(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源と、
前記固体光源から射出された光が入射する蛍光体と、
前記固体光源から射出された光を少なくとも前記蛍光体に導く光学系と、
前記蛍光体を収容する第１収容空間と前記光学系とを収容する第２収容空間とを含む筐体部材と、
前記第１収容空間に送風する送風機構と、を備え、
前記光学系は、前記蛍光体から射出された蛍光が入射するピックアップレンズを含み、
前記第１収容空間及び前記第２収容空間は、前記ピックアップレンズを保持する保持部材を介して分離され、
前記保持部材と前記筐体部材との間に弾性部材が挟持されている
光源装置。
【請求項２】
前記送風機構は、前記第１収容空間に向けて空気を送り込む
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記蛍光体は、回転可能な円板上にリング状に設けられる
請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記筐体部材は、前記蛍光体に対向し、前記ピックアップレンズの前記蛍光体側の端面と面一となる壁部を有する
請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記ピックアップレンズに対する前記蛍光体の位置を調整可能な位置調整部を備える
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至５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】
近年、プロジェクターにおいて、励起光を射出する固体光源と、該励起光を吸収して所定波長帯の光に変換する蛍光体とを組み合わせた光源装置が用いられている。蛍光体に埃や該蛍光体に光を導く光学系に埃が付着すると、光が埃に吸収されたり散乱されたりするため、光の利用効率が低下してしまうおそれがある。
そこで、埃の付着を防止するために、蛍光体と光学系とを密閉空間を形成するケーシング内に収容し、蛍光体を回転させるモーターの一部をケーシングの外部に突出させた光源装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９４８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記光源装置においては、蛍光体が密閉空間内に配置されるため、ケーシング内部の温度が上昇することで蛍光体自体も高温となってしまう。蛍光体が高温になると蛍光の変換効率が低下してしまい、表示画像が暗くなるといった問題が生じる。
また、モーターの一部がケーシングの外部に突出するため、外形が回転する構造のモーターをケーシング内に密閉状態で保持することは難しく、蛍光体や光学部材に埃が付着することで光の利用効率の低下を招くおそれがあった。
【０００５】
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、光学部材への埃の付着を抑制するとともに明るい光を得ることができる、光源装置及びプロジェクター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】
【０００６】
本発明の第１態様に従えば、固体光源と、前記固体光源から射出された光が入射する蛍光体と、前記固体光源から射出された光を少なくとも前記蛍光体に導く光学系と、前記蛍光体を収容する第１収容空間と前記光学系とを収容する第２収容空間とを含む筐体部材と、前記第１収容空間に送風する送風機構と、を備え、前記光学系は、前記蛍光体から射出された蛍光が入射するピックアップレンズを含み、前記第１収容空間及び前記第２収容空間は、前記ピックアップレンズを保持する保持部材を介して分離され、前記保持部材と前記筐体部材との間に弾性部材が挟持されている光源装置が提供される。
【０００７】
上記態様に係る光源装置によれば、保持部材により、蛍光体及び光学系を密閉状態で収容可能な空間を簡便且つ確実に形成することができる。また、蛍光体を冷却することで温度上昇による蛍光の変換効率の低下が抑制されるので、明るい光を得ることができる。さらに、保持部材を用いて第１収容空間と第２収容空間とを分離するため、ピックアップレンズと蛍光体を近づけた状態に配置することができる。よって、蛍光体から射出された蛍光をピックアップレンズに良好に取り込むことで明るい光を得ることができる。
したがって、本発明によれば、蛍光体及び光学系への埃の付着を抑制するとともに明るい光を得ることが可能な光源装置を提供できる。
【０００８】
上記第１態様において、前記保持部材と前記筐体との間に弾性部材が挟持されているのが好ましい。
この構成によれば、弾性部材により第１収容空間及び第２収容空間の密閉状態を高めることができる。
【０００９】
上記第１態様において、前記送風機構は、前記第１収容空間に向けて空気を送り込むのが好ましい。
例えば、第１収容空間から排気することで蛍光体を冷却するようにした場合、第１収容空間が負圧状態となるため、保持部材と第２収容空間との間に少しでも隙間があると第２収容空間内の空気も排出されるようになる。つまり、第２収容空間も負圧状態となるため、第２収容空間は別の隙間から光源装置内部の空気を吸い込むこととなり、その際に周囲のゴミや埃を巻き込んで光学系に付着するおそれがある。よって、光源装置の出力が低下するおそれがある。
そこで、本構成を採用すれば、第１収容空間が正圧となるため、第２収容空間内に空気が吸い込まれることがないため、ゴミや埃の付着による光源装置の出力低下を防止できる。
【００１０】
上記第１態様において、前記蛍光体は、回転可能な円板上にリング状に設けられるのが好ましい。
この構成によれば、円板の回転によって蛍光体における光の入射位置を変化させることができる。よって、蛍光体の温度上昇を抑制することができる。
さらに、前記筐体部材は、前記蛍光体に対向し、前記ピックアップレンズの前記蛍光体側の端面と面一となる壁部を有するのがより望ましい。
このようにすれば、ピックアップレンズと蛍光体との間に生じる隙間が小さくなるので、円板の回転に伴う騒音を抑制できる。
【００１１】
上記第１態様において、前記ピックアップレンズに対する前記蛍光体の位置を調整可能な位置調整部を備えるのが好ましい。
この構成によれば、ピックアップレンズに対して蛍光体のみを移動させることで、第１収容空間及び第２収容空間の密閉状態に影響を及ぼすことなく、蛍光体とピックアップレンズとの位置調整を行うことができる。
【００１２】
本発明の第２態様に従えば、上記第１態様に係る光源装置と、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。
【００１３】
上記第２態様に係るプロジェクターによれば、上記光源装置を備えることで明るい画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プロジェクターの概略構成を示す平面図。
【図２】光源装置の光学的な構成を示す図。
【図３】光源装置のフレーム構造を示す図。
【図４】フレーム構造のうち筐体部材を示す図。
【図５】ホルダーの要部構成を示す断面図。
【図６】ホルダーの要部構成を示す斜視図。
【図７】ホルダーの要部構成を示す斜視図。
【図８】蛍光体ホイールの周辺構成を示す要部拡大図。
【図９】蛍光体ホイールの周辺構成を示す要部拡大断面図。
【図１０】ベース部の構成を示す図。
【図１１】蛍光体ホイールをモーター側から視た図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（プロジェクター）
まず、図１に示すプロジェクター１の一例について説明する。
図１は、プロジェクター１の概略構成を示す平面図である。
【００１７】
本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（画像）を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクター１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（固体光源）を用いている。
【００１８】
具体的に、プロジェクター１は、図１に示すように、照明装置２Ａ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】
照明装置２Ａは、照明光としての照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。照明装置２Ａは、光源装置２と、均一照明光学系４０とを含む。
【００２０】
均一照明光学系４０は、インテグレータ光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３と、を備える。なお、偏光変換素子３２は必須ではない。
【００２１】
インテグレータ光学系３１は、例えば、レンズアレイ３１ａ，レンズアレイ３１ｂから構成されている。レンズアレイ３１ａ，３１ｂは、複数のレンズがアレイ状に配列されたものからなる。
【００２２】
インテグレータ光学系３１を通過した照明光ＷＬは、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、例えば、偏光分離膜と位相差板とから構成され、照明光ＷＬを直線偏光に変換する。
【００２３】
偏光変換素子３２を通過した照明光ＷＬは、重畳光学系３３に入射する。重畳光学系３３は、例えば、重畳レンズから構成され、偏光変換素子３２から射出された照明光ＷＬを被照明領域に重畳させる。本実施形態では、インテグレータ光学系３１と重畳光学系３３とによって、被照明領域における照度分布が均一化される。
このようにして光源装置２から射出された照明光ＷＬは、その強度分布が被照明領域において均一化された状態で色分離光学系３に入射する。
【００２４】
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。
【００２５】
第１のダイクロイックミラー７ａは、光源装置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）とに分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光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。一方、第２のダイクロイックミラー７ｂは、その他の光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、分離された緑色光ＬＧを反射するとともに、青色光ＬＢを透過する。
【００２６】
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。一方、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に向けて反射する。
なお、緑色光ＬＧの光路中には、全反射ミラーを配置する必要はなく、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。
【００２７】
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の光射出側に配置されている。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。
【００２８】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを通過させる間に、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を通過させる間に、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を通過させる間に、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。
【００２９】
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、一対の偏光板（図示せず）が配置されており、特定の方向の直線偏光光のみを通過させる構成となっている。
【００３０】
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。
【００３１】
合成光学系５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ことにより、赤色光ＬＲ，緑色光ＬＧ，青色光ＬＢに対応した画像光を合成し、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。
【００３２】
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（画像）が表示される。
【００３３】
（光源装置）
次に、上記照明装置２Ａに用いられる本発明の一つの態様を適用した光源装置の具体的な実施形態について説明する。
【００３４】
図２は、光源装置２の光学的な構成を示す図である。
光源装置２は、図２に示すように、第１光源ユニット１０２と、第２光源ユニット１０３と、第１偏光分離素子５０と、アフォーカル光学系２３と、ホモジナイザー光学系２４と、第２偏光分離素子５１と、第１のピックアップレンズユニット２６と、蛍光体ホイール８０と、位相差板２８と、第２のピックアップレンズユニット２９と、拡散板ホイール８１と、を備えている。
【００３５】
第１光源ユニット１０２は、第１アレイ光源１１０と、コリメーター光学系１１１とを含む。第１アレイ光源１１０は、固体光源としての複数の半導体レーザー１１０ａを備える。複数の半導体レーザー１１０ａは光軸ａｘ１と直交する面内において、アレイ状に配置されている。半導体レーザー１１０ａは、例えば青色の光線ＢＬ１（例えばピーク波長が４４５ｎｍのレーザー光）を射出する。本実施形態において、光線ＢＬ１は、後述する第１偏光分離素子５０に対するＳ偏光成分に相当する光である。
【００３６】
第１アレイ光源１１０から射出された光はコリメーター光学系１１１に入射する。コリメーター光学系１１１は、第１アレイ光源１１０から射出された複数の光線ＢＬ１からなる光線束を平行光束に変換するものである。コリメーター光学系１１１は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ１１１ａから構成されている。複数のコリメーターレンズ１１１ａ各々は、複数の半導体レーザー１１０ａに対応して配置されている。
【００３７】
一方、第２光源ユニット１０３は、第２アレイ光源１１３と、コリメーター光学系１１４とを含む。第２アレイ光源１１３は複数の半導体レーザー１１３ａから構成され、コリメーター光学系１１４は複数のコリメーターレンズ１１４ａから構成される。なお、複数の半導体レーザー１１３ａは光軸ａｘ２と直交する面内において、アレイ状に配置されている。
【００３８】
第２アレイ光源１１３及びコリメーター光学系１１４は、上記第１光源ユニット１０２における第１アレイ光源１１０及びコリメーター光学系１１１と同じ構成であることから、その説明を省略する。なお、本実施形態において、光線ＢＬ２は、後述する第１偏光分離素子５０に対するＰ偏光成分に相当する。
【００３９】
第１偏光分離素子５０は、第１光源ユニット１０２から射出されたＳ偏光成分の光（光線ＢＬ１）を反射させ、第２光源ユニット１０３から射出されたＰ偏光成分の光（光線ＢＬ２）を透過させる。これにより、第１光源ユニット１０２から射出された複数の光線ＢＬ１からなる第１光線束Ｔ１と第２光源ユニット１０３から射出された複数の光線ＢＬ２からなる第２光線束Ｔ２とが合成され、合成光線束Ｔを形成する。
【００４０】
合成光線束Ｔはアフォーカル光学系２３に入射する。アフォーカル光学系２３は、合成光線束Ｔの光束径を調整するものである。アフォーカル光学系２３は、例えば凸レンズ２３ａ，凹レンズ２３ｂから構成されている。
【００４１】
アフォーカル光学系２３を通過した合成光線束Ｔは、ホモジナイザー光学系２４に入射する。ホモジナイザー光学系２４は、例えば第１のレンズアレイ２４ａと第２のレンズアレイ２４ｂとから構成されている。第１のレンズアレイ２４ａは複数の第１小レンズ２４ａｍを含み、第２のレンズアレイ２４ｂは複数の第２小レンズ２４ｂｍを含む。
【００４２】
ホモジナイザー光学系２４を通過した合成光線束Ｔは第２偏光分離素子５１に入射する。第２偏光分離素子５１は合成光線束Ｔを、該第２偏光分離素子５１に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離する偏光分離機能を有している。具体的に、第２偏光分離素子５１は、入射光のうちのＳ偏光成分を反射させ、入射光のうちのＰ偏光成分を透過させる。Ｓ偏光成分（光線束ＢＬｓ）は、第２偏光分離素子５１で反射して蛍光体ホイール８０に向かう。Ｐ偏光成分（光線束ＢＬｐ）は、第２偏光分離素子５１を透過して拡散板ホイール８１に向かう。
【００４３】
なお、ホモジナイザー光学系２４と第２偏光分離素子５１との間に、例えば回転可能とされた１／２波長板を配置するようにしても良い。この構成によれば、１／２波長板の回転角度を適切に設定することにより、１／２波長板を透過した合成光線束ＴにおけるＳ偏光成分及びＰ偏光成分の比率を変化させることが可能となる。すなわち、蛍光体ホイール８０及び拡散板ホイール８１への入射光量を調整することが可能となる。
【００４４】
第２偏光分離素子５１は光線束ＢＬｓとは波長帯が異なる蛍光ＹＬを、その偏光状態にかかわらず透過させる色分離機能を有している。また、第２偏光分離素子５１は、後述する拡散板ホイール８１からの反射光と蛍光ＹＬとを合成する光合成機能を有している。
【００４５】
第２偏光分離素子５１から射出されたＳ偏光成分の光線束ＢＬｓは、第１のピックアップレンズユニット２６に入射する。第１のピックアップレンズユニット２６は、光線束ＢＬｓを蛍光体ホイール８０の蛍光体３４に向けて集光させる。また、第１のピックアップレンズユニット２６はホモジナイザー光学系２４と協働して、蛍光体３４上での光線束ＢＬｓによる照度分布を均一化する。第１のピックアップレンズユニット２６は、例えば３つのピックアップレンズ２６ａ，２６ｂ，２６ｃから構成されている。ピックアップレンズ２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、特許請求の範囲に記載の「ピックアップレンズ」に相当する。
【００４６】
第１のピックアップレンズユニット２６から射出された光線束ＢＬｓは蛍光体ホイール８０に入射する。
【００４７】
蛍光体ホイール８０は、円板１２０と、円板１２０上にリング状に形成される蛍光体３４と、円板１２０を回転させるモーターＭと、を有している。円板１２０は放熱性に優れた金属部材から構成される。
【００４８】
蛍光体３４は、励起光としてのレーザー光を吸収して黄色の蛍光に変換して射出する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよく、２種以上の材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いてもよい。
【００４９】
本実施形態では、励起光としてレーザー光を用いるため、蛍光体ホイール８０（蛍光体３４）の温度が上がり易くなる。蛍光体３４は高温になると蛍光ＹＬの変換効率が低下し、生成する蛍光の量が減少する。本実施形態では、円板１２０を回転させることで蛍光体３４に対する励起光（光線束ＢＬｓ）の入射位置を変化させるようにしている。これにより、蛍光体３４の同一箇所に励起光が連続的に入射することで熱によるダメージを及ぼすといった不具合の発生を防止している。
【００５０】
円板１２０と蛍光体３４との間には反射部（不図示）が設けられている。このような構成に基づき、蛍光体ホイール８０は、蛍光体３４で生成された蛍光ＹＬを上方に向けて反射させるようになっている。
【００５１】
本実施形態では、第１のピックアップレンズユニット２６の焦点位置に蛍光体ホイール８０の蛍光体３４が配置されている。後述のように第１のピックアップレンズユニット２６と蛍光体３４とは近接した状態に配置される。これにより、第１のピックアップレンズユニット２６は、蛍光体３４から射出された蛍光ＹＬを良好に取り込むことが可能となっている。
【００５２】
一方、第２偏光分離素子５１から射出されたＰ偏光成分の光線束ＢＬｐは、位相差板２８に入射する。位相差板２８は１／４波長板（λ／４板）から構成される。光線束ＢＬｐは位相差板２８を透過することによって円偏光の光線束ＢＬｃに変換される。位相差板２８を透過した光線束ＢＬｃは、第２のピックアップレンズユニット２９に入射する。
【００５３】
第２のピックアップレンズユニット２９は、光線束ＢＬｃを拡散板ホイール８１に向けて集光させる。第２のピックアップレンズユニット２９は、例えば２つのピックアップレンズ２９ａ，２９ｂから構成されている。また、第２のピックアップレンズユニット２９はホモジナイザー光学系２４と協働して、拡散板ホイール８１上での光線束ＢＬｃによる照度分布を均一化する。本実施形態では、第２のピックアップレンズユニット２９の焦点位置に拡散板ホイール８１が配置されている。
【００５４】
拡散板ホイール８１は、第２のピックアップレンズユニット２９から射出された光線束ＢＬｃを第２偏光分離素子５１に向けて拡散反射させるものである。拡散板ホイール８１で拡散反射した光を光線束ＢＬｃ’と称する。
【００５５】
拡散板ホイール８１は、拡散反射板１２１と、拡散反射板１２１を回転させるためのモーター１２２と、を備えている。拡散反射板１２１は、例えば光反射性を持つ部材の表面に凹凸を形成することで形成される。拡散反射板１２１は、回転軸の方向から見て例えば円形に形成されている。
【００５６】
拡散板ホイール８１によって反射され、第２のピックアップレンズユニット２９を再び透過した円偏光の光線束ＢＬｃ’（拡散光）は、再び位相差板２８を透過して、Ｓ偏光の光線束ＢＬｓ’となる。
【００５７】
光線束ＢＬｓ’は第２偏光分離素子５１を透過した蛍光ＹＬと合成されることで、白色の照明光ＷＬを生成する。このような構成に基づき、光源装置２は、照明光ＷＬを図１に示した均一照明光学系４０（インテグレータ光学系３１）に入射させる。
【００５８】
ところで、本実施形態の光源装置２において、第１光源ユニット１０２及び第２光源ユニット１０３は上述のようにエネルギー密度の高いレーザー光を射出することから、光集塵効果が特に顕著に生じやすくなる。具体的に、光源装置２内に配置される各種の光学部材（上記光学系１１２）の表面や蛍光体ホイール８０の蛍光体３４の表面に異物（例えば、ゴミや埃等）が付着し、その結果、透過率が低下することにより、照明光ＷＬが暗くなることでプロジェクター１の画像品質を低下させるといった問題が生じ易くなる。
【００５９】
これに対し、本実施形態の光源装置２は、光学系１１２及び蛍光体ホイール８０を密閉度の高い空間に収容することで、光集塵効果による異物の付着を抑制するようにした。
【００６０】
図３は光源装置２のフレーム構造を示す図である。以下の図面においては、図を見易くするためにＸＹＺ座標系を用いる。以下の図面において、Ｘ方向は光源装置２における光射出方向に対応し、Ｙ方向は第１光源ユニット１０２及び第２光源ユニット１０３から射出された光（図２に示した合成光線束Ｔ）が進む方向に対応し、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に直交する方向に対応する。
【００６１】
図３に示すように、光源装置２はフレーム構造Ｆを有している。フレーム構造Ｆは、ベース部１００と、筐体部材１０１と、を含む。筐体部材１０１は、第１光源ユニット１０２と、第２光源ユニット１０３と、蛍光体ホイール８０と、拡散板ホイール８１と、光学系１１２とを保持する。筐体部材１０１は、ベース部１００に取り付けられる。
【００６２】
図４はフレーム構造のうち筐体部材を示す図である。
図４に示すように、筐体部材１０１は、Ｙ方向に沿って長手の形状であり、上面を不図示の蓋部材で封止することで内部に収容空間Ｋを形成する。収容空間Ｋは、第１収容空間Ｋ１と、第２収容空間Ｋ２とを含む。なお、第１収容空間Ｋ１及び第２収容空間Ｋ２の底板の一部は、上記ベース部１００により構成されている。
【００６３】
第１収容空間Ｋ１は、蛍光体ホイール８０を収容するためのものである。第２収容空間Ｋ２は、光学系１１２及び拡散板ホイール８１を収容するためのものである。
【００６４】
本実施形態において、蛍光体ホイール８０は、第１収容空間Ｋ１に収容されるため、異物の付着が抑制されている。また、光学系１１２及び拡散板ホイール８１は、第２収容空間Ｋ２に収容されるため、異物の付着が抑制されている。本実施形態において、第１光源ユニット１０２及び第２光源ユニット１０３の少なくとも一部（コリメーター光学系１１１，１１４）は、上記第２収容空間Ｋ２に収容されている。
【００６５】
図４に示す光学系１１２は、第１光源ユニット１０２から射出された光を蛍光体ホイール８０に導くとともに、第２光源ユニット１０３から射出された光を拡散板ホイール８１に導く各種光学部材を含むものである。具体的には、図２に示した、第１偏光分離素子５０と、アフォーカル光学系２３と、ホモジナイザー光学系２４と、第２偏光分離素子５１と、第１のピックアップレンズユニット２６と、位相差板２８と、第２のピックアップレンズユニット２９とを含む。
【００６６】
本実施形態においては、第１のピックアップレンズユニット２６を保持するホルダー（保持部材）を用いて、第１収容空間Ｋ１と第２収容空間Ｋ２とを分離している。
【００６７】
図５はホルダーの要部構成を示す断面図であり、図６，７はホルダーの要部構成を示す斜視図である。
図５に示すように、ホルダー６０は、３つのピックアップレンズ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ（以下、各レンズ２６ａ，２６ｂ，２６ｃと称す場合もある）からなる第１のピックアップレンズユニット２６を保持する。各レンズ２６ａ，２６ｂ，２６ｃは蛍光体ホイール８０に近い順にレンズの有効径が小さい。すなわち、ピックアップレンズ２６ａはピックアップレンズ２６ｂ，２６ｃよりもサイズが大きく、ピックアップレンズ２６ｂはピックアップレンズ２６ｃよりもサイズが大きい。
【００６８】
ホルダー６０は、円筒状のレンズ保持面を有する本体部６１を有する。本体部６１は、各レンズ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを保持する保持部６１ａ，６１ｂ，６１ｃを有する。ピックアップレンズ２６ａは固定部材６２ａ，６３ａを介して保持部６１ａに保持される。ピックアップレンズ２６ｂは固定部材６３ｂを介して保持部６１ｂに保持される。ピックアップレンズ２６ｃは固定部材６３ｃを介して保持部６１ｃに保持される。固定部材６２ａはネジ部材６２ｂにより本体部６１に固定される。なお、固定部材と各レンズとの接触部分は良好に密着した状態とされている。
【００６９】
ピックアップレンズ２６ｃは、＋Ｘ側の端面２６ｃ１が本体部６１（保持部６１ｃ）の表面６１ｃ１と面一となっている。つまり、保持部６１ｃの表面６１ｃ１とピックアップレンズ２６ｃの端面２６ｃ１とはＸ方向において同じ位置に配置され、Ｘ方向において段差が生じない状態とされている。
【００７０】
ホルダー６０は、本体部６１の−Ｘ側の端面７１ａに弾性部材７０ａが配置されている。ホルダー６０は、弾性部材７０ａを介して筐体部材１０１の当接部１０１ａに当接する（図４参照）。
【００７１】
図６、７に示すように、ホルダー６０は、本体部６１の＋Ｚ側の端面７１ｂに弾性部材７０ｂが配置されている。これにより、ホルダー６０は、筐体部材１０１の不図示の蓋部との間で良好に密着した状態とされる。
また、ホルダー６０は、本体部６１の−Ｚ側の端面７１ｃに弾性部材７０ｃが配置されている。これにより、ホルダー６０は、筐体部材１０１の底板部との間で良好に密着した状態とされる。なお、端面７１ｂには、筐体部材１０１とのネジ止めに使用するネジ部材を挿通するためのネジ取付用の穴７２が形成されている（図６参照）。端面７１ｃには、筐体部材１０１の底板部との位置決め用のピン部材７３が形成されている（図７参照）。
【００７２】
このような構成に基づき、ホルダー６０は、弾性部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃを介して筐体部材１０１に当接することで、第１収容空間Ｋ１及び第２収容空間Ｋ２の内部をそれぞれ密閉可能に分離する。
【００７３】
本実施形態によれば、第１収容空間Ｋ１及び第２収容空間Ｋ２の分離にホルダー６０を用いるため、ホルダー６０に保持される第１のピックアップレンズユニット２６（ピックアップレンズ２６ｃ）と蛍光体３４とを近接した状態で配置することができる。
【００７４】
これにより、ピックアップレンズ２６ｃは、蛍光体３４に近接した状態に配置されたものとなる。よって、第１のピックアップレンズユニット２６は、蛍光体３４から射出された蛍光ＹＬを良好に取り込むことができる。
【００７５】
図８は蛍光体ホイール８０の周辺構成を示す要部拡大図である。
図８に示すように、本実施形態において、光源装置２は、第１のピックアップレンズユニット２６に対する蛍光体３４の位置を調整可能な位置調整部７５を備えている。
【００７６】
位置調整部７５は、蛍光体ホイール８０のモーターＭを保持するモーター保持部７６を有する。モーター保持部７６は、筐体部材１０１から延びるピン部材１０４が挿通される長穴７６ａが形成されている。モーター保持部７６は、長穴７６ａの長手方向に沿ってピン部材１０４を移動させることで、ピックアップレンズ２６ｃに対する蛍光体ホイール８０の位置が調整される。そして、ネジ部材７７によりモーター保持部７６を筐体部材１０１に固定することで、蛍光体ホイール８０と第１のピックアップレンズユニット２６とを位置決めできる。
【００７７】
本実施形態において、筐体部材１０１の＋Ｘ側の側板は、第１収容空間Ｋ１に対応する部分に封止板１０５が設けられている。封止板１０５は筐体部材１０１に対して着脱可能とされており、該封止板１０５を取り外すことで位置調整部７５に対して外部からアクセス可能となる。
本実施形態によれば、位置調整部７５を用いることでホルダー６０（蛍光体ホイール８０）を移動させることでピックアップレンズ２６ｃに対する位置を調整できるため、第１収容空間Ｋ１と第２収容空間Ｋ２との封止状態に影響を及ぼすことが無い。
【００７８】
本実施形態において、光源装置２は、蛍光体ホイール８０に冷却用の空気を供給するようにしている。これにより、蛍光体３４を冷却することで蛍光変換効率の低下を抑制するとともに、モーターＭを冷却することでモーターＭの長寿命化を実現している。
【００７９】
具体的に、本実施形態において、図３に示したベース部１００は送風機構１３０を備えている。送風機構１３０は、蛍光体３４の冷却効率の低下を抑制するために、蛍光体ホイール８０に冷却用の空気を供給するためのものである。つまり、送風機構１３０は、蛍光体ホイール８０を収容する第１収容空間Ｋ１に対して冷却用の空気を供給する。
【００８０】
図９は蛍光体ホイール８０の周辺構成を示す要部拡大断面図である。
図９に示すように、筐体部材１０１は、蛍光体ホイール８０の蛍光体３４に対向する壁部１０１Ａがピックアップレンズ２６ｃの端面２６ｃ１と面一となっている。つまり、保持部６１ｃの表面６１ｃ１とピックアップレンズ２６ｃの端面２６ｃ１と壁部１０１ＡとはＸ方向に同じ位置に配置され、段差が生じない状態とされている。
【００８１】
この構成によれば、蛍光体ホイール８０とピックアップレンズ２６ｃとの間に生じる隙間が略均一となるので、該蛍光体ホイール８０の回転に伴う騒音の発生を抑制することができる。
【００８２】
図１０はベース部１００の構成を示す図である。
図１０に示すように、送風機構１３０は、送風用のファン１３１と、ファン１３１で外部から取り込んだ空気を第１収容空間Ｋ１内へと導くダクト１３２と、を有している。ファン１３１は空気吸込口に不図示のフィルターが設けられており、これにより第１収容空間Ｋ１内への異物の侵入を防止している。ダクト１３２は、第１収容空間Ｋ１に連通する吸気口１３３に接続される。ベース部１００は、第１収容空間Ｋ１に連通する排気口１３４を含む。なお、図１０において、ファン１３１により取り込んだ空気Ａの流れを破線で示す。
【００８３】
図１１は第１収容空間Ｋ１に配置された蛍光体ホイール８０をモーターＭ側から視た図である。
図１１に示すように、吸気口１３３は蛍光体ホイール８０の円板１２０の回転方向の上流に位置する。そのため、吸気口１３３より吸気された空気Ａは、蛍光体ホイール８０の回転に沿って上昇し、蛍光体３４及びモーターＭを冷却した後、円板１２０の回転方向に沿って１８０°反転し、排気口１３４（図１０参照）より外部に排気される。この構成により、蛍光体３４及びモーターＭを同時に冷却することができるので、蛍光発光効率の向上及びモーターＭの長寿命化を同時に実現することができる。
【００８４】
ここで、第１収容空間Ｋ１内から空気を吸い出すことで蛍光体ホイール８０を冷却する場合、該第１収容空間Ｋ１内が負圧となるため、ホルダー６０と第２収容空間Ｋ２との間に少しでも隙間があると第２収容空間Ｋ２内の空気も排出されてしまう。つまり、第２収容空間Ｋ２も負圧状態となるため、第２収容空間Ｋ２は別の隙間から光源装置内部の空気を吸い込むこととなり、その際に周囲の異物を巻き込んで光学系１１２に付着するおそれがある。よって、光源装置２の出力が低下するおそれがある。
【００８５】
これに対し、本実施形態において、送風機構１３０は第１収容空間Ｋ１内に空気を送り込むようにしている。これにより、第１収容空間Ｋ１が正圧となるため、第２収容空間Ｋ２内に空気が吸い込まれることがないため、光集塵効果による異物の付着に起因した光源装置２の出力低下を抑制することができる。
【００８６】
以上述べたように、本実施形態の光源装置２によれば、ホルダー６０により、蛍光体ホイール８０及び光学系１１２を密閉状態で収容可能な空間を簡便且つ確実に形成することができる。また、蛍光体ホイール８０を冷却することで温度上昇による蛍光ＹＬの変換効率の低下が抑制されるので、明るい蛍光ＹＬを得ることができる。さらに、ホルダー６０を用いて第１収容空間Ｋ１と第２収容空間Ｋ２とを分離するため、第１のピックアップレンズユニット２６と蛍光体３４を近づけた状態に配置することができる。よって、蛍光体３４から射出された蛍光ＹＬをピックアップレンズに良好に取り込むことで明るい光を得ることができる。
したがって、本実施形態の光源装置２によれば、蛍光体３４及び光学系１１２への埃の付着を抑制するとともに明るい光を得ることができる。
よって、この光源装置２を含む照明装置２Ａを備えた本実施形態のプロジェクター１によれば、明るく表示品質に優れた画像を投写することができる。
【００８７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、第１のピックアップレンズユニット２６に対する蛍光体３４の位置を調整可能な位置調整部７５を設ける場合を例に挙げたが、第２のピックアップレンズユニット２９に対する拡散板ホイール８１の位置を調整可能な位置調整部を設けるようにしても良い。
【００８８】
また、上記の各実施形態では、本発明による光源装置をプロジェクターに応用する例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１…プロジェクター、２…光源装置、３…色分離光学系、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…光変調装置、６…投射光学系、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…ピックアップレンズ、２６ｃ１…端面、３４…蛍光体、６０…ホルダー（保持部材）、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ…弾性部材、７５…位置調整部、１０１…筐体部材、１１０ａ，１１３ａ…半導体レーザー（固体光源）、１１２…光学系、１２０…円板、１０１Ａ…壁部、１３０…送風機構、Ｋ１…第１収容空間、Ｋ２…第２収容空間。
【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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