JP6550781B2

JP6550781B2 - 光源装置およびプロジェクター

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Description

本発明は、光源装置およびプロジェクターに関するものである。

プロジェクター用の光源としてレーザー光源が注目されている。例えば、下記特許文献１には、回転基板上に蛍光体を配置して構成された蛍光体ホイールと、蛍光体を励起する励起光源と、を備えた光源装置が開示されている。この光源装置では、蛍光体ホイールの近傍に蛍光を含む照明光を取り出すためのピックアップレンズが配置されている。

特開２０１２−４００９号公報

蛍光体ホイールが回転すると回転基板の端部近傍に乱流が発生し、騒音が発生する。以下、このような騒音のことを風切り音と言う。上記従来技術においては、乱流が発生している領域にピックアップレンズが配置されているため、ピックアップレンズによって乱流すなわち風切り音が増大されている。風切り音は人にとって耳障りである。

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、風切り音が抑制された、光源装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、この種の光源装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

本発明の第１態様に従えば、光源と、所定の回転軸の周りに回転可能に設けられた基板と、前記基板に設けられ、前記光源からの光が入射する散乱光生成部と、前記散乱光生成部の光射出側に設けられたピックアップレンズと、前記ピックアップレンズを保持している保持部材と、を備えた光源装置であって、前記回転軸と平行な方向から見たとき、前記保持部材が有する前記基板に最も近い第１面の輪郭および前記ピックアップレンズの前記基板側の第２面の輪郭が、前記基板の輪郭の内側にそれぞれ位置しており、前記保持部材の前記第１面における端部は、前記基板と反対側に向かって斜めに折り曲げられた形状を有し、前記保持部材の前記第１面は平面で構成され、前記保持部材の前記第１面は、前記ピックアップレンズの前記第２面よりも前記基板側に位置する光源装置が提供される。

第１態様に係る光源装置においては、乱流を増大させる物体と乱流が発生している領域との重なりが従来技術と比較して小さいので、風切り音を比較的小さくできる。

上記光源装置においては、前記ピックアップレンズは、前記保持部材から前記基板側に向かって突出しており、前記ピックアップレンズの前記基板側の面の輪郭が、前記基板の輪郭の内側に位置しているのが好ましい。
この構成によれば、騒音を低減しつつ、ピックアップレンズを散乱光生成部に近接して配置できるので、散乱光生成部からの光を効率良く取り込むことができる。

上記光源装置においては、前記保持部材が有する前記基板に最も近い面の輪郭が、前記基板の輪郭の内側に位置しているのが好ましい。
この構成によれば、保持部材が有する基板に最も近い面の輪郭と、ピックアップレンズの基板側の面の輪郭とのいずれもが基板の輪郭の内側に位置するので、騒音を抑えることができ、より装置の静音化を実現できる。

上記光源装置においては、前記散乱光生成部は、前記光源から入射した光を蛍光に変換して射出させる蛍光体層であるのが好ましい。この場合において、前記蛍光体層は、無機材料から構成されているのが望ましい。
この構成によれば、回転する蛍光体ホイールを備えた光源装置において騒音を低減することができる。また、無機材料からなる蛍光体層は回転する基板の中心に近い位置に配置可能であるため、ピックアップレンズ及び保持部材を基板の中心に近い位置に配置することが可能となる。よって、本発明の構成を簡便且つ確実に実現することができる。

上記光源装置においては、前記散乱光生成部は、前記光源から入射した光を拡散させる拡散層であってもよい。
この構成によれば、回転する拡散板を備えた光源装置において騒音を低減することができる。

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。

第２態様に係るプロジェクターによれば、騒音が低減された光源装置を備えている。そのため、騒音が抑制されたプロジェクターを実現することができる。

第１実施形態に係るプロジェクターの光学系を示す模式図。（ａ）、（ｂ）は蛍光体ホイールの一例を示す構成図。騒音の発生原因を説明するための図。蛍光体ホイールとコリメート光学系との位置関係を示す図。第２実施形態の光源装置の構成を示す図。回転拡散板と第１ピックアップ光学系との位置関係を示す図。変形例に係る構成を示す図。変形例に係る構成を示す図。

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。

以下の図面を用いた説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター１の光学系を示す模式図である。なお、図１において、符号１００ａｘは照明光軸である。

照明光軸は、光源装置１００から色分離導光光学系２００に向けて射出される光の光軸とする。また、照明光軸と平行な方向をＹ軸とする。

図１に示すように、プロジェクター１は、光源装置１００と、色分離導光光学系２００と、光変調装置４００Ｒ，光変調装置４００Ｇおよび光変調装置４００Ｂと、クロスダイクロイックプリズム５００と、投射光学系６００と、を具備して構成されている。

光源装置１００は、励起光を照射する光源３０と、集光光学系４０と、蛍光体ホイール１０と、コリメート光学系６０と、インテグレーター光学系１１０と、偏光変換素子１２０と、重畳レンズ１３０と、がこの順に配置された構成になっている。

光源３０は、後述する蛍光体ホイール１０が備える蛍光体層１１を励起させる励起光ＢＬとして、青色光を射出する。光源３０の発光強度のピークは約４４５ｎｍとされている。
なお、複数の光源３０を備える構成としても良いが、光源３０を１つだけ用いる構成としても良い。また、後述する蛍光体層（散乱光生成部）２３を励起させることができる波長の光であれば、４４５ｎｍ以外のピーク波長を有する色光を射出する励起光源であっても構わない。

集光光学系４０は、複数の第１レンズ４２と、１つの第２レンズ４４と、を備えている。
各第１レンズ４２及び第２レンズ４４はともに凸レンズである。第２レンズ４４には、第１レンズ４２を透過した光が入射する。集光光学系４０は、光源３０から射出される励起光ＢＬの光線軸上に配置され、複数の光源３０から射出された励起光ＢＬを集光する。

蛍光体ホイール１０は、光源３０から射出される青色の励起光ＢＬの一部を透過させ、残りの励起光ＢＬを蛍光に変換する機能を有する。蛍光体ホイール１０は、蛍光体層１１を有しており、この蛍光体層１１は残りの励起光ＢＬを吸収して赤色光及び緑色光を含む黄色の蛍光ＹＬを射出する。蛍光ＹＬの発光強度のピークは、約５５０ｎｍである。蛍光ＹＬと蛍光体層１１を透過した励起光ＢＬの一部の青色光ＢＬ１とが合成されることで白色の照明光ＷＬが生成される。

コリメート光学系６０は、蛍光体ホイール１０からの照明光ＷＬの広がりを抑える光学素子としての第１レンズ６２と、第１レンズ６２から入射される光を略平行化する第２レンズ６４とを備えている。第１レンズ６２は、蛍光体ホイール１０から射出された照明光ＷＬを取り込むピックアップレンズであり、蛍光体ホイール１０に近接した状態で配置されている。

コリメート光学系６０は、蛍光体ホイール１０から射出された照明光ＷＬを略平行化してインテグレーター光学系１１０に入射させる。

インテグレーター光学系１１０は、第１レンズアレイ１１１及び第２レンズアレイ１１２を備えている。第１レンズアレイ１１１はマトリクス状に配置された複数のレンズを備える。第２レンズアレイ１１２は、第１レンズアレイ１１１の複数のレンズに対応した複数のレンズを備える。第１レンズアレイ１１１は、コリメート光学系６０からの照明光ＷＬを複数の分割光束に分割するとともに、各分割光束を集光する。第２レンズアレイ１１２は、第１レンズアレイ１１１からの分割光束を適当な発散角にして射出する。

偏光変換素子１２０は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板を備えている。偏光変換素子１２０は、非偏光を一方向の直線偏光に変換する。

重畳レンズ１３０は、偏光変換素子１２０から射出された複数の分割光束を、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂの各々の被照明領域において重畳させる。

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を備えている。色分離導光光学系２００は、光源装置１００からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分離し、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの色光を照明対象となる光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂに導く。色分離導光光学系２００と、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇ、光変調装置４００Ｂとの間には、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇ、集光レンズ３００Ｂがそれぞれ配置されている。

ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を透過させ、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２２０は、ダイクロイックミラー２１０で反射した照明光ＷＬのうち、緑色光成分を反射して、青色光成分を透過させる。

反射ミラー２３０は、ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光成分を反射する。反射ミラー２４０および反射ミラー２５０は、ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光成分を反射する。

ダイクロイックミラー２１０を透過した赤色光は、反射ミラー２３０で反射され、集光レンズ３００Ｒを透過して赤色光用の光変調装置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を透過して緑色光用の光変調装置４００Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２２０を透過した青色光は、リレーレンズ２６０、反射ミラー２４０、リレーレンズ２７０、反射ミラー２５０、集光レンズ３００Ｂを経て青色光用の光変調装置４００Ｂの画像形成領域に入射する。

光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇおよび光変調装置４００Ｂは、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する。光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇおよび光変調装置４００Ｂは、光源装置１００の照明対象となる。なお、図示を省略したが、集光レンズ３００Ｒ、集光レンズ３００Ｇおよび集光レンズ３００Ｂと各光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇおよび光変調装置４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。また、各光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇおよび光変調装置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。

例えば、光変調装置４００Ｒ、光変調装置４００Ｇおよび光変調装置４００Ｂの各々は、一対の透明基板に液晶を密閉封入した透過型の液晶パネルである。

クロスダイクロイックプリズム５００は、図示は省略するが、射出側偏光板から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。

クロスダイクロイックプリズム（光学素子）５００から射出されたカラー画像は、投射光学系６００によって拡大投射され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
投射光学系６００は、複数のレンズから構成されている。

図２は、蛍光体ホイール１０の一例を示す構成図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視による断面図である。
蛍光体ホイール１０は透過型の回転蛍光板である。蛍光体ホイール１０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、モーター１２により回転駆動される円盤状の回転基板（基板）１０ａと、回転基板１０ａの一方の面において周方向（回転方向）に沿って形成された誘電体多層膜１６と、誘電体多層膜１６上に形成されたリング状の蛍光体層１１とを有する。

回転基板１０ａの回転軸Ｏは、回転基板１０ａの厚さ方向（回転基板１０ａの板面の法線方向）に平行な方向である。モーター１２により回転基板１０ａが回転されることにより、蛍光体層１１における励起光ＢＬの入射位置が時間的に変動する。なお、回転基板１０ａの形状は、円盤状に限るものではない。

回転基板１０ａは、励起光ＢＬを透過する材料からなる。回転基板１０ａ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。本実施形態では、回転基板１０ａとして、円盤状のガラス基板を使用する。

本実施形態において、蛍光体層１１は、無機材料からなる蛍光を発する蛍光物質（蛍光体粒子）から構成され、励起光ＢＬ（青色光）を吸収し、黄色の蛍光ＹＬに変換する。蛍光ＹＬは、赤色光及び緑色光を含む黄色光である。

蛍光体層１１は、例えば、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体として、ＹＡＧ：Ｃｅを例にとると、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_３等の構成元素を含む原料粉末を混合して固相反応させたもの、共沈法やソルゲル法等の湿式法により得られるＹ−Ａｌ−Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法や火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。

本実施形態では、蛍光体層１１を例えば以下の工程により製造することができる。
まず、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_３を所定の分量混ぜた材料に必要に応じて、助材やバインダーを追加し、さらにエタノールを混ぜて混合する（混合工程）。続いて、エタノール混合物とジルコニアボールを回転させ、撹拌させる（撹拌工程）。

撹拌後、エタノールを除去（乾燥工程）し、蛍光体粒子の粒径を整え、ジルコニアボールを取り除く（造粒工程）。次に、一軸プレス或いは冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）により形状を円盤状に整える（成形工程）。次に、所定温度で焼き固める（焼結工程）。次に、所定の大きさにカット（カット工程）した後、表面を研磨することで所定の厚さに整える（研磨工程）。

このような工程に基づいて、本実施形態の蛍光体層１１が製造される。蛍光体層１１は、回転基板１０ａ上に形成された誘電体多層膜１６上に貼り付けられている。

誘電体多層膜１６はダイクロイックミラーとして機能し、励起光ＢＬを透過させ、蛍光体層１１から射出される蛍光ＹＬを反射させる。

蛍光体層１１に入射した励起光ＢＬの一部は、蛍光物質に吸収されることで蛍光ＹＬに変換される。蛍光ＹＬは直接あるいは誘電体多層膜１６に反射されることで蛍光体層１１から外部に射出される。一方、励起光ＢＬのうち蛍光体粒子に吸収されなかった成分（励起光ＢＬのうちの一部の成分である青色光ＢＬ１）は蛍光体層１１から外部に射出される。

ところで、回転基板１０ａは、プロジェクター１の使用時において所定の回転数で回転する。これにより、蛍光体層１１の特定の領域に対して励起光ＢＬが連続的に入射することが防げるので、蛍光体層１１の長寿命化が図られる。ここで、所定の回転数とは、励起光ＢＬの照射により蛍光体層１１で発生する熱を放熱することが可能な回転数である。この所定の回転数は、アレイ光源２１から射出される励起光ＢＬの強度、回転基板１０ａの直径、回転基板１０ａの熱伝導率、などのデータに基づいて設定される。所定の回転数は、安全率等を考慮して設定される。所定の回転数は、蛍光体層１１を変質させたり、回転基板１０ａを溶融させたりするような熱エネルギーが蓄積されないように、十分大きい値に設定される。

ところで、蛍光体ホイール１０は、回転基板１０ａが回転した際、人にとって騒音となる風切り音が発生してしまう。

本発明者は、鋭意研究の結果、図３に示したように回転基板１０ａの外周縁部において生じる乱流によって風切り音が発生し、乱流が起こっている領域Ｓに進入したレンズなどの物体によって、乱流が増大される、という知見を得た。本発明者はこの知見に基づいて、本発明を完成させた。

具体的に、本実施形態の蛍光体ホイール１０は、以下の構造を採用している。図４は、蛍光体ホイール１０とコリメート光学系６０との位置関係を示す図である。なお、図４では、図示を簡略化して、誘電体多層膜１６の図示を省略している。

図４に示すように、本実施形態において、コリメート光学系６０は、第１レンズ６２および第２レンズ６４を保持するための保持部材６５を含んでいる。保持部材６５は、第１レンズ６２および第２レンズ６４の外周縁部をそれぞれ保持する２つのアーム部を有する。該アーム部は第１レンズ６２および第２レンズ６４に入射する光の光路を遮らない位置に設けられている。

保持部材６５は第１レンズ６２よりも回転基板１０ａ側に向かって突出している。そのため、回転軸Ｏと平行な方向において、保持部材６５の方が第１レンズ６２よりも回転基板１０ａに近い位置に配置されている。保持部材６５のうち回転基板１０ａに近い部分が乱流を増大させる物体に相当する。

保持部材６５は、コリメート光学系６０のうちで回転基板１０ａに最も近い面である下面６５ａを持っている。回転軸Ｏと平行な方向から見たとき、下面６５ａの輪郭６５Ａが回転基板１０ａの輪郭１０Ａの内側に位置している。すなわち、回転基板１０ａを下面側（−Ｙ側）から視た際、保持部材６５の下面６５ａは回転基板１０ａに隠れて視認されない状態となっている。

これによれば、乱流を増大させる物体と乱流が発生している領域Ｓとの重なりが従来技術と比較して小さいので、回転基板１０ａの回転に伴って発生する騒音が低減される。また、本実施形態のプロジェクター１は光源装置１００を備えるので、騒音が低減される。

保持部材６５および回転基板１０ａが上記配置関係を満たすためには、回転基板１０ａの大きさを一定とした状態で蛍光体層１１の直径を小さくし、回転基板の中心よりの位置に蛍光体層１１を配置すればよい。

本実施形態の蛍光体層１１は無機材料から構成されているため、従来の有機材料から構成された蛍光体層に比べて耐熱性に優れている。そのため、蛍光体層１１を回転基板１０ａの中心よりの位置に配置した場合でも、蛍光体層１１が熱によって変質してしまうといった不具合の発生が防止される。

一方、有機材料からなる蛍光体層を用いた場合、上述のように回転基板の中心よりの位置に配置すると、単位面積あたりの発熱量が増加するだけでなく、熱を十分に逃がすことができず、熱によって変質してしまうおそれがある。

そこで、蛍光体層の大きさはそのまま維持し、回転蛍光板を大型化することで、相対的に蛍光体層を回転基板の中心よりの位置に配置することも考えられる。しかしながら、このように回転基板が大型化すると、回転基板の回転によって発生する騒音が増大してしまい、本発明の効果を効率良く得ることができない。

本実施形態によれば、上述のように無機材料からなる蛍光体層１１を採用したことで、蛍光体層１１が熱によって変質することを防止しつつ、且つ、回転基板１０ａを大型化させることなく、保持部材６５の下面６５ａの輪郭６５Ａを回転基板１０ａの輪郭１０Ａの内側に位置させる上記構造を確実に実現することが可能である。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、光源装置の構造である。具体的に、上記実施形態では、散乱光生成部として蛍光体層１１を含む蛍光体ホイール１０を備えた光源装置１００を例示したが、本実施形態では、散乱光生成部として励起光を拡散させる拡散層を含む回転拡散板を備える点において大きく異なっている。

図５は、本実施形態の光源装置の構成を示す図である。図５に示すように、本実施形態の光源装置１０１は、第１の光源装置１０１ａと、第１集光レンズ１６０と、拡散部材としての回転拡散板７０と、第１ピックアップ光学系８０と、第２の光源装置１０１ｂと、フライアイインテグレーター９０と、偏光変換素子９３と、第２平行化レンズ９４と、を備えている。

第１の光源装置１０１ａは、第１光源５０と、第１コリメーターレンズアレイ５３と、を備えている。後で説明するように、第１の光源装置１０１ａは、例えば、レーザー光を射出する。

第２の光源装置１０１ｂは、第２光源１５と、第２コリメーターレンズアレイ１３２と、第２集光レンズ２０と、第１平行化レンズ１２１と、ダイクロイックミラー２２と、第２ピックアップ光学系１４０と、モーター３３と、波長変換素子１３５と、を備えている。第２の光源装置１０１ｂは、蛍光を射出する。

第１光源５０は、第１基台５１と、第１基台５１上に並べて配置された複数の第１固体発光素子５２とを備えた光源アレイである。第１固体発光素子５２は、ダイクロイックミラー２２によって反射可能な青色光Ｅを射出する光源である。本実施形態の場合、第１固体発光素子５２は、例えば、青色（発光強度のピーク：４５０ｎｍ付近）のレーザー光を射出する半導体レーザーであるが、第１固体発光素子５２は、ダイクロイックミラー２２で反射される波長の光であれば、４５０ｎｍ以外のピーク波長を有する光を射出するものであっても構わない。

第１コリメーターレンズアレイ５３は、各第１固体発光素子５２と１対１に対応した複数の第１マイクロレンズ５３０を備えている。複数の第１マイクロレンズ５３０は、第１基台５１上に並べて配置されている。各第１マイクロレンズ５３０は、対応する第１固体発光素子５２から射出される青色光の光軸上に設置され、当該青色光を平行化して射出する。これにより、第１の光源装置１０１ａから、複数のレーザー光からなる青色光Ｅが射出される。

第１コリメーターレンズアレイ５３から射出された複数の青色光Ｅ、すなわち第１の光源装置１０１ａから射出された複数の青色のレーザー光は、凸レンズからなる第１集光レンズ１６０で集光される。第１コリメーターレンズアレイ５３と第１集光レンズ１６０によって、第１光源５０から射出された複数の青色光を集光する第１集光光学系５５が形成されている。第１光源５０は、特許請求の範囲における光源に相当する。

回転拡散板７０は、入射した青色光Ｅを拡散して入射側とは反対側の面から射出する透過型の回転拡散板である。回転拡散板７０は、モーター７３により回転駆動される拡散部材としての拡散基板７１を備えている。拡散基板７１としては、光拡散層（散乱光生成部）７１ａが表面に形成された基板を用いる。拡散基板７１としては、例えば、公知の拡散板、例えば、磨りガラスや、ホログラフィックディフューザー、透明基板の表面にブラスト処理を施したもの、透明基板の内部にビーズのような散乱材を分散させ、散乱材によって光を散乱させるものなどを用いることができる。本実施形態では拡散基板７１として円板を用いているが、拡散基板７１の形状は円板に限られない。回転拡散板７０では、拡散基板７１を回転駆動することによって、青色光Ｅが照射された部分が、円を描くように、青色光Ｅが照射される領域に対して相対的に移動する。

回転拡散板７０から射出された光（拡散された青色光Ｅ）は、第１ピックアップ光学系８０に入射する。第１ピックアップ光学系８０は、ダイクロイックミラー２２と回転拡散板７０との間の青色光Ｅの光路上に配置されている。

図６は、回転拡散板７０と第１ピックアップ光学系８０との位置関係を示す図である。
第１ピックアップ光学系８０は、図６に示すように、回転拡散板７０からの青色光Ｅを取り込む第１レンズ８１と、第１レンズ８１から射出される青色光Ｅを平行化する第２レンズ８２と、第１レンズ８１および第２レンズ８２を保持するための保持部材８５とを含んでいる。第１レンズ８１は、例えば、光入射面が平面状であり、光射出面が凸の曲面状をなす平凸レンズからなる。第２レンズ８２は、例えば凸レンズからなる。保持部材８５は、第１レンズ８１および第２レンズ８２の外周縁部それぞれを保持する２つのアーム部を有する。該アーム部は第１レンズ８１および第２レンズ８２に入射する光の光路を遮らない位置に設けられている。

第１実施形態と同様に、保持部材８５は第１レンズ８１よりも拡散基板７１側に向かって突出している。そのため、回転軸Ｏ１と平行な方向において、保持部材８５の方が第１レンズ８１よりも拡散基板７１に近い位置に配置されている。保持部材８５のうち拡散基板７１に近い部分が乱流を増大させる物体に相当する。

保持部材８５は、第１ピックアップ光学系８０のうちで拡散基板７１に最も近い面である下面８５ａを持っている。回転軸Ｏ１と平行な方向から見たとき、下面８５ａの輪郭８５Ａが拡散基板７１の輪郭７１Ａの内側に位置している。すなわち、拡散基板７１を第１ピックアップ光学系８０とは反対側から視た際、保持部材８５の下面８５ａは拡散基板７１に隠れて視認されない状態となる。

このような構成に基づき、第１ピックアップ光学系８０は、回転拡散板７０からの青色光Ｅを、略平行化してダイクロイックミラー２２に入射させる。

ダイクロイックミラー２２は、第１ピックアップ光学系８０から射出された青色光Ｅの光路上に配置されている。ダイクロイックミラー２２の第１ピックアップ光学系８０から射出された青色光Ｅが入射する側の面は光路方向に対して約４５°の角度をなし、フライアイインテグレーター９０の側を向いている。ダイクロイックミラー２２は、第１ピックアップ光学系８０から入射する青色光Ｅを９０°折り曲げてフライアイインテグレーター９０側に反射する。

第２光源１５は、第２基台７４と、第２基台７４上に並べて配置された複数の第２固体発光素子７２と、を備えている。
第２固体発光素子７２は、後述する波長変換素子１３５に備えられた波長変換層３２を励起させる励起光ＢＬを射出する。本実施形態の場合、第２固体発光素子７２は、例えば、励起光として青色（発光強度のピーク：４５０ｎｍ付近）の励起光ＢＬを射出するＬＥＤであるが、第２固体発光素子７２は、波長変換層３２を励起させることができる波長の光であれば、４５０ｎｍ以外のピーク波長を有する光を射出するものであっても構わない。

第２コリメーターレンズアレイ７５は、各第２固体発光素子７２と１対１に対応した複数の第２マイクロレンズ１３１を備えている。複数の第２マイクロレンズ１３１は、第２基台７４上に並べて配置されている。各第２マイクロレンズ１３１は、対応する第２固体発光素子７２から射出される励起光ＢＬの光軸上に設置され、当該励起光ＢＬを平行化する。第２コリメーターレンズアレイ７５から射出された励起光ＢＬは、凸レンズからなる第２集光レンズ２０で集光される。

第２集光レンズ２０とダイクロイックミラー２２との間の励起光ＢＬの光路上には、両凹レンズからなる第１平行化レンズ１２１が配置されている。第１平行化レンズ１２１は、第２集光レンズ２０と、第２集光レンズ２０の焦点位置との間に配置され、第２集光レンズ２０から入射する励起光ＢＬを平行化してダイクロイックミラー２２に射出する。

ダイクロイックミラー２２は、第１平行化レンズ１２１から射出された光の光路上に配置されている。ダイクロイックミラー２２の、第１平行化レンズ１２１から射出された光が入射する側の面は、第１平行化レンズ１２１から射出された光の光路方向に対して約４５°の角度をなし、第２ピックアップ光学系１４０の側を向いている。ダイクロイックミラー２２は、第１平行化レンズ１２１から入射する励起光ＢＬ、すなわち、青色光を９０°折り曲げて第２ピックアップ光学系１４０側に反射するとともに、第２ピックアップ光学系１４０から入射する蛍光ＹＬを透過させる。

第２ピックアップ光学系１４０は、波長変換素子１３５からの蛍光ＹＬを略平行化した状態でダイクロイックミラー２２に入射させる。また、第２ピックアップ光学系１４０の第１レンズ１４１及び第２レンズ１４２は、ダイクロイックミラー２２から入射する励起光ＢＬを集光する機能を兼ねており、励起光ＢＬを集光させた状態で波長変換素子１３５に入射させる。

なお、第２ピックアップ光学系１４０は、波長変換素子１３５から射出される蛍光ＹＬの広がりに応じて、使用するレンズの屈折率や形状が決められ、レンズの数も２つに限らず、１つまたは３つ以上の複数個とすることもできる。

波長変換素子１３５は、励起光ＢＬが波長変換素子１３５へ入射する側に蛍光ＹＬを射出させる反射型の波長変換素子である。波長変換素子１３５は、円板３１と、波長変換層３２と、反射層３４と、を備える。
円板３１は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料等からなることが好ましく、これにより円板３１を放熱板として機能させることができる。円板３１の第２ピックアップ光学系１４０側の上面には、蛍光体層１１が設けられている。

波長変換素子１３５には、第１レンズ１４１及び第２レンズ１４２によって集光された励起光ＢＬが、蛍光体層１１の反射層３４とは逆側の面から入射する。波長変換素子１３５は、励起光ＢＬが入射する側に向けて、蛍光体層１１が蛍光ＹＬを射出する。

波長変換素子１３５から射出された光は、第２ピックアップ光学系１４０で平行化され、ダイクロイックミラー２２に入射する。ダイクロイックミラー２２は、第２ピックアップ光学系１４０から入射する光のうち、青色光を反射して除去し、緑色光及び赤色光を含む黄色の蛍光ＹＬのみを透過させる。これにより、第２の光源装置１０１ｂから、黄色の蛍光ＹＬが射出される。

また、ダイクロイックミラー２２には第１光源５０から射出された青色光が入射し、第１光源５０から射出された青色光は第２ピックアップ光学系１４０から射出された光の光軸と平行な方向に反射される。これにより、第２ピックアップ光学系１４０から射出された緑色光及び赤色光と、第１ピックアップ光学系８０から射出された青色光とが合成されて白色光となる。

ダイクロイックミラー２２で合成された緑色光、赤色光及び青色光は、第１フライアイレンズアレイ９１及び第２フライアイレンズアレイ９２からなるフライアイインテグレーター９０に入射する。フライアイインテグレーター９０から射出された緑色光、赤色光及び青色光は、偏光変換素子９３によって、一の方向に偏光した直線偏光に変換され、第２平行化レンズ９４により平行化され、光源装置１０１から射出される。

本実施形態によれば、乱流を増大させる物体と乱流が発生している領域Ｓとの重なりが従来技術と比較して小さいので、回転拡散板７０の回転に伴って発生する騒音が低減される。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも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。

また、上記実施形態では、回転基板１０ａの回転軸Ｏと平行な方向において、保持部材６５の方が第１レンズ６２よりも回転基板１０ａに近い位置に配置された場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、第１レンズ６２の方が保持部材６５よりも回転基板１０ａに近い位置に配置されていてもよい。このようにすれば、第１レンズ６２が回転基板１０ａにより近接した状態に配置されるので、蛍光体層１１からの光を効率良く取り込むことができる。

図７に示す態様では、第１レンズ６２は、コリメート光学系のうちで回転基板１０ａに最も近い面である下面６２ａを持っている。乱流を最も増大させる物体は、第１レンズ６２のうち保持部材６５から突出している部分である。回転軸Ｏと平行な方向から見たとき、少なくとも、下面６２ａの輪郭６２Ａは、回転基板１０ａの輪郭１０Ａの内側に位置している。そのため、回転基板１０ａに最も近い位置にある第１レンズ６２と乱流が発生している領域Ｓとの重なりが従来技術と比較して小さいので、回転基板１０ａの回転に伴って発生する騒音が低減される。

輪郭６２Ａの外側に保持部材６５が配置されている。しかし、保持部材６５と回転基板１０ａとの距離は第１レンズ６２と回転基板１０ａとの距離よりも大きい。そのため、従来と比較して、コリメート光学系６０と乱流が発生している領域Ｓとの重なりが小さいため、回転基板１０ａの回転に伴って発生する騒音が低減される。

さらに、図７に示す態様において、保持部材６５の輪郭６５Ａを回転基板１０ａの輪郭１０Ａの内側に位置させるようにしても良い。このようにすれば、コリメート光学系６０と乱流が発生している領域Ｓとの重なりが更に小さくなるので、騒音をさらに低減することができる。

また、上記第１実施形態では、保持部材６５の下面６５ａが平坦面である場合を例に挙げたが、下面６５ａの形状はこれに限定されない。例えば、図８に示すように、保持部材１６５の下面１６５ａの一部（端部）が斜め上方に折り曲げられた形状を有していても良い。この場合、下面１６５ａの輪郭１６５Ａは、下面１６５ａのうち回転基板１０ａに最も近い面、すなわち、折り曲げ部分を除いた部分（図８の矢印Ａで示す領域）で規定されることとなる。

また、反射型の波長変換素子１３５（円板３１）および第２ピックアップ光学系１４０に対して本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、３つの光変調装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの液晶光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。

また、上記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搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

Ｏ，Ｏ１…回転軸、ＹＬ…蛍光、１…プロジェクター、１０ａ…回転基板（基板）、１１…蛍光体層（散乱光生成部）、３０…光源、６２，８１…第１レンズ（ピックアップレンズ）、６５，８５…保持部材、６２Ａ，６５Ａ，７１Ａ，８１Ａ，８５Ａ…輪郭、７１…拡散基板（散乱光生成部）、１００，１０１…光源装置、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…光変調装置、６００…投写光学系。

Claims

光源と、
所定の回転軸の周りに回転可能に設けられた基板と、
前記基板に設けられ、前記光源からの光が入射する散乱光生成部と、
前記散乱光生成部の光射出側に設けられたピックアップレンズと、
前記ピックアップレンズを保持している保持部材と、を備えた光源装置であって、
前記回転軸と平行な方向から見たとき、前記保持部材が有する前記基板に最も近い第１面の輪郭および前記ピックアップレンズの前記基板側の第２面の輪郭が、前記基板の輪郭の内側にそれぞれ位置しており、
前記保持部材の前記第１面における端部は、前記基板と反対側に向かって斜めに折り曲げられた形状を有し、
前記保持部材の前記第１面は平面で構成され、前記保持部材の前記第１面は、前記ピックアップレンズの前記第２面よりも前記基板側に位置する
光源装置。
前記散乱光生成部は、前記光源から入射した光を蛍光に変換して射出させる蛍光体層である
請求項１に記載の光源装置。
前記蛍光体層は、無機材料から構成されている
請求項２に記載の光源装置。
前記散乱光生成部は、前記光源から入射した光を拡散させる拡散層である
請求項１に記載の光源装置。
請求項１〜４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。