す斜視図である。
図１３は、プリズム部材の固定方法を示す断面図である。
変形例におけるプリズム部材１５４は、図１２に示すように、延在方向全体において断面が三角形状をなす構成とされている。つまり、全体が、図１０に示したプリズム部１５２Ａからなり、光入射面１５４ａ及び光反射面１５４ｂが延在方向全体に亘って形成されている。本例で示すプリズム部材１５４は、図１３に示すように、ベース基板１００Ａ上に設けられた固体光源列Ｍに対してそれぞれアライメントが調整され、ベース基板１００Ａの第１の面１００ａに対して両側の端部１５４Ｂ及び端部１５４Ｂが接着剤１５５で固定されている。
【００７６】
この際、本実施形態では、プリズム部１５２Ａの頂部ｇが第１の面１００ａに接触しない状態で、接着剤１５５によってベース基板１００Ａに固定することができる構成となっている。
【００７７】
プリズム部材１５４は、光射出面１５４ｃがベース基板１００Ａの第１の面１００ａに平行な姿勢で設置されている。
【００７８】
本実施形態の構成によれば、プリズム部材１５４をベース基板１００Ａから離間させた状態でベース基板１００Ａに対して固定するため、組み立て時に、プリズム部材１５４の頂部ｇがベース基板１００Ａに当接して欠けてしまうような損傷を防ぐことができる。また、プリズム部材１５４の形状が、延在方向全体において単一の形状であるため抜型の作製が容易になる。
【００７９】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態の光源装置について説明する。
以下に示す本実施形態の光源装置の基本構成は、上記第１実施形態と略同様であるが、プリズムの光射出面が傾斜している点において異なる。よって、以下の説明では、先の実施形態と異なる点について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図６と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００８０】
図１４は、第３実施形態の光源装置が備えるアレイ光源の要部構成を示す断面図である。
本実施形態のアレイ光源１１６は、図１４に示すように、基材１６１と、基材１６１の上面１６１ａから突出する複数の光軸調整部１６２と、各光軸調整部１６２に対応して基材１６１の下面１６１ｂから突出する複数のプリズム１６３と、を有するカバー部材１６４を備えている。プリズム１６３は、第１実施形態のプリズム１１３と同様の構成をなす。
【００８１】
光軸調整部１６２は、上面１６１ａに対して所定の角度で傾斜する光軸調整面１６２ａを有している。光軸調整部１６２は、光軸調整面１６２ａの光入射面１６３ａ側の端部側が高くなるような、断面視略直角三角形状を呈している。
【００８２】
本実施形態のアレイ光源１１６は、上面１６１ａに対して所定の角度で傾斜する光軸調整面１６２ａを光射出面として有しているため、固体光源１１０から射出され、光反射面１６３ｂで反射された射出光の主光線を、任意の方向に進行させることができる。たとえば、プリズム１６３の光反射面１６３ｂで射出光を所望の方向（Ｚ方向）に反射させられなかった場合、光軸調整面１６２ａによって所望の方向へ進行方向を変換することができる。
【００８３】
また、本実施形態では、基材１６１と複数のプリズム１６３とが一体とされているため、部品点数が少なくなり、アレイ光源１１６の組立作業が容易になる。
【００８４】
［第４実施形態］
以下に示す第４実施形態に係るプロジェクターの投写光学系周辺の構造は、上記第１実施形態と略同様であるが、照明装置の構成が異なる。よって、以下の説明では先の実施形態とは異なる点について詳しく説明し、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範疇に属するものと了解される。
【００８５】
図１５は、第４実施形態におけるプロジェクターの概略構成を示す図である。
本実施形態におけるプロジェクター１００２は、図１５に示すように、プロジェクター１０００におけるＲＧＢを含む光を射出する照明装置１００の代わりに、照明装置１０２と第２照明装置７００とを備える。
【００８６】
照明装置１０２は照明光として赤色光（Ｒ）及び緑色光（Ｇ）を含む蛍光光を射出し、第２照明装置７００は青色光（Ｂ）を射出する。
【００８７】
照明装置１０２は、光源装置５５１、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。光源装置５５１は、アレイ光源１０、集光光学系２０、回転蛍光板（波長変換素子）３２、モーター５０及びコリメート光学系６０を備えている。
【００８８】
回転蛍光板３２が備える蛍光体層４６は、アレイ光源１０からの青色光を赤色光及び緑色光を含む蛍光光に変換する。具体的には、蛍光体層４６は第１実施形態における蛍光体層４２よりも厚く、蛍光体層４６に入射した青色光は蛍光体層４６を通過することなく赤色光及び緑色光を含む光に変換される。
【００８９】
第２照明装置７００は、第２光源装置７１０、集光光学系７２０、散乱板７３０、偏光変換インテグレーターロッド７４０及び集光レンズ７５０を備える。第２光源装置７１０は、アレイ光源１０と同様の構成をなす。
【００９０】
第２光源装置７１０は、青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ）を射出するレーザー光源である。
【００９１】
集光光学系７２０は、第１レンズ７２２を備える。集光光学系７２０は、青色光を略集光した状態で散乱板７３０に入射させる。第１レンズ７２２は、凸レンズからなる。
【００９２】
散乱板７３０は、第２光源装置７１０からの青色光を散乱し、回転蛍光板３２から射出された蛍光光に似た配光分布を有する青色光とする。散乱板７３０としては、例えば、マイクロレンズアレイを用いることができる。
【００９３】
偏光変換インテグレーターロッド７４０は、第２光源装置７１０からの青色光の面内光強度分布を均一にし、かつ、当該青色光を直線偏光光に変換する。偏光変換インテグレーターロッド７４０は、インテグレーターロッドと、当該インテグレーターロッドの入射面側に配置され、青色光が入射する小孔を有する反射板と、射出面側に配置される反射型偏光板とを有する。なお、偏光変換インテグレーターロッドの代わりに、レンズインテグレーター光学系及び偏光変換素子を用いることもできる。
【００９４】
集光レンズ７５０は、偏光変換インテグレーターロッド７４０からの光を集光して液晶光変調装置４００Ｂの画像形成領域近傍に入射させる。
【００９５】
色分離導光光学系２０２は、ダイクロイックミラー２１０、反射ミラー２２２，反射ミラー２３０，反射ミラー２５０を備える。色分離導光光学系２０２は、照明装置１０２からの光を赤色光及び緑色光に分離し、赤色光及び緑色光をそれぞれが対応する液晶光変調装置４００Ｒ，液晶光変調装置４００Ｇに導光する。さらに、色分離導光光学系２０２は、第２照明装置７００からの青色光を液晶光変調装置４００Ｂに導光する。プロジェクター１００２も、アレイ光源１０を含む光源装置５５１を備えているため、明るい表示が可能である。
【００９６】
［第５実施形態］
図１６は、第５実施形態に係るプロジェクター１００４の光学系を示す図である。
図１７は、第５実施形態における回転蛍光板３４を説明するために示す図であって、図１７（ａ）は回転蛍光板３４の正面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ３−Ａ３断面図である。
【００９７】
第４実施形態に係るプロジェクター１００２と共通する部材には同じ符号を付し、説明を省略する。図１６に示すように、本実施形態のプロジェクター１００４は、プロジェクター１００２（図１５）における照明装置１０２の代わりに照明装置１０４を備える。
【００９８】
照明装置１０４は照明光として赤色光及び緑色光を含む蛍光光を射出する。
【００９９】
照明装置１０４は、光源装置５５２、第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０、偏光変換素子１４０及び重畳レンズ１５０を備える。光源装置５５２は、アレイ光源１０、コリメート光学系７０、回転蛍光板（波長変換素子）３４、モーター５０、ダイクロイックミラー８０及びコリメート集光光学系９０を備えている。
【０１００】
アレイ光源１０からの青色光は、蛍光体層４６側から回転蛍光板３４に入射する。図１７（ａ），（ｂ）に示すように、蛍光体層４６と円板４０との間には可視光を反射する反射膜４５が設けられている。そのため、青色光が入射する側に向けて蛍光光が射出される。なお、励起光を透過する材料からなる円板を用いる必要はなく、金属のように不透明な材料からなる円板を用いてもよい。
【０１０１】
アレイ光源１０は、光軸が照明光軸１０４ａｘと直交するように配置されている。
コリメート光学系７０は、第１レンズ７２を備え、アレイ光源１０からの光を略平行化する。第１レンズ７２は、凸レンズからなる。
【０１０２】
ダイクロイックミラー８０は、コリメート光学系７０からコリメート集光光学系９０までの光路中に、アレイ光源１０の光軸及び照明光軸１０４ａｘ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８０は、青色光を反射し、赤色光及び緑色光を通過させる。
【０１０３】
コリメート集光光学系９０は、ダイクロイックミラー８０からの青色光を略集光した状態で蛍光体層４６に入射させる機能と、回転蛍光板から射出された蛍光光を略平行化する機能とを有する。コリメート集光光学系９０は、それぞれが凸レンズからなる第１レンズ９２及び第２レンズ９４を備える。プロジェクター１００４も、アレイ光源１０を含む光源装置５５２を備えているため、明るい表示が可能である。
【０１０４】
上記各実施形態においては回転蛍光板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。固定された基材の上に蛍光体層を設けてもよい。
【０１０５】
上記各実施形態においては、光変調装置として液晶光変調装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いてもよい。
【０１０６】
本発明の照明装置を自動車のヘッドランプ、照明機器等に適用することもできる。
【０１０７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。
【０１０８】
図１８は、アレイ光源の変形例を示す断面図である。
例えば、カバー部材１８０と複数のプリズム部材１８１とが別体の構成において、図１８に示すように、カバー部材１８０の上面１８０ａから突出する光軸調整面１８２を設けてもよい。プリズム部材１８１とは別部材とされたカバー部材１８０の上面１８０ａに対して所定の角度で傾斜する光軸調整面１８２を設けることによって、プリズム部材１８１の光反射面１８１ｂで反射された光を任意の方向に進行させることができる。また、光軸調整面１８２をカバー部材１８０のベース基板１００Ａ側に設けてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１０，１１５，１１６…アレイ光源（光源装置）、３０，３２，３４…回転蛍光板（波長変換素子）、１００…照明装置、１００Ａ…ベース基板、１００ａ…第１の面、１０３…サブマウント、１０３ａ…第２の面、１１０…固体光源、１１２，１５１，１６４，１８０…カバー部材、１１３，１６３，８１３，９１３…プリズム、１１３ａ，１５４ａ，１６３ａ，９１３ａ…光入射面、１１３ｂ，１５４ｂ，１６３ｂ，１８１ｂ，９１３ｂ…光反射面、１６２ａ，１８２…光軸調整面、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶光変調装置（光変調装置）、６００…投写光学系、１０００，１００２，１００４…プロジェクター
【図１】
0006589665.tif 000002
【図２】
0006589665.tif 000003
【図３】
0006589665.tif 000004
【図４】
0006589665.tif 000005
【図５】
0006589665.tif 000006
【図６】
0006589665.tif 000007
【図７】
0006589665.tif 000008
【図８】
0006589665.tif 000009
【図９】
0006589665.tif 000010
【図１０】
0006589665.tif 000011
【図１１】
0006589665.tif 000012
【図１２】
0006589665.tif 000013
【図１３】
0006589665.tif 000014
【図１４】
0006589665.tif 000015
【図１５】
0006589665.tif 000016
【図１６】
0006589665.tif 000017
【図１７】
0006589665.tif 000018
【図１８】
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