(57)【要約】【課題】発光素子の実装ばらつきによって生じる光学素子と発光素子との位置関係のばらつきを低減することができ、光学効率を向上することのできる光源装置を提供する。また、光源装置の光学効率の向上により、低消費電力のプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明の光源装置は、第１の面を有する基板と、第１の面の上に設けられ基板とは反対側に第２の面を有する複数のサブマウントと、第２の面に設けられ第２の面に対して略平行に光を射出する複数の発光素子と、発光素子を囲むように基板に接合される接合フレームと、基板の第１の面と対向するように設けられ接合フレームに接合される透光性部材と、複数の発光素子の光の光路上に設けられた複数の光学素子とを備え、光学素子は、発光素子が射出する光の向きを透光性部材側に変える反射面を有し、複数の発光素子に対応するサブマウントの第２の面に載置されるとともにサブマウントに対して係合する。【選択図】図１
2017212363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有する基板と、
前記第１の面の上に設けられ、前記基板とは反対側に第２の面を有する複数のサブマウントと、
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複数の発光素子と、
前記発光素子を囲むように前記基板の前記第１の面側に接合される接合フレームと、
前記基板の前記第１の面と対向するように設けられるとともに、前記接合フレームに接合される透光性部材と、
前記複数の発光素子の光の光路上にそれぞれ設けられた複数の光学素子と、を備え、
前記光学素子は、前記発光素子が射出する光の向きを前記透光性部材側に変える反射面を有し、前記複数の発光素子に対応するサブマウントの第２の面に載置されるとともに、前記サブマウントに対して係合する、光源装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記発光素子の光が入射する光入射面と、前記光入射面を透過した光の向きを前記透光性部材側に変える反射面と、を有するプリズムである、請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記サブマウントは、前記第２の面に前記光学素子に係合する係合部を有し、
前記光学素子は、前記サブマウントの第２の面に当接する当接面を有するとともに、前記当接面に前記サブマウントの係合部に係合する被係合部を有する、
請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
前記サブマウントの係合部が凸部であり前記光学素子の被係合部が凹部である、または、前記サブマウントの係合部が凹部であり前記光学素子の被係合部が凸部である、
請求項３記載の光源装置。
【請求項５】
前記光源装置は、
第１の波長を有する光を射出する第１の発光素子と、
前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を射出する第２の発光素子と、
前記第１の発光素子の光の光路上に設けられた第１の光学素子と、
前記第２の発光素子の光の光路上に設けられた第２の光学素子と、を備え、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは互いに形状が異なる、
請求項１から４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは、前記光に対する前記反射面の角度が互いに異なる、
請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１から６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８】
前記光源装置は、前記発光素子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７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】
近年では、光源装置の小型化に伴い、基板に複数の発光素子を高密度に搭載した構造をもつ光源装置が検討されている。光源装置に用いられる発光ダイオードや半導体レーザーなどの発光素子は、有機物や水分が付着すると発光時に破損することがある。このことから、光源装置には、発光素子と外気とを遮断する構造が備えられている。従来、このような構造としては、セラミックス製の基板と、ガラス製の蓋（以下、透光性部材とも言う。）と、を接合して、基板上に実装された発光素子を封止する気密封止構造が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
発光素子からは、基板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、発光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）。また、特許文献２には、ＬＥＤ光源のヒートシンクの角部に対して、光学素子を位置決めする技術が記載されている。
【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
【特許文献２】特開２０１５−２２８２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１では、複数のプリズムが透光性部材と一体的に形成されており、各発光素子の実装ばらつきによって生じる発光素子からの射出光のばらつきを調整することができず、発光素子ごとに射出光のばらつきを補正することが困難であった。
また、発光素子から射出される光が、当該発光素子の実装面に対して略平行である場合には、特許文献２に記載されたように、ＬＥＤ光源の光の射出側から、ＬＥＤ光源を覆うように光学素子を配置しただけでは、所望の光学特性が得られない虞があった。
すなわち、プリズムを用いて、発光素子の実装面に対して略平行に射出される光を当該実装面に対して垂直な方向に向きを変える場合には、光の向きを直角に変えることになる。そのため、特許文献２に記載されたような光学制御と比較して、光学素子（プリズム）の配置により高い精度が求められる。
【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、発光素子の実装ばらつきによって生じる光学素子と発光素子との位置関係（アライメント）のばらつきを低減することができ、光学効率を向上することのできる光源装置を提供する。また、光源装置の光学効率の向上により、低消費電力のプロジェクターを提供することができる。
【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の面を有する基板と、前記第１の面の上に設けられ、前記基板とは反対側に第２の面を有する複数のサブマウントと、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複数の発光素子と、前記複数の発光素子の光の光路上にそれぞれ設けられた複数の光学素子と、を備え、前記光学素子は、前記発光素子が射出する光の向きを前記透光性部材側に変える反射面を有し、前記複数の発光素子に対応するサブマウントの第２の面に載置されるとともに、前記サブマウントに対して係合する。
【０００８】
本発明の一態様における光源装置において、前記光学素子は、前記発光素子の光が入射する光入射面と、前記光入射面を透過した光の向きを前記透光性部材側に変える反射面と、を有するプリズムとしてもよい。
【０００９】
本発明の一態様における光源装置において、前記サブマウントは、前記第２の面に前記光学素子に係合する係合部を有し、前記光学素子は、前記サブマウントの第２の面に当接する当接面を有するとともに、前記当接面に前記サブマウントの係合部に係合する被係合部を有する構成としてもよい。
【００１０】
本発明の一態様における光源装置において、前記サブマウントの係合部が凸部であり前記光学素子の被係合部が凹部である、または、前記サブマウントの係合部が凹部であり前記光学素子の被係合部が凸部である構成としてもよい。
【００１１】
本発明の一態様における光源装置において、前記光源装置は、第１の波長を有する光を射出する第１の発光素子と、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を射出する第２の発光素子と、前記第１の発光素子の光の光路上に設けられた第１の光学素子と、前記第２の発光素子の光の光路上に設けられた第２の光学素子と、を備え、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは互いに形状が異なる構成としてもよい。
【００１２】
本発明の一態様における光源装置において、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは、前記光に対する前記反射面の角度が互いに異なる構成としてもよい。
【００１３】
本発明の一態様におけるプロジェクターは、上記の光源装置と、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。
【００１４】
本発明の一態様におけるプロジェクターにおいて、前記光源装置は、前記発光素子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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る光源装置の全体を示す斜視図。
【図２】第１実施形態に係る光源装置のプリズム周辺の構成を示す斜視図。
【図３】第１実施形態に係るプリズムと発光素子との構成を示す平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】第２実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す図。
【図７】第３実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す図。
【図８】第４実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
なお、本発明は、以下に示す各実施形態に限定されない。
【００１７】
［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態の光源装置について説明する。
図１は、第１実施形態に係る光源装置の全体を示す斜視図である。
図２は、第１実施形態に係る光源装置のプリズム周辺の構成を示す斜視図である。
図３は、第１実施形態に係るプリズムと発光素子との構成を示す平面図である。
図４は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図５は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００１８】
図１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。
図１に示すＸＹＺ直交座標系において、ベース基板（基板）１１の厚み方向をＺ方向、ベース基板１１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。複数の発光素子２１は、アレイ状に配置されており、Ｘ方向、Ｙ方向がそれぞれ発光素子２１の配列方向である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態における光源装置１は、ベース基板１１と、複数の発光素子２１と、複数のサブマウント１２と、複数のプリズム（光学素子）２５と、接合フレーム３１と、複数の電極３３と、透光性部材４３と、を備える。
【００２０】
ベース基板１１は、平面視において、例えば略正方形または略長方形などの四角形状である。発光素子２１を搭載する第１の面１１ａは、例えば平坦面である。
ベース基板１１の形成材料として、放熱性が高い材料、例えば金属材料が用いられる。このような金属材料として、銅またはアルミニウムが好ましく、銅がより好ましく用いられる。金属材料からなるベース基板１１を用いることによって、従来のセラミックスを形成材料とする基板と比べて放熱性の高い基板となっている。
【００２１】
発光素子２１は、接合材によってベース基板１１の第１の面１１ａ側に、後述のサブマウント１２を介して設けられている。本実施形態では、ベース基板１１のＸ方向及びＹ方向にそれぞれ５つずつ、合計２５個の発光素子２１が配列されている。発光素子２１は、ベース基板１１の第１の面１１ａに沿って光を射出する。接合材として、例えば金−スズなどのはんだ材料が用いられる。
なお、発光素子２１の数は上記したものに限られず、適宜変更が可能である。
【００２２】
発光素子２１としては、例えば発光ダイオードまたは半導体レーザーなどが用いられる。発光素子２１は、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色光の発光素子としては、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）を含むことができる。また、これに加えて、ＩＩＩ族元素としてホウ素原子が一部に置換されたものや、Ｖ族元素として窒素原子の一部をリン原子、ヒ素原子で置換されたものを含むこともできる。
【００２３】
サブマウント１２は、接合材によってベース基板１１の第１の面１１ａ側に設けられている。サブマウント１２の上面（第２の面）１２ａには、発光素子２１が精度よく実装されている。本実施形態では、発光素子２１と同じ数のサブマウント１２がベース基板１１上に設けられている。サブマウント１２上に設けられた発光素子２１からは、サブマウント１２の上面１２ａと平行な方向にレーザー光が射出される。
【００２４】
サブマウント１２の形成材料としては、窒化アルミやアルミナ等のセラミックスが用いられる。サブマウント１２は、例えば、緩衝材としても用いられる。
【００２５】
プリズム２５は、透光性部材４３とは別体であり、個々の発光素子２１に対して一つずつ設けられている。各プリズム２５は、各サブマウント１２の上面１２ａに載置されているとともに、サブマウント１２のそれぞれに対して係合している。
【００２６】
接合フレーム３１は、複数の発光素子２１を囲むようにベース基板１１の第１の面１１ａ側に設けられている。接合フレーム３１は、接合材によってベース基板１１の第１の面１１ａ上に接合されている。
接合材は、ベース基板１１と接合フレーム３１とを接合することができれば特に限定されないが、金属ろうが好ましく、銀ろうがより好ましく用いられる。
接合フレーム３１の形成材料としては、ベース基板１１と比べて熱伝導率が低い材料が用いられている。このような材料としては、例えば、コバールが用いられる。接合フレーム３１の表面にはめっき層が形成されており、例えばニッケル−金からなるめっき層が形成されている。
接合フレーム３１の熱伝導率をベース基板の熱伝導率よりも低くしておくことで、支持フレーム４１を接合フレーム３１に接合する際に発生する熱がベース基板１１に伝わりにくくなる。
【００２７】
また、接合フレーム３１には複数の貫通孔７１が設けられている。各貫通孔７１には、発光素子２１へ電力を供給するための電極３３が設けられている。電極３３には、後述する収納空間Ｓ内において、発光素子２１と電気的に接続するためのボンディングワイヤーが設けられている（図示略）。接合フレーム３１と電極３３との間は不図示の封止材によって封止されている。封止材として、例えば低融点ガラスなどが好ましく用いられる。
【００２８】
電極３３の形成材料としては、例えばコバールが用いられる。また、電極３３の表面にはめっき層が形成されており、例えばニッケル−金からなるめっき層が形成されている。
【００２９】
収納空間Ｓ内において、電極３３の端部にはボンディングワイヤーが設けられており、電極３３は発光素子２１と電気的に接続している（図示略）。このボンディングワイヤーの形成材料としては、金が好ましく用いられる。電極３３の他方の端部は、外部電気回路と接続している（図示略）。
【００３０】
透光性部材４３は、ベース基板１１側に、第１の面１１ａと対向するように設けられている。すなわち、接合フレーム３１のベース基板１１と接合される側とは反対側に、透光性部材４３は固定されている。透光性部材４３は、図示しない接着材によって接合フレーム３１に固定されている。接着材として、例えば低融点ガラスなどが好ましく用いられる。
なお、透光性部材４３と接合フレーム３１との間に別の部材（中間部材）が介在していてもよい。中間部材を用いる場合は、透光性部材４３と中間部材とが例えば、低融点ガラスにより接合され、接合フレーム３１と中間部材とが例えば、低融点ガラスにより接合される。
【００３１】
透光性部材４３は、発光素子２１から射出された光を透過することができる限り、特に限定されない。透光性部材４３の形成材料としては、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、合成石英ガラスなどのガラス、水晶、またはサファイアなどが挙げられる。
【００３２】
透光性部材４３は、ベース基板１１とは反対側に、例えばレンズ機能を有する光学素子が一体成形されていてもよい（図示略）。このような光学素子としては、例えば集光レンズが挙げられる。上記構成によれば、透光性部材４３の光射出側に設けられる光学素子と発光素子２１との間隔を小さくすることができる。そのため、発光素子２１から射出された光、つまり透光性部材４３を透過した光を効率的に利用することができる。
【００３３】
光源装置１は、ベース基板１１と、接合フレーム３１と、透光性部材４３と、によって囲まれた収納空間Ｓを有する。すなわち、複数の発光素子２１は収納空間Ｓ内に設けられている。
【００３４】
本実施形態において収納空間Ｓは、発光素子２１の表面に対する有機物や水分の付着を低減するために、密閉空間である。このとき、収納空間Ｓは、減圧状態であることが好ましい。また、収納空間Ｓが減圧状態でない場合には、窒素ガスなどの不活性ガスまたは乾燥空気で満たされていることが好ましい。この不活性ガスは、工業用の高純度のものを使用するとよい。なお、本明細書において、減圧状態とは通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間の状態をいう。この定義において、その気体は不活性ガスまたは乾燥空気であってもよい。これにより、収納空間Ｓが上記以外の状態である光源装置と比べて、発光素子２１の表面に対する有機物や水分の付着が低減され、発光素子２１の破損が低減する。
【００３５】
以下、図２、図３、図４及び図５を基に、各部の構成について詳細に説明する。
【００３６】
サブマウント１２は、ベース基板１１の＋Ｚ方向から見た平面視において発光素子２１よりも面積の大きい矩形状を呈し、所定の厚さを有している。サブマウント１２は、上面１２ａにプリズム２５に係合する一対の係合部２３，２３を有している。係合部２３は、平面視円形を呈する円柱形状の凸部であり、所定の高さを有している。
【００３７】
これら一対の係合部２３，２３は、上面１２ａの四隅のうち一の対角位置に設けられている。本実施形態では、上面１２ａの四隅のうち一の対角位置に設けられているが、他の対角位置に設けられていてもよい。また、係合部２３の数は２つに限られず、例えば、四隅のそれぞれに係合部２３が設けられていてもよい。さらに、係合部２３の平面視形状は、円形に限られず、他の形状としてもよい。例えば、少なくとも一部に直線を有する平面視形状であれば、円形状よりも法線に沿う軸回りのプリズム２５の回動を規制することができ、サブマウント１２に対する位置精度がより向上する。
【００３８】
プリズム２５は、個々のサブマウント１２の上面（第２の面）１２ａに載置されるとともに、各サブマウント１２に対して係合している。本実施形態におけるプリズム２５は、プリズム部２６と載置部２７とを有して構成されている。
プリズム部２６は、発光素子２１から射出された光が入射する光入射面２８と、光入射面２８を透過した光の向きを透光性部材４３側に変える反射面２９と、を有している。
【００３９】
載置部２７は、サブマウント１２の上面１２ａに当接する当接面１４側に、一対の被係合部３６，３６と、素子収容部３７と、を有している。
各被係合部３６は、当接面１４に開口する平面視において略円形を呈する凹部であって、サブマウント１２に設けられた係合部２３と精度よく係合する。
【００４０】
素子収容部３７は、当接面１４に開口する平面視において矩形状を呈する凹部であって、サブマウント１２上の発光素子２１を収容する。素子収容部３７は、プリズム２５の略中央に位置し、プリズム部２６の光入射面２８の一部を含んで構成されている。このため、プリズム２５がサブマウント１２上に載置された状態において、素子収容部３７に収容された発光素子２１の光射出面２１ａと、プリズム部２６の光入射面２８とが対向し、発光素子２１の光射出面２１ａから射出された光が、プリズム部２６の光入射面２８へ直接入射することになる。
【００４１】
素子収容部３７は、発光素子２１の全体を容易に収容できる大きさあればよい。本実施形態では、上述した被係合部３６及び係合部２３が互いに精度よく係合する構成となっているため、これらの係合状態でサブマウント１２（発光素子２１）に対するプリズム２５のアライメント精度が確保されるからである。
【００４２】
素子収容部３７は、発光素子２１の寸法に沿って厳密に形成されたものではなく、当接面１４がサブマウント１２の上面１２ａに当接した状態で、発光素子２１の全体を収容することができる大きさであればよい。
【００４３】
プリズム部２６は、図３及び図５に示すように、発光素子２１からの射出方向に沿う断面形状、すなわちＸＺ平面に沿う形状が略直角三角形状を呈する部分であって、発光素子２１から射出された光が入射する光入射面２８と、光入射面２８を透過して光の向きを透光性部材４３側に変える反射面２９と、反射面２９において反射した光を射出する光射出面２４と、を有している。
【００４４】
本実施形態では、複数のプリズム２５の形状が互いに等しく、光入射面２８に対する反射面２９の傾斜角度がそれぞれ一定となっているが、これに限らない。例えば、複数の発光素子（第１の発光素子、第２の発光素子）２１のそれぞれから射出される光の波長（色）が異なる場合は、その波長ごとに、各発光素子２１に対応するプリズム（第１の光学素子、第２の光学素子）２５の形状をそれぞれ変更してもよい。具体的には、プリズム部２６における光入射面２８に対する反射面２９の傾斜角度を、発光素子２１から射出される光の波長に応じて変更する。これにより、ベース基板１１上に設けられる複数の発光素子２１からの射出光の波長が異なっているとしても、プリズム２５において調整することができる。
なお、プリズム部２６の横断面形状は直角三角形状に限られず、適宜変更が可能である。
【００４５】
従来において、所定数の発光素子２１ごとに、これらに共通する一体型プリズムを１つずつ設けた構成の場合、一体型プリズムにおいて、複数の発光素子２１からの射出光を一度に反射させることが可能であるものの、個々の発光素子のサブマウントに対する実装ばらつきによって生じる光学素子と発光素子との位置関係（アライメント）のばらつきを補正するのは困難であった。
【００４６】
これに対して、本実施形態の光源装置１では、発光素子２１とプリズム２５とが一対一の関係となっている。本実施形態では、ベース基板１１の上に設けられた複数の発光素子２１のそれぞれに、プリズム２５が個別に載置されているため、発光素子２１に対するプリズム２５の実装ばらつきを低減することができる。これにより、各発光素子２１からの射出光をプリズム２５において効率よく調整や制御をすることができ、プリズム２５における発光素子２１から射出される光の損失を抑制することができる。さらに、各プリズム２５から射出される光の光軸を合せることで、光学的効率を改善することが可能である。光学効率の向上によって、電気消費電力の低減効果を得ることができる。すなわち、光学効率の向上によって、光源装置１における発光素子２１の個数を減らしたり、発光素子２１への投入電力を低減することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、サブマウント１２の上面１２ａに形成された一対の係合部２３，２３と、プリズム２５の当接面１４に形成された一対の被係合部３６，３６とが係合する構成となっているため、サブマウント１２に対してプリズム２５を精度よく実装することができ、位置精度が確保される。
【００４８】
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。
【００４９】
例えば、先の実施形態では、本発明に係る光学素子としてプリズム２５を用いた構成としたが、プリズム２５に限られず、例えばミラーを配置してもよい。ミラーは、プリズム２５の反射面２９に対応する位置に配置され、各発光素子２１からの射出光の波長に合わせて適宜傾斜角度を調整して用いることとする。これによっても、プリズム２５と同様、発光素子２１から射出された光を、透光性部材４３側へと反射させることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、サブマウント１２の上面１２ａと、プリズム２５の当接面１４とに相反する凹凸形状を形成し、互いに係合する構成としてもよい。あるいは、サブマウント１２の外形に凹凸構造（係合部）を設けて、それをガイドにプリズム２５の外形に設けた凹凸構造（被係合部）を嵌合させるようにしてもよい。
【００５１】
［第２実施形態］
図６は、第２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。
【００５２】
まず、第２実施形態に係る光源機構５５０及びプロジェクター１０００の構成を説明する。
【００５３】
第２実施形態に係るプロジェクター１０００は、図６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。
【００５４】
照明装置１００は、光源機構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。光源機構５５０は、第１実施形態に係る光源装置１、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。
【００５５】
光源装置１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。
【００５６】
集光光学系２０は、第１レンズ２２を備える。集光光学系２０は、光源装置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。
【００５７】
回転蛍光板３０は、モーター５０により回転可能な円板３８上に、蛍光体層４２が円板３８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。
【００５８】
円板３８は、青色光を透過する材料からなる。円板３８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。
【００５９】
光源装置１からの青色光は、円板３８側から蛍光体層４２に入射する。蛍光体層４２と円板３８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。
【００６０】
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、光源装置１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。
【００６１】
コリメート光学系６０は、図６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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
［第３実施形態］
以下に示す第３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２実施形態に係るプロジェクターと略同様であるが、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。
【００７３】
図７は、第３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７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。
【００７４】
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。
【００７５】
照明装置１０２は、光源機構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。光源機構５５１は、光源装置１、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。
【００７６】
回転蛍光板３２が備える蛍光体層４６は、光源装置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２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。
【００７７】
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、光源装置１と同様の構成をなす。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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、光源装置１を含む光源機構５５１を備えているため、明るい表示が可能である。
【００８４】
［第４実施形態］
図８は、第４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。
【００８５】
第３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８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７）における照明装置１０２の代わりに照明装置１０４を備える。
【００８６】
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。
【００８７】
照明装置１０４は、光源機構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。光源機構５５２は、光源装置１、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。
【００８８】
光源装置１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。蛍光体層４６と円板３８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。
【００８９】
光源装置１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、光源装置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。
【００９０】
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、光源装置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。
【００９１】
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、光源装置１０を含む光源機構５５２を備えているため、明るい表示が可能である。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【符号の説明】
【００９５】
１…光源装置、１１…ベース基板（基板）、１１ａ…第１の面、１１ｂ…第２の面、１２…サブマウント、１４…当接面、２１…発光素子、２３…係合部、２５…プリズム（光学素子）、２８…光入射面、２９…反射面、３０，３２，３４…回転蛍光板（波長変換素子）、３１…接合フレーム、３６…被係合部、４３…透光性部材、４００Ｒ…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】
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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】
2017212363.tif 000008
【図７】
2017212363.tif 000009
【図８】
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