JP2017054764A - 蛍光光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光を高い効率で放射することができると共に、簡単な構造で小型の装置を構成することができる蛍光光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】励起光を出射する複数の励起光源と、励起光を受けて蛍光を放射する蛍光板と、複数の励起光源の各々からの励起光を蛍光板の蛍光出射面に照射する光学系とを備えてなり、光学系は、複数の励起光源の各々から出射される励起光の進行方向を同一の方向に各々転換する複数の励起光反射平面を有するミラー部材を備えており、ミラー部材の複数の励起光反射平面のうちの少なくとも一つの励起光反射平面が、当該励起光反射平面によって反射される励起光の進行方向が他の少なくとも一つの励起光反射平面による励起光の進行方向に対して角度的に微小変位する傾斜状態とされている。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、例えばプロジェクター装置の光源として好適に用いることができる蛍光光源装置に関するものである。

従来、プロジェクター装置に搭載される光源装置としては、ショートアーク型の高圧放電ランプを備えたものが用いられている。而して、近年、プロジェクター装置用の光源装置として、レーザダイオードなどの固体発光素子よりなる励起光源と、この励起光源からの励起光を受けて蛍光を出射する蛍光板とを有する蛍光光源装置が提案されている。例えば特許文献１には、平行光化された励起光を出射する励起光出射部と、励起光出射部からの励起光を受けて蛍光を出射する透過型の蛍光板と、励起光出射部からの励起光を蛍光板に集光する集光光学系と、蛍光板からの蛍光を平行光化するコリメーター光学系とを備えてなる蛍光光源装置が開示されている。

上記の蛍光光源装置においては、励起光を集光する集光光学系の他に、蛍光を平行光化するコリメーター光学系が独立して設けられているため、構造が複雑で小型化を図ることが困難である、という問題がある。
このような問題を解決するため、蛍光板として反射型のものを用いると共に、光学系として、励起光を集光する機能と蛍光を平行光化する機能とを併有する光学系を用いる手段が考えられる。

しかしながら、このような蛍光光源装置を構成した場合には、以下のような問題があることが判明した。
蛍光板を構成する蛍光体物質は、励起光を受けたときにその光エネルギーの一部を熱エネルギーに変換するものである。そのため、光学系によって励起光が蛍光板に過度に集光して照射されると、蛍光板が局所的に高い温度に発熱する。これにより、蛍光板において温度消光が生じる結果、高い効率で蛍光を出射することが困難となる。また、励起光が蛍光板に過度に集光して照射されると、蛍光板が早期に劣化するため、使用寿命が短くなる。

一方、励起光が蛍光板に過度に集光することを防止するために、蛍光板に対して光学系の焦点位置を光軸方向にずらした場合には、当該光学系によって、蛍光板から出射される蛍光を十分に平行光化することが困難となる。このため、プロジェクター装置の光源装置として利用したときには、プロジェクター装置におけるＤＭＤ等の空間変調素子に蛍光が十分に取り込まれず、そのため、高い光の利用率を得ることが困難となる。

特許第５５２７０５８号公報

そこで、本発明は、蛍光を高い効率で放射することができると共に、簡単な構造で小型の装置を構成することができる蛍光光源装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、プロジェクター装置に利用したときに、蛍光について高い光の利用率が得られる蛍光光源装置を提供することを目的とする。

本発明の蛍光光源装置は、励起光を出射する複数の励起光源と、
前記励起光を受けて蛍光を放射する蛍光板と、
前記複数の励起光源の各々からの励起光を前記蛍光板の蛍光出射面に照射する光学系とを備えてなる蛍光光源装置であって、
前記光学系は、前記複数の励起光源の各々から出射される励起光の進行方向を同一の方向に各々転換する複数の励起光反射平面を有するミラー部材を備えており、
前記ミラー部材の複数の励起光反射平面のうちの少なくとも一つの励起光反射平面が、当該励起光反射平面によって反射される励起光の進行方向が他の少なくとも一つの励起光反射平面による励起光の進行方向に対して角度的に微小変位する傾斜状態とされていることを特徴とする。

本発明の蛍光光源装置においては、前記複数の励起光源の各々はレーザダイオードよりなり、
前記複数の励起光反射平面のうちの少なくとも一つの励起光反射平面の、前記励起光源のファスト軸方向に延びる軸に対する傾斜状態が、他の少なくとも一つの励起光反射面の傾斜状態と異なる構成とされていることが好ましい。

さらにまた、本発明の蛍光光源装置においては、前記光学系は、前記ミラー部材を第１のミラー部材とし、当該第１のミラー部材からの励起光を前記蛍光板に向かって反射すると共に、当該蛍光板からの蛍光を透過する第２のミラー部材を有するミラー系と、
前記第２のミラー部材からの励起光を前記蛍光板に照射すると共に、当該蛍光板から放射される蛍光を平行光化するレンズ系と
をさらに備えた構成とされていることが好ましい。

本発明の蛍光光源装置によれば、励起光が蛍光板の蛍光出射面に過度に集光することがなく、励起光が高いエネルギー密度で照射されることが回避される。これにより、蛍光板において局所的に温度が上昇することが抑制され、その結果、蛍光板に温度消光が生じることが防止または抑制される。また、蛍光出射面における蛍光が出射される領域の大きさをより小さくすることができるため、蛍光板から出射される蛍光のエテンデュが小さくなり取り込み効率が低下することが回避される。
従って、本発明の蛍光光源装置によれば、蛍光を高い効率で出射することができると共に、蛍光板が早期に劣化することを防止することができる。

また、光学系が、励起光を蛍光板に照射する機能と、蛍光板から放射される蛍光を平行光化する機能とを併有するレンズ系を備えた構成とされていることにより、簡単な構造で小型の装置を構成することができる。
さらにまた、蛍光板から出射された蛍光は、レンズ系によって十分に平行光化されるため、プロジェクター装置の光源装置として利用したときには、蛍光について高い光の利用率が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る蛍光光源装置の一例における構成を示す説明図である。 図１ＡにおけるＡ方向矢視図である。 ＬＤバンクの一例における構成を示す説明図である。 第２のミラー部材の一例における構成を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は厚み方向に切断した断面図である。 図１Ａに示す蛍光光源装置における、第１のミラー部材を構成するミラー素子の配置状態を概略的に示す説明図である。（ａ）はｘ方向から見た平面図、（ｂ）はｙ方向から見た平面図である。 第１のミラー部材を構成する複数のミラー素子のすべてのものが基準傾斜状態で配置されている場合における、蛍光板の蛍光出射面における励起光強度分布を示す図である。 図１Ａおよび図１Ｂに示す蛍光光源装置における、蛍光板の蛍光出射面における励起光強度分布を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る蛍光光源装置の一例における構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光光源装置における、第１のミラー部材を構成するミラー素子の配置状態の他の例を概略的に示す説明図である。（ａ）はｘ方向から見た平面図、（ｂ）はｙ方向から見た平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光光源装置における、第１のミラー部材を構成するミラー素子の配置状態のさらに他の例を概略的に示す説明図である。（ａ）はｘ方向から見た平面図、（ｂ）はｙ方向から見た平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光光源装置における、第１のミラー部材を構成するミラー素子の配置状態のさらに他の例を概略的に示す説明図である。（ａ）はｘ方向から見た平面図、（ｂ）はｙ方向から見た平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光光源装置における、第１のミラー部材を構成するミラー素子の配置状態のさらに他の例を概略的に示す説明図である。（ａ）はｘ方向から見た平面図、（ｂ）はｙ方向から見た平面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

〔第１の実施形態〕
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る蛍光光源装置の一例における構成を示す説明図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ方向矢視図である。
この蛍光光源装置は、２つの励起光照射機構５０ａ，５０ｂと、これらの励起光照射機構５０ａ，５０ｂの各々からの励起光を受けて蛍光を放射する反射型の蛍光板２０とを備えてなる。各々の励起光照射機構５０ａ，５０ｂは、各々励起光を出射する複数の励起光源を有する励起光出射部１０と、励起光出射部１０からの励起光を蛍光板２０の蛍光出射面２１に照射する光学系３０とを備えている。各々の励起光照射機構５０ａ，５０ｂは、蛍光板２０の配置位置を含む、蛍光出射面２１に垂直な平面を対称面Ｆとして、互いに対称の位置に配置されている。

励起光出射部１０は、複数（図示の例では３つ）のＬＤバンク１１を有する。ＬＤバンク１１の各々は、図２に示すように、長尺な基板１２を有し、この基板１２に、各々レーザダイオード１３よりなる複数の励起光源が、例えば２列で基板１２の長手方向（図１Ａにおいて紙面に垂直な方向。以下、この方向を「ｘ方向」という。）に並ぶよう配置されている。レーザダイオード１３の各々は、例えば４５０ｎｍ付近に発光ピークを有する青色光を発振するものである。この例においては、レーザダイオード１３の各々は、光軸が互いに平行にｚ方向に延び、スロー軸がｘ方向に延びる姿勢で、配置されている。そして、ＬＤバンク１１は、ｘ方向に垂直な方向（図１Ａにおいて左右方向。以下、この方向を「ｙ方向」という。）に並ぶよう配置されている。また、レーザダイオード１３の各々には、コリメートレンズ（図示省略）が設けられている。このコリメートレンズは、レーザダイオード１３からの光を、ｘ方向およびｙ方向に垂直な方向（図１Ａにおいて上下方向。以下、この方向を「ｚ方向」という。）に沿って平行光として出射するものである。
各ＬＤバンク１１の裏面には、放熱フィンを有する共通のヒートシンク１５が配置されている。このヒートシンク１５の背後には、冷却ファン１６が設けられている。

蛍光板２０は、励起光出射部１０の側方位置において、その蛍光出射面２１が、レーザダイオード１３が配置された平面と平行な平面（ｘ方向およびｙ方向に延びる平面）上に位置するよう配置されている。この状態で、蛍光板２０は、支持部材２５に固定支持されている。
蛍光板２０は、例えば緑色および赤色の蛍光を発する蛍光体結晶が含有されて構成されている。蛍光板２０を構成する蛍光体結晶としては、Ｃｅ：ＬｕＡＧ（Ｌｕ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂ ）、Ｐｒ：ＹＡＧなどの緑色蛍光体結晶、Ｅｕ：ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ）、Ｅｕ：Ｓ−ＣＡＳＮ（ＳｒＣａＡｌＳｉＮ）、ＹＡＧ：Ｓｍ、ＹＡＧ：Ｐｒなどの赤色蛍光体結晶、Ｃｅ：ＹＡＧ（Ｙ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂ ）などの黄色蛍光体結晶を用いることができる。これらの蛍光体結晶は、単独でまたは組み合わせて用いることができる。

各々の励起光照射機構５０ａ，５０ｂにおける光学系３０は、ミラー系３１とレンズ系３５とを有しており、この例においては、レンズ系３５は共通のものにより構成されている。ミラー系３１は、複数の励起光反射平面を有する第１のミラー部材３２１，３２２と、第２のミラー部材３３とにより構成されている。

第１のミラー部材３２１，３２２は、複数のレーザダイオード１３の各々から出射される励起光の進行方向を略同一の方向に各々転換する機能を有する。
この例においては、第１の励起光照射機構５０ａにおける第１のミラー部材３２１は、それぞれｘ方向に延びる長尺な板状の複数のミラー素子３２ａを有する。これらのミラー素子３２ａは、励起光出射部１０におけるｙ方向に並ぶレーザダイオード１３の列（以下、「ＬＤ列」という。）に対応して階段状に並ぶよう配置されている。また、励起光反射平面３２ｃが対応するＬＤ列におけるレーザダイオード１３の光軸に対して傾斜した状態とされている。この例では、ＬＤ列は、２列（１個のＬＤバンク１１におけるＬＤ列の数）×３（ＬＤバンク１１の数）＝６列であるから、ミラー素子３２ａの数は６個である。また、第２の励起光照射機構５０ｂにおける第１のミラー部材３２２についても同様であって、第１のミラー部材３２２は６つのミラー素子３２ｂを有する。従って、第１の励起光照射機構５０ａにおける第１のミラー部材３２１を構成する複数のミラー素子３２ａおよび第２の励起光照射機構５０ｂにおける第１のミラー部材３２２を構成する複数のミラー素子３２ｂは、いずれも、複数のレーザダイオード１３の各々からｚ方向に出射される励起光の進行方向をｘｙ平面内においてｙ方向に沿った方向に各々転換する。

第２のミラー部材３３は、第１のミラー部材３２１，３２２からの励起光を蛍光板２０に向かって反射すると共に、蛍光板２０からの蛍光を透過する機能を有する。
第２のミラー部材３３は、その励起光反射面が対称面Ｆに対して傾斜した状態、具体的には、励起光反射面がｙ方向およびｚ方向に対して４５°に傾斜した状態で配置されている。
図３は、第２のミラー部材の一例における構成を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は厚み方向に切断した断面図である。この第２のミラー部材３３は、偏光特性を利用する場合に用いられるものである。
図３に示す第２のミラー部材３３は、例えばガラスよりなる板状の透光性基板３３ａを有する。この透光性基板３３ａの表面における励起光入射領域には、誘電体多層膜３３ｂがストライプ状に形成されている。この誘電体多層膜３３ｂによってダイクロイックミラーが構成されている。また、透光性基板３３ａの表面における誘電体多層膜３３ｂが形成されていない領域には、多層反射防止膜３３ｃが形成されている。
また、第２のミラー部材３３において偏光特性を利用しない場合には、第２のミラー部材３３としては、透光性基板の表面全面に誘電体多層膜が形成されてなるものを用いることができる。

レンズ系３５は、例えば、各々光軸が同軸上に配置された複数（図示の例では３つ）の凸レンズ３６，３７，３８により構成されている。
この例においては、各凸レンズ３６，３７，３８の光軸は、ｘ方向およびｚ方向に延びる平面である対称面Ｆ上において同軸上に位置されている。このレンズ系３５は、第２のミラー部材３３からの励起光を集光して蛍光板２０に照射する機能を有すると共に、蛍光板２０から放射される蛍光を平行光化する機能を併有するものである。具体的には、レンズ系３５は、その焦点位置が蛍光板２０の蛍光出射面２１上に位置するよう配置されている。これにより、レンズ系３５における第２のミラー部材３３側から入射される光については、これらの凸レンズ３６，３７，３８が集光レンズ系として機能し、一方、蛍光板２０側から入射される光については、これらの凸レンズ３６，３７，３８がコリメートレンズ系として機能する。

而して、上記の蛍光光源装置においては、第１のミラー部材を構成する複数のミラー素子のうちの少なくとも一つのミラー素子の励起光反射平面が、当該励起光反射平面によって反射される励起光の進行方向が他の少なくとも一つの励起光反射平面による励起光の進行方向に対して角度的に微小変位する傾斜状態とされている。
この例においては、図４（ａ）、（ｂ）にも示すように、第１の励起光照射機構５０ａに係る複数のミラー素子３２ａは、ｚ方向に延びる軸に対して互いに同一の傾斜状態で配置されている。具体的には、第１の励起光照射機構５０ａに係る各々のミラー素子３２ａは、基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｙ方向）に延びる軸を中心に互いに同一の回転角度で同一方向に回転された状態とされている。ここに、基準傾斜状態は、レーザダイオード１３からの励起光の進行方向（ｚ方向）をｙ方向に転換する傾斜状態をいう。具体的には、各々のミラー素子３２ａの励起光反射平面３２ｃが励起光出射部１０から出射された励起光の光軸に対して例えば４５°に傾斜（ｚ方向およびｙ方向に対して４５°に傾斜）してｘ方向に延びる状態をいうものとする。
一方、第２の励起光照射機構５０ｂに係る複数のミラー素子３２ｂの各々は、ｙ方向において蛍光板２０に対して互いに対向する第１の励起光照射機構５０ａに係るミラー素子３２ａと互いに異なる方向に同一の回転角度で基準傾斜状態から回転された状態とされている。
このように、第１の励起光照射機構５０ａに係るミラー素子３２ａの励起光反射平面３２ｃの、レーザダイオード１３のファスト軸方向（ｙ方向）に延びる軸に対する傾斜状態が、第２の励起光照射機構５０ｂに係る各々のミラー素子３２ｂの励起光反射平面３２ｃの傾斜状態と異なっている。

ミラー素子３２ａ，３２ｂの回転角度は、１°未満であることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．７°である。これにより、励起光が蛍光板２０の蛍光出射面２１に過度に集光することを確実に回避することができる。

上記の蛍光光源装置においては、励起光出射部１０からｚ方向に励起光が出射される。この励起光は、第１のミラー部材３２１，３２２によって反射されることにより、第２のミラー部材３３に向かってｘｙ平面内においてｙ方向に沿った方向に転換される。方向転換された励起光は、第２のミラー部材３３によって反射されることにより、ｚ方向に方向転換される。ｚ方向に方向転換された励起光は、レンズ系３５を介して蛍光板２０の蛍光出射面２１に入射される。これにより、蛍光板２０の蛍光出射面２１から蛍光（緑色光および赤色光）が出射される。蛍光板２０から出射された蛍光は、レンズ系３５によって平行光化される。一方、蛍光板２０において蛍光の放射に寄与しなかった励起光（青色光）は、当該蛍光板２０によって拡散反射され、更に、レンズ系３５によって平行光化される。これにより、蛍光（緑色光および赤色光）および励起光（青色光）が白色光として合成され、その後、蛍光および励起光の合成光（白色光）は、第２のミラー部材３３を介して外部に出射される。

而して、この蛍光光源装置においては、第１の励起光照射機構５０ａに係るミラー素子３２ａの励起光反射平面３２ｃの、レーザダイオード１３のファスト軸方向（ｙ方向）に延びる軸に対する傾斜状態が、第２の励起光照射機構５０ｂに係る各々のミラー素子３２ｂの励起光反射平面３２ｃの傾斜状態と異なっている。これにより、第１の励起光照射機構５０ａにおける複数のミラー素子３２ａの各々の励起光反射平面３２ｃによって反射される励起光の進行方向が、第２の励起光照射機構５０ｂにおけるミラー素子３２ｂの各々の励起光反射平面３２ｃによる励起光の進行方向に対して角度的に微小変位する状態とされている。このため、励起光が蛍光板２０の蛍光出射面２１に過度に集光することがなく、励起光が高いエネルギー密度で蛍光板２０に照射されることが回避される。

すなわち、第１のミラー部材３２１，３２２を構成する複数のミラー素子３２ａ，３２ｂのすべてのものが例えば基準傾斜状態（傾斜角４５°）で配置されている場合には、図５に示すように、第１の励起光照射機構５０ａによる励起光および第２の励起光照射機構５０ｂによる励起光は、いずれも、蛍光板２０の蛍光出射面２１における所定の大きさの領域内に照射されることとなる。然るに、上記の蛍光光源装置によれば、図６に示すように、蛍光板２０の蛍光出射面２１における励起光照射位置を、第１の励起光照射機構５０ａと第２の励起光照射機構５０ｂとでレーザダイオード１３のスロー軸方向（ｘ方向）にずらすことができる。これにより、蛍光板２０において局所的に温度が上昇することが抑制され、その結果、蛍光板２０に温度消光が生じることが防止または抑制される。図６において、ｘ方向上方側に位置される励起光強度の高い領域は、第１の励起光照射機構５０ａによるものであり、ｘ方向下側に位置される励起光強度の高い領域は、第２の励起光照射機構５０ｂによるものである。
しかも、第１の励起光照射機構５０ａにおける各ミラー素子３２ａによって反射された励起光は、蛍光板２０の蛍光出射面２１におけるレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｙ方向）の互いに異なる位置に入射される。第２の励起光照射機構５０ｂにおける各ミラー素子３２ａによって反射された励起光についても同様である。このため、蛍光出射面２１における励起光照射により蛍光が出射される領域の大きさをより小さくした状態とすることができる。その結果、蛍光板２０から出射される蛍光のエテンデュを小さくすることができて取り込み効率が低下することを回避することができる。
従って、上記の蛍光光源装置によれば、蛍光を高い効率で出射することができると共に、蛍光板２０が早期に劣化することを防止することができる。

また、レンズ系３５は、励起光を蛍光板２０に集光して照射する機能と、蛍光板２０から放射される蛍光を平行光化する機能とを併有するため、簡単な構造で小型の装置を構成することができる。
さらにまた、蛍光板２０から出射された蛍光は、レンズ系３５によって十分に平行光化されるため、プロジェクター装置の光源装置として利用したときには、蛍光について高い光の利用率が得られる。

〔第２の実施形態〕
図７は、本発明の第２の実施形態に係る蛍光光源装置の一例における構成を示す説明図である。
この蛍光光源装置は、一の励起光照射機構を備えた構成であって、第１のミラー部材３２を構成する複数のミラー素子３２ａの配置状態が第１の励起光照射機構５０ａに係るミラー素子３２ａの配置状態と異なることの他は、上記第１の実施形態に係る蛍光光源装置と同様の構成を有する。図７においては、図１Ａおよび図１Ｂに示すものと同一の構成部材については、同一の符号が付してあり、説明を省略することとする。
第２の実施形態に係る蛍光光源装置においては、第１のミラー部材３２を構成する複数のミラー素子３２ａの励起光反射平面のうちの少なくとも一つのミラー素子の励起光反射平面が、当該励起光反射平面によって反射される励起光の進行方向が他の少なくとも一つのミラー素子の励起光反射平面による励起光の進行方向に対して角度的に微小変位する傾斜状態とされている。この例においては、第１のミラー部材３２を構成する複数のミラー素子３２ａの励起光反射平面３２ｃの各々が、基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｙ方向）に延びる軸を中心に互いに異なる回転角度で回転された状態で配置されている。具体的には、蛍光板２０に対してｙ方向遠位側に位置される３つのミラー素子３２ａが基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｙ方向）に延びる軸を中心に互いに同一の方向に異なる回転角度で回転された状態とされている。また、蛍光板２０に対してｙ方向近位側に位置される３つのミラー素子３２ａが遠位側に位置される３つのミラー素子３２ａとは互いに異なる方向に異なる回転角度で回転された状態とされている。また、遠位側に位置される３つのミラー素子３２ａは、蛍光板２０に対してｙ方向外方側に位置されるものほど回転角度が大きい状態とされている。近位側に位置される３つのミラー素子３２ａは、蛍光板２０に対してｙ方向内方側に位置されるものほど回転角度が大きい状態とされている。

ミラー素子３２ａの回転角度は、１°未満であることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．７°である。これにより、励起光が蛍光板２０の蛍光出射面２１に過度に集光することを確実に回避することができる。

上記の蛍光光源装置においても、励起光出射部１０からｚ方向に出射された励起光は、第１のミラー部材３２における各々のミラー素子３２ａによって反射されることにより、第２のミラー部材３３に向かってｘｙ平面内において互いに角度的に微小変位した状態でｙ方向に沿った方向に転換される。

而して、この蛍光光源装置においては、第１のミラー部材３２を構成するミラー素子３２ａの各々が、それぞれの励起光反射平面３２ｃによって反射される励起光の進行方向が互いに角度的に微小変位する傾斜状態で、配置されている。このため、励起光が、蛍光板２０の蛍光出射面２１に過度に集光することがなく、高いエネルギー密度で照射されることが回避される。これにより、蛍光板２０において局所的に温度が上昇することが抑制され、その結果、蛍光板２０に温度消光が生じることが防止または抑制される。また、蛍光出射面２１における蛍光が出射される領域の大きさがより小さくなるため、蛍光板２０から出射される蛍光のエテンデュが小さくなって取り込み効率が低下することが回避される。
従って、上記の蛍光光源装置によれば、蛍光を高い効率で出射することができると共に、蛍光板２０が早期に劣化することを防止することができる。

また、レンズ系３５は、励起光を蛍光板２０に集光して照射する機能と、蛍光板２０から放射される蛍光を平行光化する機能とを併有するため、簡単な構造で小型の装置を構成することができる。
さらにまた、蛍光板２０から出射された蛍光は、レンズ系３５によって十分に平行光化されるため、プロジェクター装置の光源装置として利用したときには、蛍光について高い光の利用率が得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、第１の実施形態に係る蛍光光源装置においては、第１のミラー部材３２１を構成する複数のミラー素子３２ａの各々は、それぞれの励起光反射平面３２ｃによって反射される励起光の進行方向が互いに角度的に微小変位する傾斜状態で配置された構成とすることができる。具体的には、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、第１の励起光照射機構における第１のミラー部材３２１を構成する複数のミラー素子３２ａの各々は、基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｙ方向）に延びる軸を中心に互いに異なる回転角度で回転された状態とすることができる。この例における複数のミラー素子３２ａの各々の傾斜状態は、図７に示す構成のものと同様である。
このような構成であることにより、蛍光板２０の蛍光出射面２１において、励起光によるエネルギーを蛍光出射面２１の面方向に分散させることができる。このため、蛍光板２０において局所的に温度が上昇することを更に抑制することができる。

また、各々のレーザダイオードが、光軸が互いに平行にｚ方向に延び、ファスト軸がｘ方向に延びる姿勢で、配置されている場合には、第１のミラー部材を構成する複数のミラー素子の各々は、基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｘ方向）に延びる軸を中心に回転された状態とすることができる。
具体的には、第１の実施形態に係る蛍光光源装置においては、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、第１の励起光照射機構５０ａに係る複数のミラー素子３２ａの各々が、基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｘ方向）に延びる軸を中心に互いに同一の回転角度で同一方向に回転された状態で配置される。一方、第２の励起光照射機構５０ｂに係る複数のミラー素子３２ｂの各々が、ｙ方向において蛍光板２０に対して互いに対向する第１の励起光照射機構５０ａに係るミラー素子３２ａと互いに異なる方向に同一の回転角度で基準傾斜状態から回転された状態で配置される。

上記の蛍光光源装置においては、励起光出射部１０からｚ方向に出射された励起光は、第１のミラー部材３２１，３２２における各々のミラー素子３２ａによって反射されることにより、第２のミラー部材３３に向かってｙｚ平面内において互いに角度的に微小変位した状態でｙ方向に沿った方向に転換される。

このような構成のものにおいては、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、第１の励起光照射機構５０ａにおける第１のミラー部材３２１を構成する複数のミラー素子３２ａの各々は、基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｘ方向）に延びる軸を中心に互いに異なる回転角度で回転された状態とされていることが好ましい。また、第２の励起光照射機構５０ｂについても同様である。この例では、蛍光板２０に対してｙ方向遠位側（図１０（ａ）において左側）に位置される３つのミラー素子３２ａが基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｘ方向）に延びる軸を中心に互いに同一の方向に異なる回転角度で回転された状態とされている。また、蛍光板２０に対してｙ方向近位側に位置される３つのミラー素子３２ａが遠位側に位置される３つのミラー素子３２ａとは互いに異なる方向に異なる回転角度で回転された状態とされている。そして、蛍光板２０に対する励起光の入射角度が小さくなるものほど回転角度が小さい状態とされている。具体的には、遠位側に位置される３つのミラー素子３２ａについては、蛍光板２０に対してｙ方向外方側に位置されるものほど回転角度が小さい状態とされている。また、近位側に位置される３つのミラー素子３２ａについては、蛍光板２０に対してｙ方向内方側に位置されるものほど回転角度が小さい状態とされている。
また、第２の実施形態に係る蛍光光源装置についても同様であって、第１のミラー部材３２を構成する複数のミラー素子３２ａの各々は、基準傾斜状態からレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｘ方向）に延びる軸を中心に互いに異なる回転角度で回転された状態とされていてもよい。

さらにまた、第１の実施形態に係る蛍光光源装置においては、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、第１の励起光照射機構５０ａにおける第１のミラー部材３２１を構成する複数のミラー素子３２ａの各々は、例えば、基準傾斜状態におけるミラー素子３２ａの励起光反射平面３２ｃに沿った方向に延びる軸Ｌを中心に回転された状態とされていてもよい。このような場合においても、一の励起光照射機構に係る複数のミラー素子の各々の傾斜状態は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、第２の励起光照射機構５０ｂについても同様である。
また、第２の実施形態に係る蛍光光源装置についても同様であって、第１のミラー部材３２を構成する複数のミラー素子３２ａの各々は、例えば、基準傾斜状態におけるミラー素子３２ａの励起光反射平面３２ｃに沿った方向に延びる軸Ｌを中心に互いに異なる回転角度で回転された状態とされていてもよい。

さらにまた、第１の実施形態に係る蛍光光源装置において、一の励起光照射機構における第１のミラー部材３２１，３２２を構成する複数のミラー素子３２ａの各々が互いに同一の傾斜状態で配置される場合においては、複数のミラー素子３２ａを支持する共通の支持部材（図示せず）がレーザダイオード１３のファスト軸方向（ｙ方向またはｘ方向）に延びる軸を中心に所定の回転角度で回転された状態とされていてもよい。

さらにまた、本発明の蛍光光源装置においては、第１のミラー部材は、複数の励起光源の各々に対応する複数の励起光反射面を有するプリズムなどの光学部材により構成されていてもよい。

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〈実施例１〉
図１Ａおよび図１Ｂに示す構成に従い、下記の仕様の蛍光光源装置を製作した。
［励起光出射部（１０）］
ＬＤバンクは、図２に示すように、２列のＬＤ列を有し、各ＬＤ列は４つのレーザダイオードがｘ方向に並ぶよう配置されて構成されている。各ＬＤ列におけるレーザダイオードのピッチは、１１ｍｍである。
各レーザダイオードは、発光ピーク波長が４５０ｎｍの青色光を発振するものであり、出力はそれぞれ３．５Ｗである。
ＬＤバンクの数は、一の励起光照射機構についてそれぞれ３つ（合計で６つ）である。

［ミラー系（３１）］
第１のミラー部材：
第１のミラー部材は、それぞれ寸法が４．５ｍｍ×４５ｍｍの励起光反射平面を有する６つのミラー素子を有する。
第１の励起光照射機構における第１のミラー部材は、ミラー素子の各々の励起光反射面が、ｚ方向に対して例えば４５°に傾斜した基準傾斜状態からレーザダイオードのファスト軸に沿った軸を中心に０．６°（時計方向に）回転させた傾斜状態で、階段状に並ぶよう配置されて構成されている。
第２の励起光照射機構における第２のミラー部材は、ミラー素子の各々の励起光反射面が、ｚ方向に対して例えば４５°に傾斜した基準傾斜状態からレーザダイオードのファスト軸に沿った軸を中心に−０．６°（反時計方向に）回転させた傾斜状態で、階段状に並ぶよう配置されて構成されている。
第２のミラー部材：
第２のミラー部材は、寸法が３０ｍｍ×７０ｍｍ×０．９ｍｍの板状のガラスよりなる透光性基板と、透光性基板の表面における励起光入射領域にストライプ状に形成された誘電体多層膜と、透光性基板の表面における誘電体多層膜の形成領域以外の領域に形成された多層反射防止膜とにより構成されている。

［レンズ系］
レンズ系は、３つの凸レンズにより構成されている。

［蛍光板］
蛍光板は、蛍光体結晶としてＣｅ：ＬｕＡＧ（Ｌｕ₃ Ａｌ₅ Ｏ₁₂ ）およびＥｕ：Ｓ−ＣＡＳＮ（ＳｒＣａＡｌＳｉＮ）が含有された、緑色（ピーク波長が５３０ｎｍ）および赤色（ピーク波長が６２５ｎｍ）の蛍光を放射するものである。蛍光板の寸法は、２．１５ｍｍ×２．１５ｍｍ×０．１ｍｍである。

〈比較例１〉
第１の励起光照射機構における第１のミラー部材および第２の励起光照射機構における第１のミラー部材として、ミラー素子の各々の励起光反射面が、ｚ方向に対して例えば４５°に傾斜した基準傾斜状態で、階段状に並ぶよう配置されて構成されたものを用いこと以外は、実施例１と同様の仕様の蛍光光源装置を製作した。

実施例１および比較例１に係る蛍光光源装置について、蛍光板の光出射面において、照射される励起光によるエネルギー密度を評価した。そして、比較例１に係る蛍光光源装置によるエネルギー密度の最大値を１００としたときの、実施例１に係る蛍光光源装置によるエネルギー密度の最大値の各々の相対値を算出したところ、５０であった。
この結果から明らかなように、実施例１に係る蛍光光源装置においては、比較例１に係る蛍光光源装置に比較して、蛍光板に対して励起光が低いエネルギー密度で照射されることが確認された。従って、実施例１に係る蛍光光源装置によれば、蛍光板において局所的に温度が上昇することが抑制され、その結果、蛍光板に温度消光が生じることが防止または抑制されることが理解される。

１０ 励起光出射部
１１ ＬＤバンク
１２ 基板
１３ レーザダイオード
１５ ヒートシンク
１６ 冷却ファン
２０ 蛍光板
２１ 蛍光出射面
２５ 支持部材
３０ 光学系
３１ ミラー系
３２，３２１，３２２ 第１のミラー部材
３２ａ，３２ｂ ミラー素子
３２ｃ 励起光反射平面
３３ 第２のミラー部材
３３ａ 透光性基板
３３ｂ 誘電体多層膜
３３ｃ 多層反射防止膜
３５ レンズ系
３６，３７，３８ 凸レンズ
５０ａ，５０ｂ 励起光照射機構
Ｆ 対称面

Claims (3)

1. 励起光を出射する複数の励起光源と、
   前記励起光を受けて蛍光を放射する蛍光板と、
   前記複数の励起光源の各々からの励起光を前記蛍光板の蛍光出射面に照射する光学系とを備えてなる蛍光光源装置であって、
   前記光学系は、前記複数の励起光源の各々から出射される励起光の進行方向を同一の方向に各々転換する複数の励起光反射平面を有するミラー部材を備えており、
   前記ミラー部材の複数の励起光反射平面のうちの少なくとも一つの励起光反射平面が、当該励起光反射平面によって反射される励起光の進行方向が他の少なくとも一つの励起光反射平面による励起光の進行方向に対して角度的に微小変位する傾斜状態とされていることを特徴とする蛍光光源装置。
2. 前記複数の励起光源の各々はレーザダイオードよりなり、
   前記複数の励起光反射平面のうちの少なくとも一つの励起光反射平面の、前記励起光源のファスト軸方向に延びる軸に対する傾斜状態が、他の少なくとも一つの励起光反射面の傾斜状態と異なることを特徴とする請求項１に記載の蛍光光源装置。
3. 前記光学系は、前記ミラー部材を第１のミラー部材とし、当該第１のミラー部材からの励起光を前記蛍光板に向かって反射すると共に、当該蛍光板からの蛍光を透過する第２のミラー部材を有するミラー系と、
   前記第２のミラー部材からの励起光を前記蛍光板に照射すると共に、当該蛍光板から放射される蛍光を平行光化するレンズ系と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蛍光光源装置。