(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を射出する光源と、前記励起光の照射により光を発する波長変換素子が回転円板の上に設けられた回転発光素子とを有する光学系を備え、
前記波長変換素子上における前記励起光のスポットの形状が、前記回転円板の径方向に長くかつ周方向に短いこと、または、前記径方向の正射影の長さが前記周方向の正射影の長さよりも長いこと、を特徴とし、
前記光学系は、前記励起光が入射されるロッドを有し、
前記ロッドの作用により、前記スポットの形状が形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記スポットの形状が長方形、または、その近似形であることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
励起光を射出する光源と、前記励起光の照射により光を発する波長変換素子が回転円板の上に設けられた回転発光素子とを有する光学系を備え、
前記波長変換素子上における前記励起光のスポットの形状が、前記回転円板の径方向に長くかつ周方向に短いこと、または、前記径方向の正射影の長さが前記周方向の正射影の長さよりも長いこと、を特徴とし、
前記スポットの形状は、前記励起光が入射されるとともに前記光学系に設けられる回折格子、楕円レンズ、または、楕円フレネルレンズによって形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光源装置であって、
前記スポットの形状が楕円形、または、その近似形であることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光源装置であって、
前記波長変換素子は、蛍光体を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光源装置であって、
前記波長変換素子は、量子ドットを含むことを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光源装置であって、
前記スポットから射出された光が入射する、一対のレンズアレイを備えたインテグレーター光学系をさらに備え、
前記スポットの像が前記一対のレンズアレイの後段のレンズセルに形成され、
前記スポットの像の長手方向が、前記レンズセルの長手方向と一致しているか、前記レンズセルの対角方向と一致しているか、該長手方向と該対角方向との間にあることを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光源装置であって、
前記スポットから射出された光が入射する、ロッドを備えたインテグレーター光学系をさらに備え、
前記スポットの像が前記ロッドの入射端面に形成され、
前記スポットの像の長手方向が、前記入射端面の長手方向と一致しているか、前記入射端面の対角方向と一致しているか、該長手方向と該対角方向との間にあることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１ないし８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、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【請求項１０】
請求項９に記載のプロジェクターであって、
前記スポットの形状が、前記光変調装置の光変調領域の形状と相似形であ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、光源装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体光源を液晶プロジェクターの光源として使用する商品化が進んでいる（特許文献１参照）。レーザー等の固体光源からの青色光を回転円板に固着された蛍光体に当て、黄色光を発光させる。他のレーザーからの青色光と合わせれば白色とすることができる。三枚の液晶パネルであるライトバルブによって三色の映像を作成し、プリズムで合成し、投写レンズでスクリーン上に映像を投写する。これらの固体光源の特徴として、従来の水銀ランプに比べて、明るさの維持率が長い、切れる確率が著しく低い、水銀が含まれていないので環境に良いという利点があり、今後さらに発展する技術とみられている。蛍光体としてよく使用されるものはＣｅイオンを含んだＹＡＧであり、２００℃の高温下でもほとんど劣化が起こらない優れた信頼性を持つ。
蛍光体は、励起光の波長を変換して、励起光よりも長波長の光を発する。量子ドットも波長変換機能を持っている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４７９９６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２９１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｃｅイオンを含んだＹＡＧ蛍光体は、シリコーン樹脂や、ガラスなどのバインダー中に拡散されて回転円板上に薄膜状に固定されている、あるいは、バインダーを用いずに、ＹＡＧ蛍光体セラミックスの薄膜そのものが回転円板上に固定されている。そこに青レーザー光を当て、Ｃｅイオンを励起させ、黄色を発光させて、プロジェクター用の光源としている。その際、青色光から黄色光への波長変換時に、エネルギーロス（ストークスロス）が起こり、発熱する。プロジェクターの光源では、点光源で強い光が要求されるので、大きな励起光を蛍光体上に小さなスポットで照射する。したがって、励起部は部分的に高温となる。この熱を空気中に発散させる目的で、回転円板を高速に回転させる。しかし、シリコーン樹脂や蛍光体の熱伝導率は０．２〜１２Ｗ／ｍＫ程度で低く、また、高温になるほど熱伝導率が下がる特性がある。このため、十分に放熱できず、高温のためにシリコーン樹脂が劣化し、ＹＡＧ蛍光体自身の変換効率が下がる。また、投入エネルギーによっては部品の破壊が起こる。光源のエネルギーを理解のために、例として従来使われてきた２百Ｗの超高圧水銀灯のアーク長１ｍｍの点光源と比較する。超高圧水銀ランプの発光効率は約２５％であり、光量は５０Ｗとなる。それを、ＹＡＧ蛍光体に置き換えた場合、１ｍｍサイズの励起部に、５０Ｗの強い発光を得る必要がある。蛍光体の変換効率を５０％とすると、５０Ｗの発熱が起こる。したがって、１ｍｍ角のスポットに約５０Ｗ相当の熱が生じる。これは、直径数ｃｍの回転円板の場合、２００℃を超え、シリコーン樹脂を劣化させる。もちろん回転数を上げ、回転円板の半径を広げるという対策があるが、回転円板から空気への熱伝達は大きくないことと、回転するモーターのパワーに限界があることを考えるとこの熱対策が課題となる。本発明は、この限界値を広げるためのものである。
【０００５】
また、レーザーの青色光がＹＡＧ蛍光体に照射される場合、発光は、ＹＡＧに含まれるＣｅイオンで起こる。ＣｅイオンはＹＡＧ原子にとって異物であり、含まれる量はごくわずかに制御されている。発光時には、ＹＡＧ蛍光体の中のＣｅイオンの周りで局所的に発熱が起こり、熱が周辺に伝搬する。蛍光体の厚みを１００μ程度とすると、この時間はミリ秒のオーダーである。この間、励起による発光効率は下がる。また、励起による発光時間の時定数は、ナノ秒のオーダーと言われているが、指数関数的に発光が減衰することは、基底状態までにより多くの時間を必要とする。この間には、ＹＡＧの励起から発光において、エネルギー変換効率が下がる。
以上は、Ｃｅイオンを含むＹＡＧ蛍光体について述べたが、量子ドットについても同じ問題がある。さらに、量子ドットでは、耐熱温度が約１００℃であり、小さなスポットに大きなエネルギーを照射することは、信頼性からみて不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる光源装置は、励起光を射出する光源と、前記励起光の照射により光を発する波長変換素子が回転円板の上に設けられた回転発光素子と、を備え、前記波長変換素子上における前記励起光のスポットの形状が、前記回転円板の径方向に長くかつ周方向に短いこと、または、前記径方向の正射影の長さが前記周方向の正射影の長さよりも長いこと、を特徴とする。
前記スポットの形状が長方形、または、楕円形または、その近似形であってもよい。
前記波長変換素子は蛍光体を含んでもよい。
前記波長変換素子は蛍光体量子ドットを含んでもよい。
前記スポットの形状は、一対のレンズアレイ、あるいは、ロッドの作用により形成されてもよい。
前記スポットの形状は、回折格子、または、楕円レンズ、または、楕円フレネルレンズで形成されてもよい。
前記スポットから射出された光が入射する、一対のレンズアレイを備えたインテグレーター光学系をさらに備え、前記スポットの像が前記一対のレンズアレイの後段のレンズセルに形成され、前記スポットの像の長手方向が、前記レンズセルの長手方向と一致しているか、前記レンズセルの対角方向と一致しているか、該長手方向と該対角方向との間にあってもよい。
前記スポットから射出された光が入射する、ロッドを備えたインテグレーター光学系をさらに備え、前記スポットの像が前記ロッドの入射端面に形成され、前記スポットの像の長手方向が、前記入射端面の長手方向と一致しているか、前記入射端面の対角方向と一致しているか、該長手方向と該対角方向との間にあってもよい。
本発明に係るプロジェクターは、前記光源装置と光変調装置とを備える。
前記プロジェクターにおいて、前記スポットの形状が、前記光変調装置の光変調領域の形状と相似形であってもよい。
【０００７】
（発明の効果）
波長変換素子に照射される励起光のスポットの形状を、回転円板の径方向に長くかつ周方向に短くすることで、回転円板の１回転当たりに励起光が照射される領域の面積が大きくなる。さらに、同一点への照射時間が短くなる。これにより、波長変換素子上での励起光の光密度が従来よりも低くなり、励起部の温度の上昇を抑えることができる。例えば励起部幅が１ｍｍに対して、２ｍｍでは、温度上昇が６割程度になる。そのために、波長変換素子の変換効率が高くなり、信頼性も高くなる。一方、波長変換素子が励起され、基底状態に戻るまでの間に再び励起された場合は基底状態から励起された場合に比べて波長変換効率が低い状態であるが、その低い状態での励起の割合を下げるができるので、波長変換効率の高い状態、つまり明るい発光となる。
また、インテグレーターと偏光変換素子を備える照明系において、第一のレンズアレイによる第二のレンズアレイ上への励起光の光源像の長手方向が、第二のレンズアレイの各レンズセルあるいは、偏光変換素子の長手方向、ないしは対角方向と同方向であることや、インテグレーター照明系にロッド使う場合は、スポットの像の長手方向が、ロッドの長手方向から対角方向に設定することで、プロジェクターの照明系において、光がインテグレーター照明系で蹴られることがなく、明るいプロジェクターができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の回転発光素子の平面図と断面図。
【図２】実施例２における励起部の形状を得るための光学系を示す図。
【図３】実施例２のレンズアレイの斜視図。
【図４】実施例２のレンズアレイの斜視図。
【図５】実施例２の偏光変換素子の斜視図。
【図６】実施例２における他の回転発光素子の平面図。
【図７】実施例３の回転発光素子の平面図と断面図。
【図８】実施例４の回転発光素子の平面図と断面図。
【図９】実施例５のプロジェクターの光学系を示す図。
【図１０】実施例５の回転発光素子の平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施例１）
図１は実施例１の光源装置における回転発光素子の平面図と断面図である。回転発光素子は、波長変換素子１と回転円板３と反射膜５とを備える。波長変換素子１は、ＹＡＧ蛍光体２である複数の粒子がシリコーン樹脂に分散されてなる。波長変換素子１には励起光が照射される。本明細書において、波長変換素子１上における励起光のスポットを励起部４と呼ぶ。
【００１０】
波長変換素子１は、直径約５０ｍｍのアルミニウム製の回転円板３の上面に厚み０．２ｍｍ、幅５ｍｍでドーナッツ状に設けられている。回転円板３は、波長変換素子１の熱を回転円板３内部に伝え、回転により空気中に放熱するのに十分な厚みを持つ。回転円板３の厚みを、例えば、０．５ｍｍ以上にするとよい。回転円板３は、熱を空気中に放出するために、毎秒１００回転以上で回転するようにモーター６の軸に固定されている。シリコーン樹脂にはＹＡＧ蛍光体２が体積濃度で約５０％含まれている。ＹＡＧ蛍光体２は、ＹＡＧ結晶中にＣｅイオンを微量含むものである。Ｃｅイオンは青レーザー光を吸収し、基底状態から励起して活性化し、再び基底状態に戻るときに、黄色を発光する。
【００１１】
励起部４は青のレーザー光が照射される部分である。励起部４は、径方向に長いほぼ長方形である。励起に用いる青のレーザー光の波長を４５０nm、エネルギー量を仮に１００Ｗとする。発光する黄色の波長は約５００ｎｍから７００ｎｍである。励起から発光に至る過程でエネルギーロスを概算すると、黄色の中心波長を６００ｎｍとすると、１つの青の光子が４５０ｎｍから６００ｎｍに変換するのに生じるエネルギーロスは、１−４５０／６００＝０．２５であり、２５％のエネルギーが熱となる。これをストークスロスという。１００Ｗの青色励起光では、２５Ｗがストークスロスで熱となる。また、ストークスロス以外に、蛍光体に欠陥等があると、青のレーザー光はそこで吸収され熱となる。また、ＹＡＧ蛍光体２は温度上昇すると、ＹＡＧ蛍光体２の波長変換効率が落ち、その分発熱する。その結果、約５０ＷがＹＡＧ蛍光体２の内部で熱となる。その熱は周囲の、シリコーン樹脂に伝わる。シリコーン樹脂の熱伝導率は、約０．２Ｗ／ｍＫとＹＡＧ蛍光体２の約１４Ｗ／ｍＫに比べてはるかに低いので、ＹＡＧ蛍光体２内部で発生した熱は、主にシリコーン樹脂の熱抵抗により、保持され、シリコーン樹脂の時定数で熱伝導される。
【００１２】
実施例１で、励起光を１平方ミリメートルの面積で照射した場合の温度を概算する。波長変換素子１の厚みを０．１ｍｍとする。実施例１では、励起部４の光スポット形状を周方向に短く、径方向に長く設定するために、周方向０．５ｍｍ、径方向２ｍｍとした。ここで、励起光が走査する部分を直径５０ｍｍの円とすると、波長変換素子１に励起光が照射される領域の面積は、３１４平方ミリメートルとなる。温度上昇は、厚みと熱伝導率、面積から１２０℃程度である。これは、シリコーン樹脂の使用範囲内であり、信頼性は維持され、蛍光体の特性も維持できるレベルである。
これに対し、励起部が１ｍｍ角で形成された場合には、励起光が波長変換素子１に照射される領域の面積は１５７平方ミリメートルとなり、２００℃を超える温度となる。これでは、シリコーン樹脂の信頼性は下がり、蛍光体の発光効率が下がる。その下がった蛍光体の効率により、さらに発熱が増えることから、最後には、破壊に至る。
このように、本実施例１では、ＹＡＧ蛍光体２上の励起部４の形状を径方向に長く、周方向に短く設定してあるので、励起光によるＹＡＧ蛍光体２の全体照射面積が広くなり、波長変換素子１の発熱部分が広がり、熱が分散され、温度の上昇を抑えることができる。これにより、ＹＡＧ蛍光体２の変換効率が高くなり、明るく、信頼性が高くなる。蛍光体の破壊の問題もなくなる。
【００１３】
さらに発光現象について考察すると、蛍光体が励起されてから、発光し、消光する現象の時定数は、約百ｎ秒である。減光は指数関数で下がるので、完全に基底状態になるのには、かなり時間がかかる。つまり、青レーザー光を吸収して励起したＣｅイオンが次に基底状態に戻る間は、青レーザー光が照射されても励起しないか、励起しても発光効率が低い状態での励起となると予想される。励起部４の中にあるＣｅイオンが、次の基底状態に戻るまでの時間を仮に１マイクロ秒とすると、回転により、その間に新たに青レーザー光に照射される励起部４に入る部分が効率の高い励起部となる。この面積は、径方向に長い設定の方が、短い設定に比べて大きい。つまり、本実施例１では、励起部４が径方向に２倍長い長方形のため、正方形の場合に比べて、２倍の有効励起部となる。これにより、完全に基底状態にあり、発光効率が高い状態でＣｅイオンのＹＡＧ蛍光体２が励起される割合が多くなり、光の変換効率が上がるメリットがある。
【００１４】
（実施例２）
図２は、実施例１の励起部４の形状を得るための光学系の実施例２を示す図であり、プロジェクターの光学系を示す図である。
本実施例のプロジェクターは、実施例１の光源装置を備える。
【００１５】
レーザー１１a，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから出射された青光は、コリメーターレンズ１２a，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで平行化された後、折り返しミラー１３で光路が圧縮され、集光レンズ１４、平行化レンズ１５で空間的に密な平行光となる。
【００１６】
レンズアレイ１６は、励起部４と相似形をした個々のレンズのアレイであり、レンズアレイ１７はレンズアレイ１６と同数の個々のレンズを持つ。レンズアレイ１６，１７でイン手クレーター光学系を構成する。つまり、レンズアレイ１６の個々のレンズを通ったレーザー光線は、対応するレンズアレイ１７の個々のレンズに集光する。レンズアレイ１７によって、レンズアレイ１６の対応する個々のレンズ像が、ピックアップレンズ１９を通して波長変換素子１上に重畳される。これにより、レンズアレイ１６の形状との相似形の励起部４を波長変換素子１上に形成するとともに、励起部４にて均一な励起光を得ることができる。なお、ミラー１８は、青色を反射し、蛍光体からの黄光を透過して、そのあとの照明光学系へ導くためのものである。
【００１７】
本実施例では、１対のレンズアレイ１６，１７で構成されるインテグレーター光学系を用いて波長変換素子１上に径方向に長い励起部４を作ったが、レンズアレイ１６，１７でなく、ロッドを使ってもよい。つまり、平行化レンズ１５、レンズアレイ１６，１７の代わりに、長方形のロッドを設置し、ロッドの出口にフィールドレンズを置いて、波長変換素子１上に径方向に長い長方形の励起部４を構成してもよい。また、インテグレーター光学系ではなく、ホログラムを使って長方形の励起部４を作ることもできる。また、楕円形状に集光スポットを持つ、楕円レンズ、または楕円のフレネルレンズ、あるいは回析格子によって、楕円の集光形状を作ってもよい。さらに、コリメーターレンズ１２a，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄからの出射光は長い楕円であるので、それを折り返しミラー１３と集光レンズ１４を使って、回転円板３まで導き、径方向に長い励起部４を形成してもよい。また、励起部４は、長方形や楕円形の近似形状であってもよい。
【００１８】
図２では、光変調装置としての液晶パネルの照明用のレンズアレイ２０、レンズアレイ２１、偏光変換素子２２、集光レンズ２３とプロジェクターエンジン部２４を記してある。プロジェクターエンジン部２４は、励起部４からの光を３色に分離し、各色光用の液晶パネルを照明し、各液晶パネルで変調された色光を合成して、投写レンズで投影するための光学エンジンである。
【００１９】
図３は実施例２のレンズアレイ１６の斜視図である。構成する個々のレンズは、縦に対して、横の長さが大きく設定されているため、波長変換素子１上の励起部４は、回転円板３の径方向に長く、周方向に短くなる。
【００２０】
図４は実施例２のレンズアレイ２１の斜視図である。図５は、実施例２の偏光変換素子２２の斜視図である。レンズアレイ２１、偏光変換素子２２それぞれには、図４、図５に示すように、レンズアレイ２０によって長方形の励起部４の像３１ができる。それらが、レンズアレイ２１の個々のレンズ内にできるように、レンズアレイ２１の形状が設定されている。つまり、実施例２では励起部４を径方向に延ばして設定したので、インテグレーター照明系のレンズアレイ２１では励起部４の像３１の呑み込みができるように横に長くする。また、光変調装置として液晶パネルを用いたプロジェクターにおいては、一方向の偏光のみ使うので、偏光分離膜に光を入射して、垂直と水平の偏光成分に分けてのち、位相差板で偏光をそろえる偏光変換素子２２は励起部４の像３１を飲み込めるように横配列とした。これにより、光が蹴られなくなり、明るい画像の投写が可能なプロジェクターが得られる。
【００２１】
上記の構成の他に、光源像（励起部４の像）の長手方向を、一対のレンズアレイの後段のレンズの対角方向と一致させ、偏光変換素子２２を光源と平行に斜めに設定することもできる。光源像の長手方向が、一対のレンズアレイの後段のレンズセルの長手方向と対角方向との間でもよい。
【００２２】
本実施例２では、液晶パネルの照明としてレンズアレイ２０，２１を用いたが、光変調装置としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子を備えるＤＬＰ（登録商標）では、ロッドが用いられている。これに対しても、ロッドの入射端面の形状を長方形とし、それと相似形に励起部４を構成し、短い辺の方向を周方向とすればよい。光源像の長手方向が、ロッドの入射端面の長手方向と対角方向との間でもよい。
なお、実施例１では、励起部４を径方向に長く設定したが、図６に示したように、半径方向に対して角度をつけた励起部４１を設け、径方向の正射影の長さｘが周方向の正射影の長さｙより長くなるように励起部４１を形成してもよい。このように励起部４１を形成しても、実施例１と同様の効果が得られる。
【００２３】
（実施例３）
図７は実施例３の光源装置が備える回転発光素子の平面図と断面図である。本実施形態の回転発光素子は、波長変換素子としてのＹＡＧ蛍光体セラミックス６１、回転円板６２、接着剤６４を備え、励起部６３は、ＹＡＧ蛍光体セラミックス６１に形成される。ＹＡＧ蛍光体セラミックス６１は、ＹＡＧの透明結晶にＣｅイオンを微量入れたものである。これを回転円板６２上に接着剤６４で固着する。回転円板６２の上面には、アルミ増反射膜等の高反射面が設けてあり、ＹＡＧ蛍光体セラミックス６１内部で発生した黄色の光を反射する。そのために、接着剤６４は透明の樹脂からなる。熱伝導率を考慮すると、接着剤６４は、ミクロンオーダーが望ましい。ＹＡＧ蛍光体セラミックス６１の熱伝導率は１４Ｗ／ｍＫとシリコーン樹脂に比べて高いが、ストークスロスや、内部量子効率による損失の影響で発熱が起こり、励起部６３は高温となる。このために、蛍光体の熱伝導率は低下し、さらに高温となる。
【００２４】
励起光の照射エネルギーが大きくなった場合、例えばφ６０ｍｍの回転円板６２に対して、１００Ｗ以上の照射エネルギーとなった場合を検討する、励起部６３を径方向に２ｍｍ、周方向０．５ｍｍの長方形とするとＹＡＧ蛍光体の温度上昇は２００℃未満となり、接着剤６４の信頼性が確保できる範囲内となる。励起部６３の形状を仮に１ｍｍ角にすると、温度は数十度上がり、２００℃を超えるため、長期の信頼性が下がり、また、ＹＡＧ蛍光体セラミックス６１の発光効率も下がる。また、ＹＡＧ中のＣｅイオンが励起され、発光して再度基底状態に戻るまでの時間は、実施例１で述べたように回転円板６２の回転速度に対して長いので、その間にＣｅイオンが励起光を受けても、不十分な発光効率となり、熱発生や効率低下の原因となる。本実施例３では、径方向に長い励起部６３を有しているので、Ｃｅイオンの効率的な励起に対して効果がある。つまり、実質的に発光効率が高まる。
【００２５】
（実施例４）
図８は実施例４の光源装置が備える回転発光素子の平面図と断面図である。本実施形態の回転発光素子は、波長変換素子としての量子ドット８１、封止ガラス８２、回転円板８４を備え、励起部８３は、量子ドット８１に形成される。量子ドット８１は、青の波長４５０ｎｍを吸収し、サイズに応じて赤、緑の特定波長を効率よく発光する。このときのエネルギーロスは蛍光体と同じくストークスロスと内部量子効率の低下によるものである。
【００２６】
量子ドット８１は、ＣｄＳｅなどでできているが、酸素等に弱いので、封止ガラス８２中に、密閉されている。封止ガラス８２は、量子ドット８１で発生した熱を回転円板８４に伝えるために、熱抵抗を低く設定することが重要で、薄膜のガラスチューブで構成する、または、熱伝導率が高い透明なセラミックスを中空のドーナツ状にしたものなどがよい。より簡易的な構成方法としては、アルミニウム製の回転円板８４に量子ドット８１を含んだ樹脂をドーナツ状に塗った後に、その上から空気を遮断する無機膜をカバーしてもよい。封止ガラス８２は、空気の遮断膜で、１００℃以上の耐熱性があればよい。
【００２７】
励起部８３は、周方向は短く、径方向に長く設定されることで、使用期間中の青光による量子ドット８１への劣化影響を低減している。つまり、１個当たりの量子ドットが受ける使用期間合計のエネルギー量を減らすことで、この構成を可能にしている。また、量子ドット８１は熱に対して弱い。本実施例４によると、発熱面積を大きくできるので、温度上昇が小さくなり、量子ドット８１の特性が確保できる。なお、量子ドット８１の発光時間はＹＡＧ蛍光体の発光時間に比べて小さいために、基底状態から励起、発光を経て基底状態に至る間に青光があたり、効率の悪い励起をする確率は減るが、励起部８３を径方向に長く設定することで、さらに効率の悪化を防ぐことができる。
【００２８】
実施例１，２，３，４は、本発明の一例である。励起光を吸収して発光する波長変換素子の上を励起部が移動するシステムにおいては、本発明の効果が現れる。ＹＡＧ蛍光体以外の多くの蛍光体に対しても同様の効果が得られる。また、励起部が径方向に対して斜めになっている場合も、励起部の径方向への正射影の長さが周方向への正射影の長さよりも長いことで実施例１，２，３，４と同じ理由から、発光効率が高く、寿命が長い回転発光素子となる。
【００２９】
（実施例５）
図９は実施例５のプロジェクターの光学系を示す図である。実施例１で説明したプロジェクターで用いた部品と共通する部品には同じ符号を付し、説明を省略する。実施例５のプロジェクターは、ロッド８５と、光変調装置であるＤＭＤ素子９７とを備える。図示していないが、ＤＭＤ素子９７は、複数のマイクロミラーが設けられた光変調領域を有している。
【００３０】
ロッド８５の開口部はＤＭＤ素子９７の光変調領域と相似形である。なお、図９において、ロッド８５は、斜視図として記載している。ＤＭＤ素子９７の光変調領域は、例えば、１６：９という長方形をしている。ロッド８５に入射したレーザー光線は、内部で反射することで、ロッド８５の出口では、強度が均一な長方形の形状となっている。これを、フィールドレンズ８６，８７を用いて、回転発光素子９３に照射する。
【００３１】
図１０は実施例５の光源装置が備える回転発光素子９３の平面図である。
回転円板８８は透明で熱伝導性が高いサファイアなどの基板で構成されている。そして、回転円板８８の裏面（フィールドレンズ８７からの光が照射される面とは反対側の面）には、図１０に示すように、回転方向に沿って、赤蛍光体８９、拡散部９１、緑蛍光体９２がリングを形成するように設けられている。励起部９０は、フィールドレンズ８７から射出され、回転円板８８を透過した光が、赤蛍光体８９、拡散部９１、緑蛍光体９２の何れかに照射された部位に形成される。励起部９０は、ロッド８５の出口と相似で長方形である。
【００３２】
励起部９０は、拡散部９１に形成された場合には青色、緑蛍光体９２に形成された場合には緑色、赤蛍光体８９に形成された場合には赤色の光を発光する。励起部９０の長方形の長手方向を回転円板８８の径方向と一致させる、もしくは、長方形の長手方向の回転円板８８の径方向への正射影の長さを周方向への正射影の長さよりも長く設定する。これにより、レーザー光によって励起され発熱する部分の面積を増やすことができ、実施例１ないし４と同様に、赤蛍光体８９、緑蛍光体９２の温度を下げることができる。また、蛍光体の励起による波長変換の効率も高く維持できる。
【００３３】
励起部９０からの光は、図９に示すように、フィールドレンズ９４，９５，９６により、ＤＭＤ素子９７に導かれ、そこで変調された光が投写レンズ９８を通してスクリーン上に投写される。本実施例では、蛍光体の効率と信頼性が高い上に、レーザー光のインテグレーター光学系であるロッド８５と励起部９０とＤＭＤ素子９７が相似形となっているので、全体の光学系の構成部品が少ないために光の損失が少ないというメリットがある。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の用途として液晶パネルを備えるプロジェクターを中心に実施例を挙げてきたが、ＤＬＰ方式のプロジェクターやＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）を備えるプロジェクターにも適用できる。また、強い光を照明として使う舞台照明や、乗り物の照明としても本発明は有効である。
【符号の説明】
【００３５】
１…波長変換素子、２…ＹＡＧ蛍光体、３，６２，８４，８８…回転円板、４，４１，６３，８３，９０…励起部、５…反射膜、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…レーザー、１６，１７…１対のレンズアレイ、２４…プロジェクターエンジン部、３１…像、６４…接着剤、８１…量子ドット、８５…ロッド、８９…赤蛍光体、９１…拡散部、９２…緑蛍光体、９３…回転発光素子、９７…ＤＭＤ素子、９８…投写レンズ。
【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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